JP2013224762A - 給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】２４時間（１日）を単位とする単位時間において、比較的簡易な制御によって、適当な量の温水をタンクに貯めておくことが可能な給湯システムを提供する。
【解決手段】コントローラは、２４時間を単位とする単位時間における、最初の温水の供給が開始されるべき給湯開始時刻Ｓ１と、浴槽に所定量の温水の供給が開始されるべき湯張り開始時刻Ｂ１と、最後の温水の供給が終了するべき給湯終了時刻Ｇ１と、を特定する。コントローラは、給湯開始時刻Ｓ１より第１の所定時間αだけ前の時刻である第１のヒートポンプ作動時刻Ｓ０に、ヒートポンプを作動させ、湯張り開始時刻Ｂ１より第２の所定時間βだけ前の時刻である第２のヒートポンプ作動時刻Ｂ０に、ヒートポンプを作動させ、給湯終了時刻Ｇ１より第３の所定時間γだけ前の時刻であるヒートポンプ停止時刻Ｇ０にヒートポンプを停止させる。
【選択図】 図２

Description

本明細書で開示する技術は、給湯システムに関する。

特許文献１には、ヒートポンプと、ヒートポンプによって加熱された温水を貯える貯湯タンクとを備える貯湯式給湯装置が開示されている。特許文献１の貯湯式給湯装置は、過去に頻繁に沸き上げ運転が行われている時間帯に対して、その一つ前（１時間前）の時間帯の起動残湯量と停止残湯量の設定値を増加する制御を行っている。即ち、この貯湯式給湯装置では、過去に頻繁に沸き上げ運転が行われている時間帯を学習し、その一つ前の時間帯で沸き上げが行われ易くなるように、設定値を変化している。

特開２００７−１８３０５５号公報

特許文献１の技術において、過去に頻繁に沸き上げ運転が行われている時間帯は、頻繁に給湯が行われている時間帯である。過去に頻繁に給湯が行われている時間帯に合わせて、適当な量の温水を前もってタンクに貯めようとすると、給湯が行われる各時間帯に合わせて、起動残湯量と停止残湯量の設定値を正確に設定しておく必要がある。給湯が行われる各時間帯に合わせて、設定値を正確に設定しようとすると、多くのデータが必要であるとともに、多くの計算等を行う必要があり、処理負荷が高くなる。

本明細書では、２４時間（１日）を単位とする単位時間において、比較的簡易な制御によって、適当な量の温水をタンクに貯めておくことが可能な給湯システムを提供する。

本発明者による鋭意検討の結果、様々な世帯の生活サイクルを２４時間（１日）単位で見る場合、どの世帯でも、最初に温水の供給が行われる時間帯と、浴槽に所定量の温水の供給（湯張り）が行われる時間帯とに、まとまった量の温水が供給されることが判明した。また、どの世帯でも、最後に温水の供給が行われた後は、次の日に最初に温水の供給が行われる時間帯まで、温水が必要とされる可能性が低いことも判明した。

本明細書が開示する給湯システムは、上記の知見に基づいて創作されたものである。本明細書が開示する給湯システムは、外気から吸熱するヒートポンプと、ヒートポンプによって加熱された温水を貯えるタンクと、タンク内の温水を温水利用箇所に供給する供給路と、コントローラと、を備える。コントローラは、過去の所定期間内において、温水の供給が開始された時刻と温水の供給が終了した時刻とのうち少なくとも一方の時刻を示す時刻情報を記憶する。コントローラは、時刻情報に基づいて、２４時間を単位とする単位時間における、最初の温水の供給が開始されるべき給湯開始時刻と、給湯開始時刻より後の時刻であって、浴槽に所定量の温水の供給が開始されるべき湯張り開始時刻と、最後の温水の供給が終了するべき給湯終了時刻と、を特定する。コントローラは、給湯開始時刻より第１の所定時間だけ前の時刻である第１のヒートポンプ作動時刻に、ヒートポンプを作動させ、湯張り開始時刻より第２の所定時間だけ前の時刻である第２のヒートポンプ作動時刻に、ヒートポンプを作動させ、給湯終了時刻より第３の所定時間だけ前の時刻であるヒートポンプ停止時刻に、ヒートポンプを停止させる。

上記の給湯システムでは、第１のヒートポンプ作動時刻、及び、第２のヒートポンプ作動時刻に、ヒートポンプを作動させて、タンク内に温水を貯え始める。そのため、各世帯において、まとまった量の温水が必要とされる可能性が高い給湯開始時刻と湯張り開始時刻とにおいて、タンク内に給湯に必要な量の温水を貯えておくことが可能になる。また、上記の給湯システムでは、ヒートポンプ停止時刻に、ヒートポンプを停止させ、タンク内にそれ以上温水を貯えないようにする。そのため、各世帯において、それ以降に温水が必要とされない可能性が高い給湯終了時刻において、タンク内に、過剰な温水を貯えておかないようにすることが可能になる。上記の給湯システムでは、温水が必要とされる可能性が高い給湯開始時刻と湯張り開始時刻、及び、それ以降に温水が必要とされない可能性が高い給湯終了時刻、の３つの時刻に着目し、その３つの時刻において、適当な量の温水をタンクに貯めておくように制御を行う。そのため、従来のように、温水が必要とされる全ての時間帯について制御を行う必要がない。従って、上記の給湯システムでは、２４時間（１日）を単位とする単位時間において、比較的簡易な制御によって、適当な量の温水をタンクに貯めておくことが可能である。

