JP2016003771A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不凍水抜き栓が開かれると貯湯タンク内の湯が中間出湯管からサイフォン現象により排水される課題を解決した貯湯式給湯装置を提供する。【解決手段】給水管２及び給湯管８に接続し開成されることで給水管２及び給湯管８内の残水を排水して凍結を防止する不凍水抜き栓２８ａと、外気温度を検出する外気温センサ２９と、各種の設定や駆動指示を出力するリモコン２７と、前記リモコン２７の出力を受けて加熱手段１６や切換手段５等を制御する制御部２８とを備えたもので、前記制御部２８は外気温センサ２９が所定温度以下を検知すると切換手段５を、上部出湯管３側を連通し、前記中間出湯管４側を閉塞するように切換るものであり、更にリモコン２７の足し湯スイッチ２７ｂや高温差し湯スイッチ２７ｃが押圧されることで、前記切換手段５を上部出湯管３側を閉塞し、前記中間出湯管４側と連通する状態に切換るものである。【選択図】図１

Description

この発明は、不凍水抜き栓を介して設置される貯湯式給湯装置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於いては、図３に示すように、湯水を貯湯する貯湯タンク１０１と、貯湯タンク１０１の湯水を加熱する加熱手段１０２と、この貯湯タンク１０１下部に給水する給水管１０３と、貯湯タンク１０１上部から出湯する上部出湯管１０４と、貯湯タンク１０１中間部から出湯する中間出湯管１０５と、上部出湯管１０４と中間出湯管１０５の何れか一方を選択する三方弁１０６と、この三方弁１０６の出湯側に接続された給湯管１０７と、貯湯タンク１０１内が所定の負圧状態となると空気を吸引する負圧吸気弁１０８とを備え、貯湯タンク１０１の中間部に湯がある場合は、中間出湯管１０５から全部または一部を出湯しようとするものがあった（特許文献１参照）。

また、寒冷地においては、地表近くあるいは家屋内の給水管１０３および給湯管１０７の凍結を防止するために、給水管１０３および給湯管１０７内の湯水を排水するための不凍水抜き栓１０９を介して貯湯式給湯装置を設置する場合がある。なお、不凍水抜き栓１０９は地域ごとに定められている凍結深度以下に埋設され、手動あるいは電動で排水状態、給水状態に切り換えられるもので、特許文献２や特許文献３に示されるようなものが知られている。

特開２００３−２４０３４２号公報 実開昭６０−１７５９６３号公報 特開２００１−４０５６号公報

ところが、このような貯湯式給湯装置に於いて、三方弁１０６が中間出湯管１０５側に連通している状態で、不凍水抜き栓１０９を排水状態として給水管１０３および給湯管１０７の湯水を抜くと、もしくは、不凍水抜き栓１０９が排水状態のときに三方弁１０６が中間出湯管１０５側を連通する状態となると、給湯管１０７からの排水に伴ってサイフォン現象によって貯湯タンク１０１の中間部から上部の湯が中間出湯管１０５から吸い出されると共に負圧吸気弁１０８から空気が導入され、中間出湯管１０５の接続位置まで水位が低下するまで貯湯タンク１０１内の湯が排水されてしまうという問題があった。

この発明は上記課題を解決する為に、特にその構成を、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンクの湯水を加熱する加熱手段と、この貯湯タンク下部に給水する給水管と、前記貯湯タンク上部から出湯する上部出湯管と、前記貯湯タンク中間部から出湯する中間出湯管と、前記上部出湯管と前記中間出湯管の何れか一方を選択する切換手段と、この切換手段の出湯側に接続された給湯管と、前記給水管及び給湯管に接続し開成されることで給水管及び給湯管内の残水を排水して凍結を防止する不凍水抜き栓と、外気温度を検出する外気温センサと、各種の設定や駆動指示を出力するリモコンと、前記リモコンの出力を受けて加熱手段や切換手段等を制御する制御部とを備えたものに於いて、前記制御部は外気温センサが所定温度以下を検知すると切換手段を、上部出湯管側を連通し、前記中間出湯管側を閉塞するように切換るものであり、更にリモコンの足し湯スイッチや高温差し湯スイッチが押圧されることで、前記切換手段を上部出湯管側を閉塞し、前記中間出湯管側と連通する状態に切換るものである。

