JP2010133619A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】給湯加圧ポンプによるサーモ水栓への給湯が良好に行われるようにした貯湯式給湯装置を提供する。
【解決手段】給湯混合弁２７からの湯水を蛇口４へ供給する給湯管２９と、この給湯管２９途中に設けられ給湯混合弁２７からの混合水の温度を検出する給湯温度センサ３０と、前記給湯温度センサ３０の検出温度がリモコン５、７で設定された給湯設定温度になるように給湯混合弁を駆動制御する給湯制御部４９と、前記給湯管２９途中に設けられ湯水を昇圧して前記蛇口４へ供給するための給湯加圧ポンプ３１と、前記給湯加圧ポンプ３１と蛇口４との間の給湯管２９には流量調整弁３２とを備えたもので、前記給湯制御部４９はリモコン５、７で設定される給湯設定温度が、高温側に設定された給湯時には流量調整弁３２で給湯量を絞るようにしたことにより、サーモ水栓でも良好な給湯が行えるようになった。
【選択図】図３

Description

この発明は、給湯加圧ポンプを内蔵した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では、給湯管途中に給湯加圧ポンプを備え、給湯栓の開栓で給湯加圧ポンプを駆動させ、貯湯タンク内の湯水を圧送して給湯することで、水道圧が極端に低い場所や２階、３階までの給湯でも良好に行われるようにしたものであった。（特許文献１参照）

特開昭５８−４７９４７号公報

ところでこの従来のものでは、近年浴室などに設置されているサーモ水栓と給湯加圧ポンプを備えた給湯管とを接続した場合に、給湯圧が高いためにお湯側が多く出湯されるので、サーモ水栓自体で設定された温度より３〜５℃高い温度で給湯され、高温側の設定では予期しない高温の給湯により火傷をする危険も有するものであった。

この発明はこの点に着目し上記課題を解決するため、特にその構成を、湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンクへ水を供給する給水管と、前記貯湯タンクから湯を出湯する出湯管と、前記給水管から分岐された第１給水バイパス管と、前記出湯管からの湯と前記第１給水バイパス管からの水とを混合する給湯混合弁と、この給湯混合弁からの湯水を蛇口へ供給する給湯管と、この給湯管途中に設けられ給湯混合弁からの混合水の温度を検出する給湯温度センサと、前記給湯温度センサの検出温度がリモコンで設定された給湯設定温度になるように給湯混合弁を駆動制御する給湯制御部と、前記給湯管途中に設けられ湯水を昇圧して前記蛇口へ供給するための給湯加圧ポンプと、前記給湯加圧ポンプと蛇口との間の給湯管には流量調整弁とを備えたものに於いて、前記給湯制御部はリモコンで設定される給湯設定温度が、高温側に設定された給湯時には流量調整弁で給湯量を絞るようにしたものである。

又請求項２では、前記流量調整弁による給湯量の絞りは徐々に行われるようにしたものである。

以上のようにこの発明によれば、２階、３階の給湯特にシャワーが強力な給湯圧で快適な給湯が行われることは勿論、サーモ水栓の使用でもリモコンの給湯設定温度を高温側に設定すると、流量調整弁によって給湯量が絞られ、温水側が少なくなり水側が多くなることで給湯温度がサーモ水栓の設定温度以上になることを防止するので、サーモ水栓で設定した温度の給湯が得られると共に、火傷などの危険がなく安心して使用出来るものである。 又流量調整弁による給湯量の絞りを徐々に行うことで、急激な流量の変化が防止され緩やかな変化で良好な給湯が得られるものである。

次にこの発明一実施形態を付した貯湯式給湯装置について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や風呂に用いるもので、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蛇口、５はこの蛇口４の近傍に設けられた給湯リモコン、６は浴槽、７は浴室に設けられた風呂リモコンである。

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８と、下端に市水と連通した給水管９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１０と、上部にヒーポン循環回路を構成するヒーポン戻り管１１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１０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１１から貯湯タンク２内に戻して貯湯され、給水管９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８から押し出されて給湯されるものである。そして、給水管９途中には、市水の給水圧を所定の圧力まで減圧する減圧弁１２と給水温度を検出する給水温度センサ１３が設けられ、貯湯タンク２の上部には、貯湯タンク２内の過圧を逃す負圧作動弁付きの過圧逃し弁１４が設けられているものである。

前記ヒートポンプユニット３は、圧縮機１５と凝縮器としての冷媒−水熱交換器１６と電子膨張弁１７と強制空冷式の蒸発器１８で構成されたヒートポンプ回路１９と、貯湯タンク２内の湯水を前記ヒーポン往き管１０およびヒーポン戻り管１１を介して冷媒−水熱交換器１６に循環させるヒーポン循環ポンプ２０と、それらの駆動を制御するヒーポン制御部２１とを備えており、ヒートポンプ回路１９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。