実施例の給湯システムの構成を模式的に示す図。 特定の世帯において、給湯が行われる時間帯を模式的に示す図。 第１のヒートポンプ作動処理を示すフローチャート。 第２のヒートポンプ作動処理を示すフローチャート。 湯張り処理を示すフローチャート。

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

（特徴１）給湯システムは、タンクの下部の水の温度を測定する第１測定手段をさらに備えてもよい。コントローラは、第１測定手段によって測定される温度が所定温度以上である場合に、ヒートポンプを停止させるとともに、第２のヒートポンプ作動時刻にヒートポンプを作動させることによって、湯張り開始時刻において、第１測定手段によって測定される温度が所定温度未満になるように、第２の所定時間を特定してもよい。

この構成の給湯システムによると、湯張り開始時刻において、ヒートポンプを停止させないようにすることができる。従って、浴槽に温水の供給を開始した後も、ヒートポンプを継続して作動させることができる。即ち、ヒートポンプで水を加熱してタンクに貯めながら、浴槽に温水を供給することができる。一方、湯張り開始時刻において、タンク内の全温水の温度が所定温度以上である場合（即ちヒートポンプが停止している場合）には、浴槽に温水の供給を開始した後、タンク内の所定量の温水を浴槽に供給した後に、ヒートポンプを再度作動させる必要がある。この構成の給湯システムは、ヒートポンプの停止及び再作動が頻繁に行われることを抑制することができる。即ち、ヒートポンプの停止及び再作動のロスを減らして、エネルギー効率を高くすることができ、さらに、ヒートポンプの耐久性の低下を抑制することができる。

（特徴２）給湯システムは、外気温と水道水との水温のうち少なくとも一方の温度を測定する第２測定手段をさらに備えてもよい。コントローラは、第２測定手段によって測定される温度が高いほど、短い第１の所定時間を特定し、第２測定手段によって測定される温度が高いほど、短い第２の所定時間を特定し、第２測定手段によって測定される温度が高いほど、長い第３の所定時間を特定してもよい。

この構成を有する給湯システムは、外気温と水道水の水温とのうち少なくとも一方の温度に基づいて、適切な各所定時間を特定することができる。外気温や水道水の水温は、季節や地理的状況に応じて変化する。そのため、この構成の給湯システムは、季節や地理的状況に適した第１のヒートポンプ作動時刻及び第２のヒートポンプ作動時刻に、ヒートポンプを作動させることができるとともに、季節や地理的状況に適したヒートポンプ停止時刻に、ヒートポンプを停止させることができる。従って、給湯システムは、給湯開始時刻、湯張り開始時刻、及び、給湯終了時刻、の３つの時刻において、適当な量の温水をタンクに貯めておくことが可能になる。

（実施例）
図１に示すように、本実施例に係る給湯システム２は、タンク１０と、タンク水循環路２０と、水道水導入路３０と、供給路４０と、ヒートポンプ５０と、バーナ加熱装置６０と、コントローラ１００と、を備える。

ヒートポンプ５０は、外気から吸熱して、タンク水循環路２０内の水を加熱する熱源である。ヒートポンプ５０は、図示しないが、熱媒体（代替フロン、例えばＲ４１０Ａ等）を循環させる熱媒体循環路と、外気と熱媒体との間で熱交換を行う蒸発器と、熱媒体を圧縮して高温高圧にする圧縮器と、タンク水循環路２０内の水と高温高圧の熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、熱交換を終えた後の熱媒体を減圧させて低温低圧にする膨張弁と、を備えている。また、ヒートポンプ５０には、外気温を測定する外気温センサ５２が備えられている。

タンク１０は、ヒートポンプ５０によって加熱された温水を貯える。タンク１０は、密閉型であり、断熱材によって外側が覆われている。タンク１０内には満水まで水が貯留されている。本実施例では、タンク１０の容量は１００Ｌである。タンク１０には、サーミスタ１２、１４、１６、１８がタンク１０の高さ方向に所定間隔で取り付けられている。各サーミスタ１２、１４、１６、１８は、その取付位置の水の温度を測定する。例えば、各サーミスタ１２、１４、１６、１８は、それぞれ、タンク１０の上部から６Ｌ、１２Ｌ、３０Ｌ、５０Ｌの位置の水の温度を測定する。

タンク水循環路２０は、上流端がタンク１０の下部に接続されており、下流端がタンク１０の上部に接続されている。タンク水循環路２０には、循環ポンプ２２が介装されている。循環ポンプ２２は、タンク水循環路２０内の水を上流側から下流側へ送り出す。また、タンク水循環路２０は、ヒートポンプ５０の熱交換器（図示省略）を通過している。そのため、ヒートポンプ５０を作動させると、タンク水循環路２０内の水がヒートポンプ５０の熱交換器で加熱される。従って、循環ポンプ２２とヒートポンプ５０とを作動させると、タンク１０の下部の水がヒートポンプ５０で加熱され、加熱された水がタンク１０の上部に戻される。即ち、タンク水循環路２０は、タンク１０に蓄熱するための水路である。また、タンク水循環路２０のヒートポンプ５０の上流側には、サーミスタ２４が介装されている。サーミスタ２４は、タンク１０の下部から導出され、ヒートポンプ５０を通過する前の水の温度を測定する。

