JP2010133587A - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】昼間時間帯の沸き増しを設定しても、季節による水温変化により、沸き上げるお湯の量が変わってしまうことを解消すること。
【解決手段】湯水を貯える貯湯タンク１と、加熱手段２と、加熱手段２の沸き上げ制御を行う制御手段３と、制御手段３の設定を行うリモコン４を備え、リモコン４で昼間時間帯の沸き上げ湯量の設定を所定温度での換算湯量で設定できるようにしたため、季節による水温変化に関係なく、沸き上げたい湯量を直接設定できるので使い勝手を向上させた貯湯式給湯機を提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、夜間に貯湯タンク内の水を沸き上げるとともに、お湯が不足するときは、昼間にも沸き上げることができる貯湯式給湯機に関するものである。

従来、夜間に貯湯タンク内の水を沸き上げるとともに、お湯が不足するときは、昼間にも沸き上げることができる貯湯式給湯機では、機器が使用者のお湯の使用量を学習し、自動的に昼間に沸き上げる熱量を計算し、沸き上げを行う「おまかせ」運転モードと、不意な来客などで、お湯の使用量の学習では対応できない場合に、使用者がリモコンを操作し、手動で昼間の沸き上げを設定できる機能がある（例えば特許文献１参照）。
特開２００４−１３２６２８号公報

前記従来の構成では、一回手動設定すれば、１日中、昼間沸き上げを行い、再度手動で沸き上げを停止する必要があった。また、昼間沸き上げの時間を１時間や２時間に設定でき、手動で沸き上げを停止しなくとも、時間が経過すれば自動的に昼間沸き上げを停止できる機能があった。

しかしながら、昼間沸き上げの時間を１時間や２時間に設定した場合、季節による水温変化により、沸き上げるお湯の量が変わってしまうという課題があった。具体的には、加熱手段の能力が１時間当たり４．５ｋＷの場合、冬場の水温５℃の場合には、１時間の沸き上げで、４２℃換算のお湯を次式のように１０５Ｌ沸かすことができる。
４．５（ｋＷ）×８６０（ｋｃａｌ／ｋＷ）×１（ｈ）／（４２−５）（℃）＝１０５Ｌ
夏場の水温２５℃の場合は、４２℃換算のお湯を次式のように２２８Ｌ沸かすことができる。
４．５（ｋＷ）×８６０（ｋｃａｌ／ｋＷ）×１（ｈ）／（４２−２５）（℃）＝２２８Ｌ
このように、同じ昼間沸き上げ１時間の設定でも、実際に使えるお湯の量は変化し、使用者にとって、使い勝手が悪いという課題があった。

また、昼間沸き上げの設定を、時間ではなく、量とした場合も、同様の課題がある。例えば、５０Ｌや１００Ｌとした場合、沸き上げ温度が一定（例えば８５℃）でも、水温が変化すると、使用者が蛇口で湯水を混合して４２℃で使うお湯の量は変化する。

８５℃のお湯を５０Ｌ沸かした場合、水温５℃の水と混合して４２℃のお湯として使うと、８５（℃）×５０（Ｌ）／（４２−５）（℃）＝１１５Ｌ となり、
水温２５℃の水と混合して４２℃のお湯として使うと、
８５（℃）×５０（Ｌ）／（４２−２５）（℃）＝２５０Ｌ となる。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、実際に使えるお湯の量をリモコンで設定でき、使い勝手を向上した貯湯式給湯機を提供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機は、湯水を貯える貯湯タンクと、加熱手段と、前記加熱手段の沸き上げ制御を行う制御手段と、前記制御手段の設定を行うリモコンを備え、所定温度での換算湯量に基づいて、昼間時間帯の沸き上げ湯量の設
定を行うようにしたため、使い勝手が向上できる。

本発明の貯湯式給湯機は、リモコンで昼間時間帯の沸き上げ湯量の設定をある所定温度での換算湯量で設定できるようにしたため、季節による水温変化に関係なく、沸き上げたい湯量を直接設定できるので、使い勝手を向上させた貯湯式給湯機を提供することができる。

第１の発明の貯湯式給湯機は、湯水を貯える貯湯タンクと、加熱手段と、前記加熱手段の沸き上げ制御を行う制御手段と、前記制御手段の設定を行うリモコンを備え、所定温度での換算湯量に基づいて、昼間時間帯の沸き上げ湯量の設定を行うようにしたもので、使用者はリモコンで昼間沸き上げに必要な量を簡単に設定でき、使い勝手を向上させることができる。

