JP5352555B2

JP5352555B2 - 給湯機

Info

Publication number: JP5352555B2
Application number: JP2010205040A
Authority: JP
Inventors: 博有田; 満雄錦織
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2030-09-14
Also published as: JP2012063027A

Description

本発明は、給湯機に関する。

従来、湯張り後から次の全量沸き上げ開始までの間追加沸き上げ量の設定を湯張り完了前より少なく設定し、追焚手段の時系列的な動作状態を検出して自動的に湯切れ沸き上げ制御手段が湯切れ沸き上げを行うかどうか等の制御パターンを切り換える湯切れ沸き上げ学習手段を設けた給湯機が提案されている（例えば、特許文献１）。

この給湯機は、具体的には、５分を超える追いだきの有無と５分以下の追いだきの有無を１日単位でチェックし、５分を超える追いだきが有ったら湯切れ沸き上げ制御の制御パターンを残湯設定を「多め」にし、残湯設定が「多め」で７日連続して５分を超える追いだきがなかったら残湯設定を「標準」に切り換える。

特開２００４−０１１９７８号公報

しかしながら、上記従来例は、追焚の時系列的な動作状態のみに基づいて湯切れ沸き上げ制御の制御パターンを変更するものであるため、その日の湯張り運転時の湯の残熱量が考慮されていなかった。

従って、湯張り後予定加熱運転までの間に、不必要な追加加熱を行ってしまったり、逆に熱量が不足してしまうおそれがあった。

そこで、本発明は、湯張り後の不必要な追加加熱を抑制しつつも、熱量不足を抑制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、タンクと、該タンクに貯留される高温液体を生成する加熱手段と、該加熱手段を制御する制御手段とを備え、予定に従って液体を加熱する予定加熱運転を行う機能と、タンク内の残熱量に応じて追加で液体を加熱する追加加熱運転を行う機能と、湯張り運転指令に基づいて前記高温液体を用いて浴槽へ湯張り運転を行う機能とを有する給湯機において、前記制御手段は、湯張り運転時から所定の時刻までの時間の使用熱量を監視して記憶するように構成され、記憶された過去の使用熱量に基づいて予想使用熱量を決定し、湯張り運転時のタンクの残熱量が前記予想使用熱量よりも多い場合には、湯張り運転時から前記予定加熱運転の開始までの間、前記追加加熱運転を禁止する。

本発明によれば、湯張り後の不必要な追加加熱を抑制しつつも、熱量不足を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る給湯機の概略構成図。本発明の一実施形態に係る電力料金契約体系図。本発明の一実施形態に係る使用者の所定期間の記憶蓄積データ。本発明の一実施形態に係る加熱運転の動作フロー。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係わる給湯機の概略構成図を示す。

＜給湯機の全体構成＞
本実施形態に係る給湯機は、タンク１を備える貯湯式又は貯留式の給湯機であり、具体的には、タンク１と、該タンク１に貯留される高温液体（具体的には、湯）を生成する加熱手段２と、該加熱手段２を制御する制御手段１３とを備える。なお、前記タンク１には、内部に湯が貯留されることが一般的であり、このことから貯湯タンクと呼ばれることが多いが、内部に熱媒体として機能する高温液体が貯留される場合もある。

給湯機は、図１に示すように、タンク１の最下部には、給水源（例えば水道）からの水をタンク１に供給する給水管５、頂上部には、給湯取り出し管６を配設しており、給水管５からタンク１をバイパスして分岐した給湯給水管７と、当該給湯取り出し管６は、温調手段８を介して接続されている。該温調手段８にて、給湯取り出し管６を介して取り出されるタンク１内の湯と、給湯給水管７を介して供給される水とにより、予め操作装置９にて使用者に設定された、実際に使用される湯温に調整され、シャワー１０や蛇口１１や浴槽１６へ供給される。当該温調手段８は、湯と水の混合比を調整し、温度を調節する湯水混合弁を使用した例を記載しているが、タンク１内の湯を熱源とし、給湯熱交換器を介して給湯給水管７より供給される水を間接的に加熱して温調してもよい。

タンク１と加熱手段２は、往き配管３と戻り配管４により循環可能となるように接続される。本実施形態では、タンク１外部にタンク１内の水を循環し加熱（沸き上げ）を行う加熱手段２を設けた例を示しているが、タンク１に電気ヒータ等内蔵可能な加熱手段２を用いても、同等の効果が得られる。

ところで、給湯機の中でも電力を利用して高温液体を生成するいわゆる電気給湯機は、図２に示すように、電力会社にて設定される、時間帯別に電力利用料が変動する電力料金契約にて使用されるものが多い。当該電力料金契約は、一般に、昼間時間帯に対し、深夜時間帯のほうが電力料金が安価に設定されている。

