(57)【要約】【課題】電力料金設定の最も低い深夜時間帯に沸き上げ運転するように制御させることで、湯切れを起こすことなく、かつ深夜時間帯以外の時間帯での沸き上げ運転の低減を可能とした貯湯式給湯装置を実現する。【解決手段】制御装置２００には、単位期間内に使用した湯の使用熱量を算出してそのデータを蓄積する使用熱量算出手段（ステップ２９０）と、所定期間内の平均使用熱量を算出する平均使用熱量算出手段（ステップ３００）と、所定期間内におけるばらつき熱量を算出するばらつき熱量算出手段（ステップ３１０）と、使用熱量、平均使用熱量およびばらつき熱量に基づいて沸き上げ熱量を算出する沸き上げ熱量算出手段（ステップ３３０、３４０）と、この沸き上げ熱量に基づいてヒートポンプユニット２を沸き上げ運転する第２沸き上げ手段（ステップ３５０）とを有する。これにより、湯切れを起こすことなく、かつ深夜時間帯以外の時間帯での沸き上げ運転の低減ができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に給湯用の湯を貯える貯湯タンク（１）と、
前記貯湯タンク（１）内の水を沸き上げ運転する加熱手段（２）と、
前記加熱手段（２）を制御する制御手段（２００）とを備える貯湯式給湯装置において、
前記制御手段（２００）には、単位期間内に前記貯湯タンク（１）から給湯用として使用した湯の使用熱量を算出して、その使用熱量をデータとして蓄積する使用熱量算出手段（２９０）と、
蓄積された単位期間内の使用熱量のデータから所定期間内の平均使用熱量を算出する平均使用熱量算出手段（３００）と、
蓄積された単位期間内の使用熱量のデータから所定期間内におけるばらつき熱量を算出するばらつき熱量算出手段（３１０）と、
前記使用熱量算出手段（２９０）により蓄積された使用熱量、前記平均使用熱量算出手段（３００）により算出された平均使用熱量および前記ばらつき熱量算出手段（３１０）により算出されたばらつき熱量に基づいて沸き上げ熱量を算出する沸き上げ熱量算出手段（３３０、３４０）と、
前記沸き上げ熱量算出手段（３３０、３４０）により算出された沸き上げ熱量に基づいて前記加熱手段（２）を沸き上げ運転する第２沸き上げ手段（３５０）とを有することを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
前記沸き上げ熱量算出手段は（３３０、３４０）、前記使用熱量算出手段（２９０）により蓄積された最新の使用熱量が前記平均使用熱量算出手段（３００）により算出された平均使用熱量と前記ばらつき熱量算出手段（３１０）により算出されたばらつき熱量との加算値よりも小さいときに、平均使用熱量とばらつき熱量との加算値を沸き上げ熱量として算出することを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項３】
前記沸き上げ熱量算出手段は（３３０、３４０）、前記使用熱量算出手段（２９０）により蓄積された最新の使用熱量が前記平均使用熱量算出手段（３００）により算出された平均使用熱量と前記ばらつき熱量算出手段（３１０）により算出されたばらつき熱量との加算値よりも大きいときに、最新の使用熱量を沸き上げ熱量として算出することを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項４】
前記ばらつき熱量は、所定期間内の使用熱量と平均使用熱量とのばらつきを標準偏差により算出されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項５】
