(57)【要約】【課題】沸上げ運転による消費電力量の変動を抑制して経済的な給湯システムを提供する。【解決手段】給湯システムは、加熱手段により加熱された水を貯湯タンクへ供給する沸上げ運転と、浴槽に貯留された浴水の熱を、沸上げ運転の実行前に貯湯タンクへ回収するふろ熱回収運転とを実行可能に構成されている。給湯システムは、貯湯タンクに貯えられている熱量の指標となる指標値を取得する。そして、取得された指標値の今回値が、指標値の過去値よりも小さい場合には、ふろ熱回収運転による回収熱量が回収熱量の過去値よりも大きくなるようにふろ熱回収運転を実行する。また、取得された指標値の今回値が、指標値の過去値よりも大きい場合には、回収熱量が回収熱量の過去値よりも小さくなるようにふろ熱回収運転を実行する。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段により加熱された水を貯湯タンクへ供給する沸上げ運転と、浴槽に貯留された浴水の熱を、前記沸上げ運転の実行前に前記貯湯タンクへ回収するふろ熱回収運転とを実行可能な給湯システムにおいて、
前記貯湯タンクに貯えられている熱量の指標となる指標値を取得し、取得された前記指標値の今回値が、前記指標値の過去値よりも小さい場合には、前記ふろ熱回収運転による回収熱量が前記回収熱量の過去値よりも大きくなるように前記ふろ熱回収運転を実行し、取得された前記指標値の今回値が、前記指標値の過去値よりも大きい場合には、前記回収熱量が前記回収熱量の過去値よりも小さくなるように前記ふろ熱回収運転を実行する制御手段を備えることを特徴とする給湯システム。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記指標値の今回値が前記指標値の過去値よりも小さい場合には、前記回収熱量が前記回収熱量の過去値よりも大きくなるように回収目標熱量を設定し、
前記指標値の今回値が前記指標値の過去値よりも大きい場合には、前記回収熱量が前記回収熱量の過去値よりも小さくなるように前記回収目標熱量を設定し、
前記回収熱量が前記回収目標熱量となるように前記ふろ熱回収運転を実行するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の給湯システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記回収熱量が前記回収目標熱量となった場合に前記ふろ熱回収運転を停止するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の給湯システム。
【請求項４】
前記制御手段は、前記ふろ熱回収運転の実行時間の増減によって前記回収熱量を調整するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の給湯システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記貯湯タンク内の蓄熱量を前記指標値として取得するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の給湯システム。
【請求項６】
前記制御手段は、前記貯湯タンク内の水の平均温度を前記指標値として取得するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の給湯システム。
【請求項７】
前記制御手段は、前記貯湯タンク内に貯留された水のうち、予め定められた基準温度よりも高い温度の水の貯湯量を前記指標値として取得するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の給湯システム。
【請求項８】
前記制御手段は、前記貯湯タンクに設けられた温度センサの検出値を前記指標値として取得するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯システムに係り、特に貯湯タンク内に熱量を蓄える運転と、風呂の湯から貯湯タンク内へ熱を回収する運転とを実行する給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、貯湯タンク内の水を熱媒体として浴槽の湯と熱交換させることにより、熱を回収する熱回収運転に関する技術が開示されている。例えば、特許文献１の給湯システムでは、熱回収運転の実施要否を決定してシステム全体の効率向上を図る方法が提案されている。より詳しくは、この給湯システムでは、風呂の熱を回収する風呂熱回収運転を実施すると仮定した場合と風呂熱回収運転を実施しないと仮定した場合のそれぞれについて、システム全体で予測される使用電力量が算出される。そして、これらの使用電力量を比較して風呂熱回収運転を実施しないと仮定した場合の使用電力量の方が小さいと判定された場合に、風呂熱回収運転を実施しないことが決定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２０７８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、貯湯タンクを備える給湯システムでは、夜間の沸上げ運転によって日中に必要と予測される熱量が貯湯タンクへ蓄えられる。