JP2020067254A - 給湯装置 - Google Patents

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剛英 長谷川
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篤史 牛尾
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凌 ▲高▼橋
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Abstract

【課題】省エネルギー性およびユーザの快適性を両立する給湯装置を提供する。【解決手段】給湯器は、湯水を供給するために用いられる。給湯路は、給湯器からの湯水を給湯栓に供給するために用いられる。循環経路は、給湯路に滞留する湯水を循環加熱する即湯運転を行なうために用いられる。第1のクロックは、ユーザの給湯使用のパターンが一巡する時間である単位時間を繰り返し計時することができる。流量センサは、給湯栓からの湯水の供給を検出する。制御部は、単位時間毎に、流量センサの検出信号に基づいて給湯運転が行なわれた時間帯を検出するように構成される。制御部は、第1の単位時間において検出された給湯運転を行なった時間帯に基づいて、第1の単位時間に続く第2の単位時間において即湯運転を行なう時間帯を予約し、第2の単位時間において予約に基づいて即湯運転を行なうように構成される。【選択図】図3

Description

本発明は、給湯装置に関し、より特定的には、給湯路の湯水を循環加熱する即湯運転機能を有する給湯装置に関する。
給湯路の湯水を循環加熱することで、開栓直後から適温の湯を供給するための即湯運転機能を有する給湯装置が特開2007−17128号公報(特許文献1)に開示されている。
特許文献1では、家の中のユーザの行動を検出するセンサを用いて、給水路からの出湯を予測し、保温循環運転の実行・停止を選択することで、保温循環運転にかかる消費エネルギを低減させる、給湯制御システムが開示されている。特許文献1では、たとえば、給水路近傍の空間における人間の動きが検出された場合、人間が起床したと判断して予めお湯の準備を開始させるといった制御を行なうケースが開示されている。
特開2007−17128号公報
しかしながら、上記の構成においては、家の中のユーザの行動を検出するセンサ、および、上記センサの検出値を給湯器のコントローラに通信するための通信手段を設置する必要がある。さらに、上記センサで検出される行動は、必ずしも給湯器が使用されない場合にも実行される可能性もある。たとえばユーザが単に移動のために給水路近傍の空間を通る場合等である。また、センサにおいて当該行動が検出された直後にユーザがお湯を使おうとした場合、まだ即湯運転が十分ではなく、低温水が提供される虞がある。
この発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、省エネルギー性およびユーザの快適性を両立する給湯装置を提供することである。
この発明のある局面に従う給湯装置は、給湯器と、給湯路と、循環経路と、制御部と、第1のクロックと、流量センサとを備える。給湯器は、湯水を供給するために用いられる。給湯路は、給湯器からの湯水を給湯栓に供給するために用いられる。循環経路は、給湯路に滞留する湯水を循環加熱する即湯運転を行なうために用いられる。制御部は、給湯器の給湯運転と即湯運転とを制御する。第1のクロックは、ユーザの給湯使用のパターンが一巡する時間である単位時間を繰り返し計時することができる。流量センサは、給湯栓からの湯水の供給を検出する。制御部は、単位時間毎に、流量センサの検出信号に基づいて給湯運転が行なわれた時間帯を検出するように構成される。制御部は、さらに、第1の単位時間において検出された給湯運転を行なった時間帯に基づいて、第1の単位時間に続く第2の単位時間において即湯運転を行なう時間帯を予約し、第2の単位時間において予約に基づいて即湯運転を行なうように構成される。
上記給湯装置によれば、制御部は、給湯運転が行なわれた時間帯に基づいて、即湯運転の時間帯を自動で予約し、該時間帯において即湯運転を行なうことができる。従って、ユーザによるリモコン等を用いた即湯運転の設定を必要とせず、自動で即湯運転の時間帯が予約される。また、実際にユーザが湯水を使用した時間帯に基づいて、即湯運転の時間帯が予約されるので、ユーザの行動に則したタイミングで即湯運転を行なうことができる。
この発明によれば、省エネルギー性およびユーザの快適性を両立する給湯装置を提供することができる。
本発明の実施の形態に係る給湯装置の概略構成を示す図である。 本実施の形態に係る給湯装置の制御構成を説明するための機能ブロック図である。 単位時間(日)における給湯記憶に基づく即湯予約の設定を説明する図である。 単位時間(日)における給湯記憶に基づく即湯予約の解除を説明する図である。 プレヒート時間の設定方法を説明するためのフローチャートである。 給湯時間の記憶方法を説明するためのフローチャートである。 即湯運転の予約方法を説明するためのフローチャートである。 即湯運転の実行方法を説明するためのフローチャートである。 単位時間(週)における給湯記憶と即湯予約とを説明する図である。 コントローラのクロックによるリモコンのクロックの同期を説明するためのシーケンス図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一の符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。
[実施の形態]
図1は、本実施の形態に係る給湯装置の構成図である。
図1を参照して、給湯装置100は、給湯器70と、流水系統20と、燃料系統30と、コントローラ50と、リモートコントローラ(以下、「リモコン」とも称する)8とを備える。給湯装置100は、給湯路の湯水を循環加熱することで、開栓直後から適温の湯を供給するための即湯機能を有している。
