給湯装置
【課題】、加熱手段であるヒートポンプの作動を効率よく行うことで、よりランニングコストが低く、省エネを図ることができる給湯装置を提供する。
【解決手段】貯湯タンクと、給水路と、貯湯用循環流路と、給湯用循環流路と、複数の貯湯温度センサと、給水温度センサと、制御手段と、を備えた給湯装置において、制御手段は、保有熱量算出手段と、給湯負荷熱量算出手段と、給湯負荷熱量記憶手段と、給湯負荷熱量平均値算出手段と、必要貯湯熱量算出手段と、運転トリガー決定手段と、を有し、運転トリガー決定手段は、運転トリガーと貯湯タンクの保有熱量とに基づいて、加熱手段の作動の開始及び停止を制御することを特徴とする給湯装置。
【解決手段】貯湯タンクと、給水路と、貯湯用循環流路と、給湯用循環流路と、複数の貯湯温度センサと、給水温度センサと、制御手段と、を備えた給湯装置において、制御手段は、保有熱量算出手段と、給湯負荷熱量算出手段と、給湯負荷熱量記憶手段と、給湯負荷熱量平均値算出手段と、必要貯湯熱量算出手段と、運転トリガー決定手段と、を有し、運転トリガー決定手段は、運転トリガーと貯湯タンクの保有熱量とに基づいて、加熱手段の作動の開始及び停止を制御することを特徴とする給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予め加熱手段で加熱した湯を貯留可能とした貯湯タンクを備える給湯装置に関し、特に加熱手段の最適制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、加熱手段としてヒートポンプを用いた給湯装置が多々提案されている。ヒートポンプを用いた貯湯式の給湯装置は、家庭用の小型のものが一般的であったが、近年では、大衆浴場や所謂スパ（温泉などを中心としたリラクゼーション施設）などの業務用にも採用されてきている。
【０００３】
業務用の給湯では即時給湯が求められる。そのため、例えば、ヒートポンプと、このヒートポンプで加熱された温水を蓄える貯湯タンクと、この貯湯タンクと給湯部との間を循環する循環流路とを備える循環式の給湯装置が採用されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００４】
特許文献１の給湯装置では、加熱手段としてヒートポンプを用いているため、通常の電気温水器に比べて約１／３のランニングコストで貯湯タンクに貯留する温水を加熱することができ、さらに、深夜電力を利用してヒートポンプを作動させているため、ランニングコストを大幅に低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３０６４２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、特許文献１の構成では、貯湯タンク内における給湯のための湯水の高温層の温度を常に一定に維持しているため、給湯状況に応じて常にヒートポンプを作動させなければならず、効率のよいヒートポンプの制御を行っているとはいえない。つまり、給湯状況によっては深夜電力以外によるヒートポンプの作動時間が長くなってしまい、必要以上に高温水を生成貯湯し、電気料金などのランニングコストが増加するおそれがあった。また、逆に、昼間の給湯負荷が多い場合に、沸き増し運転が追従できずに高温水の生成貯湯が十分に行えず湯切れを起すおそれもあった。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、加熱手段であるヒートポンプの作動を効率よく行うことで、ランニングコストを低く抑え省エネを図るとともに、湯切れのおそれを低減できる給湯装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）水を加熱して湯にする加熱手段と、前記加熱手段により得られた湯及び給水路から供給される水を貯留する貯湯タンクと、前記貯湯タンクに設けられ、当該貯湯タンクに貯留された湯の温度を計測する複数の貯湯温度センサと、前記給水路に設けられ、前記給水路から前記貯湯タンクに供給される水の温度を計測する給水温度センサと、前記加熱手段の動作を制御する制御手段と、を備えた給湯装置において、前記制御手段は、前記複数の貯湯温度センサ及び前記給水温度センサの計測値と、前記貯湯タンクの貯湯容量とに基づいて、所定時間単位で前記貯湯タンクの保有熱量を算出する保有熱量算出部と、前記保有熱量算出部により算出された現在の時刻から前記所定時間前の前記保有熱量に対して、前記保有熱量算出部により算出された現在の時刻の前記保有熱量の減算、及び前記所定時間における前記加熱手段による加熱熱量の加算を行い、前記所定時間単位の給湯負荷熱量を算出し、さらに、算出した前記所定時間単位の給湯負荷熱量から日毎の給湯負荷熱量を算出する給湯負荷熱量算出部と、前記給湯負荷熱量算出部により算出された前記所定時間単位の給湯負荷熱量、及び前記日毎の給湯負荷熱量を記憶する給湯負荷熱量記憶部と、前記給湯負荷熱量記憶部に記憶された前記所定時間単位の給湯負荷熱量及び前記日毎の給湯負荷熱量のデータから、所定期間のうち、前記日毎の給湯負荷熱量が所定値以下となる日のデータを除いて、前記所定期間における前記日毎の給湯負荷熱量の平均値、及び前記所定期間における前記所定時間で区切られる時間帯毎の給湯負荷熱量の平均値を算出する給湯負荷熱量平均値算出部と、前記給湯負荷熱量平均値算出部により算出された前記日毎の給湯負荷熱量の平均値、及び前記時間帯毎の給湯負荷熱量の平均値に基づいて、前記時間帯毎の必要貯湯熱量を算出する必要貯湯熱量算出部と、前記必要貯湯熱量算出部により算出された前記必要貯湯熱量に基づいて、前記加熱手段の作動の開始の契機となる運転開始トリガーの値を決定し、決定した運転開始トリガーの値に基づいて、前記加熱手段の停止の契機となる運転停止トリガーの値を決定する運転トリガー決定部と、前記複数の貯湯温度センサの計測値のうち規定値以上の測定値と前記給水温度センサの計測値との差、及び前記貯湯タンクの貯湯容量に基づいて、前記所定時間よりも短い特定時間単位で前記貯湯タンクの現在貯湯熱量を算出する現在貯湯熱量算出部と、を有し、前記運転トリガー決定部により決定された前記運転開始トリガーの値及び前記運転停止トリガーの値と、前記現在貯湯熱量算出部により算出された前記現在貯湯熱量とに基づいて、前記加熱手段の作動の開始及び停止を制御することを特徴とする。
【０００９】
（２）上記（１）の給湯装置において、前記運転トリガー決定部は、前記所定期間における日毎の前記給水温度センサの計測値の平均値と、前記所定期間における現在の時刻に直近の一部の期間の前記給水温度センサの計測値の平均値とに基づいて補正係数を算出し、算出した前記補正係数を、前記必要貯湯熱量算出部により算出された前記必要貯湯熱量の値に乗算することで、前記運転開始トリガーの値を算出することを特徴とする。
【００１０】
（３）上記（１）又は（２）の給湯装置において、前記現在貯湯熱量算出部は、前記複数の貯湯温度センサの計測値に規定値未満の計測値を検出した場合、当該規定値未満の計測値が保有する熱量は無効として除外し、前記貯湯タンクの現在貯湯熱量を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、必要な給湯量に応じて加熱手段を効率よく制御することができるため、ランニングコストを低く抑えた給湯装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態の給湯装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態の給湯装置の制御手段を示す概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態の時刻別給湯負荷の測定データを示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態の日毎の給湯負荷の平均データを示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態の日毎の給湯負荷の平均データの数値を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態の所定期間における所定時間単位の給湯負荷データを示す説明図である。
【図７】本発明の一実施形態の一日における貯湯タンクの保有熱量と加熱手段の制御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装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本実施形態における給湯装置は、例えば、ビルや工場、あるいは銭湯施設などでの給湯などに好適に使用できるものであるが、給湯が必要な場所であれば如何なる場所にも適用できる。
【００１４】
図１は本発明の本実施形態に係る給湯装置を示す概略構成図である。
【００１５】
図１に示すように、給湯装置は、竪型の貯湯タンク１０と、水を加熱して湯にする加熱手段としてのヒートポンプ４０とを備える。貯湯タンク１０は、円筒状の本体１０ａと、本体１０ａの上側の部分を構成する天井部１０ｂと、本体１０ａの下側の部分を構成する底部１０ｃとを有する。なお、模式的に示した図１では省略したが、底部１０ｃには複数の脚部が設けられ、貯湯タンク１０は起立した状態で設けられる。
【００１６】
貯湯タンク１０には、当該貯湯タンク１０に貯留された湯の温度を計測する複数の貯湯温度センサが設けられる。複数の貯湯温度センサは、貯湯タンク１０に対して、貯湯タンク１０の内容積である貯湯容量Ｖ［Ｌ：リットル］に応じて、上下方向の略全体にわたって略等間隔で配置される。
【００１７】
本実施形態では、図１に示すように、貯湯タンク１０に対して、９個の貯湯温度センサＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８，Ｔ９が設けられている。つまり、本実施形態の場合、貯湯タンク１０内の湯水について９箇所の水温が計測される。
【００１８】
そして、詳細は後述するが、貯湯タンク１０に設けられた貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９の計測値、後述の給水温度センサＴ１２の計測値及び貯湯容量Ｖに基づいて、貯湯タンク１０の保有熱量が算出される。
【００１９】
貯湯タンク１０の底部１０ｃには、給水路３０が連結されている。給水路３０は、水道水等の水を給水口３１から供給する給水路である。この給水路３０により、貯湯タンク１０内に水が加圧供給される。給水路３０により供給される水の圧力により、貯湯タンク１０内は加圧状態に維持されている。また、給水路３０には、貯湯タンク１０内に供給される水の温度を計測する給水温度センサＴ１２が設けられている。
【００２０】
貯湯タンク１０の底部１０ｃには、取水管５１の上流側の端部となる始端部が連結され取水管５１の下流側の端部となる終端部は、ヒートポンプ４０の入水口に連結されている。貯湯タンク１０内の貯留水は、取水管５１により取水されてヒートポンプ４０に導かれ、ヒートポンプ４０により加熱される。
【００２１】
ヒートポンプ４０の出水口には、注湯管５２の上流側の端部となる始端部が連結されており、注湯管５２の下流側の端部となる終端部は、貯湯タンク１０の天井部１０ｂに連結されている。注湯管５２は、ヒートポンプ４０により所定温度（例えば、９０℃）に加熱された湯を貯湯タンク１０へ注入する。つまり、ヒートポンプ４０により加熱された水が、注湯管５２により貯湯タンク１０へ導かれ、貯湯タンク１０内に注入される。このように、本実施形態の給湯装置においては、取水管５１と注湯管５２とにより、貯湯タンク１０とヒートポンプ４０とを連通連結した貯湯用循環流路５０が形成されている。
【００２２】
そして、例えば、夜間などの給湯量の少ない時間帯の深夜電力を利用して、貯湯タンク１０内の湯水は、貯湯タンク１０→取水管５１→ヒートポンプ４０→注湯管５２→貯湯タンク１０と循環しながら９０℃程度までの高温湯として加熱されることになる。
【００２３】
また、貯湯用循環流路５０の取水管５１には、循環流量計測器Ｍが設けられている。循環流量計測器Ｍは、ヒートポンプ４０で加熱される湯水の流量、つまり貯湯用循環流路５０を循環する流量を、例えば、１分単位や１時間単位で計測する。
【００２４】
取水管５１には、入水温度センサＴ１１が設けられている。入水温度センサＴ１１は、ヒートポンプ４０で加熱される前の湯水の温度を計測する。本実施形態では、入水温度センサＴ１１は、取水管５１の終端側の近傍に設けられている。また、注湯管５２には、出湯温度センサＴ１０が設けられている。出湯温度センサＴ１０は、ヒートポンプ４０で加熱された後の湯水の温度を計測する。本実施形態では、出湯温度センサＴ１０は、注湯管５２の始端側の近傍に設けられている。
【００２５】
これらの入水温度センサＴ１１及び出湯温度センサＴ１０の計測値と、上記循環流量計測器Ｍの計測値とにより、所定時間（例えば、１時間）あたりのヒートポンプ４０の加熱熱量を算出することができる。
