JP2018017429A

JP2018017429A - 熱機器

Info

Publication number: JP2018017429A
Application number: JP2016146496A
Authority: JP
Inventors: 生光畠; Ikumitsu Hatake
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2016-07-26
Filing date: 2016-07-26
Publication date: 2018-02-01
Anticipated expiration: 2036-07-26
Also published as: JP6811050B2

Abstract

【課題】ヒートポンプ熱源を備えた熱機器において、エネルギー効率を向上することができる技術を提案する。【解決手段】熱機器は、熱媒を加熱するヒートポンプ熱源を備えるヒートポンプユニットと、ヒートポンプ熱源で加熱された熱媒を貯留するタンクを備えるタンクユニットと、外部機器と通信可能であり、外部機器から１日の気温情報を取得可能な制御装置と、を備えている。制御装置は、ヒートポンプ熱源を駆動させて、タンクにヒートポンプ熱源で加熱された熱媒を貯留させる加熱運転を実行可能である。制御装置は、外部機器から取得する気温情報に基づいて、１日の最高気温となる時刻を特定し、特定した時刻に、加熱運転が実行されるように、加熱運転を開始する第１開始予定時刻を特定し、第１開始予定時刻になると加熱運転を開始させる。【選択図】図４

Description

本明細書で開示する技術は、熱機器に関する。

特許文献１には、熱媒を加熱するヒートポンプ熱源を備えるヒートポンプユニットと、ヒートポンプ熱源で加熱された熱媒を貯留するタンクを備えるタンクユニットと、加熱運転を実行可能な制御装置と、を備える熱機器が開示されている。制御装置は、ヒートポンプ熱源を駆動させて、タンクにヒートポンプ熱源で加熱された熱媒を貯留させている。

特開２０１５−９４５０５号公報

ヒートポンプ熱源の加熱効率は、外気温度が高い場合ほど高くなる。このため、外気温度が高い時間帯に加熱運転を実行させることができれば、熱機器のエネルギー効率を向上することができる。

本明細書では、ヒートポンプ熱源を備えた熱機器において、エネルギー効率を向上することができる技術を提案する。

本明細書が開示する熱機器は、熱媒を加熱するヒートポンプ熱源を備えるヒートポンプユニットと、ヒートポンプ熱源で加熱された熱媒を貯留するタンクを備えるタンクユニットと、外部機器と通信可能であり、外部機器から１日の気温情報を取得可能な制御装置と、を備えている。制御装置は、ヒートポンプ熱源を駆動させて、タンクにヒートポンプ熱源で加熱された熱媒を貯留させる加熱運転を実行可能である。また、制御装置は、外部機器から取得する気温情報に基づいて、１日の最高気温となる時刻を特定し、特定した時刻に、加熱運転が実行されるように、加熱運転を開始する第１開始予定時刻を特定し、第１開始予定時刻になると加熱運転を開始させる。

ヒートポンプ熱源の加熱効率は、外気温度が高いほど高くなる。従って、ある１日において、ヒートポンプ熱源の加熱効率は、１日の最高気温となる時刻で最も高くなる。上記の構成によると、制御装置は、外部機器から取得した１日の気温情報を用いて、１日の最高気温となる時刻に加熱運転が実行されるよう、第１開始予定時刻を特定する。加熱運転が１日の最高気温となる時刻に実行されるため、ヒートポンプ熱源の加熱効率を高めることができる。

実施例に係る給湯システム２の構成を模式的に示す図。特定の世帯において、給湯が行われる時間帯を模式的に示す図。湯張り開始時刻Ｂ１前に実行する加熱運転の開始予定時刻を特定する処理を説明するフローチャート。第３加熱開始予定時刻を模式的に示す図。外気温度とヒートポンプ熱源の加熱効率の関係を示す図。加熱運転実行からの経過時間とタンク３０内の水の放熱量の割合の関係を示す図。加熱処理を説明するフローチャート。

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

（特徴１）制御装置は、過去の熱媒の湯張りへの使用実績に応じて加熱運転を開始する第２開始予定時刻を特定し、第２開始予定時刻になると加熱運転を開始させるように構成されてもよい。この場合、制御装置は、気温情報と第２開始予定時刻に基づいて、１日の最高気温と第２開始予定時刻の予想気温を特定し、最高気温と予想気温の温度差が所定温度以上の場合に、第１開始予定時刻に基づいて、加熱運転を開始させ、温度差が所定温度未満の場合に、第２開始予定時刻に基づいて、加熱運転を開始させるとよい。

最高気温と第２開始予定時刻の予想気温の温度差が小さいほど、第１開始予定時刻に加熱運転を開始させる場合のヒートポンプ熱源の加熱効率と、第２開始予定時刻に加熱運転を開始させる場合のヒートポンプ熱源の加熱効率と、の差は小さくなる。ヒートポンプ熱源の加熱効率の差が小さいと、第２開始予定時刻ではなく第１開始予定時刻に加熱運転を開始させる効果も小さくなる。上記の構成によると、制御装置は、第１開始予定時刻に加熱運転を開始させる効果が小さいと判断される場合に、第２開始予定時刻に基づいて加熱運転を開始させることができる。

（特徴２）制御装置は、最高気温と第２開始予定時刻の予想気温の温度差が所定温度以上の場合であっても、第１開始予定時刻と第２開始予定時刻の時間差が所定時間よりも長い場合に、第２開始予定時刻に基づいて、加熱運転を開始させてもよい。

