JP6890014B2 - 給湯システム - Google Patents

Description

本明細書に開示する技術は、給湯システムに関する。

特許文献１に開示されている給湯システムは、貯湯タンクと、沸き上げ運転によって貯湯タンク内の水を沸き上げて再び貯湯タンク内に貯湯するヒートポンプと、貯湯タンク内に貯湯されている湯量を検出する貯湯量検出装置と、制御装置を備えている。この給湯システムでは、ユーザーが湯を使用すると貯湯タンク内に貯湯されている湯が貯湯タンクから出湯される。貯湯タンクから湯が出湯されると貯湯タンク内の湯量が減少する。制御装置は、貯湯量検出装置が検出する貯湯タンク内の湯量が所定の下限レベル以下になるとヒートポンプによる沸き上げ運転を開始する。

特開２０１６−１９１４８６号公報

特許文献１の給湯システムでは、制御装置が沸き上げ運転を開始する基準となる所定の下限レベルの湯量が予め定められており、この下限レベルの湯量は、貯湯タンク内に貯湯されている湯が極めて少なくなったときの湯量である。このような構成では、制御装置が沸き上げ運転を開始したとしても、そのときには既に貯湯タンク内に貯湯されている湯量が極めて少なくなっているので、出湯のための湯が足りなくなってしまうおそれがある。すなわち、貯湯タンク内に貯湯されている湯量に対して沸き上げ運転を開始するタイミングが遅くなり、出湯のための湯が足りなくなってしまうおそれがある。そうすると、別途のガス熱源機によって水を加熱して出湯しなければならない場合がある。ガス熱源機によって水を加熱すると、ヒートポンプによって水を沸き上げる場合よりもコストが高くなるおそれがある。また、ヒートポンプによって水を沸き上げる場合よりもエネルギー効率が悪くなる。そこで本明細書は、貯湯タンクから出湯するための湯が足りなくなることを防ぐことができる技術を提供する。

本明細書に開示する給湯システムは、貯湯タンクと、沸き上げ運転によって前記貯湯タンク内の水を沸き上げて再び前記貯湯タンク内に貯湯するヒートポンプと、前記貯湯タンク内に貯湯されている湯量を検出する貯湯量検出装置と、前記貯湯タンクから出湯される湯量を検出する出湯量検出装置と、制御装置を備えている。前記制御装置は、過去に前記貯湯タンクから出湯された湯量に基づいて本日中に前記貯湯タンクから出湯されると予測される全湯量である予測全出湯量を算出し、前記出湯量検出装置が検出した出湯量に基づいて本日中に既に前記貯湯タンクから出湯された湯量である既出湯量を算出し、前記予測全出湯量と前記既出湯量に基づいて本日中の今後に前記貯湯タンクから出湯されると予測される湯量である予測残り出湯量を算出し、前記貯湯量検出装置が検出する前記貯湯タンク内の湯量が前記予測残り出湯量より少ない湯量であって前記予測残り出湯量に応じた湯量まで減少すると前記ヒートポンプによる沸き上げ運転を開始し、前記貯湯量検出装置が検出する前記貯湯タンク内の湯量が前記予測残り出湯量より多い湯量であって前記予測残り出湯量に応じた湯量まで増加すると前記ヒートポンプによる沸き上げ運転を終了し、前記貯湯タンク内の湯が前記貯湯タンクから出湯されている間には前記ヒートポンプによる沸き上げ運転を終了せずに継続する。

このような構成によれば、貯湯タンク内の湯量が予測残り出湯量に応じた湯量まで減少すると制御装置がヒートポンプによる沸き上げ運転を開始するので、貯湯タンク内の湯量が減少し過ぎる前に沸き上げ運転を開始することができ、貯湯タンク内の湯量を予測残り出湯量に応じた湯量に維持することができる。これによって、本日中の予測残り出湯量に対して貯湯タンク内の湯量が減少し過ぎることがないので、貯湯タンクから出湯するための湯が足りなくなることを防ぐことができる。なお、出湯量検出装置は、貯湯タンクから出湯される湯量を直接的または間接的に検出することができる。例えば、貯湯タンクから出湯される湯量を、出湯経路を流れる湯量から直接的に検出してもよいし、給湯箇所に供給される湯量から間接的に検出してもよい。また、上記のような構成によれば、貯湯タンク内の湯量が予測残り出湯量に応じた湯量まで増加すると制御装置がヒートポンプによる沸き上げ運転を終了するので、貯湯タンク内の湯量が増加し過ぎる前に沸き上げ運転を終了することができ、貯湯タンク内の湯量を予測残り出湯量に応じた湯量に維持することができる。これによって、本日中の予測残り出湯量に対して貯湯タンク内の水を沸き上げ過ぎることを防ぐことができる。そのため、余分に蓄熱することを防ぐことができ、エネルギー効率を高めることができる。貯湯タンク内の湯が貯湯タンクから出湯されている間には貯湯タンク内の湯量が減少する。上記の構成によれば、貯湯タンクから出湯されている間には制御装置が沸き上げ運転を継続するので、貯湯タンク内の湯量が減少したとしても沸き上げ運転によってそれを補うことができるので、貯湯タンクから出湯するための湯が足りなくなることを防ぐことができる。また、貯湯タンク内の湯が貯湯タンクから出湯されている間には貯湯タンク内の湯量が減少するので、仮に沸き上げ運転を終了したとしても、その後に貯湯タンク内の湯量が予測残り出湯量に応じた湯量まで減少して、制御装置が沸き上げ運転を開始することがある。そのため、いずれ沸き上げ運転を開始するのであるから、沸き上げ運転を終了せずに継続しておくことが有効である。これによって、ヒートポンプの発停に伴うエネルギー効率の低下を防ぐことができる。

上記の給湯システムにおいて、前記貯湯量検出装置は、前記貯湯タンク内に貯湯されている湯量を特定するための複数の温度検出装置を備えており、各前記温度検出装置の検出温度に基づいて前記貯湯タンク内に貯湯されている湯量を検出可能であってもよい。前記制御装置は、前記予測残り出湯量より少ない湯量を特定するための複数の前記温度検出装置のうちで前記予測残り出湯量に最も近い湯量を特定するための前記温度検出装置の検出温度が所定の基準温度以上から基準温度未満に変化すると前記ヒートポンプによる沸き上げ運転を開始してもよい。

