JP2011127816A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱ロスによる効率の低下を抑止することが可能な貯湯式給湯装置を提供すること。
【解決手段】制御装置１００は、電力コストが比較的安価な深夜時間帯に、１日の給湯に必要な給湯用熱量の学習値Ｑを貯湯タンク１内に貯えるようにヒートポンプ装置２を運転し、深夜時間帯以外の時間帯に、保温や追い焚き等の浴水加熱に合わせて、１日の浴水の加熱に必要な浴水加熱用熱量の学習値Ｑ１を貯湯タンク１内に貯えるようにヒートポンプ装置２を運転する。
【選択図】図１

Description

本発明は、給湯用の湯を貯湯タンク内に貯える貯湯式給湯装置に関する。

従来技術として、下記特許文献１に開示された貯湯式給湯装置がある。この貯湯式給湯装置では、過去の給湯実績に基づいて学習した１日の給湯に必要な給湯用熱量に加え、熱交換による浴槽内の浴水加熱に必要な１日の浴水加熱用熱量が、貯湯タンク内に貯えられるように、電力コストが比較的安価な深夜時間帯にヒートポンプ装置を運転するようになっている。

特開２００４−２００１３号公報

しかしながら、上記従来技術の貯湯式給湯装置では、熱交換によって浴水加熱を行うためには高温の湯（例えば７５℃以上の湯）を必要とするため、深夜時間帯に貯湯タンク内に高温の貯湯を行わねばならず、一般的に浴水の保温や追い焚きのために浴水加熱が行われることが多い夕方以降の時間帯までに貯湯タンクからの放熱によるロスが多いという問題がある。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、放熱ロスによる効率の低下を抑止することが可能な貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
内部に給湯用の湯を貯える貯湯タンク（１）と、
水を加熱して沸き上げ貯湯タンク（１）内に貯える湯とする沸き上げ加熱手段（２）と、
貯湯タンク（１）内の湯と熱交換によって浴水を加熱する浴水加熱手段（３０、３４）と、
沸き上げ加熱手段（２）の沸き上げ運転を制御する制御手段（１００）とを備え、
制御手段（１００）は、
電力コストに応じて定まる所定時間帯に、過去の給湯実績に基づく１日の給湯に必要な給湯用熱量（Ｑ）を貯湯タンク（１）内に貯えるように沸き上げ加熱手段（２）の第１運転（Ｓ１１６）を行い、
所定時間帯が終了した後浴水加熱手段（３０、３４）により浴水の加熱を完了する前に、浴水加熱手段（３０、３４）による１日の浴水の加熱に必要な浴水加熱用熱量（Ｑ１）を、浴水加熱手段（３０、３４）の熱交換特性に基づいて定まる所定温度の湯が有する熱量に加えて貯湯タンク（１）内に貯えるように沸き上げ加熱手段（２）の第２運転（Ｓ１２５、Ｓ１３５）を行うことを特徴としている。

これによると、電力コストに応じて定まる所定時間帯に沸き上げ加熱手段（２）の第１運転（Ｓ１１６）を行って、１日の給湯に必要な給湯用熱量（Ｑ）を貯湯タンク（１）内に貯え、所定時間帯が終了した後、浴水の加熱を完了する前に沸き上げ加熱手段（２）の第２運転（Ｓ１２５、Ｓ１３５）を行って、１日の浴水の加熱に必要な高温の浴水加熱用熱量（Ｑ１）を貯湯タンク（１）内に貯えることができる。このように、比較的高温の湯を沸き上げる第２運転（Ｓ１２５、Ｓ１３５）を所定時間帯が終了した後に行うので、浴水加熱手段（３０、３４）により浴水の加熱を行うまでの貯湯タンク（１）からの放熱ロスを低減し効率の低下を抑止することができる。

また、請求項２に記載の発明では、制御手段（１００）は、過去の浴水加熱実績に基づいて１日の浴水の加熱に必要な浴水加熱用熱量（Ｑ１）を決定し、決定した１日の浴水の加熱に必要な浴水加熱用熱量（Ｑ１）を、浴水加熱手段（３０、３４）の熱交換特性に基づいて定まる所定温度の湯が有する熱量に加えて貯湯タンク（１）内に貯えるように第２運転（Ｓ１２５、Ｓ１３５）を行うことを特徴としている。

これによると、沸き上げ加熱手段（２）の第２運転（Ｓ１２５、Ｓ１３５）では、過去の浴水加熱実績に基づいて決定した１日の浴水の加熱に必要な浴水加熱用熱量（Ｑ１）を高温湯で沸き上げるので、過剰な沸き上げを抑制して、残湯ロスを低減し効率の低下を抑止することができる。

また、請求項３に記載の発明では、制御手段（１００）は、第２運転の開始時刻（Ｔｅｓ２）を、第２運転における沸き上げ熱量（Ｑ１−Ｑ２）が少ないときのほうが遅くなるように、第２運転における沸き上げ熱量に応じて変更することを特徴としている。

これによると、沸き上げ加熱手段（２）の第２運転（Ｓ１２５、Ｓ１３５）の終了を、浴水加熱手段（３０、３４）により浴水の加熱を行う時刻に対応させることが可能である。したがって、第２運転（Ｓ１２５、Ｓ１３５）で沸き上げた湯が長時間貯留されることを防止でき、一層放熱ロスを低減し効率の低下を抑止することができる。

また、請求項４に記載の発明では、
制御手段（１００）は、
過去の給湯実績に基づく所定時間帯終了時から浴水加熱開始時までの給湯用熱量の第１推定使用熱量に対し、当日の給湯実績に基づく所定時間帯終了時から浴水加熱開始時までの給湯用熱量の第２推定使用熱量が少なく、かつ、第１推定使用熱量と第２推定使用熱量と差分の湯の温度が浴水加熱手段（３０、３４）による浴水加熱が可能な温度である場合には、
決定した１日の浴水の加熱に必要な浴水加熱用熱量（Ｑ１）から第１推定使用熱量と第２推定使用熱量との差分（Ｑ２）を減じた熱量を沸き上げるように第２運転（Ｓ１３５）を行うことを特徴としている。

これによると、浴水加熱手段（３０、３４）による浴水加熱を開始する時点における給湯用熱量が余剰であると推定され浴水加熱手段（３０、３４）での熱交換に利用可能である場合には、余剰熱量である第１推定使用熱量と第２推定使用熱量との差分（Ｑ２）を差し引いて沸き上げ加熱手段（２）の第２運転（Ｓ１３５）を行うことができる。したがって、過剰な沸き上げを抑制して、一層残湯ロスを低減し効率の低下を抑止することができる。

なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

本発明を適用した第１の実施形態における貯湯式給湯装置の概略構成を示す模式図である。 第１の実施形態における制御装置１００の沸き上げ制御の概略制御動作を示すフローチャートである。 第１の実施形態における制御装置１００の給湯用熱量沸き上げ制御の概略制御動作を示すフローチャートである。 第１の実施形態における制御装置１００の浴水加熱用熱量沸き上げ制御の概略制御動作を示すフローチャートである。 第１の実施形態における貯湯式給湯装置の作動例を示すタイムチャートである。 第２の実施形態における貯湯式給湯装置の概略構成を示す模式図である。 第２の実施形態における制御装置１００の浴水加熱用熱量沸き上げ制御の概略制御動作の一部を示すフローチャートである。 他の実施形態における貯湯式給湯装置の概略構成を示す模式図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１の実施形態）
図１は、本発明を適用した第１の実施形態における貯湯式給湯装置の概略構成を示す模式図である。

符号１を付した構成は、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、給湯用の湯を長時間に渡って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導入管１２が接続されている。

一方、貯湯タンク１の上部には上部導出口１３が設けられ、上部導出口１３には貯湯タンク１内の湯を導出するための給湯経路である導出管１４が接続されている。導出管１４には、図示を省略しているがサーミスタと流量カウンタとが設けられており、サーミスタは導出管１４を流れる高温の湯の温度情報を、流量カウンタは導出管１４を流れる高温の湯の流量情報を後述する制御装置１００に出力するようになっている。

導出管１４には、流量カウンタより下流側部に、導入管１２から分岐した給水配管２８の下流端が接続しており、この接続点には、導出管１４を流れる湯の量と給水配管２８を介して供給される水の量の比率を制御し、下流側にあるカラン、シャワー、風呂等の使用側端末に送る湯の温度を設定温度とするための混合バルブ２９が設けられている。

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１８が設けられ、貯湯タンク１の上部には、貯湯タンク１内に湯を吐出する吐出口１９が設けられている。吸入口１８と吐出口１９とは循環回路２０で接続されており、循環回路２０の一部はヒートポンプ装置２内に配置されている。

循環回路２０のヒートポンプ装置２内に配置された部分には、図示しない熱交換器が設けられており、吸入口１８から吸入した貯湯タンク１内の下部の水を高温冷媒との熱交換により加熱し、吐出口１９から貯湯タンク１内に戻すことにより貯湯タンク１内の水を沸き上げることができるようになっている。ヒートポンプ装置２は、本実施形態における沸き上げ加熱手段に相当する。

循環回路２０のヒートポンプ装置２の上流側および下流側には図示を省略したサーミスタが設けられ、貯湯タンク１内からヒートポンプ装置２へ流入する水の温度情報およびヒートポンプ装置２から貯湯タンク１内へ戻る湯の温度情報を後述する制御装置１００に出力するようになっている。

