JP2002139250A

JP2002139250A - 貯湯式給湯装置

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Publication number: JP2002139250A
Application number: JP2000334606A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Kanayama; 由治金山; Shigeki Funo; 茂樹布野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-11-01
Filing date: 2000-11-01
Publication date: 2002-05-17
Anticipated expiration: 2020-11-01
Also published as: JP3755397B2

Abstract

(57)【要約】【課題】経済的且つ、確実に湯切れ防止できる貯湯式
給湯装置を提供する。【解決手段】加熱手段１１０、貯湯タンク１２０、貯
湯量検出手段１３０を有し、制御手段１４０により、所
定の時間帯に、貯湯タンク１２０内に温水を貯留するよ
うにした貯湯式給湯装置において、制御手段１４０は、
貯湯量検出手段１３０によって検出される貯湯量が、予
め定めた最低貯湯量設定値を下回った時に、加熱手段１
１０を作動させ、所定量の沸き増しをすると共に、貯湯
タンク１２０内の温水の貯湯量と最低貯湯量設定値とを
比較して、その比較結果に応じて最低貯湯量設定値を増
減するようにする。具体的には、貯湯量が最低貯湯量設
定値を下回った場合に、この最低貯湯量設定値を所定値
分増加させ、また、所定期間、下回ることが無かった場
合には、この最低貯湯量設定値を所定値分減少させるよ
うにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般家庭用の給湯
装置に用いて好適な貯湯式給湯装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の貯湯式給湯装置は、加熱手段によ
り加熱された温水を貯留する貯湯タンクを有しており、
貯湯タンク内の貯湯量を検出する貯湯量検出手段の信号
に基づいて、制御手段が加熱手段を作動させ、貯湯タン
ク内に温水を沸き増しするようにしている。

【０００３】具体的には、主に、電力料金の安い深夜時
間帯に加熱手段を作動させ、貯湯タンク内が満タンにな
るように温水が貯留される。そして、主に日中および夜
の時間帯に、この貯湯タンク内の温水は、洗面所、台
所、浴室等で冷水と混合され湯として使用されるが、使
用中の湯切れを防止するために、予め最低貯湯量設定値
を設けておき、貯湯量検出手段によって貯湯量がこの最
低貯湯量設定値を切った時点で、加熱手段は沸き増しす
るように制御している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最低貯
湯量設定値を任意の値に固定して手入力設定しているの
で、使用者の湯の使用量によっては、この最低貯湯量設
定値を切った時点からでは沸き増しが間に合わず、湯切
れが発生する場合がある。

【０００５】また、安全を見て、予め最低貯湯量設定値
を大きくして設定すれば、未使用の貯湯量が増加し、熱
ロスにより非常に不経済となる。

【０００６】本発明の目的は、上記問題に鑑み、経済的
且つ、確実に湯切れ防止できる貯湯式給湯装置を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、以下の技術的手段を採用する。

【０００８】請求項１に記載の発明では、加熱手段（１
１０）により加熱された温水を貯留する貯湯タンク（１
２０）内に、温水の貯湯量を検出する貯湯量検出手段
（１３０）が設けられ、この貯湯量検出手段（１３０）
の検出信号に基づいて加熱手段（１１０）を作動させる
制御手段（１４０）を有し、この制御手段（１４０）に
より、所定の時間帯に、加熱手段（１１０）を作動させ
て貯湯タンク（１２０）内に温水を貯留するようにした
貯湯式給湯装置において、制御手段（１４０）は、貯湯
量検出手段（１３０）によって検出される貯湯量が、予
め定めた最低貯湯量設定値を下回った時に、加熱手段
（１１０）を作動させて、沸き増しをすると共に、貯湯
タンク（１２０）内の温水の貯湯量と最低貯湯量設定値
とを比較して、その比較結果に応じて最低貯湯量設定値
を増減するようにしたことを特徴としている。

【０００９】これにより、必要以上に加熱手段（１１
０）のエネルギーを使用すること無く、また、未使用の
温水の熱ロスも招くこと無く、経済的に且つ、確実に湯
切れを防止できる。

