JP2013053832A

JP2013053832A - 貯湯式給湯風呂装置

Info

Publication number: JP2013053832A
Application number: JP2011194217A
Authority: JP
Inventors: Koji Nakajima; 耕司中島
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2011-09-06
Filing date: 2011-09-06
Publication date: 2013-03-21

Abstract

【課題】貯湯タンク内の残湯が少ない場合に、バイパス管よりも間接熱交換器側の風呂循環回路が凍結してしまう恐れがあった。
【解決手段】風呂循環回路１６を流れる浴槽水を間接熱交換器１７側に流すか、バイパス管２２側を流すかを切り換える流路切換手段２３とを備え、流路切換手段２３をバイパス管２２側に切り換えた状態で風呂循環ポンプ１８を駆動して風呂循環回路１６の凍結を防止する凍結防止運転時に、間接熱交換器１７近傍の貯湯タンク１の貯湯温度が所定温度未満であることを検出すると、流路切換手段２３を間接熱交換器１７側へ切り換えて風呂循環ポンプ１８を駆動状態とし、浴槽水を間接熱交換器１７側へ流通させる動作を所定時間行うようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、貯湯タンク内の温水との熱交換により浴槽内の湯水の追焚きまたは保温を行う貯湯式給湯風呂装置に関するものである。

従来より、この種の貯湯式給湯風呂装置においては、浴槽水を循環させる風呂循環回路に貯湯タンク内に設けられた間接熱交換器を接続し、貯湯タンク内の温水を利用して電熱ヒータ等を用いなくとも浴槽の追焚きや保温をできるようにし、この風呂循環回路に間接熱交換器をバイパスして浴槽水を循環させるバイパス管と流路切換手段を設け、冬期等の温度が低く浴槽水の凍結の恐れがある場合に、流路切換手段をバイパス管側に切り換えて浴槽水を循環させることで風呂循環回路の凍結を防止するようにしたものがあった（特許文献１）。

特開２００３−１４８８００号公報

ところが、この従来のものでは、貯湯タンク内の残湯がない場合に、バイパス管よりも間接熱交換器側の風呂循環回路が凍結してしまう恐れがあることが判明した。

そこで、上記課題を解決するため、本発明の請求項１では、温水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内に配置された間接熱交換器と、前記間接熱交換器と浴槽とを循環可能に接続する風呂循環回路と、浴槽水を前記風呂循環回路に循環させる風呂循環ポンプと、前記間接熱交換器をバイパスして前記風呂循環回路を短絡するバイパス管と、前記風呂循環回路を流れる浴槽水を前記間接熱交換器側に流すか、前記バイパス管側を流すかを切り換える流路切換手段とを備え、前記流路切換手段を前記バイパス管側に切り換えた状態で前記風呂循環ポンプを駆動して前記風呂循環回路の凍結を防止する凍結防止運転時に、前記間接熱交換器近傍の前記貯湯タンクの貯湯温度が所定温度未満であることを検出すると、前記流路切換手段を前記間接熱交換器側へ切り換えて前記風呂循環ポンプを駆動状態とし、浴槽水を前記間接熱交換器側へ流通させる動作を所定時間行うようにした。

また、請求項２では、前記請求項１のものにおいて、前記凍結防止運転は、前記流路切換手段を前記バイパス管側に切り換えた状態で外気温度または浴槽水温度に応じたオン時間だけ風呂循環ポンプを駆動し、外気温度または浴槽水温度に応じたオフ時間だけ風呂循環ポンプを停止するサイクルを繰り返し、このサイクル途中の所定のタイミングに、前記間接熱交換器近傍の前記貯湯タンクの貯湯温度が所定温度未満であることを検出すると、前記流路切換手段を前記間接熱交換器側へ切り換えて前記風呂循環ポンプを駆動状態とし、浴槽水を前記間接熱交換器側へ流通させる動作を所定時間行うようにした。

本発明によれば、風呂循環回路の凍結防止運転時に、貯湯タンク内の間接熱交換器近傍の貯湯温度が低い場合は、流路切換手段を間接熱交換器側に切り換えて風呂循環ポンプを駆動する運転を所定時間行うので、バイパス管と間接熱交換器の間の風呂循環回路の凍結およびバイパス管の凍結を確実に防止し、貯湯タンク内の間接熱交換器近傍の貯湯温度が高い場合は、流路切換手段をバイパス管側にしたままの通常の凍結防止運転を行うので、貯湯タンク内の貯湯熱量を減少させることがないと共に、風呂循環回路の凍結を防止しながら間接熱交換器からの熱伝導でバイパス管と間接熱交換器の間の風呂循環回路の凍結も防止することができる。

