(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の貯湯式給湯機と、
予め設定された集中負荷時間帯に前記複数の前記貯湯式給湯機が消費することを許容される合計の電力である許容合計電力の値と、前記集中負荷時間帯に同時に沸き上げ運転を行うと想定する前記貯湯式給湯機の台数である想定同時運転台数とに基づいて、各々の前記貯湯式給湯機が前記集中負荷時間帯に沸き上げ運転を行う場合の消費電力または加熱能力を制限する制限手段と、
を備え、
前記集中負荷時間帯に沸き上げ運転を行っている前記貯湯式給湯機の台数が前記想定同時運転台数より少ない場合には、前記制限手段は、前記複数の貯湯式給湯機の合計の消費電力が前記許容合計電力を超えない範囲で、沸き上げ運転を行っている前記貯湯式給湯機の消費電力または加熱能力の制限を緩和する貯湯式給湯システム。
【請求項２】
複数の貯湯式給湯機と、
予め設定された集中負荷時間帯に前記複数の前記貯湯式給湯機が消費することを許容される合計の電力である許容合計電力の値と、前記集中負荷時間帯に同時に沸き上げ運転を行うと想定する前記貯湯式給湯機の台数である想定同時運転台数とに基づいて、各々の前記貯湯式給湯機が前記集中負荷時間帯に沸き上げ運転を行う場合の消費電力または加熱能力を制限する制限手段と、
を備え、
各々の前記貯湯式給湯機は、
発生した負荷の大きさおよび発生した時間帯のパターンである負荷パターンを学習する手段と、
前記学習された負荷パターンと、通常の加熱能力の値とに基づいて、負荷に対して湯切れの無いように、蓄熱量が低下したときに沸き上げ運転を開始する閾値とする通常起動蓄熱量を求める手段と、
前記学習された負荷パターンと、前記制限手段により制限された加熱能力である制限加熱能力の値とに基づいて、負荷に対して湯切れの無いように、蓄熱量が低下したときに沸き上げ運転を開始する閾値とする制限起動蓄熱量を求める手段と、
前記集中負荷時間帯が開始するまでの時間が所定時間以内である場合には、蓄熱量が、前記通常起動蓄熱量と前記制限起動蓄熱量との大きい方よりも小さくなったときに、前記制限加熱能力にて沸き上げ運転を開始する制御手段と、
を有する貯湯式給湯システム。
【請求項３】
複数の貯湯式給湯機と、
予め設定された集中負荷時間帯に前記複数の前記貯湯式給湯機が消費することを許容される合計の電力である許容合計電力の値と、前記集中負荷時間帯に同時に沸き上げ運転を行うと想定する前記貯湯式給湯機の台数である想定同時運転台数とに基づいて、各々の前記貯湯式給湯機が前記集中負荷時間帯に沸き上げ運転を行う場合の消費電力または加熱能力を制限する制限手段と、
を備え、
前記複数の前記貯湯式給湯機は、各世帯に１台ずつ設けられるものであり、
各々の前記貯湯式給湯機は、水を加熱する加熱手段と、湯を貯留するタンクとを備える貯湯式給湯システム。
【請求項４】
各々の前記貯湯式給湯機は、
発生した負荷の大きさおよび発生した時間帯のパターンである負荷パターンを学習する手段と、
前記学習された負荷パターンと、前記制限手段により制限された加熱能力である制限加熱能力の値とに基づいて、負荷に対して湯切れの無いように、前記集中負荷時間帯の開始時までに蓄熱する必要のある熱量である集中負荷時間帯事前蓄熱量を算出する手段と、
前記集中負荷時間帯の開始時までに前記集中負荷時間帯事前蓄熱量を確保するように沸き上げ運転を行う制御手段と、
を有する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の貯湯式給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯式給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
タンクに湯を貯え、このタンクから需要端側へ湯を供給する貯湯式給湯機が広く用いられている。貯湯式給湯機は、加熱手段の加熱能力が比較的小さいもの、あるいは加熱手段の起動時における能力の立ち上りが遅いものに、特に適した方式の給湯機である。貯湯式給湯機では、負荷の発生に対して湯切れが生じることのないように、事前に加熱手段により湯を沸き上げ、タンクに溜めておく必要がある。貯湯式給湯機では、主に、電気料金が割安となる深夜時間帯に沸き上げ運転を行い、タンクに湯を溜める、すなわちタンクに蓄熱することが一般的である。
【０００３】
集合住宅の各世帯において貯湯式給湯機が用いられるような場合を想定すると、深夜時間帯の終了時刻に近い時間には、全世帯の貯湯式給湯機が沸き上げ運転を行っており、集合住宅全体としての需要電力が高くなる可能性がある。特許文献１には、このような場合に需要電力を平準化するため、複数の貯湯式給湯機と相互に通信可能に接続される給湯機制御手段を設け、深夜の沸き上げ運転のタイミングを貯湯式給湯機ごとに変える技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−９７９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数の貯湯式給湯機が同時に沸き上げ運転を行う状況は、深夜時間帯に限らず、例えば、夕方の入浴時に低下する蓄熱量を回復する状況でも発生し易い。しかしながら、入浴時に低下した蓄熱量を回復させる沸き上げ運転のタイミングを単に世帯ごとにずらすと、タイミングを遅らせた世帯の貯湯式給湯機においては、蓄熱量の回復が間に合わず、湯切れ発生に繋がる可能性がある。一方、安全をみて、すべての貯湯式給湯機が、入浴時間帯より前に、入浴時間帯の負荷をすべて沸き上げて蓄熱するように運転すれば、単に沸き上げ運転のタイミングを世帯ごとにずらすだけで、湯切れを回避しながら沸き上げ運転の集中を回避することができる。しかしながら、その場合には、すべての貯湯式給湯機が大きな蓄熱量をタンクに長時間保持することになるため、放熱ロスが多くなり、システム全体の省エネルギーを低下させるという問題がある。
【０００６】
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、負荷が集中する集中負荷時間帯に複数の貯湯式給湯機が消費する合計電力を抑制するとともに、システム全体での沸き上げ量を抑制し、省エネルギーを向上させることのできる貯湯式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】
【０００７】
本発明に係る貯湯式給湯システムは、複数の貯湯式給湯機と、予め設定された集中負荷時間帯に複数の貯湯式給湯機が消費することを許容される合計の電力である許容合計電力の値と、集中負荷時間帯に同時に沸き上げ運転を行うと想定する貯湯式給湯機の台数である想定同時運転台数とに基づいて、各々の貯湯式給湯機が集中負荷時間帯に沸き上げ運転を行う場合の消費電力または加熱能力を制限する制限手段と、を備え、集中負荷時間帯に沸き上げ運転を行っている貯湯式給湯機の台数が想定同時運転台数より少ない場合には、制限手段は、複数の貯湯式給湯機の合計の消費電力が許容合計電力を超えない範囲で、沸き上げ運転を行っている貯湯式給湯機の消費電力または加熱能力の制限を緩和するものである。
