JP2017116211A

JP2017116211A - 給湯装置

Info

Publication number: JP2017116211A
Application number: JP2015253869A
Authority: JP
Inventors: 山本　照夫; Teruo Yamamoto; 照夫山本
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2015-12-25
Publication date: 2017-06-29

Abstract

【課題】簡易な構成かつ安定した制御を実現しつつ、コンパクト化、省エネルギー性および使用性の向上を実現した給湯装置を提供すること。【解決手段】貯湯槽１と、貯湯槽１の水を加熱する加熱手段２と、浴槽３と、貯湯槽の湯と給水とを混合して所定温度の湯を浴槽３に給湯する浴槽給湯手段５と、加熱手段２に流入する水の温度を検知する入水温度検知手段７と貯湯槽１の水温を検知する貯湯槽水温検知手段１４とのうちの少なくともいずれか一方と、制御装置９とを備え、加熱手段２による加熱運転中に、加熱手段２に流入する水の温度と貯湯槽１の水温のうちの、少なくともいずれか一方が所定値を超えたとき、浴槽給湯手段５からの、浴槽３への給湯動作を実行することを特徴とする給湯装置。【選択図】図１

Description

本発明は、沸き上げた湯を貯湯槽に貯えて使用する給湯装置に関する。

従来、この種の給湯装置は、たとえば図７のようなものがある（例えば、特許文献１参照）。

図７に示すように、貯湯槽１、ヒートポンプユニット２を備え、ヒートポンプユニット２で沸き上げた湯を浴槽３やカラン４に給湯する機能を有し、カラン４への給湯の際は貯湯槽１とヒートポンプユニット２からの湯を混合し、浴槽３への給湯の際にはヒートポンプユニット２で加熱した湯だけを用いる。

特開２０１０−６０２８０号公報

しかしながら、前記従来の構成では、貯湯槽１への貯湯、カラン４や浴槽３への給湯というそれぞれの動作が重なった場合、とくに、カラン給湯の際の給湯温度の制御が困難となるという課題を有していた。

本発明は、上記課題を解決するもので、簡易な構成かつ安定した制御を実現しつつ、コンパクト化、省エネルギー性および使用性の向上を実現した給湯装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の給湯装置は、貯湯槽と、前記貯湯槽の水を加熱する加熱手段と、浴槽と、前記貯湯槽の湯と給水とを混合して所定温度の湯を前記浴槽に給湯する浴槽給湯手段と、前記加熱手段に流入する水の温度を検知する入水温度検知手段と前記貯湯槽の水温を検知する貯湯槽水温検知手段とのうちの少なくともいずれか一方と、制御装置と、を備え、前記加熱手段による加熱運転中に、前記加熱手段に流入する水の温度と前記貯湯槽の水温のうちの、少なくともいずれか一方が所定値を超えたとき、前記浴槽給湯手段からの、前記浴槽への給湯動作を実行することを特徴とするものである。

これによって、貯湯槽の水を加熱中に風呂への給湯が可能な湯量が沸き上げられた時点で浴槽に給湯を行えることで、簡易な構成かつ安定した制御を実現しつつ、コンパクト化、省エネルギー性および使用性の向上を実現した給湯装置を提供できる。

本発明によれば、簡易な構成かつ安定した制御を実現しつつ、コンパクト化、省エネルギー性および使用性の向上を実現した給湯装置を提供できる。

本発明の実施の形態１における給湯装置の構成図同制御動作のフローチャートを示す図（ａ）本発明の実施の形態１における一般的な給湯方法の場合の動作の模式図（ｂ）本発明の実施の形態１における深夜沸き上げの加熱運転中に浴槽に給湯を行った場合の動作の模式本発明の実施の形態２における給湯装置の構成図同制御動作のフローチャート（ａ）本発明の実施の形態２における一般的な給湯方法の場合の動作の模式図（ｂ）本発明の実施の形態２における深夜沸き上げの加熱運転中に浴槽に給湯を行った場合の動作の模式図従来の給湯装置の構成図

