(57)【要約】【課題】昼間時間帯に貯湯タンクの蓄熱量が不足することを未然に抑制し、昼間時間帯の沸き上げ運転を抑制することに有利な貯湯式給湯装置を提供する。【解決手段】貯湯式給湯装置１００は、使用された湯の熱量である使用熱量を算出する使用熱量算出手段２３ａと、過去複数日間の使用熱量に応じて、深夜時間帯の終了時までに貯湯タンク１に蓄える目標熱量である夜間目標熱量を算出する夜間目標熱量算出手段２３ｃと、所定時間内に使用された湯の熱量である所定時間内使用熱量と、外気温度とに応じて、翌日の昼間時間帯に貯湯タンク１の蓄熱量が不足するかどうかを予測する蓄熱量不足予測手段２３ｅとを備える。翌日の昼間時間帯に蓄熱量が不足すると予測された場合に、沸き上げ運転制御手段２３ｄは、深夜時間帯の終了時までに貯湯タンク１に蓄える熱量を夜間目標熱量よりも多くする蓄熱量不足予防制御を行う。【選択図】図１
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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湯を貯湯タンクに蓄積する沸き上げ運転を、深夜時間帯と、前記深夜時間帯以外の時間帯である昼間時間帯とに実行可能な沸き上げ運転制御手段を備える貯湯式給湯装置において、
使用された湯の熱量である使用熱量を算出する使用熱量算出手段と、
過去複数日間の使用熱量に応じて、前記深夜時間帯の終了時までに前記貯湯タンクに蓄える目標熱量である夜間目標熱量を算出する夜間目標熱量算出手段と、
所定時間内に使用された湯の熱量である所定時間内使用熱量と、外気温度とに応じて、翌日の前記昼間時間帯に前記貯湯タンクの蓄熱量が不足するかどうかを予測する蓄熱量不足予測手段と、
を備え、
翌日の前記昼間時間帯に前記蓄熱量が不足すると予測された場合に、前記沸き上げ運転制御手段は、前記深夜時間帯の終了時までに前記貯湯タンクに蓄える熱量を前記夜間目標熱量よりも多くする蓄熱量不足予防制御を行う貯湯式給湯装置。
【請求項２】
前記蓄熱量不足予測手段は、外気温度が基準に比べて低く、かつ、当日の前記所定時間内使用熱量が、前日までの複数日間における最大の前記所定時間内使用熱量よりも大きい場合に、翌日の前記昼間時間帯に前記蓄熱量が不足すると予測する請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項３】
翌日の前記昼間時間帯に前記蓄熱量が不足すると前記蓄熱量不足予測手段が予測した日から所定の日数の間、前記沸き上げ運転制御手段は、前記蓄熱量不足予防制御を行う請求項１または請求項２に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項４】
前記蓄熱量不足予防制御において、前記沸き上げ運転制御手段は、当日の前記所定時間内使用熱量と、前日までの複数日間における最大の前記所定時間内使用熱量との差の分だけ、前記深夜時間帯の終了時までに前記貯湯タンクに蓄える熱量を前記夜間目標熱量よりも多くする請求項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。
【請求項５】
前記蓄熱量不足予防制御において、前記沸き上げ運転制御手段は、過去複数日間のうちで使用熱量が最大である日の使用熱量に応じて算出される熱量を前記深夜時間帯の終了時までに前記貯湯タンクに蓄えるように前記沸き上げ運転を行う請求項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。
【請求項６】
前記深夜時間帯の終了時までに前記貯湯タンクに蓄える熱量に関する設定を使用者が行うことのできる設定手段を備え、
前記設定がされている場合には、前記沸き上げ運転制御手段は、翌日の前記昼間時間帯に前記蓄熱量が不足すると予測された場合でも、前記蓄熱量不足予防制御を実行しない請求項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。
【請求項７】
前記貯湯式給湯装置は、太陽光発電システムが発電した電力を用いて前記昼間時間帯に前記沸き上げ運転を実行可能であり、
翌日の前記昼間時間帯に前記太陽光発電システムが発電した電力を用いて前記沸き上げ運転を行うことが予定されている場合には、前記沸き上げ運転制御手段は、翌日の前記昼間時間帯に前記蓄熱量が不足すると予測された場合でも、前記蓄熱量不足予防制御を実行しない請求項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。