第２の発明の貯湯式給湯機は、特に第１の発明において、入水温度センサーを設けて、その検出に基づいて「所定温度での換算湯量」を算出するもので、制御手段は正確な熱量計算を行い、加熱手段の沸き上げ制御を精度よく行うことが可能となる。

第３の発明の貯湯式給湯機は、特に第１の発明において、制御手段にカレンダー機能をもたせ、カレンダーに合わせて季節ごとの水温水温に基づいて換算湯量を算出するもので、制御手段は熱量計算を行い、加熱手段の沸き上げ制御を行うことが可能となる。

第４の発明の貯湯式給湯機は、特に第１の発明において、外気温センサーを設け、その検出値に基づいて換算湯量を算出するもので、制御手段は熱量計算を行い、加熱手段の沸き上げ制御を行うことが可能となる。

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は本発明の第１の実施の形態における貯湯式給湯機の構成図を示すものである。図１において、本発明の貯湯式給湯機は、貯湯タンク１、加熱手段２、制御手段３、リモコン４、入水温度センサー５で構成されている。

加熱手段２は、ヒートポンプ回路で構成される。ヒートポンプ回路のなかの冷媒回路は、冷媒から受熱することにより高温水を生成する水冷媒熱交換器６、冷媒を絞り膨張させる減圧装置７、大気から熱を吸熱する蒸発器８、冷媒を圧縮する圧縮機９が順次、冷媒配管で環状に接続されて構成され、冷媒配管内に流通させる冷媒の種類として二酸化炭素を使用している。なお、本実施の形態における冷媒には、高効率で湯の生成が可能な二酸化炭素を使用しているが、冷媒の種類は二酸化炭素に限定されることはなく、Ｒ４１０Ａ等の冷媒を使用しても問題はない。

また、ヒートポンプ回路のなかの水回路は、貯湯タンク１、貯湯タンク１の底部に貯えられている低温水を水冷媒熱交換器６に送る水ポンプ１０、上述した水冷媒熱交換器６が順次、配管で環状に接続されて構成される。また、貯湯タンク１の底部には、給水源から水を供給する給水配管１１が接続され、貯湯タンク１の上部からは給湯配管１２が接続されている。外気温センサー１３は制御手段３に接続されている。

以上のように構成された貯湯式給湯機について、以下その動作、作用を説明する。本実
施の形態における貯湯式給湯機は、まず、夜間時間帯（２３：００〜７：００）に、制御手段３は、加熱手段２を作動させお湯を沸かし、貯湯タンク１内にお湯を貯める。お湯を貯める動作は以下の通りである。

貯湯タンク１内の下方部には、給水管１１から水が流入し低温水が貯えられている。貯湯タンク１内の湯水を沸き上げる際には、水ポンプ１０を動作させることによって、貯湯タンク１内の下部に貯えられている低温水を水冷媒熱交換器６に送る。一方、冷媒回路では、蒸発器８で大気から熱を吸熱するとともに、圧縮機９にて冷媒が圧縮され、高温高圧の冷媒が水冷媒熱交換器６に入る。

水冷媒熱交換器６では、水ポンプ１０で貯湯タンク１から送られてきた低温水と、圧縮機９から吐出される高温高圧の冷媒とが熱交換を行い、冷媒から湯水に放熱されて温水が生成される。水冷媒熱交換器６で生成された高温水は、貯湯タンク１内の上部に返流される。

外気温センサーは外気温を検知し、検知された外気温データを、制御手段３は、凍結予防のための運転や沸き上げの効率化のために利用する。

使用者がお湯を使う場合は、給湯配管１２の先の蛇口（図示せず）を開けて、貯湯タンク１内のお湯と水を混合して使う。お湯が使用されれば、給湯配管１１から貯湯タンク１に水が流入する。水が貯湯タンク１の下部に貯まると、入水温度センサー５は、入水温度を検知する。

図２は、リモコン４の外観図である。昼間時間帯（７：００〜２３：００）に、使用者が、リモコン４の残湯表示を確認し、お湯が足らなくなると判断した場合、リモコン４の沸き増しスイッチ１４を操作し、手動にて、沸き上げの指示を制御手段３に行う。制御手段３は、加熱手段２を作動させ、お湯を沸かす。

