JP2006170553A

JP2006170553A - 貯湯式給湯器

Info

Publication number: JP2006170553A
Application number: JP2004365703A
Authority: JP
Inventors: Junichi Hattori; 順一服部; Masafumi Hashimoto; 雅文橋本; Shinji Kushida; 慎治櫛田; Yoshihisa Urakawa; 芳久浦川; Koji Furuichi; 弘司古市
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2006-06-29

Abstract

【課題】タンクの残湯温度を検知して、湯切れを防止するための沸き上げを行う手段では、たくさんのお湯を連続的に供給する風呂湯張り給湯のとき、湯切れに至ってしまう恐れがある。
【解決手段】タンク１０と、タンク１０内の湯水を沸き上げる熱源機１８と、タンク１０内の残湯量を検出する残湯温度検出器３０ａ〜３０ｄとを備え、浴槽２１への湯張りに必要な湯量と、タンク１０内の湯量との熱量の比較を行い、タンク１０内の湯量では熱量が不足していると判断されると、熱源機１８によりタンク１０内の湯水の沸き上げを行うことで、予め必要な湯量をタンク１０に確保でき、大型の熱源機を搭載することなく、湯切れに至ることを防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は浴槽への湯張り量とタンクの残湯との熱量比較により、タンクの熱量不足と判断されたときに沸き上げを行う貯湯式給湯器に関するものである。

従来、この種の貯湯式給湯器は、タンクの残湯量を検知する残湯温度検出器によって、タンク内の湯量が所定湯量以下になったことを検出すると、タンク内の湯水の沸き上げを行うものであった（例えば、特許文献１参照）。

図４は特許文献１に記載された従来の貯湯式給湯器を示すものである。図４において、１は貯湯タンク、２は熱源機、３ａ〜３ｄは残湯温度検出器、４は混合弁、５は浴槽、６はカラン、７はシャワーである。

この貯湯式給湯器において、まず深夜時間帯の料金の安い深夜電力によって沸き上げが行われ、タンク１にお湯が貯湯される。その後、昼間時間帯に使用者が浴槽５へ風呂湯張り給湯を行うと、混合弁４によってタンク１に貯湯されたお湯と水が混合され、所定の温度となって供給される。同じくカラン６、シャワー７からも給湯が行われると、混合弁４によって所定温度のお湯が供給される。そして、給湯を行うことでタンク１の残湯量が減少していき、残湯温度検出器３が所定の残湯量以下になったことを検出すると、湯切れを防止するため、熱源機２を駆動しタンク１内の湯水の沸き上げを行う。
特開２００４−２４５４５９号公報

しかしながら、前記従来の構成は、給湯を行うことで減少した残湯量を検出することによって、湯切れを防止する沸き上げ運転を行うものであり、たくさんのお湯を連続的に供給し続ける風呂湯張り給湯を行っている途中で残湯量の減少を検知し、沸き上げを開始しても、湯切れに至ってしまう恐れがある。このとき湯切れに至ることなく風呂湯張り給湯と同時に沸き上げるためには、１８ｋＷ以上の出力を有する大型の熱源機が必要となる（熱源機の能力は、給湯量：１０L/min、給湯温度：４０℃、給水温度：１５℃として算出）。

また昨今は多様な住宅事情に対応するため、タンクの小型化に対するニーズがあり、集合住宅のパイプシャフト内に納めるサイズの貯湯式給湯器が登場している。このような小型のタンクにおいて、従来の沸き上げ運転では、たくさんのお湯を連続的に供給し続ける風呂湯張り給湯を行われると、湯切れに至る可能性が更に高くなってしまうものであった。

本発明は、前記従来の課題を解決するのもので、使用者が浴槽への風呂湯張り給湯を開始するまでに、風呂の湯張りに必要な湯量と、タンク内の湯量との熱量の比較を行い、タンク内の湯量では熱量が不足していると判断されると、熱源機によりタンク内の湯水の沸き上げを行うことで、予め必要な湯量を確保でき、小型のタンクの場合でも大型の熱源機を搭載することなく、湯切れに至ることを防止することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために本発明の貯湯式給湯器は、使用者が浴槽への風呂湯張り給湯を開始するまでに、風呂の湯張りに必要な湯量と、タンク内の湯量との熱量の比較を行い、タンク内の湯量では熱量が不足していると判断されると、熱源機によりタンク内の湯水の沸き上げを行うとしたものである。

