JP2011089702A - 給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】貯湯タンクの自然放熱による湯の温度低下を低減し、夜間電気料金を適用することができない使用者であっても、ランニングコストを低く抑えた貯湯式の給湯を行うことができる給湯システムを提供する。
【解決手段】貯湯タンク３１と、貯湯タンク３１内の湯水をヒートポンプ７０により加熱する加熱機と、貯湯タンク３１内の湯水を導出する出湯管２を流れる湯水をバーナ１２の燃焼により加熱する湯沸し器１０と、運転制御手段２０，５０，８０とを備える。運転制御手段は、複数の時間帯毎にタンク出湯量を採取し、各タンク出湯量に第１の補正係数を掛けた補正タンク出湯量から所定の日数における各時間帯毎の平均出湯量を算出し、更に、補正タンク出湯量の所定の日数間における総出湯量を算出し、総出湯量に基づいて貯湯タンクの湯水の沸き上げ温度を設定すると共に、その沸き上げ設定温度に対応する第２の補正係数で各時間帯の平均給湯量を除して求めた目標貯湯量により沸き上げ動作を制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、内部の湯水がヒートポンプを用いて加熱される貯湯タンクを備える給湯システムに関する。

従来、湯水を貯湯タンクに貯留しておき、貯湯タンクからの出湯により給湯を行う貯湯式給湯装置が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。この種の貯湯式給湯装置はヒートポンプによって貯湯タンクの湯水の沸き上げが行われるが、この沸き上げ動作は一般に、夜間電気料金が適用される時間帯（例えば、２３時〜７時の８時間）に行われる。即ち、夜間電気料金が適用される時間帯に、一日分の必要量或いは貯湯タンクの容量の全量の湯を貯留しておき、昼間の給湯においては貯湯タンクに貯留された湯を使用する。このように、昼間の電気料金に比べて安価な夜間電気料金が適用される時間帯に昼間に給湯される湯量を沸き上げては貯湯タンクに貯留しておくので、経済的に有利であるとされている。

特開２００４−１３８２９９号公報

しかし、上記従来のものでは、昼間の給湯で湯切れが生じた（夜間電気料金が適用される時間帯に沸き上げた貯湯タンクの湯が不足した）ときには、追加の沸き上げ動作を昼間の電気料金が適用される時間帯に行わなければならない。更に、貯湯タンクは自然放熱による湯の温度低下があるため、夜間に沸き上げて貯湯タンクに溜めた湯の温度を昼間の時間帯の夕方まで（例えば１２時間以上）維持するのが難しい。

また、現在、夜間電気料金は使用者が電力会社と契約することにより適用可能となっている。従って、夜間電気料金を適用することができない使用者（即ち、夜間であっても昼間と同じ従量制の電気料金を支払う所謂従量電灯契約が適用される使用者）が、夜間電気料金の適用を考慮した沸き上げ動作を行う従来の貯湯式給湯装置を使用した場合には、夜間に沸き上げる動作が行われても、電気料金が安価とならないばかりか、前述の貯湯タンクの自然放熱によって極めて不経済となる。

上記の点に鑑み、本発明は、貯湯タンクの自然放熱による湯の温度低下を低減し、夜間電気料金を適用することができない使用者であっても、ランニングコストを低く抑えた貯湯式の給湯を行うことができる給湯システムを提供することを目的とする。

本発明は、貯湯タンクと、該貯湯タンク内の湯水をヒートポンプにより加熱する加熱機と、前記貯湯タンク内の湯水を導出する出湯管と、前記貯湯タンク及び前記出湯管に接続された給水管と、前記出湯管と前記給水管との接続部より下流側の前記出湯管の途中に設けられ、前記出湯管を流れる湯水をバーナの燃焼により加熱する湯沸し器と、前記加熱機及び前記湯沸し器による給湯運転を制御する運転制御手段とを備える給湯システムにおいて、前記運転制御手段は、１日を単位時間毎に複数の時間帯に区分して各時間帯毎に貯湯タンクからの出湯量を採取するタンク出湯量採取手段と、該タンク出湯量採取手段により採取された各時間帯のタンク出湯量に、当該出湯量を採取したときの前記加熱機による貯湯タンクの湯水の沸き上げ温度に対応する第１の補正係数を乗じて各時間帯毎に補正タンク出湯量を算出する補正出湯量算出手段と、該補正出湯量算出手段により算出された各時間帯の補正タンク出湯量を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶した各時間帯の補正タンク出湯量を用い、１日毎の予め設定された時刻に、所定の日数における同一時間帯毎の平均出湯量を算出する平均値算出手段と、所定の日数毎の予め設定された時刻に、前記記憶手段に記憶した各時間帯の補正タンク出湯量の所定の日数間における総出湯量を算出する総出湯量算出手段と、前記加熱機による貯湯タンクの湯水の沸き上げ温度を、前記総出湯量算出手段により算出された総出湯量が少ないほど低く設定する沸き上げ温度設定手段と、前記平均値算出手段により算出した各時間帯の平均給湯量を、前記沸き上げ温度設定手段により設定された沸き上げ温度に対応する第２の補正係数で除して貯湯タンクの各時間帯毎の目標貯湯量を算出する目標貯湯量算出手段と、各時間帯における前記貯湯タンクが、前記目標貯等量算出手段により算出した目標貯湯量となるように前記加熱機による貯湯タンクの湯水の沸き上げ動作を制御する沸き上げ制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明は、上記の構成によって、各採取時間帯で採取したタンク出湯量から得られる所定の日数（例えば７日）毎の平均出湯量を、沸き上げ運転を行うときの各時間帯での貯湯タンクの目標貯湯量とする。これにより、実際に使用者が給湯を行う時間帯（採取時間帯と同じ時間帯である）で使用者が必要とする分の湯量を合致させて供給することができる。

