JP2011075250A - 給湯機の運転方法及び給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】予測天候情報により貯湯タンクに確保する熱量が変化する給湯機の運転方法及び給湯機を提供する。
【解決手段】太陽熱により熱せられた熱媒を、循環回路１５を経由して貯湯タンク１３内に配置された熱交換器１６に送る太陽熱集熱装置１７と、夜間時間帯に加熱装置１８を作動させ、夜間時間帯の終了時までの所定時刻に、貯湯タンク１３に１日の給湯に必要な目標貯湯熱量の湯を確保する制御装置１９とを有し、制御装置１９は、前日以前の過去複数日分の貯湯タンク１３の給湯負荷熱量の値により算出した予測給湯負荷熱量を目標貯湯熱量とし、晴天情報を受信したことを条件として、目標貯湯熱量から、更に太陽熱集熱装置１７により貯湯タンク１３に供給される１日の熱量の予測集熱量を差し引いて新たな目標貯湯熱量とし、貯湯タンク１３の残湯熱量が目標貯湯熱量より小さいときに加熱装置１８を作動して夜間加熱運転を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、貯湯タンクに貯留した湯水を、ヒートポンプ等を備えた加熱装置及び太陽熱集熱装置により加熱する給湯機の運転方法及び給湯機に関する。

太陽熱により熱媒を加熱し、循環回路を介して加熱された熱媒を貯湯タンク内に配置された熱交換器（放熱器）に送って、貯湯タンクの湯水を加熱する太陽熱集熱装置と、夜間時間帯に作動し、貯湯タンクの湯水を加熱する夜間加熱運転を行うヒートポンプを備えた加熱装置とを有する給湯機が提案されており、その具体例が、例えば特許文献１に開示されている。

特開２００２−１６２１０９号公報

しかしながら、特許文献１の給湯機では、貯湯タンクが、加熱装置の夜間加熱運転によって確保する熱量を、常にある特定の値となるようにすると、日中の天候が晴天の場合、太陽熱の集熱量を効率的に貯湯タンクの湯水に与えることができなくなり、日中が雨天の場合、昼間の時間帯に加熱装置を作動する機会が多くなる等の問題が生じる。

更に、一般的に、季節間、例えば夏と冬では、使用される貯湯タンクの湯の熱量は異なるので、夜間加熱運転により貯湯タンクに確保する熱量を固定の値にすると、夏場には、貯湯タンク内の湯の大部分が使用されず、冬場には、給湯用の湯が足らず、日中に加熱装置を作動する機会が増加する問題も発生する。しかも、１日の給湯量は、季節が異なる場合に限らず、同季節でも日によって異なり得る。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、翌日の予測天候情報、及び翌日の貯湯タンクの湯の予測使用熱量により、夜間加熱運転で確保する貯湯タンクの湯の熱量を変動する給湯機の運転方法及び給湯機の提供を目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る給湯機の運転方法は、貯湯タンクの湯水が、夜間時間帯に加熱装置によって加熱され、更に、日中には太陽熱集熱装置によっても加熱される給湯機の運転方法において、前日以前の複数の日の前記貯湯タンクから使用された湯の各日の給湯負荷熱量を求め、該各日の給湯負荷熱量の値により算出した予測給湯負荷熱量を、前記貯湯タンクに確保する目標貯湯熱量とし、「日中の予測は晴れ」という入力があったことを条件として、前記目標貯湯熱量から、前記太陽熱集熱装置によって供給される熱量の予測集熱量を差し引き、新たな目標貯湯熱量とし、前記加熱装置による前記夜間時間帯での前記貯湯タンクの湯水の加熱を行う。

本発明に係る給湯機の運転方法において、前日以前の複数の日の前記太陽熱集熱装置から前記貯湯タンクに供給された各日の熱量の最大値と、予め設定された所定の値とを比較して大きい値を、前記予測集熱量とするのが好ましい。

本発明に係る給湯機の運転方法において、前日以前の複数の日の前記太陽熱集熱装置から前記貯湯タンクに供給された各日の熱量の値に応じて大きくなるような重みをつけた加重平均により前記予測集熱量を算出することができる。

