JP2021139555A - ヒートポンプ給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】目標貯湯量の沸き上げのための、加熱手段の無駄な加熱能力の変更を抑制する。【解決手段】本開示のヒートポンプ給湯機は、貯湯タンクと、加熱能力を調整可能な加熱手段と、沸上運転を制御する制御装置と、を備える。制御装置は、定格の加熱能力で沸上運転を行う定格運転と、定格よりも高い加熱能力で沸上運転を行う上昇運転と、の間で沸上運転のモードを切り替え可能である。また、制御装置は、夜間時間帯の終了時刻又はそれより第一時間前の目標完了時刻に、貯湯タンクへの目標熱量の水の貯湯が完了するように定格運転を開始して、定格運転の開始以降に第一基準熱量以上に貯湯タンクの水が使用された場合、目標完了時刻より第二時間以上前の時点であれば、使用熱量に応じて上昇運転を開始する時刻である変更時刻を設定し、変更時刻に上昇運転に切り替えて沸上運転を行う。目標完了時刻より第二時間前より後の時点であれば上昇運転への切り替えを禁止する。【選択図】図４

Description

本開示は、ヒートポンプ給湯機に関し、特に、湯水を加熱する加熱能力を変更する機能を備えたヒートポンプ給湯機に関する。

ヒートポンプ給湯機では、貯湯タンクに必要な熱量の湯水を蓄熱するための沸上運転を、夜間の電力料金が割安な時間帯に行う、ピークシフト沸上運転が一般に行われている。通常、ピークシフト沸上運転では、夜間時間帯の終了時刻又は終了時刻の所定時間前の時刻に目標貯湯量の沸き上げが完了するように、沸上運転が開始される。このため、ピークシフト沸上運転中に給湯が使用されると、夜間時間帯終了時刻までに目標貯湯量を沸き上げることができなくなる場合がある。これに対し、特許文献１には、給湯で使用された分の使用熱量を賄うため、夜間時間帯の沸上運転の実行中の使用熱量が所定熱量を超えた場合には、ヒートポンプの加熱能力を定格よりも上昇させて運転させることが記載されている。

特開２００９−４７３３４号公報

ヒートポンプユニットの加熱能力を変更しようとする場合、ヒートポンプユニットの保護のための膨張弁の開度調整などが行われる。このため、ヒートポンプユニットの加熱能力の上昇には時間を要する場合がある。つまり、加熱能力の上昇を開始してからの積算熱量が、定格能力での運転を継続した場合の積算熱量を上回るのには、ある程度時間を要する。従って、加熱能力を上昇させる制御動作の開始時間が夜間時間帯の終了時刻に近い場合、加熱能力の上昇を開始しても、加熱能力上昇開始後の積算熱量が、定格能力で運転を継続した場合の積算熱量を下回ったままの状態となる事態が起こりうる。このような場合、沸き上げ量が目標貯湯量に達することなく夜間時間帯が終了することとなり、加熱能力の変更により却ってエネルギーの損失が大きくなる。

本開示は、上述の課題を解決するためになされたもので、加熱能力の変更による無駄なエネルギー消費を抑制しつつ、可能な場合には加熱能力を上昇させて目標熱量の沸き上げを完了できるように改良されたヒートポンプ給湯機を提供するものである。

本開示のヒートポンプ給湯機は、水を貯湯する貯湯タンクと、水を加熱するヒートポンプサイクルを有し、加熱能力を調整可能な加熱手段と、加熱手段により加熱された水を貯湯タンクに貯める沸上運転を制御する制御装置と、を備える。制御装置は、加熱手段の定格の加熱能力で沸上運転を行う定格運転と、定格よりも高い加熱能力で沸上運転を行う上昇運転と、の間で沸上運転のモードを切り替え可能に構成されている、また、制御装置は、夜間時間帯の終了時刻又は終了時刻より第一時間前の目標完了時刻に、貯湯タンクへの目標熱量の水の貯湯が完了するように、定格運転を開始して、定格運転の開始以降に、貯湯タンクの水が使用された場合であって、貯湯タンクの水の使用熱量が第一基準熱量を超えている場合、貯湯タンクの水の使用が、目標完了時刻より第二時間以上前の時点であれば、使用熱量に応じて、上昇運転を開始する時刻である変更時刻を設定し、変更時刻に、定格運転から上昇運転に切り替えて、沸上運転を行い、貯湯タンクの水の使用が、目標完了時刻より第二時間前より後の時点であれば、上昇運転への切り替えを禁止して、定格運転を継続する、ように構成されている。

本開示によれば、加熱能力を変更する又はしないことによる不利益を、より小さく抑えることができる。

本開示の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機の全体構成を模式的に示す図である。 本開示の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機の沸上運転時の流路の構成を示す図である。 本開示の実施の形態１の係るヒートポンプ給湯機の夜間時間帯の沸上運転時の制御動作を示すフローチャートである。 本開示の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機の沸上運転を、ヒートポンプユニットの定格の加熱能力で行った場合と、途中から加熱能力を上昇させて行った場合の積算加熱能力を示す図である。 本開示の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機の夜間時間帯の沸上運転に際し、定格運転から上昇運転に切り替えた場合の貯湯タンクの熱量の変化の一例を示す図である。 本開示の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機の夜間時間帯の沸上運転に際し、定格運転から上昇運転に切り替えた場合の貯湯タンクの熱量の他の変化の例を示す図である。 本開示の実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機の夜間時間帯の沸上運転に際し、定格運転から上昇運転に切り替えた場合の貯湯タンクの熱量の他の変化の例を示す図である。 本開示の実施の形態１において、ヒートポンプの運転能力を表示する表示例の図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において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。本実施の形態では、湯の熱量を記述する場合、所定の基準給湯温度の湯が持っている熱量に換算したときの湯量［Ｌ］を単位として湯の熱量を記述する場合がある。基準給湯温度の値は、例えば４２℃である。また本開示では、単に「水」または「湯」と記載した場合には、低温の水から、高温の湯まで、あらゆる温度の液体の水が含まれうる。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るヒートポンプ給湯機の全体構成を模式的に示す図である。図１に示されるように、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプユニット１００、タンクユニット２００等を備えている。ヒートポンプユニット１００及びタンクユニット２００との間は、水が通る配管１６ａ及び配管１６ｋと、電気配線（図示省略）とを介して接続されている。本実施の形態のヒートポンプ給湯機は、例えば家庭用のものでもよいし、施設等で用いられるものでもよい。

