(57)【要約】【課題】専用機器の追加を必要とせずに、確実な排水の完了を判定して自動排水処理を可能とする給湯装置を提供する。【解決手段】制御装置４０は、自動排水モードの実行時に、排水弁１８ａを開いた後に、複数の温度検出手段１０ｆ１〜１０ｆ５のうち、２つの温度検出手段１０ｆ４、１０ｆ５がそれぞれ最大温度を検出するまでの時間を記憶し、この記憶した２つの時間の差と、２つの温度検出手段１０ｆ４、１０ｆ５の間の貯湯タンク１０の容積Ｂと、貯湯タンク１０の全容積Ａとから、貯湯タンク１０内の湯水が完全に排水されるまでに必要とされる時間Ｆｉｎｔｉｍｅを算出し、その算出された時間Ｆｉｎｔｉｍｅに基づいて排水弁１８ａを閉じるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段（２０）によって沸き上げられた湯を貯める貯湯タンク（１０）と、
前記貯湯タンク（１０）の天地方向に複数設けられて、前記貯湯タンク（１０）内の湯水の温度を検出する温度検出手段（１０ｆ１〜１０ｆ５）と、
前記貯湯タンク（１０）の下部に設けられて、前記貯湯タンク（１０）内の湯水を排水する排水管（１８）と、
前記排水管（１８）を開閉する排水弁（１８ａ）と、
前記貯湯タンク（１０）の上部に設けられて、前記貯湯タンク（１０）内の湯水を排水する際に、開放される開放弁（１２ｂ）と、
前記貯湯タンク（１０）内の湯水を自動で排水する自動排水モードを実行するときに前記排水弁（１８ａ）の開閉作動を制御する制御装置（４０）とを備え、
前記制御装置（４０）は、前記自動排水モードの実行時に、前記排水弁（１８ａ）を開いた後に、前記複数の温度検出手段（１０ｆ１〜１０ｆ５）のうち、２つの温度検出手段（１０ｆ４、１０ｆ５）がそれぞれ最大温度を検出するまでの時間を記憶し、この記憶した２つの時間の差と、前記２つの温度検出手段（１０ｆ４、１０ｆ５）の間の前記貯湯タンク（１０）の容積（Ｂ）と、前記貯湯タンク（１０）の全容積（Ａ）とから、前記貯湯タンク（１０）内の湯水が完全に排水されるまでに必要とされる時間（Ｆｉｎｔｉｍｅ）を算出し、その算出された時間（Ｆｉｎｔｉｍｅ）に基づいて前記排水弁（１８ａ）を閉じることを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
加熱手段（２０）によって沸き上げられた湯を貯める貯湯タンク（１０）と、
前記貯湯タンク（１０）の天地方向に複数設けられて、前記貯湯タンク（１０）内の湯水の温度を検出する温度検出手段（１０ｆ１〜１０ｆ５）と、
前記貯湯タンク（１０）の下部に設けられて、前記貯湯タンク（１０）内の湯水を排水する排水管（１８）と、
前記排水管（１８）を開閉する排水弁（１８ａ）と、
前記貯湯タンク（１０）の上部に設けられて、前記貯湯タンク（１０）内の湯水を排水する際に、開放される開放弁（１２ｂ）と、
前記貯湯タンク（１０）内の湯水を自動で排水する自動排水モードを実行するときに前記排水弁（１８ａ）の開閉作動を制御する制御装置（４０）とを備え、
前記制御装置（４０）は、前記自動排水モードの実行時に、前記排水弁（１８ａ）を開いた後に、前記複数の温度検出手段（１０ｆ１〜１０ｆ５）のうち、最下部の温度検出手段（１０ｆ５）が検出した最大温度を記憶し、この記憶した最大温度からの温度低下分が予め定めた所定温度以上となると、前記排水弁（１８ａ）を閉じることを特徴とする給湯装置。
【請求項３】
前記制御装置（４０）は、前記自動排水モードの実行にあたって、前記複数の温度検出手段（１０ｆ１〜１０ｆ５）のうち、いずれかが検出する初期最大温度と初期最小温度との差が所定値以下の場合は、前記排水弁（１８ａ）を開いた後に、予め定めた所定時間が経過すると、前記排水弁（１８ｂ）を閉じることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の給湯装置。
【請求項４】
前記制御装置（４０）は、前記初期最小温度を外気温度で代用することを特徴とする請求項３に記載の給湯装置。
【請求項５】
前記開放弁（１２ｂ）は、前記自動排水モードの実行にあたって、前記制御装置（４０）によって前記排水弁（１８ａ）と共に開かれ、前記排水弁（１８ａ）と共に閉じられるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湯水を沸き上げて貯湯し、この貯湯した湯水を給湯に用いる貯湯式の給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の給湯装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この給湯装置は、ユーザーが貯湯タンク内の湯水を長期間使用しない場合に、湯水の凍結防止及び腐敗防止のために、貯湯タンク内の湯水を自動で排水できるようにしたものである。
【０００３】
具体的には、ユーザからの排水指示がリモコンに入力されると、給水栓が閉成され、貯湯タンク上側に設けられた逃がし弁が開かれ、更に、排水栓が開放される。そして、排水タイマの計時が開始され、予め定めた所定時間が経過すると貯湯タンク内の湯水が全て排水されたとみなして、排水モードを終了するようにしている。
【０００４】