このような構成によれば、予測残り出湯量に最も近い湯量を特定するための温度検出装置の検出温度に基づいて沸き上げ運転を開始するので、貯湯タンク内の湯量が減少し過ぎることがなく、貯湯タンク内の湯量を予測残り出湯量に近い湯量に維持することができる。

また、上記の給湯システムにおいて、前記貯湯量検出装置は、前記貯湯タンク内に貯湯されている湯量を特定するための複数の前記温度検出装置を備えており、各前記温度検出装置の検出温度に基づいて前記貯湯タンク内に貯湯されている湯量を検出可能であってもよい。前記制御装置は、前記予測残り出湯量より多い湯量を特定するための複数の前記温度検出装置のうちで前記予測残り出湯量に最も近い湯量を特定するための前記温度検出装置の検出温度が所定の基準温度未満から基準温度以上に変化すると前記ヒートポンプによる沸き上げ運転を終了してもよい。

このような構成によれば、予測残り出湯量に最も近い湯量を特定するための温度検出装置の検出温度に基づいて沸き上げ運転を終了するので、貯湯タンク内の湯量が増加し過ぎることがなく、貯湯タンク内の湯量を予測残り出湯量に近い湯量に維持することができる。

実施例に係る給湯システムの概略構成を模式的に示す図である。 給湯システムで実行される処理を示すフローチャートである。 貯湯タンク内の湯量を説明する図である（１）。 貯湯タンク内の湯量を説明する図である（２）。 貯湯タンク内の湯量を説明する図である（３）。 給湯システムで実行される他の実施例に係る処理を示すフローチャートである。

実施例に係る給湯システムについて図面を用いて説明する。図１は、給湯システム２の概略構成を模式的に示す図である。図１に示すように、給湯システム２は、ＨＰ（ヒートポンプ）ユニット４と、タンクユニット６と、バーナユニット８を備えている。

ＨＰユニット４は、外気から吸熱して水を加熱する熱源である。ＨＰユニット４は、圧縮機１０と、凝縮器１２と、膨張弁１４と、蒸発器１６を備えている。ＨＰユニット４は、冷媒（例えばフロン系冷媒）を、圧縮機１０、凝縮器１２、膨張弁１４、蒸発器１６の順に循環させることで、外気から吸熱して水を加熱する。圧縮機１０は、冷媒を加圧して高温高圧にする。凝縮器１２は、水との熱交換により冷媒を冷却する。凝縮器１２の水流路の両端部には、それぞれ、ＨＰ往き経路１９とＨＰ戻り経路２１が接続されている。膨張弁１４は、冷媒を減圧して低温低圧にする。蒸発器１６は、外気との熱交換により冷媒を加熱する。ＨＰユニット４はさらに、凝縮器１２に水を循環させる循環ポンプ１８と、凝縮器１２に流れ込む水の温度を検出する往きサーミスタ２０と、凝縮器１２から流れ出る水（湯）の温度を検出する戻りサーミスタ２２と、外気温度を検出するＨＰ外気温度サーミスタ２３と、ＨＰユニット４の各構成要素の動作を制御するＨＰコントローラー２４を備えている。

タンクユニット６は、貯湯タンク３０と、混合弁３２と、バイパス制御弁３４と、を備えている。貯湯タンク３０は、外側が断熱材で覆われており、内部に水を蓄える密閉型の容器である。本実施例の貯湯タンク３０の容量は、例えば１６０リットルである。ＨＰユニット４の循環ポンプ１８が駆動すると、貯湯タンク３０の底部の水が、タンク往き経路３１およびＨＰ往き経路１９を介して、凝縮器１２へ送られる。凝縮器１２で加熱されて高温となった水（湯）は、ＨＰ戻り経路２１およびタンク戻り経路３３を介して、貯湯タンク３０の頂部から貯湯タンク３０内に戻される。ＨＰユニット４によって加熱された後の水（湯）が貯湯タンク３０に流れ込む。

貯湯タンク３０内には低温の水と、高温の水（湯）が貯えられており、温度成層が形成されている。温度成層は、低温の水の層３６の上に高温の水（湯）の層３７が積み重なることによって形成されている。低温の水の層３６の温度は例えば２５℃であり、高温の水（湯）の層３７の温度は例えば４５℃である。低温の水の層３６の温度は所定の基準温度（例えば３５℃）未満であり、高温の水（湯）の層３７の温度は所定の基準温度（例えば３５℃）以上である。なお、満蓄の場合は、貯湯タンク３０内が高温の水（湯）で満たされている。

貯湯タンク３０には、貯湯量センサ３５が取り付けられている。貯湯量センサ３５は、複数のサーミスタＴ（第０サーミスタＴ０〜第７サーミスタＴ７）を備えている。貯湯量センサ３５は、貯湯タンク３０内に貯湯されている湯量を検出可能に構成されている。貯湯量センサ３５は、各サーミスタＴの検出温度に基づいて、貯湯タンク３０内に貯湯されている湯量を検出する。各サーミスタＴは、貯湯タンク３０内に貯湯されている湯量を特定するために設けられている。

複数のサーミスタＴは、貯湯タンク３０またはタンク往き経路３１に固定されている。第０サーミスタＴ０〜第６サーミスタＴ６が貯湯タンク３０に固定されている。第７サーミスタＴ７がタンク往き経路３１に固定されている。第０サーミスタＴ０〜第６サーミスタＴ６は、貯湯タンク３０の深さ方向に並んで配置されている。第０サーミスタＴ０〜第６サーミスタＴ６のうち、第０サーミスタＴ０が最も上に配置されており、その下に第１サーミスタＴ１が配置されており、その下に第２サーミスタＴ２〜第６サーミスタＴ６のそれぞれが順に配置されている。第０サーミスタＴ０〜第６サーミスタＴ６は、貯湯タンク３０内に貯湯されている水の温度を検出することができる。第７サーミスタＴ７は、タンク往き経路３１内の水の温度を検出することができる。

