JP2010032076A

JP2010032076A - 間接加熱型温水装置及び温水の間接加熱方法

Info

Publication number: JP2010032076A
Application number: JP2008192585A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Sadakane; 洋祐貞包
Original assignee: Chofu Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Chofu Seisakusho Co Ltd
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2010-02-12
Anticipated expiration: 2028-07-25
Also published as: JP5224958B2

Abstract

【課題】温水の流量や温度の影響を受けずに温水槽内の温水を目標温度まで加熱できる間接加熱型温水装置及び温水の間接加熱方法を提供する。
【解決手段】温水槽１１と、温水槽１１に接続された温水循環経路１３と、温水循環経路１３に設けられた温水温度測定手段２７と、湯沸し機１４と、湯沸し機１４の出側と入側を接続し湯沸し機１４に入る加熱水の温度を測定する加熱水温度測定手段２６を備えた加熱水循環経路１６と、温水循環経路１３及び加熱水循環経路１６の熱交換を行う熱交換器１７とを有する間接加熱型温水装置１０で、湯沸し機１４に、湯沸し機１４で発生させる熱量を調整し、加熱水温度測定手段２６で測定する加熱水の温度を設定温度に保持して温水槽１１に入る温水の温度を制御し、温水の温度が目標温度となった時点あるいは運転停止が指示された時点で湯沸し機１４の運転を停止する制御手段１８が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、温水槽に貯留された温水の温度が低下した際に、温水の温度を目標温度まで上げる間接加熱型温水装置及び温水の間接加熱方法に関する。

例えば、深夜電力を利用する電気ヒータやヒートポンプ等の加熱手段で沸かした湯を出湯管を介して貯湯タンクに貯湯して使用する給湯装置では、貯湯タンクから温水槽、例えば、浴槽に給湯された温水を保温のため再加熱（追い焚き）する場合、浴槽に風呂用ポンプを備えた温水循環経路（保温回路）を設け、温水循環経路を流通する温水と出湯管を流通する加熱水とを熱交換器で熱交換させ、温度が上昇した温水を浴槽に戻している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−２６３８１２号公報

特許文献１に記載された発明では、給湯装置が湯沸し運転を行っている状態でないと追い焚きを行うことができない。しかし、湯沸し運転は安い深夜電力を利用して行われているため、例えば、入浴中に追い焚きを行おうとすると、大掛かりな湯沸し機の運転が深夜以外の時間帯で行われることになり、ランニングコストの上昇に繋がるという問題がある。そこで、温水循環経路を流通する温水と補助加熱源（例えば、ガスバーナユニット）で作られた加熱水とを熱交換器で熱交換させ温度が上昇した温水を浴槽に入れることで追い焚きを行うことが提案されている。この場合、浴槽内から温水循環経路に出る温水の温度に応じて補助加熱源の運転を行って、補助加熱源から出る加熱水の温度を調整している。ここで、温水循環経路内を流れる温水流量は、設置する場所、風呂によって変える場合があるので、温水循環経路を通過する温水流量が少ない場合に、浴槽に入る温水の温度が高くならないように、補助加熱源から出る加熱水の温度に上限値を設けていた。このため、温水循環経路を通過する温水流量を大きく設定する必要がある場合、又は浴槽内の温水の温度が低い場合には、浴槽に入る温水の温度が低流量時に比べて低くなり、追い焚きに時間を要するという問題が生じている。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、温水循環経路内を流れる温水の流量や温度の影響を受けずに温水槽内の温水を目標温度まで効率的に加熱することができる間接加熱型温水装置及び温水の間接加熱方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る間接加熱型温水装置は、温水を貯留する温水槽と、該温水槽に両端部がそれぞれ接続された温水循環経路と、該温水循環経路に設けられた温水用ポンプ及び該温水槽から出た温水の温度を測定する温水温度測定手段と、湯沸し機と、該湯沸し機の出側と入側を接続し、該湯沸し機から加熱水を取出す加熱水用ポンプ及び該湯沸し機に入る加熱水の温度を測定する加熱水温度測定手段を備えた加熱水循環経路と、該温水循環経路内を流れる温水及び該加熱水循環経路内を流れる加熱水同士を熱交換させて温水を加熱する熱交換器とを有する間接加熱型温水装置において、
前記湯沸し機には、該湯沸し機で発生させる熱量を調整して、前記加熱水温度測定手段で測定する加熱水の温度を設定温度に保持することで前記温水槽に入る温水の温度を制御し、前記温水温度測定手段で測定された温水の温度が目標温度となった時点あるいは運転停止が指示された時点で前記湯沸し機の運転を停止する制御手段が設けられている。
ここで、湯沸し機とは、ガスを燃焼させて水を湯にするガスバーナ式の湯沸し機、電気ヒータで加熱して水を湯にする電気式の湯沸し機等を指す。また、温水の設定温度とは、温水槽の温水を循環させながら追い焚きして目標温度（温水槽内の温水を加熱して保温する際の温度）まで上げる際に、温水槽内に入れる温水の温度を指し、入浴者が火傷しない温度あるいは不快に感じない温度の範囲で、なるべく高い温度（例えば６０〜６５℃）となる。

