JP2012149785A - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】出湯温度の異なる複数の給湯経路を有する貯湯式給湯機において、使用者が優先したい給湯経路側の必要湯量を確実に確保することのできる貯湯式給湯機を提供する。
【解決手段】加熱手段５により加熱された湯を貯える貯湯タンク１と、貯湯タンク１内の湯を直接出湯する高温給湯経路１１と、貯湯タンク１内の湯と外部の水とを混合して出湯する混合給湯経路１０と、を備え、これらの給湯経路の一方を優先給湯経路、他方を非優先給湯経路として設定し、当該優先給湯経路から優先して出湯されるべき湯量（優先側必要湯量）を設定する。給湯利用中は、貯湯タンク１内の湯の熱量（タンク内熱量）、および優先給湯経路からの出湯量が優先側必要湯量となるまでに必要とされる残りの熱量（必要熱量）を算出し、タンク内熱量が必要熱量にまで低下した場合に、非優先給湯経路からの出湯を禁止する。
【選択図】図２

Description

本発明は、貯湯式給湯機に関する。

貯湯タンク内のお湯を直接出湯する高温給湯と、混合弁で水と混合して出湯する混合給湯の両方の機能を備えるヒートポンプ式給湯機において、貯湯タンクの残湯量が所定値以下となった場合に、混合出湯の出湯温度を下げることで湯切れを起こしにくくするものが知られている(例えば、特許文献１参照)。

特開２００９−２２２３１８号公報

しかしながら、上記従来の方法では、高温給湯と混合給湯について優先順位を定めることができない。このため、例えば、混合給湯側の優先度が高い場合において、高温給湯側において過度に湯を使用した場合には、本来優先されるべき混合給湯において、必要な湯温、湯量が確保できないという問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、出湯温度の異なる複数の給湯経路を有する貯湯式給湯機において、使用者が優先したい給湯経路側の必要湯量を確実に確保することのできる貯湯式給湯機を提供することを目的とする。

本発明に係る貯湯式給湯機は、加熱手段により加熱された湯を貯える貯湯タンクと、貯湯タンクから取り出された湯を出湯する第１の給湯経路と、貯湯タンクから取り出された湯を第１の給湯経路の出湯温度よりも低い温度で出湯する第２の給湯経路と、第１，第２の給湯経路からの出湯量をそれぞれ調整可能な出湯制御手段と、第１，第２の給湯経路の一方を優先給湯経路、他方を非優先給湯経路として設定し、当該優先給湯経路から優先して出湯されるべき湯量（優先側必要湯量）を設定する優先側必要湯量設定手段と、貯湯タンク内の湯の熱量（タンク内熱量）を検出するタンク内熱量検出手段と、優先給湯経路および非優先給湯経路からの出湯量をそれぞれ検出する出湯量検出手段と、優先給湯経路からの出湯量が優先側必要湯量となるまでに必要とされる残りの熱量（必要熱量）を算出する必要熱量算出手段と、タンク内熱量が必要熱量を下回らないように、出湯制御手段により非優先給湯経路からの出湯量を制限する制限手段と、を備えたものである。

本発明によれば、タンク内熱量が必要熱量を下回らないように、出湯制御手段により非優先給湯経路からの出湯量が制限されるので、使用者が優先したい給湯経路側の必要湯量を確実に確保することができる。

本発明の貯湯式給湯機の実施の形態１を示す構成図である。 本発明の実施の形態１における制御動作を示すフローチャートである。 使用者が外部指示系統１０１を操作して設定する項目の一例を示す図である。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の貯湯式給湯機の実施の形態１を示す構成図である。

図１に示すように、貯湯タンクユニット１００には、ヒートポンプ等の加熱手段５にて加熱した湯を貯えるための貯湯タンク１が備えられている。貯湯タンク１の下部には、水道等の水源からの水を供給する給水配管２が接続されている。貯湯タンク１内には、この給水配管２を介して水が供給される。貯湯タンク１内は、上層の湯と下層の水とで、常に満水状態に保たれる。

