JP6995804B2 - 貯湯タンク式給湯機 - Google Patents

Description

本発明は、貯湯タンク式給湯機に関する。

特許文献１には、「おまかせ」モードで貯湯タンクの湯を深夜に沸き上げる場合に、１日に使用する平均的な給湯熱量にいくらかの余裕を加えた量を深夜に沸き上げる学習制御が記載されている。

特開２０１１－１１７６６１号公報

しかし、特許文献１に記載の沸き上げ制御では、沸き上げ湯量の目標値の生成はあらかじめ決められた学習制御によって求めているので、例えば、いくらかの余裕の考え方は変わらない。このため、使用者によっては無駄な沸き上げをしていると考える可能性がある。

上記事情に鑑みてなされた本発明は、沸き上げ運転を行う前に貯湯タンクの過去の使用熱量に基づいて沸き上げ熱量を決定し、この決定された沸き上げ熱量の湯を沸き上げる沸き上げ運転を有し、前記決定の際に、第１の沸き上げ熱量を設定する第１のモードと、この第１のモードにおける沸き上げ熱量よりも多くの沸き上げ熱量を設定する第２のモードとを有する貯湯タンク式給湯機において、記決定の際に、前記第１のモードにおける沸き上げ熱量よりも少ない沸き上げ熱量を設定する第３のモードを有し、前記貯湯タンクは、上下方向に複数の温度センサを有し、前記沸き上げ運転の際、前記複数の温度センサのうち予め選択された温度センサの温度があらかじめ設定された温度になった時、この沸き上げ運転を終了するものであり、前記第３のモードにおける沸き上げ熱量は、前記第１のモード又は前記第２のモードで選択された温度センサより上方の温度センサにより沸き上げ運転の終了を行い、且つ、前記第１のモード及び前記第２のモードで選択される温度センサは同一であることを特徴とする。

無駄な沸き上げを行うことのない貯湯タンク式給湯機を提供することができる。

実施例１の給湯システムの構成図 （ａ）実施例１のリモコン装置の外観図（ｂ）沸き上げ設定画面を表示した表示部の図 実施例１の給湯システムの制御１フローチャート 実施例１の給湯システムの制御２フローチャート 実施例１の給湯システムの制御３フローチャート 実施例２の給湯システムの制御フローチャート 実施例３の給湯システムの制御フローチャート

以下、本発明の実施例を添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下では、水を加熱して湯を生成する熱源としてヒートポンプを用いた給湯システム（給湯機）を例に説明を行うが、ガス燃焼機を熱源として用いても良い。

［給湯システム］
図１は実施例１の給湯機１１を含む給湯システムの構成図である。給湯機１１は、湯を生成するヒートポンプユニット１３と、生成された湯を貯湯する貯湯タンク１２と、貯湯タンク１２内の湯量を検知する貯湯量検知部と、給湯熱交換器１４と、追いだき熱交換器１８と、を有する。
また、給湯機１１は、ユーザからの入力を受け付けたりユーザへの情報を出力するリモコン装置６と、リモコン装置６からの入力に応じて動作する制御部の一例としての本体側制御基板１０と、外気温度を検知する外気温度センサ４０と、浴槽１５の水位の変動を検知する水位センサ４１と、を有する。

ヒートポンプユニット１３は、清水源の一例としての水道管１９から配管２０等を経て供給される水を加熱して温水を生成し、貯湯タンク１２に供給できる。ヒートポンプユニット１３は、例えば毎日所定の時間帯（深夜時間帯等）に貯湯タンク１２に湯を供給する沸き上げ運転を行う。沸き上げ運転における沸き上げ量は、毎回貯湯タンク１２を満タンにするものでもよいし、各日の温水使用量を学習して変動するようにしても良い。

貯湯タンク１２の湯は、浴室５０に配された浴槽１５に供給されることができる。清水源としては、水道管１９や井戸水等の外部の給水源等を採用できる。清水とは、利用者が直接接触し得る状態を未だ経ていない使用前の水を指すものであり、給水源からの水や貯湯タンク１２に貯溜されている水を含むものである一方、浴槽１５等に供給されたような汚れを含む使用後の水ではない。給湯機１１には、湯を一般給湯端末（蛇口、シャワー、混合栓１７等）に供給する一般給湯回路２１と、湯を浴槽１５に供給する給湯部を有する湯はり回路とが含まれる。一般給湯回路２１の途中に配接されている流量調整弁３１によって給湯時の流量を制御しており、本体側制御基板１０からの指示により流量変動を可能としている。

