(57)【要約】【課題】不要な電力消費の削減によりＣＯＰを向上させ、かつ外気温の変動に応じた電源供給の適切な制御を可能とする貯湯式給湯機を得ること。【解決手段】貯湯タンク１と、沸き上げ配管４と、沸き上げポンプ５と、加熱手段６と、加熱制御手段１０と、外気温検出器９と、加熱制御手段１０と双方向に通信をする貯湯制御手段１１と、加熱制御手段１０への電源供給と電源供給の停止とを切り替える電源供給切替手段１２と、を有し、貯湯制御手段１１は、所定時刻において電源供給切替手段１２を電源供給の状態とし、所定時刻の場合と、所定時刻以外であって電源供給切替手段１２が電源供給の状態である場合とにおいて、外気温検出器９により検出された外気温を取得し、外気温検出器９により所定期間内に検出された最低外気温に応じて電源供給切替手段１２を制御する。【選択図】図１
2010175139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯を貯える貯湯タンクと、
前記貯湯タンクに接続され、前記貯湯タンクからの水を流通させる沸き上げ配管と、
前記沸き上げ配管の途中に配設された沸き上げポンプと、
前記沸き上げポンプにより供給される水を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段を制御する加熱制御手段と、
前記加熱手段の近傍の外気温を検出する外気温検出器と、
前記加熱制御手段と双方向に通信をしながら前記沸き上げポンプを制御する貯湯制御手段と、
前記加熱制御手段への電源供給と電源供給の停止とを切り替える電源供給切替手段と、を有し、
前記貯湯制御手段は、所定時刻において前記電源供給切替手段を電源供給の状態とし、前記所定時刻の場合と、前記所定時刻以外であって前記電源供給切替手段が電源供給の状態である場合とにおいて、前記外気温検出器により検出された外気温を取得し、前記外気温検出器により所定期間内に検出された最低外気温に応じて前記電源供給切替手段を制御することを特徴とする貯湯式給湯機。
【請求項２】
前記貯湯制御手段は、前記最低外気温と、第一の所定温度、及び前記第一の所定温度より高い第二の所定温度とを比較し、
前記最低外気温が前記第一の所定温度より低い場合、前記電源供給切替手段を常に電源供給側とし、
前記最低外気温が前記第一の所定温度以上かつ前記第二の所定温度より低い場合、前記貯湯タンク内の湯の沸き上げをするときは前記電源供給切替手段を電源供給の状態とし、前記沸き上げをしないときは一定の間隔で前記電源供給切替手段を電源供給の状態と電源供給停止の状態とに順次切り替え、
前記最低外気温が前記第二の所定温度以上である場合、前記沸き上げをするときは前記電源供給切替手段を電源供給の状態とし、前記沸き上げをしないときは前記電源供給切替手段を電源供給停止の状態と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】
前記貯湯制御手段は、時間帯に応じて、前記第一の所定温度及び前記第二の所定温度を変化させることを特徴とする請求項２に記載の貯湯式給湯機。
【請求項４】
前記貯湯制御手段は、前記第一の所定温度及び前記第二の所定温度のいずれも昼間時間帯より夜間時間帯において高くなるように設定することを特徴とする請求項２又は３に記載の貯湯式給湯機。
【請求項５】
前記貯湯制御手段は、前記電源供給切替手段を電源供給の状態と電源供給停止の状態とに順次切り替える場合、前記最低外気温に応じて、電源供給の状態とする時間と電源供給停止の状態とする時間とを変化させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の貯湯式給湯機。
【請求項６】
前記貯湯制御手段は、前記外気温検出器により検出された外気温を取得するために、昼間時間帯の開始時刻及び夜間時間帯の開始時刻の少なくとも一方において前記電源供給切替手段を電源供給の状態へ切り替え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７】
