(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水を貯湯するタンクと、前記タンク内の湯水を沸き上げる熱源部と、前記タンク内の残湯量を検出する残湯温度検出部と、前記タンク内の湯水を利用して暖房運転を行う暖房システム部と、風呂運転を行う風呂システム部を備え、過去の所定期間内に暖房運転を行った実績が有る場合において、風呂運転が開始されるまでに、前記タンク内のお湯が所定量を下回ったことを前記残湯温度検出部が検出すると、前記熱源部による沸き上げ運転を行う貯湯式給湯機。
【請求項２】
過去の所定期間内の風呂運転が行われた時刻を記憶する風呂運転記憶部を備え、
前記風呂運転記憶部で記憶している時刻に到達して以降は、過去の所定期間内に暖房運転を行った実績が有る場合で、前記タンク内のお湯が所定量を下回ったときに行う沸き上げ運転を禁止する請求項１記載の貯湯式給湯機。
【請求項３】
過去の所定期間内に暖房運転を行った実績が有る場合において、風呂運転が開始されてから湯張りが完了するまで、前記熱源部による沸き上げ運転を行う請求項１または２記載の貯湯式給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はタンク内の湯水を利用して暖房運転を行う暖房システムを備え、タンクの湯切れを起こすことのないように、沸き上げを行う貯湯式給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の貯湯式給湯器は、タンクの残湯量を検知する残湯温度検出器によって、
タンク内の湯量が所定湯量以下になったことを検出すると、タンク内の湯水の沸き上げを行うものであった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図８は特許文献１に記載された従来の貯湯式給湯器を示すものである。図８において、１は貯湯タンク、２は熱源部、３ａ〜３ｄは残湯温度検出部、４は混合弁、５は浴槽、６はカラン、７はシャワーである。
【０００４】
この貯湯式給湯器において、まず深夜時間帯の料金の安い深夜電力によって沸き上げが行われ、タンク１にお湯が貯湯される。その後、昼間時間帯に使用者が浴槽５へ風呂湯張り給湯を行うと、混合弁４によってタンク１に貯湯されたお湯と水が混合され、所定の温度となって供給される。同じくカラン６、シャワー７からも給湯が行われると、混合弁４によって所定温度のお湯が供給される。そして、給湯を行うことでタンク１の残湯量が減少していき、残湯温度検出部３が所定の残湯量以下になったことを検出すると、湯切れを防止するため、熱源部２を駆動しタンク１内の湯水の沸き上げを行っている。
【特許文献１】特開２００４−２４５４５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成は、給湯を行うことで減少した残湯量を検出することによって、湯切れを防止する沸き上げ運転を行うものであり、暖房システムが搭載された場合の暖房運転を行っているときに、たくさんのお湯を連続的に給湯し続ける風呂湯張り給湯を行うと、残湯量の減少を検知し沸き上げを開始したとしても、湯切れに至ってしまう恐れがある。このように従来の沸き上げ運転では、たくさんのお湯を連続的に消費し続ける暖房運転と、同じくたくさんのお湯を連続的に消費し続ける風呂湯張り給湯が同時に行われると、湯切れに至る可能性が高くなってしまうものであった。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するのもので、過去の所定期間内に暖房運転を行った実績が有る場合において、使用者が浴槽への風呂湯張り給湯を開始するまでに、タンク内のお湯が所定量を下回ったことを残湯温度検出部が検出すると、暖房実績のない場合に比べて早めにタンク内の湯水の沸き上げを行うことで、予め必要な湯量を確保でき、風呂湯張り給湯前に暖房運転が突然開始されても、湯切れに至ることを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために本発明の貯湯式給湯器は、過去の所定期間内に暖房運転を行った実績が有る場合において、使用者が浴槽への風呂湯張り給湯を開始するまでに、タンク内のお湯が所定量を下回ったことを残湯温度検出部が検出すると、暖房実績のない場合に比べて早めにタンク内の湯水の沸き上げを行うとしたものである。
【０００８】
