JP2011149586A - 貯湯式給湯風呂装置 - Google Patents

Abstract

【課題】貯湯タンク内の中温水を差し水運転で使用することで、ＣＯＰの向上を図ることが出来る貯湯式給湯風呂装置を提供する。
【解決手段】中温水混合弁２５と給湯混合弁２８との間の出湯管８から分岐し、該中温水混合弁２５からの混合水と給水管９から分岐した第２給水バイパス管３４からの給水とを混合して、風呂設定温度の温水として湯張り管３５を介して浴槽６に湯張りする風呂混合弁３２とを備えたもので、前記浴槽６内に湯張り管３５を介して所定量の給水を供給する差し水運転では、貯湯タンク２内に所定温度未満の中温水が貯湯されている場合には、中温水混合弁２５の中温水出湯管２４側を１００％開成状態とし、風呂混合弁３２の湯側を１００％開成状態として、中温水を浴槽６に差し水するようにしたので、ＣＯＰの向上を図ることが出来るものである。
【選択図】 図１

Description

この発明は、貯湯タンク内に生成される中温水をなくしてＣＯＰ（エネルギー消費効率）を向上させる貯湯式給湯風呂装置に関するものである。

従来よりこの種のものに於いては、中温水と給水と高温水の三流体を混合する混合弁を使用して、給湯や浴槽への湯張りに中温水を積極的に使用することで、ＣＯＰを向上させるようにしたものであった。（特許文献１参照）
又従来より浴槽内の湯温を下げる目的で差し水運転が行われるもので、これは風呂混合弁の水側を１００％開成状態として給水を浴槽に供給するものであった。

特開２００９−１２７９９９号公報

ところでこの従来のものでは、三流体を混合する混合弁の制御が複雑となり、効率良く中温水を使用することが出来ず、貯湯タンク内に中温水が残り、これが加熱手段であるヒートポンプユニットに送られて加熱されることにより、ＣＯＰの向上が望めないものであった。
又差し水運転では入浴中の使用者に直接給水が当たると、冷たさを感じて不快な思いをするものであった。

この発明は上記課題を解決するために、特にその構成を、給水管が下端部に接続されていると共に、貯湯している高温水を流出させる出湯管が、上端部に接続されている貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を高温に加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクの前記出湯管よりも低い位置に接続され、中温水を貯湯タンクから流出させる中温水出湯管と、前記出湯管からの高温水と前記中温水出湯管からの中温水とを混合して設定温度の混合水とする中温水混合弁と、前記中温水混合弁からの混合水と給水管から分岐した第１給水バイパス管からの給水とを混合して、給湯設定温度の温水として給湯栓から給湯させる給湯混合弁と、前記中温水混合弁と給湯混合弁との間の出湯管から分岐し、該中温水混合弁からの混合水と給水管から分岐した第２給水バイパス管からの給水とを混合して、風呂設定温度の温水として湯張り管を介して浴槽に湯張りする風呂混合弁とを備えたものに於いて、前記浴槽内に湯張り管を介して所定量の給水を供給する差し水運転では、貯湯タンク内に所定温度未満の中温水が貯湯されている場合には、中温水混合弁の中温水出湯管側を１００％開成状態とし、風呂混合弁の湯側を１００％開成状態として、中温水を浴槽に差し水するようにしたものである。

又請求項２では、前記貯湯タンク内に所定温度未満の中温水が貯湯されていることは、貯湯タンク外周の上から下の縦方向に備えられた複数の貯湯温度センサで検知するようにしたものである。

この発明によれば、浴槽内の湯温を下げるための差し水運転では、貯湯タンク内に３０℃未満の中温水が残っている場合には、この中温水を給水の代わりに差し水することで、中温水を多く使用して浴湯温度を徐々に低下することが出来、入浴者には快適な入浴が提供出来ると共に、中温水を大幅に減少させることが出来てＣＯＰの向上が図られるものである。

又請求項２によれば、３０℃未満の中温水が貯湯タンク内に残っていることを、特別な部品の追加を行うことなく、貯湯温度センサで検知することが出来、安価であり且つ確実に中温水を検知出来て安心して使用されるものである。

この発明の一実施形態を示す貯湯式給湯風呂装置の概略構成図。 同差し水状態を説明するフローチャート。

次にこの発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
この貯湯式給湯風呂装置は、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、更に貯湯缶体内の温水との間接熱交換により浴槽内の浴槽水の追焚き又は保温及び、貯湯缶体内の温水を浴槽内に直接供給する湯張りを行う風呂回路を備えたもので、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はこの給湯栓４の近く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、下端に給水管９とが接続され、更に下部にヒートポンプ循環回路を構成するヒートポンプ往き管１０と、上部にヒートポンプ循環回路を構成するヒートポンプ戻り管１１とが接続され、前記ヒートポンプユニット３によってヒートポンプ往き管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トポンプ戻り管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。

