JP2013224793A - 貯湯式給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】給湯運転時のランニングコストを低減することができる貯湯式給湯システムを提供する。
【解決手段】貯湯タンク１１内の給水温度の水を外気温度周囲温度の下でヒートポンプ５１により所定の沸かし上げ温度まで加熱した後に、貯湯タンク１１から給湯管１３に供給される沸かし上げ温度の湯水を、給湯器８７により設定温度まで加熱して給湯管１３に出湯する給湯運転を想定して、該想定した給湯運転におけるヒートポンプ５１のランニングコストと給湯器８７のランニングコストの合計コストが、最も低くなる沸かし上げ温度である最低ランニングコスト温度を決定する最低ランニングコスト温度決定部１２２を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、貯湯タンク内の湯水をヒートポンプにより加熱する貯湯装置と、補助熱源機を備えた給湯システムに関する。

従来より、貯湯タンク内の湯水をヒートポンプにより加熱する貯湯装置の貯湯タンクの下流側に、瞬間加熱式の給湯器（補助熱源機）を接続し、出湯時に貯湯タンク内の湯温が低下したときに、瞬間加熱式の給湯器を作動させて貯湯タンクからの湯を昇温する貯湯式給湯システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された貯湯式給湯システムにおいては、給湯用の同一熱量を得るために必要となる一次エネルギー量が、給湯器を作動させるときよりもヒートポンプを作動させるときの方が大きくなる場合には、貯湯タンク内の熱量が少なくなってもヒートポンプを作動させないようにして、一次エネルギー消費量を低減している。

特開２００９−２７５９５８号公報

上記特許文献１に記載された貯湯式給湯システムにおいては、給湯用の同一熱量を得るために必要となる給湯器とヒートポンプの一次エネルギー量を比較して、ヒートポンプを作動させるか否かを決定している。しかしながら、使用者にとっては、一次エネルギー消費量の低減よりも、ランニングコスト（貯湯式給湯システムの作動に伴う電気、ガス等の使用料金）の低減の方に関心がある場合がある。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、給湯運転時のランニングコストを低減することができる貯湯式給湯システムを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、
下部に給水管が接続されると共に上部に給湯管が接続され、該給水管から供給される水が貯められる貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの下部と上部を接続したタンク循環路と、前記貯湯タンクの下部に貯まった水を該タンク循環路を介して前記貯湯タンクの上部に循環させるタンク循環ポンプと、該タンク循環ポンプの作動により該タンク循環路内を流通する水を加熱するヒートポンプとを有するヒートポンプユニットと、
前記給湯管の途中に設けられて、前記貯湯タンクから前記給湯管に供給される湯水を加熱する補助熱源機と
を備えた貯湯式給湯システムにおいて、
前記給水管から前記貯湯タンクへの給水温度を検出する給水温度センサと、
前記ヒートポンプの周囲温度を検出する周囲温度センサと、
前記貯湯タンク内の前記給水温度の水を、前記周囲温度の下で前記ヒートポンプユニットにより、前記貯湯式給湯システムの設定温度よりも所定温度高く設定された目標給湯温度以下の沸かし上げ温度まで加熱した後に、前記貯湯タンクから前記給湯管に供給される湯水を、前記補助熱源機により該設定温度まで加熱して前記給湯管に出湯する給湯運転を想定して、該想定した給湯運転における前記ヒートポンプのランニングコストと前記補助熱源機のランニングコストの合計コストが、最も低くなる前記沸かし上げ温度である最低ランニングコスト温度を決定する最低ランニングコスト温度決定部と、
前記貯湯タンクの湯切れを検知したときに、前記貯湯タンク内の湯水を前記ヒートポンプユニットにより前記最低ランニングコスト温度まで加熱した後に、前記貯湯タンクから前記給湯管に供給される湯水を前記補助熱源機により前記設定温度まで加熱して、前記給湯管に供給する第１給湯運転を実行する給湯制御部と
を備えたことを特徴とする（第１発明）。

第１発明によれば、前記最低ランニングコスト温度決定部は、前記給水温度センサにより検出される前記給水管から前記貯湯タンクへの給水温度と、前記周囲温度センサにより検出される前記ヒートポンプの周囲温度とに基づいて、前記設定温度での給湯を行うときに、前記ヒートポンプと前記補助熱源機のトータルのランニングコストが最も低くなる前記貯湯タンク内の湯水の沸かし上げの想定温度である前記最低ランニングコスト温度を決定する。

そして、前記給湯制御部は、前記貯湯タンク内の湯水を前記ヒートポンプユニットにより前記最低ランニングコスト温度まで加熱した後に、前記貯湯タンクから前記給湯管に供給される湯水を、前記補助熱源機により前記設定温度まで加熱して前記給湯管に供給する前記第１給湯運転を実行する。これにより、トータルのランニングコストが最も低くなると想定される作動条件により前記ヒートポンプと前記補助熱源機を作動させて、ランニングコストを低減した給湯運転を実行することができる。

なお、ランニングコストとは、前記ヒートポンプ及び前記補助熱源機の作動に必要な料金（電気料金、ガス料金等）をいう。また、前記ヒートポンプと前記補助熱源機のトータルのランニングコストが最も低くなる前記最低ランニングコスト温度とは、絶対的な意味でランニングコストが最も低くなる温度の他に、ある検討範囲内で相対的にランニングコストが最も低くなる温度も含むものである。

また、第１発明において、
前記最低ランニングコスト温度決定部は、前記貯湯タンク内の湯水の沸かし上げの想定温度を、前記目標給湯温度以下の第１温度範囲内で変更して、変更した温度を選択した場合の、前記貯湯タンク内の前記給水温度の水を該想定温度まで昇温するために必要な、前記周囲温度下での前記ヒートポンプのランニングコストの想定値である第１ランニングコストと、前記貯湯タンクから前記給湯管に供給される該想定温度の湯水を、前記設定温度まで昇温するために必要な前記補助熱源機のランニングコストの想定値である第２ランニングコストとをそれぞれ算出し、前記第１ランニングコストと前記第２ランニングコストとの合計コストが最も低くなる前記想定温度を、前記最低ランニングコスト温度に決定することを特徴とする（第２発明）。

第２発明によれば、前記貯湯タンク内の水の沸かし上げの想定温度を前記第１温度範囲内で変更して、各想定温度に対する前記第１ランニングコストと前記第２ランニングコストを算出することにより、前記最低ランニングコスト温度を容易に決定することができる。

また、第１発明又は第２発明において、
前記給湯制御部は、前記貯湯タンク内の前記給水温度の水を前記最低ランニングコスト温度まで前記ヒートポンプユニットにより加熱するときに、前記貯湯タンク内の前記給水温度の水を、段階的に上昇させて前記最低ランニングコスト温度まで前記ヒートポンプユニットにより加熱することを特徴とする（第３発明）。

第３発明によれば、詳細は後述するが、前記ヒートポンプユニットによる沸き上げの温度幅が小さいほど、一次エネルギー効率が高くなるため、前記貯湯タンク内の前記給水温度の水を、段階的に前記最低ランニングコスト温度まで加熱することによって、前記ヒートポンプの効率を高めることができる。

また、第３発明において、
過去の給湯運転の履歴を示す給湯履歴データを保持する給湯履歴保持部を備え、
前記給湯制御部は、前記給湯履歴データから給湯運転が実行されないと想定される時間帯に、前記貯湯タンク内の水の前記最低ランニングコスト温度までの加熱を行うことを特徴とする（第４発明）。

第４発明によれば、前記給湯制御部による前記貯湯タンク内の水の段階的な加熱を行っている途中で給湯が開始され、前記補助熱源機での加熱量が多くなることにより、前記補助熱源機のランニングコストが増加することを防止することができる。

