JP5957690B2

JP5957690B2 - 給湯装置

Info

Publication number: JP5957690B2
Application number: JP2012095324A
Authority: JP
Inventors: 常子今川; 西山　吉継; 吉継西山; 俊元梶谷; 森上　和久; 和久森上
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2012-04-19
Publication date: 2016-07-27
Anticipated expiration: 2032-04-19
Also published as: JP2013221720A

Description

本発明は、沸き上げ方法を変更する給湯装置に関するものである。

従来、この種の給湯装置は、例えば、図１０のようなものがある（例えば、特許文献１参照）。

図１０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１０に示すように、貯湯槽１と、この貯湯槽１の湯水を加熱する加熱手段２と、加熱手段２を制御する沸き上げ制御手段３と、沸き上げ制御手段３の制御方法を設定するリモコン４を備える。

貯湯槽１の湯水は貯湯槽１の底部から沸き上げ配管１１を通じて加熱手段２へ通水され、高温に沸き上げられた後に貯湯槽１の上部へ再び貯湯される。高温に沸き上げられた貯湯槽１内の湯水は、給湯栓１３が開栓されると混合弁１４によって給水配管からの給水と所定温度に混合されて給湯され、高温水が取り出されることによって貯湯槽１内で不足する湯水は、貯湯槽１の底部に給水配管から給水が供給され、貯湯槽１内は常に湯水で満たされる仕組みとなっている。

貯湯槽１全体の沸き上げは主に電力需要の少ない夜間に行われ、夜間沸き上げた湯量では不足する場合に昼間に沸き上げが行われる。

これら沸き上げの制御は、沸き上げ制御手段３が行い、沸き上げ制御手段３は、複数の運転モードを持つ。各運転モードは、使用湯量に応じて貯湯槽１内の最低湯量を確保するように沸き上げを行う。

たとえば、満タンモードは、常時湯切れのないように大容量の貯湯量を確保させたいモードであり、おまかせモードは過去の使用実績に応じて夜間と昼間に沸き上げる湯量を最適に保つ。使用湯量の少ない使用者にとっては夜間のみの沸き上げを行う運転モードが適している。

以上のように、使用者の使用湯量に応じて複数の運転モードを備えることによって、湯切れなく、快適に湯を使用することができる。

特開２００４−２３３００３号公報

しかしながら、電力供給が安定した環境においては、前述の各運転モードは使用者の使用感を損ねることがないため有効な方法であるが、電力供給が安定しない環境においては、必ずしも有効であるとは言えない。

原子力を電源とする発電が停止する環境では需要を供給が越える場合が想定され、また、今後、益々増加すると見られる自然エネルギーを用いた発電は、季節や気象状況に依存するため時間帯毎の供給量の差が激しい。

一般的に、電力需要が高まる季節は、夏期と冬期であり、夏期の電力需要のピークは気温が高くなって冷房需要が高まる午後２時前後である。また、冬期の電力需要のピークは気温が低くなって暖房需要が高まり、帰宅後の照明や厨房の需要と重なる午後５時頃から８時までである。

こういった電力ピークの状況を考慮しない、使用湯量のみに応じた運転モードでは、電力ピークの時間帯に沸き上げ運転要求が発生しても、沸き上げができない、または、使用者が沸き上げを手動で停止するために必要な湯量を確保できなかったり、湯切れを防止するために必要以上に沸き上げを行ってしまったりするおそれがある。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、使用湯量のみならず、電力の需要バランスを考慮して沸き上げ運転が行える貯湯式給湯機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、前記貯湯槽内の湯水を加熱する加熱手段と、制御手段とを備え、使用湯量履歴に基づいて、通常モードに対して前記加熱手段の加熱動作を変更するピークカット運転モードを有し、前記通常モードは、前記加熱動作の動作を制限する時間帯に、前記加熱手段が前記湯水を追加で加熱することが可能な沸き上げモードであり、一方、前記ピークカット運転モードは、前記加熱動作を制限する時間帯とは異なる時間帯に、前記加熱手段が前記湯水を加熱する沸き上げモードであることを特徴とするものである。

これにより、ピークカット運転モードを、電力需給バランスを考慮したモードとすることで、使用湯量のみならず、電力の需要バランスに基づいた運転が行える貯湯式給湯機を提供することができる。

