JP2007218520A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】貯湯タンクを小型化した場合でも必要最小限の湯量を確保し、かつ電力料金の高い昼間時間帯での沸き上げの比率を小さくしてランニングコストの低減を図ることを目的とする。
【解決手段】貯湯タンク１内の残湯量を算出する残湯量算出手段３１と、湯切れ沸き上げ運転を開始する起動残湯量と湯切れ沸き上げ運転を停止する停止残湯量を時間別に任意の値に設定する残湯量設定手段３８を有し、前記残湯量設定手段３８で設定された起動残湯量及び停止残湯量と前記残湯量算出手段３１で算出された残湯量に基づいて加熱手段１４の起動及び停止を行い、加熱手段１４の起動時において前記残湯量設定手段３８で設定された起動残湯量の値に応じて加熱能力を変更するうようにしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力を利用して湯を沸かす貯湯式給湯装置、特に冷媒として二酸化炭素を用いたヒートポンプサイクルを利用した貯湯式給湯装置に関する。

従来より、深夜電力を使用してタンク全量の沸き上げを行う貯湯式給湯装置にあっては、貯湯タンク内に満たした水を電力料金の安価な深夜時間帯でを全量沸き上げて、昼間時間帯に使用する湯をまかなうという考え方が一般的であった。そのため、貯湯タンクの容量は、一日に使用する湯の使用量の上限に合せた大きさのものを選択するようになっていた。

しかし、近年においては、機器の小型化や使用形態の多様化等の理由で、深夜時間帯の全量沸き上げ運転以外に昼間時間帯にも湯切れ沸き上げ運転等を行い、全量沸き上げ運転で不足する湯量を補うための沸き上げ動作を行うようにしたものが提案されている。（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−１６１５４５号公報

しかしながら、上記従来の貯湯式給湯装置では、湯の使用量の上限に合せた大型の貯湯タンクが必要なため、商品の外形も大きくなり、広い設置スペースが必要であり、さらに、イニシャルコストもアップするという課題があった。この課題を解決するために、貯湯タンクを小型化した場合、湯切れに対する対応が必要になり、風呂湯張り等の大量の出湯に備え、前記特許文献１に記載されているように昼間時間帯において頻繁に湯切れ沸き上げ運転を行うことにより、ある程度の湯を確保しておく必要がある。また、この湯切れ沸き上げ運転時の加熱能力は一定の能力で行われるため、貯湯タンク内は湯切れ沸き上げ開始時の残湯量に関係なく一定の加熱能力で運転が行われ、常に沸き上がった状態に近い貯湯形態となり、かつ、残湯量が多く残っている場合でも少ない場合と同じ加熱能力で効率の悪い運転が行われることになり、電力料金の安価な深夜時間帯に沸かすべき水が貯湯タンク内に少量しか残っていないので、結果的に、電力料金の高い昼間時間帯に沸かす比率が大きくなり、ランニングコストがアップするという課題が発生する。

本発明は上記課題を解決するもので、風呂湯張り時の使用量を基準にタンク容量を選択し、貯湯タンクの小型化を図るとともに、風呂湯張り動作の有無に応じて昼間の電力供給時間帯における沸き上げ開始の残湯量を変更すると共に、起動残湯量の値に応じて加熱能力を変更することで、貯湯タンクを小型化した場合でも必要最小限の湯量を確保し、かつ電力料金の高い昼間時間帯での沸き上げの比率を小さくし、効率のよい加熱能力を設定して運転することで、ランニングコストの低減を図ることを目的としたものである。

本発明は上記目的を達成するために、貯湯タンクと、前記貯湯タンクの上部に設けた出湯管と、前記貯湯タンクの下部に設けた給水管と、前記貯湯タンクの下部の水を上部に導く沸き上げ配管と、前記沸き上げ配管に設けた沸き上げポンプと、前記沸き上げ配管の途中に配設して前記沸き上げポンプで供給される水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク内の残湯量を算出する残湯量算出手段とを備え、全量沸き上げ運転を行う時間帯を設定するとともに、前記残湯量算出手段で所定残湯量を算出した場合に湯切れ沸き上げ運転を行うことを設定した貯湯式給湯装置であって、前記湯切れ沸き上げ運転を開始する起動残湯
量と湯切れ沸き上げ運転を停止する停止残湯量を時間別に任意の値に設定する残湯量設定手段と、前記残湯量設定手段で設定された起動残湯量及び停止残湯量と前記残湯量算出手段で算出された残湯量に基づいて前記加熱手段の起動及び停止の判断を行う湯切れ沸き上げ運転判別手段と、湯切れ沸き上げ運転開始時に前記残湯量設定手段で設定された起動残湯量の設定値に応じた加熱能力を設定する湯温・能力レベル変更手段を有し、
前記加熱手段は、前記湯温・能力レベル変更手段で設定された加熱能力で湯切れ沸き上げ運転を行うようにしたものである。

