JP2011117662A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】貯湯式給湯機の設置直後から、貯湯量不足の回避ならびに実使用効率を向上させた運転モードを表示装置へ表示することによって、使用者にとって最適な運転モードを、使用者が認知することができる使用性の高い貯湯式給湯装置を提供すること。
【解決手段】水を加熱する加熱装置２と、前記加熱装置２で加熱した湯を貯える貯湯タンク１と、表示装置４と、制御装置３とを備え、前記制御装置３は、少なくとも昼間の追加沸き増し運転を有するか否かで異なる複数の運転モードを有し、装置設置後の使用湯量データに基づいて前記運転モードを決定するとともに、前記表示装置４に、前記決定した運転モードを表示する構成としたことを特徴とする貯湯式給湯装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプ方式の加熱装置で加熱した水を貯湯タンクへ貯湯して利用する貯湯式給湯装置に関するものである。

貯湯式給湯装置は、加熱装置によって貯湯タンクの底部から供給される水を高温に加熱し、断熱材で被覆された貯湯タンクの上部へ貯留する一連のサイクルを繰り返すことにより、貯湯タンクの全体または一部に高温の湯を蓄える。使用者が湯を使用する給湯時には、加熱されていない水と混合することで所定温度にして給湯端末で使用する。

ここで用いるヒートポンプ式加熱装置の運転効率は、外気温と沸き上げ温度と加熱装置に供給される水の温度である入水温度とに依存し、外気温が高い場合や沸き上げ温度が低い場合、入水温度が低い場合に運転効率が向上する。外気温は季節や稼動時刻によって変動し、それに加えて入水温度は貯湯タンクの温度状態によっても変動する。

また、貯湯槽への湯の貯留方法は、夜間は使用者の使用湯量を学習して決定し、昼間は貯湯槽内の残湯量が所定量以下になった場合に、沸き増しを行うことで貯湯量不足を回避する（例えば、特許文献１参照）。

また、従来のこの種の貯湯式給湯装置は、学習に応じた夜間の沸き上げ量や、昼間の最低残湯量の組合せが異なる、沸き上げモードを複数備えており、それぞれは、例えば、夜間のみ運転するモードや、使用者が貯湯量不足の心配なく給湯機が使えるおまかせモード、さらに、おまかせモードの昼間の最低残湯量を少なくしてエネルギー消費の低減を実現する省エネモードなどがある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−２８５６５３号公報 特開２００６−１８３９３９号公報

しかしながら、複数の運転モードが備えられている場合、自分自身の使用状況に応じた経済的かつ貯湯量不足等の心配のない使用性の高い運転モードを使用者が自ら選択することは困難である。

省エネモードでは、沸き上げを運転効率の良い低い温度で行うため消費電力が抑えられ、電力料金の高い昼間に若干の沸き上げが発生したとしても、実使用効率（湯を生成するのに費やした消費電力に対する、実際の１日の使用湯量および温度から得られる使用熱量の比率を示すもの）は良く、すなわち、経済的なモードとなっている。しかし、反面、貯湯量や残湯量を少なくしているため、日々の使用湯量のばらつきが多い場合は、貯湯量不足となる可能性が高い。

また、深夜のみ運転モードでは、夜間の貯湯量よりも使用湯量が多い場合は、貯湯量不足となる場合がある。加えて、夜間にできるだけ貯湯することで、沸き上げ温度は高い温度ため、運転効率が悪く、経済的でない場合がある。

そのため、使用者は、使用者自身の使用湯量と使用湯量のばらつきを把握すると共に、ヒートポンプ式給湯装置の運転効率の特性をも考慮して、使用者自身にとって最適な運転モードを選択しなければならないが、その運転モードを使用者が選択することが困難な状況となっている。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、貯湯式給湯機の設置直後から、貯湯量不足の回避ならびに実使用効率を向上させた運転モードを表示装置へ表示することによって、使用者にとって最適な運転モードを、使用者が認知することができる使用性の高い貯湯式給湯装置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装は、水を加熱する加熱装置と、前記加熱装置で加熱した湯を貯える貯湯タンクと、表示装置と、制御装置とを備え、前記制御装置は、少なくとも昼間の追加沸き増し運転を有するか否かで異なる複数の運転モードを有し、装置設置後の使用湯量データに基づいて前記運転モードを決定するとともに、前記表示装置に、前記決定した運転モードを表示する構成としたことを特徴とするもので、貯湯式給湯機の設置直後から、貯湯量不足の回避ならびに実使用効率を向上させた運転モードを表示装置へ表示することによって、使用者は自分自身の使用状況や貯湯式給湯装置の運転モードの詳細を知らなくても、自分にあった最適な運転モードを知ることができる使用性の高い貯湯式給湯装置を提供できる。

