JP2007139339A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用湯量に応じた貯湯量を確保して湯切れを起こすことなく、効率よく沸き上げ運転および沸き増し運転ができる貯湯式給湯装置を提供すること。
【解決手段】貯湯式給湯装置Ａは、貯湯量検出手段で検出したデータから算出した貯湯タンク１１内の所定の時刻ごとの平均貯湯残熱量を所定期間記憶する貯湯残熱量記憶手段を備えている。制御手段は、貯湯残熱量記憶手段に記憶された平均貯湯残熱量から、所定期間内における深夜時間帯終了時の貯湯残熱量と昼間時間帯終了時の貯湯残熱量との差に、所定期間内の偏差を考慮した所定余裕量を加えた目標貯湯熱量を算出し、深夜時間帯に目標貯湯熱量になるように貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸き上げ制御部２２ｊを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、加熱手段の沸き上げ運転によって加熱した給湯用の湯水を貯える貯湯タンクを備え、湯切れを起こさず効率よく沸き上げ運転および沸き増し運転をする貯湯式給湯装置に関する。

従来の貯湯式給湯装置では、電気料金が最も安い深夜時間帯に、加熱手段によって湯水を沸き上げて貯湯タンクに貯湯し、この貯湯した湯水を給湯に使用するエコキュート（自然冷媒ヒートポンプ式電気給湯装置）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このようなヒートポンプ給湯装置における貯湯タンクの貯湯温水を深夜時間帯に沸き上げるための沸き上げ制御では、給湯使用熱量、湯張り使用熱量、および追い焚き使用熱量のそれぞれの１日当たりの使用熱量と使用時間帯等とから１日当たりの沸き上げ運転に必要な熱量を算出して行なっていた。
特開２００５−２４１０８５号公報（段落０００９、００１３〜００１４、図１および図２）

しかしながら、前記した従来の貯湯式給湯装置では、それらの熱量を算出するためには、貯湯タンクの貯湯熱量を検出する貯湯温度センサや、加熱手段と熱交換する往路の温度を検出する入水温センサや、復路の温度を検出する出湯温センサ等の多数のセンサが必要である。さらに、貯湯タンクから放熱されるロス熱量を予め見込み、それを使用熱量分に加算して、沸き上げ運転に必要な熱量を算出しなければならない。
その結果、その熱量を算出する場合には、各温度センサの検出温度を基準にすると、貯湯タンクからの放熱によりロス熱量分を見込む必要があり（不安定要因が加算されるため）、精度が悪かった。

また、昼間時間帯に沸き増し運転が必要か否かの判断は、その基準となる最低貯湯量を予め固定しておくか、使用熱量からの学習値により１日ごとに変動させる方法が用いられていた。
このような貯湯式給湯装置では、１日の中での沸き増し判断条件が一定であるので、電気料金の高い昼間時間帯の深夜時間帯に近い時間にも、沸き増し運転を行なうことが多かったため、比較的電気代がかかっていた。
そして、通常の使用予想量よりも多い熱量の放出があった場合には、沸き増し開始量（最低貯湯量）を下回る場合や、風呂湯張り熱量不足や、風呂追い焚き熱量不足等の貯湯量不足が起きることがあり、常に必要量の給湯ができる貯湯式給湯装置が望まれていた。

そこで、本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、使用湯量に応じた貯湯量を確保して湯切れを起こすことなく、効率よく沸き上げ運転および沸き増し運転ができる貯湯式給湯装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の貯湯式給湯装置は、湯水を貯湯するための貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の上層部の貯湯温度を検出する貯湯温度検出手段と、前記貯湯タンク内の貯湯温水の貯湯量を検出する貯湯量検出手段と、前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる加熱手段と、この加熱手段を制御する制御手段と、を有する貯湯式給湯装置において、前記貯湯量検出手段で検出したデータから算出した前記貯湯タンク内の所定の時刻ごとの平均貯湯残熱量を所定期間記憶する貯湯残熱量記憶手段を備え、前記制御手段は、前記貯湯残熱量記憶手段に記憶された平均貯湯残熱量から、前記所定期間内における深夜時間帯終了時の貯湯残熱量と昼間時間帯終了時の貯湯残熱量との差に、前記所定期間内の偏差を考慮した所定余裕量を加えた目標貯湯熱量を算出し、深夜時間帯に前記目標貯湯熱量になるように前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸き上げ制御部を備えたことを特徴とする。

ここで、「所定期間」とは、平均の貯湯残熱量の算出に必要な期間であり、例えば、１週間の曜日ごとのデータを蓄積することができる期間であって、通常１週間以上である。
「熱量」の１ｃａｌとは、１ｇの水を１℃高めるためのエネルギーである。
「所定余裕量」とは、任意の熱量であって、沸き増し開始量（最低貯湯量）を下回ることや、風呂湯張り熱量不足や、風呂追い焚き熱量不足等の貯湯量不足が起きないようにするために余分に確保する熱量のことである。
「平均貯湯残熱量」は、使用者が貯湯式給湯装置を使用した１週間以上の所定期間のそれぞれの時刻での貯湯タンクにおける平均の熱量である。
「目標貯湯熱量」とは、貯湯タンク内に蓄えておくことが必要な熱量であって、風呂湯張り熱量不足や、風呂追い焚き熱量不足等の貯湯量不足が発生しなくするために必要な最低の貯湯残熱量である。
「深夜時間帯」とは、電気料金の安い時間帯であって、例えば、午後１１時〜午前７時までの時間帯をいい、ちなみに、約７０％割安になっている。
また、「昼間時間帯」とは、電気料金が深夜時間帯より高い時間帯であって、例えば、午前７時〜午後１１時までの時間帯をいう。

請求項１に記載の発明によれば、貯湯式給湯装置は、貯湯量検出手段で検出したデータから貯湯タンク内の所定の時刻ごとの平均貯湯残熱量を算出して、所定期間のデータを貯湯残熱量記憶手段に記憶する。
制御手段は、貯湯タンクの平均貯湯残熱量から、所定期間内における深夜時間帯終了時の貯湯残熱量と昼間時間帯終了時の貯湯残熱量との差に、所定期間内の偏差を考慮した所定余裕量を加えた目標貯湯熱量を算出する。
さらに、沸き上げ制御部は、深夜時間帯に目標貯湯熱量になるように貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸き上げ運転を加熱手段に行なわせる。

請求項２に記載の貯湯式給湯装置は、請求項１に記載の貯湯式給湯装置であって、前記制御手段は、昼間時間帯に沸き増し運転を行ったときには、この沸き増し運転で増加した増加熱量分を、前記目標貯湯熱量に加える沸き上げ学習手段を備えたことを特徴とする。
ここで、「沸き増し」とは、貯湯タンク内のお湯（貯湯残熱量）が少なくなったときに、湯切れを防止するために貯湯温水を沸き上げることである。

請求項２に記載の発明によれば、制御手段は、昼間時間帯に沸き増し運転を行ったときには、沸き上げ学習手段によって、沸き増し運転で増加した増加熱量分を、目標貯湯熱量に加える学習制御を行なって、加熱手段を駆動させる。

請求項３に記載の貯湯式給湯装置は、請求項１または請求項２に記載の貯湯式給湯装置であって、前記制御手段は、昼間時間帯に沸き増し運転を行ったときには、この沸き増し運転で増加した増加熱量に応じて、沸き増し運転を開始するときの沸き増し開始熱量を上げる沸き増し学習手段を備えたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、制御手段は、昼間時間帯に沸き増し運転を行ったときには、沸き増し学習手段によって、沸き増し運転で増加した増加熱量に応じて、沸き増し運転を開始するときの沸き増し開始熱量を上げて加熱手段を駆動させる。

請求項４に記載の貯湯式給湯装置は、請求項３に記載の貯湯式給湯装置であって、前記沸き増し学習手段は、昼間時間帯に沸き増し運転を行ったときには、この沸き増し運転で増加した増加熱量に応じて、沸き増し運転を停止するときの沸き増し停止熱量を上げることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、沸き増し学習手段は、昼間時間帯に沸き増し運転を行ったときには、沸き増し運転で増加した増加熱量に応じて、沸き増し運転を停止するときの沸き増し停止熱量を上げて加熱手段を駆動させる。

請求項５に記載の貯湯式給湯装置は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の貯湯式給湯装置であって、前記制御手段は、昼間時間帯において、前記貯湯残熱量記憶手段に記憶された所定時刻ごとの貯湯残熱量に対する所定の割合を、当該時刻における沸き増し運転の沸き増し開始熱量とし、前記貯湯タンク内の貯湯残熱量が前記沸き増し開始熱量を下回ったときに、沸き増し運転を開始させる沸き増し制御部を備えたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、制御手段は、昼間時間帯において、貯湯残熱量記憶手段に記憶された所定時刻ごとの貯湯残熱量に対する所定の割合を、当該時刻における沸き増し運転の沸き増し開始熱量とする。そして、貯湯タンク内の貯湯残熱量が、沸き増し開始熱量を下回ったときに、沸き増し制御部によって、加熱手段の沸き増し運転を開始させるようにする。

