JP4659630B2

JP4659630B2 - 給湯装置

Info

Publication number: JP4659630B2
Application number: JP2006027289A
Authority: JP
Inventors: 彰弘佐藤
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2026-02-03
Also published as: JP2007205673A

Description

本発明は、特定時間帯に湯を沸き上げる給湯装置に関する。

従来、例えば深夜電力時間帯などの特定時間帯に貯湯タンク内の湯を沸き上げて貯湯し、この貯湯タンクに貯湯された湯を給湯する給湯装置では、特定時間帯の開始時点に電力使用が集中するのを防止するとともに、貯湯タンクの湯を沸き上げた後の放熱による温度低下を極力防止するため、特定時間帯の終了直前に沸き上げが完了するように、特定時間帯の開始時点よりも沸上開始を遅らせるいわゆるピークシフト制御が行われている。

貯湯タンク内の湯の沸き上げにはヒートポンプユニットやヒータなどが用いられ、これらは貯湯タンク内の水を特定時間帯内に設定温度まで沸き上げるのに十分な沸上能力を備えており、そのため、特定時間帯の開始時点から沸上開始を遅らせるピークシフト制御を可能としている。

一般に、ピークシフト制御では、特定時間帯の開始時点で、沸上能力、貯湯タンクの残湯量、給水温度、外気温度などに基づき、沸上開始移動時間であるピークシフト時間を求め、この特定時間帯の開始時点で求めたピークシフト時間の経過後に沸き上げを開始している。また、ピークシフト時間が経過するまでに、貯湯タンク内の湯が使用されて残湯量が減少したり外気温度が変化した場合に、ピークシフト時間を再演算し、ピークシフト時間を修正する場合もある（例えば、特許文献１、２参照）。
特公平４−５４８６１号公報（第３頁、第８図）特開２００４−２５１４９５号公報（第７−８頁、図３）

しかしながら、従来の給湯装置では、特定時間帯が開始すると、ピークシフト制御を直ちに開始し、ピークシフト時間が経過するまで沸き上げを開始することはないため、例えば、貯湯タンク内の残湯量が少ない状態で特定時間帯に入り、その特定時間帯の開始直後などのピークシフト時間が経過するまでの間に湯が比較的多く使用された場合に、湯不足が発生するおそれがある。

また、特定時間帯でピークシフト時間が経過するまでの間に、貯湯タンク内の湯が使用されて残湯量が減少したときなどに、ピークシフト時間を再演算し、ピークシフト時間を修正する場合もあるが、この場合、ピークシフト時間が短くなるだけで、ピークシフト時間が経過しなければ沸き上げを開始することはなく、湯不足を解消することはできない。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、特定時間帯での湯不足の発生を防止できる給湯装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の給湯装置は、貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯を沸き上げる沸上手段と、前記沸上手段で湯を沸き上げる特定時間帯を検知する特定時間帯検知手段と、前記貯湯タンク内の残湯量を検知する残湯量検知手段と、少なくとも前記残湯量検知手段で検知される残湯量に基づき、前記沸上手段による沸上開始を特定時間帯の開始時点から移動させるピークシフト時間を算出するピークシフト時間算出手段と、前記特定時間帯検知手段が特定時間帯に入ったことを検知したとき、前記残湯量検知手段で検知する残湯量が予め設定された一定量以上である場合には、前記ピークシフト時間算出手段によって算出されるピークシフト時間を設定し、このピークシフト時間の経過後に前記沸上手段による沸き上げを開始させるとともに、前記特定時間帯検知手段が特定時間帯に入ったことを検知したとき、前記残湯量検知手段で検知する残湯量が予め設定された一定量以上ない場合には、前記沸上手段による沸き上げを直ちに開始させるとともに、残湯量が一定量以上になれば前記沸上手段による沸き上げを停止させ、その時点で前記ピークシフト時間算出手段によって算出されるピークシフト時間を設定し、このピークシフト時間の経過後に前記沸上手段による沸き上げを開始させる制御手段とを具備しているものである。