前記目的に沿う本発明に係る給湯機は、給湯用の湯水を貯留し、水道水が給水される給水口及び湯を出湯する出湯口を備える貯湯タンクと、前記貯湯タンクに設けられ、該貯湯タンク内の湯水の温度を計測する温度計測手段と、太陽熱により熱せられた熱媒を、循環回路を経由して前記貯湯タンク内に配置された熱交換器に送る太陽熱集熱装置と、前記貯湯タンクの内部又は外部に配置され、該貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱装置と、夜間時間帯に前記加熱装置を作動させ、前記貯湯タンクに１日の給湯に必要な目標貯湯熱量を、該夜間時間帯の終了時までの所定時刻に確保する夜間加熱運転を行う制御装置とを有し、前記制御装置には、前記加熱装置を制御する加熱装置制御手段と、前記温度計測手段を介して前記貯湯タンク内の湯水の温度を検知し、残湯熱量を導出する残湯熱量算出手段と、日中の予測天候情報を受信する天候情報受信手段と、前記太陽熱集熱装置が前記貯湯タンクに供給する１日の熱量の予測集熱量を検知する集熱量検出手段と、前記貯湯タンクから出湯された湯の熱量から前記給水口を介して該貯湯タンクに給水された水道水の熱量を減じた１日の給湯負荷熱量を検知して記録すると共に、前日以前の過去複数日分の該給湯負荷熱量の値により予測給湯負荷熱量を算出する給湯負荷熱量算出手段とが設けられ、前記加熱装置制御手段は、前記予測給湯負荷熱量を前記目標貯湯熱量とし、前記天候情報受信手段が晴天情報を受信することを条件として、前記目標貯湯熱量から、更に前記予測集熱量を差し引いて新たな目標貯湯熱量とし、前記残湯熱量が該新たな目標貯湯熱量より小さいときに前記加熱装置を作動し、前記残湯熱量が前記新たな目標貯湯熱量以上のときに前記加熱装置を停止する前記夜間加熱運転を行う。

本発明に係る給湯機において、前記集熱量検出手段は、前記予測集熱量の最小値として予め設定された下限集熱量値を有し、前日以前の過去数日間で前記太陽熱集熱装置が１日に前記貯湯タンクに供給した熱量値のうちの最大値と、前記下限集熱量値を比較し、大きい値を前記予測集熱量にするのが好ましい。

本発明に係る給湯機において、前記集熱量検出手段は、前日以前の複数の日の前記太陽熱集熱装置から前記貯湯タンクに供給された各日の熱量の値に応じて大きくなるような重みをつけた加重平均により前記予測集熱量を算出することができる。

本発明に係る給湯機において、前記残湯熱量算出手段は、前記夜間時間帯に一定の時間間隔で、前記温度計測手段を介して前記貯湯タンク内の湯水の温度を検知して前記残湯熱量を導出し、前記加熱装置制御手段は、該残湯熱量の導出ごとに前記加熱装置を作動するか否かの判定をするのが好ましい。

本発明に係る給湯機において、前記予測天候情報は、前記天候情報受信手段に信号接続された操作盤で入力されることができる。

請求項１〜３記載の給湯機の運転方法は、「日中の予測は晴れ」という入力があった場合には、太陽熱集熱装置によって供給される熱量の予測集熱量を差し引き、新たな目標貯湯熱量として、加熱装置による夜間時間帯での貯湯タンクの湯水の加熱を行うので、貯湯タンク内の湯水は、太陽熱集熱装置により効率的に加熱され、電力の使用量を減らすことができ、二酸化炭素の排出量を抑制すると共に、貯湯タンク内の湯水の加熱コストを低減することが可能である。

請求項２記載の給湯機の運転方法は、前日以前の複数の日の太陽熱集熱装置から貯湯タンクに供給された各日の熱量の最大値と、予め定められた所定の値とを比較して大きい値を、予測集熱量とするので、過去数日間に晴天がなかった場合にも、晴天時に太陽熱集熱装置から貯湯タンクに供給される熱量として期待される値を予測集熱量として、加熱装置による貯湯タンクの湯水の加熱を行うことが可能である。

請求項３記載の給湯機の運転方法は、前日以前の複数の日の太陽熱集熱装置から貯湯タンクに供給された各日の熱量の値に応じて大きくなるような重みをつけた加重平均により予測集熱量を算出するので、「日中の予測は晴れ」という入力があったことを条件に、実績値の単純平均より大きい値を、次の日中に期待される太陽熱集熱装置の供給熱量として、夜間時間帯での加熱装置の湯水沸き上げ量を抑え、二酸化炭素の排出量を効率的に抑制することができる。

請求項４〜８記載の給湯機は、天候情報受信手段が晴天情報を受信した場合に、予測集熱量を差し引いて新たな目標貯湯熱量として、残湯熱量が新たな目標貯湯熱量より小さいときに加熱装置を作動し、残湯熱量が新たな目標貯湯熱量以上のときに加熱装置を停止する夜間加熱運転を行うので、太陽熱集熱装置は、太陽熱で熱せられた熱媒により、貯湯タンク内の湯水を効率的に加熱して、電力の使用量を減らすことができ、二酸化炭素の排出量を抑制すると共に、貯湯タンク内の湯水の加熱コストを低く保つことが可能である。

特に、請求項５記載の給湯機は、前日以前の過去数日間で太陽熱集熱装置が１日に貯湯タンクに供給した熱量値のうちの最大値と、予測集熱量の最小値である下限集熱量値を比較し、大きい値を予測集熱量にするので、過去数日間に晴天がなかった場合にも、晴天時に太陽熱集熱装置から貯湯タンクに供給される熱量として期待される熱量値を予測集熱量として、加熱装置による貯湯タンクの湯水の加熱を行うことが可能である。

