JP7261548B2

JP7261548B2 - 貯湯式給湯機

Info

Publication number: JP7261548B2
Application number: JP2018155587A
Authority: JP
Inventors: 侑佳松村
Original assignee: 株式会社長府製作所
Priority date: 2018-08-22
Filing date: 2018-08-22
Publication date: 2023-04-20
Anticipated expiration: 2038-08-22
Also published as: JP2020029989A

Description

本発明は、貯湯タンクを有する貯湯式給湯機に関する。

ヒートポンプ等の電動機器によって湯を沸き上げる貯湯式給湯機は、電気料金が割安となる夜間時間帯（例えば、２３時～７時）に所定量の湯を貯湯タンク内に沸き上げて、電気料金が低くなるようにしており、その具体例が、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１の貯湯式給湯機は、貯湯タンクから出湯された湯の熱量の過去複数日の実績を基に、夜間時間帯に沸き上げる湯量を決定する。

特開２０１１－２３７１４９号公報

ところで、近年、電力会社によっては、過去１年間において３０分間の使用電力量が最も多かった時間帯を基に電気の基本料金を決定する実量制が導入されている。このような実量制を採用している一般家庭で電気の基本料金を抑えるには、電気製品の使用の集中を避けることが重要である。従って、夜間時間帯が終了する前に、電気製品の使用を伴った活動を開始する家庭では、湯の沸き上げのための電力消費とその他の電気製品の使用とが重なり、３０分間における消費電力量が最大となることがあった。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、湯の沸き上げによって家庭の消費電力量の最大値が押し上げられるのを防止する貯湯式給湯機を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る貯湯式給湯機は、夜間時間帯が終了する夜間終了時刻までに貯湯タンク内の沸き上げを完了する貯湯式給湯機において、人の活動開始を意味する活動開始入力がなされる被入力部と、前記被入力部に対し前記活動開始入力がなされたことを検出し、前記活動開始入力がなされた時刻の実績から将来の所定日の前記活動開始入力がなされる活動開始予想時刻を導出する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記活動開始予想時刻が前記夜間終了時刻より早く、かつ、前記活動開始予想時刻までに前記貯湯タンク内の沸き上げを完了できる見込みである際、前記活動開始予想時刻を前記所定日の前記貯湯タンク内の沸き上げを完了する目標時刻とし、前記活動開始入力は特定の文字列が発声された音声による入力である。

本発明に係る貯湯式給湯機において、前記制御手段は、前記活動開始予想時刻が前記夜間終了時刻より早く、かつ、前記活動開始予想時刻までに前記貯湯タンク内の沸き上げを完了できない見込みである際、前記貯湯タンク内の沸き上げを前記夜間時間帯の開始時刻から開始することが好ましい。

本発明に係る貯湯式給湯機において、前記貯湯タンク内の湯が循環する追焚き回路と、浴槽の湯が循環する浴槽側循環回路と、熱交換によって前記追焚き回路を循環する湯で前記浴槽側循環回路を循環する湯を加熱して前記浴槽内の湯の追い焚きをする熱交換器とを更に備え、前記制御手段は、前記被入力部に対し人の活動終了を意味する活動終了入力がなされたことを検知して、行われている前記浴槽内の湯の追い焚きを停止するのが好ましい。

本発明に係る貯湯式給湯機において、前記貯湯タンク内の水が循環する熱回収回路と、浴槽の湯が循環する浴槽側循環回路と、熱交換によって前記浴槽側循環回路を循環する湯で前記熱回収回路を循環する水を加熱して、前記浴槽内の湯の熱回収を行う熱交換器とを更に備え、前記制御手段は、前記被入力部に対し人の活動終了を意味する活動終了入力がなされたことを検知して、前記浴槽内の湯の熱回収を開始するのが好ましい。