給湯熱交換器１４は、水道管１９からの低温水を貯湯タンク１２内の湯と熱交換させて加熱し、浴槽１５とは別の場所で利用される給湯用の湯を生成する。例えば台所や浴室５０内のシャワーやカラン等への湯を生成できる。給湯機は、貯湯タンク１２に張り付いている各温度センサより貯湯タンク１２の残熱湯量を算出しており、出湯、あるいは熱交換による熱の使用は、その前後の残熱湯量の差分より累計流量の増減を把握することが可能である。

［リモコン装置６］
図２（ａ）はリモコン装置６の外観図である。図２（ｂ）沸き上げ設定画面を表示した表示部の図である。
リモコン装置６は、浴室内のふろリモコン６ａと、浴室以外の部屋（例えば台所）に設けられた台所リモコン６ｂとしてそれぞれ配されている。各リモコン装置６は、発音部３３と、使用者からの入力を受付ける入力部４と、各種の情報を出力する出力部としての表示部５を備えている。
入力部４は、足し湯指令部４１、水量設定部４２、目標ふろ温度設定部４３、湯はり指令部４４、追焚指令部４５、選択部４６、メニューボタン４８を有する。
表示部５は、種々の画像（画面）を表示できるものであって、図２では給湯温度表示部５１、目標ふろ温度表示部５３、を表示している。

足し湯指令部４１を操作すると、例えば給湯温度表示部５１に示される温度程度の、所定量の湯水が浴槽１５に供給される。
水量設定部４２を操作すると、例えば目標ふろ温度表示部５３が消滅して湯はり量表示部が表示されるとともに、レベル設定部４９の操作を通じて湯はり時の目標湯はり量を変更できる。
目標ふろ温度設定部４３を操作すると、目標ふろ温度表示部５３が表示されるとともに、レベル設定部４９の操作を通じて、湯はり指令及び追焚指令時の目標温度を変更できる。
湯はり指令部４４を操作すると、目標ふろ温度程度の温度の湯水が、湯はり量表示部５２に表示される量程度、浴槽１５に供給される湯はりが行われる。
追焚指令部４５を操作すると、浴槽１５内に貯留されていた湯水が一部追いだき熱交換器１８に供給され、貯湯タンク１２の高温水と熱交換して温められ、浴槽１５に還流する。

選択部４６に属する上、下、左、右ボタン（方向ボタン）や決定ボタンを操作すると、表示部５において設定変更可能なパラメータが表示されている場合は、その調整ができる。例えば図２（ａ）で示す例では、給湯温度表示部５１に表示される給湯温度や、目標ふろ温度表示部５３に表示される目標ふろ温度を調整できる。上下左右方向を選択可能なボタンを備える選択部４６の操作を通じて、後述する選択肢の選択等を行うことができる。

メニューボタン４８を操作すると、各種設定変更等を行う画面へ遷移するメニュー画面（不図示）を表示部５に表示させることができる。

また、沸き上げのモード設定をする場合は、メニューボタン４８を操作して、表示部５に図２（ｂ）に示すような沸き上げ設定画面を表示し、選択部４６の操作によりにて項目を選択して決定ボタン４６を操作すると、沸き上げのモードが確定する。

[深夜時間帯の沸き上げ動作]
深夜時間帯における沸き上げ運転の動作について説明する。沸き上げ動作は、あらかじめ決められた算出式にて沸き上げ目標温度を算出し、その温度が毎日変動することで沸き上げる熱量を変動させて使用者の使用状況に合わせたお湯を生成している。

沸き上げの終了条件は、貯湯タンク１２に貼り付いている各温度センサ（３０a～e）と貯湯タンク１２下部からヒートポンプユニット１３に向かうヒートポンプユニット１３内の配管に取り付けられている温度センサ３０ｆを使用している。具体的には図１に示す温度センサ６つのうち、上から４つ目の温度センサ３０ｄ・上から５つ目の温度センサ３０ｅ・上から６つ目の温度センサ３０ｆがそれぞれ設定された所定の温度に達した場合に沸き上げを終了するようにしている。また、温度センサは３つに限らず２～６個使用しても良いし、１つだけ使用する場合でも良い。なお、ヒートポンプユニット１３に取り付けられている温度センサ３０ｆでは、ヒートポンプユニット１３に流れ込む水（あるいはお湯）の温度を測定しており、これは、貯湯タンク１２の最下部における水（あるいはお湯）の温度を測定しているものとほぼ同様である。そのため、温度センサ３０ｆは、ヒートポンプユニット１３ではなく、貯湯タンク１２の最下部に取り付けても良い。