これによって、風呂湯張り給湯に必要な残湯量を予め沸き上げておくこととなり、十分な残湯量を確保することで湯切れを防止することになる。

本発明の貯湯式給湯器は、風呂湯張り給湯に必要な残湯量を予め沸き上げておくことができ、十分な残湯量を確保することで、小型のタンクの場合でも湯切れを防止することができ、快適に入浴することができる。

第１の発明は、湯水を貯湯するタンクと、タンク内の湯水を沸き上げる熱源機と、タンク内の残湯量を検出する残湯温度検出器と、浴槽へお湯を供給する風呂湯張り手段を備え、残湯温度検出器が検出したタンク内の湯量と、風呂湯張り手段による湯張りに必要な風呂湯量との熱量の比較により、タンク内の湯量では熱量が不足していると判断されると、熱源機によりタンク内の湯水の沸き上げを行うとすることにより、使用者が浴槽への風呂湯張り給湯を開始するまでに、風呂の湯張りに必要な湯量と、タンク内の湯量との熱量の比較を行い、タンク内の湯量では熱量が不足していると判断されると、熱源機によりタンク内の湯水の沸き上げを行うことで、予め必要な湯量を確保でき、小型のタンクの場合でも大型の熱源機を搭載することなく、湯切れに至ることを防止することができ、快適に入浴することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の浴槽への湯張りに必要な風呂湯量を、リモコンの湯量設定手段で設定された湯量とし、残湯温度検出器が検出したタンク内の湯量との熱量の比較により、タンク内の湯量では熱量が不足していると判断されると、熱源機によりタンク内の湯水の沸き上げを行うとすることにより、湯張りに必要な風呂湯量を確実に求めることができ、湯切れに至ることを防止することができる。

第３の発明は、特に、第１の発明の浴槽への湯張りに必要な風呂湯量を、湯張量検出器による浴槽への湯張り量とし、残湯温度検出器が検出したタンク内の湯量との熱量の比較により、タンク内の湯量では熱量が不足していると判断されると、熱源機によりタンク内の湯水の沸き上げを行うとすることにより、リモコンの湯量設定手段で設定された湯量以上に注湯した場合でも、湯張りに必要な風呂湯量を確実に求めることができ、湯切れに至ることを防止することができる。

第４の発明は、特に、第２または第３の発明の浴槽への湯張りに必要な風呂湯量を、湯量記憶手段によって記憶されている過去の所定日数期間内の学習結果湯量とし、残湯温度検出器が検出したタンク内の湯量との熱量の比較により、タンク内の湯量では熱量が不足していると判断されると、熱源機によりタンク内の湯水の沸き上げを行うとすることにより、使用者の生活パターンにおける風呂湯量の変動を判定することで湯切れに至ることを防止することができる。

第５の発明は、特に、第１から第５の発明の熱源機の沸き上げ運転を、定格能力範囲内で湯水を加熱する定格運転モードと、前記定格能力を超えて設定された湯水を加熱するパワフル運転モードを有し、浴槽への必要な風呂熱量とタンク内の湯量との熱量の比較により、前記タンク内の湯水の沸き上げを行う時はパワフル運転モードとするか定格運転モードとするかを判定することにより、早期にお湯を貯留することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の一実施例による貯湯式給湯器の構成図を示すものである。

図１において、１０はお湯を貯湯するタンクであり、上部には出湯管１１を、タンク１０の下部には入水管１２を有している。入水管１２は上水道が接続される給水口１３から、水道圧を減圧させる減圧弁１４を介して接続されている。タンク１０内では、比重差からお湯が上部、水が下部に分離し、タンク１０内の湯水の沸き上げ時にはタンク１０上部からお湯が貯湯されることで、お湯が押し下げられる形で層を形成して蓄積される。そして、出湯管１１から給湯されると、それに伴い入水管１２からタンク１０内に水が給水されて、タンク１０内は常に湯水で満たされた状態となる。

