(57)【要約】【課題】使用パターンに応じた沸き増し運転を実行して省エネルギ性を向上できる貯湯式給湯装置を実現する。【解決手段】制御装置２００には、出湯量をデータとして記憶する出湯量記憶手段２４６と、出湯量記憶手段２４６で記憶されたデータから沸き上げ目標熱量を算出する沸き上げ目標熱量算出手段２０３と、沸き上げ目標熱量から貯湯タンク１の貯湯側に貯える必要貯湯量を算出する必要貯湯量算出手段２０５と、出湯量記憶手段２４６で記憶されたデータから学習制御を行うことによって大出湯を予測する出湯予測手段２０２と、出湯予測手段２０２で予測された大出湯を出湯する前に、ヒートポンプユニット２を作動させて必要貯湯量の給湯用の湯を貯湯タンク１の貯湯側に貯える沸き増し運転を行う第１沸き増し手段２３３とを有する。これにより、省エネルギ性を向上できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水源から水が給水側に供給され、貯湯側に給湯用の湯を貯湯する貯湯タンク（１）と、
前記給水側から取水し、沸き上げた湯を貯湯側もしくは出湯側に送り込む加熱手段（２）と、
前記加熱手段（２）を制御する制御手段（２００）とを備え、
前記制御手段（２００）には、少なくとも単位期間内における出湯側から給湯用として使用した所定値以上の出湯量もしくは出湯熱量を算出し、その出湯量もしくは出湯熱量をデータとして記憶する出湯量記憶手段（２４６）と、
前記出湯量記憶手段（２４６）で記憶されたデータから沸き上げ目標熱量を算出する沸き上げ目標熱量算出手段（２０３）と、
前記沸き上げ目標熱量算出手段（２０３）で求められた沸き上げ目標熱量に基づいて、前記貯湯タンク（１）の貯湯側に貯える必要貯湯量を算出する必要貯湯量算出手段（２０５）と、
前記出湯量記憶手段（２４６）で記憶されたデータから学習制御を行うことによって大出湯を予測する出湯予測手段（２０２）と、
前記出湯予測手段（２０２）で予測された大出湯を出湯する前に、前記加熱手段（２）を作動させて前記必要貯湯量算出手段（２０５）で求めた必要貯湯量の給湯用の湯を前記貯湯タンク（１）の貯湯側に貯える沸き増し運転を行う第１沸き増し手段（２３３）とを有することを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
前記制御手段（２００）には、前記出湯予測手段（２０２）で予測された大出湯を出湯するときに、前記加熱手段（２）を作動させて沸き上げた湯を出湯側に送り込む沸き増し運転を行う第２沸き増し手段（２４３）と、
前記第２沸き増し手段（２４３）によって出湯する出湯量もしくは出湯熱量の予測熱量を算出する予測熱量算出手段（２０４）とを有し、
前記必要貯湯量算出手段（２０５）は、前記沸き上げ目標熱量算出手段（２０３）で求めた出湯量もしくは出湯熱量と予め設定された最低貯湯量との和から、前記予測熱量算出手段（２０４）で求めた予測熱量を差し引いて前記必要貯湯量を求め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】
前記制御手段（２００）には、前記出湯予測手段（２０２）で予測された大出湯を出湯する前以外のときに、予め設定された最低貯湯量を維持するように前記加熱手段（２）を作動させて沸き上げた湯を貯湯側に送り込む沸き増し運転を行う第３沸き増し手段（２１３）を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項４】
前記第１、第２、第３沸き増し手段（２３３、２４３、２１３）は、料金設定が異なる時間帯があるときにおいて、少なくとも料金設定が高い時間帯に、前記加熱手段（２）を作動させ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１沸き増し手段（２３３）は、現在の貯湯量もしくは残湯熱量から前記沸き上げ目標熱量算出手段（２０３）で求めた出湯量もしくは出湯熱量を差し引いて不足量もしくは不足熱量を求めて、その沸き増しに必要な時間を、前記出湯予測手段（２０２）で予測された大出湯を出湯する出湯時刻から引き算し、その時刻前から沸き増し運転を開始することを特徴とする請求項１または請求項４に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項６】
前記第１沸き増し手段（２３３）は、現在の貯湯量もしくは残湯熱量から前記沸き上げ目標熱量算出手段（２０３）で求めた出湯量もしくは出湯熱量を差し引き、それに前記予測熱量算出手段（２０４）で求めた予測熱量を加算して不足量もしくは不足熱量を求めて、その沸き増しに必要な時間を、前記出湯予測手段（２０２）で予測された大出湯を出湯する出湯時刻から引き算し、その時刻前から沸き増し運転を開始することを特徴とする請求項１または請求項４に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項７】
前記出湯量記憶手段（２４６）は、出湯側から給湯用として使用した出湯が、一回あたり所定値以上の出湯量もしくは出湯熱量の出湯として記憶し、出湯開始から出湯終了までを一回としており、断続的な出湯のときは所定時間内であれば一回あたりの出湯として記憶してい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８】
前記出湯量記憶手段（２４６）は、出湯側から給湯用として使用した出湯が、単位時間当たりの所定値以上の出湯量もしくは出湯熱量の出湯として記憶していることを特徴とする請求項７に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項９】
前記出湯量記憶手段（２４６）には、前記単位期間が一日における所定値以上の出湯量もしくは出湯熱量のデータであって、かつ過去所定期間分のデータが記憶されており、
前記出湯予測手段（２０２）は、前記過去所定期間分のデータから一回あたりの大出湯を一日単位の出湯量もしくは出湯熱量の多い順に求め、かつそれらの出湯量もしくは出湯熱量を前記過去所定期間分の平均値〜最大値として学習制御を行うことによって大出湯を予測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１０】
前記出湯予測手段（２０２）は、一回あたりの大出湯の出湯時間を前記過去所定期間分のデータから平均値〜最大値として学習制御を行うことによって予測することを特徴とする請求項９に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項１１】
前記出湯予測手段（２０２）は、一回あたりの大出湯の出湯時刻を前記過去所定期間分のデータから最も早い出湯時刻として学習制御を行うことによって予測することを特徴とする請求項９に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項１２】
前記出湯予測手段（２０２）は、前記過去所定期間分のデータから時間帯別に区分させて学習制御を行うことによって大出湯を予測することを特徴とする請求項１または請求項９に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項１３】
前記制御手段（２００）は、前記第１、第２、第３沸き増し手段（２３３、２４３、２１３）による沸き上げ運転のときに、前記加熱手段（２）の沸き上げ温度を必要に応じて可変できることを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項１４】
前記制御手段（２００）は、前記第１、第２、第３沸き増し手段（２３３、２４３、２１３）による沸き上げ運転のときに、前記加熱手段（２）の沸き上げ能力を必要に応じて可変できることを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項１５】
前記第２沸き増し手段（２４３）は、単位時間当たりの所定値以上の出湯量もしくは出湯熱量を出湯する大出湯のときで、かつ予め設定された最低貯湯量以下のときに、前記加熱手段（２）を作動させて沸き上げた湯を出湯側に送り込む沸き増し運転を開始することを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項１６】