また、他の実施形態では、排水管に流水センサを設けて、この流水センサによって排水モード時の排水の有無を直接的に検出して、流水センサが排水を検知しなくなったら排水が完了したと判定して、排水モードを終了するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−６４５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１では、所定時間の経過をもって排水の完了を判定しているので、例えば何らかの要因で逃がし弁が確実に開成されていないと、排水速度が遅くなり、所定時間を経過しても排水が完了しないこととなり、排水完了の判定を誤る場合がある。
【０００７】
また、流水センサを設ける場合では、直接的な排水の状況を検出することで確実な排水完了を判定できるが、流水センサという専用の機器が余分に必要となり、コスト面で不利となる。
【０００８】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、専用機器の追加を必要とせずに、確実な排水の完了を判定して自動排水処理を可能とする給湯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、給湯装置において、加熱手段（２０）によって沸き上げられた湯を貯める貯湯タンク（１０）と、
貯湯タンク（１０）の天地方向に複数設けられて、貯湯タンク（１０）内の湯水の温度を検出する温度検出手段（１０ｆ１〜１０ｆ５）と、
貯湯タンク（１０）の下部に設けられて、貯湯タンク（１０）内の湯水を排水する排水管（１８）と、
排水管（１８）を開閉する排水弁（１８ａ）と、
貯湯タンク（１０）の上部に設けられて、貯湯タンク（１０）内の湯水を排水する際に、開放される開放弁（１２ｂ）と、
貯湯タンク（１０）内の湯水を自動で排水する自動排水モードを実行するときに排水弁（１８ａ）の開閉作動を制御する制御装置（４０）とを備え、
制御装置（４０）は、自動排水モードの実行時に、排水弁（１８ａ）を開いた後に、複数の温度検出手段（１０ｆ１〜１０ｆ５）のうち、２つの温度検出手段（１０ｆ４、１０ｆ５）がそれぞれ最大温度を検出するまでの時間を記憶し、この記憶した２つの時間の差と、２つの温度検出手段（１０ｆ４、１０ｆ５）の間の貯湯タンク（１０）の容積（Ｂ）と、貯湯タンク（１０）の全容積（Ａ）とから、貯湯タンク（１０）内の湯水が完全に排水されるまでに必要とされる時間（Ｆｉｎｔｉｍｅ）を算出し、その算出された時間（Ｆｉｎｔｉｍｅ）に基づいて排水弁（１８ａ）を閉じることを特徴としている。
【００１０】
貯湯タンク（１０）を備える給湯装置（１００）においては、通常、自然対流によって貯湯タンク（１０）内の上側に高温の湯が貯まり、下側に低温の湯が貯まる。そして、貯湯タンク（１０）の天地方向に配設される複数の温度検出手段（１０ｆ１〜１０ｆ５）は、各位置における湯水の温度を検出する。自動排水モードにおいて、開放弁（１２ｂ）と共に排水弁（１８ａ）が開かれると貯湯タンク（１０）内の湯水は排水管（１８）から排水されていき、水位が低下していく。水位の低下と共に貯湯タンク（１０）内の高温の湯水は複数の温度検出手段（１０ｆ１〜１０ｆ５）のそれぞれの位置を通過していくことになる。
【００１１】
よって、複数の温度検出手段（１０ｆ１〜１０ｆ５）のうちの２つの温度検出手段（１０ｆ４、１０ｆ５）がそれぞれ湯水の最大温度を検出するまでの時間を記憶し、その最大温度検出までの時間の差を算出することで、湯水が実際に２つの温度検出手段（１０ｆ４、１０ｆ５）を通過するのに必要とされた実際の時間を把握することができる。即ち、２つの温度検出手段（１０ｆ４、１０ｆ５）の間の貯湯タンク（１０）の容積（Ｂ）分の湯水が排水されるのに必要とされた実際の排水時間を把握することができる訳である。２つの温度検出手段（１０ｆ４、１０ｆ５）の間の貯湯タンク（１０）の容積（Ｂ）は既知であるため、上記の実際の排水時間から、比例計算によって貯湯タンク（１０）の全容積（Ａ）分の湯水が完全に排水されるのに必要とされる全排水時間（Ｆｉｎｔｉｍｅ）が算出可能となる。
【００１２】
従って、この全排水時間（Ｆｉｎｔｉｍｅ）をもって排水が完了したと判定して排水弁（１８ａ）を閉じることで、実際の排水状態に基づく正確な自動排水モードの完了が可能となる。このように本発明では、特許文献１で説明した流水センサのような専用の機器は必要とせずに、正確な全排水時間に基づく自動排水モードの完了が可能となる。更に、排水に必要とされる間だけ排水弁（１８ａ）を開き、自動排水モードの完了判定と共に排水弁（１８ａ）を閉じるので、実際に排水が完了した後に排水弁（１８ａ）が開かれた状態のままとなる時間を短くすることができ、不用意に排水弁（１８ａ）から異物が貯湯タンク（１０）内に浸入するのを抑制することができ、衛生的な給湯装置（１００）として使用することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、給湯装置において、
制御装置（４０）は、自動排水モードの実行時に、排水弁（１８ａ）を開いた後に、複数の温度検出手段（１０ｆ１〜１０ｆ５）のうち、最下部の温度検出手段（１０ｆ５）が検出した最大温度を記憶し、この記憶した最大温度からの温度低下分が予め定めた所定温度以上となると、排水弁（１８ａ）を閉じることを特徴としている。
【００１４】