また、第１発明から第４発明のいずれかにおいて、
前記想定した給湯運転における前記ヒートポンプと前記補助熱源機のトータルの一次エネルギー効率が、最も高くなる沸かし上げ温度である最高一次エネルギー効率温度を決定する最高一次エネルギー効率温度決定部と、
使用者の操作に応じて、ランニングコスト又は一次エネルギー効率を選択する基準指標選択部とを備え、
前記給湯制御部は、前記基準指標選択部によりランニングコストが選択されたときは、前記第１給湯運転を実行し、前記基準指標選択部により一次エネルギー効率が選択されたときには、前記貯湯タンクの湯切れを検知したときに、前記貯湯タンク内の湯水を前記ヒートポンプユニットにより前記最高一次エネルギー効率温度まで加熱した後に、前記貯湯タンクから前記給湯管に供給される湯水を前記補助熱源機により前記設定温度まで加熱して、前記給湯管に供給する第２給湯運転を実行することを特徴とする（第５発明）。

第５発明によれば、前記最高一次エネルギー効率温度決定部は、前記想定した給湯運転において、前記ヒートポンプと前記補助熱源機のトータルの一次エネルギー効率が最も高くなる前記貯湯タンク内の水の沸かし上げ温度である前記最高一次エネルギー効率温度を決定する。また、前記貯湯式給湯システムの使用者は、前記基準指標選択部を操作することにより、関心のある指標としてランニングコスト又は一次エネルギー効率を選択することができる。そのため、使用者の使い勝手を向上させることができる。

そして、前記基準指標選択部によりランニングコストが選択されたときは、前記給湯制御部により、トータルのランニングコストが最も低くなる前記第１給湯運転を行なって、ランニングコストを抑えた給湯運転を実行することができる。また、前記基準指標選択部により一次エネルギー効率が選択されたときには、前記給湯制御部により、トータルの一次エネルギー効率が最も高くなる前記第２給湯運転を行なって、一次エネルギー消費量を抑えた給湯運転を実行することができる。

なお、一次エネルギーとは、石油・石炭・天然ガス等の化石燃料、原子力の燃料であるウラン、水力・太陽・地熱等の自然エネルギー等自然から直接得られるエネルギーのことをいう。また、一次エネルギー効率とは、必要なエネルギーを得るために消費される一次エネルギーの比率（＝必要エネルギー／一次エネルギーの消費量）をいい、一次エネルギー消費量が少ないほど一次エネルギー効率が高くなる。

また、前記ヒートポンプと前記補助熱源機のトータルの一次エネルギー効率が最も高くなる前記最高一次エネルギー効率温度とは、絶対的な意味で一次エネルギー効率が最も高くなる温度の他に、ある検討範囲内で相対的に一次エネルギー効率が最も高くなる温度も含むものである。

ここで、前記貯湯タンク内の水の沸かし上げ温度は、貯湯式給湯システムの設定温度と同じ温度に設定されてもよい。また、沸かし上げ温度が、誤差等により設定温度よりも高くなってもよい。この場合は、貯湯タンクから供給される湯に給水管から供給される水を混合させて設定温度の湯を得ることになるので、一次エネルギー効率は、沸かし上げ温度が設定温度に等しい場合と同じになる。

また、第５発明において、
前記最高一次エネルギー効率温度決定部は、前記貯湯タンク内の湯水の沸かし上げの想定温度を、前記目標給湯温度よりも低い第２温度範囲内で変更して、変更した温度を選択した場合の、前記貯湯タンク内の前記給水温度の水を該想定温度まで昇温するために必要な、前記周囲温度下での前記ヒートポンプの一次エネルギー消費量の想定値である第１一次エネルギー消費量と、前記貯湯タンクから前記補助熱源機に供給される該想定温度の湯水を、前記設定温度まで昇温するために必要な前記補助熱源機の一次エネルギー消費量である第２一次エネルギー消費量とをそれぞれ算出し、前記第１一次エネルギー消費量と前記第２一次エネルギー消費量との合計消費量に基づく一次エネルギー効率が最も高くなる前記想定温度を、前記最高一次エネルギー効率温度に決定することを特徴とする（第６発明）。

第６発明によれば、前記貯湯タンク内の水の沸かし上げの想定温度を前記第２温度範囲内で変更して、各想定温度に対する前記第１一次エネルギー消費量と前記第２一次エネルギー消費量を算出することにより、前記最高一次エネルギー効率温度を容易に決定することができる。

また、第５発明又は第６発明において、
前記ヒートポンプユニット及び前記補助熱源機を遠隔操作するためのリモコンを備え、
前記基準指標選択部は、使用者による前記リモコンの操作に応じて、ランニングコスト又は一次エネルギー消費量を選択することを特徴とする（第７発明）。

第７発明によれば、前記貯湯式給湯システムの使用者は、前記リモコンの操作によって、ランニングコストと一次エネルギー効率とのうちの関心がある方の指標を容易に選択して、ランニングコスト又は一次エネルギー効率を抑えて湯を使用することができる。

貯湯式給湯システムの構成図。 最低ランニングコスト温度の決定処理のフローチャート。 最高一次エネルギー効率温度の決定処理のフローチャート。 ヒートポンプの効率と給湯器の熱効率の関係の説明図。 ヒートポンプの効率と貯湯タンク内の水の沸かし上げ温度との関係の説明図。

本発明の実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。図１を参照して、本実施形態の貯湯式給湯システムは、貯湯ユニット１０、ヒートポンプユニット５０、ガス熱源ユニット８０、及び、貯湯式給湯システムの全体的な作動を制御するコントローラ１２０を備えて構成されている。

なお、図１では、貯湯式給湯システムのコントローラとして一つのコントローラ１２０を示したが、貯湯ユニット１０のコントローラと、ヒートポンプユニット５０のコントローラと、ガス熱源ユニット８０のコントローラを個別に備え、各コントローラ間の通信によって、貯湯式給湯システムの全体的な作動を制御する構成としてもよい。

貯湯ユニット１０は、貯湯タンク１１、給水管１２、給湯管１３等を備えている。貯湯タンク１１は内部に湯水を保温して貯め、高さ方向に略等間隔でタンク温度センサ１４〜１７が設けられている。貯湯タンク１１の底部には、作業者の手動操作により開弁される排水弁１８が設けられている。

給水管１２は、一端が給水口３０を介して図示しない水道に接続され、他端が貯湯タンク１１の下部に接続されて、貯湯タンク１１内の下部に水を供給する。給水管１２には、貯湯タンク１１の内圧が過大になることを防止するための減圧弁１９と、貯湯タンク１１から給水管１２への湯水の流出を阻止するための逆止弁２０が設けられている。

給水管１２は、タンク混合弁２１を介して給湯管１３に連通しており、タンク混合弁２１より、貯湯タンク１１から給湯管１３に供給される湯と給水管１２から給湯管に供給される水との混合比が変更される。給水管１２には、給水管１２に供給される水の温度を検出する給水温度センサ２２と、給水管１２を流通する水の流量を検出する水流量センサ２３と、給湯管１３から給水管１２への湯水の流出を阻止するための逆止弁２４とが設けられている。

給湯管１３は、一端が給湯口３１に接続され、他端が貯湯タンク１１の上部に接続されている。貯湯タンク１１の上部に貯められた湯水は、給湯口３１を介して図示しない給湯栓（台所、洗面所、浴室のカランやシャワー等）に供給される。給湯管１３には、給湯管１３から貯湯タンク１１への湯水の流入を阻止する逆止弁２５と、給湯管１３内の湯水の温度を検出する湯温度センサ２６と、給湯管１３を流通する湯水の流量を検出する湯流量センサ２７とが設けられている。

給湯管１３は、給水管１２の分岐管との接続部よりも下流側で、ガス熱源ユニット８０と接続されるバイパス管３３（バイパス往管３３ａ，バイパス戻管３３ｂ）に分岐する。給湯管１３のバイパス往管３３ａとの接続部とタンク混合弁２１の間には、湯温度センサ２８が設けられ、給湯管１３のバイパス戻管３３ｂとの接続部と給湯口３１の間に、混合湯温度センサ３２が設けられている。