給湯器70は、燃料ガスを燃焼し、湯水(高温水)を供給する。給湯器70は、燃焼部3と、熱交換部11と、送風機10と、排気部6とを含む。燃焼部3は、燃料系統30と接続されて、燃料系統30から供給される燃料ガスを燃焼する。熱交換部11は、燃焼部3で燃焼して生成された燃焼ガスの熱エネルギーを回収して、通流する湯水を加熱する。送風機10は、燃焼部3に空気を供給する。排気部6は、熱交換部11を通過した燃焼ガスを外部に排出する。
流水系統20は、湯水が流れる配管を含む。流入側配管22と、流出側配管23と、バイパス配管25と、給湯戻り配管26とを有する。流入側配管22は、図示しない給水源から供給される低温水を熱交換部11に導入するための配管である。給湯栓60が開栓されると、当該給水源の水圧によって、流入側配管22に低温水が供給される。
流出側配管23は、熱交換部11において燃焼ガスとの熱交換により加熱された高温水を、給湯栓60や図示しない浴槽に供給するための配管である。バイパス配管25は、流入側配管22及び流出側配管23の間に配設される。バイパス配管25は、熱交換部11を迂回して、流入側配管22の湯水を流出側配管23に供給するために設けられる。バイパス配管25には、湯水の流量を検知する上水側流量センサ43と、バイパス流量調整弁44が設けられている。バイパス流量調整弁44の開度は、コントローラ50によって制御される。バイパス流量調整弁44の開度制御によって、バイパス配管25の流量と、熱交換部11の流量との比率を制御することができる。
流入側配管22には、入水温度センサ27と、湯水側流量センサ28と、逆止弁48とが設けられている。湯水側流量センサ28は、熱交換部11に導入される温水の流量を検知する。入水温度センサ27は、熱交換部11に導入される湯水の温度(以下、「入水温度」とも称する)を検知する。なお、湯水側流量センサ28及び入水温度センサ27は、流入側配管22におけるバイパス配管25の接続部29よりも、湯水の流れ方向下流側に配置される。入水温度センサ27及び湯水側流量センサ28による検出値は、コントローラ50へ入力される。逆止弁48は、湯水を一方向にのみ流すために設けられる。
流出側配管23には、バイパス配管25の接続部24よりも湯水の流れ方向上流側に、流量調整弁41が設けられる。さらに、接続部24よりも湯水の流れ方向下流側には出湯温度センサ42が設けられる。出湯温度センサ42は、流出側配管23を流れる湯水の温度(以下、湯水温度とも称する)Twを検出する。湯水温度Twは、給湯運転中は給湯栓60から出湯される湯水の温度であり、即湯運転中は後述する循環経路を循環する湯水の温度である。湯水温度Twは、出湯温度センサ42からコントローラ50に入力される。流量調整弁41の開度は、コントローラ50によって制御される。
コントローラ50は、代表的には、マイクロコンピュータで構成され、後述する給湯運転および即湯運転を含む、給湯装置100の動作を制御する。コントローラ50は、リモコン8に入力された運転指示に従って給湯装置100を動作させるように、各種センサの入力を用いて各機器の動作を制御する。コントローラ50は「制御部」の一実施例に対応する。
給湯装置100は、即湯運転のための構成として、給湯戻り配管26と共に、循環ポンプ45、循環流量センサ47および逆止弁46をさらに備える。給湯戻り配管26は、流出側配管23と流入側配管22とを接続する。給湯戻り配管26には、湯水を循環させる循環ポンプ45と、循環ポンプ45に導入される温水の流量を検知する循環流量センサ47と、湯水を一方向にのみ流すための逆止弁46とが設けられる。循環ポンプ45は、図示しないモータを駆動源として湯水を送水するもので、例えば、公知の渦巻きポンプによって構成することができる。
本実施形態の給湯装置100は、循環ポンプ内蔵型の給湯装置であり、循環ポンプ45の作動により、流出側配管23の湯水を吸入して、流入側配管22側に吐出することができる。この結果、給湯栓60が閉止されていても、熱交換部11で加熱された湯水を流出側配管23から流入側配管22に循環することにより、給湯装置100の内部に、熱交換部11を経由する循環加熱経路(以下、「循環経路」とも称する)を形成することが可能である。この際に、逆止弁46により、循環ポンプ45の作動中には、流入側配管22側から流出側配管23側への逆流を防止して、循環経路を形成することができる。
次に給湯装置100の動作について説明する。給湯装置100は、出湯要求に応じて燃焼を開始する通常の給湯運転と、出湯要求前に設定温度の湯水を予め生成するための即湯運転とを備えている。
以下、給湯装置100の通常の給湯運転について説明する。給湯運転は、給湯器70からの湯水を給湯栓60に供給する運転である。給湯栓60が開栓されると、給水源(図示せず)の水圧によって、流入側配管22に湯水(低温水)が流入する経路P0が形成される。経路P0によって流入した低温水は、流入側配管22によって熱交換部11へ入力される経路P1と、バイパス配管25を経由して流出側配管23へ加熱されずに出力される経路P2とに分岐される。上述のように、経路P1及びP2の流量比率は、コントローラ50によるバイパス流量調整弁44の開度調整によって制御される。
経路P2によって熱交換部11へ入力された湯水(低温水)は、熱交換部11によって加熱される。熱交換部11による加熱後の湯水(高温水)は、経路P3により、流出側配管23へ出力される。流出側配管23において、経路P2の低温水及び経路P3の高温水は、バイパス配管25との接続部24で混合された後、経路P4によって、給湯栓60へ供給される。即ち、図1の経路P3及びP4によって、給湯器70からの湯水を給湯栓60に供給するための「給湯路」が形成される。
なお、即湯運転が停止されているときには、循環ポンプ45は停止されるので、経路P4の湯水は、給湯戻り配管26には導入されない。更に、逆止弁46の配置によって、流入側配管22側から給湯戻り配管26側への方向に、湯水の流れが発生することもない。
