特許 6871133 温水システム設計方法、および、温水システム設計方法を用いて設計された温水システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6871133

(24)【登録日】2021年4月19日

(45)【発行日】2021年5月12日

(54)【発明の名称】温水システム設計方法、および、温水システム設計方法を用いて設計された温水システム

(51)【国際特許分類】

   F24H 1/18 20060101AFI20210426BHJP

【ＦＩ】

   F24H1/18 G

【請求項の数】8

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2017-211402(P2017-211402)

(22)【出願日】2017年10月31日

(65)【公開番号】特開2019-82305(P2019-82305A)

(43)【公開日】2019年5月30日

【審査請求日】2020年6月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000220262

【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】特許業務法人青海特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】越水 大介

(72)【発明者】

【氏名】恩田 直樹

(72)【発明者】

【氏名】米山 修平

【審査官】 礒部 賢

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−１１６３５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−０６８４５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１８５６０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０４７９４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｈ １／００ − ４／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱源機と、前記熱源機で生成された湯を貯留する貯湯槽とを含む温水システムを設計する温水システム設計方法であって、
前記温水システムから送出される湯の流量である給湯流量または前記温水システムに流入される水の流量である給水流量、前記温水システムに流入される水の温度である給水温度、および、前記温水システムから送出される湯の温度である給湯温度の推移を所定期間において測定する測定工程と、
前記測定工程の測定結果に基づいて、単位時間当たりに送出される湯の熱量を示す給湯出力の推移を導出する給湯出力導出工程と、
前記熱源機における湯を生成する性能である前記熱源機の能力を任意に設定し、設定された前記熱源機の能力および前記給湯出力の推移に基づいて前記貯湯槽内の熱量の推移を導出し、導出された熱量の最大値と最小値との差分の絶対値以上の熱量に基づいて、前記熱源機の能力に対応する前記貯湯槽の容量を導出し、前記熱源機の能力の設定を異ならせて前記貯湯槽の容量を導出するまでの処理を繰り返し、前記熱源機の能力と前記貯湯槽の容量との関連付けを示す曲線を導出する曲線導出工程と、
前記熱源機の能力および前記貯湯槽の容量のいずれか一方と、前記曲線とから、前記熱源機の能力および前記貯湯槽の容量の他方を決定する決定工程と、
を有する温水システム設計方法。

【請求項2】

熱源機と、前記熱源機で生成された湯を貯留する貯湯槽とを含む温水システムを設計する温水システム設計方法であって、
前記温水システムから送出される湯の流量である給湯流量または前記温水システムに流入される水の流量である給水流量、前記温水システムに流入される水の温度である給水温度、および、前記温水システムから送出される湯の温度である給湯温度の推移を所定期間において測定する測定工程と、
前記測定工程の測定結果に基づいて、単位時間当たりに送出される湯の熱量を示す給湯出力の推移を導出する給湯出力導出工程と、
前記熱源機における湯を生成する性能である前記熱源機の能力を任意に設定する熱源機能力設定工程と、
設定された前記熱源機の能力および前記給湯出力の推移に基づいて前記貯湯槽内の熱量の推移を導出し、導出された熱量の最大値と最小値との差分の絶対値以上の熱量に基づいて、前記熱源機の能力に対応する前記貯湯槽の容量を導出する貯湯槽容量導出工程と、
を有する温水システム設計方法。

【請求項3】

熱源機と、前記熱源機で生成された湯を貯留する貯湯槽とを含む温水システムを設計する温水システム設計方法であって、
前記温水システムから送出される湯の流量である給湯流量または前記温水システムに流入される水の流量である給水流量、前記温水システムに流入される水の温度である給水温度、および、前記温水システムから送出される湯の温度である給湯温度の推移を所定期間において測定する測定工程と、
前記測定工程の測定結果に基づいて、単位時間当たりに送出される湯の熱量を示す給湯出力の推移を導出する給湯出力導出工程と、
前記貯湯槽の容量を任意に設定し、設定された前記貯湯槽の容量に基づいて、前記貯湯槽で貯留することが可能な熱量の最大値を導出し、導出された熱量の最大値および前記給湯出力の推移に基づいて前記貯湯槽内の熱量の推移を導出し、導出された熱量の最大値と最小値との差分の絶対値以上の熱量に基づいて、前記貯湯槽の容量に対応する、前記熱源機における湯を生成する性能である前記熱源機の能力を導出し、前記貯湯槽の容量の設定を異ならせて前記熱源機の能力を導出するまでの処理を繰り返し、前記熱源機の能力と前記貯湯槽の容量との関連付けを示す曲線を導出する曲線導出工程と、
前記熱源機の能力および前記貯湯槽の容量のいずれか一方と、前記曲線とから、前記熱源機の能力および前記貯湯槽の容量の他方を決定する決定工程と、
を有する温水システム設計方法。

【請求項4】

熱源機と、前記熱源機で生成された湯を貯留する貯湯槽とを含む温水システムを設計する温水システム設計方法であって、
前記温水システムから送出される湯の流量である給湯流量または前記温水システムに流入される水の流量である給水流量、前記温水システムに流入される水の温度である給水温度、および、前記温水システムから送出される湯の温度である給湯温度の推移を所定期間において測定する測定工程と、
前記測定工程の測定結果に基づいて、単位時間当たりに送出される湯の熱量を示す給湯出力の推移を導出する給湯出力導出工程と、
前記貯湯槽の容量を任意に設定する貯湯槽容量設定工程と、
設定された前記貯湯槽の容量に基づいて、前記貯湯槽で貯留することが可能な熱量の最大値を導出し、導出された熱量の最大値および前記給湯出力の推移に基づいて前記貯湯槽内の熱量の推移を導出し、導出された熱量の最大値と最小値との差分の絶対値以上の熱量に基づいて、前記貯湯槽の容量に対応する、前記熱源機における湯を生成する性能である前記熱源機の能力を導出する熱源機能力導出工程と、
を有する温水システム設計方法。

【請求項5】

熱源機と、前記熱源機で生成された湯を貯留する貯湯槽とを含む温水システムを設計する温水システム設計方法を用いて設計された温水システムであって、
前記温水システムから送出される湯の流量である給湯流量または前記温水システムに流入される水の流量である給水流量、前記温水システムに流入される水の温度である給水温度、および、前記温水システムから送出される湯の温度である給湯温度の推移を所定期間において測定する測定工程と、
前記測定工程の測定結果に基づいて、単位時間当たりに送出される湯の熱量を示す給湯出力の推移を導出する給湯出力導出工程と、
前記熱源機における湯を生成する性能である前記熱源機の能力を任意に設定し、設定された前記熱源機の能力および前記給湯出力の推移に基づいて前記貯湯槽内の熱量の推移を導出し、導出された熱量の最大値と最小値との差分の絶対値以上の熱量に基づいて、前記熱源機の能力に対応する前記貯湯槽の容量を導出し、前記熱源機の能力の設定を異ならせて前記貯湯槽の容量を導出するまでの処理を繰り返し、前記熱源機の能力と前記貯湯槽の容量との関連付けを示す曲線を導出する曲線導出工程と、
前記熱源機の能力および前記貯湯槽の容量のいずれか一方と、前記曲線とから、前記熱源機の能力および前記貯湯槽の容量の他方を決定する決定工程と、
を有する温水システム設計方法を用いて設計された温水システム。