沸上げ運転の開始時の貯湯熱量は日々の給湯使用状況によって変動するため、沸上げ運転による蓄熱量も日々変動することとなる。このため、夜間の電力料金が割安な電力消費時間帯別の電気料金体系下で、沸上げ運転を実行した場合、時間帯別の電力消費量が日々変動して不経済となるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、沸上げ運転による消費電力量の変動を抑制して経済的な給湯システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る給湯システムは、加熱手段により加熱された水を貯湯タンクへ供給する沸上げ運転と、浴槽に貯留された浴水の熱を、沸上げ運転の実行前に貯湯タンクへ回収するふろ熱回収運転とを実行可能に構成されている。給湯システムは、貯湯タンクに貯えられている熱量の指標となる指標値を取得し、取得された指標値の今回値が、指標値の過去値よりも小さい場合には、ふろ熱回収運転による回収熱量が回収熱量の過去値よりも大きくなるようにふろ熱回収運転を実行し、取得された指標値の今回値が、指標値の過去値よりも大きい場合には、回収熱量が回収熱量の過去値よりも小さくなるようにふろ熱回収運転を実行する制御手段を備えている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の給湯システムによれば、沸上げ運転前において貯湯タンクに貯められた貯湯熱量が均一化されるようにふろ熱回収運転が行なわれる。これにより、沸上げ運転による消費電力量の変動を抑制して経済的な給湯システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１の給湯システムの構成図である。
【図２】実施の形態１の給湯システムの沸上げ運転時の回路構成図である。
【図３】実施の形態１の給湯システムにおける湯張り運転時の回路構成図である。
【図４】実施の形態１の給湯システムにおける追焚き運転時の回路構成図である。
【図５】実施の形態１の給湯システムにおけるふろ熱回収運転時の回路構成図である。
【図６】ふろ熱回収運転前において貯湯タンクに貯められている貯湯熱量を異なる日で比較した図である。
【図７】ふろ熱回収運転後において貯湯タンクに貯められている貯湯熱量を異なる日で比較した図である。
【図８】実施の形態１の給湯システムにおいて、ふろ熱回収運転を行う場合に実行されるルーチンのフローチャートである。
【図９】ふろ熱回収運転前の計算処理を実行するサブルーチンのフローチャートである。
【図１０】回収熱量の計算処理を実行するサブルーチンのフローチャートである。
【図１１】ふろ熱回収運転後の計算処理を実行するサブルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合又は原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造は、特に明示した場合又は明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【００１０】
実施の形態１．
［実施の形態１の給湯システムの構成］
図１は、本発明の実施の形態１の給湯システムの構成図である。給湯システム１は、貯湯タンク１００を備えるタンクユニット１０と、ヒートポンプサイクルを利用するヒートポンプユニット５００とを備えている。なお、本実施の形態では、タンクユニット１０とヒートポンプユニット５００とが別体である構成を例に説明するが、当該構成に代えて、この両者が一体化していてもよい。ヒートポンプユニット５００とタンクユニット１０との間は、ＨＰ往き配管１１、ＨＰ戻り配管１２、及び図示しない電気配線を介して接続されている。タンクユニット１０には、給湯システム１を制御する制御手段としての制御部４００が内蔵されている。タンクユニット１０およびヒートポンプユニット５００が備える各種弁類、ポンプ類などのアクチュエータの作動は、これらと電気的に接続された制御部４００により制御される。以下、給湯システム１の各構成要素について説明する。
【００１１】
ヒートポンプユニット５００は、タンクユニット１０が備える貯湯タンク１００から導かれた水を加熱する加熱手段の例である。加熱手段は、ヒートポンプユニット５００に限定されない。加熱手段は、ガス、灯油、重油、石炭のような燃料の燃焼熱で加熱する燃焼式加熱装置でもよい。加熱手段は、太陽熱によって水を加熱する装置でもよい。加熱手段は、複数種類の加熱装置を組み合わせたものでもよい。
【００１２】
ヒートポンプユニット５００は、圧縮機、水−冷媒熱交換器、膨張弁、及び空気熱交換器を冷媒循環配管にて環状に接続した冷媒回路（何れも図示せず）を備える。ヒートポンプユニット５００は、この冷媒回路の冷媒を循環させることで、冷凍サイクルすなわちヒートポンプサイクルの運転を行う。なお、ヒートポンプユニット５００で高温水を得るためには、ヒートポンプサイクルは、冷媒として二酸化炭素を用い、臨界圧を超える圧力で運転することが好ましい。
