貯湯式給湯機
【課題】湯切れを効率よく防止し易い貯湯式給湯機を得ること。
【解決手段】ヒートポンプユニットＨで水を湯に沸き上げて貯湯タンク２０に貯留する沸上運転と、貯湯タンクに貯留した湯を給湯管路４０を介して所定の給湯先に供給する給湯運転とを制御装置６０が制御する貯湯式給湯機１００を構成するにあたり、制御装置は、貯湯タンク内の貯湯熱量と給湯先での単位時間当たりの給湯使用熱量とを基に、湯切れが起こるまでの残り時間を給湯運転中に予測し、該残り時間が所定時間になったときには、給湯先への給湯流量を給湯流量調整器４５により調整すると共にヒートポンプユニットで水を湯に沸き上げる湯切れ防止運転を行う。
【解決手段】ヒートポンプユニットＨで水を湯に沸き上げて貯湯タンク２０に貯留する沸上運転と、貯湯タンクに貯留した湯を給湯管路４０を介して所定の給湯先に供給する給湯運転とを制御装置６０が制御する貯湯式給湯機１００を構成するにあたり、制御装置は、貯湯タンク内の貯湯熱量と給湯先での単位時間当たりの給湯使用熱量とを基に、湯切れが起こるまでの残り時間を給湯運転中に予測し、該残り時間が所定時間になったときには、給湯先への給湯流量を給湯流量調整器４５により調整すると共にヒートポンプユニットで水を湯に沸き上げる湯切れ防止運転を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯式給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプやヒータ等の熱源機で水を加熱して得た湯を貯湯タンクに貯留し、該貯湯タンクから給湯管路を介して所望箇所に給湯する貯湯式給湯機では、一般的に、１日のうちの所定の時間帯に使用される湯量を想定して貯湯タンクの容量が設計されているものが多い。所定の時間帯内に使用される湯量がこの貯湯タンクの設計容量を超えてしまうと、貯湯タンク内に湯が残存しない状態（いわゆる「湯切れ」）になる。湯切れになると、水を湯に沸き上げる沸上運転を行って所定量の湯が沸き上がるまでの間、所望温度の給湯をユーザが受けられなくなることがある。ユーザの利便性を高めるために、湯切れを防止するための工夫が種々なされている。
【０００３】
例えば特許文献１には、貯湯タンク内の残湯量を検知する残湯量検知手段と、貯湯タンク内に貯湯された湯との熱交換により浴槽の湯水を加熱する浴槽湯水加熱手段とを備え、貯湯タンク内の湯量が所定湯量以下であり、かつ浴槽湯水加熱手段が動作しているときに、湯切れが生じる虞があるとして沸上運転を行う貯湯式給湯機が記載されている。また、特許文献２には、貯湯タンク内の残湯量を検出する残湯温度検出器と、浴槽へお湯を供給する風呂湯張り手段とを備え、貯湯タンク内の残湯量と湯張りに必要な風呂湯量との熱量の比較をし、貯湯タンク内の湯量では熱量が不足すると判断されたときには湯切れが生じる虞があるとして沸上運転を行う貯湯式給湯機が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２４５４５９号公報
【特許文献２】特開２００６−１７０５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された貯湯式給湯機では、貯湯タンク内の湯量が所定湯量以下であることと浴槽湯水加熱手段が動作していることの２つの条件が成立したときにのみ、湯切れが生じる虞があると判断するので、浴槽以外の給湯先で湯を連続的に大量消費したときに湯切れを起こすことがある。また、浴槽湯水加熱手段を動作させる時間が短時間でよいとき、すなわち沸上運転をしなくても貯湯タンク内の現在の湯でまかなえるときでも、貯湯タンク内の湯量が所定湯量以下であれば沸上運転を開始してしまうので、運転効率が不必要に低下してしまうことがある。
【０００６】
また、特許文献２に記載された貯湯式給湯機では、貯湯タンク内の湯の熱量が風呂の湯張りに必要な熱量よりも小さいと判断すると、たとえユーザが湯張りを希望していなくても湯切れに備えて沸上運転を開始してしまうので、運転効率が不必要に低下してしまうことがある。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、湯切れを効率よく防止し易い貯湯式給湯機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成する本発明の貯湯式給湯機は、熱源機で水を湯に沸き上げて貯湯タンクに貯留する沸上運転と、貯湯タンクに貯留した湯を給湯管路を介して所定の給湯先に供給する給湯運転とを制御装置が制御する貯湯式給湯機であって、貯湯タンク内の貯湯熱量に関わる情報を収集する貯湯熱量情報収集部と、給湯先での単位時間当たりの給湯使用熱量に関わる情報を収集する使用熱量情報収集部と、給湯管路に設けられて給湯先への給湯流量を調整する給湯流量調整器とを備え、制御装置は、貯湯熱量情報収集部が収集した情報を用いて算出される貯湯熱量と、使用熱量情報収集部が収集した情報を用いて算出される給湯使用熱量とを基に湯切れが起こるまでの残り時間を給湯運転中に予測し、該残り時間が所定時間になったときには、給湯先への給湯流量を給湯流量調整器により調整すると共に熱源機で水を湯に沸き上げる湯切れ防止運転を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の貯湯式給湯機では、貯湯タンク内の貯湯熱量と給湯先での給湯使用熱量とを基に湯切れが起こるまでの残り時間を予測し、該残り時間が所定時間になったときに湯切れ防止運転を行うので、上記の残り時間を予測せずに貯湯タンク内の湯量の多寡のみで湯切れ防止運転を行う場合と比較して、不必要な沸上げを行うことなく湯切れを防止することが容易である。ユーザの給湯需要に応じて湯切れ防止運転を行うので、本発明の貯湯式給湯機では湯切れを効率よく防止し易い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の貯湯式給湯機の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は下記の実施の形態に限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の貯湯式給湯機の一例を示す概略図である。同図に示す貯湯式給湯機１００は、市水などの低温水を熱源機で湯に沸き上げて給湯先に給湯する機能を有するものであり、ヒートポンプユニットＨ、沸上循環管路１０、貯湯タンク２０、給水管路３０、給湯管路４０、沸上熱量情報収集部ＤＧ1、貯湯熱量情報収集部ＤＧ2、使用熱量情報収集部ＤＧ3、および制御装置６０を備えている。以下、貯湯式給湯機１００の各構成要素について説明する。
【００１２】
上記のヒートポンプユニットＨは、水を湯に沸き上げる熱源機である。ヒートポンプユニットＨは、図示しない熱交換器を有しており、貯湯タンク２０の下部から沸上循環管路１０に流入した水を熱交換器により湯に沸き上げて貯湯タンク２０に戻す。ヒートポンプユニットＨは、二酸化炭素あるいはフロンなどの冷媒を用いて運転を行う。
【００１３】
沸上循環管路１０は、貯湯タンク２０の下部から水を取水して貯湯タンク２０の上部から該貯湯タンク２０に沸き上げた湯を戻す管路であり、往き管１１、戻り管１２、循環ポンプＰ、水流量検出器１３、水温度検出器１４、湯温度検出器１５を含んでいる。往き管１１は貯湯タンク２０の下部とヒートポンプユニットＨ内の図示しない熱交換器とを繋ぎ、戻り管１２は熱交換器と貯湯タンク２０の上部とを繋ぐ。往き管１１の途中に循環ポンプＰが設けられており、該循環ポンプＰの下流側に水流量検出器１３と水温度検出器１４とがこの順番で設けられている。また、戻り管１２の途中に湯温度検出器１５が設けられている。
【００１４】
水流量検出器１３は往き管１１内を流れる水の流量を検出し、水温度検出器１４は往き管１１内を流れる水の温度を検出し、湯温度検出器１５は戻り管１２内を流れる湯の温度を検出する。これら水流量検出器１３、水温度検出器１４、および湯温度検出器１５の各々は、ヒートポンプユニットＨでの単位時間当たりの沸上熱量に関わる情報を収集する沸上熱量情報収集部ＤＧ1を構成し、制御装置６０と有線または無線により接続されて、その検出結果を制御装置６０に送信する。
【００１５】
