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特開2024-120889給湯システム、給湯システムにおけるタンク容量の決定方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024120889
(43)【公開日】2024-09-05
(54)【発明の名称】給湯システム、給湯システムにおけるタンク容量の決定方法
(51)【国際特許分類】
F24H 1/18 20220101AFI20240829BHJP
F24H 1/00 20220101ALI20240829BHJP
F24H 4/02 20220101ALI20240829BHJP
【ＦＩ】
F24H1/18 A
F24H1/00 A
F24H4/02 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024025833
(22)【出願日】2024-02-22
(31)【優先権主張番号】P 2023027628
(32)【優先日】2023-02-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000112015
【氏名又は名称】株式会社パロマ
(74)【代理人】
【識別番号】100078721
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 喜樹
(74)【代理人】
【識別番号】100121142
【弁理士】
【氏名又は名称】上田 恭一
(72)【発明者】
【氏名】光藤 公一
(72)【発明者】
【氏名】益満 孝久
(72)【発明者】
【氏名】坂井 康弘
(72)【発明者】
【氏名】花井 悠哉
(72)【発明者】
【氏名】横山 武司
【テーマコード（参考）】
3L122
【Ｆターム（参考）】
3L122AA02
3L122AA13
3L122AA23
3L122AA54
3L122AA63
3L122AB22
3L122BA12
3L122BA14
3L122BA44
3L122BB12
3L122EA09
3L122FA02
(57)【要約】
【課題】使用者に不便をかけることなくタンク及びヒートポンプを小型化できるハイブリッド式の給湯システムを提供する。
【解決手段】給湯システムＳは、湯水を貯留するタンク１と、タンク１内の湯水を加熱するヒートポンプ２と、供給された湯水を燃料ガスの燃焼熱により加熱する給湯器３と、を備え、タンク１内の湯水に水道水を混合して複数の使用箇所に供給するタンク使用モードと、タンク１から供給された湯水を給湯器３により加熱した後、複数の使用箇所に供給する給湯使用モードとを実行可能である。そして、タンク１の容量を、２０Ｌとしている。
【選択図】図６
【解決手段】給湯システムＳは、湯水を貯留するタンク１と、タンク１内の湯水を加熱するヒートポンプ２と、供給された湯水を燃料ガスの燃焼熱により加熱する給湯器３と、を備え、タンク１内の湯水に水道水を混合して複数の使用箇所に供給するタンク使用モードと、タンク１から供給された湯水を給湯器３により加熱した後、複数の使用箇所に供給する給湯使用モードとを実行可能である。そして、タンク１の容量を、２０Ｌとしている。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
湯水を貯留するタンクと、
前記タンク内の湯水を加熱するヒートポンプと、
供給された湯水を燃料ガスの燃焼熱により加熱する給湯器と、を備え、
前記タンク内の湯水に水道水を混合して、浴槽を含む複数の使用箇所に供給するタンク使用モードと、
前記タンクから供給された湯水又は水道水を前記給湯器により加熱した後、前記複数の使用箇所に供給する給湯使用モードとを実行可能であり、
前記タンク使用モードは、前記浴槽への湯張りが想定される所定の第１の時間帯を除いた所定の第２の時間帯で少なくとも実行可能な給湯システムであって、
代表的と考えられる一般家庭の一日における湯水の使用状況に基づいて、前記第２の時間帯を、前後に１時間以上湯水の使用がないと想定される複数の時間帯にさらに細分化したときに、細分化したそれぞれの時間帯のうち、最も多く使用される湯の量を目標水量とし、
６５～７５℃の湯水と、冬季に供給される水道水とを混合したと仮定したときに、４０℃の前記目標水量の混合湯水を生成できる湯水の量を第１基準容量とし、
前記水道水を前記タンクに貯留して、前記ヒートポンプの１．５～２．０ｋｗの出力で加熱したと仮定したときに、一時間で６５～７５℃の目標温度にまで温度が上昇する水道水の量を第２基準容量として、
前記タンクの容量が、前記第１基準容量以上で、且つ前記第２基準容量以下に設定されていることを特徴とする給湯システム。
前記タンク内の湯水を加熱するヒートポンプと、
供給された湯水を燃料ガスの燃焼熱により加熱する給湯器と、を備え、
前記タンク内の湯水に水道水を混合して、浴槽を含む複数の使用箇所に供給するタンク使用モードと、
前記タンクから供給された湯水又は水道水を前記給湯器により加熱した後、前記複数の使用箇所に供給する給湯使用モードとを実行可能であり、
前記タンク使用モードは、前記浴槽への湯張りが想定される所定の第１の時間帯を除いた所定の第２の時間帯で少なくとも実行可能な給湯システムであって、
代表的と考えられる一般家庭の一日における湯水の使用状況に基づいて、前記第２の時間帯を、前後に１時間以上湯水の使用がないと想定される複数の時間帯にさらに細分化したときに、細分化したそれぞれの時間帯のうち、最も多く使用される湯の量を目標水量とし、
６５～７５℃の湯水と、冬季に供給される水道水とを混合したと仮定したときに、４０℃の前記目標水量の混合湯水を生成できる湯水の量を第１基準容量とし、
前記水道水を前記タンクに貯留して、前記ヒートポンプの１．５～２．０ｋｗの出力で加熱したと仮定したときに、一時間で６５～７５℃の目標温度にまで温度が上昇する水道水の量を第２基準容量として、
前記タンクの容量が、前記第１基準容量以上で、且つ前記第２基準容量以下に設定されていることを特徴とする給湯システム。
【請求項2】
前記第１基準容量は１７．７３Ｌであり、前記第２基準容量は２９．９６Ｌであ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】
前記第１基準容量は１９．２８Ｌであり、前記第２基準容量は２５．５２Ｌであ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】
前記第１基準容量は、前記目標水量を３４．１６Ｌとして、前記目標水量を４０℃で出湯するために、水道水の入水温度と前記タンク内の湯水の温度との関係に基づいて導き出した必要湯量であり、
前記第２基準容量は、前記第２の時間帯において湯水が使用されない所定の不使用時間以内で前記タンク内の水道水を前記ヒートポンプによって所定温度に沸かし上げることができる容量であり、水道水の入水温度と前記ヒートポンプの出力との関係に基づいて導き出したものであることを特徴とする請求項１に記載の給湯システム。
前記第２基準容量は、前記第２の時間帯において湯水が使用されない所定の不使用時間以内で前記タンク内の水道水を前記ヒートポンプによって所定温度に沸かし上げることができる容量であり、水道水の入水温度と前記ヒートポンプの出力との関係に基づいて導き出したものであ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】
湯水を貯留するタンクと、
前記タンク内の湯水を加熱するヒートポンプと、
供給された湯水を燃料ガスの燃焼熱により加熱する給湯器と、を備え、
前記タンク内の湯水に水道水を混合して、浴槽を含む複数の使用箇所に供給するタンク使用モードと、
前記タンクから供給された湯水又は水道水を前記給湯器により加熱した後、前記複数の使用箇所に供給する給湯使用モードとを実行可能であり、
前記タンク使用モードは、前記浴槽への湯張りが想定される所定の第１の時間帯を除いた所定の第２の時間帯で少なくとも実行可能な給湯システムにおいて、前記タンクの容量を決定する方法であって、
