(57)【要約】【課題】貯湯タンクからの排水量を抑制しながら湯切れを回避することが可能な貯湯式給湯機を提供する。【解決手段】給湯機１は、貯湯タンク１１０と、給水管１２０と、貯湯タンク１１０内の湯水の温度を検知するサーミスタ１７０と、排水管１８０と、ヒートポンプ式の加熱ユニット２００と、制御ユニット３００と、給湯機１の使用再開時を含むデータが入力される入力部３００Ａとを備える。制御ユニット３００は、入力部３００Ａに入力されたデータから給湯機１の使用再開時の必要出湯量を算出し、サーミスタ１７０の検知結果に基づいて貯湯タンク１１０内の温水量が必要出湯量に対して不足すると判別された場合に、貯湯タンク１１０への必要温水供給量を算出する。そして、貯湯タンク１１０内の湯水が必要温水供給量だけ入れ替えられた後、加熱ユニット２００により必要温水供給量の温水が貯湯タンク１１０に供給される。【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、
前記貯湯タンクに接続された給水経路と、
前記給水経路を開閉する給水経路開閉部と、
前記貯湯タンクに貯えられた湯水の温度を検知する温度検知部と、
前記貯湯タンクに接続された排水経路と、
前記排水経路を開閉する排水経路開閉部と、
前記貯湯タンクに貯えられた湯水を加熱する加熱装置と、
前記給水経路開閉部、前記排水経路開閉部および前記加熱装置の動作を制御する制御部と、
給湯機の使用再開時を含むデータが入力される入力部とを備え、
前記制御部は、
前記貯湯タンクからの出湯量に関するデータを記憶する記憶部と、
給湯機の使用再開時における前記貯湯タンクからの必要出湯量を算出する演算部とを有し、
前記演算部は、前記入力部に入力されたデータおよび前記記憶部に記憶されたデータに基づいて前記必要出湯量を算出するとともに、前記温度検知部の検知結果に基づいて前記貯湯タンク内の温水量が前記必要出湯量に対して不足すると判別された場合に、前記貯湯タンクへの必要温水供給量を算出し、
前記制御部は、前記貯湯タンク内の温水量が不足すると判別された場合に、前記給水経路開閉部および前記排水経路開閉部を作動させ、前記貯湯タンク内の湯水を前記必要温水供給量だけ入れ替えた後、前記加熱装置を作動させて前記必要温水供給量の温水を前記貯湯タンクに供給する、貯湯式給湯機。
【請求項２】
前記必要温水供給量と前記必要出湯量とが一致する、請求項１に記載の貯湯式給湯機。
【請求項３】
前記加熱装置はヒートポンプである、請求項１または請求項２に記載の貯湯式給湯機。
【請求項４】
前記貯湯タンクからの出湯量に関するデータは曜日ごとに分類されて前記記憶部に記憶され、
前記演算部は、前記記憶部に記憶されたデータのうち給湯機の使用再開時が属する曜日と同一の曜日に関するデータに基づいて前記必要出湯量を算出する、請求項１から請求項３のいずれか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、貯湯式給湯機に関し、特に、貯湯タンクを有する貯湯式給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
貯湯タンクを有する貯湯式給湯機が従来から知られている。
たとえば、特開２００２−８９９６３号公報（特許文献１）においては、温水の使用状況を検知して記憶し、そのデータに基づいて未使用時間を推測し、湯の自動入れ替えを行なうことが可能な制御装置を備えた貯湯式給湯機が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−８９９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１では、タンク内の湯の入れ替えについて説明されているが、ここでは、排水により一度タンクを空にしていると考えられる。
【０００４】
しかしながら、たとえばレジオネラ菌などが発生しない範囲にタンク内の湯の温度が保たれていれば、必ずしも全ての湯を入れ替える必要はない。したがって、特許文献１に記載の貯湯式給湯機では、無駄に排水している場合がある。
【０００５】
一方で、給湯機を使用しない間にタンク内の湯水の温度が自然に低下するので、タンク内の湯水の再沸き上げを行なう必要がある。ここで、たとえば加熱装置がヒートポンプである場合、湯水の温度がたとえば４５℃以上程度であると、過負荷運転となり、再沸き上げができない場合がある。この場合、給湯機の使用を再開した時に、所定の温度の湯が十分に供給されないという現象（以下、単に「湯切れ」と称する場合がある。）が生じる。この湯切れは、特に気温が低い冬場に生じやすい。
