JP2013148323A

JP2013148323A - 貯湯式給湯装置

Info

Publication number: JP2013148323A
Application number: JP2012011432A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Sayama; 和也佐山; Makoto Honma; 誠本間; Makoto Morita; 誠森田
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2012-01-23
Publication date: 2013-08-01
Anticipated expiration: 2032-01-23
Also published as: JP5734882B2

Abstract

【課題】沸き上げ目標湯量を算出するにあたり放熱ロス係数が一定であるため、湯余りまたは湯切れが生じる。
【解決手段】貯湯タンク１内の湯水を加熱手段８で沸き上げる沸き上げ運転の昼夜運転比率が異なる複数の沸き上げモードのうち一つを選択する沸き上げモード選択手段２４と、複数日分の給湯使用量から沸き上げ必要湯量を算出すると共に、この沸き上げ必要湯量に所定の放熱ロス係数を乗じて沸き上げ目標湯量を算出する沸き上げ目標湯量算出手段２６と、沸き上げ目標湯量を選択された沸き上げモードに応じて夜間、または夜間および昼間に沸き上げるよう制御する沸き上げ制御手段３１とを備え、沸き上げ目標湯量算出手段２６は、選択された沸き上げモードに応じて所定の放熱ロス係数を変更するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、貯湯タンク内に貯湯されている湯水を加熱手段で沸き上げ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、特許文献１に示されるように、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる加熱手段と、前記貯湯タンク内の湯水を給湯する給湯管と、沸き上げ運転の昼夜運転比率が異なる複数の沸き上げモードのうち一つを選択可能な沸き上げモード選択手段と、を備え、過去の給湯実績に応じた給湯使用量に所定の放熱ロス係数を乗じて沸き上げ目標湯量を算出し、選択された沸き上げモードに応じて沸き上げ目標湯量を沸き上げるようにするものがある。

特開２００４−２３３００３号公報

ところが、この従来のものでは、所定の放熱ロス係数が一定であるため、複数の沸き上げモードのうちの一つである深夜のみモードで湯切れをしないように所定の放熱ロス係数を決めると、深夜時間帯に加えて昼間時間帯でも沸き上げる標準モードでは、放熱ロスが相対的に少なくなるため、湯余りが生じてしまう。逆に標準モードに合わせて所定の放熱ロス係数を決めると、深夜のみモードでは、湯切れが生じてしまうという問題があった。

そこで、本発明は上記課題を解決するため、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる加熱手段と、前記貯湯タンク内の湯水を給湯する給湯管と、前記貯湯タンク内の湯水を前記加熱手段で沸き上げる沸き上げ運転の昼夜運転比率が異なる複数の沸き上げモードのうち一つを選択する沸き上げモード選択手段と、過去複数日分の給湯使用量を記憶する給湯使用量記憶手段と、前記過去複数日分の給湯使用量から沸き上げ必要湯量を算出すると共に、この沸き上げ必要湯量に所定の放熱ロス係数を乗じて沸き上げ目標湯量を算出する沸き上げ目標湯量算出手段と、前記沸き上げ目標湯量を前記選択された沸き上げモードに応じて夜間、または夜間および昼間に沸き上げるよう制御する沸き上げ制御手段と、を備え、前記沸き上げ目標湯量算出手段は、前記沸き上げモード選択手段で選択された沸き上げモードに応じて前記所定の放熱ロス係数を変更するようにした。

また、前記沸き上げ目標湯量算出手段は、昼間の運転比率が少ないあるいはない沸き上げモードでは、前記所定の放熱ロス係数を大きい値として沸き上げ目標湯量を多めにするものとした。

本発明によれば、所定の放熱ロス係数を沸き上げモードに応じて変更することで、各沸き上げモードにおける湯余りや湯切れを防止することができると共に、貯湯式給湯装置の総合的な運転効率を向上させることができる。

本発明の一実施形態の概略構成図同一実施形態の制御手段のブロック図

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センサ、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する蒸発器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、複数の沸き上げモードからいずれか一つの沸き上げモードを選択設定する沸き上げモード設定スイッチ２２を備えている。

２３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２３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。

２４は沸き上げ運転の昼夜運転比率が異なる複数の沸き上げモードのうち一つをリモコン１９の沸き上げモード設定スイッチ２２の操作に応じて選択設定する沸き上げモード選択手段で、複数の沸き上げモードとして、ここでは昼間の運転比率がなく電力料金単価の廉価な深夜時間帯にのみ沸き上げ運転を行う深夜のみモード、昼間の運転比率があり深夜時間帯に沸き上げきられなかった分を昼間時間帯に沸き上げる標準モード、昼間の運転比率が標準モードより高く、より積極的に昼間時間帯の沸き上げ運転を行う多めモード、が予め用意されている。

２５は過去複数日分の給湯使用量を記憶する給湯使用量記憶手段で、ここでは、給湯流量センサ７で検出した給湯流量と、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一定温度（ここでは４３℃）での給湯使用量に換算し、過去複数日分記憶するものである。