以上のようにこの発明によれば、外気温度が凍結の危険温度に低下することで、不凍水抜き栓が何時操作されて水抜き状態となっても、貯湯タンクの中間部と中間出湯管側の連通は閉塞されていてサイフォン現象は発生せず、貯湯タンク内の貯湯水の排水は未然に阻止されるものであるが、しかし不凍水抜き栓が操作されないままこの状態が継続されると、適温に近く貯湯タンク内の中温水を多く使用する風呂関係の運転が指示された場合、中温水が使用できずに効率が悪くなるため、リモコンの足し湯スイッチや高温差し湯スイッチが押圧を受けて、切換手段を上部出湯管側を閉塞し、中間出湯管側と連通する元の状態に切換るようにしたことにより、足し湯や高温差し湯では従来通り中温水を使用でき無駄に高温水を使用することなく効率の向上を図ることができ、水資源の無駄及びエネルギーの無駄を省きながら効率の良い給湯風呂を得ることができるものである。

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ためのフローチャート。 従来の貯湯式給湯装置の概略構成図。

次にこの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。
１は湯水を貯湯する貯湯タンク、２は貯湯タンク１底部に接続された給水管、３は貯湯タンク１頂部に接続された上部出湯管、４は貯湯タンク１中間部に接続された中間出湯管、５は上部出湯管３からの湯と中間出湯管４からの湯の何れか一方から出湯するよう切り換える切換手段としての三方弁、６は給水管２から分岐した給水バイパス管、７は三方弁５からの湯と給水バイパス管６からの水とを混合し、その混合比を可変できる混合弁、８は混合弁７で混合された湯を給湯端末（図示せず）に給湯するための給湯管、９は貯湯タンク１の下部と上部を湯水が循環可能に接続した循環回路、１０は循環回路９途中に設けられ、その回転数を可変できる循環ポンプである。

１１は冷媒を圧縮して吐出する回転数可変の圧縮機、１２は一次側に圧縮機１１からの冷媒が流通されると共に二次側に循環回路９の水が流通し、高温高圧冷媒から放熱して水を加熱するための水冷媒熱交換器、１３は水冷媒熱交換器１２からの冷媒を減圧膨張させる開度可変の減圧器、１４は減圧器１３で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器、１５は蒸発器１４に大気熱を供給するための回転数可変の送風機であり、圧縮機１１、水冷媒熱交換器１２、減圧器１３、蒸発器１４で加熱手段１６を構成している。

１７は給水管２途中に設けられ市水を一定の給水圧（例えば設定圧力値１７０ｋＰａ）に減圧する給水減圧弁で、この給水減圧弁１７は貯湯タンク１内の湯水を給水減圧弁１７より上流側へ逆流させない逆止弁の機能を併せ持つものである。また、１８は貯湯タンク１の上部に連通して設けられ貯湯タンク１内が負圧になった場合に開弁して貯湯タンク１内に空気を導入する負圧吸気弁、１９は給水減圧弁１７の一次側および給湯管８から分岐した位置に介在して凍結深度以下の地中に埋設され、給水を止水すると共に給水管２および給湯管８の水抜きを行うための不凍水抜き栓、１９ａは不凍水抜き栓１９の操作ハンドル、１９ｂは不凍水抜き栓１９の排水口、１９ｃは不凍水抜き栓１９の排湯口である。

２０ａ〜ｅは貯湯タンク１の側面上下に複数設けられ貯湯タンク１内の貯湯温度を検出する貯湯温度センサ、２１は給湯管８途中に設けられ給湯流量を内部の羽根車の回転数により検出する給湯流量検出手段としての給湯流量センサ、２２は給湯温度を検出する給湯温度センサ、２３は給水温度を検出する給水温度センサ、２４は循環回路９途中に設けられ水冷媒熱交換器１２に流入する湯水の温度（入水温度）を検出する入水温度センサ、２５は循環回路９途中に設けられ水冷媒熱交換器１２から貯湯タンク１に戻る湯水の温度（沸き上げ温度）を検出する沸き上げ温度センサ、２６は圧縮機１１から水冷媒熱交換器１２に流入する冷媒の温度（吐出温度）を検出する吐出温度センサである。

