JP2009270735A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】残湯量を最適化することで、無駄に貯留していた湯量を低減し、かつ、残湯量の下げ過ぎによる湯切れを防ぐことができ、さらに使用者の負担を軽減すること。
【解決手段】水を密閉型タンク４に供給し、密閉型タンク４内の水を熱源機１で加熱して温水とし、その温水を開放型タンク５に蓄える給湯装置において、開放タンク５内の実残湯量を検知する水位検出センサ７と、開放タンク５の時間毎の目標残湯量Ｄを設定するとともに、目標残湯量Ｄと実残湯量Ａとを比較し、実残湯量Ａが目標残湯量Ｄより所定量以上多いことが所定期間続いた場合は、目標残湯量Ｄを所定量減少し新たな目標残湯量Ｐを設定するリモートコントローラ１００とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、給湯装置に関し、特にタンクへの残湯量を最適に制御するための技術に関する。

圧縮機の吐出冷媒を水熱交換器、減圧器、室外熱交換器に通して圧縮機に戻し水熱交換器を凝縮器として機能させるヒートポンプ式冷凍サイクルを備えるとともに、水をタンクに供給し、タンクの水をポンプにより水熱交換器に通して循環させることによりタンクに湯水を貯える給湯装置がある（例えば特許文献１）。

このような給湯装置では、湯の使用量が多い施設での使用が可能なように、上記水熱交換器を有するヒートポンプ式冷凍サイクル及びその水熱交換器に水を循環させる水サイクルからなる熱源機を複数台設置し、これら熱源機の運転台数を制御ユニットにて制御できるようにしたものがある。

制御ユニットには、図９に示すようなタッチパネル式表示パネルが接続され、図１０に示す画面を用いて、時間毎の残湯量を設定でき（棒グラフＫ）、実残湯量は折れ線グラフＲにて示されるものがある。
特開２００５―３０８２５０号公報

上述した給湯機では、次のような問題があった。すなわち、タッチパネル式表示パネルでは、目標残湯量と実残湯量の過去の履歴も確認できるが、設定に対し実際に使用湯量が少なく、常に湯が余っているような場合であってもグラフを見ない限り使用者は気づかず、設定変更も行わない。このため、設定を見直すことがなく、残湯量を最適に制御することができず、無駄な湯を貯めたり、湯切れを起こす虞があった。

そこで本発明は、残湯量を最適化することで、無駄に貯留していた湯量を低減することができるとともに、残湯量の下げ過ぎによる湯切れを防ぐことができ、さらに使用者の負担を大幅に軽減できる給湯装置を提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の給湯装置は次のように構成されている。

水を密閉型タンクに供給し、その密閉型タンク内の水を熱源機で加熱して温水とし、その温水を開放型タンクに蓄える給湯装置において、前記開放タンクの時間毎の目標残湯量を設定する目標残湯量設定手段と、前記開放タンク内の実残湯量を検知する実残湯量検知手段と、前記目標残湯量と前記実残湯量とを比較し、前記実残湯量が前記目標残湯量より所定量以上多いことが所定期間続いた場合は、前記目標残湯量を所定量減少し新たな目標残湯量を設定する目標残湯量調整手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、残湯量を最適化することで、無駄に貯留していた湯量を低減することができるとともに、残湯量の下げ過ぎによる湯切れを防ぐことができ、さらに使用者の負担を大幅に軽減することが可能となる。

図１は本発明の第１の実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置の構成を示す説明図、図２はヒートポンプ給湯装置における制御パターンの一例を示す説明図である。

ヒートポンプ給湯装置は、複数台の熱源機１が給水側主配管２と給湯側主配管３との間に並列に接続されるとともに、その給水側主配管２及び給湯側主配管３との間に密閉型タンク４が接続されている。

