JP7236333B2

JP7236333B2 - 給湯器

Info

Publication number: JP7236333B2
Application number: JP2019108748A
Authority: JP
Inventors: 靖仁村松
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2019-06-11
Filing date: 2019-06-11
Publication date: 2023-03-09
Anticipated expiration: 2039-06-11
Also published as: JP2020200996A

Description

本明細書に開示する技術は、給湯器に関する。

特許文献１には、電力を消費して水を加熱するヒートポンプ熱源と、ヒートポンプ熱源によって加熱された水を貯留するタンクと、タンクに水を供給する給水路と、ヒートポンプ熱源とタンクとを接続する循環路と、タンクに接続されており、タンクに貯留されている水を給湯箇所へ供給する出湯路と、制御装置と、を備える。制御装置は、ヒートポンプ熱源を駆動させ、沸上目標温度まで加熱された水をタンクに貯留する沸上運転と、タンクに貯留されている水を給湯箇所に供給する第１の給湯運転と、を実行可能に構成されている。

特開２０１５－１６９３８３号公報

ヒートポンプ熱源を備える給湯器では、ヒートポンプ熱源を駆動させる際の外気温度が低いほど、ヒートポンプ熱源における単位電力当たりの加熱能力（ＣＯＰ（Coefficient Of Performance）。以下では、「成績係数」と呼ぶ）は低い。このため、外気温度が低いときに沸上運転が実行されると、給湯器のエネルギー効率が低くなる。特許文献１では、外気温度が低い場合であっても、沸上運転が実行される。即ち、成績係数が低い状況においても沸上運転が実行される。このような給湯器において、給湯器のエネルギー効率を向上させることが望まれている。

本明細書は、給湯器のエネルギー効率を向上させることができる技術を提供する。

本明細書に開示する給湯器は、電力を消費して水を加熱するヒートポンプ熱源と、前記ヒートポンプ熱源によって加熱された水を貯留するタンクと、前記タンクに水を供給する給水路と、前記ヒートポンプ熱源と前記タンクとを接続する循環路と、前記タンクに接続されており、前記タンクに貯留されている水を給湯箇所へ供給する出湯路と、制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記ヒートポンプ熱源を駆動させ、沸上目標温度まで加熱された水を前記タンクに貯留する沸上運転と、前記タンクに貯留されている水を給湯箇所に供給する第１の給湯運転と、を実行可能に構成されており、前記制御装置は、外気温度、特定水温、及び、前記沸上目標温度に基づいて、前記ヒートポンプ熱源に関する成績係数を特定可能であり、前記特定水温は、前記タンクに貯留されている水の温度である貯留水温度と、前記給水路から前記タンクに供給される水の温度である給水温度と、のうちのいずれかの温度であり、前記制御装置は、現在時刻よりも後の時刻における外気温度である推定外気温度を推定可能であり、現在時刻の前記成績係数が所定成績係数よりも大きい状態において、前記推定外気温度、前記特定水温、及び、前記沸上目標温度に基づいて特定される前記成績係数が所定成績係数以下となるまでの時間である到達時間を特定し、前記到達時間が特定される場合に、前記現在時刻から前記到達時間が経過するよりも前に、前記沸上運転を実行開始する。

上記の構成によると、制御装置は、到達時間が特定される場合に、現在時刻から到達時間が経過するよりも前に沸上運転を実行開始する。現在時刻から到達時間が経過するまでの間は、成績係数が所定成績係数よりも高い状態である。このため、成績係数が所定成績係数よりも高い状態で沸上運転を実行することができる。従って、給湯器のエネルギー効率を向上させることができる。

制御装置は、沸上運転において、タンク内の水を沸上目標温度まで加熱するのに要する沸上運転時間を特定可能であり、制御装置は、沸上運転時間が、到達時間以下である場合に、前記沸上運転を実行開始してもよい。

上記の構成によると、成績係数が所定成績係数以下となる前に、タンク内の全ての水を沸上目標温度まで加熱することができる。このため、給湯器のエネルギー効率をより向上させることができる。

給湯器は、さらに、燃料ガスの燃焼によって水を加熱するガス熱源を備えており、制御装置は、ガス熱源を駆動させ、ガス熱源によって加熱された水を給湯箇所に供給する第２の給湯運転を実行可能に構成されており、所定成績係数は、ヒートポンプ熱源を利用して特定の熱量を生成するのに必要な一次エネルギー消費量が、ガス熱源を利用して特定の熱量を生成するのに必要な一次エネルギー消費量以下となる場合の成績係数であってもよい。

