JP2006300384A - 貯湯式温水器 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートポンプサイクルを利用して加熱する貯湯式給湯器にあって、沸上げ停止前の入水温度を低く抑えて効率を良くする事を目的とする。
【解決手段】操作手段１７のモード選択手段１８で運転モードの選択が可能な構成とし、おまかせ運転モードで全量沸上げ運転を行う場合、積層貯湯判定手段９により貯湯タンク内２の湯が積層状態で貯湯されていると判定し、かつ入水温検出器１５ａ及び残湯量検出器７ａで検出される水温が所定値になったとき、加熱手段１０による加熱動作を停止し、手動運転モードで全量沸上げ運転を行う場合、入水温検出器１５ａで検出される水温が所定値になったとき、加熱手段１０による加熱動作を停止する制御手段８を備え、加熱動作の停止条件を外気温度に基づき設定するようにしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプサイクルを利用して湯を沸かし、貯湯タンク上部より積層状態で貯湯していく貯湯式温水器に関し、特に冷媒として二酸化炭素を用いたヒートポンプサイクルを利用した場合に有効なものである。

従来、この種の貯湯式温水器に関し、ヒートポンプサイクルを用いて給湯用の液体を加熱し、その加熱された液体を給湯機本体の貯湯タンク上部より蓄え、貯湯タンク下部より加熱源であるヒートポンプ本体に戻し、貯湯タンク又はヒートポンプ本体に戻す液体の温度が貯湯温度より低い予め設定された所定温度になると、ヒートポンプ本体の加熱動作を停止し、使用湯量に基づいて貯湯タンクの沸き上げ湯量を変化させ、一方、貯湯タンクの残湯量が所定量以下になると、ヒートポンプ本体の加熱動作を開始するようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−１５６２５４号公報

しかしながら、加熱源としてヒートポンプサイクルを用いるものにおいては、温水を熱交換して加熱する冷媒−水熱交換器への給水温度が高くなると冷媒−水熱交換器での冷媒と温水との温度差が減少して加熱能力が低下する。

特に冷媒として二酸化炭素を用いたヒートポンプサイクルを利用した貯湯式温水器にあっては、ヒートポンプの高圧側圧力が高いため給水温度が高くなるとヒートポンプの運転効率（ＣＯＰ）の低下度合いが顕著になり、最適なＣＯＰでの運転が望まれている。

ここで、一般的にＣＯＰを上げるためには、沸き上げ温度を下げること、ヒートポンプサイクルを構成する冷媒−水熱交換器への流入水温を下げること、ヒートポンプサイクルを構成する圧縮機の運転停止回数を減少することが重要となる。

しかし、これらの要因は、いずれも湯量不足を生じてしまう不都合があり、単純に採用することはできない。

そこで本発明は、ヒートポンプサイクルを構成する冷媒−水熱交換器への流入水温を抑えつつ、必要最小限の貯湯量を確保することで、最適なＣＯＰを確保しつつ湯量不足の解消を図ることを目的とする。

