(57)【要約】【課題】  寒冷地であってもヒートポンプ式給湯部の本来の能力を十分に発揮させることのできる給湯装置を提供する。【解決手段】  電気料金が廉価な夜間の時間帯にヒートポンプ式給湯器で湯を沸かして貯湯槽に蓄える従来の給湯装置では、外気温度が極端に低下する寒冷地の夜間にヒートポンプ式給湯器の本来の能力を十分に発揮させることができなかった。そこで、ヒートポンプ式給湯部を日中の時間帯に動作させると共に、夜間は貯湯槽の湯をヒータで加熱するようにした。これにより、ヒートポンプ式給湯部をエネルギー消費効率が高い状態で使用できるようになると共に、夜間の熱量不足による湯不足を解消した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータを備える貯湯槽とヒートポンプ式給湯部とを並列に運転可能なように備え、夜間の所定の時間帯が他の時間帯よりも電気料金の廉価な廉価時間帯に設定されている商用電力を電力源として用いる給湯装置であって、
前記貯湯槽およびヒートポンプ式給湯部の動作を制御する制御部を備えており、
前記廉価時間帯においては、
前記制御部は、前記ヒータによって前記貯湯槽の湯を加熱すると共に、前記貯湯槽の湯を前記ヒートポンプ式給湯部からの湯よりも優先的に排出するように制御し、
前記廉価時間帯以外の通常時間帯のうち第一の通常時間帯においては、
前記制御部は、前記ヒータによる加熱動作を停止すると共に、ヒートポンプ式給湯部からの湯を貯湯槽の湯よりも優先的に排出するように制御し、
前記通常時間帯のうち前記第一の通常時間帯以外の第二の通常時間帯においては、
前記制御部は、前記ヒータによる加熱動作を停止すると共に、前記貯湯槽の湯を前記ヒートポンプ式給湯部からの湯よりも優先的に排出するように制御すること
を特徴とする給湯装置。
【請求項２】
第二の通常時間帯は、
前記第一の通常時間帯よりも前の第三の通常時間帯と、前記第一の通常時間帯よりも後の第四の通常時間帯とに分離されており、
前記第一の通常時間帯は、
前記第三の通常時間帯終了時における貯湯槽の残湯量に応じて、その終了時刻が変動するように構成されていること
を特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
【請求項３】
前記第一の通常時間帯は、以下の（１）及び（２）のうち少なくとも１つを満たす時間帯であることを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯装置。
（１）外気温度が所定の第一の温度よりも高い時間帯
（２）ヒートポンプ式給湯部における成績係数ＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）が所定以上となる時間帯であって、正午前の一の時刻から始まり、正午過ぎの他の時刻までの時間帯
【請求項４】
前記廉価時間帯において、
前記制御部は、外気温度に応じてヒートポンプ式給湯部からの湯の排出量を増減させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の給湯装置。
【請求項５】
ヒータを備える貯湯槽とヒートポンプ式給湯部とを並列に運転可能なように備え、夜間の所定の時間帯が他の時間帯よりも電気料金の廉価な廉価時間帯に設定されている商用電力を電力源として用いる給湯装置の動作方法であって、
前記給湯装置は、前記貯湯槽およびヒートポンプ式給湯部の動作を制御する制御部を備えており、
前記廉価時間帯においては、
前記ヒータによって前記貯湯槽の湯を加熱すると共に、前記貯湯槽の湯を前記ヒートポンプ式給湯部からの湯よりも優先的に排出するように前記制御部を動作させ、
前記廉価時間帯以外の通常時間帯のうち第一の通常時間帯においては、
前記制御部は、前記ヒータによる加熱動作を停止すると共に、ヒートポンプ式給湯部からの湯を貯湯槽の湯よりも優先的に排出するように前記制御部を動作させ、
前記通常時間帯のうち前記第一の通常時間帯以外の第二の通常時間帯においては、
