(57)【要約】【課題】凍結防止ヒータ３６による消費電力を削減する。【解決手段】筐体内に湯水の配管類を備え、凍結防止のために前記配管類を加熱する凍結防止ヒータ３６と、前記筐体内の温度を検出する温度センサ３７と、この温度センサ３７の値に応じて前記凍結防止ヒータ３６の通電を行う制御装置３８を備えた給湯装置に於いて、運転停止や時刻の設定等を行う操作部を設け、前記制御装置３８には時刻認識手段４０を備え、現在時刻に応じて前記凍結防止ヒータ３６の作動温度が異なるヒータ制御手段３９を備えるようにした。【選択図】図２
2006250504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内に湯水の配管類を備え、凍結防止のために前記配管類を加熱する凍結防止ヒータと、前記筐体内の温度を検出する温度センサと、この温度センサの値に応じて前記凍結防止ヒータの通電を行う制御装置を備えた給湯装置に於いて、運転停止や時刻の設定等を行う操作部を設け、前記制御装置には時刻認識手段を備え、現在時刻に応じて前記凍結防止ヒータの作動温度が異なるヒータ制御手段を備えた事を特徴とする給湯装置。
【請求項２】
給水管と給湯管が接続され湯水を貯湯する貯湯タンクを内部に備えた貯湯タンクユニットと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、凍結防止のために貯湯タンク内の配管類を加熱する凍結防止ヒータと、前記貯湯タンクユニット内の温度を検出する温度センサと、この温度センサの値に応じて前記凍結防止ヒータの通電を行う制御装置を備えた貯湯式給湯装置に於いて、運転停止や時刻の設定等を行う操作部を設け、前記制御装置には時刻認識手段を備え、現在時刻に応じて前記凍結防止ヒータの作動温度が異なるヒータ制御手段を備えた事を特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項３】
前記ヒータ制御手段にて現在時刻が夜の時刻Ａから朝の時刻Ｂまでの間は、前記凍結防止ヒータは温度センサの値が所定温度Ｔ１でＯＮし、所定温度Ｔ１より高い所定温度Ｔ２でＯＦＦする通電制御を行い、朝の時刻Ｂから夜の時刻Ａまでの間は凍結防止ヒータは温度センサの値が前記所定温度Ｔ１でＯＮし、所定温度Ｔ１と所定温度Ｔ２の間の所定温度Ｔ３でＯＦＦする通電制御を行う制御装置を備えた請求項１および２記載の給湯装置。
【請求項４】
前記操作部にて前記時刻Ａまたは時刻Ｂを任意に変更可能な制御装置を備えた請求項１および３記載の給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筐体内に湯水の配管と凍結防止ヒータを備えた給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりこの種の電気温水器やヒートポンプ貯湯式給湯装置においては、給湯装置は屋外に設置されて使用されるものであるため外気温度が零下になったようなときには通水配管内の水が凍結して、通水が不可能となる恐れがある。そこで、従来からこの通水配管に凍結防止ヒータを取り付け、通水配管を温めて加熱することによりこの通水配管内の水の凍結防止を図っていた。冬季に配管内の給湯用水を凍結させないためには、外気温度の影響を受け易い複数の個所に凍結防止ヒータを設置して、凍結防止ヒータに直接接続されているサーモスタットが所定の温度（例えば、サーモスタットが５℃以下になったときに凍結防止ヒータをＯＮさせ、１３℃でＯＦＦさせる）で、これらの配管を加温させて凍結防止を図っている。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００２−１４７８５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、この従来のものでは、外気温が５℃程の場合には、実際には配管の凍結の可能性が低いにもかかわらず、冬期間凍結防止ヒータが昼夜連続通電され、無駄に電力が消費される問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで、本発明は上記課題を解決するため、請求項１では、筐体内に湯水の配管類を備え、凍結防止のために前記配管類を加熱する凍結防止ヒータと、前記筐体内の温度を検出する温度センサと、この温度センサの値に応じて前記凍結防止ヒータの通電を行う制御装置を備えた給湯装置に於いて、運転停止や時刻の設定等を行う操作部を設け、前記制御装置には時刻認識手段を備え、現在時刻に応じて前記凍結防止ヒータの作動温度が異なるヒータ制御手段を備えたものである。