前記制御手段（２００）は、予測された大出湯の出湯時刻が経過したときか、もしくはその予測された出湯時刻に所定比率の以上の出湯量もしくは出湯熱量の大出湯を出湯したときに、現在時刻以降の次の大出湯の予測を実行することを特徴とする請求項１ないし請求項１５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、加熱手段により沸き上げられ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、過去の出湯データから学習制御によって求めた予測される大出湯するときの沸き上げ運転の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の貯湯式給湯装置として、例えば、特許文献１に示すように、給湯用の湯を貯える貯湯タンクと、貯湯タンク内の給湯用の湯を沸き上げる加熱手段とを備えて、単位期間内における出湯側から給湯用として使用した出湯熱量を記憶し、その出湯熱量から学習制御を行って一日に使用する必要熱量を予測し、その必要熱量を出湯する前の深夜時間帯に加熱手段を作動させる沸き上げ運転を行って貯湯タンク内に貯えるようにしている。
【０００３】
そして、深夜時間帯以外においては、貯湯タンク内の貯湯量が所定量以下となったときに加熱手段を作動させる沸き増し運転を行って湯切れを起こさないようにしている。
【特許文献１】特開２００２−１６８５２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１によれば、貯湯タンク内に必要熱量の給湯用の湯を貯えてから使用するまでの保管する時間が長くなる場合がある。このような場合には貯湯タンクからの熱損失が増加して省エネルギ性が低下する問題がある。
【０００５】
また、予測が外れて残湯量が増加したときは、次の日のための沸き増し運転によって２度沸き上げることになり省エネルギ性とＣＯＰ（成績係数）とが低下する問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、使用パターンに応じた沸き増し運転を実行して省エネルギ性を向上できる貯湯式給湯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項１６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、給水源から水が給水側に供給され、貯湯側に給湯用の湯を貯湯する貯湯タンク（１）と、給水側から取水し、沸き上げた湯を貯湯側もしくは出湯側に送り込む加熱手段（２）と、この加熱手段（２）を制御する制御手段（２００）とを備え、
制御手段（２００）には、少なくとも単位期間内における出湯側から給湯用として使用した所定値以上の出湯量もしくは出湯熱量を算出し、その出湯量もしくは出湯熱量をデータとして記憶する出湯量記憶手段（２４６）と、
出湯量記憶手段（２４６）で記憶されたデータから沸き上げ目標熱量を算出する沸き上げ目標熱量算出手段（２０３）と、
沸き上げ目標熱量算出手段（２０３）で求められた沸き上げ目標熱量に基づいて、貯湯タンク（１）の貯湯側に貯える必要貯湯量を算出する必要貯湯量算出手段（２０５）と、
出湯量記憶手段（２４６）で記憶されたデータから学習制御を行うことによって大出湯を予測する出湯予測手段（２０２）と、
出湯予測手段（２０２）で予測された大出湯を出湯する前に、加熱手段（２）を作動させて必要貯湯量算出手段（２０５）で求めた必要貯湯量の給湯用の湯を貯湯タンク（１）の貯湯側に貯える沸き増し運転を行う第１沸き増し手段（２３３）とを有することを特徴としている。
【０００８】
この発明によれば、出湯予測手段（２０２）によって大出湯を予測し、その大出湯による出湯熱量の不足分を、大出湯を出湯する前に、貯湯タンク（１）の貯湯側に貯えることができる。つまり、使用実績に応じた必要な出湯熱量を事前に必要貯湯量として貯湯タンク（１）内に確保することができる。
【０００９】
従って、貯湯タンク（１）内に貯湯する保管時間を短縮できることで熱損失の低減ができて省エネルギ性の向上が図れる。また、大出湯を出湯するときの出湯熱量の不足分のみを大出湯を出湯する前に、貯湯タンク（１）内に貯湯すれば良いので必要貯湯量を大幅に低下させることができる。これにより、容積の小さい貯湯タンク（１）にすることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、制御手段（２００）には、出湯予測手段（２０２）で予測された大出湯を出湯するときに、加熱手段（２）を作動させて沸き上げた湯を出湯側に送り込む沸き増し運転を行う第２沸き増し手段（２４３）と、この第２沸き増し手段（２４３）によって出湯する出湯量もしくは出湯熱量の予測熱量を算出する予測熱量算出手段（２０４）とを有し、
必要貯湯量算出手段（２０５）は、沸き上げ目標熱量算出手段（２０３）で求めた出湯量もしくは出湯熱量と予め設定された最低貯湯量との和から、予測熱量算出手段（２０４）で求めた予測熱量を差し引いて必要貯湯量を求めることを特徴としている。
【００１１】
この発明によれば、大出湯が必要なときに第２沸き増し手段（２４３）によって沸き増し運転を行うことで、大出湯を出湯する前に貯える必要貯湯量を少なくすることができる。これにより、上述した請求項１よりも、さらに熱損失の低減ができより省エネルギ性の向上が図れる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、制御手段（２００）には、出湯予測手段（２０２）で予測された大出湯を出湯する前以外のときに、予め設定された最低貯湯量を維持するように加熱手段（２）を作動させて沸き上げた湯を貯湯側に送り込む沸き増し運転を行う第３沸き増し手段（２１３）を有することを特徴としている。この発明によれば、大出湯以外の出湯が頻繁にあっても最低貯湯量で賄うことができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、第１、第２、第３沸き増し手段（２３３、２４３、２１３）は、料金設定が異なる時間帯があるときにおいて、少なくとも料金設定が高い時間帯に、加熱手段（２）を作動させることを特徴としている。この発明によれば、大出湯で出湯するときは、概して料金設定が高い時間帯であるため料金設定が安い時間帯で運転させて保管するよりも省エネルギ性の向上が図れる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、第１沸き増し手段（２３３）は、現在の貯湯量もしくは残湯熱量から沸き上げ目標熱量算出手段（２０３）で求めた出湯量もしくは出湯熱量を差し引いて不足量もしくは不足熱量を求めて、その沸き増しに必要な時間を、出湯予測手段（２０２）で予測された大出湯を出湯する出湯時刻から引き算し、その時刻前から沸き増し運転を開始することを特徴としている。この発明によれば、大出湯を出湯する前に確実に必要貯湯量として貯湯タンク（１）内に確保することができる。これにより、湯切れを起こすことがない。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、第１沸き増し手段（２３３）は、現在の貯湯量もしくは残湯熱量から沸き上げ目標熱量算出手段（２０３）で求めた出湯量もしくは出湯熱量を差し引き、それに予測熱量算出手段（２０４）で求めた予測熱量を加算して不足量もしくは不足熱量を求めて、その沸き増しに必要な時間を、出湯予測手段（２０２）で予測された大出湯を出湯する出湯時刻から引き算し、その時刻前から沸き増し運転を開始することを特徴としている。
【００１６】
この発明によれは、上記請求項５と同じように、大出湯を出湯する前に確実に必要貯湯量として貯湯タンク（１）内に確保することができる。これにより、湯切れを起こすことがない。
【００１７】