第１の発明に係る間接加熱型温水装置において、前記湯沸し機は給湯機の給湯配管に設けられ、前記加熱水循環経路の一部を該給湯配管で形成することができる。

第１の発明に係る間接加熱型温水装置において、前記温水槽は風呂の浴槽及び床暖房の放熱器のいずれか一方とすることができる。

前記目的に沿う第２の発明に係る温水の間接加熱方法は、温水槽に両端部がそれぞれ接続された温水循環経路内を流れる温水と湯沸し機の出側と入側を接続する加熱水循環経路内を流れる加熱水を熱交換器に導入し熱交換させて温水を加熱する温水の間接加熱方法において、
前記湯沸し機で発生させる熱量を調整し、前記熱交換器を通過して該湯沸し機に入る加熱水の温度を、温水が該熱交換器を通過して前記温水槽に入る温水の設定温度に保持して該温水槽内の温水を加熱し、該温水槽内の温水の温度が目標温度となった時点で前記湯沸し機の運転を停止する。

第１の発明に係る間接加熱型温水装置及び第２の発明に係る温水の間接加熱方法においては、温水槽に入る温水の温度と、湯沸し機に入る加熱水の温度が実質的に等しくなる（例えば、±３℃以内）という熱交換器の特性を生かし、湯沸し機で発生させる熱量を調整することで、加熱水温度測定手段で測定する加熱水の温度を、温水槽に入る温水の設定温度に保持することができ、温水循環経路内を流れる温水の流量や温度の影響を受けずに、温水槽内に設定温度の温水を入れることができ、温水槽内の温水を目標温度まで効率的に加熱することができる。また、湯沸し機の運転制御に温水槽に入る温水の温度を用いないため、温水槽に入る温水の温度を実測する必要がなく、間接加熱型温水装置の部品点数を削減でき、間接加熱型温水装置の低価格化、軽量化、コンパクト化が可能になる。

第１の発明に係る間接加熱型温水装置において、湯沸し機が給湯機の給湯配管に設けられ、加熱水循環経路の一部が給湯配管で形成されている場合、給湯配管内の湯の温度が低下しても湯沸し機で再加熱して給湯配管の出湯口から出すことができる。
第１の発明に係る間接加熱型温水装置において、温水槽が風呂の浴槽及び床暖房の放熱器のいずれか一方である場合、浴槽内の温水の追い焚き、放熱器内の温水の保温を効率的に行うことができる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る間接加熱型温水装置の説明図、図２、図３は同間接加熱型温水装置における追い焚き時間と湯沸し機に戻る加熱水の温度及び浴槽に戻る温水の温度の関係を示す説明図である。

