(57)【要約】【課題】沸き終い温度を低い温度に変更した場合に、深夜時間帯終了時刻よりも早くに沸き上がってしまう。【解決手段】加熱循環回路２２途中に設けられて湯水を加熱する加熱手段３３と、貯湯タンク１側面に設けられて貯湯温度が所定の沸き終い温度に達したか否かを検出する沸き終い温度センサ１１ｅと、深夜時間帯終了時刻に沸き上げ必要量を沸き上げ完了させるべく沸き上げ開始時刻を算出する沸き上げ開始時刻算出手段４１と、沸き上げ開始時刻になると目標沸き上げ温度に湯を沸き上げる沸き上げ動作を開始し、沸き終い温度センサ１１ｅが所定の沸き終い温度を検出すると沸き上げ動作を終了させる沸き上げ制御手段４０と、所定の沸き終い温度を変更する沸き終い温度変更手段４２と、を備え、沸き上げ開始時刻算出手段４１は、沸き終い温度変更手段４２による沸き終い温度の変更に応じて沸き上げ開始時刻を補正するようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク下部へ給水する給水管と、前記貯湯タンク上部から出湯する出湯管と、前記貯湯タンク下部からの湯水を循環させて前記貯湯タンク上部に戻す加熱循環回路と、前記加熱循環回路途中に設けられて湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク側面に設けられて貯湯温度が所定の沸き終い温度に達したか否かを検出する沸き終い温度センサと、特定時間帯の終了時刻に沸き上げ必要量を沸き上げ完了させるべく沸き上げ開始時刻を算出する沸き上げ開始時刻算出手段と、前記沸き上げ開始時刻になると前記加熱手段を作動して目標沸き上げ温度に湯を沸き上げる沸き上げ動作を開始し、前記沸き終い温度センサが前記沸き終い温度を検出すると沸き上げ動作を終了させる沸き上げ制御手段と、前記沸き終い温度を変更する沸き終い温度変更手段と、を備え、前記沸き上げ開始時刻算出手段は、前記沸き終い温度変更手段による前記沸き終い温度の変更に応じて前記沸き上げ開始時刻を補正するようにしたことを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
前記沸き上げ開始時刻算出手段は、前記沸き終い温度が低いほど前記沸き上げ開始時刻を遅らせる方向に補正するようにしたことを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、深夜時間帯等の特定時間帯に貯湯タンク内の湯水を沸き上げる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おいては、湯水を貯湯する貯湯タンクと、貯湯タンク下部へ給水する給水管と、貯湯タンク上部から出湯する出湯管と、貯湯タンク下部からの湯水を循環させて貯湯タンク上部に戻す加熱循環回路と、加熱循環回路途中に設けられて湯水を加熱する加熱手段と、貯湯タンク側面上下に複数設けられ貯湯温度を検出する貯湯温度センサと、貯湯タンク側面に設けられて貯湯温度が所定の沸き終い温度に達したか否かを検出する沸き終い温度センサと、給水温度を検出する給水温度センサと、特定時間帯開始時刻以後に、一日の給湯負荷に基づいた目標沸き上げ量から貯湯温度センサで検出する貯湯温度に基づいた残湯量を減算して沸き上げ必要量を算出し、沸き上げ必要量と所定の目標沸き上げ温度と給水温度センサで検出した給水温度と予め定められた加熱手段の所定の加熱能力とから沸き上げ所要時間を算出し、深夜時間帯終了時刻から沸き上げ所要時間を遡って沸き上げ開始時刻を算出し、沸き上げ開始時刻になると加熱手段を作動して目標沸き上げ温度の湯を沸き上げる沸き上げ動作を開始し、沸き終い温度センサが所定の沸き終い温度を検出すると沸き上げ動作を終了させる制御手段とを備え、過去所定期間の単位期間毎の使用熱量に基づいて算出されるバラツキ度合が小さい場合に所定の沸き終い温度を低い温度に変更するようにしたものがあった（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−８７９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、この従来のもののように沸き終い温度を低い温度に変更した場合に、深夜時間帯の終了時刻よりも早くに沸き終い温度まで沸き上がってしまうことがわかり、沸き上げ動作の終了から深夜時間帯の終了時刻までの間の時間に無駄に放熱してしまい、効率が低下してしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題を解決するために、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク下部へ給水する