JP5415092B2 - 給湯機の運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、昼間は太陽熱集熱部で加熱された熱媒で貯湯タンクの水を加熱し、夜間は加熱源で貯湯タンクの水を加熱する給湯機の運転方法に関する。

貯湯タンク内の下部に熱交換部を設け、熱交換部と太陽熱集熱部との間で熱媒を循環させて太陽熱集熱部で加熱された熱媒で貯湯タンクの水を加熱する太陽熱加熱回路と、貯湯タンクの下側部で熱交換部より上側から水をヒートポンプに導き、ヒートポンプで加熱し湯にして貯湯タンクの上側部に戻すヒートポンプ加熱回路とを備え、熱交換部より上側の水だけをヒートポンプで加熱して湯にし、熱交換部の周囲の水は低温に維持する給湯システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１６２１０９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された給湯システムでは、ヒートポンプによる加熱で夜間に貯湯タンク内の水が全量沸き上げられてしまうと、貯湯タンク内の湯が使用されて貯湯タンクの下部に設けられた熱交換部の周囲が水で満たされるまで太陽熱集熱部による太陽熱の回収ができず、日射が強い昼間に太陽熱集熱部で太陽熱の回収を効率よく行うことができないという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、深夜に加熱源を運転して翌日使用する湯を貯湯タンクに確保し、昼間は太陽熱の回収を効率よく行って貯湯タンクの水を加熱することが可能な給湯機の運転方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る給湯機の運転方法は、底部に水が流入する給水口を、天井部に貯留された湯を送出す第１の出湯口をそれぞれ備え、底部内側には太陽熱集熱部で加熱された熱媒で貯留されている水を加熱する熱交換部が収納された貯湯タンクと、該貯湯タンクの底部に設けられた取水口から取出した水を深夜電力によって湯にして該貯湯タンクの天井部又はその周囲に設けられた注湯口を介して該貯湯タンクに貯める加熱源とを有する給湯機の運転方法において、
高温側に移行する程前記貯湯タンクの貯湯量を少なく設定した各温度領域に対する温度領域データを予め作成し、
最新の過去複数日の特定の時間帯の外気温度の平均温度、最低温度、又は最高温度のいずれか１を測定した外気温度データから温度Ａを決定し、前記温度領域データから前記温度Ａに対応する温度領域Ｂを選択し、該温度領域Ｂに対応する貯湯量Ｃを決定して、前記加熱源の運転を行い、前記貯湯タンクに目標温度の湯が、前記貯湯量Ｃ貯まった時点で前記加熱源の運転を停止し、しかも、前記目標温度は、最新の過去所定期間の一日に使用した湯量から求めた実績使用熱量により決定される予想使用熱量と前記貯湯量Ｃを用いて決定する。

本発明に係る給湯機の運転方法において、前記貯湯タンクに高さ方向に、湯と水の温度を検知する複数の温度センサーを配置し、該温度センサーで測定された温度で前記貯湯タンクに前記貯湯量Ｃの湯が貯められたと判定することができる。

本発明に係る給湯機の運転方法において、前記貯湯タンクは１本のタンクからなって、前記貯湯タンクの側部の中間高さ位置に第２の出湯口を設け、該第２の出湯口と前記第１の出湯口を混合弁を介して接続して、前記貯湯タンクから湯を取出す際に、前記混合弁を操作して、前記第２の出湯口からの出湯を優先させ、該第２の出湯口から取出される湯の温度が低下してくると前記第１の出湯口からの出湯量を増加させることができる。

本発明に係る給湯機の運転方法において、前記貯湯タンクは、前記第１の出湯口が天井部に、前記注湯口が前記天井部又はその周囲に設けられた第１のサブタンクと、前記給水口及び前記取水口が底部に設けられると共に底部内側に前記熱交換部が収納された第２のサブタンクと、該第１のサブタンクの下部と該第２のサブタンクの上部を接続する連通管とを有し、前記第２のサブタンクの上端部に第２の出湯口を設け、該第２の出湯口と前記第１の出湯口を混合弁を介して接続して、前記貯湯タンクから湯を取出す際に、前記混合弁を操作して、前記第２の出湯口からの出湯を優先させ、該第２の出湯口から取出される湯の温度が低下してくると前記第１の出湯口からの出湯量を増加させることができる。

本発明に係る給湯機の運転方法においては、加熱源を深夜運転して翌日使用する湯を貯湯タンクに貯める際に、目標温度の湯が貯湯量Ｃまで貯湯タンクに貯まった時点で加熱源の運転を停止するので、貯湯タンク内の水が全量沸き上げられるのを防止できる。このため、貯湯タンクの下部に設けられた熱交換部の周囲に水を存在させることができ、太陽熱集熱部で加熱された熱媒からの放熱が促進されて、太陽熱集熱部による太陽熱の回収を効率よく行うことができる。