【０００６】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、貯湯タンクからの排水量を抑制しながら湯切れを回避することが可能な貯湯式給湯機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る貯湯式給湯機は、貯湯タンクと、貯湯タンクに接続された給水経路と、給水経路を開閉する給水経路開閉部と、貯湯タンクに貯えられた湯水の温度を検知する温度検知部と、貯湯タンクに接続された排水経路と、排水経路を開閉する排水経路開閉部と、貯湯タンクに貯えられた湯水を加熱する加熱装置と、給水経路開閉部、排水経路開閉部および加熱装置の動作を制御する制御部と、給湯機の使用再開時を含むデータが入力される入力部とを備える。制御部は、貯湯タンクからの出湯量に関するデータを記憶する記憶部と、給湯機の使用再開時における貯湯タンクからの必要出湯量を算出する演算部とを有する。演算部は、入力部に入力されたデータおよび記憶部に記憶されたデータに基づいて必要出湯量を算出するとともに、温度検知部の検知結果に基づいて貯湯タンク内の温水量が必要出湯量に対して不足すると判別された場合に、貯湯タンクへの必要温水供給量を算出する。制御部は、貯湯タンク内の温水量が不足すると判別された場合に、給水経路開閉部および排水経路開閉部を作動させ、貯湯タンク内の湯水を必要温水供給量だけ入れ替えた後、加熱装置を作動させて必要温水供給量の温水を貯湯タンクに供給する。
【０００８】
なお、上記「必要出湯量」は、どの程度の温度の温水がどの程度の量だけ必要であるかということを示す。また、「貯湯タンク内の温水量」は、どの程度の温度の温水がどの程度の量だけ貯湯タンクに貯留されているかということを示す。そして、「必要温水供給量」は、「必要出湯量」を満たすために、どの程度の温度の温水をどの程度の量だけ貯湯タンクに供給する必要があるかということを示す。
【０００９】
上記構成によれば、貯湯タンクからの排水量を抑制しながら湯切れを回避することができる。
【００１０】
上記貯湯式給湯機において、１つの例として、必要温水供給量と必要出湯量とが一致する。
【００１１】
このような場合にも、貯湯タンクからの排水量を抑制することが可能である。
上記貯湯式給湯機において、好ましくは、加熱装置はヒートポンプである。
【００１２】
加熱装置がヒートポンプの場合、比較的高い温度の湯水の再沸き上げを行なうことが困難であり、湯切れが予想される場合には、一旦貯湯タンクからの排水を行なう必要がある場合が多い。これに対し、上記構成を適用することで、排水量を最小限にすることが可能になる。
【００１３】
上記貯湯式給湯機において、好ましくは、貯湯タンクからの出湯量に関するデータは曜日ごとに分類されて記憶部に記憶され、演算部は、記憶部に記憶されたデータのうち給湯機の使用再開時が属する曜日と同一の曜日に関するデータに基づいて必要出湯量を算出する。
【００１４】
使用再開時と同じ曜日に係るデータを蓄積しておくことで、必要出湯量をより正確に予想し、湯切れを防止する効果を高めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、貯湯式給湯機において、貯湯タンクからの排水量を抑制しながら湯切れを回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明に基づく貯湯式給湯機の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
【００１７】
図１は、本発明の１つの実施の形態に係る貯湯式給湯機の構成を示した図である。
図１を参照して、給湯機１は、タンクユニット１００と、加熱ユニット２００と、制御ユニット３００とを含んで構成される。タンクユニット１００は湯水を貯留し、加熱ユニット２００は、タンクユニット１００に貯留された湯水を加熱し、制御ユニット３００は、タンクユニット１００および加熱ユニット２００の動作を制御する。
【００１８】
タンクユニット１００は、貯湯タンク１１０と、給水管１２０と、給水弁１２５と、給湯管１３０と、混合弁１３５と、加熱器往管１４０と、循環ポンプ１４５と、水熱交換器１５０と、加熱器復管１６０と、サーミスタ１７０と、排水管１８０と、排水弁１８５とを有する。
