JP5871641B2 - 削減熱量算出装置 - Google Patents

Description

本発明は、削減熱量算出装置に関する。

従来、太陽熱温水器を利用した太陽熱給湯システムが提案されている。太陽熱温水器は、太陽熱の利用により湯水を加熱するものであり、これにより化石燃料等の消費量を抑えて二酸化炭素排出量の削減を図っている（例えば特許文献１参照）。

また、近年、太陽熱給湯システムにより削減できた熱量の環境価値を証書化（グリーン熱証書）するしくみが構築されている。このグリーン熱証書はキャップアンドトレード方式による国内排出量取引制度において、キャップの充当に使用することが検討されている。

削減できた熱量を証書化するにあたって、削減熱量を計測する計量器は、削減熱量の算出精度が高いことが要件とされている。ここで、太陽熱給湯システムにおける削減熱量は、太陽熱温水器により温められる前の水の温度、暖められた後の温水の温度、及び、太陽熱温水器から家庭等に供給される温水の流量から求めることができる。

特開２０００−０８１２４５号公報

ここで、流量センサは、流量値に応じた出力を行うことが知られている。しかし、本件発明者らは、この出力が流体温度に依存して変化することを見出した。すなわち、本件発明者らは、温度が異なれば同じ流量であっても、流量センサからの出力が異なることを見出した。このため、流体温度を流量算出に考慮していない特許文献１に記載の太陽熱給湯システムでは流量の計測精度が悪く証書化の要件を満たさなくなってしまう可能性があった。

なお、上記では証書化を例にして問題を挙げたが、特に証書化に限らず、削減熱量を算出するにあたり精度よく流量を計測したい他の場合（例えば削減熱量の表示内容をより正確にした場合）であっても共通する問題である。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、削減熱量を算出するために流量をより精度良く計測することが可能な削減熱量算出装置を提供することにある。

本発明の削減熱量算出装置は、供給される水を加熱して予熱温水とする太陽熱温水器と、供給される水及び太陽熱温水器から供給される予熱温水の少なくとも一方を加熱する給湯器と、を有する太陽熱給湯システムに用いられ、太陽熱温水器から供給される予熱温水及び当該予熱温水と冷水とが混合された混合水の少なくとも一方を検出対象水とし、当該検出対象水の流量に応じた出力を行う流量センサと、当該流量センサから得られた出力と流量値との相関データを記憶した相関データ記憶手段と、当該流量センサから出力が得られた場合に、相関データ記憶手段により記憶された相関データに基づいて、流量値を算出する流量算出手段と、太陽熱温水器により加熱される前の水温を検出する第１温度センサと、検出対象水の温度を検出する第２温度センサと、を備え、第１温度センサ及び第２温度センサからの信号値並びに流量算出手段により算出された流量値に基づき、太陽熱温水器の加熱によって給湯器における加熱の際に削減できた削減熱量を算出する削減熱量算出装置において、第２温度センサにより検出される温度に対応する補正係数を記憶した補正係数記憶手段をさらに備え、流量算出手段は、流量センサから出力が得られた場合に、当該出力から相関データに基づいて算出される流量値が所定流量値以下であるとき、第２温度センサにより検出される温度に対応する補正係数を補正係数記憶手段から抽出すると共に、相関データ記憶手段により記憶された相関データに加えて、補正係数記憶手段から抽出された補正係数に基づいて、流量値を算出し、当該出力から相関データに基づいて算出される流量値が所定流量値以下でないとき、補正係数記憶手段に記憶される補正係数に基づくことなく、その流量値を算出結果とすることを特徴とする。

この削減熱量算出装置によれば、流量センサから出力が得られた場合に、第２温度センサにより検出される温度に対応する補正係数を抽出すると共に、相関データに加えて抽出された補正係数に基づいて、流量値を算出する。ここで、本件発明者らは、流量センサの出力が流体温度の影響を受けることを見出した。すなわち、本件発明者らは、温度が異なれば同じ流量であっても、流量センサからの出力が異なることを見出した。よって、相関データのみならず、温度に対応する補正係数に基づいて流量値を算出することで温度影響分を加味して流量値を算出することとなり、より正確に流量値を算出することができる。従って、削減熱量を算出するために流量をより精度良く計測することができる。さらに、流量センサから出力が得られた場合に、当該出力から相関データに基づいて算出される流量値が所定流量値以下でないとき、補正係数に基づくことなくその流量値を算出結果とする。ここで、本件発明者らは、流体流量がある程度大きい領域では、流量センサからの出力が流体温度に影響を受け難くなることを見出した。このため、流量値が所定流量値以下でないときには、補正係数を用いることなく流量値を算出することで、処理の簡素化を図ることができる。

また、本発明の削減熱量算出装置において、補正係数記憶手段は、補正係数を、さらに流量センサから出力に対応させて記憶しており、流量算出手段は、流量センサから出力が得られた場合に、当該出力と第２温度センサにより検出される温度とに対応する補正係数を補正係数記憶手段から抽出すると共に、相関データ記憶手段により記憶された相関データに加えて、補正係数記憶手段から抽出された補正係数に基づいて、流量値を算出することが好ましい。