前記第２沸き上げ手段（３５０）は、料金設定が異なる複数の時間帯の中で料金設定が最も低い深夜時間帯に沸き上げを行なうことを特徴とする請求項１ないし請求項４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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱手段により加熱した給湯用の湯を貯える貯湯タンクを備える貯湯式給湯装置に関するものであり、特に、使用者の使用熱量に応じた沸き上げ運転の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の貯湯式給湯装置では、冷媒圧縮機、水熱交換器の冷媒流路、膨張弁、および空気熱交換器を環状に接続したヒートポンプサイクルと、給湯用の湯を貯える貯湯タンクを有し、この貯湯タンクと水熱交換器の流体流路とを接続し、その接続途中に流体ポンプを介設した給湯用流体回路と、貯湯タンク内の給湯用流体量とその流体温度とを検出して使用熱量を算出する使用熱量算出手段と、膨張弁、流体ポンプ、および冷媒圧縮機を制御して沸き上げ運転を行なう制御手段とを備えている。
【０００３】
その沸き上げ運転は、電力料金設定が最も低い深夜時間帯には、貯湯タンク内の貯湯量が第１所定量Ｍ１（例えば、６０℃の湯が１００Ｌ）を下回る状態を検知すると制御手段により沸き上げ運転を開始し、流体流路の入口側の流体温度が第１設定温度Ｋ１（例えば、沸き上げ目標温度−１０℃）以上になるか、貯湯タンク内の貯湯量が第１所定量Ｍ１＋α（なお、α≧０である。）に達すると沸き上げ運転を停止するようにしている。
【０００４】
また、料金設定が比較的低い朝晩時間帯には、貯湯タンク内の貯湯量が第２所定量Ｍ２（例えば、６０℃の湯が２００Ｌ）を下回る状態を検知すると制御手段により沸き上げ運転を開始し、流体流路の入口側の流体温度が第２設定温度Ｋ２（例えば、６５℃）以上になるか、貯湯タンク内の貯湯量が第２所定量Ｍ２＋β（なお、β≧０である。）に達すると沸き上げ運転を停止する。
【０００５】
さらに、料金設定が高い昼間時間帯には、貯湯タンク内の貯湯量が第３所定量Ｍ３（例えば、６０℃の湯が２００Ｌ）を下回る状態を検知すると制御手段により沸き上げ運転を開始し、流体流路の入口側の流体温度が第３設定温度Ｋ３（例えば、５０℃）以上になるか、貯湯タンク内の貯湯量が第３所定量Ｍ３＋γ（なお、γ≧０である。）に達すると沸き上げ運転を停止する。
【０００６】
これにより、使用者が貯湯タンク内の給湯用の湯を使うパターンに対応して、湯の沸き上げ運転の開始判定条件と、沸き上げ運転の終了判定条件とを、各時間帯毎に独立して決め、貯湯タンク内の最低貯湯量を常時確保するように制御して、全ての時間帯において湯切れを起こさないようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２０６８０５号公報  （第１１−１２頁、第１７図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１によれば、料金設定が高い昼間時間帯に貯湯タンク内の貯湯量を比較的大きい第３所定量Ｍ３（例えば、６０℃の湯が２００Ｌ）＋γ（γ≧０）以上の最低貯湯量を確保するための沸き上げ運転を行なうようにしている。これによると、湯切れを起こすことはないが電気代が高くなる問題がある。
【０００９】
また、この種の貯湯式給湯装置では、例えば、朝から深夜までの間（例えば、７：００〜２３：００）に使用する湯が少なく、２３：００の時点で多くの湯が残る使用者の場合には、夕方以降の未使用期間の放熱が無駄となる。逆に、一日の湯の使用熱量が多く、夕方までに貯湯タンク内の湯を使い切ってしまう使用者の場合には、夕方や夜の時間帯に湯切れが起きるなどの問題がある。このように、使用者によって給湯に必要とする使用熱量のばらつきが大きい。従って、このために比較的大きい最低貯湯量を得るための沸き上げ運転を行なっているのが一般的である。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記点に鑑みたものであり、電力料金設定の最も低い深夜時間帯に沸き上げ運転するように制御させることで、湯切れを起こすことなく、かつ深夜時間帯以外の時間帯での沸き上げ運転の低減を可能とした貯湯式給湯装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記、目的を達成するために、請求項１ないし請求項５に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、内部に給湯用の湯を貯える貯湯タンク（１）と、この貯湯タンク（１）内の水を沸き上げ運転する加熱手段（２）と、この加熱手段（２）を制御する制御手段（２００）とを備える貯湯式給湯装置において、