最下部の温度検出手段（１０ｆ５）は、最大温度を検出した後には湯水が通過した後の貯湯タンク（１０）内の空気と接触し、最下部の温度検出手段（１０ｆ５）が検出する温度は時間経過と共に低下していく。最大温度からの温度低下分は、時間経過と共に大きくなっていく。この間に湯水は最下部の温度検出手段（１０ｆ５）の位置から底部に至り、排水が完了される。最下部の温度検出手段（１０ｆ５）の水位から排水完了までに要する時間と、温度低下分との関係を予め把握しておくことで、温度低下分が何度の時に排水が完了したかを把握することができる。
【００１５】
よって、排水完了時の温度低下分を所定温度として予め定めておき、温度低下分が所定温度以上となったときに排水弁（１８ａ）を閉じることで正確な自動排水モードの完了が可能となる。このように本発明では、特許文献１で説明した流水センサのような専用の機器は必要とせずに、最下部の温度検出手段（１０ｆ５）の温度低下分を基に自動排水モードの完了が可能となる。更に、排水に必要とされる間だけ排水弁（１８ａ）を開き、自動排水モードの完了と共に排水弁（１８ａ）を閉じるので、実際に排水が完了した後に排水弁（１８ａ）が開かれた状態のままとなる時間を短くすることができ、不用意に排水弁（１８ａ）から異物が貯湯タンク（１０）内に浸入するのを抑制することができ、衛生的な給湯装置（１００）として使用することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明では、制御装置（４０）は、自動排水モードの実行にあたって、複数の温度検出手段（１０ｆ１〜１０ｆ５）のうち、いずれかが検出する初期最大温度と初期最小温度との差が所定値以下の場合は、排水弁（１８ａ）を開いた後に、予め定めた所定時間が経過すると、排水弁（１８ｂ）を閉じることを特徴としている。
【００１７】
初期最大温度と初期最小温度との差が所定値以下の場合は、最大温度の検出が困難となるので、上記請求項１、２による自動排水モードができない。よって、このような時は、緊急避難的に、予め定めた所定時間をもとに排水の完了を判定して、自動排水モードを完了させることができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明のように、制御装置（４０）は、初期最小温度を外気温度で代用するようにしても良い。
【００１９】
請求項５に記載の発明では、開放弁（１２ｂ）は、自動排水モードの実行にあたって、制御装置（４０）によって排水弁（１８ａ）と共に開かれ、排水弁（１８ａ）と共に閉じられるようにしたことを特徴としている。これにより、開放弁（１２ｂ）の開閉も含めた自動排水モードの実行が可能となる。
【００２０】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態における給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】第１実施形態における給湯装置の自動排水モード実行時の処理を示すフローチャートである。
【図３】第１実施形態における各サーミスタでの湯水温度を示すタイムチャートである。
【図４】第２実施形態における給湯装置の自動排水モード実行時の処理を示すフローチャートである。
【図５】第２実施形態における各サーミスタでの湯水温度を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００２３】
（第１実施形態）
第１実施形態おける給湯装置について図１〜図３を用いて説明する。尚、図１はヒートポンプユニット２０を用いた給湯装置１００の全体構成を示す模式図、図２は給湯装置の自動排水モード実行時の処理を示すフローチャート、図３は各サーミスタ１０ｆ１〜１０ｆ５での湯水温度Ｔｈ１〜Ｔｈ５を示すタイムチャートである。
【００２４】
給湯装置１００は、一般家庭用として使用される貯湯式のものであり、ヒートポンプユニット２０によって生成される高温の湯を貯湯タンク１０内に貯えると共に（沸き上げ運転）、貯えられた湯を給湯用の湯として、台所、洗面所、風呂等へ供給するようになっている（給湯運転、湯張り運転）。
【００２５】
図１に示すように、給湯装置１００は、貯湯タンク１０、各種配管１１、１１ａ、１１ｂ、１２、１２ａ、１５、１６、１８、ヒートポンプユニット２０、浴槽３０、制御装置４０、４１、各サーミスタ１０ｆ１〜１０ｆ５等を備えている。
【００２６】
貯湯タンク１０は、給湯用の湯を貯える容器であって、耐食性に優れた金属から成り（例えば、ステンレス製）、外周部に図示しない断熱材が配置されており、高温の湯を長時間に渡って保温することができるようになっている。本実施形態では、貯湯タンク１０の全容量は、１８５Ｌのものが採用されている。
【００２７】
また、貯湯タンク１０は縦長形状であり、その底面に導入口１０ａが設けられ、この導入口１０ａには貯湯タンク１０内に給湯水（水道水）を供給する給水管１１が接続されている。尚、給水管１１には、導入される給湯水の水圧が所定圧となるように調節すると共に、断水等における湯の逆流を防止する減圧逆止弁（図示せず）が設けられている。一方、貯湯タンク１０の最上部には導出口１０ｂが設けられ、この導出口１０ｂには貯湯タンク１０内に貯えられた高温の湯を導出するための高温取出し管１２が接続されている。
【００２８】