【０００５】
また、請求項２では、給水管と給湯管が接続され湯水を貯湯する貯湯タンクを内部に備えた貯湯タンクユニットと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、凍結防止のために貯湯タンク内の配管類を加熱する凍結防止ヒータと、前記貯湯タンクユニット内の温度を検出する温度センサと、この温度センサの値に応じて前記凍結防止ヒータの通電を行う制御装置を備えた貯湯式給湯装置に於いて、運転停止や時刻の設定等を行う操作部を設け、前記制御装置には時刻認識手段を備え、現在時刻に応じて前記凍結防止ヒータの作動温度が異なるヒータ制御手段を備えたものである。
【０００６】
また、請求項３では、前記ヒータ制御手段にて現在時刻が夜の時刻Ａから朝の時刻Ｂまでの間は、前記凍結防止ヒータは温度センサの値が所定温度Ｔ１でＯＮし、所定温度Ｔ１より高い所定温度Ｔ２でＯＦＦする通電制御を行い、朝の時刻Ｂから夜の時刻Ａまでの間は凍結防止ヒータは温度センサの値が前記所定温度Ｔ１でＯＮし、所定温度Ｔ１と所定温度Ｔ２の間の所定温度Ｔ３でＯＦＦする通電制御を行う制御装置を備えたものである。
【０００７】
また、請求項４では、前記操作部にて前記時刻Ａまたは時刻Ｂを任意に変更可能な制御装置を備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明によれば、凍結防止ヒータの通電精度が向上し、消費電力を低減する事ができる。
また、時刻Ａまたは時刻Ｂを任意に変更可能な制御装置を備えたので、給湯装置を使用する地方の気候に応じて条件の変更ができ、より消費電力を低減する事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
この貯湯式給湯装置は、時間帯別契約電力の電力単価が安価な深夜時間帯に湯水を沸き上げて貯湯し、この貯湯した湯水を給湯に用いるもので、１は筐体内に湯水を貯湯する貯湯タンク２を備えた貯湯タンクユニット、３は貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット、４は台所や洗面所等に設けられた給湯栓、５はこの貯湯式給湯装置を遠隔操作する操作部としてのリモコン、６は浴槽である。
【００１１】
前記貯湯タンクユニット１の貯湯タンク２は、上端に給湯管７と、下端に給水管８とが接続され、さらに、下部にヒーポン循環回路を構成する入水管９と、上部にヒーポン循環回路を構成する出湯管１０とが接続され、前記ヒートポンプユニット３によって入水管９から取り出した貯湯タンク２内の湯水を沸き上げて出湯管１０から貯湯タンク２内に戻して貯湯され、給水管８からの給水により貯湯タンク２内の湯水が押し上げられて貯湯タンク２内上部の高温水が給湯管７から押し出されて給湯されるものである。
【００１２】
前記ヒートポンプユニット３は、回転数可変の圧縮機１１と凝縮器としての冷媒−水熱交換器１２と膨張弁１３と強制空冷式の蒸発器１４で構成されたヒートポンプ回路１５と、貯湯タンク２内の湯水を前記入水管９および出湯管１０を介して冷媒−水熱交換器１２に循環させる循環ポンプ１６と、それらの駆動を制御するヒーポン制御部１７とを備えており、ヒートポンプ回路１５内には冷媒として二酸化炭素が用いられて超臨界ヒートポンプサイクルを構成しているものである。なお、冷媒に二酸化炭素を用いているので、低温水を電熱ヒータなしで約９０℃の高温まで沸き上げることが可能なものである。
【００１３】