前記従来の課題を解決するため本発明の貯湯式温水器は、貯湯タンクと、前記貯湯タンクの下部と上部を連通してタンク下部の水を流通させる沸き上げ配管と、前記沸き上げ配管に配設した沸き上げポンプと、前記沸き上げ配管の途中に配設して沸き上げポンプで供給される水をヒートポンプサイクルを利用して加熱する加熱手段と、前記加熱手段に供給される水温を検出する入水温検出器と、前記貯湯タンクの所定高さにおける水温を検出する残湯量検出器と、前記残湯量検出器で検出される水温より前記貯湯タンク内に積層状態で貯湯されているかどうかを判定する積層貯湯判定手段と、外気温度を検出する外気温検出器と、前記加熱手段を制御して沸き上げ動作を行う制御手段と、前記制御手段に運転条件を入力する操作手段とを備え、前記操作手段により予め設定された沸き上げ条件に基づいて自動的に沸き上げ動作を行うおまかせ運転モードと、使用者が任意に沸き上げ条件を設定して沸き上げ動作を行う手動運転モードとに切り替えることができる貯湯式温水器であって、前記制御手段は、第１の所定時間帯にタンク全量を沸き上げる全量沸き上げ運転モードと、第２の所定時間帯に前記残湯検出器で所定残湯量になったことを検出した場合に沸き上げ動作を開始する湯切れ沸き上げ運転モードを有し、前記操作手段によりおまかせ運転モードに切り替えられた場合、前記全量沸き上げ運転モードは、前記積層貯湯判定手段と、前記入水温検出器と、前記残湯量検出器からの信号により前記加熱手段の動作を停止するようにし、前記操作手段により手動運転モードに切り替えられた場合、前記全量沸き上げ運転モードは、前記入水温検出器からの信号により前記加熱手段の動作を停止するようにし、前記加熱手段の動作停止条件を外気温度に基づき設定するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、自動的に沸き上げ動作を行うおまかせ運転モードにおいては、ヒートポンプサイクルを利用した加熱手段に供給される水温を可能な限り下げた状態で加熱動作を行うことができ、特にヒートポンプサイクルを加熱源として利用する場合に、冷媒−水熱交換器への流入水温を下げることができ、最適なＣＯＰでの運転が可能になり、また貯湯タンク内に積層状態でお湯が蓄えられている場合は加熱動作を行わないように制限しているため、圧縮機の運転停止回数を減少することができる。

また本発明によれば、夜間時間帯の全量沸き上げ運転を極力抑えるため、無駄な貯湯量を保持することがなく、放熱によるロスも減少することができ、かつ、湯量が足りないと判断したときは、湯切れ沸き上げ運転により昼間時間帯に運転することで必要最小限の湯量を確保して湯量不足の解消を図ることができる。

また、使用者が任意に条件を設定して沸き上げ動作を行う手動運転モードにおいては、湯量確保を優先した加熱動作を行うことができ、湯量不足の解消を図ることができる。

そして、効率的な運転を重視したおまかせ運転モードと、湯量確保を重視した手動運転モードを操作手段により任意に切り替えることができ、使い勝手の向上を図ることができる。

さらに、外気温度に基づいて加熱動作の停止条件を変更するようにしているため、季節により異なる使用湯量に応じて最適な沸き上げ動作を確保することができる。

本発明の第１の実施の形態による貯湯式温水器は、貯湯タンクと、前記貯湯タンクの下部と上部を連通してタンク下部の水を流通させる沸き上げ配管と、前記沸き上げ配管に配設した沸き上げポンプと、前記沸き上げ配管の途中に配設して沸き上げポンプで供給される水をヒートポンプサイクルを利用して加熱する加熱手段と、前記加熱手段に供給される水温を検出する入水温検出器と、前記貯湯タンクの所定高さにおける水温を検出する残湯量検出器と、前記残湯量検出器で検出される水温より前記貯湯タンク内に積層状態で貯湯されているかどうかを判定する積層貯湯判定手段と、外気温度を検出する外気温検出器と、前記加熱手段を制御して沸き上げ動作を行う制御手段と、前記制御手段に運転条件を入力する操作手段とを備え、前記操作手段により予め設定された沸き上げ条件に基づいて自動的に沸き上げ動作を行うおまかせ運転モードと、使用者が任意に沸き上げ条件を設定して沸き上げ動作を行う手動運転モードとに切り替えることができる貯湯式温水器であって、前記制御手段は、第１の所定時間帯にタンク全量を沸き上げる全量沸き上げ運転モードと、第２の所定時間帯に前記残湯検出器で所定残湯量になったことを検出した場合に沸き上げ動作を開始する湯切れ沸き上げ運転モードを有し、前記操作手段によりおまかせ運転モードに切り替えられた場合、前記全量沸き上げ運転モードは、前記積層貯湯判定手段と、前記入水温検出器と、前記残湯量検出器からの信号により前記加熱手段の動作を停止するようにし、前記操作手段により手動運転モードに切り替えられた場合、前記全量沸き上げ運転モードは、前記入水温検出器からの信号により前記加熱手段の動作を停止するようにし、前記加熱手段の動作停止条件を外気温度に基づき設定するようにしたものである。

