JP2009058164A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】貯湯式給湯装置にて使用するミストサウナの温水温度を安定させる。
【解決手段】入水管１２と出湯管１５が接続され湯水を貯湯する貯湯タンク２と、この貯湯タンク２内の貯湯水を加熱する熱源３を設け、前記貯湯水の沸き上げや給湯温度等の制御を行う制御装置２９と、前記入水管１２からバイパスさせたバイパス管１６と、このバイパス管１６からの水と出湯管からの温水を混合して所望の設定温度に調節する混合調節器１７と、この混合調節器１７の下流で出湯口２１との間に流量センサ１９と給湯温センサ２０を備える貯湯式給湯装置で、前記給湯温センサ２０が検知する給湯が所望の設定温度となるように、前記制御装置２９で混合調節器１７をフィードバック制御するもので、更にこのフィードバック制御の開始時期を流量センサ１９により検知される給湯流量によって可変するので、常に良好な給湯が行われるものである。
【選択図】図１

Description

この発明はヒートポンプ加熱式の貯湯式給湯装置に関するものである。

従来よりこの種のものには、ガスや石油の燃焼の加熱により、給湯暖房機から供給されるお湯を加熱することによってミストを発生させるミストサウナ装置であって、給湯暖房機との間の双方向通信手段と、この給湯暖房機の最低給湯流量までお湯の流量を絞る制御手段とを備え、給湯暖房機の最低着火流量をミストサウナに伝達し、この量に合わせるようミスト低発生域制御手段である給湯配管のお湯流量調整弁を調整をしていた。したがって、お湯流量調整弁を調整することによって、ミストの最低発生量を給湯暖房機の最低着火量とすることができ、省エネが可能となるものであった。（例えば、特許文献１参照）
特開２０００−２３７２７３号公報

ところが、浴室におけるミストサウナでは、約１リットル／分程度の少しの水量しか使用されないため、ミストサウナだけの使用では、ガスや石油の熱源機の熱交換器等が空焚き状態となり、過熱防止装置等が働き、バーナ燃焼が作動しない問題が有った。又、電気温水器やヒートポンプ加熱式の給湯機等貯湯タンク内の温水を利用してミストサウナを行う場合でも、貯湯水と給水（水道水）を混合して所望の給湯温度を得るには、貯湯水の温度が高いほど湯側の流量が少なくなり、湯側の流量が極端に少なくなった時には、貯湯タンク内の高温水が流出するまで出湯管内の残留水が流出することから、フィードバック制御でいつまでたっても給湯温センサが設定温度を検知しないので、混合調節器は湯側全開状態となり、ここに貯湯タンク内の高温水が流出すると、混合調節器でき急激な調節は出来ずに高温水が流出して火傷の危険を有したり、混合調節器はオーバーシュートやアンダーシュートを繰り返して安定するまで時間がかかるものであった。

この発明はこの点に着目し、上記欠点を解決する為、特にその構成を、入水管と出湯管が接続され湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の貯湯水を加熱する熱源を設け、前記貯湯水の沸き上げや給湯温度等の制御を行う制御装置と、前記入水管からバイパスさせこの入水管の水を前記出湯管からの温水に合流させるバイパス管と、このバイパス管からの水と出湯管からの温水を混合して所望の設定温度に調節する混合調節器と、この混合調節器の下流で出湯口との間に流量センサと給湯温センサを備える貯湯式給湯装置に於いて、前記給湯温センサが検知する給湯が所望の設定温度となるように、前記制御装置で混合調節器をフィードバック制御するもので、更にこのフィードバック制御の開始時期を流量センサにより検知される給湯流量によって可変するようにしたものである。

又前記フィードバック制御の開始は、流量センサにより検知される給湯流量が高流量出湯を検知した場合は、即フィドバック制御を行い、低流量出湯を検知した場合は、その低流量が所定時間継続するこのでフィドバック制御を行うようにしたものである。

この発明によれば、ミストサウナ等で使用される低流量の給湯時には、フィードバック制御を遅らせてある程度低温水が流出させた後に、フィードバック制御を開始させるようにすることで、混合調節器の駆動タイミングと高温水の流出タイミングが近づき、低流量時に高温水が給湯されたり、給湯温度が長時間安定しないと言うことがなくなるものであり、更に高流量の通常給湯時には、フィードバック制御は速く開始されるので、混合調節器による通常の混合が行われて良好な給湯が得られるものである。

