JP2008122018A - 給湯装置および貯湯量の算出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、貯湯タンク内の残湯量が把握でき、かつ、生産コストのあまりかからない給湯装置を提供することにある。
【解決手段】本発明の給湯装置１は、加熱手段２２によって水を加熱する沸き上げ運転によりできた温湯を貯湯タンク３１に貯湯する給湯装置であって、流入湯量取得手段８１と、流出湯量取得手段８２と、貯湯タンク内温度取得手段Ｔ６と、残湯量算出手段８３とを備える。流入湯量取得手段は、温湯が貯湯タンクに流入する流入湯量を取得可能である。流出湯量取得手段は、温湯が貯湯タンクから流出する流出湯量を取得可能である。貯湯タンク内温度取得手段は、貯湯タンク内の少なくとも１カ所の温湯の貯湯タンク内温度を取得可能である。残湯量算出手段は、流入湯量と、流出湯量と、貯湯タンク内温度とからリアルタイムの残湯量を算出する。
【選択図】図１

Description

貯湯タンク内の貯湯量を算出可能な給湯装置、および、貯湯量の算出方法に関する。

貯湯タンクと加熱手段とを直列に連結した閉回路を形成し、この閉回路内の貯湯タンクと加熱手段との間で水を循環させている給湯装置が知られている。この給湯装置では、貯湯タンク内に水道水などの冷水を供給しつつ、所定の温度に加熱した温湯を貯湯タンク内に貯留している。このように、貯湯タンク内に、冷水を供給しつつ、所定温度に加熱した温湯を供給することを繰り返すことにより、貯湯タンクの上部の層と下部の層との間に温度勾配ができやすくなる。このため、貯湯タンク内の残湯量を把握しにくくなり、温湯の量が不足する恐れがある。したがって、ユーザへの影響を最小にして湯切れ回避するためには、高精度に残湯量を把握する必要がある。特許文献１のような技術では、高精度に残湯量を把握するためには貯湯タンク内部に多くの温度センサを利用している。
特開平７−６３４１７号公報

しかしながら、特許文献１のような技術では、貯湯タンク内部に多くの温度センサを利用しているため、給湯装置全体の生産コストが上がってしまう。

本発明の課題は、貯湯タンク内の残湯量が把握でき、かつ、生産コストのあまりかからない給湯装置を提供することにある。

第１発明に係る給湯装置は、加熱手段によって水を加熱する沸き上げ運転によりできた温湯を貯湯タンクに貯湯する給湯装置であって、流入湯量取得手段と、流出湯量取得手段と、貯湯タンク内温度取得手段と、残湯量算出手段とを備える。流入湯量取得手段は、温湯が貯湯タンクに流入する流入湯量を取得可能である。流出湯量取得手段は、温湯が貯湯タンクから流出する流出湯量を取得可能である。貯湯タンク内温度取得手段は、貯湯タンク内の少なくとも１カ所の温湯の貯湯タンク内温度を取得可能である。残湯量算出手段は、流入湯量と、流出湯量と、貯湯タンク内温度とからリアルタイムの残湯量を算出する。

本発明では、貯湯タンクに湯が入る情報（流入湯量）とタンクから湯が出る情報（流出湯量）と貯湯タンク内の少なくとも１カ所の温度を計測することによりリアルタイムに残湯量モデルを作成する。

したがって、貯湯タンク内部に多くの温度センサを取り付けることなく残湯量を判断できる。このため、給湯装置全体の生産コストを削減することができる。

第２発明に係る給湯装置は、第１発明に係る給湯装置であって、運転判断手段と、運転時間計測手段と、最大沸き上げ湯量算出手段とをさらに備える。運転判断手段は、沸き上げ運転を加熱手段が行っているか否かを判断する。運転時間計測手段は、沸き上げ運転を加熱手段が行っていると運転判断手段が判断した場合に、沸き上げ運転の運転時間を計測する。最大沸き上げ湯量算出手段は、加熱手段の加熱能力に基づいて、加熱手段の単位時間当たりの最大沸き上げ湯量を算出する。流入湯量取得手段は、運転時間と単位時間当たりの最大沸き上げ湯量とに基づいて流入湯量を算出する。

本発明では、流入湯量は、加熱手段の運転時間と単位時間当たりの最大沸き上げ湯量とから算出されている。したがって、貯湯タンクに流入する温湯の総和量を算出することができる。

第３発明に係る給湯装置は、第２発明に係る給湯装置であって、最大沸き上げ湯量算出手段は、加熱能力に影響を与えうる環境因子に基づいて加熱能力を補正する。

本発明では、加熱能力に影響を与える環境因子を考慮して、加熱能力を補正している。したがって、給湯装置の能力だけでなく、給湯装置に影響を与えうる環境因子を考慮しているため、より正確に最大沸き上げ湯量を算出することができる。