次に、給湯装置100の即湯運転について説明する。即湯運転は、給湯路に滞留する湯水を循環加熱する運転である。即湯運転が開始されると、コントローラ50が循環ポンプ45を作動することにより、熱交換部11からの湯水が流出側配管23を経由して循環ポンプ45へ吸入される流路Paと、循環ポンプ45から吐出された湯水が流入側配管22を経由して熱交換部11へ導入される経路Pbとが形成される。なお、即湯運転が停止しているとき、コントローラ50は上水側流量センサ43および/または湯水側流量センサ28の検出値に基づいて給湯運転が行なわれていることが検出できる。
更に、コントローラ50は、給湯戻り配管26を流れる湯水の温度、例えば、出湯温度センサ42により検出された湯水温度Twが、即湯運転の目標温度に達するまでの間、給湯器70による燃焼運転を実行する。当該目標温度は、給湯設定温度と同等、又は、その近傍の値に設定される。そして、出湯温度が上記目標温度に達すると、循環ポンプ45及び燃焼運転が停止されることによって即湯運転は終了される。即ち、図1の経路Pa及びPbによって、給湯路に滞留する湯水を循環加熱する即湯運転を行なうための「循環経路」が形成される。なお、即湯運転中は、コントローラ50は、循環流量センサ47の検出値から、給湯戻り配管26を湯水が流れていること、すなわち、即湯運転が行なわれていることを確認できる。
即湯運転中に、給湯栓60が閉じられている場合、湯水は経路Pa及びPbからなる「循環経路」を循環するので、湯水側流量センサ28により検出される流量と、循環流量センサ47により検出される流量は同一である。
一方、即湯運転中に給湯栓60が開かれると、経路P0から供給される低温水の一部が、流入側配管22にさらに流入するので、湯水側流量センサ28により検出される流量は増加する。流出側配管23に流れる湯水の増加分は、給湯栓60から供給される湯水と同一であるため、循環流量センサ47により検出される流量は変化しない。よって、即湯運転中に給湯栓60が開かれると、湯水側流量センサ28の検出値が循環流量センサ47の検出値より大きくなる。
コントローラ50は、上記湯水側流量センサ28および循環流量センサ47の検出値の差より、給湯栓60からの湯水の供給を検出する。湯水側流量センサ28および循環流量センサ47は、「流量センサ」の一実施例に対応する。なお、逆止弁48の配置によって、循環経路から給水側の経路P0、P2への湯水の流れが発生することは無い。
図2は、本実施の形態に係る給湯装置100の制御構成を説明するための機能ブロック図である。
図2を参照して、コントローラ50は、給湯装置100の動作を制御する。コントローラ50は、湯水側流量センサ28、循環流量センサ47、入水温度センサ27および出湯温度センサ42からの検出値を受信する。コントローラ50は、受信した各種センサの検出値に基づいて、バーナ5、送風機10、循環ポンプ45、バイパス流量調整弁44および流量調整弁41を制御する。
コントローラ50は、マイクロコンピュータによって構成され、図示しないCPU(Central Processing Unit)および入出力インターフェイス、クロック501およびメモリ502を内蔵する。
クロック501は、単位時間を繰り返し計時する。本願明細書において、「単位時間」とは、ユーザの給湯使用のパターンが一巡する時間であり、たとえば1日、1週間、1か月および1年の少なくとも1つである。これは、たとえば、ユーザは毎朝起きて顔を洗い、毎晩入浴するというように、基本的に24時間毎に同じ行動を繰り返すことが想定されるからである。そのため、クロック501の単位時間を1日とすれば、クロック501の単位時間を基に、毎日同じ時間帯に即湯運転を行なうように予約することが可能である。さらに、たとえば、ユーザは平日(月曜日から金曜日)は帰宅が遅く夜9時頃に入浴するが、土曜日および日曜日には早めの夜7時頃に入浴するというように、1週間単位で同じ行動を繰り返すことも想定される。同様にして1か月および、1年で同じ行動を繰り返すことも想定される。クロック501は、「第1のクロック」の一実施例に対応する。
クロック501はマイクロコンピュータに内蔵されているリアルタイムクロックで構成することができる。リアルタイムクロックは補助電源から給電されるため、電源が切られても実際の時刻を反映できる。また、クロック501をGPS(Global Positioning System)と連動させて、クロック501の時刻に時差やサマータイムを反映できるようにしてもよい。
メモリ502は、コントローラ50に入力される情報を保持し、保持した情報をコントローラ50内で利用すること、または、コントローラ50から出力することが可能なように構成される。メモリ502は、たとえば揮発性および不揮発性メモリで構成される。メモリ502は、一次メモリ502Aと、使用メモリ502Bとを含む。
通信部18は、通信線80を用いた通信機能を有する。
リモコン8は、給湯器70を含む給湯装置100の各部を遠隔操作するために用いられる。リモコン8は、運転スイッチ82および操作スイッチ83と、表示部85と、制御部87と、通信部88とを有する。運転スイッチ82および操作スイッチ83は、代表的には、プッシュボタンまたはタッチボタンによって構成することができる。表示部85は、代表的には、液晶パネルによって構成することができ、画面に触れることによって操作が可能なタッチパネルとして構成してもよい。
制御部87は、マイクロコンピュータによって構成され、図示しないCPU(Central Processing Unit)および入出力インターフェイス、メモリ872およびクロック871を内蔵する。メモリ872は、制御部87に入力される情報を保持し、保持した情報を制御部87から出力することが可能なように構成される。メモリ872は、たとえば不揮発性メモリで構成される。クロック871は、現在時刻を計時するために備えられる。
通信部88は、通信線80を介して給湯装置100と接続される。給湯装置100とリモコン8とは、通信部18,88および通信線80を用いて、互いに双方向に通信することができる。
