JP2011163598A

JP2011163598A - 給湯システム

Info

Publication number: JP2011163598A
Application number: JP2010024504A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Nagata; 訓永田; Hironobu Hori; 堀　　宏展; Shinji Yamawaki; 信二山脇; Nobuhiko Toda; 亘彦戸田; Shinya Sawada; 慎也澤田
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2011-08-25

Abstract

【課題】昼間時間帯の電気使用量を削減することでランニングコストを抑えた給湯システムを提供する。
【解決手段】給湯システムＡは、給水配管１１から供給される水及び水を加熱した湯を貯めるとともに、タンク内に貯めた湯が給湯配管１２を介して給湯負荷６に供給される貯湯タンク１と、ヒートポンプで加熱した湯を貯湯タンク１内に送り込む給湯器２とを備えている。この給湯システムＡでは、予め設定された深夜時間帯には、貯湯タンク１内の全量が給湯器２により沸き上げられ、また予め設定された昼間時間帯には、貯湯タンク１内の湯量が所定の沸上開始湯量まで低下すると、利用者により設定された沸上湯量が給湯器２により沸き上げられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、給湯システムに関するものである。

従来より、湯水を貯める貯湯タンクと、貯湯タンクから供給される低温の水をヒートポンプで沸かして、貯湯タンクに送り込む給湯器とを備え、貯湯タンクに貯湯された温水を、送湯配管を介して給湯負荷（例えば浴槽など）に供給するヒートポンプ式給湯装置が提供されている（例えば特許文献１参照）。

このヒートポンプ式給湯装置では、電気料金の安価な深夜時間帯には貯湯タンク内の全量が給湯器により沸かされ、電気料金の高い昼間時間帯（深夜時間帯以外の時間帯）には温水の使用量に応じて沸かすべき湯量が自動的に設定されるようになっている。

特開２００１−２６３８０３号公報（段落［００２０］−段落［００２２］、及び、第１図）

上述の特許文献１に示したヒートポンプ式給湯装置では、電気料金の高い昼間時間帯には貯湯タンク内の残湯量が低下すると、自動的に設定された湯量の湯を沸かすことで湯切れが生じるのを防止している。しかしながら、湯切れが生じないように、沸き上げる量が余裕を見込んで多めに設定されているので、電気料金の高い昼間時間帯の電気使用量が増加することになり、その結果、ランニングコストが高くなっていた。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、昼間時間帯の電気使用量を削減することでランニングコストを抑えた給湯システムを提供することにある。

上記課題を解決するために第１の発明は、給水管路から供給される水及び水を加熱した湯を貯めるとともに、タンク内に貯めた湯が給湯管路を介して給湯負荷に供給される貯湯タンクと、ヒートポンプで加熱した湯を貯湯タンク内に入れる給湯器とを備え、予め設定された深夜時間帯には、貯湯タンク内の全量が給湯器により沸き上げられ、予め設定された昼間時間帯には、貯湯タンク内の湯量が沸上動作を開始させるタンク内湯量である沸上開始湯量まで低下すると、利用者により設定された沸上湯量が給湯器により沸き上げられることを特徴とするものである。

また、第２の発明は、第１の発明において、沸上開始湯量と、沸上動作を終了させるタンク内湯量である沸上終了湯量とを入力することで沸上湯量を設定する湯量設定手段を設けたことを特徴とするものである。

昼間時間帯の電気使用量を低く抑えることで、ランニングコストを抑えた給湯システムを提供することができるという効果がある。

（ａ）は本実施形態の給湯システムの一例を示す配管系統図、（ｂ）は同上を構成する制御装置のブロック図である。同上の一例を示す配線系統図である。同上の動作を説明するフローチャートである。

本発明に係る給湯システムの実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。本給湯システムは、例えば食器洗浄機や浴槽などの給湯負荷に湯を供給するために用いられる。

図１（ａ）は本実施形態の給湯システムＡの一例を示す配管系統図であり、本給湯システムＡは、貯湯タンク１と、給湯器２と、制御装置３と、切替弁４と、温度センサ５と、リモコン７とを主要な構成要素として備えている。

