JP6097933B2

JP6097933B2 - 貯湯式給湯装置

Info

Publication number: JP6097933B2
Application number: JP2013098185A
Authority: JP
Inventors: 新田　悟; 悟新田; 俊元梶谷
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-05-08
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2033-05-08
Also published as: JP2014219143A

Description

本発明は、電力を利用して湯を沸かす貯湯式給湯装置に関するものである。

従来、貯湯タンクに湯水を貯留して、この湯水を給湯に使用する貯湯式給湯装置では、貯湯タンク内の水を、電力料金の安価な深夜時間帯に沸き上げ運転を実施して、貯湯タンク内の流体の全量を湯として、昼間時間帯に使用する湯をまかなうという考え方が一般的である。

また、機器の小型化や使用形態の多様化等の理由で、深夜時間帯の全量沸き上げ運転以外にも、昼間時間帯にも湯切れ沸き上げ運転等を行うことで、深夜時間帯に行った全量沸き上げ運転で不足する湯量を補う技術も開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１４３０５号公報

しかしながら、上記従来の貯湯式給湯装置では、やはり電力料金の安価な深夜時間帯で貯湯タンク内の湯水の全量を沸き上げて、昼間時間帯に使用する湯をまかなうという考え方が主であるため、マンション等の集合住宅に、複数の貯湯式給湯装置が設置された場合、同一時間帯（深夜時間帯）に、複数の貯湯式給湯装置が全量沸き上げ運転を行うこととなり、特定の時間帯に電力使用が集中してしまう。また、特に熱源がヒートポンプである場合には、同時に運転騒音も大きくなってしまうという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、マンション等の集合住宅に、電力を利用して湯を沸かす貯湯式給湯装置が複数設置された場合でも、マンション等の集合住宅における、特定の時間帯における使用電力の最大値の低減することが可能な貯湯式給湯装置を提供することを目的とするものである。

前記従来の課題を解決するために、本発明の貯湯式給湯装置は、電力を利用して流体を加熱する加熱装置と、前記加熱装置で加熱された流体を貯留する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内に貯えられた残湯量を検出する残湯量検出部と、前記加熱装置で加熱された流体が供給される熱使用端末での使用湯量を検出する使用湯量検出部と、１日を複数の時間帯に分割するとともに現在の時間帯を判定する時間帯判定部と、前記使用湯量を時間帯毎の実績使用湯量として記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された実績使用湯量に基づいて、時間帯毎の予測使用湯量を予測する予測部と、前記加熱装置を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、所定時刻での前記残湯量と前記所定時刻の属する時間帯の次の時間帯における予測使用湯量とを比較して、前記残湯量の方が小さい場合に前記貯湯タンク内の流体を加熱する第１運転モードを有するものである。

これにより、個々の貯湯式給湯装置の予測使用湯量に応じて、貯湯タンク内の流体が都度加熱されるので、マンション等の集合住宅に貯湯式給湯装置が複数設置された場合でも、流体の加熱運転が、特定の時間帯に集中することを抑制することができる。

本発明によれば、マンション等の集合住宅に、電力を利用して湯を沸かす貯湯式給湯装置が複数設置された場合でも、マンション等の集合住宅における、特定の時間帯における使用電力の最大値の低減を実現することが可能な貯湯式給湯装置を提供できる。

本発明の貯湯式給湯装置の実施の形態１の概略構成図本発明の貯湯式給湯装置の実施の形態１における分割された時間帯の一例を示す概略図本発明の貯湯式給湯装置の実施の形態１における時間帯ごとの予測使用湯量の一例を示すグラフ本発明の貯湯式給湯装置の実施の形態１における第１運転モードの制御フローチャート本発明の貯湯式給湯装置の実施の形態２における第１運転モードの制御フローチャート

第１の発明は、電力を利用して流体を加熱する加熱装置と、前記加熱装置で加熱された流体を貯留する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内に貯えられた残湯量を検出する残湯量検出部と、前記加熱装置で加熱された流体が供給される熱使用端末での使用湯量を検出する使用湯量検出部と、１日を複数の時間帯に分割するとともに現在の時間帯を判定する時間帯判定部と、前記使用湯量を時間帯毎の実績使用湯量として記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された実績使用湯量に基づいて、時間帯毎の予測使用湯量を予測する予測部と、前記加熱装置を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、所定時刻での前記残湯量と前記所定時刻の属する時間帯の次の時間帯における予測使用湯量とを比較して、前記残湯量の方が小さい場合に前記貯湯タンク内の流体を加熱する第１運転モードを有する貯湯式給湯装置である。