沸き上げ動作時には、貯湯タンク１内の水は、貯湯タンク１の下部に接続されている入水配管３を通り、入水配管３上に設置してある循環ポンプ４によって加熱手段５へ搬送される。加熱手段５により加熱された水は、高温の湯となり、加熱手段５から貯湯タンク１上部に接続された出湯配管６を介して、貯湯タンク１内に搬送され、貯えられる。また、貯湯タンク１の上部には、貯湯タンク１内の過大な圧力を逃すための逃し弁７が設置されている。

貯湯タンク１の上部に接続された給湯配管８と、給水配管２とは、混合弁９に接続されている。混合弁９の下流側には、混合給湯経路１０（第２の給湯経路）が接続されている。使用者は、例えば台所や浴室に設置されたリモコンなどで構成される外部指示系統１０１（設定手段）を操作することにより、所望の出湯温度を設定することができる。混合弁９は、貯湯タンク１から給湯配管８を通って取り出された高温の湯と、給水配管２から供給される水とを混合した混合湯の温度が、使用者により設定された出湯温度になるように両者の混合比を制御する。そのようにして温度が制御された混合湯は、混合給湯経路１０を通って、お風呂のシャワー、または台所や洗面所の蛇口などの給湯端末へ供給される。混合給湯経路１０の途中には、該混合給湯経路１０から出湯される湯量を検出するための混合給湯側流量検出部１６（出湯量検出手段）と、該混合給湯経路１０を遮断可能な電磁弁などで構成される混合側開閉弁１２（出湯制御手段）と、がそれぞれ設置されている。

また、混合弁９より上流側の給湯配管８からは高温給湯経路１１（第１の給湯経路）が分岐しており、貯湯タンク１から取り出された高温の湯がそのまま直接に高温給湯経路１１に流入可能になっている。高温給湯経路１１を通る高温湯は、例えば食器洗い機などの、高温湯を必要とする給湯端末に供給される。高温給湯経路１１の途中には、該高温給湯経路１１から出湯される湯量を検出するための高温給湯側流量検出部１７（出湯量検出手段）と、高温給湯経路１１を遮断可能な電磁弁などで構成される高温側開閉弁１３（出湯制御手段）と、がそれぞれ設置されている。

貯湯タンク１の表面には、貯湯タンク１内の湯の温度（以下、「タンク内湯温」と称する）を検出するための温度センサ１４（タンク内湯温検出手段）が設置されている。図示の構成では、高さの異なる位置に複数の温度センサ１４が設置されている。貯湯タンク１内の湯が消費され、湯と水との境界層（混合層）の位置が上昇していくと、下側の温度センサ１４から順に、その検出温度が高温（湯の温度）から低温（水の温度）に切り換わっていく。このため、各温度センサ１４の検出値によれば、貯湯タンク１内の熱量や残湯量を検出することもできる。

本実施形態の貯湯式給湯機の動作は、制御部１５により制御される。特に、本実施形態において、制御部１５は、温度センサ１４により検出されるタンク内湯温および外部指示系統１０１での使用者の設定内容に基づいて、混合側開閉弁１２や高温側開閉弁１３の開閉タイミングを制御する。

次に、上述のように構成された貯湯式給湯機の動作を図２のフローチャートに基づいて説明する。図２は、本発明の実施の形態１における制御動作を示すフローチャートである。ステップＳ１では、使用者は外部指示系統１０１を操作して、混合給湯と高温給湯のうち、優先したい給湯系統（優先給湯経路）を選択する。尚、以下のフローチャートでは、本ステップＳ１において、混合給湯側が優先給湯経路として選択された場合について説明する。

ステップＳ２では、使用者は外部指示系統１０１を操作して、上記ステップＳ１で優先したい給湯系統として選択した混合給湯側の必要湯量（優先側必要湯量）と設定温度とを設定する。ステップＳ３では、設定された混合給湯側の必要湯量を供給するために必要な熱量を、必要湯量と設定温度とから算出する。ステップＳ４では、使用者は外部指示系統１０１を操作して、非優先側である高温給湯側の必要湯量（非優先側必要湯量）を設定する。ステップＳ５では、設定された高温給湯側の必要湯量を供給するために必要な熱量を必要湯量から算出する。