従来の給湯装置では、効率的に即湯運転を行なうためには、ユーザが給湯運転により給湯栓60から供給される湯水を使用する時間帯を鑑みて、即湯運転を行なう時間帯をユーザ自身で指定する必要があった。以下の説明において、給湯栓60から供給される湯水を使用することを、給湯を使用する、または単に給湯使用とも称する。具体的には、たとえば、ユーザはリモコンの画面上で即湯運転を希望する時間帯の予約を設定し、希望しない時間帯の予約を解除するという操作を行なう必要があり、ユーザに手間をかける虞があった。さらに、このようなユーザによる手動の即湯運転の予約は、ユーザの生活習慣、家族構成および季節の変化に応じて、都度予約し直す必要があり、ユーザに不便をかける虞があった。
一方、特許文献1には、出湯に関連すると考えられるユーザの行動を検出するセンサを家の中に設置し、該センサの検出値に基づいて保温循環運転をオン・オフする給湯制御システムが開示されている。しかし、このような構成においては、上記センサで検出される行動には、実際には給湯使用に関連しない行動が含まれる可能性があり、給湯制御システムが誤って保温循環運転をオン・オフするため、ユーザの快適性を損ねる、または、消費エネルギーに無駄が生じる虞があった。
このような課題を解決するため、本願発明の実施の形態に従う給湯装置100は、ユーザが給湯を使用した時間帯を自動で検出し、その時間帯に基づいて即湯運転を予約し、予約に従って即湯運転を実行するように構成される。
具体的には、給湯装置100においては、即湯運転の実行中および停止中の両方において、コントローラ50は、3つの流量センサの検出値を基に給湯の使用を検出する。さらに、コントローラ50は、給湯の使用が検出された時間帯を一次メモリ502Aに記憶する。また、コントローラ50は、給湯の使用が検出された時間帯の記憶(以下、給湯記憶とも称する)に基づいて、即湯運転を予約する時間帯を設定し、当該即湯運転の予約(以下、即湯予約とも称する)を使用メモリ502Bに記憶する。さらに、コントローラ50は、即湯予約に基づいて即湯運転を行なう。なお、コントローラ50は、複数の流量センサの検出値の差に基づいて即湯運転の実行中(循環経路の形成中)における給湯の使用を検出できるので、即湯運転の実行中であっても、給湯記憶に基づいて即湯運転する時間帯を予約する機能を維持することができる。
これによれば、ユーザが給湯を日常的に使用する時間帯においては、自動的に即湯運転が予約され、即湯予約に従って即湯運転が実行されるので、ユーザの快適性が高められる。逆に、ユーザが給湯を使用しない時間帯は、自動的に即湯予約が解除されるので、不要な即湯運転がなされることが防止され、省エネルギー性が高められる。よって、給湯装置100は、ユーザの快適性と省エネルギーとの両方を実現することが可能である。
図3は、単位時間(日)における給湯記憶に基づく即湯予約の設定を説明する図である。図3を参照して、コントローラ50は、一次メモリ502Aと、使用メモリ502Bとを含む。図3では、単位時間はたとえば1日(24時間)である。図3では、第1および第2の単位時間は任意の連続する単位時間である。時間帯は単位時間を分割して設定された時間であり、たとえば、30分または1時間の長さを有する。第1および第2の単位時間の各時間帯1〜N1において、給湯が使用された時間が一次メモリ502Aに記憶されている。また、給湯使用が検出された時間帯に基づいて設定された、第2および第3の単位時間の即湯運転の予約時間帯が使用メモリ502Bに記憶されている。以下に、その詳細を説明する。
コントローラ50は、単位時間毎に、上水側流量センサ43、湯水側流量センサ28および循環流量センサ47の検出信号に基づいて、給湯運転が行なわれた時間帯を検出する。
具体的には、コントローラ50は、給湯運転が検出された時間(給湯時間)をクロック501の時刻を基に計算する。そして、コントローラ50は、給湯運転が所定の時間t3以上継続したときに、給湯が使用されたと確定し、給湯時間を一次メモリ502Aに記憶する。以下、所定の時間t3を「確定時間」とも称する。このように給湯使用を確定するための確定時間を設けることで、ユーザにとって湯水の必要度がそれほど高くない、湯水の短時間の使用(たとえば、短時間手を洗うとき)を一次メモリ502Aに反映させないことができ、ひいては、即湯運転の予約にも反映させないようにできる。これにより、ユーザにとって湯水の必要度が高い場合、すなわち湯水が一定時間以上使用される場合(たとえば、1回のシャワー)にのみ対応して即湯運転を行なうことができるので、ユーザの快適性を保ちつつ、消費エネルギーを抑えることができる。
コントローラ50は、さらに、一次メモリ502Aに記憶された給湯時間を各時間帯ごとに合計した「総給湯時間」を計算する。コントローラ50は、ある1つの時間帯において、総給湯時間が第1の基準値t1以上である場合、当該時間帯において給湯運転が行なわれたと判定する。第1の基準値t1は、たとえば3秒〜5分である。
次に、コントローラ50は、第1の単位時間において給湯運転を行なった時間帯に基づいて、第2の単位時間における即湯運転を行なう時間帯を予約する。具体的には、コントローラ50は、第2の単位時間のうち、第1の単位時間において給湯運転が行なわれたと判定される時間帯と同一の時間帯を使用メモリ502Bに記憶することにより、即湯運転を予約する(矢印64参照)。さらに、コントローラ50は、第2の単位時間において、即湯予約に基づいて即湯運転を行なうよう給湯装置100の各部を制御する(矢印65参照)。よって、ユーザが給湯を比較的長く使用した時間帯(図3では時間帯2および4;たとえば入浴した時間帯)には、翌日も自動で即湯運転が行なわれるので、当該時間帯においてはユーザはすぐに適温の湯水を使用することができる。
また、コントローラ50は、第1の単位時間において、給湯運転が行なわれたと判定される時間帯について、第2の単位時間における同一の時間帯よりも所定の時間t2だけ早い時刻から即湯運転が行なわれるように即湯運転を予約する(プレヒート機能)。以下、時間t2を「プレヒート時間」とも称する。このプレヒート機能は、ユーザが給湯を使用する時間帯の開始時刻と同時もしくは直後に給湯を使用した場合も、すぐに好ましい温度の湯水を提供することを可能にする。プレヒート時間t2は「第1の基準時間」の一実施例に対応する。プレヒート時間t2は、たとえば5〜15分である。