請求項７に記載の発明では、出湯量記憶手段（２４６）は、出湯側から給湯用として使用した出湯が、一回あたり所定値以上の出湯量もしくは出湯熱量の出湯として記憶し、出湯開始から出湯終了までを一回としており、断続的な出湯のときは所定時間内であれば一回あたりの出湯として記憶していることを特徴としている。
【００１８】
この発明によれは、大出湯を或る範囲の群として捉えることができる。例えば、大出湯を浴槽内へのお湯張り、多量に消費するシャワー使用などの加熱手段（２）で沸き上げることができない出湯を検知することができる。
【００１９】
請求項８に記載の発明では、出湯量記憶手段（２４６）は、出湯側から給湯用として使用した出湯が、単位時間当たりの所定値以上の出湯量もしくは出湯熱量の出湯として記憶していることを特徴としている。
【００２０】
この発明によれば、例えば、大出湯を浴槽内へのお湯張り、多量に消費するシャワー使用などの加熱手段（２）で沸き上げることができない出湯を検知することができる。
【００２１】
請求項９に記載の発明では、出湯量記憶手段（２４６）には、単位期間が一日における所定値以上の出湯量もしくは出湯熱量のデータであって、かつ過去所定期間分のデータが記憶されており、出湯予測手段（２０２）は、過去所定期間分のデータから一回あたりの大出湯を一日単位の出湯量もしくは出湯熱量の多い順に求め、かつそれらの出湯量もしくは出湯熱量を過去所定期間分の平均値〜最大値として学習制御を行うことによって大出湯を予測することを特徴としている。
【００２２】
この発明によれば、例えば、過去所定期間を一週間とすると、その一週間における大出湯のデータに基づいて、予測する一日単位の大出湯が正確に予測することができる。また、平均値のほかに標準偏差を含めた最大値で捉えることで湯切れのない大出湯を出湯することができる。
【００２３】
請求項１０に記載の発明では、出湯予測手段（２０２）は、一回あたりの大出湯の出湯時間を過去所定期間分のデータから平均値〜最大値として学習制御を行うことによって予測することを特徴としている。
【００２４】
この発明によれば、出湯時間によって第２沸き増し手段（２４３）によって沸き増し運転を行う出湯熱量の予測ができる。例えば、出湯時間が比較的長ければ、その間に加熱手段（２）による沸き増し運転で出湯熱量を補うことができる。
【００２５】
請求項１１に記載の発明では、出湯予測手段（２０２）は、一回あたりの大出湯の出湯時刻を過去所定期間分のデータから最も早い出湯時刻として学習制御を行うことによって予測することを特徴としている。この発明によれば、最も早い出湯時刻を越える確率が小さいことで湯切れとなる大出湯の発生が慨してない。
【００２６】
請求項１２に記載の発明では、出湯予測手段（２０２）は、過去所定期間分のデータから時間帯別に区分させて学習制御を行うことによって大出湯を予測することを特徴としている。この発明によれば、大出湯の予測が正確にできる。また、容積の小さい貯湯タンク（１）にすることができる。
【００２７】
請求項１３に記載の発明では、制御手段（２００）は、第１、第２、第３沸き増し手段（２３３、２４３、２１３）による沸き上げ運転のときに、加熱手段（２）の沸き上げ温度を必要に応じて可変できることを特徴としている。この発明によれば、予測された大出湯に応じた沸き上げ温度で加熱手段（２）の沸き上げ運転ができる。また、ＣＯＰの向上が図れる。
【００２８】
請求項１４に記載の発明では、制御手段（２００）は、第１、第２、第３沸き増し手段（２３３、２４３、２１３）による沸き上げ運転のときに、加熱手段（２）の沸き上げ能力を必要に応じて可変できることを特徴としている。この発明によれば、予測された大出湯に応じた沸き上げ能力で加熱手段（２）の沸き上げ運転ができる。また、ＣＯＰの向上が図れる。
【００２９】
請求項１５に記載の発明では、第２沸き増し手段（２４３）は、単位時間当たりの所定値以上の出湯量もしくは出湯熱量を出湯する大出湯のときで、かつ予め設定された最低貯湯量以下のときに、加熱手段（２）を作動させて沸き上げた湯を出湯側に送り込む沸き増し運転を開始することを特徴としている。この発明によれば、予測外の大出湯があったときに、現在の貯湯量に応じて湯切れを起こさずに対応することができる。
【００３０】
請求項１６に記載の発明では、制御手段（２００）は、予測された大出湯の出湯時刻が経過したときか、もしくはその予測された出湯時刻に所定比率の以上の出湯量もしくは出湯熱量の大出湯を出湯したときに、現在時刻以降の大出湯の予測を実行することを特徴としている。この発明によれば、次の予測された大出湯のための切り替えがスムーズに移行できる。
【００３１】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
（第１実施形態）
以下、本発明を加熱手段としてヒートポンプサイクルからなるヒートプユニット２と貯湯タンク１とを組み合わせた貯湯式給湯装置に適用しており、図１ないし図５に基づいて説明する。図１は第１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。
【００３３】
本実施形態の貯湯式給湯装置は、一般家庭用として使用されるものであり、貯湯タンク１内に貯えられた給湯水を台所、洗面所、浴室などへの給湯機能を備えている。貯湯式給湯装置は、図１に示すように、貯湯タンク１、給水経路である給水用配管１２、導出経路である第１、第２導出管１４、１９、出湯経路である給湯用配管１７、混合手段である混合弁１５、１６、加熱手段であるヒートポンプユニット２、制御手段である制御装置２００などから構成されている。
【００３４】
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給水用配管１２が接続されている。
【００３５】
この給水用配管１２には温度検出手段である給水サーミスタ７５が設けられており、給水用配管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、給水用配管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減圧弁５１が設けられている。そして、給水用配管１２の給水サーミスタ７５および減圧弁５１が設けられた位置より下流側で分岐されて後述する給湯用混合弁１６に繋がれている。
【００３６】
一方、貯湯タンク１の最上部には第１導出口１３が設けられ、第１導出口１３には貯湯タンク１内の高温の湯を導出するための導出経路である導出管１４が接続されている。この導出管１４の経路途中には逃がし弁５３を配設した排出配管５２が接続しており、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。
【００３７】
また、貯湯タンク１の中間部には第２導出口１８が設けられ、この第２導出口１８には貯湯タンク１内の高温の湯よりも湯温の低い中温の湯を導出するための導出経路である導出管１９が接続されている。そして、導出管１４と導出管１９との下流側合流部位に、混合手段である高中温混合弁１５が設けられている。
【００３８】
高中温混合弁１５は、混合比率である開口面積比（導出管１４に連通する湯側の開度と導出管１９に連通する湯側の開度の比率）を調節することにより、導出管１４からの高温の湯と導出管１９からの中温の湯との混合比を調節できるようになっている。
【００３９】
また、高中温混合弁１５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、後述する貯湯サーミスタ３２、湯温サーミスタ７３、沸き上げ温度サーミスタ７４より検出される温度情報に基づいて後述する制御装置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。
【００４０】
湯温サーミスタ７３は、高中温混合弁１５の出口側に設けられ、高中温混合弁１５で混合された給湯水の湯温を検出している。そして、高中温混合弁１５の出口側には、給湯用配管１７が接続されている。給湯用配管１７は、下流側の使用端末に設けられた図示しない給湯水栓、シャワー水栓等へ設定温度に温度調節された給湯水の湯を導く出湯配管であって、その流路の中途に混合手段である給湯用混合弁１６、給湯サーミスタ７１および流量カウンタ７３が設けられている。