【００１３】
タンクユニット１０には、以下の各種部品及び配管などが内蔵されている。貯湯タンク１００は、湯水を貯留する。貯湯タンク１００の内部では、温度による水の密度の差によって、上側が高温で下側が低温になる温度成層を形成することができる。また、貯湯タンク１００の表面には、貯湯タンク１００内の湯水の温度分布を検出するための複数の貯湯温度検出サーミスタ４０１，４０２，４０３が高さ方向に並んでそれぞれ取り付けられている。これらの貯湯温度検出サーミスタ４０１，４０２，４０３により取得された温度分布に基づいて、貯湯タンク１００内の残湯量が把握され、ヒートポンプユニット５００による貯湯タンク１００内の湯水の沸上げ運転の開始および停止などが制御される。
【００１４】
貯湯タンク１００の下部開口部１０１ｄには、水源からの給水である低温水を供給する給水管路３０の第３給水配管３０ｃが接続されている。給水管路３０については後述する。貯湯タンク１００の上部開口部１０１ｅには、貯湯タンク１００内に貯留された湯を給湯システム１の外部へ供給するための第１給湯配管３１が接続されている。
【００１５】
タンクユニット１０内には、熱源ポンプ１０３、ふろ用熱交換器１０６、及び浴槽循環ポンプ２０２が内蔵されている。熱源ポンプ１０３は、タンクユニット１０内の後述する各種配管に湯水を循環させるためのポンプである。ふろ用熱交換器１０６は、浴槽２０１の湯を利用して、貯湯タンク１００に貯留される湯水を加熱するための熱交換器である。また、ふろ用熱交換器１０６は、貯湯タンク１００又はヒートポンプユニット５００から供給される高温湯を利用して、浴槽２０１の湯水を加熱することもできる。なお、本実施の形態では、ふろ用熱交換器１０６の二次側の構成として、浴槽２０１内の湯水を循環させるふろ往き配管２１０及びふろ戻り配管２１２によって構成される浴槽循環回路を備えている。浴槽循環ポンプ２０２は、ふろ戻り配管２１２の途中に設けられている。ふろ用熱交換器１０６は、ふろ往き配管２１０及びふろ戻り配管２１２を介して浴槽２０１と接続され、これらにより浴槽循環回路が形成されている。ふろ戻り配管２１２の途中には、浴槽２０１の水位を検出するための水位センサ２０３と、浴槽２０１からふろ戻り配管２１２へと導出された湯の温度を検出するための浴槽戻り湯水温度検出サーミスタ２０４が設けられている。また、ふろ往き配管２１０の途中には、ふろ往き配管２１０から浴槽２０１へと導入される湯の温度を検出するための浴槽往き湯水温度検出サーミスタ２０５が設けられている。
【００１６】
三方弁１０５は、湯水が流出するａ、ｂポートと、湯水が流入するｃポートとを有する流路切替手段である。三方弁１０４は、湯水が流入するｂ、ｃポートと、湯水が流出するａポートとを有する流路切替手段である。また、三方弁１０２は、湯水が流出するａポートと、湯水が流入するｂ、ｃポートとを有する流路切替手段である。また、タンクユニット１０は、配管１３，１４，１５，１６，１７，１８を有している。配管１３は、貯湯タンク１００の下部開口部１０１ａと三方弁１０２のｂポートとを接続する。ＨＰ往き配管１１は、ヒートポンプユニット５００の入口側と三方弁１０２のａポートとを接続する。上述した熱源ポンプ１０３は、ＨＰ往き配管１１に設けられている。ＨＰ戻り配管１２は、ヒートポンプユニット５００の出口側と三方弁１０４のｃポートとを接続する。配管１４は、三方弁１０４のａポートと、三方弁１０５のｃポートとを接続する。配管１５は、三方弁１０５のａポートと、貯湯タンク１００の上部開口部１０１ｂとを接続する。配管１５の途中には逃し弁１０９が設けられている。
【００１７】
配管１６は、三方弁１０５のｂポートと、ふろ用熱交換器１０６の１次側入口とを接続する。配管１７は、ふろ用熱交換器１０６の１次側出口と、三方弁１０２のｃポートとを接続する。配管１８は、ＨＰ往き配管１１における熱源ポンプ１０３とヒートポンプユニット５００の入口側との間から分岐し、三方弁１０４のｂポートに接続される。また、配管１９は、配管１７の途中から貯湯タンク１００の下部開口部１０１ｆとを接続する。配管１９の途中には、貯湯タンク１００内からの水の流出を制限するための逆止弁１０７が設けられている。配管２０は、貯湯タンクの上部開口部１０１ｃと配管１６の途中とを接続する。配管２０の途中には、貯湯タンク１００内への水の流入を制限するための逆止弁１０８が設けられている。
【００１８】
更に、タンクユニット１０は、第１給水配管３０ａ、第２給水配管３０ｂ、ふろ用混合弁３０２を有している。ふろ用混合弁３０２は、給湯側のポートから供給される高温湯と、給水側のポートから供給される低温水との流量比を調整するためのものである。第１給水配管３０ａの一端は水道等の水源に接続されている。第１給水配管３０ａの他端には減圧弁３０１を介して第２給水配管３０ｂおよび第３給水配管３０ｃが接続されている。第１給水配管３０ａ、第２給水配管３０ｂ及び第３給水配管３０ｃによって給水管路３０が構成されている。第２給水配管３０ｂは、ふろ用混合弁３０２の給水側のポートに接続されている。第１給水配管３０ａを通って水道等の水源から供給される水は、減圧弁３０１で規定圧力に調圧された上で、貯湯タンク１００内の下部開口部１０１ｄ又はふろ用混合弁３０２の給水側のポートに流入する。第１給湯配管３１の他端はふろ用混合弁３０２の給湯側のポートに接続されている。第２給湯配管３２は、ふろ用混合弁３０２の出湯側のポートとふろ往き配管２１０の途中とを接続する。第２給湯配管３２の途中には、第２給湯配管３２を開閉するふろ用電磁弁３０３と、第２給湯配管３２を流れる湯の流量を検出するための給湯流量検出センサ３０４が設けられている。