ステップＳ６では、温度センサ１４によって検出された貯湯タンク１内の湯温と熱量から、設定湯量の供給可否を判定する。その結果、設定温度が貯湯タンク１内の湯温以下であり、かつ必要な熱量が貯湯タンク１内の熱量以下の場合には、設定湯量の供給が可能であると判断し、次のステップＳ７に移行する。一方、本ステップＳ６において、設定温度が貯湯タンク１内の湯温よりも高い、または必要な熱量が貯湯タンク１内の熱量を上回る場合には、設定湯量の供給が不可であると判断し、上記ステップＳ２に移行して使用者に再設定を行わせる。

ステップＳ７では、使用者は混合給湯経路１０および／または高温給湯経路１１から給湯利用を開始する。ステップＳ８では、混合給湯経路１０で使用した湯量を、混合給湯側流量検出部１６で検出した流量と使用時間から算出する。ステップＳ９では、ステップＳ８で算出した混合給湯経路１０で使用した湯量と上記ステップＳ２で設定した混合給湯必要湯量を比較判断する。その結果、混合給湯経路１０で使用した湯量が設定した混合給湯必要湯量以下の場合には、次のステップＳ１０に移行する。ステップＳ１０では、上記ステップＳ２で設定した混合給湯側の必要湯量から、上記ステップＳ８で算出した混合給湯経路１０で使用した湯量を減算することにより、混合給湯側で必要とされる残りの熱量（必要熱量）を算出する。

ステップＳ１１では、上記ステップＳ１０で算出した混合給湯側で必要とされる残りの熱量（必要熱量）と、温度センサ１４を用いて得られた貯湯タンク１内の熱量（タンク内熱量）とを比較判断する。その結果、混合給湯側で必要となる熱量が貯湯タンク１内の熱量より少ない場合には、上記ステップＳ８に移行し、混合給湯経路１０で使用した湯量の算出を再度行う。一方、上記ステップＳ１１において、混合給湯側で必要となる熱量が貯湯タンク１内の熱量以上の場合には、次のステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２では、高温側開閉弁１３を閉じて高温給湯経路１１の利用を停止し、混合給湯経路１０のみを利用可能とすることで混合給湯側の必要湯量を確保する。

また、上記ステップＳ９において、混合給湯経路１０で使用した湯量が設定した混合給湯必要湯量を超える場合には、次のステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３では、高温給湯経路１１で使用した湯量を、高温給湯側流量検出部１７で検出した流量と使用時間から算出する。ステップＳ１４では、上記ステップＳ１３で算出した高温給湯経路１１で使用した湯量と、ステップＳ４で設定した高温給湯側の必要湯量とを比較し、高温給湯側で必要とされる残りの熱量（非優先側必要熱量）を算出する。

ステップＳ１５では、上記ステップＳ１４で算出した高温給湯側で必要となる熱量（非優先側必要熱量）と、温度センサ１４を用いて得られた貯湯タンク１内の熱量（タンク内熱量）とを比較判断する。その結果、高温給湯側で必要となる熱量が貯湯タンク１内の熱量より少ない場合は、次のステップＳ１６に移行し、高温給湯側で必要となる熱量が貯湯タンク１内の熱量以上の場合は、後述するステップＳ２０に移行する。ステップＳ１６では、上記ステップＳ２で設定された混合給湯側での必要湯量が継続して設定されているか否かを判定する。その結果、混合給湯側での必要湯量が継続して設定されている場合には次のステップＳ１７に移行し、解除されている場合には上記ステップＳ１３に移行する。ステップＳ１７では、混合給湯側が上記ステップＳ２で設定した必要湯量に到達したことを、外部指示系統１０１を用いて使用者に報知するとともに、混合給湯経路１０を引き続き使用するかの判断を行うよう使用者に報知する。

ステップＳ１８では、使用者は外部指示系統１０１を用いて混合給湯経路１０を引き続き使用するかの判断を指示する。その結果、混合給湯経路１０からの給湯を引き続き使用する場合はステップＳ１９に移行し、使用しない場合はステップＳ２０に移行する。ステップＳ１９では、上記ステップＳ２で設定された混合給湯側必要湯量の設定を解除する。一方、ステップＳ２０では、混合側開閉弁１２を閉じて混合給湯経路１０の利用を停止し、高温給湯経路１１のみを利用可能とすることで高温給湯側の必要湯量を確保する。