更に、加熱機による貯湯タンクの湯水の沸き上げ温度は、貯湯タンクからの出湯量を採取して、その所定の日数間（例えば先の１週間）における総出湯量が少ないほど低い温度に設定される。そして、ここで設定された沸き上げ温度は、それに続く所定の日数（これからの１週間）に亘って適用される。貯湯タンクからの出湯量は、給湯時に混入させる水の温度が低い場合に多くなり、給湯時に混入させる水の温度が低い場合に少なくなる。このことから、貯湯タンクからの出湯量を採取した際の所定の日数間における総出湯量を確認することで、冬場のように給水温度が低く出湯量が多くなる時期の使用であるか、夏場のように給水温度が高く出湯量が少なくなる時期の使用であるかが判断できる。そこで、前記タンク出湯量に基づいて、冬場のように出湯量が多くなるときに沸き上げ温度を高く設定し、夏場のように出湯量が少ないときには沸き上げ温度を低くすることにより、不要なエネルギ消費を抑えることができる。

ところで、先週の総出湯量に基づいて今週の沸き上げ温度が設定されるので、先週と今週とで沸き上げ設定温度が切り換わることがある。しかし、先週と今週とで沸き上げ設定温度が切り換わった場合には、先週採取された各時間帯のタンク出湯量（平均出湯量）を、今週の目標貯湯量としてそのまま用いると、沸き上げ設定温度の違いによって、目標貯湯量と実際のタンク出湯量とが合致しなくなる。具体的には、例えば、沸き上げ設定温度が８５℃のときに採取した各時間帯のタンク出湯量（平均出湯量）を、その後、沸き上げ温度が７５℃に設定を変更されて沸き上げ運転されているときの各時間帯に適用すると、貯湯タンク内に湯が余って無駄が生じることになる。或いは、沸き上げ設定温度が６５℃のときに採取した各時間帯のタンク出湯量（平均出湯量）を、その後、沸き上げ温度が７５℃に設定を変更されて沸き上げ運転されているときの各時間帯に適用すると、貯湯タンクに湯切れが生じることになる。

そこで、本発明においては、補正出湯量算出手段を設けて、タンク出湯量を採取したときの沸き上げ温度に対応する第１の補正係数を各時間帯のタンク出湯量に乗じて各時間帯毎に補正タンク出湯量を算出し、これを記憶手段に記憶する。そして、これらの補正タンク出湯量を各時間帯の沸き上げ運転に適用するときには、各時間帯の補正タンク出湯量による前記平均出湯量をその適用時点の沸き上げ温度に対応する第２の補正係数で除して各時間帯の目標貯湯量とする。具体的には、基準となる沸き上げ温度に対して高い沸き上げ温度で採取されたタンク出湯量には基準となる沸き上げ温度よりも高い温度を加味した数値である第１の補正係数を掛け、基準となる沸き上げ温度に対して低い沸き上げ温度で採取されたタンク出湯量には基準となる沸き上げ温度よりも低い温度を加味した数値である第１の補正係数を掛けることで、記憶手段に記憶される補正タンク出湯量は、常に基準となる沸き上げ温度に対応するタンク出湯量と同等となる。この補正タンク出湯量の平均出湯量を各時間帯に適用するときには、基準となる沸き上げ温度に比して高い沸き上げ温度が設定されている場合に前記平均出湯量（補正タンク出湯量）を高い温度が加味された数値である第２の補正係数で除して目標貯湯量とし、基準となる沸き上げ温度に比して低い沸き上げ温度が設定されている場合に前記平均出湯量（補正タンク出湯量）を低い温度が加味された数値である第２の補正係数で除して目標貯湯量とする。これにより、沸き上げ設定温度が切り換わってもその沸き上げ設定温度と目標貯湯量とが合致したものとなり、貯湯タンクにおける湯切れや湯余りを防止した沸き上げ運転を精度よく行うことができる。そして、使用者が、目標貯湯量を採取したときと同様な生活を繰り返していれば、実際に使用者が給湯を行う時間帯毎に貯湯タンク内の湯が使い切られるので無駄がなく、貯湯タンク内の湯の放熱が抑えられることと相俟って、夜間電気料金を適用することができない使用者（即ち、夜間であっても昼間と同じ従量制の電気料金を支払う所謂従量電灯契約が適用される使用者）であっても、ランニングコストを低く抑えることができる。また、万一、使用者が貯湯タンクの目標貯湯量を超えて給湯を行って貯湯タンクが湯切れ状態となっても、出湯管を流れる湯水を湯沸し器によって速やかに加熱することができるので、使用者が必要とする量の給湯を確実に行うことができる。