貯湯タンク１０の下部には、貯湯タンク１０内の最下部の給湯水を後述するヒートポンプユニット２０側に吐出するための吐出口１０ｃが設けられ、また、貯湯タンク１０の上部には、ヒートポンプユニット２０側から吐出された湯が内部に流入するための吸入口１０ｄが設けられている。吐出口１０ｃと吸入口１０ｄとは循環回路２１で接続されているおり、この循環回路２１の一部はヒートポンプユニット２０（水冷媒熱交換器）内に配置されている。
【００２９】
貯湯タンク１０の外壁面には、貯湯量および貯湯温度を検出するための温度検出手段としての複数（本例では５つ）のサーミスタ１０ｆ１〜１０ｆ５が縦方向（天地方向）にほぼ等間隔に配置され、サーミスタ１０ｆ１〜１０ｆ５は貯湯タンク１０内に満たされた湯あるいは給湯水の各水位レベルでの温度信号を後述する制御装置４０に出力するようになっている。尚、サーミスタ１０ｆ１〜１０ｆ５は、貯湯タンク１０の全容積を例えば上記したように１８５Ｌとすると、貯湯タンク１０の上端部側から２０Ｌ、５０Ｌ、９０Ｌ、１３０Ｌ、１６５Ｌの位置に配置されている。
【００３０】
従って、制御装置４０は、サーミスタ１０ｆ１〜１０ｆ５からの温度信号に基づいて、貯湯タンク１０内上方の沸き上げられた湯と、貯湯タンク１０内下方の沸き上げられる前の給湯水との境界位置を検出することができる。例えば、あるサーミスタの検出温度が貯湯熱量として使用できる所定温度（例えば５０℃）を超えていた場合は、制御装置４０は貯湯タンク１０内最上部からそのサーミスタの位置までは給湯に使用できる湯が貯まっていると判断する。
【００３１】
尚、これらのサーミスタ１０ｆ１〜１０ｆ５のうち、サーミスタ１０ｆ１は、貯湯タンク１０の上部外壁面に設けられており、高温取出し管１２に吸入される高温の湯の温度である貯湯タンク１０内最上部の湯温を検出する出湯サーミスタの機能も有している。また、サーミスタ１０ｆ５は、貯湯タンク１０の下部外壁面に設けられており、後述する沸き上げ運転時の沸き上げ状態を確認するサーミスタの機能も有している。
【００３２】
ヒートポンプユニット２０は、貯湯タンク１０下部側の低温湯を加熱して貯湯タンク１０の上部から高温の湯を貯めていく加熱手段であり、冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素（ＣＯ２）を使用するヒートポンプサイクルと、循環回路２１中に設置された給水ポンプ２２とを備えている。尚、超臨界ヒートポンプによれば、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温（例えば、８５℃〜９０℃程度）の湯を貯湯タンク１０内に貯えることができる。
【００３３】
ヒートポンプサイクルは、図示しない電動式の圧縮機、水冷媒熱交換器、電気式膨張弁、空気熱交換器、およびアキュムレータが順次冷媒配管によって接続されて構成されており、その作動は図示しないヒートポンプ用制御装置によって制御されるようになっている。
【００３４】
上記の水冷媒熱交換器は、冷媒が流通する冷媒通路と、循環回路２１を循環する給湯水が流通する水通路とを備えており、圧縮機の吐出口より吐出されて冷媒通路を流通する高温高圧の冷媒によって、水通路（循環回路２１）を流通する給湯水を加熱して湯の沸き上げを行うようになっている。
【００３５】
給水ポンプ２２は、循環回路２１の吐出口１０ｃとヒートポンプユニット２０（水冷媒熱交換器）との間に配設されている。給水ポンプ２２は、内蔵される図示しない電動モータによって回転駆動されて、高温湯の沸き上げ運転時に、低温湯を吐出口１０ｃから吐出させて、水冷媒熱交換器内で加熱された湯を貯湯タンク１０の吸入口１０ｄに還流させるように作動する。この給水ポンプ２２は、水冷媒熱交換器の出口側水温が、種々の運転条件下において決定される所定の目標沸き上げ温度となるように、図示しないヒートポンプ用制御装置によって回転数が制御される。
【００３６】
給水管１１には、導入口１０ａの手前部から分岐する分岐給水管１１ａ、１１ｂが設けられており、各分岐給水管１１ａ、１１ｂの下流端は、それぞれ後述する混合弁１３、１４に繋がれている。
【００３７】
高温取出し管１２と分岐給水管１１ａとの下流側合流部位に、混合弁１３が設けられている。この混合弁１３は、温度調節弁であって、高温側、低温側それぞれの開口面積比（弁開度）を調節して、高温取出し管１２から取出した高温の湯と、分岐給水管１１ａから供給される給湯水との混合比を調節することで、混合弁１３よりも下流側に接続された給湯用配管１５に流通させる湯の温度をユーザが設定する設定温度に調節する。混合弁１３の弁開度は、後述する制御装置４０によって制御されるようになっている。給湯用配管１５は、下流端の端末としての給湯水栓（カラン、シャワー等）へ設定温度に温度調節された湯を導く配管である。
【００３８】
高温取出し管１２には、導出口１０ｂと混合弁１３との間から分岐する高温分岐管１２ａが設けられており、この高温分岐管１２ａと分岐給水管１１ｂとの下流側合流部位に、混合弁１４が設けられている。この混合弁１４は、上記混合弁１３と同様に、温度調節弁であって、高温側、低温側それぞれの開口面積比（弁開度）を調節して、高温分岐管１２ａから取出した高温の湯と、分岐給水管１１ｂから供給される給湯水との混合比を調節することで、混合弁１４よりも下流側に接続された風呂用配管１６に流通させる湯の温度をユーザが設定する設定温度に調節する。混合弁１４の弁開度は、後述する制御装置４０によって制御されるようになっている。風呂用配管１６は、浴槽３０に接続されており、浴槽３０内に湯張り、差し湯、たし湯等を行う時に、設定温度に温度調節された湯（以下、浴水）を導く配管として設けられている。風呂用配管１６の途中部位には、風呂用配管１６を開閉する湯張り電磁弁１７が設けられており、湯張り電磁弁１７の弁開度は、後述する制御装置４０によって制御されるようになっている。
