(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】
(24)【登録日】2024-11-11
(45)【発行日】2024-11-19
(54)【発明の名称】貯湯装置および貯湯式給湯システム
(51)【国際特許分類】
F24H 1/18 20220101AFI20241112BHJP
F24H 4/02 20220101ALI20241112BHJP
F24H 15/10 20220101ALI20241112BHJP
F24H 15/215 20220101ALI20241112BHJP
F24H 15/219 20220101ALI20241112BHJP
F24H 15/34 20220101ALI20241112BHJP
F24H 15/32 20220101ALI20241112BHJP
【ＦＩ】
F24H1/18 H
F24H4/02 F
F24H15/10
F24H15/215
F24H15/219
F24H15/34
F24H15/32
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2023505049
(86)(22)【出願日】2021-03-12
(86)【国際出願番号】 JP2021010089
(87)【国際公開番号】W WO2022190363
(87)【国際公開日】2022-09-15
【審査請求日】2023-02-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100109612
【弁理士】
【氏名又は名称】倉谷 泰孝
(74)【代理人】
【識別番号】100116643
【弁理士】
【氏名又は名称】伊達 研郎
(74)【代理人】
【識別番号】100184022
【弁理士】
【氏名又は名称】前田 美保
(72)【発明者】
【氏名】野村 泰光
(72)【発明者】
【氏名】青▲柳▼ 慶郎
【審査官】大谷 光司
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１９／０１６８４５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１６／００１９８０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００６－０１７４１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－０４６８５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１４１０７６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２４Ｈ１／１８，４／００－４／０６，１５／００－１５／４９３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部にタンク水を貯留する貯湯タンクと、前記タンク水を加熱する加熱源と、
前記貯湯タンクの下部に貯留された前記タンク水を前記加熱源に供給する下部配管と、
前記加熱源で加熱された前記タンク水を前記貯湯タンクの前記下部よりも鉛直方向において上方に位置する前記貯湯タンクの中部に供給する中部配管と、
前記加熱源で加熱された前記タンク水を前記貯湯タンクの前記下部および前記中部よりも鉛直方向において上方に位置する前記貯湯タンクの上部に供給する上部配管と、
前記加熱源で加熱された前記タンク水が前記中部配管を通過して前記貯湯タンクの前記中部に流入する中部流入タンク水循環回路と、前記加熱源で加熱された前記タンク水が前記上部配管を通過して前記貯湯タンクの前記上部に流入する上部流入タンク水循環回路と、を切り替える流路切替装置と、
鉛直方向における前記貯湯タンクの最も下方に位置する部分より予め定められたセンサ高さ離れた位置に貯留されている前記タンク水の温度を検出するタンク温度センサと、を備え、
前記貯湯タンクに前記加熱源で加熱された前記タンク水を貯留する貯湯運転において、前記タンク温度センサで検出された温度が予め定められた温度よりも低くなった場合に、前記貯湯運転が開始され、
前記流路切替装置が前記中部流入タンク水循環回路を形成した状態であり前記加熱源で加熱される前の前記タンク水の温度が予め定められた中温水所望温度以上である場合は、前記流路切替装置は前記中部流入タンク水循環回路から前記上部流入タンク水循環回路に切り替える、
前記流路切替装置が前記中部流入タンク水循環回路を形成した状態における前記加熱源に供給される前記タンク水の単位時間当たりの流量は、前記流路切替装置が前記上部流入タンク水循環回路を形成した状態における前記加熱源に供給される前記タンク水の単位時間当たりの流量よりも多い貯湯装置。
【請求項2】
電動機を有し、前記中部流入タンク水循環回路または前記上部流入タンク水循環回路に前記タンク水を循環させ、前記電動機の回転数を変更することで循環する前記タンク水の単位時間当たりの流量を変更することができるタンク水循環ポンプを備え、前記流路切替装置が前記中部流入タンク水循環回路を形成した状態における前記タンク水循環ポンプの前記電動機の回転数は、前記流路切替装置が前記上部流入タンク水循環回路を形成した状態における前記タンク水循環ポンプの前記電動機の回転数よりも多い請求項１に記載の貯湯装置。
【請求項3】
前記流路切替装置が前記中部流入タンク水循環回路を形成した状態における前記タンク水循環ポンプの前記電動機の回転数は、前記電動機が運転することができる最大の回転数である請求項２に記載の貯湯装置。
【請求項4】
前記流路切替装置が前記中部流入タンク水循環回路を形成した状態における前記加熱源で加熱された後の前記タンク水の温度は、前記流路切替装置が前記上部流入タンク水循環回路を形成した状態における前記加熱源で加熱された後の前記タンク水の温度よりも低い請求項１から３のいずれか一項に記載の貯湯装置。
【請求項5】
電動機を有し、前記中部流入タンク水循環回路または前記上部流入タンク水循環回路に前記タンク水を循環させ、前記電動機の回転数を変更することで循環する前記タンク水の単位時間当たりの流量を変更することができるタンク水循環ポンプを備え、前記流路切替装置が前記上部流入タンク水循環回路を形成した状態における前記タンク水循環ポンプの前記電動機の回転数は、前記加熱源で加熱された後の前記タンク水の温度が前記中温水所望温度よりも高い温度に予め定められた高温水所望温度となる回転数である請求項１に記載の貯湯装置。
【請求項6】
前記貯湯タンクの前記下部に貯留されている前記タンク水の温度または前記下部配管を流れる前記タンク水の温度を検出する加熱前タンク水温度センサを備え、前記加熱前タンク水温度センサが検出した前記タンク水の温度が前記加熱源で加熱される前の前記タンク水の温度である請求項１から５のいずれか一項に記載の貯湯装置。
【請求項7】
前記下部配管と前記中部配管と前記上部配管は、それぞれ前記貯湯タンクの胴部から前記貯湯タンクの外部に露出している請求項１から６のいずれか一項に記載の貯湯装置。
【請求項8】
前記下部配管と前記中部配管と前記上部配管の少なくとも一つは、前記貯湯タンクの天面部または底面部から前記貯湯タンクの外部に露出している請求項１から６のいずれか一項に記載の貯湯装置。
【請求項9】
前記加熱源は、熱媒体を加熱する加熱ユニットと、前記加熱ユニットで加熱された熱媒体と前記タンク水との間で熱交換を行わせる熱交換器と、を有する請求項１から６のいずれか一項に記載の貯湯装置。
【請求項10】
前記加熱ユニットは蒸気圧縮式のヒートポンプである請求項９に記載の貯湯装置。
【請求項11】
前記加熱ユニットには冷媒が循環する冷媒回路が形成されており、前記冷媒は自然冷媒である請求項１０に記載の貯湯装置。
【請求項12】
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の貯湯装置と、前記貯湯タンクに貯留された前記タンク水を取り出して利用する第一の利用端末および第二の利用端末と、を備え、
前記第一の利用端末および前記第二の利用端末には、それぞれ利用する水の温度が予め定められており、前記第一の利用端末で利用する水の温度は前記第二の利用端末で利用する水の温度よりも高く、前記中温水所望温度は前記第二の利用端末で利用する水の温度以上である貯湯式給湯システム。
【請求項13】
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の貯湯装置と、前記貯湯タンクに貯留された前記タンク水を取り出して利用する第一の利用端末および第二の利用端末と、を備え、
前記第一の利用端末および前記第二の利用端末には、それぞれ利用する水の温度が予め定められており、前記第一の利用端末で利用する水の温度は前記第二の利用端末で利用する水の温度よりも高く、前記中温水所望温度は前記第二の利用端末で利用する水の温度以上であり、
