(57)【要約】【課題】季節に応じた最適な沸き上げレベルを初期沸き上げレベルとして沸き上げ運転を行う貯湯式給湯機を提供すること。【解決手段】湯水を貯える貯湯タンク１と、貯湯タンク１内の湯水を沸き上げる熱源機と、貯湯タンク１内の貯湯量を検出する残湯量検出手段（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）と、外気温度を検出する外気温度検出手段２０とを備え、貯等式給湯機の設置時に外気温度検出手段２０で検出された外気温度に基づいて、貯湯量と湯温を組み合わせた沸き上げレベルを決定することを特徴とするもので、設置時の外気温度を用いて、夏季・冬季を判別し、その季節に応じた沸き上げレベルを選択することで、初期設置時から最適な沸き上げ運転を行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる熱源機と、前記貯湯タンク内の貯湯量を検出する残湯量検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段とを備えた貯湯式給湯機において、前記貯等式給湯機の設置時に前記外気温度検出手段で検出された外気温度に基づいて、貯湯量と湯温を組み合わせた沸き上げレベルを決定することを特徴とする貯湯式給湯機。
【請求項２】
湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる熱源機と、前記貯湯タンク内の貯湯量を検出する残湯量検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段とを備えた貯湯式給湯機において、前記貯湯式給湯機の設置時に通電してから第１の設定時間経過後に前記外気温度検出手段で検出された外気温度に基づいて、貯湯量と湯温を組み合わせた沸き上げレベルを決定することを特徴とする貯湯式給湯機。
【請求項３】
貯湯式給湯機の設置時において、通電してから第１の設定時間経過前に通電が解除されると、次回の通電より第１の設定時間経過後に外気温度に基づいて、沸き上げレベルを決定す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】
湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる熱源機と、前記貯湯タンク内の貯湯量を検出する残湯量検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段とを備えた貯湯式給湯機において、前記貯等式給湯機の設置時に通電してから最初の夜間時間帯に前記外気温度検出手段で検出された外気温度に基づいて、貯湯量と湯温を組み合わせた沸き上げレベルを決定することを特徴とする貯湯式給湯機。
【請求項５】
貯湯式給湯機の設置時において、通電してから最初の夜間時間帯前に通電が解除されると、次回の通電後の最初の夜間時間帯に外気温度検出手段で検出された外気温度に基づいて、沸き上げレベルを決定することを特徴とする請求項４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、貯湯タンクを有した貯湯式給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の貯湯式給湯機は、初回設置時において、工場出荷時に設定された初期沸き上げレベルに応じて、湯水の沸き上げを行い、以降、数日をかけて沸き上げレベルを学習することで、使用者に最適な沸き上げレベルに調整するものであった（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３４３９２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の構成では、夏季・冬季に関わらず、貯湯式給湯機を設置後しばらくの間は、１年中いつ設置されても同じ沸き上げレベルで沸き上げを行うものであった。つまり、水道水の温度が高く、比較的湯の使用量が少ない夏季においては、夜間時間帯（安価な深夜電力を用いて沸き上げることができる時間帯）の沸き上げ運転開始時に、多量の湯が貯湯タンクに残ったままの状態である可能性があり、水道水の温度が低く、比較的湯の使用量が多い冬季においては、深夜時間帯になる前に湯切れが発生してしまう可能性があった。