これにより、個々の貯湯式給湯装置の予測使用湯量に応じて、貯湯タンク内の流体が都度加熱されるので、マンション等の集合住宅に貯湯式給湯装置が複数設置された場合でも、流体の加熱運転が、特定の時間帯に集中することを抑制することができる。よって、特定の時間帯における使用電力の最大値の低減を実現することが可能な貯湯式給湯装置を提供できる。

第２の発明は、特に第１の発明において、前記制御部は、前記第１運転モードと、１日の複数の時間帯のうち深夜時間帯に前記貯湯タンク内の流体を加熱する第２運転モードとを有し、前記第１運転モードと前記第２運転モードとのどちらを行うかを任意に決定する運転モード決定部を備えることを特徴とする。

これにより、貯湯タンク内の流体を都度加熱する第１運転モードと、貯湯タンク内の流体を深夜時間帯に加熱する第２運転モードとの双方を実行することができる。よって、貯湯式給湯装置が、マンション等の集合住宅に貯湯式給湯装置が複数設置された場合でも、第１運転モードと第２運転モードとのどちらを行うかを任意に設定して、貯湯式給湯装置の沸き上げ運転が特定の時間帯に集中することを抑制することができる。よって、特定の時間帯における使用電力の最大値の低減を実現することが可能な貯湯式給湯装置を提供できる。

第３の発明は、特に第２の発明において、前記第１運転モードは、前記予測使用湯量が最も多いピーク時間帯の前の時間帯でのみ、所定時刻での前記残湯量と前記ピーク時間帯での前記予測使用湯量とを比較して、前記残湯量の方が小さい場合に前記貯湯タンク内の
流体を加熱する運転であり、前記制御部は、前記第１運転モードと前記第２運転モードとを時間帯に応じて実行することを特徴とする。

これにより、第１運転モードと第２運転モードとを併用して、貯湯式給湯装置の沸き上げ運転が所定の時間帯に集中することを抑制することができる。

第４の発明は、特に第１〜３のいずれかの発明において、前記加熱装置は、圧縮機、前記流体と冷媒との間で熱交換を行う放熱器、減圧装置、蒸発器が冷媒配管で環状に接続されたヒートポンプ装置であることを特徴とする。

これにより、使用湯量に応じて、ヒートポンプ装置の加熱能力を調整して、貯湯タンク内に貯えられる流体の温度、流体を加熱する沸き上げ運転の開始／終了時間を変更することができるので、マンション等の集合住宅に貯湯式給湯装置が複数設置された場合でも、特定の時間帯における使用電力の最大値の低減を実現した貯湯式給湯装置を提供できる。また、省エネルギー性に優れた貯湯式給湯装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態による貯湯式給湯装置の概略構成図である。

図１に示すように、本発明の実施の形態１における貯湯式給湯装置は、貯湯タンクユニット７０、ヒートポンプ装置（加熱装置）１４、制御装置３０、を備え、リモコン（図示せず）からの指令に応じて、流体（水）を加熱して湯を生成し、さらに、生成された湯を浴槽１５ｂやカラン１５ａなどの熱使用端末１５へと供給するものである。

貯湯タンクユニット７０は、貯湯タンク１を備えている。貯湯タンク１の下部には給水管３が接続されている。貯湯タンク１への給水は、水道水が給水管３へと流入し、減圧弁を介して貯湯タンク１の下部へと供給されることで行われる。

貯湯タンク１の下部とヒートポンプ装置１４の放熱器６とは、入水配管４によって接続されている。貯湯タンク１の下部の水は、入水配管４に配設された循環ポンプ５によって、ヒートポンプ装置１４の放熱器６に圧送される。

放熱器６において、入水配管４を流れる水とヒートポンプ装置１４を流れる冷媒とが熱交換して水が加熱され、湯が生成される。生成された湯は、放熱器６と貯湯タンク１の上部とを接続する出水配管８を流れ、貯湯タンク１の上部から貯湯タンク１の内部に流入する。

なお、出水配管８は、貯湯タンク１の上部以外にも、出湯管２に接続されていても良い。この場合、ヒートポンプ装置１４で生成された湯は、出水配管８および出湯管２の一部を流れ、貯湯タンク１の内部に流入することとなる。