請求項６記載の給湯機は、前日以前の複数の日の太陽熱集熱装置から貯湯タンクに供給された各日の熱量の値に応じて大きくなるような重みをつけた加重平均により予測集熱量を算出するので、「日中の予測は晴れ」という入力があったことを条件に、実績値の単純平均より大きい値を、次の日中に期待される太陽熱集熱装置の供給熱量として、夜間時間帯での加熱装置の湯水沸き上げ量を抑え、二酸化炭素の排出量を効率的に抑制することができる。

請求項７記載の給湯機は、残湯熱量算出手段が、夜間時間帯に一定の時間間隔で、残湯熱量を導出し、加熱装置制御手段が、残湯熱量の導出ごとに加熱装置を作動するか否かの判定をするので、夜間時間帯に貯湯タンクからの出湯等により、残湯熱量に変化が生じても、変化後の残湯熱量に応じて加熱装置の作動を判定でき、目標貯湯熱量を確実に確保可能である。

請求項８記載の給湯機は、予測天候情報が、天候情報受信手段に信号接続された操作盤で入力されるので、天候情報受信手段は、操作盤で入力された予測天候情報を即座に、かつ確実に取得することが可能である。

本発明の一実施の形態に係る給湯機の説明図である。 同給湯機の制御装置のブロック図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る給湯機１０は、給湯用の湯水を貯留し、水道水が給水される給水口１１及び湯を出湯する出湯口１２を備える貯湯タンク１３と、貯湯タンク１３に設けられ、貯湯タンク１３内の湯水の温度（℃）を計測する温度計測手段１４と、太陽熱により熱せられた熱媒を、循環回路１５を経由して貯湯タンク１３内に配置された熱交換器１６に送る太陽熱集熱装置１７とを有している。更に、給湯機１０は、貯湯タンク１３の外部に配置され、貯湯タンク１３内の湯水を加熱する外部加熱装置（加熱装置の一例）１８と、夜間時間帯に外部加熱装置１８を作動させ、貯湯タンク１３に１日の給湯に必要な目標貯湯熱量の湯を、夜間時間帯の終了時までの所定時刻（終了時を含む）に確保する夜間加熱運転を行う制御装置１９とを有している。以下詳細に説明する。

貯湯タンク１３は、天井部に出湯口１２が設けられた第１のサブタンク２１と、底部に給水口１１が設けられ、下部内側に熱交換器１６が配置された第２のサブタンク２２と、第１のサブタンク２１の底部と第２のサブタンク２２の天井部を接続し、第１のサブタンク２１及び第２のサブタンク２２間で湯水を行き来させる連結管２３とを備えている。給水口１１には、逆止弁２４、水道水の圧力を調整する減圧弁２５、水道水の温度を計測する給水サーミスタ２６、及び逆止弁２７が直列接続され、図示しない水道管から給水口１１を介して第２のサブタンク２２に水道水が入水される。

第１、第２のサブタンク２１、２２の貯湯容量はそれぞれ、２３０リットルであり、第１のサブタンク２１には、異なる高さ位置、例えば、天井部と、天井部から５０リットルの位置と、天井部から１５０リットルの位置とに、それぞれ湯水の温度を計測する第１、第２、第３の貯湯サーミスタ２８、２９、３０が配置されている。また、第２のサブタンク２２にも、異なる高さ位置、例えば、天井部と、天井部から７０リットルの位置と、天井部から１４０リットルの位置と、底部とに、それぞれ湯水の温度を計測する第４、第５、第６、第７の貯湯サーミスタ３１、３２、３３、３４が配置されている。
第１、第２のサブタンク２１、２２にはそれぞれ、常に２３０リットルの湯水が貯留されており、第１、第２のサブタンク２１、２２の異なる高さ位置で湯水の温度を計測することで、第１、第２のサブタンク２１、２２内の湯水全体が有する熱量の近似値を算出することができる。なお、温度計測手段１４は、第１〜第７の貯湯サーミスタ２８〜３４を有して構成されている。

外部加熱装置１８は、水を加熱して湯にするヒートポンプ式加熱器３６と、第２のサブタンク２２の底部に設けられた取水口３７から水を取り出してヒートポンプ式加熱器３６に水を送る循環ポンプ３８と、ヒートポンプ式加熱器３６から送り出された湯の送り先を、第１のサブタンク２１の天井部にするか、第２のサブタンク２２の底部にするかを切り替える湯戻り三方弁３９とを有している。
ヒートポンプ式加熱器３６の作動直後でヒートポンプ式加熱器３６が取水口３７から取り出された水を加熱可能な状態にないとき、ヒートポンプ式加熱器３６から送り出された低温水は、湯戻り三方弁３９を経由して第２のサブタンク２２の底部に送られるので、低温水が第１のサブタンク２１の天井部に供給されることによる、第１のサブタンク２１内の湯の温度低下を防止することができる。

