特許 7534648 給湯装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-06

(45)【発行日】2024-08-15

(54)【発明の名称】給湯装置

(51)【国際特許分類】

   F24H 15/156 20220101AFI20240807BHJP

   F24H 1/18 20220101ALI20240807BHJP

   F24H 15/172 20220101ALI20240807BHJP

   F24H 15/375 20220101ALI20240807BHJP

   F24H 15/421 20220101ALI20240807BHJP

【ＦＩ】

F24H15/156

F24H1/18 G

F24H15/172

F24H15/375

F24H15/421

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021194394

(22)【出願日】2021-11-30

(65)【公開番号】P2023080858

(43)【公開日】2023-06-09

【審査請求日】2023-01-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000002853

【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー

(72)【発明者】

【氏名】小川 耕平

【審査官】古川 峻弘

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－２２３４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１０９３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１１３２３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｈ １／００－１５／４９３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

タンク（２１）と、
前記タンクの水を加熱する沸上運転を制御する制御部（１９０）と、
を備え、
前記制御部は、
夜間の第１時間帯での前記沸上運転を行う第１運転と、前記夜間以外の第２時間帯での前記沸上運転を行う第２運転と、を実行し、
翌日に必要な湯量である第１要求量が所定量よりも多い場合、前記第１運転の実行時に加熱する第１水量を、前記所定量から前記第２運転の実行時に加熱する第２水量を差し引き、さらに、予測負荷に基づいて算出される第３水量を加えた水量とし、
前記予測負荷は、前記第２時間帯の開始時刻より所定時間前の時刻から前記第２時間帯の開始時刻までに、前記タンク内の水に所定の熱量が蓄積されている状態を維持するために必要な熱量の予測値である、
給湯装置（１００）。

【請求項2】

前記制御部は、前記第１要求量が前記所定量以下である場合、前記第１水量を、前記第１要求量から前記第２水量を差し引いた水量とする、
請求項１に記載の給湯装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記第１要求量が前記所定量より少ない場合、前記第１水量を、前記第１要求量から前記第２水量を差し引いた水量とする、
請求項１に記載の給湯装置。

【請求項4】

前記所定量は、前記タンクの容量の０．９倍から１．２倍の間である、
請求項１から３のいずれか１項に記載の給湯装置。

【請求項5】

前記制御部は、
過去の使用湯量を測定する測定部と、
前記測定部に測定される前記使用湯量を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶される前記使用湯量から前記第１要求量を決定する決定部と、
を有する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の給湯装置。

【請求項6】

前記制御部は、外部から入力される前記第２時間帯を取得する、
請求項１から５のいずれか１項に記載の給湯装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記第１時間帯の後であって前記第２時間帯の前の時間帯に必要な湯量である第２要求量が前記第１水量よりも多い場合、前記第１水量を前記第２要求量以上とする、
請求項１から６のいずれか１項に記載の給湯装置。

【請求項8】

前記制御部は、太陽光発電により発電された電力を用いて前記第２運転を実行する、
請求項１から７のいずれか１項に記載の給湯装置。

【請求項9】

前記制御部は、前記夜間以外に供給された電力の一部である余剰電力を用いて前記第２運転を実行する、
請求項８に記載の給湯装置。

【請求項10】

前記制御部は、前記第１要求量が前記所定量よりも多く、かつ、前記第１運転及び前記第２運転を実行しても前記第１要求量が賄えない場合、前記第２時間帯において商用電源を用いてさらに前記沸上運転を行う、
請求項９に記載の給湯装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

給湯装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、太陽光発電装置等により昼間に発電された電力、及び、夜間に発電された電力を用いて貯湯タンクの水を加熱する沸上運転を行い、熱エネルギーとして貯える給湯装置が知られている。

【0003】

特許文献１（特開２０１９－１１３２３５号公報）には、翌日の給湯負荷分を賄うための要求熱量から、翌日の昼間に供給される電力のうちの余剰電力を用いる沸上運転により生成されると予測される熱量を差し引いたものを、夜間の沸上運転により蓄える目標熱量とする給湯装置が開示されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１（特開２０１９－１１３２３５号公報）に開示される方法で目標熱量を求める場合、翌日の要求熱量と、貯湯タンクの容量との関係によっては、翌日の昼間に供給される電力が活用できない場合がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

第１観点の給湯装置は、タンクと、タンクの水を加熱する沸上運転を制御する制御部と、を備える。制御部は、夜間の第１時間帯での沸上運転を行う第１運転と、夜間以外の第２時間帯での沸上運転を行う第２運転と、を実行する。制御部は、翌日に必要な湯量である第１要求量が所定量よりも多い場合、第１運転の実行時に加熱する第１水量を、所定量から第２運転の実行時に加熱する第２水量を差し引いた水量とする。

【0006】

この給湯装置は、翌日に必要な湯量が所定量よりも多い場合に、夜間以外の時間帯での沸上運転により加熱できる水量を当該所定量から差し引いた水量を、夜間での沸上運転により加熱する水量とする。そのため、この給湯装置は、夜間以外の時間帯に供給される電力を活用できるように、夜間での沸上運転により加熱する水量を決定することができる。

【0007】

第２観点の給湯装置は、第１観点の給湯装置であって、制御部は、第１要求量が所定量以下である場合、第１水量を、第１要求量から第２水量を差し引いた水量とする。

【0008】

この給湯装置は、翌日に必要な湯量が所定量以下である場合に、夜間以外の時間帯での沸上運転により加熱できる水量を当該翌日に必要な湯量から差し引いた水量を、夜間での沸上運転により加熱する水量とする。そのため、この給湯装置は、夜間以外の時間帯に供給される電力を活用して夜間での沸上運転に必要な電力が抑えられるように、夜間での沸上運転により加熱する水量を決定することができる。

【0009】

第３観点の給湯装置は、第１観点の給湯装置であって、制御部は、第１要求量が所定量より少ない場合、第１水量を、第１要求量から第２水量を差し引いた水量とする。

【0010】

この給湯装置は、翌日に必要な湯量が所定量より少ない場合に、夜間以外の時間帯での沸上運転により加熱できる水量を当該翌日に必要な湯量から差し引いた水量を、夜間での沸上運転により加熱する水量とする。そのため、この給湯装置は、夜間以外の時間帯に供給される電力を活用して夜間での沸上運転に必要な電力が抑えられるように、夜間での沸上運転により加熱する水量を決定することができる。

【0011】

第４観点の給湯装置は、第１乃至第３観点のいずれか１つの給湯装置であって、所定量は、タンクの容量の０．９倍から１．２倍の間である。

【0012】

第５観点の給湯装置は、第１乃至第４観点のいずれか１つの給湯装置であって、制御部は、測定部と、記憶部と、決定部と、を有する。測定部は、過去の使用湯量を測定する。記憶部は、測定部に測定される使用湯量を記憶する。決定部は、記憶部に記憶される使用湯量から第１要求量を決定する。

【0013】

この給湯装置は、翌日に必要な湯量の予測値を精度よく決定できるので、夜間での沸上運転により加熱する水量を適切に決定することができる。

【0014】

第６観点の給湯装置は、第１乃至第５観点のいずれか１つの給湯装置であって、制御部は、外部から入力される第２時間帯を取得する。

【0015】

第７観点の給湯装置は、第１乃至第６観点のいずれか１つの給湯装置であって、制御部は、第１時間帯の後であって第２時間帯の前の時間帯に必要な湯量である第２要求量が第１水量よりも多い場合、第１水量を第２要求量以上とする。

【0016】

この給湯装置は、翌日の沸上運転開始前に必要な湯量を、夜間での沸上運転によって確保することで、湯切れの発生を抑制することができる。

【0017】

第８観点の給湯装置は、第１乃至第７観点のいずれか１つの給湯装置であって、制御部は、太陽光発電により発電された電力を用いて第２運転を実行する。

【0018】

第９観点の給湯装置は、第８観点の給湯装置であって、制御部は、夜間以外に供給された電力の一部である余剰電力を用いて第２運転を実行する。

【0019】

この給湯装置は、夜間以外の時間帯に供給される余剰電力を活用して夜間での沸上運転に必要な電力が抑えられるように、夜間での沸上運転により加熱する水量を決定することができる。

【0020】

第１０観点の給湯装置は、第９観点の給湯装置であって、制御部は、第１要求量が所定量よりも多く、かつ、第１運転及び第２運転を実行しても第１要求量が賄えない場合、第２時間帯において商用電源を用いてさらに沸上運転を行う。