一方、浴槽４には、浴槽４内の浴水を循環する浴水循環回路３０が接続している。浴水循環回路３０は、貯湯タンク１内の上部に配設された熱交換器３１と、この熱交換器３１の上下両端と浴槽４とを接続する２本の配管３２、３３とからなっている。熱交換器３１は、本例では、螺旋形状の蛇管により構成されている。

浴水循環回路３０の上流側の配管３２には、循環ポンプ３４が配設され、循環ポンプ３４が作動すると、浴槽４内の浴水が熱交換器３１内を下部より上部に向かって流れ、貯湯タンク１内の湯と熱交換して加温されるようになっている。熱交換器３１を含む浴水循環回路３０および循環ポンプ３４からなる構成が、本実施形態における浴水加熱手段に相当する。そして、熱交換器３１が実質的な浴水加熱手段である。

貯湯タンク１の外壁面には、複数のサーミスタ６ａ〜６ｆが縦方向に間隔をあけて配置され、貯湯タンク１内の各水位レベルにおける温度情報を後述する制御装置１００に出力するようになっている。

本例では、貯湯容量３７０Ｌの貯湯タンク１の頂部より、サーミスタ６ａは１０Ｌ、サーミスタ６ｂは５０Ｌ、サーミスタ６ｃは１００Ｌ、サーミスタ６ｄは１８０Ｌ、サーミスタ６ｅは２７０Ｌ、サーミスタ６ｆは３３０Ｌの水位レベルの温度情報を検出するものであり、サーミスタ６ｃは、熱交換器３１の略下端位置の温度情報を検出するようになっている。

また、図１中の符号１００を付した構成は制御手段である制御装置であり、制御装置１００は、サーミスタ６ａ〜６ｆや図示を省略した他のサーミスタからの温度情報、図示を省略した流量カウンタからの流量情報および図示を省略した操作盤に設けられた操作スイッチからの信号等に基づいて、後述する手順にしたがってヒートポンプ装置２、混合バルブ２９、循環ポンプ３４等を制御するように構成されている。

次に、上記構成に基づき貯湯式給湯装置の作動について説明する。

図２は、制御装置１００の沸き上げ制御の概略制御動作を示すフローチャートであり、図３は、図２に示すステップＳ１１０の給湯用熱量の沸き上げ制御の概略制御動作を示すフローチャート、図４は、図２に示すステップＳ１２０の浴水加熱用熱量の沸き上げ制御の概略制御動作を示すフローチャートである。

図２に示すように、制御装置１００は、電力供給元との契約に基づく電力コストが安価な深夜時間帯（本発明における電力コストに基づいて定まる所定時間帯に相当）に、過去の給湯実績に基づいて学習した１日の給湯に必要な給湯用の熱量を貯湯タンク１内に貯えるように沸き上げる制御を実行し（ステップＳ１１０）、深夜時間帯以外の時間帯に、過去の浴水加熱実績に基づいて学習した１日の浴水加熱に必要な給湯用の熱量を貯湯タンク１内に貯えるように沸き上げる制御を実行する（ステップＳ１２０）。

図３に示すように、給湯用熱量沸き上げ制御を行うときには、制御装置１００は、時刻が２３時になったか否か、すなわち深夜時間帯になったか否か監視し（ステップＳ１１１）、深夜時間帯となったときには、過去の給湯実績に基づいて学習した１日の給湯に必要な熱量Ｑを算出する（ステップＳ１１２）。

具体的には、直近１日の給湯使用熱量の実績値（導出管１４に設けた図示しないサーミスタおよび流量カウンタからの情報に基づく実績値）を学習値に反映するとともに、８日前となった実績値を削除し、過去直近７日の平均給湯熱量に標準偏差熱量（例えばσ）を加えた学習熱量Ｑを算出する。

そして、使用給湯熱量実績値に基づく学習値は、１日あたりの熱量ばかりでなく、１日の時間経過に応じた使用給湯熱量実績値も学習値に反映している。すなわち、制御装置１００は、貯湯タンク１内への１日あたりの目標給湯用蓄熱量および時間経過に対する使用給湯熱量を学習している。

制御装置１００は、ステップＳ１１２を実行したら、貯湯タンク１の容量と給水温度（もしくは外気温度）とに基づいて学習熱量Ｑをヒートポンプ装置２で沸き上げる際の沸き上げ温度Ａを算出する（ステップＳ１１３）。このとき、サーミスタ６ａ〜６ｆの温度情報に基づいて現時点における貯湯タンク１内に貯えられている残湯の熱量を算出し、これも加味して学習熱量Ｑを蓄熱するものであればよい。また、学習熱量Ｑには、貯湯タンク１からの放熱量等を加味することが好ましい。