本発明に係る貯湯式給湯機は、活動開始入力がなされる被入力部と、被入力部に対し活動開始入力がなされたことを検出し、活動開始入力がなされた時刻の実績から将来の所定日の活動開始入力がなされる活動開始予想時刻を導出する制御手段とを備え、制御手段は、活動開始予想時刻が夜間終了時刻より早く、かつ、活動開始予想時刻までに貯湯タンク内の沸き上げを完了できる見込みである際、活動開始予想時刻を所定日の貯湯タンク内の沸き上げを完了する目標時刻とするので、本条件下で、人が活動を開始して電気製品による電力消費量が多くなるまでに貯湯タンク内の沸き上げを安定的に完了することができ、貯湯タンク内の沸き上げにより消費電力量の最大値が押し上げられるのを防止可能である。

本発明の一実施の形態に係る貯湯式給湯機の説明図である。同貯湯式給湯機の制御手段の接続を示す説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る貯湯式給湯機１０は、電気料金が割安となる夜間時間帯が終了する夜間終了時刻までに貯湯タンク１２内の沸き上げを完了する。以下、詳細に説明する。

貯湯式給湯機１０は、図１に示すように、湯を貯留する貯湯タンク１２と貯湯タンク１２内の湯を加熱する電動機器の一例であるヒートポンプ１１を備えている。
貯湯タンク１２は、出湯管１３が連結された上部と給水管１４が連結された下部とが、ヒートポンプ１１に連結された湯沸し回路１５によって接続されている。ヒートポンプ１１は、流体が循環する循環回路１６に接続された圧縮機１７、熱交換器１８、膨張弁１９及び熱交換器２０を有し、熱交換器１８に湯沸し回路１５が接続されている。

湯沸し回路１５に設けられたポンプ２１が作動すると、貯湯タンク１２内の下部に貯留されている水が湯沸し回路１５を貯湯タンク１２の上部に向かって進む。循環回路１６を循環する流体は、熱交換器２０を通過の際に外気の熱を取り込み、圧縮機１７で圧縮された後、熱交換器１８を通過の際に、湯沸し回路１５を貯湯タンク１２の上部に向かって流れている水に熱を与えて湯にし、膨張弁１９で減圧されて、熱交換器２０に戻る。

湯沸し回路１５の熱交換器１８の下流側には三方弁２２が設けられ、三方弁２２と貯湯タンク１２の下部はバイパス管２３で接続されている。三方弁２２はヒートポンプ１１が湯沸し回路１５を流れる水を所定温度（例えば６０℃）以上に加熱できる状態となるまで、熱交換器１８を通過した水（又は湯）をバイパス管２３経由で貯湯タンク１２の下部に送るようにして、貯湯タンク１２の上部に所定温度未満の水（又は湯）が流入するのを回避する。

また、出湯管１３には浴槽２４に湯を送る湯張り管２５が接続されている。湯張り管２５には、貯湯タンク１２の上部から出て出湯管１３経由で送られる湯に給水管１４からの水を混合する混合弁２６、浴槽２４に湯張りする際に開かれる開閉弁２７及び浴槽２４の湯の逆流を防止する逆止弁２８が設けられている。
そして、浴槽２４には、浴槽２４の湯が循環する浴槽側循環回路３０が接続されている。

浴槽側循環回路３０の一部と湯張り管２５の一部は兼用されており、浴槽側循環回路３０には、浴槽２４の湯を浴槽側循環回路３０で循環させる循環ポンプ３１、浴槽２４の湯の温度を計測する温度センサ３２、及び、浴槽側循環回路３０の湯の循環を検出する水流センサ３３が設けられている。浴槽側循環回路３０が接続された熱交換器３４には、貯湯タンク１２内の湯が循環する追焚き回路３５が接続されている。

追焚き回路３５に設けられた循環ポンプ３６の作動によって貯湯タンク１２の上部から出た湯は、追焚き回路３５を熱交換器３４に向かって進み、熱交換器３４を通過の際に浴槽側循環回路３０を循環している浴槽２４の湯を加熱した後、貯湯タンク１２の下部に流入する。従って、熱交換器３４は、熱交換によって、追焚き回路３５を循環する湯で浴槽側循環回路３０を循環する湯を加熱して浴槽２４内の追い焚きをすることとなる。