本発明によれば、使用湯量のみならず、電力の需要バランスを考慮して沸き上げ運転が行える貯湯式給湯機を提供することができる。

本発明の実施の形態１における給湯装置の構成図同給湯装置のリモコン表示の例を表す図同給湯装置のピークカット運転モードが選択された場合の運転フローチャート（ａ）同給湯装置の通常モードの場合の沸き上げ時間帯と沸き上げ量を示す図（ｂ）同給湯装置のピークカット運転モードで使用湯量の少ない場合の沸き上げ時間と沸き上げ量を示す図（ｃ）同給湯装置のピークカット運転モードで使用湯量の多い場合の沸き上げ時間と沸き上げ量を示す図同給湯装置の沸き上げ方法変更の制御フローチャート（ａ）同給湯装置のピークカット運転モードで使用湯量と最低残湯量の関係を表す図（ｂ）同給湯装置のピークカット運転モードで使用湯量と最低残湯量の他の関係を表す図（ｃ）同給湯装置のピークカット運転モードで使用湯量と最低残湯量の他の関係を表す図同給湯装置の他の構成図同給湯装置の他の構成図同給湯装置の他の構成図従来の給湯装置の構成図

第１の発明は、貯湯槽と、前記貯湯槽内の湯水を加熱する加熱手段と、制御手段とを備え、使用湯量履歴に基づいて、通常モードに対して前記加熱手段の加熱動作を変更するピークカット運転モードを有し、前記通常モードは、前記加熱動作の動作を制限する時間帯に、前記加熱手段が前記湯水を追加で加熱することが可能な沸き上げモードであり、一方、前記ピークカット運転モードは、前記加熱動作を制限する時間帯とは異なる時間帯に、前記加熱手段が前記湯水を加熱する沸き上げモードであることを特徴とする給湯装置で、使用量に応じて電力消費時刻を変更することができる。その結果、使用者の利便性を損なうことなく、電力消費の抑制が必要な時間帯の消費電力を抑制することができる。

第２の発明は、前記使用湯量履歴に基づいて使用湯量が少ないと判断した場合、前記ピークカット運転モードでは、前記加熱動作を制限する時間帯とは異なる時間帯である深夜時間帯に、前記加熱手段が前記湯水を加熱することを特徴とするもので、使用湯量に応じて、前もって、貯湯槽に多めの湯を蓄えることとなり、湯切れといった利用者の利便性を損なうことなく、電力消費の抑制が必要な時間帯の消費電力を抑制することができる。

第３の発明は、前記使用湯量履歴に基づいて使用湯量が多いと判断した場合、前記ピークカット運転モードでは、前記加熱動作を制限する時間帯終了後の昼間時間帯に、前記加熱手段が前記湯水を加熱することを特徴とするもので、昼間に追加で沸き上げが必要な場合にも、必要な量の沸き上げ量だけを追加で沸き上げるこことにより、利用者の利便性を損なうことなく、無駄な沸き上げを防止しつつ、電力消費の抑制が必要な時間帯の消費電力を抑制することができる。

第４の発明は、前記使用湯量履歴と季節とに基づいて、前記加熱手段の加熱動作を変更するピークカット運転モードを有し、カレンダー機能によって前記季節の判定を行うことを特徴とするもので、電力消費の抑制が必要な季節を確実に判定することができ、消費電力の抑制と消費時刻を変更することができる。

第５の発明は、給水温度検知手段および／または外気温度検知手段を備え、前記使用湯量履歴と季節とに基づいて、前記加熱手段の加熱動作を変更するピークカット運転モードを有し、前記給水温度検知手段および／または前記外気温度検知手段の検知結果に基づいて、前記季節の判定を行うことを特徴とするもので、冷夏や暖冬といった年毎に異なる気象の変化や、給湯装置の設置地域の違いに関わらず、電力消費を抑制する必要がある時期を判断することができるため、使用環境に対応して電力消費の抑制と消費時刻を変更することができる。

第６の発明は、給湯負荷記憶手段を備え、前記使用湯量履歴と季節とに基づいて、前記加熱手段の加熱動作を変更するピークカット運転モードを有し、前記給湯負荷に基づいて、前記季節の判定を行うことを特徴とするもので、冷夏や暖冬といった年毎に異なる気象の変化や、給湯装置の設置地域の違いに関わらず、消費電力量を抑制する必要がある時期を判断することができるため、使用状況に対応して電力消費の抑制と消費時刻を変更することができる。