上記の構成によると、現在時刻から特定時間が経過するまでは、ガス熱源によって水を加熱するよりも、ヒートポンプ熱源によって水を加熱する方が、必要な一次エネルギー消費量が小さくなり、現在時刻から特定時間が経過した後は、ガス熱源によって水を加熱するよりも、ヒートポンプ熱源によって水を加熱する方が、必要な一次エネルギー消費量が大きくなる。上記の構成によれば、現在時刻から特定時間が経過するよりも前に、ヒートポンプ熱源で沸上運転を実行することによって、給湯器において消費される一次エネルギー消費量を抑制することができる。

給湯器は、さらに、燃料ガスの燃焼によって水を加熱するガス熱源を備えており、制御装置は、ガス熱源を駆動させ、ガス熱源によって加熱された水を給湯箇所に供給する第２の給湯運転を実行可能に構成されており、所定成績係数は、ヒートポンプ熱源を利用して特定の熱量を生成するのに必要となる電気料金が、ガス熱源を利用して特定の熱量を生成するのに必要となるガス料金以下となる場合の成績係数であってもよい。

上記の構成によると、現在時刻から特定時間が経過するまでは、ガス熱源によって水を加熱するよりも、ヒートポンプ熱源によって水を加熱する方が、光熱費が安くなり、現在時刻から特定時間が経過した後は、ガス熱源によって水を加熱するよりも、ヒートポンプ熱源によって水を加熱する方が、光熱費が高くなる。上記の構成によれば、現在時刻から特定時間が経過するよりも前に、ヒートポンプ熱源で沸上運転を実行することによって、給湯器における光熱費を抑制することができる。

制御装置は、現在の成績係数が所定成績係数以下である場合に、沸上運転を禁止するように構成されていてもよい。

上記の構成によると、ヒートポンプ熱源の成績係数が比較的に低い状況において、ヒートポンプ熱源で沸上運転は実行されない。従って、給湯器のエネルギー効率の低下を確実に防止することができる。

第１実施例に係る給湯システムの構成を模式的に示す図である。第１実施例に係る温度テーブル及びＣＯＰ線図の一例である。第１実施例に係る沸上処理のフローチャートを示す図である。第１実施例に係る到達時間を示す図である。

（第１実施例）
図１に示すように、本実施例に係る給湯システム１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の構成）
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からなるヒートポンプ熱源１７を備えている。ヒートポンプ熱源１７は、電力を消費して水を加熱する。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から流れ出る水の温度を検出する戻りサーミスタ２２と、外気温度ＴＯを検出する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２４を備えている。

タンクユニット６は、タンク３０と、混合弁３２と、バイパス制御弁３４を備えている。タンク３０は、外側が断熱材で覆われており、内部に水を貯える密閉型の容器である。本実施例のタンク３０の容量は、例えば１００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、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は、ＨＰ戻り経路２１およびタンク戻り経路３３を介して、タンク３０の頂部からタンク３０内に戻される。ＨＰユニット４によって加熱された水がタンク３０に流れ込むと、タンク３０の内部には、低温の水の層の上に高温の水の層が積み重なった温度成層が形成される。タンク３０には、上部の水の温度を検出する上部サーミスタ３６と、中間部の水の温度を検出する中間部サーミスタ３７と、下部の水の温度を検出する下部サーミスタ３８が取り付けられている。本実施例では、上部サーミスタ３６はタンク３０の頂部から１０リットルの位置に配置されており、中間部サーミスタ３７はタンク３０の頂部から３０リットルの位置に配置されており、下部サーミスタ３８はタンク３０の頂部から５０リットルの位置に配置されている。

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ＴＷ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、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。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に流入するタンク３０からの水の流量を検出する湯側水量センサ６０が取り付けられている。

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から流れ込むタンク３０からの水を混合して、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、タンクユニット６の各構成要素の動作を制御するタンクコントローラ７４を備えている。タンクコントローラ７４は、不揮発性メモリ７６を備えている。不揮発性メモリ７６は、基準成績係数ＣＯＰｓ、温度テーブル７８（図２参照）、ＣＯＰ線図７９（図２参照）を記憶している。基準成績係数ＣＯＰｓ、温度テーブル７８、ＣＯＰ線図７９については後で詳しく説明する。