密閉型タンク４は、給水側主配管２の水を取込み、その水を給水側主配管２により各熱源機１に供給するとともに、給湯側主配管３の温水を取込んで一旦貯え、その貯えた温水を開放型タンク５に供給する。開放型タンク５は、温水配管６を介してカランやシャワー等の給湯端末に接続されている。また、開放型タンク５に、開放型タンク５内の温水の水位を検出する水位検出センサ（実残湯量検知手段）７が設けられている。この水位検出センサ７は、開放型タンク５内の水圧を圧力センサで検知してその検知圧力から水位を検出するもの、開放型タンク５の深さ方向に沿って長さが互いに異なる複数の電極棒を有しその各電極棒の相互間の水を通した通電によって水位を検出する電極棒検出ユニットなど、そのいずれでもよい。

給水側主配管２は、水源の水を密閉型タンク４に供給するとともに、その密閉型タンク４内の水を各熱源機１に供給する働きをする。給湯側主配管３は、各熱源機１から流出する温水を密閉型タンク４に供給するとともに、密閉型タンク４内の温水を開放型タンク５に供給する働きをする。開放型タンク５は、給湯側主配管３から供給される温水を貯えて給湯端末へ供給する。

各熱源機１及び水位検出センサ７などが本発明の給湯装置用のリモートコントローラ（目標残湯量設定手段・目標残湯量調整手段）１００に配線接続されている。リモートコントローラ１００は、タッチパネル式表示部としてタッチパネル式液晶表示器１０１を有している。

リモートコントローラ１００は、使用者の入力、初期設定、計算値、所定の制御パターン等により目標残湯量設定・目標残湯量調整する機能を有している。この他、使用者による各種入力を受け入れる機能、複数の制御パターン（第１〜第６の制御パターン）や入力された設定値を記憶する機能、各部を連携して制御する機能、タッチパネル式液晶表示器１０１に表示する機能、各設定値を自動的に補正する機能を有している。なお、リモートコントローラ１００では、設定された制御パターンに応じて各熱源機１の運転台数が決定される。制御パターンの設定貯湯量に対する開放型タンク５の実際の貯湯量に応じて各熱源機１の運転台数の増減が行われる。このように複数台の熱源機１を備え、その各熱源機１の運転台数を変えることができるので、全体の給湯能力を増大できるとともに、その給湯能力を広範囲で調節することができる。

上述のように作用するリモートコントローラ１００により、使用者は手動及び選択により制御パターンを設定することが可能である。

次に、給湯装置用リモートコントローラ１００が自動で行う湯量制御の作用について説明する。なお、制御パターンは、いずれか１つを選択してもよく、また複数を組み合わせてもよい。また、時間帯、季節等により選択・組み合わせを変更してもよい。

図２は、リモートコントローラ１００による第１の制御パターンを示すグラフである。縦軸は開放型タンク５の残湯量、横軸は時間をそれぞれ示している。また、各グラフは、初期設定した目標残湯量Ｄ、実残湯量Ａ、制御によって変更された目標残湯量Ｐをそれぞれ示している。

まず使用者又は初期設定によって、目標残湯量Ｄ、０％から任意のタンク残湯量までの範囲で残湯量設定調整ゾーン（実残湯量の変更許容量範囲）、残湯量ギャップ値Ｇ、監視日数、修正量αが設定される。

運転が開始されると、残湯量設定調整ゾーンにおいて、実残湯量Ａが目標残湯量Ｄを上回り、その差δが残湯量ギャップ値Ｇを上回った場合、リモートコントローラ１００に記録される。そして、監視日数の間でこれが一日に少なくとも一回発生した場合、リモートコントローラ１００は残湯量設定調整ゾーンにおける目標残湯量を所定の修正量αだけ下げるよう制御する。すなわち、目標残湯量Ｄを新しい目標残湯量Ｐに変更する。なお、残湯量設定調整ゾーンを越える残湯量については調整を行わない。