水道水導入路３０は、上流端が水道水供給源３１に接続されている。水道水導入路３０には、サーミスタ３２が介装されている。サーミスタ３２は、水道水の温度を測定する。水道水導入路３０の下流側は、第１導入路３０ａと第２導入路３０ｂに分岐している。第１導入路３０ａの下流端は、タンク１０の下部に接続されている。第２導入路３０ｂの下流端は、後述の供給路４０の途中に接続されている。第２導入路３０ｂの下流端と供給路４０との接続部分には、混合弁４２が設けられている。混合弁４２は、供給路４０内を流れる温水に、第２導入路３０ｂ内の水を混合させる量を調整する。

供給路４０は、上流端がタンク１０の上部に接続されている。上述したように、供給路４０の途中には、水道水導入路３０の第２導入路３０ｂが接続されており、接続部分には混合弁４２が設けられている。第２導入路３０ｂとの接続部より下流側の供給路４０には、バーナ加熱装置６０が介装されている。また、バーナ加熱装置６０より下流側の供給路４０には、サーミスタ４４が介装されている。サーミスタ４４は、供給される温水の温度を測定する。バーナ加熱装置６０は、サーミスタ４４が測定する温水の温度が、給湯設定温度と一致するように、供給路４０内の水を加熱する。供給路４０の下流端は、温水利用箇所（例えば台所、浴槽等）に接続されている。

コントローラ１００は、各構成要素と電気的に接続されており、各構成要素の動作を制御する。

次いで、本実施例の給湯システム２の動作について説明する。給湯システム２は、蓄熱運転及び給湯運転を実行することができる。以下、各運転について説明する。

（蓄熱運転）
蓄熱運転は、ヒートポンプ５０で生成した熱により、タンク１０内の水を加熱する運転である。コントローラ１００によって蓄熱運転の実行が指示されると、ヒートポンプ５０が作動するとともに、循環ポンプ２２が回転する。循環ポンプ２２が回転すると、タンク水循環路２０内をタンク１０内の水が循環する。即ち、タンク１０の下部に存在する水がタンク水循環路２０内に導入され、導入された水がヒートポンプ５０内の熱交換器を通過する際に、熱媒体の熱によって加熱され、加熱された水がタンク１０の上部に戻される。これにより、タンク１０に高温の水が貯められる。タンク１０の上部には、高温の水の層が形成され、下部には、低温の水の層が形成される。

（給湯運転）
給湯運転は、タンク１０内の水を温水利用箇所に供給する運転である。また、特に、温水利用箇所が浴槽である場合の給湯運転のことを、以下では「湯張り運転」と呼ぶ。給湯運転は、上記の蓄熱運転中にも実行することができる。温水利用箇所の給湯栓が開かれると、コントローラ１００は、水道水供給源３１からの水圧によって、水道水導入路３０（第１導入路３０ａ）からタンク１０の下部に水道水が流入する。同時に、タンク１０上部の温水が、供給路４０を介して温水利用箇所に供給される。

コントローラ１００は、タンク１０から供給路４０に供給される水の温度（即ち、サーミスタ１２の測定温度）が、給湯設定温度より高い場合には、混合弁４２を開いて第２導入路３０ｂから供給路４０に水道水を導入する。従って、タンク１０から供給された水と第２導入路３０ｂから供給された水道水とが、供給路４０内で混合される。コントローラ１００は、温水利用箇所に供給される水の温度が、給湯設定温度と一致するように、混合弁４２の開度を調整する。一方、コントローラ１００は、タンク１０から供給路４０に供給される水の温度が、給湯設定温度より低い場合には、バーナ加熱装置６０を作動させる。従って、供給路４０を通過する水がバーナ加熱装置６０によって加熱される。コントローラ１００は、温水利用箇所に供給される水の温度が、給湯設定温度と一致するように、バーナ加熱装置６０の出力を制御する。

（特定の世帯における給湯の傾向）
続いて、図２を参照して、特定の世帯の生活サイクルを２４時間（１日）単位で見る場合における、特定の世帯での給湯の傾向を説明する。図２は、ある１日の間に、特定の世帯で給湯が行われる時間帯を模式的に示す図である。なお、本実施例は、コントローラ１００は、２：００を始点とする２４時間を、１日を特定するための単位時間としている。

特定の世帯では、例えば、６：００〜７：００に最初に給湯が行われる（図２の例では６：００）。最初の給湯は、例えば、朝食の用意や洗面のための給湯である。最初の給湯では、５Ｌ〜２０Ｌ程度の温水が供給される。特定の世帯では、例えば、１１：００〜１２：００に二度目の給湯が行われる（図２の例では１１：００）。二度目の給湯は、例えば、昼食の用意のための給湯である。二度目の給湯でも、５Ｌ〜２０Ｌ程度の温水が供給される。特定の世帯では、例えば、２０：００に三度目の給湯が行われる（図２の例では２０：００）。三度目の給湯は、浴槽への湯張り運転である。本実施例では、特定の世帯は、毎日２０：００に湯張り運転を開始するように予め設定している。湯張り運転では、１５０Ｌ〜１８０Ｌ程度の温水が供給される。特定の世帯では、例えば、２３：００〜０：００に最後の給湯が行われる（図２の例ではおよそ２３：００）。最後の給湯は、例えば、歯磨き等のための給湯である。最後の給湯では、５Ｌ〜１０Ｌ程度の温水が供給される。最後の給湯は、０：００頃に終了する。