【0021】

この給湯装置は、夜間での沸上運転、及び、夜間以外の時間帯での余剰電力を用いる沸上運転の両方を行っても翌日に必要な湯量を賄えない場合に、湯切れの発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本開示の実施形態に係る貯湯式給湯装置１００の構成図である。

【図2】本開示の実施形態に係る貯湯式給湯装置１００の制御ブロック図である。

【図3】本開示の実施形態において第１水量を決定する処理を示すフローチャートである。

【図4】変形例Ｂにおいて第１水量を決定する処理を示すフローチャートである。

【図5】変形例Ｃにおいて昼間沸上補正運転の予定開始時刻を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本開示の一実施形態に係る貯湯式給湯装置１００について、図面を参照しながら説明する。

【0024】

（１）貯湯式給湯装置の構成
図１に示されるように、貯湯式給湯装置１００は、主として、ヒートポンプユニット１１０と、貯湯ユニット１２０と、リモートコントローラ１３０と、太陽光発電装置１７０と、制御部１９０とを備える。貯湯ユニット１２０には、給湯部１４０、浴槽１５０、及び、止水栓１６０が接続されている。

【0025】

ヒートポンプユニット１１０は、貯湯ユニット１２０から供給される湯水を加熱して、加熱された湯水を貯湯ユニット１２０に供給する。貯湯ユニット１２０は、ヒートポンプユニット１１０から供給される加熱された湯水を貯留し、貯留されている湯水と、止水栓１６０から供給される水とを混合して、給湯部１４０及び浴槽１５０に供給する。給湯部１４０は、例えば、蛇口及びシャワーである。止水栓１６０は、水道等の外部の給水源に接続されている。止水栓１６０は、貯湯ユニット１２０に水を供給するために操作される。

【0026】

ここで、「湯水」とは、湯及び水の少なくとも一方を意味する。そのため、ヒートポンプユニット１１０によって加熱される前の水も、ヒートポンプユニット１１０によって加熱された後の水も、湯水と言う。

【0027】

（１－１）ヒートポンプユニット
ヒートポンプユニット１１０は、主として、圧縮機１１と、水熱交換器１２と、膨張弁１３と、空気熱交換器１４とを備える。圧縮機１１、水熱交換器１２、膨張弁１３、及び、空気熱交換器１４は、冷媒配管によって環状に接続されてヒートポンプサイクルを構成する。圧縮機１１の吐出側は、水熱交換器１２に接続され、圧縮機１１の吸入側は、空気熱交換器１４に接続される。膨張弁１３の一端は、水熱交換器１２に接続され、膨張弁１３の他端は、空気熱交換器１４に接続される。また、ヒートポンプユニット１１０は、第１制御装置１０を有する。

【0028】

ヒートポンプサイクルを循環する冷媒は、ヒートポンプユニット１１０から貯湯ユニット１２０に供給される加熱された湯水の温度よりも高い臨界温度を有する。冷媒の臨界温度は、加熱された湯水の温度よりも１０℃以上高いことが好ましい。冷媒は、例えば、Ｒ３２（臨界温度７８．１℃）、ＨＦＯ－１２３４ｙｆ（臨界温度９５．０℃）、及び、Ｒ４１０（臨界温度７１．４℃）である。

【0029】

圧縮機１１は、モータ１１ａを駆動することで冷媒を圧縮する圧縮機構を有する。圧縮機１１によって圧縮された冷媒は、水熱交換器１２に送られる。ヒートポンプユニット１１０の能力は、モータ１１ａの運転周波数の制御により調整可能である。

【0030】

水熱交換器１２は、圧縮機１１によって圧縮された高温の冷媒と、貯湯ユニット１２０から供給される湯水との間で熱交換を行い、湯水を加熱する。水熱交換器１２は、例えば、外管と、外管内部に挿入される内管と、からなる二重管熱交換器である。水熱交換器１２は、プレート式の熱交換器等であってもよい。ヒートポンプユニット１１０の能力は、例えば、単位時間当たりに、水熱交換器１２が、貯湯ユニット１２０から供給される湯水に与える熱量である。

【0031】

膨張弁１３は、水熱交換器１２を通過して熱交換された冷媒を減圧する。膨張弁１３は、例えば、電動膨張弁である。膨張弁１３は、キャピラリーチューブ等であってもよい。

【0032】

空気熱交換器１４は、膨張弁１３を通過して減圧された冷媒と、外気との間の熱交換を行い、冷媒を加熱する。空気熱交換器１４には、例えば、外気ファンによって外気が供給される。空気熱交換器１４を通過して熱交換された冷媒は、圧縮機１１に送られる。

【0033】

（１－２）貯湯ユニット
貯湯ユニット１２０は、主として、貯湯タンク２１と、第１排水弁２２と、入水弁２３と、沸上ポンプ２４と、バイパス弁２５と、沸上弁２６と、第１混合弁２７と、第２混合弁２８と、減圧弁２９と、第１流量センサ３０と、湯はり電磁弁３１と、第２排水弁３２と、第２流量センサ３３と、追焚ポンプ３４と、追焚熱交換器３５とを備える。これらの要素は、湯水が流れる配管Ｌ１－Ｌ１９によって接続されている。貯湯タンク２１、及び、配管Ｌ１０，Ｌ１３，Ｌ１４，Ｌ１６には、温度センサＴ１－Ｔ１０が設けられている。また、貯湯ユニット１２０は、第２制御装置２０を有する。

【0034】

貯湯タンク２１は、湯水を貯留する。貯湯タンク２１には、６つの温度センサＴ１－Ｔ６が設けられている。６つの温度センサＴ１－Ｔ６は、第１湯量温度センサＴ１、第２湯量温度センサＴ２、第３湯量温度センサＴ３、第４湯量温度センサＴ４、第５湯量温度センサＴ５、及び、上部温度センサＴ６から構成される。上部温度センサＴ６は、貯湯タンク２１の上端面近傍に設けられている。第１－第５湯量温度センサＴ１－Ｔ５は、上側から下側に向かって間隔を空けて、貯湯タンク２１の側面に設けられている。

【0035】

水の密度が温度に応じて変化することにより、貯湯タンク２１内に貯留される湯水は、上側が高温となり下側が低温となる層を形成する。そのため、温度センサＴ１－Ｔ６の出力信号に基づいて、上下方向における貯湯タンク２１内の湯水の温度分布を検出することにより、貯湯タンク２１内の湯水の量（貯湯量）を取得することができる。貯湯タンク２１の貯湯量を取得するために貯湯タンク２１に設けられる温度センサの数は、６以外の任意の数であってもよい。

【0036】

入水配管Ｌ１の一端は、貯湯タンク２１の下端面に接続され、入水配管Ｌ１の他端は、ヒートポンプユニット１１０の水熱交換器１２の入口側に接続されている。貯湯タンク２１から水熱交換器１２に向かって、入水配管Ｌ１には、入水弁２３、沸上ポンプ２４、及び、バイパス弁２５が設けられている。入水弁２３及びバイパス弁２５は、電動三方弁である。

【0037】

第１排水配管Ｌ２は、貯湯タンク２１と入水弁２３との間において、入水配管Ｌ１から分岐している。第１排水配管Ｌ２には、第１排水弁２２が設けられている。第１排水配管Ｌ２は、貯湯ユニット１２０の外部において排水用の配管に接続されている。第１排水弁２２は、例えば、貯湯タンク２１内の湯水を外部に排出するために操作される。

【0038】

出湯配管Ｌ３の一端は、ヒートポンプユニット１１０の水熱交換器１２の出口側に接続され、出湯配管Ｌ３の他端は、沸上弁２６に接続されている。沸上弁２６は、電動三方弁である。

【0039】

第１戻し配管Ｌ４の一端は、沸上弁２６に接続され、第１戻し配管Ｌ４の他端は、貯湯タンク２１の上端面に接続されている。

【0040】

第２戻し配管Ｌ５の一端は、沸上弁２６に接続され、第２戻し配管Ｌ５の他端は、貯湯タンク２１の下端面に接続されている。

【0041】

バイパス配管Ｌ６の一端は、バイパス弁２５に接続され、バイパス配管Ｌ６の他端は、出湯配管Ｌ３に接続されている。

【0042】

第１沸上配管Ｌ７の一端は、貯湯タンク２１の上端面に接続され、第１沸上配管Ｌ７の他端は、第１混合弁２７に接続されている。第１混合弁２７は、電動三方弁である。

【0043】

第２沸上配管Ｌ８の一端は、貯湯タンク２１の上端面に接続され、第２沸上配管Ｌ８の他端は、第２混合弁２８に接続されている。第２混合弁２８は、電動三方弁である。

【0044】

タンク給水配管Ｌ９の一端は、貯湯ユニット１２０の外部において止水栓１６０に接続され、タンク給水配管Ｌ９の他端は、貯湯タンク２１の下端面に接続される。タンク給水配管Ｌ９には、減圧弁２９が設けられている。減圧弁２９は、止水栓１６０を介して貯湯ユニット１２０に供給される水の圧力（給水圧）を調整するために操作される。