給水管と、前記貯湯タンク上部から出湯する出湯管と、前記貯湯タンク下部からの湯水を循環させて前記貯湯タンク上部に戻す加熱循環回路と、前記加熱循環回路途中に設けられて湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク側面に設けられて貯湯温度が所定の沸き終い温度に達したか否かを検出する沸き終い温度センサと、特定時間帯の終了時刻に沸き上げ必要量を沸き上げ完了させるべく沸き上げ開始時刻を算出する沸き上げ開始時刻算出手段と、前記沸き上げ開始時刻になると前記加熱手段を作動して目標沸き上げ温度に湯を沸き上げる沸き上げ動作を開始し、前記沸き終い温度センサが前記沸き終い温度を検出すると沸き上げ動作を終了させる沸き上げ制御手段と、前記沸き終い温度を変更する沸き終い温度変更手段と、を備え、前記沸き上げ開始時刻算出手段は、前記沸き終い温度変更手段による前記沸き終い温度の変更に応じて前記沸き上げ開始時刻を補正するようにした。
【０００６】
また、前記沸き上げ開始時刻算出手段は、前記沸き終い温度が低いほど前記沸き上げ開始時刻を遅らせる方向に補正するようにした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、沸き終い温度に応じて沸き上げ開始時刻を補正するので、沸き上げ動作の終了のタイミングを特定時間帯の終了時刻に近づけることができ、沸き上げ動作の終了から特定時間帯の終了時刻までの間の時間を短縮でき、この時間での無駄な放熱ロスを低減して効率を向上させることがでる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態の概略構成図
【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上げ開始時刻の算出ステップを説明するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本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、２は貯湯タンク１の下部に給水する給水管、３は貯湯タンク１の上部から出湯する出湯管、４は給水管２から分岐される給水バイパス管、５は出湯管３からの湯と給水バイパス管４からの水とを混合する混合弁、６は混合弁５で混合された湯を給湯栓７へ導く給湯管である。
【００１０】
８は混合弁５で混合された湯水の温度を検出する給湯温度センサ、９は給湯管６を流れる湯水の流量を検出する給湯流量センサ、１０は給水バイパス管４を流れる水の温度を検出する給水温度センサ、１１ａ〜ｅは貯湯タンク１の側面上下に複数個設けられて貯湯タンク１の貯湯温度を検出する貯湯温度センサ、このうち貯湯タンク１の最下部の貯湯温度センサ１１ｅは、沸き上げ動作の終了を判定する沸き終い温度センサとして機能するものである。１２は給水管２に設けられ給水圧を減圧する減圧弁、１３は貯湯タンク１に連通された管路に設けられ貯湯タンク１内の過圧を逃がす過圧逃がし弁である。
【００１１】
１４は貯湯タンク１内の上部に配置されて浴槽１５内の浴槽水を循環して加熱するための風呂熱交換器、１６は浴槽１５と風呂熱交換器１４とを浴槽水が循環可能に接続する風呂循環回路、１７は風呂循環回路１６途中に設けられて浴槽水を循環させる風呂循環ポンプ、１８は風呂循環ポンプ１７の吸入側に設けられて浴槽水の温度を検出する風呂温度センサ、１９は浴槽１５内の水位を検出する水位センサである。
【００１２】
２０は給湯管６の給湯流量センサ９より下流側から分岐されて風呂循環回路１６に接続された湯張り管、２１は湯張り管２０途中に設けられた湯張り開閉弁である。
【００１３】
２２は貯湯タンク１の下部からの湯水を循環させて貯湯タンク１上部に戻す加熱循環回路、２３は加熱循環回路２２の途中に設けられて循環する湯水を加熱するための水冷媒熱交換器、２４は加熱循環回路２２の水冷媒熱交換器２３よりも上流側に設けられた加熱循環ポンプ、２５は水冷媒熱交換器２３に流入する水の温度を検出する入水温度センサ、２６は水冷媒熱交換器２３で加熱された湯の温度を検出する沸き上げ温度センサである。
【００１４】
２７は冷媒を圧縮して水冷媒熱交換器２３の一次側に圧送する圧縮機、２８は水冷媒熱交換器２３から流出した冷媒を膨張させる膨張弁、２９は膨張弁２８で膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器としての空気熱交換器、３０は圧縮機２７と水冷媒熱交換器２３の一次側と膨張弁２８と空気熱交換器２９とを環状に接続する冷媒配管、３１は空気熱交換器２９へ加熱源となる空気を送風する送風機、３２は外気温度を検出する外気温度センサであり、これらの要素によってヒートポンプ式の加熱手段３３を構成している。