図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る間接加熱型温水装置１０は、温水を貯留する温水槽の一例である風呂の浴槽１１と、浴槽１１に両端がそれぞれ接続された温水循環経路１３と、温水循環経路１３に設けられた温水用ポンプ１２及び温水循環経路１３に設けられ浴槽１１から出た温水の温度を測定する温水温度測定手段の一例である温水用サーミスタ２７と、湯沸し機１４と、湯沸し機１４の出側と三方弁３３を介して湯沸し機１４の入側と接続し、湯沸し機１４から加熱水を取出す加熱水用ポンプ１５及び湯沸し機１４に入る加熱水の温度を測定する加熱水温度測定手段の一例である加熱水用サーミスタ２６を備えた加熱水循環経路１６と、温水循環経路１３内を流れる温水及び加熱水循環経路１６内を流れる加熱水同士を熱交換させて温水を加熱する熱交換器１７とを備えた風呂回路２９を有している。そして、湯沸し機１４には、湯沸し機１４で発生させる熱量を調整して、熱交換器１７を通過して湯沸し機１４に入る加熱水の温度を、温水が熱交換器１７を通過して浴槽１１に入る際に設定された加熱温度（設定温度）に保持し、温水用サーミスタ２７で測定された温水の温度が目標温度となった時点で湯沸し機１４の運転を停止する制御手段１８が設けられている。なお、温水用ポンプ１２の位置は、温水循環経路１３内であればどこでもかまわない。

更に、本発明の一実施の形態に係る間接加熱型温水装置１０は、図１に示すように、温水を貯留する温水槽の一例である床暖房の放熱器（暖房端末）３０と、放熱器３０に両端がそれぞれ接続され放熱器３０に温水を送る温水用ポンプ３１及び放熱器３０から出た温水の温度を測定する温水温度測定手段の一例である温水用サーミスタ３９を備えた温水循環経路３２と、湯沸し機１４の出側と三方弁３３を介して接続し湯沸し機１４の入側と加熱水用ポンプ１５を介して接続する加熱水循環経路３４と、温水循環経路３２内を流れる温水及び加熱水循環経路３４内を流れる加熱水同士を熱交換させて温水を加熱する熱交換器３５とを備えた暖房回路４０を有している。なお、温水用ポンプ３１の位置は、温水循環経路３２内であればどこでもかまわない。また、本実施の形態では、加熱水用ポンプ１５を風呂回路２９と暖房回路４０で兼用したが、加熱水用ポンプを風呂回路及び暖房回路にそれぞれ設け、風呂回路及び暖房回路を別々に構成してもよい。以下詳細に説明する。

熱交換器１７には、例えば、湯沸し機１４に入る加熱水と浴槽１１に入る温水との温度差を±３℃以内とする熱交換性能を有する熱交換器を使用する。なお、温水用ポンプ１２の吐出量は、例えば、３〜１２リットル／分の範囲で、加熱水用ポンプ１５の吐出量は、例えば、１〜１５リットル／分の範囲でそれぞれ調整可能である。図２、図３には、それぞれ、温水用ポンプ１３の吐出量が６、８リットル／分の場合の加熱水温度と温水温度の温度変化を示しているが、湯沸し機１４に入る加熱水温度と浴槽１１に入る温水温度が略同一温度となっているのが分かる。なお、図２、図３には、湯沸し機１４から出る加熱水の温度と浴槽１１から出る温水の温度を併記している。

また、湯沸し機１４は、図示しない加熱源で沸かされた湯を貯留する貯湯タンク１９を備えた給湯機２０の給湯配管２１に設けられ、給湯配管２１内を通過する湯を再加熱することができる。そして、加熱水循環経路１６の湯沸し機１４入側部分は給湯配管２１の湯沸し機１４入側部分と共有され、加熱水循環経路１６の湯沸し機１４出側部分は給湯配管２１の湯沸し機１４出側部分と共有されている。従って、加熱水循環経路１６の一部は給湯配管２１で形成されていることになる。なお、湯沸し機１４の熱源には、例えば、ガスバーナが使用できる。ここで、給湯配管２１で加熱水循環経路１６との共有部分より下流側には、給水配管２２と混合弁２３を介して接続する風呂湯張り配管２４の基側が接続され、風呂湯張り配管２４の先部は開閉弁２５を介して浴槽１１に接続している。更に、加熱水循環経路１６で湯沸し機１４の出側、すなわち、給湯配管２１の湯沸し機１４出側で三方弁３３より上流側には、加熱水出側温度計測手段の一例である加熱水出側サーミスタ２８が設置されている。なお、給水配管２２には貯湯タンク１９内に水を給水する分岐配管３６が接続され、混合弁２３には、図示しない給湯蛇口と連通する配湯配管３７が接続されている。