【0045】

分岐給水配管Ｌ１０は、減圧弁２９と貯湯タンク２１との間において、タンク給水配管Ｌ９から分岐している。分岐給水配管Ｌ１０は、第１混合水配管Ｌ１１と第２混合水配管Ｌ１２とに分岐している。第１混合水配管Ｌ１１は、第１混合弁２７に接続される。第２混合水配管Ｌ１２は、第２混合弁２８に接続される。分岐給水配管Ｌ１０には、混合水温度センサＴ７が設けられている。混合水温度センサＴ７は、分岐給水配管Ｌ１０内を流れる湯水の温度を検出する。

【0046】

第１給湯配管Ｌ１３の一端は、第１混合弁２７に接続され、第１給湯配管Ｌ１３の他端は、給湯部１４０に接続されている。第１給湯配管Ｌ１３には、第１流量センサ３０が設けられている。第１流量センサ３０は、第１給湯配管Ｌ１３内の湯水の流量を検出する。第１流量センサ３０と給湯部１４０との間において、第１給湯配管Ｌ１３には、第１給湯温度センサＴ８が設けられている。第１給湯温度センサＴ８は、第１給湯配管Ｌ１３内を流れる湯水の温度を検出する。

【0047】

第２給湯配管Ｌ１４の一端は、第２混合弁２８に接続され、第２給湯配管Ｌ１４の他端は、浴槽１５０に接続されている。第２給湯配管Ｌ１４には、第２混合弁２８から浴槽１５０に向かって、湯はり電磁弁３１及び第２流量センサ３３が設けられている。第２流量センサ３３は、第２給湯配管Ｌ１４内の湯水の流量を検出する。

【0048】

第２排水配管Ｌ１５は、湯はり電磁弁３１と第２流量センサ３３との間において、第２給湯配管Ｌ１４から分岐している。第２排水配管Ｌ１５には、第２排水弁３２が設けられている。第２排水配管Ｌ１５は、貯湯ユニット１２０の外部において排水用の配管に接続されている。第２排水弁３２は、例えば、第２給湯配管Ｌ１４を流れる湯水の量を調整するために、第２給湯配管Ｌ１４を流れる湯水の一部を外部に排出するために操作される。

【0049】

第１浴槽戻り配管Ｌ１６の一端は、浴槽１５０に接続され、第１浴槽戻り配管Ｌ１６の他端は、追焚熱交換器３５の入口側に接続されている。第１浴槽戻り配管Ｌ１６には、追焚ポンプ３４が設けられている。浴槽１５０と追焚ポンプ３４との間において、第１浴槽戻り配管Ｌ１６には、浴槽戻り温度センサＴ１０が設けられている。浴槽戻り温度センサＴ１０は、第１浴槽戻り配管Ｌ１６内を流れる湯水の温度を検出する。

【0050】

第２浴槽戻り配管Ｌ１７の一端は、追焚熱交換器３５の出口側に接続され、第２浴槽戻り配管Ｌ１７の他端は、第２流量センサ３３と浴槽１５０との間において、第２給湯配管Ｌ１４に接続されている。第２浴槽戻り配管Ｌ１７と第２給湯配管Ｌ１４との接続地点と、浴槽１５０との間において、第２給湯配管Ｌ１４には、第２給湯温度センサＴ９が設けられている。第２給湯温度センサＴ９は、第２給湯配管Ｌ１４内を流れる湯水の温度を検出する。

【0051】

第１追焚配管Ｌ１８は、第２混合弁２８と湯はり電磁弁３１との間において、第２給湯配管Ｌ１４から分岐している。第１追焚配管Ｌ１８は、追焚熱交換器３５の入口側に接続されている。

【0052】

第２追焚配管Ｌ１９の一端は、追焚熱交換器３５の出口側に接続され、第２追焚配管Ｌ１９の他端は、入水弁２３に接続されている。

【0053】

（１－３）制御部
制御部１９０は、主として、ヒートポンプユニット１１０の第１制御装置１０と、貯湯ユニット１２０の第２制御装置２０とから構成される。第１制御装置１０及び第２制御装置２０は、典型的には、制御演算装置及び記憶装置を備えるマイクロコンピュータと、入出力回路とから構成される。制御演算装置は、ＣＰＵ又はＧＰＵ等のプロセッサである。制御演算装置は、記憶装置に記憶されている制御プログラムを読み出し、制御プログラムに従って、貯湯式給湯装置１００の運転制御を行う。制御演算装置は、制御プログラムに従って、演算結果を記憶装置に書き込んだり、記憶装置に記憶されている情報を読み出したりすることができる。

【0054】

ただし、制御部１９０の構成は、上記のものに限られない。例えば、第１制御装置１０及び第２制御装置２０は、互いに通信を行って協調動作を行ってもよい。また、貯湯式給湯装置１００は、第１制御装置１０及び第２制御装置２０を備える代わりに、第１制御装置１０及び第２制御装置２０の両方の機能を有し、かつ、ヒートポンプユニット１１０及び貯湯ユニット１２０のいずれか一方に設けられる装置を備えてもよい。このような装置は、貯湯式給湯装置１００の外部に設置され、ヒートポンプユニット１１０及び貯湯ユニット１２０とネットワークを介して接続されてもよい。

【0055】

図２に示されるように、制御部１９０は、温度センサＴ１－Ｔ１０、第１流量センサ３０、及び、第２流量センサ３３からの信号に基づいて、圧縮機１１、膨張弁１３、入水弁２３、沸上ポンプ２４、バイパス弁２５、沸上弁２６、第１混合弁２７、第２混合弁２８、湯はり電磁弁３１、及び、追焚ポンプ３４等を制御する。

【0056】

（１－４）リモートコントローラ
リモートコントローラ１３０は、貯湯式給湯装置１００を制御するためのユーザインターフェースである。リモートコントローラ１３０は、例えば、台所及び浴室に設置される。図２に示されるように、リモートコントローラ１３０は、第１制御装置１０及び第２制御装置２０と、無線通信又は有線通信により双方向にデータ通信可能に接続されている。第１制御装置１０及び第２制御装置２０には、貯湯式給湯装置１００の運転を指示するための信号等が、無線通信又は有線通信によりリモートコントローラ１３０から入力される。リモートコントローラ１３０の他に、貯湯式給湯装置１００のユーザインターフェースとして、スマートフォン等の携帯情報端末が用いられてもよい。

【0057】

リモートコントローラ１３０は、表示部１３０ａ及び操作部１３０ｂを有する。表示部１３０ａは、例えば、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイである。

【0058】

表示部１３０ａは、貯湯式給湯装置１００の状態に関する情報、及び、貯湯式給湯装置１００の設定に関する情報等を表示する。表示部１３０ａは、例えば、給湯部１４０及び浴槽１５０に供給される湯水の温度（給湯温度）の設定値、及び、貯湯タンク２１の貯湯量を表示する。

【0059】

操作部１３０ｂは、貯湯式給湯装置１００のユーザが操作するためのボタン、ダイヤル及びキー等を含む。貯湯式給湯装置１００のユーザは、操作部１３０ｂを操作して、給湯温度の設定値等の情報を入力する。表示部１３０ａは、操作部１３０ｂの機能を兼ね備えるタッチスクリーンでもよい。

【0060】

リモートコントローラ１３０は、スピーカ及びマイク等をさらに有してもよい。この場合、リモートコントローラ１３０は、表示部１３０ａに表示される情報をスピーカで報知し、マイクを介して操作部１３０ｂによって入力される情報を取得してもよい。

【0061】

（１－５）太陽光発電装置
太陽光発電装置１７０は、貯湯式給湯装置１００が設置される施設の屋根等に設置される。図２に示されるように、太陽光発電装置１７０は、第１制御装置１０及び第２制御装置２０と、無線通信又は有線通信により双方向にデータ通信可能に接続されている。貯湯式給湯装置１００、及び、施設で使用される他の電機機器は、太陽光発電装置１７０によって発電された電力により運転可能である。