貯湯タンク２０は、給水管路３０から供給される水を貯留すると共にヒートポンプユニットＨで沸き上げられた湯を貯留するものであり、常に満水状態に保たれる。貯湯式給湯機１００の運転時には、貯湯タンク２０内に温度成層が形成される。この貯湯タンク２０には、該貯湯タンク２０の高さ方向に分散して複数の貯湯温度センサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが設けられている。各貯湯温度センサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの取り付け高さは互いに異なる。個々の貯湯温度センサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは、貯湯タンク２０内の貯湯熱量に関わる情報を収集する貯湯熱量情報収集部ＤＧ2を構成し、制御装置６０に有線または無線により接続されて、その検出結果を制御装置６０に送信する。
【００１６】
給水管路３０は市水などの低温水を貯湯タンク２０および後述の三方弁４１に供給する管路であり、第１給水管路部３０ａ、第２給水管路部３０ｂ、第３給水管路部３０ｃ、水圧を所定値以下にする減圧弁３１、および水温度検出器３２を含んでいる。第１給水管路部３０ａは水道などの水源（図示せず）と減圧弁３１とを繋ぎ、第２給水管路部３０ｂは減圧弁３１と貯湯タンク２０の下部とを繋ぐ。第３給水管路部３０ｃは第２給水管路部３０ｂから分岐して該第２給水管路部３０ｂと三方弁４１とを繋ぐ。水温度検出器３２は、三方弁４１に水を供給する第３給水管路部３０ｃの途中に設けられており、第３給水管路部３０ｃ内を流れる水の温度を検出する。水温度検出器３２は、制御装置６０に有線または無線により接続されており、その検出結果を制御装置６０に送信する。
【００１７】
給湯管路４０は、貯湯タンク２０に貯留された湯を所定の給湯先に供給する管路であり、第１給湯管路部４０ａ、第２給湯管路部４０ｂ、三方弁４１、湯温度検出器４２、給湯温度検出器４３、給湯流量検出器４４、および給湯流量調整器４５を含んでいる。第１給湯管路４０ａは貯湯タンク２０の上部と三方弁４１とを繋ぎ、第２給湯管路４０ｂは三方弁４１と所定の給湯先とを繋ぐ。
【００１８】
三方弁４１は、第１給湯管路部４０ａ内の湯および第３給水管路部３０ｃ内の水それぞれの流量を調整して第２給湯管路部４０ｂに流すための弁であり、上流側にある２つの流入口に第１給湯管路部４０ａと第３給水管路部３０ｃ内とが接続され、下流側にある流出口に第２給湯管路部４０ｂが接続されている。三方弁４１は、制御装置６０と有線または無線により接続されており、給湯運転の際に、制御装置６０により動作制御される。
【００１９】
湯温度検出器４２は、第１給湯管路部４０ａでの三方弁４１の上流側に設けられており、三方弁４１に流入する湯の温度を検出する。湯温度検出器４２は、制御装置６０に有線または無線により接続されており、その検出結果を制御装置６０に送信する。
【００２０】
第２給湯管路部４０ｂの途中には、給湯温度検出器４３と、給湯流量検出器４４と、給湯流量調整器４５とが当該第２給湯管路部４０ｂでの上流側からこの順番で設けられている。給湯温度検出器４３は第２給湯管路部４０ｂを流れる湯水の温度を検出し、給湯流量検出器４４は第２給湯管路部４０ｂ内を流れる湯水の流量を検出し、給湯流量調整器４５は第２給湯管路部４０ｂ内を流れる湯水の流量を調整する。
【００２１】
給湯温度検出器４３と給湯流量検出器４４とは、給湯先での単位時間当たりの給湯使用熱量に関わる情報を収集する使用熱量情報収集部ＤＧ3を構成し、制御装置６０と有線または無線により接続されて、その検出結果を制御装置６０に送信する。また、給湯流量調整器４５は、制御装置６０と有線または無線により接続されて、制御装置６０により動作制御される。給湯温度検出器４３により検出される湯水の温度は給湯先での給湯温度に実質的に相当し、給湯流量検出器４４により検出される湯水の流量は給湯先での給湯流量に相当する。給湯流量調整器４５は給湯先での給湯流量を調整する。
【００２２】
制御装置６０は、装置本体６１とリモートコントローラ６２とを有しており、装置本体６１は、制御部６１ａと記憶部６１ｂとを含んでいる。制御部６１ａは、記憶部６１ｂに格納された情報やリモートコントローラ６２からユーザにより入力された情報ないし指令に基づいて、ヒートポンプユニットＨで水を湯に沸き上げて貯湯タンク２０に貯留する沸上運転と、貯湯タンク２０に貯留した湯を給湯管路４０を介して所定の給湯先に供給する給湯運転と、後述する湯切れ防止運転とを制御する。
【００２３】
上記の記憶部６１ｂに格納される情報としては、例えば各貯湯温度センサ２０ａ〜２０ｄからの検出結果の送信周期や、各貯湯温度センサ２０ａ〜２０ｄの各取り付け高さと貯湯タンク２０での貯湯量との対応関係についての情報や、湯切れ防止運転開始の契機となる条件値などが挙げられる。当該情報は、例えば貯湯式給湯機１００のメーカにより予め記憶部６１ｂに格納される。
【００２４】
一方、リモートコントローラ６２から入力される情報としては、例えば沸上開始時刻、沸上温度、沸上湯量、給湯温度などを指定する情報が挙げられる。また、リモートコントローラ６２から入力された指令としては、例えば給湯温度変更、沸上運転中止、沸上湯量変更などを指示する指令が挙げられる。
【００２５】
上述した構成を有する貯湯式給湯機１００は、制御部６１ａの制御の下に沸上運転、給湯運転、および湯切れ防止運転を行う。以下、これら沸上運転、給湯運転、および湯切れ防止運転の各々について説明する。
【００２６】
沸上運転は、上述した沸上げ開始時刻になると開始される。制御部６１ａによる制御の下にヒートポンプユニットＨおよび循環ポンプＰが起動されて貯湯タンク２０内の水が沸上循環管路１０に流入し、該水がヒートポンプユニットＨで所定の沸上温度まで沸上げられて湯となり、該湯が貯湯タンク２０の上部から貯湯タンク２０に戻される。沸上運転の開始から時間が経過するにつれて、貯湯タンク２０の上部に戻された湯により該貯湯タンク２０内の頂部側から底部側に向かって湯層が拡大する。沸上運転中や湯切れ防止運転中は、貯湯タンク２０内での湯温が各貯湯温度センサ２０ａ〜２０ｄにより例えば周期的に検出され、その検出結果が制御装置６０に送信される。
【００２７】
制御部６１ａは、貯湯熱量情報収集部ＤＧ2を構成する各貯湯温度センサ２０ａ〜２０ｄの検出結果と、記憶部６１ｂに格納された各貯湯温度センサ２０ａ〜２０ｄの各取り付け高さと貯湯タンク２０での貯湯量との対応関係についての情報などを用いて、貯湯タンク２０での貯湯熱量を例えば周期的に算出する。給湯運転時および湯切れ防止運転時の各々においてのみ当該貯湯熱量の算出を行うように貯湯式給湯機１００を構成することもできるし、沸上運転時、給湯運転時、および湯切れ防止運転時の各々において当該貯湯熱量の算出を行うように貯湯式給湯機１００を構成することもできる。
【００２８】
上記の貯湯熱量から算出される貯湯量がユーザにより指定された沸上湯量に達したと制御部６１ａが判断したとき、あるいは貯湯温度センサ２０ａ〜２０ｄのうちの所定の貯湯温度センサの検出結果が条件値以上になったときに、制御部６１ａによる制御の下にヒートポンプユニットＨおよび循環ポンプＰが停止されて沸上運転が終了する。なお、上記の条件値は、貯湯式給湯機１００のメーカにより予め記憶部６１ｂに格納される。
【００２９】
給湯運転は、第２給湯管路部４０ｂに接続されている給湯栓が開にされると開始される。制御部６１ａは、水温度検出器３２、湯温度検出器４２、および給湯温度検出器４３それぞれの検出結果を用いて、給湯先での給湯温度がユーザの設定温度となるように三方弁４１の動作を制御する。
【００３０】
給湯運転の開始から所定時間が経過すると、制御部６１ａは、上述した給湯先での単位時間当たりの給湯使用熱量と貯湯熱量とを例えば周期的に算出し、これら貯湯熱量と給湯使用熱量とを基に湯切れが起こるまでの残り時間（以下、「湯切れ時間」という）を予測して、該湯切れ時間が前述の条件、すなわち湯切れ防止運転開始の契機となる条件を満たすか否かを判断する。なお、給湯運転の開始から上記給湯使用熱量または貯湯熱量の算出を行うまでの時間は、貯湯式給湯機１００のメーカにより予め設定されて、その情報が記憶部６１ｂに格納される。また、給湯先での単位時間当たりの給湯使用熱量は、使用熱量情報収集部ＤＧ3を構成する給湯温度検出器４３および給湯流量検出器４４それぞれの検出結果を用いて算出される。
【００３１】
湯切れ防止運転は、上記の条件が満たされたと制御部６１ａが判断したときに開始される。例えば、予測される湯切れ時間が最大許容値未満のときに上記の条件が成立したものと制御部６１ａが判断して、湯切れ防止運転が開始される。湯切れ防止運転が開始されると、制御部６１ａによる制御の下に給湯流量調整器４５が動作制御されて、給湯先での給湯流量が調整される。具体的には、給湯流量が低減される。また、ヒートポンプユニットＨおよび循環ポンプＰが起動されて、沸上運転が開始される。
