JP6578963B2 - 貯湯式給湯システム - Google Patents

Description

本発明は、貯湯式給湯システムに関する。

特許文献１に記載の貯湯式給湯システムでは、同文献の段落００５２及び００５４に開示されているように、電気料金の安価な時間帯に限って通電をオンし、安価な時間帯でない場合は通電をオフする。

特開２００６−２９２３３８号公報

これまでの時間帯別電力料金体系において電力料金単価が２段階であることが一般的である。しかしながら、昨今の電力自由化に伴い、電力料金単価が３段階以上の段階に分かれているような電力料金体系等も存在し得る状況になっている。上述した従来の技術では、そのような電力料金体系に対応できないと考えられる。

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、時間帯毎の電力料金単価が３段階以上の段階に分かれている場合に、より安価なランニングコストで運転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、加熱手段で加熱された湯を貯える貯湯タンクと、貯湯タンクに貯えることが要求される目標貯湯量に基づいて加熱手段を制御する制御手段と、２４時間を複数の時間帯に分けた時間帯毎に電力料金単価が切り換わる電力料金体系において電力料金単価が３段階以上の段階に分かれている場合に最安値時間帯の開始時刻及び終了時刻の情報を取得する手段と、を備え、制御手段は、加熱手段の加熱能力と目標貯湯量とに基づいて加熱手段の所要加熱時間を計算し、所要加熱時間が最安値時間帯内に収まる場合には、最安値時間帯の終了時刻に加熱手段の運転が終了するように加熱手段の運転を行い、所要加熱時間が最安値時間帯内に収まらない場合には、（１）最安値時間帯の開始時刻に加熱手段の運転を開始し、最安値時間帯の終了時刻に加熱手段の運転を一旦停止し、最安値時間帯の後の時間帯の終了時刻までに目標貯湯量が確保されるように加熱手段の運転を再び行う、または、（２）最安値時間帯の開始時刻またはそれより前に加熱手段の運転を開始し、最安値時間帯が終了しても目標貯湯量が確保されるまで加熱手段の運転を停止させず継続する、ように構成されており、所要加熱時間が最安値時間帯内に収まらない場合において、制御手段は、最安値時間帯の後の時間帯での必要加熱時間を計算し、必要加熱時間が基準値に比べて短い場合には（１）を行い、そうでない場合には（２）を行うものである。
また、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、加熱手段で加熱された湯を貯える貯湯タンクと、貯湯タンクに貯えることが要求される目標貯湯量に基づいて加熱手段を制御する制御手段と、２４時間を複数の時間帯に分けた時間帯毎に電力料金単価が切り換わる電力料金体系において電力料金単価が３段階以上の段階に分かれている場合に最安値時間帯の開始時刻及び終了時刻の情報を取得する手段と、加熱手段の運転から停止に至る運転回数をカウントする手段と、を備え、制御手段は、加熱手段の加熱能力と目標貯湯量とに基づいて加熱手段の所要加熱時間を計算し、所要加熱時間が最安値時間帯内に収まる場合には、最安値時間帯の終了時刻に加熱手段の運転が終了するように加熱手段の運転を行い、所要加熱時間が最安値時間帯内に収まらない場合には、（１）最安値時間帯の開始時刻に加熱手段の運転を開始し、最安値時間帯の終了時刻に加熱手段の運転を一旦停止し、最安値時間帯の後の時間帯の終了時刻までに目標貯湯量が確保されるように加熱手段の運転を再び行う、または、（２）最安値時間帯の開始時刻またはそれより前に加熱手段の運転を開始し、最安値時間帯が終了しても目標貯湯量が確保されるまで加熱手段の運転を停止させず継続する、ように構成されており、所要加熱時間が最安値時間帯内に収まらない場合において、制御手段は、カウントされた運転回数が基準値に比べて多い場合には（２）を行い、そうでない場合には（１）を行うものである。
また、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、加熱手段で加熱された湯を貯える貯湯タンクと、貯湯タンクに貯えることが要求される目標貯湯量に基づいて加熱手段を制御する制御手段と、２４時間を複数の時間帯に分けた時間帯毎に電力料金単価が切り換わる電力料金体系において電力料金単価が３段階以上の段階に分かれている場合に最安値時間帯の開始時刻及び終了時刻の情報を取得する手段と、加熱手段の運転を休止させるユーザー操作を受け付ける手段と、を備え、制御手段は、加熱手段の加熱能力と目標貯湯量とに基づいて加熱手段の所要加熱時間を計算し、所要加熱時間が最安値時間帯内に収まる場合には、最安値時間帯の終了時刻に加熱手段の運転が終了するように加熱手段の運転を行い、所要加熱時間が最安値時間帯内に収まらない場合には、（１）最安値時間帯の開始時刻に加熱手段の運転を開始し、最安値時間帯の終了時刻に加熱手段の運転を一旦停止し、最安値時間帯の後の時間帯の終了時刻までに目標貯湯量が確保されるように加熱手段の運転を再び行う、または、（２）最安値時間帯の開始時刻またはそれより前に加熱手段の運転を開始し、最安値時間帯が終了しても目標貯湯量が確保されるまで加熱手段の運転を停止させず継続する、ように構成されており、加熱手段の運転を休止させるユーザー操作が行われた場合に、制御手段は、当該ユーザー操作の時点での電力料金単価よりも安い電力料金単価の時間帯になるまで、加熱手段の運転を強制的に休止するものである。
また、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、加熱手段で加熱された湯を貯える貯湯タンクと、貯湯タンクに貯えることが要求される目標貯湯量に基づいて加熱手段を制御する制御手段と、２４時間を複数の時間帯に分けた時間帯毎に電力料金単価が切り換わる電力料金体系において電力料金単価が３段階以上の段階に分かれている場合に最安値時間帯の開始時刻及び終了時刻の情報を取得する手段と、を備え、制御手段は、加熱手段の加熱能力と目標貯湯量とに基づいて加熱手段の所要加熱時間を計算し、所要加熱時間が最安値時間帯内に収まる場合には、最安値時間帯の終了時刻に加熱手段の運転が終了するように加熱手段の運転を行い、所要加熱時間が最安値時間帯内に収まらない場合には、最安値時間帯の開始時刻に加熱手段の運転を開始し、最安値時間帯の終了時刻に加熱手段の運転を一旦停止し、最安値時間帯の後の時間帯の終了時刻までに目標貯湯量が確保されるように加熱手段の運転を再び行うことが可能であるものである。

本発明の貯湯式給湯システムによれば、時間帯毎の電力料金単価が３段階以上の段階に分かれている場合に、より安価なランニングコストで運転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備える制御装置と、これに関連する機器の構成を示すブロック図である。 実施の形態１の貯湯式給湯システムに対して設定される電力料金体系の例を示す図である。 実施の形態１の貯湯式給湯システムにおいて実行され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において実行される制御ルーチンのフローチャートである。 実施の形態３の貯湯式給湯システムにおいて実行される制御ルーチンのフローチャートである。 実施の形態４の貯湯式給湯システムにおいて実行される制御ルーチンのフローチャートである。 実施の形態５の貯湯式給湯システムが備えるリモコンの外観図である。 実施の形態６の貯湯式給湯システムが備えるリモコンの表示部に表示可能な画面の例を示す図である。 実施の形態１から６の貯湯式給湯システムが備える制御装置のハードウェア構成の例を示す図である。 実施の形態１から６の貯湯式給湯システムが備える制御装置のハードウェア構成の他の例を示す図である。

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。なお、本開示における装置、器具、及び部品等の、個数、配置、向き、形状、及び大きさは、原則として、図面に示す個数、配置、向き、形状、及び大きさに限定されない。また、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５０は、貯湯ユニット１、ヒートポンプユニット４、ヒートポンプ往き管３Ａ、ヒートポンプ戻り管３Ｂ、及び制御装置２０を備える。

ヒートポンプユニット４は、水を加熱する加熱手段の例である。加熱手段は、ヒートポンプユニット４に限定されない。例えば、加熱手段は、電気ヒータを用いるものでもよい。貯湯ユニット１は、ヒートポンプユニット４で加熱された湯を貯える貯湯タンク２と、水を循環させる循環ポンプ６とを備える。温度による水の密度の違いにより、貯湯タンク２の内部には、上側が高温で下側が低温となる温度成層を形成できる。貯湯タンク２の下部に接続された給水経路（図示省略）を通って、水源からの水が貯湯タンク２内に供給される。給水経路には、水源から供給される水の温度を検知する給水温度センサ（図示省略）が備えられてもよい。