【００１０】具体的には、請求項２〜３に記載の発明の
ように、制御手段（１４０）は、貯湯量が、最低貯湯量
設定値を下回った場合に、この最低貯湯量設定値を所定
値分増加させるようにしている。また、貯湯量が、最低
貯湯量設定値を所定期間、下回ることが無かった場合に
は、この最低貯湯量設定値を所定値分減少させるように
している。

【００１１】更に、請求項４に記載の発明のように、貯
湯量が、最低貯湯量設定値を下回る頻度に応じて、この
最低貯湯量設定値を増加させる量を大きくするようにし
てやると良い。

【００１２】尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述す
る実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもので
ある。

【００１３】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）本発明の第１実
施形態を図１に示す。第１実施形態は、本発明を一般家
庭用の給湯装置に適用したものであり、まず、その全体
構成について図１を用いて説明する。

【００１４】貯湯式給湯装置（以下、給湯装置と呼ぶ）
１００は、加熱手段としてのヒートポンプユニット（以
下、ヒートポンプと呼ぶ）１１０、貯湯タンク（以下、
タンクと呼ぶ）１２０、貯湯量検出手段としての水位サ
ーミスタ１３０１〜１３０５、制御手段としての電子制
御装置（以下、ＥＣＵと呼ぶ）１４０等から構成されて
いる。

【００１５】ヒートポンプ１１０は、電動圧縮機、水熱
交換器、膨張弁、冷媒熱交換器を冷媒配管で接続して成
る周知のもので、例えばＣＯ₂等の冷媒を高温高圧にし
て水熱交換器で冷水（水道水）と熱交換を行ない、所定
の温度に加熱し温水にするものである。また、この冷
水、温水を循環させるポンプも合せて備えるようにして
いる。尚、この加熱手段としては、ヒートポンプ１１０
に限らず、電気式ヒータ等を用いてもよい。

【００１６】ヒートポンプ１１０の温水出口部１１１と
後述するタンク１２０の流入口１２１ａは、貯湯配管１
２３ａによって接続されており、タンク１２０に加熱し
た温水を流入できるようにしている。

【００１７】タンク１２０は、温水を貯留する耐圧容器
であり、省スペースでの設置が可能となるように２つの
縦型の円筒形状としており、第１タンク１２１、第２タ
ンク１２２を並列に設置している。内部容量は家庭用と
して使用するに足りるように、それぞれ１５０リットル
とし、合計で３００リットルの容量を確保するようにし
ている。

【００１８】第１タンク１２１の上側には上述した流入
口１２１ａに加えて貯留された温水が流出する出湯口１
２１ｃが設けられ、出湯配管１２４ａによって後述する
温調弁１５０に接続されている。また、第１タンク１２
１の下側には温水、冷水が流出流入する流出流入口１２
１ｂが設けられている。

【００１９】同様に、第２タンク１２２の上側には、流
入流出口１２２ａが設けられ、貯湯配管１２３ｂによっ
て第１タンク１２１と第２タンク１２２とが直列に成る
様に流出流入口１２１ｂと接続されている。また、第２
タンク１２２の下側には冷水が流出する流出口１２２ｂ
および冷水が供給される給水口１２２ｃが設けられてい
る。流出口１２２ｂは、貯湯配管１２３ｃによってヒー
トポンプ１１０の冷水入口部１１２と接続され、給水口
１２２ｃには、給水配管１２５ｂが接続されている。

【００２０】温調弁１５０は、出湯配管１２４ａからの
温水と給水配管１２５ａからの冷水との流量割合を調整
し、温水を所定の使用温度の湯にするものであり、この
温調弁１５０の流出側には調整された湯の温度を検出す
る温度サーミスタ１６０と給湯される湯の量を検出する
流量センサ１８０が設けられている。

【００２１】タンク１２０の内部には円筒形状の長手方
向に沿って水位サーミスタ１３０１〜１３０５が所定の
間隔（ここでは、５０リットル毎）で設けられている。
この水位サーミスタ１３０１〜１３０５は、タンク１２
０内の温水が所定の温度にあるかどうかを検出し、各位
置での検出信号によりタンク１２０内の温水量、即ち貯
湯量を検出するものである。具体的には、例えば、水位
サーミスタ１３０１と１３０２が所定の温度を検出し、
水位サーミスタ１３０３〜１３０５が所定の温度を検出
しない場合、タンク１２０内の貯湯量は、５０＋５０＝
１００リットルと検出する。

