WO2019026801A1 - 給湯システム - Google Patents

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WO2019026801A1
WO2019026801A1 PCT/JP2018/028302 JP2018028302W WO2019026801A1 WO 2019026801 A1 WO2019026801 A1 WO 2019026801A1 JP 2018028302 W JP2018028302 W JP 2018028302W WO 2019026801 A1 WO2019026801 A1 WO 2019026801A1
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幸雄 松坂
晋司 吉川
照男 西田
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ダイキン工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a hot water supply system provided with a heat pump type heating unit capable of supplying hot water to a hot water storage tank.
  • a hot water supply system capable of storing hot water generated by a heat pump type heating unit in a hot water storage tank and further heating the hot water supplied from the hot water storage tank to the hot water supply terminal by a gas heater.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-113495
  • the gas heater in addition to boiling of hot water of the hot water storage tank by a heat pump type heating unit Heating operation is performed. Thereby, even when the hot water storage tank runs out of water, the supply of hot water to the hot water supply terminal is secured.
  • the heat pump type heating unit is generally operated at a heating capacity (frequency) at which the heat pump efficiency (COP) is maximized in accordance with the outside air temperature. That is, even if sufficient heat can be secured only by the boiling operation by the heat pump heating unit, the heat pump heating unit is required even if heating by the gas heater becomes necessary due to a large amount of hot water and the like. Is operated at a heating capacity (frequency) that maximizes COP.
  • the efficiency of the heat pump type heating unit is higher There are many. Therefore, if the heat capacity is insufficient and the heat storage type is insufficient, for example, if the hot water storage tank runs out of hot water, the auxiliary heating unit performs heating together, as described above.
  • the overall energy efficiency of the system including the heat pump type heating unit and the auxiliary heating unit may not be optimum.
  • An object of the present invention is to provide a hot water supply system capable of optimizing the overall energy efficiency of a system including a heat pump type heating unit and an auxiliary heating unit.
  • the hot water supply system of the present invention comprises a hot water storage tank for storing hot water, a hot water discharge part for supplying the hot water of the hot water storage tank to the use side, a heat pump type heating part for boiling the hot water of the hot water storage tank, and a hot water discharge part from the hot water storage tank And an auxiliary heating unit capable of heating the supplied hot water. Boiling of hot water in the hot water storage tank and assisting when the heat quantity is insufficient only by heat pump sole operation in which the hot water in the hot water storage tank is heated by the heat pump type heating part and boiling of hot water in the hot water storage tank by the heat pump type heating part The auxiliary heating combined operation where heating of the warm water by heating section is done simultaneously is formed possible.
  • the heat pump islanding operation includes boiling in the first mode and boiling in the second mode, which have different heating capacities.
  • the heating capacity of boiling in the first mode is higher than the heating capacity of boiling in the second mode, and the heat pump efficiency of boiling in the first mode is higher than that of the heating in the second mode. Lower than heat pump efficiency.
  • the boiling in the first mode is expected to cause a large amount of hot water, or due to the occurrence of a large amount of hot water, the boiling in the second mode is likely to cause an insufficient amount of heat. It will be.
  • the ratio of the amount of heating by the auxiliary heating unit to the amount of heating of the entire system can be reduced, so that the overall energy efficiency of the entire hot water supply system can be optimized.
  • the heating capacity of the boiling in the first mode is larger than the heating capacity at which the COP is maximum at the outside air temperature at that time, and the primary energy efficiency of the boiling in the first mode May be higher than the primary energy efficiency when the auxiliary heating unit is operated alone.
  • the apparatus further comprises a storage amount detection unit for detecting the storage amount of the storage tank, and the boiling in the second mode when the storage amount detected by the storage amount detection unit becomes smaller than the first storage amount.
  • the second mode may be configured to perform the boiling in the second mode to the first mode.
  • the amount of hot water in the hot water storage tank can be reduced, and the operation of the auxiliary heating unit can be suppressed, so that the overall energy efficiency of the hot water supply system can be optimized.
  • the hot water supply system further includes a bathtub 10a to which hot water is supplied from the hot water outlet portion, and configured to perform boiling in the first mode when there is a pouring instruction to supply hot water of target temperature to the bathtub 10a.
  • the hot water supply system a hot water discharge amount detection unit detecting a hot water discharge amount supplied from the hot water storage tank to the hot water discharge portion; a history information storage unit storing history information of the hot water discharge amount detected by the hot water discharge amount detection unit and hot water discharge time;
  • the system may further include a hot water prediction unit that predicts the scheduled hot water discharge and the scheduled hot water discharge time based on the history information of the history information storage unit.
  • the heat pump type heating unit is operated such that the planned hot water discharge amount predicted by the hot water discharge prediction unit is stored in the hot water storage tank by the hot water discharge scheduled time, there is a hot water discharge not predicted by the hot water discharge prediction unit In the method, the heating in the first mode is performed.
  • the amount of hot water in the hot water storage tank can be reduced, and the operation of the auxiliary heating unit can be suppressed, so that the overall energy efficiency of the hot water supply system can be optimized.
  • a hot water storage amount detection unit that detects the hot water storage amount of the hot water storage tank
  • a hot water discharge amount detection unit that detects the hot water discharge amount supplied from the hot water storage tank to the hot water discharge portion
  • the hot water discharge amount detected by the hot water discharge amount detection unit may further include a history information storage unit that stores history information of the hot water discharge time, and a hot water discharge prediction unit that predicts the scheduled hot water discharge and the scheduled hot water discharge time based on the history information of the history information storage unit.
  • the planned hot water discharge amount is larger than the sum of the hot water storage amount detected by the hot water storage amount detection unit and the hot water storage scheduled amount at the scheduled hot water discharge time when operated by boiling in the second mode, It is configured to perform boiling in the first mode.
  • the amount of hot water in the hot water storage tank can be reduced, and the operation of the auxiliary heating unit can be suppressed, so that the overall energy efficiency of the hot water supply system can be optimized.
  • the heat pump type heating unit includes a refrigerant circuit in which a compressor, a radiator, an expansion mechanism, and an evaporator are connected and a refrigerant is circulated, and the boiling in the first mode is the outside air temperature
  • the frequency of the compressor may be larger than the boiling in the second mode.
  • the heating capacity necessary for boiling in the first mode can be provided by increasing the frequency of the compressor.
  • the heat pump type heating unit is connected to a compressor, a heat source side heat exchanger, an expansion mechanism, and a use side heat exchanger, and blows the refrigerant circuit in which the refrigerant circulates and the heat source side heat exchanger. It may have a fan for heat exchange.
  • the fan rotational speed in boiling in the first mode may be configured to be larger than the rotational speed of the fan in boiling in the second mode when the outside air temperature is the same.
  • the block diagram of the hot-water supply system which concerns on one Embodiment of this invention.
  • the block diagram of the control part of the hot-water supply system of FIG. The figure which shows the change of COP when the heating capacity of a heat pump part changes.
  • movement of the hot-water supply system of FIG. The time chart explaining operation
  • the figure which shows the change of the charge used per unit capacity, when the heating capacity of a heat pump part changes.
  • FIG. 1 shows a configuration diagram of a hot water supply system 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the hot water supply system 1 includes a heat pump unit 2 (a heat pump type heating unit), a hot water circuit unit 3 having a hot water storage tank 5, and a gas heater 6 (an example of an auxiliary heating unit).
  • the heat pump unit 2 generates hot water stored in the hot water storage tank 5.
  • the hot water supply terminal 10 (an example of the hot water discharge part) discharges the hot water of the hot water storage tank 5.
  • the hot water of the hot water storage tank 5 is further heated by the gas heater 6 before being discharged, as needed.
  • the heat pump unit 2 has a refrigerant circuit 41 in which the refrigerant circulates.
  • the refrigerant circuit 41 includes a compressor 11, an outdoor heat exchanger (heat source side heat exchanger) 12, an expansion valve (an example of an expansion mechanism) 13, and a hot water heat exchanger (use side heat exchanger) 16. It is comprised by being connected by.
  • the fan 15 is disposed to face the outdoor heat exchanger 12.
  • the outside air temperature sensor 21 detects the outside air temperature.
  • the refrigerant discharged from the compressor 11 is supplied to the hot water supply heat exchanger 16, the expansion valve 13, and the outdoor heat exchanger 12.
  • a heating cycle is formed in which the refrigerant which flows in order and passes through the outdoor heat exchanger 12 returns to the compressor 11.
  • the hot water supply heat exchanger 16 functions as a condenser
  • the outdoor heat exchanger 12 functions as an evaporator.
  • the hot water for hot water supply is heated by heat exchange between the high temperature refrigerant flowing from the discharge side of the compressor 11 and the hot water for hot water supply in the hot water supply heat exchanger 16.
  • the hot water circuit unit 3 is connected to the hot water supply heat exchanger 16.
  • the hot water circuit unit 3 is configured such that the hot water storage tank 5, the pump 17, and the hot water supply heat exchanger 16 are connected by a water pipe 45, and the hot water is circulated.
  • the discharge side of the pump 17 is connected to the hot water inlet of the heat exchanger 16 for hot water supply, and the suction side of the pump 17 is connected to one end of the hot water storage tank 5.
  • the hot water outlet of the hot water supply heat exchanger 16 is connected to the other end of the hot water storage tank 5.
  • hot water that exchanges heat with the refrigerant flowing through the hot water supply heat exchanger 16 circulates. Specifically, when the boiling operation is performed, the hot water flowing out of the hot water storage tank 5 is supplied to the hot water supply heat exchanger 16 by the pump 17 and the hot water heated by the hot water supply heat exchanger 16 is a hot water storage tank It is returned to 5.
  • a hot water outlet temperature sensor 22 is disposed near the hot water outlet of the hot water supply heat exchanger 16 to detect the temperature of the hot water flowing out of the hot water heat exchanger 16.
  • the hot water storage tank 5 is provided with a plurality of hot water storage temperature sensors 5a to 5d (hot water storage amount detection units), and the hot water storage temperature is detected by the water temperatures detected by the respective hot water storage temperature sensors 5a to 5d.
  • the above-described outside air temperature sensor 21, the hot water outlet temperature sensor 22, and the stored hot water temperature sensors 5a to 5d may be anything as long as the detected temperature can be output to the control unit 30.
  • the hot water of the hot water storage tank 5 is configured to be able to be discharged via the hot water supply terminal 10.
  • the gas heater 6 is disposed between the hot water storage tank 5 and the hot water supply terminal 10, and has a heating unit 6a.
  • the hot water storage tank 5, the gas heater 6 and the hot water supply terminal 10 are connected by a water pipe 47.
  • the gas heater 6 can heat the hot water supplied from the hot water storage tank 5 before the hot water supply terminal 10 is supplied.
  • the hot water supply terminal 10 enables the user to use the hot water in the hot water storage tank 5 and also allows the hot water to be discharged to the bathtub 10a.
  • the water pipe 46 is provided with a flow rate sensor 23 (flow rate detector), and detects the flow rate of the hot water supplied from the hot water storage tank 5 to the hot water supply terminal 10.
  • the flow rate sensor 23 may be provided in another water pipe other than the water pipe 46 as long as it can detect the amount of hot water supplied from the hot water storage tank 5.
  • the hot water supply system 1 includes the heat pump unit 2 (heat pump type heating unit) capable of supplying hot water to the hot water storage tank 5 and a gas capable of heating the hot water supplied from the hot water storage tank 5 to the hot water supply terminal 10 And a heater 6 (auxiliary heating unit).
  • the heat pump unit 2 heat pump type heating unit
  • a gas capable of heating the hot water supplied from the hot water storage tank 5 to the hot water supply terminal 10
  • a heater 6 auxiliary heating unit
  • the hot water supply system 1 performs the boiling operation of storing hot water in the hot water storage tank 5 by the heat pump unit 2 and the hot water supplied from the hot water storage tank 5 as necessary when supplying the hot water of the hot water storage tank 5 to the hot water supply terminal 10 And the additional heating operation which heats by the gas heater 6, and as the operation of the hot water supply system 1, the heat pump sole operation which performs only the boiling operation, the auxiliary heating sole operation which performs only the additional heating operation, and the heating It can be divided into auxiliary heating combined operation where operation and additional heating operation are simultaneously performed.
  • the control unit 30 of the hot water supply system 1 includes a CPU, a ROM, a RAM (all not shown), and the like. As shown in FIG. 2, the control unit 30 of the hot water supply system 1 includes a water shortage determination unit 31, a COP curve storage unit 32, a COP curve calculation unit 33, an efficiency calculation unit 34a, a capability deriving unit 35, and boiling. It has a raising control unit 36, a tapping control unit 37, a history information storage unit 38, and a tapping prediction unit 39.
  • the input side of the control unit 30 is connected to the storage water temperature sensors 5a to 5d attached to the side of the hot water storage tank 5, the remote controller 20, the outside air temperature sensor 21, the outlet water temperature sensor 22, and the flow rate sensor 23. There is.
  • the output side of the control unit 30 is connected to the compressor 11, the fan 15, the heating unit 6a, and an actuator such as the pump 17. The input from the remote controller 20 is transmitted to each of the heat pump unit 2 and the hot water circuit unit 3.
  • the hot water determination unit 31 determines whether the amount of hot water storage in the hot water storage tank 5 decreases (the ratio of hot water in the hot water storage tank 5 decreases), and whether hot water runs out (whether it is necessary to perform boiling operation) To judge.
  • the temperature detected by the stored-water temperature sensor 5b attached to the side surface of the stored-water tank 5 is lower than the stored-water target temperature by a predetermined temperature or more, It is determined that the boiling operation is necessary as the ratio decreases and the hot water has run out (the amount of stored hot water has become equal to or less than a predetermined value).
