(57)【要約】【課題】ヒートポンプ加熱手段の静音運転モードで行われる昼間の沸き増し運転の蓄熱量の低下を防止する。【解決手段】給水管２と出湯管４が接続されて湯水を貯湯する貯湯タンク１と、この貯湯タンク１下部から取り出した湯水を圧縮機２４や空気ファン２９を備えたヒートポンプ回路２８で加熱して貯湯タンク１上部に戻すヒートポンプ加熱手段２３と、過去の所定期間の使用熱量から翌日の必要熱量を算出し、所定の時間帯に必要熱量を沸き上げ、所定の時間帯内に沸き上げられない分の必要熱量である必要沸き増し熱量がある場合に、所定の時間帯以外に貯湯タンク１内の残湯熱量が所定の沸き増し開始条件を満たしたときに沸き増すようにした制御手段４１とを備え、前記制御手段４１は、前記圧縮機２４や空気ファン２９の回転数を低下させる静音運転モード時は、所定の沸き増し開始条件を沸き増し開始が早まる方向に補正するようにしたものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水管と出湯管が接続されて湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク下部から取り出した湯水を圧縮機や空気ファンを備えたヒートポンプ回路で加熱して貯湯タンク上部に戻すヒートポンプ加熱手段と、過去の所定期間の使用熱量から翌日の必要熱量を算出し、所定の時間帯に必要熱量を沸き上げ、所定の時間帯内に沸き上げられない分の必要熱量である必要沸き増し熱量がある場合に、所定の時間帯以外に貯湯タンク内の残湯熱量が所定の沸き増し開始条件を満たしたときに沸き増すようにした制御手段とを備え、前記制御手段は、前記圧縮機や空気ファンの回転数を低下させる静音運転モード時は、所定の沸き増し開始条件を沸き増し開始が早まる方向に補正するようにした事を特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
前記補正は、沸き増し開始の判定温度を通常の沸き増し運転時より高い温度に補正又は、判定する貯湯温度センサを通常の沸き増し運転時より低い位置の貯湯温度センサに変更する補正のどちらか一方或いは両方を補正する事を特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯装置。
【請求項３】
給水管と出湯管が接続されて湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク下部から取り出した湯水を圧縮機や空気ファンを備えたヒートポンプ回路で加熱して貯湯タンク上部に戻すヒートポンプ加熱手段と、過去の所定期間の使用熱量から翌日の必要熱量を算出し、所定の時間帯に必要熱量を沸き上げ、所定の時間帯内に沸き上げられない分の必要熱量である必要沸き増し熱量がある場合に、所定の時間帯以外に貯湯タンク内の残湯熱量が所定の沸き増し開始条件を満たしたときに沸き増すようにした制御手段とを備え、前記制御手段は、前記圧縮機や空気ファンの回転数を低下させる静音運転モード時は、沸き増し時の沸き上げ温度を通常の沸き増し運転時より、高い温度に変更するようにした事を特徴とする貯湯式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、貯湯式給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりこの種の貯湯式給湯装置に於いては、日々使用する給湯量、風呂湯張り量を学習し、深夜の沸き上げ量を算出し、その算出量が貯湯タンクの容量を越える場合は、その不足分量と風呂の追い焚きに必要な熱量分を昼間に沸き増し、湯切れや風呂の追い焚き熱量不足を回避するものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２２００９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところでこの従来のものでは、昼間の沸き増し開始のタイミングは一定であった為、ヒートポンプ加熱手段の設置場所や設置状況により、運転時の騒音が問題となる場合の対策として、運転音を低下させた運転を行う静音運転モードを備えたものでは、この静音運転モードでは、運転音を低下させる為に、圧縮機や空気ファンの回転数を低下させると、通常運転時よりも加熱能力が低下してしまいうので、沸き増ししても十分な熱量が得られずに、湯切れや風呂の追い焚き熱量不足になる危険があると言う課題を有するものであった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこでこの発明は上記課題を解決する為、請求項１では、給水管と出湯管が接続されて湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク下部から取り出した湯水を圧縮機や空気ファンを備えたヒートポンプ回路で加熱して貯湯タンク上部に戻すヒートポンプ加熱手段と、過去の所定期間の使用熱量から翌日の必要熱量を算出し、所定の時間帯に必要熱量を沸き上げ、所定の時間帯内に沸き上げられない分の必要熱量である必要沸き増し熱量がある場合に、所定の時間帯以外に貯湯タンク内の残湯熱量が所定の沸き増し開始条件を満たしたときに沸き増すようにした制御手段とを備え、前記制御手段は、前記圧縮機や空気ファンの回転数を低下させる静音運転モード時は、所定の沸き増し開始条件を沸き増し開始が早まる方向に補正するようにしたものである。
【０００６】
又請求項２では、前記補正は、沸き増し開始の判定温度を通常の沸き増し運転時より高い温度に補正又は、判定する貯湯温度センサを通常の沸き増し運転時より低い位置の貯湯温度センサに変更する補正のどちらか一方或いは両方を補正するものである。
【０００７】
又請求項３では、給水管と出湯管が接続されて湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク下部から取り出した湯水を圧縮機や空気ファンを備えたヒートポンプ回路で加熱して貯湯タンク上部に戻すヒートポンプ加熱手段と、過去の所定期間の使用熱量から翌日の必要熱量を算出し、所定の時間帯に必要熱量を沸き上げ、所定の時間帯内に沸き上げられない分の必要熱量である必要沸き増し熱量がある場合に、所定の時間帯以外に貯湯タンク内の残湯熱量が所定の沸き増し開始条件を満たしたときに沸き増すようにした制御手段とを備え、前記制御手段は、前記圧縮機や空気ファンの回転数を低下させる静音運転モード時は、沸き増し時の沸き上げ温度を通常の沸き増し運転時より、高い温度に変更するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、静音運転モードで静かな運転が得られることは勿論であるが、この静音運転モードでヒートポンプ加熱手段の加熱能力が低下するので、昼間の沸き増し開始条件を沸き増し開始が早まる方向に補正することにより、加熱能力不足を沸き増し開始を早めることで補い、湯切れや風呂の追い焚き熱量不足を確実に防止するものである。
【０００９】
又請求項２によれば、静音運転モード時は沸き増し開始の判定温度を高くしたり、判定する貯湯温度センサを低い位置のものに変更して、沸き増しの開始を通常時より早めるようにたので、沸き増しの開始が確実に早まり、湯切れや風呂の追い焚き熱量不足を確実に防止するものである。
【００１０】
又請求項３によれば、静音運転モードで静かな運転が得られることは勿論であるが、この静音運転モードでヒートポンプ加熱手段の加熱能力が低下するので、昼間の沸き増し時の沸き上げ温度を高い温度に変更したことにより、加熱能力不足を沸き上げ温度を高くすることで補い、湯切れや風呂の追い焚き熱量不足を確実に防止するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の一実施形態の貯湯式給湯装置の概略構成図。
