JP2010243120A - Water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、沸き上げた湯を貯湯槽に貯えて使用する給湯機に関する。 The present invention relates to a water heater that uses boiled hot water stored in a hot water storage tank.
従来、この種の給湯機は、例えば図3のようなものがある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, this kind of hot water supply has a thing like FIG. 3, for example (for example, refer patent document 1).
図3は、特許文献1に記載された従来の給湯機を示すものである。図3に示すように、貯湯槽1と、この貯湯槽1の水を加熱する加熱手段2を設け、1日を複数の時間帯に分割して各々の時間帯の利用熱量を記憶し、各時間帯ごとに必要熱量が確保できるように前記加熱手段2を制御する沸き上げ熱量決定手段3を設けた構成としている。 FIG. 3 shows a conventional water heater described in Patent Document 1. As shown in FIG. As shown in FIG. 3, a hot water tank 1 and a heating means 2 for heating the water in the hot water tank 1 are provided, and one day is divided into a plurality of time zones, and the amount of heat used in each time zone is stored. The heating heat amount determining means 3 for controlling the heating means 2 is provided so that the necessary heat amount can be secured for each time zone.
しかしながら、前記従来の構成では、該当する時間帯になる前に必要な湯量を沸き上げた状態にしておくによって湯切れを防ぐのであるが、利用パターンが毎日一定している場合は貯湯量と使用量が合致することになるものの、不規則性が高いと沸き上げなければならないところで沸き上げないで湯切れを起こしたり、逆に使わないのに沸き上げてしまって湯が余るという不具合が生じる。これを回避するためにそれぞれの時間帯毎にある程度の余裕を見ておくことになると結果的に沸き上げ量が過大となり、無駄が多くなってしまう。また、湯の用途によっては沸き上げ温度を高くしておかないと十分な性能が発揮できなくなるなど、沸き上げる際に考慮しておくべき内容が異なり、必要熱量の確保だけでは十分ではないという課題があった。 However, in the above-described conventional configuration, hot water is prevented from running out by keeping the required amount of water heated up before the corresponding time zone. However, if the usage pattern is constant every day, the amount of hot water stored and used Although the amount will match, if the irregularity is high, there will be a problem that the hot water will run out without boiling where it must be boiled, or the water will boil up and not be used. In order to avoid this, if a certain amount of margin is observed for each time zone, the amount of boiling is excessively increased, resulting in an increase in waste. In addition, depending on the use of hot water, the content that should be considered when boiling is different, such as it will not be possible to demonstrate sufficient performance unless the boiling temperature is raised, and it is not enough to ensure the necessary amount of heat alone was there.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、湯の利用パターンの特徴を考慮して使用できる湯の供給量を増減するとともに、用途に応じた沸き上げ運転を可能にして、湯切れを起こさずに高い効率が得られる給湯機を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, increases or decreases the amount of hot water that can be used in consideration of the characteristics of the hot water usage pattern, enables boiling operation according to the application, An object of the present invention is to provide a water heater capable of obtaining high efficiency without causing it.
前記従来の課題を解決するために、本発明の給湯機は、貯湯槽と、前記貯湯槽の水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段による沸き上げ熱量を決定する沸き上げ熱量決定手段と、利用者による給湯利用熱量を測定する利用熱量測定手段と、利用者により使用された機能を記憶する利用機能記憶手段とを備え、前記沸き上げ熱量決定手段は、前記利用熱量測定手段で測定された前日までの利用熱量をあらかじめ設定された一定期間、所定の時間毎に記憶する利用熱量記憶手段と、前記利用熱量記憶手段の記憶内容に基づいて、一日単位の利用熱量の平均値と偏差値とから当日の沸き上げ熱量を演算する基本沸き上げ熱量演算手段と、前記利用機能記憶手段の記憶内容に基づいて前記基本沸き上げ熱量演算手段による演算結果を補正する沸き上げ熱量補正手段とから構成されることを特徴とするものである。 In order to solve the above-mentioned conventional problems, the water heater of the present invention includes a hot water storage tank, heating means for heating the water in the hot water storage tank, boiling heat amount determination means for determining the amount of boiling heat by the heating means, It comprises a heat utilization measuring means for measuring the amount of heat used by the user for hot water supply, and a utilization function storage means for storing the function used by the user, wherein the boiling heat quantity determination means is measured by the utilization heat amount measurement means. Based on the stored contents of the used heat quantity storage means for storing the used heat quantity up to the previous day every predetermined time for a predetermined period of time, the average value and deviation value of the used heat quantity per day From the basic boiling heat amount calculation means for calculating the amount of heating heat of the day from the above, and boiling that corrects the calculation result by the basic boiling heat amount calculation means based on the stored contents of the use function storage means It is characterized in being composed of a quantity correction means.
