(57)【要約】【課題】深夜時間帯の沸き上げ運転時に逃がし弁から排出される膨張水を低減させる貯湯式給湯装置を提供する。【解決手段】湯水を貯湯する貯湯タンク２と、貯湯タンク２内の湯水を加熱する加熱手段３と、貯湯タンク２下部に接続され貯湯タンク２内に給水する給水管９と、給水管９に設けられ給水圧を減圧する減圧弁１１と、貯湯タンク２上部に設けられ貯湯タンク２内の圧力が設定圧力以上となったときに開弁して膨張水を排出する逃がし弁１４と、所定時間帯に加熱手段３を制御して貯湯タンク２内の湯水を必要沸き上げ熱量沸き上げる沸き上げ運転を行わせる制御部２３、３０とを備えた貯湯式給湯装置において、給水管９に給水を遮断する給水遮断弁１３を設け、制御部２３、３０は、沸き上げ運転を開始する前に給水遮断弁１３を閉弁するようにした。【選択図】  図２
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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、該貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク下部に接続され前記貯湯タンク内に給水する給水管と、前記給水管に設けられ給水圧を減圧する減圧弁と、前記貯湯タンク上部に設けられ前記貯湯タンク内の圧力が設定圧力以上となったときに開弁して膨張水を排出する逃がし弁と、所定時間帯に前記加熱手段を制御して前記貯湯タンク内の湯水を必要沸き上げ熱量沸き上げる沸き上げ運転を行わせる制御部とを備えた貯湯式給湯装置において、前記給水管に給水を遮断する給水遮断弁を設け、前記制御部は、前記沸き上げ運転を開始する前に前記給水遮断弁を閉弁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】
前記制御部は、前記沸き上げ運転を開始する所定時間前に前記給水遮断弁を閉弁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。
【請求項３】
前記制御部は、前記必要沸き上げ熱量が前記所定時間帯の終了時刻に沸き上がるように沸き上げ運転を開始する時刻を算出するピークシフト演算を行い、前記ピークシフト演算によって算出された前記沸き上げ運転を開始する時刻の所定時間前に前記給水遮断弁を閉弁するようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の貯湯式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、深夜時間帯の沸き上げ運転時に逃がし弁から排出される膨張水を低減させる貯湯式給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の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、貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、貯湯タンク下部に減圧弁を介して接続された給水管と、貯湯タンク上部に設けられ貯湯タンク内の圧力が設定圧力以上となったときに開弁して膨張水を排出する逃がし弁とを備えものがあり、そのものでは、電力単価が安価な深夜時間帯になって貯湯タンク内に翌日に必要な熱量が残っていないことを検出すると、貯湯タンク内の湯水を高温に沸き上げる沸き上げ運転を行うものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１３９１４１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、従来の貯湯式給湯装置は、前記沸き上げ運転を行うと、沸き上げた水の体積が膨張して貯湯タンクの内圧が上がり、貯湯タンク内の圧力が設定圧力以上となったとき、逃がし弁が開弁して貯湯タンク上部から高温の湯が膨張水として排出されるが、例えば、減圧弁の設定圧力が１７０ｋＰａ、逃がし弁の設定圧力が１９０ｋＰａであったとすると、貯湯タンクには沸き上げ運転を開始する前から１７０ｋＰａの給水圧がかかっており、この状態で沸き上げ運転が開始されると、沸き上げ運転を開始してから早い段階で貯湯タンク内の圧力が逃がし弁の設定圧力（１９０ｋＰａ）に到達し、沸き上げ運転を開始してから早い段階で膨張水の排出が始まってしまう。