加熱運転によってタンクに貯留された高温の熱媒は、時間の経過とともに放熱し、温度が低下していく。加熱運転の実行からの経過時間が長くなるほど、タンク内の熱媒の放熱量は増加していく。一般的に、第２開始予定時刻に基づいて開始される加熱運転（以下では、第２加熱運転と呼ぶ）が完了してから、熱媒の使用開始までの時間は短い。従って、第２加熱運転が完了してから熱媒の使用開始までの放熱量も小さい。一方、一般的に、第１開始予定時刻に基づいて開始される加熱運転（以下では、第１加熱運転と呼ぶ）が完了する時刻は、第２加熱運転の完了時刻よりも早い。このため、第１加熱運転が完了してから熱媒の使用開始までの放熱量は比較的大きくなる。この場合、制御装置は、加熱運転を実行させるなどして、タンクに貯留されている熱媒を再加熱する必要がある。上記の構成によると、制御装置は、時間差が所定時間以上の場合に、第２加熱運転を実行させることができる。これにより、熱機器のエネルギー効率を向上することができる。

（特徴３）制御装置は、過去の熱媒の湯張りへの使用実績に応じて加熱運転を開始する第２開始予定時刻を特定し、第２開始予定時刻になると加熱運転を開始させるように構成されてもよい。この場合、制御装置は、第１開始予定時刻と第２開始予定時刻の時間差が所定時間よりも短い場合に、第１開始予定時刻に基づいて、加熱運転を開始させ、時間差が所定時間以上の場合に、第２開始予定時刻に基づいて、加熱運転を開始させるとよい。

加熱運転によってタンクに貯留された高温の熱媒は、時間の経過とともに放熱し、温度が低下していく。加熱運転の実行からの経過時間が長くなるほど、タンク内の熱媒の放熱量は増加していく。一般的に、第２開始予定時刻に基づいて開始される加熱運転（以下では、第２加熱運転と呼ぶ）が完了してから、熱媒の使用開始までの時間は短い。従って、第２加熱運転が完了してから熱媒の使用開始までの放熱量も小さい。一方、第１開始予定時刻に基づいて開始される加熱運転（以下では、第１加熱運転と呼ぶ）が完了する時刻は、第２加熱運転の完了時刻よりも早い。このため、第１加熱運転が完了してから熱媒の使用開始までの放熱量は比較的大きくなる。この場合、制御装置は、加熱運転を実行させるなどして、タンクに貯留されている熱媒を再加熱する必要がある。上記の構成によると、制御装置は、時間差が所定時間以上の場合に、第２加熱運転を実行させることができる。これにより、熱機器のエネルギー効率を向上することができる。

図１に示すように、本実施例に係る給湯システム２は、ＨＰ（ヒートポンプ）ユニット４と、タンクユニット６と、バーナユニット８を備えている。

ＨＰユニット４は、外気から吸熱して水を加熱する熱源である。ＨＰユニット４は、圧縮機１０と、凝縮器１２と、膨張弁１４と、蒸発器１６を備えている。ＨＰユニット４は、冷媒（例えばフロン系冷媒）を、圧縮機１０、凝縮器１２、膨張弁１４、蒸発器１６の順に循環させることで、外気から吸熱して水を加熱する。圧縮機１０は、冷媒を加圧して高温高圧にする。凝縮器１２は、水との熱交換により冷媒を冷却する。凝縮器１２の水流路の両端部には、それぞれ、ＨＰ往き経路１９とＨＰ戻り経路２１が接続されている。膨張弁１４は、冷媒を減圧して低温低圧にする。蒸発器１６は、外気との熱交換により冷媒を加熱する。ＨＰユニット４はさらに、凝縮器１２に水を循環させる循環ポンプ１８と、凝縮器１２に流れ込む水の温度を検出する往きサーミスタ２０と、凝縮器１２から流れ出る水の温度を検出する戻りサーミスタ２２と、外気温度を検出するＨＰ外気温度サーミスタ２３と、ＨＰユニット４の各構成要素の動作を制御するＨＰコントローラ２４を備えている。

タンクユニット６は、タンク３０と、混合弁３２と、バイパス制御弁３４と、を備えている。タンク３０は、外側が断熱材で覆われており、内部に水を蓄える密閉型の容器である。本実施例のタンク３０の容量は、例えば１００リットルである。ＨＰユニット４の循環ポンプ１８が駆動すると、タンク３０の底部の水が、タンク往き経路３１およびＨＰ往き経路１９を介して、凝縮器１２へ送られる。凝縮器１２で加熱されて高温となった水は、ＨＰ戻り経路２１およびタンク戻り経路３３を介して、タンク３０の頂部からタンク３０内に戻される。ＨＰユニット４によって加熱された水がタンク３０に流れ込むと、タンク３０の内部には、低温の水の層の上に高温の水の層が積み重なった温度成層が形成される。タンク３０には、上部の水の温度を検出する上部サーミスタ３６と、中間部の水の温度を検出する中間部サーミスタ３７と、下部の水の温度を検出する下部サーミスタ３８が取り付けられている。本実施例では、上部サーミスタ３６はタンク３０の頂部から６リットルの位置に配置されており、中間部サーミスタ３７はタンク３０の頂部から１２リットルの位置に配置されており、下部サーミスタ３８はタンク３０の頂部から３０リットルの位置に配置されている。