貯湯タンク１は、メインタンク１ａと、１乃至複数台（図１（ａ）では３台）のサブタンク１ｂ〜１ｄとで構成されている。メインタンク１ａ及びサブタンク１ｄの底部には給水配管（給水管路）１１が接続されており、給水配管１１を介して供給される水を貯留する。また、メインタンク１ａ及びサブタンク１ｂの頂部には送湯配管１４ｃ，１４ｄがそれぞれ接続されており、給湯器２から送湯配管１４ｃ，１４ｄを介して送られた湯を貯める。さらに、サブタンク１ｂの底部とサブタンク１ｃの頂部との間には送湯配管１４ｅが接続され、サブタンク１ｃの底部とサブタンク１ｄの頂部との間には送湯配管１４ｆが接続されている。そして、送湯配管１４ｄを介してサブタンク１ｂに送られた湯は、サブタンク１ｂが一杯になると送湯配管１４ｅを介してサブタンク１ｃに送られ、さらにサブタンク１ｃが一杯になると送湯配管１４ｆを介してサブタンク１ｄに送られる。つまり、本実施形態では、サブタンク１ｂ〜１ｄが直列的に接続されていることから、サブタンク１ｂ，１ｃ，１ｄの順に湯が貯められることになる。

メインタンク１ａ及びサブタンク１ｂ〜１ｄに貯められた湯は、送湯配管１４ｂ〜１４ｆを介して、給湯負荷６が接続された給湯配管（給湯管路）１２に送られ、給湯負荷６で使用される。ここにおいて、給湯負荷６としては、台所や浴室内の給水給湯栓や、給水給湯栓に接続された浴槽、食器洗浄機などがある。なお、メインタンク１ａ及びサブタンク１ｂ〜１ｄから湯が給湯配管１２に送られると、給水配管１１の水圧によりタンク内に水が充填され、タンク内は常に満水状態となっている。そして、タンク内に貯められた湯水の温度は下側ほど低温で、上側に行くほど高温となるような温度分布となっている（図１（ａ）参照）。また、サブタンク１ｂ〜１ｄから湯を供給する場合には、サブタンク１ｄ，１ｃ，１ｂの順に湯が消費されることになる。

給湯器２はヒートポンプで水を加熱する従来周知の給湯器であって、本実施形態では４台接続されている。各給湯器２は、メインタンク１ａ及びサブタンク１ｄの底部に接続された送水配管１３を介してタンク内の水を取り込み、ヒートポンプで加熱する。また、各給湯器２の湯取出口は、送湯配管１４ａ〜１４ｄ及び切替弁４を介してメインタンク１ａ及びサブタンク１ｂの頂部に接続されており、各給湯器２で沸かされた湯は送湯配管１４ａ〜１４ｄを介してメインタンク１ａ及びサブタンク１ｂに戻される。ここにおいて、送水配管１３及び送湯配管１４ａは、それぞれ各給湯器２に分岐配管されている。なお、切替弁４には従来周知の三方弁を用いており、制御装置３からの切替信号に応じて、湯の貯留先がメインタンク１ａ又はサブタンク１ｂ〜１ｄの何れかに切り替えられる。

温度センサ５は、メインタンク１ａ、サブタンク１ｂ〜１ｄにそれぞれ貯められた湯水の温度を１乃至複数のレベル位置で測定し、測定結果を制御装置３に出力する。

制御装置３は、図１（ｂ）のブロック図に示されるように、演算処理部３１と、メモリ３２とを備えている。演算処理部３１は、予め組み込まれたプログラムを実行することによって、各給湯器２の動作を制御するとともに、切替弁４の切替制御を行う。また、演算処理部３１には、温度センサ５の測定結果が入力されるようになっており、メインタンク１ａ及びサブタンク１ｂ〜１ｄの所定レベルにおける湯温をもとに所定温度以上の湯がどれだけ貯められているかを算出する。

さらに、演算処理部３１には、リモコン７の入力部７１及びディスプレイ７２が接続されており、入力部７１は給湯システムＡの給湯動作に関わる各種の設定を利用者が行うために用いられる。また、ディスプレイ７２は、例えば液晶ディスプレイからなり、演算処理部３１によって表示内容が制御されて、各種の設定を行うための設定画面や給湯システムＡの動作状態を示す画面などを表示する。

メモリ３２は、例えば不揮発性のメモリからなり、入力部７１を用いて入力された各種の設定内容を記憶する。なお、図１（ａ）では、１台（図中の一番下）の給湯器２のみが制御装置３に接続された図となっているが、実際にはすべての給湯器２が制御装置３に接続されている。そして、制御装置３は、貯湯タンク１に貯める湯量に応じて、１乃至複数台の給湯器２を稼動させるのである。

