貯湯式給湯装置
【課題】必要貯湯量には湯切れを抑制するために一定の余裕分の湯量が含まれているため、残湯量が多すぎたり、湯切れしたりすることがあった。
【解決手段】湯水を貯湯する貯湯タンク１と、この貯湯タンクに給水する給水管２と、貯湯タンク１から出湯する出湯管４と、貯湯タンク１の湯水を加熱する加熱手段２９と、貯湯タンク１内の貯湯量を検出する貯湯量検出手段２２と、特定時間帯に必要貯湯量Ｑｓを沸き上げるよう加熱手段２９を制御する制御手段４０とを備えたものにおいて、制御手段４０は、特定時間帯の開始時または特定時間帯の開始後の特定時刻に貯湯量検出手段２２で貯湯タンク１内の残湯量を検出し、過去所定期間の一日ごとの残湯量を記憶し、残湯量に応じて必要貯湯量Ｑｓを増減すると共に、過去所定期間の残湯量のバラツキ度合σ２に応じた値を加算して必要貯湯量Ｑｓを補正するようにした。
【解決手段】湯水を貯湯する貯湯タンク１と、この貯湯タンクに給水する給水管２と、貯湯タンク１から出湯する出湯管４と、貯湯タンク１の湯水を加熱する加熱手段２９と、貯湯タンク１内の貯湯量を検出する貯湯量検出手段２２と、特定時間帯に必要貯湯量Ｑｓを沸き上げるよう加熱手段２９を制御する制御手段４０とを備えたものにおいて、制御手段４０は、特定時間帯の開始時または特定時間帯の開始後の特定時刻に貯湯量検出手段２２で貯湯タンク１内の残湯量を検出し、過去所定期間の一日ごとの残湯量を記憶し、残湯量に応じて必要貯湯量Ｑｓを増減すると共に、過去所定期間の残湯量のバラツキ度合σ２に応じた値を加算して必要貯湯量Ｑｓを補正するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定時間帯に貯湯タンク内の湯水を沸き上げるようにした貯湯式給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来よりこの種の貯湯式給湯装置においては、湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンクに給水する給水管と、前記貯湯タンクから出湯する出湯管と、前記貯湯タンクの湯水を加熱する加熱手段と、過去所定期間の一日ごとの給湯量を記憶し、深夜時間帯に給湯量に応じた必要貯湯量を沸き上げるよう前記加熱手段を制御する制御手段とを備え、過去所定期間の給湯量の平均値と標準偏差に応じて必要貯湯量を決定するようにしたものがあった（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８９２０８号公報（段落００３９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、この従来のものでは、給湯量の平均値に標準偏差に応じた値を加算した必要貯湯量には湯切れを抑制するために一定の余裕分の湯量が含まれている。そのため、一定の余裕分を多く設定すれば一日の終わりに貯湯タンク内に残る残湯量が多すぎ、一定の余裕分を少なく設定すれば一日の途中で湯切れしたりすることがあるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明は上記課題を解決するため、請求項１では、湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンクに給水する給水管と、前記貯湯タンクから出湯する出湯管と、前記貯湯タンクの湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク内の貯湯量を検出する貯湯量検出手段と、特定時間帯に必要貯湯量Ｑｓを沸き上げるよう前記加熱手段を制御する制御手段とを備えたものにおいて、前記制御手段は、特定時間帯の開始時または特定時間帯の開始後の特定時刻に前記貯湯量検出手段で前記貯湯タンク内の残湯量を検出し、過去所定期間の一日ごとの前記残湯量を記憶し、前記残湯量に応じて前記必要貯湯量Ｑｓを増減すると共に、過去所定期間の前記残湯量のバラツキ度合σ２に応じた値を加算して前記必要貯湯量Ｑｓを補正するようにした。
【０００６】
また、請求項２では、湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンクに給水する給水管と、前記貯湯タンクから出湯する出湯管と、前記貯湯タンクの湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク内の貯湯量を検出する貯湯量検出手段と、過去所定期間の一日ごとの給湯量を記憶し、特定時間帯に給湯量に応じた必要貯湯量Ｑｓを沸き上げるよう前記加熱手段を制御する制御手段とを備えたものにおいて、前記制御手段は、特定時間帯の開始時または特定時間帯の開始後の特定時刻に前記貯湯量検出手段で前記貯湯タンク内の残湯量を検出し、過去所定期間の一日ごとの前記残湯量を記憶し、記憶している過去所定期間の一日ごとの給湯量に基づく過去所定期間の給湯量の平均値Ｘとバラツキ度合σ１とに応じた学習湯量Ｑ１に、記憶している過去所定期間の一日ごとの残湯量に基づく過去所定期間の残湯量の平均値Ｙとバラツキ度合σ２とに応じた余裕分湯量Ｑ２を加算して必要貯湯量Ｑｓを算出するようにした。
【０００７】
また、請求項３では、請求項１または２のものにおいて、記貯湯タンク内の湯水を熱源に浴槽水を加熱するふろ回路を備えたものとした。
【０００８】
また、請求項４では、請求項１〜３のいずれかのものにおいて、前記加熱手段は、前記貯湯タンク下部から取り出した湯水を前記貯湯タンク上部に戻す加熱循環回路と、この加熱循環回路途中に設けられたヒートポンプ式加熱器と、前記加熱循環回路途中に設けられた加熱循環ポンプによって構成されているものとした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、日々の残湯量とそのバラツキ度合に応じて必要貯湯量Ｑｓを補正または算出するので、外気温度や貯湯温度、沸き上げ湯量、実際に給湯されるまでの時間等に応じた貯湯タンクからの放熱量と、その日々のバラツキとを考慮して適切な必要貯湯量Ｑｓを沸き上げることができ、湯余りや湯切れを防止して省エネ性を向上することができる。
【００１０】
また、貯湯タンク内の湯水を熱源に浴槽水を加熱するふろ回路を備えたものでは、浴槽水の加熱によって消費される熱量が残湯量に反映されるため、外気温度や貯湯温度、沸き上げ湯量、実際に給湯されるまでの時間等に応じた貯湯タンクからの放熱量と、その日々のバラツキとに加え、浴槽水加熱に消費される熱量と、その日々のバラツキとをも考慮して適切な必要貯湯量Ｑｓを沸き上げることができ、浴槽水加熱を必要な分だけ確実に行うことができると共に、湯余りや湯切れを防止して省エネ性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態の貯湯式給湯装置の概略構成図
【図２】同一実施形態の沸き上げ動作を説明するフローチャート
【図３】同一実施形態の過去所定期間の残湯量とバラツキ度合の関係を説明する図
【図４】本発明の別の実施形態の沸き上げ動作を説明するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の一実施形態の貯湯式給湯装置を図面に基づいて説明する。