【００３９】
貯湯タンク１０の上部において、高温取出し管１２から分岐する配管に逃がし弁１２ｂが設けられている。この逃がし弁１２は、貯湯タンク１０内の圧力が所定圧力を超えると開弁して、内部圧力をタンク外部に開放するようになっている。また、必要に応じて貯湯タンク１０内の湯水を排出する際には（詳細後述）、ユーザの手動操作によって、逃がし弁１２ｂを開放状態にすることができるようになっている。
【００４０】
そして、貯湯タンク１０の底面には、排水口１０ｅが設けられ、この排水口１０ｅには貯湯タンク１０内の湯水を排水（排出）するための排水管１８が接続されている。配水管１８には、この配水管１８を開閉する排水弁１８ａが設けられている。排水弁１８ａの開閉状態は、後述する制御装置４０によって制御されるようになっている。
【００４１】
制御装置４０は、制御盤（リモコン）４１を備えている。制御装置４０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（図示せず）には、予め設定された制御プログラムが設けられており、各サーミスタ１０ｆ１〜１０ｅ５からの温度信号、およびユーザが入力する操作盤４１からの操作信号等に基づいて、混合弁１３、１４、湯張り電磁弁１７、排水弁１８ａを制御するように構成されている。また、制御装置４０は、後述する自動排水運転時の計時用のタイマーを有している。
【００４２】
尚、操作盤４１には、操作スイッチとして、給湯設定温度スイッチ、湯張りスイッチ、湯張り設定温度スイッチ、排水スイッチ等が設けられている。また、制御装置４０は貯湯タンク１０に設置され、操作盤４１は浴室内や台所等の湯を使用する場所の近傍に設置されている。
【００４３】
次に、上記構成による給湯装置１００の作動について説明する。
【００４４】
１．沸き上げ運転
制御装置４０は、図示しないヒートポンプ用制御装置に対して、深夜時間帯（例えば２３時から翌日の７時）に安価な深夜電力を用いてヒートポンプユニット２０（ヒートポンプサイクルおよび給水ポンプ２２）の作動指示をし、翌日用の湯の沸き上げを行う。つまり、制御装置４０は、貯湯タンク１０内の下部側の給湯水を循環回路２１に循環させ、ヒートポンプユニット２０で加熱して、生成された高温の湯を吸入口１０ｄから貯湯タンク１０の上部側に貯めていく。
【００４５】
具体的には、制御装置４０は、深夜時間帯の開始時刻に以下の沸き上げ条件を設定し、この沸き上げ条件に基づいて沸き上げ運転を実行する。沸き上げ条件は、ここでは、目標蓄熱量、沸き上げ温度、沸き上げ熱量（目標蓄熱量−タンク貯湯熱量）、沸き上げ時間、沸き上げ開始時刻、および沸き上げ終了時刻である。
【００４６】
目標蓄熱量は、記憶された所定期間（例えば過去７日間）の湯の使用量を１日あたりの湯の使用量に平均化した平均使用量に、標準偏差σを加えたものとして算出される。尚、目標蓄熱量は、貯湯タンク１０の全容積と、給湯水から高温湯に沸き上げる際の昇温幅（温度差）との積として見ることができる。
【００４７】
沸き上げ温度は、上記目標蓄熱量を貯湯タンク１０の全容積で除した値に、給湯水の温度を加えることで算出される（例えば８５℃）。タンク貯湯熱量は、２３時時点における貯湯タンク１０内に残っている湯の熱量であり、各サーミスタ１０ｆ１〜１０ｆ５によって得られる湯の温度と、給湯水の温度と、各サーミスタ１０ｆ１〜１０ｆ５間の容積とから算出される。沸き上げ開始時刻は、沸き上げ終了時刻から、沸き上げに必要とされる沸き上げ時間分を逆算することで決定される。沸き上げ終了時刻は、ここでは深夜時間帯の終わりの時刻（７時）としている。また、沸き上げ時間は、上記目標蓄熱量からタンク貯湯熱量を差し引いた熱量を、沸き上げ熱量とした時に、沸き上げ熱量／ヒートポンプ加熱能力として算出される。そして、沸き上げ開始時刻は、算出された沸き上げ時間分を深夜時間帯の終わりの時刻から差し引くことで決定される。
【００４８】
制御装置４０は、沸き上げ開始時刻になると、ヒートポンプユニット２０を作動させて湯の沸き上げを開始する。そして沸き上げが終了した時、あるいは沸き上げ終了時刻になると、ヒートポンプユニット２０を停止させ、湯の沸き上げを終了させる。尚、沸き上げ終了の判定は、貯湯タンク１０の最下部の温度（サーミスタ１０ｆ５）が、（沸き上げ温度−所定温度）以上となった場合としている。
【００４９】
２．給湯運転、湯張り運転
昼間の台所や洗面所での湯の使用時には、制御装置４０は、ユーザによって操作盤４１の給湯設定温度スイッチから入力設定される設定温度と一致するように、混合弁１３の弁開度を調節して、貯湯タンク１０の導出口１０ｂから取出される高温取出し管１２の高温の湯と分岐給水管１１ａから供給される給湯水とを混合して、温度調節した湯として給湯用配管１５から給湯水栓へ供給する。
【００５０】