給湯時には、貯湯タンク２内に貯えられた湯が、貯湯タンク２の上部に接続された給湯経路（図示省略）を通って貯湯タンク２から取り出される。給湯経路には、給湯流量を検知する給湯流量センサ（図示省略）、給湯温度を検知する給湯温度センサ（図示省略）などが備えられてもよい。

ヒートポンプ往き管３Ａは、貯湯タンク２の下部と、ヒートポンプユニット４の入口との間をつなぐ。ヒートポンプ往き管３Ａの途中に循環ポンプ６が配置されている。ヒートポンプ戻り管３Ｂは、ヒートポンプユニット４の出口と、貯湯タンク２の上部との間をつなぐ。

ヒートポンプユニット４で加熱された湯を貯湯タンク２に蓄積する運転、すなわち沸上げ運転では、以下のようになる。ヒートポンプユニット４及び循環ポンプ６が運転される。貯湯タンク２内の下部に貯留された低温水が循環ポンプ６によってヒートポンプ往き管３Ａを通ってヒートポンプユニット４へ送られる。ヒートポンプユニット４で加熱された湯すなわち高温水が、ヒートポンプ戻り管３Ｂを通って貯湯ユニット１へ戻り、貯湯タンク２内の上部に流入する。貯湯タンク２内で上側から下側に向かって湯が蓄積されていく。

ヒートポンプユニット４は、冷媒回路５、ファン７、蒸発器８、圧縮機９、給湯用熱交換器１０、膨張弁１１、及び内部熱交換器１２を備える。冷媒回路５は、圧縮機９、給湯用熱交換器１０、内部熱交換器１２の高圧部、膨張弁１１、蒸発器８、及び内部熱交換器１２の低圧部を順番に接続する。冷媒回路５は、例えば二酸化炭素などの冷媒を循環させることによってヒートポンプサイクルを構成する。給湯用熱交換器１０は、高圧の冷媒と水との熱交換によって、ヒートポンプ往き管３Ａから流入した水を昇温させる。すなわち、冷媒回路５の冷媒が有する熱エネルギーをヒートポンプ往き管３Ａから流入した水に伝達させる。

膨張弁１１は、給湯用熱交換器１０を通過した冷媒を膨張させる。蒸発器８は、膨張弁１１で減圧された冷媒を蒸発させる。ファン７は、蒸発器８に送風する。蒸発器８は、空気の熱を冷媒に吸熱させることで冷媒を蒸発させる。内部熱交換器１２は、給湯用熱交換器１０を通過した高圧冷媒と、蒸発器８を通過した低圧冷媒との間で熱を交換する。圧縮機９は、蒸発器８を通過した低圧の冷媒ガスを圧縮して、高圧の冷媒にする。圧縮された高圧冷媒は、給湯用熱交換器１０に送られる。図１には、内部熱交換器１２を備える構成を図示したが、内部熱交換器１２は省略してもよい。また、図１には図示しないが、信頼性向上等を目的として冷媒量調整装置を冷媒回路５に備えることも可能である。

ヒートポンプユニット４は、時間当たりに水を加熱する加熱能力［ｋＷ］が可変に構成されたものでもよい。以下の説明では、ヒートポンプユニット４の加熱能力を、沸上げ能力［ｋＷ］と称する。例えば、圧縮機９の容量をインバーター制御によって可変にすることで、沸上げ能力を可変にできる。

制御装置２０は、貯湯式給湯システム５０を制御する制御手段の例である。制御装置２０は、貯湯タンク２の異なる高さ位置に取り付けられた複数の貯湯温度センサ（図示省略）で検知される鉛直方向の温度分布に基づいて、貯湯タンク２内の貯湯量、残湯量、蓄熱量等を算出できる。制御装置２０は、ヒートポンプユニット４の沸上げ能力範囲に基づいて、沸上げに要する時間、すなわちヒートポンプユニット４の通電時間を算出できる。制御装置２０は、算出した通電時間に基づいてヒートポンプユニット４の通電状態を制御する。

図２は、実施の形態１の貯湯式給湯システム５０が備える制御装置２０と、これに関連する機器の構成を示すブロック図である。図２に示すように、制御装置２０は、情報入力部２１、記憶部２２、算出部２３、通電制御部（沸上げ制御部）２４、及び温度測定部２５を備える。

制御装置２０とリモコン６１とは、双方向に通信可能に接続されている。リモコン６１は、ユーザーインターフェースの例である。ユーザーは、電力料金体系情報をリモコン６１に入力してもよい。その場合、情報入力部２１は、リモコン６１から電力料金体系情報を受信できる。電力料金体系情報は、後述する割安値時間帯及び最安値時間帯などの、電力料金に関する各時間帯の開始時刻及び終了時刻の情報、並びに各時間帯の電力料金単価の情報を含む。

制御装置２０は、貯湯式給湯システム５０の外部の機器、例えばシステムコントローラ６２と双方向に通信可能に接続されていてもよい。例えば、システムコントローラ６２は、住居に備えられた複数の電気機器６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃの電力などを管理するＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）のコントローラでもよい。システムコントローラ６２は、例えばインターネットのような外部ネットワーク６３に接続可能でもよい。電力料金体系情報を提供する電力料金体系情報提供部６４から外部ネットワーク６３を介してシステムコントローラ６２が電力料金体系情報を受信してもよい。電力料金体系情報提供部６４は、例えば、電力供給事業者が管理するサーバーに備えられたものでもよいし、電力供給事業者と需要家との間を仲介する仲介者が管理するサーバーに備えられたものでもよい。

システムコントローラ６２で電力管理されている場合、管理されている電力情報は、システムコントローラ６２と有線または無線で通信可能に接続された端末装置６６Ａ、または外部ネットワーク６３を介してシステムコントローラ６２と通信可能に接続された端末装置６６Ｂ等から、ユーザーが閲覧できる。近年では、タブレット型の端末装置が普及している。タブレット型の端末装置を用いることで、数値情報のみならず、グラフ化されて視覚的に認知できる情報として出力したり、動画を用いてより分かりやすい情報として出力することが可能となる。

ユーザーは、電力料金体系情報を端末装置６６Ａまたは端末装置６６Ｂに入力してもよい。情報入力部２１は、電力料金体系情報提供部６４、端末装置６６Ａ、または端末装置６６Ｂからシステムコントローラ６２が受信した電力料金体系情報をシステムコントローラ６２から受信してもよい。

記憶部２２は、貯湯タンク２の容量に関する情報、電力料金体系情報、貯湯タンク２内の貯湯量、残湯量、及び蓄熱量の値、ヒートポンプユニット４の沸上げ能力の範囲等の情報を記憶できる。

算出部２３は、過去の給湯負荷の実績を学習してもよい。算出部２３は、学習された過去の給湯負荷の実績に基づいて、割安値時間帯終了時または最安値時間帯終了時に貯めておくべき貯湯量（以下、「目標貯湯量」と称する）を算出してもよい。算出部２３は、貯湯タンク２内の残湯量及び貯湯タンク２の容量の情報に基づいて、目標貯湯量を確保するために必要な沸上げ温度を算出し、記憶部２２に記憶させてもよい。貯湯タンク２内の残湯量の値は、貯湯タンク２内の有効温度以上の湯量の熱量を残湯量として用いてもよい。

算出部２３は、目標貯湯量と、沸上げ能力範囲の情報とに基づいて、目標貯湯量を確保するために必要なヒートポンプユニット４の運転時間（以下、「所要加熱時間」と称する）を算出する。

算出部２３は、算出した所要加熱時間を通電制御部２４に記憶させておく。通電制御部２４は、算出部２３が算出した所要加熱時間に基づいて、ヒートポンプユニット４に電力を供給しヒートポンプユニット４を稼動させる。

次に、実施の形態１の貯湯式給湯システム５０に対して設定される電力料金体系について説明する。実施の形態１の貯湯式給湯システム５０に対して設定される電力料金体系は、２４時間（１日）を複数の時間帯に分けた時間帯毎に電力料金単価（円／ｋＷｈ）が切り換わる電力料金体系において、電力料金単価が３段階以上の段階に分かれているものである。