各サーミスタＴ（第０サーミスタＴ０〜第７サーミスタＴ７）は、貯湯タンク３０内の湯量に対応する位置に固定されている。具体的には、第０サーミスタＴ０が貯湯タンク３０の頂部から１２リットルの位置に固定されており、第１サーミスタＴ１が貯湯タンク３０の頂部から３０リットルの位置に固定されており、第２サーミスタＴ２が貯湯タンク３０の頂部から５０リットルの位置に固定されており、第３サーミスタＴ３が貯湯タンク３０の頂部から７０リットルの位置に固定されており、第４サーミスタＴ４が貯湯タンク３０の頂部から９０リットルの位置に固定されており、第５サーミスタＴ５が貯湯タンク３０の頂部から１１０リットルの位置に固定されており、第６サーミスタＴ６が貯湯タンク３０の頂部から１３５リットルの位置に固定されており、第７サーミスタＴ７が貯湯タンク３０の頂部から１６０リットルの位置に固定されている。

各サーミスタＴ（第０サーミスタＴ０〜第７サーミスタＴ７）は、それぞれが固定されている位置における貯湯タンク３０内の水の温度を検出することができる。また、各サーミスタＴの検出温度に基づいて、貯湯タンク３０内に貯湯されている湯量が分かる。例えば、第０サーミスタＴ０の検出温度が基準温度（例えば３５℃）以上の４５℃であり、第１サーミスタＴ１の検出温度が基準温度未満の２５℃であるときは、貯湯タンク３０内に貯湯されている湯量が１２リットル以上で３０リットル未満であると分かる。

また、各サーミスタＴの検出温度が変化したときに、そのサーミスタＴに対応する湯量が貯湯タンク３０内に貯湯されていると分かる。例えば、第１サーミスタＴ１の検出温度が基準温度（例えば３５℃）未満から基準温度以上に変化したときは、貯湯タンク３０に貯湯されている湯量が３０リットルであると分かる。

タンクユニット６には、給水経路４０を介して水道水が供給される。給水経路４０には、給水圧力を減圧する減圧弁４２と、給水温度を検出する入水サーミスタ４４が取り付けられている。給水経路４０は、貯湯タンク３０の底部に連通するタンク給水経路４６と、混合弁３２に連通するタンクバイパス経路４８に分岐している。タンク給水経路４６とタンクバイパス経路４８には、それぞれ逆止弁５０、５２が取り付けられている。また、タンクバイパス経路４８には、混合弁３２に流入する水道水の流量を検出する水側水量センサ５４が取り付けられている。貯湯タンク３０の頂部と混合弁３２は、タンク出湯経路５６を介して連通している。タンク出湯経路５６には、逆止弁５８と、混合弁３２に流入する貯湯タンク３０からの水（湯）の流量を検出する出湯量センサ６０が取り付けられている。出湯量センサ６０は、貯湯タンク３０から出湯される湯量を検出可能に構成されている。出湯量センサ６０は、タンク出湯経路５６内を流れる湯量を検出する。

混合弁３２は、タンクバイパス経路４８から流れ込む水道水と、タンク出湯経路５６から流れ込む貯湯タンク３０からの水（湯）を混合して、第１給湯経路６２に送り出す。混合弁３２は、ステッピングモータによって弁を駆動し、タンクバイパス経路４８側の開度（水側の開度）と、タンク出湯経路５６側の開度（湯側の開度）を調整する。第１給湯経路６２には、混合弁３２から送り出される水（湯）の温度を検出する混合サーミスタ６４が取り付けられている。

タンクユニット６からは、第２給湯経路６６を介して、台所やシャワー、カラン等の給湯箇所への給湯が行われる。第２給湯経路６６には、給湯箇所へ供給される水（湯）の温度を検出する給湯出口サーミスタ６８と、逆止弁７０が取り付けられている。第１給湯経路６２と第２給湯経路６６の間は、給湯バイパス経路７２によって連通している。給湯バイパス経路７２には、バイパス制御弁３４が取り付けられている。

タンクユニット６はさらに、タンクコントローラー７４を備えている。タンクコントローラー７４は、タンクユニット６の各構成要素の動作を制御する。また、タンクコントローラー７４は、メモリ７５を備えている。メモリ７５は、例えば、過去の所定期間（例えば７日間）における給湯システム２の給湯開始時刻、給湯量、給湯終了時刻などの給湯実績関連情報や、後述する沸き上げ運転の開始予定時刻、沸き上げ温度、沸き上げ水量、終了予定時刻などの沸き上げ運転関連情報を記憶する。

バーナユニット８は、バーナ８０と、熱交換器８２と、バイパスサーボ８４と、水量サーボ８６と、湯はり弁８８と、を備えている。バーナ８０は、燃料ガスの燃焼によって熱交換器８２を流れる水を加熱する補助熱源機である。バーナ８０には、ガス供給管８１を介して燃料ガスが供給される。熱交換器８２には、バーナ往路９０を介して、タンクユニット６の第１給湯経路６２からの水が流れ込む。熱交換器８２を通過した水は、バーナ復路９２を介して、タンクユニット６の第２給湯経路６６へ流れ出る。バーナ往路９０には、バーナ往路９０を流れる水の流量を調整する水量サーボ８６と、バーナ往路９０を流れる水の流量を検出する水量センサ９１が取り付けられている。バーナ往路９０とバーナ復路９２の間は、バーナバイパス経路９４を介して連通している。バーナ往路９０とバーナバイパス経路９４の接続部に、バイパスサーボ８４が取り付けられている。バイパスサーボ８４は、バーナ往路９０からバーナバイパス経路９４へ流れる水の流量を調整する。バーナ復路９２には、熱交換器８２から流れ出る水の温度を検出するバーナ給湯サーミスタ９６が取り付けられている。バーナ復路９２からは、湯はり経路９８が分岐している。バーナ復路９２において、湯はり経路９８には、湯はり弁８８が取り付けられている。バーナユニット８からは、湯はり経路９８を介して、給湯箇所である浴槽への湯はりが行われる。

バーナユニット８はさらに、バーナユニット８の各構成要素の動作を制御するバーナコントローラー１００と、リモコン１０２を備えている。リモコン１０２は、バーナコントローラー１００と通信可能である。また、リモコン１０２は、バーナコントローラー１００を介して、タンクコントローラー７４と通信可能である。リモコン１０２は、スイッチやボタンなどを介して、ユーザーからの各種の操作入力を受け入れる。各種の入力とは、例えば、後述する沸き上げ運転の実行指示などである。また、リモコン１０２は、表示や音声によってユーザーに給湯システム２の設定や動作に関する各種の情報を通知する。