【請求項6】

熱源機と、前記熱源機で生成された湯を貯留する貯湯槽とを含む温水システムを設計する温水システム設計方法を用いて設計された温水システムであって、
前記温水システムから送出される湯の流量である給湯流量または前記温水システムに流入される水の流量である給水流量、前記温水システムに流入される水の温度である給水温度、および、前記温水システムから送出される湯の温度である給湯温度の推移を所定期間において測定する測定工程と、
前記測定工程の測定結果に基づいて、単位時間当たりに送出される湯の熱量を示す給湯出力の推移を導出する給湯出力導出工程と、
前記熱源機における湯を生成する性能である前記熱源機の能力を任意に設定する熱源機能力設定工程と、
設定された前記熱源機の能力および前記給湯出力の推移に基づいて前記貯湯槽内の熱量の推移を導出し、導出された熱量の最大値と最小値との差分の絶対値以上の熱量に基づいて、前記熱源機の能力に対応する前記貯湯槽の容量を導出する貯湯槽容量導出工程と、
を有する温水システム設計方法を用いて設計された温水システム。

【請求項7】

熱源機と、前記熱源機で生成された湯を貯留する貯湯槽とを含む温水システムを設計する温水システム設計方法を用いて設計された温水システムであって、
前記温水システムから送出される湯の流量である給湯流量または前記温水システムに流入される水の流量である給水流量、前記温水システムに流入される水の温度である給水温度、および、前記温水システムから送出される湯の温度である給湯温度の推移を所定期間において測定する測定工程と、
前記測定工程の測定結果に基づいて、単位時間当たりに送出される湯の熱量を示す給湯出力の推移を導出する給湯出力導出工程と、
前記貯湯槽の容量を任意に設定し、設定された前記貯湯槽の容量に基づいて、前記貯湯槽で貯留することが可能な熱量の最大値を導出し、導出された熱量の最大値および前記給湯出力の推移に基づいて前記貯湯槽内の熱量の推移を導出し、導出された熱量の最大値と最小値との差分の絶対値以上の熱量に基づいて、前記貯湯槽の容量に対応する、前記熱源機における湯を生成する性能である前記熱源機の能力を導出し、前記貯湯槽の容量の設定を異ならせて前記熱源機の能力を導出するまでの処理を繰り返し、前記熱源機の能力と前記貯湯槽の容量との関連付けを示す曲線を導出する曲線導出工程と、
前記熱源機の能力および前記貯湯槽の容量のいずれか一方と、前記曲線とから、前記熱源機の能力および前記貯湯槽の容量の他方を決定する決定工程と、
を有する温水システム設計方法を用いて設計された温水システム。

【請求項8】

熱源機と、前記熱源機で生成された湯を貯留する貯湯槽とを含む温水システムを設計する温水システム設計方法を用いて設計された温水システムであって、
前記温水システムから送出される湯の流量である給湯流量または前記温水システムに流入される水の流量である給水流量、前記温水システムに流入される水の温度である給水温度、および、前記温水システムから送出される湯の温度である給湯温度の推移を所定期間において測定する測定工程と、
前記測定工程の測定結果に基づいて、単位時間当たりに送出される湯の熱量を示す給湯出力の推移を導出する給湯出力導出工程と、
前記貯湯槽の容量を任意に設定する貯湯槽容量設定工程と、
設定された前記貯湯槽の容量に基づいて、前記貯湯槽で貯留することが可能な熱量の最大値を導出し、導出された熱量の最大値および前記給湯出力の推移に基づいて前記貯湯槽内の熱量の推移を導出し、導出された熱量の最大値と最小値との差分の絶対値以上の熱量に基づいて、前記貯湯槽の容量に対応する、前記熱源機における湯を生成する性能である前記熱源機の能力を導出する熱源機能力導出工程と、
を有する温水システム設計方法を用いて設計された温水システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、温水システム設計方法、および、温水システム設計方法を用いて設計された温水システムに関する。

【背景技術】

【0002】

給湯需要の多いホテル、老健施設、フィットネス施設などの各種の施設には、温水システム（業務用給湯設備）が設置されている。温水システムに関しては、例えば、特許文献１の技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５３０９０６１号公報

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】空気調和・衛生工学会、「空気調和・衛生工学便覧（第４巻）給排水衛生設備編」、第１４版、空気調和・衛生工学会、２０１０年２月、ｐ．１６２−１７０

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

温水システムは、非特許文献１を基準にして設計されている。温水システムの設計時、設計者は、施設における最大給湯量を導出する。最大給湯量の導出方法としては、給湯を使用する人員や戸数（例えば、ホテルの部屋数）に応じて導出する方法と、設置器具（例えば、シャワーなど）の数および設置器具における給湯の流量に応じて導出する方法とがある。設計者は、導出した最大給湯量に同時使用率を乗算し、その乗算結果に貯湯容量係数を乗じて、必要とされる貯湯槽の容量（必要貯湯槽容量）を導出する。また、設計者は、最大給湯量に同時使用率を乗じて得られた乗算結果に、比熱や想定される温度差を乗じて、必要とされる熱源機の能力（必要熱源機能力）を導出する。

【0006】

このような設計時、同時使用率は、余裕を持たせた大きな値が用いられている。その結果、熱源機の能力および貯湯槽の容量が、過大な値に設計されることとなる。能力が過大な熱源機および容量が過大な貯湯槽が設置されると、温水システムのコストが高くなる。

【0007】

本発明は、このような課題に鑑み、熱源機の能力および貯湯槽の容量が適切な温水システム設計方法、および、その温水システム設計方法を用いて設計された温水システムを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明の温水システム設計方法は、熱源機と、熱源機で生成された湯を貯留する貯湯槽とを含む温水システムを設計する温水システム設計方法であって、温水システムから送出される湯の流量である給湯流量または温水システムに流入される水の流量である給水流量、温水システムに流入される水の温度である給水温度、および、温水システムから送出される湯の温度である給湯温度の推移を所定期間において測定する測定工程と、測定工程の測定結果に基づいて、単位時間当たりに送出される湯の熱量を示す給湯出力の推移を導出する給湯出力導出工程と、熱源機における湯を生成する性能である熱源機の能力を任意に設定し、設定された熱源機の能力および給湯出力の推移に基づいて貯湯槽内の熱量の推移を導出し、導出された熱量の最大値と最小値との差分の絶対値以上の熱量に基づいて、熱源機の能力に対応する貯湯槽の容量を導出し、熱源機の能力の設定を異ならせて貯湯槽の容量を導出するまでの処理を繰り返し、熱源機の能力と貯湯槽の容量との関連付けを示す曲線を導出する曲線導出工程と、熱源機の能力および貯湯槽の容量のいずれか一方と、曲線とから、熱源機の能力および貯湯槽の容量の他方を決定する決定工程と、を有する。

【0009】

上記課題を解決するために、本発明の温水システム設計方法は、熱源機と、熱源機で生成された湯を貯留する貯湯槽とを含む温水システムを設計する温水システム設計方法であって、温水システムから送出される湯の流量である給湯流量または温水システムに流入される水の流量である給水流量、温水システムに流入される水の温度である給水温度、および、温水システムから送出される湯の温度である給湯温度の推移を所定期間において測定する測定工程と、測定工程の測定結果に基づいて、単位時間当たりに送出される湯の熱量を示す給湯出力の推移を導出する給湯出力導出工程と、熱源機における湯を生成する性能である熱源機の能力を任意に設定する熱源機能力設定工程と、設定された熱源機の能力および給湯出力の推移に基づいて貯湯槽内の熱量の推移を導出し、導出された熱量の最大値と最小値との差分の絶対値以上の熱量に基づいて、熱源機の能力に対応する貯湯槽の容量を導出する貯湯槽容量導出工程と、を有する。