２７は所望の給湯温度（給湯設定温度）を設定する給湯温度設定スイッチ２７ａと、風呂に風呂設定温度の湯水を設定量を足し湯する足し湯スイッチ２７ｂと、風呂に高温の湯を差し湯して追い焚きを行う高温差し湯スイッチ２７ｃと、給湯設定温度及び足し湯温度、足し湯量、高温差し湯中を表示する表示器２７ｄを有したリモコンである。

２８は貯湯温度センサ２０ａ〜ｅ、給湯流量センサ２１、給湯温度センサ２２、給水温度センサ２３、入水温度センサ２４、沸き上げ温度センサ２５、吐出温度センサ２６、外気温センサ２９の検出値が入力されると共にリモコン２７と通信可能に接続され、三方弁５、混合弁７、循環ポンプ１０、圧縮機１１、減圧器１３、送風機１５の作動を予め記憶されたプログラムに従って制御する制御部である。

そして、制御部２８には水抜き解除手段２８ａが設けられ、前記外気温センサ２９が凍結危険の所定温度以下ここでは０℃以下を検知することで、制御部２８が三方弁５を上部出湯管３側を連通し、前記中間出湯管４側を閉塞するように切換るものであり、そしてこの状態で不凍水抜き栓１９の開成操作を待つものであるが、この時、リモコン２７の足し湯スイッチ２７ｂ或いは高温差し湯スイッチ２７ｃが押圧されると、制御部２８の水抜き解除手段２８ａがこれを検知して、三方弁５を上部出湯管３側を閉塞し、中間出湯管４側と連通する元の状態に切換て、貯湯タンク１内の中温水を風呂運転に使用するようにするものである。

３０は給湯管８から分岐し風呂を構成する浴槽３１に連通する湯張り管で、途中には電磁開閉弁３２が備えられ、リモコン２７の足し湯スイッチ２７ｂや高温差し湯スイッチ２７ｃの押圧で、常時閉成されている電磁開閉弁３２を開成して風呂動作を可能とするものである。

次にこの一実施形態の作動について説明する。
給湯端末が開かれて給湯が開始されると、貯湯温度センサ２０ａ〜ｅで検出した貯湯量が多く、貯湯タンク１の中間部付近より下に湯がある場合は、制御部２８は、三方弁５を中間出湯管４側が連通し、上部出湯管３側を閉塞した状態として、貯湯タンク１の中間部から出湯し、混合弁７の開度を給湯温度センサ２２が検出する給湯温度が給湯設定温度になるように調整して給湯する。一方、貯湯タンク１内の貯湯量が少なくなり、貯湯タンク１の中間部付近に湯がなくなると、制御部２８は、三方弁５を中間出湯管４側を閉塞し、上部出湯管３側を連通した状態として、貯湯タンク１の上部から出湯する。

このように、貯湯タンク１内の湯量が十分にある場合には、貯湯タンク１中間部から出湯し、湯量が十分にない場合は、貯湯タンク１上部から出湯するため、貯湯タンク１中間部の温度低下した湯を貯湯タンク１上部の高温水よりも先に消費できるため、貯湯タンク１上部には熱い湯を熱いまま残し、貯湯タンク１下部には温度低下した湯ではなく給水管２からの冷たい給水を残すことができる。

そして、電力料金単価の安価な深夜時間帯となると、制御部２８は、加熱手段１６の定格加熱能力を沸き上げ目標温度と最下部の貯湯温度センサ２０ｅで検出する貯湯タンク１底部の被加熱水の温度との温度差で除して加熱手段１６を通過させる被加熱水の目標循環量を算出し、予め記憶されている目標循環量と目標回転数との関係（式またはデータマップ）から、この目標循環量に応じた循環ポンプ１０の目標回転数を設定し、圧縮機１１、減圧器１３、送風機１５の作動を開始して加熱手段１６を駆動すると共に循環ポンプ１０を目標回転数で駆動して沸き上げ運転を開始する。

この時、貯湯タンク１内には湯として翌日に用いることができる熱い湯と、冷たい給水が残っていて、中間温度の湯が極力出湯されて残っていないため、ヒートポンプ式の加熱手段１６で沸き上げる際にＣＯＰ（加熱効率）がよい状態で沸き上げ運転を行うことができる。