これによって、予め必要な湯量を確保でき、風呂湯張り給湯前に暖房運転が突然開始されても、湯切れに至ることを防止することになる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の貯湯式給湯器は、過去の所定期間内に暖房運転を行った実績が有る場合において、風呂湯張り給湯や暖房運転に必要な残湯量を予め沸き上げておくことができ、十分な残湯量を確保することで、風呂湯張り給湯前に暖房運転が突然開始されても、湯切れに至ることを防止することができ、快適に入浴することができると共に、暖房運転も快適に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、湯水を貯湯するタンクと、タンク内の湯水を沸き上げる熱源部と、タンク内の残湯量を検出する残湯温度検出部と、タンク内の湯水を利用して暖房運転を行う暖房システム部と、風呂運転を行う風呂システム部を備え、過去の所定期間内に暖房運転を行った実績が有る場合において、風呂運転が開始されるまでに、タンク内のお湯が所定量を下回ったことを残湯温度検出部が検出すると、熱源部による沸き上げ運転を行うことで、風呂湯張り給湯と暖房運転に必要な残湯量を予め沸き上げておくことができ、十分な残湯量を確保することで湯切れに至ることを防止し、快適に入浴することができると共に、湯切れすることなく快適に暖房運転することができる。
【００１１】
第２の発明は、特に、第１の発明の風呂運転が開始されるまでに、タンク内のお湯が所定量を下回ったことを残湯温度検出部が検出すると行う沸き上げ運転において、過去の所定期間内の風呂運転が行われた時刻を記憶する風呂運転記憶部を備え、風呂運転記憶部で記憶している時刻に到達して以降は、沸き上げ運転を禁止することにより、使用者の生活パターンにおいて風呂湯張り給湯が行われなかった場合に、不必要に沸き上げ運転を行うことを防止でき、深夜電力に比べ割高な昼間電力を使用することを抑制することができる。
【００１２】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、過去の所定期間内に暖房運転を行った実績が有る場合は、風呂運転が開始されてから湯張りが完了するまで、熱源部による沸き上げ運転を行うことで、風呂湯張り給湯中に暖房運転が突然開始されても、湯切れに至ることを防止することができる。
【００１３】
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。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は本発明の一実施例による貯湯式給湯器の構成図を示すものである。
【００１５】
図１において、１０はお湯を貯湯するタンクであり、上部には給湯管１１を、タンク１０の下部には給水管１２を有している。給水管１２は上水道が接続される給水口１３から、水道圧を減圧させる減圧弁１４を介して接続されている。タンク１０内では、比重差からお湯が上部、水が下部に分離し、タンク１０内の湯水の沸き上げ時にはタンク１０上部からお湯が貯湯されることで、お湯が押し下げられる形で層を形成して蓄積される。そして、給湯管１１から給湯されると、それに伴い給水管１２からタンク１０内に水が給水されて、タンク１０内は常に湯水で満たされた状態となる。タンク１０には、下部から上部へと連結された沸き上げ配管１５が接続されてあり、その沸き上げ配管１５には、沸き上げポンプ１６と熱源部１７が介在している。沸き上げポンプ１６を駆動することで、タンク１０下部の湯水を熱源部１７へと供給し、熱源部１７によって湯水が過熱した後、タンク１０上部へと戻されることで貯湯されていく。このとき熱源部１７は、ヒートポンプサイクル機構を有したヒートポンプ若しくヒータとする。
【００１６】
一般的に貯湯式給湯機は、安い深夜電力を利用する夜間蓄熱型の給湯機として、夜間にタンク１０全量の湯水の沸き上げを行う。よって、使用者は夜間に沸き上げられたお湯を、昼間の給湯に利用しているということになり、タンク１０内のお湯が減少すると、湯切れを防止するために割高な昼間電力による沸き上げを行うこととなる。まず深夜時間帯における沸き上げは、熱源部１７へ流入する水温によりタンク１０への給水温度を検出する給水温度検出部１８と、タンク１０内の残湯量を検出する残湯温度検出部１９ａ〜１９ｃ、及び熱源部１７の出力により、深夜時間帯の終了時刻にタンク１０全量が沸き上がるように沸き上げ開始の時刻を演算し、深夜時間帯開始時の電力集中を避けるピークシフト制御を行っている。そして、昼間時間帯においては、所定の残湯温度検出部１９ａ〜１９ｄ