上記発明によれば、昼間時間帯に行われる湯切れ沸き上げ運転の開始条件として起動残湯量を設定し、湯切れ沸き上げ運転の停止条件として停止残湯量を設定し、この起動残湯量と停止残湯量の設定値を、湯切れ沸き上げ運転が行われる時間帯において、その時間別にそれぞれ任意の値に設定すると共に、湯切れ沸き上げ運転を行うときの加熱能力を起動残湯量の設定値に応じて変更するようにしているため、設置スペース、イニシャルコストを低減するために貯湯タンクを小型化した場合でも、一日の湯量の使用形態に応じた最適な残湯湯量の確保を実現することができ、無駄な湯切れ沸き上げ運転を行うことなく、効率的な沸き上げ動作を確保することができ、かつ、湯量を大量に使用する湯張り動作に対応して事前に必要湯量を確保することができると共に、湯張り動作中における湯切れ沸き上げ運転を早期に開始することで湯張り動作後の湯切れ現象を解消することができる。つまり、昼間の電力供給時間帯の沸き上げは湯切れを防止するための最小限に抑え、かつ、そのときの加熱能力を残湯量に応じて緊急性と最適効率のバランスを確保しつつ、深夜時間帯に沸かすべき水を貯湯タンク内に確保できるようにしているため、ランニングコストアップを必要最小限に抑えることができる。そして、設置スペース、イニシャルコスト、ランニングコストの最適化を図るときに、貯湯タンクの小型化によるランニングコストアップを低減できるため、貯湯タンクの容量をより小さいものにすることができ、トータルのコストダウンおよび設置性の向上が図れる。

本発明によれば、昼間時間帯に行われる湯切れ沸き上げ運転の開始及び停止条件である起動残湯量と停止残湯量を時間によって変化させて設定すると共に、湯切れ沸き上げ運転を行うときの加熱能力を起動残湯量の設定値に応じて変更するようにしているため、貯湯タンクを小型化した場合でも湯量の使用形態に応じた最適な残湯湯量を確保する沸き上げ運転を実現することができ、湯切れ現象がなく、かつ電力料金の高い昼間時間帯における沸き上げ比率が小さくランニングコストの低廉な貯湯式給湯装置を提供することができる。

第１の発明は、貯湯タンクと、前記貯湯タンクの上部に設けた出湯管と、前記貯湯タンクの下部に設けた給水管と、前記貯湯タンクの下部の水を上部に導く沸き上げ配管と、前記沸き上げ配管に設けた沸き上げポンプと、前記沸き上げ配管の途中に配設して前記沸き上げポンプで供給される水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク内の残湯量を算出する残湯量算出手段とを備え、全量沸き上げ運転を行う時間帯を設定するとともに、前記残湯量算出手段で所定残湯量を算出した場合に湯切れ沸き上げ運転を行うことを設定した貯湯式給湯装置であって、前記湯切れ沸き上げ運転を開始する起動残湯量と湯切れ沸き上げ運転を停止する停止残湯量を時間別に任意の値に設定する残湯量設定手段と、前記残湯量設定手段で設定された起動残湯量及び停止残湯量と前記残湯量算出手段で算出された残湯量に基づいて前記加熱手段の起動及び停止の判断を行う湯切れ沸き上げ運転判別手段と、湯切れ沸き上げ運転開始時に前記残湯量設定手段で設定された起動残湯量の設定値に応じた加熱能力を設定する湯温・能力レベル変更手段を有し、
前記加熱手段は、前記湯温・能力レベル変更手段で設定された加熱能力で湯切れ沸き上げ運転を行うようにしたことを特徴とするものである。