ヒートポンプユニット１００は、水を加熱する加熱手段であって、圧縮機１、水冷媒熱交換器２、膨張弁３及び空気熱交換器４等の機器を有している。これらの機器は配管等により環状に接続され、圧縮機１により冷媒を循環させる冷媒回路１０１を構成している。冷媒回路１０１は、水を加熱するヒートポンプサイクルに相当する。水冷媒熱交換器２は、水と冷媒との熱交換を行うもので、水の流入口及び流出口を有している。水冷媒熱交換器２は、流入口から流入した水を冷媒により加熱し、流出口から加熱水を流出させる。空気熱交換器４は、空気と冷媒との間で熱交換を行う。ヒートポンプユニット１００は、外気を空気熱交換器に送風するファン５を更に備えている。以下の説明では、ヒートポンプユニット１００により加熱された湯を「加熱水」と呼ぶ場合がある。

本実施の形態では、ヒートポンプユニット１００の冷媒回路１０１による加熱能力の値を変更することができる。以下の説明では、ヒートポンプユニット１００の冷媒回路１０１による加熱能力を単に「加熱能力」と呼ぶ場合がある。加熱能力は、ヒートポンプユニット１００が時間当たりに水に与える熱量に相当する。加熱能力の単位は、例えばｋＷ（キロワット）である。圧縮機１は、例えば、インバータ制御式のＤＣブラシレスモータ等を備えた駆動装置（図示せず）により駆動される。この場合には、この駆動装置により圧縮機１の回転数を調整することで、加熱能力の値を変更し、圧縮機１から吐出される冷媒の圧力及び温度を変化させたり、加熱能力を変更したりすることができる。ただし、本開示のヒートポンプ給湯機は、このような駆動装置を有するものに限られず、例えば、ヒートポンプユニット１００に複数台の圧縮機を搭載し、そのなかで稼動させる圧縮機の台数を切換えることで、吐出される冷媒の圧力や温度を可変とし、加熱能力を変更できる構成としてもよい。

また、圧縮機１には、他の構造物が付加されていてもよい。他の構造部としては、例えば、吸込側に配置されて冷媒音を低減させるサクションマフラーのような容器と、圧縮機１の吐出側に流出した潤滑油を分離回収する油分離装置とが挙げられる。ヒートポンプユニット１００の冷媒としては、例えば、二酸化炭素、Ｒ４１０Ａ、プロパン、プロピレンなどのように、高温出湯が可能な冷媒を用いるのが好ましいが、本開示のヒートポンプ給湯機は、これらの冷媒に限定されるものではない。また、ヒートポンプユニット１００として、例えば冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプユニットだけでなく、臨界圧力以下で作動するヒートポンプユニットを用いたものであってもよい。この場合、冷媒として、フロンガス、アンモニア等が用いられるものであってもよい。

タンクユニット２００には、貯湯タンク１１、循環ポンプ６ａ、追焚用ポンプ６ｂ、切替弁７、切替弁８、切替弁９、及び、混合弁１０等が備えられている。循環ポンプ６ａは、貯湯回路２０１及び追焚回路２０２の一部を構成している。循環ポンプ６ａは、貯湯回路２０１及び追焚回路２０２に水（加熱水を含む）を循環させ、水冷媒熱交換器２の流入口に向けて水を送る。追焚用ポンプ６ｂは、追焚熱交換器１２に向けて、浴槽（図示なし）の水を送る。貯湯タンク１１は、加熱水を貯留する。貯湯タンク１１の下部にある給水口１１ｇは、配管１６ｐを介して給水端に接続されている。給水端から供給される低温水が配管１６ｐを通って、貯湯タンク１１内に流入する。

切替弁７は、例えば、Ａポート、Ｂポート、Ｃポート、及び、Ｄポートの４つのポートを有する電磁駆動式の四方弁である。切替弁７は、Ａ−Ｂ、Ａ−Ｄ、Ｃ−Ｂ、Ｃ−Ｄの何れかに、流路を切り替える。

切替弁８は、例えばＥポート、Ｆポート、Ｇポート、及び、Ｈポートの４つのポートを有する電磁駆動式の四方弁である。切替弁８は、Ｅ−Ｆ、Ｅ−Ｇ、Ｅ−Ｈの何れかに、流路を切り替える。

切替弁９は、例えば、Ｉポート、Ｊポート、及び、Ｋポートの３つのポートを有する電磁駆動式の三方弁である。切替弁９は、Ｉ−Ｋ、Ｊ−Ｋの何れかに流路を切り替える。

混合弁１０は、Ｌポート、Ｍポート、及び、Ｎポートを有している。混合弁１０は、貯湯タンク１１の中間高さ部分にある中温水取出口１１ｄから取り出される中温水と、水源に接続された給水端からの低温水とを混合又は択一し、給湯混合部１５へ流出させる。

水冷媒熱交換器２の流出口は、配管１６ａを介して切替弁７のＡポートに接続されている。切替弁７のＢポートは、配管１６ｂを介して切替弁８のＥポートに接続されている。切替弁８のＦポートは配管１６ｃと配管１６ｄを介して高温水取出口１１ａに接続されている。また、Ｆポートは、配管１６ｃと配管１６ｅを介して追焚熱交換器１２の一次側流入口に接続されている。追焚熱交換器１２の１次側の流出口は、配管１６ｆを介して切替弁９のＪポートと接続されている。また、追焚熱交換器１２の１次側流出口は、配管１６ｇを介して、中温水取出口１１ｄと混合弁１０のＬポートとの間をつなぐ流路に接続されている。切替弁９のＩポートは配管１６ｈを介して取水口１１ｆに接続されている。切替弁９のＫポートは配管１６ｊを介して循環ポンプ６ａの吸込口に接続されている。循環ポンプ６ａの吐出口は、配管１６ｋを介して水冷媒熱交換器２の流入口に接続されている。また、循環ポンプ６ａの吐出口は、配管１６ｌを介して切替弁７のＣポートと接続されている。切替弁７のＤポートは配管１６ｍを介して低温水戻し口１１ｅに接続されている。切替弁８のＨポートは、配管１６ｎと配管１６ｑを介して高温水取出口１１ｂに接続されている。切替弁８のＧポートは、配管１６ｏを介して追焚戻し口１１ｃに接続されている。給水口１１ｇは配管１６ｐを介して給水端と接続される。

循環ポンプ６ａ、貯湯タンク１１、配管１６ａ、１６ｂ、１６ｈ、１６ｊ、１６ｋ、１６ｎ、１６ｑ、及び、切替弁７、８、９は、水冷媒熱交換器２から流出する加熱水をタンク内に貯湯する貯湯回路２０１を構成している。また、循環ポンプ６ａ、貯湯タンク１１、追焚熱交換器１２、配管１６ｂ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆ、１６ｊ、１６ｌ、１６ｏ、及び、切替弁７、８、９は追焚熱交換器１２により負荷側の加熱対象水を加熱する追焚回路２０２を構成している。図示を省略するが、追焚熱交換器１２により加熱される加熱対象水は、浴槽水でも良いし、例えば、床暖房用の循環水であっても良い。循環ポンプ６ａは、必ずしも、タンクユニット２００に設置される必要はなく、ヒートポンプユニット１００側に搭載されていてもよい。貯湯タンク１１の高温水取出口１１ｂ、中温水取出口１１ｄ、配管１６ｑ、混合弁１０、及び、給湯混合部１５は、貯湯タンク１１から温水を取出して、浴槽又は給湯端に給湯する給湯回路２０３を構成している。