の何れかがタンク１０内のお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熱源部１７による沸き上げを行う。
【００１７】
次に風呂システム部５０の説明を行う。使用者がカラン２０、シャワー２１への給湯、または浴槽２２への風呂湯張り給湯の何れかを行うとき、タンク１０から給湯管１１を介して供給されたお湯と、減圧弁１４で減圧され給水管１２を介して供給される水を、混合弁２３がミキシングを行う。混合弁２３でミキシングされる目標温度は、操作部２４の風呂温度スイッチ２５で設定される。そして、給湯温度検出部２６が目標温度になるように混合弁２３が駆動される。また、浴槽２２へ風呂湯張り給湯を行うときは、操作部２４の風呂運転スイッチ２７のオン操作を行う。風呂運転スイッチ２７をオンすると、注湯弁２８が開くことで、設定温度のお湯が給湯され、操作部２４の湯量設定スイッチ２９で設定された湯量に到達したことを水位検出部３０が検出すると風呂湯張り給湯は停止する。風呂湯張り給湯完了後は、風呂運転スイッチ２７のオフ操作が行われるまで、浴槽２２の水温は風呂温度スイッチ２５で設定された温度を確保するように保温運転を行う。保温運転はまず、風呂循環ポンプ３１を駆動することで、風呂温度検出部３２により浴槽２２の水温のチェックを行う。風呂温度検出部３２で検出した温度が風呂温度スイッチ２５で設定された温度を下回っていた場合に、風呂加熱ポンプ３３を駆動することで、タンク１０上部の熱いお湯が風呂熱交換器４３へ流入する。そしてタンク１０の熱いお湯は風呂熱交換器４３によって、浴槽２２のお湯の加熱を行った後にタンク１０下部へと戻される。この熱交換による加熱によって浴槽２２の湯温は徐々に上昇し、風呂温度検出部３２で検出した温度が風呂温度スイッチ２５で設定された温度を上回ったときに、風呂加熱ポンプ３３を停止し加熱を終了する。
【００１８】
次に暖房システム部５１の説明を行う。使用者が暖房運転を行うときは、操作部２４の暖房運転スイッチ３４のオン操作を行う。暖房運転スイッチ３４をオンすると、暖房循環ポンプ３５を駆動することで、暖房温度検出部３６により暖房負荷３７の水温のチェックを行う。暖房負荷３７には、床暖房パネル、浴室乾燥機や、温風ファンコンベクタ等があり、本明細書では暖房負荷の特定は行わない。暖房温度検出部３６で検出した温度が暖房温度スイッチ３８で設定された温度を下回っていた場合に、暖房加熱ポンプ３９を駆動することで、タンク１０上部の熱いお湯が暖房熱交換器４０へ流入する。そしてタンク１０の熱いお湯は暖房熱交換器４０によって、暖房負荷３７のお湯の加熱を行った後にタンク１０下部へと戻される。この熱交換による加熱によって暖房負荷３７の湯温は徐々に上昇し、暖房温度検出部３６で検出した温度が暖房温度スイッチ３８で設定された温度を上回ったときに、暖房加熱ポンプ３９を停止し加熱を終了する。
【００１９】
次に、図２の制御フローで説明を行う。
【００２０】
昼間時間帯になって、使用者が朝の入浴や炊事などで給湯を行うと、タンク１０内に貯湯されたお湯は減少していく。タンク１０の貯湯容量は有限であるから、貯湯容量を超えて給湯が行われると、やがて湯切れに至ってしまう。湯切れしないようにするためには、昼間時間帯にタンク１０の湯水を沸き上げる必要があり、通常残湯温度検出部１９ａがお湯の減少を検出すると、熱源部１７による沸き上げを行う。このとき、残湯温度検出部１９ａまでお湯が減少している状態で、風呂運転スイッチ２６がオン操作され、風呂湯張り給湯が開始されても湯切れしない状況であっても、更に暖房運転スイッチ３４がオン操作され、暖房運転が開始されると、たくさんのお湯を連続的に消費し続ける状態となり、タンク１０内に残っている残湯量では湯切れしてしまう可能性がある。
【００２１】
そこで、まず、使用者が暖房運転スイッチ３４によって、過去所定期間内に暖房運転を行った実績が有るかどうかの判定を行う（ステップ００１）。例えば過去１週間以内に暖房運転を行った実績が無ければ、深夜時間帯までに暖房運転を行われる可能性は低いと判
断し、通常の残湯温度検出部１９ａによる湯切れ判定を行う（ステップ００２）。暖房運転が行われた実績があれば、深夜時間帯までに暖房運転を行われる可能性は高いと判断し、通常の湯切れ判定より早めに沸き上げを開始する判定に切り換える。このとき、風呂湯張り給湯が実施済みかどうかの判定を行う（ステップ００３）。風呂湯張り給湯が実施済みであれば、たくさんのお湯を連続的に消費し続ける可能性は暖房運転のみとなり、暖房運転と炊事などでの給湯による湯切れを防止するため、残湯温度検出部１９ｂでの判定を行う（ステップ００４）。風呂湯張り給湯が実施済みでなければ、風呂湯張り給湯と暖房運転と炊事などでの給湯による湯切れを防止するため、残湯温度検出部１９ｃで湯切れの判定を行い、予め十分な湯量を確保しておく（ステップ００５）。