ステップＳ１１３を実行したら、学習熱量Ｑに基づいて、深夜時間帯におけるヒートポンプ装置２の沸き上げ運転開始時刻Ｔｓｔ（深夜時間帯が終了する７時もしくは７時の若干前に沸き上げ運転が終了するための運転開始時刻）を算出する（ステップＳ１１４）。そして、時刻が沸き上げ運転開始時刻Ｔｓｔになったか否か監視し（ステップＳ１１５）、沸き上げ運転開始時刻Ｔｓｔになったら、ヒートポンプ装置２の運転を開始して沸き上げ温度Ａでの沸き上げを行う（ステップＳ１１６）。

ヒートポンプ装置２の運転を継続し、沸き上げが完了もしくは深夜時間帯の終了時刻である７時となったら（ステップＳ１１７）、ヒートポンプ装置２の沸き上げ運転を停止する（ステップＳ１１８）。ステップＳ１１７における沸き上げ完了の判定は、貯湯タンク１下部のサーミスタ（例えばサーミスタ６ｆ）の検出温度で行ってもよいし、例えば、サーミスタ６ａ〜６ｆの検出値に基づいて、学習熱量Ｑを蓄熱した時点で沸き上げ完了を判定してもよい。

ステップＳ１１８で沸き上げ運転を停止するまで継続するステップＳ１１６のヒートポンプ装置２の沸き上げ運転が、本発明で言うところの沸き上げ加熱手段の第１運転に相当する。

以上のように、深夜時間帯における給湯用熱量の沸き上げ制御を完了したら、制御装置１００は、次に、図４に示す浴水加熱用熱量の沸き上げ制御を行う。

図４に示すように、浴水加熱用熱量沸き上げ制御を行うときには、制御装置１００は、過去の浴水加熱実績に基づいて学習した浴水加熱開始時刻Ｔｅｓを算出する（ステップＳ１２１）。

具体的には、直近１日の浴水保温や追い焚き等の浴水加熱を行った時間（例えば循環ポンプ３４が運転された時間）および浴水加熱に用いた熱量の実績値（例えば循環ポンプ３４運転中における浴水循環回路３０に設けた図示しないサーミスタからの情報もしくはサーミスタ６ａ〜６ｆからの情報に基づく実績値）を学習値に反映するとともに、８日前となった実績値を削除し、過去直近７日の浴水加熱開始時刻のうち最も早い浴水加熱開始時刻Ｔｅｓを算出する。ただし、浴水加熱時間のバラツキが大きい場合（例えば、２時間以上浴水加熱の時間が変動している場合）は、風呂湯張り開始時刻を浴水加熱開始時刻Ｔｅｓとしてもよい。

ステップＳ１２１を実行したら、浴水加熱開始時刻Ｔｅｓの所定時間前（本例では１時間前）になったか否か監視する（ステップＳ１２２）。浴水加熱開始時刻Ｔｅｓの所定時間前になったら、深夜時間帯終了時からその時点までの給湯用熱量の使用実績値（すなわち実績給湯熱量）を求め、実績給湯熱量が図３のステップＳ１１２で学習した時間経過に対する使用給湯熱量（すなわち予想使用給湯熱量）よりも小さいか否か判断する（ステップＳ１２３）。

実績給湯熱量が予想使用給湯熱量以上である場合（ステップ１２３においてＮＯと判断した場合）には、給湯用に蓄熱した熱量に余剰が発生していないということであるので、ステップＳ１２４へ進み、浴水加熱開始時刻Ｔｅｓになったか否か監視する。

浴水加熱開始時刻Ｔｅｓになったら、ヒートポンプ装置２の運転を開始して、浴水循環回路３０に浴水を循環して熱交換器３１で浴水を加熱可能な基準温度（例えば、効率よく熱交換可能な下限温度）である所定温度Ｂ以上かつ所定容量（熱交換に用いることが可能な貯湯タンク内の湯の容積）での１日の浴水加熱に必要な熱量Ｑ１から沸き上げ温度Ｃを算出し、沸き上げ温度Ｃで沸き上げを行う（ステップＳ１２５）。ここでは、１日の浴水加熱に必要な熱量Ｑ１を、例えば、ステップ１２１で学習した過去直近７日の平均浴水加熱用熱量に標準偏差熱量（例えばσ）を加えた熱量とし、この熱量Ｑ１を貯湯タンク１内の上部の所定容積（例えば、熱交換器３１の下端より上方部の容積である１００Ｌ）に蓄熱するものとして、この上部所定容積と浴水を加熱可能な基準温度である所定温度Ｂ（例えば７５℃）とに基づいて沸き上げ温度Ｃを決定している。

換言すれば、貯湯タンク１内の上部所定容積に、浴水循環回路３０に浴水を循環して熱交換器３１で浴水を加熱する際の熱交換特性に基づいて定まる基準温度である所定温度Ｂの湯が有する熱量に１日の浴水加熱に必要な熱量Ｑ１を加えた熱量を貯えるように、沸き上げ温度Ｃを決定する。