リモコン４の沸き増しスイッチ１４を操作したときのリモコン４の画面を、図３に示す。４２℃換算の湯量で、「５０Ｌ」、「１００Ｌ」、「満タン」の３つが選択肢として表示される。使用者は、あとどれ位のお湯の量を使うか検討をつけて、沸き増し湯量の設定をする。一般的に、一人が入浴中に使うシャワーの量は、５０Ｌ程度といわれているので、１人分が足らなければ、「５０Ｌ」を選択し、２人分が足らなければ、「１００Ｌ」を選択すればよい。

また、１人しか使用しないが多めにお湯を使いたい場合は、「１００Ｌ」を選択できる。さらに、冠婚葬祭や、盆・正月といった、来客が多い時など、「満タン」を選択すれば、貯湯タンク１全ての量を沸かす設定も選択できる。

沸き増し湯量の設定は、「▽」スイッチ１５、「△」スイッチ１６で選択し、「確定」スイッチ１７で設定する。

例えば、「５０Ｌ」が選択され、沸き増し湯量設定された場合を説明する。制御手段３は、入水温度センサー５で入水温度を検知する。この時の検知された入水温度をＴ０（℃）とする。４２℃換算で５０Ｌのお湯を沸かすために、加熱手段２（ヒートポンプ回路）を作動させる時間ｔ（ｈ）をｔ＝（（４２−Ｔ０）×５０）／（Ｐ×８６０）として演算する。なお加熱手段２（ヒートポンプ回路）の沸き上げ能力は、Ｐ（ｋＷ／ｈ）とする。

貯湯タンク１が３７０Ｌタイプの場合、一般的に加熱手段２（ヒートポンプ回路）の沸き上げ能力Ｐ＝４．５ｋＷ／ｈであり、入水温度Ｔ０＝１５℃とすると、
ｔ＝（（４２−１５）×５０）／（４．５×８６０）＝０．３５ｈ となる。

つまり、０．３５時間加熱手段２（ヒートポンプ回路）を作動させればよいこととなる。但し、ヒートポンプ回路は、作動直後からすぐに定格能力が出るわけではないので、実際には、余裕を０．１５時間として、０．３５＋０．１５＝０．５時間加熱手段２（ヒートポンプ回路）を作動させる。

冬場で、入水温が低く、Ｔ０＝５℃の場合では、
ｔ＝（（４２−５）×５０）／（４．５×８６０）＝０．４８ｈ となり、
余裕時間０．１５時間を足して、０．６３時間加熱手段２（ヒートポンプ回路）を作動させる。

なお、加熱手段２（ヒートポンプ回路）を作動して、沸き上げるお湯の温度は、一般的に６５℃から９０℃であるが、６５℃でも９０℃でも、沸き上げるお湯の温度に関係なく、上記作動時間沸き上げれば、所望のお湯（ここでは４２℃５０Ｌ相当）の量を沸かすことができる。

以上のように、リモコン４で、昼間時間帯の沸き上げ湯量の設定を、ある所定温度（本実施形態では、４２℃）での換算湯量で設定できるようにしたので、使えるお湯の量が明確になり、使い勝手が向上する。

また、本実施形態の制御手段３は、入水温度センサー５で入水温度を検知し、リモコン４で設定された沸き増し湯量を、入水温度の変化に対応して正確に沸き上げることができるので、夏場の入水温が高い場合に、たくさんのお湯を沸き増しし、お湯を余らせて不経済になったり、冬場の入水温が低い場合に、沸き増しするお湯の量が少なく、入浴時にお湯が無くなってしまう等の不具合を解消することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態２においては、制御手段３とリモコン４で、カレンダー機能を実現している。電気を熱源とする貯湯式給湯機は、電気料金の安い夜間時間帯に基本的な沸き上げを行うため、時計機能をもっている。時計機能は、リモコン４で一旦時刻を合わせれば、制御手段３が、商用電源周波数をカウントし、６０Ｈｚ地域では、電源パルス６０回で１秒をカウントする。停電時は、電池のようなバックアップ電源と水晶発振子で時計カウントを継続するものがある。この時計機能を充実させ、リモコン４で一旦、年月日と時刻を合わせれば、制御手段３が時刻だけではなく、年月日もカウントする。

以上のように構成された貯湯式給湯機について、以下その動作、作用を説明する。まず、夜間時間帯の沸き上げや、昼間時間帯での使用者による沸き増し湯量の設定は、実施の形態１と同じである。違いは、水温を入水温度センサーで検知せずに、カレンダー機能で推定することである。