第１の発明は、貯湯槽と、前記貯湯槽の水を加熱する加熱手段と、浴槽と、前記貯湯槽の湯と給水とを混合して所定温度の湯を前記浴槽に給湯する浴槽給湯手段と、前記加熱手段に流入する水の温度を検知する入水温度検知手段と前記貯湯槽の水温を検知する貯湯槽水温検知手段とのうちの少なくともいずれか一方と、制御装置と、を備え、前記加熱手段による加熱運転中に、前記加熱手段に流入する水の温度と前記貯湯槽の水温のうちの、少なくともいずれか一方が所定値を超えたとき、前記浴槽給湯手段からの、前記浴槽への給湯動作を実行することを特徴とする給湯装置である。

これにより、貯湯槽の水を加熱中に風呂への給湯が可能な湯量が沸き上げられた時点で浴槽に給湯を行って貯湯槽の熱を浴槽に移動できることで、貯湯槽を小型化、加熱手段の発停回数の削減で省スペース化と省エネルギー性を向上させた給湯装置を提供できる。

第２の発明は、特に第１の発明において、前記加熱手段は、ヒートポンプサイクルであることを特徴とするものである。

これにより、貯湯槽と浴槽の容量と給湯制御を適切に設計することで加熱運転時の入水温度が低く抑えられ、効率のよい運転が可能となって省エネルギーに寄与できるものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における蓄熱装置の構成図を示すものである。

図１において、貯湯槽１と、この貯湯槽１の水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット２と、浴槽３と、貯湯槽１の湯と給水管６からの給水とを混合して所定温度の湯を前記浴槽３に給湯する浴槽給湯手段としての浴槽給湯混合弁５と、ヒートポンプユニット２による加熱運転中にヒートポンプユニットに流入する水の温度を検知する入水温度検知手段としての入水サーミスタ７と、浴槽給湯開始手段としての二方弁８と、前記入水サーミスタからの出力を処理する制御装置９に設けた温度制御部１０と、この温度制御部１０の処理結果に基づいて、前記二方弁８を制御する浴槽給湯開始制御部である二方弁制御部１１を設けたものである。

また、貯湯槽１の加熱運転に必要な循環ポンプ１２と、カラン給湯時に所定の貯湯槽１の湯と給水を混合して所定の温度の湯にするカラン給湯混合弁１３を備えている。また、浴槽３には比較的高い断熱処理が施されている。

以上のように構成された給湯装置について、以下その動作、作用を説明する。

図２は、本実施の形態の給湯装置の動作を示すフローチャートである。ヒートポンプユニット２により、深夜の沸き上げ加熱運転が開始されると（ステップ０１）、その日の入浴予約つまり浴槽３への給湯が使用者によって設定されているかどうかを判断する（ステップ０２）。

入浴予約がある場合、この深夜沸き上げ中に浴槽３への給湯をおこなうが、その開始判断としてステップ０３にて、入水サーミスタ７と温度制御部１０によって検知されるヒートポンプユニット２への入水温が予め設定された浴槽給湯開始温を超えたかどうかを判断し（ステップ０３）、超えていればステップ０４にて二方弁制御部１１が二方弁８を開いて、浴槽３に給湯を開始する。

その後、浴槽３が設定された湯量に達したら（ステップ０５）、二方弁８を閉じて、浴槽３への給湯を終了する（ステップ０６）。この間、ヒートポンプユニット２による深夜沸き上げの加熱運転は継続されており、以降は入水温が深夜沸き上げ停止温を上回った時点（ステップ０７）で加熱運転を終了する（ステップ０８）。

図３は、一連の動作を説明するもので、深夜沸き上げの途中に浴槽３への給湯する本発明の方法と、従来、一般的におこなわれている入浴の直前に浴槽３に給湯した場合との比較を示す。