［沸き上げ熱量を節約して沸き上げるモード（第一モード）運転］
図３は本実施例の給湯機における沸き上げ熱量を節約して沸き上げるモード（第一モード）運転のフローチャートである。リモコン装置６の操作にて沸き上げ設定を「節約して沸き上げるモード」に設定した場合（ステップＳ１００，Ｙ）、設定モードが「節約して沸き上げるモード」と判断して（ステップＳ２００，Ｙ）深夜時間帯になると（ステップＳ３００，Ｙ）、「節約して沸き上げるモード」での熱量算出を行い（ステップＳ４００，Ｙ）、節約沸き上げ運転を実施する（ステップＳ５００）。沸き上げ運転の終了する条件は、６つの温度センサ中、上から４つ目の温度センサ３０ｄ・上から５つ目の温度センサ３０ｅ・上から６つ目の温度センサ３０ｆを使用する。つまり上から４つ目の温度センサ３０ｄが所定の温度以上になり（ステップＳ６００，Ｙ）、上から５つ目の温度センサ３０ｅが所定の温度以上になり（ステップＳ７００，Ｙ）、上から６つ目の温度センサ３０ｆが所定の温度以上になると（ステップＳ８００，Ｙ）沸き上げ運転を終了する（ステップＳ９００）。なお、所定の温度とは、目標沸き上げ温度により可変となる。第一モードにおける目標沸き上げ温度の範囲は６５～９０℃であり、例えば、熱量算出から目標沸き上げ温度が６５℃となった場合は、沸き上げ運転の終了する条件は、上から４つ目の温度センサ３０ｄは、『目標沸き上げ温度－１０℃＝５５℃』以上、上から５つ目の温度センサ３０ｅは、『目標沸き上げ温度－２０℃＝４５℃』以上、上から６つ目の温度センサ３０ｆは、『目標沸き上げ温度－３０℃＝３５℃』以上になることを確認する。また、目標沸き上げ温度の下限値が６５℃になっている理由としては、熱源機であるヒートポンプユニット１３の性能上、６５℃より低い温度を生成することが難しい。また、貯湯タンク１２内のお湯が、沸き上げ温度６５℃より低くなる状態が続いた場合、タンク内に菌が繁殖する恐れなどがある。

［沸き上げ熱量を多めに沸き上げるモード（第二モード）運転］
図４は本実施例の給湯機における熱量を多めにするモード運転のフローチャートである。
リモコン装置６の操作にて沸き上げ設定を「多めに沸き上げるモード」に設定した場合（ステップＳ１００，Ｙ）、設定モードが「多めに沸き上げるモード」と判断して（ステップＳ２００，Ｙ）深夜時間帯になると（ステップＳ３００，Ｙ）、「多めに沸き上げるモード」での熱量算出を行い（ステップＳ４００，Ｙ）、多め沸き上げ運転を実施する（ステップＳ５００）。沸き上げ運転の終了する条件は、６つの温度センサ中、上から４つ目の温度センサ３０ｄ・上から５つ目の温度センサ３０ｅ・上から６つ目の温度センサ３０ｆを使用する。つまり上から４つ目の温度センサ３０ｄが所定の温度以上になり（ステップＳ６００，Ｙ）、上から５つ目の温度センサ３０ｅが所定の温度以上になり（ステップＳ７００，Ｙ）、上から６つ目の温度センサ３０ｆが所定の温度以上になると（ステップＳ８００，Ｙ）沸き上げ運転を終了する（ステップＳ９００）。なお、所定の温度とは、目標沸き上げ温度により可変となる。第二モードにおける目標沸き上げ温度の範囲は７０～９０℃であり、例えば、熱量算出から目標沸き上げ温度が７５℃となった場合は、沸き上げ運転の終了する条件は、上から４つ目の温度センサ３０ｄは、『目標沸き上げ温度－１０℃＝６５℃』以上、上から５つ目の温度センサ３０ｅは、『目標沸き上げ温度－２０℃＝５５℃』以上、上から６つ目の温度センサ３０ｆは、『目標沸き上げ温度－３０℃＝４５℃』以上になることを確認する。

［沸き上げ熱量を最小に沸き上げる（沸き上げ量を減らす）モード（第三モード）運転］
図５は本実施例の給湯機における沸き上げ量を減らして、沸き上げ熱量を最小にするモード運転のフローチャートである。