【００３２】
給湯先での給湯流量の調整は、当該給湯流量が予め固定された低減量ないし低減率となるように調整することもできるし、ヒートポンプユニットＨでの沸上熱量に応じて適宜調整することもできる。図１に示した貯湯式給湯機１００は、前述した沸上熱量情報収集部ＤＧ1を有しているので、沸上熱量情報収集部ＤＧ1を構成する水流量検出器１３、水温度検出器１４、および湯温度検出器１５それぞれの検出結果を用いてヒートポンプユニットＨでの沸上熱量を算出し、給湯先での給湯使用熱量が当該沸上熱量程度以下となるように給湯先での給湯流量を調整する。記憶部６１ｂには、給湯先での給湯温度および給湯流量の各々と上記沸上熱量との対応関係を表す情報が貯湯式給湯機１００のメーカにより予め格納される。
【００３３】
制御部６１ａは、湯切れ防止運転中も湯切れ時間の予測および該予測される湯切れ時間が前述の条件を満たすか否かの判断を例えば周期的に行い、給湯先への給湯が停止されたと判断されたとき、または予測される湯切れ時間が上述の条件を満たさなくなったときに、湯切れ防止運転を終了する。なお、給湯先への給湯が停止されたとの判断は、例えば給湯流量検出器４４による検出結果がゼロになった時点で行ってもよいし、給湯流量検出器４４による検出結果が予め定められた時間以上継続してゼロになった時点で行ってもよい。上記の時間は、例えば貯湯式給湯機１００のメーカにより選定されて、記憶部６１ｂに予め格納される。
【００３４】
このように構成された貯湯式給湯機１００では、制御部６１ａが上述の湯切れ時間を予測し、該湯切れ時間が所定条件を満たしたときに初めて湯切れ防止運転を行うので、湯切れ時間を予測せずに貯湯タンク２０内の湯量の多寡のみで湯切れ防止運転を行う場合と比較して、不必要な沸上運転を行うことなく湯切れを防止することが容易である。ユーザの給湯需要に応じて湯切れ防止運転を行うので、貯湯式給湯機１００では湯切れを効率よく防止し易い。
【００３５】
湯切れを効率よく防止し易くなる結果として、貯湯式給湯機１００では、省エネルギー化を図ることができると共に、効率よく沸上運転を行うことで不必要な沸上運転の回数を減らすことができるために製品の長寿命化を図ることができる。また、ユーザの給湯需要に応じて沸上運転を行うことにより、ユーザの給湯需要が多い場合に備えて貯湯タンク２０を大型化して湯を貯留する必要がないため、製品の小型化を図ることができる。
【００３６】
上述の技術的効果を奏する貯湯式給湯機１００での制御部６１ａによる動作制御および処理、特に湯切れ防止運転に関わる動作制御および処理は、種々の手順の下に行うことができる。以下、図１で用いた参照符号を適宜引用しつつ図２を参照して、湯切れ防止のために制御部６１ａが行う動作制御および処理の具体例を説明する。
【００３７】
図２は、図１に示した貯湯式給湯機で湯切れを防止するために制御部が行う動作制御および処理の一例を概略的に示すフローチャートである。図２に示す例では、貯湯式給湯機１００での湯切れを防止するために制御部６１ａ（図１参照）がステップＳ１０１〜Ｓ１１０の各処理を行う。
【００３８】
最初に行われるステップＳ１０１は、給湯運転の開始から所定時間経過後に行われるステップであり、当該ステップＳ１０１では、貯湯熱量情報収集部ＤＧ2（図１参照）から得た情報を基に貯湯タンク２０内の貯湯熱量Ｒを算出する。次いで行われるステップＳ１０２では、使用熱量情報収集部ＤＧ3（図１参照）から得た情報を基に給湯先での単位時間当たりの給湯使用熱量Ｖｓを算出する。ステップＳ１０３では、ステップＳ１０１で算出した貯湯熱量ＲをステップＳ１０２で算出した給湯使用熱量Ｖｓで除算することで、湯切れが起こるまでの残り時間である湯切れ時間Ｔを算出する。
【００３９】
この後ステップＳ１０４に進んで、記憶部６１ｂ（図１参照）に格納されている情報である条件値Ｔ0、すなわち湯切れ時間の最大許容値よりもステップＳ１０３で算出した湯切れ時間Ｔが小さい（Ｔ＜Ｔ0）か否かを判断する。ステップＳ１０４で湯切れ時間Ｔが条件値Ｔ０よりも小さい（Ｔ＜Ｔ0）、すなわち湯切れ時間Ｔが条件値Ｔ0未満であると判断したときにはステップＳ１０５に進み、貯湯式給湯機１００が沸上運転中であるか否かを判断する。ステップＳ１０４で湯切れ時間Ｔが条件値Ｔ0未満でない（Ｔ≧Ｔ0）、すなわち、湯切れ時間Ｔが条件値Ｔ0以上であると判断したときにはステップＳ１０９に進む。
【００４０】
ステップＳ１０５で貯湯式給湯機１００が沸上運転中であると判断したときには、ステップＳ１０６に進み、沸上熱量情報収集部ＤＧ1（図１参照）から得た情報を基にヒートポンプユニットＨでの単位時間当たりの沸上熱量Ｖｂを算出する。ステップＳ１０５で貯湯式給湯機１００が沸上運転中でない判断したときには、ステップＳ１０７へ進み、貯湯式給湯機１００が沸上運転を開始するように動作制御を行う。ステップＳ１０７で沸上運転を開始すると、ステップＳ１０６へ進む。
【００４１】
ステップＳ１０６で沸上熱量Ｖｂを算出するとステップＳ１０８に進み、給湯先での給湯使用熱量Ｖｓが沸上熱量Ｖｂ程度以下となるように給湯流量調整器４５（図１参照）の動作制御を行って、給湯先での給湯流量を調整する。ステップＳ１０８で給湯流量を調整するとステップＳ１０９に進み、貯湯式給湯機１００が給湯運転中であるか否かを判断する。
【００４２】
ステップＳ１０９で貯湯式給湯機１００が給湯運転中であると判断したときには、ステップＳ１０１まで戻り、上記手順を繰り返す。ステップＳ１０９で貯湯式給湯機１００が給湯運転中でないと判断したときには、ステップＳ１１０に進み、給湯流量調整器４５（図１参照）の動作制御を終了することにより、給湯先での給湯流量の調整を終了する。具体的には、給湯流量調整器４５の弁開度を全開状態あるいは全閉状態にする。ステップＳ１１０で給湯先での給湯流量の調整を終了すると、湯切れを防止するための動作制御および処理を終了する。
【００４３】
実施の形態２．
本発明の貯湯式給湯機のうちで熱源機としてヒートポンプユニットを備えたものでは、水流量検出器を含ませることなく沸上熱量情報収集部を構成することができる。このような沸上熱量情報収集部を備えた貯湯式給湯機の具体例としては、例えば図１に示した貯湯式給湯機１００での水流量検出器１３を省略した構成のものが挙げられる。
【００４４】
当該貯湯式給湯機での沸上熱量情報収集部は、例えば水温度検出器１４、湯温度検出器１５、および循環ポンプＰ（図１参照）を含んで構成される。また、制御装置は、湯切れ防止運転を行っている間、循環ポンプＰの流量制御に関わる入力値（例えば循環ポンプＰの回転数や出力値など）を用いて往き管１１（図１参照）内を流れる水の流量を算出し、該流量と水温度検出器１４および湯温度検出器１５それぞれの検出結果とを用いてヒートポンプユニットＨ（図１参照）での単位時間当たりの沸上熱量を求める。循環ポンプＰの入力値を用いて往き管１１での水の流量を算出することで、水流量検出器１３（図１参照）が不要となるため、図１に示す貯湯式給湯機１００と比較して検出器の点数を減らすことができる。
【００４５】
実施の形態３．
本発明の貯湯式給湯機には、湯切れ防止運転を行うか否かを判断する際の条件をユーザの給湯需要に応じて制御装置が自ら更新する機能を付加することもできる。当該機能を付加した貯湯式給湯機の構成は、制御装置の機能を除き、例えば実施の形態１または実施の形態２で説明した貯湯式給湯機の構成と同様にすることができるので、ここではその図示を省略する。
【００４６】
上記の機能が付加された貯湯式給湯機では、給湯運転が行われるたびに給湯先での総給湯使用熱量を制御装置の制御部が記憶部に記憶させ、所定の期間毎、例えば１週間毎に上記総給湯使用熱量の最大値を求める。給湯先での総給湯使用熱量は、例えば使用熱量情報収集部ＤＧ3により収集された情報を用いて上記の制御部が算出する。制御部には、必要に応じて計時機能が予め付与される。上記の最大値が更新されると、１回の給湯運転で湯切れが生じてしまわないように、湯切れ防止運転開始の契機となる条件、例えば湯切れ時間の最大許容値を上記最大値に応じて制御部が変更する。
【００４７】