１８は前記入水管９又は冷媒−水熱交換器１２入り口に取り付けられた入水温センサで、冷媒−水熱交換器１２で加熱する前の水温をサーミスタセンサ等により検知するものである。
１９は前記出湯管１０又は冷媒−水熱交換器１２出口に取り付けられた出湯温センサで、冷媒−水熱交換器１２で加熱後の湯温をサーミスタセンサ等によって検知するものである。
【００１４】
ここで、前記冷媒−水熱交換器１２は冷媒と被加熱水たる貯湯タンク２内の湯水とが対向して流れる対向流方式を採用しており、超臨界ヒートポンプサイクルでは熱交換時において冷媒は超臨界状態のまま凝縮されるため効率良く高温まで被加熱水を加熱することができ、被加熱水の冷媒−水熱交換器１２入口温度ｂと冷媒の出口温度ａとの温度差ｔに応じて前記膨張弁１２または圧縮機１１の回転数を制御すると共に、前記循環ポンプ１６の流量ｃを制御することで、ＣＯＰがとても良い状態で被加熱水を加熱することが可能なものである。
【００１５】
次に、２０は前記浴槽６の湯水を加熱するためのステンレス製の蛇管よりなる熱交換器で、貯湯タンク２内の上部に配置されていると共に、この熱交換器２０にはふろ往き管２１およびふろ循環ポンプ２２を備えたふろ戻り管２３よりなるふろ循環回路２４が接続されて浴槽６の湯水が循環可能にされ、浴槽６内の湯水が貯湯タンク２内の高温水により加熱されて保温あるいは追い焚きが行われるものである。
【００１６】
２５はふろ戻り管２３を介して熱交換器２０を流出し浴槽６へ流れる温度を検出するふろ戻り温度センサ、２６は熱交換器２０に流入する浴槽水の温度を検出するふろ往き温度センサ２６である。
【００１７】
次に、２７は給湯管７からの湯と給水管８から分岐された給水バイパス管２８からの低温水を混合する電動ミキシング弁より構成された給湯混合弁であり、その下流の給湯管２９に設けた給湯温度センサ３０で検出した湯温がリモコン５でユーザーが設定した給湯設定温度になるように混合比率が制御されるものである。
【００１８】
３１は給湯管２９から分岐されてふろ戻り管２３に連通された湯張り管で、この湯張り管３１には、浴槽６への湯張りの開始／停止を行う湯張り弁３２と、浴槽６への湯張り量をカウントするふろ流量カウンタ３３と、浴槽水が給湯管２９へ逆流するのを防止する逆止弁３４とが設けられているものである。
【００１９】
次に、３５は貯湯タンク２の上下方向に複数個配置された貯湯温度センサで、この実施形態では５つの貯湯温度センサが配置され上から３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ、３５ｅと呼び、この貯湯温度センサ３５が検出する温度情報によって、貯湯タンク２内にどれだけの熱量が残っているかを検知し、そして貯湯タンク２内の上下方向の温度分布を検知するものである。
【００２０】
３６はタンクユニット１内の各配管に多数取り付けられた凍結防止ヒータで、複数個の発熱体が連なって接続端子間に接続され、この接続端子間に交流電圧を入力すると、個々の発熱体が発熱して各配管を加熱する事で、配管内の凍結を防止して通水を確保するものである。
３７は温度センサで、タンクユニット１内の給水管８近傍で、配管温度又は配管雰囲気温度をサーミスタセンサで検知するものである。
３８は貯湯タンクユニット１内の各センサの入力を受け各アクチュエータの駆動を制御するマイコンを有し制御装置を構成する給湯制御部である。この給湯制御部３８に前記リモコン５が無線または有線により接続されユーザーが任意の給湯設定温度やふろ設定温度や時刻の設定・変更ができるようにしているものである。
【００２１】
前記給湯制御部３８には、温度センサ３７の温度に応じて凍結防止ヒータ３６の通電制御を行うヒータ制御手段３９と、現在時刻を計時する時刻認識手段４０を備え、現在時刻に応じて前記凍結防止ヒータ３６の作動温度を異ならせることで、凍結防止ヒータ３６の消費電力の削減を行うもので、具体的には、現在時刻が夜の時刻Ａ（ＰＭ８：００）から朝の時刻Ｂ（ＡＭ８：００）までの夜間は、前記凍結防止ヒータ３６は温度センサ３７の値が所定温度Ｔ１（５℃）でＯＮし、Ｔ１より高い所定温度Ｔ２（１３℃）でＯＦＦする通電制御を行い、朝の時刻Ｂ（ＡＭ８：００）から夜の時刻Ａ（ＰＭ８：００）までの昼間は、夜間に比べて外気温が高いので凍結防止ヒータ３６は温度センサ３７の値が前記所定温度Ｔ１（５℃）でＯＮし、所定温度Ｔ１（５℃）と所定温度Ｔ２（１３℃）の間の所定温度Ｔ３（６℃）でＯＦＦする通電制御を行う。