代表的と考えられる一般家庭の一日における湯水の使用状況に基づいて、前記第２の時間帯を、前後に１時間以上湯水の使用がないと想定される複数の時間帯にさらに細分化したときに、細分化したそれぞれの時間帯のうち、最も多く使用される湯の量を目標水量とし、
６５～７５℃の湯水と、冬季に供給される水道水とを混合したと仮定したときに、４０℃の前記目標水量の混合湯水を生成できる湯水の量を第１基準容量とし、
前記水道水を前記タンクに貯留して、前記ヒートポンプの１．５～２．０ｋｗの出力で加熱したと仮定したときに、一時間で６５～７５℃の目標温度にまで温度が上昇する水道水の量を第２基準容量として、
前記タンクの容量を、前記第１基準容量以上で、且つ前記第２基準容量以下に設定することを特徴とする給湯システムにおけるタンク容量の決定方法。
前記タンク内の湯水を加熱するヒートポンプと、
供給された湯水を燃料ガスの燃焼熱により加熱する給湯器と、を備え、
前記タンク内の湯水に水道水を混合して、浴槽を含む複数の使用箇所に供給するタンク使用モードと、
前記タンクから供給された湯水又は水道水を前記給湯器により加熱した後、前記複数の使用箇所に供給する給湯使用モードとを実行可能であり、
前記タンク使用モードは、前記浴槽への湯張りが想定される所定の第１の時間帯を除いた所定の第２の時間帯で少なくとも実行可能な給湯システムにおいて、前記タンクの容量を決定する方法であって、
代表的と考えられる一般家庭の一日における湯水の使用状況に基づいて、前記第２の時間帯を、前後に１時間以上湯水の使用がないと想定される複数の時間帯にさらに細分化したときに、細分化したそれぞれの時間帯のうち、最も多く使用される湯の量を目標水量とし、
６５～７５℃の湯水と、冬季に供給される水道水とを混合したと仮定したときに、４０℃の前記目標水量の混合湯水を生成できる湯水の量を第１基準容量とし、
前記水道水を前記タンクに貯留して、前記ヒートポンプの１．５～２．０ｋｗの出力で加熱したと仮定したときに、一時間で６５～７５℃の目標温度にまで温度が上昇する水道水の量を第２基準容量として、
前記タンクの容量を、前記第１基準容量以上で、且つ前記第２基準容量以下に設定することを特徴とする給湯システムにおけるタンク容量の決定方法。
【請求項6】
前記第１基準容量は１７．７３Ｌであり、前記第２基準容量は２９．９６Ｌであることを特徴とする請求項５に記載の給湯システムにおけるタンク容量の決定方法。
【請求項7】
前記第１基準容量は１９．２８Ｌであり、前記第２基準容量は２５．５２Ｌであることを特徴とする請求項６に記載の給湯システムにおけるタンク容量の決定方法。
【請求項8】
前記第１基準容量は、前記目標水量を３４．１６Ｌとして、前記目標水量を４０℃で出湯するために、水道水の入水温度と前記タンク内の湯水の温度との関係に基づいて導き出した必要湯量であり、
前記第２基準容量は、前記第２の時間帯において湯水が使用されない所定の不使用時間以内で前記タンク内の水道水を前記ヒートポンプによって所定温度に沸かし上げることができる容量であり、水道水の入水温度と前記ヒートポンプの出力との関係に基づいて導き出したものであることを特徴とする請求項５に記載の給湯システムにおけるタンク容量の決定方法。
前記第２基準容量は、前記第２の時間帯において湯水が使用されない所定の不使用時間以内で前記タンク内の水道水を前記ヒートポンプによって所定温度に沸かし上げることができる容量であり、水道水の入水温度と前記ヒートポンプの出力との関係に基づいて導き出したものであることを特徴とする請求項５に記載の給湯システムにおけるタンク容量の決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、バーナを備えて通水を加熱可能な給湯器と、ヒートポンプを備えて加熱された湯水を貯留するタンクとを併設したハイブリッド式の給湯システムと、当該給湯システムにおいてタンクの容量を決定する方法とに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ヒートポンプと、ヒートポンプで加熱された湯水を貯留するタンクとを備え、タンク内の湯を台所や浴室等に供給するヒートポンプ式の給湯システムが実用に供されている。
この給湯システムでは、湯の使用量が比較的少ない時間帯にヒートポンプを稼動させてタンク内の湯水を温めておき、給湯栓が開かれたり湯張り指令がされたりすると、タンクから湯を供給する。よって、浴槽に必要量の湯を供給するために、タンクを大量の湯が貯留できるサイズにする必要がある。
そこで、特許文献１には、ヒートポンプにより加熱される湯水を貯留するタンクの下流側の供給路に、給湯器であるバーナ加熱装置を設置して、タンクから供給される水の温度が給湯設定温度よりも低い場合や、湯張りの際にタンク内の湯量が少ない場合にバーナ加熱装置を作動させるようにしたハイブリッド式の給湯システムの発明が開示されている。
この給湯システムでは、湯の使用量が比較的少ない時間帯にヒートポンプを稼動させてタンク内の湯水を温めておき、給湯栓が開かれたり湯張り指令がされたりすると、タンクから湯を供給する。よって、浴槽に必要量の湯を供給するために、タンクを大量の湯が貯留できるサイズにする必要がある。
そこで、特許文献１には、ヒートポンプにより加熱される湯水を貯留するタンクの下流側の供給路に、給湯器であるバーナ加熱装置を設置して、タンクから供給される水の温度が給湯設定温度よりも低い場合や、湯張りの際にタンク内の湯量が少ない場合にバーナ加熱装置を作動させるようにしたハイブリッド式の給湯システムの発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１３－２２４７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記従来のハイブリッド式の給湯システムでは、給湯器を補助熱源として使用することで、タンクの容量を比較的少なくしてタンクをある程度小型化できる。
しかし、それでも標準的と考えられる４人世帯での使い勝手を考慮すると小型化には限界があり、容量１００Ｌ（リットル）のタンクが採用されている。この場合、湯張りのために１００Ｌの湯を沸かし上げるためにはヒートポンプの出力も大きくする必要があってタンクと共に大型化し、建物と外構との間が狭い家屋や集合住宅への設置が難しくなっている。このため、ハイブリッド式の給湯システムでもさらなる小型化が要求されている。
しかし、それでも標準的と考えられる４人世帯での使い勝手を考慮すると小型化には限界があり、容量１００Ｌ（リットル）のタンクが採用されている。この場合、湯張りのために１００Ｌの湯を沸かし上げるためにはヒートポンプの出力も大きくする必要があってタンクと共に大型化し、建物と外構との間が狭い家屋や集合住宅への設置が難しくなっている。このため、ハイブリッド式の給湯システムでもさらなる小型化が要求されている。
【0005】
そこで、本開示は、使用者に不便をかけることなくタンク及びヒートポンプを小型化できるハイブリッド式の給湯システム及び、当該給湯システムにおけるタンク容量の決定方法を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、出願人はまず、ＪＩＳ２０７５を参照して、代表的と考えられる４人世帯において、４０℃の湯が一日でどのように使用されるかを分析した。
このＪＩＳ２０７５は、家庭用ガス・石油温水機器のモード効率測定法に関する規定であり、一般家庭における湯の使用実態を反映した標準使用モードを用いて温水機器の効率を測定する方法である。従って、ＪＩＳ２０７５に開示された湯の使用実態を、代表的と考えられる４人世帯において４０℃の湯が一日でどのように使用されるかを示す標準モデルとして使用することができる。
すると、図１に示すように、前後に６０分以上湯水が使用されない時間を前後に有し、且つ浴室で湯水が使用されない（１）～（４）の４つの時間帯（第２の時間帯）と、浴室での湯水の使用が認められる（５）の時間帯（第１の時間帯）が存在していることが分かった。