この削減熱量算出装置によれば、流量センサから出力が得られた場合に、当該出力と第２温度センサにより検出される温度とに対応する補正係数を抽出すると共に、相関データに加えて抽出された補正係数に基づいて流量値を算出する。ここで、本件発明者らは、流量センサの出力が流体温度の影響を受けると共に、その影響度合いが流量に応じて異なることを見出した。このため、第２温度センサにより検出される温度のみならず、流量に応じた補正係数を記憶し、流量算出時には温度と流量とに基づいて補正係数を抽出することで、より一層精度良く流量を計測することができる。

また、本発明の削減熱量算出装置において、補正係数記憶手段は、補正係数を、さらに流量センサの取付姿勢毎に記憶しており、流量算出手段は、流量センサから出力が得られた場合に、流量センサの取付姿勢と第２温度センサにより検出される温度とに対応する補正係数を補正係数記憶手段から抽出すると共に、相関データ記憶手段により記憶された相関データに加えて、補正係数記憶手段から抽出された補正係数に基づいて、流量値を算出することが好ましい。

この削減熱量算出装置によれば、流量センサから出力が得られた場合に、流量センサの取付姿勢と第２温度センサにより検出される温度とに対応する補正係数を抽出すると共に、相関データに加えて抽出された補正係数に基づいて流量値を算出する。ここで、本件発明者らは、流量センサの出力が流体温度の影響を受けると共に、その影響度合いが流量センサの取付姿勢に応じて異なることを見出した。このため、第２温度センサにより検出される温度のみならず、流量センサの取付姿勢に応じた補正係数を記憶し、流量算出時には温度と流量センサの取付姿勢とに基づいて補正係数を抽出することで、より一層精度良く流量を計測することができる。

また、本発明の削減熱量算出装置において、補正係数記憶手段は、流量センサの取付姿勢毎に調整値を記憶しており、流量算出手段は、流量センサから出力が得られた場合に、第２温度センサにより検出される温度に対応する補正係数を補正係数記憶手段から抽出すると共に、相関データ記憶手段により記憶された相関データに加えて、補正係数記憶手段から抽出された補正係数、及び、取付姿勢に応じた調整値に基づいて、流量値を算出することが好ましい。

この削減熱量算出装置によれば、流量センサから出力が得られた場合に、第２温度センサにより検出される温度に対応する補正係数を抽出すると共に、相関データに加えて、抽出された補正係数と調整値とに基づいて流量値を算出する。ここで、本件発明者らは、流量センサの出力が流体温度の影響を受けると共に、その影響度合いが流量センサの取付姿勢に応じて異なることを見出した。このため、取付姿勢に応じた調整値を記憶しておき、流量の算出時に調整値を用いて取付姿勢毎の差を調整することにより、より一層精度良く流量を計測することができる。

本発明によれば、削減熱量を算出するために流量をより精度良く計測することが可能な削減熱量算出装置を提供することができる。

本実施形態に係る削減熱量算出装置を含む太陽熱給湯システムの構成図である。 本実施形態に係る演算表示器を示す構成図である。 図１及び図２に示した演算表示器の機能ブロック図である。 流体温度２０℃を基準（変化量０％）として流体温度を変化させたときの出力変化量を示すグラフであり、流量が１．５ｌ／ｍｉｎであり流量センサ５３の取付姿勢が垂直立ち上げである場合の例を示している。 流体温度２０℃を基準（変化量０％）として流体温度を変化させたときの出力変化量を示すグラフであり、流量が５．０ｌ／ｍｉｎであり流量センサ５３の取付姿勢が垂直立ち上げである場合の例を示している。 図３に示した補正係数記憶部に記憶される補正係数のデータを示した図である。 流体温度２０℃を基準（変化量０％）として流体温度を変化させたときの出力変化量を示すグラフであり、流量が１．５ｌ／ｍｉｎであり流量センサ５３の取付姿勢が水平設置である場合の例を示している。 本実施形態に係る削減熱量算出装置５の動作を示すフローチャートであり、流量を算出するまでの処理を示している。 第２実施形態に係る削減熱量算出装置５の動作を示すフローチャートであり、流量を算出するまでの処理を示している。

まず、本実施形態に係る削減熱量算出装置を説明するのに先立って、太陽熱給湯システム１を説明する。図１は、本実施形態に係る削減熱量算出装置を含む太陽熱給湯システムの構成図である。太陽熱給湯システム１は、水道管１１と、冷水管１２と、温水管１３と、混合水管１４と、加熱水管１５とを備えている。さらに、太陽熱給湯システム１は、太陽熱温水器２と、混合弁３と、給湯器４とを備えている。

水道管１１は、台所、洗面所、風呂、トイレ等の住宅用水道器具の各々に水を供給するものである。また、水道管１１は、分岐されており、分岐箇所に冷水管１２が接続されている。冷水管１２は、水道管１１を介して流れてくる冷水を太陽熱温水器２まで導くものである。

太陽熱温水器２は、集熱器２１と熱媒配管２２と貯湯槽２３とを有している。集熱器２１は、日当たりの良い住宅等の屋根などに設置され太陽熱を取り込んで熱媒を温めるものである。また、熱媒配管２２は、集熱器２１と貯湯槽２３とを接続するものであり内部に熱媒が流れる構成となっている。熱媒は熱媒配管２２を介して集熱器２１と貯湯槽２３とを循環する。貯湯槽２３は、冷水管１２からの冷水を導入すると共に、熱媒配管２２を通じて流れてくる暖められた熱媒により冷水を加熱して予熱温水とし、貯湯しておくものである。