【００４１】
給湯用混合弁１６は、混合比率である開口面積比（高中温混合弁１５から導出される湯側の開度と給水用配管１２から給水される水側の開度の比率）を調節することにより、高中温混合弁１５からの湯と給水用配管１２から水との混合比を調節できるようになっている。
【００４２】
また、給湯用混合弁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、給水サーミスタ７５、湯温サーミスタ７３、給湯サーミスタ７１より検出される温度情報に基づいて、後述する貯湯サーミスタ３２、湯温サーミスタ７３、沸き上げ温度サーミスタ７４より検出される温度情報に基づいて後述する制御装置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。
【００４３】
そして、給湯用混合弁１６の出口側には蛇口、シャワー、風呂等への出湯経路である給湯用配管１７が接続している。給湯用配管１７には、給湯温度検出手段である給湯サーミスタ７１と出湯量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は給湯用配管１７内の温度情報を、流量カウンタ７２は給湯用配管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。
【００４４】
流量カウンタ７２からは、給湯用配管１７を流れる混合湯の出湯量を検出するとともに、その出湯量により給湯用配管１７を流れる混合湯の供給の有無を検出するものであり、給湯用配管１７内の流量情報をパルス信号の速度により制御装置２００に出力するようにしている。
【００４５】
また、貯湯タンク１の上部外壁面には、貯湯タンク１内上部の高温の湯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から導出される給湯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。
【００４６】
また、貯湯タンク１の外壁面には複数の（本例では６つの）水位サーミスタ３３ａ〜３３ｆが縦方向にほぼ等間隔に配置され、貯湯タンク１内に満たされた水の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。
【００４７】
従って、制御装置２００は、水位サーミスタ３３ａ〜３３ｆ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境界位置を検出できるようになっている。また、水位サーミスタ３３ｃは、第２導出口１８とほぼ同一の高さ方向に設けられており、貯湯タンク１内の中間部の湯温を検出する手段である。
【００４８】
一方、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２１が設けられ、貯湯タンク１の上部側面には、貯湯タンク１内に湯を吐出する吐出口２２が設けられている。吸入口２１と吐出口２２とは循環水回路２０で接続されており、循環水回路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。
【００４９】
そして、循環水回路２０のヒートポンプユニット２内に配置された部分には、図示しない循環ポンプと水冷媒熱交換器が設けられている。循環ポンプは、貯湯タンク１の下部に設けられた吸入口２１から水を吸い込んで水冷媒熱交換器に通水させて貯湯タンク１の上部に設けられた吐出口２２に戻すように水流を発生させるポンプである。
【００５０】
循環ポンプは、内蔵するモータの回転数に応じて流量を調節することができ、制御装置２００により制御される。一方の水冷媒熱交換器は、吸入口２１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て、吐出口２２から貯湯タンク１内に戻すことにより貯湯タンク１内の水を高温の湯に沸き上げることができる。
【００５１】
さらに、ヒートポンプユニット２の下流側の循環水回路２０には、分配器である三方弁２５が設けられている。三方弁２５は、ヒートポンプユニット２で沸き上げた湯を貯湯タンク１の貯湯側に送り出すか、または貯湯タンク１を迂回して直接出湯側に送り出すかのいずれか一方に切り替えるようにしている。
【００５２】
より具体的には、三方弁２５の一方の出口は、吐出口２２に連通するように接続され、他方の出口が高中温混合弁１５と第２導出口１８とを接続する導出管１９に接続されている。つまり、導出管１９の中途を分岐し、その分岐点と三方弁２５の他方の出口とを接続配管２６により接続する。
【００５３】
これにより、ヒートポンプユニット２で沸き上げた湯が貯湯タンク１内に貯えられるとともに、ヒートポンプユニット２で沸き上げた湯が出湯側である給湯用配管１７に送り込むことができる。なお、図中に示す符号７４は、ヒートポンプユニット２で沸き上げられた湯の沸き上げ温度を検出する沸き上げ温度サーミスタであり、そ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。
【００５４】
次に、貯湯タンク１の給水側から取り入れた水を加熱するヒートポンプユニット２は、例えば、炭酸ガスを冷媒として使用することにより、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルを使用している。
【００５５】
このヒートポンプサイクルは、周知のように図示しない圧縮機、水冷媒熱交換器、膨張弁、蒸発器、およびアキュムレータ等の冷凍サイクル機能部品より構成されている。因みに、圧縮機（図示しない）は、内蔵する電動モータ（図示しない）によって駆動され、アキュムレータより吸引した気相冷媒を臨界圧力以上まで圧縮して吐出する。
【００５６】
水冷媒熱交換器（図示しない）は、冷媒と給湯水とを熱交換するもので、例えば、冷媒が流れる冷媒通路と給湯水が流れる加熱用流体通路とが二重管構造に設けられ、かつ冷媒の流れ方向と給湯用水の流れ方向とが対向するように構成された対向流式の熱交換器である。
【００５７】
膨張弁（図示しない）は、水熱交換器から流出する冷媒を減圧して蒸発器（図示しない）に供給する。蒸発器（図示しない）は、膨張弁（図示しない）で減圧された冷媒を大気との熱交換によって蒸発させる。アキュムレータ（図示しない）は、蒸発器より流出する冷媒を気液分離して、気相冷媒のみ圧縮機に吸引させるとともに、サイクル中の余剰冷媒を蓄えている。
【００５８】
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されるとともに、作動状態を制御装置２００に出力するようになっている。
【００５９】
そして、動力源として交流電力を用い、主に料金設定の安い深夜時間帯（例えば、２３：００〜翌朝７：００）における深夜電力を用いて、貯湯タンク１内の給湯水を沸き上げて貯湯タンク１の貯湯側に貯えるとともに、大出湯（後述する）のときに、ヒートポンプユニット２で沸き上げた給湯水を出湯側に送るようにしている。
【００６０】
制御手段である制御装置２００は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵のＲＯＭ（図示せず）には、予め設定された制御プログラムが設けられており、図示しない操作パネルからの操作情報、各種センサ類からの温度情報、流量情報、圧力情報、ヒートポンプユニット２からの信号などを受信する。
【００６１】
そして、これら各サーミスタ３２、３３ａ〜３３ｆ、７１、７３、７４、７５からの温度情報、流量カウンタ７２からの流量情報などの信号に基づいてヒートポンプユニット２、混合弁１５、１６、三方弁２５等を制御するように構成されている。なお、図示しない操作盤は、浴室内や台所等の湯を使用する場所の近傍に設置され、操作盤以外は、屋外等の適所に設置されている。
【００６２】