図４は、入水温度の推定フローチャートである。図４を用いて、説明する。まず、制御手段３はカレンダー機能の月日を確認する。１２月１日から２月末日であれば、水温を５℃と推定する。また、６月１日から８月末日であれば、水温を２５℃と推定する。残りは、３月１日から５月末日までと９月１日から１１月末日までなので、水温を１５℃と推定する。そして、その推定水温をもとに、実施の形態１と同様の沸き増しを行う。

本実施の形態によれば、入水温度センサーがなくても、実水温に近い水温を推定できるので、制御手段３は、リモコン４で設定された沸き増し湯量を、入水温度の季節変化に対応してほぼ正確に沸き上げることができるので、夏場の入水温が高い場合に、たくさんの
お湯を沸き増しし、お湯を余らせて不経済になったり、冬場の入水温が低い場合に、沸き増しするお湯の量が少なく、入浴時にお湯が無くなってしまう等の不具合を解消することができる。入水温度センサーが不要となるので、コストダウンも図れる。

なお、本実施の形態では、１年を冬季、夏季、中間期と３分割したが、もっと細かく、例えば、月毎に、水温を推定してもよい。また、電気以外の熱源を利用する貯湯式給湯機においても、カレンダー機能をもてば、入水温度センサーが不要になり、同等の効果が得られる。

（実施の形態３）
実施の形態３において、構成は図１と同じで、夜間時間帯の沸き上げや、昼間時間帯での使用者による沸き増し湯量の設定は、実施の形態１と同じである。違いは、水温を入水温度センサー５で検知せずに、外気温センサー１３で推定することである。

図５は、入水温度の推定フローチャートである。図５を用いて、説明する。まず、外気温センサーの検知する平均外気温を確認する。平均外気温は、１日の最高気温と最低気温の平均を、例えば過去１ヶ月で平均したものである。平均外気温が１０℃未満であれば、水温を５℃と推定する。平均外気温が１０℃以上２０℃未満であれば、水温を１５℃と推定する。２０℃以上であれば水温を２５℃と推定する。そして、その推定水温をもとに、実施の形態１と同様の沸き増しを行う。

本実施の形態によれば、入水温度センサーがなくても、外気温センサーで、実水温に近い水温を推定できるので、制御手段３は、リモコン４で設定された沸き増し湯量を、入水温度の季節変化に対応してほぼ正確に沸き上げることができるので、夏場の入水温が高い場合に、たくさんのお湯を沸き増しし、お湯を余らせて不経済になったり、冬場の入水温が低い場合に、沸き増しするお湯の量が少なく、入浴時にお湯が無くなってしまう等の不具合を解消することができる。入水温度センサーが不要となるので、コストダウンも図れる。

なお、本実施の形態では、平均外気温を３分割したが、もっと細かく分割し、水温を推定してもよい。

以上のように、本発明にかかる貯湯式給湯機は、リモコンで昼間時間帯の沸き上げ湯量の設定をある固定温度での換算湯量で設定できるようにしたため、使い勝手を向上させることが可能となるので、熱源がヒートポンプに限られることはなく、電気、ガス、石油などいずれの方式にも利用することができる。

本発明の第１の実施の形態における貯湯式給湯機の構成図 同貯湯式給湯機のリモコンの外観図 同リモコンの表示画面図 本発明の第２の実施の形態における貯湯式給湯機の入水温度の推定フローチャート 本発明の第３の実施の形態における貯湯式給湯機の入水温度の推定フローチャート

符号の説明

１ 貯湯タンク
２ 加熱手段
３ 制御手段
４ リモコン
５ 入水温度センサー
１３ 外気温センサー

Claims (4)

1. 湯水を貯える貯湯タンクと、前記湯水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段の沸き上げ制御を行う制御手段と、前記制御手段の設定を行うリモコンを備え、所定温度での換算湯量に基づいて、昼間時間帯の沸き上げ湯量の設定を行うようにした貯湯式給湯機。
2. 入水温度センサーを設け、その検出値に基づいて換算湯量を算出することを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯機。
3. 制御手段にカレンダー機能を設け、カレンダーに合わせて季節ごとの水温に基づいて換算湯量を算出することを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯機。
4. 外気温センサーを設け、その検出値に基づいて換算湯量を算出することを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯機。

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