JP6927066B2 - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、貯湯式給湯装置に関する。

浴槽に残った浴水の熱を貯湯タンク内へ回収する浴槽熱回収運転を実行可能な給湯装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、以下のような記載がある。浴槽残湯熱を集熱しながら貯湯タンク（７）の水を加熱し貯湯する運転において、風呂熱交換器（１０）出口の残湯水温が第１設定温度まで低下すると、流路切換え手段（１３）を出水流路（１４）側に切換えて、熱交換した低温の浴水を外部に排水する。なお、括弧内は特許文献１での符号である。

特開平１１−３３７１６８号公報

特許文献１の装置では以下の課題がある。熱交換した低温の浴水を外部に排水する際に、風呂ポンプ（１７）を運転することによって排水するので、風呂ポンプ（１７）が電力を消費する。このため、省エネルギー性を向上することが困難となる。

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、浴槽内の浴水の熱を貯湯タンクに回収する運転を省エネルギーで効率良く実行することが可能な貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。

本発明に係る貯湯式給湯装置は、貯湯タンクと、浴槽からの浴水と、貯湯タンクからのタンク水との間で熱を交換する熱交換器と、タンク水を熱交換器に循環させるタンク水ポンプを有するタンク水流路と、浴水を熱交換器に循環させる浴水ポンプを有する浴水循環流路と、タンク水ポンプの動作と、浴水ポンプの動作と、浴槽の底部に設置された自動排水栓の開閉とを制御可能な制御手段とを備え、制御手段は、タンク水ポンプ及び浴水ポンプを動作させることにより浴槽内の浴水の熱を貯湯タンク内に回収する回収運転と、タンク水ポンプ及び浴水ポンプを停止した状態で自動排水栓を開いて浴槽内の浴水の一部を排出する一部排水動作とを制御可能であり、少なくとも、第一回収運転及び第二回収運転の２回の回収運転を実施可能であり、第一回収運転、一部排水動作、第二回収運転の順に実施する貯湯式給湯装置であって、制御手段は、第一回収運転が継続した時間と、第一回収運転のときの浴水の循環流量とに基づいて、第一回収運転の後の一部排水動作において排出する浴水の量を調整するものである。
また、本発明に係る貯湯式給湯装置は、貯湯タンクと、浴槽からの浴水と、貯湯タンクからのタンク水との間で熱を交換する熱交換器と、タンク水を熱交換器に循環させるタンク水ポンプを有するタンク水流路と、浴水を熱交換器に循環させる浴水ポンプを有する浴水循環流路と、タンク水ポンプの動作と、浴水ポンプの動作と、浴槽の底部に設置された自動排水栓の開閉とを制御可能な制御手段とを備え、制御手段は、タンク水ポンプ及び浴水ポンプを動作させることにより浴槽内の浴水の熱を貯湯タンク内に回収する回収運転と、タンク水ポンプ及び浴水ポンプを停止した状態で自動排水栓を開いて浴槽内の浴水の一部を排出する一部排水動作とを制御可能であり、少なくとも、第一回収運転及び第二回収運転の２回の回収運転を実施可能であり、第一回収運転、一部排水動作、第二回収運転の順に実施する貯湯式給湯装置であって、浄化作用を有する成分を添加した浴水を浴水循環流路に流れさせる配管洗浄運転を実施可能な洗浄装置をさらに備え、回収運転と一部排水動作とを交互に繰り返し実施可能であり、循環可能水位は、浴槽内の浴水が浴水循環流路に流入可能な最低の水位であり、制御手段は、配管洗浄運転を開始する前の浴槽内の水位が循環可能水位以上になるように一部排水動作の回数を制限し、配管洗浄運転の終了後、自動排水栓を開いて浴槽内の浴水を全部排出するものである。

本発明によれば、浴槽内の浴水の熱を貯湯タンクに回収する運転を省エネルギーで効率良く実行することが可能となる。

実施の形態１による貯湯式給湯装置を示す図である。 図１に示す貯湯式給湯装置における風呂熱回収モードのときの回路構成図である。 風呂熱回収モードのときの風呂戻り温度の時間的な変化の例を示す図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による貯湯式給湯装置３５を示す図である。図１に示すように、本実施の形態１の貯湯式給湯装置３５は、タンクユニット３３、ＨＰ（ヒートポンプ）ユニット７、及びリモコン装置４４を備える。ＨＰユニット７とタンクユニット３３との間は、ＨＰ往き配管１４とＨＰ戻り配管１５と図示しない電気配線とを介して接続されている。タンクユニット３３には、制御装置３６が内蔵されている。タンクユニット３３及びＨＰユニット７が備える各種弁類、ポンプ類等の作動は、これらと電気的に接続された制御装置３６により制御される。

リモコン装置４４は、運転動作指令及び設定値の変更などに関する使用者の操作を受け付ける機能を有する。リモコン装置４４は、ユーザーインターフェースの例である。制御装置３６とリモコン装置４４の間は、有線または無線により、双方向にデータ通信可能に接続されている。リモコン装置４４には、図示を省略するが、貯湯式給湯装置３５の状態等の情報を表示する表示部、使用者が操作するスイッチ等の操作部、スピーカ、マイク等が搭載されている。リモコン装置４４の表示部は、使用者に情報を報知する報知手段としての機能を有する。本実施の形態におけるリモコン装置４４は、例えば音声案内装置のような他の報知手段を備えてもよい。

本実施の形態において、リモコン装置４４は、例えば台所、リビング、浴室などの壁に設置されたものでもよい。複数のリモコン装置４４が制御装置３６に対して通信可能でもよい。また、例えばスマートフォンのような携帯端末がリモコン装置４４のようなユーザーインターフェースとしての機能を有するように構成してもよい。当該携帯端末と制御装置３６とが、ネットワークを介して通信してもよい。