以下に本発明を実施するために好適な一実施形態を図１を元に説明する。
１は湯水を貯湯する貯湯タンク２等を収納するタンクユニット、３は貯湯タンク２内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒーポンユニット（ヒートポンプ式加熱手段）で、内部には圧縮機４と凝縮器としての冷媒−水熱交換器５と電子膨張弁６と強制空冷式の蒸発器７とで構成され、このヒーポンユニット３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。また、前記圧縮機４や電子膨張弁６等によりヒートポンプサイクルを駆動制御するヒーポン制御部８を設けている。

９は前記貯湯タンク２の下部と冷媒−水熱交換器５を接続するヒーポン往き管で、前記タンクユニット１内のヒーポン往き管９にヒーポン循環ポンプ１０が取り付けられている。

前記貯湯タンク２には略等間隔で上下方向に５個の貯湯センサ１１ａ〜１１ｅを設け、貯湯タンク２内に蓄えられるお湯の温度と、貯湯量を検知するものである。
１２は前記貯湯タンク２の下部に接続され貯湯タンク２に水を給水する入水管で、水道水の温度を検知する給水温センサ１３と、貯湯水の水道への逆流を防止する逆止弁１４を備えている。

１５は前記貯湯タンク２の上部に接続され貯湯されている高温水を出湯する出湯管。１６は前記入水管１２から分岐されたバイパス管。１７は前記出湯管１５を流通して供給される貯湯タンク２内の高温水と、前記バイパス管１６からの低温水（水道水）とを給湯設定温度に混合するミキシング弁からなる混合調節器である。

１８は前記混合調節器１７からの湯水を出湯する第２出湯管で、給湯流量Ｑを検知する流量センサ１９と給湯温度Ｔ１を検知する給湯温センサ２０を備え、この給湯温センサ２０の給湯温度Ｔ１に応じて、前記混合調節器１７の高温水と低温水の割合を調節して給湯温度Ｔ１を設定温度Ｔ２に近づけるべくフィードバック制御している。２１は前記第２出湯管１８をタンクユニット１外へ導出する出湯口である。２２は前記出湯口２１とサーモ式で独自に水道水との湯温調節可能な混合給湯栓２３やシャワー等（図示せず）を接続する給湯管である。

２４は内部に浴槽２５を備えた浴室で、内側壁面にミストサウナ運転で約６０℃の霧を発生するミストノズル２６を設けている。このミストノズル２６は前記出湯口２１と流量調節弁２７を途中に設けたミストサウナ配管２８で接続されている。

２９は前記混合調節器１７、ヒーポン循環ポンプ１０等の駆動制御を行うと共に、前記ヒーポン制御部８に指令を発し、予めプログラミングされたマイクロコンピュータを主体として構成されている制御装置で、前記混合調節器１７の高温水と低温水の割合を調節して給湯温度Ｔ１を設定温度Ｔ２に近づけるフィードバック制御も行うものであり、又混合調節器１７を給湯終了時には、常に水１００％開口位置に戻し再給湯時の火傷防止も行うものである。

３０は前記制御装置２９に接続されたリモコンで、台所や浴室の壁面に設置され給湯装置の運転停止や給湯温度の設定等を行うものであり、前面の操作部３１には運転スイッチ３２やミストサウナ運転スイッチ３３、給湯温度設定スイッチ３４と液晶表示やランプ等によって各種の表示を行う表示部３５を備えている。

前記ミストサウナ運転スイッチ３３は押圧によって、ミストサウナの運転を開始するものであり、前記制御装置２９に備えた混合調節器制御手段としてのミストサウナ制御部３６にて、自動的に給湯設定温度を約６０℃の温度に設定すると共に、給湯流量Ｑを１．０リットル／分に流量調節弁２７で設定し、前記ミストノズル２６から出湯を開始する。

更に制御装置２９では、前記したように給湯温センサ２０が検知する給湯温度Ｔ１が、リモコン３０で設定した設定温度Ｔ２になるように混合調節器１７の混合をフィードバック制御するものであるが、このフィードバック制御の開始時期は給湯流量の低流量と高流量とで２段階あり、流量センサ１９が検知する給湯流量Ｑが１．０リットル／分以上の時は、１０秒以上継続しないと開始されず、又流量センサ１９が検知する給湯流量Ｑが５．０リットル／分以上の時には、２秒以上継続すれば開始するもので、出湯管１５内の残留湯の流出状況に応じてフィードバック制御に入り、急激な湯温変化による火傷や給湯温度の変動を防止するものである。

