JP2006308123A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】沸き増しに時間がかかり、追い焚きまでの待ち時間が長くなることを防止した貯湯式給湯装置を提供する。
【解決手段】加熱手段３で加熱された湯水を貯湯する貯湯タンク２と、浴槽６に接続される風呂循環回路２２と、浴槽６の湯水を風呂循環回路２２に循環させる風呂循環ポンプ２０と、風呂循環回路２２を循環する浴槽６の湯水を前記貯湯タンク２内の湯と熱交換させる風呂熱交換器１８を備え、前記風呂熱交換器１８により貯湯タンク２内の湯水との熱交換で風呂の保温や追い焚きを行うもので、前記風呂の保温や追い焚きをリモコン５のスイッチ操作で指示されていることを条件とし、貯湯タンク２内の熱量が減少して保温や追い焚きが出来なくなった時には、加熱手段３による沸き増し運転を行わせる熱量確保手段４１を備えたので、使用者の要求に確実に答えるようにしたものである。
【選択図】図２

Description

この発明は、貯湯タンクの貯湯温水を用いて浴槽内の湯水を追い焚きする貯湯式給湯装置に関するものである。

従来よりこの種の電気温水器やヒートポンプ貯湯式給湯装置においては、追い焚き指令があると、貯湯タンクに貯められた温水の温度を検出し、この温度が所定温度以上であれば追い焚き運転を行い、所定温度以下であれば沸き増ししてから追い焚き運転するようにしたものであった。（例えば、特許文献１参照）
特許３６３２６５３号公報

ところでこの従来のものでは、沸き増しに長時間がかかり、この間は使用者は待たなければならず、入浴中では一旦入浴を中断する必要があり、極めて使用勝手が悪く、大きな問題となっており、又これを防止する為に、こまめに沸き増しをしたのでは、電気代が嵩み経済性が悪く、効率も低下するものであった。

そこで、この発明は上記課題を解決するため、特にその構成を、加熱手段で加熱された湯水を貯湯する貯湯タンクと、浴槽に接続される風呂循環回路と、浴槽の湯水を風呂循環回路に循環させる風呂循環ポンプと、風呂循環回路を循環する浴槽の湯水を前記貯湯タンク内の湯と熱交換させる風呂熱交換器を備え、前記風呂熱交換器により貯湯タンク内の湯水との熱交換で風呂の保温や追い焚きを行うものに於いて、前記風呂の保温や追い焚きをリモコンのスイッチ操作で指示されていることを条件とし、貯湯タンク内の熱量が減少して保温や追い焚きが出来なくなった時には、加熱手段による沸き増し運転を行わせる熱量確保手段を備えたものである。

この発明によれば、風呂の保温や追い焚きがリモコンで指示され、使用者の要求が明確である時には、貯湯タンク内の熱量が減少して保温や追い焚きが出来なくなった時には、自動的に沸き増しして、指示がある時には保温や追い焚きが可能な熱量を確保し、使用者の要求に確実に答えるようにしたものであり、又常に沸き増しを行うものでなく、リモコンによって使用者の要求が確認出来る時のみ行うので、使用者の納得も得られ経済的にも良いものである。

次にこの発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
この貯湯式給湯装置は、時間帯別契約電力の電力単価が安価な深夜時間帯に湯水を沸き上げて貯湯し、この貯湯した湯水を給湯に用いるもので、１は湯水を貯湯する貯湯タンク２を備えた貯湯タンクユニット、３は貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット、４は台所や洗面所等に設けられた給湯栓、５はこの貯湯式給湯装置を遠隔操作するリモコン、６は浴槽である。

前記貯湯タンクユニット１の貯湯タンク２は、上端に出湯管７と、下端に給水管８とが接続され、更に下部にヒーポン循環回路を構成する往き管９と、上端にヒーポン循環回路を構成する戻し管１０とが接続され、前記ヒートポンプユニット３によって往き管９から取り出した貯湯タンク２内の湯水を沸き上げて戻し管１０から貯湯タンク２内に戻して貯湯され、給水管８からの給水により貯湯タンク２内の湯水が押し上げられて貯湯タンク２内上部の高温水が出湯管７から押し出されて給湯されるものである。