前記制御部は、前記ヒータによる加熱動作を停止すると共に、前記貯湯槽の湯を前記ヒートポンプ式給湯部からの湯よりも優先的に排出するように前記制御部を動作させること
を特徴とする給湯装置の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ式の給湯部とヒータ式の貯湯槽を備えた給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、給湯や空調を目的として、ヒートポンプの原理を用いた給湯器や空調設備が広く用いられるようになってきた。ヒートポンプ式の給湯器では、フロンなどの冷媒を膨張・圧縮させながら循環させることができるようになっており、具体的には以下のような仕組みを備えている。
まず、冷媒を膨張させ、冷媒の温度が低くなった状態で外気にさらして、外気の熱で冷媒の温度を上昇させる。次に、その冷媒を圧縮して温度を引き上げ、高温になった冷媒の熱で水道水を加熱する。そして、熱を放出した冷媒を再び膨張させて外気にさらす、という循環を繰り返す。つまり、冷媒に対する膨張・圧縮動作を繰り返すことで、外気から熱エネルギーを汲み上げ、その汲み上げた熱で水道水を加熱する、というのがヒートポンプ式給湯器の基本的な原理である。
【０００３】
このヒートポンプ式給湯器と貯湯槽とを備えた従来の給湯装置では、ヒートポンプ式給湯器で貯湯槽に蓄える水を加熱する構成が採用されていた。この構成により、電気料金が廉価に設定された夜間にヒートポンプ式給湯器で湯を沸かして貯湯槽に蓄えておき、その貯湯槽に蓄えた湯で、一日の湯の需要を賄うという方法が用いられてきた（例えば、特許文献１参照）。
また、ヒートポンプ式給湯器のみでは夜間に必要となる全ての湯を沸かすことができない場合、貯湯槽に設けたヒータを併用する方法や、不足分を昼間にヒートポンプ式給湯器で沸かす方法などが用いられることもあった（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特公平４−６８５１号公報
【特許文献２】特開平７−９８１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の方法では、夜間にヒートポンプ式給湯器を動作させて加熱するため、特に冬季の寒冷地ではヒートポンプ式給湯器のエネルギー消費効率が著しく低下し、外気から熱エネルギーを汲み上げるというヒートポンプ式給湯器本来の能力を十分に生かすことができない、という問題点があった。
【０００６】
また、排出される湯の全ては一旦貯湯槽に蓄えられた湯であるため、一日の湯の需要に応じた大きさの貯湯槽を用意しておく必要がある。通常の家庭では３００乃至５００リットル程度である。そのために貯湯槽が大型化するという問題点もあった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ヒートポンプ式給湯器をその能力を発揮しやすい状況で活用し、小型な貯湯槽を有し、低電気料金で運転できる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】
【０００８】
本発明にかかる給湯装置及び給湯装置の動作方法は、ヒータを備える貯湯槽とヒートポンプ式給湯部とを並列に運転可能なように備え、夜間の所定の時間帯が他の時間帯よりも電気料金の廉価な廉価時間帯に設定されている商用電力を電力源として用いる給湯装置であって、前記貯湯槽およびヒートポンプ式給湯部の動作を制御する制御部を備えており、前記廉価時間帯においては、前記制御部は、前記ヒータによって前記貯湯槽の湯を加熱すると共に、前記貯湯槽の湯を前記ヒートポンプ式給湯部からの湯よりも優先的に排出するように制御し、前記廉価時間帯以外の通常時間帯のうち第一の通常時間帯においては、前記制御部は、前記ヒータによる加熱動作を停止すると共に、ヒートポンプ式給湯部からの湯を貯湯槽の湯よりも優先的に排出するように制御し、前記通常時間帯のうち前記第一の通常時間帯以外の第二の通常時間帯においては、前記制御部は、前記ヒータによる加熱動作を停止すると共に、前記貯湯槽の湯を前記ヒートポンプ式給湯部からの湯よりも優先的に排出するように制御するように構成してある（請求項１、請求項５）。