本発明の一実施形態の概略構成図同一実施形態の作動を説明するフローチャート

次に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。１は温水を貯湯する貯湯タンク、２は温水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット、３は浴槽である。

４は貯湯タンク１とヒートポンプユニット２を循環可能に接続する加熱循環回路で、加熱循環ポンプ５を有し貯湯タンク１の下部に接続されたヒーポン往き管４ａ及び貯湯タンク１上部に接続されたヒーポン戻り管４ｂより構成され、貯湯タンク１下部の冷水をヒーポン往き管４ａを介してヒートポンプユニット２で加熱し、加熱された高温の温水をヒーポン戻り管４ｂで貯湯タンク１上部に戻して貯湯タンク１内に温水を加熱貯湯するものである。なお、貯湯タンク１の外周面には縦に複数個の貯湯温度センサ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを有しており、この貯湯温度センサが所定温度以上を検出することで貯湯量を検出するものである。

７は貯湯タンク１に水を供給する給水管、８は貯湯タンク１内の温水を出湯する出湯管、９は給水管７からの冷水と出湯管８からの温水を設定温度になるように混合する混合弁、１０は混合された設定温度の温水を給湯する給湯管、１１は給湯管１０の端部に設けられる蛇口である。１２は混合弁９の下流に設けた給湯温度センサ、１３は給湯量をカウントする給湯流量センサである。なお、１４は水道圧を所定の圧力に減圧する減圧弁、１５は加熱されることによる過圧を逃がす圧力逃し弁である。

１６は風呂循環回路で、貯湯タンク１内に設けられた蛇管よりなる間接熱交換器１７と浴槽３とを風呂往き管１６ａ及び風呂戻り管１６ｂとで循環可能に接続するものである。１８は風呂循環回路１６に設けられた風呂循環ポンプ、１９は流水の有無を検出する流水センサ、２０は風呂循環回路１６を流れる浴槽水の温度を検出する風呂温度センサ、２１は浴槽水の水圧から浴槽３内の水位を検出する水位センサである。

２２は間接熱交換器１７をバイパスして風呂往き管１６ａと風呂戻り管１６ｂとを接続するバイパス管で、三方弁よりなる流路切換手段２３がバイパス管２２と風呂戻り管１６ｂの接続部に設けられ、風呂循環回路１８を流れる温水を間接熱交換器１７に流すか否かを選択的に切換えるものである。

２４は給湯管１０途中から分岐されて風呂循環回路１８に接続され浴槽３への湯張りを行うための湯張り管、２５はこの湯張り管２４に設けられ浴槽３への湯張りの開始、停止を行う湯張り弁、２６は浴槽３への湯張り量をカウントする風呂流量センサである。なお、２７は湯張り管２４と水位センサ２１との間に設けられる二方弁で、湯張り時に一旦開弁して風呂戻り管１６ｂの湯張り管２４から浴槽３までの配管のエアパージを行った後、閉弁して水位センサ２１で正確な水位を監視しながら湯張りを行えるようにするものである。

２８はヒートポンプユニット２の加熱制御を行う加熱制御部、２９は沸き上げ運転や給湯および風呂の制御を行うタンク制御部である。なお、３０はヒートポンプユニット２に設けられた外気温度センサである。

次に、この貯湯式給湯風呂装置の作動を以下に説明する。
まず、貯湯タンク１内の湯水をヒートポンプユニット２により沸き上げる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６ａ〜ｄが貯湯タンク１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、タンク制御部２９は加熱制御部２８に対して沸き上げ運転開始を指示する。指示を受けた加熱制御部２８は図示しない圧縮機や加熱循環ポンプの駆動を開始させ、加熱循環回路４を介して貯湯タンク１下部から供給される冷水を水冷媒熱交換器（図示せず）にて高温に沸き上げ、貯湯タンク１上部に戻し、貯湯タンク１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６ａ〜ｄが必要な熱量が貯湯タンク１内に貯湯されたことを検出すると、タンク制御部２９は加熱制御部２８に対して沸き上げ運転停止を指示し、指示を受けた加熱制御部２８は圧縮機や加熱循環ポンプの駆動を停止させ、沸き上げ運転を終了するものである。