図３は、実施の形態１の貯湯式給湯システム５０に対して設定される電力料金体系の例を示す図である。図３に示す電力料金体系は、以下のようになっている。７時から２３時までの第一時間帯３１（１６時間）と、２３時から２時までの第二時間帯３２Ａ（３時間）と、２時から５時までの第三時間帯３３（３時間）と、５時から７時までの第四時間帯３２Ｂ（２時間）との４つの時間帯に分けられている。カッコ内は、各時間帯の長さである。第三時間帯３３は、電力料金単価が最も安い最安値時間帯に相当する。第二時間帯３２Ａの電力料金単価は、第四時間帯３２Ｂの電力料金単価に等しい。第二時間帯３２Ａ及び第四時間帯３２Ｂの電力料金単価は、第三時間帯３３の電力料金単価の次に安い。第一時間帯３１の電力料金単価は、最も高い。このように、電力料金単価が３段階に分かれている。

最安値時間帯の次に電力料金単価が安い時間帯を以下の説明では「割安値時間帯」と称する。図３の例では、第二時間帯３２Ａ及び第四時間帯３２Ｂが割安値時間帯に相当する。割安値時間帯より電力料金単価が高い時間帯を以下の説明では「割高値時間帯」と称する。図３の例では、第一時間帯３１が割高値時間帯に相当する。割安値時間帯である第二時間帯３２Ａ及び第四時間帯３２Ｂは、最安値時間帯である第三時間帯３３に隣接している。

図３の例では、最安値時間帯である第三時間帯３３と、割安値時間帯である第二時間帯３２Ａ及び第四時間帯３２Ｂとの合計時間は、８時間である。最安値時間帯と割安値時間帯との合計時間が１２時間以下である場合、すなわち最安値時間帯と割安値時間帯との合計時間が割高値時間帯に比べて短い場合には、最安値時間帯及び割安値時間帯の電力料金単価は、割高値時間帯の電力料金単価に比べて、高い割引率が期待できる。

実施の形態１の貯湯式給湯システム５０に対して設定される電力料金体系は、図３に示す例に限定されない。例えば、割安値時間帯が第二時間帯３２Ａ及び第四時間帯３２Ｂとの２つに分割されていなくてもよい。例えば、第二時間帯３２Ａがなく、割高値時間帯、最安値時間帯、割安値時間帯の順に遷移するものであってもよい。あるいは、電力料金単価が、４段階、またはそれ以上の段階に分かれていてもよい。

次に、実施の形態１の貯湯式給湯システム５０における沸上げ運転の制御について説明する。図４は、実施の形態１の貯湯式給湯システム５０において実行される制御ルーチンのフローチャートである。

算出部２３は、まず、沸上げ能力可能範囲の情報（ステップＳ１０）、タンク容量の情報（ステップＳ１１）、過去の給湯負荷の学習値の情報（ステップＳ１２）、を記憶部２２からそれぞれ受け取る。その後、ステップＳ１３へ移行する。

ステップＳ１３で、算出部２３は、現在時刻が割安値時間帯または最安値時間帯に入ったかどうかを判断する。すなわち、割安値時間帯または最安値時間帯が開始したかどうかを判断する。割安値時間帯または最安値時間帯が開始した場合には、ステップＳ１３からステップＳ１４へ移行する。

ステップＳ１４で、算出部２３は、割安値時間帯及び最安値時間帯で沸き上げるべき目標貯湯量Ｌｏを算出し、記憶部２２に記憶させる。目標貯湯量Ｌｏの算出方法は、例えば、以下のようにしてもよい。過去の給湯負荷に基づき、１日当たりに使用される給湯量の、過去１週間での最大値に基づいて目標貯湯量Ｌｏを算出してもよい。目標貯湯量Ｌｏの単位は、基準温度を０℃、湯の温度を４０℃に換算したときの体積として表してもよい。

ステップＳ１４からステップＳ１５へ移行する。ステップＳ１５で、算出部２３は、温度測定部２５から、貯湯タンク２の温度情報を受け取り、その情報をもとにタンク残湯量Ｌｑを算出し、記憶部２２に記憶させる。ここで、タンク残湯量Ｌｑの単位は、目標貯湯量Ｌｏと同じく、基準温度を０℃、湯の温度を４０℃に換算したときの体積として表してもよい。その場合、タンク残湯量Ｌｑは、次式で算出できる。
Ｌｑ＝Σ（タンク単位体積上端温度−タンク単位体積下端温度）×（タンク単位体積）／（４０℃−０℃）
なお、上記式は、貯湯タンク２の鉛直高さ方向に複数の温度取得装置を有することを想定している。Σは、温度取得装置の設置高さ毎を分割部とみなした単位体積の和をとることを表す。

ステップＳ１５からステップＳ１６へ移行する。ステップＳ１６で、算出部２３は、目標貯湯量Ｌｏとタンク残湯量Ｌｑとの差（Ｌｏ−Ｌｑ）を沸き上げるために要する時間を、記憶部２２から取得した沸上げ能力可能範囲の値のうち最大能力の値を用いて、最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎの値を求め、通電制御部２４に記憶させる。最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎは、所要加熱時間の例である。最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎは、次式で算出できる。
ｔｗｍｉｎ＝（Ｌｑ−Ｌｏ）／Ｑｍａｘ
ただし、Ｑｍａｘは、沸上げ能力可能範囲の値のうち最大能力の値である。

ステップＳ１６からステップＳ１７へ移行する。ステップＳ１７で、算出部２３は、割安値時間帯及び最安値時間帯における沸上げ温度Ｔｐを、タンク容量及び目標貯湯量Ｌｏに基づき算出し、記憶部２２に記憶させる。沸上げ温度Ｔｐは、次式で算出できる。
Ｔｐ＝Ｌｏ／タンク容量×（４０℃−０℃）＋０℃
上記式で、４０℃は目標貯湯量Ｌｏの湯温度基準である４０℃を意味し、０℃は目標貯湯量Ｌｏの水温度基準である０℃を意味する。

ステップＳ１７からステップＳ１８へ移行する。ステップＳ１８で、通電制御部２４は、ステップＳ１６で算出した最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎと、最安値時間帯の長さとを比較する。最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎが最安値時間帯の長さに比べて短い場合には、ステップＳ１８からステップＳ１９へ移行する。

本実施の形態では、最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎが最安値時間帯の長さに比べて短い場合、すなわち所要加熱時間が最安値時間帯内に収まる場合には、以下のようにして、最安値時間帯の終了時刻に、ヒートポンプユニット４の運転すなわち沸上げ運転が終了するように制御する。最安値時間帯の終了時刻から最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎだけ遡った時刻が、沸上げ運転の開始予定時刻として設定される。ステップＳ１９で、通電制御部２４は、現在時刻が沸上げ運転の開始予定時刻を過ぎたかどうかを判断する。現在時刻が沸上げ運転の開始予定時刻を過ぎるまでステップＳ１９の処理を繰り返す。現在時刻が沸上げ運転の開始予定時刻を過ぎた場合には、ステップＳ１９からステップＳ２０へ移行する。

ステップＳ２０で、ヒートポンプユニット４の運転すなわち沸上げ運転が開始される。ステップＳ２０からステップＳ２１へ移行する。ステップＳ２１で、通電制御部２４は、現在時刻が最安値時間帯の終了時刻を過ぎたかどうかを判断する。現在時刻が最安値時間帯の終了時刻を過ぎるまでステップＳ２１の処理を繰り返す。現在時刻が最安値時間帯の終了時刻を過ぎた場合には、ステップＳ２１からステップＳ２２へ移行する。ステップＳ２０で、ヒートポンプユニット４の運転すなわち沸上げ運転が終了される。

なお、ステップＳ２１で、通電制御部２４は、タンク残湯量Ｌｑが目標貯湯量Ｌｏに達したかどうかを判断し、タンク残湯量Ｌｑが目標貯湯量Ｌｏに達した場合にはステップＳ２２へ移行してもよい。また、ステップＳ２１で、通電制御部２４は、ヒートポンプユニット４の保護動作時であるかどうかを判断し、ヒートポンプユニット４の保護動作時である場合にはステップＳ２２へ移行してもよい。

本実施の形態であれば、以下の効果が得られる。目標貯湯量を確保するための沸上げ運転を最安値時間帯内で完了可能な場合に、最安値時間帯のみで沸上げ運転をすることにより、消費電力に対する電気料金が低くなり、低ランニングコスト運転を実現することができる。最安値時間帯の終了時刻に沸上げ運転を終了することで、沸上げ運転終了から割安値時間帯終了時までの貯湯タンク２内の湯の放熱を抑制することができる。このため、消費電力に対する電気料金が低くなり、低ランニングコスト運転を実現することができる。