  • the tapping target temperature is input by the user operating the remote controller 20.
  • the COP curve storage unit 32 stores a plurality of COP curves, and the plurality of COP curves correspond to various outside air temperatures and hot water target temperatures, respectively.
  • the horizontal axis represents the heating capacity (compressor frequency)
  • the vertical axis represents COP, and indicates the heating capacity of the heat pump unit 2 and COP at the heating capacity.
  • the COP of the heat pump unit 2 becomes the maximum value b at the heating capacity a1.
  • the COP curve calculation unit 33 calculates a COP curve based on the outside air temperature and the target hot water outlet temperature at that time.
  • the COP curve calculation unit 33 determines the outside air temperature at that time from among the COP curves stored in the COP curve storage unit 32. And get a COP curve based on the hot water target temperature.
  • the outside air temperature is a temperature detected by the outside air temperature sensor 21, and the tapping target temperature is a temperature input by the remote controller 20.
  • the efficiency calculating unit 34 a calculates the primary energy efficiency of the heat pump unit 2 based on the COP curve acquired by the COP curve calculating unit 33.
  • the efficiency calculation unit 34a calculates the primary energy efficiency using the primary energy conversion coefficient 0.369 for each COP curve. Therefore, as shown in FIG. 4, the curve of the primary energy efficiency calculated based on the COP curve has the heating capacity on the horizontal axis and the primary energy efficiency on the vertical axis, and the heating capacity of the heat pump unit 2 and its heating capacity
  • the primary energy efficiency at As shown in FIG. 4, the curve of the primary energy efficiency calculated based on the COP curve has a maximum value c at the heating capacity a1.
  • the primary energy efficiency of the gas heater 6 is illustrated as d.
  • the capacity deriving unit 35 derives the heating capacity of the heat pump unit 2 based on the COP curve of FIG. 3.
  • the capacity deriving unit 35 sets the heating capacity of the boiling operation according to the amount of hot water and the predicted amount of hot water that can be boiled up to a predetermined time described later, or the other operating conditions.
  • the heating capacity of the gas heater 6 when the auxiliary heating combined operation is performed is derived from the difference between the temperature of the hot water supplied from the hot water storage tank 5 and the temperature of the hot water obtained when the hot water is discharged from the hot water supply terminal 10 After that, the heating capacity of the heat pump unit 2 is derived based on the insufficient heating capacity.
  • the boiling control unit 36 controls the frequency of the compressor 11, the number of rotations of the pump 17, and the number of rotations of the fan 15. Specifically, the boiling control unit 36 controls the frequency of the compressor 11 and the rotational speed of the fan 15 during the boiling operation based on the heating capacity of the heat pump unit 2 derived by the capacity deriving unit 35. The boiling control unit 36 maintains the frequency of the compressor 11 constant, and controls the number of rotations of the pump 17 so as to reach the target hot water outlet temperature.
  • the tapping control unit 37 controls the heating unit 6 a of the gas heater 6 when the additional heating operation is performed at the time of tapping, based on the heating capability of the gas heater 6 derived by the capability deriving unit 35.
  • the history information storage unit 38 stores the amount of hot water discharge per unit time detected by the flow rate sensor 23 as history information in association with the measurement time.
  • the history information storage unit 38 stores, for example, the fluctuation tendency of the hot water discharge amount per time zone and the total hot water discharge amount within one day (or each day of the week) as history information.
  • the hot water prediction unit 39 analyzes, as a pattern, a time zone in which the user performs a large amount of hot water discharge and a hot water discharge amount based on the history information of the above-described history information storage unit 38. Based on this tapping pattern, the tapping amount and tapping time are predicted.
  • the control unit 30 sets the stored water amount detected by the stored water temperature sensors 5a to 5d of the stored water tank 5 at a predetermined time interval (for example, every 10 minutes), and a predetermined time (for example, Compare the amount of hot water within 2 hours).
  • a predetermined time interval for example, every 10 minutes
  • a predetermined time for example, Compare the amount of hot water within 2 hours.
  • the control unit 30 instructs the start of the boiling operation.
  • the hot water supply system 1 performs the heating operation of heating the hot water storage tank 5 by the heat pump unit 2 alone, as described above, and the hot water supply terminal from the hot water storage tank 5 by the gas heater 6 alone.
  • the auxiliary heating sole operation which heats the warm water supplied to 10 and the auxiliary heating combined operation which performs simultaneously the boiling operation by heat pump part 2 and the additional heating operation by gas heater 6 are constituted possible.
  • the boiling operation is performed.
  • the operation in the normal boiling mode described later an example of the boiling in the second mode
  • the operation in the rapid boiling mode the boiling in the first mode
  • the amount of hot water storage of the hot water storage tank 5 is a predetermined value (for example, with respect to the tank capacity 100 L of the hot water storage tank 5) When it becomes less than 40 L), or in the nighttime zone where it is not expected to have a long hot water discharge and the electricity rate is cheap, the operation in the normal boiling mode is performed. The operation in the normal boiling mode is also performed when the current amount of stored water falls below the amount of hot water within 2 hours from the current time predicted by the hot water prediction unit 38.
  • the capacity deriving unit 35 derives the heating capacity of the heat pump section 2 as a1 so that the COP becomes the heating capacity that maximizes COP in the COP curve of FIG. 3. Then, the boiling control unit 36 controls the frequency of the compressor 11 and the number of rotations of the pump 17 based on the heating capacity a1 until the tapping temperature detected by the tapping temperature sensor 22 reaches the target tapping temperature. In the operation in the normal boiling mode, the heat pump section operates with the ability to maximize the heat pump efficiency.
  • the capacity deriving unit 35 heats the heat pump unit 2 so that the primary energy efficiency of the heat pump unit 2 becomes the same as the primary energy efficiency of the gas heater 6 Derive the ability. Therefore, as shown in FIG. 4, the capacity deriving unit 35 determines that the primary energy efficiency of the heat pump unit 2 is the primary energy efficiency of the gas heater 6 based on the curve of the primary energy efficiency calculated based on the COP curve.
  • the heating capacity of the heat pump unit 2 is derived as a2 so as to be the same as d.
  • the boiling control unit 36 controls the frequency of the compressor 11 and the number of rotations of the pump 17 based on the heating capacity a2 so that the outlet temperature detected by the outlet temperature sensor 22 becomes the target outlet temperature.
  • the frequency (frequency based on the heating capacity a2) is larger than the frequency during operation in the normal boiling mode (frequency based on the heating capacity a1)
  • the compressor 11 is controlled, and the pump 17 is controlled at a rotational speed greater than the rotational speed of the pump 17 in the normal boiling mode.
  • the pump 17 since the pump 17 is driven at a large rotation speed during operation in the rapid boiling mode, the flow rate of the warm water circulating through the warm water circuit unit 3 increases, and the normal boiling temperature is maintained while the hot water temperature is maintained constant.
  • the amount of hot water stored in the hot water storage tank 5 can be increased per unit time as compared to the mode operation.
  • the capacity deriving unit 35 derives the heating capacity of the heat pump section 2 as a1 so as to become the heating capacity that maximizes COP in the COP curve of FIG. 3.
  • the boiling control unit 36 controls the frequency of the compressor 11 and the number of rotations of the pump 17 based on the heating capacity a1 so that the outlet temperature detected by the outlet temperature sensor 22 becomes the target outlet temperature.
  • the heating capacity of the gas heater 6 is derived on the basis of the heating capacity of the heat pump section 2 after the heating capacity of the heat pump section 2 is derived, and is derived based on the heating capacity of the heat pump section 2 It is driven. Also in the auxiliary heating combined operation, the heat pump unit 2 is operated at the ability to maximize the heat pump efficiency, as in the normal boiling mode operation.
  • FIG. 5 illustrates the process flow of the heat pump sole operation by the control unit 30, where S represents a step, and the subsequent numbers represent the step number.
  • step S1 it is determined whether the amount of hot water storage of the hot water storage tank 5 can be subjected to the additional boiling operation based on the detected temperature of the hot water temperature sensor 5d installed at the bottom of the side surface of the hot water storage tank 5. If the temperature of the stored water temperature sensor 5d is lower than x degrees (for example, 60 degrees), it is determined that additional boiling is possible.
  • x degrees for example, 60 degrees
  • step S2 the current storage amount detected by the storage water temperature sensors 5a to 5d of the storage tank 5 is compared with the planned discharge amount for 2 hours after the current time predicted by the discharge prediction unit 39. .
  • the scheduled hot water discharge amount is calculated from the water supply temperature at the current time and the hot water supply set temperature or the water supply set temperature set by the user from the remote controller 20.
  • time T and the planned amount of hot water after 2 hours from the current time are stored in the control unit 30 (step S3).
  • the operation in the normal boiling mode according to is started (step S4).
  • the capacity deriving unit 35 derives the heating capacity of the heat pump section 2 as a1 so that the heating capacity is the maximum in the COP curve.
  • the boiling control part 36 controls the frequency of the compressor 11 and the rotation speed of the pump 17 so that it may become the heating capability a1, and performs a boiling operation.
  • step S2 if the current storage volume is larger than the scheduled discharge volume within two hours, the planned scheduled discharge volume within two hours from the current time can be sufficiently covered by the current storage volume. As it is conceivable, the process returns to step S1 to continuously determine whether the additional heating operation is possible.
  • step S5 When the operation in the normal boiling mode is started in step S4, in step S5, the flow sensor 23 confirms the presence or absence of hot water from the hot water supply terminal 10. If there is no hot water, the operation in the normal boiling mode is continued (step S6), and it is judged whether the amount of stored hot water in the hot water storage tank 5 is capable of the additional boiling operation (step S7). If the temperature detected by the storage water temperature sensor 5d is 60 degrees or more and the additional boiling is not possible, the boiling operation is ended. If the detected temperature of the storage water temperature sensor 5d is less than 60 degrees and additional boiling is possible, the process proceeds to step S8, and the predicted amount of hot water within 2 hours and the current storage water amount are compared.
  • step S8 If it is determined in step S8 that the current amount of stored water is larger than the planned amount of hot water within 2 hours, the boiling operation is ended. If the current amount of stored water is smaller than the planned amount of hot water within 2 hours, the process returns to step S5, and the presence or absence of hot water is confirmed.
  • step S5 if there is a hot water in step S5, the process proceeds to step S9.
  • step S9 it is checked whether the predicted hot water amount up to the time T stored in step S3 can be boiled by normal boiling. That is, the current shortage of hot water is calculated, and comparison is made with the amount of hot water that can be boiled by the operation in the normal boiling mode.
  • the insufficient hot water amount (predicted hot water amount up to time T) is calculated based on the water supply temperature and the hot water supply set temperature or the water supply set temperature set by the user from the remote controller 20.
  • step S6 If the current shortage of hot water is smaller than the amount of hot water that can be boiled by the operation in the normal boiling mode, the process proceeds to step S6, and the boiling operation by the operation in the normal boiling mode is continued, and the above-mentioned step S7 ⁇ The determination in step S8 is performed.
  • the operation in the rapid boiling mode It changes to the boiling operation by (step S10).
  • the capacity deriving unit 35 determines the heating capacity of the heat pump unit 2 to be a2, and the boiling control unit 36 controls the frequency of the compressor 11 and the number of rotations of the pump 17 so as to become the heating capacity a2, Do the boiling operation.
  • step S11 After the start of the operation in the rapid boiling mode, it is confirmed from the temperature detected by the storage water temperature sensor 5d whether the additional boiling operation is possible (step S11). If the temperature detected by the stored water temperature sensor 5d is 60 degrees or more, the boiling operation is ended. If the temperature detected by the storage water temperature sensor 5d is less than 60 degrees, the process proceeds to step S12, and the planned amount of hot water within 2 hours and the current storage water amount are compared. If the planned amount of hot water within 2 hours is smaller than the current amount of stored water, a sufficient amount of stored water can be secured, and the boiling operation is ended. If the planned amount of hot water within 2 hours is larger than the current amount of stored water, the process returns to step S5, and the current amount of insufficient hot water is again compared with the amount of hot water that can be boiled in the normal boiling mode.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the hot water discharge condition and the hot water discharge condition in the evening to night time zone in which the hot water discharge is generally large and the boiling operation is likely to occur in a day.
  • the amount of hot water storage (left axis) and the amount of hot water discharge (right axis) are shown, and the horizontal axis is time.
  • the solid line indicates the change in the actual amount of stored water, and the broken line indicates the change in the amount of stored water predicted at time t0.
  • the hot water storage tank 5 can store 100L of hot water in total, and the heat pump unit 2 can boil 30L / H in the normal boiling mode and 45L / H in the rapid boiling mode. Do. Confirmation of the amount of hot water and storage is performed every 10 minutes. At time t0 (18:00), the amount of hot water storage in the hot water storage tank 5 is 50L.
  • the hot water prediction unit 39 predicts 10 L of hot water from time t4 to t5 (19:10 to 19:30) and hot water (not shown) from time t7 (20:00 to 20:00) to 97.5 L. ing. It is assumed that hot water tapping is not predicted at time after that.
  • step S1 it is determined whether the hot water storage tank 5 can be subjected to the additional boiling operation.
  • the temperature of the storage water temperature sensor 5d is lower than 60 degrees, and it is determined that additional boiling is possible, so the process proceeds to step S2, and the current storage water volume (50 L) and the hot water prediction unit 39
  • the amount of planned hot water discharge within 2 hours from the predicted current time is compared (step S2).
  • steps S2 within 2 hours, that is, by 20:00 (time t7), there are two hot water discharges of 10 L and 97.5 L as described above, and a total of 107.5 L of hot water is predicted.