本実施の形態では、追焚き回路３５の一部の領域が、貯湯タンク１２内の水が循環する熱回収回路３７の一部の領域として用いられており、追焚き回路３５及び熱回収回路３７にはそれぞれ、共用領域と独立領域が存在する。熱交換器３４及び循環ポンプ３６は、熱回収回路３７と追焚き回路３５の共用領域に設けられている。当該共用領域の一端には、熱交換器３４に対する湯又は水の送り元を、貯湯タンク１２の上部とするか、貯湯タンク１２の下部とするかを切り替える三方弁３８が設けられている。

三方弁３８には、図２に示すように、ヒートポンプ１１、ポンプ２１、三方弁２２、混合弁２６、開閉弁２７、循環ポンプ３１、３６の動作を制御する制御手段３９が接続されている。制御手段３９は、例えば、マイクロコンピュータを主として構成することができる。浴槽２４内の追い焚きを行う際、三方弁３８は、制御手段３９によって、追焚き回路３５の独立領域経由で貯湯タンク１２の上部の湯を熱交換器３４に送る状態にされる。

そして、三方弁３８が、制御手段３９によって、熱交換器３４に貯湯タンク１２の下部から水を送る状態にされている際には、循環ポンプ３６の作動によって、貯湯タンク１２内の下部の水が熱回収回路３７の独立領域経由で熱交換器３４に送られる。熱交換器３４は、熱交換によって、浴槽側循環回路３０を循環する浴槽２４の湯で熱交換器３４に送られる貯湯タンク１２内の下部の水（熱回収回路３７を循環する水）を加熱して、浴槽２４内の湯の熱回収を行う。

制御手段３９には、人による音声入力がなされるマイク部（被入力部の一例）４０及び人の手によって入力操作がなされる操作盤（被入力部の一例）４１が接続されている。制御手段３９は、マイク部４０に対して発声された言葉が特定の文字列である際、その言葉の発声（即ち、音声入力）を特定の意味として検知することができる。例えば、浴槽２４内に湯が入れられている状態で、人がマイク部４０に向かって「追い焚き」と発声すると、制御手段３９は、貯湯タンク１２内の上部の湯が追焚き回路３５を通って熱交換器３４に送られる状態に三方弁３８を切り替え、循環ポンプ３１、３６を作動させて、浴槽２４内の追い焚きを行う。操作盤４１で所定の入力操作が行われた際にも、制御手段３９は、三方弁３８及び循環ポンプ３１、３６を制御して浴槽２４内の追い焚きを行う。

また、本実施の形態では、人がマイク部４０に向かって「おはよう」と発声すると、制御手段３９は、マイク部４０に対し、人の活動開始を意味する活動開始入力がなされたことを検出し、人がマイク部４０に向かって「おやすみ」と発声すると、制御手段３９は、マイク部４０に対し、人の活動終了を意味する活動終了入力がなされたことを検知する。なお、「おはよう」、「おやすみ」以外の言葉を活動開始入力や活動終了入力の音声入力として採用することができるのは言うまでもない。

そして、操作盤４１に対し特定の入力操作がなされた際、制御手段３９は、操作盤４１に対し活動開始入力又は活動終了入力がなされたことを検出する。即ち、制御手段３９は、マイク部４０に対する特定の音声入力又は操作盤４１に対する特定の入力操作のいずれによっても活動開始入力及び活動終了入力を検出することができる。活動開始入力や活動終了入力は音声入力によるもの又は入力操作によるものに限定されず、例えば、カーテンの開閉を検知するセンサや寝室に設置したサーモグラフィを用いて人の起床及び就寝を検知し、活動開始入力や活動終了入力があったのを検出するようにしてもよい。

