JP6790933B2 - 給湯機 - Google Patents

Description

本発明は、給湯機に関する。

近年、省エネルギ効果の高い電化製品が求められている。特にユーザーが使用していないときの待機時消費電力の低減についての要請が高まっている。このような要請のもと、給湯機においても給湯運転を待機しているときの消費電力を少なくするための技術が提案されている。

例えば、特許文献１には、水量センサを備えた給湯装置において、給湯待機時の消費電力を低減するための技術が開示されている。この技術では、より詳しくは、ユーザーが操作装置を操作して給湯運転スイッチのオフ操作を行った場合に、水量センサに対する給電が停止される。また、この技術では、ユーザーによる給湯運転スイッチのオフ操作がなされていなくとも、給湯停止状態が所定時間継続したことを条件に水量センサに対する給電が停止される。

特開２００６−１８４１４３号公報

しかしながら、上記の構成では以下の課題がある。すなわち、ユーザーによる給湯運転スイッチのオフ操作に対応して水量センサへの給電が停止される構成では、ユーザーによる操作がない場合に待機電力を削減することができない。一方において、ユーザーの操作に依らずに水量センサに対する給電が停止されると、ユーザーがカラン等の出湯栓を開いたときに流量を検出することができず、ユーザーの快適性が損なわれてしまう。上記従来の技術では、待機電力の削減とユーザーの快適性の両方を満たす点において改善の余地が残されている。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ユーザーの快適性を保ちつつ省エネルギ性を確保することのできる給湯機を提供することを目的とする。

本発明に係る給湯機は、加熱手段で加熱された湯を給湯配管を経由して浴槽へ給湯する給湯機において、給湯配管の開閉を切り替える流量調整弁と、電力の供給を受けて作動し、給湯配管を流れる湯水の流量を検出する流量検出手段と、流量検出手段への電力の供給を制御するとともに、開度指示に基づいて流量調整弁の開閉を制御する制御部と、を備え、制御部は、１又は複数の実行条件が成立した場合に流量検出手段への電力の供給を停止する給電停止動作を実行するように構成され、実行条件は、開度指示が開指示から閉指示へ切り替えられ、閉指示である継続時間が予め定められた待機時間を超えたことを含んで構成されているものである。
また、本発明に係る給湯機は、加熱手段で加熱された湯を給湯配管を経由して浴槽へ給湯する給湯機において、給湯配管の開閉を切り替える流量調整弁と、電力の供給を受けて作動し、給湯配管を流れる湯水の流量を検出する流量検出手段と、流量検出手段への電力の供給を制御するとともに、開度指示に基づいて流量調整弁の開閉を制御する制御部と、を備え、制御部は、１又は複数の実行条件が成立した場合に流量検出手段への電力の供給を停止する給電停止動作を実行するように構成され、実行条件は、開度指示が開指示から閉指示へ切り替えられたことを含んで構成され、制御部は、給電停止動作を開始した後、開度指示が前記開指示へと切り替えられた場合に、流量検出手段への電力の供給を開始してから流量調整弁を開くように構成されているものである。

本発明の給湯機によれば、流量検出手段の消費電力を削減することができるので、ユーザーの快適性を保ちつつ省エネルギ性を確保することが可能となる。

実施の形態１における給湯機の構成図である。 実施の形態１の給湯機の入力部の構成を示す図である。 実施の形態１の給湯機において実行されるルーチンのフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合又は原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造は、特に明示した場合又は明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、実施の形態１における給湯機の構成図である。図１に示す給湯機１００は、貯湯タンクユニット１と熱源機２とを備えた貯湯式の給湯機として構成されている。熱源機２は、ヒートポンプサイクルを利用するように構成されたヒートポンプユニットである。貯湯タンクユニット１と熱源機２とは、ヒートポンプ入口配管３とヒートポンプ出口配管４とによって接続されている。また、貯湯タンクユニット１には、制御部としての制御基板３０が内蔵されている。貯湯タンクユニット１および熱源機２が備える各種の弁類、ポンプ類等の作動は、これらと配線を介して接続された制御基板３０により制御される。以下、給湯機１００の各構成要素について説明する。