ＨＰコントローラー２４とタンクコントローラー７４は、互いに通信可能である。タンクコントローラー７４とバーナコントローラー１００は、互いに通信可能である。従って、ＨＰコントローラー２４と、タンクコントローラー７４と、バーナコントローラー１００が協調して制御を行うことで、給湯システム２は沸き上げ運転、給湯運転等の各種の動作を行うことができる。以下では、ＨＰコントローラー２４と、タンクコントローラー７４と、バーナコントローラー１００を総称して、単にコントローラーとも呼ぶ。

次いで、給湯システム２の動作について説明する。給湯システム２は、沸き上げ運転と、給湯運転と、を実行することができる。

（沸き上げ運転）
沸き上げ運転では、給湯システム２は、ＨＰユニット４を駆動して、貯湯タンク３０内の水を加熱する。沸き上げ運転は、例えばリモコン１０２から沸き上げ運転の実行指示が入力されることで実行されることもあるし、予め設定されてメモリ７５に記憶されている沸き上げ運転の開始予定時刻の到来によって実行されることもある。また、沸き上げ運転は、貯湯量センサ３５が検出する貯湯タンク３０内の湯量が減少したときに実行されることもある。

沸き上げ運転は、貯湯タンク３０内の水をＨＰユニット４によって沸き上げる運転である。ＨＰユニット４は、貯湯タンク３０内の低温の水を沸き上げて高温の水にする。ＨＰユニット４によって沸き上げられた後の高温の水は、貯湯タンク３０内に貯湯される。

沸き上げ運転が開始されると、ＨＰコントローラー２４は、圧縮機１０を駆動して、圧縮機１０、凝縮器１２、膨張弁１４、蒸発器１６の順に冷媒を循環させるとともに、循環ポンプ１８を駆動して、貯湯タンク３０と凝縮器１２の間で水を循環させる。これによって、貯湯タンク３０の底部から吸い出された水は、凝縮器１２において沸き上げ温度（例えば４５℃）まで加熱されて、貯湯タンク３０の頂部に戻される。一例では、貯湯タンク３０内の水のうち、沸き上げ水量（例えば３０リットル）の水が、沸き上げ温度まで加熱された水で置き換えられると、ＨＰコントローラー２４は沸き上げ運転を終了する。

（給湯運転）
給湯運転では、給湯設定温度の水を給湯箇所へ供給する。コントローラーは、水側水量センサ５４で検出される流量と、出湯量センサ６０で検出される流量を合算した流量（給湯流量ともいう）が最低動作流量（例えば２．４Ｌ／分）以上となると、給湯箇所の開栓や浴槽への湯はりなどにより給湯が開始されたものと判断する。そして、コントローラーは、第０サーミスタＴ０で検出される温度に応じて、以下の非燃焼給湯運転または燃焼給湯運転を実行する。給湯運転が実行されると、貯湯タンク３０内に貯湯されている湯が貯湯タンク３０から出湯され、貯湯タンク３０内の湯量が減少する。

第０サーミスタＴ０で検出される温度が給湯設定温度以上である場合、コントローラーは、非燃焼給湯運転を実行する。非燃焼給湯運転では、コントローラーは、バーナ８０の燃焼運転を禁止するとともに、混合サーミスタ６４で検出される温度が給湯設定温度となるように、混合弁３２の開度を調整する。これによって、給湯箇所に給湯設定温度に温度調整された水が供給される。

第０サーミスタＴ０で検出される温度が給湯設定温度未満の場合、コントローラーは、燃焼給湯運転を実行する。燃焼給湯運転では、コントローラーは、バーナ８０の燃焼運転を許可するとともに、混合サーミスタ６４で検出される温度が、給湯設定温度よりもバーナ８０の最小加熱能力の分だけ低い温度となるように、混合弁３２の開度を調整する。この場合、貯湯タンク３０の上部から供給される高温の水（湯）と、給水経路４０から供給される低温の水が、混合弁３２において混合された後、バーナ８０によって給湯設定温度まで加熱されて、給湯箇所へ供給される。

上記の非燃焼給湯運転または燃焼給湯運転を実行中に、給湯流量が最低動作流量を下回ると、コントローラーは、給湯箇所の閉栓や浴槽への湯はりの終了などにより給湯が終了したものと判断して、給湯運転を終了する。

次に、上記の給湯システム２で実行される処理について説明する。図２は、給湯システム２で実行される処理を示すフローチャートである。図２に示すように、ステップＳ１１では、給湯システム２のコントローラーが、本日（例えば２０１７年１月１５日）中に貯湯タンク３０から出湯されると予測される全湯量である予測全出湯量を算出する。コントローラーは、過去（２０１７年１月１５日より前）に貯湯タンク３０から出湯された湯量に基づいて本日の予測全出湯量を算出する。予測全出湯量を算出する方法は特に限定されるものではない。例えば、昨日（２０１７年１月１４日）に貯湯タンク３０から出湯された全湯量を本日（１月１５日）の予測全出湯量とすることができる。あるいは、本日（２０１７年１月１５日）より前の一週間（１月８日〜１月１４日）の各日に貯湯タンク３０からそれぞれ出湯された全湯量の平均湯量を本日の予測全出湯量とすることができる。あるいは、過去の本日と同じ曜日の複数の日に貯湯タンク３０からそれぞれ出湯された全湯量の平均湯量を本日の予測全出湯量とすることができる。過去に貯湯タンク３０から出湯された湯量に関する情報は、タンクコントローラー７４のメモリ７５に記憶されている。予測全出湯量は、本日（２０１７年１月１５日）の最初（０：００）〜最後（２４：００）までの間に貯湯タンク３０から出湯される湯量の全量である。予測全出湯量を算出する基準となる時間帯は、０：００〜２４：００に限られるものではなく、例えばＡＭ２：００〜ＡＭ２：００等であってもよい。コントローラーは、例えば本日の最初（０：００）に、本日の予測全出湯量を算出する。予測全出湯量は、実測値ではなく、予測値である。本実施例では、予測全出湯量を４００リットルと仮定して説明する。