前記ヒートポンプユニット３は、圧縮機１１と凝縮器としての冷媒−水熱交換器１２と電子膨張弁１３と強制空冷式の蒸発器１４で構成されたヒートポンプ回路１５と、貯湯タンク２内の湯水を前記往き管９および戻し管１０を介して冷媒−水熱交換器１２に循環させる加熱循環ポンプ１６と、それらの駆動を制御するヒーポン制御部１７とを備えており、ヒートポンプ回路１５内には冷媒として二酸化炭素が用いられて超臨界ヒートポンプサイクルを構成しているものである。なお、冷媒に二酸化炭素を用いているので、低温水を電熱ヒータなしで約９０℃の高温まで沸き上げることが可能なものである。

ここで、前記冷媒−水熱交換器１２は冷媒と被加熱水たる貯湯タンク２内の湯水とが対向して流れる対向流方式を採用しており、超臨界ヒートポンプサイクルでは熱交換時において冷媒は超臨界状態のまま凝縮されるため効率良く高温まで被加熱水を加熱することが出来、被加熱水の冷媒−水熱交換器１２入口温度と冷媒の出口温度との温度差が一定になるように前記電子膨張弁１２または圧縮機１１を制御することで、ＣＯＰ（エネルギー消費効率）がとても良い状態で被加熱水を加熱することが可能なものである。

次に、１８は前記浴槽６の湯水を加熱するためのステンレス製の蛇管よりなる風呂熱交換器で、貯湯タンク２内の上部に配置されていると共に、この風呂熱交換器１８には風呂往き管１９および風呂循環ポンプ２０を備えた風呂戻り管２１よりなる風呂循環回路２２が接続されて浴槽６の湯水が循環可能にされ、浴槽６内の湯水が貯湯タンク２内の高温水により加熱されて保温あるいは追い焚きが行われるものである。

前記保温や追い焚きの時に、貯湯タンク２内の熱量が不足している場合には、ヒートポンプユニット３による沸き増し運転が行われるが、この時加熱温水は戻し管１０ではなく、風呂熱交換器１８と対向する貯湯タンク２上部に連通された中間戻し管２３を介して戻されるものであり、戻し管１０と中間戻し管２３との分岐部には流路切替手段を構成する三方弁２４が備えられ、この三方弁２４は深夜時間帯の沸き上げ運転では戻し管１０を選択し、更にこの時間帯以外の沸き増し運転では中間戻し管２３を選択するようにしたものである。

２５は風呂戻り管２１を介して風呂熱交換器１８に流入する浴槽水の温度を検出する風呂戻り温度センサ、２６は風呂熱交換器１８を流出して風呂往き管１９を介して浴槽６へ流れる浴槽水の温度を検出する風呂往き温度センサである。

次に、２７は出湯管７からの湯と給水管９から分岐された給水バイパス管２８からの低温水を混合する電動ミキシング弁より構成された給湯混合弁であり、その下流の給湯管２９に設けた給湯温度センサ３０で検出した湯温がリモコン５でユーザーが設定した給湯設定温度になるように混合比率が制御されるものである。

３１は給湯管２９から分岐されて風呂戻り管２１に連通された湯張り管で、この湯張り管３１には、浴槽６への湯張りの開始／停止を行う湯張り弁３２と、浴槽６への湯張り量をカウントする風呂流量カウンタ３３と、浴槽水が給湯管２９へ逆流するのを防止する逆止弁３４とが設けられているものである。

次に、３５は貯湯タンク２の上下方向に複数個配置された貯湯温度センサで、この実施形態では５つの貯湯温度センサが配置され上から３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ、３５ｅと呼び、この貯湯温度センサ３５が検出する温度情報によって、貯湯タンク２内にどれだけの熱量が残っているかやどこまで沸き増しで補充されたかを検知し、又貯湯タンク２内の上下方向の温度分布も検知するものである。

前記リモコン５には、給湯設定温度を設定する給湯温度設定スイッチ３６、及び風呂設定温度を設定する風呂温度設定スイッチ３７がそれぞれ設けられていると共に、浴槽６へ風呂設定温度の湯をリモコン５の湯張り量設定スイッチ（図示せず）で設定された湯張り量だけ湯張りし所定時間保温及び、浴槽６内の水位が所定量低下すると設定された水位まで所定温度の補水を行わせる風呂自動スイッチ３８と、浴槽水を追い焚きさせる追い焚きスイッチ３９が設けられているものである。

