JP2018071902A - 貯湯式給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】貯湯タンクに蓄える目標蓄熱量を適切に計算することのできる貯湯式給湯システムを提供する。
【解決手段】貯湯式給湯システムは、使用された湯の熱量を算出する使用熱量算出手段２４ｂと、使用熱量算出手段２４ｂにより算出された、過去の複数日の使用熱量データに基づいて、貯湯タンク１０に蓄える目標蓄熱量を算出する目標蓄熱量算出手段２４ｃと、貯湯タンク１０内の蓄熱量を所定量以上に維持するように沸き上げ運転を行う満タン沸き増しモードを、使用者の指示に応じて設定するモード設定手段２４ｄと、を備える。目標蓄熱量算出手段２４ｃは、満タン沸き増しモードが設定された日である満タン沸き増し日が連続した日数が基準日数に達している場合には、それらの連続した満タン沸き増し日の使用熱量データを目標蓄熱量の計算に算入する。
【選択図】図１

Description

本発明は、貯湯式給湯システムに関する。

貯湯式給湯システムにおいて、過去の複数日の使用熱量データに基づいて、貯湯タンクに蓄える熱量を制御する技術が知られている。

下記特許文献１には、給湯使用量データ検出部により検出した設定周期ごとの時間軸上の各時刻に対する給湯使用量の検出データが予め定められた許容範囲を越えて蓄積データと異なる場合には、その検出データを用いないことを特徴とする学習機能付き給湯装置が開示されている。特許文献１には、発明が解決しようとする課題として、例えば両親と子供との３人家族の家に、急に、子供の祖父母が泊まりに来るといったことがあると、この特異日には、給湯装置の利用パターンが通常の利用パターンと異なる場合が多く、このような利用パターンを含めて学習してしまうと、給湯装置は的確な学習が行えず、最適な運転制御が行えない、ということが記載されている。

特開２００５−２４１２１４号公報

世帯の人数が増えるなどの理由で、使用湯量が急増した状態が継続する場合が考えられる。例えば、両親とその息子とを含む世帯において、息子が結婚し、息子の配偶者が世帯に加わった場合、その日を境にして、使用湯量が急増する。そのような場合に、特許文献１の技術では、急増した使用湯量のデータが、いつまでたっても学習されない。その結果、貯湯タンクに蓄える熱量が不足がちになる日が何日も続いてしまう、という問題がある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、貯湯タンクに蓄える目標蓄熱量を適切に計算することの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。

本発明に係る貯湯式給湯システムは、水を加熱する加熱手段と、貯湯タンクと、加熱手段で加熱された湯を貯湯タンクに蓄積する沸き上げ運転を制御する沸き上げ制御手段と、使用された湯の熱量を算出する使用熱量算出手段と、使用熱量算出手段により算出された、過去の複数日の使用熱量データに基づいて、貯湯タンクに蓄える目標蓄熱量を算出する目標蓄熱量算出手段と、貯湯タンク内の蓄熱量を所定量以上に維持するように沸き上げ運転を行う満タン沸き増しモードを、使用者の指示に応じて設定するモード設定手段と、を備え、目標蓄熱量算出手段は、満タン沸き増しモードが設定された日である満タン沸き増し日が連続した日数が基準日数に達している場合には、それらの連続した満タン沸き増し日の使用熱量データを目標蓄熱量の計算に算入するものである。

本発明の貯湯式給湯システムによれば、貯湯タンクに蓄える目標蓄熱量を適切に計算することが可能となる。

実施の形態１の貯湯式給湯システムを示す図である。 実施の形態１の貯湯式給湯システムが実行する制御ルーチンのフローチャートである。 実施の形態２の貯湯式給湯システムが実行する制御ルーチンのフローチャートである。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。本開示は、以下の各実施の形態で説明する構成のうち、組合わせ可能な構成のあらゆる組合わせを含み得る。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１の貯湯式給湯システムを示す図である。図１に示すように、本実施の形態の貯湯式給湯システム１は、ヒートポンプユニット２及び貯湯タンク１０を備える。ヒートポンプユニット２は、水を加熱する加熱手段の例である。ヒートポンプユニット２内には、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、及び空気熱交換器が冷媒配管により順次接続されて構成されたヒートポンプ回路が備えられている。ヒートポンプユニット２及び貯湯タンク１０は、ヒートポンプ配管３を介して接続されている。ヒートポンプ配管３は、貯湯タンク１０の下部とヒートポンプユニット２とを接続している。また、ヒートポンプ配管３は、貯湯タンク１０の上部とヒートポンプユニット２とを接続している。

貯湯タンク１０内には、温度による水の密度の差により、上側が高温で下側が低温になる温度成層が形成される。ヒートポンプユニット２及び循環ポンプ４を作動させることで、貯湯タンク１０に湯を蓄積する運転である、沸き上げ運転を行うことができる。沸き上げ運転では、以下のようになる。ヒートポンプ配管３の途中に配置された循環ポンプ４により、貯湯タンク１０の下部から取り出された水がヒートポンプ配管３を通ってヒートポンプユニット２内に導かれる。この水はヒートポンプユニット２内で沸き上げられて高温の湯になる。この高温の湯が、ヒートポンプ配管３を通って貯湯タンク１０の上部に戻される。貯湯タンク１０内に上部から高温の湯が蓄積し、下側の低温水との間の温度境界層が下方へ移動する。以下の説明では、沸き上げ運転のときにヒートポンプユニット２から貯湯タンク１０の上部へ供給される湯の温度を「沸き上げ温度」と称する。