  • step S3 since the current amount of stored water is smaller than the planned amount of hot water discharge until time t7, time t7 and the scheduled amount of hot water discharge 107.5 L are stored (step S3), and the operation in the normal boiling mode is started (step S3) S4).
  • step S5 the flow sensor 23 confirms the presence or absence of the hot water from the hot water supply terminal 10 (step S5). Since there is no hot water until time t1, the heating operation by the operation in the normal heating mode is continued (step S6), and the operation in the normal heating mode is continued during the period from time t0 to t1, and The determination of S5 to step S8 is repeated.
  • step S5 tapping is confirmed (step S5).
  • step S9 it is confirmed whether or not the predicted hot water discharge amount (107.5 L) can be boiled by time t7 (twenty o'clock) in the boiling operation by the operation in the normal boiling mode.
  • the amount of hot water storage at time t1 is 62.5 L, and the amount of insufficient hot water is 45 L.
  • the amount of hot water that can be boiled by the operation in the normal boiling mode until time t7 is 40 L (30 L / H ⁇ 1 hour 20 minutes). That is, since the current shortage of hot water becomes larger than the amount of hot water which can be boiled by the operation in the normal boiling mode, the operation is changed to the operation in the rapid boiling mode (step S10).
  • Steps S11 and S12 in the flowchart of FIG. 5 are made, but the planned amount of hot water within 10 hours (107.5 L) is based on the current amount of hot water storage (62.5 L) Because it is large, operation in the rapid heating mode is continued. Steps S9 to S12 are repeated from time t2 to t5, and the operation in the rapid heating mode is continued.
  • step S9 the amount of insufficient hot water becomes 5 L in step S9, and the amount of hot water that can be boiled in the normal boiling mode operation becomes 5 L (30 L / H ⁇ 10 minutes) by time t7. . That is, the current shortage of hot water is equal to or less than the amount of hot water that can be boiled by the operation in the normal boiling mode. Therefore, since it is predicted that a sufficient storage amount can be secured by the operation in the normal boiling mode, the process proceeds to step S6, and the operation in the rapid boiling mode is changed to the operation in the normal boiling mode. Subsequently, although the process proceeds to step S7 and step S8, the operation in the normal heating mode is continued.
  • step S5 it is determined that additional boiling is possible, but in step S8, the planned amount of hot water discharge within 2 hours (up to 22:00) is 97.5 L (hot water is generated only once at 20:00).
  • the storage amount is 97.5 L, and the storage amount is equal to or more than the planned amount of hot water, and the boiling operation (operation in the normal boiling mode) is ended.
  • the hot water supply system 1 of the present embodiment a large amount of hot water is expected or a large amount of hot water is generated, so that the operation in the normal boiling mode is likely to cause insufficient heat.
  • the condition is that the current amount of stored water is less than the amount of hot water within a predetermined time from the current time predicted by the hot water prediction unit 39, and a sufficient amount of hot water can not be secured in the boiling operation by normal boiling operation As a rapid heating operation is performed.
  • the heating ratio in the auxiliary heating combined operation can be reduced by performing the rapid heating in the rapid heating mode, the overall energy efficiency of the entire hot water supply system 1 can be improved.
  • the amount of stored hot water in the hot water storage tank 5 is an example of a predetermined condition in which insufficient heat is likely to occur in boiling in the normal boiling operation because a large amount of hot water is expected or a large amount of hot water is generated. Is determined to be less than a predetermined value and it is determined that the hot water has run out, and even if the heating by the operation in the normal boiling mode is started, the operation in the rapid boiling mode is performed if the amount of stored hot water is further reduced. It will be.
  • the storage water amount is confirmed by the temperatures detected by the storage water temperature sensors 5a to 5d attached to the side surface of the hot water storage tank 5.
  • the temperature detected by the hot water storage temperature sensor 5b is lower than the hot water storage target temperature by a predetermined temperature or more, and the amount of hot water storage is the first amount of hot water storage (for example, 40 L relative to the tank capacity 100 L of the hot water storage tank 5)
  • the storage water temperature sensor 5a provided above the storage water tank 5 is lower than the storage water target temperature by a predetermined temperature or more than the storage water temperature sensor 5b.
  • the second storage amount for example, 20 L
  • the operation in the rapid boiling mode is performed.
  • FIG. 7 shows a flowchart of this modification.
  • step S101 it is determined whether the temperature detected by the stored-water temperature sensor 5b is lower than y degrees (for example, 60 degrees). When the temperature detected by the hot water storage temperature sensor 5b is lower than y degree, it is determined that the hot water storage amount is equal to or less than a predetermined value (a first predetermined value, for example, 40 L) and it is determined that the water is running out.
  • the operation is started (step S102). After the start of operation in the normal boiling mode, the presence or absence of hot water from the hot water supply terminal 10 is confirmed (step S103).
  • the operation in the normal boiling mode is performed while repeating the determinations in steps S103 and S105 until the temperature detected by the storage water temperature sensor 5b becomes y degrees or more. If the temperature detected by the hot water storage temperature sensor 5b becomes y degrees or more, it is determined that the hot water storage amount of the hot water storage tank 5 is sufficient, and the boiling operation is ended.
  • step S104 the detection temperature of the hot water storage temperature sensor 5a disposed above the hot water storage temperature sensor 5b in the hot water storage tank 5 is z degrees (for example, 60 degrees) Determine if it is low.
  • z degrees for example, 60 degrees
  • step S106 the amount of stored hot water is equal to or less than the second predetermined value, so it is determined that the amount of stored hot water is insufficient in the normal boiling mode operation.
  • step S106 the temperature detected by the storage water temperature sensor 5a is measured (step S107), and the operation in the rapid boiling mode is continued until the detected temperature becomes z degree or more. If the detected temperature becomes equal to or higher than z degree, the operation is changed to the normal boiling mode (step S108), and the boiling operation is continued. And based on the detection temperature of the hot water storage temperature sensor 5b, it is confirmed whether the water shortage continues, and the detected temperature becomes y degree or more, and the boiling operation is ended if the water shortage state is eliminated.
  • the history information storage unit 38 does not store history information immediately after the power is turned on, even if analysis of the hot water discharge pattern by the hot water discharge prediction unit 39 is not possible, assistance is provided.
  • the operation frequency of the heating combined operation can be reduced, and the energy efficiency of the entire hot water supply system 1 can be improved.
  • the auxiliary heating combined operation is predicted from the amount of stored water by the stored water temperature sensors 5a to 5d provided in the stored water tank 5, the energy efficiency of the entire hot water supply system 1 can be improved by simple control.
  • FIG. 8 shows a flowchart of this modification.
  • step S201 the presence or absence of a water filling instruction is confirmed. If there is a pouring instruction, the process proceeds to step S202, starts measurement of the timer T1 of the control unit 30, and continues confirmation of the timer T1 until the timer T1 reaches ⁇ minutes (for example, 5 minutes) in step S203. . When the timer T1 reaches ⁇ minutes, the timer T1 is reset (step S204), and it is confirmed whether the pouring is continued (step S205). If the water filling instruction does not continue at this time, the process returns to step S201, and waits for the next water filling instruction. When the pouring instruction continues, the boiling operation in the rapid heating mode is started (step S206). It is estimated that water is supplied to the lower portion of the hot water storage tank 5 by opening a predetermined time from the reception of the water filling instruction to the start of the heating operation by the timer T1.
  • step S207 When the operation in the rapid boiling mode is started, it is confirmed whether the water filling is completed (step S207). The completion of pouring is determined by determining that the amount of hot water supplied to the bathtub 10a has reached the filling set hot water amount or by an end instruction from the remote controller 20. If it is determined in step S207 that the filling has been completed, measurement of the timer T2 is started (step S208).
  • the operation in the rapid heating mode is continued while repeating the determinations of steps S209 and S210 until (step S210).
  • the timer T2 is reset (step S211) to end the heating operation when the temperature detected by the stored water temperature sensor 5d becomes equal to or higher than the temperature x degree or the ⁇ portion elapses (step S211).
  • the history information storage unit 38 does not store history information immediately after the power is turned on, even if analysis of the hot water discharge pattern by the hot water discharge prediction unit 39 is not possible, assistance is provided.
  • the operation frequency of the heating combined operation can be reduced, and the energy efficiency of the entire hot water supply system 1 can be improved.
  • the hot water storage tank 5 may run out of hot water and the operation of the gas heater (auxiliary heating unit) 6 may be required. Therefore, by starting the operation in the rapid heating mode at the stage when the water filling instruction is given, the rapid heating can be started earlier, thereby reducing the operation frequency of the auxiliary heating combined operation, and the entire hot water supply system 1 Energy efficiency can be improved.
  • the operation frequency of the auxiliary heating combined operation can be reduced even if a large amount of hot water is predicted after the completion of the hot water filling. Energy efficiency can be improved.
  • operation in the rapid heating mode is started ⁇ minutes after receiving the pouring instruction, but operation in the rapid heating mode may be started immediately after receiving the instruction. If the operation in the rapid heating mode is started immediately after receiving the instruction, more hot water can be heated, and as a result, the operation frequency of the auxiliary heating combined operation can be reduced.
  • the temperature (water supply temperature) of the water mixed when the hot water of the hot water storage tank 5 is supplied to the hot water supply terminal 10 in place of the presence or absence of the hot water becomes lower than the predetermined temperature, or In addition, it may be confirmed whether the heating can be performed by the operation in the normal heating mode.
  • the hot water supply preset temperature or the water supply preset temperature set by the user becomes equal to or higher than the predetermined temperature, or when the predetermined temperature rises, it may be confirmed whether the heating is possible in the normal boiling mode.
  • the efficiency calculation unit 34 a derives the primary energy efficiency of the heat pump unit 2 based on the COP curve acquired by the COP curve calculation unit 33 and determines the primary energy efficiency of the gas heater 6.
  • the heating capacity of the operation in the rapid boiling mode was calculated by comparison.
  • the usage charge rate of the heat pump unit 2 is calculated, and the comparison with the usage charge rate of the gas heater 6 enables operation in the rapid boiling mode. You may derive the heating capacity of.
  • FIG. 9 shows the relationship between the heating capacity (horizontal axis) and the charge per unit heating capacity (vertical axis) for the heat pump unit 2 and the gas heater 6.
  • the control unit 30 includes the charge calculation unit 34b, and the charge calculation unit 34b calculates the charge per unit heating capacity based on the COP curve acquired by the COP curve calculation unit 33. calculate.
  • Each usage charge is calculated by multiplying the consumption per unit time by the usage charge unit price.
  • the power consumption of the heat pump unit 2 is calculated by dividing the heating capacity by the COP, so that the charge per unit capacity changes depending on the heating capacity and becomes the minimum value e in the heating capacity a1, as shown in FIG.
  • the charge per unit capacity becomes a constant charge f regardless of the heating capacity.
  • the capacity deriving unit 35 derives the heating capacity of the heat pump section 2 as a1 so that the COP becomes the heating capacity that maximizes COP in the COP curve of FIG. 3. Then, the boiling control unit 36 controls the frequency of the compressor 11 and the number of rotations of the pump 17 based on the heating capacity a1 until the tapping temperature detected by the tapping temperature sensor 22 reaches the target tapping temperature. That is, in the operation in the normal boiling mode, the heat pump unit 2 operates with the ability to maximize the heat pump efficiency.
  • the capacity deriving unit 35 sets the heating capacity of the heat pump section 2 so that the usage charge of the heat pump section 2 becomes the same as the usage charge of the gas heater 6 Derive Therefore, as shown in FIG. 9, the capacity deriving unit 35 is configured such that the usage charge of the heat pump unit 2 becomes equal to the usage charge f of the gas heater 6 based on the usage charge curve calculated based on the COP curve. Then, the heating capacity of the heat pump section 2 is derived as a3. Then, the boiling control unit 36 controls the frequency of the compressor 11 and the number of rotations of the pump 17 based on the heating capacity a3 until the tapping temperature detected by the tapping temperature sensor 22 reaches the target tapping temperature.
  • FIG. 10 shows the relationship between the heating capacity (horizontal axis) and the carbon discharge amount per unit heating capacity (vertical axis) for the heat pump unit 2 and the gas heater 6.
  • the control unit 30 includes the carbon emission calculation unit 34c, and the carbon emission calculation unit 34c calculates carbon per unit heating capacity based on the COP curve acquired by the COP curve calculation unit 33. Calculate emissions. Each carbon emission can be obtained by dividing the carbon dioxide emission factor per unit capacity by the equipment efficiency.
  • the heat pump unit 2 is driven by electric power. Therefore, the carbon emission per unit capacity of the heat pump unit 2 is calculated by dividing the carbon dioxide emission per unit capacity in power generation by the COP, and as shown in FIG. 10, the carbon emission per unit capacity is the heating capacity And becomes the minimum value g in the heating capacity a1.
  • the carbon emission per unit capacity becomes a constant carbon emission h regardless of the heating capacity.
  • the capacity deriving unit 35 derives the heating capacity of the heat pump section 2 as a1 so that the COP becomes the heating capacity that maximizes COP in the COP curve of FIG. 3. Then, the boiling control unit 36 controls the frequency of the compressor 11 and the number of rotations of the pump 17 based on the heating capacity a1 until the tapping temperature detected by the tapping temperature sensor 22 reaches the target tapping temperature. That is, in the operation in the normal boiling mode, the heat pump unit 2 operates with the ability to maximize the heat pump efficiency.
