JP2005003211A - 給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、貯湯式の給湯機に関するもので、放熱手段において安定した放熱量を得ることができる給湯機を提供することを目的とする。
【解決手段】給湯加熱手段１５と、給湯加熱手段１５で加熱した温水を貯湯する貯湯槽１と、貯湯槽１に貯湯された温水を循環させて熱源とする複数の放熱手段１４、２４、２７と、複数の放熱手段１４、２４、２７を使用するか否かを選択する選択手段３０、３１、３２と、選択手段３０、３１、３２での選択状況に応じて給湯加熱手段１５で加熱し貯湯槽１に貯湯する貯湯温度を制御する制御手段３３とを設けているので、複数の放熱手段１４、２４、２７を利用した場合でも、貯湯槽１に必要な湯温の湯量を確保するので、放熱手段１４、２４、２７において安定した放熱量を得ることができる給湯機。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は暖房など多機能を備える貯湯式の給湯機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の給湯機は貯湯槽の温水を利用した浴槽の追い焚き機能を持ったものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３は、特許文献１に記載された従来の給湯機を示すものである。同図において、１は貯湯槽、２は沸上げヒータ、３は急速沸上げヒータ、４、５は温度検出手段、６は電磁開閉弁、７は給湯管、８は浴槽、９は浴槽循環ポンプ、１０は熱交換手段であり、貯湯槽１の上部の湯と浴槽８の水を熱交換して風呂追い焚きするものである。ところで、この図３の場合は風呂追い焚きをする場合であるが、貯湯槽１の温水を熱源として、風呂追い焚き以外に、暖房（例えば床暖房）を行う場合には、図４に示すような構成が考えられる。つまり、暖房熱源側循環ポンプ１１で貯湯槽１から暖房水水熱交換器１２に送られてきた温水と、暖房負荷側循環ポンプ１３で床暖房手段１４から前記暖房水水熱交換器１２に送られてきた水とが熱交換することによって床暖房する構成としたものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−８３１５６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、放熱手段としての風呂追い焚きの場合、風呂追い焚き運転時に貯湯槽１の上部の湯が温度低下するため、放熱手段へ流入する温水温度が不安定となり、利便性も悪い。例えば、風呂追い焚き回数を重ねるたびに貯湯槽１上部の湯温と風呂追い焚き循環水との温度差が少なくなって放熱量が小さくなる。また、加熱されて浴槽８に戻る温水温度も低くなる。さらに、貯湯槽１上部の湯の利用温度に限界があって、有効に利用できない。
【０００６】
また、図４で示される構成の場合、風呂追い焚き回数を重ねるたびに貯湯槽１上部の湯温が低下することによって、その下部の貯湯槽１の温度も低下する。床暖房手段１４の熱源としての貯湯槽１の湯温が低下し、所定の放熱能力が出ないという課題を有している。
【０００７】
また、特に床暖房の立ち上げなどで大きな放熱能力が必要な場合に、放熱能力不足でなかなか床温度が上昇せずに快適性が損なわれるという課題を有している。貯湯槽１の湯温の低下を見越して、その分貯湯槽１に貯湯する湯温を高くしておくことが考えられるが、この場合は温度が高くなり、貯湯槽１から外部に対しての放熱量が増え、効率が低下することになる。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するもので、風呂追い焚き運転が続いた場合でも貯湯槽１に必要な湯温を確保し、放熱手段における安定した放熱量を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために本発明の給湯機は、給湯加熱手段と、前記給湯加熱手段で加熱した温水を貯湯する貯湯槽と、前記貯湯槽に貯湯された温水を循環させて熱源とする複数の放熱手段と、前記複数の放熱手段を使用するか否かを選択する選択手段と、前記選択手段での選択状況に応じて前記給湯加熱手段で加熱し前記貯湯槽に貯湯する貯湯温度を制御する制御手段とを具備したものである。
