JP2012215361A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】昼間時間帯の無駄な沸き増しを抑制する。
【解決手段】給湯使用量に応じた目標貯湯量を加熱手段９を駆動して特定時間帯に沸き上げる沸き上げ制御手段２５と、特定時間帯に沸き上げた湯量を目標貯湯量から減算した残り沸き増し量を加熱手段９を駆動して特定時間帯外に沸き増す沸き増し制御手段２６とを備え、沸き増し制御手段２６は、貯湯量検出手段２３が検出する現在の貯湯量が沸き増し開始湯量未満となると沸き増しを開始すると共に、特定時間帯外に沸き増した量を残り沸き増し量から減算して残り沸き増し量を更新し、残り沸き増し量が所定量未満となると、沸き増し開始湯量を少なくするようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、加熱手段で加熱されて貯湯タンクに貯湯された湯水を給湯する貯湯式給湯装置に関するものである。

従来よりこの種の貯湯式給湯装置においては、湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンクへ給水する給水管と、前記貯湯タンクから給湯する出湯管と、前記貯湯タンクの湯水を加熱する加熱手段と、給湯に今日された給湯使用量を算出する給湯使用量算出手段と、前記貯湯タンクの貯湯量を検出する貯湯量検出手段とを備え、給湯使用量に応じた目標貯湯量を加熱手段を駆動して深夜時間帯に沸き上げ、深夜時間帯で沸き上げられなかった残り分を昼間時間帯に沸き増すようにしたもので、沸き増し開始湯量を目標貯湯量に基づいて変更するようにしたものがあった（特許文献１）。

特開２００３−１５６２５４号公報

ところがこの従来のものでは、目標貯湯量が多い場合には沸き増し開始貯湯量も多くなるため、当日の給湯使用量が目標貯湯量よりも大幅に少ない日は大量の残湯が発生してしまうものであった。

本発明は上記課題を解決するため、請求項１では、湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンクへ給水する給水管と、前記貯湯タンクから給湯する出湯管と、前記貯湯タンクの湯水を加熱する加熱手段と、給湯に供された給湯使用量を算出する給湯使用量算出手段と、前記貯湯タンクの貯湯量を検出する貯湯量検出手段と、前記給湯使用量に応じた目標貯湯量を特定時間帯に前記加熱手段を駆動して沸き上げる沸き上げ制御手段と、特定時間帯に沸き上げた湯量相当分を前記目標貯湯量から減算した残り沸き増し量を特定時間帯外に前記加熱手段を駆動して沸き増す沸き増し制御手段とを備え、前記沸き増し制御手段は、前記貯湯量検出手段が検出する現在の貯湯量が沸き増し開始湯量未満となると沸き増しを開始すると共に、特定時間帯外に沸き増した量を残り沸き増し量から減算して残り沸き増し量を更新し、残り沸き増し量が所定量未満となると、沸き増し開始湯量を少なくするようにした。

また、請求項２では、請求項１のものにおいて、前記沸き増し制御手段は、現在貯湯量が沸き増し停止湯量以上となると沸きましを停止するようにし、残り沸き増し量が所定量未満となると、沸き増し停止湯量を少なくなるようにした。

また、請求項３では、請求項２のものにおいて、前記沸き増し制御手段は、現在貯湯量が沸き増し停止湯量以上となると沸きましを停止するようにし、残り沸き増し量が所定量未満となると、沸き増し停止湯量を少なくなるようにした。

本発明によれば、残り沸き増し量が多い状態では、沸き増し開始湯量を多くしているため湯切れを防止できると共に、当日の給湯使用量が徐々に増える等して残り沸き増し量が少ない状態では、沸き増し開始湯量も少なくなるため、当時の給湯使用量が目標貯湯量に比べて少ない日でも無駄な沸き増しを抑制して残湯量を少なくすることができ、電気代を抑えることができる。

本発明の一実施形態のヒートポンプ式給湯装置の概略構成図 同一実施形態の作動を説明するためのタイムチャート

次に、本発明の一実施形態のヒートポンプ式給湯装置を図面に基づいて説明する。
１は湯水を貯湯する貯湯タンク、２は貯湯タンク１下部へ給水する給水管、３は貯湯タンク１上部から出湯する出湯管、４は給水管２から分岐された給水バイパス管、５は出湯管３からの湯と給水バイパス管４からの水とを給湯設定温度に混合する給湯混合弁、６は給湯混合弁５で混合された湯水を給湯栓（図示せず）に供給する給湯管、７は給湯管６から流出する給湯の流量をカウントする給湯流量カウンタ、８は給湯管６から給湯される湯水の温度を検出する給湯温度センサである。