またコントローラ50は、第2の単位時間において、即湯運転が予約されている時間帯に給湯が使用されなくても、当該時間帯の即湯運転の予約を維持する(たとえば図3の時間帯2)。これは、ユーザに事情があって短期的(たとえば1〜3日)にだけ、給湯を使用する行動を取りやめる場合を鑑みての制御である。このような短期的な給湯の不使用には、たとえば、ユーザの留守のため、一日だけ入浴が行なわれない場合が考えられる。このような場合、即湯予約を解除せず、その翌日も即湯運転できる状態に保つことがユーザにとって望ましいと考えられる。
一方、コントローラ50は、給湯の不使用が所定の日数以上続くと、即湯運転の予約を解除する。これは、たとえばユーザの生活パターンの変化により、今まで給湯を使用していた時間帯に、中長期的(たとえば3,4日程度)に給湯を使用しなくなった場合、即湯予約は解除されることが望ましいと考えられるからである。このような生活パターンの変化には、たとえば、暑い季節は朝晩両方に入浴していたのが、涼しくなると朝の入浴をとりやめて晩のみ入浴するようになるという変化が考えられる。
これらの短期的な給湯の不使用、および、生活パターンの中長期的な変化の両方に対応するためには、今まで給湯が使用されていた時間帯について、数日間連続して給湯が使用されていないことが確認された場合に、即湯予約を解除するような構成が望ましい。具体的には、連続した複数の単位時間においてある時間帯における総給湯時間が第2の基準値t4未満である場合、翌日の同一の時間帯の即湯運転を行なわないように使用メモリ502Bに記憶する。換言すると、翌日の同一時間帯に対する即湯予約を解除する。このように構成すれば、即湯予約においてユーザの短期的な行動の変更を反映させず、中長期的な生活パターンの変化を反映させることができる。
図4は、単位時間(日)における給湯記憶に基づく即湯予約の解除を説明する図である。具体的には、第1の単位時間において給湯が使用され、即湯運転が予約された時間帯(図4では時間帯2)において、別の単位時間に続く連続したM回の単位時間の同一の時間帯において給湯の使用が行なわれなかった場合、当該時間帯の即湯運転の予約が解除される例を示す。図4ではM=3とする。
図4を参照して、第1の単位時間の時間帯2には給湯が使用されているため、第2の単位時間の時間帯2における即湯運転が予約される。
第2の単位時間の時間帯2では給湯が使用されていない。しかし、第2の単位時間の時間帯2においては、連続して給湯が使用されなかった回数は1回であるため、第3の単位時間の時間帯2において、即湯運転の予約は維持される。
第3の単位時間の時間帯2では給湯が使用されていない。しかし、第3の単位時間の時間帯2においては、連続して給湯が使用されなかった回数は2回であるため、第4の単位時間の時間帯2の即湯運転の予約は維持される。
第4の単位時間の時間帯2では給湯が使用されていない。また、第4の単位時間の時間帯2においては、連続して給湯が使用されなかった回数は3回である。そのため、第5の単位時間の時間帯2の即湯運転の予約は解除される。
換言すると、コントローラ50は、第4の単位時間以前の連続したM回(図4では3回)の単位時間において、第4の単位時間において即湯運転が予約されていた第2の時間帯の総給湯時間が第2の基準値未満である場合、第5の単位時間の第2の時間帯には即湯運転の予約を行なわない。
なお、図4の例では、連続したM回の単位時間の同一の時間帯において給湯の使用が行なわれなかった場合、当該時間帯の即湯運転の予約が解除される構成について説明したが、連続したM回の単位時間のうちのN回以上の単位時間において同一の時間帯に給湯の使用が行なわれなかった場合に、当該時間帯の即湯運転の予約を解除する構成としてもよい。ただし、Nは2以上M以下の整数とする。
図3および図4で示した、給湯使用の時間に基づいた即湯予約は、単位時間中に所定の回数行なわれる。たとえば、図5では、1日1回、予め決められた時刻(予約決定時刻t0、たとえば午前0時とする)に、第1の単位時間の給湯使用の記憶に基づいて、第2の単位時間の即湯運転が予約される構成が例示されている。予約決定時刻t0は、単位時間の切り替わる時刻に設定されることが好ましい(図3参照)。即湯運転が予約されるタイミングは上記の例に限らず、例えば、給湯使用の確定に応じて随時即湯運転が予約されるように構成されてもよい。
また、ここでは、各時間帯における給湯時間を、即湯運転の予約の設定の基準となる量としたが、これに限定されない。コントローラ50は、時間帯毎に給湯路からの湯水の供給時間、供給回数および供給量の少なくとも1つを検出し、供給時間、供給回数および供給量の少なくとも1つが、対応する第1の基準値t1以上となる時間帯を、給湯運転が行なわれた時間帯として検出するよう構成されてもよい。
同様にして、各時間帯における給湯時間を、即湯運転の予約の解除の基準となる量としたが、これに限定されない。コントローラ50は、時間帯毎に給湯路からの湯水の供給時間、供給回数および供給量の少なくとも1つを検出し、第1の単位時間以前の連続した複数の単位時間において、即湯運転が予約されていた第2の時間帯における湯水の供給時間、供給回数および供給量の少なくとも1つが、対応する第2の基準値未満である場合、第2の単位時間の第2の時間帯には即湯運転の予約を行なわないように構成されてもよい。
プレヒート時間t2は、給湯装置の環境条件および設置条件の少なくとも1つに基づいて設定することができる。好ましくは、プレヒート時間t2は、学習によりその長さを変更することができる。具体的には、即湯運転の開始から出湯温度センサ42の温度が設定温度に達するまでの時間を計測し、計測値をプレヒート時間t2の値に反映させる。たとえば、給湯装置100の設置場所が寒冷な土地であった場合、もしくは、循環経路の配管長および配管太さが大きい場合には、即湯運転の開始から設定温度に達するまでの時間が長くなるので、プレヒート時間t2も長くなる。プレヒート時間t2の調整により、即湯運転が予約されている時間帯の開始直後にユーザが湯水を使用しても、適温の湯水を供給することができる。また、即湯運転の開始から設定温度に達するまでの時間は季節(特に気温条件)によっても変動すると考えられるので、季節の変化に応じて(たとえば毎月1回)プレヒート時間t2は自動で変更されることが可能である。