本発明の給湯システムの構成図。 タンクコントローラの機能的構成を示すブロック図。 給湯量を採取する時間帯と沸き上げ運転を行う時間帯との関係を示す図。 平均出湯量の算出手順を示すフローチャート。 目標貯湯量の算出手順を示すフローチャート。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１を参照して、本実施の形態の給湯システムは、瞬間加熱式の湯沸し器１０と、タンクユニット３０と、ヒートポンプユニット６０とにより構成されている。

ヒートポンプユニット６０（本発明の加熱機に相当する）は、圧縮機７１、凝縮器７２、減圧器７３、及び蒸発器７４を、冷媒循環路７５で接続して構成されたヒートポンプ７０を備えている。凝縮器７２は、貯湯タンク３１の上部及び下部に接続されたタンク循環路６４と接続され、冷媒循環路７５内の冷媒とタンク循環路６４内の湯水とを熱交換させることによって、タンク循環路６４内の湯水を加熱する。

タンク循環路６４には、貯湯タンク３１に貯められた湯水をタンク循環路６４内に循環させるための循環ポンプ６５と、凝縮器７２から貯湯タンク３１に供給される湯水の温度を検出する往きサーミスタ６６と、貯湯タンク３１から凝縮器７２に供給される湯水の温度を検出する戻りサーミスタ４１とが設けられている。

そして、マイクロコンピュータ等により構成された電子ユニットであるヒートポンプコントローラ８０に、往きサーミスタ６６による温度検出信号が入力される。また、ヒートポンプコントローラ８０から出力される制御信号によって、ヒートポンプ７０と循環ポンプ６５の作動が制御される。

ヒートポンプコントローラ８０は、タンクコントローラ５０と通信可能に接続され、タンクコントローラ５０からの貯湯加熱指示信号を受信したときに、沸き上げ運転を行う。即ち、タンクコントローラ５０から送信される沸き上げ設定温度を用い、往きサーミスタ６６の検出温度及び戻りサーミスタ４１の検出温度とに基づいて、循環ポンプ６５とヒートポンプ７０を作動させて貯湯タンク３１内の湯水を設定された沸き上げ温度まで加熱する。

タンクユニット３０は、貯湯タンク３１と、貯湯タンク３１の上部に接続された出湯管２と、貯湯タンク３１の下部及び出湯管２に接続された給水管１と、湯沸し器１０をバイパスして出湯管２を湯沸し器１０の上流側と下流側で連通する出湯バイパス管３７とを備えている。なお、図中符号３はカランを示している。

また、タンクユニット３０は、貯湯タンク３１からヒートポンプユニット６０に供給される湯水の温度を検出する戻りサーミスタ４１、貯湯タンク３１に貯められた湯水の温度を検出する貯湯サーミスタ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅと、出湯管２の給水管１との接続箇所Ｘの上流側の付近に設けられた入湯サーミスタ３３と、給水管１から貯湯タンク３１への通水流量を検出するタンク水量センサ４３と、給水管１に設けられた入水サーミスタ４４と、貯湯タンク３１から出湯管２に供給される湯水の流量を変更する湯量可変弁３４と、給水管１から出湯管２に供給される水の流量を変更する水量可変弁３５と、給水管１に設けられた逆止弁付きの減圧弁４０と、出湯管２と給水管１との接続箇所Ｘと出湯バイパス管３７との間に設けられた混合サーミスタ３６と、出湯バイパス管３７を開閉するバイパス弁３８と、出湯バイパス管３７と出湯管２との接続箇所Ｙの下流側に供給される湯水の温度を検出する給湯出口サーミスタ３９とを備えている。

そして、マイクロコンピュータ等により構成された電子ユニットであるタンクコントローラ５０に、貯湯サーミスタ４２ａ〜４２ｅ、入湯サーミスタ３３、入水サーミスタ４４、混合サーミスタ３６、給湯出口サーミスタ３９、及び戻りサーミスタ４１による温度検出信号と、タンク水量センサ４３による給水管１の通水流量の検出信号が入力される。また、タンクコントローラ５０から出力される制御信号によって、湯量可変弁３４と、水量可変弁３５と、バイパス弁３８の作動が制御される。

タンクコントローラ５０は、戻りサーミスタ４１及び貯湯サーミスタ４２ａ〜４２ｅの検出温度を監視し、各検出温度に基づいて、ヒートポンプコントローラ８０に対して、上述した貯湯加熱指示信号を送信する。そして、これにより、貯湯タンク３１内の湯水が、ヒートポンプユニット６０によって設定された沸き上げ温度まで加熱される。