例えば、家族構成が減少して「節約して沸き上げるモード」でも残湯量が多くもったいないと感じる場合にこの「最小に沸き上げるモード」を選択することで、なるべく残湯量を減らすことが可能となる。
リモコン装置６の操作にて沸き上げ設定を「最小に沸き上げるモード」に設定した場合（ステップＳ１００，Ｙ）、設定モードが「最小に沸き上げるモード」と判断して（ステップＳ２００，Ｙ）深夜時間帯になると（ステップＳ３００，Ｙ）、「最小に沸き上げるモード」での熱量算出を行い（ステップＳ４００，Ｙ）、沸き上げ量を減らした沸き上げ運転を実施する（ステップＳ５００）。沸き上げ運転の終了する条件は、通常の沸き上げ運転では、３つの温度センサを使用して所定の温度に達した場合に終了していたが、通常時に使用する温度センサより１つずつ上にずらした（上に位置する）３つの温度センサを使用して所定の温度に達した場合に終了するようにする。具体的には、通常時の沸き上げでは、上から４つ目の温度センサ３０ｄ・上から５つ目の温度センサ３０ｅ・上から６つ目の温度センサ３０ｆを使用するが、最小の沸き上げ（最小に沸き上げるモード）では、６つの温度センサ中、上から３つ目の温度センサ３０ｃ・上から４つ目の温度センサ３０ｄ・上から５つ目の温度センサ３０ｅを使用する。つまり上から３つ目の温度センサ３０ｃが所定の温度以上になり（ステップＳ６００，Ｙ）、上から４つ目の温度センサ３０ｄが所定の温度以上になり（ステップＳ７００，Ｙ）、上から５つ目の温度センサ３０ｅが所定の温度以上になると（ステップＳ８００，Ｙ）沸き上げ運転を終了する（ステップＳ９００）。これにより、通常の沸き上げ運転に比べ、隣り合った温度センサと温度センサの間のお湯に関して沸き上げない量が発生するため、沸き上げ量を減らすことができる。具体的には、上から６つ目の温度センサ３０ｆが上述の所定の温度以上となる前に沸き上げ運転が終了するため、上から５つ目の温度センサ３０eと上から６つ目の温度センサ３０ｆの間のお湯に関して沸き上げない量が発生するため、通常の沸き上げ運転に比べて沸き上げ量を減らすことができる。なお、最小に沸き上げるモード時に上にずらす温度センサは１つずつに限らず２つずつや３つずつでも良い。なお、所定の温度とは、目標沸き上げ温度により可変となる。第三モードにおける目標沸き上げ温度の範囲は６５～９０℃であり、例えば、熱量算出から目標沸き上げ温度が６５℃となった場合は、沸き上げ運転の終了する条件は、上から３つ目の温度センサ３０ｃは、『目標沸き上げ温度－１０℃＝５５℃』以上、上から４つ目の温度センサ３０ｄは、『目標沸き上げ温度－２０℃＝４５℃』以上、上から５つ目の温度センサ３０ｅは、『目標沸き上げ温度－３０℃＝３５℃』以上になることを確認する。

沸き上げ運転で沸き上げる湯の熱量は、前述の通り、所定の計算式や学習制御によって決定する。例えば、５人家族と２人家族とでは、極端な湯の使い方をしない場合、目標沸き上げ熱量は５人家族のほうが多い。従って、５人家族の「最小に沸き上げるモード」における目標沸き上げ熱量よりも２人家族の「多めに沸き上げるモード」における目標沸き上げ熱量のほうが少ない場合もありうる。

他実施例と同じ部分については記載を省略し、異なる部分について記載する。

［沸き上げ熱量を最小に沸き上げるモード（時間を減らす）運転］
図６は本実施例の給湯機における沸き上げる時間を減らして、沸き上げ熱量を最小にするモード運転のフローチャートである。
リモコン装置６の操作にて沸き上げ設定を「最小に沸き上げるモード」に設定した場合（ステップＳ１００，Ｙ）、設定モードが「最小に沸き上げるモード」と判断して（ステップＳ２００，Ｙ）深夜時間帯になると（ステップＳ３００，Ｙ）、沸き上げる時間を通常時と比較して少なめに算出する（ステップＳ４００’）。沸き上げる時間を算出後は沸き上げ運転を実施する（ステップＳ５００）。前記沸き上げる時間より、現在時刻が所定の時刻となった場合（ステップＳ６００’，Ｙ）に沸き上げ運転を終了（ステップＳ７００）する。なお、沸き上げる時間については、終了時刻が深夜時間帯の終わりとなるように深夜時間帯の後ろで沸かす、いわゆるピークシフトをして、沸き上げする場合でも良いし、深夜時間帯の最初のほうで沸き上げをして、所定の時間を経過した場合に沸き上げを完了させる場合でも良い。

