給湯システム
【課題】集合住宅向けの貯湯式給湯機を小型化できると共に、効率的に稼働させることのできる給湯システムを提供する。
【解決手段】各貯湯式給湯機１は、高温水を供給し合えるようにするための連結配管３に接続されている。集中コントロ−ラ２は、各貯湯式給湯機１から、その運転状態や貯湯量を示す状態データを収集し、収集した状態データと、運転モード決定条件と、に基づいて、各貯湯式給湯機１毎の運転モードを決定し、決定した運転モードを当該貯湯式給湯機１に通知する。各貯湯式給湯機１は、通知された運転モードが、複数の貯湯式給湯機１の協同運転を示すものであり、依存側であることを示すものであれば、当該貯湯式給湯機１を、他の貯湯式給湯機１から高温水の供給を受けるように制御し、一方、被依存側であることを示すものであれば、当該貯湯式給湯機１を、他の貯湯式給湯機１に高温水を供給するように制御する。
【解決手段】各貯湯式給湯機１は、高温水を供給し合えるようにするための連結配管３に接続されている。集中コントロ−ラ２は、各貯湯式給湯機１から、その運転状態や貯湯量を示す状態データを収集し、収集した状態データと、運転モード決定条件と、に基づいて、各貯湯式給湯機１毎の運転モードを決定し、決定した運転モードを当該貯湯式給湯機１に通知する。各貯湯式給湯機１は、通知された運転モードが、複数の貯湯式給湯機１の協同運転を示すものであり、依存側であることを示すものであれば、当該貯湯式給湯機１を、他の貯湯式給湯機１から高温水の供給を受けるように制御し、一方、被依存側であることを示すものであれば、当該貯湯式給湯機１を、他の貯湯式給湯機１に高温水を供給するように制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の貯湯式給湯機から構成される給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
貯湯式給湯機は、ランニングコストが安いというメリットがあり、アパートなどの集合住宅においても、各住戸に設置されるケースが多い。このような集合住宅では、貯湯式給湯機は、ベランダなどの限られたスペースに設置しなければならないため、その小型化の要請は高い。
【０００３】
通常、貯湯式給湯機の大きさは、タンクユニット、より詳細には、貯湯タンクの大きさに依存するが、貯湯タンクを小さくしてしまうと、湯切れしやすくなってしまうとう問題がある。
【０００４】
この点に関し、例えば、特許文献１（第３実施例、第５及び第６図）には、ベランダなどに設置する場合に、壁面に密着させて据えつけられるようにするため、貯湯タンクを複数に分割し、薄形に構成した給湯装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１−１６３５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の給湯装置においては、分割しているものの、そもそものタンク容量に変わりはないため、小型化の要請に応えるものではない。
【０００７】
ところで、上記の給湯装置など、従来においては、集合住宅に設置される貯湯式給湯機であっても、住戸毎に個別に、それぞれ独立して設置されるのが一般的である。そうすると、給湯負荷の大きい住戸では、貯湯式給湯機の運転において、沸上げ温度を高くしたり、追加沸上げを行うなどして対応する必要があった。その一方、同じ集合住宅の給湯負荷の小さい他の住戸では、終日、十分な貯湯量のまま維持されることもあった。
【０００８】
以上のように、集合住宅向けの貯湯式給湯機おいては、小型化や効率的に稼働させるための更なる工夫が求められているのが実情である。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、複数の貯湯式給湯機において、貯湯水を供給し合えるように構成し、必要に応じて協同運転させることで、各貯湯式給湯機を小型化できると共に、効率的に稼働させることのできる給湯システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る給湯システムは、
複数の貯湯式給湯機と、該複数の貯湯式給湯機それぞれと通信可能に接続し、各貯湯式給湯機の運転動作を制御する集中コントローラと、を備え、
前記各貯湯式給湯機は、
それぞれの貯湯水を供給し合えるようにするための第１の連結配管に接続し、
ヒートポンプユニットと、
貯湯タンクユニットと、
前記集中コントローラと通信可能に接続し、前記集中コントローラから通知される運転モードに従って、前記ヒートポンプユニット及び前記貯湯タンクユニットを制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、当該貯湯式給湯機における現在の運転状態を示す情報と、現在の貯湯量を示す情報と、からなる状態データを所定のタイミングで前記集中コントローラに送信し、
前記集中コントロ−ラは、
前記各貯湯式給湯機の前記コントローラから収集した前記状態データと、前記運転モードを決定するために予め定義された運転モード決定条件と、に基づいて、各貯湯式給湯機に対応した運転モードをそれぞれ決定し、決定した運転モードを当該貯湯式給湯機に通知し、
前記各貯湯式給湯機のコントローラは、前記通知された運転モードが、複数の貯湯式給湯機が協同して運転することを示すものである場合であって、他の貯湯式給湯機の協力を得て運転動作する側であることを示すものであれば、当該貯湯式給湯機を、他の貯湯式給湯機から前記貯湯水の供給を受けるように制御し、一方、他の貯湯式給湯機の運転動作を協力する側であることを示すものであれば、当該貯湯式給湯機を、他の貯湯式給湯機に前記貯湯水を供給するように制御する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の貯湯式給湯機の相互間で貯湯水を供給し合えるように構成し、必要に応じて、複数の貯湯式給湯機が協同運転できるようにしたため、各貯湯式給湯機を小型化できると共に、効率的に稼働させるさせることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態１に係る給湯システムの構成を示す図である。
【図２】実施形態１の貯湯式給湯機の構成を示す図である。
【図３】実施形態１における運転モード１の場合の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図４】実施形態１における運転モード２の場合の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図５】実施形態１における運転モード３の場合の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図６】実施形態１における運転モード４の場合の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図７】実施形態１における運転モード５の場合の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図８】実施形態１における運転モード６の場合の依存側の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図９】実施形態１における運転モード６の場合の被依存側の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図１０】実施形態１における運転モード７の場合の依存側の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図１１】実施形態１における運転モード７の場合の被依存側の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図１２】実施形態１の集中コントローラが実行する運転モード決定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】実施形態１において、運転モード１〜７に対応する運転モード決定条件の一例を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態２に係る給湯システムの構成を示す図である。
【図１５】実施形態２の貯湯式給湯機の構成を示す図である。
【図１６】実施形態２において、運転モード８に対応する運転モード決定条件の一例を示す図である。
【図１７】実施形態２における運転モード８の場合の依存側の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図１８】実施形態２における運転モード８の場合の被依存側の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図１９】本発明の実施形態３に係る給湯システムの構成を示す図である。
【図２０】実施形態３の貯湯式給湯機の構成を示す図である。
【図２１】実施形態３において、運転モード９に対応する運転モード決定条件の一例を示す図である。
【図２２】実施形態３における運転モード９の場合の依存側の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図２３】実施形態３における運転モード９の場合の被依存側の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図２４】本発明の実施形態４に係る給湯システムの構成を示す図である。
【図２５】実施形態４の貯湯式給湯機の構成を示す図である。
【図２６】実施形態４において、運転モード１０に対応する運転モード決定条件の一例を示す図である。
【図２７】実施形態４における運転モード１０の場合の依存側の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図２８】実施形態４における運転モード１０の場合の被依存側の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態に係る給湯システムについて、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る給湯システム１００の構成を示す図である。この給湯システム１００は、複数の住戸５（住戸５Ａ，５Ｂ，…）からなる集合住宅に導入され、複数の貯湯式給湯機１（貯湯式給湯機１Ａ，１Ｂ，…）、集中コントローラ２と、から構成される。
【００１５】
貯湯式給湯機１は、各住戸５毎に設置され、本実施形態では、それぞれの仕様（構造、性能等）は同一である。また、各貯湯式給湯機１は、詳細は後述するが、貯湯水を供給し合えるように連結配管３（第１の連結配管）により相互に接続されている。
【００１６】
集中コントローラ２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、読み書き可能な不揮発性の半導体メモリあるいはハードディスクドライブ、所定の通信インタフェース、所定の入出力インタフェースなど（何れも図示せず）から構成される。集中コントローラ２は、各貯湯式給湯機１と所定の通信線４を介して、データ通信可能に接続されている。集中コントローラ２は、予めＲＯＭなどに記憶されている制御プログラムに従って、各貯湯式給湯機１から、その状態に係るデータ（状態データ）を収集すると共に、各貯湯式給湯機１を制御するための運転制御データを生成し、各貯湯式給湯機１に対して送信する。なお、集中コントローラ２と、各貯湯式給湯機１と、を所定の無線通信方式にてデータ通信ができるように構成してもよい。