制御手段１８は、加熱水用サーミスタ２６で測定された湯沸し機１４に入る加熱水の温度と温水が熱交換器１７を通過して浴槽１１に入る際に設定された加熱温度との偏差に基づいて湯沸し機１４の熱源であるガスバーナのガス流量弁及び空気流量弁の開度調整用の信号を出力する流量制御機能と、温水用サーミスタ２７で測定された温水の温度が目標温度となった時点で湯沸し機１４のガスバーナのガス流量弁及び空気流量弁を閉じる信号を出力すると共に、加熱水用ポンプ１５及び温水用ポンプ１２に運転停止信号を出力する追い焚き停止機能を備えた温度設定器を有している。なお、温度設定器は、例えば、マイクロコンピュータに、流量制御機能及び追い焚き停止機能を発現するプログラムを搭載することにより構成できる。

熱交換器３５には、例えば、湯沸し機１４に入る加熱水と放熱器３０に入る温水との温度差を±３℃以内とする熱交換性能を有する熱交換器を使用する。なお、温水用ポンプ３１の吐出量は、例えば１〜１４リットル／分の範囲で調整可能である。これにより、温水用ポンプ３１の吐出量を設定することで、湯沸し機１４に入る加熱水温度と放熱器３０に入る温水温度を略同一温度にすることができる。

加熱水循環経路３４は、湯沸し機１４の出側と三方弁３３を介して接続し、湯沸し機１４の入側と加熱水用ポンプ１５を介して接続するので、加熱水循環経路３４の湯沸し機１４への入側部分は給湯配管２１の湯沸し機１４入側部分と共有され、加熱水循環経路３４の湯沸し機１４からの出側部分は給湯配管２１の湯沸し機１４出側部分と共有されている。従って、加熱水循環経路３４の一部は給湯配管２１で形成されていることになる。

ここで、三方弁３３は、給湯配管２１を介して供給される湯沸し機１４からの加熱水を、風呂回路２９の加熱水循環経路１６のみに供給する第１の機能と、暖房回路４０の加熱水循環経路３４のみに供給する第２の機能と、風呂回路２９の加熱水循環経路１６及び暖房回路４０の加熱水循環経路３４の両者に同時に供給する第３の機能と、第１〜第３の機能のいずれか１つを選択する切換え器とを有している。従って、切換え器を操作することで、間接加熱型温水装置１０を用いて、風呂の追い焚き運転、床暖房運転、及び風呂の追い焚きと床暖房の同時運転のいずれも行うことができる。

続いて、本発明の一実施の形態に係る間接加熱型温水装置１０を用いた温水の間接加熱方法について説明する。
図示しない風呂湯張り制御装置で浴槽１１内に貯める浴水の温度を設定し、風呂湯張り配管２４の開閉弁２５を開けて加熱水出側サーミスタ２８で測定された湯温に基づいて風呂湯張り制御装置が調整した混合弁２３を介して給湯配管２１から供給される湯と給水配管２２から供給される水とが混合され、浴槽１１内には設定された温度の温水が供給される。ここで、時間の経過により浴槽１１内の温水の温度が低下して、風呂の追い焚きを行う場合、三方弁３３の切換え器を操作して、三方弁３３において第１の機能（湯沸し機１４からの加熱水を風呂回路２９の加熱水循環経路１６に供給する機能）を選択し、温水用ポンプ１２を運転して温水循環経路１３に浴槽１１内の温水を流す。また、湯沸し機１４及び加熱水用ポンプ１５を運転して加熱水循環経路１６内の加熱水を加熱すると共に循環させる。

温水循環経路１３内を流れる温水と、加熱水循環経路１６内を流れる加熱水は、熱交換器１７において互いに熱交換され、温水循環経路１３内を流れる温度の低い温水は、加熱水循環経路１６内を流れる温度の高い加熱水で加熱され、温水の温度は上昇し、加熱水の温度は低下する。ここで、熱交換器１７は、湯沸し機１４に入る加熱水と浴槽１１に入る温水との温度差が±３℃以内となる熱交換性能を有しているので、湯沸し機１４に戻る加熱水の温度と浴槽１１に戻る温水の温度を略同一温度にすることができる。