請求項６に記載の貯湯式給湯装置は、請求項５に記載の貯湯式給湯装置であって、前記沸き増し制御部は、昼間時間帯において、前記貯湯残熱量記憶手段に記憶された所定時刻ごとの貯湯残熱量に対する前記所定の割合より高い割合を当該時刻における沸き増し運転の沸き増し停止熱量とし、前記貯湯タンク内の貯湯残熱量が前記沸き増し停止熱量を上回ったときに、沸き増し運転を停止させることを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、沸き増し制御部は、昼間時間帯において、貯湯残熱量記憶手段に記憶された所定時刻ごとの貯湯残熱量に対する前記所定の割合より高い割合を当該時刻における沸き増し運転の沸き増し停止熱量とする。そして、貯湯タンク内の貯湯残熱量が、沸き増し停止熱量を上回ったときに、加熱手段の沸き増し運転を停止させるようにする。

請求項７に記載の貯湯式給湯装置は、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の貯湯式給湯装置であって、前記加熱手段は、前記目標貯湯熱量の湯量を沸き上げる標準モードと、前記目標貯湯熱量より多い湯量を沸き上げる多めモードと、前記目標貯湯熱量より少ない湯量を沸き上げる少なめモードと、を備え、前記制御手段は、前記標準モードと前記多めモードと前記少なめモードとを切替える切替手段を備えたことを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、加熱手段は、目標貯湯熱量の湯量を沸き上げる標準モードと、目標貯湯熱量より多い湯量を沸き上げる多めモードと、目標貯湯熱量より少ない湯量を沸き上げる少なめモードとの３つのモードを備えている。例えば、貯湯タンクからの放出熱量が通常使用予想熱量より多いときには多めモードに切替え、少ないときには少なめモードに切替え、平常のときには標準モードにして、加熱手段を沸き上げ運転し、所望の貯湯熱量を確保する。

請求項８に記載の貯湯式給湯装置は、請求項６に記載の貯湯式給湯装置であって、前記制御手段は、前記目標貯湯熱量と前記沸き増し開始熱量と前記沸き増し停止熱量とを、曜日ごとに算出する演算手段を備えたことを特徴とする。

請求項８に記載の発明によれば、貯湯式給湯装置は、演算手段によって、目標貯湯熱量と沸き増し開始熱量と沸き増し停止熱量とを曜日ごとに算出して、算出した目標貯湯熱量に基づいて沸き上げ運転をし、算出した沸き増し開始熱量に基づいて沸き増し運転を開始し、算出した沸き増し停止熱量に基づいて沸き増し運転を停止させる。

本発明の請求項１に係る貯湯式給湯装置によれば、貯湯式給湯装置は、所定期間の所定の時刻ごとの平均貯湯残熱量から、深夜時間帯終了時の貯湯残熱量と昼間時間帯終了時の貯湯残熱量との差に、偏差を考慮した所定余裕量を加えた目標貯湯熱量を算出しているため、使用者の使用パターンに合った最適な使用湯量に応じた目標貯湯熱量を確保することがでる。このため、湯切れを起こすことなく、最小限のエネルギーで効率よく貯湯温水を沸き上げることができる。
また、沸き上げ制御部は、深夜時間帯に目標貯湯熱量になるように沸き上げ運転を行うことにより、使用者が使用する湯水の熱量に所定余裕量を加えた目標貯湯熱量を確保できる。そして、各使用者に最適な貯湯量を電気料金の安い深夜時間帯に確保して、効率よく電気代を削減することができる。

本発明の請求項２に係る貯湯式給湯装置によれば、使用者が昼間時間帯に通常の湯水の使用パターンより多い湯量を使用した場合には、その増加した使用熱量分に合わせて、目標貯湯熱量を学習して、湯切れしない貯湯量を常に確保することができる。

本発明の請求項３に係る貯湯式給湯装置によれば、昼間時間帯に使用予定の湯量より多い湯量を使用した場合には、使用者の湯水の使用パターンの変化に対応して沸き増し運転を開始するときの沸き増し開始熱量を上げることによって、貯湯量不足および湯切れの発生を解消するため、効率よく沸き上げ可能な貯湯式給湯装置を提供できる。

本発明の請求項４に係る貯湯式給湯装置によれば、昼間時間帯に沸き増し運転を行って貯湯量を追加した場合には、沸き増し運転で増加した増加熱量に応じて、沸き増し運転を停止するときの沸き増し停止熱量を上げることにより、貯湯温度を高くできるため、余裕のある貯湯残熱量を確保して湯切れを防止することができる。

本発明の請求項５に係る貯湯式給湯装置によれば、貯湯タンク内の貯湯残熱量が、沸き増し開始熱量を下回ったときには、沸き増し運転を自動的に開始させて、湯切れおよび貯湯量不足を解消することができる。

本発明の請求項６に係る貯湯式給湯装置によれば、貯湯タンク内の貯湯残熱量が沸き増し停止熱量を上回ったときには、自動的に沸き増し運転を停止させるため、エネルギーの無駄な消費を効率よく低減させることができる。

本発明の請求項７に係る貯湯式給湯装置によれば、加熱手段は、標準モードと多めモードと少なめモードとの３つのモードを備えていることにより、貯湯タンクからの放出熱量に合った最適なモードで沸き上げて所望の貯湯残熱量を確保できるため、湯切れおよび熱量不足となることを解消できる。

本発明の請求項８に係る貯湯式給湯装置によれば、貯湯式給湯装置は、演算手段によって、使用者の湯水の使用パターンに合った目標貯湯熱量と沸き増し開始熱量と沸き増し停止熱量とを曜日ごとに算出して、沸き上げ運転および沸き増し運転を行ない、使用者の使用パターンに最適な使用湯量に応じた目標貯湯熱量を確保することがでるため、湯切れを起こすことなく、最小限のエネルギーで効率よく貯湯温水を沸き上げることができる。
使用者の湯水の使用パターンに応じて、沸き増し開始熱量および沸き増し停止熱量を調整して、貯湯熱量不足や湯切れの発生を防止することができる。

次に、図１〜図３を参照して、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る貯湯式給湯装置の概略構成図である。図２は、本発明の実施形態に係る貯湯式給湯装置を示すブロック図である。

≪貯湯式給湯装置の構成≫
図１に示すように、貯湯式給湯装置Ａは、例えば、時間帯別契約電力の電力単価が安価な深夜時間帯に貯湯タンク１１内の貯湯温水をヒートポンプユニット２の加熱部２１で加熱して沸き上げて貯湯し、この貯湯した貯湯温水を給湯に用いるいわゆるエコキュート（自然冷媒ヒートポンプ式電気給湯機）である。この貯湯式給湯装置Ａは、浴槽Ｂの浴槽水を風呂循環ポンプ５３で風呂循環回路５を循環させて、熱交換器１２で浴槽水を貯湯温水と熱交換することによって追い焚き運転をする機能と、貯湯タンク１１の貯湯温水を加熱用循環ポンプ２３で加熱循環回路７を循環させて、加熱部２１で浴槽水を貯湯温水と熱交換することによって沸き上げ運転および沸き増し運転をする機能とを備えている。
この貯湯式給湯装置Ａは、図１に示すように、貯湯タンク１１の貯湯温水を加熱するためのヒートポンプユニット２と、貯湯タンク１１の貯湯温水と浴槽Ｂの浴槽水や水道水やヒートポンプユニット２の高温水と熱交換したり、貯湯温水を給湯したりするための貯湯タンクユニット１と、貯湯タンク１１内の貯湯温水を水道水と混合して適温となった湯水を供給する給湯栓３と、浴槽水を貯水するための浴槽Ｂと、浴槽水の温度等を設定したり、貯湯式給湯装置Ａを操作したりするためのリモートコントロール（以下、単に「リモコン」という）Ｒと、から主に構成されている。

また、この貯湯式給湯装置Ａは、湯水を貯湯するための貯湯タンク１１と、この貯湯タンク１１内の上層部の貯湯温度を検出する缶体サーミスタ（貯湯温度検出手段）Ｔ１と、貯湯タンク１１内の貯湯温水の貯湯量を検出する貯湯温度センサ（貯湯量検出手段）Ｔ２と、貯湯タンク１１内の湯水を沸き上げるヒートポンプユニット（加熱手段）２と、このヒートポンプユニット２を制御するヒートポンプ制御部（制御手段）２２と、を有している。

