JP2008138983A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】いつまでも追い焚き運転を継続しない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の湯水を循環させる風呂循環回路２２と、この風呂循環回路２２途中に設けられ浴槽水を貯湯タンク２に貯められた温水で加熱する風呂熱交換器１８と、前記加熱手段３によって貯湯タンク２内の湯水を沸き上げる給湯制御部２３の運転には、湯切れしないことを重視したおまかせモードと、電気代がかからないことを重視した節約モードが設けられ、どちらかを選択するもので、前記浴槽水の追い焚きを行う場合、前記沸き上げ運転でおまかせモードの選択では風呂熱交換器１８を使用した追い焚きが行われ、節約モードの選択では貯湯タンク２から直接から直接温水が供給される差し湯が行われるようにしたので、極めて使用勝手が良い。
【選択図】図１

Description

この発明は、貯湯式タンクの貯湯温水を用いて浴槽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追い焚き運転を行わず、貯湯タンクの温水を浴槽に差し湯するようにしたものであった。
特開２００３−５００４８号公報

しかし、この従来のものでは、追い焚き運転を開始した後は、貯湯タンクの貯湯温度が所定温度以上であれば追い焚きを継続するので、浴槽水の温度が高く貯湯タンクの貯湯温度との温度差が少ないときなど熱交換の効率が悪い時にも、貯湯温度が所定温度以上であれば追い焚きが継続され、浴槽水をユーザーの所望する温度にまで昇温させるのに長時間を要し、いつまでも追い焚き運転が継続してしまいユーザーの利便性を損なうと共に、貯湯水が浴槽水と熱交換して温度低下し、追い焚きの熱源として使えない上に給湯にも使いにくい貯湯水が多くなってしまい効率が低下するという問題があった。

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、浴槽の湯水を循環させる風呂循環回路と、この風呂循環回路途中に設けられ浴槽水を貯湯タンクに貯められた温水で加熱する風呂熱交換器と、前記加熱手段によって貯湯タンク内の湯水を沸き上げる給湯制御部の運転には、湯切れしないことを重視したおまかせモードと、電気代がかからないことを重視した節約モードが設けられ、どちらかを選択するものに於いて、前記浴槽水の追い焚きを行う場合、前記沸き上げ運転でおまかせモードの選択では風呂熱交換器を使用した追い焚きが行われ、節約モードの選択では貯湯タンクから直接から直接温水が供給される差し湯が行われるようにしたものである。

この発明によれば、ユーザーが選択する沸き上げモードに応じて風呂の追い焚き仕様を自動的に決定するので、湯切れしないことを重視したモードでは、貯湯タンク内には十分な熱量があり、又追い焚き中に不足すれば自動的に沸き増しが行われるので、風呂熱交換器を使用した追い焚きが行われるものであり、更に電気代がかからないことを重視した節約モードでは、貯湯タンク内には十分な熱量がなくぎりぎりの状態が予測され、又熱量が不足でも沸き増しはされないので、熱量の使用量が少ない差し湯を行うことで、追い焚きが長時間続いたり、中止されることを確実に防止出来、給湯にも使用出来ない低温の温水が残ることがなく、効率の良い運転を行う事が出来るものである。

次に、この発明の一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、上部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に循環させるヒーポン循環ポンプ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でき、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。

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に流入する浴槽水の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。

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とが設けられており、貯湯タンク２内の高温水を浴槽６に直接差し湯して追い焚きする時もこの湯張り管２９を介して行われるものである。

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を検知し、そして貯湯タンク２内の上下方向の温度分布を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、およ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さ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り、又風呂自動スイッチ３６と追い焚きスイッチ３７の同時押し５秒以上で、ヒートポンプユニット３による貯湯タンク２内の湯水の沸き上げモード設定に入り、とにかく湯切れしないことを重視した制御で、貯湯タンク２内の熱量を監視して湯切れしそうの時は電気代が高い昼間でも沸き増し運転させるおまかせモードと、電気代がかからないことを重視し出来るだけ沸き増し運転を行わないようにする節約モードのどちらかを、給湯温度設定スイッチ３４で選択し風呂自動スイッタチ３６の押圧で決定されるもので、設定されない時には初期設定でおまかせモードが自動設定される。

３９は貯湯タンク２の過圧を逃す過圧逃し弁、４０は給水の圧力を減圧する減圧弁、４１は給湯する湯水の量をカウントする給湯流量カウンタ、４２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３９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を起動した後にヒーポン循環ポンプ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いく。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を停止すると共にヒーポン循環ポンプ１６も停止して沸き上げ動作を終了するものである。

