JP2012117692A - 貯湯式風呂給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】沸き上げながらの風呂の追い焚きを効率良く行う貯湯式風呂給湯装置を提供する。
【解決手段】加熱手段３で加熱された高温水を貯湯タンク２上部に戻す加熱戻し管１０と、貯湯タンク２内の上部に設けられ該貯湯タンク２内の湯水との熱交換で浴槽水を加熱する風呂熱交換器１９とを備えたもので、前記加熱戻し管１０に連通し風呂熱交換器１９下部まで垂下された吐出管４４を設け、この吐出管４４の風呂熱交換器１９と対向する位置には該風呂熱交換器１９部分に高温水がない時、沸き上げられた高温水を直接風呂熱交換器１９に集中的に供給する第１吐出口４５を備え、更に吐出管４４の風呂熱交換器１９より上の位置には該風呂熱交換器１９部分に高温水がある時、沸き上げられた高温水を貯湯タンク２内上部に吐出する第２吐出口４６を備えたので、沸き上げながらの追い焚きの効率が向上するものである。
【選択図】 図２

Description

この発明は、貯湯タンクに貯湯された高温水を用いて給湯と風呂の追い焚きを行う貯湯式風呂給湯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、風呂の保温や追い焚きを行う時に、貯湯タンク内の風呂熱交換器付近の湯温が低下して熱量不足であった場合には、急遽加熱手段による加熱を行う沸き上げ運転（沸き増し運転）を開始して、貯湯タンク内の風呂熱交換器付近の湯水を高温水とすることで、良好に風呂の保温や追い焚きが行われるものであった。（特許文献１参照）

特許第４２９４６１２号公報

ところでこの従来のものでは、貯湯タンク内に残っていた高温水の残湯量にもよるが、残湯がまったくなかった或いは少なかった場合には、風呂熱交換器付近に高温水の層が到達するまでには時間がかかり、この間は追い焚きが出来ず無駄な時間であり、風呂循環ポンプが駆動している場合は、極めて効率の悪い追い焚きが行われる課題を有するものであった。

この発明は上記課題を解決するために、特にその構成を、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク下部から湯水を取り出し加熱手段へ供給する加熱往き管と、加熱手段で加熱された高温水を貯湯タンク上部に戻す加熱戻し管と、貯湯タンク底部に接続された給水管と、貯湯タンク上部に接続された先端に給湯栓を備えた給湯管と、貯湯タンク内の上部に設けられ該貯湯タンク内の湯水との熱交換で浴槽水を加熱する風呂熱交換器とを備えたものに於いて、前記加熱戻し管に連通し風呂熱交換器下部まで垂下された吐出管を設け、この吐出管の風呂熱交換器と対向する位置には該風呂熱交換器部分に高温水がない時、沸き上げられた高温水を直接風呂熱交換器に集中的に供給する第１吐出口を備え、更に吐出管の風呂熱交換器より上の位置には該風呂熱交換器部分に高温水がある時、沸き上げられた高温水を貯湯タンク内上部に吐出する第２吐出口を備えたものである。

又請求項２では、前記吐出管は内外の二重管で構成し、内管下部の形状記憶合金バネと上部のバイアスバネとで内管を上下動自在に保持し、内管下開口と外管下開口とが重合することで第１吐出口が形成され、内管上開口と外管上開口とが重合することで第２吐出口が形成されるものである。

又請求項３では、前記内管下開口と外管下開口及び内管上開口と外管上開口は、共に同一方向に傾斜した複数の開口で形成したものである。

この発明によれば、吐出管の風呂熱交換器と対向する位置には該風呂熱交換器部分に高温水がない追い焚き時、沸き上げられた高温水を直接風呂熱交換器に集中的に供給する第１吐出口を備え、更に吐出管の風呂熱交換器より上の位置には該風呂熱交換器部分に高温水がある時、沸き上げられた高温水を貯湯タンク内上部に吐出する第２吐出口を備えたことにより、追い焚き時には極めて効率の良い追い焚きが行われるものであり、更に通常の沸き上げ時には、上方の第２吐出口より高温水を吐出して流れを乱すことなく、上方から高温水層を形成出来て常に良好な貯湯が行われるものである。