【0010】

上記課題を解決するために、本発明の温水システム設計方法は、熱源機と、熱源機で生成された湯を貯留する貯湯槽とを含む温水システムを設計する温水システム設計方法であって、温水システムから送出される湯の流量である給湯流量または温水システムに流入される水の流量である給水流量、温水システムに流入される水の温度である給水温度、および、温水システムから送出される湯の温度である給湯温度の推移を所定期間において測定する測定工程と、測定工程の測定結果に基づいて、単位時間当たりに送出される湯の熱量を示す給湯出力の推移を導出する給湯出力導出工程と、貯湯槽の容量を任意に設定し、設定された貯湯槽の容量に基づいて、貯湯槽で貯留することが可能な熱量の最大値を導出し、導出された熱量の最大値および給湯出力の推移に基づいて貯湯槽内の熱量の推移を導出し、導出された熱量の最大値と最小値との差分の絶対値以上の熱量に基づいて、貯湯槽の容量に対応する、熱源機における湯を生成する性能である熱源機の能力を導出し、貯湯槽の容量の設定を異ならせて熱源機の能力を導出するまでの処理を繰り返し、熱源機の能力と貯湯槽の容量との関連付けを示す曲線を導出する曲線導出工程と、熱源機の能力および貯湯槽の容量のいずれか一方と、曲線とから、熱源機の能力および貯湯槽の容量の他方を決定する決定工程と、を有する。

【0011】

上記課題を解決するために、本発明の温水システム設計方法は、熱源機と、熱源機で生成された湯を貯留する貯湯槽とを含む温水システムを設計する温水システム設計方法であって、温水システムから送出される湯の流量である給湯流量または温水システムに流入される水の流量である給水流量、温水システムに流入される水の温度である給水温度、および、温水システムから送出される湯の温度である給湯温度の推移を所定期間において測定する測定工程と、測定工程の測定結果に基づいて、単位時間当たりに送出される湯の熱量を示す給湯出力の推移を導出する給湯出力導出工程と、貯湯槽の容量を任意に設定する貯湯槽容量設定工程と、設定された貯湯槽の容量に基づいて、貯湯槽で貯留することが可能な熱量の最大値を導出し、導出された熱量の最大値および給湯出力の推移に基づいて貯湯槽内の熱量の推移を導出し、導出された熱量の最大値と最小値との差分の絶対値以上の熱量に基づいて、貯湯槽の容量に対応する、熱源機における湯を生成する性能である熱源機の能力を導出する熱源機能力導出工程と、を有する。

【0012】

上記課題を解決するために、本発明の温水システムは、熱源機と、熱源機で生成された湯を貯留する貯湯槽とを含む温水システムを設計する温水システム設計方法を用いて設計された温水システムであって、温水システムから送出される湯の流量である給湯流量または温水システムに流入される水の流量である給水流量、温水システムに流入される水の温度である給水温度、および、温水システムから送出される湯の温度である給湯温度の推移を所定期間において測定する測定工程と、測定工程の測定結果に基づいて、単位時間当たりに送出される湯の熱量を示す給湯出力の推移を導出する給湯出力導出工程と、熱源機における湯を生成する性能である熱源機の能力を任意に設定し、設定された熱源機の能力および給湯出力の推移に基づいて貯湯槽内の熱量の推移を導出し、導出された熱量の最大値と最小値との差分の絶対値以上の熱量に基づいて、熱源機の能力に対応する貯湯槽の容量を導出し、熱源機の能力の設定を異ならせて貯湯槽の容量を導出するまでの処理を繰り返し、熱源機の能力と貯湯槽の容量との関連付けを示す曲線を導出する曲線導出工程と、熱源機の能力および貯湯槽の容量のいずれか一方と、曲線とから、熱源機の能力および貯湯槽の容量の他方を決定する決定工程と、を有する温水システム設計方法を用いて設計されたものである。

【0013】

上記課題を解決するために、本発明の温水システムは、熱源機と、熱源機で生成された湯を貯留する貯湯槽とを含む温水システムを設計する温水システム設計方法を用いて設計された温水システムであって、温水システムから送出される湯の流量である給湯流量または温水システムに流入される水の流量である給水流量、温水システムに流入される水の温度である給水温度、および、温水システムから送出される湯の温度である給湯温度の推移を所定期間において測定する測定工程と、測定工程の測定結果に基づいて、単位時間当たりに送出される湯の熱量を示す給湯出力の推移を導出する給湯出力導出工程と、熱源機における湯を生成する性能である熱源機の能力を任意に設定する熱源機能力設定工程と、設定された熱源機の能力および給湯出力の推移に基づいて貯湯槽内の熱量の推移を導出し、導出された熱量の最大値と最小値との差分の絶対値以上の熱量に基づいて、熱源機の能力に対応する貯湯槽の容量を導出する貯湯槽容量導出工程と、を有する温水システム設計方法を用いて設計されたものである。

【0014】

上記課題を解決するために、本発明の温水システムは、熱源機と、熱源機で生成された湯を貯留する貯湯槽とを含む温水システムを設計する温水システム設計方法を用いて設計された温水システムであって、温水システムから送出される湯の流量である給湯流量または温水システムに流入される水の流量である給水流量、温水システムに流入される水の温度である給水温度、および、温水システムから送出される湯の温度である給湯温度の推移を所定期間において測定する測定工程と、測定工程の測定結果に基づいて、単位時間当たりに送出される湯の熱量を示す給湯出力の推移を導出する給湯出力導出工程と、貯湯槽の容量を任意に設定し、設定された貯湯槽の容量に基づいて、貯湯槽で貯留することが可能な熱量の最大値を導出し、導出された熱量の最大値および給湯出力の推移に基づいて貯湯槽内の熱量の推移を導出し、導出された熱量の最大値と最小値との差分の絶対値以上の熱量に基づいて、貯湯槽の容量に対応する、熱源機における湯を生成する性能である熱源機の能力を導出し、貯湯槽の容量の設定を異ならせて熱源機の能力を導出するまでの処理を繰り返し、熱源機の能力と貯湯槽の容量との関連付けを示す曲線を導出する曲線導出工程と、熱源機の能力および貯湯槽の容量のいずれか一方と、曲線とから、熱源機の能力および貯湯槽の容量の他方を決定する決定工程と、を有する温水システム設計方法を用いて設計されたものである。

【0015】

上記課題を解決するために、本発明の温水システムは、熱源機と、熱源機で生成された湯を貯留する貯湯槽とを含む温水システムを設計する温水システム設計方法を用いて設計された温水システムであって、温水システムから送出される湯の流量である給湯流量または温水システムに流入される水の流量である給水流量、温水システムに流入される水の温度である給水温度、および、温水システムから送出される湯の温度である給湯温度の推移を所定期間において測定する測定工程と、測定工程の測定結果に基づいて、単位時間当たりに送出される湯の熱量を示す給湯出力の推移を導出する給湯出力導出工程と、貯湯槽の容量を任意に設定する貯湯槽容量設定工程と、設定された貯湯槽の容量に基づいて、貯湯槽で貯留することが可能な熱量の最大値を導出し、導出された熱量の最大値および給湯出力の推移に基づいて貯湯槽内の熱量の推移を導出し、導出された熱量の最大値と最小値との差分の絶対値以上の熱量に基づいて、貯湯槽の容量に対応する、熱源機における湯を生成する性能である熱源機の能力を導出する熱源機能力導出工程と、を有する温水システム設計方法を用いて設計されたものである。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、温水システムにおける熱源機の能力および貯湯槽の容量を適切にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本実施形態による温水システム設計方法によって構築される温水システムの構成を示す概略図である。

