JP2011141070A

JP2011141070A - 貯湯式給湯装置

Info

Publication number: JP2011141070A
Application number: JP2010001315A
Authority: JP
Inventors: Makoto Honma; 誠本間; Masami Omomo; 正己大桃; Shigeki Murayama; 成樹村山
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2010-01-06
Filing date: 2010-01-06
Publication date: 2011-07-21
Anticipated expiration: 2030-01-06
Also published as: JP5335702B2

Abstract

【課題】浴槽水昇温時に、浴槽水を貯湯タンク内の風呂熱交換器に循環させる追い焚き運転をできる限り活用し、水資源の無駄を抑制する貯湯式給湯装置を提供する。
【解決手段】浴槽水昇温時に、追い焚き運転を行わせるか高温差し湯運転を行わせるかを貯湯タンク２内の風呂熱交換器２７近傍の湯温と所定の判定温度とに基づいて選択するもので、沸き増しモード設定手段４４の設定状態により所定の判定温度を設定する判定温度設定手段４５は、沸き増しモード設定手段４４によって、風呂熱交換器２７よりも上方に最低貯湯量を設定し、貯湯タンク２内の貯湯量がその最低貯湯量を下回ったら沸き増しを行う沸き増しモードＡに設定されているときよりも、風呂熱交換器２７より下方に最低貯湯量を設定し、貯湯タンク２内の貯湯量がその最低貯湯量を下回ったら沸き増しを行う沸き増しモードＢに設定されているときの方が所定の判定温度を低い温度に設定するようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、貯湯式給湯装置における浴槽水の昇温に関するものである。

従来よりこの種の貯湯式給湯装置においては、浴槽水を昇温させる際に、貯湯タンク内の湯温を検出する温度センサよる検出温度が判定温度より高かったら、貯湯タンク内に設けた風呂熱交換器に浴槽水を循環し浴槽水を貯湯タンク内の湯水と熱交換する追い焚き運転を実行させ、一方、前記温度センサよる検出温度が判定温度より低かったら貯湯タンク上部の高温水を浴槽に供給する高温差し湯運転を実行させるものがあった。（例えば、特許文献１参照。）

特開２００３−５００４８号公報

ところで、従来の貯湯式給湯装置には、貯湯タンク内の貯湯量が少なくなると必要最低限の貯湯量を確保するように沸き増しを行い、貯湯量を控えめにしておく沸き増しモードＡや、貯湯タンク内に前記追い焚き運転を継続できるような貯湯量を確保するように沸き増しを行い、ある程度の貯湯量を保持する沸き増しモードＢ等、確保する貯湯量が異なる沸き増し制御を行うものが知られているが、そのものにおいて、一律の判定温度を用いて同じように前記追い焚き運転を行わせるためには、確保する貯湯量の少ない方に合わせて、つまり前記沸き増しモードＡで前記追い焚き運転が行えるように判定温度を設定する必要がある。

そうすると、前記判定温度を貯湯量の少ない沸き増しモードＡにおいて追い焚き運転を行っても湯切れを起こさないような高い温度に設定しなければならず、その結果、沸き増しモードＡより貯湯量の多い沸き増しモードＢが設定されていた場合、前記判定温度が高い温度であるため、浴槽水を昇温させる際に、追い焚き運転が可能であるにも関わらず、高温差し湯運転を行うという事態が発生してしまう。この高温差し湯運転は、貯湯タンク上部の高温水を浴槽に供給するため、浴槽水の水量が増え、入浴すると浴槽から浴槽水が溢れる場合があり、せっかく浴槽に高温水を供給しても水資源を無駄にするおそれがあった。

本発明は上記課題を解決するために、請求項１では、湯水を貯湯する貯湯タンクと、貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、浴槽水を昇温させる際に、貯湯タンク内に配設した風呂熱交換器に浴槽水を循環させ貯湯タンク内の湯水と熱交換する追い焚き運転を行わせるか、貯湯タンク上部の高温水を浴槽に供給する高温差し湯運転を行わせるかを選択する昇温制御手段と、前記風呂熱交換器近傍の貯湯タンク内の湯水の温度を検出する判定温度検出手段とを備え、前記昇温制御手段は、浴槽水の昇温時に、前記判定温度検出手段の検出温度が所定の判定温度よりも高温である場合は、前記追い焚き運転を選択し、前記検出温度が所定の判定温度よりも低温である場合は前記高温差し湯を選択する貯湯式給湯装置において、前記風呂熱交換器よりも上方に最低貯湯量を設定し、貯湯タンク内の貯湯量がその最低貯湯量を下回ったら沸き増しを行う沸き増しモードＡ、または、前記風呂熱交換器より下方に最低貯湯量を設定し、貯湯タンク内の貯湯量がその最低貯湯量を下回ったら沸き増しを行う沸き増しモードＢの何れか一方に設定する沸き増しモード設定手段と、前記沸き増しモード設定手段の設定状態に応じて前記所定の判定温度を設定する判定温度設定手段とを設け、前記判定温度設定手段は、前記沸き増しモード設定手段によって前記沸き増しモードＡに設定されているときよりも前記沸き増しモードＢに設定されているときの方が前記所定の判定温度を低い温度に設定するものとした。