９は貯湯タンク１内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプ式加熱手段で、冷媒を圧縮する圧縮機１０と、圧縮された高温冷媒と貯湯タンク１からの湯水とを熱交換する冷媒水熱交換器１１と、冷媒水熱交換器１１で放熱された冷媒を減圧する膨張弁１２と、低温低圧の冷媒を蒸発される蒸発器１３とを環状に接続して構成され、一定の加熱能力で作動するように制御されるもので、貯湯タンク１下部から取り出した湯を加熱して貯湯タンク１上部に戻すようにしているため沸き上げる湯量を自在にコントロールできるものである。

１４は貯湯タンク１下部の湯水を冷媒水熱交換器１１へ循環させて貯湯タンク１上部に戻す加熱循環回路、１５は加熱循環回路１４途中に設けられた加熱循環ポンプ、１６は冷媒水熱交換器１１へ入水する湯水の温度を検出する入水温度センサ、１７は冷媒水熱交換器１１で加熱された湯水の温度を検出する沸き上げ温度センサである。

１８は貯湯タンク１の外周側面上下に複数設けられ、貯湯タンク１内の湯水の温度を検出し、貯湯量を検出する貯湯量検出手段としての貯湯温度センサで、ここでは、頂部貯湯温度センサ１８ａ、上部貯湯温度センサ１８ｂ、中間貯湯温度センサ１８ｃ、下部貯湯温度センサ１８ｄの４個の貯湯温度センサ１８が設けられており、下部貯湯温度センサ１８ｄは給湯があった際の最低温度を検出することで給水管２からの給水温度を検出する給水温度検出手段を兼ねているものである。

１９はリモコンで、給湯装置に関する各種の情報（給湯設定温度、残湯量、給湯装置の作動状態、沸き上げモード等）を表示する表示部２０と、給湯設定温度を設定操作するための増減設定スイッチ２１とを備えている。

２２は給湯流量センサ７、給湯温度センサ８、入水温度センサ１６、沸き上げ温度センサ１７、貯湯温度センサ１８の検出値が入力され、給湯混合弁５、圧縮機１０、膨張弁１２、加熱循環ポンプ１５の作動を制御すると共に、リモコン１９と通信可能に接続された制御手段である。この制御手段２２は、予め給湯装置の作動を制御するためのプログラムが記憶されていると共に、演算、比較、記憶機能、時計機能を有しているものである。

２３は貯湯温度センサ１８ａ〜ｄの検出温度と、予めそれぞれの貯湯温度センサ１８ａ〜ｄごとに割り当てられた貯湯容量と、記憶していた給水温度とから貯湯タンク１内の貯湯量を検出する貯湯量検出手段、２４は頂部貯湯温度センサ１８ａで検出する貯湯温度と、記憶されていた給水温度と、リモコン１９で設定された給湯設定温度とから１日の給湯に供された給湯使用量を算出する給湯使用量算出手段である。

２５は給湯使用量算出手段２４で算出された給湯使用量に応じた目標貯湯量を特定時間帯である深夜時間帯に沸き上げるようヒートポンプ式加熱手段９を制御する沸き上げ制御手段で、給湯使用量を過去数日分記憶に基づいて目標貯湯量を算出し、次いで目標貯湯量をヒートポンプ式加熱手段９の一定の加熱能力で除して沸き上げ必要時間を算出し、深夜時間帯の終了時刻（昼間時間帯の開始時刻）から逆算して沸き上げ開始時刻を算出し、沸き上げ開始時刻となるとヒートポンプ式加熱手段９と加熱循環ポンプ１５を駆動制御して沸き上げ運転を開始し、目標貯湯量を沸き上げるか、深夜時間帯の終了時刻となると目標貯湯量を沸き上げ終わっていなくともヒートポンプ式加熱手段９と加熱循環ポンプ１５を駆動停止して沸き上げ運転を停止するものである。