温水管１３は、貯湯槽２３からの予熱温水を給湯器４側に供給するための配管である。この温水管１３の終端には混合弁３が設置されており、温水管１３からの予熱温水は混合弁３の温水流入口３１から混合弁３に供給される。また、冷水管１２は接続点Ａにて分岐しており、冷水管１２からの冷水は混合弁３の冷水流入口３２を介して混合弁３に供給可能となっている。混合弁３は、上記の如く流入する予熱温水と冷水とを混ぜて混合水とする。

混合水管１４は、混合弁３の混合水流出口３３と給湯器４とを接続する配管であり、混合水はこの配管１４を介して混合弁３から給湯器４に供給される。なお、本実施形態において混合弁３は、混合水の温度が所定の温度となるように、温水と冷水との混合割合を自動的に調整する自動温度調節機能付湯水混合弁であるが、混合弁３の構成はこれに限られるものではない。

給湯器４は、例えば、ガスバーナと熱交換器とを備えており、利用者等によって定められた温度の加熱水（即ち、湯）を生成するものである。この給湯器４は、住宅に設けられた給湯器用リモコン等と接続されており、給湯器用リモコン等から受信する制御信号に基づいて、例えば、電源オン、電源オフ、及び、生成する湯の温度が設定される。

加熱水管１５は、給湯器４と給湯側であるシャワー口等とを接続する配管である。給湯器４にて暖められた加熱水は、この加熱水管１５を介して利用者等に供給されることとなる。

以上の構成により、太陽熱給湯システム１は、水道管１１からの冷水を太陽熱を利用した太陽熱温水器２によって予熱温水とし、これを給湯器４に供給するので給湯器４にて使用される燃料費や排出される二酸化炭素量等を削減することができる。

次に、本実施形態に係る削減熱量算出装置５について説明する。削減熱量算出装置５は、太陽熱温水器２の利用によって削減された熱量を算出して積算表示するものであって、第１温度センサ５１と、第２温度センサ５２と、流量センサ５３と、演算表示器５４と、家内表示器５５とを備えている。なお、削減熱量算出装置５は、削減された熱量に加えて、削減されたガス料金や二酸化炭素排出量を算出して積算表示する機能を備えていてもよい。

第１温度センサ５１は、冷水管１２に配置され、太陽熱温水器２により加熱される前の水温、すなわち冷水の温度を検出するものである。第２温度センサ５２は、温水管１３に配置され、太陽熱温水器２により加熱されてから給湯器４に供給されるまでの予熱温水の温度を検出するものである。

流量センサ５３は、温水管１３に配置され、太陽熱温水器２から給湯器４に供給される予熱温水の流量を検出するものである。流量センサ５３は、例えば羽根車式のものであり、予熱温水が流れてくることにより羽根車が回転し、この回転数に応じた数のパルスを出力する構成となっている。なお、以下において流量センサ５３は羽根車式のものとして説明するが、これに限らず、流量センサ５３は他の構成のものであってもよい。

演算表示器５４は、太陽熱温水器２の利用により削減された熱量や二酸化炭素量を演算して積算表示する機能を有したものである。なお、表示機能に関しては、家内表示器５５にも搭載されており、削減された熱量や二酸化炭素量は、演算表示器５４及び家内表示器５５に表示されることとなる。

図２は、本実施形態に係る演算表示器５４を示す構成図である。図２に示すように、演算表示器５４は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）５４ａを備えている。ＭＰＵ５４ａは、予め定められたプログラムに従って動作するものであり、ＣＰＵ５４ａ１と、ＲＯＭ５４ａ２と、ＲＡＭ５４ａ３とを備えている。

ＣＰＵ５４ａ１は、予め定めたプログラムに従って各種の処理や制御などを実行するものである。ＲＯＭ５４ａ２は、ＣＰＵ５１ａにて実行するプログラム等を格納した読み出し専用のメモリである。ＲＡＭ５４ａ３は、各種のデータを格納すると共にＣＰＵ５１ａの処理作業に必要なエリアを有する読み出し書き込み自在のメモリである。

また、本実施形態においてＲＯＭ５１ａ２には、太陽熱温水器２の利用により削減された熱量、燃料費及び二酸化炭素量を算出するためのプログラムが格納されている。このため、このプログラムを実行するＣＰＵ５４ａ１は、削減された燃料費や二酸化炭素量を算出することとなる。

さらに、削減熱量算出装置５は、メモリ部５４ｂと、表示部５４ｃと、インタフェース部５４ｄとを備えている。

メモリ部５４ｂは、電力供給が断たれた場合でも、格納された各種データの保持が可能な記録媒体であり、ＣＰＵ５４ａ１の処理作業に必要な各種格納エリアを有する電気的消去／書き換え可能なメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）等が用いられる。