【請求項８】
外気温度を検出する外気温度検出手段を備え、
前記蓄熱量不足予測手段は、前記外気温度検出手段に異常がある場合には、翌日の前記昼間時間帯に前記貯湯タンクの蓄熱量が不足するかどうかの予測を実行しない請求項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。
【請求項９】
前記所定時間内使用熱量は、一日のうちで集中的に湯が使用される最大の給湯負荷に相当する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯式給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、貯湯式給湯装置において、外気温度に応じて、貯湯量を設定する技術が開示されている。すなわち、外気温度の高い夏場は湯の使用量が少なく、貯湯タンク内の温度低下も遅いため、貯湯量を少なく設定する。反対に、外気温度が低い冬場は、湯の使用量が多く、貯湯タンク内の温度低下が速いため、貯湯量を多く設定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−７６９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の発明では、外気温度が低い冬場には貯湯量が多くなるように制御されるが、冬場の間でも、日によって使用湯量が大きく変動する可能性がある。使用湯量が急増した日には、昼間時間帯に貯湯タンクの蓄熱量が不足する結果、電気料金の割高な昼間時間帯に、湯切れを防止するための沸き上げ運転が必要となり、不経済になるという課題がある。
【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、昼間時間帯に貯湯タンクの蓄熱量が不足することを未然に抑制し、昼間時間帯の沸き上げ運転を抑制することに有利な貯湯式給湯装置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】
本発明に係る貯湯式給湯装置は、加熱手段により加熱された湯を貯湯タンクに蓄積する沸き上げ運転を、深夜時間帯と、深夜時間帯以外の時間帯である昼間時間帯とに実行可能な沸き上げ運転制御手段を備える貯湯式給湯装置において、使用された湯の熱量である使用熱量を算出する使用熱量算出手段と、過去複数日間の使用熱量に応じて、深夜時間帯の終了時までに貯湯タンクに蓄える目標熱量である夜間目標熱量を算出する夜間目標熱量算出手段と、所定時間内に使用された湯の熱量である所定時間内使用熱量と、外気温度とに応じて、翌日の昼間時間帯に貯湯タンクの蓄熱量が不足するかどうかを予測する蓄熱量不足予測手段と、を備え、翌日の昼間時間帯に蓄熱量が不足すると予測された場合に、沸き上げ運転制御手段は、深夜時間帯の終了時までに貯湯タンクに蓄える熱量を夜間目標熱量よりも多くする蓄熱量不足予防制御を行うものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、昼間時間帯に貯湯タンクの蓄熱量が不足することを未然に抑制し、昼間時間帯の沸き上げ運転を抑制することに有利な貯湯式給湯装置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による貯湯式給湯装置を示す図である。
【図２】実施の形態１による貯湯式給湯装置の制御部が実行する制御動作のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の貯湯式給湯装置１００は、水を加熱する加熱手段に相当するヒートポンプユニット２と、貯湯タンク１を有するタンクユニット２６とを備えている。ヒートポンプユニット２内には、圧縮機、水冷媒熱交換器、膨張弁、空気熱交換器を冷媒配管で順次接続した冷凍サイクル装置が備えられている。加熱循環回路３は、貯湯タンク１の下部とヒートポンプユニット２の水冷媒熱交換器の入水口とを接続し、水冷媒熱交換器の出湯口と貯湯タンク１の上部とを接続している。加熱循環回路３の途中にはＨＰ循環ポンプ４が設けられている。
【００１０】
