JP6375252B2 - 湯張りシステム - Google Patents

Description

本明細書で開示する技術は、湯張りシステムに関する。

特許文献１に開示されている湯張りシステムは、水を加熱するヒートポンプユニットと、ヒートポンプユニットによって加熱された水を貯えるタンクと、タンクに貯えられていた水を浴槽に供給する浴槽水供給路と、浴槽水供給路によって浴槽に供給される水の供給量を調整する水量サーボと、タンクに水を供給するタンク水供給路とを備えている。また、この湯張りシステムは、浴槽に供給される水をガスの燃焼によって加熱するガス熱源機を備えている。

通常、特許文献１のような湯張りシステムでは、湯張り運転の際には、ヒートポンプユニットによって加熱されてタンクに貯えられていた高温の水（湯）が、水量サーボを全開とした状態で浴槽に供給される。ヒートポンプユニットによって加熱されてタンクに貯えられていた高温の水がタンクから無くなると、ガス熱源機がタンクからの低温の水をガスの燃焼によって加熱した高温の水（湯）が湯張り設定量に達するまで浴槽に供給される。

特開２０１４−１３４３４９号公報

上記の技術では、浴槽に供給される水の単位時間あたりの供給量が多く、浴槽への湯張りを短時間で行うことができる。しかしながら、ヒートポンプユニットによって加熱されてタンクに貯えられていた高温の水（湯）がタンクから短時間のうちに無くなり、その後は、ガス熱源機によって加熱された水が湯張り設定量に達するまで浴槽に供給される。従って、浴槽に供給される高温の湯張り水（湯）のうちガス熱源機によって加熱された水の割合が多くなっていた。そのため、ガス熱源機の稼働率が高くなるのでエネルギー効率が低くなっていた。そこで本発明では、湯張り設定量まで浴槽に供給される湯張り水のうちヒートポンプユニットによって加熱された水の割合を多くすることができる技術を提供する。

本明細書に開示する湯張りシステムは、水を加熱するヒートポンプユニットと、ヒートポンプユニットによって加熱された水を貯えるタンクと、タンクに貯えられていた水を浴槽に供給する浴槽水供給路と、浴槽水供給路による水の供給量を調整する供給量調整弁と、タンクに水を供給するタンク水供給路と、を備えている。また、湯張りシステムは、タンクに貯えられている水の温度を検出するサーミスタと、タンクから浴槽に供給される水を加熱する補助熱源機とを備えている。また、湯張り設定量に達するまで浴槽に水を供給する湯張り運転の際に、ヒートポンプユニットによってタンク内の水を加熱するとともに、供給量調整弁の開度を全開より小さくして前記浴槽に水を供給する第１モードを備えている。また、湯張り運転の際に、サーミスタが検出した水の温度に応じて補助熱源機が始動する。

上記の湯張りシステムでは、第１モードで浴槽への湯張りを行う際に、ヒートポンプユニットによって加熱されて予めタンクに貯えられていた高温の水（湯）が浴槽水供給路によって浴槽に供給されるに従って、タンクから高温の水が減少してゆく。このとき、供給量調整弁の開度を全開より小さくして浴槽に水を供給しているので、タンクから高温の水が減少してゆく時間が遅くなる。また、予めタンクに貯えられていた高温の水が浴槽に供給されているときに、並行してヒートポンプユニットによってタンク内の水が加熱されているので、ヒートポンプユニットによって新たに加熱された高温の水がタンクに貯えられてゆく。そして、新たに加熱されてタンクに貯えられた高温の水が浴槽水供給路によって浴槽に供給される。このように、浴槽に湯張り設定量に達するまで水が供給される湯張り運転の際に、ヒートポンプユニットによって加熱されて予めタンクに貯えられていた高温の水と、ヒートポンプユニットによって新たに加熱されてタンクに貯えられる高温の水の両者が浴槽に供給される。その結果、湯張り運転の際に、ヒートポンプユニットによって加熱されて浴槽に供給される水の量が多くなり、湯張り設定量のうちヒートポンプユニットによって加熱された水の割合を多くすることができる。

上記の湯張りシステムでは、タンク水供給路が、タンクの底部に接続され、タンク内の水がタンクの底部からヒートポンプユニットへ供給される構造にして、第１モードにおいて、湯張り運転の開始から第１の所定時間が経過したときにヒートポンプユニットが始動してもよい。

この構成によれば、湯張り運転の開始から第１の所定時間が経過したときには、浴槽へタンクの上部から所定量の高温の水が供給されているので、タンク水供給路によってタンクの底部に所定量の低温の水が新たに供給されている。このときにヒートポンプユニットが始動するので、タンクの底部に新たに供給された低温の水がヒートポンプに送られ、そこで加熱される。これによって、タンクからヒートポンプユニットへ高温の水が送られることを防ぐことができ、ヒートポンプユニットを高いエネルギー効率で動作させることができる。