前記所定期間が一日間であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の貯湯式給湯機。
【請求項８】
湯を貯える貯湯タンクと、
前記貯湯タンクに接続され、前記貯湯タンクからの水を流通させる沸き上げ配管と、
前記沸き上げ配管の途中に配設された沸き上げポンプと、
前記沸き上げポンプにより供給される水を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段を制御する加熱制御手段と、
水温を検出する水温検出器と、
前記加熱制御手段と双方向に通信をしながら前記沸き上げポンプを制御する貯湯制御手段と、
前記加熱制御手段への電源供給と電源供給の停止とを切り替える電源供給切替手段と、を有し、
前記貯湯制御手段は、前記水温検出器により所定期間内に検出された最低水温に応じて前記電源供給切替手段を制御することを特徴とする貯湯式給湯機。
【請求項９】
前記貯湯制御手段による前記電源供給切替手段の制御に関する情報を表示する表示部を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の貯湯式給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプサイクルを利用して湯を沸かす貯湯式給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートポンプサイクルを用いる貯湯式給湯機として、所定時間沸き上げをしないときにも熱源ユニットへ電源供給をするものがある。また、外気温が所定温度以上であれば熱源ユニットへの電源供給を停止し、電源供給を停止させる直前の外気温に応じて、電源供給を停止させる時間を決定するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９２５５１５号公報（第１頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ヒートポンプサイクルを用いる貯湯式給湯機は、最適な成績係数（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ：以下ＣＯＰと呼ぶ）での運転が望まれている。一日のトータルでのＣＯＰを向上させるためには、沸き上げをする間の加熱効率を上げるだけでなく、沸き上げをしない期間の待機電力を低減させることも有効である。
【０００５】
これに対して、沸き上げをしないときにも熱源ユニットへの電源供給をする従来の貯湯式給湯機の場合、不要な電力消費によりＣＯＰを悪化させるという問題がある。また、外気温が所定温度以上であるときに、電源供給を停止させる直前の外気温に応じて電源供給を停止させる時間を決定する場合、電源供給を停止させている期間において外気温の変動があった場合に電源供給の適切な制御が困難になるという問題を生じる。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、不要な電力消費の削減によりＣＯＰを向上させ、かつ外気温の変動に応じた電源供給の適切な制御を可能とする貯湯式給湯機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、湯を貯える貯湯タンクと、貯湯タンクに接続され、貯湯タンクからの水を流通させる沸き上げ配管と、沸き上げ配管の途中に配設された沸き上げポンプと、沸き上げポンプにより供給される水を加熱する加熱手段と、加熱手段を制御する加熱制御手段と、加熱手段の近傍の外気温を検出する外気温検出器と、加熱制御手段と双方向に通信をしながら沸き上げポンプを制御する貯湯制御手段と、加熱制御手段への電源供給と電源供給の停止とを切り替える電源供給