４０は貯湯タンクユニット１内の各センサの入力を受け各アクチュエータの駆動を制御するマイコンを有し制御部を構成する給湯制御部である。この給湯制御部４０に前記リモコン５が無線または有線により接続されユーザーが任意の給湯設定温度および風呂設定温度を設定できるようにしているものであり、この風呂設定温度＋アルファー（約＋１０℃位）が沸き増し目標温度となるものである。

前記給湯制御部４０には、リモコン５の風呂自動スイッチ３８或いは追い焚きスイッチ３９が押されていることを条件として、貯湯タンク２内の熱量が保温や追い焚きが出来ない温度や量まで低下したことを検知して、自動的に上記したヒートポンプユニット３を駆動させる沸き増し運転を行わせる判断をする熱量確保手段４１を備えている。

４２は風呂自動スイッチ３８のＯＮによる風呂自動運転時に自動的に補水を行う自動補水手段で、風呂往き管１９に設けた圧力センサから成る水位センサ４３で浴槽６の水位を監視し、所定水位以下を検知して設定水位まで風呂設定温度の温水を湯張り管３１を介して補水するものである。

４４は風呂自動スイッチ３８のＯＮによる風呂自動運転時に保温の為の追い焚きを行う自動保温手段で、タイマー手段４５を有し４時間の保温中、２０分毎に風呂循環ポンプ２０を駆動して、風呂戻り温度センサ２５で現在の浴槽６内の湯温を検知し、所定温度以下の検知で風呂熱交換器１８を利用した追い焚きを行い、風呂設定温度より１℃低い温度まで追い焚きして保温を行うものである。

なお、４６は貯湯タンク２の過圧を逃す過圧逃し弁、４７は給水の圧力を減圧する減圧弁、４８は給湯する湯水の量をカウントする給湯流量カウンタ、４９は給水の温度を検出する給水温度センサである。

次にこの第１実施形態の作動を説明する。
まず、深夜電力時間帯になって貯湯温度センサ３５が貯湯タンク２内に翌日に必要な熱量が残っていないことを検出すると、給湯制御部４０はヒーポン制御部１７に対して沸き上げ開始指令を発する。指令を受けたヒーポン制御部１７は圧縮機１１を起動した後に加熱循環ポンプ１６を駆動開始し、貯湯タンク２下部に接続された往き管９から取り出した５〜２０℃程度の低温水を冷媒−水熱交換器１２で７０〜９０℃程度の高温に加熱し、貯湯タンク２上部に接続された戻り管１０から貯湯タンク２内に戻し、貯湯タンク２の上部から順次積層して高温水を貯湯して行く。貯湯温度センサ３５が必要な熱量が貯湯されたことを検出すると、給湯制御部４０はヒーポン制御部１７に対して沸き上げ停止指令を発し、ヒーポン制御部１７は圧縮機１１を停止すると共に加熱循環ポンプ１６も停止して沸き上げ動作を終了するものである。

次に給湯運転について説明すると、給湯栓４を開くと、給水管８からの給水が貯湯タンク２内に流れ込む。そして貯湯タンク２に貯められた高温水が出湯管７を介して給湯混合弁２７へ流入し、給水バイパス管２８からの低温水と混合され、給湯制御部４０により給湯混合弁３０の混合比率が調整されて給湯設定温度の湯が給湯栓４から給湯される。そして、給湯栓４の閉止によって給湯が終了するものである。

一方、風呂の追い焚きは、リモコン５の風呂自動スイッチ３８や追い焚きスイッチ３９を押圧することで行われるもので、風呂循環ポンプ２０の駆動で温度低下した浴槽水を風呂熱交換器１８を流通させ、貯湯タンク２内の高温水と熱交換させることにより昇温して浴槽６に戻す循環を順次行い、風呂往き温度センサ２６による戻り湯温が風呂設定温度に達すると風呂の追い焚きを終了するものであり、保温時の追い焚きも同様に行われるものである。