図２は本実施形態の給湯システムＡの配線系統図であり、図中の破線ａで囲まれた領域は屋内側の工事範囲を示している。つまり、上述した貯湯タンク１、給湯器２及び制御装置３はすべて屋外に設置されることになる。屋内側には上述のリモコン７と、給湯システムＡに電源を供給するための分電盤８とが設置されており、分電盤８には単相２００Ｖの交流電源が外部から入力される。そして、分電盤８に入力された交流電源は、電源線１５を介して貯湯タンク１及び各給湯器２にそれぞれ供給される。

ここにおいて、上記の制御装置３は、メインタンク１ａとともに図示しない筐体内に収納されており、リモコン７との間が信号線１６により接続されている。また、制御装置３は、各給湯器２との間で通信を行うための通信機能を有しており、各給湯器２との間が通信線１７により接続されている。さらに、各サブタンク１ｂ〜１ｄには、上述したように１乃至複数の温度センサ５が取り付けられており、制御装置３と各温度センサ５との間が信号線１８により接続されている。なお、図２中の９ａ，９ｂは、それぞれ壁材Ｗ１の裏面側（室内と反対側）に設置されたプルボックスである。

ここで、本実施形態の給湯システムＡでは、電気料金の安い深夜時間帯（電力会社との契約条件で決まり、例えば２３時〜７時など）には、貯湯タンク１の全量（本実施形態ではメインタンク１ａ及びサブタンク１ｂ〜１ｄの全容量）が給湯器２により沸き上げられる。一方、電気料金の高い昼間時間帯（上記の深夜時間帯以外の時間帯）には、リモコン７を用いて予め設定した所定の沸上湯量が、湯が不足しそうな時にのみ沸き上げられる。ここに、制御装置３には、表１に示すように、時間帯に応じた沸上開始条件及び沸上終了条件が設定されており、これらの条件に従って所定量の湯を沸き上げることになる。

表１によれば、上記の昼間時間帯と深夜時間帯とで条件が異なっており、昼間時間帯では、貯湯タンク１の残湯量が沸上開始湯量以下であることを沸上開始条件とし、貯湯タンク１の残湯量が沸上終了湯量以上であることを沸上終了条件としている。また、深夜時間帯では、貯湯タンク１の全量が沸き上げられていないことを沸上開始条件とし、全量が沸き上げられていることを沸上終了条件としている。ここに、沸上開始湯量とは給湯器２の沸上動作を開始させるタンク内湯量であり、沸上終了湯量とは給湯器２の沸上動作を終了させる湯量である。そして、これらの湯量は、リモコン７の入力部７１を操作して利用者が設定する。なお、昼間時間帯における上記の沸上湯量は、沸上開始湯量と沸上終了湯量とを入力することで設定され、具体的には沸上終了湯量から沸上開始湯量を引いた値となる。ここに、本実施形態では、リモコン７の入力部７１と、制御装置３の演算処理部３１とで湯量設定手段が構成されている。

例えば、昼間時間帯において貯湯タンク１の残湯量が上記の沸上開始湯量を下回ると、制御装置３は、上記の沸上開始条件を満たしていると判断し、給湯器２に沸上動作を開始させる。そして、貯湯タンク１の残湯量が上記の沸上終了湯量以上になると、制御装置３は、上記の沸上終了条件を満たしていると判断し、給湯器２の沸上動作を停止させる。上記の沸上動作は、昼間時間帯において残湯量が沸上開始湯量を下回るたびに、繰り返されることになる。

ここにおいて、本実施形態の給湯システムＡでは、給湯器２の動作を許可する時間帯（以下、運転時間帯という）を設定できるようになっており、この時間帯を設定しない場合には、給湯器２の動作が２４時間許可される（以下、２４時間運転という）。なお、上記の時間帯設定は、リモコン７の入力部７１により行われる。

次に、この給湯システムＡの一連の動作について、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。制御装置３の演算処理部３１は、現在時刻が昼間時間帯か深夜時間帯かを判別し、それぞれの時間帯に応じて沸上開始条件（表１参照）を満たしているかを判別する（ステップＳ１）。沸上開始条件を満たさない場合には（ステップＳ１のＮｏ）、演算処理部３１はステップＳ１の処理に戻り、沸上開始条件を満たす場合には（ステップＳ１のＹｅｓ）、ステップＳ２に移行する。演算処理部３１は、ステップＳ２では現在時刻が運転時間帯であるか、又は２４時間運転であるかを判別し（ステップＳ２）、現在時刻が運転時間帯でなく、且つ２４時間運転でもない場合には（ステップＳ２のＮｏ）、演算処理部３１はステップＳ１の処理に戻る。また、演算処理部３１は、現在時刻が運転時間帯であるか、又は２４時間運転である場合には（ステップＳ２のＹｅｓ）、給湯器２に対してヒートポンプ沸上指令を出力する（ステップＳ３）。そして、ヒートポンプ沸上指令を受けた給湯器２では、貯湯タンク１から送水配管１３を介して供給された低温の水をヒートポンプで沸かし、送湯配管１４ａ〜１４ｄを介して再度貯湯タンク１に戻す。

