JP2007211997A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】貯湯タンクの大きさに関係なく、実際の使用条件に則した使用可能湯量の変化をリアルタイムに求めることができる貯湯式給湯装置を提供する。
【解決手段】貯湯タンク１と、湯水を負荷側に供給する湯張り手段１９，給湯手段２５，追い焚き手段２９と、湯水を加熱する加熱手段１４と、湯水が保有する熱量から所定温度における使用可能湯量を演算する湯量演算手段４０と、負荷経路より流出する熱量から所定温度に換算した使用湯量を演算する給湯湯量演算手段４１，湯張り湯量演算手段４２，追い焚き湯量演算手段４３と、加熱手段１４より流入する熱量から所定温度に換算した追加使用可能量を演算する沸き上げ湯量演算手段４４と、湯量演算手段４０と使用量演算手段４１，４２，４３と供給量演算手段４４の演算結果より求められる湯量に基づき使用可能湯量を算出する使用可能湯量算出手段４５を備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力を利用して湯を沸かす貯湯式給湯装置、特に冷媒として二酸化炭素を用いたヒートポンプサイクルを利用した貯湯式給湯装置における残湯量演算装置に関するものである。

従来より、深夜電力を使用してタンク全量の沸き上げを行う貯湯式給湯装置にあっては、貯湯タンク内に満たした水を電力料金の安価な深夜時間帯で全量沸き上げて、昼間時間帯に使用する湯をまかなうという考え方が一般的であった。そのため、貯湯タンクの容量は、一日に使用する湯の使用量の上限に合せた大きさのものを選択するようになっていた。

そして、貯湯タンクにどのくらいの湯量が蓄えられているかを確認する手段として、貯湯タンクの内部温度を検出する複数の温度検出器と、湯温とする下限温度及び水温とする前記下限温度よりも低い上限温度を有し前記温度検出器により検出された各検出温度と前記下限温度及び上限温度とを比較し、前記各検出温度が前記下限温度以上、前記下限と上限温度との間または前記上限温度以下であるかを判別して、前記各温度検出器の設置位置別に前記各検出温度を表示するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、複数の貯湯温度センサの検出温度の各々を沸き上げ目標温度に対する割合として演算する割合演算手段と、この割合演算手段で演算された各々の割合を基に残湯量をグラフ化するグラフ情報作成手段と、グラフ情報作成手段で作成されたグラフ情報をリモートコントローラの表示部にグラフ化して表示させるようにしたものがある。さらに、複数の貯湯温度センサの検出温度から貯湯タンク内の残熱量を演算する残熱量演算手段と、前記残熱量演算手段で演算された残熱量の目標貯湯熱量に対する割合を演算する残熱量割合演算手段と、この残湯量割合演算手段で演算された割合を残湯量としてリモートコントローラの表示部に表示させるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。

さらに、深夜時間帯の全量沸き上げ運転以外に昼間時間帯にも湯切れ沸き上げ運転等を行い、全量沸き上げ運転で不足する湯量を補うための沸き上げ動作を行うようにしたヒートポンプ式給湯装置が提案されている。（例えば特許文献３参照）。
実開平４−５０３５３号公報 特開２００４−３６０９５６号公報 特開２００３−１６１５４５号公報

しかしながら、上記従来の貯湯式給湯装置では、湯の使用量の上限に合せた大型の貯湯タンク、例えば３６０Ｌとか４２０Ｌを用いて夜間に供給される電気料金の割安な深夜電力を使って沸き上げ、その深夜電力で沸き上げられた大量の湯水で１日の使用湯量を賄うという利用形態が一般的であった。

そのため、貯湯タンクの残湯量表示も上記特許文献１、２に示されるように、貯湯タンクの各位置における検出温度をそのまま表示したり、目標温度に対する割合で表示したり、さらには残熱量に換算し目標残熱量に対する割合で表示するというように、貯湯タンクに残っている湯量の状態をそのまま表示しても、特に違和感を持つものではなかった。

しかし、上記従来の貯湯式給湯装置のように大型の貯湯タンクを有する構成においては、商品の外形も大きくなり、広い設置スペースが必要であり、集合住宅等における狭小スペースへの設置が困難となって、使用範囲が制限されるという課題があり、特に、近年のように少子化傾向が進み家族数が少なくなって１日の使用湯量も従来のように大量の湯水を必要としない場合やマンション等の集合住宅でベランダ設置で使用する場合が増加してきており、その対応として貯湯タンクの容積を小さくして機器を小型化した貯湯式給湯装置が商品化されてきている。

その場合、貯湯量が従来に比べ極端に減少するため、深夜時間帯に全量沸き上げた湯量だけでは１日の使用湯量を賄うことができず、途中で湯切り現象を起こす心配があり、昼間時間帯において頻繁に湯切れ沸き上げ運転を行うことにより、ある程度の湯を確保しておく必要がある。

また、貯湯タンクの容積を小さくした場合において、貯湯タンクに残っている湯量の状態をそのまま表示して残湯量を確認するようにすると、例えばタンク容量を１００Ｌとした場合、標準的な浴槽（２００Ｌ）に湯張りをする場合等において使用者は湯量が足りないと錯覚して違和感を持つようになる。実際は高温の湯水を貯湯しているため湯量不足になることはないが、タンク容量（１００Ｌ）を基本に残湯量を表示する方法は使用者に誤解を与えることになる。さらに、昼間時間帯に行われる追加沸き上げ運転時や湯水使用時における残湯量の変化も、貯湯タンク内の湯温変化が安定してからでないと正確な残湯量を確認することができず、使い勝手の面で不便なものであった。

本発明は上記課題を解決するもので、貯湯タンクに蓄えられた熱量、負荷側で使用される熱量、加熱手段から供給される熱量に基づいて、それぞれ同一条件で標準的な使用温度における湯量に換算し、減算・加算処理を行って最新の使用可能湯量をリアルタイムに求めるようにして、貯湯タンクの大きさに関係なく、使用者はその値を見るだけで直感的に貯湯タンク内に残っている湯水の使用状況を把握できるようにした貯湯式給湯装置を提供することを目的としたものである。

本発明は上記目的を達成するために、貯湯タンクと、前記貯湯タンクの上部に設けた出湯管と、前記貯湯タンクの下部に設けた給水管と、前記貯湯タンクの下部の水を上部に導く沸き上げ配管と、前記沸き上げ配管に設けた沸き上げポンプと、前記沸き上げ配管の途中に配設して前記沸き上げポンプで供給される水を加熱する加熱手段と、前記出湯管より取り出した湯と浴槽水を熱交換する風呂追い焚き手段と、前記出湯管より取り出した湯と給水管よりの水を所定温度に混合してカランに供給する給湯手段と、前記出湯管より取り出した湯と給水管よりの水を所定温度に混合して浴槽に供給する湯張り手段と、前記貯湯タンク内の残湯温度を検出する複数の残湯温度検出器と、前記温度検出器で検出された温度より所定温度に換算した使用可能湯量を求める湯量演算手段とを備え、全量沸き上げ運転を行う時間帯を設定するとともに、前記残湯温度検出器で検出された温度に基づき所定残湯量を算出した場合に湯切れ沸き上げ運転を行うことを設定した貯湯式給湯装置であって、前記沸き上げ運転に伴い貯湯タンクに供給される熱量より所定温度に換算した使用可能湯量を求める沸き上げ湯量演算手段と、前記給湯手段で使用される熱量より所定温度に換算した使用湯量を求める給湯湯量演算手段と、前記湯張り手段で使用される熱量より所定温度に換算した使用湯量を求める湯張り量演算手段と、前記風呂追い焚き手段で使用される熱量より所定温度に換算した使用湯量を求める追い焚き湯量演算手段と、前記残湯量演算手段で求めた使用可能湯量に対して、前記沸き上げ湯量演算手段で求めた使用可能湯量を加算補正すると共に、前記給湯湯量演算手段と前記湯張り量演算手段と前記追い焚き湯量演算手段で求めた使用湯量を減算補正する使用可能湯量算出手段とを有し、沸き上げ動作および出湯動作が行われたとき、加算補正及び減算補正により現在の使用可能湯量を
常に更新するようにしたものである。

上記発明によれば、貯湯タンクに蓄えられた湯水が保有する熱量を求め、その熱量から標準的に使用される湯温（例えば４０℃）において連続出湯した場合にどれだけの湯量が使用できるかを示す使用可能湯量に換算するようにしているため、貯湯タンクの大きさに関係なく、現在蓄えられている貯湯量で標準的な使用条件において、どれだけ使用できるかを容易に判断することができ、使用可能湯量に応じた適正な使い方が可能となる。また、給湯手段、湯張り手段、風呂追い焚き手段で消費される熱量をそれぞれ求め、その熱量から使用可能湯量を求めたときと同条件の湯温（例えば４０℃）においてどれだけの湯量を使用したことになるかを示す使用湯量に換算するようにしているため、使用可能湯量から使用湯量を減算処理することで、給湯手段、湯張り手段あるいは風呂追い焚き手段の消費状態に連動して現在の使用可能湯量の変化をリアルタイムに確認することができ、使用者はその変化を見ながら残りどれだけ使用できるかを容易に確認することができ、使い勝手の向上を図ることができる。さらに、貯湯量が減少し加熱手段が動作して追加沸き上げ運転が開始されると、加熱手段から供給される熱量を求め、その熱量から使用可能湯量を求めたときと同条件の湯温（例えば４０℃）においてどれだけの湯量が供給されたかを示す追加使用可能湯量に換算するようにしているため、使用可能湯量に追加使用可能湯量を加算処理することで、加熱手段の沸き上げ運転状態に応じて現在の使用可能湯量の変化をリアルタイムに確認することができ、使用者はその変化を見ながら残りどれだけ使用できるかを容易に確認することができ、使い勝手の向上を図ることができる。