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、季節に応じた最適な沸き上げレベルを初期沸き上げレベルとして沸き上げ運転を行う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】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の貯湯式給湯機は、湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる熱源機と、前記貯湯タンク内の貯湯量を検出する残湯量検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段とを備え、前記貯等式給湯機の設置時に前記外気温度検出手段で検出された外気温度に基づいて、貯湯量と湯温を組み合わせた沸き上げレベルを決定することを特徴とするもので、設置時の外気温度を用いて、夏季・冬季を判別し、その季節に応じた沸き上げレベルを選択することで、初期設置時から最適な沸き上げ運転を行うことができる。
【０００６】
また、本発明の貯湯式給湯機は、湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる熱源機と、前記貯湯タンク内の貯湯量を検出する残湯量検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段とを備え、前記貯湯式給湯機の設置時に通電してから第１の設定時間経過後に前記外気温度検出手段で検出された外気温度に基づいて、貯湯量と湯温を組み合わせた沸き上げレベルを決定することを特徴とするもので、設置後に通電してから第１の設定時間経過後の外気温度に基づいて、夏季・冬季を判別し、その季節に応じた沸き上げレベルを選択することができる。
【０００７】
また、本発明の貯湯式給湯機は、湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる熱源機と、前記貯湯タンク内の貯湯量を検出する残湯量検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段とを備え、前記貯等式給湯機の設置時に通電してから最初の夜間時間帯に前記外気温度検出手段で検出された外気温度に基づいて、貯湯量と湯温を組み合わせた沸き上げレベルを決定することを特徴とするもので、設置後に通電してから最初の夜間時間帯の外気温度に基づいて、夏季・冬季を判別し、その季節に応じた沸き上げレベルを選択することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、季節に応じた最適な沸き上げレベルを初期沸き上げレベルとして沸き上げ運転を行う貯湯式給湯機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明の貯湯式給湯機は、湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる熱源機と、前記貯湯タンク内の貯湯量を検出する残湯量検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段とを備えた貯湯式給湯機において、前記貯等式給湯機の設置時に前記外気温度検出手段で検出された外気温度に基づいて、貯湯量と湯温を組み合わせた沸き上げレベルを決定することにより、設置時の外気温度に基づいて、夏季・冬季を判別することができ、その季節に応じた沸き上げレベルを選択して沸き上げ運転を行うことができ、無駄な貯湯量を保持することのない、初回から最適な沸き上げ運転を行うことができる。
【００１０】
第２の発明の貯湯式給湯機は、湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる熱源機と、前記貯湯タンク内の貯湯量を検出する残湯量検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段とを備えた貯湯式給湯機において、前記貯湯式給湯機の設置時に通電してから第１の設定時間経過後に前記外気温度検出手段で検出された外気温度に基づいて、貯湯量と湯温を組み合わせた沸き上げレベルを決定することにより、例えば、貯湯式給湯機を設置した住居への入居が設置から数日、数ヶ月後になってしまう場合には、設置時の外気温度に基づいて季節を判断すると、実際に入居する時には違う季節になっている可能性があるので、それに対応するものである。
【００１１】
第３の発明の貯湯式給湯機は、特に第２の発明において、貯湯式給湯機の設置時において、通電してから第１の設定時間経過前に通電が解除されると、次回の通電より第１の設定時間経過後に外気温度に基づいて、沸き上げレベルを決定することにより、実際に入居する時の季節に基づいて初期沸き上げレベルを決定することができる。
【００１２】