タンクユニット６には、給水経路４０を介して水道水が供給される。給水経路４０には、給水圧力を減圧する減圧弁４２と、給水温度を検出する入水サーミスタ４４が取り付けられている。給水経路４０は、タンク３０の底部に連通するタンク給水経路４６と、混合弁３２に連通するタンクバイパス経路４８に分岐している。タンク給水経路４６とタンクバイパス経路４８には、それぞれ逆止弁５０、５２が取り付けられている。また、タンクバイパス経路４８には、混合弁３２に流入する水道水の流量を検出する水側水量センサ５４が取り付けられている。タンク３０の頂部と混合弁３２は、タンク出湯経路５６を介して連通している。タンク出湯経路５６には、逆止弁５８と、混合弁３２に流入するタンク３０からの水の流量を検出する湯側水量センサ６０が取り付けられている。

混合弁３２は、タンクバイパス経路４８から流れ込む水道水と、タンク出湯経路５６から流れ込むタンク３０からの水を混合して、第１給湯経路６２に送り出す。混合弁３２は、ステッピングモータによって弁を駆動し、タンクバイパス経路４８側の開度（水側の開度）と、タンク出湯経路５６側の開度（湯側の開度）を調整する。第１給湯経路６２には、混合弁３２から送り出される水の温度を検出する混合サーミスタ６４が取り付けられている。

タンクユニット６からは、第２給湯経路６６を介して、台所やシャワー、カラン等の給湯箇所への給湯が行われる。第２給湯経路６６には、給湯箇所へ供給される水の温度を検出する給湯出口サーミスタ６８と、逆止弁７０が取り付けられている。第１給湯経路６２と第２給湯経路６６の間は、給湯バイパス経路７２によって連通している。給湯バイパス経路７２には、バイパス制御弁３４が取り付けられている。

タンクユニット６はさらに、タンクコントローラ７４を備えている。タンクコントローラ７４は、タンクユニット６の各構成要素の動作を制御する。また、タンクコントローラ７４は、不揮発性メモリ７５を備えている。不揮発性メモリ７５には、後述する加熱運転の開始予定時刻などが記憶されている。

バーナユニット８は、バーナ８０と、熱交換器８２と、バイパスサーボ８４と、水量サーボ８６と、湯はり弁８８と、を備えている。バーナ８０は、燃料ガスの燃焼によって熱交換器８２を流れる水を加熱する補助熱源機である。バーナ８０には、ガス供給管８１を介して燃料ガスが供給される。熱交換器８２には、バーナ往路９０を介して、タンクユニット６の第１給湯経路６２からの水が流れ込む。熱交換器８２を通過した水は、バーナ復路９２を介して、タンクユニット６の第２給湯経路６６へ流れ出る。バーナ往路９０には、バーナ往路９０を流れる水の流量を調整する水量サーボ８６と、バーナ往路９０を流れる水の流量を検出する水量センサ９１が取り付けられている。バーナ往路９０とバーナ復路９２の間は、バーナバイパス経路９４を介して連通している。バーナ往路９０とバーナバイパス経路９４の接続部に、バイパスサーボ８４が取り付けられている。バイパスサーボ８４は、バーナ往路９０からバーナバイパス経路９４へ流れる水の流量を調整する。バーナ復路９２には、熱交換器８２から流れ出る水の温度を検出するバーナ給湯サーミスタ９６が取り付けられている。バーナ復路９２からは、湯はり経路９８が分岐している。バーナ復路９２において、湯はり経路９８には、湯はり弁８８が取り付けられている。バーナユニット８からは、湯はり経路９８を介して、給湯箇所である浴槽への湯はりが行われる。

バーナユニット８はさらに、バーナユニット８の各構成要素の動作を制御するバーナコントローラ１００と、リモコン１０２を備えている。リモコン１０２は、バーナコントローラ１００と通信可能である。また、リモコン１０２は、バーナコントローラ１００を介して、タンクコントローラ７４と通信可能である。リモコン１０２は、スイッチやボタンなどを介して、ユーザからの各種の操作入力を受け入れる。また、リモコン１０２は、表示や音声によってユーザに給湯システム２の設定や動作に関する各種の情報を通知する。また、リモコン１０２は、Ｗｉ−Ｆｉルータ１９０を介して、管理装置１９２と通信可能である。管理装置１９２は、例えば、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）である。管理装置１９２は、給湯システム２の外部であり、給湯システム２が設置されている家屋内に設けられている機器である。管理装置１９２は、給湯システム２が設置されている家屋における電力および燃料の供給量や消費量を管理している。また、管理装置１９２は、外部のネットワークと接続可能である。管理装置１９２は、外部のネットワークに接続することで、外部のネットワークから１日の気温情報を取得することができる。リモコン１０２は、Ｗｉ−Ｆｉルータ１９０を介して管理装置１９２と通信することで、１日の気温情報を取得することができる。

給湯システム２のＨＰユニット４、タンクユニット６およびバーナユニット８には、商用電源１０８から電力が供給される。各ユニットは、商用電源１０８から供給される電力を用いて動作する。

ＨＰコントローラ２４とタンクコントローラ７４は、互いに通信可能である。タンクコントローラ７４とバーナコントローラ１００は、互いに通信可能である。したがって、ＨＰコントローラ２４と、タンクコントローラ７４と、バーナコントローラ１００が協調して制御を行うことで、給湯システム２は加熱運転、給湯運転等の各種の動作を行うことができる。以下では、ＨＰコントローラ２４と、タンクコントローラ７４と、バーナコントローラ１００を総称して、単にコントローラとも呼ぶ。