以上のように、貯湯タンクに蓄えられた熱量、負荷側で使用される熱量、加熱手段から供給される熱量に基づいて、それぞれ同一条件で標準的な使用温度における湯量に換算し、減算・加算処理を行って最新の使用可能湯量をリアルタイムに求めるようにしているため、貯湯タンクの大きさに関係なく、現在の使用可能湯量を実際に使用する温度条件またはそれに近い値として知ることができ、使用者はその値を見るだけで直感的に貯湯タンク内に残っている湯水の使用状況を把握することができるので、使い勝手を飛躍的に向上させることができる。

よって、貯湯タンクの容量が、例えば一般的な浴槽の容積（２００Ｌ）より小さい１００Ｌ程度のものであっても、使用可能湯量としては３００Ｌと求め、その値を表示することができるため、使用者はその値を見て浴槽への湯張りが可能であると判断でき、浴槽への湯張りが終わった後は使用可能湯量が１００Ｌに減ったことをリアルタイムに確認することができ、さらに、沸き上げ動作が開始された場合は、１００Ｌから徐々に使用可能湯量が増加している状況をリアルタイムに確認することができ、特に、貯湯タンクの容量が小さい貯湯式給湯装置の残湯量確認装置としては最適なものである。

本発明によれば、貯湯タンクに蓄えられた熱量、負荷側で使用される熱量、加熱手段から供給される熱量に基づいて、それぞれ同一条件で標準的な使用温度における湯量に換算し、減算・加算処理を行って最新の使用可能湯量をリアルタイムに求めるようにしているため、貯湯タンクの大きさに関係なく、現在の使用可能湯量を実際に使用する温度条件またはそれに近い値として知ることができ、使用者はその値を見るだけで直感的に貯湯タンク内に残っている湯水の使用状況を把握することができるので、使い勝手を飛躍的に向上させることができる。特に、貯湯タンクの容量が小さい貯湯式給湯装置の残湯量確認装置としては最適なものである。

第１の発明は、貯湯タンクと、前記貯湯タンクの上部に設けた出湯管と、前記貯湯タンクの下部に設けた給水管と、前記貯湯タンクの下部の水を上部に導く沸き上げ配管と、前
記沸き上げ配管に設けた沸き上げポンプと、前記沸き上げ配管の途中に配設して前記沸き上げポンプで供給される水を加熱する加熱手段と、前記出湯管より取り出した湯と浴槽水を熱交換する風呂追い焚き手段と、前記出湯管より取り出した湯と給水管よりの水を所定温度に混合してカランに供給する給湯手段と、前記出湯管より取り出した湯と給水管よりの水を所定温度に混合して前記風呂追い焚き手段を介して浴槽に供給する湯張り手段と、前記貯湯タンク内の残湯温度を検出する複数の残湯温度検出器と、前記温度検出器で検出された温度より所定温度に換算した使用可能湯量を求める残湯量演算手段とを備え、全量沸き上げ運転を行う時間帯を設定するとともに、前記残湯温度検出器で所定残湯温度を検出した場合に湯切れ沸き上げ運転を行うことを設定した貯湯式給湯装置であって、前記沸き上げ運転に伴い貯湯タンクに供給される熱量より所定温度に換算した使用可能湯量を求める沸き上げ湯量演算手段と、前記給湯手段で使用される熱量より所定温度に換算した使用湯量を求める給湯湯量演算手段と、前記湯張り手段で使用される熱量より所定温度に換算した使用湯量を求める湯張り量演算手段と、前記風呂追い焚き手段で使用される熱量より所定温度に換算した使用湯量を求める追い焚き湯量演算手段と、前記残湯量演算手段で求めた使用可能湯量に対して、前記沸き上げ湯量演算手段で求めた使用可能湯量を加算補正すると共に、前記給湯湯量演算手段と前記湯張り量演算手段と前記追い焚き湯量演算手段で求めた使用湯量を減算補正する使用可能湯量算出手段とを有し、沸き上げ動作および出湯動作が行われたとき、加算補正及び減算補正により現在の使用可能湯量を常に更新するようにしたことを特徴とするものである。

そして、貯湯タンクに蓄えられた湯水が保有する熱量を求め、その熱量から標準的に使用される湯温（例えば４０℃）において連続出湯した場合にどれだけの湯量が使用できるかを示す使用可能湯量に換算するようにしているため、貯湯タンクの大きさに関係なく、現在蓄えられている貯湯量で標準的な使用条件において、どれだけ使用できるかを容易に判断することができ、使用可能湯量に応じた適正な使い方が可能となる。また、給湯手段、湯張り手段、風呂追い焚き手段で消費される熱量をそれぞれ求め、その熱量から使用可能湯量を求めたときと同条件の湯温（例えば４０℃）においてどれだけの湯量を使用したことになるかを示す使用湯量に換算するようにしているため、使用可能湯量から使用湯量を減算処理することで、給湯手段あるいは風呂追い焚き手段の消費状態に連動して現在の使用可能湯量の変化をリアルタイムに確認することができ、使用者はその変化を見ながら残りどれだけ使用できるかを容易に確認することができ、使い勝手の向上を図ることができる。さらに、貯湯量が減少し加熱手段が動作して追加沸き上げ運転が開始されると、加熱手段から供給される熱量を求め、その熱量から使用可能湯量を求めたときと同条件の湯温（例えば４０℃）においてどれだけの湯量が供給されたかを示す追加使用可能湯量に換算するようにしているため、使用可能湯量に追加使用可能湯量を加算処理することで、加熱手段の沸き上げ運転状態に応じて現在の使用可能湯量の変化をリアルタイムに確認することができ、使用者はその変化を見ながら残りどれだけ使用できるかを容易に確認することができ、使い勝手の向上を図ることができる。

以上のように、貯湯タンクに蓄えられた熱量、負荷側で使用される熱量、加熱手段から供給される熱量に基づいて、それぞれ同一条件で標準的な使用温度における湯量に換算し、減算・加算処理を行って最新の使用可能湯量をリアルタイムに求めるようにしているため、貯湯タンクの大きさに関係なく、現在の使用可能湯量を実際に使用する温度条件またはそれに近い値として知ることができ、使用者はその値を見るだけで直感的に貯湯タンク内に残っている湯水の使用状況を把握することができるので、使い勝手を飛躍的に向上させることができる。

よって、貯湯タンクの容量が、例えば一般的な浴槽の容積（２００Ｌ）より小さい１００Ｌ程度のものであっても、使用可能湯量としては３００Ｌと求め、その値を表示することができるため、使用者はその値を見て浴槽への湯張りが可能であると判断でき、浴槽へ
の湯張りが終わった後は使用可能湯量が１００Ｌに減ったことをリアルタイムに確認することができ、さらに、沸き上げ動作が開始された場合は、１００Ｌから徐々に使用可能湯量が増加している状況をリアルタイムに確認することができ、特に、貯湯タンクの容量が小さい貯湯式給湯装置の残湯量確認装置としては最適なものである。

第２の発明は、特に上記第１の発明において、湯量演算手段は、貯湯タンクに設けた複数の温度検出器で検出される温度から各層毎に保有する熱量を求め所定温度に換算した使用可能湯量を演算すると共に、前記温度検出器で検出される温度が予め定めた判定温度以下の場合は、残湯無しと判断して使用可能湯量に加算しないようにしたことを特徴とするものである。

そして、貯湯タンク下部の水を上部に循環させその循環過程で加熱しタンク上部から高温の湯を層状に蓄えていく積層タイプの貯湯方式にあっては、貯湯タンクの高さ方向に設けた複数の温度検出器により検出される温度に基づいて各層毎に保有する熱量を求めることで、貯湯タンクの保有熱量を精度よく検出することができ、その保有熱量から標準的に使用する温度における使用可能湯量を求めることができる。また、温度検出器の検出する温度が低く標準的な使用温度として適さないと判断したときは、使用可能湯量に加算しないようにしているため、予め定めた使用条件における使用可能湯量を精度よく求めることができる。

第３の発明は、特に上記第１または第２の発明において、湯量演算手段は、貯湯タンク上部の所定湯量を残して使用可能湯量の演算を行うようにしたことを特徴とするものである。

そして、貯湯タンク上部の所定量は使用可能湯量に加算しないようにしているため、熱量演算時に誤差が生じた場合でも、タンク上部の湯量で誤差分をカバーすることで、湯量有りの演算結果に対して実際の湯量はないという事態を回避することができる。