図３は、上述の機能が付加された貯湯式給湯機で湯切れを防止するために制御部が行う動作制御および処理の一例を概略的に示すフローチャートである。同図に示す例では、図２に示したステップＳ１０３とステップＳ１０４との間で新たなステップＳ１０３ａ、Ｓ１０３ｂの各々を行う点、および図２に示したステップＳ１１０の後に新たなステップＳ１１０ａを行う点をそれぞれ除き、図２に示した各ステップを行う。図３に示した手順のうちで図２に示した手順と共通するものについては、図２で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略し、異なる点のみを下記に記載する。
【００４８】
制御部は、ステップＳ１０３で湯切れ時間Ｔを算出すると記憶部から上記総給湯使用熱量の最大値Ｖmaxを読み出して、湯切れ防止運転開始の契機となる条件値Ｔ0、例えば湯切れ時間の最大許容値を変更する必要があるか否かを判断する。例えば、貯湯熱量Ｒよりも最大値Ｖmaxの方が大きいときには上記の条件値Ｔ0を変更する必要があると判断し、貯湯熱量Ｒが最大値Ｖmax以上であるときには上記の条件値Ｔ0を変更する必要がないと判断する。
【００４９】
ステップＳ１０３ａで条件値Ｔ0を変更する必要があると判断するとステップＳ１０３ｂに進んで、１回の給湯運転で湯切れが生じてしまわないように条件値Ｔ0を変更する。具体的には、条件値Ｔ0の数値を増加させる。どの程度増加させるかは、貯湯式給湯機のメーカにより予め設定される。ステップＳ１０３ｂで条件値Ｔ0を変更すると、ステップＳ１０４へ進む。また、前述のステップＳ１０３ａで条件値Ｔ0を変更する必要がないと判断すると、ステップＳ１０４へ進む。
【００５０】
一方、ステップＳ１１０で給湯流量の調整を終了すると、ステップＳ１１０ａに進んで総給湯使用熱量を算出し、該総給湯使用熱量の情報を記憶部に格納してから処理を終了する。
【００５１】
以上、本発明の貯湯式給湯機について実施の形態を挙げて説明したが、前述のように、本発明は上述の形態に限定されるものではない。例えば、図１では、貯湯タンク２０に貯留した湯を所定の給湯先に送る貯湯式給湯機１００を挙げているが、本発明の貯湯式給湯機は、熱源機で沸き上げた湯を一旦貯留して、所定の箇所に該貯留された湯の熱を供給するものであればよく、その構成は適宜変更可能である。例えば熱源機としてヒータを用いることもでき、この場合には当該ヒータが貯湯タンク内に配置される。また、浴槽内の浴水を取水し、貯湯タンクに貯留された湯の熱で当該浴水を加熱して浴槽に戻す追焚き機能付き貯湯式給湯機であってもよい。
【００５２】
貯湯熱量情報収集部、使用熱量情報収集部、および沸上熱量情報収集部は、それぞれ、所望の熱量の算出に必要な情報が得られるものであればよく、その構成は適宜変更可能である。また、実施の形態３で説明した総給湯使用熱量の最大値をユーザがリモートコントローラから設定できるように貯湯式給湯機を構成することも可能である。図３に示した貯湯熱量Ｒ、給湯使用熱量Ｖｓ、湯切れ時間Ｔ、沸上熱量Ｖｂなどをユーザが容易に確認することができるように、各数値を表示することができる表示部を制御装置に設けてもよい。本発明の貯湯式給湯機については、上述した以外にも種々の変形、修飾、組合せ等が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の貯湯式給湯機は、家庭用または業務用の貯湯式給湯機として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の貯湯式給湯機の一例を示す概略図である。
【図２】図１に示した貯湯式給湯機で湯切れを防止するために制御部が行う動作制御および処理の一例を概略的に示すフローチャートである。
【図３】本発明の貯湯式給湯機で湯切れを防止するために制御部が行う動作制御および処理の他の例を概略的に示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 沸上循環管路
１１ 往き管
１２ 戻り管
１３ 水流量検出器
１４ 水温度検出器
１５ 湯温度検出器
２０ 貯湯タンク
２０ａ, ２０ｂ, ２０ｃ, ２０ｄ 貯湯温度センサ
３０ 給水管路
３０ａ 第１給水管路部
３０ｂ 第２給水管路部
３０ｃ 第３給水管路部
３１ 減圧弁
３２ 水温度検出器
４０ 給湯管路
４０ａ 第１給湯管路部
４０ｂ 第２給湯管路部
４１ 三方弁
４２ 湯温度検出器
４３ 給湯温度検出器
４４ 給湯流量検出器
４５ 給湯流量調整器
６０ 制御装置
６１ 装置本体
６１ａ 制御部
６１ｂ 記憶部
６２ リモートコントローラ
１００ 貯湯式給湯機
Ｈ ヒートポンプユニット
Ｐ 循環ポンプ
ＤＧ1 沸上熱量情報収集部
ＤＧ2 貯湯熱量情報収集部
ＤＧ3 使用熱量情報収集部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯式給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプやヒータ等の熱源機で水を加熱して得た湯を貯湯タンクに貯留し、該貯湯タンクから給湯管路を介して所望箇所に給湯する貯湯式給湯機では、一般的に、１日のうちの所定の時間帯に使用される湯量を想定して貯湯タンクの容量が設計されているものが多い。所定の時間帯内に使用される湯量がこの貯湯タンクの設計容量を超えてしまうと、貯湯タンク内に湯が残存しない状態（いわゆる「湯切れ」）になる。湯切れになると、水を湯に沸き上げる沸上運転を行って所定量の湯が沸き上がるまでの間、所望温度の給湯をユーザが受けられなくなることがある。ユーザの利便性を高めるために、湯切れを防止するための工夫が種々なされている。
【０００３】
例えば特許文献１には、貯湯タンク内の残湯量を検知する残湯量検知手段と、貯湯タンク内に貯湯された湯との熱交換により浴槽の湯水を加熱する浴槽湯水加熱手段とを備え、貯湯タンク内の湯量が所定湯量以下であり、かつ浴槽湯水加熱手段が動作しているときに、湯切れが生じる虞があるとして沸上運転を行う貯湯式給湯機が記載されている。また、特許文献２には、貯湯タンク内の残湯量を検出する残湯温度検出器と、浴槽へお湯を供給する風呂湯張り手段とを備え、貯湯タンク内の残湯量と湯張りに必要な風呂湯量との熱量の比較をし、貯湯タンク内の湯量では熱量が不足すると判断されたときには湯切れが生じる虞があるとして沸上運転を行う貯湯式給湯機が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２４５４５９号公報
【特許文献２】特開２００６−１７０５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された貯湯式給湯機では、貯湯タンク内の湯量が所定湯量以下であることと浴槽湯水加熱手段が動作していることの２つの条件が成立したときにのみ、湯切れが生じる虞があると判断するので、浴槽以外の給湯先で湯を連続的に大量消費したときに湯切れを起こすことがある。また、浴槽湯水加熱手段を動作させる時間が短時間でよいとき、すなわち沸上運転をしなくても貯湯タンク内の現在の湯でまかなえるときでも、貯湯タンク内の湯量が所定湯量以下であれば沸上運転を開始してしまうので、運転効率が不必要に低下してしまうことがある。
【０００６】
また、特許文献２に記載された貯湯式給湯機では、貯湯タンク内の湯の熱量が風呂の湯張りに必要な熱量よりも小さいと判断すると、たとえユーザが湯張りを希望していなくても湯切れに備えて沸上運転を開始してしまうので、運転効率が不必要に低下してしまうことがある。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、湯切れを効率よく防止し易い貯湯式給湯機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成する本発明の貯湯式給湯機は、熱源機で水を湯に沸き上げて貯湯タンクに貯留する沸上運転と、貯湯タンクに貯留した湯を給湯管路を介して所定の給湯先に供給する給湯運転とを制御装置が制御する貯湯式給湯機であって、貯湯タンク内の貯湯熱量に関わる情報を収集する貯湯熱量情報収集部と、給湯先での単位時間当たりの給湯使用熱量に関わる情報を収集する使用熱量情報収集部と、給湯管路に設けられて給湯先への給湯流量を調整する給湯流量調整器とを備え、制御装置は、貯湯熱量情報収集部が収集した情報を用いて算出される貯湯熱量と、使用熱量情報収集部が収集した情報を用いて算出される給湯使用熱量とを基に湯切れが起こるまでの残り時間を給湯運転中に予測し、該残り時間が所定時間になったときには、給湯先への給湯流量を給湯流量調整器により調整すると共に熱源機で水を湯に沸き上げる湯切れ防止運転を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の貯湯式給湯機では、貯湯タンク内の貯湯熱量と給湯先での給湯使用熱量とを基に湯切れが起こるまでの残り時間を予測し、該残り時間が所定時間になったときに湯切れ防止運転を行うので、上記の残り時間を予測せずに貯湯タンク内の湯量の多寡のみで湯切れ防止運転を行う場合と比較して、不必要な沸上げを行うことなく湯切れを防止することが容易である。