前記第一の利用端末が利用する水の量は予め定められており、
前記貯湯タンクに貯留された前記タンク水のうち、鉛直方向における前記センサ高さよりも上方に位置する前記タンク水の体積は、前記第一の利用端末が利用する水の量以上であって、
前記貯湯運転において、前記流路切替装置が前記上部流入タンク水循環回路を形成した状態であり前記タンク温度センサが検出した前記タンク水の温度が前記第一の利用端末で利用する水の温度以上である場合には、前記貯湯運転を終了する貯湯式給湯システム。
【請求項14】
前記流路切替装置が前記上部流入タンク水循環回路を形成した状態における前記加熱源で加熱された後の前記タンク水の温度は、前記第一の利用端末で利用する水の温度以上である請求項１２又は１３に記載の貯湯式給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は貯湯装置および当該貯湯装置を含む貯湯式給湯システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば特許文献１に示すように、貯湯タンクと加熱源と貯湯タンク上層部に接続された高温湯出湯配管と貯湯タンクの中層部に接続された中温湯出湯配管と沸上切替弁とを備え、沸上切替弁は高温水（特許文献１の高温湯が該当）を沸かし上げる高温湯沸上モードでは加熱源で加熱された水を高温湯出湯配管を介して貯湯タンクに供給するよう流路を切り替え、中温水（特許文献１の中温湯が該当）を沸かし上げる中温湯沸き上げモードでは加熱源で加熱された水を中温湯出湯配管を介して貯湯タンクに供給する貯湯式給湯システムが開示されている。また、特許文献１に示す貯湯式給湯システムは中温湯沸上モードから高温湯沸上モードに移行することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００９－２０４２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１では、沸上切替弁の向きを変える条件については加熱源からの出湯温度に基づいて開示されているが、中温湯沸上モードから高温湯沸上モードに移行する条件については開示されていない。したがって、貯湯タンク内の湯が所望の温度に達していないうちに中温湯沸上モードから高温湯沸上モードに切り替わってしまい、貯湯タンク内に十分な量の中温水を貯湯できない恐れがある。
【0005】
本開示は、貯湯タンク内に十分な量の中温水を貯湯してから、貯湯タンクへ高温水を供給することができる貯湯装置および当該貯湯装置を含む貯湯式給湯システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一態様に係る貯湯装置ならびに貯湯式給湯システムは、内部にタンク水を貯留する貯湯タンクと、タンク水を加熱する加熱源と、貯湯タンクの下部に貯留されたタンク水を加熱源に供給する下部配管と、加熱源で加熱されたタンク水を貯湯タンクの下部よりも鉛直方向において上方に位置する貯湯タンクの中部に供給する中部配管と、加熱源で加熱されたタンク水が貯湯タンクの下部および中部よりも鉛直方向において上方に位置する貯湯タンクの上部に供給する上部配管と、加熱源で加熱されたタンク水が中部配管を通過して貯湯タンクの中部に流入する中部流入タンク水循環回路と加熱源で加熱されたタンク水が上部配管を通過して貯湯タンクの上部に流入する上部流入タンク水循環回路と、を切り替える流路切替装置と、鉛直方向における貯湯タンクの最も下方に位置する部分より予め定められたセンサ高さ離れた位置に貯留されているタンク水の温度を検出するタンク温度センサと、を備え、貯湯タンクに加熱源で加熱されたタンク水を貯留する貯湯運転において、タンク温度センサで検出された温度が予め定められた温度よりも低くなった場合に、貯湯運転が開始され、流路切替装置が中部流入タンク水循環回路を形成した状態であり加熱源で加熱される前のタンク水の温度が予め定められた中温水所望温度以上である場合は、流路切替装置は中部流入タンク水循環回路から上部流入タンク水循環回路に切り替え、流路切替装置が中部流入タンク水循環回路を形成した状態における加熱源に供給されるタンク水の単位時間当たりの流量は、流路切替装置が上部流入タンク水循環回路を形成した状態における加熱源に供給されるタンク水の単位時間当たりの流量よりも多い。
【発明の効果】
【0007】
本開示の一態様に係る貯湯装置ならびに貯湯式給湯システムは、加熱源で加熱される前のタンク水の温度が中温水所望温度以上であれば中部流入タンク水循環回路から上部流入タンク水循環回路に切り替えるため、貯湯タンク内に十分な量の中温水を貯湯してから、貯湯タンクへ高温水を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施の形態に係る貯湯式給湯システムの概略図である。
【図2】実施の形態に係る貯湯式給湯システムの制御装置に関するハードウェア構成図である。
【図3】実施の形態に係る貯湯式給湯システムの貯湯装置に関する機能ブロック図である。
【図4】実施の形態に係る貯湯式給湯システムで第一の利用端末がタンク水をそのまま利用する場合の概略図である。
【図5】実施の形態に係る貯湯式給湯システムで第二の利用端末がタンク水を水源の水と混合させて利用する場合の概略図である。
【図6】実施の形態に係る貯湯式給湯システムの貯湯運転のフローチャートである。
【図7】実施の形態に係る貯湯式給湯システムについて貯湯運転のステップＳ１０１の処理が終了した時点における概略図である。
【図8】実施の形態に係る貯湯式給湯システムについて貯湯運転のステップＳ１０５の処理が終了した時点における概略図である。
【図9】実施の形態に係る貯湯式給湯システムにおいて貯湯運転時の貯湯タンクの内部のタンク水の温度分布を示す第一の図である。
【図10】実施の形態に係る貯湯式給湯システムにおいて貯湯運転時の貯湯タンクの内部のタンク水の温度分布を示す第二の図である。
【図11】実施の形態に係る貯湯式給湯システムにおいて貯湯運転時の貯湯タンクの内部のタンク水の温度分布を示す第三の図である。
【図12】実施の形態に係る貯湯式給湯システムにおいて貯湯運転時の貯湯タンクの内部のタンク水の温度分布を示す第四の図である。
【図13】実施の形態の変形例に係る貯湯式給湯システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本開示の実施の形態に係る貯湯装置および貯湯式給湯システムについて図面に基づいて説明する。なお、本開示は以下の実施の形態のみに限定されることはなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で変形または省略することが可能である。さらに、各々の実施の形態ならびに変形例に係る貯湯装置および貯湯式給湯システムの構成ならびに付加的な構成を適宜組み合わせることも可能である。また、各図において共通する要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【0010】
実施の形態．
図１は実施の形態に係る貯湯式給湯システムの概略図である。貯湯式給湯システム１０００は、貯湯装置１と、第一の利用端末１１００と、第二の利用端末１２００と、供給配管１３００と、取出配管１４００と、を備える。
図１は実施の形態に係る貯湯式給湯システムの概略図である。貯湯式給湯システム１０００は、貯湯装置１と、第一の利用端末１１００と、第二の利用端末１２００と、供給配管１３００と、取出配管１４００と、を備える。
【0011】
貯湯装置１は、加熱ユニット２と、貯湯ユニット３と、ユニット間往き配管４と、ユニット間戻り配管５を有する。また、貯湯装置１には、加熱ユニット２と貯湯ユニット３とユニット間往き配管４とユニット間戻り配管５とが熱媒体が流れるように接続されることで、熱媒体が循環する熱媒体循環回路１００が形成されている。なお、熱媒体には流体が用いられ、例えば水または添加剤と水の混合液などが熱媒体に用いられる。
【0012】
加熱ユニット２は熱媒体を加熱する。加熱ユニット２が熱媒体を加熱する手段としては、例えば、冷媒を循環させて大気の熱または水の熱を熱媒体に移動させる蒸気圧縮式ヒートポンプで熱媒体を加熱する手段、ガスまたは灯油などの燃料を燃焼させ燃焼熱によって熱媒体を加熱する手段、電力が供給されることで発熱する電熱ヒーターで熱媒体を加熱する手段、または太陽からの熱を集熱して熱媒体を加熱する手段などが挙げられる。特に蒸気圧縮式ヒートポンプで熱媒体を加熱する手段はエネルギー効率が高く、当該手段を用いることが望ましい。また、蒸気圧縮式ヒートポンプを用いて熱媒体を加熱する手段では、加熱ユニット２は冷媒が循環する冷媒回路を有し、冷媒にＲ７４４またはＲ２９０などの自然冷媒を使用することが望ましい。自然冷媒は、Ｒ４１０ＡまたはＲ３２などのＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒と比較して地球温暖化係数が小さく、地球環境への影響を抑制することができる。