本発明に係る給湯機の運転方法においては、目標温度を、最新の過去所定期間に亘って求めた１日当りの実績使用熱量から決定される翌日使用する湯の予想使用熱量と貯湯量Ｃを用いて決定するので、季節変化、生活様式を反映して目標温度を決めることができる。

本発明に係る給湯機の運転方法において、貯湯タンクに高さ方向に複数の湯と水の温度を検知する温度センサーを配置し、温度センサーで測定された温度で貯湯タンクに貯湯量Ｃの湯が貯められたと判定する場合、低コストで、簡便かつ正確に判定を行うことができる。

本発明に係る給湯機の運転方法において、貯湯タンクは１本のタンクからなって、貯湯タンクの側部の中間高さ位置に第２の出湯口を設け、貯湯タンクから湯を取出す際に、第２の出湯口からの出湯を優先させる場合、貯湯タンクの湯を使用しながら、貯湯タンクの下部に水を注入することができる。これにより、熱交換部の周囲に水を存在させることができ、太陽熱集熱部による太陽熱の回収を更に効率よく行うことができる。

本発明に係る給湯機の運転方法において、貯湯タンクを、第１のサブタンクと、第２のサブタンクと、第１のサブタンクの下部と第２のサブタンクの上部を接続する連通管とで構成し、底部内側には太陽熱集熱部で加熱された熱媒で貯留されている水を加熱する熱交換部が配された第２のサブタンクからの出湯を優先させる場合、湯を使用しながら第２のサブタンクの下部に水を注入することができる。このため、熱交換部の周囲に水を存在させることができ、第２のサブタンクにおいて太陽熱集熱部による太陽熱の回収を更に効率よく行うことができる。

本発明の一実施の形態に係る給湯機の運転方法が適用される給湯機の説明図である。 同給湯機の運転方法が適用される給湯機の熱交換部の運転、加熱源の運転、及び給湯温度を制御する制御装置のブロック図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は夏温度領域、中間温度領域、冬温度領域においてそれぞれ貯湯タンクに貯留される湯の量を示す説明図である。 給湯機の変形例に係る貯湯タンクの説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る給湯機の運転方法が適用される給湯機１０は、底部に水が流入する給水口１１を、天井部に貯留された湯を送出す第１の出湯口１２をそれぞれ備え、底部内側には太陽熱集熱部１３で加熱された熱媒の一例である不凍液で貯留されている水を加熱する熱交換部１４が収納された貯湯タンク１５と、貯湯タンク１５の底部に設けられた取水口１６から取出した水を深夜電力によって湯にして貯湯タンク１５の天井部の周囲に設けられた注湯口１７を介して貯湯タンク１５に貯める、例えばヒートポンプユニット１８を備えた加熱源１９とを有している。更に、給湯機１０は、熱交換部１４と太陽熱集熱部１３の間で不凍液を循環させる熱媒循環回路２０と、第１の出湯口１２に接続されて湯を供給する給湯回路２１とを有している。以下詳細に説明する。

貯湯タンク１５は、第１の出湯口１２が天井部に、注湯口１７が天井部（天井部の周囲でもよい）に設けられた第１のサブタンク２２と、給水口１１及び取水口１６が底部に設けられると共に底部内側に熱交換部１４が収納された第２のサブタンク２３と、第１のサブタンク２２の下端部と第２のサブタンク２３の上端部を接続する連通管２４とを有している。なお、第１、第２のサブタンク２２、２３の貯湯量はそれぞれ、例えば２３０リットルである。ここで、給水口１１と図示しない給水配管とは、両側にそれぞれ逆止弁２５、２６が設けられた導水管２７を介して接続し、導水管２７で逆止弁２５、２６の間の部分には給水配管から流入する水の温度を測定する温度測定手段の一例である給水サーミスタ２８と給水配管から流入する水の圧力を調整する減圧弁２９が設けられている。

第１のサブタンク２２の高さ方向の複数の位置、例えば、天井部と、天井部から５０リットル及び１５０リットルの位置に温度センサーの一例であるサーミスタ３０、３１、３２がそれぞれ配置されている。また、第２のサブタンク２３の高さ方向の複数の位置、例えば、天井部と、天井部から７０リットル及び１４０リットルの位置と、底部に温度センサーの一例であるサーミスタ３３、３４、３５、３６がそれぞれ配置されている。

これによって、サーミスタ３０、３１、３２で測定された温度の値から貯湯タンク１５（第１のサブタンク２２）に貯留されている湯の量が５０リットル未満であるか、１５０リットル未満であるかが判定でき、サーミスタ３３で測定された温度から第１のサブタンク２２が湯で満たされた（すなわち、第１のサブタンク２２に貯留されている湯量が２３０リットルである）か否かが判定できる。また、サーミスタ３４、３５で測定された温度の値から、貯湯タンク１５に（すなわち、第１及び第２のサブタンク２２、２３を併せて）貯留されている湯量が３００リットル未満であるか、３７０リットル未満であるかが判定できる。

