(57)【要約】【課題】浴槽への湯張りによる大量の湯の使用を考慮しつつ貯湯タンク内の湯の放熱を抑えてエネルギー消費を低減させることが可能な給湯システムを提供する。【解決手段】ヒートポンプ７０により加熱された湯を貯める貯湯タンク３１と貯湯タンク３１から出湯された湯水をバーナ１２の燃焼により加熱する燃焼給湯器１０とを備える。タンクコントローラ５０は、浴槽への湯張り動作が行われる時間帯に基づいて設定された第１の時間帯の開始時刻になったとき、第１の沸き上げ設定温度を設定し、第１の時間帯内の湯張り動作が行われた以降、及び、第１の時間帯以外の時間帯である第２の時間帯においては、第１の沸き上げ設定温度よりも低温の第２の沸き上げ設定温度を設定する。ヒートポンプコントローラ８０は、沸き上げ設定温度を目標温度として、ヒートポンプ７０による貯湯タンク３１の沸き上げを実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの上部に接続されて該貯湯タンク内から湯を導出する出湯管と、
前記貯湯タンクの下部に接続されて該貯湯タンク内に水を供給する給水管と、
前記貯湯タンク内の湯水の温度を検出する貯湯温度検出手段と、
前記貯湯タンクの下部に上流端が接続され該貯湯タンクの上部に下流端が接続されて該貯湯タンクの湯水を循環させる循環用管と、
前記循環用管を介して前記貯湯タンクの湯水を加熱するヒートポンプと、
前記出湯管に介設され、該出湯管を流れる湯水をバーナの燃焼により加熱する燃焼給湯器と、
前記出湯管と浴槽とを接続して該浴槽に湯を供給する湯張り管と、
前記ヒートポンプが前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる際に目標温度とする沸き上げ設定温度を設定する沸き上げ温度設定手段と、
前記貯湯温度検出手段の検出温度が予め設定された沸き上げ開始温度未満になったとき、前記沸き上げ温度設定手段により設定された沸き上げ設定温度を目標温度として、前記貯湯タンク内の湯水が目標温度となるように前記ヒートポンプによる前記貯湯タンク内の湯水の沸き上げを実行するタンク沸き上げ制御手段とを備え、
前記沸き上げ温度設定手段は、１日のうちの前記湯張り管を介して浴槽への湯張り動作が行われる時間帯に基づいて設定された第１の時間帯の開始時刻になったとき、前記ヒートポンプに第１の沸き上げ設定温度を設定し、該第１の時間帯内における湯張り動作が行われた以降、及び、前記第１の時間帯以外の時間帯である第２の時間帯においては、前記ヒートポンプに前記第１の沸き上げ設定温度よりも低温の第２の沸き上げ設定温度を設定することを特徴とする給湯システム。
【請求項２】
前記貯湯温度検出手段は、前記貯湯タンク内における上層部位の湯水の温度を検出する第１貯湯温度センサと、該第１貯湯温度センサよりも下方の湯水の温度を検出する第２貯湯温度センサとを備え、
前記タンク沸き上げ制御手段は、前記第２の時間帯においては、前記第１貯湯温度センサの検出温度が前記沸き上げ開始温度未満になったとき前記ヒートポンプによる沸き上げを開始し、前記第１の時間帯の少なくとも前記湯張り動作が行われるまでは、前記第２貯湯温度センサの検出温度が前記沸き上げ開始温度未満になったとき前記ヒートポンプによる沸き上げを開始することを特徴とする請求項１記載の給湯システム。
【請求項３】
前記沸き上げ温度設定手段は、前記第１の時間帯内における前記湯張り動作中は、前記ヒートポンプに前記第２の沸き上げ設定温度を設定し、
前記タンク沸き上げ制御手段は、前記第１の時間帯内における前記湯張り動作中に前記第２貯湯温度センサの検出温度が沸き上げ開始温度未満になったとき前記ヒートポンプによる沸き上げを開始することを特徴とする請求項２記載の給湯システム。
【請求項４】
前記沸き上げ温度設定手段は、前記第１の時間帯内における前記湯張り動作中は、前記ヒートポンプに前記第２の沸き上げ設定温度を設定し、
前記タンク沸き上げ制御手段は、前記第１の時間帯内における前記湯張り動作の開始時に前記ヒートポンプによる沸き上げを開始することを特徴とする請求項１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、加熱された湯を貯留する貯湯タンクの下流側に、瞬間加熱式の燃焼給湯器を直列に接続した給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内部に湯水を貯える貯湯タンクと、貯湯タンク内に水を供給する給水管と、貯湯タンク内に貯えられた湯水を導出する出湯管と、貯湯タンク内から湯水を導き出して加熱し沸き上げた湯を貯湯タンク内に戻すヒートポンプと、前記貯湯タンクの下流側に直列に接続されて前記出湯管を流れる湯水をバーナの燃焼により加熱する瞬間式の燃焼給湯器とを備える給湯システムが知られている。ヒートポンプは、エネルギー効率は非常に高いが、単位時間当たりの加熱能力が低いので、突発的な給湯に対応することができない。そこで、貯湯タンクの湯切れ時に運転する燃焼給湯器を補助熱源として備えている。これにより、貯湯タンクの小型化も可能となる。