【００１７】
図２は、貯湯式給湯機１の構成を示す図である。貯湯式給湯機１は、ヒートポンプユニット１０と、タンクユニット１１と、から構成されている。
【００１８】
ヒートポンプユニット１０は、例えばＣＯ２やＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）などを冷媒に用いたヒートポンプである。ヒートポンプユニット１０は、何れも図示しないが、圧縮機と、水と冷媒熱交換する水熱交換器（凝縮器）と、外気と熱交換する空気熱交換器（蒸発器）と、電子膨張弁と、から構成される。ヒートポンプユニット１０は、貯湯用循環管路１６を介してタンクユニット１１側から流入する低温水を目標の貯湯温度まで昇温加熱する。
【００１９】
タンクユニット１１は、貯湯タンク１２、コントローラ１３、流量センサ１４、負荷側熱交換器１５、混合弁Ｖ１〜Ｖ３、温度センサＴ１〜Ｔ５、ポンプＰ１、Ｐ２などから構成される。貯湯タンク１２は、温水（貯湯水）を貯留するための柱状の容器であり、ステンレスなどの金属又は樹脂などで形成されている。また、貯湯タンク１２の外側には断熱材（図示せず）が配置されている。これにより、貯湯タンク１２内で、高温の湯（以下、高温水という。）を長時間に渡って保温することができる。なお、図２では、貯湯タンク１２を１つだけ示しているが、さらに多くの数の貯湯タンク１２を備えるようにしてもよい。
【００２０】
コントローラ１３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、所定の通信インタフェースなど（何れも図示せず）から構成され、当該貯湯式給湯機１を統括制御する。コントローラ１３は、図示しない通信線を介して、当該タンクユニット１１の上述した各構成部やヒートポンプユニット１０の図示しない制御基板と通信可能に接続され、これらと各種信号の送受を行う。
【００２１】
また、コントローラ１３は、通信線４を介して、データ送受可能に集中コントローラ２と接続されている。さらに、コントローラ１３は、当該住戸５の浴室や台所などに設置される給湯用のリモコン（図示せず）にも図示しない通信線を介して接続されている。当該住戸５の居住者（ユーザ）は、このリモコンを操作して、貯湯式給湯機１に給湯などの運転を行わせることができる。リモコンの表示画面には、貯湯式給湯機１の運転状態や貯湯状態などが表示される。
【００２２】
流量センサ１４は、貯湯式給湯機１から当該住戸５に供給される湯水の流量を検出し、その検出結果をコントローラ１３に出力する。混合弁Ｖ２は、三方弁であり、ユーザから給湯要求があった際、供給される湯水が所望の温度となるように、貯湯タンク１２上部の高温水と市水とを混合するために設けられている。温度センサＴ１〜Ｔ５は、貯湯タンク１２の上下方向に沿って、所定の間隔で設置され、設置箇所に対応する層の貯湯水の温度を検出する。温度センサＴ１〜Ｔ５は、それぞれの検出結果（センサ温度）を所定のタイミング（例えば、一定時間毎など）でコントローラ１３に出力する。
【００２３】
コントローラ１３は、温度センサＴ１〜Ｔ５のセンサ温度に基づいて、貯湯タンク１２の貯湯量を算出する。貯湯量は以下の式を用いることで算出できる。
【００２４】
貯湯量［kcal］＝水比熱［kcal/kg・K］×水密度［kg/L］×水量［L］×（センサ温度［℃］ − 市水温度［℃］）…（１）
【００２５】
上記の式１では、温度センサＴ１〜Ｔ５に対応する層の貯湯量が求められる。ここで、水量は、温度センサＴ１〜Ｔ５に対応する層の水量である。コントローラ１３は、上記の式１により、温度センサＴ１〜Ｔ５に対応する各層の貯湯量を算出し、これらを合算することで、タンク貯湯量を求める。また、コントローラ１３は、式１において、センサ温度を中温水域（例えば、２０〜４０℃）のみを有効として積分するなどして、中温水量［kcal］を算出する。
【００２６】
負荷側熱交換器１５は、貯湯タンク１２の貯湯エネルギーを放熱して、例えば、当該住戸５の浴槽の追焚や床暖房などに利用するために使用される。
【００２７】
混合弁Ｖ３は、連結配管３と接続される。各貯湯式給湯機１は、混合弁Ｖ３、連結配管３を介して、他の貯湯式給湯機１に高温水を供給し、あるいは、他の貯湯式給湯機１から、連結配管３、混合弁Ｖ３を介して高温水の供給を受けることができる。
【００２８】
本実施形態の給湯システム１００では、各貯湯式給湯機１は、運転モード１〜７に応じた運転を行う。運転モードの決定は、集中コントローラ２が行う（詳細は後述する。）。
【００２９】
（運転モード１）
先ず、図３を参照して、運転モード１における貯湯式給湯機１の運転動作について説明する。運転モード１では、貯湯式給湯機１は、他の貯湯式給湯機１に依存せず、自己の熱源（即ち、ヒートポンプユニット１０）のみを使用した沸上げ運転を行う。この運転では、貯湯水が貯湯用循環管路１６を循環することで加熱される。即ち、貯湯タンク１２の下部から流出した低温水が、ヒートポンプユニット１０に流入し、ヒートポンプユニット１０で沸上げられて高温水となり、貯湯タンク１２の上部に流入する。この運転モード１の運転は、通常、電力料金が安価な夜間に行われるが、貯湯量が不足する場合には、湯切れを防ぐため、昼間にも運転を行うことができる。
【００３０】
（運転モード２）
次に、図４を参照して、運転モード２における貯湯式給湯機１の運転動作について説明する。運転モード２では、貯湯式給湯機１は、他の貯湯式給湯機１に依存せず、自己の貯湯タンク１２に貯湯された高温水のみを用いて給湯動作を行う。ユーザが、台所の蛇口を開いたり、あるいは湯張りなどのためにリモコンを操作すると、混合弁Ｖ２にて、貯湯タンク１２上部の高温水と市水が所望の温度に混合され、当該給湯端末（台所の蛇口や、浴槽の出湯口など）へ供給される。この際、貯湯タンク１２では、その上部から流出した高温水の体積分、水道圧により、下部から市水が供給される。貯湯タンク１２内では、高温水と低温水が密度差により分離した状態（温度境界層が形成される）で貯湯状態が維持される。
【００３１】
（運転モード３）
次に、図５を参照して、運転モード３における貯湯式給湯機１の運転動作について説明する。運転モード３では、貯湯式給湯機１は、他の貯湯式給湯機１に依存せず、自己の貯湯タンク１２の高温水と中温水を利用した給湯動作を行う。
【００３２】
貯湯タンク１２の内部では、上層に高温水、下層に低温水が温度境界層を介して共存しており、この温度境界層には、水温が２０〜４０℃程度の給湯において利用に適さない中温水が存在する。中温水は、このままでは給湯利用できないため、ヒートポンプ１０で沸上げて昇温する必要がある。しかし、中温水の沸上げ運転は、ヒートポンプ１０の特性上、効率がよくない。
【００３３】
これを防止するため、運転モード３の運転動作では、図５に示すように、貯湯タンク１２の中央部付近から中温水を抜き出し、高温水と混ぜて給湯する。これにより貯湯タンク１２内部の中温水量を減らすことができるため、貯湯運転（即ち、沸上げ運転）の際、ヒートポンプ１０の運転効率が向上する。
【００３４】
（運転モード４）
次に、図６を参照して、運転モード４における貯湯式給湯機１の運転動作について説明する。運転モード４では、貯湯式給湯機１は、浴槽の追焚や床暖房などに利用するため、負荷側熱交換器１５にて、貯湯タンク１２側の貯湯エネルギーを放熱する動作を行う。
【００３５】
この場合、貯湯タンク１２内の上部から流出した高温水は、混合弁Ｖ１、Ｖ３を経て、負荷側熱交換器１５へ至る。そして、負荷側熱交換器１５にて、負荷側循環管路１７を循環する負荷側熱媒体（水やブライン）と熱交換する。高温水は、熱交換後に中温水となり、貯湯タンク１２の中央部付近からタンク内に注入される。また、熱交換により昇温した負荷側熱媒体の熱エネルギーは、浴槽の追焚や床暖房などに利用される。
【００３６】
（運転モード５）
次に、図７を参照して、運転モード５における貯湯式給湯機１の運転動作について説明する。運転モード５では、複数の貯湯式給湯機１が協同した運転動作を行う。このモードでは、給湯要求があった貯湯式給湯機１は、自己の高温水あるいは中温水に加えて、他の貯湯式給湯機１に貯湯されている高温水も利用した給湯動作を行う。この運転が開始されると、給湯要求があった貯湯式給湯機１では、混合弁Ｖ３が作動し、連結配管３を経由して他の貯湯式給湯機１からの高温水が混合弁Ｖ１まで導かれる。そして、混合弁Ｖ１にて、自己の高温水と他から供給された高温水が混合される。混合の割合は、混合弁Ｖ１の開度を変化させることで、調整することができる。
【００３７】
以降、沸上げ、給湯、放熱などの運転要求があった際に、かかる要求に応えるため、他の貯湯式給湯機１の協力を得て運転動作する側の貯湯式給湯機１を依存側と称し、依存側の貯湯式給湯機１に協力する側の貯湯式給湯機１を被依存側と称する。
【００３８】
このように、自己の貯湯タンク１２の貯湯量が少ない場合や、ほとんどない場合であっても、他の貯湯式給湯機１から高温水の供給を受けられるため、ヒートポンプ１０を起動させることなく、湯切れを防止することができる。
【００３９】
また、一般的に、ヒートポンプ１０は中温水を沸上げると効率が低下するが、上記のように他からの高温水を利用することで、自己の貯湯タンク１２内において、中温水を残さずに消費することが可能となる。このため、夜間などでの通常の沸上げ運転の際、ヒートポンプ１０を高効率で動作させて沸上げることが可能となる。
【００４０】
（運転モード６）
次に、運転モード６における貯湯式給湯機１の運転動作について説明する。運転モード６では、運転モード５と同様、複数の貯湯式給湯機１が協同した運転動作を行う。このモードでは、依存側の貯湯式給湯機１は、自己の高温水及び中温水に加えて、他（被依存側）の貯湯式給湯機１に貯湯されている高温水及び中温水も利用した給湯動作を行う。
【００４１】
図８は、運転モード６における依存側の貯湯式給湯機１の動作を説明するための図であり、図９は、運転モード６における被依存側の貯湯式給湯機１の動作を説明するための図である。
【００４２】
この場合、被依存側の貯湯式給湯機１では、図９に示すように、高温水と中温水を混合した高中混合水を生成し、連結配管３を介して、依存側の貯湯式給湯機１に供給する。この高中混合水は、図８に示すように、依存側の貯湯式給湯機１において、混合弁Ｖ３にて中温水と混合された後、混合弁Ｖ１まで導かれる。この混合水は、混合弁Ｖ１にて、さらに高温水と混合されて、給湯される。
【００４３】
運転モード６では、依存側の貯湯式給湯機１において、給湯要求（給湯負荷）が発生した際、被依存側の（即ち、他の）貯湯式給湯機１の中温水を抜き出すことができる。これにより、給湯負荷が発生していない貯湯式給湯機１の貯湯タンク１２から中温水を排出することが可能となる。
【００４４】
一般に、給湯負荷が少ないと、貯湯タンク１２内の中温水が多量に発生してしまい貯湯（沸上げ）運転の際の効率低下を招いてしまう。しかし、本実施形態の給湯システム１００では、このように、当該集合住宅の何れかの住戸５において、給湯負荷が小さい場合であっても、他住戸の給湯に合わせて、貯湯タンク１２から中温水を排出することができる。したがって、中温水の増加に起因した貯湯効率の低下を防止することができる。