【００１９】
貯湯タンク１１０は、湯水を貯留するための容器である。貯湯タンク１１０は、典型的な状態では、湯水で満たされている。また、典型的な状態では、貯湯タンク１１０の上部に貯留された湯水の温度は相対的に高く、貯湯タンク１１０の下部に貯留された湯水の温度は相対的に低い。換言すると、貯湯タンク１１０に貯留された湯水の温度は、該貯湯タンク１１０の下部から上部に向かうにつれて上昇する。
【００２０】
給水管１２０は、貯湯タンク１１０への給水経路である。給水管１２０は、貯湯タンク１１０の下部に接続されている。水道管から供給される冷水が、給水管１２０内を矢印ＤＲ１２０方向に流れることで、貯湯タンク１１０への給水が行なわれる。給水管１２０には給水弁１２５が取付けられている。給水弁１２５を開閉することで、貯湯タンク１１０への給水を開始／中止することができる。
【００２１】
給湯管１３０は、貯湯タンク１１０からの出湯経路である。給湯管１３０は、貯湯タンク１１０の上部に接続されている。貯湯タンク１１０に貯留された湯が、出湯管１３０内を矢印ＤＲ１３０方向に流れることで、給湯機１の使用者に湯が供給される。給湯管１３０は、混合弁１３５を介して給水管１２０と接続されている。混合弁１３５の開閉を調節することで、給湯機１の使用者に供給される湯水の温度が調整される。
【００２２】
加熱器往管１４０および加熱器復管１６０は、それぞれ、貯湯タンク１１０の下部、上部に接続されている。貯湯タンク１１０から加熱器往管１４０内に流入した湯水は、矢印ＤＲ１４０方向に流れ、加熱ユニット２００に取付けられた水熱交換器１５０に達する。水熱交換器１５０から加熱器復管１６０に流入した湯水は、矢印ＤＲ１６０方向に流れ、貯湯タンク１１０に戻る。なお、上記湯水の循環は、循環ポンプ１４５による強制循環である。換言すると、循環ポンプ１４５のＯＮ／ＯＦＦを制御することで、上記強制循環の開始／中止を制御することができる。
【００２３】
サーミスタ１７０は、貯湯タンク１１０に貯留された湯水の温度を検知する温度センサとして機能する。サーミスタ１７０は、貯湯タンク１１０の上下方向に並ぶように設けられた複数のサーミスタ１７１，１７２，１７３，１７４を含む。上述したように、貯湯タンク１１０に貯留された湯水の温度は上下方向において変化するため、上下方向に並ぶように複数のサーミスタを設けることにより、貯湯タンク１１０において、どの程度の温度の温水がどの程度の量だけ貯留されているか（以下、これを「貯湯タンク内の温水量」と称する場合がある。）を、より正確に検知することができる。
【００２４】
排水管１８０は、貯湯タンク１１０からの排水経路である。排水管１８０は、貯湯タンク１１０の上部に接続されている。排水管１８０に流入した湯水が、排水管１８０内を矢印ＤＲ１８０方向に流れることで、貯湯タンク１１０からの排水が行なわれる。排水管１８０には排水弁１８５が取付けられている。排水弁１８５を開閉することで、貯湯タンク１１０からの排水を開始／中止することができる。
【００２５】
なお、排水管１８０は、貯湯タンク１１０の下部にさらに設けられてもよい。これにより、たとえば給湯機１を長期間使用しない場合に、貯湯タンク１１０内の湯水を抜き、使用を再開するときに再度満水にすることが可能になる。衛生面では、長期間使用しない場合には貯湯タンク１１０の湯水抜きを行なうことが好ましい。
【００２６】
加熱ユニット２００は、圧縮機２１０と、凝縮器２２０と、膨張弁２３０と、空気熱交換器２４０と、送風ファン２５０とを有する。
【００２７】
圧縮機２１０、凝縮器２２０、膨張弁２３０、および空気熱交換器２４０は冷媒配管で連結され、ヒートポンプ回路を構成する。また、空気熱交換器２４０には、空気熱交換器２４０において大気からの吸熱を促すための送風ファン２５０が近接配置されている。このヒートポンプ回路内では、たとえばＣＯ2などの冷媒が循環している。タンクユニット１００における水熱交換器１５０は、加熱ユニット２００における凝縮器２２０に取付けられている。したがって、凝縮器２２０において発生する熱が、水熱交換器１５０に伝達する。
【００２８】
タンクユニット１００内を循環する水は、加熱器往管１４０を介して水熱交換器１５０に達し、水熱交換器１５０から熱を奪い温水となる。該温水は、加熱器復管１６０を介して貯湯タンク１１０に戻り、貯湯タンク１１０に蓄えられた後、給湯管１３０から出湯される。