ＨＰユニット７は、水を加熱する加熱手段の例である。ＨＰユニット７は、圧縮機１、水冷媒熱交換器３、膨張弁４、空気熱交換器６を冷媒配管５にて環状に接続した冷媒回路を備える。ＨＰユニット７は、この冷媒回路によりヒートポンプサイクルの運転を行う。水冷媒熱交換器３では、圧縮機１で圧縮された冷媒と、タンクユニット３３から導かれた水との間で熱を交換することで、水が加熱される。圧縮機１で圧縮された冷媒と、水道等の水源から直接供給される水とを水冷媒熱交換器３で熱交換させることができる構成を備えてもよい。

タンクユニット３３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８は、湯水を貯留する。貯湯タンク８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。貯湯タンク８は、図示のような単一のタンクで構成されるものに限らず、直列に接続された複数のタンクを備えるものでもよい。直列に接続された複数の貯湯タンクでは、上位側のタンクの下部と、当該タンクに対して低位側となる次のタンクの上部とが管を介して順次連結される。以下の説明で、貯湯タンク８における高さ方向すなわち上下方向の位置に関して言及するが、貯湯タンク８が直列に接続された複数のタンクを備えるものである場合には、最上位のタンクから最下位のタンクまでの全体の階層において、上下方向の位置が特定されるものとする。

貯湯タンク８の下部に設けられた水導入口８ａには、第三給水配管９ｃが接続されている。水道等の水源から第一給水配管９ａを通って供給される水は、減圧弁３１で所定圧力に調圧された上で、第三給水配管９ｃを通って貯湯タンク８内に流入する。貯湯タンク８の上部には、貯湯タンク８内に貯留された湯を貯湯式給湯装置３５の外部へ供給するための温水導入出口８ｄと、ＨＰ戻り配管１５に連通可能な温水導入出口８ｅとが設けられている。貯湯タンク８の表面には、複数の貯湯温度センサ４１，４２，４３が高さを変えて取り付けられている。貯湯温度センサ４１は、中温水導入出口８ｆと同じ高さの位置、または中温水導入出口８ｆに近い高さの位置にある。貯湯温度センサ４２は、貯湯温度センサ４１より高い位置にある。貯湯温度センサ４３は、貯湯温度センサ４１より低い位置にある。これらの貯湯温度センサ４１，４２，４３で貯湯タンク８内の湯水の温度分布を検出することにより、貯湯タンク８内の残湯量及び蓄熱量を計算できる。

制御装置３６は、ＨＰユニット７で加熱された湯を貯湯タンク８に流入させる沸上運転を制御する。制御装置３６は、貯湯タンク８内の残湯量または蓄熱量に応じて、沸上運転の開始及び停止などを制御する。ＨＰ往き配管１４に取り付けられた入水温度センサ４０は、水冷媒熱交換器３に流入する水の温度である入水温度を検出する。ＨＰ戻り配管１５に取り付けられた出湯温度センサ３９は、水冷媒熱交換器３から流出する湯の温度である出湯温度を検出する。沸上運転では、以下のようになる。貯湯タンク８の下部から流出する低温水は、ＨＰ往き配管１４を経由してＨＰユニット７に導かれ、水冷媒熱交換器３において加熱され、湯すなわち高温水となる。この高温水は、ＨＰ戻り配管１５を経由して、貯湯タンク８の上部の温水導入出口８ｅから貯湯タンク８内に流入する。このような沸上運転が実行されることで、貯湯タンク８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っていく。制御装置３６は、貯湯温度センサ４１，４２，４３により把握される貯湯タンク８内の貯湯量または蓄熱量が所定量を超えると、沸上運転を終了する。

タンクユニット３３には、タンク水ポンプ１２及び風呂用熱交換器２０が内蔵されている。タンク水ポンプ１２は、各種配管に湯水を循環させるためのポンプであり、第一送水配管１３ａ上に設けられている。以下の説明では、貯湯タンク８に溜められた湯水を「タンク水」と呼ぶことがある。また、浴槽３０に溜められた湯水を「浴水」と称する。風呂用熱交換器２０は、貯湯タンク８から供給されるタンク水と、浴槽３０からの浴水との間で熱を交換する。

風呂往き配管２７及び風呂戻り配管２８は、浴槽３０の内壁に設置された浴槽アダプタ８０に接続されている。風呂用熱交換器２０は、風呂往き配管２７及び風呂戻り配管２８の途中に設置されている。風呂往き配管２７の途中には、風呂用熱交換器２０を通過した浴水の温度を検出するための風呂往き温度センサ３７が設置されている。風呂戻り配管２８の途中には、浴水を循環させるための浴水ポンプ２９と、浴槽３０から出て風呂用熱交換器２０に入る前の浴水の温度を検出するための風呂戻り温度センサ３８と、浴槽３０内の水位レベルを検出するための水位センサ４６と、風呂戻り配管２８における水の循環を検出するためのフロースイッチ４７とが設置されている。以下の説明では、風呂戻り温度センサ３８により検出される温度を「風呂戻り温度」と称する。また、風呂往き温度センサ３７により検出される温度を「風呂往き温度」と称する。

三方弁１１は、入口となるａポート及びｂポートと、出口となるｃポートとを有する流路切替手段である。三方弁１１は、ａ−ｃ、ｂ−ｃの２つの経路の間で流路切替可能に構成されている。

四方弁１６は、入口となるａポート及びｂポートと、出口となるｃポート及びｄポートとを有する流路切替手段である。四方弁１６は、ａ−ｃ、ａ−ｄ、ｂ−ｃ、ｂ−ｄの４つの経路の間で流路切替可能に構成されている。

四方弁１８は、入口となるａポートと、出口となるｂポート、ｃポート、及びｄポートとを有する流路切替手段である。四方弁１８は、ａ−ｂ、ａ−ｃ、ａ−ｄの３つの経路の間で流路切替可能に構成されている。