【００１５】
３４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３５と、給湯設定温度および風呂設定温度を設定する温度設定スイッチ３６と、浴槽１５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３７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３８ととを備えている。
【００１６】
３９はこの貯湯式給湯装置の作動を制御する制御部で、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、カウント機能を備えたＭＰＵを有し、給湯温度センサ８、給湯流量センサ９、給水温度センサ１０、貯湯温度センサ１１ａ〜ｅ、風呂温度センサ１８、水位センサ１９、入水温度センサ２５、沸き上げ温度センサ２６、外気温度センサ３２にて検出される値が入力され、混合弁５、風呂循環ポンプ１７、湯張り開閉弁２１、加熱循環ポンプ２４、圧縮機２７、膨張弁２８、送風機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３４と通信可能に接続されているものである。
【００１７】
制御部３９には、電力料金単価の安い深夜時間帯等の特定時間帯に貯湯タンク１内の湯水を沸き上げる沸き上げ動作を行わせる沸き上げ制御手段４０と、特定時間帯の終了時刻に合わせて沸き上げ動作を終了させるための沸き上げ開始時刻を算出する沸き上げ開始時刻算出手段４１と、沸き上げ動作の終了判定値である沸き終い温度を給湯負荷や給湯の利用状況等に応じて変更する沸き終い温度変更手段４２とが設けられている。
【００１８】
＜給湯動作＞
次に、給湯栓７が開かれ、給湯流量センサ９が給湯開始と見なせる量以上の流量を検出すると、制御部３９は給湯温度センサ８で検出する給湯温度がリモートコントローラ３４で設定した給湯設定温度となるように混合弁５の開度を調節し、出湯管３からの湯と給水バイパス管４からの水とを混合して給湯設定温度の湯を給湯する。
【００１９】
このとき、制御部３９は、給水温度センサ１０で検出する給水温度と給湯流量センサ９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。
【００２０】
そして、給湯栓７が閉じられる等して給湯流量センサ９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、制御部３９は混合弁５の開度調節を終了し、給湯を終了する。
【００２１】
＜湯張り動作＞
また、リモートコントローラ３４の風呂スイッチ３７がオンされた場合について説明すると、制御部３９は湯張り開閉弁２１を開き、給湯温度センサ８で検出する給湯温度がリモートコントローラ３４で設定した風呂設定温度となるように混合弁５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９が検出する湯張り開閉弁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３４等で設定した湯張り湯量に達すると湯張り開閉弁２１を閉じる。
【００２２】
このとき、制御部３９は、給水温度センサ１０で検出する給水温度と給湯流量センサ９で検出する給湯流量と風呂設定温度とから浴槽１５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。
【００２３】
そして、湯張り運転を完了すると制御部３９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１７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１７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。
【００２４】
＜追い焚き動作＞
また、リモートコントローラ３４の追い焚きスイッチ３８がオンされると、制御部３９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、制御部３９は、風呂循環ポンプ１７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、風呂温度センサ１８が風呂設定温度以上を検出すると、風呂循環ポンプ１７を駆動停止して風呂加熱動作を終了する。
【００２５】
