(57)【要約】【課題】給湯需要の急減に対応できるように貯湯式給湯装置を改善する。【解決手段】水を加熱する加熱装置１０と、その温水を貯湯するタンク２０と、タンク２０の残湯量を検知して加熱装置２０を制御する制御装置３０と、を備えた貯湯式給湯装置であって、制御装置３０が、目標貯湯量の温水をタンク２０に貯める沸き上げ運転と、給湯で減少するタンク２０の残湯量に応じて温水を沸き増す沸き増し運転とを、設定された運転モードに従って実行する運転モード制御手段、及び、その運転モードごとの沸き上げ運転の目標貯湯量を、設定された人数モードに従って変更する人数モード制御手段、として動作する、貯湯式給湯装置を提案する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を加熱する加熱装置と、
前記加熱装置による加熱後の温水を貯湯するタンクと、
前記タンク内の湯量を検知して前記加熱装置を制御する制御装置と、
を含んで構成される貯湯式給湯装置であって、
前記制御装置が、
目標貯湯量の温水を前記タンクに貯める沸き上げ運転と、給湯で減少する前記タンクの残湯量に応じて温水を沸き増す沸き増し運転とを、設定された運転モードに従って実行する運転モード制御手段、及び
前記運転モードごとの前記沸き上げ運転の目標貯湯量を、設定された人数モードに従って変更する人数モード制御手段、として動作する、
貯湯式給湯装置。
【請求項２】
前記人数モード制御手段として動作する制御装置は、
前記運転モードごとの前記沸き増し運転を発動する残湯量を、設定された人数モードに従って変更する、
請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
沸かした温水をタンクに貯湯して給湯に使用する貯湯式給湯装置に関する技術が以下に開示される。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヒートポンプを使用して沸かした温水をタンクに貯湯し、このタンクからお風呂やシャワーなどの給湯端末へ給湯する貯湯式給湯装置が、普及している。この種の貯湯式給湯装置では、「おまかせモード」や「深夜モード」といった数種類の運転モードが用意され、使用者が好みに応じ選択して使用できるようになっている（特許文献１〜３参照）。
例えば「おまかせモード」では、使用者の日々の使用湯量を学習し、深夜の沸き上げ運転と昼間の沸き増し運転とを組み合わせて、タンク容量に見合った適切な湯量が貯湯されるように制御が行われる。また、「深夜モード」の場合は、深夜の沸き上げ運転のみ行われ、使用によりタンクの残湯量が足りなくなっても昼間の沸き増し運転は抑制される。したがって、電気料金が少なくて済む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２３３００３号公報
【特許文献２】特開２００６−１８３９３９号公報
【特許文献３】特開２０１１−２４７４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在、上記のような各運転モードにおいて、「少なめ」「標準」「多め」といった温水量の微調節ができ、沸き上げ運転や沸き増し運転で貯湯される湯量を微調節することが可能になっている製品もある。しかし、給湯需要に応じて大きく貯湯量を変更するようなモード変更が可能となっている製品はない。
【０００５】
一例として、装置購入時には５人家族であったので、タンク容量が比較的大きい貯湯式給湯装置を購入したが、数年後に子供が独立するなどして家族数が２人に減った、といった状況を仮定する。この場合、家族数の減少に応じて給湯需要が大きく減るため、たとえ運転モードを現在ある「少なめ」モードに設定したとしても、元々の調節貯湯量がタンク容量に見合うように設計されているので、需要に対するタンクの貯湯量にかなりの余裕が生まれ、タンクに貯湯した温水が常に余る状況となることが想定される。つまり、使わない温水を沸かすために無駄な電気を常に消費してしまうということになる。さらに言えば、家族が２人に減った場合に、運転モードで「少なめ」の貯湯量調節を行うことは可能であるが、設置されているタンク容量を大きく下回って、減少した人数に見合った「少なめ」、あるいは「標準」「多め」の運転モードを設定することはできない。
【０００６】