次いで、給湯システム２の動作について説明する。給湯システム２は、加熱運転と、給湯運転と、を実行することができる。

（加熱運転）
加熱運転では、給湯システム２は、ＨＰユニット４を駆動して、タンク３０内の水を沸かし上げる。加熱運転が開始されると、ＨＰコントローラ２４は、圧縮機１０を駆動して、圧縮機１０、凝縮器１２、膨張弁１４、蒸発器１６の順に冷媒を循環させるとともに、循環ポンプ１８を駆動して、タンク３０と凝縮器１２の間で水を循環させる。これによって、タンク３０の底部から吸い出された水は、凝縮器１２において目標温度ＴＡ（例えば４５℃）まで加熱されて、タンク３０の頂部に戻される。タンク３０内の水のうち目標加熱水量ＴＷが、目標温度ＴＡまで加熱された水で置き換えられると、ＨＰコントローラ２４は加熱運転を終了する。なお、目標加熱水量ＴＷとは、加熱運転により目標温度ＴＡまで加熱する水量である。

（給湯運転）
給湯運転では、給湯設定温度の水を給湯箇所へ供給する。また、特に、給湯箇所が、浴槽である場合の給湯運転のことを、以下では、「湯張り運転」と呼ぶ。コントローラは、水側水量センサ５４で検出される流量と、湯側水量センサ６０で検出される流量を合算した流量（給湯流量ともいう）が最低動作流量（例えば２．４Ｌ／分）以上となると、給湯箇所の開栓や浴槽への湯張りなどにより給湯が開始されたものと判断する。そして、コントローラは、上部サーミスタ３６で検出される温度に応じて、以下の非燃焼給湯運転または燃焼給湯運転を実行する。

上部サーミスタ３６で検出される温度が給湯設定温度以上である場合、コントローラは、非燃焼給湯運転を実行する。非燃焼給湯運転では、コントローラは、バーナ８０の燃焼運転を禁止するとともに、混合サーミスタ６４で検出される温度が給湯設定温度となるように、混合弁３２の開度を調整する。これによって、給湯箇所に給湯設定温度に温度調整された水が供給される。

上部サーミスタ３６で検出される温度が給湯設定温度未満の場合、コントローラは、燃焼給湯運転を実行する。燃焼給湯運転では、コントローラは、バーナ８０の燃焼運転を許可するとともに、混合サーミスタ６４で検出される温度が、給湯設定温度よりもバーナ８０の最小加熱能力の分だけ低い温度となるように、混合弁３２の開度を調整する。この場合、タンク３０の上部から供給される高温の水と、給水経路４０から供給される低温の水が、混合弁３２において混合された後、バーナ８０によって給湯設定温度まで加熱されて、給湯箇所へ供給される。

上記の非燃焼給湯運転または燃焼給湯運転を実行中に、給湯流量が最低動作流量を下回ると、コントローラは、給湯箇所の閉栓や浴槽への湯張りの終了などにより給湯が終了したものと判断して、給湯運転を終了する。

（加熱運転の開始予定時刻を特定するための処理）
給湯システム２は、不揮発性メモリ７５に記憶される加熱運転の開始予定時刻が到来すると、加熱運転を開始するように構成されている。このため、コントローラは、２４時間毎（時間が２：００になる毎）に、その日の開始予定時刻を特定する。コントローラは、特定したその日の開始予定時刻を不揮発性メモリ７５に記憶させる。図２〜図６を用いて、開始予定時刻を特定するための処理について説明する。

まず、コントローラは、過去の水の使用実績に応じて開始予定時刻を特定する。

図２に示すように、コントローラは、特定の世帯の給湯の傾向に基づいて、開始予定時刻を特定する。具体的には、コントローラは、特定の世帯において、給湯が行われる度に、給湯が開始された時刻と、給湯が終了した時刻と、を示す時刻情報と、供給された水の量を示す供給量情報と、を記憶する。コントローラは、１日分の時刻情報および供給量情報を、特定の世帯の１日分の運転履歴として記憶する。本実施例では、コントローラは、特定の世帯の過去７日分の運転履歴を記憶する。このため、コントローラは、２４時間毎に、８日前の運転履歴を消去して、前日の運転履歴を記憶する。

次いで、コントローラは、特定の世帯の過去７日分の運転履歴から、過去７日間において、最初の給湯が開始された時刻のうち、最も早い時刻を特定する。以下では、この時刻を「給湯開始時刻Ｓ１」と呼ぶ。例えば、コントローラは、６：００を給湯開始時刻Ｓ１として特定する（図２参照）。なお、最初の給湯では、５Ｌ〜２０Ｌ程度の水が供給される。この場合、コントローラは、給湯開始時刻Ｓ１までの目標加熱水量ＴＷとして３０リットルを設定する。

また、コントローラは、特定の世帯の過去７日分の運転履歴から、過去７日間において、湯張り運転が開始された時刻のうち、最も早い時刻を特定する。以下では、この時刻を「湯張り開始時刻Ｂ１」と呼ぶ。上記の通り、本実施例では、特定の世帯は、毎日２０：００に湯張り運転を開始するように予め設定している。例えば、コントローラは、２０：００を湯張り開始時刻Ｂ１として特定する（図２参照）。なお、湯張り運転では、１５０Ｌ〜１８０Ｌ程度の水が供給される。この場合、コントローラは、湯張り開始時刻Ｂ１までの目標加熱水量ＴＷとして１００リットル（満蓄）を設定する。