【００２２】
次に、図３の制御フローで説明を行う。
【００２３】
使用者の生活パターンによっては入浴を行わない場合がある。図２の制御フローにおいて入浴が行われなかった場合、深夜時間帯のタンク１０全量の沸き上げが行われるまで、残湯温度検出部１９ｃでの湯切れを防止するための沸き上げが行われることになる。湯切れに対しては十分な湯量が確保されるので問題ないが、割高な昼間時間帯の沸き上げを不用意におこなうことになってしまう。その対応として、まず、使用者が暖房運転スイッチ３４によって、過去所定期間内に暖房運転を行った実績が有るかどうかの判定を行う（ステップ０１０）。例えば過去１週間以内に暖房運転を行った実績が無ければ、深夜時間帯までに暖房運転を行われる可能性は低いと判断し、通常の残湯温度検出部１９ａによる湯切れ判定を行う（ステップ０１１）。暖房運転が行われた実績があれば、深夜時間帯までに暖房運転を行われる可能性は高いと判断し、通常の湯切れ判定より早めに沸き上げを開始する判定に切り換える。このとき、風呂湯張り給湯が実施済みかどうかの判定を行う（ステップ０１２）。風呂湯張り給湯が実施済みであれば、たくさんのお湯を連続的に消費し続ける可能性は暖房運転のみとなり、暖房運転と炊事などでの給湯による湯切れを防止するため、残湯温度検出部１９ｂでの判定を行う（ステップ０１３）。風呂湯張り給湯が実施済みでなければ、風呂湯張り給湯と暖房運転と炊事などでの給湯による湯切れを防止する必要があるが、このとき、使用者の生活パターンによっては入浴を行わない場合がある。そこで、過去の所定期間内の風呂運転が行われた時刻を記憶する風呂運転記憶部４１による判断を行う（ステップ０１４）。この風呂運転記憶部４１では、例えば使用者が過去１週間の風呂運転スイッチ２６がオン操作された時刻を記憶しておき、その内最も遅い時刻を選択し、その時刻を過ぎれば風呂湯張り給湯が行われることはないと判断される。その他に時刻の判断としては、最も遅い時刻を除き、２番目に遅い時刻として突発的な使用を除いたり、時刻の平均で判断しても良いものとする。また、風呂運転スイッチ２６がオン操作された時刻以外に、風呂湯張り給湯が完了した時刻で判断しても良いものとする。このように判断した時刻を過ぎた場合は、風呂湯張り給湯が実施済みと同じに扱い、たくさんのお湯を連続的に消費し続ける可能性は暖房運転のみとなり、暖房運転と炊事などでの給湯による湯切れを防止するため、残湯温度検出部１９ｂでの判定を行う（ステップ０１３）。よって、風呂湯張り給湯が実施済みでなく、風呂運転記憶部４１によって記憶された過去所定期間内の判断時刻を過ぎていないときに、風呂湯張り給湯と暖房運転と炊事などでの給湯による湯切れを防止するため、残湯温度検出部１９ｃで湯切れの判定を行い、予め十分な湯量を確保しておく（ステップ０１５）。
【００２４】
次に、図４の制御フローで説明を行う。
【００２５】
タンク１０には風呂湯張り給湯と炊事などでの給湯が行われても湯切れすることのない湯量のお湯が確保されている場合においても、風呂湯張り給湯を行っているときに暖房運転が行われると、湯切れに至る恐れがある。そこで、風呂運転スイッチ２６のオン操作で風呂湯張り給湯が行われているとき（ステップ０２０）に、過去所定期間内に暖房運転を行った実績が有るかどうかの判定を行う（ステップ０２１）。例えば過去１週間以内に暖
房運転を行った実績が無ければ、暖房運転を行われる可能性は低いと判断する。暖房運転の実績があれば、風呂湯張り給湯中に暖房運転が行われる可能性があると判断し、同時運転によるお湯の大量消費による湯切れを防止するために、タンク１０の沸き上げを行う（ステップ０２２）。タンク１０の沸き上げは、風呂湯張り給湯が完了するまでとし、不必要に沸き上げを行わないようにする。しかし、このとき暖房運転が行われた場合や、行われなくても湯切れに至ると判断された場合は、風呂湯張り給湯が完了後も沸き上げを継続するのとする。
【００２６】
次に、図５の制御フローで説明を行う。
【００２７】