第７の発明は、電力供給会社に基づいて、前記加熱手段の動作を変更することを特徴とするもので、電力供給側の消費電力抑制の必要性に対応して電力消費の抑制と消費時刻を確実に変更できる。

第８の発明は、ネットワークにより電力供給業者からの電力需給情報を取得し、前記電力需給情報に基づき、前記加熱手段の動作を変更することを特徴とするもので、電力供給側からの消費電力抑制の必要性を考慮して消費電力量の抑制、または、消費時刻の変更を行うこととなり、電力消費の抑制量と消費時刻を確実に変更できる。

第９の発明は、前記ピークカット運転モードは、使用者がリモコンによって選択できることを特徴とするもので、使用湯量が非常に多くなる場合に加熱手段の動作を制限しないため、利用者が十分に湯を使用することができる。

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の湯水を加熱するヒートポンプ装置である加熱手段２と、加熱手段２の運転動作を制御する沸き上げ制御手段３と、沸き上げ制御手段３の制御方法を設定するリモコン４を備える。貯湯槽１の湯水は貯湯槽１の底部から沸き上げ配管１１を通じて加熱手段２へ通水され、高温に沸き上げられた後に貯湯槽１の上部へ再び貯湯される。

高温に沸き上げられた貯湯槽１内の湯水は、給湯栓１３が開栓されると混合弁１４によって給水配管からの給水と所定温度に混合されて給湯され、高温水が取り出されることによって貯湯槽１内で不足する湯水は、貯湯槽１の底部に給水配管から給水が供給され、貯湯槽１内は常に湯水で満たされる仕組みとなっている。

また、給湯栓１３に接続する配管には、給湯流量検知手段２２を備え、沸き上げ制御手段３は、使用湯量記憶手段３１と季節判断手段３２とカレンダー３３と電力会社情報３４を備え、カレンダー３３が示す日付が、７月１日から９月３０日であれば、季節判断手段３２は、季節を夏期と判定する。

また、カレンダー３３が示す日付が、１２月１日から３月３１日であれば、季節判断手段３２は季節を冬期と判断する。使用湯量記憶手段３１は、給湯流量検知手段２２によって得られる使用湯量から、２４時間分の使用湯量の履歴と、２４時間を数時間帯に区切った時間毎の使用湯量の履歴とを記憶している。

また、２４時間を計時するタイマー部が設けられており、このタイマー部により夜間時間帯、すなわち深夜電力時間帯（例えば、２３時〜７時）と、湯切れ沸き上げ運転を行う昼間時間帯（７時〜２３時）を設定している。

以上のように構成された給湯について、以下その動作、作用を説明する。

図２にリモコン４のメニュー表示の例を示す。図２に示すように、使用者はリモコン４のメニューから沸き上げ設定を選択し、沸き上げモードの中からピークカット運転モードを選択する。

図３に沸き上げ制御手段３で、ピークカット運転モードが選択された場合の処理の流れを示す。沸き上げ制御手段３では、Ｓｔｅｐ１で、季節判断手段３２がカレンダー情報から日付を取得し、日付が例えば、７月１日から９月３０日の間であれば夏期と判断し、１２月１日から３月３１日であれば冬期と判断する。

次に、Ｓｔｅｐ２で、消費電力の抑制を必要とする季節、つまり、夏期、または、冬期であるかを判定する。夏期、または、冬期であれば、Ｓｔｅｐ３で沸き上げ方法を変更する。中間期であれば、Ｓｔｅｐ３の処理を行わない。

図４を用いて、ピークカット運転モードが選択された場合の沸き上げ方法の概念を説明する。図４の（ａ）は通常モードの場合の沸き上げ時間帯と量を示し、（ｂ）はピークカット運転モードが選択され、かつ、使用湯量の少ない場合の沸き上げ時間と量を示す。（ｃ）はピークカット運転モードが選択され、かつ、使用湯量の多い場合の沸き上げ時間と量を示す。

元々、使用湯量が少ない場合は湯余りを防止するために、夜間はタンク全体を沸き上げない。例えば、図４の（ａ）に示す量を沸き上げる。しかし、想定していた使用湯量よりも多く湯が使用される場合は、昼間に追加で沸き上げる（例えば、図４の（ａ）に示す量）。夜間と昼間の沸き上げのバランスを取ることによって、過不足なく沸き上げを行うことを実現している。

しかし、ピークカット運転モードが選択されている場合は、湯切れさせずに昼間の沸き上げ量の抑制も行わなければならないため、図４の（ｂ）に示すように、昼間に沸き上げる量を夜間にシフトさせて沸き上げる方法をとる。