ユーザの給湯需要に応じて湯切れ防止運転を行うので、本発明の貯湯式給湯機では湯切れを効率よく防止し易い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の貯湯式給湯機の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は下記の実施の形態に限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の貯湯式給湯機の一例を示す概略図である。同図に示す貯湯式給湯機１００は、市水などの低温水を熱源機で湯に沸き上げて給湯先に給湯する機能を有するものであり、ヒートポンプユニットＨ、沸上循環管路１０、貯湯タンク２０、給水管路３０、給湯管路４０、沸上熱量情報収集部ＤＧ1、貯湯熱量情報収集部ＤＧ2、使用熱量情報収集部ＤＧ3、および制御装置６０を備えている。以下、貯湯式給湯機１００の各構成要素について説明する。
【００１２】
上記のヒートポンプユニットＨは、水を湯に沸き上げる熱源機である。ヒートポンプユニットＨは、図示しない熱交換器を有しており、貯湯タンク２０の下部から沸上循環管路１０に流入した水を熱交換器により湯に沸き上げて貯湯タンク２０に戻す。ヒートポンプユニットＨは、二酸化炭素あるいはフロンなどの冷媒を用いて運転を行う。
【００１３】
沸上循環管路１０は、貯湯タンク２０の下部から水を取水して貯湯タンク２０の上部から該貯湯タンク２０に沸き上げた湯を戻す管路であり、往き管１１、戻り管１２、循環ポンプＰ、水流量検出器１３、水温度検出器１４、湯温度検出器１５を含んでいる。往き管１１は貯湯タンク２０の下部とヒートポンプユニットＨ内の図示しない熱交換器とを繋ぎ、戻り管１２は熱交換器と貯湯タンク２０の上部とを繋ぐ。往き管１１の途中に循環ポンプＰが設けられており、該循環ポンプＰの下流側に水流量検出器１３と水温度検出器１４とがこの順番で設けられている。また、戻り管１２の途中に湯温度検出器１５が設けられている。
【００１４】
水流量検出器１３は往き管１１内を流れる水の流量を検出し、水温度検出器１４は往き管１１内を流れる水の温度を検出し、湯温度検出器１５は戻り管１２内を流れる湯の温度を検出する。これら水流量検出器１３、水温度検出器１４、および湯温度検出器１５の各々は、ヒートポンプユニットＨでの単位時間当たりの沸上熱量に関わる情報を収集する沸上熱量情報収集部ＤＧ1を構成し、制御装置６０と有線または無線により接続されて、その検出結果を制御装置６０に送信する。
【００１５】
貯湯タンク２０は、給水管路３０から供給される水を貯留すると共にヒートポンプユニットＨで沸き上げられた湯を貯留するものであり、常に満水状態に保たれる。貯湯式給湯機１００の運転時には、貯湯タンク２０内に温度成層が形成される。この貯湯タンク２０には、該貯湯タンク２０の高さ方向に分散して複数の貯湯温度センサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが設けられている。各貯湯温度センサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの取り付け高さは互いに異なる。個々の貯湯温度センサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは、貯湯タンク２０内の貯湯熱量に関わる情報を収集する貯湯熱量情報収集部ＤＧ2を構成し、制御装置６０に有線または無線により接続されて、その検出結果を制御装置６０に送信する。
【００１６】
給水管路３０は市水などの低温水を貯湯タンク２０および後述の三方弁４１に供給する管路であり、第１給水管路部３０ａ、第２給水管路部３０ｂ、第３給水管路部３０ｃ、水圧を所定値以下にする減圧弁３１、および水温度検出器３２を含んでいる。第１給水管路部３０ａは水道などの水源（図示せず）と減圧弁３１とを繋ぎ、第２給水管路部３０ｂは減圧弁３１と貯湯タンク２０の下部とを繋ぐ。第３給水管路部３０ｃは第２給水管路部３０ｂから分岐して該第２給水管路部３０ｂと三方弁４１とを繋ぐ。水温度検出器３２は、三方弁４１に水を供給する第３給水管路部３０ｃの途中に設けられており、第３給水管路部３０ｃ内を流れる水の温度を検出する。水温度検出器３２は、制御装置６０に有線または無線により接続されており、その検出結果を制御装置６０に送信する。
【００１７】
給湯管路４０は、貯湯タンク２０に貯留された湯を所定の給湯先に供給する管路であり、第１給湯管路部４０ａ、第２給湯管路部４０ｂ、三方弁４１、湯温度検出器４２、給湯温度検出器４３、給湯流量検出器４４、および給湯流量調整器４５を含んでいる。第１給湯管路４０ａは貯湯タンク２０の上部と三方弁４１とを繋ぎ、第２給湯管路４０ｂは三方弁４１と所定の給湯先とを繋ぐ。
【００１８】
三方弁４１は、第１給湯管路部４０ａ内の湯および第３給水管路部３０ｃ内の水それぞれの流量を調整して第２給湯管路部４０ｂに流すための弁であり、上流側にある２つの流入口に第１給湯管路部４０ａと第３給水管路部３０ｃ内とが接続され、下流側にある流出口に第２給湯管路部４０ｂが接続されている。三方弁４１は、制御装置６０と有線または無線により接続されており、給湯運転の際に、制御装置６０により動作制御される。
【００１９】
湯温度検出器４２は、第１給湯管路部４０ａでの三方弁４１の上流側に設けられており、三方弁４１に流入する湯の温度を検出する。湯温度検出器４２は、制御装置６０に有線または無線により接続されており、その検出結果を制御装置６０に送信する。
【００２０】
第２給湯管路部４０ｂの途中には、給湯温度検出器４３と、給湯流量検出器４４と、給湯流量調整器４５とが当該第２給湯管路部４０ｂでの上流側からこの順番で設けられている。給湯温度検出器４３は第２給湯管路部４０ｂを流れる湯水の温度を検出し、給湯流量検出器４４は第２給湯管路部４０ｂ内を流れる湯水の流量を検出し、給湯流量調整器４５は第２給湯管路部４０ｂ内を流れる湯水の流量を調整する。
【００２１】
給湯温度検出器４３と給湯流量検出器４４とは、給湯先での単位時間当たりの給湯使用熱量に関わる情報を収集する使用熱量情報収集部ＤＧ3を構成し、制御装置６０と有線または無線により接続されて、その検出結果を制御装置６０に送信する。また、給湯流量調整器４５は、制御装置６０と有線または無線により接続されて、制御装置６０により動作制御される。給湯温度検出器４３により検出される湯水の温度は給湯先での給湯温度に実質的に相当し、給湯流量検出器４４により検出される湯水の流量は給湯先での給湯流量に相当する。給湯流量調整器４５は給湯先での給湯流量を調整する。
【００２２】
制御装置６０は、装置本体６１とリモートコントローラ６２とを有しており、装置本体６１は、制御部６１ａと記憶部６１ｂとを含んでいる。制御部６１ａは、記憶部６１ｂに格納された情報やリモートコントローラ６２からユーザにより入力された情報ないし指令に基づいて、ヒートポンプユニットＨで水を湯に沸き上げて貯湯タンク２０に貯留する沸上運転と、貯湯タンク２０に貯留した湯を給湯管路４０を介して所定の給湯先に供給する給湯運転と、後述する湯切れ防止運転とを制御する。
【００２３】
上記の記憶部６１ｂに格納される情報としては、例えば各貯湯温度センサ２０ａ〜２０ｄからの検出結果の送信周期や、各貯湯温度センサ２０ａ〜２０ｄの各取り付け高さと貯湯タンク２０での貯湯量との対応関係についての情報や、湯切れ防止運転開始の契機となる条件値などが挙げられる。当該情報は、例えば貯湯式給湯機１００のメーカにより予め記憶部６１ｂに格納される。
【００２４】
一方、リモートコントローラ６２から入力される情報としては、例えば沸上開始時刻、沸上温度、沸上湯量、給湯温度などを指定する情報が挙げられる。また、リモートコントローラ６２から入力された指令としては、例えば給湯温度変更、沸上運転中止、沸上湯量変更などを指示する指令が挙げられる。
【００２５】
上述した構成を有する貯湯式給湯機１００は、制御部６１ａの制御の下に沸上運転、給湯運転、および湯切れ防止運転を行う。以下、これら沸上運転、給湯運転、および湯切れ防止運転の各々について説明する。