貯湯タンク１の上部には出湯管２が接続されている。貯湯タンク１の内部に貯留された湯は、出湯管２を流れて熱使用端末１５へと供給される。

貯湯タンク１の内部の湯が出湯管２へと流出して貯湯タンク１の内部の水の量が減少すると、それに伴い給水管３から貯湯タンク１内へと給水が行われる。このように、貯湯タンク１の下部へと給水を行い、ヒートポンプ装置１４にて生成された湯を貯湯タンク１の
上部から流入させるので、貯湯タンク１内では、比重差から湯が上部、水が下部にあるような温度成層が形成される。

貯湯タンク１には、貯湯タンク１下部から上部にわたって、貯湯タンク１内に蓄えられた湯水の温度を検出する複数のタンク温度センサ７が設けられている。本実施の形態では、貯湯タンク１の下部に配置されたタンク温度センサ７ｅと、そのタンク温度センサ７ｅの上方に配置されたタンク温度センサ７ｄと、貯湯タンク１の上部に配置されたタンク温度センサ７ａと、タンク温度センサ７ａの下方に順に配置されたタンク温度センサ７ｂ、７ｃを設けている。すなわち、貯湯タンク１の上部から下部にわたって、タンク温度センサ７ａ〜７ｅが順に配置されている。タンク温度センサ７ａ〜７ｅは、それぞれの配設位置の温度を検出し、検出された温度信号を出力する。

出湯管２は、熱使用端末１５の種類、個数に応じて分岐する。本実施の形態では、出湯管２は、湯はり管２ａと給湯管２ｂとに分岐している。湯は、湯はり管２ａを流れて浴槽１５ｂへと供給され、給湯管２ｂを流れてカラン１５ａへと供給される。なお、熱使用端末１５は、これらに限定されず、ほかにも、浴槽１５ｂ内の湯水と貯湯タンク１内の湯水をと熱交換させる風呂熱交換器や、湯水を循環させて室内の暖房を行う暖房端末なども含む。

湯はり管２ａには、湯はり混合弁５１が配置されている。湯はり混合弁５１にて、湯はり管２ａを流れる湯と、給水管３から分岐した給水バイパス管９を流れる水とが混合され、リモコンで設定された所定の温度の温水が生成される。さらに、湯はり管２ａには、湯はり混合弁５１よりも下流側に、湯はり温度センサ５０と、湯はり流量センサ４９とが配置されている。

給湯管２ｂには、給湯混合弁１６が配置されている。給湯混合弁１６にて、給湯管２ｂを流れる湯と、給水バイパス管９を流れる水とが混合され、リモコンで設定された所定の温度の温水が生成される。さらに、給湯管２ｂには、給湯混合弁１６よりも下流側に給湯温度センサ１７と、給湯流量センサ１８とが配置されている。

ヒートポンプ装置１４は、圧縮機１０、放熱器６、冷媒を減圧させる減圧装置としての膨張弁１２、及び蒸発器１１が冷媒配管によって環状に接続されて構成されている。ヒートポンプ装置１４は、冷媒として二酸化炭素を用い、高圧側の圧力が臨界圧を越える状態で運転されることが好ましい。これにより、放熱器６において、冷媒と水とを熱交換させて、９０℃程度の高温の湯を貯湯することができる。

ヒートポンプ装置１４には、放熱器６の入口側の入水配管４に、放熱器６へと流入する水の温度を検出する入水温度センサ１３ａが設けられ、放熱器６の出口側の入水配管４に、放熱器６から流出する水の温度を検出する出湯温度センサ１３ｂが設けられている。

制御装置３０は、貯湯タンクユニット７０およびヒートポンプ装置１４に配置された各種センサの検出値、リモコンからの指令に基づいて、貯湯タンクユニット７０に配置された湯はり混合弁５１、給湯混合弁１６、循環ポンプ５、圧縮機１０、膨張弁１２などの制御を行う。

制御装置３０は、ヒートポンプ装置１４および循環ポンプ５の制御を行う制御部３４を備えている。また、制御装置３０は、ヒートポンプ装置１４に配置されたセンサから信号を受信する温度検出部３２、温度検出部３２からの信号やリモコンからの指令、季節情報等から、放熱器６の加熱能力および放熱器６で生成する湯の温度を変更する湯温・能力変更部３３を備えている。

さらに、制御装置３０は、貯湯タンク１内の残湯量を検出する残湯量検出部３１を備えている。残湯量検出部３１は、タンク温度センサ７ａ〜７ｅが出力した温度信号と貯湯タンク１の形状および容量とに基づいて、貯湯タンク１内部に貯えられた湯水が保有する熱量を演算する。さらに、残湯量検出部３１は、演算された熱量から、熱使用端末１５で標準的に使用される湯温、例えば４０℃において、連続で出湯した場合にどれだけの湯量が使用できるかを示す残湯量を算出する。