（バーナユニット８の構成）
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（図示省略）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。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、バーナコントローラ１００と、バーナコントローラ１００と通信可能なリモコン１０２と、を備えている。バーナコントローラ１００は、バーナユニット８の各構成要素の動作を制御する。リモコン１０２は、スイッチやボタン等を介して、ユーザからの各種の操作入力を受け入れる。また、リモコン１０２は、表示や音声によってユーザに給湯システム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２４とタンクコントローラ７４は、互いに通信可能である。タンクコントローラ７４とバーナコントローラ１００は、互いに通信可能である。従って、ＨＰコントローラ２４と、タンクコントローラ７４と、バーナコントローラ１００が協調して制御を行うことで、給湯システム２は給湯運転、沸上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２４と、タンクコントローラ７４と、バーナコントローラ１００を総称して、単にコントローラとも呼ぶ。

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、給湯運転、沸上運転等を行う。

（給湯運転）
給湯運転では、給湯設定温度ＴＳの水を給湯箇所へ供給する。給湯設定温度ＴＳは、ユーザによって設定される温度である。コントローラは、水側水量センサ５４で検出される流量と、湯側水量センサ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、カランの開栓や浴槽への湯はりなどにより給湯箇所への給湯が開始されたものと判断する。コントローラは、上部サーミスタ３６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。

コントローラは、上部サーミスタ３６で検出される温度が給湯設定温度ＴＳ以上である場合、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ＴＳ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ＴＳに温度調整された水が供給される。

また、コントローラは、上部サーミスタ３６で検出される温度が給湯設定温度ＴＳ未満の場合、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ＴＳ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、タンク３０の上部から供給される高温の水と、給水経路７１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ＴＳまで加熱されて、給湯箇所へ供給される。なお、燃焼給湯運転には、混合弁３２が全閉状態に固定されている場合も含まれる。この場合、コントローラは、バーナ８０によって加熱された水が給湯設定温度ＴＳになるように、バーナ８０の加熱能力を調整する。

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、コントローラは、カランの閉栓や浴槽への湯はりの終了などにより給湯箇所への給湯が終了したものと判断して、給湯運転を終了する。

（沸上運転）
沸上運転では、給湯システム２は、ＨＰユニット４を駆動して、タンク３０内の水の温度が沸上目標温度ＴＡになるまで加熱する。沸上目標温度ＴＡは、不揮発性メモリ７６に記憶されている温度テーブル７８を利用して決定される。図２に示すように、温度テーブル７８では、給湯設定温度ＴＳと、沸上目標温度ＴＡと、が対応付けられている。例えば、給湯設定温度ＴＳが「３０℃」である場合、コントローラは、「３５℃」を沸上目標温度ＴＡとして特定する。なお、以下では、タンク３０内において、沸上目標温度ＴＡまで加熱されている水を「温水」と呼ぶ。

（沸上処理；図３）
図３を参照して、コントローラによって実行される沸上処理について説明する。給湯システム２の電源がＯＮされると、図３の処理が開始される。

ステップＳ１０において、コントローラは、外気温度サーミスタ２３によって検出される現在の外気温度ＴＯｎを取得する。

ステップＳ１２において、コントローラは、ステップＳ１０で取得した現在の外気温度ＴＯｎ、タンク内貯留水温度ＴＢ、沸上目標温度ＴＡ、不揮発性メモリ７６に記憶されているＣＯＰ線図７９（図２参照）を利用して、ヒートポンプ熱源１７の現在の成績係数ＣＯＰｎを特定する。タンク内貯留水温度ＴＢは、サーミスタ３６、３７、３８によって検出される水の温度の平均値である。図２に示すように、ＣＯＰ線図７９は、複数個のＣＯＰ線図７９ａ、７９ｂ、７９ｃ・・・で構成されている。各ＣＯＰ線図７９は、異なる沸上目標温度ＴＡ（３５℃、４０℃、４５℃・・・）に対応する線図である。図２の各ＣＯＰ線図７９において、横軸が外気温度［℃］であり、縦軸が成績係数ＣＯＰである。また、図２の各ＣＯＰ線図７９において、実線は、タンク内貯留水温度ＴＢが低温（例えば５℃以下）である場合の成績係数ＣＯＰを示し、破線は、タンク内貯留水温度ＴＢが中間温度（例えば５～２０℃）である場合の成績係数ＣＯＰを示し、２点鎖線は、タンク内貯留水温度ＴＢが高温（例えば２０℃以上）である場合の成績係数ＣＯＰを示す。まず、コントローラは、給湯設定温度ＴＳ及び温度テーブル７８（図２参照）に基づいて、沸上目標温度ＴＡを特定する。次いで、コントローラは、複数個のＣＯＰ線図７９の中から、特定した沸上目標温度ＴＡに対応するＣＯＰ線図７９を特定する。そして、コントローラは、現在の外気温度ＴＯｎ、タンク内貯留水温度ＴＢ、及び、特定したＣＯＰ線図７９を利用して、現在の成績係数ＣＯＰｎを特定する。例えば、沸上目標温度ＴＡ、現在の外気温度ＴＯｎ、タンク内貯留水温度ＴＢが、それぞれ、「３５℃」、「１０℃」、「１５℃」である場合に、コントローラは、「３．０」を現在の成績係数ＣＯＰｎとして特定する。なお、変形例では、コントローラは、タンク内貯留水温度ＴＢに代えて、入水サーミスタ４４によって検出される給水温度ＴＷを利用して、成績係数を特定してもよい。また、タンク内貯留水温度ＴＢは、サーミスタ３６、３７、３８によって検出される水の温度のうち、最も低い温度であってもよい。