なお、本実施形態では、導出管１４と導出管１９との下流側合流部位に、混合手段である高中温混合弁１５を設けたが、これに限らず、流れ方向を切り替える三方弁であっても良い。これによれば、貯湯タンク１内の高温の湯もしくは中温の湯のいずれか一方に切り替えるとともに、貯湯タンク１内の高温の湯もしくはヒートポンプユニット２で沸き上げた湯のいずれか一方を選択することができる。
【００６３】
次に、以上の構成による貯湯式給湯装置の作動を図２ないし図５に基づいて説明する。図２は一日の前半（２：００〜１４：００）における貯湯式給湯装置の作動を示すタイムチャートであり、図３は一日の後半（１４：００〜２：００）における貯湯式給湯装置の作動を示すタイムチャートである。
【００６４】
また、図４はヒートポンプユニット２の予測による制御装置２００の沸き増し運転における制御処理を示すフローチャートである。図５（ａ）は大出湯の学習制御における出湯量記憶手段２４６の設定基準を示す説明図であり、図５（ｂ）はその作動形態を示すタイムチャートである。
【００６５】
本実施形態では、貯湯タンク１の貯湯側に最低貯湯量以上の給湯の湯を貯めておかないと湯切れになるような大出湯を学習制御によって予測し、その予測された大出湯のときに、ヒートポンプユニット２を作動させる沸き増し運転を行うように制御している。
【００６６】
より具体的には、単位期間（例えば、一日）内における所定値以上の出湯量もしくは出湯熱量を出湯する大出湯の少なくとも出湯量もしくは出湯熱量、出湯時刻、および出湯時間などを出湯データとして記憶しておく。このときに、ヒートポンプユニット２による沸き増し運転のみで賄えるような出湯と、貯湯タンク１内に貯えられた貯湯量で賄えられる少量の出湯とは記憶はしない。
【００６７】
そして、記憶された過去の所定期間（例えば、一週間）分の出湯データから当日の大出湯の出湯時刻、出湯量もしくは出湯熱量を予測して、その予測された大出湯で必要な貯湯量を大出湯の出湯前に、ヒートポンプユニット２で沸き上げた湯を貯湯タンク１の貯湯側に貯湯する第１沸き増し手段である沸き増し運転を行うようにしている。
【００６８】
言い換えると、本実施形態では、その日に消費する使用熱量相当分の大容量の貯湯量を一度に貯える方式と異なる方式であって、貯湯タンク１内には、可能な限り、必要なときに必要な貯湯量を貯湯するようにしている。そして、その貯湯量の容量を可能な限り少なくするように大出湯するときに、ヒートポンプユニット２で沸き上げた湯を出湯側である給湯用配管１７に送り込ませる第２沸き増し手段である沸き増し運転を行うようにしている。
【００６９】
さらに、貯湯タンク１内の最低貯湯量を監視し、その最低貯湯量が所定量未満となったときに、ヒートポンプユニット２で沸き上げた湯を貯湯タンク１の貯湯側に貯湯する第３沸き増し手段である沸き増し運転を行うようにしている。
【００７０】
ところで、家族が４人程度の一般的な家庭において、所定値以上の出湯量もしくは出湯熱量を出湯する大出湯のときは、浴槽内にお湯張りを行うときとか、シャワーによる大量の給湯水を出湯するときである。また、その大出湯の使用パターンは、概して夕方以降に集中している。
【００７１】
そこで、図２および図３は、家族が４人程度の一般的な家庭において、一日あたりに全出湯量が５００Ｌもしくは出湯熱量を１５０００Ｋｃａｌ（４２℃出湯で給水温度１２℃のとき）を給湯用として使用するときに学習させた作動パターンをタイムチャートで示したものであって、一日を２：００〜１４：００と１４：００〜２：００との２分割している。
【００７２】
そして、毎日２：００になると、その日の大出湯の出湯を予測する。本例では、一日の前半（２：００〜１４：００）では大出湯の機会がなく夕方以降に大出湯がある。そこで、一日の前半では、図２に示すように、料金設定の安い時間帯の終了時刻が午前７：００であった場合、その日に予想される使用量の半分を料金設定の安い時間帯にヒートポンプユニット２を作動させて第１沸き増し手段による沸き増し運転を行って貯湯するようにしている。
【００７３】
より具体的には、半日分の出湯熱量（７５００Ｋｃａｌ以上）を料金設定の安い時間帯の終了時刻（午前７：００）前に沸き増し運転を行って必要貯湯量として貯湯量１５０Ｌを確保する。なお、このときの図中（ｂ）に示す沸き上げ温度は６５℃で沸き上げる（例えば、（６５℃−１２℃）×１５０Ｌ＝７９５０Ｋｃａｌ）。また、ヒートポンプユニット２の図中（ａ）に示す運転能力は、最大能力の半分である６ｋＷで運転する。
【００７４】
これは、料金設定の安い時間帯の終了時刻（午前７：００）前に沸き上げれば良いことなのでＣＯＰ（成績効率）の良い方となる低能力で運転させている。なお、ここでは、半日分の出湯熱量（７５００Ｋｃａｌ以上）を沸き上げたが、これに限らず、もっと多く沸き上げても良いし、もっと少なく沸き上げても良い。
【００７５】
また、ここでは、沸き上げ温度を６５℃で沸き上げたが、これに限らず、沸き上げ温度を９０℃で高めの沸き増し運転を行うと電力料金を安くすることができる。また、図中（ｅ）および（ｆ）に示す積算出湯量および出湯量は、大出湯以外の出湯状態を示しており、このときは貯えられた貯湯量で賄われている。
【００７６】
そして、図３に示すように、一日の後半（１４：００〜２：００）になると、予測された大出湯の出湯時刻は２０：００と２３：００の２回あって、２０：００のときは、例えば、浴槽内にお湯張りを行うときの出湯であり、２３：００のときは、シャワーによる大量の出湯である。
【００７７】
そして、予測された大出湯の出湯時刻前、例えば１９：００にその大出湯で必要な貯湯量をヒートポンプユニット２で沸き上げた湯を貯湯タンク１の貯湯側に貯湯する第１沸き増し手段である沸き増し運転を行うようにしている。
【００７８】
そして、予測された大出湯の出湯時刻（２０：００）に達したときに、所定値以上の出湯量もしくは出湯熱量があれば、ヒートポンプユニット２で沸き上げた湯を出湯側である給湯用配管１７に送り込ませる第２沸き増し手段である沸き増し運転を行うなってお湯張りを補っている。
【００７９】
そして、その後の予測された２番目の大出湯において、大出湯の出湯時刻前にその大出湯で必要な貯湯量を貯えるとともに、予測された大出湯の出湯時刻（２３：００）に達したときに、第２沸き増し手段である沸き増し運転でシャワーによる大量の出湯を補っている。
【００８０】
なお、大出湯以外のときに、例えば、１７：００、１：００の最低貯湯量（例えば、５０Ｌ）以下となったときは、ヒートポンプユニット２を作動させて第３沸き増し手段である沸き増し運転を行って貯湯タンク１内に最低貯湯量以上を貯湯するようにしている。
【００８１】
次に、図４に示すフローチャートは、図２および図３による作動パターンを実現するための制御装置２００による沸き増し運転の制御処理であって、その手順を説明する。まず、図４に示すように、ステップ２０１にて、学習制御開始時刻に達した否かを判定する。ここでは、２：００に達することで沸き増し運転の制御処理が開始する。
【００８２】
ステップ２０２にて、記憶された過去の所定期間（例えば、一週間）分の出湯データから学習制御を行って少なくとも当日の大出湯の出湯時刻、出湯量もしくは出湯熱量、出湯時間を予測する。ここでは、過去所定期間（例えば、一週間）分のデータから一回あたりの大出湯を一日単位の出湯量もしくは出湯熱量の多い順に求め、かつそれらの出湯量もしくは出湯熱量を過去所定期間（例えば、一週間）分の平均値〜最大値として学習制御を行うと良い。
【００８３】
そのときに、出湯時刻の予測は、過去所定期間（例えば、一週間）分のデータから最も早い出湯時刻を学習制御して採用する。また、出湯時間の予測は、過去所定期間（例えば、一週間）分のデータから平均値〜最大値として学習制御を行うと良い。なお、以上のステップ２０２の制御処理を請求項では出湯予測手段と称している。
【００８４】
そして、ステップ２０３にて、予測された大出湯の目標熱量を算出する。具体的には、記憶された過去の所定期間（例えば、一週間）分の出湯データの出湯熱量から平均値もしくは標準偏差を含めた最大値を算出する。そして、ステップ２０４にて、予測された大出湯の予測熱量を算出する。