さらに、コントローラは、特定の世帯の過去７日分の運転履歴から、過去７日間において、最後の給湯が終了した時刻のうち、最も遅い時刻を特定する。以下では、この時刻を「給湯終了時刻Ｇ１」と呼ぶ。例えば、コントローラは、０：００を給湯終了時刻Ｇ１として特定する（図２参照）。

さらに、コントローラは、目標温度ＴＡ、および、給水温度に基づいて、第１の所定時間α、第２の所定時間β、および、第３の所定時間γを特定する。

次いで、コントローラは、給湯開始時刻Ｓ１から、特定された第１の所定時間αだけ前の時刻である第１加熱開始予定時刻Ｓ０を特定し、湯張り開始時刻Ｂ１から、特定された第２の所定時間βだけ前の時刻である第２加熱開始予定時刻Ｂ０を特定する。コントローラは、開始予定時刻として、第１加熱開始予定時刻Ｓ０と第２加熱開始予定時刻Ｂ０を、不揮発性メモリ７５に記憶する。また、コントローラは、給湯終了時刻Ｇ１から、特定された第３の所定時間γだけ前の時刻であるヒートポンプ停止時刻Ｇ０を特定する。

過去の水の使用実績に応じて開始予定時刻を特定した後に、コントローラは、湯張り開始時刻Ｂ１の前に実行する加熱運転の開始予定時刻をさらに特定する。図３を用いて、湯張り開始時刻Ｂ１の前に実行する加熱運転の開始予定時刻を特定する処理について説明する。

ステップＳ１２において、コントローラは、管理装置１９２から１日の気温情報を取得する。具体的には、コントローラは、リモコン１０２及びＷｉ−Ｆｉルータ１９０を介して、管理装置１９２に、１日の気温情報の送信を要求する要求信号を送信する。管理装置１９２は、コントローラからの要求信号を受信したら、給湯システム２が設置されている家屋の地域の１日の気温情報を外部のネットワークから取得する。次いで、管理装置１９２は、取得した１日の気温情報をコントローラに送信する。なお、１日の気温情報とは、例えば、１時毎の気温の推移である。

ステップＳ１４において、コントローラは、管理装置１９２から受信する１日の気温情報に基づいて、第３加熱開始予定時刻Ｂ０’を特定する。具体的には、コントローラは、１日の気温が最高気温ＴＨとなる時刻に、加熱運転が実行されるように、第３加熱開始予定時刻Ｂ０’を特定する。図５に、外気温度とＨＰユニット４の加熱効率の関係が示されている。図５から明らかなように、ＨＰユニット４の加熱効率は、外気温度が高いほど高くなる。従って、１日の気温が最高気温ＴＨとなる時刻（以下では、時刻Ｄ１と呼ぶ）において、ＨＰユニット４の加熱効率は、１日の中で最大になる。このため、時刻Ｄ１に、加熱運転が実行されることで、加熱運転中のＨＰユニット４の加熱効率を高めることができる。

図４を用いて、第３加熱開始予定時刻Ｂ０’を特定する方法について説明する。まず、コントローラは、１日の気温情報に基づいて最高気温ＴＨとなる時刻（以下では、時刻Ｄ１と呼ぶ）を特定する。次いで、コントローラは、時刻Ｄ１に加熱運転が実行されるように、第３加熱開始予定時刻Ｂ０’を特定する。本実施例においては、コントローラは、加熱運転の開始と終了の中央となる時刻と時刻Ｄ１が一致するように、第３加熱開始予定時刻Ｂ０’を特定する。具体的には、コントローラは、加熱運転に要する時間を特定し、加熱運転に要する時間の半分の時間を第４の所定時間ｘとして設定し、時刻Ｄ１から第４の所定時間ｘだけ前の時刻を第３加熱開始予定時刻Ｂ０’として特定する。例えば、目標加熱水量ＴＷが１００リットルで、目標温度ＴＡが４５℃の場合、加熱運転に要する時間は、約２時間と特定される。この場合、第４の所定時間ｘは１時間となる。これにより、気温の高い時間帯に加熱運転を実行することができ、ＨＰユニット４の加熱効率を高めることができる。また、ＨＰユニット４は圧縮機１０を駆動してから冷媒の温度が安定するまである程度の時間（例えば１０分）を要するが、上記のように第３加熱開始予定時刻Ｂ０’を特定することで、時刻Ｄ１となるまでにＨＰユニット４の冷媒の温度を安定させることができる。