続いてステップＳ１２では、コントローラーが、本日（２０１７年１月１５日）中に既に貯湯タンク３０から出湯された湯量である既出湯量を算出する。既出湯量は、本日の最初（０：００）〜現在（例えば２０：００）までの間に貯湯タンク３０から出湯された湯量である。上記の給湯システム２では、貯湯タンク３０から出湯される湯量が出湯量センサ６０によって継続的に検出されている。コントローラーは、出湯量センサ６０が検出した出湯量に基づいて既出湯量を算出する。例えば、コントローラーは、出湯量センサ６０が検出した出湯量を積算して既出湯量を算出する。既出湯量は、予測値ではなく、実測値である。この処理は、例えば浴槽への湯はりの終了後の時間帯において実行される。本実施例では、既出湯量を３００リットルと仮定して説明する。

続いてステップＳ１３では、コントローラーが、上記で算出した予測全出湯量と既出湯量に基づいて、本日（２０１７年１月１５日）中の今後に貯湯タンク３０から出湯されると予測される湯量である予測残り出湯量を算出する。予測残り出湯量は、予測全出湯量から既出湯量を差し引いた湯量である。すなわち、予測残り出湯量＝予測全出湯量−既出湯量である。予測残り出湯量は、本日（２０１７年１月１５日）の現在（例えば２０：００）から最後（２４：００）までの間に貯湯タンク３０から出湯される湯量である。予測残り出湯量は、実測値ではなく、予測全出湯量に基づいた予測値である。本実施例では、予測残り出湯量は、４００リットル（予測全出湯量）−３００リットル（既出湯量）＝１００リットルとなる。

ここで、現在の貯湯タンク３０内の湯量が９５リットルであると仮定する。この場合、図３に示すように、貯湯タンク３０内には、第４サーミスタＴ４と第５サーミスタＴ５の間の位置まで湯が貯湯されている。第４サーミスタＴ４は９０リットルに対応する位置に固定されている。また、第５サーミスタＴ５は１１０リットルに対応する位置に固定されている。

上記の給湯システム２では、貯湯タンク３０内の湯量が貯湯量センサ３５によって継続的に検出されている。貯湯量センサ３５は、各サーミスタＴの検出温度に基づいて貯湯タンク３０内に貯湯されている湯量を検出する。本実施例では、第４サーミスタＴ４と第５サーミスタＴ５の間の位置まで湯が貯湯されている。そのため、第４サーミスタＴ４の検出温度が所定の基準温度以上（例えば４５℃）になり、第５サーミスタＴ５の検出温度が所定の基準温度未満（例えば２５℃）になる。所定の基準温度は例えば３５℃である。貯湯量センサ３５は、第４サーミスタＴ４の検出温度と第５サーミスタＴ５の検出温度に基づいて、貯湯タンク３０内に貯湯されている湯量が９０リットル以上１１０リットル未満であると判断する。

続いて、貯湯タンク３０内に９５リットルの湯が貯湯されている状態から、給湯運転が実行されて、貯湯タンク３０内の湯が出湯されたと仮定する。コントローラーが給湯運転を実行すると、貯湯タンク３０内の湯が貯湯タンク３０から出湯されて湯量が減少してゆく。給湯運転は、例えばユーザーが給湯箇所を開栓することよって実行される。貯湯タンク３０から湯が出湯されると、貯湯タンク３０内の湯量が９５リットルより少なくなる。貯湯タンク３０内の湯が減少すると、図３に矢印Ｐ１で示すように、温度成層における低温の水の層３６と高温の水（湯）の層３７の境界３８が上昇してゆく。

その後、貯湯タンク３０内の湯が減少してゆき、図４に示すように、貯湯タンク３０内の湯が第４サーミスタＴ４より上の位置まで減少したとする。すなわち、貯湯タンク３０内の湯量が９０リットル未満に減少したとする。そうすると、第４サーミスタＴ４の検出温度が所定の基準温度以上（例えば４５℃）から基準温度未満（例えば２５℃）に変化する。所定の基準温度は例えば３５℃である。第４サーミスタＴ４の検出温度が所定の基準温度以上から基準温度未満に変化したことによって、貯湯タンク３０内の湯量が９０リットル未満になったことが分かる。貯湯量センサ３５は、第４サーミスタＴ４の検出温度に基づいて貯湯タンク３０内に貯湯されている湯量を検出する。

図２に示すように、ステップＳ１３に続くステップＳ１４では、コントローラーが、貯湯量センサ３５が検出する貯湯タンク内の湯量が９０リットル未満であるか否かを判断する。９０リットル未満である場合はステップＳ１４でＹｅｓと判断してステップＳ１５に進む。一方、９０リットル未満でない（９０リットル以上である）場合はステップＳ１４でＮｏと判断して待機する。

ステップＳ１４でＹｅｓと判断した後のステップＳ１５では、コントローラーが沸き上げ運転を開始する。すなわち、貯湯タンク３０内の湯量が９０リットル未満まで減少すると、コントローラーが沸き上げ運転を開始する。別言すると、第４サーミスタＴ４の検出温度が所定の基準温度以上（例えば４５℃）から基準温度未満（例えば２５℃）に変化すると、コントローラーが沸き上げ運転を開始する。第４サーミスタＴ４は、上記のステップＳ１３で算出した予測残り出湯量（１００リットル）より少ない湯量を特定するための複数のサーミスタＴ（第０サーミスタＴ０〜第４サーミスタＴ４）のうちで、予測残り出湯量に最も近い湯量（９０リットル）を特定するためのサーミスタＴである。

ステップＳ１５で沸き上げ運転が実行されると、貯湯タンク３０内の低温の水がＨＰユニット４によって沸き上げられて高温の水（湯）になる。ＨＰユニット４によって沸き上げられた後の高温の水（湯）は、貯湯タンク３０内に貯湯される。沸き上げ運転によって沸き上げられた後の湯が貯湯タンク３０内に貯湯されると、貯湯タンク３０内の湯が増加してゆく。貯湯タンク３０内の湯が増加すると、図４に矢印Ｐ２で示すように、温度成層における低温の水の層３６と高温の水（湯）の層３７の境界３８が下降してゆく。