【００４５】
なお、中温水をより早く排出する観点から、被依存側の貯湯式給湯機１から中温水のみを取り出して、依存側の貯湯式給湯機１に供給するようにしてもよい。
【００４６】
（運転モード７）
次に、運転モード７における貯湯式給湯機１の運転動作について説明する。運転モード７では、運転モード５、６と同様、複数の貯湯式給湯機１が協同した運転動作を行う。このモードでは、図１０及び図１１に示すように、依存側の貯湯式給湯機１は、貯湯運転中に給湯負荷が発生した際、自己のヒートポンプユニット１０で沸上げた高温水と、貯湯運転中の被依存側の貯湯式給湯機１のヒートポンプユニット１０で沸上げた高温水と、を直接給湯に利用する動作を行う。これにより、貯湯量が少ない場合に発生した大きな給湯負荷に対して、即座に対応することができる。
【００４７】
なお、依存側の貯湯式給湯機１において貯湯運転中でない、即ち、ヒートポンプユニット１０が稼働していない場合は、被依存側の貯湯式給湯機１のヒートポンプユニット１０で沸上げた高温水のみを直接給湯に利用する。このようにすれば、自己のヒートポンプユニット１０の起動に係るエネルギーの消費を抑えることができる。
【００４８】
図１２は、各貯湯式給湯機１の運転モードを決定する処理（運転モード決定処理）の手順を示すフローチャートである。運転モード決定処理は、集中コントローラ２によって、所定のタイミングで（例えば、一定時間毎に）実行される。
【００４９】
先ず、集中コントローラ２は、各貯湯式給湯機１から状態データを取得する（ステップＳ１０１）。この場合、例えば、集中コントローラ２は、各貯湯式給湯機１のコントローラ１３に対して、状態データの送信を要求するメッセージ（状態データ送信要求メッセージ）を送信する。各貯湯式給湯機１のコントローラ１３は、かかる状態データ送信要求メッセージに応答して、状態データを作成し、作成した状態データと、自己のＩＤと、を含む応答メッセージを集中コントローラ２に送信する。集中コントローラ２は、受信した応答メッセージから状態データを抽出して取得する。
【００５０】
この状態データには、当該貯湯式給湯機１のコントローラ１３が算出した貯湯タンク１２の貯湯量及び中温水量と、運転状態を示す情報（運転状態情報）と、が含まれる。運転状態情報には、例えば、現在運転中であるか否かを示す情報、運転モード、運転要求の有無を示す情報、運転要求の種別を示す情報（運転要求の有りの場合）などが格納されている。本実施形態では、運転要求の種別として、「沸上げ」、「給湯」、「放熱」の３つが用意されている。
【００５１】
以上のようにして、各貯湯式給湯機１から状態データを取得すると、集中コントローラ２は、各貯湯式給湯機１の貯湯レベルを求める（ステップＳ１０２）。より詳細には、集中コントローラ２は、当該状態データから貯湯量及び中温水量を抽出し、これらの量が多いか少ないかを判別する。判別結果は、それぞれに対応して設けられたフラグ（貯湯量フラグ、中温水量フラグ）に設定される。
【００５２】
例えば、貯湯量が４２℃の湯水換算で５０Ｌ以上である場合には、当該貯湯量は多量であるとして、貯湯量フラグをＯＮ（１）に設定し、５０Ｌ未満である場合には、少ないものとして、ＯＦＦ（０）に設定する。また、中温水量については、市水温度換算で５０Ｌ以上の場合は、多量であるとして、中温水量フラグをＯＮ（１）に設定し、５０Ｌ未満である場合には、少ないものとして、ＯＦＦ（０）に設定する。
【００５３】
以上のようにして、全ての貯湯式給湯機１についての貯湯量レベルを求めると、次に、集中コントローラ２は、求めた貯湯レベルと、状態データから抽出した運転状態情報と、予め決められた、運転モードの決定に関する条件（運転モード決定条件）と、に基づいて、各貯湯式給湯機１の運転モードを決定する（ステップＳ１０３）。
【００５４】
図１３は、運転モード決定条件の一例を示す図である。この運転モード決定条件に基づくと、例えば、自己の運転種別が“沸上げ”のみである貯湯式給湯機１は、“運転モード１”に決定される。また、自己の運転種別が“給湯”であって沸上げでなく、貯湯量が多く中温水量が少ない貯湯式給湯機１は、“運転モード２”に決定される。
【００５５】
また、他の貯湯式給湯機１と協同運転する運転モードについては、例えば、自己の運転種別が“給湯”であって沸上げでなく、貯湯量が少ない場合であって、非運転中且つ運転要求もなく、貯湯量が多い他の貯湯式給湯機１が存在する場合、当該貯湯式給湯機１は、“運転モード５（依存側）”に決定される。この場合、当該他の貯湯式給湯機１は、“運転モード５（非依存側）”に決定される。
【００５６】
なお、非依存側の貯湯式給湯機１を１台のみとする場合であって、非依存側の候補が複数台存在する場合、あるいは、予め定めた非依存側の貯湯式給湯機１の台数の上限より、非依存側の候補数が多い場合には、これらの候補から、所定条件により、非依存側の貯湯式給湯機１を選択する。例えば、配管熱ロスや圧力ロスを低減させるため、当該依存側の貯湯式給湯機１に近い順に選択してもよい。あるいは、貯湯量や中温水量などが多い順に選択してもよい。
【００５７】
また、運転モード１〜７の何れにも該当しない貯湯式給湯機１については、運転モード０（非運転）に決定する。
【００５８】
以上のようにして、各貯湯式給湯機１の運転モードが決定されると、集中コントローラ２は、決定した運転モードを格納した運転制御データを生成し、各貯湯式給湯機１に送信する（ステップＳ１０４）。
【００５９】
各貯湯式給湯機１のコントローラ１３は、集中コントローラ２からの運転制御データを受信すると、当該運転制御データに格納されている運転モードに従って、ヒートポンプユニット１０、タンクユニット１１の各構成部を制御する。これにより、各貯湯式給湯機１は、上述した各運転モード応じた運転動作を行う。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態の給湯システム１００によれば、当該集合住宅に設置する全ての貯湯式給湯機１を連結配管３で連結し、必要に応じて、他の貯湯式給湯機１からの高温水を利用できるようにしたため、貯湯量が少ない貯湯式給湯機１において、給湯負荷などが発生しても、追加の沸上げなどを行う必要なく対応できる。また、日頃から給湯負荷が大きい住戸であっても、沸上げ温度を高温に設定する必要がなくなる。したがって、効率よくヒートポンプユニット１０を稼働させることが可能になる。
【００６１】
また、貯湯タンク１２の容量を小さくできるため、貯湯式給湯機１の小型化が図れる。
【００６２】
（実施形態２）
図１４は、本発明の実施形態２に係る給湯システム２００の構成を示す図である。この給湯システム２００は、実施形態１と同様、複数の住戸５（住戸５Ａ，５Ｂ，…）からなる集合住宅に導入され、複数の貯湯式給湯機１（貯湯式給湯機１Ａ，１Ｂ，…）、集中コントローラ２と、から構成される。
【００６３】
図１４に示すように、本実施形態の給湯システム２００では、各貯湯式給湯機１は、連結配管３のみならず、連結配管６（第２の連結配管）によっても相互に接続されている。なお、以下において、実施形態１の給湯システム１００と共通する部分の説明は割愛し、本実施形態の給湯システム２００の特徴を中心に説明する。
【００６４】
図１５は、本実施形態の貯湯式給湯機１の構成を示す図である。三方弁である混合弁Ｖ４は、貯湯タンク１２の下方に設けられ、貯湯タンク１２からの低温水を導く配管と、貯湯用循環管路１６と、連結配管６と、に接続されている。
【００６５】
本実施形態の給湯システム２００では、各貯湯式給湯機１は、実施形態１と同様、運転モード１〜７に応じた運転を行うことができる。さらに、本実施形態においては、各貯湯式給湯機１は、運転モード８に応じた運転も行う。
【００６６】
運転モード８では、実施形態１の運転モード５〜７と同様、複数の貯湯式給湯機１が協同した運転動作を行う。このモードでは、依存側の貯湯式給湯機１は、沸上げ運転の際、被依存側の貯湯式給湯機１のヒートポンプユニット１０も使用する。図１６に、運転モード８に対応する運転モード決定条件の一例を示す。
【００６７】
図１６に示す条件が成立して、運転モード８になると、依存側の貯湯式給湯機１では、図１７に示すように、貯湯タンク１２の下部から流出した低温水が、ヒートポンプユニット１に流入し、ヒートポンプユニット１で沸上げられることで高温水となり、貯湯タンク１２の上部から流入する。さらに、連結配管３を経由して被依存側の貯湯式給湯機１からの高温水が混合弁Ｖ３及びＶ１を経由して、貯湯タンク１２の上部からタンク内に流入する。また、貯湯タンク１２の下部から流出した低温水が、連結配管６を経由して、被依存側の貯湯式給湯機１に供給される。
【００６８】
被依存側の貯湯式給湯機１では、図１８に示すように、連結配管６を経由して流入した依存側の貯湯式給湯機１からの低温水をヒートポンプユニット１０で沸上げた後、連結配管３を介して、依存側の貯湯式給湯機１に供給する。なお、被依存側の貯湯式給湯機１は複数台であってもよい。
【００６９】
これにより、沸上げ能力が、被依存側の貯湯式給湯機１の運転台数分大きくなり、依存側の貯湯式給湯機１における貯湯タンク１２の高速沸上げが可能となる。この運転モードは、湯量が不足したときの追加沸上げなどに有効である。
【００７０】
（実施形態３）
図１９は、本発明の実施形態３に係る給湯システム３００の構成を示す図である。この給湯システム３００は、実施形態１、２と同様、複数の住戸５（住戸５Ａ，５Ｂ，…）からなる集合住宅に導入され、複数の貯湯式給湯機１（貯湯式給湯機１Ａ，１Ｂ，…）、集中コントローラ２と、から構成される。
【００７１】
図１９に示すように、本実施形態の給湯システム３００では、実施形態１の給湯システム１００と異なり、各貯湯式給湯機１は、連結配管３のみならず、連結配管７（第３の連結配管）によっても相互に接続されている。なお、以下において、実施形態１の給湯システム１００と共通する部分の説明は割愛し、本実施形態の給湯システム３００の特徴を中心に説明する。
【００７２】
図２０は、本実施形態の貯湯式給湯機１の構成を示す図である。三方弁である混合弁Ｖ５は、負荷側熱交換器１５の下方に設けられ、負荷側熱交換器１５との間の配管と、貯湯タンク１２の中央部付近に接続する配管と、連結配管７と、に接続する。
【００７３】
本実施形態の給湯システム３００では、各貯湯式給湯機１は、実施形態１と同様、運転モード１〜７に応じた運転を行うことができる。さらに、本実施形態においては、各貯湯式給湯機１は、運転モード９に応じた運転も行う。
【００７４】
運転モード９では、実施形態１の運転モード５〜７と同様、複数の貯湯式給湯機１が協同した運転動作を行う。このモードでは、依存側の貯湯式給湯機１は、放熱運転の際、被依存側の貯湯式給湯機１の貯湯タンク１２の貯湯エネルギーを利用して放熱運転を行う。図２１に、運転モード９に対応する運転モード決定条件の一例を示す。
【００７５】
図２１に示す条件が成立して、運転モード９になると、図２２に示すように、依存側の貯湯式給湯機１では、連結配管３を経由して供給された被依存側の貯湯式給湯機１からの高温水は、混合弁Ｖ３により、負荷側熱交換器１５へ導かれる。そして、負荷側熱交換器１５にて、負荷側循環管路１７を循環する負荷側熱媒体（水やブライン）と熱交換する。被依存側の貯湯式給湯機１からの高温水は、この熱交換後に中温水となり、連結配管７を経由して、被依存側の貯湯式給湯機１に戻る。