切替手段と、を有し、貯湯制御手段は、所定時刻において電源供給切替手段を電源供給の状態とし、所定時刻の場合と、所定時刻以外であって電源供給切替手段が電源供給の状態である場合とにおいて、外気温検出器により検出された外気温を取得し、外気温検出器により所定期間内に検出された最低外気温に応じて電源供給切替手段を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、時刻に関わらず必要の無いときには熱源ユニットへの電源供給を停止させることで、不要な電力消費を削減させる。また、所定期間内に検出された最低外気温に応じて電源切替手段を制御することで、外気温の変動に応じた電源供給の適切な制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態に係る貯湯式給湯機の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、貯湯式給湯機の動作手順を説明するフローチャートである。
【図３】図３は、水温検出器を有する貯湯式給湯機の概略構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、表示部を有する貯湯式給湯機の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明に係る貯湯式給湯機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係る貯湯式給湯機の概略構成を示すブロック図である。貯湯式給湯機は、熱源ユニット７と、貯湯ユニット８とを有する。貯湯ユニット８に設けられた貯湯タンク１は、湯を貯える。出湯管２は、貯湯タンク１の上部に設けられている。給水管３は、貯湯タンク１の下部に設けられている。沸き上げ配管４は、貯湯タンク１の下部と上部とに接続され、貯湯タンク１からの水を貯湯ユニット８及び熱源ユニット７の間にて流通させる。沸き上げポンプ５は、沸き上げ配管４の途中に配設されている。
【００１２】
熱源ユニット７に設けられた加熱手段６は、沸き上げポンプ５により供給される水を加熱する。加熱手段６は後述する加熱制御手段１０から電力の供給を受けるとともに、圧縮機、蒸発器、及び膨張弁等を備え、ヒートポンプサイクルを構成している。貯湯タンク１の下部の水は、沸き上げポンプ５によって加熱手段６に導かれる。加熱手段６での加熱により水は湯となり、貯湯タンク１の上部へ導かれる。
【００１３】
外気温検出器９は、熱源ユニット７の周囲の外気温を検出し、外気温信号を出力する。加熱制御手段１０は、外気温検出器９からの外気温信号と、貯湯制御手段１１から送信された通信データとに基づいて、加熱手段６を制御する。貯湯制御手段１１は、貯湯タンク１内の湯の沸き上げの開始及び停止を決定する。貯湯タンク１内の湯の沸き上げをする場合、貯湯制御手段１１は、加熱開始を要求する通信データを加熱制御手段１０へ送信し、沸き上げポンプ５の流量を制御する。
【００１４】
ヒートポンプサイクルによる加熱には大気熱を利用することから、加熱手段６を内蔵する熱源ユニット７は、屋外に設置される。貯湯タンク１を内蔵する貯湯ユニット８は、設置現場等の状況に応じて、屋内或いは屋外に設置される。特に、寒冷地の場合は、積雪による倒壊の防止や、放熱ロスの低減のために、貯湯ユニット８は屋内に設置することが望ましい。貯湯ユニット８の設置場所が屋内或いは屋外であるのに対して、熱源ユニット７の設置場所は屋外に限定されるため、外気温検出器９は、熱源ユニット７に取り付けられる。
【００１５】
電源供給切替手段１２は、加熱制御手段１０への電源供給と電源供給の停止とを切り替える。貯湯タンク１内の湯の沸き上げをする場合、貯湯制御手段１１は、電源供給切替手段１２を電源供給の状態とし、加熱制御手段１０へ電源を供給する。沸き上げを停止する場合、貯湯制御手段１１は、電源供給切替手段１２を電源供給停止の状態とし、加熱制御手段１０への電源供給を停止させる。加熱制御手段１０への電源供給を適宜停止させることにより、加熱制御手段１０で消費される待機電力を削減できる。