次に沸き増し運転の判断について説明すると、貯湯温度センサ３５によって貯湯タンク２内の風呂熱交換器１８が位置する上部の熱量を検知し、ステップ５０で風呂設定温度に対する貯湯タンク２内の熱量から、熱量確保手段４１が追い焚きには熱量が不足すると判断した時には、ＹＥＳでステップ５１に進み更に熱量確保手段４１によりリモコン５の風呂自動スイッチ３８や追い焚きスイッチ３９が押されている状態かを判断し、押されている場合のＹＥＳの時のみステップ５２で沸き増し運転を行うものである。

そして沸き増し運転は、加熱循環ポンプ及びヒーポン制御部１７及び三方弁２４を駆動して行われるもので、ヒートポンプユニット３による沸き増し運転が開始され、三方弁２４は沸き増し運転であるので、戻し管１０側を閉塞すると共に、中間戻し管２３側を開口状態とし、ヒートポンプユニット３で高温に加熱された加熱温水を、貯湯タンク２上部の風呂熱交換器１８の位置する部分に集中的に供給して沸き増し時間の短縮を図るものであり、目標温度、目標量の加熱温水の貯湯で沸き増し運転を終了し、前記した追い焚き運転が開始されるものである。

従って、風呂の保温や追い焚きがリモコン５で指示され、使用者の要求が明確である時に限って、貯湯タンク２内の熱量が減少して保温や追い焚きが出来なくなった時には、自動的に沸き増し運転をして、指示がある時には保温や追い焚きが可能な熱量を確保し、使用者の要求に確実に答えるようにしたものであり、又常に沸き増しを行うものでなく、リモコン５によって使用者の要求が確認出来る時のみ行うので、使用者の納得も得られ経済的にも良いものである。

又沸き増し時にヒートポンプユニット３で加熱された加熱温水は、中間戻し管２３を介して風呂熱交換器１８が位置する貯湯タンク２上部に直接戻されるので、沸き増しが必要な部分を直に沸き増しすることが出来、無駄な沸き増しをしない分、短時間に追い焚きへと移行させ、経済的な沸き増しで効率の良い加熱が行え、極めて使用勝手が良いものである。

次に図４に示すこの発明の第２実施形態について説明するが、第１実施形態と同一部分は同一符号を付して説明は省略し、相違する部分のみを説明する。
風呂熱交換器１８が貯湯タンク２外に出た外熱交方式で、貯湯タンク２上部と風呂熱交換器１８とは送湯管５３で連通し、貯湯タンク２上部の高温水と浴槽水とを熱交換して、低温となった湯水を熱交ポンプ５４を備えた返湯管５５を介して貯湯タンク２下部に戻すようにしたものである。

この構成に於いて、風呂熱交換器１８が外にあるだけで第１実施形態と同様な効果を得られるものであり、又沸き増し時には送湯管５３の接続口部分と対向した中間戻し管２３から、加熱温水を戻すようにしたことで、風呂熱交換器１８へ熱交換用として送られる湯水を優先して形成出来るものである。

この発明の第１実施形態を示す貯湯式給湯装置の概略構成図。 同要部電気回路のブロック図。 同沸き増し運転の判断を説明するフローチャート。 この発明の第２実施形態を示す貯湯式給湯装置の概略構成図。

符号の説明

２ 貯湯タンク
３ ヒートポンプユニット（加熱手段）
５ リモコン
６ 浴槽
１８ 風呂熱交換器
２０ 風呂循環ポンプ
２２ 風呂循環回路
４１ 熱量確保手段

Claims (1)

1. 加熱手段で加熱された湯水を貯湯する貯湯タンクと、浴槽に接続される風呂循環回路と、浴槽の湯水を風呂循環回路に循環させる風呂循環ポンプと、風呂循環回路を循環する浴槽の湯水を前記貯湯タンク内の湯と熱交換させる風呂熱交換器を備え、前記風呂熱交換器により貯湯タンク内の湯水との熱交換で風呂の保温や追い焚きを行うものに於いて、前記風呂の保温や追い焚きをリモコンのスイッチ操作で指示されていることを条件とし、貯湯タンク内の熱量が減少して保温や追い焚きが出来なくなった時には、加熱手段による沸き増し運転を行わせる熱量確保手段を備えた事を特徴とする貯湯式給湯装置。

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