請求項２記載の給湯装置は、請求項１記載の給湯装置において、制御手段によって残湯量が一定量以上か否かを判断する一定量を任意に設定可能とする設定手段を具備しているものである。

請求項１の給湯装置によれば、特定時間帯の開始時に残湯量が一定量以上ない場合には、沸上手段による湯の沸き上げを直ちに開始させ、残湯量が予め設定された一定量以上になれば沸上手段による湯の沸き上げを停止させ、その時点で算出されるピークシフト時間を設定し、このピークシフト時間の経過後に沸上手段による湯の沸き上げを開始させるので、特定時間帯の開始直後などのピークシフト時間が経過するまでの間に湯が比較的多く使用されても、湯不足が発生するのを防止できる。

請求項２の給湯装置によれば、請求項１の給湯装置の効果に加えて、残湯量が一定量以上か否かを判断するための一定量を任意に設定可能とするので、湯の使用状況に適切に対応させることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。

図３に示すように、給湯装置11は、本体ユニット12および沸上手段としてのヒートポンプユニット13を備えている。

本体ユニット12には貯湯タンク17が配設され、この貯湯タンク17の下部に減圧弁18および逆止弁19を介して水道管などの給水源に配管される給水管20が接続され、貯湯タンク17の上部に給湯管21が接続されている。

貯湯タンク17の側面には、貯湯タンク17内での例えば６０Ｌ、１２０Ｌ、１８０Ｌ、３５０Ｌ、４６０Ｌなどの各残湯量に対応した高さ位置に貯湯タンク17内の湯水温度を検知する温度検知手段としての残湯サーミスタ22が配設されている。３５０Ｌの位置の残湯サーミスタ22は、貯湯タンク17内に給水される給水温度を検知する水温湯温サーミスタとして兼用されている。

そして、この貯湯タンク17では、貯湯タンク17内の湯を設定温度に沸き上げ、各給湯場所から湯を出すことにより貯湯タンク17の下部に給水される水圧で湯を押し上げて給湯管21を通じて出湯する。

また、本体ユニット12の貯湯タンク17に対し、ヒートポンプユニット13との間で循環路27が接続されている。

循環路27は、貯湯タンク17の下部から入口温度サーミスタ28、循環ポンプ29、ヒートポンプユニット13の熱交換器30、出口温度サーミスタ31を通じて貯湯タンク17の上部に接続されている。そして、循環ポンプ29の動作によって、貯湯タンク17の下部の水がヒートポンプユニット13で沸き上げられ、沸き上げられた湯が貯湯タンク17の上部に循環されて貯湯される。

また、ヒートポンプユニット13は、例えばＨＦＣ（Hydro Fluoro Carbon）冷媒が充填された冷媒回路35を有し、この冷媒回路35に室外機36および凝縮器として機能する熱交換器30が接続されている。室外機36には、図示していないが、冷媒回路35に対して配設された圧縮機、膨張弁および蒸発器などが内蔵されているとともに、蒸発器に外気を送る送風ファンなどが内蔵されている。

また、図２に示すように、給湯装置11は、給湯装置11を制御する制御装置41を有し、この制御装置41には、各残湯サーミスタ22の検知温度から貯湯タンク17内の残湯量を検知する残湯量検知手段42、３５０Ｌの位置の残湯サーミスタ22の検知温度から貯湯タンク17内に給水される給水温度を検知する給水温度検知手段43、本体ユニット12や室外機36などに設置される図示しない外気温度サーミスタの検知温度から外気温度を検知する外気温度検知手段44、例えば深夜電力時間帯などの特定時間帯を検知する特定時間帯検知手段45、循環ポンプ29、およびヒートポンプユニット13が接続されている。

そして、制御装置41は次の各機能を有している。

特定時間帯検知手段45で検知される特定時間帯において、残湯量検知手段42で検知される残湯量、給水温度検知手段43で検知される給水温度、外気温度検知手段44で検知される外気温度、ヒートポンプユニット13の沸上能力などに基づき、特定時間帯の終了時点でヒートポンプユニット13による湯の沸き上げを完了させるのに対応して、ヒートポンプユニット13による湯の沸上開始を特定時間帯の開始時点から遅らせるように移動させる沸上開始移動時間であるピークシフト時間を算出するピークシフト時間算出手段46の機能。