タンクユニット３３は、低温配管１０、第一送水配管１３ａ、第一温水配管１７ａ、第二温水配管１７ｂ、第三温水配管１９ａ、第四温水配管１９ｂ、及び第五温水配管１９ｃを有している。低温配管１０は、貯湯タンク８の下部に設けられた水導出口８ｂと、三方弁１１のａポートとを接続する。第一送水配管１３ａは、三方弁１１のｃポートと、タンク水ポンプ１２の入口とを接続する。ＨＰ往き配管１４は、タンク水ポンプ１２の出口と、ＨＰユニット７の入口とを接続する。ＨＰ戻り配管１５は、ＨＰユニット７の出口と、四方弁１６のｂポートとを接続する。第一温水配管１７ａは、四方弁１６のｄポートと、四方弁１８のａポートとを接続する。第二温水配管１７ｂは、四方弁１６のｃポートと、貯湯タンク８の下部に設けられた水導入口８ｃとを接続する。第三温水配管１９ａは、四方弁１８のｂポートと、貯湯タンク８上部の温水導入出口８ｅとを接続する。第四温水配管１９ｂは、四方弁１８のｄポートと、貯湯タンク８の上部に設けられた温水導入出口８ｄとを接続する。第五温水配管１９ｃは、四方弁１８のｃポートと、貯湯タンク８の上部から中間部の間に設けられた温水導入口８ｇとを接続する。

第一タンク循環配管２０ａは、四方弁１８のｂポートと、風呂用熱交換器２０のタンク水の入口とを接続する。第二タンク循環配管２０ｃは、風呂用熱交換器２０のタンク水の出口と、三方弁１１のｂポートとを接続する。第二送水配管１３ｂは、ＨＰ往き配管１４におけるタンク水ポンプ１２とＨＰユニット７の入口との間から分岐し、四方弁１６のａポートに接続される。

さらに、タンクユニット３３は、中温配管７９、第一給水配管９ａ、第二給水配管９ｂ、第三給水配管９ｃ、第四給水配管９ｄ、給湯用混合弁２２、風呂用混合弁２３、中温水切替弁７８、給湯配管２４、風呂配管２５、戻り配管２０ｂ、及び逆止弁５０を有している。

中温水切替弁７８は、入口となるａポート及びｂポートと、出口となるｃポートとを有する流路切替手段である。中温水切替弁７８は、ａ−ｃ、ｂ−ｃの２つの経路の間で流路切替可能に構成されている。

給湯用混合弁２２は、第一入口、第二入口、及び出口を備える混合手段である。風呂用混合弁２３は、第一入口、第二入口、及び出口を備える混合手段である。

第一給水配管９ａの一端は水道等の水源に接続される。第一給水配管９ａの他端には減圧弁３１を介して第二給水配管９ｂ及び第三給水配管９ｃが接続される。第二給水配管９ｂは、中温水切替弁７８のａポートに接続されている。中温配管７９は、貯湯タンク８の中間部に設けられた中温水導入出口８ｆと中温水切替弁７８のｂポートとを接続している。戻り配管２０ｂは、第二タンク循環配管２０ｃの途中から分岐して、中温配管７９の途中に接続されている。逆止弁５０は、戻り配管２０ｂ上に設置されている。逆止弁５０は、貯湯タンク８の中間部から貯湯タンク８の下部へ向かう流れを阻害する。これにより、貯湯タンク８の中間部から貯湯タンク８の下部への熱の流出を確実に防止できる。第四給水配管９ｄの一端は、中温水切替弁７８のｃポートに接続されている。第四給水配管９ｄの他端は、給湯用混合弁２２及び風呂用混合弁２３のそれぞれの第一入口に接続されている。高温配管２１の一端は、貯湯タンク８の温水導入出口８ｄに連通する。高温配管２１の他端は、給湯用混合弁２２及び風呂用混合弁２３のそれぞれの第二入口に接続されている。

中温水切替弁７８は、第二給水配管９ｂと第四給水配管９ｄとが連通する第一流路状態と、中温配管７９と第四給水配管９ｄとが連通する第二流路状態の２つの流路状態を切替えて使用する。中温水切替弁７８を第一流路状態にすると、水源から供給される低温水が、第二給水配管９ｂ及び第四給水配管９ｄを通って、給湯用混合弁２２及び風呂用混合弁２３へ供給される状態になる。中温水切替弁７８の第一流路状態は、「低温水使用状態」に相当する。中温水切替弁７８を第二流路状態にすると、貯湯タンク８から中温配管７９を通って供給される中温水が、第四給水配管９ｄを通って、給湯用混合弁２２及び風呂用混合弁２３へ供給される状態になる。中温水切替弁７８の第二流路状態は、「中温水使用状態」に相当する。

給湯用混合弁２２は、貯湯タンク８から高温配管２１を通って供給される高温水と、第四給水配管９ｄから供給される低温水もしくは中温水との流量比を調整することにより、使用者がリモコン装置４４にて設定した設定温度の湯を生成し、給湯配管２４に流入させる。給湯用混合弁２２で温度調整された湯は、給湯配管２４から給湯栓３４を経由して、使用者が利用するシャワー、カラン等の蛇口（図示省略）に供給される。

風呂用混合弁２３は、貯湯タンク８から高温配管２１を通って供給される高温水と、第四給水配管９ｄから供給される低温水もしくは中温水との流量比を調整することにより、使用者がリモコン装置４４にて設定した設定温度の湯を生成可能である。風呂用混合弁２３で設定温度に調整された湯は、風呂配管２５により、風呂用流量センサ４５、風呂用電磁弁２６、風呂往き配管２７、風呂戻り配管２８を経て、浴槽３０へ流入する。

制御装置３６は、風呂用流量センサ４５及び水位センサ４６により検出される情報に基づいて湯張りの完了を判定することにより、湯張り完了時の浴槽３０内の浴水の量である湯張り湯量が、使用者がリモコン装置４４にて設定した湯量（以下、「設定湯張り量」と称する）に等しくなるように制御できる。本実施の形態の貯湯式給湯装置３５は、風呂自動運転を実行可能なものでもよい。リモコン装置４４にて風呂自動運転が設定されると、制御装置３６は、湯張りの完了後、浴槽３０内の浴水の温度及び量が、リモコン装置４４で設定された温度及び量に維持されるように、必要に応じて、浴水の昇温、冷却、足し湯、さし水を行う。