第４の発明は、特に上記第１〜第３のいずれかの発明において、湯量演算手段は、温度検出器で検出される温度と残湯の有無を判断する判定温度より、残湯あり／なし情報が切り替わったことを検出したとき、使用可能湯量の演算を行うようにしたことを特徴とするものである。

そして、貯湯タンクに設けられた複数の温度検出器で検出される温度が標準的な使用温度として適さないと判断したとき、または適する温度に復帰したと判断したときは、その時点で再度貯湯タンクの保有する熱量を求め、その熱量から標準的に使用される湯温において連続出湯した場合にどれだけの湯量が使用できるかを示す使用可能湯量に換算する演算を行うようにしているため、途中で使用された場合や沸き上げ動作が行われた場合における使用可能湯量の変化を所定のタイミングで検証することができ、使用可能湯量を精度よく求めることができる。

第５の発明は、特に上記第１〜第４のいずれかの発明において、給湯湯量演算手段は、給湯手段に設けた流量検知器と出湯温検知器で検出される流量及び出湯温度から使用する熱量を求め所定温度に換算した使用量を演算すると共に、残湯量演算手段で求めた使用可能湯量の減算補正を行うようにしたことを特徴とするものである。

そして、給湯手段を構成するカランに連通した給湯回路に設けた流量検知器と出湯温検知器で検出される流量及び出湯温度に基づいて、カラン出湯時に使用される熱量を求め、その熱量から使用可能湯量を求めたときと同一の温度条件における使用湯量に換算するようにしているため、給湯手段で使用される湯量を精度よく求めることができ、この使用湯
量を用いて残湯量演算手段で求めた使用可能湯量の減算補正を行うことで、現在の使用可能湯量をリアルタイムに求めることができ、使用者は使用状態に連動した使用可能湯量の変化を確認することができるため、使い勝手の向上を図ることができる。

第６の発明は、特に上記第１〜第４のいずれかの発明において、湯張り量演算手段は、湯張り手段に設けた流量検知器と出湯温検知器で検出される流量及び出湯温度から使用する熱量を求め所定温度に換算した使用量を演算すると共に、残湯量演算手段で求めた使用可能湯量の減算補正を行うようにしたことを特徴とするものである。

そして、湯張り手段を構成する風呂追い焚き手段に連通した湯張り回路に設けた流量検知器と出湯温検知器で検出される流量及び出湯温度に基づいて、湯張り出湯時に使用される熱量を求め、その熱量から使用可能湯量を求めたときと同一の温度条件における使用湯量に換算するようにしているため、湯張り手段で使用される湯量を精度よく求めることができ、この使用湯量を用いて残湯量演算手段で求めた使用可能湯量の減算補正を行うことで、現在の使用可能湯量をリアルタイムに求めることができ、使用者は使用状態に連動した使用可能湯量の変化を確認することができるため、使い勝手の向上を図ることができる。

第７の発明は、特に上記第１〜第４のいずれかの発明において、追い焚き湯量演算手段は、風呂追い焚き手段の循環量と熱交換前後の温度差から使用される熱量を求め所定温度に換算した使用量を演算すると共に、残湯量演算手段で求めた使用可能湯量の減算補正を行うようにしたことを特徴とするものである。

そして、貯湯タンク上部から取り出した湯を下部に戻す循環路の途中に浴槽水と熱交換を行う風呂熱交換器を配置して構成した風呂追い焚き回路に設けた循環ポンプの流量と、貯湯タンクからの出口温度及び戻り温度から風呂熱交換器で使用される熱量を求め、その熱量から使用可能湯量を求めたときと同一の温度条件における使用湯量に換算するようにしているため、風呂追い焚き手段で使用される湯量換算値を精度よく求めることができ、この湯量換算値を用いて残湯量演算手段で求めた使用可能湯量の減算補正を行うことで、現在の使用可能湯量をリアルタイムに求めることができ、使用者は風呂追い焚き運転状態に連動した使用可能湯量の変化を確認することができるため、使い勝手の向上を図ることができる。

第８の発明は、特に上記第１〜第４のいずれかの発明において、沸き上げ湯量演算手段は、全量沸き上げ動作及び湯切れ沸き上げ動作が開始されたとき、所定時間毎の沸き上げ熱量を求め所定温度に換算した使用可能湯量を演算すると共に、残湯量演算手段で求めた使用可能湯量の加算補正を行うようにしたことを特徴とするものである。

そして、加熱手段による沸き上げ運転が開始されると、そのときの加熱能力、沸き上げ温度、給水温度から所定時間毎の沸き上げ量を求め、その沸き上げ量から使用可能湯量を求めたときと同一の温度条件における追加使用可能湯量となる供給湯量に換算するようにしているため、加熱手段から供給される追加使用可能湯量を精度よく求めることができ、この追加使用可能湯量を用いて湯量演算手段で求めた使用可能湯量の加算補正を行うことで、現在の使用可能湯量をリアルタイムに求めることができ、使用者は加熱手段による沸き上げ運転状態に連動した使用可能湯量の変化を確認することができるため、使い勝手の向上を図ることができる。

第９の発明は、特に上記第８の発明において、沸き上げ湯量演算手段は、加熱手段に供給される入水温度に応じて加熱能力を変更して所定時間毎の沸き上げ熱量を求め所定温度に換算した使用可能湯量を演算するようにしたことを特徴とするものである。

そして、加熱手段に供給される入水温度が高くなるに伴って加熱能力を小さく、入水温度が低くなるに伴って加熱能力を大きくするというように、入水温度に応じて加熱能力が変更されたとき、その変更された加熱能力に基づいて沸き上げ量を求め、その沸き上げ量から使用可能湯量を求めたときと同一の温度条件における追加使用可能湯量となる供給湯量に換算するようにしているため、加熱手段から供給される追加使用可能湯量を精度よく求めることができ、この追加使用可能湯量を用いて残湯量演算手段で求めた使用可能湯量の加算補正を行うことで、現在の使用可能湯量をリアルタイムに求めることができ、使用者は加熱手段による沸き上げ運転状態に連動した使用可能湯量の変化を確認することができるため、使い勝手の向上を図ることができる。

第１０の発明は、特に上記第９の発明において、加熱手段に供給される入水温度が高くなるに伴って、加熱能力を小さく変更して所定時間毎の沸き上げ量を求め所定温度に換算した使用可能湯量を演算するようにしたことを特徴とするものである。

そして、貯湯タンクの沸き上げ運転が進み、タンク下部の温度が上昇して加熱手段に供給する入水温度が高くなると加熱手段の効率が悪くなるため、加熱能力を下げて沸き終い運転を行う。この沸き終い運転により能力が低下したときは、低下した能力で沸き上げ量を求め、その沸き上げ量から使用可能湯量を求めたときと同一の温度条件における追加使用可能湯量となる供給湯量に換算するようにしているため、加熱手段から供給される追加使用可能湯量を加熱能力に応じて精度よく求めることができ、この追加使用可能湯量を用いて残湯量演算手段で求めた使用可能湯量の加算補正を行うことで、現在の使用可能湯量をリアルタイムに求めることができ、使用者は加熱手段による沸き上げ運転状態に連動した使用可能湯量の変化を確認することができるため、使い勝手の向上を図ることができる。

第１１の発明は、特に上記第８の発明において、沸き上げ湯量演算手段は、加熱手段の沸き上げ運転モードに応じて加熱能力を変更して所定時間毎の沸き上げ熱量を求め所定温度に換算した供給湯量を演算するようにしたことを特徴とするものである。

そして、夜間の特定時間帯に行われる全量沸き上げ運転が通常能力、昼間時間帯の残湯量が減少したときに行われる追加沸き上げ運転がハイパワー能力というように、沸きあげ運転モードに応じて加熱能力が変更されたときは、変更された加熱能力に基づいて沸き上げ量を求め、その沸き上げ量から使用可能湯量を求めたときと同一の温度条件における追加使用可能湯量となる供給湯量に換算するようにしているため、加熱手段から供給される追加使用可能湯量を精度よく求めることができ、この追加使用可能湯量を用いて湯量演算手段で求めた使用可能湯量の加算補正を行うことで、現在の使用可能湯量をリアルタイムに求めることができ、使用者は加熱手段による沸き上げ運転状態に連動した使用可能湯量の変化を確認することができるため、使い勝手の向上を図ることができる。

第１２の発明は、全量沸き上げ運転時よりも湯切れ沸き上げ運転時に加熱能力を大きく変更して所定時間毎の沸き上げ量を求め所定温度に換算した使用可能湯量を演算するようにしたことを特徴とするものである。

そして、残湯量が少なくなり、緊急に必要湯量を確保する必要が発生した場合は加熱能力を高めて湯切れ沸き上げ運転を行うことで、短時間に所定量の温水を貯留することができ、この湯切れ沸き上げ運転時は、増大した加熱能力で沸き上げ量を求め、その沸き上げ量から使用可能湯量を求めたときと同一の温度条件における追加使用可能湯量となる供給湯量に換算するようにしているため、加熱手段から供給される追加使用可能湯量を加熱能力に応じて精度よく求めることができ、この追加使用可能湯量を用いて湯量演算手段で求
めた使用可能湯量の加算補正を行うことで、現在の使用可能湯量をリアルタイムに求めることができ、使用者は加熱手段による沸き上げ運転状態に連動した使用可能湯量の変化を確認することができるため、使い勝手の向上を図ることができる。