制御手段３９は、各日に活動開始入力がなされた時刻と、夜間時間帯の開始時刻（夜間開始時刻）及び終了時刻（夜間終了時刻）とを記憶しており、今日、マイク部４０又は操作盤４１に対し活動開始入力がなされたのを検出した際、今日の活動開始入力がなされた時刻及び昨日までの複数日間（例えば、６日間）の各日において活動開始入力がなされた時刻（活動開始入力がなされた時刻の実績の一例）から翌日（将来（翌日以降）の所定日の一例）の活動開始入力がなされる活動開始予想時刻を導出する。

制御手段３９は、活動開始予想時刻が夜間終了時刻より早く、かつ、活動開始予想時刻までに貯湯タンク１２内の沸き上げを完了できる見込みである際、活動開始予想時刻を翌日の貯湯タンク１２内の沸き上げを完了する目標時刻として、夜間時間帯に貯湯タンク１２内の沸き上げを行って、活動開始予想時刻までに貯湯タンク１２内の沸き上げを完了するようにする。これによって、夜間終了時刻より早い時刻からその日の活動を開始する家庭において、貯湯タンク１２内を沸き上げるための電力消費と他の電気製品の電力消費とが重なって合計の消費電力量が上昇するのを抑制する。また、活動開始予想時刻を沸き上げ完了の目標時刻とすることで、例えば、活動開始予想時刻の１時間前を沸き上げ完了の目標時刻とする場合に比べ、沸き上げ後、貯湯タンク１２から湯を出して使用する前に、放熱によって貯湯タンク１２内から失われる熱量を抑えることができる。

ここで、制御手段３９は、特定の曜日の活動開始入力がなされた時刻の実績からその特定の曜日の活動開始入力がなされる活動開始予想時刻を導出し（例えば、過去の月曜日の５日分の実績から月曜日の活動開始予想時刻を導出し）、その活動開始予想時刻が夜間終了時刻より早く、かつ、その活動開始予想時刻までに貯湯タンク１２内の沸き上げを完了できる見込みである際、その活動開始予想時刻を次のその特定の曜日の貯湯タンク１２内の沸き上げを完了する目標時刻とするようにしてもよい。

そして、制御手段３９は、活動開始予想時刻が夜間終了時刻より早く、かつ、活動開始予想時刻までに貯湯タンク１２内の沸き上げを完了できない見込みである際（例えば、活動開始予想時刻が午前２時の場合）、貯湯タンク１２内の沸き上げを夜間開始時刻（実質的に夜間開始時刻）から開始し、夜間終了時刻までに（通常は、活動開始予想時刻より遅い時刻に）貯湯タンク１２内の沸き上げを完了するようにする。従って、活動開始予想時刻までに貯湯タンク１２内の沸き上げを完了することよりも、貯湯タンク１２内の沸き上げを夜間時間帯に行うことを優先する。なお、活動開始予想時刻が夜間終了時刻より早く、かつ、活動開始予想時刻までに貯湯タンク１２内の沸き上げを完了できない見込みである際、夜間開始時刻の前から貯湯タンク１２内の沸き上げを開始するようにしてもよい。

活動開始予想時刻が夜間終了時刻より早く、かつ、活動開始予想時刻までに貯湯タンク１２内の沸き上げを完了できない見込みである際の貯湯タンク１２内の沸き上げは、貯湯タンク１２内の沸き上げに要する単位時間（例えば、３０分間）当たりの消費電力が低くなるようにして（例えば、圧縮機１７の作動レベルを抑えて）、夜間時間帯の貯湯タンク１２内の沸き上げを行う。

一方、制御手段３９は、活動開始予想時刻が夜間終了時刻と同じ又は遅い際に、夜間終了時刻を翌日の貯湯タンク１２内の沸き上げを完了する目標時刻とし、夜間時間帯の貯湯タンク１２内の沸き上げを行う。