貯湯式給湯装置１００は、ヒートポンプユニット２により加熱された湯を貯湯タンク１に蓄積する沸き上げ運転を実行できる。沸き上げ運転のときには、ＨＰ循環ポンプ４及びヒートポンプユニット２を動作させることで、貯湯タンク１の下部から取り出した水をヒートポンプユニット２内の水冷媒熱交換器に導き、水冷媒熱交換器内で加熱して高温の湯を生成し、この高温の湯を貯湯タンク１の上部に戻す。沸き上げ運転は、主として、深夜時間帯に、翌日に使用する湯を貯湯タンク１に貯えるように実施する。
【００１１】
本実施の形態では、深夜時間帯は、他の時間帯に比べて電気料金単価が割安な時間帯であるものとする。深夜時間帯は、例えば、２３時から翌朝７時までの時間帯である。昼間時間帯は、深夜時間帯以外の時間帯である。昼間時間帯は、例えば、７時から２３時までの時間帯である。この昼間時間帯は、深夜時間帯に比べて電気料金単価が割高な時間帯であるものとする。ただし、深夜時間帯及び昼間時間帯は、本実施の形態での例に限定されるものではなく、それらの開始時刻及び終了時刻は、電力供給事業者との契約などに応じて変化し得るものである。
【００１２】
なお、深夜電力とは、電力消費の少ない深夜から朝にかけての電気を使用することによって、電気料金が割安になる電力会社との契約のことである。時間帯別電灯契約とは、電力を昼間と夜間の２つの時間帯に分けて、電気料金を計算する契約で、昼間の電気料金は若干高くなるが、夜間の電気料金は大幅に割引されるようになっている。貯湯式給湯装置１００は、一般的に、例えばこれらの契約制度を活用し、電気料金単価の割安な深夜時間帯に１日で使用する湯の多くを予め貯湯タンク１に貯めておき、昼間時間帯に湯切れ防止のために行われる沸き上げ運転の電力消費を抑えるようにしている。
【００１３】
貯湯タンク１には、第１の温度センサ５ａ、第２の温度センサ５ｂ、第３の温度センサ５ｃ、第４の温度センサ５ｄ、及び第５の温度センサ５ｅが、互いに異なる高さの位置に取り付けられている。これらの温度センサ５ａ〜５ｅにより、貯湯タンク１内の鉛直方向の温度分布を検出することにより、貯湯タンク１内の残湯量及び蓄熱量を検出することができる。
【００１４】
一般給湯側電動混合弁６は、貯湯タンク１の上部に接続された給湯管７からの高温湯と、水道管等の水源に接続された給水管８からの水とを混合することにより、設定温度の湯を生成する。その湯は、混合給湯管９を経由して蛇口等の給湯先（図示省略）に供給される。
【００１５】
給水管８には、給水温度センサ２２が設けられ、給水管８を流れる水の温度を検出する。混合給湯管９には、給湯用流量センサ１８及び給湯用温度センサ１９が設けられ、混合給湯管９を流れる湯の流量及び温度を検出する。
【００１６】
風呂給湯側電動混合弁１０は、給湯管７からの高温湯と、給水管８からの水とを混合することにより、設定温度の湯を生成する。その湯は、混合風呂管１７、風呂側循環回路１１を経由して、浴槽（図示省略）に供給される。浴槽湯張り時の給湯の開始及び停止は、混合風呂管１７に設けられた電磁弁１２により制御される。混合風呂管１７には、風呂用流量センサ２０及び風呂用温度センサ２１が設けられ、混合風呂管１７を流れる湯の流量及び温度を検出する。
【００１７】
風呂側循環回路１１は、風呂循環ポンプ１３により浴槽から浴水を引き込み、熱交換器１４を経由して浴槽に戻る経路である。また、タンク側循環回路１５は、貯湯タンク１の上部から貯湯タンク１内の湯をタンク循環ポンプ１６で引き込み、熱交換器１４を経由して貯湯タンク１の下部に繋がる経路である。追い焚き時には、風呂循環ポンプ１３及びタンク循環ポンプ１６が駆動され、風呂循環ポンプ１３により浴槽から風呂側循環回路１１に引き込まれた浴水は、タンク循環ポンプ１６により貯湯タンク１の上部からタンク側循環回路１５に引き込まれた高温湯と、熱交換器１４を介して熱交換されて浴槽に戻る。浴水が設定温度となったところで風呂循環ポンプ１３及びタンク循環ポンプ１６の動作を停止し、追い焚きを終了する。
【００１８】
本実施の形態の貯湯式給湯装置１００は、屋外の気温である外気温度を検出する外気温度センサ２５を備える。図示の例では、ヒートポンプユニット２に外気温度センサ２５が設置されているが、タンクユニット２６に外気温度センサ２５が設置されていてもよい。
【００１９】
貯湯式給湯装置１００は、制御手段に相当する制御部２３を備える。また、浴室、台所等には、ユーザーインターフェース装置に相当するリモコン２４が設置されている。制御部２３は、ヒートポンプユニット２、ＨＰ循環ポンプ４、第１〜第５の温度センサ５ａ〜５ｅ、一般給湯側電動混合弁６、風呂給湯側電動混合弁１０、電磁弁１２、風呂循環ポンプ１３、タンク循環ポンプ１６、給湯用流量センサ１８、給湯用温度センサ１９、風呂用流量センサ２０、風呂用温度センサ２１、給水温度センサ２２、リモコン２４、及び外気温度センサ２５とそれぞれ電気的に接続されており、貯湯式給湯装置１００全体の動作を制御する。