本実施の形態において、自動で開閉可能な自動排水栓８１が浴槽３０の底部に設置されている。自動排水栓８１が閉じているときには浴槽３０内に浴水を溜めることができる。自動排水栓８１が開くと、浴槽３０内の浴水が、自動排水栓８１を通って、例えば排水管（図示省略）へ排出される。自動排水栓８１を開くことで、浴槽３０内の浴水をすべて外部へ排出することができる。自動排水栓８１は、例えば、電動機（図示省略）により駆動されることで開閉する。制御装置３６は、自動排水栓８１の開閉動作を制御可能である。制御装置３６が自動排水栓８１の動作を直接的に制御してもよいし、浴室またはその近くに設置された自動排水栓８１の制御ユニット（図示省略）へ制御装置３６が指令を送ることによって制御装置３６が間接的に自動排水栓８１の動作を制御してもよい。

リモコン装置４４は、自動排水栓８１を作動させるための使用者の操作を受け付け可能でもよい。この場合、使用者は、自動排水栓８１を開くための指令と、自動排水栓８１を閉じるための指令とをリモコン装置４４に対して入力可能である。使用者は、リモコン装置４４を操作することで、自動排水栓８１を遠隔操作することができる。

制御装置３６は、風呂自動運転の開始時に、自動排水栓８１を閉じる指令を送信してもよい。これにより、湯張りのときに使用者が自動排水栓８１を閉め忘れた場合であっても、自動排水栓８１を確実に閉じて浴槽３０に湯を溜めることができる。

本実施の形態における制御装置３６は、風呂熱回収モードを制御モードとして備えている。風呂熱回収モードは、入浴の終了後に、浴槽３０内に残った浴水の熱を貯湯タンク８内へ回収するためのモードである。図２は、図１に示す貯湯式給湯装置３５における風呂熱回収モードのときの回路構成図である。風呂熱回収モードのときには、以下のようになる。三方弁１１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、低温配管１０と第一送水配管１３ａとが連通するとともに、第二タンク循環配管２０ｃへの流路が遮断される。四方弁１６は、ａポートとｄポートとが連通し、ｂポートとｃポートとが閉状態となるように制御される。これにより、第二送水配管１３ｂと第一温水配管１７ａとが連通するとともに、第二温水配管１７ｂ側を閉として貯湯タンク８の下部への流路が遮断される。四方弁１８は、ａポートとｂポートとが連通し、ｃポートとｄポートとが閉状態となるように制御される。これにより、第一温水配管１７ａと第三温水配管１９ａとが連通するとともに、第四温水配管１９ｂ及び第五温水配管１９ｃ側を閉として貯湯タンク８の中間部への流路が遮断される。

風呂熱回収モードを開始するときには、以下のように制御してもよい。まず、浴水ポンプ２９が動作を開始することで浴水の循環が開始された後に、上記のように三方弁１１、四方弁１６、及び四方弁１８が制御された状態で、タンク水ポンプ１２の運転が開始される。タンク水は、以下のように循環する。貯湯タンク８の水導出口８ｂから低温配管１０を通って流出した低温のタンク水は、三方弁１１、第一送水配管１３ａ、タンク水ポンプ１２、第二送水配管１３ｂ、四方弁１６、第一温水配管１７ａ、四方弁１８、第三温水配管１９ａ、及び第一タンク循環配管２０ａを通って、風呂用熱交換器２０に流入する。風呂用熱交換器２０内で、タンク水は、浴槽３０からの浴水の熱により加熱され、浴槽３０内の浴水の温度に近い温度になる。この加熱されたタンク水を以下「熱回収温水」と呼ぶことがある。熱回収温水は、風呂用熱交換器２０から、戻り配管２０ｂ、逆止弁５０、及び中温配管７９を通って、中温水導入出口８ｆから貯湯タンク８内に流入する。本実施の形態では、上述したようにタンク水が循環する流路が「タンク水流路」に相当する。風呂熱回収モードが実施されると、貯湯タンク８内の中温水導入出口８ｆの近くに、熱回収温水が貯留される。

浴水ポンプ２９が運転されると、浴槽３０内の浴水が、浴槽アダプタ８０から風呂戻り配管２８へ引き込まれ、風呂戻り配管２８を通って風呂用熱交換器２０に流入する。風呂用熱交換器２０を通過した浴水は、風呂往き配管２７を通り、浴槽アダプタ８０から浴槽３０内に流入する。本実施の形態では、上述したように浴水が循環する流路が「浴水循環流路」に相当する。

本実施の形態において、制御装置３６は、風呂熱回収モードのときに、回収運転と一部排水動作とを行う。回収運転は、タンク水ポンプ１２及び浴水ポンプ２９を同時に動作させることにより、浴槽３０内の浴水の熱を貯湯タンク８内へ移送する運転である。一部排水動作は、タンク水ポンプ１２及び浴水ポンプ２９を停止した状態で自動排水栓８１を開いて浴槽３０内の浴水の一部を外部へ排出する動作である。

風呂往き配管２７及び風呂戻り配管２８を流れる浴水の流量を以下「浴水流量」と称する。制御装置３６は、浴水ポンプ２９の回転速度を調整可能である。浴水ポンプ２９の回転速度が高いほど、浴水流量が高くなる。フロースイッチ４７または図示しない他の流量センサにより、浴水流量を検出可能としてもよい。

制御装置３６は、リモコン装置４４に対する使用者の操作に応じて風呂熱回収モードを開始してもよい。例えば、リモコン装置４４の所定のボタンが押下された場合に制御装置３６が風呂熱回収モードを開始してもよい。