２６は深夜時間帯で沸き上げ切れなかった目標貯湯量の残り分を特定時間帯外の昼間時間帯に沸き増すようヒートポンプ式加熱手段９を制御する沸き増し制御手段で、昼間時間帯において貯湯量検出手段２３が検出する現在の貯湯タンク１内の貯湯量が所定の沸き増し開始湯量未満となると、ヒートポンプ式加熱手段９と加熱循環ポンプ１５を駆動制御して沸き増し運転を開始し、現在貯湯量が所定の沸き増し停止湯量以上となると、ヒートポンプ式加熱手段９と加熱循環ポンプ１５を駆動停止して沸き増し運転を停止するものである。

２７は目標貯湯量から深夜時間帯に沸き上げた湯量相当分を減算して昼間時間帯に沸き増す残り沸き増し量を算出すると共に、昼間時間帯の沸き増しによって沸き増した量を減算して残り沸き増し量を更新する残り沸き増し量算出手段である。

沸き増し制御手段２６は、残り沸き増し量算出手段２７が算出する残り沸き増し量に応じて沸き増し開始湯量および沸き増し停止湯量を変更するようにしており、残り沸き増し量が予め定められた所定量未満となると、沸き増し開始湯量および沸き増し停止湯量をそれぞれ少なくなるように変更する。

次に、このヒートポンプ式給湯装置の作動について図３に示すタイムチャートに基づいて説明すると、深夜時間帯が終了する朝７時になると、残り沸き増し量算出手段２７は沸き上げ制御手段２５が前日の給湯使用量（ここでは熱量換算値）に応じた目標貯湯量（ここでは熱量換算値）から貯湯量検出手段２３で検出する現在貯湯量（ここでは熱量換算値）を減算して残り沸き増し量を算出し（ここでは熱量換算値をさらに時間に換算する）、沸き増し制御手段２６は算出された残り沸き増し量が所定量Ｚ（ここでは時間換算値として１８０分）以上であるかどうかを判別し、所定量Ｚ以上であると、沸き増し開始湯量（ここでは熱量換算値）および沸き増し停止湯量（ここでは熱量換算値）をそれぞれＸ１、Ｙ１に設定する。

そして、給湯に伴って現在貯湯量が沸き増し開始湯量Ｘ１未満となったことを検出すると（ｔ１）、沸き増し制御手段２６はヒートポンプ式加熱手段９と加熱循環ポンプ１５を駆動して沸き増し運転を開始すると共に、残り沸き増し量算出手段２７は残り沸き増し量から沸き増した量を減算して残り沸き増し量を随時更新し（ここでは残り沸き増し時間から沸き増し運転を行っている時間を減算して更新する）、沸き増し運転中に残り沸き増し量が所定量Ｚ（１８０分）未満となると（ｔ２）、沸き増し制御手段２６は沸き増し開始湯量をＸ１より少ないＸ２に設定する。

残り沸き増し量が０になる前に現在貯湯量が沸き増し停止湯量Ｙ１以上となったことを検出すると（ｔ３）、沸き増し制御手段２６はヒートポンプ式加熱手段９と加熱循環ポンプ１５を駆動して沸き増し運転を停止すると共に、沸き増し制御手段２６は残り沸き増し量が所定量Ｚ未満かつ沸き増し運転停止を条件として沸き増し停止湯量をＹ１より少ないＹ２に設定する。

そして、さらなる給湯に伴って現在貯湯量が沸き増し開始湯量Ｘ２未満となったことを検出すると（ｔ４）、沸き増し制御手段２６はヒートポンプ式加熱手段９と加熱循環ポンプ１５を駆動して沸き増し運転を開始すると共に、残り沸き増し量算出手段２７は残り沸き増し量から沸き増した量を減算して残り沸き増し量を随時更新し、残り沸き増し量が０となった時点（ｔ５）で、沸き増し制御手段２６はヒートポンプ式加熱手段９と加熱循環ポンプ１５を駆動して沸き増し運転を停止し、その後は現在貯湯量が沸き増し開始湯量Ｘ２未満となっても（ｔ６）残り沸き増し量が０なので沸き増し運転は行わない。