そして、蛇口１１が開かれると、タンク制御部２９は混合弁９の開度を調整して、給水管７からの冷水と出湯管８からの高温水とが混合されてタンク制御部２９に接続されたリモコン（図示せず）で設定された給湯設定温度になるようにして給湯を行う。

次に、リモコンにて風呂の湯張りが指示されると、タンク制御部２９は湯張り弁２５を開弁し、給水管７からの冷水と出湯管８からの温水とが混合弁９にてリモコンにて設定された風呂設定温度に調節され、湯張り管２４および風呂循環回路１６を介して浴槽３へ風呂流量センサ２６で所定量をカウントするまで湯張りを行う。このとき、バイパス管２２に設けられた流路切換手段２３はバイパス管２２側に切換えられ、湯張りによって風呂循環回路１６に流入する設定温度に調節された湯はバイパス管２２を流れるので、一度混合弁９にて設定温度に調節された湯がそれよりも高温の温水が貯められた貯湯タンク１内の間接熱交換器１７を流れることがなく、間接熱交換器１７によって設定温度を上回って加熱されてしまうことがなくなる。

また、リモコンにて風呂の追焚きが指示されると、タンク制御部２９は流路切換手段２３を間接熱交換器１７側に切換えて風呂循環ポンプ１８を駆動し、浴槽３内の湯水を貯湯タンク１内の高温の温水中に設けられた間接熱交換器１７を流通させ、貯湯タンク１の貯湯温水の熱を利用して浴槽水を加熱するものである。貯湯タンク１の温水を用いて浴槽３内の温水を追焚きあるいは保温可能にしたため、追焚きあるいは保温専用の電熱ヒータが不要となり、コストの低減および電力消費量の低減を図れるものである。

昼間時間帯において給湯や湯張り等によって貯湯タンク１内の湯量が少なくなって貯湯温度センサ６ａ〜６ｄが必要な熱量が不足していることを検出すると、タンク制御部２９は加熱制御部２８に対して沸き増し運転開始を指示する。指示を受けた加熱制御部２８は圧縮機や加熱循環ポンプの駆動を開始させ、加熱循環回路４を介して貯湯タンク１下部から供給される冷水を水冷媒熱交換器にて高温に沸き上げ、貯湯タンク１上部に戻し、貯湯タンク１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６ａ〜ｄが必要な熱量が貯湯タンク１内に貯湯されたことを検出すると、タンク制御部２９は加熱制御部２８に対して沸き増し運転停止を指示し、指示を受けた加熱制御部２８は圧縮機や加熱循環ポンプの駆動を停止させ、沸き増し運転を終了するものである。なお、昼間時間帯の沸き増しを禁止する設定がされている場合は、沸き増し運転は行われない。

次に、冬期等に風呂循環回路１６中の浴槽水に凍結が生じるおそれがある場合の凍結防止運転について、図２に示すフローチャートに基づいて説明する。
タンク制御部２９は、湯張りや追い焚き等の風呂運転を行っていない状態で、ヒートポンプユニット２の外気温度センサ３０が所定の凍結防止開始温度（ここでは５℃）以下を検出すると（ステップＳ１でＹｅｓ）、流路切換手段２３をバイパス管２２側に切換え（ステップＳ２）、風呂循環ポンプ１８を駆動する（ステップＳ３）。なお、この実施形態では外気温度センサ３０で検出する外気温度に応じて凍結防止運転の開始を判定したが、風呂温度センサ２０の検出する浴槽水温度や、図示しない機内温度センサの検出する温度から凍結防止運転の開始を判定してもよく、凍結の危険度を検出することができる温度センサであれば何でも良いものである。

そして、タンク制御部２９は、流水センサ１９がオンしているかどうかを判定し（ステップＳ４）、オンしていれば浴槽３に循環可能な量の浴槽水が残っているため、凍結防止運転を継続する必要があると判断し、風呂循環ポンプ１８の所定のオン時間のカウントを開始し（ステップＳ５）、浴槽水を流動させることで浴槽水および風呂循環回路１６内の水の凍結を防止する。

ここで所定のオン時間は、ステップＳ１で検出された外気温度に基づいて定められるもので、タンク制御部２９は予め記憶している外気温度とオン時間の関係から、外気温度に応じた時間を選択する。ここでは、−５℃未満で２０分、−５℃以上５℃以下で１０分としている。なお、この実施形態では外気温度センサ３０で検出する外気温度に応じた時間としたが、風呂温度センサ２０の検出する浴槽水温度や、図示しない機内温度センサに応じた時間としてもよく、凍結の危険度を検出することができる温度センサであれば何でも良いものである。