【図２】同一実施形態の沸き上げ動作を説明するフローチャート。
【図３】同一実施形態の沸き増し動作を説明するフローチャート。
【図４】他の実施形態の沸き増し動作を説明する要部フローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
この発明の一実施形態の貯湯式給湯装置を図面に基づいて説明する。
１は湯水を貯湯する貯湯タンク（ここではタンク容量３７０Ｌ）、２は貯湯タンク１に給水する給水管、３は給水管２に設けられ給水圧を減圧する減圧弁、４は貯湯タンク１上部から出湯する出湯管、５は出湯管４に設けられ過圧を逃がす過圧逃がし弁、６は減圧弁３の下流側の給水管２から分岐した給水バイパス管、７は出湯管４からの湯水と給水バイパス管６からの水とを混合する給湯混合弁、８は給湯混合弁７からの湯水を給湯する給湯管、９は給湯管８に設けられた給湯温度センサ、１０は給湯管８を流れる流量を検出する給湯流量センサ、１１は給水温度を検出する給水温度センサ、１２は給湯栓である。
【００１３】
１３は浴槽、１４は貯湯タンク１内の上部に設けた風呂熱交換器、１５は浴槽１３と風呂熱交換器１４とを浴水が循環可能に接続している風呂循環回路、１６は風呂循環回路１５途中に設けられた風呂循環ポンプ、１７は浴槽１３から風呂熱交換器１４へ戻る浴水の温度を検出する風呂戻り温度センサ、１８は風呂熱交換器１４から浴槽１３へ往く浴水の温度を検出する風呂往き温度センサ、１９は浴槽１３内の水位を圧力により検出する水位センサ、２０は給湯管８から分岐されて風呂循環回路１５へ接続された湯張り管、２１は湯張り管２０の開閉を行う湯張り電磁弁である。
【００１４】
２２は貯湯タンク１の側面上下に複数設けられ各部の貯湯温度を検出する貯湯温度センサであり、ここでは、貯湯温度センサ２２ａは３０Ｌ、貯湯温度センサ２２ｂは８０Ｌ、貯湯温度センサ２２ｃは１３０Ｌ、貯湯温度センサ２２ｄは１８０Ｌ、貯湯温度センサ２２ｅは２３０Ｌ、貯湯温度センサ２２ｆは２８０Ｌ、貯湯温度センサ２２ｇは３３０Ｌの容量の貯湯温度を検出するものである。
【００１５】
２３は貯湯タンク１内の湯水を加熱するヒートポンプ加熱手段で、冷媒を圧縮する圧縮機２４と、圧縮された高温冷媒と貯湯タンク１からの湯水とを熱交換する冷媒水熱交換器２５と、冷媒水熱交換器２５で放熱された冷媒を減圧する膨張弁２６と、低温低圧の冷媒を蒸発される蒸発器としての空気熱交換器２７とを冷媒配管で環状に接続してヒートポンプ回路２８が構成され、通常時は一定の加熱能力で作動するように制御されるもので、貯湯タンク１下部から取り出した湯を加熱して貯湯タンク１上部に戻すようにしているため沸き上げる湯量を自在にコントロールできるものであり、２９は空気熱交換器２７に熱源となる外気を送風する送風ファンである。又後述する静音運転モードでは、圧縮機２４と送風ファン２９の回転数を低下させて、駆動騒音を抑えた静かな運転を行わせるものである。
【００１６】
３０は貯湯タンク１の下部と冷媒水熱交換器２５の入口とを接続し、冷媒水熱交換器２５の出口と貯湯タンク１の上部とを接続する加熱循環回路、３１は冷媒水熱交換器２５入口側の加熱循環回路３０に設けられ貯湯タンク１下部から取り出した湯水を冷媒水熱交換器２５を介して貯湯タンク１上部に循環させる加熱循環ポンプ、３２は冷媒水熱交換器２５に流入する湯水の温度を検出する入水温度センサ、３３は冷媒水熱交換器２５から流出する湯水の温度を検出する沸き上げ温度センサ、３４は外気温度を検出する外気温度センサである。
【００１７】
３５は給湯温度や各種必要な設定を行うためのリモートコントローラで、給湯設定温度や風呂設定温度を表示する表示部３６と、給湯設定温度及び風呂設定温度を設定する温度設定スイッチ３７と、浴槽１３への所定湯量の湯張りに続いて所定の保温時間だけ保温運転を行わせる風呂スイッチ３８と、浴水を加熱する追焚き動作を行わせる追焚きスイッチ３９と、ヒートポンプ加熱手段２３に圧縮機２４と送風ファン２９の回転数を低下させて、駆動騒音を抑えた静かな静音運転モードの運転を行わせる静音運転スイッチ４０とを備えている。