次に、ヒートポンプ給湯機の制御系統について説明する。以下の説明では、水冷媒熱交換器２から流出する加熱水の温度を「沸上温度」と呼ぶ。ヒートポンプユニット１００は、水冷媒熱交換器２に流入する水の温度を検出する入水温度センサ１３ａと、沸上温度を検出する出湯温度センサ１３ｂと、ヒートポンプユニット１００の周囲の外気温度を検出する外気温度センサ１３ｃとを備えている。出湯温度センサ１３ｂは、水冷媒熱交換器２の流出口近傍に配置されている。また、冷媒回路１０１は、圧縮機１から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ１３ｄと、圧縮機１に吸込まれる冷媒の温度を検出する吸込温度センサ１３ｅと、空気熱交換器４の入口もしくは中間部となる位置で冷媒の温度を検出する蒸発温度センサ１３ｆと、を備えている。

貯湯タンク１１には、複数の貯湯温度センサ１３ｇ、１３ｈ、１３ｉ、１３ｊが、高さを変えて設けられている。貯湯温度センサ１３ｇ、１３ｈ、１３ｉ、１３ｊは、それぞれの設置場所で貯湯タンク１１内の水温を検出する。また、タンクユニット２００は、水源からの水の給水温度を検出する給水温度センサ１３ｋと、給湯温度を検出する給湯温度センサ１３ｌ及び風呂給湯温度センサ１３ｍと、給湯流量を検出する給湯流量センサ１７ａ及び風呂給湯流量センサ１７ｂと、を備えている。

また、ヒートポンプ給湯機は、リモコン５１を備えている。リモコン５１は、ユーザーインターフェースの例である。リモコン５１は、情報を表示する表示部５１ａと、使用者等の人間（即ち、ユーザー）による操作入力を受け付ける操作部５１ｂとを有する。リモコン５１は、表示部５１ａ及び操作部５１ｂの両方の機能を有するタッチスクリーンを備えてもよい。ユーザーは、リモコン５１の操作部５１ｂを操作することで、ヒートポンプ給湯機を遠隔操作したり、各種の設定などを行ったりすることができる。表示部５１ａは、ユーザーに情報を報知する報知手段としての機能を有する。本実施の形態におけるリモコン５１は、表示部５１ａを報知手段として備えるが、変形例として、例えば音声案内装置のような他の報知手段を備えてもよい。リモコン５１は、例えば台所、リビング、浴室などの壁に設置されたものでもよい。または、例えばスマートフォンのような携帯情報端末がリモコン５１のようなユーザーインターフェースとしての機能を有するように構成してもよい。また、ヒートポンプ給湯機は、複数のリモコン５１を有するものであってもよい。

本実施の形態に係るヒートポンプ給湯機は、制御装置１４を備えている。制御装置１４は、メモリ及びプロセッサを有するマイクロコンピュータ等を備えている。本実施の形態では、説明の便宜上、１つの制御装置１４をヒートポンプユニット１００内に備え、この制御装置１４により、以下の各処理が実行される場合について説明する。しかしながら、本開示のヒートポンプ給湯機は、この構成に限られず、例えば、ヒートポンプユニット１００内とタンクユニット２００内とのそれぞれに通信可能に接続された制御装置を備え、２つの制御装置の連携により、各制御が実行される構成としてもよい。また、互いに通信可能に接続された３以上の制御装置の連携により各制御が実行される構成であってもよい。

制御装置１４とリモコン５１との間は、有線通信または無線通信により双方向に通信可能である。制御装置１４とリモコン５１とがネットワークを介して通信可能でもよい。制御装置１４には、ユーザーにより操作されるリモコン５１の操作内容等が入力される。なお、制御装置１４に代えて、例えば、リモコン５１が各処理を実行する構成としてもよい。その場合にはリモコン５１が制御装置としても機能する。

制御装置１４には、上述した各温度センサの出力が入力される。制御装置１４は、リモコン５１及び各種センサ等からの入力情報に基づいて、各ユニット１００及び２００の動作を制御する。具体的には、制御装置１４は、圧縮機１、循環ポンプ６ａ、及び、追焚用ポンプ６ｂの運転状態、膨張弁３の開度、及び、切替弁７、８、９、混合弁１０の流路方向（切換位置）等を制御する。

制御装置１４は、給湯により使用された熱量（即ち、使用熱量）を演算する機能を有している。制御装置１４は、給水温度センサ１３ｋが検出する給水温度、給湯温度センサ１３ｌ及び風呂給湯温度センサ１３ｍが検出する給湯温度、給湯流量センサ１７ａ及び風呂給湯流量センサ１７ｂが検出する給湯流量を用いて、使用熱量Ｑｓを演算することができる。

図２は、ヒートポンプ給湯機の沸上運転時の流路を示す図である。沸上運転中、ヒートポンプユニット１００側では、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒が水冷媒熱交換器２を流通する水に放熱しながら温度低下する。このとき、高圧側冷媒圧力が臨界圧以下であれば、冷媒は液化しながら放熱する。また、水冷媒熱交換器２から流出した高圧低温の冷媒は、膨張弁３を通過することにより低圧気液二相の状態に減圧される。この冷媒は、空気熱交換器４内を流通しつつ外気から吸熱することにより、蒸発してガス化される。空気熱交換器４から流出した低圧冷媒は、圧縮機１に吸込まれて循環するので、この循環により冷凍サイクルが形成される。

沸上運転時、タンクユニット２００側では、切替弁７のＡポートとＢポートとが接続され、切替弁８のＥポートとＨポートとが接続され、切替弁９のＩポートとＫポートとが接続された状態とされ、貯湯回路２０１に切換えられる。この状態で循環ポンプ６ａが作動すると、貯湯タンク１１の下部の取水口１１ｆから取り出された水が、配管１６ｈ、１６ｊ、１６ｋを介して水冷媒熱交換器２に導入され、ガス冷媒により加熱され沸き上げられる。水冷媒熱交換器２から流出される加熱水は、配管１６ａ、１６ｂ、１６ｎ、１６ｑを通過して高温水取出口１１ｂから貯湯タンク１１の上部に流入する。運転が実行されると、貯湯タンク１１の上部が高温水となり下部が低温水となる温度分布状態を維持しつつ、貯湯される。