貯湯温度センサ４３により検出される貯湯タンク８の下部のタンク水の温度が、風呂戻り温度センサ３８により検出される風呂戻り温度よりも低ければ、風呂熱回収が可能である。このため、制御装置３６は、貯湯温度センサ４３の検出温度が風呂戻り温度よりも低い場合に、風呂熱回収モードの開始を許可してもよい。

回収運転が行われると、浴槽３０内の浴水に温度境界層が生成される。回収運転において、風呂用熱交換器２０から流出する浴水は、タンク水に熱を奪われ、温度低下することで、密度が高くなる。この浴水が浴槽３０内に流入すると、密度の低い比較的高温の浴水が浴槽３０内の上方に滞留し、密度の高い比較的低温の浴水が浴槽３０内の下方に滞留することで、浴槽３０内に、上側が高温で下側が低温の温度境界層が生成される。温度境界層が浴槽アダプタ８０の位置よりも高い位置にあると、上層側の高温の浴水を風呂戻り配管２８へ引き込めないので、風呂用熱交換器２０に流入する浴水の温度が低くなり、熱回収効率が低下する。本実施の形態において、浴槽アダプタ８０の位置は、浴槽３０内の浴水を浴水循環流路に引き込む「浴水引き込み位置」に相当する。

制御装置３６は、１回の風呂熱回収モードにおいて、少なくとも、第一回収運転及び第二回収運転の２回の回収運転を実施可能である。そして、制御装置３６は、第一回収運転、一部排水動作、第二回収運転の順に実施する。これにより、以下の効果が得られる。第一回収運転を行うと、上述したように、浴槽３０内の浴水に温度境界層が生成されるので、上層側の高温の浴水を風呂戻り配管２８へ引き込めなくなり、風呂用熱交換器２０に流入する浴水の温度が低下する。第一回収運転の後に一部排水動作を行うと、浴槽３０内の温度境界層よりも下の低温の浴水が自動排水栓８１から排出され、上層側の高温の浴水の位置が下へ移動する。よって、一部排水動作の後に第二回収運転を行うと、高温の浴水が風呂戻り配管２８を通って風呂用熱交換器２０に流入可能となるので、熱回収効率が上昇する。このようにして、本実施の形態であれば、貯湯タンク８への回収熱量を十分に多くすることができる。また、一部排水動作のときにはタンク水ポンプ１２及び浴水ポンプ２９が停止しているので、タンク水ポンプ１２及び浴水ポンプ２９が電力を消費しない。したがって、本実施の形態であれば、電力消費を抑制しつつ、熱回収効率を向上することが可能となる。このため、省エネルギー性の向上に有利である。

本実施の形態の貯湯式給湯装置３５は、浴水循環流路に設置された気泡発生装置４８を備えている。本実施の形態では、浴水循環流路において、フロースイッチ４７の下流側に気泡発生装置４８があり、気泡発生装置４８の下流側に風呂用熱交換器２０がある。

気泡発生装置４８は、外部から吸気した空気を浴水に混合することにより、浴水の中に気泡を発生させることが可能である。気泡発生装置４８が発生させる気泡は、マイクロバブルのような微細な気泡（例えば、直径が５０μｍ以下の気泡）を含むことが好ましい。気泡発生装置４８は、例えば、以下のようなエジェクタを備えるものでもよい。エジェクタは、浴水の流路を縮径させる縮径部を有する。この縮径部に発生する負圧により空気を自然吸気できる。当該縮径部において、浴水の流れに対して垂直な方向から空気が導入される。エジェクタの上流側の位置には、エジェクタに流入する水流を旋回させる静止翼が備えられていてもよい。静止翼は、例えば、流路の軸線を中心とする旋回流を形成する。静止翼により形成される浴水の旋回流が気泡をせん断して微細化することで、微細な気泡を生成できる。

気泡発生装置４８が発生させる気泡、特に微細な気泡は、例えば皮脂汚れのような汚れを洗浄除去する浄化作用を有する。本実施の形態において、制御装置３６は、配管洗浄運転を実施可能である。配管洗浄運転は、気泡発生装置４８により添加された気泡を含む浴水を浴水循環流路に流れさせる運転である。気泡発生装置４８にて発生した気泡を含む浴水が浴水循環流路を流れることで、浴水循環流路の内壁に付着した汚れを除去する洗浄効果が得られる。本実施の形態では、気泡発生装置４８は、浄化作用を有する成分としての気泡を浴水に添加可能な洗浄装置に相当する。

気泡発生装置４８により生成される気泡は、浄化作用を有する成分の例である。浄化作用を有する成分は、気泡に限定されるものではなく、例えば、界面活性剤のような洗剤でもよいし、抗菌効果を有する金属イオン（例えば銀イオン、銅イオンなど）でもよい。配管洗浄運転において、浄化作用を有する複数種類の成分を浴水に添加してもよい。

図３は、風呂熱回収モードのときの風呂戻り温度の時間的な変化の例を示す図である。図３に示すように、第一回収運転及び第二回収運転の実行中には、時間の経過とともに風呂戻り温度が低下していく。これは、風呂用熱交換器２０内でタンク水との熱交換により冷却された浴水が風呂往き配管２７から浴槽３０内に流入することで、浴槽３０内の浴水の温度が徐々に低下するためである。前述したように、浴槽３０内では、温度差による水の比重の違いにより、まだ熱交換していない比較的高温の上層の浴水と、風呂用熱交換器２０から戻った浴水を含む比較的低温の下層の浴水との間に温度境界層が生成される。第一回収運転及び第二回収運転の実行中、浴槽３０内の温度境界層は、徐々に上に移動する。温度境界層が浴水引き込み位置よりも上になると、一度冷却された比較的低温の浴水が再び風呂用熱交換器２０に流入するようになることから、熱回収効率が悪化する。

図３に示すように、本実態の形態であれば、第一回収運転の後に一部排水動作を行うことで、第二回収運転の開始時の風呂戻り温度は、第一回収運転の終了時の風呂戻り温度よりも高くなる。このため、風呂用熱交換器２０に流入する浴水の温度を高くすることができ、熱回収効率が向上する。図３に示す例では、第二回収運転の開始時の風呂戻り温度は、第一回収運転の開始時の風呂戻り温度とほぼ同等の温度になっている。