【００２６】
沸上運転は、上述した沸上げ開始時刻になると開始される。制御部６１ａによる制御の下にヒートポンプユニットＨおよび循環ポンプＰが起動されて貯湯タンク２０内の水が沸上循環管路１０に流入し、該水がヒートポンプユニットＨで所定の沸上温度まで沸上げられて湯となり、該湯が貯湯タンク２０の上部から貯湯タンク２０に戻される。沸上運転の開始から時間が経過するにつれて、貯湯タンク２０の上部に戻された湯により該貯湯タンク２０内の頂部側から底部側に向かって湯層が拡大する。沸上運転中や湯切れ防止運転中は、貯湯タンク２０内での湯温が各貯湯温度センサ２０ａ〜２０ｄにより例えば周期的に検出され、その検出結果が制御装置６０に送信される。
【００２７】
制御部６１ａは、貯湯熱量情報収集部ＤＧ2を構成する各貯湯温度センサ２０ａ〜２０ｄの検出結果と、記憶部６１ｂに格納された各貯湯温度センサ２０ａ〜２０ｄの各取り付け高さと貯湯タンク２０での貯湯量との対応関係についての情報などを用いて、貯湯タンク２０での貯湯熱量を例えば周期的に算出する。給湯運転時および湯切れ防止運転時の各々においてのみ当該貯湯熱量の算出を行うように貯湯式給湯機１００を構成することもできるし、沸上運転時、給湯運転時、および湯切れ防止運転時の各々において当該貯湯熱量の算出を行うように貯湯式給湯機１００を構成することもできる。
【００２８】
上記の貯湯熱量から算出される貯湯量がユーザにより指定された沸上湯量に達したと制御部６１ａが判断したとき、あるいは貯湯温度センサ２０ａ〜２０ｄのうちの所定の貯湯温度センサの検出結果が条件値以上になったときに、制御部６１ａによる制御の下にヒートポンプユニットＨおよび循環ポンプＰが停止されて沸上運転が終了する。なお、上記の条件値は、貯湯式給湯機１００のメーカにより予め記憶部６１ｂに格納される。
【００２９】
給湯運転は、第２給湯管路部４０ｂに接続されている給湯栓が開にされると開始される。制御部６１ａは、水温度検出器３２、湯温度検出器４２、および給湯温度検出器４３それぞれの検出結果を用いて、給湯先での給湯温度がユーザの設定温度となるように三方弁４１の動作を制御する。
【００３０】
給湯運転の開始から所定時間が経過すると、制御部６１ａは、上述した給湯先での単位時間当たりの給湯使用熱量と貯湯熱量とを例えば周期的に算出し、これら貯湯熱量と給湯使用熱量とを基に湯切れが起こるまでの残り時間（以下、「湯切れ時間」という）を予測して、該湯切れ時間が前述の条件、すなわち湯切れ防止運転開始の契機となる条件を満たすか否かを判断する。なお、給湯運転の開始から上記給湯使用熱量または貯湯熱量の算出を行うまでの時間は、貯湯式給湯機１００のメーカにより予め設定されて、その情報が記憶部６１ｂに格納される。また、給湯先での単位時間当たりの給湯使用熱量は、使用熱量情報収集部ＤＧ3を構成する給湯温度検出器４３および給湯流量検出器４４それぞれの検出結果を用いて算出される。
【００３１】
湯切れ防止運転は、上記の条件が満たされたと制御部６１ａが判断したときに開始される。例えば、予測される湯切れ時間が最大許容値未満のときに上記の条件が成立したものと制御部６１ａが判断して、湯切れ防止運転が開始される。湯切れ防止運転が開始されると、制御部６１ａによる制御の下に給湯流量調整器４５が動作制御されて、給湯先での給湯流量が調整される。具体的には、給湯流量が低減される。また、ヒートポンプユニットＨおよび循環ポンプＰが起動されて、沸上運転が開始される。
【００３２】
給湯先での給湯流量の調整は、当該給湯流量が予め固定された低減量ないし低減率となるように調整することもできるし、ヒートポンプユニットＨでの沸上熱量に応じて適宜調整することもできる。図１に示した貯湯式給湯機１００は、前述した沸上熱量情報収集部ＤＧ1を有しているので、沸上熱量情報収集部ＤＧ1を構成する水流量検出器１３、水温度検出器１４、および湯温度検出器１５それぞれの検出結果を用いてヒートポンプユニットＨでの沸上熱量を算出し、給湯先での給湯使用熱量が当該沸上熱量程度以下となるように給湯先での給湯流量を調整する。記憶部６１ｂには、給湯先での給湯温度および給湯流量の各々と上記沸上熱量との対応関係を表す情報が貯湯式給湯機１００のメーカにより予め格納される。
【００３３】
制御部６１ａは、湯切れ防止運転中も湯切れ時間の予測および該予測される湯切れ時間が前述の条件を満たすか否かの判断を例えば周期的に行い、給湯先への給湯が停止されたと判断されたとき、または予測される湯切れ時間が上述の条件を満たさなくなったときに、湯切れ防止運転を終了する。なお、給湯先への給湯が停止されたとの判断は、例えば給湯流量検出器４４による検出結果がゼロになった時点で行ってもよいし、給湯流量検出器４４による検出結果が予め定められた時間以上継続してゼロになった時点で行ってもよい。上記の時間は、例えば貯湯式給湯機１００のメーカにより選定されて、記憶部６１ｂに予め格納される。
【００３４】
このように構成された貯湯式給湯機１００では、制御部６１ａが上述の湯切れ時間を予測し、該湯切れ時間が所定条件を満たしたときに初めて湯切れ防止運転を行うので、湯切れ時間を予測せずに貯湯タンク２０内の湯量の多寡のみで湯切れ防止運転を行う場合と比較して、不必要な沸上運転を行うことなく湯切れを防止することが容易である。ユーザの給湯需要に応じて湯切れ防止運転を行うので、貯湯式給湯機１００では湯切れを効率よく防止し易い。
【００３５】
湯切れを効率よく防止し易くなる結果として、貯湯式給湯機１００では、省エネルギー化を図ることができると共に、効率よく沸上運転を行うことで不必要な沸上運転の回数を減らすことができるために製品の長寿命化を図ることができる。また、ユーザの給湯需要に応じて沸上運転を行うことにより、ユーザの給湯需要が多い場合に備えて貯湯タンク２０を大型化して湯を貯留する必要がないため、製品の小型化を図ることができる。
【００３６】
上述の技術的効果を奏する貯湯式給湯機１００での制御部６１ａによる動作制御および処理、特に湯切れ防止運転に関わる動作制御および処理は、種々の手順の下に行うことができる。以下、図１で用いた参照符号を適宜引用しつつ図２を参照して、湯切れ防止のために制御部６１ａが行う動作制御および処理の具体例を説明する。
【００３７】
図２は、図１に示した貯湯式給湯機で湯切れを防止するために制御部が行う動作制御および処理の一例を概略的に示すフローチャートである。図２に示す例では、貯湯式給湯機１００での湯切れを防止するために制御部６１ａ（図１参照）がステップＳ１０１〜Ｓ１１０の各処理を行う。
【００３８】
最初に行われるステップＳ１０１は、給湯運転の開始から所定時間経過後に行われるステップであり、当該ステップＳ１０１では、貯湯熱量情報収集部ＤＧ2（図１参照）から得た情報を基に貯湯タンク２０内の貯湯熱量Ｒを算出する。次いで行われるステップＳ１０２では、使用熱量情報収集部ＤＧ3（図１参照）から得た情報を基に給湯先での単位時間当たりの給湯使用熱量Ｖｓを算出する。ステップＳ１０３では、ステップＳ１０１で算出した貯湯熱量ＲをステップＳ１０２で算出した給湯使用熱量Ｖｓで除算することで、湯切れが起こるまでの残り時間である湯切れ時間Ｔを算出する。
【００３９】
この後ステップＳ１０４に進んで、記憶部６１ｂ（図１参照）に格納されている情報である条件値Ｔ0、すなわち湯切れ時間の最大許容値よりもステップＳ１０３で算出した湯切れ時間Ｔが小さい（Ｔ＜Ｔ0）か否かを判断する。ステップＳ１０４で湯切れ時間Ｔが条件値Ｔ０よりも小さい（Ｔ＜Ｔ0）、すなわち湯切れ時間Ｔが条件値Ｔ0未満であると判断したときにはステップＳ１０５に進み、貯湯式給湯機１００が沸上運転中であるか否かを判断する。ステップＳ１０４で湯切れ時間Ｔが条件値Ｔ0未満でない（Ｔ≧Ｔ0）、すなわち、湯切れ時間Ｔが条件値Ｔ0以上であると判断したときにはステップＳ１０９に進む。
【００４０】
ステップＳ１０５で貯湯式給湯機１００が沸上運転中であると判断したときには、ステップＳ１０６に進み、沸上熱量情報収集部ＤＧ1（図１参照）から得た情報を基にヒートポンプユニットＨでの単位時間当たりの沸上熱量Ｖｂを算出する。ステップＳ１０５で貯湯式給湯機１００が沸上運転中でない判断したときには、ステップＳ１０７へ進み、貯湯式給湯機１００が沸上運転を開始するように動作制御を行う。ステップＳ１０７で沸上運転を開始すると、ステップＳ１０６へ進む。
【００４１】