続いて、沸き上げ運転が実行されている間に給湯運転が終了したと仮定する。給湯運転が終了すると貯湯タンク３０から湯が出湯されなくなる。その後、貯湯タンク３０内の湯が増加してゆき、図５に示すように、貯湯タンク３０内の湯が第５サーミスタＴ５より下の位置まで増加したとする。すなわち、貯湯タンク３０内の湯量が１１０リットル以上に増加したとする。そうすると、第５サーミスタＴ５の検出温度が所定の基準温度未満（例えば２５℃）から基準温度以上（例えば４５℃）に変化する。所定の基準温度は例えば３５℃である。第５サーミスタＴ５の検出温度が所定の基準温度未満から基準温度以上に変化したことによって、貯湯タンク３０内の湯量が１１０リットル以上になったことが分かる。貯湯量センサ３５は、第５サーミスタＴ５の検出温度に基づいて、貯湯タンク３０内に貯湯されている湯量を検出する。

図２に示すように、ステップＳ１５に続くステップＳ１６では、コントローラーが、貯湯量センサ３５が検出する貯湯タンク内の湯量が１１０リットル以上であるか否かを判断する。１１０リットル以上である場合はステップＳ１６でＹｅｓと判断してステップＳ１７に進む。一方、１１０リットル以上でない（１１０リットル未満である）場合はステップＳ１６でＮｏと判断して待機する。

ステップＳ１６でＹｅｓと判断した後のステップＳ１７では、コントローラーが沸き上げ運転を終了する。すなわち、貯湯タンク３０内の湯量が１１０リットル以上まで増加すると、コントローラーが沸き上げ運転を終了する。別言すると、第５サーミスタＴ５の検出温度が所定の基準温度未満（例えば２５℃）から基準温度以上（例えば４５℃）に変化すると、コントローラーが沸き上げ運転を終了する。第５サーミスタＴ５は、上記のステップＳ１３で算出した予測残り出湯量（１００リットル）より多い湯量を特定するための複数のサーミスタＴ（第５サーミスタＴ５〜第７サーミスタＴ７）のうちで、予測残り出湯量に最も近い湯量（１１０リットル）を特定するためのサーミスタである。ステップＳ１７で沸き上げ運転が終了すると、貯湯タンク３０内の湯量が増加しなくなる。

以上、実施例に係る給湯システム２について説明した。上記の説明から明らかなように、給湯システム２は、貯湯タンク３０と、沸き上げ運転によって貯湯タンク３０内の水を沸き上げて再び貯湯タンク３０内に貯湯するＨＰユニット４と、貯湯タンク３０内に貯湯されている湯量を検出する貯湯量センサ３５と、貯湯タンク３０から出湯される湯量を検出する出湯量センサ６０と、コントローラーを備えている。コントローラーは、過去に貯湯タンク３０から出湯された湯量に基づいて本日中に貯湯タンク３０から出湯されると予測される全湯量である予測全出湯量を算出する（ステップＳ１１）。また、コントローラーは、出湯量センサ６０が検出した出湯量に基づいて本日中に既に貯湯タンク３０から出湯された湯量である既出湯量を算出する（ステップＳ１２）。また、コントローラーは、上記で算出した予測全出湯量と既出湯量に基づいて本日中の今後に貯湯タンク３０から出湯されると予測される湯量である予測残り出湯量を算出する（ステップＳ１３）。そしてコントローラーは、貯湯量センサ３５が検出する貯湯タンク３０内の湯量が９０リットル未満まで減少するとＨＰユニット４による沸き上げ運転を開始する（ステップＳ１４、Ｓ１５）。

ここで、上記の９０リットルは、第４サーミスタＴ４によって特定される湯量である。第４サーミスタＴ４は、ステップＳ１３で算出した予測残り出湯量（１００リットル）より少ない湯量を特定するための複数のサーミスタＴ（第０サーミスタＴ０〜第４サーミスタＴ４）のうちで、予測残り出湯量に最も近い湯量（９０リットル）を特定するためのサーミスタＴである。したがって、上記の９０リットルは、予測残り出湯量に対応した湯量である。コントローラーは、貯湯量センサ３５が検出する貯湯タンク３０内の湯量が予測残り出湯量より少ない湯量であって予測残り出湯量に応じた湯量（本実施例では９０リットル未満）まで減少するとＨＰユニット４による沸き上げ運転を開始する。

このような構成によれば、貯湯タンク３０内の湯量が予測残り出湯量に応じた湯量まで減少するとコントローラーがＨＰユニット４による沸き上げ運転を開始するので、貯湯タンク３０内の湯量が減少し過ぎる前に沸き上げ運転を開始することができ、貯湯タンク３０内の湯量を予測残り出湯量に応じた湯量に維持することができる。本日中の予測残り出湯量に適したタイミングで沸き上げ運転を開始するので、予測残り出湯量に対して貯湯タンク３０内の湯量が減少しすぎることがない。これによって、貯湯タンク３０から出湯するための湯が足りなくなることを防ぐことができる。

そのため、バーナユニット８のバーナ８０によって水を加熱する必要が無くなるので、エネルギー効率を高めることができる。また、ガスを使用することによるコストを削減することができる。

また、上記の給湯システム２では、貯湯量センサ３５が、貯湯タンク３０内に貯湯されている湯量を特定するための複数のサーミスタＴ（第０サーミスタＴ０〜第７サーミスタＴ７）を備えており、各サーミスタＴの検出温度に基づいて貯湯タンク３０内に貯湯されている湯量を検出可能である。コントローラーは、予測残り出湯量（１００リットル）より少ない湯量を特定するための複数のサーミスタＴ（第０サーミスタＴ０〜第４サーミスタＴ４）のうちで、予測残り出湯量に最も近い湯量（９０リットル）を特定するための第４サーミスタＴ４の検出温度が所定の基準温度以上（例えば４５℃）から基準温度未満（例えば２５℃）に変化するとヒートポンプによる沸き上げ運転を開始する。

このような構成によれば、予測残り出湯量に最も近い湯量を特定するための第４サーミスタＴ４の検出温度に基づいて沸き上げ運転を開始するので、貯湯タンク３０内の湯量を予測残り出湯量に近い湯量に維持することができる。貯湯タンク３０内の湯量が減少し過ぎることを防ぐことができる。

また、上記の給湯システム２では、コントローラーが、貯湯量センサ３５が検出する貯湯タンク３０内の湯量が１１０リットル以上まで増加するとＨＰユニット４による沸き上げ運転を終了する（ステップＳ１４、Ｓ１５）。