  • the capacity deriving unit 35 is configured so that the carbon emission amount of the heat pump unit 2 becomes equal to the carbon emission amount of the gas heater 6. Deriving the heating capacity. Therefore, as shown in FIG. 10, the capacity deriving unit 35 has the same carbon emission amount of the heat pump unit 2 as the carbon emission amount h of the gas heater 6 based on the carbon emission amount curve calculated based on the COP curve.
  • the heating capacity of the heat pump unit 2 is derived as a4 so that Then, the boiling control unit 36 controls the frequency of the compressor 11 and the rotational speed of the pump 17 based on the heating capacity a4 until the tapping temperature detected by the tapping temperature sensor 22 reaches the target tapping temperature.
  • the carbon emission amount of the heat pump unit 2 can be suppressed to be higher than the carbon emission amount of the gas heater 6, and the carbon emission amount of the entire hot water supply system 1 can be suppressed.
  • the heating capacity of the heat pump section 2 is derived such that the primary energy efficiency in the heating capacity (a2) during operation in the rapid boiling mode becomes identical to the primary energy efficiency d of the gas heater 6 did.
  • the setting of the heating capacity is not limited to this, and the heating capacity of the heat pump unit 2 during the operation in the rapid boiling mode is the operation during the operation in the normal boiling mode when the outside air temperature is the same.
  • the heat pump efficiency of the heat pump unit 2 at the time of operation in the rapid boiling mode is larger than the heating capacity (a1) and lower than the heat pump efficiency of the heat pump unit 2 at the normal boiling mode, Setting is possible.
  • the charge per unit capacity or the carbon emission per unit capacity in the heating capacity (a3 or a4) during operation in the rapid boiling mode is a gas heater.
  • the heating capacity of the heat pump unit 2 was derived so as to be the same as that in No.6.
  • the setting of the heating capacity is not limited to this, and the heating capacity of the heat pump unit 2 during the operation in the rapid boiling mode is the operation during the operation in the normal boiling mode when the outside air temperature is the same.
  • the heat pump efficiency of the heat pump section 2 during operation in the rapid boiling mode is larger than the heating capacity (a1) and higher than the heat pump efficiency of the heat pump section 2 in operation in the normal boiling mode, Various settings are possible.
  • the heating capacity in the rapid boiling mode is larger than the heating capacity at which the COP is maximum at the ambient temperature at that time, and the charge per unit capacity in the rapid boiling mode is the gas It may be equal to or less than the usage charge per unit capacity of the heater 6.
  • the heating capacity in the rapid boiling mode is larger than the heating capacity at which the COP is maximum at the outside temperature at that time, and carbon emissions per unit capacity in the rapid boiling mode
  • the carbon emission amount per unit capacity of the gas heater 6 may be equal to or less.
  • the heating capacity of the heat pump section 2 was derived as a1 so that the COP becomes the maximum heating capacity in the COP curve, but it is not limited thereto
  • the heating capacity at the time of operation in the normal boiling mode can be variously set in a range where the COP is relatively high.
  • the boiling control unit 36 controls the frequency of the compressor 11 until the tapping temperature detected by the tapping temperature sensor 22 reaches the target tapping temperature based on the heating capacity a2. Controlled.
  • the boiling control unit 36 determines that the outlet temperature detected by the outlet temperature sensor 22 becomes the target outlet temperature based on the heating capability a2.
  • the rotational speed of the fan 15 disposed to face the outdoor heat exchanger 12 may be controlled.
  • the rotation speed (heating capacity) greater than the rotation speed (rotation speed based on the heating capacity a1) during the normal boiling mode operation The fan 15 is controlled at a rotation speed based on a2), and the pump 17 is controlled at a rotation speed higher than the rotation speed of the pump 17 in the normal heating mode.
  • the pump 17 since the pump 17 is driven at a large rotation speed during operation in the rapid boiling mode, the flow rate of the warm water circulating through the warm water circuit unit 3 increases, and the normal boiling temperature is maintained while the hot water temperature is maintained constant.
  • the amount of hot water stored in the hot water storage tank 5 can be increased per unit time as compared to the mode operation.
  • the hot water supply system 1 may have another heating unit such as an electric heater as the auxiliary heating unit.
  • the present invention can be applied to any auxiliary heating unit as long as it is a heating unit other than the heat pump unit 2 and the primary energy efficiency is lower than that of the heat pump unit 2. More specifically, when the heating capacity at which the COP of the heat pump unit 2 is maximized is compared, the primary energy efficiency of the auxiliary heating unit is lower than the primary energy efficiency of the heat pump unit 2.
  • An electric heater or a combustion type heating means such as gas corresponds to this.
  • Hot water storage temperature sensor hot water storage amount detection unit
  • Gas heater auxiliary heating unit
  • Hot water supply terminal hot water outlet
  • compressor outdoor heat exchanger
  • Expansion valve Expansion mechanism
  • fan fan
  • heat exchanger for hot water supply use side heat exchanger
  • Flow sensor Shot out detection unit
  • control unit 38 history information storage unit

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Abstract

ヒートポンプ式加熱部および補助加熱部を含めた給湯システムの総合的なエネルギー効率を最適にする。貯湯タンクと、貯湯タンクの温水を利用側へ供給する出湯部と、貯湯タンクの沸き上げを行うヒートポンプ式加熱部と、出湯部に供給される温水を加熱可能な補助加熱部とを備える。ヒートポンプ式加熱部によって貯湯タンクの沸き上げが行われるヒートポンプ単独運転と、ヒートポンプ式加熱部による沸き上げだけでは熱量不足となる場合に、沸き上げと同時に補助加熱部による温水の加熱が行われる補助加熱併用運転とが可能に構成される。ヒートポンプ単独運転のうち、第１モードでの沸き上げは、第２のモードでの沸き上げよりも加熱能力が高く、かつ、ヒートポンプ効率が低い。第１のモードでの沸き上げは、大量出湯が見込まれる、あるいは、大量出湯が生じることにより、第２のモードでの沸き上げでは熱量不足が生じ易い条件下で行われる。