この発明によれば、判定温度検出手段にて検出した貯湯タンク内の湯水の温度状態に応じて効果的な浴槽水の昇温運転を選択することができ、さらに、判定温度設定手段は、沸き増しモード設定手段によって風呂熱交換器よりも上方に最低貯湯量を設定し、その最低貯湯量を下回ったら沸き増しを行う沸き増しモードＡに設定されているときよりも、風呂熱交換器より下方に最低貯湯量を設定し、その最低貯湯量を下回ったら沸き増しを行う沸き増しモードＢに設定されているときの方が所定の判定温度を低い温度に設定することで、沸き増しモードＢが設定されている状態で、追い焚き運転が行われ、追い焚き運転の途中で貯湯量が減少したときは、追い焚き運転を継続できるように沸き増しが開始されるので、できる限り追い焚き運転を活用でき、水資源の無駄を抑制することができるものである。

本発明の一実施形態の貯湯式給湯装置の概略構成図。同一実施形態の要部ブロック図。同一実施形態の浴槽水を昇温させる際の関連動作を示すフローチャート。

次に、本発明の一実施形態の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浴槽水の昇温等に使用するもので、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２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。

７は貯湯タンク２とヒートポンプユニット３とを循環可能に接続するヒーポン循環回路で、貯湯タンク２下部に接続されたヒーポン往き管８および貯湯タンク２上部に接続されたヒーポン戻り管９により構成され、ヒーポン往き管８から取り出した貯湯タンク２内の湯水をヒートポンプユニット３によって沸き上げてヒーポン戻り管９から貯湯タンク２内に戻して高温の温水を貯湯するものである。

１０は貯湯タンク２上端に接続され貯湯タンク２内の温水を出湯する出湯管、１１は貯湯タンク２下端に接続され貯湯タンク２内に給水する給水管、１２は給水管１１から分岐された給水分岐管、１３は出湯管１０からの温水と給水分岐管１２からの水とを所定の設定温度になるように混合する混合弁、１４は混合弁１３で混合された設定温度の温水を給湯栓４へ導く給湯管、１５は混合弁１３の下流に設けた給湯温度センサ、１６は給湯量をカウントする給湯流量センサである。また、１７は水道圧を所定の圧力に減圧する減圧弁、１８は給水の温度を検出する給水温度センサ、１９は貯湯タンク２の過圧を逃がす過圧逃がし弁である。

前記ヒートポンプユニット３は、冷媒を圧縮する回転数可変の圧縮機２０と、凝縮器としての水冷媒熱交換器２１と、減圧手段としての膨張弁２２と、強制空冷式の蒸発器としての空気熱交換器２３とで構成されたヒートポンプ回路２４と、前記ヒーポン往き管８に設けられ貯湯タンク２内の湯水を水冷媒熱交換器２１に循環させるヒーポン循環ポンプ２５と、それらの駆動を制御するヒーポン制御部２６とを備えており、ヒートポンプ回路２４内には冷媒として二酸化炭素が用いられ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。

２７は前記浴槽６内の浴槽水を加熱するための蛇管よりなる風呂熱交換器であり、貯湯タンク２内の上部に配置されるもので、この風呂熱交換器２７と浴槽６とを、風呂循環ポンプ２８を備え浴槽６内の浴槽水を風呂熱交換器２７に導く風呂往き管２９及び風呂熱交換器２７を通過した浴槽水を浴槽６内に戻す風呂戻り管３０で接続して風呂循環回路３１を形成するものである。また、３２は風呂往き管２９に設けられ浴槽６から流出し風呂熱交換器２７に流入する浴槽水の温度を検出する風呂温度センサである。