上記の湯張りシステムでは、サーミスタが検出した水の温度に応じて補助熱源機が始動するとともに、供給量調整弁の開度が全開にされてもよい。

この構成によれば、補助熱源機によって水を加熱するときに、湯張りのスピードを速くすることができる。

上記の湯張りシステムでは、第１モードにおいて、湯張り運転の開始から第２の所定時間が経過したときに供給量調整弁の開度が全開にされてもよい。

供給量調整弁の開度が全開より小さい場合、浴槽に湯張り設定量が湯張りされるまでの時間が長くなってしまう。本発明によれば、第１モードにおいて、湯張り運転の開始から第２の所定時間が経過した後は、供給量調整弁の開度を全開にするので、浴槽に供給される水の単位時間あたりの供給量を増やすことができて、湯張り完了までの時間を早くすることができる。

上記の湯張りシステムでは、第１モードにおいて、浴槽に供給される水の温度が浴槽内の水の温度として要求されている設定温度より高くてもよい。

供給量調整弁の開度が全開より小さい場合、浴槽に湯張り設定量が湯張りされるまでの時間が長いので、その間に浴槽内の水の温度が低下する可能性がある。しかしながら、上記の構成によれば、浴槽内の水の温度が低下しても設定温度より低くなることを抑制できる。これによって、湯張り設定量が湯張りされた後に、浴槽内の水をガス熱源機等によって追い焚きすることを抑制でき、エネルギー効率の低下を抑制できる。

上記の湯張りシステムが、供給量調整弁の開度を全開にして浴槽に水を供給する第２モードを備え、第１モードと第２モードのいずれか一方を選択可能に構成されていてもよい。

この構成によれば、利用者が必要に応じてモードを選択できる。省エネ効果を得たい場合は第１モードを選択でき、素早く湯張りしたい場合は第２モードを選択できる。

第１実施例に係る湯張りシステムの構成を模式的に示す図である。 湯張り運転時に制御装置が実行する処理を示すフローチャートである。

図１に示すように、実施例に係る湯張りシステム１は、ヒートポンプユニット２０と、タンクユニット１０と、ガス熱源機ユニット３０と、制御装置９０を備えている。

ヒートポンプユニット２０は、外気から吸熱して水を加熱する熱源である。ヒートポンプユニット２０は、冷媒（例えばＲ４１０ＡといったＨＦＣ冷媒や、Ｒ７４４といったＣＯ２冷媒）を循環させるための冷媒循環路２６と、蒸発器２５と、ファン２７と、圧縮機２２と、凝縮器２３と、膨張弁２４を備えている。

蒸発器２５は、ファン２７によって送風された外気と冷媒循環路２６内の冷媒との間で熱交換を行う、気液熱交換器である。蒸発器２５には、膨張弁２４を通過後の低圧低温の液体状態にある冷媒が供給される。蒸発器２５は、冷媒と外気とを熱交換させることによって、冷媒を加熱する。冷媒は、加熱されることにより気化し、比較的高温で低圧の気体状態となる。

圧縮機２２には、蒸発器２５を通過後の冷媒が供給される。即ち、圧縮機２２には、比較的高温で低圧の気体状態の冷媒が供給される。圧縮機２２によって冷媒が圧縮されることにより、冷媒は高温高圧の気体状態となる。圧縮機２２は、圧縮後の高温高圧の気体状態の冷媒を、凝縮器２３に送り出す。

凝縮器２３には、圧縮機２２から送り出された高温高圧の気体状態の冷媒が供給される。凝縮器２３は、冷媒循環路２６内の冷媒とタンク水循環路１２内の水との間で熱交換を行う、液液熱交換器である。冷媒は、凝縮器２３での熱交換の結果、熱を奪われて凝縮する。これにより、冷媒は、比較的低温で高圧の液体状態となる。

膨張弁２４には、凝縮器２３を通過後の比較的低温で高圧の液体状態の冷媒が供給される。冷媒は、膨張弁２４を通過することによって減圧され、低温低圧の液体状態となる。すなわち、膨張弁２４は凝縮器２３からの冷媒を減圧する減圧器として機能する。膨張弁２４を通過した冷媒は、上記の通り、蒸発器２５に送られる。

ヒートポンプユニット２０において、圧縮機２２を作動させると、冷媒循環路２６内の冷媒は、蒸発器２５、圧縮機２２、凝縮器２３、膨張弁２４の順に循環する。ヒートポンプユニット２０が動作すると、凝縮器２３において、タンク水循環路１２内の水が加熱される。

タンクユニット１０は、タンク１１を備えている。タンク１１は、ヒートポンプユニット２０によって加熱された水を貯える。本実施例の水は、水道水である。タンク１１は、密閉型であり、断熱材によって外側が覆われている。タンク１１内には満水まで水が貯留される。タンク１１には、サーミスタ１１ａ、１１ｂ、１１ｃがタンク１１の高さ方向に略均等間隔で取り付けられている。各サーミスタ１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、その取付位置の水の温度を測定する。各サーミスタ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの検出温度から、タンク１１の蓄熱状態を特定することができる。