タンクコントローラ５０には、使用者の操作に応じて、希望する給湯温度（出湯管２の出口から供給される湯の温度）と風呂温度（後述する湯張り管１８を経由して浴槽に供給される湯の温度）を設定するための温度スイッチ（図示しない）や、一般給湯モード（後述する湯張り弁１９を閉弁して出湯管２の出口から湯を供給するモード）と、湯張りモード（湯張り弁１９を開弁して湯張り管１８から浴槽に湯を供給するモード）とを切換えるためのモード切換スイッチ（図示しない）等を備えたリモコン５１が接続されている。

出湯管２は貯湯タンク３１の上部に接続され、給水管１は貯湯タンク３１の下部に接続されている。そのため、貯湯タンク３１から出湯管２に湯水が供給されると、それに応じて、貯湯タンク３１の下部に給水管１から水が供給される。給水管１から貯湯タンク３１への水の供給量は、貯湯タンク３１内の湯水の減少量（即ち貯湯タンク３１からの出湯量）に対応しており、貯湯タンク３１内は常に湯水で充填された状態となる。そして、貯湯タンク３１からの出湯量は、タンク水量センサ４３により検出される。

貯湯タンク３１内では、上部に高温の湯の層ができると共に下部に水の層ができる（温度成層）。貯湯タンク３１から出湯すると、それに伴って上部の高温の湯の層が減少する。貯湯タンク３１には、上下方向に前記貯湯サーミスタ４２ａ〜４２ｅが配設され、各貯湯サーミスタ４２ａ〜４２ｅの位置に対応する貯湯量が予め分かっているので、各貯湯サーミスタ４２ａ〜４２ｅの温度を確認することで現在の貯湯量を把握することが可能である。

そして、最上位置の貯湯サーミスタ４２ａの検出温度が、リモコン５１により設定された目標給湯温度（一般給湯モードではリモコン５１により設定された給湯設定温度、湯張りモードではリモコン５１により設定された風呂設定温度）以下となった場合、湯切れ状態となる。

なお、貯湯タンク３１が湯切れ状態であるか否かの判断は、最上位置の貯湯サーミスタ４２ａの検出温度が予め設定された湯切れ判定温度以下であるときに、貯湯タンク３１が湯切れ状態であるとすればよい。また、貯湯タンク３１からの出湯量は、上述した通りタンク水量センサ４３により把握することが可能である。

タンクコントローラ５０は、湯切れが生じていない状態で、タンク水量センサ４３により所定の下限流量以上の通水が検出されたときには、混合サーミスタ３６又は給湯出口サーミスタ３９の検出温度が目標温度となるように、湯量可変弁３４と水量可変弁３５の開度を制御する混合温調制御を行う。このとき、タンクコントローラ５０は、一般給湯モードではバイパス弁３８を開弁し、湯張りモードではバイパス弁３８を閉弁する。

一方、湯切れが生じている状態で、タンク水量センサ４３により下限水量以上の通水が検出されたときには、タンクコントローラ５０は、バイパス弁３８を閉弁して、貯湯タンク３１の湯水（湯切れが生じていることにより比較的低い温度の湯水）を全て湯沸し器１０に供給する。この場合には、湯沸し器１０において加熱温調制御が実行される。

湯沸し器１０は、出湯管２の途中に設けられた熱交換器１１と、熱交換器１１を加熱するバーナ１２と、熱交換器１１をバイパスして、出湯管２を熱交換器１１の上流側と下流側で連通する給湯バイパス管１３と、出湯管２と給湯バイパス管１３の接続箇所Ｚの下流側で、浴槽（図示しない）と出湯管２を接続した湯張り管１８とを備えている。

出湯管２には、熱交換器１１側に供給される湯水の流量と給湯バイパス管１３側に供給される湯水の流量との分配比を変更するバイパスサーボ１４と、湯沸し器１０に供給される湯水の流量を調節する水量サーボ１５と、熱交換器１１及び給湯バイパス管１３に供給される湯水の流量を検出する給湯水量センサ２１と、出湯管２と給湯バイパス管１３の接続箇所Ｚの下流側に供給される湯の温度を検出する給湯器サーミスタ１６と、逆止弁１７とが設けられている。また、湯張り管１８には、湯張り管１８の通水流量を検出する湯張り水量センサ２２と、湯張り管１８を開閉する湯張り弁１９とが備えられている。

そして、マイクロコンピュータ等により構成された電子ユニットである給湯コントローラ２０に、給湯器サーミスタ１６による温度検出信号と、給湯水量センサ２１による通水流量の検出信号と、湯張り水量センサ２２による通水流量の検出信号とが入力される。また、給湯コントローラ２０から出力される制御信号によって、バイパスサーボ１４と、水量サーボ１５と、バーナ１２と、湯張り弁１９の作動が制御される。