そうすると、膨張水が排出される量も多くなり、膨張水が保持している熱エネルギーや膨張水自体の無駄が多くなってしまうという問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ために、特に請求項１ではその構成を、湯水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク下部に接続され前記貯湯タンク内に給水する給水管と、前記給水管に設けられ給水圧を減圧する減圧弁と、前記貯湯タンク上部に設けられ前記貯湯タンク内の圧力が設定圧力以上となったときに開弁して膨張水を排出する逃がし弁と、所定時間帯に前記加熱手段を制御して前記貯湯タンク内の湯水を必要沸き上げ熱量沸き上げる沸き上げ運転を行わせる制御部とを備えた貯湯式給湯装置において、前記給水管に給水を遮断する給水遮断弁を設け、前記制御部は、前記沸き上げ運転を開始する前に前記給水遮断弁を閉弁するものとした。
【０００６】
また、請求項２では、前記制御部は、前記沸き上げ運転を開始する所定時間前に前記給水遮断弁を閉弁するものとした。
【０００７】
また、請求項３では、前記制御部は、前記必要沸き上げ熱量が前記所定時間帯の終了時刻に沸き上がるように沸き上げ運転を開始する時刻を算出するピークシフト演算を行い、前記ピークシフト演算によって算出された前記沸き上げ運転を開始する時刻の所定時間前に前記給水遮断弁を閉弁するものとした。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、所定時間帯の沸き上げ運転を開始する前に給水遮断弁を閉弁して貯湯タンク内の圧力を下げることで、沸き上げ運転の際に、貯湯タンク内の圧力が逃がし弁が開弁する設定圧力に到達するまでの時間を遅らせることができ、それにより、排出される膨張水量およびその膨張水が保持している熱エネルギーの無駄を低減させることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の貯湯式給湯装置の一実施形態の概略構成図。
【図２】同一実施形態の深夜時間帯の沸き上げ制御を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明の貯湯式給湯装置の一実施形態について図１に基づき説明する。
１は湯水を貯湯する貯湯タンク２を有した貯湯タンクユニット、３は貯湯タンク２内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット、４はこの貯湯式給湯装置を遠隔操作するリモコン、５は台所や洗面所等に設けられた給湯栓である。
【００１１】
６は貯湯タンク２下部に接続された加熱往き管７および貯湯タンク２の上部に接続された加熱戻り管８からなり、貯湯タンク２とヒートポンプユニット３とを湯水が循環するように環状に接続する加熱循環回路である。
【００１２】
９は貯湯タンク２下部に接続され貯湯タンク２内に給水する給水管、１０は貯湯タンク２の上部に接続され貯湯タンク２上部から高温の湯を取り出す出湯管、１１は給水管９途中に設けられ給水圧を所定の圧力まで減圧する減圧弁、１２は給水管９途中に設けられ給水温度を検出する給水温度センサ、１３は減圧弁１１より上流側の給水管９に設けられ開弁することにより給水の流通を許可し、閉弁することにより給水の流通を遮断する電磁弁より成る給水遮断弁、１４は出湯管１０と連通し貯湯タンク２上部に設けられ貯湯タンク２内の圧力が設定圧力以上となったときに開弁して膨張水を排出する負圧作動弁付きの逃がし弁、１５は逃がし弁１４から排出される膨張水を貯湯タンクユニット１外に排水する排水管である。なお、本実施形態では、減圧弁１１は給水圧を１７０ｋＰａに減圧するよう設定され、逃がし弁１４は１９０ｋＰａで開弁するように設定されているものとする。
【００１３】
１６は減圧弁１１より下流側で給水管９から分岐した給水バイパス管、１７は出湯管１０からの高温の湯と給水バイパス管１６からの水とを給湯設定温度になるように内部の弁体（図示せず）の弁開度を調整して混合する混合弁、１８は混合弁１７で混合された湯を所定の給湯栓５に供給する給湯管である。
【００１４】
１９は給湯管１８に設けられ給湯管１８内の水流を検知すると共に、給湯流量をカウントする水流検知手段としての給湯流量センサ、２０は給湯管１８に設けられ給湯の流れと逆方向の流れを遮断する給湯逆止弁、２１は混合弁１７で混合された後の給湯温度を検出する給湯温度センサである。