２２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熱交換器で、この熱交換器２２には風呂往き管２３及び風呂循環ポンプ２４を備えた風呂戻り管２５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焚きが行われるものである。なお、２６は風呂戻り管２５を循環する浴槽６の湯水の温度を検出する風呂温度センサである。

２７は出湯管８からの湯水と給水管９から分岐された第１給水バイパス管２８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２９に設けた給湯温度センサ３０で検出した湯温が給湯リモコン５や風呂リモコン７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を制御するものである。

３１は給湯管２９途中に設けられ湯水を昇圧して蛇口４へ供給するための給湯加圧ポンプであり、３２は給湯加圧ポンプ３１と蛇口４との間の給湯管２９に備えられ給湯量を絞る流量調整弁、３３は給湯加圧ポンプ３１の吸い込み側に設けられた給湯管２９を逆流する流れを遮断する逆止弁、３４は時間当たりの給湯流量を検出して前記給湯加圧ポンプ３１の駆動を制御する給湯フローセンサである。

３５は出湯管８から分岐された湯張り管３６からの湯水と給水管９から分岐された第２給水バイパス管３７からの低温水とを混合する電動ミキシング弁より構成された風呂混合弁であり、その下流側の風呂戻り管２５に連通された湯張り管３６に設けた湯張り温度センサ３８で検出した湯温が給湯リモコン５や風呂リモコン７でユーザーが設定した風呂設定温度になるように混合比率を制御するものである。

そして、前記湯張り管３６には、浴槽６への湯張りの開始／停止を行う湯張り弁３９と、浴槽６への時間当たりの湯張り量を検出する風呂フローセンサ４０と、浴槽６からの浴槽水の逆流を防ぐ湯張り逆止弁４１が二重に設けられていると共に、前記風呂フローセンサ４０が所定湯張り量を検出することで、湯水を昇圧して湯張りする風呂加圧ポンプ４２が設けられているものである。

４３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４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ、４３ｅと呼び、この貯湯温度センサ４３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。

前記給湯リモコン５及び風呂リモコン７には、給湯設定温度を設定する給湯温度設定スイッチ４４、及び風呂設定温度を設定する風呂温度設定スイッチ４５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風呂リモコン７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４６がそれぞれ設けられ、更に風呂リモコン７には約６０℃の高温の湯を差し湯させる高温差し湯スイッチ４７が設けられているものである。

４８は給湯リモコン５及び風呂リモコン７共に設けられたポンプスイッチで、前記給湯加圧ポンプ３１と風呂加圧ポンプ４２を、それぞれ給湯フローセンサ３４と風呂フローセンサ４０の流量検出で駆動させるかさせないかを選択するスイッチであり、一回目の押圧で駆動させ、二回目の押圧では駆動させないようにするもので、使用者自身が選択出来るようにしたものである。

４９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４９に前記給湯リモコン５及び風呂リモコン７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及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。
５０は蛇口４と同様に給湯管２９と接続すると共に、市水の水道管５１とも接続して浴室内に設置されたサーモ水栓で、給湯温度が設定出来る操作部（図示せず）を備え、温度に応じて変位するサーモバルブで独自で設定温度の給湯を行うものである。

前記給湯制御部４９は、給湯温度センサ３０の検出する温度が給湯設定温度になるように給湯混合弁２７の弁開度をフィードバック制御するようにしていると共に、湯張り温度センサ３８の検出する温度が風呂設定温度になるように風呂混合弁３５の弁開度をフィードバック制御するようにしているものである。

又電気回路的には、給湯制御部４９の入力側には給湯リモコン５及び風呂リモコン７、給湯フローセンサ３４と風呂フローセンサ４０が接続され、出力側には給湯加圧ポンプ３１と風呂加圧ポンプ４２が接続され、給湯フローセンサ３４と風呂フローセンサ４０の検出流量により給湯制御部４９が分当たりの流量を算出し、所定流量ここでは３Ｌ／ｍｉｎで給湯加圧ポンプ３１及び風呂加圧ポンプ４２を駆動させるものであり、更に給湯加圧ポンプ３１は給湯リモコン５及び風呂リモコン７の給湯温度設定スイッチ４４によって、給湯設定温度が高温側である６０℃以上の設定されると、給湯制御部４９が自動的に流量調整弁３２を駆動させ給湯量を徐々に絞るようにすることで、給湯量が低減して給湯圧の影響が少なくなり特に給湯温度設定可能なサーモ水栓５０からの給湯が良好に行われるようにするものである。