【0013】
貯湯ユニット３は、熱媒体を利用して加熱された水を貯湯する。ここで、貯湯ユニット３に貯湯される水のことをタンク水と称する。また、実施の形態ではタンク水のことをタンク水の温度に応じて低温水、中温水または高温水と称する場合がある。低温水は、中温水および高温水よりも温度が低いタンク水のことである。また、中温水は、低温水よりも温度が高く、高温水よりも温度が低いタンク水のことである。また、高温水は、低温水および中温水よりも温度が高いタンク水のことである。
【0014】
貯湯ユニット３は、貯湯タンク１０と、熱交換器１１と、熱媒体循環ポンプ１２と、タンク水循環ポンプ１３と、流路切替装置１４と、貯湯ユニット内供給配管２０と、貯湯ユニット内取出配管２１と、下部配管２２と、加熱後配管２３と、中部配管２４と、上部配管２５と、供給配管接続部２６と、取出配管接続部２７と、タンク温度センサ３０と、加熱前タンク水温度センサ３１と、加熱後タンク水温度センサ３２と、制御装置４０と、を有している。また、貯湯ユニット３にはタンク水が循環するタンク水循環回路２００が形成されている。なお、実施の形態に係るタンク水循環回路２００は中部流入タンク水循環回路２０１と上部流入タンク水循環回路２０２の二種類がある。中部流入タンク水循環回路２０１と上部流入タンク水循環回路２０２の差異については後述する。
【0015】
貯湯タンク１０は中空であり、内部の空間にタンク水を貯留する。貯湯タンク１０は、例えばステンレス鋼などの防食性の高い材料が用いられることが望ましい。また、貯湯タンク１０の形状は、鉛直方向における最も上方に位置する天面部と鉛直方向における最も下方に位置する底面部と天面部および底面部を繋ぐ胴部を有する筒形であることが望ましい。さらに、貯湯タンク１０の内部の空間には、貯湯ユニット内供給配管２０と貯湯ユニット内取出配管２１と下部配管２２と中部配管２４と上部配管２５とのそれぞれの端部が位置する。また、貯湯ユニット内供給配管２０と貯湯ユニット内取出配管２１と下部配管２２と中部配管２４と上部配管２５はそれぞれ貯湯タンク１０の胴部から貯湯タンク１０の外部に露出している。
【0016】
熱交換器１１は、第一の流路１１ａと第二の流路１１ｂとが形成され、第一の流路１１ａを流れる流体と第二の流路１１ｂを流れる流体との間で熱交換を行わせる。実施の形態では、第一の流路１１ａにはタンク水が流れ、第二の流路１１ｂには熱媒体が流れ、タンク水と熱媒体の間で熱交換が行われることによってタンク水が加熱される。なお、加熱ユニット２と熱交換器１１によってタンク水が加熱されるため、加熱ユニット２と熱交換器１１がタンク水を加熱する加熱源に該当する。
【0017】
熱媒体循環ポンプ１２は、熱媒体を加圧して熱媒体循環回路１００に熱媒体を循環させる。熱媒体循環ポンプ１２はユニット間戻り配管５の途中かつ貯湯ユニット３の内部に設けられている。
【0018】
タンク水循環ポンプ１３は、タンク水を加圧してタンク水循環回路２００にタンク水を循環させる。タンク水循環ポンプ１３は加熱後配管２３の途中に設けられている。また、タンク水循環ポンプ１３は電動機を有しており、電動機の回転数を変更することによってタンク水循環回路２００を循環するタンク水の流量を変更することができる。以降、電動機の回転数を回転数Ｎとする。なお、回転数Ｎとタンク水循環回路２００を循環するタンク水の流量との関係は、回転数Ｎの値が大きいほど単位時間あたりにタンク水循環回路２００を循環するタンク水の流量が多くなる。
【0019】
流路切替装置１４はタンク水循環回路２００の流路を切り替える。後述するようにタンク水循環回路２００は中部流入タンク水循環回路２０１と上部流入タンク水循環回路２０２の二種類に分かれ、流路切替装置１４は中部流入タンク水循環回路２０１と上部流入タンク水循環回路２０２のいずれか一方に切り替える。実施の形態では、流路切替装置１４はＡポート１４ａとＢポート１４ｂとＣポート１４ｃとを有し、Ａポート１４ａとＢポート１４ｂを連通させる流路とＡポート１４ａとＣポート１４ｃを連通させる流路とを切り替える三方弁である。なお、後述するように流路切替装置１４がＡポート１４ａとＢポート１４ｂを連通させている場合は上部流入タンク水循環回路２０２が形成され、Ａポート１４ａとＣポート１４ｃを連通させている場合は中部流入タンク水循環回路２０１が形成される。
【0020】
貯湯ユニット内供給配管２０は、一方の端部が貯湯タンク１０の下部の空間に位置し、他方の端部が供給配管接続部２６に接続された配管である。
【0021】
貯湯ユニット内取出配管２１は、一方の端部が貯湯タンク１０の上部の空間に位置し、他方の端部が取出配管接続部２７に接続された配管である。
【0022】
下部配管２２は、一方の端部が貯湯タンク１０の下部の空間に位置し、他方の端部が熱交換器１１の第一の流路１１ａの一方の端部に接続された配管である。
【0023】
加熱後配管２３は、一方の端部が熱交換器１１の第一の流路１１ａの他方の端部に接続され、他方の端部が流路切替装置１４のＡポート１４ａに接続された配管である。
【0024】
中部配管２４は一方の端部が流路切替装置１４のＣポート１４ｃに接続され、他方の端部が貯湯タンク１０の中部の空間に位置する配管である。中部配管２４の他方の端部は、貯湯タンク１０の下部の空間に位置する下部配管２２の一方の端部よりも鉛直方向における上方に位置している。
【0025】
上部配管２５は一方の端部が流路切替装置１４のＢポート１４ｂに接続され、他方の端部が貯湯タンク１０の上部の空間に位置する配管である。上部配管２５の他方の端部は、貯湯タンク１０の下部の空間に位置する下部配管２２の一方の端部および貯湯タンク１０の中部の空間に位置する中部配管２４の一方の端部よりも鉛直方向における上方に位置している。
【0026】
供給配管接続部２６は貯湯ユニット３に供給配管１３００を接続させる部分である。供給配管接続部２６に供給配管１３００の端部（後述する第一の供給配管１３０１の端部が該当）が接続されることによって、供給配管１３００と貯湯ユニット内供給配管２０が連通する。
【0027】
取出配管接続部２７は貯湯ユニット３に取出配管１４００を接続させる部分である。取出配管接続部２７に取出配管１４００の端部（後述する第一の取出配管１４０１の端部が該当）が接続されることによって、取出配管１４００と貯湯ユニット内取出配管２１が連通する。
【0028】
タンク温度センサ３０は、貯湯タンク１０のセンサ高さＨに位置するタンク水の温度を検出する。以後、貯湯タンク１０のセンサ高さＨに位置するタンク水の温度をタンク内温度Ｔｔと称する。実施の形態では、タンク温度センサ３０は貯湯タンク１０の底面部から鉛直方向にセンサ高さＨ離れた位置の貯湯タンク１０の壁面に設けられる。センサ高さＨは、貯湯タンク１０のセンサ高さＨより上方の位置に貯留されているタンク水の体積が貯湯装置１が貯留する高温水の量となるように設計者によって予め定められた高さである。なお、貯湯装置１が貯留する高温水の量は予め定められた第一の利用端末１１００で利用する水の量などによって設計者によって予め定められる。例えば第一の利用端末１１００で５０リットルの水を利用する場合には、少なくとも貯湯装置１は５０リットル以上の高温水を貯留できるよう設計され、貯湯タンク１０のセンサ高さＨより上方の位置に貯留されるタンク水の体積が５０リットル以上になるようにセンサ高さＨは予め定められる。
【0029】
加熱前タンク水温度センサ３１は、熱交換器１１で熱媒体と熱交換を行い加熱される前のタンク水の温度を検出する。以後、熱媒体と熱交換を行い加熱される前のタンク水の温度を加熱前タンク水温度Ｔｈｂと称する。実施の形態では、加熱前タンク水温度センサ３１は下部配管２２の途中に配置され、下部配管２２を流れるタンク水の温度を加熱前タンク水温度Ｔｈｂとして検出する。
【0030】
加熱後タンク水温度センサ３２は、熱交換器１１で熱媒体と熱交換を行い加熱された後のタンク水の温度を検出する。以後、熱媒体と熱交換を行い加熱された後のタンク水の温度を加熱後タンク水温度Ｔｈａと称する。実施の形態では、加熱後タンク水温度センサ３２は加熱後配管２３の途中に配置され、加熱後配管２３を流れるタンク水の温度を加熱後タンク水温度Ｔｈａとして検出する。
【0031】
図２は実施の形態に係る貯湯式給湯システムの制御装置に関するハードウェア構成図である。図２を用いて制御装置４０の説明を行う。制御装置４０はタンク水循環ポンプ１３および流路切替装置１４などの貯湯装置１が有する構成要素の制御を行う。制御装置４０は、プロセッサ４１と、メモリ４２と、ハードウェアインターフェース４３と、を有する。なお、プロセッサ４１とメモリ４２とハードウェアインターフェース４３はそれぞれ情報の受け渡しが可能なように接続されている。
【0032】
プロセッサ４１は、メモリ４２に記憶されているプログラムを実行することで貯湯装置１が有する構成要素の制御またはデータ処理を実行する装置である。プロセッサ４１には、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）が用いられる。