また、本発明に係る貯湯式給湯システムは、複数の貯湯式給湯機と、予め設定された集中負荷時間帯に複数の貯湯式給湯機が消費することを許容される合計の電力である許容合計電力の値と、集中負荷時間帯に同時に沸き上げ運転を行うと想定する貯湯式給湯機の台数である想定同時運転台数とに基づいて、各々の貯湯式給湯機が集中負荷時間帯に沸き上げ運転を行う場合の消費電力または加熱能力を制限する制限手段と、を備え、各々の貯湯式給湯機は、発生した負荷の大きさおよび発生した時間帯のパターンである負荷パターンを学習する手段と、学習された負荷パターンと、通常の加熱能力の値とに基づいて、負荷に対して湯切れの無いように、蓄熱量が低下したときに沸き上げ運転を開始する閾値とする通常起動蓄熱量を求める手段と、学習された負荷パターンと、制限手段により制限された加熱能力である制限加熱能力の値とに基づいて、負荷に対して湯切れの無いように、蓄熱量が低下したときに沸き上げ運転を開始する閾値とする制限起動蓄熱量を求める手段と、集中負荷時間帯が開始するまでの時間が所定時間以内である場合には、蓄熱量が、通常起動蓄熱量と制限起動蓄熱量との大きい方よりも小さくなったときに、制限加熱能力にて沸き上げ運転を開始する制御手段と、を有するものである。
また、本発明に係る貯湯式給湯システムは、複数の貯湯式給湯機と、予め設定された集中負荷時間帯に複数の貯湯式給湯機が消費することを許容される合計の電力である許容合計電力の値と、集中負荷時間帯に同時に沸き上げ運転を行うと想定する貯湯式給湯機の台数である想定同時運転台数とに基づいて、各々の貯湯式給湯機が集中負荷時間帯に沸き上げ運転を行う場合の消費電力または加熱能力を制限する制限手段と、を備え、複数の貯湯式給湯機は、各世帯に１台ずつ設けられるものであり、各々の貯湯式給湯機は、水を加熱する加熱手段と、湯を貯留するタンクとを備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、負荷が集中する集中負荷時間帯に複数の貯湯式給湯機が消費する合計電力を抑制するとともに、システム全体での沸き上げ量を抑制し、省エネルギーを向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１の貯湯式給湯システムを示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１の貯湯式給湯システムが備える貯湯式給湯機の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機内の信号の流れを表すブロック図である。
【図４】深夜時間帯の沸き上げ運転の概要を説明する図である。
【図５】追加沸き上げ運転および集中負荷時間帯事前沸き上げ運転の概要を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態２の貯湯式給湯システムが備える貯湯式給湯機における追加沸き上げ運転の概要を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１１】
実施の形態１．
≪機器構成≫
図１は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯システムを示す構成図である。図１に示すように、本実施の形態１の貯湯式給湯システム１は、集中コントローラ７と、複数の貯湯式給湯機８とを備えている。複数の貯湯式給湯機８は、例えば集合住宅等の施設の各世帯に１台ずつ設けられたものである。図２は、本実施の形態１の貯湯式給湯システム１が備える貯湯式給湯機８の構成図である。貯湯式給湯システム１が備える複数の貯湯式給湯機８は、ほぼ同様の構成であるため、そのうちの一つの貯湯式給湯機８について代表して説明する。
【００１２】
図２に示すように、貯湯式給湯機８は、タンク１０、加熱手段２０、沸き上げポンプ３１、追焚きポンプ３２、浴槽ポンプ３３、湯栓温調弁４１、追焚き熱交換器５、沸き上げ往き配管３０１ａ、沸き上げ戻り配管３０１ｂ、給水配管３０２、高温導出配管３０３、温調配管３０４、湯栓配管３０５、浴槽往き配管３０６ａ、浴槽戻り配管３０６ｂ、追焚き往き配管３０７ａ、追焚き戻り配管３０７ｂ、および個別制御手段１００等を備えている。
【００１３】
タンク１０内には、上側が高温、下側が低温となる温度成層を形成して、湯水が貯留される。加熱手段２０は、タンク１０内から導かれる水を沸き上げて高温水にする。この加熱手段２０は、例えばヒートポンプを用いて構成される。また、加熱手段２０は、例えばインバータ制御などを用いて、加熱能力を可変に設定することができる構成であることが好ましい。沸き上げ往き配管３０１ａは、タンク１０内の水を加熱手段２０に導く。沸き上げ戻り配管３０１ｂは、加熱手段２０で沸き上げられた高温水をタンク１０に導く。給水配管３０２は、水道等の水源から供給される低温水をタンク１０の下部に導く。
【００１４】
高温導出配管３０３は、タンク１０の上部から導出する高温水を通す。温調配管３０４は、水道等の水源に接続される給水配管３０２から分岐して湯栓温調弁４１に低温水（市水）を導く。湯栓温調弁４１は、タンク１０の上部から高温導出配管３０３により導出された高温水と、温調配管３０４により供給される低温水とを混合することにより温度調節する。湯栓温調弁４１にて温度調節された湯は、湯栓配管３０５を通って、蛇口、シャワーなどの湯栓（図示省略）から放出され、あるいは浴槽６に湯張りされる。浴槽６は、入浴用の４０℃前後の湯が溜められる。
【００１５】
追焚き熱交換器５は、タンク１０の上部から導出された高温水と、浴槽６から循環する浴槽水とを熱交換することにより、浴槽水を加熱する。浴槽戻り配管３０６ｂは、浴槽６内の浴槽水を追焚き熱交換器５に導く。浴槽往き配管３０６ａは、追焚き熱交換器５で加熱された浴槽水を浴槽６に導く。追焚き往き配管３０７ａは、タンク１０の上部の高温水を追焚き熱交換器５に導く。追焚き戻り配管３０７ｂは、追焚き熱交換器５で浴槽６からの浴槽水と熱交換して温度低下した湯をタンク１０に導く。
【００１６】
沸き上げポンプ３１は、沸き上げ往き配管３０１ａの途中に接続される。追焚きポンプ３２は、追焚き戻り配管３０７ｂの途中に接続される。浴槽ポンプ３３は、浴槽戻り配管３０６ｂの途中に接続される。
【００１７】