制御手段（２００）には、単位期間内に貯湯タンク（１）から給湯用として使用した湯の使用熱量を算出して、その使用熱量をデータとして蓄積する使用熱量算出手段（２９０）と、蓄積された単位期間内の使用熱量のデータから所定期間内の平均使用熱量を算出する平均使用熱量算出手段（３００）と、蓄積された単位期間内の使用熱量のデータから所定期間内におけるばらつき熱量を算出するばらつき熱量算出手段（３１０）と、使用熱量算出手段（２９０）により蓄積された使用熱量、平均使用熱量算出手段（３００）により算出された平均使用熱量およびばらつき熱量算出手段（３１０）により算出されたばらつき熱量に基づいて沸き上げ熱量を算出する沸き上げ熱量算出手段（３３０、３４０）と、この沸き上げ熱量算出手段（３３０、３４０）により算出された沸き上げ熱量に基づいて加熱手段（２）を沸き上げ運転する第２沸き上げ手段（３５０）とを有することを特徴としている。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、この種の給湯装置においては、使用者によって給湯用に使用する湯の使用熱量にばらつきが生ずるものである。そこで、本発明では、平均使用熱量算出手段（３００）により算出された平均使用熱量およびばらつき熱量算出手段（３１０）により算出されたばらつき熱量に基づいて沸き上げ熱量を算出する沸き上げ熱量算出手段（３３０、３４０）と、この沸き上げ熱量算出手段（３３０、３４０）により算出された沸き上げ熱量に基づいて加熱手段（２）を沸き上げ運転する第２沸き上げ手段（３５０）とを有することにより、所定期間内の平均使用熱量に加え、その所定期間内における使用熱量のばらつき熱量を考慮した沸き上げ熱量を沸き上げることになるので、湯切れを起こすことなく給湯できるとともに、沸き上げ運転を、例えば、料金設定が最も低い深夜時間帯に行なうことで、料金設定が高くなる深夜時間帯以外の時間帯での沸き上げ運転の低減ができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、沸き上げ熱量算出手段は（３３０、３４０）、使用熱量算出手段（２９０）により蓄積された最新の使用熱量が平均使用熱量算出手段（３００）により算出された平均使用熱量とばらつき熱量算出手段（３１０）により算出されたばらつき熱量との加算値よりも小さいときに、平均使用熱量とばらつき熱量との加算値を沸き上げ熱量として算出することを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、最新、つまり前日の使用熱量が平均使用熱量とばらつき熱量との加算値よりも小さいときに、沸き上げ熱量が平均使用熱量とばらつき熱量との加算値となるため、その沸き上げ熱量は想定される使用範囲内に収まる熱量となり過剰な沸き上げ熱量を沸き上げることがない。従って、湯切れを起こすことなく、沸き上げ運転の電力の低減が図れる。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、沸き上げ熱量算出手段は（３３０、３４０）、使用熱量算出手段（２９０）により蓄積された最新の使用熱量が平均使用熱量算出手段（３００）により算出された平均使用熱量とばらつき熱量算出手段（３１０）により算出されたばらつき熱量との加算値よりも大きいときに、最新の使用熱量を沸き上げ熱量として算出することを特徴としている。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、また、最新（前日）の使用熱量が沸き上げ熱量平均使用熱量とばらつき熱量との加算値よりも大きいときに、沸き上げ熱量が最新の使用熱量になるため、その沸き上げ熱量は想定される使用範囲外に相当するが、再度その使用熱量を継続させることで湯切れを発生させることはないとともに、使用熱量に応じた無駄のない沸き上げ運転ができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明では、ばらつき熱量は、所定期間内の使用熱量と平均使用熱量とのばらつきを標準偏差により算出されることを特徴としている。