(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
温水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の温水を加熱する加熱装置と、前記貯湯タンク内の温水を加熱装置に循環させる加熱循環ポンプを有した加熱循環回路と、前記貯湯タンク内の温水を給湯するための給湯回路と、前記貯湯タンクに接続された暖房循環回路と、前記貯湯タンク内の温水を前記暖房循環回路に循環させる暖房循環ポンプとを備えると共に、翌日の設定時刻までに沸き上げ完了できる沸き上げ開始時刻を算出し、前記加熱装置はある決まった時間帯内の沸き上げ開始時刻に貯湯タンク内の温水を加熱して貯湯する貯湯運転を行うようにした貯湯式給湯暖房装置において、沸き上げ開始時刻の所定時間前の基準時刻に暖房循環ポンプが所定時間以上駆動されていなかったら強制的に暖房循環ポンプを駆動して暖房循環回路内の滞留水を入れ替え、その後沸き上げ開始時刻になると前記加熱循環ポンプと加熱装置とを駆動して貯湯運転を行うようにしたことを特徴とする貯湯式給湯暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温水を貯湯する貯湯タンクの温水を給湯に用いると共に循環させて暖房熱源として暖房に用いる貯湯式給湯暖房装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の貯湯式給湯暖房装置においては、例えば特許２６６３６３７号公報に開示されているように、温水を貯湯する貯湯タンクと、浴室等に設置される暖房端末と、貯湯タンクの温水を暖房端末に循環させる暖房循環ポンプとを有し、暖房開始を指示すると暖房循環ポンプを駆動して貯湯タンク内の高温水を暖房端末に流して暖房を行うものであった。
【０００３】
この従来のものでは、夏期等の長期間暖房を使用しない場合に、暖房端末内に残留している温水が劣化してしまい、再び暖房を必要とする時期になって暖房を開始すると、暖房循環ポンプの駆動に伴い暖房端末内の劣化した水が貯湯タンク内に混入してしまい衛生面で重大な課題があるため、例えば（１）特開２０００−１７９８７２号に開示されているように、機器の電源投入から暖房運転の有無に無関係に２４時間毎に２分間ずつ暖房循環ポンプを駆動して暖房端末内の水を入れ替えるようにしたものがあった。
【０００４】
また、類似の技術として例えば（２）特開平９−６０８９２号のように、暖房循環ポンプの固着を防止するために、暖房循環ポンプの駆動停止から２４時間毎に暖房循環ポンプを１０秒程度駆動するものがあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記（１）の従来のものでは、暖房運転の有無に全く無関係に暖房循環ポンプが駆動されるため、ほんの数分前に暖房循環ポンプが駆動していたのにもかかわらず暖房端末内の温水を入れ替えるために再び暖房循環ポンプが駆動されてしまうため全く無駄な電力を消費すると共に、ユーザーにとっては暖房運転を停止したはずなのに暖房循環ポンプが駆動する音が聞こえてしまい機器に異常が発生したと勘違いするおそれがあった。
【０００６】
また、前記（２）の従来のものでは、暖房循環ポンプの駆動停止から２４時間毎に暖房循環ポンプが駆動されるため、日によって暖房運転を行ったり行わなかったりする時期などには朝や夜中など日によってまちまちな時間帯に暖房循環ポンプが駆動されることとなり、ユーザーが機器に異常が発生したと勘違いするおそれがあった。
【０００７】