【００１８】
４１はこの貯湯式給湯装置の作動を制御する制御手段で、予め作動を制御するためのプログラムが記憶されていると共に、演算、比較、記憶機能、カウント機能を有し、給湯温度センサ９、給湯流量センサ１０、給水温度センサ１１、風呂戻り温度センサ１７、風呂往き温度センサ１８、水位センサ１９、貯湯温度センサ２２ａ〜ｅ、入水温度センサ３２、沸き上げ温度センサ３３、外気温度センサ３４にて検出される値が入力され、給湯混合弁７、風呂循環ポンプ１６、湯張り電磁弁２１、圧縮機２４、膨張弁２６、送風ファン２９、加熱循環ポンプ３１の駆動を制御し、沸き上げ動作、給湯動作や風呂加熱動作等を制御するもので、リモートコントローラ３５と通信可能に接続されているものである。
【００１９】
＜給湯動作＞
次に、給湯栓１２が開かれ、給湯流量センサ１０が給湯開始と見なせる量以上の流量を検出すると、制御手段４１は給湯温度センサ９で検出する給湯温度がリモートコントローラ３５で設定した給湯設定温度となるように給湯混合弁７の開度を調節し、出湯管４からの湯と給水バイパス管６からの水とを混合して給湯設定温度の湯を給湯する。
【００２０】
この時、制御手段４１は、給水温度センサ１１で検出する給水温度と給湯流量センサ１１で検出する給湯流量と給湯設定温度とから使用熱量を所定温度の給湯量に換算して、積算記憶する。
【００２１】
そして、給湯栓１２が閉じられる等して給湯流量センサ１０が検出する流量が給湯停止と見なせる量未満の流量まで低下すると、制御手段４１は給湯混合弁７の開度調節を終了し、給湯を終了する。
【００２２】
＜湯張り動作＞
又リモートコントローラ３５の風呂スイッチ３８がオンされた場合について説明すると、制御手段４１は湯張り電磁弁２１を開き、給湯温度センサ９で検出する給湯温度がリモートコントローラ３５で設定した風呂設定温度となるように給湯混合弁７の開度を調節して風呂設定温度の湯を湯張りし、給湯流量センサ１０が検出する湯張り電磁弁２１を開いてからの流量積算値が予めリモートコントローラ３５等で設定した湯張り湯量に達すると湯張り電磁弁２１を閉じる。
【００２３】
この時、制御手段４１は、給水温度センサ１１で検出する給水温度と給湯流量センサ１１で検出する給湯流量と風呂設定温度とから浴槽１３へ給湯された使用熱量を所定温度の給湯量に換算して、積算記憶する。
【００２４】
そして、湯張り運転を完了すると制御手段４１は所定の保温時間（例えば２時間）の保温運転を行う。この保温運転では、定期的に風呂循環ポンプ１６を駆動して浴水温度をチェックし、風呂設定温度未満であれば風呂加熱要求ありとして風呂循環ポンプ１６の駆動を継続して浴水を風呂設定温度まで加熱するようにしている。そして、湯張り運転の完了から所定の保温時間が経過すると、浴水の保温運転を行わないようにしている。
【００２５】
＜追い焚き動作＞
又リモートコントローラ３５の追い焚きスイッチ３９がオンされると、制御手段４１は、風呂加熱要求ありとして風呂設定温度まで加熱する追い焚き運転を行うようにしており、追い焚き運転によって風呂加熱要求が発生すると、制御手段４１は、風呂循環ポンプ１６を駆動開始し、浴水を風呂熱交換器１４に循環させて、貯湯タンク１内の貯湯熱によって浴水を加熱する風呂加熱動作を開始し、そして、風呂戻り温度センサ１７が風呂設定温度以上を検出すると、風呂循環ポンプ１６を駆動停止して風呂加熱動作を終了する。
【００２６】
＜沸き上げ動作＞
次に、電力料金単価の安価な深夜の沸き上げ動作について、図２のフローチャートに基づいて説明する。ここでは、所定の時間帯である２３時から翌朝７時までの深夜時間帯がそれ以外の昼間時間帯よりも電力料金単価が安価な料金制度に基づいて説明するが、これに限られず、例えば２２時から翌朝８時までを安価な深夜時間帯とする料金制度でも良いものである。
【００２７】