１は湯水を貯湯する貯湯タンク（ここではタンク容積３７０Ｌ）、２は貯湯タンク１に給水する給水管、３は給水管２に設けられ給水圧を減圧する減圧弁、４は貯湯タンク１上部から出湯する出湯管、５は出湯管４に設けられ過圧を逃がす過圧逃がし弁、６は減圧弁３の下流側の給水管２から分岐した給水バイパス管、７は出湯管４からの湯水と給水バイパス管６からの水とを混合する給湯混合弁、８は給湯混合弁７からの湯水を給湯する給湯管、９は給湯管８に設けられた給湯温度センサ、１０は給湯管８を流れる流量を検出する給湯流量センサ、１１は給水温度を検出する給水温度センサ、１２は給湯栓である。
【００１３】
１３は浴槽、１４は貯湯タンク１内の上部に設けたふろ熱交換器、１５は浴槽１３とふろ熱交換器１４とを浴槽水が循環可能に接続しているふろ循環回路、１６はふろ循環回路１５途中に設けられたふろ循環ポンプで、ふろ熱交換器１４とふろ循環回路１５とふろ循環ポンプ１６とでふろ回路を構成している。
【００１４】
１７は浴槽１３からふろ熱交換器１４へ戻る浴槽水の温度を検出するふろ戻り温度センサ、１８はふろ熱交換器１４から浴槽１３へ往く浴槽水の温度を検出するふろ往き温度センサ、１９は浴槽１３内の水位を圧力により検出する水位センサ、２０は給湯管８から分岐されてふろ循環回路１５へ接続された湯張り管、２１は湯張り管２０の開閉を行う湯張り電磁弁である。
【００１５】
２２は貯湯タンク１の側面上下に複数設けられ各部の貯湯温度を検出して貯湯量を検出する貯湯量検出手段としての貯湯温度センサであり、ここでは、貯湯温度センサ２２ａは３０Ｌ、貯湯温度センサ２２ｂは８０Ｌ、貯湯温度センサ２２ｃは１３０Ｌ、貯湯温度センサ２２ｄは１８０Ｌ、貯湯温度センサ２２ｅは２３０Ｌ、貯湯温度センサ２２ｆは２８０Ｌ、貯湯温度センサ２２ｇは３３０Ｌの容積位置の貯湯温度を検出するものである。
【００１６】
２３は冷媒を圧縮する圧縮機、２４は冷媒と湯水を熱交換する給湯熱交換器、２５は冷媒を減圧膨張する膨張弁、２６は低温冷媒を蒸発させる蒸発器としての空気熱交換器、２７は空気熱交換器２６に外気を送風する送風ファンであり、これら圧縮機２３、給湯熱交換器２４、減圧手段２５、空気熱交換器２６を冷媒配管２８で環状に接続し、ヒートポンプ式加熱器２９を構成している。
【００１７】
３０は貯湯タンク１の下部と給湯熱交換器２４の入口とを接続し、給湯熱交換器２４の出口と貯湯タンク１の上部とを接続する加熱循環回路、３１は給湯熱交換器２４入口側の加熱循環回路３０に設けられ貯湯タンク１下部から取り出した湯水を給湯熱交換器２４を介して貯湯タンク１上部に循環させる加熱循環ポンプ、３２は給湯熱交換器２４に流入する湯水の温度を検出する入水温度センサ、３３は給湯熱交換器２４から流出する湯水の温度を検出する沸き上げ温度センサ、３４は外気温度を検出する外気温度センサである。
【００１８】
そして、ヒートポンプ式加熱器２９と加熱循環回路３０と加熱循環ポンプ３１とで貯湯タンク１内の湯水をに沸き上げる加熱手段を構成しており、予め定められた一定の加熱能力Ｗ（ここでは４．５ｋＷ）で作動するように圧縮機２３、減圧手段２５、送風ファン２７、加熱循環ポンプ３１が制御されるもので、貯湯タンク１下部から取り出した湯を目標沸き上げ温度Ｔｓまで加熱して貯湯タンク１上部に積層状に戻すようにしているため沸き上げる湯量を自在にコントロールできるものである。
【００１９】
３５は給湯温度や各種必要な設定を行うためのリモートコントローラで、給湯設定温度やふろ設定温度を表示する表示部３６と、給湯設定温度およびふろ設定温度を設定する温度設定スイッチ３７と、浴槽１３への所定湯量の湯張りに続いて所定の保温時間だけ保温運転を行わせるふろスイッチ３８と、浴槽水を加熱する追焚き動作を行わせる追焚きスイッチ３９とを備えている。
【００２０】
４０はこの貯湯式給湯装置の作動を制御する制御手段で、予め作動を制御するためのプログラムが記憶されていると共に、演算、比較、記憶機能、カウント機能を有し、給湯温度センサ９、給湯流量センサ１０、給水温度センサ１１、ふろ戻り温度センサ１７、ふろ往き温度センサ１８、水位センサ１９、貯湯温度センサ２２ａ〜ｇ、入水温度センサ３２、沸き上げ温度センサ３３、外気温センサ３４にて検出される値が入力され、給湯混合弁７、ふろ循環ポンプ１６、湯張り電磁弁２１、圧縮機２３、膨張弁２５、送風ファン２７、加熱循環ポンプ３１の駆動を制御し、沸き上げ動作、給湯動作やふろ加熱動作等を制御するもので、リモートコントローラ３５と通信可能に接続されているものである。
【００２１】
制御手段４０には、一日ごとの貯湯タンク１からの給湯量を過去所定期間（ここでは７日間）にわたり積算記憶する給湯量記憶手段４１と、特定時間帯としての深夜時間帯の開始時または深夜時間帯の開始後の給湯が行われない特定時刻（ここでは深夜２時）に貯湯温度センサ２２ａ〜ｇで検出する貯湯タンク１内の残湯量を過去所定期間（ここでは７日間）にわたり一日ごとに積算記憶する残湯量記憶手段４２とが設けられているものである。
【００２２】
＜給湯動作＞
次に、給湯栓１２が開かれ、給湯流量センサ１０が給湯開始と見なせる量以上の流量を検出すると、制御手段４０は給湯温度センサ９で検出する給湯温度がリモートコントローラ３５で設定した給湯設定温度となるように給湯混合弁７の開度を調節し、出湯管４からの湯と給水バイパス管６からの水とを混合して給湯設定温度の湯を給湯する。
【００２３】
このとき、制御手段４０は、給水温度センサ１１で検出する給水温度と、給湯流量センサ１１で検出する給湯流量と、給湯設定温度とから、一定温度（ここでは４３℃）に換算された貯湯タンク１からの給湯量を給湯量記憶手段４１に積算記憶する。ここで、給湯量は一日単位で積算して過去所定期間（ここでは７日間）にわたり記憶を行うものとしている。
【００２４】
そして、給湯栓１２が閉じられる等して給湯流量センサ１０が検出する流量が給湯停止と見なせる量未満の流量まで低下すると、制御手段４０は給湯混合弁７の開度調節を終了し、給湯を終了する。
【００２５】
＜湯張り動作＞
また、リモートコントローラ３５のふろスイッチ３８がオンされた場合について説明すると、制御手段４０は湯張り電磁弁２１を開き、給湯温度センサ９で検出する給湯温度がリモートコントローラ３５で設定したふろ設定温度となるように給湯混合弁７の開度を調節してふろ設定温度の湯を湯張りし、給湯流量センサ１０が検出する湯張り電磁弁２１を開いてからの流量積算値が予めリモートコントローラ３５等で設定した湯張り湯量に達すると湯張り電磁弁２１を閉じる。
【００２６】
このとき、制御手段４０は、給水温度センサ１１で検出する給水温度と、給湯流量センサ１１で検出する給湯流量と、ふろ設定温度とから、一定温度（ここでは４３℃）に換算された貯湯タンク１からの浴槽１３への給湯量を先の給湯量に加算するようにして給湯量記憶手段４２に積算記憶する。
【００２７】
＜保温動作＞
そして、湯張り運転を完了すると制御手段４０は所定の保温時間（例えば２時間）の保温運転を行う。この保温運転では、定期的にふろ循環ポンプ１６を駆動して浴槽水温度をチェックし、ふろ設定温度未満であればふろ加熱要求ありとしてふろ循環ポンプ１６の駆動を継続して浴槽水をふろ設定温度まで加熱するようにしている。そして、ふろ加熱要求ありとされてふろ加熱動作が行われると、制御手段４０は、ふろ加熱実績ありの旨を記憶し、そして、湯張り運転の完了から所定の保温時間が経過すると、浴槽水の保温運転を行わないようにしている。
【００２８】
＜追い焚き動作＞