【0062】

（２）貯湯式給湯装置の動作
貯湯式給湯装置１００は、主として、沸上運転、給湯運転、湯はり運転、及び、追焚運転を行う。制御部１９０は、貯湯式給湯装置１００が行うこれらの運転を制御する。

【0063】

（２－１）沸上運転
沸上運転とは、ヒートポンプユニット１１０により貯湯タンク２１内の湯水を加熱する運転である。沸上運転では、沸上ポンプ２４を駆動することにより、貯湯タンク２１内の湯水が、入水配管Ｌ１を介して水熱交換器１２に案内されて加熱される。水熱交換器１２において加熱された湯水は、出湯配管Ｌ３、第１戻し配管Ｌ４及び第２戻し配管Ｌ５を介して、貯湯タンク２１内に戻される。このように、沸上運転では、貯湯タンク２１内の湯水を、入水配管Ｌ１、出湯配管Ｌ３、第１戻し配管Ｌ４及び第２戻し配管Ｌ５を介して循環させながら、水熱交換器１２において加熱する。

【0064】

制御部１９０は、圧縮機１１、膨張弁１３、入水弁２３、沸上ポンプ２４、バイパス弁２５及び沸上弁２６を制御することにより沸上運転を行う。制御部１９０は、圧縮機１１のモータ１１ａの運転周波数、及び、膨張弁１３の開度を制御して、ヒートポンプユニット１１０の能力、及び、水熱交換器１２において加熱された湯水の温度（出湯温度）等を調整する。制御部１９０は、沸上ポンプ２４の回転数を制御して、出湯温度、貯湯タンク２１の貯湯量、及び、貯湯タンク２１に供給される湯水の流量（貯留流量）等を調整する。

【0065】

貯湯タンク２１内の湯水を循環させる通常の沸上運転では、制御部１９０は、入水配管Ｌ１が第２追焚配管Ｌ１９と連通しないように入水弁２３を制御し、入水配管Ｌ１がバイパス配管Ｌ６と連通しないようにバイパス弁２５を制御する。制御部１９０は、後述するように、追焚運転を行う際に入水弁２３を制御する。

【0066】

制御部１９０は、バイパス弁２５を制御して、入水配管Ｌ１を流れる湯水が水熱交換器１２を通過して出湯配管Ｌ３に供給される状態と、入水配管Ｌ１を流れる湯水が水熱交換器１２をバイパスして出湯配管Ｌ３に供給される状態と、を切り替えることができる。水熱交換器１２をバイパスする状態では、入水配管Ｌ１はバイパス配管Ｌ６と連通し、貯湯タンク２１内の湯水は水熱交換器１２において加熱されることなく循環する。

【0067】

制御部１９０は、沸上弁２６を制御して、水熱交換器１２から第１戻し配管Ｌ４を介して貯湯タンク２１に湯水が供給される状態と、水熱交換器１２から第２戻し配管Ｌ５を介して貯湯タンク２１に湯水が供給される状態と、を切り替えることができる。

【0068】

制御部１９０は、圧縮機１１のモータ１１ａの運転周波数、膨張弁１３の開度、沸上ポンプ２４の回転数、バイパス弁２５及び沸上弁２６の状態、及び、貯湯タンク２１の温度センサＴ１－Ｔ６の出力信号等に基づいて、出湯温度、貯湯量及び貯留流量を取得してもよい。

【0069】

制御部１９０は、出湯温度、貯湯量及び貯留流量が所定の目標値になるように、圧縮機１１のモータ１１ａの運転周波数、膨張弁１３の開度、沸上ポンプ２４の回転数、及び、バイパス弁２５及び沸上弁２６の状態をフィードバック制御してもよい。

【0070】

（２－２）給湯運転
給湯運転とは、貯湯タンク２１内の湯水を給湯部１４０から出す運転である。給湯運転では、給湯部１４０が蛇口である場合、蛇口の栓を開くことにより、外部からの水が、給水圧力によりタンク給水配管Ｌ９を介して、貯湯タンク２１の下部から貯湯タンク２１内に供給される。これにより、貯湯タンク２１内の上部から、貯湯タンク２１内に貯留される高温の湯水が第１沸上配管Ｌ７を介して押し出される。

【0071】

そして、貯湯タンク２１から第１沸上配管Ｌ７を介して高温の湯水が第１混合弁２７に供給されると共に、タンク給水配管Ｌ９、分岐給水配管Ｌ１０及び第１混合水配管Ｌ１１を介して外部からの水が第１混合弁２７に供給される。第１混合弁２７において、第１沸上配管Ｌ７からの高温の湯水が、第１混合水配管Ｌ１１からの水と混合される。混合された湯水は、第１給湯配管Ｌ１３を介して給湯部１４０から出される。

【0072】

制御部１９０は、ユーザによって給湯部１４０が開かれて、第１給湯配管Ｌ１３内の湯水の流量の増加を第１流量センサ３０が検出すると、給湯運転を開始する。給湯運転の実行中、制御部１９０は、給湯部１４０から出される湯水の温度に応じて、第１混合弁２７を制御する。制御部１９０は、給湯部１４０から出される湯水の温度として、第１給湯温度センサＴ８が検出する温度を用いてもよい。

【0073】

制御部１９０は、混合水温度センサＴ７及び第１給湯温度センサＴ８の出力信号等に基づいて、給湯部１４０から出される湯水の温度が所定の目標値になるように、第１混合弁２７における高温の湯水と水との混合比をフィードバック制御してもよい。

【0074】

（２－３）湯はり運転
湯はり運転とは、貯湯タンク２１内の湯水を浴槽１５０内に供給する運転である。湯はり運転では、湯はり電磁弁３１を開くことにより、外部からの水が、給水圧力によりタンク給水配管Ｌ９を介して、貯湯タンク２１の下部から貯湯タンク２１内に供給される。これにより、貯湯タンク２１内の上部から、貯湯タンク２１内に貯留される高温の湯水が第２沸上配管Ｌ８を介して押し出される。

【0075】

そして、貯湯タンク２１から第２沸上配管Ｌ８を介して高温の湯水が第２混合弁２８に供給されると共に、タンク給水配管Ｌ９、分岐給水配管Ｌ１０及び第２混合水配管Ｌ１２を介して外部からの水が第２混合弁２８に供給される。第２混合弁２８において、第２沸上配管Ｌ８からの高温の湯水が、第２混合水配管Ｌ１２からの水と混合される。混合された湯水は、第２給湯配管Ｌ１４を介して浴槽１５０内に供給される。

【0076】

制御部１９０は、ユーザによるリモートコントローラ１３０の操作によって湯はり運転の開始信号を受信すると湯はり電磁弁３１を開き、これにより第２給湯配管Ｌ１４内の湯水の流量の増加を第２流量センサ３３が検出すると、湯はり運転を開始する。湯はり運転の実行中、制御部１９０は、浴槽１５０内に供給される湯水の温度に応じて、第２混合弁２８を制御する。制御部１９０は、浴槽１５０内に供給される湯水の温度として、第２給湯温度センサＴ９が検出する温度を用いてもよい。

【0077】

制御部１９０は、混合水温度センサＴ７及び第２給湯温度センサＴ９の出力信号等に基づいて、浴槽１５０内に供給される湯水の温度が所定の目標値になるように、第２混合弁２８における高温の湯水と水との混合比をフィードバック制御してもよい。

【0078】

また、制御部１９０は、湯はり運転の実行中、ユーザによるリモートコントローラ１３０の操作によって湯はり運転の終了信号を受信するか、又は、浴槽１５０に設けられる水位センサ（図示せず）により検出される浴槽１５０内の水位が所定の目標値になると、湯はり電磁弁３１を閉じて湯はり運転を終了してもよい。

【0079】

（２－４）追焚運転
追焚運転とは、浴槽１５０内の湯水を追焚熱交換器３５において加熱して、浴槽１５０内に戻す運転である。追焚運転では、追焚ポンプ３４を駆動することにより、浴槽１５０内の湯水の一部が、第１浴槽戻り配管Ｌ１６を介して追焚熱交換器３５に案内されて加熱される。追焚熱交換器３５において加熱された湯水は、第２浴槽戻り配管Ｌ１７及び第２給湯配管Ｌ１４を介して、浴槽１５０内に戻される。このように、追焚運転では、浴槽１５０内の湯水を、第１浴槽戻り配管Ｌ１６、第２浴槽戻り配管Ｌ１７及び第２給湯配管Ｌ１４を介して循環させながら、追焚熱交換器３５において加熱する。

