JP5215557B2 - 貯湯式給湯システム - Google Patents

Description

本発明は、貯湯タンクと、ヒートポンプ等の加熱手段とを備える貯湯式給湯システムに関するものである。

従来の貯湯式給湯システムとして、貯湯タンクの湯切れ防止のための追加沸き上げを行うか否かを選択する追加沸き上げ選択手段を設け、追加沸き上げを行わないようにすることができるものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−０１１９７８号公報（第１０、１１頁、図２）

しかしながら、上記従来の技術では、貯湯タンクの残湯が不足したときに、追い焚きで追加沸き上げを行うか否かを、予め設定手段で設定しておく必要があるが、貯湯タンクの日中のある時点での残湯量は、その日の湯の使用状況により変化し、その後の湯の使用量も、使用者のニーズにより時々刻々と変化する。それ故、従来の技術のように、予め設定した追加沸き上げの動作パターンによる運転が必ずしも適切であるとはいえない。

また、従来の技術では、使用者が「今日はもう湯を使わないので追加沸き上げを止めたい」というときや、「追加沸き上げを行なわないつもりだったが、あと１人分だけ沸かし、それ以上は電気代が高い時間帯に沸かすのを止めたい」というときに、その場で簡単に操作できないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、不必要な追加沸き上げを抑制し、必要なときに簡単な操作で追加沸き上げを行なうことができる、使い勝手のよい貯湯式給湯システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、貯湯タンクと、前記貯湯タンクの湯水を主に深夜電力時間帯に湯に沸き上げる加熱手段と、前記加熱手段の沸き上げ動作を制御する制御装置と、前記制御装置の動作設定を行なうリモートコントローラと、を備え、前記深夜電力時間帯以外の時間帯に、前記貯湯タンクの残湯量が少なくなったときに追加沸き上げを行なう貯湯式給湯システムにおいて、前記リモートコントローラに、操作した時点から所定の期間、前記追加沸き上げを禁止する信号を前記制御装置に入力するための禁止スイッチを備えることを特徴とする。

この発明によれば、簡単な操作で、不必要な追加沸き上げを抑制することができる、使い勝手のよい貯湯式給湯システムを得られる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる貯湯式給湯システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる貯湯式給湯システムの実施の形態１の構成を示す図であり、図２は、制御装置によるヒートポンプユニットの実施の形態１の追加沸き上げ制御フローチャートである。

図１に示すように、貯湯式給湯システム３０は、貯湯タンクユニット２５と加熱手段としてのヒートポンプユニット２０とを備えている。貯湯タンクユニット２５には、貯湯タンク１が内臓されており、貯湯タンク１の下部には給水管２が接続され、給水管２には外部より市水が供給される。

貯湯タンク１の上部には給湯管４が接続され、給湯管４には蛇口１８が接続され、蛇口１８から貯湯タンク１の湯を給湯するようになっている。また、貯湯タンク１の側部には、貯湯タンク１内の湯温を検出する温度センサ１ａが設置されている。

貯湯タンク１とヒートポンプユニット２０とは、加熱循環回路３、３により接続されている。ヒートポンプユニット２０には図示しない循環ポンプが設置され、貯湯タンク１の湯水の沸き上げ運転時には、図１の矢印ａで示すように、貯湯タンク１の下部から湯水をヒートポンプユニット２０に吸込み、自然冷媒を封入したヒートポンプにより外気との熱交換を行い、湯水を予め設定された目標沸き上げ温度に沸き上げ、貯湯タンク１の上部に戻して貯湯する。

このとき、貯湯タンク１に貯湯される湯の温度は、加熱循環回路３の貯湯タンク１入口付近に設置した温度センサ３ｂにより検出される。また、加熱循環回路３の貯湯タンク１出口付近には温度センサ３ａが設置され、貯湯タンク１からヒートポンプユニット２０へ吸込まれる湯水の温度を検出している。

以上説明した貯湯タンク１の湯水の沸き上げは、制御装置１０によりヒートポンプユニット２０を制御して行なわれる。リモートコントローラ１５は、所望の沸き上げ温度や沸き上げ設定など行なう設定スイッチ１５ａと、追加沸き上げの禁止設定を行なう禁止スイッチ１５ｂと、少量追加沸き上げ設定を行なう許可スイッチ１５ｃとを備え、それぞれのスイッチ操作により、制御装置１０へ設定信号を入力する。