また、風呂への湯張り時には、制御装置４０は、湯張り電磁弁１７を開き、ユーザによって操作盤４１の湯張り設定温度スイッチから入力設定される設定温度と一致するように、混合弁１４の弁開度を調節して、貯湯タンク１０の導出口１０ｂから取出される高温分岐管１２ａの高温の湯と分岐給水管１１ｂから供給される給湯水とを混合して、温度調節した湯として風呂用配管１６から浴槽３０へ供給する。
【００５１】
３．自動排水運転（自動排水モードの実行）
ユーザが長期間にわたって給湯装置１００を使用しない場合には、例えば冬季であるとタンク内の凍結を防止するため、あるいはタンク内の腐敗を防止するために、貯湯タンク１０内の湯水を排出する必要が生ずる。このような場合には、ユーザは、手動操作によってまず逃がし弁１２ｂを開放状態にし、操作盤４１の排水スイッチにて排水処理の入力を行う。
【００５２】
制御装置４０は、排水スイッチからの信号を受けると、図２に示すフローチャートに基づく自動排水運転を実行する。制御装置４０は、自動排水運転中は図２のフローチャートを繰り返し回して、各ステップでの状態を常時監視すると共に、必要とされる処理を行っていく。尚、各サーミスタ１０ｆ１〜１０ｆ５が検出する温度Ｔｈ１〜Ｔｈ５と、温度検出に伴う経過時間Ｔｉｍｅ１〜Ｔｉｍｅ５との関係については、図３を用いて説明する。
【００５３】
まず、図２中のステップＳ１００で、サーミスタ１０ｆ１〜１０ｆ５から得られる温度信号のうち、最大温度（初期最大温度）と最小温度（初期最小温度）との差ΔＴを算出し、この時の温度差ΔＴが予め定めた所定値Ｔαよりも大きいか否かを判定する。所定値Ｔαは、貯湯タンク１０内の上部側と下部側の湯水に明確な温度差があるか否かを判定するための閾値である。ステップＳ１００で温度差ΔＴは所定値Ｔαよりも大きい（充分に温度差がある）と判定するとステップＳ１１０に進む。尚、否と判定した場合はステップＳ２００に進む。
【００５４】
ステップＳ１１０では、排水弁１８ａを開放状態とする。すると、予め逃がし弁１２ｂが開かれていることから、貯湯タンク１０内には上側外部からの空気の吸入が可能となり、貯湯タンク１０内の湯水は配水管１８から排出されていく。そして、ステップＳ１２０で、内蔵されたタイマーを始動させて計時を開始する。
【００５５】
以下のステップＳ１３０〜ステップＳ１６０では、制御装置４０は、５つのサーミスタ１０ｆ１〜１０ｆ５のうち、２つのサーミスタ（ここではサーミスタ１０ｆ４と１０ｆ５）を用いて検出した温度Ｔｈ４、Ｔｈ５、およびこれら温度検出に伴う経過時間Ｔｉｍｅ４、Ｔｉｍｅ５に対する処理を行う。
【００５６】
即ち、ステップＳ１３０では、図２のフローチャートを回す中で順次得られるサーミスタ１０ｆ４の温度Ｔｈ４において、前回検出した温度Ｔｈ４ｏｌｄよりも今回検出した温度Ｔｈ４が大きいか否かを判定する。そして、温度Ｔｈ４が温度Ｔｈ４ｏｌｄよりも大きいと判定すると、ステップＳ１４０に進む。尚、ステップＳ１３０で否と判定すれば、ステップＳ１５０に進む。
【００５７】
ステップＳ１４０では、温度Ｔｈ４の検出に伴う経過時間Ｔｉｍｅ４について、温度Ｔｈ４が最大温度となったときの経過時間をＴｉｍｅ４ｍａｘとして記憶し、ステップＳ１５０に進む。
【００５８】
ステップＳ１５０では、ステップＳ１３０と同様に、図２のフローチャートを回す中で順次得られるサーミスタ１０ｆ５の温度Ｔｈ５において、前回検出した温度Ｔｈ５ｏｌｄよりも今回検出した温度Ｔｈ５が大きいか否かを判定する。そして、温度Ｔｈ５が温度Ｔｈ５ｏｌｄよりも大きいと判定すると、ステップＳ１６０に進む。尚、ステップＳ１５０で否と判定すれば、ステップＳ１７０に進む。
【００５９】
ステップＳ１６０では、温度Ｔｈ５の検出に伴う経過時間Ｔｉｍｅ５について、温度Ｔｈ５が最大温度となったときの経過時間をＴｉｍｅ５ｍａｘとして記憶し、ステップＳ１７０に進む。
【００６０】
ここで図３に示すように、自動排水運転開始時（経過時間０の時）の貯湯タンク１０内においては、自然対流によって上部側に高温の湯が貯まり、下部側に低温の湯が貯まることから、上部側となるサーミスタ１０ｆ１の温度Ｔｈ１に対して、下部側のサーミスタ１０ｆ４、１０ｆ５の温度Ｔｈ４、Ｔｈ５は、低い値を示している（ステップＳ１２０における充分な温度差あり）。排水弁１８ａの開放により、貯湯タンク１０内の湯水が排出されるにつれて、上部側の高温の湯が下降していき（水位が低下していき）、各サーミスタ１０ｆ４、１０ｆ５に到達していくので、各サーミスタ１０ｆ４、１０ｆ５が検出する温度は、時間経過と共に上昇していく。更に、高温の湯が各サーミスタ１０ｆ４、１０ｆ５の位置から下降していくと、各サーミスタ１０ｆ４、１０ｆ５は貯湯タンク１０内の空気と接触することになり、各サーミスタ１０ｆ４、１０ｆ５が検出する温度Ｔｈ４、Ｔｈ５は時間経過と共に低下していく。これにより各サーミスタ１０ｆ４、１０ｆ５は、経過時間に対して、検出温度の最大値を示すことになる（ステップＳ１３０、１５０での判定）。この最大の温度を示した時の経過時間がそれぞれ、Ｔｉｍｅ４ｍａｘ、Ｔｉｍｅ５ｍａｘ（ステップＳ１４０、１６０での決定、記憶）となる訳である。
【００６１】
図２に戻って、ステップＳ１７０では、貯湯タンク１０内の全湯水が排出されるのに必要とされる時間Ｆｉｎｔｉｍｅを算出する。時間Ｆｉｎｔｉｍｅは、
（数式１）
Ｆｉｎｔｉｍｅ＝（Ｔｉｍｅ５ｍａｘ−Ｔｉｍｅ４ｍａｘ）×Ａ／Ｂ＋Ｃ