制御装置３６は、１回の風呂熱回収モードにおいて、回収運転と一部排水動作とを交互に繰り返し実施してもよい。例えば、以下のようにしてもよい。第二回収運転の後に一部排水動作を再び実施し、その後に第三回収運転を実施してもよい。また、第三回収運転の後に一部排水動作を再び実施し、その後に第四回収運転を実施してもよい。このように、制御装置３６は、１回の風呂熱回収モードにおいて、３回以上の回収運転を実施してもよい。

以下の説明では、１回の一部排水動作によって排出する浴水の量を「浴水排出量」と称する。制御装置３６は、浴水排出量を制御してもよい。例えば、制御装置３６は、水位センサ４６を用いて、浴水排出量を制御できる。制御装置３６は、湯張りのときに風呂用流量センサ４５により検出される積算流量と水位センサ４６により検出される浴槽水位との関係を学習することにより、浴槽水位と浴槽３０内の浴水の量との関係を記憶することができる。よって、制御装置３６は、水位センサ４６により検出される浴槽水位の低下量に基づいて、浴水排出量を制御できる。また、制御装置３６は、自動排水栓８１が開いているときの浴槽水位の低下速度［ｃｍ／ｍｉｎ］を水位センサ４６で検出することにより、自動排水栓８１から排出される浴水の流量［Ｌ／ｍｉｎ］を学習することができる。このため、制御装置３６は、一部排水動作を継続する時間を調整することによって浴水排出量を制御することもできる。

浴水排出量が多すぎると、浴槽３０内の比較的高温の浴水が自動排水栓８１から排出されてしまうので、好ましくない。逆に、浴水排出量が少なすぎると、浴槽３０内の比較的高温の浴水の層が浴水引き込み位置まで下りてこないので、高温の浴水を風呂用熱交換器２０へ供給できない。

制御装置３６は、第一回収運転が継続した時間と、第一回収運転のときの浴水流量とに基づいて、第一回収運転の後の一部排水動作における浴水排出量を調整してもよい。これにより、浴水排出量の過不足をより確実に防止できる。例えば、第一回収運転のときの浴水流量（例えば３Ｌ／ｍｉｎ）と、第一回収運転が継続した時間（例えば３０分間）との積は、第一回収運転において浴槽３０内に溜まる低温の浴水の量（例えば、９０Ｌ）に相当すると考えることができる。この場合、制御装置３６は、上記の積として算出された９０Ｌを目安に浴水排出量を調整することにより、浴水排出量の過不足をより確実に防止できる。

例えば、自動排水栓８１から排出される浴水の流量を１０Ｌ／ｍｉｎとした場合、浴水排出量を９０Ｌとするには、制御装置３６は、一部排水動作の継続時間が９分間となるように制御すればよい。

なお、回収運転と一部排水動作とを交互に繰り返し実施する場合には、制御装置３６は、上記と同様にして、２回目以降の一部排水動作における浴水排出量を制御してもよい。

また、制御装置３６は、浴水排出量が所定の上限排水量以下になるように調整してもよい。例えば、制御装置３６は、一部排水動作の前の浴槽３０内の浴水の総量の１／２を上限排水量とし、浴水排出量が当該上限排水量以下になるように調整してもよい。例えば、制御装置３６は、設定湯張り量（例えば１８０Ｌ）の１／２を、第一回収運転の後の一部排水動作の上限排水量（例えば９０Ｌ）とし、当該一部排水動作の浴水排出量が当該上限排水量以下になるように調整してもよい。上記のようにすることで、より簡単な処理によって浴水排出量の過不足を防止することが可能となる。

フロースイッチ４７は、浴水循環流路内の浴水の流れの有無を検出する流れ検出手段に相当する。フロースイッチ４７が流れを検出可能な流量には下限がある。ここでは、フロースイッチ４７が流れを検出可能な下限流量が３Ｌ／ｍｉｎであると仮定する。この場合、下限流量である３Ｌ／ｍｉｎよりも浴水流量が低くなるような回転速度で浴水ポンプ２９が運転されていると、浴水が正常に循環しているかどうかをフロースイッチ４７によって確認することができないため、好ましくない。以上の観点から、制御装置３６は、回収運転での浴水ポンプ２９の回転速度が、フロースイッチ４７が流れを検出可能な下限の回転速度、すなわち浴水流量が上記下限流量となるような回転速度に等しくなるように制御することが望ましい。これにより、フロースイッチ４７による浴水循環の確認を確実に可能としつつ、風呂用熱交換器２０による熱交換能力をさらに向上可能となる。

第一回収運転の実行中に、時間の経過とともに風呂戻り温度が低下していくと、風呂用熱交換器２０の内部において浴水とタンク水との温度差が縮小していくので、熱交換量が低くなる。その結果、浴槽３０から出る浴水の温度と浴槽３０に戻る浴水の温度との差が小さくなるので、風呂戻り温度の時間当たりの変化量が小さくなる。図３中の矢印Ａで示す位置は、そのようにして風呂戻り温度の時間当たりの変化量が小さくなった場合に相当する。

制御装置３６は、第一回収運転の実行中に、風呂戻り温度センサ３８により検出された風呂戻り温度の時間当たりの変化量が基準よりも小さくなると、第一回収運転を終了して一部排水動作へ移行する処理を行うようにしてもよい。風呂戻り温度の時間当たりの変化量が小さくなったことは、風呂用熱交換器２０での熱交換量の低下、すなわち熱回収効率の低下を意味すると考えられる。このため、風呂戻り温度の時間当たりの変化量が基準よりも小さくなったときに第一回収運転を終了して一部排水動作へ移行することで、適切なタイミングで一部排水動作を行い、浴槽３０内の下層に溜まった低温の浴水を排出し、高温の浴水の層を浴水引き込み位置よりも下にすることで、熱回収効率を回復させることができる。また、風呂戻り温度の時間当たりの変化量に基づいて第一回収運転から一部排水動作への移行を決めるので、外乱による風呂戻り温度の一時的な変動の影響を受けないで済む。よって、不適切なタイミングで第一回収運転を終了してしまうことを確実に防止できる。