そこで、本発明は上記の従来例の課題を同時に解決して、無駄な暖房循環ポンプの駆動を行わずに確実に暖房端末内の滞留水を入れ替えて貯湯タンクの温水の衛生的な安全性を確実に確保すると共に、ユーザーが機器に異常が発生したと勘違いするおそれをなくすことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記課題を解決するため、本発明の請求項１では、温水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の温水を加熱する加熱装置と、前記貯湯タンク内の温水を加熱装置に循環させる加熱循環ポンプを有した加熱循環回路と、前記貯湯タンク内の温水を給湯するための給湯回路と、前記貯湯タンクに接続された暖房循環回路と、前記貯湯タンク内の温水を前記暖房循環回路に循環させる暖房循環ポンプとを備えると共に、翌日の設定時刻までに沸き上げ完了できる沸き上げ開始時刻を算出し、前記加熱装置はある決まった時間帯内の沸き上げ開始時刻に貯湯タンク内の温水を加熱して貯湯する貯湯運転を行うようにした貯湯式給湯暖房装置において、沸き上げ開始時刻の所定時間前の基準時刻に暖房循環ポンプが所定時間以上駆動されていなかったら強制的に暖房循環ポンプを駆動して暖房循環回路内の滞留水を入れ替え、その後沸き上げ開始時刻になると前記加熱循環ポンプと加熱装置とを駆動して貯湯運転を行うようにした。
【０００９】
これにより、深夜の沸き上げ開始時刻の所定時間前の基準時刻の時点において、過去の所定時間以内に暖房循環ポンプが駆動されたか否かを判断し、駆動されていれば無駄な暖房循環ポンプの駆動を行わず省エネであり、駆動されていなければ暖房循環ポンプを駆動して暖房循環回路の滞留水を入れ替えることができ、確実に暖房循環回路内の滞留水を入れ替えて貯湯タンクの温水の衛生的な安全性を確実に確保すると共に、深夜時間帯内の沸き上げ開始時刻の所定時間前の基準時刻に暖房循環ポンプが駆動されることとなるのでユーザーが機器に異常が発生したと勘違いすることがないという優れた効果を有するものであり、さらに、貯湯運転の前に暖房循環回路内の温水の入れ替えを行うようにしているので、貯湯運転による加熱直後の温水を入れ替えるよりも放熱ロスが少なくなって省エネになると共に、貯湯運転により貯湯タンク内に形成される温度成層を乱してしまうことがなく、貯湯タンクでの放熱ロスも低減できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態の貯湯式給湯暖房装置を図１、図２に基づいて説明する。
１は貯湯タンクユニット、２は加熱装置として水を加熱する加熱ユニット、３は暖房ユニット、４は浴室温水暖房器等の暖房端末で、これらによって給湯および暖房を行うものである。
【００１３】
貯湯タンクユニット１は下部に給水管５が接続され上部に出湯管６が接続された貯湯タンク７を有しているものである。８は蛇口（図示せず）に接続される給湯管で、給水管５から分岐されたバイパス管９を通過する冷水と出湯管６からの高温の温水とがミキシング弁１０にて適温に調節されて給湯されるものである。そして、これらが給湯回路を構成しているものである。
【００１４】
また、前記貯湯タンク７には貯湯量を検出するための貯湯温度センサ１１がタンク上下方向に複数個設けられ、所定温度以上を検出することで温度センサが設けられた位置まで貯湯されていることを検出することができるものである。１２は前記貯湯タンク７の過圧を逃す逃し弁である。この貯湯タンクユニット１と前記加熱ユニット２は加熱循環回路１３にて循環可能に接続され、貯湯タンク７の下部からの温水を加熱ユニット２で加熱して貯湯タンク７の上部へ戻し、高温の温水を上部から順次積層して貯湯するものである。
【００１５】
そして、１４は給湯リモコン１５が接続されると共に貯湯タンクユニット１内のセンサおよびアクチュエータを制御するマイクロコンピュータを有した貯湯制御部である。ここで、貯湯タンクユニット１の温水の沸き上げは主に深夜時間に安価な深夜電力によって行われるもので、貯湯制御部１４の沸き上げ制御部１６が数日分の使用熱量から翌日の使用熱量を推測し、翌日の朝に推測した熱量が沸き上がるように時間を逆算して加熱ユニット２による沸き上げを開始させるものである。
【００１６】
次に、加熱ユニット２は圧縮機１７と冷媒−水熱交換器１８と膨張弁１９と蒸発器２０より構成されるヒートポンプ回路２１と、貯湯タンク７の冷水または温水を加熱循環回路１３を介して冷媒−水熱交換器１８へ送り、加熱された高温の温水を貯湯タンク７へ戻すための加熱循環ポンプ２２とを備えているものである。
【００１７】