実施の形態２．
次に、図５を参照して、実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分については説明を簡略化または省略する。実施の形態２の貯湯式給湯システム５０の機器構成は、図１及び図２に示す構成と同じであるので、説明を省略する。

図５は、実施の形態２の貯湯式給湯システム５０において実行される制御ルーチンのフローチャートである。図５のステップＳ１０からステップＳ１８までは、図４と同じであるので、説明を省略する。

最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎが最安値時間帯の長さに比べて短い場合には、図５のステップＳ１８からステップＳ３０へ移行する。算出部２３は、ステップＳ３０で、目標貯湯量Ｌｏとタンク残湯量Ｌｑとの差（Ｌｏ−Ｌｑ）を沸き上げるために要する時間を、記憶部２２から取得した沸上げ能力可能範囲の値のうち最小能力の値を用いて、最長沸上げ時間ｔｗｍａｘの値を求め、通電制御部２４に記憶させる。最長沸上げ時間ｔｗｍａｘは、所要加熱時間の例である。最長沸上げ時間ｔｗｍａｘは、次式で算出できる。
ｔｗｍａｘ＝（Ｌｑ−Ｌｏ）／Ｑｍｉｎ
ただし、Ｑｍｉｎは、沸上げ能力可能範囲の値のうち最小能力の値である。

ステップＳ３０からステップＳ３１へ移行する。ステップＳ３１で、通電制御部２４は、ステップＳ３０で算出した最長沸上げ時間ｔｗｍａｘと、最安値時間帯の長さとを比較する。最長沸上げ時間ｔｗｍａｘが最安値時間帯の長さに比べて短い場合には、ステップＳ３１からステップＳ３２へ移行する。

本実施の形態では、最長沸上げ時間ｔｗｍａｘが最安値時間帯の長さに比べて短い場合、すなわち所要加熱時間が最安値時間帯内に収まる場合には、以下のようにして、最安値時間帯の終了時刻に沸上げ運転が終了するように制御する。最安値時間帯の終了時刻から最長沸上げ時間ｔｗｍａｘだけ遡った時刻が、沸上げ運転の開始予定時刻として設定される。ステップＳ３２で、ヒートポンプユニット４の沸上げ能力が最小能力のＱｍｉｎに設定される。ステップＳ３２からステップＳ３４へ移行する。ステップＳ３４で、通電制御部２４は、現在時刻が沸上げ運転の開始予定時刻を過ぎたかどうかを判断する。現在時刻が沸上げ運転の開始予定時刻を過ぎるまでステップＳ３４の処理を繰り返す。現在時刻が沸上げ運転の開始予定時刻を過ぎた場合には、ステップＳ３４からステップＳ２０へ移行する。ステップＳ２０以降、沸上げ運転終了までの処理は、図４と同じであるので、説明を省略する。

一方、最長沸上げ時間ｔｗｍａｘが最安値時間帯の長さに比べて短くない場合には、ステップＳ３１からステップＳ３３へ移行する。この場合、本実施の形態では、所要加熱時間が最安値時間帯の長さに等しくなるように、沸上げ能力を調整する。すなわち、ステップＳ３３では、次式により必要な沸上げ能力Ｑが計算され、ヒートポンプユニット４の沸上げ能力が当該Ｑの値に設定される。
Ｑ＝（Ｌｏ−Ｌｑ）／（最安値時間帯の長さ）

ステップＳ３３からステップＳ３５へ移行する。ステップＳ３５で、通電制御部２４は、現在時刻が最安値時間帯の開始時刻を過ぎたかどうかを判断する。現在時刻が最安値時間帯の開始時刻を過ぎるまでステップＳ３５の処理を繰り返す。現在時刻が最安値時間帯の開始時刻を過ぎた場合には、ステップＳ３５からステップＳ２０へ移行する。ステップＳ２０以降、沸上げ運転終了までの処理は、図４と同じであるので、説明を省略する。

本実施の形態であれば、以下の効果が得られる。目標貯湯量を確保するための沸上げ運転を最安値時間帯内で開始及び終了可能である範囲において、なるべく沸上げ能力を低くすることができる。このため、消費電力が低くなり、ピークシフトに貢献できる。さらに、沸上げ能力を低くすることにより、ヒートポンプサイクルにおいては、ヒートポンプのエネルギー消費効率（ＣＯＰ＝Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）を高くすることができ、消費電力に対する電気料金が低くなり、さらに低いランニングコストの運転を実現できる。

実施の形態３．
次に、図６を参照して、実施の形態３について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分については説明を簡略化または省略する。実施の形態３の貯湯式給湯システム５０の機器構成は、図１及び図２に示す構成と同じであるので、説明を省略する。

図６は、実施の形態３の貯湯式給湯システム５０において実行される制御ルーチンのフローチャートである。図６のステップＳ１０からステップＳ２２までは、図４と同じであるので、説明を省略する。

本実施の形態では、最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎが最安値時間帯の長さに比べて短くない場合、すなわち所要加熱時間が最安値時間帯内に収まらない場合の制御について説明する。最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎが最安値時間帯の長さに比べて短くない場合には、図６のステップＳ１８からステップＳ４０へ移行する。

図３の例のように、最安値時間帯の後に続いて割安値時間帯が始まるものとする。ステップＳ４０で、算出部２３は、最安値時間帯の長さと、それに続く割安値時間帯の長さとの合計時間に比べて、最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎが短いかどうかを判断する。当該合計時間に比べて最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎが短い場合には、ステップＳ４０からステップＳ４１へ移行する。当該合計時間に比べて最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎが短くない場合には、ステップＳ４０からステップＳ４５へ移行する。

本実施の形態では、最安値時間帯の長さと、それに続く割安値時間帯の長さとの合計時間に比べて、最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎが短い場合には、最安値時間帯の開始時刻に沸上げ運転を開始し、沸上げ時間はｔｗｍｉｎとなるように制御し、最安値時間帯が終了しても沸上げ運転を停止せずに継続する。すなわち、以下のように制御する。

ステップＳ４１で、通電制御部２４は、現在時刻が最安値時間帯の開始時刻を過ぎたかどうかを判断する。現在時刻が最安値時間帯の開始時刻を過ぎるまでステップＳ４１の処理を繰り返す。現在時刻が最安値時間帯の開始時刻を過ぎた場合には、ステップＳ４１からステップＳ４２へ移行する。ステップＳ４２で、沸上げ運転が開始される。ステップＳ４２からステップＳ４３へ移行する。ステップＳ４３で、通電制御部２４は、沸上げ運転の開始からｔｗｍｉｎが経過したかどうかを判断する。沸上げ運転の開始からｔｗｍｉｎが経過するまでステップＳ４３の処理を繰り返す。沸上げ運転の開始からｔｗｍｉｎが経過した場合には、ステップＳ４３からステップＳ４４へ移行する。ステップＳ４４で、沸上げ運転が終了される。

なお、ステップＳ４３で、通電制御部２４は、タンク残湯量Ｌｑが目標貯湯量Ｌｏに達したかどうかを判断し、タンク残湯量Ｌｑが目標貯湯量Ｌｏに達した場合にはステップＳ４４へ移行してもよい。また、ステップＳ４３で、通電制御部２４は、ヒートポンプユニット４の保護動作時であるかどうかを判断し、ヒートポンプユニット４の保護動作時である場合にはステップＳ４４へ移行してもよい。

一方、最安値時間帯の長さと、それに続く割安値時間帯の長さとの合計時間に比べて、最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎが短くない場合には、本実施の形態では、最安値時間帯の開始時刻よりも前に沸上げ運転を開始し、沸上げ時間はｔｗｍｉｎとなるようにし、最安値時間帯が終了しても沸上げ運転を停止せずに継続し、割安値時間帯の終了時刻に沸上げ運転が終了するよう制御する。すなわち、以下のように制御する。