太陽熱集熱装置１７には、太陽熱を集熱し熱媒を加熱するソーラーパネル４１と、循環回路１５を経由して第２のサブタンク２２に設けられた熱交換器１６に、加熱された熱媒を送り、循環回路１５を経由してソーラーパネル４１に戻すソーラーポンプ４２とが設けられている。なお、熱交換器１６では、加熱された熱媒を熱源にし、第２のサブタンク２２内の水を加熱する熱交換が行なわれる。
循環回路１５には、ソーラーパネル４１で加熱された熱媒の温度を計測するソーラーサーミスタ４３が取り付けられ、熱交換器１６の熱媒の流入側及び流出側に、熱媒の温度を計測する流入側サーミスタ４４及び流出側サーミスタ４５がそれぞれ配置されている。

また、循環回路１５には、加熱による熱媒の膨張を吸収するために、アキュームタンク４６が設けられ、アキュームタンク４６には、アキュームタンク４６から膨張した熱媒が流入するリザーブタンク４７、４８が接続されている。
そして、循環回路１５には、ソーラーパネル４１から送り出された熱媒の送り先を切り替えるソーラー三方弁４９が取り付けられている。ソーラー三方弁４９は、ソーラーサーミスタ４３で計測される熱媒の温度と、第７の貯湯サーミスタ３４によって計測される第２のサブタンク２２の底部の水温との温度差が、一定温度以上、例えば７℃以上のとき、ソーラーパネル４１から送り出された熱媒を熱交換器１６に送り、７℃未満のとき、熱媒の送り先を切り替え、熱媒を熱交換器１６に送らず、ソーラーパネル４１に戻すバイパス管５０に熱媒を送るようにする。

給湯機１０には、第１のサブタンク２１の出湯口１２、及び第２のサブタンク２２の天井部に設けられた第２の出湯口５２から出湯された湯に水道水を混合して、蛇口や、浴槽等に湯を供給する給湯管５３が設けられている。
給湯管５３には、出湯口１２及び第２の出湯口５２から出湯された湯を混合する出湯混合弁５４と、出湯混合弁５４から送り出される湯の温度を計測する出湯サーミスタ５５と、逆止弁５６と、出湯混合弁５４から送られる湯に、水道水を混合する給湯混合弁５７とが直列接続され設けられている。また、給湯混合弁５７への水道水の入水側には、逆止弁５８が配置されている。
更に、給湯管５３には、給湯混合弁５７から送り出される湯の流量を計測する流量センサ６０、及び湯の温度を計測する給湯サーミスタ６１が設けられている。

図２に示すように、給湯機１０の制御装置１９は、第７の貯湯サーミスタ３４及びソーラーサーミスタ４３を介して第２のサブタンク２２の底部の水温、及びソーラーパネル４１から送り出される熱媒の温度をそれぞれ検知し、その温度差Ａにより、ソーラー三方弁４９の切り替えを行う集熱制御手段７０が備えられている。集熱制御手段７０は、ソーラーポンプ４２に信号接続されており、ソーラーポンプ４２を運転してソーラーサーミスタ４３を介して熱媒の温度を検知し、温度差Ａが例えば７℃未満の場合には、温度差Ａが７℃以上になるまで、ソーラーポンプ４２を定期的に（例えば１０〜２０分毎に）、一定時間（例えば２〜３分）だけ運転して温度差Ａの定期的な計測を行う。そして、温度差Ａが７℃以上になったとき、ソーラーパネル４１から送り出される熱媒を熱交換器１６に送るように、ソーラー三方弁４９を切り替える。

給湯機１０には、台所等の給湯温度の入力操作等が行われる操作盤７１が設けられており、制御装置１９は、給湯混合弁５７を制御して、出湯混合弁５４から送られてきた湯と水道水を混合し、操作盤７１で入力された給湯温度の湯にする給湯制御手段７２を備えている。給湯制御手段７２は、第１、第４の貯湯サーミスタ２８、３１により計測された第１、第２のサブタンク２１、２２の天井部の温度、及び給水サーミスタ２６を介して得た水道水の温度を取得して、出湯混合弁５４及び給湯混合弁５７を制御する。なお、給湯制御手段７２は、出湯サーミスタ５５及び給湯サーミスタ６１に信号接続されているので、出湯混合弁５４及び給湯混合弁５７から出湯された湯の温度を実際に計測しながら、出湯混合弁５４及び給湯混合弁５７を制御することができる。

また、制御装置１９には、太陽熱集熱装置１７が第２のサブタンク２２内の湯水に供給する１日（例えば午前７時から翌日の午前７時までの２４時間）の熱量の予測集熱量を検知する集熱量検出手段７３が設けられている。
集熱量検出手段７３は、ソーラーポンプ４２から、ソーラーポンプ４２に備えられた図示しないモータの単位時間当たりの回転数を検出し、単位時間に循環回路１５内を流れる熱媒の流量をソーラーポンプ４２のモータの回転数に応じたテーブル（モータの回転数に対応した熱媒の流量を定めた）から読み込む。また、集熱量検出手段７３は、流入側サーミスタ４４及び流出側サーミスタ４５を介して熱交換器１６に流入する前の熱媒の温度、及び第２のサブタンク２２内の水を加熱し熱交換器１６から流出する熱媒の温度をそれぞれ検出して、その温度差と循環回路１５内を流れる熱媒の流量とから第２のサブタンク２２内の湯水に供給した熱量を検知する。