表示部５４ｃは、ＬＣＤ、ＬＥＤ等が用いられ、例えば、削減熱量算出装置５の本体部に利用者等が目視可能に設けられている。この表示部５４ｃは、ＣＰＵ５４ａ１により算出された削減熱量、削減二酸化炭素量、及び削減燃料費等の各種表示を行う。なお、本実施形態において表示部５４ｃは、野外に設置された削減熱量算出装置５の本体部に設けられているが、これに限らず、宅内表示器５５のように家内に設けられてもよい。

インタフェース部５４ｄは、第１及び第２温度センサ５１，５２や流量センサ５３と電気的に接続されており、各種センサ５１〜５３とＭＰＵ５４ａとの交信を可能としたものである。

図３は、図１及び図２に示した演算表示器５４の機能ブロック図である。図３に示すように、演算表示器５４は、相関データ記憶部（相関データ記憶手段）５４ｅと、流量算出部（流量算出手段）５４ｆと、削減量算出部５４ｇとを備えている。

相関データ記憶部５４ｅは、流量センサ５３から得られた出力（本実施形態ではパルス数）と流量値との相関データを記憶したものである。具体的に相関データ記憶部５４ｅは、流量センサ５３から得られたパルス数から流量値を算出するための算出式を相関データとして記憶している。

流量算出部５４ｆは、流量センサ５３から出力が得られた場合に、相関データ記憶部５４ｅにより記憶された相関データに基づいて、流量値を算出するものである。

削減量算出部５４ｇは、太陽熱温水器２の利用により削減された熱量、二酸化炭素量、及び燃料費等の各種削減量を算出するものである。具体的に削減量算出部５４ｇは、流量算出部５４ｆにより算出された流量値と、第１温度センサ５１により検出された冷水の温度と、第２温度センサ５２により検出された予熱温水の温度とから、削減された熱量を算出する。また、削減量算出部５４ｇは、削減熱量と給湯効率や燃料単価とから削減燃料費を算出する。同様に、削減量算出部５４ｇは、削減熱量と給湯効率や単位燃料当たりの二酸化炭素発生量とから、削減二酸化炭素量を算出する。

ここで、削減熱量を正確に算出するためには、正確に予熱温水の流量を算出する必要がある。しかし、本件発明者らは、流量センサ５３の出力が流体温度に依存して変化することを見出した。すなわち、本件発明者らは、温度が異なれば同じ流量であっても、流量センサ５３からの出力が異なることを見出した。このため、削減熱量を正確に算出するために流体温度は非常に重要な要素となる。

図４は、流体温度２０℃を基準（変化量０％）として流体温度を変化させたときの出力変化量を示すグラフであり、流量が１．５ｌ／ｍｉｎである場合の例を示している。なお、図４において流量センサ５３の取付姿勢は、垂直立ち上げとなっている。

図４に示すように、流量が１．５ｌ／ｍｉｎである場合には以下の変化を示す。すなわち、流体温度が５℃であるときには流体温度が２０℃である場合と比較して流量センサ５３からの出力が約１．５％減少してしまう。また、流体温度が４０℃であるときには流体温度が２０℃である場合と比較して流量センサ５３からの出力が約１％増加してしまう。同様に、流体温度が６０℃であるとき、及び流体温度が８０℃であるときには流体温度が２０℃である場合と比較して流量センサ５３からの出力が約２％増加してしまう。

このように、流量センサ５３の出力は、正確に１．５ｌ／ｍｉｎを示すとは限らず、流体である予熱温水の温度によって変化することとなる。

図５は、流体温度２０℃を基準（変化量０％）として流体温度を変化させたときの出力変化量を示すグラフであり、流量が５．０ｌ／ｍｉｎである場合の例を示している。なお、図５においても流量センサ５３の取付姿勢は、垂直立ち上げとなっている。

図５に示すように、流量が５．０ｌ／ｍｉｎである場合には以下の変化を示す。すなわち、流体温度５℃、４０℃、６０℃及び８０℃のいずれの場合においても、流体温度が２０℃である場合と比較して、出力変化量は略０％となっている。このため、出力変化量は図４に示した例よりも小さくなっている。よって、流量センサ５３の出力は流体である予熱温水の温度によって変化するものの、その変化量は、流体の流量が大きくなるほど小さくなるといえる。このため、削減量を正確に算出するために流体温度のみならず、そのときの流体の流量も重要な要素となる。

そこで、本実施形態に係る削減熱量算出装置５は、演算器５４内に補正係数記憶部（補正係数記憶手段）５４ｈを備えている。補正係数記憶部５４ｈは、第２温度センサ５２により検出される予熱温水の温度、及び、流量センサ５３により検出される流量のそれぞれに対応した補正係数を記憶したものである。

図６は、図３に示した補正係数記憶部５４ｈに記憶される補正係数を示した図である。

図６に示すように、補正係数記憶部５４ｈは、所定の温度幅を有した温度区分毎、及び、所定の流量幅を有した流量区分毎に補正係数を記憶している。具体的に補正係数記憶部５４ｈは、７．５℃以下、７．５℃超１５℃以下、１５℃超２５℃以下、２５℃超３５℃以下、３５℃超５０℃以下、５０℃超７０℃以下、及び、７０℃超の７つの温度区分それぞれに対応して補正係数を記憶している。また、補正係数記憶部５４ｈは、１．７５ｌ／ｍｉｎ以下、１．７５ｌ／ｍｉｎ超２．２５ｌ／ｍｉｎ以下、２．２５ｌ／ｍｉｎ超２．７５ｌ／ｍｉｎ以下、２．７５ｌ／ｍｉｎ超３．２５ｌ／ｍｉｎ以下、３．２５ｌ／ｍｉｎ超３．７５ｌ／ｍｉｎ以下、３．７５ｌ／ｍｉｎ超４．２５ｌ／ｍｉｎ以下、及び、４．２５ｌ／ｍｉｎ超の７つの流量区分それぞれに対応して補正係数を記憶している。すなわち、補正係数記憶部５４ｈは、７つの温度区分と７つの流量区分とのそれぞれに対応した４９の補正係数を記憶している。