【００１９】
三方弁１０５は、配管１４と配管１５とが連通する形態と、配管１４と配管１６とが連通する形態との２つの流路形態で、タンクユニット１０内の湯水の流路を切り替えて使用する。三方弁１０４は、ＨＰ戻り配管１２と配管１４とが連通する形態と、配管１８と配管１４とが連通する形態との２つの流路形態で、タンクユニット１０内の湯水の流路を切り替えて使用する。
【００２０】
［実施の形態１の給湯システムの動作］
実施の形態１の給湯システム１では、以下の図２から図５に示す運転状態に応じて三方弁１０２，１０４，１０５を制御して、タンクユニット１０内の湯水の流路を切り替えて使用するようになっている。図２は、実施の形態１の給湯システム１の沸上げ運転時の回路構成図である。なお、ここでいう沸上げ運転とは、ヒートポンプユニット５００を利用して貯湯タンク１００内の水を沸き上げる運転のことである。沸上げ運転は、例えば貯湯タンク１００内に蓄えられた蓄熱量である貯湯熱量が予め設定された下限値以下となった場合に開始され、上限値以上となった場合に停止される。なお、貯湯タンク１００内の貯湯熱量は、貯湯温度検出サーミスタ４０１〜４０３により検出された温度に基づき算出することができる。
【００２１】
沸上げ運転時には、三方弁１０２は、ａポートとｂポートとが連通しｃポートが閉状態となるように制御される。これにより、配管１３とＨＰ往き配管１１とが連通するとともに、配管１７の側を閉としてふろ用熱交換器１０６への流路が遮断される。また、沸上げ運転時には、三方弁１０４は、ｃポートとａポートとが連通しｂポートが閉状態となるように制御される。これにより、ＨＰ戻り配管１２と配管１４とが連通するとともに、配管１８の側を閉として貯湯タンク１００への流路が遮断される。さらに、沸上げ運転時には、三方弁１０５は、ｃポートとａポートとが連通しｂポートが閉状態となるように制御される。これにより、配管１４と配管１５とが連通するとともに、配管１６の側を閉としてふろ用熱交換器１０６への流路が遮断される。
【００２２】
沸上げ運転は、上記のように三方弁１０２，１０４，１０５が制御された状態で、熱源ポンプ１０３とヒートポンプユニット５００の運転を開始することにより実行される。その結果、貯湯タンク１００の下部開口部１０１ａから流出する低温の水は、配管１３、三方弁１０２及びＨＰ往き配管１１を経由してヒートポンプユニット５００に導かれる。そして、ヒートポンプユニット５００に流入した低温の水は、沸き上げ用熱交換器において加熱されて高温の水となる。加熱された高温の水は、ＨＰ戻り配管１２、三方弁１０４、配管１４、三方弁１０５及び配管１５を経由して、貯湯タンク１００の上部開口部１０１ｂから当該貯湯タンク１００内に流入し蓄積される。このような沸上げ運転が実行されることで、貯湯タンク１００の内部では、上層部から高温水が貯えられていき、この高温水層が徐々に厚くなる。
【００２３】
実施の形態１の給湯システム１では、浴槽２０１へ湯を張る湯張り運転が行われる。図３は、実施の形態１の給湯システム１における湯張り運転時の回路構成図である。なお、ここでいう湯張り運転とは、貯湯タンク１００内に貯えられている湯を設定温度に調整した上で、予め設定された設定湯量に到達するまで浴槽２０１へ供給する運転である。
【００２４】
湯張り運転時には、ふろ用電磁弁３０３が開放されるとともに、浴槽往き湯水温度検出サーミスタ２０５によって検出される温度が設定温度となるように、ふろ用混合弁３０２の流量比が調整される。ふろ用混合弁３０２で設定温度に調整された湯は、第２給湯配管３２からふろ用電磁弁３０３、ふろ往き配管２１０、ふろ戻り配管２１２を経て浴槽２０１に供給される。制御部４００は、給湯流量検出センサ３０４によって検出される流量の積算値がユーザーによって設定された設定湯量に達するまでふろ用電磁弁３０３を開放する。
【００２５】
実施の形態１の給湯システム１では、浴槽２０１の湯の追焚きを行う追焚き運転が行われる。図４は、実施の形態１の給湯システム１における追焚き運転時の回路構成図である。なお、ここでいう追焚き運転とは、貯湯タンク１００内に貯えられている湯との熱交換によって浴槽２０１内の湯を加熱する運転である。
【００２６】
