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JP5050763B2 - 給湯装置 - Google Patents

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JP5050763B2 JP2007261747A JP2007261747A JP5050763B2 JP 5050763 B2 JP5050763 B2 JP 5050763B2 JP 2007261747 A JP2007261747 A JP 2007261747A JP 2007261747 A JP2007261747 A JP 2007261747A JP 5050763 B2 JP5050763 B2 JP 5050763B2
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昌宏 尾浜
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Description

本発明は、沸き上げた湯を貯湯槽に貯えて使用するとともに、この湯の熱を利用して風呂の追い焚きをおこなう給湯装置に関する。
従来、この種の給湯装置は、例えば図５のようなものがある（例えば、特許文献１参照）。
図５は、特許文献１に記載された従来の給湯装置を示すものである。図５に示すように、貯湯槽１と、この貯湯槽１の水を加熱する加熱手段２と、浴槽３と、前記貯湯槽１の湯と前記浴槽３の湯を熱交換して風呂の追い焚きをおこなうための熱交換器４が貯湯槽１の上部に設けられ、この貯湯槽１上部に８５℃以上の高温の湯５を貯め、その下方に６５℃〜８５℃の中温の湯６が貯まるように加熱手段２の沸き上げ温度を制御し、風呂追い焚き用には上部の高温の湯５を用い、給湯用には貯湯槽１の中間部に取り出し口７を設けて中温の湯６を用いる構成としている。
特開２００５−４２９５２号公報
しかしながら、前記従来の構成では、貯湯槽１上部に高温の湯があることによって風呂の追い焚きが高速におこなわれるものの、風呂の追い焚きが少ない家庭では貯湯槽１上部の高温の湯は貯湯槽１外に放熱するだけで全く無駄となってしまう。また、加熱手段２がヒートポンプの場合は沸き上げ温度が低いほど効率が高くなる特性があるので、高温の湯５をつくることは効率の低い運転をすることになり、ここでも無駄が生じるという課題があった。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、必要に応じて風呂追い焚き時に十分な能力を確保し、効率を損なわずに利便性の高い給湯装置を提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明の給湯装置は、貯湯槽と、前記貯湯槽の高さ方向に複数個配設された貯湯槽温検知手段と、前記貯湯槽の水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段による水の沸き上げ温度を決定する沸き上げ温度決定手段と、前記沸き上げ温度を補正する沸き上げ温度補正手段と、浴槽と、前記貯湯槽の湯と前記浴槽の湯を熱交換して風呂の追い焚きをおこなう風呂追い焚き手段と、利用者により操作されて前記風呂追い焚き手段を起動するための風呂追い焚き起動スイッチと、前記風呂追い焚き起動スイッチに対する利用者の操作履歴を記憶する風呂追い焚き起動スイッチ操作履歴記憶手段と、外気温検出手段と備え、前記貯湯槽温検知手段により検出された最小残湯量が予め設定された所定値より多い場合には前記沸き上げ温度を低くするとともに、前記外気温検出手段による外気温が予め設定された温度以下で、前記風呂追い焚き起動スイッチ操作履歴記憶手段が、過去所定期間内に前記風呂追い焚き起動スイッチが操作されたことを記憶しており、かつ、前記低くした沸き上げ温度が所定値より低い場合には、前記低くした沸き上げ温度を高くすることを特徴とするものである。