そして、昼間時間帯に行われる湯切れ沸き上げ運転の開始条件として起動残湯量を設定し、湯切れ沸き上げ運転の停止条件として停止残湯量を設定し、この起動残湯量と停止残湯量の設定値を、湯切れ沸き上げ運転が行われる時間帯において、その時間別にそれぞれ任意の値に設定すると共に、湯切れ沸き上げ運転を行うときの加熱能力を起動残湯量の設定値に応じて変更するようにしているため、設置スペース、イニシャルコストを低減するために貯湯タンクを小型化した場合でも、一日の湯量の使用形態に応じた最適な残湯湯量の確保を実現することができ、無駄な湯切れ沸き上げ運転を行うことなく、効率的な沸き上げ動作を確保することができ、かつ、湯量を大量に使用する湯張り動作に対応して事前に必要湯量を確保することができると共に、湯張り動作中における湯切れ沸き上げ運転を早期に開始することで湯張り動作後の湯切れ現象を解消することができる。つまり、昼間の電力供給時間帯の沸き上げは湯切れを防止するための最小限に抑え、かつ、そのときの加熱能力を残湯量に応じて緊急性と最適効率のバランスを確保しつつ、深夜時間帯に沸かすべき水を貯湯タンク内に確保できるため、ランニングコストアップを必要最小限に抑えることができる。そして、設置スペース、イニシャルコスト、ランニングコストの最適化を図るときに、貯湯タンクの小型化によるランニングコストアップを低減できるため、貯湯タンクの容量をより小さいものにすることができ、トータルのコストダウンおよび設置性の向上が図れる。

第２の発明は、特に上記第１の発明において、残湯量設定手段は、起動残湯量が少ないとき停止残湯量を少なく、起動残湯量が多くなると停止残湯量も多くなるように設定したことを特徴とするものである。

そして、使用湯量の少ない午前中から夕方までの時間帯においては湯切れ沸き上げ運転の開始条件である起動残湯量を最小値に設定し、沸き上げ運転に入りにくい条件に設定するとともに、その時の停止条件である停止残湯量も必要最小限の湯量を確保する値に設定することで、無駄な沸き上げ動作を抑制する。また、使用湯量が多くなる夕方から風呂湯張り動作を含む時間帯においては湯切れ沸き上げ運転の開始条件である起動残湯量を最大値に設定し、沸き上げ運転に入り易い条件に設定するとともに、その時の停止条件である停止残湯量は最大の湯量を確保できる値に設定することで、湯張り動作に必要な湯量を確保することができ、かつ、湯張り動作中の湯切れ沸き上げ運転を確実に行うことで、湯張り動作終了後の湯切れ現象を解消することができる。

第３の発明は、特に上記第１または第２の発明において、残湯量設定手段は、湯張り動作が行われる時間帯において起動残湯量及び停止残湯量が最も多くなるように設定したことを特徴とするものである。

そして、湯が大量に使用される風呂湯張り動作が行われる時間帯において湯切れ沸き上げ運転の開始条件である起動残湯量を最大値に設定し、沸き上げ運転に入り易い条件に設定するとともに、その時の停止条件である停止残湯量は最大の湯量を確保できる値に設定することで、湯張り動作に必要な湯量を確保することができ、かつ、湯張り動作中の湯切れ沸き上げ運転を確実に行うことで、湯張り動作終了後の湯切れ現象を解消することができる。

第４の発明は、特に上記第１〜第３のいずれかの発明において、加熱手段は、湯切れ沸き上げ運転が開始されたとき、残湯量設定手段で設定される起動残湯量の設定値が小さいほど、加熱能力を大きく設定して湯切れ沸き上げ運転を行うようにしたことを特徴とするものである。

そして、起動残湯量が小さい値に設定され、タンク内残湯量が僅かしか残っていない状
態で湯切れ沸き上げ運転に入った場合は緊急性を必要とするため、加熱能力として加熱手段が有する最大の能力に設定して運転を行い、起動残湯量が大きい値に設定されタンク内残湯量が少し減っただけでも湯切れ沸き上げ運転に入るような場合は、タンク内残湯量はかなり確保された状態であり、それほど緊急性を必要としないため、加熱能力を小さくして効率の良い運転を行う。このように、起動残湯量の設定値、つまり湯切れ沸き上げ運転開始時のタンク内残湯量に応じて加熱能力を変更することで、湯量確保の緊急性と加熱手段の運転効率の最適化のバランスを確保した沸き上げ動作を行うことができる。

第５の発明は、特に上記第１〜第４のいずれかの発明において、加熱手段は、圧縮機、放熱器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプサイクルとし、全量沸き上げ運転時よりも湯切れ沸き上げ運転時に、前記圧縮機の能力を高くすることを特徴とするものである。

そして、残湯量が少なくなり、緊急に必要湯量を確保する必要が発生した場合は圧縮機の能力を高めて湯切れ沸き上げ運転を行うことで、短時間に所定量の温水を貯留することができる。