請求項４に記載の発明によれば、高精度のばらつき熱量を求めることができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明では、第２沸き上げ手段（３５０）は、料金設定が異なる複数の時間帯の中で料金設定が最も低い深夜時間帯に沸き上げを行なうことを特徴としている。請求項５に記載の発明によれば、料金設定が最も低い深夜時間帯に沸き上げを行なうことにより、料金設定が高くなる深夜時間帯以外の時間帯での沸き上げ運転の低減ができる。
【００１９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態の貯湯式給湯装置を図１および図２に基づいて説明する。図１は、貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。本実施形態の貯湯式給湯装置は、図１に示すように、１は耐食性に優れた金属製（例えば、ステンレス製）の貯湯タンクであり、外周部に図示しない断熱材が配置されており、高温の給湯用の湯を長時間に渡って保温することができるようになっている。貯湯タンク１は縦長形状であり、その底面には導入口１１が設けられ、この導入口１１には貯湯タンク１内に水道水を導入する給水経路である導入管１２が接続されている。
【００２１】
導入管１２には温度検出手段である給水サーミスタ２１が設けられており、導入管１２内の温度情報を後述する制御装置２００に出力するようになっている。また、導入管１２には導入される水道水の水圧が所定圧となるように調節するとともに、断水などにおける湯の逆流を防止する減圧逆止弁５１が設けられている。そして、導入管１２の給水サーミスタ２１および減圧逆止弁５１が設けられた位置より下流の給水分岐点１２ａと後述する混合弁１６とはバイパス経路である給水配管１５により繋がれている。
【００２２】
一方、貯湯タンク１の最上部には導出口１３が設けられ、導出口１３には貯湯タンク１内の湯を導出するための給湯経路である導出管１４が接続されている。なお、導出管１４の経路途中には、逃がし弁５３を配設した排出配管５２が接続されており、貯湯タンク１内の圧力が所定圧以上に上昇した場合には、貯湯タンク１内の湯を外部に排出して、貯湯タンク１等にダメージを与えないようになっている。
【００２３】
１６は混合手段である混合弁であり、導出管１４と給水配管１５との合流点に配置されている。そして、混合弁１６は開口面積比（導出管１４に連通する湯側の開度と給水配管１５に連通する水側の開度の比率）を調節することにより、導出管１４からの湯と給水配管１５からの水道水との混合比を調節できるようになっている。
【００２４】
なお、混合弁１６はサーボモータ等の駆動源により弁体を駆動して各経路の開度を調節する電動弁であり、後述する制御装置２００からの制御信号により作動するとともに、作動状態を制御装置２００に出力するようになっている。
【００２５】
混合弁１６の出口側には、混合湯経路である配管１７が接続されている。この配管１７は図示しない給湯水栓、シャワー水栓および浴槽等へ混合された給湯水を導く配管である。そして、配管１７には温度検出手段である給湯サーミスタ７１と給湯検出手段である流量カウンタ７２が設けられており、給湯サーミスタ７１は配管１７内の温度情報を、流量カウンタ７２は配管１７内の流量情報を後述する制御装置２００に出力するようになっている。
【００２６】
なお、流量カウンタ７２が配管１７内の水の流れを検出したときには、給湯水栓、シャワー水栓および浴槽等のいずれかで湯が使用されようとしているということである。このとき制御装置２００は、給湯設定温度に応じて、まず給水サーミスタ２１からの温度情報と後述する出湯サーミスタ３２からの温度情報とから混合弁１６の開口面積比を概略調節し、その後給湯サーミスタ７１からの温度情報に基づいて給湯温度が設定温度となるように混合弁１６の開口面積比を微細制御するようになっている。