特定時間帯検知手段45が特定時間帯に入ったことを検知したとき、残湯量検知手段42で検知する残湯量が一定量以上ある場合には、その開始時点でピークシフト時間算出手段46によって算出されるピークシフト時間を設定し、このピークシフト時間の経過後にヒートポンプユニット13による湯の沸き上げを開始させ、一方、残湯量が一定量以上ない場合には、ヒートポンプユニット13による湯の沸き上げを直ちに開始させ、残湯量が一定量以上になればヒートポンプユニット13による湯の沸き上げを停止させ、その時点でピークシフト時間算出手段46によって算出されるピークシフト時間を設定し、このピークシフト時間の経過後にヒートポンプユニット13による湯の沸き上げを開始させ、そして、残湯量検知手段42による検知に基づき、設定温度でかつ設定湯量分の湯を沸き上げたらヒートポンプユニット13を停止させる制御手段47の機能。残湯量が一定量以上か否かを判断する一定量は、湯の使用状況に応じて予め任意に設定することができる。

時計機能を有するタイマ48の機能。

各種の設定データや検知データなどを記憶する記憶手段49の機能。この記憶手段49は、残湯量と給水温度と外気温度と沸上能力とに基づいたピークシフト時間の関係、求めたピークシフト時間、このピークシフト時間を求めたときの残湯量、給水温度、外気温度などをそれぞれ記憶する。

また、制御装置41には、沸上温度、給湯温度、残湯量が一定量以上か否かを判断するための一定量などを設定する設定手段としてのリモコン50が接続されている。

次に、給湯装置11による湯の沸上動作を図１のフローチャートを参照して説明する。

例えば深夜電力時間帯などの特定時間帯の開始を特定時間帯検知手段45で検知すると（ステップ１）、まず、残湯量検知手段42で残湯量を検知し（ステップ２）、残湯量が予め設定されている一定量以上あるか確認する（ステップ３）。

残湯量が一定量以上ある場合には、制御装置41のピークシフト時間算出手段46により、残湯量検知手段42で検知する残湯量、給水温度検知手段43で検知する給水温度、外気温度検知手段44で検知する外気温度、リモコン50で設定される沸上温度、ヒートポンプユニット13の沸上能力などに基づき、ピークシフト時間を算出して設定する（ステップ４）。

タイマ48を駆動し、ピークシフト制御を開始する（ステップ５）。

特定時間帯の開始時点からピークシフト時間が経過するまでは（ステップ６）、残湯量の変化を監視する（ステップ７）。

ピークシフト時間中に湯が使用され、残湯量が減少した場合、その時点でピークシフト時間を再算出してこの再算出したピークシフト時間を設定し（ステップ８）、ピークシフト制御を継続する。

そして、ピークシフト時間が経過したら、ヒートポンプユニット13による湯の沸き上げを開始する（ステップ９）。ヒートポンプユニット13では、室外機36の圧縮機の駆動により、圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒を熱交換器30に送って高温高圧の冷媒の熱を循環路27内の湯水に伝達し、熱交換器30を経た冷媒を室外機36の膨張弁を通じて蒸発器に送って冷媒に大気熱を集熱し、蒸発器を経た冷媒を圧縮機に戻るヒートポンプサイクルが繰り返す。循環路27では、循環ポンプ29が動作し、貯湯タンク17の下部の湯水をヒートポンプユニット13の熱交換器30に送り、熱交換器30での熱交換によって所定の沸上温度に沸き上げた湯を貯湯タンク17の上部に循環させ、貯湯タンク17の上部側から湯を貯湯する。

ヒートポンプユニット13の運転中は、残湯量検知手段42による検知に基づき、設定温度でかつ設定湯量分の湯を沸き上げたか監視し（ステップ10）、沸上完了したらヒートポンプユニット13の運転を停止する（ステップ11）。