その後、演算処理部３１は、沸上終了条件を満たしているかを判別するのであるが（ステップＳ４）、沸上終了条件を満たしている場合には（ステップＳ４のＹｅｓ）、給湯器２に対してヒートポンプ停止指令を出力する（ステップＳ６）。そして、ヒートポンプ停止指令を受けた給湯器２では、ヒートポンプによる沸上動作を終了し、演算処理部３１がステップＳ１の処理に戻る。一方、沸上終了条件を満たしていない場合には（ステップＳ４のＮｏ）、演算処理部３１は、現在時刻が運転時間帯であるか、又は２４時間運転であるかを判別し（ステップＳ５）、現在時刻が運転時間帯であるか、又は２４時間運転である場合には（ステップＳ５のＹｅｓ）、給湯器２の沸上動作を継続させる。また、演算処理部３１は、現在時刻が運転時間帯でなく、且つ２４時間運転でもない場合には（ステップＳ５のＮｏ）、給湯器２に対してヒートポンプ停止指令を出力する（ステップＳ６）。そして、ヒートポンプ停止指令を受けた給湯器２では、ヒートポンプによる沸上動作を終了し、演算処理部３１がステップＳ１の処理に戻る。

而して、本実施形態によれば、昼間時間帯の沸上湯量を利用者がリモコン７を用いて手動で設定できることから、過去の使用実績に基づいて実際の使用に即した湯量に設定することができる。その結果、沸上湯量を自動的に設定する場合に比べて、昼間時間帯の電気使用量を低く抑えることができ、ランニングコストを抑えた給湯システムＡを提供することができる。また、リモコン７により、沸上開始湯量と沸上終了湯量とを利用者が自由に設定できることから、利用者の要望に合わせた沸上制御を実現することができる。さらに、沸き上げを開始させるレベルを自由に設定できることから、例えばランニングコストを下げたい場合には実績に基づいて湯切れの生じない最低湯量に設定することで、更なる低減を図ることができる。

なお、本実施形態では、給湯器２が４台の場合を例に説明したが、給湯器２の台数は、利用者が１日に使用する総湯量に基づいて決定されるものであり、４台に限定されるものではない。したがって、給湯器２が１台の場合もあるし、２台、３台、或いは５台以上の場合もある。また、サブタンクの個数も本実施形態に限定されるものではなく、使用環境等に応じて適宜設定すればよい。さらに、本実施形態では、サブタンク１ｂ〜１ｄを直列的に接続しているが、並列的に接続してもよい。また、貯湯タンク１はメインタンク１ａのみで構成してもよい。

さらに、本実施形態では、貯湯タンク１から供給された水をヒートポンプで加熱し、加熱後の湯を貯湯タンク１に戻しているが、例えば給水設備から直接給湯器２に給水してヒートポンプで加熱し、加熱後の湯を貯湯タンク１に入れるようにしてもよい。

１貯湯タンク
１ａメインタンク
１ｂ〜１ｄサブタンク
２給湯器
６給湯負荷
１１給水配管（給水管路）
１２給湯配管（給湯管路）
Ａ給湯システム

Claims

給水管路から供給される水及び水を加熱した湯を貯めるとともに、タンク内に貯めた湯が給湯管路を介して給湯負荷に供給される貯湯タンクと、
ヒートポンプで加熱した湯を前記貯湯タンク内に入れる給湯器とを備え、
予め設定された深夜時間帯には、前記貯湯タンク内の全量が前記給湯器により沸き上げられ、予め設定された昼間時間帯には、前記貯湯タンク内の湯量が沸上動作を開始させるタンク内湯量である沸上開始湯量まで低下すると、利用者により設定された沸上湯量が前記給湯器により沸き上げられることを特徴とする給湯システム。
前記沸上開始湯量と、沸上動作を終了させるタンク内湯量である沸上終了湯量とを入力することで前記沸上湯量を設定する湯量設定手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の給湯システム。