【００２０】
リモコン２４には、操作部及び表示部が設けられている。使用者は、リモコン２４の操作部を操作することにより、例えば、給湯温度の設定、沸き上げ運転、浴槽湯張り、浴槽追い焚き等の動作指示あるいは予約などを行うことができる。リモコン２４の表示部には、給湯設定温度などの情報を表示可能である。
【００２１】
制御部２３は、例えばＨＥＭＳ（ホームエネルギーマネジメントシステム）コントローラなどの外部機器と通信可能になっていてもよい。本実施の形態において、制御部２３は、外気温度センサ２５が検出した外気温度の情報を取得することができる。このような構成に代えて、外部機器から通信によって制御部２３が外気温度の情報を取得するようにしてもよい。そのような場合には、貯湯式給湯装置１００が外気温度センサ２５を備えていなくてもよい。
【００２２】
制御部２３は、使用熱量算出手段２３ａと、目標熱量算出手段２３ｂと、夜間目標熱量算出手段２３ｃと、蓄熱量不足予測手段２３ｅと、沸き上げ運転制御手段２３ｄとを備える。使用熱量算出手段２３ａは、使用された湯の熱量である使用熱量を算出する。使用熱量算出手段２３ａは、貯湯タンク１から供給された湯の量及び温度に基づいて、使用熱量を算出することができる。本実施の形態では、使用熱量算出手段２３ａは、混合給湯管９への給湯に使用された混合給湯熱量と、浴槽の湯張りに使用された湯張り熱量とから、使用熱量を算出する。この場合、混合給湯熱量は、給湯用流量センサ１８の検出値と給湯用温度センサ１９の検出値と給水温度センサ２２の検出値とに基づいて算出することができる。湯張り熱量は、風呂用流量センサ２０の検出値と風呂用温度センサ２１の検出値と給水温度センサ２２の検出値とに基づいて算出することができる。
【００２３】
目標熱量算出手段２３ｂは、使用熱量算出手段２３ａによって算出された、過去複数日間の使用熱量に応じて、貯湯タンク１に蓄える目標熱量を算出する。夜間目標熱量算出手段２３ｃは、過去複数日間の使用熱量に応じて、深夜時間帯の終了時までに貯湯タンク１に蓄える目標熱量である夜間目標熱量Ｑｏ＿ｎｉｇｈｔを算出する。本実施の形態では、夜間目標熱量算出手段２３ｃは、目標熱量算出手段２３ｂによって算出された沸き上げ目標熱量Ｑｏに、０よりも大きく１よりも小さい係数である夜間率を乗じて、夜間目標熱量Ｑｏ＿ｎｉｇｈｔを算出する。夜間率は、２４時間での使用電力量に対する、電気料金単価の割安な深夜時間帯での使用電力量の割合として、予め定められた値である。
【００２４】
沸き上げ運転制御手段２３ｄは、深夜時間帯に行われる沸き上げ運転と、湯切れを防止するために昼間時間帯に行われる可能性のある沸き上げ運転とを制御する。以下の説明では、深夜時間帯に行われる沸き上げ運転を「深夜沸き上げ運転」と称し、湯切れを防止するために昼間時間帯に行われる沸き上げ運転を「湯切れ防止沸き上げ運転」と称する。
【００２５】
蓄熱量不足予測手段２３ｅは、後述する所定時間内使用熱量と、外気温度とに応じて、翌日の昼間時間帯に貯湯タンク１内の蓄熱量が不足するかどうかを予測する。翌日の昼間時間帯に貯湯タンク１内の蓄熱量が不足すると蓄熱量不足予測手段２３ｅにより予測された場合には、沸き上げ運転制御手段２３ｄは、深夜時間帯の終了時までに貯湯タンク１に蓄える熱量を夜間目標熱量Ｑｏ＿ｎｉｇｈｔよりも多くする蓄熱量不足予防制御を行う。
【００２６】
本実施の形態における貯湯式給湯装置１００は、太陽光発電システム２００が発電した電力を用いて昼間時間帯に沸き上げ運転を実行可能になっている。制御部２３は、太陽光発電システム２００のコントローラとの間で情報通信可能となるように構成されてもよい。制御部２３は、翌日の昼間時間帯に太陽光発電システム２００が発電した電力を活用して沸き上げ運転を行うことが可能であるかどうかについての情報を、例えばＨＥＭＳコントローラまたは太陽光発電システム２００のコントローラなどの外部機器から受信することができる。
【００２７】
図２は、実施の形態１による貯湯式給湯装置１００の制御部２３が実行する制御動作のフローチャートである。制御部２３は、深夜沸き上げ運転を開始する前に、このフローチャートの処理を実行する。あるいは、制御部２３は、深夜沸き上げ運転を開始した後に、このフローチャートの処理を実行してもよい。