なお、ＪＩＳ２０７５には、自動保温付機器の場合の標準使用モード、手動保温なし機器（手動追いだきを実行）の場合の標準使用モード、追いだきを実行しない場合の標準使用モードが掲載されているが、各々追いだき以外の項目については使用量、間隔、流量等が共通している。また、下記で詳述するように（５）の時間帯においては、湯張だけで１８０Ｌの湯水を使用しており、追いだきでの使用量を考慮するまでもなく、タンク内の湯水を使いきることが明らかであるため、追いだきの項目については空白としている。
このＪＩＳ２０７５は、家庭用ガス・石油温水機器のモード効率測定法に関する規定であり、一般家庭における湯の使用実態を反映した標準使用モードを用いて温水機器の効率を測定する方法である。従って、ＪＩＳ２０７５に開示された湯の使用実態を、代表的と考えられる４人世帯において４０℃の湯が一日でどのように使用されるかを示す標準モデルとして使用することができる。
すると、図１に示すように、前後に６０分以上湯水が使用されない時間を前後に有し、且つ浴室で湯水が使用されない（１）～（４）の４つの時間帯（第２の時間帯）と、浴室での湯水の使用が認められる（５）の時間帯（第１の時間帯）が存在していることが分かった。
なお、ＪＩＳ２０７５には、自動保温付機器の場合の標準使用モード、手動保温なし機器（手動追いだきを実行）の場合の標準使用モード、追いだきを実行しない場合の標準使用モードが掲載されているが、各々追いだき以外の項目については使用量、間隔、流量等が共通している。また、下記で詳述するように（５）の時間帯においては、湯張だけで１８０Ｌの湯水を使用しており、追いだきでの使用量を考慮するまでもなく、タンク内の湯水を使いきることが明らかであるため、追いだきの項目については空白としている。
【0007】
そして、（１）～（４）の時間帯では、湯水の使用量が最大で３４．１６Ｌとなるのに対し、（５）の時間帯では、湯水の使用量が１８０Ｌとなる湯張動作が含まれることから、極端に湯水の使用量が増加していることが分かった。
このことから、出願人は、（５）の時間帯においては、補助熱源となる給湯器を主に使用し、（１）～（４）の時間帯においては、湯水を供給できる分だけヒートポンプのタンクの容量を確保すれば、タンク及び給湯システム全体の小型化が達成できると考えた。
但し、タンクの容量を小さくし過ぎると、（１）～（４）の時間帯での湯水の使用中に湯切れを起こし、使用者に不便をかけることになる。逆に、タンクの容量が大き過ぎると、（１）～（４）の時間帯で湯水を多く使用した場合、次の（５）の時間帯までに、満杯としたタンク内の湯水の温度が十分に上がらなくなるおそれがあり、やはり使用者に不便をかけることになる。
従って、タンクを小型化するにしても、容量の下限値と上限値とを適切に設定する必要がある。
このことから、出願人は、（５）の時間帯においては、補助熱源となる給湯器を主に使用し、（１）～（４）の時間帯においては、湯水を供給できる分だけヒートポンプのタンクの容量を確保すれば、タンク及び給湯システム全体の小型化が達成できると考えた。
但し、タンクの容量を小さくし過ぎると、（１）～（４）の時間帯での湯水の使用中に湯切れを起こし、使用者に不便をかけることになる。逆に、タンクの容量が大き過ぎると、（１）～（４）の時間帯で湯水を多く使用した場合、次の（５）の時間帯までに、満杯としたタンク内の湯水の温度が十分に上がらなくなるおそれがあり、やはり使用者に不便をかけることになる。
従って、タンクを小型化するにしても、容量の下限値と上限値とを適切に設定する必要がある。
【0008】
まず、タンクの容量の下限値（第１基準容量）の設定を検討する。
図１において、浴槽での湯水の使用がない（１）～（４）の時間帯では、各時間帯の前後に十分な間隔があり、（１）～（４）の時間帯内でタンク内の湯水を使い切ったとしても、次の時間帯になるまでタンク内の湯を沸かし上げることができると判断した。
よって、（１）～（４）の時間帯のうち、所定量の水道水をミキシングすることで、最も多く湯水が使用される時間帯で使用される湯量を作り出すことが可能な湯水の量を求めて、その量をタンクの容量の下限値とすれば、（１）～（４）の時間帯において必要な湯量を確保できると考えた。
具体的には、（１）～（４）の時間帯で最も多く使用される湯量は、（２）の時間帯の３４．１６Ｌである。これを目標水量とする。
そこで、図２に示すように、タンク５０内のＡ（℃）の湯水Ｘ（Ｌ）と、水温Ｂ（℃）の水道水Ｙ（Ｌ）とをミキシングし、ＪＩＳ２０７５に沿った４０℃の湯水を３４．１６（Ｌ）出湯するためには、タンク内の湯量Ｘ及び水道水Ｙがどの程度必要かを、以下の式（１）（２）に基づいて算出した。なお、水の比重は全温度で一定と仮定して計算した。
Ｘ＋Ｙ＝３４．１６ ・・（１）
Ａ×Ｘ＋Ｂ×Ｙ＝４０×３４．１６ ・・（２）
結果、水道水と混合するのに必要なタンク内の湯量（必要湯量）を、入水温度とタンク内の湯水の温度（タンク温度）との関係ごとにまとめると、図３の表の通りとなる。
図１において、浴槽での湯水の使用がない（１）～（４）の時間帯では、各時間帯の前後に十分な間隔があり、（１）～（４）の時間帯内でタンク内の湯水を使い切ったとしても、次の時間帯になるまでタンク内の湯を沸かし上げることができると判断した。
よって、（１）～（４）の時間帯のうち、所定量の水道水をミキシングすることで、最も多く湯水が使用される時間帯で使用される湯量を作り出すことが可能な湯水の量を求めて、その量をタンクの容量の下限値とすれば、（１）～（４）の時間帯において必要な湯量を確保できると考えた。
具体的には、（１）～（４）の時間帯で最も多く使用される湯量は、（２）の時間帯の３４．１６Ｌである。これを目標水量とする。
そこで、図２に示すように、タンク５０内のＡ（℃）の湯水Ｘ（Ｌ）と、水温Ｂ（℃）の水道水Ｙ（Ｌ）とをミキシングし、ＪＩＳ２０７５に沿った４０℃の湯水を３４．１６（Ｌ）出湯するためには、タンク内の湯量Ｘ及び水道水Ｙがどの程度必要かを、以下の式（１）（２）に基づいて算出した。なお、水の比重は全温度で一定と仮定して計算した。
Ｘ＋Ｙ＝３４．１６ ・・（１）
Ａ×Ｘ＋Ｂ×Ｙ＝４０×３４．１６ ・・（２）
結果、水道水と混合するのに必要なタンク内の湯量（必要湯量）を、入水温度とタンク内の湯水の温度（タンク温度）との関係ごとにまとめると、図３の表の通りとなる。
【0009】
図３において、７．６℃は、東京都水道局発表の令和２年度の最低水温であり、１６．８℃は、平均温度である。タンク温度の７５℃は、サルモネラ菌の死滅温度である。通常の運用でタンク内の湯を保温する場合には、サルモネラ菌の死滅温度まで上昇させた後、それよりも低い温度で保温することが想定される。よって、図３では、タンク温度が７５℃よりも低い５０℃～７０℃の範囲の５℃刻みでそれぞれの必要湯量を算出すると共に、参考までにタンク温度が７５℃及びそれより高い８０℃の場合の必要湯量を算出している。
冬期においても湯水を過不足なく供給することを条件として、入水温度が７．６℃の場合に着目した。タンク温度を７０℃に維持すると仮定すると、必要湯量は１７．７３Ｌとなっている。従って、タンクの第１基準容量は、１７．７３Ｌ以上とする必要があると考えられる。
冬期においても湯水を過不足なく供給することを条件として、入水温度が７．６℃の場合に着目した。タンク温度を７０℃に維持すると仮定すると、必要湯量は１７．７３Ｌとなっている。従って、タンクの第１基準容量は、１７．７３Ｌ以上とする必要があると考えられる。
【0010】
また、タンク温度を６５℃に維持すると仮定した場合、必要湯量は１９．２８Ｌとなる。この場合、タンクの容量が大きくなるものの、湯温を７０℃に維持する場合に比べてヒートポンプの運転頻度を抑えることができるメリットがある。
一方、必要湯量を１７．７３Ｌよりも小さな値とすると、入水温度が高い冬期以外においては十分な湯量となるものの、冬期においては、タンク温度を７０℃よりも高い７５℃や８０℃に維持する必要があり、ヒートポンプの運転時間が長くなる。これはランニングコストを考慮すると好ましくない。
以上のことから、給湯システムの小型化を第１とする場合は、必要湯量を１７．７３Ｌ以上とするのが望ましく、さらにヒートポンプの運転頻度及び運転時間を抑えてエネルギー消費量を抑えることを考慮すると、第１基準容量は、１９．２８Ｌ以上とするのが望ましいと言える。