また、給湯管１３のバイパス往管３３ａとの接続部とバイパス戻管３３ｂとの接続部の間に、バイパス往管３３ａに供給される湯水の流量を調整するためのバイパス制御弁２９が設けられている。

貯湯ユニット１０に備えられた各センサの検出信号は、コントローラ１２０に入力される。また、コントローラ１２０から出力される制御信号によって、タンク混合弁２１とバイパス制御弁２９の作動が制御される。

次に、ヒートポンプユニット５０は、貯湯タンク１１内の湯水をタンク循環路４１を介して循環させて加熱するものであり、屋外に設置されている。ヒートポンプユニット５０は、ヒートポンプ循環路５２により接続された蒸発器５３、圧縮機５４、ヒートポンプ熱交換器５５(凝縮機）、及び膨張弁５６により構成されたヒートポンプ５１を有している。

蒸発器５３は、ファン６０の回転により供給される空気（外気）とヒートポンプ循環路５２内を流通する熱媒体（ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）等の代替フロン、二酸化炭素等）との間で熱交換を行う。圧縮機５４は、蒸発器５３から吐出された熱媒体を圧縮して高圧・高温とし、ヒートポンプ熱交換器５５に送出する。膨張弁５６は、圧縮機５４で加圧された熱媒体の圧力を開放する。

除霜弁６１は膨張弁５６をバイパスして設けられており、圧縮機５４から送出される熱媒体により蒸発器５３を除霜する。ヒートポンプ循環路５２の膨張弁５６の上流側及び下流側、圧縮機５４の上流側及び下流側には、ヒートポンプ循環路５２内を流通する熱媒体の温度を検出する熱媒体温度センサ６２，６３，６４，６５が、それぞれ設けられている。また、蒸発器５３には、蒸発器５３に吸入される空気の温度（外気温度、本発明の周囲温度に相当する）を検出する周囲温度センサ６７が設けられている。

ヒートポンプ熱交換器５５はタンク循環路４１と接続され、圧縮機５４により高圧・高温とされた熱媒体と、タンク循環路４１内を流通する湯水との熱交換により、タンク循環路４１内を流通する湯水を加熱する。タンク循環路４１には、貯湯タンク１１内の湯水をタンク循環路４１を介して循環させるためのタンク循環ポンプ６６が設けられている。

貯湯タンク１１内の下部に貯まった湯水は、タンク循環ポンプ６６によりタンク循環路４１に導かれ、ヒートポンプ熱交換器５５で沸かし上げ温度まで加熱されて貯湯タンク１１の上部に戻される。これにより、沸かし上げ温度の湯水が、貯湯タンク１１の上部から順次積層して貯められる。

なお、タンク循環路４１のヒートポンプ熱交換器５５の上流側及び下流側には、タンク循環路４１内を流通する湯水の温度を検出する湯温度センサ６８，６９が設けられている。また、ヒートポンプ熱交換器５５には、その内部の雰囲気温度を検出する雰囲気温度センサ５７が設けられている。

ヒートポンプユニット５０に備えられた各センサの検出信号は、コントローラ１２０に入力される。また、コントローラ１２０から出力される制御信号によって、圧縮機５４、タンク循環ポンプ６６、ファン６０の作動が制御される。

次に、ガス熱源ユニット８０は、バイパス管３３に供給される湯水と、浴槽１０１に接続された風呂循環路１０２内を流通する温水を加熱するものであり、給湯バーナ８１、給湯熱交換器８２、追焚きバーナ８３、追焚き熱交換器８４、給水管８５、給湯管８６等を備えている。なお、給水管８５及び給湯管８６は、貯湯タンク１１に接続された本発明の給湯管に相当する。

給湯バーナ８１及び追焚きバーナ８３には、図示しないガス供給管から燃料ガスが供給されると共に、図示しない燃焼ファンにより燃焼用空気が供給される。コントローラ１２０は、給湯バーナ８１及び追焚きバーナ８３に供給する燃料ガスと燃焼用空気の流量を調節して、給湯バーナ８１及び追焚きバーナ８３の燃焼量を制御する。

給湯熱交換器８２は、給水管８５及び給湯管８６に連通しており、給湯バーナ８１の燃焼熱によって、給水管８５から供給される水を加熱して給湯管８６に出湯する。給水管８５は、一端が貯湯ユニット１０のバイパス往管３３ａに接続され、バイパス往管３３ａを介して湯水が供給される。給湯管８６は、一端が貯湯ユニット１０のバイパス戻管３３ｂに接続されており、バイパス戻管３３ｂを介して給湯口３１から湯を供給する。

給水管８５には、上流側から順に、止水弁９３と水量センサ８８が設けられている。給水管８５と給湯管８６は、バイパス管８９により連通しており、バイパス管８９にはバイパス管８９の開度を調節するための水量調節弁９０が設けられている。給湯管８６の給湯熱交換器８２の下流側、及びバイパス管８９との接続部分の下流側には、給湯管８６内を流通する湯の温度を検出する給湯温度センサ９１，９２が、それぞれ設けられている。

この構成により、貯湯タンク１１内に湯が無いとき（湯切れ状態）に、バイパス往管３３ａを介して給水管８５に供給される水が給湯熱交換器８２により加熱されて湯となり、バイパス管８９からの水と混合されて、給湯管８６及びバイパス戻管３３ｂを介して給湯口３１から供給されるようになっている。

なお、給水管８５及び給湯管８６に接続された給湯熱交換器８２と、給湯熱交換器８２を加熱する給湯バーナ８１とを備えて、給水管８５から給湯熱交換器８２を介して給湯管８６に流通する湯水を加熱する構成が、本発明の補助熱源機に相当し、図１では給湯器８７として示している。

また、給湯管８６は、湯張り管１００により、浴槽１０１に接続された風呂循環路１０２に連通している。湯張り管１００には、湯張り管１００を開閉する湯張り弁１０３と、給湯管８６を流通する湯の流量を検出する湯張り流量センサ１０４とが設けられている。

コントローラ１２０は、湯張り弁１０３を開弁することにより、給湯管８６から湯張り管１００及び風呂循環路１０２を介して浴槽１０１に湯を供給し、湯張り流量センサ１０４の検出流量により浴槽１０１への給湯量を積算して、浴槽１０１に目標湯張り量の湯を供給する「湯張り運転」を実行する。

風呂循環路１０２は、浴槽１０１と追焚き熱交換器８４を接続した風呂往管１０２ａ及び風呂戻管１０２ｂを含む。風呂戻管１０２ｂには、浴槽１０１内の湯水を風呂循環路１０２を介して循環させる風呂循環ポンプ１０５と、風呂循環路１０２内の水流を検出する水流スイッチ１０８と、風呂戻管１０２ｂ内を流通する湯水の温度を検出する風呂戻り温度センサ１０７とが設けられている。また、風呂往管１０２ａには、風呂往管１０２ａ内を流通する湯水の温度を検出する風呂往き温度センサ１０６が設けられている。

コントローラ１２０は、風呂循環ポンプ１０５を作動させて、浴槽１０１内の湯水を風呂循環路１０２を介して循環させた状態で、追焚きバーナ８３を燃焼させることにより、浴槽１０１内の湯水を加熱する「追焚き運転」を実行する。

ガス熱源ユニット８０に備えられた各センサ及び水流スイッチ１０８の検出信号はコントローラ１２０に入力される。また、コントローラ１２０から出力される制御信号によって、給湯バーナ８１、追焚きバーナ８３、水量調節弁９０、止水弁９３、湯張り弁１０３、風呂循環ポンプ１０５の作動が制御される。

コントローラ１２０は、図示しないＣＰＵ，メモリ等により構成された電子回路ユニットであり、メモリに保持された貯湯式給湯システムの制御用プログラムを、ＣＰＵで実行することによって、基準指標選択部１２１、最低ランニングコスト温度決定部１２２、最高一次エネルギー効率温度決定部１２３、給湯制御部１２４、追焚き制御部１２５、湯張り制御部１２６、及び給湯履歴保持部１２７として機能する。