また、確定時間t3は、可変とし、ユーザの給湯の使用を即湯運転の予約に反映させる強さをユーザが調整できることが好ましい。これにより、ユーザは自身の給湯の使用状況および/または好みに合わせた即湯運転を享受することができる。たとえば、1秒未満の給湯の使用が非常に多く、それらを無視したいなら、確定時間t3を1秒とすればよい。また、消費エネルギーを節約するよりも、毎回適温の湯水が出る快適性を重視するなら、確定時間t3を短くすればよい。
好ましくは、給湯装置100の工場出荷時には、コントローラ50には所定のパターンの即湯予約がプリセットされている。この場合、給湯装置100の施工時に、上記プリセットの即湯予約パターンか、24時間即湯予約をオンするかを選択できるようにしてもよい。
以上に述べたように、本実施の形態に従う給湯装置100では、コントローラ50は1日のうちの給湯が使用された時間帯を自動で検出し、翌日の即湯運転の予約に反映させる。したがって、給湯装置100においては、ユーザが即湯予約を手動で行なわずとも、ユーザの使用状況に合わせた即湯運転を実現できる。
また、給湯時間の使用を確定するための確定時間t3を設けたことで、給湯使用を即湯予約に反映させる強度を調整できる。これにより、ユーザは消費エネルギーを節約するか、すぐに適温の湯水が出る快適性を優先するかを選択できる。
なお、本実施の形態は図1に示したように、給湯装置100を単独で設置する場合だけでなく、連結設置される給湯器においても適用できる。その際、即湯運転の学習は各給湯器のコントローラ間で共有できるようにする。
以下、図5〜図9のフローチャートを用いて、給湯時間帯を基に即湯運転を実行するための制御を説明する。
図5は、プレヒート時間の設定方法を説明するためのフローチャートである。図5のフローチャートは、コントローラ50によって所定のタイミングで繰り返し実行される。
図5を参照して、コントローラ50は、ステップS51にて、即湯運転が行なわれているか否かを判定する。コントローラ50は、即湯運転が行なわれていない場合(S51のNO判定時)、処理をメインルーチンに戻す。
一方、コントローラ50は、即湯運転が行なわれている場合(S51のYES判定時)、ステップS52にてクロック501の値を記憶する。続いて、コントローラ50は、ステップS53にて、出湯温度センサ42で検出された湯水温度Twが所定の基準温度T2以上であるか否かを判定する。コントローラ50は、湯水温度Twが基準温度T2未満である場合(S53にてNO判定時)、ステップS53を繰り返す。
一方、コントローラ50は、湯水温度Twが基準温度T2以上である場合(S53にてYES判定時)、ステップS54にてクロック501の値を記憶する。続いて、コントローラ50は、ステップS55にて、即湯運転を開始してから湯水温度Twが基準温度T2に達するまでの到達時間t20を計算し、記憶する。
さらに、コントローラ50は、ステップS56にて、到達時間t20の値をプレヒート時間t2に反映させ、処理をメインルーチンに戻す。到達時間t20の値をプレヒート時間t2に反映させる方法は、たとえばプレヒート時間t2を、過去所定の回数即湯運転を開始した際の到達時間t20の値の平均とする方法がある。
以上のように、本実施の形態に従う給湯装置100は、環境条件および設置条件に応じた、給湯路の温度上昇に必要なプレヒート時間t2を自動で学習して、プレヒート機能を実行する。よって、ユーザは、無駄なエネルギー消費を避けつつ、随時適温の湯水を利用できる。
図6は、給湯時間の記憶方法を説明するためのフローチャートである。図6のフローチャートは、コントローラ50によって所定のタイミングで繰り返し実行される。
図6を参照して、コントローラ50は、ステップS01にて、上水側流量センサ43、湯水側流量センサ28および循環流量センサ47の検出値に基づいて、給湯運転が行なわれているか否かを判定する。コントローラ50は、給湯運転が行なわれていない場合(S01のNO判定時)、処理をメインルーチンに戻す。
コントローラ50は、給湯運転が行なわれている場合(S01のYES判定時)、ステップS02にてクロック501の値を記憶する。
コントローラ50は、ステップS03にて、給湯運転が停止されているか否かを判定する。コントローラ50は、給湯運転が行なわれている場合(S03のNO判定時)、ステップS03を繰り返す。給湯運転が停止されている場合(S03のYES判定時)、コントローラ50は、ステップS04にて、クロック501の値を記憶する。
さらに、コントローラ50は、ステップS05にて、給湯運転が実行されてから停止されるまでの時間、すなわち給湯時間を計算する。続いて、コントローラ50は、ステップS06にて給湯時間が確定時間t3以上であるか否かを判定する。コントローラ50は、給湯時間が確定時間t3未満である場合(S06にてNO判定時)、処理をメインルーチンに戻す。
コントローラ50は、給湯時間が確定時間t3以上である場合(S06にてYES判定時)、ステップS07にて、計算した給湯時間を一次メモリ502Aに記憶し、処理をメインルーチンに戻す。
以上のように、本実施の形態に従う給湯装置100は、給湯時間を自動で検出し、一次メモリ502Aに記憶する。
図7は、即湯運転の予約方法を説明するためのフローチャートである。図7のフローチャートは、コントローラ50によって所定のタイミングで繰り返し実行される。
図7を参照して、コントローラ50は、ステップS10にて、所定の予約決定時刻t0(たとえば毎日午前0時)であるか否かを判定する。なお、図7では、予約決定時刻t0は、任意の連続する第1および第2の単位時間の切り替わりの時刻とする。コントローラ50は、予約決定時刻t0でない場合(S10においてNO判定時)、処理をメインルーチンに戻す。