【０００９】
この発明によれば、外気から熱エネルギーを効率よく汲み上げることが可能な昼間にヒートポンプ式給湯部を動作させるようにしたので、ヒートポンプ式給湯部が本来有する熱エネルギー取得能力を十分に発揮させることができると共に、貯湯槽は、昼間の時間帯のうちの一部分と夜間とにおいて使用する湯を蓄えるだけで良くなるため、貯湯槽を小型化（例えば２００リットル程度）することが可能になった。また、ヒートポンプ式給湯部に比べてエネルギー消費効率が相対的に低いヒータを電気料金の廉価な時間帯にのみ動作させるようにしたため、低電気料金で運転できるようになった。
【００１０】
なお、第二の通常時間帯を、前記第一の通常時間帯よりも前の第三の通常時間帯と、前記第一の通常時間帯よりも後の第四の通常時間帯とに分離し、前記第一の通常時間帯は、前記第三の通常時間帯終了時における貯湯槽の残湯量に応じて、その終了時刻が変動するように構成されていることが好ましい（請求項２）。
【００１１】
第二の通常時間帯では、夜間に蓄えた貯湯槽の湯を使用するため、第二の通常時間帯における湯の需要が想定外の場合には、湯が足りなくなったり、大幅に余る可能性がある。そこで、前記第二の通常時間帯を、第一の通常時間帯を挟む前後半の２つの時間帯（第三及び第四の通常時間帯）に分離しておき、前半の第三の通常時間帯終了時における残湯量（又は、第三の通常時間帯における湯の使用量）に応じて、後半の第四の通常時間帯の長さを調整することで、ヒートポンプ式給湯部と貯湯槽の双方を無駄なく有効に活用できるようにした。
【００１２】
すなわち、第三の通常時間帯終了時における残湯量が想定よりも少ない場合（第三の通常時間帯における湯の使用量が想定よりも多い場合）は、第一の通常時間帯の長さを通常よりも長くして貯湯槽の湯を節約し、なるべくヒートポンプ式給湯部を活用するようにする一方で、残湯量が想定よりも多い場合（第三の通常時間帯における湯の使用量が想定よりも少ない場合）には、第一の通常時間帯の長さを通常よりも短くして、なるべく貯湯槽の湯を使うようにした。
なお、残湯量が少ない場合と多い場合の双方で、第一の通常時間帯の長さを変動させるようにしているが、どちらか一方の場合にのみ（例えば残湯量が少ない場合のみ）変動させても良い。
また、第一の通常時間帯の長さを変動させる範囲を、例えばプラスマイナス１時間まで等と予め決めておいて、その範囲内でのみ変動させるようにしても良い。
【００１３】
なお、第一の通常時間帯は、以下の（１）及び（２）のうち少なくとも１つを満たす時間帯とすると良い（請求項３）。
（１）外気温度が所定の第一の温度よりも高い時間帯。
（２）ヒートポンプ式給湯部における成績係数ＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）が所定以上となる時間帯であって、正午前の一の時刻から始まり、正午過ぎの他の時刻までの時間帯。
前記（１）及び（２）の少なくとも１つを満たす時間帯は、ヒートポンプ式給湯部によるエネルギー消費効率が高い状態にあるため、外部から熱エネルギーを効率よく取り込んで活用することができる。
この時間帯を選択してヒートポンプ式給湯部を動作させることで、給湯装置のエネルギー消費効率を確実に高めることができるようになる。
【００１４】
なお、成績係数ＣＯＰとは、ヒートポンプ式給湯部に膨張・圧縮動作をさせるコンプレッサーに対して与えられる電気エネルギーの総量に対する、外気から汲み上げた熱によって水に与えられる熱エネルギーの量の比を指す。この値が大きいほど高効率であるといえる。
廉価時間帯における電力料金は、通常時間帯の３分の１程度に設定されていることが多いため、ＣＯＰが概ね３．０以上の状態でヒートポンプ式給湯部を使用することが好ましい。
【００１５】
また、前記廉価時間帯においては、前記制御部は、外気温度に応じてヒートポンプ式給湯部からの湯の排出量を増減させることもできる（請求項４）。