タンク１０には、高さ方向に間隔をおいて、貯湯温度センサ５０１ａ〜５０１ｆが設けられている。図示の構成では、貯湯温度センサ５０１ａ〜５０１ｆの個数を６個としているが、この個数はこれに限定されるものではなく、タンク１０の内部の温度分布をより高精度に測定するのに充分な数の温度センサを設けるようにしてもよい。沸き上げ戻り配管３０１ｂには、加熱手段２０の下流側にて、沸き上げられた高温水の温度を検出する沸き上げ温度センサ５０２が設けられている。給水配管３０２には、給水温度を検出する給水温度センサ５０４が設けられている。タンク１０の上部には、タンク１０から導出される高温水の温度を検出する導出温度センサ５０３が設けられている。湯栓配管３０５には、湯栓に供給される湯温を検出する湯栓温度センサ５０５が設けられている。浴槽戻り配管３０６ｂには、浴槽６から追焚き熱交換器５に流れ込む浴槽戻り温度を検出する浴槽戻り温度センサ５０６が設けられている。なお、この浴槽戻り温度センサ５０６は、定期的に浴槽ポンプ３３を運転させることにより、浴槽温度を検出する手段として利用してもよい。追焚き戻り配管３０７ｂには、追焚き熱交換器５からタンク１０に戻る湯の温度（追焚き戻り温度）を検出する追焚き戻り温度センサ５０７が設けられている。なお、追焚き戻り温度は、センサでの検出に代えて、追焚きポンプ３２の回転数、浴槽ポンプ３３の回転数、高温水導出温度、および浴槽戻り温度等から推定してもよい。湯栓配管３０５には、需要端側で使用される湯量を検出する湯栓流量センサ６０１が設けられている。
【００１８】
個別制御手段１００は、上述した各センサで検出される情報等に基づいて、加熱手段２０、沸き上げポンプ３１、追焚きポンプ３２、浴槽ポンプ３３、湯栓温調弁４１等の動作を制御することにより、貯湯式給湯機８の運転動作を制御する。個別制御手段１００は、上述したセンサで検出される情報に基づいて、湯栓負荷、追焚き負荷、タンク１０内の貯湯状態等を算出する。また、個別制御手段１００には、当該世帯の人数等の世帯情報、浴槽６のサイズ（容量）に関する情報等が記憶されている。
【００１９】
図１に示すように、集中コントローラ７は、各世帯の貯湯式給湯機８の個別制御手段１００と相互に通信可能に接続される。集中コントローラ７は、各世帯の貯湯式給湯機８の個別制御手段１００との通信により、各世帯の湯栓負荷、追焚き負荷、貯湯状態、世帯情報、浴槽サイズなどの情報を取得する。集中コントローラ７は、各世帯の貯湯式給湯機８の個別制御手段１００に特定の制御情報を指示することにより、各世帯の貯湯式給湯機８の運転動作を制御する。
【００２０】
図３は、本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機８内の信号の流れを表すブロック図である。図３に示すように、個別制御手段１００は、蓄熱量算出手段１０１、必要熱量予測手段１０４、沸き上げ制御手段１０５、弁制御手段１０６、目標温度設定手段１０７、ポンプ制御手段１０８、沸き上げモード設定手段１０９、および負荷設定手段１１０等を有する。
【００２１】
個別制御手段１００には、時刻検出手段（タイマー）２００、貯湯温度センサ５０１ａ〜５０１ｆ、沸き上げ温度センサ５０２、導出温度センサ５０３、給水温度センサ５０４、湯栓温度センサ５０５、浴槽戻り温度センサ５０６、追焚き戻り温度センサ５０７、および、湯栓流量センサ６０１からの情報が入力される。個別制御手段１００は、入力されたこれらの情報に基づいて、加熱手段２０、沸き上げポンプ３１、追焚きポンプ３２、浴槽ポンプ３３、湯栓温調弁４１等を制御する。
【００２２】
目標温度設定手段１０７は、リモコン等のユーザーインターフェース装置（図示省略）を介してユーザーから受ける指示などに基づき、湯栓からの放出にてシャワーや浴槽６に供給する湯の温度、浴槽６の保温または追焚きの際に制御目標とする温度などを設定する。
【００２３】
負荷設定手段１１０は、ユーザーインターフェース装置（図示省略）を介してユーザーから受ける指示などに基づき、浴槽６への湯張り量、入浴人数、湯張り時刻、入浴時間帯、浴槽保温時間帯、および、浴槽６の温度制御の方法などを設定する。ここで、浴槽６の温度制御方法とは、例えば、浴槽温度を所定の範囲内に維持する自動保温モード、中低温まで冷めた浴槽温度を一括して目標温度まで昇温する一括追焚きモード、湯切れ回避および省エネルギーに不利になるが追焚き能力を優先する急速追焚きモード、などの複数のモードから選択する形で設定する。
【００２４】
蓄熱量算出手段１０１は、貯湯温度センサ５０１ａ〜５０１ｆの情報に基づいてタンク１０内の湯の有する蓄熱量の内で湯栓負荷に有効な蓄熱量を算出する。例えば、湯栓負荷においてはタンク１０内の湯の有する熱エネルギーを混合によって低温水に与えて使用するため、熱エネルギーの基準温度を給水温度としてタンク容積に関して積分することにより求められる。また、ここでは所定の温度（例えば４５℃）以上の湯の領域に関してのみ積分して算出しても良い。
【００２５】
また、蓄熱量算出手段１０１は、貯湯温度センサ５０１ａ〜５０１ｆの情報、および、目標温度設定手段１０７で設定された目標温度に基づいて、タンク１０内の湯の有する蓄熱量の内で、追焚きに有効な蓄熱量を算出する。例えば、追焚きにおいては追焚き往き配管３０７ａを通じて追焚き熱交換器５に導かれた高温水は、追焚き熱交換器５において浴槽水に熱を供給して温度が低下し、追焚き戻り配管３０７ｂからタンク１０に戻される。従って、タンク１０内の湯の有する熱エネルギーの内、追焚きにおいて有効に利用される熱エネルギーは、貯湯温度から追焚き戻り温度を減算した部分である。つまり、追焚き熱交換器５からタンク１０に戻る追焚き戻り温度を熱エネルギーの基準温度としてタンク容積に関して積分することにより追焚きに有効な蓄熱量が求められる。ここで、追焚き戻り温度は、目標温度設定手段１０７からの情報と、浴槽戻り温度センサ５０６の情報とに基づいて予測してもよい。例えば、浴槽温度を目標浴槽温度で一定と仮定し、これに追焚き熱交換器５の性能に依存した所定の温度差を加えて追焚き戻り温度を予測してもよい。また、浴槽温度を現在の浴槽温度と目標浴槽温度の平均値で一定と仮定し、次いで追焚き熱交換器５の性能に依存した所定の温度差を加えることによって追焚き戻り温度を予測してもよい。
【００２６】
必要熱量予測手段１０４は、過去のユーザーの湯栓負荷の実績、または所定の設計値に基づいて、湯栓負荷に対して湯切れを回避するために必要な蓄熱量を予測する。例えば過去のユーザーの湯栓負荷実績に基づく場合、必要熱量予測手段１０４は、時刻検出手段２００、湯栓温度センサ５０５、および、湯栓流量センサ６０１からの情報に基づいて、発生した湯栓負荷の大きさおよび発生した時間帯を毎日記録することにより、湯栓負荷が発生するパターンである湯栓負荷パターンを学習する。そして、必要熱量予測手段１０４は、その学習した湯栓負荷パターンに対して、所定の加熱能力による沸き上げ運転を同時に実施することも考慮して、湯切れが発生しない必要熱量を予測する。ここで、必要熱量は、所定の時間間隔における合計負荷からその時間間隔において沸き上げ可能な熱量を減算することによって求めることができる。また、所定の時間間隔の開始時刻および終了時刻として設定可能な全ケースに対して必要熱量を算出し、その最大値を以て必要熱量を定める場合に最も信頼性の高い必要熱量が求まる。また、所定の設計値に基づいて必要熱量を定める場合は、例えば、一般的に多量の湯栓負荷が予測される時間帯（例えば１７時〜２３時）は必要熱量を大きく設計し、それ以外の時間帯は必要熱量を小さく設計する方法がある。例えば、必要熱量を大きく設計する場合は４２℃換算で３００Ｌとし、必要熱量を小さく設計する場合は４２℃換算で５０Ｌとする。