により算出される。ここで、Ａは貯湯タンク１０の全容積（１８５Ｌ）、Ｂはサーミスタ１０ｆ４とサーミスタ１０ｆ５との間のタンク容積（１６５−１３０＝３５Ｌ）、Ｃは予め定めた余裕時間（例えば３分）、である。
【００６２】
上記の数式１において、２つの時間の差（Ｔｉｍｅ５ｍａｘ−Ｔｉｍｅ４ｍａｘ）は、貯湯タンク１０内において、湯水がサーミスタ１０ｆ４とサーミスタ１０ｆ５との間（タンク容積３５Ｌ）を実際に排出されるのに必要とされた時間（図３中の４分）に対応する。よって、この時間差に、タンク容積Ｂ（３５Ｌ）に対するタンクの全容積Ａ（１８５Ｌ）の比率を掛けることで、貯湯タンク１０の湯水が完全に排出されるまでに必要とされる時間が算出されることになる（図３中の２１分）。尚、更に余裕時間Ｃを加算しているのは、上記算出結果に対する安全率を高めるためのものである。
【００６３】
次に、ステップＳ１８０で、本自動排水運転の開始時からの現在までの経過時間Ｔｉｍｅが予め定めた最小排水時間Ｄ以上となったか、および現在までの経過時間Ｔｉｍｅが上記のＦｉｎｔｉｍｅ以上となったかを判定し、肯定判定となるとステップＳ１９０で排水弁１８ａを閉じる。ここで、最小排水時間Ｄは、例えば逃がし弁１２ｂを完全に開放状態として事前に排水確認を行った際に貯湯タンク１０内の湯水が完全に排出されるのに必要とされた時間として設定されている。
【００６４】
尚、ステップＳ１８０で否と判定すると、ステップＳ１３０に戻り、ステップＳ１３０からステップＳ１８０を繰り返す。
【００６５】
一方、ステップＳ１００で否と判定すると、ステップＳ２００で排水弁１８ａを開放状態とし、ステップＳ２１０でタイマーによる計時を開始する。そして、ステップＳ２２０で本自動排水運転の開始時からの現在までの経過時間Ｔｉｍｅが予め定めた所定時間Ｅ以上となったかを判定し、肯定判定となるとステップＳ１９０で排水弁１８ａを閉じる。ここで、所定時間Ｅは、タンク全容積の排水に際して余裕度を持たせた排水必要時間としており、例えば逃がし弁１２ｂを不十分な開放状態として事前に排水確認を行った際に貯湯タンク１０内の湯水が完全に排出されるのに必要とされた時間として設定されている。
【００６６】
以上のように、本第１実施形態の給湯装置１００では、沸き上げ運転、給湯運転、湯張り運転の実行を可能とすると共に、必要に応じて自動排水運転の実行を可能としている。
【００６７】
自動排水運転においては、複数のサーミスタ１０ｆ１〜１０ｆ５のうちの２つのサーミスタ１０ｆ４、１０ｆ５がそれぞれ湯水の最大温度を検出するまでの時間Ｔｉｍｅ４ｍａｘ、Ｔｉｍｅ５ｍａｘを記憶し、その最大温度検出までの時間の差を算出することで、湯水が実際に２つのサーミスタ１０ｆ４、１０ｆ５を通過するのに必要とされた実際の時間を把握することができる。即ち、２つのサーミスタ１０ｆ４、１０ｆ５の間のタンク容積Ｂ分の湯水が排出されるのに必要とされた実際の排水時間を把握することができる訳である。２つのサーミスタ１０ｆ４、１０ｆ５の間のタンク容積Ｂと、このタンク容積Ｂにおける実際の排水時間から、比例計算によって貯湯タンク１０の全容積Ａ分の湯水が完全に排出されるのに必要とされる全排水時間Ｆｉｎｔｉｍｅが算出可能となる。
【００６８】
従って、この全排水時間Ｆｉｎｔｉｍｅをもって排水が完了したと判定して排水弁１８ａを閉じることで、実際の排水状態に基づく正確な自動排水運転の完了が可能となる。このように本実施形態では、特許文献１で説明した流水センサのような専用の機器は必要とせずに、正確な全排水時間に基づく自動排水運転の完了が可能となる。更に、排水に必要とされる間だけ排水弁１８ａを開き、自動排水運転の完了判定と共に排水弁１８ａを閉じるので、実際に排水が完了した後に排水弁１８ａが開かれた状態のままとなる時間を短くすることができ、不用意に排水弁１８ａから異物が貯湯タンク１０内に浸入するのを抑制することができ、衛生的な給湯装置１００として使用することができる。
【００６９】
また、自動排水運転を実行するにあたって、複数のサーミスタ１０ｆ１〜１０ｆ５が検出する温度のうち、初期最大温度と初期最小温度との温度差ΔＴが所定値Ｔα以下の場合は、サーミスタ１０ｆ４、１０ｆ５による最大温度の検出が困難となるので、ステップＳ１１０〜ステップＳ１９０による自動排水運転ができない。よって、このような時は、ステップＳ２００〜ステップＳ２２０、ステップＳ１９０のように緊急避難的に、予め定めた所定時間Ｅをもとに排水の完了を判定して、自動排水モードを完了させることができる。
【００７０】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態における自動排水運転の制御方法を図４に、自動排水運転時の経過時間に対する各サーミスタ１０ｆ１〜１０ｆ５での湯水温度Ｔｈ１〜Ｔｈ５を図５に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、ステップＳ１３０〜ステップＳ１８０をステップＳ１５０〜ステップＳ１８１に変更したものとしており、複数のサーミスタ１０ｆ１〜１０ｆ５のうち、最下部のサーミスタ１０ｆ５が検出する温度Ｔｈ５を用いて排水の完了判定を行うようにしている。
【００７１】