【００２８】
図２のステップＳ１において、蓄熱量不足予測手段２３ｅは、外気温度が基準に比べて低いかどうかを判断する。基準と比較される外気温度の値は、所定時刻における外気温度でもよいし、一日のうちの最低気温または最高気温でもよいし、一日の平均気温でもよい。このステップＳ１において、蓄熱量不足予測手段２３ｅは、例えば以下のようにしてもよい。当日の外気温度が所定温度以下（例えば−４℃以下）であるときに、外気温度が基準に比べて低いと判定してもよい。また、過去複数日間（例えば過去３日間）の外気温度を統計的に処理した温度（例えば算術平均した温度）が所定温度以下であるときに、外気温度が基準に比べて低いと判定してもよい。または、当日の外気温度が前日の外気温度よりも低い場合において、前日の外気温度と当日の外気温度との差が所定値よりも大きいときに、外気温度が基準に比べて低いと判定してもよい。また、蓄熱量不足予測手段２３ｅは、上述した判定方法のうちの２以上を組み合わせて、外気温度が基準に比べて低いかどうかを判断してもよい。
【００２９】
例えば、寒波の到来などによって外気温度が低くなると、使用湯量が大きく増える可能性がある。本実施の形態であれば、外気温度が基準に比べて低いかどうかを蓄熱量不足予測手段２３ｅが判断することにより、翌日の昼間時間帯に貯湯タンク１内の蓄熱量が不足するかどうかを高精度に予測することができる。
【００３０】
外気温度が基準に比べて低いと蓄熱量不足予測手段２３ｅが判定した場合には、処理はステップＳ２へ進む。外気温度が基準に比べて低くないと蓄熱量不足予測手段２３ｅが判定した場合には、処理はステップＳ４へ進む。
【００３１】
ステップＳ２で、蓄熱量不足予測手段２３ｅは、以下に説明するΔＱがΔＱ＞０を満たすかどうかを判断する。以下の説明では、所定時間内に使用された湯の熱量を「所定時間内使用熱量」と称し、記号Ｑ＿ｔｉｍｅで表す。この「所定時間」は、例えば、３０分間でもよいし、１時間でもよい。
【００３２】
所定時間内使用熱量Ｑ＿ｔｉｍｅの算出に際して、使用熱量算出手段２３ａは、集中的に湯が使用される状態を一つのかたまりとして扱う。例えば、給湯が停止した後、基準時間以内に（例えば５分以内、あるいは１０分以内）に再度給湯が行われた場合には、それらの給湯を合わせて一つの所定時間内使用熱量Ｑ＿ｔｉｍｅに算入する。これに対し、給湯停止後の経過時間が上記基準時間を超えてから再度給湯が行われた場合には、その再度の給湯に使用された熱量を、前回の所定時間内使用熱量Ｑ＿ｔｉｍｅとは別の所定時間内使用熱量Ｑ＿ｔｉｍｅとしてカウントする。
【００３３】
使用熱量算出手段２３ａは、当日（今日）の複数の所定時間内使用熱量Ｑ＿ｔｉｍｅのうちの最大値をＱ＿ｔｉｍｅ０として記憶し、１日前の日の複数の所定時間内使用熱量Ｑ＿ｔｉｍｅのうちの最大値をＱ＿ｔｉｍｅ１として記憶し、２日前の日の複数の所定時間内使用熱量Ｑ＿ｔｉｍｅのうちの最大値をＱ＿ｔｉｍｅ２として記憶する。同様にして、使用熱量算出手段２３ａは、ｎ日前までの所定期間分（例えば過去２週間分）について、個々の日の複数の所定時間内使用熱量Ｑ＿ｔｉｍｅのうちの最大値を記憶する。Ｑ＿ｔｉｍｅｎは、ｎ日前の日の複数の所定時間内使用熱量Ｑ＿ｔｉｍｅのうちの最大値に相当する。
【００３４】
また、使用熱量算出手段２３ａは、Ｑ＿ｔｉｍｅ１からＱ＿ｔｉｍｅｎの中の最大値をＱ＿ｔｉｍｅ＿ｍａｘとして記憶する。このＱ＿ｔｉｍｅ＿ｍａｘは、湯切れを防止するのに最低限必要な蓄熱量に相当する。貯湯タンク１内の蓄熱量がＱ＿ｔｉｍｅ＿ｍａｘを下回ると、沸き上げ運転制御手段２３ｄが湯切れ防止沸き上げ運転を開始するようにしてもよい。
【００３５】
蓄熱量不足予測手段２３ｅは、次の式１により、ΔＱを算出する。
ΔＱ＝Ｑ＿ｔｉｍｅ０−Ｑ＿ｔｉｍｅ＿ｍａｘ    ・・・式１
【００３６】
蓄熱量不足予測手段２３ｅは、ΔＱ＞０であった場合には、ステップＳ３へ進み、翌日の昼間時間帯に貯湯タンク１内の蓄熱量が不足すると予測する。すなわち、本実施の形態において、蓄熱量不足予測手段２３ｅは、外気温度が基準に比べて低く、かつ、ΔＱ＞０であった場合には、翌日の昼間時間帯に貯湯タンク１内の蓄熱量が不足すると予測する。
【００３７】