【００２７】
更に、必要熱量予測手段１０４は、過去のユーザーの追焚き負荷の実績、または現在の浴槽６の温度および湯量の状況、あるいはその両方の情報に基づいて、追焚きに必要な蓄熱量を予測する。追焚き負荷は、浴槽６の温度を現時点の温度から目標浴槽温度まで上昇させるのに必要な熱量であり、浴槽６の湯量（例えば２００Ｌ）に、目標浴槽温度（例えば４０℃）と現時点の浴槽温度（例えば３０℃）との差を乗算し、更に水の密度（例えば１ｋｇ／Ｌ）および比熱（例えば１ｋｃａｌ／ｇ℃）を乗算して算出される。ここで、浴槽６の湯量は、例えば、一般的な値（例えば２００Ｌ）を使用してもよいし、ユーザーが設定する値を使用してもよい。また、タンク１０から浴槽６に湯を直接放出する構成の場合には、当該放出経路に流量計を設置し、流量の積算値を浴槽６の湯量とみなしてもよい。また、当該構成において、例えば浴槽戻り配管３０６ｂ内に圧力センサなどによる水位検出手段を設け、タンク１０から浴槽６への湯の直接放出の際に、積算流量と水位との相関を初期学習しておき、その後は逆に水位から推定される浴槽６の湯量を使用してもよい。また、過去の追焚き負荷を学習して記憶する機能を有する場合には、当該学習結果の過去所定期間内の最大値あるいは平均値といった形で当日の追焚き負荷を予測してもよい。ここで、追焚き負荷の学習は、浴槽６の湯量と、追焚き運転の開始時と終了時との温度差とから算出される値に基づいて学習してもよいし、浴槽戻り配管３０６ｂあるいは浴槽往き配管３０６ａを循環する流量を、流量計で直接的に検出するか、あるいは浴槽ポンプ３３への制御信号から間接的に算出した値と、追焚き熱交換器５の浴槽水の出入り口の温度差とから算出される値に基づいて学習してもよい。また、追焚きに必要な蓄熱量の予測に際し、追焚き負荷そのものを必要な蓄熱量としても良いし、追焚き運転中に加熱手段２０が沸き上げ可能な熱量を減算した値を必要な蓄熱量としても良い。
【００２８】
必要熱量予測手段１０４は、湯栓負荷に対して湯切れを回避するために必要な蓄熱量と、追焚きに必要な蓄熱量とを上記のようにして予測し、両者を合計することにより、一日の負荷パターンに対して湯切れの無いようにするために現時点で確保するべき蓄熱量を予測することができる。
【００２９】
沸き上げ制御手段１０５は、必要熱量予測手段１０４により予測される必要な蓄熱量に対してタンク１０内の蓄熱量が不足しないように、また、一日の負荷の中で所定の比率を所定時間帯に一括で沸き上げるように、加熱手段２０の起動、運転状態および停止等を制御することにより、沸き上げ運転を制御する。
【００３０】
弁制御手段１０６は、目標温度設定手段１０７で設定された目標温度に基づいて、湯栓温調弁４１から流出する湯が目標温度に近づくように湯栓温調弁４１の動作を制御する。
【００３１】
ポンプ制御手段１０８は、沸き上げポンプ３１、追焚きポンプ３２、浴槽ポンプ３３、の回転数を制御し、ポンプ循環量を調節する。
【００３２】
沸き上げモード設定手段１０９は、ユーザーインターフェース装置（図示省略）を介してユーザーから受ける指示などに基づき、貯湯式給湯機８を全体として省エネルギー優先で制御するか、湯切れ回避優先で制御するか、などを設定する。
【００３３】
以上、本実施の形態１における機器構成について説明した。次に、本実施の形態１における貯湯式給湯機８の運転動作について更に説明する。
【００３４】
≪基本的運転動作≫
まず、各貯湯式給湯機８の基本的な運転動作を説明する。
【００３５】
［沸き上げ運転］
タンク１０の下部から、給水配管３０２を通じて低温の水を注入して溜める。タンク１０の下部から溜められた低温の水は、沸き上げポンプ３１によって沸き上げ往き配管３０１ａに引き込まれ、加熱手段２０に導かれる。加熱手段２０は、導かれた低温の水を加熱して、高温水に沸き上げる。沸き上げられた高温水は、沸き上げ戻り配管３０１ｂを通じてタンク１０の上部から流入し、溜められる。
【００３６】
［湯栓出湯動作］
タンク１０の上部から溜められた高温水は、湯が使用される需要端側の要求に応じて、高温導出配管３０３から流出し、湯栓温調弁４１に導かれる。湯栓温調弁４１は、給水配管３０２から分岐させた温調配管３０４を通じて低温水を導き、タンク１０から導いた高温水と混合させ、湯栓配管３０５を通じて蛇口やシャワー、あるいは浴槽６などの需要端側へ供給する。
【００３７】
［追焚き運転］
タンク１０に溜められた高温水は、ユーザーの操作により強制的に、あるいは、浴槽戻り温度センサ５０６によって定期的に検出される浴槽温度が目標温度よりも所定量以上小さくなった時に自動的に、追焚き運転によって浴槽温度を上昇させるために、追焚き往き配管３０７ａを通って、追焚き熱交換器５に導かれる。また、このタイミングと概ね同時に、浴槽６に溜められた浴槽水は、浴槽戻り配管３０６ｂを通って、追焚き熱交換器５に導かれる。追焚き熱交換器５で浴槽水へ熱を与えて温度の低下したタンク１０からの湯は、追焚き戻り配管３０７ｂを通ってタンク１０に戻る。また、追焚き熱交換器５で熱を受け取って温度の上昇した浴槽水は、浴槽往き配管３０６ａを通って浴槽６に戻る。次いで、ユーザーの操作により強制的に、あるいは、浴槽戻り温度センサ５０６によって検出される浴槽温度が目標温度よりも所定量以上大きくなったときに自動的に、追焚き運転が終了する。
【００３８】
≪一般的な沸き上げ運転≫
次に、各貯湯式給湯機８において一般的に行われる沸き上げ運転を説明する。
［深夜沸き上げ運転］
貯湯式給湯システム１が備える各貯湯式給湯機８は、深夜時間帯の安価な電気料金を活用するため、あるいは、各世帯の起床後の負荷発生に対応するため、深夜時間帯に沸き上げ運転を行う。図４は、深夜時間帯の沸き上げ運転の概要を説明する図である。深夜時間帯の沸き上げ運転は、想定される一日の負荷の全量を蓄熱するように実施しても良いし、省エネルギーとのバランスを考慮して一日の負荷の８割程度を蓄熱するように実施しても良いし、例えば６５℃〜７０℃といった低めの温度にタンク１０の全量を沸き上げても良い。あるいは、電気料金が一日中一律となる契約の場合などには、省エネルギーを最優先して、湯切れ回避可能な最低限の蓄熱量としても良い。
【００３９】
［追加沸き上げ運転］
想定される一日の負荷の全量を深夜沸き上げ運転にて蓄熱しない場合、集中的な負荷に対して湯切れを回避するために、追加沸き上げ運転が必要になる場合がある。追加沸き上げ運転は、現在の蓄熱量が、必要熱量予測手段１０４の予測する必要な蓄熱量を下回る時に、沸き上げ運転を開始する方法がある。あるいは、負荷の量およびタイミングを予測し、加熱手段２０の加熱能力を考慮し、湯切れの無いタイミングで沸き上げ運転を開始する方法もある。