コントローラ１２０は、通信ケーブル１３０によりリモコン１４０と接続されている。リモコン１４０は、貯湯式給湯システムの運転状況や運転条件の設定等を表示するための表示器１４１と、各種スイッチが設けられたスイッチ部１４２とを備えている。

貯湯式給湯システムの使用者は、リモコン１４０を操作することによって、貯湯タンク１１内の湯水の沸かし上げの指示、給湯口３１からの給湯温度（設定給湯温度、本発明の設定温度に相当する）の設定、浴槽１０１への給湯温度（設定湯張り温度、本発明の設定温度に相当する）の設定、「湯張り運転」の実行指示、「追焚き運転」の実行指示、電気料金・ガス料金の設定、後述する基準指標（ランニングコスト、一次エネルギー効率）の選択等を行うことができる。

基準指標選択部１２１は、使用者によるリモコン１４０のスイッチ部１４２の操作に応じて、使用者が関心をもっている基準指標として、ランニングコスト又は一次エネルギー効率を選択する。

最低ランニングコスト温度決定部１２２は、「給湯運転」又は「湯張り運転」を行なうときに、ヒートポンプ５１のランニングコストと給湯器８７のランニングコストの合計コストが最も低くなる貯湯タンク１１内の水の沸かし上げ温度である最低ランニングコスト温度を決定する。

最高一次エネルギー効率温度決定部１２３は、「給湯運転」又は「湯張り運転」を行なうときに、ヒートポンプ５１の一次エネルギー消費量と給湯器８７の一次エネルギー消費量の合計量が最小となって、ヒートポンプ５１と給湯器８７のトータルの一次エネルギー効率が最も高くなる貯湯タンク１１内の水の沸かし上げ温度である最高一次エネルギー効率温度を決定する。

給湯制御部１２４は、給湯口３１を介して接続された給湯栓（図示しない）が開栓されて、給水管８５内に所定の最低流量以上の湯水が流れていることが水量センサ８８により検出されているときに、給湯口３１から設定温度（リモコン１４０により設定された設定給湯温度又は設定湯張り温度）の湯を供給する「給湯運転」を実行する。

「給湯運転」において、給湯制御部１２４は、貯湯タンク１１内の湯水をヒートポンプ５１により沸かし上げ温度まで加熱すると共に、給湯口３１からの給湯温度が設定温度となるように、給湯バーナ８１の燃焼量、タンク混合弁２１の混合比、バイパス制御弁２９の開度、水量調節弁９０の開度等を制御する。

追焚き制御部１２５は、リモコン１４０において「追焚き運転」の開始が指示されたときに、上述した「追焚き運転」を実行して浴槽１０１内の湯水を加熱する。

湯張り制御部１２６は、リモコン１４０において「湯張り運転」の開始が指示されたときに、上述した「湯張り運転」を行なって浴槽１０１に、設定湯張り温度の湯を設定湯張り量だけ供給する。「湯張り運転」において、給湯制御部１２４は、設定湯張り温度を設定温度として「給湯運転」を行なう。

給湯履歴保持部１２７は、「給湯運転」（「湯張り運転」における「給湯運転」も含む）が実行された時刻の情報を含む給湯履歴データをメモリに保持する。給湯制御部１２４は、給湯履歴データを参照して「給湯運転」が実行されないと想定される時間帯を認識する。

次に、図２〜図３に示したフローチャートに従って、コントローラ１２０による最低ランニングコスト温度と最高一次エネルギー効率温度の決定処理について説明する。

コントローラ１２０は、貯湯タンク１１内に設定温度（設定給湯温度又は設定湯張り温度）の湯が無くなった湯切れを検知したときに、図２のＳＴＥＰ１以下の処理を実行する。なお、湯切れの検知は、(1)ガス熱源ユニット８０の給湯器８７が作動したこと、(2)貯湯タンク１１のタンク温度センサ１４〜１７の検出温度が設定温度よりも低くなったこと、(3)湯温度センサ２６による貯湯タンク１１からの湯水の検出温度が設定温度よりも低くなったこと、等を判断することによって行う。

コントローラ１２０は、ＳＴＥＰ１で周囲温度センサ６７の温度検出信号から、ヒートポンプユニット５０が設置された屋外の温度である外気温度Ｔoutのデータを取得し、ＳＴＥＰ２で給水温度センサ２２の温度検出信号から給水管１２への給水温度Ｔwのデータを取得する。また、続くＳＴＥＰ３で、リモコン１４０のスイッチ部１４２の操作により設定されて、メモリに保持された設定温度Ｔcmのデータを取得する。

次のＳＴＥＰ４で、コントローラ１２０は、基準指標選択部１２１によりランニングコストが選択されているか否かを判断する。そして、ランニングコストが選択されているときはＳＴＥＰ５に進み、ランニングコストが選択されていないとき（一次エネルギー効率が選択されているとき）には図３のＳＴＥＰ２０に分岐する。

ＳＴＥＰ５〜ＳＴＥＰ１０は最低ランニングコスト温度決定部１２２による処理である。最低ランニングコスト温度決定部１２２は、ＳＴＥＰ５〜ＳＴＥＰ９のループにより、給水管１２から貯湯タンク１１内に供給された水を、予め設定された４つの温度２５℃，３５℃，４５℃，５５℃のうち、設定温度Ｔcm（本実施形態では４５℃）に応じて定められた沸かし上げ温度である目標給湯温度（設定温度Ｔcmよりも所定温度高く設定される）以下の温度範囲（本発明の第１温度範囲に相当する）内で選択した３つの想定温度Ｔh_e（Ｔh_e＝２５℃、３５℃、４５℃）に対して、ＳＴＥＰ６で、外気温度Ｔoutの下で貯湯タンク１１内のＴwの温度の水を想定温度Ｔh_eまで沸かし上げるときに必要な、ヒートポンプ５１のランニングコスト（本発明の第１ランニングコストに相当する）を算出する。

また、ＳＴＥＰ７で、最低ランニングコスト温度決定部１２２は、貯湯タンク１１内の湯水の温度が３つの想定温度Ｔh_e（Ｔh_e＝２５℃、３５℃、４５℃）であるときに、貯湯タンク１１から給湯管１３に供給される湯水を、給湯器８７により設定温度Ｔcmまで加熱するときに必要となる、給湯器８７のランニングコスト（本発明の第２ランニングコストに相当する）を算出する。

最低ランニングコスト温度決定部１２２は、ＳＴＥＰ８で、各沸かし上げの想定温度について、ヒートポンプ５１と給湯器８７のトータルのランニングコストを算出してメモリに保持する。そして、ＳＴＥＰ１０で、最低ランニングコスト温度決定部１２２は、ヒートポンプ５１と給湯器８７のトータルのランニングコストが最も低くなる沸かし上げの想定温度を、最低ランニングコスト温度Ｔrc_minとして決定する。

ここで、図４（ａ）は、縦軸をヒートポンプ５１の効率に設定し、横軸を外気温度Ｔoutに設定して、貯湯タンク１１内の給水温度Ｔw＝５℃の水を、ヒートポンプ５１により想定温度Ｔh_e（Ｔh_e＝２５℃、３５℃、４５℃、５５℃）まで沸かし上げるときの、ヒートポンプ５１の効率と外気温度との関係を、ａ1（Ｔh_e＝２５℃）、ａ2（Ｔh_e＝３５℃）、ａ3（Ｔh_e＝４５℃）、ａ4（Ｔh_e＝５５℃）により示した「外気温度−ヒートポンプ効率マップ」である。

なお、コントローラ１２０のメモリには、５℃以外の給水温度Ｔwについての「外気温度−ヒートポンプ効率マップ」のデータも保持されている。最低ランニングコスト温度決定部１２２は、給水温度Ｔwに応じて、使用する「外気温度−ヒートポンプ効率マップ」を選択する。