ステップＳ１４において、コントローラは、ステップＳ１２で特定した現在の成績係数ＣＯＰｎが、不揮発性メモリ７６内の基準成績係数ＣＯＰｓよりも大きいのか否かを判断する。本実施例において、基準成績係数ＣＯＰｓは、ヒートポンプ熱源１７を利用して水を加熱する場合に消費される一次エネルギー消費量Ｅｈと、バーナ８０を利用して水を加熱する場合に消費される一次エネルギー消費量Ｅｇと、が同じになる成績係数ＣＯＰが設定されている。一次エネルギー消費量Ｅｈ，Ｅｇは、それぞれ、以下の式（１）、（２）によって求めることができる。式（１）、（２）の電力使用量Ｅ［ｋＷｈ］は、ヒートポンプ熱源１７を利用して、ある特定の熱量を生成するのに必要となる電力である。式（１）の０．３６９は、一次エネルギー換算係数である。そして、式（１）、（２）に基づいて、基準成績係数ＣＯＰｓが求められる（式（３）参照）。例えば、熱効率ηが「０．８８」である場合、基準成績係数ＣＯＰｓは「２．３８」である。

Ｅｈ＝Ｅ÷０．３６９式（１）
Ｅ：電力使用量［ｋＷｈ］

Ｅｇ＝Ｅ×ＣＯＰｓ÷η 式（２）
η：熱効率

ＣＯＰｓ＝η÷０．３６９式（３）

コントローラは、現在の成績係数ＣＯＰｎが基準成績係数ＣＯＰｓよりも大きい場合に、ステップＳ１４でＹＥＳと判断し、処理はステップＳ１６に進む。一方、コントローラは、現在の成績係数ＣＯＰｎが基準成績係数ＣＯＰｓ以下である場合に、ステップＳ１４でＮＯと判断し、処理はステップＳ１０に戻る。

ステップＳ１６において、コントローラは、タンク３０内に貯留されている温水の水量（以下では、「温水残量」と呼ぶ）が、所定水量（例えば、３０リットル）以下であるのか否かを判断する。コントローラは、温水残量が所定水量以下である場合に、ステップＳ１６でＹＥＳと判断し、処理はステップＳ３０に進む。一方、コントローラは、温水残量が所定水量よりも多い場合に、ステップＳ１６でＮＯと判断し、処理はステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０において、コントローラは、ステップＳ１０で取得した現在の外気温度ＴＯｎが前回の外気温度ＴＯｎ－１よりも小さいのか否かを判断する。コントローラは、現在の外気温度ＴＯｎが前回の外気温度ＴＯｎ－１よりも小さい場合に、ステップＳ２０でＹＥＳと判断し、処理はステップＳ２２に進む。一方、コントローラは、現在の外気温度ＴＯｎが前回の外気温度ＴＯｎ－１以上である場合に、ステップＳ２０でＮＯと判断し、処理はステップＳ１０に戻る。なお、ステップＳ２０でＹＥＳと判断される場合は、外気温度が低下傾向にある場合であり、ステップＳ２０でＮＯと判断される場合は、外気温度ＴＯが上昇傾向又は変化していない場合である。