【００１０】
これによって、複数の放熱手段を利用した場合でも、貯湯槽に必要な湯温の湯量を確保するので、放熱手段における安定した放熱量を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は各請求項に記載の形態で実施できるものであり、請求項１記載の発明は、給湯加熱手段と、前記給湯加熱手段で加熱した温水を貯湯する貯湯槽と、前記貯湯槽に貯湯された温水を循環させて熱源とする複数の放熱手段と、前記複数の放熱手段を使用するか否かを選択する選択手段と、前記選択手段での選択状況に応じて前記給湯加熱手段で加熱し前記貯湯槽に貯湯する貯湯温度を制御するため、複数の放熱手段を利用した場合でも、貯湯槽に必要な湯温の湯量を確保するので、放熱手段において安定した放熱量を得ることができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、複数の放熱手段として、風呂追い焚き手段、床暖房手段、浴室乾燥暖房手段のうち少なくとも２つを含む構成としたものである。
【００１３】
請求項３記載の発明は、浴室乾燥暖房手段が選択された場合には浴室乾燥暖房手段に必要な貯湯温度で沸き上げるように制御するので、貯湯槽に必要な湯温と湯量が貯湯されるため、選択された放熱手段の機能が十分発揮でき、かつ、効率もよくなる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、浴室乾燥暖房手段を選択した場合には浴室乾燥暖房手段を選択しない場合よりも高い貯湯温度で沸き上げるように制御するので、貯湯槽に必要な湯温と湯量が貯湯されるため、選択された放熱手段の機能が十分発揮でき、かつ、効率もよくなる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、浴室乾燥暖房手段を選択した場合には、少なくとも２つ以上の選択可能な貯湯温度で貯湯槽に貯湯するように制御するので、必要に応じた湯温と湯量が貯湯槽に貯湯されるため、効率の良い浴室乾燥暖房運転ができる。
【００１６】
請求項６記載の発明は、選択手段での選択状況に応じて貯湯槽に貯湯する貯湯温度を季節によって変えるように制御するので、季節が変わっても貯湯槽に必要な湯温と湯量が貯湯されるため、選択された放熱手段の機能が十分発揮でき、かつ、効率もよくなる。
【００１７】
請求項７記載の発明は、前述の構成に加え、給湯加熱手段をヒートポンプとすることによって、高能力省エネルギー化をはかる。
【００１８】
請求項８記載の発明は、ヒートポンプに封入する冷媒を二酸化炭素としているので、高温高効率化と地球環境保全をはかるができる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００２０】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１における給湯機の構成図である。図１において、１５は給湯加熱手段であり、圧縮機１６、給湯熱交換器１７、減圧装置１８、大気熱を吸熱する大気熱交換器１９からなるヒートポンプサイクルを構成したヒートポンプ熱源である。そして、高圧側の冷媒圧力が臨界圧力以上となる二酸化炭素を冷媒とする。１は貯湯槽であり、下部から給水管２０を通って給水し、上部の給湯管７から端末へ出湯する。そして、貯湯槽１の下部から循環ポンプ２１，給湯熱交換器１７，貯湯槽１の上部を順次接続する給湯回路を構成することによって、貯湯槽１から循環ポンプ２１で送られてきた水は給湯熱交換器１７で冷媒熱により加熱されて貯湯槽１の上から貯湯される。２２は加熱用出口水温検出手段であり、ヒートポンプ熱源で加熱する湯温を検出するため給湯熱交換器１７の出口に設けられている。２３は湯水制御手段であり、給湯熱交換器１７の出口湯水が所定温度になるように循環ポンプ２１の回転数を制御して給湯回路の循環流量を制御する。この所定温度が貯湯温度である。