タンク水循環路１２は、上流端がタンク１１の底部に接続されており、ヒートポンプユニット２０の凝縮器２３を通過して、下流端がタンク１１の上部に接続されている。タンク水循環路１２には、循環ポンプ２８が介装されている。循環ポンプ２８は、タンク水循環路１２内の水を上流側から下流側へ送り出す。ヒートポンプユニット２０を動作させて、循環ポンプ２８を駆動すると、タンク１１の底部の水が凝縮器２３に送られて加熱され、加熱された水がタンク１１の上部に戻される。タンク１１の内部には、低温の水の層の上に高温の水の層が積み重なった温度成層が形成される。タンク水循環路１２には、サーミスタ６１、６２が取り付けられている。サーミスタ６１は、凝縮器２３より上流側のタンク水循環路１２を流れる水の温度を検出する。サーミスタ６２は、凝縮器２３より下流側のタンク水循環路１２を流れる水の温度を検出する。

タンク水供給路１３は、上流端がタンクユニット１０の外部の水道水供給源１１０に接続されており、水道水を受け入れる。タンク水供給路１３の下流端は、タンク１１の底部に接続されている。タンク水供給路１３の途中から分岐路１３２が分岐している。分岐路１３２の下流端は、出湯路１４の途中に接続されている。タンク水供給路１３には、タンク水供給路１３を流れる水の温度を検出するサーミスタ６３が取り付けられている。分岐路１３２には、分岐路１３２を流れる水の流量を検出する流量センサ７１が取り付けられている。

出湯路１４は、上流端がタンク１１の上部に接続されている。上述したように、出湯路１４の途中には、分岐路１３２が接続されている。出湯路１４と分岐路１３２の接続部には、混合弁１５が介装されている。混合弁１５は、開度を変化させて、タンク１１の上部から出湯路１４へ流入する高温の水の流量と、分岐路１３２から出湯路１４へ流入する低温の水の流量の割合を調整する。混合弁１５より上流側の出湯路１４には、出湯路１４を流れる水の流量を検出する流量センサ７２が取り付けられている。混合弁１５より下流側の出湯路１４には、出湯路１４を流れる水の温度を検出するサーミスタ６４が取り付けられている。混合弁１５より下流側の出湯路１４は、第１給湯路１７と第２給湯路３３に分岐している。

第１給湯路１７の下流端は、給湯栓１０１に接続されている。第１給湯路１７は、混合弁１５を通過した高温の水を給湯栓１０１に送る。第１給湯路１７には、バイパス弁１６が介装されている。通常は、バイパス弁１６は、開いた状態で維持されている。給湯栓１０１が開くと、水が第１給湯路１７を流れる。第１給湯路１７には、第１給湯路１７から給湯栓１０１に供給される水の温度を検出するサーミスタ６５が取り付けられている。

ガス熱源機ユニット３０（補助熱源機の一例）は、給湯栓１０１や浴槽１００に供給される水をガスの燃焼によって加熱する熱源である。ガス熱源機ユニット３０は、ガスバーナ３１と熱交換器３２を備えている。ガスバーナ３１は、ガスの燃焼によって熱交換器３２の内部を流れる水を加熱する。熱交換器３２は、第２給湯路３３に組み込まれている。

第２給湯路３３は、ガス熱源機ユニット３０を通過して、下流端が第１給湯路１７のバイパス弁１６より下流側に合流している。第２給湯路３３の熱交換器３２より下流側からは、浴槽１００に連通する湯張り路３９（浴槽水供給路の一例）が分岐している。第２給湯路３３の熱交換器３２より上流側には、供給量調整弁３６が介装されている。供給量調整弁３６は、開度を変化させて、第２給湯路３３から給湯栓１０１や浴槽１００に供給される水の供給量を調整する。供給量調整弁３６は、ガス熱源機ユニット３０内に配置されている。供給量調整弁３６としては、例えば、ステッピングモータによって開度を調整できる水量サーボを用いることができる。

供給量調整弁３６より下流側であって、熱交換器３２より上流側の第２給湯路３３からバイパス路３４が分岐している。バイパス路３４は、熱交換器３２より下流側の第２給湯路３３に接続している。第２給湯路３３とバイパス路３４の分岐部には、分岐弁３８が介装されている。分岐弁３８は、開度を変化させて、熱交換器３２を通過する水の流量と、熱交換器３２をバイパスする水の流量の割合を調整する。供給量調整弁３６と分岐弁３８の間の第２給湯路３３には、第２給湯路３３を流れる水の流量を検出する流量センサ７３が取り付けられている。
熱交換器３２より下流側の第２給湯路３３には、熱交換器３２を通過した水とバイパス路３４を通過した水とが合流した出湯水の温度を検出するサーミスタ６７が取り付けられている。

湯張り路３９には、湯張り弁３７が介装されている。湯張り弁３７は、湯張り路３９を開閉する。湯張り弁３７より下流側の湯張り路３９には、湯張り路３９を流れる水の流量を検出する流量センサ７４が取り付けられている。

制御装置９０は、ヒートポンプユニット２０と、タンクユニット１０と、ガス熱源機ユニット３０の各構成要素の動作を制御する。

（湯張りシステムの動作）
次に、本実施例の湯張りシステム１の動作について説明する。以下では、湯張りシステム１が実施する蓄熱運転及び湯張り運転について順に説明する。