沸き上げ温度Ｃを決定する際の所定容積は、熱交換器３１の下端より上方部の容積に限定されるものではなく、例えば、浴水加熱用の学習熱量Ｑ１が非常に大きく、上記所定容量では沸き上げ可能温度（例えば、９０℃）を超えてしまう場合には、容量を増大させてもかまわない。また、例えば、予想給湯熱量が非常に小さい場合には、容量を減少させてもかまわない。

なお、ステップＳ１２５の実行は、浴水加熱開始時刻Ｔｅｓになったときに限定されず、例えば、浴水加熱開始時刻Ｔｅｓより所定時間前であってもかまわない。また、例えば、浴槽４内への給湯、すなわち湯張り動作に基づいて判断するものであってもよい。また、給湯使用量が比較的多い所謂ピーク時間帯（例えば、１７時〜２３時）の開始時刻（すなわち１７時）としてもかまわない。

また、ステップＳ１２５でヒートポンプ装置２を運転する際の沸き上げ温度Ｃは、蓄熱容積と熱交換器３１での浴水加熱特性に基づく所定温度Ｂとに基づいて決定するものに限定されず、例えば、蓄熱容積のみで決定してもかまわない。また、沸き上げ温度Ｃは、例えば予め定めた一定温度としてもかまわない。なお、予め定めた温度を外気温度で補正するものであってもよい。

ヒートポンプ装置２の運転を継続し、沸き上げが完了したら（ステップＳ１２９）、ヒートポンプ装置２の沸き上げ運転を停止する（ステップＳ１４０）。ステップＳ１２９における沸き上げ完了の判定は、貯湯タンク１上部のサーミスタ（例えばサーミスタ６ｃ）の検出温度で行ってもよいし、例えば、サーミスタ６ａ〜６ｃの検出値に基づいて、学習熱量Ｑ１を蓄熱した時点で沸き上げ完了を判定してもよい。また、ヒートポンプ装置２の沸き上げ運転が一定時間経過した時点で完了してもかまわない。

ステップＳ１２３において、実績給湯熱量が予想給湯熱量未満である場合（ステップ１２３においてＹＥＳと判断した場合）には、給湯用に蓄熱した熱量に余剰が発生しているということであるので、この余剰の熱量を有する湯が熱交換器３１において浴水を熱交換加熱できる温度であるか否か判断する（ステップＳ１３０）。浴水を熱交換で加熱できる温度未満であると判断した場合（ステップＳ１３０においてＮＯと判断した場合）には、ステップＳ１２４へ進む。

一方、ステップＳ１３０において、浴水を熱交換で加熱できる温度以上であると判断した場合には、１時間後（すなわち浴水加熱開始時刻Ｔｅｓ）における浴水加熱可能熱量Ｑ２を推定算出する（ステップＳ１３１）。具体的には、深夜時間帯終了時から浴水加熱開始時刻Ｔｅｓまでの給湯用熱量の使用実績値（本発明で言うところの第２推定使用熱量に相当）を推定し、図３のステップＳ１１２で学習した時間経過に対する使用給湯熱量から求められる深夜時間帯終了時から浴水加熱開始時刻Ｔｅｓまでの給湯用熱量の使用学習値（本発明で言うところの第１推定使用熱量に相当）から減算して、浴水加熱可能熱量Ｑ２を推定算出する。

ステップＳ１３１を実行したら、貯湯タンク１内上部の所定容量と熱交換器３１での浴水加熱特性に基づく所定温度Ｂから沸き上げ温度Ｃを算出し、１日の浴水加熱に必要な熱量Ｑ１から浴水加熱可能熱量Ｑ２を減じた熱量Ｑ１−Ｑ２を算出した沸き上げ温度Ｃで沸き上げる沸き上げ開始時刻Ｔｅｓ２を算出する（ステップＳ１３２）。ここでは、ヒートポンプ装置２で沸き上げる浴水加熱用の熱量を熱量Ｑ１よりもＱ２だけ少なくできるので、ヒートポンプ装置２で沸き上げる浴水加熱用の湯の貯留時間を極力短くするために、沸き上げ熱量が少ないときほど沸き上げ運転の開始を遅らせるように、前述の沸き上げ開始時刻Ｔｅｓよりも遅い沸き上げ開始時刻Ｔｅｓ２を算出して設定する。

ステップＳ１３２を実行したら、浴水加熱開始時刻Ｔｅｓ２になったか否か監視する（ステップＳ１３４）。浴水加熱開始時刻Ｔｅｓ２になったら、ヒートポンプ装置２の運転を開始して、沸き上げ温度Ｃで１日の浴水加熱に必要な熱量Ｑ１を蓄熱するために熱量Ｑ１−Ｑ２の沸き上げを行う（ステップＳ１３５）。ステップＳ１３５における沸き上げ温度Ｃは、前述のステップＳ１２５と同様の考え方で決定することができる。