制御装置１４は、沸上運転時に加熱水の温度制御、及び、冷媒回路１０１の加熱能力の制御を行う。温度制御では、出湯温度センサ１３ｂにより検出される水冷媒熱交換器２の出湯温度が目標出湯温度と一致するように、循環ポンプ６ａの回転数のフィードバック制御が行われる。このフィードバック制御は、一定の時間間隔ｔ２で周期的に実行される。沸上運転では、目標出湯温度を、所定の貯湯目標出湯温度に設定した状態で貯湯タンク１１への貯湯が実行される。目標出湯温度は、リモコン５１のユーザーによる操作内容等に基づいて設定されるか、又は、過去の給湯使用量から算出される必要な蓄熱量（貯湯量）を確保できるように設定される。目標出湯温度は、所定の温度範囲内に収まるように設定される。所定の温度範囲は、予め設定された範囲であり、一例として６５℃〜９０℃程度である。なお目標出湯温度の設定は、制御装置１４とリモコン５１とのどちらで行われる構成であってもよい。

沸上運転時の温度制御では、水冷媒熱交換器２に出入りする加熱水の流量が制御されるだけである。従って、温度制御により実現される出湯温度の最高値は、ヒートポンプユニット１００の冷媒回路１０１の加熱能力に依存している。このためヒートポンプユニット１００には、目標出湯温度が設定範囲内の最大値に設定された場合であっても、その目標出湯温度を実現できるだけの加熱能力が必要となる。

加熱能力制御では、貯湯タンク１１内の湯量（即ち、残湯量）、外気温度、給水温度等に基づいて、目標出湯温度を実現できる加熱能力の目標値（以下「目標加熱能力」とも称する）が設定される。そして、ヒートポンプニット１００の実際の加熱能力が設定された目標加熱能力と一致するように、圧縮機１の回転数等が制御される。加熱能力を制御することで、目標出湯温度の設定値及び外部条件等が変化した場合でも、給湯機として要求される目標温度の湯を安定的に確保することができる。なお、加熱能力制御は、一定の時間間隔ｔ１で周期的に実行される。また、圧縮機１の回転数には、耐久性の観点から上限回転数及び下限回転数が設けられている。

制御装置１４は、夜間時間帯に、貯湯タンク１１内に目標蓄熱量の蓄熱を行う沸上運転を実行する。なお、本実施の形態において、夜間時間帯は、他の時間帯に比べて電気料金単価が割安な時間帯である。夜間時間帯は、例えば２３時から翌朝７時までの時間帯である。昼間時間帯は、夜間時間帯以外の時間帯である。ただし、深夜時間帯及び昼間時間帯は、この例に限定されず、それらの開始時刻及び終了時刻は、電力供給事業者との契約などに応じて変化し得るものである。制御装置１４は、深夜時間帯及び昼間時間帯の開始時刻及び終了時刻の情報を記憶している。制御装置１４は、タイマー機能を有しており、現在の時刻が深夜時間帯にあるか昼間時間帯にあるかを判別できる。また、制御装置１４は、リモコン５１または外部機器から、深夜時間帯及び昼間時間帯の開始時刻及び終了時刻の情報を取得してもよい。

夜間時間帯の沸上運転は、通常、ヒートポンプユニット１００の定格の加熱能力（以下「定格能力」とも称する）で実行される。定格の加熱能力とは、例えばＪＩＳによる性能評価条件で運転する加熱能力に相当する。夜間時間帯の沸上運転は、ヒートポンプユニット１００を定格能力で運転した場合に、夜間時間帯の終了時刻又は終了時刻の第一時間前の時刻に完了するように開始される。なお、以下では、沸上運転を完了させる時刻、即ち、夜間時間帯の終了時刻又は終了時刻の第一時間前の時刻を「目標完了時刻」とも称することとする。具体的に、第一時間は例えば１５分とされる。この場合、例えば夜間時間帯終了時刻が７：００であれば目標完了時刻は６：４５となる。なお、目標完了時刻を夜間時間帯終了時刻の第一時間前とするのは余裕を持って沸き上げを完了するためであるが、夜間時間帯終了時刻を目標完了時刻としてもよい。また第一時間は１５分に限定されるものでなく、他の時間であってもよい。第一時間を、ユーザーがリモコン５１から設定できる構成としてもよい。

夜間時間帯の沸上運転の開始時刻は、目標完了時刻から、必要な熱量の沸き上げに要する時間を引いた時刻に設定される。沸き上げに要する時間は、現在の貯湯タンク１１内の熱量と目標蓄熱量との差分を、定格能力で沸き上げるのに要する時間である。しかし、夜間時間帯の沸上運転の実行中であっても、貯湯タンク１１内の湯が、給湯、湯はり、又は、浴槽内の湯の保温又は追い焚き等によって使用される場合がある。この場合、使用熱量分だけ沸き上げに要する時間が増加する。このためその使用熱量の大きさ次第では、沸上運転が夜間時間帯に完了しなくなる虞がある。

そこで制御装置１４は、夜間時間帯の沸上運転の動作中にも、ヒートポンプユニット１００の加熱能力を変更できるように構成されている。加熱能力の変更により、沸き上げに要する時間を短縮することができ、夜間時間帯のうちに目標蓄熱量の沸き上げを完了することができる。

しかしながら、ヒートポンプユニット１００の加熱能力の上昇を開始してから、実際に加熱能力が設定された能力に上昇するまでには、一定の時間を要する。このため、夜間時間帯の終了時刻付近で加熱能力を上昇させた場合、ヒートポンプユニット１００が意図した加熱能力になる前に、夜間時間帯が終了してしまう場合がある。そこで、本実施の形態に係る制御装置１４は、以下の通り、ヒートポンプユニット１００の加熱能力の変更による利益が得られる場合に限り、加熱能力の変更を行うとともに、加熱能力を変更する場合には、加熱能力の変更を開始する時刻を決定して、決定された時刻になった時点で加熱能力の変更を行う。以下、これについて具体的に説明する。

図３は、夜間時間帯の沸上運転の制御動作を示すフローチャートである。図３の制御動作は、例えば、毎日、夜間時間帯開始時刻（例えば２３：００）に達すると開始される。図３の制御が開始されると、ステップＳ１（以下「ステップ」の記載を省略する）では、過去数日分の給湯負荷から目標蓄熱量Ｑｗが算出される。ここで、過去何日分の給湯負荷のデータが用いられるかについては、予め定められ、制御装置１４に記憶されている。

