JP2010249372A - 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4のようなものがある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, this type of water heater is, for example, as shown in FIG. 4 (see, for example, Patent Document 1).
図4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4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. 4 shows a conventional water heater described in
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, there is a problem that as a result, the amount of boiling is excessive and waste is increased.
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し、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-described conventional problems, and provides a hot water supply apparatus that can increase or decrease the amount of hot water that can be used in consideration of the characteristics of the hot water usage pattern and can achieve high efficiency without causing hot water to run out. For the purpose.
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、計時手段とを備え、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、給湯の用途別に前記計時手段で計時された給湯時刻ととも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、用途別の給湯熱量から給湯利用行動の種類を判別する利用行動判別手段と、前記利用行動判別手段の出力に基づいて、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たことを特徴とするもので、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を決定しておき、利用パターンの不規則度合いに応じてその湯量を増減する。 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, A heat consumption measuring means for measuring the amount of heat used by the user for supplying hot water; and a time measuring means, wherein the boiling heat amount determining means is a predetermined period of time for use heat up to the previous day measured by the heat consumption measuring means. Based on the stored contents of the used heat amount storage means, and the average value and deviation value of the used heat amount per day, based on the stored contents of the used heat amount storage means Based on the output of the basic heating heat amount calculating means for calculating the amount of boiling heat, a usage behavior determining means for determining the type of hot water usage behavior from the amount of hot water supply for each use, and the output of the usage behavior determining means It is characterized by comprising a heating heat amount correcting means for correcting the calculation result by the basic boiling heat amount calculating means, and the basic is based on the average value and the deviation value of the total amount of hot water used in one day The amount of hot water to be boiled is determined, and the amount of hot water is increased or decreased according to the irregularity of the usage pattern.
本発明によれば、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し、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。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the supply amount of the hot water which can be used in consideration of the characteristic of the utilization pattern of hot water can be increased / decreased, and the water heater which can obtain 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、計時手段とを備え、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、給湯の用途別に前記計時手段で計時された給湯時刻ととも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、用途別の給湯熱量から給湯利用行動の種類を判別する利用行動判別手段と、前記利用行動判別手段の出力に基づいて、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たことを特徴とするもので、予測の困難な不規則性の高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、不規則性が低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 timing means, and the heating heat amount determining means measures the amount of heat used up to the previous day measured by the utilization heat amount measuring means by the time measuring means for a predetermined period of time for each use of hot water supply. Heat amount storage means for storing together with the hot water supply time, and a basic boiling heat amount for calculating the heating heat amount for the day from the average value and the deviation value of the daily use heat amount based on the stored contents of the use heat amount storage means Based on the calculation means, the use behavior determination means for determining the type of hot water use behavior from the amount of hot water supply for each use, and the basic boiling heat amount calculation means based on the output of the use behavior determination means It consists of boiling heat amount correction means that corrects the calculation result.If the irregularity is difficult to predict, the amount of boiling water should be adjusted so that it is safe against running out of hot water. Since it contributes to efficiency improvement by increasing with respect to the basic boiling heat amount and reducing it when the irregularity is low, it is possible to perform operation control that can achieve both user-friendliness and energy-saving performance 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行う風呂追い焚き手段とを備え、利用熱量記憶手段は、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利用熱量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, Bath replenishing means for reheating the bath by exchanging heat between the hot water in the hot water storage tank and the hot water in the bathtub, and the used heat quantity storage means includes the hot water supply means, the bath hot water supply means, and the bath reheating means. It is characterized by having a configuration that stores at least one of the used heat amounts, and it can grasp the functions installed in this type of water heater that has a different degree of effect on the efficiency as necessary, Precise prediction is possible in the calculation of the amount of heat to be raised, 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)
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)
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、本発明の給湯機は、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と、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と、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
、浴槽7への風呂給湯温検知手段10と、風呂給湯流量検知手段11と、操作リモコン12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13とから構成されている。
In FIG. 1, a hot water supply apparatus of the present invention includes 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14および第一の循環ポンプ15、第二の循環ポンプ16を備えている。
In addition, a
また、前記熱交換器14の一次側流入口の水温を検知する熱交換器入口水温検知手段17と前記熱交換器14の一次側流量を検知する熱交換器流量検知手段18とを備えている。
Further, a heat exchanger inlet water temperature detecting means 17 for detecting the water temperature of the primary side inlet of the
さらに、操作リモコン12に、利用者により操作されて循環ポンプ15、16を起動するための風呂追い焚き起動スイッチ19とを設けている。
Further, the operation
また、沸き上げ熱量決定手段3は、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、風呂給湯温検知手段10、風呂給湯流量検知手段11、熱交換器入口水温検知手段17、熱交換器流量検知手段18の利用熱量測定手段から利用熱量を求め、計時手段20で計時された給湯時刻とともに記憶する利用熱量記憶手段21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22と、前記利用熱量記憶手段21に記憶された内容のうち、機能毎、すなわち給湯栓やシャワーへの給湯と風呂湯張りと風呂追い焚きの熱量およびそれらが利用された時刻に基づいて利用者の給湯利用行動の種類を判別する利用行動判別手段23と、この判別結果に基づいて前記基本沸き上げ熱量演算手段22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24とから構成されている。
The boiling heat quantity determination means 3 includes a hot water tank temperature detection means 4, a feed water flow rate detection means 5, a feed water temperature detection means 6, a bath hot water temperature detection means 10, a bath hot water flow rate detection means 11, and a heat exchanger inlet water temperature detection. The heat quantity storage means 21 that obtains the heat quantity used from the heat quantity measurement means of the
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25によりヒートポンプ往き口26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27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
沸き上げ後の給湯利用の際には、給湯口28から貯湯槽1の高温の湯が送られ、この湯が給水配管29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30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29を通じて貯湯槽1下部の給水口31から流入する。
When using hot water after boiling, hot water in the hot
風呂湯張りの動作は、操作リモコン12に設けられた風呂湯張り起動スイッチ13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28から貯湯槽1の高温の湯が送られ、この湯が給水配管29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12に設けられた風呂追い焚き起動スイッチ19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15と第二の循環ポンプ16が起動し、貯湯槽1の風呂追い焚き往き口32を通じて貯湯槽1内の湯と浴槽7内の湯が熱交換器14の一時側流路に送られ、また浴槽7内の湯が熱交換器14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33から貯湯槽1に戻される。
In addition, when the bath
ここで、本実施の形態の給湯機は、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 amount of hot water by determining an appropriate amount of boiling heat for the day according to how the user uses the hot water, Has a function to prevent usability deterioration.
