JP2013234826A - 給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、使用状態に基づいて推奨される加熱運転モードを簡素な処理で且つ精度よく決定することができる給湯機を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、高温液体を生成する熱源と、前記高温液体を貯留するタンクと、前記熱源を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記熱源を用いて生成する高温液体の熱量が異なる複数のモードを有し、所定時間における前記タンク内の高温液体の残熱量に基づいて推奨されるモードを決定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、給湯機に関する。

従来、給湯端末から出湯する温度と給水温度との差温と、給湯端末における流量値との積である使用湯量を蓄積し、また、ばらつきを保存し、これらに基づいて最適な運転モードを判断する給湯機が提案されている（例えば特許文献１）。

特開２０１１−１１７６６２号公報

しかしながら、使用湯量やばらつきに基づいて最適な運転モードを決定するのは、演算が複雑となってしまうという問題がある。

また、タンクに貯留される高温液体の熱量は、実際に給湯に用いられた場合に減少するだけでなく、放熱によっても減少するものである。そして、この放熱によって減少する熱量は、周囲との温度差によって異なるため、時期ごとに異なるものである。例えば冬期のように周囲温度が低い場合には多く、夏期のように周囲温度が高い場合には少ないのが実情である。従って、差温と給湯端末における流量値との積によって使用湯量を求めた場合には、時期ごとの減少熱量を正確に反映することができず、推奨される加熱運転モードの精度が低くならざるを得ないという問題がある。

そこで、本発明は、使用状態に基づいて推奨される加熱運転モードを簡素な処理で且つ精度よく決定することができる給湯機を提供することを目的とする。

本発明は、高温液体を生成する熱源と、前記高温液体を貯留するタンクと、前記熱源を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記熱源を用いて生成する高温液体の熱量が異なる複数のモードを有し、所定時間における前記タンク内の高温液体の残熱量に基づいて推奨されるモードを決定する。

本発明によれば、使用状態に基づいて推奨される加熱運転モードを簡素な処理で且つ精度よく決定することができる。

本発明の実施形態に係る給湯機の例を表す構成図を示す。 本発明の実施形態に係る操作端末の外観図を示す。 本発明の実施形態に係るブロック図を示す。 本発明の実施形態に係る深夜時間帯運転における加熱運転モードの設定画面を示す。 本発明の実施形態に係る通常時間帯運転における加熱運転モードの設定画面を示す。

以下、本発明の実施形態に係る給湯機１１について説明する。
図１は、給湯機１１のシステム図である。給湯機１１は電気給湯機であり、温水を貯湯するタンク１２を備えるタンクユニット１６と、タンク１２に貯湯するための水を加熱する熱源であるヒートポンプユニット１３とを備え、この給湯機１１へは、給水源（例えば、水道管１９）からの給水が配管２０によって供給される。具体的には、給湯機１１は、給水源から供給された低温水をヒートポンプユニット１３で加熱して温水を生成し、生成された温水をタンク１２に貯溜するいわゆるヒートポンプ給湯機である。

また、給湯機１１は、温水を蛇口、シャワー、混合栓等の一般給湯端末１７に供給する一般給湯経路２１と、温水を浴槽１５に設けられる浴槽端末に供給する浴槽給湯経路４０とを備える。

一般給湯経路２１は、水道管１９からの低温水をタンク１２内の温水と熱交換させて加熱し給湯用の温水を生成する給湯熱交換器１４と、タンク１２内の温水を給湯熱交換器１４に導入するポンプ２８とを備える。この場合、タンク１２は、低温水と熱交換させる熱媒体としての温水を貯留する貯留タンクとして機能する。

一般給湯経路２１は、給水温度を検知する給水温度検知部２２と、給湯熱交換器１４によって加熱された温水の温度を検知する給湯温度検知部２３と、一般給湯経路を流れる流量を検知する流量検知部２４とを有する。

浴槽給湯経路４０は、水源からの低温水とタンク１２内の温水とを混合して給湯用の温水を生成する浴槽給湯混合弁４１を備える。浴槽給湯経路４０は、給湯機から浴槽１５へ供給される温水の温度を検知する浴槽給湯温度検知部４２と、浴槽給湯経路４０を流れる流量を検知する流量検知部４３とを有する。