その結果、追い焚き時に、湯沸し機１４に入る加熱水の温度を加熱水用サーミスタ２６で測定して、湯沸し機１４に入る加熱水の温度を、浴槽１１に入る温水の設定温度、例えば、６０℃になるように制御手段１８を用いて湯沸し機１４を運転すると、温水循環経路１３内を流れる温水の流量や温度の影響を受けずに、浴槽１１に入る温水の温度を６０℃にすることができる。このため、浴槽１１内の温水を目標温度（例えば、３２〜４８℃）に向けて効率的に加熱することができる。そして、浴槽１１内の温水の温度が目標温度になったことが温水用サーミスタ２７で検知されると、制御手段１８は、湯沸し機１４及び加熱水用ポンプ１５の運転を停止させると共に、温水用ポンプ１２の運転を停止させる。これによって、追い焚きが終了する。

また、床暖房を行う場合、図示しない温水暖房用制御装置で放熱器３０内に送る温水の温度を設定する。更に、三方弁３３の切換え器を操作して、三方弁３３において第２の機能（湯沸し機１４からの加熱水を暖房回路４０の加熱水循環経路３４に供給する機能）を選択し、湯沸し機１４及び加熱水用ポンプ１５を運転し加熱水循環経路３４に加熱水を流す。これにより、熱交換器３５で加熱水循環経路３４を流れる加熱水と温水循環経路３２を流れる温度の低い温水との間で熱交換が行われ、放熱器３０に加熱された温水を流すことができ、床暖房（室内暖房）が行われる。

温水循環経路３２内を流れる温水と、加熱水循環経路３４内を流れる加熱水は、熱交換器３５において互いに熱交換され、温水循環経路３２内を流れる温度の低い温水は、加熱水循環経路３４内を流れる温度の高い加熱水で加熱され、温水の温度は上昇し、加熱水の温度は低下する。ここで、熱交換器３５は、湯沸し機１４に入る加熱水と放熱器３０に入る温水との温度差が±３℃以内となる熱交換性能を有しているので、湯沸し機１４に戻る加熱水の温度と放熱器３０に戻る温水の温度を略同一温度にすることができる。

これにより、湯沸し機１４に入る加熱水の温度を加熱水用サーミスタ２６で測定して、湯沸し機１４に入る加熱水の温度を、放熱器３０に入る温水の設定温度、例えば、６０℃になるように制御手段１８を用いて湯沸し機１４を運転すると、温水循環経路３２内を流れる温水の流量や温度の影響を受けずに、放熱器３０に入る温水の温度を６０℃にすることができる。このため、放熱器３０内の温水を目標温度（例えば、６０〜８０℃）に向けて効率的に加熱することができる。そして、温水暖房用制御装置で、使用者により又は予め記録されたプログラムにより暖房運転の停止が指示されると、制御手段１８は、湯沸し機１４及び加熱水用ポンプ１５の運転を停止させると共に、温水用ポンプ３１の運転を停止させる。

風呂の追い焚きと床暖房を同時に行なう場合、三方弁３３の切換え器を操作して、三方弁３３において第３の機能（湯沸し機１４からの加熱水を風呂回路２９の加熱水循環経路１６と暖房回路４０の加熱水循環経路３４に同時に供給する機能）を選択し、湯沸し機１４及び加熱水用ポンプ１５を運転する。この場合、湯沸し機１４の制御は、加熱水出側サーミスタ２８で行う。湯沸し機１４の制御を加熱水出側サーミスタ２８で行うのは、風呂の追い焚きと床暖房が同時に行われると、加熱水側サーミスタ２６では、熱交換器１７を通過して湯沸し機１４に戻る加熱水と、熱交換器３５を通過して湯沸し機１４に戻る加熱水が混合した状態の温度が測定されることになり、風呂の追い焚き運転及び床暖房運転をそれぞれ単独で行うときのように、加熱水側サーミスタ２６で測定される加熱水の温度が設定温度にならない場合があるためである。なお、給湯運転時は、出湯温度の制御を優先するため、湯沸し機１４の制御は加熱水出側サーミスタ２８により行う。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、湯沸し機１４を共有して、浴槽１１内の温水を追い焚きする場合は熱交換器１７を、放熱器３０内の温水を追い焚きする場合は熱交換器３５をそれぞれ使用したが、浴槽内の温水を追い焚きする湯沸し機、放熱器内の温水を追い焚きする湯沸し機をそれぞれ独立して設けることも、浴槽内の温水及び放熱器内の温水の追い焚きを共用の湯沸し機及び熱交換器を用いて行うこともできる。
また、湯沸し機の熱源に、電気ヒータ、小型のヒートポンプを使用することもできる。