（蓄熱運転）
蓄熱運転は、タンク１１内の水をヒートポンプユニット２０で加熱し、高温となった水をタンク１１に戻す運転である。蓄熱運転を実行する際には、制御装置９０は圧縮機２２及びファン２７を駆動するとともに、循環ポンプ２８を駆動する。

圧縮機２２及びファン２７の駆動により、冷媒循環路２６内の冷媒は、蒸発器２５、圧縮機２２、凝縮器２３、膨張弁２４の順に循環する。この場合、凝縮器２３を通過する冷媒循環路２６内の冷媒は、高温高圧の気体状態である。また、循環ポンプ２８の駆動によって、タンク水循環路１２内をタンク１１内の水が循環する。即ち、タンク１１の下部に存在する水がタンク水循環路１２内に導入され、導入された水が凝縮器２３を通過する際に、冷媒循環路２６内の冷媒の熱によって加熱され、加熱された水がタンク１１の上部に戻される。これにより、タンク１１に高温の水が貯められる。

（湯張り運転）
湯張り運転は浴槽１００に湯張りをする運転である。湯張り運転は、上記の蓄熱運転と並行して行うことができる。本実施例では、制御装置９０は、第１モード（省エネモード）と、第２モード（通常モード）によって湯張りを実行することができる。なお、本実施例では、湯張り運転を行う際にも、バイパス弁１６は開いた状態で維持されている。

図２に示すように、利用者が湯張り運転の開始を指示すると、湯張りシステム１は、湯張り運転を開始する。まず、Ｓ１０では、制御装置９０は、利用者によって予め設定されている湯張りモードが第１モード（省エネモード）であるか否か判断する。湯張りモードが第１モード（省エネモード）である場合、制御装置９０は、Ｓ１０でＹＥＳと判断し、Ｓ１２に進む。一方、湯張りモードが第２モード（通常モード）である場合、制御装置９０は、Ｓ１０でＮＯと判断し、Ｓ４０に進む。利用者は、リモコン又は浴槽１００付近に取り付けられた操作パネルから、第１モードと第２モードのいずれか一方を選択できる。

（第１モード（省エネモード）：図２のＳ１２〜Ｓ３０）
Ｓ１２では、制御装置９０は、湯張り弁３７を開くとともに、供給量調整弁３６を駆動して、供給量調整弁３６の開度を変化させる。具体的には、制御装置９０は、供給量調整弁３６の開度を全開より小さい開度にする。湯張り弁３７が開くと、水道水供給源１１０からの水圧によって、水道水がタンク水供給路１３を流れてタンク１１の底部に流入する。同時に、タンク１１に貯えられていた高温の水が、タンク１１の上部から流出して、出湯路１４を流れる。また、タンク水供給路１３を流れる水の一部が分岐路１３２に分岐して、分岐路１３２を流れる。出湯路１４を流れた高温の水と分岐路１３２を流れた低温の水は、混合弁１５によって混合される。混合弁１５で混合された水は、第２給湯路３３、湯張り路３９を経由して、浴槽１００へ供給される。このとき、供給量調整弁３６の開度が全開より小さい開度に設定されているので、第２給湯路３３を流れる水の流量が、供給量調整弁３６が全開のときの流量より少なくなる。したがって、湯張り路３９によって浴槽１００に供給される水の単位時間あたりの供給量が、供給量調整弁３６が全開のときに浴槽１００に供給される水の単位時間あたりの供給量より少なくなる。すなわち、浴槽１００に供給される水の供給量が、供給量調整弁３６が全開のときの供給量より制限される。 続くＳ１４では、制御装置９０は、サーミスタ１１ａの検出温度（すなわち、タンク１１から出湯路１４に流入する水の温度）が、湯張り設定温度に所定温度α（例えば２〜３℃）を加えた温度（以下では第２湯張り設定温度ともいう）より高いか否か判断する。サーミスタ１１ａの検出温度が第２湯張り設定温度より高い場合、制御装置９０は、Ｓ１４でＹＥＳと判断し、Ｓ１６に進む。一方、サーミスタ１１ａの検出温度が第２湯張り設定温度より高くない場合、制御装置９０は、Ｓ１４でＮＯと判断し、Ｓ１６、Ｓ１８、Ｓ２０、Ｓ２２をスキップして、Ｓ２４に進む。

Ｓ１６では、制御装置９０は、サーミスタ６４で検出される水の温度が、第２湯張り設定温度となるように、混合弁１５の開度を調整する。

続いて、Ｓ１８では、制御装置９０は、湯張り弁３７を開いてから第１の所定時間Ｔ１が経過したか否か判断する。すなわち、制御装置９０は、浴槽１００への水の供給開始から第１の所定時間Ｔ１が経過したか否か判断する。浴槽１００への水の供給開始から第１の所定時間Ｔ１が経過している場合、制御装置９０は、Ｓ１８でＹＥＳと判断し、Ｓ２０に進む。一方、浴槽１００への水の供給開始から第１の所定時間Ｔ１が経過していない場合、制御装置９０は、Ｓ１８でＮＯと判断し、Ｓ２０をスキップして、Ｓ２２に進む。