【００２６】
貯湯タンク１０には、給湯用循環流路６０を構成する給湯管６１が連結されている。給湯用循環流路６０は、貯湯タンク１０と出湯用端末６３とを連通連結し、貯湯タンク１０に貯留された湯を出湯用端末６３から給湯可能とする。給湯管６１は、貯湯タンク１０内に貯えられた湯を使用場所へ供給する。給湯管６１の上流側の端部となる始端部は、貯湯タンク１０の天井部１０ｂに連結されており、給湯管６１の下流側の端部となる終端部は、貯湯タンク１０の本体１０ａに連結されている。出湯用端末６３は、例えば蛇口やシャワーヘッド等の各種の水栓装置であり、貯湯タンク１０内の湯水の使用に際して用いられる。貯湯タンク１０内の湯水は、給湯管６１を介して、貯湯タンク１０の内部圧力によって出湯用端末６３から吐出される。
【００２７】
給湯用循環流路６０には、図示しない混合弁が設けられており、この混合弁を介して高温の湯と、冷水である給水口３１からの水道水等とを混合することによって、給湯用循環流路６０内を、例えば６０〜７０℃の温度範囲の湯で常時満たすようにしている。つまり、混合弁は、弁駆動によって、給湯用循環流路６０内を循環する湯水の温度を制御可能としている。
【００２８】
また、給湯用循環流路６０には図示しない給湯用循環流路用ポンプを設けており、この給湯用循環流路用ポンプを駆動することで給湯用循環流路６０内において湯水を循環させることができる。したがって、出湯用端末６３からの要求に応じて即時給湯することが可能となっている。なお、これも図示しないが、出湯用端末６３は、その内部の取水路中に水道水などの冷水を取り込むことのできる湯水混合機構を備えており、使用者は所望する温度の湯水をいつでも取水することができる。
【００２９】
また、図１に示すように、本実施形態の給湯装置は、ヒートポンプ４０の動作を制御するための制御部１００を備える。この制御部１００は、本実施形態における制御手段として機能するものであり、詳細は後述するが、ヒートポンプ４０の作動及び停止を効率よく制御するためのものである。
【００３０】
以下、図２〜７を参照して、本実施形態における制御部１００の構成及び制御部１００が有する各種機能部について説明する。なお、以下の説明では、制御部１００により行われる制御における「所定時間」を１時間とし、「所定期間」を１カ月とする。ただし、後述するように、「所定時間」及び「所定期間」の長さはこれらの長さに限定されるものではない。
【００３１】
図２は本実施形態に係る制御部１００の構成を表すブロック図である。図３は本実施形態の時刻別給湯負荷の測定データの一例を示す説明図である。図４は本実施形態の日毎の給湯負荷の平均データの一例を示す説明図である。図５は本実施形態の日毎の給湯負荷の平均データの数値の一例を示す説明図である。図６は本実施形態の所定期間における所定時間単位の給湯負荷データの一例を示す説明図である。図７は本実施形態の一日における貯湯タンクの保有熱量と加熱手段の制御を説明する図である。
【００３２】
図２に示すように、制御部１００は、保有熱量算出部１０１、給湯負荷熱量算出部１０２、給湯負荷熱量記憶部１０３、給湯負荷熱量平均値算出部１０４、必要貯湯熱量算出部１０５、運転トリガー決定部１０６及び現在貯湯熱量算出部１０７等を有する。
【００３３】
制御部１００には、貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９、出湯温度センサＴ１０、入水温度センサＴ１１、給水温度センサＴ１２及び循環流量計測器Ｍからの情報が入力される。制御部１００は、これらのセンサ等から入力された情報に基づいて、ヒートポンプ４０の作動を制御する。
【００３４】
保有熱量算出部１０１は、貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９で計測した温度情報、給水温度センサＴ１２で計測した温度情報及び貯湯タンク１０内の貯湯容量Ｖ［Ｌ］に基づいて、貯湯タンク１０内の保有熱量を算出する。具体的には、貯湯タンク１０の保有熱量Ｘ［ＭＪ：メガジュール］は、次式（１）により算出される。
Ｘ＝｛Σ（ｔｉ−ｔｋ）／９｝×Ｖ×４．１８６÷１０００ （ｉ＝１、２、・・・９） ・・・（１）
ここで、ｔｉ（ｉ＝１、２、・・・９）は、貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９の各センサにより計測された貯湯タンク１０内の湯水の温度［℃］、ｔｋは、給水温度センサＴ１２で計測された給水路３０内の水の温度［℃］、乗算値４．１８６、除算値１０００は、［ｃａｌ］の単位を［ＭＪ］に換算するための数値である。
【００３５】
このように、貯湯タンク１０の保有熱量は、９個の貯湯温度センサ（Ｔ１〜Ｔ９）の各センサによる計測値と給水温度センサＴ１２の計測値との差の平均値と、貯湯タンク１０の貯湯容積Ｖとの積により算出される。すなわち、９個の貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９の各々により取得される温度情報としての計測値［℃］と給水温度センサＴ１２により取得される温度情報としての計測値［℃］との温度差を求め、これらの温度差の平均値を求め、この温度差の平均値と貯湯タンク１０内の貯湯容量Ｖとを乗算することにより、貯湯タンク１０内の保有熱量を算出することができる。
【００３６】
保有熱量算出部１０１で算出される貯湯タンク１０内の保有熱量は、所定時間（１時間）単位で算出される。なお、貯湯タンク１０内の保有熱量の算出のタイミングは、１時間単位の毎正時である。
【００３７】
このように、制御部１００は、保有熱量算出部１０１により、保有熱量を算出する手段として機能する。
【００３８】
給湯負荷熱量算出部１０２は、保有熱量算出部１０１で算出される貯湯タンク１０の保有熱量について、所定時間（１時間）での変化量と、１時間単位におけるヒートポンプ４０による加熱熱量とに基づいて、１時間単位の給湯負荷熱量を算出する。ここで、１時間単位におけるヒートポンプ４０による加熱熱量Ｙ［ＭＪ］は、１分ごとの加熱熱量の１時間の累積値であり、次式（２）により算出される。
Ｙ＝Σ｛Ｍ１×（ｔ１０−ｔ１１）｝×４．１８６÷１０００ ・・・（２）
ここで、Ｍ１は、循環流量計測器Ｍにより計測される所定時間（１分）ごとの貯湯用循環流路５０の循環流量［Ｌ／ｍｉｎ］、ｔ１０は、出湯温度センサＴ１０により計測された注湯管５２内の湯の温度［℃］、ｔ１１は、入水温度センサＴ１１により計測された取水管５１内の水の温度［℃］、乗算値４．１８６、除算値１０００は、上記式（１）と同様に単位換算の数値である。
【００３９】
給湯負荷熱量算出部１０２による１時間単位の給湯負荷熱量の算出に際しては、まず、貯湯タンク１０の１時間毎の保有熱量の差を求める。そして、上記式（２）に基づき、入水温度センサＴ１１及び出湯温度センサＴ１０の計測値と循環流量計測器Ｍの計測値とにより算出された１時間単位のヒートポンプ４０の加熱熱量を、上記貯湯タンク１０の１時間毎の保有熱量の差に加算することにより、所定時間（１時間）単位の給湯負荷熱量が算出される。
【００４０】
また、給湯負荷熱量算出部１０２は、上記のとおり算出した所定時間（１時間）単位の給湯負荷熱量から、日毎の給湯負荷熱量を算出する。具体的には、給湯負荷熱量算出部１０２は、所定時間（１時間）単位の給湯負荷熱量を１日分、つまり２４時間分加算することで、日毎の給湯負荷熱量を算出する。
【００４１】
このように、制御部１００の給湯負荷熱量算出部１０２は、所定時間単位の給湯負荷熱量、及び日毎の給湯負荷熱量を算出する手段として機能する。
【００４２】
給湯負荷熱量記憶部１０３は、給湯負荷熱量算出部１０２の算出結果である日毎の１時間単位の給湯負荷熱量を記憶する。図３に、給湯負荷熱量の値の一例を棒グラフで示す。図３に示す例では、１２／０１（火）〜１２／０８（火）の期間における１時間単位の給湯負荷熱量を示す。
【００４３】
給湯負荷熱量記憶部１０３は、図３に示すように、各日の各時間における給湯負荷熱量を、１時間単位の給湯負荷熱量として記憶する。図３に示す例では、給湯負荷熱量記憶部１０３は、１２／０１（火）〜１２／０８（火）の各日について、１時間単位の給湯負荷熱量を２４時間分加算したものを、日毎の給湯負荷熱量として記憶する。
【００４４】
このように、制御部１００の給湯負荷熱量記憶部１０３は、１時間単位の給湯負荷熱量及び日毎の給湯負荷熱量を記憶する手段として機能する。
【００４５】
給湯負荷熱量平均値算出部１０４は、給湯負荷熱量記憶部１０３により記憶された、１時間単位の給湯負荷熱量、及び日毎の給湯負荷熱量から、所定期間（１カ月）のうち、日毎の給湯負荷熱量が所定値以下となる日のデータを除いて、１カ月における日毎の給湯負荷熱量の平均値（以下「日平均値」という。）、及び１カ月における１時間で区切られる時間帯毎の平均値（以下「時間帯平均値」という。）を算出する。ここで、給湯負荷熱量平均値算出部１０４による算出において用いられる所定値は、特に限定されるものではないが、所定値としては、例えば、所定期間（１カ月）の日毎の給湯負荷熱量の全データの平均値や、この全データの平均値から全データの標準偏差を引いた値等が用いられる。以下の説明では、給湯負荷熱量平均値算出部１０４による算出処理で用いられる所定値は、所定期間（１カ月）の日毎の給湯負荷熱量の全データの平均値から全データの標準偏差を引いた値とする。
【００４６】
図４に、日毎の給湯負荷熱量のデータの一例として、所定期間である１２月１日〜１２月３１日の１カ月の日毎の給湯負荷熱量を示す。図４において一点鎖線で示すＤ２の値は、１カ月の日毎の給湯負荷熱量の全データの平均値である。具体的には、本実施形態では、値Ｄ２は、図５に示す表において「全データ」の「期間平均」の値である１，９７８［ＭＪ］である。
【００４７】
また、図４において点線で示すＤ３の値は、１カ月の日毎の給湯負荷熱量の全データの平均値（値Ｄ２）から、１カ月の日毎の給湯負荷熱量の全データの標準偏差１σの値を引いた値である。具体的には、本実施形態では、図５に示す表において「全データ」の「期間平均」の値（値Ｄ２）である１，９７８［ＭＪ］から、「全データ」の「標準偏差」の値である８６２．８［ＭＪ］を引いた値、つまり１，９７８−８６２．８＝１，１１５．２である。
【００４８】
図５に示す表において、「休日データを除外」の欄の各値は、図４に示す１カ月の日毎の給湯負荷熱量の全データから、本実施形態に係る給湯装置を設置してある施設（例えば、工場など）の休日のデータを除外した場合の値である。休日のデータとしての休日の給湯負荷熱量は、他の日の給湯負荷熱量に比べて明らかに少なくなる。このため、図５に示す表に置いて、「休日データを除外」の「期間平均」の値は、「全データ」の「期間平均」の値（１，９７８）よりも大きな値である２，１３６［ＭＪ］となっている。休日のデータのように明らかに小さなデータは、制御部１００による学習演算精度を低下させ、湯切れの原因となる。
【００４９】
そこで、本実施形態では、給湯負荷熱量平均値算出部１０４による所定期間（１カ月）における日毎の給湯負荷熱量の平均値等の算出において、１カ月のうち、日毎の給湯負荷熱量の値が上述したようなＤ３の値以下となる日のデータを除外する。つまり、本実施形態では、給湯負荷熱量平均値算出部１０４による日毎の給湯負荷熱量の平均値の算出で用いられる「所定値」として、上述したような１カ月の日毎の給湯負荷熱量の全データの平均値（値Ｄ２）から、１カ月の日毎の給湯負荷熱量の全データの標準偏差１σの値を引いた値（値Ｄ３）が用いられる。
【００５０】
本実施形態では、日平均値として、図４において実線で示す値Ｄ１が算出される。具体的には、本実施形態では、値Ｄ１は、図５に示す表において「所定値（Ｄ３）以下のデータを除外」の「期間平均」の値である２，１０１［ＭＪ］である。
【００５１】
図６に、１カ月のうち、日毎の給湯負荷熱量が値Ｄ３以下となる日を除外したデータの一例を示す。図６に示す本実施形態のデータでは、所定期間である１２月１日〜１２月３１日の１カ月の期間のうち、日毎の給湯負荷熱量が値Ｄ３以下となる１２／０６（日）、１２／１３（日）、１２／２０（日）が除かれている。また、図６に示す１２／０１（火）「０６時」の給湯負荷熱量３３［ＭＪ］は、０５時〜０６時の１時間における給湯負荷熱量である。つまり、図６に示す毎正時毎の給湯負荷熱量は、毎正時に至る１時間の給湯負荷熱量が記憶されている。
【００５２】
つまり、図６に示すように、１時間単位の時間帯として、６時台、７時台、８時台・・・のような各時間帯が区切られ、各時間帯についての給湯負荷熱量の１カ月平均が算出される。図６に示す例では、６時台の１カ月平均は、４８［ＭＪ］であり、７時台の１カ月平均は、１２０［ＭＪ］であり、８時台の１カ月平均は、１５２［ＭＪ］である。このような値が、時間帯平均として算出される。本実施形態の場合、給湯負荷熱量算出部１０２によって算出された１時間単位の給湯負荷熱量の値が、時間帯平均の算出に際して各時間帯の給湯負荷熱量として用いられる。
【００５３】