【００２２】給湯スイッチ１９０は、この給湯装置１０
０を作動させる信号、使用者が使用する湯の温度を設定
する信号、沸き上げ温度を設定する信号等を、後述する
電子制御装置１４０に入力するものである。

【００２３】電子制御装置（以下、ＥＣＵと呼ぶ）１４
０は、給湯スイッチ１９０からの各種信号、水位サーミ
スタ１３０１〜１３０５の検出信号に基づいて、ヒート
ポンプ１１０のＯＮ−ＯＦＦ制御を行なう。また、流量
センサ１８０が給湯を検出した時、温度サーミスタ１６
０の検出信号に基づいて、温調弁１５０の弁開度を制御
する。更に、水位サーミスタ１３０１〜１３０５からの
検出信号のうち、所定の貯湯量（後述する最低貯湯量設
定値）を下回った場合は「あり」のデータ、下回ること
が無かった場合は「なし」のデータとして記憶するよう
にしている。

【００２４】次に、上記構成による給湯装置１００の作
動について説明する。

【００２５】まず、給湯装置１００は、１日のうちで２
３時から翌朝の７時の時間帯、即ち深夜時間帯と、７時
から２３時の時間帯、即ち、日中および夜の時間帯の２
つに分けて作動するようにしている。

【００２６】深夜時間帯は、電力料金の安い時間帯であ
り、主にタンク１２０内に温水が満タンになる様に貯留
する。給湯スイッチ１９０の作動信号に基づき作動を開
始し、まず、２３時を過ぎた時点でタンク１２０内の貯
湯量を水位サーミスタ１３０１〜１３０５により検出
し、ＥＣＵ１４０は、満タンにするのに必要な沸き上げ
量を算出する。そして、その沸き上げ量を翌朝の７時ま
でに確保するのに必要な時間を算出し、沸き上げを開始
する時刻を決定する。その時刻に至るとヒートポンプ１
１０を作動させ、図１中、黒矢印で示すように、第２タ
ンク１２２の流出口１２２ｂから冷水を取り入れ、熱交
換により温水に加熱し、第１タンク１２１の流入口１２
１ａから温水を貯留していく。貯留される温水は順次第
１タンク１２１から第２タンクに向けて内部の冷水を押
し出しながら温水で満タンにしていく。そして、７時の
時点でヒートポンプ１１０の作動を停止する。

【００２７】次に、日中および夜の時間帯の作動につい
て説明する。使用者が湯を使用すると、流量センサ１８
０が給湯を検出し、図１中、白矢印で示すように、水道
水圧により第１タンク１２１の出湯口１２１ｃから貯留
された温水が流出される。そして、ＥＣＵ１４０は、温
度サーミスタ１６０での検出温度が使用者の設定温度に
成る様に温調弁１５０の弁開度を可変し、温水と給水配
管１２５ａからの冷水との流量を調整する。

【００２８】温水が使用されるに従って減少していくタ
ンク１２０内の貯湯量は、水位サーミスタ１３０１〜１
３０５によって時々刻々と検出されており、予め定めた
最低貯湯量設定値を下回ると、ＥＣＵ１４０はヒートポ
ンプ１１０を作動させ沸き増しを行ない、タンク１２０
内に温水を補充するようにしている。

【００２９】ここで、最低貯湯量設定値とは、使用中に
タンク１２０内の温水がなくなってしまう状態、即ち、
湯切れを防止するために沸き増しを開始する貯湯量のこ
とであり、この最低貯湯量設定値は、初期値として５０
リットルとしている。また、沸き増し量は必要以上にヒ
ートポンプ１１０の使用電力を消費しないように、ここ
では所定量の５０リットルと定めている。