次に、Ｓ２では、沸上目標温度Ｔｏが算出される。沸上目標温度Ｔｏは、目標蓄熱量Ｑｗと、給水温度センサ１３ｋにより検出される給水温度Ｔｗとに基づき算出される。また、沸上目標温度Ｔｏは、所定の温度範囲内の温度とされる。次に、Ｓ３では、貯湯温度センサ１３ｇ〜１３ｊによる検出温度から貯湯タンク２００内の残湯量Ｌｔが算出されると共に、現在の貯湯タンク１１内の貯湯熱量Ｑｔが算出される。

次に、Ｓ４では、必要沸上時間Ｈが算出される。必要沸上時間Ｈの算出に際しては、まず、必要沸上量Ｌｗが算出される。必要沸上量Ｌｗは、次式の通り、貯湯タンク１１の容量Ｌから残湯量Ｌｔを差し引いた値である。
必要沸上量Ｌｗ＝貯湯タンク容量Ｌ-残湯量Ｌｔ

次に、算出された必要沸上量Ｌｗを沸上目標温度Ｔｏに沸き上げるのに必要な必要沸上熱量Ｑｈが算出される。必要沸上熱量Ｑｈは、次式に従って、算出される。
必要沸上熱量Ｑｈ＝必要沸上量Ｌｗ×（沸上目標温度Ｔｏ−給水温度Ｔｗ）

必要沸上時間Ｈは、算出された必要沸上熱量Ｑｈと、ヒートポンプユニット１００の定格の加熱能力Ｗａ１を用いて、次式に従って算出される。なお、次式の、加熱効率α１は、ヒートポンプユニット１００の固定値であり、例えば０．９である。
必要沸上時間Ｈ＝必要沸上熱量Ｑｈ／（８６０×加熱能力Ｗａ１×加熱効率α１）

次に、Ｓ５に進み、沸き上げが、目標完了時刻に終了するように、沸上開始時刻Ｈｓが算出される。具体的に、次式に示されるように、沸上開始時刻Ｈｓは、目標完了時刻から必要沸上時間Ｈを引いた時刻に設定される。
沸上開始時刻Ｈｓ＝目標完了時刻−必要沸上時間Ｈ

ここで、Ｓ１〜Ｓ５の処理による沸上開始時刻Ｈｓの算出の一例を示す。例えば、Ｓ１で算出される目標蓄熱量Ｑｗを２５９００ｋｃａｌ、給水温度Ｔｗを１０℃、Ｓ２で算出される沸上目標温度Ｔｏを８０℃、Ｓ３で算出される残湯量Ｌｔを１００Ｌ、貯湯タンク１１内の現在の貯湯熱量Ｑｔは７０００ｋｃａｌ、貯湯タンク２００の容量Ｌを３７０Ｌとすると、必要沸上量Ｌｗは、上記式から、２７０Ｌとなる。また、必要沸上熱量Ｑｈは、１８９００ｋｃａｌとなる。更に、ヒートポンプユニット１００の定格の加熱能力Ｗａ１を４．５ｋＷ、加熱効率α１を０．９とすれば、必要沸上時間Ｈは約５．４時間（即ち、５時間２４分）となる。夜間時間帯終了時刻をＡＭ７：００、第一時間を１５分とし、目標完了時刻をＡＭ６：４５とすると、沸上開始時刻ＨｓはＡＭ１：２１となる。

次に、Ｓ６で、現在時刻が沸上開始時刻Ｈｓになったかどうかが判別される。Ｓ６で、現在時刻が沸上開始時刻Ｈｓ前であり、ＮＯと判別された場合、処理はＳ３に戻され、現在時刻が沸上開始時刻Ｈｓとなるまで、Ｓ３〜Ｓ６の処理が繰り返される。Ｓ６で、現在時刻が沸上開始時刻Ｈｓに達し、ＹＥＳと判別された場合、Ｓ７に進む。

Ｓ７では、沸上運転の開始指令が出される。この制御指令によりタンクユニット２００の循環ポンプ６ａは駆動され、切替弁７、８、９により流路が貯湯回路２０１に切り替えられる。沸上運転の開始時のヒートポンプユニット１００の加熱能力Ｗａは、定格能力Ｗａ１（例えば４．５ｋＷ）とされている。以下、ヒートポンプユニット１００の定格能力Ｗａ１での沸上運転を「定格運転」とも称することとする。また、これに対し、以下の処理で、加熱能力を定格能力Ｗａ１より高い加熱能力Ｗａ２で行われる沸上運転を「上昇運転」とも称することとする。

定格運転中、Ｓ８では、貯湯タンク１１内の湯水が、第一基準熱量Ｑｂ１より多く使用されたか否かが判別される。貯湯タンク１１内の湯水の使用熱量Ｑｓは、給湯流量センサ１７ａ又は風呂給湯流量センサ１７ｂによって検出された給湯量と給湯設定温度とに基づいて算出される。第一基準熱量Ｑｂ１は、予め設定され、制御装置１４に記憶されている。第一基準熱量Ｑｂ１は、例えば、シャワー２回分程度の給湯量７０Ｌに基づいて設定される。第一基準熱量Ｑｂ１は、制御装置１４によって、過去の給湯使用実績に基づいて設定される構成としてもよい。

Ｓ８で使用熱量Ｑｓが第一基準熱量Ｑｂ１を超えていると判別された場合、次にＳ９に進む。Ｓ９では、現在の時刻が、能力変更禁止時刻Ｈ３より前か否かが判別される。ここで、能力変更禁止時刻Ｈ３の設定について説明する。図４は定格運転を継続した場合と、加熱能力を、途中で、加熱能力Ｗａ２に上昇させて上昇運転を行った場合の積算熱量を示す図である。図４の横軸は、加熱能力を変更した時点からの運転時間を示し、縦軸は、加熱能力を変更した時点からの積算熱量を示している。また、図４において、破線аは、定格運転を継続した場合の積算熱量を示し、実線ｂは、上昇運転に切り替えた場合の積算熱量を示している。

図４に示されるように、加熱能力Ｗａ２への変更初期は、上昇運転の場合の積算熱量のほうが、定格運転の場合の積算熱量よりも低くなっている。これは、上昇運転では、ヒートポンプユニット１００の各アクチュエータの切り替え後、立ち上がりに時間を要するためである。図４に示されるように、第二時間Ｃが経過した時点で、上昇運転の積算熱量（実線ｂ）が定格運転の積算熱量（破線ａ）に到達し、その後は、上昇運転の場合のほうが、積算熱量が高くなる。このことから、加熱能力Ｗａ２への変更後、第二時間Ｃが経過する前に沸上運転の終了時刻が来る場合、加熱能力を上昇させることによる利益が得られないと考えられる。

