JP2007147107A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】貯湯タンク2の下端部に低温水を流入させる給水管5を、上端部に高温水を流出させる高温水給湯管7を、高温水給湯管7よりも低い位置に中温水を流出させる中温水給湯管9を接続する。そして、中温水給湯管9からの中温水と、高温水給湯管7からの高温水と、給水管5からの低温水の2以上を互いに混合させて適温の給湯水を生成する給湯混合弁V1およびふろ混合弁V2を備え、かつ、高温水給湯管7と中温水給湯管9および給水管5に逆止弁V4〜V9を備える。これにより、給湯混合弁V1およびふろ混合弁V2における高温水および中温水の自然対流や中温水および低温水の逆流を阻止して再出湯時の給湯温度(出湯特性などの性能)を安定させる。
【選択図】図1
Description
図6に示すように、貯湯タンク20の下端部に、水道水などの低温水を流入させる給水管21が接続されており、貯湯タンク20の下部側から貯湯タンク20内に低温水が流入(貯水)されるように形成されている。そして、貯湯タンク20内に流入された低温水などの貯湯水は、往き管22−1と戻り管22−2、および図示省略の循環ポンプとを備える加熱循環回路22によって接続されている加熱器23によって加熱、そして再沸き上げられるようにしている。
また、貯湯タンク20の上端部には高温に加熱された高温水を流出させる高温水給湯管24が接続されており、また、貯湯タンク20に対して高温水給湯管24よりも低く位置には貯湯タンク20内の中温水を流出させる中温水給湯管25が接続されている。
これにより、貯湯式給湯装置は、貯湯タンク20から高温水とともに中温水を流出させて、混合弁26によって給水管21からの低温水と混合させることによって、予め定められて給湯設定温度の給湯水を生成して、図示省略の混合給湯水栓などに供給するように構成されている。
すなわち、貯湯タンク内の貯湯水に、混合弁で水道水などの低温水を混合させるに際して、混合弁による混合比率は給湯用途や給湯設定温度に応じて変化させるものである。また、貯湯タンク内の貯湯水は、例えば、暖房用熱交換器や浴槽の追い炊き用熱交換器などに熱源として利用された場合、貯湯タンク内の貯湯水は熱交換によって水温が低下する。そのために、電気やガスなどを用いて途中から沸き上げる必要がある。
しかしながら、水温が低下したぬる目のお湯と、沸き上げられた熱いお湯を一つの貯湯タンクで貯湯(蓄熱)すると、比重の関係で貯湯タンクの上層部に高温水が、中層部には中温水が溜まる。このように、中温水が貯湯タンクの中層部に溜まると、前記した往き管22−1によって加熱器23に引き込まれる貯湯タンクの下層部の水温が下がり難くなるため、再沸き上げる場合に、加熱器におけるエネルギー消費効率(COP)の低下を招く。したがって、出湯の際に、高温水と共に中温水を、特に中温水を優先させて積極的に貯湯タンクから流出させて使用することで、加熱器におけるエネルギー消費効率の低下を抑制することができる。
ちなみに、加熱器に引き込まれて再沸き上げられる際の水温が、5〜20℃位の低温水であるとエネルギー消費効率が3.0以上のとてもよい状態で加熱することができるものといわれている。
また、ふろ混合弁側においても分岐さてて接続された中温水給湯管および給水管に、それぞれ設けた逆止弁によって、前記した自然対流や逆流は阻止される。
また、高温水とともに中温水を貯湯タンクから積極的に流出させて低温水との混合により任意の給湯設定温度の給湯水を生成して供給するようにしていることで、貯湯タンク内の貯湯水を再沸き上げる場合のエネルギー消費効率(COP)の低下を抑えることができる。
図1は、本発明に係る貯湯式給湯装置の第1の実施形態を示す概略構成図である。
貯湯式給湯装置Aは、例えば、時間帯別契約電力の電力単価が安価な深夜時間帯に貯湯水を沸き上げて貯湯し、この貯湯した貯湯水を給湯混合弁V1、ふろ混合弁V2を通して台所などに配置される混合給湯水栓B1に給湯したり、浴室の浴槽Cの湯張りや浴室に配置される混合給湯水栓B2、シャワー(図示省略)などへの給湯に用いられるいわゆるエコキュート(自然冷媒ヒートポンプ式電気給湯機)である。