一方、使用湯量の多い場合は、元々、夜間の沸き上げ量はタンク全体の水を沸き上げているため、夜間の沸き上げ量を増加させることはできない。そのため、図４の（ｃ）に示すように、沸き上げを抑制する時間帯が終了した時に、沸き上げを開始して湯切れを防止する方法となる。

昼間の沸き上げ開始の条件は、使用湯量の大小両方の場合でタンク内の残湯量が時間帯別に設定している最低残湯量よりも少なくなる場合である。このことにより、昼間の電力需要の大きい時間帯に電力を消費することがなく、使用者の利便性を損なう湯切れも防止することができる。

図５に沸き上げ方法の変更処理を示すフロー図を示し、沸き上げ方法変更の処理の流れを説明する。まず、Ｓｔｅｐ３１で使用湯量記憶手段３１が記憶している使用湯量の判断を行う。使用湯量が少ない場合は、Ｓｔｅｐ３２で夜間沸き上げ量を増やし、Ｓｔｅｐ３３へ進む。使用湯量が多い場合は、Ｓｔｅｐ３２の処理を行わず、Ｓｔｅｐ３３へ進む。Ｓｔｅｐ３３では、時間帯別の最低残湯量を変更する。

次に、時間帯別の最低残湯量の変更例について図６を用いて説明する。図６の（ａ）は通常の沸き上げモードであるおまかせモードの場合の最低残湯量の例であり、図６（ｂ）はピークカット運転モードで使用湯量の少ない場合の最低残湯量の例で、図６の（ｃ）は
ピークカット運転モードで、使用湯量の多い場合の最低残湯量の例である。

ピークカット運転モードが選択されている場合は、図６の（ａ）で２８０Ｌと設定されている時間帯の２と３の最低残湯量を、沸き上げをしないように、例えば負の値である−１００Ｌに設定する（タンク内の残湯量は負の値にはならない）。

もし、湯切れぎりぎりで沸き上げをしたい場合は、０Ｌに設定してもよい。ピークカット運転モードで使用湯量が少ない場合は、夜間の沸き上げ量を増加させているため、図６の（ｂ）で設定しているように時間帯の４の最低残湯量は変更しない。使用湯量が多い場合は、夜間の沸き上げ量に変更はないため、時間帯４の最低残湯量は、図６の（ｃ）の時間帯４と時間帯５の使用湯量を合計した２８０Ｌに設定する。

これによって、時間帯３で湯が使用されてタンク内の残湯量が少なくなっていたとしたら、時間帯４の最低残湯量が多めの設定で、早めに沸き上げるようになるため、時間帯が切り替わる時点で沸き上げが開始される。

残湯量を多めに設定することにより、湯切れを最小限に留めることができ、使用湯量に基づいて設定しているため、沸き上げ過ぎて湯余りになることも防止できる。

以上ように、本発明によれば、沸き上げ運転モードにピークカット運転モードを備え、季節や使用状態に基づいて夜間の沸き上げ量や昼間の最低残湯量を変更することによって、使用者の利便性を損なうことなく、電力消費の抑制を行うことができる。

従って、社会的な観点から見ても、電力の需給バランスを保つことができ、安定的な電力供給状態を実現することができる。

なお、原子力や火力、自然エネルギーなど電源別の発電割合によって変わってくるため、消費電力抑制を行わなければならない必要性は、電力会社によって異なる。

そのため、電力会社情報３４であらかじめ記憶している電力会社の情報から、抑制すべき電力量の程度を判断し、電力会社毎に最低残湯量を変更してもよい。また、抑制すべき時間帯も電力会社によって異なることが考えられるため、沸き上げを抑制する時間帯や時間帯の区切りも電力会社によって変更するようにすれば、現実に即したより高い効果が得られる。

また、使用湯量が多い場合、最低残湯量を増加する時間帯は、消費電力を抑制すべき時間帯の終わった時間帯としたが、場合によっては抑制すべき時間帯の前でも良い。

図７では、外気温度検知手段２４と給水温度検知手段２１を持ち、季節判断手段３２が、外気温と給水温度の情報から、例えば、１日の平均外気温が１５℃以下、または、給水温度が１４℃以下の場合に冬期と判断し、１日の平均外気温が２５℃以上、または、給水温度が２４℃以上の場合に夏期と判断する。