以上の制御により、開放型タンク５に無駄に貯湯されていた残湯は減少し、実際に必要な残湯量に近づけることができる。

図３はリモートコントローラ１００による第２の制御パターンを示すグラフである。図３において図２と同一部分については詳細な説明を省略する。

この制御パターンでは、実残湯量Ａが目標残湯量Ｄを上回り、その差が残湯量ギャップ値Ｇを上回った場合、リモートコントローラ１００に記録される。所定の監視日数の間でこれが一日に少なくとも一回発生した場合、リモートコントローラ１００はタッチパネル式液晶表示器１０１上に、設定見直しが必要であるという旨のメッセージを表示する。これにより、使用者は開放型タンク５に貯湯されている残湯に無駄があると知ることができる。この使用者への通知手段は、メッセージ表示のみでなく、例えば警告用に設けたランプの点灯や音声等でも良い。

これにより、使用者に対し残湯量設定を下げるよう促すことができる。

図４はリモートコントローラ１００による第３の制御パターンを示すグラフである。図４において図２と同一部分については詳細な説明を省略する。本制御パターンでは、予め任意の固定値Ｓを設定する。

残湯量設定調整ゾーンにおいて、実残湯量と目標残湯量Ｄとの差が複数発生する場合には、その複数の差をδ１、δ２、…とした場合、残湯量ギャップ値Ｇを上回りなおかつ最小のもの（例えばδ１）を最小差δＭＩＮとする。そしてこの最小差δＭＩＮに固定値Ｓ％を乗じた修正量βだけ、残湯量設定調整ゾーン内において、目標残湯量Ｄを引き下げる制御を行う。すなわち、目標残湯量Ｄを目標残湯量Ｐに変更する。

以上の制御により、開放型タンク５に無駄に貯湯されていた残湯を減少させることができる。

図５はリモートコントローラ１００による第４の制御パターンを示すグラフである。図５において図２と同一部分については詳細な説明を省略する。本制御パターンでは、予め任意の修正量γを設定する。

残湯量設定調整ゾーンにおいて、実残湯量Ａと目標残湯量Ｄとの差が複数発生する場合には、その複数の差をδ３、δ４、…とし、残湯量ギャップ値Ｇを上回る差（例えばδ４）だけを、リモートコントローラ１００は自動で残湯量設定調整ゾーンにおける目標残湯量を所定の修正量γだけ下げるよう制御する。すなわち、最初に設定した目標残湯量Ｄを修正して目標残湯量Ｐに変更する。なお、残湯量ギャップ値Ｇを下回る差（例えばδ３）については変更を行わない。

以上の制御により、開放型タンク５に無駄に貯湯されていた残湯のうち、実際残湯量と目標残湯量との差が大きい、すなわち余裕がある部分だけを減少させることができる。

図６はリモートコントローラ１００による第５の制御パターンを示すグラフである。図６において図２と同一部分については詳細な説明を省略する。本制御パターンでは、予め任意の修正値εを設定する。

第５の制御パターンは、前述した第１の制御パターン、第３の制御パターン、第４の制御パターンのいずれかにおいて、リモートコントローラ１００の制御により目標残湯量Ｄが引き下げられ、目標残湯量Ｐとされた場合における制御パターンである。

残湯量設定調整ゾーンにおいて、実残湯量Ａがその変更された目標残湯量Ｐに達するか、それを下回った場合、リモートコントローラ１００は目標残湯量Ｐを予め設定された所定の修正量εだけ、残湯量設定調整ゾーンにおける目標残湯量を引き上げる制御を行う。すなわち、目標残湯量Ｐをさらに修正し、目標残湯量Ｐ１に変更する。

なお、第５の制御パターンによる目標残湯量引き上げの後、再び第１の制御パターン、第３の制御パターン、第４の制御パターンのいずれかで目標残湯量を引き下げる制御が行われることがある。この目標残湯量の引き上げ制御と引き下げ制御を繰り返すことで、目標残湯量を自動的に最適なものに収束することが可能である。

図７，図８はリモートコントローラ１００による第６の制御パターンを示すグラフである。図７，８において図２と同一部分については詳細な説明を省略する。

図７，８中、棒グラフは「目標残湯量Ｄ」を、折れ線グラフは「実残湯量Ａ」、棒グラフ上の領域Ｌは目標残湯量の「減少可能量」を、領域Ｈは実残湯量Ａと目標残湯量Ｄの差の合計（積分値）を、二重丸印Ｚは後述する夜間蓄熱時間開始時刻での「残湯量」をそれぞれ表している。