現在の貯湯式給湯装置は、前述のように各種の運転モードを使用者の好みで選択できるようになっているが、現在設定されて運転中にある「おまかせモード」や「深夜モード」などにおいて、上述のような給湯需要の急減に対応できるようにはなっていない。この点で、現在の貯湯式給湯装置には改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
当課題に対して提案するのは、水を加熱する加熱装置と、前記加熱装置による加熱後の温水を貯湯するタンクと、前記タンク内の湯量を検知して前記加熱装置を制御する制御装置と、を含んで構成される貯湯式給湯装置であって、
前記制御装置が、目標貯湯量の温水を前記タンクに貯める沸き上げ運転と、給湯で減少する前記タンクの残湯量に応じて温水を沸き増す沸き増し運転とを、設定された運転モードに従って実行する運転モード制御手段、及び、前記運転モードごとの前記沸き上げ運転の目標貯湯量を、設定された人数モードに従って変更する人数モード制御手段、として動作する、貯湯式給湯装置である。
【発明の効果】
【０００８】
上記提案に係る貯湯式給湯装置は、設定可能なモードとして人数モードを上位に設け、その設定された人数モードに従って、各運転モードにおける目標貯湯量を変更する。すなわち、現在設定中の運転モードにおいて、沸き上げる貯湯量を給湯需要に応じ少なくしたり多くしたりして、給湯需要の変化に対応することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】貯湯式給湯装置の実施形態を示した概略図。
【図２】第１例の運転モードにおけるしきい値を説明した図。
【図３】第２例の運転モードにおけるしきい値を説明した図。
【図４】第３例の運転モードにおけるしきい値を説明した図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１に、ヒートポンプを加熱装置に使用した貯湯式給湯装置の実施形態を示している。なお、タンクに貯湯する温水を生成するためにガス方式の加熱装置を使うなどの変形も可能である。
本実施形態の貯湯式給湯装置は、ＣＯ２の冷凍サイクルを利用したヒートポンプ方式で水を加熱する加熱装置１０と、この加熱装置１０により生成される温水を貯湯するタンク２０と、タンク２０の湯量を検知して加熱装置１０を制御する制御装置３０と、を含んで構成される。
【００１１】
加熱装置１０は、大気−冷媒熱交換器１１、圧縮機１２、冷媒−熱媒熱交換器１３、膨張弁１４を備える。大気−冷媒熱交換器１１で大気から吸熱した冷媒が圧縮機１２で圧縮された後、冷媒−熱媒熱交換器１３において熱媒である水と熱交換することで、水が加熱され温水が生成される。水と熱交換した後の冷媒は膨張弁１４で膨張後に再び大気−冷媒熱交換器１１へ送られる。
【００１２】
タンク２０は、例えば４６０Ｌ等の所定容量の貯湯槽で、その残湯量を検知するため下から上へ順番に、第１〜第６残湯センサｔｈ１〜ｔｈ６が一定の間隔で配置される。各残湯センサｔｈ１〜ｔｈ６は、サーミスタを利用した温度センサで、例えば４５℃以下の水と５０℃以上の温水を検知するべく使用される。該タンク２０の底部に給水管２１が接続され、上水道等の給水源から給水される。この給水管２１には給水温度センサ２２が設けられる。タンク２０の底部にはまた、加熱装置１０の冷媒−熱媒熱交換器１３へタンク２０から送水する送水管２３が接続される。そして、この送水管２３に、加熱装置１０へ送水する送水ポンプ１５が配設され、また、送水温度センサ２４が設けられる。
【００１３】
送水管２３から冷媒−熱媒熱交換器１３へ送られて冷媒と熱交換した後の温水は、送湯管２５を通してタンク２０の頂部からタンク２０内へ送湯される。タンク２０の上部には、シャワーやお風呂などの給湯端末へ温水を送り出す給湯管２６が接続される。
【００１４】
制御装置３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を組み込んだ回路基板を使用して構成され、室内に配置された操作パネル３１からの操作信号に応じて動作する。使用者は、操作パネル３１の各種ボタン類を操作して、各種のモードを設定することができる。決定されたモードに従い、制御装置３０は、給水温度センサ２２による給水温度や給湯端末への給湯温度、そして、第１〜第６残湯センサｔｈ１〜ｔｈ６及び送水温度センサ２４による検知温度に基づいて、加熱装置１０の圧縮機１２、膨張弁１４、及び送水ポンプ１５を少なくとも制御する。
【００１５】