図３のステップＳ１６において、コントローラは、１日の最高気温ＴＨと第２加熱開始予定時刻Ｂ０の第１予想気温ＴＰ１の第１温度差ＴＤ１が、第１所定温度Ｔ１（例えば、５℃）以上か否かを判断する。具体的には、コントローラは、１日の気温情報に基づいて、１日の最高気温ＴＨを特定する。また、コントローラは、１日の気温情報と第２加熱開始予定時刻Ｂ０に基づいて、第２加熱開始予定時刻Ｂ０の第１予想気温ＴＰ１を特定する。次いで、コントローラは、最高気温ＴＨから第１予想気温ＴＰ１を減算し、第１温度差ＴＤ１を特定する（図４参照）。第１温度差ＴＤ１が小さいと、各温度におけるＨＰユニット４の加熱効率の差も小さくなる（図５参照）。ＨＰユニット４の加熱効率の差が小さいと、加熱運転を、第２加熱開始予定時刻Ｂ０ではなく、第３加熱開始予定時刻Ｂ０’に開始させる効果が小さくなる。このため、本実施例の給湯システム２は、第１温度差ＴＤ１が第１所定温度Ｔ１以上の場合にのみ、第３加熱開始予定時刻Ｂ０’を用いて加熱運転を開始させるように構成されている。このため、第１温度差ＴＤ１が第１所定温度Ｔ１以上である場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）、処理は、ステップＳ１８に進む。一方、第１温度差ＴＤ１が第１所定温度Ｔ１未満である場合（ステップＳ１６でＮＯ）、処理は、ステップＳ２２に進む。なお、本実施例では、１日の最高気温ＴＨと第２加熱開始予定時刻Ｂ０の第１予想気温ＴＰ１の第１温度差ＴＤ１に基づいて、ステップＳ１６の処理を実行しているが、１日の最高気温ＴＨでのＨＰユニット４の加熱効率と第２加熱開始予定時刻Ｂ０の第１予想気温ＴＰ１でのＨＰユニット４の加熱効率の差に基づいて、ステップＳ１６の処理を実行してもよい。

ステップＳ１８において、コントローラは、第２加熱開始予定時刻Ｂ０と第３加熱開始予定時刻Ｂ０’の時間差が所定時間（例えば、８時間）未満か否かを判断する。図６に加熱運転の実行からの経過時間と、タンク３０内の水の放熱量の割合の関係が示されている。なお、図６は、外気温度が２０℃の場合の放熱データである。タンク３０には断熱処理が施されているが、完全に断熱することはできず、時間の経過とともにタンク３０内の水からは放熱していく。図６から明らかなように、加熱運転の実行からの経過時間が長くなるほど、タンク３０内の水の放熱量は増加していく。第２加熱開始予定時刻Ｂ０に基づいて実行される加熱運転（以下では、第２加熱運転と呼ぶ）が完了する時刻は、湯張り開始時刻Ｂ１とほぼ同じである。この場合、第２加熱運転が完了してから湯張り開始時刻Ｂ１までに、タンク３０内の水からの放熱はほとんどない。一方、第３加熱開始予定時刻Ｂ０’（以下では、第３加熱運転と呼ぶ）が完了する時刻は、湯張り開始時刻Ｂ１よりも早い。このため、第３加熱運転が完了してから湯張り開始時刻Ｂ１までの間に、タンク３０内の水からある程度の放熱が存在する。第３加熱運転によって加熱されたタンク３０内の水の一部が、湯張り開始時刻Ｂ１までに、放熱によって目標温度ＴＡよりも低い温度になってしまうと、コントローラは、目標温度ＴＡよりも低くなった温度の水を、目標温度ＴＡまで再加熱する必要がある。このため、本実施例の給湯システム２は、第２加熱開始予定時刻Ｂ０と第３加熱開始予定時刻Ｂ０’の時間差が所定時間未満の場合にのみ、第３加熱開始予定時刻Ｂ０’を用いて、加熱運転を開始させる。すなわち、時間差が所定時間未満の場合（ステップＳ１８でＹＥＳ）、処理は、ステップＳ２０に進み、時間差が所定時間以上の場合（ステップＳ１８でＮＯ）、処理は、ステップＳ２２に進む。なお、時間の経過に伴うタンク３０内の水からの放熱量は外気温度によっても変化し、外気温度が低いほど放熱量は多くなり、外気温度が高いほど放熱量は少なくなる。このため、上記の所定時間を、予想される外気温度に応じて変化させてもよく、予想される外気温度が高い場合に所定時間を長く設定し、予想される外気温度が低い場合に所定時間を短く設定してもよい。

ステップＳ２０において、コントローラは、湯張り運転前の開始予定時刻として、第３加熱開始予定時刻Ｂ０’を不揮発性メモリ７５に記憶させる。この場合、不揮発性メモリ７５に記憶されている第２加熱開始予定時刻Ｂ０を消去するとよい。一方、ステップＳ２２において、コントローラは、第３加熱開始予定時刻Ｂ０’を不揮発性メモリ７５に記憶させることなく、不揮発性メモリ７５に記憶されている第２加熱開始予定時刻Ｂ０を保持する。

以上により、コントローラは、時間が２：００になる毎に、その日の加熱運転の開始予定時刻を特定する。その後、不揮発性メモリ７５に記憶されている開始予定時刻が到来すると、コントローラは、加熱運転を開始させる。

（加熱処理）
また、第３加熱開始予定時刻Ｂ０’が不揮発性メモリ７５に記憶されている場合において、第３加熱開始予定時刻Ｂ０’が到来する場合に、コントローラは、加熱処理を実行する。加熱処理は、第３加熱開始予定時刻Ｂ０’に加熱運転を開始させるのか否かを判断するための処理である。図７を用いて、加熱処理について説明する。

