JP2006308125A - 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、前記貯湯タンク２内の熱量が減少しての沸き増し運転は、沸き増し開始時間帯に応じて沸き上げ温度を可変するようにしたので、追い焚きが良く行われる所定時間帯Ａでは、沸き上げ温度を最高温度として、追い焚き時間の短縮を図ることが出来ると共に、使用感のバラツキを防止して、常に良好な追い焚きが得られる。
【選択図】図３

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、前記貯湯タンク内の熱量が減少しての沸き増し運転は、沸き増し開始時間帯に応じて沸き上げ温度を可変するものである。

この発明によれば、追い焚きが良く行われる時間帯では、沸き上げ温度を最高温度として、追い焚き時間の短縮を図ると共に、使用感のバラツキを防止して、常に良好な追い焚きが得られるものであり、更に無駄に沸き上げ温度を上昇させることなく、必要な時間帯のみに限定していることにより、極めて経済的であり効率の良い運転が行えるものである。

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ヒーポン往き管９と、上端にヒーポン循環回路を構成するヒーポン戻り管１０とが接続され、前記ヒートポンプユニット３によってヒーポン往き管９から取り出した貯湯タンク２内の湯水を沸き上げてヒーポン戻り管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内の湯水を前記ヒーポン往き管９およびヒーポン戻り管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。

２３は風呂戻り管２１を介して風呂熱交換器１８に流入する残湯温度を検出する風呂戻り温度センサ、２４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、２５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２６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２７に設けた給湯温度センサ２８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。

２９は給湯管２７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２９には、浴槽６への湯張りの開始／停止を行う湯張り弁３０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３１と、浴槽水が給湯管２７へ逆流するのを防止する逆止弁３２とが設けられているものである。

次に、３３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３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅと呼び、この貯湯温度センサ３３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３４、及び風呂設定温度を設定する風呂温度設定スイッチ３５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３６と、浴槽水を追い焚きさせる追い焚きスイッチ３７が設けられているものである。

３８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３８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る。

前記給湯制御部３８には、リモコン５の追い焚きスイッチ３７が押圧されることで、貯湯タンク２内の残熱量特に風呂熱交換器１８部分の残熱量、沸き増しが必要と判断された時には、現在時刻と予め設定された追い焚きが集中する良く使用される所定時間帯ＡここではＰＭ７：００〜ＰＭ１１：００とを比較し、所定時間帯以内では沸き上げ温度を最高の９０℃とし、所定時間帯以外では通常の７０℃〜８０℃を設定する温度可変手段３９が備えられており、この温度可変手段３９は保温運転および給湯装置自身による自動運転による沸き増し時にも、同様な制御を行うものである。

４０は風呂自動スイッチ３６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４１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２９を介して補水するものである。

４２は風呂自動スイッチ３６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４３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２３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、４４は貯湯タンク２の過圧を逃す過圧逃し弁、４５は給水の圧力を減圧する減圧弁、４６は給湯する湯水の量をカウントする給湯流量カウンタ、４７は給水の温度を検出する給水温度センサである。

次にこの一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３３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３８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下部に接続されたヒーポン往き管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上部に接続されたヒーポン戻り管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３３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３８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２５へ流入し、給水バイパス管２６からの低温水と混合され、給湯制御部３８により給湯混合弁２８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３６や追い焚きスイッチ３７を押圧でＯＮ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２４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。

次に沸き増し運転について図３のフローチャートで説明すると、ステップ４８で追い焚きスイッチ３７が押圧され、ステップ４９に進み温度可変手段３９で貯湯タンク２内の残熱量を検知し、この残熱量が追い焚き可能熱量では、ＹＥＳでステップ５０に進んで前記した追い焚き運転を行うもので、ＮＯではステップ５１に進み現在時刻が所定時間帯Ａ以内かどうかを判断し、所定時間帯Ａ以内ではＹＥＳでステップ５２に進んで最高沸き上げ温度で沸き増し運転を行うもので、この沸き増し運転は上記した沸き上げ運転と同等で、ただヒーポン往き管９に流入する低温水が給水ではなく、温度低下した温水である点が相違するのみであり、沸き増し後はステップ５０で追い焚きを行うもので、又ステップ５１で所定時間帯Ａ以外ではＮＯでステップ５３に進んで、低い沸き上げ温度で沸き増し運転した後、同じくステップ５０で追い焚きを行うものである。

従って、追い焚きが良く行われる所定時間帯Ａでは、沸き上げ温度を最高温度として、追い焚き時間の短縮を図ることが出来ると共に、使用感のバラツキを防止して、常に良好な追い焚きが得られるようにしたものであり、更に無駄に沸き上げ温度を上昇させることなく、必要な時間帯のみに限定していることにより、極めて経済的であり効率の良い運転が行えるものである。

尚、この一実施形態では、貯湯タンク２内に風呂熱交換器１８を内蔵した内熱交方式で説明したが、これに限定されることなく、風呂熱交換器１８を貯湯タンク２外に備えた外熱交方式でも同様の効果が得られることは言うまでもない。

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。 同沸き増し運転を説明するフローチャート。

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）
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
３９ 温度可変手段
Ａ 所定時間帯

Claims (3)

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、前記貯湯タンク内の熱量が減少しての沸き増し運転は、沸き増し開始時間帯に応じて沸き上げ温度を可変する事を特徴とする貯湯式給湯装置。
2. 前記沸き増し開始時には、現在時刻を検知し、予め設定された所定時間帯とを比較して、所定時間帯内では最高沸き上げ温度で沸き上げし、所定時間帯外では最高沸き上げ温度以下で沸き上げする事を特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯装置。
3. 前記所定時間帯を、追い焚きが集中する夜間時間帯のＰＭ７：００〜ＰＭ１１：００とした事を特徴とする請求項２記載の貯湯式給湯装置。

Images