【００８５】
この予測熱量は予測された大出湯するときに、ヒートポンプユニット２を作動させて第２沸き増し手段である沸き増し運転を行って、ヒートポンプユニット２で沸き上げた湯を出湯側である給湯用配管１７に送り込ませる出湯熱量である。なお、以上のステップ２０３の制御処理を請求項では沸き上げ熱量算出手段と称し、ステップ２０４の制御処理を請求項では予測熱量算出手段と称している。
【００８６】
次に、ステップ２０５にて、予測された大出湯する出湯時刻の前に貯湯する必要貯湯量を算出する。この必要貯湯量は、ステップ２０３にて算出した目標熱量と予め設定された最低貯湯量との和からステップ２０４で算出した予測熱量を差し引いて算出する。これによれば、必要貯湯量を可能な限り少なくすることができる。なお、以上のステップ２０５の制御処理を請求項では必要貯湯量算出手段と称している。
【００８７】
そして、ステップ２０６にて、ステップ２０４で算出した必要貯湯量を貯湯するための開始時刻を算出する。この開始時刻は予測された大出湯する出湯時刻から必要貯湯量を貯湯タンク１内に貯える貯湯時間を差し引いて求める。つまり、沸き増し開始時刻＝出湯時刻−Ｔｗから求める。
【００８８】
そして、Ｔｗ＝（目標熱量−Ｑａ×８６０×（出湯時間−５分））−現在の貯湯量＋最低貯湯量）／ＱａからＴｗを求める。ここで、Ｑａはヒートポンプユニット２の運転能力であって、この大出湯を賄うためヒートポンプユニット２の最大能力である１２ｋｗを用いる。
【００８９】
ここで、５分はヒートポンプユニット２の立ち上がり時の遅れ分であって、この種のヒートポンプユニット２で沸き上げた湯を出湯側に送るときには、沸き上げ温度が安定となるまでヒートポンプユニット２の運転開始後５分程度の遅れがあるため、これを含めてＴｗを求める。なお、本実施形態では、（目標熱量−Ｑａ×８６０×（出湯時間−５分））としたが、これに限らず、Ｑａ×８６０×（出湯時間−５分）の予測熱量を省いてＴｗを求めても良い。
【００９０】
そして、ステップ２１０にて時間帯を判定する。ここで現在の時刻が一日の前半の２：００〜１４：００であればステップ２１１に移行する。ここで現在の時刻が一日の後半の１４：００〜２：００であればステップ２３０に移行する。つまり、このステップで図２もしくは図３に示す作動パターンを判定している。
【００９１】
そして、ステップ２１１にて現在の貯湯量を検出するとともに、その貯湯量における残湯熱量を算出する。そして、ステップ２１２にて、検出された貯湯量が予め設定された最低貯湯量に対してあるか否かを判定する。
【００９２】
ここで、最低貯湯量は、給湯用配管１７から出湯と同時にヒートポンプユニット２を作動させても、ヒートポンプユニット２で沸かす温度が所定温度になるまで所定時間必要なため、その所定時間分を貯湯タンク１内に貯えたお湯で賄うための貯湯量であるとともに、湯切れ防止のための担保量である。本実施形態では、例えば、５０Ｌを最低貯湯量としている。
【００９３】
従って、ステップ２１２にて、現在の貯湯量が最低貯湯量を下回っておれば、ステップ２１３にて沸き増し運転を開始する。具体的には、分配器である三方弁２５を貯湯タンク１の貯湯側に送り出す方向に切り替えてヒートポンプユニット２を作動させて沸き増し運転を行う。
【００９４】
これにより、ヒートポンプユニット２で沸き上げた湯が貯湯タンク１内に送り出される。そして、ステップ２１４にて、沸き増し停止条件が成立するまでヒートポンプユニット２の沸き増し運転を継続して貯湯量を増加させる。
【００９５】
ここで、沸き増し停止条件として、例えば、現在の貯湯量にプラス３０Ｌ貯湯量が増加すればステップ２１５にて、沸き増し運転を停止する。言い換えれば、予測された大出湯以外のときは、現在の貯湯量を監視して予め設定された貯湯量を下回ったときに、ステップ２１３にて沸き増し運転を開始する。なお、このステップ２１３の制御処理を請求項では第３沸き増し手段と称している。
【００９６】
そして、ステップ２１２にて、最低貯湯量以上あれば、ステップ２２０にて現在の時刻がＡＭ２：００〜ＡＭ７：００ないであるか否かを判定する。ここでこの時刻内であれば、ステップ２２１にて目標熱量を算出する。ここでは、上述したように一日の半日分の出湯熱量（７５００Ｋｃａｌ以上）を求める算出手段である。
【００９７】
ここでは、ヒートポンプユニット２の運転能力を最大能力の半分である６ｋＷで、かつ沸き上げ温度を６５℃で沸き上げる出湯熱量（例えば、（６５℃−１２℃）×１５０Ｌ＝７９５０Ｋｃａｌ）である。そして、ステップ２２２にて沸き増し運転を開始する開始時刻を算出する。ここでは、料金設定の安い時間帯が、例えばＡＭ７：００に終了してしまうので、ＡＭ７：００に達する前に目標熱量分を沸き上げる開始時刻とする。
【００９８】
そして、ステップ２２３にて、開始時刻に達したか否かを判定する。ここで開始時刻に達したら、ステップ２２４にて沸き増し運転を開始する。具体的には、三方弁２５を貯湯タンク１の貯湯側に送り出す方向に切り替えてヒートポンプユニット２を作動させて沸き増し運転を行う。
【００９９】
そして、ステップ２２５にて、沸き増し停止条件が成立するまでヒートポンプユニット２の沸き増し運転を継続して目標熱量分貯湯量を増加させる。ここで、沸き増し停止条件として、目標熱量分の貯湯量が増加すればステップ２２６にて、沸き増し運転を停止する。これにより、ＡＭ７：００前に、１４：００までに使用される半日分の目標熱量相当の貯湯量（図２参照）が貯湯タンク内に貯湯できる。
【０１００】
次に、ステップ２１０にて、現在の時刻が一日の後半の１４：００〜２：００であればステップ２３０に移行する。ここでは、ステップ２０６にて算出した開始時刻を判定する判定手段であって、ここで、開始時刻に達すればステップ２３１にて現在の貯湯量を検出するとともにその貯湯量における残湯熱量を算出する。
【０１０１】
そして、ステップ２３２にて、現在の貯湯量とステップ２０５にて算出した必要貯湯量とを比較し、現在の貯湯量が必要貯湯量よりも小さければステップ２３３にて沸き増し運転を開始する。
【０１０２】
具体的には、三方弁２５を貯湯タンク１の貯湯側に送り出す方向に切り替えてヒートポンプユニット２を作動させて沸き増し運転を行う。ここでは、ヒートポンプユニット２の運転能力を最大能力の１２ｋＷで、かつ沸き上げ温度を５０℃で沸き上げると良い。これにより、ヒートポンプユニット２で沸き上げられた湯が貯湯タンク１内に送り込まれる。
【０１０３】
そして、ステップ２３４にて、沸き増し停止条件が成立するまでヒートポンプユニット２の沸き増し運転を継続する。ここで、沸き増し停止条件として、例えば、必要貯湯量まで貯湯量が増加すればステップ２３５にて、沸き増し運転を停止する。これにより、予測された大出湯する前に、それ以後に予測される大出湯のときの必要貯湯量を貯湯することができる。なお、ステップ２３３の制御処理を請求項では第１沸き増し手段と称している。
【０１０４】
一方、ステップ２３０にて、現在の時刻が予測された開始時刻に達していなければ、ステップ２４１にて、予測された大出湯の時間帯であるか否かを判定する。ここで、予測された大出湯の時間帯であれば、ステップ２４２にて大出湯の出湯中であるか否かを判定する。
【０１０５】
この制御処理は、流量カウンタ７２からの流量情報を判定する判定手段であって、所定値以上の出湯量を出湯する大出湯なのか、または大出湯以外の出湯かのいずれかを判定している。つまり、流量カウンタ７２からの流量情報が予測された出湯量もしくは出湯熱量の設定比率（例えば、８０％）以上であれば大出湯を出湯中と判定する。
【０１０６】
ここで、予測された大出湯の出湯中であれば、ステップ２４３にて沸き増し運転を開始する。ここでは、ヒートポンプユニット２の運転能力を最大能力の１２ｋＷで、かつ沸き上げ温度を５０℃で沸き上げると良い。
【０１０７】
具体的には、三方弁２５を出湯側に送り出す方向に流れ方向を切り替えて、ヒートポンプユニット２を作動させて沸き上げた湯を導出管１９に送り出して給湯用配管１７から出湯させるようにしている。つまり、ヒートポンプユニット２で沸き上げたお湯で大出湯の出湯を補うことができる。