【０００３】
このような給湯システムとして、特許文献１には、貯湯タンク内の湯が予め設定された沸き上げ開始温度以上の場合、貯湯タンク内から湯を供給し、貯湯タンク内の湯が前記所定温度未満の場合、燃焼給湯器を用いて湯を供給するものが開示されている。貯湯タンク内の湯が前記上記温度未満になると、ヒートポンプを運転させて沸き上げ設定温度まで沸き上げる動作を行っている。
【０００４】
また、特許文献２には、安価な夜間電力を用いるため夜間に自動的にヒートポンプにより貯湯タンクの沸き上げ運転を行う給湯システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−４１５７０号公報
【特許文献２】特開２００４−１２５２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された給湯システムにおいては、貯湯タンク槽内の湯が沸き上げ開始温度未満になる度に、ヒートポンプを運転させている。しかし、こうすると、ヒートポンプの発停回数が多く、エネルギー消費が大きくなる。また、貯湯タンクには常に高温の湯が貯められた状態となり、貯湯タンクからの放熱ロスにより、エネルギー損失が大きくなる。従って、全体としてエネルギー消費が大きくなるという問題がある。
【０００７】
また、特許文献２に開示された給湯システムにおいては、夜間に自動的にヒートポンプによる沸き上げ運転が行われる。しかし、朝方や昼間には、浴槽への湯張りなどで大量の湯が必要となることは稀であり、深夜にヒートポンプにより貯湯タンクの湯を沸かし上げておいても、浴槽への湯張りにより大量の湯が必要となる夕方には、放熱ロスにより貯湯タンク内の湯温が低くなるおそれがある。そのため、全体としてエネルギー消費が大きくなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、ヒートポンプにより加熱された湯を貯める貯湯タンクと貯湯タンクから出湯された湯水をバーナの燃焼により加熱する燃焼給湯器とを備える給湯システムであって、浴槽への湯張りによる大量の湯の使用を考慮しつつ貯湯タンク内の湯の放熱を抑えてエネルギー消費を低減させることが可能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】
【０００９】
本発明の給湯システムは、貯湯タンクと、前記貯湯タンクの上部に接続されて該貯湯タンク内から湯を導出する出湯管と、前記貯湯タンクの下部に接続されて該貯湯タンク内に水を供給する給水管と、前記貯湯タンク内の湯水の温度を検出する貯湯温度検出手段と、前記貯湯タンクの下部に上流端が接続され該貯湯タンクの上部に下流端が接続されて該貯湯タンクの湯水を循環させる循環用管と、前記循環用管を介して前記貯湯タンクの湯水を加熱するヒートポンプと、前記出湯管に介設され、該出湯管を流れる湯水をバーナの燃焼により加熱する燃焼給湯器と、前記出湯管と浴槽とを接続して該浴槽に湯を供給する湯張り管と、前記ヒートポンプが前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる際に目標温度とする沸き上げ設定温度を設定する沸き上げ温度設定手段と、前記貯湯温度検出手段の検出温度が予め設定された沸き上げ開始温度未満になったとき、前記沸き上げ温度設定手段により設定された沸き上げ設定温度を目標温度として、前記貯湯タンク内の湯水が目標温度となるように前記ヒートポンプによる前記貯湯タンク内の湯水の沸き上げを実行するタンク沸き上げ制御手段とを備え、前記沸き上げ温度設定手段は、１日のうちの前記湯張り管を介して浴槽への湯張り動作が行われる時間帯に基づいて設定された第１の時間帯の開始時刻になったとき、前記ヒートポンプに第１の沸き上げ設定温度を設定し、該第１の時間帯内における湯張り動作が行われた以降、及び、前記第１の時間帯以外の時間帯である第２の時間帯においては、前記ヒートポンプに前記第１の沸き上げ設定温度よりも低温の第２の沸き上げ設定温度を設定することを特徴とする。