【0033】
メモリ４２は、プロセッサ４１が実行するプログラムおよびプログラムの実行に必要なデータを記憶する。また、メモリ４２はプロセッサ４１の作業領域として用いられる。メモリ４２には、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄａｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリーなどの不揮発性または揮発性の半導体メモリが用いられる。
【0034】
ハードウェアインターフェース４３は、貯湯装置１が有する構成要素と信号の送信または受信を行う。ハードウェアインターフェース４３と信号の送信または受信を行う構成要素は有線または無線によって信号の送信または受信が可能なようにハードウェアインターフェース４３に接続されている。ハードウェアインターフェース４３には、例えば信号線が接続される端子台、ＧＰＩＯ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐｕｒｐｏｓｅ Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）または無線通信の電波を送信または受信する送受信機が用いられる。
【0035】
【0036】
制御装置４０は、受信部５０と、送信部５１と、記憶部５２と、制御部５３と、判断部５４と、を備える。なお、受信部５０と送信部５１はハードウェアインターフェース４３によって実現される。また、記憶部５２はメモリ４２に各種情報を記憶させることによって実現される。さらに、制御部５３と判断部５４はプロセッサ４１がメモリ４２に記憶されたプログラムに従って処理を行うことによって実現される。
【0037】
受信部５０は、制御装置４０に送信される信号を受信する。受信部５０は、タンク温度センサ３０と加熱前タンク水温度センサ３１と加熱後タンク水温度センサ３２に接続されており、受信部５０はそれぞれのセンサが検出した温度に関する情報を含む信号を受信する。
【0038】
送信部５１は、後述するように制御部５３で生成された制御信号を制御装置４０の外部の構成要素に送信する。送信部５１は、加熱ユニット２と熱媒体循環ポンプ１２とタンク水循環ポンプ１３と流路切替装置１４に接続されており、それぞれの構成要素は送信部５１から送信された制御信号に応じて動作を行う。
【0039】
記憶部５２は、制御部５３が制御信号を生成するために必要な情報および判断部５４が判断を行うために必要な情報を記憶している。なお、記憶部５２が記憶している情報の詳細は後述する。
【0040】
制御部５３は、受信部５０で受信した信号に含まれる情報および記憶部５２が記憶している情報に基づいて制御信号を生成する。制御部５３は加熱ユニット２に対する制御信号と熱媒体循環ポンプ１２に対する制御信号とタンク水循環ポンプ１３に対する制御信号と流路切替装置１４に対する制御信号を生成する。換言すると制御部５３は加熱ユニット２と熱媒体循環ポンプ１２とタンク水循環ポンプ１３と流路切替装置１４とを制御する。
【0041】
判断部５４は、受信部５０で受信した信号に含まれる情報および記憶部５２が記憶している情報に基づいて判断を行う。なお、判断部５４が行う判断の詳細は後述する。
【0042】
次に、図１を用いて、ユニット間往き配管４とユニット間戻り配管５の説明を行う。ユニット間往き配管４は一方の端部が加熱ユニット２に接続され、他方の端部が熱交換器１１の第二の流路１１ｂの一方の端部に接続された配管である。ユニット間戻り配管５は一方の端部が熱交換器１１の第二の流路１１ｂの他方の端部に接続され、他方の端部が加熱ユニット２に接続された配管である。
【0043】
次に、図１を用いて、貯湯装置１を除く貯湯式給湯システム１０００の構成要素の説明を行う。第一の利用端末１１００と第二の利用端末１２００は、それぞれ貯湯装置１に貯留されたタンク水を取り出して利用する。第一の利用端末１１００と第二の利用端末１２００にはそれぞれ利用される水の温度が定められており、第一の利用端末１１００で利用される水の温度は第二の利用端末１２００で利用される水の温度よりも高い。第一の利用端末１１００としては例えば食器洗浄機が挙げられる。第二の利用端末１２００としては例えばシャワーまたは洗面台などが挙げられる。また、第一の利用端末１１００と第二の利用端末１２００は取出配管１４００に繋がる流路の開閉が可能な図示を省略した栓を有しており、タンク水を利用する場合には栓が操作されて流路を開く。
【0044】
供給配管１３００は、第一の供給配管１３０１と第二の供給配管１３０２とを有する。第一の供給配管１３０１は、一方の端部が水源に接続され、他方の端部が貯湯装置１の供給配管接続部２６に接続されている配管である。第二の供給配管１３０２は、一方の端部が第一の供給配管１３０１の途中の流路に接続され、他方の端部が後述する第二の取出配管１４０２の途中の流路に接続されている配管である。
【0045】
取出配管１４００は、第一の取出配管１４０１と第二の取出配管１４０２とを有する。第一の取出配管１４０１は、一方の端部が後述する貯湯装置１の取出配管接続部２７に接続され、他方の端部が第一の利用端末１１００に接続されている配管である。第二の取出配管１４０２は、一方の端部が第一の取出配管１４０１の途中の流路に接続され、他方の端部が第二の利用端末１２００に接続されている配管である。
【0046】
図４は実施の形態に係る貯湯式給湯システムで第一の利用端末がタンク水をそのまま利用する場合の概略図である。なお、図４では水が通過する流路を太線で示す。次に図４を用いて第一の利用端末１１００がタンク水をそのまま利用する場合の水の流れについて説明する。第一の利用端末１１００でタンク水が利用される場合では、第一の利用端末１１００の栓が取出配管１４００に繋がる流路を開いた状態である。
【0047】
貯湯タンク１０の上部に貯留されているタンク水は貯湯ユニット内取出配管２１へ流出する。貯湯タンク１０から貯湯ユニット内取出配管２１へ流出したタンク水は、貯湯ユニット内取出配管２１と取出配管接続部２７と第一の取出配管１４０１を通過して第一の利用端末１１００に流入する。第一の利用端末１１００に流入されたタンク水は第一の利用端末１１００で利用される。
【0048】
また、水源の水は第一の供給配管１３０１と供給配管接続部２６と貯湯ユニット内供給配管２０を通過して貯湯タンク１０の内部に流入する。貯湯タンク１０の内部に流入した水源の水はタンク水として用いられる。
【0049】
図５は実施の形態に係る貯湯式給湯システムで第二の利用端末がタンク水を水源の水と混合させて利用する場合の概略図である。なお、図５では水が通過する流路を太線で示す。次に図５を用いて第二の利用端末１２００でタンク水を水源の水と混合させて利用する場合の水の流れについて説明する。第二の利用端末１２００でタンク水が利用される場合では、第二の利用端末１２００の栓が取出配管１４００に繋がる流路を開いた状態である。
【0050】
貯湯タンク１０の上部に貯留されているタンク水は貯湯ユニット内取出配管２１へ流出する。貯湯タンク１０から貯湯ユニット内取出配管２１へ流出したタンク水は、貯湯ユニット内取出配管２１と取出配管接続部２７と第一の取出配管１４０１と第二の取出配管１４０２を通過して第二の利用端末１２００に流入する。タンク水が第二の取出配管１４０２を流れる際に、タンク水は第一の供給配管１３０１と第二の供給配管１３０２を通過した水源の水と混合される。第二の利用端末１２００に流入されたタンク水と水源の水とが混合した水は第二の利用端末１２００で利用される。
【0051】
また、水源の水は第一の供給配管１３０１と供給配管接続部２６と貯湯ユニット内供給配管２０を通過して貯湯タンク１０の内部に流入する。貯湯タンク１０の内部に流入した水源の水はタンク水として用いられる。
【0052】
図６は実施の形態に係る貯湯式給湯システムの貯湯運転のフローチャートである。次に図６を用いて貯湯タンク１０の内部に高温水および中温水を貯留する貯湯運転について説明する。なお、貯湯運転を開始する前の貯湯式給湯システム１０００の状態は、加熱ユニット２と熱媒体循環ポンプ１２とタンク水循環ポンプ１３が停止している状態とする。また、貯湯運転の開始の条件としては、例えば、制御装置４０と信号を送受信可能に接続された図示を省略したリモコンからタンク水を沸き上げる命令を含む信号を受け取った場合、記憶部５２に予め定められた沸き上げ開始時刻が記憶されており時刻が沸き上げ開始時刻になった場合、または記憶部５２に予め沸き上げ開始温度が記憶されておりタンク温度センサ３０が検出した温度が沸き上げ開始温度よりも低くなり判断部５４が貯湯タンク１０に貯留されているタンク水の熱量が不足すると判断した場合などが挙げられる。
【0053】