また、リモートコントローラ３５の追い焚きスイッチ３９がオンされると、制御手段４０は、ふろ加熱要求ありとしてふろ設定温度まで加熱する追い焚き運転を行うようにしており、追い焚き運転によってふろ加熱要求が発生すると、制御手段４０は、ふろ循環ポンプ１６を駆動開始し、浴槽水をふろ熱交換器１４に循環させて、貯湯タンク１内の貯湯熱によって浴槽水を加熱するふろ加熱動作を開始すると共にふろ加熱実績ありの旨を記憶し、そして、ふろ戻り温度センサ１７がふろ設定温度以上を検出すると、ふろ循環ポンプ１６を駆動停止してふろ加熱動作を終了する。
【００２９】
＜沸き上げ動作＞
次に、電力料金単価の安価な特定時間帯である深夜時間帯の沸き上げ動作について、図２のフローチャートに基づいて説明する。ここでは、２３時から翌朝７時までの深夜時間帯がそれ以外の昼間時間帯よりも電力料金単価が安価な料金制度に基づいて説明するが、これに限られず、例えば２２時から翌朝８時までを安価な深夜時間帯とする料金制度でもよいものである。
【００３０】
現在時刻が２３時になり深夜時間帯の開始時刻となると（ステップＳ１でＹｅｓ）、制御手段４０は、貯湯温度センサ２２ａ〜ｇの検出温度に基づき、残湯判定温度（例えば確実に給湯および浴槽水加熱に使える温度である５０℃）以上の残湯の熱量を検出して一定温度（４３℃）換算の残湯量Ｑｚを算出し（ステップＳ２）、残湯量記憶手段積算４２に記憶する。ここで、残湯量は一日単位で過去所定期間（ここでは７日間）にわたり記憶を行うものとしている。
【００３１】
そして、制御手段４０は、給湯量記憶手段４１で記憶している過去所定期間の給湯量から平均給湯量Ｘを算出し（ステップＳ３）、さらに、一日ごとの給湯量のバラツキ度合σ１を示す値として標準偏差を算出し（ステップＳ４）、平均給湯量Ｘとバラツキ度合σ１に基づき、ここでは平均給湯量Ｘに、係数Ａを掛けたバラツキ度合σ１を加算して一定温度（４３℃）換算の学習湯量Ｑ１を算出、決定する（ステップＳ５）。
【００３２】
次いで、制御手段４０は、残湯量記憶手段４２で記憶している過去所定期間の給湯量から平均残湯量Ｙを算出し（ステップＳ６）、さらに、一日ごとの残湯量のバラツキ度合σ２を示す値として標準偏差を算出し（ステップＳ７）、平均残湯量Ｙとバラツキ度合σ２に基づき、ここでは最低限確保する湯量としての固定湯量（ここでは２０Ｌ）から平均残湯量Ｙを減じた値に、係数Ｂを掛けたバラツキ度合σ２を加算して、余裕分湯量Ｑ２を算出、決定する（ステップＳ８）。
【００３３】
そして、制御手段４０は、ステップＳ５で決定した学習湯量Ｑ１に、ステップＳ８で決定した余裕分湯量Ｑ２を加算して、この深夜時間帯の終了からの一日に必要な必要貯湯量Ｑｓを算出決定する（ステップＳ９）。
【００３４】
次に、制御手段４０は、外気温度センサ３４で検出する外気温度Ｔａに応じ、予め記憶されている外気温度Ｔａに応じたテーブルデータから目標沸き上げ温度Ｔｓを決定する（ステップＳ１０）。ここでは、目標沸き上げ温度Ｔｓを外気温度Ｔａが１０℃未満で７５℃、外気温度Ｔａが１０℃以上では７０℃とする。
【００３５】
なお、外気温度Ｔａと目標沸き上げ温度Ｔｓの関係テーブルデータの代わりに、給水温度Ｔｗと目標沸き上げ温度Ｔｓのテーブルデータを制御手段４０に予め記憶し、ステップＳ３では、給水温度センサ１１、最下部の貯湯温度センサ２２ｇあるいは入水温度センサ３２で検出される給水温度Ｔｗに基づいて目標沸き上げ温度Ｔｓを決定する構成としてもよい。
【００３６】
そして、制御手段４０は、必要貯湯量Ｑｓを熱量に再換算した値を目標沸き上げ温度Ｔｓから給水温度Ｔｗを引いた値で除して、目標沸き上げ量Ｖを算出する（ステップＳ１１）。このとき、目標沸き上げ量Ｖは、貯湯温度センサ２２ａ〜ｇの位置との関係に応じて補正され、算出された値が、１３０Ｌ以下では１３０Ｌ、１３０Ｌ超１８０Ｌ以下では１８０Ｌ、１８０Ｌ超２３０Ｌ未満では２３０Ｌ、２３０Ｌ超２８０Ｌ未満では２８０Ｌ、２８０Ｌ超では３３０Ｌを目標沸き上げ量Ｖとなるように補正して決定していると共に、決定された目標沸き上げ量Ｖに対応する貯湯温度センサ２２ｃ〜ｇのいずれか一つを沸き上げ完了を判定する貯湯温度センサとする。
【００３７】
次に、制御手段４０は、沸き上げ不要な温度以上の湯がある残湯容積Ｖｚを検出し（ステップＳ１２）、目標沸き上げ量Ｖから残湯容積Ｖｚを減じてこの深夜時間帯に沸き上げる必要のある沸き上げ必要量Ｖｐを算出する（ステップＳ１３）。
【００３８】
そして、制御手段４０は、沸き上げ必要量Ｖｐに目標沸き上げ温度Ｔｓから給水温度Ｔｗを減じた値を乗算し、さらにヒートポンプ式加熱器２９の一定の加熱能力（ここでは４．５ｋＷ）で除して沸き上げ時間を算出し、深夜時間帯の終了時刻から逆算して沸き上げ開始時刻（ピークシフト時刻）を算出する（ステップＳ１４）。
【００３９】
現在時刻がピークシフト時刻となると（ステップＳ１５でＹｅｓ）、前記ステップＳ１０で決定した目標沸き上げ温度Ｔｓでの沸き上げ動作を開始すべく、ヒートポンプ式加熱器２９および加熱循環ポンプ３１を駆動開始し、貯湯タンク１下部から取り出した水を目標沸き上げ温度Ｔｓの湯に加熱して貯湯タンク１上部から戻して積層状に貯湯する（ステップＳ１６）。
【００４０】
前記ステップＳ１１で決定した目標沸き上げ量Ｖに対応する貯湯温度センサ２２ｃ〜ｇが規定の沸き上げ完了温度（例えば６５℃）を検出するか、または入水温度センサ３２が加熱上限温度（例えば５５℃）以上を検出するかして沸き上げが完了されるか（ステップＳ１７）、現在時刻が深夜時間帯の終了時刻である７時に到達すると（ステップＳ１８）、ヒートポンプ式加熱器２９および加熱循環ポンプ３１を駆動停止して沸き上げ動作を終了し（ステップＳ１９）、沸き上げ動作のフローを終了するようにしている（ステップＳ２０）。
【００４１】
このようにして、日々に給湯量の平均値Ｘと給湯量の日々のバラツキ度合σ１に応じて学習湯量Ｑ１と、日々の残湯量の平均値Ｙと残湯量の日々のバラツキ度合σ２に応じて余裕分湯量Ｑ２とから、必要貯湯量Ｑｓを算出するので、外気温度や貯湯温度の高低、沸き上げ湯量の大小、実際に給湯されるまでの時間の長短等に応じた貯湯タンクからの放熱量と、その日々のバラツキとを考慮して適切な必要貯湯量Ｑｓを沸き上げることができ、湯余りや湯切れを防止して省エネ性を向上することができる。
【００４２】
図３の（ａ）に示すように残量量のバラツキ度合σ２が小さい場合は、必要貯湯量Ｑｓのうちの余裕分湯量Ｑ２を最低限確保する湯量としての固定湯量にぎりぎりまで近づけることができて、無駄な沸き上げを極めて少なくすることができて湯余りを防止することができる。一方、図３の（ｂ）に示すように残湯量のバラツキ度合σ２が大きい場合は、必要貯湯量Ｑｓのうち余裕分湯量Ｑ２をバラツキを考慮して多めに設定し使用状況に合致した必要貯湯量Ｑｓを沸き上げるので、湯切れの発生を防止することができる。
【００４３】
また、貯湯タンク１内の湯水を熱源に浴槽水を加熱するふろ回路を備えたものでは、浴槽水の加熱によって消費される熱量が残湯量に反映されるため、外気温度や貯湯温度の高低、沸き上げ湯量の大小、実際に給湯されるまでの時間の長短等に応じた貯湯タンクからの放熱量と、その日々のバラツキとに加え、浴槽水加熱に消費される熱量の大小と、その日々のバラツキとをも考慮して適切な必要貯湯量Ｑｓを沸き上げることができ、浴槽水加熱を必要な分だけ確実に行うことができると共に、湯余りや湯切れを防止して省エネ性を向上することができる。
【００４４】