加熱源１９は、水を加熱して湯にするヒートポンプユニット１８と、第２のサブタンク２３の下部に設けられた取水口１６から取出した水をヒートポンプユニット１８の入口側に供給する沸上げポンプ３７を備えたヒートポンプ往き配管３８と、ヒートポンプユニット１８の出口側と第１のサブタンク２２の注湯口１７を接続してヒートポンプユニット１８で作った湯を第１のサブタンク２２に供給するヒートポンプ戻り配管３９とを有している。これによって、第２のサブタンク２３の底部に設けられた取水口１６から取出した水を湯にして注湯口１７を介して第１のサブタンク２２に供給して貯めることができる。

ここで、加熱源１９には、ヒートポンプ戻り配管３９に設けられたヒートポンプ戻り三方弁４０を介してヒートポンプユニット１８で作った湯を第２のサブタンク２３の底部に戻す第２のヒートポンプ戻り配管４１が設けられている。これによって、ヒートポンプユニット１８で作った湯の温度が低い場合は、ヒートポンプ戻り三方弁４０を切換えて、ヒートポンプユニット１８で作った湯を第２のヒートポンプ戻り配管４１を介して第２のサブタンク２３の底部に戻すことができ、第１のサブタンク２２の上部から低温の湯が流入して第１のサブタンク２２内の湯が撹拌されるのを防止できる。

熱媒循環回路２０は、太陽熱集熱部１３で加熱された不凍液を熱交換部１４へ流す戻り配管４２と、熱交換部１４を通過した不凍液を太陽熱集熱部１３へ流す往き配管４３と、往き配管４３に取付けられ熱交換部１４から太陽熱集熱部１３に移動する不凍液を上部から流入させて一時貯めて下部から流出させるアキュームタンク４４と、アキュームタンク４４の下流側の往き配管４３に取付けられたソーラーポンプ４５とを備えている。また、熱媒循環回路２０は、アキュームタンク４４の上部に接続する連通管４６を介してアキュームタンク４４とそれぞれ下端が接続する第１、第２のリザーブタンク４７、４８を有している。なお、連通管４６の第１及び第２のリザーブタンク４７、４８を連通している部分には、第１、第２のリザーブタンク４７、４８内の不凍液を排出させる排出バルブ４９が設けられている。

アキュームタンク４４と第１、第２のリザーブタンク４７、４８を連通管４６を介して接続することで、アキュームタンク４４内の不凍液が膨張すると、不凍液を連通管４６を介して第１、第２のリザーブタンク４７、４８に流入させることができ、熱媒循環回路２０内の不凍液の圧力が上昇するのを防止できる。また、アキュームタンク４４内の不凍液の温度が低下して不凍液が収縮すると、第１、第２のリザーブタンク４７、４８から不凍液が連通管４６を介してアキュームタンク４４内に流入して、熱媒循環回路２０内を不凍液で満たすことができる。

更に、熱媒循環回路２０は、戻り配管４２に設けられたソーラー三方弁５０を介して一端側が接続し、他端側がアキュームタンク４４の上部に接続されるバイパス路５１と、太陽熱集熱部１３とソーラー三方弁５０の間の戻り配管４２に設けられた温度検出手段の一例であるソーラー戻りサーミスタ５２とを有している。そして、図２に示すように、給湯機１０の制御装置５３には、ソーラー戻りサーミスタ５２で測定した不凍液の温度と、第２のサブタンク２３の下部に取付けられたサーミスタ３６で測定された水温との温度差を求め、温度差が、例えば７℃以上の場合を集熱運転可と判定してソーラー三方弁５０を操作しバイパス路５１と戻り配管４２を非連通状態にすると共にソーラーポンプ４５を連続運転させ、温度差が、例えば７℃未満の場合を集熱運転否と判定してソーラー三方弁５０を操作してバイパス路５１と戻り配管４２を連通状態にすると共にソーラーポンプ４５を定期的（例えば１０〜２０分）に一定時間（例えば、３〜５分間）だけ運転する機能を備えた集熱運転判定手段５４が設けられている。なお、集熱運転判定手段５４は、例えば、マイクロコンピュータに、上記の各機能を発現するプログラムを搭載することにより形成できる。

これによって、集熱運転判定手段５４が集熱運転可と判定すると、ソーラー三方弁５０の操作によりバイパス路５１と戻り配管４２が非連通状態になって、ソーラーポンプ４５の運転により不凍液は戻り配管４２を介して熱交換部１４に供給され、第２のサブタンク２３内の水が加熱される。一方、集熱運転判定手段５４が集熱運転否と判定すると、バイパス路５１と戻り配管４２は連通し、ソーラーポンプ４５が定期的に運転されて、不凍液は太陽熱集熱部１３から戻り配管４２の一部、ソーラー三方弁５０、バイパス路５１、アキュームタンク４４、及び往き配管４３の一部を用いて循環する。集熱運転が可能な場合だけ、不凍液が熱交換部１４に供給されるので、太陽熱集熱部１３と熱交換部１４の間で不凍液が無駄に循環されることがなくなり給湯機１０（熱媒循環回路２０）の省エネ運転が可能になる。