また、貯湯運転では、記憶部５２に高温水所望温度Ｔｈと中温水所望温度Ｔｍが記憶される。さらに、貯湯運転ではタンク水循環ポンプ１３の電動機の回転数は、制御部５３によって高温水沸き上げ時回転数Ｎｈまたは中温水沸き上げ時回転数Ｎｍに変更される。
【0054】
高温水所望温度Ｔｈと中温水所望温度Ｔｍはそれぞれ貯湯運転の開始前に予め定められた値であり、高温水所望温度Ｔｈは中温水所望温度Ｔｍよりも大きい値である。また、実施の形態では高温水所望温度Ｔｈは第一の利用端末１１００で利用する水の温度以上であり、中温水所望温度Ｔｍは第二の利用端末１２００で利用する水の温度以上であるとする。なお、高温水所望温度Ｔｈと中温水所望温度Ｔｍは、貯湯装置１の出荷時または設置時に設計者または設置者によってそれぞれ定められても良い。
【0055】
高温水沸き上げ時回転数Ｎｈは高温水所望温度Ｔｈに昇温されたタンク水を得ることができるタンク水循環ポンプ１３の電動機の回転数である。中温水沸き上げ時回転数Ｎｍは高温水沸き上げ時回転数Ｎｈよりも大きいタンク水循環ポンプ１３の電動機の回転数である。タンク水循環ポンプ１３の電動機の回転数を高温水沸き上げ時回転数Ｎｈに変更する方法としては、例えば、制御部５３は加熱後タンク水温度Ｔｈａを取得し、取得した加熱後タンク水温度Ｔｈａが高温水所望温度Ｔｈよりも低い場合はタンク水循環ポンプ１３の電動機の回転数を減少させ、取得した加熱後タンク水温度Ｔｈａが高温水所望温度Ｔｈよりも高い場合はタンク水循環ポンプ１３の電動機の回転数を増加させる方法が挙げられる。また、他の方法として、実験またはシミュレーションによって高温水沸き上げ回転数Ｎｈを導出し、導出した高温水沸き上げ回転数Ｎｈを記憶部５２に予め記憶させておき、制御部５３はタンク水を高温水所望温度Ｔｈに昇温する際にタンク水循環ポンプ１３の電動機の回転数を導出した高温水沸き上げ回転数Ｎｈにする方法も挙げられる。また、中温水沸き上げ時回転数Ｎｍは、高温水沸き上げ回転数Ｎｈよりも大きければよく、例えばタンク水循環ポンプ１３の電動機が運転することができる最大の回転数Ｎｍａｘ、または記憶部５２に記憶された高温水沸き上げ時回転数Ｎｈに定数を加算した値である。
【0056】
貯湯運転の開始後、ステップＳ１００の処理へ進む。ステップＳ１００では、制御部５３は流路切替装置１４をＡポート１４ａとＣポート１４ｃとを連通させる状態に切り替える。
【0057】
ステップＳ１００の処理の終了後、ステップＳ１０１の処理へ進む。ステップＳ１０１では、制御部５３は加熱ユニット２と熱媒体循環ポンプ１２とタンク水循環ポンプ１３の運転を開始する。
【0058】
図７は実施の形態に係る貯湯式給湯システムについて貯湯運転のステップＳ１０１の処理が終了した時点における概略図である。なお、図７では水および熱媒体が通過する流路を太線で示す。図７を用いて貯湯運転のステップＳ１０１の処理が終了した時点におけるタンク水および熱媒体の流れについて説明する。
【0059】
ステップＳ１０１で加熱ユニット２が運転することによって、熱媒体は加熱ユニット２で加熱される。また、ステップＳ１０１で熱媒体循環ポンプ１２が運転することによって、熱媒体は熱媒体循環回路１００を循環する。具体的には、加熱ユニット２で加熱された熱媒体は、ユニット間往き配管４と熱交換器１１の第二の流路１１ｂとユニット間戻り配管５とを通過し、加熱ユニット２に再び流入する。
【0060】
ステップＳ１００で流路切替装置１４がＡポート１４ａとＣポート１４ｃとを連通させる状態になることによって、貯湯タンク１０と下部配管２２と熱交換器１１の第一の流路１１ａと加熱後配管２３と流路切替装置１４と中部配管２４とがタンク水が流れるように接続され、中部流入タンク水循環回路２０１が形成される。
【0061】
中部流入タンク水循環回路２０１が形成された状態であるステップＳ１０１でタンク水循環ポンプ１３が運転することによって、タンク水は中部流入タンク水循環回路２０１を循環する。具体的には、次に説明するようにタンク水は流れる。貯湯タンク１０の下部に貯留されているタンク水は下部配管２２に流出する。貯湯タンク１０から下部配管２２に流出したタンク水は熱交換器１１に供給され、熱交換器１１の第一の流路１１ａを通過する。第二の流路１１ｂを通過する熱媒体は加熱ユニット２で加熱されているため、第一の流路１１ａを通過するタンク水と比べて、温度が高い。このため、第一の流路１１ａを通過するタンク水は、第二の流路１１ｂを通過する熱媒体によって加熱され、温度が上昇する。第一の流路１１ａを通過した後のタンク水は、加熱後配管２３と流路切替装置１４と中部配管２４とを通過し、貯湯タンク１０の中部に供給される。
【0062】
図６を用いて、ステップＳ１０１の処理が終了した後の貯湯運転について説明する。ステップＳ１０１の処理の終了後、ステップＳ１０２へ進む。ステップＳ１０２では、制御部５３はタンク水循環ポンプ１３の電動機の回転数Ｎを中温水沸き上げ時回転数Ｎｍに変更する。つまり、制御部５３はＮ＝Ｎｍになるようタンク水循環ポンプ１３を制御する。
【0063】
ステップＳ１０２の処理の終了後、ステップＳ１０３へ進む。ステップＳ１０３では、受信部５０は加熱前タンク水温度センサ３１が検出した加熱前タンク水温度Ｔｈｂを取得する。
【0064】
ステップＳ１０３の処理の終了後、ステップＳ１０４へ進む。ステップＳ１０４では、判断部５４はステップＳ１０３で受信部５０が取得した加熱前タンク水温度Ｔｈｂが中温水所望温度Ｔｍ以上であるか否かを判断する。つまり、ステップＳ１０４では判断部５４はＴｈｂ≧Ｔｍの条件を満たすか否かを判断する。
【0065】
ステップＳ１０４の処理において、加熱前タンク水温度Ｔｈｂが中温水所望温度Ｔｍよりも低いと判断部５４が判断した場合（ステップＳ１０４，Ｎｏ）は、ステップＳ１０３の処理に戻り受信部５０は再び加熱前タンク水温度Ｔｈｂを取得する。
【0066】
ステップＳ１０４の処理において、加熱前タンク水温度Ｔｈｂが中温水所望温度Ｔｍ以上と判断部５４が判断した場合（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）は、ステップＳ１０５の処理へ進む。ステップＳ１０５では、制御部５３は流路切替装置１４をＡポート１４ａとＢポート１４ｂとを連通させる状態に切り替える。
【0067】
図８は実施の形態に係る貯湯式給湯システムについて貯湯運転のステップＳ１０５の処理が終了した時点における概略図である。なお、図８では水および熱媒体が通過する流路を太線で示す。図８を用いて貯湯運転のステップＳ１０５の処理が終了した時点におけるタンク水の流れについて説明する。なお、貯湯運転のステップＳ１０５の処理が終了した時点における熱媒体の流れは図７を用いて説明した貯湯運転のステップＳ１０１の処理が終了した時点における熱媒体の流れと同様であるため、説明を省略する。
【0068】
ステップＳ１０５で流路切替装置１４がＡポート１４ａとＢポート１４ｂとを連通させる状態になることによって、貯湯タンク１０と下部配管２２と熱交換器１１の第一の流路１１ａと加熱後配管２３と流路切替装置１４と上部配管２５とがタンク水が流れるように接続され、上部流入タンク水循環回路２０２が形成される。
【0069】
上部流入タンク水循環回路２０２が形成された状態でタンク水循環ポンプ１３が運転することによって、タンク水は上部流入タンク水循環回路２０２を循環する。具体的には、次に説明するようにタンク水は流れる。貯湯タンク１０の下部に貯留されているタンク水は下部配管２２に流出する。貯湯タンク１０から下部配管２２に流出したタンク水は熱交換器１１に供給され、熱交換器１１の第一の流路１１ａを通過する。中部流入タンク水循環回路２０１で説明した通り、第一の流路１１ａを通過するタンク水は、第二の流路１１ｂを通過する熱媒体によって加熱され、温度が上昇する。第一の流路１１ａを通過した後のタンク水は、加熱後配管２３と流路切替装置１４と上部配管２５とを通過し、貯湯タンク１０の上部に供給される。
【0070】
図６を用いて、ステップＳ１０５の処理が終了した後の貯湯運転について説明する。ステップＳ１０５の処理の終了後、ステップＳ１０６へ進む。ステップＳ１０６では、制御部５３はタンク水循環ポンプ１３の電動機の回転数Ｎを高温水沸き上げ時回転数Ｎｈに変更する。つまり、制御部５３は高温水所望温度Ｔｈに昇温されたタンク水を得ることができるようにタンク水循環ポンプ１３の電動機の回転数Ｎを制御する。
【0071】
ステップＳ１０６の処理の終了後、ステップＳ１０７へ進む。ステップＳ１０７では、受信部５０はタンク温度センサ３０が検出したタンク内温度Ｔｔを取得する。
【0072】
ステップＳ１０７の処理の終了後、ステップＳ１０８へ進む。ステップＳ１０８では、判断部５４はステップＳ１０７で受信部５０が取得したタンク内温度Ｔｔが高温水所望温度Ｔｈ以上であるか否かを判断する。つまり、ステップＳ１０８では判断部５４はＴｔ≧Ｔｈの条件を満たすか否かを判断する。
【0073】