そして、貯湯タンク１最下部の貯湯温度センサ２０ｅが所定温度以上に達したことを検出するか、現在時刻が深夜時間帯の終了時刻に達すると、制御部２８は、圧縮機１１、減圧器１３、送風機１５の作動を停止して加熱手段１６を停止すると共に循環ポンプ１０を停止して沸き上げ運転を終了するようにしている。

この時、制御部２８は、貯湯タンク１内の貯湯量が中間出湯管４が取り付けられている位置よりも下まで沸き上げ運転を行うと、これを貯湯温度センサ２０ａ〜ｅによって検出し、三方弁５を中間出湯管４側を連通し、上部出湯管３側を閉塞する状態として、給湯開始と同時に貯湯タンク１の中間部から出湯できるようにする。

次に図１に示した貯湯式給湯装置に於いて、冬期に凍結の恐れのある時に不凍水抜き栓１９がユーザーによって開かれて排水する場合と、解除について図２に示すフローチャートに基づいて説明する。

今冬期で外気温センサ２９が凍結危険の所定温度以下ここでは０℃以下を検知することで（ステップＳ１）、ＹＥＳでステップＳ２に進み制御部２８が三方弁５を上部出湯管３側を連通し、前記中間出湯管４側を閉塞するように切換るものであり、そしてこの状態で不凍水抜き栓１９の開成操作を待つものであり、そして不凍水抜き栓１９の操作ハンドル１９ａがユーザーによって操作されて開成し排水動作が開始されると、給水管２内の水と給湯管８内の湯がそれぞれ不凍水抜き栓１９の排水口１９ｂと排湯口１９ｃから排出されるが、三方弁５の中間出湯管４側が閉塞され貯湯タンク１の中間部とは連通されていないので、サイフォン現象による貯湯タンク１からの貯湯水の排水は防止されるもので、安心して使用出来るものであり、水資源の無駄及びエネルギーの無駄を阻止するものである。

一方、前記ステップＳ２の状態からステップＳ３に示すように、リモコン２７の足し湯スイッチ２７ｂ或いは高温差し湯スイッチ２７ｃが押圧されると、ＹＥＳでステップＳ４に進み制御部２８の水抜き解除手段２８ａがこれを検知して、三方弁５を上部出湯管３側を閉塞し、中間出湯管４側と連通する元の状態に切換て、貯湯タンク１内の中温水を風呂運転に使用できるようにして、ステップＳ５で風呂運転を行い高温水の使用を抑えて中温水を使用することで、効率の良い給湯風呂を得るものであり、そして、ステップＳ５で風呂運転の終了後にステップＳ６で終了後のカウントを開始して、終了から所定時間ここでは５分経過することで、ＹＥＳでステップＳ２に戻り、制御部２８が三方弁５を上部出湯管３側を連通し、前記中間出湯管４側を閉塞するように切換て、不凍水抜き栓１９の開成操作を待つものであり、風呂運転が終了すれば自動的に元の戻って凍結防止が何時でもできるように待機するので、極めて使用勝手が良いものである。

１ 貯湯タンク
２ 給水管
３ 上部出湯管
４ 中間出湯管
５ 三方弁（切換手段）
８ 給湯管
１６ 加熱手段
１９ 不凍水抜き栓
２７ リモコン
２８ 制御部
２８ａ 水抜き解除手段
２９ 外気温センサ

Claims (1)

1. 湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンクの湯水を加熱する加熱手段と、この貯湯タンク下部に給水する給水管と、前記貯湯タンク上部から出湯する上部出湯管と、前記貯湯タンク中間部から出湯する中間出湯管と、前記上部出湯管と前記中間出湯管の何れか一方を選択する切換手段と、この切換手段の出湯側に接続された給湯管と、前記給水管及び給湯管に接続し開成されることで給水管及び給湯管内の残水を排水して凍結を防止する不凍水抜き栓と、外気温度を検出する外気温センサと、各種の設定や駆動指示を出力するリモコンと、前記リモコンの出力を受けて加熱手段や切換手段等を制御する制御部とを備えたものに於いて、前記制御部は外気温センサが所定温度以下を検知すると切換手段を、上部出湯管側を連通し、前記中間出湯管側を閉塞するように切換るものであり、更にリモコンの足し湯スイッチや高温差し湯スイッチが押圧されることで、前記切換手段を上部出湯管側を閉塞し、前記中間出湯管側と連通する状態に切換ることを特徴とする貯湯式給湯装置。

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