【００１０】
上記構成による本発明の給湯システムは、前記沸き上げ温度設定手段が、前記第１の時間帯の開始時刻になったとき、前記ヒートポンプに第１の沸き上げ設定温度（例えば６０℃）を設定する。これにより、前記第１の時間帯に前記貯湯温度検出手段の検出温度が予め設定された沸き上げ開始温度（例えば３５℃）未満になったとき、タンク沸き上げ制御手段が第１の沸き上げ設定温度（例えば６０℃）を目標温度として、前記貯湯タンク内の湯水が目標温度となるように前記ヒートポンプによる前記貯湯タンク内の湯水の沸き上げを実行する。
【００１１】
前記第１の時間帯は、１日のうちの前記湯張り管を介して浴槽への湯張り動作が行われる時間帯に基づいて設定されている。即ち、前記第１の時間帯は、浴槽への湯張りを行う可能性が高い時間帯と、この時間帯より前に行われるべきヒートポンプによる沸き上げ所要時間とを合わせた時間帯（例えば、１４：００〜１９：００）とすることが挙げられる。こうすることにより、浴槽への湯張りを行うための大量の湯を貯湯タンクから供給できる可能性が高くなる。
【００１２】
そして、第１の時間帯内に湯張りが行われた以降、及び、前記第１の時間帯以外の時間帯である第２の時間帯においては、前記ヒートポンプに第２の沸き上げ設定温度（例えば４５℃）を設定する。第１の時間帯内の何れかの時間に湯張りが行われると、第１の沸き上げ設定温度（例えば６０℃）を目標温度として沸き上げられた貯湯タンクの湯を浴槽に供給することができるから、湯張りに用いた高温の湯は、湯張りの後には不要となる。従って、湯張りが行われた以降の第１の時間帯の残りの時間は、前記沸き上げ温度設定手段が、第２の沸き上げ設定温度（例えば４５℃）を設定し、この間に前記貯湯温度検出手段の検出温度が沸き上げ開始温度（例えば３５℃）未満になっても、タンク沸き上げ制御手段は第１の沸き上げ設定温度より低温の第２の沸き上げ設定温度（例えば４５℃）を目標温度とする沸き上げを実行する。これにより、湯張り以降に大量に使われない状態で不要に高温の湯が貯湯タンクに貯められた状態を回避でき、貯湯タンクの放熱ロスを抑制することができる。
【００１３】
そして、前記第２の時間帯においても、浴槽への湯張りが行われる可能性は極めて低いので、前記沸き上げ温度設定手段が、第２の沸き上げ設定温度（例えば４５℃）を設定し、この間に前記貯湯温度検出手段の検出温度が沸き上げ開始温度（例えば３５℃）未満になれば、タンク沸き上げ制御手段が第２の沸き上げ設定温度（例えば４５℃）を目標温度とする沸き上げを実行する。
【００１４】
以上により、浴槽への湯張りが行われる時間においてのみ貯湯タンクから比較的高温の湯を大量に供給して、浴槽への湯張りが行われた以降及び湯張りが行われない時間には比較的低温の湯を貯湯タンクに貯えることができるので、給湯状況に応じた貯湯タンクの湯の沸き上げと貯湯が行え、エネルギー消費を飛躍的に低減させることができる。
【００１５】
また、本発明の給湯システムにおいて、前記貯湯温度検出手段は、前記貯湯タンク内における上層部位の湯水の温度を検出する第１貯湯温度センサと、該第１貯湯温度センサよりも下方の湯水の温度を検出する第２貯湯温度センサとを備え、前記タンク沸き上げ制御手段は、前記第２の時間帯においては、前記第１貯湯温度センサの検出温度が前記沸き上げ開始温度未満になったとき前記ヒートポンプによる沸き上げを開始し、前記第１の時間帯の少なくとも前記湯張り動作が行われるまでは、前記第２貯湯温度センサの検出温度が前記沸き上げ開始温度未満になったとき前記ヒートポンプによる沸き上げを開始することを特徴とする。
【００１６】
本発明においては、出湯管は貯湯タンクの上部に接続され、給水管は貯湯タンクの下部に接続されている。そのため、貯湯タンクから出湯管に湯水が供給されると、それに応じて、貯湯タンクの下部に給水管から水が供給される。そして、貯湯タンク内では、上部に高温の湯の層ができると共に下部に水の層ができる。貯湯タンクから湯を供給するに従って上部の高温の湯の層が減少していき、貯湯タンクの上層部位が水の層になると湯切れ状態となる。そして、前記第１貯湯温度センサが貯湯タンク内における上層部位の湯水の温度を検出するので、この検出温度が前記沸き上げ開始温度未満になったとき湯切れ状態が把握できる。
【００１７】