第１３の発明は、特に上記第１〜第１２の発明において、加熱手段は、圧縮機、放熱器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプサイクルとし、全量沸き上げ運転時よりも湯切れ沸き上げ運転時に、前記圧縮機の能力を高くすることを特徴としたものである。

そして、圧縮機の回転数を上げることで加熱能力を高め、緊急性を必要とする湯きれ沸き上げ運転を行うようにしたものである。

第１４の発明は、特に上記第１〜第１３の発明において、加熱手段は、圧縮機、放熱器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプサイクルとし、前記ヒートポンプサイクルに用いる冷媒を二酸化炭素とし、高圧側では臨界圧を越える状態で運転することを特徴としたものである。

そして、９０℃に近い高温水を貯湯することができるとともに、レジオネラ菌などを考慮した６５℃程度の温水の貯湯を高いＣＯＰで行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態による貯湯式給湯装置の全体構成を示すブロック図である。

貯湯タンク１の上部には複数の負荷側に高温湯を供給する出湯管２を設け、カラン２４への出湯経路として出湯管２ａ、湯張り回路１９ａへの出湯経路として出湯管２ｂ、風呂追い焚き回路２９ａへの出湯経路として出湯管２ｃを有している。また、貯湯タンク１の下部には減圧弁３ａ、逆止弁３ｂを接続した給水管３を有している。

出湯管２ａより供給される高温水は給水管３より供給される水と給湯混合弁２０により設定温度に混合された後、カラン２４から出湯される。出湯された流量は流量検知器２２で検出され、混合された後の湯温は出湯温検知器２１で検出され、この検出データを給湯混合弁２０の混合制御にフィードバックすることで設定温度の湯水を得るようにしている。また、上記検出データを用いてカラン出湯時に使用される熱量を算出することも可能となる。

出湯管２ｂより供給される高温水は開閉弁１７を開くことにより給水管３より供給される水と風呂混合弁１５により設定温度に混合された後、風呂湯張り回路１９ａから浴槽水循環経路３１を経由して浴槽３０に供給される。このとき湯張り回路１９ａの流量は流量検知器１８で検出され、混合された後の湯温は出湯温検知器１６で検出され、この検出データを風呂混合弁１５の混合制御にフィードバックすることで設定温度の湯水を得ると共に、浴槽３０に供給される湯張り量を求めるようにしている。また、上記検出データを用いて風呂湯張り時に使用される熱量を算出することも可能となる。

出湯管２ｃより供給される湯水は循環ポンプ２７により所定の循環量で追い焚き回路２９ａを介して貯湯タンク１の下部に戻し、その循環過程で風呂熱交換器２６により風呂ポンプ３２を介して浴槽水循環経路３１を流れる浴槽水と熱交換することで風呂追い焚き運
転を行うようにしている。このとき風呂熱交換器２６の出口温度を温度検知器２８で検出し、入口温度は貯湯タンク１の最上部に取り付けた温度検知器７ｄで検出される温度で代用する。さらに、循環流量は循環ポンプ２７の制御データを用いることで代用することができ、以上の入口温度、出口温度、循環流量より風呂追い焚き運転で使用される熱量を求めることができる。

以上のように、貯湯タンク１に蓄えられた湯水は、出湯管２ａ、２ｂ、２ｃより供給され、給湯手段２５と風呂湯張り手段１９と風呂追い焚き手段２９で構成される負荷回路で消費される。

次に、貯湯タンク１の構成を説明すると、貯湯タンク１の下部と上部とは、沸き上げ配管４によって連通され、貯湯タンク１下部の水は、沸き上げポンプ５によって熱交換器６に導かれ、その熱交換器６によって加熱されて湯となり、貯湯タンク１上部に導かれる。出湯管２から出湯されると、それに伴い給水管３から貯湯タンク１内に水が給水され、貯湯タンク１内では、比重差から湯が上部、水が下部に分離し、湯が押し下げられる形で層を成して蓄積される。

貯湯タンク１には、貯湯タンク１下部から上部の湯温を各位置毎に検出する複数の残湯温検出器７が設けられている。ここでは、貯湯タンク１の最下部に配置された残湯温検出器７ａと、その残湯温検出器７ａの上方に配置された残湯温検出器７ｂと、貯湯タンク１の最上部に配置された残湯温検出器７ｄと、その残湯温検出器７ｄの下方に配置された残湯温検出器７ｃを設けている。例えば、貯湯タンク１の全容量を１５０Ｌとすると、残湯温度検出器７ａは１３０Ｌの位置に配置し、この残湯温度検出器７ａが所定温度以上の湯温を検出している場合は貯湯タンク１内に使用可能な湯量として１３０Ｌ以上が貯留されていると判断する残湯量検出機能を有している。同様に残湯温度検出器７ｂは１００Ｌの位置に配置し、この残湯温度検出器７ｂが所定温度以上の湯温を検出している場合は貯湯タンク１内に使用可能な湯量として１００Ｌ以上が貯留されていると判断する。また、残湯温度検出器７ｃは５０Ｌ、残湯温度検出器７ｄは２０Ｌの位置に配置し、それぞれ残湯量として５０Ｌ、２０Ｌが貯留されているか否かを判断する信号を出力する。そして、有効残湯量の判断基準としては、例えば、それぞれの残湯温検出器７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが４５℃を下回った時点で残湯量なしと判断し湯切れ沸き上げが必要と判断する。また、検出温度が例えば６０℃以上または設定温度になると残湯量ありと判断して沸き上げを停止する。つまり、残湯温検出器７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、検出温度が例えば６０℃以上または設定温度の時はそれぞれの位置に配置された残湯量検出器７ｄ、７ｃ、７ｂ、７ａの設置位置まで湯があり、４５℃を下回った時点で湯がなしと判断する。４５℃と６０℃または設定温度とを判断温度とすることでチャタリングを防止している。

次に、熱源を構成する加熱手段１４について説明すると、加熱手段１４は、圧縮機１０、放熱器６、膨張弁１２、及び蒸発器１１を配管によって接続したヒートポンプサイクルで構成されている。このヒートポンプサイクルは、冷媒として二酸化炭素を用い、高圧側では臨界圧を越える状態で運転することが好ましい。このようなヒートポンプサイクルを用いることで、９０℃に近い高温水を貯湯することができるとともに、レジオネラ菌などを考慮した６５℃程度の温水の貯湯は高いＣＯＰで行うことができる。

熱交換器６に至るまでの沸き上げ配管４には入水温検出器１３ａが設けられ、熱交換器６の出口側の沸き上げ配管４には出湯温検出器１３ｂが設けられている。また、本実施の形態による貯湯式給湯装置は、外気温度を検出する外気温検出器１３ｃを備えている。なお、沸き上げ配管４に接続した三方弁８は沸き上げ経路を変更するもので、沸き上げ当初の湯温が上昇していない期間は沸き上げ経路を貯湯タンク１下部に切り換えて循環させ、出湯温検出器１３ｂが所定温度を検出した時点から三方弁８を貯湯タンク１上部に切り換
えて設定温度の湯水を貯湯するようにしている。また、この三方弁８は外気温度が極端に低い場合等、貯湯タンク１下部に切り換えて循環させることで凍結防止運転にも利用することができる。

上記構成において、沸き上げ運転時には、沸き上げポンプ５及び圧縮機１０を運転する。

例えば、沸き上げ温度が９０℃の場合は、出湯温検出器１３ｂの温度が９０℃になるように沸き上げポンプ５を適切な流量に調節して制御する。また、出湯温度の制御は、圧縮機１０の回転数や膨張弁１２の開度などのヒートポンプサイクルでの制御によって行うこともできる。上記動作により貯湯タンク１には、上部から順に９０℃の湯が貯留され、入水温検出器１３ａが所定温度、例えば６０℃を検出すると、９０℃の湯が貯湯タンク１の下部まで達したと判断し、沸き上げポンプ５及び圧縮機１０を停止し、沸き上げ運転を終了する。

また、本実施の形態による貯湯式給湯装置では、第１の所定時間帯と第２の所定時間帯とを設定している。第１の所定時間帯は、例えば２３時から７時までの深夜時間帯で、加熱手段１４を動作させて全量沸き上げ運転を行う時間を含む時間帯であり、ピークシフト時間帯を含んでいる。ピークシフト時間帯は、全量沸き上げ運転を待機させている時間帯である。第２の所定時間帯は、例えば７時から２３時までの昼間時間帯で、原則として、全量沸き上げ運転を行わない時間帯である。このピークシフト時間帯と第２の所定時間帯では、第１の所定時間帯に行われる全量沸き上げ運転では湯量が足りないと判断された場合に湯切れ沸き上げ運転を行う。