より具体的に説明すると補正係数記憶部５４ｈは、流量が１．７５ｌ／ｍｉｎ以下である場合、以下の補正係数を記憶している。すなわち、補正係数記憶部５４ｈは、流体である予熱温水の温度が７．５℃以下であるときに、補正係数を「１．０１３」と記憶し、予熱温水の温度が７．５℃を超１５℃以下の範囲内である場合、補正係数を「１．００７」と記憶している。同様に、補正係数記憶部５４ｈは、予熱温水の温度が１５℃を超２５℃以下の範囲内である場合、補正係数を「１．０００」と記憶し、予熱温水の温度が２５℃を超３５℃以下の範囲内である場合、補正係数を「０．９９５」と記憶している。また、補正係数記憶部５４ｈは、予熱温水の温度が３５℃を超５０℃以下の範囲内である場合、補正係数を「０．９９０」と記憶し、予熱温水の温度が５０℃を超７０℃以下の範囲内である場合、補正係数を「０．９８７」と記憶している。さらに、補正係数記憶部５４ｈは、予熱温水の温度が７０℃を上回る場合、補正係数を「０．９８７」と記憶している。

また、補正係数記憶部５４ｈは、流量が１．７５ｌ／ｍｉｎ超２．２５ｌ／ｍｉｎ以下である場合についても上記と同様に補正係数を記憶しており、具体的には温度が低い方から順に、「１．００９」「１．００５」「１．０００」「０．９９７」「０．９９４」「０．９９２」「０．９９４」と記憶している。さらに補正係数記憶部５４ｈは、他の流量区分についても同様に記憶している。

このような補正係数を記憶しているため、本実施形態において流量算出部５４ｆは、第２温度センサ５２により検出される予熱温水の温度がどの温度区分に属するのかを確定すると共に、流量センサ５３により検出される流量がどの流量区分に属するのかを確定し、属する温度区分及び流量区分に対応する補正係数を抽出する。そして、流量算出部５４ｆは、流量センサ５３からの出力と相関データ記憶部５４ｅにより記憶される相関データのみならず、補正係数に基づいて、予熱温水の流量を算出することとなる。

なお、上記流量の算出にあたり流量算出部５４ｆは、流量センサ５３からの出力と相関データとから流量値を算出し、この流量値に補正係数を乗じて流量値を補正することにより予熱温水の流量を算出してもよいし、流量センサ５３からの出力に補正係数を乗じて補正出力とし、補正出力と相関データとから流量を算出するようにしてもよい。

また、上記において補正係数は、温度区分及び流量区分毎に区分され、マトリクス状のデータとして記憶されているが、これに限るものではない。例えば補正係数記憶部５４ｈは、予熱温水の温度を変数に有する補正係数算出式を、流量区分毎に記憶しておいてもよいし、予熱温水の流量を変数に有する補正係数算出式を、温度区分毎に記憶しておいてもよい。さらに補正係数記憶部５４ｈは、両者を変数に有する補正係数算出式を有していてもよい。

図７は、流体温度２０℃を基準（変化量０％）として流体温度を変化させたときの出力変化量を示すグラフであり、流量が１．５ｌ／ｍｉｎである場合の例を示している。なお、図７において流量センサ５３の取付姿勢は、水平設置となっている。

図７に示すように、流量センサ５３の取付姿勢が水平設置となっている場合、流体温度を変化させたときの出力変化量は図４に示した垂直立ち上げの場合と異なってしまう。具体的に流体温度が５℃であるときには流体温度が２０℃である場合と比較して流量センサ５３からの出力が約２．０％減少してしまう。また、流体温度が４０℃であるときには流体温度が２０℃である場合と比較して、流量センサ５３からの出力が約２％増加してしまう。同様に、流体温度が６０℃であるときには、流体温度が２０℃である場合と比較して、流量センサ５３からの出力が約４％強増加してしまい、流体温度が８０℃であるときには流体温度が２０℃である場合と比較して、流量センサ５３からの出力が約７％弱増加してしまう。

このように、流量センサ５３の取付姿勢によっては出力が変化してしまうこととなる。このため、本実施形態において演算表示器５４は、姿勢情報入力部５４ｉを備えている。姿勢情報入力部５４ｉは、流量センサ５３の取付姿勢に関する取付姿勢情報を入力するものであって、例えば外部からのスイッチ操作や、送信器からの信号を受信することにより取付姿勢情報を入力するものである。姿勢情報入力部５４ｉを介して入力された姿勢情報は、演算表示器５４に記憶される。