給湯回路２１は、第１のサブタンク２２の天井部の第１の出湯口１２に接続された出湯管５５と第２のサブタンク２３の天井部に設けられた第２の出湯口５６に接続された第２の出湯管５７とそれぞれ接続し第１の出湯口１２から出湯する湯と第２の出湯口５６から出湯する湯を混合するソーラー混合弁（混合弁の一例）５８を有している。更に、給湯回路２１は、ソーラー混合弁５８の出口側に接続する湯供給管５９と導水管２７の減圧弁２９と逆止弁２５の中間部分に接続する第２の導水管６０とそれぞれ接続し湯供給管５９で送られる湯と第２の導水管６０で送られる水を混合する給湯混合弁６１と、給湯混合弁６１の出口側に接続する給湯配管６２とを有している。ここで、湯供給管５９と給湯混合弁６１とは逆止弁６３を介して接続し、第２の導水管６０と給湯混合弁６１とは逆止弁６４を介して接続している。また、湯供給管５９には湯供給管５９を流れる湯の温度を測定する温度測定手段の一例であるソーラー給湯サーミスタ６５が設けられ、給湯配管６２には給湯配管６２を流れる湯の体積を測定する流量計６６と、給湯配管６２を流れる湯の温度を測定する温度測定手段の一例である給湯サーミスタ６７が設けられている。

そして、図２に示すように、給湯機１０の制御装置５３には、給湯配管６２から供給する湯の温度を設定する機能と、給水サーミスタ２８及びソーラー給湯サーミスタ６５からの温度信号を用いて給湯配管６２から供給される湯の温度（給湯サーミスタ６７からの温度信号）が設定温度となるように給湯混合弁６１を調節する機能とを有する給湯混合弁調節器６８が設けられている。

また、給湯機１０の制御装置５３には、湯供給管５９を介して給湯混合弁６１に供給される湯の温度（ソーラー給湯サーミスタ６５で測定される温度）を、給湯配管６２から供給する湯の設定温度より一定温度（例えば、３〜１０℃）だけ高い第２の設定温度に設定する機能と、第２の設定温度がサーミスタ３３で測定した湯の温度を超える場合は出湯管５５からの湯と第２の出湯管５７からの湯を混合した際の温度（ソーラー給湯サーミスタ６５で測定される温度）が第２の設定温度となるようにソーラー混合弁５８を調節し、サーミスタ３３で測定した湯の温度が第２の設定温度以上の場合は、出湯管５５からの湯の供給を停止し第２の出湯管５７からのみ湯が供給されるようにソーラー混合弁５８を調節する機能を有するソーラー混合弁調節器６９が設けられている。なお、給湯混合弁調節器６８、ソーラー混合弁調節器６９は、例えば、マイクロコンピュータに、上記の各機能を発現するプログラムを搭載することにより形成できる。

図２に示すように、給湯機１０の制御装置５３は、例えば、ヒートポンプユニット１８に取付けられ、ヒートポンプユニット１８の周囲の外気温度を測定する温度測定手段の一例である外気温度サーミスタ７０を用いて、最新の過去複数日（例えば、７日間）の特定の時間帯の（例えば２４時間に亘る）外気温度の最低温度を測定した外気温度データから最低温度を抽出して温度Ａとし、温度Ａの信号を出力する機能を備えた温度特定部７１を有している。なお、温度特定部７１は、例えば、マイクロコンピュータに、上記の各機能を発現するプログラムを搭載することにより形成できる。

図２に示すように、制御装置５３は、高温側に移行する程貯湯タンク１５の貯湯量を少なく設定した各温度領域に対する温度領域データを格納する機構を備えた温度領域データ格納部７２を有している。ここで、温度領域データの各貯湯量は、例えば、温度Ａが２０℃以上の夏温度領域では貯湯タンク１５（第１及び第２のサブタンク２２、２３）に貯める貯湯量を２３０リットルに、温度Ａが２０℃未満、１０℃以上の中間温度領域では貯湯タンク１５に貯める貯湯量を３００リットルに、温度Ａが１０℃未満の冬温度領域では貯湯タンク１５に貯める貯湯量を３７０リットルにそれぞれ設定されている。なお、温度領域データ格納部７２は、例えば、マイクロコンピュータに、上記の各機能を発現するプログラムを搭載することにより形成できる。

図２に示すように、制御装置５３は、温度Ａが入力されると、温度領域データ格納部７２から温度領域データを読み込み、温度Ａを翌日の最低温度と設定して翌日の温度Ａが属する温度領域Ｂを選択し、貯湯タンク１５に貯める湯の量を温度領域Ｂに対応する貯湯量Ｃ（実行貯湯量）と決定して、貯湯量Ｃの信号を出力する機能を備えた貯湯量設定部７３を有している。なお、貯湯量設定部７３は、例えば、マイクロコンピュータに、上記の各機能を発現するプログラムを搭載することにより形成できる。