【００７６】
被依存側の貯湯式給湯機１では、図２３に示すように、貯湯タンク１２の上部から取り出した高温水を連結配管３を介して、依存側の貯湯式給湯機１に供給すると共に、連結配管７を介して戻ってきた中温水を貯湯タンク１２の中央部付近からタンク内に注入する。なお、被依存側の貯湯式給湯機１は複数台であってもよい。
【００７７】
これにより、放熱運転中あるいは、ユーザから放熱運転要求があった際に、貯湯タンク１２において、高温水の残量が少ない場合や、自然放熱などによって高温水の温度が追焚などに必要な温度より低温（例えば、５５℃以下など）である場合でも、沸上げ運転を実行することなく、放熱運転を実行し、あるいは継続することができる。
【００７８】
（実施形態４）
図２４は、本発明の実施形態４に係る給湯システム４００の構成を示す図である。この給湯システム４００は、実施形態１〜３と同様、複数の住戸５（住戸５Ａ，５Ｂ，…）からなる集合住宅に導入され、複数の貯湯式給湯機１（貯湯式給湯機１Ａ，１Ｂ，…）、集中コントローラ２と、から構成される。
【００７９】
図２４に示すように、本実施形態の給湯システム４００では、実施形態１〜３の場合と異なり、高温水用の連結配管３を備えておらず、各貯湯式給湯機１は、中温水用の連結配管７と低温水用の連結配管６によって相互に接続されている。なお、以下において、実施形態１〜３の給湯システム１００〜３００と共通する部分の説明は割愛し、本実施形態の給湯システム４００の特徴を中心に説明する。
【００８０】
図２５は、本実施形態の貯湯式給湯機１の構成を示す図である。三方弁である混合弁Ｖ５は、負荷側熱交換器１５の下方に設けられ、混合弁Ｖ５には、負荷側熱交換器１５との間の配管と、貯湯タンク１２の中央部付近に接続する配管と、連結配管７と、が接続される。また、三方弁である混合弁Ｖ４は、貯湯タンク１２の下方に設けられ、混合弁Ｖ４には、貯湯タンク１２からの低温水を導く配管と、貯湯用循環管路１６と、連結配管６と、が接続されている。
【００８１】
本実施形態の給湯システム４００では、各貯湯式給湯機１は、実施形態１の運転モード１〜４に応じた運転を行う。さらに、本実施形態においては、各貯湯式給湯機１は、運転モード１０に応じた運転も行う。
【００８２】
運転モード１０では、実施形態３の運転モード９とは異なる、複数の貯湯式給湯機１が協同した放熱動作を行う。依存側の貯湯式給湯機１は、放熱運転の際、生成された中温水を自己の貯湯タンク１２に戻さずに、他（被依存側）の貯湯式給湯機１に供給すると共に、被依存側の貯湯式給湯機１から供給された低温水を自己の貯湯タンク１２に注入する運転を行う。図２６に、運転モード１０に対応する運転モード決定条件の一例を示す。
【００８３】
図２６に示す条件が成立して、運転モード９になると、図２７に示すように、依存側の貯湯式給湯機１では、貯湯タンク１２内の上部から取り出された高温水は、負荷側熱交換器１５に導かれて、負荷側循環管路１７を循環する負荷側熱媒体（水やブライン）と熱交換する。この高温水は、熱交換後に中温水となり、連結配管７を経由して、被依存側の貯湯式給湯機１に供給される。
【００８４】
被依存側の貯湯式給湯機１では、図２８に示すように、連結配管７を介して供給された中温水を混合弁Ｖ５を介して取り込み、貯湯タンク１２の中央部付近からタンク内に注入する。また、貯湯タンク１２の下部から低温水を取り出し、連結配管６を介して、依存側の貯湯式給湯機１に供給する。
【００８５】
依存側の貯湯式給湯機１では、連結配管６を介して供給された低温水を混合弁Ｖ４を介して取り込み、貯湯タンク１２の下部からタンク内に注入する。
【００８６】
このように、運転モード１０の運転では、依存側の貯湯式給湯機１において貯湯タンク１２内に中温水が多量にある場合、他の中温水が少ない貯湯式給湯機１へ中温水を移動させ、代わりに、他の貯湯式給湯機１から低温水を得ることができる。したがって、沸上げ運転の際、ヒートポンプ１０を高効率で運転することが可能となる。
【００８７】
なお、被依存側の貯湯式給湯機１は１台のみならず、複数台であってもよい。
【００８８】
本発明は、上記の各実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更は勿論可能である。
【００８９】
例えば、同一の集合住宅に設置される貯湯式給湯機の全てを連結配管で連結する必要はなく、例えば、１階、２階など、階数単位で連結するようにしてもよい。この場合は、連結された貯湯式給湯機同士での協同運転が可能になる。
【００９０】
また、上記各実施形態において、協同運転の際、被依存側の貯湯式給湯機が複数台であってもよいことは述べたが、例えば、給湯運転を行う複数の貯湯式給湯機に対して、１台の貯湯式給湯機が高温水を供給するなど、複数の依存側の貯湯式給湯機に対して、一の被依存側の貯湯式給湯機が対応するようにしても構わない。
【００９１】
また、上記各実施形態において、集中コントローラが各貯湯式給湯機の運転モードを決定していたが、集中コントローラを備えない構成にすることも可能である。この場合の給湯システムでは、例えば、各貯湯式給湯機のコントローラが、他の貯湯式給湯機のコントローラと通信可能に接続されるように構成される。そして、給湯負荷などが発生した貯湯式給湯機のコントローラは、他の貯湯式給湯機のコントローラと通信して、他の貯湯式給湯機の状態データを取得し、上述した集中コントローラと同様の処理を行って、自己の運転モードを決定する。その際の運転モードが協同運転を示すものである場合には、その相手先（即ち、被依存側）の貯湯式給湯機に対して、運転モード（被依存側）を通知する仕様にすればよい。
【００９２】
なお、上記において、給湯負荷などが発生した貯湯式給湯機のコントローラは、設置場所が自己の貯湯式給湯機に近いものから順に通信して、その状態データを取得するようにすれば、配管熱ロスや圧力ロスの低減の観点から被依存側として好適な貯湯式給湯機をより早く選択することができる。
【００９３】
また、各貯湯式給湯機を第１〜第３の連結配管（即ち、連結配管３、６、７）で連結してもよい。このようにすると、各貯湯式給湯機は、上述した運転モード１〜１０の全てに対応することが可能になる。
【符号の説明】
【００９４】
１Ａ〜１Ｄ 貯湯式給湯機
２ 集中コントローラ
３、６、７ 連結配管
４ 通信線
５Ａ〜５Ｄ 住戸
１０ ヒートポンプユニット
１１ タンクユニット
１２ 貯湯タンク
１３ コントローラ
１４ 流量センサ
１５ 負荷側熱交換器
１６ 貯湯用循環管路
１７ 負荷側循環管路
Ｐ１、Ｐ２ ポンプ
Ｔ１〜Ｔ５ 温度センサ
Ｖ１〜Ｖ５ 混合弁
１００〜４００ 給湯システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の貯湯式給湯機から構成される給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
貯湯式給湯機は、ランニングコストが安いというメリットがあり、アパートなどの集合住宅においても、各住戸に設置されるケースが多い。このような集合住宅では、貯湯式給湯機は、ベランダなどの限られたスペースに設置しなければならないため、その小型化の要請は高い。
【０００３】
通常、貯湯式給湯機の大きさは、タンクユニット、より詳細には、貯湯タンクの大きさに依存するが、貯湯タンクを小さくしてしまうと、湯切れしやすくなってしまうとう問題がある。
【０００４】
この点に関し、例えば、特許文献１（第３実施例、第５及び第６図）には、ベランダなどに設置する場合に、壁面に密着させて据えつけられるようにするため、貯湯タンクを複数に分割し、薄形に構成した給湯装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１−１６３５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の給湯装置においては、分割しているものの、そもそものタンク容量に変わりはないため、小型化の要請に応えるものではない。
【０００７】
ところで、上記の給湯装置など、従来においては、集合住宅に設置される貯湯式給湯機であっても、住戸毎に個別に、それぞれ独立して設置されるのが一般的である。そうすると、給湯負荷の大きい住戸では、貯湯式給湯機の運転において、沸上げ温度を高くしたり、追加沸上げを行うなどして対応する必要があった。その一方、同じ集合住宅の給湯負荷の小さい他の住戸では、終日、十分な貯湯量のまま維持されることもあった。
【０００８】
以上のように、集合住宅向けの貯湯式給湯機おいては、小型化や効率的に稼働させるための更なる工夫が求められているのが実情である。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、複数の貯湯式給湯機において、貯湯水を供給し合えるように構成し、必要に応じて協同運転させることで、各貯湯式給湯機を小型化できると共に、効率的に稼働させることのできる給湯システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る給湯システムは、
複数の貯湯式給湯機と、該複数の貯湯式給湯機それぞれと通信可能に接続し、各貯湯式給湯機の運転動作を制御する集中コントローラと、を備え、
前記各貯湯式給湯機は、
それぞれの貯湯水を供給し合えるようにするための第１の連結配管に接続し、
ヒートポンプユニットと、
貯湯タンクユニットと、
前記集中コントローラと通信可能に接続し、前記集中コントローラから通知される運転モードに従って、前記ヒートポンプユニット及び前記貯湯タンクユニットを制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、当該貯湯式給湯機における現在の運転状態を示す情報と、現在の貯湯量を示す情報と、からなる状態データを所定のタイミングで前記集中コントローラに送信し、
前記集中コントロ−ラは、
前記各貯湯式給湯機の前記コントローラから収集した前記状態データと、前記運転モードを決定するために予め定義された運転モード決定条件と、に基づいて、各貯湯式給湯機に対応した運転モードをそれぞれ決定し、決定した運転モードを当該貯湯式給湯機に通知し、
前記各貯湯式給湯機のコントローラは、前記通知された運転モードが、複数の貯湯式給湯機が協同して運転することを示すものである場合であって、他の貯湯式給湯機の協力を得て運転動作する側であることを示すものであれば、当該貯湯式給湯機を、他の貯湯式給湯機から前記貯湯水の供給を受けるように制御し、一方、他の貯湯式給湯機の運転動作を協力する側であることを示すものであれば、当該貯湯式給湯機を、他の貯湯式給湯機に前記貯湯水を供給するように制御する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の貯湯式給湯機の相互間で貯湯水を供給し合えるように構成し、必要に応じて、複数の貯湯式給湯機が協同運転できるようにしたため、各貯湯式給湯機を小型化できると共に、効率的に稼働させるさせることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態１に係る給湯システムの構成を示す図である。
【図２】実施形態１の貯湯式給湯機の構成を示す図である。