廉価時間帯においては、通常は貯湯槽の湯を優先的に使用するが、例えば夏季のように夜間であっても外気温度が高い場合には、ヒートポンプ式給湯部が十分にその能力を発揮できるため、前記廉価時間帯においてもヒートポンプ式給湯部を活用することができる。すなわち、外気温度に応じて非優先的に使うヒートポンプ式給湯部の湯の供給量を増減させることでシステムの柔軟性を高め、より一層の効率化・低コスト化を図ることができるようになる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明の給湯装置では、貯湯槽とヒートポンプ式給湯部を並列に運転可能にしたこと、およびヒートポンプ式給湯部をそのエネルギー消費効率が高い時間帯に狙いを定めて動作させるようにしたため、小型な貯湯槽を有し、低電気料金で運転できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る給湯装置の機器配置の概要を示す模式図であり、貯湯槽１、ヒートポンプ式給湯部２、制御部３とを含むものである。
【００１８】
〔システムの全体構成〕
水道水等、上水の送水管に繋がる取水管６は、上水を２つに分岐してそれぞれ貯湯槽１及びヒートポンプ式給湯部２に流入させるような構造を有している。
貯湯槽１には、複数の水温計や残湯量を計測する計測器等が備え付けられており、常時貯湯槽１内の湯の温度や残湯量を監視している。
貯湯槽１に流入して蓄えられる上水は、ヒータ４で加熱されて保持される。
また、ヒートポンプ式給湯部２に流入した上水は、ヒートポンプの原理で加熱されて流出する。
貯湯槽１およびヒートポンプ式給湯部２より流出する湯は、排湯弁５を通じて排湯管７に排出され、洗面所や風呂場等に送られていく。
【００１９】
制御部３は、貯湯槽１とヒータ４を制御する機能を有し、貯湯槽１内の湯の温度や残湯量を取得し、湯の温度等に応じてヒータ４の運転を開始・停止する機能を有する。
また、ヒートポンプ式給湯部２に対しても加熱動作を開始・停止するように指示する機能を有している。
そして、排湯弁５を制御することで、貯湯槽１からの湯とヒートポンプ式給湯部２からの湯の排出量をコントロールする機能をも有する。
【００２０】
〔貯湯槽１及びヒータ４の基本的動作〕
まず、貯湯槽１の基本的動作を説明する。
【００２１】
貯湯槽１には、取水管６からの上水の流入口を開閉する取水弁（図示せず）が設けられており、制御部３からの指示に応じてその取水弁を開くと、上水が流入する仕組みになっている。
上水の流入が開始されたら、貯湯槽１に別途設けられた残湯量計測器（図示せず）で貯湯槽１内の残湯量（残水量）を監視し、貯湯槽１が満水の状態になったところで、取水弁を閉じる。
【００２２】
貯湯槽１内の湯の温度は、貯湯槽１内に設けられた複数の水温計（図示せず）で計測することができるようになっている。水温計は、貯湯槽１の底面からの高さが異なる位置に複数設けられており、湯がどの程度温まったのかをリアルタイムで計測することが可能な仕組みとなっている。
また、ヒータ４は、制御部３からの指示に従って、貯湯槽１内の湯の加熱動作を開始・停止する機能を有する。
【００２３】
〔ヒートポンプ給湯部２の基本的動作〕
ヒートポンプ給湯部２の基本的動作を説明する。
【００２４】
ヒートポンプ給湯部２は、冷媒を圧縮・膨張させながら循環させることで外気から熱を汲み上げる仕組みを有しており、外気から吸収した熱で上水を加熱する。
取水管６から流入する上水は、ヒートポンプ給湯部２内部で蛇行する管の中を通過する仕組みになっており、この蛇行する管に近接する位置に熱源（図示せず）を配置する。この熱源に与える熱は、ヒートポンプ内を循環する冷媒を圧縮して高温状態にした時点で取り出される。
【００２５】
上水は、蛇行する管を通過する間に加熱され、ヒートポンプ給湯部２から排出される時点では高温に引き上げられる。
なお、ヒートポンプ給湯部２は、ヒートポンプによって汲み上げられる熱量に応じて（圧縮された冷媒の温度に応じて）、蛇行する管の中を通過する上水の流量を制御できるようになっており、汲み上げられる熱量が小さい場合には流量を少なく、汲み上げられる熱量が大きい場合には流量を大きくすることで、ヒートポンプ給湯部２から排出される湯の温度をほぼ一定の範囲内に保つことができるようになっている。