本実施の形態によれば、全量沸き上げ運転を行う場合に、冷媒−水熱交換器への流入水温を下げることができ、最適なＣＯＰでの運転が可能になり、また貯湯タンク内に積層状態でお湯が蓄えられている場合は加熱動作を行わないように制限しているため、圧縮機の運転停止回数を減少することができる。

また、夜間時間帯の全量沸き上げ運転を極力抑えるため、無駄な貯湯量を保持することがなく、放熱によるロスも減少することができ、かつ、湯量が足りないと判断したときは、湯切れ沸き上げ運転により昼間時間帯に運転することで必要最小限の湯量を確保して湯量不足の解消を図ることができる。

さらに、使用者が任意に条件を設定して沸き上げ動作を行う手動運転モードにおいては、湯量確保を優先した加熱動作を行うことができ、湯量不足の解消を図ることができる。

そして、効率的な運転を重視したおまかせ運転モードと、湯量確保を重視した手動運転モードを操作手段により任意に切り替えることができ、使い勝手の向上を図ることができる。

さらに、外気温度に基づいて加熱動作の停止条件を変更するようにしているため、季節により異なる使用湯量に応じて最適な沸き上げ動作を確保することができる。

本発明の第２の実施の形態による貯湯式温水器は、操作手段によりおまかせ運転モードに切り替えられた場合、全量沸き上げ運転モードは、積層貯湯判定手段により貯湯タンク内の湯が積層状態で貯湯されているという判定結果と、入水温検出器で検出される水温が第１判定値以上であるという判定結果と、残湯量検出器で検出される水温が第２判定値以上であるという判定結果の、３つのアンド条件が成立したとき、加熱手段による加熱動作を停止するようにし、前記第１判定値と第２判定値は外気温度が低くなると高くなるように設定したものである。

本実施の形態によれば、おまかせ運転モードを選択したとき、全量沸き上げの停止条件として積層貯湯判定手段と入水温検出器と残湯量検出器の３つの判定結果のアンド条件が成立した時に限定し、かつ、入水温検出器と残湯量検出器の判定値を外気温度により変更するようにしているため、入水温度検出器の判定結果のみで停止させる場合の、貯湯タンク内の混合層の状態に関係なく停止し必要とする湯量が確保できなくなるという問題、及び、残湯検出器の判定結果のみで停止させる場合の、残湯量検出器の取付位置より下方の湯温に関係なく停止しＣＯＰが低下する前から沸上げを停止するので効率よく多くのお湯を確保する機会を逃す、さらに、上記入水温度検出器と残湯量検出器の判定結果のアンド条件だけで沸上げ停止を判断した場合の、貯湯タンク内に中途半端な混合層が形成された場合に全量沸上げ運転が開始しないという問題を解消でき、かつ、季節により異なる使用湯量に対応して最適な沸き上げ動作を確保して、ヒートポンプサイクルの効率的な運転と湯量の有効確保を両立させた沸き上げ動作を行うことができる。

本発明の第３の実施の形態による貯湯式温水器は、入水温検出器の水温と比較する第１判定値と残湯量検出器の水温と比較する第２判定値の関係は、第１判定値＜第２判定値としたものである。

本実施の形態によれば、貯湯タンク内の下部に形成される混合層の影響を考慮し、ヒートポンプサイクルの効率的な運転と湯量の有効確保を両立させた沸き上げ条件を提供することができる。

本発明の第４の実施の形態による貯湯式温水器は、積層貯湯判定手段は貯湯タンクの所定高さに配設された複数の残湯量検出器のうち、最下端部を除く残湯量検出器で検出される水温より判定するようにしたものである。 本実施の形態によれば、簡単な構成で貯湯タンク内の湯温分布を検出し、積層状態で貯湯されているかどうかを容易に判断することができる。

本発明の第５の実施の形態による貯湯式温水器は、積層貯湯判定手段は、残湯量検出器で検出される水温が第３判定値以上になったとき積層貯湯状態と判定し、前記第３判定値は、沸き上げ温度に応じて変更するようにしたものである。