第４発明に係る給湯装置は、第３発明に係る給湯装置であって、環境因子は、水の温度である。

水の温度は、加熱手段の能力にかかわらず加熱手段の加熱能力に影響を与えうる環境因子の一つである。この水の温度を環境因子として、加熱能力を補正する補正値とすることで、そのときの水の温度に応じた加熱手段の加熱能力を算出することができる。

第５発明に係る給湯装置は、第３発明または第４発明に係る給湯装置であって、環境因子は、外気温度である。

外気温度は、加熱手段の能力にかかわらず加熱手段の加熱能力に影響を与えうる環境因子の一つである。この外気温度を環境因子として、加熱能力を補正する補正値とすることで、そのときの外気温度に応じた加熱手段の加熱能力を算出することができる。

第６発明に係る給湯装置は、第１発明から第５発明のいずれかに係る給湯装置であって、高温出湯手段と中温出湯手段とをさらに備える。高温出湯手段は、貯湯タンクの上部にある上部温湯を高温温湯としてユーザへ供給する。中温出湯手段は、貯湯タンクの中部にある中部温湯、または、中部温湯と水とを混合した混合温水を、中温温湯としてユーザへ供給する。流出湯量取得手段は、高温出湯量取得手段と中温出湯量取得手段とを有する。高温出湯量取得手段は、高温温湯の単位時間当たりの高温出湯量を取得可能である。中温出湯量取得手段は、中温温湯の単位時間当たりの中温出湯量を取得可能である。また、流出湯量取得手段は、高温出湯量と中温出湯量とに基づいて流出湯量を算出する。

本発明の給湯装置では、高温の温湯をそのままユーザへ提供する系統と、中温の温湯に調整してユーザへ提供する系統とに分かれている。流出湯量は、ユーザへ供給している湯量の総和から得られる。流出湯量は、高温出湯手段と中温出湯手段とからユーザへ供給されている湯量の総和である。本発明では、高温出湯量と中温出湯量とを取得することで流出湯量を算出している。

したがって、高温温湯と中温温湯とに系統を分けて提供しているような給湯装置においても、流出湯量を算出することができる。

第７発明に係る給湯装置は、第６発明に係る給湯装置であって、高温出湯量取得手段は、高温流量センサからなる。

高温流量センサを設けることで、流出湯量の一部である高温出湯量を計測することができる。

第８発明に係る給湯装置は、第６発明または第７発明にかかる給湯装置であって、中温出湯量取得手段は、中部温湯の流量を検出可能な中部温湯流量センサからなる。

中温流量センサを設けることで、流出湯量の一部である中温出湯量を計測することができる。

第９発明に係る給湯装置は、第６発明または第７発明にかかる給湯装置であって、中温出湯量取得手段は、中部温湯温度センサと、水温度センサと、中温温湯温度センサと、中温流量センサとからなる。中部温湯温度センサは、中部温湯の温度を検出可能である。水温度センサは、水の温度を検出可能である。中温温湯温度センサは、中温温湯の温度を検出可能である。中温流量センサは、中温温湯の流量を検出可能である。

本発明では、中温出湯量取得手段は、中部温湯温度センサから検出された中部温湯の温度と、水温度センサから検出された水の温度と、中温温湯温度センサから検出された中温温湯の温度と、中温流量センサから検出された中温温湯の温度とに基づいて中温出湯量を算出している。

したがって、中部温湯の出湯量を直接検出できる流量センサを設けなくても、既存のセンサなどを流用して、中部温湯の出湯量を算出することができる。このため、生産コストを削減することができる。

第１０発明に係る貯湯量の算出方法は、加熱手段によって水を加熱する沸き上げ運転によりできた温湯を貯湯タンクに貯湯する給湯装置で、前記貯湯タンクに貯湯されている貯湯量の算出方法であって、流入湯量取得ステップと、流出湯量取得ステップと、貯湯タンク内温度取得ステップと、残湯量算出ステップとを備える。流入湯量取得ステップでは、温湯が貯湯タンクに流入する流入湯量を取得する。流出湯量取得ステップでは、温湯が貯湯タンクから流出する流出湯量を取得する。貯湯タンク内温度取得ステップでは、貯湯タンク内の少なくとも１カ所の温湯の貯湯タンク内温度を取得する。残湯量算出ステップでは、流入湯量と、前記流出湯量と、前記貯湯タンク内温度とからリアルタイムの残湯量を算出する。