第５の発明は、加熱手段は、圧縮機、放熱器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプサイクルとし、前記ヒートポンプサイクルに用いる冷媒を二酸化炭素とし、高圧側では臨界圧を越える状態で運転することを特徴とするものである。

そして、９０℃に近い高温水を貯湯することができるとともに、レジオネラ菌などを考慮した６５℃程度の温水の貯湯を高いＣＯＰで行うことができる。

以下、本発明の一実施例について、図面を参照して説明する。なお、本実施例によって本願発明が限定されるものではない。

以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例による貯湯式給湯装置の構成図である。

貯湯タンク１の上部には出湯管２を、貯湯タンク１の下部には給水管３を有している。貯湯タンク１の下部と上部とは、沸き上げ配管４によって連通され、貯湯タンク１下部の水は、沸き上げポンプ５によって熱交換器６に導かれ、その熱交換器６によって加熱されて湯となり、貯湯タンク１上部に導かれる。出湯管２から給湯されると、それに伴い給水管３から貯湯タンク１内に水が給水され、貯湯タンク１内では、比重差から湯が上部、水が下部に分離し、湯が押し下げられる形で層を成して蓄積される。貯湯タンク１には、貯湯タンク１下部から上部の湯温を検出する複数の残湯温検出器７が設けられている。

ここでは、貯湯タンク１の最下部に配置された残湯温検出器７ａと、その残湯温検出器７ａの上方に配置された残湯温検出器７ｂと、貯湯タンク１の最上部に配置された残湯温検出器７ｅと、その残湯温検出器７ｅの下方に順に配置された残湯温検出器７ｄ、７ｃを設けている。例えば、貯湯タンク１の全容量を１５０Ｌとすると、残湯温度検出器７ａは１３０Ｌの位置に配置し、この残湯温度検出器７ａが所定温度以上の湯温を検出している場合は貯湯タンク１内に使用可能な湯量として１３０Ｌ以上が貯留されていると判断する残湯量検出機能を有している。同様に残湯温度検出器７ｂは１００Ｌの位置に配置し、この残湯温度検出器７ｂが所定温度以上の湯温を検出している場合は貯湯タンク１内に使用可能な湯量として１００Ｌ以上が貯留されていると判断する。

また、残湯温度検出器７ｃは８０Ｌ、残湯温度検出器７ｄは５０Ｌ、残湯温度検出器７ｅは２０Ｌの位置に配置し、それぞれ残湯量として８０Ｌ、５０Ｌ、２０Ｌが貯留されているか否かを判断する信号を出力する。そして、有効残湯量の判断基準としては、例えば、それぞれの残湯温検出器７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ，７ｅが４５℃を下回った時点で残湯量なしと判断し湯切れ沸き上げが必要と判断する。また、検出温度が例えば６０℃以上または設定温度になると残湯量ありと判断して沸き上げを停止する。つまり、残湯温検出器７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅは、検出温度が例えば６０℃以上または設定温度の時はそれぞれの位置に配置された残湯量検出器７ｅ、７ｄ、７ｃ、７ｂ、７ａの設置位置まで湯があり、４５℃を下回った時点で湯がなしと判断する。４５℃と６０℃または設定温度とを判断温度とすることでチャタリングを防止している。

加熱手段１４は、圧縮機１０、放熱器６、膨張弁１２、及び蒸発器１１を配管によって接続したヒートポンプサイクルで構成されている。このヒートポンプサイクルは、冷媒として二酸化炭素を用い、高圧側では臨界圧を越える状態で運転することが好ましい。このようなヒートポンプサイクルを用いることで、９０℃に近い高温水を貯湯することができるとともに、レジオネラ菌などを考慮した６５℃程度の温水の貯湯は高いＣＯＰで行うことができる。

熱交換器６に至るまでの沸き上げ配管４には入水温検出器１３ａが設けられ、熱交換器６の出口側の沸き上げ配管４には出湯温検出器１３ｂが設けられている。また、本実施例による貯湯式給湯装置は、外気温度を検出する外気温検出器１３ｃを備えている。