【図３】実施形態１における運転モード１の場合の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図４】実施形態１における運転モード２の場合の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図５】実施形態１における運転モード３の場合の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図６】実施形態１における運転モード４の場合の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図７】実施形態１における運転モード５の場合の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図８】実施形態１における運転モード６の場合の依存側の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図９】実施形態１における運転モード６の場合の被依存側の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図１０】実施形態１における運転モード７の場合の依存側の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図１１】実施形態１における運転モード７の場合の被依存側の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図１２】実施形態１の集中コントローラが実行する運転モード決定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】実施形態１において、運転モード１〜７に対応する運転モード決定条件の一例を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態２に係る給湯システムの構成を示す図である。
【図１５】実施形態２の貯湯式給湯機の構成を示す図である。
【図１６】実施形態２において、運転モード８に対応する運転モード決定条件の一例を示す図である。
【図１７】実施形態２における運転モード８の場合の依存側の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図１８】実施形態２における運転モード８の場合の被依存側の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図１９】本発明の実施形態３に係る給湯システムの構成を示す図である。
【図２０】実施形態３の貯湯式給湯機の構成を示す図である。
【図２１】実施形態３において、運転モード９に対応する運転モード決定条件の一例を示す図である。
【図２２】実施形態３における運転モード９の場合の依存側の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図２３】実施形態３における運転モード９の場合の被依存側の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図２４】本発明の実施形態４に係る給湯システムの構成を示す図である。
【図２５】実施形態４の貯湯式給湯機の構成を示す図である。
【図２６】実施形態４において、運転モード１０に対応する運転モード決定条件の一例を示す図である。
【図２７】実施形態４における運転モード１０の場合の依存側の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【図２８】実施形態４における運転モード１０の場合の被依存側の貯湯式給湯機の運転動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態に係る給湯システムについて、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る給湯システム１００の構成を示す図である。この給湯システム１００は、複数の住戸５（住戸５Ａ，５Ｂ，…）からなる集合住宅に導入され、複数の貯湯式給湯機１（貯湯式給湯機１Ａ，１Ｂ，…）、集中コントローラ２と、から構成される。
【００１５】
貯湯式給湯機１は、各住戸５毎に設置され、本実施形態では、それぞれの仕様（構造、性能等）は同一である。また、各貯湯式給湯機１は、詳細は後述するが、貯湯水を供給し合えるように連結配管３（第１の連結配管）により相互に接続されている。
【００１６】
集中コントローラ２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、読み書き可能な不揮発性の半導体メモリあるいはハードディスクドライブ、所定の通信インタフェース、所定の入出力インタフェースなど（何れも図示せず）から構成される。集中コントローラ２は、各貯湯式給湯機１と所定の通信線４を介して、データ通信可能に接続されている。集中コントローラ２は、予めＲＯＭなどに記憶されている制御プログラムに従って、各貯湯式給湯機１から、その状態に係るデータ（状態データ）を収集すると共に、各貯湯式給湯機１を制御するための運転制御データを生成し、各貯湯式給湯機１に対して送信する。なお、集中コントローラ２と、各貯湯式給湯機１と、を所定の無線通信方式にてデータ通信ができるように構成してもよい。
【００１７】
図２は、貯湯式給湯機１の構成を示す図である。貯湯式給湯機１は、ヒートポンプユニット１０と、タンクユニット１１と、から構成されている。
【００１８】
ヒートポンプユニット１０は、例えばＣＯ２やＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）などを冷媒に用いたヒートポンプである。ヒートポンプユニット１０は、何れも図示しないが、圧縮機と、水と冷媒熱交換する水熱交換器（凝縮器）と、外気と熱交換する空気熱交換器（蒸発器）と、電子膨張弁と、から構成される。ヒートポンプユニット１０は、貯湯用循環管路１６を介してタンクユニット１１側から流入する低温水を目標の貯湯温度まで昇温加熱する。
【００１９】
タンクユニット１１は、貯湯タンク１２、コントローラ１３、流量センサ１４、負荷側熱交換器１５、混合弁Ｖ１〜Ｖ３、温度センサＴ１〜Ｔ５、ポンプＰ１、Ｐ２などから構成される。貯湯タンク１２は、温水（貯湯水）を貯留するための柱状の容器であり、ステンレスなどの金属又は樹脂などで形成されている。また、貯湯タンク１２の外側には断熱材（図示せず）が配置されている。これにより、貯湯タンク１２内で、高温の湯（以下、高温水という。）を長時間に渡って保温することができる。なお、図２では、貯湯タンク１２を１つだけ示しているが、さらに多くの数の貯湯タンク１２を備えるようにしてもよい。
【００２０】
コントローラ１３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、所定の通信インタフェースなど（何れも図示せず）から構成され、当該貯湯式給湯機１を統括制御する。コントローラ１３は、図示しない通信線を介して、当該タンクユニット１１の上述した各構成部やヒートポンプユニット１０の図示しない制御基板と通信可能に接続され、これらと各種信号の送受を行う。
【００２１】
また、コントローラ１３は、通信線４を介して、データ送受可能に集中コントローラ２と接続されている。さらに、コントローラ１３は、当該住戸５の浴室や台所などに設置される給湯用のリモコン（図示せず）にも図示しない通信線を介して接続されている。当該住戸５の居住者（ユーザ）は、このリモコンを操作して、貯湯式給湯機１に給湯などの運転を行わせることができる。リモコンの表示画面には、貯湯式給湯機１の運転状態や貯湯状態などが表示される。
【００２２】
流量センサ１４は、貯湯式給湯機１から当該住戸５に供給される湯水の流量を検出し、その検出結果をコントローラ１３に出力する。混合弁Ｖ２は、三方弁であり、ユーザから給湯要求があった際、供給される湯水が所望の温度となるように、貯湯タンク１２上部の高温水と市水とを混合するために設けられている。温度センサＴ１〜Ｔ５は、貯湯タンク１２の上下方向に沿って、所定の間隔で設置され、設置箇所に対応する層の貯湯水の温度を検出する。温度センサＴ１〜Ｔ５は、それぞれの検出結果（センサ温度）を所定のタイミング（例えば、一定時間毎など）でコントローラ１３に出力する。
【００２３】
コントローラ１３は、温度センサＴ１〜Ｔ５のセンサ温度に基づいて、貯湯タンク１２の貯湯量を算出する。貯湯量は以下の式を用いることで算出できる。
【００２４】
貯湯量［kcal］＝水比熱［kcal/kg・K］×水密度［kg/L］×水量［L］×（センサ温度［℃］ − 市水温度［℃］）…（１）
【００２５】
上記の式１では、温度センサＴ１〜Ｔ５に対応する層の貯湯量が求められる。ここで、水量は、温度センサＴ１〜Ｔ５に対応する層の水量である。コントローラ１３は、上記の式１により、温度センサＴ１〜Ｔ５に対応する各層の貯湯量を算出し、これらを合算することで、タンク貯湯量を求める。また、コントローラ１３は、式１において、センサ温度を中温水域（例えば、２０〜４０℃）のみを有効として積分するなどして、中温水量［kcal］を算出する。
【００２６】
負荷側熱交換器１５は、貯湯タンク１２の貯湯エネルギーを放熱して、例えば、当該住戸５の浴槽の追焚や床暖房などに利用するために使用される。
【００２７】
混合弁Ｖ３は、連結配管３と接続される。各貯湯式給湯機１は、混合弁Ｖ３、連結配管３を介して、他の貯湯式給湯機１に高温水を供給し、あるいは、他の貯湯式給湯機１から、連結配管３、混合弁Ｖ３を介して高温水の供給を受けることができる。
【００２８】
本実施形態の給湯システム１００では、各貯湯式給湯機１は、運転モード１〜７に応じた運転を行う。運転モードの決定は、集中コントローラ２が行う（詳細は後述する。）。
【００２９】
（運転モード１）
先ず、図３を参照して、運転モード１における貯湯式給湯機１の運転動作について説明する。運転モード１では、貯湯式給湯機１は、他の貯湯式給湯機１に依存せず、自己の熱源（即ち、ヒートポンプユニット１０）のみを使用した沸上げ運転を行う。この運転では、貯湯水が貯湯用循環管路１６を循環することで加熱される。即ち、貯湯タンク１２の下部から流出した低温水が、ヒートポンプユニット１０に流入し、ヒートポンプユニット１０で沸上げられて高温水となり、貯湯タンク１２の上部に流入する。この運転モード１の運転は、通常、電力料金が安価な夜間に行われるが、貯湯量が不足する場合には、湯切れを防ぐため、昼間にも運転を行うことができる。
【００３０】
（運転モード２）
次に、図４を参照して、運転モード２における貯湯式給湯機１の運転動作について説明する。運転モード２では、貯湯式給湯機１は、他の貯湯式給湯機１に依存せず、自己の貯湯タンク１２に貯湯された高温水のみを用いて給湯動作を行う。ユーザが、台所の蛇口を開いたり、あるいは湯張りなどのためにリモコンを操作すると、混合弁Ｖ２にて、貯湯タンク１２上部の高温水と市水が所望の温度に混合され、当該給湯端末（台所の蛇口や、浴槽の出湯口など）へ供給される。この際、貯湯タンク１２では、その上部から流出した高温水の体積分、水道圧により、下部から市水が供給される。貯湯タンク１２内では、高温水と低温水が密度差により分離した状態（温度境界層が形成される）で貯湯状態が維持される。
【００３１】
（運転モード３）