また、これに対応して補正係数記憶部５４ｈは、流量センサ５３の取付姿勢毎に補正係数のマトリクスデータを記憶している。すなわち、補正係数記憶部５４ｈは、図６に示すデータを垂直立ち上げにおける補正係数のマトリクスデータとして記憶すると共に、水平設置や垂直立ち下げなどにおける補正係数のマトリクスデータについても記憶していることとなる。水平設置や垂直立ち下げなどにおける補正係数データは、図６に示したものと同様であり、補正係数の数値が異なるものである。

このような構成を備えるため、本実施形態において流量算出部５４ｆは、姿勢情報入力部５４ｉに入力された取付姿勢の情報を読み込み、予熱温水の温度及び流量に加えて、姿勢情報に基づいて、補正係数を抽出することとなる。これにより、より一層精度良く流量を計測することができるからである。

次に、フローチャートを参照して本実施形態に係る削減熱量算出装置５の動作を説明する。図８は、本実施形態に係る削減熱量算出装置５の動作を示すフローチャートであり、流量を算出するまでの処理を示している。

図８に示すように、まず演算表示部５４は流量が発生したか否かを判断する（Ｓ１）。この処理において演算表示部５４は、流量センサ５３から流量パルスが入力された場合に、流量が発生したと判断する。流量が発生していないと判断した場合（Ｓ１：ＮＯ）、発生したと判断されるまで、この処理が繰り返される。一方、流量が発生したと判断した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、流量算出部５４ｆは、流量センサ５３から出力される流量パルスから予熱温水の流量値を算出する（Ｓ２）。

次いで、流量算出部５４ｆは、ステップＳ２にて得られた流量値が所定流量値（例えば５．０ｌ／ｍｉｎ）以下であるか否かを判断する（Ｓ３）。流量値が所定流量値以下であると判断した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、流量算出部５４ｆは、ステップＳ２にて算出した流量値が属する流量区分を判定する（Ｓ４）。すなわち、流量算出部５４ｆは、上記した７つの流量区分のうち、いずれの流量区分に属するかを確定することとなる。

次に、流量算出部５４ｆは、第２温度センサ５２から出力される温度情報を入力する（Ｓ５）。次いで、流量算出部５４ｆは、ステップＳ５にて得られた温度情報から、温度区分を判定する（Ｓ６）。すなわち、流量算出部５４ｆは、上記した７つの温度区分のうち、いずれの温度区分に属するかを確定することとなる。

その後、流量算出部５４ｆは、姿勢情報を読み込む（Ｓ７）。姿勢情報は、姿勢情報入力部５４ｉを介して予め入力され、演算表示器５４内に記憶されている。流量算出部５４ｆは、この記憶された姿勢情報を読み込むこととなる。

次いで、流量算出部５４ｆは、ステップＳ４にて判定した流量区分、ステップＳ６にて判定した温度区分、及び、ステップＳ７にて読み込んだ姿勢情報から、補正係数を抽出する（Ｓ８）。次いで、流量算出部５４ｆは、ステップＳ２において算出した流量値に対して補正係数を乗じることにより流量値を補正し、これを最終的な流量値とする（Ｓ９）。その後、図８に示す処理は終了する。

ところで、ステップＳ２において算出した流量値が所定流量値以下でないと判断した場合（Ｓ３：ＮＯ）、流量算出部５４ｆは、補正係数を抽出することなく、図８に示す処理は終了する。すなわち、補正係数を用いることなく、ステップＳ２において算出した流量値を最終的な算出結果とすることとなる。これは、図５から明らかなように、流量が５．０ｌ／ｍｉｎ以上となると、流体温度による出力変化量が略ゼロとなるためであり、補正係数を乗じる必要が無くなるためである。

このようにして、本実施形態に係る削減熱量算出装置５によれば、流量センサ５３から出力が得られた場合に、第２温度センサ５２により検出される温度に対応する補正係数を抽出すると共に、相関データに加えて抽出された補正係数に基づいて、流量値を算出する。ここで、本件発明者らは、流量センサ５３の出力が流体温度の影響を受けることを見出した。すなわち、本件発明者らは、温度が異なれば同じ流量であっても、流量センサ５３からの出力が異なることを見出した。よって、相関データのみならず、温度に対応する補正係数に基づいて流量値を算出することで温度影響分を加味して流量値を算出することとなり、より正確に流量値を算出することができる。従って、削減熱量を算出するために流量をより精度良く計測することができる。

また、流量センサ５３から出力が得られた場合に、当該出力と第２温度センサ５２により検出される温度とに対応する補正係数を抽出すると共に、相関データに加えて抽出された補正係数に基づいて流量値を算出する。ここで、本件発明者らは、流量センサの出力が流体温度の影響を受けると共に、その影響度合いが流量に応じて異なることを見出した。このため、第２温度センサ５２により検出される温度のみならず、流量に応じた補正係数を記憶し、流量算出時には温度と流量とに基づいて補正係数を抽出することで、より一層精度良く流量を計測することができる。