図７に示すように実残湯量Ａと目標残湯量Ｄの差が存在している場合、リモートコントローラ１００は監視期間において、実残湯量Ａと目標残湯量Ｄの差の合計や、夜間蓄熱時間開始時刻での残湯量の平均等のデータに基づいて、目標残湯量Ｄを減少させることが可能な減少可能量Ｌを算出する。リモートコントローラ１００はタッチパネル式液晶表示器１０１上で使用者に減少可能量Ｌ通知する。

なお、目標残湯量の減少可能量Ｌを適用する時間を、夜間蓄熱時間帯以外の昼間時間帯に限定する場合と、夜間蓄熱時間帯を含む一日全てとする場合とを使用者が選択するようにしてもよい。

これにより、使用者の操作による目標残湯量Ｄの減少を促し、システムが検知しえない要因（例えばビジネスホテルにおける予約状況）により、開放型タンク５に貯められた湯水が切れることを防止することができる。

上述したように本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置によれば、残湯量を最適化でき、無駄に貯留していた湯量を低減することができるとともに、残湯量の下げ過ぎによる湯切れを防ぐことができる。さらに、実残湯量に合せて細かく設定する面倒な作業が不要となり、使用者の負担を大幅に軽減できる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。

本発明の一実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置の構成を示す説明図。 同ヒートポンプ給湯装置における第１の制御パターンを示す説明図。 同ヒートポンプ給湯装置における第２の制御パターンを示す説明図。 同ヒートポンプ給湯装置における第３の制御パターンを示す説明図。 同ヒートポンプ給湯装置における第４の制御パターンを示す説明図。 同ヒートポンプ給湯装置における第５の制御パターンを示す説明図。 同ヒートポンプ給湯装置における第６の制御パターンにおける表示例を示す説明図。 同ヒートポンプ給湯装置における第６の制御パターンにおける表示例を示す説明図。 従来のヒートポンプ給湯装置に組み込まれタッチパネル式表示器における表示例を示す説明図。 同タッチパネル式表示器における表示例を示す説明図。

符号の説明

１…熱源機、２…給水側主配管、３…給湯側主配管、４…密閉型タンク、５…開放型タンク、６…温水配管、７…水位検出センサ、１００…リモートコントローラ（目標残湯量設定手段・目標残湯量調整手段）、１０１…タッチパネル式液晶表示器。

Claims (4)

1. 水を密閉型タンクに供給し、その密閉型タンク内の水を熱源機で加熱して温水とし、その温水を開放型タンクに蓄える給湯装置において、
   前記開放タンクの時間毎の目標残湯量を設定する目標残湯量設定手段と、
   前記開放タンク内の実残湯量を検知する実残湯量検知手段と、
   前記目標残湯量と前記実残湯量とを比較し、前記実残湯量が前記目標残湯量より所定量以上多いことが所定期間続いた場合は、前記目標残湯量を所定量減少し新たな目標残湯量を設定する目標残湯量調整手段とを備えたことを特徴とする給湯装置。
2. 前記実残湯量が変更許容量範囲にあるとき、前記目標残湯量調整手段は、前記目標残湯量と前記実残湯量との差が所定量以上となる期間が所定以上続いたときに、表示及び音声の少なくとも一方により使用者に告知することを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
3. 前記実残湯量が変更許容量範囲にあるとき、前記目標残湯量調整手段は、前記目標残湯量と前記実残湯量の最小差に所定値を乗じた値を、任意の残湯量以下の残湯量ゾーン内のすべての目標残湯量を平行して減少させることを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯装置。
4. 前記実残湯量が変更許容量範囲にあるとき、前記目標残湯量調整手段は、前記目標残湯量と前記実残湯量の差が所定量以上である設定部のみ所定量減少させるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯装置。

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