給湯コントローラ２０は、タンクコントローラ５０と通信可能に接続され、タンクコントローラ５０から加熱許可を指示する信号を受信したときに加熱許可状態となる。そして、給湯水量センサ２１により所定の下限流量以上の通水が検出されているときに、給湯器サーミスタ１６の検出温度が目標給湯温度となるように、バーナ１２の燃焼量を制御する加熱温調制御を実行する。また、タンクコントローラ５０から加熱禁止を指示する信号を受信したときに加熱禁止状態となり、加熱温調制御の実行が禁止される。

また、給湯コントローラ２０は、浴槽（図示しない）に所定量の湯を供給する湯張り運転を行なうとき（湯張りモード）には、湯張り弁１９を開弁して、湯張り水量センサ２２により検出される浴槽への湯の供給量を累積する。そして、浴槽への湯の供給量の累積値が前記所定量に達したときに、湯張り弁１９を閉弁して湯張り運転を終了する。

前記ヒートポンプコントローラ８０、タンクコントローラ５０、及び給湯コントローラ２０は、本発明における運転制御手段を構成するものである。

また、本実施形態においては、温水暖房機能及び風呂追焚き機能について省略したが、温水暖房機能を備える給湯システムを構築する場合には、例えば、図示しないが、湯沸し器１０に暖房用熱交換器とこれを加熱する暖房用バーナを追加して設け、暖房用熱交換器の出口管と入り口管との夫々に暖房端末の往き管と戻り管とを接続すればよい。更に、貯湯タンク３１に暖房熱交換用循環路を設け、液液熱交換器を介して暖房戻り管と熱交換を行えば、貯湯タンク３１の湯水に熱供給できて有利である。更に、暖房往き管に、液液熱交換器を介して風呂循環路と熱交換を行えば、風呂追焚き機能も得ることができる。

次に、タンクコントローラ５０の構成とその作動について説明する。タンクコントローラ５０は、図２に示すように、時計部５０ａと、タンク出湯量採取部５０ｂ（タンク出湯量採取手段）と、補正出湯量算出部５０ｃ（補正出湯量算出手段）と、記憶部５０ｄ（記憶手段）と、平均値算出部５０ｅ（平均値算出手段）と、総出湯量算出部５０ｆ（総出湯量算出手段）と、沸き上げ温度設定部５０ｇ（沸き上げ温度設定手段）と、目標貯湯量算出部５０ｈ（目標貯湯量算出手段）と、沸き上げ制御部５０ｉ（沸き上げ制御手段）とを機能的に備えている。

時計部５０ａは、現在時刻を出力する。タンク出湯量採取部５０ｂは、１日（２４時間）を４時間（単位時間）毎に６つの時間帯に区分し、各時間帯毎に、タンク水量センサ４３の出力を積算することによりこの値をタンク出湯量に対応するデータとして採取する。

なお、貯湯タンク３１に湯切れが生じた際の湯沸し器１０による給湯量もタンク出湯量として採取する。即ち、タンクコントローラ５０は、前述した通り貯湯タンク３１に湯切れが生じた場合に給湯コントローラ２０に加熱許可を指示する信号を送信するが、このとき、湯沸し器１０に対して貯湯タンク３１内の湯水を供給する。従って、湯沸し器１０による給湯時も、貯湯タンク３１は出湯しているのと同じ状態となる。そして、タンク出湯量採取部５０ｂは、タンク水量センサ４３の出力により、湯沸し器１０による給湯量も、タンク出湯量としてそのデータを採取する。こうすることにより、貯湯タンク３１に湯切れが生じても比較的正確にタンク出湯量を採取することができる。

データを採取する各時間帯（各採取時間帯）は、本実施の形態では、図３に示すように、１日の区切りを午前２時として、２：００≦現在時刻＜６：００（第１の時間帯）、６：００≦現在時刻＜１０：００（第２の時間帯）、１０：００≦現在時刻＜１４：００（第３の時間帯）、１４：００≦現在時刻＜１８：００（第４の時間帯）、１８：００≦現在時刻＜２２：００（第５の時間帯）、２２：００≦現在時刻＜２：００（第６の時間帯）の６区分とした。

補正出湯量算出部５０ｃは、各時間帯に採取されたタンク出湯量に第１の補正係数を乗じて各時間帯の補正タンク出湯量を算出する。補正タンク出湯量の算出に用いられる第１の補正係数は、ヒートポンプユニット６０による貯湯タンク３１の湯水の沸き上げ設定温度に対応するものである。

本実施形態においては、８５℃、７５℃、６５℃の３つの沸き上げ設定温度の何れかが選択されてヒートポンプユニット６０による沸き上げ運転が行われる。この沸き上げ設定温度は、初回運転時には７５℃に設定されており、それ以降は、後述する沸き上げ温度設定部５０ｇによって設定される。第１の補正係数は、本実施形態においては、沸き上げ設定温度７５℃を基準とし、沸き上げ設定温度が８５℃のときは「１．１７」が、沸き上げ設定温度が６５℃のときは「０．８３」が用いられる。なお、基準とする沸き上げ設定温度が７５℃のときの第１の補正係数は「１」である。