次に、本発明の別の実施形態の貯湯式給湯装置を図面に基づいて説明する。なお、先の実施形態と同一のものには同一の符号を付してその説明を省略する。
先の実施形態では給湯量に基づいて必要貯湯量Ｑｓの大部分が決定されていたが、この実施形態では、必要貯湯量Ｑｓを残湯量に応じて増減すると共に、過去所定期間の残湯量のバラツキ度合σ２に応じた余裕分湯量を加算して必要貯湯量Ｑｓを補正するようにしたものである。
【００４５】
＜沸き上げ動作＞
次に、電力料金単価の安価な特定時間帯である深夜時間帯の沸き上げ動作について、図３のフローチャートに基づいて説明する。現在時刻が２３時になり深夜時間帯の開始時刻となると（ステップＳ２１でＹｅｓ）、制御手段４０は、貯湯温度センサ２２ａ〜ｇの検出温度に基づき、残湯判定温度（例えば確実に給湯および浴槽水加熱に使える温度である５０℃）以上の残湯の熱量を検出して一定温度（４３℃）換算の残湯量Ｖｚを算出し（ステップＳ２２）、残湯量記憶手段４２に記憶する。ここで、残湯量は一日単位で過去所定期間（ここでは７日間）にわたり記憶を行うものとしている。
【００４６】
次いで、制御手段４０は、残湯量記憶手段４２に記憶されている一日ごとの残湯量のバラツキ度合σ２を示す値として標準偏差を算出する（ステップＳ２３）。
【００４７】
そして、制御手段４０は、ステップＳ２２で検出した当日の残湯量が３０Ｌ以上であるか、それとも１０Ｌ未満であるかを判別し（ステップＳ２４）、残湯量が３０Ｌ以上であればステップＳ２５へ進んで前日までの必要貯湯量Ｑｓを１０Ｌ減じ、残湯量が１０Ｌ未満であればステップＳ２６へ進んで前日までの必要貯湯量Ｑｓを１０Ｌ増す。ここでは、当日の残湯量に応じて必要貯湯量Ｑｓを増減したが、過去所定期間の残湯量の平均値に応じて必要貯湯量Ｑｓを増減する構成としてもよい。
【００４８】
次に、制御手段４０は、ステップＳ２５またはステップＳ２６で決定した必要貯湯量Ｑｓに、ステップＳ２３で算出した残湯量のバラツキ度合σ２に係数Ｃを掛けた余裕分湯量を加算して必要貯湯量Ｑｓを補正する（ステップＳ２７）。これ以降の沸き上げ動作は図２と同じため、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４９】
このように、日々の残湯量に応じて必要貯湯量Ｑｓを増減し、さらに日々の残湯量のバラツキ度合σ２に応じて必要貯湯量Ｑｓを増加する方向に補正するので、外気温度や貯湯温度の高低、沸き上げ湯量の大小、実際に給湯されるまでの時間の長短等に応じた貯湯タンクからの放熱量と、その日々のバラツキとを考慮して適切な必要貯湯量Ｑｓを沸き上げることができ、湯余りや湯切れを防止して省エネ性を向上することができる。
【００５０】
また、貯湯タンク１内の湯水を熱源に浴槽水を加熱するふろ回路を備えたものでは、浴槽水の加熱によって消費される熱量が残湯量に反映されるため、外気温度や貯湯温度の高低、沸き上げ湯量の大小、実際に給湯されるまでの時間の長短等に応じた貯湯タンクからの放熱量と、その日々のバラツキとに加え、浴槽水加熱に消費される熱量の大小と、その日々のバラツキとをも考慮して適切な必要貯湯量Ｑｓを沸き上げることができ、浴槽水加熱を必要な分だけ確実に行うことができると共に、湯余りや湯切れを防止して省エネ性を向上することができる。
【００５１】
なお、これらの実施形態では、バラツキ度合として給湯量または残湯量の標準偏差を用いたが、これに限らず、それぞれ分散を用いてもよいが、標準偏差の方が好ましいものである。また、必要貯湯量Ｑｓを４３℃換算の湯量として説明しているが、実質的に湯量と熱量は同じであり、必要熱量として計算しても同一である。
【００５２】
また、残湯量の検出にあたり、残湯判定温度を固定温度としたが、状況に応じて変更してもよく、浴槽水加熱がほとんど行われない状況では、ユーザーが設定する給湯設定温度あるいは確実に給湯ができるであろう固定温度４３℃等とし、浴槽水加熱が頻繁に行われる状況では、浴槽水加熱が確実に行える固定温度５５℃等とするようにしてもよく、残湯判定温度が変更された場合は、それまでの残湯量の記憶値との整合性がないので、残湯量の記憶を一旦リセットするようにすることが好ましい。
【００５３】
また、ふろ回路として、貯湯タンク１内にふろ熱交換器１４を配置する構成としたが、これに限らず、ふろ熱交換器１４をプレート式熱交換器等の一次流路と二次流路とを有した構成として貯湯タンク１の外部に設け、貯湯タンク１から取り出した湯水をふろ熱交換器の一次流路に流通させ、浴槽水をふろ熱交換器の二次流路に流通させる構成としてもよい。
【００５４】
また、ふろ加熱実績の記憶内容に基づいて、ふろ加熱実績ありが記憶されている場合は、学習湯量Ｑ１と必要貯湯量Ｑｓの一方、および／または目標沸き上げ温度Ｔｓを増大させるようにしてもよいものである。
【符号の説明】
【００５５】
１ 貯湯タンク
２ 給水管
４ 出湯管
１４ ふろ熱交換器（ふろ回路）
１５ ふろ循環回路（ふろ回路）
１６ ふろ循環ポンプ（ふろ回路）
２２ 貯湯温度センサ（貯湯量検出手段）
２９ ヒートポンプ式加熱器（加熱手段）
３０ 加熱循環回路（加熱手段）
３１ 加熱循環ポンプ（加熱手段）
４０ 制御手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定時間帯に貯湯タンク内の湯水を沸き上げるようにした貯湯式給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来よりこの種の貯湯式給湯装置においては、湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンクに給水する給水管と、前記貯湯タンクから出湯する出湯管と、前記貯湯タンクの湯水を加熱する加熱手段と、過去所定期間の一日ごとの給湯量を記憶し、深夜時間帯に給湯量に応じた必要貯湯量を沸き上げるよう前記加熱手段を制御する制御手段とを備え、過去所定期間の給湯量の平均値と標準偏差に応じて必要貯湯量を決定するようにしたものがあった（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８９２０８号公報（段落００３９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、この従来のものでは、給湯量の平均値に標準偏差に応じた値を加算した必要貯湯量には湯切れを抑制するために一定の余裕分の湯量が含まれている。そのため、一定の余裕分を多く設定すれば一日の終わりに貯湯タンク内に残る残湯量が多すぎ、一定の余裕分を少なく設定すれば一日の途中で湯切れしたりすることがあるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明は上記課題を解決するため、請求項１では、湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンクに給水する給水管と、前記貯湯タンクから出湯する出湯管と、前記貯湯タンクの湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク内の貯湯量を検出する貯湯量検出手段と、特定時間帯に必要貯湯量Ｑｓを沸き上げるよう前記加熱手段を制御する制御手段とを備えたものにおいて、前記制御手段は、特定時間帯の開始時または特定時間帯の開始後の特定時刻に前記貯湯量検出手段で前記貯湯タンク内の残湯量を検出し、過去所定期間の一日ごとの前記残湯量を記憶し、前記残湯量に応じて前記必要貯湯量Ｑｓを増減すると共に、過去所定期間の前記残湯量のバラツキ度合σ２に応じた値を加算して前記必要貯湯量Ｑｓを補正するようにした。