３３は給湯管１４から分岐され風呂循環回路３１の風呂往き管２９に接続され、浴槽６への注湯を行う湯張り管で、この湯張り管３３には、浴槽６への注湯の開始／停止を行う湯張り弁３４と、浴槽６への注湯量をカウントする風呂流量センサ３５と、浴槽６の浴槽水が逆流するのを防止する二重に配設した逆止弁３６とが設けられているものである。

３７は貯湯タンク２の側面上下方向に複数個配置された貯湯温度センサであり、この貯湯温度センサ３７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検知するもので、この実施形態では５つの貯湯温度センサ３７が配置されており、上から順に、３７ａは風呂熱交換器２７より上方の貯湯タンク２内の湯水の温度を検出する上部温度センサ、３７ｂは風呂熱交換器２７の近傍の貯湯タンク２内の湯水の温度を検出する判定温度検出手段としての判定温度センサ、３７ｃは風呂熱交換器２７の下部で貯湯タンク２中間位置の湯水の温度を検出する中間温度センサ、３７ｄは貯湯タンク２下部の湯水の温度を検出する下部温度センサ、３７ｅは貯湯タンク２最下部の湯水の温度を検出する最下部温度センサである。

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３８、及び風呂設定温度を設定する風呂温度設定スイッチ３９が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４０と、浴槽６内の浴槽水を昇温させるあつめスイッチ４１が設けられているものである。

４２はリモコン５及びヒーポン制御部２６と無線または有線により接続され相互に通信すると共に、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、給湯及び風呂の制御を行う貯湯制御部である。

前記貯湯制御部４２は、浴槽６内の浴槽水を昇温させる際、すなわちリモコン５のあつめスイッチ４１が操作されたときに、判定温度センサ３７ｂが検出する検出温度と所定の判定温度とに基づいて、浴槽水の昇温運転として、浴槽水を風呂熱交換器２７に循環させて浴槽水を貯湯タンク２内の湯水と熱交換する追い焚き運転を行わせるか、貯湯タンク２上部の高温水を湯張り管３３を介して浴槽６に供給する高温差し湯運転を行わせるかを自動選択する昇温制御手段４３を備えているものである。

さらに、前記貯湯制御部４２には、風呂熱交換器２７よりも上方に最低貯湯量を設定し、貯湯温度センサ３７の検出する温度に基づき貯湯タンク２内の貯湯量がその最低貯湯量を下回ったら沸き増しを行う沸き増しモードＡ、または、風呂熱交換器２７より下方に最低貯湯量を設定し、貯湯温度センサ３７の検出する温度に基づき貯湯タンク２内の貯湯量がその最低貯湯量を下回ったら風呂熱交換器２７の下方まで貯湯量を確保するように沸き増しを行う沸き増しモードＢの何れか一方に設定する沸き増しモード設定手段４４と、この沸き増しモード設定手段４４でどちらの沸き増しモードが設定されているか判断し、沸き増しモード設定手段４４の設定状態に応じて、浴槽水を昇温させるために追い焚き運転または高温差し湯運転のどちらを行わせるかを選択させるための基準となる前記所定の判定温度を設定する判定温度設定手段４５とが設けられているものである。

次に、この一実施形態の貯湯式給湯装置の動作を説明する。
先ず、沸き上げ運転について説明すると、時間帯別契約電力の電力単価が安価な深夜電力時間帯になって貯湯温度センサ３７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、貯湯制御部４２はヒーポン制御部２６に対して沸き上げ運転開始を指示する。指示を受けたヒーポン制御部２６は圧縮機２０を起動した後にヒーポン循環ポンプ２５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８から取り出した５℃〜２０℃程度の低温水を水冷媒熱交換器２１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９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。そして、貯湯温度センサ３７が必要な熱量が貯湯されたことを検出すると、貯湯制御部４２はヒーポン制御部２６に対して沸き上げ運転停止を指示し、ヒーポン制御部２６は圧縮機２０及びヒーポン循環ポンプ２５を停止させ沸き上げ運転を終了するものである。

次に、沸き増し運転について説明すると、深夜時間帯に前記沸き上げ運転によって貯湯タンク２内に貯湯された温水が、給湯や風呂の使用、自然放熱等により減少していくと、沸き増しモード設定手段４４で設定された沸き増しモードＡまたは沸き増しモードＢにより、深夜時間帯以外の時間帯であっても貯湯タンク２内の湯水を沸き増す沸き増し運転を行うものである。

前記沸き増しモード設定手段４４により沸き増しモードＡが設定されている場合は、上部温度センサ３７ａで検出する湯温が所定温度、例えば４８℃を下回ったら、最低貯湯量を下回ったと判断して沸き増し運転を開始し、上部温度センサ３７ａで検出する湯温が、所定温度、例えば５５℃以上になったら沸き増し運転を終了するものであり、風呂熱交換器２７よりも上方に最低限の貯湯量を確保するものである。