貯湯タンク１０の外面には、上から順に第１〜第４の温度センサ５ａ〜５ｄが間隔をあけて設けられている。これらの温度センサ５ａ〜５ｄは、貯湯タンク１０の上部からの内容積がそれぞれ所定の量、例えば、０Ｌ、５０Ｌ、１００Ｌ、１５０Ｌとなるような高さの位置に配置されている。貯湯タンク１０の下部とヒートポンプユニット２とをつなぐヒートポンプ配管３の途中には、第５の温度センサ５ｅが設けられている。第１〜第５の温度センサ５ａ〜５ｅで検知される温度に基づいて、貯湯タンク１０内の貯湯量及び蓄熱量を計算できる。ヒートポンプ配管３と貯湯タンク１０の上部との接続部分には、沸き上げ温度センサ６が設けられている。この沸き上げ温度センサ６は、沸き上げ温度を検知する。

一般給湯側電動混合弁７は、貯湯タンク１０の上部に接続された給湯管８からの高温湯と、水道管等の水源に接続された給水管９からの水とを混合し、その混合された湯水を、混合給湯管３０を経由して蛇口等に供給する。

給水管９には、給水温度センサ２３が設けられており、給水管９を流れる水の温度を検知することができる。混合給湯管３０には、給湯用流量センサ１９及び給湯用温度センサ２０が設けられており、混合給湯管３０を流れる湯の流量及び温度を検知することができる。

風呂給湯側電動混合弁１１は、給湯管８からの高温湯と給水管９からの水とを混合し、その混合された湯水を、混合風呂管１８及び風呂側循環回路１２を経由して浴槽（図示省略）に供給することにより、湯張りを行う。浴槽内の湯量が適量となったところで混合風呂管１８の途中に設けられた電磁弁１３が閉じ、湯張りが完了する。

混合風呂管１８には、風呂用流量センサ２１及び風呂用温度センサ２２が設けられており、混合風呂管１８を流れる湯の流量及び温度を検知することができる。

風呂側循環回路１２は、風呂循環ポンプ１４により浴槽から浴槽水を引き込み、熱交換器１５を経由して浴槽に戻る経路である。また、タンク側循環回路１６は、貯湯タンク１０の上部から貯湯タンク１０内の湯をタンク循環ポンプ１７で引き込み、熱交換器１５を経由して貯湯タンク１０の下部に繋がる経路である。浴槽内の湯の温度を昇温または保温するための浴槽加熱動作を行う場合には、風呂循環ポンプ１４及びタンク循環ポンプ１７が作動される。これにより、浴槽から風呂側循環回路１２に引き込まれた浴槽水と、貯湯タンク１０の上部からタンク側循環回路１６に引き込まれた高温湯とが、熱交換器１５において熱交換を行う。浴槽内の湯の温度が目標温度に達すると、風呂循環ポンプ１４及びタンク循環ポンプ１７が停止され、浴槽加熱動作が終了する。

本実施の形態の貯湯式給湯システム１は、制御装置２４及びリモコン２５を備える。上述したヒートポンプユニット２、循環ポンプ４、第１〜第５の温度センサ５ａ〜５ｅ、沸き上げ温度センサ６、一般給湯側電動混合弁７、風呂給湯側電動混合弁１１、電磁弁１３、風呂循環ポンプ１４、タンク循環ポンプ１７、給湯用流量センサ１９、給湯用温度センサ２０、風呂用流量センサ２１、風呂用温度センサ２２及び給水温度センサ２３は、制御装置２４に対して、電気的に接続されている。制御装置２４は、貯湯式給湯システム１の各部の動作を制御する。

リモコン２５は、制御装置２４に対し、双方向にデータ通信可能に接続される。リモコン２５は、ユーザーインターフェースの例である。リモコン２５は、例えば、浴室または台所等に設置される。貯湯式給湯システム１は、異なる場所に設置される複数のリモコン２５を備えてもよい。リモコン２５は、例えば液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置などからなる表示部と、使用者が操作するスイッチ等の操作部と、スピーカー、マイク等を備える。使用者は、リモコン２５の操作部を操作することで、例えば運転動作指令、設定値の変更などの入力操作を行うことができる。リモコン２５は、貯湯式給湯システム１の状態等の情報を表示部に表示することで使用者に報知できる。また、リモコン２５は、スピーカーから発する音声または音によって使用者に情報を報知できる。

制御装置２４は、沸き上げ制御手段２４ａ、使用熱量算出手段２４ｂ、目標蓄熱量算出手段２４ｃ、モード設定手段２４ｄ、及び停止設定手段２４ｅを備える。沸き上げ制御手段２４ａは、沸き上げ運転におけるヒートポンプユニット２及び循環ポンプ４の運転を制御する。