Ｓ２０では、制御装置９０は、ヒートポンプユニット２０を駆動する。具体的には、制御装置９０は、圧縮機２２及びファン２７を駆動するとともに、循環ポンプ２８を駆動する。これによって、ヒートポンプユニット２０が始動して、蓄熱運転が実行される。蓄熱運転が実行されると、タンク１１の底部に存在する水がタンク水循環路１２内に導入され、導入された水が凝縮器２３を通過する際に、冷媒循環路２６内の冷媒の熱によって加熱され、加熱された水がタンク１１の上部に戻される。このように、タンク１１内の水がヒートポンプユニット２０によって加熱され、タンク１１に高温の水が貯えられる。

続くＳ２２では、制御装置９０は、湯張り弁３７を開いてから第２の所定時間Ｔ２が経過したか否か判断する。すなわち、制御装置９０は、浴槽１００への水の供給開始から第２の所定時間Ｔ２が経過したか否か判断する。浴槽１００への水の供給開始から第２の所定時間Ｔ２が経過している場合、制御装置９０は、Ｓ２２でＹＥＳと判断し、Ｓ２４に進む。一方、浴槽１００への水の供給開始から第２の所定時間Ｔ２が経過していない場合、制御装置９０は、Ｓ２２でＮＯと判断し、Ｓ２４をスキップして、Ｓ２６に進む。

Ｓ２４では、制御装置９０は、供給量調整弁３６を駆動して、供給量調整弁３６の開度を全開にする。供給量調整弁３６の開度が全開になると、第２給湯路３３を流れる水の流量が増加する。したがって、湯張り路３９から浴槽１００に供給される水の単位時間あたりの供給量が増加する。

続くＳ２６では、制御装置９０は、サーミスタ１１ａの検出温度が、湯張り設定温度より低いか否か判断する。サーミスタ１１ａの検出温度が湯張り設定温度より低い場合、制御装置９０は、Ｓ２６でＹＥＳと判断し、Ｓ２８に進む。一方、サーミスタ１１ａの検出温度が湯張り設定温度より低くない場合、制御装置９０は、Ｓ２６でＮＯと判断し、Ｓ２８をスキップして、Ｓ３０に進む。

Ｓ２８では、制御装置９０は、ガス熱源機ユニット３０を駆動する。具体的には、制御装置９０は、ガスバーナ３１を駆動する。ガスバーナ３１の駆動によって、熱交換器３２が加熱される。そうすると、第２給湯路３３を流れる水が熱交換器３２との熱交換によって加熱される。このとき、制御装置９０は、サーミスタ６７で検出される水の温度が、湯張り設定温度と等しくなるように、ガスバーナ３１の燃焼量を調整する。Ｓ２８の制御を終えると、Ｓ３０に進む。

Ｓ３０では、制御装置９０は、流量センサ７４で検出される流量に基づいて、設定湯量の供給が完了することを監視する。設定湯量の供給が完了していない場合、制御装置９０は、Ｓ３０でＮＯと判断してＳ１４に戻る。そして、制御装置９０は、Ｓ１４〜Ｓ３０の処理を繰り返す。一方、設定湯量の供給が完了している場合、制御装置９０は、Ｓ３０でＹＥＳと判断して湯張り運転を終了する。なお、ヒートポンプユニット２０は、タンク１１への蓄熱が完了するまで、連続的に動作している。よって、湯張り運転が終了した後も、蓄熱運転は継続している。

（第２モード（通常モード）：図２のＳ４０〜Ｓ５２）
一方、Ｓ４０では、制御装置９０は、湯張り弁３７を開くとともに、供給量調整弁３６を駆動して、供給量調整弁３６の開度を全開にする。湯張り弁３７が開くと、上記のＳ１２と同様に、水道水供給源１１０からの水圧によって、水道水がタンク水供給路１３を流れてタンク１１の下部に流入する。同時に、タンク１１に貯えられていた高温の水が、タンク１１の上部から流出して、出湯路１４を流れる。また、タンク水供給路１３を流れる水の一部が分岐路１３２に分岐して、分岐路１３２を流れる。出湯路１４を流れた高温の水と分岐路１３２を流れた低温の水は、混合弁１５によって混合される。混合弁１５で混合された水は、第２給湯路３３、湯張り路３９を経由して、浴槽１００へ供給される。このとき、供給量調整弁３６の開度が全開に設定されているので、湯張り路３９によって浴槽１００に供給される水の単位時間あたりの供給量は制限されていない。

続くＳ４２では、上記のＳ２０と同様に、制御装置９０は、ヒートポンプユニット２０を駆動する。具体的には、制御装置９０は、圧縮機２２及びファン２７を駆動するとともに、循環ポンプ２８を駆動する。これによって、ヒートポンプユニット２０が始動して、蓄熱運転が実行される。蓄熱運転が実行されると、タンク１１の底部に存在する水がタンク水循環路１２内に導入され、導入された水が凝縮器２３を通過する際に、冷媒循環路２６内の冷媒の熱によって加熱され、加熱された水がタンク１１の上部に戻される。このように、タンク１１内の水がヒートポンプユニット２０によって加熱され、タンク１１に高温の水が貯えられる。なお、第２モード（通常モード）では、第１モード（省エネモード）とは異なり、供給量調整弁３６の開度を全開としている。このため、浴槽１００への湯張りを開始した直後から、タンク１１の上部からは高温の水が大量に流出しており、タンク１１の底部には低温の水が大量に流入している。このため、第２モード（通常モード）では、上記のＳ１８のように第１の所定時間Ｔ１の経過を待つことなく、Ｓ４２でヒートポンプユニット２０を始動する。