さらに、制御装置３０は、熱使用端末１５で使用される湯量を検出する使用湯量検出部２１を備えている。

使用湯量検出部２１は、浴槽１５ｂへと供給される湯水の熱量、すなわち、湯はり管２ａから供給される高温水と給水バイパス管９より供給される水とが湯はり混合弁５１で所定温度に混合された湯水の熱量を、湯はり温度センサ５０と湯はり流量センサ４９との検出値に基づいて演算する。さらに、使用湯量検出部２１は、演算された熱量から、残湯量検出部３１において残湯量を算出したときと同条件の湯温、例えば４０℃において、どれだけの湯量を使用したことになるかを示す使用湯量を算出する。

また、使用湯量検出部２１は、カラン１５ａへと供給される湯水の熱量、すなわち、給湯管２ｂから供給される高温水と給水バイパス管９から供給される水とが給湯混合弁１６で所定温度に混合された湯水の熱量を、給湯温度センサ１７と給湯流量センサ１８との検出値に基づいて演算する。さらに、使用湯量検出部２１は、演算された熱量から、残湯量検出部３１において残湯量を算出したときと同条件の湯温、例えば４０℃においてどれだけの湯量を使用したことになるかを示す使用湯量を算出する。

このように、使用湯量検出部２１は、熱使用端末１５において使用された使用湯量を、それぞれの熱使用端末毎に算出し、算出された熱使用端末ごとの使用湯量を合計して貯湯式給湯装置としての使用湯量とする。

なお、貯湯式給湯装置が、熱使用端末１５として、浴槽１５ｂの湯水と、貯湯タンク１内の湯水とを熱交換させる風呂熱交換器（図示せず）を備えている場合には、風呂熱交換器にて交換した熱量から、残湯量を算出したときと同条件の湯温、例えば４０℃においてどれだけの湯量の増減があったかを考慮することができる。

なお、貯湯式給湯装置が、熱使用端末１５として、湯を循環させることによって室内の空調を行う暖房端末（図示せず）を備えている場合には、暖房端末にて放出した熱量から残湯量を算出したときと同条件の湯温、例えば４０℃においてどれだけの湯量を使用したことになるかを考慮することができる。

さらに、制御装置３０は、現在の時刻を検出する時刻検出部１９と、１日を複数の時間帯に分割するとともに、時刻検出部１９で検出された時刻に基づいて、現在の時間帯を判定する時間帯判定部２０を備えている。

本実施の形態においては、時間帯判定部２０は、図２に示すように、１日を７つの時間帯に分割している。個々の時間帯は３時間または４時間の長さを有する。一般的に、ヒートポンプ熱源を利用した貯湯式給湯装置では、シャワー１回分程度の湯を生成するための所要時間は１時間程度である。よって、１つの時間帯の長さは１時間よりも大きい値として設定されていることが好ましい。また、湯の使用量が最も多くなる夕方（例えば１７時）〜夜（例えば２３時）の時間帯において、個々の貯湯式給湯装置の予測使用湯量に応じてヒートポンプ装置１４の運転を細分化して制御する観点から、１つの時間帯は４時間以
下であることが好ましい。このとき、深夜時間帯（例えば、２３時〜翌７時）の境目である２３時と７時とを、分割された時間帯の閾値として利用すると、従来、深夜時間帯に集中していたヒートポンプ装置１４の運転が朝方など特定の時間帯に集中することを抑制するように、ヒートポンプ装置１４を制御することが容易となる。

なお、分割された複数の時間帯は、均等に分割されていても、均等に分割されていなくてもよい。例えば、湯水の使用量が増加する夕方（例えば１７時）〜夜（例えば２３時）や朝（例えば６時〜１０時）において、より細かく時間帯を分割し、一方、湯水の使用量が低下する深夜時間帯以外の時間帯（例えば１０時〜１７時）において、より粗く時間帯を分割しても良い。これにより、個々の貯湯式給湯装置の使用状況に即して、ヒートポンプ装置１４を細分化して運転させることができるので、例えば、マンション等の集合住宅に貯湯式給湯装置が複数設置された場合でも、ヒートポンプ装置１４の運転が特定の時間帯に集中することを抑制することができる。