また、図８では、季節判断手段３２は、使用湯量記憶手段３１によって記憶されている使用湯量から季節を判断する。例えば、年間の平均的な１日の使用湯量に対して１日の使用湯量が１．５倍になった場合に冬期と判断し、０．８倍となった場合に夏期と判断する。

このように、ピークカット運転モードを行う季節を外気温や給水温度の条件を用いて判断することによって、冷夏や暖冬といった年毎に異なる気象の変化や、給湯装置の設置地
域の違いに関わらず、消費電力量の多くなる時期、少なくなる時期を判断することができるため、消費電力量を抑制する必要がある時期を的確に判断することができる。なお、使用湯量を使用熱量に換算して用いても良い。

図９では、電力供給業者が予測する翌日の時刻毎の電力需給情報を取得する電力需給情報取得手段３５を備え、供給量に対する消費量の割合である利用率が８５％以上である時間帯と、使用湯量記憶手段３１に記憶している使用湯量から夜間沸き上げ量と昼間の最低残湯量を変更する。

このように、ネットワークから消費電力抑制情報を随時取得できるため、日々変化する電力の需給バランスに対応することができる。そのため、使用者の利便性を損なうことなく、より的確に昼間の消費電力量抑制に対応することができる。

なお、ネットワークから取得する電力需給情報は、自然エネルギーを電源とする発電の割合が多い場合、天候の急な変化によって発電量も大きく変化する。そのため、消費電力時々刻々と取得して、沸き上げ方法を随時変更するようにしても良い。

以上のように、本発明にかかる給湯装置は、消費電力抑制が必要な場合に利用者の利便性を損なうことなく、電力の消費時刻を変更することができるため、貯湯槽を有する給湯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が可能である。

１貯湯槽
２加熱手段（ヒートポンプ装置）
３沸き上げ制御手段
４リモコン
１１沸き上げ配管
１２給水配管
１３給湯栓
１４混合弁
２１給水温度検知手段
２２給湯流量検知手段
２３給湯温度検知手段
２４外気温度検知手段
３１使用湯量記憶手段
３２季節判断手段
３３カレンダー
３４電力会社情報
３５電力需給情報取得手段

Claims

貯湯槽と、前記貯湯槽内の湯水を加熱する加熱手段と、制御手段とを備え、使用湯量履歴に基づいて、通常モードに対して前記加熱手段の加熱動作を変更するピークカット運転モードを有し、前記通常モードは、前記加熱動作の動作を制限する時間帯に、前記加熱手段が前記湯水を追加で加熱することが可能な沸き上げモードであり、一方、前記ピークカット運転モードは、前記加熱動作を制限する時間帯とは異なる時間帯に、前記加熱手段が前記湯水を加熱する沸き上げモードであることを特徴とする給湯装置。
前記使用湯量履歴に基づいて使用湯量が少ないと判断した場合、前記ピークカット運転モードでは、前記加熱動作を制限する時間帯とは異なる時間帯である深夜時間帯に、前記加熱手段が前記湯水を加熱することを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
前記使用湯量履歴に基づいて使用湯量が多いと判断した場合、前記ピークカット運転モードでは、前記加熱動作を制限する時間帯終了後の昼間時間帯に、前記加熱手段が前記湯水を加熱することを特徴とする請求項１または２に記載の給湯装置。
前記使用湯量履歴と季節とに基づいて、前記加熱手段の加熱動作を変更するピークカット運転モードを有し、カレンダー機能によって前記季節の判定を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の給湯装置。
給水温度検知手段および／または外気温度検知手段を備え、前記使用湯量履歴と季節とに基づいて、前記加熱手段の加熱動作を変更するピークカット運転モードを有し、前記給水温度検知手段および／または前記外気温度検知手段の検知結果に基づいて、前記季節の判定を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の給湯装置。
給湯負荷記憶手段を備え、前記使用湯量履歴と季節とに基づいて、前記加熱手段の加熱動作を変更するピークカット運転モードを有し、前記給湯負荷に基づいて、前記季節の判定を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の給湯装置。
電力供給会社に基づいて、前記加熱手段の動作を変更することを特徴とする請求項１〜６
のいずれか１項に記載の給湯装置。
ネットワークにより電力供給業者からの電力需給情報を取得し、前記電力需給情報に基づき、前記加熱手段の動作を変更することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の給湯装置。
前記ピークカット運転モードは、使用者がリモコンによって選択できることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の給湯装置。