また、図４（ｂ）は、縦軸を給湯器８７の熱効率に設定し、横軸を貯湯タンク１１から給湯熱交換器８２に供給される湯水の温度（給湯器入口温度）に設定して、沸かし上げ温度と給湯器８７の熱効率と関係ｂを示した「給湯器入口温度−給湯器熱効率マップ」を示している。給湯器入口温度は、貯湯タンク１１内の湯水の沸かし上げ温度Ｔhとなる。

以下、最低ランニングコスト温度決定部１２２によるＳＴＥＰ６のヒートポンプ５１のランニングコストの算出と、ＳＴＥＰ７の給湯器８７のランニングコストの算出と、ＳＴＥＰ８のトータルのランニングコストの算出と、ＳＴＥＰ１０の最低ランニングコスト温度の決定の処理について、給水温度Ｔw＝５℃、外気温度Ｔout＝−５℃、設定温度Ｔcm＝４５℃である場合を例として説明する。

最低ランニングコスト温度決定部１２２は、図４（ａ）の給水温度Ｔw＝５℃用の「外気温度−ヒートポンプ効率マップ」を選択する。図４（ａ）の「外気温度−ヒートポンプ効率マップ」では、貯湯タンク１１内の給水温度Ｔw＝５℃の水を、各沸かし上げの想定温度Ｔh_e（Ｔh_e＝２５℃、３５℃、４５℃）まで沸かし上げるときのヒートポンプ５１の効率Ｅhは、以下の表１のようになり、沸かし上げ温度が低いほどヒートポンプ５１の効率が高くなっている。

また、各沸かし上げの想定温度Ｔh_e（Ｔh_e＝２５℃、３５℃）の水を、設定温度Ｔcm＝４５℃まで加熱するときの給湯器８７の熱効率Ｅbは、以下の表２のようになる。なお、目標給湯温度が設定温度Ｔcm以上に設定されていれば、給湯器８７による加熱は行われない。

ヒートポンプ５１により貯湯タンク１１内の給水温度Ｔw＝５℃の水を２５℃まで沸かし上げた後に、貯湯タンク１１から給湯管１３に供給される２５℃の水を、給湯器８７により設定温度Ｔcm＝４５℃まで加熱することを想定した給湯運転における、ヒートポンプ５１のランニングコストと給湯器８７のランニングコストは、以下の式（１）〜式（９）により求められる。なお、貯湯タンク１１の容量は１００リットルである。

［沸かし上げ想定温度Ｔh_e＝２５℃の場合］
・貯湯タンクの沸かし上げに必要な熱量
（２５℃-５℃)×１００リットル×ｄ×Ｃv＝２０００(kcal）・・・・・ （１）
但し、ｄ：水の密度（kg/リットル）、Ｃv：水の比熱（kcal/kg・℃）。
・ヒートポンプの効率Ｅhを考慮した熱量
２０００÷５(Ｅh)＝４００(kcal) ・・・・・・ （２）
・ヒートポンプの消費電力（１kwh＝８６０kcal）
４００÷８６０＝０．４６５(kWh) ・・・・・ （３）
・ヒートポンプのランニングコスト（電気料金を２２円／ｋWhに設定）
０．４６５×２２(円)＝１０．２３(円) ・・・・・ （４）
・給湯器による昇温（２５℃→４５℃）に必要な熱量
（４５℃−２５℃）×１００リットル×ｄ×Ｃv＝２０００(kcal) ・・・・・ （５）
但し、ｄ：水の密度（kg/リットル）、Ｃv：水の比熱（kcal/kg・℃）。
・給湯器の熱効率Ｅbを考慮した熱量
２０００÷０．８６（Ｅb）＝２３２６(kcal) ・・・・・ （６）
・給湯器の燃料ガスの消費量（発熱量：１１０００kcal/m³で計算）
２３２６(kcal)÷１１０００＝０．２１１(m³) ・・・・・ （７）
・給湯器のランニングコスト（燃料ガス料金を１１０円／m³に設定）
０．２１１×１１０(円)＝２３．２１（円） ・・・・・ （８）
・トータルのランニングコスト
１０．２３(円)＋２３．２１(円)＝３３．４４(円) ・・・・・ （９）

次に、ヒートポンプ５１により貯湯タンク１１内の給水温度Ｔw＝５℃の水を３５℃まで沸かし上げた後に、貯湯タンク１１から給湯管１３に供給される３５℃の水を、給湯器８７により設定温度Ｔcm＝４５℃まで加熱することを想定した給湯運転における、ヒートポンプ５１と給湯器８７のトータルのランニングコストは、以下の式（１０）〜式（１８）により求められる。

［沸かし上げ想定温度Ｔh_e＝３５℃の場合］
・貯湯タンクの沸かし上げに必要な熱量
（３５℃-５℃)×１００リットル×ｄ×Ｃv＝３０００(kcal）・・・・・ （１０）
但し、ｄ：水の密度（kg/リットル）、Ｃv：水の比熱（kcal/kg・℃）。
・ヒートポンプの効率Ｅhを考慮した熱量
３０００÷３．５(Ｅh)＝８５７(kcal) ・・・・・・ （１１）
・ヒートポンプの消費電力（１kwh＝８６０kcal）
８５７÷８６０＝０．９９７(kWh) ・・・・・ （１２）
・ヒートポンプのランニングコスト（電気料金を２２円／ｋWhに設定）
ＨＰ_c＝０．９９７×２２(円)＝２１．９３(円) ・・・・・ （１３）
・給湯器による昇温（３５℃→４５℃）に必要な熱量
（４５℃−３５℃）×１００リットル×ｄ×Ｃv＝１０００(kcal) ・・・・・ （１４）
但し、ｄ：水の密度（kg/リットル）、Ｃv：水の比熱（kcal/kg・℃）。
・給湯器の熱効率Ｅbを考慮した熱量
１０００÷０．８４（Ｅb）＝１１９０(kcal) ・・・・・ （１５）
・給湯器の燃料ガスの消費量（発熱量：１１０００kcal/m³で計算）
１１９０(kcal)÷１１０００＝０．１０８(m³) ・・・・・ （１６）
・給湯器のランニングコスト（燃料ガス料金を１１０円／m³に設定）
０．１０８×１１０(円)＝１１．８８（円） ・・・・・ （１７）
・トータルのランニングコスト
２１．９３(円)＋１１．８８(円)＝３３．８１(円) ・・・・・ （１８）

次に、ヒートポンプ５１により貯湯タンク１１内の給水温度Ｔw＝５℃の水を４５℃まで沸かし上げ、給湯器８７による加熱を行わない場合を想定した給湯運転における、ヒートポンプ５１と給湯器８７のトータルのランニングコストは、以下の式（１９）〜式（２３）により求められる。

［沸かし上げ想定温度Ｔh_e＝４５℃の場合］
・貯湯タンクの沸かし上げに必要な熱量
（４５℃-５℃)×１００リットル×ｄ×Ｃv＝４０００(kcal）・・・・・ （１９）
但し、ｄ：水の密度（kg/リットル）、Ｃv：水の比熱（kcal/kg・℃）。
・ヒートポンプの効率Ｅhを考慮した熱量
４０００÷２(Ｅh)＝２０００(kcal) ・・・・・・ （２０）
・ヒートポンプの消費電力（１kwh＝８６０kcal）
２０００÷８６０＝２．３３(kWh) ・・・・・ （２１）
・ヒートポンプのランニングコスト（電気料金を２２円／ｋWhに設定）
ＨＰ_c＝２．３３×２２(円)＝５１．２６(円) ・・・・・ （２２）
・トータルのランニングコスト
５１．２６(円)＋０(円，給湯器の加熱なし)＝５１．２６(円) ・・・・・ （２３）

次に、参考として、ヒートポンプ５１による貯湯タンク１１内の水の沸かし上げを行わずに、給湯器８７により給水温度Ｔw＝５℃の水を設定温度Ｔcm＝４５℃まで加熱する場合を想定した給湯運転における、ヒートポンプ５１と給湯器８７のトータルのランニングコストは、以下の式（２４）〜式（２７）により求められる。