＜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、特定時間帯である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よいものである。
【００２６】
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）、沸き終い温度変更手段４２は、過去の所定期間（例えば一週間）の単位期間（例えば１日）毎の使用熱量のバラツキ度合を算出する（ステップＳ２）。ここで、バラツキ度合は、過去一週間の一日毎の使用熱量の標準偏差や、過去一週間の一日毎の使用熱量の最大使用熱量と最小使用熱量の差をバラツキ度合を表す数値とすることができる。
【００２７】
そして沸き終い温度変更手段４２は、前記ステップＳ１で算出したバラツキ度合を表す数値を予め定められた所定値と比較し（ステップＳ３）、バラツキ度合が小さい場合は、過去所定期間にわたり中温水の発生量が少ないと判断して、所定の沸き終い温度を低い温度（ここでは５０℃）に変更する（ステップＳ４）。一方、バラツキ度合が大きい場合は、過去所定期間にわたり中温水の発生量が比較的多いと判断して、所定の沸き終い温度を高い温度（ここでは６０℃）に変更する（ステップＳ５）。
【００２８】
次のステップＳ６では、沸き上げ開始時刻算出手段４１が沸き上げ開始時刻を算出する。この算出ステップについて、図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００２９】
沸き上げ開始時刻算出手段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を算出する（ステップＳ６１）。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、余裕分（例えば４３℃換算１００Ｌ分の熱量）との和から必要熱量Ｑを算出、決定するようにしている。
【００３０】
次に、沸き上げ開始時刻算出手段４１は、外気温度センサ３２で検出する外気温度Ｔａに応じ、予め記憶されている外気温度Ｔａに応じたテーブルデータから目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔを決定する（ステップＳ６２）。ここでは、目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔを外気温度Ｔａが１０℃未満で７５℃、外気温度Ｔａが１０℃以上では７０℃としている。
【００３１】
なお、外気温度Ｔａと目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔの関係データの代わりに、給水温度Ｔｗと目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔのテーブルデータを制御手段４１に予め記憶し、ステップＳ３では、給水温度センサ１１、最下部の貯湯温度センサ２２ｇあるいは入水温度センサ３２で検出される給水温度Ｔｗに基づいて目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔを決定する構成としてもよく、また、外気温度Ｔａや給水温度Ｔｗに加えて必要熱量Ｑの大きさに応じて目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔを決定する構成としてもよい。
【００３２】
そして、沸き上げ開始時刻算出手段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Ｓ６３）。なお、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。
【００３３】
次に、沸き上げ開始時刻算出手段４１は、貯湯温度センサ１１ａ〜ｅ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Ｓ６４）、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Ｓ６５）。
【００３４】
そして、沸き上げ開始時刻算出手段４１は、沸き終い温度変更手段４２が決定した沸き終い温度に応じ、予め定められたデータテーブルに基づき沸き上げ開始時刻ｔｓの補正値α、βを決定する（ステップＳ６６）。ここで補正値αは沸き上げ開始時刻を遅らせる時間値であり、補正値βは沸き上げ所要時間ｔｎを算出する際に用いる加熱能力Ｗに余裕度を持たせる係数であって、補正値α、β共に沸き終い温度が低いほど沸き上げ開始時刻ｔｓを遅らせる方向に補正するような値を設定している。
【００３５】
