(57)【要約】【課題】冬季の凍結予防運転を確実に行うとともに、沸き上げ停止時の待機電力を削減することを目的とする。【解決手段】貯湯制御手段１１は貯湯タンク１内の湯を沸き上げしない時は電源供給切替手段１２を電源切り側に作動させ、沸き上げする時は電源入り側に作動させ、カレンダー手段１３及び時刻計時手段１４で決定される期間と、外気温検出器９で検出される外気温データに基づき凍結が予想される期間は電源切り側にしないことで、凍結予防運転を確実に行うとともに待機電力削減を実現できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンクと、前記貯湯タンクの上部に設けた出湯管と、前記貯湯タンクの下部に設けた給水管と、前記貯湯タンクの下部と上部を連通してタンク下部の水を流通させる沸き上げ配管と、前記沸き上げ配管に配設した沸き上げポンプと、前記沸き上げ配管の途中に配設して沸き上げポンプで供給される水をヒートポンプサイクルを用い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、前記加熱手段近傍の外気温度を検出し前記加熱制御手段に外気温度信号を出力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を入り・切りする電源供給切替手段とを備え、前記貯湯制御手段は前記貯湯タンク内の湯を沸き上げしない時は前記電源供給切替手段を電源切り側に作動させ、沸き上げする時は電源入り側に作動させることを特徴とする貯湯式温水器。
【請求項２】
カレンダー手段を備え、前記貯湯制御手段は前記カレンダー手段が示す所定期間の間は沸き上げしない時も前記電源供給切替手段を電源入り側にすることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式温水器。
【請求項３】
時刻計時手段を備え、前記貯湯制御手段は前記時刻計時手段が示す所定時刻の間は沸き上げしない時も前記電源供給切替手段を電源入り側にすることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式温水器。
【請求項４】
カレンダー手段と時刻計時手段を備え、前記貯湯制御手段は前記カレンダー手段が示す所定期間の間であって、前記時刻計時手段が示す所定時刻の間は沸き上げしない時も前記電源供給切替手段を電源入り側にすることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式温水器。
【請求項５】
前記電源供給手段の作動時間を計時する計時手段を備え、沸き上げ停止中に前記電源供給手段が切り側になり前記計時手段が所定時間を計時すると前記貯湯制御手段は前記電源供給切替手段を入り側に作動させ、前記外気温検出器が検出した外気温度データが前記加熱制御手段を介して通信により前記貯湯制御手段に伝えられ、外気温度データが所定温度以上ある場合は前記貯湯制御手段は前記電源供給切替手段を切り側に作動させ、外気温度データが所定温度未満である場合は前記貯湯制御手段は前記電源供給切替手段を入り側のままとすることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式温水器。
【請求項６】
前記電源供給切替手段が切り側に作動する直前の外気温度データに基づき、前記貯湯制御手段は前記電源供給切替手段の切り側作動時間を決定することを特徴とする請求項５に記載の貯湯式温水器。
【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温水器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の貯湯式温水器に関し、深夜電力を使用してタンク全量の沸き上げを開始する際に、残湯量検出器で湯なしを検出した場合には、湯量不足と判断して湯量レベル設定を１段階アップさせ、また湯余りの状態が７日間連続した場合は湯量レベル設定をダウンさせることで、沸き上げ量学習手段により、使用者の使用状況に応じて沸き上げ湯量の設定を変更するものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、特許文献１では、給水温検出器の検出温度が４５℃を下回ったら湯が使用されたと判断して追加沸き上げを行っている。
【特許文献１】特開２００３−９０６２０号公報
【発明の開示】
【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利用した貯湯式温水器にあっては、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。
【０００５】
一日トータルでのＣＯＰを上げるためには、沸き上げ中の加熱効率を上げるだけでなく、沸き上げしていない期間の待機電力を下げることも有効である。