そして、オン時間のカウントが終了すると（ステップＳ５でＹｅｓ）、タンク制御部２９は、間接熱交換器１７の高さ近傍の貯湯温度センサ６ａの検出温度が所定温度未満かどうかを判定し（ステップＳ６）、貯湯タンク１内に残湯が多く存在して所定温度以上である場合には（ステップＳ６でＹｅｓ）、風呂循環ポンプ１８を駆動停止して（ステップＳ７）、外気温度に応じたオフ時間のカウントを開始し（ステップＳ８）、オフ時間のカウントが終了するとステップＳ１へ戻るサイクルを繰り返す。

ここで所定のオフ時間は、ステップＳ１で検出された外気温度に基づいて定められるもので、タンク制御部２９は予め記憶している外気温度とオフ時間の関係から、外気温度に応じた時間を選択する。ここでは、−５℃未満で０分、−５℃以上５℃以下で１０分としている。なお、この実施形態では外気温度センサ３０で検出する外気温度に応じた時間としたが、風呂温度センサ２０の検出する浴槽水温度や、図示しない機内温度センサに応じた時間としてもよく、凍結の危険度を検出することができる温度センサであれば何でも良いものである。

このようにして、浴槽水は間接熱交換器１７を流通しないので貯湯タンク１内の高温の温水の熱を無為に奪ってしまうことがなく、貯湯タンク１内の給湯可能な貯湯量を減らすことがなく、確実に風呂循環回路１６の凍結防止運転が行える。

一方、前記ステップＳ６で、貯湯タンク１内に残湯がほとんどなく、間接熱交換器１７の高さ近傍の貯湯温度センサ６ａの検出温度が所定温度未満である場合には（ステップＳ６でＮｏ）、流路切換手段２３を間接熱交換器１７側に切り換え（ステップＳ９）、風呂循環ポンプ１８の駆動を継続する運転を所定時間（ここでは５分間）行う（ステップＳ１０）ので、バイパス管２２と間接熱交換器１７の間の風呂循環回路１６の凍結を確実に防止することができ、所定時間が経過したら風呂循環ポンプ１８の駆動を停止する（ステップＳ７）ので、貯湯タンク１内の高温の温水の熱を無為に奪ってしまうことがなく、貯湯タンク１内の給湯可能な貯湯量を減らすことがなく、風呂循環回路１６のバイパス管２２よりも間接熱交換器１７側の凍結防止運転が確実に行える。

ここで、ステップＳ１０の所定時間は固定の時間としているが、外気温度の低下に応じて所定時間を長くする構成としてもよい。なお、この実施形態では外気温度センサ３０で検出する外気温度に応じた時間としたが、風呂温度センサ２０の検出する浴槽水温度や、図示しない機内温度センサに応じた時間としてもよく、凍結の危険度を検出することができる温度センサであれば何でも良いものである。

そして、所定のオフ時間が経過すると（ステップＳ８）、再びステップＳ１へ戻るサイクルを繰り返す。

また、前記ステップＳ４で流水スイッチ２０がオンしていない場合は（ステップＳ４でＮｏ）、浴槽３に循環可能な量の浴槽水が残っていないと判断し、ステップＳ７へ進んで風呂循環ポンプ１８の駆動を停止し、オフ時間の経過を待って（ステップＳ８）、再度ステップＳ１へ戻るようにし、無駄な風呂循環ポンプ１８の駆動を行わないようにしていると共に、定期的に浴槽水の有無を判定することで、風呂循環ポンプ１８内の残水の凍結を防止することができ、さらに湯張りとは別の方法で浴槽３に湯水が供給された場合にも凍結防止を行うことを可能としている。

このようにして、風呂循環回路１６の凍結防止運転時に、貯湯タンク１内の間接熱交換器１７近傍の貯湯温度が低い場合は、流路切換手段２３を間接熱交換器１７側に切り換えて風呂循環ポンプ１８を駆動する運転を所定時間行うので、バイパス管２２と間接熱交換器１７の間の風呂循環回路１６の凍結およびバイパス管２２の凍結を確実に防止し、貯湯タンク１内の間接熱交換器１７近傍の貯湯温度が高い場合は、流路切換手段２３をバイパス管２２側にしたままの通常の凍結防止運転を行うので、貯湯タンク１内の貯湯熱量を減少させることがないと共に、風呂循環回路１６の凍結を防止しながら間接熱交換器１７からの熱伝導でバイパス管２２と間接熱交換器１７の間の風呂循環回路１６の凍結も防止することができる。