≪ヒートポンプユニット（加熱手段）の構成≫
図１に示すように、ヒートポンプユニット２は、貯湯タンク１１内の下層部の低温水を入水して、加熱部２１で沸かして高温水となったお湯を貯湯タンク１１内の上層部に送って循環させる装置であり、例えば、自然冷媒ヒートポンプからなる。このヒートポンプユニット２は、加熱部２１と、加熱循環回路７と、冷媒循環回路２０と、ヒートポンプ制御部２２と、から主に構成されている。ヒートポンプユニット２は、冷媒に二酸化炭素を使用し、低温水を電熱ヒータなしで約９０℃の高温まで沸き上げることが可能な装置である。
このヒートポンプユニット２は、理想貯湯熱量に標準の余裕量を加算した湯量（目標貯湯熱量）を沸き上げる標準モードと、この標準モードの湯量より多い湯量で、理想貯湯熱量に多めの余裕量を加算した湯量（目標貯湯熱量）を沸き上げる多めモードと、標準モードの湯量より少ない湯量で、理想貯湯熱量に少なめの余裕量を加算した湯量（目標貯湯熱量）を沸き上げる少なめモードとを備えている。
なお、ヒートポンプユニット２は、特許請求の範囲に記載の「加熱手段」に相当する。

標準モードにおいて、例えば、沸き増し開始貯湯量は、理想貯湯量に標準の余裕量（例えば、１００リットル）を加算した湯量とし、沸き増し停止貯湯量は、理想貯湯量に前記標準の余裕量より多い湯量（例えば、２００リットル）を加算した湯量として、その湯量が沸き増しされる。
多めモードにおいて、例えば、沸き増し開始貯湯量は、理想貯湯量に多めの余裕量（例えば、２００リットル）を加算した湯量とし、沸き増し停止貯湯量は、理想貯湯量に前記多めの余裕量より多い湯量（例えば、３００リットル）を加算した湯量として、その湯量を沸き増しされる。
少なめモードにおいて、例えば、沸き増し開始貯湯量は、理想貯湯量に少なめの余裕量（例えば、２０リットル）を加算した湯量とし、沸き増し停止貯湯量は、理想貯湯量に前記少なめの余裕量より多い湯量（例えば、１００リットル）を加算した湯量として、その湯量を沸き増しされる。

＜加熱部の構成＞
前記ヒートポンプユニット２の加熱部２１は、貯湯タンク１１内の下層部の低温水を加熱し沸き上げて高温水にするためのものであり、例えば、凝縮器としての冷媒−水熱交換器からなる。この加熱部２１は、冷媒と被加熱水たる貯湯タンク１１内の湯水とが対向して流れる対向流方式の冷媒−水熱交換器が採用されている。

＜加熱循環回路の構成＞
図１に示すように、加熱循環回路７は、貯湯タンク１１の下層部の低温水をヒートポンプユニット２の加熱部２１に引き込んで加熱して高温水にし、この高温水を貯湯タンク１１の上層部に戻して循環させることによって、貯湯温度を上昇させるための回路である。この加熱循環回路７は、貯湯タンク１１と、入水管７１と、出湯管７２と、加熱部２１と、加熱用循環ポンプ２３と、それらの駆動を制御するヒートポンプ制御部２２と、から主に構成されている。

入水管７１は、貯湯タンク１１内の下層部の低温水を加熱部２１に送るための配管であり、一方が貯湯タンク１１の下端に接続され、他方が加熱部２１に接続されている。
出湯管７２は、加熱部２１で加熱された高温水を貯湯タンク１１の上層部に送るための配管であり、一方が加熱部２１に接続され、他方が貯湯タンク１１の上端に接続されている。
加熱用循環ポンプ２３は、加熱循環回路７内の水を流動させるための流動源であり、入水管７１上に介在されている。この加熱用循環ポンプ２３は、ヒートポンプ制御部２２に電気的に接続されている（図２参照）。

＜冷媒循環回路の構成＞
冷媒循環回路２０は、自然冷媒（例えば、二酸化炭素）を利用して、蒸発器２６で大気の熱を吸収し、さらに圧縮器２７で冷媒を圧縮して高温にし、その冷媒で加熱部２１を通過する加熱循環回路７の水を熱交換して加熱する臨界ヒートポンプサイクルを構成する回路である。この冷媒循環回路２０は、冷媒の熱と加熱循環回路７を流れる湯水とを熱交換して高温水（約９０℃）にする加熱部２１と、電子膨張弁からなる膨張弁２５と、空気から熱を吸収して冷媒に移す強制空冷式蒸発器からなる蒸発器２６と、冷媒を圧縮して高温（約１３０℃）にするための圧縮器２７と、それらをそれぞれ接続する冷媒循環管２４と、それらの駆動を制御するヒートポンプ制御部２２と、から主に構成されている。

＜ヒートポンプ制御部（制御手段）の構成＞
ヒートポンプ制御部２２は、ヒートポンプユニット２による沸き上げ運転、および沸き増し運転を制御するものであり、機能および作動は追って詳述する。このヒートポンプ制御部２２は、冷媒循環回路２０の加熱部２１で熱交換するときに、冷媒が、超臨界状態のまま凝縮されるため効率良く高温まで被加熱水を加熱するように制御している。このようにして、ヒートポンプ制御部２２が、被加熱水の加熱部２１の入口温度と冷媒の出口温度との温度差が一定になるように膨張弁２５または圧縮器２７を制御することで、ＣＯＰ（エネルギー消費効率）が良好な状態で被加熱水を加熱できるように制御している。
図２に示すように、ヒートポンプ制御部２２は、マイコン２２ａと、駆動回路２２ｂと、電源回路２２ｃと、ヒートポンプ記憶回路２２ｄと、沸き上げ学習回路２２ｅと、沸き増し学習回路２２ｆと、タイマ２２ｇと、演算回路２２ｈと、切替回路２２ｉと、沸き上げ制御部２２ｊと、沸き増し制御部２２ｋとを備えている。
なお、ヒートポンプ制御部２２は、特許請求の範囲に記載の「制御手段」に相当する。

駆動回路２２ｂは、加熱用循環ポンプ２３、蒸発器２６、および圧縮器２７を駆動するための電気回路である。
電源回路２２ｃは、ヒートポンプユニット２の各機器に電力を供給するための電気回路である。

ヒートポンプ記憶回路２２ｄは、ヒートポンプユニット２の各機器を作動させるための種々のデータや、目標貯湯熱量や、沸き増し運転の開始させるための沸き増し開始熱量や、沸き増し運転を停止させるための沸き増し停止熱量や、貯湯残熱量等の熱量のデータや、沸き上げ運転を標準モード、多めモード、少なめモードに切替えるための熱量や、貯湯量等のデータ等を記憶するための電気回路である。

沸き上げ学習回路２２ｅは、昼間時間帯に沸き増し運転を行ったときに、この沸き増し運転で増加した増加熱量分を、目標貯湯熱量に加える学習制御を行なう電気回路である。この沸き上げ学習回路２２ｅは、特許請求の範囲に記載の「沸き上げ学習手段」に相当する。

沸き増し学習回路２２ｆは、昼間時間帯に沸き増し運転を行ったときに、この沸き増し運転で増加した増加熱量に応じて、沸き増し運転を開始するときの沸き増し開始熱量を上げる学習制御を行なう電気回路である。また、この沸き増し学習回路２２ｆは、昼間時間帯に沸き増し運転を行ったときには、この沸き増し運転で増加した増加熱量に応じて、沸き増し運転を停止するときの沸き増し停止熱量を上げる学習制御を行う。
なお、沸き増し学習回路２２ｆは、特許請求の範囲に記載の「沸き増し学習手段」に相当する。

タイマ２２ｇは、所定期間の時間を計測する時計機能およびカレンダー機能を備えた電気回路である。
演算回路２２ｈは、目標貯湯熱量と沸き増し開始熱量と沸き増し停止熱量とを、曜日ごとに算出するための電気回路である。この演算回路２２ｈでは、その他に、貯湯温度センサＴ２で検出した貯湯量から貯湯タンク１１内の貯湯残熱量を時刻ごとに算出したり、蓄積データからそれぞれの時刻での平均貯湯残熱量、消費熱量、保持熱量、沸き上げ目標温度等を算出する。
なお、この演算回路２２ｈは、特許請求の範囲に記載の「演算手段」に相当する。

切替回路２２ｉは、沸き上げ運転モードを、標準モードと多めモードと少なめモードとを切替えるための電気回路である。この切替回路２２ｉは、特許請求の範囲に記載の「切替手段」に相当する。

沸き上げ制御部２２ｊは、貯湯残熱量記憶回路８５に記憶された平均貯湯残熱量から、所定期間内における深夜時間帯終了時の貯湯残熱量と昼間時間帯終了時の貯湯残熱量との差に、前記所定期間内の偏差を考慮した所定余裕量を加えた目標貯湯熱量を算出し、深夜時間帯に目標貯湯熱量になるように貯湯タンク１１内の湯水を沸き上げるように制御する電気回路である。