次に、図５を参照して、運転モード３における貯湯式給湯機１の運転動作について説明する。運転モード３では、貯湯式給湯機１は、他の貯湯式給湯機１に依存せず、自己の貯湯タンク１２の高温水と中温水を利用した給湯動作を行う。
【００３２】
貯湯タンク１２の内部では、上層に高温水、下層に低温水が温度境界層を介して共存しており、この温度境界層には、水温が２０〜４０℃程度の給湯において利用に適さない中温水が存在する。中温水は、このままでは給湯利用できないため、ヒートポンプ１０で沸上げて昇温する必要がある。しかし、中温水の沸上げ運転は、ヒートポンプ１０の特性上、効率がよくない。
【００３３】
これを防止するため、運転モード３の運転動作では、図５に示すように、貯湯タンク１２の中央部付近から中温水を抜き出し、高温水と混ぜて給湯する。これにより貯湯タンク１２内部の中温水量を減らすことができるため、貯湯運転（即ち、沸上げ運転）の際、ヒートポンプ１０の運転効率が向上する。
【００３４】
（運転モード４）
次に、図６を参照して、運転モード４における貯湯式給湯機１の運転動作について説明する。運転モード４では、貯湯式給湯機１は、浴槽の追焚や床暖房などに利用するため、負荷側熱交換器１５にて、貯湯タンク１２側の貯湯エネルギーを放熱する動作を行う。
【００３５】
この場合、貯湯タンク１２内の上部から流出した高温水は、混合弁Ｖ１、Ｖ３を経て、負荷側熱交換器１５へ至る。そして、負荷側熱交換器１５にて、負荷側循環管路１７を循環する負荷側熱媒体（水やブライン）と熱交換する。高温水は、熱交換後に中温水となり、貯湯タンク１２の中央部付近からタンク内に注入される。また、熱交換により昇温した負荷側熱媒体の熱エネルギーは、浴槽の追焚や床暖房などに利用される。
【００３６】
（運転モード５）
次に、図７を参照して、運転モード５における貯湯式給湯機１の運転動作について説明する。運転モード５では、複数の貯湯式給湯機１が協同した運転動作を行う。このモードでは、給湯要求があった貯湯式給湯機１は、自己の高温水あるいは中温水に加えて、他の貯湯式給湯機１に貯湯されている高温水も利用した給湯動作を行う。この運転が開始されると、給湯要求があった貯湯式給湯機１では、混合弁Ｖ３が作動し、連結配管３を経由して他の貯湯式給湯機１からの高温水が混合弁Ｖ１まで導かれる。そして、混合弁Ｖ１にて、自己の高温水と他から供給された高温水が混合される。混合の割合は、混合弁Ｖ１の開度を変化させることで、調整することができる。
【００３７】
以降、沸上げ、給湯、放熱などの運転要求があった際に、かかる要求に応えるため、他の貯湯式給湯機１の協力を得て運転動作する側の貯湯式給湯機１を依存側と称し、依存側の貯湯式給湯機１に協力する側の貯湯式給湯機１を被依存側と称する。
【００３８】
このように、自己の貯湯タンク１２の貯湯量が少ない場合や、ほとんどない場合であっても、他の貯湯式給湯機１から高温水の供給を受けられるため、ヒートポンプ１０を起動させることなく、湯切れを防止することができる。
【００３９】
また、一般的に、ヒートポンプ１０は中温水を沸上げると効率が低下するが、上記のように他からの高温水を利用することで、自己の貯湯タンク１２内において、中温水を残さずに消費することが可能となる。このため、夜間などでの通常の沸上げ運転の際、ヒートポンプ１０を高効率で動作させて沸上げることが可能となる。
【００４０】
（運転モード６）
次に、運転モード６における貯湯式給湯機１の運転動作について説明する。運転モード６では、運転モード５と同様、複数の貯湯式給湯機１が協同した運転動作を行う。このモードでは、依存側の貯湯式給湯機１は、自己の高温水及び中温水に加えて、他（被依存側）の貯湯式給湯機１に貯湯されている高温水及び中温水も利用した給湯動作を行う。
【００４１】
図８は、運転モード６における依存側の貯湯式給湯機１の動作を説明するための図であり、図９は、運転モード６における被依存側の貯湯式給湯機１の動作を説明するための図である。
【００４２】
この場合、被依存側の貯湯式給湯機１では、図９に示すように、高温水と中温水を混合した高中混合水を生成し、連結配管３を介して、依存側の貯湯式給湯機１に供給する。この高中混合水は、図８に示すように、依存側の貯湯式給湯機１において、混合弁Ｖ３にて中温水と混合された後、混合弁Ｖ１まで導かれる。この混合水は、混合弁Ｖ１にて、さらに高温水と混合されて、給湯される。
【００４３】
運転モード６では、依存側の貯湯式給湯機１において、給湯要求（給湯負荷）が発生した際、被依存側の（即ち、他の）貯湯式給湯機１の中温水を抜き出すことができる。これにより、給湯負荷が発生していない貯湯式給湯機１の貯湯タンク１２から中温水を排出することが可能となる。
【００４４】
一般に、給湯負荷が少ないと、貯湯タンク１２内の中温水が多量に発生してしまい貯湯（沸上げ）運転の際の効率低下を招いてしまう。しかし、本実施形態の給湯システム１００では、このように、当該集合住宅の何れかの住戸５において、給湯負荷が小さい場合であっても、他住戸の給湯に合わせて、貯湯タンク１２から中温水を排出することができる。したがって、中温水の増加に起因した貯湯効率の低下を防止することができる。
【００４５】
なお、中温水をより早く排出する観点から、被依存側の貯湯式給湯機１から中温水のみを取り出して、依存側の貯湯式給湯機１に供給するようにしてもよい。
【００４６】
（運転モード７）
次に、運転モード７における貯湯式給湯機１の運転動作について説明する。運転モード７では、運転モード５、６と同様、複数の貯湯式給湯機１が協同した運転動作を行う。このモードでは、図１０及び図１１に示すように、依存側の貯湯式給湯機１は、貯湯運転中に給湯負荷が発生した際、自己のヒートポンプユニット１０で沸上げた高温水と、貯湯運転中の被依存側の貯湯式給湯機１のヒートポンプユニット１０で沸上げた高温水と、を直接給湯に利用する動作を行う。これにより、貯湯量が少ない場合に発生した大きな給湯負荷に対して、即座に対応することができる。
【００４７】
なお、依存側の貯湯式給湯機１において貯湯運転中でない、即ち、ヒートポンプユニット１０が稼働していない場合は、被依存側の貯湯式給湯機１のヒートポンプユニット１０で沸上げた高温水のみを直接給湯に利用する。このようにすれば、自己のヒートポンプユニット１０の起動に係るエネルギーの消費を抑えることができる。
【００４８】
図１２は、各貯湯式給湯機１の運転モードを決定する処理（運転モード決定処理）の手順を示すフローチャートである。運転モード決定処理は、集中コントローラ２によって、所定のタイミングで（例えば、一定時間毎に）実行される。
【００４９】
先ず、集中コントローラ２は、各貯湯式給湯機１から状態データを取得する（ステップＳ１０１）。この場合、例えば、集中コントローラ２は、各貯湯式給湯機１のコントローラ１３に対して、状態データの送信を要求するメッセージ（状態データ送信要求メッセージ）を送信する。各貯湯式給湯機１のコントローラ１３は、かかる状態データ送信要求メッセージに応答して、状態データを作成し、作成した状態データと、自己のＩＤと、を含む応答メッセージを集中コントローラ２に送信する。集中コントローラ２は、受信した応答メッセージから状態データを抽出して取得する。
【００５０】
この状態データには、当該貯湯式給湯機１のコントローラ１３が算出した貯湯タンク１２の貯湯量及び中温水量と、運転状態を示す情報（運転状態情報）と、が含まれる。運転状態情報には、例えば、現在運転中であるか否かを示す情報、運転モード、運転要求の有無を示す情報、運転要求の種別を示す情報（運転要求の有りの場合）などが格納されている。本実施形態では、運転要求の種別として、「沸上げ」、「給湯」、「放熱」の３つが用意されている。
【００５１】
以上のようにして、各貯湯式給湯機１から状態データを取得すると、集中コントローラ２は、各貯湯式給湯機１の貯湯レベルを求める（ステップＳ１０２）。より詳細には、集中コントローラ２は、当該状態データから貯湯量及び中温水量を抽出し、これらの量が多いか少ないかを判別する。判別結果は、それぞれに対応して設けられたフラグ（貯湯量フラグ、中温水量フラグ）に設定される。
【００５２】
例えば、貯湯量が４２℃の湯水換算で５０Ｌ以上である場合には、当該貯湯量は多量であるとして、貯湯量フラグをＯＮ（１）に設定し、５０Ｌ未満である場合には、少ないものとして、ＯＦＦ（０）に設定する。また、中温水量については、市水温度換算で５０Ｌ以上の場合は、多量であるとして、中温水量フラグをＯＮ（１）に設定し、５０Ｌ未満である場合には、少ないものとして、ＯＦＦ（０）に設定する。
【００５３】
以上のようにして、全ての貯湯式給湯機１についての貯湯量レベルを求めると、次に、集中コントローラ２は、求めた貯湯レベルと、状態データから抽出した運転状態情報と、予め決められた、運転モードの決定に関する条件（運転モード決定条件）と、に基づいて、各貯湯式給湯機１の運転モードを決定する（ステップＳ１０３）。
【００５４】
図１３は、運転モード決定条件の一例を示す図である。この運転モード決定条件に基づくと、例えば、自己の運転種別が“沸上げ”のみである貯湯式給湯機１は、“運転モード１”に決定される。また、自己の運転種別が“給湯”であって沸上げでなく、貯湯量が多く中温水量が少ない貯湯式給湯機１は、“運転モード２”に決定される。
【００５５】
また、他の貯湯式給湯機１と協同運転する運転モードについては、例えば、自己の運転種別が“給湯”であって沸上げでなく、貯湯量が少ない場合であって、非運転中且つ運転要求もなく、貯湯量が多い他の貯湯式給湯機１が存在する場合、当該貯湯式給湯機１は、“運転モード５（依存側）”に決定される。この場合、当該他の貯湯式給湯機１は、“運転モード５（非依存側）”に決定される。
【００５６】
なお、非依存側の貯湯式給湯機１を１台のみとする場合であって、非依存側の候補が複数台存在する場合、あるいは、予め定めた非依存側の貯湯式給湯機１の台数の上限より、非依存側の候補数が多い場合には、これらの候補から、所定条件により、非依存側の貯湯式給湯機１を選択する。例えば、配管熱ロスや圧力ロスを低減させるため、当該依存側の貯湯式給湯機１に近い順に選択してもよい。あるいは、貯湯量や中温水量などが多い順に選択してもよい。
【００５７】
また、運転モード１〜７の何れにも該当しない貯湯式給湯機１については、運転モード０（非運転）に決定する。
【００５８】
以上のようにして、各貯湯式給湯機１の運転モードが決定されると、集中コントローラ２は、決定した運転モードを格納した運転制御データを生成し、各貯湯式給湯機１に送信する（ステップＳ１０４）。
【００５９】
各貯湯式給湯機１のコントローラ１３は、集中コントローラ２からの運転制御データを受信すると、当該運転制御データに格納されている運転モードに従って、ヒートポンプユニット１０、タンクユニット１１の各構成部を制御する。これにより、各貯湯式給湯機１は、上述した各運転モード応じた運転動作を行う。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態の給湯システム１００によれば、当該集合住宅に設置する全ての貯湯式給湯機１を連結配管３で連結し、必要に応じて、他の貯湯式給湯機１からの高温水を利用できるようにしたため、貯湯量が少ない貯湯式給湯機１において、給湯負荷などが発生しても、追加の沸上げなどを行う必要なく対応できる。また、日頃から給湯負荷が大きい住戸であっても、沸上げ温度を高温に設定する必要がなくなる。したがって、効率よくヒートポンプユニット１０を稼働させることが可能になる。