ステップＳ３２において、コントローラは、第３加熱開始予定時刻Ｂ０’の第２予想気温ＴＰ２とＨＰ外気温度サーミスタ２３によって検出される外気温度ＴＯとの第２温度差ＴＤ２が、第２所定温度Ｔ２を超えているのか否を判断する。なお、コントローラは、図３のＳ１２で取得した１日の気温情報に基づいて、第３加熱開始予定時刻Ｂ０’の第２予想気温ＴＰ２を特定する。コントローラは、第２予想気温ＴＰ２から外気温度ＴＯを減算し、第２温度差ＴＤ２を特定する。なお、本実施例において、第２所定温度Ｔ２は、固定値であるが、コントローラが第１温度差ＴＤ１の大きさに基づいて、第２所定温度Ｔ２を変化させてもよい。例えば、第１温度差ＴＤ１が比較的大きい場合には、第２所定温度Ｔ２を大きくし、第１温度差ＴＤ１が比較的小さい場合には、第２所定温度Ｔ２を小さくしてもよい。

第２温度差ＴＤ２が第２所定温度Ｔ２を超えている場合（ステップＳ３２でＹＥＳ）、処理は、ステップＳ３４に進む。一方、第２温度差ＴＤ２が第２所定温度Ｔ２以下の場合（ステップＳ３２でＮＯ）、処理は、ステップＳ３８に進む。ステップＳ３８において、コントローラは、加熱運転を開始する。従って、ステップＳ３２でＮＯと判断される場合、コントローラは、第３加熱開始予定時刻Ｂ０’に加熱運転を開始する。

ステップＳ３４において、コントローラは、加熱運転の開始を中止し、ステップＳ３６に進む。ステップＳ３６において、コントローラは、湯張り運転前の開始予定時刻として、第２加熱開始予定時刻Ｂ０を不揮発性メモリ７５に記憶させる。これにより、湯張り運転前の開始予定時刻として、第２加熱開始予定時刻Ｂ０が再設定される。従って、ステップＳ３２でＹＥＳと判断される場合、コントローラは、第２加熱開始予定時刻Ｂ０に加熱運転を開始させる。第２温度差ＴＤ２が第２所定温度Ｔ２を超えている場合、第３加熱開始予定時刻Ｂ０’に加熱運転を開始させた場合のＨＰユニット４の加熱効率と第２加熱開始予定時刻Ｂ０に加熱運転を開始させた場合のＨＰユニット４の加熱効率の差は、加熱運転の開始予定時刻を特定したときの想定よりも小さくなる。従って、第３加熱開始予定時刻Ｂ０’に加熱運転を開始させる効果も、加熱運転の開始予定時刻を特定したときの想定よりも小さくなる。このため、本実施例では、第２温度差ＴＤ２が第２所定温度Ｔ２を超えている場合、コントローラは、水の使用実績に応じて特定された第２加熱開始予定時刻Ｂ０に加熱運転を開始する。

上述のように、コントローラは、管理装置１９２から取得する１日の気温情報に基づいて、１日の最高気温ＴＨとなる時刻Ｄ１を特定している。また、コントローラは、時刻Ｄ１に加熱運転が実行されるように、加熱運転を開始する第３加熱開始予定時刻Ｂ０’を特定している。外気温度が高いほど、加熱運転中のＨＰユニット４の加熱効率は高くなる（図５参照）。このため、第３加熱開始予定時刻Ｂ０’に加熱運転を開始させることで、加熱運転を実行する際のＨＰユニット４の加熱効率を高めることができる。

また、上記の実施例では、コントローラは、１日の最高気温ＴＨと第２加熱開始予定時刻Ｂ０の第１予想気温ＴＰ１の第１温度差ＴＤ１に基づいて、第３加熱開始予定時刻Ｂ０’を用いて加熱運転を開始させるのか、第２加熱開始予定時刻Ｂ０を用いて加熱運転を開始させるのかを切り替えている。第１温度差ＴＤ１が小さい場合、第３加熱開始予定時刻Ｂ０’に加熱運転を開始させた場合のＨＰユニット４の加熱効率と第２加熱開始予定時刻Ｂ０に加熱運転を開始させた場合のＨＰユニット４の加熱効率の差は小さい（図５参照）。また、ＨＰユニット４の加熱効率の差が小さい場合、第３加熱開始予定時刻Ｂ０’に加熱運転を開始させる効果も小さい。上記の構成によると、第３加熱開始予定時刻Ｂ０’に加熱運転を開始させる効果が小さい場合に、水の使用実績に応じて特定された第２加熱開始予定時刻Ｂ０を用いて、加熱運転を開始させることができる。

また、上記の実施例では、コントローラは、第２加熱開始予定時刻Ｂ０と第３加熱開始予定時刻Ｂ０’の時間差に基づいて、第３加熱開始予定時刻Ｂ０’を用いて加熱運転を開始させるのか、第２加熱開始予定時刻Ｂ０を用いて加熱運転を開始させるのかを切り替えている。第３加熱運転を実行させた場合、第２加熱運転を実行させる場合よりも、湯張り開始時刻Ｂ１までのタンク３０内の水の放熱量の割合が高くなる（図６参照）。湯張り開始時刻Ｂ１までに放熱され、温度が下がった水は、再加熱する必要がある。このため、湯張り開始時刻Ｂ１までの水の放熱量を考慮すると、時間差が所定時間以上になる場合、第３加熱運転でなく、第２加熱運転を実行させた方が、給湯システム２のエネルギー効率は高くなる。上記の構成によると、コントローラは、時間差が所定時間以上の場合に、第２加熱運転を実行させることができる。これにより、給湯システム２のエネルギー効率を向上することができる。