【００４０】
［最低蓄熱量沸き上げ運転］
深夜沸き上げ運転と追加沸き上げ運転とによって、一日の負荷に足りるだけの蓄熱を行った後は、理想的には沸き上げ運転を行わなくても湯切れとはならない。しかしながら、想定以上のユーザーの負荷変動に対応するため、最低蓄熱量（例えば、４２℃換算で５０Ｌに相当する蓄熱量）を維持するように沸き上げ運転を行う。例えば、蓄熱量が最低蓄熱量以下になった場合に沸き上げ運転を開始し、蓄熱量が最低蓄熱量以上まで回復したら、沸き上げ運転を終了するような運転方法がある。
【００４１】
≪本実施の形態１の特徴的な動作≫
以下に、本実施の形態１の特徴的な動作について説明する。本実施の形態１の貯湯式給湯システム１は、世帯数Ｎａｌｌの集合住宅の各世帯に１台ずつ設置された貯湯式給湯機８、すなわち、全台数Ｎａｌｌの貯湯式給湯機８を備える。本実施の形態１では、例えば入浴が行われる時間帯のように、貯湯式給湯機８において負荷が集中して発生する時間帯を集中負荷時間帯として予め設定しておく。以下の説明では、１７時〜２３時が集中負荷時間帯として設定されるものとする。このような本実施の形態１の貯湯式給湯システム１に対し、集中負荷時間帯において、全台数Ｎａｌｌの貯湯式給湯機８が消費する合計の電力を、予め設定された許容合計電力Ｗｕｂ以下に抑制することが要求されるものとする。本実施の形態１の貯湯式給湯システム１は、入浴時に減少する蓄熱量を回復する追加沸き上げ運転を実施する貯湯式給湯機８が多数集中しやすい時間帯において、湯切れ回避と合計電力抑制を両立して実現する制約条件の下で、貯湯式給湯システム１全体の省エネルギーを向上することを目的としている。
【００４２】
［集中負荷時間帯事前沸き上げ運転］
集中コントローラ７は、集中負荷時間帯に沸き上げ運転を同時に実施可能な貯湯式給湯機８の台数Ｎｕｂを求める。この台数Ｎｕｂを「許容同時運転台数Ｎｕｂ」と称する。許容同時運転台数Ｎｕｂは、例えば、貯湯式給湯機８一台当たりの平均的な消費電力Ｗｉの値で許容合計電力Ｗｕｂを除算して求められる。平均的な消費電力Ｗｉの値は、各貯湯式給湯機８の情報を事前に専門業者が手動で集中コントローラ７に入力しても良いし、あるいは、集中コントローラ７が各貯湯式給湯機８の個別制御手段１００と通信することにより取得しても良い。あるいは、集中コントローラ７から各貯湯式給湯機８の個別制御手段１００に対し、消費電力がＷｉとなるように制御命令を出しても良い。また、各貯湯式給湯機８の消費電力Ｗｉの推定においては、代表的な定格条件における値を用いても良いし、当日の外気温度、給水温度、タンク１０の貯湯状態、加熱手段２０による沸き上げ温度、等に基づいて推定しても良い。
【００４３】
集中コントローラ７は、許容同時運転台数Ｎｕｂに所定の補正係数Ｋｕｂを乗算した補正後の許容同時運転台数Ｋｕｂ・Ｎｕｂを算出する。ここで、補正係数Ｋｕｂは、集中負荷時間帯の合計電力をより確実に許容合計電力Ｗｕｂ以下にするために１より小さい値としても良いし、あるいは、集中負荷時間帯に各貯湯式給湯機８が追加沸き上げ運転を行うタイミングがずれる可能性を考慮して１より大きい値としても良い。補正後の許容同時運転台数Ｋｕｂ・Ｎｕｂは、更に、小数点以下を切り捨てまたは四捨五入して、自然数とされる。以下の説明では、このようにして自然数とされた補正後の許容同時運転台数Ｋｕｂ・Ｎｕｂの値を単に許容同時運転台数Ｋｕｂ・Ｎｕｂと呼ぶ。なお、全台数Ｎａｌｌ＞許容同時運転台数Ｋｕｂ・Ｎｕｂ＞１である。
【００４４】
本実施の形態１では、全台数Ｎａｌｌの貯湯式給湯機８うち、許容同時運転台数Ｋｕｂ・Ｎｕｂの貯湯式給湯機８については、集中負荷時間帯に追加沸き上げ運転を実施することを許容する。一方、残りの台数（Ｎａｌｌ−Ｋｕｂ・Ｎｕｂ）の貯湯式給湯機８については、後述する集中負荷時間帯事前沸き上げ運転を実施することにより、集中負荷時間帯に追加沸き上げ運転を実施しないように抑制する。
【００４５】
全台数Ｎａｌｌの貯湯式給湯機８のうちから、集中負荷時間帯の追加沸き上げ運転を許容する、許容同時運転台数Ｋｕｂ・Ｎｕｂの貯湯式給湯機８を選定する方法について以下に説明する。貯湯式給湯システム１では、各々の貯湯式給湯機８について、集中負荷時間帯に発生する負荷をまかなう蓄熱量をタンク１０に確保することの難易度を評価する。この難易度を以下「集中負荷蓄熱難易度」と称する。本実施の形態１では、集中負荷蓄熱難易度を評価する指標（評価関数）として、集中負荷蓄熱容易性なる数値を算出する。集中負荷蓄熱容易性の値が大きいほど、集中負荷蓄熱難易度が低いこと、すなわち集中負荷時間帯に発生する負荷をまかなう蓄熱量をタンク１０に蓄熱することが容易であること、を意味する。逆に、集中負荷蓄熱容易性の値が小さいほど、集中負荷蓄熱難易度が高いこと、すなわち集中負荷時間帯に発生する負荷をまかなう蓄熱量をタンク１０に蓄熱することが容易でないこと、を意味する。
【００４６】
集中コントローラ７は、各々の貯湯式給湯機８の個別制御手段１００との通信により取得した情報に基づいて、各々の貯湯式給湯機８についての集中負荷蓄熱容易性の値を算出し、それらの集中負荷蓄熱容易性の値を比較する。そして、集中コントローラ７は、集中負荷蓄熱容易性の値の低い方から順に、許容同時運転台数Ｋｕｂ・Ｎｕｂと同数の貯湯式給湯機８を選定する。この選定された許容同時運転台数Ｋｕｂ・Ｎｕｂと同数の貯湯式給湯機８を集中負荷蓄熱困難機と呼ぶ。集中負荷蓄熱困難機に選定された許容同時運転台数Ｋｕｂ・Ｎｕｂと同数の貯湯式給湯機８は、集中負荷蓄熱難易度の高いグループに相当する。また、全台数Ｎａｌｌの貯湯式給湯機８のうち、集中負荷蓄熱困難機に選定されていない台数（Ｎａｌｌ−Ｋｕｂ・Ｎｕｂ）の貯湯式給湯機８を集中負荷蓄熱容易機と呼ぶ。台数（Ｎａｌｌ−Ｋｕｂ・Ｎｕｂ）の貯湯式給湯機８は、集中負荷蓄熱難易度の低いグループに相当する。
【００４７】
集中コントローラ７は、集中負荷蓄熱容易機とされた貯湯式給湯機８の個別制御手段１００に対し、集中負荷時間帯の前に行う沸き上げ運転である集中負荷時間帯事前沸き上げ運転を実施するように、指令を出す。図５は、追加沸き上げ運転および集中負荷時間帯事前沸き上げ運転の概要を説明する図である。図５中の上段は、集中負荷蓄熱困難機とされた貯湯式給湯機８の一日の貯湯状態の変化を示し、図５中の下段は、集中負荷蓄熱容易機とされた貯湯式給湯機８の一日の貯湯状態の変化を示す。図５に示すように、集中負荷蓄熱容易機とされた貯湯式給湯機８において、沸き上げ制御手段１０５は、必要熱量予測手段１０４により学習された負荷パターンに基づき、集中負荷時間帯に発生すると予測される負荷をまかなう蓄熱量を集中負荷時間帯の開始時までにタンク１０に確保するように、集中負荷時間帯事前沸き上げ運転を行うよう制御する。
【００４８】