そして、集熱量検出手段７３は、１日に太陽熱集熱装置１７が第２のサブタンク２２内の湯水に供給した熱量値を直近（前日以前）の過去数日分、例えば７日分記録し、その７日間のそれぞれの日の熱量値のうちの最大値と、予測集熱量の最小値として予め設定された下限集熱量値（所定の値）を比較し、大きい値を予測集熱量Ｑ１（キロカロリー）とする。
下限集熱量値は、例えば５，０００キロカロリーであり、ソーラーパネル４１の集熱容量等から決定することや、前年に太陽熱集熱装置１７から第２のサブタンク２２に供給した１日の集熱量値の実績から同時期の下限集熱量値を算出して決定することができる。この下限集熱量値を設けることにより、前日以前の７日間に晴天がない場合にも、予測集熱量Ｑ１を晴天時に期待される集熱量の値にすることが可能である。

また、集熱量検出手段７３は、前日以前の複数の日（例えば７日間）の太陽熱集熱装置１７から第２のサブタンク２２に供給された各日の熱量の値に応じて大きくなるような重みをつけた加重平均により予測集熱量Ｑ１’（キロカロリー）を算出することもできる。
具体的には、前日以前の７日間の各日の値を大きい順にＰ１〜Ｐ７とし、重み係数をＳ１〜Ｓ７とすると、予測集熱量Ｑ１’は以下の式１で算出される。
Ｑ１’＝（１／７）×（Ｐ１×Ｓ１＋Ｐ２×Ｓ２＋Ｐ３×Ｓ３
＋Ｐ４×Ｓ４＋Ｐ５×Ｓ５＋Ｐ６×Ｓ６＋Ｐ７×Ｓ７） （式１）

ここで、Ｓ１〜Ｓ７は、以下の式２が成立する値であり、更に、ｎを１〜６の整数として、Ｓ_ｎ≧Ｓ_ｎ＋１の関係が成り立つ。
Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４＋Ｓ５＋Ｓ６＋Ｓ７＝７ （式２）
Ｓ１〜Ｓ７の値は、具体的には、例えば、それぞれＳ１＝２、Ｓ２＝１．５、Ｓ３＝１、Ｓ４＝１、Ｓ５＝０．５、Ｓ６＝０．５、Ｓ７＝０．５にすることができる。
なお、集熱量検出手段７３が予測集熱量として、Ｑ１及びＱ１’のうち、どちらを算出して用いるかは、予め設定可能である。

制御装置１９には、第１〜第７の貯湯サーミスタ２８〜３４を介して第１、第２のサブタンク２１、２２内に貯留されている湯水の温度を検知し、第１、第２のサブタンク２１、２２の残湯熱量を導出する残湯熱量算出手段７４が設けられている。
第１〜第７の貯湯サーミスタ２８〜３４で計測した第１、第２のサブタンク２１、２２の湯水の温度から給水サーミスタ２６で計測した水道水の温度を減じた温度をそれぞれＴ１〜Ｔ７とし、また、第１、第２の貯湯サーミスタ２８、２９間、第２、第３の貯湯サーミスタ２９、３０間、第３、第４の貯湯サーミスタ３０、３１間、第４、第５の貯湯サーミスタ３１、３２間、第５、第６の貯湯サーミスタ３２、３３間、第６、第７の貯湯サーミスタ３３、３４間に貯留されている湯水の量（リットル）をそれぞれＶ１〜Ｖ６とすると、残湯熱量算出手段７４は、残湯熱量Ｑ２（キロカロリー）を以下の式３で算出する。
Ｑ２＝（Ｔ１＋Ｔ２）×０．５×Ｖ１＋（Ｔ２＋Ｔ３）×０．５×Ｖ２
＋（Ｔ３＋Ｔ４）×０．５×Ｖ３＋（Ｔ４＋Ｔ５）×０．５×Ｖ４
＋（Ｔ５＋Ｔ６）×０．５×Ｖ５＋（Ｔ６＋Ｔ７）×０．５×Ｖ６ （式３）
ここで、例えば、Ｖ１〜Ｖ６はそれぞれ５０リットル、１００リットル、８０リットル、７０リットル、７０リットル、９０リットルである。