ステップＳ２２において、コントローラは、ステップＳ１２で特定した現在の成績係数ＣＯＰｎ、前回の外気温度ＴＯｎ－１、タンク内貯留水温度ＴＢ、及び、ＣＯＰ線図７９（図２参照）を利用して、成績係数ＣＯＰが基準成績係数ＣＯＰｓに達する時刻である特定時刻までの時間である到達時間Ｔｒを特定する。図４（ａ）を参照して、到達時間Ｔｒの特定方法について説明する。まず、コントローラは、タンク内貯留水温度ＴＢ、沸上目標温度ＴＡ、ＣＯＰ線図７９、及び、基準成績係数ＣＯＰｓを利用して、成績係数ＣＯＰが基準成績係数ＣＯＰｓとなる基準外気温度ＴＯｓを特定する。そして、コントローラは、前回の外気温度ＴＯｎ－１と現在の外気温度ＴＯｎを結んだ線の延長線を生成し、現在時刻よりも後の外気温度を推定する。そして、コントローラは、外気温度が基準外気温度ＴＯｓとなる特定時刻を特定し、現在時刻から特定時刻までの時間である到達時間Ｔｒを特定する。

ステップＳ２４において、コントローラは、ステップＳ２２で特定した到達時間Ｔｒが沸上運転時間Ｔｂと同じであるのか否かを判断する。沸上運転時間Ｔｂは、タンク３０を温水で満たされた状態（以下では、「満蓄状態」と呼ぶ）にするのに要する時間である。例えば、タンク３０内の温水残量が５０リットルである場合、沸上運転時間Ｔｂは、５０リットルの水を沸上目標温度ＴＡまで加熱するのに要する時間である。なお、変形例では、沸上運転時間Ｔｂは固定値であってもよい。コントローラは、到達時間Ｔｒと沸上運転時間Ｔｂが同じである場合（図４（ｂ）参照）に、ステップＳ２４でＹＥＳと判断し、処理はステップＳ３０に進む。なお、ここで、到達時間Ｔｒと沸上運転時間Ｔｂが同じであるとは、到達時間Ｔｒと沸上運転時間Ｔｂが僅かに異なっている場合（例えば、５分程度）（「所定範囲」の一例）を含む。一方、コントローラは、到達時間Ｔｒと沸上運転時間Ｔｂが異なっている場合（図４（ａ）参照）に、ステップＳ２４でＮＯと判断し、処理はステップＳ１０に戻る。

ステップＳ１６でＹＥＳ、又は、ステップＳ２４でＹＥＳと判断される場合に、コントローラは、ステップＳ３０において、沸上運転を開始する。まず、コントローラは、沸上目標水量ＢＷを特定する。沸上目標水量ＢＷは、タンク３０を満蓄状態にするように必要な水量である。コントローラは、タンク３０内の温水残量に基づいて、沸上目標水量ＢＷを特定する。次いで、コントローラは、ヒートポンプ熱源１７及び循環ポンプ１８を駆動させる。

ステップＳ３２において、コントローラは、現在の外気温度ＴＯｎを取得する。そして、ステップＳ３４において、コントローラは、ステップＳ３２で取得した現在の外気温度ＴＯｎ、タンク内貯留水温度ＴＢ、沸上目標温度ＴＡ、不揮発性メモリ７６に記憶されているＣＯＰ線図７９を利用して、現在の成績係数ＣＯＰｎを特定する。ＣＯＰｎの特定方法は、ステップＳ１２と同様である。

ステップＳ３６において、コントローラは、沸上運転を開始してから現在までに沸上げられた温水の量（以下では、「沸上水量」と呼ぶ）が沸上目標水量ＢＷに到達したのか否かを判断する。コントローラは、沸上水量が沸上目標水量ＢＷに到達した場合に、ステップＳ３６でＹＥＳと判断し、処理はステップＳ４０に進む。一方、コントローラは、沸上水量が沸上目標水量ＢＷに到達していない場合に、ステップＳ３６でＮＯと判断し、処理はステップＳ３８に進む。

ステップＳ３８において、コントローラは、ステップＳ３４で特定された現在の成績係数ＣＯＰｎが基準成績係数ＣＯＰｓ以下であるのか否かを判断する。コントローラは、現在の成績係数ＣＯＰｎが基準成績係数ＣＯＰｓ以下である場合に、ステップＳ３８でＹＥＳと判断し、処理はステップＳ４０に進む。一方、コントローラは、現在の成績係数ＣＯＰｎが基準成績係数ＣＯＰｓよりも大きい場合に、ステップＳ３８でＮＯと判断し、処理はステップＳ３２に戻る。