３７はヒーポン循環回路で、前記冷媒−水熱交換器５とヒーポン戻り管３８と上部配管３９と貯湯タンク２とヒーポン往き管９とを連通して形成している。

ここで、貯湯タンク２内にヒーポンユニット３で加熱された高温水を貯湯する貯湯運転について説明する。
制御装置２９は深夜時刻になると電力単価が安価な深夜時間帯内で朝の所定時刻までに沸き上がるように貯湯運転を開始し、ヒーポンユニット３と貯湯タンク２とが連通するように切換え、ヒーポン循環ポンプ１０とヒーポンユニット３を駆動および起動して、貯湯タンク２の下部から取り出した湯水をヒーポンユニット３により最高９０℃の沸き上げ温度まで沸き上げて貯湯タンク２の上部配管３９から積層させるように貯湯する。そして、所望の熱量を貯湯するとヒーポン循環ポンプ１０およびヒーポンユニット３の運転を停止して貯湯運転を終了する。

次に、図２のフローチャートを元に低流量の給湯流量の一例であるミストサウナの動作で説明すると、リモコン３０の運転スイッチ３２がＯＮされ、ステップ４０にてミストサウナ運転スイッチ３３がＯＮされると、ミストサウナ配管２８が開成される。すると、水道圧によって入水管１２やバイパス管１６に水道水が流れミストノズル３６より霧の噴出が始まる。この時、流量調節弁２７によって給湯流量Ｑは約１．０リットル／分の低流量に、混合調節器１７により給湯設定温度が６０℃に設定されると共に、ステップ４１にて流量センサ１９の検知する給湯流量Ｑが５．０リットル／分以上かを判断し、ＹＥＳではステップ４２に進んで継続時間２秒をカウントし、２秒の継続を条件にステップ４３でフィードバック制御を開始させるもので、即ち、制御装置２９によって給湯温センサ２０が検知する給湯温度Ｔ１が、リモコン３０で設定された給湯設定温度Ｔ２になるように混合調節器１７を駆動制御するものである。

更にステップ４１でＮＯの場合は、ステップ４４に進み流量センサ１９の検知する給湯流量Ｑが１．０リットル／分以上かを判断し、ＹＥＳではステップ４５に進んで継続時間１０秒をカウントし、１０秒の継続を条件にステップ４３でフィードバック制御を開始させるものであり、高流量で流量が多い時には素早くフィードバック制御を開始させて設定温度の湯が得られるようにすると共に、低流量で流量が少ない時には出湯管１５内の残留湯を放出してからフィードバック制御を開始させて、高温水の流出やオーバーシュート、アンダーシュートを防止するものである。

又給湯流量Ｑが１．０リットル／分未満では検知せず、各部は動作せず水道水をそのまま給湯するものであり、尚、混合調節器１７が停止時に水側１００％でなく、駆動状態を維持して停止するような場合には、湯側開口状況に応じて２秒、１０秒の所定時間を可変するようにしても良く、湯側開口が大きい程、所定時間を短くするようにしても良いものである。

この発明の一実施形態の概略構成図。 同フローチャート図。

符号の説明

１ タンクユニット
２ 貯湯タンク
３ ヒーポンユニット
１２ 入水管
１５ 出湯管
１６ バイパス管
１７ 混合調節器
１９ 流量センサ
２０ 給湯温センサ
２１ 出湯口
２９ 制御装置

Claims (2)

1. 入水管と出湯管が接続され湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の貯湯水を加熱する熱源を設け、前記貯湯水の沸き上げや給湯温度等の制御を行う制御装置と、前記入水管からバイパスさせこの入水管の水を前記出湯管からの温水に合流させるバイパス管と、このバイパス管からの水と出湯管からの温水を混合して所望の設定温度に調節する混合調節器と、この混合調節器の下流で出湯口との間に流量センサと給湯温センサを備える貯湯式給湯装置に於いて、前記給湯温センサが検知する給湯が所望の設定温度となるように、前記制御装置で混合調節器をフィードバック制御するもので、更にこのフィードバック制御の開始時期を流量センサにより検知される給湯流量によって可変する事を特徴とする貯湯式給湯装置。
2. 前記フィードバック制御の開始は、流量センサにより検知される給湯流量が高流量出湯を検知した場合は、即フィドバック制御を行い、低流量出湯を検知した場合は、その低流量が所定時間継続するこのでフィドバック制御を行うようにした事を特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯装置。

Images