本発明によれば、前記第２の時間帯においては、前記第１貯湯温度センサの検出温度が前記沸き上げ開始温度未満になったとき前記タンク沸き上げ制御手段が沸き上げを開始するので、貯湯タンクに湯切れが生じたタイミングで貯湯タンクの湯水を沸き上げることができる。そして、前記第１の時間帯の開始時刻から前記湯張り動作が開始された時刻までは、沸き上げ開始の温度を第１貯湯温度センサよりも下方に設けられた第２貯湯温度センサによる検出温度とするので、貯湯タンクに湯切れが生じるよりも早いタイミングで貯湯タンクの湯水を沸き上げることができる。これにより、第１の時間帯においては、第１の沸き上げ設定温度（例えば６０℃）による比較的高温の湯を、浴槽への湯張りに先立って早期に貯湯タンクに貯めておくことができる。
【００１８】
更に、このとき、前記沸き上げ温度設定手段は、前記第１の時間帯内における前記湯張り動作中は、前記ヒートポンプに前記第２の沸き上げ設定温度を設定し、前記タンク沸き上げ制御手段は、前記第１の時間帯内における前記湯張り動作中に前記第２貯湯温度センサの検出温度が沸き上げ開始温度未満になったとき前記ヒートポンプによる沸き上げを開始する。
【００１９】
浴槽への湯張りにおいては貯湯タンクの湯が大量に用いられる。このため、貯湯タンクの湯は比較的早い時期に湯切れすることが想定でき、給水管から貯湯タンクへの給水も行われる。そこで、前記第１の時間帯内における湯張り中においては、前記第２貯湯温度センサの検出温度を用いることで、貯湯タンクの湯切れを待たずに早期に前記第２の沸き上げ設定温度を目標温度とした沸き上げを開始することができる。そして、湯張り後には高温の湯は不要となるため、貯湯タンクに第２の沸き上げ設定温度により効率の良い沸き上げを行う。これにより、燃焼給湯器により加熱する機会を減らし、しかも、前記第２の沸き上げ設定温度により貯湯タンクの湯の温度を比較的低温として放熱ロスが防止できるのでエネルギー消費を抑えることができる。
【００２０】
また、前記第２貯湯温度センサや前記循環上流温度センサを用いて沸き上げを開始する以外には、前記沸き上げ温度設定手段は、前記第１の時間帯内における前記湯張り動作中は、前記ヒートポンプに前記第２の沸き上げ設定温度を設定し、前記タンク沸き上げ制御手段は、前記第１の時間帯内における前記湯張り動作の開始時に前記ヒートポンプによる沸き上げを開始するようにしてもよい。
【００２１】
浴槽への湯張りを開始したときには、やがて貯湯タンクの湯が湯切れすることが想定できる。従って、前記第１の時間帯内に湯張り動作が開始された時点で前記ヒートポンプによる沸き上げを開始すれば、貯湯タンクの湯切れを待たずに沸き上げを開始することができ、しかも、前記第２の沸き上げ設定温度によって比較的低温の湯を貯湯タンクに貯めることができるので、放熱ロスを抑えて余分なエネルギー消費を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態における給湯システムの構成図。
【図２】図１に示した給湯システムの作動を示すフローチャート。
【図３】図１に示した給湯システムの作動を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１を参照して、本実施形態の給湯システムは、瞬間加熱式の燃焼給湯器１０と、タンクユニット３０と、ヒートポンプユニット６０とにより構成されている。
【００２４】
ヒートポンプユニット６０は、圧縮機７１、凝縮器７２、減圧器７３、及び蒸発器７４を、冷媒循環路７５で接続して構成されたヒートポンプ７０を備えている。凝縮器７２は、貯湯タンク３１の上部及び下部に接続されたタンク循環路６４（循環用管）と接続され、冷媒循環路７５内の冷媒とタンク循環路６４内の湯水とを熱交換させることによって、タンク循環路６４内の湯水を加熱する。
【００２５】
タンク循環路６４には、貯湯タンク３１に貯められた湯水をタンク循環路６４内に循環させるための循環ポンプ６５と、凝縮器７２から貯湯タンク３１に供給される湯水の温度を検出する往きサーミスタ６６と、貯湯タンク３１から凝縮器７２に供給される湯水の温度を検出する戻りサーミスタ４１（循環上流温度センサ）とが設けられている。
【００２６】
そして、マイクロコンピュータ等により構成されたヒートポンプコントローラ８０に、往きサーミスタ６６による温度検出信号が入力される。また、ヒートポンプコントローラ８０から出力される制御信号によって、ヒートポンプ７０と循環ポンプ６５の作動が制御される。
【００２７】