本発明によれば、貯湯式給湯機の設置直後から、貯湯量不足の回避ならびに実使用効率を向上させた運転モードを表示装置へ表示することによって、使用者にとって最適な運転モードを、使用者が認知することができる使用性の高い貯湯式給湯装置を提供できる。

本発明の実施の形態１における貯湯式給湯装置の構成図 同運転モード情報に保存されている情報の例を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１における運転モード毎の平均使用湯量とばらつきと貯湯量不足の関係を示す図（ｂ）同運転モード毎の平均使用湯量と使用湯量のばらつきと実使用効率の関係を示す図（ｃ）同運転モード毎の平均使用湯量とばらつきと料金の関係を示す図 同運転モード決定手段の判断手順フローチャート 同表示／入力装置への最適運転モードの表示図

第１の発明は、水を加熱する加熱装置と、前記加熱装置で加熱した湯を貯える貯湯タンクと、表示装置と、制御装置とを備え、前記制御装置は、少なくとも昼間の追加沸き増し運転を有するか否かで異なる複数の運転モードを有し、装置設置後の使用湯量データに基づいて前記運転モードを決定するとともに、前記表示装置に、前記決定した運転モードを表示する構成としたことを特徴とする貯湯式給湯装置で、使用者は自分自身の使用状況や貯湯式給湯装置の運転モードの詳細を知らなくても、自分にあった最適な運転モードを知ることができる。

第２の発明は、使用湯量データは、設置以降の所定期間毎の使用湯量で所定期間毎に更新され、表示装置に表示する情報は、所定期間毎の運転モードであることを特徴とする貯湯式給湯装置で、最適な運転モードが所定期間毎に判断しなおされるため、季節や家族人数が変化した場合でも、変化に対応して運転モードを決定することができる。

第３の発明は、表示装置は運転モード表示指示手段を有し、前記運転モード表示指示手段を選択した場合に、決定された運転モードを表示することを特徴とする貯湯式給湯装置で、使用者が最適な運転モードの情報が欲しい時に迅速に対応ができる。

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、本発明の実施の形態１における貯湯式給湯装置の構成を示すものである。図１において、加熱装置２は、圧縮機、給湯熱交換器、減圧手段、空気熱交換器を冷媒回路で接続して運転を行うヒートポンプユニット（図示せず）である。

また、複数の運転モードは、沸き上げ制御装置３の運転モード情報１３に保存されており、運転モードは表示／入力装置４から使用者によって選択される。

沸き上げ制御装置３は、給湯端末から出湯する出湯温度検出手段２２が検出する温度と給水温度を検出する給水温度検出手段２４との差温と、給湯端末における流量検出手段２３が検出する流量値との積（熱量）である設置後使用湯量を、設置後使用湯量データ１４へ蓄積する。

運転モード決定手段１５が使用量と使用量のばらつきから適切な運転モードを判断しておく。使用者が運転モード表示ボタン１６を押した場合に、おすすめ運転モードを表示／入力内４へ表示する。使用者はその時のおすすめ運転モードが何かを知りたい時に、運転モード表示ボタンを押せば、使用者の使用状況にあった湯切れしない効率的な運転モードを知ることができる。

沸き上げ制御装置３はその後、給湯量予測手段１１によって翌日の給湯量を予測し、予測した時点で選択されている運転モードに従って、夜間に加熱装置２を用いて貯湯タンク１内の水を加熱する。

昼間に、残湯量検知手段１２で貯湯タンク１内の残湯量が選択されている運転モードで、貯湯タンク温度検出手段２１により、設定されている設定量以下になったことを検知すると、沸き上げ制御装置３から加熱装置２へ運転指令を出力し、加熱装置２は沸き上げ運転を開始する。