本発明の一実施の形態に係る間接加熱型温水装置の説明図である。同間接加熱型温水装置における追い焚き時間と湯沸し機に戻る加熱水の温度及び浴槽に戻る温水の温度の関係を示す説明図である。同間接加熱型温水装置における追い焚き時間と湯沸し機に戻る加熱水の温度及び浴槽に戻る温水の温度の関係を示す説明図である。

符号の説明

１０：間接加熱型温水装置、１１：浴槽、１２：温水用ポンプ、１３：温水循環経路、１４：湯沸し機、１５：加熱水用ポンプ、１６：加熱水循環経路、１７：熱交換器、１８：制御手段、１９：貯湯タンク、２０：給湯機、２１：給湯配管、２２：給水配管、２３：混合弁、２４：風呂湯張り配管、２５：開閉弁、２６：加熱水用サーミスタ、２７：温水用サーミスタ、２８：加熱水出側サーミスタ、２９：風呂回路、３０：放熱器、３１：温水用ポンプ、３２：温水循環経路、３３：三方弁、３４：加熱水循環経路、３５：熱交換器、３６：分岐配管、３７：配湯配管、３９：温水用サーミスタ、４０：暖房回路

Claims

温水を貯留する温水槽と、該温水槽に両端部がそれぞれ接続された温水循環経路と、該温水循環経路に設けられた温水用ポンプ及び該温水槽から出た温水の温度を測定する温水温度測定手段と、湯沸し機と、該湯沸し機の出側と入側を接続し、該湯沸し機から加熱水を取出す加熱水用ポンプ及び該湯沸し機に入る加熱水の温度を測定する加熱水温度測定手段を備えた加熱水循環経路と、該温水循環経路内を流れる温水及び該加熱水循環経路内を流れる加熱水同士を熱交換させて温水を加熱する熱交換器とを有する間接加熱型温水装置において、
前記湯沸し機には、該湯沸し機で発生させる熱量を調整して、前記加熱水温度測定手段で測定する加熱水の温度を設定温度に保持することで前記温水槽に入る温水の温度を制御し、前記温水温度測定手段で測定された温水の温度が目標温度となった時点あるいは運転停止が指示された時点で前記湯沸し機の運転を停止する制御手段が設けられていることを特徴とする間接加熱型温水装置。
請求項１記載の間接加熱型温水装置において、前記湯沸し機は給湯機の給湯配管に設けられ、前記加熱水循環経路の一部は該給湯配管で形成されていることを特徴とする間接加熱型温水装置。
請求項１及び２のいずれか１項に記載の間接加熱型温水装置において、前記温水槽は風呂の浴槽及び床暖房の放熱器のいずれか一方であることを特徴とする間接加熱型温水装置。
温水槽に両端部がそれぞれ接続された温水循環経路内を流れる温水と湯沸し機の出側と入側を接続する加熱水循環経路内を流れる加熱水を熱交換器に導入し熱交換させて温水を加熱する温水の間接加熱方法において、
前記湯沸し機で発生させる熱量を調整し、前記熱交換器を通過して該湯沸し機に入る加熱水の温度を、温水が該熱交換器を通過して前記温水槽に入る温水の設定温度に保持して該温水槽内の温水を加熱し、該温水槽内の温水の温度が目標温度となった時点で前記湯沸し機の運転を停止することを特徴とする温水の間接加熱方法。