本発明の貯湯量の算出方法では、貯湯タンクに湯が入る情報（流入湯量）とタンクから湯が出る情報（流出湯量）と貯湯タンク内の少なくとも１カ所の温度を計測することによりリアルタイムに残湯量モデルを作成して貯湯量を算出している。したがって、貯湯タンク内部に多くの温度センサを取り付けることなく残湯量を判断できる。このため、給湯装置全体の生産コストを削減することができる。

第１発明に係る給湯装置では、貯湯タンク内部に多くの温度センサを取り付けることなく残湯量を判断できる。このため、給湯装置全体の生産コストを削減することができる。

第２発明に係る給湯装置では、貯湯タンクに流入する温湯の総和量を算出することができる。

第３発明に係る給湯装置では、給湯装置の能力だけでなく、給湯装置に影響を与えうる環境因子を考慮しているため、より正確に最大沸き上げ湯量を算出することができる。

第４発明に係る給湯装置では、水の温度を環境因子として、加熱能力を補正する補正値とすることで、そのときの水の温度に応じた加熱手段の加熱能力を算出することができる。

第５発明に係る給湯装置では、外気温度を環境因子として、加熱能力を補正する補正値とすることで、そのときの外気温度に応じた加熱手段の加熱能力を算出することができる。

第６発明に係る給湯装置では、高温温湯と中温温湯とに系統を分けて提供しているような給湯装置においても、流出湯量を算出することができる。

第７発明に係る給湯装置では、高温流量センサを設けることで、流出湯量の一部である高温出湯量を計測することができる。

第８発明に係る給湯装置では、中温流量センサを設けることで、流出湯量の一部である中温出湯量を計測することができる。

第９発明に係る給湯装置では、中部温湯の出湯量を直接検出できる流量センサを設けなくても、既存のセンサなどを流用して、中部温湯の出湯量を算出することができる。このため、生産コストを削減することができる。

第１０発明に係る給湯装置では、貯湯タンク内部に多くの温度センサを取り付けることなく残湯量を判断できる。このため、給湯装置全体の生産コストを削減することができる。

以下、図面に基づいて、本発明に係る給湯装置１の実施形態について説明する。

＜給湯装置の構成＞
図１および図２は、本発明の一実施形態に係る給湯装置１の概略構成図である。給湯装置１は、主として、温湯を貯める貯湯タンク３１を有する貯湯ユニット３と、冷媒回路２０を有するヒートポンプユニット２とを備えている。図１は貯湯ユニット３の構成を中心にした給湯装置１の概略構成図であり、図２はヒートポンプユニット２の構成を中心とした給湯装置１の概略構成図である。本発明の給湯装置１は、ＣＯ２冷媒を用いて蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、水道水を加熱し店舗などに温湯を供給する業務用の装置である。

（１）貯湯ユニット
図２は貯湯ユニット３の概略図である。貯湯ユニット３は、主に、貯湯タンク３１と、高温給湯配管３３と、中温給湯配管３４と、加熱循環路３６とで構成されている。

（１−１）貯湯タンクおよび加熱循環路
貯湯タンク３１は、底壁に給水口４１が設けられ、上壁に高温給湯出湯口４２が設けられ、側壁に中温給湯出湯口４３が設けられる。貯湯タンク３１には、給水口４１から給水配管３５を通じて水道水が供給され、高温給湯出湯口４２から貯湯タンク３１に貯まった高温の温湯を出湯し、食器洗浄機、ゆで麺器などの高温温湯が必要な機器に供給可能である。給水口４１には、水道水を供給する給水配管３５が接続される。また、貯湯タンク３１の底壁には、取水口４４が開設され、上壁に給湯口４５が開設されている。取水口４４と給湯口４５とは、加熱循環路３６に接続されており、加熱循環路３６には、循環ポンプ３２と、後述するヒートポンプユニット２の水熱交換器２２とが接続されている。

また、貯湯タンク３１には、周壁に上下方向の中温給湯出湯口４３とほぼ同じ高さの貯湯タンク３１内の温湯の温度を検出する中部引出温度センサＴ６と、周壁の最下部に貯湯タンク３１内底部の温湯の温度を検出する制御用温度センサＴ７が設けられる。本実施形態において、中部引出温度センサＴ６および制御用温度センサＴ７は、サーミスタからなる。

加熱循環路３６は、主に、循環ポンプ３２と、三方弁Ｖ２とで構成され、ヒートポンプユニット２の水熱交換器２２と熱交換路６１により接続されている。

循環ポンプ３２は、貯湯タンク３１の取水口４４の近傍に接続されている。また、循環ポンプ３２の吐出側には、水熱交換器２２が接続されている。循環ポンプ３２は、貯湯タンク３１内の未加熱水を取水口４４から加熱循環路３６に流出させ、水熱交換器２２内の熱交換路６１に未加熱水を流入させる。水熱交換器２２に流入された未加熱水は、水熱交換器２２内の熱交換路６１において加熱され、給湯口４５から貯湯タンク３１内に返流される。また、加熱循環路３６には、熱交換路６１の下流側（具体的には、水熱交換器２２と三方弁Ｖ２との間）に出湯温度センサＴ４が設けられ、熱交換路６１の上流側（具体的には、循環ポンプ３２と水熱交換器２２との間）に入水温度センサＴ５が設けられる。出湯温度センサＴ４と入水温度センサＴ５とは、サーミスタからなる。