ヒートポンプ装置２の運転を継続し、沸き上げが完了したら（ステップＳ１３９）、ヒートポンプ装置２の沸き上げ運転を停止する（ステップＳ１４０）。ステップＳ１３９における沸き上げ完了の判定は、貯湯タンク１上部のサーミスタ（例えばサーミスタ６ｂもしくは６ｃ）の検出温度で行ってもよいし、例えば、サーミスタ６ａ〜６ｃの検出値に基づいて、学習熱量Ｑ１を蓄熱した時点で沸き上げ完了を判定してもよい。また、ヒートポンプ装置２の沸き上げ運転が一定時間経過した時点で完了してもかまわない。

ステップＳ１２９で沸き上げ運転を停止するまで継続するステップＳ１２５のヒートポンプ装置２の沸き上げ運転、および、ステップＳ１３９で沸き上げ運転を停止するまで継続するステップＳ１３５のヒートポンプ装置２の沸き上げ運転が、本発明で言うところの沸き上げ加熱手段の第２運転に相当する。

したがって、制御手段である制御装置１００は、過去の給湯実績に基づく所定時間帯終了時から浴水加熱開始時までの給湯用熱量の第１推定使用熱量に対し、当日の給湯実績に基づく所定時間帯終了時から浴水加熱開始時までの給湯用熱量の第２推定使用熱量が少なく、かつ、第１推定使用熱量と第２推定使用熱量と差分の湯の温度が浴水加熱手段の熱交換器３１による浴水加熱が可能な温度である場合には、１日の浴水の加熱に必要な浴水加熱用熱量から第１推定使用熱量と第２推定使用熱量との差分を減じた熱量Ｑ１−Ｑ２を沸き上げるように、ステップＳ１３５を実行して第２運転を行うと言える。

また、ステップＳ１３５を実行する前に、ステップＳ１３２、Ｓ１３４を実行することで、制御装置１００は、ステップＳ１３５の第２運転の開始時刻Ｔｅｓ２を、第２運転における沸き上げ熱量が少ないときのほうが遅くなるように、第２運転における沸き上げ熱量に応じて変更すると言える。

上述の構成および作動によれば、制御装置１００は、電力コストが比較的安価な深夜時間帯に、１日の給湯に必要な給湯用熱量の学習値Ｑを貯湯タンク１内に貯えるようにヒートポンプ装置２を運転し、深夜時間帯以外の時間帯に、保温や追い焚き等の浴水加熱に合わせて、１日の浴水の加熱に必要な浴水加熱用熱量の学習値Ｑ１を貯湯タンク１内に貯えるようにヒートポンプ装置２を運転する。

図５に本実施形態の貯湯式給湯装置の作動例を示す。図５下段の給湯・湯張り出湯熱量を確保するように、上段左方部に示す２３時から７時までの深夜時間帯にヒートポンプ装置２を運転して給湯・湯張り分の蓄熱を行い、中段の浴槽保温・追い焚き熱量を確保するように、上段右方部に示す１７時以降のピーク時間帯にヒートポンプ装置２を運転して保温・追い焚き分の蓄熱を行うことができる。

したがって、給湯用の湯に比較して高温の湯を必要とする浴水加熱用の熱量を確保するヒートポンプ装置２の沸き上げ運転（第２運転）を、深夜時間帯以外に浴水加熱に合わせて行うことができる。このように、浴水加熱用熱量の確保を深夜時間帯以外で行うことで、ピーク時間帯に行われることが多い浴水加熱までの貯湯タンク１からの放熱ロスを低減して、給湯装置の効率の低下を抑止することができる。

この場合、沸き上げ運転は、貯湯タンク１下部のほぼ給水温度である水を貯湯タンク１上部へ所定温度Ｂ以上となるように沸き上げるため、浴水加熱に利用できなかった温度以下（例えば６０℃以下）の湯は余分な沸き上げと見えるが、深夜時間帯に給湯用の熱量Ｑを沸き上げる際、この熱量分を含んだ残熱量は、深夜時間帯に沸き上げられる熱量Ｑから差し引かれるし、浴水加熱を実行した以降から深夜時間帯間での放熱ロスは、残湯量も少なく時間も短いので熱ロスは少なくなる。

また、浴水加熱用の熱量の蓄熱も、過去の浴水加熱実績に基づく１日の浴水の加熱に必要な学習値を貯えるようにしているので、過剰な沸き上げを抑制して、残湯ロスを低減することができる。

さらに、浴水加熱用の熱量の蓄熱する際に、給湯用として蓄熱した熱量のうち利用可能な余剰熱量がある場合には、この余剰熱量分を差し引いてヒートポンプ装置２の沸き上げ運転を行うことができる。したがって、これによっても過剰な沸き上げを抑制して、一層残湯ロスを低減することができる。