第４の発明の貯湯式給湯機は、湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる熱源機と、前記貯湯タンク内の貯湯量を検出する残湯量検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段とを備えた貯湯式給湯機において、前記貯等式給湯機の設置時に通電してから最初の夜間時間帯に前記外気温度検出手段で検出された外気温度に基づいて、貯湯量と湯温を組み合わせた沸き上げレベルを決定することにより、設置工事の時間帯によって日差しの影響（例えば、夕方の西日の影響など）によって外気温度検出手段での外気温度の誤検出を防止することができる。
【００１３】
第５の発明の貯湯式給湯機は、特に第４の発明において、貯湯式給湯機の設置時において、通電してから最初の夜間時間帯前に通電が解除されると、次回の通電後の最初の夜間時間帯に外気温度検出手段で検出された外気温度に基づいて、沸き上げレベルを決定することにより、実際に入居する時の季節に基づいて初期沸き上げレベルを決定することができる。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は本実施の形態における貯湯式給湯機の構成図である。本実施の形態の貯湯式給湯機は、湯を貯える貯湯タンク１と、貯湯タンク１に貯えられた湯水を循環する循環ポンプ２と、冷媒と湯水が熱交換を行う水冷媒熱交換器３とを順次環状に給湯配管で接続し、図
１に太線で示す給湯回路４を有し、さらに貯湯タンク１内の湯水を加熱する加熱源として、水冷媒熱交換器３と、冷媒を圧縮する圧縮機５と、外気から熱を吸熱する蒸発器６と、冷媒を減圧する膨張弁７とを順次環状に冷媒配管で接続し、図１に太線で示す冷媒回路８を有する。また、サーミスタ（外気温度検出手段）２０を備えており、外気温度を検出している。なお、図１に示す矢印は湯水または冷媒が循環する方向を示している。
【００１６】
また、貯湯タンク１の上部には、高温を出湯する給湯管９が接続されており、貯湯タンク１の下部には、水を供給するための給水管１０が、上水道からの水道圧を減圧させる減圧弁１１を介して接続されている。
【００１７】
次に、給湯回路４について説明する。貯湯タンク１内の湯水の沸き上げ時には、循環ポンプ２が駆動することにより、貯湯タンク１の下部に配設されたヒートポンプ往き口から貯湯タンク１内の湯水が出水され水冷媒熱交換器３に流れる。水冷媒熱交換器３では湯水と冷媒とが熱交換することで高温の温が生成され、貯湯タンク１の上部に配設されたヒートポンプ戻り口から貯湯タンク１内に返流される。そして貯湯タンク１内では比重差によって、上部が高温、下部が低温の湯温の温度層が形成される。
【００１８】
次に、冷媒回路８について説明する。本実施の形態において冷媒回路８は、水冷媒熱交換器３、圧縮機５、蒸発器６、膨張弁７が冷媒配管によって環状に接続され、冷媒には二酸化炭素を使用しているため、高圧側が臨界圧力を超える。そのため、水冷媒熱交換器３を流通する水に熱を奪われて温度が低下しても凝縮することがなく、水冷媒熱交換器で冷媒と水との間で温度差を形成しやすくなり、高温の湯が得られ、かつ、熱交換効率を高くすることができる。また、比較的安価でかつ安定な二酸化炭素を冷媒に使用しているので、製品コストを抑えるとともに、信頼性を向上させることができる。また、二酸化炭素はオゾン破壊係数がゼロであり、地球温暖化係数も代替冷媒ＨＦＣ−４０７Ｃの約１７００分の１と非常に小さいため、地球環境に優しい製品を提供できる。また、圧縮機５で冷媒が圧縮され、圧縮機５から吐出された冷媒が水冷媒熱交換器３で放熱し、膨張弁７で減圧されたあと、蒸発器６で空気から熱を吸収し、ガス状態で再び圧縮機５に吸入される。
【００１９】
次に、出湯動作について説明する。本実施の形態において、出湯管９は、給水管１０から分岐された給水管１２と混合弁１３にて接続され、混合弁１３にて適温に混合された後、カラン１４やシャワー１５から出湯される。また、混合弁１３の出湯側の配管には、サーミスタ（湯温検出手段）１７が配設されており、混合弁１３は、サーミスタ１７が目標温度になるように制御されている。カラン１４（シャワー１５）から出湯すると貯湯タンク１内に貯えられている高温の湯が使用され、それに伴い給水管１０から貯湯タンク１内に給水されるため、貯湯タンク１内は常に湯水で満たされた状態となっている。
【００２０】
貯湯タンク１には、貯湯タンク１内の湯水の温度を検出する複数のサーミスタ（残湯温度検出手段）１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄが配置されている。残湯温度検出手段の検出温度によって湯と水が分離している境界を判定し、貯湯タンク１内の貯湯量を判断している。