図３は、使用者が外部指示系統１０１を操作して設定する項目の一例を示す図である。この図に示すとおり、使用者は高温給湯と混合給湯のうち、優先したい給湯系統がある場合に、何れか一方を優先給湯系統として選択する。また、優先給湯系統における必要湯量を設定するとともに、必要に応じて非優先給湯系統における必要湯量を設定する。

このように、本実施形態によれば、混合給湯と高温給湯の両方の機能を備えるヒートポンプ式給湯機において、給湯系統ごとに優先順位とそれぞれの給湯系統での必要湯量を定めることで、非優先側の給湯経路の使用湯量を使用者が気にすることなく、優先側の必要湯量を確実に確保することができる。

また、本実施の形態によれば、高温給湯側で必要となる熱量（非優先側必要熱量）が、貯湯タンク１内の熱量（タンク内熱量）より少ない場合に、混合側開閉弁１２を閉じて混合給湯経路１０の利用が停止される。これにより、高温給湯経路１１のみを利用可能とすることができるので、高温給湯側の必要湯量を有効に確保することができる。

更に、本実施の形態によれば、設定した混合給湯必要湯量（優先側必要湯量）が出湯された場合に、混合給湯経路１０からの出湯を引き続き使用するか否かの判定が使用者に報知される。これにより、使用者は、設定した混合給湯必要湯量（優先側必要湯量）が出湯された以降も出湯を継続するか、それとも高温給湯経路からの出湯を優先するかを判定するための機会を得ることができる。

尚、上述した実施の形態では、混合給湯を優先経路として設定したが、高温給湯を優先経路として選択することとしてもよく、この場合は図２のフローチャート上の高温給湯と混合給湯を読み替えた制御となる。

また、上述した実施の形態では、混合給湯側で必要となる熱量が貯湯タンク１内の熱量以上の場合には、高温側開閉弁１３を閉じて高温給湯経路１１の利用を停止することとしている。しかしながら、混合給湯側の必要湯量を確保する方法はこれに限られず、混合給湯側で必要となる熱量が貯湯タンク１内の熱量以上にならないように、高温側開閉弁１３の開度を適宜制限する構成としてもよい。

また、上述した実施の形態では、貯湯タンク１から給湯配管８を通って取り出された高温の湯を直接出湯する高温給湯経路１１と、当該高温の湯に給水配管２から供給される水を混合した混合湯を出湯する混合給湯経路１０との２系統の給湯経路を備えるヒートポンプ式貯湯給湯器において本発明を実行することとしているが、給湯経路の構成はこれらに限られない。すなわち、出湯温度の異なる複数の給湯系統を備える構成であれば、例えば、高温給湯経路１１にも水を混合させて温度設定を可能に構成してもよいし、また、混合給湯経路１０の混合水に替えて、貯湯タンク１の中部から引き出した中温水を供給する構成を備えることとしてもよい。

また、上述した実施の形態においては、非優先側の出湯についても使用者がその必要湯量を設定することとしている。しかしながら、係る構成は本発明の必須の構成ではなく、特にその必要がない場合にはあえて設ける必要はない。この場合、図２のフローチャートにおいてステップＳ９の処理を省略することにより、非優先側の必要湯量を特に設定せずに優先側の必要湯量が確保できなくなるまで非優先側の給湯を継続することができる。

また、上述した実施の形態１では、非優先側の給湯経路は優先側の給湯経路の必要熱量が確保されている限りは設定湯量に関わらず出湯可能として示したが、上記ステップＳ１１の肯定判定の後に、非優先側の給湯使用湯量を算出し、非優先側設定湯量以下であることを判断し、非優先側の設定湯量を超える場合には非優先側の給湯経路を利用停止するステップを加えることで、非優先側の湯量設定は最大使用湯量とし、最大使用湯量に達した場合には非優先側の給湯経路を利用停止とすることで、非優先側の過度の使用を禁止してもよい。