また、制御装置１９には、出湯口１２及び第２の出湯口５２を介して第１、第２のサブタンク２１、２２から出湯された湯の熱量から給水口１１を介して貯湯タンク１３の第２のサブタンク２２に給水された水道水の熱量を減じた１日の給湯負荷熱量を検知して記録する給湯負荷熱量算出手段７５が設けられている。
具体的には、流量センサ６０を介して検知された給湯混合弁５７から出湯された湯量をＶｄ（リットル）、給湯サーミスタ６１で計測された給湯温度から給水サーミスタ２６で計測された水道水の温度を減じて得た温度をＴｄとして、給湯負荷熱量算出手段７５は、以下の式４で瞬間的な給湯負荷熱量ｄＱを算出する。
ｄＱ＝Ｖｄ×Ｔｄ （式４）

そして、給湯負荷熱量算出手段７５は、例えば午前７時から翌日の午前７時までの２４時間で、ｄＱの積分計算を行い、１日の給湯負荷熱量（キロカロリー）を検知している。なお、第１、第２のサブタンク２１、２２には、出湯口１２及び第２の出湯口５２から出湯された湯量と同量の水道水が給水口１１から流入するため、式４により瞬間的な給湯負荷熱量ｄＱが求められる。

また、給湯負荷熱量算出手段７５は、記録している直近（前日以前）の過去複数日分、例えば７日分の給湯負荷熱量に応じて大きくなるような重みを付けた（正確には、給湯負荷熱量の値が大きいものに大きい重みを付け、小さいものに小さい重みを付けた）加重平均により予測給湯負荷熱量Ｑ３（キロカロリー）を算出する。具体的には、直近７日間の各日の値を大きい順にＬ１〜Ｌ７とし、重み係数をＫ１〜Ｋ７とすると、予測給湯負荷熱量Ｑ３は以下の式５で算出される。
Ｑ３＝（１／７）×（Ｋ１×Ｌ１＋Ｋ２×Ｌ２＋Ｋ３×Ｌ３
＋Ｋ４×Ｌ４＋Ｋ５×Ｌ５＋Ｋ６×Ｌ６＋Ｋ７×Ｌ７） （式５）

ここで、Ｋ１〜Ｋ７は、以下の式６が成立する値であり、更に、ｎを１〜６の整数として、Ｋ_ｎ≧Ｋ_ｎ＋１の関係が成り立つ。
Ｋ１＋Ｋ２＋Ｋ３＋Ｋ４＋Ｋ５＋Ｋ６＋Ｋ７＝７ （式６）
Ｋ１〜Ｋ７の値は、具体的には、例えば、それぞれＫ１＝２、Ｋ２＝１．５、Ｋ３＝１、Ｋ４＝１、Ｋ５＝０．５、Ｋ６＝０．５、Ｋ７＝０．５にすることができる。

給湯負荷熱量算出手段７５は、式５の加重平均で、予測給湯負荷熱量Ｑ３を算出しており、単純平均により予測給湯負荷熱量を算出するのに比べて、日中の通常電力料金の時間帯にヒートポンプ式加熱器３６を作動する機会を少なくすることが可能であり、貯湯タンク１３内の湯水の加熱コストを低減することができる。
特に、第１、第２のサブタンク２１、２２から出湯される湯量（正確には湯の熱量）が日々大きく変動するような場合には、単純平均により予測給湯負荷熱量を算出すると、例えば、５割近くの確率で、日中でのヒートポンプ式加熱器３６の作動が必要となり、湯水の加熱コスト上昇を招来するので、式５による予測給湯負荷熱量Ｑ３の算出は、湯水の加熱コスト削減に大きな効果を発揮する。

また、操作盤７１では、次の日中の予測天候情報、例えば「日中の予測は晴れ」という晴天情報が入力可能であり、制御装置１９には、操作盤７１に信号接続され、操作盤７１で入力された予測天候情報を受信する天候情報受信手段７６が設けられている。
制御装置１９は、第１、第４の貯湯サーミスタ２８、３１を介して第１のサブタンク２１の出湯口１２及び第２のサブタンク２２の第２の出湯口５２にある湯の温度を計測し、操作盤７１で入力されている給湯温度と比較して、所定条件下でヒートポンプ式加熱器３６及び循環ポンプ３８を作動し、第２のサブタンク２２内の湯水を加熱する加熱装置制御手段７７を備えている。具体的には、出湯口１２にある湯の温度が操作盤７１で入力された給湯温度より低温の場合等に、第２のサブタンク２２内の湯水を加熱する。

加熱装置制御手段７７は、残湯熱量算出手段７４に信号接続されており、夜間時間帯に、予め設定された一定の時間間隔、例えば１０秒間隔で残湯熱量算出手段７４から残湯熱量Ｑ２の情報を取得することができる。
また、加熱装置制御手段７７は、集熱量検出手段７３、給湯負荷熱量算出手段７５、及び天候情報受信手段７６にも信号接続されており、集熱量検出手段７３から太陽熱集熱装置１７が第２のサブタンク２２に供給する１日の熱量の予測集熱量Ｑ１（または、予測集熱量Ｑ１’）の情報を受信すると共に、給湯負荷熱量算出手段７５から予測給湯負荷熱量Ｑ３の情報を取得可能であり、しかも、天候情報受信手段７６を介して、操作盤７１で入力された予測天候情報を取得することができる。