【０００６】
しかし、従来の貯湯式温水器は沸き上げ停止中も貯湯ユニットと熱源ユニットの両方に電源が供給されており、動作の必要のない熱源ユニット分の消費電力がロスとなっている。
【０００７】
そこで本発明は、ヒートポンプサイクルを用いて加熱する貯湯式温水器にあって、沸き上げ停止中に必要な期間のみ熱源ユニットへの電源供給を行い、待機電力を削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の本発明の貯湯式温水器は、貯湯タンクと、前記貯湯タンクの上部に設けた出湯管と、前記貯湯タンクの下部に設けた給水管と、前記貯湯タンクの下部と上部を連通してタンク下部の水を流通させる沸き上げ配管と、前記沸き上げ配管に配設した沸き上げポンプと、前記沸き上げ配管の途中に配設して沸き上げポンプで供給される水をヒートポンプサイクルを用い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、前記加熱手段近傍の外気温度を検出し前記加熱制御手段に外気温度信号を出力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を入り・切りする電源供給切替手段とを備え、前記貯湯制御手段は前記貯湯タンク内の湯を沸き上げしない時は前記電源供給切替手段を電源切り側に作動させ、沸き上げする時は電源入り側に作動させることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の本発明の貯湯式温水器は、カレンダー手段を備え、前記貯湯制御手段は前記カレンダー手段が示す所定期間の間は沸き上げしない時も前記電源供給切替手段を電源入り側にすることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の本発明の貯湯式温水器は、時刻計時手段を備え、前記貯湯制御手段は前記時刻計時手段が示す所定時刻の間は沸き上げしない時も前記電源供給切替手段を電源入り側にすることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の本発明の貯湯式温水器は、カレンダー手段と時刻計時手段を備え、前記貯湯制御手段は前記カレンダー手段が示す所定期間の間であって、前記時刻計時手段が示す所定時刻の間は沸き上げしない時も前記電源供給切替手段を電源入り側にすることを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の本発明の貯湯式温水器は、前記電源供給手段の作動時間を計時する計時手段を備え、沸き上げ停止中に前記電源供給手段が切り側になり前記計時手段が所定時間を計時すると前記貯湯制御手段は前記電源供給切替手段を入り側に作動させ、前記外気温検出器が検出した外気温度データが前記加熱制御手段を介して通信により前記貯湯制御手段に伝えられ、外気温度データが所定温度以上ある場合は前記貯湯制御手段は前記電源供給切替手段を切り側に作動させ、外気温度データが所定温度未満である場合は前記貯湯制御手段は前記電源供給切替手段を入り側のままとすることを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の本発明の貯湯式温水器は、前記電源供給切替手段が切り側に作動する直前の外気温度データに基づき、前記貯湯制御手段は前記電源供給切替手段の切り側作動時間を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、沸き上げ停止中は熱源側の電源供給を停止するので、沸き上げ停止中の待機電力を削減し、一日トータルでのＣＯＰを向上することができる。
【００１５】
本発明によれば、凍結予防運転が必要となる低外気温時には熱源側の電源供給を停止しないので、凍結による不具合を発生することなく、待機電力を削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の第１の実施の形態による貯湯式温水器は、貯湯制御手段は貯湯タンク内の湯を沸き上げしない時は電源供給切替手段を電源切り側に作動させ、沸き上げする時は電源入り側に作動させるものである。本実施の形態によれば、沸き上げ停止中は加熱制御手段への電源供給が遮断されるので、沸き上げ停止中の待機電力を削減しＣＯＰを向上させることができる。
【００１７】
本発明の第２の実施の形態による貯湯式温水器は、カレンダー手段を備え、貯湯制御手段はカレンダー手段が示す所定期間の間は沸き上げしない時も前記電源供給切替手段を電源入り側にするものである。本実施の形態によれば、配管の凍結が予想される冬季は加熱制御手段への電源供給を遮断しないので、冬季は凍結予防運転により凍結の不具合が発生することなく、冬季以外は待機電力削減を実現できる。
【００１８】