Description

給湯システム
　本発明は、貯湯タンクに対して温水を供給可能なヒートポンプ式加熱部を備えた給湯システムに関する。
　従来、ヒートポンプ式加熱部により生成された温水を貯湯タンクに貯留し、貯湯タンクから給湯端末に供給される温水をガス加熱器によってさらに加熱することが可能な給湯システムが知られている。例えば、特許文献１（特開２０１３－１１３４９５号公報）に開示されている給湯システムでは、貯湯タンクが湯切れした場合、ヒートポンプ式加熱部による貯湯タンクの温水の沸き上げに加え、前記ガス加熱器による加熱運転が行われる。これにより、貯湯タンクが湯切れした場合にも、給湯端末への温水の供給が確保される。
　ところで、ヒートポンプ式加熱部は、必要熱量にかかわらず、外気温度に応じて、ヒートポンプ効率（ＣＯＰ）が最大となる加熱能力（周波数）で運転されるのが一般的である。つまり、ヒートポンプ式加熱部による沸き上げ運転だけで十分な熱量を確保できる場合であっても、大量出湯等により熱量不足となりガス加熱器による加熱が必要となる場合であっても、ヒートポンプ式加熱部は一律にＣＯＰが最大となる加熱能力（周波数）で運転される。
　一方、ヒートポンプ式加熱部のＣＯＰを１次エネルギー効率に換算し、ガス加熱器のような補助加熱部の１次エネルギー効率と比較した場合には、ヒートポンプ式加熱部の効率の方が高くなる場合が多い。そのため、上記のような加熱能力でヒートポンプ式加熱部による沸き上げを行って、熱量不足となった場合、例えば、貯湯タンクが湯切れした場合に、補助加熱部による加熱を併せて行う運転では、ヒートポンプ式加熱部および補助加熱部を含めたシステムの総合的なエネルギー効率としては最適と言えない場合がある。
　本発明の目的は、ヒートポンプ式加熱部および補助加熱部を含めたシステムの総合的なエネルギー効率を最適にできる給湯システムを提供することである。
　本発明の給湯システムは、温水を貯留する貯湯タンクと、 貯湯タンクの温水を利用側へ供給する出湯部と、貯湯タンクの温水の沸き上げを行うヒートポンプ式加熱部と、貯湯タンクから出湯部に供給される温水を加熱可能な補助加熱部とを備える。ヒートポンプ式加熱部によって貯湯タンクの温水の沸き上げが行われるヒートポンプ単独運転と、ヒートポンプ式加熱部による貯湯タンクの温水の沸き上げだけでは熱量不足となる場合に、貯湯タンクの温水の沸き上げおよび補助加熱部による温水の加熱が同時に行われる補助加熱併用運転とが可能に構成されている。ヒートポンプ単独運転は、互いに加熱能力が異なる、第１のモードでの沸き上げ、および、第２のモードでの沸き上げを含む。第１モードでの沸き上げの加熱能力は、第２のモードでの沸き上げの加熱能力よりも高く、かつ、第１のモードでの沸き上げのヒートポンプ効率は第２のモードでの沸き上げのヒートポンプ効率よりも低い。また、第１のモードでの沸き上げは、大量出湯が見込まれる、あるいは、大量出湯が生じていることにより、前記第２のモードでの沸き上げでは熱量不足が生じ易い所定の条件下で行われる。
　この構成によれば、システム全体の加熱量に占める補助加熱部による加熱量の比率を減少させることができるため、給湯システム全体の総合的なエネルギー効率を最適にできる。
　上記給湯システムにおいて、第１のモードでの沸き上げの加熱能力が、そのときの外気温度においてＣＯＰが最大となる加熱能力よりも大きく、かつ、第１のモードでの沸き上げの１次エネルギー効率が補助加熱部を単独で運転させたときの１次エネルギー効率以上としてもよい。
　この構成によれば、ヒートポンプ式加熱部の１次エネルギー効率が補助加熱部の１次エネルギー効率より低くなるのを抑制でき、給湯システム全体のエネルギー効率が低下することを抑制できる。
　上記給湯システムにおいて、貯湯タンクの貯湯量を検出する貯湯量検出部をさらに備え、貯湯量検出部によって検出された貯湯量が第１貯湯量よりも小さくなった場合に第２のモードでの沸き上げが開始され、第１貯湯量よりもさらに小さい第２貯湯量となった場合に、第２のモードでの沸き上げから第１のモードでの沸き上げを行うよう構成してもよい。
　この構成によれば、貯湯タンクの湯量が少なくなって補助加熱部が動作することを抑制できるため、給湯システムの総合的なエネルギー効率を最適にできる。
　上記給湯システムにおいて、出湯部から温水が供給される浴槽１０ａをさらに備え、浴槽１０ａに目標温度の湯を供給する湯張り指示があった場合に、第１のモードでの沸き上げを行うよう構成してもよい。
　この構成によれば、湯張りによる大量出湯により貯湯タンクの湯量が少なくなって補助加熱部が動作することを抑制できるため、給湯システムの総合的なエネルギー効率を最適にできる。
　上記給湯システムにおいて、貯湯タンクから出湯部へ供給される出湯量を検出する出湯量検出部と、出湯量検出部により検出された出湯量と出湯時刻の履歴情報を記憶する履歴情報記憶部と、履歴情報記憶部の履歴情報に基づき出湯予定量と出湯予定時刻を予測する出湯予測部とをさらに備えてもよい。この場合、出湯予測部により予測された出湯予定量が出湯予定時刻までに貯湯タンクに貯湯されるようにヒートポンプ式加熱部の動作させるときに、出湯予測部により予測されていない出湯があった場合に、前記第１のモードでの沸き上げを行うよう構成される。
　この構成によれば、貯湯タンクの湯量が少なくなって補助加熱部が動作することを抑制できるため、給湯システムの総合的なエネルギー効率を最適にできる。
　上記給湯システムにおいて、貯湯タンクの貯湯量を検出する貯湯量検出部と、貯湯タンクから出湯部へ供給される出湯量を検出する出湯量検出部と、出湯量検出部により検出された出湯量と出湯時刻の履歴情報を記憶する履歴情報記憶部と、履歴情報記憶部の履歴情報に基づき出湯予定量と出湯予定時刻を予測する出湯予測部とをさらに備えてもよい。この場合、出湯予定量が、貯湯量検出部によって検出された貯湯量と、第２のモードでの沸き上げで運転した場合の出湯予定時刻における貯湯予定量との合計値よりも大きい場合に、第１のモードでの沸き上げを行うよう構成される。
　この構成によれば、貯湯タンクの湯量が少なくなって補助加熱部が動作することを抑制できるため、給湯システムの総合的なエネルギー効率を最適にできる。
　上記給湯システムにおいて、ヒートポンプ式加熱部は、圧縮機、放熱器、膨張機構、および、蒸発器が接続され、冷媒が循環する冷媒回路を有し、第１のモードでの沸き上げは、外気温度が同一である場合において、第２のモードでの沸き上げよりも圧縮機の周波数が大きくなるよう構成してもよい。
　この構成によれば、圧縮機の周波数を大きくすることによって、第１のモードでの沸き上げに必要な加熱能力をまかなうことができる。
　上記給湯システムにおいて、ヒートポンプ式加熱部は、圧縮機、熱源側熱交換器、膨張機構、および、利用側熱交換器が接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、熱源側熱交換器に送風して熱交換させるファンを有していてもよい。この場合、第１のモードでの沸き上げにおけるファン回転数は、外気温度が同一である場合において、第２のモードでの沸き上げにおけるファンの回転数よりも大きくなるよう構成してもよい。
　この構成によれば、ファンの回転数を大きくすることによって、第１のモードでの沸き上げに必要な加熱能力をまかなうことができる。
本発明の一実施形態に係る給湯システムの構成図。 図１の給湯システムの制御部の構成図。 ヒートポンプ部の加熱能力が変化したときのＣＯＰの変化を示す図。 ヒートポンプ部の加熱能力が変化したときの１次エネルギー効率の変化を示す図。 図１の給湯システムの動作を説明するフローチャート。 図１の給湯システムの動作を説明するタイムチャート。 変形例Ａに係る給湯システムの動作を説明するフローチャート。 変形例Ｂに係る給湯システムの動作を説明するフローチャート。 ヒートポンプ部の加熱能力が変化したときの単位能力あたりの使用料金の変化を示す図。 ヒートポンプ部の加熱能力が変化したときの単位能力あたりの炭素排出量の変化を示す図。
　（１）給湯システム１の構成
　図１は、本発明の実施形態の給湯システム１の構成図を示している。給湯システム１は、ヒートポンプ部２（ヒートポンプ式加熱部）、貯湯タンク５を有する温水回路部３、および、ガス加熱器６（補助加熱部の一例）を有する。ヒートポンプ部２は貯湯タンク５に貯留する温水を生成する。給湯端末１０（出湯部の一例）は貯湯タンク５の温水を出湯する。貯湯タンク５の温水は、必要に応じて、出湯される前にガス加熱器６によりさらに加熱される。
　（１－１）ヒートポンプ部２の構成
　ヒートポンプ部２は、冷媒が循環する冷媒回路４１を有する。冷媒回路４１は、圧縮機１１と室外熱交換器（熱源側熱交換器）１２と膨張弁（膨張機構の一例）１３と給湯用熱交換器（利用側熱交換器）１６とが冷媒配管４０によって接続されることで構成されている。ファン１５は、室外熱交換器１２に対向するように配置されている。外気温度センサ２１は、外気温度を検知する。
　貯湯タンク５に温水を貯留する沸き上げ運転では、図１中矢印Ｒ１で示すように、圧縮機１１から吐出される冷媒が給湯用熱交換器１６、膨張弁１３、室外熱交換器１２へと順に流れ、室外熱交換器１２を経た冷媒が圧縮機１１に戻る加熱サイクルが形成される。この場合、給湯用熱交換器１６が凝縮器、室外熱交換器１２が蒸発器として機能する。この沸き上げ運転では、給湯用熱交換器１６において圧縮機１１の吐出側から流入した高温の冷媒と給湯用温水との間で熱交換されることによって、給湯用温水が加熱される。
　（１－２）温水回路部３の構成
　温水回路部３は、前記給湯用熱交換器１６に接続されている。温水回路部３は、貯湯タンク５とポンプ１７と給湯用熱交換器１６とが水配管４５により接続されて、温水が循環するように構成されている。この温水回路部３において、ポンプ１７の吐出側が給湯用熱交換器１６の温水流入口に接続され、ポンプ１７の吸入側が貯湯タンク５の一端に接続されている。給湯用熱交換器１６の温水流出口は貯湯タンク５の他端に接続されている。
　温水回路部３では、給湯用熱交換器１６を流れる冷媒と熱交換する温水が循環する。具体的には、沸き上げ運転が実行されるときに、ポンプ１７によって貯湯タンク５から流出した温水が給湯用熱交換器１６に供給され、給湯用熱交換器１６で加熱された温水が貯湯タンク５に戻される。
　給湯用熱交換器１６の温水流出口の近傍には、出湯温度センサ２２が配置されており、給湯用熱交換器１６から流出した温水の温度を検知する。貯湯タンク５には複数の貯湯温度センサ５ａ～５ｄ（貯湯量検出部）が設けられており、それぞれの貯湯温度センサ５ａ～５ｄが検出する水温によって貯湯量を検出する。なお、前述の外気温度センサ２１、出湯温度センサ２２および貯湯温度センサ５ａ～５ｄは、検知した温度を制御部３０に出力することが可能であれば、どのようなものであってもよい。
　（１－３）給湯端末１０およびガス加熱器６の構成
　貯湯タンク５の温水は給湯端末１０を介して出湯できるように構成されている。ガス加熱器６は貯湯タンク５と給湯端末１０との間に配置され、加熱部６ａを有している。貯湯タンク５、ガス加熱器６および給湯端末１０は水配管４７により接続されている。ガス加熱器６は、貯湯タンク５から供給された温水が給湯端末１０に供給される前に加熱できる。給湯端末１０は、貯湯タンク５内の温水をユーザーに使用可能とし、浴槽１０ａへも出湯可能となっている。
　水配管４６には流量センサ２３（流量検出部）が設けられており、貯湯タンク５から給湯端末１０へ供給される温水の流量を検知する。なお、流量センサ２３は貯湯タンク５から供給される湯量を検出することが可能であれば、水配管４６以外の他の水配管に設けてもよい。
　以上説明したように、給湯システム１は、貯湯タンク５に対して温水を供給可能なヒートポンプ部２（ヒートポンプ式加熱部）と、貯湯タンク５から給湯端末１０へ供給される温水を加熱可能なガス加熱器６（補助加熱部）とを有している。給湯システム１は、ヒートポンプ部２によって貯湯タンク５内に温水を貯留する沸き上げ運転と、貯湯タンク５の温水を給湯端末１０に供給する際に、必要に応じて貯湯タンク５から供給された温水を、ガス加熱器６によって加熱する追加加熱運転とが可能であり、給湯システム１の運転としては、沸き上げ運転のみを行うヒートポンプ単独運転、追加加熱運転のみを行う補助加熱単独運転、および沸き上げ運転と追加加熱運転を同時に行う補助加熱併用運転に分けられる。
　（１－４）給湯システム１の制御部３０の構成
　給湯システム１の制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ（いずれも図示省略）等から構成されている。図２に示すように、給湯システム１の制御部３０は、湯切れ判断部３１と、ＣＯＰカーブ記憶部３２と、ＣＯＰカーブ算出部３３と、効率算出部３４ａと、能力導出部３５と、沸き上げ制御部３６と、出湯制御部３７と、履歴情報記憶部３８と、出湯予測部３９とを有している。制御部３０の入力側は、貯湯タンク５の側面に取り付けられた貯湯温度センサ５ａ～５ｄと、リモートコントローラ２０と、外気温度センサ２１と、出湯温度センサ２２と、流量センサ２３とに接続されている。制御部３０の出力側は、圧縮機１１と、ファン１５と、加熱部６ａと、ポンプ１７等のアクチュエーターとに接続されている。なお、リモートコントローラ２０からの入力は、ヒートポンプ部２と温水回路部３のそれぞれに送信される。
　湯切れ判断部３１は、貯湯タンク５内の貯湯量が減少し（貯湯タンク５内の湯の比率が減少し）、湯切れしたか否か（沸き上げ運転を行う必要があるか否か）を判断する。本実施形態では、湯切れ判断部３１は、貯湯タンク５の側面に取り付けられた貯湯温度センサ５ｂで検出された温度が、貯湯目標温度より所定温度以上低い場合に、貯湯タンク５内の湯の比率が減少し、湯切れした（貯湯量が所定値以下となった）として、沸き上げ運転を行う必要があると判断する。出湯目標温度は、ユーザーによってリモートコントローラ２０が操作されることにより入力される。
　ＣＯＰカーブ記憶部３２は、複数のＣＯＰカーブを記憶し、その複数のＣＯＰカーブは、それぞれ、種々の外気温度や出湯目標温度に対応する。ＣＯＰカーブは、図３に示すように、横軸を加熱能力（圧縮機周波数）、縦軸をＣＯＰとし、ヒートポンプ部２の加熱能力と、その加熱能力でのＣＯＰとを示している。ヒートポンプ部２のＣＯＰは、図３に示すように、加熱能力ａ１において最大値ｂとなる。