【００３０】従来の技術では、この最低貯湯量設定値は
任意の値を使用者が固定値としてＥＣＵ１４０に手入力
するものであり、使用者の湯の使用量によっては、沸き
増しが間に合わず、湯切れを完全に防止できない（沸き
増しにより温水が補充される時間よりも、残った温水が
使用される時間の方が短い）場合があったが、本発明で
はその部分を解消するようにしており、その作動（制
御）について、以下、図２に示すフローチャートに基づ
いて説明する。

【００３１】この制御フローは、日中および夜の時間帯
における沸き増し制御に関し、その制御開始タイミング
を決める最低貯湯量設定値を、湯の使用状況に応じて見
直す学習制御を組込んだものである。

【００３２】まず、ステップＳ１００で、２３時時点に
最低貯湯量設定値（以下、Ｌｓｅｔ）の見直しがされた
かどうかの判定を行なう。実際の見直しは、これ以降の
ステップで実施されるので、最初は否と判定され、次の
ステップＳ１１０に進む。

【００３３】以下、湯の使用量が多くＬｓｅｔを下回る
ことがあった場合に、このＬｓｅｔを所定値分増加させ
る手段として、ステップＳ１１０〜Ｓ１２０に至る制御
フローを用い、また、湯の使用量が少なくＬｓｅｔを下
回ることが無かった場合に、このＬｓｅｔを所定値分減
少させる手段として、ステップＳ１１０〜Ｓ１５０に至
る制御フローを用いるようにしている。

【００３４】ステップＳ１１０で、当日の７時から２３
時の間で、温水使用中に貯湯量がＬｓｅｔを下回ったか
どうかを判定する。一度でも下回ったことがあれば
（「あり」のデータが１つ以上記憶されている場合）、
ステップＳ１２０に進み、Ｌｓｅｔを所定値として５０
リットル分増加させるように変更する。但し、Ｌｓｅｔ
の上限としては、実用上最大値と考えられる１５０リッ
トルとしている。

【００３５】次に、ステップＳ１１０で貯湯量がＬｓｅ
ｔを下回ることが無かったと判定すれば（「なし」のデ
ータのみ記憶されている場合）、ステップＳ１３０に進
み、当日から６日分さかのぼって、即ち当日を含む１週
間の間、貯湯量はＬｓｅｔを下回ることが無かったかを
判定する。無かったと判定すれば（連続７日間「なし」
のデータが記憶されている場合）、ステップＳ１４０に
進み、今のＬｓｅｔが５０リットルより大きいかを判定
する。大きいと判定すれば、ステップＳ１５０でＬｓｅ
ｔを所定値として５０リットル分減少させるように変更
する。但し、Ｌｓｅｔの下限としては、実用上湯切れを
起こさない最少値と考えられる５０リットルとしてい
る。

【００３６】ステップＳ１３０、ステップＳ１４０で共
に否と判定されると、ステップＳ１６０に進み、Ｌｓｅ
ｔは変更されずに同一値を維持するようにしている。そ
して、ステップＳ１７０で、ＥＣＵ１４０にはＬｓｅｔ
の変更はないものの、見直しは実施した信号を入力して
おく。

【００３７】尚、上記ステップＳ１２０、ステップＳ１
５０、ステップＳ１６０の結果は、２３時以降の制御に
反映されることになる。

【００３８】以上のステップで、当日および１週間分の
貯湯量に応じてＬｓｅｔの見直しが実施されたことにな
り、それ以降ステップＳ１００では、見直しが実施され
たと判定され、ステップＳ１８０に進む。

【００３９】ここでは、上記で見直しされたＬｓｅｔを
基に沸き増しの制御がなされ、貯湯量がこのＬｓｅｔを
下回ると、ステップＳ１９０で５０リットル分の沸き増
しを実施する。ステップＳ１８０で否と判定されれば、
ステップＳ１００に戻り、実質、次の（翌日の）２３時
までステップＳ１８０およびステップＳ１９０を繰り返
す。

【００４０】以上の構成および作動（制御）により、使
用者の湯の使用量に応じて、最低貯湯量設定値Ｌｓｅｔ
を増減するように学習するので、必要以上にヒートポン
プ１１０のエネルギーを使用すること無く、また、未使
用の温水の熱ロスも招くこと無く、経済的に且つ、確実
に湯切れを防止することができる。