【００２９】
図２は、給湯機１における制御ユニット３００の構成を説明する図である。
図２を参照して、制御ユニット３００は、記憶部３１０と、演算部３２０とを有する。制御ユニット３００には、入力部３００Ａが接続されている。入力部３００Ａには、給湯機１の使用者が一定期間留守にする場合などに、使用再開時のデータが入力される。
【００３０】
記憶部３１０は、ＥＥＰＲＯＭなどからなり、貯湯タンク１１０からの出湯量に関する過去のデータ（たとえば、過去２週間分）を、日単位で記憶している。記憶部３１０は、所定の分類（たとえば、曜日ごと）でデータを記憶している。一般に、貯湯タンク１１０からの出湯量の大小は、曜日ごとにその傾向が現れる場合が多い。したがって、貯湯タンク１１０からの出湯量のデータを曜日ごとに分類して記憶しておくことで、指定された日の必要出湯量が予測しやすくなる。
【００３１】
演算部３２０は、たとえばマイクロコンピュータに含まれ、入力部３００Ａに入力されたデータと、記憶部３１０に記憶されたデータとに基づいて、給湯機１の使用再開時に、どの程度の温度の温水がどの程度の量だけ必要であるか（以下、これを「必要出湯量」と称する場合がある。）を算出する。一方、タンクユニット１００におけるサーミスタ１７０は、貯湯タンク１１０内の湯水の温度を検知する。
【００３２】
演算部３２０は、必要出湯量の算出結果とサーミスタ１７０による検知結果とを参照して、貯湯タンク１１０内に貯留された温水量が、給湯機１の使用再開時における必要出湯量に対して十分であるかについて判別する。貯湯タンク１１０内の温水量が不足していると判定された場合には、演算部３２０は、貯湯タンク１１０にどの程度の温度の温水をどの程度の量だけ供給する必要があるか（以下、これを「必要温水供給量」と称する場合がある。）を算出する。本実施の形態においては、後述するように、「必要出湯量」と「必要温水供給量」とが一致している。
【００３３】
ところで、たとえばヒートポンプ式の加熱器を用いる場合、該加熱器に入力される湯水の温度が高い（たとえば４５℃以上程度）場合に、ヒートポンプ回路における圧縮機に過大な負担が掛かるなどの理由で、湯水の加熱が困難になることが知られている。したがって、給湯機１においては、貯湯タンク１１０内の温水量が不足していると判定された場合に、給水弁１２５および排水弁１８５が開弁され、貯湯タンク１１０に冷水が供給される。このようにすることで、加熱ユニット２００による加熱が可能になる。そして、貯湯タンク１１０に温水が供給される。
【００３４】
次に、図１〜図３を用いて、給湯機１における湯水の入れ替えおよび加熱の流れを説明する。
【００３５】
Ｓ１０において、たとえば、給湯機１の使用者が５日間留守にする旨の情報を入力部３００Ａに入力した場合、Ｓ２０において、演算部３２０は、記憶部３１０に記憶された過去の出湯量に関するデータから５日後の予想出湯量を算出する。これが「必要出湯量」となる。
【００３６】
必要出湯量が算出されると、サーミスタ１７１〜１７４により検知される湯温の許容下限値が求められる。Ｓ３０において、サーミスタ１７１〜１７４を用いて、貯湯タンク内の貯湯温度を監視する。ここで、サーミスタ１７１〜１７４の検知結果に基づいて、貯湯タンク１１０内の温水量が必要出湯量に対して不足すると判別された場合には、Ｓ４０において、必要温水供給量が算出される。なお、必要出湯量が満たされていると判別された場合には、再び貯湯温度の監視が行なわれる。
【００３７】
その後、Ｓ５０において、貯湯タンク１１０内に必要温水供給量だけ冷水が供給される。同時に、冷水の供給量と同等の湯水が、排水管１８０から排出される。ここで、冷水の供給量の制御は、サーミスタ１７０を用いて行なわれる。たとえば、サーミスタ１７３の検知温度が給水管１２０から供給される冷水の温度に等しくなることで、給水管１２０から供給された冷水が、貯湯タンク１１０の下部からサーミスタ１７３の位置にまで達したことを検知することができる。そして、Ｓ６０において、加熱ユニット２００による加熱が行なわれ、貯湯タンク１１０に必要温水供給量の温水が提供される。ここで、温水の供給量の制御は、サーミスタ１７０を用いて行なわれる。たとえば、サーミスタ１７４の検知温度が設定貯湯温度に等しくなることで、加熱器復管１６０から供給された温水が、貯湯タンク１１０の上部からサーミスタ１７４の位置にまで達したことを検知することができる。