【００２１】
風呂追い焚き手段２４は追い焚き水水熱交換器２５と浴槽熱源側循環ポンプ２６と浴槽循環ポンプ９などからなる。そして、浴槽８の追い焚きは、浴槽熱源側循環ポンプ２６で貯湯槽１から追い焚き水水熱交換器２５に送られてきた温水と、浴槽循環ポンプ９で浴槽８から追い焚き水水熱交換器２５に送られてきた水とが熱交換することによって行われる。床暖房と浴室乾燥暖房は、暖房熱源側循環ポンプ１１で貯湯槽１から暖房水水熱交換器１２に送られてきた温水と、暖房負荷側循環ポンプ１３で床暖房手段１４又は浴室乾燥暖房手段２７から前記暖房水水熱交換器１２に送られてきた水とが熱交換することによって行われる。なお、床暖房と浴室乾燥暖房との切換えは、第一と第二の開閉弁２８、２９の開閉状態で流路を切換えることによって行われる。３０、３１、３２は風呂追い焚き選択手段、床暖房選択手段、浴室乾燥暖房選択手段であり、それぞれ、風呂追い焚き手段２４で風呂の追い焚きをするか否か、床暖房手段１４で床暖房をするか否か、浴室乾燥暖房手段２７で浴室の乾燥暖房をするか否かを選択するものである。また、制御手段３３は、前記風呂追い焚き選択手段３０、床暖房選択手段３１、浴室乾燥暖房選択手段３２での選択状況に応じて、貯湯槽１に貯湯する貯湯温度を制御するものである。
【００２２】
風呂追い焚き、床暖房、浴室乾燥暖房など複数の機能を備えた給湯機の場合、風呂追い焚きはほぼ毎日行なう可能性がある。しかし、浴室乾燥暖房については梅雨時期の洗濯物の乾燥や冬期の浴室の暖房など年間を通じてあるが使用頻度は風呂追い焚きほど多くはない。さらに、床暖房については冬期のみで、かつ、平日や休日などの生活パターンや在宅や外出等により、一日の使用時間が大きく異なるため、一日の暖房負荷も大きく異なることになる。このように、いつも定期的にあるとは限らない負荷に対して、常にそれらすべての機能を十分に満たすべく貯湯槽１に湯を貯えるとすれば、大きな容量の貯湯槽１が必要で、かつ、高温の湯を常に貯湯しておく必要がある。ところが、前記各機能に対して、負荷要求が無いか少なかった場合には、高温の湯が大量に余り次の日に持ち越すことになる。しかもその間に貯湯槽１からの放熱で貯湯槽１の温度が低下し、せっかく高温に加熱した湯の熱量が無駄になることがある。そこで、前記各機能に対して、必要な湯温と熱量の湯を貯湯槽１に貯えれば、無駄の少ない効率のよい多機能を備えた給湯機が可能となる。
【００２３】
以上のように構成された給湯機について、以下にその動作、作用を説明する。図１において、ヒートポンプ熱源で大気熱を利用して給湯加熱運転する場合について説明する。圧縮機１６から吐出する臨界圧力以上の高温高圧の冷媒が給湯熱交換器１７に流入し、ここで貯湯槽１の下部から送られてきた水と給湯熱交換器１７を介して熱交換する。そして、給湯熱交換器１７に流入する高温冷媒で給湯熱交換器１７の出口湯水が所定温度となるように循環ポンプ２１の回転数を制御し、この所定温度すなわち貯湯温度で湯が貯湯槽１の上部から流入し貯湯される。
【００２４】
次に、放熱手段として風呂追い焚き手段２４を使用する場合について説明する。浴槽８から浴槽循環ポンプ９によって送られてきた水は、浴槽熱源側循環ポンプ２６によって送られてきた貯湯槽１上部の高温の湯と、追い焚き水水熱交換器２５で熱交換して加熱されて浴槽８に戻る。一方、浴槽熱源側循環ポンプ２６によって送られてきた貯湯槽１上部の高温の湯は低温となって貯湯槽１の下部に戻る。
【００２５】
また、放熱手段として床暖房手段１４を使用する場合について説明する。第一の開閉弁２８を開き、第二の開閉弁２９を閉じる。床暖房手段１４で放熱し低温になり暖房負荷側循環ポンプ１３によって送られてきた熱媒体は、暖房熱源側循環ポンプ１１によって送られてきた貯湯槽１上部の高温の湯と、暖房水水熱交換器１２で熱交換して床暖房手段１４に戻る。一方、暖房熱源側循環ポンプ１１によって送られてきた貯湯槽１上部の高温の湯は低温となって貯湯槽１下部に戻る。なお、床暖房手段１４を循環する熱媒体としては不凍液や水がある。
【００２６】