ヒートポンプコントローラ８０は、タンクコントローラ５０と通信可能に接続されており、貯湯タンク３１の湯水の沸き上げを行う際にヒートポンプ７０を制御するタンク沸き上げ制御手段を機能的に備えている。タンクコントローラ５０は、タンク沸き上げ制御手段がヒートポンプ７０により貯湯タンク３１の湯水の沸き上げを行う際に沸き上げ目標温度とする沸き上げ設定温度を設定する沸き上げ温度設定手段を機能的に備え、ヒートポンプコントローラ８０に対して沸き上げ設定温度を含む沸き上げ指示信号を送信する。
【００２８】
ヒートポンプコントローラ８０は、タンクコントローラ５０から沸き上げ指示信号を受信したときに、沸き上げ設定温度及び戻りサーミスタ４１の検出温度を用いて、往きサーミスタ６６の検出温度が沸き上げ設定温度となるようにヒートポンプ７０を作動させて貯湯タンク３１の湯水の沸き上げ動作を行う。なお、本実施形態において、タンクコントローラ５０の沸き上げ温度設定手段は、沸き上げ設定温度として６０℃（第１の沸き上げ設定温度）と４５℃（第２の沸き上げ設定温度）とを選択的に用いる。
【００２９】
次に、タンクユニット３０は、貯湯タンク３１と、貯湯タンク３１の上部に接続された出湯管２と、貯湯タンク３１の下部及び出湯管２に接続された給水管１と、燃焼給湯器１０をバイパスして出湯管２を燃焼給湯器１０の上流側と下流側で連通する出湯バイパス管３７とを備えている。出湯バイパス管３７の終端が接続された出湯管２の出口にはカランやシャワー等の出湯栓３（図示ではカラン）が設けられている。
【００３０】
更に、タンクユニット３０は、貯湯タンク３１の湯切れ検出位置として上層部位の湯水の温度を検出する貯湯サーミスタ３２（第１貯湯温度センサ）と、貯湯サーミスタ３２の下方位置の湯水の温度を検出する中間サーミスタ４２（第２貯湯温度センサ）と、出湯管２の給水管１との接続箇所Ｘの上流側の付近に設けられた入湯サーミスタ３３と、給水管１の通水流量を検出する入水流量センサ４３と、貯湯タンク３１から出湯管２に出湯される湯の流量を検出するタンク流量センサ４６と、給水管１に設けられた入水サーミスタ４４と、貯湯タンク３１から出湯管２に供給される湯水の流量を変更する湯量可変弁３４と、給水管１から出湯管２に供給される水の流量を変更する水量可変弁３５と、給水管１に設けられた逆止弁付きの減圧弁４０と、出湯管２と給水管１との接続箇所Ｘと出湯バイパス管３７との間に設けられた混合サーミスタ３６と、出湯バイパス管３７を開閉するバイパス弁３８と、出湯バイパス管３７と出湯管２との接続箇所Ｙの下流側に供給される湯水の温度を検出する給湯出口サーミスタ３９とを備えている。なお、貯湯サーミスタ３２と中間サーミスタ４２とは本発明における貯湯温度検出手段を構成している。
【００３１】
そして、マイクロコンピュータ等により構成されたタンクコントローラ５０に、貯湯サーミスタ３２、入湯サーミスタ３３、入水サーミスタ４４、混合サーミスタ３６、給湯サーミスタ３９、及び戻りサーミスタ４１による温度検出信号と、入水流量センサ４３及びタンク流量センサ４６による通水流量の検出信号とが入力される。また、タンクコントローラ５０から出力される制御信号によって、湯量可変弁３４、水量可変弁３５、及びバイパス弁３８の作動が制御される。
【００３２】
また、タンクコントローラ５０は、貯湯サーミスタ３２又は中間サーミスタ４２の検出温度を監視し、この検出温度が予め設定された沸き上げ開始温度（３５℃）未満になったとき、ヒートポンプコントローラ８０に対して、上述した沸き上げ指示信号を送信する。そして、タンクコントローラ５０の沸き上げ温度設定手段により設定された沸き上げ設定温度（６０℃又は４５℃）を沸き上げ目標温度として、ヒートポンプコントローラ８０のタンク沸き上げ制御手段が貯湯タンク３１内の湯水が沸き上げ目標温度となるように沸き上げ動作を行う。
【００３３】
更に、タンクコントローラ５０は、図示しないが、現在時刻を出力する時計部と、この時計部が出力する時刻に応じて、１日を複数の時間帯とする時間帯設定部とを機能的に備えている。これにより、タンクコントローラ５０は、１４：００〜１９：００を第１の時間帯とし、それ以外の時間帯を第２の時間帯として区分する。なお、第１の時間帯とされている１４：００〜１９：００は、一般家庭における入浴時間を含むものであり、更に、この入浴時間に先立って行われる浴槽への湯張りの所要時間、及び、貯湯タンク３１の湯水の沸き上げ所要時間も含むように設定されたものである。なお、本実施形態においては第１の時間帯を１４：００〜１９：００としたが、上述の時間が考慮されているならば、第１の時間帯とし適宜の時間帯を設定することができる。
【００３４】