前記ヒートポンプユニット３は、圧縮機１２と凝縮器としての水熱交換器１３と減圧器としての電子膨張弁１４と強制空冷式の蒸発器１５で構成されたヒートポンプ回路１６と、貯湯タンク２内の湯水を前記ヒートポンプ往き管１０及びヒートポンプ戻り管１１を介して水熱交換器１３に循環させるヒートポンプ循環ポンプ１７と、それらの駆動を制御するヒートポンプ制御部１８とを備えており、ヒートポンプ回路１６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されているものである。
なお、冷媒に二酸化炭素が用いられているので、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、前記水熱交換器１３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於いて、冷媒は超臨界状態のまま凝縮されるため効率よく高温まで被加熱水を加熱することが出来、被加熱水の水熱交換器１３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１４又は圧縮機１２を制御することで、被加熱水の水熱交換器１３の入口温度が５〜２０℃程度の低い温度であると、ＣＯＰ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。

１９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用熱交換器で、貯湯タンク２のほぼ中間部に備えられているものであり、又この風呂用熱交換器１９には風呂往き管２０及び風呂循環ポンプ２１を備えた風呂戻り管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或いは追い焚きが行われるのである。
なお、２３は風呂戻り管２２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。

２４は一端が出湯管８より低位置で且つ貯湯タンク２の側壁で上記風呂用熱交換器１９と対向する中間位置に接続された中温水出湯管で、前記風呂用熱交換器１９で風呂側と熱交換して温度低下した中温水や湯と水の境界層付近で温度低下或いは温度上昇した中温水などの貯湯タンク２の中間位置に貯められている湯水を貯湯タンク２から出湯するものである。

２５は前記出湯管８からの高温水と前記中温水出湯管２４からの中温水を混合する電動ミキシング弁より構成された中温水混合弁、２６は前記中温水混合弁２５下流の中間給湯管２７に設けた中間温度センサで、貯湯タンク２中間位置付近の中温水と貯湯タンク２上端に接続された出湯管８からの高温水とを給湯リモコン５や風呂リモコン７で使用者が設定した給湯設定温度より所定温度高い混合目標温度になるように混合比率が制御されるものである。

２８は中温水混合弁２５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２９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３０に設けた給湯温度センサ３１で検出した湯温が給湯リモコン５や風呂リモコン７で使用者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。

３２は中間給湯管２７から分岐された分岐中間給湯管３３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３４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２２に練通された湯張り管３５に設けた湯張り温度センサ３６で検出した湯温が給湯リモコン５や風呂リモコン７で使用者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３５には、浴槽６への湯張りの開始及び停止を行う湯張り弁３７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３８が設けられているものである。

３９は貯湯タンク２の上から下の縦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つの温度センサ３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ，３９ｅが配置され、この貯湯温度センサ３９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や中温水の残量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４０、及び風呂設定温度を設定する風呂温度設定スイッチ４１がそれぞれ設けられていると共に、浴槽６への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４２がそれぞれ設けられ、更に第２給水バイパス管３４からの給水を湯張り管３５を介して浴槽６へ供給して浴槽水温度を下げる差し水スイッチ４３が設けられているものである。

４４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た制御部である。この制御部４４に前記給湯リモコン５及び風呂リモコン７が無線又は有線により接続され使用者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。

前記制御部４４は、中間温度センサ２６で検出する温度が給湯設定温度或いは風呂設定温度のうち高い方の設定温度より所定温度高い混合目標温度になるように中温水混合弁２５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と共に、給湯温度センサ３１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２８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、更に湯張り温度センサ３６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３２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。

そして、前記制御部４４は中温水混合弁２５の制御応答速度を給湯混合弁２８の制御応答速度よりも遅くなるように設定されているもので、中温水混合弁２５からの湯水の温度変化に給湯混合弁２８のフィードバック制御の制御応答速度が勝り給湯温度のオーバーシュート又はアンダーシュートを大幅に低減できるものである。

又この制御部４４は、上記差し水スイッチ４３が押圧されて差し水運転が指示された場合に、貯湯タンク２内に風呂の追い焚きや保温運転で中温水があるかを、貯湯温度センサ３９で風呂用熱交換器１９と対向している貯湯温度センサ３９ｂ〜３９ｄの検知温度が３０℃未満かによって判断するものであり、この３０℃未満の中温水とは、浴槽水温度にもよるが何とか該浴槽水の温度を低下させられる温度であり、これ以上だと幾ら中温水を差し水してもなかなか温度低下しないものであり、そして制御部４４はこの３０℃未満の中温水ありで、水ではなく中温水を浴槽６に差し水して、急激な温度低下や冷水が直接入浴者に当たる不具合を解消しながら、中温水を使い切りこの給湯風呂装置のＣＯＰの向上を図るものである。