ステップＳ４０において、コントローラは、ヒートポンプ熱源１７及び循環ポンプ１８の駆動を停止させ、沸上運転を終了する。このように、コントローラは、沸上水量が沸上目標水量ＢＷに到達する場合（ステップＳ３６でＹＥＳ）、又は、現在のＣＯＰｎが基準成績係数ＣＯＰｓ以下となるまでの間、沸上運転を継続する。ステップＳ４０が終了すると、処理はステップＳ１０に戻る。

上述のように、コントローラは、到達時間Ｔｒが特定される場合に、現在時刻から到達時間Ｔｒが経過するよりも前に沸上運転を実行開始する。現在時刻から到達時間Ｔｒが経過するまでの間は、成績係数ＣＯＰが基準成績係数ＣＯＰｓよりも高い状態である。このため、成績係数ＣＯＰが基準成績係数ＣＯＰｓよりも高い状態で沸上運転を実行することができる。従って、給湯システム２のエネルギー効率を向上させることができる。

また、コントローラは、到達時間Ｔｒと沸上運転時間Ｔｂが同じになったとき（図３のステップＳ２４でＹＥＳ）、沸上運転を実行開始する（ステップＳ３０）。このような構成によると、成績係数ＣＯＰが基準成績係数ＣＯＰｓ以下となる前に、タンク３０内の全ての水を沸上目標温度ＴＡまで加熱することができる。このため、給湯システム２のエネルギー効率をより向上させることができる。

また、基準成績係数ＣＯＰｓは、ヒートポンプ熱源１７を利用して水を加熱する場合に消費される一次エネルギー消費量Ｅｈと、バーナ８０を利用して水を加熱する場合に消費される一次エネルギー消費量Ｅｇと、が同じになる成績係数ＣＯＰが設定されている。このような構成によると、現在時刻から到達時間Ｔｒが経過するまでは、バーナ８０によって水を加熱するよりも、ヒートポンプ熱源１７によって水を加熱する方が、必要な一次エネルギー消費量が小さくなり、現在時刻から到達時間Ｔｒが経過した後は、バーナ８０によって水を加熱するよりも、ヒートポンプ熱源１７によって水を加熱する方が、必要な一次エネルギー消費量が大きくなる。このため、現在時刻から到達時間Ｔｒが経過するよりも前に、ヒートポンプ熱源１７で沸上運転を実行することによって、給湯システム２において消費される一次エネルギー消費量を抑制することができる。

また、コントローラは、現在の成績係数ＣＯＰｎが基準成績係数ＣＯＰｓ以下である場合（図３のステップＳ１４でＮＯ、又は、ステップＳ３８でＹＥＳ）に、沸上運転を実行しない。このような構成によると、ヒートポンプ熱源１７の成績係数ＣＯＰが比較的に低い状況において、ヒートポンプ熱源１７で沸上運転は実行されない。従って、給湯システム２のエネルギー効率の低下を確実に防止することができる。

（対応関係）
給湯システム２が、「給湯器」の一例である。給水経路４０及びタンク給水経路４６が、「給水路」の一例である。ＨＰ往き経路１９、ＨＰ戻り経路２１、タンク往き経路３１、及び、タンク戻り経路３３が、「循環路」の一例である。タンク出湯経路５６が、「出湯路」の一例である。コントローラが、「制御装置」の一例である。基準成績係数ＣＯＰｓが、「所定成績係数」の一例である。非燃焼給湯運転、燃焼給湯運転が、それぞれ、「第１の給湯運転」、「第２の給湯運転」の一例である。バーナ８０が、「ガス熱源」の一例である。

（第２実施例）
本実施例では、基準成績係数ＣＯＰｓが、第１実施例の基準成績係数ＣＯＰｓとは異なる。本実施例の基準成績係数ＣＯＰｓは、ヒートポンプ熱源１７を利用してある特定の熱量を供給する際に必要となる電気料金Ｃｈと、バーナ８０を利用してある特定の熱量を供給する際に必要となるガス料金Ｃｇと、が同じになる成績係数ＣＯＰが設定されている。各料金Ｃｈ、Ｃｇは、それぞれ、以下の式（４）、（５）によって求めることができる。式（４）、（５）の電力使用量Ｅ［ｋＷｈ］は、ヒートポンプ熱源１７を利用してある特定の熱量を生成するのに必要となる電力である。式（４）の電力単価Ｙ［円／ｋＷｈ］、式（５）のガス単価Ｘ［円／ｍ^３］、及び、式（５）の発熱量Ｑ［ｋｃａｌ／ｍ^３］は、ユーザによって入力される値である。そして、式（４）、（５）に基づいて、基準成績係数ＣＯＰｓが求められる（式（６）参照）。