タンク１０の湯水の沸き上げは、制御器１５によって動作が制御されている。タンク１０には、下部から上部へと連結された沸き上げ配管１６が接続されてあり、その沸き上げ配管１６には、沸き上げポンプ１７と熱源機１８が介在している。沸き上げポンプ１７を駆動することで、タンク１０下部の湯水を熱源機１８へと供給し、熱源機１８によって湯水が過熱した後、タンク１０上部へと戻されることで貯湯されていく。このとき熱源部１８は、ヒートポンプサイクル機構を有したヒートポンプ若しくヒータとする。ヒートポンプサイクルは具体的には、圧縮機、空気熱交換器、減圧機、水冷媒熱交換器を順次管で繋いだ経路に冷媒（二酸化炭素或いはフロン冷媒）を充填したものである。

一般的に貯湯式給湯器は、安い深夜電力を利用する夜間蓄熱型の給湯器として、夜間にタンク１０全量の湯水の沸き上げを行う。よって、使用者は夜間に沸き上げられたお湯を、昼間の給湯に利用しているということになる。使用者がカラン１９、シャワー２０、浴槽２１の何れかの給湯を行うとき、タンク１０から出湯管１１を介して供給されたお湯と、減圧弁１４で減圧され入水管１２を介して供給される水を、混合弁２２がミキシングを行う。混合弁２２でミキシングされる目標温度は、リモコン２３の温度調節スイッチ２４で設定される。そして、給湯温度検出器２５が目標温度になるように混合弁２２が駆動される。また、浴槽２１へ風呂湯張り給湯を行うときは、リモコン２３の風呂運転スイッチ２６（風呂湯張り手段に相当）の操作を行う。風呂運転スイッチ２６をオンすると、注湯弁２７が開くことで、設定温度のお湯が給湯され、リモコン２３の湯量設定スイッチ２８（湯量設定手段に相当）で設定された湯量に到達したことを湯張量検出器２９が検出すると風呂湯張り給湯は停止する。

次に、図２の制御フローチャートを併用しながら説明していく。

使用者が炊事などでカラン１９から給湯を行うと、タンク１０内に貯湯されたお湯は減少していく。タンク１０の貯湯容量は有限であるから、風呂運転スイッチ２６の操作によって、風呂湯張り給湯が開始されたときには、タンク１０内に残っている残湯量では湯切れしてしまう可能性がある。湯切れしないようにするためには、昼間にタンク１０の湯水を沸き上げる必要がある。そこで、まず、使用者が風呂運転スイッチ２６の操作によって、風呂湯張り給湯が実施されたかどうかの判定を行う（Ｓ１）。風呂湯張り給湯が実施済みであれば、たくさんのお湯を連続的に供給し続ける可能性は低いと判断し、余分な沸き上げは行わないようにする。風呂湯張り給湯がまだ実施されていなければ、風呂湯張り給湯に必要な残湯量を予め沸き上げておく必要があるかどうかの判定に移行する。

Ｓ２において、必要な風呂必要湯量が決定される。風呂必要湯量は湯量設定スイッチ２８によって決定され、例えば、４０Ｌから５００Ｌまでの湯量を任意に選択できるものである。また、入浴中には、浴槽２１の湯量が減れば足し湯が行われる場合や、シャワーを浴びる場合があり、湯張り後もタンク１０にはお湯が必要となる。そこで、湯量設定スイッチ２８によって決定された湯量に、湯張り後に必要な所定の湯量を加算することで、湯切れすることのない十分な湯量を風呂必要湯量として決定しても良い。

また、風呂必要湯量の別の決定方法として、前回の浴槽２１への風呂湯張り給湯にて、実際に湯張量検出器２９がカウントした湯量を風呂必要湯量とする方法もある。よって、風呂運転スイッチ２６の操作による風呂湯張り給湯だけでなく、足し湯スイッチ３５の操作による足し湯運転、高温差し湯スイッチ３６の操作による高温差し湯運転での浴槽２１への給湯量も加算することができる。足し湯運転とは温度調節スイッチ２４で設定された温度のお湯を浴槽２１へ給湯する機能であり、高温差し湯運転とは、温度調節スイッチ２４で設定された温度より更に高温のお湯を給湯することで、追い焚き機能のない貯湯式給湯器で浴槽２１の湯温を上昇させる機能である。足し湯運転、高温差し湯運転共に所定量の給湯を行うと自動的に停止するものもあるが、一般的には使用者が好みの湯量、温度で停止させる場合がほとんどである。このように使用者が途中で運転を停止させることに対して、湯張量検出器２９での給湯量カウントは有効的であり正確に風呂必要湯量を知ることが可能となる。