これによって、基本は一日に使用する湯の総量の平均値と偏差値に基づいて沸き上げる湯量ないしは熱量を決定しておき、利用された機能から得られる利用パターンの不規則度合いに応じてこれら湯量と熱量を増減する。 As a result, the amount of hot water or the amount of heat to be heated is determined based on the average value and deviation value of the total amount of hot water used in a day, and these are determined according to the irregularity of the usage pattern obtained from the functions used. Increase or decrease the amount of hot water and heat.
本発明の給湯機によれば、湯の利用パターンの特徴を考慮して使用できる湯の供給量を増減するとともに、用途に応じた沸き上げ運転を可能にして、湯切れを起こさずに高い効率が得られる給湯機を提供できる。 According to the water heater of the present invention, the amount of hot water that can be used is increased or decreased in consideration of the characteristics of the hot water usage pattern, and the boiling operation according to the application is enabled, and high efficiency without causing hot water shortage. Can be provided.
第1の発明は、貯湯槽と、前記貯湯槽の水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段による沸き上げ熱量を決定する沸き上げ熱量決定手段と、利用者による給湯利用熱量を測定する利用熱量測定手段と、利用者により使用された機能を記憶する利用機能記憶手段とを備え、前記沸き上げ熱量決定手段は、前記利用熱量測定手段で測定された前日までの利用熱量をあらかじめ設定された一定期間、所定の時間毎に記憶する利用熱量記憶手段と、前記利用熱量記憶手段の記憶内容に基づいて、一日単位の利用熱量の平均値と偏差値とから当日の沸き上げ熱量を演算する基本沸き上げ熱量演算手段と、前記利用機能記憶手段の記憶内容に基づいて前記基本沸き上げ熱量演算手段による演算結果を補正する沸き上げ熱量補正手段とから構成されることを特徴とする給湯機で、予測の困難な不規則性の高い場合や湯切れを起こしやすい機能の使用割合が多い場合には湯切れに対して安全側となるように沸き上げ湯量を基本沸き上げ熱量に対して増やして使い勝手を損なわず、そうでない場合には減らすことによって効率向上に寄与するので、利用者の利用パターンに適応した使い勝手と省エネルギー性を両立できる運転制御が可能となる。 1st invention is a hot water storage tank, the heating means which heats the water of the said hot water tank, the boiling heat amount determination means which determines the amount of boiling heat by the said heating means, and the utilization heat quantity which measures the hot water use heat amount by a user Measuring means and use function storage means for storing the function used by the user, the boiling heat amount determining means is a predetermined constant amount of heat used up to the previous day measured by the use heat amount measuring means. Based on the stored heat amount storage means stored every period and every predetermined time, the basis for calculating the heating heat amount of the day from the average value and deviation value of the daily use heat amount based on the stored contents of the used heat amount storage means A heating heat amount calculating means; and a heating heat amount correcting means for correcting a calculation result by the basic boiling heat amount calculating means based on the stored contents of the use function storage means. If there is a high irregularity that is difficult to predict, or if there is a large percentage of functions that are prone to running out of water, the amount of boiling water is set to be the basic amount of boiling water so that it is safer against running out of hot water. However, if it is not, it contributes to improving the efficiency by reducing it. Therefore, it is possible to perform operation control that can satisfy both user-friendliness and energy-saving characteristics adapted to the usage pattern of the user.