図２に示すように、制御装置５３は、予め湯使用開始時刻（例えば午前５時）と湯使用終了時刻（例えば翌日の午前５時）を決めておき、最新の過去所定期間（例えば、直近の７日間）に亘って湯使用開始時刻から湯使用終了時刻の間で湯を使用する度に、給湯配管６２に設けた流量計６６で湯量を測定すると共に給湯配管６２に設けた給湯サーミスタ６７で湯の温度を測定して使用した湯の熱量を算出し、湯使用終了時刻が経過した時点で記憶した熱量を積算することで１日に使用した湯の実績使用熱量を求めて記憶し、過去所定期間の実績使用熱量の平均値と実績使用熱量の最高値により予想使用熱量を決定し、予想使用熱量の信号を出力する機能を備えた予想使用熱量算出部７４を有している。ここで、予想使用熱量は、例えば、実績使用熱量の平均値に、実績使用熱量の最高値と実績使用熱量の平均値の差に数値係数（例えば、０．３〜０．８）を乗じて得られる割増熱量を加えて求める。割増湯熱量を加えることで、使用する湯の量が突発的に多くなっても湯切れが発生するのを抑えることができる。なお、予想使用熱量算出部７４は、例えば、マイクロコンピュータに、上記の各機能を発現するプログラムを搭載することにより形成できる。

図２に示すように、制御装置５３は、貯湯量設定部７３から入力される貯湯量Ｃの信号と、予想使用熱量算出部７４から入力される予想使用熱量の信号と、サーミスタ２８からの温度信号を用いて第１のサブタンク２２に供給する湯の目標温度を求めて目標温度信号を出力する機能を備えた目標温度設定部７５を有している。

また、制御装置５３は、サーミスタ３０〜３６で測定された温度を取り込むと共に、サーミスタ３０〜３６で測定された貯湯タンク温度信号を出力する機能を備えた温度測定器７６と、予め深夜電力時間帯に設定された加熱源運転開始時刻にヒートポンプユニット１８の運転を開始させると共に、入力された目標温度信号、貯湯量Ｃの信号、及び貯湯タンク温度信号を用いて目標温度の湯が貯湯タンク１５に貯湯量Ｃまで貯まったか否かを判定し、目標温度の湯が貯湯タンク１５に貯湯量Ｃだけ貯まった時点でヒートポンプユニット１８の運転を停止する機能を備えたヒートポンプユニット運転制御部７７とを有している。

ここで、目標温度設定部７５は、貯湯量設定部７３から貯湯量Ｃの信号が入力されず、かつ予想使用熱量算出部７４から予想使用熱量の信号が入力されない場合、第１のサブタンク２２に供給する湯の温度を予め決められた暫定温度とする暫定温度信号を出力する機能を備えている。また、ヒートポンプユニット運転制御部７７は、貯湯量Ｃの信号が入力されず、暫定温度信号が入力された際に、暫定温度の湯を貯湯タンク１５に予め決められた暫定貯湯量だけ貯めてヒートポンプユニット１８の運転を停止する機能を備えている。なお、目標温度設定部７５、温度測定器７６、及びヒートポンプユニット運転制御部７７は、例えば、マイクロコンピュータに、上記の各機能を発現するプログラムを搭載することにより形成できる。

続いて、本発明の一実施の形態に係る給湯機の運転方法を適用した給湯機１０の運転方法について説明する。
先ず、給湯機１０を設置して運転を開始する。このとき、目標温度設定部７５には、貯湯量設定部７３から貯湯量Ｃの信号が入力されず、かつ予想使用熱量算出部７４から予想使用熱量の信号も入力されないので、目標温度設定部７５は、第１のサブタンク２２に供給する湯の温度を予め決められた暫定温度（例えば、８５℃）とする暫定温度信号をヒートポンプユニット運転制御部７７に向けて出力する。また、貯湯量設定部７３からヒートポンプユニット運転制御部７７には貯湯量Ｃの信号が入力されないので、ヒートポンプユニット運転制御部７７は、暫定温度信号が入力されたことを受けて、暫定温度の湯が貯湯タンク１５に予め決められた暫定貯湯量（例えば３７０リットル）貯まるまでヒートポンプユニット１８を運転させる。これにより、貯湯タンク１５には、暫定温度の湯が暫定貯湯量だけ貯留された状態になっている。

貯湯タンク１５に貯留された暫定温度の湯が使用されると、予想使用熱量算出部７４では、給湯配管６２から湯を流出させる度に使用した湯の熱量が算出されて記憶され、湯使用終了時刻が経過した時点で記憶した熱量を積算して１日に使用した湯の実績使用熱量が求められる。そして、７日間の実績使用熱量が求められると、８日目には予想使用熱量算出部７４から７日間に亘って求めた実績使用熱量から明日の予想使用熱量が決定され、予想使用熱量の信号として目標温度設定部７５に入力される。一方、温度特定部７１では、７日間に亘って測定した最低温度の外気温度データから最低温度を求めて特定の温度Ａとし、温度Ａの信号は貯湯量設定部７３に入力される。