深夜時間帯になると、ピークシフト制御を行って、安い深夜電力によりタンク１０を全量沸き上げるが、このピークシフト制御の演算は、タンク１０への給水温度と、タンク１０内の残湯量での演算となっている（ステップ０３０）。よって、沸き上げ中に暖房運転が開始されると、たくさんのお湯を連続的に消費し続ける状態となり、沸き上げ中であっても湯切れしてしまう可能性や、深夜時間帯にタンク１０を全量沸き上げることができなくなってしまう恐れがある。そこで、過去所定期間内に暖房運転を行った実績が有るかどうかの判定を行う（ステップ０３１）。例えば過去１週間以内に暖房運転を行った実績が無ければ、暖房運転を行われる可能性は低いと判断し、最初のピークシフト演算値のままとする。暖房運転の実績があれば、沸き上げ中に暖房運転が行われる可能性があると判断し、最初のピークシフト演算値に、暖房運転によって消費される湯量相当を沸き上げる時間を加算する（ステップ０３２）。加算時間は、例えば、１時間分としても良い。そして、現在時刻が加算されたピークシフト時刻になれば（ステップ０３３）、タンク１０の全量沸き上げを開始する（ステップ０３４）ことで、暖房運転のために予め十分な湯量を確保しておくことができる。また、ステップ０３１における暖房運転の実績判定は、その暖房運転が昼間時間帯に行われたものか、深夜時間帯に行われたものかを判断し、深夜時間帯に行われた場合のみ、暖房運転の実績があるとして以降の処理を行うものとしても良い。これによって、昼間時間帯のみの暖房運転であった場合に、早めに沸き上げ開始してしまうことを防止し、無駄な放熱ロスを未然に防ぐことができる。
【００２８】
次に、図６の制御フローで説明を行う。
【００２９】
操作部２４の予約スイッチ４２によって、深夜時間帯に暖房運転の予約が行われていると、暖房運転が行われることは確実であり、湯切れしてしまう可能性や、深夜時間帯にタンク１０を全量沸き上げることができなくなることを防止する必要がある。そこで、まず、通常のピークシフト制御の演算を行い、沸き上げの開始時刻を求める（ステップ０４０）。そして、暖房運転が予約（ステップ０４１）されている時刻と深夜時間帯が終了する時刻を比較し、その時間差から加算時間を求める（ステップ０４２）。例えば、暖房運転の予約時刻が５時として、深夜時間帯の終了時刻が７時とすると、その差の２時間分を加算時間とする。また、熱源部１７の能力によって、半分の１時間分や、倍の４時間分と加算時間を調整しても良いものとする。そして、現在時刻が加算されたピークシフト時刻になれば（ステップ０４３）、タンク１０の全量沸き上げを開始する（ステップ０４４）ことで、暖房運転のために予め十分な湯量を確保しておくことができる。
【００３０】
次に、図７の制御フローで説明を行う。
【００３１】
深夜時間帯になると、ピークシフト制御において、現在時刻がピークシフト時刻になるまでは、タンク１０の全量沸き上げは起動しないが、この間に房運転が開始されると、たくさんのお湯を連続的に消費し続ける状態となり、ピークシフト時刻になって沸き上げを起動しても湯切れしてしまう可能性や、深夜時間帯にタンク１０を全量沸き上げることができなくなってしまう恐れがある。そこで、まず、ピークシフト制御の演算を行い、沸き
上げの開始時刻を求める（ステップ０５０）。そして、現在時刻がピークシフト時刻になるまで（ステップ０５１）に、暖房運転が開始される（ステップ０５２）と、ピークシフト時刻に到達していなくても、タンク１０の全量沸き上げを開始（ステップ０５３）することで、暖房運転のための湯量を確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上のように、本発明にかかる貯湯式給湯器は、暖房運転によって湯切れに至ると判定されるとタンクの沸き上げを行う機器として、電気温水器やヒートポンプ給湯機等の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態１における貯湯式給湯器の構成図
【図２】本発明の実施の形態１における貯湯式給湯器のフローチャート
【図３】本発明の実施の形態１における貯湯式給湯器のフローチャート
【図４】本発明の実施の形態１における貯湯式給湯器のフローチャート
【図５】本発明の実施の形態１における貯湯式給湯器のフローチャート
【図６】本発明の実施の形態１における貯湯式給湯器のフローチャート
【図７】本発明の実施の形態１における貯湯式給湯器のフローチャート
【図８】従来の貯湯式給湯器の構成図
【符号の説明】
【００３４】
１０  タンク
１７  熱源部
１８  給水温度検出部
１９ａ〜１９ｃ  残湯温度検出部
２４  操作部
４１  風呂運転記憶部
５０  暖房システム部
５１  風呂システム部
【図１】
0004710511.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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