Ｃｈ＝Ｅ×Ｙ式（４）
Ｅ：電力使用量［ｋＷｈ］
Ｙ：電力単価［円／ｋＷｈ］

Ｃｇ=Ｅ×ＣＯＰｓ÷η×８６０÷Ｑ×Ｘ式（５）
η：熱効率
Ｑ：発熱量［ｋｃａｌ／ｋＷｈ］
Ｘ：ガス単価［円／ｍ^３］

ＣＯＰｓ=（Ｙ×η×Ｑ）÷（８６０×Ｘ）式（６）

このような構成によっても、第１実施例と同様の効果を奏することができる。また、現在時刻から到達時間Ｔｒが経過するまでは、バーナ８０によって水を加熱するよりも、ヒートポンプ熱源１７によって水を加熱する方が、光熱費が安くなり、現在時刻から到達時間Ｔｒが経過した後は、バーナ８０によって水を加熱するよりも、ヒートポンプ熱源１７によって水を加熱する方が、光熱費が高くなる。このため、現在時刻から到達時間Ｔｒが経過するよりも前に、ヒートポンプ熱源１７で沸上運転を実行することによって、給湯システム２における光熱費を抑制することができる。

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。

（第１変形例）図３のステップＳ２４において、コントローラは、到達時間Ｔｒが所定時間（例えば、２時間）未満であるのか否かを判断してもよい。本変形例では、コントローラは、到達時間Ｔｒが所定時間未満である場合に、ステップＳ２４でＹＥＳと判断し、処理はステップＳ３０に進む。一方、コントローラは、到達時間Ｔｒが所定時間以上である場合に、ステップＳ２４でＮＯと判断し、処理はステップＳ１０に戻る。

（第２変形例）コントローラは、インターネット上のサーバにアクセス可能であってもよい。本変形例では、コントローラは、サーバから、１日の予想外気温度を受信する。そして、コントローラは、ステップＳ１０、ステップＳ１２において、受信済みの予想外気温度に基づいて、現在の外気温度ＴＯｎ、現在の成績係数ＣＯＰｎを特定する。また、コントローラは、ステップＳ２０において、受信済みの予想外気温度を利用して、外気温度ＴＯが低下傾向であるか否かを判断し、ステップＳ２２において、到達時間Ｔｒを特定する。本変形例では、コントローラは、現在時刻よりも後の外気温度を推定する必要がない。

（第３変形例）コントローラは、特定の世帯の過去の給湯実績に基づいて、沸上目標水量ＢＷ、及び、沸上運転を開始する時刻である沸上開始予定時刻を特定してもよい。この場合、コントローラは、現在時刻が沸上開始予定時刻となる場合に、沸上運転を開始する。本変形例では、コントローラは、図３のステップＳ１６において、現在時刻が沸上開始予定時刻に到達したのか否かを判断する。そして、コントローラは、現在時刻が沸上開始予定時刻よりも前である場合に、ステップＳ１６でＮＯと判断し、処理はステップＳ２０に進む。そして、コントローラは、ステップＳ２４でＹＥＳと判断する場合に、ステップＳ３０において、沸上運転を開始する。本変形例では、コントローラは、例えば、沸上開始予定時刻における成績係数ＣＯＰが基準成績係数ＣＯＰｓ未満となる場合に、沸上開始予定時刻よりも前に沸上運転を実行開始し得る。

（第４変形例）コントローラは、図３のステップＳ２２において、到達時間Ｔｒが特定される場合に、所定水量を大きくしてもよい。本変形例では、コントローラは、現在時刻から到達時間Ｔｒが経過するよりも前に、ステップＳ１６でＹＥＳと判断するように、所定水量を大きくする。このような構成によっても、成績係数ＣＯＰが基準成績係数ＣＯＰｓよりも高い状態で沸上運転を実行することができる。