【図2】給湯流量と圧力損失との関係を示す概念図である。

【図3】既設の温水システムの構成を示す概略図である。

【図4】温水システム設計方法を示すフローチャートである。

【図5】給湯出力と熱源機の能力を説明する説明図である。

【図6】図５の破線で囲まれた領域を拡大して示す部分拡大図である。

【図7】貯湯槽内の熱量の推移の一例を示す図である。

【図8】図７の貯湯槽内の熱量の推移を、導出された貯湯槽の容量に対する百分率で表わした図である。

【図9】熱源機の能力を異なる値に設定し直したときの給湯出力と熱源機の能力を説明する説明図である。

【図10】熱源機の能力と貯湯槽の容量との関連付けを示す曲線の一例を示す概略図である。

【図11】既設の温水システムにおける熱源機の能力および貯湯槽の容量と、設計された新たな温水システムにおける熱源機の能力および貯湯槽の容量との比較例を示す図である。

【図12】変形例２の温水システム設計方法を示すフローチャートである。

【図13】変形例３の温水システム設計方法を示すフローチャートである。

【図14】変形例４の温水システム設計方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0019】

図１は、本実施形態による温水システム設計方法によって構築される温水システム１の構成を示す概略図である。図１では、水（給水）の流れおよび湯（給湯）の流れを白抜き矢印で示している。また、図１では、信号の流れを破線の矢印で示している。温水システム設計方法は、温水システム１を設計する方法である。温水システム１は、熱源機１０、貯湯槽２０、給水路３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、循環給水路３０ｅ、給湯路４０ａ、４０ｂ、４０ｃを含んで構成される。

【0020】

給水路３０ａには、給水源（図示略）から供給される水（給水）が流れる。給水路３０ａは、分岐部３２を介して給水路３０ｂ、３０ｃに分岐している。給水路３０ｂは、熱源機１０に接続されている。給水路３０ａには、逆止弁３１ａが設けられており、給水路３０ｂには、逆止弁３１ｂが設けられている。逆止弁３１ａ、３１ｂは、熱源機１０から給水源への流れを阻止する。

【0021】

給水路３０ｃは、分岐部３３に接続されている。分岐部３３には、給水路３０ｄおよび循環復路３が接続されている。給水路３０ｄは、貯湯槽２０に接続されている。

【0022】

給湯路４０ａは、熱源機１０から延びている。給湯路４０ｂは、貯湯槽２０から延びている。給湯路４０ａと給湯路４０ｂとは、分岐部４２を介して給湯路４０ｃに合流している。給湯路４０ｃは、出湯口２および循環復路３に接続されている。給湯路４０ｃには、出湯口２に供給する湯（給湯）が流れる。

【0023】

循環復路３の途中には、逆止弁４および循環ポンプ５が設けられている。逆止弁４は、給水路３０ｃから出湯口２および給湯路４０ｃへの流れを阻止する。循環ポンプ５は、出湯口２で消費されなかった湯を、循環復路３を通して給水路３０ｃ、３０ｄに移動させる。

【0024】

熱源機１０は、熱を発生する装置である。熱源機１０は、例えば、給湯器であり、ガスを燃焼させて熱を発生する。熱源機１０は、発生した熱を用いて、給水路３０ｂを通って供給される水（給水）から湯を生成する。また、熱源機１０は、貯湯槽２０から供給される湯（給湯）の加熱も行う。なお、熱源機１０における湯を生成する性能を、熱源機１０の能力と呼び、単位時間あたりに発生する熱量の単位（例えば、ｋＷ）で表わす。熱源機１０の能力は、例えば、熱源機１０の定格出力に相当する。

【0025】

貯湯槽２０は、熱源機１０によって生成された湯を一時的に貯留する。貯湯槽２０は、貯留した湯を給湯路４０ｂに送出することができる。貯湯槽２０には、貯湯槽２０内の湯の温度を検出する温度検出器２１が設けられている。

【0026】

給水路３０ｄの途中（分岐部３３と貯湯槽２０との間）には、差圧作動弁５０が設けられている。差圧作動弁５０は、差圧作動弁５０にかかる差圧（ΔＰ２）が熱源機１０の最大能力流量時に生じる圧力損失（ΔＰ１）を超えたときに弁を開く。一方、差圧作動弁５０は、差圧作動弁５０にかかる差圧（ΔＰ２）が当該圧力損失（ΔＰ１）より小さいときに弁を閉じる。熱源機１０の最大能力流量時に生じる圧力損失（ΔＰ１）は、熱源機１０が生成することが可能な最大量の湯を送出するときの、熱源機１０から送出される湯の圧力と、熱源機１０に供給される水の圧力との差である。

【0027】

図２は、給湯流量と圧力損失（ΔＰ１）との関係を示す概念図である。図２に示すように、給湯流量が増加するにしたがって、圧力損失（ΔＰ１）は増加し、かつ、その圧力損失（ΔＰ１）の増加量も増加する。

【0028】

図１に戻って、給水路３０ｄにおける貯湯槽２０と差圧作動弁５０との間には、給水路３０ｂの途中（分岐部３２と熱源機１０との間）に至る循環給水路３０ｅが設けられている。循環給水路３０ｅの途中には、逆止弁６０およびポンプ６２が設けられている。逆止弁６０は、熱源機１０から貯湯槽２０への流れを阻止する。ポンプ６２は、貯湯槽２０内の湯（水）を、給水路３０ｄ、循環給水路３０ｅを通して熱源機１０に移動させる。なお、循環給水路３０ｅを通る湯（水）の温度は、給湯路４０ｃを通る湯よりも低い。

【0029】

温水システム１には、制御部７０が設けられている。制御部７０は、ＣＰＵ、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路で構成される。制御部７０は、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することで、温水システム１の各部を制御する。

【0030】

制御部７０は、差圧作動弁５０の状態を示す状態信号を差圧作動弁５０から取得する。また、制御部７０は、貯湯槽２０内の湯の温度の検出結果を温度検出器２１から取得する。制御部７０は、差圧作動弁５０の状態信号および温度検出器２１の温度検出結果を、所定の時間間隔で取得する。また、制御部７０は、ポンプ６２を制御する制御信号を送信する。

【0031】

制御部７０は、差圧作動弁５０から取得する状態信号および温度検出器２１から取得する温度検出結果に基づいてポンプ６２の作動および停止を制御する。具体的には、制御部７０は、差圧作動弁５０の状態信号を解析し、差圧作動弁５０が開状態から閉状態へ遷移した場合、ポンプ６２の作動を開始させる。また、制御部７０は、温度検出器２１の温度検出結果によって示される貯湯槽２０内の湯の温度が所定の上限閾値（例えば、６０℃）を超えたときにポンプ６２を停止させる。また、制御部７０は、電源投入に従って循環ポンプ５を作動させる。

【0032】

次に、温水システム１の動作を説明する。出湯口２で消費される湯の量が、熱源機１０で生成される湯の量（すなわち、熱源機１０の能力）以下であるときを、通常時と呼ぶ。また、出湯口２で消費される湯の量が熱源機１０の能力より多いときを、ピーク時と呼ぶ。また、貯湯槽２０に貯留された湯を加熱するときを、沸き上げ時と呼ぶ。

【0033】

通常時には、差圧作動弁５０にかかる差圧（ΔＰ２）が最大能力流量時に生じる圧力損失（ΔＰ１）よりも小さいため、差圧作動弁５０が閉じている。これにより、通常時には、給水路３０ａ、３０ｂを通して、熱源機１０にのみ給水される。また、差圧作動弁５０が閉じていることで、貯湯槽２０から給湯路４０ｂに湯が流れない。このため、通常時には、熱源機１０からのみ、湯が給湯路４０ａ、４０ｃに送出される。

【0034】

出湯口２で消費される湯の量が熱源機１０の能力を超え始めると、差圧作動弁５０にかかる差圧（ΔＰ２）が最大能力流量時に生じる圧力損失（ΔＰ１）を超えるため、差圧作動弁５０が開く。このようなピーク時には、給水路３０ａ、３０ｂを通って熱源機１０に給水されるとともに、給水路３０ａ、３０ｃを通って貯湯槽２０にも給水される。また、ピーク時には、熱源機１０で生成された湯が給湯路４０ａに送出されることに加え、貯湯槽２０に貯留された湯も給湯路４０ｂに送出される。つまり、ピーク時には、熱源機１０で生成された湯と貯湯槽２０に貯留された湯とを合わせた湯が、給湯路４０ｃを通って供給されることとなる。