［沸かし上げなし（貯湯タンク１１内の水の温度＝給水温度５℃）］
・給湯器による昇温（５℃→４５℃）に必要な熱量
（４５℃−５℃）×１００リットル×ｄ×Ｃv＝４０００(kcal) ・・・・・ （２４）
但し、ｄ：水の密度（kg/リットル）、Ｃv：水の比熱（kcal/kg・℃）。
・給湯器の熱効率Ｅbを考慮した熱量
４０００÷０．９２（Ｅb）＝４３４８(kcal) ・・・・・ （２５）
・給湯器の燃料ガスの消費量（発熱量：１１０００kcal/m³で計算）
４３４８(kcal)÷１１０００＝０．３９５(m³) ・・・・・ （２６）
・給湯器のランニングコスト（燃料ガス料金を１１０円／m³に設定）
０．３９５×１１０(円)＝４３．４５（円） ・・・・・ （２７）

以上の算出結果から、沸かし上げの各想定温度Ｔh_eでのヒートポンプ５１と給湯器８７のトータルのランニングコストは、以下の表３のようになる。

上記表３から、ヒートポンプ５１と給湯器８７のトータルのランニングコストが最も低くなるのは、沸かし上げ温度が２５℃のときと想定される。そのため、最低ランニングコスト温度決定部１２２は、ＳＴＥＰ１０で、最低ランニングコスト温度Ｔrc_minを２５℃に決定する。

続くＳＴＥＰ１１は給湯制御部１２４による処理であり、給湯制御部１２４は、最低ランニングコスト温度Ｔrc_minをヒートポンプ５１による貯湯タンク１１内の水の沸かし上げ温度Ｔhとする。そしてＳＴＥＰ１２に進み、コントローラ１２０は処理を終了する。

次に、図３のＳＴＥＰ２０〜ＳＴＥＰ２５は最高一次エネルギー効率温度決定部１２３による処理である。最高一次エネルギー効率温度決定部１２３は、ＳＴＥＰ２０〜ＳＴＥＰ２４のループにより、給水管１２から貯湯タンク１１内に供給された水を、予め設定された４つの温度２５℃，３５℃，４５℃，５５℃のうち、設定温度Ｔcm（４５℃）に応じて定められた沸かし上げ温度である目標給湯温度（設定温度よりも所定温度高く設定される）以下の温度範囲（本発明の第２温度範囲に相当する）内で選択した３つの想定温度Ｔh_e（Ｔh_e＝２５℃、３５℃、４５℃）に対して、ＳＴＥＰ２１で、外気温度Ｔoutの下で、貯湯タンク内のＴwの温度の水を想定温度Ｔh_eまで沸かし上げるときに必要な、ヒートポンプ５１の一次エネルギー消費量（本発明の第１一次エネルギー消費量に相当する）を算出する。

また、ＳＴＥＰ２２で、最高一次エネルギー効率温度決定部１２３は、貯湯タンク内の湯水の温度が３つの想定温度Ｔh_e（Ｔh_e＝２５℃、３５℃、４５℃）であるときに、貯湯タンク１１から給湯管１３に供給される湯水を、給湯器８７により設定温度Ｔcmまで加熱するときに必要となる、給湯器８７の一次エネルギー消費量（本発明の第２一次エネルギー消費量に相当する）を算出する。

最高一次エネルギー効率温度決定部１２３は、ＳＴＥＰ２３で、各沸かし上げの想定温度について、ヒートポンプ５１と給湯器８７のトータルの一次エネルギー効率を算出してメモリに保持する。そして、ＳＴＥＰ２５で、最高一次エネルギー効率温度決定部１２３は、ヒートポンプ５１と給湯器８７のトータルの一次エネルギー効率が最も高くなる沸かし上げの想定温度を、最高一次エネルギー効率温度Ｔre_maxとして決定する。

以下、最高一次エネルギー効率温度決定部１２３によるＳＴＥＰ２１のヒートポンプ５１の一次エネルギー消費量の算出と、ＳＴＥＰ２２の給湯器８７の一次エネルギー消費量の算出と、ＳＴＥＰ２３のトータルの一次エネルギー効率の算出と、ＳＴＥＰ２５の最高一次エネルギー効率温度Ｔre_maxの決定の処理について、上記最低ランニングコスト温度を決定する場合と同様に、給水温度Ｔw＝５℃、外気温度Ｔout＝−５℃、設定温度Ｔcm＝４５℃である場合を例として説明する。

最高一次エネルギー効率温度決定部１２３は、図４（ａ）の給水温度Ｔw＝５℃用の「外気温度−ヒートポンプ効率マップ」を選択する。この場合のヒートポンプ５１の効率Ｅhは上記表１のようになる。また、各沸かし上げの想定温度Ｔh_e（Ｔh_e＝２５℃、３５℃、４５℃、本発明の第２温度範囲に相当する）の水を、設定温度Ｔcmまで加熱するときの給湯器８７の熱効率Ｅbは、上記表２のようになる。

そのため、ヒートポンプ５１により貯湯タンク１１内の給水温度Ｔw＝５℃の水を２５℃まで沸かし上げ、貯湯タンク１１から給湯管１３に供給される２５℃の水を、給湯器８７により設定温度Ｔcm＝４５℃まで加熱するときのヒートポンプ５１の一次エネルギー効率と、給湯器８７の一次エネルギー効率は、以下の式（２８）〜式（３４）により求められる。

［沸かし上げ想定温度Ｔh_e＝２５℃の場合］
・貯湯タンクの沸かし上げに必要な熱量
（２５℃−５℃）×１００リットル×ｄ×Ｃv＝２０００(kcal) ・・・・・ （２８）
但し、ｄ：水の密度（kg/リットル）、Ｃv：水の比熱（kcal/kg・℃）。
・ヒートポンプの効率Ｅhを考慮した熱量
２０００÷５(Ｅh)＝４００(kcal) ・・・・・ （２９）
・ヒートポンプの一次エネルギー消費量（ヒートポンプの発電効率を０．３７に設定）
４００÷０．３７＝１０８１(kcal) ・・・・・ （３０）
・給湯器による昇温（２５℃→４５℃）に必要な熱量
（４５℃−２５℃）×１００リットル×ｄ×Ｃv＝２０００(kcal) ・・・・・ （３１）
但し、ｄ：水の密度（kg/リットル）、Ｃv：水の比熱（kcal/kg・℃）。
・給湯器の熱効率Ｅbを考慮した熱量（＝一次エネルギー消費量）
２０００÷０．８６（Ｅb）＝２３２６(kcal) ・・・・・ （３２）
・トータルの一次エネルギー消費量
１０８１＋２３２６＝３４０７(kcal) ・・・・・ （３３）
・トータルの一次エネルギー効率
４０００÷３４０７＝１．１７ ・・・・・ （３４）
但し、４０００：１００リットルの１５℃の水を４５℃まで沸かし上げるのに必要な熱量（＝（４５℃−５℃）×１００リットル×ｄ×Ｃv）。

次に、ヒートポンプ５１により貯湯タンク１１内の給水温度Ｔw＝５℃の水を３５℃まで沸かし上げた後に、貯湯タンク１１から給湯管１３に供給される３５℃の水を、給湯器８７により設定温度Ｔcm＝４５℃まで加熱することを想定した給湯運転における、ヒートポンプ５１と給湯器８７のトータルの一次エネルギー効率は、以下の式（３５）〜式（４１）により求められる。