貯湯量設定部７３では、温度領域データ格納部７２から温度領域データを読み込み、入力された温度Ａを、温度領域データと比較し、温度Ａに対応する温度領域Ｂを選択し、温度領域Ｂに対応する貯湯量Ｃを決定して貯湯タンク１５に貯める実行貯湯量とする。

貯湯量Ｃが決定されると、貯湯量設定部７３から貯湯量Ｃの信号が、目標温度設定部７５に向けて出力される。目標温度設定部７５では、入力された貯湯量Ｃの信号、予想使用熱量の信号、及び給水サーミスタ２８で測定される水温を用いて貯湯タンク１５（第１のサブタンク２２）に供給する湯の目標温度を求め、その目標温度の信号をヒートポンプユニット運転制御部７７に向けて出力する。

ヒートポンプユニット運転制御部７７では、８日目の時刻が加熱源運転開始時刻に到達したのを確認して、ヒートポンプユニット１８の運転を開始する。ヒートポンプユニット１８が運転されると、ヒートポンプユニット１８の出口から目標温度の湯が流入し、第１のサブタンク２２内には天井部から底部に向けて徐々に湯が貯まっていく。なお、貯湯タンク１５（第１及び第２のサブタンク２２、２３）に貯まった湯の量を表示するランプを点灯させる際の設定温度は、例えば、５０℃としている。

温度Ａが２０℃以上の夏温度領域に属する場合、ヒートポンプユニット運転制御部７７には貯湯量設定部７３から貯湯量Ｃを２３０リットルとする信号が入力されている。このため、図３（Ａ）に示すように、第２のサブタンク２３のサーミスタ３３で測定される温度が、目標温度が７５℃未満の場合は５０℃、目標温度が７５℃以上８５℃未満の場合は５５℃、目標温度が８５℃以上の場合は６０℃に到達すると、貯湯タンク１５（第１及び第２のサブタンク２２、２３）に２３０リットルの湯が貯まったと判断され、ヒートポンプユニット１８の運転を停止する。このとき、サーミスタ３１〜３３でそれぞれ測定される温度は５０℃以上となるので、サーミスタ３１〜３３の設置位置に湯が存在することを示すランプが点灯する。

また、温度Ａが２０℃未満１０℃以上の中間温度領域に属する場合、ヒートポンプユニット運転制御部７７には貯湯量設定部７３から貯湯量Ｃを３００リットルとする信号が入力されている。このため、図３（Ｂ）に示すように、第２のサブタンク２３のサーミスタ３４で測定される温度が、目標温度が７５℃未満の場合は５０℃、目標温度が７５℃以上８５℃未満の場合は５５℃、目標温度が８５℃以上の場合は６０℃に到達すると、貯湯タンク１５（第１及び第２のサブタンク２２、２３）に３００リットルの湯が貯まったと判断され、ヒートポンプユニット１８の運転を停止する。このとき、サーミスタ３１〜３４の設置位置に湯が存在することを示すランプが点灯する。

更に、温度Ａが１０℃未満の冬温度領域に属する場合、ヒートポンプユニット運転制御部７７には貯湯量設定部７３から貯湯量Ｃを３７０リットルとする信号が入力されている。このため、図３（Ｃ）に示すように、第２のサブタンク２３のサーミスタ３５で測定される温度が、目標温度が７５℃未満の場合は５０℃、目標温度が７５℃以上８５℃未満の場合は５５℃、目標温度が８５℃以上の場合は６０℃に到達すると、貯湯タンク１５（第１及び第２のサブタンク２２、２３）に３７０リットルの湯が貯まったと判断され、ヒートポンプユニット１８の運転を停止する。このとき、サーミスタ３１〜３５の設置位置に湯が存在することを示すランプが点灯する。

従って、９日目（翌日）の朝には、９日目に必要とする目標温度の湯が貯湯量Ｃだけ貯湯タンク１５に貯留されている。そして、貯湯タンク１５から湯を取出す場合、給湯混合弁調節器６８で給湯配管６２から供給される湯の温度を設定する。これにより、ソーラー混合弁調節器６９では、湯供給管５９を介して給湯混合弁６１に供給する湯の温度が、給湯混合弁調節器６８で設定した設定温度より一定温度（例えば、３〜１０℃）だけ高い第２の設定温度に設定される。そして、第２の設定温度がサーミスタ３３で測定した湯の温度を超える場合は出湯管５５からの湯と第２の出湯管５７からの湯を混合した際の温度（ソーラー給湯サーミスタ６５で測定される温度）が第２の設定温度となるようにソーラー混合弁５８が調節される。また、サーミスタ３３で測定した湯の温度が第２の設定温度以上の場合は、出湯管５５からの湯の供給を停止し第２の出湯管５７からのみ湯が供給されるようにソーラー混合弁５８が調節される。これによって、第２の出湯口５６からの出湯を優先させ、第２の出湯口５６から取出される湯の温度が低い場合に第１の出湯口１２からの出湯量を増加させることができる。