【0035】

出湯口２で消費される湯の量が熱源機１０の能力を超えた状態から、熱源機１０の能力以下の状態に変化すると、差圧作動弁５０は、開状態から閉状態に遷移する。このとき、差圧作動弁５０の状態信号の内容は、開状態を示すものから閉状態を示すものに変わる。制御部７０は、状態信号の内容が開状態を示すものから閉状態を示すものへ遷移したことに応じて、ポンプ６２の作動を開始させる開始信号をポンプ６２に送信する。ポンプ６２は、開始信号を受信すると、作動を開始する。

【0036】

ポンプ６２が作動すると、熱源機１０には、給水路３０ａ、３０ｂを通して流入される水に加え、貯湯槽２０の下部に貯留された水（湯）も、給水路３０ｄ、循環給水路３０ｅを通して流入される。また、このとき、熱源機１０で生成された湯が、給湯路４０ａ、４０ｃを介して出湯口２に送出されるとともに、熱源機１０で生成された湯のうちの出湯口２で消費されない残りの湯が、給湯路４０ａ、４０ｂを介して貯湯槽２０に送出され、貯湯槽２０の沸き上げが行われる。つまり、ポンプ６２の作動中（沸き上げ時）、熱源機１０は、余力で（生成した湯のうちの出湯口２で消費されない残りで）貯湯槽２０内の湯の沸き上げを行う。

【0037】

沸き上げが行われると、貯湯槽２０内の湯の温度が上昇する。沸き上げが行われて温度検出器２１の温度検出結果（貯湯槽２０内の湯の温度）が所定の上限閾値を超えた場合、制御部７０は、ポンプ６２を停止させる停止信号をポンプ６２に送信する。ポンプ６２は、停止信号を受信すると、作動を停止し、貯湯槽２０内の湯の沸き上げが終了される。

【0038】

また、通常時の状態が続くと、貯湯槽２０内の湯の温度が放熱によって下がることがある。そこで、通常時において、制御部７０は、温度検出器２１の温度検出結果（貯湯槽２０内の湯の温度）が所定の下限閾値（例えば、５０℃）を下回った場合、ポンプ６２の作動を開始させて沸き上げを開始させてもよい。そして、制御部７０は、温度検出器２１の温度検出結果が所定の上限閾値を超えた場合、ポンプ６２を停止させて沸き上げを終了させる。

【0039】

このように、温水システム１では、通常時において、湯が熱源機１０のみから送出され、ピーク時において、熱源機１０で生成された湯と、貯湯槽２０に貯留された湯とを合わせた湯が送出される。つまり、温水システム１は、消費される湯を熱源機１０のみで賄うことができないときに、熱源機１０に加えて貯湯槽２０からも湯を送出する。したがって、本実施形態の温水システム１は、湯の供給をすぐに開始することができるとともに、熱源機１０の能力を抑えることが可能である。

【0040】

また、本実施形態の温水システム１は、補助的に貯湯槽２０から湯を送出するため、貯湯槽２０の容量を抑えることが可能である。その結果、温水システム１のコストを抑えることが可能である。

【0041】

また、温水システム１では、熱源機１０で生成された湯のうちの出湯口２で消費されない湯（残りの湯）で貯湯槽２０内の湯の沸き上げが行われる。このため、本実施形態の温水システム１は、熱源機１０で生成された湯を効率よく利用することが可能となる。

【0042】

ここで、需要家において既に温水システムが設置されており、その既設の温水システムが老朽化している場合や、温水システムの省エネルギー化を図りたい場合などがある。このような場合には、温水システムの交換が必要となる。交換によって新たに導入される温水システムでは、温水システムのコストを抑制するために、熱源機の能力および貯湯槽の容量が適切であることが好ましい。

【0043】

本実施形態の温水システム設計方法は、既設の温水システムの給湯出力を導出し、導出結果から、新たに導入される温水システム（すなわち、図１の温水システム１）における熱源機１０の能力および貯湯槽２０の容量を決定するものである。

【0044】

図３は、既設の温水システム１００の構成を示す概略図である。図３では、水（給水）の流れおよび湯（給湯）の流れを白抜き矢印で示している。温水システム１００は、熱源機１０、貯湯槽２０、給水路１３０ａ、１３０ｂ、給湯路１４０ａ、１４０ｂを含んで構成される。

【0045】

給水路１３０ａは、貯湯槽２０に接続されている。給水路１３０ａには、給水源（図示略）から貯湯槽２０に供給される水（給水）が流れる。給水路１３０ａには、流量検出器１３２と温度検出器１３４とが設けられている。流量検出器１３２は、給水路１３０ａを流れる水の流量を検出する。温度検出器１３４は、給水路１３０ａを流れる水の温度を検出する。

【0046】

貯湯槽２０と熱源機１０との間には、給水路１３０ｂと給湯路１４０ａとが設けられている。貯湯槽２０に貯留された湯（または水）は、給水路１３０ｂを通って熱源機１０に送出される。また、熱源機１０で生成された湯は、給湯路１４０ａを通って貯湯槽２０に送出される。

【0047】

貯湯槽２０には、給湯路１４０ｂが接続されている。貯湯槽２０に貯留された湯は、給湯路１４０ｂを通って出湯口（図示略）に送出される。給湯路１４０ｂには、温度検出器１４４が設けられている。温度検出器１４４は、給湯路１４０ｂを流れる湯の温度を検出する。

【0048】

図４は、本実施形態による温水システム設計方法を示すフローチャートである。本設計方法では、まず、既設の温水システム１００（図３参照）において、所定期間（例えば、２４時間）における給湯流量、給水温度および給湯温度の推移を測定する測定工程が行われる（Ｓ１００）。給湯流量は、温水システム１００から送出される湯の流量である。給水温度は、温水システム１００に流入される水の温度である。給湯温度は、温水システム１００から送出される湯の温度である。給湯流量、給水温度および給湯温度は、例えば、１分毎に測定される。なお、測定頻度は、１分毎に限らず、例えば、１０分毎や１時間毎などであってもよい。また、測定期間は、２４時間に限らず、例えば、１週間、１月、１年などであってもよい。

【0049】

給水温度は、温度検出器１３４によって測定され、給湯温度は、温度検出器１４４によって測定される。給湯流量は、流量検出器１３２によって測定される。なお、流量検出器１３２の測定値は、実際には、給水流量を示すが、ここでは、給水流量と給湯流量とが同じであると仮定して、流量検出器１３２の測定値を給湯流量とする。

【0050】

次に、給湯流量、給水温度および給湯温度の測定結果に基づいて、給湯出力の推移を導出する給湯出力導出工程が行われる（Ｓ１１０）。給湯出力は、単位時間当たりに送出される湯の熱量を示すものである。給湯出力の導出は、以下の式（１）によって行われる。給湯出力は、給湯流量、給水温度および給湯温度の測定数と同じ数だけ導出される。
給湯出力［ｋＷ］＝給湯流量［ｍ^３／ｈ］×（給湯温度［℃］−給水温度［℃］）×（水の密度［ｋｇ／ｍ^３］）×（水の比熱［ｋJ／（ｋｇ・℃）］）／３６００［ｈ／ｓ］ ・・・（１）

