JP4977442B2

JP4977442B2 - 貯湯式温水器

Info

Publication number: JP4977442B2
Application number: JP2006295387A
Authority: JP
Inventors: ハマムラセバスチャンメリノ; 好夫武藤; 俊成南; 英樹伊藤; 勇一吉澤
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2026-10-31
Also published as: JP2008111611A

Description

本発明は、ヒートポンプユニットにより加熱される温水を貯湯する貯湯タンクに接続された配管を介して温水を給湯するようにした貯湯式温水器に関する。

このような貯湯式温水器は、例えば特許文献１などにて開示されているが、一般に、電力会社との季節別時間帯別電灯契約に従い、電気料金の安い夜間電力（深夜電力）を使用して貯湯し、その湯を昼間使用するようにしている。
特開２００６−２３４２４８号公報

しかし、湯切れすると、電気料金の高い昼間電力を使用して焚き上げるため、使用者は後日高額な電力料金を請求されることから、機器の製造メーカーに苦情が寄せられることがあった。また、機器の使用電力を検出することは容易ではあるが、使用電力は絶えず変化するため、積算表示するための処理が困難であり、この使用電力を精度良く検出するためには高価な電子部品が必要であった、コスト高である。

更には、表示している使用電力量と電力会社が設置した電力量計の数値が相違した場合には問題となるので、使用電力表示は好ましくない。また、貯湯するタンクユニットと、温水を作るヒートポンプユニットとは分離されているので、いずれかの機器で消費電力を表示する場合、タンクユニットとヒートポンプユニット間の通信プロトコルに消費電力データが必要となり、通信量が増大するなどの問題があった。

そこで本発明は、電力消費の大きいヒートポンプユニットの運転時間を積算し、この運転時間を使用者が安価な構成で容易に判断できるようにすることを目的とする。

このため本発明は、ヒートポンプユニットにより加熱される温水を貯湯する貯湯タンクに接続された配管を介して温水を給湯するようにした貯湯式温水器において、前記ヒートポンプユニットが運転しているか否かを所定時間毎に把握する把握手段と、この把握手段が前記ヒートポンプユニットが運転していることを把握する回数を計数する計数手段と、この計数手段の計数回数と前記所定時間とを乗算して前記ヒートポンプユニットの運転時間を深夜電力時間帯とそれ以外の時間帯別に算出する算出手段と、この算出手段が算出した日毎の深夜電力時間帯とそれ以外の時間帯別の前記ヒートポンプユニットの運転時間を複数日分まとめて表示手段に表示するように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、電力消費の大きいヒートポンプユニットの運転時間を積算し、この運転時間を使用者が安価な構成で容易に判断できるようにすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１は貯湯式温水器としてのヒートポンプ式給湯装置の全体システムを示す系統図である。図１において、Ａはヒートポンプユニット、Ｂはタンクユニット、ＣはタンクユニットＢ内の貯湯用の温水循環路、Ｒは前記ヒートポンプユニットＡに内蔵された冷媒回路である。この冷媒回路Ｒにおいて、ＨＦＣやＣＯ_２（二酸化炭素）等の冷媒を用いることができるが、本実施形態ではＣＯ_２を用いるものとする。

前記冷媒回路Ｒは、ＣＯ_２冷媒を吸入圧縮し高温高圧にする能力調整が可能（能力可変）な２段圧縮式の圧縮機１と、冷媒と水とを熱交換させる貯湯用の加熱装置としての水冷媒熱交換器２の冷媒流路２Ａと、減圧装置としての電動膨張弁３、外気と冷媒との熱交換を行う空気熱交換器４と、アキュムレータ５とが順次環状に冷媒配管で接続されて構成される。４Ａは空気熱交換器４に通風して空気と熱交換させる熱交換用送風機のファンモータ、６は電磁弁で、通常は閉じている。ＣＯ_２を冷媒として圧縮機１で超臨界圧に圧縮するヒートポンプサイクルを構成している。また、前記水冷媒熱交換器２は前記冷媒流路２Ａと水流路２Ｂとで構成される。