また、給湯機１１は、浴槽１５から取り出した浴槽水をタンク１２に貯蔵される温水（この場合には、熱媒体として機能する）と追焚熱交換器１８によって熱交換させて浴槽１５に戻す追焚回路４５を備える。追焚回路４５は、追焚前の浴槽水の温度を検知する浴槽水温度検知部と、追焚後の浴槽水の温度を検知する追焚温度検知部４６と、浴槽水を循環させるポンプ４７を有する。なお、追焚制御には、追焚前の浴槽水の温度を検知する浴槽水温度検知部が必要であるが、この浴槽水温度検知部は、浴槽給湯経路４０の浴槽給湯温度検知部４２で代用している。

さらに、給湯機１１は、湯はり、追焚、給湯等を行うために利用者が操作する操作端末６と、この操作端末６からの操作指令等に従って給湯機１１全体を統括的に制御する本体側制御基板１０とを備える。操作端末６は、一般に風呂リモコンや台所リモコンと呼ばれる装置である。操作端末６の一例である風呂リモコンの外観図を図２に示す。

図３は、本体側制御基板１０と操作端末６との間でデータ通信を行うシステム構成を示すブロック図である。

本体側制御基板１０は給湯機１１各部の動作を制御するための本体側マイコン７と、この本体側マイコン７での制御用データを記憶する本体側データ記憶手段８と、基板外部との通信用の通信部９とを有する。

一方、操作端末６は、人為操作を行う操作部４と、各種の情報を表示する表示部５と、動作を制御するための操作端末側マイコン１と、データを記憶するためのマイコン内部記憶装置が備えられ、本体側制御基板１０が保有しているデータを記憶するための操作端末側データ記憶手段２と、本体側制御基板１０と通信を行う通信部３とを主要部として備えている。表示部５は、報知手段として機能する。この他、操作端末６に備えられるスピーカーも報知手段として機能する。

これら操作端末６や本体側制御基板１０は、給湯機１１全体に対する制御部として機能し、給湯機の各種運転を制御している。例えば、熱源を用いて高温液体を生成する加熱運転は本体側制御基板１０が制御を行い、温水の使用量や使用熱量等を演算する制御は操作端末６が行う。また、このような給湯機１１の制御部は、各種の動作に対してそれぞれ互いに異なる複数のモードを有している。

加熱運転には、深夜時間帯に温水を加熱して貯留する沸上運転（深夜時間帯運転）や、深夜時間帯以外の通常時間帯に温水を加熱して貯留する湯切れ防止運転（通常時間帯運転）がある。通常時間帯は、昼間時間帯とも呼ばれることがある。

そして、給湯機１１の制御部は、熱源を用いて生成する高温液体の熱量が異なる複数のモード（加熱運転モード）を有し、所定時間におけるタンク内の高温液体の残熱量に基づいて推奨されるモードを決定する。決定されたモードは、報知手段により利用者に報知される。これらの詳細は後述する。

なお、残熱量は、タンク１２の高さ方向に沿って設けられたサーミスタ３０を用いて算出されるが、具体的な方法は種々のものが考えられる。例えば、各サーミスタ３０で検知された温度及びその高さに基づいて高さ位置ごとに高温液体の熱量を加算する方法や、所定温度を高温液体であるか否かの判定値として設定し、判定値以上の高温液体の量に基づいて熱量を算出する方法などがある。

まず、沸上運転について説明する。沸上運転は、一日（主に通常時間帯）の使用熱量を賄うことを目的として行われる加熱運転である。沸上運転には、加熱運転モードとして深夜時間帯に貯留する高温液体の熱量が異なる複数の深夜時間帯運転モードが設けられている。具体的には、深夜時間帯運転モードとして、実使用効率に優れた「おまかせ節約」モードと、タンク１２内の熱量不足になりにくい「おまかせ多め」モードとがある。これらの深夜時間帯運転モードは、本体側データ記憶手段８に記憶されている。各モードは操作端末６の操作部４から使用者によって選択される。本体側マイコン７は、使用者が選択したモードに基づいて、深夜に沸上を実施する熱量を決定し、ヒートポンプユニット１３を用いてタンク１２内の水を加熱する。

次に、沸上運転における推奨されるモードの決定方法を説明する。推奨されるモードは、所定時間におけるタンク１２内の高温液体の残熱量に基づいて決定される。このようにすれば、使用状態に基づいて推奨されるモードを簡素な処理で且つ精度よく決定することができる。