集中負荷蓄熱容易機とされた貯湯式給湯機８では、集中負荷時間帯事前沸き上げ運転を実施することにより、集中負荷時間帯の開始に先立って、集中負荷時間帯に発生すると予測される負荷をまかなう蓄熱量が事前にタンク１０に確保された状態となる。このため、集中負荷蓄熱容易機とされた貯湯式給湯機８では、集中負荷時間帯に追加沸き上げ運転が必要になることを確実に抑制することができるので、集中負荷時間帯に追加沸き上げ運転を実施することが回避される。ゆえに、集中負荷時間帯には、集中負荷蓄熱困難機とされた貯湯式給湯機８のみが追加沸き上げ運転を実施することになる。よって、集中負荷時間帯に追加沸き上げ運転を実施する貯湯式給湯機８の台数は、集中負荷蓄熱困難機の台数である許容同時運転台数Ｋｕｂ・Ｎｕｂに抑制される。その結果、集中負荷時間帯に貯湯式給湯システム１が消費する合計電力を許容合計電力Ｗｕｂ以内に確実に抑制することが可能となる。
【００４９】
なお、集中負荷蓄熱容易機とされた複数の貯湯式給湯機８において、集中負荷時間帯事前沸き上げ運転を実施する順序は自由に定めて問題ないが、蓄熱量の少ない方から順に集中負荷時間帯事前沸き上げ運転を実施することが好ましい。これにより、加熱手段２０への入水温度を低下させる可能性が高いので、貯湯式給湯システム１全体の省エネルギー性能が向上する。
【００５０】
一方、集中負荷蓄熱困難機とされた貯湯式給湯機８では、集中負荷時間帯事前沸き上げ運転を実施しない。図５に示すように、集中負荷蓄熱困難機とされた貯湯式給湯機８では、集中負荷時間帯開始時の蓄熱量が、集中負荷時間帯に発生すると予測される負荷をまかなう蓄熱量に比べて、低くされている。しかしながら、集中負荷蓄熱困難機とされた貯湯式給湯機８では、集中負荷時間帯に追加沸き上げ運転を実施することにより、湯切れを確実に回避することができる。集中負荷蓄熱困難機とされた貯湯式給湯機８は、集中負荷蓄熱容易機とされた貯湯式給湯機８に比べて、集中負荷時間帯の負荷が大きいものである。本実施の形態１によれば、そのような集中負荷時間帯の負荷が大きい貯湯式給湯機８（集中負荷蓄熱困難機）において、集中負荷時間帯開始時の蓄熱量を低くするので、集中負荷時間帯の開始前に大きな蓄熱量をタンク１０に長時間保持することが抑制される。このため、タンク１０からの放熱ロスを抑制することができ、貯湯式給湯システム１全体としての省エネルギー性能を向上することができる。
【００５１】
次に、集中負荷蓄熱容易性の値を算出する方法について説明する。集中コントローラ７は、以下の（１）〜（５）のうちの、１つの方法で、または二つ以上の方法を組み合わせて、集中負荷蓄熱容易性の値を算出する。
【００５２】
（１）個別制御手段１００は、過去所定期間（例えば２週間）の集中負荷時間帯に発生した湯栓負荷および追焚き負荷の合計である集中負荷の実績値を学習している。ここで、学習する集中負荷の実績値は、例えば、過去所定期間の平均値、最大値、平均＋標準偏差などであり、これらの何れでも良い。集中コントローラ７は、各貯湯式給湯機８の個別制御手段１００から、当該貯湯式給湯機８の学習された集中負荷の実績値を通信により取得する。そして、集中コントローラ７は、各貯湯式給湯機８の集中負荷蓄熱容易性の値を算出する場合に、当該貯湯式給湯機８の学習された集中負荷の実績値が大きいほど集中負荷蓄熱容易性の値を低下させるように演算する。例えば、集中負荷の実績値が大きくなるにつれて小さい値となる補正係数を予め用意しておき、補正前の集中負荷蓄熱容易性の基準値に当該補正係数を乗算することにより、集中負荷蓄熱容易性の値を演算する。上記の場合、集中負荷の実績値が大きいほど集中負荷蓄熱難易度を高く評価することに相当する。
【００５３】
（２）集中コントローラ７は、各貯湯式給湯機８の個別制御手段１００から、当該貯湯式給湯機８のタンク１０の容量の値を通信により取得する。そして、集中コントローラ７は、各貯湯式給湯機８の集中負荷蓄熱容易性の値を算出する場合に、当該貯湯式給湯機８のタンク１０の容量の値が小さいほど集中負荷蓄熱容易性の値を低下させるように演算する。例えば、タンク１０の容量の値が小さくなるにつれて小さい値となる補正係数を予め用意しておき、補正前の集中負荷蓄熱容易性の基準値に当該補正係数を乗算することにより、集中負荷蓄熱容易性の値を演算する。上記の場合、タンク１０の容量の値が小さいほど集中負荷蓄熱難易度を高く評価することに相当する。
【００５４】
また、上記（１）および（２）の方法を組み合わせる場合、次のようにして、集中負荷蓄熱容易性の値を算出しても良い。集中コントローラ７は、各貯湯式給湯機８の集中負荷蓄熱容易性の値を算出する場合に、当該貯湯式給湯機８の学習された集中負荷の実績値をタンク１０の容量の値で除算した値が大きいほど集中負荷蓄熱容易性の値を低下させるように演算する。例えば、集中負荷の実績値をタンク１０の容量の値で除算した値が大きくなるにつれて小さい値となる補正係数を予め用意しておき、補正前の集中負荷蓄熱容易性の基準値に当該補正係数を乗算することにより、集中負荷蓄熱容易性の値を演算する。
【００５５】
（３）集中コントローラ７は、各貯湯式給湯機８の個別制御手段１００から、当該貯湯式給湯機８を使用する世帯の人数を通信により取得する。そして、集中コントローラ７は、各貯湯式給湯機８の集中負荷蓄熱容易性の値を算出する場合に、当該貯湯式給湯機８を使用する世帯の人数が多いほど集中負荷蓄熱容易性の値を低下させるように演算する。例えば、貯湯式給湯機８を使用する世帯の人数が多くなるにつれて小さい値となる補正係数を予め用意しておき、補正前の集中負荷蓄熱容易性の基準値に当該補正係数を乗算することにより、集中負荷蓄熱容易性の値を演算する。上記の場合、世帯の人数が多いほど集中負荷蓄熱難易度を高く評価することに相当する。
【００５６】
（４）集中コントローラ７は、各貯湯式給湯機８の個別制御手段１００から、当該貯湯式給湯機８を使用する世帯の浴槽６のサイズ（容量）を通信により取得する。そして、集中コントローラ７は、各貯湯式給湯機８の集中負荷蓄熱容易性の値を算出する場合に、当該貯湯式給湯機８を使用する世帯の浴槽６のサイズ（容量）が大きいほど集中負荷蓄熱容易性の値を低下させるように演算する。例えば、浴槽６のサイズ（容量）が大きくなるにつれて小さい値となる補正係数を予め用意しておき、補正前の集中負荷蓄熱容易性の基準値に当該補正係数を乗算することにより、集中負荷蓄熱容易性の値を演算する。上記の場合、浴槽６のサイズ（容量）が大きいほど集中負荷蓄熱難易度を高く評価することに相当する。
【００５７】
また、上記（３）および（４）の方法を組み合わせる場合、次のようにして、集中負荷蓄熱容易性の値を算出しても良い。集中コントローラ７は、（浴槽６の容量＋入浴人数×シャワー８０Ｌ／人）の値を世帯ごとに算出する。入浴人数は、世帯の人数に等しいものとする。また、ここでは、一人当たりのシャワー使用量を８０Ｌとしている。または、浴槽温度を維持する自動保温時間Ｈｒを更に考慮して、（浴槽６の容量＋入浴人数×シャワー８０Ｌ／人＋Ｈｒ×単位時間当たりの浴槽放熱）の値を世帯ごとに算出する。集中コントローラ７は、各貯湯式給湯機８の集中負荷蓄熱容易性の値を算出する場合に、上述した（浴槽６の容量＋入浴人数×シャワー８０Ｌ／人）または（浴槽６の容量＋入浴人数×シャワー８０Ｌ／人＋Ｈｒ×単位時間当たりの浴槽放熱）の値が大きいほど集中負荷蓄熱容易性の値を低下させるように演算する。