本実施の形態の貯湯式給湯装置は、貯湯タンク１に設けられた複数の温度検出器７でタンク各位置における温度を求める残湯温度検出手段３２と、残湯温度検出手段３２のデータを基に現在のタンク内残湯量を求める湯切れ残湯量検出手段３３と、湯切れ沸き上げ運転の開始及び停止を判定する基準となる残湯量を設定する湯切れ残湯量設定手段３４と、湯切れ残湯量検出手段３３で求めたタンク内残湯量と湯切れ残湯量設定手段３４で設定された基準値とを比較し湯切れ沸き上げ運転の開始及び停止を判断する湯切れ沸き上げ運転判別手段３５と、加熱手段１４に設けられた各種温度センサで検出される温度を求める熱源機温度検出手段３６とを備えている。湯温・能力レベル変更手段３８は、湯切れ沸き上げ運転判別手段３５と熱源機温度検出手段３６からの信号に基づいて沸き上げ湯温の設定や、沸き上げポンプ５及び圧縮機１０の能力設定を行う。沸き上げ運転制御手段３９は、湯温・能力レベル変更手段３８での設定内容に基づいて、沸き上げポンプ５及び圧縮機１０の能力を制御する。操作部３７は、各種運転モードの設定手段を有し、使用者が好みの運転条件を任意に設定することができ、例えば、風呂自動設定手段によって設定が入力されると、湯温・能力レベル変更手段３３に設定信号を出力するとともに、風呂湯張り手段１９と風呂追い焚き手段２９に対して動作開始信号を出力する。風呂湯張り手段１９に対しては、予め設定された湯温となるように、貯湯タンク１の上部からの貯湯水と、給水管３からの冷水とを混合し、予め設定した湯量を浴槽３０に供給する。その後、風呂追い焚き手段２９に対して、予め設定した風呂温度を保つように保温動作等を行う。

湯切れ残湯量検出手段３３は、残湯温検出器７で検出した温度から貯湯タンク１内のそれぞれの位置における湯温を残湯温度検出手段３２により求め、この残湯温度検出手段３２から伝達される情報に基づいて貯湯タンク１内の有効残湯量を算出するようにしており、具体的方法としては上記した如く、予め定めた上下の基準温度（例えば４５℃と６０℃以上）と残湯温度検出器７で検出した温度とを比較し、下の基準温度以下の場合は各位置における残湯量がないと判断し、上の基準温度以上の場合は各位置における残湯量があると判断して、現在の有効残湯量がいくらであるかの信号を出力するようにしている。

湯切れ残湯量設定手段３４は、起動残湯量あるいは停止残湯量あるいは起動残湯量と停止残湯量を時間別に任意に設定し、昼間時間帯及びピークシフト時間帯に行われる湯切れ沸き上げ運転の開始条件と停止条件をパターン化して設定するようにしたものである。ここで起動残湯量とは、湯切れ沸き上げ運転を開始する残湯量の設定値であり、貯湯タンク１内の有効残湯量がこの起動残湯量を下回ると湯切れ沸き上げ運転を開始する。具体的には上記湯切れ残湯量検出手段３３から出力される有効残湯量信号が湯切れ残湯量設定手段３４で設定された起動残湯量信号を下回ると沸き上げ開始信号が出力される。また、停止残湯量とは、湯切れ沸き上げ運転を停止する残湯量の設定値であり、沸き上げ運転により貯湯タンク１内の有効残湯量がこの停止残湯量を上回ると湯切れ沸き上げ運転を停止する。具体的には上記湯切れ残湯量検出手段３３から出力される残湯量信号が湯切れ残湯量設定手段３４で設定された停止残湯量信号を上回ると沸き上げ停止信号が出力される。

そして、起動残湯量と停止残湯量は図２に示すように、時間別に任意の値に設定され、生活パターンに応じた湯水の使用状況に対応して効率的な沸き上げ運転により適正な湯量を確保するようにしている。図２を用いてさらに詳細に説明すると、例えば、朝の７時から１０時頃までは比較的湯水の使用量が多い時間帯ではあるが、前夜の全量沸き上げ運転により貯湯タンク１内に多くの湯量が確保されており、この湯を利用することが可能であるため、この時間帯における起動残湯量は低めに設定し、湯切れ沸き上げ運転に入りにくい状態に設定する。湯の使用量が多くなって万一湯切れ沸き上げ運転に入った場合でも、その後の時間帯においてあまり湯が使われないことを考慮すると多くの沸き上げ湯量は必要がない。そこで、この時間帯における停止残湯量は少な目に設定し、沸き上げ湯量を控えるようにする。

次に、１０時から１７時頃までは一日のうちで最も湯水の使用量が少ない時間帯であり、この時間帯は７時から１０時頃までの起動残湯量よりさらに低めに設定し、より湯切れ沸き上げ運転に入りにくい状態に設定する。そして、停止残湯量もさらに少な目に設定することで、電力料金の高い昼間時間帯の沸き上げ運転を制限することができる。そして、１７時から入浴時間帯を含む２０時頃までの一日のうちで最も湯水の使用量が多い時間帯にあっては、起動残湯量を最高に設定し、入浴時間帯に備えるために事前に沸き上げ運転を開始させ、必要湯量を確保するように運転を行うとともに、湯張り動作開始により貯湯タンク１内の湯量が少し減っただけでも湯切れ沸き上げ動作を開始するようにして、湯張り動作中に沸き上げ動作を行うことで、その後のシャワー使用時の湯量確保を行うようにしている。また、この時間帯の停止残湯量も貯湯タンク１の略全量が沸き上がるように最高の設定としている。そして、入浴時間帯が終了する２０時以降は起動残湯量と停止残湯量を少な目に設定し、沸き上げ湯量を控えることで、電力料金の安い深夜時間帯の沸き上げ比率を高めるようにしている。そして、２３時以降は深夜時間帯となりピークシフト時間帯を経過して全量沸き上げ運転を開始するようにしている。このピークシフト時間帯も当然、起動残湯量と停止残湯量を少な目に設定し、沸き上げ湯量を控えるようにしている。

以上のように、時間別に細かく起動残湯量と停止残湯量を任意に設定することで、生活パターンに応じた湯水の使用状況に対応して効率的な沸き上げ運転により適正な湯量を確保することができる。

湯切れ沸き上げ運転判別手段３５は、湯切れ残湯量設定手段３４により上記の如く時間帯別に細かく設定された起動残湯量及び停止残湯量と湯切れ残湯量検出手段３３で算出された貯湯タンク１内の有効残湯量とを比較し、湯切れ沸き上げ運転の開始が必要か、あるいは湯切れ沸き上げ運転を停止させるべきかを判断して、湯温・能力レベル変更手段３８と沸き上げ運転制御手段３９に信号を出力する。熱源機温度検出手段３６は、入水温検出
器１３ａ、出湯温検出器１３ｂ、及び外気温検出器１３ｃで検出した温度信号を湯温・能力レベル変更手段３８と沸き上げ運転制御手段３９に出力する。

以上の構成により、例えば、湯切れ残湯量設定手段３４で設定された起動残湯量の設定値に対応する残湯温検出器７が４５℃を下回ったことを残湯温度検出手段３２を介して湯切れ残湯量検出手段３３で検出した場合には、湯温・能力レベル変更手段３８によって、全量沸き上げ運転時と同じ沸き上げ温度（例えば８５℃）に設定され、湯切れ沸き上げ運転を行う。そして、この湯切れ沸き上げ運転では、設定温度に基づき、沸き上げ運転制御手段３９から、沸き上げポンプ５及び圧縮機１０に動作信号が出力される。また、熱源機温度検出手段３６によって出湯温検出器１３ｂでの出湯温度が検出され、この出湯温度が目標の沸き上げ温度（例えば８５℃）となるように、湯温・能力レベル変更手段３８によって沸き上げポンプ５及び圧縮機１０の能力が変更される。上記沸き上げ動作により沸き上げ湯量が増加し、湯切れ残湯量設定手段３４で設定された停止残湯量の設定値に対応する残湯温検出器７が設定温度を上回ったことを残湯温度検出手段３２を介して湯切れ残湯量検出手段３３で検出した場合には、沸き上げ運転制御手段３９によって沸き上げポンプ５及び圧縮機１０の運転を停止する。なお、停止残湯量を最高に設定する場合は、最下部の残湯温度検出器７ａの温度が設定温度に到達したときとしてもよく、また、全量沸き上げ時の停止条件である、熱源機温度検出手段３６によって入水温検出器１３ａでの入水温度が検出され、この入水温度が目標の沸き上げ温度（例えば８５℃）になると、沸き上げ運転制御手段３９によって沸き上げポンプ５及び圧縮機１０の運転を停止するようにしてもよい。なお、熱源機温度検出手段３６によって外気温検出器１３ｃでの外気温度が検出され、この外気温度に応じて目標の沸き上げ温度を設定変更したり、圧縮機１０の能力設定を変更するように構成されている。

次に、図３を用いて本実施の形態の貯湯式給湯装置の制御フローを説明する。

まず、湯温・能力レベル変更手段３８によって沸き上げ湯温・能力を決定する（ステップ１）。そして現在の時刻から、昼間時間帯（第２の所定時間帯）か否かを判断する（ステップ２）。現在が第２の所定時間帯であれば、残湯温検出器７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄで検出される温度から貯湯タンク１の各位置における温度を残湯温度検出手段３２で求め、その温度情報に基づいて湯切れ残湯量検出手段３３で算出されるタンク有効残湯量が湯切れ残湯量設定手段３４で時間帯別に設定された起動残湯量を下回っているか否かを判断する（ステップ３）。