第2の発明は、貯湯槽の湯を給水と混合して所定温度の湯を供給する給湯手段と、浴槽と、貯湯槽の湯を給水と混合して前記浴槽に供給する風呂給湯手段と、前記貯湯槽の湯と前記浴槽の湯を熱交換して風呂の追い焚きをおこなう風呂追い焚き手段と備え、利用機能記憶手段は、前記給湯手段と前記風呂給湯手段と前記風呂追い焚き手段のうち少なくとも一つの動作状態を記憶する構成としたことを特徴とするもので、効率に影響を及ぼす度合いの異なるこの種の給湯機に搭載される機能を必要に応じて把握できるので、必要な沸き上げ熱量の算出において精度の高い予測が可能となって、使い勝手と省エネルギー性がより高まる。 The second invention is a hot water supply means for mixing hot water in a hot water tank with hot water and supplying hot water at a predetermined temperature, a bath, and a hot water supply means for mixing hot water in a hot water tank with hot water and supplying the hot water to the bathtub, A bath replenishing means for exchanging heat by exchanging heat between the hot water in the hot water storage tank and the hot water in the bathtub, and the use function storage means includes the hot water supply means, the bath hot water supply means, and the bath replenishment means. It is characterized by having a configuration that stores at least one operating state, and it can grasp the functions installed in this type of water heater, which has a different degree of influence on efficiency, as necessary, so that it can be heated up as necessary. Precise prediction is possible in calculating the amount of heat, which improves usability and energy saving.
第3の発明は、加熱手段をヒートポンプサイクルとしたことを特徴とするもので、使用湯量の多いときだけ高温の沸き上げ温度として、できるだけ低い沸き上げ温度を適用できる結果、高効率の特性を最大限に引き出せる。 The third invention is characterized in that the heating means is a heat pump cycle, and as a result of being able to apply a boiling temperature as low as possible only when the amount of hot water used is large, the maximum efficiency can be achieved. It can be drawn to the limit.
第4の発明は、ヒートポンプサイクルは、運転時、超臨界圧力に昇圧される超臨界冷媒回路であることを特徴とするもので、沸き上げ温度を高温にできるので、利用できる熱量の増大と湯切れ防止性を向上することができる。 The fourth invention is characterized in that the heat pump cycle is a supercritical refrigerant circuit that is boosted to a supercritical pressure during operation. Since the boiling temperature can be increased, the amount of heat that can be used and the hot water can be increased. Cutting resistance can be improved.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態における給湯機の構成を示す図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a water heater in an embodiment of the present invention.
図1において、貯湯槽1と、この貯湯槽1の水を加熱する加熱手段としてのヒートポン
プサイクル(図示せず)を有するヒートポンプユニット2と、給湯時に貯湯槽1から出る湯温を検知する利用熱量測定手段としての貯湯槽湯温検知手段4、同じく給湯時に貯湯槽1に流入する給水流量を検知する給水流量検知手段5、給水温検知手段6と、浴槽7と、貯湯槽1の湯と給水とを混合して前記浴槽7に給湯を行う風呂湯張り手段としての混合弁8および三方弁9と、操作リモコン10に設けられ、利用者により操作されて浴槽7への湯張りを開始する風呂湯張り起動スイッチ11とを備えている。
In FIG. 1, a hot water tank 1 and a
また、貯湯槽1の湯と前記浴槽7の湯を熱交換して風呂の追い焚きをおこなう風呂追い焚き手段としての熱交換器12および第一の循環ポンプ13、第二の循環ポンプ14と、前記熱交換器12の一次側流入口の水温を検知する利用熱量測定手段としての熱交換器入口水温検知手段15、同じく前記熱交換器12の一次側流量を検知する熱交換器流量検知手段16と、操作リモコン10に設けられ、利用者により操作されて循環ポンプ13、14を起動するための風呂追い焚き起動スイッチ17とを備えている。
Also, a heat exchanger 12 and a
また、前記利用熱量測定手段としての貯湯槽湯温検知手段4、給水流量検知手段5、給水温検知手段6、熱交換器入口水温検知手段15、熱交換器流量検知手段16と、給水温検知手段6とから利用熱量を求めて記憶する利用熱量記憶手段18と、記憶された過去一週間の一日単位の利用熱量の平均値と偏差値に基づく当日の沸き上げ熱量を求める基本沸き上げ熱量演算手段19と、前記風呂湯張り起動スイッチ11あるいは前記風呂追い焚き起動スイッチ17が操作され、風呂湯張り機能と風呂追い焚き機能が開始された時刻と運転時間をそれぞれ個別に記憶する利用機能記憶手段20と、前記利用機能記憶手段20の記憶内容に基づいて前記基本沸き上げ熱量演算手段19により求められた沸き上げ熱量を補正する沸き上げ熱量補正手段21とから構成される沸き上げ熱量決定手段3とを備えている。