本実施形態に係る貯湯式給湯装置では、操作パネル３１によって、「おまかせモード」、「深夜モード」、「手動モード」の運転モードを使用者が選択可能であり、且つ、これら各運転モードで「少なめ」、「標準」、「多め」の貯湯量を選択することができる。内蔵プログラムに従って運転制御手段として動作する制御装置３０は、これら３×３＝９種類の運転モード、すなわち、「おまかせ／少なめモード」、「おまかせ／標準モード」、「おまかせ／多めモード」、「深夜／少なめモード」、「深夜／標準モード」、「深夜／多めモード」、「手動／少なめモード」、「手動／標準モード」、「手動／多めモード」に従って、それぞれに設定された条件で沸き上げ運転と沸き増し運転とを実行する。沸き上げ運転は、深夜電力を利用して、すなわち、例えば午後１１時〜午前７時までの間に加熱装置１０を動作させ、目標貯湯量の温水をタンク２０に貯める運転である。また、沸き増し運転は、昼間（沸き上げ運転時間以外の時間）の給湯でタンク２０内の温水が利用されて減少したときに、タンク２０内の残湯量に応じて加熱装置１０を動作させ、温水を沸き増してタンク２０内の貯湯量を増やす運転である。
【００１６】
本実施形態の操作パネル３１ではさらに、「人数モード」を設定することが可能であり、この人数モードでは、「基本モード」と「少人数モード」を選択することができる。「基本モード」は、例えば出荷時の工場設定モードであり、「少人数モード」は、前述のように家族数が減少した場合などに、その給湯需要に応じて条件を自動変更するモードである。この設定された人数モードに従って人数モード制御手段として動作する制御装置３０は、上記の各運転モードごとに設定されている判断条件を、設定された人数モードに従って変更する。この人数モードに関し、図２〜図４の例を参照して説明する。
【００１７】
図２に示す第１例は、「おまかせモード」における「基本モード」（図２Ａ）と「少人数モード」（図２Ｂ）のしきい値の違いである。運転制御手段として動作する制御装置３０は、タンク２０の第１〜第６残湯センサｔｈ１〜ｔｈ６及び送水温度センサ２４の検知温度に基づいて、「おまかせモード」の沸き上げ運転と沸き増し運転を実行する。そして、人数モード制御手段として動作する制御装置３０が、その沸き上げ運転を終了するしきい値及び沸き増し運転を発動するしきい値を、設定された人数モードに従って変更する。
【００１８】
図２Ａの「基本モード／おまかせモード」において、「おまかせ／少なめモード」が設定されていると、制御装置３０は、まず、深夜に行う沸き上げ運転を、第２残湯センサｔｈ２が５０℃以上を検知したときに終了する。つまり、沸き上げ運転を終了する判断のしきい値が第２残湯センサｔｈ２の検知温度である。この沸き上げ運転の発動に際し、制御装置３０は、第１〜第６残湯センサｔｈ１〜ｔｈ６のいずれかで検知される発動時の残湯量に基づいて、目標貯湯量までに必要な沸き上げ量を演算し、当該沸き上げ量を沸き上げるのに必要な時間を、外気、給水、給湯の温度も踏まえ、午前７時から逆算する。そして、制御装置３０は、午前７時に沸き上げが間に合う時刻に加熱装置１０を起動し、送水ポンプ１５による送水を開始して、沸き上げ運転を発動する。この後、制御装置３０は、第２残湯センサｔｈ２が５０℃以上を検知した時点で、沸き上げ運転を終了し、加熱装置１０を停止させる。これにより、目標貯湯量の温水がタンク２０内に貯湯される。
【００１９】
沸き上げ運転を終えた制御装置３０は、第１〜第６残湯センサｔｈ１〜ｔｈ６の各検知温度を監視し、使用沸き増し運転及び湯切れ沸き増し運転の発動を判断する。
使用沸き増し運転は、予定された熱量を確保するために昼間臨時に実行される沸き増し運転であり、「おまかせ／少なめモード」の場合、制御装置３０は、第４残湯センサｔｈ４が４５℃以下を検知したときに沸き増し運転を発動する。この沸き増し運転における制御装置３０は、加熱装置１０を起動し、送水ポンプ１５による送水を開始して、制御装置３０に搭載されている学習機能に基づき決定される運転時間だけ、沸き増し運転を実行する。
湯切れ沸き増し運転は、タンク２０内の貯湯切れを防止するために昼間臨時に実行される沸き増し運転であり、「おまかせ／少なめモード」の場合、制御装置３０は、第６残湯センサｔｈ６が４５℃以下を検知したときに沸き増し運転を発動する。この沸き増し運転における制御装置３０は、加熱装置１０を起動し、送水ポンプ１５による送水を開始して、制御装置３０に搭載されている学習機能に基づき決定される運転時間だけ、沸き増し運転を実行する。
【００２０】