沸き増し制御部２２ｋは、昼間時間帯において、貯湯残熱量記憶回路８５に記憶された所定時刻ごとの貯湯残熱量に対する所定の割合を当該時刻における沸き増し運転の沸き増し開始熱量とし、貯湯タンク１１内の貯湯残熱量が沸き増し開始熱量を下回ったときに、沸き増し運転を開始させるための電気回路である。
また、この沸き増し制御部２２ｋは、昼間時間帯において、貯湯残熱量記憶回路８５に記憶された所定時刻ごとの貯湯残熱量に対する前記所定の割合より高い割合を当該時刻における沸き増し運転の沸き増し停止熱量とし、貯湯タンク１１内の貯湯残熱量が沸き増し停止熱量を上回ったときに、沸き増し運転を停止させるための電気回路でもある。
マイコン２２ａは、それらの機器を制御するための電気回路である。

≪貯湯タンクユニットの構成≫
図１に示すように、貯湯タンクユニット１は、貯湯タンク１１の貯湯温水を利用して、浴槽Ｂの浴槽水を追い焚きしたり、浴槽Ｂに差し湯をしたり、湯張りをする装置である。この貯湯タンクユニット１は、水道水を取り込むための給水回路４と、温水を一時的に貯湯する貯湯タンク１１と、この貯湯タンク１１内に配設された熱交換器１２と、熱交換器１２によって浴槽Ｂ内の浴槽水を追い焚きする風呂循環回路５と、貯湯タンク１１内の湯水を給湯栓３または浴槽Ｂに供給するための給湯回路６と、ヒートポンプユニット２で加熱された高温水を貯湯タンク１１に送って貯湯温水を沸き上げるための加熱循環回路７と、から主に構成されている。

＜給水回路の構成＞
給水回路４は、水道水を貯湯タンク１１と給湯混合弁Ｖ３とに引き込んで給水するための回路である。この給水回路４は、給水管４１と、給水温度センサＴ３と、減圧弁Ｖ１と、給水バイパス管４２と、から構成されている。
給水管４１は、給水の圧力を減圧する減圧弁Ｖ１を介して貯湯タンク１１の下端に接続されている。この給水管４１には、当該給水管４１で給水した低温水の温度を検出する給水温度センサＴ３が設けられている。
給水バイパス管４２は、一端が給水管４１から分岐して接続され、他端が給湯混合弁Ｖ３に接続されている。

＜貯湯タンクの構成＞
図１に示すように、貯湯タンク１１は、上層部に、ヒートポンプユニット２で沸き上げられて熱交換器１２で熱交換する高温水を一時的に貯留し、下層部に、給水管４１から給水された低温水を一時的に貯留するためのタンクである。この貯湯タンク１１では、下層部の低温水をヒートポンプユニット２によって入水管７１から取り出して沸き上げて高温水となった湯水を、出湯管７２から貯湯タンク１１内の上層部に戻して一時的に貯湯すると共に、給水管４１から給水された水道水によって貯湯タンク１１内の低温水が貯湯タンク１１内の上層部の高温水を押し上げて、その高温水と低温水とが混合して適温なった温水を給湯管６１から出湯している。
この貯湯タンク１１には、缶体サーミスタＴ１と貯湯温度センサＴ２と熱交換器１２とが設けられ、下端に給水管４１と入水管７１とが設けられ、その上方に風呂往路管５ａと風呂復路管５ｂとが接続され、さらに、上端に給湯管６１と出湯管７２とが接続されている。

＜缶体サーミスタ（貯湯温度検出手段）の構成＞
缶体サーミスタＴ１は、貯湯タンク１１内の上層部を流れる湯水の温度を検出するための温度検出器であり、貯湯タンク１１内の上層部に設けられた熱交換器１２の近傍に設置されている。この缶体サーミスタＴ１は、給湯制御部８に電気的に接続されている（図２参照）。
なお、この缶体サーミスタＴ１は、特許請求の範囲に記載の「貯湯温度検出手段」に相当する。この貯湯温度検出手段は、貯湯タンク１１内の熱交換器１２の近傍、または所定の貯湯量を示す位置に設置された貯湯温度センサＴ２であってもよい。

＜貯湯温度センサ（貯湯量検出手段）の構成＞
貯湯温度センサＴ２は、貯湯タンク１１の各層の湯温を検出するための温度検出器であり、貯湯タンク１１内の下層部から上層部に亘って所定の貯湯量ごとに上下方向に複数個設置された貯湯量センサＴ２ａ，Ｔ２ｂ，Ｔ２ｃ，Ｔ２ｄ，Ｔ２ｅから構成されている。この貯湯温度センサＴ２は、給湯制御部８に電気的に接続されている（図２参照）。
なお、給湯制御部８は、各貯湯温度センサＴ２で検出した湯温情報によって、貯湯タンク１１内の上層部の沸き上げられた高温水と貯湯タンク１１内の下層部の沸き上げられる前の低温水との温度境界位置より上方にどれだけの貯湯量が残っているかを検知し、そして貯湯タンク１１内の上下方向の温度分布を検知するように構成されている。
なお、この貯湯温度センサＴ２は、特許請求の範囲に記載の「貯湯量検出手段」に相当する。

貯湯量センサＴ２ａは、例えば、貯湯タンク１１において２０リットルの貯湯量が検出される位置に設置されたサーミスタから構成されている。
貯湯量センサＴ２ｂは、例えば、貯湯タンク１１において１００リットルの貯湯量が検出される位置に設置されたサーミスタから構成されている。
貯湯量センサＴ２ｃは、例えば、貯湯タンク１１において２００リットルの貯湯量が検出される位置に設置されたサーミスタから構成されている。
貯湯量センサＴ２ｄは、例えば、貯湯タンク１１において３００リットルの貯湯量が検出される位置に設置されたサーミスタから構成されている。
貯湯量センサＴ２ｅは、例えば、貯湯タンク１１において４００リットルの貯湯量が検出される位置に設置されたサーミスタから構成されている。

＜熱交換器の構成＞
熱交換器１２は、浴槽Ｂ内の浴槽水を、貯湯タンク１１内の上層部の高温水と熱交換して加熱するものであり、例えば、ステンレス製の蛇管かからなり、貯湯タンク１１内の上層部に設置されている。この熱交換器１２は、一方が風呂往路管５ａに接続され、他方が風呂復路管５ｂに接続されて、浴槽Ｂの浴槽水が風呂循環回路５によって循環し、浴槽Ｂ内の浴槽水が貯湯タンク１１内の高温水によって加熱されて保温および追い焚きが行われるように構成されている。

＜風呂循環回路の構成＞
図１に示すように、風呂循環回路５は、一端が熱交換器１２に接続され、他端が浴槽Ｂに接続されて熱交換器１２で加熱された浴槽水を浴槽Ｂに送るための風呂往路管５ａと、一端が浴槽Ｂに接続され、他端が熱交換器１２に接続されて浴槽Ｂの浴槽水を熱交換器１２に送る風呂復路管５ｂと、から構成されている。この風呂循環回路５には、追い焚き検出手段５０が設置されている。
風呂往路管５ａには、熱交換器１２から流出して浴槽Ｂへ流れる風呂往路管５ａ内の浴槽水の温度を検出する風呂往温度センサ５１が設けられている。
風呂復路管５ｂには、浴槽Ｂ内の水位（湯張り量）を検出して空焚きを防止する水位センサＧと、浴槽Ｂ内の浴槽水を風呂循環回路５に循環させるための風呂循環ポンプ５３と、熱交換器１２に流入する風呂復路管５ｂ内の浴槽水の温度を検出する風呂戻温度センサ５２とが設けられている。
追い焚き検出手段５０は、所定期間の間に追い焚き運転をしたことを検出するものであればよく、例えば、風呂循環回路５を流れる浴槽水の温度変化を検出して追い焚き運転の有無を検出する風呂往温度センサ５１、風呂戻温度センサ５２等からなる。
なお、風呂往温度センサ５１と、水位センサＧと、風呂循環ポンプ５３と、風呂戻温度センサ５２とは、それぞれ給湯制御部８に電気的に接続されている（図２参照）。

＜浴槽の構成＞
浴槽Ｂは、浴槽水を貯湯するものであり、風呂循環回路５の風呂往路管５ａと、風呂復路管５ｂとが接続されて、浴槽水が風呂循環回路５を循環するように構成されている。

＜給湯回路の構成＞
図１に示すように、給湯回路６は、貯湯タンク１１内の上層部の貯湯温水を給湯混合弁２９を介在して給湯栓３に送るための回路である。この給湯回路６は、給湯管６１と、過圧逃し弁Ｖ２と、混合給湯管６２と、給湯混合弁Ｖ３と、給湯流量計Ｃ１と、給湯温度センサＴ４と、給湯栓３と、から構成されている。
給湯管６１は、一端が貯湯タンク１１の上端に接続され、他端が給湯混合弁Ｖ３に接続されている。この給湯管６１には、当該給湯管６１および貯湯タンク１１内の圧力が高いときに湯水を外部に放出して内圧を調整し、貯湯タンク１１等にダメージを与えないようにするための過圧逃し弁Ｖ２が設けられている。
混合給湯管６２は、一端が給湯混合弁Ｖ３に接続され、他端が給湯栓３に接続されると共に、その中間部に混合給湯管６２を流れる湯水の流量を計量する給湯流量計Ｃ１が介在されている。また、この混合給湯管６２には、当該混合給湯管６２内を流れる湯水の温度を検出する給湯温度センサＴ４が設けられている。