これによって、利用者が風呂追い焚きを使用する履歴に応じて必要十分な沸き上げ温度の湯を貯湯槽に確保するように加熱手段の運転をおこなうことで、利用者が風呂追い焚きを使用する実績に基づき、必要に応じて加熱手段による沸き上げ温度を上げることにより、風呂追い焚きの時間を短くできるように貯湯温度を上げるので、風呂追い焚きをあまり使用しない家庭や時期など、必要なときだけ早い風呂追い焚き時間を可能にし、それ以外は給湯負荷を賄える必要最低限の沸き上げ温度とすることにより、貯湯槽からの放熱を抑え、また加熱手段がヒートポンプである場合の高効率運転を実現し、使い勝手と効率の高さを両立することが可能となる。
本発明によれば、必要に応じて風呂追い焚き時に十分な能力を確保し、効率を損なわずに利便性の高い給湯装置を提供できる。
第１の発明は、貯湯槽と、前記貯湯槽の高さ方向に複数個配設された貯湯槽温検知手段と、前記貯湯槽の水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段による水の沸き上げ温度を決定する沸き上げ温度決定手段と、前記沸き上げ温度を補正する沸き上げ温度補正手段と、浴槽と、前記貯湯槽の湯と前記浴槽の湯を熱交換して風呂の追い焚きをおこなう風呂追い焚き手段と、利用者により操作されて前記風呂追い焚き手段を起動するための風呂追い焚き起動スイッチと、前記風呂追い焚き起動スイッチに対する利用者の操作履歴を記憶する風呂追い焚き起動スイッチ操作履歴記憶手段と、外気温検出手段と備え、前記貯湯槽温検知手段により検出された最小残湯量が予め設定された所定値より多い場合には前記沸き上げ温度を低くするとともに、前記外気温検出手段による外気温が予め設定された温度以下で、前記風呂追い焚き起動スイッチ操作履歴記憶手段が、過去所定期間内に前記風呂追い焚き起動スイッチが操作されたことを記憶しており、かつ、前記低くした沸き上げ温度が所定値より低い場合には、前記低くした沸き上げ温度を高くすることを特徴とするものである。
これにより、利用者が風呂追い焚きを使用する実績に基づき、必要に応じて加熱手段による沸き上げ温度を上げることにより、風呂追い焚きの時間を短くできるように貯湯温度を上げるので、風呂追い焚きをあまり使用しない家庭や時期など、必要なときだけ早い風呂追い焚き時間を可能にし、それ以外は給湯負荷を賄える必要最低減の沸き上げ温度とすることにより、貯湯槽からの放熱を抑え、また加熱手段がヒートポンプである場合の高効率運転を実現し、使い勝手と効率の高さを両立することが可能となる。
また、追い焚きの緊急度が比較的低い夏期や中間期には沸き上げ時の効率を優先し、給湯負荷も大きく、かつ早い昇温が望まれる上に貯湯槽からの放熱も大きい冬期にだけ沸き上げ温度補正をすることにより、運転効率の向上が可能となる。
第２の発明は、特に、第１の発明において、加熱手段は、ヒートポンプサイクルを用いた構成としたもので、必要なときだけ高温の沸き上げ温度として、できるだけ低い沸き上げ温度を適用できる結果、高効率の特性を最大限に引き出せる。
第３の発明は、特に、第２の発明において、ヒートポンプサイクルは、運転圧力が臨界圧力以上となる超臨界冷媒回路であり、前記臨界圧力以上に昇圧された冷媒により水を加熱する構成としたもので、沸き上げ温度を高温にできるので、利用できる熱量の増大と湯切れ防止性を向上することができる。
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。
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における給湯装置の構成を示す図である。
図１において、給湯装置は、貯湯槽１と、この貯湯槽１の水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット２と、貯湯槽１内の深さ方向の湯温を検知するように設けられた複数個の貯湯槽温検知手段８と、これら複数個の貯湯槽温検知手段８による貯湯槽１内の湯の増減度合から使用湯量を求め、記憶された過去の一定期間の使用湯量実績に基づき、その日の沸き上げ温度を決定する沸き上げ温度決定手段９とを備えている。