続くＳ４４では、制御装置９０は、サーミスタ１１ａの検出温度（すなわち、タンク１１から出湯路１４に流入する水の温度）が、湯張り設定温度より高いか否か判断する。サーミスタ１１ａの検出温度が湯張り設定温度より高い場合、制御装置９０は、Ｓ４４でＹＥＳと判断し、Ｓ４６に進む。一方、サーミスタ１１ａの検出温度が湯張り設定温度より高くない場合、制御装置９０は、Ｓ４４でＮＯと判断し、Ｓ４６をスキップして、Ｓ４８に進む。

Ｓ４６では、制御装置９０は、サーミスタ６４で検出される水の温度が、湯張り設定温度と等しくなるように、混合弁１５の開度を調整する。

次に、Ｓ４８では、上記のＳ２６と同様に、制御装置９０は、サーミスタ１１ａの検出温度が、湯張り設定温度より低いか否か判断する。サーミスタ１１ａの検出温度が湯張り設定温度より低い場合、制御装置９０は、Ｓ４８でＹＥＳと判断し、Ｓ５０に進む。一方、サーミスタ１１ａの検出温度が湯張り設定温度より低くない場合、制御装置９０は、Ｓ４８でＮＯと判断し、Ｓ５０をスキップして、Ｓ５２に進む。

Ｓ５０では、上記のＳ２８と同様に、制御装置９０は、ガス熱源機ユニット３０を駆動する。具体的には、制御装置９０は、ガスバーナ３１を駆動する。ガスバーナ３１の駆動によって、熱交換器３２が加熱される。そうすると、第２給湯路３３を流れる水が熱交換器３２との熱交換によって加熱される。このとき、制御装置９０は、サーミスタ６７で検出される水の温度が、湯張り設定温度と等しくなるように、ガスバーナ３１の燃焼量を調整する。Ｓ５０の制御を終えると、Ｓ５２に進む。

Ｓ５２では、制御装置９０は、流量センサ７４で検出される流量に基づいて、設定湯量の供給が完了することを監視する。設定湯量の供給が完了していない場合、制御装置９０は、Ｓ５２でＮＯと判断してＳ４４に戻る。そして、制御装置９０は、Ｓ４４〜Ｓ５２の処理を繰り返す。一方、設定湯量の供給が完了している場合、制御装置９０は、Ｓ５２でＹＥＳと判断して湯張り運転を終了する。なお、ヒートポンプユニット２０は、タンク１１への蓄熱が完了するまで、連続的に動作している。よって、湯張り運転が終了した後も、蓄熱運転は継続している。

以上、本実施例の湯張りシステム１の構成及び運転内容について説明した。本実施例では、図１に示すように、タンク１１に貯えられていた水を浴槽１００に供給する出湯路１４、第２給湯路３３、湯張り路３９によって浴槽１００に供給される水の供給量を調整する供給量調整弁３６を備えている。また、図２のＳ１２に示すように、第１モード（省エネモード）では、供給量調整弁３６の開度が全開より小さい開度に設定される。また、Ｓ１８とＳ２０に示すように、第１の所定時間Ｔ１が経過したらヒートポンプユニット２０が駆動する。この状態で、タンク１１から浴槽１００に水が供給される。すなわち、本実施例では、ヒートポンプユニット２０によって水が加熱されているときに、湯張り路３９によって浴槽１００に供給される水の単位時間あたりの供給量が、供給量調整弁３６が全開のときに浴槽１００に供給される水の単位時間あたりの供給量より少なくなるように供給量調整弁３６の開度を全開より小さくして浴槽１００に水を供給する第１モードを備えている。このような構成によれば、まず、ヒートポンプユニット２０によって加熱されて予めタンク１１に貯えられていた高温の水が浴槽１００に供給される。このとき、供給量調整弁３６の開度が絞られているので、供給量調整弁３６が全開の場合よりも供給時間が長くなり、タンク１１から加熱された高温の水が減少してゆく時間が遅くなる。また、タンク１１から浴槽１００に高温の水が供給されているときに、ヒートポンプユニット２０によってタンク水供給路１３を介して供給されたタンク１１底部の低温の水が加熱されているので、新たに加熱された水がタンク１１の上部に貯えられてゆく。そして、新たに加熱された水がタンク１１の上部から浴槽１００に供給される。したがって、ヒートポンプユニット２０によって加熱されて予めタンク１１に貯えられていた高温の水と、ヒートポンプユニット２０によって新たに加熱されてタンク１１に貯えられた高温の水の両者が浴槽１００に供給される。よって、ヒートポンプユニット２０によって加熱されて浴槽１００に供給される水の量が多くなり、湯張り設定量のうちヒートポンプユニットによって加熱された水の割合を多くすることができる。