一方、必要湯量を１７．７３Ｌよりも小さな値とすると、入水温度が高い冬期以外においては十分な湯量となるものの、冬期においては、タンク温度を７０℃よりも高い７５℃や８０℃に維持する必要があり、ヒートポンプの運転時間が長くなる。これはランニングコストを考慮すると好ましくない。
以上のことから、給湯システムの小型化を第１とする場合は、必要湯量を１７．７３Ｌ以上とするのが望ましく、さらにヒートポンプの運転頻度及び運転時間を抑えてエネルギー消費量を抑えることを考慮すると、第１基準容量は、１９．２８Ｌ以上とするのが望ましいと言える。
【0011】
次に、タンクの容量の上限値（第２基準容量）の設定ついて検討する。
タンク内の湯水を使い切り、タンク内が水道水と同じ温度の水で満たされたと仮定した場合、次に湯が使用される時間帯が来るまでにタンク内の水を十分な温度に沸かし上げることができれば、使用者に不便をかけることなく湯水の供給を行うことができる。
そこで、タンク内の湯水が水道水と同じ温度の水に置き換わった状態から、所定温度（６５℃、７５℃）まで沸き上げることができるタンク容積（Ｌ）を、下記の式（３）に基づいて算出した。
｛タンク容積×（沸き上げ温度－入水温度）／（ヒータ能力×８６０）｝×６０＝沸き上げ時間 ・・（３）
８６０は、ヒータの１．０ｋＷ当たりの定格消費電力（kcal/h）である。ヒータ能力（ｋＷ）は、給湯システムの小型化を図る趣旨から、一般に用いられている家庭用のヒートポンプユニット（加熱量４．５ｋＷ～７．２ｋＷ、三菱電機株式会社ＨＰ参照）よりも小出力の熱量（１．０ｋＷ、１．５ｋＷ、２．０ｋＷ、２．５ｋＷ）に設定している。
また、式（３）における６０（分）の乗算は、図１の表において、（１）～（４）の各時間帯の後で湯水が使用されない間隔（不使用時間）のうち、最短の間隔が時間帯（１）と（２）との間の４１９０秒（１時間９分５０秒）であることから、それよりも短い６０（分）を設定したものである。
タンク内の湯水を使い切り、タンク内が水道水と同じ温度の水で満たされたと仮定した場合、次に湯が使用される時間帯が来るまでにタンク内の水を十分な温度に沸かし上げることができれば、使用者に不便をかけることなく湯水の供給を行うことができる。
そこで、タンク内の湯水が水道水と同じ温度の水に置き換わった状態から、所定温度（６５℃、７５℃）まで沸き上げることができるタンク容積（Ｌ）を、下記の式（３）に基づいて算出した。
｛タンク容積×（沸き上げ温度－入水温度）／（ヒータ能力×８６０）｝×６０＝沸き上げ時間 ・・（３）
８６０は、ヒータの１．０ｋＷ当たりの定格消費電力（kcal/h）である。ヒータ能力（ｋＷ）は、給湯システムの小型化を図る趣旨から、一般に用いられている家庭用のヒートポンプユニット（加熱量４．５ｋＷ～７．２ｋＷ、三菱電機株式会社ＨＰ参照）よりも小出力の熱量（１．０ｋＷ、１．５ｋＷ、２．０ｋＷ、２．５ｋＷ）に設定している。
また、式（３）における６０（分）の乗算は、図１の表において、（１）～（４）の各時間帯の後で湯水が使用されない間隔（不使用時間）のうち、最短の間隔が時間帯（１）と（２）との間の４１９０秒（１時間９分５０秒）であることから、それよりも短い６０（分）を設定したものである。
【0012】
そして、６０分で６５℃まで沸かし上げることができる容量について、入水温度及びヒータの容量ごとに計算し、図４の表にまとめた。また、６０分で７５℃まで沸かし上げることができる容量についても同様に計算し、図５の表にまとめた。ヒータの出力は１．０Ｋｗから０．５Ｋｗ刻みで４．０Ｋｗまで変化している。
図４の表によれば、入水温度を前述の最低入水温度７．６℃とし、ヒータの出力を小出力である２．０ｋＷとした場合、６５℃まで沸かし上げることができる容量は、２９．９６Ｌとなっている。すなわち、小出力（２．０ｋＷ以下）のヒートポンプを採用して、次に湯水を使用する時間帯までに、タンク内の水道水を６５℃に沸かし上げることを考慮すると、タンクの第２基準容量は２９．９６Ｌ以下とする必要がある。２９．９６Ｌ以上の容量とすると、６０分ではタンク内の水道水を十分な温度まで沸かし上げることができないため、ヒートポンプを大出力のものにせざるを得ず、システム全体の小型化を図るのが難しくなるからである。
また、タンク内の湯水をサルモネラ菌の死滅温度７５℃まで沸かし上げることを考慮すると、図５の表のように、タンクの第２基準容量は、２５．５２Ｌ以下にすることが望ましい。この場合、６０分以内でタンク内の水道水を７５℃まで沸かし上げることができ、沸かし上げから滅菌までの時間１分を加味したとしても、余裕をもって次の時間帯までに必要な温度の湯水を準備できるからである。
図４の表によれば、入水温度を前述の最低入水温度７．６℃とし、ヒータの出力を小出力である２．０ｋＷとした場合、６５℃まで沸かし上げることができる容量は、２９．９６Ｌとなっている。すなわち、小出力（２．０ｋＷ以下）のヒートポンプを採用して、次に湯水を使用する時間帯までに、タンク内の水道水を６５℃に沸かし上げることを考慮すると、タンクの第２基準容量は２９．９６Ｌ以下とする必要がある。２９．９６Ｌ以上の容量とすると、６０分ではタンク内の水道水を十分な温度まで沸かし上げることができないため、ヒートポンプを大出力のものにせざるを得ず、システム全体の小型化を図るのが難しくなるからである。
また、タンク内の湯水をサルモネラ菌の死滅温度７５℃まで沸かし上げることを考慮すると、図５の表のように、タンクの第２基準容量は、２５．５２Ｌ以下にすることが望ましい。この場合、６０分以内でタンク内の水道水を７５℃まで沸かし上げることができ、沸かし上げから滅菌までの時間１分を加味したとしても、余裕をもって次の時間帯までに必要な温度の湯水を準備できるからである。
【0013】
以上のことから、上記目的を達成するための本開示の第１の構成の給湯システムは、以下の構成となる。
湯水を貯留するタンクと、
タンク内の湯水を加熱するヒートポンプと、
供給された湯水を燃料ガスの燃焼熱により加熱する給湯器と、を備え、
タンク内の湯水に水道水を混合して、浴槽を含む複数の使用箇所に供給するタンク使用モードと、
タンクから供給された湯水又は水道水を給湯器により加熱した後、複数の使用箇所に供給する給湯使用モードとを実行可能であり、
タンク使用モードは、浴槽への湯張りが想定される所定の第１の時間帯を除いた所定の第２の時間帯で少なくとも実行可能な給湯システムであって、
代表的と考えられる一般家庭の一日における湯水の使用状況に基づいて、第２の時間帯を、前後に１時間以上湯水の使用がないと想定される複数の時間帯にさらに細分化したときに、細分化したそれぞれの時間帯のうち、最も多く使用される湯の量を目標水量とし、
６５～７５℃の湯水と、冬季に供給される水道水とを混合したと仮定したときに、４０℃の目標水量の混合湯水を生成できる湯水の量を第１基準容量とし、
水道水をタンクに貯留して、ヒートポンプの１．５～２．０ｋｗの出力で加熱したと仮定したときに、一時間で６５～７５℃の目標温度にまで温度が上昇する水道水の量を第２基準容量として、
タンクの容量が、第１基準容量以上で、且つ第２基準容量以下に設定されていることを特徴とする。
なお、第１の時間帯は、例えば上記（５）の時間帯を含んで設定され、第２の時間帯は、例えば上記（１）～（４）の時間帯を含んで設定される。
第１の構成の別の態様は、上記構成において、第１基準容量は１７．７３Ｌであり、第２基準容量は２９．９６Ｌであることを特徴とする。
第１の構成の別の態様は、上記構成において、第１基準容量は１９．２８Ｌであり、第２基準容量は２５．５２Ｌであることを特徴とする。
第１の構成の別の態様は、上記構成において、第１基準容量は、目標水量を３４．１６Ｌとして、目標水量を４０℃で出湯するために、水道水の入水温度とタンク内の湯水の温度との関係に基づいて導き出した必要湯量であり、
第２基準容量は、第２の時間帯において湯水が使用されない所定の不使用時間以内でタンク内の水道水をヒートポンプによって所定温度に沸かし上げることができる容量であり、水道水の入水温度とヒートポンプの出力との関係に基づいて導き出したものであることを特徴とする。
湯水を貯留するタンクと、
タンク内の湯水を加熱するヒートポンプと、
供給された湯水を燃料ガスの燃焼熱により加熱する給湯器と、を備え、