上記構成において、沸き上げ運転時には、沸き上げポンプ５及び圧縮機１０を運転する。 例えば、沸き上げ温度が９０℃の場合は、出湯温検出器１３ｂの温度が９０℃になるように沸き上げポンプ５を適切な流量に調節して制御する。また、出湯温度の制御は、圧縮機１０の回転数や膨張弁１２の開度などのヒートポンプサイクルでの制御によって行うこともできる。上記動作により貯湯タンク１には、上部から順に９０℃の湯が貯留され、入水温検出器１３ａが所定温度、例えば６０℃を検出すると、９０℃の湯が貯湯タンク１の下部まで達したと判断し、沸き上げポンプ５及び圧縮機１０を停止し、沸き上げ運転を終了する。

本実施例による貯湯式給湯装置では、第１の所定時間帯と第２の所定時間帯とを設定している。第１の所定時間帯は、例えば２３時から７時までの深夜時間帯で、熱交換器６を動作させて全量沸き上げ運転を行う時間を含む時間帯であり、ピークシフト時間帯を含んでいる。ピークシフト時間帯は、全量沸き上げ運転を待機させている時間帯である。第２の所定時間帯は、例えば７時から２３時までの昼間時間帯で、全量沸き上げ運転を行わない時間帯である。このピークシフト時間帯と第２の所定時間帯では、全量沸き上げ運転では湯量が足りないと判断された場合に湯切れ沸き上げ運転を行う。

本実施例の貯湯式給湯装置は、残湯量算出手段３１と残湯量設定手段３８からの情報を比較し湯切れ沸き上げ運転の開始及び停止を判断する湯切れ沸き上げ運転判別手段３９と、温度検出手段３２とを備えている。湯温・能力レベル変更手段３３は、湯切れ沸き上げ運転判別手段３９と温度検出手段３２からの信号に基づいて沸き上げ湯温の設定や、ポンプ５及び圧縮機１０の能力設定を行う。沸き上げ運転制御手段３４は、湯温・能力レベル変更手段３３での設定内容に基づいて、ポンプ５及び圧縮機１０の能力を制御する。操作部３５は、風呂自動設定手段を有しており、風呂自動設定手段によって設定が入力されると、湯温・能力レベル変更手段３３に設定信号を出力するとともに、風呂自動湯張り手段３６に対して動作開始信号を出力する。風呂自動湯張り手段３６では、あらかじめ設定された湯温となるように、貯湯タンク１の上部からの貯湯水と、給水管３からの冷水とを混合し、あらかじめ設定した湯量を浴槽３７に供給する。

残湯量算出手段３１は、残湯温検出器７で検出した貯湯タンク１内のそれぞれの位置における湯温から残湯量を算出するようにしており、具体的方法としては上記した如く、予め定めた上下の基準温度（例えば４５℃と６０℃以上）と残湯温度検出器７で検出した温度とを比較し、下の基準温度以下の場合は各位置における残湯量がないと判断し、上の基準温度以上の場合は各位置における残湯量があると判断して、現在の残湯量がいくらであるかの信号を出力するようにしている。

残湯量設定手段３８は、起動残湯量あるいは停止残湯量あるいは起動残湯量と停止残湯量を時間別に任意に設定し、昼間時間帯及びピークシフト時間帯に行われる湯切れ沸き上げ運転の開始条件と停止条件をパターン化して設定するようにしたものである。ここで起動残湯量とは、湯切れ沸き上げ運転を開始する残湯量の設定値であり、貯湯タンク１内の残湯量がこの起動残湯量を下回ると湯切れ沸き上げ運転を開始する。具体的には上記残湯量算出手段３１から出力される残湯量信号が残湯量設定手段３８で設定された起動残湯量信号を下回ると沸き上げ開始信号が出力される。

また、停止残湯量とは、湯切れ沸き上げ運転を停止する残湯量の設定値であり、沸き上げ運転により貯湯タンク１内の残湯量がこの停止残湯量を上回ると湯切れ沸き上げ運転を停止する。具体的には上記残湯量算出手段３１から出力される残湯量信号が残湯量設定手段３８で設定された停止残湯量信号を上回ると沸き上げ停止信号が出力される。

そして、起動残湯量と停止残湯量は図２に示すように、時間別に任意の値に設定され、生活パターンに応じた湯水の使用状況に対応して効率的な沸き上げ運転により適正な湯量を確保するようにしている。