本実施の形態によれば、貯湯タンク内にどのような形態で貯湯されているかを容易に判断することができるとともに、沸き上げ温度に応じて判定値を変更するようにしているため、実使用形態に即した積層貯湯状態を判断することができる。

本発明の第６の実施の形態による貯湯式温水器は、外気温度に応じて沸き上げ温度を変更するようにし、外気温度が低いとき沸き上げ温度を高く、外気温度が高いとき沸き上げ温度を低くするようにしたものである。

本実施の形態によれば、季節により異なる使用湯量に対応して、沸き上げ温度自体を変更すると共に、加熱動作の停止条件である積層貯湯状態の判定値も変更できることになり、使用実態に即した最適な湯量を確保するための沸き上げ動作を確保することができ、本発明の第７の実施の形態による貯湯式温水器は、操作手段により手動運転モードに切り替えられた場合、全量沸き上げ運転モードは、入水温検出器で検出される水温が第４判定値以上になったとき、加熱手段による加熱動作を停止するようにし、前記第４判定値は外気温度が低くなると高くなるように設定したものである。

本実施の形態によれば、使用者が使用状態に応じて必要湯量を任意に設定して沸き上げ動作を行う手動運転モードを選択したときは、全量沸き上げの停止条件として入水温度検出器の判定結果のみで停止させるようにすることで、貯湯タンク内の全量を所定の沸き上げ温度まで上昇させることができ、ヒートポンプサイクルの効率的な運転は多少犠牲になるが、必要湯量を確実に確保することができ、用途に応じた使い方が可能になるとともに、季節により異なる使用湯量に対応して最適な沸き上げ動作を確保することができる。

以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明する。

図１は本発明の一実施例による貯湯式温水器の構成図である。

貯湯タンクユニット１は、貯湯タンク２、給湯管３、給水管４、沸上げ配管５、沸上げポンプ６、残湯量検出器７ａ〜７ｅ、制御手段８、積層貯湯判定手段９から構成され、貯湯タンク２の上部には給湯管３を、貯湯タンク２の下部には給水管４を有している。

貯湯タンク２の下部と上部とは、沸上げ配管５によって連通され、貯湯タンク２下部の水は、沸上げポンプ６によって加熱手段１０に導かれ、その熱交換器１１によって加熱されて湯となり、貯湯タンク２上部に導かれる。給湯管３から給湯されると、それに伴い給水管４から貯湯タンク２内に水が給水され、貯湯タンク２内では、比重差から湯が上部、水が下部に分離し、湯が押し下げられる形で層をなして蓄積される。

貯湯タンク２には、貯湯タンク２下部から上部の水温を検出する複数の残湯量検出器７ａ〜７eが設けられており、制御手段８にその検出信号が入るようになっている。制御手段８の中にある積層貯湯判定手段９は、残湯量検出器７ｂ〜７eの検出信号のうち、予め定めた検出信号により貯湯タンク２内の湯温を検出し、この検出された湯温と予め定めた第３判定値とを比較し、その比較結果により貯湯タンク２が積層貯湯状態であるかどうか判定する。

例えば、沸上げ温度が６５度の場合で、残湯量検出器７ｂ〜７eの温度すべての信号が６０度以上を検出すれば積層状態と判定可能であるが、７ｂの信号のみが６０度以上検出しても、積層状態であると判断できる。これは、湯温が高いほど比重が小さくなるという性質を利用し７ｂより上は、６０度以上と判断しているからである。

なお、本実施例では積層状態で貯湯されているか否かを判定する温度は、沸き上げ温度に関係なく一定値として説明したが、沸き上げ温度に応じて変更してもよく、残湯検出器７ｂ〜７ｅに対応させて比較温度を個々に設定しても同様の効果を得られるものである。

また、全量沸き上げ運転を行う第１の所定時間帯（深夜時間帯）以外の第２の所定時間帯（昼間時間帯）に残湯量検出器７ｅまたは７ｄが４５度を下回り、所定残湯量以下になったと判断される場合は、湯切れ沸上げ運転を行う。そして、湯切れ沸上げ運転を行った後、残湯量検出器７ｅまたは７ｄが例えば６０度以上になると運転を停止する。なお、沸上げ判定温度を４５度とし、沸上げ停止温度を６０度とすることでチャタリングを防止している。