記憶部３６は、使用湯量検出部２１で算出された使用湯量を、時間帯判定部２０で分割した複数の時間帯ごとに積算し、時間帯毎の実績使用湯量として記憶する。記憶部３６は、一定期間、例えば、１４日間にわたって実績使用湯量を保存する。よって、１５日目に新たな実績使用湯量を記憶する前に、１５日前に記憶した実績使用湯量のデータを消去する。このように、記憶部３６は、一定期間にわたって実績使用湯量を記憶するとともに、都度、実績使用湯量のデータを更新していく。

予測部３７は、記憶部３６に記憶された時間帯毎の実績使用湯量のデータから、図３に示すように、将来の時間帯毎の使用湯量（予測使用湯量）を算出し、予測使用湯量に関する信号を出力する。本実施の形態において、予測部３７は、記憶部３６に記憶された時間帯毎の実績使用湯量の平均値を算出し、予測使用湯量としている。なお、予測使用湯量の算出は、この例に限定されない。例えば、外気温度を検出して、外気温度の高低により予測使用湯量を補正することができる。この場合、外気温度が低い時よりも高い時のほうが、予測使用湯量が少なくなるように、補正することができる。

運転モード決定部３５は、例えばリモコンなどに配設され、後述する複数の運転モードのいずれかを実行するように決定することができる。例えば、使用者や施工業者が、リモコンで複数の運転モードのいずれかを選択すると、運転モード決定部３５は、選択された運転モードを実行するように制御部３４に出力する。

制御部３４は、温度検出部３２、湯音・能力変更部３３、残湯量検出部３１、時間帯判定部２０、予測部３７、および、運転モード決定部３５の出力信号に基づいて、ヒートポンプ装置１４および循環ポンプ５を制御して、貯湯タンク１内の湯水を加熱する沸き上げ運転を行う。

貯湯タンク１内の湯水を加熱する沸き上げ運転において、制御部３４は、出口温度センサ１３ｂで検出される湯水の温度が、目標温度となるようにヒートポンプ装置１４と循環ポンプ５とを制御する。

例えば、目標温度が９０℃の場合、制御部３４は、目標温度に基づいて圧縮機１０のから吐出される冷媒の目標吐出温度を決定する。制御部３４は、決定された目標吐出温度となるように、温度検出部３２からの信号に基づいて圧縮機１０の周波数や膨張弁１２の開度を制御する。これにより、ヒートポンプ装置１４における冷媒循環量が調節され、ヒートポンプ装置１４の加熱能力が目標加熱能力となるようにする。

また、制御部３４は、循環ポンプ５の回転数を制御して、貯湯タンク１の下部から放熱
器６へと流れる水の流量を適切な流量に調整し、出口温度センサ１３ｂで検出される湯水の温度が目標温度となるようにする。

このように、放熱器６において湯が生成され、貯湯タンク１には、上部から順に目標温度の湯が流入して貯留される。

なお、制御部３４は、入水温度センサ１３ａの検出値が、加熱装置の種類に応じて決定される所定の運転停止温度（例えば６０℃）を検出すると、生成された高温の湯（例えば９０℃）が貯湯タンク１の下部まで達した、すなわち、貯湯タンク１内部の湯水全体が加熱されたと判断し、循環ポンプ５及び圧縮機１０を停止させ、沸き上げ運転を終了する。

なお、沸き上げ運転の停止は、タンク温度センサ７ｅが所定の運転停止温度を検出した場合に実行されても良い。

次に、本実施の形態の貯湯式給湯装置が、例えばマンション等の集合住宅に複数設置された場合でも、特定の時間帯における使用電力の最大値の低減が可能な第１運転モードについて図４のフローチャートを参照しながら以下に説明する。

第１運転モードは、制御部３４が、所定時刻における残湯量と、所定時刻の属する時間帯の次の時間帯の予測使用湯量とを比較して、予測使用湯量の方が大きい場合に、貯湯タンク１内の湯水を、ヒートポンプ装置１４にて加熱する運転である。

第１運転モードにおいて、制御装置３０は、まず、時刻検出部１９で時刻Ｔを検出する（Ｓ００１）。

次に、時間帯判定部２０は、時刻Ｔが、図２に示すＨ（１）〜Ｈ（７）のいずれの時間帯に属するかを判定し、現在の時間帯Ｈ（ｎ：整数）を検出する（Ｓ００２）。

次に、予測部３７は、時間帯Ｈ（ｎ）毎の予測使用湯量Ｗｐ（ｎ）のデータを、制御部３４へ出力する（Ｓ００３）。

続いて、残湯量検出部３１が、現在の残湯量Ｗｋ（Ｔ）を検出し、制御部３４に出力する（Ｓ００４）。

制御部３４は、残湯量検出部３１から受け取った残湯量Ｗｋ（Ｔ）と予測使用湯量Ｗｐ（ｎ＋１）とを比較し（Ｓ００５）、残湯量Ｗｋ（Ｔ）が予測使用湯量Ｗｐ（ｎ＋１）よりも小さい場合（Ｓ００５でＹｅｓ）に沸き上げ運転を開始し、沸き上げ運転中である場合にはそのまま継続する。