【００５８】
（５）貯湯式給湯機８は、蓄熱量が異なる複数の沸き上げ制御モードのうちから一つをユーザーが選択可能に構成されている。例えば、沸き上げ制御モードとして、蓄熱量の少ない順に、「少なめ」モード、「多め」モード、「満タン維持」モードが用意されており、このうちの一つをユーザーが選択する。集中コントローラ７は、各貯湯式給湯機８の個別制御手段１００から、何れの沸き上げ制御モードが選択されているかについての情報を通信により取得する。そして、集中コントローラ７は、各貯湯式給湯機８の集中負荷蓄熱容易性の値を算出する場合に、蓄熱量を多めにする沸き上げ制御モードが選択されている場合には蓄熱量を少なめにする沸き上げ制御モードが選択されている場合に比べて集中負荷蓄熱容易性の値を低下させるように演算する。例えば、集中コントローラ７は、学習された集中負荷の実績値に基づいて集中負荷蓄熱容易性の値を演算する際に、「少なめ」モードの場合にはプラス０Ｌ、「多め」モードの場合にはプラス１００Ｌ、「満タン維持」モードの場合にはプラス２００Ｌ、を集中負荷の実績値に加算して演算を行う。上記の場合、蓄熱量を多めにする沸き上げ制御モードが選択されている場合には蓄熱量を少なめにする沸き上げ制御モードが選択されている場合に比べて集中負荷蓄熱難易度を高く評価することに相当する。また、「満タン維持」モードが選択されている貯湯式給湯機８については、必ず集中負荷蓄熱困難機に選定するようにしても良い。
【００５９】
上述した（１）〜（５）のうちの、１つの方法で、または二つ以上の方法を組み合わせて、各貯湯式給湯機８の集中負荷蓄熱容易性の値を算出することにより、各貯湯式給湯機８の集中負荷蓄熱難易度を精度良く評価することができる。
【００６０】
≪作用・効果≫
以上説明したように、本実施の形態１によれば、複数の貯湯式給湯機８が設置される集合住宅等の施設において、集中負荷時間帯に、各貯湯式給湯機８で湯切れを回避しつつ、全体の貯湯式給湯機８が消費する合計電力を確実に抑制することができる。また、全体の貯湯式給湯機８のうち、集中負荷時間帯の負荷が大きい世帯の貯湯式給湯機８を集中負荷蓄熱困難機に選定し、集中負荷時間帯における沸き上げ運転を許容する。このため、集中負荷蓄熱困難機に選定された、集中負荷時間帯の負荷が大きい貯湯式給湯機８においては、集中負荷時間帯の負荷に対応する大きな蓄熱量を集中負荷時間帯の前にタンク１０に確保しておく必要がない。よって、タンク１０からの放熱ロスを削減するとともに、加熱手段２０による沸き上げ温度を低下させることが可能となるので、貯湯式給湯システム１全体としての省エネルギーを向上することができる。
【００６１】
なお、本実施の形態１では、集中コントローラ７が各貯湯式給湯機８の集中負荷蓄熱容易性の値を算出する（すなわち集中負荷蓄熱難易度を評価する）が、このような構成に限らず、各貯湯式給湯機８の個別制御手段１００が自身の集中負荷蓄熱容易性の値を算出する（すなわち集中負荷蓄熱難易度を評価する）ようにし、集中コントローラ７が通信によってそれらの情報を取得して比較するように構成しても良い。
【００６２】
実施の形態２．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。本発明の実施の形態２の貯湯式給湯システム１のハードウェア構成は、図１乃至図３に示す実施の形態１の構成と同様であり、説明を省略する。図６は、本実施の形態２の貯湯式給湯システム１が備える貯湯式給湯機における追加沸き上げ運転の概要を説明する図である。
【００６３】
本実施の形態２では、集中負荷時間帯の貯湯式給湯システム１全体の合計電力を抑制する方法として、集中負荷時間帯に同時に沸き上げ運転を実施する貯湯式給湯機８の台数を制限することに代えて、各貯湯式給湯機８の消費電力または加熱能力を制限する。以下の説明では、集中コントローラ７は、貯湯式給湯機８が集中負荷時間帯に沸き上げ運転を行う場合の一台当たりの消費電力の値を各貯湯式給湯機８の個別制御手段１００に指示するものとする。ここで、貯湯式給湯機８の消費電力は、加熱手段２０の加熱能力に概ね比例する。このため、集中コントローラ７は、貯湯式給湯機８が集中負荷時間帯に沸き上げ運転を行う場合の一台当たりの加熱能力の値を各貯湯式給湯機８の個別制御手段１００に指示することで、貯湯式給湯機８の消費電力を制御するようにしてもよい。
【００６４】
本実施の形態２の貯湯式給湯システム１において、集中コントローラ７は、集中負荷時間帯において沸き上げ運転を同時に行う貯湯式給湯機８の台数Ｎｈｐを想定する。この台数Ｎｈｐを「想定同時運転台数Ｎｈｐ」と称する。想定同時運転台数Ｎｈｐは、貯湯式給湯機８の全台数Ｎａｌｌに等しいとしても良いし、あるいは、複数の貯湯式給湯機８の沸き上げ運転のタイミングがずれる可能性を考慮して、１より小さい所定の比率Ｋｈｐを全台数Ｎａｌｌに乗じた値に基づいて定めても良い。
【００６５】
集中コントローラ７は、想定同時運転台数Ｎｈｐの貯湯式給湯機８が同時に沸き上げ運転を行っても全体の合計電力が許容合計電力Ｗｕｂを超えないような、一台当たりの許容電力Ｗｌｍを求める。ここで一台当たりの許容電力Ｗｌｍは、許容合計電力Ｗｕｂを想定同時運転台数Ｎｈｐで除算して求めることができる。集中コントローラ７は、各貯湯式給湯機８が集中負荷時間帯に沸き上げ運転を行う場合の消費電力を制限するため、各貯湯式給湯機８の個別制御手段１００に対して、集中負荷時間帯における一台当たりの許容電力Ｗｌｍを指示する。個別制御手段１００は、この指示に基づき、集中負荷時間帯において沸き上げ運転を実施する場合、消費電力が許容電力Ｗｌｍ以下になる範囲の加熱能力になるように、加熱手段２０の動作を制御する。
【００６６】
本実施の形態２の貯湯式給湯システム１によれば、以上のようにして各貯湯式給湯機８が集中負荷時間帯に沸き上げ運転を行う場合の消費電力あるいは加熱能力を制限する。これにより、集中負荷時間帯に想定同時運転台数Ｎｈｐの貯湯式給湯機８が同時に沸き上げ運転を行った場合であっても、貯湯式給湯システム１全体で消費する電力を許容合計電力Ｗｕｂ以下に確実に抑えることができる。
【００６７】
また、本実施の形態２の貯湯式給湯システム１において、各貯湯式給湯機８は、消費電力が許容電力Ｗｌｍ以下に制限される場合に、湯切れを回避するように、以下のように動作する。集中コントローラ７は、一台当たりの許容電力Ｗｌｍを、平均的なＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）の値、あるいは想定される最小のＣＯＰの値で除算することにより、許容される制限加熱能力Ｑｌｍを求め、その求めた制限加熱能力Ｑｌｍの値を各貯湯式給湯機８の個別制御手段１００に送信する。あるいは、各貯湯式給湯機８の個別制御手段１００自身が、集中コントローラ７から指示された許容電力Ｗｌｍに基づき、制限加熱能力Ｑｌｍの値を算出するようにしても良い。