　ＣＯＰカーブ算出部３３は、沸き上げ運転を行う必要があると判断された場合に、そのときの外気温度や出湯目標温度に基づいたＣＯＰカーブを算出する。本実施形態では、ＣＯＰカーブ記憶部３２が複数のＣＯＰカーブを記憶していることから、ＣＯＰカーブ算出部３３は、ＣＯＰカーブ記憶部３２に記憶されたＣＯＰカーブのなかから、そのときの外気温度や出湯目標温度に基づいたＣＯＰカーブを取得する。外気温度は、外気温度センサ２１で検出された温度であって、出湯目標温度は、リモートコントローラ２０により入力された温度である。
　効率算出部３４ａは、ＣＯＰカーブ算出部３３で取得されたＣＯＰカーブに基づいて、ヒートポンプ部２の１次エネルギー効率を算出する。本実施形態では、効率算出部３４ａは、それぞれのＣＯＰカーブに対し、１次エネルギー換算係数０．３６９を使用し、１次エネルギー効率を算出する。したがって、ＣＯＰカーブに基づいて算出した１次エネルギー効率のカーブは、図４に示すように、横軸を加熱能力、縦軸を１次エネルギー効率とし、ヒートポンプ部２の加熱能力と、その加熱能力での１次エネルギー効率とを示している。図４に示すように、ＣＯＰカーブに基づいて算出した１次エネルギー効率のカーブは、加熱能力ａ１において最大値ｃとなる。図４において、ガス加熱器６の１次エネルギー効率をｄとして図示している。
　能力導出部３５は、図３のＣＯＰカーブに基づいて、ヒートポンプ部２の加熱能力を導出する。能力導出部３５は、後述する所定時刻までに沸き上げ可能な湯量と予測出湯量、あるいは、その他の運転状況に応じて沸き上げ運転の加熱能力を設定する。補助加熱併用運転が行われる場合のガス加熱器６の加熱能力は、貯湯タンク５から供給される温水の温度と、給湯端末１０から出湯される際に求められる温水の温度との差分から導出した後、ヒートポンプ部２の加熱能力で足りない分の加熱能力に基づいて導出される。
　沸き上げ制御部３６は、圧縮機１１の周波数、ポンプ１７の回転数および、ファン１５の回転数を制御する。具体的には沸き上げ制御部３６は、能力導出部３５で導出されたヒートポンプ部２の加熱能力に基づいて、沸き上げ運転時の圧縮機１１の周波数やファン１５の回転数を制御する。沸き上げ制御部３６は、圧縮機１１の周波数を一定に維持し、出湯目標温度になるようにポンプ１７の回転数を制御する。
　出湯制御部３７は、能力導出部３５で導出されたガス加熱器６の加熱能力に基づいて、出湯の際に追加加熱運転が行われる場合のガス加熱器６の加熱部６ａを制御する。
　履歴情報記憶部３８は、流量センサ２３により検出される単位時間あたりの出湯量を、計測時刻に関連付けて履歴情報として記憶する。履歴情報記憶部３８は、例えば１日(または１週間の各曜日)のうちの出湯量の時間帯毎の変動傾向および総出湯量を、履歴情報として記憶している。
　出湯予測部３９は、上述の履歴情報記憶部３８の履歴情報により、使用者が多量に出湯する時間帯と出湯量をパターンとして解析する。この出湯パターンに基づいて、出湯量および出湯時刻を予測する。制御部３０は、所定時間間隔（例えば１０分毎）で、貯湯タンク５の貯湯温度センサ５ａ～５ｄによって検出される貯湯量と、出湯予測部に３８よって予測される現在時刻から所定時間（例えば、２時間）以内の出湯量とを比較する。ここで、予測出湯量が貯湯量よりも多い場合には、制御部３０は沸き上げ運転の開始を指示する。
　（２）給湯システム１による加熱運転の説明
　給湯システム１は、上述した通り、ヒートポンプ部２単独で貯湯タンク５の沸き上げ運転を行うヒートポンプ単独運転、ガス加熱器６単独で貯湯タンク５から給湯端末１０へ供給される温水を加熱する補助加熱単独運転、およびヒートポンプ部２による沸き上げ運転とガス加熱器６による追加加熱運転を同時に実行する補助加熱併用運転が可能に構成されている。
　貯湯タンク５の貯湯量が少なくなった場合や、出湯予測部３９により大量出湯が予測される場合には、沸き上げ運転が行われる。沸き上げ運転のうち、ヒートポンプ単独運転には、後述する通常沸き上げモードでの運転（第２のモードでの沸き上げの一例）と急速沸き上げモードでの運転（第１のモードでの沸き上げの一例）とがある。貯湯タンク５の貯湯量を上回るような大量出湯があった場合等、沸き上げ運転を行ってもユーザーへ所望の温度の温水を供給するためには熱量不足が生じる場合に、補助加熱併用運転が行われる。この場合、沸き上げ運転と並行して、貯湯タンク５から供給される温水が加熱部６ａによってさらに加熱される追加加熱運転が行われる。これにより、貯湯タンク５の貯湯量が少ない場合でも、所望の温度の温水がユーザーへ供給される。
　（２－１）通常沸き上げモード（第２のモードでの沸き上げの一例）の説明
　本実施形態において、貯湯タンク５の貯湯量が所定値（例えば、貯湯タンク５のタンク容量１００Ｌに対して、４０Ｌ）以下となったとき、あるいは長時間出湯が見込まれず電気料金が安価な夜間時間帯には、通常沸き上げモードでの運転が行われる。また、現在の貯湯量が、出湯予測部に３８よって予測される現在時刻から２時間以内の出湯量を下回る場合にも、通常沸き上げモードでの運転が実行される。
　通常沸き上げモードでの運転が行われる場合、能力導出部３５は、図３のＣＯＰカーブにおいて、ＣＯＰが最大となる加熱能力となるように、ヒートポンプ部２の加熱能力をａ１と導出する。そして、沸き上げ制御部３６は、加熱能力ａ１に基づき、出湯温度センサ２２で検知される出湯温度が目標出湯温度になるまで、圧縮機１１の周波数およびポンプ１７の回転数を制御する。通常沸き上げモードでの運転では、ヒートポンプ効率が最大となる能力でヒートポンプ部が動作する。
　（２－２）急速沸き上げモード（第１のモードでの沸き上げの一例）の説明
　一方で、貯湯量を急速に増加させる必要がある場合には、急速沸き上げモードでの運転が行われる。本実施形態においては、通常沸き上げモードでの運転では十分な貯湯量を確保できない場合、急速沸き上げモードでの運転が実行される。例えば、現在の貯湯量が、現在時刻から２時間以内の出湯予定量を下回って通常沸き上げモードでの運転が開始された後、出湯予測部３９により予測されていない出湯があって、通常沸き上げモードでの運転では所定の時刻までに沸き上げが完了しないときに、急速沸き上げモードでの運転が実行される。
　急速沸き上げモードでの運転が行われる場合には、能力導出部３５は、ヒートポンプ部２の１次エネルギー効率がガス加熱器６の１次エネルギー効率と同一となるように、ヒートポンプ部２の加熱能力を導出する。したがって、能力導出部３５は、図４に示すように、ＣＯＰカーブに基づいて算出した１次エネルギー効率のカーブに基づいて、ヒートポンプ部２の１次エネルギー効率がガス加熱器６の１次エネルギー効率ｄと同一となるように、ヒートポンプ部２の加熱能力をａ２と導出する。そして、沸き上げ制御部３６は加熱能力ａ２に基づき、出湯温度センサ２２で検知される出湯温度が目標出湯温度になるように、圧縮機１１の周波数およびポンプ１７の回転数を制御する。
　出湯温度センサ２２で検知される出湯温度が目標出湯温度に到達した後において、通常沸き上げモードでの運転時の周波数（加熱能力ａ１に基づく周波数）より大きい周波数（加熱能力ａ２に基づく周波数）で圧縮機１１が制御され、また通常沸き上げモードでの運転時のポンプ１７の回転数より大きい回転数でポンプ１７が制御される。このように、急速沸き上げモードでの運転時にはポンプ１７が大きい回転数で駆動されるため、温水回路部３を循環する温水の流量が多くなり、出湯温度を一定に維持しつつ、通常沸き上げモードでの運転時と比べて単位時間あたりに貯湯タンク５に貯留される温水の量を多くすることができる。
　（２－３）補助加熱併用運転の説明
　本実施形態においては、貯湯タンク５の貯湯量が不足し、貯湯タンク５から給湯端末１０へ供給される湯の温度が、ユーザーの要求する温度よりも低くなった場合に、補助加熱併用運転が行われる。
　補助加熱併用運転が行われる場合、まず、能力導出部３５は、図３のＣＯＰカーブにおいて、ＣＯＰが最大となる加熱能力となるように、ヒートポンプ部２の加熱能力をａ１と導出する。そして、沸き上げ制御部３６は、加熱能力ａ１に基づき、出湯温度センサ２２で検知される出湯温度が目標出湯温度になるように、圧縮機１１の周波数およびポンプ１７の回転数を制御する。ガス加熱器６の加熱能力は、ヒートポンプ部２の加熱能力が導出された後、ヒートポンプ部２の加熱能力で足りない分の加熱能力に基づいて導出され、出湯制御部３７によりガス加熱器６が運転される。補助加熱併用運転においても、ヒートポンプ部２は、通常沸き上げモードでの運転と同様に、ヒートポンプ効率が最大となる能力で運転される。
　（３）フローチャートを用いたヒートポンプ単独運転の説明
　本実施形態の給湯システム１の動作を図５に基づいて説明する。図５のフローチャートは、制御部３０によるヒートポンプ単独運転の処理の流れを説明するものであり、Ｓはステップを表し、これに続く数字はステップの番号を表している。
　ステップＳ１では、貯湯タンク５の側面底部に設置された貯湯温度センサ５ｄの検出温度により、貯湯タンク５の貯湯量が追加沸き上げ運転可能かを判断する。貯湯温度センサ５ｄの温度がｘ度（例えば、６０度）よりも低い場合には追加沸き上げが可能であると判断する。
　次に、ステップＳ２では、貯湯タンク５の貯湯温度センサ５ａ～５ｄによって検出される現在の貯湯量と、出湯予測部３９によって予測される現在時刻から２時間後までの出湯予定量とを比較する。出湯予定量は、現在時刻における、給水温度、およびリモートコントローラ２０からユーザーが設定した給湯設定温度あるいは湯張り設定温度から算出する。ここで、現在の貯湯量が２時間以内の出湯予定量よりも小さい場合には、現在時刻から２時間後の時刻Ｔおよび出湯予定量を制御部３０に記憶し（ステップＳ３）、ヒートポンプ部２による通常沸き上げモードでの運転を開始する（ステップＳ４）。能力導出部３５は、ＣＯＰカーブにおいて、ＣＯＰが最大となる加熱能力となるように、ヒートポンプ部２の加熱能力をａ１と導出する。そして、沸き上げ制御部３６は、加熱能力ａ１となるように圧縮機１１の周波数およびポンプ１７の回転数を制御し、沸き上げ運転を行う。一方で、ステップＳ２において、現在の貯湯量が２時間以内の出湯予定量よりも大きい場合には、現在時刻から２時間以内の出湯予定量は、現在の貯湯量で十分にまかなうことができると考えられるため、ステップＳ１へ戻り、追加沸き上げ運転が可能かの判断を継続して行う。
　ステップＳ４で、通常沸き上げモードでの運転が開始された場合、ステップＳ５では、流量センサ２３によって給湯端末１０からの出湯の有無を確認する。出湯がなければ、通常沸き上げモードでの運転を継続し（ステップＳ６）、貯湯タンク５の貯湯量が追加沸き上げ運転可能かの判断する（ステップＳ７）。貯湯温度センサ５ｄの検出温度が６０度以上であり、追加沸き上げが不可能な場合には、沸き上げ運転を終了する。貯湯温度センサ５ｄの検出温度が６０度未満であり、追加沸き上げが可能な場合には、ステップＳ８へ進み、２時間以内の出湯予想量と現在の貯湯量の比較を行う。ステップＳ８で、現在の貯湯量が２時間以内の出湯予定量よりも大きい場合には、沸き上げ運転を終了する。現在の貯湯量が２時間以内の出湯予定量よりも小さい場合には、ステップＳ５まで戻って、出湯の有無を確認する。
　一方で、ステップＳ５で出湯があった場合には、ステップＳ９に進む。ステップＳ９では、ステップＳ３で記憶した時刻Ｔまでの予測出湯量を、通常沸き上げで沸き上げ可能かを確認する。つまり、現在の不足湯量を算出し、通常沸き上げモードでの運転で沸き上げ可能な湯量との比較を行う。不足湯量（時刻Ｔまでの予測出湯量）は、給水温度、およびリモートコントローラ２０からユーザーが設定した給湯設定温度あるいは湯張り設定温度に基づいて算出する。現在の不足湯量が、通常沸き上げモードでの運転で沸き上げ可能な湯量より小さい場合には、ステップＳ６へ進み、通常沸き上げモードでの運転による沸き上げ運転を継続し、前述のステップＳ７～ステップＳ８の判断を行う。一方で、現在の不足湯量が、通常沸き上げモードでの運転で沸き上げ可能な湯量より大きい場合には、時刻Ｔにおいて貯湯量が不足することが予測されるため、急速沸き上げモードでの運転による沸き上げ運転に変更する（ステップＳ１０）。この場合、能力導出部３５は、ヒートポンプ部２の加熱能力をａ２に決定し、沸き上げ制御部３６は、加熱能力ａ２となるように圧縮機１１の周波数およびポンプ１７の回転数を制御し、沸き上げ運転を行う。
　急速沸き上げモードでの運転開始後は、貯湯温度センサ５ｄの検出温度から追加沸き上げ運転が可能かの確認を行う（ステップＳ１１）。貯湯温度センサ５ｄの検出温度が６０度以上であれば、沸き上げ運転を終了する。貯湯温度センサ５ｄの検出温度が６０度未満であれば、ステップＳ１２へ進み、２時間以内の出湯予定量と現在の貯湯量の比較を行う。２時間以内の出湯予定量が現在の貯湯量より小さければ、十分な貯湯量が確保できているため、沸き上げ運転を終了する。２時間以内の出湯予定量が現在の貯湯量より大きければ、ステップＳ５へ戻り、再び現在の不足湯量と、通常沸き上げモードでの運転で沸き上げ可能な湯量の比較を行う。
　（４）タイムチャートを用いたヒートポンプ単独運転の説明
　次に、図５のフローチャートを用いて説明した給湯システム１の動作を、図６の出湯状況に当てはめて説明する。図６は、一般的に１日のうちで出湯が多く沸き上げ運転が発生しやすい夕方から夜の時間帯における出湯状況および沸き上げ状況の一例を示した図であり、縦軸は貯湯タンク５内の貯湯量（左軸）と出湯量（右軸）を示し、横軸は時刻を示している。実線は実際の貯湯量の変化を、破線は時刻ｔ０で予測されていた貯湯量の変化を示す。
　貯湯タンク５は全量で１００Ｌの温水を貯湯可能であり、ヒートポンプ部２は、通常沸き上げモードでの運転で３０Ｌ／Ｈ、急速沸き上げモードでの運転で４５Ｌ／Ｈの温水を沸き上げ可能とする。出湯および貯湯量の確認は１０分毎に行われる。時刻ｔ０（１８時００分）では、貯湯タンク５内の貯湯量は５０Ｌである。時刻ｔ４～ｔ５（１９時１０分～１９時３０分）の間に１０Ｌの出湯、および時刻ｔ７（２０時００分）から９７．５Ｌの出湯（図示省略）が、出湯予測部３９により予測されている。それ以降の時刻においては出湯が予測されていないものとする。