使用熱量算出手段２４ｂは、貯湯タンク１０から取り出されて使用された湯の熱量を次のようにして算出する。使用熱量算出手段２４ｂは、給湯用流量センサ１９、給湯用温度センサ２０及び給水温度センサ２３によって検出される流量及び温度に基づいて、給湯に使用された熱量を算出する。また、使用熱量算出手段２４ｂは、風呂用流量センサ２１、風呂用温度センサ２２及び給水温度センサ２３によって検出される流量及び温度に基づいて、風呂湯張りに使用された熱量を算出する。使用熱量算出手段２４ｂは、そのようにして算出された、１日間（２４時間）の使用熱量を積算することで、１日間の使用熱量Ｑ＿ｄａｙを算出する。使用熱量算出手段２４ｂは、浴槽水の追い焚きが行われた場合に、浴槽水の湯量と、浴槽水の温度上昇値とに基づいて、追い焚きに使用された熱量を算出し、この算出した熱量を上記使用熱量に加算してもよい。追い焚きに使用された熱量は、例えば、浴槽水の量（例えば１８０Ｌ）×浴槽水の温度上昇値（例えば１０℃）／換算係数、という計算式によって求めることができる。

目標蓄熱量算出手段２４ｃは、使用熱量算出手段２４ｂによって算出された、過去の複数日の使用熱量データに基づいて、貯湯タンク１０に蓄える目標蓄熱量を算出する。制御装置２４のメモリには、目標蓄熱量のうち、電気料金単価が割安に設定されている夜間時間帯に貯めるべき熱量の割合である夜間率が記憶されている。夜間時間帯とは、例えば、２３時から翌朝７時までである。目標蓄熱量算出手段２４ｃは、目標蓄熱量に、上記夜間率を乗じて夜間目標熱量を算出する。上記夜間率は、貯湯式給湯システム１が２４時間で使用する電力量のうち、上記夜間時間帯に使用すべき電力量の割合にも相当する。

上記夜間時間帯とは、深夜電力、時間帯別電灯契約等の電力会社との契約によって定められる。深夜電力とは、電力消費の少ない深夜から朝にかけての電気を使用することによって、電気料金が割安になる契約である。時間帯別電灯契約とは、電力を昼間と夜間の２つの時間帯に分けて、電気料金を計算する契約であり、昼間の電気料金は若干高くなるが、夜間の電気料金は大幅に割引されるものである。上述した電力料金契約は一例であり、本実施の形態の貯湯式給湯システム１は、あらゆる電力料金契約の元で使用可能であることは言うまでもない。

モード設定手段２４ｄは、使用者の指示に応じて、満タン沸き増しモードを設定する。満タン沸き増しモードは、貯湯タンク１０内の蓄熱量を所定量以上に維持するように沸き上げ運転を行う沸き上げモードである。例えば、リモコン２５に設けられた所定のスイッチが使用者により操作された場合に、モード設定手段２４ｄが満タン沸き増しモードを設定する。満タン沸き増しモードが設定された場合には、沸き上げ制御手段２４ａは、その当日は、貯湯タンク１０内の蓄熱量を監視し、蓄熱量の低下が検出された場合には、蓄熱量が上記所定量以上まで回復するように、随時、沸き上げ運転を実行する。

例えば、親戚あるいは友人が遊びに来る日など、普段の日に比べて使用湯量が増加すると考えられる日に、使用者は、満タン沸き増しモードを設定することで、湯切れを確実に防止できる。

モード設定手段２４ｄは、使用者により満タン沸き増しモードが設定されない場合には、満タン沸き増しモード以外の沸き上げモードを設定する。満タン沸き増しモードが設定されていない場合には、沸き上げ制御手段２４ａは、満タン沸き増しモードが設定されている場合に比べて、貯湯タンク１０内の蓄熱量が少なくなるように沸き上げ運転を行う。以下の説明では、満タン沸き増しモードが設定された日を「満タン沸き増し日」と称する。

満タン沸き増し日の翌日、満タン沸き増しモードが設定されなかったと仮定する。この場合には、当該満タン沸き増し日は、親戚あるいは友人が遊びに来る日などの、使用湯量が一時的に増加する特異日だった可能性が高いと判断できる。そのような特異日の使用湯量データを目標蓄熱量の計算に算入したと仮定すると、目標蓄熱量の値が必要以上に大きくなってしまう。

満タン沸き増し日が複数日連続したと仮定する。この場合には、例えば世帯の人数が増えるなどの理由によって使用湯量が恒常的に増加した可能性が高いと判断できる。このような場合に、満タン沸き増し日の使用熱量データを目標蓄熱量の計算に算入しないと仮定すると、恒常的に増加した使用湯量を学習することができず、目標蓄熱量の値が過小になってしまう。その結果、貯湯タンク１０内の蓄熱量が不足しがちになる日が何日も続いてしまう可能性がある。