４５は貯湯タンク２内の過圧を逃す逃し弁、４６は給水の圧力を減圧する減圧弁、４７は給湯する湯水の量をカウントする給湯流量カウンタ、４８は浴槽６の湯水が逆流するのを防止するために設けられた２つの逆止弁、４９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貯湯式給湯風呂装置で、差し水運転状態を図２に示すフローチャートで説明する。
今風呂リモコン７の差し水スイッチ４３を押圧してステップ５０で、差し水運転が開始され、ステップ５１に進んで貯湯温度センサ３９ｂ〜３９ｄの検知温度が３０℃未満かを判断し、貯湯タンク２内に中温水が大量に残っていれば、ＹＥＳでステップ５２に進み制御部４４の制御によって中温水混合弁２５を中温水出湯管２４側を１００％開成状態とするものである。

そしてステップ５３に進んで湯張り管３５の湯張り弁３７を開成した後、ステップ５４で風呂混合弁３２を湯側１００％開成状態とすることで、貯湯タンク２内の残留している中温水が、中温水出湯管２４から中間給湯管２７とその先の分岐中間給湯管３３を介して湯張り管３５から浴槽６へ差し水され、浴槽水が徐々に温度低下し、中温水が使用されて減少するものであり、ステップ５５で風呂流量カウンタ３８が予め設定された所定流量を検知することで、または、使用者が差し水スイッチ４３を再度押圧することで、ステップ５６に進み湯張り弁３７が閉成し、ステップ５７で差し水運転が終了されるものである。

又ステップ５１で貯湯タンク２内に中温水がなくＮＯの場合には、通常の差し水を行うもので、ステップ５８で湯張り弁３７が開成された後、ステップ５９に進み風呂混合弁３２を水側１００％開成状態とすることで、第２給水バイパス管３４からの給水が湯張り管３５を介して浴槽６に供給され、差し水が行われて浴槽水が温度低下されるものであり、その後はステップ５５に進み風呂流量カウンタ３８が予め設定された所定流量を検知することで、または、使用者が差し水スイッチ４３を再度押圧することで、ステップ５６に進み湯張り弁３７が閉成し、ステップ５７で差し水運転が終了されるものである。

このように、差し水運転する時に貯湯タンク２内に低温の中温水があればそれを優先して使用することで、徐々に温度低下する良好な差し水が行え、又入浴者に直接差し水が当たっても中温水なので冷たさを感じることがなく、使用勝手も良く、しかも中温水を使い切ったり、減少させることで給湯風呂装置自体のＣＯＰを向上させることが出来るものである。

２ 貯湯タンク
３ ヒートポンプユニット（加熱手段）
４ 給湯栓
６ 浴槽
８ 出湯管管
９ 給水管
２４ 中温水出湯管
２５ 中温水混合弁
２８ 給湯混合弁
３０ 給湯管
３２ 風呂混合弁
３３ 第１給水バイパス管
３４ 第２給水バイパス管
３５ 湯張り管

Claims (2)

1. 給水管が下端部に接続されていると共に、貯湯している高温水を流出させる出湯管が、上端部に接続されている貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を高温に加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクの前記出湯管よりも低い位置に接続され、中温水を貯湯タンクから流出させる中温水出湯管と、前記出湯管からの高温水と前記中温水出湯管からの中温水とを混合して設定温度の混合水とする中温水混合弁と、前記中温水混合弁からの混合水と給水管から分岐した第１給水バイパス管からの給水とを混合して、給湯設定温度の温水として給湯栓から給湯させる給湯混合弁と、前記中温水混合弁と給湯混合弁との間の出湯管から分岐し、該中温水混合弁からの混合水と給水管から分岐した第２給水バイパス管からの給水とを混合して、風呂設定温度の温水として湯張り管を介して浴槽に湯張りする風呂混合弁とを備えたものに於いて、前記浴槽内に湯張り管を介して所定量の給水を供給する差し水運転では、貯湯タンク内に所定温度未満の中温水が貯湯されている場合には、中温水混合弁の中温水出湯管側を１００％開成状態とし、風呂混合弁の湯側を１００％開成状態として、中温水を浴槽に差し水するようにした事を特徴とする貯湯式給湯風呂装置。
2. 前記貯湯タンク内に所定温度未満の中温水が貯湯されていることは、貯湯タンク外周の上から下の縦方向に備えられた複数の貯湯温度センサで検知する事を特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯風呂装置。

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