一般に、比較的電力料金が安い深夜時間帯（第１時間帯）は、主に次の日に使用される湯を蓄えるべくタンク１を例えば満タンに加熱する時間帯とされる。一方、昼間時間帯（第２時間帯）は、比較的電力料金が高いことから、シャワーや蛇口や浴槽等の給湯端末で多量の湯を使用したために第１時間帯にタンク１に貯湯した湯では不足するおそれがある場合に、追加で加熱を行う時間帯とされる。この追加の加熱は、湯の残熱量に基づいて自動的に行われるのが一般的である。

なお、第１時間帯及び第２時間帯は、各種の電力料金体系によって異なる場合があるが、例えば、第１時間帯は２３時から７時までとされ、第２時間帯は７時から２３時までとされている。

このようなことから、この給湯機は、予定に従って液体を加熱する予定加熱運転を行う機能と、タンク１内の残熱量に応じて追加で液体を加熱する追加加熱運転を行う機能とを有する。

前記予定加熱運転とは、時刻に関連して予め設定された条件に基づいて行われるものであり、具体的には、第１時間帯の始まる２３時となると、加熱が開始される。一方、追加加熱運転は、タンク１内の湯の残熱量に関連して予め設定された条件に基づいて行われるものである。追加加熱運転は、残熱量（具体的には、残湯量）が所定量以下となった際に熱量不足防止のために行われるいわゆる自動の加熱が一般的であるが、使用者が任意のタイミングで前記操作装置９から加熱運転指令を入力することにより行われる加熱も含まれる。

また、この給湯機は、湯張り運転指令に基づいて前記高温液体を用いて浴槽へ湯張り運転を行う機能を有する。湯張り運転指令は、使用者が任意のタイミングで前記操作装置９から入力することにより行われることが一般的であるが、予め設定された時刻になると自動で制御手段１３から湯張り運転指令が発令されることにより行われるものもある。

この湯張り運転は、一度に多量の湯を使用するものである。図３の例では、一日の使用量が５５５Ｌであるのに対し、湯張り運転では１８０Ｌもの湯が使用される。

＜給湯機の動作＞
次に、本実施形態に係る給湯機の動作について説明する。前記制御手段１３は、湯張り運転時から所定の時刻まで時間（監視時間）の使用熱量を監視して記憶するように構成され、記憶された過去の使用熱量に基づいて予想使用熱量を決定し、湯張り運転時のタンク１の残熱量が前記予想使用熱量よりも多い場合には、湯張り運転時から前記予定加熱運転の開始までの間、前記追加加熱運転を禁止する。

ここで、前記湯張り運転時は、湯張り運転が完了した時点に設定される。なお、湯張り運転の完了は制御手段によって判断され、浴槽の水位が設定水位に達したことと、浴槽水温度が設定温度となったことを制御手段が検知した際に湯張り運転の完了と判断される。ただし、途中で湯張り運転が中断される場合もある。例えば、使用者が手動で湯張り運転を中断する場合等である。これを考慮すると、湯張り運転時は、湯張り運転指令が行われた時点（即ち、湯張り運転開始時点）に設定されるものであってもよい。また、これらを組合せて、湯張り運転時は、基本的に湯張り運転が完了した時点に設定されるが、途中で湯張り運転が中断されたことを制御手段が検知した場合には、その中断時点に設定するといったものであってもよい。なお、湯張り運転が中断される場合であっても、湯張り運転が概ね終わりつつある時点で中断される場合もあれば、湯張り運転指令から直ぐに湯張り運転が中断される場合もあるため、湯張り運転で使用を予定している熱量に対して実際に使用された熱量が所定値（例えば、８０％）に到達した時点を湯張り運転時とするものであってもよい。

以上のようにすれば、湯張り後の不必要な追加加熱を抑制しつつも、熱量不足を抑制することができる。従って、エネルギーの無駄な消費を抑えることができる。さらに、比較的電力料金が高い昼間時間帯（第２時間帯）の追加加熱を抑制することができるため、電力料金が高くなるのを防止することができる。

また、仮に全１日分の使用量にて比較するとすれば、時間帯ごとにどの程度湯が使用され、いつ使用が終了するのかを把握し記憶する必要があるため、記憶手段の容量が増加してしまい、製造コストが高額となるおそれがある。この点、上記のように１日のうちで最も多く湯を使用する湯張り以降の使用量を記憶する構成とすれば、記憶手段の容量を小さくすることができ、延いては製造コストを安価に抑えることができる。

また、前記監視時間の終了時刻である前記所定の時刻は、前記加熱運転の開始時刻（即ち、第１時間帯の始まる例えば２３時）から一定の時間後に設定される。具体的には、前記監視時間の終了時刻である前記所定の時刻は、１日のうち、使用者が湯張り以降、深夜時間帯の始まり時刻、加熱運転の開始時刻である２３時から例えば２時間後の１時に設定される。

ここで、前記監視時間の終了時刻である前記所定の時刻を深夜時間帯の始まりから所定時間経過後とするのは、使用者の湯張り時刻や湯の使用パターンが日によって前後することがあり、深夜時間帯の始まり時刻までの湯の使用量とすると、前述の使用パターンの前後により、湯が不足する場合があり得るためである。