【００１５】
２２は貯湯タンク２の上下方向に複数個配置された貯湯温度検出手段としての貯湯温度センサで、この貯湯温度センサ２２が検出する温度情報によって、貯湯タンク２内にどれだけ熱量が残っているかを検知すると共に、貯湯タンク２内の上下方向の温度分布を検知するものである。
【００１６】
２３は貯湯タンクユニット１内の各センサの入力を受け、各アクチュエータの駆動を制御する貯湯制御部で、この貯湯制御部２３は、時間帯別契約電力の電力単価が安価な深夜時間帯になると、給湯等に使用する日々の使用熱量や貯湯温度センサ２２で検出する温度を用いて算出される貯湯タンク２の残熱量から、翌日に必要な沸き上げ熱量を演算し、深夜時間帯の終了時刻に必要沸き上げ熱量が沸き上がるように沸き上げ運転を開始する時刻を求めるピークシフト演算を行い、ヒートポンプユニット３側へ沸き上げ運転開始と停止を指示する沸き上げ制御を行うものである。
【００１７】
前記ヒートポンプユニット３は、冷媒を圧縮する圧縮機２４と、高温高圧の冷媒と貯湯タンク２内の湯水とを熱交換する水冷媒熱交換器２５と、水冷媒熱交換器２５通過後の冷媒を減圧させる電子膨張弁２６と、電子膨張弁２６からの低温低圧の冷媒を蒸発させる空気熱交換器２７とを冷媒配管で環状に接続したヒートポンプ回路２８と、加熱循環回路６に設けられ貯湯タンク２の湯水を循環させる加熱循環ポンプ２９とを備えており、ヒートポンプ回路２８には冷媒として二酸化炭素が用いられて超臨界ヒートポンプサイクルを構成しているものである。また、３０はヒートポンプユニット３内の各センサ（図示せず）の出力を受けて圧縮機２４等の各アクチュエータの駆動を制御する加熱制御部で、貯湯制御部２３と通信可能に接続されており、貯湯制御部２３および加熱制御部３０により前記沸き上げ運転を行わせる制御部を構成するものである。
【００１８】
前記リモコン４は、混合弁１７により混合され給湯管１８から給湯栓５に供給される湯の設定温度を設定する給湯温度設定スイッチ３１と、給湯温度や貯湯式給湯装置の運転情報等を文字表示する表示部３２と、音声により貯湯式給湯装置の運転情報を知らせるスピーカ３３とを備えているものである。
【００１９】
次に、図１に示す貯湯式給湯装置の深夜時間帯の沸き上げ制御について、図２のフローチャートを用いて説明する。
まず、貯湯制御部２３は、時間帯別契約電力の電力単価が安価な所定時間帯としての深夜時間帯（例えば、２３：００〜翌日７：００）の開始時刻２３：００に達すると、給湯等に使用する日々の使用熱量や貯湯温度センサ２２の検出温度を用いて算出した貯湯タンク２の残熱量から、深夜時間帯に沸き上げるべき必要沸き上げ熱量を演算すると共に、ピークシフト演算により深夜時間帯の終了時刻に必要沸き上げ熱量が沸き上がるよう沸き上げ運転を開始する時刻を算出し（ステップＳ１）、算出した沸き上げ運転開始時刻から予め設定された所定時間、例えば１時間を引いて給水遮断弁１３を閉弁する時刻を算出する（ステップＳ２）。ここで、前記ステップＳ１で算出された沸き上げ運転開始時刻が２：００だとすると、給水遮断弁１３を閉弁する時刻は１時間前の１：００ということになる。
【００２０】
そして、貯湯制御部２３は、給水遮断弁１３を閉弁する時刻になったか否かを判断し（ステップＳ３）、給水遮断弁１３を閉弁する時刻（ここでは、１：００）になったと判断すると、給水遮断弁１３を閉弁し（ステップＳ４）、貯湯タンク２への給水を遮断すると共に、貯湯タンク２にかかる給水圧を遮断する。
【００２１】
続いて、貯湯制御部２３は、前記ステップＳ１で算出した沸き上げ運転開始時刻になったか否かを判断し（ステップＳ５）、沸き上げ運転開始時刻になったと判断すると、沸き上げ運転を開始するよう加熱制御部３０に指示し、加熱制御部３０は、圧縮機２４、加熱循環ポンプ２９の駆動を開始させ、貯湯タンク２内の湯水を循環させ水冷媒熱交換器２５にて高温高圧の冷媒と熱交換を行わせて貯湯タンク２内の湯水を高温に沸き上げる沸き上げ運転を開始させる（ステップＳ６）。沸き上げ運転中は、沸き上げた水の体積が膨張して貯湯タンク２の内圧が上がり、貯湯タンク２内の圧力が逃がし弁１４の設定圧力（ここでは、１９０ｋＰａ）以上となったときは、逃がし弁１４が開弁し排水管１５を通じて貯湯タンクユニット１外に膨張水が排水されるものである。
【００２２】