【００２７】
また、貯湯タンク１の下部には、貯湯タンク１内の水を吸入するための吸入口１８が設けられ、貯湯タンク１の上部には、貯湯タンク１内に湯を吐出する吐出口１９が設けられている。吸入口１８と吐出口１９とは循環回路２０で接続されており、循環回路２０の一部はヒートポンプユニット２内に配置されている。
【００２８】
この循環回路２０のヒートポンプユニット２内に配置された部分には、図示しない給湯用熱交換器が設けられており、吸入口１８から吸入した貯湯タンク１内の水を高温冷媒との熱交換により加熱し、吐出口１９から貯湯タンク１内に戻すことにより貯湯タンク１内の水を沸き上げることができるようになっている。
【００２９】
なお、本実施形態の加熱手段であるヒートポンプユニット２は、図示しない圧縮機、凝縮器（給湯用熱交換器）、減圧器、蒸発器などのヒートポンプサイクルを構成する冷媒機能部品からなる超臨界ヒートポンプである。この超臨界ヒートポンプとは、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となるヒートポンプサイクルを言い、例えば、二酸化炭素、エチレン、エタン、酸化窒素などを冷媒とするヒートポンプサイクルである。
【００３０】
因みに、超臨界ヒートポンプによれば、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温（例えば、８５℃〜９０℃程度）の給湯水を沸き上げることができる。また、ヒートポンプユニット２は後述する制御装置２００からの制御信号により作動するとともに、作動状態を制御装置２００に出力するようになっている。
【００３１】
次に、貯湯タンク１の上部外壁面には、貯湯タンク１内上部の水温を検出する出湯サーミスタ３２が設けられており、導出口１３から導出される水の温度情報を後述する制御装置２００に出力するようになっている。
【００３２】
また、貯湯タンク１の外壁面には上部から計って５０Ｌ、１００Ｌ、１５０Ｌ、２００Ｌおよび３００Ｌの位置に、その位置の湯の温度を検出する貯湯熱量検出手段である水位サーミスタ３３ａ〜３３ｅが配設されている。因みに、水位サーミスタ３３ａ、３３ｂ、３３ｃおよび３３ｄは貯湯量センサとして機能し、水位サーミスタ３３ｅは満タンセンサとして機能しているとともに、各水位レベルでの温度情報を後述する制御装置２００に出力するようになっている。
【００３３】
従って、後述する制御装置２００は、水位サーミスタ３３ａ〜３３ｅからの温度情報に基づいて、貯湯タンク１内上方の沸き上げられた湯と貯湯タンク１内下方の沸き上げられる前の水との温度境界位置より貯湯量を検出できるようになっている。因みに、水位サーミスタ３３ａ、３３ｂ、３３ｃが所定温度（例えば、６０℃）以上で、水位サーミスタ３３ｄが所定温度（例えば、６０℃）以下のときは、貯湯量が１５０Ｌであると検出できる。なお、上述の所定温度は沸き上がり温度である。
【００３４】
なお、本実施形態では、水位サーミスタ３３ｅで検出される温度情報は、沸き上げ運転を行なうときの沸き上げ温度Ｔｐを検出するものであって、ヒートポンプユニット２に吸入される吸入口１８の近傍に設けられている。
【００３５】
また、２００は制御手段である制御装置であり、各サーミスタ２１、３２、３３ａ〜３３ｅ、７１からの温度情報、流量カウンタ７２からの流量情報および操作手段である操作盤１００に設けられた図示しない各種操作スイッチ等からの操作信号に基づいて、ヒートポンプユニット２、混合弁１６等を制御するように構成されている。
【００３６】
次に、上記構成による貯湯式給湯装置の作動を図２に基づいて説明する。図２は、制御装置２００の沸き上げ運転の制御処理を示すフローチャートである。本実施形態の沸き上げ運転は、主に一日の区切り時刻（例えば、２３：００）に達すると、例えば、前日の２３時から当日の２３時までの単位期間（例えば、一日）内に給湯用として使用した温水の使用熱量を算出して、その使用熱量をデータとして蓄積し、その蓄積された使用熱量のデータから所定期間（例えば、７日間）内の使用熱量、平均使用熱量およびばらつき熱量に基づいて当日の沸き上げ熱量を算出し、その沸き上げ熱量に相当する沸き上げ量の給湯用の湯を上述の区切り時刻以降の電力料金設定が最も低い深夜時間帯（例えば、２３：００〜７：００の間）に沸き上げるようにしている。