ステップ３において、湯切れ残湯量検出手段３３で算出されるタンク有効残湯量が起動残湯量を下回っていない場合には、残湯監視を継続する（ステップ４）。ステップ３において、タンク有効残湯量が起動残湯量を下回った場合には、湯温・能力レベル変更手段３８によって、圧縮機１０の能力を全量沸き上げ運転時の能力（例えば４．５ｋＷ）よりも高い能力（例えば９ｋＷ）に変更し（ステップ５）、湯切れ沸き上げ運転を行う（ステップ６）。

そして、残湯温検出器７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄでの検出温度から湯切れ残湯量検出手段３３で算出されるタンク有効残湯量が湯切れ残湯量設定手段３４で時間帯別に設定された停止残湯量を上回っているか否かを判断する（ステップ７）。

ステップ７において、タンク有効残湯量が停止残湯量を上回っていない場合には、湯切れ沸き上げ運転を継続する（ステップ６）。ステップ７において、タンク残湯量が停止残湯量を上回ったと判断された場合には、湯切れ沸き上げ運転を停止する（ステップ８）。

ステップ２において、第２の所定時間帯でないと判断された場合には、ピークシフト時
間帯であるか否かが判断される（ステップ９）。

ステップ９において、ピークシフト時間帯であると判断された場合には、上記昼間時間帯の場合と同様に、残湯温検出器７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄでの検出温度から湯切れ残湯量検出手段３３で算出されるタンク有効残湯量が湯切れ残湯量設定手段３４で時間帯別に設定された起動残湯量を下回っているか否かを判断する（ステップ１０）。

ステップ１０において、タンク残湯量が起動残湯量を下回っていないには残湯監視を継続する（ステップ１１）。ステップ１０において、タンク残湯量が起動残湯量を下回った場合には、湯温・能力レベル変更手段３８によって、圧縮機１０の能力を全量沸き上げ運転時の能力（例えば４．５ｋＷ）よりも高い能力（例えば９ｋＷ）に変更し（ステップ１２）、湯切れ沸き上げ運転を行う（ステップ１３）。

そして、タンク残湯量が湯切れ残湯量設定手段３４で設定した停止残湯量を越えたか否かを判断する（ステップ１４）。

ステップ１４において、タンク残湯量が停止残湯量を越えていない場合には、湯切れ沸き上げ運転を継続する（ステップ１３）。ステップ１４において、タンク残湯量が停止残湯量を越えたと判断された場合には、湯切れ沸き上げ運転を停止する（ステップ１５）。

ステップ９において、ピークシフト時間帯でないと判断された場合には、第２の所定時間帯終了時に、入水温度検出手段１３ａでの検出温度が所定温度に達しているか否かを判断する（ステップ１６）。

ステップ１６において、入水温度検出手段１３ａでの検出温度が所定温度に達していないと判断した場合には、予定通り全量沸き上げ運転を行う（ステップ１７）。またステップ１６において、入水温度検出手段１３ａでの検出温度が所定温度以上であると判断した場合には、全量沸き上げ運転を行わない（ステップ１８）。

以上のようなステップで沸き上げ運転が行われ、貯湯タンク１に必要な有効残湯量を確保するようにしている。

次に、上記構成及び機能を有する貯湯式給湯装置における残湯量確認装置に関して説明する。

本実施の形態による貯湯式給湯装置では、貯湯タンク１に設けられた複数の温度検出器７の検出データよりタンク高さ方向の各位置における温度を求める残湯温度検出手段３２の情報に基づいて、現在貯湯タンク１内にある有効残湯量の保有する熱量を演算する。また、残湯温度検出手段３２は予め定めた判定温度と温度検出器７の検出温度を比較し、判定温度以下の場合は残湯量なしと判断し、判定温度以上の場合のみ有効残湯量と判断して熱量計算の情報として湯量演算手段４０に伝達する。ただし、貯湯タンク１の上部の所定湯量は有効残湯量から除いて残湯量を求めるようにしている。例えば、タンク上部の１０Ｌ分を除くように設定した場合は、タンク最上部に設けた温度検出器７ｄが判定温度以上を検出した場合、１０Ｌのみ有効残湯量として熱量演算に用いる。２０Ｌ分を除くようにした場合は、温度検出器７ｄが判定温度以上を検出しても残湯量無しとして処理を行う。これは、熱量演算時等に誤差が生じた場合でも、タンク上部の湯量で誤差分をカバーすることで、湯量有りの演算結果に対して実際の湯量はないという事態を回避するための処置である。

そして、演算された熱量からカラン出湯や風呂湯張り時に標準的に使用される湯温、例
えば４０℃において、連続出湯した場合にどれだけの湯量が使用できるかを示す使用可能湯量に換算して算出する湯量演算手段４０を有している。また、この湯量演算手段４０で求められる使用可能湯量は、図６に示すように、貯湯タンク１上部の所定湯量（２０Ｌ）を残した位置を表示上のゼロポイントとし、貯湯タンク１最下点（１５０Ｌ）との間でシフトさせながら表示処理を行うようにしたもので、タンク全量（１５０Ｌ）が判定温度以上の場合は、実際のタンク容量を用いて使用可能湯量を表示し、タンク上部所定量からタンク全量の間は所定の関係でシフトさせながら使用可能湯量を表示することで、誤差分による異常表示を回避しつつ、実際の湯量に近い湯量に基づく使用可能湯量の表示を可能とするものである。

そして、湯量演算手段４０は貯湯タンク１に設けられた複数の温度検出器７で検出される温度が標準的な使用温度として適さないと判断したとき、または適する温度に復帰したと判断したときは、その時点で再度貯湯タンク１の保有する熱量を求め、その熱量から標準的に使用される湯温において連続出湯した場合にどれだけの湯量が使用できるかを示す使用可能湯量に換算する演算を行うようにしている。この処理を行うことにより、途中で使用された場合や沸き上げ動作が行われた場合における使用可能湯量の変化を所定のタイミングで検証することができ、使用可能湯量を精度よく求めることができる。また、再計算により求められた使用可能湯量と表示データとの間に誤差が発生した場合は、予め定めた補正条件に基づき段階的に表示データの補正を行うようにしている。このように誤差を一度に補正するのではなく、所定のタイミングで段階的に補正することで、突然表示が変わるという違和感もなく、スムーズに表示データの変更を行うことができる。

また、出湯管２ａより供給される高温水と給水管３より供給される水を混合弁２０で所定温度に混合してカラン２４より出湯する給湯手段２５で使用される熱量を出湯温度検出器２１と流量検出器２２で検出されるデータに基づいて演算し、その熱量から湯量演算手段４０で使用可能湯量を求めたときと同条件の湯温、例えば４０℃においてどれだけの湯量を使用したことになるかを示す使用湯量に換算して算出する給湯湯量演算手段４１を有している。

また、出湯管２ｂより供給される高温水と給水管３より供給される水を混合弁１５で所定温度に混合して風呂湯張り回路１９ａより浴槽水循環回路３１に供給する風呂湯張り手段１９で使用される熱量を湯張り温度検出器１６と湯張り流量検出器１８で検出されるデータに基づいて演算し、その熱量から湯量演算手段４０で使用可能湯量を求めたときと同条件の湯温、例えば４０℃においてどれだけの湯量を使用したことになるかを示す使用湯量に換算して算出する湯張り量演算手段４２を有している。

また、出湯管２ｃより供給される高温水を風呂追い焚き回路２９ａを介して所定の循環量でタンク下部に戻し、その循環過程で風呂熱交換器２６において浴槽水循環回路３１を循環する浴槽水と熱交換して消費する熱量を風呂熱交換器２６の入口温度と出口温度及び循環流量に基づいて演算する。このとき、出口温度を温度検知器２８で検出し、入口温度は貯湯タンク１の最上部に取り付けた温度検知器７ｄで検出される温度で代用し。さらに、循環流量は循環ポンプ２７の制御データ、例えば回転パルス、デューティー比、電流値等を用いることで代用することができ、以上の入口温度、出口温度、循環流量より風呂追い焚き運転で使用される熱量を求めることができる。そして、その熱量から湯量演算手段４０で使用可能湯量を求めたときと同条件の湯温、例えば４０℃においてどれだけの湯量を使用したことになるかを示す使用湯量に換算して算出する追い焚き湯量演算手段４３を有している。

そして、上記給湯湯量演算手段４１と湯張り量演算手段４２と追い焚き湯量演算手段４３で負荷経路より流出する熱量から所定温度に換算した使用湯量を演算する使用量演算手
段を構成することで、負荷経路で使用される湯量を精度よく求めることができ、この使用湯量を用いて湯量演算手段４０で求めた使用可能湯量の減算補正を行うことで、現在の使用可能湯量をリアルタイムに求めることができ、使用者は使用状態に連動した使用可能湯量の変化を確認することができるため、使い勝手の向上を図ることができる。