三方弁Ｖ２は、加熱循環路３６内の給湯口４５側に設けられ、貯湯タンク３１の底壁に設けられる返水口４６に接続されるバイパス用流路３７と接続されている。このため、本実施例では、バイパス用流路３７を温湯が流れずに、取水口４４から加熱循環路３６に入った水（温湯）が加熱循環路３６を流れて給湯口４５から貯湯タンク３１に戻る通常運転と、取水口４４から加熱循環路３６に入った水（温湯）が加熱循環路３６を流れて三方弁Ｖ２を介し、バイパス用流路３７を通過して、返水口４６から貯湯タンク３１に戻るバイパス運転とを行うことができる。

（１−２）給湯配管
給湯配管は、高温給湯系統の高温給湯配管３３と、中温給湯系統の中温給湯配管３４との２系統に分かれている。高温給湯配管３３は、貯湯タンク３１の高温給湯出湯口４２に接続されており、食器洗浄機、ゆで麺器などに高温（例えば７０〜８０℃）の温湯を供給している。また、中温給湯配管３４は、貯湯タンク３１の中温給湯出湯口４３に接続されており、シンクやカランなどに中温（例えば３７〜６０℃）の温湯を供給している。

高温給湯系統では、高温給湯配管３３に高温流量センサ５１が設けられている。高温流量センサ５１は、高温給湯出湯口４２から吐出された温湯の流量を検知できる流量計である。中温給湯系統では、中温給湯配管３４は給水配管３５から分岐された給水分岐配管３８と混合弁により接続されている。中温給湯系統では、ユーザが後述するリモコン７により３７〜６０℃の範囲で温度設定をすると、設定した温度になるように混合弁の開度を調整して、設定温度の温湯を供給している。また、中温給湯配管３４には、中温流量センサ５２と中温温度センサＴ８とが設けられている。中温流量センサ５２は、貯湯タンク３１からの中部引出温湯と水道水とが混合された中温温湯の温度を検知できる温度センサであり、サーミスタからなる。ただし、貯湯タンク３１の中温給湯出湯口４３付近の温度（中部引出温度センサＴ６で検知された温度）がリモコン７で設定された温度の場合には、水道水を混合せずに中部引出温湯のみを供給する。

（２）ヒートポンプユニット
ヒートポンプユニット２は、屋外に設置されており、冷媒回路２０を有している。この冷媒回路２０は、圧縮機２１と、熱交換路６１を構成する水熱交換器２２と、電動膨張弁Ｖ１と、蒸発器２３とを順に接続して構成される。すなわち、圧縮機２１と水熱交換器２２とを接続し、水熱交換器２２と電動膨張弁Ｖ１とを接続し、電動膨張弁Ｖ１と蒸発器２３とを接続し、蒸発器２３と圧縮機２１とをアキュムレータ２５を介して接続している。これにより、圧縮機２１が駆動すると、水熱交換器２２において熱交換路６１を流れる水が加熱されることになる。また、この冷媒回路２０は、水熱交換器２２と電動膨張弁Ｖ１との間の冷媒管と、蒸発器２３とアキュムレータ２５との間の冷媒管とを熱交換させる液ガス熱交換器２４を備えている。また、蒸発器２３にはこの蒸発器２３の能力を調整するファン２６が付設されている。

また、ヒートポンプユニット２には、各種のセンサが設けられている。具体的には、ヒートポンプユニット２には、圧縮機２１の吐出温度を検出する吐出温度センサＴ１、圧力保護スイッチとしてのＨＰＳ２７、蒸発器２３内を流れる冷媒の温度（すなわち蒸発温度に対応する冷媒温度）を検出する蒸発温度センサＴ２、ユニット内に流入する室外空気の温度を検出する外気温度センサＴ３が設けられている。本実施例に置いて、吐出温度センサＴ１、蒸発温度センサＴ２、および外気温度センサＴ３は、サーミスタからなる。

（３）制御部
本実施形態の給湯装置１は制御部８を備えている。制御部８は、図３に示すように、流入湯量取得手段８１と、流出湯量取得手段８２と、残湯量予測手段８３とを有している。また、流入湯量取得手段８１は、運転判断手段９１と、運転時間計測手段９２と、最大沸き上げ湯量算出手段９３とからなる。