制御装置１０は、判断部１０ａと記憶部１０ｂとを備え、リモートコントローラ１５からの各種設定信号と、温度センサ１ａ、３ａ、３ｂからの検出温度信号とに基づいて、ヒートポンプユニット２０等のシステム全体を制御する。

次に、実施の形態１の貯湯式給湯システム３０の動作を説明する。給水管２から給水された市水は、給水管２に接続された図示しない減圧弁により所定圧力に減圧され、貯湯タンク１に給水される。貯湯タンク１は、常に所定圧力の満水状態となっている。

貯湯タンク１の湯水の沸き上げは、主に深夜電力時間帯（一般に、２３時から翌朝７時までの時間）に行われ、貯湯タンク１の湯水は、制御装置１０の沸き上げ指令を受けたヒートポンプユニット２０の動作により、貯湯タンク１の下部から加熱循環回路３に吸込まれ、ヒートポンプユニット２０で外気と熱交換し、リモートコントローラ１５で設定された温度（例えば、９０℃）に加熱昇温され、貯湯タンク１の上部に戻される（図１の矢印ａ参照）。この沸き上げ動作により、貯湯タンク１の上部から、９０℃の湯が少量づつ層状に貯湯されていく。

貯湯タンク１の湯水の沸き上げは、温度センサ３ａの温度が所定の温度（例えば、６０℃）以上になったら、貯湯タンク１の湯水が全量沸き上がったと判断して終了する。沸き上げが終了した後、貯湯タンク１に蓄えられた湯は、蛇口１８からの給湯に使用され、貯湯タンク１の貯湯は徐々に減少する。

深夜電力時間帯に沸き上げて貯湯タンク１に蓄えた貯湯のみで昼間の給湯を賄うことができればよいが、季節や日によって湯の使用量が異なるので、使用量が貯湯量を超え、湯切れすることがある。通常は、湯切れ（＝貯湯がなくなる）となる前に、深夜時間帯か昼間時間帯かに係わらず、貯湯タンク１の残湯量が一定量を下回らないように追加沸き上げを行う。

従来の貯湯式給湯システムでは、例えば、温度センサ１ａの検出温度が、予め設定した温度（例えば、４５℃）を下回ったとき、制御装置１０の判断部１０ａが、貯湯タンク１の残湯量が不足すると判断し、ヒートポンプユニット２０へ追加沸き上げを指示する。

追加沸き上げにより貯湯タンク１の温度センサ１ａが予め設定した温度（例えば、６０℃）を越えたら、ヒートポンプユニット２０による追加沸き上げを停止する。このようにして、湯切れを回避する追加沸き上げが行われている。

湯切れを回避するために、上述のような追加沸き上げを常に行なっていると、結局のところ、一定量の使わない湯を常に貯湯タンク１内に確保する運転を行うことになり、実際にはそれ以上湯を使わない場合であっても、単価の高い昼間時間帯に沸き上げを行なうので、省エネルギーの面及びランニングコストの面で問題がある。

図２を参照して、制御装置によるヒートポンプユニットの実施の形態１の追加沸き上げ動作について説明する。なお、ここでは、使用者が、事前に図１に示すリモートコントローラ１５の禁止スイッチ１５ｂにより、追加沸き上げを禁止する信号を制御装置１０に入力し、記憶部１０ｂに追加沸き上げが禁止であることが記憶されている場合を中心にして説明する。

図２に示すように、ステップＳ５０で追加沸き上げ動作を禁止する制御が開始され、ステップＳ５１に進む。ステップＳ５１では、図１に示す貯湯タンク１の温度センサ１ａの検出温度が、制御装置１０の記憶部１０ｂに記憶された設定温度（例えば、４５℃）未満となる等、追加沸き上げ開始のトリガとなっているか否かを、制御装置１０の判断部１０ａで判断する。

追加沸き上げ開始のトリガとなっているときはステップＳ５２に進み、追加沸き上げ開始のトリガとなっていないときはステップＳ５３に進む。ステップＳ５３では、沸き上げは停止状態である。

ステップＳ５２では、追加沸き上げ禁止スイッチ１５ｂがＯＮ状態となったか否かを、制御装置１０の判断部１０ａが、記憶部１０ｂの記憶を確認して判断し、ＯＮ状態となったときはステップＳ５４に進む。ＯＮ状態となっていないときはステップＳ５５に進み、追加沸き上げが禁止されていないので、通常どおり追加沸き上げを開始する。