本実施例では、コントローラ１００は、特定の世帯において、給湯が行われる度に、給湯が開始された時刻と、給湯が終了した時刻と、を示す時刻情報と、供給された温水の量を示す供給量情報と、を記憶する。コントローラ１００は、１日分の時刻情報及び供給量情報を、特定の世帯の１日分の運転履歴として記憶する。本実施例では、コントローラ１００は、特定の世帯の過去７日分の運転履歴を記憶する。

（コントローラ１００が２４時間毎に行う処理）
続いて、コントローラ１００が、２４時間毎（時刻が２：００になる毎）に実行する処理について説明する。上記の通り、本実施例では、コントローラ１００は、特定の世帯の過去７日分の運転履歴を記憶する。そのため、コントローラ１００は、２４時間毎に、８日前の運転履歴を消去して、前日の運転履歴を新たに記憶する。

次いで、コントローラ１００は、特定の世帯の過去７日分の運転履歴から、過去７日間において、最初の給湯が開始された時刻のうち、最も早い時刻を特定する。以下では、この時刻を「給湯開始時刻Ｓ１」と呼ぶ。例えば、コントローラ１００は、６：００を給湯開始時刻Ｓ１として特定する（図２参照）。

また、コントローラ１００は、特定の世帯の過去７日分の運転履歴から、過去７日間において、湯張り運転が開始された時刻のうち、最も早い時刻を特定する。以下では、この時刻を「湯張り開始時刻Ｂ１」と呼ぶ。上記の通り、本実施例では、特定の世帯は、毎日２０：００に湯張り運転を開始するように予め設定している。例えば、コントローラ１００は、２０：００を湯張り開始時刻Ｂ１として特定する（図２参照）。

さらに、コントローラ１００は、特定の世帯の過去７日分の運転履歴から、過去７日間において、最後の給湯が終了した時刻のうち、最も遅い時刻を特定する。以下では、この時刻を「給湯終了時刻Ｇ１」と呼ぶ。例えば、コントローラ１００は、０：００を給湯終了時刻Ｇ１として特定する（図２参照）。

さらに、コントローラ１００は、サーミスタ３２が測定する温度ＴＷ（即ち、水道水の水温）に基づいて、第１の所定時間α、第２の所定時間β、及び、第３の所定時間γを特定する。

図２に示すように、温度ＴＷが２１℃以上の場合、コントローラ１００は、第１の所定時間αとして「２０分」を特定する。温度ＴＷが１３℃以上２１℃未満の場合、コントローラ１００は、第１の所定時間αとして「３０分」を特定する。温度ＴＷが１３℃未満の場合、コントローラ１００は、第１の所定時間αとして「４５分」を特定する。コントローラ１００は、温度ＴＷが高いほど、第１の所定時間αとして、短い時間を特定する。

同様に、図２に示すように、温度ＴＷが２１℃以上の場合、コントローラ１００は、第２の所定時間βとして「４０分」を特定する。温度ＴＷが１３℃以上２１℃未満の場合、コントローラ１００は、第２の所定時間βとして「５０分」を特定する。温度ＴＷが１３℃未満の場合、コントローラ１００は、第２の所定時間βとして「６０分」を特定する。コントローラ１００は、温度ＴＷが高いほど、第２の所定時間βとして、短い時間を特定する。

さらに同様に、図２に示すように、温度ＴＷが２１℃以上の場合、コントローラ１００は、第３の所定時間γとして「８０分」を特定する。温度ＴＷが１３℃以上２１℃未満の場合、コントローラ１００は、第３の所定時間γとして「５０分」を特定する。温度ＴＷが１３℃未満の場合、コントローラ１００は、第３の所定時間γとして「４０分」を特定する。コントローラ１００は、温度ＴＷが高いほど、第３の所定時間γとして、長い時間を特定する。

次いで、コントローラ１００は、給湯開始時刻Ｓ１から、特定された第１の所定時間αだけ前の時刻である第１のヒートポンプ作動時刻Ｓ０を特定する。本実施例では、コントローラ１００は、第１のヒートポンプ作動時刻Ｓ０が到来すると、後述の第１のヒートポンプ作動処理（図３参照）を開始する。

また、コントローラ１００は、湯張り開始時刻Ｂ１から、特定された第２の所定時間βだけ前の時刻である第２のヒートポンプ作動時刻Ｂ０を特定する。本実施例では、コントローラ１００は、第２のヒートポンプ作動時刻Ｂ０が到来すると、後述の第２のヒートポンプ作動処理（図４参照）を開始する。

さらに、コントローラ１００は、給湯終了時刻Ｇ１から、特定された第３の所定時間γだけ前の時刻であるヒートポンプ停止時刻Ｇ０を特定する。本実施例では、コントローラ１００は、ヒートポンプ停止時刻Ｇ０が到来すると、後述のヒートポンプ停止処理を開始する。

（第１のヒートポンプ作動処理）
図３は、コントローラ１００が実行する第１のヒートポンプ作動処理の内容を示すフローチャートである。上記の通り、第１のヒートポンプ作動時刻Ｓ０が到来すると、コントローラ１００は、図３の処理を開始する。まず、Ｓ１０では、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０が作動中であるか否か判断する。ヒートポンプ５０が作動している場合、コントローラ１００はＳ１０でＹＥＳと判断し、Ｓ１２をスキップしてＳ１４に進む。一方、ヒートポンプ５０が作動していない場合、コントローラ１００はＳ１０でＮＯと判断し、Ｓ１２に進む。