流入湯量取得手段８１では、ヒートポンプユニット２が運転していると運転判断手段９１により判断されると、運転時間計測手段９２がヒートポンプユニット２の運転時間を計測する。そして、流入湯量取得手段８１では、最大沸き上げ湯量算出手段９３により算出される最大沸き上げ湯量とヒートポンプユニット２の運転時間とから流入湯量を算出する。

流出湯量取得手段８２では、高温流出湯量と、中温流出湯量とから流出湯量を算出する。高温流出湯量は、高温流量センサ５１により検出される高温流量から得られる。中温流出湯量は、中温流量センサ５２により検出される中温流量と、中温温度センサＴ８から検出される中温温度と、水温度センサＴ９により検出される水温と、中部引出温度センサＴ６から検出される中部引出温度とに基づいて算出される。

残湯量予測手段８３は、流入湯量取得手段８１により算出された流入湯量と、流出湯量取得手段８２により算出された流出湯量とに基づいて貯湯タンク３１に貯湯されている残湯量を算出する。なお、ここにいう「残湯量」とは、貯湯タンク３１内の７０℃以上の湯の量である。

制御部８は、例えば、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェースなどを有するマイクロコンピュータを用いて構成される。また、制御部８は、図３に示されるように、リモコン７の制御信号および各種センサＴ１〜Ｔ９，２７，５１，５２の検出信号を受けることができるように接続されるとともに、これらの制御信号および検出信号に基づいて各種機器および弁２１，２６，３２，Ｖ１〜Ｖ３を制御することができるようにされている。

＜給湯装置の動作＞
（１）ヒートポンプユニットの動作
まず、圧縮機２１を駆動するとともに、循環ポンプ３２を駆動する。

冷媒回路２０側では、圧縮機２１に吸入された低圧のガス冷媒は、圧縮されて高圧のガス冷媒となる。その後、高圧のガス冷媒は、水熱交換器２２に送られて、循環ポンプ３２によって供給される未加熱水と熱交換を行って凝縮し、高圧の液冷媒となる。そして、この高圧の液冷媒は、液ガス熱交換器２４に流入し、蒸発器２３において蒸発されたガス冷媒と熱交換を行ってさらに冷却され、過冷却状態になる。そして、過冷却状態になった高圧の液冷媒は、電動膨張弁Ｖ１によって圧縮機２１の吸入圧力近くまで減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となって蒸発器２３に送られ、蒸発器２３においてファン２６によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。

そして、低圧のガス冷媒は、液ガス熱交換器２４に流入し、水熱交換器２２において凝縮された液冷媒と熱交換を行ってさらに加熱され、過熱状態になる。この低圧のガス冷媒は、アキュムレータ２５に流入し、アキュムレータ２５に流入した低圧のガス冷媒は、再び、圧縮機２１に吸入される。

（２）貯湯ユニットの動作
（２−１）沸き上げ運転
貯湯タンク３１および加熱循環路３６側では、貯湯タンク３１の底部に設けた取水口４４から貯留水が流出し、これが加熱循環路３６の熱交換路６１を流通する。このように、加熱循環路３６の熱交換路６１を流通する未加熱水が、凝縮器として機能している水熱交換器２２によって加熱され、（沸き上げられ）、三方弁Ｖ２を介して給湯口４５から貯湯タンク３１の上部に返流される。そしてこのような動作を継続して行うことによって、貯湯タンク３１に高温の温湯を供給している。また、三方弁Ｖ２では、沸き上げ温度が所定温度以下である場合に、バイパス運転を行い、所定温度以下の低温の温湯を給湯口４５から貯湯タンク３１に返流させずに返水口４６から貯湯タンク３１に返流させるように切換を行っている。なお、沸き上げ運転は、湯沸かし制御ロジックと温度センサ値からオンおよびオフを判定している。

（２−２）給湯制御
高温給湯系統では、ユーザが食器洗浄機やゆで麺器などを使用すると、高温給湯出湯口４２から高温温湯が供給されている。また、この高温給湯系統では、高温流量センサ５１により高温流量が計測されている。

中温給湯系統では、ユーザがリモコン７で設定した温度になるように給湯混合弁Ｖ３において水道水と中部引出温湯とが混合されてシンクやカランなどに中温温湯を供給している。また、中温給湯系統では、中温流量センサ５２により中温流量が検出され、中温温度センサＴ８により中温温度が検出され、水温度センサＴ９により水温が検出され、および中部引出温度センサＴ６により中部引出温度が検出される。