【００６８】
各貯湯式給湯機８は、集中負荷時間帯においても、制限加熱能力Ｑｌｍによる沸き上げ運転を行うことが許容される。必要熱量予測手段１０４は、実施の形態１で説明したようにして学習した負荷パターンに基づき、集中負荷時間帯に発生すると予測される負荷をまかなう蓄熱量から、集中負荷時間帯に制限加熱能力Ｑｌｍにて沸き上げ運転を行うことで生成可能な熱量を減算した蓄熱量である集中負荷時間帯事前蓄熱量を算出する。集中負荷時間帯の開始時までにこの集中負荷時間帯事前蓄熱量がタンク１０に確保されていれば、集中時間帯に発生する予測される負荷に対して、湯切れの無いようにすることができる。そこで、各貯湯式給湯機８において、沸き上げ制御手段１０５は、集中負荷時間帯の開始時までに集中負荷時間帯事前蓄熱量をタンク１０に確保するように、集中負荷時間帯事前沸き上げ運転を行うよう制御する。このような制御によれば、集中負荷時間帯における貯湯式給湯システム１全体の合計電力を許容合計電力Ｗｕｂ以下に確実に抑えると共に、各貯湯式給湯機８の蓄熱量をなるべく抑制しつつ、湯切れを回避することができる。このため、貯湯式給湯システム１全体の省エネルギー性能を向上することができる。
【００６９】
なお、複数の貯湯式給湯機８において、集中負荷時間帯事前沸き上げ運転を実施する順序は自由に定めて問題ないが、蓄熱量の少ない方から順に集中負荷時間帯事前沸き上げ運転を実施することが好ましい。これにより、加熱手段２０への入水温度を低下させる可能性が高いので、貯湯式給湯システム１全体の省エネルギー性能が向上する。
【００７０】
また、各貯湯式給湯機８は、消費電力が許容電力Ｗｌｍ以下に制限される場合に、湯切れを回避するように、以下のように動作してもよい。必要熱量予測手段１０４は、通常時の加熱能力Ｑｓｔの値を用いて予測した必要な蓄熱量である通常起動蓄熱量と、通常時の加熱能力Ｑｓｔの値に代えて制限加熱能力Ｑｌｍの値を用いて予測した必要な蓄熱量である制限起動蓄熱量Ｌｌｍとをそれぞれ算出する。沸き上げ制御手段１０５は、消費電力が許容電力Ｗｌｍ以下に制限されることのない通常時、すなわち、集中負荷時間帯が開始するまでの時間が所定時間以上である場合には、蓄熱量が低下したときに沸き上げ運転を開始する閾値として、通常起動蓄熱量の値を用いるとともに、通常時の加熱能力Ｑｓｔにて沸き上げ運転を行う。一方、沸き上げ制御手段１０５は、集中負荷時間帯が開始するまでの時間が上記所定時間以内である場合には、蓄熱量が低下したときに沸き上げ運転を開始する閾値として、通常起動蓄熱量と制限起動蓄熱量Ｌｌｍとの大きい方の値を用いるとともに、制限加熱能力Ｑｌｍにて沸き上げ運転を行う。すなわち、沸き上げ制御手段１０５は、集中負荷時間帯が開始するまでの時間が上記所定時間以内である場合には、蓄熱量が、通常起動蓄熱量と制限起動蓄熱量Ｌｌｍとの大きい方よりも小さくなったときに、制限加熱能力Ｑｌｍにて沸き上げ運転を開始する。このような制御によれば、集中負荷時間帯における貯湯式給湯システム１全体の合計電力を許容合計電力Ｗｕｂ以下に確実に抑えると共に、各貯湯式給湯機８の蓄熱量をなるべく抑制しつつ、湯切れを回避することができる。このため、貯湯式給湯システム１全体の省エネルギー性能を向上することができる。
【００７１】
また、各貯湯式給湯機８は、消費電力が許容電力Ｗｌｍ以下に制限される場合に、湯切れを回避するように、以下のように動作してもよい。沸き上げ制御手段１０５は、集中負荷時間帯の開始時までに蓄熱量が上記制限起動蓄熱量Ｌｌｍ以上になるように、沸き上げ運転を行う。そして、集中負荷時間帯の開始後は、沸き上げ制御手段１０５は、蓄熱量が制限起動蓄熱量Ｌｌｍよりも小さくなったときに、制限加熱能力Ｑｌｍにて沸き上げ運転を開始する。このような制御によれば、集中負荷時間帯における貯湯式給湯システム１全体の合計電力を許容合計電力Ｗｕｂ以下に確実に抑えると共に、各貯湯式給湯機８の蓄熱量をなるべく抑制しつつ、湯切れを回避することができる。このため、貯湯式給湯システム１全体の省エネルギー性能を向上することができる。
【００７２】
また、本実施の形態２の貯湯式給湯システム１において、集中コントローラ７は、集中負荷時間帯において実際に沸き上げ運転を同時に行っている貯湯式給湯機８の台数が想定同時運転台数Ｎｈｐより少ない場合には、貯湯式給湯システム１全体の合計電力が許容合計電力Ｗｕｂを超えない範囲において、各貯湯式給湯機８に対する消費電力または加熱能力の制限を緩和するように制御しても良い。これにより、各貯湯式給湯機８の加熱能力を上げて早期に沸き上げ運転を完了させることができ、湯切れ耐力を更に向上させることができる。
【００７３】
また、各貯湯式給湯機８は、深夜沸き上げ運転とその後の追加沸き上げ運転とによって一日の負荷に足りるだけの蓄熱を行った後は、最低蓄熱量のみを維持する最低蓄熱量状態となるが、各貯湯式給湯機８が最低蓄熱量状態となったか否かの情報を集中コントローラ７が収集し、想定同時運転台数Ｎｈｐの予測に際して、最低蓄熱量状態の貯湯式給湯機８の台数が多いほど、想定同時運転台数Ｎｈｐが減少するように予測し、制限加熱能力Ｑｌｍ等を逐次再計算するように制御しても良い。この場合、最低蓄熱量状態となっていない貯湯式給湯機８に対する制限加熱能力Ｑｌｍが増加するとともに制限起動蓄熱量Ｌｌｍが減少し、放熱が低減することに繋がる。このため、貯湯式給湯システム１全体の省エネルギーが向上する。
【符号の説明】
【００７４】
１  貯湯式給湯システム、５  追焚き熱交換器、６  浴槽、７  集中コントローラ、８  貯湯式給湯機、１０  タンク、２０  加熱手段、３１  沸き上げポンプ、３２  追焚きポンプ、３３  浴槽ポンプ、４１  湯栓温調弁、１００  個別制御手段、１０１  蓄熱量算出手段、１０４  必要熱量予測手段、１０５  沸き上げ制御手段、１０６  弁制御手段、１０７  目標温度設定手段、１０８  ポンプ制御手段、１０９  沸き上げモード設定手段、１１０  負荷設定手段、２００  時刻検出手段、３０１ａ  沸き上げ往き配管、３０１ｂ  沸き上げ戻り配管、３０２  給水配管、３０３  高温導出配管、３０４  温調配管、３０５  湯栓配管、３０６ａ  浴槽往き配管、３０６ｂ  浴槽戻り配管、３０７ａ  追焚き往き配管、３０７ｂ  追焚き戻り配管、５０１ａ〜５０１ｆ  貯湯温度センサ、５０２  沸き上げ温度センサ、５０３  導出温度センサ、５０４  給水温度センサ、５０５  湯栓温度センサ、５０６  浴槽戻り温度センサ、５０７  追焚き戻り温度センサ、６０１  湯栓流量センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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