また、２３はこの加熱ユニット２の制御を行うマイクロコンピュータを有した加熱制御部で、貯湯制御部１４からの指示により冷媒−水熱交換器１８を出る高温の温水が所定の高温になるように加熱循環ポンプ２２の回転数、圧縮機１７の駆動周波数、膨張弁１９の開度のいずれかが適宜調節するものである。なお、この加熱制御部２３は貯湯制御部１４と有線にて通信可能に接続されている。
【００１８】
そして、蛇口が開かれると、貯湯タンク７の下部にに市水が流入して上部の高温の温水が出湯管７へ押し出されることで給湯される。そして給湯運転により温水と市水が入れ替わり、温度センサ１１の検出する温度が低下して貯湯タンク７の貯湯量が所定量以下になると、ヒートポンプ回路２１および加熱循環ポンプ２２を駆動して再度沸き上げを行うようにしている。
【００１９】
次に、暖房ユニット３は、貯湯タンク７の上部と下部に連通した一次側暖房循環回路２４の温水と暖房端末４と連通した二次側暖房循環回路２５の温水とで熱交換を行う水−水熱交換器２６と、一次側に設けられ貯湯タンク７内の温水を高温の上部から取り出して熱交換後に低温の下部に戻すように循環させる回転数可変のＤＣモータで駆動される一次側暖房循環ポンプ２７と、二次側に設けられ暖房端末４の温水を循環させＡＣモータで駆動される二次側暖房循環ポンプ２８と、二次側暖房循環回路２４の水−水熱交換器２６の下流側に設けられた暖房端末４への往き温度を検知する温水温度センサ２９と、二次側暖房循環回路２５の熱膨張を吸収する膨張タンク３０により構成されているものである。
【００２０】
そして、３１はこの暖房ユニット３の制御を行うマイクロコンピュータを有した暖房制御部で、前記貯湯制御部１４と有線で通信可能に接続されていると共に、暖房リモコン３２の運転開始指示により一次側暖房循環ポンプ２７と二次側暖房循環ポンプ２８とを駆動し、温水温度センサ２９の検知温度が所定の温度になるように一次側暖房循環ポンプ２７の回転数を調節するものである。
【００２１】
また、前記暖房制御部３１は一次側暖房循環ポンプ２７が過去２４時間以内に駆動されたか否かを判断する駆動有無判断部３３を有しており、具体的には一次側暖房循環ポンプ２７の駆動停止からカウントを開始し、駆動有無の判断時点にて２４時間が経過しているか否かで過去２４時間以内に一次側暖房循環ポンプ２７の駆動有無を判断するものである。
【００２２】
そして、暖房運転の要求があると、一次側暖房循環ポンプ２７を駆動し貯湯タンク７の上部より高温の温水を水−水熱交換器２６へ循環させる。水−水熱交換器２６では二次側暖房循環ポンプ２８の駆動により水−水熱交換器２６内に流入した二次側温水が一次側の高温水と熱交換して加熱され、二次側と熱交換して温度低下した一次側温水は貯湯タンク７の下部に戻されるものである。
【００２３】
ここで、暖房熱源として貯湯タンク７内の高温水を用いるが、暖房運転が長期に渡り行われないと水−水熱交換器２６および一次側暖房循環回路２４内に滞留している温水が劣化してしまうため、前記暖房制御部３１は例えば２４時間などの所定時間毎に一次側暖房循環ポンプ２７を駆動して水−水熱交換器２６および一次側暖房循環回路２４内に滞留している温水を強制的に循環させることで温水の劣化を予防する必要がある。
【００２４】
そこで本発明では、暖房不使用時の一次側暖房循環ポンプ２７の強制駆動を、過去２４時間以内に一次側暖房循環ポンプ２７の駆動がなかったことを条件に、夜間の貯湯タンク７の温水の沸き上げ運転の直前に行うようにしている。
【００２５】
次に、本発明の特徴的作動を図３、図４のフローチャートに基づいて説明する。
まず、給湯制御部１３の沸き上げ制御部１６は貯湯温度センサ１１で検出する貯湯量および貯湯温度から過去７日間の最大使用熱量を算出し（ステップ１、以下Ｓ１と省略する）、この最大使用熱量に基づき翌日分の沸き上げ目標熱量を算出する（Ｓ２）。
【００２６】
そして、現在貯湯タンク７内の残り熱量を算出し（Ｓ３）、前記の沸き上げ目標熱量から減算して翌日までに沸き上げる熱量を算出してそこから翌日の設定時刻(例えば朝６時）までに沸き上げ完了できる沸き上げ開始時刻を算出する（Ｓ４）。そして、現在時刻が前記の沸き上げ開始時刻の一定時間前（例えば３０分前）に達したかを判断し（Ｓ５）、達していなければ前記Ｓ１からＳ５を繰り返す。
【００２７】