本実施形態においては、上述したように、所定値以下のデータを除くことで、休日や明らかに給湯装置の稼動が少ないデータが平均値の算出対象から除かれるので、給湯負荷熱量の平均値を引き上げて、貯湯タンク１０における給湯のための湯切れを防ぐことができる。
【００５４】
上述してきたように、制御部１００の給湯負荷熱量平均値算出部１０４は、１カ月のうち日毎の給湯負荷熱量が所定値以下の日のデータを除いて日平均値及び時間帯平均値を算出する手段として機能する。
【００５５】
必要貯湯熱量算出部１０５は、給湯負荷熱量平均値算出部１０４により算出された給湯負荷熱量についての日平均値及び時間帯平均値を用いて、時間帯毎の必要貯湯熱量を算出する。必要貯湯熱量とは、給湯負荷熱量と同じ［ＭＪ］を単位とする量であり、各時間帯で確保されるべき熱量である。
【００５６】
図７を用いて具体的に説明する。上記のとおり図７の表の「給湯負荷［ＭＪ］（時間平均）」の欄における各時刻の値（４５、４６、・・・４２）は、給湯負荷熱量平均値算出部１０４により算出された時間帯平均値であり、同欄における「日計」の値（２，１０１）は、給湯負荷熱量平均値算出部１０４により算出された日平均値である。
【００５７】
図７に示す表では、「時刻」２３時を始点側の時間帯とし、２３時から２２時までを１日の単位としている。なお、図７に示す表では、１〜８時、及び１９〜２１時までの値の記載を省略している。また、図７に示す「２３時」における給湯負荷（時間帯平均）「４５」は、２２時〜２３時の１時間における給湯負荷の平均値である。つまり、上述した図６と同様に、図７に示す毎正時毎の給湯負荷は、毎正時に至る１時間に要した給湯負荷の時間帯平均値が記憶されている。
【００５８】
時間帯毎の必要貯湯熱量の算出に際しては、図７に示すように、まず、「逆算給湯負荷［ＭＪ］」が算出される。逆算給湯負荷は、各時刻（時間帯）について算出される値である。本実施形態の場合、「時刻」について開始の時間帯である２３時（２３時台）の時間帯の逆算給湯負荷には、給湯負荷熱量についての日平均値である２，１０１が対応する。つまり、１日の単位における開始時刻である２２時で必要とされる熱量の値は、時間帯平均の１日分のトータルの値である日平均値（２，１０１）が対応する。
【００５９】
次に、２４時の逆算給湯負荷は、２４時に連続する直前の時間帯である２３時の逆算給湯負荷から、２３時の時間帯平均値を引いた値となる。つまり、図７に示す例では、２４時の逆算給湯負荷は、２３時の逆算給湯負荷である２１０１［ＭＪ］から、２３時の時間帯平均値である４５［ＭＪ］を引いた値である２０５６［ＭＪ］となる。同様にして、１０時の逆算給湯負荷は、９時の逆算給湯負荷である１６３２［ＭＪ］から、９時の時間帯平均値である２６６［ＭＪ］を引いた値である１３６６［ＭＪ］となる。このように、１時間単位で区切られた各時間帯の「逆算給湯負荷［ＭＪ］」は、その時間帯（例えば２４時）の直前の（１時間前の）時間帯（例えば２３時）の逆算給湯負荷の値から、その直前の（１時間前の）時間帯（例えば２３時）の時間帯平均値を引いた値となる。
【００６０】
そして、各時間帯について算出された逆算給湯負荷から、各時間帯についての必要貯湯熱量が算出される。本実施形態では、２３時の逆算給湯負荷の値に、１．２を乗算した値が、必要貯湯熱量として算出されている。したがって、本実施形態の場合、図７に示すように、２３時の「必要貯湯熱量［ＭＪ］」は、２３時の「逆算給湯負荷［ＭＪ］」の値２１０１に１．２を乗算した値２５２１となる。以下、各時間帯の必要貯湯熱量は、上述した逆算給湯負荷の値と同様に、その時間帯の直前（１時間前）の時間帯の必要貯湯熱量の値から、その直前の時間帯の給湯負荷（時間帯平均値）の値を減算して算出される。
【００６１】
このように、給湯負荷熱量についての日平均値及び時間帯平均値に基づいて、逆算給湯負荷を算出し、その逆算給湯負荷から必要貯湯熱量を算出することで、必要貯湯熱量を、現在の貯湯タンク１０の保有熱量（図７中では「現在貯湯熱量」）に対して、ある程度余裕のある値とすることができる。これにより、例えば、急激な給湯量の変化に対しても、湯切れなどを起こす可能性の少ない給湯装置とすることができる。
【００６２】
このような観点から、必要貯湯熱量の算出に際して逆算給湯負荷に乗算する値は、本実施形態のような１．２という数値に限定されず、例えば１．１〜１．５の範囲内における所定の数値であってもよい。また、必要貯湯熱量の算出においては、逆算給湯負荷の値に所定の値を加算したものを必要貯湯熱量として算出してもよい。つまり、必要貯湯熱量の値としては、逆算給湯負荷の値に所定の値を乗算したり加算したりすることで、逆算給湯負荷の値よりもある程度大きな値が算出されればよい。
【００６３】
上述してきたように、制御部１００の必要貯湯熱量算出部１０５は、給湯負荷熱量についての日平均値及び時間帯平均値に基づいて、時間帯毎の必要貯湯熱量を算出する手段として機能する。
【００６４】
運転トリガー決定部１０６は、必要貯湯熱量算出部１０５により算出された時間帯毎の必要貯湯熱量に基づいて、ヒートポンプ４０の作動の開始及び停止の契機となる運転トリガーの値（運転開始トリガーの値及び運転停止トリガーの値）を決定する。これらの運転開始トリガーの値及び運転停止トリガーの値は、現在貯湯熱量［ＭＪ］に対する比較対象としての値であり、現在貯湯熱量［ＭＪ］に応じてヒートポンプ４０のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるための値である。具体的には、制御部１００は、現在貯湯熱量［ＭＪ］が運転開始トリガーの値よりも小さくなると、ヒートポンプ４０の作動を開始させ、現在貯湯熱量［ＭＪ］が運転停止トリガーの値よりも大きくなると、ヒートポンプ４０の作動を停止させる。
【００６５】
図７に示す本実施形態の場合、２３時の運転開始トリガーの値は、２３時の必要貯湯熱量の値２５２１［ＭＪ］に対して後述の補正係数Ｓを乗算した値が運転開始トリガーの値として決定される。
【００６６】
本実施形態では、運転トリガー決定部１０６は、時間帯毎の必要貯湯熱量に基づく運転開始トリガーの値の算出に際し、補正係数Ｓという値を用いている。補正係数Ｓは、過去１カ月間の給水温度の変動に基づいて算出される。補正係数Ｓは、具体的には次のようにして算出される。
【００６７】
つまり、補正係数Ｓは、図６に示す本実施形態の場合、１カ月の「給水温度［℃］」の平均値（１１．４℃）と、直近５日間（図６中では１２／２７〜１２／３１）の「給水温度［℃］」の平均値（９．６℃）とが用いられて算出される。なお、図６に示す日毎の給水温度［℃］は、日毎の給水温度センサＴ１２の計測値の最低値が記憶される。
【００６８】
補正係数Ｓは、次式（３）により算出される。
補正係数Ｓ＝（Ｋ―Ｔｂ）÷（Ｋ−Ｔａ） ・・・（３）
ここで、Ｔａは、給水温度センサＴ１２の計測値、つまり給水温度の直近１カ月の平均値（℃）であり、本実施形態の場合１１．４℃である。また、Ｔｂは、給水温度の直近５日間の平均値であり、本実施形態の場合９．６℃である。また、Ｋは、図１に示す出湯用端末６３で給湯される湯の温度であり、本実施形態の給湯装置における給湯末端で使用される湯の温度４５℃が所定の値として用いられる。そして、図７に示すように、上記式（３）により、補正係数Ｓとして、「１．０４」という値が算出される。
【００６９】
図７に示す本実施形態の場合、例えば２３時については、必要貯湯熱量の値２５２１［ＭＪ］に、補正係数Ｓとしての１．０４を乗算した値２６２２［ＭＪ］が、運転開始トリガーの値として決定される。
【００７０】
なお、本実施形態では、運転トリガー決定部１０６による補正係数Ｓの算出の過程において、給水温度の１カ月の平均値及び直近５日間の平均値の算出に際し、給湯負荷熱量平均値算出部１０４による給湯負荷熱量についての日平均値の算出の場合と同様に、所定期間（１カ月）のうち、日毎の給湯負荷熱量が所定値以下となる日のデータを除いたデータ（図６参照）を用いているが、これに限定されない。つまり、補正係数Ｓの算出の過程で行われる給水温度の平均値の算出には、給水温度のデータについて、日毎の給湯負荷熱量が所定値以下となる日のデータが含まれてもよい。
【００７１】
このように給水口３１から供給される水道水等の水の温度の変化により補正係数Ｓを決定することで、例えば、秋から冬への季節の変わり目などで給水温度が低くなる場合は、ヒートポンプ４０の作動の開始の契機となる運転開始トリガーの値が高く設定され、ヒートポンプ４０を早めに作動させることができる。一方、春から夏への季節の変わり目などで給水温度が高くなる場合は、運転開始トリガーの値が低く設定され、ヒートポンプ４０の作動を遅らせることができる。つまり、季節の変化に応じて、効率のよいヒートポンプ４０の作動の制御を行うことができる。
【００７２】
そして、運転トリガー決定部１０６は、運転開始トリガーの値に、１．１を乗算した値が、運転停止トリガーの値として算出する。したがって、本実施形態の場合、図７に示すように、例えば２３時の運転停止トリガーの値は、運転開始トリガーの値２６２２［ＭＪ］に値１．１を乗算した値２８８４［ＭＪ］となる。このようにして算出される値が、運転停止トリガーの値として決定される。このように、運転停止トリガーの値を運転開始トリガーの値に対して所定割合で増加させることで、ヒートポンプ４０に対して、頻繁に作動の開始及び停止が繰り返されることを防ぐことができる。
【００７３】
このような観点から、運転停止トリガーの値の算出に際して運転開始トリガーの値に乗算する値は、本実施形態のような１．１という数値に限定されず、例えば１．１〜１．５の範囲内における所定の数値であってもよい。また、運転停止トリガーの値の算出においては、運転開始トリガーの値に所定の値を加算したものを運転停止トリガーの値として算出してもよい。つまり、運転停止トリガーの値としては、運転開始トリガーの値に所定の値を乗算したり加算したりすることで、運転開始トリガーの値よりもある程度大きな値が算出されればよい。
【００７４】
上述したように、制御部１００の運転トリガー決定部１０６は、必要貯湯熱量に基づいて運転開始トリガーの値を決定し、決定した運転開始トリガーの値に基づいて運転停止トリガーの値を決定する手段として機能する。
【００７５】
現在貯湯熱量算出部１０７は、特定時間単位で現在貯湯熱量［ＭＪ］を算出する。ここで、現在貯湯熱量［ＭＪ］の値は、上述したように運転開始トリガーの値及び運転停止トリガーの値と比較され、ヒートポンプ４０のＯＮ／ＯＦＦを切り換える値となる。また、「特定時間」とは、所定時間（１時間）よりも短い時間であり、本実施形態では、特定時間を１分間とする。
【００７６】
このとき、現在貯湯熱量算出部１０７は、貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９の各々の計測値が規定値（例えば、４５℃）以上の場合を条件として、貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９の各々の計測値と給水温度センサＴ１２の計測値との温度差を求め、これに基づいて貯湯タンク１０内の現在貯湯熱量を算出する。これは、貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９の計測値が規定値（例えば、４５℃）より低い場合は、その層の湯水は給湯に使用できないため、貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９の計測値が規定値未満の湯水の層が保有する熱量は無効として、貯湯タンク１０内の現在貯湯熱量から除外するためである。
【００７７】
具体的には、現在貯湯熱量は、貯湯タンク１０の保有熱量Ｘを算出するための上記式（１）にならって算出される。つまり、次式（４）により、現在貯湯熱量Ｚが算出される。
Ｚ＝｛Σ（ｔｉ−ｔｋ）／９｝×Ｖ×４．１８６÷１０００ （ｉ＝１、２、・・・９） ・・・（４）
【００７８】
但し、上記式（４）においては、現在貯湯熱量は、貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９の各々の計測値であるｔｉが規定値（例えば、４５℃）未満の場合は、ｔｉ＝ｔｋとして算出される。このように、現在貯湯熱量算出部１０７により算出される現在貯湯熱量から、給湯に適さない規定値（例えば、４５℃）未満の温度層の熱量を除外することで、現実的に給湯に適した貯湯タンク１０の現在貯湯熱量を算出することができる。
【００７９】
本実施形態の場合、図７に示すように、例えば２３時の現在貯湯熱量の値は、１２００［ＭＪ］である。図７に示す各時刻（時間帯）の現在貯湯熱量の値は、例えば、各時刻（時間帯）において特定時間毎に算出された現在貯湯熱量の値の所定時間における最終値である。
【００８０】
このように、現在貯湯熱量算出部１０７による現在貯湯熱量［ＭＪ］の算出を所定時間（１時間）よりも短い特定時間（１分間）間隔で行うことにより、例えば、本実施形態における給湯装置において、短時間で急激な給湯が行われ現在貯湯熱量が不足した場合でも、速やかにヒートポンプ４０の作動の開始及び停止を行うことができるので、必要以上にヒートポンプ４０を作動させることがなく省エネを図ることができる。