割安値時間帯の終了時刻から最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎだけ遡った時刻が、沸上げ運転の開始予定時刻として設定される。ステップＳ４５で、通電制御部２４は、現在時刻が沸上げ運転の開始予定時刻を過ぎたかどうかを判断する。現在時刻が沸上げ運転の開始予定時刻を過ぎるまでステップＳ４５の処理を繰り返す。現在時刻が沸上げ運転の開始予定時刻を過ぎた場合には、ステップＳ４５からステップＳ４６へ移行する。ステップＳ４６で、沸上げ運転が開始される。ステップＳ４６からステップＳ４７へ移行する。ステップＳ４７で、通電制御部２４は、沸上げ運転の開始からｔｗｍｉｎが経過したかどうかを判断する。沸上げ運転の開始からｔｗｍｉｎが経過するまでステップＳ４７の処理を繰り返す。沸上げ運転の開始からｔｗｍｉｎが経過した場合には、ステップＳ４７からステップＳ４８へ移行する。ステップＳ４８で、沸上げ運転が終了される。

なお、ステップＳ４７で、通電制御部２４は、タンク残湯量Ｌｑが目標貯湯量Ｌｏに達したかどうかを判断し、タンク残湯量Ｌｑが目標貯湯量Ｌｏに達した場合にはステップＳ４８へ移行してもよい。また、ステップＳ４７で、通電制御部２４は、ヒートポンプユニット４の保護動作時であるかどうかを判断し、ヒートポンプユニット４の保護動作時である場合にはステップＳ４８へ移行してもよい。

本実施の形態３であれば、以下の効果が得られる。最安値時間帯及び割安値時間帯において沸上げ運転を行う必要がある場合に、最安値時間帯を最大限に利用して沸上げ運転を実施できるので、消費電力に対する電気料金が低くなり、低ランニングコスト運転を実現することができる。最安値時間帯の終了時刻に沸上げ運転を一旦停止せず、目標貯湯量が確保されるまで沸上げ運転を継続する。このため、冷媒回路５の圧縮機９の発停回数を抑制することができ、ヒートポンプユニット４の寿命を長くできる。

実施の形態４．
次に、図７を参照して、実施の形態４について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分については説明を簡略化または省略する。実施の形態４の貯湯式給湯システム５０の機器構成は、図１及び図２に示す構成と同じであるので、説明を省略する。

図７は、実施の形態４の貯湯式給湯システム５０において実行される制御ルーチンのフローチャートである。図７のステップＳ１０からステップＳ２２までは、図４と同じであるので、説明を省略する。

本実施の形態では、最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎが最安値時間帯の長さに比べて短くない場合、すなわち所要加熱時間が最安値時間帯内に収まらない場合の制御について説明する。最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎが最安値時間帯の長さに比べて短くない場合には、図７のステップＳ１８からステップＳ５０へ移行する。

図３の例のように、最安値時間帯の後に続いて割安値時間帯が始まるものとする。ステップＳ５０で、算出部２３は、最安値時間帯の長さと、それに続く割安値時間帯の長さとの合計時間に比べて、最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎが短いかどうかを判断する。当該合計時間に比べて最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎが短い場合には、ステップＳ５０からステップＳ５１へ移行する。当該合計時間に比べて最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎが短くない場合には、ステップＳ５０からステップＳ４５へ移行する。図７のステップＳ４５からステップＳ４８までは、図６と同じであるので、説明を省略する。

本実施の形態では、最安値時間帯の長さと、それに続く割安値時間帯の長さとの合計時間に比べて、最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎが短い場合には、以下のようにする。沸上げ運転を、第一の沸上げ運転と第二の沸上げ運転とに時間的に分割して行う。最安値時間帯の開始時刻に第一の沸上げ運転を開始する。最安値時間帯の終了時刻に第一の沸上げ運転を終了する。その後、第二の沸上げ運転を開始する。割安値時間帯の終了時刻に第二の沸上げ運転が終了するよう制御する。具体的には、以下のように制御する。

ステップＳ５１で、通電制御部２４は、現在時刻が最安値時間帯の開始時刻を過ぎたかどうかを判断する。現在時刻が最安値時間帯の開始時刻を過ぎるまでステップＳ５１の処理を繰り返す。現在時刻が最安値時間帯の開始時刻を過ぎた場合には、ステップＳ５１からステップＳ５２へ移行する。ステップＳ５２で、第一の沸上げ運転が開始される。ステップＳ５２からステップＳ５３へ移行する。ステップＳ５３で、通電制御部２４は、現在時刻が最安値時間帯の終了時刻を過ぎたかどうかを判断する。現在時刻が最安値時間帯の終了時刻を過ぎるまでステップＳ５３の処理を繰り返す。現在時刻が最安値時間帯の終了時刻を過ぎた場合には、ステップＳ５３からステップＳ５４へ移行する。ステップＳ５４で、第一の沸上げ運転が終了される。

ステップＳ５４からステップＳ５５へ移行する。第二の沸上げ運転の所要時間は、最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎから最安値時間帯の長さを引いた時間である。第二の沸上げ運転の所要時間は、最安値時間帯の後の時間帯での必要加熱時間の例である。割安値時間帯の終了時刻から、第二の沸上げ運転の所要時間だけ遡った時刻が、第二の沸上げ運転の開始予定時刻として設定される。ステップＳ５５で、通電制御部２４は、現在時刻が第二の沸上げ運転の開始予定時刻を過ぎたかどうかを判断する。現在時刻が第二の沸上げ運転の開始予定時刻を過ぎるまでステップＳ５５の処理を繰り返す。現在時刻が第二の沸上げ運転の開始予定時刻を過ぎた場合には、ステップＳ５５からステップＳ５６へ移行する。ステップＳ５６で、第二の沸上げ運転が開始される。ステップＳ５６からステップＳ５７へ移行する。ステップＳ５７で、通電制御部２４は、第一の沸上げ運転の運転時間と第二の沸上げ運転の運転時間とを合計した総沸上げ時間がｔｗｍｉｎに達したかどうかを判断する。総沸上げ時間がｔｗｍｉｎに達するまでステップＳ５７の処理を繰り返す。総沸上げ時間がｔｗｍｉｎに達した場合には、ステップＳ５７からステップＳ５８へ移行する。ステップＳ５８で、第二の沸上げ運転が終了される。

なお、ステップＳ５７で、通電制御部２４は、タンク残湯量Ｌｑが目標貯湯量Ｌｏに達したかどうかを判断し、タンク残湯量Ｌｑが目標貯湯量Ｌｏに達した場合にはステップＳ５８へ移行してもよい。また、ステップＳ５７で、通電制御部２４は、ヒートポンプユニット４の保護動作時であるかどうかを判断し、ヒートポンプユニット４の保護動作時である場合にはステップＳ５８へ移行してもよい。

本実施の形態４であれば、以下の効果が得られる。最安値時間帯を最大限に利用して沸上げ運転を実施できる。また、最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎが最安値時間帯の長さより長く、かつ、最安値時間帯の長さとその次の割安値時間帯の長さとの合計時間より短い場合に、最安値時間帯の終了時刻に第一の沸上げ運転を停止し、その後、最安値時間帯の後の割安値時間帯の終了時刻までに目標貯湯量を確保するように第二の沸上げ運転を行うことで、以下の効果が得られる。割安値時間帯で貯湯タンク２に蓄積した湯が放熱する時間を短くできるので、放熱による熱量のロス（以下、「放熱ロス」と称する）を少なくできる。これらのことから、本実施の形態によれば、低ランニングコスト運転を実現することができる。

上述したように、本実施の形態４では、最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎが最安値時間帯の長さより長く、かつ、最安値時間帯の長さとその次の割安値時間帯の長さとの合計時間より短い場合には、最安値時間帯の終了時刻に沸上げ運転（第一の沸上げ運転）を一旦停止し、その後、最安値時間帯の後の割安値時間帯の終了時刻までに目標貯湯量を確保するように再び沸上げ運転（第二の沸上げ運転）を行う。以下の説明では、この制御方法を「実施の形態４の制御方法」と称する。

一方、前述した実施の形態３では、最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎが最安値時間帯の長さより長く、かつ、最安値時間帯の長さとその次の割安値時間帯の長さとの合計時間より短い場合には、最安値時間帯が終了しても目標貯湯量が確保されるまで沸上げ運転を停止せずに継続する。以下の説明では、この制御方法を「実施の形態３の制御方法」と称する。

実施の形態３の制御方法と、実施の形態４の制御方法とを、条件に応じて選択するようにしてもよい。その例を以下に説明する。

＜例１＞ 算出部２３は、最安値時間帯の後の割安値時間帯での必要加熱時間を計算する。例えば、最短沸上げ時間ｔｗｍｉｎから最安値時間帯の長さを引いた時間を、必要加熱時間として算出する。通電制御部２４は、割安値時間帯での必要加熱時間が基準値に比べて短い場合には実施の形態４の制御方法を選択し、そうでない場合には実施の形態３の制御方法を選択する。