ステップＳ５５で追加沸き上げを開始した後、ステップＳ５６に進む。ステップＳ５６では、図１に示す貯湯タンク１の温度センサ１ａの検出温度が、制御装置１０の記憶部１０ｂに記憶された設定温度（例えば、６０℃）以上となる等、追加沸き上げ終了のトリガとなっているか否かを、制御装置１０の判断部１０ａが判断し、追加沸き上げ終了のトリガとなっているときは、ステップＳ５３に進み、追加沸き上げを停止する。ステップＳ５３の後、ステップＳ５１に戻り、ループ状態となる。

また、ステップＳ５６で追加沸き上げ終了のトリガとなっていないときは、ステップＳ５２に進み、追加沸き上げを行いながら、沸き上げ禁止スイッチがＯＮ（ステップＳ５２肯定）となるか、又は追加沸き上げ終了のトリガによる終了判定（ステップＳ５６肯定）となるまで、ループ状態となる。

ステップＳ５４では、沸き上げ禁止スイッチ１５ｂがＯＮであるので、追加沸き上げを行わない状態であり、現在の時間が深夜電力時間帯であるか否かを制御装置１０の判断部１０ａが判断し、深夜電力時間帯であるときは、ステップＳ５７に進む。深夜電力時間帯でないときは、ステップＳ５１に戻りループ状態となる。

ステップＳ５７では、深夜電力時間帯であるので追加沸き上げを行っても電気料金単価が低いので、制御装置１０は、追加沸き上げ禁止スイッチ１５ｂによる設定をＯＮからＯＦＦに変えて追加沸き上げ禁止を解除し、ステップＳ５１に進み、上記のように追加沸き上げが行われる。

以上説明したように、使用者が、当日の深夜電力時間帯までの湯の使用量を推測し、節約の意識をもってリモートコントローラ１５の禁止スイッチ１５ｂを押すだけの簡単な操作で、深夜電力時間帯以外の高電力料金時間帯での追加沸き上げを抑制することが可能となる。

また、深夜電力時間帯になれば、自動的に沸き上げ禁止が解除されるので、一旦行った追加沸き上げ禁止の設定を深夜電力時間帯になったあと解除するという手間も不要であり、不必要な追加沸き上げの抑制を簡単な操作で行なうことができる、使い勝手のよい貯湯式給湯システムが得られる。

なお、図２に図示していないが、ステップＳ５４が否定されてステップＳ５１に戻る経路の途中に、新たなステップＳ５８を設け、貯湯タンク１の残湯が残っているか否か（例えば、温度センサ１ａの検出温度が３５℃以上であるか否か）を判断し、残っていなければ、ステップＳ５７に進み追加沸き上げ禁止を解除するようにしてもよい。

実施の形態２．
次に、本発明にかかる貯湯式給湯システムの実施の形態２について説明する。図３は、制御装置によるヒートポンプユニットの実施の形態２の追加沸き上げ制御フローチャートである。実施の形態２の貯湯式給湯システムの装置構成は、図１と同じであり説明を省略する。

図３を参照して、制御装置によるヒートポンプユニットの実施の形態２の追加沸き上げ動作について説明する。なお、ここでは、使用者が、事前に図１に示すリモートコントローラ１５の禁止スイッチ１５ｂ又は沸き上げ設定のためのスイッチ１５ａにより、予め追加沸き上げの禁止を設定し、制御装置１０の記憶部１０ｂに追加沸き上げが禁止であることが記憶されている場合を中心にして説明する。

図３に示すように、ステップＳ６０で追加沸き上げ動作を禁止する制御を開始し、ステップＳ６１に進む。ステップＳ６１では、深夜電力時間帯以外の沸き上げが使用者の設定により禁止されているか否か、図１に示す制御装置１０の記憶部１０ｂに記憶された内容を判断部１０ａが判断する。

沸き上げ禁止モード（追加沸き上げを行なわない運転モード）となっているときはステップＳ６２に進む。沸き上げ禁止モードになっていないときはステップＳ６３に進み、ステップＳ６３では追加沸き上げを開始する。次に、ステップＳ６７に進み、所望量の沸き上げが終了するまでステップＳ６７をループする。所望量の沸き上げが終了する（ステップＳ６７肯定）と、ステップＳ６８に進み沸き上げを停止し、ステップＳ６９で制御を終了する。

沸き上げ禁止モードとなっていてステップＳ６２に進むと、使用者によりリモートコントローラ１５の許可スイッチ１５ｃが１回操作され少量の追加沸き上げが許可されたか否か、制御装置１０の記憶部１０ｂの情報を判断部１０ａが判断し、少量の追加沸き上げが許可されていれば（ステップＳ６２肯定）、ステップＳ６４に進む。許可されていなければ、ステップＳ６１とステップＳ６２でループ状態となり、追加沸き上げは行わない。