【０１０８】
そして、ステップ２４４にて、沸き増し停止条件として、例えば、予測された出湯時間が経過するまでヒートポンプユニット２の沸き増し運転を継続する。ここで、沸き増し停止条件が成立すればステップ２４５にて沸き増し運転を停止する。
【０１０９】
これにより、貯湯タンク１内に貯湯した必要貯湯量と予測された大出湯をヒートポンプユニット２で沸き上げたお湯で補うことで湯切れなく出湯することができる。なお、ステップ２４３の制御処理を請求項では第２沸き増し手段と称している。
【０１１０】
そして、ステップ２４６にて大出湯のときの出湯量もしくは出湯熱量、出湯時間、出湯時刻を記憶する。つまり、流量カウンタ７２からの流量情報が所定値以上の出湯量で出湯する大出湯であれば、このときの少なくとも出湯量もしくは出湯熱量、出湯時間、出湯時刻を記憶するようにしている。
【０１１１】
具体的には、図５（ａ）および図５（ｂ）に示す大出湯の設定基準によって設定しているので以下説明する。図５（ａ）に示すように、一回あたりの出湯を１に示す所定値以上の給湯量（出湯熱量）、２に示す単位時間当たりの出湯量が所定値以上のみを記憶する。
【０１１２】
より具体的には、図５（ｂ）に示すように、１に示す所定値以上の給湯量（出湯熱量）の所定値は最低貯湯量以下の４０Ｌ程度、２に示す単位時間当たりの出湯量の所定値はヒートポンプユニット２の最大運転能力以下の４Ｌ／分程度としている。
【０１１３】
そして、３に示すように一回あたりの出湯で記憶するが、所定時間（例えば、５分程度）内の断続出湯の場合は１回あたりの出湯として記憶する。これの理由はこれらの出湯を群として捉えるようにしている。より具体的にはヒートポンプユニット２が停止して再起動して沸き上げ温度に達するまで５分程度時間を要することでこのようにしている。
【０１１４】
そして、４に示す単位期間（例えば、１日）内における出湯量の多い順に、その出湯量を記憶し、過去の所定期間（例えば、一週間）分のデータから出湯量もしくは出湯熱量の平均値および標準偏差から求める最大値を算出して記憶する。この理由として、お湯張りや大量のシャワー使用など大出湯の機会が単位期間（例えば、１日）内に何回かある使用者の場合を想定して出湯量の多い順に記憶すると良い。
【０１１５】
そして、５に示すように、このときの出湯時間も併せて記憶し、過去の所定期間（例えば、一週間）分のデータから出湯時間の平均値および標準偏差から求める最大値を算出して記憶する。この出湯時間は、ヒートポンプユニット２で沸き上げたお湯で大出湯の出湯を補うときの時間であって、図５（ｂ）に示すように、ヒートポンプユニット２がＯＮしている間のａ＋ｂの時間を記憶する。
【０１１６】
そして、６に示すように、大出湯を出湯する出湯時刻をも併せて記憶し、過去の所定期間（例えば、一週間）分のデータから最も早い時刻を予測に用いる。なお、過去の所定期間（例えば、一週間）分のばらつきから予想される最短時刻を予測しても良い。なお、このステップ２４６の制御処理を請求項では出湯量記憶手段と称している。
【０１１７】
そして、ステップ２４６にて大出湯のデータを記憶した後は、ステップ２１０に戻り、ステップ２３０にて、次の大出湯の開始時刻を監視し、予測された大出湯がないときは、ステップ２１２にて最低貯湯量を監視し、ステップ２１３の第３沸き増し手段によってその最低貯湯量を維持する。
【０１１８】
ところで、予測された大出湯が予測された出湯時刻になっても実行されなかったときは、次の予測された大出湯の開始時刻に進行するようになっている。そして、次の開始時刻になったときに、ステップ２３２にて、現在の貯湯量を次の予測される大出湯のときの必要貯湯量と比較した後に、ヒートポンプユニット２を作動させるため、現在の貯湯量が必要貯湯量よりも大のときはステップ２３３に移行しない。
【０１１９】
なお、ステップ２３３およびステップ２４３にて、沸き増し運転の沸き上げ温度を５０℃と設定したが、これに限らず、４５℃程度であっても良い。例えば、沸き上げ温度が５０℃程度であればお湯張りの適温であり、４５℃程度であれば一般的な給湯の最適温度である。
【０１２０】
また、ステップ２３０では、一日の時間帯を２：００〜１４：００と１４：００〜２：００との２分割にしたが、これに限ることなく、使用者の使用パターンに応じて２分割以上に分けても良い。さらに、以上の実施形態では、過去の所定期間（一週間）分のデータから平均値〜最大値などを予測したが、これに限らず、平日の大出湯を予測するときには、過去の所定期間分の平日からのデータから予測しても良い。
【０１２１】
以上の制御処理により、貯湯タンク１内には、可能な限り、必要なときに必要な貯湯量を貯湯することができるとともに、その貯湯量の容量を可能な限り少なくするようにヒートポンプユニット２で沸き上げた湯を出湯することができる。そして、大出湯以外のときは貯湯タンク１内の最低貯湯量を監視し、その最低貯湯量が所定量未満となったときに、ヒートポンプユニット２で沸き上げた湯を貯湯タンク１の貯湯側に貯湯することができる。
【０１２２】
以上の第１実施形態による貯湯式給湯装置によれば、制御装置２００には、少なくとも単位期間（例えば、１日）内における出湯側から給湯用として使用した所定値以上の出湯量もしくは出湯熱量を算出し、その出湯量もしくは出湯熱量をデータとして記憶する出湯量記憶手段２４６と、この出湯量記憶手段２４６で記憶されたデータから沸き上げ目標熱量を算出する沸き上げ目標熱量算出手段２０３と、この沸き上げ目標熱量算出手段２０３で求められた沸き上げ目標熱量に基づいて、貯湯タンク１の貯湯側に貯える必要貯湯量を算出する必要貯湯量算出手段２０５と、出湯量記憶手段２４６で記憶されたデータから学習制御を行うことによって大出湯を予測する出湯予測手段２０２と、この出湯予測手段２０２で予測された大出湯を出湯する前に、ヒートポンプユニット２を作動させて必要貯湯量算出手段２０５で求めた必要貯湯量の給湯用の湯を貯湯タンク１の貯湯側に貯える沸き増し運転を行う第１沸き増し手段２３３とを有する。
【０１２３】
これによれば、出湯予測手段２０２によって大出湯を予測し、その大出湯による出湯熱量の不足分を、大出湯を出湯する前に、貯湯タンク１の貯湯側に貯えることができる。つまり、使用実績に応じた必要な出湯熱量を事前に必要貯湯量として貯湯タンク１内に確保することができる。
【０１２４】
従って、貯湯タンク１内に貯湯する保管時間を短縮できることで熱損失の低減ができて省エネルギ性の向上が図れる。また、大出湯を出湯するときの出湯熱量の不足分のみを大出湯を出湯する前に、貯湯タンク１内に貯湯すれば良いので必要貯湯量を大幅に低下させることができる。これにより、容積の小さい貯湯タンク１にすることができる。
【０１２５】
また、制御装置２００には、出湯予測手段２０２で予測された大出湯を出湯するときに、ヒートポンプユニット２を作動させて沸き上げた湯を出湯側に送り込む沸き増し運転を行う第２沸き増し手段２４３と、この第２沸き増し手段２４３によって出湯する出湯量もしくは出湯熱量の予測熱量を算出する予測熱量算出手段２０４とを有し、必要貯湯量算出手段２０５は、沸き上げ目標熱量算出手段２０３で求めた出湯量もしくは出湯熱量と予め設定された最低貯湯量との和から、予測熱量算出手段２０４で求めた予測熱量を差し引いて必要貯湯量を求める。
【０１２６】
これによれば、大出湯が必要なときに第２沸き増し手段２４３によって沸き増し運転を行うことで、大出湯を出湯する前に貯える必要貯湯量を少なくすることができる。これにより、さらに熱損失の低減ができより省エネルギ性の向上が図れる。
【０１２７】
また、制御装置２００には、出湯予測手段２０２で予測された大出湯を出湯する前以外のときに、予め設定された最低貯湯量を維持するようにヒートポンプユニット２を作動させて沸き上げた湯を貯湯側に送り込む沸き増し運転を行う第３沸き増し手段２１３を有することにより、大出湯以外の出湯が頻繁にあっても最低貯湯量で賄うことができる。
【０１２８】