【0051】

次に、新たに導入される温水システム１（図１参照）を想定し、熱源機１０の能力を任意に設定する熱源機能力設定工程が行われる（Ｓ２００）。

【0052】

図５は、給湯出力と熱源機１０の能力を説明する説明図である。図６は、図５の破線で囲まれた領域を拡大して示す部分拡大図である。図５では、１分毎の給湯出力が２４時間分示されている。図５では、熱源機１０の能力が、一点鎖線で示されており、５０ｋＷに設定されている。熱源機１０の能力は、所定期間（例えば、２４時間）における平均給湯出力以上の値に設定されるのが好ましい。

【0053】

給湯出力が５０ｋＷ（一点鎖線）以下の場合、熱源機１０の能力以下であるため、出湯口２には、熱源機１０の湯のみが送出される（通常時）。給湯出力が５０ｋＷを超えた場合、熱源機１０の能力を超えるため、出湯口２には、熱源機１０の湯に加え、貯湯槽２０の湯も送出される。給湯出力が５０ｋＷを超えた後に５０ｋＷを下回る場合、出湯口２には、熱源機１０の湯のみが送出されるとともに、ポンプ６２が作動し、貯湯槽２０内の湯の温度が所定の上限閾値（例えば、６０℃）に達するまで、貯湯槽２０内の湯の沸き上げが行われる。図５では、沸き上げが行われている期間（ポンプ６２が作動している期間）をドットの網掛けで示している。

【0054】

図４のフローチャートにおいて、熱源機１０の能力の設定後、貯湯槽２０の容量を導出する貯湯槽容量導出工程が行われる（Ｓ２１０）。貯湯槽容量導出工程Ｓ２１０では、まず、熱源機１０の能力と、導出した給湯出力との差分を導出することで、貯湯槽２０内の熱量の推移の導出が行われる。

【0055】

図７は、貯湯槽２０内の熱量の推移の一例を示す図である。図７において、縦軸は、貯湯槽２０内の熱量の大きさを概念的に示している。ここでは、貯湯槽２０内の熱量が最大値であるとき、縦軸の値を基準値「０」とする。熱源機１０の能力から給湯出力を減算したとき、給湯出力が熱源機１０の能力よりも大きい場合、減算結果は、負値になる。そこで、図７では、減算結果が負値になることに応じて、貯湯槽２０内の熱量を、基準値「０」から負側へ減少させている。また、減算結果が正値である場合、基準値「０」を上限として貯湯槽２０内の熱量を増加させている。このようにしているのは、温水システム１が、給湯出力が熱源機１０の能力を超えるまでは貯湯槽２０内の湯が送出されない構成となっているからである。

【0056】

図５と図７とを比較して、給湯出力が５０ｋＷ（図５の一点鎖線）以下の場合、貯湯槽２０からは湯が送出されないため、図７に示すように、貯湯槽２０内の熱量は減らない。給湯出力が５０ｋＷ（図５の一点鎖線）を超えると、貯湯槽２０からも湯が送出されるため、図７に示すように、貯湯槽２０内の熱量が、基準値「０」から負値側へ減少していく。また、給湯出力が５０ｋＷ（図５の一点鎖線）を超えた後に５０ｋＷ（図５の一点鎖線）を下回ると、沸き上げ（図５のドットの網掛け）によって熱源機１０の湯の少なくとも一部が貯湯槽２０に供給されるため、貯湯槽２０内の熱量が増加していく。そして、貯湯槽２０内の熱量が基準値「０」に戻る。

【0057】

貯湯槽２０内の熱量の推移の導出後、図７の破線で示すように、貯湯槽２０内の熱量の導出期間における貯湯槽２０内の熱量が最も使われた際の値（図７の最小値）を選択する。次に、基準値「０」と、貯湯槽２０内の熱量が最も使われた際の値（図７の最小値）との差分の絶対値を導出し、導出結果を、貯湯槽２０において必要となる熱量（熱量の必要量）とする。そして、導出した熱量の必要量を、湯として過不足なく貯留することができるときの貯湯槽２０の容量を導出する。この導出される貯湯槽２０の容量は、熱量の必要量を湯として貯留することができる貯湯槽２０の下限容量を示す。例えば、貯湯槽２０の容量は、熱量の必要量を、給湯温度から給水温度を減算した貯湯温度差で除算し、水の比熱等の所定の係数を除算するなどして導出される。このように導出された貯湯槽２０の容量が、熱源機能力設定工程Ｓ２００で設定した熱源機１０の能力（例えば、５０ｋＷ）に対応する貯湯槽２０の容量となる。

【0058】

なお、基準値「０」と貯湯槽２０内の熱量の最小値との差分の絶対値に、所定値を加算するなどして、熱量の必要量に所定の裕度を持たせてもよい。

【0059】

つまり、貯湯槽容量導出工程Ｓ２１０では、設定された熱源機１０の能力および給湯出力の推移に基づいて貯湯槽２０内の熱量の推移を導出し、導出された熱量の最大値と最小値との差分の絶対値（換言すると、熱量の推移から導出される熱量の必要量）以上の熱量に基づいて、熱源機１０の能力に対応する貯湯槽２０の容量が導出される。

【0060】

図８は、図７の貯湯槽２０内の熱量の推移を、導出された貯湯槽２０の容量に対する百分率で表わした図である。貯湯槽２０内の熱量の百分率における１００％は、貯湯槽２０内に湯が満蓄の状態に対応する。貯湯槽２０内の熱量の百分率における０％は、貯湯槽２０内の湯が空（貯湯槽２０内に水が満蓄）の状態に対応する。

【0061】

図８では、２４時間を通して、一瞬だけ貯湯槽２０の熱量の百分率が０％になっている。これは、ピーク時において、貯湯槽２０内の湯が余ることも不足することもなく、丁度全部消費されたことを示す。つまり、貯湯槽２０の容量を、貯湯槽容量導出工程Ｓ２１０で導出された貯湯槽２０の容量とすることで、貯湯槽２０内の湯を過不足なく用いることができる。

【0062】

このように、貯湯槽容量導出工程Ｓ２１０では、熱源機１０で生成された湯と貯湯槽２０に貯留された湯とを合わせた湯で、所定期間における給湯出力を賄うことができるときの貯湯槽２０の容量を、設定された熱源機１０の能力に対応する貯湯槽２０の容量として決定する。

【0063】

図４のフローチャートの説明に戻ると、貯湯槽２０の容量の導出後、設定した熱源機１０の能力と、導出された貯湯槽２０の容量との関係が、グラフにプロットされる（Ｓ２２０）。

【0064】

次に、プロット数が所定値以上であるか否かが判定される（Ｓ２３０）。すなわち、後述の曲線を導出するのに必要な数だけプロットされているか否かが判定される。このため、判定基準の所定値は、曲線の精度によって決められる。

【0065】

プロット数が所定値未満の場合（Ｓ２３０におけるＮＯ）、熱源機能力設定工程Ｓ２００に戻り、熱源機１０の能力を異なる値に設定し直す。例えば、前回の設定値（例えば、５０ｋＷ）に所定値（例えば、５０ｋＷ）を加算して熱源機１０の能力を再設定してもよい。また、例えば、２４時間の給湯出力の平均値と最大値との範囲を所定数に区分して、その区分された値ごとに、熱源機１０の能力の設定値を変化させてもよい。

【0066】

図９は、熱源機１０の能力を異なる値に設定し直したときの給湯出力と熱源機１０の能力を説明する説明図である。図９の給湯出力は、図５の給湯出力と同じである。図９では、熱源機１０の能力が、一点鎖線で示されており、１００ｋＷに設定し直されている。図９に示すように、図５に比べ、熱源機１０の能力を大きくすると、給湯出力が熱源機１０の能力を超える期間が短くなる。このため、熱源機１０の能力を大きくすると、貯湯槽２０の湯の消費量が少なくなり、貯湯槽２０の容量は小さくて済む。