前記Ｓ５にて沸き上げ開始時刻の３０分前に達したと判断されると、貯湯制御部１４は暖房制御部３１に基準時刻信号を送り、基準時刻信号を受けた暖房制御部３１は過去２４時間以内に一次側暖房循環ポンプ２７の駆動があったか否かを駆動有無判断部３３にて判断する（Ｓ６）。この判断の仕方は後に詳述する。
【００２８】
そして、暖房制御部３１は前記Ｓ６にて過去２４時間以内に一次側暖房循環ポンプ２７の駆動がなかった場合には、一次側暖房循環ポンプ２７を一定時間（例えば５分間）だけ駆動し、一次側暖房循環回路２４内の滞留水を全て貯湯タンク７内の温水の一部と入れ替えて滞留水の劣化を防止する（Ｓ７）。もし、過去２４時間以内に一次側暖房循環ポンプ２７の駆動があった場合には、一次側暖房循環回路２４内の滞留水はまだ新しいので入れ替える必要がなく、前記Ｓ７のステップを飛ばして次のステップへ進むものである。
【００２９】
次に、貯湯制御部１４は現在時刻が沸き上げ開始時刻になったと判断すると（Ｓ８）、加熱制御部２３に沸き上げ開始信号を送り、沸き上げ開始信号を受けた加熱制御部２３はヒートポンプ回路２１による加熱を開始すると共に加熱循環ポンプ２２も駆動開始し、貯湯タンク７の下部から取り出した低温水を高温に加熱して貯湯タンク７の上部に順次積層して貯湯する（Ｓ９）。
【００３０】
そして、貯湯制御部１４は加熱ユニット２による貯湯運転中も貯湯温度センサ１１によって貯湯タンク７内の貯湯熱量が沸き上げ目標熱量に達したかを監視し、目標熱量になると沸き上げ完了と判断して（Ｓ１０）、加熱制御部２３に沸き上げ停止信号を送り、沸き上げ停止信号を受けた加熱制御部２３はヒートポンプ回路２１による加熱を停止すると共に加熱循環ポンプ２２も駆動停止して貯湯運転が完了するものである。
【００３１】
このように、一次側暖房循環回路２５の滞留水を入れ替える動作を深夜電力による貯湯運転の直前に行うようにしたので、毎日ほぼ同じ時間に一次側暖房循環ポンプ２７が駆動されることとなり従来のようにいろいろな時間にポンプ駆動音がすることでユーザーが機器の故障と勘違いしてしまうようなことがなくなる。
【００３２】
しかも、一次側暖房循環回路２５の滞留水を入れ替える動作の要否の判断は、所定の基準時刻から過去の所定時間以内に一次側暖房循環ポンプ２７の駆動有無によるため、従来のように直前まで暖房運転していたのにかかわらず基準時刻に必ず一次側暖房循環ポンプ２７を駆動してしまうような無駄がなくなり省エネにもなるものである。
【００３３】
また、貯湯運転の前に一次側暖房循環回路２５の滞留水を入れ替える動作を行うようにしているため、一次側暖房循環回路２５内の冷めた滞留水が沸き上げ直後に貯湯タンク７内に流入してせっかく形成した貯湯タンク７内の温度成層を直ぐに乱してしまうようなことがなく、貯湯タンク７内の熱量を有効に使うことができると共に、沸き上げ直後の一番高温である温水を暖房を必要としていない一次側暖房循環回路２５に循環させて無駄に放熱してしまうことがなく、放熱ロスを少しでも低減することができて省エネとなるものである。
【００３４】
ここで、前記暖房制御部３１の前記駆動有無判断部３３の作動の詳細について説明する。この駆動有無判断部３３は暖房制御部３１のマイクロコンピュータのカウント機能、判断機能、記憶機能により具現化されるものである。
【００３５】
まず、一次側暖房循環ポンプ２７が駆動停止すると所定時間（例えば２４時間）のカウントを開始する（Ｓ２１）。そして、次に現時点が基準時刻であるかを判断する（Ｓ２２）。本一実施形態では、貯湯制御部１４からの基準時刻信号を基準時刻と判断するようにしているものである。この場合には、基準時刻になったかどうかの判断は、前記暖房制御部３１が基準時刻信号を受信したかどうかの判断となる。
【００３６】
そして、暖房制御部３１が基準時刻信号を受信するまでは、駆動有無判断部３３は所定時間をカウントしたかを判断する（Ｓ２３）。一次側暖房循環ポンプ２７を停止してから所定時間が経過していなければ再びＳ２２に戻って基準時刻になったかを判断するが、一次側暖房循環ポンプ２７を停止してから所定時間が経過していれば、所定時間をカウントするカウンタをリセットして再度０からカウントを開始し（Ｓ２４）、そして所定時間をカウントしたという意味のフラグを「１」とし、再びＳ２２へ戻る。