上述した事項を鑑みて、本実施の形態では、以下のようにする。目標蓄熱量算出手段２４ｃは、満タン沸き増し日が連続した日数が基準日数に達している場合には、それらの連続した満タン沸き増し日の使用熱量データを目標蓄熱量の計算に算入する。これにより、世帯の人数が増えるなどの理由で使用湯量が恒常的に増加した場合に、その増加した使用湯量を速やかに学習することができ、不足の無い適切な目標蓄熱量を計算できる。

また、本実施の形態では、目標蓄熱量算出手段２４ｃは、満タン沸き増し日が連続している日数が基準日数に達していない場合には、その満タン沸き増し日の使用熱量データを目標蓄熱量の計算に算入しないようにする。満タン沸き増し日が連続した日数がまだ基準日数に達していない場合には、当該満タン沸き増し日は、親戚あるいは友人が遊びに来る日などの、使用湯量が一時的に増加する特異日である可能性が高いと判断できる。よって、この場合には、満タン沸き増し日の使用熱量データを目標蓄熱量の計算に算入しないようにすることで、目標蓄熱量の値が必要以上に大きくなることを防止できる。

なお、以下の記述では、上記基準日数が２日である場合を例に説明するが、上記基準日数を、３日、またはそれ以上の日数にしてもよい。また、上記基準日数の値を使用者が変更できるように構成されていてもよい。

停止設定手段２４ｅは、使用者の指示に応じて、指定された期間、沸き上げ運転の停止を設定する。以下の説明では、沸き上げ運転の停止を「沸き上げ停止」とも呼ぶ。例えば、リモコン２５に設けられた所定のスイッチが使用者により操作された場合に、停止設定手段２４ｅは、使用者が指定した日数の間、沸き上げ停止を設定する。沸き上げ停止が設定された場合には、沸き上げ制御手段２４ａは、その期間の沸き上げ運転を停止する。すなわち、沸き上げ制御手段２４ａは、その期間、沸き上げ運転を実行しない。停止設定手段２４ｅを備えたことで、湯の使用者が不在となる期間（例えば、家族旅行の期間）に、沸き上げ運転を停止できるので、不必要な沸き上げ運転の実行を回避できる。以下の説明では、停止設定手段２４ｅにより沸き上げ運転が停止された日を「沸き上げ停止日」と称する。

沸き上げ停止日の使用熱量は、ごく少ないか、またはゼロであると考えられる。このため、沸き上げ停止日の使用熱量データを目標蓄熱量の計算に算入したと仮定すると、目標蓄熱量の値が過小になってしまう。そこで、本実施の形態では、目標蓄熱量算出手段２４ｃは、沸き上げ停止日の使用熱量データを目標蓄熱量の計算に算入しないようにする。これにより、適切な目標蓄熱量を計算できる。

次に、実施の形態１の動作を図２に基づいて説明する。図２は、実施の形態１の貯湯式給湯システム１の制御動作のフローチャートである。以下の説明では、制御装置２４は、２３時から翌日の２３時までの２４時間を１日として制御するものとする。２３時が到来して直近の１日間が終了すると、制御装置２４は、図２の処理を開始し、次の１日のための目標蓄熱量を算出する。以下の説明では、当該「次の１日」、すなわち目標蓄熱量の対象となる日を「制御対象日」と称する。２３時で終了した直近の１日間は、制御対象日の１日前の日に相当する。以下の説明では、制御対象日の１日前の日のことを単に「１日前」と呼ぶ場合がある。同様にして、制御対象日のｎ日前の日のことを単に「ｎ日前」と呼ぶ場合がある。

図２のステップＳ１で、使用熱量算出手段２４ｂは、２３時で終了した直近の１日間の使用熱量Ｑ＿ｄａｙを計算する。その計算された使用熱量データは、１日前の使用熱量Ｑ＿ｄａｙ１としてメモリに記憶される。メモリには、前日以前に同様にして計算された、２日前の使用熱量Ｑ＿ｄａｙ２，３日前の使用熱量Ｑ＿ｄａｙ３，・・・，ｎ日前の使用熱量Ｑ＿ｄａｙｎからなる過去の複数日の使用湯量データが記憶されている。

処理はステップＳ１からステップＳ２に進む。ステップＳ２で、制御装置２４は、１日前に沸き上げ停止が設定されていたかどうかを判断する。１日前に沸き上げ停止が設定されていない場合、すなわち１日前が沸き上げ停止日に該当しない場合には、処理はステップＳ２からステップＳ３に進む。ステップＳ３で、制御装置２４は、１日前に満タン沸き増しモードが設定されていたかどうかを判断する。１日前に満タン沸き増しモードが設定されていない場合、すなわち１日前が満タン沸き増し日に該当しない場合には、処理はステップＳ３からステップＳ４に進む。ステップＳ４で、目標蓄熱量算出手段２４ｃは、１日前及び２日前を含む過去の複数日を学習対象日とし、その学習対象日の使用熱量データを算術平均することで、１日間の使用熱量の平均値Ｑ＿ａｖｅを算出する。すなわち、ステップＳ４で、目標蓄熱量算出手段２４ｃは、１日前の使用熱量Ｑ＿ｄａｙ１及び２日前の使用熱量Ｑ＿ｄａｙ２を含む過去の複数日の使用熱量データを算術平均することで、１日間の使用熱量の平均値Ｑ＿ａｖｅを算出する。学習対象日とする日数は、例えば、１４日程度でもよい。