【００８１】
上述したように、制御部１００の現在貯湯熱量算出部１０７は、貯湯タンク１０の現在貯湯熱量を算出する手段として機能する。
【００８２】
そして、制御部１００は、図７に示す「運転開始トリガー［ＭＪ］」の値と「現在貯湯熱量［ＭＪ］」の値とを比較して、「現在貯湯熱量［ＭＪ］」の値が「運転開始トリガー［ＭＪ］」の値よりも低い場合に、ヒートポンプ４０の作動を開始させる。そして、「現在貯湯熱量［ＭＪ］」の値が「運転停止トリガー［ＭＪ］」の値よりも高くなった場合に、ヒートポンプ４０の作動を停止させる。
【００８３】
具体的には、図７中においては、「２３時」及び「２４時」の時点では、「現在貯湯熱量［ＭＪ］」の値が「運転開始トリガー［ＭＪ］」の値よりも低いので、ヒートポンプ４０を作動させて、貯湯タンク１０の内部に貯留された湯水が加熱される。この「２３時」及び「２４時」の時点は、給湯装置の一日の稼動のうちの深夜などの給湯量が極端に少ない時間帯である。そして、本実施形態においては、この深夜の時間帯を利用して、安価な深夜電力によって貯湯タンク１０内の湯水を翌日に必要な分の「現在貯湯熱量［ＭＪ］」に達するまで加熱するようにしている。
【００８４】
また、上述した深夜の時間帯以外にも、図７に示すように、「１４時」の時点で「現在貯湯熱量［ＭＪ］」の値が「運転開始トリガー［ＭＪ］」の値よりも低くなる場合がある。図７に示す「給湯負荷（時間帯平均）［ＭＪ］」の値は、１２時の時点では「６２［ＭＪ］」であるのに対し、実際には、「２１００（１１時の時点の現在貯湯熱量）−１６００（１２時の時点の現在貯湯熱量）＝５００［ＭＪ］」である。さらに、１４時の時点では１２７［ＭＪ］であるのに対し、実際には、「１４００（１３時の時点の現在貯湯熱量）−１１００（１４時の時点の現在貯湯熱量）＝３００［ＭＪ］」である。つまり、予定された「給湯負荷（時間帯平均）［ＭＪ］」の値よりも実際の「給湯負荷［ＭＪ］」が極端に大きくなるような、予定された給湯装置の稼動よりも多くの給湯が行われた場合は、当然のことながらそれ以降の必要な現在貯湯熱量が少なくなる。このため、貯湯タンク１０内の湯水を加熱して必要な現在貯湯熱量を確保するために、ＯＦＦの状態のヒートポンプ４０を作動させる。
「１４時」に作動がＯＮされたヒートポンプ４０は、「現在貯湯熱量［ＭＪ］」の値が「運転停止トリガー［ＭＪ］」の値を上回ることで、ＯＦＦとなる。したがって、図７に示す例では、ＯＮの状態のヒートポンプ４０は、「現在貯湯熱量［ＭＪ］」の値が「運転停止トリガー［ＭＪ］」の値よりも高くなる「１７時」にＯＦＦとなり、ヒートポンプ４０の作動が停止する。
【００８５】
本実施形態では、上述した保有熱量算出部１０１は、所定時間単位として１時間単位で貯湯タンク１０内の保有熱量を算出しているが、所定時間は１時間に限定されるものではなく、例えば、数１０分から数時間の範囲で適宜設定される。つまり、給湯装置の設置状況及び使用状況に応じた最適な所定時間が設定されればよい。
【００８６】
また、上述した給湯負荷熱量平均値算出部１０４は、所定期間として１カ月における給湯負荷熱量の平均値を日毎に算出しているが、所定期間は１カ月に限定されず、例えば、数日から数カ月の範囲で適宜設定される。また、上述した現在貯湯熱量算出部１０７は、特定時間単位として１分単位で現在貯湯熱量を算出しているが、特定時間は１分に限定されず、例えば、５分や１０分でも構わない。これら所定期間や特定時間も、上述した所定時間と同様に給湯装置の設置状況及び使用状況に応じた最適な所定期間及び特定時間が設定されればよい。
【００８７】
上述してきた実施形態によれば、以下の給湯装置が実現できる。
【００８８】
（１）水を加熱して湯にするヒートポンプ４０（加熱手段）と、ヒートポンプ４０により得られた湯及び給水路３０から供給される水を貯留する貯湯タンク１０と、貯湯タンク１０に設けられ、貯湯タンク１０に貯留された湯の温度を計測する複数の貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９と、給水路３０に設けられ、給水路３０から貯湯タンク１０に供給される水の温度を計測する給水温度センサＴ１２と、ヒートポンプ４０の動作を制御する制御部１００（制御手段）と、を備えた給湯装置において、制御部１００は、複数の貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９及び給水温度センサＴ１２の計測値と、貯湯タンク１０の貯湯容量Ｖとに基づいて、所定時間（例えば、１時間）単位で貯湯タンク１０の保有熱量を算出する保有熱量算出部１０１と、保有熱量算出部１０１により算出された現在の時刻から前記所定時間前の保有熱量に対して、保有熱量算出部１０１により算出された現在の時刻の前記保有熱量の減算、及び前記所定時間におけるヒートポンプ４０による加熱熱量の加算を行い、前記所定時間単位の給湯負荷熱量を算出し、さらに、算出した前記所定時間単位の給湯負荷熱量から日毎の給湯負荷熱量を算出する給湯負荷熱量算出部１０２と、給湯負荷熱量算出部１０２により算出された前記所定時間単位の給湯負荷熱量、及び前記日毎の給湯負荷熱量を記憶する給湯負荷熱量記憶部１０３と、給湯負荷熱量記憶部１０３に記憶された前記所定時間単位の給湯負荷熱量及び前記日毎の給湯負荷熱量のデータから、所定期間（例えば、１ヶ月）のうち、前記日毎の給湯負荷熱量が所定値以下となる日のデータを除いて、前記所定期間における前記日毎の給湯負荷熱量の平均値、及び前記所定期間における前記所定時間で区切られる時間帯毎の給湯負荷熱量の平均値を算出する給湯負荷熱量平均値算出部１０４と、給湯負荷熱量平均値算出部１０４により算出された前記日毎の給湯負荷熱量の平均値、及び前記時間帯毎の給湯負荷熱量の平均値に基づいて、前記時間帯毎の必要貯湯熱量を算出する必要貯湯熱量算出部１０５と、必要貯湯熱量算出部１０５により算出された前記必要貯湯熱量に基づいて、ヒートポンプ４０の作動の開始の契機となる運転開始トリガーの値を決定し、決定した運転開始トリガーの値に基づいて、ヒートポンプ４０の停止の契機となる運転停止トリガーの値を決定する運転トリガー決定部１０６と、複数の貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９の計測値のうち規定値（例えば、４５℃）以上の測定値と給水温度センサＴ１２の計測値との差、及び貯湯タンク１０の貯湯容量Ｖに基づいて、前記所定時間よりも短い特定時間（例えば、１分）単位で貯湯タンク１０の現在貯湯熱量を算出する現在貯湯熱量算出部１０７と、を有し、運転トリガー決定部１０６により決定された前記運転開始トリガーの値及び前記運転停止トリガーの値と、現在貯湯熱量算出部１０７により算出された前記現在貯湯熱量とに基づいて、ヒートポンプ４０の作動の開始及び停止を制御する。
【００８９】
かかる構成の給湯装置によれば、必要な給湯量に応じて加熱手段であるヒートポンプ４０を効率よく制御することができるため、ランニングコストを低く抑えた給湯装置とすることができる。また、ヒートポンプ４０の作動を開始させた後は、給湯負荷熱量の変化の学習能力のある給湯装置とすることができる。
【００９０】
（２）運転トリガー決定部１０６は、所定期間（例えば、１ヶ月）における日毎の給水温度センサＴ１２の計測値の平均値と、所定期間に直近の一部の期間（例えば、５日間）の給水温度センサＴ１２の計測値の平均値とに基づいて補正係数Ｓを算出し、算出した補正係数Ｓを、必要貯湯熱量算出部１０５により算出された必要貯湯熱量の値に乗算することで、前記運転開始トリガーの値を算出する。
【００９１】
かかる構成により、補正係数Ｓを用いることで季節による給水温度変化などによる給湯負荷熱量の変化に追従して、ヒートポンプ４０を効率よく制御することができる。さらに、運転停止トリガーは、運転開始トリガー［ＭＪ］に値１．１を乗算して算出される。このように、運転停止トリガーの値を運転開始トリガーの値に対して所定割合で増加させることで、ヒートポンプ４０に対して、頻繁に作動の開始及び停止が繰り返されることを防ぐことができ、ヒートポンプ４０への負荷の少ない給湯装置とすることができる。
【００９２】
（３）現在貯湯熱量算出部１０７は、複数の貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９の計測値に規定値（例えば、４５℃）未満の計測値を検出した場合、当該規定値未満の計測値が保有する熱量は無効として除外し、貯湯タンク１０の現在貯湯熱量を算出する。
【００９３】
かかる構成により、現在貯湯熱量算出部１０７により算出される現在貯湯熱量には、給湯に適さない規定値（例えば、４５℃）未満の温度層の熱量は含まれないため、現実的に給湯可能な貯湯タンク１０の現在貯湯熱量を算出することができ、湯切れなどを起す可能性の少ない給湯装置とすることができる。
【００９４】
以上、実施例を説明したが、本発明の具体的な構成は前記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００９５】
１０ 貯湯タンク
３０ 給水路
４０ ヒートポンプ
５０ 貯湯用循環流路
６０ 給湯用循環流路
１００ 制御部
１０１ 保有熱量算出部
１０２ 給湯負荷熱量算出部
１０３ 給湯負荷熱量記憶部
１０４ 給湯負荷熱量平均値算出部
１０５ 必要貯湯熱量算出部
１０６ 運転トリガー決定部
１０７ 現在貯湯熱量算出部
Ｍ 循環流路計測器
Ｔ１ 貯湯温度センサ
Ｔ１０ 出湯温度センサ
Ｔ１１ 入水温度センサ
Ｔ１２ 給水温度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予め加熱手段で加熱した湯を貯留可能とした貯湯タンクを備える給湯装置に関し、特に加熱手段の最適制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、加熱手段としてヒートポンプを用いた給湯装置が多々提案されている。ヒートポンプを用いた貯湯式の給湯装置は、家庭用の小型のものが一般的であったが、近年では、大衆浴場や所謂スパ（温泉などを中心としたリラクゼーション施設）などの業務用にも採用されてきている。
【０００３】
業務用の給湯では即時給湯が求められる。そのため、例えば、ヒートポンプと、このヒートポンプで加熱された温水を蓄える貯湯タンクと、この貯湯タンクと給湯部との間を循環する循環流路とを備える循環式の給湯装置が採用されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００４】
特許文献１の給湯装置では、加熱手段としてヒートポンプを用いているため、通常の電気温水器に比べて約１／３のランニングコストで貯湯タンクに貯留する温水を加熱することができ、さらに、深夜電力を利用してヒートポンプを作動させているため、ランニングコストを大幅に低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３０６４２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、特許文献１の構成では、貯湯タンク内における給湯のための湯水の高温層の温度を常に一定に維持しているため、給湯状況に応じて常にヒートポンプを作動させなければならず、効率のよいヒートポンプの制御を行っているとはいえない。つまり、給湯状況によっては深夜電力以外によるヒートポンプの作動時間が長くなってしまい、必要以上に高温水を生成貯湯し、電気料金などのランニングコストが増加するおそれがあった。また、逆に、昼間の給湯負荷が多い場合に、沸き増し運転が追従できずに高温水の生成貯湯が十分に行えず湯切れを起すおそれもあった。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、加熱手段であるヒートポンプの作動を効率よく行うことで、ランニングコストを低く抑え省エネを図るとともに、湯切れのおそれを低減できる給湯装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）水を加熱して湯にする加熱手段と、前記加熱手段により得られた湯及び給水路から供給される水を貯留する貯湯タンクと、前記貯湯タンクに設けられ、当該貯湯タンクに貯留された湯の温度を計測する複数の貯湯温度センサと、前記給水路に設けられ、前記給水路から前記貯湯タンクに供給される水の温度を計測する給水温度センサと、前記加熱手段の動作を制御する制御手段と、を備えた給湯装置において、前記制御手段は、前記複数の貯湯温度センサ及び前記給水温度センサの計測値と、前記貯湯タンクの貯湯容量とに基づいて、所定時間単位で前記貯湯タンクの保有熱量を算出する保有熱量算出部と、前記保有熱量算出部により算出された現在の時刻から前記所定時間前の前記保有熱量に対して、前記保有熱量算出部により算出された現在の時刻の前記保有熱量の減算、及び前記所定時間における前記加熱手段による加熱熱量の加算を行い、前記所定時間単位の給湯負荷熱量を算出し、さらに、算出した前記所定時間単位の給湯負荷熱量から日毎の給湯負荷熱量を算出する給湯負荷熱量算出部と、前記給湯負荷熱量算出部により算出された前記所定時間単位の給湯負荷熱量、及び前記日毎の給湯負荷熱量を記憶する給湯負荷熱量記憶部と、前記給湯負荷熱量記憶部に記憶された前記所定時間単位の給湯負荷熱量及び前記日毎の給湯負荷熱量のデータから、所定期間のうち、前記日毎の給湯負荷熱量が所定値以下となる日のデータを除いて、前記所定期間における前記日毎の給湯負荷熱量の平均値、及び前記所定期間における前記所定時間で区切られる時間帯毎の給湯負荷熱量の平均値を算出する給湯負荷熱量平均値算出部と、前記給湯負荷熱量平均値算出部により算出された前記日毎の給湯負荷熱量の平均値、及び前記時間帯毎の給湯負荷熱量の平均値に基づいて、前記時間帯毎の必要貯湯熱量を算出する必要貯湯熱量算出部と、前記必要貯湯熱量算出部により算出された前記必要貯湯熱量に基づいて、前記加熱手段の作動の開始の契機となる運転開始トリガーの値を決定し、決定した運転開始トリガーの値に基づいて、前記加熱手段の停止の契機となる運転停止トリガーの値を決定する運転トリガー決定部と、前記複数の貯湯温度センサの計測値のうち規定値以上の測定値と前記給水温度センサの計測値との差、及び前記貯湯タンクの貯湯容量に基づいて、前記所定時間よりも短い特定時間単位で前記貯湯タンクの現在貯湯熱量を算出する現在貯湯熱量算出部と、を有し、前記運転トリガー決定部により決定された前記運転開始トリガーの値及び前記運転停止トリガーの値と、前記現在貯湯熱量算出部により算出された前記現在貯湯熱量とに基づいて、前記加熱手段の作動の開始及び停止を制御することを特徴とする。