また、本実施例の湯張りシステム１では、上記のように、第１モード（省エネモード）において、湯張り運転の開始から第１の所定時間Ｔ１が経過したときにヒートポンプユニット２０が始動する。これによって、所定量の高温の水が浴槽１００に供給されたときにヒートポンプユニット２０が始動する。すなわち、タンク１１から所定量の高温の水が無くなり、タンク水供給路１３によってタンク１１の底部に所定量の新たな低温の水が供給されたときに、ヒートポンプユニット２０が始動する。したがって、タンク１１が高温の水のみで満たされているときにヒートポンプユニット２０が始動することがない。その結果、ヒートポンプユニット２０に高温の水を送ることを防ぐことができ、ヒートポンプユニット２０を高いエネルギー効率で運転することができる。

また、本実施例の湯張りシステム１では、第１モード（省エネモード）において、まず供給量調整弁３６の開度が全開より小さくされており、図２のＳ２２とＳ２４に示すように、浴槽１００への水の供給開始から第２の所定時間Ｔ２が経過したときに供給量調整弁３６の開度が全開にされる。供給量調整弁３６の開度が全開より小さいときは、浴槽１００に供給される水の単位時間あたりの供給量が少なく、浴槽１００が高温の水で湯張り設定量まで湯張りされるために必要な時間が長くなる。そこで、第２の所定時間Ｔ２が経過したときに供給量調整弁３６の開度が全開にされることにより、第２の所定時間Ｔ２が経過した後は、浴槽１００に高温の水が貯えられてゆく時間が短くなる。よって、湯張り完了までの時間が早くなる。

また、本実施例の湯張りシステム１では、図２のＳ１６に示すように、第１モード（省エネモード）において、サーミスタ６４の検出温度が湯張り設定温度より高い第２湯張り設定温度となるように混合弁１５の開度を調整している。したがって、浴槽１００に供給される水の温度が浴槽１００内の水の温度として要求されている設定温度より高い。上記のように、供給量調整弁３６の開度が全開より小さくされていると、浴槽１００へ湯張り設定量が湯張りされるまでの時間が長くなるので、浴槽１００に貯えられた水の温度が低下することがある。しかしながら、浴槽１００に供給される水の温度が設定温度より高いことにより、浴槽１００に貯えられた高温の水の温度が低下しても、設定温度より低くなることを抑制できる。これによって、湯張り設定量が湯張りされた後に、追い焚きしなくてもよいので、エネルギー効率の低下を抑制できる。

また、本実施例の湯張りシステム１は、図２のＳ４０に示すように、供給量調整弁３６の開度を全開にして浴槽１００に水を供給する第２モード（通常モード）を備えている。また、第１モードと第２モードのいずれか一方を選択可能に構成されている。これによって、利用者が必要に応じて、省エネ効果を得たい場合は第１モードを選択でき、素早く湯張りしたい場合は第２モードを選択できる。

また、本実施例の湯張りシステム１は、図１に示すように、タンク１１に貯えられている水の温度を検出するサーミスタ１１ａ，１１ｂ，１１ｃを備えている。また、浴槽１００に供給される水をガスの燃焼によって加熱するガス熱源機ユニット３０を備えている。そして、図２のＳ２６とＳ２８またはＳ４８とＳ５０に示すように、サーミスタ１１ａが検出した水の温度に応じて、ガス熱源機ユニット３０が始動する。これによって、タンク１１内の水の温度が低くなったときでも、浴槽１００に高温の水を供給することができる。

また、本実施例の湯張りシステム１では、湯張り運転を行う際に、バイパス弁１６が開いた状態で維持されているので、給湯栓１０１を開いたときに、水が給湯栓１０１に円滑に供給されるため、給湯使用開始を確実に判断し、湯張り弁３７を閉弁させて給湯使用を優先させることができる。すなわち、上記のように、第１モード（省エネモード）で湯張りを実行している際に、供給量調整弁３６の開度が制限されている状態では、第２給湯路３３を通じて給湯栓１０１に水が流れにくくなっており、給湯栓１０１を開いたときの流量センサ７１と流量センサ７２によって検出される全流量の増大が小さい。しかし、本実施例の湯張りシステム１では、バイパス弁１６が開いているので、第１給湯路１７を通じて水が給湯栓１０１に円滑に流れ、給湯栓１０１を開いたときの前記全流量の増大が大きくなる。従って、正確に給湯栓１０１の開栓を判断でき、湯張り運転を中断させることができる。

なお、上述の説明において、給湯使用優先とは、湯張り運転中に給湯使用があった場合に給湯を優先して、湯張り運転を給湯使用が終了するまで中断させることである。

以上、一実施例について説明したが、具体的な態様は上記実施例に限定されるものではない。例えば、上記実施例では、浴槽１００への水の供給開始から第１の所定時間Ｔ１が経過したときにヒートポンプユニット２０が始動する構成であったが、この構成に限定されるものではない。他の実施例では、浴槽１００への水の供給開始と同時にヒートポンプユニット２０が始動する構成であってもよい。