図４中のステップＳ１２０の後に、第１実施形態と同様に、ステップＳ１５０で図４のフローチャートを回す中で順次得られるサーミスタ１０ｆ５の温度Ｔｈ５において、前回検出した温度Ｔｈ５ｏｌｄよりも今回検出した温度Ｔｈ５が大きいか否かを判定する。そして、温度Ｔｈ５が温度Ｔｈ５ｏｌｄよりも大きいと判定すると（最大温度を検出）、ステップＳ１６１に進む。尚、ステップＳ１５０で否と判定すれば、ステップＳ１８１に進む。
【００７２】
ステップＳ１６１では、温度Ｔｈ５が最大となったときの温度を最大温度Ｔｈ５ｍａｘとして記憶し、ステップＳ１８１に進む。
【００７３】
そして、ステップＳ１８１で、本自動排水運転の開始時からの現在までの経過時間Ｔｉｍｅが予め定めた最小排水時間Ｄ以上となったか、および（最大温度Ｔｈ５ｍａｘ−現在の温度Ｔｈ５）が予め定めた所定温度Ｆ（例えば５℃）以上となったかを判定し、肯定判定となるとステップＳ１９０で排水弁１８ａを閉じる。
【００７４】
ここで、最下部のサーミスタ１０ｆ５は最大温度Ｔｈ５ｍａｘを検出した後には湯水が通過した後の貯湯タンク１０内の空気と接触し、最下部のサーミスタ１０ｆ５が検出する温度Ｔｈ５は時間経過と共に低下していく（図５）。最大温度Ｔｈ５ｍａｘからの温度低下分は、時間経過と共に大きくなっていく。この間に湯水は最下部のサーミスタ１０ｆ５の位置から底部に至り、排水が完了されることになる。最下部のサーミスタ１０ｆ５の水位から排水完了までに要する時間と、温度低下分との関係を予め把握しておくことで、温度低下分が何度の時に排水が完了したかを把握することができる。
【００７５】
このように第２実施形態では、排水完了時の温度低下分を所定温度Ｆとして予め定めておき、温度低下分が所定温度Ｆ以上となったときに排水弁１８ａを閉じることで正確な自動排水運転の完了が可能となる。第２実施形態も第１実施形態同様に、特許文献１で説明した流水センサのような専用の機器は必要とせずに、最下部のサーミスタ１０ｆ５の温度低下分を基に自動排水運転の完了が可能となる。更に、排水に必要とされる間だけ排水弁１８ａを開き、自動排水運転の完了と共に排水弁１８ａを閉じるので、実際に排水が完了した後に排水弁１８ａが開かれた状態のままとなる時間を短くすることができ、不用意に排水弁１８ａから異物が貯湯タンク１０内に浸入するのを抑制することができ、衛生的な給湯装置１００として使用することができる。
【００７６】
尚、時間経過に対する温度低下分は、季節（外気温度）の影響を大きく受けるため、季節毎に、最大温度Ｔｈ５ｍａｘと外気温度との差に応じた所定温度Ｆを設定すると良い。例えば、夏場は外気温度が高いため最大温度Ｔｈ５ｍａｘと外気温度との差は小さくなることから所定温度Ｆを小さくし、また、冬場は外気温度が低いため最大温度Ｔｈ５ｍａｘと外気温度との差は大きくなることから所定温度Ｆを大きくすると良い。
【００７７】
（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【００７８】
上記第１、第２実施形態において、ステップＳ１００における温度差ΔＴを、サーミスタ１０ｆ１〜１０ｆ５から得られる最大温度と最小温度との差としたが、最小温度を外気温度で代用しても良い。つまり、貯湯タンク１０内の上部側と下部側との温度差ΔＴを見る際に、最も温度差ΔＴが小さくなるのは、タンク下側部のお湯が完全に冷めきって外気温度と等しい場合と想定できるからである。
【００７９】
また、逃がし弁１２ｂは、ユーザの手動操作によって排水時に開放されるものとしたが、例えば電磁弁構造として、制御装置４０によって開閉制御されるものとしても良い。この場合には、自動排水運転時のステップＳ１１０、ステップＳ２００で排水弁１８ａと共に逃がし弁１２ｂを開き、また、ステップＳ１９０で排水弁１８ａと共に逃がし弁１２ｂを閉じるようにする。これにより、逃がし弁１２ｂの開閉も含めた自動排水運転の実行が可能となる。
【００８０】
また、上記実施形態では、自動排水モードの実施時に各種部品を制御する制御装置４０を単一の制御装置として説明したが、この形態に限定するものではない。例えば、制御装置４０を貯湯タンク１０の各機能部品（混合弁１３、１４、湯張り電磁弁１７等）を制御するタンクユニット制御装置と、ヒートポンプユニット２０の作動を制御するヒートポンプ制御装置とによって構成するようにしてもよい。
【００８１】
また、上記実施形態で説明する自動排水運転は、操作盤４１に設けられた所定のスイッチの操作により、制御装置４０が自動排水運転の実施指令を出せる状態とするものであるが、このような形態に限定されるものではない。例えば、集合住宅等に設置されている複数台の給湯装置の作動を集中管理可能とする集中制御盤によって、自動排水運転を実行するための指令を各給湯装置に送信するものであってもよい。
【００８２】
また、ヒートポンプユニット２０のヒートポンプサイクルを流れる作動冷媒は、二酸化炭素に限定されるものではなく、フロン等の他の冷媒であってもよい。更に、湯を沸き上げる加熱手段としてはヒートポンプ２０に限らず、例えば電気ヒータ等の他の手段としても良い。
【符号の説明】
【００８３】
１００  給湯装置
１０  貯湯タンク
１０ｆ１〜１０ｆ５  サーミスタ（温度検出手段）
１８  排水管
１８ａ  排水弁
２０  ヒートポンプユニット（加熱手段）
４０  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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