そこで、本実施の形態の制御では、目標完了時刻よりも第二時間Ｃ前の時刻を、能力変更禁止時刻Ｈ３として設定し、これ以降、沸上運転中のヒートポンプユニットの加熱能力の変更を禁止する。具体的に、例えば上述の例で、沸上運転終了時刻が６時４５分に設定されており、第二時間Ｃが３０分であれば、能力変更禁止時刻Ｈ３は、６時１５分とされる。なお、第二時間をＣとして３０分を例示したが、これは一例である。第二時間Ｃは、実験又はシミュレーション等に基づき設定され、制御装置１４に記憶された値である。なお、この第二時間Ｃは、ヒートポンプユニット１００の冷凍サイクルを適切に設計することで、ゼロに近づけることができる。第二時間Ｃをゼロに近づけることで、能力変更禁止時Ｈ３を目標完了時刻に近づけることができ、加熱能力の変更が禁止される時間を短くすることができる。

Ｓ９で、現在の時刻が能力変更禁止時刻Ｈ３以降であると判別された場合には、Ｓ２０に進み、定格運転が継続される。また、同様に、Ｓ８で、使用熱量Ｑｓが第一基準熱量Ｑｂ１以下であると判別された場合にも、Ｓ２０に進み、定格運転が継続される。その後、Ｓ２１で沸き上げが完了したか否かが判別される。沸き上げが完了したか否かの判断は、例えば、貯湯温度センサ１３ｇ〜１３ｊの検出結果から算出される貯湯タンク１１の蓄熱量が、目標蓄熱量Ｑｗに達したか否かに基づいて行われる。あるいは、複数ある貯湯温度センサ１３ｇ〜１３ｊの中で最下部に設けられた貯湯温度センサ１３ｊが検出する検出温度が、予め設定された沸き上げ停止温度以上の温度を検出したか否かに基づいて判断される構成としてもよい。また、目標完了時刻となった場合には、目標蓄熱量Ｑｗの沸き上げが完了していなくても、沸き上げ完了と判定される構成を追加することもできる。

Ｓ２１で、沸き上げが完了したと判別された場合、沸上運転が終了とされる。制御装置１４はヒートポンプユニット１００及び循環ポンプ６ａを停止して沸上運転を停止し、沸き上げ制御を終了する。一方、Ｓ２１で沸き上げが完了していないと判別された場合、処理はＳ８に戻される。

Ｓ９で現在の時刻が、能力変更禁止時刻Ｈ３より前であると判別された場合、Ｓ３０以降の、上昇運転の開始時刻の演算に移行する。なお、Ｓ９による上昇運転をするかしないかの判定のタイミングと、上昇運転の開始時刻は必ずしも一致しない。なぜなら上昇運転の開始時刻は、夜間時間帯終了時刻に上昇運転がちょうど終了するように制御されて実施されるからである。

上昇運転の開始時刻の演算では、まずＳ３０で、貯湯温度センサ１３ｇ〜１３ｊによる検出温度に基づき、現在の貯湯タンク１１の残湯量Ｌｔ２及び貯湯熱量Ｑｔ２が算出される。次に、Ｓ３１で、必要沸上時間Ｈ２が算出される。必要沸上時間Ｈ２の算出は、定格運転の場合の算出方法と同様である。具体的に、まず、以下の通り、必要沸上量Ｌｗ２が残湯量Ｌｔ２から算出され、算出された必要沸上量Ｌｗ２を用いて、必要沸上熱量Ｑｈ２が算出される。
必要沸上量Ｌｗ２＝貯湯タンクの容量Ｌ−残湯量Ｌｔ２
必要沸上熱量Ｑｈ２＝必要沸上量Ｌｗ２×（沸上目標温度Ｔｏ−給水温度Ｔｗ）

次に、必要沸上熱量Ｑｈ２を用いて、必要沸上時間Ｈ２が次式により算出される。本実施の形態では、加熱能力を上昇させる場合、目標蓄熱量Ｑｗは、定格運転での目標蓄熱量Ｑｗより第一基準熱量Ｑｂ１分小さな値に設定される。従って、次式の必要沸上時間の算出では、必要沸上熱量として、算出された必要沸上熱量Ｑｈ２から第一基準熱量Ｑｂ１を差し引いた熱量（Ｑｈ２−Ｑｂ１）が用いられる。また、上述したように、ヒートポンプユニット１００の加熱能力を切り替えると、一時的に加熱能力が低下する。本実施の形態では、加熱能力の一時的な低下分は、加熱効率α２に吸収させ、加熱効率α２の値を、加熱能力切り替え時の能力低下分を加味した値に設定する。これにより、算出される必要沸上時間Ｈ２は、加熱能力の一時的な低下分を踏まえた値となる。
必要沸上時間Ｈ２＝Ｑｈ２−Ｑｂ１／（８６０×加熱能力Ｗａ２×加熱効率α２）

次に、Ｓ３２に進み、能力変更時刻Ｈｓ２が算出される。能力変更時刻Ｈｓ２は、以下の式により算出される。
能力変更時刻Ｈｓ２＝目標完了時刻―必要沸上時間Ｈ２

次に、Ｓ３３では、使用熱量Ｑｓが増加していないか否か、即ち、さらなる給湯使用がなかったかが判別される。Ｓ３３で、使用熱量の増加があったと判別された場合、処理は、Ｓ３０に戻り、Ｓ３０〜Ｓ３２による能力変更禁止時刻Ｈｓ２の再演算がなされる。

一方、Ｓ３３で使用熱量Ｑｓ２が増加していないと判別された場合、次にＳ３４に進み、現在時刻が能力変更時刻Ｈｓ２となったか否かが判別される。Ｓ３４で、現在時刻が能力変更時刻Ｈｓ２に達していないと判別された場合、処理はＳ３４に戻される。その後、現在時刻が沸上変更時刻Ｈｓ２となるまで、Ｓ３４の判別処理が繰り返される。

一方、Ｓ３４で現在時刻が能力変更時刻Ｈｓ２となったと判別された場合、次にＳ３５に進み、上昇運転に切り替えられる。ここでは圧縮機１の周波数を変更するなどして加熱能力がＷａ１からＷａ２に変更されて、沸上運転が行われる。

次に、Ｓ３６で、沸き上げが完了したか否かが判別される。上昇運転では、目標蓄熱量を、定格運転時の目標蓄熱量Ｑｗから第一基準熱量Ｑｂ１分差し引いた熱量とされる。ここでは、貯湯温度センサ１３ｇ〜１３ｊの検出結果から算出される貯湯タンク１１の蓄熱量が、目標蓄熱量（Ｑｗ−Ｑｂ１）に達したか否かに基づいて判断される。なお、目標蓄熱量（Ｑｗ−Ｑｂ１）に応じて上昇運転時の沸き上げ停止温度を設定し、貯湯温度センサ１３ｊにより検出する温度が、この上昇運転時の沸き上げ停止温度に達したか否かに基づいて、沸き上げの完了を判断する構成としてもよい。また、目標完了時刻となった場合には、目標蓄熱量の沸き上げが完了していなくても、沸き上げ完了と判定される構成を追加することもできる。