記憶部５０ｄは、補正出湯量算出部５０ｃで算出した補正タンク出湯量を各時間帯毎に７日分記憶する。記憶部５０ｄは、７日分で全４２個の補正タンク出湯量を記憶するが、各時間帯毎に最も新しい補正タンク出湯量が記憶されると、最も古い補正タンク出湯量が削除される。これにより、常に最新の７日間の補正タンク出湯量が記憶部５０ｄに記憶された状態となる。

平均値算出部５０ｅは、毎日２：００になると、記憶部５０ｄに記憶された補正タンク出湯量を用いて過去７日間の各時間帯毎の補正タンク出湯量の平均値（平均出湯量）を算出する。

補正タンク出湯量及び平均出湯量の算出は具体的には次のようにして行われる。図４を参照して、先ず、ＳＴＥＰ１で第１の時間帯のタンク出湯量がタンク出湯量採取部５０ｂにより採取される。

ＳＴＥＰ２で沸き上げ設定温度が８５℃でなく、ＳＴＥＰ３で沸き上げ設定温度が６５℃でない場合には、沸き上げ設定温度が７５℃であるため、ＳＴＥＰ４へ進んでタンク出湯量（タンク出湯量に第１の補正係数である１を掛けた値）を第１の時間帯の補正タンク出湯量とする。ＳＴＥＰ２で沸き上げ設定温度が８５℃のときには、ＳＴＥＰ５へ進んでタンク出湯量に第１の補正係数である１．１７を掛けた値を第１の時間帯の補正タンク出湯量とする。また、ＳＴＥＰ３で沸き上げ設定温度が６５℃のときには、ＳＴＥＰ６へ進んでタンク出湯量に第１の補正係数である０．８３を掛けた値を第１の時間帯の補正タンク出湯量とする。以上ＳＴＥＰ２〜ＳＴＥＰ６は補正出湯量算出部５０ｃの作動である。

次いで、ＳＴＥＰ７で記憶部５０ｃが第１の時間帯の補正タンク出湯量を記憶する。そして、ＳＴＥＰ８に進んで、平均値算出部５０ｅにより、過去７日間の第１の時間帯の補正タンク出湯量の平均値（平均出湯量）が算出される。その後、図示しないが、第２の時間帯〜第６の時間帯についても同様にＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ８が行われる。なお、各時間帯に対応する平均出湯量は、記憶部５０ｄに用意されている平均値用のエリアに記憶しておくことが可能とされている。

総出湯量算出部５０ｆは、１週間毎（７日経過毎）の２：００になると、記憶部５０ｄに記憶されている全時間帯の補正タンク出湯量を合計して総出湯量を算出する。

沸き上げ温度設定部５０ｇは、総出湯量算出部５０ｆにより算出された総出湯量に基づいて続く１週間のヒートポンプユニット６０による沸き上げ運転で用いる沸き上げ温度を設定する。この沸き上げ設定温度は、本実施形態においては、前述した通り、８５℃、７５℃、６５℃の３つの沸き上げ設定温度のなかから選択され、総出湯量が少ないほど低く設定されるようになっている。

目標貯湯量算出部５０ｈは、平均値算出部５０ｅで算出した各時間帯の平均給湯量を第２の補正係数で除して貯湯タンク３１の各時間帯毎の目標貯湯量を算出する。目標貯湯量の算出に用いる第２の補正係数は、沸き上げ温度設定部５０ｇが設定した沸き上げ温度に対応するものであって、補正タンク出湯量の算出に用いられる第１の補正係数と同じく、沸き上げ設定温度７５℃を基準とし（沸き上げ設定温度が７５℃とされたときの第２の補正係数を「１」とし）、沸き上げ設定温度が８５℃とされたときは「１．１７」が、沸き上げ設定温度が６５℃とされたときは「０．８３」が用いられる。ただし、第１の補正係数は、前述した通り、貯湯タンク３１からのタンク出湯量を採取している時点の沸き上げ設定温度に対応して選択されるものであるが、第２の補正係数は、これから１週間のヒートポンプユニット６０による沸き上げ運転で用いる沸き上げ設定温度に対応して選択されるものである点が第１の補正係数と異なっている。

目標貯湯量の算出は具体的には次のようにして行われる。図５を参照して、先ず、ＳＴＥＰ９で総出湯量算出部５０ｆにより１週間の総出湯量が算出される。次いで、ＳＴＥＰ１０で総出湯量が７００リットル以下であり、ＳＴＥＰ１１で総出湯量が５００リットル以上であるときには、ＳＴＥＰ１２へ進み、沸き上げ温度設定部５０ｇによって、続く１週間のヒートポンプユニット６０による沸き上げ温度が７５℃に設定される。そして、沸き上げ設定温度が７５℃とされたことにより、ＳＴＥＰ１３において、目標貯湯量算出部５０ｈが各時間帯の平均出湯量（各時間帯毎に図４のＳＴＥＰ８で算出された平均出湯量に第２の補正係数である１を掛けたもの）を各時間帯の目標貯湯量とする。