【０００６】
また、請求項２では、湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンクに給水する給水管と、前記貯湯タンクから出湯する出湯管と、前記貯湯タンクの湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク内の貯湯量を検出する貯湯量検出手段と、過去所定期間の一日ごとの給湯量を記憶し、特定時間帯に給湯量に応じた必要貯湯量Ｑｓを沸き上げるよう前記加熱手段を制御する制御手段とを備えたものにおいて、前記制御手段は、特定時間帯の開始時または特定時間帯の開始後の特定時刻に前記貯湯量検出手段で前記貯湯タンク内の残湯量を検出し、過去所定期間の一日ごとの前記残湯量を記憶し、記憶している過去所定期間の一日ごとの給湯量に基づく過去所定期間の給湯量の平均値Ｘとバラツキ度合σ１とに応じた学習湯量Ｑ１に、記憶している過去所定期間の一日ごとの残湯量に基づく過去所定期間の残湯量の平均値Ｙとバラツキ度合σ２とに応じた余裕分湯量Ｑ２を加算して必要貯湯量Ｑｓを算出するようにした。
【０００７】
また、請求項３では、請求項１または２のものにおいて、記貯湯タンク内の湯水を熱源に浴槽水を加熱するふろ回路を備えたものとした。
【０００８】
また、請求項４では、請求項１〜３のいずれかのものにおいて、前記加熱手段は、前記貯湯タンク下部から取り出した湯水を前記貯湯タンク上部に戻す加熱循環回路と、この加熱循環回路途中に設けられたヒートポンプ式加熱器と、前記加熱循環回路途中に設けられた加熱循環ポンプによって構成されているものとした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、日々の残湯量とそのバラツキ度合に応じて必要貯湯量Ｑｓを補正または算出するので、外気温度や貯湯温度、沸き上げ湯量、実際に給湯されるまでの時間等に応じた貯湯タンクからの放熱量と、その日々のバラツキとを考慮して適切な必要貯湯量Ｑｓを沸き上げることができ、湯余りや湯切れを防止して省エネ性を向上することができる。
【００１０】
また、貯湯タンク内の湯水を熱源に浴槽水を加熱するふろ回路を備えたものでは、浴槽水の加熱によって消費される熱量が残湯量に反映されるため、外気温度や貯湯温度、沸き上げ湯量、実際に給湯されるまでの時間等に応じた貯湯タンクからの放熱量と、その日々のバラツキとに加え、浴槽水加熱に消費される熱量と、その日々のバラツキとをも考慮して適切な必要貯湯量Ｑｓを沸き上げることができ、浴槽水加熱を必要な分だけ確実に行うことができると共に、湯余りや湯切れを防止して省エネ性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態の貯湯式給湯装置の概略構成図
【図２】同一実施形態の沸き上げ動作を説明するフローチャート
【図３】同一実施形態の過去所定期間の残湯量とバラツキ度合の関係を説明する図
【図４】本発明の別の実施形態の沸き上げ動作を説明するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の一実施形態の貯湯式給湯装置を図面に基づいて説明する。
１は湯水を貯湯する貯湯タンク（ここではタンク容積３７０Ｌ）、２は貯湯タンク１に給水する給水管、３は給水管２に設けられ給水圧を減圧する減圧弁、４は貯湯タンク１上部から出湯する出湯管、５は出湯管４に設けられ過圧を逃がす過圧逃がし弁、６は減圧弁３の下流側の給水管２から分岐した給水バイパス管、７は出湯管４からの湯水と給水バイパス管６からの水とを混合する給湯混合弁、８は給湯混合弁７からの湯水を給湯する給湯管、９は給湯管８に設けられた給湯温度センサ、１０は給湯管８を流れる流量を検出する給湯流量センサ、１１は給水温度を検出する給水温度センサ、１２は給湯栓である。
【００１３】
１３は浴槽、１４は貯湯タンク１内の上部に設けたふろ熱交換器、１５は浴槽１３とふろ熱交換器１４とを浴槽水が循環可能に接続しているふろ循環回路、１６はふろ循環回路１５途中に設けられたふろ循環ポンプで、ふろ熱交換器１４とふろ循環回路１５とふろ循環ポンプ１６とでふろ回路を構成している。
【００１４】
１７は浴槽１３からふろ熱交換器１４へ戻る浴槽水の温度を検出するふろ戻り温度センサ、１８はふろ熱交換器１４から浴槽１３へ往く浴槽水の温度を検出するふろ往き温度センサ、１９は浴槽１３内の水位を圧力により検出する水位センサ、２０は給湯管８から分岐されてふろ循環回路１５へ接続された湯張り管、２１は湯張り管２０の開閉を行う湯張り電磁弁である。
【００１５】
２２は貯湯タンク１の側面上下に複数設けられ各部の貯湯温度を検出して貯湯量を検出する貯湯量検出手段としての貯湯温度センサであり、ここでは、貯湯温度センサ２２ａは３０Ｌ、貯湯温度センサ２２ｂは８０Ｌ、貯湯温度センサ２２ｃは１３０Ｌ、貯湯温度センサ２２ｄは１８０Ｌ、貯湯温度センサ２２ｅは２３０Ｌ、貯湯温度センサ２２ｆは２８０Ｌ、貯湯温度センサ２２ｇは３３０Ｌの容積位置の貯湯温度を検出するものである。
【００１６】
２３は冷媒を圧縮する圧縮機、２４は冷媒と湯水を熱交換する給湯熱交換器、２５は冷媒を減圧膨張する膨張弁、２６は低温冷媒を蒸発させる蒸発器としての空気熱交換器、２７は空気熱交換器２６に外気を送風する送風ファンであり、これら圧縮機２３、給湯熱交換器２４、減圧手段２５、空気熱交換器２６を冷媒配管２８で環状に接続し、ヒートポンプ式加熱器２９を構成している。
【００１７】
３０は貯湯タンク１の下部と給湯熱交換器２４の入口とを接続し、給湯熱交換器２４の出口と貯湯タンク１の上部とを接続する加熱循環回路、３１は給湯熱交換器２４入口側の加熱循環回路３０に設けられ貯湯タンク１下部から取り出した湯水を給湯熱交換器２４を介して貯湯タンク１上部に循環させる加熱循環ポンプ、３２は給湯熱交換器２４に流入する湯水の温度を検出する入水温度センサ、３３は給湯熱交換器２４から流出する湯水の温度を検出する沸き上げ温度センサ、３４は外気温度を検出する外気温度センサである。
【００１８】
そして、ヒートポンプ式加熱器２９と加熱循環回路３０と加熱循環ポンプ３１とで貯湯タンク１内の湯水をに沸き上げる加熱手段を構成しており、予め定められた一定の加熱能力Ｗ（ここでは４．５ｋＷ）で作動するように圧縮機２３、減圧手段２５、送風ファン２７、加熱循環ポンプ３１が制御されるもので、貯湯タンク１下部から取り出した湯を目標沸き上げ温度Ｔｓまで加熱して貯湯タンク１上部に積層状に戻すようにしているため沸き上げる湯量を自在にコントロールできるものである。
【００１９】
３５は給湯温度や各種必要な設定を行うためのリモートコントローラで、給湯設定温度やふろ設定温度を表示する表示部３６と、給湯設定温度およびふろ設定温度を設定する温度設定スイッチ３７と、浴槽１３への所定湯量の湯張りに続いて所定の保温時間だけ保温運転を行わせるふろスイッチ３８と、浴槽水を加熱する追焚き動作を行わせる追焚きスイッチ３９とを備えている。
【００２０】