現在時刻が２３時になり深夜時間帯の開始時刻となると（ステップＳ１でＹｅｓ）、制御手段４１は給湯負荷として積算記憶している過去数日分の１日単位の使用熱量に基づいて翌日に必要な必要熱量Ｑを算出、決定する（ステップＳ２）。ここでは、過去一週間の所定温度換算の給湯量の平均値と、その標準偏差に基づく値との和から必要熱量Ｑを算出、決定するようにしている。
【００２８】
次に、制御手段４１は、予め記憶されている設定温度を目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔとして決定する（ステップＳ３）。ここでは、目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔを通常運転時であるので７０℃としている。
【００２９】
そして、制御手段４１は、必要熱量Ｑを目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔから給水温度Ｔｗを引いた値で除して、目標沸き上げ量Ｖを算出する（ステップＳ４）。このとき、目標沸き上げ量Ｖは、貯湯温度センサ２２ａ〜ｇの位置に応じて補正され、算出された値が、１３０Ｌ以下では１３０Ｌ、１３０Ｌ超１８０Ｌ以下では１８０Ｌ、１８０Ｌ超２３０Ｌ未満では２３０Ｌ、２３０Ｌ超２８０Ｌ以下では２８０Ｌ、２８０Ｌ超では３３０Ｌを目標沸き上げ量Ｖとなるように補正して決定していると共に、決定された目標沸き上げ量Ｖに対応する貯湯温度センサ２２ｃ〜ｇのいずれか一つを沸き上げ完了を判定する貯湯温度センサとする。
【００３０】
次に、制御手段４１は、貯湯温度センサ２２ａ〜ｇの検出温度に基づき、残湯判定温度（例えば５０℃）以上の残湯量Ｖｚを算出し（ステップＳ５）、目標沸き上げ量Ｖから残湯量Ｖｚを減じて沸き上げ必要量Ｖｐを算出する（ステップＳ６）。
【００３１】
そして、制御手段４１は、沸き上げ必要量Ｖｐをヒートポンプ加熱手段２９の一定の加熱能力で除して沸き上げ時間を算出し、深夜時間帯の終了時刻から逆算して沸き上げ開始時刻（ピークシフト時刻）を算出する（ステップＳ７）。
【００３２】
現在時刻がピークシフト時刻となると（ステップＳ８でＹｅｓ）、前記ステップＳ３で決定した目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔでの沸き上げ動作を開始すべく、ヒートポンプ加熱手段２３および加熱循環ポンプ３１を駆動開始し、貯湯タンク１下部から取り出した水を目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔの湯に加熱して貯湯タンク１上部から戻して積層状に貯湯する（ステップＳ９）。
【００３３】
前記ステップＳ４で決定した目標沸き上げ量Ｖに対応する貯湯温度センサ２２ｃ〜ｇが規定の沸き上げ完了温度（例えば目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔ）を検出するか、または入水温度センサ３２が加熱上限温度（例えば５５℃）以上を検出するかして沸き上げが完了されるか（ステップＳ１０）、現在時刻が深夜時間帯の終了時刻である７時に到達すると（ステップＳ１１）、ヒートポンプ加熱手段２３および加熱循環ポンプ３１を駆動停止して沸き上げ動作を終了し（ステップＳ１２）、沸き上げ動作のフローを終了するようにしている（ステップＳ１３）。
【００３４】
このように、必要熱量Ｑが少なく、目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔで沸き上げて満タンに満たないような場合には、貯湯タンク１を満タンまで沸き上げず、算出された目標沸き上げ量Ｖ以上で最も近い各貯湯温度センサ２２ｃ〜ｇの容量まで沸き上げるようにして、貯湯タンク１内に残る中温水をヒートポンプ加熱手段２３で沸き上げる量を減らしている。一方、必要熱量Ｑが多い場合は、深夜時間帯に沸き上げ切れなかった不足分をこの後に説明する昼間時間帯の沸き増し動作で沸き上げるようにしている。