【0080】

追焚熱交換器３５は、貯湯タンク２１から第２給湯配管Ｌ１４及び第１追焚配管Ｌ１８を介して供給される高温の湯水と、浴槽１５０内から第１浴槽戻り配管Ｌ１６を介して供給される低温の湯水との間で熱交換を行う。これにより、追焚熱交換器３５は、浴槽１５０内から第１浴槽戻り配管Ｌ１６を介して供給される湯水を加熱する。第１追焚配管Ｌ１８を介して追焚熱交換器３５に供給される高温の湯水は、熱交換された後、第２追焚配管Ｌ１９及び入水弁２３を介して入水配管Ｌ１に供給される。追焚熱交換器３５は、例えば、高温の湯水と低温の湯水とが反対方向に流れて熱交換が行われる、向流式の熱交換器等であってもよい。

【0081】

制御部１９０は、ユーザによるリモートコントローラ１３０の操作によって追焚運転の開始信号を受信すると、入水弁２３を制御して入水配管Ｌ１と第２追焚配管Ｌ１９とを連通させ、沸上ポンプ２４及び追焚ポンプ３４を駆動させて、追焚運転を開始する。追焚運転の実行中、制御部１９０は、浴槽１５０内の湯水の温度、及び、追焚熱交換器３５から浴槽１５０内に戻される湯水の温度に応じて、沸上ポンプ２４及び追焚ポンプ３４の回転数を制御する。制御部１９０は、浴槽１５０内の湯水の温度として、浴槽戻り温度センサＴ１０が検出する温度を用い、追焚熱交換器３５から浴槽１５０内に戻される湯水の温度として、第２給湯温度センサＴ９が検出する温度を用いてもよい。

【0082】

制御部１９０は、第２給湯温度センサＴ９及び浴槽戻り温度センサＴ１０の出力信号等に基づいて、浴槽１５０内の湯水の温度が所定の目標値になるように、沸上ポンプ２４及び追焚ポンプ３４の回転数をフィードバック制御してもよい。

【0083】

また、制御部１９０は、追焚運転の実行中、ユーザによるリモートコントローラ１３０の操作によって追焚運転の終了信号を受信するか、又は、浴槽１５０内の湯水の温度が所定の目標値になると、第２追焚配管Ｌ１９が入水配管Ｌ１と連通しないように入水弁２３を制御し、追焚ポンプ３４を停止させて追焚運転を終了してもよい。

【0084】

（３）貯湯式給湯装置の制御
貯湯式給湯装置１００は、商用電力及び余剰電力を用いて沸上運転を実行することができる。商用電力とは、電力会社等が保有する電力系統に接続される商用電源から供給される電力のうち、貯湯式給湯装置１００が使用可能な電力である。余剰電力とは、商用電力以外の電力のうち、貯湯式給湯装置１００が使用可能な電力である。本実施形態において、余剰電力は、太陽光発電装置１７０によって発電される電力のうち、貯湯式給湯装置１００が使用可能な電力である。この場合、貯湯式給湯装置１００は、太陽光発電装置１７０による発電が可能な時間帯において、余剰電力による沸上運転を実行することができる。

【0085】

貯湯式給湯装置１００は、夜間沸上運転（第１運転）及び昼間沸上運転（第２運転）を実行する。夜間沸上運転とは、夜間時間帯の少なくとも一部の時間帯（第１時間帯）に実行される沸上運転である。昼間沸上運転とは、昼間時間帯の少なくとも一部の時間帯（第２時間帯）に実行される沸上運転である。昼間時間帯とは、夜間時間以外の時間帯である。通常、電力会社等から購入する商用電力の料金単価は、昼間時間帯よりも夜間時間帯の方が安い。夜間時間帯及び昼間時間帯は、商用電力の購入先である電力会社等が定める時間帯ごとの料金単価に応じて予め設定される。この場合、夜間時間帯及び昼間時間帯は、貯湯式給湯装置１００のユーザがリモートコントローラ１３０を操作することによって設定されてもよく、貯湯式給湯装置１００とネットワークを介して接続されるサーバ等から受信したデータに基づいて自動的に設定されてもよい。本実施形態では、夜間時間帯は、午後１１時から翌日の午前７時までの時間帯であり、昼間時間帯は、午前７時から午後１１時までの時間帯であるとする。夜間時間帯は、午後１０時から翌日の午前６時までの時間帯であってもよい。その場合、昼間時間帯は、午前６時から午後１０時までの時間帯である。夜間時間帯及び昼間時間帯は上記の時間帯に限られず、電力会社が定める時間帯であってもよい。

【0086】

貯湯式給湯装置１００は、電力会社等から購入する商用電力を用いて、夜間沸上運転を実行する。貯湯式給湯装置１００は、電力会社等から購入する商用電力、及び、太陽光発電装置１７０によって発電される余剰電力の少なくとも一方を用いて、昼間沸上運転を実行する。本実施形態では、昼間沸上運転は、午前１１時から午後２時までの時間帯に余剰電力を用いて実行されるとする。言い換えると、昼間沸上運転が実行される第２時間帯は、午前１１時から午後２時までの時間帯である。第２時間帯の開始時刻及び終了時刻は、貯湯式給湯装置１００のユーザがリモートコントローラ１３０を操作することによって設定されてもよい。また、第２時間帯の開始時刻及び終了時刻は、外部から入力されたデータに基づいて自動的に設定されてもよい。外部から入力されたデータは、例えば、翌日の日照時間に関する予報データである。

【0087】

次に、図３に基づいて、制御部１９０が、夜間沸上運転の実行時に加熱する湯水の量である第１水量を決定する処理について説明する。制御部１９０は、翌日に必要な湯量である目標湯量（第１要求量）と、貯湯タンク２１の許容容量に基づくタンク容量（所定量）とに応じて、第１水量を決定する。目標湯量は、貯湯式給湯装置１００のユーザが給湯部１４０及び浴槽１５０を介して翌日に使用すると予測される湯水の量（使用湯量）である。

【0088】

最初に、ステップＳ１１で、制御部１９０は、目標湯量を取得する。制御部１９０は、貯湯式給湯装置１００のユーザが設定した目標湯量を取得してもよく、過去の使用湯量に基づいて算出される目標湯量を取得してもよい。過去の使用湯量から目標湯量を算出する場合、図２に示されるように、制御部１９０（第１制御装置１０及び第２制御装置２０）は、測定部１９１と、記憶部１９２と、決定部１９３と、を有する。測定部１９１は、貯湯式給湯装置１００の使用湯量を測定する。測定部１９１は、例えば、過去１ヵ月における一日の使用湯量を測定する。測定部１９１は、例えば、第１流量センサ３０からの信号に基づいて一日に給湯部１４０から出される湯水の量を取得し、第２流量センサ３３からの信号に基づいて一日に浴槽１５０内に供給される湯水の量を取得して、一日の使用湯量を算出する。記憶部１９２は、測定部１９１が測定した使用湯量を記憶する。決定部１９３は、記憶部１９２に記憶される使用湯量から目標湯量を決定する。決定部１９３は、例えば、過去１ヵ月における一日の使用湯量の平均値を目標湯量としてもよい。また、曜日によって一日の使用湯量が大きく異なる場合、決定部１９３は、曜日が同じ過去の日の使用湯量から目標湯量を決定してもよい。また、制御部１９０は、以下の式に基づいて目標湯量を算出してもよい。

【0089】

目標湯量［Ｌ］＝目標貯湯熱量［ｋｃａｌ］／（沸上温度［℃］－給水温度［℃］）
上式において、目標貯湯熱量とは、貯湯タンク２１内の湯水の蓄熱量の目標値である。目標貯湯熱量は、翌日に必要な負荷の総量等に基づいて算出されてもよく、貯湯式給湯装置１００のユーザによって設定されてもよい。沸上温度は、貯湯タンク２１に貯留される湯水の温度の目標値であり、例えば、６５℃である。沸上温度は、外気温等に基づいて算出されてもよく、貯湯式給湯装置１００のユーザによって設定されてもよい。給水温度は、水道等の外部の給水源から止水栓１６０を介して貯湯ユニット１２０に供給される水の温度であり、例えば、５℃である。給水温度は、混合水温度センサＴ７が検出する温度でもよく、貯湯式給湯装置１００のユーザによって設定されてもよい。