【００２１】
次に、時間帯による沸き上げ制御について説明する。本実施の形態の貯湯式給湯機は、昼間時間帯の電気料金と夜間時間帯の電気料金とが異なっているため、それぞれの時間帯によって沸き上げ動作が異なっている。夜間時間帯では、安価な深夜電力を利用して貯湯タンク１内の湯水を全量沸き上げている（以下、夜間沸き上げとする）。よって通常、夜間沸き上げによって作られた湯を、昼間時間帯の給湯に利用していることになる。しかしながら、昼間時間帯の給湯量によっては、湯量が不足する場合がある。そのときには、残湯温度検出手段によって、貯湯タンク１内の湯が減少したことを検出すると、湯切れを防止するために、割高な昼間電力を利用して沸き上げレベルに応じた沸き上げ運転を行うこ
ととなる（以下、昼間沸き上げとする）。なお、昼間時間帯および夜間時間帯は電力会社毎に用意されている料金プランによって異なり、使用者と電力会社の契約によって決定されるものである。本実施の形態では、昼間時間帯を７時から２３時までとし、夜間時間帯を２３時から翌７時までとする。
【００２２】
次に、本実施の形態による沸き上げレベルについて説明する。図２は、本実施の形態における沸き上げレベルを示した図である。本実施の形態では沸き上げレベルをレベル１〜レベル１０の１０段階としており、レベル１が最も貯湯量が少ないレベル、レベル１０が最も貯湯量が多いレベルとしている。レベル１〜レベル５までは沸き上げ温度を変化させることによって貯湯タンク１内の貯湯量に差を設けている。またレベル６〜レベル１０では、沸き上げ温度を約８５℃で一定とし、さらに昼間沸き上げを行う運転の制限時間を変化させている。例えば、レベル６では、昼間沸き上げ運転を１時間だけ行うことを意味し、レベル１０では、昼間沸き上げ運転を５時間まで行うことを意味している。本実施の形態では、制御装置（マイクロコンピュータ）１８、水冷媒熱交換器から出湯する湯温を検出するためのサーミスタ（出湯温度検出手段）１９を備えており、夜間沸き上げ、昼間沸き上げ共に、サーミスタ１９での検出温度が、沸き上げレベルによって決定される温度となるように各機器が制御される。
【００２３】
次に、本実施の形態における沸き上げレベル決定の制御フローを説明する。図３は、本実施の形態における沸き上げレベル決定の制御フローチャートである。
【００２４】
（ステップ１）貯湯式給湯機の設置工事時に通電し、ステップ２に進む。
【００２５】
（ステップ２）通電後、予め定められた所定時間Ｈが経過したかどうかの判断を行い、経過していなければステップ３に進み、経過していればステップ４に進む。
【００２６】
（ステップ３）通電後、所定時間Ｈが経過していない間は、貯湯タンク１内を常に全量約８５℃で沸き上げる制御を行い、再度ステップ２に戻る。なお、本実施の形態においては、全量沸き上げを行うとしたが、複数段階ある沸き上げレベルから高めのレベルを選択してもよく、例えば、レベル１０を選択する構成としてもよい。
【００２７】
（ステップ４）サーミスタ（外気温度検出手段）２０で検出した値が、所定温度Ｔよりも高い時には、ステップ５に進み、所定温度Ｔよりも低い時には、ステップ６に進む。
【００２８】
（ステップ５）夏用の初期レベルを選択する。なお、本実施の形態では、夏用の初期レベルはレベル５としている。
【００２９】
（ステップ６）冬用の初期レベルを選択する。なお、本実施の形態では、冬用の初期レベルはレベル８としている。
【００３０】
以上のような制御フローにより、季節に応じた最適な沸き上げレベルを初期レベルとして設定することができる。
【００３１】
なお、所定時間Ｈが経過するまで設置作業が終了し、例えば、入居が後日であることなどの理由によって通電を解除した場合には、後日、再度通電されるところから再開し、その時に応じた最適な沸き上げレベルを決定することができる。
【００３２】
以上のように、外気温度によって夏季であると判断されると、複数段階ある沸き上げレベルから低めの沸き上げレベルを初期レベルとして選択するので、夜間沸き上げ開始時には、多量の湯が残ったままの状態を回避することができるとともに、放熱ロスを抑えるこ
とで、熱源にヒートポンプを使用した場合には、ＣＯＰを向上させることができる。また、外気温度によって冬季であると判断されると、高めの沸き上げレベルを初期レベルとして選択するので、夜間沸き上げ開始までに湯切れしてしまうことを防止する。
【００３３】
なお、本実施の形態において、カレンダーを認識するカレンダー認識手段を備え、外気温度による判定の代わりに、カレンダーに応じて夏季・冬季の季節判断を行ってもよい。
【００３４】