（３）残湯量の算出
残湯量の予測は、制御部８により行われ、制御部８内の流入湯量取得手段８１、流出湯量取得手段８２、および残湯量算出手段８３が順に処理することにより算出される。図４に残湯量の算出方法の流れを表すフローチャートを示す。また、流入湯量取得手段８１により行われる流入湯量取得の流れは図５のフローチャートに示す。さらに、流出湯量取得手段８２により行われる流出湯量取得の流れは図６のフローチャートに示す。

ステップＳ１では、流入湯量取得手段８１により流入湯量が算出される（詳細は図５により説明する）。ステップＳ１が終了すると、ステップＳ２に移行する。ステップＳ２では、流出湯量取得手段８２により流出湯量が算出される（詳細は図６により説明する）。ステップＳ２が終了すると、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３では、中部引出温度センサＴ６により貯湯タンク３１内の中部引出温度が計測され、ステップＳ４に移行する。ステップＳ４では、ステップＳ１からステップＳ３により得られた、流入湯量と流出湯量と貯湯タンク３１の中部引出内温度とに基づいて残湯量が算出される。

（３−１）流入湯量の算出
ステップＳ１で行われる流入湯量の算出方法の流れを図５により以下に説明する。ステップＳ１１では、制御部８は、ヒートポンプユニット２および循環ポンプ３２を運転させるか否かを判断する。具体的には、制御部８は、制御用温度センサＴ７により検出される制御用温度が４５℃未満か否かで判断する。そして、制御用温度が４５℃未満であればステップＳ１２へ移行し（制御部８がヒートポンプユニット２および循環ポンプ３２に運転指令を出し）、そうでなければステップＳ１１へ戻る。ステップＳ１２では、制御部８がヒートポンプユニット２および循環ポンプ３２へ運転指令を出し、ヒートポンプユニット２および循環ポンプ３２を起動する。このとき運転判断手段９１は、ヒートポンプユニット２および循環ポンプ３２が運転していると判断する。ステップＳ１２が終了するとステップＳ１３へ移行する。ステップＳ１３では、運転判断手段９１が運転時間計測手段９２に運転時間の計測開始の指令を出す。そして、運転時間計測手段９２によりヒートポンプユニット２および循環ポンプ３２の運転時間の計測が行われる。ステップＳ１３が終了するとステップＳ１４へ移行する。ステップＳ１４では、最大沸き上げ湯量算出手段９３により単位時間当たりの最大沸き上げ湯量を算出する。最大沸き上げ湯量は、ヒートポンプユニット２の定格加熱能力を、水温度センサＴ９により検出された水温と外気温度センサＴ３により検出された外気温とに基づいて算出された補正係数により補正することにより算出する。ステップＳ１４が終了するとステップＳ１５へ移行する。ステップＳ１５では、制御部８がヒートポンプユニット２および循環ポンプ３２を停止させるか否かを判断する。具体的には、制御部８は、制御用温度が６０℃を超えているか否かで判断する。そして、制御用温度が６０℃を超えていればステップＳ１６へ移行し（制御部８がヒートポンプユニット２および循環ポンプ３２に停止指令を出し）、そうでなければステップＳ１５へ戻る。ステップＳ１６では、制御部８がヒートポンプユニット２および循環ポンプ３２へ停止指令を出し、ヒートポンプユニット２および循環ポンプ３２を停止する。このとき運転判断手段９１は、ヒートポンプユニット２および循環ポンプ３２が停止していると判断する。ステップＳ１６が終了するとステップＳ１７へ移行する。ステップＳ１７では、運転判断手段９１が運転時間計測手段９２に運転時間の計測停止の指令を出す。そして、運転時間計測手段９２によるヒートポンプユニット２および循環ポンプ３２の運転時間の計測が停止される。ステップＳ１７が終了すると、ステップＳ１８へ移行する。ステップＳ１８では、算出された最大沸き上げ湯量と、計測された運転時間とから流入湯量を算出する。

（３−２）流出湯量の算出
ステップＳ２で行われる流出湯量の算出方法の流れを図６により以下に説明する。ステップＳ２１では、高温流量センサ５１によりユーザが利用している高温出湯流量を検出する。ステップＳ２１が終了するとステップＳ２２へ移行する。ステップＳ２２では、中温引き出し温度、水温、中温流量、および中温温度が検出される。ステップＳ２２が終了するとステップＳ２３へ移行する。ステップＳ２３では、ステップＳ２２で検出された中温引き出し温度、水温、中温流量、および中温温度から貯湯タンク３１の中温給湯出湯口４３から出湯される中温温湯の中温出湯流量が算出される。ステップＳ２３が終了するとステップＳ２４へ移行する。ステップＳ２４では、ステップＳ２１で検出された高温出湯流量と、ステップＳ２３で算出された中温出湯流量とに基づいて流出湯量を算出する。