又請求項２によれば、二重管構造の内管を、内管下部の形状記憶合金バネと上部のバイアスバネとで上下動自在に保持し、貯湯タンク内の高温水の位置によって、機械的に第１吐出口と第２吐出口とを切り替えて開閉するので、電気的な駆動部がなくより確実に作動し、的確な吐出口の開閉で効率の良い追い焚きや貯湯が得られるものである。

又請求項３によれば、内管下開口と外管下開口及び内管上開口と外管上開口は、共に同一方向に傾斜した複数の開口で形成したので、流路面積が拡大し風呂熱交換器や貯湯タンク内上部に供給される高温水の流量を確実に確保することが出来、良好な追い焚きや貯湯運転を行うことが出来るものである。

この発明の一実施形態を示す貯湯式風呂給湯装置の概略構成図。 同第１吐出口開口状態を示す説明図。 同第２吐出口開口状態を示す説明図。 同第１吐出口閉口状態の斜視図。 同第１吐出口閉口状態の断面図。

次にこの発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
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であり、３は貯湯タンク２内に貯湯された湯水を加熱するヒートポンプユニットからなる加熱手段、４は台所や洗面所等に設けられた給湯栓、５は前記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。

前記貯湯タンクユニット１内にある貯湯タンク２は、上端に高温水を給湯する給湯管７と、下端に水道水を給水する給水管８とが接続されている。また、貯湯タンク２下部から加熱手段３を配管で繋ぎ低温水を供給する加熱往き管９と、加熱手段３で沸き上げられた高温水を貯湯タンク２上部に供給する加熱戻し管１０とが接続されている。

前記加熱手段３内には、圧縮機１１、凝縮器としての冷媒水熱交換器１２、電子膨張弁１３、強制空冷式の蒸発器１４で構成されたヒートポンプサイクル１５が設置されており、貯湯タンク２内の湯水を前記加熱往き管９から加熱手段３へ搬送して、冷媒水熱交換器１２で加熱され加熱戻し管１０から貯湯タンク２へ搬送するヒーポン循環ポンプ１６が加熱往き管９途中に設置されており、その駆動を制御するヒーポン制御部１７が備えられており、外気温センサ１８が凍結危険温度の外気温を検知した時には、ヒーポン制御部１７は凍結防止運転を行わせるものである。

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熱交換器であり、貯湯タンク２内の上部に円筒状に巻回した状態で配置されており、この風呂熱交換器１９には風呂往き管２２及び浴槽水を搬送するための風呂循環ポンプ２１を備えた風呂戻り管２０よりなる風呂循環回路２３が接続され、浴槽６内の湯水が貯湯タンク２内の高温水によって加熱されて保温あるいは追い焚きが行われる。

２４は風呂往き管２２から風呂熱交換器１９に流入する浴槽水の温度を検出する風呂往き管温度センサであり、２５は風呂熱交換器１９から流出して風呂戻り管２０から浴槽６へ流れ込む浴槽水の温度を検出する風呂戻り管温度センサである。

２６は風呂往き管２２の風呂往き管温度センサ２４と風呂熱交換器１９の間に設置された風呂三方弁であり、２７は風呂三方弁２６の弁開度を変えることで風呂戻り管２０の風呂戻り管温度センサ２５と風呂熱交換器１９の間の配管に湯水が流入するように接続された風呂循環バイパス管である。

２８は給湯管７で搬送されてきた高温水と給水管８から分岐した第１給水バイパス管２９内の低温水を混合する給湯混合弁であり、その下流の給湯管７に設けられた給湯サーミスタから成る給湯温度センサ３０で検出した温度がリモコン５で使用者が設定した給湯設定温度になるよう弁開度を調節するものであり、３１は給湯する湯水の流れを検知して給湯の有無を判断させる給湯フローセンサである。

３２は給湯管７から分岐されて風呂往き管２２に連通された湯張り管で、分岐部分の近傍には貯湯タンク２からの高温水と、第１給水バイパス管２９から分岐した第２給水バイパス管３３からの低温水とを混合して所定温度の湯張り温水とする風呂混合弁３４が備えられ、又この湯張り管３２には浴槽６への湯張り開始と停止を行う湯張り弁３５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３６と、浴槽６内の湯水が給湯管７に逆流するのを防止する逆止弁３７とが設けられており、貯湯タンク２内の高温水を浴槽６に直接差し湯して追い焚きを行う際にもこの湯張り管３２を介して行われる。