加熱装置制御手段７７は、夜間時間帯の前に、集熱量検出手段７３及び給湯負荷熱量算出手段７５から最新の予測集熱量Ｑ１（または、予測集熱量Ｑ１’）の情報及び予測給湯負荷熱量Ｑ３の情報をそれぞれ取得して、記録し、夜間時間帯になってから、残湯熱量算出手段７４により１０秒間隔で残湯熱量Ｑ２が導出されるごとに、最新の残湯熱量Ｑ２の情報を取得し、外部加熱手段１８を作動するか停止するかの判定を行う。
加熱装置制御手段７７は、天候情報受信手段７６が操作盤７１から晴天情報を受信していないとき、記録している最新の予測給湯負荷熱量Ｑ３を、目標貯湯熱量Ｑ４とし、夜間時間帯になった後、１０秒間隔で残湯熱量算出手段７４から残湯熱量Ｑ２を取得するごとに、最新の残湯熱量Ｑ２と目標貯湯熱量Ｑ４を比較する。

そして、加熱装置制御手段７７は、以下の式７が成立するとき、外部加熱手段１８を停止状態にし、以下の式８が成立するときには、式７が成立するまで外部加熱手段１８を作動して、第１、第２のサブタンク２１、２２の湯水を加熱する。
Ｑ２≧Ｑ４ （式７）
Ｑ２＜Ｑ４ （式８）

また、加熱装置制御手段７７は、天候情報受信手段７６が操作盤７１から晴天情報を受信する（晴天情報の入力があった）ことを条件として、天候情報受信手段７６を介してその晴天情報を受け取り、目標貯湯熱量Ｑ４から、更に記録している最新の予測集熱量Ｑ１（または、予測集熱量Ｑ１’）を差し引き、新たな目標貯湯熱量Ｑ４’として、式７、式８の代わりに、以下の式９、式１０によって、外部加熱手段１８を作動するか停止するかを決定する。
Ｑ２≧Ｑ４’ （式９）
Ｑ２＜Ｑ４’ （式１０）
即ち、加熱装置制御手段７７は、式９が成立するとき、外部加熱手段１８を停止状態にし、式１０が成立するときには、式９が成立するまで外部加熱手段１８を作動する。

なお、集熱制御手段７０、給湯制御手段７２、集熱量検出手段７３、残湯熱量算出手段７４、給湯負荷熱量算出手段７５、天候情報受信手段７６、及び加熱装置制御手段７７は、前述した各制御等を実行するためのプログラムを格納したマイクロコンピュータ、メモリを有して構成されている。
また、操作盤７１には、入力された晴天情報を取り消す機能が設けられている。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、加熱装置は貯湯タンク内に設けられ、貯湯タンクの湯水を加熱する電熱線を有して構成することができ、貯湯タンクは、２つのサブタンクを有さず１つのタンクを有して構成することもできる。
また、予測天候情報は、操作盤で入力されるのに限定されず、天候情報受信手段にインターネット回線や、専用回線を接続し、リモートサーバから発信される予測天候情報を定期的に受信することもできる。
更に予測天候情報として、晴天情報だけでなく、曇り時々晴れ等の情報を加えることもでき、天候情報受信手段が曇り時々晴れの情報を受信した場合には、晴天時の予測集熱量に補正係数（例えば０．５）を掛けて予測集熱量を算出することも可能である。
なお、前記実施の形態においては、前日以前の複数の日を７日間として説明したが、他の複数の日数（ｍ日間）としてもよく、この場合、前記実施の形態の説明において、「７」を「ｍ」に置き換えることになる。

１０：給湯機、１１：給水口、１２：出湯口、１３：貯湯タンク、１４：温度計測手段、１５：循環回路、１６：熱交換器、１７：太陽熱集熱装置、１８：外部加熱装置、１９：制御装置、２１：第１のサブタンク、２２：第２のサブタンク、２３：連結管、２４：逆止弁、２５：減圧弁、２６：給水サーミスタ、２７：逆止弁、２８：第１の貯湯サーミスタ、２９：第２の貯湯サーミスタ、３０：第３の貯湯サーミスタ、３１：第４の貯湯サーミスタ、３２：第５の貯湯サーミスタ、３３：第６の貯湯サーミスタ、３４：第７の貯湯サーミスタ、３６：ヒートポンプ式加熱器、３７：取水口、３８：循環ポンプ、３９：湯戻り三方弁、４１：ソーラーパネル、４２：ソーラーポンプ、４３：ソーラーサーミスタ、４４：流入側サーミスタ、４５：流出側サーミスタ、４６：アキュームタンク、４７、４８：リザーブタンク、４９：ソーラー三方弁、５０：バイパス管、５２：第２の出湯口、５３：給湯管、５４：出湯混合弁、５５：出湯サーミスタ、５６：逆止弁、５７：給湯混合弁、５８：逆止弁、６０：流量センサ、６１：給湯サーミスタ、７０：集熱制御手段、７１：操作盤、７２：給湯制御手段、７３：集熱量検出手段、７４：残湯熱量算出手段、７５：給湯負荷熱量算出手段、７６：天候情報受信手段、７７：加熱装置制御手段