一方、ＳＴＥＰ１０で総出湯量が７００リットルを超えたときは、ＳＴＥＰ１４へ進み、沸き上げ温度設定部５０ｇによって、続く１週間のヒートポンプユニット６０による沸き上げ温度が８５℃に設定される。そして、沸き上げ設定温度が８５℃とされたことにより、ＳＴＥＰ１５において、目標貯湯量算出部５０ｈが各時間帯の平均出湯量を１．１７で除した値を各時間帯の目標貯湯量とする。また、ＳＴＥＰ１１で総出湯量が５００リットル未満のときは、ＳＴＥＰ１６へ進み、沸き上げ温度設定部５０ｇによって、続く１週間のヒートポンプユニット６０による沸き上げ温度が６５℃に設定される。そして、沸き上げ設定温度が６５℃とされたことにより、ＳＴＥＰ１７において、目標貯湯量算出部５０ｈが各時間帯の平均出湯量を０．８３で除した値を各時間帯の目標貯湯量とする。

沸き上げ温度設定部５０ｇは、ＳＴＥＰ１０及びＳＴＥＰ１１のように先週１週間の総出湯量に基づいて今週１週間の沸き上げ温度を設定するので、極めて簡単に季節に対応する沸き上げ温度を設定することができる。即ち、冬場は使用者が必要とする給湯量が増加するためにタンク出湯量が多くなり、これに対応させて高い沸き上げ温度（８５℃）を設定する。夏場は使用者が必要とする給湯量が減少するためにタンク出湯量が少なくなり、これに対応させて低い沸き上げ温度（６５℃）を設定する。こうすることで、不要な高い沸き上げ温度（８５℃）が夏場に設定されることが防止でき、エネルギの無駄な消費を抑制することができる。

また、沸き上げ設定温度に応じてタンク出湯量に前記第１の補正係数を掛けるので、タンク出湯量を採取している７日間の中で、沸き上げ設定温度が変更された場合であっても、補正タンク出湯量は、常に基準の沸き上げ設定温度（７５℃）のときに採取されたときのものに換算された量となる。そして、補正タンク出湯量から算出された平均出湯量を続く１週間に適用するときには、平均出湯量を前記第２の補正係数で除して目標貯湯量とすることにより、続く１週間の沸き上げ設定温度に合致した目標貯湯量を算出することができ、精度の高い目標貯湯量を簡単に得ることができる。

そして、図２に示す沸き上げ制御部５０ｉは、上述のようにして求められた各時間帯毎の目標貯湯量に対応する貯湯サーミスタが沸き上げ設定温度となるようにヒートポンプコントローラ８０に対して貯湯加熱指示信号を送信する。貯湯加熱指示信号を受信したヒートポンプコントローラ８０は、上述したように、循環ポンプ６５とヒートポンプ７０を作動させて貯湯タンク３１内の湯水の沸き上げ運転を行う。

ここで、データを採取する各時間帯の単位時間は４時間以外でもよいが、本実施の形態において１日を６つの時間帯に区分し、その起点を深夜２：００としたのは次の理由による。例えば、単位時間が２時間であると採取するデータ数が多くなって煩雑化する。単位時間が６時間であると、採取するデータ数は少ないがタンク出湯量に対応するデータが大きな値となる。また、単位時間は４時間として１日を６つの時間帯に区分し、その起点を深夜２：００とすれば、一般的な１日の生活サイクルのなかでタンク出湯量が最も多いと予想される時間帯（１８：００〜２２：００）を１つの時間帯に収めることができるという利点がある。

また、データの各採取時間帯の単位時間は、貯湯タンク３１の沸き上げ所要時間も考慮したものとなっている。即ち、前記単位時間は、全ての時間帯のなかで、最大の目標貯湯量を沸き上げるための所要時間（最大沸き上げ所要時間）よりも長い時間に設定される。そして、より好ましくは、貯湯タンク３１の最大貯湯量の沸き上げ所要時間よりも長い単位時間を採用する。これにより、何れの時間帯においても、貯湯タンク３１が湯切れ状態となることが防止できる。

ところで、タンク出湯量が採取された時間帯と同じ時間帯の開始時刻に貯湯タンク３１内の湯水の沸き上げ運転を開始すると、沸き上げに時間がかかるために当該時間帯での給湯が時間的に間に合わなくなるおそれがある。具体的には、１８：００〜２２：００の時間帯の目標貯湯量を１８：００から開始した沸き上げ運転で得ようとしても、例えば、貯湯タンク３１の最大貯湯量（本実施形態では１２０リットル）の沸き上げ所要時間が１時間必要であるため、１９：００以降でないと、貯湯タンク３１から十分な量の湯を供給することができない。

そこで、沸き上げ制御部５０ｉは、図３に示すように、各採取時間帯を２時間先行させた先行時間帯を制御のために設定し、この先行時間帯に設定対象となった採取時間帯に対応する目標貯湯量を適用して前記沸き上げ動作が行われるようにしている。