また、給湯装置は、浴槽３と、貯湯槽１の湯と前記浴槽３の湯を熱交換して風呂の追い焚きをおこなう風呂追い焚き手段としての熱交換器４および第一の循環ポンプ１０、第二の循環ポンプ１１とを備えている。
さらに、給湯装置は、操作リモコン１２に利用者により操作されて風呂追い焚き手段としての循環ポンプ１０、１１を起動するための風呂追い焚き起動スイッチ１３が設けられており、利用者による風呂追い焚き起動スイッチ１３の操作履歴を記憶する風呂追い焚き起動スイッチ操作履歴記憶手段１４と、この風呂追い焚き起動スイッチ操作履歴記憶手段１４の記憶内容に基づいて沸き上げ温度決定手段９によるヒートポンプユニット２の沸き上げ温度を補正する沸き上げ温度補正手段１５とを備えている。なお、沸き上げ温度決定手段９、風呂追い焚き起動スイッチ操作履歴記憶手段１４、沸き上げ温度補正手段１５は制御装置１６内に設けられている。
以上のように構成された給湯装置について、以下その動作、作用を説明する。
基本的な動作としては、沸き上げ前は貯湯槽１に低温の水が多く満たされており、運転を開始すると、沸き上げ用循環ポンプ１７によりヒートポンプ往き口１８からヒートポンプユニット２に送出され、そこで加熱されて高温の湯がヒートポンプ戻り口１９から貯湯槽１に戻される。
これによって、貯湯槽１には上方から順次高温の湯が貯えられていく。沸き上げ後の給湯利用の際には、給湯口２０から貯湯槽１の高温の湯が送られ、この湯が給水配管２１からの給水と湯水混合弁２２で設定された給湯温度に調節されて給湯栓２３から供給される。また、給湯に使用された湯量相当の水が給水配管２１を通じて貯湯槽１下部の給水口２４から流入する。
また、風呂追い焚きは、操作リモコン１２に設けられた風呂追い焚き起動スイッチ１３が利用者によって押されると、第一の循環ポンプ１０と第二の循環ポンプ１１が起動し、貯湯槽１の風呂追い焚き往き口２５を通じて貯湯槽１内の湯と浴槽３内の湯が熱交換器４に送られることにより行われ、熱交換された後の湯は風呂追い焚き戻り口２６から貯湯槽１に戻される。
ここで、沸き上げ温度決定手段９は、複数個の貯湯槽温検知手段８の出力から過去一定期間の残湯量を把握し、それができるだけ少なくなるように、ヒートポンプユニット２による沸き上げ温度を決めている。これによって残湯による無駄な放熱と、ヒートポンプユニット２の高効率運転を実現する。しかし、利用される家庭の湯の使用量が少なくなって沸き上げ温度が低くなるということは、風呂の沸き上げをおこなう際に熱交換器４に送られる湯の温度も低くなって、風呂追い焚きに時間がかかることになる。風呂追い焚きをあまり使用しない家庭では不便を感じることは少ないが、使う頻度の高い場合には非常に使い勝手が悪いものとなる。
本実施の形態の給湯装置は、過去一週間の間に利用者によって操作リモコン１２の風呂追い焚き起動スイッチ１３が押された履歴の有無を風呂追い焚き起動スイッチ操作履歴記憶手段１４が記憶し、その履歴があった場合に沸き上げ温度補正手段１５が沸き上げ温度決定手段９による沸き上げ温度を変更する。
図３に動作のフローチャートを示す。
沸き上げ温度決定手段９は、複数個の貯湯槽温検知手段８の出力を用いて残湯量を逐次検出し、その日の最少残湯量を記憶する（ステップ０１）。沸き上げ開始時刻になると（
ステップ０２）、最少残湯量があらかじめ設定された湯量ａおよびｂと比較され、ａ以上ならば（ステップ０３）、沸き上げ温度を前日よりも５℃下げる（ステップ０４）。最少残湯量がｂ以上ａ未満の場合は（ステップ０５）、沸き上げ温度は前日のままとし（ステップ０６）、ｂ未満なら（ステップ０７）、前日の沸き上げ温度よりも５℃上げる（ステップ０８）。
このようにして沸き上げ温度決定手段９により決定された沸き上げ温度に対し、沸き上げ温度補正手段１５は、風呂追い焚き起動スイッチ操作履歴記憶手段１４の記憶内容を参照し、過去７日間に風呂追い焚き起動スイッチが押された履歴があり（ステップ０９）、沸き上げ温度が７５℃未満の場合（ステップ１０）、沸き上げ温度を７５℃に補正する。