追焚き運転時には、三方弁１０２は、ａポートとｃポートとが連通しｂポートが閉状態となるように制御される。これにより、配管１７とＨＰ往き配管１１とが連通するとともに、配管１３の側を閉として貯湯タンク１００への流路が遮断される。また、追焚き運転時には、三方弁１０４は、ｂポートとａポートとが連通しｃポートが閉状態となるように制御される。これにより、配管１８と配管１４とが連通するとともに、ＨＰ戻り配管１２の側を閉としてヒートポンプユニット５００への流路が遮断される。さらに、追焚き運転時には、三方弁１０５は、ｃポートとａポートとが連通しｂポートが閉状態となるように制御される。これにより、配管１４と配管１５とが連通するとともに、配管１６の側を閉としてふろ用熱交換器１０６への流路が遮断される。
【００２７】
追焚き運転は、上記のように三方弁１０２，１０４，１０５が制御された状態で、熱源ポンプ１０３と浴槽循環ポンプ２０２の運転を開始することにより実行される。その結果、浴槽２０１内の浴水は、ふろ戻り配管２１２を流通してふろ用熱交換器１０６の二次側へと送られる。また、貯湯タンク１００の上部開口部１０１ｃから流出する高温の湯は、配管２０、逆止弁１０８及び配管１６を経由してふろ用熱交換器１０６の一次側に導かれる。ふろ用熱交換器１０６では、貯湯タンク１００から導かれた高温の湯と浴槽２０１から導かれた低温の浴水との間で熱交換が行われる。熱交換後の高温の湯は、配管１７、三方弁１０２、ＨＰ往き配管１１、配管１８、三方弁１０４、配管１４、三方弁１０５及び配管１５を経由して上部開口部１０１ｂから再び貯湯タンク１００に導かれる。一方、ふろ用熱交換器１０６にて加熱された浴水は、ふろ往き配管２１０を流通して浴槽２０１に戻される。このような追焚き運転が実行されることで、浴槽２０１の湯は徐々に昇温される。
【００２８】
さらに、実施の形態１の給湯システム１では、浴槽２０１の湯から廃熱を回収するふろ熱回収運転が行われる。図５は、実施の形態１の給湯システム１におけるふろ熱回収運転時の回路構成図である。なお、ここでいうふろ熱回収運転とは、入浴後に浴槽２０１に残った浴水が有する廃熱を貯湯タンク１００内に回収する運転である。貯湯タンク１００の下部には、例えば５℃〜２０℃程度の水が給水管路３０から流入する。ユーザーが入浴を終了した後の浴水の温度は、例えば３０℃から４０℃程度である。廃熱回収運転を行うことで、貯湯タンク１００の下部の低温の水を、入浴終了後の浴水の廃熱により加熱することができる。ふろ熱回収運転を行うことで、入浴後に浴槽２０１に残った浴水の廃熱を再利用することが可能となるので、省エネルギーの効果が得られる。
【００２９】
ふろ熱回収運転は、ユーザーがリモコンを操作して運転の開始指示を入力することにより実行される。ふろ熱回収運転時には、三方弁１０２は、ｂポートとａポートとが連通しｃポートが閉状態となるように制御される。これにより、配管１３とＨＰ往き配管１１とが連通するとともに、配管１７の側を閉としてふろ用熱交換器１０６への流路が遮断される。また、ふろ熱回収運転時には、三方弁１０４は、ｂポートとａポートとが連通しｃポートが閉状態となるように制御される。これにより、配管１８と配管１４とが連通するとともに、ＨＰ戻り配管１２の側を閉としてヒートポンプユニット５００への流路が遮断される。また、ふろ熱回収運転時には、三方弁１０５は、ｃポートとｂポートとが連通しａポートが閉状態となるように制御される。これにより、配管１４と配管１６とが連通するとともに、配管１５の側を閉として貯湯タンク１００の上部開口部１０１ｂへの流路が遮断される。このように三方弁１０２，１０４，１０５が制御されることで、貯湯タンク１００内の水が下部開口部１０１ａから、配管１３、三方弁１０２、ＨＰ往き配管１１、配管１８、三方弁１０４、配管１４、三方弁１０５、配管１６、ふろ用熱交換器１０６、配管１７及び配管１９を経由して、貯湯タンク１００の下部開口部１０１ｆへと流れるためのふろ熱回収回路が形成される。
【００３０】
ふろ熱回収運転は、上記のように三方弁１０２，１０４，１０５が制御された状態で、熱源ポンプ１０３と浴槽循環ポンプ２０２の運転を開始することにより実行される。その結果、浴槽２０１内の浴水は、ふろ戻り配管２１２を流通してふろ用熱交換器１０６の二次側へと送られる。一方、貯湯タンク１００の下部開口部１０１ａから流出する低温の水は、配管１３、三方弁１０２、ＨＰ往き配管１１、配管１８、三方弁１０４、配管１４、三方弁１０５及び配管１６を経由してふろ用熱交換器１０６の一次側に導かれる。ふろ用熱交換器１０６に流入した低温の水は、浴水の熱を受け取ることで、温度が上昇し、例えば３０℃程度の中温水になる。この中温水は、ふろ用熱交換器１０６から、配管１７及び配管１９を経由して、貯湯タンク１００の下部開口部１０１ｆに流入し、貯留される。一方、ふろ用熱交換器１０６にて冷却された浴水は、ふろ往き配管２１０を流通して浴槽２０１に戻される。このようなふろ熱回収運転を行うことで、入浴後に浴槽２０１に残った浴水の廃熱が貯湯タンク１００に蓄熱される。
【００３１】
［実施の形態１の給湯システムの特徴］
次に、実施の形態１の給湯システムの特徴について説明する。実施の形態１の給湯システム１では、日中に使用する湯を貯める沸上げ運転が夜間の時間帯に行なわれる。上述したふろ熱回収運転は、ユーザーによる入浴が終了した後、夜間の沸上げ運転が行なわれる前に実行される。実施の形態１の給湯システムは、このふろ熱回収運転の制御に特徴を有している。
【００３２】