Claims (8)

1. 貯湯タンクの湯水が、夜間時間帯に加熱装置によって加熱され、更に、日中には太陽熱集熱装置によっても加熱される給湯機の運転方法において、
   前日以前の複数の日の前記貯湯タンクから使用された湯の各日の給湯負荷熱量を求め、
   該各日の給湯負荷熱量の値により算出した予測給湯負荷熱量を、前記貯湯タンクに確保する目標貯湯熱量とし、
   「日中の予測は晴れ」という入力があったことを条件として、前記目標貯湯熱量から、前記太陽熱集熱装置によって供給される熱量の予測集熱量を差し引き、新たな目標貯湯熱量とし、前記加熱装置による前記夜間時間帯での前記貯湯タンクの湯水の加熱を行うことを特徴とする給湯機の運転方法。
2. 請求項１記載の給湯機の運転方法において、前日以前の複数の日の前記太陽熱集熱装置から前記貯湯タンクに供給された各日の熱量の最大値と、予め設定された所定の値とを比較して大きい値を、前記予測集熱量とすることを特徴とする給湯機の運転方法。
3. 請求項１記載の給湯機の運転方法において、前日以前の複数の日の前記太陽熱集熱装置から前記貯湯タンクに供給された各日の熱量の値に応じて大きくなるような重みをつけた加重平均により前記予測集熱量を算出することを特徴とする給湯機の運転方法。
4. 給湯用の湯水を貯留し、水道水が給水される給水口及び湯を出湯する出湯口を備える貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクに設けられ、該貯湯タンク内の湯水の温度を計測する温度計測手段と、
   太陽熱により熱せられた熱媒を、循環回路を経由して前記貯湯タンク内に配置された熱交換器に送る太陽熱集熱装置と、
   前記貯湯タンクの内部又は外部に配置され、該貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱装置と、
   夜間時間帯に前記加熱装置を作動させ、前記貯湯タンクに１日の給湯に必要な目標貯湯熱量を、該夜間時間帯の終了時までの所定時刻に確保する夜間加熱運転を行う制御装置とを有し、
   前記制御装置には、前記加熱装置を制御する加熱装置制御手段と、
   前記温度計測手段を介して前記貯湯タンク内の湯水の温度を検知し、残湯熱量を導出する残湯熱量算出手段と、
   日中の予測天候情報を受信する天候情報受信手段と、
   前記太陽熱集熱装置が前記貯湯タンクに供給する１日の熱量の予測集熱量を検知する集熱量検出手段と、
   前記貯湯タンクから出湯された湯の熱量から前記給水口を介して該貯湯タンクに給水された水道水の熱量を減じた１日の給湯負荷熱量を検知して記録すると共に、前日以前の過去複数日分の該給湯負荷熱量の値により予測給湯負荷熱量を算出する給湯負荷熱量算出手段とが設けられ、
   前記加熱装置制御手段は、前記予測給湯負荷熱量を前記目標貯湯熱量とし、
   前記天候情報受信手段が晴天情報を受信することを条件として、前記目標貯湯熱量から、更に前記予測集熱量を差し引いて新たな目標貯湯熱量とし、前記残湯熱量が該新たな目標貯湯熱量より小さいときに前記加熱装置を作動し、前記残湯熱量が前記新たな目標貯湯熱量以上のときに前記加熱装置を停止する前記夜間加熱運転を行うことを特徴とする給湯機。
5. 請求項４記載の給湯機において、前記集熱量検出手段は、前記予測集熱量の最小値として予め設定された下限集熱量値を有し、前日以前の過去数日間で前記太陽熱集熱装置が１日に前記貯湯タンクに供給した熱量値のうちの最大値と、前記下限集熱量値を比較し、大きい値を前記予測集熱量にすることを特徴とする給湯機。
6. 請求項４記載の給湯機において、前記集熱量検出手段は、前日以前の複数の日の前記太陽熱集熱装置から前記貯湯タンクに供給された各日の熱量の値に応じて大きくなるような重みをつけた加重平均により前記予測集熱量を算出することを特徴とする給湯機。
7. 請求項４〜６のいずれか１項に記載の給湯機において、前記残湯熱量算出手段は、前記夜間時間帯に一定の時間間隔で、前記温度計測手段を介して前記貯湯タンク内の湯水の温度を検知して前記残湯熱量を導出し、前記加熱装置制御手段は、該残湯熱量の導出ごとに前記加熱装置を作動するか否かの判定をすることを特徴とする給湯機。
8. 請求項４〜７のいずれか１項に記載の給湯機において、前記予測天候情報は、前記天候情報受信手段に信号接続された操作盤で入力されることを特徴とする給湯機。

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