Ｓ３において、現在のタンク１０内の残湯量を検出する。タンク１０には、下部から上部の水温を検出する複数の残湯温度検出器３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄが配置されている。残湯温度検出器３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄは、検出温度が例えば６０℃以上の時はその設置位置までお湯が有り、４５℃を下回った時点でお湯が無いと判定する。４５℃と６０℃とを判断温度とすることで判定のチャタリングを防止していて、一度６０℃以上を上回ってお湯が有ると判断されると、４５℃を下回るまでは、お湯が有ると判定し続ける。

Ｓ４において、風呂必要湯量と、タンク１０の残湯量との熱量の比較を行う。タンク１０に貯湯されているお湯の温度と、風呂湯張り給湯に必要な温度は異なり、そのままの湯量を比較することはできないので、熱量による比較を行うことになる。まず、出湯管１１に配置された出湯温度検出器３１で検出した出湯温度と、入水管１２に配置された入水温度検知器３２で検出した入水温度と、給湯温度検出器２５で検出したミキシング後の給湯温度で混合比を求める。そして、風呂必要湯量と混合比を乗算すれば、タンク１０の残湯温度と比較することができる。例えば、出湯温度が９０℃、入水温度が１５℃、給湯温度が４０℃、風呂必要湯量が２５０Ｌとすると、混合比は約３３％となり、タンク１０に必要な残湯量は約８３Ｌとなる。このとき、残湯温度検出器３０ａがタンク１０の上部より５０Ｌの位置に配置され、残湯温度検出器３０ｂが１００Ｌ位置、残湯温度検出器３０ｃが１５０Ｌ位置、残湯温度検出器３０ｄが２００Ｌ位置に配置されていたとする。熱量換算結果の約８３Ｌより多めの１００Ｌ位置に配置されている残湯温度検出器３０ｂが、お湯有りを検出していれば、タンクには十分な残湯量があると判断され、お湯無しを検出していれば、このままでは湯切れに至ると判定される。

なお、出湯温度の検出はタンクの上部に取り付けられている残湯温度検出器３０ａで行い、入水温度の検出はタンクの下部に取り付けられている残湯温度検出器３０ｄで行っても良い。この場合の出湯温度の検出は、残湯温度検出器３０ａの検出温度をそのまま適用するが、タンク１０の残湯量が残湯温度検出器３０ａの配置位置を下回ってしまうと、正確な温度検出ができなくなるので、例えば検出温度が６０℃を下回っていた場合は、６０℃と判定させて演算する。また、入水温度の検出では、タンク１０全量がお湯であった場合は検出することができないので、例えば、残湯温度検出器３０ｄの一つ上に配置された残湯温度検出器３０ｃが、お湯無しと判定されている間の検出温度を入水温度として確定させ、残湯温度検出器３０ｃがお湯有りと判定すると、それ以前に確定していた検出温度を入水温度として保持させておき演算に用いる。

Ｓ５において、熱量の比較の結果湯切れに至ると判定されると、タンク１０の湯水の沸き上げを行う。ステップ４の例で説明すると、算出されたタンク１０に必要な残湯量が約８３Ｌであった場合、１００Ｌ位置に配置されている残湯温度検出器３０ｂがお湯有りと検出するまで沸き上げを行う。なお、残湯温度検出器３０ｂがお湯有りを検出する前に、風呂湯張り給湯が終了した場合は、その時点で沸き上げを終了しても良い。
次に、図３を用いて本実施例の学習方式を説明する。