図６は、ふろ熱回収運転前において貯湯タンクに貯められている貯湯熱量を異なる日で比較した図である。この図に示す例では、Ｎ＋１日目のふろ熱回収運転前の貯湯熱量が、その前日であるＮ日目のふろ熱回収運転前の貯湯熱量よりも多くなっている。このように、ふろ熱回収運転前の貯湯熱量は、その日の湯の使用状況によって変動する。ふろ熱回収運転前の貯湯熱量を何ら考慮せずにふろ熱回収運転を実行すると、ふろ熱回収運転後の貯湯熱量も日々変動することとなる。このため、例えば夜間の電力料金が割安な電力消費時間帯別の電気料金体系が適用されていると、日々の沸上げ運転において時間帯別の電力消費量が変動し、不経済となるおそれがある。
【００３３】
そこで、実施の形態１の給湯システムでは、ふろ熱回収運転前の貯湯熱量を考慮したふろ熱回収運転を実行することとしている。図７は、ふろ熱回収運転後において貯湯タンクに貯められている貯湯熱量を異なる日で比較した図である。この図に示すように、実施の形態１の給湯システムでは、ふろ熱回収運転後の貯湯熱量が前日と一致するようにふろ熱回収運転による回収熱量が調整される。このような制御によれば、ふろ熱回収運転後に実施される夜間の沸上げ運転での使用消費電力量が均一化される。これにより、日々の時間帯別の電力消費量の変動が抑制されるので、経済的な沸上げ運転が可能となる。
【００３４】
［実施の形態１の給湯システムの具体的処理］
次に、実施の形態１の給湯システムの制御部４００によって実行されるふろ熱回収運転の具体的な処理について、フローチャートに沿って詳細に説明する。図８は、実施の形態１の給湯システムにおいて、ふろ熱回収運転を行う場合に実行されるルーチンのフローチャートである。なお、図８に示すルーチンは、例えばユーザーがリモコンを操作して運転の開始指示を入力することにより開始される。図８に示すルーチンが開始されると、先ずステップＳ１０１において浴槽循環ポンプ２０２が駆動される。次のステップＳ１０２では、ふろ熱回収運転前の計算処理が実行される。ここでは、具体的には、図９に示すサブルーチンが開始される。
【００３５】
図９は、ふろ熱回収運転前の計算処理を実行するサブルーチンのフローチャートである。図９に示すサブルーチンでは、先ずステップＳ２０１において、現在時刻が予め設定された判定時刻以降か否かが判定される。なお、ここでの判定時刻は、それ以降に入浴がなされないことを判定するための時刻であって、例えば過去１週間のうちの追焚き運転が行われた時刻のうちの、朝７時を起点とした最も遅い時刻（例えば２２時３０分）とされる。その結果、判定の成立が認められない場合にはステップＳ２０６に移行し、判定の成立が認められた場合にはステップＳ２０２に移行する。
【００３６】
ステップＳ２０２では、次式（１）に従い現在の貯湯熱量Ｑｔｃが計算される。貯湯熱量Ｑｔｃは、貯湯タンク１００に貯えられている熱量の指標となる指標値である。貯湯温度検出サーミスタ４０１、４０２、４０３の設置位置での湯温をＴｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３とし、貯湯タンク１００の天頂部から当該設置位置までの容積をＬ１、Ｌ２、Ｌ３とすると、現在の貯湯熱量Ｑｔｃは次式（１）によって計算される。計算された貯湯熱量Ｑｔｃは、制御部４００のメモリに記憶される。
Ｑｔｃ［ｋｃａｌ］＝Ｌ１［Ｌ］×Ｔｈ１［℃］＋(Ｌ２［Ｌ］−Ｌ１［Ｌ］)×(Ｔｈ１［℃］＋Ｔｈ２［℃］)÷２＋(Ｌ３［Ｌ］−Ｌ２［Ｌ］)×(Ｔｈ２［℃］＋Ｔｈ３［℃］)÷２    ・・・（１）
【００３７】
ステップＳ２０２の処理が行なわれると、次にステップＳ２０３へ移行する。ステップＳ２０３では、浴槽湯張り湯量Ｖｂと、浴槽戻り温度Ｔｈｒを用いた次式（２）に従い、ふろ熱回収運転開始時の浴槽熱量である開始時浴槽熱量Ｑｂｓが計算される。なお、次式（２）において、浴槽湯張り湯量Ｖｂは、浴槽２０１に湯張りされた湯量であって、湯張り運転時に給湯流量検出センサ３０４によって検出された流量の積算値を用いることができる。また、浴槽戻り温度Ｔｈｒは、浴槽２０１に貯められた湯の温度であって、浴槽戻り湯水温度検出サーミスタ２０４によって検出された温度を用いることができる。計算された開始時浴槽熱量Ｑｂｓは、制御部４００のメモリに記憶される。
Ｑｂｓ[ｋｃａｌ]＝Ｖｂ[Ｌ]×Ｔｈｒ[℃]  ・・・（２）
【００３８】
ステップＳ２０３の処理が行なわれると、次にステップＳ２０４へ移行する。ステップＳ２０４では、貯湯熱量Ｑｔｃが過去貯湯熱量Ｑｔｐの±３％以内か否かが判定される。ここでの過去貯湯熱量Ｑｔｐは、貯湯熱量Ｑｔｃの過去値であって、後述するステップＳ４０４の処理において記憶された値が読み込まれる。その結果、判定の成立が認められた場合にはステップＳ２０５へ移行し、判定の成立が認められない場合にはステップＳ２０６へと移行する。
【００３９】
ステップＳ２０５では、次式（３）に従い、今回のふろ熱回収運転での回収熱量の目標値である回収目標熱量Ｑ０が設定される。なお、次式（３）において、過去貯湯熱量Ｑｔｐは、貯湯熱量Ｑｔｃの過去値、すなわち、貯湯タンク１００に貯えられている熱量の指標値の過去値であって、後述するステップＳ４０４の処理において記憶された値が読み込まれる。また、過去回収総熱量Ｑａｐは、ふろ熱回収運転において回収された総熱量である回収総熱量Ｑａの過去値であって、後述するステップＳ４０３の処理において記憶された値が読み込まれる。