図３（ａ）は、従来の一般的な給湯方法によるものであるが、狭小地や集合住宅に設置される比較的小型の貯湯槽１の動作を想定しており、夕刻からの給湯負荷のピーク時にもヒートポンプユニット２の加熱運転を多用する。

具体的には２００Ｌ程度の容量である。一般に相対的に安価な電力料金が設定される２３時から７時の深夜時間帯における加熱運転で貯湯槽１の容量を最大限に使っても、一日の給湯負荷には対応できず、ピーク負荷時間帯に再び長時間の加熱運転を行う。

加熱運転と浴槽給湯のタイミングに応じた貯湯槽１と浴槽３の蓄熱量およびヒートポンプユニット２の入水温度の推移を示しているが、まず、深夜の沸き上げでは入水温度が高温になり、貯湯槽１が高温の湯で満たされるまで貯湯される。

加熱温度の停止温を図中に示している。その後の夕刻からの給湯負荷のピークには浴槽３への給湯負荷も含まれ、これに対応するために、電力料金の高い昼間電力で再び長時間の沸き上げがなされる。

一方、図３（ｂ）は、深夜沸き上げの加熱運転中に浴槽３に給湯を行った場合である。深夜の加熱運転中にヒートポンプユニット２の入水温度が予め設定された設定値である浴槽給湯開始温を超えた時点から浴槽給湯を開始する。

なお、前記浴槽給湯開始温である設定値は、貯湯槽１に、浴槽３への最低必要給湯量が賄える熱量が蓄積される値としている。

この時点で貯湯槽１には、浴槽３への必要給湯量を賄えるだけの熱量が蓄積されている。浴槽３への給湯により貯湯槽１の蓄熱量はいったん低下し、給湯が終了すれば再び貯湯により蓄熱量が増加する。

加熱運転はヒートポンプユニット２の入水温度が深夜沸上停止温を超えるまで続けられ、貯湯槽１には高温の湯が満たされる。この時点で、深夜の加熱運転で貯えられた熱量は
、貯湯槽１と浴槽３に分割されている。従って、従来の一般的な方法でなされる浴槽３への夕刻の給湯負荷が発生せず、ピークの給湯負荷の時間帯であっても短時間の加熱運転ですますことができる。

ここで、深夜の浴槽給湯では、その日の夕刻に入浴するまでに放熱による温度低下が起こるが、浴槽３には断熱処理を施してあるため、少しの追い焚きによって対応できる。

以上のように、本実施の形態においては、深夜の沸き上げ時の加熱運転中に、それまでに貯湯された湯を浴槽３に移動させることで、夕刻の浴槽給湯をなくし、それによってピーク給湯負荷を軽減する。

その結果、深夜時間帯の加熱運転が主体とできる。小さい貯湯槽１では昼間時間帯の運転を多用しなければならない欠点を解消するものであり、経済性が高いと同時に、省エネルギーの観点から重要な昼夜の電力需要の平準化に寄与するものである。

（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態の給湯装置の構成図である。

図４において、第１の実施の形態と異なる点は、入水サーミスタ７の代わりに、貯湯槽１の中間部に貯湯槽水温検知手段としての貯湯槽サーミスタ１４を設け、制御装置９内にはこの貯湯槽サーミスタ１４の出力を処理する温度制御部１０としたものである。

図５は、動作のフローチャートを示したものである。ここでの動作は、第１の実施の形態で説明したものとほぼ同様であり、相違点は、浴槽給湯の開始と深夜沸き上げの停止を、入水サーミスタ７に代えて、貯湯槽サーミスタ１４を用いたものである。

図６は、一連の動作を説明するもので、深夜沸き上げの途中に浴槽３への給湯する本発明の方法と、従来、一般的におこなわれている入浴の直前に浴槽３に給湯した場合との比較を示す。