給湯混合弁Ｖ３は、給湯管６１からの貯湯温水と給水バイパス管４２からの低温水とを混合する電動ミキシング弁等からなる三方弁であり、その下流の混合給湯管６２に設けた給湯温度センサＴ４で検出した湯温がリモコンＲで使用者が設定した給湯設定温度になるように混合比率が制御されるものである。

＜給湯栓の構成＞
給湯栓３は、後記する給水管４１からの低温水と、熱交換器１２で加熱され給湯回路６の給湯管６１からの高温水と、を給湯混合弁２９で混合して設定温度に調整した湯水を湯出する給湯用の水栓であり、例えば、浴室に設置されたカランやシャワー水栓等であり、混合給湯管６２に接続されている。なお、給湯栓３は、台所や洗面所等に配置された水栓であってもよい。

＜湯張り回路の構成＞
湯張り回路９は、給湯混合弁Ｖ３で設定温度に調整された湯水を風呂循環回路５の風呂復路管５ｂ内に流し込んで浴槽Ｂに湯張りをするための回路である。この湯張り回路９は、湯張り管９１と、湯張り弁Ｖ４と、風呂流量計Ｃ２と、逆止弁Ｖ５とから構成され、それぞれ、給湯制御部８に電気的に接続されている（図２参照）。
湯張り管９１は、一端が給湯流量計Ｃ１と給湯栓３との間の混合給湯管６２の分岐箇所に接続され、他端が風呂循環ポンプ５３と風呂戻温度センサ５２との間の風呂復路管５ｂに接続されて連通している。
湯張り弁Ｖ４は、弁体を開閉することによって、浴槽Ｂへの湯張りの開始／停止を行なう電磁弁である。
風呂流量計Ｃ２は、湯張り管９１から風呂循環回路５を通って浴槽Ｂへ流れ込む湯張り量をカウントする流量計である。
逆止弁Ｖ５は、断水等によって風呂循環回路５内の浴槽水が混合給湯管６２へ逆流するのを防止するための弁である。

＜給湯制御部の構成＞
図２に示すように、給湯制御部８は、貯湯タンクユニット１内の各センサの入力を受け各アクチュエータの駆動を制御するマイコン８１を有する制御部である。この給湯制御部８には、リモコンＲが無線または有線により接続され、使用者が任意の給湯設定温度および風呂設定温度を設定できるようにするものである。
給湯制御部８は、風呂循環ポンプ５３、給湯混合弁Ｖ３および湯張り弁Ｖ４等を駆動するための駆動回路８２と、貯湯タンクユニット１の各機器に電力を供給するための電源回路８３と、缶体サーミスタ（貯湯温度検出手段）Ｔ１で所定期間時刻ごとに検出した貯湯タンク１１内の貯湯温度や貯湯タンクユニット１の各機器を作動させるための種々のデータを記憶した給湯記憶回路８４と、貯湯温度センサ（貯湯量検出手段）Ｔ２で検出したデータから算出した貯湯タンク１１内の所定の時刻ごとの平均貯湯残熱量を所定期間記憶する貯湯残熱量記憶回路８５と、それらの機器を制御するためのマイコン８１とを備えている。
なお、貯湯残熱量記憶回路８５は、特許請求の範囲に記載の「貯湯残熱量記憶手段」に相当する。

≪リモコンの構成≫
リモコンＲは、貯湯式給湯装置Ａを遠隔操作する機器であり、給湯温度や、浴槽水の温度や、湯張り量や、沸き増し運転の運転モード等を手動的に設定するための操作器で、浴室内および浴室外にそれぞれ設置されている。このリモコンＲには、給湯設定温度を設定する給湯温度設定スイッチＲａと、風呂設定温度を設定する風呂温度設定スイッチＲｂと、浴槽Ｂへ風呂設定温度の湯水をリモコンＲの湯張り量設定スイッチ（図示せず）で設定された湯張り量だけ湯張りし所定時間保温させる風呂自動スイッチＲｃと、浴槽水を追い焚きさせる追い焚きスイッチＲｄと、沸き増し運転を「多め」、「標準」、または「少なめ」の運転モードに手動的に切替えて選択し運転を行なわせるための沸き増しスイッチＲｅと、表示部Ｒｆと、マイコン制御部Ｒｇとが備えられ、それらはリモコン制御部Ｒｈにそれぞれ電気的に接続されている（図２参照）。

≪ヒートポンプ制御部（制御手段）の作動≫
次に、図３を主に参照して本発明に係る貯湯式給湯装置Ａにおけるヒートポンプ制御部２２の作動を説明する。
図３は、本発明の実施形態に係る貯湯式給湯装置のヒートポンプ制御部の作動を示すフローチャートである。

図３に示すように、貯湯式給湯装置Ａの沸き増し運転を行なう場合は、まず、缶体サーミスタＴ１によって貯湯タンク１１の上層部の貯湯温度を各曜日の時刻ごとに検出すると共に、貯湯タンク１１の各所定水位に配置された各貯湯温度センサＴ２によって貯湯量を各曜日の時刻ごとに検出する（ステップＳ１）。

次に、そのデータから時刻ごとの貯湯残熱量および標準偏差を演算回路２２ｈで算出し（ステップＳ２）、少なくとも曜日ごとの過去７日間分の貯湯残熱量および標準偏差のデータを貯湯残熱量記憶回路８５に記憶する。さらに、過去７日間分のそれぞれの曜日の時刻ごとの平均貯湯残熱量を演算回路２２ｈで算出して（ステップＳ３）、このデータをヒートポンプ記憶回路２２ｄに記憶する。

ヒートポンプ制御部２２は、ヒートポンプ記憶回路２２ｄのデータから演算回路２２ｈによって、それぞれの曜日の各時刻での平均貯湯残熱量を算出し、この平均貯湯残熱量をそれぞれの時刻で保持する貯湯残熱量（保持熱量）でヒートポンプユニット２の加熱部２１を発熱制御して沸き上げ運転させる（ステップＳ４）。このようにすることにより、使用者の１週間の平均的な使用パターンに合わせて沸き上げ能力をアップしたり、効率的にダウンさせたりできる。

また、ヒートポンプユニット２を沸き上げ運転させるための平均貯湯残熱量および貯湯残熱量は、貯湯タンク１１の缶体サーミスタＴ１と貯湯温度センサＴ２との検出データから算出できる。これによりヒートポンプユニット２は、加熱循環回路７に入水温度センサと出湯温度センサとを設置する必要がないため、構造を簡素化できる。

次に、ヒートポンプ制御部２２は、ヒートポンプ記憶回路２２ｄのデータから演算回路２２ｈによって、深夜時間帯終了時（例えば、午前７時）の貯湯残熱量（保持熱量）と、昼間時間帯終了時（例えば、午後１１時）の貯湯残熱量（保持熱量）との差に、所定余裕量を加えた熱量から翌日および次の曜日の深夜時間帯終了時の目標貯湯熱量と沸き上げ目標温度とを算出する（ステップＳ５）。

ヒートポンプ制御部２２は、例えば、例えば、７：００〜２３：００の昼間時間帯に貯湯タンク１１内の貯湯残熱量が目標貯湯熱量を下回ったことにより、熱量不足を解消するための沸き増し運転の有無を検出する（ステップＳ６）。沸き増し運転をしないときには、目標貯湯熱量が維持されていると判断して、ステップＳ８に進む。
なお、沸き増し運転の有無を検出する手段としては、例えば、ヒートポンプユニット２の出力の有無や、缶体サーミスタＴ１や、貯湯温度センサＴ２の温度のデータから貯湯残熱量の増加を算出して増加したとすれば沸き増し運転をしたとすることができる。

そして、ヒートポンプユニット２が昼間時間帯に沸き増し運転を行ったときには（ステップＳ６のＹｅｓ）、ヒートポンプ制御部２２は、沸き増し運転によって増加した貯湯タンク１１内の増加熱量分を演算回路２２ｈで算出し、２３：００の深夜時間帯終了時点での目標貯湯熱量にその増加熱量分を加えて、翌日および次の曜日の目標貯湯熱量を増加させる（ステップＳ７の（１））。

この場合、ヒートポンプ制御部２２は、沸き増し運転で増加した増加熱量に応じて、沸き増し運転を開始するときの沸き増し開始熱量にその増加熱量分を加えて、翌日および次の曜日の沸き増し開始熱量を増加させる（ステップＳ７の（２））。