【００２６】
ヒートポンプ給湯部２も貯湯槽１等と同様に、制御部３からの信号に従って加熱動作を開始・停止するようになっている。
【００２７】
〔制御部３の基本的動作〕
次に、制御部３の基本的動作を詳しく説明する。
【００２８】
制御部３は、ＣＰＵを備えたコンピュータ装置であり、ＲＯＭやメモリ等の記憶部や時計機能を実現するための計時部などを内蔵し、時間帯等に応じてその動作を切り替えることが可能な仕組みを備えている。
また、貯湯槽１、ヒートポンプ給湯部２、ヒータ４および排湯弁５との間で信号をやり取りし、これらから情報を取得すると共に、動作に関する指示を与えることができるようになっている。さらに、制御部３には、外気温度を計測する温度計８（図示せず）が接続されており、定期的に外気温度を取得することが可能になっている。
まず、電気料金が廉価に設定された廉価時間帯における動作について説明する。
【００２９】
制御部３の記憶部には、予め電気料金が廉価である夜間の廉価時間帯の開始時刻と終了時刻（例えば、深夜２３時〜翌朝７時までの間）に関する情報が記憶されおり、計時部から取得される時刻の情報に基づいて、現在時刻が夜間であるか否かを判定することができる。
廉価時間帯が開始されたと判断した時点で、制御部３は、貯湯槽１内の湯の加熱動作を開始する。
【００３０】
まず、制御部３は、貯湯槽１に対して、取水弁を開くように指示する。そして、取水弁が開いて上水が流入を開始したら、貯湯槽１の残湯量計測器によって得られる残湯量情報を監視し、満水になった時点で取水弁を閉じるように指示する。そして、満水になったら、ヒータ４に対して加熱動作を開始するように指示する。
ヒータ４による加熱動作が開始されたら、貯湯槽１内に設置された複数の水温計より得られる水温情報に基づいて、貯湯槽１内の湯の温度がどの程度上昇したのかを監視し、貯湯槽１内の湯全体が所定以上の温度（例えば９５度等）に達したと判断した時点でヒータ４による加熱動作を停止する。
廉価時間帯では貯湯槽１の湯を使用するため、使用時に貯湯槽１の湯が随時排出される。そこで、湯が排出される度に取水弁を開いて排出した分量の上水を補充し、ヒータ４で再加熱する動作を繰り返す。
そして、廉価時間帯が終了したら、制御部３は、ヒータ４による加熱動作を停止する。
【００３１】
廉価時間帯に湯の需要が発生した場合、通常は貯湯槽１の湯を優先的に使用するが、外気温度が所定以上（例えば概ね２０度以上）であれば、貯湯槽１の湯に加えて、ヒートポンプ式給湯部２を使用するように制御しても良い。廉価時間帯でも外気温度が十分に高い夏季等の場合には、エネルギー消費効率が高い状態でヒートポンプ式給湯部２を活用することができ、電気料金を節約することができるためである。
【００３２】
なお、ここでは、貯湯槽１及びヒータ４の制御を制御部３が逐次行うようにしたが、貯湯槽１側に別途マイクロコンピュータ等を搭載しておき、当該マイクロコンピュータが取水弁の開閉やヒータ４の過熱動作の開始・停止等を行っても良い。その場合、制御部３は廉価時間帯が開始した時点で、当該マイクロコンピュータに対して、ヒータ４による加熱動作を開始するように指示する信号を送信し、廉価時間帯が終了した時点で、ヒータ４による加熱動作を停止するように指示する信号を送信するだけで良い。
【００３３】
次に、廉価時間帯以外の通常時間帯における動作について図２を用いて説明する。
図２は、ヒータ４、貯湯槽１の湯、およびヒートポンプ式給湯部２を使用する時間帯を示す図である。
ここで、通常時間帯（例えば午前７時〜午後２３時まで）は、日中の第一の通常時間帯（例えば午前１０時〜午後１８時まで）とそれ以外の第二の通常時間帯に峻別されており、その第二の通常時間帯は、さらに前半の第三の通常時間帯（例えば午前７時〜午前１０時まで）と後半の第四の通常時間帯（例えば午前１８時〜午後２３時まで）とに分離されている。
【００３４】
図２に示す通り、ヒータ４は、廉価時間帯にのみ使用されるようになっており、貯湯槽１の湯は廉価時間帯以外の時間帯には加熱されることがない。