ステップＳ６４では、深夜電力時間帯以外は沸き上げ禁止モードであるが、使用者による１回の少量の沸き上げが許可されたので、追加沸き上げを開始し、ステップＳ６５に進む。

ステップＳ６５では、予め設定され制御装置１０の記憶部１０ｂに記憶された一定量（例えば、図１の温度センサ１ａが７５℃を検出するまで、又は、所定の時間）となるまで追加沸き上げを行い、一定量（少量）の沸き上げが終了すれば（ステップＳ６５肯定）、ステップＳ６６に進んで追加沸き上げを停止しステップＳ６１に戻る。一方、一定量の沸き上げが終了するまでの間は、ステップＳ６５でループ状態となる。

なお、本実施の形態２では、追加沸き上げ禁止状態下での１回の追加沸き上げを、予め制御装置１０の記憶部１０ｂに記憶された一定量の値を用いて行ったが、例えば、この値をリモートコントローラ１５で使用者が所望の値に設定したり、予め複数の値を記憶部１０ｂで記憶しておき、その値の中から使用者が任意に選定して設定してもよく、その場合も上述と同様の効果を奏する。

以上説明したように、使用者が当日の深夜電力時間帯までの追加沸き上げを禁止した状態であっても、例えば、「あと一人分だけシャワーを使いたい」とか、「あとちょっとだけお風呂にお湯を足したい」ときなど、単に追加沸き上げの禁止を解除してしまうのではなく、必要な量を適切に追加沸き上げし、そのあと追加沸き上げを引き続き禁止する動作を継続することができる。

また、リモートコントローラ１５の少量許可スイッチ１５ｃを１回押すだけの手軽な操作で、深夜電力時間帯以外の高電力料金時間帯での追加沸き上げを抑制することが可能となり、一旦行った追加沸き上げ禁止の設定を変更したり解除するという手間も不要であり、不必要な追加沸き上げの抑制や必要な時の適切な沸き上げを手軽な操作で行える、使い勝手のよい貯湯式給湯システムが得られる。

なお、加熱手段としては、上記のヒートポンプユニット２０に換え、電気ヒーターを貯湯タンク１内に設置してもよい。

本発明にかかる貯湯式給湯システムの実施の形態１の構成を示す図である。 制御装置によるヒートポンプユニットの実施の形態１の追加沸き上げ制御フローチャートである。 制御装置によるヒートポンプユニットの実施の形態２の追加沸き上げ制御フローチャートである。

符号の説明

１ 貯湯タンク
１ａ，３ａ，３ｂ 温度センサ
２ 給水管
３ 加熱循環回路
４ 給湯管
１０ 制御装置
１０ａ 判断部
１０ｂ 記憶部
１５ リモートコントローラ
１５ａ 設定スイッチ
１５ｂ 禁止スイッチ
１５ｃ 少量許可スイッチ
１８ 蛇口
２０ ヒートポンプユニット
２５ 貯湯タンクユニット
３０ 貯湯式給湯システム

Claims (4)

1. 貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクの湯水を湯に沸き上げる沸き上げを実行する加熱手段と、
   沸き上げ禁止スイッチ、沸き上げ許可スイッチを有するリモートコントローラと、
   前記加熱手段の沸き上げ動作を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記沸き上げ禁止スイッチがオン状態となり、沸き上げ許可スイッチがオフ状態となっている場合は、沸き上げ開始条件が成立しかつ深夜電力時間帯の時間帯であるときにのみ、前記加熱手段の沸き上げを前記加熱手段に実行させる第１の手段と、
   前記沸き上げ禁止スイッチがオン状態となっている状態で前記沸き上げ許可スイッチがオンになった場合、前記沸き上げ許可スイッチの１回のオンの度に、所定量又は所定時間の沸き上げを深夜電力時間帯以外の時間帯に前記加熱手段に実行させ、かつその後沸き上げ禁止状態とする第２の手段と、
   を備えることを特徴とする貯湯式給湯システム。
2. 前記所定量又は所定時間は、任意に設定可能であることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯システム。
3. 前記加熱手段は、ヒートポンプであることを特徴とする請求項１または２に記載の貯湯式給湯システム。
4. 前記ヒートポンプの冷媒は、自然冷媒であることを特徴とする請求項３に記載の貯湯式給湯システム。

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