【0067】

図４のフローチャートに示すように、熱源機１０の能力を異なる値に設定し直した後、その再設定後の熱源機１０の能力に基づいて、貯湯槽容量導出工程Ｓ２１０が再び行われる。これにより、再設定後の熱源機１０の能力（例えば、１００ｋＷ）に対応する貯湯槽２０の容量が導出される。このように、プロット数が所定値以上になるまで、熱源機１０の能力の設定を異ならせて、熱源機能力設定工程Ｓ２００と貯湯槽容量導出工程Ｓ２１０とが繰り返される。

【0068】

プロット数が所定値以上の場合（Ｓ２３０におけるＹＥＳ）、複数のプロットに基づいて、熱源機１０の能力と貯湯槽２０の容量とを関連付けた曲線が導出される（Ｓ２４０）。この曲線は、例えば、複数のプロットを繋げることで導出される。

【0069】

このように、本設計方法では、熱源機１０の能力の設定を異ならせて、熱源機能力設定工程Ｓ２００と貯湯槽容量導出工程Ｓ２１０とを繰り返し、熱源機１０の能力と貯湯槽２０の容量との関連付けを示す曲線を導出する曲線導出工程（Ｓ２００〜Ｓ２４０）が行われる。

【0070】

図１０は、熱源機１０の能力と貯湯槽２０の容量との関連付けを示す曲線の一例を示す概略図である。図１０では、熱源機１０の能力と貯湯槽２０の容量との関連付けを示す曲線を実線で示している。熱源機１０の能力と貯湯槽２０の容量との関係は、概ね反比例のような曲線となる。

【0071】

貯湯槽２０の容量を最大値Ｔｍａｘにすると、熱源機１０の能力を最小値Ｈｍｉｎにすることができる。熱源機１０の能力の最小値Ｈｍｉｎは、例えば、熱源機能力設定工程Ｓ２００において、２４時間の給湯出力の平均値を、熱源機１０の能力として設定するときの、当該熱源機１０の能力に相当する。また、熱源機１０の能力を最大値Ｈｍａｘにすると、貯湯槽２０を設けずとも、熱源機１０のみで給湯出力を賄うことができるようになる。

【0072】

また、測定期間における給湯出力の大きさや給湯出力の発生頻度のパターンが異なると、熱源機１０の能力と貯湯槽２０の容量との関連付けを示す曲線も異なる。例えば、給湯出力が大きくなると、熱源機１０の能力と貯湯槽２０の容量との関連付けを示す曲線は、図１０における一点鎖線で示すように、実線で示す曲線に比べ、図１０における右上にシフトされる。また、例えば、給湯出力がさらに大きくなると、熱源機１０の能力と貯湯槽２０の容量との関連付けを示す曲線は、図１０における二点鎖線で示すように、一点鎖線で示す曲線に比べ、図１０における右上にさらにシフトされる。

【0073】

図４のフローチャートにおいて、曲線の導出後、熱源機１０の能力および貯湯槽２０の容量のいずれか一方と、導出された曲線とから、熱源機１０の能力および貯湯槽２０の容量の他方を決定する決定工程が行われる（Ｓ２５０）。熱源機１０の能力および貯湯槽２０の容量の決定には、設計者の意図が反映される。既設の温水システム１００の状況や設置場所などによって、様々な観点から決めることができるからである。例えば、設計者は、熱源機１０の台数、貯湯槽２０の容量の設定値、既存の貯湯槽２０の再利用等の要因を考慮して、熱源機１０の能力および貯湯槽２０の容量の組み合わせを決定する。

【0074】

例えば、既設の温水システム１００において、容量が大きな貯湯槽２０が既に設置されており、その既存の貯湯槽２０の再利用を図る場合、設計者は、その既存の貯湯槽２０の容量に対応する熱源機１０の能力を曲線から決定してもよい。これにより、コストの高い貯湯槽２０を残しつつ、熱源機１０を能力が小さいものに交換して新たな温水システム１とすることで、温水システム１のコストを抑えることができる。

【0075】

また、例えば、熱源機１０および貯湯槽２０を設置するスペースに制約がある場合などでは、設計者は、貯湯槽２０の容量を、スペースを考慮した貯湯槽２０の容量（例えば、最大値の半分程度）に決定し、その貯湯槽２０の容量に対応する熱源機１０の能力を曲線から決定してもよい。

【0076】

図１１は、既設の温水システム１００における熱源機１０の能力および貯湯槽２０の容量と、設計された新たな温水システム１における熱源機１０の能力および貯湯槽２０の容量との比較例を示す図である。図１１では、本設計方法を用いた設計を行い、貯湯槽２０の容量を５００Ｌに設定したときの熱源機１０の能力と、既設の貯湯槽２０の容量を維持したときの熱源機１０の能力とが示されている。

【0077】

図１１に示すように、貯湯槽２０の容量を５００Ｌに設定した例では、熱源機１０の能力が、既存の熱源機１０の能力の５０％から９０％分だけ削減されている。このように、本設計方法を用いると、熱源機１０の能力を、既存の熱源機１０の能力から大幅に削減することが可能となる。

【0078】

また、図１１に示すように、既存の貯湯槽２０の容量を維持した例では、熱源機１０の能力が、既存の熱源機１０の能力の６０％から９５％分だけ削減されている。このように、本設計方法を用い、既存の貯湯槽２０の容量を維持すると、熱源機１０の能力の削減割合を、より大きくすることが可能となる。

【0079】

以上のように、本実施形態による温水システム設計方法によれば、温水システム１における熱源機１０の能力および貯湯槽２０の容量を適切にすることができる。その結果、新たに導入される温水システム１のコストを抑えることができる。

【0080】

（変形例１）
上記実施形態において、測定工程Ｓ１００で測定される給水温度は、夏と冬とで異なる。このため、夏に測定した給水温度を用いて導出された給湯出力は、冬に測定した給水温度を用いて導出された給湯出力に比べ、低くなるおそれがある。そこで、給水温度をどの季節に測定しても、既設の温水システム１００における最大の給湯出力を導出することができるように、給湯出力を補正してもよい。

【0081】

具体的には、給湯出力導出工程Ｓ１１０において、給湯出力を以下の式（２）によって補正する。
補正された給湯出力［ｋＷ］＝給湯出力［ｋＷ］×（末端の給湯温度［℃］−真冬の給水温度［℃］）／（末端の給湯温度［℃］−給水温度［℃］） ・・・（２）

【0082】

式（２）において、末端の給湯温度は、例えば、４２℃である。また、真冬の給水温度は、既設の温水システム１００が設置されている地域の真冬の給水温度を用いる。東京における真冬の給水温度は、例えば、５℃である。

【0083】

このような補正を行うことで、給水温度の測定を、給湯出力が最も高くなる真冬に行わなくても、給湯出力を最も高く導出することが可能となる。

【0084】

（変形例２）
上記実施形態では、熱源機１０の能力を設定してから貯湯槽２０の容量を導出していた。しかし、貯湯槽２０の容量を設定してから熱源機１０の能力を導出してもよい。

【0085】

図１２は、変形例２の温水システム設計方法を示すフローチャートである。給湯出力導出工程Ｓ１１０後、貯湯槽２０の容量を任意に設定する貯湯槽容量設定工程が行われる（Ｓ３００）。次に、設定された貯湯槽２０に対応する熱源機１０の能力を導出する熱源機能力導出工程が行われる（Ｓ３１０）。

【0086】

熱源機能力導出工程Ｓ３１０では、設定された貯湯槽２０の容量に、給湯温度と給水温度との差分と、比熱とを乗算することで、設定された容量で貯留することが可能な貯湯槽２０内の熱量の最大値が導出される。次に、導出された熱量の最大値および給湯出力の推移に基づいて貯湯槽２０内の熱量の推移が導出される。次に、貯湯槽２０内の熱量の推移を参照し、熱量の最大値と最小値との差分の絶対値（換言すると、熱量の推移から導出される熱量の必要量）以上の熱量に基づいて、貯湯槽２０の容量に対応する熱源機１０の能力が導出される。