タンク内の湯水に水道水を混合して、浴槽を含む複数の使用箇所に供給するタンク使用モードと、
タンクから供給された湯水又は水道水を給湯器により加熱した後、複数の使用箇所に供給する給湯使用モードとを実行可能であり、
タンク使用モードは、浴槽への湯張りが想定される所定の第１の時間帯を除いた所定の第２の時間帯で少なくとも実行可能な給湯システムであって、
代表的と考えられる一般家庭の一日における湯水の使用状況に基づいて、第２の時間帯を、前後に１時間以上湯水の使用がないと想定される複数の時間帯にさらに細分化したときに、細分化したそれぞれの時間帯のうち、最も多く使用される湯の量を目標水量とし、
６５～７５℃の湯水と、冬季に供給される水道水とを混合したと仮定したときに、４０℃の目標水量の混合湯水を生成できる湯水の量を第１基準容量とし、
水道水をタンクに貯留して、ヒートポンプの１．５～２．０ｋｗの出力で加熱したと仮定したときに、一時間で６５～７５℃の目標温度にまで温度が上昇する水道水の量を第２基準容量として、
タンクの容量が、第１基準容量以上で、且つ第２基準容量以下に設定されていることを特徴とする。
なお、第１の時間帯は、例えば上記（５）の時間帯を含んで設定され、第２の時間帯は、例えば上記（１）～（４）の時間帯を含んで設定される。
第１の構成の別の態様は、上記構成において、第１基準容量は１７．７３Ｌであり、第２基準容量は２９．９６Ｌであることを特徴とする。
第１の構成の別の態様は、上記構成において、第１基準容量は１９．２８Ｌであり、第２基準容量は２５．５２Ｌであることを特徴とする。
第１の構成の別の態様は、上記構成において、第１基準容量は、目標水量を３４．１６Ｌとして、目標水量を４０℃で出湯するために、水道水の入水温度とタンク内の湯水の温度との関係に基づいて導き出した必要湯量であり、
第２基準容量は、第２の時間帯において湯水が使用されない所定の不使用時間以内でタンク内の水道水をヒートポンプによって所定温度に沸かし上げることができる容量であり、水道水の入水温度とヒートポンプの出力との関係に基づいて導き出したものであることを特徴とする。
【0014】
そして、上記目的を達成するための本開示の第２の構成の給湯システムにおけるタンク容量の決定方法は、以下の構成となる。
湯水を貯留するタンクと、
タンク内の湯水を加熱するヒートポンプと、
供給された湯水を燃料ガスの燃焼熱により加熱する給湯器と、を備え、
タンク内の湯水に水道水を混合して、浴槽を含む複数の使用箇所に供給するタンク使用モードと、
タンクから供給された湯水又は水道水を給湯器により加熱した後、複数の使用箇所に供給する給湯使用モードとを実行可能であり、
タンク使用モードは、浴槽への湯張りが想定される所定の第１の時間帯を除いた所定の第２の時間帯で少なくとも実行可能な給湯システムにおいて、タンクの容量を決定する方法であって、
代表的と考えられる一般家庭の一日における湯水の使用状況に基づいて、第２の時間帯を、前後に１時間以上湯水の使用がないと想定される複数の時間帯にさらに細分化したときに、細分化したそれぞれの時間帯のうち、最も多く使用される湯の量を目標水量とし、
６５～７５℃の湯水と、冬季に供給される水道水とを混合したと仮定したときに、４０℃の目標水量の混合湯水を生成できる湯水の量を第１基準容量とし、
水道水をタンクに貯留して、ヒートポンプの１．５～２．０ｋｗの出力で加熱したと仮定したときに、一時間で６５～７５℃の目標温度にまで温度が上昇する水道水の量を第２基準容量として、
タンクの容量を、第１基準容量以上で、且つ第２基準容量以下に設定することを特徴とする。
第２の構成の別の態様は、上記構成において、第１基準容量は１７．７３Ｌであり、第２基準容量は２９．９６Ｌであることを特徴とする。
第２の構成の別の態様は、上記構成において、第１基準容量は１９．２８Ｌであり、第２基準容量は２５．５２Ｌであることを特徴とする。
第２の構成の別の態様は、上記構成において、第１基準容量は、目標水量を３４．１６Ｌとして、目標水量を４０℃で出湯するために、水道水の入水温度とタンク内の湯水の温度との関係に基づいて導き出した必要湯量であり、
第２基準容量は、第２の時間帯において湯水が使用されない所定の不使用時間以内でタンク内の水道水をヒートポンプによって所定温度に沸かし上げることができる容量であり、水道水の入水温度とヒートポンプの出力との関係に基づいて導き出したものであることを特徴とする。
湯水を貯留するタンクと、
タンク内の湯水を加熱するヒートポンプと、
供給された湯水を燃料ガスの燃焼熱により加熱する給湯器と、を備え、
タンク内の湯水に水道水を混合して、浴槽を含む複数の使用箇所に供給するタンク使用モードと、
タンクから供給された湯水又は水道水を給湯器により加熱した後、複数の使用箇所に供給する給湯使用モードとを実行可能であり、
タンク使用モードは、浴槽への湯張りが想定される所定の第１の時間帯を除いた所定の第２の時間帯で少なくとも実行可能な給湯システムにおいて、タンクの容量を決定する方法であって、
代表的と考えられる一般家庭の一日における湯水の使用状況に基づいて、第２の時間帯を、前後に１時間以上湯水の使用がないと想定される複数の時間帯にさらに細分化したときに、細分化したそれぞれの時間帯のうち、最も多く使用される湯の量を目標水量とし、
６５～７５℃の湯水と、冬季に供給される水道水とを混合したと仮定したときに、４０℃の目標水量の混合湯水を生成できる湯水の量を第１基準容量とし、
水道水をタンクに貯留して、ヒートポンプの１．５～２．０ｋｗの出力で加熱したと仮定したときに、一時間で６５～７５℃の目標温度にまで温度が上昇する水道水の量を第２基準容量として、
タンクの容量を、第１基準容量以上で、且つ第２基準容量以下に設定することを特徴とする。
第２の構成の別の態様は、上記構成において、第１基準容量は１７．７３Ｌであり、第２基準容量は２９．９６Ｌであることを特徴とする。
第２の構成の別の態様は、上記構成において、第１基準容量は１９．２８Ｌであり、第２基準容量は２５．５２Ｌであることを特徴とする。
第２の構成の別の態様は、上記構成において、第１基準容量は、目標水量を３４．１６Ｌとして、目標水量を４０℃で出湯するために、水道水の入水温度とタンク内の湯水の温度との関係に基づいて導き出した必要湯量であり、
第２基準容量は、第２の時間帯において湯水が使用されない所定の不使用時間以内でタンク内の水道水をヒートポンプによって所定温度に沸かし上げることができる容量であり、水道水の入水温度とヒートポンプの出力との関係に基づいて導き出したものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
本開示によれば、タンクの容量を第１基準容量以上で且つ第２基準容量以下に設定しているので、タンク及びヒートポンプを小型化することができる。よって、給湯システム全体のコンパクト化が達成でき、省スペースで設置可能となる。
特に、タンク使用モードは、浴槽への湯張りが想定される第１の時間帯を除いた第２の時間帯で少なくとも実行可能としているので、タンク内の湯水を比較的使用量が少ない湯張り以外の時間帯でのみ使用でき、タンクの容量を可及的に少なくできると共に、容量を少なくしても湯切れが生じるおそれが少なくなる。よって、使用者に不便をかけることがなくなる。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、第１基準容量が１７．７３Ｌとなるので、タンク及びヒートポンプの一層の小型化に繋がる。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、第１基準容量を１９．２８Ｌとすることで、タンク内の保温温度を６５℃まで下げたとしても、上記（２）の時間帯に必要な量の湯を供給することができる。よって、ヒートポンプの作動頻度を抑えてランニングコストを低減させることができる。