ヒートポンプユニット13の運転停止後、特定時間帯が終了するまでの間は（ステップ12）、残湯量検知手段42の３５０Ｌの位置の残湯サーミスタ22の検知に基づき、湯の使用に伴う貯湯タンク17内への給水があるか監視する（ステップ13）。給水検知があれば、ヒートポンプユニット13を再運転し、上述のように沸上完了させ、また、給水検知がなく、特定時間帯が終了すれば、沸上制御を終了する。

また、特定時間帯の開始時点で、残湯量が一定量以上ない場合には（ステップ３のＮＯ）、ヒートポンプユニット13による湯の沸き上げを直ちに開始させる（ステップ14）。

ヒートポンプユニット13の運転中は、残湯量検知手段42で残湯量を検知し（ステップ15）、残湯量が一定量以上になったか監視する（ステップ16）。残湯量が一定量以上になったら、ヒートポンプユニット13の運転を停止する（ステップ17）。

ヒートポンプユニット13の運転停止後、その時点での残湯量、給水温度、外気温度、沸上温度などに基づき、ピークシフト時間算出手段46によってピークシフト時間を算出して設定し、その後は、上述のように、ピークシフト制御する。

このように、特定時間帯の開始時に残湯量が一定量以上ない場合には、ヒートポンプユニット13による湯の沸き上げを直ちに開始させ、残湯量が一定量以上になればヒートポンプユニット13による湯の沸き上げを停止させ、その時点で算出されるピークシフト時間を設定し、このピークシフト時間の経過後にヒートポンプユニット13による湯の沸き上げを開始させるので、特定時間帯の開始直後などのピークシフト時間が経過するまでの間に湯が比較的多く使用されても、湯不足が発生するのを防止できる。

また、残湯量が一定量以上か否かを判断するための一定量を任意に設定可能としているので、特定時間帯の開始直後に湯を多く使用するような生活環境の場合など、湯の使用状況に適切に対応させることができる。

なお、沸上手段としては、ヒートポンプユニット13に限らず、ヒータを用いてもよく、これらヒートポンプユニット13およびヒータの両方を用いてもよい。

本発明の一実施の形態を示す給湯装置のピークシフト制御を示すフローチャートである。同上給湯装置のブロック図である。同上給湯装置の構成図である。

符号の説明

11 給湯装置
13 沸上手段としてのヒートポンプユニット
17 貯湯タンク
42 残湯量検知手段
45 特定時間帯検知手段
46 ピークシフト時間算出手段
47 制御手段
50 設定手段としてのリモコン

Claims

貯湯タンクと、
前記貯湯タンク内の湯を沸き上げる沸上手段と、
前記沸上手段で湯を沸き上げる特定時間帯を検知する特定時間帯検知手段と、
前記貯湯タンク内の残湯量を検知する残湯量検知手段と、
少なくとも前記残湯量検知手段で検知される残湯量に基づき、前記沸上手段による沸上開始を特定時間帯の開始時点から移動させるピークシフト時間を算出するピークシフト時間算出手段と、
前記特定時間帯検知手段が特定時間帯に入ったことを検知したとき、前記残湯量検知手段で検知する残湯量が予め設定された一定量以上である場合には、前記ピークシフト時間算出手段によって算出されるピークシフト時間を設定し、このピークシフト時間の経過後に前記沸上手段による沸き上げを開始させるとともに、前記特定時間帯検知手段が特定時間帯に入ったことを検知したとき、前記残湯量検知手段で検知する残湯量が予め設定された一定量以上ない場合には、前記沸上手段による沸き上げを直ちに開始させるとともに、残湯量が一定量以上になれば前記沸上手段による沸き上げを停止させ、その時点で前記ピークシフト時間算出手段によって算出されるピークシフト時間を設定し、このピークシフト時間の経過後に前記沸上手段による沸き上げを開始させる制御手段と
を具備していることを特徴とする給湯装置。
制御手段によって残湯量が一定量以上か否かを判断する一定量を任意に設定可能とする設定手段を具備している
ことを特徴とする請求項１記載の給湯装置。