コントローラ50は、予約決定時刻t0である場合(S10にてYES判定時)、ステップS11にて時間帯の番号をnとするとき、n=1に設定する(nは、1≦n≦N1の自然数)。コントローラ50は、続くステップS12において、第1の単位時間の時間帯nの即湯予約が有るか無いかを判定する。
コントローラ50は、第1の単位時間の時間帯nの即湯予約が有る場合(S12にてYES判定時)、ステップS13にて、第1の単位時間以前の連続したM回(Mは2以上の自然数)の単位時間(すなわち、ここではM日間)において、時間帯nの総給湯時間が第2の基準値t4以上であったか否かを判定する。コントローラ50は、第1の単位時間以前の連続したM回の単位時間の時間帯nの総給湯時間が第2の基準値t4未満であった場合(S13にてNO判定時)、ステップS14において第2の単位時間の時間帯nにおいて即湯運転を行なわないよう予約を設定する(即湯予約を解除する)。
一方、コントローラ50は、第1の単位時間以前の連続したM回のうち少なくとも1回の単位時間において、時間帯nの総給湯時間が第2の基準値t4以上であった場合(S13にてYES判定時)、ステップS15において第2の単位時間の時間帯nにおいても即湯予約を維持する。
コントローラ50は、第1の単位時間の時間帯nの即湯予約が無い場合(S12にてNO判定時)、ステップS18において、第1の単位時間の時間帯nの総給湯時間が第1の基準値t1以上であったか否かを判定する。コントローラ50は、第1の単位時間の時間帯nの総給湯時間が第1の基準値t1未満である場合(S18にてNO判定時)、処理をメインルーチンに戻す。
一方、コントローラ50は、第1の単位時間の時間帯nの総給湯時間が第1の基準値t1以上である場合(S18にてYES判定時)、ステップS19において、第2の単位時間の時間帯n−1に即湯予約が有るか否かを判定する。コントローラ50は、第2の単位時間の時間帯n−1に即湯予約が有った場合(S19にてYES判定時)、ステップS20にて第2の単位時間の時間帯nの即湯運転を行なうように予約を設定する。一方、コントローラ50は、第2の単位時間の時間帯n−1に即湯予約が無かった場合(S19にてNO判定時)、ステップS21にて第2の単位時間の時間帯nのプレヒート時間t2だけ早い時刻から時間帯nの終了までの即湯運転を行なうように予約を設定する。
コントローラ50は、ステップS14、S15、S20、S21に続いて、ステップS16にて、nの値を1増加させる(n=n+1に設定する)。続くステップS17において、コントローラ50は、nがN1(各単位時間の最後の時間帯の番号)に等しいか否か(n=N1であるか否か)を判定する。コントローラ50は、nがN1に等しくない(n=N1でない)場合(S17にてNO判定時)、処理をステップS12に戻す。一方、コントローラ50は、nがN1に等しい(n=N1である)場合(S17にてYES判定時)、処理をメインルーチンに戻す。
以上のように、本実施の形態に従う給湯装置100において、コントローラ50は、一次メモリ502Aに記憶された任意の単位時間における、給湯運転が行なわれた時間帯の記憶を基に、続く単位時間の即湯運転を行なう時間帯を予約する。
図8は、即湯運転の実行方法を説明するためのフローチャートである。図8のフローチャートは、コントローラ50によって所定のタイミングで繰り返し実行される。
コントローラ50は、ステップS31において即湯予約が有るか否かを判定する。コントローラ50は即湯予約が有る場合(S31にてYES判定時)、ステップS32において、給湯装置100が即湯運転中であるか否かを判定する。コントローラ50は、給湯装置100が即湯運転中である場合(S32にてYES判定時)、ステップS33において、出湯温度センサ42に検出された湯水温度Twが所定の基準温度T2以上であるか否かを判定する。コントローラ50は、湯水温度Twが基準温度T2以上である場合(S33にてYES判定時)、ステップS34において即湯運転を停止し、処理をメインルーチンに戻す。
一方、コントローラ50は、湯水温度Twが基準温度T2未満である場合(S33にてNO判定時)、ステップS35において即湯運転を維持し、処理をメインルーチンに戻す。
また、コントローラ50は、給湯装置100が即湯運転中でない場合(S32にてNO判定時)、ステップS36において湯水温度Twが所定の基準温度T1未満であるか否かを判定する。ここで、基準温度T1は基準温度T2以下の温度である。コントローラ50は、湯水温度Twが基準温度T1未満である場合(S36にてYES判定時)、ステップS37において即湯運転を開始し、処理をメインルーチンに戻す。
一方、コントローラ50は、湯水温度Twが基準温度T1以上である場合(S36にてNO判定時)、ステップS38にて即湯運転を維持し、処理をメインルーチンに戻す。
また、コントローラ50は、即湯予約が無い場合(S31にてNO判定時)、ステップS39にて即湯運転中であるか否かを判定する。コントローラ50は、即湯運転中である場合(S39にてYES判定時)、ステップS40にて即湯運転を停止し、処理をメインルーチンに戻す。なお、上記のような即湯予約が無い、かつ、即湯運転中である状態とは、たとえば、ある時間帯n(nは自然数)において即湯予約が有り、即湯運転が行なわれるが、該時間帯に続く時間帯n+1では即湯予約が無い場合に、時間帯n+1の開始直後に起こる。このような状態であるとき、コントローラ50はステップS31、ステップS39およびS40により、時間帯nから続く即湯運転を終了させる。
一方、コントローラ50は、給湯装置100が即湯運転中でない場合(S39にてNO判定時)、処理をメインルーチンに戻す。
以上のように、本実施の形態に従う給湯装置100は、即湯予約に基づいて即湯運転を制御する。
[その他の構成例]
(1)単位時間について