さらに、放熱手段として浴室乾燥暖房手段２７を使用する場合について説明する。第一の開閉弁２８を閉じ、第二の開閉弁２９を開く。浴室乾燥暖房手段２７で放熱し低温になり暖房負荷側循環ポンプ１３によって送られてきた熱媒体は、暖房熱源側循環ポンプ１１によって送られてきた貯湯槽１上部の高温の湯と、暖房水水熱交換器１２で熱交換して浴室乾燥暖房手段２７に戻る。一方、暖房熱源側循環ポンプ１１によって送られてきた貯湯槽１上部の高温の湯は低温となって貯湯槽１下部に戻る。
【００２７】
次に、各放熱手段が選択された場合の貯湯槽１に所定温度の湯を貯湯する給湯加熱運転について説明する。先ず、風呂追い焚き選択手段３０によって風呂追い焚き手段２４が選択された場合の給湯加熱運転について説明を行なう。風呂追い焚きを行なう時、通常、浴槽１の温度は４０℃程度である。ある程度短時間で、この湯の温度を上げるためには、追い焚き水水熱交換器２５に入ってくる貯湯槽１からの湯温は７０℃〜７５℃程度必要である。この風呂追い焚きの負荷に備えるために、一般的には深夜電力を使用して深夜に貯湯槽１に温水を貯湯しておく。この時、貯湯槽１からの放熱による温度低下を考慮して、貯湯する温度を必要温度よりも高目の貯湯温度（７５℃〜８０℃程度）で貯湯することになる。
【００２８】
次に、床暖房選択手段３１によって床暖房手段１４が選択された場合の給湯加熱運転について説明を行なう。床暖房を行なう時、通常、床暖房手段１４入口熱媒体の温度は６０℃程度である。暖房水水熱交換器１２でこの温度まで加熱するためには、暖房水水熱交換器１２に入ってくる貯湯槽１からの湯温は６５℃〜７０℃程度必要である。この風呂追い焚きの負荷に備えるために、深夜電力を使用して深夜に貯湯槽１に温水を貯湯しておく。この時、貯湯槽１からの放熱による温度低下を考慮して、貯湯する温度を必要温度よりも高目の貯湯温度（７０℃〜７５℃程度）で貯湯することになる。
【００２９】
さらに、浴室乾燥暖房選択手段３２によって浴室乾燥暖房手段２７が選択された場合の給湯加熱運転について説明を行なう。浴室乾燥暖房を行なう時、通常、浴室乾燥暖房手段２７入口の熱媒体の温度は８０℃程度である。暖房水水熱交換器１２でこの温度まで加熱するためには、暖房水水熱交換器１２に入ってくる貯湯槽１からの湯温は８５℃程度必要である。この浴室乾燥暖房の負荷に備えるために、深夜電力を使用して深夜に貯湯槽１に温水を貯湯しておく。この時、貯湯槽１からの放熱による温度低下を考慮して、貯湯する温度を必要温度よりも高目の貯湯温度（９０℃程度）で貯湯することになる。
【００３０】
上述のように各放熱手段に対して、最適な貯湯温度が異なる。そこで、選択手段での選択状況に応じて貯湯槽に貯湯する貯湯温度をそれぞれの最適な貯湯温度にすることによって、各放熱手段の機能を最大限に利用でき、かつ、効率の良い給湯加熱運転も可能となる。また、風呂追い焚き手段２４や浴室乾燥暖房手段２７や床暖房手段１４などの放熱手段の熱源となる湯の温度は、ヒートポンプ熱源で給湯加熱運転によって所定の温度に貯湯した貯湯槽１上部の湯を使用するため、常に安定した放熱能力を発揮することができる。
【００３１】
ところで、一般的に、入浴はほぼ毎日あると考えられるので、毎日自動的に、風呂追い焚き選択手段３０によって風呂追い焚き手段２４が選択された状態にしておくことが普通である。また、前述のように、床暖房選択手段３１によって床暖房手段１４が選択された場合の必要貯湯温度と風呂追い焚き選択手段３０によって風呂追い焚き手段２４が選択された場合の必要貯湯温度とは同程度であり、かつ、風呂追い焚き手段２４が選択された場合の必要貯湯温度の方が高いので、床暖房手段１４（と風呂追い焚き手段２４と）が選択された場合には風呂追い焚き手段２４が選択された場合の必要貯湯温度（放熱で貯湯温度が低下することを見込んで７５℃〜８０℃程度）で貯湯槽に貯湯する。
【００３２】
一方、浴室乾燥暖房選択手段３２によって浴室乾燥暖房手段２７が選択された場合には、他の２つの放熱手段が選択された場合よりも高い貯湯温度（放熱で貯湯温度が低下することを見込んで９０℃程度）が必要である。結局、浴室乾燥暖房手段２７が選択されない場合には７５℃〜８０℃程度の貯湯温度で貯湯槽１に貯湯し、浴室乾燥暖房手段２７が選択された場合には９０℃程度の貯湯温度で貯湯槽１に貯湯することになる。