また、第２基準容量を２５．５２Ｌ以下とすることで、ヒートポンプの出力を例えば２．０ｋＷと小さくした場合でも、６０分でタンク内の湯をサルモネラ菌の死滅温度である７５℃まで上昇させることができ、衛生面での担保が容易となる。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、第１基準容量を、第２の時間帯における目標水量である３４．１６Ｌを４０℃で出湯するために、水道水の入水温度とタンク内の湯水の温度との関係に基づいて導き出した必要湯量とし、第２基準容量を、第２の時間帯において湯水が使用されない所定の不使用時間以内でタンク内の水道水をヒートポンプによって所定温度に沸かし上げることができる容量として、水道水の入水温度とヒートポンプの出力との関係に基づいて導き出したものとしているので、水道水の温度が最低温度（７．６℃）となる厳しい条件の下でも、４０℃の混合湯を上記（２）の時間帯の使用量である３４．１６Ｌ提供することができる。
特に、タンク使用モードは、浴槽への湯張りが想定される第１の時間帯を除いた第２の時間帯で少なくとも実行可能としているので、タンク内の湯水を比較的使用量が少ない湯張り以外の時間帯でのみ使用でき、タンクの容量を可及的に少なくできると共に、容量を少なくしても湯切れが生じるおそれが少なくなる。よって、使用者に不便をかけることがなくなる。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、第１基準容量が１７．７３Ｌとなるので、タンク及びヒートポンプの一層の小型化に繋がる。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、第１基準容量を１９．２８Ｌとすることで、タンク内の保温温度を６５℃まで下げたとしても、上記（２）の時間帯に必要な量の湯を供給することができる。よって、ヒートポンプの作動頻度を抑えてランニングコストを低減させることができる。
また、第２基準容量を２５．５２Ｌ以下とすることで、ヒートポンプの出力を例えば２．０ｋＷと小さくした場合でも、６０分でタンク内の湯をサルモネラ菌の死滅温度である７５℃まで上昇させることができ、衛生面での担保が容易となる。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、第１基準容量を、第２の時間帯における目標水量である３４．１６Ｌを４０℃で出湯するために、水道水の入水温度とタンク内の湯水の温度との関係に基づいて導き出した必要湯量とし、第２基準容量を、第２の時間帯において湯水が使用されない所定の不使用時間以内でタンク内の水道水をヒートポンプによって所定温度に沸かし上げることができる容量として、水道水の入水温度とヒートポンプの出力との関係に基づいて導き出したものとしているので、水道水の温度が最低温度（７．６℃）となる厳しい条件の下でも、４０℃の混合湯を上記（２）の時間帯の使用量である３４．１６Ｌ提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】代表的と考えられる４人世帯における給湯等の開始時間、出湯量等を表した表である。
【図2】タンク内の湯水と水道水とをミキシングして所定温度の湯を出湯する模式図である。
【図3】水道水と混合するのに必要なタンク内の湯量（必要湯量）を、入水温とタンク内の湯水の温度（タンク温度）との関係ごとにまとめた表である。
【図4】６０分で６５℃まで沸かし上げることができる容量について、入水温度及びヒータ容量ごとに計算してまとめた表である。
【図5】６０分で７５℃まで沸かし上げることができる容量について、入水温度及びヒータ容量ごとに計算してまとめた表である。
【図6】実施形態の給湯システムの概略図である。
【図7】給湯システムにおける給湯制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図６は、給湯システムの一例を示す概略図である。給湯システムＳは、湯水を貯留するタンク１と、タンク１内の湯水を加熱するヒートポンプ２と、供給された湯水を燃料ガスの燃焼熱により加熱する給湯器３と、コントローラ４と、リモコン５とを備えている。
ここでのタンク１の容量は、前述のタンク容量の決定方法に基づいて２０Ｌが選択されている。ヒートポンプ２は、蒸発器、圧縮器、熱交換器等を備え、熱媒体と通水との熱交換で通水を加熱する公知の熱源で、出力は２．０ｋＷとなっている。タンク１には、給水管６が接続されている。給水管６には、外部の水道管が接続されている。
図６は、給湯システムの一例を示す概略図である。給湯システムＳは、湯水を貯留するタンク１と、タンク１内の湯水を加熱するヒートポンプ２と、供給された湯水を燃料ガスの燃焼熱により加熱する給湯器３と、コントローラ４と、リモコン５とを備えている。
ここでのタンク１の容量は、前述のタンク容量の決定方法に基づいて２０Ｌが選択されている。ヒートポンプ２は、蒸発器、圧縮器、熱交換器等を備え、熱媒体と通水との熱交換で通水を加熱する公知の熱源で、出力は２．０ｋＷとなっている。タンク１には、給水管６が接続されている。給水管６には、外部の水道管が接続されている。
【0018】
タンク１の上部とヒートポンプ２の出口との間には、タンク往き管７が接続されている。タンク１の下部とヒートポンプ２の入口との間には、タンク戻り管８が接続されている。タンク往き管７とタンク戻り管８とにより、ヒートポンプ２とタンク１との間を湯水が循環する循環路９が形成される。タンク戻り管８には、ポンプ１０と、タンク戻り管８内の湯水の温度を検出するための戻り温度サーミスタ１１とが設けられている。タンク１の上部には、後述する給湯器３の給湯熱交換器２３に接続される中継管１２が接続されている。中継管１２には、中継管１２内を流れる湯水の温度を検出するための中継温度サーミスタ１３と、中継管１２内を流れる湯水の流量を検出するための流量センサ１４とが設けられている。
リモコン５によってヒートポンプ２による保温運転が指示されると、コントローラ４は、ヒートポンプ２及びポンプ１０を稼働させる。すると、タンク１内の湯水が循環路９を循環し、ヒートポンプ２を通過する際に加熱される。タンク１内の湯水は、一旦高温（例えば７５℃）まで加熱された後、戻り温度サーミスタ１１の検出温度に基づいて、ヒートポンプ２がＯＮ／ＯＦＦ制御されることで所定の保温温度（例えば６５℃）に維持される。
リモコン５によってヒートポンプ２による保温運転が指示されると、コントローラ４は、ヒートポンプ２及びポンプ１０を稼働させる。すると、タンク１内の湯水が循環路９を循環し、ヒートポンプ２を通過する際に加熱される。タンク１内の湯水は、一旦高温（例えば７５℃）まで加熱された後、戻り温度サーミスタ１１の検出温度に基づいて、ヒートポンプ２がＯＮ／ＯＦＦ制御されることで所定の保温温度（例えば６５℃）に維持される。
【0019】
給湯器３は、給湯加熱部２０と風呂加熱部２１とを備えている。給湯加熱部２０は、給湯バーナ２２と給湯熱交換器２３とを有している。風呂加熱部２１は、風呂バーナ２４と風呂熱交換器２５とを有している。
給湯加熱部２０において、給湯熱交換器２３の入口には、中継管１２が接続されている。給湯熱交換器２３の出口には、出湯管２６が接続されている。出湯管２６には、出湯温度を検出するための出湯温度サーミスタ２７が設けられている。出湯管２６には、複数の給湯栓２９が設けられる外部配管２８が接続されている。給湯栓２９は、洗面所、台所、浴室内に設けられている。
中継管１２と出湯管２６との間には、給湯熱交換器２３をバイパスするバイパス管３０が接続されている。中継管１２とバイパス管３０との接続部には、中継管１２から流れる湯水を給湯熱交換器２３側と出湯管２６側との何れかに切り替え可能な切替電磁弁３１が設けられている。
給湯加熱部２０において、給湯熱交換器２３の入口には、中継管１２が接続されている。給湯熱交換器２３の出口には、出湯管２６が接続されている。出湯管２６には、出湯温度を検出するための出湯温度サーミスタ２７が設けられている。出湯管２６には、複数の給湯栓２９が設けられる外部配管２８が接続されている。給湯栓２９は、洗面所、台所、浴室内に設けられている。
中継管１２と出湯管２６との間には、給湯熱交換器２３をバイパスするバイパス管３０が接続されている。中継管１２とバイパス管３０との接続部には、中継管１２から流れる湯水を給湯熱交換器２３側と出湯管２６側との何れかに切り替え可能な切替電磁弁３１が設けられている。