Ｓ１２では、コントローラ１００は、サーミスタ１６が測定する温度（即ち、タンク１０の上部から３０Ｌの位置の水温）が、所定の閾値ＴＡより高いか否か判断する。

本実施例では、所定の閾値ＴＡは、「沸き上げ設定温度−１０℃」である。沸き上げ設定温度は、例えば４７℃である。そのため、所定の閾値ＴＡは、例えば３７℃である。Ｓ１２でＹＥＳと判断される場合、少なくとも、タンク１０の上部から３０Ｌの位置の水温は閾値ＴＡ（例えば３７℃）より高い。上記の通り、タンク１０の上部には、高温の水の層が形成され、下部には、低温の水の層が形成される。そのため、Ｓ１２でＹＥＳと判断される場合には、タンク１０の３０Ｌの位置からタンク上部までの間には、沸き上げ設定温度（例えば４７℃）に近い高温の温水が貯められている。即ち、Ｓ１２でＹＥＳと判断される場合には、給湯開始時刻Ｓ１の近傍の時刻に行われる予定の最初の給湯に必要な量（５Ｌ〜２０Ｌ程度）の温水がタンク１０内に貯められていることを意味する。Ｓ１２でＹＥＳと判断される場合、Ｓ１８に進む。一方、Ｓ１２でＮＯと判断される場合、Ｓ１４に進む。

Ｓ１４では、コントローラ１００は、サーミスタ２４が測定する温度（即ち、タンク１０の下部から導出され、ヒートポンプ５０を通過する前の水の水温）が、所定の閾値ＴＢより高いか否か判断する。

本実施例では、所定の閾値ＴＢは、「沸き上げ設定温度−５℃」である。沸き上げ設定温度は、例えば４７℃である。そのため、所定の閾値ＴＢは、例えば４２℃である。Ｓ１４でＹＥＳと判断される場合、タンク１０の下部には、閾値ＴＢ（例えば４２℃）より高い温度の温水が貯められていることになる。即ち、タンク１０内の略全体に、沸き上げ設定温度に近い高温の温水が貯められていることになる。以下では、このようなタンク１０の状態を「満蓄状態」と呼ぶ場合がある。Ｓ１４でＹＥＳと判断される場合、Ｓ１８に進む。一方、Ｓ１４でＮＯと判断される場合、Ｓ１６に進む。

Ｓ１６では、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０を作動させる。また、コントローラ１００は、循環ポンプ２２を回転させる。即ち、コントローラ１００は、上記の蓄熱運転を開始する。これにより、タンク１０の下部に存在する水がタンク水循環路２０内に導入され、導入された水がヒートポンプ５０によって加熱され、加熱された水がタンク１０の上部に戻される。これにより、タンク１０に高温の水が貯められる。なお、Ｓ１６の時点で既にヒートポンプ５０及び循環ポンプ２２が作動している場合、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０及び循環ポンプ２２を継続して作動させる。Ｓ１６を終えると、Ｓ１０に戻り、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０が作動中であるか否か判断する。この場合、コントローラ１００は、Ｓ１０でＹＥＳと判断し、Ｓ１４に進む。即ち、Ｓ１６でヒートポンプ５０を作動させた後は、コントローラ１００は、サーミスタ２４が測定する温度が、所定の閾値ＴＢより高くなること（即ちタンク１０が満蓄状態になること）を監視する。サーミスタ２４が測定する温度が所定の閾値ＴＢより高くなる場合（Ｓ１４でＹＥＳ）、Ｓ１８に進む。

Ｓ１８では、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０及び循環ポンプ２２を停止させる。上記の通り、Ｓ１２でＹＥＳと判断される場合には、タンク１０内には、既に最初の給湯に必要な量（５Ｌ〜２０Ｌ程度）の温水が貯められているためである。また、Ｓ１４でＹＥＳと判断される場合には、タンク１０が満蓄状態であり、タンク１０内には、当然に最初の給湯に必要な量（５Ｌ〜２０Ｌ程度）の温水が貯められているためである。Ｓ１８を終えると、Ｓ１０に戻り、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０が作動中であるか否か判断する。この場合、コントローラ１００は、Ｓ１０でＮＯと判断し、Ｓ１２に進む。即ち、Ｓ１８でヒートポンプ５０を停止させた後は、コントローラ１００は、サーミスタ１６が測定する温度が、所定の閾値ＴＡ以下になる（即ちＳ１２でＮＯになる）ことを監視する。サーミスタ１６が測定する温度が所定の閾値ＴＡ以下になる場合（Ｓ１２でＮＯ）、再びＳ１４に進む。

図３の第１のヒートポンプ作動処理を開始した後、給湯開始時刻Ｓ１の近傍の時刻に、最初の給湯運転が実行されると、タンク１０上部の温水が、供給路４０を介して温水利用箇所に供給される。上記の通り、本実施例の給湯システム２では、給湯開始時刻Ｓ１において、タンク１０内に、給湯に必要な量の温水を貯えておくことができる。即ち、第１の所定時間αは、その時間の間だけヒートポンプ５０を作動させることによって、給湯開始時刻Ｓ１の時点で、タンク１０内に、給湯に必要な量の温水を貯めることが可能となる時間である。