図２Ａの「基本モード／おまかせモード」において、「おまかせ／標準モード」又は「おまかせ／多めモード」が設定されている場合も、制御装置３０は、上記同様に沸き上げ運転を実行するが、沸き上げ運転の終了を判断するしきい値が、「おまかせ／標準モード」の場合は第１残湯センサｔｈ１が５０℃以上を検知したときであり、「おまかせ／多めモード」の場合は送水温度センサ２４が５０℃以上を検知したときである。また、「おまかせ／標準モード」又は「おまかせ／多めモード」において制御装置３０は、上記同様に昼間の沸き増し運転を実行するが、使用沸き増し運転を発動するしきい値が、「おまかせ／標準モード」の場合は第３残湯センサｔｈ３が４５℃以下を検知したときであり、「おまかせ／多めモード」の場合は第２残湯センサｔｈ２が４５℃以下を検知したときである。さらに、湯切れ沸き増し運転を発動するしきい値は、「おまかせ／標準モード」の場合は第５残湯センサｔｈ５が４５℃以下を検知したときであり、「おまかせ／多めモード」の場合は第４残湯センサｔｈ４が４５℃以下を検知したときである。
【００２１】
図２Ｂは、上記図２Ａの「基本モード」が「少人数モード」に変更されたときのしきい値を示す。図２Ｂにおいて、「おまかせ／少なめモード」が「少人数モード」で実行されると、制御装置３０は、沸き上げ運転を終了させるしきい値を、第２残湯センサｔｈ２の５０℃以上検知から、第３残湯センサｔｈ３の５０℃以上検知へ変更する。これにより、沸き上げ運転でタンク２０に貯湯する目標貯湯量が、残湯センサ一つ分に相当する、例えば８０Ｌ程度少なくなるように変更される。したがって、現在設定中の「おまかせ／少なめモード」において、目標の沸き上げ貯湯量が給湯需要に応じて減らされることになり、給湯需要の変化（家族数の減少等）に対応することが可能である。
【００２２】
図２Ｂの例の場合、「おまかせ／少なめモード」における沸き増し運転を発動するしきい値の残湯量も、「少人数モード」の設定によって変更されており、制御装置３０は、使用沸き増し運転を、第５残湯センサｔｈ５が４５℃以下を検知したときに発動する。したがって、沸き増し運転により沸き増しされる貯湯量も給湯需要に応じて減らされることになる。
【００２３】
「おまかせ／標準モード」又は「おまかせ／多めモード」が「少人数モード」で実行される場合も同様にしきい値が変更される。すなわち、「おまかせ／標準モード」の場合は、沸き上げ運転終了の判断が第１残湯センサｔｈ１から第２残湯センサｔｈ２へ変更され、「おまかせ／多めモード」の場合は、沸き上げ運転終了の判断が送水温度センサ２４から第１残湯センサｔｈ１へ変更される。また、「おまかせ／標準モード」において、使用沸き増し運転発動の判断が第３残湯センサｔｈ３から第４残湯センサｔｈ４へ且つ湯切れ沸き増し運転発動の判断が第５残湯センサｔｈ５から第６残湯センサｔｈ６へ変更され、「おまかせ／多めモード」において、使用沸き増し運転発動の判断が第２残湯センサｔｈ２から第３残湯センサｔｈ３へ且つ湯切れ沸き増し運転発動の判断が第４残湯センサｔｈ４から第５残湯センサｔｈ５へ変更される。
【００２４】
図３に示す第２例は、「深夜モード」における「基本モード」（図３Ａ）と「少人数モード」（図３Ｂ）のしきい値の違いである。運転制御手段として動作する制御装置３０は、タンク２０の第１〜第６残湯センサｔｈ１〜ｔｈ６及び送水温度センサ２４の検知温度に基づいて、沸き上げ運転を実行する。「深夜モード」の場合、深夜電力を利用した沸き上げ運転だけが実行され、昼間の沸き増し運転は実行されない。したがって、この場合の人数モード制御手段として動作する制御装置３０は、その沸き上げ運転を終了するしきい値を、設定された人数モードに従って変更する。
【００２５】
図３Ａの「基本モード／深夜モード」において、「深夜／少なめモード」が設定されていると、制御装置３０は、上記同様に深夜に行う沸き上げ運転を、第２残湯センサｔｈ２が５０℃以上を検知したときに終了する。また、同様に制御装置３０は、「深夜／標準モード」が設定されていると、第１残湯センサｔｈ１が５０℃以上を検知したときに沸き上げ運転を終了し、「深夜／多めモード」が設定されていると、送水温度センサ２４が５０℃以上を検知したときに沸き上げ運転を終了する。
【００２６】
図３Ｂの「少人数モード／深夜モード」では、「深夜／少なめモード」が「少人数モード」で実行されると、制御装置３０は、沸き上げ運転終了の判断を、第２残湯センサｔｈ２から第３残湯センサｔｈ３へ変更する。また、「深夜／標準モード」が「少人数モード」で実行されると、沸き上げ運転終了の判断が、第１残湯センサｔｈ１から第２残湯センサｔｈ２へ変更され、「深夜／多めモード」が「少人数モード」で実行されると、沸き上げ運転終了の判断が、送水温度センサ２４から第１残湯センサｔｈ１へ変更される。したがって、現在設定中の「深夜モード」において、沸き上げる目標貯湯量を給湯需要に応じて変えることができる。