また、上述した実施の形態１においては、貯湯タンク１内の熱量を元に供給可否を判断するよう示したが、供給可能な湯量の算出においては、加熱手段５での加熱を考慮することで供給可能な熱量の増加を行ってもよい。

また、上述した実施の形態１においては、使用者が外部指示系統１０１から必要湯量および出湯温度を設定する方法の詳細について特に言及していないが、この設定方法については、例えば、設定内容が１回限りのものとしてもよいし、繰り返し設定とすることで毎回の入力を省略できるようにしてもよい。また、曜日や日付での指定を行うことで使用者のスケジュールに合わせた設定を行えるようにしてもよい。

更に、上述した実施の形態１においては、優先側給湯が設定湯量に達した場合に継続利用を使用者に確認するように示したが、使用者の操作を省略するために、図２のフローチャートにおいてステップＳ１６、ステップＳ１７、ステップＳ１８、ステップＳ１９を削除し、使用者への継続使用確認を行わずに、継続使用或いは継続使用停止を行うこととしてもよい。

１ 貯湯タンク
５ 加熱手段
１０ 混合給湯経路
１１ 高温給湯経路
１２ 混合側開閉弁
１３ 高温側開閉弁
１４ 温度センサ
１５ 制御部
１６ 混合給湯側流量検出部
１７ 高温給湯側流量検出部
１０１ 外部指示系統

Claims (5)

1. 加熱手段により加熱された湯を貯える貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクから取り出された湯を出湯する第１の給湯経路と、
   前記貯湯タンクから取り出された湯を前記第１の給湯経路の出湯温度よりも低い温度で出湯する第２の給湯経路と、
   前記第１，第２の給湯経路からの出湯量をそれぞれ調整可能な出湯制御手段と、
   前記第１，第２の給湯経路の一方を優先給湯経路、他方を非優先給湯経路として設定し、当該優先給湯経路から優先して出湯されるべき湯量（以下、優先側必要湯量）を設定する優先側必要湯量設定手段と、
   前記貯湯タンク内の湯の熱量（以下、タンク内熱量）を検出するタンク内熱量検出手段と、
   前記優先給湯経路および前記非優先給湯経路からの出湯量をそれぞれ検出する出湯量検出手段と、
   前記優先給湯経路からの出湯量が前記優先側必要湯量となるまでに必要とされる残りの熱量（以下、必要熱量）を算出する必要熱量算出手段と、
   前記タンク内熱量が前記必要熱量を下回らないように、前記出湯制御手段により前記非優先給湯経路からの出湯量を制限する制限手段と、
   を備える貯湯式給湯機。
2. 前記制限手段は、前記タンク内熱量が前記必要熱量にまで低下した場合に、前記非優先給湯経路からの出湯を禁止する請求項１記載の貯湯式給湯機。
3. 前記第１の給湯経路は、前記貯湯タンクから取り出された湯を直接出湯する高温給湯経路であり、前記第２の給湯経路は、前記貯湯タンクから取り出された湯と、前記貯湯タンク外から供給される水とを混合して出湯する混合給湯経路である請求項１または２記載の貯湯式給湯機。
4. 前記非優先給湯経路から出湯されるべき湯量（以下、非優先側必要湯量）を設定する非優先側必要湯量設定手段と、
   前記非優先給湯経路からの出湯量が前記非優先側必要湯量となるまでに必要とされる残りの熱量（以下、非優先側必要熱量）を算出する非優先側必要熱量算出手段と、
   前記優先給湯経路からの出湯量が前記優先側必要湯量に達した場合であって、前記タンク内熱量が前記非優先側必要熱量以下である場合には、前記優先給湯経路からの出湯を禁止する禁止手段と、
   を更に備える請求項１乃至３の何れか１項記載の貯湯式給湯機。
5. 前記優先給湯経路からの出湯量が前記優先側必要湯量に達した場合に、前記優先給湯経路からの出湯を継続するか否かの判定を使用者に報知する報知手段と、
   を更に備える請求項１乃至４の何れか１項記載の貯湯式給湯機。

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