【０００９】
（２）上記（１）の給湯装置において、前記運転トリガー決定部は、前記所定期間における日毎の前記給水温度センサの計測値の平均値と、前記所定期間における現在の時刻に直近の一部の期間の前記給水温度センサの計測値の平均値とに基づいて補正係数を算出し、算出した前記補正係数を、前記必要貯湯熱量算出部により算出された前記必要貯湯熱量の値に乗算することで、前記運転開始トリガーの値を算出することを特徴とする。
【００１０】
（３）上記（１）又は（２）の給湯装置において、前記現在貯湯熱量算出部は、前記複数の貯湯温度センサの計測値に規定値未満の計測値を検出した場合、当該規定値未満の計測値が保有する熱量は無効として除外し、前記貯湯タンクの現在貯湯熱量を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、必要な給湯量に応じて加熱手段を効率よく制御することができるため、ランニングコストを低く抑えた給湯装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態の給湯装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態の給湯装置の制御手段を示す概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態の時刻別給湯負荷の測定データを示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態の日毎の給湯負荷の平均データを示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態の日毎の給湯負荷の平均データの数値を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態の所定期間における所定時間単位の給湯負荷データを示す説明図である。
【図７】本発明の一実施形態の一日における貯湯タンクの保有熱量と加熱手段の制御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装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本実施形態における給湯装置は、例えば、ビルや工場、あるいは銭湯施設などでの給湯などに好適に使用できるものであるが、給湯が必要な場所であれば如何なる場所にも適用できる。
【００１４】
図１は本発明の本実施形態に係る給湯装置を示す概略構成図である。
【００１５】
図１に示すように、給湯装置は、竪型の貯湯タンク１０と、水を加熱して湯にする加熱手段としてのヒートポンプ４０とを備える。貯湯タンク１０は、円筒状の本体１０ａと、本体１０ａの上側の部分を構成する天井部１０ｂと、本体１０ａの下側の部分を構成する底部１０ｃとを有する。なお、模式的に示した図１では省略したが、底部１０ｃには複数の脚部が設けられ、貯湯タンク１０は起立した状態で設けられる。
【００１６】
貯湯タンク１０には、当該貯湯タンク１０に貯留された湯の温度を計測する複数の貯湯温度センサが設けられる。複数の貯湯温度センサは、貯湯タンク１０に対して、貯湯タンク１０の内容積である貯湯容量Ｖ［Ｌ：リットル］に応じて、上下方向の略全体にわたって略等間隔で配置される。
【００１７】
本実施形態では、図１に示すように、貯湯タンク１０に対して、９個の貯湯温度センサＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ８，Ｔ９が設けられている。つまり、本実施形態の場合、貯湯タンク１０内の湯水について９箇所の水温が計測される。
【００１８】
そして、詳細は後述するが、貯湯タンク１０に設けられた貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９の計測値、後述の給水温度センサＴ１２の計測値及び貯湯容量Ｖに基づいて、貯湯タンク１０の保有熱量が算出される。
【００１９】
貯湯タンク１０の底部１０ｃには、給水路３０が連結されている。給水路３０は、水道水等の水を給水口３１から供給する給水路である。この給水路３０により、貯湯タンク１０内に水が加圧供給される。給水路３０により供給される水の圧力により、貯湯タンク１０内は加圧状態に維持されている。また、給水路３０には、貯湯タンク１０内に供給される水の温度を計測する給水温度センサＴ１２が設けられている。
【００２０】
貯湯タンク１０の底部１０ｃには、取水管５１の上流側の端部となる始端部が連結され取水管５１の下流側の端部となる終端部は、ヒートポンプ４０の入水口に連結されている。貯湯タンク１０内の貯留水は、取水管５１により取水されてヒートポンプ４０に導かれ、ヒートポンプ４０により加熱される。
【００２１】
ヒートポンプ４０の出水口には、注湯管５２の上流側の端部となる始端部が連結されており、注湯管５２の下流側の端部となる終端部は、貯湯タンク１０の天井部１０ｂに連結されている。注湯管５２は、ヒートポンプ４０により所定温度（例えば、９０℃）に加熱された湯を貯湯タンク１０へ注入する。つまり、ヒートポンプ４０により加熱された水が、注湯管５２により貯湯タンク１０へ導かれ、貯湯タンク１０内に注入される。このように、本実施形態の給湯装置においては、取水管５１と注湯管５２とにより、貯湯タンク１０とヒートポンプ４０とを連通連結した貯湯用循環流路５０が形成されている。
【００２２】
そして、例えば、夜間などの給湯量の少ない時間帯の深夜電力を利用して、貯湯タンク１０内の湯水は、貯湯タンク１０→取水管５１→ヒートポンプ４０→注湯管５２→貯湯タンク１０と循環しながら９０℃程度までの高温湯として加熱されることになる。
【００２３】
また、貯湯用循環流路５０の取水管５１には、循環流量計測器Ｍが設けられている。循環流量計測器Ｍは、ヒートポンプ４０で加熱される湯水の流量、つまり貯湯用循環流路５０を循環する流量を、例えば、１分単位や１時間単位で計測する。
【００２４】
取水管５１には、入水温度センサＴ１１が設けられている。入水温度センサＴ１１は、ヒートポンプ４０で加熱される前の湯水の温度を計測する。本実施形態では、入水温度センサＴ１１は、取水管５１の終端側の近傍に設けられている。また、注湯管５２には、出湯温度センサＴ１０が設けられている。出湯温度センサＴ１０は、ヒートポンプ４０で加熱された後の湯水の温度を計測する。本実施形態では、出湯温度センサＴ１０は、注湯管５２の始端側の近傍に設けられている。
【００２５】
これらの入水温度センサＴ１１及び出湯温度センサＴ１０の計測値と、上記循環流量計測器Ｍの計測値とにより、所定時間（例えば、１時間）あたりのヒートポンプ４０の加熱熱量を算出することができる。
【００２６】
貯湯タンク１０には、給湯用循環流路６０を構成する給湯管６１が連結されている。給湯用循環流路６０は、貯湯タンク１０と出湯用端末６３とを連通連結し、貯湯タンク１０に貯留された湯を出湯用端末６３から給湯可能とする。給湯管６１は、貯湯タンク１０内に貯えられた湯を使用場所へ供給する。給湯管６１の上流側の端部となる始端部は、貯湯タンク１０の天井部１０ｂに連結されており、給湯管６１の下流側の端部となる終端部は、貯湯タンク１０の本体１０ａに連結されている。出湯用端末６３は、例えば蛇口やシャワーヘッド等の各種の水栓装置であり、貯湯タンク１０内の湯水の使用に際して用いられる。貯湯タンク１０内の湯水は、給湯管６１を介して、貯湯タンク１０の内部圧力によって出湯用端末６３から吐出される。
【００２７】
給湯用循環流路６０には、図示しない混合弁が設けられており、この混合弁を介して高温の湯と、冷水である給水口３１からの水道水等とを混合することによって、給湯用循環流路６０内を、例えば６０〜７０℃の温度範囲の湯で常時満たすようにしている。つまり、混合弁は、弁駆動によって、給湯用循環流路６０内を循環する湯水の温度を制御可能としている。
【００２８】
また、給湯用循環流路６０には図示しない給湯用循環流路用ポンプを設けており、この給湯用循環流路用ポンプを駆動することで給湯用循環流路６０内において湯水を循環させることができる。したがって、出湯用端末６３からの要求に応じて即時給湯することが可能となっている。なお、これも図示しないが、出湯用端末６３は、その内部の取水路中に水道水などの冷水を取り込むことのできる湯水混合機構を備えており、使用者は所望する温度の湯水をいつでも取水することができる。
【００２９】
また、図１に示すように、本実施形態の給湯装置は、ヒートポンプ４０の動作を制御するための制御部１００を備える。この制御部１００は、本実施形態における制御手段として機能するものであり、詳細は後述するが、ヒートポンプ４０の作動及び停止を効率よく制御するためのものである。
【００３０】
以下、図２〜７を参照して、本実施形態における制御部１００の構成及び制御部１００が有する各種機能部について説明する。なお、以下の説明では、制御部１００により行われる制御における「所定時間」を１時間とし、「所定期間」を１カ月とする。ただし、後述するように、「所定時間」及び「所定期間」の長さはこれらの長さに限定されるものではない。
【００３１】
図２は本実施形態に係る制御部１００の構成を表すブロック図である。図３は本実施形態の時刻別給湯負荷の測定データの一例を示す説明図である。図４は本実施形態の日毎の給湯負荷の平均データの一例を示す説明図である。図５は本実施形態の日毎の給湯負荷の平均データの数値の一例を示す説明図である。図６は本実施形態の所定期間における所定時間単位の給湯負荷データの一例を示す説明図である。図７は本実施形態の一日における貯湯タンクの保有熱量と加熱手段の制御を説明する図である。
【００３２】
図２に示すように、制御部１００は、保有熱量算出部１０１、給湯負荷熱量算出部１０２、給湯負荷熱量記憶部１０３、給湯負荷熱量平均値算出部１０４、必要貯湯熱量算出部１０５、運転トリガー決定部１０６及び現在貯湯熱量算出部１０７等を有する。
【００３３】
制御部１００には、貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９、出湯温度センサＴ１０、入水温度センサＴ１１、給水温度センサＴ１２及び循環流量計測器Ｍからの情報が入力される。制御部１００は、これらのセンサ等から入力された情報に基づいて、ヒートポンプ４０の作動を制御する。
【００３４】
保有熱量算出部１０１は、貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９で計測した温度情報、給水温度センサＴ１２で計測した温度情報及び貯湯タンク１０内の貯湯容量Ｖ［Ｌ］に基づいて、貯湯タンク１０内の保有熱量を算出する。具体的には、貯湯タンク１０の保有熱量Ｘ［ＭＪ：メガジュール］は、次式（１）により算出される。
Ｘ＝｛Σ（ｔｉ−ｔｋ）／９｝×Ｖ×４．１８６÷１０００ （ｉ＝１、２、・・・９） ・・・（１）
ここで、ｔｉ（ｉ＝１、２、・・・９）は、貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９の各センサにより計測された貯湯タンク１０内の湯水の温度［℃］、ｔｋは、給水温度センサＴ１２で計測された給水路３０内の水の温度［℃］、乗算値４．１８６、除算値１０００は、［ｃａｌ］の単位を［ＭＪ］に換算するための数値である。
【００３５】