また、制御手段３９は、浴槽２４内の湯の追い焚きが行われている状態で、マイク部４０又は操作盤４１に対し活動終了入力がなされたのを検知した際、行われている浴槽２４内の湯の追い焚きを停止する。これによって、不必要な追い焚きを防止することができる。
そして、制御手段３９は、マイク部４０又は操作盤４１に対し活動終了入力がなされたのを検知した際、浴槽２４内の湯の熱回収を開始する。これによって、浴槽２４内の湯の熱エネルギーを安定的に貯湯タンク１２内に回収可能である。なお、浴槽２４内に湯が無い場合や、浴槽２４内の湯の温度が所定温度より低い場合等には、マイク部４０又は操作盤４１に対し活動終了入力がなされても、浴槽２４内の湯の熱回収を行わないのは言うまでもない。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、被入力部として、マイク部のみを設けてもよい。
また、活動終了入力がなされたのを検知して浴槽内の湯の追い焚きを停止したり浴槽内の湯の熱回収を開始したりする機能は削除することができる。
そして、電力の消費によって貯湯タンク内を沸き上げる電動機器は、ヒートポンプに限定されず、例えば電気ヒーターであってもよい。

１０：貯湯式給湯機、１１：ヒートポンプ、１２：貯湯タンク、１３：出湯管、１４：給水管、１５：湯沸し回路、１６：循環回路、１７：圧縮機、１８：熱交換器、１９：膨張弁、２０：熱交換器、２１：ポンプ、２２：三方弁、２３：バイパス管、２４：浴槽、２５：湯張り管、２６：混合弁、２７：開閉弁、２８：逆止弁、３０：浴槽側循環回路、３１：循環ポンプ、３２：温度センサ、３３：水流センサ、３４：熱交換器、３５：追焚き回路、３６：循環ポンプ、３７：熱回収回路、３８：三方弁、３９：制御手段、４０：マイク部、４１：操作盤

Claims

夜間時間帯が終了する夜間終了時刻までに貯湯タンク内の沸き上げを完了する貯湯式給湯機において、
人の活動開始を意味する活動開始入力がなされる被入力部と、
前記被入力部に対し前記活動開始入力がなされたことを検出し、前記活動開始入力がなされた時刻の実績から将来の所定日の前記活動開始入力がなされる活動開始予想時刻を導出する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記活動開始予想時刻が前記夜間終了時刻より早く、かつ、前記活動開始予想時刻までに前記貯湯タンク内の沸き上げを完了できる見込みである際、前記活動開始予想時刻を前記所定日の前記貯湯タンク内の沸き上げを完了する目標時刻とし、
前記活動開始入力は特定の文字列が発声された音声による入力であることを特徴とする貯湯式給湯機。
請求項１記載の貯湯式給湯機において、前記制御手段は、前記活動開始予想時刻が前記夜間終了時刻より早く、かつ、前記活動開始予想時刻までに前記貯湯タンク内の沸き上げを完了できない見込みである際、前記貯湯タンク内の沸き上げを前記夜間時間帯の開始時刻から開始することを特徴とする貯湯式給湯機。
請求項１又は２記載の貯湯式給湯機において、前記貯湯タンク内の湯が循環する追焚き回路と、浴槽の湯が循環する浴槽側循環回路と、熱交換によって前記追焚き回路を循環する湯で前記浴槽側循環回路を循環する湯を加熱して前記浴槽内の湯の追い焚きをする熱交換器とを更に備え、前記制御手段は、前記被入力部に対し人の活動終了を意味する活動終了入力がなされたことを検知して、行われている前記浴槽内の湯の追い焚きを停止することを特徴とする貯湯式給湯機。
請求項１又は２記載の貯湯式給湯機において、前記貯湯タンク内の水が循環する熱回収回路と、浴槽の湯が循環する浴槽側循環回路と、熱交換によって前記浴槽側循環回路を循環する湯で前記熱回収回路を循環する水を加熱して、前記浴槽内の湯の熱回収を行う熱交換器とを更に備え、前記制御手段は、前記被入力部に対し人の活動終了を意味する活動終了入力がなされたことを検知して、前記浴槽内の湯の熱回収を開始することを特徴とする貯湯式給湯機。