　時刻ｔ０では、図５のフローチャートにおいて、ステップＳ１のとおり、貯湯タンク５が追加沸き上げ運転可能か判断される。時刻ｔ０においては、貯湯温度センサ５ｄの温度は６０度よりも低く、追加沸き上げが可能であると判断されるため、ステップＳ２へ進み、現在の貯湯量（５０Ｌ）と、出湯予測部３９によって予測される現在時刻から２時間以内の出湯予定量とを比較する（ステップＳ２）。ここで、２時間以内、つまり２０時（時刻ｔ７）までに、上述したとおり１０Ｌの出湯と、９７．５Ｌの出湯の２度の出湯があり、合計１０７．５Ｌの出湯が予測されている。したがって、現在の貯湯量が時刻ｔ７までの出湯予定量よりも小さいため、時刻ｔ７と出湯予定量１０７．５Ｌを記憶して（ステップＳ３）、通常沸き上げモードでの運転が開始される（ステップＳ４）。
　通常沸き上げモードでの運転が開始されると、流量センサ２３によって給湯端末１０からの出湯の有無が確認される（ステップＳ５）。時刻ｔ１までは出湯がないため、通常沸き上げモードでの運転による沸き上げ運転が継続され（ステップＳ６）、時刻ｔ０～ｔ１の間は、通常沸き上げモードでの運転が継続されるとともに、ステップＳ５～ステップＳ８の判断が繰り返される。
　次に、時刻ｔ１（１８時４０分）において、出湯が確認される（ステップＳ５）。そして、ステップＳ９に進み、通常沸き上げモードでの運転による沸き上げ運転で時刻ｔ７（２０時）までに予測出湯量（１０７．５Ｌ）を沸き上げ可能かの確認が行われる。時刻ｔ１における貯湯量は６２．５Ｌであり、不足湯量は４５Ｌとなる。時刻ｔ７までの間に通常沸き上げモードでの運転で沸き上げ可能な湯量は、４０Ｌ（３０Ｌ／Ｈ×１時間２０分）である。つまり、現在の不足湯量は、通常沸き上げモードでの運転で沸き上げ可能な湯量より大きくなるため、急速沸き上げモードでの運転に変更される（ステップＳ１０）。
　急速沸き上げモードでの運転開始後は、図５のフローチャートのステップＳ１１、Ｓ１２の判断が行われるが、２時間以内の出湯予定量（１０７．５Ｌ）が現在の貯湯量（６２．５Ｌ）より大きいため、急速沸き上げモードでの運転が継続される。時刻ｔ２～ｔ５においても、ステップＳ９～Ｓ１２が繰り返され、急速沸き上げモードでの運転が継続される。
　時刻ｔ６（１９時５０分）においては、ステップＳ９において、不足湯量が５Ｌとなり、時刻ｔ７までに通常沸き上げモードでの運転で沸き上げ可能な湯量も５Ｌ（３０Ｌ／Ｈ×１０分）となる。つまり、現在の不足湯量は、通常沸き上げモードでの運転で沸き上げ可能な湯量以下となる。よって、通常沸き上げモードでの運転で十分な貯湯量を確保できると予測されるため、ステップＳ６へ進み、急速沸き上げモードでの運転から通常沸き上げモードでの運転へ変更される。続いてステップＳ７およびステップＳ８へ進むが、通常沸き上げモードでの運転は継続される。
　そして、時刻ｔ７（２０時００分）においても、ステップＳ５において出湯が確認されず、通常沸き上げモードでの運転が継続する（ステップＳ６）。続いて、ステップＳ７では追加沸き上げ可能と判断されるが、ステップＳ８では、２時間以内（２２時００分まで）の出湯予定量９７．５Ｌ（出湯は２０時００分の一度のみ）に対し、貯湯量が９７．５Ｌであり、貯湯量が出湯予定量以上となり、沸き上げ運転（通常沸き上げモードでの運転）は終了する。
　以上説明したように、本実施形態の給湯システム１によれば、大量出湯が見込まれる、あるいは大量出湯が生じていることにより、通常沸き上げモードでの運転では熱量不足が生じ易い定の条件の一例として、現在の貯湯量が、出湯予測部３９によって予測される現在時刻から所定時間以内の出湯量を下回り、通常沸き上げ運転による沸き上げ運転では十分な貯湯量を確保できなくなったことを条件として、急速沸き上げ運転が行われる。これにより、急速沸き上げモードでの運転によって急速沸き上げを行うことによって、補助加熱併用運転による加熱比率を減少させることができるため、給湯システム１全体の総合的なエネルギー効率を向上できる。
　（５）変形例
　以下、種々の変形例を説明する。なお、以下の変形例の構成については、特に説明したもの以外は上述の実施形態と同様であるため、説明を省略し、以下では上述の実施形態と異なる部分のみについて説明する。
　（５－１）変形例Ａ
　変形例Ａでは、大量出湯が見込まれる、あるいは、大量出湯が生じていることにより、前記通常沸き上げ運転での沸き上げでは熱量不足が生じ易い所定の条件の一例として、貯湯タンク５の貯湯量が所定値よりも少なくなって湯切れと判断され、通常沸き上げモードでの運転による沸き上げを開始したにもかかわらず、貯湯量がさらに減少した場合に、急速沸き上げモードでの運転が行われる。貯湯量の確認は、貯湯タンク５の側面に取り付けられた貯湯温度センサ５ａ～５ｄで検出された温度によって行う。この例によれば、貯湯温度センサ５ｂで検出された温度が貯湯目標温度より所定温度以上低くなり、貯湯量が第１貯湯量（例えば、貯湯タンク５のタンク容量１００Ｌに対して、４０Ｌ）が以下となって、通常沸き上げモードでの運転が開始された後、貯湯温度センサ５ｂよりも貯湯タンク５の上部に設けられた貯湯温度センサ５ａが貯湯目標温度より所定温度以上低くなり、第１貯湯量よりも小さい第２貯湯量（例えば、２０Ｌ）となった場合に急速沸き上げモードでの運転が行われる。
　図７は、本変形例のフローチャートを示している。ステップＳ１０１では、貯湯温度センサ５ｂの検出温度がｙ度（例えば６０度）より低いか判断する。貯湯温度センサ５ｂの検出温度がｙ度よりも低い場合は、貯湯量が所定値（第１所定値、例えば４０Ｌ）以下であり、湯切れをしていると判断され、通常沸き上げモードでの運転を開始する（ステップＳ１０２）。通常沸き上げモードでの運転開始後は、給湯端末１０からの出湯の有無を確認する（ステップＳ１０３）。出湯がなければ、貯湯温度センサ５ｂの検出温度がｙ度以上になるまで、ステップＳ１０３およびステップＳ１０５の判断を繰り返しながら通常沸き上げモードでの運転を行う。貯湯温度センサ５ｂの検出温度がｙ度以上になれば、貯湯タンク５の貯湯量が十分であると判断され、沸き上げ運転を終了する。
　一方で、ステップＳ１０３で出湯が確認された場合は、ステップＳ１０４へ進み、貯湯タンク５において貯湯温度センサ５ｂよりも上部に配置される貯湯温度センサ５ａの検出温度がｚ度（例えば６０度）より低いかを判断する。ここでは、貯湯量が、湯切れ判断をされた第１所定値よりもさらに低い第２所定値（例えば２０Ｌ）になっているかの判断をしている。検出温度がｚ度以上であれば、ステップ１０５へ進み、貯湯温度センサ５ｂの検出温度がｙ度以上になるまで、ステップＳ１０３およびステップＳ１０５の判断を繰り返しながら通常沸き上げモードでの運転を行う。
　検出温度がｚ度よりも低い場合には、貯湯量は第２所定値以下であるため、通常沸き上げモードでの運転では貯湯量の増加が不十分であると判断され、急速沸き上げモードでの運転が開始される（ステップＳ１０６）。急速沸き上げモードでの運転開始後は、貯湯温度センサ５ａの検出温度を測定し（ステップＳ１０７）、検出温度がｚ度以上になるまで急速沸き上げモードでの運転が継続される。検出温度がｚ度以上になれば、通常沸き上げモードでの運転に変更し（ステップＳ１０８）、沸き上げ運転を継続する。そして、貯湯温度センサ５ｂの検出温度によって、湯切れが継続しているかを確認し、検出温度がｙ度以上となって、湯切れ状態が解消されれば沸き上げ運転を終了する。
　このような構成にすることで、電源投入後すぐ等、履歴情報記憶部３８に履歴情報が蓄積されておらず、出湯予測部３９による出湯パターンの解析が不可能な場合であっても、補助加熱併用運転の動作頻度を減らすことができ、給湯システム１全体のエネルギー効率を向上させることができる。また、貯湯タンク５に備え付けられた貯湯温度センサ５ａ～５ｄによる貯湯量から、補助加熱併用運転が予測するため、簡易な制御によって給湯システム１全体のエネルギー効率を向上させることができる。
　（５－２）変形例Ｂ
　変形Ｂでは、大量出湯が見込まれる、あるいは、大量出湯が生じていることにより、前記通常沸き上げ運転での沸き上げでは熱量不足が生じ易い所定の条件の一例として、使用者からリモートコントローラ２０によって、浴槽１０ａに目標温度の湯を供給する湯張り指示があった場合に、急速沸き上げモードでの運転が行われる。
　図８は、本変形例のフローチャートを示している。ステップＳ２０１では、湯張り指示の有無を確認する。湯張り指示があった場合には、ステップＳ２０２へ進み、制御部３０のタイマＴ１の計測を開始し、ステップＳ２０３でタイマＴ１がα分（例えば５分）になるまでタイマＴ１の確認を継続する。タイマＴ１がα分になれば、タイマＴ１をリセットし（ステップＳ２０４）、湯張りが継続しているかの確認を行う（ステップＳ２０５）。この時点で湯張り指示が継続していなければ、ステップＳ２０１に戻り、次の湯張り指示があるまで待機する。湯張り指示が継続している場合には、急速沸き上げモードでの沸き上げ運転を開始する（ステップＳ２０６）。このタイマＴ１によって、湯張り指示受信から沸き上げ運転開始まで所定時間あけることにより、貯湯タンク５の下部に給水されたと推定される。
　急速沸き上げモードでの運転が開始されると、湯張りが完了しているかの確認を行う（ステップＳ２０７）。なお、湯張りの完了は、浴槽１０ａへ供給される温水の量が湯張り設定湯量に到達したと判定されるか、あるいは、リモートコントローラ２０からの終了指示により判定される。ステップＳ２０７で湯張りが完了したと判断されると、タイマＴ２の計測を開始する（ステップＳ２０８）。そして、貯湯タンク５の側面底部に設置された貯湯温度センサ５ｄの検出温度ｘ度（例えば、６０度）以上となる（ステップＳ２０９）、あるいは、タイマＴ２の測定時間がβ分（例えば２０分）となる（ステップＳ２１０）まで、ステップＳ２０９およびＳ２１０の判定を繰り返しながら、急速沸き上げモードでの運転が継続する。貯湯温度センサ５ｄの検出温度ｘ度以上となる、あるいは、β分が経過すれば、タイマＴ２をリセットして（ステップＳ２１１）沸き上げ運転を終了させる。
　このような構成とすることで、電源投入後すぐ等、履歴情報記憶部３８に履歴情報が蓄積されておらず、出湯予測部３９による出湯パターンの解析が不可能な場合であっても、補助加熱併用運転の動作頻度を減らすことができ、給湯システム１全体のエネルギー効率を向上させることができる。また、特に、貯湯タンク５の容量が比較的小さい場合には、湯張りによって貯湯タンク５が湯切れしてガス加熱器（補助加熱部）６の運転が必要となる可能性が高い。そのため、湯張り指示があった段階で急速沸き上げモードでの運転を開始することによって、より早くから急速沸き上げを開始することができるため、補助加熱併用運転の動作頻度を減らし、給湯システム１全体のエネルギー効率を向上させることができる。湯張り完了後には、入浴が予想され、シャワーによる大量出湯が予測される。継続して急速沸き上げモードによる運転を行うことで、湯張り完了後に大量出湯が予測されるような場合であっても、補助加熱併用運転の動作頻度を減らすことができ、給湯システム１全体のエネルギー効率を向上させることができる。
　なお、本変形例では、湯張り指示受信からα分後に急速沸き上げモードでの運転を開始したが、指示受信後ただちに急速沸き上げモードでの運転を開始してもよい。指示受信後ただちに急速沸き上げモードでの運転を開始すれば、より多くの湯を沸き上げることができ、結果として補助加熱併用運転の動作頻度を減らすことができる。
　（５－３）変形例Ｃ
　本実施形態では、通常沸き上げモードでの運転中に出湯があった場合に、時刻Ｔまでの予測出湯量を、通常沸き上げモードでの運転で沸き上げ可能かの確認を行った。しかし、出湯の有無に代えて、外気温度センサ２１により検出された外気温度が所定温度以下となった場合、あるいは所定温度以上低下した場合に、通常沸き上げモードでの運転で沸き上げ可能かの確認を行ってもよい。こうすることで、通常沸き上げモードでの運転中に外気温度が低下して、通常沸き上げモードでの運転によって沸き上げ可能な湯量が減少した場合であっても、補助加熱併用運転の動作頻度を減らすことができ、給湯システム１全体のエネルギー効率を向上させることができる。
　また、出湯の有無に代えて、給湯端末１０へ貯湯タンク５の湯が供給される際に混合される水の温度（給水温度）が所定温度以下となった場合、あるいは所定温度以上低下した場合に、通常沸き上げモードでの運転で沸き上げ可能かの確認を行ってもよい。ユーザーが設定した給湯設定温度あるいは湯張り設定温度が所定温度以上となった場合、あるいは所定温度以上上昇した場合に、通常沸き上げモードでの運転で沸き上げ可能かの確認を行ってもよい。こうすることで、通常沸き上げモードでの運転中に、所定時刻Ｔまでに必要な予測出湯量が増加した場合であっても、補助加熱併用運転の動作頻度を減らすことができ、給湯システム１全体のエネルギー効率を向上させることができる。
　（５－４）変形例Ｄ
　上述の実施形態では、効率算出部３４ａは、ＣＯＰカーブ算出部３３で取得されたＣＯＰカーブに基づいて、ヒートポンプ部２の１次エネルギー効率を導出し、ガス加熱器６の１次エネルギー効率との比較により急速沸き上げモードでの運転の加熱能力を算出した。しかし、ＣＯＰカーブ算出部３３で取得されたＣＯＰカーブに基づいて、ヒートポンプ部２の使用料金使用料金を算出し、ガス加熱器６の使用料金使用料金との比較により、急速沸き上げモードでの運転の加熱能力を導出してもよい。
　図９は、ヒートポンプ部２およびガス加熱器６について、加熱能力（横軸）と単位加熱能力あたりの使用料金（縦軸）の関係を示している。変形例Ｅでは、制御部３０は使用料金算出部３４ｂを有しており、使用料金算出部３４ｂは、ＣＯＰカーブ算出部３３で取得されたＣＯＰカーブに基づいて、単位加熱能力あたりの使用料金を算出する。それぞれの使用料金は、単位時間当たりの消費量に使用料金単価を掛け合わせることで求められる。ヒートポンプ部２の電力消費量は、加熱能力をＣＯＰで割って算出されるため、図９に示す通り、単位能力あたりの使用料金は加熱能力により変化し、加熱能力ａ１において最小値ｅとなる。一方で、ガス加熱器６では、単位能力あたりの使用料金は加熱能力にかかわらず一定の使用料金ｆとなる。
　通常沸き上げモードでの運転が行われる場合、能力導出部３５は、図３のＣＯＰカーブにおいて、ＣＯＰが最大となる加熱能力となるように、ヒートポンプ部２の加熱能力をａ１と導出する。そして、沸き上げ制御部３６は、加熱能力ａ１に基づき、出湯温度センサ２２で検知される出湯温度が目標出湯温度になるまで、圧縮機１１の周波数およびポンプ１７の回転数を制御する。つまり、通常沸き上げモードでの運転では、ヒートポンプ効率が最大となる能力でヒートポンプ部２が動作する。