図2に利用熱量の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 of the amount of heat used.
図2において、34は利用熱量記憶手段21に記憶された一日前から七日前までの利用熱量である。全利用熱量の値は、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17と熱交換器流量検知手段18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, 34 is the amount of heat used from one day before to seven days before stored in the heat usage storage means 21. The value of the total amount of heat used is 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 17, the heat exchanger flow rate detection means 18 and the feed water temperature detection means 6. It is the total.
なお、前者の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は、給湯栓30からの給湯熱量と風呂給湯熱量を合わせたものである。
The difference between the hot water tank temperature and the hot water temperature using the outputs of the hot water tank hot water temperature detecting means 4, the hot water temperature detecting means 5 and the hot water temperature detecting means 6 is multiplied by the
基本沸き上げ熱量演算手段22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35を算出する。この日別利用熱量平均値・標準偏差35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36とする。
The basic boiling heat amount calculation means 22 calculates a daily use heat amount average value /
また、37は利用熱量記憶手段21に記憶された内容のうち、給湯栓やシャワーへの給湯、風呂湯張り、風呂追い焚きという3つの機能別の過去一週間の利用熱量である。これらの熱量は利用される都度、計時手段20による時刻とともに記憶される。
図4に個々の記憶内容の一部を模式的に示す。この中で風呂湯張りの熱量は、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から、風呂給湯温検知手段10と風呂給湯流量検知手段11との出力を用いて風呂給湯温と給水温との差に風呂給湯流量を乗じたものである。
FIG. 4 schematically shows a part of each stored content. Among these, the amount of heat in the bath hot water bath is obtained by multiplying the difference between the hot water tank temperature and the hot water temperature by the feed water flow rate using the outputs of the hot water tank hot water
さらに、これらの利用された時刻や熱量から、利用行動判別手段23によって利用者の行動を推測し、各行動にあらかじめ割り当てられた番号を付与して行動判別値38を作成する。
Further, the usage
そして、沸き上げ熱量補正手段24は、この行動判別値38を用い、沸き上げ熱量補正値39を算出し、基本沸き上げ熱量36を増減して最終的な当日沸き上げ熱量40を決定する。具体的には行動判別値38の並びを比較し、時刻や利用熱量とも照らし合わせて、そのパターンに変動が小さければ、その値に応じて基本沸き上げ熱量36に対して小さくなるように当日沸き上げ熱量40を補正して省エネルギー性を高め、逆に大きい場合は基本沸き上げ熱量36対して大きくなるように補正して湯切れのリスクを減少させる。
The boiling heat
このとき、湯張りは特定の曜日だけおこなわれるということや週末にはパターンが大きく変わるなどが判別された場合は、それに応じて沸き上げ熱量補正値39を増減する。
At this time, when it is determined that the hot water filling is performed only on a specific day of the week or the pattern changes greatly on the weekend, the boiling heat
以上のように、本実施の形態の給湯機は、過去一週間の日毎の利用熱量の平均値と標準偏差により決定する沸き上げ熱量を、給湯機能別の利用時刻と利用熱量から利用行動を判別し、その利用パターンが不規則な場合には湯切れに対して安全側となるように増やし、規則性が高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 water heater of the present embodiment discriminates the use behavior from the use time and the use heat amount for each hot water supply function, based on the heating heat amount determined by the average value and standard deviation of the use heat amount for each day of the past week. However, if the usage pattern is irregular, it is increased so that it is safe against running out of hot water, and if the regularity is high, it is reduced to contribute to efficiency improvement. Operation control that can achieve both characteristics.
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 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 風呂給湯温検知手段
11 風呂給湯流量検知手段
14 熱交換器
15 第一の循環ポンプ
16 第二の循環ポンプ
17 熱交換器入口水温検知手段
18 熱交換器流量検知手段
20 計時手段
21 利用熱量記憶手段
22 基本沸き上げ熱量演算手段
23 利用行動判別手段
24 沸き上げ熱量補正手段
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