前記沸き上げ運転を継続し、貯湯制御部２３は、貯湯温度センサ２２の検出する検出温度により必要沸き上げ熱量の沸き上げが完了したか否かを判断し（ステップＳ７）、沸き上げが完了したと判断すると、沸き上げ運転を停止するよう加熱制御部３０に指示し、加熱制御部３０は、圧縮機２４、加熱循環ポンプ２９の駆動を停止させて沸き上げ運転を停止させ（ステップＳ８）、貯湯制御部２３は、給水遮断弁１３を開弁させて（ステップＳ９）、深夜時間帯の沸き上げ制御を終了するものである。なお、沸き上げ制御の途中で、給湯流量センサ１９が水流を検知し、給湯栓５が開かれてユーザによる給湯要求が発生したと貯湯制御部２３が判断した場合は、給湯遮断弁１３を開弁することで、貯湯タンク２に給水圧をかけて給湯可能となるようにし、給湯要求を優先するものである。
【００２３】
上述した深夜時間帯の沸き上げ制御では、沸き上げ運転を開始する時刻の所定時間前に給水遮断弁１３を閉弁するようにしたが、これは、沸き上げ運転を開始するときに貯湯タンク２内の圧力がほとんどない、または０ｋＰａの状態にすることを目的としているものである。
【００２４】
詳細に説明すると、給水遮断弁１３を閉弁すると、給水が遮断され貯湯タンク２にかかる給水圧（ここでは、１７０ｋＰａ）も遮断されるが、給水遮断弁１３を閉弁した直後に貯湯タンク２内の圧力が急に０ｋＰａになる訳ではなく、給水遮断弁１３を閉弁する前まで貯湯タンク２にかかっていた給水圧が残圧として貯湯タンク２内に残る。貯湯タンク２内に残った圧力は、貯湯タンク２内の湯水および貯湯タンク２に連通する配管内の湯水の自然放熱による温度低下により徐々に下がっていき０ｋＰａに近づいていく。そして、給水遮断弁１３を閉弁して所定時間経過した後の沸き上げ運転を開始するときには、貯湯タンク２内に圧力がほとんどない、または０ｋＰａの状態となり、その状態から沸き上げ運転を開始できるので、貯湯タンク２内の圧力が沸き上げ運転開始から逃がし弁１４の設定圧力に到達するまでの時間、すなわち、膨張水の排出が開始されるまでの時間をできる限り遅らせることができ、それによって、沸き上げ運転の際に排出される膨張水量およびその膨張水が保持している熱エネルギーの無駄を極力低減することができるものである。
【００２５】
なお、給水遮断弁１３を閉弁してから沸き上げ運転を開始するまでの前記所定時間は、貯湯タンク２内の圧力が、給水圧がかかった状態（ここでは、１７０ｋＰａ）から給水遮断弁１３を閉弁してほぼ０ｋＰａ、または０ｋＰａに下がるまでの時間を予め行った試験等により求めておくものであり、例えば１時間が設定されるものである。
【００２６】
なお、本発明は先に説明した一実施形態に限定されることはなく、貯湯制御部２３は、前記ステップＳ１で、ピークシフト演算により深夜時間帯の終了時刻に必要沸き上げ熱量が沸き上がるよう沸き上げ運転を開始する時刻を算出し、前記ステップＳ２で、算出した沸き上げ運転開始時刻から予め設定された所定時間を引いて給水遮断弁１３を閉弁する時刻を算出して、沸き上げ運転を開始する時刻の所定時間前に給水遮断弁１３を閉弁するようにしているが、例えば、深夜時間帯の開始時刻（ここでは、２３：００）に給水遮断弁１３を閉弁するというように、深夜時間帯であって沸き上げ運転が開始される前に給水遮断弁１３を閉弁するようにしてあればよく、そうすることで、沸き上げ運転が開始されるまでに貯湯タンク２内の圧力は多かれ少なかれ下がり、深夜時間帯の沸き上げ運転の際に、貯湯タンク２内の圧力が沸き上げ運転開始から逃がし弁１４が開弁する設定圧力に到達するまでの時間、すなわち、膨張水の排出が始まるまでの時間を遅らせることができ、排出される膨張水量およびその膨張水が保持している熱エネルギーの無駄を低減することができるものである。
【００２７】
また、本実施形態では、貯湯タンク２内の湯水を加熱する加熱手段としてヒートポンプユニット３を適用したが、加熱手段としては電気ヒータ、灯油やガスを燃料とする燃焼バーナであってもよく、また、貯湯タンク２内の湯水を循環させて加熱する循環加熱式に限らず、例えば電気温水器のように貯湯タンク２内に加熱手段としての電気ヒータを設けて直接加熱する方式であってもよいものである。
【符号の説明】
【００２８】
２  貯湯タンク
３  ヒートポンプユニット
９  給水管
１１  減圧弁
１３  給水遮断弁
１４  逃がし弁
２３  貯湯制御部
３０  加熱制御部
【図１】
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【図２】
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