前記所定時間は、通常時間帯から深夜時間帯に移行する時刻（例えば、２３時）である。深夜時間帯は深夜時間帯運転によって熱量が増加する時間帯であるため、このような移行時刻に検知した残熱量に基づいて推奨されるモードを決定することで一層精度を高くすることができる。また、熱量の使用は、大半が通常時間帯に行われるものであり、通常時間帯の使用熱量を把握する上では、通常時間帯が終了した時点での残熱量を用いることが好ましい。但し、所定時間は、時刻に限られず、一定の幅を有する時間であってもよい。

具体的には、制御部は、複数日分の所定時間における残熱量に基づいて基準残熱量を決定し、この基準残熱量に対して当日の残熱量が逸脱している程度に基づいて、推奨されるモードを決定する。このようにすれば、残熱量の変動があっても推奨されるモードが頻繁に変わらないため、推奨されるモードの安定性を高めることができる。延いては、使用者が設定を頻繁に変える必要がなくなり、使用者の給湯機に対する信頼感をも高めることができる。但し、当日の残熱量のみに基づいて推奨されるモードを決定してもよい。

具体的には、過去１週間分の残熱量の標準偏差を算出し、平均と最小の差が標準偏差の所定の倍率以上であれば「おまかせ多め」モードとする。それ以外の場合であれば「おまかせ節約」モードとする。ここで、所定の倍率とは、例えば１.５倍以上とする。但し、逸脱の程度としては、標準偏差を用いるのではなく、所定の閾値（例えば平均値）を超えるか否かで判断してもよい。

過去１週間分の残熱量に基づいて算出しているのは、例えば実使用量等で基づいて実施すると、季節などによって大幅に変化し得る放熱量分が加味されず、大幅にお湯の量が不足してしまう等の誤差が発生するおそれがあるからである。一方、残熱量に基づいて算出すれば、放熱量分も加味した結果の温度で算出するため、精度が向上する。また、実使用量等を計測するためには、使用者がお湯を使用する度にその量を測定し、それを積算して本体側データ記憶手段８に記憶する必要があるが、残熱量を計測するのであれば、所定の時間での１点でのみ計測すれば良いため、簡素な処理で効率よく制御することが可能になる。

次に、深夜時間帯運転におけるモードの表示方法について説明する。表示部５は、上述したような各モードの中で少なくとも現在選択中のモード及び推奨されるモードに対応する表示要素５１、５２を表示し、且つ、現在選択中のモードに対応する表示要素５１に関連付けて現在選択中の旨を表示する選択モード表示を行い、推奨されるモードに対応する表示要素に関連付けて推奨の旨を表示する推奨モード表示５３を行うものである。このようにすれば、現在選択されているモードと推奨されるモードとを使用者が容易に把握することができる。

具体的には、図４に示すように、表示部５には、「おまかせ節約」モード及び「おまかせ多め」モードの各モードに対応する表示要素が表示されている。図４の例では、「おまかせ多め」モードが現在選択中のモードであり、現在選択中の「おまかせ多め」モードの表示要素に関連付けて現在選択中の旨を表示する選択モード表示を行っている。

具体的には、選択モード表示として、他方のモードの表示要素５２と区別がつくように、他方の表示要素５２とは異なる態様で表示しており、背景と文字とを他方のモードに対して反転させている。しかも、現在選択中の「おまかせ多め」モードの表示要素５１は、他方の表示要素５２に比べて背景を濃い色として他方よりも目立つようになっており、現在選択中であることが使用者に印象付けられるようになっている。

一方、図４の例では、上記制御部により「おまかせ節約」モードが推奨されるモードと判断されている。このため、「おまかせ節約」モードに対応する表示要素５２に関連付けて推奨の旨を表示する推奨モード表示５３を行っている。具体的には、推奨モード表示５３として、「おまかせ節約」モードの表示要素を指示する指示表示を行っている。指示表示は、推奨の旨を表す文字「おすすめ」とその表示要素を指示する記号「▽」（下向き三角若しくは矢印）とで構成されている。

このように、選択モード表示は表示要素の反転表示とし、推奨モード表示５３は表示要素５２を指示する指示表示とすることで、使用者は、現在選択中のモードと推奨されるモードとが異なる場合にも、各表示の意図を混同することなく明確に区別して把握することができる。