一方、現在の残湯量Ｗｋ（Ｔ）が予測使用湯量Ｗｐ（ｎ＋１）よりも大きい場合（Ｓ００５でＮｏ）、現在沸き上げ運転中であるか否かを判断し（Ｓ００７）、沸き上げ運転中である場合には（Ｓ００７でＹＥＳ）、沸き上げ運転を停止（Ｓ００８）した後、フローを終了する。一方、現在沸き上げ運転中でない場合（Ｓ００７でＮｏ）、沸き上げ運転を開始することなくフローを終了させる。

このように、時間帯毎の使用湯量を使用湯量検出部２１で検出し、実績使用湯量として記憶部３６に記憶する。予測部３７は、一定期間の実績使用湯量から時間帯毎の平均使用湯量を算出して予測使用湯量とする。これにより、図２に示す予測使用湯量のデータが作成される。

制御部３４は、所定時刻の貯湯タンク１内の残湯量が、所定時刻の属する時間帯の次の時間帯の予測使用湯量よりも小さい場合に、ヒートポンプ装置１４を起動させて沸き上げ運転を行う。

これにより、個々の貯湯式給湯装置が使用される各家庭での生活パターンによって、沸き上げ運転の開始時刻と終了時刻とを異ならせることができる。

その結果、例えば、マンション等の集合住宅に、本実施の形態の貯湯式給湯装置が、複数設置された場合でも、特定の時間帯における使用電力の最大値の低減が可能となる。

次に、深夜時間帯にヒートポンプ装置１４を運転して湯を生成する沸き上げ運転（第２運転モード）について説明する。

第２運転モードは、深夜時間帯に、貯湯タンク１内部の湯水をヒートポンプ装置１４によって加熱して、貯湯タンク１内の流体の全量を湯として、深夜時間帯以外の時間帯で使用する湯をまかなう運転モードである。

すなわち、深夜時間帯（例えば２３時〜翌日の７時）に、ヒートポンプ装置１４を動作させて、放熱器６にて貯湯タンク１内の湯水を加熱して、貯湯タンク１内の湯水の全量を所定温度以上の湯とする運転モードである。

制御部３４は、時間帯判定部２０から深夜時間帯であるとの出力を受け取ると、ヒートポンプ装置１４の加熱能力と貯湯タンク１の内部の残湯量とから、貯湯タンク１内部の湯水の全量を沸き上げるための必要時間を算出する。制御部３４は、深夜時間帯の終了時刻である７時までに、貯湯タンク１内部の湯水の全量の沸き上げ運転が完了できるように、沸き上げ運転を開始する。

制御部３４は、入水温度センサ１３ａの検出値が所定温度、例えば６０℃を検出すると、生成された高温の湯（例えば９０℃）が貯湯タンク１の下部まで達した、すなわち、貯湯タンク１内部の湯水全体が加熱されたと判断し、循環ポンプ５及び圧縮機１０を停止させ、第１運転モードによる沸き上げ運転を終了する。

なお、深夜時間帯以外の時間帯（例えば、７時〜２３時）においては、制御部３４は、残湯量検出部３１から貯湯タンク１内の残湯量が下限残湯量以下であるとの出力を受けた場合に、そのときの運転モードの設定状況によらず、沸き上げ運転を開始行って、所定量の湯を生成する。これにより、深夜時間帯以外の時間帯においては、下限残湯量（例えば５０Ｌ）を確保する運転が行われる。

残湯量検出部３１は、例えば、貯湯タンク１の最も下部のタンク温度センサ７ｅの検出値が、所定値（例えば、６０℃）を下回った場合に、残湯量が下限残湯量以下との出力を行う。

次に、本実施の形態の貯湯式給湯装置における第１運転モードと第２運転モードとの使い分けについて説明する。

本実施の形態における貯湯式給湯装置は、第１運転モードと第２運転モードとのいずれかを選択して決定することが可能な運転モード決定部３５を備えている。使用者や施工業者は、運転モード決定部３５によって任意に運転モードを設定することができる。これにより、第１運転モードのみ、第２運転モードのみ、第１運転モードと第２運転モードとの併用を選択することが可能となるので、特定の時間帯における電力使用の集中を抑制する
ことができる。