【0020】
出湯管２６と給水管６との間には、ミキシング管３２が接続されている。ミキシング管３２には、給水管６からミキシング管３２に流れる水量を制御可能な水量制御弁３３が設けられている。
給湯バーナ２２及び風呂バーナ２４への燃料ガスの供給を行うガス管３４は、給湯加熱部２０側の給湯分岐管３５と、風呂加熱部２１側の風呂分岐管３６とに分岐している。給湯分岐管３５が給湯バーナ２２へ燃料ガスを供給し、風呂分岐管３６が風呂バーナ２４へ燃料ガスを供給する。給湯分岐管３５に給湯ガス切替弁３７が設けられて、風呂分岐管３６に風呂ガス切替弁３８が設けられている。分岐前のガス管３４には、上流側から元電磁弁３９、比例制御弁４０が設けられている。
給湯バーナ２２及び風呂バーナ２４への燃料ガスの供給を行うガス管３４は、給湯加熱部２０側の給湯分岐管３５と、風呂加熱部２１側の風呂分岐管３６とに分岐している。給湯分岐管３５が給湯バーナ２２へ燃料ガスを供給し、風呂分岐管３６が風呂バーナ２４へ燃料ガスを供給する。給湯分岐管３５に給湯ガス切替弁３７が設けられて、風呂分岐管３６に風呂ガス切替弁３８が設けられている。分岐前のガス管３４には、上流側から元電磁弁３９、比例制御弁４０が設けられている。
【0021】
風呂加熱部２１において、風呂熱交換器２５の入口と外部の浴槽４１との間には、風呂戻り管４２が接続されている。風呂戻り管４２には、循環ポンプ４３及び風呂温度サーミスタ４４が設けられている。風呂熱交換器２５の出口と浴槽４１との間には、風呂往き管４５が接続されている。風呂戻り管４２と風呂往き管４５とにより、風呂熱交換器２５と浴槽４１との間を湯水が循環する追い焚き循環路４６が形成されている。
風呂戻り管４２と出湯管２６との間には、落とし込み管４７が接続されている。落とし込み管４７には、落とし込み電磁弁４８及び落とし込み流量センサ４９が設けられている。
風呂戻り管４２と出湯管２６との間には、落とし込み管４７が接続されている。落とし込み管４７には、落とし込み電磁弁４８及び落とし込み流量センサ４９が設けられている。
【0022】
コントローラ４は、ＣＰＵ及びＣＰＵに接続されたメモリを含んで構成され、各サーミスタ及び各センサ、各弁と電気的に接続されている。コントローラ４は、リモコン５で設定される運転指令及び設定温度と、各サーミスタ及び各センサから得られる情報とに基づいて、ＣＰＵに接続されたメモリを含む非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に記憶されたプログラムに従って、タンク１内の湯水の保温運転、給湯栓２９から湯を出湯する給湯運転、浴槽４１に湯張りする湯張り運転、浴槽４１内の湯水を追い焚きする追い焚き運転を実行する。
但し、各運転は、図１で示した湯の使用時間に基づいて、タンク１内の湯水に水道水を混合して湯水の供給を行うタンク使用モードと、タンク１から供給された湯水又は水道水を給湯器３により加熱して湯水の供給を行う給湯使用モードとを時間帯ごとに使い分けするようになっている。以下、コントローラ４による給湯システムＳの給湯制御を、図７のフローチャートに基づいて説明する。
但し、各運転は、図１で示した湯の使用時間に基づいて、タンク１内の湯水に水道水を混合して湯水の供給を行うタンク使用モードと、タンク１から供給された湯水又は水道水を給湯器３により加熱して湯水の供給を行う給湯使用モードとを時間帯ごとに使い分けするようになっている。以下、コントローラ４による給湯システムＳの給湯制御を、図７のフローチャートに基づいて説明する。
【0023】
まず、ステップ（以下、単に「Ｓ」と表記する。）１で、給湯栓２９が開栓されて流量センサ１４による通水が確認されると、コントローラ４は、Ｓ２で、現在の時間帯が、図１の（１）～（４）の時間帯を含む午前０時から午後７時までの時間帯であるか否かを判別する。
現在の時間帯が午前０時から午後７時までの時間帯であれば、Ｓ３で、循環路９において、戻り温度サーミスタ１１の検出温度が保温温度以上であるか否かを判別する。
ここで保温温度以上が確認されれば、Ｓ４で、タンク使用モードを実行する。すなわち、コントローラ４は、バイパス管３０の切替電磁弁３１を制御して中継管１２の流路をバイパス管３０側に切り替える。すると、給水管６からタンク１内に水道水が供給されてタンク１内の湯水が中継管１２からバイパス管３０を通って出湯管２６に流れ、給湯栓２９から出湯される。コントローラ４は、中継温度サーミスタ１３から得られる湯の温度が、リモコン５で設定される設定温度よりも高い場合、ミキシング管３２の水量制御弁３３を所定開度に制御して給水管６からの水をミキシング管３２へ流し、出湯管２６内の湯に混合して設定温度に調整する。
現在の時間帯が午前０時から午後７時までの時間帯であれば、Ｓ３で、循環路９において、戻り温度サーミスタ１１の検出温度が保温温度以上であるか否かを判別する。
ここで保温温度以上が確認されれば、Ｓ４で、タンク使用モードを実行する。すなわち、コントローラ４は、バイパス管３０の切替電磁弁３１を制御して中継管１２の流路をバイパス管３０側に切り替える。すると、給水管６からタンク１内に水道水が供給されてタンク１内の湯水が中継管１２からバイパス管３０を通って出湯管２６に流れ、給湯栓２９から出湯される。コントローラ４は、中継温度サーミスタ１３から得られる湯の温度が、リモコン５で設定される設定温度よりも高い場合、ミキシング管３２の水量制御弁３３を所定開度に制御して給水管６からの水をミキシング管３２へ流し、出湯管２６内の湯に混合して設定温度に調整する。
【0024】
一方、Ｓ２の判別で、現在の時間帯が、図１の（１）～（４）の時間帯を含む午前０時から午後７時までの時間帯でない場合、すなわち、図１の（５）の時間帯を含む午後７時から午前０時までの時間帯である場合、また、Ｓ３の判別で、循環路９において戻り温度サーミスタ１１の検出温度が保温温度を下回っている場合、コントローラ４は、Ｓ５で、給湯使用モードを実行する。すなわち、バイパス管３０の切替電磁弁３１を制御して中継管１２の流路を給湯熱交換器２３側に切り替えて、ガス管３４の元電磁弁３９、給湯ガス切替弁３７を開弁させ、比例制御弁４０を所定開度で開弁させて、給湯バーナ２２へ燃料ガスを供給する。そして、イグナイタを作動させて給湯バーナ２２に点火する。すると、給水管６からタンク１内に水道水が供給されてタンク１内の湯水が中継管１２から給湯熱交換器２３を通る。よって、湯水が燃焼排気との熱交換で加熱されて出湯管２６に流れ、給湯栓２９から出湯される。
Ｓ４のタンク使用モード、Ｓ５の給湯使用モードの何れの場合も、Ｓ６で給湯栓２９の閉栓による通水が停止したことを確認すると、コントローラ４は、Ｓ７で、現在の使用モードを終了（給湯使用モードでは給湯バーナ２２を消火させる）してＳ１へ戻る。
午後７時から午前０時までの時間帯は、本開示の第１の時間帯の一例であり、午前０時から午後７時までの時間帯は、本開示の第２の時間帯の一例である。
Ｓ４のタンク使用モード、Ｓ５の給湯使用モードの何れの場合も、Ｓ６で給湯栓２９の閉栓による通水が停止したことを確認すると、コントローラ４は、Ｓ７で、現在の使用モードを終了（給湯使用モードでは給湯バーナ２２を消火させる）してＳ１へ戻る。
午後７時から午前０時までの時間帯は、本開示の第１の時間帯の一例であり、午前０時から午後７時までの時間帯は、本開示の第２の時間帯の一例である。
【0025】
Ｓ１で給湯栓２９の開栓による通水が確認されず、Ｓ８でリモコン５によって湯張り指令がなされると、コントローラ４は、Ｓ９で給湯使用モードを実行する。すなわち、バイパス管３０の切替電磁弁３１を制御して中継管１２の流路を給湯熱交換器２３側に切り替えて、ガス管３４の元電磁弁３９、給湯ガス切替弁３７を開弁させ、比例制御弁４０を所定開度で開弁させて、給湯バーナ２２へ燃料ガスを供給する。そして、イグナイタを作動させて給湯バーナ２２に点火する。よって、湯水が燃焼排気との熱交換で加熱されて出湯管２６に流れる。
次に、コントローラ４は、Ｓ１０で、落とし込み管４７の落とし込み電磁弁４８を開弁させて浴槽４１への落とし込みを開始する。よって、給湯熱交換器２３を通過して加熱された湯が出湯管２６から落とし込み管４７に流れ、風呂戻り管４２から浴槽４１に供給される。