【００３７】
なお、深夜時間帯以外の時間帯においては、貯湯タンク１内の貯湯量を読み込み、読み込んだ貯湯量がばらつき量を下回ったときにヒートポンプユニット２の沸き上げ運転を行なうようにしている。このばらつき量は、詳しくは後述するが、区切り時刻に達する前に貯湯タンク１内の温水がなくなってしまう状態、つまり、湯切れを防止するための最低貯湯量であり、従来は、比較的大きな所定値（例えば、１５０〜２００Ｌ程度）を設定して給湯中の湯切れを防止しているのが一般的である。
【００３８】
次に、本発明の要部である沸き上げ運転の制御処理について説明する。まず、図示しない各種操作スイッチのうち、沸き上げ運転スイッチ（図示せず）を操作する。これにより、図２に示すように、制御装置２００は沸き上げ運転の制御処理をスタートする（ステップ２１０）。
【００３９】
そして、ステップ２２０における第１沸き上げ手段である沸き上げ運転を行なうものであり、この第１沸き上げ手段では、ステップ２３０にて、水位サーミスタ３３ａ〜３３ｅからの温度情報に基づいて、所定温度以上（例えば、６０℃）の水位サーミスタ３３ａ〜３３ｅより現在の貯湯量を検出する。
【００４０】
次に、ステップ２４０にて、現在の貯湯量がばらつき量以下か否かを判定する。ここで、現在の貯湯量がばらつき量を下回っているときは、ステップ２５０にて、ヒートポンプユニット２を沸き上げ運転を行なうように制御する。そして、次のステップ２６０にて、現在の貯湯量がばらつき量＋α（例えば、５０Ｌ程度）以上か否かを判定する。そして、現在の貯湯量がばらつき量＋α以上であればステップ２７０において、ヒートポンプユニット２を沸き上げ運転の停止を行なうように制御するものである。
【００４１】
なお、上述のステップ２４０およびステップ２６０におけるばらつき量は、ステップ２８０の一日の区切り時刻（例えば、２３：００）に達する前においては、一日前に求めた過去の所定期間（例えば、７日間）内における単位期間（例えば、一日）毎の使用熱量、平均使用熱量およびばらつき熱量から求めた第１、第２沸き上げ熱量に応じたばらつき熱量σより換算して求めたものである。また、ステップ２４０において、現在の貯湯量がばらつき量を上回っているときには沸き上げ運転を行なわない。
【００４２】
次に、区切り時刻（例えば、２３：００）に達したときには、ステップ２８０にて、現在時刻が２３時に達したか否かを判定し、ＹＥＳならば使用熱量算出手段であるステップ２９０にて、その日（例えば、前日の２３時〜当日の２３時まで）に貯湯タンク１から給湯用に使用した湯の熱量を算出して、その一日あたりの使用熱量を制御装置２００の図示しないＲＯＭ内に記憶しておく。なお、記憶する一日あたりの使用熱量は、過去の所定期間（例えば、７日間）分が蓄積するように記憶されている。
【００４３】
因みに、その算出の一例を以下述べる。まず、その日１日（例えば、前日の２３時〜当日の２３時まで）に使用した１リットル毎の使用熱量を積算した値とする。その１リットルの熱量を求める式を数式１に示す。
【００４４】
【数式１】Ｑｓ１Ｌ＝（Ｔｈｗ−ＴＨＷＡ）×比重／放熱ロス係数
ただし、Ｑｓ１Ｌ：１リットルの熱量、Ｔｈｗ：給湯温度、ＴＨＷＡ：平均給水温、放熱ロス係数：０．９である。
【００４５】
ここで、平均給水温度ＴＨＷＡは、前日の２３時〜当日の２３時までの間に、貯湯タンク１に供給される給水温度Ｔｔｗｉの平均であり基準水温とする。具体的には、流量カウンタ７２で給湯流量を検出し、一定時間毎に給水温度の積算を行い、２３時を過ぎた時点で平均値を求めている。また、比重は温度から熱量への変換の定数であり、数式２から求め、放熱ロス係数は、０．９としている。
【００４６】
【数式２】比重＝（−２×１０−６×Ｔｈｗ２−２．７×１０−４×Ｔｈｗ＋１．００５８）
ただし、Ｔｈｗ：給湯温度である。なお、流量カウンタ７２が１リットルの流量を検出する毎に上記数式１に当てはめて積算熱量を計算する。それが数式３である。