３８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あり、貯湯タンク２の上方向から順に３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ、３８ｅとし、この貯湯温度センサ３８が検出する温度情報によって貯湯タンク２内の残湯量を検知し、そして貯湯タンク２の上下方向の温度分布を検知するものである。

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３９と、風呂設定温度を設定する風呂温度設定スイッチ４０と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する風呂自動スイッチ４１と、浴槽水を風呂設定温度まで追い焚きさせその後所定時間に渡って保温させる保温追い焚きスイッチ４２とが設けられている。

４３は貯湯タンクユニット１内に設置された各センサの入力を受け各アクチュエーターの駆動を制御すると共に、現在時刻を刻む時計機能も有したマイコンから成る制御部を構成する給湯制御部である。この給湯制御部４３に前記リモコン５が無線もしくは有線によって接続され、使用者が所望の給湯設定温度及び風呂設定温度を設定可能としている。

４４は前記貯湯タンク２の頂部に接続した加熱戻し管１０から延設して垂下し、円筒状に巻回した状態の風呂熱交換器１９の円筒状中心を貫通して備えられた吐出管で、風呂熱交換器１９と対向する位置には第１吐出口４５を形成し、風呂熱交換器１９より上の位置には第２吐出口４６が形成されており、この吐出管４４は内外の二重管構造で内管４７底部と外管４８下部との間には、雰囲気温度で伸縮して内管４７を上下動させる形状記憶合金バネ４９が取り付けられ、内管４７上部と外管４８との間には常に内管４７を下方に押し下げるように作用するバイアスバネ５０が設けられている。

前記吐出管４４の第１吐出口４５は、内管４７の下方周壁に向かって右側に傾斜した複数の開口からなる内管下開口５１と、外管４８の下方周壁に向かって同じく右側に傾斜した複数の開口からなる外管下開口５２とが、貯湯タンク２内の風呂熱交換器１９周辺の湯温が所定温度未満ここでは５０℃未満で形状記憶合金バネ４９が縮み、バイアスバネ５０の押圧で内管４７が押し下げられることで、重合することで形成されるものであり、この時に加熱手段３の沸き上げが開始されれば、沸き上げられた高温水が吐出管４４下部の第１吐出口４５から貯湯タンク２内に吐出され、対向位置している風呂熱交換器１９を集中的に直接加熱することが出来、風呂熱交換器１９内を浴槽水が流通する風呂の追い焚きでは効率良く該浴槽水を加熱出来るものである。

又第２吐出口４６は、内管４７の上方周壁に向かって右側に傾斜した複数の開口からなる内管上開口５３と、外管４８の上方周壁に向かって同じく右側に傾斜した複数の開口からなる外管上開口５４とが、貯湯タンク２内の風呂熱交換器１９周辺の湯温が所定温度以上ここでは５０℃以上で形状記憶合金バネ４９が延びて、バイアスバネ５０の押圧に反して内管４７を押し上げることで、重合することで形成されるものであり、この時に加熱手段３の沸き上げが開始されれば、沸き上げられた高温水が吐出管４４上部の第２吐出口４６から貯湯タンク２内に吐出され、風呂熱交換器１９より上の貯湯タンク２内に供給するようにしたことで、すでに高温水中にある風呂熱交換器１９を加熱し過ぎないようにすると共に、温度境界層を壊すことなく良好な貯湯が行えるものである。

５５は貯湯タンク２内の圧力が所定値を超えた際に作動する過圧逃がし弁であり、給湯管７の先端に備えられ過圧で開弁して、過圧分の高温水を逃がし管５６を介して排水して圧力を調整し閉弁するものである。

次にこの一実施形態の作動について説明する。
今契約した深夜時間帯の２３：００〜翌朝７：００までの時間帯で、給湯制御部４３が残湯等を考慮して丁度翌朝７：００に沸き上がるように、加熱手段３及びヒーポン循環ポンプ１６を駆動して、貯湯タンク２下部の低温水を加熱手段３で高温水に沸き上げて、加熱戻し管１０から貯湯タンク２上部に戻すものであるが、この時に加熱戻し管１０に連通した吐出管４４では、貯湯タンク２内が低温水或いは給水が貯湯されているので、形状記憶合金バネ４９は縮み内管４７の内管下開口５１と外管下開口５２とが重合して、第１吐出口４５が開口して、風呂熱交換器１９と対向した部分から高温水が供給されるが、沸き上げが進み形状記憶合金バネ４９の部分まで高温水が貯湯されれば、バイアスバネ５０の押圧に反して形状記憶合金バネ４９が延びて内管４７を押し上げるので、第１吐出口４５が閉じると共に、内管上開口５３と外管上開口５４とが重合して、第２吐出口４６が開口して風呂熱交換器１９より上の方から高温水の供給が行われるように貯湯が終了するものである。

