JP3603733B2

JP3603733B2 - 給湯装置

Info

Publication number: JP3603733B2
Application number: JP2000081910A
Authority: JP
Inventors: 幹彦黒田; 真一坂本
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2000-03-23
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2020-03-23
Also published as: JP2001263805A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、風呂の湯貼り等の大出湯を検知することが可能な給湯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来から用いられている低コストの給湯単独機においては、風呂の湯張り等の大出湯を検知するための機能が設けられていないことが多い。このため、常に一定量の残湯を確保しておくことによって、風呂の湯張り時に湯切れが起こらないように構成している。しかしながら、このように一定量の残湯を確保しようとすれば、貯湯タンクが大型化する傾向があり、さらに上記貯湯タンクを設置するための広いスペースを確保する必要があるという問題が生じている。また、通常は風呂の湯張り以降に湯を大量に使用することは少なく、このため、深夜時間前においても大量の湯が残ってしまい、大変不経済であるという問題も生じている。一方、上記風呂の湯張りを検知するための機能を有している給湯装置として、浴槽側に水位センサ等の制御手段が設けられているものがあるが、浴槽側で制御する方法は構造や制御構成が複雑となるという問題がある。
【０００３】
この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、風呂の湯張り等の大出湯を検知することが可能な給湯装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１の給湯装置は、所定時間内に、所定量以上の出湯がなされたことを検知する大出湯検知手段を設け、上記大出湯検知手段によって大出湯が検知された場合において、貯湯タンク１内において確保しておくべき湯量を、検知前よりも小とする制御を行うことを特徴としている。
【０００５】
上記請求項１の給湯装置では、大出湯検知手段を設けることによって、所定時間内に所定量以上の出湯（大出湯）を検知することを可能としている。この結果、風呂の湯張り等の大出湯以降の制御運転を効率良く行うことができる。すなわち、大出湯後に以下請求項２で述べる貯湯量制御を行って残湯調整する等、その場の状況に応じた最適な制御運転を行うことが可能となる。また、風呂の湯張り終了後に湯張り完了ブザーを鳴らしてユーザに知らせる等、他の制御と組み合わせることによって利便性を向上させることも可能となる。
【０００７】
しかも、上記給湯装置では、給湯負荷が少ない風呂の湯張り後、貯湯タンク１内において確保しておくべき湯量を、検知前よりも小とする制御を行うことによって、ランニングコストの低減を図ることができる。また大出湯後も、貯湯タンク１には一定の貯湯量が確保されているため、通常の出湯であれば湯切れを心配する必要なく使用することができる。
【０００８】
また請求項２の給湯装置は、上記貯湯タンク１内の湯水温度を検知する温度検知手段を貯湯タンク１の異なる高さ位置に複数個設け、上記いずれか一つの温度検知手段で検知された温度が低下し、その後所定時間内に、上記温度検知手段よりも給湯口４側に位置する温度検知手段の温度が低下したときに大出湯されたと把握することを特徴としている。
【０００９】
上記請求項２の給湯装置では、上記貯湯タンク１に大出湯検知手段である複数個の温度検知手段を設け、これらの温度変化から風呂の湯張り等の大出湯を検出することを可能としている。このような温度検知手段は、通常、貯湯タンク１に設置されている場合が多いため、低コストかつ簡単な方法で制御することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の給湯装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１１】