【００４７】
【数式３】Ｑｄａｙ＝ΣＱｓ１Ｌ
ただし、Ｑｄａｙ：１日の使用熱量、１リットル毎の使用熱量の積算値（前日の２３時〜当日の２３時まで）、そして、過去１週間前迄の各１日の使用熱量を、Ｑｄａｙｎ、Ｑｄａｙｎ−１、Ｑｄａｙｎ−２、……、Ｑｄａｙｎ−５、Ｑｄａｙｎ−６とする。
【００４８】
そして、次の平均熱量算出手段であるステップ３００において、蓄積された過去７日間の使用熱量より平均使用熱量を数式４より算出する。
【００４９】
【数式４】平均使用熱量Ｑａｖ＝（Ｑｄａｙｎ＋Ｑｄａｙｎ−１＋Ｑｄａｙｎ−２＋Ｑｄａｙｎ−３＋Ｑｄａｙｎ−４＋Ｑｄａｙｎ−５＋Ｑｄａｙｎ−６）／７
なお、本実施形態では、使用熱量の蓄積データの所定期間を過去７日間としたが、これに限らず、例えば、過去一ヶ月、季節別期間などに蓄積しても良い。
【００５０】
次に、ばらつき熱量算出手段であるステップ３１０において、ばらつき熱量σを算出する。本実施形態では、ステップ３００にて算出された平均使用熱量と蓄積された過去７日間の各使用熱量との差（偏差）を二乗し、それを算術平均した値の平方根より求める。なお、これは標準偏差である。
【００５１】
そして、沸き上げ熱量判定手段であるステップ３２０にて、蓄積された過去７日間の使用熱量のうち、最新の使用熱量、つまりステップ２９０にて算出した前日の使用熱量が平均使用熱量とばらつき熱量σとの加算値よりも大きいか否かを判定する。ここで、前日の使用熱量が大きいときは、沸き上げ熱量算出手段であるステップ３３０にて、想定される当日の使用熱量である第１沸き上げ熱量を求める。このときは、平均使用熱量とばらつき熱量σとの加算値よりも大きいことで想定される当日の使用湯量が使用範囲外であると判定して、前日の使用熱量をそのまま第１沸き上げ熱量とする。
【００５２】
逆に、前日の使用熱量が小さいときは、沸き上げ熱量算出手段であるステップ３４０にて、想定される当日の使用熱量である第２沸き上げ熱量を求める。このときは、平均使用熱量とばらつき熱量σとの加算値よりも小さいことで想定される当日の使用湯量が使用範囲内であると判定して、平均使用熱量とばらつき熱量σとの加算値を第２沸き上げ熱量とする。
【００５３】
なお、第１沸き上げ熱量である前日の使用熱量、および第２沸き上げ熱量である平均使用熱量とばらつき熱量σとの加算値は数式５よりそれぞれの熱量から沸き上げ量に換算する。
【００５４】
【数式５】沸き上げ量Ｌ１＝Ｑｄａｙｎ／（（Ｔａｖｇ―ＴＨＷＡ）×比重×４．１８）
沸き上げ量Ｌ２＝（Ｑａｖ＋σ）／（（Ｔａｖｇ―ＴＨＷＡ）×比重×４．１８）
ただし、Ｔａｖｇ：タンク内平均温度
そして、第２沸き上げ手段であるステップ３５０では、ステップ３２０にて判定された側の開始条件である沸き上げ量を沸き上げ目標温度Ｔｐｏまで沸き上げ運転を行なうものである。この第２沸き上げ手段は、具体的にはステップ３６０にて、ヒートポンプユニット２に沸き上げ運転を作動するように出力するとともに、ステップ３７０にて、水位サーミスタ３３ｅにより検出された沸き上げ温度Ｔｐが沸き上げ目標温度Ｔｐｏに達するまで、ヒートポンプユニット２を運転させ、ステップ３７０にて、沸き上げ温度Ｔｐが沸き上げ目標温度Ｔｐｏを上回ったときに、ステップ３８０にて、ヒートポンプユニット２の沸き上げ運転を停止するように制御される。これにより、深夜時間帯（例えば、２３時から７時まで）において、翌日（当日の２３時〜翌日の２３時まで）に使用する給湯用の湯の使用熱量に相当する沸き上げ量を加熱することができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、ステップ２４０およびステップ２６０のばらつき量は、一日前に求めた過去の所定期間（例えば、７日間）内における単位期間（例えば、一日）毎の使用熱量、平均使用熱量およびばらつき熱量から求めた第１、第２沸き上げ熱量に応じた標準偏差であるばらつき熱量σより換算して求めたものであるが、これに限らず、平均使用熱量と蓄積された過去７日間の各使用熱量との差すなわち、平均使用熱量から換算した平均使用湯量と過去７日間の各使用熱量から換算した各使用湯量との差から算術平均によって求めても良い。