Ｓ３６で、沸き上げが完了しないと判別された場合、処理はＳ３６に戻され、沸き上げ完了と判別されるまでの間、上昇運転が継続される。一方、沸き上げが完了したと判別された場合には、今回の処理は終了とされる。

図５は、本実施の形態の制御により上昇運転が行われた場合の貯湯タンク１１の熱量の変化を示す図である。図５において、縦軸は、貯湯タンク１１の熱量であり、横軸は時刻である。また、実線аは、上昇運転に切り替えた場合の熱量の推移を示し、二点鎖線ｂは、給湯が使用されず定格運転が継続された場合の熱量の予測を示す。図５に示される例では、沸上開始時刻Ｈｓに定格能力での沸き上げが開始され、その後、時刻Ｔ１に、第一基準熱量Ｑｂ１より大きな使用熱量Ｑｓの給湯使用が発生している。このため、能力変更時刻Ｈｓ２で沸き上げ能力の変更が成されている。その後、蓄熱量が上昇運転時の目標蓄熱量（Ｑｗ−Ｑｂ１）に達した段階で、沸き上げが終了している。

以上説明したように、本実施の形態によれば、給湯使用があった場合にも、その使用熱量Ｑｓが第一基準熱量Ｑｂ１に達しない場合には、定格運転での沸き上げが継続される。これにより、少量の給湯使用で不必要に加熱能力が変更されるのを抑制することができ、省エネルギー化を図ることができる。また、本実施の形態の制御では、能力変更禁止時刻Ｈ３以降の加熱能力の変更が禁止される。これにより、加熱能力の変更によって定格運転の場合よりも高い熱量を得られる場合に限り、上昇運転が行われる。従って、加熱能力の変更が無駄となる不利益を回避しつつ、給湯が使用された場合でも可能な範囲で夜間時間帯に目標蓄熱量の貯湯を行うことができる。

また、本実施の形態では、上昇運転時の目標蓄熱量を、定格運転時の目標蓄熱量Ｑｗよりも第一基準熱量Ｑｂ１だけ小さな熱量とされる場合について説明した。これにより、加熱能力を上げた状態での沸き上げ量を少なく抑えることができるため、省エネルギー化に寄与することができる。

但し、上昇運転時の目標蓄熱量は、これに限られず、定格運転時の目標蓄熱量Ｑｗと同一であってもよい。図６に、上昇運転時の目標蓄熱量を定格運転時の目標蓄熱量Ｑｗと同一にした場合の例を示す。図６における、縦軸、横軸、実線ａ、二点鎖線ｂは、図５と同様である。

図６に示される例の場合、目標蓄熱量は、定格運転の場合と同一の蓄熱量となる。従って、必要沸上時間H2は、以下の式により算出される。
Ｈ２＝必要沸上熱量Ｑｈ２／（８６０×Ｗａ２×α２）

上昇運転での目標蓄熱量を、定格運転時の目標蓄熱量と同一に設定することで、当初の予定通りの量を夜間時間帯中に沸き上げることができる。これにより夜間給湯があった場合でも、夜間給湯が無かった場合と変わらない貯湯量を確保することができる。

また、上昇運転時の目標蓄熱量は、定格運転の場合の目標蓄熱量より大きな値としてもよい。図７に目標蓄熱量を定格運転より大きく設定する場合の例を示す。図７における、縦軸、横軸、実線ａ、二点鎖線ｂは、図５と同様である。この場合、必要沸上時間は以下の式により算出される。
Ｈ２＝（必要沸上熱量Ｑｈ２＋第二基準熱量Ｑｂ２）／（８６０×Ｗａ２×α２）

目標蓄熱量を、定格運転時の目標蓄熱量Ｑｗとマージンである第二基準熱量Ｑｂ２との合計とすることで、沸き上げ開始時点の目標蓄熱量よりも貯湯量を多めに確保することができる。夜間も給湯された日は、突発的に湯の使用が多い日である可能性が高い。従って、目標貯湯量を大きく設定する構成として、夜間時間帯に多めの湯を確保することで、翌日に多めの湯が使用された場合の湯切れの発生を抑制することができる。これにより昼間時間帯の追加の沸き上げを効果的に抑制することができる。なお、ここでマージンとして使用される第二基準熱量Ｑｂ２の一例としては、シャワー一回に相当する３５Ｌの給湯量に基づく熱量である。第二基準熱量Ｑｂ２はこれに限られず、適宜設定することができる。

また、本実施の形態のヒートポンプ給湯機は、リモコン５１が、ユーザーによる貯湯量を増加させる指示の操作を受け付けた場合、能力変更禁止時刻Ｈ３以降であっても、最大能力で沸き上げる構成を有するものとしてもよい。ここで「貯湯量を増加させる指示」としては、具体的に例えば、貯湯量を現在の設定値よりも多めとする設定、貯湯量の具体的な指示ができる機能を有する場合には、現在の目標貯湯量からより多い貯湯量への変更、又は、沸き上げ温度が指定できる機能を有する場合には、現在の目標沸上温度から、より高い温度への変更、などが挙げられる。

ユーザーの要求で、貯湯量を増加させる指示に関する操作がなされた場合は、ユーザーは省エネルギーよりも瞬間的に高加熱能力を要求していると推定される。従って、ユーザーの要求を優先することで、ユーザーの意図と給湯機の挙動とを一致したものとすることができる。これにより、ユーザーが給湯機の挙動に違和感を持ち、給湯機の不調との誤認するのを抑制することができる。

また、本実施の形態のヒートポンプ給湯機は、リモコン５１が、ユーザーにより、貯湯タンク１１の全量の水を目標温度とする「満タン」の指示の操作を受け付けた場合、能力変更禁止時刻Ｈ３以降であっても、加熱能力を最大能力に変更する構成としてもよい。ここで、満タンは、貯湯タンク１１の貯湯量を基準以上に維持するモードである。満タンは、一度選択されると、常時貯湯量を監視して、常に貯湯タンク１１に満量の湯を確保する追加沸き上げを前提とした仕様である。従って、ユーザーが満タンの設定をした場合、ユーザーは、省エネ性よりも瞬間的な高加熱能又は常に高貯湯量であることを要求していると推定される。従って、満タンの設定がされた場合には、加熱能力を最大能力とすることで、ユーザーの要求と給湯機の挙動とを一致したものとすることができる。これにより、ユーザーが給湯機の挙動に違和感をもち、給湯機の不調との誤認するのを抑制することができる。また、満タンが設定されている間は、常時、上昇させた加熱能力Ｗａ２で上昇運転が行われる構成としてもよい。