ステップＳ３で、１日前に満タン沸き増しモードが設定されていた場合、すなわち１日前が満タン沸き増し日に該当する場合には、処理はステップＳ５に進む。ステップＳ５で、制御装置２４は、２日前に満タン沸き増しモードが設定されていたかどうかを判断する。２日前に満タン沸き増しモードが設定されていない場合、すなわち２日前が満タン沸き増し日に該当しない場合には、処理はステップＳ５からステップＳ６に進む。ステップＳ６で、目標蓄熱量算出手段２４ｃは、１日前を除いた過去の複数日を学習対象日とし、その学習対象日の使用熱量データを算術平均することで、１日間の使用熱量の平均値Ｑ＿ａｖｅを算出する。すなわち、ステップＳ６で、目標蓄熱量算出手段２４ｃは、１日前の使用熱量Ｑ＿ｄａｙ１を除いた過去の複数日の使用熱量データを算術平均することで、１日間の使用熱量の平均値Ｑ＿ａｖｅを算出する。ステップＳ６の処理は、満タン沸き増し日が連続している日数が基準日数（２日）に達していない場合に、その満タン沸き増し日の使用熱量データを目標蓄熱量の計算に算入しない処理に相当する。

ステップＳ５で、２日前に満タン沸き増しモードが設定されていた場合、すなわち２日前が満タン沸き増し日に該当する場合には、処理はステップＳ７に進む。ステップＳ７で、目標蓄熱量算出手段２４ｃは、１日前及び２日前を含む過去の複数日を学習対象日とし、その学習対象日の使用熱量データを算術平均することで、１日間の使用熱量の平均値Ｑ＿ａｖｅを算出する。すなわち、ステップＳ７で、目標蓄熱量算出手段２４ｃは、１日前の使用熱量Ｑ＿ｄａｙ１及び２日前の使用熱量Ｑ＿ｄａｙ２を含む過去の複数日の使用熱量データを算術平均することで、１日間の使用熱量の平均値Ｑ＿ａｖｅを算出する。ステップＳ７の処理は、満タン沸き増し日が連続した日数が基準日数（２日）に達している場合に、それらの連続した満タン沸き増し日の使用熱量データを目標蓄熱量の計算に算入する処理に相当する。

ステップＳ２で、１日前に沸き上げ停止が設定されていた場合、すなわち１日前が沸き上げ停止日に該当する場合には、処理はステップＳ８に進む。ステップＳ８で、目標蓄熱量算出手段２４ｃは、１日前を除いた過去の複数日を学習対象日とし、その学習対象日の使用熱量データを算術平均することで、１日間の使用熱量の平均値Ｑ＿ａｖｅを算出する。すなわち、ステップＳ８で、目標蓄熱量算出手段２４ｃは、１日前の使用熱量Ｑ＿ｄａｙ１を除いた過去の複数日の使用熱量データを算術平均することで、１日間の使用熱量の平均値Ｑ＿ａｖｅを算出する。ステップＳ８の処理は、沸き上げ停止日の使用熱量データを目標蓄熱量の計算に算入しない処理に相当する。

処理は、ステップＳ４、ステップＳ６、ステップＳ７、またはステップＳ８から、ステップＳ９へ進む。ステップＳ９で、目標蓄熱量算出手段２４ｃは、ステップＳ４、ステップＳ６、ステップＳ７、またはステップＳ８で算出された、１日間の使用熱量の平均値Ｑ＿ａｖｅに基づいて、下記（１）式に従い、目標蓄熱量Ｑｏを算出する。
Ｑｏ＝Ｑ＿ａｖｅ×放熱係数＋起動熱量 ・・・（１）

ここで、放熱係数とは、沸き上げた熱量に対し、風呂湯張り及び入浴等によって湯が使用されるまでの間に貯湯タンク１０からの放熱によって熱量が減少することを考慮して、予め設定されている値（例えば１．１）である。起動熱量とは、昼間時間帯の沸き上げを開始する貯湯タンク１０内の残湯量から演算されるタンク熱量条件（例えば３５００ｋｃａｌ）である。

なお、目標蓄熱量算出手段２４ｃは、Ｑ＿ａｖｅを用いる処理に代えて、上述した学習対象日のうちで使用熱量が最大である日の使用熱量Ｑ＿ｍａｘに基づいて、目標蓄熱量Ｑｏを算出するようにしてもよい。

次に、ステップＳ１０で、目標蓄熱量算出手段２４ｃは、目標蓄熱量Ｑｏと、前述した夜間率とに基づいて、下記（２）式に従い、夜間時間帯に貯湯タンク１０に貯める熱量の目標値である夜間目標熱量Ｑｏ＿ｎｉｇｈｔを算出する。上記夜間率は、１００％未満の値（例えば８０％）に設定されている。
Ｑｏ＿ｎｉｇｈｔ＝Ｑｏ×夜間率 ・・・（２）