この貯湯式給湯装置Aは、図1に示すように、貯湯タンクユニット1と、この貯湯タンクユニット1の後記する貯湯タンク2に、加熱循環回路4によって接続される加熱器3と、台所など配置される給湯リモコンR1および浴室に配置されるふろリモコンR2と、から主に構成されている。
図1に示すように、貯湯タンクユニット1は、貯湯タンク2と、この貯湯タンク2の下端部の給水口6に接続されるとともに給湯混合弁V1およびふろ混合弁V2に低温水を流入させる給水管5を備えている。この給水管5は、給水圧を減圧する減圧弁V3および給水した低温水の水温を検出する水温センサS1を介して貯湯タンク2の下端部に接続されている。
図1に示すように、給水管5は、分岐された第1の給水バイパス管5−1を介して給湯混合弁V1の低温側に接続されるとともに、同じく分岐された第2の給水バイパス管5−2を介してふろ混合弁V2の低温側に接続されている。
そして、給水管5の第1および第2の給水バイパス管5−1,5―2における給湯混合弁V1およびふろ混合弁V2との接続部の近くには逆止弁V4,V5がそれぞれ備えられている。これにより、給湯混合弁V1およびふろ混合弁V2が前回の出湯時の開度で、つまり、混合給湯水栓B1および/またはB2からの出湯が一時停止して、再出湯に備えて給湯混合弁V1およびふろ混合弁V2が、前回の出湯時の開度で待機している状態において、高温水および中温水が給水管5側に回り込む自然対流を阻止するようにしている。
図1に示すように、高温水給湯管7は、貯湯タンク2に接続される上流側の途中部位に過圧逃し弁V12を備えて給湯混合弁V1の高温側に接続されるとともに、分岐された高温水バイパス管7−1を介してふろ混合弁V2の高温側に接続されている。
そして、高温水給湯管7の給湯混合弁V1との接続部の近くには逆止弁V6が備えられており、高温水バイパス管7−1のふろ混合弁V2との接続部の近くには逆止弁V7が備えられている。これにより、給湯混合弁V1およびふろ混合弁V2が再出湯に備えて前回の出湯時の開度で待機している状態において、中温水および低温水が高温水給湯管7側に逆流することを阻止するようにしている。
図1に示すように、中温水給湯管9は、給湯混合弁V1の中温側に接続されるとともに、分岐された中温水バイパス管9−1を介してふろ混合弁V2の中温側に接続されている。
そして、中温水給湯管9の給湯混合弁V1との接続部の近くには逆止弁V8が備えられており、中温水バイパス管9−1のふろ混合弁V2との接続部の近くには逆止弁V9が備えられている。これにより、給湯混合弁V1およびふろ混合弁V2が再出湯に備えて前回の出湯時の開度で待機している状態において、高温水が中温水給湯管9側に自然対流したり、低温水が中温水給湯管9側に逆流することを阻止するようにしている。
給湯混合弁V1およびふろ混合弁V2は、比例制御が可能な電動ミキシング弁などからなる3入力1出力の4方弁であり、給湯リモコンR1やふろリモコンR2によって設定される給湯設定温度に応じて開度し、中温水給湯管9からの中温水と、高温水給湯管7からの高温水と、給水管5からの低温水を互いに混合させて、給湯設定温度に生成された給湯水を台所などの混合給湯水栓B1、そして浴室の混合給湯水栓B2(シャワー)に供給したり、浴槽Cの湯張り用として供給するように構成されている。
この給湯水管11には浴室に配置される混合給湯水栓B2にわたり分岐して配管される給湯水バイパス管11−1が接続されている。これにより、給湯混合弁V1において混合されて給湯設定温度に生成された給湯水が混合給湯水栓B1,B2にそれぞれ供給されるようにしている。このとき、給湯水管11に設けられている給湯温度センサS2で検出された湯温が、給湯リモコンR1で設定された給湯設定温度になるように、給湯混合弁V1の混合割合が制御され、また、給湯水管11に設けられている流量カウンタC1によって給湯水の流量がカウントされるように構成されている。
給湯温度センサS2、流量カウンタC1は、それぞれ給湯制御部15に電気的に接続されている。
湯張り管12は、ふろ混合弁V2で混合されて給湯設定温度に生成された給湯水をふろ循環回路14のふろ戻り管14−2を介して浴槽Cに供給し、ふろリモコンR2で設定されている水位値がふろ戻り管14−2に具備されている水位センサGにより検知されるまで浴槽Cの湯張りを実行する湯張り運転が行われるように構成されている。