Ｓ１は水冷媒熱交換器２の冷媒出口温度を検知する温度センサ、Ｓ２は外気温度を検知する温度センサ、Ｓ３は圧縮機１の冷媒出口温度を検知する温度センサ、Ｓ４は空気熱交換器４の温度を検知する温度センサ、Ｓ５は貯湯タンク７下部からの温水の水冷媒熱交換器２への入口温度を検知する温度センサである。

前記温水循環路Ｃは、水冷媒熱交換器２の水流路２Ｂと貯湯タンク７とが循環ポンプ８、流量調整弁９を介して環状に接続されている。Ｓ６は水冷媒熱交換器２へ流入する水の温度を検知する温度センサで、Ｓ７は水冷媒熱交換器２から流出した温水温度を検知する温度センサである。

前記貯湯タンク７の上部と中間部の間には、浴槽１４の温水の追焚用の加熱循環ポンプ１２と水々熱交換器１１の一次流路１１Ａとが接続されている。また、水々熱交換器１１の二次流路１１Ｂには循環ポンプ１３を介してアダプタ１４Ａを備えた浴槽１４が接続されている。Ｓ８は追焚加熱温度センサ、Ｓ９はふろ温度センサ、Ｓ１０はふろ水位センサである。

１５は貯湯タンク７内の高温水と貯湯タンク７内の中温水とを混合する第１混合弁で、１６は前記第１混合弁１５からの高温水と水道圧減圧弁１９及び逆止弁２０を介する給水管２１からの低温の水道水とを混合して３６℃〜４８℃の温水とする第２混合弁で、給湯管１７を介して蛇口１８を開くことにより台所等への給湯を可能とする。Ｓ１１は流量センサで、第２混合弁１６と蛇口１８との間の給湯管１７に設けられる。Ｓ１２は給湯温度センサである。

２３、２４は第１、第２ふろ注湯弁、２５、２６は第１、第２逆止弁で、前記第１及び第２ふろ注湯弁２３、２４が開くことにより、第２混合弁１６を介する温水が注湯管２７及びアダプタ１４Ａを介して浴槽１４に供給されると共に同じく水々熱交換器１１の二次流路１１Ｂ、注湯管２８及びアダプタ１４Ａを介して浴槽１４に供給され、お湯張り動作がなされることとなる。このときの温水の流れる流量を流量センサＳ１３が検出し、所望量のお湯張り動作が行われるように第１制御装置３１で制御される。即ち、流量センサＳ１３から所定量が流れたことを検出した検出信号を受けた第１制御装置３１は、前記第１及び第２ふろ注湯弁２３、２４を閉じるように制御する。

なお、前記貯湯タンク７の容量は例えば３７０リットルであり、この貯湯タンク７には湯温検出センサＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６及びＴ７が貯湯タンク７の下部から上部まで間隔を存して設けられ、前記各湯温検出センサの検出湯温によって貯湯タンク７内の残湯量をプリント基板Ｐ１に搭載されたマイクロコンピュータなどから成る第１制御装置３１が判断する。このとき、検出センサＴ１の配置箇所は残湯量が３５０リットル、Ｔ２が同じく３００リットル、Ｔ３が２５０リットル、Ｔ４が２００リットル、Ｔ５が１５０リットル、Ｔ６が１００リットル、Ｔ７が５０リットルの位置である。

そして、消費者（利用者）は電力会社と季節別時間帯別電灯契約を結んで、料金の安い深夜電力時間帯では所定の時刻に貯湯量から沸き上げ量、そして全量沸き上げに必要な時間を算出し、沸き上げ終了時刻より前記必要な時間を考慮して逆算した時刻から貯湯運転を開始し、全量沸き上げ終了（温度センサＳ６の検出温度が５５℃以上）次第停止するように第１制御装置３１により制御されると共に、それ以外の時間帯では残湯量が１００リットルを割ったら貯湯運転を開始し、１５０リットル以上になったらこの貯湯運転を停止するように第１制御装置３１が制御する。