ステップＳ１０８の処理において、タンク内温度Ｔｔが高温水所望温度Ｔｈよりも低いと判断部５４が判断した場合（ステップＳ１０８，Ｎｏ）は、ステップＳ１０７の処理に戻り受信部５０は再びタンク内温度Ｔｔを取得する。
【0074】
ステップＳ１０８の処理において、タンク内温度Ｔｔが高温水所望温度Ｔｈ以上と判断部５４が判断した場合（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）は、ステップＳ１０９の処理へ進む。ステップＳ１０９では、制御部５３は加熱ユニット２と熱媒体循環ポンプ１２とタンク水循環ポンプ１３の運転を停止する。
【0075】
ステップＳ１０９の処理の終了後、貯湯式給湯システム１０００は貯湯運転を終了する。
【0076】
図９から図１２は、それぞれ実施の形態に係る貯湯式給湯システムにおいて貯湯運転時の貯湯タンクの内部のタンク水の温度分布を示す第一から第四の図である。次に図９から図１２を用いて貯湯運転時の貯湯タンク１０の内部のタンク水の温度分布の変化について説明する。なお、本説明では、中温水所望温度Ｔｍを４０℃、高温所望温度Ｔｈを６０℃として説明を行う。
【0077】
貯湯運転の開始直前の貯湯タンク１０の内部のタンク水の温度分布は図９に示される状態である。具体的には貯湯タンク１０の内部には貯湯タンク１０の底部から境界高さＨｈ離れた位置に温度の境界が形成されている。また、貯湯タンク１０の温度の境界よりも上方の部分には４０℃のタンク水が貯留されており、貯湯タンク１０の温度の境界よりも下方の部分には１０℃のタンク水が貯留されている。
【0078】
貯湯タンク１０の内部のタンク水の温度分布が図９に示される状態で貯湯運転が開始されると、ステップＳ１０１が終了した時点から貯湯タンク１０の下部からタンク水が流出し、流出したタンク水が熱交換器１１で加熱されて貯湯タンク１０の中部から再び貯湯タンク１０の内部に流入する。貯湯タンク１０の内部に流入したタンク水は、中部と下部のタンク水と混ざり合い、温度の境界よりも下方のタンク水は温度が上昇する。ここで、一般的に水は温度が高くなるほど密度が低くなり、温度が低くなるほど密度が高くなる。温度の境界よりも下方のタンク水の温度が４０℃よりも低い場合では、温度の境界よりも下方のタンク水は、４０°Ｃの水よりも密度が高いために温度の境界よりも上方へは移動せず、温度の境界よりも上方のタンク水と混ざらない。このため、加熱されたタンク水が貯湯タンク１０の中部から流入することによって、温度の境界よりも下方のタンク水は加熱されたタンク水と混ざり温度が上昇し、温度の境界よりも上方のタンク水は温度を維持する。その結果、貯湯タンク１０の内部のタンク水の温度分布は図９に示される状態から図１０に示される状態に移行する。
【0079】
貯湯タンク１０の内部のタンク水の温度分布が図１０に示される状態では、貯湯タンク１０から流出する温度は２０℃であるため、加熱前温度Ｔｈｂも２０℃であり中温水所望温度Ｔｍの４０℃よりも小さい。したがって、貯湯運転のステップＳ１０４の条件を満たさず、熱交換器１１で加熱されたタンク水は貯湯タンク１０の中部から貯湯タンク１０の内部に流入する。また、温度の境界よりも下方のタンク水の温度が上昇すると、貯湯タンク１０から流出するタンク水の温度も上昇し、熱交換器１１で加熱され貯湯タンク１０の内部に流入するタンク水の温度も上昇する。このため、図１０に示す状態で貯湯運転を継続すると貯湯タンク１０の内部に流入するタンク水の温度が４０℃以上となり、温度の境界は無くなり、貯湯タンク１０の内部の温度は均一となる。その結果、貯湯タンク１０の内部のタンク水の温度分布は図１０に示される状態から図１１に示される状態に移行する。
【0080】
貯湯タンク１０の内部のタンク水の温度分布が図１１に示される状態では、貯湯タンク１０から流出する温度は４０℃であるため、加熱前温度Ｔｈｂも４０℃であり中温水所望温度Ｔｍの４０℃と同じである。したがって、貯湯運転のステップＳ１０４の条件を満たし、貯湯運転のステップＳ１０５とステップＳ１０６の処理が行われる。ステップＳ１０５とステップＳ１０６の処理が行われることで、流出したタンク水は熱交換器１１で高温所望温度Ｔｈである６０℃に加熱され、加熱されたタンク水は貯湯タンク１０の上部から貯湯タンク１０の内部に流入する。貯湯タンク１０の上部から流入するタンク水の温度は６０℃であり、すでに貯湯タンク１０に貯留されているタンク水の温度である４０℃よりも高い。このため、貯湯タンク１０の上部から流入するタンク水は、すでに貯湯タンク１０に貯留されているタンク水とは混ざらず、再び温度の境界が形成される。つまり、貯湯タンクの内部では、温度の境界よりも上方には６０℃のタンク水が貯留され、温度の境界よりも下方には４０℃のタンク水が貯留される。また、貯湯運転のステップＳ１０５とステップＳ１０６の処理が行われた状態でさらに時間が経過すると、貯湯タンク１０に貯留された６０℃のタンク水の量は多くなり、貯湯タンク１０に貯留された４０℃のタンク水の量は少なくなる。このため、温度の境界は時間の経過によって下方へと移動し、境界高さＨｈは低くなる。その結果、貯湯タンク１０の内部のタンク水の温度分布は図１１に示される状態から図１２に示される状態に移行する。
【0081】
貯湯タンク１０の内部のタンク水の温度分布が図１２に示される状態では、境界高さＨｈがセンサ高さＨと同じである。図１２に示される状態では、タンク温度センサ３０が検出するタンク水温度Ｔｔは６０℃であり、高温所望温度Ｔｈの６０℃と同じである。したがって、貯湯運転のステップＳ１０８の条件を満たし、ステップＳ１０９の処理が行われた後、貯湯式給湯システム１０００は貯湯運転を終了する。また、前述のようにセンサ高さＨは貯湯タンク１０のセンサ高さＨよりも上方に貯留されたタンク水の体積が貯湯装置１が貯留する高温水の量となるように定められている。このため、境界高さＨｈがセンサ高さＨと同じである図１２に示される状態では、貯湯タンク１０は設計者によって予め定められた量の高温水を貯留している状態である。
【0082】
以上のように実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００は、内部にタンク水を貯留する貯湯タンク１０と、タンク水を加熱する加熱源（加熱ユニット２と熱交換器１１が該当）と、貯湯タンク１０の下部に貯留されたタンク水を加熱源に供給する下部配管２２と、加熱源で加熱されたタンク水を貯湯タンク１０の下部よりも鉛直方向において上方に位置する貯湯タンク１０の中部に供給する中部配管２４と、加熱源で加熱されたタンク水を貯湯タンク１０の下部および中部よりも鉛直方向において上方に位置する貯湯タンクの上部に供給する上部配管２５と、加熱源で加熱されたタンク水が中部配管２４を通過して貯湯タンク１０の中部に流入する中部流入タンク水循環回路２０１と加熱源で加熱されたタンク水が上部配管２５を通過して貯湯タンク１０の上部に流入する上部流入タンク水循環回路２０２とを切り替える流路切替装置１４と、を備え、貯湯タンク１０に加熱源で加熱されたタンク水を貯留する貯湯運転において、流路切替装置１４が中部流入タンク水循環回路２０１を形成した状態であり加熱源で加熱される前のタンク水の温度（加熱前タンク水温度Ｔｈｂが該当）が予め定められた中温水所望温度Ｔｍ以上である場合（ステップＳ１０４，ＹＥＳが該当）は、流路切替装置１４は中部流入タンク水循環回路２０１から上部流入タンク水循環回路２０２に切り替える構成を有する。当該構成のうち、加熱源で加熱される前のタンク水の温度が予め定められた中温水所望温度Ｔｍ以上である場合は、流路切替装置１４は中部流入タンク水循環回路２０１から上部流入タンク水循環回路２０２に切り替える構成によって、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００は貯湯タンク１０に十分な量の中温水を貯湯してから、貯湯タンク１０へ高温水を供給することができる効果を奏する。なお、十分な量の中温水とは、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００では、下部配管２２の端部が位置する貯湯タンク１０の下部まで中温水が貯留されている状態のことを指す。
【0083】
また、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００は、付加的な構成として、流路切替装置１４が中部流入タンク水循環回路２０１を形成した状態における加熱源に供給されるタンク水の単位時間当たりの流量は、流路切替装置１４が上部流入タンク水循環回路２０２を形成した状態における加熱源に供給されるタンク水の単位時間当たりの流量よりも多い構成を有する。当該付加的な構成を備えることによって、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００は、中温水を沸き上げる際には高温水を沸き上げるときよりも流量が多く、沸き上げ時のエネルギー効率が良くなる。
【0084】