４０はこの貯湯式給湯装置の作動を制御する制御手段で、予め作動を制御するためのプログラムが記憶されていると共に、演算、比較、記憶機能、カウント機能を有し、給湯温度センサ９、給湯流量センサ１０、給水温度センサ１１、ふろ戻り温度センサ１７、ふろ往き温度センサ１８、水位センサ１９、貯湯温度センサ２２ａ〜ｇ、入水温度センサ３２、沸き上げ温度センサ３３、外気温センサ３４にて検出される値が入力され、給湯混合弁７、ふろ循環ポンプ１６、湯張り電磁弁２１、圧縮機２３、膨張弁２５、送風ファン２７、加熱循環ポンプ３１の駆動を制御し、沸き上げ動作、給湯動作やふろ加熱動作等を制御するもので、リモートコントローラ３５と通信可能に接続されているものである。
【００２１】
制御手段４０には、一日ごとの貯湯タンク１からの給湯量を過去所定期間（ここでは７日間）にわたり積算記憶する給湯量記憶手段４１と、特定時間帯としての深夜時間帯の開始時または深夜時間帯の開始後の給湯が行われない特定時刻（ここでは深夜２時）に貯湯温度センサ２２ａ〜ｇで検出する貯湯タンク１内の残湯量を過去所定期間（ここでは７日間）にわたり一日ごとに積算記憶する残湯量記憶手段４２とが設けられているものである。
【００２２】
＜給湯動作＞
次に、給湯栓１２が開かれ、給湯流量センサ１０が給湯開始と見なせる量以上の流量を検出すると、制御手段４０は給湯温度センサ９で検出する給湯温度がリモートコントローラ３５で設定した給湯設定温度となるように給湯混合弁７の開度を調節し、出湯管４からの湯と給水バイパス管６からの水とを混合して給湯設定温度の湯を給湯する。
【００２３】
このとき、制御手段４０は、給水温度センサ１１で検出する給水温度と、給湯流量センサ１１で検出する給湯流量と、給湯設定温度とから、一定温度（ここでは４３℃）に換算された貯湯タンク１からの給湯量を給湯量記憶手段４１に積算記憶する。ここで、給湯量は一日単位で積算して過去所定期間（ここでは７日間）にわたり記憶を行うものとしている。
【００２４】
そして、給湯栓１２が閉じられる等して給湯流量センサ１０が検出する流量が給湯停止と見なせる量未満の流量まで低下すると、制御手段４０は給湯混合弁７の開度調節を終了し、給湯を終了する。
【００２５】
＜湯張り動作＞
また、リモートコントローラ３５のふろスイッチ３８がオンされた場合について説明すると、制御手段４０は湯張り電磁弁２１を開き、給湯温度センサ９で検出する給湯温度がリモートコントローラ３５で設定したふろ設定温度となるように給湯混合弁７の開度を調節してふろ設定温度の湯を湯張りし、給湯流量センサ１０が検出する湯張り電磁弁２１を開いてからの流量積算値が予めリモートコントローラ３５等で設定した湯張り湯量に達すると湯張り電磁弁２１を閉じる。
【００２６】
このとき、制御手段４０は、給水温度センサ１１で検出する給水温度と、給湯流量センサ１１で検出する給湯流量と、ふろ設定温度とから、一定温度（ここでは４３℃）に換算された貯湯タンク１からの浴槽１３への給湯量を先の給湯量に加算するようにして給湯量記憶手段４２に積算記憶する。
【００２７】
＜保温動作＞
そして、湯張り運転を完了すると制御手段４０は所定の保温時間（例えば２時間）の保温運転を行う。この保温運転では、定期的にふろ循環ポンプ１６を駆動して浴槽水温度をチェックし、ふろ設定温度未満であればふろ加熱要求ありとしてふろ循環ポンプ１６の駆動を継続して浴槽水をふろ設定温度まで加熱するようにしている。そして、ふろ加熱要求ありとされてふろ加熱動作が行われると、制御手段４０は、ふろ加熱実績ありの旨を記憶し、そして、湯張り運転の完了から所定の保温時間が経過すると、浴槽水の保温運転を行わないようにしている。
【００２８】
＜追い焚き動作＞
また、リモートコントローラ３５の追い焚きスイッチ３９がオンされると、制御手段４０は、ふろ加熱要求ありとしてふろ設定温度まで加熱する追い焚き運転を行うようにしており、追い焚き運転によってふろ加熱要求が発生すると、制御手段４０は、ふろ循環ポンプ１６を駆動開始し、浴槽水をふろ熱交換器１４に循環させて、貯湯タンク１内の貯湯熱によって浴槽水を加熱するふろ加熱動作を開始すると共にふろ加熱実績ありの旨を記憶し、そして、ふろ戻り温度センサ１７がふろ設定温度以上を検出すると、ふろ循環ポンプ１６を駆動停止してふろ加熱動作を終了する。
【００２９】
＜沸き上げ動作＞
次に、電力料金単価の安価な特定時間帯である深夜時間帯の沸き上げ動作について、図２のフローチャートに基づいて説明する。ここでは、２３時から翌朝７時までの深夜時間帯がそれ以外の昼間時間帯よりも電力料金単価が安価な料金制度に基づいて説明するが、これに限られず、例えば２２時から翌朝８時までを安価な深夜時間帯とする料金制度でもよいものである。
【００３０】
現在時刻が２３時になり深夜時間帯の開始時刻となると（ステップＳ１でＹｅｓ）、制御手段４０は、貯湯温度センサ２２ａ〜ｇの検出温度に基づき、残湯判定温度（例えば確実に給湯および浴槽水加熱に使える温度である５０℃）以上の残湯の熱量を検出して一定温度（４３℃）換算の残湯量Ｑｚを算出し（ステップＳ２）、残湯量記憶手段積算４２に記憶する。ここで、残湯量は一日単位で過去所定期間（ここでは７日間）にわたり記憶を行うものとしている。
【００３１】
そして、制御手段４０は、給湯量記憶手段４１で記憶している過去所定期間の給湯量から平均給湯量Ｘを算出し（ステップＳ３）、さらに、一日ごとの給湯量のバラツキ度合σ１を示す値として標準偏差を算出し（ステップＳ４）、平均給湯量Ｘとバラツキ度合σ１に基づき、ここでは平均給湯量Ｘに、係数Ａを掛けたバラツキ度合σ１を加算して一定温度（４３℃）換算の学習湯量Ｑ１を算出、決定する（ステップＳ５）。
【００３２】
次いで、制御手段４０は、残湯量記憶手段４２で記憶している過去所定期間の給湯量から平均残湯量Ｙを算出し（ステップＳ６）、さらに、一日ごとの残湯量のバラツキ度合σ２を示す値として標準偏差を算出し（ステップＳ７）、平均残湯量Ｙとバラツキ度合σ２に基づき、ここでは最低限確保する湯量としての固定湯量（ここでは２０Ｌ）から平均残湯量Ｙを減じた値に、係数Ｂを掛けたバラツキ度合σ２を加算して、余裕分湯量Ｑ２を算出、決定する（ステップＳ８）。
【００３３】
そして、制御手段４０は、ステップＳ５で決定した学習湯量Ｑ１に、ステップＳ８で決定した余裕分湯量Ｑ２を加算して、この深夜時間帯の終了からの一日に必要な必要貯湯量Ｑｓを算出決定する（ステップＳ９）。
【００３４】
次に、制御手段４０は、外気温度センサ３４で検出する外気温度Ｔａに応じ、予め記憶されている外気温度Ｔａに応じたテーブルデータから目標沸き上げ温度Ｔｓを決定する（ステップＳ１０）。ここでは、目標沸き上げ温度Ｔｓを外気温度Ｔａが１０℃未満で７５℃、外気温度Ｔａが１０℃以上では７０℃とする。
【００３５】
なお、外気温度Ｔａと目標沸き上げ温度Ｔｓの関係テーブルデータの代わりに、給水温度Ｔｗと目標沸き上げ温度Ｔｓのテーブルデータを制御手段４０に予め記憶し、ステップＳ３では、給水温度センサ１１、最下部の貯湯温度センサ２２ｇあるいは入水温度センサ３２で検出される給水温度Ｔｗに基づいて目標沸き上げ温度Ｔｓを決定する構成としてもよい。
【００３６】
そして、制御手段４０は、必要貯湯量Ｑｓを熱量に再換算した値を目標沸き上げ温度Ｔｓから給水温度Ｔｗを引いた値で除して、目標沸き上げ量Ｖを算出する（ステップＳ１１）。このとき、目標沸き上げ量Ｖは、貯湯温度センサ２２ａ〜ｇの位置との関係に応じて補正され、算出された値が、１３０Ｌ以下では１３０Ｌ、１３０Ｌ超１８０Ｌ以下では１８０Ｌ、１８０Ｌ超２３０Ｌ未満では２３０Ｌ、２３０Ｌ超２８０Ｌ未満では２８０Ｌ、２８０Ｌ超では３３０Ｌを目標沸き上げ量Ｖとなるように補正して決定していると共に、決定された目標沸き上げ量Ｖに対応する貯湯温度センサ２２ｃ〜ｇのいずれか一つを沸き上げ完了を判定する貯湯温度センサとする。