図４に給湯機１０の変形例に係る貯湯タンク７８を示す。
貯湯タンク７８は、貯湯タンク１５と比較して、湯を貯留する部分が１本のタンク７９（容量は４６０リットル）からなって、貯湯タンク７８の側部の中間高さ位置に第２の出湯口８０が設けられていることが特徴となっている。なお、タンク７９において、第１の出湯口１２は上端部に、注湯口１７は天井部の周囲に、給水口１１及び取水口１６は底部に設けられている。更に、熱交換部１４はタンク７９の底部内側に収納され、第２のヒートポンプの戻り配管４１はタンク７９の底部に接続されている。また、タンク７９の高さ方向の複数の位置、例えば、天井部と、天井部から５０リットル、１５０リットル、２３０リットル、３００リットル、及び３７０リットルの位置にサーミスタ３０〜３５がそれぞれ配置され、タンク７９の底部にサーミスタ３６が配置されている。

従って、深夜にヒートポンプユニット１８を運転して貯湯タンク７８（タンク７９）に湯を貯める方法は貯湯タンク１５の場合と同様にして行うことができるので、説明は省略する。
そして、貯湯タンク７８（タンク７９）から湯を取出す場合、給湯混合弁調節器６８で給湯配管６２から供給される湯の設定温度を決めると、第２の設定温度がサーミスタ３３で測定した湯の温度を超える場合は出湯管５５からの湯と第２の出湯管５７からの湯を混合した際の温度（ソーラー給湯サーミスタ６５で測定される温度）が第２の設定温度となるようにソーラー混合弁５８が調節される。また、サーミスタ３３で測定した湯の温度が第２の設定温度以上の場合は、出湯管５５からの湯の供給を停止し第２の出湯管５７からのみ湯が供給されるようにソーラー混合弁５８が調節される。これによって、第２の出湯口８０からの出湯を優先させ、第２の出湯口８０から取出される湯の温度が低い場合に第１の出湯口１２からの出湯量を増加させることができる。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、温度Ａが２０℃以上を夏温度域、温度Ａが１０℃未満を冬温度域、その中間温度域を中間期域に区分したが、給湯機を設置する地域や場所に応じて、夏温度域及び冬温度域を区分する温度Ａを変えることができる。

また、貯湯量を、冬温度域に対しては３７０リットル、中間期域に対しては３００リットル、夏温度域に対しては２３０リットルに設定したが、貯湯量が温度領域が高温側になる程少なく設定されることが満足されれば、温度領域に対して設定される貯湯量を、生活様式、家族構成に応じて変更することは可能である。
更に、外気温度データを外気温度の最低温度を測定することで作成したが、外気温度データを外気温度の平均温度又は最高温度のいずれか１を測定して作成することもできる。

１０：給湯機、１１：給水口、１２：第１の出湯口、１３：太陽熱集熱部、１４：熱交換部、１５：貯湯タンク、１６：取水口、１７：注湯口、１８：ヒートポンプユニット、１９：加熱源、２０：熱媒循環回路、２１：給湯回路、２２：第１のサブタンク、２３：第２のサブタンク、２４：連通管、２５、２６：逆止弁、２７：導水管、２８：給水サーミスタ、２９：減圧弁、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６：サーミスタ、３７：沸上げポンプ、３８：ヒートポンプ往き配管、３９：ヒートポンプ戻り配管、４０：ヒートポンプ戻り三方弁、４１：第２のヒートポンプ戻り配管、４２：戻り配管、４３：往き配管、４４：アキュームタンク、４５：ソーラーポンプ、４６：連通管、４７：第１のリザーブタンク、４８：第２のリザーブタンク、４９：排出バルブ、５０：ソーラー三方弁、５１：バイパス路、５２：ソーラー戻りサーミスタ、５３：制御装置、５４：集熱運転判定手段、５５：出湯管、５６：第２の出湯口、５７：第２の出湯管、５８：ソーラー混合弁、５９：湯供給管、６０：第２の導水管、６１：給湯混合弁、６２：給湯配管、６３、６４：逆止弁、６５：ソーラー給湯サーミスタ、６６：流量計、６７：給湯サーミスタ、６８：給湯混合弁調節器、６９：ソーラー混合弁調節器、７０：外気温度サーミスタ、７１：温度特定部、７２：温度領域データ格納部、７３：貯湯量設定部、７４：予想使用熱量算出部、７５：目標温度設定部、７６：温度測定器、７７：ヒートポンプユニット運転制御部、７８：貯湯タンク、７９：タンク、８０：第２の出湯口