【００２２】
これによって、外気温が５℃程の場合で、実際には配管の凍結の可能性が極めて低い冬期間の日中の凍結防止ヒータ３６の通電が抑制され無駄な電力消費を削減できるものである。
また、前記給湯制御部３８は前記リモコン５からなる操作部にて前記夜の時刻Ａまたは朝の時刻Ｂを任意に変更可能とすることで、給湯機の使用地域に応じてよりいっそうの電力消費の削減ができるものである。
また、前記給湯制御部３８には、前記複数の貯湯温度センサ３５ａ〜３５ｅの出力が入力され、これらの検出温度を基に貯湯タンク２内の残熱量が足りているかを判断する残熱量判断部４１が設けられている。
【００２３】
前記リモコン５には、給湯設定温度を設定する給湯温度設定スイッチ４２、およびふろ設定温度を設定するふろ温度設定スイッチ４３がそれぞれ設けられていると共に、浴槽６へふろ設定温度の湯をリモコン５の湯張り量設定スイッチ（図示せず）で設定された湯張り量だけ湯張りし所定時間保温させるふろ自動スイッチ４４と、浴槽水を追い焚きさせる追い焚きスイッチ（図示せず）と、現在時刻の設定や夜の時刻Ａや朝の時刻Ｂの設定を切り替えるモード切替スイッチ４５と、貯湯タンク２内の湯水を昼間時間帯においても一定量沸き増しさせる沸き増しスイッチ４６とが設けられているものである。また、このリモコン５にはドットマトリクスの表示部４７と、ブザー音や音声案内を出力するスピーカ４８と、これらを制御するリモコン制御部４９とが設けられているものである。
【００２４】
また、前記表示部４７の一部領域には、貯湯タンク２内の残湯量を視覚的に表示する貯湯量表示部５０が設けられているもので、前記残熱量判断部４１にて算出される残湯量に応じて貯湯タンク２を模した図形内に残湯を示すバー表示の点灯数を変化させるものである。
【００２５】
そして、前記リモコン制御部４９には表示部４７に表示させる文字情報を記憶した文字情報メモリ５１と、スピーカ４８から報知する音声案内の音声を記憶した音声合成ＩＣ５２が設けられているものである。
【００２６】
なお、５３は貯湯タンク２の過圧を逃す過圧逃し弁、５４は給水の圧力を減圧する減圧弁、５５は給湯する湯水の量をカウントする給湯流量カウンタ、５６は給水の温度を検出する給水温度センサである。
【００２７】
なお、この種の貯湯式給湯装置のＣＯＰは｛（出湯温度ａ−入水温度ｂ）×循環流量ｃ÷消費電力｝の式により求める事ができるものであるが、電源を交流２００Ｖの商用電源を使用するので、前記の演算式（ｔ×ｃ／ｄ１）では消費電力に変え電流値ｄ１を用い、且つ所定値ｘを定めることで簡易的に計算を行うものである。
【００２８】
次に、この実施例１の作動を説明する。
まず、深夜電力時間帯になって貯湯温度センサ３５が貯湯タンク２内に翌日に必要な熱量が残っていないことを検出すると、給湯制御部３８はヒーポン制御部１７に対して沸き上げ開始指令を発する。指令を受けたヒーポン制御部１７は圧縮機１１を起動した後に循環ポンプ１６を駆動開始し、貯湯タンク２下部に接続された入水管９から取り出した５〜２０℃程度の低温水を冷媒−水熱交換器１２で６５〜９０℃程度の高温に加熱し、貯湯タンク２上部に接続された出湯管１０から貯湯タンク２内に戻し、貯湯タンク２の上部から順次積層して高温水を貯湯していく。貯湯温度センサ３５や出湯温センサ１９が必要な熱量が貯湯されたことを検出すると、給湯制御部３８はヒーポン制御部１７に対して沸き上げ停止指令を発し、ヒーポン制御部１７は圧縮機１１を停止すると共に循環ポンプ１６も停止して沸き上げ動作を終了するものである。
【００２９】