熱交換器１１は、圧縮機１２、蒸発器１３、及び膨張弁１４とともに配管によって接続されてヒートポンプサイクルを構成している。このヒートポンプサイクルは、冷媒として二酸化炭素を用い、高圧側では臨界圧を越える状態で運転することが好ましい。このようなヒートポンプサイクルを用いることで、９０度に近い高温水を貯湯することができるとともに、レジオネラ菌などを考慮した６５度程度の温水の貯湯は高いＣＯＰで行うことができる。

熱交換器１１に至るまでの沸上げ配管５には入水温検出器１５ａが設けられ、熱交換器１１の出口側の沸上げ配管５には出湯温検出器１５ｂが設けられている。また、外気温度を検出するための外気温検出器１５ｃが設けられ、制御手段８にその情報が入力されている。本実施の形態では加熱手段１０に外気温検出器１５ｃを設けているが、貯湯タンク２側に設けてもよく、給水側から供給される水温の情報を用いても同様の効果が得られるものである。

また、制御手段８には運転条件を入力指示する操作手段１７が接続されており、この操作手段１７により使用者は好みの運転形態を選択し指示することで用途に応じた運転を行うようになっている。そして、この操作手段１７には、予め設定された運転条件で自動的に沸き上げ動作を行うおまかせ運転モードか、使用者が使用状態に応じて必要とされる湯量を確保するために、任意に沸き上げ湯量等を設定し、設定された条件に基づいて沸き上げ動作を行う手動運転モードかを選択するためのモード選択手段１８を有している。

上記構成において、まず、モード選択手段１８によりおまかせ運転モードとするか、手動運転モードにするかを選択し、操作手段１７を介して制御手段８に指示する。

制御手段８はモード選択情報に基づいて全量沸き上げ時の沸き上げ停止条件を変更し、おまかせ運転モードまたは手動運転モードに対応して沸き上げ動作を制御する。どちらの運転モードにおいても全量沸上げ運転時には、貯湯ユニット１の制御手段８の信号を、加熱手段１０の制御器１６が受けて、沸上げポンプ６及び圧縮機１２を運転させる。

例えば、沸上げ温度が６５度の場合は、出湯温検出器１５ｂの温度が６５度になるように沸上げポンプ６を制御手段８が適切な流量に調節して制御する。また、出湯温度の制御は、制御器１６により、圧縮機１２の回転数や膨張弁１４の開度などのヒートポンプサイクルでの制御によって行うこともできる。

上記動作により貯湯タンク２には、上部から順に６５度の湯が層状に貯留されていく。ここで、モード選択手段１８でおまかせ運転モードが選択されている場合は、加熱動作が進み、貯湯タンク２内の下方まで６５℃の湯が貯留されてくると、積層貯湯判定手段９で残湯量検出器７ｂの信号と第３判定値を比較し、残湯量検出器７ｂの信号＞第３判定値の関係になると積層状態で貯湯されていると判断され、かつ残湯量検出器７ａの信号と第２判定値、入水温検出器１５ａの信号と第１判定値をそれぞれ比較し、それぞれの信号が予め定めた判定値以上になったとき、沸上げポンプ６及び圧縮機１２を停止し、全量沸上げ運転を終了する。

また、上記沸き上げ動作において、第１判定値および第２判定値は、外気温検出器１５ｃで検出される外気温度によって決定され、外気温度が低下すると各判定値を上げるように設定が変更される。つまり、外気温度が低下する冬場においては使用湯量が増加するため多くの湯量を確保する必要があり、この場合、加熱動作の停止条件である第１判定値と第２判定値を高めに設定することで加熱動作期間を引き延ばすことができ、貯湯タンク２内により多くの高温湯を貯湯することができる。反対に、外気温度が上昇する夏場においては使用湯量が減少するため、残湯量を抑制するためには少な目の湯量を確保しておく必要があり、この場合、加熱動作の停止条件である第１判定値と第２判定値を低めに設定することで加熱動作期間を短縮することができ、貯湯タンク２内に適量の高温湯を貯湯することができる。