次にこの一実施形態の作動を説明する。
先ず、沸き上げ運転について説明すると、深夜電力時間帯になって貯湯温度センサ４３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４９はヒーポン制御部２１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２１は圧縮機１５を起動した後にヒーポン循環ポンプ２０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１０から取り出した５〜２０℃程度の低温水を冷媒−水熱交換器１６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１１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４３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４９はヒーポン制御部２１に対して沸き上げ停止指令を発し、ヒーポン制御部２１は圧縮機１５を停止すると共にヒーポン循環ポンプ２０も停止して沸き上げ動作を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、給湯リモコン５又は風呂リモコン７のポンプスイッチ４８の何れかを押圧した後に、風呂自動スイッチ４６の何れかが操作されると、給湯制御部４９が湯張り弁３９を開弁する。そして、給水管９からの給水が貯湯タンク２内に流れ込む。そして出湯管８と湯張り管３６を介して風呂混合弁３５へ貯湯タンク２内の湯水が押し出され、第２給水バイパス管３７からの低温水と混合され、給湯制御部４９が風呂混合弁３５の混合比率を調整し、風呂設定温度の湯が湯張り管３６から風呂戻り管２５を介して浴槽６へ湯張りされる。そして、この湯張り管３６による湯張りで、風呂フローセンサ４０がこの湯張りで３Ｌ／ｍｉｎの流量を検出し、給湯制御部４９を介し風呂加圧ポンプ４２を駆動開始させ、２階や３階に設置された浴槽６へも強力な給湯圧で良好な湯張りが行え、湯張り時間も短縮されるものである。

次に給湯運転について説明すると、給湯リモコン５又は風呂リモコン７のポンプスイッチ４８の何れかを押圧した後に、蛇口４を開くと、給水管９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の上部に貯められた高温水が出湯管８を介して給湯混合弁２７へ押し出される。なお、貯湯タンク２内には上部に高温水、下部に低温水が貯められることとなるが、その温度差により比重差が発生し、温度境界層を形成して比重の軽い高温水が上部に、比重の重い低温水が下部に位置するので、互いに混じり合うことはないものである。

ここで、給湯制御部４９は出湯管８からの湯水と、第１給水バイパス管２８からの低温水を混合して、給湯リモコン５又は風呂リモコン７で設定された給湯設定温度となるように給湯混合弁２７を適当な比率に調整し、給湯設定温度の湯が蛇口４或いはサーモ水栓５０から給湯されるが、これを図３のフローチャートに示すように、給湯開始でステップ５２では給湯フローセンサ３４が３Ｌ／ｍｉｎの流量検出したかを判断し、ＹＥＳでステップ５３に進み給湯加圧ポンプ３１を駆動させ、次にステップ５４でリモコン５、７の給湯温度設定スイッチ４４による給湯温度設定が６０℃以上の高温側に設定されているかを判断し、ＹＥＳではステップ５５に進み給湯制御部４９により流量調整弁３２が給湯量を徐々に絞り込むものであり、又給湯温度設定が６０℃未満の低温側の設定でＮＯでは、ステップ５６に進み流量調整弁３２は全開状態を維持し給湯加圧ポンプ３１による強力な給湯圧で快適な給湯を行うものである。

これにより、２階、３階の給湯特にシャワーが強力な給湯圧で快適な給湯が行われることは勿論、サーモ水栓５０の使用でもリモコン５、７の給湯設定温度を高温側に設定すると、流量調整弁３２で給湯流量を絞り込み給湯加圧ポンプ３１による給湯圧力上昇の影響を受けないようにして、給湯圧を給水元圧２００ｋＰａと同等まで低下させて給湯温度がサーモ水栓５０の設定温度以上になることを防止するので、サーモ水栓５０で設定した温度の給湯が得られると共に、火傷などの危険がなく安心して使用出来るものである。
又流量調整弁３２は給湯量を徐々に絞り込むようにしたので、急激な給湯量の変化が防止され、意識することなく自然と良好な給湯が行えるものである。

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。 同電気回路の要部ブロック図 同要部のフローチャート。 同要部の作動フロー。

符号の説明

２ 貯湯タンク
４ 蛇口
５ 給湯リモコン
７ 風呂リモコン
８ 出湯管
９ 給水管
２７ 給湯混合弁
２８ 第１給水バイパス管
２９ 給湯管
３０ 給湯温度センサ
３１ 給湯加圧ポンプ
３２ 流量調整弁
４４ 給湯温度設定スイッチ
４９ 給湯制御部
５０ サーモ水栓

Claims (2)

1. 湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンクへ水を供給する給水管と、前記貯湯タンクから湯を出湯する出湯管と、前記給水管から分岐された第１給水バイパス管と、前記出湯管からの湯と前記第１給水バイパス管からの水とを混合する給湯混合弁と、この給湯混合弁からの湯水を蛇口へ供給する給湯管と、この給湯管途中に設けられ給湯混合弁からの混合水の温度を検出する給湯温度センサと、前記給湯温度センサの検出温度がリモコンで設定された給湯設定温度になるように給湯混合弁を駆動制御する給湯制御部と、前記給湯管途中に設けられ湯水を昇圧して前記蛇口へ供給するための給湯加圧ポンプと、前記給湯加圧ポンプと蛇口との間の給湯管には流量調整弁とを備えたものに於いて、前記給湯制御部はリモコンで設定される給湯設定温度が、高温側に設定された給湯時には流量調整弁で給湯量を絞るようにした事を特徴とする貯湯式給湯装置。
2. 前記流量調整弁による給湯量の絞りは徐々に行われる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。

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