本発明の第３の実施の形態による貯湯式温水器は、時刻計時手段を備え、貯湯制御手段は時刻計時手段が示す所定時刻の間は沸き上げしない時も電源供給切替手段を電源入り側にするものである。本実施の形態によれば、配管の凍結が予想される夜間は加熱制御手段への電源供給を遮断しないので、夜間は凍結予防運転により凍結の不具合が発生することなく、夜間以外は待機電力削減を実現できる。
【００１９】
本発明の第４の実施の形態による貯湯式温水器は、カレンダー手段と時刻計時手段を備え、貯湯制御手段はカレンダー手段が示す所定期間の間であって、時刻計時手段が示す所定時刻の間は沸き上げしない時も電源供給切替手段を電源入り側にするものである。本実施の形態によれば、配管の凍結が予想される冬季の夜間のみ加熱制御手段への電源供給を行うので、年間トータルでの待機電力削減を実現できる。
【００２０】
本発明の第５の実施の形態による貯湯式温水器は、電源供給手段の作動時間を計時する計時手段を備え、沸き上げ停止中に電源供給手段が切り側になり計時手段が所定時間を計時すると貯湯制御手段は電源供給切替手段を入り側に作動させ、外気温検出器が検出した外気温度データが加熱制御手段を介して通信により貯湯制御手段に伝えられ、外気温度データが所定温度以上ある場合は貯湯制御手段は電源供給切替手段を切り側に作動させ、外気温度データが所定温度未満である場合は貯湯制御手段は電源供給切替手段を入り側のままとするものである。本実施の形態によれば、外気温度により電源供給切替手段の作動条件を決定するので、凍結の心配がある気温でのみ加熱制御手段への電源供給を行うので、冬季であっても気温の高い日は待機電力の削減を実現できる。
【００２１】
本発明の第６の実施の形態による貯湯式温水器は、電源供給切替手段が切り側に作動する直前の外気温度データに基づき、貯湯制御手段は電源供給切替手段の切り側作動時間を決定するものである。本実施の形態によれば、外気温に応じて電源遮断時間の長短を決定するので、効率よく待機電力の削減効果を向上できる。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明する。
【００２３】
図１は本発明の一実施例による貯湯式温水器の構成図である。
【００２４】
貯湯タンク１の上部には出湯管２を、貯湯タンク１の下部には給水管３を有している。貯湯タンク１の下部と上部とは、沸き上げ配管４によって連通され、貯湯タンク１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、その加熱手段６によって加熱されて湯となり、貯湯タンク１上部に導かれる。加熱手段６は、圧縮機、蒸発器、及び膨張弁の部品によりヒートポンプサイクルを構成している。外気温検出器９は熱源ユニット７周囲の温度を検出するために備えられ、加熱制御手段１０は外気温検出器９の外気温信号と、貯湯制御手段１１から受信される通信データに基づき、加熱手段６を制御する。貯湯制御手段１１は沸き上げの開始、停止を決定し、沸き上げを行う場合は、加熱制御手段１０に加熱動作開始を要求する通信データを送信し、沸き上げポンプ５の流量を制御して貯湯タンク１に湯を貯湯する。ヒートポンプサイクルは大気熱を利用した加熱であるので、加熱手段６を内蔵した熱源ユニット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は設置現場の状況により屋内また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防止や、放熱ロス低減のため、貯湯ユニット８は屋内に設置される。貯湯ユニット８は屋内に設置される場合があるのに対し、熱源ユニット７は必ず屋外に設置されるので、外気温検出器９は熱源ユニット７側に取り付ける必要がある。加熱制御手段１０は外気温検出器９の信号と、貯湯制御手段１１から受信した通信データに基づき、加熱手段６を制御する。貯湯制御手段１１は沸き上げの開始、停止を決定し、沸き上げを行う場合は、加熱制御手段１０に加熱動作を指示する通信データを送信し加熱動作をスタートさせ、沸き上げポンプ５の流量を制御し貯湯タンク１に湯を貯湯する。
【００２５】
本実施例による貯湯式温水器では、電源供給切替手段１２を備えており、貯湯制御手段１１は必要に応じて電源供給切替手段１２を作動させ加熱制御手段１０の電源を入り・切りすることができる。沸き上げを行う場合は電源供給切替手段１２を入り側にし、加熱制御手段１０へ電源を供給して沸き上げを行う。沸き上げ停止後は電源供給切替手段１２を切り側にし加熱制御手段１０への電源供給を停止する。これにより、加熱制御手段１０で消費される待機電力を削減できる。加熱制御手段１０の待機時の消費電力は３Ｗ程度あるので、待機時間が１日あたり１６時間あるとすると、一日４８ＷＨ削減することができる。
【００２６】
一日トータルのＣＯＰは加熱に用いた電力と停止時の電力を加算したものと、沸き上げ熱量の比から計算されるので、待機電力削減によりＣＯＰを向上することができる。