また、第１、第２、第３沸き増し手段２３３、２４３、２１３は、料金設定が異なる時間帯があるときにおいて、少なくとも料金設定が高い時間帯に、ヒートポンプユニット２を作動させることにより、大出湯で出湯するときは、概して料金設定が高い時間帯であるため料金設定が安い時間帯で運転させて保管するよりも省エネルギ性の向上が図れる。
【０１２９】
また、第１沸き増し手段２３３は、現在の貯湯量もしくは残湯熱量から沸き上げ目標熱量算出手段２０３で求めた出湯量もしくは出湯熱量を差し引いて不足量もしくは不足熱量を求めて、その沸き増しに必要な時間を、出湯予測手段２０２で予測された大出湯を出湯する出湯時刻から引き算し、その時刻前から沸き増し運転を開始することにより、大出湯を出湯する前に確実に必要貯湯量として貯湯タンク１内に確保することができる。これにより、湯切れを起こすことがない。
【０１３０】
また、第１沸き増し手段２３３は、現在の貯湯量もしくは残湯熱量から沸き上げ目標熱量算出手段２０３で求めた出湯量もしくは出湯熱量を差し引き、それに予測熱量算出手段２０４で求めた予測熱量を加算して不足量もしくは不足熱量を求めて、その沸き増しに必要な時間を、出湯予測手段２０２で予測された大出湯を出湯する出湯時刻から引き算し、その時刻前から沸き増し運転を開始することにより、大出湯を出湯する前に確実に必要貯湯量として貯湯タンク（１）内に確保することができる。これにより、湯切れを起こすことがない。
【０１３１】
また、出湯量記憶手段２４６は、出湯側から給湯用として使用した出湯が、一回あたり所定値以上の出湯量もしくは出湯熱量の出湯として記憶し、出湯開始から出湯終了までを一回としており、断続的な出湯のときは所定時間内であれば一回あたりの出湯として記憶している。
【０１３２】
これによれは、大出湯を或る範囲の群として捉えることができる。例えば、大出湯を浴槽内へのお湯張り、多量に消費するシャワー使用などのヒートポンプユニット２で沸き上げることができない出湯を検知することができる。
【０１３３】
また、出湯量記憶手段２４６は、出湯側から給湯用として使用した出湯が、単位時間当たりの所定値以上の出湯量もしくは出湯熱量の出湯として記憶していることにより、大出湯を浴槽内へのお湯張り、多量に消費するシャワー使用などのヒートポンプユニット２で沸き上げることができない出湯を検知することができる。
【０１３４】
また、出湯予測手段２０２は、過去所定期間分のデータから一回あたりの大出湯を一日単位の出湯量もしくは出湯熱量の多い順に求め、かつそれらの出湯量もしくは出湯熱量を過去所定期間分の平均値〜最大値として学習制御を行うことによって大出湯を予測することにより、過去所定期間を一週間とすると、その一週間における大出湯のデータに基づいて、予測する一日単位の大出湯が正確に予測することができる。また、平均値のほかに標準偏差を含めた最大値で捉えることで湯切れのない大出湯を出湯することができる。
【０１３５】
また、出湯予測手段２０２は、一回あたりの大出湯の出湯時間を過去所定期間分のデータから平均値〜最大値として学習制御を行うことによって予測することにより、出湯時間によって第２沸き増し手段２４３によって沸き増し運転を行う出湯熱量の予測ができる。例えば、出湯時間が比較的長ければ、その間にヒートポンプユニット２による沸き増し運転で出湯熱量を補うことができる。
【０１３６】
また、出湯予測手段２０２は、一回あたりの大出湯の出湯時刻を過去所定期間分のデータから最も早い出湯時刻として学習制御を行うことによって予測することにより、最も早い出湯時刻を越える確率が小さいことで湯切れとなる大出湯の発生が慨してない。
【０１３７】
また、出湯予測手段２０２は、過去所定期間分のデータから時間帯別に区分させて学習制御を行うことによって大出湯を予測することにより、大出湯の予測が正確にできる。また、容積の小さい貯湯タンク１にすることができる。
【０１３８】
また、制御装置２００は、第１、第２、第３沸き増し手段２３３、２４３、２１３による沸き上げ運転のときに、ヒートポンプユニット２の沸き上げ温度を必要に応じて可変できることにより、予測された大出湯に応じた沸き上げ温度でヒートポンプユニット２の沸き上げ運転ができる。また、ＣＯＰの向上が図れる。
【０１３９】
また、制御装置２００は、第１、第２、第３沸き増し手段２３３、２４３、２１３による沸き上げ運転のときに、ヒートポンプユニット２の沸き上げ能力を必要に応じて可変できることにより、予測された大出湯に応じた沸き上げ能力でヒートポンプユニット２の沸き上げ運転ができる。また、ＣＯＰの向上が図れる。
【０１４０】
また、第２沸き増し手段２４３は、単位時間当たりの所定値以上の出湯量もしくは出湯熱量を出湯する大出湯のときで、かつ予め設定された最低貯湯量以下のときに、ヒートポンプユニット２を作動させて沸き上げた湯を出湯側に送り込む沸き増し運転を開始することにより、予測外の大出湯があったときに、現在の貯湯量に応じて湯切れを起こさずに対応することができる。
【０１４１】
また、制御装置２００は、予測された大出湯の出湯時刻が経過したときか、もしくはその予測された出湯時刻に所定比率の以上の出湯量もしくは出湯熱量の大出湯を出湯したときに、現在時刻以降の大出湯の予測を実行することにより、次の予測された大出湯のための切り替えがスムーズに移行できる。
【０１４２】
（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、図４に示すように、ステップ２３０で時間帯を判定させて、その時間帯の予測される出湯に応じてヒートポンプユニット２の沸き上げ運転を行うように構成したが、これに限らず、具体的には、図６に示すように、ステップ２３０を設けずに予測される大出湯に応じてヒートポンプユニット２の沸き上げ運転を行うように構成しても良い。
【０１４３】
（他の実施形態）
以上の実施形態では、予測された大出湯の出湯量が多い順に並べて説明したが、実際の予測パターンでは大出湯の大小の順序は異なるため、それぞれの予測された大出湯における開始時刻を監視するとともに、出湯量の多い大出湯順に必要貯湯量を貯湯するようにすれば良い。
【０１４４】
また、以上の実施形態では、ヒートポンプユニット２を高温側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルから構成させたが、これに限らず、例えば、フロン冷媒を用いた一般的なヒートポンプサイクルで構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本発明の第１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】一日の前半（２：００〜１４：００）における貯湯式給湯装置の作動を示すタイムチャートである。
【図３】一日の後半（１４：００〜２：００）における貯湯式給湯装置の作動を示すタイムチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態における制御装置２００の沸き増し運転における制御処理を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は大出湯の学習制御における出湯量記憶手段２４６の設定基準を示す説明図、（ｂ）はその作動形態を示すタイムチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態における制御装置２００の沸き増し運転における制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１４６】
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）
２０２…出湯予測手段
２０３…沸き上げ目標算出手段
２０４…予測熱量算出手段
２０５…必要貯湯量算出手段
２１３…第３沸き増し手段
２３３…第１沸き増し手段
２４３…第２沸き増し手段
２４６…出湯量記憶手段
【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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