【0087】

そして、貯湯槽２０の容量の設定を異ならせて、貯湯槽容量設定工程Ｓ３００と熱源機能力導出工程Ｓ３１０とを繰り返し、熱源機１０の能力と貯湯槽２０の容量との関連付けを示す曲線を導出する曲線導出工程が行われる（Ｓ３００〜Ｓ３４０）。なお、熱源機１０の能力と貯湯槽２０の容量のプロット（Ｓ３２０）、プロット数が所定値以上であるか否かの判断（Ｓ３３０）、曲線の導出（Ｓ３４０）は、上記実施形態のＳ２２０〜Ｓ２４０と同様である。曲線導出工程後、熱源機１０の能力および貯湯槽２０の容量のいずれか一方と、導出された曲線とから、熱源機１０の能力および貯湯槽２０の容量の他方を決定する決定工程が行われる（Ｓ３５０）。

【0088】

この態様によれば、上記実施形態と同様に、温水システム１における熱源機１０の能力および貯湯槽２０の容量を適切にすることができる。

【0089】

（変形例３）
上記実施形態では、熱源機能力設定工程Ｓ２００と貯湯槽容量導出工程Ｓ２１０とを繰り返して、熱源機１０の能力と貯湯槽２０の容量との関連付けを示す曲線が導出されていた。しかし、この変形例３では、図１３に示すように、熱源機能力設定工程Ｓ２００と貯湯槽容量導出工程Ｓ２１０とを繰り返さず、曲線を導出することなく、熱源機１０の能力および貯湯槽２０の容量を決定してもよい。

【0090】

例えば、熱源機１０の能力が予め決められている場合、その予め決められている熱源機１０の能力に対応する貯湯槽２０の容量を導出することで、１組の熱源機１０の能力および貯湯槽２０の容量を決定してもよい。すなわち、この態様では、熱源機１０の能力を任意に設定する熱源機能力設定工程Ｓ２００と、設定された熱源機１０の能力および給湯出力の推移に基づいて貯湯槽２０内の熱量の推移を導出し、導出された熱量の最大値と最小値との差分の絶対値（換言すると、熱量の推移から導出される熱量の必要量）以上の熱量に基づいて、熱源機１０の能力に対応する貯湯槽２０の容量を導出する貯湯槽容量導出工程Ｓ２１０と、が含まれる。

【0091】

この態様によれば、予め熱源機１０の能力が決められている場合であっても、貯湯槽２０の容量を適切にすることができる。

【0092】

（変形例４）
上記の変形例２では、貯湯槽容量設定工程Ｓ３００と熱源機能力導出工程Ｓ３１０とを繰り返して、熱源機１０の能力と貯湯槽２０の容量との関連付けを示す曲線が導出されていた。しかし、この変形例４では、図１４に示すように、貯湯槽容量設定工程Ｓ３００と熱源機能力導出工程Ｓ３１０とを繰り返さず、曲線を導出することなく、熱源機１０の能力および貯湯槽２０の容量を決定してもよい。

【0093】

例えば、貯湯槽２０の容量が予め決められている場合、その予め決められている貯湯槽２０の容量に対応する熱源機１０の能力を導出することで、１組の熱源機１０の能力および貯湯槽２０の容量を決定してもよい。すなわち、この態様では、貯湯槽２０の容量を任意に設定する貯湯槽容量設定工程Ｓ３００と、設定された貯湯槽２０の容量に基づいて、貯湯槽２０で貯留することが可能な熱量の最大値を導出し、導出された熱量の最大値および給湯出力の推移に基づいて貯湯槽２０内の熱量の推移を導出し、導出された熱量の最大値と最小値との差分の絶対値（換言すると、熱量の推移から導出される熱量の必要量）以上の熱量に基づいて、貯湯槽２０の容量に対応する熱源機１０の能力を導出する熱源機能力導出工程Ｓ３１０と、が含まれる。

【0094】

この態様によれば、予め貯湯槽２０の容量が決められている場合であっても、熱源機１０の能力を適切にすることができる。

【0095】

（変形例５）
上記実施形態の貯湯槽容量導出工程Ｓ２１０では、貯湯槽２０内の熱量の最大値を基準値「０」として貯湯槽２０内の熱量の推移を求めて、貯湯槽２０の容量を導出していた。しかし、貯湯槽２０の容量の導出方法は、この態様に限らない。

【0096】

例えば、貯湯槽容量導出工程Ｓ２１０において、まず、貯湯槽２０の容量を任意に仮設定する。次に、設定した熱源機１０の能力、給湯出力、仮設定した貯湯槽２０の容量から、貯湯槽２０内の熱量の百分率の推移を導出する。２４時間を通して、貯湯槽２０内の熱量の百分率が一瞬だけ０％になっているか否かを確認する。貯湯槽２０内の熱量の百分率が０％に達していなかったり０％になっている期間が長ければ、貯湯槽２０の容量の仮設定値を異なる値に設定し直し、貯湯槽２０内の熱量の百分率の推移を導出し直す。そして、貯湯槽２０内の熱量の百分率が一瞬だけ０％になったときの、仮設定されていた貯湯槽２０の容量を、設定された熱源機１０の能力に対応する貯湯槽２０の容量として決定してもよい。

【0097】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0098】

例えば、上記の実施形態および変形例では、温水システム設計方法について説明した。しかし、本発明は、上述の温水システム設計方法を用いて設計された温水システム１にも適用される。

【0099】

また、給湯流量等の測定が行われる既設の温水システム１００は、図３で例示した構成に限らず、例えば、貯湯槽２０が設けられていない瞬間式の温水システムであってもよい。

【0100】

上記実施形態の温水システム設計方法を用いて設計される温水システム１は、図１に示す構成に限らず、例えば、熱源機１０で生成された湯が貯湯槽２０を介して送出される構成であってもよい。この構成においても、図７で説明したように、貯湯槽２０内の熱量の推移を導出し、基準値「０」と貯湯槽２０内の熱量の最小値との差分の絶対値に基づいて貯湯槽２０の容量を導出すればよい。

【0101】

上記実施形態では、図７、図８に示すように、貯湯槽２０内の熱量の推移を、基準値「０」から負値側へ減少させるように導出していた。しかし、貯湯槽２０内の熱量が最小値であるときを基準値「０」とし、貯湯槽２０内の熱量を正値側へ増加させるようにして、貯湯槽２０内の熱量の推移を導出してもよい。この場合においても、熱量の必要量は、貯湯槽２０内の熱量の最大値と最小値との差分の絶対値に対応する。

【0102】

上記実施形態では、測定工程Ｓ１００において、給湯流量を測定していた。しかし、測定工程Ｓ１００において、既設の温水システム１００に流入される水の流量である給水流量を測定し、給湯出力導出工程Ｓ１１０において、給水流量に基づいて給湯出力を導出してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0103】

本発明は、温水システム設計方法、および、温水システム設計方法を用いて設計された温水システムに利用することができる。

【符号の説明】

【0104】

１ 温水システム
１０ 熱源機
２０ 貯湯槽
Ｓ１００ 測定工程
Ｓ１１０ 給湯出力導出工程
Ｓ２００ 曲線導出工程（熱源機能力設定工程）
Ｓ２１０ 曲線導出工程（貯湯槽容量導出工程）
Ｓ２２０ 曲線導出工程
Ｓ２３０ 曲線導出工程
Ｓ２４０ 曲線導出工程
Ｓ２５０ 決定工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】