即ち、演算部５０ｄにより２：００に算出された各採取時間帯毎の目標貯等量は、最初の４時間（２：００〜６：００）の目標貯等量についてのみ当日の２：００〜４：００と翌日（２２時間後）の０：００〜２：００に分けて適用され、２番目の４時間（６：００〜１０：００）以降の各時間帯は、夫々当日の先行時間帯に適用される。

こうすることにより、採取時間帯の開示時刻に先立って貯湯タンク３１への目標貯湯量の貯湯が行え、採取時間帯で必要とされる給湯量を確実に確保することができる。また、先行時間帯で貯湯タンク３１の湯水の沸き上げを完了させても、先行時間帯と採取時間帯との間には２時間しかずれが無いので、貯湯タンク３１内の湯の自然放熱による温度低下を最小限に抑えることができる。

また、沸き上げ制御部５０ｉにおいては、各採取時間帯で採取したタンク出湯量から得られる７日毎の平均給湯量と沸き上げ設定温度との両方を加味した貯湯タンク３１の目標貯湯量を用いるので、各目標貯湯量は、実際に使用者が必要とする分の湯量を高い確率で十分に供給することができる。しかも、各目標貯湯量を、夫々の採取時間帯に対応する先行時間帯に適用するので、十分に自然放熱を抑えることができる。そして、使用者が、タンク出湯量を採取したときと同様な生活を繰り返していれば、実際に使用者が給湯を行う時間帯毎に貯湯タンク３１内の湯が使い切られるので無駄がなく、貯湯タンク３１内の湯の放熱時間が短いことと相俟って、夜間電気料金を適用することができない使用者（即ち、夜間であっても昼間と同じ従量制の電気料金を支払う所謂従量電灯契約が適用される使用者）であっても、ランニングコストを低く抑えることができる。

また、万一、使用者が貯湯タンク３１の目標貯湯量を超えて給湯を行った場合には、貯湯タンク３１が湯切れ状態となるが、この場合には、上述した通り前記タンクコントローラ５０が給湯コントローラ２０に対して加熱許可を指示する信号を送信して、湯沸し器１０による加熱温調制御が速やかに実行されるので、使用者が必要とする量の給湯を確実に行うことができる。

１…給水管、２…出湯管、Ｘ…接続部（接続箇所）、１０…湯沸し器、１２…バーナ、３１…貯湯タンク、５０ｂ…タンク出湯量採取部（タンク出湯量採取手段）、５０ｃ…補正出湯量算出部（補正出湯量算出手段）、５０ｄ…記憶部（記憶手段）、５０ｅ…平均値算出部（平均値算出手段）、５０ｆ…総出湯量算出部（総出湯量算出手段）、５０ｇ…沸き上げ温度設定部（沸き上げ温度設定手段）、５０ｈ…目標貯湯量算出部（目標貯湯量算出手段）、５０ｉ…沸き上げ制御部（沸き上げ制御手段）、６０…ヒートポンプユニット（加熱機）、７０…ヒートポンプ。

Claims (1)

1. 貯湯タンクと、該貯湯タンク内の湯水をヒートポンプにより加熱する加熱機と、前記貯湯タンク内の湯水を導出する出湯管と、前記貯湯タンク及び前記出湯管に接続された給水管と、前記出湯管と前記給水管との接続部より下流側の前記出湯管の途中に設けられ、前記出湯管を流れる湯水をバーナの燃焼により加熱する湯沸し器と、前記加熱機及び前記湯沸し器による給湯運転を制御する運転制御手段とを備える給湯システムにおいて、
   前記運転制御手段は、１日を単位時間毎に複数の時間帯に区分して各時間帯毎に貯湯タンクからの出湯量を採取するタンク出湯量採取手段と、該タンク出湯量採取手段により採取された各時間帯のタンク出湯量に、当該出湯量を採取したときの前記加熱機による貯湯タンクの湯水の沸き上げ温度に対応する第１の補正係数を乗じて各時間帯毎に補正タンク出湯量を算出する補正出湯量算出手段と、該補正出湯量算出手段により算出された各時間帯の補正タンク出湯量を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶した各時間帯の補正タンク出湯量を用い、１日毎の予め設定された時刻に、所定の日数における同一時間帯毎の平均出湯量を算出する平均値算出手段と、所定の日数毎の予め設定された時刻に、前記記憶手段に記憶した各時間帯の補正タンク出湯量の所定の日数間における総出湯量を算出する総出湯量算出手段と、前記加熱機による貯湯タンクの湯水の沸き上げ温度を、前記総出湯量算出手段により算出された総出湯量が少ないほど低く設定する沸き上げ温度設定手段と、前記平均値算出手段により算出した各時間帯の平均給湯量を、前記沸き上げ温度設定手段により設定された沸き上げ温度に対応する第２の補正係数で除して貯湯タンクの各時間帯毎の目標貯湯量を算出する目標貯湯量算出手段と、各時間帯における前記貯湯タンクが、前記目標貯等量算出手段により算出した目標貯湯量となるように前記加熱機による貯湯タンクの湯水の沸き上げ動作を制御する沸き上げ制御手段とを備えることを特徴とする給湯システム。

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