次に、沸き上げ開始時刻算出手段４１は、沸き上げ必要量Ｖｐに沸き上げ温度差（Ｔｓｅｔ−Ｔｗ）を乗じた値を、予め定められた加熱手段３３の一定の加熱能力Ｗに沸き終い温度に応じた補正値βを乗じた値で除して、沸き上げ必要量Ｖｐを目標沸き上げ温度Ｔｓｅｔまで加熱するのに要する沸き上げ所要時間ｔｎを算出する（ステップＳ６７）。ここでステップＳ６７の式中の８６０は加熱能力Ｗを熱量に換算するための換算値である。
【００３６】
そして、沸き上げ開始時刻算出手段４１は、ステップＳ６８にて深夜時間帯の終了時刻（ここではＡＭ７：００）から沸き上げ所要時間ｔｎと余裕時間Ｍ（例えば３０分間）だけ遡った時刻を沸き上げ開始時刻ｔｓとして算出するもので、沸き終い温度変更手段４２が沸き終い温度を低い温度に変更した場合は、沸き上げ開始時刻ｔｓを補正値α（ここでは１５分間）だけ遅くなるように補正して、沸き上げ開始時刻ｔｓを算出している。
【００３７】
図２のフローチャートのステップＳ６にて沸き上げ開始時刻ｔｓが算出され、現在時刻が沸き上げ開始時刻ｔｓとなると（ステップＳ７でＹｅｓ）、沸き上げ制御手段４０は、前記ステップＳ６２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、加熱手段３３および加熱循環ポンプ２４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上部に戻して積層状に貯湯する（ステップＳ８）。
【００３８】
そして、沸き終い温度センサとしての貯湯温度センサ１１ｅが前記ステップＳ４またはステップＳ５で決定した沸き終い温度を検出するか（ステップＳ９でＹｅｓ）、または入水温度センサ２５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の終了が検知されると、沸き上げ制御手段４０は、加熱手段３３および加熱循環ポンプ２４を駆動停止して沸き上げ動作を終了し（ステップＳ１１）、沸き上げ動作のフローを終了するようにしている。一方で、現在時刻が深夜時間帯の終了時刻であるＡＭ７：００に到達すると（ステップＳ１０でＹｅｓ）、加熱手段３３および加熱循環ポンプ２４を駆動停止して沸き上げ動作を終了し（ステップＳ１１）、沸き上げ動作のフローを終了するようにしている。
【００３９】
このように、使用湯量が日々一定でばらつかないような使用パターンであって中温水の発生量が少ない状況が所定期間継続するような場合、沸き終い温度を低い温度（ここでは５０℃）に変更することで、深夜時間帯での中温水の沸き上げを防止してヒートポンプの加熱効率を向上させることができ、一方、日々の使用湯量がばらつくような使用パターンで中温水の発生量が多い場合、沸き終い温度を高い温度に変更することで、所定の時間帯での沸き上げ時に中温水も沸き上げ、沸き上げ量を確実に確保して湯切れを防止することができる。このように、ユーザーの使用状況に合わせて、湯切れを防止した上で最適かつ効率的な沸き上げを行うことができる。
【００４０】
また、沸き終い温度に応じて沸き上げ開始時刻ｔｓを補正しているため、沸き終い温度を低い温度に変更していて沸き上げ動作を行う時間が短くなる場合であっても沸き上げ動作の終了のタイミングを特定時間帯の終了時刻に近づけることができる。このようにして、沸き上げ動作の終了から特定時間帯の終了時刻までの間の時間を短縮でき、この時間での無駄な放熱ロスを低減して効率を向上させることがでる。
【００４１】
なお、本発明の沸き終い温度変更手段４２は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、必要熱量Ｑが少ない場合に沸き終い温度を低い温度に変更するようなものや、その他のものでもよいものである。
【００４２】
また、沸き終い温度センサは、貯湯タンク１の最下部に位置する貯湯温度センサ１１ｅとして説明したが、これに限らず、沸き上げ必要量Ｖｐが少ない場合に、沸き上げ必要量Ｖｐに応じた位置にある貯湯温度センサ１１ａ〜ｄのいずれかを沸き終い温度センサとしてもよいものである。
【００４３】
また、この実施形態では、補正値αおよび補正値βの二つを用いて沸き上げ開始時刻を補正しているが、いずれか一方のみを用いたり、他の補正値を用いてもよいものであり、本発明の要旨を変更しない範囲で変更可能なものである。
【符号の説明】
【００４４】
１  貯湯タンク
２  給水管
３  出湯管
１１ｅ  貯湯温度センサ（沸き終い温度センサ）
２２  加熱循環回路
３３  加熱手段
４０  沸き上げ制御手段
４１  沸き上げ開始時刻算出手段
４２  沸き終い温度変更手段
【図１】
2015175555.tif 000003
【図２】
2015175555.tif 000004
【図３】
2015175555.tif 000005