熱源機２は、貯湯タンクユニット１から導かれた低温水を加熱するための加熱手段として機能するものである。熱源機２は、図示しない圧縮機、沸上用熱交換器、膨張弁、空気熱交換器を冷媒循環配管にて環状に接続し、ヒートポンプサイクルを構成している。沸上用熱交換器は、ヒートポンプサイクルを構成する冷媒循環配管を流れる冷媒と貯湯タンクユニット１から導かれた低温水との間で熱交換を行うためのものである。熱源機２で高温水を得るためには、ヒートポンプサイクルは、冷媒として二酸化炭素を用い、臨界圧を越える圧力で運転することが好ましい。

一方、貯湯タンクユニット１には、以下の各種部品及び配管などが内蔵されている。貯湯タンク１０は、湯水を貯留するためのものである。上述のヒートポンプ入口配管３は、貯湯タンク１０の下部と、熱源機２の沸上用熱交換器の入口との間を繋いでいる。ヒートポンプ入口配管３の途中には、図示しない循環ポンプが接続されている。ヒートポンプ出口配管４は、熱源機２の沸上用熱交換器の出口と、貯湯タンク１０の上部との間を繋いでいる。

貯湯タンク１０の下部には、市水を供給するための給水配管５が接続されている。給水配管５の途中には、給水電磁弁６と給水サーミスタ８が取り付けられている。給水電磁弁６および給水サーミスタ８は、制御基板３０と電気的に接続されている。給水電磁弁６は、制御基板３０の指示により貯湯タンクユニット１への給水を制御する。給水サーミスタ８は、供給される市水の温度を検出する。

貯湯タンク１０の上部には、貯留した湯水を取り出すための給湯湯側配管１２が接続されている。尚、貯湯タンク１０には、熱源機２を用いて加熱された高温水がタンク上部から流入するとともに、給水配管５を介して低温水をタンク下部から流入させることにより、タンク内の上部と下部で温度差が生じるように湯水が貯留される。また、貯湯タンク１０の表面には、貯湯タンク１０内の湯水の温度分布を検出するための複数の残湯サーミスタ９が高さ方向に並んでそれぞれ取り付けられている。これらの残湯サーミスタ９により取得された温度分布に基づいて、貯湯タンク１０内の残湯量が把握され、熱源機２による貯湯タンク１０内の湯水の沸上運転の開始および停止などが制御される。

給湯湯側配管１２は、給水配管５から分岐した給湯水側配管７とともに湯水混合弁１１に接続されている。湯水混合弁１１は、給湯湯側配管１２を流れる高温水と給湯水側配管７を流れる低温水との混合比を調整する。湯水混合弁１１によって温度調整された湯水は、ユーザーからの湯張りの要求を受けて給湯配管１４から浴槽６０へと供給される。

給湯配管１４には、当該給湯配管１４の開閉を操作するための流量調整弁１３が配置されている。また、給湯配管１４における流量調整弁１３の下流側には、給湯配管１４を流れる湯の流量を検出する流量検出手段としての流量カウンタ１７が配置されている。また、給湯配管１４における浴槽６０と流量カウンタ１７の間には、給湯配管１４を流れる湯の温度を検出する温度センサ１９が配置されている。

図１に示す給湯機１００は、入力部３５を備えている。入力部３５は、例えば浴室又は台所等に設置されるリモコンである。入力部３５は、通信線を介して制御基板３０と接続されている。

図２は、実施の形態１の給湯機１００の入力部３５の構成を示す図である。以下、図２を参照して、入力部３５の構成について更に詳しく説明する。図２に示すように、入力部３５は、ユーザー操作を受け付けるボタン等の操作部３１と、液晶ディスプレイ等からなる表示部３３とを備えている。入力部３５は、音声案内を出力可能な音声出力部などをさらに備えてもよい。ユーザーは、給湯機１００の各種の運転または動作の設定、予約、実行指令、停止指令等を入力部３５から入力することができる。例えば、ユーザーは、操作部３１を操作することによって、浴槽６０へ供給する湯の温度である浴槽給湯温度の設定、浴槽に給湯する浴槽給湯量の設定、及び浴槽６０への湯張り指示を行うことができる。