回収目標熱量Ｑ０＝過去回収総熱量Ｑａｐ−（貯湯熱量Ｑｔｃ−過去貯湯熱量Ｑｔｐ）  ・・・（３）
【００４０】
上式（３）によれば、現在の貯湯熱量Ｑｔｃが過去貯湯熱量Ｑｔｐよりも大きい場合には、回収目標熱量Ｑ０は過去回収総熱量Ｑａｐよりも小さい値として算出される。これは、指標値の今回値が当該指標値の過去値よりも大きい場合には、回収目標熱量Ｑ０は回収総熱量Ｑａの過去値よりも小さい値として算出されることを意味している。また、上式（３）によれば、現在の貯湯熱量Ｑｔｃが過去貯湯熱量Ｑｔｐよりも小さい場合には、回収目標熱量Ｑ０は過去回収総熱量Ｑａｐよりも大きい値として算出される。これは、指標値の今回値が当該指標値の過去値よりも小さい場合には、回収目標熱量Ｑ０は回収総熱量Ｑａの過去値よりも大きい値として算出されることを意味している。ステップＳ２０５の処理が行なわれると、本サブルーチンは終了されて、図８に示すルーチンのステップＳ１０３へと移行する。一方、ステップＳ２０６では、回収目標熱量Ｑ０を設定せずに本サブルーチンが終了されて、図８に示すルーチンのステップＳ１０３へと移行する。
【００４１】
ステップＳ１０３では、三方弁１０２、１０４、１０５が上述したふろ熱回収運転時の弁位置に操作されるとともに、熱源ポンプ１０３が駆動される。ステップＳ１０３の処理が実行されると、次のステップＳ１０４へ移行する。ステップＳ１０４では、ふろ熱回収運転中に回収される回収熱量Ｑａｃを計算する処理が実行される。ここでは、具体的には、図１０に示すサブルーチンが開始される。
【００４２】
図１０は、回収熱量の計算処理を実行するサブルーチンのフローチャートである。図１０に示すサブルーチンでは、先ずステップＳ３０１において、浴槽循環ポンプ２０２の回転数が０より大きいか否かが判定される。その結果、判定の成立が認められた場合には浴槽循環回路に浴槽２０１内の湯水が循環していると判断されて、次のステップＳ３０２の処理へと移行する。一方、当該判定の成立が認められない場合には、当該循環回路に浴槽２０１内の湯水が循環していないと判断されて、ステップＳ３０４の処理へと移行する。
【００４３】
ステップＳ３０２では、熱源ポンプの回転数が０より大きいか否かが判定される。その結果、判定の成立が認められた場合にはふろ熱回収回路に貯湯タンク１００内の湯水が循環していると判断されて、次のステップＳ３０３の処理へと移行する。一方、当該判定の成立が認められない場合には、当該ふろ熱回収回路に貯湯タンク１００内の湯水が循環していないと判断されて、ステップＳ３０４の処理へと移行する。
【００４４】
ステップＳ３０３では、回収熱量Ｑａｃが計算される。ここでは、具体的には、開始時浴槽熱量Ｑｂｓと、浴槽湯張り湯量Ｖｂと、浴槽戻り温度Ｔｈｒを用いた次式（４）を用いて、今回のふろ熱回収運転における現時点までの回収熱量Ｑａｃが計算される。ステップＳ３０３の処理が終了すると、本サブルーチンが終了されて、図８に示すルーチンのステップＳ１０５へと移行する。
Ｑａｃ［ｋｃａｌ］＝Ｑｂｓ［ｋｃａｌ］−Ｖｂ［Ｌ］×Ｔｈｒ［℃］  ・・・（４）
【００４５】
ステップＳ３０４の処理では、回収熱量Ｑａｃ＝０とされる。ステップＳ３０４の処理が終了すると、本サブルーチンが終了されて、図８に示すルーチンのステップＳ１０５へと移行する。
【００４６】
再び図８に戻り、ステップＳ１０５では、浴槽戻り湯水温度検出サーミスタ２０４によって検出される浴槽戻り湯水温度の時間変化が正値か否かが判定される。その結果、判定の成立が認められた場合には、浴槽２０１の湯水の熱がふろ用熱交換器１０６において回収されていないと判断されて、ステップＳ１０８へと移行する。一方、当該判定において判定の成立が認められない場合には、浴槽２０１の湯水の熱がふろ用熱交換器１０６において回収されていると判断されて、ステップＳ１０６へと移行する。
【００４７】
ステップＳ１０６では、回収目標熱量Ｑ０が設定されているか否かが判定される。その結果、上記ステップＳ２０５の処理が実行されて回収目標熱量Ｑ０が設定されていると判定された場合には、ステップＳ１０７へと移行する。一方、当該判定において上記ステップＳ２０６の処理が実行されて回収目標熱量Ｑ０が設定されていないと判定された場合には、再びステップＳ１０４の処理へと移行する。
【００４８】
ステップＳ１０７では、上記ステップＳ１０４において計算された回収熱量Ｑａｃが上記ステップＳ１０２において計算された回収目標熱量Ｑ０以上か否かが判定される。その結果、判定の成立が認められない場合には、上記ステップＳ１０４に戻ってふろ熱回収運転が継続される。一方、当該判定において判定の成立が認められた場合には、ステップＳ１０８へと移行する。
【００４９】
ステップＳ１０８では、熱源ポンプ１０３が停止されてふろ熱回収運転が終了される。ステップＳ１０８の処理が終了すると、次にステップＳ１０９の処理へ移行する。ステップＳ１０９では、ふろ熱回収運転後の計算処理が実行される。ここでは、具体的には、図１１に示すサブルーチンが開始される。