【００６１】
また、貯湯タンク１２の容量を小さくできるため、貯湯式給湯機１の小型化が図れる。
【００６２】
（実施形態２）
図１４は、本発明の実施形態２に係る給湯システム２００の構成を示す図である。この給湯システム２００は、実施形態１と同様、複数の住戸５（住戸５Ａ，５Ｂ，…）からなる集合住宅に導入され、複数の貯湯式給湯機１（貯湯式給湯機１Ａ，１Ｂ，…）、集中コントローラ２と、から構成される。
【００６３】
図１４に示すように、本実施形態の給湯システム２００では、各貯湯式給湯機１は、連結配管３のみならず、連結配管６（第２の連結配管）によっても相互に接続されている。なお、以下において、実施形態１の給湯システム１００と共通する部分の説明は割愛し、本実施形態の給湯システム２００の特徴を中心に説明する。
【００６４】
図１５は、本実施形態の貯湯式給湯機１の構成を示す図である。三方弁である混合弁Ｖ４は、貯湯タンク１２の下方に設けられ、貯湯タンク１２からの低温水を導く配管と、貯湯用循環管路１６と、連結配管６と、に接続されている。
【００６５】
本実施形態の給湯システム２００では、各貯湯式給湯機１は、実施形態１と同様、運転モード１〜７に応じた運転を行うことができる。さらに、本実施形態においては、各貯湯式給湯機１は、運転モード８に応じた運転も行う。
【００６６】
運転モード８では、実施形態１の運転モード５〜７と同様、複数の貯湯式給湯機１が協同した運転動作を行う。このモードでは、依存側の貯湯式給湯機１は、沸上げ運転の際、被依存側の貯湯式給湯機１のヒートポンプユニット１０も使用する。図１６に、運転モード８に対応する運転モード決定条件の一例を示す。
【００６７】
図１６に示す条件が成立して、運転モード８になると、依存側の貯湯式給湯機１では、図１７に示すように、貯湯タンク１２の下部から流出した低温水が、ヒートポンプユニット１に流入し、ヒートポンプユニット１で沸上げられることで高温水となり、貯湯タンク１２の上部から流入する。さらに、連結配管３を経由して被依存側の貯湯式給湯機１からの高温水が混合弁Ｖ３及びＶ１を経由して、貯湯タンク１２の上部からタンク内に流入する。また、貯湯タンク１２の下部から流出した低温水が、連結配管６を経由して、被依存側の貯湯式給湯機１に供給される。
【００６８】
被依存側の貯湯式給湯機１では、図１８に示すように、連結配管６を経由して流入した依存側の貯湯式給湯機１からの低温水をヒートポンプユニット１０で沸上げた後、連結配管３を介して、依存側の貯湯式給湯機１に供給する。なお、被依存側の貯湯式給湯機１は複数台であってもよい。
【００６９】
これにより、沸上げ能力が、被依存側の貯湯式給湯機１の運転台数分大きくなり、依存側の貯湯式給湯機１における貯湯タンク１２の高速沸上げが可能となる。この運転モードは、湯量が不足したときの追加沸上げなどに有効である。
【００７０】
（実施形態３）
図１９は、本発明の実施形態３に係る給湯システム３００の構成を示す図である。この給湯システム３００は、実施形態１、２と同様、複数の住戸５（住戸５Ａ，５Ｂ，…）からなる集合住宅に導入され、複数の貯湯式給湯機１（貯湯式給湯機１Ａ，１Ｂ，…）、集中コントローラ２と、から構成される。
【００７１】
図１９に示すように、本実施形態の給湯システム３００では、実施形態１の給湯システム１００と異なり、各貯湯式給湯機１は、連結配管３のみならず、連結配管７（第３の連結配管）によっても相互に接続されている。なお、以下において、実施形態１の給湯システム１００と共通する部分の説明は割愛し、本実施形態の給湯システム３００の特徴を中心に説明する。
【００７２】
図２０は、本実施形態の貯湯式給湯機１の構成を示す図である。三方弁である混合弁Ｖ５は、負荷側熱交換器１５の下方に設けられ、負荷側熱交換器１５との間の配管と、貯湯タンク１２の中央部付近に接続する配管と、連結配管７と、に接続する。
【００７３】
本実施形態の給湯システム３００では、各貯湯式給湯機１は、実施形態１と同様、運転モード１〜７に応じた運転を行うことができる。さらに、本実施形態においては、各貯湯式給湯機１は、運転モード９に応じた運転も行う。
【００７４】
運転モード９では、実施形態１の運転モード５〜７と同様、複数の貯湯式給湯機１が協同した運転動作を行う。このモードでは、依存側の貯湯式給湯機１は、放熱運転の際、被依存側の貯湯式給湯機１の貯湯タンク１２の貯湯エネルギーを利用して放熱運転を行う。図２１に、運転モード９に対応する運転モード決定条件の一例を示す。
【００７５】
図２１に示す条件が成立して、運転モード９になると、図２２に示すように、依存側の貯湯式給湯機１では、連結配管３を経由して供給された被依存側の貯湯式給湯機１からの高温水は、混合弁Ｖ３により、負荷側熱交換器１５へ導かれる。そして、負荷側熱交換器１５にて、負荷側循環管路１７を循環する負荷側熱媒体（水やブライン）と熱交換する。被依存側の貯湯式給湯機１からの高温水は、この熱交換後に中温水となり、連結配管７を経由して、被依存側の貯湯式給湯機１に戻る。
【００７６】
被依存側の貯湯式給湯機１では、図２３に示すように、貯湯タンク１２の上部から取り出した高温水を連結配管３を介して、依存側の貯湯式給湯機１に供給すると共に、連結配管７を介して戻ってきた中温水を貯湯タンク１２の中央部付近からタンク内に注入する。なお、被依存側の貯湯式給湯機１は複数台であってもよい。
【００７７】
これにより、放熱運転中あるいは、ユーザから放熱運転要求があった際に、貯湯タンク１２において、高温水の残量が少ない場合や、自然放熱などによって高温水の温度が追焚などに必要な温度より低温（例えば、５５℃以下など）である場合でも、沸上げ運転を実行することなく、放熱運転を実行し、あるいは継続することができる。
【００７８】
（実施形態４）
図２４は、本発明の実施形態４に係る給湯システム４００の構成を示す図である。この給湯システム４００は、実施形態１〜３と同様、複数の住戸５（住戸５Ａ，５Ｂ，…）からなる集合住宅に導入され、複数の貯湯式給湯機１（貯湯式給湯機１Ａ，１Ｂ，…）、集中コントローラ２と、から構成される。
【００７９】
図２４に示すように、本実施形態の給湯システム４００では、実施形態１〜３の場合と異なり、高温水用の連結配管３を備えておらず、各貯湯式給湯機１は、中温水用の連結配管７と低温水用の連結配管６によって相互に接続されている。なお、以下において、実施形態１〜３の給湯システム１００〜３００と共通する部分の説明は割愛し、本実施形態の給湯システム４００の特徴を中心に説明する。
【００８０】
図２５は、本実施形態の貯湯式給湯機１の構成を示す図である。三方弁である混合弁Ｖ５は、負荷側熱交換器１５の下方に設けられ、混合弁Ｖ５には、負荷側熱交換器１５との間の配管と、貯湯タンク１２の中央部付近に接続する配管と、連結配管７と、が接続される。また、三方弁である混合弁Ｖ４は、貯湯タンク１２の下方に設けられ、混合弁Ｖ４には、貯湯タンク１２からの低温水を導く配管と、貯湯用循環管路１６と、連結配管６と、が接続されている。
【００８１】
本実施形態の給湯システム４００では、各貯湯式給湯機１は、実施形態１の運転モード１〜４に応じた運転を行う。さらに、本実施形態においては、各貯湯式給湯機１は、運転モード１０に応じた運転も行う。
【００８２】
運転モード１０では、実施形態３の運転モード９とは異なる、複数の貯湯式給湯機１が協同した放熱動作を行う。依存側の貯湯式給湯機１は、放熱運転の際、生成された中温水を自己の貯湯タンク１２に戻さずに、他（被依存側）の貯湯式給湯機１に供給すると共に、被依存側の貯湯式給湯機１から供給された低温水を自己の貯湯タンク１２に注入する運転を行う。図２６に、運転モード１０に対応する運転モード決定条件の一例を示す。
【００８３】
図２６に示す条件が成立して、運転モード９になると、図２７に示すように、依存側の貯湯式給湯機１では、貯湯タンク１２内の上部から取り出された高温水は、負荷側熱交換器１５に導かれて、負荷側循環管路１７を循環する負荷側熱媒体（水やブライン）と熱交換する。この高温水は、熱交換後に中温水となり、連結配管７を経由して、被依存側の貯湯式給湯機１に供給される。
【００８４】
被依存側の貯湯式給湯機１では、図２８に示すように、連結配管７を介して供給された中温水を混合弁Ｖ５を介して取り込み、貯湯タンク１２の中央部付近からタンク内に注入する。また、貯湯タンク１２の下部から低温水を取り出し、連結配管６を介して、依存側の貯湯式給湯機１に供給する。
【００８５】
依存側の貯湯式給湯機１では、連結配管６を介して供給された低温水を混合弁Ｖ４を介して取り込み、貯湯タンク１２の下部からタンク内に注入する。
【００８６】
このように、運転モード１０の運転では、依存側の貯湯式給湯機１において貯湯タンク１２内に中温水が多量にある場合、他の中温水が少ない貯湯式給湯機１へ中温水を移動させ、代わりに、他の貯湯式給湯機１から低温水を得ることができる。したがって、沸上げ運転の際、ヒートポンプ１０を高効率で運転することが可能となる。
【００８７】
なお、被依存側の貯湯式給湯機１は１台のみならず、複数台であってもよい。
【００８８】
本発明は、上記の各実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更は勿論可能である。
【００８９】
例えば、同一の集合住宅に設置される貯湯式給湯機の全てを連結配管で連結する必要はなく、例えば、１階、２階など、階数単位で連結するようにしてもよい。この場合は、連結された貯湯式給湯機同士での協同運転が可能になる。
【００９０】
また、上記各実施形態において、協同運転の際、被依存側の貯湯式給湯機が複数台であってもよいことは述べたが、例えば、給湯運転を行う複数の貯湯式給湯機に対して、１台の貯湯式給湯機が高温水を供給するなど、複数の依存側の貯湯式給湯機に対して、一の被依存側の貯湯式給湯機が対応するようにしても構わない。
【００９１】
また、上記各実施形態において、集中コントローラが各貯湯式給湯機の運転モードを決定していたが、集中コントローラを備えない構成にすることも可能である。この場合の給湯システムでは、例えば、各貯湯式給湯機のコントローラが、他の貯湯式給湯機のコントローラと通信可能に接続されるように構成される。そして、給湯負荷などが発生した貯湯式給湯機のコントローラは、他の貯湯式給湯機のコントローラと通信して、他の貯湯式給湯機の状態データを取得し、上述した集中コントローラと同様の処理を行って、自己の運転モードを決定する。その際の運転モードが協同運転を示すものである場合には、その相手先（即ち、被依存側）の貯湯式給湯機に対して、運転モード（被依存側）を通知する仕様にすればよい。
【００９２】
なお、上記において、給湯負荷などが発生した貯湯式給湯機のコントローラは、設置場所が自己の貯湯式給湯機に近いものから順に通信して、その状態データを取得するようにすれば、配管熱ロスや圧力ロスの低減の観点から被依存側として好適な貯湯式給湯機をより早く選択することができる。
【００９３】
また、各貯湯式給湯機を第１〜第３の連結配管（即ち、連結配管３、６、７）で連結してもよい。このようにすると、各貯湯式給湯機は、上述した運転モード１〜１０の全てに対応することが可能になる。
【符号の説明】
【００９４】
１Ａ〜１Ｄ 貯湯式給湯機
２ 集中コントローラ
３、６、７ 連結配管
４ 通信線
５Ａ〜５Ｄ 住戸
１０ ヒートポンプユニット
１１ タンクユニット