また、給湯機１１は、操作部４を操作して特定の表示要素５１又は５２を選択することにより、その表示要素５１又は５２に対応したモードを選択可能である。使用者が推奨されるモードを選択したい場合には、図４の画面の状態でキー操作を行う（カーソルを移動させて決定を押す）ことにより、容易にモードを変更することができる。

次に、通常時間帯運転について説明する。通常時間帯運転は、タンク１２内のお湯が減ったり温水が所定の温度を下回った場合に、通常時間帯でも自動で加熱運転を実施してお湯の不足を防ぐ加熱運転である。

そして、通常時間帯運転には、加熱運転モードとして、深夜時間帯以外の通常時間帯に貯留する高温液体の熱量が異なる複数の通常時間帯運転モードが設けられている。湯切れ防止の設定は、本体側データ記憶手段８に記憶されており、設定内容は操作端末６から使用者によって選択される。

ところで、この給湯機では、上述のとおり、推奨される深夜時間帯運転モードは残熱量に基づいて決定する一方、通常時間帯運転モードは前記残熱量とは無関係に設定される。これは、通常時間帯運転は、いわば深夜時間帯運転を補完するものであることや、通常時間帯の使用状態は使用者によって大きく異なるものであることから、深夜時間帯運転と同様に残熱量に基づいて推奨される通常時間帯運転モードを決定することが必ずしも好ましくないからである。

また、通常時間帯運転モードは加熱運転を行う通常時間帯運転実行モードと加熱運転を行わない通常時間帯運転非実行モードとで構成され、推奨されるモードは通常時間帯運転実行モードに設定される。これは、通常時間帯運転は、いわば深夜時間帯運転を補完するものであるため、通常時間帯運転実行モードを推奨する方が湯切れ防止の観点から好ましいからである。但し、通常時間帯運転モードに関しても、深夜時間帯運転モードと同様に残熱量に基づいて推奨されるモードを決定するものであってもよい。

さらに、通常時間帯運転実行モードは、生成する高温液体の熱量の大小が異なる複数のモードで構成され、推奨されるモードは生成する高温液体の熱量が小さい方に設定される。これは、湯切れ防止の観点から通常時間帯運転実行モードを推奨するとしても、生成する高温液体の熱量が小さい方の通常時間帯運転実行モードを推奨することが省エネの観点から好ましいからである。即ち、生成する高温液体の熱量が異なる通常時間帯運転モードが少なくとも３段階ある場合には、最も少ないモードと最も多いモード以外のモードを推奨することにより、湯切れ防止と省エネの両方を好適に実現することができる。

本実施形態では、通常時間帯運転モードとして、通常時間帯運転実行モード（図５の例では、「少量」及び「全量」モード）と、通常時間帯運転非実行モード（図５の例では、「切」モード）とが設けられ、通常時間帯運転実行モードとして、通常時間帯運転実行小モード（図５の例では、「少量」モード）と、通常時間帯運転実行大モード（図５の例では、「全量」モード）とが設けられている。

「少量」モードは、お湯の湯量が少なくなった場合に少しだけ沸上を実施するモードであり、「全量」モードは、お湯の湯量が少し減っただけでもタンク１２全体の沸上を実施するモードであり、「切」モードは、通常時間帯は自動の沸上運転を実施しないモードである。具体的には、「少量」モードでは、タンク１２上部の温度センサが所定の温度を下回ると約７５Ｌを沸き上げ、「全量」モードでは、タンク１２下部の温度センサが所定の温度を下回るとタンク１２全体を沸き上げる。

「少量」モードを推奨するのは、お湯がなくなる前に沸上運転を実施することで湯切れしにくく、且つ貯湯タンク内のお湯があとわずかのときに限って自動で沸上運転を実施するため、不要な場合は沸上運転を実施せず、実使用効率にも優れているためである。

次に、通常時間帯運転におけるモードの表示方法について図５を用いて説明する。上述したような各モードの中で少なくとも現在選択中のモード及び推奨されるモードに対応する表示要素６１、６２、６３を表示し、且つ、現在選択中のモードに対応する表示要素６２に関連付けて現在選択中の旨を表示する選択モード表示を行い、推奨されるモードに対応する表示要素に関連付けて推奨の旨を表示する推奨モード表示６４を行うものである。このようにすれば、現在選択されているモードと推奨されるモードとを使用者が容易に把握することができる。