また、上記実施例では、湯張り設定量に達したか否かの判断を流量センサ７４で検出される積算流量で判断したが、この構成に限定されるものではなく、例えば、ガス熱源機ユニット３０に設けた水位センサによって浴槽内の水位を検出し、湯張り設定量に達したことを判断してもよい。

また、上記実施例では、補助熱源機としてガス熱源機ユニット３０について説明したが、この構成に限定されるものではない。他の実施例では、補助熱源機として石油燃焼器や電気ヒータを用いてもよい。

また、上記実施例では、タンク水供給路１３をタンク１１の底面に接続して、タンク１１の底部に水道水供給源１１０からの水道水を供給し、タンク水循環路１２をタンク１１の底面に接続して、タンク１１の底部からヒートポンプユニット２０へタンク１１内の水を供給するようにしていたが、この構成に限定されるものではなく、タンク水供給路１３やタンク水循環路１２をタンク１１の側面下部に接続してもよい。

また、上記の実施例では、図２のＳ２２、Ｓ２４に示すように、第２の所定時間Ｔ２が経過したときに供給量調整弁３６の開度を全開にしていたが、この構成に限定されるものではない。他の実施例では、浴槽１００への水の供給開始から第２の所定時間Ｔ２が経過しても供給量調整弁３６の開度を全開にすることなく絞った状態に維持する。その後、サーミスタ１１ａの検出温度が湯張り設定温度より低くなったとき、制御装置９０が、ガス熱源機ユニット３０を始動させるとともに、供給量調整弁３６の開度を全開にしてもよい。これによって、熱源機ユニット３０によって水を加熱するときに、供給量調整弁３６の開度を全開より絞った開度に維持されたまま湯張りが行われる場合に比べて、湯張りのスピードを速くすることができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１ ：湯張りシステム
１０ ：タンクユニット
１１ ：タンク
１１ａ ：サーミスタ
１１ｂ ：サーミスタ
１１ｃ ：サーミスタ
１２ ：タンク水循環路
１３ ：タンク水供給路
１４ ：出湯路
１５ ：混合弁
１６ ：バイパス弁
１７ ：第１給湯路
２０ ：ヒートポンプユニット
２２ ：圧縮機
２３ ：凝縮器
２４ ：膨張弁
２５ ：蒸発器
２６ ：冷媒循環路
２７ ：ファン
２８ ：循環ポンプ
３０ ：ガス熱源機ユニット
３１ ：ガスバーナ
３２ ：熱交換器
３３ ：第２給湯路
３４ ：バイパス路
３６ ：供給量調整弁
３７ ：湯張り弁
３８ ：分岐弁
３９ ：湯張り路
６１ ：サーミスタ
６２ ：サーミスタ
６３ ：サーミスタ
６４ ：サーミスタ
６５ ：サーミスタ
６７ ：サーミスタ
７１ ：流量センサ
７２ ：流量センサ
７３ ：流量センサ
７４ ：流量センサ
９０ ：制御装置
１００ ：浴槽
１０１ ：給湯栓
１１０ ：水道水供給源
１３２ ：分岐路

Claims (6)

1. 水を加熱するヒートポンプユニットと、
   前記ヒートポンプユニットによって加熱された水を貯えるタンクと、
   前記タンクに貯えられていた水を浴槽に供給する浴槽水供給路と、
   前記浴槽水供給路による水の供給量を調整する供給量調整弁と、
   前記タンクに水を供給するタンク水供給路と、
   前記タンクに貯えられている水の温度を検出するサーミスタと、
   前記タンクから前記浴槽に供給される水を加熱する補助熱源機と、を備えており、
   湯張り設定量に達するまで前記浴槽に水を供給する湯張り運転の際に、前記ヒートポンプユニットによって前記タンク内の水を加熱するとともに、前記供給量調整弁の開度を全開より小さくして前記浴槽に水を供給する第１モードを備えており、
   前記湯張り運転の際に、前記サーミスタが検出した水の温度に応じて前記補助熱源機が始動する、湯張りシステム。
2. 前記タンク水供給路は、前記タンクの底部に接続されており、
   前記タンク内の水が前記タンクの底部から前記ヒートポンプユニットへ供給される構造であり、
   前記第１モードにおいて、前記湯張り運転の開始から第１の所定時間が経過したときに前記ヒートポンプユニットが始動する、請求項１に記載の湯張りシステム。
3. 前記第１モードにおいて、前記サーミスタが検出した水の温度に応じて前記補助熱源機が始動するとともに、前記供給量調整弁の開度が全開にされる、請求項１又は２に記載の湯張りシステム。
4. 前記第１モードにおいて、前記湯張り運転の開始から第２の所定時間が経過したときに前記供給量調整弁の開度が全開にされる、請求項１又は２に記載の湯張りシステム。
5. 前記第１モードにおいて、前記浴槽に供給される水の温度が前記浴槽内の水の温度として要求されている設定温度より高い、請求項１から４のいずれかに記載の湯張りシステム。
6. 前記供給量調整弁の開度を全開にして前記浴槽に水を供給する第２モードを備えており、
   前記第１モードと前記第２モードのいずれか一方を選択可能に構成されている、請求項１から５のいずれかに記載の湯張りシステム。

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