さらに、外気温度によって沸き上げ温度そのものを変更することで、より季節に対応した湯量をヒートポンプサイクルの効率的な運転で確保することができる。つまり、外気温度が上昇する夏場においては、沸き上げ温度を低下させ加熱手段１０に供給される入水温度を抑えることでヒートポンプサイクルの効率的な運転を確保し、併せて加熱動作の停止条件である積層貯湯判定手段９の第３判定値を低く設定することで加熱動作期間を短縮し、より効率的な運転を行わせることができる。また、外気温度が低下する冬場においては、沸き上げ温度を高く設定することで高温の湯を確保しつつ、併せて加熱動作の停止条件である積層貯湯判定手段９の第３判定値を高く設定することで加熱動作期間を引き延ばし、より多くの湯量を確保することができる。

また、モード選択手段１８で手動運転モードが選択されている場合は、加熱動作が進み、貯湯タンク２内の全量が６５℃の湯となり、貯湯タンク２の下部に配管された加熱手段１０への給水路である沸き上げ配管５に設けた入水温検出器１５ａの温度が第４判定値以上になったとき、沸上げポンプ６及び圧縮機１２を停止し、全量沸上げ運転を終了する。この手動運転モードにおいても、外気温度により第４判定値と沸き上げ温度を変更することにより、上記同様、季節に対応してヒートポンプサイクルの効率的な運転と使用実態に即した効果的な湯量の確保を行うことができるものである。この沸上げ停止動作についての詳細は、図２のフローを用いて説明する。

また、本実施例による貯湯式給湯器では、第１の所定時間帯と第２の所定時間帯とを設定している。第１の所定時間帯は、例えば２３時から７時までの深夜時間帯で、加熱手段１０を動作させて全量沸上げ運転を行う時間を含む時間帯であり、ピークシフト時間帯を含んでいる。ピークシフト時間帯は、全量沸上げ運転を待機させている時間帯である。第２の所定時間帯は、例えば７時から２３時までの昼間時間帯で、全量沸上げ運転を行わない時間帯である。この第２の所定時間帯では、湯量が足りないと判断された場合には湯切れ沸上げ運転を行う。なお、上記以外の沸き上げ動作として、第２の所定時間帯に所定の条件下で残湯検出器７ａが所定温度以下を検出すると、沸き上げ動作を行う追加沸き上げ運転モードを有している。この追加沸き上げ運転モードは、使用湯量が不足することが判っているときに予め所定の湯量を確保するための沸き上げ動作である。

まず、第１の所定時間かどうか判断する（ステップ１）。第１の所定時間であれば、ピークシフト時間帯であるかどうか判断する（ステップ２）。ピークシフト時間帯であれば待機状態とし、ピークシフト時間帯以外であれば、運転モードの確認を行い、おまかせ運転モードを確認した場合（ステップ３）は、所定のシーケンスに基づいて全量沸上げ運転を開始する（ステップ４）。

そして、外気温検出器１５ｃで検出された外気温度に基づいて、第１判定値、第２判定値、第３判定値が設定され（ステップ５）、この各判定値に基づいて沸き上げ動作が制御される。これにより、季節に応じて沸き上げ条件を変更することが可能になり、使用形態に即した最適な湯量確保とヒートポンプサイクルの効率的な運転を行うことができる。

ステップ４の全量沸き上げ運転により加熱動作が進むと、まず、前述したように、残湯量検出器７ｂの信号により、積層貯湯判定手段９が、残湯温度＞第３判定値の比較を行い積層状態で貯湯されているかどうかを判断する（ステップ６）。ステップ６で、積層状態で貯湯されていると判定した場合、次に、入水温検出器１５ａにより検出される入水温度が予め設定した第１判定値Ｔ１以上かどうか判断する（ステップ７）。入水温度が第１判定値Ｔ１以上であると判断した場合、次に、貯湯タンク2の最下端部に配設された残湯量検出器７ａで検出される温度が予め設定した第２判定値Ｔ２以上かどうか判断する（ステップ８）。残湯量検出器７ａの温度が第２判定値Ｔ２以上の時、全量沸上げ運転を終了する（ステップ９）。