以上のように構成された貯湯式給湯装置について、以下、その動作、作用を説明する。

まず、沸き上げ制御装置３は、給湯端末から出湯する出湯温度検出手段２２が検出する温度と給水温度を検出する給水温度検出手段２４との差温と、給湯端末における流量検出手段２３が検出する流量値との積（熱量）である設置後使用湯量を、１日分の使用湯量として４２℃換算し、設置後使用湯量データ１４に１４日分蓄積する。時刻が３：００になった時点で、１４日前の使用湯量を消去し、当日の使用湯量を追加してデータの更新を行う。また、ベース使用湯量データ１６は、一般的な家庭における月別の平均使用湯量と、その使用湯量のばらつきとを保存している。

次に、動作、作用の説明を行う。１日分の使用湯量の区切りである３：００の時点で、運転モード決定手段１５がベース使用湯量データ１６と設置後使用湯量データ１４を用いて、使用湯量推移予測を行い、湯切れなく効率的な運転モードと時期を決定する。

運転モード情報１３には、図２に示すような、実使用効率に優れた省エネモード、深夜
のみの加熱装置２が沸き上げ運転を行う深夜モード、貯湯量不足の可能性の低いおまかせモードの３種類のモードの起動停止条件の情報が保存されている。省エネモードでは、沸き上げ温度を低くし、昼間の沸き上げ開始の条件である残湯量も少ない。

おまかせモードでは、沸き上げ温度を比較的高くし、昼間には貯湯量不足に備えて残湯量が多いときでも、加熱装置２が沸き上げ運転を起動する設定となっている。深夜モードは、沸き上げ温度を比較的高くし、昼間の沸き上げをしないために、残湯量の設定は０Ｌとしている。

次に、使用湯量推移予測の次に、運転モードの決定処理を行うが、運転モード決定手段１５が、設置後使用湯量データ１４を用いて、貯湯量不足の可能性が小さく、かつ、実使用効率に優れ、料金の安い運転モードを決定する。

ここで、図３（ａ）に、運転モード毎の平均使用湯量と使用湯量のばらつきとの関係のイメージ図を示す。省エネモードは、沸き上げ温度を低い温度に抑えるため、使用湯量のばらつきにはある程度しか対応できないため、貯湯量不足が生じる可能性が高く、平均使用湯量も７５０Ｌまでしか対応できない。

それに対して、おまかせモードは、貯湯量不足が生じる可能性を減少させるモードであるため、使用湯量のばらつきが大きくても、あるいは、平均使用湯量が多くても、貯湯量不足が生じる可能性は少ない。

深夜モードは、昼間の沸き上げ運転を実施しないため、省エネモードよりも貯湯量不足が生じる可能性が大きく、対応可能な平均使用湯量も小さい。

図３（ｂ）は、運転モード毎の平均使用湯量と実使用効率の関係のイメージ図である。省エネモードが最も実使用効率がよく、高い温度で沸き上げを行うおまかせモードは実使用効率が悪いことを示している。

また、図３（ｃ）は、運転モード毎の平均使用湯量と料金の関係のイメージ図である。おまかせモードは高い温度で沸き上げるため、省エネモードよりも消費電力が多く、料金も高くなる。平均使用湯量が多くなってもその関係は成り立つ。

一方、深夜モードは、使用湯量が夜間に蓄えられる最大の湯量を超えた後は、昼間の沸き増し運転を実施しないため、料金は一定となる。

これら、３つの運転モード毎の関係を考慮して、運転モード決定手段１５は、使用湯量と使用湯量のばらつきから、図４に示す手順に従って、貯湯量不足の可能性が小さく、実使用効率に優れ、料金の安い最適な運転モードを導き出す。

設置直後で１日分しか使用湯量が取得できていない場合は、ばらつきを一般的な１００Ｌとして求め、蓄積日数が増加していくに従ってばらつきを補正していく。

具体的な流れを、例えば、５月に設置して、使用湯量が６５０Ｌの場合の処理を考える。この場合、初日であるため使用湯量のばらつきは１００Ｌとなる。図３より一般的な使用湯量データは４５０Ｌであるが、使用湯量は６５０Ｌであるため、月毎に２００Ｌを一般的な平均使用湯量に加算して推移を予測し、月毎に次に示す運転モードを判断する手順に従って決定する。