このように、残り沸き増し量が所定量より多い状態では沸き増し開始湯量および沸き増し停止湯量を多くしているため、これから多量の給湯を行うことが予想される状況では沸き増し運転が早期に開始されて湯切れを防止できると共に、残り沸き増し量が所定量より少ない状態では沸き増し開始湯量および沸き増し停止湯量を少なくしているため、当日の給湯使用量が前日までの給湯使用量に応じた目標貯湯量に近づいている状況となっているので、沸き増し開始湯量および沸き増し停止湯量を少なくすることで無駄な沸き増しを抑制して１日の終了時の残湯量を少なくすることができ、昼間の料金単価の高い電気の使用量を抑えることができる。

さらに、加熱手段としてヒートポンプ式加熱手段９を用いたものでは、１日の終了時の残湯量を少なくすることで、ヒートポンプ式加熱手段９での加熱効率が悪い残湯の沸かし直し量が減り、さらなるエネルギー効率の向上と電気代の抑制を行える。

なお、本発明は上記一実施形態に限定されるものではなく、例えば、給湯使用量、目標貯湯量、現在貯湯量、沸き上げ開始湯量および沸き上げ停止湯量を熱量換算値や時間換算値として説明したが、一定温度での湯量換算値としてもよく、また、残り沸き増し量を時間換算値として説明したが、熱量換算値や一定温度での湯量換算値としてもよいもので、熱量、湯量、時間は互いに換算可能な値であって必要な比較できるように任意に用いることができるものである。

また、残り沸き増し量算出手段２７は、目標貯湯量（熱量）から深夜時間帯終了時の現在貯湯量（熱量）を減算することで残り沸き増し量を算出したが、これに限らず、目標貯湯量を一定の加熱能力で沸き上げるのに必要な時間から深夜時間帯に実際にヒートポンプ式加熱手段９で沸き上げた時間を減算することで残り沸き増し量を算出するようにしてもよい。

また、現在貯湯量と沸き増し開始湯量Ｘ１、Ｘ２および沸き増し停止湯量Ｙ１、Ｙ２の比較の仕方としても上記一実施形態に限定されるものではなく、例えば、中間貯湯温度センサ１８ｃが第１所定温度（例えば４８℃）未満となると、現在貯湯量が沸き増し開始湯量Ｘ１未満となったと見なし、下部貯湯温度センサ１８ｄが第２所定温度（例えば５５℃）以上となると、現在貯湯量が沸き増し停止湯量Ｙ１以上となっと見なし、さらに、上部貯湯温度センサ１８ｂが第１所定温度（例えば４８℃）未満となると、現在貯湯量が沸き増し開始湯量Ｘ２未満となったと見なし、上部貯湯温度センサ１８ｂが第２所定温度（例えば５５℃）以上となると、現在貯湯量が沸き増し停止湯量Ｙ２以上となったと見なすようにすることもできる。

１ 貯湯タンク
２ 給水管
３ 出湯管
９ ヒートポンプ式加熱手段（加熱手段）
２３ 貯湯量検出手段
２４ 給湯使用量算出手段
２５ 沸き上げ制御手段
２６ 沸き増し制御手段

Claims (3)

1. 湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンクへ給水する給水管と、前記貯湯タンクから給湯する出湯管と、前記貯湯タンクの湯水を加熱する加熱手段と、給湯に供された給湯使用量を算出する給湯使用量算出手段と、前記貯湯タンクの貯湯量を検出する貯湯量検出手段と、前記給湯使用量に応じた目標貯湯量を特定時間帯に前記加熱手段を駆動して沸き上げる沸き上げ制御手段と、特定時間帯に沸き上げた湯量相当分を前記目標貯湯量から減算した残り沸き増し量を特定時間帯外に前記加熱手段を駆動して沸き増す沸き増し制御手段とを備え、前記沸き増し制御手段は、前記貯湯量検出手段が検出する現在の貯湯量が沸き増し開始湯量未満となると沸き増しを開始すると共に、特定時間帯外に沸き増した量を残り沸き増し量から減算して残り沸き増し量を更新し、残り沸き増し量が所定量未満となると、沸き増し開始湯量を少なくするようにしたことを特徴とする貯湯式給湯装置。
2. 前記沸き増し制御手段は、現在貯湯量が沸き増し停止湯量以上となると沸きましを停止するようにし、残り沸き増し量が所定量未満となると、沸き増し停止湯量を少なくなるようにしたことを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯装置。
3. 前記加熱手段は、前記貯湯タンク下部から取り出した湯水を加熱して前記貯湯タンク上部に戻す構成としたことを特徴とする請求項２記載の貯湯式給湯装置。

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