次に、コントローラ４は、Ｓ１０で、落とし込み管４７の落とし込み電磁弁４８を開弁させて浴槽４１への落とし込みを開始する。よって、給湯熱交換器２３を通過して加熱された湯が出湯管２６から落とし込み管４７に流れ、風呂戻り管４２から浴槽４１に供給される。
【0026】
コントローラ４は、Ｓ１１で、落とし込み流量センサ４９から得られる流量が、予め設定された設定湯量に到達したことを確認すると、Ｓ１２で落とし込み電磁弁４８を閉弁させて給湯バーナ２２の燃焼を停止させ、給湯使用モードを終了する。
湯張り後は、Ｓ１３で、浴槽４１内の湯の保温を行う。すなわち、風呂温度サーミスタ４４によって湯温を監視し、湯温が設定された湯張り温度から下回ると、循環ポンプ４３を作動させると共に、風呂ガス切替弁３８を開弁して風呂バーナ２４に点火し、浴槽４１内の湯を追い焚き循環路４６で循環させて追い焚きを行う。Ｓ１４で、リモコン５で湯張り指令が解除されると、Ｓ１へ戻る。
湯張り後は、Ｓ１３で、浴槽４１内の湯の保温を行う。すなわち、風呂温度サーミスタ４４によって湯温を監視し、湯温が設定された湯張り温度から下回ると、循環ポンプ４３を作動させると共に、風呂ガス切替弁３８を開弁して風呂バーナ２４に点火し、浴槽４１内の湯を追い焚き循環路４６で循環させて追い焚きを行う。Ｓ１４で、リモコン５で湯張り指令が解除されると、Ｓ１へ戻る。
【0027】
上記形態の給湯システムＳは、湯水を貯留するタンク１と、タンク１内の湯水を加熱するヒートポンプ２と、供給された湯水を燃料ガスの燃焼熱により加熱する給湯器３と、を備え、タンク１内の湯水に水道水を混合して複数の使用箇所に供給するタンク使用モードと、タンク１から供給された湯水を給湯器３により加熱した後、複数の使用箇所に供給する給湯使用モードとを実行可能である。
そして、タンク１の容量を、前述したタンク容量の決定方法に基づいて、第１基準容量以上で、且つ第２基準容量以下となる２０Ｌに設定しているので、タンク１及びヒートポンプ２を小型化することができる。よって、給湯システムＳ全体のコンパクト化が達成でき、省スペースで設置可能となる。
そして、タンク１の容量を、前述したタンク容量の決定方法に基づいて、第１基準容量以上で、且つ第２基準容量以下となる２０Ｌに設定しているので、タンク１及びヒートポンプ２を小型化することができる。よって、給湯システムＳ全体のコンパクト化が達成でき、省スペースで設置可能となる。
【0028】
特に、タンク使用モードは、浴槽４１への湯張りが想定される上記（５）の時間帯を含む午後７時から午前０時までの第１の時間帯を除いた第２の時間帯での実行を前提としているので、タンク１内の湯水を比較的使用量が少ない湯張り以外の時間帯でのみ使用でき、タンク１の容量を可及的に少なくできると共に、容量を少なくしても湯切れが生じるおそれが少なくなる。よって、使用者に不便をかけることがなくなる。
ヒートポンプ２の出力は、２．０ｋＷで足りるので、ヒートポンプ２も小型化でき、給湯システムＳ全体の一層のコンパクト化に繋がる。
ヒートポンプ２の出力は、２．０ｋＷで足りるので、ヒートポンプ２も小型化でき、給湯システムＳ全体の一層のコンパクト化に繋がる。
【0029】
以下、本開示の変更例について説明する。
タンクの容量は、上記形態の２０Ｌに限らず、上述した通り、容量を１７．７３Ｌ～２９．９６Ｌの間、好ましくは１９．２８Ｌ～２５．５２Ｌの間で適宜設定してもよい。
上記形態では、中継管と出湯管との間にバイパス管を接続して、タンク内の湯水を使用するタンク使用モードの際は、中継管からバイパス管に湯水を流すようにしているが、バイパス管をなくして、タンク使用モードの際は、中継管から給湯熱交換器に湯水を流すようにしてもよい。
給湯器の熱交換器は、顕熱を回収する一次熱交換器と、潜熱を回収する二次熱交換器とを併設したものであってもよい。
上記形態の給湯器は、風呂加熱部を備えているが、風呂加熱部がなく、落とし込み管で湯張りのみ行えるものであってもよい。
タンクの容量は、上記形態の２０Ｌに限らず、上述した通り、容量を１７．７３Ｌ～２９．９６Ｌの間、好ましくは１９．２８Ｌ～２５．５２Ｌの間で適宜設定してもよい。
上記形態では、中継管と出湯管との間にバイパス管を接続して、タンク内の湯水を使用するタンク使用モードの際は、中継管からバイパス管に湯水を流すようにしているが、バイパス管をなくして、タンク使用モードの際は、中継管から給湯熱交換器に湯水を流すようにしてもよい。
給湯器の熱交換器は、顕熱を回収する一次熱交換器と、潜熱を回収する二次熱交換器とを併設したものであってもよい。
上記形態の給湯器は、風呂加熱部を備えているが、風呂加熱部がなく、落とし込み管で湯張りのみ行えるものであってもよい。
【0030】
第１、第２の時間帯は、固定ではなく、例えばリモコンの設定操作等によって適宜変更可能である。第１、第２の時間帯は、給湯システムを設置する気候や環境等に応じて設定すればよい。
一般家庭の湯水の使用状況は、上記形態のようにＪＩＳ規格に基づく想定に限らず、米国規格等の外国の一般規格に基づいて想定するものであってもよい。
タンク使用モードは、上記形態のように第２の時間帯でのみ実行する場合に限らず、タンク内の湯水の残量に余裕があれば、例えば浴槽への足し湯に使用する等、少量且つ短時間であれば第１の時間帯で実行してもよい。
また、コントローラが、一週間や十日間、一ヶ月等の一定期間で湯水の使用箇所ごとの使用量を記憶し、記憶した一定期間内の使用量に基づいて、タンク使用モード及び給湯使用モードを実行する第１、第２の時間帯を変更するようにしてもよい。具体的には、例えば一定期間内の使用量の平均値や積算値が所定の閾値を超えたタイミングで第２の時間帯を第１の時間帯に変更したり、逆に一定期間内の使用量の平均値や積算値が所定の閾値を下回ったタイミングで第１の時間帯を第２の時間帯に変更したりすることが考えられる。
よって、第１の時間帯と第２の時間帯とは、上記（１）～（４）を含む時間帯と上記（５）を含む時間帯とのように２つに区分される場合に限らず、３つ以上の時間帯に区分されてタンク使用モード及び給湯使用モードが交互に実行されるような場合もあり得る。
一般家庭の湯水の使用状況は、上記形態のようにＪＩＳ規格に基づく想定に限らず、米国規格等の外国の一般規格に基づいて想定するものであってもよい。
タンク使用モードは、上記形態のように第２の時間帯でのみ実行する場合に限らず、タンク内の湯水の残量に余裕があれば、例えば浴槽への足し湯に使用する等、少量且つ短時間であれば第１の時間帯で実行してもよい。
また、コントローラが、一週間や十日間、一ヶ月等の一定期間で湯水の使用箇所ごとの使用量を記憶し、記憶した一定期間内の使用量に基づいて、タンク使用モード及び給湯使用モードを実行する第１、第２の時間帯を変更するようにしてもよい。具体的には、例えば一定期間内の使用量の平均値や積算値が所定の閾値を超えたタイミングで第２の時間帯を第１の時間帯に変更したり、逆に一定期間内の使用量の平均値や積算値が所定の閾値を下回ったタイミングで第１の時間帯を第２の時間帯に変更したりすることが考えられる。
よって、第１の時間帯と第２の時間帯とは、上記（１）～（４）を含む時間帯と上記（５）を含む時間帯とのように２つに区分される場合に限らず、３つ以上の時間帯に区分されてタンク使用モード及び給湯使用モードが交互に実行されるような場合もあり得る。
【符号の説明】
【0031】
Ｓ・・給湯システム、１・・タンク、２・・ヒートポンプ、３・・給湯器、４・・コントローラ、５・・リモコン、６・・給水管、７・・タンク往き管、８・・タンク戻り管、９・・循環路、１０・・ポンプ、１２・・中継管、２０・・給湯加熱部、２１・・風呂加熱部、２２・・給湯バーナ、２３・・給湯熱交換器、２４・・風呂バーナ、２５・・風呂熱交換器、２６・・出湯管、２９・・給湯栓、３０・・バイパス管、３１・・切替電磁弁、３２・・ミキシング管、３３・・水量制御弁、３４・・ガス管、３５・・給湯分岐管、３６・・風呂分岐管、４１・・浴槽、４２・・風呂戻り管、４５・・風呂往き管、４６・・追い焚き循環路、４７・・落とし込み管。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】