以上のように、給湯量に応じて貯湯温度を調節して過不足の生じない制御をおこなう場合、少ない給湯量で貯湯温度が下がって風呂追い焚きに時間がかかる不具合を回避するために、風呂追い焚きを使用する家庭に対しては必要な貯湯温度を確保して利便性を損なわないようにし、風呂追い焚きの使用頻度が低い家庭の場合は高い効率で運転できるよう、低温の沸き上げ温度にすることにより、利便性と省エネルギー性を両立できる。
なお、ヒートポンプユニット２の冷凍サイクルは冷媒として二酸化炭素を用い、臨界圧を越える圧力で運転することが好ましい。二酸化炭素を冷媒として用いることで沸き上げ温度を高温にできるので、利用できる熱量の増大と湯切れ防止性を向上することができる。
（実施の形態２）
図４は本発明の第２の実施の形態における給湯装置の構成を示す図である。
第１の実施の形態と異なる点として、沸き上げ温度補正手段１５に外気温検出手段２７を設けており、このように構成された給湯装置について、図５のフローチャートによって動作を説明する。
第１の実施の形態の動作と異なる点は、沸き上げ温度を決定（ステップ０１〜ステップ０８）した後、沸き上げ温度補正手段１５は外気温検出手段２７の出力を参照し、それがＴａ以上であった場合には（ステップ１２）、風呂追い焚き起動スイッチ操作履歴記憶手段１４の内容に関わりなく、沸き上げ温度決定手段９によって決定された沸き上げ温度は補正しない。
このように外気温が高い場合は低い場合に比べて風呂追い焚きにかかる時間に対する要求度合いは比較的小さいため、省エネルギー性を優先する運転がなされる。
以上のように、本発明にかかる給湯装置は、高い効率性と利便性を両立する制御方式を実現できるので、前記したような家庭用の給湯装置の貯湯槽に適用できるほか、熱源と貯湯槽を有するシステムにおいて業務用などの規模の大きい用途にも適用し、設備の管理者等に対して高い利便性を提供できる。
本発明の実施の形態１における給湯装置の構成図 同動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態２における給湯装置の構成図 同動作を示すフローチャート 従来の給湯装置の構成図
１ 貯湯槽
２ 加熱手段としてのヒートポンプユニット
３ 浴槽
４ 風呂追い焚き手段としての熱交換器
９ 沸き上げ温度決定手段
１０ 風呂追い焚き手段としての第一の循環ポンプ
１１ 風呂追い焚き手段としての第二の循環ポンプ
１３ 風呂追い焚き起動スイッチ
１４ 風呂追い焚き起動スイッチ操作履歴記憶手段
１５ 沸き上げ温度補正手段
２７ 外気温検出手段

Claims (3)

  1. 貯湯槽と、前記貯湯槽の高さ方向に複数個配設された貯湯槽温検知手段と、前記貯湯槽の水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段による水の沸き上げ温度を決定する沸き上げ温度決定手段と、前記沸き上げ温度を補正する沸き上げ温度補正手段と、浴槽と、前記貯湯槽の湯と前記浴槽の湯を熱交換して風呂の追い焚きをおこなう風呂追い焚き手段と、利用者により操作されて前記風呂追い焚き手段を起動するための風呂追い焚き起動スイッチと、前記風呂追い焚き起動スイッチに対する利用者の操作履歴を記憶する風呂追い焚き起動スイッチ操作履歴記憶手段と、外気温検出手段と備え、前記貯湯槽温検知手段により検出された最小残湯量が予め設定された所定値より多い場合には前記沸き上げ温度を低くするとともに、前記外気温検出手段による外気温が予め設定された温度以下で、前記風呂追い焚き起動スイッチ操作履歴記憶手段が、過去所定期間内に前記風呂追い焚き起動スイッチが操作されたことを記憶しており、かつ、前記低くした沸き上げ温度が所定値より低い場合には、前記低くした沸き上げ温度を高くすることを特徴とする給湯装置。
  2. 加熱手段は、ヒートポンプサイクルを用いた構成とした請求項１に記載の給湯装置。
  3. ヒートポンプサイクルは、運転圧力が臨界圧力以上となる超臨界冷媒回路であり、前記臨界圧力以上に昇圧された冷媒により水を加熱する構成とした請求項２に記載の給湯装置。
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