【００５６】
以上の一実施形態の貯湯式給湯装置によれば、この種の貯湯式給湯装置では、この種の給湯装置においては、使用者によって給湯用に使用する湯の使用熱量にばらつきが生ずるものである。
【００５７】
そこで、本発明では、平均使用熱量算出手段（ステップ３００）により算出された平均使用熱量およびばらつき熱量算出手段（ステップ３１０）により算出されたばらつき熱量σに基づいて沸き上げ熱量を算出する沸き上げ熱量算出手段（ステップ３３０、３４０）と、この沸き上げ熱量算出手段（ステップ３３０、３４０）により算出された沸き上げ熱量に基づいてヒートポンプユニット２を沸き上げ運転する第２沸き上げ手段（ステップ３５０）とを有することにより、所定期間（例えば、７日間）内の平均使用熱量に加え、その所定期間内における使用熱量のばらつき熱量σを考慮した沸き上げ熱量を沸き上げることになるので、湯切れを起こすことなく給湯できるとともに、沸き上げ運転を、例えば、料金設定が最も低い深夜時間帯に行なうことで、料金設定が高くなる深夜時間帯以外の時間帯での沸き上げ運転の低減ができる。
【００５８】
また、蓄積された最新（前日）の使用熱量が平均使用熱量とばらつき熱量σとの加算値よりも小さいときに、沸き上げ熱量が平均使用熱量とばらつき熱量との加算値となるため、その沸き上げ熱量は想定される使用範囲内に収まる熱量となり過剰な沸き上げ熱量を沸き上げることがない。従って、湯切れを起こすことなく、沸き上げ運転の電力の低減が図れる。
【００５９】
また、蓄積された最新（前日）の使用熱量が平均使用熱量とばらつき熱量との加算値よりも大きいときに、沸き上げ熱量が最新（前日）の使用熱量になるため、その沸き上げ熱量は想定される使用範囲外に相当するが、再度その使用熱量を継続させることで湯切れを発生させることはないとともに、使用熱量に応じた無駄のない沸き上げ運転ができる。
【００６０】
また、ばらつき熱量σは、所定期間内の使用熱量と平均使用熱量とのばらつきを標準偏差により算出されることにより、高精度のばらつき熱量を求めることができる。また、第２沸き上げ手段（ステップ３５０）は、料金設定が異なる複数の時間帯の中で料金設定が最も低い深夜時間帯に沸き上げを行なうことにより、料金設定が最も低い深夜時間帯に沸き上げを行なうことにより、料金設定が高くなる深夜時間帯以外の時間帯での沸き上げ運転の低減ができる。
【００６１】
（他の実施形態）
以上の一実施形態では、沸き上げ熱量算出手段であるステップ３４０において、第２沸き上げ熱量である想定される当日の使用湯量を平均使用熱量とばらつき熱量σとの加算値としたが、ばらつき熱量σを２σおよび３σに変更しても良い。
【００６２】
また、以上の実施形態では、本発明を圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器などのヒートポンプサイクルを構成する冷媒機能部品からなる超臨界ヒートポンプからなるヒートポンプユニット２に適用したが、これに限らず、一般のヒートポンプサイクルを構成する加熱手段に適用しても良い。さらに、貯湯タンク１内に電気ヒータが配設され、深夜電力を用いて給湯水を蓄える電気温水器に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態における制御装置２００の沸き上げ運転の制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…貯湯タンク
２…ヒートポンプユニット（加熱手段）
２００…制御装置（制御手段）
２９０…使用熱量算出手段
３００…平均使用熱量算出手段
３１０…ばらつき熱量算出手段
３３０…沸き上げ熱量算出手段
３４０…沸き上げ熱量算出手段
３５０…第２沸き上げ手段
【図１】
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【図２】
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