次に、給湯運転について説明すると、給湯栓４を開くと、給水管８からの給水が貯湯タンク２内に流れ込む。そして貯湯タンク２に貯められた高温水が給湯管７を介して給湯混合弁２７へ流入し、給水バイパス管３８からの低温水と混合され、給湯制御部３８により給湯混合弁２７の混合比率が調整されて給湯設定温度の湯が給湯栓４から給湯される。そして、給湯栓４の閉止によって給湯が終了するものである。
【００３０】
次に、浴槽６への湯張り運転について説明すると、リモコン５のふろ自動スイッチ４４が操作されると、給湯制御部３８が湯張り弁３２を開弁する。そして、給湯混合弁２７によってふろ設定温度に調整された湯水が湯張り管３１からふろ戻り管２３を介して浴槽６へ湯張りされ、湯張り管３１途中に設けられたふろ流量カウンタ３３が所定の湯張り量をカウントすると給湯制御部３８が湯張り弁３２を閉弁して湯張り運転を終了するものである。
【００３１】
次に、図３によって冬期間の凍結防止ヒータ３６の作動について説明すれば、運転中にＳＴ１にて温度センサ３７と現在時刻Ｘと設定時刻Ａ・Ｂを読み込む。
次に、現在時刻が夜の時刻Ａ（ＰＭ８：００）から朝の時刻Ｂ（ＡＭ８：００）までの夜間はＳＴ３に進み、現在時刻が朝の時刻Ｂ（ＡＭ８：００）から夜の時刻Ａ（ＰＭ８：００）までの昼間はＳＴ５に進む。ＳＴ３にて夜間は気温が低くなるため、配管の凍結防止を十分に行う必要が有り、凍結防止ヒータ３６は温度センサ３７の値が所定温度Ｔ１（５℃）でＯＮし（ＳＴ４）、ＳＴ６にてＴ１より高い所定温度Ｔ２（１３℃）と比較し、Ｙｅｓの場合ＳＴ８にて凍結防止ヒータ３６をＯＦＦする通電制御を行う事で貯湯タンクユニット１内の配管の凍結を完全に防止することができる。またＳＴ６にてＮｏの場合には、ＳＴ１に戻るものである。
【００３２】
また、ＳＴ５では朝の時刻Ｂ（ＡＭ８：００）から夜の時刻Ａ（ＰＭ８：００）までの昼間は夜間に比べ気温が高くなるので、特に外気温が５℃程の場合には、実際には配管の凍結の可能性が低いにもかかわらず、冬期間凍結防止ヒータが昼夜連続通電され、無駄に電力が消費されることを防止するために、凍結防止ヒータ３６は温度センサ３７の値が所定温度Ｔ１（５℃）でＯＮし、所定温度Ｔ１（５℃）と所定温度Ｔ２（１３℃）の間の所定温度Ｔ３（６℃）でＯＦＦする通電制御を行う（ＳＴ７〜８）ことで、無駄な電力の消費を削減することができる。ＳＴ７にてＮｏの場合にはＳＴ１に戻る。また、ＳＴ４・８にて凍結防止ヒータ３６制御後もＳＴ１に戻って運転中は常にこの凍結防止の制御を繰り返すものである。
【００３３】
次に、夜の時刻Ａと朝の時刻Ｂの変更方法について説明すれば、モード切替スイッチ４５を押圧すれば、表示部４７に夜の時刻Ａが表示され、給湯温度設定スイッチ４２の押圧によって自由に時間変更ができるものであり、モード切替スイッチ４５の再度の押圧により、表示部４７に夜の時刻Ｂが表示され、給湯温度設定スイッチ４２の押圧によって自由に時間変更ができるものであり、また、モード切替スイッチ４５の次の押圧により、表示部４７に現在時刻が表示され、給湯温度設定スイッチ４２の押圧によって自由に時刻変更ができるものであり、また、モード切替スイッチ４５の次の押圧により表示部４７が通常の表示に戻るものである。
【００３４】
このように、本発明によれば、外気温に対する凍結防止ヒータの通電精度が向上し、消費電力を低減する事ができる。
また、時刻Ａまたは時刻Ｂを任意に変更可能な制御装置を備えたので、給湯装置を使用する地方の気候に応じて条件の変更ができ、より消費電力を低減する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例の貯湯式給湯装置の概略構成図。
【図２】同実施例の要部ブロック図。
【図３】同実施例の作動を説明するタイミングチャート図。
【符号の説明】
【００３６】
１  貯湯タンクユニット
５  リモコン
３６  凍結防止ヒータ
３７  温度センサ
３８  給湯制御部
３９  ヒータ制御手段
４０  時刻認識手段
４５  モード切替スイッチ
【図１】
2006250504.tif 000003
【図２】
2006250504.tif 000004
【図３】
2006250504.tif 000005