また、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００は、付加的な構成として、電動機を有し中部流入タンク水循環回路２０１または上部流入タンク水循環回路２０２にタンク水を循環させ電動機の回転数を変更することで循環するタンク水の単位時間当たりの流量を変更することができるタンク水循環ポンプ１３を備え、流路切替装置１４が中部流入タンク水循環回路２０１を形成した状態におけるタンク水循環ポンプ１３の電動機の回転数は、流路切替装置１４が上部流入タンク水循環回路２０２を形成した状態におけるタンク水循環ポンプ１３の前記電動機の回転数よりも多い構成を有する。当該付加的な構成を備えることによって、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００は、タンク水循環ポンプ１３の回転数を制御することで、中温水を沸き上げる際には高温水を沸き上げるときよりも流量が多く、沸き上げ時のエネルギー効率が良くなる。
【0085】
また、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００は、付加的な構成として、流路切替装置１４が中部流入タンク水循環回路２０１を形成した状態におけるタンク水循環ポンプ１３の電動機の回転数は、電動機が運転することができる最大の回転数である構成を有する。一般的に加熱源が流水を加熱する場合において、流水の加熱量は流水の流量と比例する。つまり、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００ではタンク水循環ポンプ１３の電動機の回転数が大きいほど加熱源である熱交換器１１を流れるタンク水の加熱量は大きくなり、エネルギー効率も優れる。当該付加的な構成を備えることによって、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００は、中部流入タンク水循環回路２０１を形成している場合にはタンク水循環ポンプ１３が発揮できる最大の流量で運転をしているため、優れたエネルギー効率でタンク水を沸き上げることができる効果を奏する。
【0086】
また、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００は、付加的な構成として、流路切替装置１４が中部流入タンク水循環回路２０１を形成した状態における加熱源で加熱された後のタンク水の温度は、流路切替装置１４が上部流入タンク水循環回路２０２を形成した状態における加熱源で加熱された後のタンク水の温度よりも低い構成を有する。当該付加的な構成を備えることによって、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００は、貯湯タンク１０に高温水と中温水との二つの温度の水を貯湯することができる効果を奏する。
【0087】
また、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００は、付加的な構成として、電動機を有し中部流入タンク水循環回路２０１または上部流入タンク水循環回路２０２にタンク水を循環させ電動機の回転数を変更することで循環するタンク水の単位時間当たりの流量を変更することができるタンク水循環ポンプ１３を備え、流路切替装置１４が上部流入タンク水循環回路２０２を形成した状態におけるタンク水循環ポンプの電動機の回転数は加熱源で加熱された後のタンク水の温度が中温水所望温度Ｔｍよりも高い温度に予め定められた高温水所望温度Ｔｈとなる回転数である構成を有する。当該付加的な構成を備えることによって、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００は、貯湯タンク１０に高温水と中温水との二つの温度の水を貯湯することができる効果を奏する。
【0088】
また、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００は、付加的な構成として、貯湯タンク１０の下部に貯留されているタンク水の温度または下部配管２２を流れるタンク水の温度を検出する加熱前タンク水温度センサ３１を備え、加熱前タンク水温度センサ３１が検出したタンク水の温度が加熱源で加熱される前のタンク水の温度である構成を有する。当該付加的な構成を備えることによって、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００は、加熱前タンク水温度センサ３１によって加熱源で加熱される前のタンク水の温度を精度良く検出することができる効果を奏する。
【0089】
また、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００は、付加的な構成として、下部配管２２と中部配管２４と上部配管２５は、それぞれ貯湯タンク１０の胴部から貯湯タンク１０の外部に露出している構成を有する。当該付加的な構成を備えることによって、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００は、貯湯装置１の鉛直方向の高さを抑制することができる効果を奏する。
【0090】
また、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００は、付加的な構成として、加熱源は熱媒体を加熱する加熱ユニット２と加熱ユニット２で加熱された熱媒体とタンク水との間で熱交換を行わせる熱交換器１１とを有する構成を有する。当該付加的な構成を備えることによって、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００は、加熱ユニット2がタンク水を直接加熱する手段と比較して、加熱ユニット2内の冷媒や燃料がタンク水へ混合してしまうリスクを低減できる。
【0091】
また、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００は、付加的な構成として、加熱ユニット２は蒸気圧縮式のヒートポンプである構成を有する。当該付加的な構成を備えることによって、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００は、燃料を燃焼させ燃焼熱で熱媒体を加熱する手段と比較してエネルギー効率が高くなる効果を奏する。
【0092】
また、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００は、付加的な構成として、加熱ユニットには冷媒が循環する冷媒回路が形成されており、冷媒は自然冷媒である構成を有する。当該付加的な構成を備えることによって、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００は、冷媒にＨＦＣ冷媒を使用する場合と比較して地球環境への影響を抑制することができる効果を奏する。
【0093】
また、実施の形態に係る貯湯式給湯システム１０００は、付加的な構成として、貯湯装置１と貯湯タンク１０に貯留されたタンク水を取り出して利用する第一の利用端末１１００および第二の利用端末１２００と、を備え、第一の利用端末１１００および第二の利用端末１２００にはそれぞれ利用する水の温度が予め定められており、第一の利用端末１１００で利用する水の温度は第二の利用端末１２００で利用する水の温度よりも高く、中温水所望温度Ｔｍは第二の利用端末１２００で利用する水の温度以上である構成を有する。当該付加的な構成を有することによって、実施の形態に係る貯湯式給湯システム１０００は第二の利用端末１２００に中温水を供給することで第二の利用端末１２００を利用することができる。
【0094】
また、実施の形態に係る貯湯式給湯システム１０００は、付加的な構成として、流路切替装置１４が上部流入タンク水循環回路２０２を形成した状態における加熱源で加熱された後の水の温度は、第一の利用端末１１００で利用する水の温度以上である構成を有する。当該付加的な構成を有することによって、実施の形態に係る貯湯式給湯システム１０００は第一の利用端末１１００に高温水を供給することで第一の利用端末１１００を利用することができる効果を奏する。
【0095】
また、実施の形態に係る貯湯式給湯システム１０００は、付加的な構成として、貯湯タンク１０に貯留されたタンク水のうち鉛直方向における貯湯タンク１０の最も下方に位置する部分（底面部が該当）より予め定められたセンサ高さＨ離れた位置に貯留されているタンク水の温度を検出するタンク温度センサ３０を備え、第一の利用端末１１００が利用する水の量は予め定められており、貯湯タンク１０に貯留されたタンク水のうち鉛直方向における前記センサ高さＨよりも上方に位置するタンク水の体積は、第一の利用端末１１００が利用する水の量以上であって、貯湯運転において流路切替装置１４が上部流入タンク水循環回路２０２を形成した状態でありタンク温度センサ３０が検出したタンク水の温度が第一の利用端末１１００で利用する水の温度以上である場合には貯湯運転を終了する構成を有する。当該付加的な構成を有することによって、実施の形態に係る貯湯式給湯システム１０００は貯湯運転で貯湯タンク１０に第一の利用端末１１００で利用する分の高温水を貯留することができる効果を奏する。