割安値時間帯での必要加熱時間が基準値に比べて短い場合には、実施の形態３の制御方法にすると、沸上げ運転の完了から割安値時間帯の終了時刻までの時間が長いので、その間の放熱ロスが大きくなる。このため、割安値時間帯での必要加熱時間が基準値に比べて短い場合には、実施の形態４の制御方法を選択することで、割安値時間帯での放熱ロスを抑制することが有利になる。

これに対し、割安値時間帯での必要加熱時間が基準値に比べて長い場合には、実施の形態３の制御方法にしても、沸上げ運転の完了から割安値時間帯の終了時刻までの時間が短いので、その間の放熱ロスは小さい。ヒートポンプユニット４の発停時には、定常運転時に比較して、消費電力が高くなる。実施の形態４の制御方法は、実施の形態３の制御方法に比べて、ヒートポンプユニット４の発停が１回多くなるので、その分の電力消費が発生する。したがって、割安値時間帯での必要加熱時間が基準値に比べて長い場合には、実施の形態３の制御方法を選択することで、ヒートポンプユニット４の発停を抑制することが有利になる。

ここで、上記必要加熱時間に対する基準値の具体的な考え方について説明する。ヒートポンプユニット４の運転が、運転を継続して安定となった時点（目安として、起動から１時間以上経過し、消費電力及び加熱能力の時間変動が±１％未満となった時点）を定常状態とし、この定常状態のヒートポンプのエネルギー消費効率をＣｓｔｄとする。このＣｓｔｄの値は、ヒートポンプユニット４の起動運転時のエネルギー消費効率よりも高い数値であることが知られている。昨今のヒートポンプ式給湯機のＣｓｔｄは４程度である。次に、起動時点からある定常状態時点までの積算の消費電力量をＷ、加熱熱量をＱとし、単位はＭＪ（メガジュール）とする。起動運転含めたヒートポンプユニット４の運転のエネルギー消費効率がＣｓｔｄである理想状態を仮定した場合、起動時点からある定常状態時点までの理想消費電力量は、Ｑ／Ｃｓｔｄと表され、この値とＷの値との差が、消費電力量ロスと定義する。この値は、圧縮機９、膨張弁１１を含めた冷媒回路５の運転方法のほか、入水温度、出湯温度、外気温度、水流量、ファン風量、冷媒回路５内の冷媒量、圧縮機９の寸法等さまざまな要因で変動するものであり、およそ０．１〜０．４ＭＪ程度である。

貯湯タンク２からの放熱量は、外気温度、外気風量、貯湯タンク２の保温材料、保温方法、貯湯温度、貯湯量等のさまざまな要因で変動するものであり、およそマイナス０．２〜０．８℃／ｈｒ程度である。例えば、貯湯タンク２に８５℃の湯が３００Ｌ貯湯されており、放熱特性が０．６℃／ｈｒであるとすると、１時間では０．７５ＭＪ程度である。

上記の消費電力量ロス及び貯湯タンク放熱量を考慮し、上記必要加熱時間に対する基準値を算出する。例えば、消費電力量ロスを０．３ＭＪ、貯湯タンク放熱量を０．７５ＭＪ／ｈｒの固定値を想定し、最安値時間帯の後の割安値時間帯の長さをｔｌ［ｈｒ］とする。ヒートポンプユニット４の発停による消費電力ロスと、貯湯タンク放熱によるロスとがバランスする時間は、ｔｌ−０．３／０．７５［ｈｒ］と表される。この時間を、上記必要加熱時間に対する基準値としてもよい。

なお、先述のように、消費電力量ロス及び貯湯タンク放熱量は、さまざまな外乱によって変動する。上記必要加熱時間に対する基準値を、これらの外乱の関数として表現することも可能である。

＜例２＞ 制御装置２０は、ヒートポンプユニット４の運転から停止に至る運転回数（以下、「沸上げ運転回数」と称する）をカウントする機能を有する。通電制御部２４は、カウントされた沸上げ運転回数が基準値を超えている場合には実施の形態３の制御方法を選択し、そうでない場合には実施の形態４の制御方法を選択する。

貯湯式給湯システム５０の沸上げ運転には、圧縮機９の運転が必要である。圧縮機９を１回運転する毎に、圧縮機９は高圧と低圧のストレスを受ける。このストレスの回数が、圧縮機９のシェル構造の疲労強度に影響を与える大きなパラメータである。疲労強度を保つためには、沸上げ運転回数を少なくすることが効果的である。実施の形態３の制御方法と比較し、実施の形態４の制御方法では、沸上げ運転回数が１回増えてしまう。貯湯式給湯システム５０の設置後の総沸上げ運転回数が多い場合には、沸上げ運転回数を抑制するために実施の形態３の制御方法を選択してもよい。一方、貯湯式給湯システム５０の設置後の総沸上げ運転回数が少ない場合には、貯湯タンク２内の湯の放熱を抑制することを優先し、実施の形態４の制御方法を選択してもよい。

あるいは、以下のようにしてもよい。例として、ヒートポンプユニット４の生涯沸上げ運転回数として、１日の回数４回・設計寿命１５年を想定した２１９００回と設定されているケースを想定する。最安値時間帯での沸上げ運転の時点から過去２４時間以内の沸上げ運転回数が４回以上のときには、沸上げ運転回数を抑制するために実施の形態３の制御方法を選択する。最安値時間帯での沸上げ運転の時点から過去２４時間以内の沸上げ運転回数が４回未満のときには、貯湯タンク２内の湯の放熱を抑制することを優先し、実施の形態４の制御方法を選択する。

または、以下のようにしてもよい。貯湯式給湯システム５０の設置後の総沸上げ運転回数をカウントしており、通算の沸上げ運転回数が２１９００回を超えないように、２１９００回より低い所定回数が基準値として設定されているものとする。この場合に、カウントされた総沸上げ運転回数が所定回数に達するまでは、貯湯タンク２内の湯の放熱を抑制することを優先し、実施の形態４の制御方法を選択する。カウントされた総沸上げ運転回数が所定回数を超過した場合には、沸上げ運転回数を抑制するために、実施の形態３の制御方法を選択する。

実施の形態５．
次に、図８を参照して、実施の形態５について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分については説明を簡略化または省略する。実施の形態５の貯湯式給湯システム５０の機器構成は、図１及び図２に示す構成と同じであるので、説明を省略する。

図８は、実施の形態５の貯湯式給湯システム５０が備えるリモコン６１の外観図である。図８に示すように、本実施の形態５におけるリモコン６１は、表示部８１、沸上げ状況ボタン７１、ふろ自動ボタン７２、設定温度上変更ボタン７３Ａ、設定温度下変更ボタン７３Ｂ、能力上変更ボタン７４Ａ、能力下変更ボタン７４Ｂ、決定ボタン７５、強制沸上げボタン７６、及び、沸上げ休止ボタン７７を備える。

ユーザーは、リモコン６１に備えられた上記のようなボタンを押下することができる。リモコン６１は、これらのボタンを用いて、貯湯式給湯システム５０に対するユーザー操作を受け付けることができる。本実施の形態の貯湯式給湯システム５０は、リモコン６１に対するユーザー操作に応じて、以下のように動作する。

沸上げ状況ボタン７１が押下された場合には、現在の電力料金単価の情報と、現在のヒートポンプユニット４の運転状況とを表示部８１に表示する。ふろ自動ボタン７２が押下された場合には、貯湯式給湯システム５０に接続された浴槽（図示省略）にお湯を張ったり、浴槽湯の水位が減少したら足し湯をしたり、浴槽湯の温度が冷めたら追焚きしたりするふろ自動設定を開始する。設定温度上変更ボタン７３Ａが押下された場合には、貯湯式給湯システム５０から給湯する場合の給湯設定温度を上げる。設定温度下変更ボタン７３Ｂが押下された場合には、貯湯式給湯システム５０から給湯する場合の給湯設定温度を下げる。能力上変更ボタン７４Ａが押下された場合には、ヒートポンプユニット４の沸上げ能力の設定値を上げる。能力上変更ボタン７４Ａまたは能力下変更ボタン７４Ｂが押下された場合には、ヒートポンプユニット４の沸上げ能力の設定値を下げる。決定ボタン７５は、表示部８１で表示されるさまざまな選択状態に対してユーザーが決定したい場合に押下するものである。強制沸上げボタン７６が押下された場合には、貯湯式給湯システム５０が強制的に沸上げ運転を開始する。沸上げ休止ボタン７７が押下された場合には、ヒートポンプユニット４による沸上げ運転中の場合であっても沸上げ運転を停止し、沸上げ運転を休止する。旅行等の不在で数日間お湯の使用が見込まれない場合には、ユーザーは、沸上げ停止日数ボタン７８を押下することで、ヒートポンプユニット４による沸上げ運転を停止させる日数を選択できる。