なお、判定フローの順番は本実施の形態に限定されるものではなく、どのような順番で判定しても同様の効果が得られるものである。

ここで、入水温度を判定する第１判定値Ｔ１は、残湯量検出器７ａの温度を判定する第２判定値Ｔ２より低く設定されている。この判定値に差を設けている理由は、貯湯タンク２内の下部に形成される混合層の影響を考慮し、ヒートポンプサイクルの効率的な運転と湯量の有効確保を両立させるためのものである。

つまり、おまかせ運転モードにおける全量沸き上げ運転の終了条件として、積層状態で貯湯されていること（例えば、残湯量検出器７ｂの温度が第３判定値以上であること）、入水温度が第１判定値Ｔ１以上であること、残湯量検出器７ａの温度が第２判定値Ｔ２以上であること、の３つのＡＮＤ条件が成立したとき沸き上げを完了するようにしている。

これは、入水温度が第１判定値Ｔ１以上であること、だけで沸上げ運転を停止すると、貯湯タンク２内の混合層の状態に関係なく停止する場合があり、必要とする湯量が確保できなくなるという問題が生じるからである。また、残湯検出器７ａの温度が第２判定値Ｔ２以上であること、だけで停止すると、残湯量検出器７ａの取付位置より下方の湯温に関係なく停止する場合があり、ＣＯＰが低下する前から沸上げを停止する事になり、効率よく多くのお湯を確保する機会を逃す。

さらに、本実施の形態では積層状態で貯湯されていること、を判断条件に入れている。これは、入水温度＞第１判定値Ｔ１と、残湯検出器７ａの温度＞第２判定値Ｔ２の関係だけで沸上げ停止を判断すると、例えば貯湯タンクが、全量沸上げ後、数日使用されずに自然放熱して混合層が拡大し、タンク内湯温が一律４５度になった場合、上記条件である、入水温度＞第１判定値Ｔ１、残湯検出器７ａの温度＞第２判定値Ｔ２の関係を満足し、いずれの条件にも合致してしまい、全量沸上げ運転がなされずに停止するからである。

そこで、積層状態で貯湯されていること、を判断条件に入れることにより、ヒートポンプサイクルの効率的な運転と湯量の有効確保を両立させた沸き上げ動作を行うことができるものである。

また、ステップ３で運転モードの確認を行い、おまかせ運転モードでないと判定した場合は手動運転モードであると判断し、所定のシーケンスに基づいて全量沸上げ運転を開始する（ステップ１０）。そして、外気温検出器１５ｃで検出された外気温度に基づいて、第４判定値が設定され（ステップ１１）、この判定値に基づいて沸き上げ動作が制御される。これにより、季節に応じて沸き上げ条件を変更することが可能になり、使用形態に即した最適な湯量確保とヒートポンプサイクルの効率的な運転を行うことができる。

そして、加熱動作が進み、貯湯タンク２内の全量が所定の沸き上げ温度の湯となり、貯湯タンク２の下部に配管された加熱手段１０への給水路である沸き上げ配管５に設けた入水温検出器１５ａにより検出される入水温度が予め設定した第４判定値以上かどうか判断する（ステップ１２）。そして、入水温度が第４判定値Ｔ４以上であると判断した場合に全量沸上げ運転を終了する（ステップ９）。

以上のように、第１の所定時間帯に行われる全量沸き上げ運転の停止条件を、おまかせ運転モードと手動運転モードで変更し、用途に応じて使用者が任意に選択可能な構成とし、さらに外気温度に基づいて停止条件の判定値を設定することで、季節に対応してヒートポンプサイクルの効率的な運転と湯量の有効確保を両立させた沸き上げ動作を提供することができ、使い勝手の向上が図れるものである。

本発明の貯湯式温水器は、特に冷媒として二酸化炭素を用いたヒートポンプサイクルを利用した貯湯式温水器に有用であり、その他ヒータやガスを熱源とする貯湯式温水器にも適用できる。