又給湯制御部３８は沸き上げモードがおまかせモードでは、過去１週間に学習した１日の使用湯量と１７〜２３時の使用湯量をもとに必要な沸き上げ温度を計算し、深夜に沸き上げを行い、不足する湯量を昼間の時間帯で自動でヒートポンプユニット３を駆動させ沸き増し運転を行うものであり、節約モードでは、電気代の安い深夜電力で沸き上げ、昼間は自動で沸き増し運転は行わないようにしたモードである。

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。

次に浴槽６への湯張り運転について説明すると、リモコン５の風呂自動スイッチ３６が操作されると、給湯制御部３８が湯張り弁３０を開弁する。そして、給湯混合弁２８によって風呂設定温度に調整された湯水が湯張り管２９から風呂戻り管２１を介して浴槽６へ湯張りされ、湯張り管２９途中に設けられた風呂流量カウンタ３１が所定の湯張り量をカウントすると給湯制御部３８が湯張り弁３０を閉弁して湯張り運転を終了するものである。

次に風呂の追い焚き運転について、先ず図２に示すフローチャートで説明すると、追い焚きスイッチ３７がＯＮされると、ステップ４３で沸き上げモードがおまかせモードかを判断し、ＹＥＳではステップ４４に進み風呂熱交換器１８を使用し、貯湯タンク２内の貯湯熱量を利用した追い焚き運転を行わせるものであり、沸き上げモードが節約モードの場合には、ステップ４３でＮＯとなりステップ４５に進んで、浴槽６に湯張り管２９及び風呂循環回路２２を介して貯湯タンク２内の高温水を直接差し湯して浴槽水の温度を上昇させる運転を行わせるものである。

上記の追い焚き運転は、給湯制御部３８によって風呂循環ポンプ２０が駆動開始して浴槽水を循環させ、浴槽６内の湯温を風呂熱交換器１８に流入させ、貯湯タンク２内の上部に貯められた高温水と浴槽水とを熱交換させ行うものであり、又差し湯運転は、給湯制御部３８が湯張り弁３０を開弁し、給湯混合弁２８によって６０℃に調整された湯水が湯張り管２９から風呂戻り管２１を介して浴槽６へ差し湯され、浴槽水が２℃上昇することで終了するものである。

このように沸き上げモードに応じて風呂の追い焚き仕様を自動的に決定するので、湯切れしないことを重視したおまかせモードでは、貯湯タンク２内には十分な熱量があると判断し、又追い焚き中に不足すれば自動的に沸き増し運転が行われるので、風呂熱交換器１８を使用した追い焚きが行われるものであり、更に電気代がかからないことを重視した節約モードでは、貯湯タンク２内には十分な熱量がなくぎりぎりの状態が予測され、又熱量が不足でも沸き増し運転はされないので、熱量の使用量が少ない差し湯を行うことで、追い焚きが長時間続いたり、中止されることを確実に防止出来、給湯にも使用出来ない低温の温水が残ることがなく、効率の良い運転を行う事が出来るものである。

尚、この実施形態では、沸き上げモードを２つのみとしたが、例えば節約モードでも沸き上げ温度が８０℃〜９０℃の「湯多め」や沸き上げ温度が６０℃〜９０℃の「標準」、沸き上げ温度が６５℃とした「控えめ」の３つから選ぶようにした場合では、「湯多め」の設定は貯湯量が多いことから、おまかせモードと同じように追い焚き運転とし、「標準」と「控えめ」の設定では貯湯量が少ないことから、やはり差し湯を選択するようにしても良いことは勿論である。

この発明の一実施形態を示す貯湯式給湯装置の概略構成図。 追い焚き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
２２ 風呂循環回路
２３ 給湯制御部
２９ 湯張り管
３３ 貯湯温度センサ

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、浴槽の湯水を循環させる風呂循環回路と、この風呂循環回路途中に設けられ浴槽水を貯湯タンクに貯められた温水で加熱する風呂熱交換器と、前記加熱手段によって貯湯タンク内の湯水を沸き上げる給湯制御部の運転には、湯切れしないことを重視したおまかせモードと、電気代がかからないことを重視した節約モードが設けられ、どちらかを選択するものに於いて、前記浴槽水の追い焚きを行う場合、前記沸き上げ運転でおまかせモードの選択では風呂熱交換器を使用した追い焚きが行われ、節約モードの選択では貯湯タンクから直接から直接温水が供給される差し湯が行われる事を特徴とする貯湯式給湯装置。

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