３３は貯湯タンク７上部に接続されたオーバーフロー管で、水が高温になると体積が膨張して水回路内の水圧が上昇するのでこの堆積膨張分をオーバーフロー水として装置外（タンクユニットＢ外）に排出する過圧力逃がし弁３４が設けられている。

なお、過圧力逃がし弁３４を手動で開けることにより、貯湯タンク７への初期の水張り（過圧力逃がし弁３４より空気の排出）や、貯湯タンク７からの水抜き（過圧力逃がし弁３４より空気の吸入）が可能である。

そして、タンクユニットＢにはマイクロコンピュータ等から成る第１制御装置３１が搭載されたプリント基板Ｐ１が設けられ、ヒートポンプユニットＡにはマイクロコンピュータ等から成る第２制御装置３２が搭載されたプリント基板Ｐ２が設けられている。また、第１制御装置３１は電源線を介して単相２００ボルト電源３５に接続されている。

そして、第１制御装置３１と第２制御装置３２とは、電源及び信号用ケーブル３６、通信回路３８、３９を介して接続されている。４０はお風呂場に設けられ表示装置を備えた風呂リモートコントローラ（以下、「風呂リモコン」という）、４１は台所に設けられ表示装置を備えた台所リモートコントローラである（以下、「台所リモコン」という）で、ともに通信回路４２を介して第１制御装置３１に接続されている。

４３は前記第１制御装置３１に接続される時計、４４は所定時間毎に、例えば、１分毎にタイムアップ信号を出力するタイマー、４５は前記タイマー４４がタイムアップ信号を出力する度に深夜電力時間帯でヒートポンプユニットＡが運転中である場合には「１」インクリメントする夜間カウンタ、４６は前記タイマー４４がタイムアップ信号を出力する度に深夜電力時間帯以外の時間帯でヒートポンプユニットＡが運転中である場合には「１」インクリメントする昼間カウンタである。４８は第１制御装置３１に接続される各種データを格納する記憶装置としてのＲＯＭである。

なお、前記時計４３、タイマー４４、夜間カウンタ４５及び昼間カウンタ４６は、マイクロコンピュータである第１制御装置３１で構成してもよい。

〈貯湯運転〉
初めに、貯湯運転について、説明する。料金の安い深夜電力時間帯では所定の時刻に貯湯タンク７の貯湯量から沸き上げ量、そして全量沸き上げに必要な時間を算出し、沸き上げ終了時刻より前記必要な時間を考慮して逆算した時刻から貯湯運転が開始される。また、それ以外の時間帯では残湯量が１００リットルを割ったら、即ち湯温検出センサＴ６が湯温５５℃未満を検出した場合には、貯湯運転が開始される。

即ち、前記湯温検出センサＴ６からの検出出力に基づいて、貯湯タンク７に貯湯が行なわれ、第１制御装置３１は循環ポンプ８を運転させ、温水循環路Ｃでは、貯湯タンク７→循環ポンプ８→水冷媒熱交換器２の水流路２Ｂ→流量調整弁９→貯湯タンク７の順に給湯用の温水が流れ、貯湯タンク７に貯湯される。このとき、ヒートポンプユニットＡでは、タンクユニットＢの第１制御装置３１からの運転指示を受けた第２制御装置３２により圧縮機１が運転し、冷媒回路Ｒでは、圧縮機１→水冷媒熱交換器２の冷媒流路２Ａ→電動膨張弁３→空気熱交換器４→アキュムレータ５→圧縮機１の順に冷媒が流れる。

従って、水冷媒熱交換器２の冷媒流路２Ａに流れる冷媒と水流路２Ｂを流れる水とが熱交換して高温水となり、前述したように、この高温水が貯湯タンク７に貯湯されることとなる。

そして、前記深夜電力時間帯では全量沸き上げが終了した場合（水冷媒熱交換器２へ流入する温水の温度を検知する湯温検出センサＳ６が５５℃以上を検出した場合）、またそれ以外の時間帯では残湯量が１５０リットル以上となったら、即ち湯温検出センサＴ５が５５℃以上を検出した場合には、貯湯運転が停止されるように第１制御装置３１が制御する。