上記の処理において、制御装置３６は、例えば以下のようにしてもよい。所定時間（例えば、１５秒間）の間に検出された複数の風呂戻り温度の検出値のうちの最大値と最小値との差が基準値（例えば１℃）以下である場合には、風呂戻り温度の時間当たりの変化量が基準よりも小さいとみなしてもよい。

なお、制御装置３６は、第二回収運転または３回目以降の回収運転のときにも、上記と同様にして、一部排水動作へ移行するタイミングを制御してもよい。

制御装置３６は、第一回収運転が連続した時間が、予め設定された上限時間を超えると、第一回収運転を終了して一部排水動作に移行するようにしてもよい。上限時間は、例えば、１時間である。第一回収運転の開始から上限時間が経過すると、浴水引き込み位置よりも上まで、比較的低温の浴水が溜まり、第一回収運転を続行しても回収できる熱量が少ないため、効率が低下すると考えられる。そのため、上限時間を経過した場合には、一部排水動作に移行することが望ましい。また、浴槽３０内の温度境界層より下の浴水の熱を長時間回収している間に、温度境界層の上の浴水の熱が散逸してしまい、全体としての回収できる熱量が低下する可能性がある。この観点からも、第一回収運転を連続する時間に対して上限時間を設けることで、回収効率の低下を防止する上で有利になる。第一回収運転に対する上限時間を設定しておくことで、風呂戻り温度の時間当たりの変化量が前述した条件を満足しないときでも、適切なタイミングで第一回収運転を終了することができる。

なお、制御装置３６は、第二回収運転または３回目以降の回収運転のときにも、上記と同様にして、上限時間を設定してもよい。

制御装置３６は、回収運転の実行中に、風呂戻り温度が上昇した場合には、風呂熱回収モードの実行を終了してもよい。回収運転において風呂戻り温度が風呂用熱交換器２０に流入するタンク水の温度よりも低くなると、タンク水によって加熱された浴水が浴槽３０に流入し、その浴水が再び風呂戻り温度センサ３８へ流れることで、風呂戻り温度が上昇する。よって、風呂戻り温度が上昇した場合には、浴槽３０内の浴水の温度が、風呂用熱交換器２０に流入するタンク水の温度よりも低くなったと考えられるため、風呂熱回収モードの実行を終了すべきであると判定できる。

制御装置３６は、風呂熱回収モードの終了後に配管洗浄運転を自動で実施してもよい。また、制御装置３６は、配管洗浄運転の終了後に自動排水栓８１を開いて浴槽３０内の浴水を全部排出してもよい。これにより、使用者が浴槽３０内を排水する操作をしないで済むので、使い勝手が向上する。

以下の説明では、浴槽３０内の浴水が浴水循環流路に流入可能な最低の水位を「循環可能水位」と称する。循環可能水位は、例えば、浴槽３０内の水面が浴水引き込み位置よりもやや高い位置になるような水位である。

風呂熱回収モードにおいて回収運転と一部排水動作とを交互に繰り返し実施する場合において、制御装置３６は、配管洗浄運転を開始する前の浴槽３０内の水位が循環可能水位以上になるように一部排水動作の回数を制限してもよい。これにより、配管洗浄運転の開始前に浴槽水位が循環可能水位よりも低くなり、配管洗浄運転が実施できないという事象が発生することをより確実に防止することができる。この場合、制御装置３６は、例えば以下のようにしてもよい。制御装置３６は、設定湯張り量と、第一回収運転の終了時に設定する浴水排出量との関係から、実施可能な一部排水動作の回数を設定する。例えば、設定湯張り量が２４０Ｌ、循環可能水位のときの浴槽３０内の浴水量が９０Ｌ、１回の浴水排出量が６０Ｌであるとすると、初回の一部排水動作では浴槽３０内の浴水量が２４０Ｌから１８０Ｌへ減少し、２回目の一部排水動作では浴槽３０内の浴水量が１８０Ｌから１２０Ｌへ減少し、３回目の一部排水動作では浴槽３０内の浴水量が１２０Ｌから６０Ｌへ減少すると予測できる。よって、３回目の一部排水動作を行うと、循環可能水位に相当する９０Ｌを下回るので、実施可能な一部排水動作の回数は、２回までとなる。すなわち、この例においては、制御装置３６は、一部排水動作の回数を２回までに制限する。この例において、制御装置３６は、２回目の一部排水動作の後に第三回収運転を実施し、第三回収運転の後に配管洗浄運転を実施し、配管洗浄運転の終了後、自動排水栓８１を開いて浴槽３０内の浴水を全部排出してもよい。

風呂熱回収モードの実行中には、風呂熱回収モードを実行していることをリモコン装置４４の表示部と音声案内装置との少なくとも一方により使用者に報知してもよい。これにより、自動で風呂熱回収モードが動作した場合に、使用者が誤動作だと誤解しないようにすることができる。また、回収運転と一部排水動作とのいずれが実行中であるかをリモコン装置４４の表示部と音声案内装置との少なくとも一方により使用者に報知してもよい。例えば、回収運転のときには「熱回収中」との文字を表示し、一部排水動作のときには「自動排水中」との文字を表示してもよい。これにより、風呂熱回収モードの実行中に自動排水栓８１が開いたときでも、機器の異常ではないことを使用者が確認することができ、使い勝手が向上する。