制御基板３０は、ユーザーが入力部３５へ入力した指令及び情報に基づいて、熱源機２、湯水混合弁１１及び流量調整弁１３の開閉を制御する。より詳しくは、制御基板３０は、ユーザーが入力部３５で湯張り指示を入力した場合に、設定された浴槽給湯量及び浴槽給湯温度の湯を浴槽６０に給湯するための開度指示を算出して湯水混合弁１１及び流量調整弁１３の開度を調整する。

［実施の形態１の特徴］
次に、実施の形態１の給湯機の特徴的動作について説明する。流量カウンタ１７は、着磁羽車の回転に伴う磁界強度の変化をホールＩＣ等で検知し、回転数に応じたパルス電圧信号を電気的に増幅して出力する。このため、流量カウンタ１７を流量検出が可能な状態にしておくためには、ホールＩＣ及び増幅部への電力の供給を継続しておくことが必要となる。

しかしながら、流量検出に備えて常に流量カウンタ１７に対して電力供給を行う構成では消費電力の増大が問題となる。このため、流量検出を行う必要がない状況では流量カウンタ１７に対する電力供給を停止して待機電力を削減し、省エネルギ性を高めることが好ましい。そこで、本実施の形態１の給湯機１００では、以下の図３に示す制御ルーチンを実行することによって、流量カウンタ１７への給電を停止する給電停止動作を実行し、流量カウンタ１７の待機電力を削減することとしている。

図３は、実施の形態１の給湯機において実行されるルーチンのフローチャートである。なお、図３に示すルーチンは、浴槽６０への給湯を行った後において流量カウンタ１７への給電が行われている場合に、制御基板３０によって実行されるルーチンである。図３に示すルーチンのステップＳ１では、給電停止動作を実行するための実行条件として、流量調整弁１３への開度指示が閉指示か否かが判定される。その結果、ステップＳ１の判定の成立が認められない場合には、再度ステップＳ１の処理に戻る。一方、ステップＳ１の判定の成立が認められた場合には、次のステップＳ２に移行する。

ステップＳ２では、閉指示が出されている継続時間が予め定められた待機時間を超えたか否かが判定される。待機時間は、流量調整弁１３の閉動作によって給湯配管１４内の湯水の流れが停止し、流量カウンタ１７の出力が安定するのに要する時間であり、例えば１０秒に定められている。その結果、ステップＳ２の判定の成立が認められない場合には、再度ステップＳ２の処理に戻る。一方、ステップＳ２の判定の成立が認められた場合には、次のステップＳ３へと移行する。

次のステップＳ３では、給電停止動作を実行するための次の実行条件として、待機時間の間に開指示の開度指示が出されていないか否かが判定される。その結果、ステップＳ３の判定の成立が認められない場合には、例えばユーザーが待機時間の間に給湯を再開させて開度指示が閉指示から開指示へと切り替えられたと判断することができる。この場合には、本ルーチンの最初に戻り、再び上記ステップＳ１の処理が実行される。

一方、ステップＳ３の判定の成立が認められた場合には、待機時間の経過後もなお、流量調整弁１３への開度指示が閉指示に維持されていると判断することができる。この場合、給電停止動作を実行するための次の実行条件を判定するステップＳ４の処理に移行する。ステップＳ４では、流量カウンタ１７の出力である流量が０か否かが判定される。その結果、ステップＳ４の判定の成立が認められた場合には、流量調整弁１３が正常に閉じられていると判断することができる。この場合には、次のステップＳ５の処理に移行して、流量カウンタ１７への給電を停止する給電停止動作が実行される。ステップＳ５の処理が完了すると本ルーチンは終了される。なお、流量カウンタ１７の出力が０とは、実流量がゼロの場合以外にも、流量カウンタ１７の電気的な検出限界での流量ゼロの場合も含む。