〈給湯動作〉
貯湯タンク７に貯湯された高温水と中温水とを混合する第１混合弁１５からの高温水と水道圧減圧弁１９及び逆止弁２０を介する給水管２１からの低温の水道水とが第２混合弁１６により混合され、蛇口１８を開くことにより給湯管１７を介して台所等へ給湯がなされる。この給湯が行われた際に給水管２１から貯湯タンク７下部に給水が行われる。

〈浴槽１４へのお湯張り動作〉
また、第１制御装置３１は風呂リモコン４０から浴槽１４へのお湯張り動作の指示を受けると、第１制御装置３１は第１及び第２ふろ注湯弁２３、２４を開くように制御する。従って、前記第１混合弁１５からの高温水と水道圧減圧弁１９及び逆止弁２０を介する給水管２１からの低温の水道水とが第２混合弁１６により混合されて約４２℃程度とされた温水は第１及び第２ふろ注湯弁２３、２４が開くことにより、停止している循環ポンプ１３及びアダプタ１４Ａを介して、また循環ポンプ１３を介さずに水々熱交換器１１の二次流路１１Ｂ及びアダプタ１４Ａを介して浴槽１４へのお湯張り動作がなされることとなる。なお、このときの温水の流れる流量を流量センサＳ１３が検出し、この流量センサＳ１３から所定量が流れたことを検出した旨の検出信号を受けた第１制御装置３１は、前記第１及び第２ふろ注湯弁２３、２４を閉じるように制御する。

〈追焚き動作〉
また、第１制御装置３１は風呂リモコン４０から浴槽１４の温水の追焚き動作の指示を受けると、第１制御装置３１は加熱循環ポンプ１２及び循環ポンプ１３を運転することにより、貯湯タンク７の高温水と浴槽１４の温水を水々熱交換器１１で熱交換し、浴槽１４の温水の追焚きを行うこともできる。

〈表示動作〉
なお、例えば、〈貯湯運転〉で説明したように、第１制御装置３１が湯温検出センサＴ６から湯温５５℃未満の検出出力を受けると、タンクユニットＢからヒートポンプユニットＡに、言い換えると第１制御装置３１から第２制御装置３２に運転指示が電源及び信号用ケーブル３６、通信回路３８、３９を介して送られ、ヒートポンプユニットＡ（圧縮機１）が運転することとなる。そして、運転指示を受けた第２制御装置３２はヒートポンプユニットＡを運転させ、運転している旨の信号をヒートポンプユニットＡからタンクユニットＢに、言い換えると第２制御装置３２から第１制御装置３１に送信することとなる。従って、第１制御装置３１はヒートポンプユニットＡが運転していることを把握することができる。

なお、凍結予防のため、タンクユニットＢからの運転指示がなくともヒートポンプユニットＡが運転する場合もあるが、このときなどでもヒートポンプユニットＡの運転を監視する第２制御装置３２から第１制御装置３１にヒートポンプユニットＡが運転している旨の信号が送信され、第１制御装置３１はヒートポンプユニットＡが運転していることを把握することができる。

この場合、タイマー４４がタイムアップ信号を出力する度に（１分毎に）、時計４３によりわかる深夜電力時間帯であるときに、ヒートポンプユニットＡが運転中である場合には夜間カウンタ４５が「１」インクリメントする。また同様に、深夜電力時間帯以外の時間帯であるときに、ヒートポンプユニットＡが運転中である場合には昼間カウンタ４６が「１」インクリメントする。