図9は、単位時間(週)における給湯記憶と即湯予約とを説明する図である。上記のように、単位時間とは、ユーザの給湯使用のパターンが一巡する時間であり、図9の例では1週間を示す。図9を参照して、単位時間(週)は7つの単位時間(日)で構成されている。また、単位時間(日)ごとに各時間帯の給湯時間が一次メモリ502Aに記憶されている。単位時間(日)ごとに給湯運転が行なわれた時間帯の記憶に基づいて、次週の即湯運転の時間帯の予約が単位時間(日)ごとに使用メモリ502Bに記憶されている。すなわち、たとえば今週の月曜の給湯の使用時間帯は、次週の月曜の同一時間帯に即湯予約される、というように、曜日毎に即湯運転が予約される(矢印66参照)。
工場出荷時には、一次メモリ502Aに今までの給湯運転の時間帯を示すデータが無いため、該データに基づいて即湯運転の予約の時間帯を使用メモリ502Bに記憶することができない。そのため、上述したように、工場出荷時の使用メモリ502Bには、プリセットされたパターンまたは24時間オンの即湯予約が設定されていてもよい。また、プリセットされたパターンまたは24時間オンよりは、ユーザの使用1日目の給湯使用パターンに基づく次週の同じ曜日の即湯パターンの方が、ユーザの使用2日目の給湯使用に合致していると考えられる場合(すなわち、給湯使用のパターンが使用1日目と使用2日目の方が、使用1日目とプリセットされた即湯予約パターンに比べると合致していると考えられる場合)がある。この場合、使用2日目の即湯予約パターンは、使用1日目の給湯使用パターンに基づく次週の同じ曜日の即湯パターンをコピーするように構成してもよい(矢印67参照)。
(2)クロックの同期について
図10は、コントローラのクロックによるリモコンのクロックの同期を説明するためのシーケンス図である。図10を参照して、リモコン8は起動すると、起動したことを示す信号をコントローラ50に送信する。コントローラ50は、該信号を受信すると、クロック501の時刻を、通信線80を介してリモコン8に送信する。リモコン8は、クロック501の時刻を受信すると、該時刻でもってクロック871の時刻を書き換える。すなわち、リモコン8は、受信したクロック501の時刻にクロック871の時刻を同期させることができる。
このようにすると、ユーザはクロック871の時刻を手動で設定する必要がなくなり、リモコンの使用がより簡単になる。
以上に説明したように、本発明の実施の形態に係る給湯装置では、即湯運転中および即湯運転停止中のユーザの給湯の使用をコントローラが検出し、即湯運転の予約に自動的に反映させることができる。すなわち、過去に給湯が使用された時間帯に即湯運転を行なうように自動で予約することで、省エネルギー性およびユーザの快適性の双方を満たす給湯装置を提供することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
3 燃焼部、5 バーナ、6 排気部、8 リモコン、10 送風機、11 熱交換部、18,88 通信部、20 流水系統、22 流入側配管、23 流出側配管、24,29 接続部、25 バイパス配管、26 給湯戻り配管、27 入水温度センサ、28 湯水側流量センサ、30 燃料系統、41 流量調整弁、42 出湯温度センサ、43 上水側流量センサ、44 バイパス流量調整弁、45 循環ポンプ、46,48 逆止弁、47 循環流量センサ、50 コントローラ、60 給湯栓、80 通信線、82 運転スイッチ、83 操作スイッチ、85 表示部、87 制御部、100 給湯装置、501,871 クロック、502,872 メモリ、502A 一次メモリ、502B 使用メモリ。

Claims (6)

  1. 湯水を供給するための給湯器と、
    前記給湯器からの湯水を給湯栓に供給する給湯運転を行なうための給湯路と、
    前記給湯路に滞留する湯水を循環加熱する即湯運転を行なうための循環経路と、
    前記給湯器の前記給湯運転と前記即湯運転とを制御する制御部と、
    ユーザの給湯使用のパターンが一巡する時間である単位時間を繰り返し計時することができる第1のクロックと、
    前記給湯栓からの湯水の供給を検出する流量センサとを備え、
    前記制御部は、前記単位時間毎に、前記流量センサの検出信号に基づいて前記給湯運転が行なわれた時間帯を検出するように構成され、
    前記制御部は、さらに、第1の単位時間において検出された前記給湯運転を行なった時間帯に基づいて、前記第1の単位時間に続く第2の単位時間における前記即湯運転を行なう時間帯を予約し、前記第2の単位時間において前記予約に基づいて前記即湯運転を行なうように構成される、給湯装置。
  2. 前記単位時間は、1日、1週間、1か月および1年の少なくとも1つである、請求項1に記載の給湯装置。
  3. 前記制御部は、
    前記単位時間を分割した時間帯毎に前記給湯路からの湯水の供給時間、供給回数および供給量の少なくとも1つを検出し、
    前記第1の単位時間において、前記供給時間、前記供給回数および前記供給量の少なくとも1つが、対応する第1の基準値以上である第1の時間帯を、前記給湯運転が行なわれた時間帯として検出し、
    前記第2の単位時間における前記第1の時間帯よりも第1の基準時間だけ早い時刻から前記即湯運転が行なわれるように前記即湯運転を予約する、請求項1または2に記載の給湯装置。
  4. 前記制御部は、前記第1の単位時間以前の複数の単位時間において、前記即湯運転が予約されていた第2の時間帯における前記湯水の供給時間、供給回数および供給量の少なくとも1つが対応する第2の基準値未満である場合、前記第2の単位時間の前記第2の時間帯には前記即湯運転の予約を行なわない請求項3に記載の給湯装置。
  5. 前記第1の基準時間は、前記給湯装置の環境条件および設置条件の少なくとも1つに基づいて設定される、請求項3に記載の給湯装置。
  6. 前記給湯装置は、さらに、前記給湯器を遠隔操作するためのリモコンを備え、
    前記リモコンは、現在時刻を計時するための第2のクロックを備え、
    前記リモコンは、受信した前記第1のクロックの時刻に前記第2のクロックの時刻を同期させる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の給湯装置。
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