また、本実施の形態のヒートポンプ給湯機は、上昇運転に切り替えた場合に、高加熱能力による沸き上げ中である旨をユーザーに報知する構成を有するものとしてもよい。図８に、リモコン５１の表示部への表示による報知例を示す。図８の例では、上昇運転中は、表示部に「高能力運転中」との表示が表示される。これにより、ユーザーは、給湯機の運転状態を把握でき、給湯機の挙動に対する違和感を持つことなく給湯機を使用することができる。また、高加熱能力となっていることを報知することで、ユーザーの省エネ意識を高めることができる。なお、ユーザーへの報知の手段は、図８に示されるような表示に限らず、他の表示による報知であってもよいし、例えば、音声による報知であってもよい。

また、本実施の形態のヒートポンプ給湯機は、夜間時間帯の加熱能力の変更の許可又は禁止を、ユーザーが設定できる構成を有するものであってもよい。ユーザーにより夜間時間帯の加熱能力の変更禁止が設定された場合、その設定は優先され、夜間時間帯の給湯使用の有無に関わらず、上昇運転への切り替えを禁止するものとする。ユーザーが、加熱能力の変更の許可又は禁止を選択することができるようにすることで、例えば、製品検定時等に加熱能力が不用意に変更することを防止することができる。

１ 圧縮機、 ２ 水冷媒熱交換器、 ３ 膨張弁、 ３ ヒートポンプユニット、 ４ 空気熱交換器、 ５ ファン、 ６ａ 循環ポンプ、 ６ｂ 追焚用ポンプ、 ７、８、９ 切替弁、 ８ 循環ポンプ、 １０ 混合弁、 １１ 貯湯タンク、 １１ａ 高温水取出口、 １１ｂ 高温水取出口、 １１ｃ 追焚戻し口、 １１ｄ 中温水取出口、 １１ｅ 低温水戻し口、 １１ｆ 取水口、 １１ｇ 給水口、 １２ 追焚熱交換器、 １３ｇ−１３ｊ 貯湯温度センサ、 １３ａ 入水温度センサ、 １３ｂ 出湯温度センサ、 １３ｃ 外気温度センサ、 １３ｄ 吐出温度センサ、 １３ｅ 吸込温度センサ、 １３ｆ 蒸発温度センサ、 １３ｇ 貯湯温度センサ、 １３ｊ 貯湯温度センサ、 １３ｋ 給水温度センサ、 １３ｌ 給湯温度センサ、 １３ｍ 風呂給湯温度センサ、 １４ 制御装置、 １５ 給湯混合部、 １６ａ〜１６ｑ 配管、 １７ａ 給湯流量センサ、 １７ｂ 風呂給湯流量センサ、 ５１ リモコン、 ５１ａ 表示部、 ５１ｂ 操作部、 １００ ヒートポンプユニット、 １０１ 冷媒回路、 ２００ タンクユニット、 ２０１ 貯湯回路、 ２０２ 追焚回路、 ２０３ 給湯回路

Claims (9)

1. 水を貯湯する貯湯タンクと、
   水を加熱するヒートポンプサイクルを有し、加熱能力を調整可能な加熱手段と、
   前記加熱手段により加熱された水を前記貯湯タンクに貯める沸上運転を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記加熱手段の定格の加熱能力で前記沸上運転を行う定格運転と、前記定格よりも高い加熱能力で前記沸上運転を行う上昇運転と、の間で前記沸上運転のモードを切り替え可能に構成され、かつ、
   夜間時間帯の終了時刻又は前記終了時刻より第一時間前の目標完了時刻に、前記貯湯タンクへの目標熱量の水の貯湯が完了するように、前記定格運転を開始して、
   前記定格運転の開始以降に、前記貯湯タンクの水が使用された場合であって、前記貯湯タンクの水の使用熱量が第一基準熱量を超えている場合、
   前記貯湯タンクの水の使用が、前記目標完了時刻より第二時間以上前の時点であれば、
   前記使用熱量に応じて、前記上昇運転を開始する時刻である変更時刻を設定し、
   前記変更時刻に、前記定格運転から前記上昇運転に切り替えて、前記沸上運転を行い、
   前記貯湯タンクの水の使用が、前記目標完了時刻より第二時間前より後の時点であれば、前記上昇運転への切り替えを禁止して、前記定格運転を継続する、
   ように構成されていることを特徴とするヒートポンプ給湯機。
2. 前記第二時間は、前記上昇運転を開始した開始時点からの積算熱量が、前記加熱能力を変更せずに前記定格運転を継続した場合の前記開始時点と同じ時点からの積算熱量と同一となるまでの時間に応じて設定された値であることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯機。
3. 前記変更時刻は、前記目標完了時刻から、前記上昇運転で前記沸上運転を行った場合に、前記目標熱量から前記第一基準熱量を差し引いた熱量の水を貯湯するのに要する時間を差し引いた時刻に応じて設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒートポンプ給湯機。
4. 前記変更時刻は、前記目標完了時刻から、前記上昇運転で前記沸上運転を行った場合に、前記目標熱量の水を貯湯するのに要する時間を引いた時刻に応じて設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒートポンプ給湯機。
5. 前記変更時刻は、前記目標完了時刻から、前記上昇運転で前記沸上運転を行った場合に、前記目標熱量に第二基準熱量を加算した熱量の水を貯湯するのに要する時間を引いた時刻に応じて設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒートポンプ給湯機。
6. 前記貯湯タンクの貯湯量を増加させるユーザーの指示を受け付ける操作部を、更に備え、
   前記制御装置は、前記操作部が、前記貯湯量の増加指示を受けた場合、前記目標完了時刻より前記第二時間前の時点以降であっても、前記上昇運転に切り替えて前記沸上運転を行うように構成されている、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
7. 前記ヒートポンプ給湯機は、前記貯湯タンクの貯湯量を基準以上に維持する満タンモードの設定が可能であって、
   前記満タンモードの指示を受け付ける操作部を、更に備え、
   前記制御装置は、前記操作部が、前記満タンモードの指示を受けた場合、前記目標完了時刻より前記第二時間前の時点以降であっても、前記上昇運転に切り替えて前記沸上運転を行うように構成されている、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
8. 前記上昇運転に切り替えた場合、前記加熱能力が前記定格の加熱能力よりも高い能力に切り替えられていることをユーザーに報知する報知手段を、更に備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
9. 前記夜間時間帯の前記加熱能力の変更を許可又は禁止する、ユーザーによる設定を受け付ける操作部を、更に備え、
   前記制御装置は、前記操作部が前記加熱能力の変更を禁止する設定を受け付けた場合、前記上昇運転への切り替えを行わないように構成されている、
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。

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