【0090】

次に、ステップＳ１２で、制御部１９０は、タンク容量を取得する。制御部１９０は、貯湯式給湯装置１００のユーザが設定したタンク容量を取得してもよく、貯湯タンク２１の許容容量に基づいてタンク容量を取得してもよい。貯湯タンク２１の許容容量とは、例えば、貯湯タンク２１の仕様上の容量から、所定のマージンに相当する量を差し引いた量である。制御部１９０は、貯湯タンク２１の許容容量の０．９倍から１．２倍の間の任意の容量を、タンク容量として取得してもよい。タンク容量の単位は、リットル（Ｌ）である。

【0091】

次に、ステップＳ１３で、制御部１９０は、翌日の昼間沸上運転の実行時に加熱する湯水の量である第２水量を取得する。第２水量は、翌日の第２時間帯に沸き上げられる湯水の量の予測値である。制御部１９０は、第２水量を以下の式に基づいて算出する。

【0092】

第２水量［Ｌ］＝第２時間帯における沸上熱量［ｋｃａｌ］／（沸上温度［℃］－給水温度［℃］）
第２時間帯における沸上熱量［ｋｃａｌ］＝ヒートポンプユニット１１０の能力［ｋＷ］×沸上運転時間［ｓ］×０．９×８６０／３６００
上式において、ヒートポンプユニット１１０の能力は、ヒートポンプユニット１１０の第１制御装置１０から送信されてもよく、ヒートポンプユニット１１０の過去の運転データ等から算出されてもよい。沸上運転時間は、第２時間帯の長さの予測値である。本実施形態の場合、沸上運転時間は、太陽光発電装置１７０によって発電される余剰電力が供給される、午前１１時から午後２時までの１０８００秒（ｓ）である。沸上温度及び給水温度は、ステップＳ１１で目標湯量を算出するために用いられる値と同じである。

【0093】

なお、制御部１９０は、ステップＳ１１－Ｓ１３を任意の順番で実行してもよい。

【0094】

次に、ステップＳ１４で、制御部１９０は、目標湯量がタンク容量よりも多いか否かを判定する。目標湯量がタンク容量よりも多い場合、ステップＳ１５で、制御部１９０は、タンク容量から第２水量を差し引いた量を、第１水量とする。目標湯量がタンク容量以下である場合、又は、目標湯量がタンク容量より少ない場合、ステップＳ１６で、制御部１９０は、目標湯量から第２水量を差し引いた量を、第１水量とする。この場合、図３のステップＳ１５において、第１水量は以下の式により算出される。

【0095】

第１水量［Ｌ］＝タンク容量［Ｌ］－第２水量［Ｌ］
同様に、図３のステップＳ１６において、第１水量は以下の式により算出される。

【0096】

第１水量［Ｌ］＝目標湯量［Ｌ］－第２水量［Ｌ］
その後、制御部１９０は、ステップＳ１５又はステップＳ１６で決定された第１水量の湯水を、夜間時間帯の終了時刻までに生成して貯湯タンク２１内に貯留されるように、夜間沸上運転を制御する。制御部１９０は、夜間時間帯の開始時刻に夜間沸上運転を開始してもよく、又は、貯湯タンク２１から失われる熱量を低減するために以下の制御を行ってもよい。この制御では、制御部１９０は、ヒートポンプユニット１１０の能力、第１水量、及び、夜間沸上運転前の貯湯タンク２１内の湯水の蓄熱量等に基づいて、夜間沸上運転の必要運転時間を算出する。そして、制御部１９０は、夜間時間帯の終了時刻から、算出された必要運転時間だけ遡った時刻に夜間沸上運転を開始する。言い換えると、制御部１９０は、夜間時間帯の終了時刻に夜間沸上運転が終了するように、夜間沸上運転を制御する。これにより、夜間沸上運転の終了時刻から、翌日に貯湯タンク２１内の湯水が最初に使用される時刻までの時間を短くできるので、その間に貯湯タンク２１から失われる熱量を低減することができる。

【0097】

次の表は、目標湯量及び第２水量が互いに異なる４つのパターン（例１～例４）における第１水量の具体例を示す。表中の数値の単位はリットル（Ｌ）である。

【0098】

【表1】

目標湯量は、通常、貯湯式給湯装置１００のユーザ、及び、貯湯式給湯装置１００が使用される季節に応じて異なる。

【0099】

タンク容量は、ここでは、貯湯タンク２１の許容容量と等しい５００Ｌである。

【0100】

第２水量は、貯湯式給湯装置１００が使用される季節、第２時間帯における沸上熱量、沸上温度、及び、給水温度に応じて異なる。例えば、冬季の給水温度は夏季の給水温度よりも低いので、冬季の第２水量は夏季の第２水量よりも少なくなる傾向がある。また、沸上温度が高いほど、第２水量が少なくなる傾向がある。

【0101】

第１水量Ａは、タンク容量から第２水量を差し引いた値である。

【0102】

第１水量Ｂは、目標湯量から第２水量を差し引いた値である。ただし、目標湯量から第２水量を差し引いた値がタンク容量よりも多い場合、第１水量Ｂはタンク容量に設定される。なぜなら、夜間沸上運転において沸き上げることができる湯水の最大量は、貯湯タンク２１の許容容量と等しいタンク容量であるからである。表中の例１の場合、目標湯量から第２水量を差し引いた値は７００Ｌであり、タンク容量の５００Ｌより多いので、第１水量Ｂは５００Ｌである。

【0103】

第１水量Ｃは、第１水量Ａ及び第１水量Ｂのうち少ない方の湯量である。第１水量Ｃは、図３のステップＳ１５又はステップＳ１６で算出される第１水量に相当する。制御部１９０は、第１水量Ｃを、夜間沸上運転の実行時に採用する第１水量として決定する。

【0104】

（４）特徴
（４－１）
制御部１９０は、翌日に必要な湯量である目標湯量が、貯湯タンク２１の許容容量に基づくタンク容量よりも多い場合に、翌日の昼間沸上運転で加熱できる湯水の量（第２水量）をタンク容量から差し引いた量を、夜間沸上運転で加熱する湯水の量（第１水量）とする。目標湯量がタンク容量よりも多い場合に目標湯量から第２水量を差し引いた量を第１水量とすると、翌日の昼間沸上運転に使用できる電力を十分に活用できないおそれがある。

【0105】

例えば、上記の表の例１の場合、目標湯量（９００Ｌ）から第２水量（２００Ｌ）を差し引いた量（７００Ｌ）は、貯湯タンク２１の許容容量であるタンク容量（５００Ｌ）よりも多い。夜間沸上運転では、貯湯タンク２１の許容容量を超える量の湯水を沸き上げることができないので、夜間時間帯の使用湯量がゼロである場合、夜間沸上運転で加熱できる湯水の量の最大値は、タンク容量と同じ５００Ｌとなる。しかし、第１水量を５００Ｌとすると、翌日の昼間沸上運転の開始前までの使用湯量がゼロである場合、翌日の昼間沸上運転の開始時に貯湯タンク２１には５００Ｌの湯水が貯留されている。この場合、昼間沸上運転において湯水を沸き上げることができない。一方、第１水量を、タンク容量（５００Ｌ）から第２水量（２００Ｌ）を差し引いた３００Ｌとすると、翌日の昼間沸上運転の開始前までの使用湯量がゼロである場合、翌日の昼間沸上運転の開始時に貯湯タンク２１には３００Ｌの湯水が貯留されている。この場合、昼間沸上運転において第２水量（２００Ｌ）の湯水を沸き上げることができる。

【0106】

また、上記の表の例３の場合、目標湯量（６００Ｌ）から第２水量（２５０Ｌ）を差し引いた量（３５０Ｌ）は、貯湯タンク２１の許容容量であるタンク容量（５００Ｌ）よりも少ない。しかし、第１水量を３５０Ｌとすると、翌日の昼間沸上運転の開始前までの使用湯量がゼロである場合、翌日の昼間沸上運転の開始時に貯湯タンク２１には３５０Ｌの湯水が貯留されている。この場合、翌日の昼間沸上運転で加熱できる湯水の量は、タンク容量（５００Ｌ）から第１水量（３５０Ｌ）を差し引いた１５０Ｌであるので、昼間沸上運転において第２水量（２５０Ｌ）の湯水を沸き上げることができない。一方、第１水量を、タンク容量（５００Ｌ）から第２水量（２５０Ｌ）を差し引いた２５０Ｌとすると、翌日の昼間沸上運転の開始前までの使用湯量がゼロである場合、翌日の昼間沸上運転の開始時に貯湯タンク２１には２５０Ｌの湯水が貯留されている。この場合、翌日の昼間沸上運転で加熱できる湯水の量は、タンク容量（５００Ｌ）から第１水量（２５０Ｌ）を差し引いた２５０Ｌであるので、昼間沸上運転において第２水量（２５０Ｌ）の湯水を沸き上げることができる。