また、前記制御手段は、正午以降に行われる湯張り運転時から所定の時刻までの時間の使用熱量を監視するように構成される。即ち、前記監視時間の開始時刻は、正午以降に設定され、例えば１５時以降に設定される。ここで、正午以降に行われる湯張り運転を対象とするのは、例えば朝に行われる湯張り運転を除外して、日の後半の使用熱量の予測精度を向上させるためである。一般に１日のうち最も使用熱量が多いのが湯張り運転であるが、例外的に午前中に湯張り運転を行うと、ほぼ１日分全ての湯の使用量が評価の対象となり、夕方に再度湯張り運転を行った場合、この際の使用熱量を積算してしまうこととなり、正確に使用量熱を予想することができなくなるためである。

そして、制御手段は、この監視時間内になされる使用熱量を積算し、記憶手段に記憶する。記憶手段は、例えば制御手段に内蔵される。これを所定の期間分例えば７日間分を記憶手段に記憶する。新しいデータが記憶される際は、最古のデータを廃棄し、常に７日間分を保有することとする。これら、７日間分の記憶データ（以下単に過去データと略す）に基づき、当日の予想使用熱量を算出する。本実施例では、この予想使用量を過去データのうちの平均値に偏差分を加えたものとする。なお、当該予想使用量を算出する方法としては、他にも、単に平均値としたり、最大値を使用する等に変更するものであってもよい。

湯張り運転以降の湯の使用量を過去データとして蓄積し、予想使用熱量とするのは、一般的に、湯張り以降の湯の使用熱量は日々の変動が小さく、使用熱量の予測に大きな影響を与えないと考えられるためである。

図４に本実施形態に係る給湯機の動作フローを示す。

まず、湯張り完了後、タンク１内の湯の温度を温度センサー１２にて検出し、制御手段１３にて残熱量を算出する。当該残熱量と、前述の予想使用量とを比較する。このとき、残熱量が予想使用量を上回っている場合は、以降２３時までの追加加熱を禁止する。そして、１時までの使用熱量を積算し、記憶手段に記憶する。

なお、本発明に係る給湯機は、上記実施形態の構成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内で種々の変更が可能である。

例えば、電力料金契約の内容によらず適用可能であり、時間帯によらず電力利用料が変動しない場合であっても、前記湯張り運転から前記予定加熱運転の開始までの間、前記追加加熱運転を禁止することで、湯張り後の不必要な追加加熱を抑制しつつも、熱量不足を抑制することができ、放熱によるエネルギーロスを低減することができるという本発明の効果を奏することができる。また、本発明は、タンクを有する貯留式の給湯機であれば、電気給湯機以外にも、ガス等の燃料を用いて生成した高温液体を貯留して給湯する給湯機にも適用することができる。

また、一般的な使用者は、給湯開始から終了まではある程度定まった時間内（図３の例では、湯張り運転から５時間以内）に行われることが多い。この点を考慮すれば、前記監視時間の終了時刻である前記所定の時刻が前記湯張り運転時刻から一定の時間に設定されるものであってもよい。このようにすれば、例外的な給湯による使用熱量を不必要に積算してしまうのを防止することができるため、使用熱量を学習する上で予測精度を向上させることができる。

なお、使用者が一日の湯の使用を終了すればそれ以上熱量が減少することはないと考えられ得るが、実際にはタンク内の熱量が減少することがある。例えば、タンク周囲に配置された断熱材や外装ケースを透過して外に熱が逃げるいわゆる放熱によりタンク内の湯が時間経過とともに温度低下する場合である。この場合に無駄に追加加熱が行われるおそれがあるため、追加加熱運転を禁止することで、実際には使用されない湯を生成することを防止し、エネルギーの無駄を抑制することができる。

１タンク
２加熱手段
３往き配管
４戻り配管
５給水管
６給湯取り出し管
７給湯給水管
８温調手段
９操作装置
１０シャワー
１１蛇口
１２温度センサー
１３制御手段
１４流量計
１５給湯温度センサー
１６浴槽

Claims

タンクと、該タンクに貯留される高温液体を生成する加熱手段と、該加熱手段を制御する制御手段とを備え、予定に従って液体を加熱する予定加熱運転を行う機能と、タンク内の残熱量に応じて追加で液体を加熱する追加加熱運転を行う機能と、湯張り運転指令に基づいて前記高温液体を用いて浴槽へ湯張り運転を行う機能とを有する給湯機において、
前記制御手段は、湯張り運転時から所定の時刻までの時間の使用熱量を監視して記憶するように構成され、記憶された過去の使用熱量に基づいて予想使用熱量を決定し、湯張り運転時のタンクの残熱量が前記予想使用熱量よりも多い場合には、湯張り運転時から前記予定加熱運転の開始までの間、前記追加加熱運転を禁止することを特徴とする給湯機。
前記制御手段は、正午以降に行われる湯張り運転時から所定の時刻までの時間の使用熱量を監視するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の給湯機。
前記所定の時刻は、前記加熱運転の開始時刻から一定の時間後に設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯機。