【００３７】
そして、暖房制御部３１が基準時刻信号を受信すると、駆動有無判断部３３はフラグが「０」であるかをチェックし（Ｓ２７）、このときフラグは「１」であるので、暖房制御部３１に過去の所定時間内に一次側暖房循環ポンプ２７が駆動されなかったことを伝達し、暖房制御部３１は一次側暖房循環ポンプ２７を一定時間（例えば５分間）駆動して一次側暖房循環回路２５の滞留水を入れ替えるものである。
【００３８】
そして、一次側暖房循環ポンプ２７が駆動停止すると駆動有無判断部３３はフラグを「０」に更新する（Ｓ２８）と共に所定時間をカウントするカウンタをリセットして再度０からカウントを開始するようにしている（Ｓ２９）。
【００３９】
このように、所定の基準時刻の時点において、過去の所定時間以内に一次側暖房循環ポンプ２７が駆動しているか否かを判断することが可能となる。
【００４０】
なお、本一実施形態において基準時刻は貯湯制御部３１からの基準時刻信号としているが、これに限らず、暖房制御部３１自体で時刻をカウントし、設定した時刻を基準時刻とすることも可能である。この場合にはユーザー側において一次側暖房循環回路２５の滞留水を入れ替える動作を行う時間を設定することが可能となる。このように基準時刻は任意に設定可能なものであって、システムとして都合のよい時間をシステム自らが選び出して設定することも可能であり、様々な変形が可能なものである。
【００４１】
また、本発明はこの一実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、加熱装置はヒートポンプ回路２４でなく電熱ヒータや電磁誘導加熱装置でも置換可能で、さらに貯湯タンク内部に加熱装置を直接設けても良い。さらに、貯湯タンクは１個に限らず２個以上の複数個でもよいものである。
【００４２】
また、暖房端末は温水式温風暖房や温水式床暖房あるいは温水式コンベクターといったものが採用可能である。さらにまた、本実施形態では貯湯タンクの温水を一次側として熱交換により二次側である暖房端末の温水を加熱して暖房を行う形式のものとしたが、本発明はこの形態に限られるものではなく、貯湯タンクの温水を直接暖房端末に循環させるようにしても本発明の目的を達していれば本発明の範囲内に入るものである。
【００４３】
【発明の効果】
深夜の沸き上げ開始時刻の所定時間前の基準時刻の時点において、過去の所定時間以内に暖房循環ポンプが駆動されたか否かを判断し、駆動されていれば無駄な暖房循環ポンプの駆動を行わず省エネであり、駆動されていなければ暖房循環ポンプを駆動して暖房循環回路の滞留水を入れ替えることができ、確実に暖房循環回路内の滞留水を入れ替えて貯湯タンクの温水の衛生的な安全性を確実に確保すると共に、深夜時間帯内の沸き上げ開始時刻の所定時間前の基準時刻に暖房循環ポンプが駆動されることとなるのでユーザーが機器に異常が発生したと勘違いすることがないという優れた効果を有するものであり、さらに、貯湯運転の前に暖房循環回路内の温水の入れ替えを行うようにしているので、貯湯運転による加熱直後の温水を入れ替えるよりも放熱ロスが少なくなって省エネになると共に、貯湯運転により貯湯タンク内に形成される温度成層を乱してしまうことがなく、貯湯タンクでの放熱ロスも低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の概略構成図。
【図２】同一実施形態の制御部のブロック図。
【図３】同一実施形態の作動を説明するフローチャート。
【図４】同一実施形態の駆動有無判断部の作動を説明するフローチャート。
【符号の説明】
２  加熱ユニット(加熱装置)
４  暖房端末
７  貯湯タンク
１３  貯湯制御部
２４  一次側暖房循環回路
２５  二次側暖房循環回路
２６  水−水熱交換器
２７  一次側暖房循環ポンプ
２８  二次側暖房循環ポンプ
３１  暖房制御部
３３  駆動有無判断部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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