　一方で、急速沸き上げモードでの運転が行われる場合には、能力導出部３５は、ヒートポンプ部２の使用料金がガス加熱器６の使用料金と同一となるように、ヒートポンプ部２の加熱能力を導出する。したがって、能力導出部３５は、図９に示すように、ＣＯＰカーブに基づいて算出した使用料金のカーブに基づいて、ヒートポンプ部２の使用料金がガス加熱器６の使用料金ｆと同一となるように、ヒートポンプ部２の加熱能力をａ３と導出する。そして、沸き上げ制御部３６は加熱能力ａ３に基づき、出湯温度センサ２２で検知される出湯温度が目標出湯温度になるまで、圧縮機１１の周波数およびポンプ１７の回転数を制御する。
　このような構成とすることで、ヒートポンプ部２の使用料金がガス加熱器６の使用料金より高くなるのを抑制でき、給湯システム１全体で使用料金が増加することを抑制できる。
　（５－５）変形例Ｅ
　また、ＣＯＰカーブ算出部３３で取得されたＣＯＰカーブに基づいて、ヒートポンプ部２の炭素排出量を算出し、ガス加熱器６の炭素排出量との比較により、急速沸き上げモードでの運転の加熱能力を導出してもよい。
　図１０は、ヒートポンプ部２およびガス加熱器６について、加熱能力（横軸）と単位加熱能力あたりの炭素排出量（縦軸）の関係を示している。変形例Ｆでは、制御部３０は炭素排出量算出部３４ｃを有しており、炭素排出量算出部３４ｃは、ＣＯＰカーブ算出部３３で取得されたＣＯＰカーブに基づいて、単位加熱能力あたりの炭素排出量を算出する。それぞれの炭素排出量は、単位能力当たりの二酸化炭素排出係数を機器効率で割ることで求められる。ヒートポンプ部２は電力によって駆動される。したがって、ヒートポンプ部２の単位能力あたりの炭素排出量は、発電における単位能力あたりの二酸化炭素排出量をＣＯＰで割ることで算出され、図１０に示す通り、単位能力あたりの炭素排出量は加熱能力により変化し、加熱能力ａ１において最小値ｇとなる。一方で、ガス加熱器６では、単位能力あたりの炭素排出量は加熱能力にかかわらず一定の炭素排出量ｈとなる。
　通常沸き上げモードでの運転が行われる場合、能力導出部３５は、図３のＣＯＰカーブにおいて、ＣＯＰが最大となる加熱能力となるように、ヒートポンプ部２の加熱能力をａ１と導出する。そして、沸き上げ制御部３６は、加熱能力ａ１に基づき、出湯温度センサ２２で検知される出湯温度が目標出湯温度になるまで、圧縮機１１の周波数およびポンプ１７の回転数を制御する。つまり、通常沸き上げモードでの運転では、ヒートポンプ効率が最大となる能力でヒートポンプ部２が動作する。
　一方で、急速沸き上げモードでの運転が行われる場合には、能力導出部３５は、ヒートポンプ部２の炭素排出量がガス加熱器６の炭素排出量と同一となるように、ヒートポンプ部２の加熱能力を導出する。したがって、能力導出部３５は、図１０に示すように、ＣＯＰカーブに基づいて算出した炭素排出量のカーブに基づいて、ヒートポンプ部２の炭素排出量がガス加熱器６の炭素排出量ｈと同一となるように、ヒートポンプ部２の加熱能力をａ４と導出する。そして、沸き上げ制御部３６は加熱能力ａ４に基づき、出湯温度センサ２２で検知される出湯温度が目標出湯温度になるまで、圧縮機１１の周波数およびポンプ１７の回転数を制御する。
　このような構成とすることで、ヒートポンプ部２の炭素排出量がガス加熱器６の炭素排出量より高くなるのを抑制でき、給湯システム１全体の炭素排出量が増加することを抑制できる。
　（５－６）変形例Ｆ
　上述の実施形態では、急速沸き上げモードでの運転時の加熱能力（ａ２）における１次エネルギー効率がガス加熱器６の１次エネルギー効率ｄと同一になるようにヒートポンプ部２の加熱能力を導出した。しかし、加熱能力の設定については、これに限定されず、外気温度が同一である場合において、急速沸き上げモードでの運転時のヒートポンプ部２の加熱能力が、通常沸き上げモードでの運転時の加熱能力（ａ１）より大きく、かつ、急速沸き上げモードでの運転時のヒートポンプ部２のヒートポンプ効率が、通常沸き上げモードでの運転時のヒートポンプ部２のヒートポンプ効率より低いようにする限り、種々の設定が可能である。
　同様に、上述の変形例Ｄおよび変形例Ｆでは、急速沸き上げモードでの運転時の加熱能力（ａ３あるいはａ４）における単位能力あたりの使用料金あるいは、単位能力あたりの炭素排出量がガス加熱器６と同一となるようにヒートポンプ部２の加熱能力を導出した。しかし、加熱能力の設定については、これに限定されず、外気温度が同一である場合において、急速沸き上げモードでの運転時のヒートポンプ部２の加熱能力が、通常沸き上げモードでの運転時の加熱能力（ａ１）より大きく、かつ、急速沸き上げモードでの運転時のヒートポンプ部２のヒートポンプ効率が、通常沸き上げモードでの運転時のヒートポンプ部２のヒートポンプ効率より高くなるようにする限り、種々の設定が可能である。
　変形例Ｄについては、急速沸き上げモードでの加熱能力は、そのときの外気温度においてＣＯＰが最大となる加熱能力よりも大きく、かつ、急速沸き上げモードでの単位能力あたりの使用料金が、ガス加熱器６の単位能力あたりの使用料金以下であればよい。また、変形例Ｅについては、急速沸き上げモードでの加熱能力は、そのときの外気温度においてＣＯＰが最大となる加熱能力よりも大きく、かつ、急速沸き上げモードでの単位能力あたりの炭素排出量が、ガス加熱器６の単位能力あたりの炭素排出量以下であればよい。
　また、通常沸き上げモードでの運転時の加熱能力についても、ＣＯＰカーブにおいて、ＣＯＰが最大となる加熱能力となるように、ヒートポンプ部２の加熱能力をａ１と導出したが、これに限定されず、通常沸き上げモードでの運転時の加熱能力は比較的ＣＯＰが高くなる範囲で種々設定可能である。
　（５－７）変形例Ｇ
　上述の実施形態では、急速沸き上げモードでの運転において、沸き上げ制御部３６は加熱能力ａ２に基づき、出湯温度センサ２２で検知される出湯温度が目標出湯温度になるまで、圧縮機１１の周波数を制御した。しかし、加熱能力の設定方法としては、これに代えて、あるいは、これに加えて、沸き上げ制御部３６は加熱能力ａ２に基づき、出湯温度センサ２２で検知される出湯温度が目標出湯温度になるように、室外熱交換器１２と対向して配置されるファン１５の回転数を制御してもよい。
　この場合、出湯温度センサ２２で検知される出湯温度が目標出湯温度に到達した後において、通常沸き上げモードでの運転時の回転数（加熱能力ａ１に基づく回転数）より大きい回転数（加熱能力ａ２に基づく回転数）でファン１５が制御され、また通常沸き上げモードでの運転時のポンプ１７の回転数より大きい回転数でポンプ１７が制御される。このように、急速沸き上げモードでの運転時にはポンプ１７が大きい回転数で駆動されるため、温水回路部３を循環する温水の流量が多くなり、出湯温度を一定に維持しつつ、通常沸き上げモードでの運転時と比べて単位時間あたりに貯湯タンク５に貯留される温水の量を多くすることができる。
　以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
　例えば、上述の実施形態および変形例では、給湯システム１が、補助加熱部として、ガス加熱器６を有する場合を説明したが、補助加熱部は、ガス加熱器６に限られない。従って、給湯システム１が、補助加熱部として、電気ヒータ等のその他の加熱部を有していてもよい。補助加熱部としては、ヒートポンプ部２以外の加熱手段であって、一次エネルギー効率がヒートポンプ部２より低いものであれば、本発明を適用可能である。より具体的には、ヒートポンプ部２のＣＯＰが最大となる加熱能力で比較したとき、補助加熱部の一次エネルギー効率は、ヒートポンプ部２の一次エネルギー効率よりも低くなる。電気ヒータやガス等の燃焼式の加熱手段がこれにあたる。
　本発明を利用すれば、システム全体の加熱量に占める補助加熱部による加熱量の比率を減少させることにより、給湯システム全体の総合的なエネルギー効率を向上できる。
２　　　　　　　ヒートポンプ部（ヒートポンプ式加熱部）
５　　　　　　　貯湯タンク
５ａ～５ｄ　　　貯湯温度センサ（貯湯量検出部）
６　　　　　　　ガス加熱器（補助加熱部）
１０　　　　　　給湯端末（出湯部）
１０ａ　　　　　浴槽
１１　　　　　　圧縮機
１２　　　　　　室外熱交換器（熱源側熱交換器）
１３　　　　　　膨張弁（膨張機構）
１５　　　　　　ファン
１６　　　　　　給湯用熱交換器（利用側熱交換器）
２３　　　　　　流量センサ（出湯量検出部）
３０　　　　　　制御部
３８　　　　　　履歴情報記憶部
３９　　　　　　出湯予測部
４１　　　　　　冷媒回路
特開２０１３－１１３４９５号公報

Claims (8)

  1. 　温水を貯留する貯湯タンク（５）と、 
    　前記貯湯タンク（５）の温水を利用側へ供給する出湯部（１０）と、
    　前記貯湯タンク（５）の温水の沸き上げを行うヒートポンプ式加熱部（２）と、
    　前記貯湯タンク（５）から前記出湯部（１０）に供給される温水を加熱可能な補助加熱部（６）と、
    を備え、
    　前記ヒートポンプ式加熱部（２）によって前記貯湯タンク（５）の温水の沸き上げが行われるヒートポンプ単独運転と、
    　前記ヒートポンプ式加熱部（２）による前記貯湯タンク（５）の温水の沸き上げだけでは熱量不足となる場合に、前記貯湯タンク（５）の温水の沸き上げおよび前記補助加熱部（６）による温水の加熱が同時に行われる補助加熱併用運転と、
    が可能であって、
    　前記ヒートポンプ単独運転は、互いに加熱能力が異なる、第１のモードでの沸き上げ、および、第２のモードでの沸き上げを含み、
    　前記第１のモードでの沸き上げの加熱能力は、前記第２のモードでの沸き上げの加熱能力よりも高く、かつ、前記第１のモードでの沸き上げのヒートポンプ効率は前記第２のモードでの沸き上げのヒートポンプ効率よりも低く、
    　大量出湯が見込まれる、あるいは、大量出湯が生じていることにより、前記第２のモードでの沸き上げでは熱量不足が生じ易い所定の条件下では、前記第１のモードでの沸き上げが行われる、
    給湯システム。
  2. 　前記第１のモードでの沸き上げの加熱能力は、そのときの外気温度においてＣＯＰが最大となる加熱能力よりも大きく、かつ、前記第１のモードでの沸き上げの１次エネルギー効率が前記補助加熱部（６）を単独で運転させたときの１次エネルギー効率以上である、
    請求項１に記載の給湯システム。
  3. 　前記貯湯タンク（５）の貯湯量を検出する貯湯量検出部（５ａ～５ｄ）をさらに備え、
    　前記貯湯量検出部（５ａ～５ｄ）によって検出された前記貯湯量が第１貯湯量よりも小さくなった場合に前記第２のモードでの沸き上げが開始され、
    　前記第１貯湯量よりもさらに小さい第２貯湯量となった場合に、前記第２のモードでの沸き上げから前記第１のモードでの沸き上げを行う、
    請求項１または請求項２に記載の給湯システム。
  4. 　前記出湯部（１０）から温水が供給される浴槽（１０ａ）をさらに備え、
    　前記浴槽（１０ａ）に目標温度の湯を供給する湯張り指示があった場合に、前記第１のモードでの沸き上げを行う、
    請求項１または請求項２に記載の給湯システム。
  5. 　前記貯湯タンク（５）から前記出湯部へ供給される出湯量を検出する出湯量検出部（２３）と、
    　前記出湯量検出部により検出された出湯量と出湯時刻の履歴情報を記憶する履歴情報記憶部（３８）と、
    　前記履歴情報記憶部（３８）の前記履歴情報に基づき出湯予定量と出湯予定時刻を予測する出湯予測部（３９）とをさらに備え、
    　前記出湯予測部（３９）により予測された前記出湯予定量が前記出湯予定時刻までに前記貯湯タンク（５）に貯湯されるように前記ヒートポンプ式加熱部（２）の動作させるとき、前記出湯予測部（３９）により予測されていない出湯があった場合に、前記第１のモードでの沸き上げを行う、
    請求項１または請求項２に記載の給湯システム。
  6. 　前記貯湯タンク（５）の貯湯量を検出する貯湯量検出部（５ａ～５ｄ）と、
    　前記貯湯タンク（５）から前記出湯部（１０）へ供給される出湯量を検出する出湯量検出部（２３）と、
    　前記出湯量検出部（２３）により検出された出湯量と出湯時刻の履歴情報を記憶する履歴情報記憶部（３８）と、
    　前記履歴情報記憶部（３８）の前記履歴情報に基づき出湯予定量と出湯予定時刻を予測する出湯予測部（３９）と、
    をさらに備え、
    　前記出湯予定量が、前記貯湯量検出部（５ａ～５ｄ）によって検出された前記貯湯量と、前記第２のモードでの沸き上げで運転した場合の前記出湯予定時刻における貯湯予定量との合計値よりも大きい場合に、前記第１のモードでの沸き上げを行う、
    請求項１または請求項２に記載の給湯システム。
  7. 　前記ヒートポンプ式加熱部（２）は、圧縮機（１１）、熱源側熱交換器（１２）、膨張機構（１３）、および、利用側熱交換器（１６）が接続され、冷媒が循環する冷媒回路（４１）を有し、
    　前記利用側熱交換器（１６）を用いて前記貯湯タンク（５）へ温水を供給しており、
    　前記第１のモードでの沸き上げは、外気温度が同一である場合において、前記第２のモードでの沸き上げよりも前記圧縮機（１１）の周波数が大きい、
    請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の給湯システム。
  8. 　前記ヒートポンプ式加熱部（２）は、圧縮機（１１）、熱源側熱交換器（１２）、膨張機構（１３）、および、利用側熱交換器（１６）が接続され、冷媒が循環する冷媒回路（４１）と、前記熱源側熱交換器（１２）に送風して熱交換させるファン（１５）とを有し、
    　前記利用側熱交換器（１６）を用いて前記貯湯タンク（５）へ温水を供給しており、
    　前記第１のモードでの沸き上げは、外気温度が同一である場合において、前記第２のモードでの沸き上げよりも前記ファン（１５）の回転数が大きい、
    請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の給湯システム。
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