一方、前記沸き増しモード設定手段４４により沸き増しモードＢが設定されている場合、中間温度センサ３７ｃで検出する湯温が所定温度、例えば４８℃を下回ったら、最低貯湯量を下回ったと判断して沸き増し運転を開始し、中間温度センサ３７ｃで検出する湯温が所定温度、例えば５５℃以上になったら沸き増し運転を終了するものであり、風呂熱交換器２７の周囲に追い焚き運転に必要な貯湯量を確保するものである。

次に、浴槽水を昇温させる際の関連動作について図３のフローチャートを用いて説明すると、浴槽水の昇温動作は、ユーザーがリモコン５のあつめスイッチ４１を操作することにより開始されるもので、あつめスイッチ４１が操作され、貯湯制御部４２が浴槽水の昇温開始の指示を検出すると、判定温度設定手段４５は、沸き増しモード設定手段４４で設定された沸き増しモードが沸き増しモードＡであるか否か判断し（ステップＳ１）、沸き増しモードが沸き増しモードＡであると判断すると、所定の判定温度を例えば６０℃に設定するものである（ステップＳ２）。

続いて、昇温制御手段４３は判定温度センサ３７ｂで検出する貯湯タンク２内の湯水の温度と前記所定の判定温度とを比較し、判定温度センサ３７ｂで検出する検出温度が所定の判定温度、６０℃より低温である否か判断し（ステップＳ３）、判定温度センサ３７ｂで検出する検出温度が所定の判定温度より低温であると判断すると、貯湯タンク２上部の高温水を湯張り管３３を介して浴槽６に供給する高温差し湯運転を選択し実行するものである（ステップＳ４）。また、前記ステップＳ３で、昇温制御手段４３が判定温度センサ３７ｂで検出する検出温度が所定の判定温度より高温であると判断した場合は、風呂循環ポンプ２８を駆動し浴槽水を風呂熱交換器２７に循環させて浴槽水を貯湯タンク２内の湯水と熱交換する追い焚き運転を選択し実行するものである（ステップＳ５）。

一方、前記ステップＳ１で、判定温度設定手段４５が、沸き増しモード設定手段４４で設定された沸き増しモードが沸き増しモードＡではないと判断、すなわち沸き増しモードＢであると判断すると、所定の判定温度を沸き増しモードＡで設定される温度よりも低い例えば４８℃に設定するものである（ステップＳ６）。

続いて、昇温制御手段４３は判定温度センサ３７ｂで検出する貯湯タンク２内の湯水の温度と前記所定の判定温度とを比較し、判定温度センサ３７ｂで検出する検出温度が所定の判定温度、４８℃より低温であるか否か判断し（ステップＳ７）、判定温度センサ３７ｂで検出する検出温度が所定の判定温度より低温であると判断すると、貯湯タンク２上部の高温水を湯張り管３３を介して浴槽６に供給する高温差し湯運転を選択し実行するものである（ステップＳ８）。また、前記ステップＳ７で、昇温制御手段４３が判定温度センサ３７ｂで検出する検出温度が所定の判定温度より高温であると判断した場合は、風呂循環ポンプ２８を駆動し浴槽水を風呂熱交換器２７に循環させて浴槽水を貯湯タンク２内の湯水と熱交換する追い焚き運転を選択し実行するものである（ステップＳ９）。

なお、本実施形態では、あつめスイッチ４１が操作され、貯湯制御部４２が浴槽水の昇温開始の指示を検出した後に、判定温度設定手段４５が、前記ステップＳ１にて沸き増しモード設定手段４４で設定された沸き増しモードの設定状態の判断と、前記ステップＳ２または前記ステップＳ６にて所定の判定温度の設定を行っているが、沸き増しモード設定手段４４により沸き増しモードＡまたは沸き増しモードＢが設定された時点で、判定温度設定手段４５は前記ステップＳ１と、前記ステップＳ２または前記ステップＳ６の処理を行ってもよく、あつめスイッチ４１が操作される前に、沸き増しモード設定手段４４にて沸き増しモードが設定されている場合は、あつめスイッチ４１が操作され、貯湯制御部４２が浴槽水の昇温開始の指示を検出したら、昇温制御手段４３による前記ステップＳ３または前記ステップＳ７の判断から制御を始めてもよいものである。