Claims (5)

1. 底部に水が流入する給水口を、天井部に貯留された湯を送出す第１の出湯口をそれぞれ備え、底部内側には太陽熱集熱部で加熱された熱媒で貯留されている水を加熱する熱交換部が収納された貯湯タンクと、該貯湯タンクの底部に設けられた取水口から取出した水を深夜電力によって湯にして該貯湯タンクの天井部又はその周囲に設けられた注湯口を介して該貯湯タンクに貯める加熱源とを有する給湯機の運転方法において、
   高温側に移行する程前記貯湯タンクの貯湯量を少なく設定した各温度領域に対する温度領域データを予め作成し、
   最新の過去複数日の特定の時間帯の外気温度の平均温度、最低温度、又は最高温度のいずれか１を測定した外気温度データから温度Ａを決定し、前記温度領域データから前記温度Ａに対応する温度領域Ｂを選択し、該温度領域Ｂに対応する貯湯量Ｃを決定して、前記加熱源の運転を行い、前記貯湯タンクに目標温度の湯が、前記貯湯量Ｃ貯まった時点で前記加熱源の運転を停止し、しかも、前記目標温度は、最新の過去所定期間の一日に使用した湯量から求めた実績使用熱量により決定される予想使用熱量と前記貯湯量Ｃを用いて決定することを特徴とする給湯機の運転方法。
2. 請求項１記載の給湯機の運転方法において、前記貯湯タンクに高さ方向に、湯と水の温度を検知する複数の温度センサーを配置し、該温度センサーで測定された温度で前記貯湯タンクに前記貯湯量Ｃの湯が貯められたと判定することを特徴とする給湯機の運転方法。
3. 請求項１又は２記載の給湯機の運転方法において、前記貯湯タンクは１本のタンクからなって、前記貯湯タンクの側部の中間高さ位置に第２の出湯口を設け、該第２の出湯口と前記第１の出湯口を混合弁を介して接続して、前記貯湯タンクから湯を取出す際に、前記混合弁を操作して、前記第２の出湯口からの出湯を優先させ、該第２の出湯口から取出される湯の温度が低下してくると前記第１の出湯口からの出湯量を増加させることを特徴とする給湯機の運転方法。
4. 請求項１又は２記載の給湯機の運転方法において、前記貯湯タンクは、前記第１の出湯口が天井部に、前記注湯口が前記天井部又はその周囲に設けられた第１のサブタンクと、前記給水口及び前記取水口が底部に設けられると共に底部内側に前記熱交換部が収納された第２のサブタンクと、該第１のサブタンクの下部と該第２のサブタンクの上部を接続する連通管とを有し、前記第２のサブタンクの上端部に第２の出湯口を設け、該第２の出湯口と前記第１の出湯口を混合弁を介して接続して、前記貯湯タンクから湯を取出す際に、前記混合弁を操作して、前記第２の出湯口からの出湯を優先させ、該第２の出湯口から取出される湯の温度が低下してくると前記第１の出湯口からの出湯量を増加させることを特徴とする給湯機の運転方法。
5. 底部に水が流入する給水口を、天井部に貯留された湯を送出す第１の出湯口をそれぞれ備え、底部内側には太陽熱集熱部で加熱された熱媒で貯留されている水を加熱する熱交換部が収納された貯湯タンクと、該貯湯タンクの底部に設けられた取水口から取出した水を深夜電力によって湯にして該貯湯タンクの天井部又はその周囲に設けられた注湯口を介して該貯湯タンクに貯める加熱源とを有する給湯機の運転方法において、
   高温側に移行する程前記貯湯タンクの貯湯量を少なく設定した各温度領域に対する温度領域データを予め作成し、
   最新の過去複数日の特定の時間帯の外気温度の平均温度、最低温度、又は最高温度のいずれか１を測定した外気温度データから温度Ａを決定し、前記温度領域データから前記温度Ａに対応する温度領域Ｂを選択し、該温度領域Ｂに対応する貯湯量Ｃを決定して、前記加熱源の運転を行い、前記貯湯タンクに目標温度の湯が、前記貯湯量Ｃ貯まった時点で前記加熱源の運転を停止し、
   更に、前記貯湯タンクは、前記第１の出湯口が天井部に、前記注湯口が前記天井部又はその周囲に設けられた第１のサブタンクと、前記給水口及び前記取水口が底部に設けられると共に底部内側に前記熱交換部が収納された第２のサブタンクと、該第１のサブタンクの下部と該第２のサブタンクの上部を接続する連通管とを有し、前記第２のサブタンクの上端部に第２の出湯口を設け、該第２の出湯口と前記第１の出湯口を混合弁を介して接続して、前記貯湯タンクから湯を取出す際に、前記混合弁を操作して、前記第２の出湯口からの出湯を優先させ、該第２の出湯口から取出される湯の温度が低下してくると前記第１の出湯口からの出湯量を増加させることを特徴とする給湯機の運転方法。

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