【００５０】
図１１は、ふろ熱回収運転後の計算処理を実行するサブルーチンのフローチャートである。図１１に示すサブルーチンでは、先ずステップＳ４０１において、今回のふろ熱回収運転において回収された総熱量である回収総熱量Ｑａが計算される。ここでは、開始時浴槽熱量Ｑｂｓと、浴槽湯張り湯量Ｖｂと、ふろ熱回収運転後の浴槽戻り温度Ｔｈｒを用いた次式（５）を用いて回収総熱量Ｑａが計算される。
Ｑａ［ｋｃａｌ］＝Ｑｂｓ［ｋｃａｌ］−（Ｖｂ［Ｌ］×Ｔｈｒ［℃］）・・・（５）
【００５１】
上記ステップＳ４０１の処理が実行されると、次にステップＳ４０２の処理へと移行する。ステップＳ４０２では、上記ステップＳ４０１において計算された回収総熱量Ｑａが過去回収総熱量Ｑａｐより大きいか否かが判定される。その結果、判定の成立が認められない場合には、過去回収総熱量Ｑａｐの更新は行なわずに本サブルーチンは終了される。一方、上記ステップＳ４０２において、判定の成立が認められた場合には、ステップＳ４０３へと移行する。
【００５２】
ステップＳ４０３では、上記ステップＳ４０１において計算された回収総熱量Ｑａが過去回収総熱量Ｑａｐとして制御部４００のメモリに記憶される。また、次のステップＳ４０４では、上記ステップＳ１０２において計算された貯湯熱量Ｑｔｃが過去貯湯熱量Ｑｔｐとして制御部４００のメモリに記憶される。ステップＳ４０４の処理が実行されると、本サブルーチンは終了される。
【００５３】
図１１に示すサブルーチンが終了されると、図８に示すルーチンのステップＳ１１０へと移行する。ステップＳ１１０では、浴槽循環ポンプ２０２が停止されて、ふろ熱回収運転の制御ルーチンが終了される。
【００５４】
以上説明したように、実施の形態１の給湯システムによれば、沸上げ運転の実行前に実行されるふろ熱回収運転において、貯湯熱量の日々の変動を抑えることができる。これにより、その後に行なわれる沸上げ運転の時間帯別の消費電力を均一化して経済的な給湯システムを実現することができる。
【００５５】
ところで、上述した実施の形態１の給湯システムでは、貯湯タンク１００に貯えられている熱量の指標値としての貯湯熱量Ｑｔｃを用いて回収目標熱量Ｑ０を設定することとした。しかしながら、回収目標熱量Ｑ０を設定する場合に用いた貯湯熱量Ｑｔｃは、貯湯タンク１００に貯えられている熱量の指標となる他の指標値に代えることができる。例えば、指標値は、貯湯タンク１００内の湯水の平均温度を用いることができる。また、指標値は、貯湯タンク１００内に貯留された湯水のうち、予め定められた基準温度よりも高い温度の水の貯湯量を用いてもよい。さらに、指標値は、貯湯タンク１００内に設けられた貯湯温度検出サーミスタ４０１，４０２，４０３の何れかの検出値を用いることもできる。
【００５６】
また、上述した実施の形態１の給湯システムでは、回収熱量Ｑａｃが回収目標熱量Ｑ０以上となった場合にふろ熱回収運転を終了することとした。しかしながら、ふろ熱回収運転の終了の判定はこれに限られない、すなわち、ふろ熱回収運転において回収熱量Ｑａｃが回収目標熱量Ｑ０となるために必要な時間を計算し、当該時間が経過した場合にふろ熱回収運転を終了することとしてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１  給湯システム、  １０  タンクユニット、  １１  ＨＰ往き配管、  １２  ＨＰ戻り配管、  １３，１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０  配管、  ２１  ふろ往き配管、  ３０  給水管路、  ３０ａ  給水配管、  ３０ｂ  給水配管、  ３０ｃ  給水配管、  ３１  給湯配管、  ３２  給湯配管、  １００  貯湯タンク、  １０２，１０４，１０５  三方弁、  １０１ａ  下部開口部、  １０１ｂ  上部開口部、  １０１ｃ  上部開口部、  １０１ｄ  下部開口部、  １０１ｅ  上部開口部、  １０１ｆ  下部開口部、  １０３  熱源ポンプ、  １０６  ふろ用熱交換器、  １０７  逆止弁、  １０８  逆止弁、  １０９  逃し弁、  ２０１  浴槽、  ２０２  浴槽循環ポンプ、  ２０３  水位センサ、  ２０４  浴槽戻り湯水温度検出サーミスタ、  ２０５  浴槽往き湯水温度検出サーミスタ、  ２１０  ふろ往き配管、  ２１２  ふろ戻り配管、  ３０１  減圧弁、  ３０２  ふろ用混合弁、  ３０３  ふろ用電磁弁、  ３０４  給湯流量検出センサ、  ４００  制御部、  ４０１，４０２，４０３  貯湯温度検出サーミスタ、  ５００  ヒートポンプユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2018189345.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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