ここで給湯栓４を開栓すれば、貯湯タンク２上部の給湯管７からの高温水と、第１給水バイパス管２９からの給水とを、給湯混合弁２８でリモコン５の給湯設定温度に調節して給湯され、そして貯湯タンク２内には使用された高温水分の給水が下部に貯水され、順次これが繰り返され高温水が効率良く給湯に使用されるものである。

次にリモコン５の保温追い焚きスイッチ４２を押圧し風呂の追い焚きを行う時に貯湯タンク２内に熱量（残湯）がない場合には、貯湯温度センサ３８を介して給湯制御部４３がこの状態を検知して、自動的に沸き上げ（沸き増し）運転を開始するので、貯湯タンク２内では、吐出管４４の形状記憶合金バネ４９が低温で縮んでいるので、内管４７が下動して内管下開口５１と外管下開口５２とが重合し、下方の第１吐出口４５が開口されて加熱手段３で沸き上げられた高温水を、対向している風呂熱交換器１９に向かって吐出して、風呂熱交換器１９内を風呂循環ポンプ２１の駆動で循環している浴槽水を集中的に加熱し、追い焚き効率を向上させることが出来、追い焚き時間も短時間で済むものである。

更に風呂の追い焚きは終了しても沸き上げが継続されると、貯湯タンク２内の吐出管４４下部まで高温水が達することで、吐出管４４下部の形状記憶合金バネ４９がバイアスバネ５０に反して上方へ向かって延び、内管４７が上動され内管上開口５３と外管上開口５４とが重合し、上方の第２吐出口４６が開口されて加熱手段３で沸き上げられた高温水を、風呂熱交換器１９より上の貯湯タンク２内上部から供給して、温度境界層を破壊することなく上方から順に高温水を貯湯タンク２内に貯湯して行くものである。

又内管下開口５１と外管下開口５２及び、内管上開口５３と外管上開口５４は、ともに右側に傾斜した複数の開口から形成されているので、流路面積の拡大が図れ流量も十分確保出来、風呂熱交換器１９も更に良好に加熱されるものであり、しかも貯湯タンク２内の上部では、高温水の十分な放出で短時間で強力な貯湯が得られるものである。

２ 貯湯タンク
３ 加熱手段
４ 給湯栓
７ 給湯管
８ 給水管
１０ 加熱戻し管
１９ 風呂熱交換器
４４ 吐出管
４５ 第１吐出口
４６ 第２吐出口

Claims (3)

1. 湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク下部から湯水を取り出し加熱手段へ供給する加熱往き管と、加熱手段で加熱された高温水を貯湯タンク上部に戻す加熱戻し管と、貯湯タンク底部に接続された給水管と、貯湯タンク上部に接続された先端に給湯栓を備えた給湯管と、貯湯タンク内の上部に設けられ該貯湯タンク内の湯水との熱交換で浴槽水を加熱する風呂熱交換器とを備えたものに於いて、前記加熱戻し管に連通し風呂熱交換器下部まで垂下された吐出管を設け、この吐出管の風呂熱交換器と対向する位置には該風呂熱交換器部分に高温水がない時、沸き上げられた高温水を直接風呂熱交換器に集中的に供給する第１吐出口を備え、更に吐出管の風呂熱交換器より上の位置には該風呂熱交換器部分に高温水がある時、沸き上げられた高温水を貯湯タンク内上部に吐出する第２吐出口を備えた事を特徴とする貯湯式風呂給湯装置。
2. 前記吐出管は内外の二重管で構成し、内管下部の形状記憶合金バネと上部のバイアスバネとで内管を上下動自在に保持し、内管下開口と外管下開口とが重合することで第１吐出口が形成され、内管上開口と外管上開口とが重合することで第２吐出口が形成される事を特徴とする請求項１記載の貯湯式風呂給湯装置。
3. 前記内管下開口と外管下開口及び内管上開口と外管上開口は、共に同一方向に傾斜した複数の開口で形成した事を特徴とする請求項２記載の貯湯式風呂給湯装置。

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