Further, the hot water tank hot water temperature detection means 4, the feed water flow rate detection means 5, the feed water temperature detection means 6, the heat exchanger inlet water temperature detection means 15, the heat exchanger flow rate detection means 16, and the feed water temperature detection as the utilization heat amount measurement means. Utilization heat quantity storage means 18 for obtaining and storing the utilization heat quantity from the means 6, and basic boiling heat quantity for obtaining the heating heat quantity for the day based on the stored average value and deviation value of the utilization heat quantity for the past week. Use function storage for individually storing the time and operation time when the calculation means 19 and the bath hot
以上のように構成された給湯機について、以下その動作、作用を説明する。 About the hot water heater comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
基本的な動作としては、沸き上げ前は貯湯槽1に低温の水が多く満たされており、運転を開始すると、沸き上げ用循環ポンプ22によりヒートポンプ往き口23からヒートポンプユニット2に送出され、そこで加熱されて高温の湯がヒートポンプ戻り口24から貯湯槽1に戻される。これによって、貯湯槽1には上方から順次高温の湯が貯えられていく。
As a basic operation, the hot water tank 1 is filled with a lot of low-temperature water before boiling, and when the operation is started, it is sent from the
沸き上げ後の給湯利用の際には、給湯口25から貯湯槽1の高温の湯が送られ、この湯が給水配管26からの給水と混合弁8により混合され、設定温度に調節されて給湯栓27から供給される。また、給湯に使用された湯量相当の水が給水配管26を通じて貯湯槽1下部の給水口27から流入する。
When hot water is used after boiling, hot water in the hot water storage tank 1 is sent from the hot water supply port 25, and this hot water is mixed with the water supplied from the
風呂湯張りの動作は、操作リモコン10に設けられた風呂湯張り起動スイッチ11が利用者によって押されると、三方弁9が風呂湯張り側に切り換わり、給湯利用と同様に給湯口25から貯湯槽1の高温の湯が送られ、この湯が給水配管26からの給水と混合弁8により混合され、設定温度に調節されて浴槽7に供給される。
When the bath hot
また、風呂追い焚きの動作は、操作リモコン10に設けられた風呂追い焚き起動スイッチ17が利用者によって押されると、三方弁9が風呂追い焚き側に切り換わるとともに、第一の循環ポンプ13と第二の循環ポンプ14が起動し、貯湯槽1の風呂追い焚き往き口29を通じて貯湯槽1内の湯と浴槽7内の湯が熱交換器12の一時側流路に送られ、また浴槽7内の湯が熱交換器12の二次側流路に送られることにより行われる。熱交換された後の一次側の湯は風呂追い焚き戻り口30から貯湯槽1に戻される。
In addition, when the bath
ここで、本実施例の給湯機は、利用者の湯の使い方に応じて一日の適切な沸き上げ熱量
を決定することによって、湯余りを小さくして省エネルギーに寄与するとともに、湯切れによる使い勝手の悪化を防ぐ機能を有する。
Here, the water heater of the present embodiment contributes to energy saving by reducing the excess of hot water by determining the appropriate amount of boiling water for the day according to how the user uses the hot water, and is easy to use due to running out of hot water. It has a function to prevent deterioration.
図2に利用熱量および利用機能に関する記憶値と計算値の模式図を示す。 FIG. 2 shows a schematic diagram of stored values and calculated values related to the amount of heat used and the function used.
図2において、31は利用熱量記憶手段18に記憶された一日前から七日前までの利用熱量である。これらの利用熱量の値は、貯湯槽湯温検知手段4と給水流量検知手段5と給水温検知手段6との出力を用いて貯湯槽温と給水温との差に給水流量を乗じたものと、熱交換器入口水温検知手段15と熱交換器流量検知手段16と給水温検知手段6との出力を用いて熱交換器入口水温と給水温との差に熱交換器流量を乗じたものとを合計したものである。 In FIG. 2, 31 is the amount of heat used from one day before to seven days before stored in the heat usage storage means 18. The values of these heat usage amounts are obtained by multiplying the difference between the hot water tank temperature and the feed water temperature by the feed water flow rate using the outputs of the hot water tank hot water temperature detecting means 4, the feed water flow rate detecting means 5 and the feed water temperature detecting means 6. The difference between the heat exchanger inlet water temperature and the feed water temperature is multiplied by the heat exchanger flow rate using the outputs of the heat exchanger inlet water temperature detection means 15, the heat exchanger flow rate detection means 16 and the feed water temperature detection means 6. Is the total.