このように、貯湯タンク１０の保有熱量は、９個の貯湯温度センサ（Ｔ１〜Ｔ９）の各センサによる計測値と給水温度センサＴ１２の計測値との差の平均値と、貯湯タンク１０の貯湯容積Ｖとの積により算出される。すなわち、９個の貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９の各々により取得される温度情報としての計測値［℃］と給水温度センサＴ１２により取得される温度情報としての計測値［℃］との温度差を求め、これらの温度差の平均値を求め、この温度差の平均値と貯湯タンク１０内の貯湯容量Ｖとを乗算することにより、貯湯タンク１０内の保有熱量を算出することができる。
【００３６】
保有熱量算出部１０１で算出される貯湯タンク１０内の保有熱量は、所定時間（１時間）単位で算出される。なお、貯湯タンク１０内の保有熱量の算出のタイミングは、１時間単位の毎正時である。
【００３７】
このように、制御部１００は、保有熱量算出部１０１により、保有熱量を算出する手段として機能する。
【００３８】
給湯負荷熱量算出部１０２は、保有熱量算出部１０１で算出される貯湯タンク１０の保有熱量について、所定時間（１時間）での変化量と、１時間単位におけるヒートポンプ４０による加熱熱量とに基づいて、１時間単位の給湯負荷熱量を算出する。ここで、１時間単位におけるヒートポンプ４０による加熱熱量Ｙ［ＭＪ］は、１分ごとの加熱熱量の１時間の累積値であり、次式（２）により算出される。
Ｙ＝Σ｛Ｍ１×（ｔ１０−ｔ１１）｝×４．１８６÷１０００ ・・・（２）
ここで、Ｍ１は、循環流量計測器Ｍにより計測される所定時間（１分）ごとの貯湯用循環流路５０の循環流量［Ｌ／ｍｉｎ］、ｔ１０は、出湯温度センサＴ１０により計測された注湯管５２内の湯の温度［℃］、ｔ１１は、入水温度センサＴ１１により計測された取水管５１内の水の温度［℃］、乗算値４．１８６、除算値１０００は、上記式（１）と同様に単位換算の数値である。
【００３９】
給湯負荷熱量算出部１０２による１時間単位の給湯負荷熱量の算出に際しては、まず、貯湯タンク１０の１時間毎の保有熱量の差を求める。そして、上記式（２）に基づき、入水温度センサＴ１１及び出湯温度センサＴ１０の計測値と循環流量計測器Ｍの計測値とにより算出された１時間単位のヒートポンプ４０の加熱熱量を、上記貯湯タンク１０の１時間毎の保有熱量の差に加算することにより、所定時間（１時間）単位の給湯負荷熱量が算出される。
【００４０】
また、給湯負荷熱量算出部１０２は、上記のとおり算出した所定時間（１時間）単位の給湯負荷熱量から、日毎の給湯負荷熱量を算出する。具体的には、給湯負荷熱量算出部１０２は、所定時間（１時間）単位の給湯負荷熱量を１日分、つまり２４時間分加算することで、日毎の給湯負荷熱量を算出する。
【００４１】
このように、制御部１００の給湯負荷熱量算出部１０２は、所定時間単位の給湯負荷熱量、及び日毎の給湯負荷熱量を算出する手段として機能する。
【００４２】
給湯負荷熱量記憶部１０３は、給湯負荷熱量算出部１０２の算出結果である日毎の１時間単位の給湯負荷熱量を記憶する。図３に、給湯負荷熱量の値の一例を棒グラフで示す。図３に示す例では、１２／０１（火）〜１２／０８（火）の期間における１時間単位の給湯負荷熱量を示す。
【００４３】
給湯負荷熱量記憶部１０３は、図３に示すように、各日の各時間における給湯負荷熱量を、１時間単位の給湯負荷熱量として記憶する。図３に示す例では、給湯負荷熱量記憶部１０３は、１２／０１（火）〜１２／０８（火）の各日について、１時間単位の給湯負荷熱量を２４時間分加算したものを、日毎の給湯負荷熱量として記憶する。
【００４４】
このように、制御部１００の給湯負荷熱量記憶部１０３は、１時間単位の給湯負荷熱量及び日毎の給湯負荷熱量を記憶する手段として機能する。
【００４５】
給湯負荷熱量平均値算出部１０４は、給湯負荷熱量記憶部１０３により記憶された、１時間単位の給湯負荷熱量、及び日毎の給湯負荷熱量から、所定期間（１カ月）のうち、日毎の給湯負荷熱量が所定値以下となる日のデータを除いて、１カ月における日毎の給湯負荷熱量の平均値（以下「日平均値」という。）、及び１カ月における１時間で区切られる時間帯毎の平均値（以下「時間帯平均値」という。）を算出する。ここで、給湯負荷熱量平均値算出部１０４による算出において用いられる所定値は、特に限定されるものではないが、所定値としては、例えば、所定期間（１カ月）の日毎の給湯負荷熱量の全データの平均値や、この全データの平均値から全データの標準偏差を引いた値等が用いられる。以下の説明では、給湯負荷熱量平均値算出部１０４による算出処理で用いられる所定値は、所定期間（１カ月）の日毎の給湯負荷熱量の全データの平均値から全データの標準偏差を引いた値とする。
【００４６】
図４に、日毎の給湯負荷熱量のデータの一例として、所定期間である１２月１日〜１２月３１日の１カ月の日毎の給湯負荷熱量を示す。図４において一点鎖線で示すＤ２の値は、１カ月の日毎の給湯負荷熱量の全データの平均値である。具体的には、本実施形態では、値Ｄ２は、図５に示す表において「全データ」の「期間平均」の値である１，９７８［ＭＪ］である。
【００４７】
また、図４において点線で示すＤ３の値は、１カ月の日毎の給湯負荷熱量の全データの平均値（値Ｄ２）から、１カ月の日毎の給湯負荷熱量の全データの標準偏差１σの値を引いた値である。具体的には、本実施形態では、図５に示す表において「全データ」の「期間平均」の値（値Ｄ２）である１，９７８［ＭＪ］から、「全データ」の「標準偏差」の値である８６２．８［ＭＪ］を引いた値、つまり１，９７８−８６２．８＝１，１１５．２である。
【００４８】
図５に示す表において、「休日データを除外」の欄の各値は、図４に示す１カ月の日毎の給湯負荷熱量の全データから、本実施形態に係る給湯装置を設置してある施設（例えば、工場など）の休日のデータを除外した場合の値である。休日のデータとしての休日の給湯負荷熱量は、他の日の給湯負荷熱量に比べて明らかに少なくなる。このため、図５に示す表に置いて、「休日データを除外」の「期間平均」の値は、「全データ」の「期間平均」の値（１，９７８）よりも大きな値である２，１３６［ＭＪ］となっている。休日のデータのように明らかに小さなデータは、制御部１００による学習演算精度を低下させ、湯切れの原因となる。
【００４９】
そこで、本実施形態では、給湯負荷熱量平均値算出部１０４による所定期間（１カ月）における日毎の給湯負荷熱量の平均値等の算出において、１カ月のうち、日毎の給湯負荷熱量の値が上述したようなＤ３の値以下となる日のデータを除外する。つまり、本実施形態では、給湯負荷熱量平均値算出部１０４による日毎の給湯負荷熱量の平均値の算出で用いられる「所定値」として、上述したような１カ月の日毎の給湯負荷熱量の全データの平均値（値Ｄ２）から、１カ月の日毎の給湯負荷熱量の全データの標準偏差１σの値を引いた値（値Ｄ３）が用いられる。
【００５０】
本実施形態では、日平均値として、図４において実線で示す値Ｄ１が算出される。具体的には、本実施形態では、値Ｄ１は、図５に示す表において「所定値（Ｄ３）以下のデータを除外」の「期間平均」の値である２，１０１［ＭＪ］である。
【００５１】
図６に、１カ月のうち、日毎の給湯負荷熱量が値Ｄ３以下となる日を除外したデータの一例を示す。図６に示す本実施形態のデータでは、所定期間である１２月１日〜１２月３１日の１カ月の期間のうち、日毎の給湯負荷熱量が値Ｄ３以下となる１２／０６（日）、１２／１３（日）、１２／２０（日）が除かれている。また、図６に示す１２／０１（火）「０６時」の給湯負荷熱量３３［ＭＪ］は、０５時〜０６時の１時間における給湯負荷熱量である。つまり、図６に示す毎正時毎の給湯負荷熱量は、毎正時に至る１時間の給湯負荷熱量が記憶されている。
【００５２】
つまり、図６に示すように、１時間単位の時間帯として、６時台、７時台、８時台・・・のような各時間帯が区切られ、各時間帯についての給湯負荷熱量の１カ月平均が算出される。図６に示す例では、６時台の１カ月平均は、４８［ＭＪ］であり、７時台の１カ月平均は、１２０［ＭＪ］であり、８時台の１カ月平均は、１５２［ＭＪ］である。このような値が、時間帯平均として算出される。本実施形態の場合、給湯負荷熱量算出部１０２によって算出された１時間単位の給湯負荷熱量の値が、時間帯平均の算出に際して各時間帯の給湯負荷熱量として用いられる。
【００５３】
本実施形態においては、上述したように、所定値以下のデータを除くことで、休日や明らかに給湯装置の稼動が少ないデータが平均値の算出対象から除かれるので、給湯負荷熱量の平均値を引き上げて、貯湯タンク１０における給湯のための湯切れを防ぐことができる。
【００５４】
上述してきたように、制御部１００の給湯負荷熱量平均値算出部１０４は、１カ月のうち日毎の給湯負荷熱量が所定値以下の日のデータを除いて日平均値及び時間帯平均値を算出する手段として機能する。
【００５５】
必要貯湯熱量算出部１０５は、給湯負荷熱量平均値算出部１０４により算出された給湯負荷熱量についての日平均値及び時間帯平均値を用いて、時間帯毎の必要貯湯熱量を算出する。必要貯湯熱量とは、給湯負荷熱量と同じ［ＭＪ］を単位とする量であり、各時間帯で確保されるべき熱量である。
【００５６】
図７を用いて具体的に説明する。上記のとおり図７の表の「給湯負荷［ＭＪ］（時間平均）」の欄における各時刻の値（４５、４６、・・・４２）は、給湯負荷熱量平均値算出部１０４により算出された時間帯平均値であり、同欄における「日計」の値（２，１０１）は、給湯負荷熱量平均値算出部１０４により算出された日平均値である。
【００５７】
図７に示す表では、「時刻」２３時を始点側の時間帯とし、２３時から２２時までを１日の単位としている。なお、図７に示す表では、１〜８時、及び１９〜２１時までの値の記載を省略している。また、図７に示す「２３時」における給湯負荷（時間帯平均）「４５」は、２２時〜２３時の１時間における給湯負荷の平均値である。つまり、上述した図６と同様に、図７に示す毎正時毎の給湯負荷は、毎正時に至る１時間に要した給湯負荷の時間帯平均値が記憶されている。
【００５８】
時間帯毎の必要貯湯熱量の算出に際しては、図７に示すように、まず、「逆算給湯負荷［ＭＪ］」が算出される。逆算給湯負荷は、各時刻（時間帯）について算出される値である。本実施形態の場合、「時刻」について開始の時間帯である２３時（２３時台）の時間帯の逆算給湯負荷には、給湯負荷熱量についての日平均値である２，１０１が対応する。つまり、１日の単位における開始時刻である２２時で必要とされる熱量の値は、時間帯平均の１日分のトータルの値である日平均値（２，１０１）が対応する。
【００５９】
次に、２４時の逆算給湯負荷は、２４時に連続する直前の時間帯である２３時の逆算給湯負荷から、２３時の時間帯平均値を引いた値となる。つまり、図７に示す例では、２４時の逆算給湯負荷は、２３時の逆算給湯負荷である２１０１［ＭＪ］から、２３時の時間帯平均値である４５［ＭＪ］を引いた値である２０５６［ＭＪ］となる。同様にして、１０時の逆算給湯負荷は、９時の逆算給湯負荷である１６３２［ＭＪ］から、９時の時間帯平均値である２６６［ＭＪ］を引いた値である１３６６［ＭＪ］となる。このように、１時間単位で区切られた各時間帯の「逆算給湯負荷［ＭＪ］」は、その時間帯（例えば２４時）の直前の（１時間前の）時間帯（例えば２３時）の逆算給湯負荷の値から、その直前の（１時間前の）時間帯（例えば２３時）の時間帯平均値を引いた値となる。
【００６０】
そして、各時間帯について算出された逆算給湯負荷から、各時間帯についての必要貯湯熱量が算出される。本実施形態では、２３時の逆算給湯負荷の値に、１．２を乗算した値が、必要貯湯熱量として算出されている。したがって、本実施形態の場合、図７に示すように、２３時の「必要貯湯熱量［ＭＪ］」は、２３時の「逆算給湯負荷［ＭＪ］」の値２１０１に１．２を乗算した値２５２１となる。以下、各時間帯の必要貯湯熱量は、上述した逆算給湯負荷の値と同様に、その時間帯の直前（１時間前）の時間帯の必要貯湯熱量の値から、その直前の時間帯の給湯負荷（時間帯平均値）の値を減算して算出される。
【００６１】
このように、給湯負荷熱量についての日平均値及び時間帯平均値に基づいて、逆算給湯負荷を算出し、その逆算給湯負荷から必要貯湯熱量を算出することで、必要貯湯熱量を、現在の貯湯タンク１０の保有熱量（図７中では「現在貯湯熱量」）に対して、ある程度余裕のある値とすることができる。これにより、例えば、急激な給湯量の変化に対しても、湯切れなどを起こす可能性の少ない給湯装置とすることができる。
【００６２】
このような観点から、必要貯湯熱量の算出に際して逆算給湯負荷に乗算する値は、本実施形態のような１．２という数値に限定されず、例えば１．１〜１．５の範囲内における所定の数値であってもよい。また、必要貯湯熱量の算出においては、逆算給湯負荷の値に所定の値を加算したものを必要貯湯熱量として算出してもよい。つまり、必要貯湯熱量の値としては、逆算給湯負荷の値に所定の値を乗算したり加算したりすることで、逆算給湯負荷の値よりもある程度大きな値が算出されればよい。