また、湯張り管12には図1に示すように、浴槽Cへの湯張りの開始/停止を行う湯張り弁V10と、浴槽Cへの湯張り量をカウントするふろ流量カウンタC2と、断水などが発生したときに浴水がふろ混合弁V2側へ逆流するのを防ぐための逆止弁V11が設けられている。
水位センサG、ふろ流量カウンタC2は、それぞれ給湯制御部15に電気的に接続されている。
ふろ循環回路14は、貯湯タンク2内の熱交換器13と浴槽Cとを接続するふろ往き管14−1とふろ戻り管14−2、そして、ふろ戻り管14−2に具備されて浴槽C内の浴水を熱交換器13へと強制循環させるためのポンプ14−3とを備えて構成されている。これにより、浴水の水温(湯温)がふろリモコンR2で設定されている水温により下がり、これがふろ往き管14−1およびふろ戻り管14−2に具備されているふろ往き温度センサS3およびふろ戻り温度センサS4によって検出されることで、給湯制御部15の指令によりポンプ14−3が作動して浴槽Cの浴水を熱交換器13に、ふろ往き管14−1を通して送り、この熱交換器13で再加熱された浴水を浴槽Cにふろ戻り管14−2を通して戻す追い炊き循環を実行する追い焚き運転が行われるように構成されている。
ポンプ14−3、ふろ往き温度センサS3およびふろ戻り温度センサS4は、それぞれ給湯制御部15に電気的に接続されている。
図1に示すように、貯湯タンク2は、加熱器3によって高温に加熱された高温水が溜まる上層部に熱交換器13とサーミスタT1とを備え、上層部から下層部に至る高さ方向には適宜の間隔をおいて貯湯水温度センサT2…を備えている。この貯湯水温度センサT2…は、貯湯タンク2の側壁の5ヶ所に配置されており、これら貯湯水温度センサT2…によって検出される温度情報から給湯制御部15が貯湯タンク2内にどれだけの熱量が残っているかを検知(算出)したり、貯湯タンク2内の上下方向の温度分布を検知するように構成されている。
また、中温水流出口10が開口されている貯湯タンク2の側壁には中温水温度センサT3が配置されており、貯湯タンク2の中層部に溜まる中温水の水温を検知するように構成されている。なお、中温水の水温は、例えば前記したように、低温水が5〜20℃位で、高温水が70〜90℃位とした場合、30〜50℃位である。
サーミスタT1、貯湯水温度センサT2…および中温水温度センサT3は、給湯制御部15に電気的に接続されており、貯湯タンク2内の温度情報を給湯制御部15に出力するように構成されている。
加熱循環回路4は、貯湯タンク2の下層部から低温水を加熱器3に引き込み、そして加熱器3によって高温に加熱された高温水を貯湯タンク2の上層部に戻すように構成されている。
この加熱循環回路4は、図1に示すように、貯湯タンク2の下端部に接続される往き管4−1と、上端部に接続される戻り管4−2と、往き管4−1に具備されて貯湯タンク2内の貯湯水を加熱器3へと強制循環させるためのポンプ4−3とを備えて構成されている。
ポンプ4−3は、ヒートポンプ制御部14を介して給湯制御部15に電気的に接続されており、給湯制御部15からの指令(動作・停止)に基づいて動作・停止を繰り返し、貯湯タンク2内の貯湯水の水温、特に貯湯タンク2の上層部に溜まる高温水の水温を、給湯制御部15に入力されている設定水温に保つように構成されている。
加熱器3は、例えば冷媒に二酸化炭素を用いることで、5〜20℃位の低温水を70〜90℃位の高温まで沸き上げることができる自然冷媒ヒートポンプから構成されている。
なお、加熱器3は、ヒートポンプ形式に限定されるものではなく、例えば、石油気化式やガスバーナ式、または電熱ヒータなどを加熱手段としてお湯を沸き上げるようにしてもよい。そして、電気ヒータを加熱手段とて用いる場合には、電気ヒータを貯湯タンク2内に直接内設させて、貯湯タンク2内の貯湯水を高温に沸き上げるようにするもよい。この場合、貯湯タンク2内における中温水が溜まる中層部の上限位置、つまり、高温水が溜まる上層部と中層部との温度境界層付近に電気ヒータを配置することが好適なものとなる。
つぎに、以上のように構成された本実施形態の湯水混合型の貯湯式給湯装置Aの混合給湯水栓B1,B2への給湯運転と、浴槽Cへの湯張り運転について説明する。
図2および図3は、本実施形態に係る貯湯式給湯装置の給湯運転の作動を示す概略構成図である。
ここでは、40℃の給湯水を浴室の混合給湯水栓B2に給湯するときの例を挙げ、給湯運転について説明する。図2および図3中の太い線で示した部分が低温水、中温水および高温水、そして給湯水の流れを示している。