【００２７】
冬季に外気温度が０℃を下回ると、沸き上げ配管４や熱源ユニット７内部の水が凍結するおそれがある。そのため、外気温度が０℃より低い場合は、沸き上げの必要がないときであっても、定期的に短時間の沸き上げを行うことで凍結を防止している。外気温検出器９は熱源ユニット７に取り付けられている。外気温度データは加熱制御手段１０を介して通信により貯湯制御手段１１に伝達される。そのため、加熱制御手段１０に電源供給しないと、貯湯制御手段１１は外気温度データを取得することができず、凍結予防運転を実施の判断ができない。よって、カレンダー手段１３により検出される月日データが１０月から４月までの期間は凍結の可能性がある期間とみなし、沸き上げ停止中であっても電源供給切替手段１２を電源入り側のままとしている。これにより、貯湯制御手段１１は外気温度データを取得することができ、凍結予防運転実施の要不要を判断することができる。
【００２８】
本実施例による貯湯式温水器では、時刻計時手段１４を備えている。日没後に気温低下するので、時刻計時手段１４により検出される時刻データが午後５時から午前７時までの期間は凍結の可能性がある期間とみなし、沸き上げ停止中であっても電源供給切替手段１２を電源入り側のままとしている。これにより、冬季の加熱制御手段１０の待機電力をほぼ半分にすることができる。
【００２９】
本実施例による貯湯式温水器では、電源供給切替手段１２の作動時間を計時する計時手段１５を備えている。貯湯制御手段１１は沸き上げ状態から沸き上げ停止に切り替える前に外気温度データを確認する。外気温度が５℃以上ある場合は凍結のおそれがないので、電源供給切替手段１２を電源切り側にする。計時手段１５はこの時点から計時を開始する。計時手段１５が３０分を計時すると、貯湯制御手段１１は電源供給切替手段１２を電源入り側にし、外気温度データを取得する。外気温度が５℃以上であれば再度電源供給切替手段１２を電源切り側にする。これを繰り返すことにより、冬季の加熱制御手段１０の待機電力を低減することができる。外気温度確認時に外気温度が５℃未満であった場合は凍結の可能性があるので、電源供給切替手段１２を電源入り側にし、凍結予防運転に備える。
【００３０】
外気温度が高い場合は頻繁に外気温度を確認する必要がないので、外気温度によって計時手段１５で計時される時間の判定値を変更している。貯湯制御手段１１は沸き上げ状態から沸き上げ停止に切り替える直前の外気温度データを記憶し、外気温度が１５℃以上であった場合は計時手段１５が２時間を計時すると、電源供給切替手段１２を電源入り側にする。外気温度データが１０℃から１５℃の場合は１時間、５℃から１０℃の場合は３０分としている。
【００３１】
以上のように本実施例によれば、沸き上げ停止後は電源供給切替手段１２を切り側にし加熱制御手段１０への電源供給を停止するので、加熱制御手段１０で消費される待機電力を削減できる。
【００３２】
また、カレンダー手段１３により検出される月日データにより、凍結の可能性がある期間は沸き上げ停止中であっても電源供給切替手段１２を電源入り側のままとしている。これにより、貯湯制御手段１１は外気温度データを取得することができ、凍結予防運転実施の要不要を判断することができる。
【００３３】
また、時刻計時手段１４により検出される時刻データにより、凍結の可能性がある時間帯は沸き上げ停止中であっても電源供給切替手段１２を電源入り側のままとしている。これにより、冬季の加熱制御手段１０の待機電力をほぼ半分にすることができる。
【００３４】
また、電源供給切替手段１２の作動時間を計時する計時手段１５を備えているので、所定時間毎に短時間のみ電源入り側にすることができる。これにより、冬季の夜間であっても連続して電源入り側にする必要がなく、冬季の加熱制御手段１０の待機電力を低減することができる。
【００３５】
また、外気温度が高いほど電源切り時間を長く設定しているので、待機電力削減効果を更に向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の貯湯式温水器は、ヒートポンプサイクルを利用した貯湯式温水器に有用であり、その他石油やガスを熱源とした熱源ユニットと貯湯ユニットが分離された構成の貯湯式温水器にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施例による貯湯式温水器の構成図
【符号の説明】
【００３８】
１  貯湯タンク
２  出湯管
３  給水管
４  沸き上げ配管
５  沸き上げポンプ
６  加熱手段
７  熱源ユニット
８  貯湯ユニット
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  カレンダー手段
１４  時刻計時手段
１５  計時手段
【図１】
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