【0096】
図１３は実施の形態の変形例に係る貯湯式給湯システムの概略図である。次に実施の形態の変形例について説明する。実施の形態の第一の変形例に係る貯湯式給湯システム１００１は実施の形態の貯湯式給湯システム１０００と比較して、貯湯ユニット内供給配管２０と貯湯ユニット内取出配管２１と下部配管２２と中部配管２４と上部配管２５が貯湯タンク１０から露出する位置と加熱前タンク水温度センサ３１の位置が異なる。なお、実施の形態の第一の変形例に係る貯湯式給湯システム１００１は上述の異なる点を除いて実施の形態の貯湯式給湯システム１０００と同様であるため、同様の部分は説明を省略する。
【0097】
貯湯式給湯システム１００１において、貯湯ユニット内供給配管２０と下部配管２２は貯湯タンク１０の底面部から露出している。また、貯湯ユニット内取出配管２１と中部配管２４と上部配管２５は貯湯タンク１０の天面部から露出している。
【0098】
また、貯湯式給湯システム１００１において、加熱前タンク水温度センサ３１は貯湯タンク１０の底面部に位置している。タンク水は底面部から露出している下部配管２２を介して熱交換器１１へ流出するため、加熱前タンク水温度センサ３１が貯湯タンク１０の底面部に位置していても、加熱前タンク水温度センサ３１は加熱前タンク水温度Ｔｈｂを取得することができる。
【0099】
以上のように実施の形態の変形例に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１００１は、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１００１と同様に、内部にタンク水を貯留する貯湯タンク１０と、タンク水を加熱する加熱源（加熱ユニット２と熱交換器１１が該当）と、貯湯タンク１０の下部に貯留されたタンク水を加熱源に供給する下部配管２２と、加熱源で加熱されたタンク水を貯湯タンク１０の下部よりも鉛直方向において上方に位置する貯湯タンクの中部に供給する中部配管２４と、加熱源で加熱されたタンク水を貯湯タンクの下部および中部よりも鉛直方向において上方に位置する貯湯タンクの上部に供給する上部配管２５と、加熱源で加熱されたタンク水が中部配管２４を通過して貯湯タンク１０の中部に流入する中部流入タンク水循環回路２０１と加熱源で加熱されたタンク水が上部配管２５を通過して貯湯タンク１０の上部に流入する上部流入タンク水循環回路２０２とを切り替える流路切替装置１４と、を備え、貯湯タンク１０に加熱源で加熱されたタンク水を貯留する貯湯運転において、流路切替装置１４が中部流入タンク水循環回路２０１を形成した状態であり加熱源で加熱される前のタンク水の温度（加熱前タンク水温度Ｔｈｂが該当）が予め定められた中温水所望温度Ｔｍ以上である場合（ステップＳ１０４，ＹＥＳが該当）は、流路切替装置１４は中部流入タンク水循環回路２０１から上部流入タンク水循環回路２０２に切り替える構成を有する。このため、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１００１も実施の形態で説明した効果と同様の効果を奏する。
【0100】
また、実施の形態の変形例に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１００１は、付加的な構成として、下部配管２２と中部配管２４と上部配管２５の少なくとも一つは貯湯タンク１０の天面部または底面部から貯湯タンクの外部に露出している構成を有する。当該付加的な構成を備えることによって、実施の形態の変形例に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１００１は、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００のように下部配管２２と中部配管２４と上部配管２５が胴部から露出している構成と比較して、貯湯装置１の水平方向の面積を抑制することができ、貯湯装置１の設置面積を抑制することができる。
【0101】
なお、実施の形態の変形例に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１００１では、貯湯ユニット内供給配管２０と下部配管２２は貯湯タンク１０の底面部から露出し、貯湯ユニット内取出配管２１と中部配管２４と上部配管２５は貯湯タンク１０の天面部から露出しているが、これに限らない。例えば、貯湯ユニット内供給配管２０と下部配管２２は貯湯タンク１０の天面部から露出し、貯湯ユニット内取出配管２１と中部配管２４と上部配管２５は貯湯タンク１０の底面部から露出している構成でも構わない。
【0102】
また、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００では、加熱ユニット２と貯湯ユニット３を別筐体としているが、これに限らず、加熱ユニット２と貯湯ユニット３を一つの筐体としても良い。
【0103】
また、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００では、熱媒体循環ポンプ１２は貯湯ユニット３の内部に位置しているが、これに限らず、加熱ユニット２の内部に位置していても構わない。また、熱媒体循環ポンプ１２はユニット間往き配管４の途中に設けられていても構わない。
【0104】
また、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００では、タンク水循環ポンプ１３は加熱後配管２３の途中に設けられているが、これに限らず、下部配管２２の途中に設けられていても構わない。
【0105】
また、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００では、貯湯運転のステップＳ１０２で制御部５３はタンク水循環ポンプ１３の電動機の回転数Ｎを中温水沸き上げ時回転数Ｎｍに変更しているが、これに限らずステップＳ１０１の段階で制御部５３はタンク水循環ポンプ１３の電動機の回転数Ｎを中温水沸き上げ時回転数Ｎｍにして運転を開始しても構わない。この場合、ステップＳ１０２の処理は行われず、ステップＳ１０１の処理の終了後、ステップＳ１０３の処理が行われる。
【0106】
また、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００では、加熱ユニット２と熱交換器１１を用いて、加熱ユニット２で加熱した熱媒体をタンク水と熱交換させることによってタンク水を加熱しているがこれに限らない。例えば、ガスまたは灯油などの燃料を燃焼させてタンク水を直接加熱する手段、電熱ヒーターでタンク水を直接加熱する手段、または太陽からの熱を集熱してタンク水を直接加熱する手段などを用いても良い。この場合、タンク水を直接加熱させる装置が加熱源に該当する。
【0107】
また、実施の形態に係る貯湯装置１および貯湯式給湯システム１０００では、高温水所望温度Ｔｈと中温水所望温度Ｔｍは、貯湯装置１の出荷時または設置時に設計者または設置者によって定められるものとしたが、これに限らない。高温水所望温度Ｔｈと中温水所望温度は貯湯運転の開始前に定められていれば良く、使用者が図示を省略したリモコンを操作することによって使用者が所望する値にそれぞれ定められても良い。
【符号の説明】
【0108】
１ 貯湯装置、２ 加熱ユニット、３ 貯湯ユニット、４ ユニット間往き配管、５ ユニット間戻り配管、１０ 貯湯タンク、１１ 熱交換器、１１ａ 第一の流路、１１ｂ 第二の流路、１２ 熱媒体循環ポンプ、１３ タンク水循環ポンプ、１４ 流路切替装置、１４ａ Ａポート、１４ｂ Ｂポート、１４ｃ Ｃポート、２０ 貯湯ユニット内供給配管、２１ 貯湯ユニット内取出配管、２２ 下部配管、２３ 加熱後配管、２４ 中部配管、２５ 上部配管、２６ 供給配管接続部、２７ 取出配管接続部、３０ タンク温度センサ、３１ 加熱前タンク水温度センサ、３２ 加熱後タンク水温度センサ、４０ 制御装置、４１ プロセッサ、４２ メモリ、４３ ハードウェアインターフェース、５０ 受信部、５１ 送信部、５２ 記憶部、５３ 制御部、５４ 判断部、１００ 熱媒体循環回路、２００ タンク水循環回路、２０１ 中部流入タンク水循環回路、２０２ 上部流入タンク水循環回路、１０００ 貯湯式給湯システム、１００１ 貯湯式給湯システム、１１００ 第一の利用端末、１２００ 第二の利用端末、１３００ 供給配管、１３０１ 第一の供給配管、１３０２ 第二の供給配管、１４００ 取出配管、１４０１ 第一の取出配管、１４０２ 第二の取出配管。
【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】