また、凍結防止運転の１サイクル途中の所定のタイミング毎（ここではステップＳ６のタイミング）に、間接熱交換器１７近傍の貯湯温度が所定温度未満であるかを判定して、バイパス管２２と間接熱交換器１７の間の風呂循環回路１６の凍結防止運転の有無を決めるため、給湯や湯張り、あるいは自然放熱等による貯湯温度の低下が生じて、バイパス管２２と間接熱交換器１７の間の風呂循環回路１６の凍結の恐れが生じた場合に、適切にバイパス管２２と間接熱交換器１７の間の風呂循環回路１６の凍結防止運転が行われ、沸き上げ運転や沸き増し運転によって貯湯温度が上昇して、バイパス管２２と間接熱交換器１７の間の風呂循環回路１６の凍結の恐れがなくなった場合に、不要なバイパス管２２と間接熱交換器１７の間の風呂循環回路１６を浴槽水を流通させる運転を行わず、貯湯タンク１内の貯湯熱量の状態に応じて適切な凍結防止運転を行える。

なお、本発明はこの一実施形態に限定されるものではなく、例えば貯湯タンク内１の温水を沸かし上げる電熱ヒータを貯湯タンク１内に有した公知の電気温水器でもよく、また、流路切換手段２３は三方弁に限られず、例えばバイパス管２２および間接熱交換器１７の入口または出口にそれぞれ開閉弁を設け、何れか一方を選択的に開弁するか、または流路切換手段２３を間接熱交換器１７側へ切り換えて風呂循環ポンプ１８を駆動状態とし、浴槽水を間接熱交換器１７側へ流通させる動作の際に、両方を開弁状態として間接熱交換器１７側へ一部の浴槽水が流通するように構成しても良いものである。

また、この一実施形態では、所定のオン時間が経過した後（ステップＳ５の後）に間接熱交換器１７近傍の貯湯温度が所定温度未満であるかの判定を行うタイミングを設けているが、これに限らず、例えばオフ時間が経過した後（ステップＳ１０の後）に判定を行い、所定温度未満である場合に、流路切換手段２３を切り換えて風呂循環ポンプ１８を所定時間駆動するようにしてもよく、また、ステップＳ５の所定のオン時間のカウント中や所定のオフ時間のカウント中などに判定を行うようにしてもよい。凍結防止運転の１サイクルに１回判定を行うことで、風呂循環回路１６のバイパス管２２よりも間接熱交換器１７側およびバイパス管２２の凍結を、貯湯タンク内の熱量を無駄にすることなく確実に防止することができる。

１貯湯タンク
３浴槽
１６風呂循環回路
１７間接熱交換器
１８風呂循環ポンプ
２２バイパス管
２３流路切換手段

Claims

温水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内に配置された間接熱交換器と、前記間接熱交換器と浴槽とを循環可能に接続する風呂循環回路と、浴槽水を前記風呂循環回路に循環させる風呂循環ポンプと、前記間接熱交換器をバイパスして前記風呂循環回路を短絡するバイパス管と、前記風呂循環回路を流れる浴槽水を前記間接熱交換器側に流すか、前記バイパス管側に流すかを切り換える流路切換手段とを備え、前記流路切換手段を前記バイパス管側に切り換えた状態で前記風呂循環ポンプを駆動して前記風呂循環回路の凍結を防止する凍結防止運転時に、前記間接熱交換器近傍の前記貯湯タンクの貯湯温度が所定温度未満であることを検出すると、前記流路切換手段を前記間接熱交換器側へ切り換えて前記風呂循環ポンプを駆動状態とし、浴槽水を前記間接熱交換器側へ流通させる動作を所定時間行うようにしたことを特徴とする貯湯式給湯風呂装置。
前記凍結防止運転は、前記流路切換手段を前記バイパス管側に切り換えた状態で外気温度または浴槽水温度に応じたオン時間だけ風呂循環ポンプを駆動し、外気温度または浴槽水温度に応じたオフ時間だけ風呂循環ポンプを停止するサイクルを繰り返し、このサイクル途中の所定のタイミングに、前記間接熱交換器近傍の前記貯湯タンクの貯湯温度が所定温度未満であることを検出すると、前記流路切換手段を前記間接熱交換器側へ切り換えて前記風呂循環ポンプを駆動状態とし、浴槽水を前記間接熱交換器側へ流通させる動作を所定時間行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯風呂装置。