そして、この夜間カウンタ４５の計数回数と１分間とを乗算して、第１制御装置３１が夜間電力時間帯（深夜電力時間帯）でのヒートポンプユニットＡの運転時間（分単位）を算出し、更に６０分間で除算して、風呂リモコン４０及び台所リモコン４１の表示装置に時間表示する。また、昼間カウンタ４６の計数回数と１分間とを乗算して、第１制御装置３１が夜間電力時間帯（深夜電力時間帯）以外の時間帯でのヒートポンプユニットＡの運転時間（分単位）を算出し、更に６０分間で除算して、風呂リモコン４０及び台所リモコン４１の表示装置に時間表示する。

この場合、昨日の運転結果を表示した例を、図３に示す。合算した棒グラフ（但し、深夜電力時間帯とそれ以外の時間帯とがわかるように）及びそれぞれを数字表示する図３によれば、縦縞で示す夜間電力時間帯（深夜電力時間帯）は４．６時間で、無地で示す昼間電力時間帯（夜間電力時間帯以外）は０．６時間であることを示している。また、図４に示すように、現在（今日の意）を含めた１週間分をまとめて表示したり、任意の日数や月数で表示してもよく、更には昨日の運転結果を示す画面としたり、現在（今日の意）を含めた１週間分を示す画面とに切り替え表示するようにしてもよい。

従って、上述したような表示を使用者が見ることにより、電気料金の安い深夜電力時間帯のヒートポンプユニットＡの運転時間と電気料金の高いそれ以外の時間帯の運転時間とが容易に理解できる。

次に、図６に示す表示処理に係るフローチャートについて説明する。先ず、昨日の運転結果が夜間電力時間帯（深夜電力時間帯）のみであると第１制御装置３１が判断した場合には、図５に示す「表示Ａ」の図柄（絵など）を風呂リモコン４０及び台所リモコン４１の表示装置に表示させるように制御し（図３参照）、夜間電力時間帯（深夜電力時間帯）のみではなく、昼間電力時間帯（夜間電力時間帯以外）が規定値である、例えば１時間以内であると第１制御装置３１が判断した場合には、図５に示す「表示Ｂ」の図柄を風呂リモコン４０及び台所リモコン４１の表示装置に表示させるように制御し、夜間電力時間帯（深夜電力時間帯）のみではなく、昼間電力時間帯（夜間電力時間帯以外）が１時間を越えると第１制御装置３１が判断した場合には、図５に示す「表示Ｃ」の図柄を風呂リモコン４０及び台所リモコン４１の表示装置に表示させるように制御する。

従って、使用者はヒートポンプユニットＡの運転状況を、即ち電気料金の安い深夜電力時間帯の運転時間と電気料金の高いそれ以外の時間帯の運転時間との割合が一目瞭然に理解できることとなる。

なお、本実施形態によれば、風呂リモコン４０及び台所リモコン４１の表示装置に前記ヒートポンプユニットＡの運転時間等を表示させるようにしたが、これに限らず、その他の表示装置に表示するようにしてもよい。

以上本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

ヒートポンプ式給湯装置の全体系統図である。制御ブロック図である。表示画面を示す図である。他の表示例を示す図である。図柄を示す図である。表示処理に係るフローチャートを示す図である。

符号の説明

７貯湯タンク
３１第１制御装置
３２第２制御装置
４０風呂リモコン
４１台所リモコン
４３時計
４４タイマー
４５夜間カウンタ
４６昼間カウンタ
Ａヒートポンプユニット
Ｂタンクユニット
Ｃ温水循環路
Ｒ冷媒回路

Claims

ヒートポンプユニットにより加熱される温水を貯湯する貯湯タンクに接続された配管を介して温水を給湯するようにした貯湯式温水器において、前記ヒートポンプユニットが運転しているか否かを所定時間毎に把握する把握手段と、この把握手段が前記ヒートポンプユニットが運転していることを把握する回数を計数する計数手段と、この計数手段の計数回数と前記所定時間とを乗算して前記ヒートポンプユニットの運転時間を深夜電力時間帯とそれ以外の時間帯別に算出する算出手段と、この算出手段が算出した日毎の深夜電力時間帯とそれ以外の時間帯別の前記ヒートポンプユニットの運転時間を複数日分まとめて表示手段に表示するように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする貯湯式温水器。