＜特徴＞
（１）
本発明では、貯湯タンク３１への流入湯量と貯湯タンク３１からの流出湯量と貯湯タンク３１内の中温引き出し温度を計測することによりリアルタイムに残湯量モデルを作成する。流入湯量は、ヒートポンプユニット２の運転時間と単位時間当たりの最大沸き上げ湯量とから算出される。また、この給湯装置１では、高温の温湯をそのままユーザへ提供する高温給湯系統と、中温の温湯に調整してユーザへ提供する中温給湯系統とに分かれている。流出湯量は、ユーザへ供給している湯量の総和から得られる。流出湯量は、高温給湯配管３３と中温給湯配管３４とからユーザへ供給されている湯量の総和である。流出湯量は、高温出湯量と中温出湯量とを取得することで算出される。

したがって、貯湯タンク３１に流入する温湯の総和量を算出することができる。また、高温温湯と中温温湯とに系統を分けて提供しているような給湯装置１においても、流出湯量を算出することができる。さらに、貯湯タンク３１内部に多くの温度センサを取り付けることなく１つの温度センサ（中部引出温度センサＴ６）のみで残湯量を判断できる。このため、給湯装置１全体の生産コストを削減することができる。

（２）
本発明では、加熱能力に影響を与える環境因子を考慮して、ヒートポンプユニット２の加熱能力を補正している。本発明では、環境因子として水温と外気温度とを考慮して加熱能力を補正している。水の温度および外気温度は、加熱手段の能力にかかわらず加熱手段の加熱能力に影響を与えうる環境因子の一つである。

水温および外気温度を環境因子として、加熱能力を補正する補正値とすることで、そのときの水の温度および外気温度に応じた加熱手段の加熱能力を算出することができる。給湯装置１の能力だけでなく、給湯装置１に影響を与えうる環境因子を考慮しているため、より正確に最大沸き上げ湯量を算出することができる。

（３）
本発明では、中温給湯配管３４は、中部引出温度センサＴ６から検出された中部引出温湯の温度と、水温度センサＴ９から検出された水の温度と、中温温度センサＴ８から検出された中温温湯の温度と、中温流量センサ５２から検出された中温温湯の温度とに基づいて中温出湯量を算出している。

したがって、中部引出温湯の出湯量を直接検出できる流量センサを設けなくても、既存のセンサなどを流用して、中部引出温湯の出湯量を算出することができる。このため、生産コストを削減することができる。

＜変形例＞
（１）
本実施形態に係る給湯装置１では、給湯装置が１台のものであったが、給湯装置が複数台であっても構わない。例えば、図７に２台の給湯装置１ａ，１ｂが並列に接続されているものを示す。この給湯装置１ａ，１ｂでは、貯湯ユニット３ａ，３ｂそれぞれにヒートポンプユニット２ａ，２ｂが対応しており、高温給湯配管３３ａ、中温給湯配管３４ａ、および給水配管３５ａに並列に接続されている。給湯装置１ａ，１ｂでは、残湯量の算出は、それぞれの貯湯タンク３１ａ，３１ｂごとに行われ、その算出方法は本実施形態と同様の方法である。

（２）
本実施形態に係る給湯装置１では、貯湯ユニット３の貯湯タンク３１が１台のものであったが、貯湯タンクが複数台のものであっても構わない。例えば、図８に２台の貯湯タンク３１ｃ，３１ｄが直列に接続されているものを示す。この給湯装置１ｃでは、２台の貯湯タンク３１ｃ，３１ｄを１台の貯湯タンクと見なし、残湯量の算出を本実施形態と同様の方法で行っている。

（３）
本実施形態に係る給湯装置１では、制御用温度センサＴ７により検出される制御用温度に基づいてヒートポンプユニット２および循環ポンプ３２の運転および停止を行っているが、これに限らずに、中部引出温度センサＴ６により検出される中部引出温度に基づいてヒートポンプユニット２および循環ポンプ３２の運転および停止を行っても構わない。

したがって、制御用温度センサＴ７を省略することができるため、給湯装置の生産コストをさらに削減することができる。

本発明に係る給湯装置および貯湯量の算出方法は、湯装置全体の生産コストを削減することができ、貯湯タンク内の貯湯量を算出可能な給湯装置、および、貯湯量の算出方法等として有用である。

本実施形態に係る給湯装置（主に貯湯ユニット）の概略図。 本実施形態に係る給湯装置（主にヒートポンプユニット）の概略図。 制御部のブロック図。 残湯量の算出方法の流れを示すフローチャート。 流入湯量の算出方法の流れを示すフローチャート。 流出湯量の算出方法の流れを示すフローチャート。 変形例（１）に係る給湯装置の概略図。 変形例（２）に係る給湯装置の概略図。