そして、タンクコントローラ５０は、上記の時間帯に応じて沸き上げ設定温度を設定すると共に、湯張りに応じてヒートポンプコントローラ８０が沸き上げ動作を行う。本実施形態による沸き上げ動作について、詳しくは後述する。
【００３５】
また、タンクコントローラ５０には、使用者の操作に応じて、希望する給湯温度（出湯管２の出口から供給される湯の温度）と風呂温度（後述する湯張り管１８を経由して浴槽に供給される湯の温度）を設定するための温度スイッチ（図示しない）や、一般給湯モード（後述する湯張り弁１９を閉弁して出湯管２の出口から湯を供給するモード）と、湯張りモード（湯張り弁１９を開弁して湯張り管１８から浴槽に湯を供給するモード）とを切換えるためのモード切換スイッチ（図示しない）等を備えたリモコン５１が接続されている。
【００３６】
ここで、出湯管２は貯湯タンク３１の上部に接続され、給水管１は貯湯タンク３１の下部に接続されている。そのため、貯湯タンク３１から出湯管２に湯水が供給されると、それに応じて、貯湯タンク３１の下部に給水管１から水が供給される。そして、貯湯タンク３１内では、上部に高温の湯の層ができると共に下部に水の層ができる。貯湯タンク３１から湯を供給するに従って上部の高温の湯の層が減少していき、貯湯タンク３１の上層部位が水の層になると湯切れ状態となる。タンクコントローラ５０は、貯湯サーミスタ３２の検出温度が予め設定された沸き上げ開始温度未満であるときに、貯湯タンク３１が湯切れ状態であると判断する。
【００３７】
タンクコントローラ５０は、湯切れが生じていない状態で入水流量センサ４３により所定の下限流量以上の通水が検出された場合には、混合サーミスタ３６又は給湯出口サーミスタ３９の検出温度が目標温度となるように、湯量可変弁３４と水量可変弁３５の開度を制御する混合温調制御を行う。このとき、タンクコントローラ５０は、一般給湯モードではバイパス弁３８を開弁し、湯張りモードではバイパス弁３８を閉弁する。
【００３８】
一方、湯切れが生じている状態で入水流量センサ４３により下限水量以上の通水が検出された場合には、タンクコントローラ５０は、バイパス弁３８を閉弁して、貯湯タンク３１及び給水管１からの湯水を全て燃焼給湯器１０に供給する。この場合には、燃焼給湯器１０において、後述する給湯コントローラ２０による加熱温調制御が実行される。
【００３９】
次に、燃焼給湯器１０は、出湯管２の途中に設けられた熱交換器１１と、熱交換器１１を加熱するバーナ１２と、熱交換器１１をバイパスして、出湯管２を熱交換器１１の上流側と下流側で連通する給湯バイパス管１３と、出湯管２と給湯バイパス管１３の接続箇所Ｚの下流側で、浴槽（図示しない）と出湯管２を接続した湯張り管１８とを備えている。
【００４０】
出湯管２には、熱交換器１１側に供給される湯水の流量と給湯バイパス管１３側に供給される湯水の流量との分配比を変更するバイパスサーボ１４と、燃焼給湯器１０に供給される湯水の流量を調節する水量サーボ１５と、熱交換器１１及び給湯バイパス管１３に供給される湯水の流量を検出する給湯器流量センサ２１と、出湯管２と給湯バイパス管１３の接続箇所Ｚの下流側に供給される湯の温度を検出する給湯器サーミスタ１６と、逆止弁１７とが設けられている。また、湯張り管１８には、湯張り管１８の通水流量を検出する湯張り流量センサ２２と、湯張り管１８を開閉する湯張り弁１９とが備えられている。
【００４１】
そして、マイクロコンピュータ等により構成された給湯コントローラ２０に、給湯器サーミスタ１６による温度検出信号と、給湯器流量センサ２１による通水流量の検出信号と、湯張り流量センサ２２による通水流量の検出信号とが入力される。また、給湯コントローラ２０から出力される制御信号によって、バイパスサーボ１４と、水量サーボ１５と、バーナ１２と、湯張り弁１９の作動が制御される。
【００４２】
給湯コントローラ２０は、タンクコントローラ５０と通信可能に接続され、タンクコントローラ５０から加熱許可を指示する信号を受信したときに加熱許可状態となる。そして、給湯器流量センサ２１により所定の下限流量以上の通水が検出されているときに、給湯器サーミスタ１６の検出温度が目標給湯温度となるように、バーナ１２の燃焼量を制御する加熱温調制御を実行する。また、タンクコントローラ５０から加熱禁止を指示する信号を受信したときに加熱禁止状態となり、加熱温調制御の実行が禁止される。
【００４３】