【００２７】
図４に示す第３例は、「手動モード」における「基本モード」（図４Ａ）と「少人数モード」（図４Ｂ）のしきい値の違いである。運転制御手段として動作する制御装置３０は、タンク２０の第１〜第６残湯センサｔｈ１〜ｔｈ６及び送水温度センサ２４の検知温度に基づいて、「手動モード」の沸き上げ運転と沸き増し運転を実行する。そして、人数モード制御手段として動作する制御装置３０が、その沸き上げ運転を終了するしきい値及び沸き増し運転を発動するしきい値を、設定された人数モードに従って変更する。「手動モード」と「おまかせモード」の違いは、「手動モード」では学習機能が使用されない点である。
【００２８】
図４Ａの「基本モード／手動モード」において、「手動／少なめモード」が設定されていると、制御装置３０は、上記同様に深夜に行う沸き上げ運転を、第１残湯センサｔｈ１が５０℃以上を検知したときに終了する。また、同様に制御装置３０は、「手動／標準モード」又は「手動／多めモード」が設定されていると、送水温度センサ２４が５０℃以上を検知したときに沸き上げ運転を終了する。
【００２９】
沸き上げ運転を終えた制御装置３０は、上記同様の使用沸き増し運転及び湯切れ沸き増し運転の発動を判断する。その運転時間は、学習機能に基づき決定されるのではなく、制御装置３０に予め設定された時間となる。
制御装置３０は、「手動／少なめモード」又は「手動／標準モード」が設定されていると、使用沸き増し運転を、第４残湯センサｔｈ４が４５℃以下を検知したときに発動し、湯切れ沸き増し運転を、第６残湯センサｔｈ６が４５℃以下を検知したときに発動する。また、「制御装置３０は、「手動／多めモード」が設定されていると、使用沸き増し運転を、第３残湯センサｔｈ３が４５℃以下を検知したときに発動し、湯切れ沸き増し運転を、第５残湯センサｔｈ５が４５℃以下を検知したときに発動する。
【００３０】
図４Ｂの「少人数モード／手動モード」では、「手動／少なめモード」が「少人数モード」で実行されると、制御装置３０は、沸き上げ運転終了の判断を、第１残湯センサｔｈ１から第２残湯センサｔｈ３へ変更する。また、「手動／標準モード」又は「手動／多めモード」が「少人数モード」で実行されると、沸き上げ運転終了の判断が、送水温度センサ２４から第１残湯センサｔｈ１へ変更される。したがって、現在設定中の「手動モード」において、沸き上げる目標貯湯量を給湯需要に応じて変えることができる。
【００３１】
図４の第３例の場合、使用沸き増し運転及び湯切れ沸き増し運転の発動判断は、「基本モード」と「少人数モード」とで変更されない。すなわち、沸き上げ運転終了のしきい値と沸き増し運転発動のしきい値とは、人数モードの変更で両者を変更することも、その中のいずれかだけを変更することもできる。
【００３２】
以上の実施形態では、運転モードを選択可能な例について説明したが、底価格単機能版の給湯装置で沸き上げ運転しかないような装置の場合であっても、本発明を適用し得る。すなわち、少なくとも沸き上げ運転の目標貯湯量を人数モードに応じて変更できればよい。また、人数モードとして、「基本モード」と「少人数モード」が設定される例を説明したが、これ以上に、例えば「基本モード」、「少人数モード」、「極少人数モード」など３モード以上を設定可能にすることもできる。また、これらモードの表示も、「５〜６人モード」、「３〜４人モード」、「〜２人モード」といった具体的人数表示であったり、「４６０Ｌ」、「４００Ｌ」、「３６０Ｌ」といった具体的貯湯表示であったりしてよい。
【符号の説明】
【００３３】
１０  加熱装置
１１  大気−冷媒熱交換器
１２  圧縮機
１３  冷媒−熱媒熱交換器
１４  膨張弁
１５  送水ポンプ
２０  タンク
２１  給水管
２２  給水温度センサ
２３  送水管
２４  送水温度センサ
２５  送湯管
２６  給湯管
３０  制御装置
３１  操作パネル
【図１】
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【図２】
2013181667.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013181667.tif 000006