ΔＱ＞０であった場合には、今日の所定時間内使用熱量Ｑ＿ｔｉｍｅ０が、前日までの複数日間（ｎ日間）における最大の所定時間内使用熱量Ｑ＿ｔｉｍｅ＿ｍａｘよりも大きい場合に相当する。すなわち、ΔＱ＞０であることは、今日の所定時間内使用熱量Ｑ＿ｔｉｍｅ０は、過去所定期間（例えば過去２週間）のうちで最大であることを意味する。よって、ΔＱ＞０であった場合には、使用湯量が実際に増加する傾向にあると判定できる。外気温度が基準に比べて低かったとしても、必ずしも使用湯量が増加するとは限らない。これに対し、本実施の形態であれば、所定時間内使用熱量Ｑ＿ｔｉｍｅに基づく値であるΔＱについて、ΔＱ＞０の成否を判定することにより、使用湯量が実際に増加する傾向にあるかどうかを確認することができる。このため、蓄熱量不足予測手段２３ｅは、翌日の昼間時間帯に貯湯タンク１内の蓄熱量が不足するかどうかを高精度に予測することができる。
【００３８】
本実施の形態における所定時間内使用熱量Ｑ＿ｔｉｍｅは、一日のうちで集中的に湯が使用される最大の給湯負荷に相当する。本実施の形態であれば、このような所定時間内使用熱量Ｑ＿ｔｉｍｅを用いて蓄熱量不足予測手段２３ｅが予測を行うことで、翌日の昼間時間帯に貯湯タンク１内の蓄熱量が不足するかどうかをより高精度に予測することが可能となる。
【００３９】
ここで、夜間目標熱量Ｑｏ＿ｎｉｇｈｔを算出する方法の一例について説明する。使用熱量算出手段２３ａは、１日間の使用熱量の積算値Ｑ＿ｄａｙを計算する。そして、使用熱量算出手段２３ａは、１日前の日の使用熱量の積算値をＱ＿ｄａｙ１として記憶し、２日前の日の使用熱量の積算値をＱ＿ｄａｙ２として記憶する。同様にして、使用熱量算出手段２３ａは、ｎ日前までの所定期間分（例えば過去２週間分）について、個々の日の使用熱量の積算値を記憶する。Ｑ＿ｄａｙｎは、ｎ日前の日の使用熱量の積算値に相当する。また、使用熱量算出手段２３ａは、Ｑ＿ｄａｙ１からＱ＿ｄａｙｎの中の最大値をＱ＿ｄａｙ＿ｍａｘとして記憶する。
【００４０】
次に、目標熱量算出手段２３ｂは、使用熱量算出手段２３ａによって算出された所定期間分（例えば過去２週間分）の１日毎の使用熱量の積算値Ｑ＿ｄａｙ１〜Ｑ＿ｄａｙｎから、所定期間内（例えば過去２週間内）の１日間の使用熱量の平均値Ｑ＿ａｖｅを算出する。目標熱量算出手段２３ｂは、その算出したＱ＿ａｖｅに基づいて、次の式２により、当日に貯湯タンク１に貯める熱量の目標値である沸き上げ目標熱量Ｑｏを算出する。
Ｑｏ＝Ｑ＿ａｖｅ×放熱係数＋起動熱量    ・・・式２
【００４１】
ここで、放熱係数とは、ヒートポンプユニット２で加熱した熱量に対して、使用者が湯を使用するまでの間に貯湯タンク１から放熱することを考慮した補正係数であり、１よりも大きい値（例えば１．１）である。起動熱量とは、昼間時間帯の沸き上げ運転を開始するときの貯湯タンク１内の残湯量から演算されるタンク熱量条件（例えば３５００ｋｃａｌ）に相当する。
【００４２】
次に、夜間目標熱量算出手段２３ｃは、目標熱量算出手段２３ｂによって算出された沸き上げ目標熱量Ｑｏと、所定の夜間率（例えば０．８）とに基づいて、次の式３により、夜間目標熱量Ｑｏ＿ｎｉｇｈｔを算出する。
Ｑｏ＿ｎｉｇｈｔ＝Ｑｏ×夜間率    ・・・式３
【００４３】
以上のように、夜間目標熱量算出手段２３ｃは、過去複数日間の使用熱量の平均値であるＱ＿ａｖｅに基づいて算出される沸き上げ目標熱量Ｑｏに応じて、夜間目標熱量Ｑｏ＿ｎｉｇｈｔを算出する。
【００４４】
翌日の昼間時間帯に貯湯タンク１内の蓄熱量が不足すると蓄熱量不足予測手段２３ｅにより予測された場合、すなわちステップＳ３の処理がなされた場合には、原則として、沸き上げ運転制御手段２３ｄは、深夜時間帯の終了時までに貯湯タンク１に蓄える熱量を夜間目標熱量Ｑｏ＿ｎｉｇｈｔよりも多くする蓄熱量不足予防制御を行う（ステップＳ８）。蓄熱量不足予防制御においては、沸き上げ運転制御手段２３ｄは、深夜時間帯の終了時までに、夜間目標熱量Ｑｏ＿ｎｉｇｈｔよりも多い熱量を貯湯タンク１に蓄えるように、深夜沸き上げ運転を制御する。
【００４５】
前述したように、夜間目標熱量Ｑｏ＿ｎｉｇｈｔは、所定期間内（例えば過去２週間内）の使用熱量の平均値Ｑ＿ａｖｅに基づいて算出される。このため、使用湯量が増加する傾向があっても、夜間目標熱量Ｑｏ＿ｎｉｇｈｔは急には増えにくい。このため、蓄熱量不足予防制御が実行されなかったと仮定すると、寒波などによる外気温度低下の影響によって使用湯量が急増したときに、夜間目標熱量Ｑｏ＿ｎｉｇｈｔでは昼間時間帯において蓄熱量が足りなくなる。その結果、昼間時間帯に、料金が割高な電力を用いた湯切れ防止沸き上げ運転で生成することが必要な熱量が多くなり、不経済になる。