すると、貯湯タンク2内の中温水が中温水流出口10から押し出されて中温水給湯管9を通り給湯混合弁V1に流入される。給湯混合部V1に流入された中温水は、給水管5の第1の給水バイパス管5−1を通り給湯制御部V1に流入されてくる低温水と混合され、給湯制御部15により給湯混合弁V1の混合比率が調整されて、40℃の給湯設定温度に生成された給湯水は給湯混合弁V1の下流側に接続されている給湯水管11の給湯水バイパス管11−1を通り混合給湯水栓B2から出湯される(図2参照)。
そして、混合給湯水栓B2からの出湯が止められ、給湯混合弁V1の中温水側と低温水側のバルブが、再出湯に備えて止められた前回の開度で待機しているときにおいて、例えばふろリモコンR2により設定されている水位値よりも浴槽Cの浴水の水位が下がり、この水位がふろ戻り管14−2の水位センサGにより検知され、給湯制御部15から湯張り弁V10に開弁指令(湯張り開始指令)が出力されて湯張り運転(湯増し運転)が開始された場合、中温水給湯管9内の中温水が中温水バイパス管9−1側に流れ込む。
すると、給湯混合弁V1側に流れ込んでいた中温水給湯管9内の中温水の水圧(水量)は一時的に低下するために、給水バイパス管5−1内の低温水が中温水給湯管9側に回り込む逆流が発生することになる。しかし、この逆流は逆止弁V8によって給湯混合弁V1に及ばないように阻止される。これにより、混合給湯水栓B2からの再出湯初期時におけるアンダーシュートを防ぐ。
すると、貯湯タンク2内の中温水が中温水流出口10から押し出されて中温水給湯管9を通り給湯混合弁V1に流入される。給湯混合弁V1に流入された中温水は、高温水流出口8から押し出されて高温水給湯管7を通り給湯混合弁V1に流入されてくる高温水と混合され、給湯制御部15により給湯混合弁V1の混合比率が調整されて、40℃の給湯設定温度に生成された給湯水は給湯混合弁V1の下流側に接続されている給湯水管11の給湯水バイパス管11−1を通り混合給湯水栓B2から出湯される(図3参照)。
そして、混合給湯水栓B2からの出湯が止められ、給湯混合弁V1の中温側と高温側のバルブが、再出湯に備えて止められた前回の開度で待機しているときにおいて、前記したように、浴槽Cの湯張り運転(湯増し運転)が開始された場合、中温水給湯管9内の中温水が中温水バイパス管9−1側に流れ込み、給湯混合弁V1側に流れていた中温水給湯管9内の中温水の水圧(水量)は一時的に低下するために、高温水給湯管7内の高温水が中温水給湯管9側に回り込む自然対流が発生することになる。しかし、この自然対流は逆止弁V8によって給湯混合弁V1に及ばないように阻止される。これにより、混合給湯水栓B2から再出湯初期時におけるオーバーシュートを防ぐ。
ここでは、42℃の給湯水を浴槽Cに給湯するときの例を挙げ、湯張り運転について説明する。図4中の太い線で示した部分が低温水、中温水、そして給湯水の流れを示している。
ふろリモコンR2の自動湯張りスイッチによって湯張り弁V10が開き、湯張り運転が開始すると、給水管5からの給水が貯湯タンク2内に流れ込む。このとき、中温水温度センサT3による貯湯タンク2内の中温水の検知水温が50℃であった場合、給湯制御部15から指令でふろ混合弁V2の中温側のバルブが開くと同時に低温側のバルブが50℃の中温水との混合比率で42℃の給湯水を生成する開度で開く。
すると、貯湯タンク2内の中温水が中温水流出口10から押し出されて中温水給湯管9から中温水バイパス管9−1を通りふろ混合弁V2に流入される。ふろ混合弁V2に流入された中温水は、給水管5の第1の給水バイパス管5−1および給水バイパス管5−2を通りふろ混合弁V2に流入されてくる低温水と混合され、給湯制御部15によりふろ混合弁V2の混合比率が調整されて、42℃の給湯設定温度に生成された給湯水はふろ混合弁V2の下流側に接続されている湯張り管12とふろ循環回路14のふろ戻り管14−2を通り浴槽Cに出湯される。
図5は、本発明に係る貯湯式給湯装置の第2の実施形態を示す概略構成図である。
この第2の実施形態においては、図5に示すように、高温水給湯管7から分岐されてふろ混合弁V2の高温側に接続されている高温水バイパス管7−1に対して逆止弁V7を備えていないことが前記した第1の実施形態との違いであり、他の構成要素において前記した第1の実施形態と基本的に同じことから同じ構成要素に同じ符号を付することで重複説明は省略する。