【００３７】
次に、制御手段４０は、沸き上げ不要な温度以上の湯がある残湯容積Ｖｚを検出し（ステップＳ１２）、目標沸き上げ量Ｖから残湯容積Ｖｚを減じてこの深夜時間帯に沸き上げる必要のある沸き上げ必要量Ｖｐを算出する（ステップＳ１３）。
【００３８】
そして、制御手段４０は、沸き上げ必要量Ｖｐに目標沸き上げ温度Ｔｓから給水温度Ｔｗを減じた値を乗算し、さらにヒートポンプ式加熱器２９の一定の加熱能力（ここでは４．５ｋＷ）で除して沸き上げ時間を算出し、深夜時間帯の終了時刻から逆算して沸き上げ開始時刻（ピークシフト時刻）を算出する（ステップＳ１４）。
【００３９】
現在時刻がピークシフト時刻となると（ステップＳ１５でＹｅｓ）、前記ステップＳ１０で決定した目標沸き上げ温度Ｔｓでの沸き上げ動作を開始すべく、ヒートポンプ式加熱器２９および加熱循環ポンプ３１を駆動開始し、貯湯タンク１下部から取り出した水を目標沸き上げ温度Ｔｓの湯に加熱して貯湯タンク１上部から戻して積層状に貯湯する（ステップＳ１６）。
【００４０】
前記ステップＳ１１で決定した目標沸き上げ量Ｖに対応する貯湯温度センサ２２ｃ〜ｇが規定の沸き上げ完了温度（例えば６５℃）を検出するか、または入水温度センサ３２が加熱上限温度（例えば５５℃）以上を検出するかして沸き上げが完了されるか（ステップＳ１７）、現在時刻が深夜時間帯の終了時刻である７時に到達すると（ステップＳ１８）、ヒートポンプ式加熱器２９および加熱循環ポンプ３１を駆動停止して沸き上げ動作を終了し（ステップＳ１９）、沸き上げ動作のフローを終了するようにしている（ステップＳ２０）。
【００４１】
このようにして、日々に給湯量の平均値Ｘと給湯量の日々のバラツキ度合σ１に応じて学習湯量Ｑ１と、日々の残湯量の平均値Ｙと残湯量の日々のバラツキ度合σ２に応じて余裕分湯量Ｑ２とから、必要貯湯量Ｑｓを算出するので、外気温度や貯湯温度の高低、沸き上げ湯量の大小、実際に給湯されるまでの時間の長短等に応じた貯湯タンクからの放熱量と、その日々のバラツキとを考慮して適切な必要貯湯量Ｑｓを沸き上げることができ、湯余りや湯切れを防止して省エネ性を向上することができる。
【００４２】
図３の（ａ）に示すように残量量のバラツキ度合σ２が小さい場合は、必要貯湯量Ｑｓのうちの余裕分湯量Ｑ２を最低限確保する湯量としての固定湯量にぎりぎりまで近づけることができて、無駄な沸き上げを極めて少なくすることができて湯余りを防止することができる。一方、図３の（ｂ）に示すように残湯量のバラツキ度合σ２が大きい場合は、必要貯湯量Ｑｓのうち余裕分湯量Ｑ２をバラツキを考慮して多めに設定し使用状況に合致した必要貯湯量Ｑｓを沸き上げるので、湯切れの発生を防止することができる。
【００４３】
また、貯湯タンク１内の湯水を熱源に浴槽水を加熱するふろ回路を備えたものでは、浴槽水の加熱によって消費される熱量が残湯量に反映されるため、外気温度や貯湯温度の高低、沸き上げ湯量の大小、実際に給湯されるまでの時間の長短等に応じた貯湯タンクからの放熱量と、その日々のバラツキとに加え、浴槽水加熱に消費される熱量の大小と、その日々のバラツキとをも考慮して適切な必要貯湯量Ｑｓを沸き上げることができ、浴槽水加熱を必要な分だけ確実に行うことができると共に、湯余りや湯切れを防止して省エネ性を向上することができる。
【００４４】
次に、本発明の別の実施形態の貯湯式給湯装置を図面に基づいて説明する。なお、先の実施形態と同一のものには同一の符号を付してその説明を省略する。
先の実施形態では給湯量に基づいて必要貯湯量Ｑｓの大部分が決定されていたが、この実施形態では、必要貯湯量Ｑｓを残湯量に応じて増減すると共に、過去所定期間の残湯量のバラツキ度合σ２に応じた余裕分湯量を加算して必要貯湯量Ｑｓを補正するようにしたものである。
【００４５】
＜沸き上げ動作＞
次に、電力料金単価の安価な特定時間帯である深夜時間帯の沸き上げ動作について、図３のフローチャートに基づいて説明する。現在時刻が２３時になり深夜時間帯の開始時刻となると（ステップＳ２１でＹｅｓ）、制御手段４０は、貯湯温度センサ２２ａ〜ｇの検出温度に基づき、残湯判定温度（例えば確実に給湯および浴槽水加熱に使える温度である５０℃）以上の残湯の熱量を検出して一定温度（４３℃）換算の残湯量Ｖｚを算出し（ステップＳ２２）、残湯量記憶手段４２に記憶する。ここで、残湯量は一日単位で過去所定期間（ここでは７日間）にわたり記憶を行うものとしている。
【００４６】
次いで、制御手段４０は、残湯量記憶手段４２に記憶されている一日ごとの残湯量のバラツキ度合σ２を示す値として標準偏差を算出する（ステップＳ２３）。
【００４７】
そして、制御手段４０は、ステップＳ２２で検出した当日の残湯量が３０Ｌ以上であるか、それとも１０Ｌ未満であるかを判別し（ステップＳ２４）、残湯量が３０Ｌ以上であればステップＳ２５へ進んで前日までの必要貯湯量Ｑｓを１０Ｌ減じ、残湯量が１０Ｌ未満であればステップＳ２６へ進んで前日までの必要貯湯量Ｑｓを１０Ｌ増す。ここでは、当日の残湯量に応じて必要貯湯量Ｑｓを増減したが、過去所定期間の残湯量の平均値に応じて必要貯湯量Ｑｓを増減する構成としてもよい。
【００４８】
次に、制御手段４０は、ステップＳ２５またはステップＳ２６で決定した必要貯湯量Ｑｓに、ステップＳ２３で算出した残湯量のバラツキ度合σ２に係数Ｃを掛けた余裕分湯量を加算して必要貯湯量Ｑｓを補正する（ステップＳ２７）。これ以降の沸き上げ動作は図２と同じため、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４９】
このように、日々の残湯量に応じて必要貯湯量Ｑｓを増減し、さらに日々の残湯量のバラツキ度合σ２に応じて必要貯湯量Ｑｓを増加する方向に補正するので、外気温度や貯湯温度の高低、沸き上げ湯量の大小、実際に給湯されるまでの時間の長短等に応じた貯湯タンクからの放熱量と、その日々のバラツキとを考慮して適切な必要貯湯量Ｑｓを沸き上げることができ、湯余りや湯切れを防止して省エネ性を向上することができる。
【００５０】
また、貯湯タンク１内の湯水を熱源に浴槽水を加熱するふろ回路を備えたものでは、浴槽水の加熱によって消費される熱量が残湯量に反映されるため、外気温度や貯湯温度の高低、沸き上げ湯量の大小、実際に給湯されるまでの時間の長短等に応じた貯湯タンクからの放熱量と、その日々のバラツキとに加え、浴槽水加熱に消費される熱量の大小と、その日々のバラツキとをも考慮して適切な必要貯湯量Ｑｓを沸き上げることができ、浴槽水加熱を必要な分だけ確実に行うことができると共に、湯余りや湯切れを防止して省エネ性を向上することができる。
【００５１】
なお、これらの実施形態では、バラツキ度合として給湯量または残湯量の標準偏差を用いたが、これに限らず、それぞれ分散を用いてもよいが、標準偏差の方が好ましいものである。また、必要貯湯量Ｑｓを４３℃換算の湯量として説明しているが、実質的に湯量と熱量は同じであり、必要熱量として計算しても同一である。
【００５２】