【００１６】
貯湯制御手段１１は、外気温検出器９で検出された外気温データを取得する場合、電源供給切替手段１２を電源供給の状態とし、加熱制御手段１０へ電源を供給する。加熱手段１０は、電源が供給されることにより、熱源ユニット７に取り付けられた外気温検出器９からの外気温信号を貯湯制御手段１１へ送信する。
【００１７】
図２は、本実施の形態に係る貯湯式給湯機の動作手順を説明するフローチャートである。貯湯制御手段１１は、現在が夜間時間帯の開始時刻であるか否かを判断する（ステップＳ１）。夜間時間帯の開始時刻ではないと判断した場合（ステップＳ１、Ｎｏ）、貯湯制御手段１１は、現在が昼間時間帯の開始時刻であるか否かを判断する（ステップＳ２）。なお、ステップＳ１及びステップＳ２の順序は任意であって、同時に行うことしても良い。
【００１８】
現在が夜間時間帯の開始時刻であると判断した場合（ステップＳ１、Ｙｅｓ）、或いは現在が昼間時間帯の開始時刻であると判断した場合（ステップＳ２、Ｙｅｓ）、貯湯制御手段１１は、電源供給切替手段１２を電源供給の状態とし、外気温検出器９で検出された外気温Ｔａを取得する（ステップＳ３）。貯湯制御手段１１は、所定時刻である夜間時間帯開始時刻と昼間時間帯開始時刻とにおいて、電源供給切替手段１２を電源供給の状態とする。
【００１９】
貯湯制御手段１１は、ステップＳ３にて取得した外気温Ｔａと、前日の夜間時間帯開始時刻からの最低外気温Ｔ＿ｍｉｎ＿ｏｌｄとを比較し、低いものを最低外気温Ｔ＿ｍｉｎとする（ステップＳ４）。ステップＳ４において最低外気温Ｔ＿ｍｉｎを決定した後、及び、現在が昼間時間帯の開始時刻ではないと判断した場合（ステップＳ２、Ｎｏ）、貯湯制御手段１１は、電源供給切替手段１２が電源供給の状態か否かを判断する（ステップＳ５）。
【００２０】
電源供給切替手段１２が電源供給の状態（ステップＳ５、Ｙｅｓ）である間、貯湯制御手段１１は、外気温検出器９により検出された外気温Ｔを常に取得する。貯湯制御手段１１は、取得した外気温Ｔと最低外気温Ｔ＿ｍｉｎとを比較する（ステップＳ６）。外気温Ｔが最低外気温Ｔ＿ｍｉｎより低いと判断した場合（ステップＳ６、Ｙｅｓ）、外気温Ｔを最低外気温Ｔ＿ｍｉｎに代入する（ステップＳ７）。このようにして、最低外気温Ｔ＿ｍｉｎには、前日の夜間時間帯開始時刻から現在に至るまでにおける最低外気温が設定される。
【００２１】
ステップＳ７において最低外気温Ｔ＿ｍｉｎが更新された場合、ステップＳ６において外気温Ｔが最低外気温Ｔ＿ｍｉｎより低いと判断されなかった場合（ステップＳ６、Ｎｏ）、又は、電源供給切替手段１２が電源供給の状態でない場合（ステップＳ５、Ｎｏ）、貯湯制御手段１１は、現在が夜間時間帯であるか昼間時間帯であるかを判別する（ステップＳ８）。現在が夜間時間帯であると判断した場合（ステップＳ８、Ｙｅｓ）、貯湯制御手段１１は、第一の所定温度Ｔ１を例えば１３℃、第一の所定温度Ｔ１より高い第二の所定温度Ｔ２を例えば２１℃と設定する（ステップＳ９）。現在が昼間時間帯であると判断した場合（ステップＳ８、Ｎｏ）、貯湯制御手段１１は、第一の所定温度Ｔ１を例えば５℃、第二の所定温度Ｔ２を例えば１３℃と設定する（ステップＳ１０）。
【００２２】
このように、貯湯制御手段１１は、時間帯に応じて、第一の所定温度Ｔ１及び第二の所定温度Ｔ２を変化させる。また、貯湯制御手段１１は、第一の所定温度Ｔ１及び第二の所定温度Ｔ２のいずれも昼間時間帯より夜間時間帯において高くなるように設定する。なお、本実施の形態において説明する第一の所定温度Ｔ１及び第二の所定温度Ｔ２は一例であって、適宜設定可能である。
【００２３】