また、貯湯槽１の湯は、廉価時間帯に加えて第二の通常時間帯（第三および第四の通常時間帯）において使用され、基本的には第一の通常時間帯において使用されることはない。一方、ヒートポンプ式給湯部２は、主にエネルギー消費効率の高い第一の通常時間帯に使用され、この時間帯の湯の需要の大半は、ヒートポンプ式給湯部２によって賄われる。
【００３５】
制御部３は、午前７時を過ぎて第三の通常時間帯が開始された時点で、ただちにヒータ４による過熱動作を一切停止し、取水弁を閉じて貯湯槽１への上水の流入を禁止する。そして、湯の需要が発生したら排湯弁５を制御し、貯湯槽１からの湯が優先的に排湯管７に排出されるようにする。
なお、ここにいう優先的にとは、原則としてこの第三の通常時間帯には貯湯槽１の湯を使用する、ことを意味するものであり、無条件で貯湯槽１の湯のみが排出されるように制御することを意味するものではない。例えば、湯の使用元が分かるような仕組みを備えているのであれば、使用元が洗面所のように少量の使用であることが明らかな場合に限ってヒートポンプ式給湯部２を動作させて、ヒートポンプ式給湯部２から湯が排出されるように制御しても良い。また、常に貯湯槽１の湯とヒートポンプ式給湯部２からの湯が９対１の割合で排出されるように制御する方法でも良い。つまり、貯湯槽１の湯の排出が支配的な状態であれば良い。
【００３６】
その後、午前１０時を過ぎて第一の通常時間帯が開始されたら、今度は湯の需要が発生した時点でヒートポンプ式給湯部２による加熱動作を開始させ、ヒートポンプ式給湯部２からの湯が排湯管７に優先的に排出されるように排湯弁５を制御する。
そして、午後１８時を過ぎて第四の通常時間帯が開始されたら、再び貯湯槽１からの湯が排湯管７に優先的に排出されるようにする。
【００３７】
このように、昼間を予め３つの時間帯（第一、第三、および第四の通常時間帯）に峻別し、それぞれの開始時刻と終了時刻を制御部３の記憶部に記憶しておき、計時部により取得される現在時刻に基づいて、現時点がどの時間帯に属するのかを判断した上で、当該時間帯における動作を実行するように制御する。
【００３８】
第三の通常時間帯は、早朝の時間帯であり、未だに気温が十分に上昇していないから、ヒートポンプ式給湯部２のエネルギー消費効率が十分に高いとはいえない状態である。従って、廉価時間帯に貯湯槽１に蓄えた湯で、この第三の通常時間帯の湯の需要を賄うようにする方が良い。
一方、第一の通常時間帯は、一日のうちでもっとも気温の高い状態であるから、ヒートポンプ式給湯部２のエネルギー消費効率が高く、その能力を十分に発揮できる状況にある。従って、この時間帯では、ヒートポンプ式給湯部２によって湯の需要を賄うようにする方が良い。
そして、第四の通常時間帯は、日が傾いて気温が低下する時間帯であるから、第三の通常時間帯と同様に、貯湯槽１に蓄えた湯で、湯の需要を賄うようにする。
【００３９】
従来の給湯装置のように、夜間にヒートポンプ式給湯器で湯を沸かす方法の場合、特に寒冷地では、冬季の夜間の気温が０度を大きく下回るため、ヒートポンプ式給湯器によって外気から汲み上げる熱量がほとんど無く、夜間に貯湯槽１の湯を十分に加熱することができない。これでは、ヒートポンプ式給湯器を用いてエネルギー消費効率を高めようとするシステム本来の目的をほとんど達成することができなってしまう。
【００４０】
本願発明者は、このような寒冷地において顕著に発生する問題に着目し、ヒートポンプ式給湯部２を主にその能力を十分に活用しうる日中の時間帯に狙いを定めて運転させると共に、電気料金の廉価な時間帯においてはヒータ４を用いて加熱する給湯装置としたため、従来システムで発生したような、貯湯槽１の湯の加熱不足やエネルギー消費効率が著しく低下した状態でのヒートポンプ式給湯部２の使用等を回避することができるようになり、給湯装置全体の効率を高めることができるようになる。
また、昼間に発生する湯の需要を主にヒートポンプ式給湯部２で賄うようにしたため、貯湯槽１には丸一日分の湯を蓄えておく必要がなくなり、貯湯槽１を小型化することが可能となった。