まず、この発明の一実施形態の前提となるヒートポンプ式給湯装置の全体構成について説明する。図１は、上記ヒートポンプ式給湯装置の水系統及び冷媒系統を示す回路図である。このうち、まず水系統における風呂用回路について説明する。同図において１は貯湯タンクであり、この貯湯タンク１には、温度検知手段である３個のサーミスタ１１、１２、１３がそれぞれ異なる高さに配置されている。具体的には、第１サーミスタ１１、第２サーミスタ１２、第３サーミスタ１３の順に、図における上部から下部に向かって所定の間隔を置いて配置されている。また上記貯湯タンク１の底部に設けられた給水口２には、給水圧を加えながら貯湯タンク１に市水を供給するための給水配管３が接続されており、上記給水配管３には、給水側から順に、逃し弁付き減圧逆止弁７、及び凍結防止サーミスタ６がそれぞれ介設されている。一方、上記貯湯タンク１の頂部に設けられた給湯口４には給湯配管８が接続されており、さらにその先端がミキシングバルブ９の流入側９ａに接続されている。ここで、上記給湯配管８の貯湯タンク１側には、蒸気を外部へ逃がすための空気逃し弁２３と、水の膨張分を逃がすための水逃し弁２４とがそれぞれ設けられている。また上記給水配管３の途中から分岐された給水管１４も、上記ミキシングバルブ９の流入側９ａに接続されており、このミキシングバルブ９で上記給湯配管８からの給湯と給水管１４からの市水が、一定の割合で混合されるように構成されている。一方、上記ミキシングバルブ９の流出側９ｂには分岐管１６が接続されており、この分岐管１６を介して風呂用給湯管１７と出湯管１８とに分岐される。そして、上記風呂用給湯管１７が差し湯用電磁弁１９と逆止弁２１とを介して浴槽２２に接続される一方、上記出湯管１８は出湯口に接続される。
【００１２】
次に上記水系統における湯沸かし回路について説明する。図１に示すように、上記貯湯タンク１の底部に設けられた取水口２６には、取水管２７が接続されており、その先端が循環ポンプ２８を介して熱交換路２９の入口側２９ａに接続されている。ここで上記熱交換路２９は、以下で述べる冷媒回路の凝縮器として機能する三重管式の水熱交換器４４と熱交換可能に設けられており、上記循環ポンプ２８の作動によって熱交換路２９の入口側２９ａから出口側２９ｂへと湯水が流通するように成っている。このとき、上記水熱交換器４４には漏洩検知機３４が取り付けられている。また上記熱交換路２９の出口側２９ｂには、出湯管３１が接続されており、その先端が上記ミキシングバルブ９よりも貯湯タンク１側の給湯配管８に接続されている。そして、上記循環ポンプ２８と熱交換路２９とを結ぶ取水管２７には、電動比例弁３２と入水温度検知サーミスタ３３とが介設されている。また、上記熱交換路２９から給湯配管８へと至る出湯管３１には、給湯温度検知サーミスタ３６と逃し弁３７とがそれぞれ介設されている。なお、上記水系統における風呂用回路及び湯沸かし回路は、それぞれ制御手段（図示せず）によって制御されるが、この制御手段はＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース等を有するマイクロコンピュータを用いて構成されたものである。
【００１３】
一方、上記冷媒系統については、図１に示すように圧縮機４１、水熱交換器４４、電動膨張弁４５、空気熱交換器４６を順次冷媒配管５０ａ〜５０ｄで接続することによって構成している。ここで、この実施形態においては、上記冷媒に二酸化炭素（ＣＯ_２）冷媒を使用した。さらに上記圧縮機４１の吐出側には吐出管温度サーミスタ４２、及び圧力制御のためのＨＰＳ４３が介設され、また上記空気熱交換器４６とその近傍には、それぞれ空気熱交温度サーミスタ４７と外気温度サーミスタ４８とが配設されている。ところで上記冷媒回路には、除霜運転時に圧縮機４１から吐出されるホットガスを空気熱交換器４６に供給するためのバイパス回路が形成されている。すなわち、図に示すように、上記圧縮機４１の吐出側と水熱交換器４４とを結ぶ冷媒配管５０ａから、除霜用電磁弁４９を介したバイパス配管５１を分岐させ、その先端を上記電動膨張弁４５と空気熱交換器４６とを結ぶ冷媒配管５０ｃに接続させることによって、上記バイパス回路を形成している。またこの冷媒系統回路も、上記制御手段（図示せず）によって制御されている。
【００１４】
次に、上記構成のヒートポンプ式給湯装置の運転動作のうちの風呂給湯運転について説明する。まず、図１に示す貯湯タンク１内に温湯が貯溜された状態において、差し湯用電磁弁１９を開弁する。すると、上記給水配管３を流れる水の給水圧によって、貯湯タンク１内に貯溜された約８５℃の温湯が押し上げられ、給湯口４から給湯配管８を通ってミキシングバルブ９の流入側９ａに流入する。このとき、上記給水配管３から分岐された給水管１４を流通する水も上記ミキシングバルブ９の流入側９ａに流入し、ここで上記水と温湯が一定の割合で混合される。そして上記混合された約４０℃〜６０℃の温湯は、ミキシングバルブ９の流出側９ｂから分岐管１６を介して、一方は風呂用給湯管１７を流通して浴槽２２に供給され、また一方は出湯管１８を流通して出湯口に供給される。
【００１５】
さらに、上記ヒートポンプ式給湯装置における湯沸かし運転について説明する。まず図１に示す差し湯用電磁弁１９を閉弁した状態において、冷媒回路中の圧縮機４１を駆動し、水熱交換器４４を凝縮器として機能させると共に、空気熱交換器４６を蒸発器として機能させる。次に、上記水系統回路における循環ポンプ２８を作動させる。すると、貯湯タンク１の底部に設けた取水口２６から貯溜水が流出し、これが取水管２７を介して熱交換路２９を流通する。そのときこの水は凝縮器として機能している水熱交換器４４によって加熱され、出湯管３１及び給湯配管８を通って再び貯湯タンク１内の上部へと返流される。そしてこのような動作を継続して行うことによって、貯湯タンク１の上端側から下端側へと温湯が次第に貯溜されるように構成されている。