また、沸き上げ運転制御手段３９により沸き上げ運転が開始されたときは、湯温・能力レベル変更手段３８及び熱源機温度検出手段３６の情報に基づいて、沸き上げ運転により加熱手段１４から貯湯タンク１にどれだけの熱量が供給されたかを演算し、その熱量から湯量演算手段４０で使用可能湯量を求めたときと同条件の湯温、例えば４０℃においてどれだけの湯量が供給されたかを示す追加使用可能湯量に換算して算出する沸き上げ湯量演算手段４４を有し、この沸き上げ湯量演算手段４４で加熱手段より流入する熱量から所定温度に換算した追加使用可能量を演算する供給量演算手段を構成することで、加熱手段１４から供給される追加使用可能湯量を精度よく求めることができ、この追加使用可能湯量を用いて湯量演算手段４０で求めた使用可能湯量の加算補正を行うことで、現在の使用可能湯量をリアルタイムに求めることができ、使用者は加熱手段１４による沸き上げ運転状態に連動した使用可能湯量の変化を確認することができるため、使い勝手の向上を図ることができる。

具体的には、湯温・能力レベル変更手段３８で設定される加熱能力（例えば、通常時は４．５ＫＷ、沸き終い時は２ＫＷ、フルパワー時は９ＫＷ）と熱源機温度検出手段３６で求められる入水温検出器１３ａと出湯温検出器１３ｂからの検出温度に基づいて、所定時間当たりの沸き上げ量を求め、所定温度に換算した追加使用可能湯量を算出するようにしている。つまり、外気温度や入水温度の変化、あるいは全量沸き上げか、追加沸き上げか、で変化する加熱能力に応じて沸き上げ量を求め、特に、入水温度か高くなる沸き終い時は加熱能力を小さくして沸き上げ運転を行うため、沸き上げ量を求める場合も小さくした加熱能力を用いて演算を行う。

そして、上記湯量演算手段４０で求めた使用可能湯量に対して、給湯湯量演算手段４１と湯張り量演算手段４２と追い焚き湯量演算手段４３で構成した使用量演算手段で使用される湯量を減算処理し、さらに沸き上げ湯量演算手段４４で構成する供給量演算手段から供給される追加使用可能湯量を加算処理して、現在の使用可能湯量を求める使用可能湯量算出手段４５を有している。また、この使用可能湯量算出手段４５で求めた使用可能湯量は操作部３７等に設けられた表示手段４６を介して所定のタイミングで更新しながら常に最新のデータを表示するようにしている。

表示手段４６の一例として、図５に示すように、操作部３７と表示部４７を有するリモコン４８において、表示部４７の一部に０Ｌ―４００Ｌの目盛りを設け、その間において使用可能湯量算出手段４５で求めた使用可能湯量のデータに基づきリニアーに変化させるレベル表示器を設けた構成としている。また、レベル表示器以外に使用可能湯量のデータを数値データとして直接表示させるようにしてもよく、実際に使用者が使用する感覚で判りやすく表示するものであれば、本実施の形態に限定されるものではない。

要は、タンク容量が１００Ｌ程度しかない小型の貯湯式給湯装置であっても、２００Ｌ以上の浴槽に十分湯を供給することができるという、使用者感覚にたった残湯量の表示形態を提供することを基本に、その使用過程における残湯量の変化を使用量と供給量の演算処理による補正動作でリアルタイムに表示するようにしたものである。

次に、図４を用いて上記本実施の形態の貯湯式給湯装置における残湯量確認装置の演算フローを説明する。

まず、ステップ１０１で貯湯タンク１に設けた複数の温度検知器７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄで検出する温度が予め定めた判定温度以上あるか否かを判定し、いずれかの検出温度が判定温度以上あると判定した場合は貯湯タンク１内に有効残湯量が存在すると判断し、ステップ１０２で貯湯タンク１内に有効残湯量がいくらあるかを検出する。例えば、温度検出器７ｂまで判定温度以上であると判定した場合は貯湯タンク１内に１００Ｌの有効残湯量を保有していると検出する。

そして、ステップ１０３で検出した有効残湯量が保有する熱量を演算する。この場合、温度検知器７の取付位置毎に検出した温度と湯量よりそれぞれ熱量を演算したのち加算して有効熱量を求めるようにする。有効熱量が求まるとステップ１０４でその有効熱量からカラン出湯、湯張り出湯時に標準的に使用される湯温、例えば４０℃において連続出湯した場合にどれだけの湯量が使用できるかを示す使用可能湯量に換算し、そのデータを表示手段４６に送って数値表示またはグラフ表示等で使用者に判り易く報知する。

以上のように、貯湯タンク１に蓄えられている有効残湯量が標準的な使用条件でどれだけの湯量が使用できるかを求めた後、負荷側で消費される湯量を同一条件で求め、減算処理を行うことで、湯量の消費状態に連動した使用可能湯量の変化をリアルタイムに求める。まず、ステップ１０５でカラン２４からの出湯があるか否かを判定し、ある場合はステップ１０６で流量検知器２２と出湯温検知器２１で検出される流量と出湯温度からカラン出湯により消費した熱量を演算し、ステップ１０７で消費熱量から使用可能湯量を求めたときと同一条件の湯温でどれだけの湯量を使用したことになるかを示す値に換算して使用湯量を求める。そして、ステップ１０８で減算処理を施し使用可能湯量の補正を行った後、ステップ１０９で使用可能湯量の更新を行い、そのデータを表示手段４６に送って表示データの更新を行う。

また、ステップ１０５でカラン出湯がないと判定した場合は、ステップ１１０で湯張り回路１９ａへの出湯があるか否かを判定し、ある場合はステップ１１１で流量検知器１８と出湯温検知器１６で検出される流量と出湯温度から湯張り出湯により消費した熱量を演算し、ステップ１１２で消費熱量から使用可能湯量を求めたときと同一条件の湯温でどれだけの湯量を使用したことになるかを示す値に換算して使用湯量を求める。そして、ステップ１０８で減算処理を施し使用可能湯量の補正を行った後、ステップ１０９で使用可能湯量の更新を行い、そのデータを表示手段４６に送って表示データの更新を行う。

また、ステップ１１０で湯張り出湯がないと判定した場合は、ステップ１１３で追い焚き出湯があるか否かを判定し、ある場合はステップ１１４で風呂熱交換器２６で消費される熱量を演算し、ステップ１１５で消費熱量から使用可能湯量を求めたときと同一条件の湯温でどれだけの湯量を使用したことになるかを示す値に換算して使用湯量を求める。そして、ステップ１０８で減算処理を施し使用可能湯量の補正を行った後、ステップ１０９で使用可能湯量の更新を行い、そのデータを表示手段４６に送って表示データの更新を行う。

また、ステップ１０９で使用可能湯量のデータ更新が行われた後は、ステップ１１６で沸き上げ運転が行われたか否かを判定し、行われた場合はステップ１１７で設定された沸き上げ条件に基づき沸き上げ量を演算し、ステップ１１８で沸き上げ量から使用可能湯量を求めたときと同一条件の湯温でどれだけの湯量を供給したことになるかを示す値に換算して追加使用可能湯量を求める。そして、ステップ１１９で加算処理を施し使用可能湯量の補正を行った後、ステップ１２０で使用可能湯量の更新を行い、そのデータを表示手段４６に送って表示データの更新を行う。

そして、ステップ１２１で有効残湯量の変化を監視し、変化ありと判断した場合はステ
ップ１０１に戻って再度有効残湯量の検出ステップから使用可能湯量の演算を行い、表示データとの誤差を検証する。誤差が発生した場合は、所定のタイミングで表示データの調整を行うようにしている。具体的には、湯量演算手段４０により使用可能湯量の再計算が行われ表示データとのマイナス誤差がある場合は、給湯湯量演算手段４１、湯張り量演算手段４２，追い焚き湯量演算手段４３で構成される使用量演算手段により減算補正が行われるときに、マイナス誤差分のうち所定量を限度として減算補正量に加えて補正するようにし、表示データとのマイナス誤差を徐々に調整することで、使用可能湯量の表示精度を高めるようにしている。また、表示データとのプラス誤差がある場合は、沸き上げ湯量演算手段４４で構成する供給量演算手段により加算補正が行われるときに、プラス誤差分のうち所定量を限度として加算補正量に加えて補正するようにし、表示データとのプラス誤差を徐々に調整することで、使用可能湯量の表示精度を高めるようにしている。

また、ステップ１２１で有効残湯量の変化がないと判定した場合及びステップ１１６で沸き上げ運転がないと判定した場合は、ステップ１０５に戻って負荷側の使用状態を監視するようにしている。

また、ステップ１０１で有効残湯量がないと判定した場合およびステップ１１３で追い焚き出湯なしと判定した場合は、ステップ１１６に進み、沸き上げ運転の状態を監視するようにしている。