（実施の形態２）
次に本発明の貯湯式給湯装置の実施の形態２について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態のうち実施の形態１と同一の部分については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本実施の形態は、第１運転モードと、深夜時間帯に貯湯タンク１内の流体のヒートポンプ装置１４で加熱して、貯湯タンク１内の流体の全量を湯とする第２運転モードとを併用する。

次に、本実施の形態の第１運転モードについて図５のフローチャートを参照しながら以下に説明する。

制御部３４は、予測部３７から出力されたデータに基づき、現在の時間帯Ｈ（ｎ）の次の時間帯Ｈ（ｎ＋１）における予測使用湯量Ｗｐ（ｎ＋１）が時間帯Ｈ毎の予測使用湯量Ｗｐの最大値（図３に示すＨ（４）の予測使用湯量）であるかどうかを判定する（Ｓ００４）。

予測使用湯量Ｗｐ（ｎ＋１）が時間帯Ｈ毎の予測使用湯量Ｗｐの最大値でない場合（Ｓ００４でＮｏ）、沸き上げ運転を実行することなく、フローを終了する。一方、予測使用湯量Ｗｐ（ｎ＋１）が時間帯Ｈ毎の予測使用湯量Ｗｐの最大値である場合には（Ｓ００４でＹｅｓ）、続いて、残湯量検出部３１が、現在の残湯量Ｗｋ（Ｔ）を検出し、制御部３４に出力する（Ｓ００５）。

制御部３４は、残湯量検出部３１から受け取った残湯量Ｗｋ（Ｔ）と予測使用湯量Ｗｐ（ｎ＋１）とを比較し（Ｓ００６）、残湯量Ｗｋ（Ｔ）が予測使用湯量Ｗｐ（ｎ＋１）よりも小さい場合（Ｓ００６でＹｅｓ）に沸き上げ運転を開始し、沸き上げ運転中である場合にはそのまま継続する。

一方、現在の残湯量Ｗｋ（Ｔ）が予測使用湯量Ｗｐ（ｎ＋１）よりも大きい場合（Ｓ００６でＮｏ）、現在沸き上げ運転中であるか否かを判断し（Ｓ００８）、沸き上げ運転中である場合には（Ｓ００８でＹＥＳ）、沸き上げ運転を停止した後（Ｓ００９）フローを終了する。一方、現在沸き上げ運転中でない場合（Ｓ００８でＮｏ）、沸き上げ運転を開始することなくフローを終了させる。

このように、時間帯毎の使用湯量を使用湯量検出部２１で検出し、実績使用湯量として
記憶部３６に記憶する。予測部３７は、一定期間の実績使用湯量から時間帯毎の平均使用湯量を算出して予測使用湯量とする。これにより、図２に示す予測使用湯量のデータが作成され、時間帯毎で最も予測使用湯量が大きいピーク時間帯（図２に示す時間帯Ｈ（４））が判明する。

制御部３４は、ピーク時間帯の前の時間帯（図２に示す時間帯Ｈ（３））において、貯湯タンク１内の残湯量がピーク時間帯の予測使用湯量よりも小さい場合にヒートポンプ装置１４を起動させて沸き上げ運転を行う。

よって、家庭での生活パターンによって、使用湯量のピーク時間帯が異なり、ピーク時間帯の前の時間帯における沸き上げ運転の開始時刻が異なることとなる。さらに、使用湯量によって沸き上げ運転の終了時刻も異なる。

その結果、第１運転モードを実行することで、個々の貯湯式給湯装置における沸き上げ運転の開始時刻および終了時刻が異なることになるので、例えば、マンション等の集合住宅に、本実施の形態の貯湯式給湯装置が、複数設置された場合でも、特定の時間帯における使用電力の最大値の低減が可能となり、また、ヒートポンプ装置１４が頻繁に起動することによるエネルギーロスを低減することができる。

本実施の形態における貯湯式給湯装置において、制御部３４は、時間帯判定部２０によって判定された現在の時間帯によって、第１運転モードと第２運転モードとのいずれかを選択的に実行する。

具体的には、時間帯判定部２０が、現在の時間帯が深夜時間帯だと判定し、制御部３４に信号を出力すると、制御部３４は、第２運転モードを実行する。一方、時間帯判定部２０が、現在の時間帯が深夜時間帯以外の時間帯だと判定し、制御部３４に信号を出力すると、制御部３４は、第１運転モードを実行する。