次に、ステップＳ１１で、制御装置２４は、夜間目標熱量Ｑｏ＿ｎｉｇｈｔに基づいて、下記（３）式に従い、沸き上げ目標温度Ｔｐを算出する。
Ｔｐ＝Ｑｏ＿ｎｉｇｈｔ／（タンク容量−マージン）＋給水温度 ・・・（３）

ここで、タンク容量とは、貯湯タンク１０の容量（例えば３７０Ｌ）である。マージンとは、貯湯タンク１０内の一定量は、放熱して給湯に使用できないことを考慮した値（例えば６０Ｌ）である。給水温度とは、給水温度センサ２３によって検出される給水温度（例えば１０℃）である。

次に、ステップＳ１２で、制御装置２４は、第２〜第５の温度センサ５ｂ〜５ｅからの入力値に基づいて、貯湯タンク１０内の蓄熱量Ｑｔを算出する。次いで、ステップＳ１３で、制御装置２４は、この蓄熱量Ｑｔと、夜間目標熱量Ｑｏ＿ｎｉｇｈｔとに基づいて、下記（４）式に従い、夜間時間帯の沸き上げ熱量Ｑｎを算出する。

Ｑｎ＝Ｑｏ＿ｎｉｇｈｔ−Ｑｔ ・・・（４）

次に、ステップＳ１４で、制御装置２４は、夜間時間帯の沸き上げ熱量Ｑｎに基づいて、下記（５）式に従い、夜間時間帯の沸き上げ時間Ｔｗを算出する。次に、ステップＳ１５で、制御装置２４は、下記（６）式に従い、夜間時間帯の沸き上げ開始時刻ｔ−ｓｔａｒｔを算出する。

Ｔｗ＝Ｑｎ／８６０［ｃａｌ／Ｗｈ］／Ｈａｃ［ｋＷ］×６０［分］ ・・・（５）
ｔ−ｓｔａｒｔ＝夜間時間帯終了時刻−Ｔｗ ・・・（６）
ここで、Ｈａｃとは、ヒートポンプユニット２における加熱能力（例えば４．５ｋＷ）である。

次に、ステップＳ１６で、制御装置２４は、現在時刻が沸き上げ開始時刻ｔ−ｓｔａｒｔになったかどうかを判断する。現在時刻がまだ沸き上げ開始時刻ｔ−ｓｔａｒｔになっていない場合には、処理はステップＳ１２に戻る。このようにして、沸き上げ開始時刻ｔ−ｓｔａｒｔになるまでは、ステップＳ１２からステップＳ１５の処理が繰り返し実行される。

現在時刻が沸き上げ開始時刻ｔ−ｓｔａｒｔになった場合には、処理はステップＳ１７に進む。ステップＳ１７に進むと、沸き上げ制御手段２４ａが沸き上げ運転を実行する。次のステップＳ１８で、沸き上げ制御手段２４ａは、貯湯タンク１０内の蓄熱量Ｑｔが夜間目標熱量Ｑｏ＿ｎｉｇｈｔに達したかどうかを判断し、蓄熱量Ｑｔが夜間目標熱量Ｑｏ＿ｎｉｇｈｔに達するまで沸き上げ運転を継続する。蓄熱量Ｑｔが夜間目標熱量Ｑｏ＿ｎｉｇｈｔに達すると、処理はステップＳ１９に進み、沸き上げ制御手段２４ａが沸き上げ運転を終了する。

本実施の形態において、沸き上げ制御手段２４ａは、満タン沸き増し日が連続した日数が基準日数に達した場合、次回の沸き上げ運転での貯湯タンク１０に蓄積する湯の量または温度を、前回の沸き上げ運転で貯湯タンク１０に蓄積した湯の量または温度に比べて大きくしてもよい。これにより、満タン沸き増し日が連続した日数が基準日数に達した場合の貯湯タンク１０の蓄熱量を、より適切に制御することが可能となる。

また、本実施の形態において、沸き上げ制御手段２４ａは、停止設定手段２４ｅにより沸き上げ運転が停止された場合、次回の沸き上げ運転（沸き上げ停止期間後の最初の沸き上げ運転）での貯湯タンク１０に蓄積する湯の量または温度を、前回の沸き上げ運転（沸き上げ停止期間の直前の沸き上げ運転）で貯湯タンク１０に蓄積した湯の量または温度と同一にしてもよい。これにより、沸き上げ停止期間の後に沸き上げ運転を再開する場合の貯湯タンク１０の蓄熱量を、より適切に制御することが可能となる。

実施の形態２．
次に、図３を参照して、実施の形態２について説明するが、前述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、前述した要素と共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。本実施の形態２の貯湯式給湯システム１のハードウェア構成は実施の形態１と同じであるので、図示及び説明を省略する。