また、流量センサ５３から出力が得られた場合に、流量センサ５３の取付姿勢と第２温度センサ５２により検出される温度とに対応する補正係数を抽出すると共に、相関データに加えて抽出された補正係数に基づいて流量値を算出する。ここで、本件発明者らは、流量センサ５３の出力が流体温度の影響を受けると共に、その影響度合いが流量センサ５３の取付姿勢に応じて異なることを見出した。このため、第２温度センサ５２により検出される温度のみならず、流量センサ５３の取付姿勢に応じた補正係数を記憶し、流量算出時には温度と流量センサ５３の取付姿勢とに基づいて補正係数を抽出することで、より一層精度良く流量を計測することができる。

また、流量センサ５３から出力が得られた場合に、当該出力から相関データに基づいて算出される流量値が所定流量値以下でないとき、補正係数に基づくことなくその流量値を算出結果とする。ここで、本件発明者らは、流体流量がある程度大きい領域では、流量センサ５３からの出力が流体温度に影響を受け難くなることを見出した。このため、流量値が所定流量値以下でないときには、補正係数を用いることなく流量値を算出することで、処理の簡素化を図ることができる。

次に、本発明に係る第２実施形態を説明する。第２実施形態に係る削減熱量算出装置５は第１実施形態のものと同様のものであるが、構成及び処理内容が一部異なっている。

まず、第１実施形態において補正係数記憶部５４ｈは、流量センサ５３の取付姿勢毎に補正係数のマトリクスデータを記憶していた。これ対して第２実施形態に係る補正係数記憶部５４ｈは、代表となる１つの取付姿勢のみについて補正係数のマトリクスデータを記憶している。さらに、第２実施形態に係る補正係数記憶部５４ｈは、代表となる１つの取付姿勢についての補正係数を他の取付姿勢に合致するように調整するための調整値を記憶している。流量算出部５４ｆは、この調整値により取付姿勢毎の補正係数マトリクスデータの記憶を不要としている。すなわち、本実施形態において補正係数記憶部５４ｈが垂直立ち上げ（代表となる１つの取付姿勢）の補正係数のマトリクスデータのみを記憶している場合、この補正係数データに調整値を乗じることにより、例えば水平設置用や垂直立ち下げ用のデータに変換することができる。

図９は、第２実施形態に係る削減熱量算出装置５の動作を示すフローチャートであり、流量を算出するまでの処理を示している。なお、図９においてステップＳ１１〜Ｓ１６の処理は、図８に示したステップＳ１〜Ｓ６の処理と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ１７において流量算出部５４ｆは、ステップＳ４にて判定した流量区分、及びステップＳ６にて判定した温度区分から、補正係数を抽出する（Ｓ１７）。なお、第２実施形態では、この時点において姿勢情報を入力しておらず、まず対象となる補正係数を抽出する。

次いで、流量算出部５４ｆは姿勢情報を読み込む（Ｓ１８）。その後、流量算出部５４ｆは、代表となる１つの取付姿勢と、ステップＳ１８において読み込んだ姿勢情報とが異なるか否かを判断する（Ｓ１９）。異ならないと判断した場合（Ｓ１９：ＮＯ）、処理はステップＳ２１に移行する。

異なると判断した場合（Ｓ１９：ＹＥＳ）、流量算出部５４ｆは、ステップＳ１８において読み込んだ姿勢情報に合致するように、ステップＳ１７において抽出した補正係数を調整値に基づいて調整する（Ｓ２０）。次いで、流量算出部５４ｆは、ステップＳ１２において算出した流量値に対して補正係数を乗じることにより流量値を補正し、これを最終的な流量値とする（Ｓ２１）。その後、図９に示す処理は終了する。

このようにして、第２実施形態に係る削減熱量算出装置５によれば、第１実施形態と同様に、削減熱量を算出するために流量をより精度良く計測することができる。また、流量算出時には温度と流量とに基づいて補正係数を抽出することで、より一層精度良く流量を計測することができる。また、流量値が所定流量値以下でないときには、補正係数を用いることなく流量値を算出することで、処理の簡素化を図ることができる。

さらに、第２実施形態によれば、流量センサ５３から出力が得られた場合に、第２温度センサ５２により検出される温度に対応する補正係数を抽出すると共に、相関データに加えて、抽出された補正係数と調整値とに基づいて流量値を算出する。ここで、本件発明者らは、流量センサ５３の出力が流体温度の影響を受けると共に、その影響度合いが流量センサ５３の取付姿勢に応じて異なることを見出した。このため、取付姿勢に応じた調整値を記憶しておき、流量の算出時に調整値を用いて取付姿勢毎の差を調整することにより、より一層精度良く流量を計測することができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。

例えば、本実施形態において太陽熱温水器２は、貯湯槽２３に蓄えられた冷水を熱媒により加熱するものであるが、これに限らず、水道管１１からの冷水を集熱器２１まで導いて冷水を加熱するものであってもよい。また、太陽熱温水器２は、集熱器２１と貯湯槽２３とを備えるものに限らず、貯湯槽２３を備えない一体型の太陽熱温水器２であってもよい。

また、本実施形態において流量センサ５３は羽根車式のものを例に説明したが、これに限らず、他のタイプの流量センサであっても、図４に示すように流量出力が流体温度によって変化するものであれば適用可能である。