【００６３】
上述してきたように、制御部１００の必要貯湯熱量算出部１０５は、給湯負荷熱量についての日平均値及び時間帯平均値に基づいて、時間帯毎の必要貯湯熱量を算出する手段として機能する。
【００６４】
運転トリガー決定部１０６は、必要貯湯熱量算出部１０５により算出された時間帯毎の必要貯湯熱量に基づいて、ヒートポンプ４０の作動の開始及び停止の契機となる運転トリガーの値（運転開始トリガーの値及び運転停止トリガーの値）を決定する。これらの運転開始トリガーの値及び運転停止トリガーの値は、現在貯湯熱量［ＭＪ］に対する比較対象としての値であり、現在貯湯熱量［ＭＪ］に応じてヒートポンプ４０のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるための値である。具体的には、制御部１００は、現在貯湯熱量［ＭＪ］が運転開始トリガーの値よりも小さくなると、ヒートポンプ４０の作動を開始させ、現在貯湯熱量［ＭＪ］が運転停止トリガーの値よりも大きくなると、ヒートポンプ４０の作動を停止させる。
【００６５】
図７に示す本実施形態の場合、２３時の運転開始トリガーの値は、２３時の必要貯湯熱量の値２５２１［ＭＪ］に対して後述の補正係数Ｓを乗算した値が運転開始トリガーの値として決定される。
【００６６】
本実施形態では、運転トリガー決定部１０６は、時間帯毎の必要貯湯熱量に基づく運転開始トリガーの値の算出に際し、補正係数Ｓという値を用いている。補正係数Ｓは、過去１カ月間の給水温度の変動に基づいて算出される。補正係数Ｓは、具体的には次のようにして算出される。
【００６７】
つまり、補正係数Ｓは、図６に示す本実施形態の場合、１カ月の「給水温度［℃］」の平均値（１１．４℃）と、直近５日間（図６中では１２／２７〜１２／３１）の「給水温度［℃］」の平均値（９．６℃）とが用いられて算出される。なお、図６に示す日毎の給水温度［℃］は、日毎の給水温度センサＴ１２の計測値の最低値が記憶される。
【００６８】
補正係数Ｓは、次式（３）により算出される。
補正係数Ｓ＝（Ｋ―Ｔｂ）÷（Ｋ−Ｔａ） ・・・（３）
ここで、Ｔａは、給水温度センサＴ１２の計測値、つまり給水温度の直近１カ月の平均値（℃）であり、本実施形態の場合１１．４℃である。また、Ｔｂは、給水温度の直近５日間の平均値であり、本実施形態の場合９．６℃である。また、Ｋは、図１に示す出湯用端末６３で給湯される湯の温度であり、本実施形態の給湯装置における給湯末端で使用される湯の温度４５℃が所定の値として用いられる。そして、図７に示すように、上記式（３）により、補正係数Ｓとして、「１．０４」という値が算出される。
【００６９】
図７に示す本実施形態の場合、例えば２３時については、必要貯湯熱量の値２５２１［ＭＪ］に、補正係数Ｓとしての１．０４を乗算した値２６２２［ＭＪ］が、運転開始トリガーの値として決定される。
【００７０】
なお、本実施形態では、運転トリガー決定部１０６による補正係数Ｓの算出の過程において、給水温度の１カ月の平均値及び直近５日間の平均値の算出に際し、給湯負荷熱量平均値算出部１０４による給湯負荷熱量についての日平均値の算出の場合と同様に、所定期間（１カ月）のうち、日毎の給湯負荷熱量が所定値以下となる日のデータを除いたデータ（図６参照）を用いているが、これに限定されない。つまり、補正係数Ｓの算出の過程で行われる給水温度の平均値の算出には、給水温度のデータについて、日毎の給湯負荷熱量が所定値以下となる日のデータが含まれてもよい。
【００７１】
このように給水口３１から供給される水道水等の水の温度の変化により補正係数Ｓを決定することで、例えば、秋から冬への季節の変わり目などで給水温度が低くなる場合は、ヒートポンプ４０の作動の開始の契機となる運転開始トリガーの値が高く設定され、ヒートポンプ４０を早めに作動させることができる。一方、春から夏への季節の変わり目などで給水温度が高くなる場合は、運転開始トリガーの値が低く設定され、ヒートポンプ４０の作動を遅らせることができる。つまり、季節の変化に応じて、効率のよいヒートポンプ４０の作動の制御を行うことができる。
【００７２】
そして、運転トリガー決定部１０６は、運転開始トリガーの値に、１．１を乗算した値が、運転停止トリガーの値として算出する。したがって、本実施形態の場合、図７に示すように、例えば２３時の運転停止トリガーの値は、運転開始トリガーの値２６２２［ＭＪ］に値１．１を乗算した値２８８４［ＭＪ］となる。このようにして算出される値が、運転停止トリガーの値として決定される。このように、運転停止トリガーの値を運転開始トリガーの値に対して所定割合で増加させることで、ヒートポンプ４０に対して、頻繁に作動の開始及び停止が繰り返されることを防ぐことができる。
【００７３】
このような観点から、運転停止トリガーの値の算出に際して運転開始トリガーの値に乗算する値は、本実施形態のような１．１という数値に限定されず、例えば１．１〜１．５の範囲内における所定の数値であってもよい。また、運転停止トリガーの値の算出においては、運転開始トリガーの値に所定の値を加算したものを運転停止トリガーの値として算出してもよい。つまり、運転停止トリガーの値としては、運転開始トリガーの値に所定の値を乗算したり加算したりすることで、運転開始トリガーの値よりもある程度大きな値が算出されればよい。
【００７４】
上述したように、制御部１００の運転トリガー決定部１０６は、必要貯湯熱量に基づいて運転開始トリガーの値を決定し、決定した運転開始トリガーの値に基づいて運転停止トリガーの値を決定する手段として機能する。
【００７５】
現在貯湯熱量算出部１０７は、特定時間単位で現在貯湯熱量［ＭＪ］を算出する。ここで、現在貯湯熱量［ＭＪ］の値は、上述したように運転開始トリガーの値及び運転停止トリガーの値と比較され、ヒートポンプ４０のＯＮ／ＯＦＦを切り換える値となる。また、「特定時間」とは、所定時間（１時間）よりも短い時間であり、本実施形態では、特定時間を１分間とする。
【００７６】
このとき、現在貯湯熱量算出部１０７は、貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９の各々の計測値が規定値（例えば、４５℃）以上の場合を条件として、貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９の各々の計測値と給水温度センサＴ１２の計測値との温度差を求め、これに基づいて貯湯タンク１０内の現在貯湯熱量を算出する。これは、貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９の計測値が規定値（例えば、４５℃）より低い場合は、その層の湯水は給湯に使用できないため、貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９の計測値が規定値未満の湯水の層が保有する熱量は無効として、貯湯タンク１０内の現在貯湯熱量から除外するためである。
【００７７】
具体的には、現在貯湯熱量は、貯湯タンク１０の保有熱量Ｘを算出するための上記式（１）にならって算出される。つまり、次式（４）により、現在貯湯熱量Ｚが算出される。
Ｚ＝｛Σ（ｔｉ−ｔｋ）／９｝×Ｖ×４．１８６÷１０００ （ｉ＝１、２、・・・９） ・・・（４）
【００７８】
但し、上記式（４）においては、現在貯湯熱量は、貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９の各々の計測値であるｔｉが規定値（例えば、４５℃）未満の場合は、ｔｉ＝ｔｋとして算出される。このように、現在貯湯熱量算出部１０７により算出される現在貯湯熱量から、給湯に適さない規定値（例えば、４５℃）未満の温度層の熱量を除外することで、現実的に給湯に適した貯湯タンク１０の現在貯湯熱量を算出することができる。
【００７９】
本実施形態の場合、図７に示すように、例えば２３時の現在貯湯熱量の値は、１２００［ＭＪ］である。図７に示す各時刻（時間帯）の現在貯湯熱量の値は、例えば、各時刻（時間帯）において特定時間毎に算出された現在貯湯熱量の値の所定時間における最終値である。
【００８０】
このように、現在貯湯熱量算出部１０７による現在貯湯熱量［ＭＪ］の算出を所定時間（１時間）よりも短い特定時間（１分間）間隔で行うことにより、例えば、本実施形態における給湯装置において、短時間で急激な給湯が行われ現在貯湯熱量が不足した場合でも、速やかにヒートポンプ４０の作動の開始及び停止を行うことができるので、必要以上にヒートポンプ４０を作動させることがなく省エネを図ることができる。
【００８１】
上述したように、制御部１００の現在貯湯熱量算出部１０７は、貯湯タンク１０の現在貯湯熱量を算出する手段として機能する。
【００８２】
そして、制御部１００は、図７に示す「運転開始トリガー［ＭＪ］」の値と「現在貯湯熱量［ＭＪ］」の値とを比較して、「現在貯湯熱量［ＭＪ］」の値が「運転開始トリガー［ＭＪ］」の値よりも低い場合に、ヒートポンプ４０の作動を開始させる。そして、「現在貯湯熱量［ＭＪ］」の値が「運転停止トリガー［ＭＪ］」の値よりも高くなった場合に、ヒートポンプ４０の作動を停止させる。
【００８３】
具体的には、図７中においては、「２３時」及び「２４時」の時点では、「現在貯湯熱量［ＭＪ］」の値が「運転開始トリガー［ＭＪ］」の値よりも低いので、ヒートポンプ４０を作動させて、貯湯タンク１０の内部に貯留された湯水が加熱される。この「２３時」及び「２４時」の時点は、給湯装置の一日の稼動のうちの深夜などの給湯量が極端に少ない時間帯である。そして、本実施形態においては、この深夜の時間帯を利用して、安価な深夜電力によって貯湯タンク１０内の湯水を翌日に必要な分の「現在貯湯熱量［ＭＪ］」に達するまで加熱するようにしている。
【００８４】
また、上述した深夜の時間帯以外にも、図７に示すように、「１４時」の時点で「現在貯湯熱量［ＭＪ］」の値が「運転開始トリガー［ＭＪ］」の値よりも低くなる場合がある。図７に示す「給湯負荷（時間帯平均）［ＭＪ］」の値は、１２時の時点では「６２［ＭＪ］」であるのに対し、実際には、「２１００（１１時の時点の現在貯湯熱量）−１６００（１２時の時点の現在貯湯熱量）＝５００［ＭＪ］」である。さらに、１４時の時点では１２７［ＭＪ］であるのに対し、実際には、「１４００（１３時の時点の現在貯湯熱量）−１１００（１４時の時点の現在貯湯熱量）＝３００［ＭＪ］」である。つまり、予定された「給湯負荷（時間帯平均）［ＭＪ］」の値よりも実際の「給湯負荷［ＭＪ］」が極端に大きくなるような、予定された給湯装置の稼動よりも多くの給湯が行われた場合は、当然のことながらそれ以降の必要な現在貯湯熱量が少なくなる。このため、貯湯タンク１０内の湯水を加熱して必要な現在貯湯熱量を確保するために、ＯＦＦの状態のヒートポンプ４０を作動させる。
「１４時」に作動がＯＮされたヒートポンプ４０は、「現在貯湯熱量［ＭＪ］」の値が「運転停止トリガー［ＭＪ］」の値を上回ることで、ＯＦＦとなる。したがって、図７に示す例では、ＯＮの状態のヒートポンプ４０は、「現在貯湯熱量［ＭＪ］」の値が「運転停止トリガー［ＭＪ］」の値よりも高くなる「１７時」にＯＦＦとなり、ヒートポンプ４０の作動が停止する。
【００８５】
本実施形態では、上述した保有熱量算出部１０１は、所定時間単位として１時間単位で貯湯タンク１０内の保有熱量を算出しているが、所定時間は１時間に限定されるものではなく、例えば、数１０分から数時間の範囲で適宜設定される。つまり、給湯装置の設置状況及び使用状況に応じた最適な所定時間が設定されればよい。
【００８６】
また、上述した給湯負荷熱量平均値算出部１０４は、所定期間として１カ月における給湯負荷熱量の平均値を日毎に算出しているが、所定期間は１カ月に限定されず、例えば、数日から数カ月の範囲で適宜設定される。また、上述した現在貯湯熱量算出部１０７は、特定時間単位として１分単位で現在貯湯熱量を算出しているが、特定時間は１分に限定されず、例えば、５分や１０分でも構わない。これら所定期間や特定時間も、上述した所定時間と同様に給湯装置の設置状況及び使用状況に応じた最適な所定期間及び特定時間が設定されればよい。
【００８７】
上述してきた実施形態によれば、以下の給湯装置が実現できる。
【００８８】