［沸かし上げ想定温度Ｔh_e＝２５℃の場合］
・貯湯タンクの沸かし上げに必要な熱量
（３５℃−５℃）×１００リットル×ｄ×Ｃv＝３０００(kcal) ・・・・・ （３５）
但し、ｄ：水の密度（kg/リットル）、Ｃv：水の比熱（kcal/kg・℃）。
・ヒートポンプの効率を考慮した熱量
３０００÷３．５(Ｅh)＝８５７(kcal) ・・・・・ （３６）
・ヒートポンプの一次エネルギー消費量（発電効率を０．３７に設定）
８５７÷０．３７＝２３１６(kcal) ・・・・・ （３７）
・給湯器による昇温（３５℃→４５℃）に必要な熱量
（４５℃−３５℃）×１００リットル×ｄ×Ｃv＝１０００(kcal) ・・・・・ （３８）
但し、ｄ：水の密度（kg/リットル）、Ｃv：水の比熱（kcal/kg・℃）。
・給湯器の効率を考慮した熱量
１０００÷０．８４（Ｅb）＝１１９０(kcal) ・・・・・ （３９）
・トータルの一次エネルギー消費量
２３１６＋１１９０＝３５０６(kcal) ・・・・・ （４０）
・トータルの一次エネルギー効率
４０００÷３５０６＝１．１４ ・・・・・ （４１）

次に、ヒートポンプ５１により貯湯タンク１１内の給水温度Ｔw＝５℃の水を４５℃まで沸かし上げ、給湯器８７による加熱を行わない場合を想定した給湯運転における、ヒートポンプ５１と給湯器８７のトータルの一次エネルギー効率は、以下の式（４２）〜式（４５）により求められる。

［沸かし上げ想定温度Ｔh_e＝４５℃の場合］
・貯湯タンクの沸かし上げに必要な熱量
（４５℃−５℃）×１００リットル×ｄ×Ｃv＝４０００(kcal) ・・・・・ （４２）
但し、ｄ：水の密度（kg/リットル）、Ｃv：水の比熱（kcal/kg・℃）。
・ヒートポンプの効率を考慮した熱量
４０００÷２(Ｅh)＝２０００(kcal) ・・・・・ （４３）
・ヒートポンプの一次エネルギー使用量（発電効率を０．３７に設定）
２０００÷０．３７＝５４０５(kcal) ・・・・・ （４４）
・トータルの一次エネルギー効率（給湯器は不使用）
４０００÷５４０５＝０．７４ ・・・・・ （４５）

また、ヒートポンプによる加熱を行わない場合を想定した給湯運転における、ヒートポンプ５１と給湯器８７のトータルの一次エネルギー効率は、以下の式（４６）により求められる。

［沸かし上げなし（貯湯タンク内の水の温度＝給水温度５℃）］
・トータルの一次エネルギー効率
一次エネルギー効率＝給湯器の熱効率＝０．９２ ・・・・・ （４６）

以上により、貯湯タンク１１内の水の沸かし上げの想定温度Ｔh_e＝２５℃、３５℃、４５℃、及び沸かし上げ無しの場合のトータルの一次エネルギー効率は、以下の表４のようになる。

上記表４から、ヒートポンプ５１と給湯器８７のトータルの一次エネルギー効率が最も低くなるのは、貯湯タンク１１内の水の沸かし上げの想定温度が２５℃のときである。そのため、最高一次エネルギー効率温度決定部１２３は、ＳＴＥＰ２５で、トータルの一次エネルギー効率が最も高くなる沸かし上げの想定温度である最高一次エネルギー効率温度Ｔre_maxを２５℃に決定する。

続くＳＴＥＰ２６は給湯制御部１２４による処理であり、給湯制御部１２４は、最高一次エネルギー効率温度Ｔre_maxをヒートポンプ５１による貯湯タンク１１内の水の沸かし上げ温度Ｔhとする。そして、図２のＳＴＥＰ１２に進み、コントローラ１２０は処理を終了する。

給湯制御部１２４は、ヒートポンプ５１とタンク循環ポンプ６６を作動させて、ＳＴＥＰ１０又はＳＴＥＰ２５で設定した沸かし上げ温度Ｔh（最低ランニングコスト温度Ｔrc_min又は最高一次エネルギー効率温度Ｔre_max）まで、貯湯タンク１１内の水を加熱する（貯湯タンク１１内の水の沸かし上げ動作）。

そして、給湯制御部１２４は、貯湯タンク１１から給湯管１３に供給される湯水の温度が、設定温度Ｔcmよりも低いときには、給湯器８７による加熱を行って、給湯口３１からの出湯温度が設定温度になるように制御して、「給湯運転」を実行する。

なお、貯湯タンク１１内の水を最低ランニングコスト温度Ｔrc_minまで沸かし上げて行う「給湯運転」が、本発明の第１給湯運転に相当する。また、貯湯タンク１１内の水を最高一次エネルギー効率温度Ｔre_maxまで沸かし上げて行う「給湯運転」が、本発明の第２給湯運転に相当する。

また、給湯制御部１２４は、貯湯タンク１１内の水を沸かし上げるときに、最終的な沸かし上げ温度まで一気に加熱するのではなく、段階的に加熱する。例えば、給水温度Ｔwが５℃であって、貯湯タンク１１内の水を最終的に４５℃まで加熱する場合、５℃から４５℃まで連続的にヒートポンプ５１により加熱するよりも、５℃→２５℃（本発明の中間温度に相当する）→４５℃というように、段階的に加熱した方がヒートポンプの効率が高くなる。

ここで、図５は、縦軸をヒートポンプ５１の効率に設定し、横軸を貯湯タンク１１内の湯水の沸かし上げ温度Ｔhに設定して、給水温度Ｔw＝５℃であるときのヒートポンプ５１の効率と沸かし上げ温度との関係（図中ｃ1）と、給水温度Ｔw＝２５℃であるときのヒートポンプ５１の効率と沸かし上げ温度との関係（図中ｃ2）を示したものである。

貯湯タンク１１内の水の温度が５℃であるときに、第１段階として２５℃まで加熱し、次の第２段階として最終的な沸かし上げ温度である４５℃まで加熱するときの効率は、第１段階の効率が７００％（図中Ｐ1）であり、第２段階の効率が３００％（図中Ｐ3）であるので、平均した５００％となる。

一方、貯湯タンク１１内の水の温度が５℃であるときに、ヒートポンプ５１を連続作動させて、最終的な沸かし上げ温度である４５℃まで一気に沸かし上げるときの効率は、４２０％（図中Ｐ2）となる。そのため、貯湯タンク１１内の水を、５℃→２５℃→４５℃と段階的に加熱した方が、５℃→４５℃と連続して加熱する場合よりも、ヒートポンプ５１の効率を高めることができる。なお、貯湯タンク１１内の水を３段階以上で、段階的に最終的な沸かし上げ温度まで加熱してもよい。

また、第１段階の５℃→２５℃の加熱を行っているときに、給湯の使用がなされると、貯湯タンク１１内から給湯管１３に供給される２５℃よりも低い温度の水を、給湯器８７により加熱して設定温度Ｔcm（４５℃）の湯を生成する必要があるが、給湯器８７の作動により一次エネルギー効率が低下する。

そこで、給湯制御部１２４は、給湯履歴保持部１２７により保持された給湯履歴データを参照して、給湯の使用がなされないと想定される時間帯を認識し、この時間帯内で上記段階的な貯湯タンク１１内の水の沸かし上げを行う。これにより、上記段階的な貯湯タンク１１内の水の沸かし上げを行っている途中で、給湯の使用がなされることの回避を図っている。

なお、本実施形態では、基準指標選択部１２１と最高一次エネルギー効率温度決定部１２３を備えて、最高一次エネルギー効率温度Ｔre_maxを決定することにより、一次エネルギー効率が最も高くなる給湯運転の実行を可能としたが、少なくとも最低ランニングコスト温度決定部１２２により最低ランニングコスト温度Ｔrc_minを決定して、給湯運転を行なう構成を備えることにより、本発明の効果を得ることができる。

また、本実施形態では、上記式（１）〜式（４６）により、最低ランニングコスト温度Ｔrc_minと最高一次エネルギー効率温度Ｔre_maxを決定したが、設定温度Ｔcm，給水温度Ｔw，及び外気温度Ｔoutの入力に対して、最低ランニングコスト温度Ｔrc_minを決定するマップ及び最高一次エネルギー効率温度Ｔre_maxを決定するマップのデータをメモリに保持し、このマップを用いて最低ランニングコスト温度Ｔrc_minと最高一次エネルギー効率温度Ｔre_maxを決定するようにしてもよい。