なお、上記ステップＳ５の処理において給電停止動作が実行された後は、流量調整弁１３への開度指示が開指示に切り替わるまで給電停止動作が継続される。制御基板３０は、開度指示が閉指示から開指示に切り替わった場合に流量カウンタ１７への給電を再開する。この際、流量調整弁１３は、流量カウンタ１７への給電を再開すると同時にまたは再開した後に開くように操作される。

一方、上記ステップＳ４において、流量カウンタ１７の出力である流量が０よりも大きいと判定された場合には、異物等の影響によって流量調整弁１３が正常に閉じられていないと判断することができる。この場合には、次のステップＳ６の処理に移行して、給湯湯側配管１２を流れる高温水に対する給湯水側配管７を流れる低温水の割合が増大する方向に湯水混合弁１１が操作される。これにより、貯湯タンク１０から流れる高温水が浴槽６０へ給湯され続けることが回避される。ステップＳ６の処理が完了すると本ルーチンは終了される。

以上説明した実施の形態１の給湯機１００によれば、流量調整弁１３に対して閉指示が出されて給湯配管１４に湯水の流れが生じていない場合に、流量カウンタ１７への通電を停止する給電停止動作が実行される。これにより、流量カウンタ１７を使用していないときの待機電力を削減することができるので、ユーザーの快適性を保ちつつ省エネルギ性を確保することが可能となる。

また、実施の形態１の給湯機１００によれば、流量調整弁１３に対する閉指示が出されている継続時間が待機時間を超えるまでの間は、流量カウンタ１７への給電が継続される。これにより、流量カウンタ１７の出力が安定する前に流量カウンタ１７への給電が停止されることを回避することができる。

ところで、上述した実施の形態１の給湯機１００は、以下のように変形した形態を採用してもよい。

制御基板３０は、ステップＳ１において判定される実行条件が成立した場合に、ステップＳ２からステップＳ４の判定を行うことなくステップＳ５に移行して給電停止動作を実行するように構成されていてよい。また、制御基板３０は、ステップＳ１からＳ３において判定される実行条件が成立した場合に、ステップＳ４の判定を行うことなくステップＳ５に移行して給電停止動作を実行するように構成されていてもよい。

図３に示すルーチンのステップＳ５の処理の後に開度指示が閉指示から開指示に切り替えられた場合において、流量カウンタ１７の出力が０から変化しない場合には、流量調整弁１３が閉状態で固着している等、何らかの異常が発生していると考えられる。そこで、制御基板３０は、開度指示が閉指示から開指示に切り替えられた場合において、流量カウンタ１７の出力が０から変化しない場合には、表示部３３への表示又はスピーカからの音声によって異常の発生をユーザーに報知するように構成されていてもよい。

図３に示すルーチンのステップＳ６の処理に移行する場合には、流量調整弁１３に異物等が挟まることにより流量調整弁１３を正常に閉じることができない状態が想定される。そこで、ステップＳ６の処理では、湯水混合弁１１の操作に加えて、または当該操作に替えて、表示部３３への表示又はスピーカからの音声によって異常の発生をユーザーに報知するように構成されていてもよい。また、ステップＳ６の処理では、更に給水電磁弁６を閉めて給水を停止させることとしてもよい。また、ステップＳ６の処理では、流量調整弁１３を一旦開いて再度閉じるリトライ動作を行うように構成されていてもよい。

流量カウンタ１７への給電が停止されている間は、流量調整弁１３が閉じ状態に制御されている。しかしながら、故障等が発生して流量調整弁１３が意図せず開状態になってしまうと、浴槽６０への意図せぬ給湯が行なわれてしまう。そこで、制御基板３０は、給電停止動作の実行中において、一定時間毎（例えば３０分毎）に流量カウンタ１７への給電を行って間欠的に流量を検出する流量監視動作を行うように構成されていてもよい。

なお、流量監視動作を実施した場合において、０より大きい流量が検出された場合には、流量調整弁１３を正常に閉じることができない異常が発生していると判断することができる。そこで、このような異常が発生した場合には、上述したリトライ動作を行うように構成されていてもよい。

また、リトライ動作の後に流量監視動作を再度実施した場合において、流量調整弁１３に異常が依然として発生していると判定された場合には、表示部３３への表示又はスピーカからの音声によって異常の発生をユーザーに報知するように構成されていてもよい。