（１）水を加熱して湯にするヒートポンプ４０（加熱手段）と、ヒートポンプ４０により得られた湯及び給水路３０から供給される水を貯留する貯湯タンク１０と、貯湯タンク１０に設けられ、貯湯タンク１０に貯留された湯の温度を計測する複数の貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９と、給水路３０に設けられ、給水路３０から貯湯タンク１０に供給される水の温度を計測する給水温度センサＴ１２と、ヒートポンプ４０の動作を制御する制御部１００（制御手段）と、を備えた給湯装置において、制御部１００は、複数の貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９及び給水温度センサＴ１２の計測値と、貯湯タンク１０の貯湯容量Ｖとに基づいて、所定時間（例えば、１時間）単位で貯湯タンク１０の保有熱量を算出する保有熱量算出部１０１と、保有熱量算出部１０１により算出された現在の時刻から前記所定時間前の保有熱量に対して、保有熱量算出部１０１により算出された現在の時刻の前記保有熱量の減算、及び前記所定時間におけるヒートポンプ４０による加熱熱量の加算を行い、前記所定時間単位の給湯負荷熱量を算出し、さらに、算出した前記所定時間単位の給湯負荷熱量から日毎の給湯負荷熱量を算出する給湯負荷熱量算出部１０２と、給湯負荷熱量算出部１０２により算出された前記所定時間単位の給湯負荷熱量、及び前記日毎の給湯負荷熱量を記憶する給湯負荷熱量記憶部１０３と、給湯負荷熱量記憶部１０３に記憶された前記所定時間単位の給湯負荷熱量及び前記日毎の給湯負荷熱量のデータから、所定期間（例えば、１ヶ月）のうち、前記日毎の給湯負荷熱量が所定値以下となる日のデータを除いて、前記所定期間における前記日毎の給湯負荷熱量の平均値、及び前記所定期間における前記所定時間で区切られる時間帯毎の給湯負荷熱量の平均値を算出する給湯負荷熱量平均値算出部１０４と、給湯負荷熱量平均値算出部１０４により算出された前記日毎の給湯負荷熱量の平均値、及び前記時間帯毎の給湯負荷熱量の平均値に基づいて、前記時間帯毎の必要貯湯熱量を算出する必要貯湯熱量算出部１０５と、必要貯湯熱量算出部１０５により算出された前記必要貯湯熱量に基づいて、ヒートポンプ４０の作動の開始の契機となる運転開始トリガーの値を決定し、決定した運転開始トリガーの値に基づいて、ヒートポンプ４０の停止の契機となる運転停止トリガーの値を決定する運転トリガー決定部１０６と、複数の貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９の計測値のうち規定値（例えば、４５℃）以上の測定値と給水温度センサＴ１２の計測値との差、及び貯湯タンク１０の貯湯容量Ｖに基づいて、前記所定時間よりも短い特定時間（例えば、１分）単位で貯湯タンク１０の現在貯湯熱量を算出する現在貯湯熱量算出部１０７と、を有し、運転トリガー決定部１０６により決定された前記運転開始トリガーの値及び前記運転停止トリガーの値と、現在貯湯熱量算出部１０７により算出された前記現在貯湯熱量とに基づいて、ヒートポンプ４０の作動の開始及び停止を制御する。
【００８９】
かかる構成の給湯装置によれば、必要な給湯量に応じて加熱手段であるヒートポンプ４０を効率よく制御することができるため、ランニングコストを低く抑えた給湯装置とすることができる。また、ヒートポンプ４０の作動を開始させた後は、給湯負荷熱量の変化の学習能力のある給湯装置とすることができる。
【００９０】
（２）運転トリガー決定部１０６は、所定期間（例えば、１ヶ月）における日毎の給水温度センサＴ１２の計測値の平均値と、所定期間に直近の一部の期間（例えば、５日間）の給水温度センサＴ１２の計測値の平均値とに基づいて補正係数Ｓを算出し、算出した補正係数Ｓを、必要貯湯熱量算出部１０５により算出された必要貯湯熱量の値に乗算することで、前記運転開始トリガーの値を算出する。
【００９１】
かかる構成により、補正係数Ｓを用いることで季節による給水温度変化などによる給湯負荷熱量の変化に追従して、ヒートポンプ４０を効率よく制御することができる。さらに、運転停止トリガーは、運転開始トリガー［ＭＪ］に値１．１を乗算して算出される。このように、運転停止トリガーの値を運転開始トリガーの値に対して所定割合で増加させることで、ヒートポンプ４０に対して、頻繁に作動の開始及び停止が繰り返されることを防ぐことができ、ヒートポンプ４０への負荷の少ない給湯装置とすることができる。
【００９２】
（３）現在貯湯熱量算出部１０７は、複数の貯湯温度センサＴ１〜Ｔ９の計測値に規定値（例えば、４５℃）未満の計測値を検出した場合、当該規定値未満の計測値が保有する熱量は無効として除外し、貯湯タンク１０の現在貯湯熱量を算出する。
【００９３】
かかる構成により、現在貯湯熱量算出部１０７により算出される現在貯湯熱量には、給湯に適さない規定値（例えば、４５℃）未満の温度層の熱量は含まれないため、現実的に給湯可能な貯湯タンク１０の現在貯湯熱量を算出することができ、湯切れなどを起す可能性の少ない給湯装置とすることができる。
【００９４】
以上、実施例を説明したが、本発明の具体的な構成は前記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００９５】
１０ 貯湯タンク
３０ 給水路
４０ ヒートポンプ
５０ 貯湯用循環流路
６０ 給湯用循環流路
１００ 制御部
１０１ 保有熱量算出部
１０２ 給湯負荷熱量算出部
１０３ 給湯負荷熱量記憶部
１０４ 給湯負荷熱量平均値算出部
１０５ 必要貯湯熱量算出部
１０６ 運転トリガー決定部
１０７ 現在貯湯熱量算出部
Ｍ 循環流路計測器
Ｔ１ 貯湯温度センサ
Ｔ１０ 出湯温度センサ
Ｔ１１ 入水温度センサ
Ｔ１２ 給水温度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を加熱して湯にする加熱手段と、
前記加熱手段により得られた湯及び給水路から供給される水を貯留する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクに設けられ、当該貯湯タンクに貯留された湯の温度を計測する複数の貯湯温度センサと、
前記給水路に設けられ、前記給水路から前記貯湯タンクに供給される水の温度を計測する給水温度センサと、
前記加熱手段の動作を制御する制御手段と、を備えた給湯装置において、
前記制御手段は、
前記複数の貯湯温度センサ及び前記給水温度センサの計測値と、前記貯湯タンクの貯湯容量とに基づいて、所定時間単位で前記貯湯タンクの保有熱量を算出する保有熱量算出部と、
前記保有熱量算出部により算出された現在の時刻から前記所定時間前の前記保有熱量に対して、前記保有熱量算出部により算出された現在の時刻の前記保有熱量の減算、及び前記所定時間における前記加熱手段による加熱熱量の加算を行い、前記所定時間単位の給湯負荷熱量を算出し、さらに、算出した前記所定時間単位の給湯負荷熱量から日毎の給湯負荷熱量を算出する給湯負荷熱量算出部と、
前記給湯負荷熱量算出部により算出された前記所定時間単位の給湯負荷熱量、及び前記日毎の給湯負荷熱量を記憶する給湯負荷熱量記憶部と、
前記給湯負荷熱量記憶部に記憶された前記所定時間単位の給湯負荷熱量及び前記日毎の給湯負荷熱量のデータから、所定期間のうち、前記日毎の給湯負荷熱量が所定値以下となる日のデータを除いて、前記所定期間における前記日毎の給湯負荷熱量の平均値、及び前記所定期間における前記所定時間で区切られる時間帯毎の給湯負荷熱量の平均値を算出する給湯負荷熱量平均値算出部と、
前記給湯負荷熱量平均値算出部により算出された前記日毎の給湯負荷熱量の平均値、及び前記時間帯毎の給湯負荷熱量の平均値に基づいて、前記時間帯毎の必要貯湯熱量を算出する必要貯湯熱量算出部と、
前記必要貯湯熱量算出部により算出された前記必要貯湯熱量に基づいて、前記加熱手段の作動の開始の契機となる運転開始トリガーの値を決定し、決定した運転開始トリガーの値に基づいて、前記加熱手段の停止の契機となる運転停止トリガーの値を決定する運転トリガー決定部と、
前記複数の貯湯温度センサの計測値のうち規定値以上の測定値と前記給水温度センサの計測値との差、及び前記貯湯タンクの貯湯容量に基づいて、前記所定時間よりも短い特定時間単位で前記貯湯タンクの現在貯湯熱量を算出する現在貯湯熱量算出部と、を有し、
前記運転トリガー決定部により決定された前記運転開始トリガーの値及び前記運転停止トリガーの値と、前記現在貯湯熱量算出部により算出された前記現在貯湯熱量とに基づいて、前記加熱手段の作動の開始及び停止を制御することを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
前記運転トリガー決定部は、
前記所定期間における日毎の前記給水温度センサの計測値の平均値と、前記所定期間に直近の一部の期間の前記給水温度センサの計測値の平均値とに基づいて補正係数を算出し、
算出した前記補正係数を、前記必要貯湯熱量算出部により算出された前記必要貯湯熱量の値に乗算することで、前記運転開始トリガーの値を算出することを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
【請求項３】
前記現在貯湯熱量算出部は、前記複数の貯湯温度センサの計測値に規定値未満の計測値を検出した場合、当該規定値未満の計測値が保有する熱量は無効として除外し、前記貯湯タンクの現在貯湯熱量を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯装置。
【請求項１】
水を加熱して湯にする加熱手段と、
前記加熱手段により得られた湯及び給水路から供給される水を貯留する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクに設けられ、当該貯湯タンクに貯留された湯の温度を計測する複数の貯湯温度センサと、
前記給水路に設けられ、前記給水路から前記貯湯タンクに供給される水の温度を計測する給水温度センサと、
前記加熱手段の動作を制御する制御手段と、を備えた給湯装置において、
前記制御手段は、
前記複数の貯湯温度センサ及び前記給水温度センサの計測値と、前記貯湯タンクの貯湯容量とに基づいて、所定時間単位で前記貯湯タンクの保有熱量を算出する保有熱量算出部と、
前記保有熱量算出部により算出された現在の時刻から前記所定時間前の前記保有熱量に対して、前記保有熱量算出部により算出された現在の時刻の前記保有熱量の減算、及び前記所定時間における前記加熱手段による加熱熱量の加算を行い、前記所定時間単位の給湯負荷熱量を算出し、さらに、算出した前記所定時間単位の給湯負荷熱量から日毎の給湯負荷熱量を算出する給湯負荷熱量算出部と、
前記給湯負荷熱量算出部により算出された前記所定時間単位の給湯負荷熱量、及び前記日毎の給湯負荷熱量を記憶する給湯負荷熱量記憶部と、
前記給湯負荷熱量記憶部に記憶された前記所定時間単位の給湯負荷熱量及び前記日毎の給湯負荷熱量のデータから、所定期間のうち、前記日毎の給湯負荷熱量が所定値以下となる日のデータを除いて、前記所定期間における前記日毎の給湯負荷熱量の平均値、及び前記所定期間における前記所定時間で区切られる時間帯毎の給湯負荷熱量の平均値を算出する給湯負荷熱量平均値算出部と、
前記給湯負荷熱量平均値算出部により算出された前記日毎の給湯負荷熱量の平均値、及び前記時間帯毎の給湯負荷熱量の平均値に基づいて、前記時間帯毎の必要貯湯熱量を算出する必要貯湯熱量算出部と、
前記必要貯湯熱量算出部により算出された前記必要貯湯熱量に基づいて、前記加熱手段の作動の開始の契機となる運転開始トリガーの値を決定し、決定した運転開始トリガーの値に基づいて、前記加熱手段の停止の契機となる運転停止トリガーの値を決定する運転トリガー決定部と、
前記複数の貯湯温度センサの計測値のうち規定値以上の測定値と前記給水温度センサの計測値との差、及び前記貯湯タンクの貯湯容量に基づいて、前記所定時間よりも短い特定時間単位で前記貯湯タンクの現在貯湯熱量を算出する現在貯湯熱量算出部と、を有し、
前記運転トリガー決定部により決定された前記運転開始トリガーの値及び前記運転停止トリガーの値と、前記現在貯湯熱量算出部により算出された前記現在貯湯熱量とに基づいて、前記加熱手段の作動の開始及び停止を制御することを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
前記運転トリガー決定部は、
前記所定期間における日毎の前記給水温度センサの計測値の平均値と、前記所定期間に直近の一部の期間の前記給水温度センサの計測値の平均値とに基づいて補正係数を算出し、
算出した前記補正係数を、前記必要貯湯熱量算出部により算出された前記必要貯湯熱量の値に乗算することで、前記運転開始トリガーの値を算出することを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
【請求項３】
前記現在貯湯熱量算出部は、前記複数の貯湯温度センサの計測値に規定値未満の計測値を検出した場合、当該規定値未満の計測値が保有する熱量は無効として除外し、前記貯湯タンクの現在貯湯熱量を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−８３３７８（Ｐ２０１３−８３３７８Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２２０３６（Ｐ２０１１−２２２０３６）
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（３９０００１５６８）昭和鉄工株式会社 (27)
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（３９０００１５６８）昭和鉄工株式会社 (27)
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