例えば、熱交換器にふろ循環回路(追炊き運転)を設けた実施形態として説明しているが、床暖房パネルや温水式温風暖房器、温水式パネルコンベクタや温水式パネルモジェータなどの暖房循環回路を設けてもよい。要するに、貯湯タンク内の高温水の熱を熱交換器で熱交換して有効に利用することができる熱機器であれば何でもよい。
1 貯湯タンクユニット
2 貯湯タンク
3 加熱器
4 加熱循環回路
4−1 往き管
4−2 戻り管
5 給水管
5−1,5−2 給水バイパス管
6 給水口
7 高温水給湯管
7−1 高温水バイパス管
8 高温水流出口
9 中温水給湯管
9−1 中温水バイパス管
10 中温水流出口
11 給湯水管
12 湯張り管
13 熱交換器
14 ふろ循環回路
14−1 ふろ往き管
14−2 ふろ戻り管
15 給湯制御部
B1,B2 混合給湯水栓
C 浴槽
V1 給湯混合弁(混合弁)
V2 ふろ混合弁(混合弁)
V4〜V9 逆止弁
Claims (4)
- 低温水を流入させる給水管が接続される給水口を下端部に有すると共に加熱された貯湯水を貯湯する貯湯タンクと、
この貯湯タンクの上端部に接続され、前記貯湯タンク内の高温水を流出させる高温水給湯管と、
前記貯湯タンクに対して前記高温水給湯管よりも低い位置に接続され、前記貯湯タンク内の中温水を流出させる中温水給湯管と、
この中温水給湯管からの中温水と、前記高温水給湯管からの高温水と、前記給水管からの低温水の2以上を互いに混合させて、任意の給湯設定温度の給湯水を生成する混合弁と、を備えて構成されている貯湯式給湯装置であって、
前記高温水給湯管と、前記中温水給湯管および前記給水管にそれぞれ逆止弁を設けたことを特徴とする貯湯式給湯装置。 - 低温水を流入させる給水管が接続される給水口を下端部に有すると共に加熱された貯湯水を貯湯する貯湯タンクと、
この貯湯タンクの上端部に接続され、前記貯湯タンク内の高温水を流出させる高温水給湯管と、
前記貯湯タンクに対して前記高温水給湯管よりも低い位置に接続され、前記貯湯タンク内の中温水を流出させる中温水給湯管と、
この中温水給湯管からの中温水と、前記高温水給湯管からの高温水と、前記給水管からの低温水の2以上を互いに混合させて、任意の給湯設定温度の給湯水を生成する混合弁と、を備えて構成されている貯湯式給湯装置であって、
前記混合弁は、給湯を行う給湯混合弁と、浴槽への湯張りを行うふろ混合弁と、を備え、
前記高温水給湯管と、前記中温水給湯管および前記給水管は、それぞれ分岐されて前記給湯混合弁および前記ふろ混合弁の高温側と、中温側および低温側に接続され、
前記給湯混合弁に接続された前記高温水給湯管と、前記中温水給湯管および前記給水管にそれぞれ逆止弁を設けるとともに、前記ふろ混合弁に接続された前記中温水給湯管および前記給水管にそれぞれ逆止弁を設けたことを特徴とする貯湯式給湯装置。 - 前記逆止弁は、前記高温水給湯管、前記中温水給湯管および前記給水管それぞれの分岐部から、前記給湯混合弁および前記ふろ混合弁のそれぞれの高温側、中温側および低温側に対する接続部に至る間において配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の貯湯式給湯装置。
- 前記逆止弁は、前記混合弁の近くにそれぞれ位置して配置されていることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の貯湯式給湯装置。
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JP2012042090A (ja) * | 2010-08-18 | 2012-03-01 | Panasonic Corp | 貯湯式給湯装置 |
JP2012167903A (ja) * | 2011-02-16 | 2012-09-06 | Corona Corp | 貯湯式給湯装置 |
JP2014238144A (ja) * | 2013-06-10 | 2014-12-18 | パナソニック株式会社 | 逆流抑制弁およびこれを備えた給湯機 |
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