以上のように、貯湯タンクに蓄えられた湯水が保有する熱量を求め、その熱量から標準的に使用される湯温（例えば４０℃）において連続出湯した場合にどれだけの湯量が使用できるかを示す使用可能湯量に換算し表示するようにしているため、貯湯タンクの大きさに関係なく、現在蓄えられている貯湯量で標準的な使用条件において、どれだけ使用できるかを容易に判断することができ、使用可能湯量に応じた適正な使い方が可能となる。また、負荷経路に接続された給湯カラン２４、風呂湯張り回路１９ａ、風呂追い焚き回路２９ａで消費される熱量をそれぞれ求め、その熱量から使用可能湯量を求めたときと同条件の湯温（例えば４０℃）においてどれだけの湯量を使用したことになるかを示す使用湯量に換算し、使用可能湯量から使用湯量を減算処理して表示するようにしているため、負荷経路の消費状態に連動して現在の使用可能湯量の変化をリアルタイムに確認することができ、使用者はその変化を見ながら残りどれだけ使用できるかを容易に確認することができ、使い勝手の向上を図ることができる。さらに、貯湯量が減少し加熱手段が動作して追加沸き上げ運転が開始されると、加熱手段１４から供給される熱量を求め、その熱量から使用可能湯量を求めたときと同条件の湯温（例えば４０℃）においてどれだけの湯量が供給されたかを示す追加使用可能湯量に換算し、使用可能湯量に追加使用可能湯量を加算処理して表示するようにしているため、加熱手段１４の沸き上げ運転状態に応じて現在の使用可能湯量の変化をリアルタイムに確認することができ、使用者はその変化を見ながら残りどれだけ使用できるかを容易に確認することができ、使い勝手の向上を図ることができる。

つまり、貯湯タンク１に蓄えられた熱量、負荷側で使用される熱量、加熱手段から供給される熱量に基づいて、それぞれ同一条件で標準的な使用温度における湯量に換算し、減算・加算処理を行って最新の使用可能湯量をリアルタイムに求め、表示するようにしているため、貯湯タンクの大きさに関係なく、現在の使用可能湯量を実際に使用する温度条件またはそれに近い値として知ることができ、使用者はその値を見るだけで直感的に貯湯タンク内に残っている湯水の使用状況を把握することができるので、使い勝手を飛躍的に向上させることができる。

よって、貯湯タンクの容量が、例えば一般的な浴槽の容積（２００Ｌ）より小さい１５０Ｌ程度のものであっても、使用可能湯量としては３００Ｌと求め、その値を表示するこ
とができるため、使用者はその値を見て浴槽への湯張りが可能であると判断でき、浴槽への湯張りが終わった後は使用可能湯量が１００Ｌに減ったことをリアルタイムに確認することができ、さらに、沸き上げ動作が開始された場合は、１００Ｌから徐々に使用可能湯量が増加している状況をリアルタイムに確認することができ、特に、貯湯タンクの容量が小さい貯湯式給湯装置の残湯量確認装置としては最適なものである。

本発明の貯湯式給湯装置は、特に冷媒として二酸化炭素を用いたヒートポンプサイクルを利用した貯湯式給湯装置に有用であり、その他ヒータやガスを熱源とする貯湯式給湯装置にも適用できる。

本発明の一実施例による貯湯式給湯装置の構成図 同貯湯式給湯装置の湯切れ沸き上げ運転の動作を示す図 同貯湯式給湯装置の制御フロー図 同貯湯式給湯装置の残湯量演算フロー図 同貯湯式給湯装置の表示手段を有するリモコン構成図 同貯湯式給湯装置のタンク湯量と表示湯量の関係を示す図

符号の説明

１ 貯湯タンク
２ 出湯管
３ 給水管
４ 沸き上げ配管
５ 沸き上げポンプ
７ 残湯温度検出器
１４ 加熱手段
１９ 風呂湯張り手段
２５ 給湯手段
２９ 風呂追い焚き手段
４０ 湯量演算手段
４１ 給湯湯量演算手段
４２ 湯張り量演算手段
４３ 追い焚き湯量演算手段
４４ 沸き上げ湯量演算手段
４５ 使用可能湯量算出手段

Claims (14)

1. 貯湯タンクと、前記貯湯タンクの上部に設けた出湯管と、前記貯湯タンクの下部に設けた給水管と、前記貯湯タンクの下部の水を上部に導く沸き上げ配管と、前記沸き上げ配管に設けた沸き上げポンプと、前記沸き上げ配管の途中に配設して前記沸き上げポンプで供給される水を加熱する加熱手段と、前記出湯管より取り出した湯と浴槽水を熱交換する風呂追い焚き手段と、前記出湯管より取り出した湯と給水管よりの水を所定温度に混合してカランに供給する給湯手段と、前記出湯管より取り出した湯と給水管よりの水を所定温度に混合して浴槽に供給する湯張り手段と、前記貯湯タンク内の残湯温度を検出する複数の残湯温度検出器と、前記残湯温度検出器で検出された温度より所定温度に換算した使用可能湯量を求める湯量演算手段とを備え、全量沸き上げ運転を行う時間帯を設定するとともに、前記残湯温度検出器で検出された温度に基づき所定残湯量を算出した場合に湯切れ沸き上げ運転を行うことを設定した貯湯式給湯装置であって、前記沸き上げ運転に伴い貯湯タンクに供給される熱量より所定温度に換算した追加使用可能湯量を求める沸き上げ湯量演算手段と、前記給湯手段で使用される熱量より所定温度に換算した使用湯量を求める給湯湯量演算手段と、前記湯張り手段で使用される熱量より所定温度に換算した使用湯量を求める湯張り量演算手段と、前記風呂追い焚き手段で使用される熱量より所定温度に換算した使用湯量を求める追い焚き湯量演算手段と、前記湯量演算手段で求めた使用可能湯量に対して、前記沸き上げ湯量演算手段で求めた追加使用可能湯量を加算補正すると共に、前記給湯湯量演算手段と前記湯張り量演算手段と前記追い焚き湯量演算手段で求めた使用湯量を減算補正する使用可能湯量算出手段とを有し、沸き上げ動作および出湯動作が行われたとき、加算補正及び減算補正により現在の使用可能湯量を常に更新するようにした貯湯式給湯装置。
2. 湯量演算手段は、貯湯タンクに設けた複数の温度検出器で検出される温度から各層毎に保有する熱量を求め所定温度に換算した使用可能湯量を演算すると共に、前記温度検出器で検出される温度が予め定めた判定温度以下の場合は、残湯無しと判断して使用可能湯量に加算しないようにした請求項１記載の貯湯式給湯装置。
3. 湯量演算手段は、貯湯タンク上部の所定湯量を残して使用可能湯量の演算を行うようにした請求項１または２記載の貯湯式給湯装置。
4. 湯量演算手段は、温度検出器で検出される温度と残湯の有無を判断する判定温度より、残湯あり／なし情報が切り替わったことを検出したとき、使用可能湯量の演算を行うようにした請求項１〜３のいずれか１項記載の貯湯式給湯装置。
5. 給湯湯量演算手段は、給湯手段に設けた流量検知器と出湯温検知器で検出される流量及び出湯温度から使用する熱量を求め所定温度に換算した使用量を演算すると共に、残湯量演算手段で求めた使用可能湯量の減算補正を行うようにした請求項１〜４のいずれか１項記載の貯湯式給湯装置。
6. 湯張り量演算手段は、湯張り手段に設けた流量検知器と出湯温検知器で検出される流量及び出湯温度から使用する熱量を求め所定温度に換算した使用量を演算すると共に、残湯量演算手段で求めた使用可能湯量の減算補正を行うようにした請求項１〜４のいずれか１項記載の貯湯式給湯装置。
7. 追い焚き湯量演算手段は、風呂追い焚き手段の循環量と熱交換前後の温度差から使用される熱量を求め所定温度に換算した使用量を演算すると共に、残湯量演算手段で求めた使用可能湯量の減算補正を行うようにした請求項１〜４のいずれか１項記載の貯湯式給湯装置。
8. 沸き上げ湯量演算手段は、全量沸き上げ動作及び湯切れ沸き上げ動作が開始されたとき、所定時間毎の沸き上げ熱量を求め所定温度に換算した使用可能湯量を演算すると共に、残湯量演算手段で求めた使用可能湯量の加算補正を行うようにした請求項１〜４のいずれか１項記載の貯湯式給湯装置。
9. 沸き上げ湯量演算手段は、加熱手段に供給される入水温度に応じて加熱能力を変更して所定時間毎の沸き上げ熱量を求め所定温度に換算した使用可能湯量を演算するようにした請求項８記載の貯湯式給湯装置。
10. 加熱手段に供給される入水温度が高くなるに伴って、加熱能力を小さく変更して所定時間毎の沸き上げ量を求め所定温度に換算した使用可能湯量を演算するようにした請求項９記載の貯湯式給湯装置。
11. 沸き上げ湯量演算手段は、加熱手段の沸き上げ運転モードに応じて加熱能力を変更して所定時間毎の沸き上げ熱量を求め所定温度に換算した供給湯量を演算するようにした請求項８記載の貯湯式給湯装置。
12. 全量沸き上げ運転時よりも湯切れ沸き上げ運転時に加熱能力を大きく変更して所定時間毎の沸き上げ量を求め所定温度に換算した使用可能湯量を演算するようにした請求項１１記載の貯湯式給湯装置。
13. 加熱手段は、圧縮機、放熱器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプサイクルとし、全量沸き上げ運転時よりも湯切れ沸き上げ運転時に、前記圧縮機の能力を高くすることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項記載の貯湯式給湯装置。
14. 加熱手段は、圧縮機、放熱器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプサイクルとし、前記ヒートポンプサイクルに用いる冷媒を二酸化炭素とし、高圧側では臨界圧を越える状態で運転することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項記載の貯湯式給湯装置。