制御装置２０は、過去の貯湯式給湯システム５０の給湯負荷等を学習することにより、例えば、給湯使用量の多いユーザーに対しては沸上げ運転の目標貯湯量を多めにすることにより湯切れを回避する設定とし、給湯使用量の少ないユーザーに対しては沸上げ運転の目標貯湯量を少なめすることにより、貯湯タンク２の放熱を抑制し、より消費電力量を少なくする運転を行うことができる。

貯湯式給湯システム５０が、給湯使用量の多いユーザーに使用された場合、湯切れを回避するために電力単価の高い時間帯にも、制御装置２０は、沸上げ運転が必要と判断し、沸上げ運転を開始することがある。ユーザーの外出等により、その日はその時刻以降には湯の使用が見込まれないとあらかじめ分かっているときには、貯湯式給湯システム５０の学習による電力単価の高い時間帯に対する沸上げ運転は不要である。そのような不要な沸上げ運転を実施した場合は、ランニングコストが高くなる。本実施の形態であれば、そのような場合には、リモコン６１の沸上げ休止ボタン７７をユーザーが押下することで、学習に基づく沸上げ運転を休止することができる。このため、不要な沸上げ運転の実施を容易な操作で回避できる。

リモコン６１の沸上げ休止ボタン７７が押下された場合には、その操作時点での電力料金単価よりも安い電力料金単価の時間帯になるまで、ヒートポンプユニット４による沸上げ運転が強制的に休止される。沸上げ休止ボタン７７の操作時点での電力料金単価よりも安い電力料金単価の時間帯になった場合には、強制的な沸上げ運転の休止が解除され、通常の制御に復帰する。したがって、最安値時間帯の開始時刻になった場合には、沸上げ運転が許可されるので、翌日に使用する分の貯湯量を確保するための沸上げ運転を低ランニングコストで実施できる。なお、最安値時間帯における沸上げ休止ボタン７７の操作は無効にしてもよい。

実施の形態６．
次に、図９を参照して、実施の形態６について説明するが、上述した実施の形態との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分については説明を簡略化または省略する。実施の形態６の貯湯式給湯システム５０の機器構成は、図１及び図２に示す構成と同じであるので、説明を省略する。また、実施の形態６におけるリモコン６１の外観構成は、図８に示す構成と同じであるので、説明を省略する。

図９は、実施の形態６の貯湯式給湯システム５０が備えるリモコン６１の表示部８１に表示可能な画面の例を示す図である。図９中の上側の画面は、第一の沸上げ状況表示９１Ａを示す。図９中の下側の画面は、第二の沸上げ状況表示９１Ｂを示す。本実施の形態の貯湯式給湯システム５０は、リモコン６１に対するユーザー操作に応じて、以下のように動作する。

リモコン６１の沸上げ状況ボタン７１が押下された場合には、表示部８１は、第一の沸上げ状況表示９１Ａを表示する。第一の沸上げ状況表示９１Ａは、時刻−電力料金単価グラフ８２と、現在の電力料金単価（割高値時間帯）８３Ａと、現在の電力料金単価（割安値時間帯）８３Ｂと、現在の電力料金単価（最安値時間帯）８３Ｃとを含む表示である。第一の沸上げ状況表示９１Ａによれば、これらの情報をユーザーに報知できる。

実施の形態１でも説明したように、これらの情報、すなわち電力料金体系情報は、ユーザーがリモコン６１に入力操作を行うことで設定されるものであってもよいし、図２に示す外部ネットワーク６３からシステムコントローラ６２を経由して取得されるものでもよい。

時刻−電力料金単価グラフ８２に、ヒートポンプユニット４の運転実績を帯状の領域で表現してもよい。この帯状領域の面積がランニングコストを示すため、ユーザーは容易にランニングコストを把握することができる。さらに、割高値時間帯と割安値時間帯と最安値時間帯の帯状領域を、色の濃淡、または異なる色にすることで、視覚的に容易に区別できるものであってもよい。または、ヒートポンプユニット４の運転時間を数値で表現するものであってもよい。

リモコン６１の沸上げ状況ボタン７１を再度押下された場合には、リモコンの表示部８１は、第一の沸上げ状況表示９１Ａから第二の沸上げ状況表示９１Ｂへ表示を切り替える。第二の沸上げ状況表示９１Ｂは、日にち−電気料金グラフ８４と、昨日の電気料金８５Ａと、先週の電気料金８５Ｂと、先月の電気料金８５Ｃと、昨日の消費電力量８６Ａと、先週の消費電力量８６Ｂと、先月の消費電力量８６Ｃとを含む表示である。第二の沸上げ状況表示９１Ｂによれば、これらの情報をユーザーに報知できる。先週の電気料金８５Ｂ、先月の電気料金８５Ｃ、先週の消費電力量８６Ｂ、先月の消費電力量８６Ｃについては、累積値として表示してもよいし、１日当たりの平均値として表示してもよい。

第二の沸上げ状況表示９１Ｂを見ることで、ユーザーは、給湯の使用状況と、それによる電気料金、消費電力量を容易に把握することが可能である。さらに、日にち−電気料金グラフ８４は、沸上げ運転を行った時間帯により、割高値時間帯と割安値時間帯と最安値時間帯とを、色の濃淡、または異なる色にすることで、視覚的に容易に区別できるものであってもよい。

本実施の形態６では、ユーザーに沸上げ状況などを報知する報知手段としてリモコン６１を用いる例について説明したが、システムコントローラ６２と有線または無線で通信可能に接続された端末装置６６Ａによって同様の情報を報知するようにしてもよいし、外部ネットワーク６３で接続された端末装置６６Ｂによって同様の情報を報知するようにしてもよい。

図１０は、実施の形態１から６の貯湯式給湯システム５０が備える制御装置２０のハードウェア構成の例を示す図である。制御装置２０の各機能は、処理回路により実現される。図１０に示す例では、制御装置２０の処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ２０１と少なくとも１つのメモリ２０２とを備える。処理回路が少なくとも１つのプロセッサ２０１と少なくとも１つのメモリ２０２とを備える場合、制御装置２０の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、少なくとも１つのメモリ２０２に格納される。少なくとも１つのプロセッサ２０１は、少なくとも１つのメモリ２０２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置２０の各機能を実現する。少なくとも１つのプロセッサ２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）ともいう。例えば、少なくとも１つのメモリ２０２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等である。

図１１は、実施の形態１から６の貯湯式給湯システム５０が備える制御装置２０のハードウェア構成の他の例を示す図である。図１１に示す例では、制御装置２０の処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェア２０３を備える。処理回路が少なくとも１つの専用のハードウェア２０３を備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものである。制御装置２０の各部の機能がそれぞれ処理回路で実現されても良い。また、制御装置２０の各部の機能がまとめて処理回路で実現されても良い。

また、制御装置２０の各機能について、一部を専用のハードウェア２０３で実現し、他の一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。処理回路は、ハードウェア２０３、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、制御装置２０の各機能を実現しても良い。

また、単一の制御装置により貯湯式給湯システム５０の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貯湯式給湯システム５０の動作を制御する構成にしても良い。