１ 貯湯タンクユニット、 ２ 熱源機、 ３ ヒートポンプ入口配管、 ４ ヒートポンプ出口配管、 ５ 給水配管、 ６ 給水電磁弁、 ７ 給湯水側配管、 ８ 給水サーミスタ、 ９ 残湯サーミスタ、 １０ 貯湯タンク、 １１ 湯水混合弁、 １２ 給湯湯側配管、 １３ 流量調整弁、 １４ 給湯配管、 １７ 流量カウンタ、 １９ 温度センサ、 ３０ 制御基板、 ３１ 操作部、 ３３ 表示部、 ３５ 入力部、 ６０ 浴槽、 １００ 給湯機

Claims (9)

1. 加熱手段で加熱された湯を給湯配管を経由して浴槽へ給湯する給湯機において、
   前記給湯配管の開閉を切り替える流量調整弁と、
   電力の供給を受けて作動し、前記給湯配管を流れる湯水の流量を検出する流量検出手段と、
   前記流量検出手段への電力の供給を制御するとともに、開度指示に基づいて前記流量調整弁の開閉を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、１又は複数の実行条件が成立した場合に前記流量検出手段への電力の供給を停止する給電停止動作を実行するように構成され、
   前記実行条件は、前記開度指示が開指示から閉指示へ切り替えられ、前記閉指示である継続時間が予め定められた待機時間を超えたことを含んで構成されていることを特徴とする給湯機。
2. 前記実行条件は、前記継続時間が前記待機時間を超えた場合において、前記流量検出手段によって流量が検出されない場合であることを更に含んで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の給湯機。
3. 前記制御部は、前記継続時間が前記待機時間を超えない場合には、前記流量検出手段への電力の供給を継続するように構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の給湯機。
4. 前記加熱手段で沸き上げられた高温水が流れる給湯湯側配管と、
   低温水が流れる給湯水側配管と、
   前記給湯湯側配管を流れる高温水と前記給湯水側配管を流れる低温水との混合比を調整して前記給湯配管へと流す混合弁と、を更に備え、
   前記制御部は、前記継続時間が前記待機時間を超える前に前記流量検出手段によって０よりも大きい流量が検出された場合に、高温水に対する低温水の割合を増大させるように前記混合弁を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の給湯機。
5. 前記制御部は、前記給電停止動作を開始した後、前記開度指示が前記開指示へと切り替えられた場合に、前記流量検出手段への電力の供給を開始してから又は前記流量検出手段への電力の供給を開始すると同時に、前記流量調整弁を開くように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の給湯機。
6. 加熱手段で加熱された湯を給湯配管を経由して浴槽へ給湯する給湯機において、
   前記給湯配管の開閉を切り替える流量調整弁と、
   電力の供給を受けて作動し、前記給湯配管を流れる湯水の流量を検出する流量検出手段と、
   前記流量検出手段への電力の供給を制御するとともに、開度指示に基づいて前記流量調整弁の開閉を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、１又は複数の実行条件が成立した場合に前記流量検出手段への電力の供給を停止する給電停止動作を実行するように構成され、
   前記実行条件は、前記開度指示が開指示から閉指示へ切り替えられたことを含んで構成され、
   前記制御部は、前記給電停止動作の実行中に、前記流量検出手段への電力の供給を行うことによって前記流量検出手段による流量の検出を行う流量監視動作を間欠的に行うように構成されていることを特徴とする給湯機。
7. 前記制御部は、前記流量監視動作において０よりも大きい流量が検出された場合に、前記流量調整弁を一旦開いて再度閉じるリトライ動作を行うように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の給湯機。
8. 前記制御部は、前記リトライ動作の後に前記流量監視動作を実行した場合において、０よりも大きい流量が検出された場合に、異常の発生を報知するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の給湯機。
9. 前記制御部は、前記開度指示が前記閉指示から前記開指示へと切り替えられたことを受けて前記流量調整弁を開いた場合において、前記流量検出手段によって検出される流量が０から変化しない場合に、異常の発生を報知するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項８の何れか１項に記載の給湯機。

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