（第２のヒートポンプ作動処理）
図４は、コントローラ１００が実行する第２のヒートポンプ作動処理の内容を示すフローチャートである。上記の通り、第２のヒートポンプ作動時刻Ｂ０が到来すると、コントローラ１００は、図４の処理を開始する。まず、Ｓ３０では、コントローラ１００は、サーミスタ２４が測定する温度（即ち、タンク１０の下部から導出され、ヒートポンプ５０を通過する前の水の水温）が、所定の閾値ＴＢより高いか否か（即ちタンク１０が満蓄状態か否か）判断する。Ｓ３０でＹＥＳと判断される場合、Ｓ３８に進む。一方、Ｓ３０でＮＯと判断される場合、Ｓ３２に進む。

Ｓ３２では、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０を作動させる。また、コントローラ１００は、循環ポンプ２２を回転させる。即ち、コントローラ１００は、上記の蓄熱運転を開始する。なお、Ｓ３２の時点で既にヒートポンプ５０及び循環ポンプ２２が作動している場合、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０及び循環ポンプ２２を継続して作動させる。Ｓ３２を終えると、Ｓ３４に進む。

一方、Ｓ３８では、ヒートポンプ５０及び循環ポンプ２２を停止させる。上記の通り、Ｓ３０でＹＥＳと判断される場合には、タンク１０は満蓄状態である。そのため、それ以上、ヒートポンプ５０及び循環ポンプ２２を作動させる必要がない。Ｓ３８を終えると、Ｓ３４に進む。

Ｓ３４では、コントローラ１００は、湯張り開始時刻Ｂ１が到来したか否か判断する。Ｓ３４でＹＥＳと判断される場合、Ｓ３６に進み、湯張り処理（図４参照）を開始する。一方、Ｓ３４でＮＯの場合、Ｓ３０に戻る。

本実施例では、図４の第２のヒートポンプ作動処理が開始された時点で、タンク１０内に沸き上げ設定温度の温水が十分に貯められていない場合（例えば、サーミスタ１２の測定温度が給湯設定温度以下である場合）には、上記のＳ３２でヒートポンプ５０を作動させた後、タンク１０が満蓄状態になる前に、湯張り開始時刻Ｂ１が到来する（Ｓ３４でＹＥＳ）。即ち、本実施例では、コントローラ１００は、第２のヒートポンプ作動時刻Ｂ０にヒートポンプ５０を作動させる（Ｓ３２）と、湯張り開始時刻Ｂ１において、サーミスタ２４が測定する温度が、所定の閾値ＴＢ未満になるように、第２の所定時間βを特定している。

（湯張り処理）
上記の通り、湯張り開始時刻Ｂ１が到来すると、Ｓ３６において、コントローラ１００は、湯張り処理を開始する。図５は、湯張り処理の内容を示すフローチャートである。なお、本実施例では、湯張り開始時刻Ｂ１が到来すると、自動的に湯張り処理が開始される例を説明するが、変形例では、ユーザによって所定の湯張り開始操作が行われる場合に、湯張り処理を開始してもよい。

図５のＳ５０では、コントローラ１００は、湯張り運転を開始する。即ち、コントローラ１００は、浴槽の給湯栓を開き、浴槽への温水の供給を開始する。次いで、Ｓ５２では、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０が作動中であるか否か判断する。上記の通り、湯張り開始時刻Ｂ１が到来した時点で、タンク１０が満蓄状態でなかった場合には、ヒートポンプ５０は継続して作動している。その場合、コントローラ１００はＳ５２でＹＥＳと判断し、Ｓ５８に進む。一方、湯張り開始時刻Ｂ１が到来した時点で、タンク１０が満蓄状態であった場合には、ヒートポンプ５０は停止している。その場合、コントローラ１００はＳ５２でＮＯと判断し、Ｓ５４に進む。

Ｓ５４では、コントローラ１００は、サーミスタ１６が測定する温度が、所定の閾値ＴＡ以下になることを監視する。Ｓ５４でＹＥＳの場合、Ｓ５６に進む。Ｓ５４でＹＥＳの場合、湯張り運転の結果、タンク１０内に貯められていた温水（閾値ＴＡより高い温度の温水）の量が残り３０Ｌ以下まで減少したことを意味する。Ｓ５６では、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０を作動させるとともに、循環ポンプ２２を回転させる。

続くＳ５８では、コントローラ１００は、サーミスタ１２が測定する温度（即ち、タンク１０の上部から６Ｌの位置の水温）が、給湯設定温度以下になることを監視する。Ｓ５８でＹＥＳと判断される場合には、タンク１０内に貯められていた温水（給湯設定温度より高い温度の温水）の量が残り６Ｌ以下まで減少したことを意味する。以下では、この状態のことを「湯切れ状態」と呼ぶ場合がある。本実施例では、湯張り運転において、１５０Ｌ〜１８０Ｌの温水が必要とされる。上記の通り、本実施例では、タンク１０の容量は１００Ｌであるため、湯張り運転の途中で必ず湯切れ状態（Ｓ５８でＹＥＳ）が発生する。Ｓ５８でＹＥＳと判断される場合（即ち、湯切れ状態の場合）、Ｓ６０に進む。

Ｓ６０では、コントローラ１００は、バーナ加熱装置６０を作動させる。なお、この場合も、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０及び循環ポンプ２２を継続して作動させる。この結果、浴槽には、ヒートポンプ５０及びバーナ加熱装置６０で加熱された温水が供給される。

次いで、Ｓ６２では、コントローラ１００は、湯張り運転が完了することを監視する。所定量（例えば１５０Ｌ）の温水を浴槽に供給し終えると、コントローラ１００は、Ｓ６２でＹＥＳと判断し、Ｓ６４に進む。