１２ 貯湯タンク
１３ コントローラ
１４ 流量センサ
１５ 負荷側熱交換器
１６ 貯湯用循環管路
１７ 負荷側循環管路
Ｐ１、Ｐ２ ポンプ
Ｔ１〜Ｔ５ 温度センサ
Ｖ１〜Ｖ５ 混合弁
１００〜４００ 給湯システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の貯湯式給湯機と、該複数の貯湯式給湯機それぞれと通信可能に接続し、各貯湯式給湯機の運転動作を制御する集中コントローラと、を備え、
前記各貯湯式給湯機は、
それぞれの貯湯水を供給し合えるようにするための第１の連結配管に接続し、
ヒートポンプユニットと、
貯湯タンクユニットと、
前記集中コントローラと通信可能に接続し、前記集中コントローラから通知される運転モードに従って、前記ヒートポンプユニット及び前記貯湯タンクユニットを制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、当該貯湯式給湯機における現在の運転状態を示す情報と、現在の貯湯量を示す情報と、からなる状態データを所定のタイミングで前記集中コントローラに送信し、
前記集中コントロ−ラは、
前記各貯湯式給湯機の前記コントローラから収集した前記状態データと、前記運転モードを決定するために予め定義された運転モード決定条件と、に基づいて、各貯湯式給湯機に対応した運転モードをそれぞれ決定し、決定した運転モードを当該貯湯式給湯機に通知し、
前記各貯湯式給湯機のコントローラは、前記通知された運転モードが、複数の貯湯式給湯機が協同して運転することを示すものである場合であって、他の貯湯式給湯機の協力を得て運転動作する側であることを示すものであれば、当該貯湯式給湯機を、他の貯湯式給湯機から前記貯湯水の供給を受けるように制御し、一方、他の貯湯式給湯機の運転動作を協力する側であることを示すものであれば、当該貯湯式給湯機を、他の貯湯式給湯機に前記貯湯水を供給するように制御する、
ことを特徴とする給湯システム。
【請求項２】
前記貯湯水が高温水である、
ことを特徴とする請求項１に記載の給湯システム。
【請求項３】
前記貯湯水が高温水と中温水の混合水である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯システム。
【請求項４】
前記状態データには、現在の中温水量を示す情報もさらに含まれる、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の給湯システム。
【請求項５】
前記各貯湯式給湯機は、さらに、それぞれの低温水を供給し合えるようにするための第２の連結配管に接続し、
前記各貯湯式給湯機のコントローラは、前記通知された運転モードが、複数の貯湯式給湯機が協同して沸上げ運転することを示すものである場合であって、他の貯湯式給湯機の協力を得て運転動作する側であることを示すものであれば、当該貯湯式給湯機を、他の貯湯式給湯機から前記貯湯水の供給を受けるように、且つ、他の貯湯式給湯機に前記低温水を供給するように制御し、一方、他の貯湯式給湯機の運転動作を協力する側であることを示すものであれば、当該貯湯式給湯機を、他の貯湯式給湯機に前記貯湯水を供給するように、且つ、他の貯湯式給湯機から前記低温水の供給を受けるように制御する、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の給湯システム。
【請求項６】
前記各貯湯式給湯機は、さらに、それぞれの中温水を供給し合えるようにするための第３の連結配管に接続し、
前記各貯湯式給湯機のコントローラは、前記通知された運転モードが、複数の貯湯式給湯機が協同して放熱運転することを示すものである場合であって、他の貯湯式給湯機の協力を得て運転動作する側であることを示すものであれば、当該貯湯式給湯機を、他の貯湯式給湯機から前記貯湯水の供給を受けるように、且つ、他の貯湯式給湯機に前記中温水を供給するように制御し、一方、他の貯湯式給湯機の運転動作を協力する側であることを示すものであれば、当該貯湯式給湯機を、他の貯湯式給湯機に前記貯湯水を供給するように、且つ、他の貯湯式給湯機から前記中温水の供給を受けるように制御する、
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の給湯システム。
【請求項７】
複数の貯湯式給湯機のそれぞれを、貯湯水を供給し合えるようにするための第１の連結配管に接続した給湯システムであって、
前記各貯湯式給湯機は、
ヒートポンプユニットと、
貯湯タンクユニットと、
運転モードに従って、前記ヒートポンプユニット及び前記貯湯タンクユニットを制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、他の貯湯式給湯機のコントローラと通信可能に接続し、所定の条件の下、他のコントローラから、現在の運転状態を示す情報と、現在の貯湯量を示す情報と、からなる状態データを収集し、該収集した状態データと、当該貯湯式給湯機の状態データと、前記運転モードを決定するために予め定義された運転モード決定条件と、に基づいて、当該貯湯式給湯機の運転モードを決定し、決定した運転モードが、複数の貯湯式給湯機が協同して運転することを示すものである場合には、自己の貯湯式給湯機を、他の貯湯式給湯機から前記貯湯水の供給を受けるように制御すると共に、当該他の貯湯式給湯機を、自己の貯湯式給湯機に対して前記貯湯水を供給するように制御する、
ことを特徴とする給湯システム。
【請求項１】
複数の貯湯式給湯機と、該複数の貯湯式給湯機それぞれと通信可能に接続し、各貯湯式給湯機の運転動作を制御する集中コントローラと、を備え、
前記各貯湯式給湯機は、
それぞれの貯湯水を供給し合えるようにするための第１の連結配管に接続し、
ヒートポンプユニットと、
貯湯タンクユニットと、
前記集中コントローラと通信可能に接続し、前記集中コントローラから通知される運転モードに従って、前記ヒートポンプユニット及び前記貯湯タンクユニットを制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、当該貯湯式給湯機における現在の運転状態を示す情報と、現在の貯湯量を示す情報と、からなる状態データを所定のタイミングで前記集中コントローラに送信し、
前記集中コントロ−ラは、
前記各貯湯式給湯機の前記コントローラから収集した前記状態データと、前記運転モードを決定するために予め定義された運転モード決定条件と、に基づいて、各貯湯式給湯機に対応した運転モードをそれぞれ決定し、決定した運転モードを当該貯湯式給湯機に通知し、
前記各貯湯式給湯機のコントローラは、前記通知された運転モードが、複数の貯湯式給湯機が協同して運転することを示すものである場合であって、他の貯湯式給湯機の協力を得て運転動作する側であることを示すものであれば、当該貯湯式給湯機を、他の貯湯式給湯機から前記貯湯水の供給を受けるように制御し、一方、他の貯湯式給湯機の運転動作を協力する側であることを示すものであれば、当該貯湯式給湯機を、他の貯湯式給湯機に前記貯湯水を供給するように制御する、
ことを特徴とする給湯システム。
【請求項２】
前記貯湯水が高温水である、
ことを特徴とする請求項１に記載の給湯システム。
【請求項３】
前記貯湯水が高温水と中温水の混合水である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯システム。
【請求項４】
前記状態データには、現在の中温水量を示す情報もさらに含まれる、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の給湯システム。
【請求項５】
前記各貯湯式給湯機は、さらに、それぞれの低温水を供給し合えるようにするための第２の連結配管に接続し、
前記各貯湯式給湯機のコントローラは、前記通知された運転モードが、複数の貯湯式給湯機が協同して沸上げ運転することを示すものである場合であって、他の貯湯式給湯機の協力を得て運転動作する側であることを示すものであれば、当該貯湯式給湯機を、他の貯湯式給湯機から前記貯湯水の供給を受けるように、且つ、他の貯湯式給湯機に前記低温水を供給するように制御し、一方、他の貯湯式給湯機の運転動作を協力する側であることを示すものであれば、当該貯湯式給湯機を、他の貯湯式給湯機に前記貯湯水を供給するように、且つ、他の貯湯式給湯機から前記低温水の供給を受けるように制御する、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の給湯システム。
【請求項６】
前記各貯湯式給湯機は、さらに、それぞれの中温水を供給し合えるようにするための第３の連結配管に接続し、
前記各貯湯式給湯機のコントローラは、前記通知された運転モードが、複数の貯湯式給湯機が協同して放熱運転することを示すものである場合であって、他の貯湯式給湯機の協力を得て運転動作する側であることを示すものであれば、当該貯湯式給湯機を、他の貯湯式給湯機から前記貯湯水の供給を受けるように、且つ、他の貯湯式給湯機に前記中温水を供給するように制御し、一方、他の貯湯式給湯機の運転動作を協力する側であることを示すものであれば、当該貯湯式給湯機を、他の貯湯式給湯機に前記貯湯水を供給するように、且つ、他の貯湯式給湯機から前記中温水の供給を受けるように制御する、
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の給湯システム。
【請求項７】
複数の貯湯式給湯機のそれぞれを、貯湯水を供給し合えるようにするための第１の連結配管に接続した給湯システムであって、
前記各貯湯式給湯機は、
ヒートポンプユニットと、
貯湯タンクユニットと、
運転モードに従って、前記ヒートポンプユニット及び前記貯湯タンクユニットを制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、他の貯湯式給湯機のコントローラと通信可能に接続し、所定の条件の下、他のコントローラから、現在の運転状態を示す情報と、現在の貯湯量を示す情報と、からなる状態データを収集し、該収集した状態データと、当該貯湯式給湯機の状態データと、前記運転モードを決定するために予め定義された運転モード決定条件と、に基づいて、当該貯湯式給湯機の運転モードを決定し、決定した運転モードが、複数の貯湯式給湯機が協同して運転することを示すものである場合には、自己の貯湯式給湯機を、他の貯湯式給湯機から前記貯湯水の供給を受けるように制御すると共に、当該他の貯湯式給湯機を、自己の貯湯式給湯機に対して前記貯湯水を供給するように制御する、
ことを特徴とする給湯システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２０１２−９７９７２（Ｐ２０１２−９７９７２Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４６５３９（Ｐ２０１０−２４６５３９）
【出願日】平成２２年１１月２日（２０１０．１１．２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２日（２０１０．１１．２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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