基本沸き上げ熱量演算手段19は、これら過去一週間の利用熱量から日別利用熱量平均値・標準偏差32を算出する。この日別平均値・偏差値32に基づいて、当日沸き上げる熱量として平均値と標準偏差を合計し、これを基本沸き上げ熱量33とする。
The basic boiling heat amount calculation means 19 calculates a daily use heat amount average value /
一方、34は利用機能記憶手段20の記憶内容で、利用者によって風呂湯張り起動スイッチ11が押された時刻を過去一週間分について分単位の数値にしたものと、風呂追い焚き起動スイッチ17が押された後、風呂追い焚きが終了するまでにかかった時間を一日毎に合計して分単位で記憶している。これらの値も、利用熱量と同様に湯張り・追い焚き平均値・標準偏差35を算出する。ここで、この値は利用パターンのバラツキを示すものとなり、数値が大きいほど湯切れが起こりやすくなる。また、長時間の風呂追い焚きも湯切れを起こしやすい。
On the other hand, 34 is the stored contents of the use function storage means 20, in which the time when the bath hot
沸き上げ熱量補正手段21は、湯張り・追い焚き平均値・標準偏差35を用い、沸き上げ熱量補正値36を算出し、基本沸き上げ熱量33を増減して最終的な当日沸き上げ熱量37を決定する。とくに湯張り時刻の標準偏差が小さいほど、また風呂追い焚き時間が短いほど湯切れリスクは小さくなるため沸き上げ熱量を減じて省エネルギー性を高め、その逆の場合は沸き上げ熱量を大きくして湯切れのリスクを減少させる。
The boiling heat amount correction means 21 calculates the boiling heat
以上のように、過去一週間の日毎の利用熱量の平均値と標準偏差によって決定する当日の沸き上げ熱量を、利用者がおこなう風呂湯張り時刻と風呂追い焚き時間により補正し、とくに利用パターンの不規則度合いが大きく、予測の困難な場合には湯切れに対して安全側となるように沸き上げ熱量を増やし、不規則性が低い場合には沸き上げ熱量を減らすことによって効率向上に寄与するので、利用パターンに適応した使い勝手と省エネルギー性を両立できる運転制御が可能となる。 As described above, the amount of heat generated on the current day determined by the average value and standard deviation of daily heat consumption over the past week is corrected by the bath filling time and bath replenishment time performed by the user. If the degree of irregularity is large and it is difficult to predict, increase the amount of heating to be safer against hot water, and if the degree of irregularity is low, reduce the amount of heating Therefore, it is possible to perform operation control that can achieve both user-friendliness adapted to the usage pattern and energy saving.
なお、ヒートポンプユニット2の冷凍サイクルは冷媒として二酸化炭素を用い、臨界圧を越える圧力で運転することが好ましい。二酸化炭素を冷媒として用いることで沸き上げ温度を高温にできるので、利用できる熱量の増大と湯切れ防止性を向上することができる。
The refrigeration cycle of the
以上のように、本発明にかかる給湯機は、高い効率性と利便性を両立する制御方式を実現できるので、前記したような家庭用の給湯機の貯湯槽に適用できるほか、熱源と貯湯槽を有するシステムにおいて業務用などの規模の大きい用途にも適用し、設備の管理者等に対して高い利便性を提供できる。 As described above, since the water heater according to the present invention can realize a control method that achieves both high efficiency and convenience, it can be applied to a hot water storage tank of a domestic water heater as described above, as well as a heat source and a hot water tank. It can also be applied to large-scale applications such as for business use in a system having a high level of convenience for facility managers.
1 貯湯槽
2 加熱手段(ヒートポンプユニット)
3 沸き上げ熱量決定手段
4 貯湯槽湯温検知手段
5 給水流量検知手段
6 給水温検知手段
7 浴槽
8 混合弁
9 三方弁
10 操作リモコン
11 風呂湯張り起動スイッチ
12 熱交換器
13 第一の循環ポンプ
14 第二の循環ポンプ
15 熱交換器入口水温検知手段
16 熱交換器流量検知手段
17 風呂追い焚き起動スイッチ
18 利用熱量記憶手段
19 基本沸き上げ熱量演算手段
20 利用機能記憶手段
21 沸き上げ熱量補正手段
1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Boiling heat amount determination means 4 Hot water tank hot water temperature detection means 5 Feed water flow rate detection means 6 Feed water temperature detection means 7
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