図６（ａ）は、従来の一般的な給湯方法によるものである。第１の実施の形態では小型の貯湯槽１としたが、一般家庭に標準的な容量の貯湯槽を想定した。

具体的には４００Ｌ程度である。この場合は夕刻からの給湯負荷のピーク時のヒートポンプユニット２の加熱運転は少ないものであり、深夜時間帯の加熱運転で一日の給湯負荷の大部分は賄える。

加熱運転と浴槽給湯のタイミングに応じた貯湯槽１と浴槽３の蓄熱量およびヒートポンプユニット２の入水温度の推移を示しているが、まず、深夜の沸き上げで貯湯槽水温が高温になり、入水温度は少し上昇した時点で深夜沸き上げが停止される。

入水温度が高くなるほど、ヒートポンプユニット２の効率が悪くなるので、比較的早めに深夜の加熱運転を終了する。その後の夕刻からの給湯負荷のピークには少しの時間、過熱運転を行って、浴槽３への給湯負荷等、大きな負荷に対応する。

一方、図６（ｂ）は、深夜沸き上げの加熱運転中に浴槽３に給湯を行った場合である。深夜の加熱運転中に貯湯槽１の貯湯槽サーミスタ１４による水温が、予めされた設定値である浴槽給湯開始温を超えた時点から浴槽給湯を開始する。

この時点で貯湯槽１には、浴槽３への必要給湯量を賄えるだけの熱量が蓄積されている。浴槽３への給湯により貯湯槽１の蓄熱量はいったん低下し、給湯が終了すれば再び貯湯により蓄熱量が増加する。加熱運転は貯湯槽水温が深夜沸上停止温を超えるまで続けられるが、この深夜沸上停止温は、ヒートポンプユニット２への入水温度が上昇しない範囲に設定されている。

夕方からのピーク負荷には浴槽３の給湯負荷が含まれず、貯湯槽１の全量を高温の湯で満たさなくても、ピーク負荷時の加熱運転は不要となる。

以上のように、本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様、深夜の沸き上げ時の加熱運転中に、それまでに貯湯された湯を浴槽３に移動させることで、夕刻の浴槽給湯をなくし、それによってピーク給湯負荷を軽減するのであるが、貯湯槽１の容量に余裕があるため、貯湯槽１に全量の貯湯が必要なく、さらに、ピーク負荷時の加熱運転の省略も可能になるため、ヒートポンプユニット２の運転効率が極めて高く、大きな省エネルギー効果を得ることができる。そして、さらなる経済性の向上をも実現できるものである。

以上のように、本発明にかかる給湯装置は、貯湯槽の有効利用と熱源の効率運転ができるので、家庭用、業務用の給湯装置に適用することができる。

１貯湯槽
２加熱手段（ヒートポンプユニット）
３浴槽
５浴槽給湯手段（浴槽給湯混合弁）
６給水管
７入水温度検知手段（入水サーミスタ）
８浴槽給湯開始手段（二方弁）
９制御装置
１０温度制御部
１１浴槽給湯開始制御部（二方弁制御部）
１４貯湯槽水温検知手段（貯湯槽サーミスタ）

Claims

貯湯槽と、
前記貯湯槽の水を加熱する加熱手段と、
浴槽と、
前記貯湯槽の湯と給水とを混合して所定温度の湯を前記浴槽に給湯する浴槽給湯手段と、前記加熱手段に流入する水の温度を検知する入水温度検知手段と前記貯湯槽の水温を検知する貯湯槽水温検知手段とのうちの少なくともいずれか一方と、
制御装置と、
を備え、
前記加熱手段による加熱運転中に、
前記加熱手段に流入する水の温度と前記貯湯槽の水温のうちの、少なくともいずれか一方が所定値を超えたとき、
前記浴槽給湯手段からの、前記浴槽への給湯動作を実行することを特徴とする給湯装置。
前記加熱手段は、ヒートポンプサイクルであることを特徴とする前記請求項１に記載の給湯装置。