【００４１】
（第２の実施形態）
制御部３は、次のように動作させても良い。
【００４２】
第１の実施形態では、予め制御部３の記憶部に、第一、第三および第四の通常時間帯それぞれの開始時刻と終了時刻を記憶させておき、時刻に応じて動作を切り替えるようにしたが、これらの開始時刻等は随時変更しても良い。
【００４３】
例えば、制御部３は、廉価時間帯が終了したら、温度計８から取得される外気温度を随時モニタリングし、その外気温度が所定の温度（例えば２０度）を超えた時点で、第三の通常時間帯を、時刻に関係なく終了させることができる。
そもそも、廉価時間帯以外の通常時間帯を複数に峻別してシステムの動作を切り替えるのは、ヒートポンプ式給湯部２のエネルギー消費効率が高いかどうかを根拠にしているのであるから、外気温度を直接取得できるのであれば、その外気温度に応じてヒートポンプ式給湯部２を活用するか否かを決定する方が、確実性が高くなる。
同様に、第四の通常時間帯も、第一の通常時間帯が開始されたら、温度計８から取得される外気温度を随時モニタリングし、その外気温度が所定の温度を下回った時点で終了させることができる。
【００４４】
なお、外気温度のみを基準にして動作を切り替えると、日中にほとんど気温の上がらなかった日には、ヒートポンプ式給湯部２を活用できる時間帯が極めて短くなり（あるいは、全く活用できなくなり）、貯湯槽１の湯が足りなくなる可能性もある。
そこで、時刻と外気温度の双方に基づいて動作を切り替えるようにしても良い。
例えば、第三の通常時間帯の終了時刻の範囲を、午前９時半から午前１１時半まで等のように決めておき、第三の通常時間帯開始後、午前９時半を過ぎた時点から外気温度の監視を開始して、外気温度が所定の温度以上となった時点で第三の通常時間帯を終了させるようにする。また、午前１１時半になった時点でも未だに外気温度が所定の温度未満であれば、その時点で第三の通常時間帯を終了させるようにする。
このように、予め設けられた時間範囲内でのみ外気温度の監視を行い、その範囲内でのみ第三の通常時間帯の終了時刻を変動させても良い。このようにすることで、日中の気温が通常よりも低い場合であっても、第一の通常時間帯を確保することができるようになるため、貯湯槽１の湯が足りなくなる、という事態を未然に回避することができるようになる。
【００４５】
なお、制御部３は、外気温度のみではなく、貯湯槽１の残湯量に応じて第一の通常時間帯の終了時刻（第四の通常時間帯の開始時刻）を変動させるようにしても良い。
例えば、第三の通常時間帯に通常よりも多くの湯を使用した場合、第四の通常時間帯に使用可能な貯湯槽１の湯が足りなくなる恐れがある。そこで、そのような場合には、第一の通常時間帯の終了時刻を繰り延べして第四の通常時間帯の長さを短くする。
一方、第三の通常時間帯に使用した湯の量が通常よりも少ない場合には、貯湯槽１の湯が大幅に余る可能性があるので、そのような場合には、第一の通常時間帯の終了時刻を繰り上げて第四の通常時間帯の長さを長くしても良い。
【００４６】
また、制御部３は、外気温度以外にも気圧や湿度などの複数の環境要因を取り込み、これらに基づいてエネルギー効率が予め定めた基準以上であるか否かを総合的に判断した上で、その判断結果に応じて、ヒートポンプ式給湯部２をどのように活用すべきかを決めるようにしても良い。
例えば、エネルギー効率が基準より高いと推定されれば、ヒートポンプ式給湯部２を活用することに便益があるため、廉価時間帯であってもヒートポンプ式給湯部２からの湯の排出量を増やしたり、第一の昼間の時間帯の開始時刻を前倒ししたり、終了時刻を延期したりすることが可能である。
【００４７】
また、排湯弁５は貯湯槽１からの湯とヒートポンプ式給湯部２からの湯を択一的に排湯管７に排出してもよいし、例えば７対３の割合などのように双方の湯を同時に排出するように制御しても良い。
例えば、第一の通常時間帯には、原則としてヒートポンプ式給湯部２からの湯を選択して排湯管７に排出するが、第三の通常時間帯終了時点における貯湯槽１の残湯量が通常よりも多い場合には、ヒートポンプ式給湯部２からの湯に加えて貯湯槽１の湯も同時に排出するように排湯弁５を制御しても良い。