２６は給湯使用量記憶手段２５で記憶している過去複数日分の一定温度換算の給湯使用量から翌日に必要な沸き上げ必要湯量を算出すると共に、沸き上げ必要湯量に所定の放熱ロス係数を乗じて沸き上げ目標湯量を算出する沸き上げ目標湯量算出手段で、ここでは過去複数日分の平均給湯使用量と給湯使用量のバラツキを算出し、平均給湯使用量に所定の定数を乗じたバラツキを加算して沸き上げ必要湯量を算出し、さらに所定の放熱ロス係数を沸き上げ必要湯量に乗じて沸き上げ目標湯量を算出するようにしている。

ここで、沸き上げ目標湯量算出手段２６は、所定の放熱ロス係数を複数の沸き上げモード毎に記憶しているもので、沸き上げモードが標準モードでは所定の放熱ロス係数を標準値、沸き上げモードが昼間運転比率がない深夜のみモードでは所定の放熱ロス係数を標準値よりも大きい値、沸き上げモードが昼間運転比率が標準モードより高い多めモードでは所定の放熱ロス係数を標準値より小さい値として記憶しており、沸き上げモード選択手段２４で選択された沸き上げモードに応じた所定の放熱ロス係数を用いて沸き上げ目標湯量を算出するようにしている。

２７は過去の給湯使用量あるいは給水温度または外気温度等の給湯負荷から沸き上げ目標温度を決定する沸き上げ目標温度決定手段、２８は貯湯温度センサ１８ａ〜ｄの検出値と、予め貯湯温度センサ１８ａ〜ｄ毎に割り当てられた貯湯容量とから貯湯タンク１内の貯湯熱量および沸き上げ不要な所定温度以上の貯湯量を検出する貯湯量検出手段である。

２９は深夜時間帯に沸き上げ運転を開始する沸き上げ開始時刻を算出するピークシフト時刻算出手段で、貯湯タンク１の容量から貯湯量検出手段２８で検出する深夜時間帯の開始時刻の貯湯量を減算した沸き上げ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するものである。

３０は昼間の沸き上げ運転が必要な量を算出する昼間沸き上げ量算出手段で、沸き上げ目標湯量を熱量換算した量から深夜時間帯の終了時刻（昼間時間帯の開始時刻）に貯湯量検出手段２８で検出する貯湯熱量を減算して、昼間沸き上げ量を算出しており、沸き上げモードが昼間の沸き上げ運転を行わないモードであった場合は、昼間沸き上げ量をゼロとしている。

３１は沸き上げ目標湯量を選択された沸き上げモードに応じて深夜時間帯、または深夜時間帯と昼間時間帯に沸き上げ目標温度まで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、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、沸き上げ目標湯量を沸き上げるか、深夜時間帯の終了時刻となると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と共に、昼間沸き上げ量がある場合は、給湯が行われた後に貯湯タンク１内が沸き上げ可能な量の水があることを検出すると所定のタイミングで昼間の沸き上げ運転を開始し、昼間沸き上げ量を沸き上げると昼間の沸き上げ運転を停止するものである。

このように、所定の放熱ロス係数を沸き上げ運転の昼夜運転比率の異なる沸き上げモード毎に変更するようにしたので、沸き上げ運転の昼間運転比率が高く、沸き上げ運転による貯湯動作と給湯による消費動作とが時間的に近接するため放熱ロスが少ない沸き上げモードでは、所定の放熱ロス係数を小さい値とすることで沸き上げる湯量を少なめにして湯余りを防止することができ、沸き上げ運転の昼間運転比率が低いまたはないため、沸き上げ運転による貯湯動作と給湯による消費動作とが時間的に離れているため放熱ロスが多い沸き上げモードでは、所定の放熱ロス係数を大きい値とすることで沸き上げる湯量を多めにして湯切れを防止することができ、貯湯式給湯装置の総合的な運転効率を向上させることができるものである。

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、加熱手段として電気ヒータを用いてもよく、給湯使用量、沸き上げ必要湯量、沸き上げ目標湯量を所定温度の湯量として計算に用いているが、熱量換算して計算に用いてもよい。

１貯湯タンク
６給湯管
９ヒートポンプ式加熱手段
２４沸き上げモード選択手段
２５給湯使用量記憶手段
２６沸き上げ目標湯量算出手段
３１沸き上げ制御手段

Claims

湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる加熱手段と、前記貯湯タンク内の湯水を給湯する給湯管と、前記貯湯タンク内の湯水を前記加熱手段で沸き上げる沸き上げ運転の昼夜運転比率が異なる複数の沸き上げモードのうち一つを選択する沸き上げモード選択手段と、過去複数日分の給湯使用量を記憶する給湯使用量記憶手段と、前記過去複数日分の給湯使用量から沸き上げ必要湯量を算出すると共に、この沸き上げ必要湯量に所定の放熱ロス係数を乗じて沸き上げ目標湯量を算出する沸き上げ目標湯量算出手段と、前記沸き上げ目標湯量を前記選択された沸き上げモードに応じて夜間、または夜間および昼間に沸き上げるよう制御する沸き上げ制御手段と、を備え、前記沸き上げ目標湯量算出手段は、前記沸き上げモード選択手段で選択された沸き上げモードに応じて前記所定の放熱ロス係数を変更するようにしたことを特徴とする貯湯式給湯装置。
前記沸き上げ目標湯量算出手段は、昼間の運転比率が少ないあるいはない沸き上げモードでは、前記所定の放熱ロス係数を大きい値として沸き上げ目標湯量を多めにすることを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯装置。