【００４１】また、最低貯湯量設定値Ｌｓｅｔは、ＥＣ
Ｕ１４０により自動的に変更、記憶されていくので、従
来のような使用者の手入力による煩わしさが無くなる。

【００４２】（第２実施形態）第２実施形態の制御フロ
ーを図３に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に
対して、貯湯量がＬｓｅｔを下回った頻度に応じて、Ｌ
ｓｅｔの増加量を大きくする手段として、ステップＳ１
１０〜Ｓ１２５に至る制御フローを追加し、用いるよう
にしている。

【００４３】図３中、第１実施形態と同一のステップに
ついては、同一のステップ符号を付与しており、異なる
部分について以下説明する。

【００４４】ステップＳ１１０で貯湯量がＬｓｅｔを下
回ったと判定すると、新たに設けたステップＳ１１５
で、その下回った頻度を判定するようにしている。具体
的には、下回ることが頻繁に起こっていたかをその回数
で判定するようにしており、２回以上、下回ったことが
あれば（「あり」のデータが２つ以上記憶されている場
合）、ステップＳ１２５で、Ｌｓｅｔの増加分を第１実
施形態の５０リットルに対して１００リットルに大きく
して変更するようにしている。

【００４５】ステップＳ１１５で否と判定されれば、第
１実施形態と同様にＬｓｅｔの増加分を５０リットルと
して変更するようにしている。

【００４６】これにより、貯湯量がＬｓｅｔを下回る頻
度に応じてＬｓｅｔの増加分を大きくするようにしてい
るので、更に木目細かくＬｓｅｔの設定ができ、確実に
湯切れを防止することができる。

【００４７】尚、上記実施形態で説明した、水位センサ
１３０１〜１３０５の設定間隔（５０リットル毎）や、
Ｌｓｅｔ、Ｌｓｅｔの増減量（５０リットル毎）、貯湯
量が連続してＬｓｅｔを下回らない期間（７日間）は、
これに限定されるものではなく、実際の使用状況に応じ
て設定するようにすれば良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体構成を示す模式図である。

【図２】本発明の第１実施形態における制御フローを示
すフローチャートである。

【図３】本発明の第２実施形態における制御フローを示
すフローチャートである。

【符号の説明】

１００貯湯式給湯装置１１０ヒートポンプユニット（加熱手段）１２０貯湯タンク１３０１〜１３０５水位サーミスタ（貯湯量検出手
段）１４０電子制御装置（制御手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱手段（１１０）により加熱された温
水を貯留する貯湯タンク（１２０）と、前記貯湯タンク（１２０）内の温水の貯湯量を検出する
貯湯量検出手段（１３０１〜１３０５）と、前記貯湯量検出手段（１３０１〜１３０５）の検出信号
に基づいて前記加熱手段（１１０）を作動させる制御手
段（１４０）とを有し、前記制御手段（１４０）は、所定の時間帯に、前記加熱
手段（１１０）を作動させて前記貯湯タンク（１２０）
内に温水を貯留する貯湯式給湯装置において、前記制御手段（１４０）は、前記貯湯量検出手段（１３
０１〜１３０５）によって検出される貯湯量が予め定め
た最低貯湯量設定値を下回った時に、前記加熱手段（１
１０）を作動させて沸き増しをすると共に、前記貯湯タ
ンク（１２０）内の温水の貯湯量と前記最低貯湯量設定
値とを比較して、その比較結果に応じて前記最低貯湯量
設定値を増減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】前記制御手段（１４０）は、前記貯湯量
が、前記最低貯湯量設定値を下回った場合に、この最低
貯湯量設定値を所定値分増加させるようにしたことを特
徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項３】前記制御手段（１４０）は、前記貯湯量
が、前記最低貯湯量設定値を所定期間、下回ることが無
かった場合に、この最低貯湯量設定値を所定値分減少さ
せるようにしたことを特徴とする請求項１または請求項
２に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項４】前記制御手段（１４０）は、前記貯湯量
が、前記最低貯湯量設定値を下回る頻度に応じて、この
最低貯湯量設定値を増加させる量を大きくするようにし
たことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の貯
湯式給湯装置。