また、本実施形態では、リモコン１４０により電気料金とガス料金の単価を入力するようにしたが、コントローラ１２０内の基板に備えられたスイッチによりこれらの単価を入力してもよく、基板のメモリにこれらの単価のデータを書込むようにしてもよい。或いは、コントローラ１２０に携帯端末を接続して、携帯端末によりこれの単価を入力するようにしてもよい。

また、電気料金の設定が時間帯や使用量に応じて変わる場合には、この変化に対応する電気料金の設定を、リモコン等によって入力できるようにしてもよい。

また、本実施形態において、給湯制御部１２４は、上述したように貯湯タンク１１内の湯の沸かし上げを段階的に行ったが、この段階的な沸かし上げを行わない場合であっても、本発明の効果を得ることができる。

また、本実施形態では、給湯履歴保持部１２７を備えて、給湯制御部１２４は、過去の給湯履歴から給湯の使用がなされないと想定される時間帯を判断したが、この判断を行わない場合であっても、本発明の効果を得ることができる。

また、本実施形態では、本発明の補助熱源機としてガスを燃料とする給湯器８７を示したが、石油等の他の燃料を用いる給湯器や電気ヒータ等の他の種類の補助熱源機を用いてもよい。

また、リモコン１４０のスイッチ部１４２の操作により、リモコン１４０の表示器１４１に、最低ランニングコスト温度Ｔrc_minと最高一次エネルギー効率温度Ｔre_maxが比較表示されるようにしてもよい。

１０…貯湯ユニット、１１…貯湯タンク、１２…給水管、１３…給湯管、２２…給水温度センサ、６７…周囲温度センサ、５０…ヒートポンプユニット、５１…ヒートポンプ、８０…ガス熱源機ユニット、８７…給湯器、１２０…コントローラ、１２１…基準指標選択部、１２２…最低ランニングコスト温度決定部、１２３…最高一次エネルギー効率温度決定部、１２４…給湯制御部、１２７…給湯履歴保持部。

Claims (7)

1. 下部に給水管が接続されると共に上部に給湯管が接続され、該給水管から供給される水が貯められる貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクの下部と上部を接続したタンク循環路と、前記貯湯タンクの下部に貯まった水を該タンク循環路を介して前記貯湯タンクの上部に循環させるタンク循環ポンプと、該タンク循環ポンプの作動により該タンク循環路内を流通する水を加熱するヒートポンプとを有するヒートポンプユニットと、
   前記給湯管の途中に設けられて、前記貯湯タンクから前記給湯管に供給される湯水を加熱する補助熱源機と
   を備えた貯湯式給湯システムにおいて、
   前記給水管から前記貯湯タンクへの給水温度を検出する給水温度センサと、
   前記ヒートポンプの周囲温度を検出する周囲温度センサと、
   前記貯湯タンク内の前記給水温度の水を、前記周囲温度の下で前記ヒートポンプユニットにより、前記貯湯式給湯システムの設定温度よりも所定温度高く設定された目標給湯温度以下の沸かし上げ温度まで加熱した後に、前記貯湯タンクから前記給湯管に供給される湯水を、前記補助熱源機により該設定温度まで加熱して前記給湯管に出湯する給湯運転を想定して、該想定した給湯運転における前記ヒートポンプのランニングコストと前記補助熱源機のランニングコストの合計コストが、最も低くなる前記沸かし上げ温度である最低ランニングコスト温度を決定する最低ランニングコスト温度決定部と、
   前記貯湯タンクの湯切れを検知したときに、前記貯湯タンク内の湯水を前記ヒートポンプユニットにより前記最低ランニングコスト温度まで加熱した後に、前記貯湯タンクから前記給湯管に供給される湯水を前記補助熱源機により前記設定温度まで加熱して、前記給湯管に供給する第１給湯運転を実行する給湯制御部と
   を備えたことを特徴とする貯湯式給湯システム。
2. 請求項１に記載の貯湯式給湯システムにおいて、
   前記最低ランニングコスト温度決定部は、前記貯湯タンク内の湯水の沸かし上げの想定温度を、前記目標給湯温度以下の第１温度範囲内で変更して、変更した温度を選択した場合の、前記貯湯タンク内の前記給水温度の水を該想定温度まで昇温するために必要な、前記周囲温度下での前記ヒートポンプのランニングコストの想定値である第１ランニングコストと、前記貯湯タンクから前記補助熱源機に供給される該想定温度の湯水を、前記設定温度まで昇温するために必要な前記補助熱源機のランニングコストの想定値である第２ランニングコストとをそれぞれ算出し、前記第１ランニングコストと前記第２ランニングコストとの合計コストが最も低くなる前記想定温度を、前記最低ランニングコスト温度に決定することを特徴とする貯湯式給湯システム。
3. 請求項１又は請求項２に記載の貯湯式給湯システムにおいて、
   前記給湯制御部は、前記貯湯タンク内の前記給水温度の水を前記最低ランニングコスト温度まで前記ヒートポンプユニットにより加熱するときに、前記貯湯タンク内の前記給水温度の水を、段階的に上昇させて前記最低ランニングコスト温度まで前記ヒートポンプユニットにより加熱することを特徴とする貯湯式給湯システム。
4. 請求項３に記載された貯湯式給湯システムにおいて、
   過去の給湯運転の履歴を示す給湯履歴データを保持する給湯履歴保持部を備え、
   前記給湯制御部は、前記給湯履歴データから給湯運転が実行されないと想定される時間帯に、前記貯湯タンク内の水の前記最低ランニングコスト温度までの加熱を行うことを特徴とする貯湯式給湯システム。
5. 請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の貯湯式給湯システムにおいて、
   前記想定した給湯運転における前記ヒートポンプと前記補助熱源機のトータルの一次エネルギー効率が、最も高くなる沸かし上げ温度である最高一次エネルギー効率温度を決定する最高一次エネルギー効率温度決定部と、
   使用者の操作に応じて、ランニングコスト又は一次エネルギー効率を選択する基準指標選択部とを備え、
   前記給湯制御部は、前記基準指標選択部によりランニングコストが選択されたときは、前記第１給湯運転を実行し、前記基準指標選択部により一次エネルギー効率が選択されたときには、前記貯湯タンクの湯切れを検知したときに、前記貯湯タンク内の湯水を前記ヒートポンプユニットにより前記最高一次エネルギー効率温度まで加熱した後に、前記貯湯タンクから前記給湯管に供給される湯水を前記補助熱源機により前記設定温度まで加熱して、前記給湯管に供給する第２給湯運転を実行することを特徴とする貯湯式給湯システム。
6. 請求項５に記載の貯湯式給湯システムにおいて、
   前記最高一次エネルギー効率温度決定部は、前記貯湯タンク内の湯水の沸かし上げの想定温度を、前記目標給湯温度よりも低い第２温度範囲内で変更して、変更した温度を選択した場合の、前記貯湯タンク内の前記給水温度の水を該想定温度まで昇温するために必要な、前記周囲温度下での前記ヒートポンプの一次エネルギー消費量の想定値である第１一次エネルギー消費量と、前記貯湯タンクから前記補助熱源機に供給される該想定温度の湯水を、前記設定温度まで昇温するために必要な前記補助熱源機の一次エネルギー消費量である第２一次エネルギー消費量とをそれぞれ算出し、前記第１一次エネルギー消費量と前記第２一次エネルギー消費量との合計消費量に基づく一次エネルギー効率が最も高くなる前記想定温度を、前記最高一次エネルギー効率温度に決定することを特徴とする貯湯式給湯システム。
7. 請求項５又は請求項６に記載の貯湯式給湯システムにおいて、
   前記ヒートポンプユニット及び前記補助熱源機を遠隔操作するためのリモコンを備え、
   前記基準指標選択部は、使用者による前記リモコンの操作に応じて、ランニングコスト又は一次エネルギー消費量を選択することを特徴とする貯湯式給湯システム。

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