また、残湯量の検出にあたり、残湯判定温度を固定温度としたが、状況に応じて変更してもよく、浴槽水加熱がほとんど行われない状況では、ユーザーが設定する給湯設定温度あるいは確実に給湯ができるであろう固定温度４３℃等とし、浴槽水加熱が頻繁に行われる状況では、浴槽水加熱が確実に行える固定温度５５℃等とするようにしてもよく、残湯判定温度が変更された場合は、それまでの残湯量の記憶値との整合性がないので、残湯量の記憶を一旦リセットするようにすることが好ましい。
【００５３】
また、ふろ回路として、貯湯タンク１内にふろ熱交換器１４を配置する構成としたが、これに限らず、ふろ熱交換器１４をプレート式熱交換器等の一次流路と二次流路とを有した構成として貯湯タンク１の外部に設け、貯湯タンク１から取り出した湯水をふろ熱交換器の一次流路に流通させ、浴槽水をふろ熱交換器の二次流路に流通させる構成としてもよい。
【００５４】
また、ふろ加熱実績の記憶内容に基づいて、ふろ加熱実績ありが記憶されている場合は、学習湯量Ｑ１と必要貯湯量Ｑｓの一方、および／または目標沸き上げ温度Ｔｓを増大させるようにしてもよいものである。
【符号の説明】
【００５５】
１ 貯湯タンク
２ 給水管
４ 出湯管
１４ ふろ熱交換器（ふろ回路）
１５ ふろ循環回路（ふろ回路）
１６ ふろ循環ポンプ（ふろ回路）
２２ 貯湯温度センサ（貯湯量検出手段）
２９ ヒートポンプ式加熱器（加熱手段）
３０ 加熱循環回路（加熱手段）
３１ 加熱循環ポンプ（加熱手段）
４０ 制御手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンクに給水する給水管と、前記貯湯タンクから出湯する出湯管と、前記貯湯タンクの湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク内の貯湯量を検出する貯湯量検出手段と、特定時間帯に必要貯湯量Ｑｓを沸き上げるよう前記加熱手段を制御する制御手段とを備えたものにおいて、前記制御手段は、特定時間帯の開始時または特定時間帯の開始後の特定時刻に前記貯湯量検出手段で前記貯湯タンク内の残湯量を検出し、過去所定期間の一日ごとの前記残湯量を記憶し、前記残湯量に応じて前記必要貯湯量Ｑｓを増減すると共に、過去所定期間の前記残湯量のバラツキ度合σ２に応じた値を加算して前記必要貯湯量Ｑｓを補正するようにしたことを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンクに給水する給水管と、前記貯湯タンクから出湯する出湯管と、前記貯湯タンクの湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク内の貯湯量を検出する貯湯量検出手段と、過去所定期間の一日ごとの給湯量を記憶し、特定時間帯に給湯量に応じた必要貯湯量Ｑｓを沸き上げるよう前記加熱手段を制御する制御手段とを備えたものにおいて、前記制御手段は、特定時間帯の開始時または特定時間帯の開始後の特定時刻に前記貯湯量検出手段で前記貯湯タンク内の残湯量を検出し、過去所定期間の一日ごとの前記残湯量を記憶し、記憶している過去所定期間の一日ごとの給湯量に基づく過去所定期間の給湯量の平均値Ｘとバラツキ度合σ１とに応じた学習湯量Ｑ１に、記憶している過去所定期間の一日ごとの残湯量に基づく過去所定期間の残湯量の平均値Ｙとバラツキ度合σ２とに応じた余裕分湯量Ｑ２を加算して必要貯湯量Ｑｓを算出するようにしたことを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項３】
前記貯湯タンク内の湯水を熱源に浴槽水を加熱するふろ回路を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の貯湯式給湯装置。
【請求項４】
前記加熱手段は、前記貯湯タンク下部から取り出した湯水を前記貯湯タンク上部に戻す加熱循環回路と、この加熱循環回路途中に設けられたヒートポンプ式加熱器と、前記加熱循環回路途中に設けられた加熱循環ポンプによって構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項１】
湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンクに給水する給水管と、前記貯湯タンクから出湯する出湯管と、前記貯湯タンクの湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク内の貯湯量を検出する貯湯量検出手段と、特定時間帯に必要貯湯量Ｑｓを沸き上げるよう前記加熱手段を制御する制御手段とを備えたものにおいて、前記制御手段は、特定時間帯の開始時または特定時間帯の開始後の特定時刻に前記貯湯量検出手段で前記貯湯タンク内の残湯量を検出し、過去所定期間の一日ごとの前記残湯量を記憶し、前記残湯量に応じて前記必要貯湯量Ｑｓを増減すると共に、過去所定期間の前記残湯量のバラツキ度合σ２に応じた値を加算して前記必要貯湯量Ｑｓを補正するようにしたことを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンクに給水する給水管と、前記貯湯タンクから出湯する出湯管と、前記貯湯タンクの湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク内の貯湯量を検出する貯湯量検出手段と、過去所定期間の一日ごとの給湯量を記憶し、特定時間帯に給湯量に応じた必要貯湯量Ｑｓを沸き上げるよう前記加熱手段を制御する制御手段とを備えたものにおいて、前記制御手段は、特定時間帯の開始時または特定時間帯の開始後の特定時刻に前記貯湯量検出手段で前記貯湯タンク内の残湯量を検出し、過去所定期間の一日ごとの前記残湯量を記憶し、記憶している過去所定期間の一日ごとの給湯量に基づく過去所定期間の給湯量の平均値Ｘとバラツキ度合σ１とに応じた学習湯量Ｑ１に、記憶している過去所定期間の一日ごとの残湯量に基づく過去所定期間の残湯量の平均値Ｙとバラツキ度合σ２とに応じた余裕分湯量Ｑ２を加算して必要貯湯量Ｑｓを算出するようにしたことを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項３】
前記貯湯タンク内の湯水を熱源に浴槽水を加熱するふろ回路を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の貯湯式給湯装置。
【請求項４】
前記加熱手段は、前記貯湯タンク下部から取り出した湯水を前記貯湯タンク上部に戻す加熱循環回路と、この加熱循環回路途中に設けられたヒートポンプ式加熱器と、前記加熱循環回路途中に設けられた加熱循環ポンプによって構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２２９８４３（Ｐ２０１２−２２９８４３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９７７２１（Ｐ２０１１−９７７２１）
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（００００００５３８）株式会社コロナ (753)
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（００００００５３８）株式会社コロナ (753)
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