ステップＳ１０６で沸上熱量Ｖｂを算出するとステップＳ１０８に進み、給湯先での給湯使用熱量Ｖｓが沸上熱量Ｖｂ程度以下となるように給湯流量調整器４５（図１参照）の動作制御を行って、給湯先での給湯流量を調整する。ステップＳ１０８で給湯流量を調整するとステップＳ１０９に進み、貯湯式給湯機１００が給湯運転中であるか否かを判断する。
【００４２】
ステップＳ１０９で貯湯式給湯機１００が給湯運転中であると判断したときには、ステップＳ１０１まで戻り、上記手順を繰り返す。ステップＳ１０９で貯湯式給湯機１００が給湯運転中でないと判断したときには、ステップＳ１１０に進み、給湯流量調整器４５（図１参照）の動作制御を終了することにより、給湯先での給湯流量の調整を終了する。具体的には、給湯流量調整器４５の弁開度を全開状態あるいは全閉状態にする。ステップＳ１１０で給湯先での給湯流量の調整を終了すると、湯切れを防止するための動作制御および処理を終了する。
【００４３】
実施の形態２．
本発明の貯湯式給湯機のうちで熱源機としてヒートポンプユニットを備えたものでは、水流量検出器を含ませることなく沸上熱量情報収集部を構成することができる。このような沸上熱量情報収集部を備えた貯湯式給湯機の具体例としては、例えば図１に示した貯湯式給湯機１００での水流量検出器１３を省略した構成のものが挙げられる。
【００４４】
当該貯湯式給湯機での沸上熱量情報収集部は、例えば水温度検出器１４、湯温度検出器１５、および循環ポンプＰ（図１参照）を含んで構成される。また、制御装置は、湯切れ防止運転を行っている間、循環ポンプＰの流量制御に関わる入力値（例えば循環ポンプＰの回転数や出力値など）を用いて往き管１１（図１参照）内を流れる水の流量を算出し、該流量と水温度検出器１４および湯温度検出器１５それぞれの検出結果とを用いてヒートポンプユニットＨ（図１参照）での単位時間当たりの沸上熱量を求める。循環ポンプＰの入力値を用いて往き管１１での水の流量を算出することで、水流量検出器１３（図１参照）が不要となるため、図１に示す貯湯式給湯機１００と比較して検出器の点数を減らすことができる。
【００４５】
実施の形態３．
本発明の貯湯式給湯機には、湯切れ防止運転を行うか否かを判断する際の条件をユーザの給湯需要に応じて制御装置が自ら更新する機能を付加することもできる。当該機能を付加した貯湯式給湯機の構成は、制御装置の機能を除き、例えば実施の形態１または実施の形態２で説明した貯湯式給湯機の構成と同様にすることができるので、ここではその図示を省略する。
【００４６】
上記の機能が付加された貯湯式給湯機では、給湯運転が行われるたびに給湯先での総給湯使用熱量を制御装置の制御部が記憶部に記憶させ、所定の期間毎、例えば１週間毎に上記総給湯使用熱量の最大値を求める。給湯先での総給湯使用熱量は、例えば使用熱量情報収集部ＤＧ3により収集された情報を用いて上記の制御部が算出する。制御部には、必要に応じて計時機能が予め付与される。上記の最大値が更新されると、１回の給湯運転で湯切れが生じてしまわないように、湯切れ防止運転開始の契機となる条件、例えば湯切れ時間の最大許容値を上記最大値に応じて制御部が変更する。
【００４７】
図３は、上述の機能が付加された貯湯式給湯機で湯切れを防止するために制御部が行う動作制御および処理の一例を概略的に示すフローチャートである。同図に示す例では、図２に示したステップＳ１０３とステップＳ１０４との間で新たなステップＳ１０３ａ、Ｓ１０３ｂの各々を行う点、および図２に示したステップＳ１１０の後に新たなステップＳ１１０ａを行う点をそれぞれ除き、図２に示した各ステップを行う。図３に示した手順のうちで図２に示した手順と共通するものについては、図２で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略し、異なる点のみを下記に記載する。
【００４８】
制御部は、ステップＳ１０３で湯切れ時間Ｔを算出すると記憶部から上記総給湯使用熱量の最大値Ｖmaxを読み出して、湯切れ防止運転開始の契機となる条件値Ｔ0、例えば湯切れ時間の最大許容値を変更する必要があるか否かを判断する。例えば、貯湯熱量Ｒよりも最大値Ｖmaxの方が大きいときには上記の条件値Ｔ0を変更する必要があると判断し、貯湯熱量Ｒが最大値Ｖmax以上であるときには上記の条件値Ｔ0を変更する必要がないと判断する。
【００４９】
ステップＳ１０３ａで条件値Ｔ0を変更する必要があると判断するとステップＳ１０３ｂに進んで、１回の給湯運転で湯切れが生じてしまわないように条件値Ｔ0を変更する。具体的には、条件値Ｔ0の数値を増加させる。どの程度増加させるかは、貯湯式給湯機のメーカにより予め設定される。ステップＳ１０３ｂで条件値Ｔ0を変更すると、ステップＳ１０４へ進む。また、前述のステップＳ１０３ａで条件値Ｔ0を変更する必要がないと判断すると、ステップＳ１０４へ進む。
【００５０】
一方、ステップＳ１１０で給湯流量の調整を終了すると、ステップＳ１１０ａに進んで総給湯使用熱量を算出し、該総給湯使用熱量の情報を記憶部に格納してから処理を終了する。
【００５１】
以上、本発明の貯湯式給湯機について実施の形態を挙げて説明したが、前述のように、本発明は上述の形態に限定されるものではない。例えば、図１では、貯湯タンク２０に貯留した湯を所定の給湯先に送る貯湯式給湯機１００を挙げているが、本発明の貯湯式給湯機は、熱源機で沸き上げた湯を一旦貯留して、所定の箇所に該貯留された湯の熱を供給するものであればよく、その構成は適宜変更可能である。例えば熱源機としてヒータを用いることもでき、この場合には当該ヒータが貯湯タンク内に配置される。また、浴槽内の浴水を取水し、貯湯タンクに貯留された湯の熱で当該浴水を加熱して浴槽に戻す追焚き機能付き貯湯式給湯機であってもよい。
【００５２】
貯湯熱量情報収集部、使用熱量情報収集部、および沸上熱量情報収集部は、それぞれ、所望の熱量の算出に必要な情報が得られるものであればよく、その構成は適宜変更可能である。また、実施の形態３で説明した総給湯使用熱量の最大値をユーザがリモートコントローラから設定できるように貯湯式給湯機を構成することも可能である。図３に示した貯湯熱量Ｒ、給湯使用熱量Ｖｓ、湯切れ時間Ｔ、沸上熱量Ｖｂなどをユーザが容易に確認することができるように、各数値を表示することができる表示部を制御装置に設けてもよい。本発明の貯湯式給湯機については、上述した以外にも種々の変形、修飾、組合せ等が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の貯湯式給湯機は、家庭用または業務用の貯湯式給湯機として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の貯湯式給湯機の一例を示す概略図である。
【図２】図１に示した貯湯式給湯機で湯切れを防止するために制御部が行う動作制御および処理の一例を概略的に示すフローチャートである。
【図３】本発明の貯湯式給湯機で湯切れを防止するために制御部が行う動作制御および処理の他の例を概略的に示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 沸上循環管路
１１ 往き管
１２ 戻り管
１３ 水流量検出器
１４ 水温度検出器
１５ 湯温度検出器
２０ 貯湯タンク
２０ａ, ２０ｂ, ２０ｃ, ２０ｄ 貯湯温度センサ
３０ 給水管路
３０ａ 第１給水管路部
３０ｂ 第２給水管路部
３０ｃ 第３給水管路部
３１ 減圧弁
３２ 水温度検出器
４０ 給湯管路
４０ａ 第１給湯管路部
４０ｂ 第２給湯管路部
４１ 三方弁
４２ 湯温度検出器
４３ 給湯温度検出器
４４ 給湯流量検出器
４５ 給湯流量調整器
６０ 制御装置
６１ 装置本体
６１ａ 制御部
６１ｂ 記憶部
６２ リモートコントローラ
１００ 貯湯式給湯機
Ｈ ヒートポンプユニット
Ｐ 循環ポンプ
ＤＧ1 沸上熱量情報収集部
ＤＧ2 貯湯熱量情報収集部
ＤＧ3 使用熱量情報収集部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源機で水を湯に沸き上げて貯湯タンクに貯留する沸上運転と、前記貯湯タンクに貯留した湯を給湯管路を介して所定の給湯先に供給する給湯運転とを制御装置が制御する貯湯式給湯機であって、
前記貯湯タンク内の貯湯熱量に関わる情報を収集する貯湯熱量情報収集部と、
前記給湯先での単位時間当たりの給湯使用熱量に関わる情報を収集する使用熱量情報収集部と、
前記給湯管路に設けられて前記給湯先への給湯流量を調整する給湯流量調整器と、
を備え、