１ 圧縮機、 ３ 水冷媒熱交換器、 ４ 膨張弁、 ５ 冷媒配管、 ６ 空気熱交換器、 ７ ＨＰユニット、 ８ 貯湯タンク、 ８ａ 水導入口、 ８ｂ 水導出口、 ８ｃ 水導入口、 ８ｄ，８ｅ 温水導入出口、 ８ｆ 中温水導入出口、 ８ｇ 温水導入口、 ９ａ 第一給水配管、 ９ｂ 第二給水配管、 ９ｃ 第三給水配管、 ９ｄ 第四給水配管、 １０ 低温配管、 １１ 三方弁、 １２ タンク水ポンプ、 １３ａ 第一送水配管、 １３ｂ 第二送水配管、 １６ 四方弁、 １７ａ 第一温水配管、 １７ｂ 第二温水配管、 １８ 四方弁、 １９ａ 第三温水配管、 １９ｂ 第四温水配管、 １９ｃ 第五温水配管、 ２０ 風呂用熱交換器、 ２０ａ 第一タンク循環配管、 ２０ｂ 戻り配管、 ２０ｃ 第二タンク循環配管、 ２１ 高温配管、 ２２ 給湯用混合弁、 ２３ 風呂用混合弁、 ２４ 給湯配管、 ２５ 風呂配管、 ２６ 風呂用電磁弁、 ２９ 浴水ポンプ、 ３０ 浴槽、 ３１ 減圧弁、 ３３ タンクユニット、 ３４ 給湯栓、 ３５ 貯湯式給湯装置、 ３６ 制御装置、 ３７ 風呂往き温度センサ、 ３８ 風呂戻り温度センサ、 ４１，４２，４３ 貯湯温度センサ、 ４４ リモコン装置、 ４５ 風呂用流量センサ、 ４６ 水位センサ、 ４７ フロースイッチ、 ４８ 気泡発生装置、 ５０ 逆止弁、 ７８ 中温水切替弁、 ７９ 中温配管、 ８０ 浴槽アダプタ、 ８１ 自動排水栓

Claims (8)

1. 貯湯タンクと、
   浴槽からの浴水と、前記貯湯タンクからのタンク水との間で熱を交換する熱交換器と、
   前記タンク水を前記熱交換器に循環させるタンク水ポンプを有するタンク水流路と、
   前記浴水を前記熱交換器に循環させる浴水ポンプを有する浴水循環流路と、
   前記タンク水ポンプの動作と、前記浴水ポンプの動作と、前記浴槽の底部に設置された自動排水栓の開閉とを制御可能な制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記タンク水ポンプ及び前記浴水ポンプを動作させることにより前記浴槽内の前記浴水の熱を前記貯湯タンク内に回収する回収運転と、前記タンク水ポンプ及び前記浴水ポンプを停止した状態で前記自動排水栓を開いて前記浴槽内の前記浴水の一部を排出する一部排水動作とを制御可能であり、
   少なくとも、第一回収運転及び第二回収運転の２回の前記回収運転を実施可能であり、
   前記第一回収運転、前記一部排水動作、前記第二回収運転の順に実施する貯湯式給湯装置であって、
   前記制御手段は、前記第一回収運転が継続した時間と、前記第一回収運転のときの前記浴水の循環流量とに基づいて、前記第一回収運転の後の前記一部排水動作において排出する前記浴水の量を調整する貯湯式給湯装置。
2. 貯湯タンクと、
   浴槽からの浴水と、前記貯湯タンクからのタンク水との間で熱を交換する熱交換器と、
   前記タンク水を前記熱交換器に循環させるタンク水ポンプを有するタンク水流路と、
   前記浴水を前記熱交換器に循環させる浴水ポンプを有する浴水循環流路と、
   前記タンク水ポンプの動作と、前記浴水ポンプの動作と、前記浴槽の底部に設置された自動排水栓の開閉とを制御可能な制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記タンク水ポンプ及び前記浴水ポンプを動作させることにより前記浴槽内の前記浴水の熱を前記貯湯タンク内に回収する回収運転と、前記タンク水ポンプ及び前記浴水ポンプを停止した状態で前記自動排水栓を開いて前記浴槽内の前記浴水の一部を排出する一部排水動作とを制御可能であり、
   少なくとも、第一回収運転及び第二回収運転の２回の前記回収運転を実施可能であり、
   前記第一回収運転、前記一部排水動作、前記第二回収運転の順に実施する貯湯式給湯装置であって、
   浄化作用を有する成分を添加した前記浴水を前記浴水循環流路に流れさせる配管洗浄運転を実施可能な洗浄装置をさらに備え、
   前記回収運転と前記一部排水動作とを交互に繰り返し実施可能であり、
   循環可能水位は、前記浴槽内の前記浴水が前記浴水循環流路に流入可能な最低の水位であり、
   前記制御手段は、前記配管洗浄運転を開始する前の前記浴槽内の水位が前記循環可能水位以上になるように前記一部排水動作の回数を制限し、前記配管洗浄運転の終了後、前記自動排水栓を開いて前記浴槽内の前記浴水を全部排出する貯湯式給湯装置。
3. 前記浴槽から前記熱交換器へ流入する前記浴水の温度を検出する温度検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記第一回収運転の実行中に前記温度検出手段により検出された浴水温度の時間当たりの変化量が基準よりも小さくなると、前記第一回収運転を終了して前記一部排水動作へ移行する請求項１または請求項２に記載の貯湯式給湯装置。
4. 前記制御手段は、前記第一回収運転が継続した時間が上限時間を超えると、前記第一回収運転を終了して前記一部排水動作へ移行する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
5. 前記制御手段は、前記一部排水動作において排出する前記浴水の量が上限排水量以下になるように調整する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
6. 前記浴槽内の水位を検出する水位検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記水位検出手段の検出値に基づいて、前記一部排水動作における前記浴水の排出量、または前記一部排水動作を継続する時間を調整する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
7. 前記浴槽から前記熱交換器へ流入する前記浴水の温度を検出する温度検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記回収運転の実行中に前記温度検出手段により検出された浴水温度が上昇すると、前記回収運転の実行を終了する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
8. 前記回収運転または前記一部排水動作が実行中であるときに、その旨を報知する報知手段を備える請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。

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