【００４６】
これとは対照的に、本実施の形態であれば、翌日の昼間時間帯に貯湯タンク１内の蓄熱量が不足すると蓄熱量不足予測手段２３ｅにより予測された場合に、深夜時間帯の終了時までに貯湯タンク１に蓄える熱量を夜間目標熱量Ｑｏ＿ｎｉｇｈｔよりも多くする蓄熱量不足予防制御が実行されることで、昼間時間帯に湯切れ防止沸き上げ運転で生成することが必要な熱量を低減でき、経済性を向上する上で有利になる。また、翌日の昼間時間帯に貯湯タンク１内の蓄熱量が不足するかどうかを蓄熱量不足予測手段２３ｅが精度良く予測することができる。このため、深夜時間帯の終了時までに貯湯タンク１に蓄える熱量を、過剰に増加させることを確実に抑制できるので、貯湯タンク１からの放熱による損失の増加を抑制できる。
【００４７】
ステップＳ８の蓄熱量不足予防制御において、沸き上げ運転制御手段２３ｄは、例えば、当日（今日）の所定時間内使用熱量Ｑ＿ｔｉｍｅ０と、前日までの複数日間（ｎ日間）における最大の所定時間内使用熱量Ｑ＿ｔｉｍｅ＿ｍａｘとの差であるΔＱの分だけ、深夜時間帯の終了時までに貯湯タンク１に蓄える熱量を、夜間目標熱量Ｑｏ＿ｎｉｇｈｔよりも多くしてもよい。この場合、沸き上げ運転制御手段２３ｄは、次の式４で計算されるＱｏ＿ｎｉｇｈｔ’に相当する熱量を、深夜時間帯の終了時までに貯湯タンク１に蓄えるように、深夜沸き上げ運転を制御する。
Ｑｏ＿ｎｉｇｈｔ’＝Ｑｏ×夜間率＋ΔＱ    ・・・式４
上記のようにすることで、翌日の昼間時間帯に湯切れ防止沸き上げ運転で生成することが必要な熱量を、前日までと同等に抑えることができる。また、深夜時間帯の終了時までに貯湯タンク１に蓄える熱量が必要以上に増加することを確実に抑制できる。
【００４８】
あるいは、沸き上げ運転制御手段２３ｄは、蓄熱量不足予防制御において、過去複数日間（ｎ日間）のうちで使用熱量が最大である日の使用熱量Ｑ＿ｄａｙ＿ｍａｘに応じて算出される熱量を深夜時間帯の終了時までに貯湯タンク１に蓄えるように沸き上げ運転を行ってもよい。この場合、沸き上げ運転制御手段２３ｄは、次の式５及び式６により計算されるＱｏ＿ｎｉｇｈｔ”に相当する熱量を、深夜時間帯の終了時までに貯湯タンク１に蓄えるように、深夜沸き上げ運転を制御する。
Ｑｏ’＝Ｑ＿ｄａｙ＿ｍａｘ×放熱係数＋起動熱量    ・・・式５
Ｑｏ＿ｎｉｇｈｔ”＝Ｑｏ’×夜間率    ・・・式６
上記のようにすることで、深夜時間帯の終了時までに貯湯タンク１に蓄える熱量を十分に増加させることが可能となるので、翌日の昼間時間帯に湯切れ防止沸き上げ運転で生成することが必要な熱量をより確実に抑制できる。
【００４９】
一方、蓄熱量不足予防制御を行わない場合には、沸き上げ運転制御手段２３ｄは、深夜時間帯の終了時までに、夜間目標熱量Ｑｏ＿ｎｉｇｈｔに等しい熱量を貯湯タンク１に蓄えるように、深夜沸き上げ運転を制御する（ステップＳ７）。
【００５０】
本実施の形態の貯湯式給湯装置１００は、深夜時間帯の終了時までに貯湯タンク１に蓄える熱量に関する設定（以下、「沸き上げ量関連設定」と称する）を使用者が行うことのできる設定手段を備える。本実施の形態では、リモコン２４が当該設定手段に相当する。沸き上げ量関連設定としては、例えば省エネモードを使用者が設定可能としてもよい。省エネモードでは、深夜時間帯の終了時までに貯湯タンク１に蓄える熱量が通常モードよりも少なくなるように制御される。また、沸き上げ量関連設定として、貯湯タンク１に蓄える熱量を少なめにする「少なめ」モードを使用者が設定可能としてもよい。また、沸き上げ量関連設定として、貯湯タンク１に蓄える熱量自体を使用者が設定可能としてもよい。
【００５１】
図２のフローチャートのステップＳ３で、翌日の昼間時間帯に貯湯タンク１内の蓄熱量が不足すると予測された場合には、処理はステップＳ５へ進む。ステップＳ５で、沸き上げ運転制御手段２３ｄは、沸き上げ量関連設定が使用者により設定されているかどうかを判断する。そして、沸き上げ量関連設定が使用者により設定されている場合には、処理はステップＳ７へ進み、沸き上げ運転制御手段２３ｄは、蓄熱量不足予防制御を実行しないようにする。このように、本実施の形態では、沸き上げ量関連設定がなされている場合には、沸き上げ運転制御手段２３ｄは、翌日の昼間時間帯に蓄熱量が不足すると予測された場合でも、蓄熱量不足予防制御を実行しない。沸き上げ量関連設定がなされている場合に蓄熱量不足予防制御を実行したと仮定すると、貯湯タンク１に蓄える熱量を抑制したいという使用者の意向に反する可能性がある。これに対し、本実施の形態であれば、沸き上げ量関連設定がなされている場合には蓄熱量不足予防制御を実行しないようにすることで、使用者の意向をより優先することができる。