前述した実施の形態１では、満タン沸き増し日が連続している日数が基準日数に達していない場合には、その満タン沸き増し日の使用熱量データを目標蓄熱量の計算に算入しないようにした。これに対し、本実施の形態２では、目標蓄熱量算出手段２４ｃは、１日前の日が満タン沸き増し日に該当している場合には、満タン沸き増し日が連続している日数が基準日数に達していなくても、１日前の日の使用熱量データを目標蓄熱量の計算に算入する。

そして、本実施の形態２では、目標蓄熱量算出手段２４ｃは、満タン沸き増し日が連続した日数が基準日数に達する前に、満タン沸き増しモードが設定されない日が発生した場合には、当該満タン沸き増し日の使用熱量データを目標蓄熱量の計算に算入しないようにする。

本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。１日前の日が満タン沸き増し日である場合には、その満タン沸き増し日の使用熱量データが目標蓄熱量の計算に算入されるので、例えば世帯の人数が増えたなどの理由によって使用湯量が急増したときに、その翌日から迅速に目標蓄熱量に反映させることができる。このため、例えば世帯の人数が増えたなどの理由で使用湯量が急増した直後の日でも、貯湯タンク１０内の蓄熱量が不足しがちになることを防止できる。また、満タン沸き増し日が連続した日数が基準日数に達する前に、満タン沸き増しモードが設定されない日が発生した場合には、使用湯量が恒常的に増加したのではなく、その満タン沸き増し日は、親戚あるいは友人が遊びに来るなどの一時的な理由によるものと判断できる。よって、満タン沸き増し日が連続した日数が基準日数に達する前に、満タン沸き増しモードが設定されない日が発生した場合に、当該満タン沸き増し日の使用熱量データを目標蓄熱量の計算に算入しないようにすることで、目標蓄熱量の値が不必要に大きくなることを防止できる。

図３は、実施の形態２の貯湯式給湯システム１の制御動作のフローチャートである。図３のフローチャートは、図２のフローチャートと比べて、ステップＳ４，Ｓ５，Ｓ６及びＳ７に代えて、ステップＳ２０，Ｓ２１，Ｓ２２及びＳ２３を有すること以外は同じである。

図３のステップＳ３で、１日前に満タン沸き増しモードが設定されていない場合、すなわち１日前が満タン沸き増し日に該当しない場合には、処理はステップＳ２０に進む。ステップＳ２０で、制御装置２４は、２日前に満タン沸き増しモードの突発的な設定があったかどうかを判断する。この「突発的」とは、３日前に満タン沸き増しモードが設定されることなく２日前に満タン沸き増しモードが設定されること、を意味する。２日前に満タン沸き増しモードの突発的な設定がなかった場合には、処理はステップＳ２０からステップＳ２１に進む。「２日前に満タン沸き増しモードの突発的な設定がなかった場合」とは、２日前が満タン沸き増し日に該当しない場合と、２日前及び３日前が共に満タン沸き増し日に該当する場合とを含む。ステップＳ２１で、目標蓄熱量算出手段２４ｃは、１日前及び２日前を含む過去の複数日を学習対象日とし、その学習対象日の使用熱量データを算術平均することで、１日間の使用熱量の平均値Ｑ＿ａｖｅを算出する。すなわち、ステップＳ２１で、目標蓄熱量算出手段２４ｃは、１日前の使用熱量Ｑ＿ｄａｙ１及び２日前の使用熱量Ｑ＿ｄａｙ２を含む過去の複数日の使用熱量データを算術平均することで、１日間の使用熱量の平均値Ｑ＿ａｖｅを算出する。

ステップＳ２０で、２日前に満タン沸き増しモードの突発的な設定があった場合には、処理はステップＳ２２に進む。ステップＳ２２で、目標蓄熱量算出手段２４ｃは、２日前を除いた過去の複数日を学習対象日とし、その学習対象日の使用熱量データを算術平均することで、１日間の使用熱量の平均値Ｑ＿ａｖｅを算出する。すなわち、ステップＳ２２で、目標蓄熱量算出手段２４ｃは、２日前の使用熱量Ｑ＿ｄａｙ２を除いた過去の複数日の使用熱量データを算術平均することで、１日間の使用熱量の平均値Ｑ＿ａｖｅを算出する。ステップＳ２２の処理は、満タン沸き増し日が連続した日数が基準日数（２日）に達する前に、満タン沸き増しモードが設定されない日が発生した場合に、当該満タン沸き増し日の使用熱量データを目標蓄熱量の計算に算入しない処理に相当する。

ステップＳ３で、１日前に満タン沸き増しモードが設定されていた場合、すなわち１日前が満タン沸き増し日に該当する場合には、処理はステップＳ２３に進む。ステップＳ２３で、目標蓄熱量算出手段２４ｃは、１日前を含む過去の複数日を学習対象日とし、その学習対象日の使用熱量データを算術平均することで、１日間の使用熱量の平均値Ｑ＿ａｖｅを算出する。すなわち、ステップＳ２３で、目標蓄熱量算出手段２４ｃは、１日前の使用熱量Ｑ＿ｄａｙ１を含む過去の複数日の使用熱量データを算術平均することで、１日間の使用熱量の平均値Ｑ＿ａｖｅを算出する。ステップＳ２３の処理は、１日前の日が満タン沸き増し日に該当している場合には、満タン沸き増し日が連続している日数が基準日数に達していなくても、１日前の日の使用熱量データを目標蓄熱量の計算に算入する処理に相当する。