前記制御装置は、前記貯湯熱量情報収集部が収集した情報を用いて算出される前記貯湯熱量と、前記使用熱量情報収集部が収集した情報を用いて算出される前記給湯使用熱量とを基に湯切れが起こるまでの残り時間を前記給湯運転中に予測し、該残り時間が所定時間になったときには、前記給湯先への給湯流量を前記給湯流量調整器により調整すると共に前記熱源機で水を湯に沸き上げる湯切れ防止運転を行う、
ことを特徴とする貯湯式給湯機。
【請求項２】
前記貯湯熱量情報収集部は、前記貯湯タンクの高さ方向に分散して該貯湯タンクに設けられて該貯湯タンク内の湯の温度を検出する複数の貯湯温度検出器を含み、
前記使用熱量情報収集部は、前記給湯管路に設けられて前記給湯先での給湯温度を検出する給湯温度検出器と、前記給湯管路に設けられて前記給湯先への給湯流量を検出する給湯流量検出器とを含み、
前記制御装置は、前記複数の残湯温度検出器それぞれの検出結果を用いて前記貯湯タンク内の貯湯熱量を算出すると共に、前記給湯温度検出器および前記給湯流量検出器それぞれの検出結果を用いて前記給湯先での単位時間当たりの給湯使用熱量を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯機。
【請求項３】
前記貯湯タンクの下部から前記熱源機を経て前記貯湯タンクの上部に達する沸上循環管路と、
該沸上循環管路に設けられて前記熱源機での単位時間当たりの沸上熱量に関わる情報を収集する沸上熱量情報収集部と、
を更に備え、
前記制御装置は、前記湯切れ防止運転を行っている間、前記沸上熱量情報収集部が収集した情報を用いて前記熱源機での沸上熱量を求め、前記給湯先への給湯流量を前記沸上熱量の多寡に応じて前記給湯流量調整器により調整する、
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機。
【請求項４】
前記沸上循環管路は、
前記貯湯タンクの下部から前記熱源機へ水を流入させる往き管と、
前記熱源機で沸き上げられた湯を前記貯湯タンクの上部に戻す戻り管と、
前記往き管または前記戻り管の途中に設けられて前記制御装置により動作制御される循環ポンプと、
を含み、
前記沸上熱量情報収集部は、
前記往き管の途中に設けられて前記水の温度を検出する水温度検出器と、
前記戻り管の途中に設けられて前記湯の温度を検出する湯温度検出器と、
前記往き管または戻り管の途中に設けられて前記往き管または前記戻り管を流れる水の流量を検出する水流量検出器と、
を含み、
前記制御装置は、前記湯切れ防止運転を行っている間、前記水温度検出器、前記水流量検出器、および前記湯温度検出器それぞれの検出結果を用いて前記熱源機での沸上熱量を求めることを特徴とする請求項３に記載の貯湯式給湯機。
【請求項５】
前記沸上熱量情報収集部は、
前記循環ポンプと、
前記往き管の途中に設けられて前記水の温度を検出する水温度検出器と、
前記戻り管の途中に設けられて前記湯の温度を検出する湯温度検出器と、
を含み、
前記制御装置は、前記湯切れ防止運転を行っている間、前記水温度検出器および前記湯温度検出器それぞれの検出結果と前記循環ポンプの流量制御に関わる入力値とを用いて前記熱源機での沸上熱量を求めることを特徴とする請求項３に記載の貯湯式給湯機。
【請求項６】
前記制御装置は、前記給湯運転が行われるたびに前記給湯先での総給湯使用熱量を記憶する記憶部を更に備え、該記憶部に記憶された前記総給湯使用熱量の最大値を所定の期間毎に求めて、前記湯切れ防止運転を行うか否かを判断する際の前記所定時間を更新することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の貯湯式給湯機。
【請求項１】
熱源機で水を湯に沸き上げて貯湯タンクに貯留する沸上運転と、前記貯湯タンクに貯留した湯を給湯管路を介して所定の給湯先に供給する給湯運転とを制御装置が制御する貯湯式給湯機であって、
前記貯湯タンク内の貯湯熱量に関わる情報を収集する貯湯熱量情報収集部と、
前記給湯先での単位時間当たりの給湯使用熱量に関わる情報を収集する使用熱量情報収集部と、
前記給湯管路に設けられて前記給湯先への給湯流量を調整する給湯流量調整器と、
を備え、
前記制御装置は、前記貯湯熱量情報収集部が収集した情報を用いて算出される前記貯湯熱量と、前記使用熱量情報収集部が収集した情報を用いて算出される前記給湯使用熱量とを基に湯切れが起こるまでの残り時間を前記給湯運転中に予測し、該残り時間が所定時間になったときには、前記給湯先への給湯流量を前記給湯流量調整器により調整すると共に前記熱源機で水を湯に沸き上げる湯切れ防止運転を行う、
ことを特徴とする貯湯式給湯機。
【請求項２】
前記貯湯熱量情報収集部は、前記貯湯タンクの高さ方向に分散して該貯湯タンクに設けられて該貯湯タンク内の湯の温度を検出する複数の貯湯温度検出器を含み、
前記使用熱量情報収集部は、前記給湯管路に設けられて前記給湯先での給湯温度を検出する給湯温度検出器と、前記給湯管路に設けられて前記給湯先への給湯流量を検出する給湯流量検出器とを含み、
前記制御装置は、前記複数の残湯温度検出器それぞれの検出結果を用いて前記貯湯タンク内の貯湯熱量を算出すると共に、前記給湯温度検出器および前記給湯流量検出器それぞれの検出結果を用いて前記給湯先での単位時間当たりの給湯使用熱量を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯機。
【請求項３】
前記貯湯タンクの下部から前記熱源機を経て前記貯湯タンクの上部に達する沸上循環管路と、
該沸上循環管路に設けられて前記熱源機での単位時間当たりの沸上熱量に関わる情報を収集する沸上熱量情報収集部と、
を更に備え、
前記制御装置は、前記湯切れ防止運転を行っている間、前記沸上熱量情報収集部が収集した情報を用いて前記熱源機での沸上熱量を求め、前記給湯先への給湯流量を前記沸上熱量の多寡に応じて前記給湯流量調整器により調整する、
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機。
【請求項４】
前記沸上循環管路は、
前記貯湯タンクの下部から前記熱源機へ水を流入させる往き管と、
前記熱源機で沸き上げられた湯を前記貯湯タンクの上部に戻す戻り管と、
前記往き管または前記戻り管の途中に設けられて前記制御装置により動作制御される循環ポンプと、
を含み、
前記沸上熱量情報収集部は、
前記往き管の途中に設けられて前記水の温度を検出する水温度検出器と、
前記戻り管の途中に設けられて前記湯の温度を検出する湯温度検出器と、
前記往き管または戻り管の途中に設けられて前記往き管または前記戻り管を流れる水の流量を検出する水流量検出器と、
を含み、
前記制御装置は、前記湯切れ防止運転を行っている間、前記水温度検出器、前記水流量検出器、および前記湯温度検出器それぞれの検出結果を用いて前記熱源機での沸上熱量を求めることを特徴とする請求項３に記載の貯湯式給湯機。
【請求項５】
前記沸上熱量情報収集部は、
前記循環ポンプと、
前記往き管の途中に設けられて前記水の温度を検出する水温度検出器と、
前記戻り管の途中に設けられて前記湯の温度を検出する湯温度検出器と、
を含み、
前記制御装置は、前記湯切れ防止運転を行っている間、前記水温度検出器および前記湯温度検出器それぞれの検出結果と前記循環ポンプの流量制御に関わる入力値とを用いて前記熱源機での沸上熱量を求めることを特徴とする請求項３に記載の貯湯式給湯機。
【請求項６】
前記制御装置は、前記給湯運転が行われるたびに前記給湯先での総給湯使用熱量を記憶する記憶部を更に備え、該記憶部に記憶された前記総給湯使用熱量の最大値を所定の期間毎に求めて、前記湯切れ防止運転を行うか否かを判断する際の前記所定時間を更新することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の貯湯式給湯機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−２５７７０７（Ｐ２００９−２５７７０７Ａ）
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０９５０４（Ｐ２００８−１０９５０４）
【出願日】平成２０年４月１８日（２００８．４．１８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１８日（２００８．４．１８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
[ Back to top ]