【００５２】
ステップＳ５で沸き上げ量関連設定が使用者により設定されていなかった場合には、処理はステップＳ６へ進む。ステップＳ６で、沸き上げ運転制御手段２３ｄは、翌日の昼間時間帯に太陽光発電システム２００が発電した電力を活用した沸き上げ運転を行うことが予定されているかどうかを、外部機器から受信した情報に基づいて判断する。そして、翌日の昼間時間帯に太陽光発電システム２００が発電した電力を活用した沸き上げ運転を行うことが予定されている場合には、処理はステップＳ７へ進み、沸き上げ運転制御手段２３ｄは、蓄熱量不足予防制御を実行しないようにする。このように、本実施の形態では、翌日の昼間時間帯に太陽光発電システム２００が発電した電力を活用した沸き上げ運転を行うことが予定されている場合には、沸き上げ運転制御手段２３ｄは、翌日の昼間時間帯に蓄熱量が不足すると予測された場合でも、蓄熱量不足予防制御を実行しないようにする。これにより、翌日の昼間時間帯に太陽光発電システム２００が発電した電力をより確実に沸き上げ運転に活用することができる。
【００５３】
ステップＳ６で翌日の昼間時間帯に太陽光発電システム２００が発電した電力を活用した沸き上げ運転の予定がない場合には、ステップＳ８へ進み、蓄熱量不足予防制御が実行される。
【００５４】
翌日の昼間時間帯に蓄熱量が不足すると予測されていない日であっても、翌日の昼間時間帯に蓄熱量が不足すると蓄熱量不足予測手段２３ｅが予測した日から所定日数以内（例えば２週間以内）の間は、沸き上げ運転制御手段２３ｄは、原則として蓄熱量不足予防制御を行うようにしてもよい。前述したように、湯切れ防止沸き上げ運転を開始するときの蓄熱量であるＱ＿ｔｉｍｅ＿ｍａｘは、所定期間内の最大値である。このため、一旦Ｑ＿ｔｉｍｅ＿ｍａｘの値が更新されると、所定期間の間は、昼間時間帯に湯切れ防止沸き上げ運転が実行されやすくなる可能性がある。そこで、この所定期間の間は原則として蓄熱量不足予防制御を行うようにすることで、昼間時間帯に湯切れ防止沸き上げ運転が実行されることを確実に抑制することができる。その結果、経済性をさらに向上することができる。
【００５５】
上記の制御を実現するために、本実施の形態では、ステップＳ４において、沸き上げ運転制御手段２３ｄは、翌日の昼間時間帯に蓄熱量が不足すると蓄熱量不足予測手段２３ｅにより予測された日から所定日数以内であるかどうかを判断し、当該予測された日から所定日数以内である場合にはステップＳ５へ進み、当該予測された日から所定日数を超えている場合にはステップＳ７へ進む。
【００５６】
なお、蓄熱量不足予測手段２３ｅは、外気温度センサ２５に異常がある場合には、翌日の昼間時間帯に貯湯タンク１の蓄熱量が不足するかどうかの予測を実行しないようにすることが望ましい。これにより、翌日の昼間時間帯に貯湯タンク１の蓄熱量が不足するかどうかに関して、誤った予測が行われることを確実に防止できる。
【符号の説明】
【００５７】
１  貯湯タンク、  ２  ヒートポンプユニット、  ３  加熱循環回路、  ４  ＨＰ循環ポンプ、  ５ａ  第１の温度センサ、  ５ｂ  第２の温度センサ、  ５ｃ  第３の温度センサ、  ５ｄ  第４の温度センサ、  ５ｅ  第５の温度センサ、  ６  一般給湯側電動混合弁、  ７  給湯管、  ８  給水管、  ９  混合給湯管、  １０  風呂給湯側電動混合弁、  １１  風呂側循環回路、  １２  電磁弁、  １３  風呂循環ポンプ、  １４  熱交換器、  １５  タンク側循環回路、  １６  タンク循環ポンプ、  １７  混合風呂管、  １８  給湯用流量センサ、  １９  給湯用温度センサ、  ２０  風呂用流量センサ、  ２１  風呂用温度センサ、  ２２  給水温度センサ、  ２３  制御部、  ２３ａ  使用熱量算出手段、  ２３ｂ  目標熱量算出手段、  ２３ｃ  夜間目標熱量算出手段、  ２３ｄ  沸き上げ運転制御手段、  ２３ｅ  蓄熱量不足予測手段、  ２４  リモコン、  ２５  外気温度センサ、  ２６  タンクユニット、  １００  貯湯式給湯装置、  ２００  太陽光発電システム
【図１】
2020076527.tif 000003
【図２】
2020076527.tif 000004