【００３５】
＜沸き増し動作＞
次に、深夜時間帯に沸き上げられない分の必要熱量である必要沸き増し熱量がある場合に、電力料金単価が深夜時間帯に比べて高価な昼間時間帯に貯湯タンク１内の残湯熱量が所定の沸き増し開始条件を満たしたときに沸き増す昼間時間帯の通常時の沸き増し動作について図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００３６】
ここで、所定の沸き増し開始条件は、貯湯タンク１に設けられた複数の貯湯温度センサ２２のうち、所定の位置の貯湯温度センサ２２（ここでは貯湯タンク１の中程の高さ位置にある貯湯温度センサ２２ｅ）が沸き増し開始判定温度を下回ったことをもって沸き増し開始条件を満たしたものとする。
【００３７】
深夜時間帯が終了して昼間時間帯が開始されると（ステップＳ２１）、制御手段４１は、貯湯温度センサ２２ａ〜ｇの検出温度とそれぞれの貯湯温度センサ２２ａ〜ｇに割り当てられた貯湯容量とから深夜時間帯の沸き上げ動作で沸き上げた結果となる沸き上げ貯湯熱量Ｑｅを算出する（ステップＳ２２）。
【００３８】
次に、制御手段４１は、図３のフローチャートに示すように、図２のステップＳ２で求めた必要熱量Ｑから沸き上げ貯湯熱量Ｑｅを減算して、必要熱量Ｑのうち深夜時間帯で沸き上げ切れずに昼間時間帯で沸き増す必要のある熱量（必要沸き増し熱量Ｑｍ）を算出し（ステップＳ２３）、必要沸き増し熱量Ｑｍをヒートポンプ加熱手段２３の一定の加熱能力Ｗで除して熱量を沸き増し時間に換算して沸き増し必要時間ｔｍを算出する（ステップＳ２４）。
【００３９】
そして、制御手段４１は、静音運転スイッチ４０がオンされている静音運転モードかを判定し（ステップＳ２５）、Ｎｏでは通常運転時の沸き増し判定貯湯センサ２２ｄが５０℃以下を検出したかで沸き増し開始判定を行う（ステップＳ２６）とし、又静音運転モードではＹｅｓで沸き増し判定貯湯温度センサ２２ｅと１つ下のものに変更すると共に、沸き増し開始判定温度も通常運転時の５０℃以下から５５℃以下に補正して（ステップＳ２７）、静音運転モードでは沸き増し開始を早くして加熱能力低下を補うようにしたものである。
【００４０】
次に、貯湯タンク１内の湯温がステップＳ２６の貯湯センサ２２ｄ＜５０℃或いは、ステップＳ２７の貯湯温度センサ２２ｅ＜５５℃でＹｅｓとなって、沸き増し運転を開始し（ステップＳ２８）、そして、貯湯センサ２２ｄ或いは２２ｅが沸き上げ温度７０℃を検出して（ステップＳ２９）、ＹｅｓでステップＳ３０で沸き増し停止し、Ｎｏでは沸き増し積算時間≧ｔｍかを判断し（ステップＳ３１）、ＹｅｓでステップＳ３０で沸き増し停止するものである。
【００４１】
一方沸き上げ温度を上記通常時の７０℃より高い方に変更する他の実施例では、図４に示すように、ステップＳ２６の貯湯センサ２２ｄ＜５０℃でＹｅｓとなって、沸き増し運転を開始した（ステップＳ２８）後に、静音運転スイッチ４０がオンされている静音運転モードかを判定し（ステップＳ２５）、Ｎｏでは通常運転時の沸き上げ温度７０℃を貯湯センサ２２ｄが検出したかで（ステップＳ３２）、ＹｅｓでステップＳ３０で沸き増し停止するものであり、又静音運転モードではＹｅｓで通常運転の沸き上げ温度７０℃より高い７５℃を貯湯センサ２２ｄが検出したかで（ステップＳ３３）、ＹｅｓでステップＳ３０で沸き増し停止するものであり、加熱能力不足を沸き上げ温度を高くすることで補うようにしたものである。
【符号の説明】
【００４２】
１  貯湯タンク
２  給水管
４  出湯管
２２  貯湯温度センサ
２３  ヒートポンプ加熱手段
２４  圧縮機
２９  送風ファン
４１  制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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