本実施の形態において、沸き上げ制御手段２４ａは、制御対象日の１日前の日が満タン沸き増し日に該当している場合には、制御対象日の沸き上げ運転での貯湯タンク１０に蓄積する湯の量または温度を、制御対象日の１日前の沸き上げ運転で貯湯タンク１０に蓄積した湯の量または温度に比べて大きくしてもよい。これにより、満タン沸き増し日の翌日における貯湯タンク１０の蓄熱量を、より適切に制御することが可能となる。

貯湯式給湯システム１の制御装置２４は、以下のように構成されてもよい。制御装置２４の各機能は、処理回路により実現されてもよい。制御装置２４の処理回路は、少なくとも１つのプロセッサと少なくとも１つのメモリとを備えてもよい。制御装置２４の処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェアを備えてもよい。単一の制御装置により動作が制御される構成に限定されるものではなく、複数の制御装置が連携することで動作を制御する構成にしてもよい。

１ 貯湯式給湯システム、 ２ ヒートポンプユニット、 ４ 循環ポンプ、 ７ 一般給湯側電動混合弁、 ８ 給湯管、 ９ 給水管、 １０ 貯湯タンク、 １１ 風呂給湯側電動混合弁、 １４ 風呂循環ポンプ、 １５ 熱交換器、 １７ タンク循環ポンプ、 １９ 給湯用流量センサ、 ２０ 給湯用温度センサ、 ２１ 風呂用流量センサ、 ２２ 風呂用温度センサ、 ２３ 給水温度センサ、 ２４ 制御装置、 ２５ リモコン

Claims (8)

1. 水を加熱する加熱手段と、
   貯湯タンクと、
   前記加熱手段で加熱された湯を前記貯湯タンクに蓄積する沸き上げ運転を制御する沸き上げ制御手段と、
   使用された湯の熱量を算出する使用熱量算出手段と、
   前記使用熱量算出手段により算出された、過去の複数日の使用熱量データに基づいて、前記貯湯タンクに蓄える目標蓄熱量を算出する目標蓄熱量算出手段と、
   前記貯湯タンク内の蓄熱量を所定量以上に維持するように前記沸き上げ運転を行う満タン沸き増しモードを、使用者の指示に応じて設定するモード設定手段と、
   を備え、
   前記目標蓄熱量算出手段は、前記満タン沸き増しモードが設定された日である満タン沸き増し日が連続した日数が基準日数に達している場合には、それらの連続した満タン沸き増し日の使用熱量データを前記目標蓄熱量の計算に算入する貯湯式給湯システム。
2. 前記沸き上げ制御手段は、前記満タン沸き増しモードが設定された日である満タン沸き増し日が連続した日数が前記基準日数に達した場合、次回の前記沸き上げ運転での前記貯湯タンクに蓄積する湯の量または温度を、前回の前記沸き上げ運転でのものよりも大きくする、請求項１に記載の貯湯式給湯システム。
3. 前記目標蓄熱量算出手段は、前記満タン沸き増し日が連続している日数が前記基準日数に達していない場合には、当該満タン沸き増し日の使用熱量データを前記目標蓄熱量の計算に算入しない請求項１または請求項２に記載の貯湯式給湯システム。
4. 前記目標蓄熱量算出手段は、制御対象日の１日前の日が前記満タン沸き増し日に該当している場合には、前記１日前の日の使用熱量データを前記制御対象日の前記目標蓄熱量の計算に算入する請求項１または請求項２に記載の貯湯式給湯システム。
5. 前記沸き上げ制御手段は、前記制御対象日の１日前の日が前記満タン沸き増し日に該当している場合には、前記制御対象日の前記沸き上げ運転での前記貯湯タンクに蓄積する湯の量または温度を、前記制御対象日の１日前でのものより大きくする、請求項４に記載の貯湯式給湯システム。
6. 前記目標蓄熱量算出手段は、前記満タン沸き増し日が連続した日数が前記基準日数に達する前に前記満タン沸き増しモードが設定されない日が発生した場合には当該満タン沸き増し日の使用熱量データを前記目標蓄熱量の計算に算入しない請求項４または請求項５に記載の貯湯式給湯システム。
7. 使用者の指示に応じて、前記沸き上げ運転の停止を設定する停止設定手段を備え、
   前記目標蓄熱量算出手段は、前記停止設定手段により前記沸き上げ運転が停止された日である沸き上げ停止日の使用熱量データを前記目標蓄熱量の計算に算入しない請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の貯湯式給湯システム。
8. 使用者の指示に応じて、前記沸き上げ運転の停止を設定する停止設定手段を備え、
   前記沸き上げ制御手段は、前記停止設定手段により前記沸き上げ運転が停止された場合、次回の前記沸き上げ運転での前記貯湯タンクに蓄積する湯の量または温度を、前回でのものと同一とする、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の貯湯式給湯システム。

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