このように、湯の排出方法を貯湯槽１の残湯量や外気温度などに応じて柔軟に変動させることで、高度で緻密な給湯装置を構築することが可能となり至便である。
【００４８】
（第３の実施形態）
また、ヒートポンプ式給湯部２における成績係数ＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）をリアルタイムに計測可能な場合には、当該ＣＯＰに応じて、制御部３を動作させても良い。
【００４９】
例えば、通常時間帯の電気料金が廉価時間帯の電気料金の３倍に設定されている地域であれば、制御部３は、成績係数ＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｃｉｅｎｔ  Ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）が３．０以上である場合にのみ、ヒートポンプ式給湯部２を優先的に使用するようにすると良い。廉価時間帯にヒータで加熱する場合に比べて、電気料金あたりの加熱効率が高くなるためである。
【００５０】
なお、冬季については、例えばＣＯＰが３．０未満の場合でも（例えば２．０以上等の場合）、ヒートポンプ式給湯部２を優先的に使用することができる。寒冷地の場合は、冬季の日中であっても、気温が低く、ＣＯＰがそれほど高くならないケースがあるためである。
この場合、電気料金については、夜間にヒータで加熱する場合よりも非経済的となることがあるが、寒冷地においてエネルギー効率の高い時間帯を狙ってヒートポンプ式給湯部２を有効に活用することで、トータルでのＣＯ２の排出量を削減するという効果が得られる。
【００５１】
なお、ＣＯＰがいくら以上の場合にヒートポンプ式給湯部２を優先的に使用するか、といったこと（ＣＯＰの閾値）については、制御部３の記憶部に予め設定しておけばよく、その値は地域や家庭ごとに設定変更しうるようにしておくことが望ましい。
また、制御部３は、外気の温度とＣＯＰ値の双方に基づいて制御するようにしても良いし、時刻との組み合わせに基づいて制御するようにしても良い。
【００５２】
例えば、正午を過ぎた時点から、制御部３はＣＯＰの値を常時監視し、正午を過ぎてＣＯＰが２．０以上となっていれば、ヒートポンプ式給湯部２を優先的に使用するようにし、午後２時を過ぎてからＣＯＰが２．０未満となった時点でヒートポンプ式給湯部２の優先的な使用を終了し貯湯槽１の湯を優先的に使用する、といった方法を用いても良い。
【００５３】
なお、本発明における制御部３は、１の筐体によって実現されていても良いし、複数の筐体の組み合わせによって実現されても良い。また、これらは、それぞれ１つのＣＰＵによって実現されていても良いし、複数のＣＰＵを組み合わせて実現されていても良い。また、ＣＰＵを有さないハードウェア回路やＩＣチップ等で構成されていても良く、制御部３の有する機能は、ハードウェア又はソフトウェアのいずれによって実現されていても良い。
【００５４】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
例えば、図１では貯湯槽１からの湯とヒートポンプ式給湯部２からの湯の双方を排湯弁５を介して１つの排湯管７に排出するようにしたが、それぞれ別々に排湯弁を設けて排出するようにしても良い。この場合、制御部３はそれぞれの排出弁を状況に応じて開閉すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る給湯装置の機器配置の概要を示す模式図である。
【図２】ヒータ４、貯湯槽１の湯、およびヒートポンプ式給湯部２を使用する時間帯の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  貯湯槽
２  ヒートポンプ式給湯部
３  制御部
４  ヒータ
５  排湯弁
６  取水管
７  排湯管
【図１】
2009127992.tif 000003
【図２】
2009127992.tif 000004