貯湯制御手段１１は、最低外気温Ｔ＿ｍｉｎと第一の所定温度Ｔ１とを比較する（ステップＳ１１）。最低外気温Ｔ＿ｍｉｎが第一の所定温度Ｔ１より低い場合（ステップＳ１１、Ｙｅｓ）、貯湯制御手段１１は、電源供給切替手段１２を常に電源供給の状態とする（ステップＳ１２）。最低外気温Ｔ＿ｍｉｎが第一の所定温度Ｔ１以上である場合（ステップＳ１１、Ｎｏ）、貯湯制御手段１１は、最低外気温Ｔ＿ｍｉｎと第二の所定温度Ｔ２とを比較する（ステップＳ１３）。
【００２４】
最低外気温Ｔ＿ｍｉｎが第二の所定温度Ｔ２より低い場合であって（ステップＳ１３、Ｙｅｓ）、貯湯タンク１内の湯の沸き上げをする場合（ステップＳ１４、Ｙｅｓ）、貯湯制御手段１１は、電源供給切替手段１２を電源供給の状態とする（ステップＳ１５）。沸き上げをしない場合（ステップＳ１４、Ｎｏ）、貯湯制御手段１１は、一定の間隔で電源供給切替手段１２を電源供給の状態と電源供給停止の状態とに順次切り替える（ステップＳ１６）。
【００２５】
最低外気温Ｔ＿ｍｉｎが第二の所定温度Ｔ２以上であって（ステップＳ１３、Ｎｏ）、貯湯タンク１内の湯の沸き上げをする場合（ステップＳ１７、Ｙｅｓ）、貯湯制御手段１１は、電源供給切替手段１２を電源供給の状態とする（ステップＳ１８）。沸き上げをしない場合（ステップＳ１７、Ｎｏ）、貯湯制御手段１１は、電源供給切替手段１２を電源供給停止の状態とする（ステップＳ１９）。このように、貯湯制御手段１１は、所定期間内に検出された最低外気温Ｔ＿ｍｉｎに応じて電源供給切替手段１２を制御する。
【００２６】
以上のように、本実施の形態によれば、前日の夜間時間帯開始時刻から現在に至るまでの最低外気温（以下、過去一日の最低外気温と呼ぶ）によって、熱源ユニット７への電源供給を制御する。最低外気温が第二の所定温度以上であれば、貯湯タンク１内の湯の沸き上げをするとき以外は、熱源ユニット７への電源供給を遮断する。時刻に関わらず必要の無いときの熱源ユニット７への電源供給を停止させることにより、不要な電力消費を削減させ、ＣＯＰを向上させることが可能となる。
【００２７】
また、最低外気温が第一の所定温度以上かつ第二の所定温度より低い場合であって、沸き上げをしない場合に、一定間隔で外気温を検出する以外は熱源ユニット７への電源供給を停止させることによっても、不要な電力消費を削減させ、ＣＯＰを向上させることが可能となる。夜間時間帯開始時刻と昼間時間帯開始時刻とに必ず外気温を取得するようにすることで、熱源ユニット７への不要な電源供給を遮断することとしても、必要となる最低外気温の更新が最低限一日一回以上は可能となる。なお、外気温の取得は夜間時間帯開始時刻及び昼間時間帯開始時刻である場合に限られず、夜間時間帯開始時刻及び昼間時間帯開始時刻の少なくとも一方であれば良い。さらに、夜間時間帯開始時刻、昼間時間帯開始時刻以外の所定時刻に外気温を取得することとしても良い。
【００２８】
一般に、一日のうち昼間と夜間とでは外気温が大きく変動する場合がある一方、前日の最低外気温と当日の最低外気温との変動は小さいことが多い。このため、過去一日の最低外気温を検出することにより、当日の最低外気温や、当日の外気温の急激な変化もある程度予測することが可能となる。例えば、当日の最低外気温が沸き上げ配管４や熱源ユニット７の内部の水が凍結する恐れのある外気温０℃を下回る可能性があると予測される場合（例えば、過去一日の最低外気温が第一の所定温度より低い場合）には、常に熱源ユニット７への電源供給を行う。外気温がいつ低下した場合であっても沸き上げ運転等の凍結予防運転を実施することが可能となるため、外気温の急激な低下による配管等の凍結を防止することができる。
【００２９】
また、過去一日の最低外気温から当日の最低外気温を予測したときに、当日は凍結のおそれがほとんど無いと判断された場合（例えば、過去一日の最低外気温が第一の所定温度以上であって第二の所定温度より低い場合）でも、前日よりも当日の最低外気温が急激に低下する場合があり得る。貯湯タンク１内の湯の沸き上げをするとき以外、熱源ユニット７への電源供給と電源供給の停止とを一定の間隔で切り替え、定期的に外気温を取得することにより、前日に比べて当日の最低外気温が急激に低下した場合でも凍結予防運転を実施して凍結を防ぐことが可能となる。