Ｓ６４では、コントローラ１００は、Ｓ６０で作動させたバーナ加熱装置６０を停止させる。なお、この場合も、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０及び循環ポンプ２２を所定時間継続して作動させる。Ｓ６４を終えると、図５の湯張り処理が終了する。同時に、図４の処理も終了する。上記の通り、本実施例の給湯システム２では、湯張り開始時刻Ｂ１において、タンク１０内に、湯張りのために必要な量の一部の温水を貯えておくことができる。即ち、第２の所定時間βは、その時間の間だけヒートポンプ５０を作動させることによって、湯張り開始時刻Ｂ１の時点で、タンク１０内に、必要な量の温水を貯めることが可能となる時間である。

また、上記の通り、コントローラ１００は、第２のヒートポンプ作動時刻Ｂ０にヒートポンプ５０を作動させる（Ｓ３２）と、湯張り開始時刻Ｂ１において、サーミスタ２４が測定する温度が、所定の閾値ＴＢ未満になるように、第２の所定時間βを特定している。そのため、湯張り開始時刻Ｂ１が到来した時点で、タンク１０が満蓄状態でない場合には、浴槽に温水の供給を開始した後も（図５のＳ５０）、ヒートポンプ５０を継続して作動させる（図５のＳ５２でＹＥＳ）。この場合、ヒートポンプ５０で水を加熱してタンク１０に貯めながら、浴槽に温水を供給することができる。一方、湯張り開始時刻Ｂ１において、ヒートポンプ５０が停止している場合（図５のＳ５２でＮＯ）、後でヒートポンプ５０を再度作動させる必要があり、時間がかかる（図５のＳ５６）。また、湯張り開始時刻Ｂ１において、ヒートポンプ５０が継続して作動している場合には（図５のＳ５２でＹＥＳ）、湯張り開始時刻Ｂ１において、ヒートポンプ５０が停止している場合（図５のＳ５２でＮＯ）と比べて、ヒートポンプ５０の停止及び再作動が頻繁に行われることを抑制することができる。即ち、ヒートポンプ５０の停止及び再作動によるロスを減らしてエネルギー効率を高くすることができ、さらに、ヒートポンプ５０の耐久性の低下を抑制することができる。

（ヒートポンプ停止処理）
ヒートポンプ停止時刻Ｇ０が到来すると、コントローラ１００は、ヒートポンプ停止処理（図示省略）を開始する。即ち、コントローラ１００は、ヒートポンプ停止時刻Ｇ０の時点で、ヒートポンプ５０が作動中である場合、ヒートポンプ５０を停止させる。なお、ヒートポンプ５０が作動していない場合、コントローラ１００は、そのままヒートポンプ５０を停止させておく。コントローラ１００は、ヒートポンプ停止時刻Ｇ０でヒートポンプ５０を停止させると、次の日までヒートポンプ５０を作動させない。その後、給湯終了時刻Ｇ１の近傍の時刻に、最後の給湯運転が終了する。従って、本実施例の給湯システム２では、給湯終了時刻Ｇ１において、タンク１０内に、過剰な温水を貯えないようにすることができる。即ち、第３の所定時間γは、その時間の間にヒートポンプ５０を作動させないことにより、給湯終了時刻Ｇ１の時点で、タンク１０内に、過剰な温水を貯えないようにすることが可能となる時間である。

以上、本実施例の給湯システム２の構成及び動作について説明した。上記の通り、本実施例の給湯システム２は、特定の世帯において、温水が必要とされる可能性が高い給湯開始時刻と湯張り開始時刻、及び、それ以降に温水が必要とされない可能性が高い給湯終了時刻、の３つの時刻に着目し、その３つの時刻において、適当な量の温水をタンクに貯めておくように制御を行う。そのため、本実施例の給湯システム２は、従来のように、温水が必要とされる全ての時間帯について制御を行う必要がない。従って、上記の給湯システム２では、２４時間（１日）を単位とする単位時間において、比較的簡易な制御によって、適当な量の温水をタンクに貯めておくことが可能である。

また、上記の通り、本実施例の給湯システム２は、サーミスタ３２が測定する温度ＴＷ（即ち水道水の水温）に基づいて、第１の所定時間α、第２の所定時間β、及び、第３の所定時間γを適切に特定することができる。水道水の水温は、季節や地理的状況に応じて変化する。例えば、水道水の水温が低くなる場合（例えば冬期）、タンク１０に給湯に必要な量の温水を貯めるためには、ヒートポンプ５０を比較的長時間作動させる必要がある。本実施例の給湯システム２は、サーミスタ３２が測定する温度ＴＷが低い場合、比較的長い第１の所定時間α及び第２の所定時間βを特定できる。同様に、水道水の水温が低くなる場合、給湯終了時刻Ｇ１において必要とされる温水の加熱量は、水道水の水温が高い場合に比べて多くなることが予想される。本実施例の給湯システム２は、サーミスタ３２が測定する温度ＴＷが低い場合、比較的短い第３の所定時間γを特定できる。

反対に、水道水の水温が高くなる場合（例えば夏期）、タンク１０に給湯に必要な量の温水を貯めるためには、ヒートポンプ５０を比較的短時間作動させればよい。本実施例の給湯システム２は、サーミスタ３２が測定する温度ＴＷが高い場合、比較的短い第１の所定時間α及び第２の所定時間βを特定できる。同様に、水道水の水温が高くなる場合、給湯終了時刻Ｇ１において必要とされる温水の加熱量は、水道水の水温が低い場合に比べて少なくなることが予想される。本実施例の給湯システム２は、サーミスタ３２が測定する温度ＴＷが高い場合、比較的長い第３の所定時間γを特定できる。