図２を用いてさらに詳細に説明すると、例えば、朝の７時から１０時頃までは比較的湯水の使用量が多い時間帯ではあるが、前夜の全量沸き上げ運転により貯湯タンク１内に多くの湯量が確保されており、この湯を利用することが可能であるため、この時間帯における起動残湯量は低めに設定し、湯切れ沸き上げ運転に入りにくい状態に設定する。湯の使用量が多くなって万一湯切れ沸き上げ運転に入った場合でも、その後の時間帯においてあまり湯が使われないことを考慮すると多くの沸き上げ湯量は必要がない。そこで、この時間帯における停止残湯量は少な目に設定し、沸き上げ湯量を控えるようにする。次に、１０時から１７時頃までは一日のうちで最も湯水の使用量が少ない時間帯であり、この時間帯は７時から１０時頃までの起動残湯量よりさらに低めに設定し、より湯切れ沸き上げ運転に入りにくい状態に設定する。

そして、停止残湯量もさらに少な目に設定することで、電力料金の高い昼間時間帯の沸き上げ運転を制限することができる。

そして、１７時から入浴時間帯を含む２０時頃までの一日のうちで最も湯水の使用量が多い時間帯にあっては、起動残湯量を最高に設定し、入浴時間帯に備えるために事前に沸き上げ運転を開始させ、必要湯量を確保するように運転を行うとともに、湯張り動作開始により貯湯タンク１内の湯量が少し減っただけでも湯切れ沸き上げ動作を開始するようにして、湯張り動作中に沸き上げ動作を行うことで、その後のシャワー使用時の湯量確保を行うようにしている。また、この時間帯の停止残湯量も貯湯タンク１の略全量が沸き上がるように最高の設定としている。

そして、入浴時間帯が終了する２０時以降は起動残湯量と停止残湯量を少な目に設定し、沸き上げ湯量を控えることで、電力料金の安い深夜時間帯の沸き上げ比率を高めるようにしている。そして、２３時以降は深夜時間帯となりピークシフト時間帯を経過して全量
沸き上げ運転を開始するようにしている。このピークシフト時間帯も当然、起動残湯量と停止残湯量を少な目に設定し、沸き上げ湯量を控えるようにしている。

以上のように、時間別に細かく起動残湯量と停止残湯量を任意に設定することで、生活パターンに応じた湯水の使用状況に対応して効率的な沸き上げ運転により適正な湯量を確保することができる。

湯切れ沸き上げ運転判別手段３９は、残湯量設定手段３８により上記の如く時間帯別に細かく設定された起動残湯量及び停止残湯量と残湯量算出手段３１で算出された貯湯タンク１内の残湯量とを比較し、湯切れ沸き上げ運転の開始が必要か、あるいは湯切れ沸き上げ運転を停止させるべきかを判断して、湯切れ沸き上げ運転が必要であると判断した場合は、そのときの起動残湯量の設定データと共に運転指示情報を湯温・能力レベル変更手段３３と沸き上げ運転制御手段３４に出力する。温度検出手段３２は、入水温検出器１３ａ、出湯温検出器１３ｂ、及び外気温検出器１３ｃで検出した温度信号を湯温・能力レベル変更手段３３と沸き上げ運転制御手段３４に出力する。

以上の構成により、例えば、残湯量設定手段３８で設定された起動残湯量の設定値に対応する残湯温検出器７が４５℃を下回ったことを残湯量算出手段３１で検出した場合には、湯温・能力レベル変更手段３３によって、全量沸き上げ運転時と同じ沸き上げ温度（例えば８５℃）に設定され、そのときの起動残湯量の設定値、つまり、起動残湯量に対応する位置に設けられた温度検出器７の検出温度で残湯なしが検出されるタンク内残湯量に応じて設定される加熱能力で湯切れ沸き上げ運転を行う。そして、この湯切れ沸き上げ運転では、設定温度と加熱能力に基づき、沸き上げ運転制御手段３４から、ポンプ５及び圧縮機１０に動作信号が出力される。また、温度検出手段３２によって出湯温検出器１３ｂでの出湯温度が検出され、この出湯温度が目標の沸き上げ温度（例えば８５℃）となるように、湯温・能力レベル変更手段３３によってポンプ５及び圧縮機１０の能力が変更される。

上記沸き上げ動作により沸き上げ湯量が増加し、残湯量設定手段３８で設定された停止残湯量の設定値に対応する位置に設けられた残湯温検出器７が設定温度を上回ったことを残湯量算出手段３１で検出した場合には、沸き上げ運転制御手段３４によってポンプ５及び圧縮機１０の運転を停止する。なお、停止残湯量を最高に設定する場合は、最下部の残湯温度検出器７ａの温度が設定温度に到達したときとしてもよく、また、全量沸き上げ時の停止条件である、温度検出手段３２によって入水温検出器１３ａでの入水温度が検出され、この入水温度が目標の沸き上げ温度（例えば８５℃）になると、沸き上げ運転制御手段３４によってポンプ５及び圧縮機１０の運転を停止するようにしてもよい。なお、温度検出手段３２によって外気温検出器１３ｃでの外気温度が検出され、この外気温度に応じて目標の沸き上げ温度を設定変更するように構成されている。