これにより、深夜時間帯では、制御部３４が第２運転モードを実行する。このとき制御部３４は、貯湯タンク１の内部の残湯量を検出し、貯湯タンク１内部の湯水の全量を沸き上げるための必要時間を計算して、深夜時間帯の終了時刻である７時までに、貯湯タンク１内部の湯水の全量を湯とすることができるように、沸き上げ運転を開始する。

一方、深夜時間帯以外の時間帯では、第１運転モードが実行される。よって、時間帯毎の予測使用湯量に応じて、沸き上げ運転が行われる。

その結果、深夜時間帯（例えば、２３時）になる前に、第１運転モードによる運転が行われて、貯湯タンク１内部の残湯量が上昇する。したがって、第２運転モードにおける沸き上げ運転の開始時刻および終了時刻が、貯湯式給湯装置ごとに異なることとなる。

したがって、例えば、マンション等の集合住宅に、貯湯式給湯装置が複数設置された場合でも、特定の時間帯における使用電力の最大値の低減が可能となる。

なお、上記のように、第１運転モードと第２運転モードとを、時間帯判定部２０によって判定される時間帯に応じて自動的に切換えた場合でも、マンション等の集合住宅に、貯湯式給湯装置が複数設置された状態で、個々の貯湯式給湯装置の使用状況が似通っている場合には、特定の時間帯に電力使用が集中し、集合住宅全体としての消費電力が上昇してしまうことがある。

よって、本実施の形態における貯湯式給湯装置は、使用者や施工業者が、運転モードを選択して決定することが可能な運転モード決定部３５を備えている。使用者や施工業者は、運転モード決定部３５によって任意に運転モードを設定することができる。これにより、第１運転モードのみ、第２運転モードのみ、第１運転モードと第２運転モードとの併用を選択することが可能となるので、特定の時間帯における電力使用の集中を抑制することができる。

本発明の貯湯式給湯装置は、特にヒートポンプサイクルを利用した貯湯式給湯装置に有用であるが、その他ヒータを熱源とする貯湯式給湯装置にも適用できる。

１貯湯タンク
２出湯管
３給水管
４入水配管
５循環ポンプ
６放熱器
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅタンク温度センサ
８出水配管
１０圧縮機
１１蒸発器
１２膨張弁（減圧装置）
１４ヒートポンプ装置（加熱装置）
１５熱使用端末
１６給湯混合弁
１７給湯温度センサ
１８給湯流量センサ
１９時刻検出部
２０時間帯判定部
２１使用湯量検出部
３１残湯量検出部
３４制御部
３５運転モード決定部
３６記憶部
３７予測部

Claims

電力を利用して流体を加熱する加熱装置と、
前記加熱装置で加熱された流体を貯留する貯湯タンクと、
前記貯湯タンク内に貯えられた残湯量を検出する残湯量検出部と、
前記加熱装置で加熱された流体が供給される熱使用端末での使用湯量を検出する使用湯量検出部と、
１日を複数の時間帯に分割するとともに現在の時間帯を判定する時間帯判定部と、
前記使用湯量を時間帯毎の実績使用湯量として記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された実績使用湯量に基づいて、時間帯毎の予測使用湯量を予測する予測部と、
前記加熱装置を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、所定時刻での前記残湯量と前記所定時刻の属する時間帯の次の時間帯における予測使用湯量とを比較して、前記残湯量の方が小さい場合に前記貯湯タンク内の流体を加熱する第１運転モードを有する、貯湯式給湯装置。
前記制御部は、前記第１運転モードと、１日の複数の時間帯のうち深夜時間帯に前記貯湯タンク内の流体を加熱する第２運転モードとを有し、前記第１運転モードと前記第２運転モードとのどちらを行うかを任意に決定する運転モード決定部を備える、請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
前記第１運転モードは、前記予測使用湯量が最も多いピーク時間帯の前の時間帯でのみ、所定時刻での前記残湯量と前記ピーク時間帯での前記予測使用湯量とを比較して、前記残湯量の方が小さい場合に前記貯湯タンク内の流体を加熱する運転であり、
前記制御部は、前記第１運転モードと前記第２運転モードとを時間帯に応じて実行する、請求項２に記載の貯湯式給湯装置。
前記加熱装置は、圧縮機、前記流体と冷媒との間で熱交換を行う放熱器、減圧装置、蒸発器が冷媒配管で環状に接続されたヒートポンプ装置である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の貯湯式給湯装置。