さらに、この場合、ヒートポンプ制御部２２は、沸き増し運転で増加した増加熱量に応じて、沸き増し運転を停止するときの沸き増し停止熱量のその増加熱量分を加えて、翌日および次の曜日の沸き増し停止熱量を増加させる（ステップＳ７の（３））。
このように、沸き増し運転が行われた場合には、目標貯湯熱量、沸き増し開始熱量、および沸き増し停止熱量を随時に増加させる学習制御を行ない、翌日および次週の同時刻に熱量不足および湯切れが発生しないようにして、湯水の使用パターンの変更に対応させることができる。

なお、ヒートポンプユニット２が昼間時間帯に沸き増し運転を行わなかったには（ステップＳ６のＮｏ）、ヒートポンプ制御部２２は、翌日および次の曜日の目標貯湯熱量、沸き増し開始熱量、沸き増し停止熱量を変更せずそのままにして、ステップＳ８に進む。

ヒートポンプ制御部２２は、それぞれの時刻での平均貯湯残熱量の所定の割合（例えば、２０％）をその時間帯の沸き増し運転の沸き増し開始熱量（最低貯湯熱量）とし、貯湯タンク１１内の貯湯残熱量が沸き増し開始熱量を下回るか監視する（ステップＳ８、ステップＳ８のＮｏ）。そして、貯湯タンク１１内の貯湯残熱量が沸き増し開始熱量を下回ったときには、沸き増し運転を開始させて、熱量を補う（ステップＳ９）。

次に、ヒートポンプ制御部２２は、それぞれの時刻での平均貯湯残熱量の前記所定の割合より高い割合（例えば、５０％）をその時間帯の沸き増し運転の沸き増し停止熱量とし、貯湯タンク１１内の貯湯残熱量が沸き増し停止熱量を上回るか監視する（ステップＳ１０、ステップＳ１０のＮｏ）。そして、貯湯タンク１１内の貯湯残熱量が沸き増し停止熱量を上回ったときには、所望の熱量が補充されたため、沸き増し運転を停止させる（ステップＳ１１）。

ヒートポンプ制御部２２は、貯湯タンク１１からの放出熱量が通常使用予想熱量より多くなったか監視し（ステップＳ１２）、放出熱量が通常使用予想熱量より小さければ、その監視を続ける（ステップＳ１２のＮｏ）。そして、貯湯タンク１１からの放出熱量が通常使用予想熱量より多いときには、熱量の放出によって貯湯残熱量が低下したため、沸き増し運転を行なう（ステップＳ９）。

このようにして、ヒートポンプ制御部２２は、前記したそれらの貯湯残熱量を所定期間学習して、目標貯湯熱量と、沸き増し運転を開始する貯湯残熱量と、沸き増し運転を停止する貯湯残熱量とを各曜日の時刻ごとに更新して平準化して、使用者の湯水の使用パターンや各時期や時刻の放出熱量に合わせて、必要な貯湯残熱量を確保しながら電気代を効率よく最大限に節約することができる。

次に、図４〜図７を主に参照して本発明に係る貯湯式給湯装置Ａの実施例を説明する。
図４は、本発明の実施例に係る貯湯式給湯装置Ａにおける１週間および１日の各時刻での貯湯残熱量を記憶するときの一例を示す表である。
以下、４３℃の湯水を給湯するときの例を挙げて説明する。

貯湯式給湯装置Ａの沸き増し運転を行なう場合は、まず、缶体サーミスタＴ１によって貯湯タンク１１の上層部の貯湯温度を、図４に示すように、例えば、７：００、１２：００、１７：００、………２３：００、２：００の各曜日の時刻ごとに検出する。そして、そのデータから４３℃の湯水を給湯できる換算貯湯量、または貯湯タンク１１内の４３℃以上の容量の全熱量（Ｑｔ２）を演算回路２２ｈで算出し、過去７日間の時刻ごとの平均貯湯残熱量と標準偏差（σ）とを算出してヒートポンプ記憶回路２２ｄに記憶する。

同じようにして、７：００、１２：００、１７：００、………２３：００、２：００の各曜日の時刻ごとの平均沸き増し可能熱量と、平均沸き上げ熱量と、それらの標準偏差とを算出してヒートポンプ記憶回路２２ｄに記憶する。

ヒートポンプ制御部２２は、演算回路２２ｈによって算出したそれぞれの曜日の各時刻での平均貯湯残熱量をそれぞれの時刻で保持する保持熱量でヒートポンプユニット２の加熱部２１を発熱制御して沸き上げ運転させる。

図５は、各貯湯量自動変更モードにおける沸き増し開始貯湯量と沸き増し停止貯湯量を示す表であり、（ａ）は深夜時間帯のみの沸き上げ運転で１日の使用量を確保できる場合（昼間時間帯に沸き増し運転がない場合）の残貯湯量からの沸き増し判定算出法を示すものであり、（ｂ）は昼間時間帯に沸き増し運転があった場合の残貯湯量から沸き増し判定算出方法を示すものである。
図６は、貯湯残熱量による消費熱量の学習を示す表であり、（ａ）は深夜時間帯の沸き上げ運転のみで熱量を供給できた場合を示す、（ｂ）は昼間時間帯に沸き増し運転があった場合を示す。

＜深夜時間帯のみの沸き上げ運転で１日の使用量を確保できる場合＞
次に、図５（ａ）および図６（ａ）を参照して深夜時間帯のみの沸き上げ運転で１日の使用量を確保できる場合の残貯湯量からの沸き増し判定算出方法等について説明する。
図５（ａ）に示すように、各時刻の平均残出湯の可能貯湯量が４３℃の場合で換算すると、７：００〜１７：００および２３：００〜７：００の時間帯における沸き増し開始貯湯量は、貯湯量自動変更モードが多めモードの場合に２００リットルを固定湯量として理想貯湯量に加算し、貯湯量自動変更モードが標準モードの場合に１００リットルを固定湯量として理想貯湯量に加算し、貯湯量自動変更モードが少なめモードの場合に２０リットルを固定湯量として理想貯湯量に加算する。

なお、図６（ａ）に示すように、２３：００時点では、理想貯湯量が０となることが最も理想である。すなわち、理想貯湯量は、２３：００〜７：００間に電気料金の安い時間帯に沸き上げ運転をして１日に使用する貯湯量（使用量）を確保して、７：００〜２３：００の間に湯水を使用することが理想であり、このようにすることにより、電気代を効率よく大幅に低減できる。

そして、ヒートポンプ制御部２２は、沸き上げ学習回路２２ｅによって、２３：００時点での残湯量を１週間分学習して、演算回路２２ｈで４３℃における残湯量を自動的に算出する。この残湯量に応じて貯湯量自動変更モードを「２００リットル＋α」の多めモード、「１００リットル＋α」の標準モード、「２０リットル＋α」の少なめモードのうちの適切なモードに設定する。

以下、各時刻における４３℃の平均残出湯可能貯湯量を「Ｌ４３℃換算ｔａｖ」、２３時時点での４３℃での平均残出湯可能貯湯量を「Ｌ４３℃換算２３：００ａｖ」、４３℃以上の温度の２００リットルの貯湯量を「２００Ｌ」、４３℃以上の温度の１００リットルの貯湯量を「１００Ｌ」、４３℃以上の温度の２０リットルの貯湯量を「２０Ｌ」、標準偏差を「σ」、補正量を「α」とする。

すると、２３：００時点で多めモードに設定された場合には、２３：００時点での４３℃における週間平均残出湯可能貯湯量を「２００リットル＋α」になるように７：００時点での目標貯湯量を設定する。
この場合、７：００時点での目標貯湯量は、
目標貯湯量（４３℃換算）Ｌ４０℃換算０＝Ｌ４３℃換算７：００ａｖ−（Ｌ４３℃換算２３：００ａｖ−２００Ｌ−σ）
である。
そして、各時刻ｔでの残予想貯湯量は、
残予想貯湯量＝Ｌ４３℃換算ｔａｖ−（Ｌ４３℃換算２３：００ａｖ−２００Ｌ−σ）
である。
このように、多めモードの場合では、２３：００〜７：００の間に沸き上げ運転して「理想貯湯量＋２００リットルの固定湯量＋α」の貯湯量を確保するようにする。

また、２３：００時点で標準モードに設定された場合には、２３：００時点での４３℃における週間平均残出湯可能貯湯量を「１００リットル＋σ」になるように７：００時点での目標貯湯量を設定する。
この場合、７：００時点での目標貯湯量は、
目標貯湯量（４３℃換算）Ｌ４０℃換算０＝Ｌ４３℃換算７：００ａｖ−（Ｌ４３℃換算２３：００ａｖ−１００Ｌ−σ）
である。
そして、各時刻ｔでの残予想貯湯量は、
残予想貯湯量＝Ｌ４３℃換算ｔａｖ−（Ｌ４３℃換算２３：００ａｖ−１００Ｌ−σ）
である。
このように、標準モードの場合では、２３：００〜７：００の間に沸き上げ運転をして「理想貯湯量＋１００リットルの固定湯量＋α」の貯湯量を確保するようにする。