本発明の一実施例による貯湯式給湯器の構成図 同貯湯式給湯器の制御フロー図

符号の説明

２ 貯湯タンク
３ 出湯管
４ 給水管
５ 沸上げ配管
６ 沸上げポンプ
７ａ〜７ｅ 残湯量検出器
８ 制御手段
９ 積層貯湯判定手段
１０ 加熱手段
１５ａ 入水温検出器
１５ｃ 外気温検出器
１７ 操作手段
１８ モード選択手段

Claims (7)

1. 貯湯タンクと、前記貯湯タンクの下部と上部を連通してタンク下部の水を流通させる沸き上げ配管と、前記沸き上げ配管に配設した沸き上げポンプと、前記沸き上げ配管の途中に配設して沸き上げポンプで供給される水をヒートポンプサイクルを利用して加熱する加熱手段と、前記加熱手段に供給される水温を検出する入水温検出器と、前記貯湯タンクの所定高さにおける水温を検出する残湯量検出器と、前記残湯量検出器で検出される水温より前記貯湯タンク内に積層状態で貯湯されているかどうかを判定する積層貯湯判定手段と、外気温度を検出する外気温検出器と、前記加熱手段を制御して沸き上げ動作を行う制御手段と、前記制御手段に運転条件を入力する操作手段とを備え、
   前記操作手段により予め設定された沸き上げ条件に基づいて自動的に沸き上げ動作を行うおまかせ運転モードと、使用者が任意に沸き上げ条件を設定して沸き上げ動作を行う手動運転モードとに切り替えることができる貯湯式温水器であって、
   前記制御手段は、第１の所定時間帯にタンク全量を沸き上げる全量沸き上げ運転モードと、第２の所定時間帯に前記残湯検出器で所定残湯量になったことを検出した場合に沸き上げ動作を開始する湯切れ沸き上げ運転モードを有し、
   前記操作手段によりおまかせ運転モードに切り替えられた場合、前記全量沸き上げ運転モードは、前記積層貯湯判定手段と、前記入水温検出器と、前記残湯量検出器からの信号により前記加熱手段の動作を停止するようにし、
   前記操作手段により手動運転モードに切り替えられた場合、前記全量沸き上げ運転モードは、前記入水温検出器からの信号により前記加熱手段の動作を停止するようにし、
   前記加熱手段の動作停止条件を外気温度に基づき設定するようにした貯湯式温水器。
2. 操作手段によりおまかせ運転モードに切り替えられた場合、全量沸き上げ運転モードは、積層貯湯判定手段により貯湯タンク内の湯が積層状態で貯湯されているという判定結果と、入水温検出器で検出される水温が第１判定値以上であるという判定結果と、残湯量検出器で検出される水温が第２判定値以上であるという判定結果の、３つのアンド条件が成立したとき、加熱手段による加熱動作を停止するようにし、前記第１判定値と第２判定値は外気温度が低くなると高くなるように設定した請求項１記載の貯湯式温水器。
3. 入水温検出器の水温と比較する第１判定値と残湯量検出器の水温と比較する第２判定値の関係は、第１判定値＜第２判定値とした請求項２記載の貯湯式温水器。
4. 積層貯湯判定手段は、貯湯タンクの所定高さに配設された複数の残湯量検出器のうち、最下端部を除く残湯量検出器で検出される水温より判定するようにした請求項２記載の貯湯式温水器。
5. 積層貯湯判定手段は、残湯量検出器で検出される水温が第３判定値以上になったとき積層貯湯状態と判定し、前記第３判定値は、沸き上げ温度に応じて変更するようにした請求項４記載の貯湯式温水器。
6. 外気温度に応じて沸き上げ温度を変更するようにし、外気温度が低いとき沸き上げ温度を高く、外気温度が高いとき沸き上げ温度を低くするようにした請求項５記載の貯湯式温水器。
7. 操作手段により手動運転モードに切り替えられた場合、全量沸き上げ運転モードは、入水温検出器で検出される水温が第４判定値以上になったとき、加熱手段による加熱動作を停止するようにし、前記第４判定値は外気温度が低くなると高くなるように設定した請求項１記載の貯湯式温水器。