【００３３】
また、事前に深夜電力で貯湯槽１を必要温度に沸き上げておくので、必要貯湯温度よりも放熱分を考慮して少し高めの貯湯温度で貯湯槽１を沸き上げることになる。この放熱量は当然外気温度に関係し、外気温度が低い冬ほど大きくなる。つまり、外気温度が低い冬の沸き上げ温度は夏に比べて高くする必要がある。
【００３４】
ところで、上で述べたように、浴室乾燥暖房手段２７が選択された場合には９０℃程度のかなり高い貯湯温度で貯湯槽１に貯湯することになる。このような高温は短時間に浴室を暖めたり乾燥させたりするために必要な温度であるが、高温であればあるほど、深夜電力で貯湯槽１を必要温度に沸き上げてから無駄に貯湯槽１から放熱してしまう熱量が増大し、運転効率が低下してしまう。そこで、このような短時間に浴室を暖めたり乾燥させたりする必要がない場合には貯湯温度を低くすることができる。
【００３５】
図２において、３４は貯湯温度選択手段である。この貯湯温度選択手段３４によって、例えば、９０℃と８０℃の２つの貯湯温度を選択することができる。そして、浴室乾燥暖房手段２７が選択された場合に高温の９０℃の貯湯温度を選択した時は、比較的短時間で浴室乾燥や暖房が可能となる。逆に、浴室乾燥暖房手段２７が選択された場合に低温の８０℃の貯湯温度を選択した時は、比較的ゆっくりと浴室乾燥や暖房を行なう。この時、貯湯温度が低いので放熱量も少なくなり、効率のよい運転が可能となる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、複数の放熱手段を使用するか否かを選択する選択手段での選択状況に応じて貯湯槽に貯湯する貯湯温度を制御するので、複数の放熱手段を利用した場合でも、貯湯槽に必要な湯温の湯量を確保するため、それぞれの放熱手段の機能を十分に発揮でき、かつ、運転効率の向上が図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における給湯機の構成図
【図２】本発明の実施例１における他の給湯機の構成図
【図３】従来例における給湯機の構成図
【図４】従来例における第２の給湯機の構成図
【符号の説明】
１ 貯湯槽
１４ 床暖房手段（放熱手段）
１５ 給湯加熱手段
２４ 風呂追い焚き手段（放熱手段）
２７ 浴室乾燥暖房手段（放熱手段）
３０ 風呂追い焚き選択手段（選択手段）
３１ 床暖房選択手段（選択手段）
３２ 浴室乾燥暖房選択手段（選択手段）
３３ 制御手段

Claims (8)

1. 給湯加熱手段と、前記給湯加熱手段で加熱した温水を貯湯する貯湯槽と、前記貯湯槽に貯湯された温水を循環させて熱源とする複数の放熱手段と、前記複数の放熱手段を使用するか否かを選択する選択手段と、前記選択手段での選択状況に応じて前記給湯加熱手段で加熱し前記貯湯槽に貯湯する貯湯温度を制御する制御手段とを備えた給湯機。
2. 複数の放熱手段として、風呂追い焚き手段、床暖房手段、浴室乾燥暖房手段のうち少なくとも２つを含む請求項１記載の給湯機。
3. 複数の放熱手段のひとつとして浴室乾燥暖房手段を有し、制御装置は、浴室乾燥暖房手段を選択した場合には貯湯温度を変えるように制御する請求項１記載の給湯機。
4. 複数の放熱手段のひとつとして浴室乾燥暖房手段を有し、制御装置は、浴室乾燥暖房手段を選択した場合には浴室乾燥暖房手段を選択しない場合よりも高い貯湯温度で貯湯槽に貯湯するように制御する請求項１記載の給湯機。
5. 複数の放熱手段のひとつとして浴室乾燥暖房手段を有し、制御装置は、浴室乾燥暖房手段を選択した場合には、少なくとも２つ以上の選択可能な貯湯温度で貯湯槽に貯湯するように制御する請求項１記載の給湯機。
6. 制御手段は、選択手段での選択状況に応じて貯湯槽に貯湯する貯湯温度を季節によって変えるように制御する請求項１記載の給湯機。
7. 給湯加熱手段をヒートポンプとする請求項１〜６のいずれか１項記載の給湯機。
8. ヒートポンプに封入する冷媒を二酸化炭素とする請求項７記載の給湯機。

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