次に、図３を用いて本実施例の貯湯式給湯装置の制御フローを説明する。

まず、湯温・能力レベル変更手段３３によって沸き上げ湯温・能力を決定する（ステップ１）。そして現在の時刻から、昼間時間帯（第２の所定時間帯）か否かを判断する（ステップ２）。現在が第２の所定時間帯であれば、残湯温検出器７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅでの検出温度から残湯量算出手段３１で算出されるタンク残湯量が残湯量設定手段３８で時間別に設定された起動残湯量を下回っているか否かを判断する（ステップ３）。

ステップ３において、残湯量算出手段３１で算出されるタンク残湯量が起動残湯量を下回っていない場合には、残湯監視を継続する（ステップ４）。ステップ３において、タンク残湯量が起動残湯量を下回った場合には、湯温・能力レベル変更手段３３によって、残
湯量設定手段３８で設定された時間別の起動残湯量の設定値に基づいて加熱能力を設定し（ステップ５）、例えば、起動残湯量が小さな値に設定されている場合は、圧縮機１０の能力を全量沸き上げ運転時の能力（例えば４．５ｋＷ）よりも高い能力（例えば９ｋＷ）に変更し（ステップ６）、湯切れ沸き上げ運転を行う（ステップ７）。なお、湯切れ沸き上げ運転は昼間時間帯において残湯量が減ったときに行われる沸き上げ動作であるため、起動残湯量の設定値によって湯切れに対する緊急度は異なるものの、深夜時間帯に行われる全量沸き上げ運転に比べると緊急性を要するものであるとの判断から、湯切れ沸き上げ運転時の加熱能力は全量沸き上げ運転時よりも高い値に設定するようにしている。その値は、全量沸き上げ運転時の能力から加熱手段１４が保有する最大能力の間（例えば、４．５ｋＷ〜９ｋＷ）で、ステップ５で判定される起動残湯量の設定値に基づく。よって、ステップ５において、起動残湯量が高めに設定されている場合は９ｋＷより小さい加熱能力が設定される。

そして、残湯温検出器７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅでの検出温度から残湯量算出手段３１で算出されるタンク残湯量が残湯量設定手段３８で時間帯別に設定された停止残湯量を上回っているか否かを判断する（ステップ８）。

ステップ８において、タンク残湯量が停止残湯量を上回っていない場合には、湯切れ沸き上げ運転を継続する（ステップ７）。ステップ８において、タンク残湯量が停止残湯量を上回ったと判断された場合には、湯切れ沸き上げ運転を停止する（ステップ９）。

ステップ２において、第２の所定時間帯でないと判断された場合には、ピークシフト時間帯であるか否かが判断される（ステップ１０）。

ステップ１０において、ピークシフト時間帯であると判断された場合には、上記昼間時間帯の場合と同様に、残湯温検出器７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅでの検出温度から残湯量算出手段３１で算出されるタンク残湯量が残湯量設定手段３８で時間帯別に設定された起動残湯量を下回っているか否かを判断する（ステップ１１）。

ステップ１１において、タンク残湯量が起動残湯量を下回っていないには残湯監視を継続する（ステップ１２）。ステップ１１において、タンク残湯量が起動残湯量を下回った場合には、上記同様に、湯温・能力レベル変更手段３３によって、残湯量設定手段３８で設定された時間別の起動残湯量の設定値に基づいて加熱能力を設定し（ステップ１３）、例えば、起動残湯量が小さな値に設定されている場合は、圧縮機１０の能力を全量沸き上げ運転時の能力（例えば４．５ｋＷ）よりも高い能力（例えば９ｋＷ）に変更し（ステップ１４）、湯切れ沸き上げ運転を行う（ステップ１５）。なお、加熱能力の設定に関しては上記同様であり説明を省略する。

そして、タンク残湯量が残湯量設定手段３８で設定した停止残湯量を越えたか否かを判断する（ステップ１６）。

ステップ１６において、タンク残湯量が停止残湯量を越えていない場合には、湯切れ沸き上げ運転を継続する（ステップ１５）。ステップ１６において、タンク残湯量が停止残湯量を越えたと判断された場合には、湯切れ沸き上げ運転を停止する（ステップ１７）。