【0107】

従って、貯湯式給湯装置１００は、夜間時間帯以外の時間帯（昼間時間帯）に供給される電力を活用できるように、夜間時間帯における沸上運転で加熱する湯水の量を決定することができる。

【0108】

（４－２）
制御部１９０は、翌日に必要な湯量である目標湯量が、貯湯タンク２１の許容容量に基づくタンク容量以下である場合に、翌日の昼間沸上運転で加熱できる湯水の量（第２水量）を目標湯量から差し引いた量を、夜間沸上運転で加熱する湯水の量（第１水量）とする。これにより、第２水量の湯水を沸き上げるために翌日の昼間沸上運転で使用される電力を活用することができるので、夜間沸上運転で使用される電力を抑えることができる。昼間沸上運転で使用される電力が、太陽光発電装置１７０によって発電される余剰電力である場合、夜間沸上運転で使用される電力を抑えることで、一日の沸上運転で使用される商用電力を低減することができる。

【0109】

従って、貯湯式給湯装置１００は、夜間時間帯以外の時間帯（昼間時間帯）に供給される電力を活用して夜間での沸上運転に必要な電力が抑えられるように、夜間時間帯における沸上運転で加熱する湯水の量を決定することができる。

【0110】

（４－３）
制御部１９０は、ユーザの過去の使用湯量に基づいて、翌日に必要な湯量である目標湯量を取得してもよい。この場合、貯湯式給湯装置１００は、目標湯量の予測値を精度よく決定できるので、夜間時間帯における沸上運転で加熱する湯水の量を適切に決定することができる。

【0111】

（４－４）
本実施形態では、昼間沸上運転で使用される電力は、太陽光発電装置１７０によって発電される余剰電力である。そのため、夜間沸上運転で使用される電力を抑えることで、一日の沸上運転で使用される商用電力を低減することができる。

【0112】

従って、貯湯式給湯装置１００は、夜間時間帯以外の時間帯（昼間時間帯）に供給される余剰電力を活用して夜間での沸上運転に必要な電力が抑えられるように、夜間時間帯における沸上運転で加熱する湯水の量を決定することができる。

【0113】

（５）変形例
（５－１）変形例Ａ
実施形態において、制御部１９０は、目標湯量がタンク容量よりも多いか否かに基づいて、タンク容量又は目標湯量から第２水量を差し引いた量を、第１水量とする。しかし、制御部１９０は、タンク容量又は目標湯量から第２水量を差し引いて、さらに第３水量を加えた量を、第１水量としてもよい。この場合、図３のステップＳ１５において、第１水量は以下の式により算出される。

【0114】

第１水量［Ｌ］＝タンク容量［Ｌ］－第２水量［Ｌ］＋第３水量［Ｌ］
同様に、図３のステップＳ１６において、第１水量は以下の式により算出される。

【0115】

第１水量［Ｌ］＝目標湯量［Ｌ］－第２水量［Ｌ］＋第３水量［Ｌ］
第３水量は、以下の式により算出される。

【0116】

第３水量［Ｌ］＝予測負荷［ｋｃａｌ］／（沸上温度［℃］－給水温度［℃］）
予測負荷とは、第２時間帯以前の使用負荷の予測値である。具体的には、予測負荷は、昼間時間帯の開始時刻から、第２時間帯の開始時刻までに、貯湯タンク２１内の湯水に所定の熱量が蓄積されている状態を維持するために必要な熱量の予測値である。予測負荷は、昼間時間帯の開始時刻より所定時間前の時刻から、第２時間帯の開始時刻までの、当該必要な熱量の予測値であってもよい。沸上温度及び給水温度は、ステップＳ１１で目標湯量を算出するために用いられる値と同じである。

【0117】

本変形例では、貯湯式給湯装置１００は、昼間時間帯における沸上運転の開始時刻までの負荷を考慮に入れて、夜間時間帯における沸上運転で加熱する湯水の量を決定することができる。

【0118】

（５－２）変形例Ｂ
制御部１９０は、さらに、夜間沸上運転の終了時刻の後であって翌日の第２時間帯の前の第３時間帯に必要な湯量である第２要求量に応じて、第１水量を決定してもよい。例えば、夜間沸上運転が午前７時に終了し、昼間沸上運転が午前１１時から午後２時までの間に実行される場合、第３時間帯は、午前７時から午前１１時までの時間帯である。第２要求量は、貯湯式給湯装置１００のユーザが給湯部１４０及び浴槽１５０を介して翌日の第３時間帯に使用すると予測される湯水の量である。

【0119】

次に、図４に基づいて、制御部１９０が、さらに第２要求量に応じて、夜間沸上運転の実行時に加熱する湯水の量である第１水量を決定する処理について説明する。図４のステップＳ２１－Ｓ２６は、それぞれ図３のステップＳ１１－Ｓ１６と同じ処理を示すので説明を省略する。

【0120】

ステップＳ２５又はステップＳ２６で第１水量が算出された後、ステップＳ２７で、制御部１９０は、第２要求量を取得する。制御部１９０は、貯湯式給湯装置１００のユーザが設定した第２要求量を取得してもよく、過去の使用湯量に基づいて算出される第２要求量を取得してもよい。過去の使用湯量から第２要求量を算出する場合、実施形態における目標湯量の決定方法と同様に、制御部１９０（第２制御装置２０）は、図２に示される測定部１９１、記憶部１９２及び決定部１９３が行う処理により第２要求量を決定してもよい。例えば、制御部１９０は、過去１ヵ月における毎日の第３時間帯の使用湯量の平均値を第２要求量としてもよい。また、制御部１９０は、後述する式を用いて第２要求量を算出してもよい。

【0121】

なお、ステップＳ２７における第２要求量の取得は、ステップＳ２５又はステップＳ２６で第１水量が算出される前に行われてもよい。

【0122】

次に、ステップＳ２８で、制御部１９０は、第２要求量が、ステップＳ２５又はステップＳ２６で算出された第１水量よりも多いか否かを判定する。第２要求量が、ステップＳ２５又はステップＳ２６で算出された第１水量よりも多い場合、ステップＳ２９で、制御部１９０は、第１水量を、第２要求量と同じ湯水の量とする。制御部１９０は、第１水量を、第２要求量以上の湯水の量としてもよい。ただし、ステップＳ２９で決定される第１水量がタンク容量を超える場合、制御部１９０は、第１水量をタンク容量に設定する。第２要求量が、ステップＳ２５又はステップＳ２６で算出された第１水量以下である場合、ステップＳ２５又はステップＳ２６で算出された第１水量が沸上運転の制御で用いられる。

【0123】

本変形例では、制御部１９０は、翌日の第３時間帯に必要な湯量である第２要求量が、ステップＳ２５又はステップＳ２６で算出された第１水量よりも多い場合、第１水量を第２要求量と同じ湯水の量とする。第１水量が第２要求量よりも少ない場合、翌日の第３時間帯に貯湯タンク２１内の湯水が使用されることで貯湯タンク２１内の湯水の量が少なくなり、貯湯式給湯装置１００のユーザが給湯部１４０及び浴槽１５０を介して湯水が使用できなくなる湯切れが発生するおそれがある。

【0124】

従って、貯湯式給湯装置１００は、夜間時間帯における沸上運転で加熱する湯水の量を、翌日の第３時間帯に必要な湯量以上とすることで、翌日の第３時間帯における湯切れの発生を抑制することができる。

【0125】

なお、変形例Ａは、図４のフローチャートにも適用できる。言い換えると、図４のステップＳ２５において、第１水量は以下の式により算出されてもよい。

【0126】

第１水量［Ｌ］＝タンク容量［Ｌ］－第２水量［Ｌ］＋第３水量［Ｌ］
同様に、図４のステップＳ２６において、第１水量は以下の式により算出されてもよい。

【0127】

第１水量［Ｌ］＝目標湯量［Ｌ］－第２水量［Ｌ］＋第３水量［Ｌ］
また、本変形例では、安全性の確保のために、第１水量の下限値である最低湯量がさらに設定されてもよい。この場合、制御部１９０は、図４に示される処理で決定される第１水量が最低湯量を下回る場合に、第１水量を最低湯量とする。最低湯量は、タンク容量から算出されてもよく、貯湯式給湯装置１００のユーザによって設定されてもよい。