他実施例と同じ部分については記載を省略し、異なる部分について記載する。

［沸き上げ熱量を切替える制御］
図７は本実施例の給湯機における沸き上げる熱量を自動で切り替えすることができる運転のフローチャートである。リモコン装置６の操作にて沸き上げ設定を「最小に沸き上げるモード」に設定した場合（ステップＳ１００，Ｙ）、設定モードが「最小に沸き上げるモード」と判断して（ステップＳ２００，Ｙ）深夜時間帯になると（ステップＳ３００，Ｙ）、前日に最小の沸き上げ運転を実施した場合は（ステップＳ４００’’，Ｙ）、前日の昼間時間帯に湯切れ等によって追加の沸き上げ運転を実施したか確認する。追加の沸き上げ運転とは、ユーザが手動によって即時開始する沸き増し運転や、あらかじめ設定を入れておく湯切れ防止運転などを指す。確認して追加の沸き上げ運転がされていた場合は（ステップＳ５００’’，Ｙ）、本モードではユーザの使用実績に比べて沸き上げる量が少ないと判断し、通常の沸き上げ運転を実施（ステップＳ７００’’）する。また、前記沸き上げ量が少ない判断は、追加の沸き上げ運転をした回数が１日に限らず、２日連続や３日連続など複数日を条件としても良い。前記追加の沸き上げ運転有無の確認がされていない場合は（ステップＳ５００’’，Ｎ）、前日と同様で最小の沸き上げ運転を実施（ステップＳ８００’’）する。

次に、前日は最小の沸き上げ運転を実施していない場合は（ステップＳ４００’’，Ｎ）、深夜時間帯になった時点の残湯量を確認し、所定の湯量以上であった場合は（ステップＳ６００’’，Ｙ）、お湯が余っていると判断して、最小の沸き上げ運転を実施（ステップＳ８００’’）する。このとき、お湯が余っている判断は、１日に限らず、２日連続や３日連続など複数日を条件としても良い。深夜時間帯になった時点の残湯量が、所定の湯量より少ない場合は（ステップＳ６００’’，Ｎ）、お湯が余っていないと判断して、前日と同様に通常の沸き上げ運転を実施（ステップＳ７００’’）する。

４・・・表示部（出力部）
５・・・操作部（入力部）
６・・・リモコン装置
６ａ・・・風呂リモコン
６ｂ・・・台所リモコン
１０・・・本体側制御基板
１１・・・給湯機
１２・・・貯湯タンク
１３・・・ヒートポンプユニット
１４・・・給湯熱交換器
１５・・・浴槽
１６・・・タンクユニット
１７・・・混合栓
１８・・・追いだき熱交換器
１９・・・水道管
２０・・・配管
２１・・・一般給湯回路
２８・・・給湯循環ポンプ
２９・・・給湯温度センサ
３０a・・・上から１つ目の温度センサ
３０b・・・上から２つ目の温度センサ
３０c・・・上から３つ目の温度センサ
３０d・・・上から４つ目の温度センサ
３０e・・・上から５つ目の温度センサ
３０f・・・上から６つ目の温度センサ
３１・・・流量調整弁
３３・・・発音部
４０・・・外気温度センサ
４１・・・水位センサ（入出浴検知部）

Claims (2)

1. 沸き上げ運転を行う前に貯湯タンクの過去の使用熱量に基づいて沸き上げ熱量を決定し、この決定された沸き上げ熱量の湯を沸き上げる沸き上げ運転を有し、前記決定の際に、第１の沸き上げ熱量を設定する第１のモードと、この第１のモードにおける沸き上げ熱量よりも多くの沸き上げ熱量を設定する第２のモードとを有する貯湯タンク式給湯機において、
   前記決定の際に、前記第１のモードにおける沸き上げ熱量よりも少ない沸き上げ熱量を設定する第３のモードを有し、
   前記貯湯タンクは、上下方向に複数の温度センサを有し、前記沸き上げ運転の際、前記複数の温度センサのうち予め選択された温度センサの温度があらかじめ設定された温度になった時、この沸き上げ運転を終了するものであり、前記第３のモードにおける沸き上げ熱量は、前記第１のモード又は前記第２のモードで選択された温度センサより上方の温度センサにより沸き上げ運転の終了を行い、且つ、前記第１のモード及び前記第２のモードで選択される温度センサは同一であることを特徴とする貯湯タンク式給湯機。
2. 前記貯湯タンクは、前記沸き上げ運転の際、前記第３のモードにおける沸き上げ時間は、前記第１のモードで選択された沸き上げ時間よりも短い時間にて沸き上げ運転を行う請求項１に記載された貯湯タンク式給湯機。

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