具体的には、図５に示すように、「切」「少量」「全量」の各モードに対応する表示要素６１、６２、６３が表示部５に表示されている。図５の例では、「少量」モードが現在選択中のモードであり、現在選択中の「少量」モードの表示要素６２に関連付けて現在選択中の旨を表示する選択モード表示を行っている。具体的には、選択モード表示として、他方のモードの表示要素と区別がつくように、他方の表示要素とは異なる態様で表示しており、背景と文字とを他方のモードに対して反転させている。しかも、現在選択中の「少量」モードの表示要素６２は、他方に比べて背景を濃い色として他方よりも目立つようになっており、現在選択中であることが使用者に印象付けられるようになっている。

また、上述のとおり、この給湯機では、通常時間帯運転のモードとして「少量」モードを推奨している。このため、「少量」モードに対応する表示要素６２に関連付けて推奨の旨を表示する推奨モード表示６４を行っている。具体的には、推奨モード表示６４として、「少量」モードの表示要素６２を指示する指示表示を行っている。指示表示は、推奨の旨を表す文字「少量」とその表示要素を指示する記号「▽」（下向き三角若しくは矢印）とで構成されている。

このように、選択モード表示は表示要素の反転表示とし、推奨モード表示６４は表示要素を指示する指示表示とすることで、使用者は、現在選択中のモードと推奨されるモードとが同じ場合にも、各表示の意図を混同することなく明確に区別して把握することができる。

また、給湯機１１は、操作部４を操作して特定の表示要素６１又は６３を選択することにより、その表示要素６１又は６３に対応したモードを選択可能である。使用者が推奨されるモードやその他のモードを選択したい場合には、図５の画面の状態でキー操作を行う（カーソルを移動させて決定を押す）ことにより、容易にモードを変更することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

例えば、上記実施形態においては、ヒートポンプ式給湯機を例に説明したが、これに限定されるものではなく、本発明は、ヒータの加熱や、ガス、石油等の燃焼によって生成された高温液体を貯留する貯湯タンクを備えるものであれば、熱源の種類に依らず適用することができる。

また、上記実施形態においては、所定の動作に対して設けられる複数のモードとして加熱運転モードを例に説明したが、複数のモードは、加熱運転モードに限定されるものではなく、例えば画面の明るさや音量などの操作端末の設定に関するモードであってもよい。

また、上記実施形態においては、選択モード表示と推奨モード表示とは、異なる表示態様で表示されるものを例に説明したが、例えば選択モード表示も現在選択中のモードに対応する表示要素を指示する指示表示によって行われるものであってもよい。

また、上記実施形態においては、所定の動作に対して設けられた複数のモードの全てを表示するものを例に説明したが、複数のモードの中から現在選択中のモード及び推奨されるモードに対応する表示要素のみを表示するものであってもよい。

１ 操作端末側マイコン
２ 操作端末側データ記憶手段
３、９ 通信部
４ 操作部
５ 表示部
６ 操作端末
７ 本体側マイコン
８ 本体側データ記憶手段
１０ 本体側制御基板
１１ 給湯機
１２ タンク
１３ ヒートポンプユニット
１６ タンクユニット
３０ サーミスタ
５１、５２、６１、６２、６３ 表示要素
５３、６４ 推奨モード表示

Claims (4)

1. 高温液体を生成する熱源と、
   前記高温液体を貯留するタンクと、
   前記熱源を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記熱源を用いて生成する高温液体の熱量が異なる複数のモードを有し、所定時間における前記タンク内の高温液体の残熱量に基づいて推奨されるモードを決定することを特徴とする給湯機。
2. 前記制御部は、複数日分の所定時間における残熱量に基づいて基準残熱量を決定し、前記基準残熱量に対して当日の残熱量が逸脱している程度に基づいて、推奨されるモードを決定することを特徴とする請求項１に記載の給湯機。
3. 前記複数のモードは、深夜時間帯に貯留する高温液体の熱量が異なる複数の深夜時間帯運転モードと、深夜時間帯以外の通常時間帯に貯留する高温液体の熱量が異なる複数の通常時間帯運転モードとから構成され、
   深夜時間帯運転モード及び通常時間帯運転モードの少なくとも一方について、前記残熱量に基づいて推奨されるモードを決定することを特徴とする請求項１に記載の給湯機。
4. 前記残熱量に基づいて推奨される深夜時間帯運転モードを決定する一方、前記通常時間帯運転モードは前記残熱量とは無関係に設定されることを特徴とする請求項３に記載の給湯機。