ここで、上記の１１０リットルは、第５サーミスタＴ５によって特定される湯量である。第５サーミスタＴ５は、ステップＳ１３で算出した予測残り出湯量（１００リットル）より多い湯量を特定するための複数のサーミスタＴ（第５サーミスタＴ５〜第７サーミスタＴ７）のうちで、予測残り出湯量に最も近い湯量（１１０リットル）を特定するためのサーミスタである。したがって、上記の１１０リットルは、予測残り出湯量に対応した湯量である。コントローラーは、貯湯量センサ３５が検出する貯湯タンク３０内の湯量が予測残り出湯量より多い湯量であって予測残り出湯量に応じた湯量（本実施例では１１０リットル以上）まで増加するとＨＰユニット４による沸き上げ運転を終了する。

このような構成によれば、貯湯タンク３０内の湯量が予測残り出湯量に応じた湯量まで増加するとコントローラーがＨＰユニット４による沸き上げ運転を終了するので、貯湯タンク３０内の湯量が増加し過ぎる前に沸き上げ運転を終了することができ、貯湯タンク３０内の湯量を予測残り出湯量に応じた湯量に維持することができる。本日中の予測残り出湯量に適したタイミングで沸き上げ運転を終了するので、予測残り出湯量に対して貯湯タンク３０内の湯量が増加しすぎることがない。湯を沸き上げ過ぎることを防ぐことができる。そのため、余分な電力やガスの使用を抑制でき、エネルギー効率を高めることができる。

また、上記の給湯システム２では、貯湯量センサ３５が、貯湯タンク３０内に貯湯されている湯量を特定するための複数のサーミスタＴ（第０サーミスタＴ０〜第７サーミスタＴ７）を備えており、各サーミスタＴの検出温度に基づいて貯湯タンク３０内に貯湯されている湯量を検出可能である。コントローラーは、予測残り出湯量（１００リットル）より多い湯量を特定するための複数のサーミスタＴ（第５サーミスタＴ５〜第７サーミスタＴ７）のうちで、予測残り出湯量に最も近い湯量（１１０リットル）を特定するための第５サーミスタＴ５の検出温度が所定の基準温度未満（例えば２５℃）から基準温度以上（例えば４５℃）に変化するとＨＰユニット４による沸き上げ運転を終了する。

このような構成によれば、予測残り出湯量に最も近い湯量を特定するための第５サーミスタＴ５の検出温度に基づいて沸き上げ運転を開始するので、貯湯タンク３０内の湯量を予測残り出湯量に近い湯量に維持することができる。予測残り出湯量に対して適切な量の湯を貯湯タンク３０内に貯湯しておくことができる。貯湯タンク３０内の湯量が増加し過ぎることがない。

以上、一実施例について説明したが、具体的な態様は上記実施例に限定されるものではない。以下の説明において、上述の説明における構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

上記の実施例では、沸き上げ運転が実行されている間に給湯運転が終了する態様であったが、この態様に限定されるものではない。他の実施例では、沸き上げ運転が実行されている間に、給湯運転が終了せずに、貯湯タンク３０内の湯が貯湯タンク３０から出湯される態様であってもよい。図６は、給湯システムで実行される他の実施例に係る処理を示すフローチャートである。他の実施例では、図６に示すように、コントローラーが、ステップＳ１６でＹｅｓと判断した後のステップＳ２１で、貯湯タンク３０内の湯が貯湯タンク３０から出湯されているか否かを判断する。貯湯タンク３０から湯が出湯されているか否かは、出湯量センサ６０が検出する湯量に基づいて判断することができる。出湯量センサ６０は、タンク出湯経路５６内を流れる湯量を検出する。出湯量センサ６０が検出する湯量が多い場合は、貯湯タンク３０から湯が出湯されていると判断することができる。

ステップＳ２１で貯湯タンク３０から湯が出湯されている場合は、コントローラーがＹｅｓと判断してステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、コントローラーが、沸き上げ運転を終了せずに継続する。その後、ステップＳ２１に戻る。

一方、ステップＳ２１で貯湯タンク３０から湯が出湯されていない場合は、コントローラーがＮｏと判断してステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、コントローラーが沸き上げ運転を終了する。

以上のように、コントローラーは、貯湯タンク３０内の湯が貯湯タンク３０から出湯されている間にはＨＰユニット４による沸き上げ運転を終了せずに継続する（ステップＳ２２）。また、コントローラーは、貯湯タンク３０内の湯が貯湯タンク３０から出湯されなくなるとＨＰユニット４による沸き上げ運転を終了する（ステップＳ１７）。

貯湯タンク３０内の湯が貯湯タンク３０から出湯されている間には貯湯タンク３０内の湯量が減少する。上記の構成によれば、貯湯タンク３０から湯が出湯されている間にはコントローラーが沸き上げ運転を継続するので、貯湯タンク３０内の湯量が減少したとしても沸き上げ運転によってそれを補うことができる。したがって、貯湯タンク３０から出湯するための湯が足りなくなることを防ぐことができる。

また、貯湯タンク３０内の湯が貯湯タンク３０から出湯されている間には貯湯タンク３０内の湯量が減少するので、仮に沸き上げ運転を終了したとしても、その後に貯湯タンク３０内の湯量が上記のステップＳ１３で算出した予測残り出湯量に応じた湯量まで減少して、コントローラーが再び沸き上げ運転を開始することがある。そのため、沸き上げ運転を終了せずに継続しておくことが有効である。これによって、ＨＰユニット４の発停に伴うエネルギー効率の低下を防ぐことができる。

上記の実施例では、コントローラーがＨＰユニット４による沸き上げ運転を開始する際に、予測残り出湯量に最も近い湯量を特定するための第４サーミスタＴ４の検出温度に基づいて沸き上げ運転を開始していたが、この構成に限定されるものではない。他の実施例では、コントローラーが、例えば第３サーミスタＴ３の検出温度に基づいて沸き上げ運転を開始してもよい。コントローラーが沸き上げ運転を開始する際の基準となるサーミスタＴは、予測残り出湯量より少ない湯量を特定するための複数のサーミスタＴ（第０サーミスタＴ０〜第４サーミスタＴ４）のうちで、なるべく予測残り出湯量に近い湯量を特定するためのサーミスタＴ（例えば、第４サーミスタＴ４または第３サーミスタＴ３）であることが好ましい。