ステップ１０において、ピークシフト時間帯でないと判断された場合には、第２の所定時間帯終了時に、入水温度検出手段１３ａでの検出温度が所定温度に達しているか否かを判断する（ステップ１８）。

ステップ１８において、入水温度検出手段１３ａでの検出温度が所定温度に達していな
いと判断した場合には、予定通り全量沸き上げ運転を行う（ステップ１９）。またステップ１８において、入水温度検出手段１３ａでの検出温度が所定温度以上であると判断した場合には、全量沸き上げ運転を行わない（ステップ２０）。

本発明の貯湯式給湯装置は、特に冷媒として二酸化炭素を用いたヒートポンプサイクルを利用した貯湯式給湯装置に有用であり、その他ヒータやガスを熱源とする貯湯式給湯装置にも適用できる。

本発明の一実施例による貯湯式給湯装置の構成図 同貯湯式給湯装置の湯切れ沸き上げ運転の動作を示す図 同貯湯式給湯装置の制御フロー図

符号の説明

１ 貯湯タンク
２ 出湯管
３ 給水管
４ 沸き上げ配管
５ 沸き上げポンプ
６ 熱交換器
７ａ 残湯温検出器
７ｂ 残湯温検出器
７ｃ 残湯温検出器
７ｄ 残湯温検出器
７ｅ 残湯温検出器
１０ 圧縮機
１１ 蒸発器
１２ 膨張弁
１４ ヒートポンプサイクル（加熱手段）
３１ 残湯量算出手段
３２ 温度検出手段
３３ 湯温・能力レベル変更手段
３４ 沸き上げ運転制御手段
３５ 操作部
３６ 風呂自動湯張り手段
３７ 浴槽
３８ 残湯量設定手段
３９ 湯切れ沸き上げ運転判別手段

Claims (6)

1. 貯湯タンクと、前記貯湯タンクの上部に設けた出湯管と、前記貯湯タンクの下部に設けた給水管と、前記貯湯タンクの下部の水を上部に導く沸き上げ配管と、前記沸き上げ配管に設けた沸き上げポンプと、前記沸き上げ配管の途中に配設して前記沸き上げポンプで供給される水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク内の残湯量を算出する残湯量算出手段とを備え、
   全量沸き上げ運転を行う時間帯を設定するとともに、前記残湯量算出手段で所定残湯量を算出した場合に湯切れ沸き上げ運転を行うことを設定した貯湯式給湯装置であって、
   前記湯切れ沸き上げ運転を開始する起動残湯量と湯切れ沸き上げ運転を停止する停止残湯量を時間別に任意の値に設定する残湯量設定手段と、前記残湯量設定手段で設定された起動残湯量及び停止残湯量と前記残湯量算出手段で算出された残湯量に基づいて前記加熱手段の起動及び停止の判断を行う湯切れ沸き上げ運転判別手段と、湯切れ沸き上げ運転開始時に前記残湯量設定手段で設定された起動残湯量の設定値に応じた加熱能力を設定する湯温・能力レベル変更手段を有し、
   前記加熱手段は、前記湯温・能力レベル変更手段で設定された加熱能力で湯切れ沸き上げ運転を行うようにした貯湯式給湯装置。
2. 残湯量設定手段は、起動残湯量が少ないとき停止残湯量を少なく、起動残湯量が多くなると停止残湯量も多くなるように設定した請求項１記載の貯湯式給湯装置。
3. 残湯量設定手段は、風呂湯張り動作が行われる時間帯において起動残湯量及び停止残湯量が最も多くなるように設定した請求項１または２記載の貯湯式給湯装置。
4. 加熱手段は、湯切れ沸き上げ運転が開始されたとき、残湯量設定手段で設定される起動残湯量の設定値が小さいほど、加熱能力を大きく設定して湯切れ沸き上げ運転を行うようにした請求項１〜３のいずれか１項記載の貯湯式給湯装置。
5. 加熱手段は、圧縮機、放熱器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプサイクルとし、全量沸き上げ運転時よりも湯切れ沸き上げ運転時に、前記圧縮機の能力を高くすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の貯湯式給湯装置。
6. 加熱手段は、圧縮機、放熱器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプサイクルとし、前記ヒートポンプサイクルに用いる冷媒を二酸化炭素とし、高圧側では臨界圧を越える状態で運転することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の貯湯式給湯装置。
   
   

Images