運転モード決定には、まず、貯湯量不足の判断を行う（ＳＴＥＰ１）。使用湯量とその
ばらつきの関係から、貯湯量不足の発生が少ない運転モードを選択するため、図３（ａ）より、運転モードは、省エネモード、または、おまかせモードとなる。

次に、実使用効率の判断を行う（ＳＴＥＰ２）。図３（ｂ）より、６５０Ｌの平均使用湯量で、実使用効率の良い運転モードは、省エネモードとなる。最後に、図３（ｃ）より、料金の判断を行う（ＳＴＥＰ３）。ここでも、平均使用湯量が６５０Ｌである場合、省エネモードが料金が低くなるため、最終的に、省エネモードが、貯湯量不足の可能性が小さく、高実使用効率に優れ、料金の安い経済的な運転モードと判断される。

なお、運転モードの判断は、ＳＴＥＰ１からＳＴＥＰ２の順番で行ったが、優先する項目の順番で行っても良い。例えば、料金が優先されるとしたら、図３（ｃ）での判断を先に行うなどする。

また、それぞれの運転モードの関係は、運転モードの設計によって変化するため、これらの関係は、貯湯タンクの容量や加熱装置２であるヒートポンプの加熱能力で異なってくる。

その後、使用者が運転モードの判断に迷い、最適な運転モードが何かを知りたくなった場合に、図５（ａ）に示す運転モード表示ボタンを押すと、表示／入力装置４に導き出された運転モードを表示する。導き出された運転モードが、省エネモードである場合の表示例を図５（ｂ）に示し、おまかせモードである場合の表示例を図５（ｃ）に示す。

このように、使用者が知りたい場合に最適な運転モードを知ることができるため、安心して給湯機を使用することができると共に、表示された運転モードに変更することができる。そのため、給湯機を常に最適な運転モードで動作させることができる。

なお、表示／入力装置４に運転モード表示メニューを備え、外部から運転モード表示メニューが選択された場合に、表示／入力装置４に決定された運転モードを表示するようにしてもよい。

運転モードが決定されれば、給湯量予測手段１１で予測された給湯量から、運転モードに従って、夜間の沸き上げを行い。昼間に、残湯量が運転モードで設定さている残湯量を下回る場合に、沸き上げを開始して、給湯量を確保し、湯切れを回避する。

以上のように、本発明によれば、使用者のお湯の使用湯量に応じて、貯湯量不足の回避ならびに実使用効率を向上させた運転モードを表示装置へ表示することによって、使用者にとって最適な運転モードを使用者が選択することができるため、夜間蓄熱式の給湯装置、特に、加熱装置にヒートポンプ方式を用いる貯湯式給湯装置に有用である。

１ 貯湯タンク
２ 加熱装置
３ 制御装置
４ 表示／入力装置
１１ 給湯量予測手段
１２ 残湯量検知手段
１３ 運転モード情報
１４ 設置後使用湯量データ
１５ 運転モード決定手段
１６ 運転モード表示ボタン（運転モード表示指示手段）
２１ 貯湯タンク温度検出手段
２２ 出湯温度検出手段
２３ 流量検出手段
２４ 給水温度検出手段

Claims (4)

1. 水を加熱する加熱装置と、前記加熱装置で加熱した湯を貯える貯湯タンクと、表示装置と、制御装置とを備え、前記制御装置は、少なくとも昼間の追加沸き増し運転を有するか否かで異なる複数の運転モードを有し、装置設置後の使用湯量データに基づいて前記運転モードを決定するとともに、前記表示装置に、前記決定した運転モードを表示する構成としたことを特徴とする貯湯式給湯装置。
2. 使用湯量データは、設置以降の所定期間毎の使用湯量で所定期間毎に更新され、表示装置に表示する情報は、所定期間毎の運転モードであることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
3. 表示装置は運転モード表示指示手段を有し、前記運転モード表示指示手段を選択した場合に、決定された運転モードを表示することを特徴とする請求項１または２に記載の貯湯式給湯装置。
4. 加熱装置をヒートポンプとしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の貯湯式給湯装置。