また、２３：００時点で少なめモードに設定された場合には、２３：００時点での４３℃における週間平均残出湯可能貯湯量を「２０リットル＋σ」になるように７：００時点での目標貯湯量を設定する。
この場合、７：００時点での目標貯湯量は、
目標貯湯量（４３℃換算）Ｌ４０℃換算０＝Ｌ４３℃換算７：００ａｖ−（Ｌ４３℃換算２３：００ａｖ−１００Ｌ−σ）
である。
そして、各時刻ｔでの残予想貯湯量は、
残予想貯湯量＝Ｌ４３℃換算ｔａｖ−（Ｌ４３℃換算２３：００ａｖ−２０Ｌ−σ）
である。
このように、少なめモードの場合では、２３：００〜７：００の間に沸き上げ運転をして「理想貯湯量＋２０リットルの固定湯量＋σ」の貯湯量を確保するようにする。

その結果、図６（ａ）に示すように、７：００では、４３℃換算の理想貯湯量が３８０リットルであり、このときの標準モードでは理想貯湯量に１００リットル加算して４８０リットルとなり、少なめモードでは、理想貯湯量に２０リットル加算して４００リットルとする。
そして、標準的な沸き増し開始貯湯量は、標準モードでの４８０リットルに定数の０．４を掛けた数値の１９２リットルとする。

図５（ａ）に示すように、１７：００〜２３：００の時間帯における沸き増し開始貯湯量は、貯湯量自動変更モードが多めモードの場合には、沸き増し貯湯量を
［Ｌ４３℃換算ｔａｖ−（Ｌ４３℃換算２３：００ａｖ−２００Ｌ−σ）］×０．６
とする。
貯湯量自動変更モードが標準モードの場合には、沸き増し貯湯量を
［Ｌ４３℃換算ｔａｖ−（Ｌ４３℃換算２３：００ａｖ−１００Ｌ−σ）］×０．４
とする。
貯湯量自動変更モードが少なめモードの場合には、沸き増し貯湯量を
［Ｌ４３℃換算ｔａｖ−（Ｌ４３℃換算２３：００ａｖ−２０Ｌ−σ）］×０．２
とする。

その結果、図６（ａ）に示すように、１７：００では、４３℃換算の理想貯湯量が３２５リットルであり、このときの標準モードでは、理想貯湯量に１００リットル加算して４２５リットルとなり、少なめモードでは、理想貯湯量に２０リットル加算して３４５リットルとなる。
そして、標準的な沸き増し開始貯湯量は、標準モードでの４２５リットルに定数の０．４を掛けた数値の１７０リットルとなる。
このときの標準的な沸き増し停止貯湯量は、前記標準モードでの４２５リットルに定数の０．７を掛けた数値の２９７．５リットルとなる。

＜昼間時間帯に沸き増し運転があった場合＞
次に、図５（ｂ）および図６（ｂ）を参照して昼間時間帯に沸き増し運転があった場合の残貯湯量からの沸き増し判定算出方法等について説明する。
図５（ｂ）に示すように、各時刻の平均残出湯の可能貯湯量を４３℃の場合で換算すると、７：００〜１７：００および２３：００〜７：００の時間帯における沸き増し開始貯湯量は、前記図５（ａ）のときと同様であり、多めモードの場合に２００リットルを固定湯量、標準モードの場合に１００リットルを固定湯量、少なめモードの場合に２０リットルを固定湯量として理想貯湯量にそれぞれ加算する。
そして、図６（ｂ）に示す２３：００時点での理想貯湯量も同様に、０となることが最も理想である。

ヒートポンプ制御部２２は、演算回路２２ｈによって、７：００〜２３：００間における定格出力、沸き増し時間、給水、沸き上げ温度より流量を算出し、沸き上げ量を算出する。そして、演算回路２２ｈで４３℃における沸き増し量（Ｌ４３℃換算ＨＰ）を算出し、沸き増し学習回路２２ｆによって１週間分学習して、演算回路２２ｈで１週間の平均ヒートポンプ沸き増し量（Ｌ４３℃換算ＨＰａｖ）を算出する。
７：００〜１７：００での沸き増し開始貯湯量は、使用湯量に応じて貯湯量自動変更モードが多めモードのときに「理想貯湯量＋２００リットル＋α」の多めモード、「理想貯湯量＋１００リットル＋α」の標準モード、「理想貯湯量＋２０リットル＋α」の少なめモードのうちのどれかに設定する（図６（ｂ）参照）。

例えば、２３：００時点で多めモードに設定された場合には、２３：００時点での４３℃における週間平均残出湯可能貯湯量（Ｌ４３℃換算）を「２００リットル＋σ」になるように７：００時点での目標貯湯量を設定する。
この場合、７：００時点での目標貯湯量は、
目標貯湯量（４３℃換算）Ｌ４０℃換算０＝Ｌ４３℃換算７：００ａｖ＋Ｌ４３℃換算ＨＰａｖ−（Ｌ４３℃換算２３：００ａｖ−２００Ｌ−σ）
である。
そして、各時刻ｔでの残予想貯湯量は、
残予想貯湯量＝Ｌ４３℃換算ｔａｖ＋（Ｌ４３℃換算ＨＰａｖ−Ｌ４３℃換算２３：００ａｖ−２００Ｌ−σ）
である。
このように、多めモードの場合では、２３：００〜７：００の間に沸き上げ運転して「理想貯湯量＋２００リットルの固定湯量＋σ」の湯量を確保する。

また、２３：００時点で標準モードに設定された場合には、２３：００時点での４３℃における週間平均残出湯可能貯湯量（Ｌ４３℃換算）を「１００リットル＋σ」になるように７：００時点での目標貯湯量を設定する。
この場合、７：００時点での目標貯湯量は、
目標貯湯量（４３℃換算）Ｌ４０℃換算０＝Ｌ４３℃換算７：００ａｖ＋Ｌ４３℃換算ＨＰａｖ−（Ｌ４３℃換算２３：００ａｖ−１００Ｌ−σ）
である。
そして、各時刻ｔでの残予想貯湯量は、
残予想貯湯量＝Ｌ４３℃換算ｔａｖ＋Ｌ４３℃換算ＨＰａｖ−（Ｌ４３℃換算２３：００ａｖ−１００Ｌ−σ）
である。

また、２３：００時点で少なめモードに設定された場合には、２３：００時点での４３℃における週間平均残出湯可能貯湯量（Ｌ４３℃換算）を「２０リットル＋σ」になるように７：００時点での目標貯湯量を設定する。
この場合、７：００時点での目標貯湯量は、
目標貯湯量（４３℃換算）Ｌ４０℃換算０＝Ｌ４３℃換算７：００ａｖ＋Ｌ４３℃換算ＨＰａｖ−（Ｌ４３℃換算２３：００ａｖ−２０Ｌ−σ）
である。
そして、各時刻ｔでの残予想貯湯量は、
残予想貯湯量＝Ｌ４３℃換算ｔａｖ＋Ｌ４３℃換算ＨＰａｖ−（Ｌ４３℃換算２３：００ａｖ−２０Ｌ−σ）
である。

その結果、図６（ｂ）に示すように、７：００では、４３℃換算の理想貯湯量が６５０リットルであり、このときの標準モードでは、理想貯湯量に１００リットル加算して７５０リットルとなり、少なめモードでは、理想貯湯量に２０リットル加算して６７０リットルとなる。
そして、標準的な沸き増し開始貯湯量は、標準モードでの７５０リットルに定数の０．４を掛けた数値の３００リットルとなる。
標準モードの沸き増し停止貯湯量は、７５０リットルに定数の０．７を掛けた数値の５２５リットルとなる。

図５（ｂ）に示すように、昼間時間帯に沸き増し運転があった場合、１７：００〜２３：００の時間帯における沸き増し開始貯湯量は、貯湯量自動変更モードが多めモードのときには、
［Ｌ４３℃換算ｔａｖ＋（Ｌ４３℃換算ＨＰａｖ−（Ｌ４３℃換算２３：００ａｖ−２００Ｌ−σ）］×０．５
とする。
貯湯量自動変更モードが標準モードのときには、
［Ｌ４３℃換算ｔａｖ＋（Ｌ４３℃換算ＨＰａｖ−（Ｌ４３℃換算２３：００ａｖ−１００Ｌ−σ）］×０．３
とする。
貯湯量自動変更モードが少なめモードのときには、
［Ｌ４３℃換算ｔａｖ＋Ｌ４３℃換算ＨＰａｖ−（Ｌ４３℃換算２３：００ａｖ−２０Ｌ−σ）］×０．２
とする。

その結果、図６（ｂ）に示すように、１７：００では、４３℃換算の理想貯湯量が５００リットルであり、このときの標準モードでは、理想貯湯量に１００リットル加算して６００リットルとなり、少なめモードでは、理想貯湯量に２０リットル加算して５２０リットルとなる。
そして、標準的な沸き増し開始貯湯量は、標準モードでの６００リットルに定数の０．４を掛けた数値の２４０リットルとなる。
このときの標準的な沸き増し停止貯湯量は、前記標準モードでの６００リットルに定数の０．７を掛けた数値の４２０リットルとなる。