また、浴水加熱用の熱量の蓄熱するためのヒートポンプ装置２の運転開始時刻を、沸き上げ熱量が少ないときのほうが遅くなるように、沸き上げ熱量に応じて変更している。したがって、浴水加熱用熱量を蓄熱するために沸き上げた湯が長時間貯留されることを防止でき、一層放熱ロスを低減して、一層効率の低下を抑止することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図６および図７に基づいて説明する。

本第２の実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、貯湯タンク１の中間部からも給湯用水を出湯可能とした点が異なる。なお、第１の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。

図６に示すように、本実施形態では、貯湯タンク１の中間部には中間部導出口２１が設けられおり、中間部導出口２１には貯湯タンク１内の湯を導出するための給湯経路である導出管２２（中間出湯配管）が接続されている。導出管２２は、上部導出口２０に接続する導出管１４に混合バルブ２９よりも上流側で合流しており、その合流点には、上部導出口１３から導出される高温の湯の量（出湯量）と中間部導出口２１から導出される中温の湯の量（出湯量）との比率を制御するための混合バルブ２３が設けられている。

混合バルブ２３に代えて、貯湯タンク１からの出湯経路を上部導出口１３から経路と中間部導出口２１からの経路との間で選択的に切り替える切替バルブを採用することもできる。図６では図示を省略した制御装置１００は、混合バルブ２３も制御するようになっている。なお、本実施形態の給湯装置では、貯湯タンク１に設けられた複数のサーミスタのうちの１つ（例えばサーミスタ６ｃ）が、中間部導出口２１とほぼ同じ高さに配設され、導出管２２からの出湯温度を検出できるようになっている。

次に、上記構成の本実施形態の貯湯式給湯装置の作動について説明する。図７は、浴水加熱用熱量の沸き上げ制御の概略制御動作の一部を示すフローチャートである。

図７に示すように、制御装置１００は、ステップＳ１２５を実行すると、給湯経路を導出管２２側（中間出湯側）に切り替える（ステップＳ１２６）。そして、図示しない操作盤等が操作されて浴槽４への湯張りの要求があるか否か監視する（ステップＳ１２７）。湯張りの要求があった場合には、貯湯タンク１の中間部から導出管２２を介して、上部の高温の湯よりも温度が低い低温の湯（中温の湯）を優先的に出湯する（ステップＳ１２８）。ステップＳ１２９で沸き上げを完了するまでステップＳ１２７で監視を継続し、湯張りの要求があった場合にはステップＳ１２８を実行する。

また、制御装置１００は、ステップＳ１３５を実行すると、ステップＳ１２５を実行した後のステップＳ１２６、Ｓ１２７、Ｓ１２８と同様に、ステップＳ１３６、Ｓ１３７、Ｓ１３８を実行する。

ステップＳ１２８、Ｓ１３８において貯湯タンク１の中間部から優先的に出湯して浴槽４内に湯張りする際に、出湯温度が湯張り温度に満たない場合には、混合バルブ２３の開度比を調節して上部導出口１３からも出湯し湯張り温度を調整することも可能であるが、貯湯タンク１の中間部導出口２１のみから湯張り温度に満たない湯を出湯して湯張りを行い、湯張り完了後に、追い焚きによって設定温度まで昇温するものであってもよい。バルブが混合バルブ２２ではなく切替バルブの場合も同様の制御を行うことができる。

ステップＳ１２６、Ｓ１３６を実行して出湯前に予め給湯用水の出湯経路を導出管２２側に切り替えておくのは、浴槽４への湯張り以外のカランやシャワー等からの出湯時に、導出管１４から高温の湯が出湯されて高温の湯が減少してしまったり、給湯温度が不安定になってしまったりすることを防止するためである。カランやシャワー等の端末からの出湯は、ユーザによる端末側での操作により行われ、端末側操作により出湯が開始された後に、制御装置１００が出湯経路を導出管１４側から導出管２２側に切り替える場合には、切替時間の過渡期には上記のような不具合を防止することができない。

また、本実施形態の貯湯式給湯装置では、浴水加熱用熱量を沸き上げる際の沸き上げ温度Ｃを決定する際の所定容積は、中間部導出口２１よりも上方の容積とすることが好ましい。

上述の構成および作動によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、深夜時間帯に給湯用熱量と浴水加熱用熱量を蓄熱するようにヒートポンプ装置２を運転し、貯湯タンク１内の上部に浴水加熱用の高温の湯を貯留し、中間部導出口２１よりも下部に給湯用の中温の湯を貯留した場合には、給湯量が予想より大きいときに浴水加熱用の高温の湯が使用されてしまい、追い焚きや保温の機能が十分に発揮できないという問題があるが、本実施形態の貯湯式給湯装置によれば、このような不具合を防止することが可能である。