符号の説明

１ 給湯装置
２２ 水熱交換器（加熱手段）
３１ 貯湯タンク
３３ 高温給湯配管（高温出湯手段）
３４ 中温給湯配管（中温出湯手段）
５１ 高温流量センサ
５２ 中温流量センサ
８１ 流入湯量取得手段
８２ 流出湯量取得手段
８３ 残湯量算出手段
９１ 運転判断手段
９２ 運転時間計測手段
９３ 最大沸き上げ湯量算出手段
Ｔ６ 中部引出温度センサ（貯湯タンク内温度取得手段）
Ｔ８ 中温温度センサ
Ｔ９ 水温度センサ

Claims (10)

1. 加熱手段（２２）によって水を加熱する沸き上げ運転によりできた温湯を貯湯タンク（３１）に貯湯する給湯装置であって、
   前記温湯が前記貯湯タンクに流入する流入湯量を取得可能な流入湯量取得手段（８１）と、
   前記温湯が前記貯湯タンクから流出する流出湯量を取得可能な流出湯量取得手段（８２）と、
   前記貯湯タンク内の少なくとも１カ所の温湯の貯湯タンク内温度を取得可能な貯湯タンク内温度取得手段（Ｔ６）と、
   前記流入湯量と、前記流出湯量と、前記貯湯タンク内温度とからリアルタイムの残湯量を算出する残湯量算出手段（８３）と、
   を備える、
   給湯装置（１）。
2. 前記沸き上げ運転を前記加熱手段が行っているか否かを判断する運転判断手段（９１）と、
   前記沸き上げ運転を前記加熱手段が行っていると前記運転判断手段が判断した場合に、前記沸き上げ運転の運転時間を計測する運転時間計測手段（９２）と、
   前記加熱手段の加熱能力に基づいて、前記加熱手段の単位時間当たりの最大沸き上げ湯量を算出する最大沸き上げ湯量算出手段（９３）と、
   をさらに備え、
   前記流入湯量取得手段は、前記運転時間と前記単位時間当たりの最大沸き上げ湯量とに基づいて前記流入湯量を算出する、
   請求項１に記載の給湯装置（１）。
3. 前記最大沸き上げ湯量算出手段は、前記加熱能力に影響を与えうる環境因子に基づいて前記加熱能力を補正する、
   請求項２に記載の給湯装置（１）。
4. 前記環境因子は、前記水の温度である、
   請求項３に記載の給湯装置（１）。
5. 前記環境因子は、外気温度である、
   請求項３または４に記載の給湯装置（１）。
6. 前記貯湯タンクの上部にある上部温湯を高温温湯としてユーザへ供給する高温出湯手段（３３）と、
   前記貯湯タンクの中部にある中部温湯、または、前記中部温湯と前記水とを混合した混合温水を、中温温湯としてユーザへ供給する中温出湯手段（３４）と、
   をさらに備え、
   前記流出湯量取得手段は、前記高温温湯の単位時間当たりの高温出湯量を取得可能な高温出湯量取得手段と、前記中温温湯の単位時間当たりの中温出湯量を取得可能な中温出湯量取得手段とを有し、前記高温出湯量と前記中温出湯量とに基づいて前記流出湯量を算出する、
   請求項１から５のいずれかに記載の給湯装置（１）。
7. 前記高温出湯量取得手段は、高温流量センサ（５１）からなる、
   請求項６に記載の給湯装置（１）。
8. 前記中温出湯量取得手段は、前記中部温湯の流量を検出可能な中部温湯流量センサから
   なる、
   請求項６または７に記載の給湯装置。
9. 前記中温出湯量取得手段は、前記中部温湯の温度を検出可能な中部温湯温度センサ（Ｔ６）と、前記水の温度を検出可能な水温度センサ（Ｔ９）と、前記中温温湯の温度を検出可能な中温温度センサ（Ｔ８）と、前記中温温湯の流量を検出可能な中温流量センサ（５２）とからなる、
   請求項６または７に記載の給湯装置（１）。
10. 加熱手段によって水を加熱する沸き上げ運転によりできた温湯を貯湯タンクに貯湯する給湯装置で、前記貯湯タンクに貯湯されている貯湯量の算出方法であって、
    前記温湯が前記貯湯タンクに流入する流入湯量を取得する流入湯量取得ステップと、
    前記温湯が前記貯湯タンクから流出する流出湯量を取得する流出湯量取得ステップと、
    前記貯湯タンク内の少なくとも１カ所の温湯の貯湯タンク内温度を取得する貯湯タンク内温度取得ステップと、
    前記流入湯量と、前記流出湯量と、前記貯湯タンク内温度とからリアルタイムの残湯量を算出する残湯量算出ステップと、
    を備える、
    貯湯量の算出方法。

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