また、本実施形態では太陽熱温水器２により加熱された予熱温水が給湯器４に供給される太陽熱給湯システム１を例に説明したが、これに限らず、太陽熱温水器２から給湯器４を介することなく直接需要者側に供給される太陽熱給湯システムに適用されてもよい。さらには、太陽熱温水器２により加熱された予熱温水を給湯器４を介して供給すると共に直接需要者側に供給する双方の機能を備えた太陽熱給湯システムに適用されてもよい。

また、本実施形態に係る太陽熱給湯システム１においては、混合弁３を１つ備えているが、弁はこれに限らず複数備えていてもよい。さらには、混合弁３以外の弁を備えていてもよい。

さらに、本実施形態に係る流量センサ５３は、太陽熱温水器２から供給される予熱温水を検出対象水とし、当該検出対象水の流量に応じた出力を行うものであるが、これに限らず、予熱温水と冷水とが混合された混合水を検出対象水とし、この検出対象水の流量に応じた出力を行うように配置されていてもよい。

１ 太陽熱給湯システム
１１ 水道管
１２ 冷水管
１３ 温水管
１４ 混合水管
１５ 加熱水管
２ 太陽熱温水器
２１ 集熱器
２２ 熱媒配管
２３ 貯湯槽
３ 混合弁
３１ 温水流入口
３２ 冷水流入口
３３ 混合水流出口
４ 給湯器
５ 削減熱量算出装置
５１ 第１温度センサ
５２ 第２温度センサ
５３ 流量センサ
５４ 演算表示器
５４ａ ＭＰＵ
５４ａ１ ＣＰＵ
５４ａ２ ＲＯＭ
５４ａ３ ＲＡＭ
５４ｂ メモリ部
５４ｃ 表示部
５４ｄ インタフェース部
５４ｅ 相関データ記憶部（相関データ記憶手段）
５４ｆ 流量算出部（流量算出手段）
５４ｇ 削減量算出部
５４ｈ 補正係数記憶部（補正係数記憶手段）
５４ｉ 姿勢情報入力部
５５ 家内表示器

Claims (4)

1. 供給される水を加熱して予熱温水とする太陽熱温水器と、供給される水及び前記太陽熱温水器から供給される予熱温水の少なくとも一方を加熱する給湯器と、を有する太陽熱給湯システムに用いられ、前記太陽熱温水器から供給される予熱温水及び当該予熱温水と冷水とが混合された混合水の少なくとも一方を検出対象水とし、当該検出対象水の流量に応じた出力を行う流量センサと、当該流量センサから得られた出力と流量値との相関データを記憶した相関データ記憶手段と、当該流量センサから出力が得られた場合に、前記相関データ記憶手段により記憶された相関データに基づいて、流量値を算出する流量算出手段と、前記太陽熱温水器により加熱される前の水温を検出する第１温度センサと、前記検出対象水の温度を検出する第２温度センサと、を備え、前記第１温度センサ及び前記第２温度センサからの信号値並びに前記流量算出手段により算出された流量値に基づき、前記太陽熱温水器の加熱によって前記給湯器における加熱の際に削減できた削減熱量を算出する削減熱量算出装置において、
   前記第２温度センサにより検出される温度に対応する補正係数を記憶した補正係数記憶手段をさらに備え、
   前記流量算出手段は、前記流量センサから出力が得られた場合に、当該出力から前記相関データに基づいて算出される流量値が所定流量値以下であるとき、前記第２温度センサにより検出される温度に対応する補正係数を前記補正係数記憶手段から抽出すると共に、前記相関データ記憶手段により記憶された相関データに加えて、前記補正係数記憶手段から抽出された補正係数に基づいて、流量値を算出し、当該出力から前記相関データに基づいて算出される流量値が所定流量値以下でないとき、前記補正係数記憶手段に記憶される補正係数に基づくことなく、その流量値を算出結果とする
   ことを特徴とする削減熱量算出装置。
2. 前記補正係数記憶手段は、前記補正係数を、さらに前記流量センサから出力に対応させて記憶しており、
   前記流量算出手段は、前記流量センサから出力が得られた場合に、当該出力と前記第２温度センサにより検出される温度とに対応する補正係数を前記補正係数記憶手段から抽出すると共に、前記相関データ記憶手段により記憶された相関データに加えて、前記補正係数記憶手段から抽出された補正係数に基づいて、流量値を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の削減熱量算出装置。
3. 前記補正係数記憶手段は、前記補正係数を、さらに前記流量センサの取付姿勢毎に記憶しており、
   前記流量算出手段は、前記流量センサから出力が得られた場合に、前記流量センサの取付姿勢と前記第２温度センサにより検出される温度とに対応する補正係数を前記補正係数記憶手段から抽出すると共に、前記相関データ記憶手段により記憶された相関データに加えて、前記補正係数記憶手段から抽出された補正係数に基づいて、流量値を算出する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の削減熱量算出装置。
4. 前記補正係数記憶手段は、前記流量センサの取付姿勢毎に調整値を記憶しており、
   前記流量算出手段は、前記流量センサから出力が得られた場合に、前記第２温度センサにより検出される温度に対応する補正係数を前記補正係数記憶手段から抽出すると共に、前記相関データ記憶手段により記憶された相関データに加えて、前記補正係数記憶手段から抽出された補正係数、及び、前記取付姿勢に応じた調整値に基づいて、流量値を算出する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の削減熱量算出装置。

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