（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

上記各実施形態では、ステップＳ１２５およびステップＳ１３５で行うヒートポンプ装置２による浴水加熱用熱量の沸き上げ運転を、ステップＳ１２１で求めた最も早いと予想される浴水加熱開始時刻Ｔｅｓから、もしくは沸き上げ熱量に応じて補正した浴水加熱開始時刻Ｔｅｓ以降の補正時刻から行っていたが、これに限定されるものではない。ヒートポンプ装置２による浴水加熱用熱量の沸き上げ運転は、深夜時間帯が終了した後、保温や追い焚き等の浴水加熱が終了する前に行うものであればよい。

また、上記各実施形態では、１日に必要な浴水加熱用熱量Ｑ１を学習して決定していたが、これに限定されるものではなく、例えば、季節ごとに設定した所定熱量としてもかまわない。

また、上記各実施形態では、貯湯タンク１内の湯との熱交換により浴水を加熱するための熱交換器３１は、貯湯タンク１内に配設されていたが、これに限定されるものではない。例えば、図８に示すように、熱交換器２３１を貯湯タンク１の外部に設け、貯湯タンク１の上部から中間部へ貯湯タンク１外部を循環する循環回路２３０を流れる湯と、浴水循環回路３０を流れる浴水との間で熱交換するものであってもよい。図８に示した貯湯式給湯装置は、上記第２の実施形態の変形例であるが、上記第１の実施形態の貯湯式給湯装置であっても、熱交換器２３１を採用することができる。

また、上記各実施形態では、沸き上げ加熱手段はヒートポンプ装置２であったが、これに限定されるものではなく、例えば、電気ヒータ等であってもかまわない。

１ 貯湯タンク
２ ヒートポンプ装置（沸き上げ加熱手段）
４ 浴槽
３０ 浴水循環回路（浴水加熱手段の一部）
３１ 熱交換器
３４ 循環ポンプ（浴水加熱手段の一部）
１００ 制御装置（制御手段）

Claims (4)

1. 内部に給湯用の湯を貯える貯湯タンク（１）と、
   水を加熱して沸き上げ前記湯とする沸き上げ加熱手段（２）と、
   前記貯湯タンク（１）内の湯と熱交換によって浴水を加熱する浴水加熱手段（３０、３４）と、
   前記沸き上げ加熱手段（２）の沸き上げ運転を制御する制御手段（１００）とを備え、
   前記制御手段（１００）は、
   電力コストに応じて定まる所定時間帯に、過去の給湯実績に基づく１日の給湯に必要な給湯用熱量（Ｑ）を前記貯湯タンク（１）内に貯えるように前記沸き上げ加熱手段（２）の第１運転（Ｓ１１６）を行い、
   前記所定時間帯が終了した後前記浴水加熱手段（３０、３４）により浴水の加熱を完了する前に、前記浴水加熱手段（３０、３４）による１日の浴水の加熱に必要な浴水加熱用熱量（Ｑ１）を、前記浴水加熱手段（３０、３４）の熱交換特性に基づいて定まる所定温度の湯が有する熱量に加えて前記貯湯タンク（１）内に貯えるように前記沸き上げ加熱手段（２）の第２運転（Ｓ１２５、Ｓ１３５）を行うことを特徴とする貯湯式給湯装置。
2. 前記制御手段（１００）は、過去の浴水加熱実績に基づいて前記１日の浴水の加熱に必要な浴水加熱用熱量（Ｑ１）を決定し、決定した前記１日の浴水の加熱に必要な浴水加熱用熱量（Ｑ１）を、前記浴水加熱手段（３０、３４）の熱交換特性に基づいて定まる所定温度の湯が有する熱量に加えて前記貯湯タンク（１）内に貯えるように前記第２運転（Ｓ１２５、Ｓ１３５）を行う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（１００）は、前記第２運転の開始時刻（Ｔｅｓ２）を、前記第２運転における沸き上げ熱量（Ｑ１−Ｑ２）が少ないときのほうが遅くなるように、前記第２運転における沸き上げ熱量に応じて変更することを特徴とする請求項２に記載の貯湯式給湯装置。
4. 前記制御手段（１００）は、
   過去の給湯実績に基づく前記所定時間帯終了時から浴水加熱開始時までの給湯用熱量の第１推定使用熱量に対し、当日の給湯実績に基づく前記所定時間帯終了時から浴水加熱開始時までの給湯用熱量の第２推定使用熱量が少なく、かつ、前記第１推定使用熱量と前記第２推定使用熱量と差分の湯の温度が前記浴水加熱手段による浴水加熱が可能な温度である場合には、
   前記決定した前記１日の浴水の加熱に必要な浴水加熱用熱量（Ｑ１）から前記第１推定使用熱量と前記第２推定使用熱量との差分（Ｑ２）を減じた熱量を沸き上げるように前記第２運転（Ｓ１３５）を行うことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の貯湯式給湯装置。

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