また、上記の実施例では、コントローラーがＨＰユニット４による沸き上げ運転を終了する際に、予測残り出湯量に最も近い湯量を特定するための第５サーミスタＴ５の検出温度に基づいて沸き上げ運転を終了していたが、この構成に限定されるものではない。他の実施例では、コントローラーが、例えば第６サーミスタＴ６の検出温度に基づいて沸き上げ運転を終了してもよい。コントローラーが沸き上げ運転を終了する際の基準となるサーミスタＴは、予測残り出湯量より多い湯量を特定するための複数のサーミスタＴ（第５サーミスタＴ５〜第７サーミスタＴ７）のうちで、なるべく予測残り出湯量に近い湯量を特定するためのサーミスタＴ（例えば、第５サーミスタＴ５または第６サーミスタＴ６）であることが好ましい。

また、上記の実施例では、ステップＳ１３で算出した予測残り出湯量が１００リットルであり、ステップＳ１５で沸き上げ運転を開始する際の基準となるサーミスタＴが第４サーミスタＴ４（湯量が９０リットル）であり、ステップＳ１７で沸き上げ運転を終了する際の基準となるサーミスタＴが第５サーミスタＴ５（湯量が１１０リットル）であったが、これに限定されるものではない。ステップＳ１３で算出する予測残り出湯量は、ステップＳ１１で算出する予測全出湯量とステップＳ１２で算出する既出湯量に応じて変わる量である。また、ステップＳ１５で沸き上げ運転を開始する際の基準となるサーミスタＴ（あるいは湯量）は、ステップＳ１３で算出する予測残り出湯量に応じて変わるものである。また、ステップＳ１７で沸き上げ運転を終了する際の基準となるサーミスタＴ（あるいは湯量）も、ステップＳ１３で算出する予測残り出湯量に応じて変わるものである。例えば、ステップＳ１３で算出した予測残り出湯量が４０リットルである場合は、ステップＳ１５で沸き上げ運転を開始する際の基準となるサーミスタＴを第１サーミスタＴ１（湯量を３０リットル）とし、ステップＳ１７で沸き上げ運転を終了する際の基準となるサーミスタＴを第２サーミスタＴ２（湯量を５０リットル）としてもよい。ステップＳ１３で算出する予測残り出湯量に応じて、沸き上げ運転を開始または終了する際の基準となるサーミスタＴ（あるいは湯量）を変える。

また、上記の実施例では、貯湯タンク３０から出湯される湯量を出湯量センサ６０で直接的に検出していたが、この構成に限定されるものではない。タンク出湯経路５６に取り付けられている出湯量センサ６０は出湯量検出装置の一例である。他の実施例では、例えば、カランやシャワーから出湯される湯量を検出し、その検出値と給水温度等に基づいて貯湯タンク３０から出湯される湯量を算出してもよい。すなわち、貯湯タンク３０から出湯される湯量を間接的に検出してもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２ ：給湯システム
４ ：ＨＰユニット
６ ：タンクユニット
８ ：バーナユニット
３０ ：貯湯タンク
３５ ：貯湯量センサ
６０ ：出湯量センサ
Ｔ０ ：第０サーミスタ
Ｔ１ ：第１サーミスタ
Ｔ２ ：第２サーミスタ
Ｔ３ ：第３サーミスタ
Ｔ４ ：第４サーミスタ
Ｔ５ ：第５サーミスタ
Ｔ６ ：第６サーミスタ
Ｔ７ ：第７サーミスタ

Claims (3)

1. 貯湯タンクと、
   沸き上げ運転によって前記貯湯タンク内の水を沸き上げて再び前記貯湯タンク内に貯湯するヒートポンプと、
   前記貯湯タンク内に貯湯されている湯量を検出する貯湯量検出装置と、
   前記貯湯タンクから出湯される湯量を検出する出湯量検出装置と、
   制御装置を備えており、
   前記制御装置は、
   過去に前記貯湯タンクから出湯された湯量に基づいて本日中に前記貯湯タンクから出湯されると予測される全湯量である予測全出湯量を算出し、前記出湯量検出装置が検出した出湯量に基づいて本日中に既に前記貯湯タンクから出湯された湯量である既出湯量を算出し、前記予測全出湯量と前記既出湯量に基づいて本日中の今後に前記貯湯タンクから出湯されると予測される湯量である予測残り出湯量を算出し、前記貯湯量検出装置が検出する前記貯湯タンク内の湯量が前記予測残り出湯量より少ない湯量であって前記予測残り出湯量に応じた湯量まで減少すると前記ヒートポンプによる沸き上げ運転を開始し、
   前記貯湯量検出装置が検出する前記貯湯タンク内の湯量が前記予測残り出湯量より多い湯量であって前記予測残り出湯量に応じた湯量まで増加すると前記ヒートポンプによる沸き上げ運転を終了し、
   前記貯湯タンク内の湯が前記貯湯タンクから出湯されている間には前記ヒートポンプによる沸き上げ運転を終了せずに継続する給湯システム。
2. 前記貯湯量検出装置は、前記貯湯タンク内に貯湯されている湯量を特定するための複数の温度検出装置を備えており、各前記温度検出装置の検出温度に基づいて前記貯湯タンク内に貯湯されている湯量を検出可能であり、
   前記制御装置は、前記予測残り出湯量より少ない湯量を特定するための複数の前記温度検出装置のうちで前記予測残り出湯量に最も近い湯量を特定するための前記温度検出装置の検出温度が所定の基準温度以上から基準温度未満に変化すると前記ヒートポンプによる沸き上げ運転を開始する請求項１に記載の給湯システム。
3. 前記貯湯量検出装置は、前記貯湯タンク内に貯湯されている湯量を特定するための複数の温度検出装置を備えており、各前記温度検出装置の検出温度に基づいて前記貯湯タンク内に貯湯されている湯量を検出可能であり、
   前記制御装置は、前記予測残り出湯量より多い湯量を特定するための複数の前記温度検出装置のうちで前記予測残り出湯量に最も近い湯量を特定するための前記温度検出装置の検出温度が所定の基準温度未満から基準温度以上に変化すると前記ヒートポンプによる沸き上げ運転を終了する請求項１または２に記載の給湯システム。
   

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