（対応関係）
水が、「熱媒」の一例である。給湯システム２が、「熱機器」の一例である。圧縮機１０、凝縮器１２、膨張弁１４、蒸発器１６から構成されるヒートポンプサイクルが、「ヒートポンプ熱源」の一例である。管理装置１９２が、「外部機器」の一例である。第３加熱開始予定時刻Ｂ０’が、「第１開始予定時刻」の一例である。第２加熱開始予定時刻Ｂ０、第１予想気温ＴＰ１が、「第２開始予定時刻」、「予想気温」の一例である。第１所定温度Ｔ１が、「所定温度」の一例である。

以上、各実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

（変形例１）上記の実施例では、ステップＳ１６及びステップＳ１８の処理に基づいて、第２加熱開始予定時刻Ｂ０と第３加熱開始予定時刻Ｂ０’のいずれを用いて加熱運転を開始させるのかを決定している。これとは異なり、Ｓ１６またはＳ１８のうちの一方の処理を省略してもよい。また、ステップＳ１８の処理を最初に実行して、その後にステップＳ１６の処理を実行してもよい。

（変形例２）上記の実施例では、最高気温ＴＨと第２加熱開始予定時刻Ｂ０の第１予想気温ＴＰ１の第１温度差ＴＤ１に基づいて、ステップＳ１６の処理を実行している。これとは異なり、気温情報に含まれる１日の最高気温ＴＨと１日の最低気温ＴＬの温度差に基づいて、第１温度差ＴＤ１を算出してもよい。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：給湯システム
４：ＨＰユニット
６：タンクユニット
８：バーナユニット
１０：圧縮機
１２：凝縮器
１４：膨張弁
１６：蒸発器
１８：循環ポンプ
１９：ＨＰ往き経路
２０：往きサーミスタ
２１：ＨＰ戻り経路
２２：戻りサーミスタ
２３：ＨＰ外気温度サーミスタ
２４：ＨＰコントローラ
３０：タンク
３１：タンク往き経路
３２：混合弁
３３：タンク戻り経路
３４：バイパス制御弁
３６：上部サーミスタ
３７：中間部サーミスタ
３８：下部サーミスタ
４０：給水経路
４２：減圧弁
４４：入水サーミスタ
４６：タンク給水経路
４８：タンクバイパス経路
５０：逆止弁
５２：逆止弁
５４：水側水量センサ
５６：タンク出湯経路
５８：逆止弁
６０：湯側水量センサ
６２：第１給湯経路
６４：混合サーミスタ
６６：第２給湯経路
６８：給湯出口サーミスタ
７０：逆止弁
７２：給湯バイパス経路
７４：タンクコントローラ
７５：不揮発性メモリ
８０：バーナ
８１：ガス供給管
８２：熱交換器
８４：バイパスサーボ
８６：水量サーボ
８８：湯はり弁
９０：バーナ往路
９１：水量センサ
９２：バーナ復路
９４：バーナバイパス経路
９６：バーナ給湯サーミスタ
９８：湯はり経路
１００：バーナコントローラ
１０２：リモコン
１０８：商用電源
１９０：Ｗｉ−Ｆｉルータ
１９２：管理装置

Claims

熱機器であって、
熱媒を加熱するヒートポンプ熱源を備えるヒートポンプユニットと、
前記ヒートポンプ熱源で加熱された前記熱媒を貯留するタンクを備えるタンクユニットと、
外部機器と通信可能であり、前記外部機器から１日の気温情報を取得可能な制御装置と、を備えており、
前記制御装置は、前記ヒートポンプ熱源を駆動させて、前記タンクに前記ヒートポンプ熱源で加熱された前記熱媒を貯留させる加熱運転を実行可能であり、
前記制御装置は、前記外部機器から取得する前記気温情報に基づいて、１日の最高気温となる時刻を特定し、前記特定した時刻に、前記加熱運転が実行されるように、前記加熱運転を開始する第１開始予定時刻を特定し、前記第１開始予定時刻になると前記加熱運転を開始させる、熱機器。
前記制御装置は、過去の前記熱媒の湯張りへの使用実績に応じて前記加熱運転を開始する第２開始予定時刻を特定し、第２開始予定時刻になると前記加熱運転を開始させるように構成されており、
前記制御装置は、前記気温情報と前記第２開始予定時刻に基づいて、１日の前記最高気温と前記第２開始予定時刻の予想気温を特定し、前記最高気温と前記予想気温の温度差が所定温度以上の場合に、前記第１開始予定時刻に基づいて、前記加熱運転を開始させ、前記温度差が前記所定温度未満の場合に、前記第２開始予定時刻に基づいて、前記加熱運転を開始させる、請求項１に記載の熱機器。
前記制御装置は、前記温度差が前記所定温度以上の場合であっても、前記第１開始予定時刻と前記第２開始予定時刻の時間差が所定時間よりも長い場合に、前記第２開始予定時刻に基づいて、前記加熱運転を開始させる、請求項２に記載の熱機器。
前記制御装置は、過去の前記熱媒の湯張りへの使用実績に応じて前記加熱運転を開始する第２開始予定時刻を特定し、第２開始予定時刻になると前記加熱運転を開始させるように構成されており、
前記制御装置は、前記第１開始予定時刻と前記第２開始予定時刻の時間差が所定時間よりも短い場合に、前記第１開始予定時刻に基づいて、前記加熱運転を開始させ、前記時間差が前記所定時間以上の場合に、前記第２開始予定時刻に基づいて、前記加熱運転を開始させる、請求項１に記載の熱機器。