また、本実施の形態では沸き上げレベルを１０段階としたが、これに限定されることはなく、沸き上げレベルを、例えば１５段階としてもよい。
【００３５】
（実施の形態２）
図４は、本実施の形態における沸き上げレベル決定の制御フローチャートである。なお、実施の形態１と同じ部分については同じ符号を付して、その説明を省略する。本実施の形態では、沸き上げレベルを決定する制御フローが実施の形態１と相違し、その他の構成は同じである。以下、本実施の形態における制御フローチャートを説明する。
【００３６】
（ステップ１）貯湯式給湯機の設置工事時に通電し、ステップ２に進む。
【００３７】
（ステップ２）通電後、夜間時間帯になったかどうかの判断を行い、夜間時間帯になっていなければステップ３に進み、夜間時間帯になっていればステップ４に進む。
【００３８】
（ステップ３）通電後、夜間時間帯になっていない間は、貯湯タンク１内を常に全量約８５℃で沸き上げる制御を行い、再度ステップ２に戻る。なお、本実施の形態においては、全量沸き上げを行うとしたが、複数段階ある沸き上げレベルから高めのレベルを選択してもよく、例えば、レベル１０を選択する構成としてもよい。
【００３９】
（ステップ４）サーミスタ（外気温度検出手段）２０で検出した値が、所定温度Ｔよりも高い時には、ステップ５に進み、所定温度Ｔよりも低い時には、ステップ６に進む。
【００４０】
（ステップ５）夏用の初期レベルを選択する。なお、本実施の形態では、夏用の初期レベルはレベル５としている。
【００４１】
（ステップ６）冬用の初期レベルを選択する。なお、本実施の形態では、冬用の初期レベルはレベル８としている。
【００４２】
以上のような制御フローにより、季節に応じた最適な沸き上げレベルを初期レベルとして設定することができる。
【００４３】
なお、夜間時間帯になるまでに設置作業が終了し、例えば、入居が後日であることなどの理由によって通電を解除した場合には、後日、再度通電されるところから再開し、その時に応じた最適な沸き上げレベルを決定することができる。
【００４４】
以上のように、夜間時間帯の外気温度によって夏季であると判断されると、複数段階ある沸き上げレベルから低めの沸き上げレベルを初期レベルとして選択するので、夜間沸き上げ開始時には、多量の湯が残ったままの状態を回避することができるとともに、放熱ロスを抑えることで、熱源にヒートポンプを使用した場合には、ＣＯＰを向上させることができる。また、夜間時間帯の外気温度によって冬季であると判断されると、高めの沸き上げレベルを初期レベルとして選択するので、夜間沸き上げ開始までに湯切れしてしまうことを防止する。また、夜間時間帯に計測した外気温度であるので、夕方の西日などの影響を受けて温度が上昇し、誤検出されることを防止することができる。
【００４５】
なお、本実施の形態において、電源の通電開始がすでに夜間時間帯であった場合や、通電開始から短時間で夜間時間帯に切り替わった場合の対応として、通電開始から予め定められた所定時間Ｈが経過するまでに夜間時間帯に切り替わったときは、外気温度の取得を行わずに、翌日の夜間時間帯の外気温度を取得して沸き上げレベルの初期レベルを決定する構成としてもよい。
【００４６】
また、本実施の形態では沸き上げレベルを１０段階としたが、これに限定されることはなく、沸き上げレベルを、例えば１５段階としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上のように、本発明はヒートポンプ式の貯湯式給湯機に限らず、電気、ガス、石油、燃料電池などいずれの方式においても、一つの貯湯タンクから湯水を供給する貯湯式給湯機に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施の形態１における貯湯式給湯機の構成図
【図２】実施の形態１における沸き上げレベルの構成図
【図３】実施の形態１における沸き上げレベル決定のフローチャート
【図４】実施の形態２における沸き上げレベル決定のフローチャート
【符号の説明】
【００４９】
１  貯湯タンク
２  循環ポンプ
３  水冷媒熱交換器
４  給湯回路
５  圧縮機
６  蒸発器
７  膨張弁
８  冷媒回路
９  出湯管
１０  給水管
１１  減圧弁
１２  給水管
１３  混合弁
１４  カラン
１５  シャワー
１７  サーミスタ（湯温検出手段）
１８  制御装置（マイクロコンピュータ）
１９  サーミスタ（出湯温度検出手段）
２０  サーミスタ（外気温度検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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