【００３０】
貯湯制御手段１１は、電源供給切替手段１２を電源供給の状態とする時間と電源供給停止の状態とする時間とを、過去一日の最低外気温に応じて変化させることとしても良い。熱源ユニット７への電源供給を行う時間、及び電源供給を停止させる時間を過去一日の最低外気温に応じて適宜変化させることで、凍結を防止するとともに、よりＣＯＰの向上を図れる。過去一日の最低外気温が高いほど凍結の可能性は低いことから、電源供給切替手段１２を電源供給の状態とする時間をより短くし、電源供給停止の状態とする時間をより長くすることで、熱源ユニット７における電力消費を極力抑えることが可能となる。
【００３１】
また、過去一日の最低外気温から凍結の恐れが無いと判断された場合であっても、例えば、所定期間内の外気温の変動に基づいて、沸き上げ運転等の制御内容を変化させることとしても良い。この場合も、定期的に外気温を取得することが望ましい。貯湯タンク１内の湯の沸き上げをするとき以外に、電源供給切替手段１２を電源供給の状態と電源供給停止の状態とに順次切り替えることで、外気温の変動を容易に確認可能とし、所定期間内の外気温の変動に基づく制御を精度良く実施することが可能となる。この場合、電源供給切替手段１２を電源供給の状態とする時間を、外気温が取得できる最短時間（例えば２分間）と設定し、電源供給停止の状態とする時間を、外気温の変動が精度良く確認できる最長時間（例えば５８分間）と設定することにより、熱源ユニット７での不要な電力消費を極力削減し、ＣＯＰを向上させることが可能となる。
【００３２】
最低外気温を判定するための第一の所定温度及び第二の所定温度を夜間時間帯と昼間時間帯とで変化させることで、一般に夜間時間帯より外気温が高くなる昼間時間帯において、熱源ユニット７への電源供給を少なくすることを可能とする。これにより、極力電力消費を抑えることが可能となる。
【００３３】
加熱制御手段１０による電源供給の制御は、外気温検出器９により検出された外気温に応じて、熱源ユニット７への電源供給を制御する場合に限られない。例えば、図３に概略構成を示すように、給水管３上に設けて貯湯制御手段１１に接続され水温を検出する水温検出器１３により検出された水温に応じて、熱源ユニット７への電源供給を制御することとしても良い。水温検出器１３は、給水管３における水温を検出する。水温検出器１３により所定期間内に検出された最低水温に基づいて電源供給切替手段１２を制御する。これにより水温の変動に応じた電源供給の適切な制御が可能となる。
【００３４】
貯湯式給湯機は、図４に概略構成を示すように、貯湯タンク１の動作状態を示す表示部１４を設けても良い。表示部１４は、貯湯制御手段１１による電源供給切替手段１２の制御に関する情報を表示する。貯湯式給湯機のユーザは、熱源ユニット７へ電源供給がなされているか、電源供給が停止されているかを、表示部１４により容易に確認することができる。これにより、貯湯式給湯機の使い勝手を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上のように、本発明に係る貯湯式給湯機は、ヒートポンプサイクルを利用して沸かした湯を供給する場合に有用である。
【符号の説明】
【００３６】
１  貯湯タンク
４  沸き上げ配管
５  沸き上げポンプ
６  加熱手段
９  外気温検出器
１０  加熱制御手段
１１  貯湯制御手段
１２  電源供給切替手段
１３  水温検出器
１４  表示部
【図１】
2010175139.tif 000003
【図２】
2010175139.tif 000004
【図３】
2010175139.tif 000005
【図４】
2010175139.tif 000006