昼間時間帯にヒートポンプユニット２の沸き増し運転があった場合は、その平均沸き上げ熱量も７：００からすべての時間帯の平均残出湯可能貯湯量に加算した学習値をする。
図５（ｂ）に示す各時刻での残湯量（平均残出湯可能貯湯量）の７：００、１２：００〜２３：００、２：００までの１日１０回分と、その１週間分（まはは数週間分）のデータをヒートポンプ記憶回路２２ｄに記憶する。
その際、昼間時間帯に沸き増し運転の実績があった場合には、平均沸き増し量を７：００まで遡ってそれまでの各時刻の残湯量に加算し学習値とする。
各時刻での平均残湯量を演算回路２２ｈで計算し、２３：００での残湯量を２００Ｌ＋αを多めモード、１００＋αを標準モード、２０Ｌ＋αを少なめモードとなるように７：００の時点での目標貯湯量とする。
標準モードでは、各時刻の「平均残湯量×０．４」を沸き増し開始貯湯量（最低貯湯量）とし、「平均残湯量×０．７」を沸き増し停止貯湯量として沸き増し判定条件とする。

図７は、図６（ａ）、（ｂ）のデータを表した折れ線グラフである。
図７に示すように、４３℃換算の理想貯湯量Ｌは、２３：００の時点を０となるように湯水を使用し、２３：００〜７：００の間の電気料金の安い時間帯に沸き増し運転して翌日の３８０Ｌの理想貯湯量を備えることである。
標準モードの理想貯湯量は、「理想貯湯量＋１００Ｌ＋α」であり、前記４３℃換算の理想貯湯量より約１００リットル多い推移となっている。
沸き増し開始貯湯量は、前記標準モードのデータに「０．４」を掛けた数値であり、標準モードの推移に対して略半減した状態で推移している。
また、沸き増し開始貯湯量は、前記標準モードのデータに「０．７」を掛けた数値であり、沸き増し開始貯湯量の推移に対して略沿って推移している。

このような貯湯式給湯装置Ａは、各使用者の１週間の平均的な使用パターンに合わせて貯湯量を確保して湯切れを解消すると共に、２３：００時点で１週間の沸き増し量を算出して学習し、最適なモードの変更できる。
そして、ヒートポンプ制御部２２は、昼間時間帯に貯湯タンク１１内の貯湯量が目標貯湯量を下回ったことにより、それを解消するために２３：００〜７：００の電気料金が安い時間帯に沸き増し運転して、翌日からの理想貯湯量＋所定余裕量の湯水を確保して、低コストで湯切れしない湯量を無駄なく確保できるようにコントロールしている。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造および変更が可能であり、本発明はこれら改造および変更された発明にも及ぶことは勿論である。

例えば、本発明の実施形態に係る貯湯式給湯装置Ａにおいて、貯湯タンク１１内の貯湯温水を加熱する加熱手段として、ヒートポンプユニット２を使用した場合を例に挙げて説明したが、これに限らず電気によるものであればよく、例えば、電熱ヒータ等を加熱部２１としてお湯を沸かす装置であってもよい。

また、貯湯量自動変更モードを多めモード、標準モード、または少なめモードに変更する方法は、ヒートポンプ制御部２２で自動的に行なうようにしてもよい。
この場合、ヒートポンプ制御部２２は、沸き上げ学習回路２２ｅによって、２３：００時点での残熱量を１週間分学習して、演算回路２２ｈで４３℃における残熱量に換算し、この残熱量に基づいて切替回路２２ｉで貯湯量自動変更モードを「２００リットル＋α」の多めモード、「１００リットル＋α」の標準モード、「２０リットル＋α」の少なめモードのうちのどれかの適切な自動設定するようにする。

本発明に係る貯湯式給湯装置の概略構成図である。 本発明に係る貯湯式給湯装置を示すブロック図である。 本発明に係る貯湯式給湯装置のヒートポンプ制御部の作動を示すフローチャートである。 本発明の実施例に係る貯湯式給湯装置における１週間および１日の各時刻での残熱量を記憶するときの一例を示す表である。 各貯湯量自動変更モードにおける沸き増し開始貯湯量と沸き増し停止貯湯量を示す表であり、（ａ）は深夜時間帯のみの沸き上げ運転で１日の使用量を確保できる場合（昼間時間帯に沸き増し運転がない場合）の残貯湯量からの沸き増し判定算出法を示すものであり、（ｂ）は昼間時間帯に沸き増し運転があった場合の残貯湯量から沸き増し判定算出方法を示すものである。 貯湯残熱量による消費熱量の学習を示す表であり、（ａ）は深夜時間帯の沸き上げ運転のみで熱量を供給できた場合を示す、（ｂ）は昼間時間帯に沸き増し運転があった場合を示す。 図６（ａ）、（ｂ）のデータを表した折れ線グラフである。

符号の説明

１ 貯湯タンクユニット
２ ヒートポンプユニット（加熱手段）
１１ 貯湯タンク
１２ 熱交換器
２１ 加熱部
２２ ヒートポンプ制御部（制御手段）
２２ｅ 沸き上げ学習回路（沸き上げ学習手段）
２２ｆ 沸き増し学習回路（沸き増し学習手段）
２２ｈ 演算回路（演算手段）
２２ｉ 切替回路（切替手段）
２２ｊ 沸き上げ制御部
２２ｋ 沸き増し制御部
８５ 貯湯残熱量記憶回路（貯湯残熱量記憶手段）
Ａ 貯湯式給湯装置
Ｔ１ 缶体サーミスタ（貯湯温度検出手段）
Ｔ２ 貯湯温度センサ（貯湯量検出手段）

Claims (8)

1. 湯水を貯湯するための貯湯タンクと、
   前記貯湯タンク内の上層部の貯湯温度を検出する貯湯温度検出手段と、
   前記貯湯タンク内の貯湯温水の貯湯量を検出する貯湯量検出手段と、
   前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる加熱手段と、
   この加熱手段を制御する制御手段と、を有する貯湯式給湯装置において、
   前記貯湯量検出手段で検出したデータから算出した前記貯湯タンク内の所定の時刻ごとの平均貯湯残熱量を所定期間記憶する貯湯残熱量記憶手段を備え、
   前記制御手段は、前記貯湯残熱量記憶手段に記憶された平均貯湯残熱量から、前記所定期間内における深夜時間帯終了時の貯湯残熱量と昼間時間帯終了時の貯湯残熱量との差に、前記所定期間内の偏差を考慮した所定余裕量を加えた目標貯湯熱量を算出し、深夜時間帯に前記目標貯湯熱量になるように前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸き上げ制御部を備えたことを特徴とする貯湯式給湯装置。
2. 前記制御手段は、昼間時間帯に沸き増し運転を行ったときには、この沸き増し運転で増加した増加熱量分を、前記目標貯湯熱量に加える沸き上げ学習手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
3. 前記制御手段は、昼間時間帯に沸き増し運転を行ったときには、この沸き増し運転で増加した増加熱量に応じて、沸き増し運転を開始するときの沸き増し開始熱量を上げる沸き増し学習手段を備えた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。
4. 前記沸き増し学習手段は、昼間時間帯に沸き増し運転を行ったときには、この沸き増し運転で増加した増加熱量に応じて、沸き増し運転を停止するときの沸き増し停止熱量を上げることを特徴とする請求項３に記載の貯湯式給湯装置。
5. 前記制御手段は、昼間時間帯において、前記貯湯残熱量記憶手段に記憶された所定時刻ごとの貯湯残熱量に対する所定の割合を当該時刻における沸き増し運転の沸き増し開始熱量とし、前記貯湯タンク内の貯湯残熱量が前記沸き増し開始熱量を下回ったときに、沸き増し運転を開始させる沸き増し制御部を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の貯湯式給湯装置。
6. 前記沸き増し制御部は、昼間時間帯において、前記貯湯残熱量記憶手段に記憶された所定時刻ごとの貯湯残熱量に対する前記所定の割合より高い割合を、当該時刻における沸き増し運転の沸き増し停止熱量とし、前記貯湯タンク内の貯湯残熱量が前記沸き増し停止熱量を上回ったときに、沸き増し運転を停止させることを特徴とする請求項５に記載の貯湯式給湯装置。
7. 前記加熱手段は、前記目標貯湯熱量の湯量を沸き上げる標準モードと、前記目標貯湯熱量より多い湯量を沸き上げる多めモードと、前記目標貯湯熱量より少ない湯量を沸き上げる少なめモードと、を備え、
   前記制御手段は、前記標準モードと前記多めモードと前記少なめモードとを切替える切替手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の貯湯式給湯装置。
8. 前記制御手段は、前記目標貯湯熱量と前記沸き増し開始熱量と前記沸き増し停止熱量とを、曜日ごとに算出する演算手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載の貯湯式給湯装置。

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