また、給湯コントローラ２０は、浴槽（図示しない）に所定量の湯を供給する湯張り運転を行なうとき（湯張りモード）には、湯張り弁１９を開弁して、湯張り流量センサ２２により検出される浴槽への湯の供給量を累積する。そして、浴槽への湯の供給量の累積値が前記所定量に達したときに、湯張り弁１９を閉弁して湯張り運転を終了する。そして、給湯コントローラ２０は、湯張り動作の開始と終了とを示す湯張り動作信号をタンクコントローラ５０に送信し、タンクコントローラ５０はこのときの湯張り動作信号に応じて、ヒートポンプコントローラ８０に対して沸き上げの指示を送信する。
【００４４】
次に、本実施形態の給湯システムによる貯湯タンク３１の湯水の沸き上げ動作について図２及び図３のフローチャートを用いて詳しく説明する。
【００４５】
図２を参照して、タンクコントローラ５０は、先ず、ＳＴＥＰ１でヒートポンプコントローラ８０を介してヒートポンプ７０の運転を停止させ、ＳＴＥＰ２でヒートポンプコントローラ８０に対してヒートポンプ７０における沸き上げ設定温度を４５℃に設定する。次のＳＴＥＰ３では、ヒートポンプコントローラ８０は、給湯コントローラ２０との通信により湯張り動作中であるか否かを判断し、湯張り動作中でなければＳＴＥＰ４へ進み、湯張り中のときは図３のＳＴＥＰ１１へ進む。
【００４６】
図２のＳＴＥＰ４へ進むと、タンクコントローラ５０は、時計部が出力する現在時刻が１４：００（即ち、前記第１の時間帯の開始時刻）であるか否かを判断し、１４：００であればＳＴＥＰ５へ進み、１４：００でなければ図３のＳＴＥＰ１４へ進む。
【００４７】
図２のＳＴＥＰ５〜ＳＴＥＰ１０は、第１の時間帯における動作である。ＳＴＥＰ５へ進むと、タンクコントローラ５０は、ヒートポンプコントローラ８０に対してヒートポンプ７０における沸き上げ設定温度を６０℃に設定し、ＳＴＥＰ６へ進む。
【００４８】
ＳＴＥＰ６で、タンクコントローラ５０は、現在時刻が１４：００〜１９：００（第１の時間帯内）にあればＳＴＥＰ７へ進み、現在時刻が１９：００を過ぎるとＳＴＥＰ２へ戻る。
【００４９】
ＳＴＥＰ７では、タンクコントローラ５０は、１４：００〜１９：００（第１の時間帯内）における湯張り動作の有無を判断し、１４：００〜１９：００の間に１回でも湯張り動作が行われた（或いは湯張り中である）場合は、ＳＴＥＰ２へ戻り、湯張り動作が１回も行われていない（或いは湯張り中でない）場合は、ＳＴＥＰ８へ進む。
【００５０】
ＳＴＥＰ８へ進むと、タンクコントローラ５０は、中間サーミスタ４２の検出温度が３５℃未満（沸き上げ開始温度未満）でなければＳＴＥＰ６及びＳＴＥＰ７の判断を繰り返し、現在時刻が１４：００〜１９：００（第１の時間帯内）にあり、且つ１回も湯張り動作が行われず、且つ中間サーミスタ４２の検出温度が３５℃未満になったときには、ＳＴＥＰ９でヒートポンプコントローラ８０に対して介してヒートポンプ７０による沸き上げ動作を指示する。
【００５１】
ＳＴＥＰ９では、ＳＴＥＰ５において沸き上げ設定温度が６０℃に設定されていることにより、ヒートポンプ７０は、６０℃を沸き上げ目標温度として貯湯タンク３１の湯水の沸き上げ動作を行う。そして、ＳＴＥＰ１０によりヒートポンプコントローラ８０はタンク循環路６４の戻りサーミスタ４１が４０℃以上になるまでヒートポンプ７０による沸き上げ動作を継続する。
【００５２】
タンク循環路６４から貯湯タンク３１の上部に湯が供給されると、それに応じて、貯湯タンク３１の下部からタンク循環路６４に３５℃未満の水が戻る。そして、貯湯タンク３１内では、上部から下方に向かって高温の湯の層が増加する。このとき、高温の湯の層と低温の湯水の層とが比較的狭い範囲で混ざり合い、この混ざり合った湯の層が貯湯タンク３１の下部近傍まで来ると、貯湯タンク３１の下部からタンク循環路６４の上流側に入る湯水の温度が上昇する。このことから、ヒートポンプコントローラ８０は、戻りサーミスタ４１の検出温度に上昇が生じたとき（４０℃以上になったとき）、貯湯タンク３１内に十分な量の高温の湯が貯ったとみなしている。そして、ＳＴＥＰ１０で戻りサーミスタ４１が４０℃以上になるとＳＴＥＰ１へ戻ってヒートポンプ７０を停止させる。
【００５３】
以上のように、ＳＴＥＰ６において第１の時間帯内で、ＳＴＥＰ７において湯張り動作が行われていないときには、ＳＴＥＰ９におけるヒートポンプ７０の沸き上げ運転開始をＳＴＥＰ８における中間サーミスタ４２の検出温度により判断するので、貯湯タンク３１の湯が湯張り動作で大量に消費されることを見越して、早期に貯湯タンク３１に高温（６０℃）の湯を充填させておくことができる。そして、湯張り動作で使うための大量の高温の湯を早期に貯湯タンク３１に貯めておくことにより、湯張り動作中の貯湯タンク３１の湯切れが防止でき、燃焼給湯器１０による加熱の機会を無くし或いは少なくしてエネルギー消費を抑えることができる。