【0128】

（５－３）変形例Ｃ
変形例Ｂにおいて、制御部１９０は、第３時間帯に沸き上げておくべき湯水に蓄えられる熱量の予測値に基づいて第２要求量を算出してもよい。この場合、第２要求量は以下の式により算出される。

【0129】

第２要求量［Ｌ］＝第３時間帯における沸上熱量［ｋｃａｌ］／（沸上温度［℃］－給水温度［℃］）
第３時間帯における沸上熱量は、第３時間帯に沸き上げておくべき湯水に蓄えられる熱量の予測値である。沸上温度及び給水温度は、ステップＳ２１で目標湯量を算出するために用いられる値と同じである。

【0130】

第３時間帯における沸上熱量は、以下の式により算出される。

【0131】

第３時間帯における沸上熱量［ｋｃａｌ］＝（予測負荷［ｋｃａｌ］×補正係数＋昼間沸上補正熱量［ｋｃａｌ］＋その他補正熱量［ｋｃａｌ］）×放熱係数×設定係数
予測負荷は、変形例Ａで説明したように、第２時間帯以前の使用負荷の予測値である。昼間沸上補正熱量は、後述するように、昼間沸上運転のみでは不足する分の熱量の予測値である。その他補正熱量は、湯切れの発生時、及び、追焚運転の実行時等に必要となる熱量の予測値である。補正係数、放熱係数及び設定係数は、無次元の値であり、所定の値が用いられてもよく、貯湯式給湯装置１００のユーザによって設定されてもよい。

【0132】

昼間沸上補正熱量は、以下の式により算出される。

【0133】

昼間沸上補正熱量［ｋｃａｌ］＝ヒートポンプユニット１１０の能力［ｋＷ］×（第２時間帯の開始時刻－昼間沸上補正運転の予定開始時刻）［ｓ］×０．９×８６０／３６００
次に、昼間沸上補正運転の予定開始時刻について、図５を参照しながら説明する。図５に示される昼間時間帯の一部の時間帯（午前７時から午後７時まで）のタイムチャートには、余剰電力を用いる昼間沸上運転が行われる第２時間帯（午前１１時から午後２時まで）、及び、１時間ごとの使用湯量の予測値が示されている。例えば、午後４時から午後５時までの使用湯量の予測値は１００リットル（Ｌ）である。

【0134】

昼間沸上補正運転とは、第２時間帯の開始時刻における貯湯タンク２１内の湯水の蓄熱量をゼロとする場合に、昼間時間帯の開始時刻から、昼間時間帯の所定の時刻までに使用される湯水の量を確保するための沸上運転である。

【0135】

図５には、午前７時から午後５時までに使用される湯量（１００Ｌ）を確保するために必要な第１運転期間Ｃ１、午前７時から午後６時までに使用される湯量（１５０Ｌ）を確保するために必要な第２運転期間Ｃ２、及び、午前７時から午後７時までに使用される湯量（３５０Ｌ）を確保するために必要な第３運転期間Ｃ３が示されている。第１運転期間Ｃ１は、午後４時から午後５時までの使用湯量（１００Ｌ）の沸き上げに必要な第１沸上期間Ｐ１と、予備期間Ｐ０とから構成される。第２運転期間Ｃ２は、第１沸上期間Ｐ１と、午後５時から午後６時までの使用湯量（５０Ｌ）の沸き上げに必要な第２沸上期間Ｐ２と、予備期間Ｐ０とから構成される。第３運転期間Ｃ３は、第１沸上期間Ｐ１と、第２沸上期間Ｐ２と、午後６時から午後７時までの使用湯量（２００Ｌ）の沸き上げに必要な第３沸上期間Ｐ３と、予備期間Ｐ０とから構成される。図５では、予備期間Ｐ０は１時間である。昼間沸上補正運転は、第１運転期間Ｃ１、第２運転期間Ｃ２及び第３運転期間Ｃ３のそれぞれの期間に行われる沸上運転である。

【0136】

昼間沸上補正運転の予定開始時刻は、第１運転期間Ｃ１、第２運転期間Ｃ２及び第３運転期間Ｃ３の開始時刻のうち、最も早い時刻である。図５の場合、昼間沸上補正運転の予定開始時刻は、第３運転期間Ｃ３の開始時刻である午前１０時半である。

【0137】

図５では、第２時間帯の開始時刻は午前１１時であり、昼間沸上補正運転の予定開始時刻は午前１０時半であるので、昼間沸上補正熱量は、０．５時間の沸上運転によって貯湯タンク２１内の湯水に蓄積される熱量に相当する。図５において、第２時間帯より前には余剰電力を用いる沸上運転を行うことができないので、昼間沸上補正熱量は、商用電力を用いる沸上運転によって貯湯タンク２１内の湯水に蓄積される熱量である。

【0138】

なお、上記の式を用いて算出された昼間沸上補正熱量がゼロ未満となる場合、言い換えると、昼間沸上補正運転の予定開始時刻が第２時間帯の開始時刻よりも後になる場合、昼間沸上補正熱量はゼロである。

【0139】

（５－４）変形例Ｄ
制御部１９０は、翌日に必要な湯量である目標湯量が、貯湯タンク２１の許容容量に基づくタンク容量よりも多く、かつ、夜間沸上運転、及び、翌日の余剰電力を用いる昼間沸上運転を実行しても目標湯量が賄えない場合、翌日の昼間時間帯において商用電力を用いてさらに沸上運転を行ってもよい。これにより、貯湯式給湯装置１００は、夜間沸上運転、及び、翌日の余剰電力を用いる昼間沸上運転の両方を実行しても不足する分の湯量を、翌日の商用電力を用いる沸上運転によって確保できるので、湯切れの発生を抑制することができる。

【0140】

（５－５）変形例Ｅ
制御部１９０は、さらに、安全のために、図３及び図４に示されるフローチャートにより決定された第１水量、及び、貯湯タンク２１の温度センサＴ１－Ｔ６の出力信号に基づいて、夜間沸上運転を停止する制御を行ってもよい。例えば、制御部１９０は、第１水量が所定の範囲内にある場合に、６つの温度センサＴ１－Ｔ６のいずれか１つが検出した温度が所定値以上になると、第１水量の湯水が貯湯タンク２１内に貯留されたと判断して、夜間沸上運転を停止する。

【0141】

次の表は、図３及び図４に示されるフローチャートにより決定された第１水量の範囲と、夜間沸上運転を停止する条件との対応の具体例を示す。貯湯タンク２１の許容容量は５００Ｌである。表中のＲ１－Ｒ６は、予め設定された値である。

【0142】

【表2】

上の表によると、第１水量が多いほど、より高い位置に設置される温度センサＴ１－Ｔ６の検出値が、夜間沸上運転を停止するか否かの判定に用いられる。例えば、第１水量が４００Ｌである場合、制御部１９０は、貯湯タンク２１の側面の上部に設けられる第１湯量温度センサＴ１が検出する温度がＲ１以上になると、夜間沸上運転を停止する。本変形例では、上記の制御により、貯湯式給湯装置１００は、夜間での沸上運転の安全性を確保することができる。

【0143】

（５－６）変形例Ｆ
実施形態において、余剰電力の供給源は、太陽光発電装置１７０である。しかし、余剰電力の供給源は、太陽光発電装置１７０に限られず、貯湯式給湯装置１００が設置される施設に設置可能な小型水力発電装置、小型風力発電装置及びバイオマス発電装置等であってもよい。余剰電力の供給源は、施設に設置可能な複数種類の発電装置の組み合わせであってもよい。

【0144】

また、実施形態において、貯湯式給湯装置１００は、商用電力を用いて夜間沸上運転を実行する。しかし、貯湯式給湯装置１００は、夜間時間帯に利用可能な余剰電力をさらに用いて夜間沸上運転を実行してもよい。夜間時間帯に利用可能な余剰電力の供給源は、小型水力発電装置、小型風力発電装置及びバイオマス発電装置等である。

【0145】

―むすび―
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

【符号の説明】

【0146】

２１ ：貯湯タンク（タンク）
１００ ：貯湯式給湯装置（給湯装置）
１９０ ：制御部

【先行技術文献】

【特許文献】

【0147】

【文献】特開２０１９－１１３２３５号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】