１ 貯湯ユニット、 ２ 貯湯タンク、 ３Ａ ヒートポンプ往き管、 ３Ｂ ヒートポンプ戻り管、 ４ ヒートポンプユニット、 ５ 冷媒回路、 ６ 循環ポンプ、 ７ ファン、 ８ 蒸発器、 ９ 圧縮機、 １０ 給湯用熱交換器、 １１ 膨張弁、 １２ 内部熱交換器、 ２０ 制御装置、 ２１ 情報入力部、 ２２ 記憶部、 ２３ 算出部、 ２４ 通電制御部、 ２５ 温度測定部、 ３１ 第一時間帯、 ３２Ａ 第二時間帯、 ３２Ｂ 第四時間帯、 ３３ 第三時間帯、 ５０ 貯湯式給湯システム、 ６１ リモコン、 ６２ システムコントローラ、 ６３ 外部ネットワーク、 ６４ 電力料金体系情報提供部、 ６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ 電気機器、 ６６Ａ，６６Ｂ 端末装置、 ７１ 沸上げ状況ボタン、 ７２ ふろ自動ボタン、 ７３Ａ 設定温度上変更ボタン、 ７３Ｂ 設定温度下変更ボタン、 ７４Ａ 能力上変更ボタン、 ７４Ｂ 能力下変更ボタン、 ７５ 決定ボタン、 ７６ 強制沸上げボタン、 ７７ 沸上げ休止ボタン、 ７８ 停止日数ボタン、 ８１ 表示部、 ８２ 電気料金単価グラフ、 ８３Ａ，８３Ｂ，８３Ｃ 現在の電力料金単価、 ８４ 時刻−電気料金グラフ、 ８５Ａ 昨日の電気料金、 ８５Ｂ 先週の電気料金、 ８５Ｃ 先月の電気料金、 ８６Ａ 昨日の消費電力量、 ８６Ｂ 先週の消費電力量、 ８６Ｃ 先月の消費電力量、 ９１Ａ 第一の沸上げ状況表示、 ９１Ｂ 第二の沸上げ状況表示、 ２０１ プロセッサ、 ２０２ メモリ、 ２０３ ハードウェア

Claims (8)

1. 水を加熱する加熱手段と、
   前記加熱手段で加熱された湯を貯える貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクに貯えることが要求される目標貯湯量に基づいて加熱手段を制御する制御手段と、
   ２４時間を複数の時間帯に分けた時間帯毎に電力料金単価が切り換わる電力料金体系において電力料金単価が３段階以上の段階に分かれている場合に最安値時間帯の開始時刻及び終了時刻の情報を取得する手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   前記加熱手段の加熱能力と前記目標貯湯量とに基づいて前記加熱手段の所要加熱時間を計算し、
   前記所要加熱時間が前記最安値時間帯内に収まる場合には、前記最安値時間帯の終了時刻に前記加熱手段の運転が終了するように前記加熱手段の運転を行い、
   前記所要加熱時間が前記最安値時間帯内に収まらない場合には、
   （１）前記最安値時間帯の開始時刻に前記加熱手段の運転を開始し、前記最安値時間帯の終了時刻に前記加熱手段の運転を一旦停止し、前記最安値時間帯の後の時間帯の終了時刻までに前記目標貯湯量が確保されるように前記加熱手段の運転を再び行う、
   または、
   （２）前記最安値時間帯の開始時刻またはそれより前に前記加熱手段の運転を開始し、前記最安値時間帯が終了しても前記目標貯湯量が確保されるまで前記加熱手段の運転を停止させず継続する、
   ように構成されており、
   前記所要加熱時間が前記最安値時間帯内に収まらない場合において、前記制御手段は、前記最安値時間帯の後の時間帯での必要加熱時間を計算し、前記必要加熱時間が基準値に比べて短い場合には前記（１）を行い、そうでない場合には前記（２）を行う貯湯式給湯システム。
2. 水を加熱する加熱手段と、
   前記加熱手段で加熱された湯を貯える貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクに貯えることが要求される目標貯湯量に基づいて加熱手段を制御する制御手段と、
   ２４時間を複数の時間帯に分けた時間帯毎に電力料金単価が切り換わる電力料金体系において電力料金単価が３段階以上の段階に分かれている場合に最安値時間帯の開始時刻及び終了時刻の情報を取得する手段と、
   前記加熱手段の運転から停止に至る運転回数をカウントする手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   前記加熱手段の加熱能力と前記目標貯湯量とに基づいて前記加熱手段の所要加熱時間を計算し、
   前記所要加熱時間が前記最安値時間帯内に収まる場合には、前記最安値時間帯の終了時刻に前記加熱手段の運転が終了するように前記加熱手段の運転を行い、
   前記所要加熱時間が前記最安値時間帯内に収まらない場合には、
   （１）前記最安値時間帯の開始時刻に前記加熱手段の運転を開始し、前記最安値時間帯の終了時刻に前記加熱手段の運転を一旦停止し、前記最安値時間帯の後の時間帯の終了時刻までに前記目標貯湯量が確保されるように前記加熱手段の運転を再び行う、
   または、
   （２）前記最安値時間帯の開始時刻またはそれより前に前記加熱手段の運転を開始し、前記最安値時間帯が終了しても前記目標貯湯量が確保されるまで前記加熱手段の運転を停止させず継続する、
   ように構成されており、
   前記所要加熱時間が前記最安値時間帯内に収まらない場合において、前記制御手段は、前記カウントされた運転回数が基準値に比べて多い場合には前記（２）を行い、そうでない場合には前記（１）を行う貯湯式給湯システム。
3. 水を加熱する加熱手段と、
   前記加熱手段で加熱された湯を貯える貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクに貯えることが要求される目標貯湯量に基づいて加熱手段を制御する制御手段と、
   ２４時間を複数の時間帯に分けた時間帯毎に電力料金単価が切り換わる電力料金体系において電力料金単価が３段階以上の段階に分かれている場合に最安値時間帯の開始時刻及び終了時刻の情報を取得する手段と、
   前記加熱手段の運転を休止させるユーザー操作を受け付ける手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   前記加熱手段の加熱能力と前記目標貯湯量とに基づいて前記加熱手段の所要加熱時間を計算し、
   前記所要加熱時間が前記最安値時間帯内に収まる場合には、前記最安値時間帯の終了時刻に前記加熱手段の運転が終了するように前記加熱手段の運転を行い、
   前記所要加熱時間が前記最安値時間帯内に収まらない場合には、
   （１）前記最安値時間帯の開始時刻に前記加熱手段の運転を開始し、前記最安値時間帯の終了時刻に前記加熱手段の運転を一旦停止し、前記最安値時間帯の後の時間帯の終了時刻までに前記目標貯湯量が確保されるように前記加熱手段の運転を再び行う、
   または、
   （２）前記最安値時間帯の開始時刻またはそれより前に前記加熱手段の運転を開始し、前記最安値時間帯が終了しても前記目標貯湯量が確保されるまで前記加熱手段の運転を停止させず継続する、
   ように構成されており、
   前記加熱手段の運転を休止させるユーザー操作が行われた場合に、前記制御手段は、当該ユーザー操作の時点での電力料金単価よりも安い電力料金単価の時間帯になるまで、前記加熱手段の運転を強制的に休止する貯湯式給湯システム。
4. 水を加熱する加熱手段と、
   前記加熱手段で加熱された湯を貯える貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクに貯えることが要求される目標貯湯量に基づいて加熱手段を制御する制御手段と、
   ２４時間を複数の時間帯に分けた時間帯毎に電力料金単価が切り換わる電力料金体系において電力料金単価が３段階以上の段階に分かれている場合に最安値時間帯の開始時刻及び終了時刻の情報を取得する手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   前記加熱手段の加熱能力と前記目標貯湯量とに基づいて前記加熱手段の所要加熱時間を計算し、
   前記所要加熱時間が前記最安値時間帯内に収まる場合には、前記最安値時間帯の終了時刻に前記加熱手段の運転が終了するように前記加熱手段の運転を行い、
   前記所要加熱時間が前記最安値時間帯内に収まらない場合には、前記最安値時間帯の開始時刻に前記加熱手段の運転を開始し、前記最安値時間帯の終了時刻に前記加熱手段の運転を一旦停止し、前記最安値時間帯の後の時間帯の終了時刻までに前記目標貯湯量が確保されるように前記加熱手段の運転を再び行うことが可能である貯湯式給湯システム。
5. 前記制御手段は、前記所要加熱時間が前記最安値時間帯の長さより短い場合に、前記所要加熱時間が前記最安値時間帯の長さ以下になる範囲で、前記加熱手段の加熱能力を低くして前記加熱手段の運転を行う請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の貯湯式給湯システム。
6. 前記加熱手段の加熱能力を最小として計算した前記所要加熱時間が前記最安値時間帯の長さより短い場合に、前記制御手段は、前記最安値時間帯の終了時刻に前記加熱手段の運転が終了するように前記加熱手段の運転開始時刻を制御する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の貯湯式給湯システム。
7. 電力料金単価の情報と、前記加熱手段の運転状況とを報知可能な手段を備える請求項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. 前記最安値時間帯と、その次に電力料金単価が安い割安値時間帯との合計時間が１２時間以下である請求項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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