【００５４】
また、ＳＴＥＰ７で湯張り動作が開始されると、第１の時間帯内に湯張り動作が行われたことにより、ＳＴＥＰ２及びＳＴＥＰ３を経て図３のＳＴＥＰ１１へ進む。そして、ＳＴＥＰ１１で中間サーミスタ４２の検出温度が３５℃未満（沸き上げ開始温度未満）となったとき、ＳＴＥＰ１２へ進む。
【００５５】
ＳＴＥＰ１２では、ＳＴＥＰ２により沸き上げ設定温度が４５℃に設定されていることにより、ヒートポンプ７０は、４５℃を沸き上げ目標温度として貯湯タンク３１の湯水の沸き上げ動作を行う。
【００５６】
そして、ＳＴＥＰ１３によりヒートポンプコントローラ８０はタンク循環路６４の戻りサーミスタ４１が４０℃以上になるまでヒートポンプ７０による沸き上げ動作を継続し、戻りサーミスタ４１が４０℃以上になると図２のＳＴＥＰ１へ戻ってヒートポンプ７０を停止させる。これにより、湯張り動作中であるときには、貯湯タンク３１に貯められた６０℃の湯が供給されるが、湯張り動作の後の出湯栓３からの給湯では６０℃といった比較的高温の湯は不要であるので、出湯栓３からの給湯に適した４５℃の湯を貯湯タンク３１に貯めるようにし、貯湯タンク３１の放熱ロスを防止することができる。
【００５７】
また、図２のＳＴＥＰ３で湯張り中ではなく、ＳＴＥＰ４で現在時刻が１４：００ではないときには、図３のＳＴＥＰ１４に進む。ＳＴＥＰ１４へ進むときには、図２のＳＴＥＰ７で第１の時間帯であるが湯張りが行われた後である場合、又は、現在時刻が１４：００〜１９：００以外の時間帯（第２の時間帯）である場合である。そして、図３のＳＴＥＰ１４で、タンクコントローラ５０は、貯湯サーミスタ３２の検出温度が３５℃未満（湯切れ）となったときに、ＳＴＥＰ１２へ進んでヒートポンプコントローラ８０に対して介してヒートポンプ７０による沸き上げ動作を指示する。
【００５８】
そして、次のＳＴＥＰ１３でヒートポンプコントローラ８０はタンク循環路６４の戻りサーミスタ４１が４０℃以上になるまでヒートポンプ７０による沸き上げ動作を継続し、戻りサーミスタ４１が４０℃以上になると図２のＳＴＥＰ１へ戻ってヒートポンプ７０を停止させる。
【００５９】
このときにも、図２のＳＴＥＰ２により沸き上げ設定温度が４５℃に設定されていることにより、ヒートポンプ７０は、４５℃を沸き上げ目標温度として貯湯タンク３１の湯水の沸き上げ動作を行う。従って、第１の時間帯であるが湯張りが行われた後である場合や、１４：００〜１９：００（第１の時間帯）以外の時間帯（第２の時間帯）である場合には６０℃といった比較的高温の湯は不要であるので、出湯栓３からの給湯に適した４５℃の湯を貯湯タンク３１に貯めるようにし、貯湯タンク３１の放熱ロスを防止することができる。
【００６０】
なお、本実施形態では、図２のＳＴＥＰ７−ＳＴＥＰ２−ＳＴＥＰ３−ＳＴＥＰ１１−ＳＴＥＰ１２の経路を設けることで、湯張り中の沸き上げ運転開始を、中間サーミスタ４２の検出温度を用いて判断しているが、これ以外に、図示しないが、第１の時間帯にあるときタンクコントローラ５０が給湯コントローラ２０から湯張り動作の開始を示す信号を受信した時点で、ヒートポンプ７０により４５℃を沸き上げ目標温度とする貯湯タンク３１の湯水の沸き上げ動作を行わせるようにしてもよい。湯張り動作が開始されると、貯湯タンク３１は、やがて湯切れした状態となる可能性が極めて高い。そこで、湯張り動作が開始された時点で、貯湯タンク３１の湯水の沸き上げ動作を開始することで、湯張り終了直後の貯湯タンク３１の湯切れが確実に防止でき、湯張り終了直後に出湯栓３からの給湯が行われても、燃焼給湯器１０の作動が回避できてエネルギー消費を抑えることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１…給水管、２…出湯管、１０…燃焼給湯器、１８…湯張り管、３１…貯湯タンク、３２…第１貯湯温度センサ（貯湯サーミスタ）、４２…第２貯湯温度センサ（中間サーミスタ）、５０…タンクコントローラ（沸き上げ温度設定手段）、６４…タンク循環路（循環用管）、７０…ヒートポンプ、８０…ヒートポンプコントローラ（タンク沸き上げ制御手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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