本実施例の貯湯式給湯器は、浴槽への湯張り量を学習して記憶する湯量記憶手段３３を備えている。湯量記憶手段３３は、例えば過去７日間の風呂必要湯量を比較し、その中の最大湯量を選択する。図３における１０日の場合を説明すると、学習範囲は７日前の３日から１日前の９日が対象となり、その中の最大量である２２０Ｌがその日の予想風呂必要湯量となる。そして、風呂湯張り給湯が実施されるまで、予想風呂必要湯量を確保する沸き上げ動作を行うこととなる。１１日の学習では、７日前の４日から１日前の１０日が学習対象となる。このとき、１０日の風呂必要湯量は、学習によって求められた予想風呂必要湯量である２２０Ｌではなく、実際の湯張りに要した１９０Ｌとする。よって、１１日の予想風呂必要湯量は２１０Ｌとなり、１２日の予想風呂必要湯量は１９０Ｌとなる。このように、過去の所定日数期間内の最大湯量で熱量比較を行うことにより、土曜日、日曜日で給湯量が増加するなどの生活パターンの変動における湯切れを防止することができる。

また、本実施例の貯湯式給湯器は、定格能力範囲内で湯水を加熱する定格運転モードと、定格能力を超えて設定された能力範囲内で湯水を過熱するパワフル運転モードを有している。風呂必要湯量とタンク内の湯量との熱量の比較により、前記タンク内の湯水の沸き上げを行う時はパワフル運転モードとするか定格運転モードとするかを判定し、タンク内の熱量が足りないと判断したときは、パワフル運転モードとすることにより、風呂湯張り給湯に備えて早期にお湯を貯留することができる。

以上のように、本発明にかかる貯湯式給湯器は、風呂湯張り給湯によって湯切れに至ると判定されるとタンクの沸き上げを行う機器として、電気温水器やヒートポンプ給湯機等の用途に適用できる。

本発明の実施の形態１における貯湯式給湯器の構成図本発明の実施の形態１における貯湯式給湯器のフローチャート本発明の実施の形態１における学習機能の概念図従来の貯湯式給湯器の構成図

符号の説明

１０タンク
１８熱源機
２１浴槽
２６風呂湯張り手段（風呂運転スイッチ）
２８湯量設定手段（湯量設定スイッチ）
２９湯張量検出器
３０ａ〜３０ｄ残湯温度検出器
３３湯量記憶手段

Claims

湯水を貯湯するタンクと、前記タンク内の湯水を沸き上げる熱源機と、前記タンク内の残湯量を検出する残湯温度検出器と、浴槽へお湯を供給する風呂湯張り手段を備え、前記残湯温度検出器が検出した前記タンク内の湯量と、前記風呂湯張り手段による湯張りに必要な風呂湯量との熱量の比較により、前記タンク内の湯量では熱量が不足していると判断されると、前記熱源機により前記タンク内の湯水の沸き上げを行う貯湯式給湯器。
浴槽への湯張り量を設定する湯量設定手段を有したリモコンを備え、前記湯量設定手段で設定された湯量を浴槽への必要な風呂湯量とし、前記残湯温度検出器が検出した前記タンク内の湯量との熱量の比較により、前記タンク内の湯量では熱量が不足していると判断されると、前記熱源機により前記タンク内の湯水の沸き上げを行う請求項１記載の貯湯式給湯器。
浴槽への湯張り量を計測する湯張量検出器を備え、前記湯張量検出器による浴槽への湯張り量を浴槽への必要な風呂湯量とし、前記残湯温度検出器が検出した前記タンク内の湯量との熱量の比較により、前記タンク内の湯量では熱量が不足していると判断されると、前記熱源機により前記タンク内の湯水の沸き上げを行う請求項１記載の貯湯式給湯器。
過去の所定日数期間内の浴槽への風呂湯量を学習して記憶する湯量記憶手段を備え、前記湯量記憶手段に記憶されている湯量を浴槽への必要な風呂湯量とし、前記残湯温度検出器が検出した前記タンク内の湯量との熱量の比較により、前記タンク内の湯量では熱量が不足していると判断されると、前記熱源機により前記タンク内の湯水の沸き上げを行う請求項２または３記載の貯湯式給湯器。
熱源機は、定格能力範囲内で湯水を加熱する定格運転モードと、前記定格能力を超えて設定された湯水を加熱するパワフル運転モードを有し、浴槽への必要な風呂熱量とタンク内の湯量との熱量の比較により、前記タンク内の湯水の沸き上げを行う時はパワフル運転モードとするか定格運転モードとするかを判定する請求項１〜４いずれか１項に記載の貯湯式給湯器。