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。

１：給湯システム
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
１０：圧縮機
１２：凝縮器
１４：膨張弁
１６：蒸発器
１７：ヒートポンプ熱源
１８：循環ポンプ
１９：ＨＰ往き経路
２０：往きサーミスタ
２１：ＨＰ戻り経路
２２：戻りサーミスタ
２３：外気温度サーミスタ
２４：ＨＰコントローラ
３０：タンク
３１：タンク往き経路
３２：混合弁
３３：タンク戻り経路
３４：バイパス制御弁
３６：上部サーミスタ
３７：中間部サーミスタ
３８：下部サーミスタ
４０：給水経路
４２：減圧弁
４４：入水サーミスタ
４６：タンク給水経路
４８：タンクバイパス経路
５０：逆止弁
５２：逆止弁
５４：水側水量センサ
５６：タンク出湯経路
５８：逆止弁
６０：湯側水量センサ
６２：第１給湯経路
６４：混合サーミスタ
６６：第２給湯経路
６８：給湯出口サーミスタ
７０：逆止弁
７１：給水経路
７２：給湯バイパス経路
７４：タンクコントローラ
７６：不揮発性メモリ
７８：温度テーブル
７９：ＣＯＰ線図
８０：バーナ
８２：熱交換器
８４：バイパスサーボ
８６：水量サーボ
８８：湯はり弁
９０：バーナ往路
９１：水量センサ
９２：バーナ復路
９４：バーナバイパス経路
９６：バーナ給湯サーミスタ
９８：湯はり経路
１００：バーナコントローラ
１０２：リモコン

Claims

電力を消費して水を加熱するヒートポンプ熱源と、
前記ヒートポンプ熱源によって加熱された水を貯留するタンクと、
前記タンクに水を供給する給水路と、
前記ヒートポンプ熱源と前記タンクとを接続する循環路と、
前記タンクに接続されており、前記タンクに貯留されている水を給湯箇所へ供給する出湯路と、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記ヒートポンプ熱源を駆動させ、沸上目標温度まで加熱された水を前記タンクに貯留する沸上運転と、
前記タンクに貯留されている水を給湯箇所に供給する第１の給湯運転と、
を実行可能に構成されており、
前記制御装置は、
外気温度、特定水温、及び、前記沸上目標温度に基づいて、前記ヒートポンプ熱源に関する成績係数を特定可能であり、
前記特定水温は、前記タンクに貯留されている水の温度である貯留水温度と、前記給水路から前記タンクに供給される水の温度である給水温度と、のうちのいずれかの温度であり、
前記制御装置は、
現在時刻よりも後の時刻における外気温度である推定外気温度を推定可能であり、
現在時刻の前記成績係数が所定成績係数よりも大きい状態において、前記推定外気温度、前記特定水温、及び、前記沸上目標温度に基づいて特定される前記成績係数が所定成績係数以下となるまでの時間である到達時間を特定し、
前記到達時間が特定される場合に、前記現在時刻から前記到達時間が経過するよりも前に、前記沸上運転を実行開始する、給湯器。
前記制御装置は、
前記沸上運転において、前記タンク内の水を前記沸上目標温度まで加熱するのに要する沸上運転時間を特定可能であり、
前記制御装置は、前記沸上運転時間が、前記到達時間以下である場合に、前記沸上運転を実行開始する、請求項１に記載の給湯器。
前記給湯器は、さらに、燃料ガスの燃焼によって水を加熱するガス熱源を備えており、
前記制御装置は、
前記ガス熱源を駆動させ、前記ガス熱源によって加熱された水を前記給湯箇所に供給する第２の給湯運転を実行可能に構成されており、
前記所定成績係数は、前記ヒートポンプ熱源を利用して特定の熱量を生成するのに必要な一次エネルギー消費量が、前記ガス熱源を利用して前記特定の熱量を生成するのに必要な一次エネルギー消費量以下となる場合の成績係数である、請求項１又は２に記載の給湯器。
前記給湯器は、さらに、燃料ガスの燃焼によって水を加熱するガス熱源を備えており、
前記制御装置は、
前記ガス熱源を駆動させ、前記ガス熱源によって加熱された水を前記給湯箇所に供給する第２の給湯運転を実行可能に構成されており、
前記所定成績係数は、前記ヒートポンプ熱源を利用して特定の熱量を生成するのに必要となる電気料金が、前記ガス熱源を利用して前記特定の熱量を生成するのに必要となるガス料金以下となる場合の成績係数である、請求項１又は２に記載の給湯器。
前記制御装置は、
現在の前記成績係数が前記所定成績係数以下である場合に、前記沸上運転を禁止するように構成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の給湯器。