【００３８】
なお、上述したＳ３０〜Ｓ６０のステップは、使用再開時に間に合うようにその直前に行なわれることが好ましい。これにより、上述した沸き上げ処理後に貯湯タンク１１０内の湯水温度が再度低下することを抑制することができる。
【００３９】
上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る給湯機１は、貯湯タンク１１０と、貯湯タンク１１０に接続された「給水経路」としての給水管１２０と、給水管１２０を開閉する「給水経路開閉部」としての給水弁１２５と、貯湯タンク１１０に貯えられた湯水の温度を検知する「温度検知部」としてのサーミスタ１７０と、貯湯タンク１１０に接続された「排水経路」としての排水管１８０と、排水管１８０を開閉する「排水経路開閉部」としての排水弁１８５と、貯湯タンク１１０に貯えられた湯水を加熱するヒートポンプ式の「加熱装置」としての加熱ユニット２００と、給水弁１２５、排水弁１８５よび加熱ユニット２００の動作を制御する「制御部」としての制御ユニット３００と、給湯機１の使用再開時を含むデータが入力される入力部３００Ａとを備える。ここで、制御ユニット３００は、貯湯タンク１１０からの出湯量に関するデータを記憶する記憶部３１０と、給湯機１の使用再開時における貯湯タンク１１０からの必要出湯量を算出する演算部３２０とを有する。演算部３２０は、入力部３００Ａに入力されたデータおよび記憶部３１０に記憶されたデータに基づいて必要出湯量を算出するとともに、サーミスタ１７０の検知結果に基づいて貯湯タンク１１０内の温水量が必要出湯量に対して不足すると判別された場合に、貯湯タンク１１０への必要温水供給量を算出する。制御ユニット３００は、貯湯タンク１１０内の温水量が不足すると判別された場合に、給水弁１２５および排水弁１８５を作動させ、貯湯タンク１１０内の湯水を必要温水供給量だけ入れ替えた後、加熱ユニット２００を作動させて必要温水供給量の温水を貯湯タンク１１０に供給する。
【００４０】
より具体的には、給湯機１において、貯湯タンク１１０からの出湯量に関するデータは曜日ごとに分類されて記憶部３１０に記憶され、演算部３２０は、記憶部３１０に記憶されたデータのうち給湯機１の使用再開時が属する曜日と同一の曜日に関するデータに基づいて必要出湯量を算出する。
【００４１】
また、本実施の形態においては、「必要温水供給量」と「必要出湯量」とがほぼ一致する例について主に説明したが、「必要温水供給量」は「必要出湯量」よりも少なくなる場合がある。たとえば、貯湯タンク１１０の上部に高温の湯（温水）が少しだけ残存している場合に、排水管１８０を貯湯タンク１１０の下部に接続し、貯湯タンク１１０の上部に高温の湯を残存させながら排水すれば、高温の湯を残存させた分だけ、「必要出湯量」よりも「必要温水供給量」が少なくなる。
【００４２】
本実施の形態に係る給湯機１によれば、貯湯タンク１１０からの排水量を抑制しながら湯切れを回避することができる。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の１つの実施の形態に係る貯湯式給湯機の構成を示した図である。
【図２】図１に示す貯湯式給湯機における制御ユニットの構成を説明する図である。
【図３】本発明の１つの実施の形態に係る貯湯式給湯機における湯水の入れ替えおよび加熱の流れを説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１  貯湯式給湯機、１００  タンクユニット、１１０  貯湯タンク、１２０  給水管、１２５  給水弁、１３０  給湯管、１３５  混合弁、１４０  加熱器往管、１４５  循環ポンプ、１５０  水熱交換器、１６０  加熱器復管、１７０，１７１〜１７４  サーミスタ、１８０  排水管、１８５  排水弁、２００  加熱ユニット、２１０  圧縮機、２２０  凝縮器、２３０  膨張弁、２４０  空気熱交換器、２５０  送風ファン、３００  制御ユニット、３００Ａ  入力部、３１０  記憶部、３２０  演算部。
【図１】
2007155286.tif 000003
【図２】
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【図３】
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