以上の通り、本実施例の給湯システム２は、第１の所定時間α、第２の所定時間β、及び、第３の所定時間γを適切に特定することができる。そのため、本実施例の給湯システム２は、季節や地理的状況に適した第１のヒートポンプ作動時刻Ｓ０及び第２のヒートポンプ作動時刻Ｂ０に、ヒートポンプ５０を作動させることができるとともに、季節や地理的状況に適したヒートポンプ停止時刻Ｇ０に、ヒートポンプ５０を停止させることができる。従って、給湯システム２は、給湯開始時刻Ｓ１、湯張り開始時刻Ｂ１、及び、給湯終了時刻Ｇ１、の３つの時刻において、適当な量の温水をタンク１０に貯めておくことが可能になる。

以上、実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

（変形例１） コントローラ１００は、特定の世帯の過去７日分の運転履歴から、過去７日間において最初に給湯が開始された時刻の平均時刻を、給湯開始時刻Ｓ１として特定してもよい。同様に、コントローラ１００は、特定の世帯の過去７日分の運転履歴から、過去７日間において湯張りが開始された時刻の平均時刻を、湯張り開始時刻Ｂ１として特定してもよい。さらに、コントローラ１００は、特定の世帯の過去７日分の運転履歴から、過去７日間において最後に給湯運転が終了した時刻の平均時刻を、給湯終了時刻Ｇ１として特定してもよい。

（変形例２）コントローラ１００は、温度ＴＷが高くなるほど短い時間を特定するのであれば、上記の手法に限らず、任意の方法によって第１の所定時間αを特定してもよい。従って、例えば、コントローラ１００は、温度ＴＷを用いて所定の計算を行い、第１の所定時間αを算出してもよい。同様に、コントローラ１００は、温度ＴＷが高くなるほど短い時間を特定するのであれば、任意の方法によって第２の所定時間βを特定してもよい。また、コントローラ１００は、温度ＴＷが高くなるほど長い時間を特定するのであれば、任意の方法によって第３の所定時間γを特定してもよい。

（変形例３） コントローラ１００は、サーミスタ３２が測定する水温ＴＷに代えて、外気温センサ５２が測定する外気温に基づいて、第１の所定時間α、第２の所定時間β、第３の所定時間γを特定してもよい。また、コントローラ１００は、サーミスタ３２が測定する水温と外気温センサ５２が測定する外気温とに基づいて、第１の所定時間α、第２の所定時間β、第３の所定時間γを特定してもよい。

２ 給湯システム
１０ タンク
１２ サーミスタ
１４ サーミスタ
１６ サーミスタ
１８ サーミスタ
２０ タンク水循環路
２２ 循環ポンプ
２４ サーミスタ
３０ 水道水導入路
３０ａ 第１導入路
３０ｂ 第２導入路
３１ 水道水供給源
３２ サーミスタ
４０ 供給路
４２ 混合弁
４４ サーミスタ
５０ ヒートポンプ
５２ 外気温センサ
６０ バーナ加熱装置
１００ コントローラ

Claims (3)

1. 給湯システムであり、
   外気から吸熱するヒートポンプと、
   ヒートポンプによって加熱された温水を貯えるタンクと、
   タンク内の温水を温水利用箇所に供給する供給路と、
   コントローラと、を備え、
   コントローラは、
   過去の所定期間内において、温水の供給が開始された時刻と温水の供給が終了した時刻とのうち少なくとも一方の時刻を示す時刻情報を記憶し、
   時刻情報に基づいて、２４時間を単位とする単位時間における、最初の温水の供給が開始されるべき給湯開始時刻と、給湯開始時刻より後の時刻であって、浴槽に所定量の温水の供給が開始されるべき湯張り開始時刻と、最後の温水の供給が終了するべき給湯終了時刻と、を特定し、
   給湯開始時刻より第１の所定時間だけ前の時刻である第１のヒートポンプ作動時刻に、ヒートポンプを作動させ、
   湯張り開始時刻より第２の所定時間だけ前の時刻である第２のヒートポンプ作動時刻に、ヒートポンプを作動させ、
   給湯終了時刻より第３の所定時間だけ前の時刻であるヒートポンプ停止時刻に、ヒートポンプを停止させる、
   給湯システム。
2. タンクの下部の水の温度を測定する第１測定手段をさらに備え、
   コントローラは、
   第１測定手段によって測定される温度が所定温度以上である場合に、ヒートポンプを停止させるとともに、
   第２のヒートポンプ作動時刻にヒートポンプを作動させることによって、湯張り開始時刻において、第１測定手段によって測定される温度が所定温度未満になるように、第２の所定時間を特定する、
   請求項１に記載の給湯システム。
3. 外気温と水道水の水温とのうち少なくとも一方の温度を測定する第２測定手段をさらに備え、
   コントローラは、
   第２測定手段によって測定される温度が高いほど、短い第１の所定時間を特定し、
   第２測定手段によって測定される温度が高いほど、短い第２の所定時間を特定し、
   第２測定手段によって測定される温度が高いほど、長い第３の所定時間を特定する、
   請求項１又は２に記載の給湯システム。

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