以上説明した浴槽水を昇温させる際の関連動作で、前記ステップＳ１と、前記ステップＳ２または前記ステップＳ６の処理において、沸き増しモード設定手段４４により、沸き増しモードＡが設定されている場合、判定温度設定手段４５は所定の判定温度を高く設定することで、湯切れが起こらない範囲で追い焚き運転を活用でき、沸き増しモード設定手段４４により、沸き増しモードＢが設定されている場合、判定温度設定手段４５は、沸き増しモードＡが設定されているときよりも所定の判定温度を低く設定することで、例えば、あつめスイッチ４１が操作された時に判定温度センサ３７ｂで検出する温度が５０℃であり、追い焚き運転がぎりぎり行える状態で、昇温制御手段４３により追い焚き運転が実行され、温度の低い浴槽水と熱交換を行ったとして追い焚き運転の途中で貯湯量が減少したとしても、沸き増しモードＢでは、その貯湯量の減少を中間温度センサ３７ｃが検出する検出温度から風呂熱交換器２７の周囲に追い焚き運転に必要な熱量が不足していることを検出し、追い焚き運転を継続できるように湯水を沸き増す沸き増し運転が開始されるので、所定の判定温度が低くても、できる限り追い焚き運転を活用でき、水資源の無駄を抑制することができ、さらに、前記ステップＳ３、Ｓ４、Ｓ５、または前記ステップＳ７、Ｓ８、Ｓ９の処理にて、昇温制御手段４３は判定温度センサ３７ｂにて検出した貯湯タンク２内の温水の温度状態に応じて効果的な浴槽水の昇温運転を選択することができるものである。

なお、本発明は、先に説明した一実施形態に限定されるものでなく、本実施形態では、沸き増しモードＢが設定されている場合、中間温度センサ３７ｃで検出する湯温が所定温度を下回ったら、最低貯湯量を下回ったと判断して沸き増し運転を開始し、中間温度センサ３７ｃで検出する湯温が所定温度以上になったら沸き増し運転を終了するものであったが、沸き増しモードＢで行われる沸き増し運転としては、風呂熱交換器２７の周囲に追い焚き運転に必要な貯湯量が確保されるように貯湯タンク２内の湯水の沸き増しが行われるものであればよく、中間温度センサ３７ｃの配置位置より下方の下部温度センサ３７ｄまたは最下部温度センサ３７ｅで検出する湯温が所定温度、例えば４８℃を下回ったら、最低貯湯量を下回ったと判断して沸き増し運転を開始し、下部温度センサ３７ｄまたは最下部温度センサ３７ｅで検出する湯温が所定温度、例えば５５℃以上になったら沸き増し運転を終了するようなものを沸き増しモードＢとしてもよいものである。

２貯湯タンク
３ヒートポンプユニット
２７風呂熱交換器
３７ｂ判定温度センサ
４３昇温制御手段
４４沸き増しモード設定手段
４５判定温度設定手段

Claims

湯水を貯湯する貯湯タンクと、貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、浴槽水を昇温させる際に、貯湯タンク内に配設した風呂熱交換器に浴槽水を循環させ貯湯タンク内の湯水と熱交換する追い焚き運転を行わせるか、貯湯タンク上部の高温水を浴槽に供給する高温差し湯運転を行わせるかを選択する昇温制御手段と、前記風呂熱交換器近傍の貯湯タンク内の湯水の温度を検出する判定温度検出手段とを備え、前記昇温制御手段は、浴槽水の昇温時に、前記判定温度検出手段の検出温度が所定の判定温度よりも高温である場合は、前記追い焚き運転を選択し、前記検出温度が所定の判定温度よりも低温である場合は前記高温差し湯を選択する貯湯式給湯装置において、前記風呂熱交換器よりも上方に最低貯湯量を設定し、貯湯タンク内の貯湯量がその最低貯湯量を下回ったら沸き増しを行う沸き増しモードＡ、または、前記風呂熱交換器より下方に最低貯湯量を設定し、貯湯タンク内の貯湯量がその最低貯湯量を下回ったら沸き増しを行う沸き増しモードＢの何れか一方に設定する沸き増しモード設定手段と、前記沸き増しモード設定手段の設定状態に応じて前記所定の判定温度を設定する判定温度設定手段とを設け、前記判定温度設定手段は、前記沸き増しモード設定手段によって前記沸き増しモードＡに設定されているときよりも前記沸き増しモードＢに設定されているときの方が前記所定の判定温度を低い温度に設定するようにしたことを特徴とする貯湯式給湯装置。