【００１６】
次に、本発明の要旨部分である風呂の湯張り等の大出湯を検知するための手段及びその方法について説明する。上記に示したように、貯湯タンク１には３個のサーミスタ１１、１２、１３がそれぞれ異なる高さ位置に配置されており、上記貯湯タンク１内を３つに区分して湯温を検出できるようになっている。具体的には、図における上方部から下方部に向かって、最小残湯量を検知するための第１サーミスタ１１と、大出湯を検知するための第２サーミスタ１２、最大貯湯量を検知するための第３サーミスタ１３とがそれぞれ設けられている。また、上記各サーミスタ１１、１２、１３の検出信号は、図示しない上記制御手段であるＣＰＵにそれぞれ入力されるよう構成されており、上記ＣＰＵは、所定時間内に入力される各検出信号の温度変化から適切な給湯運転制御を選択して、運転指令を発する機能を有している。
【００１７】
図２は、上記制御手段による具体的な検知制御方法を示すフローチャートである。まずステップＳ１において、上記貯湯タンク１に設けられた第２サーミスタ１２、又は第３サーミスタ１３で検知された湯温のどちらかが、設定温度（例えば、８５℃）よりも低下したと判断されると、ＣＰＵ内に設けられたタイマが直ちにスタートされる（ステップＳ２）。その後、ステップＳ３において、上記タイマの値が予め設定された時間（例えば、１５分間）を経過したか否かの判断が行われる。このとき、上記時間が経過していなければタイマを動作させたままステップＳ３の判断を繰り返し行い、上記時間の経過と共にステップＳ４に移行する。ステップＳ４では、上記ステップＳ１において温度低下を検知したサーミスタの一段上に位置するサーミスタ、すなわちステップＳ１で第２サーミスタ１２の温度低下を検知した場合は第１サーミスタ１１の温度を、また、第３サーミスタ１３の温度低下を検知した場合は第２サーミスタ１２の温度を検知し、この温度が設定温度（例えば、８５℃）以下であるか否かの判断を行う。そして、上記検知温度が設定温度よりも低ければ、ステップＳ５に進んで所定時間内に大量に湯が使用されたと判断し、設定温度以上であれば、ステップＳ６に進んで通常出湯であると判断する。
【００１８】
次に、上記判断がなされた後の給湯装置の動作方法について説明する。まず、上記で通常出湯であると判断された場合は、上記で述べた湯沸かし運転を行い、常に全量（例えば、２００リットルタンクであれば２００リットル）沸上げられた状態となるように制御される。具体的には、貯湯タンク１の第３サーミスタ１３で検知される湯温が、上記制御手段（図示せず）によって設定された設定温度以上、例えば８５℃以上になるまで追焚き運転される。一方、大出湯されたと判断された場合は、上記制御手段によって、貯湯タンク１内に確保しておくべき湯量を、大出湯前に確保されていた湯量よりも小とするような制御を行う。すなわち、上記２００リットルタンクであれば、例えば５０リットルの温湯を常に確保するような制御を行う。具体的な制御方法としては、上記貯湯タンク１の第１サーミスタ１１で検知される湯温が、設定温度（例えば、８５℃）よりも低ければ上記湯沸かし運転を行い、設定温度に達すれば運転を停止するというような制御を繰り返し行うことによって、上記一定の貯湯量を維持するよう制御されている。
【００１９】
以上のように構成され制御されるヒートポンプ式給湯装置では、貯湯タンク１に温度検知手段であるサーミスタ１１、１２、１３を設け、これらの温度変化から風呂の湯張り等の大出湯の検出を可能としている。この結果、大出湯以降の貯湯量の制御、すなわち給湯負荷が少ない風呂の湯張り後、貯湯タンク１内に確保しておくべき湯量を、大出湯前に確保されていた湯量よりも小とするような制御を行う等、その場の状況に応じた効率の良い制御運転を行うことが可能となる。また大出湯後に上記貯湯量制御を行うことによって、ランニングコストの低減を図ることができると共に、大出湯後も、貯湯タンク１には一定の貯湯量が確保されているため、通常の出湯であれば湯切れを心配する必要なく使用することができる。また上記サーミスタ１１、１２、１３は、通常、貯湯タンク１に設置されている場合が多いため、低コストかつ簡単な方法で制御することが可能となる。また、上記サーミスタ１１、１２、１３を備えていない給湯単独機にも取付け可能であるため、容易に湯切れ防止等のコントロールが実現できる。しかも浴槽側で検知するのではなく、給湯装置側で検知、制御が行えるので、その制御構成を簡素化できる。
【００２０】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。すなわち本実施の形態では、加熱手段としてヒートポンプシステムを用いたが、ガス等の他の熱源を利用したものであっても上記と同様に実施可能である。また上記実施形態では、温度検知手段であるサーミスタ１１、１２、１３を３個設けたが、貯湯タンク１の大きさ等に応じて何個設けても構わない。さらに上記実施形態では、大出湯後の貯湯量制御において、第１サーミスタ１１で検知される温度が、ある設定温度以上となった時点で運転を停止させるような制御を行ったが、大出湯されたと判断された時から所定時間タイマによる湯沸かし運転を行い、タイマ終了後に上記運転を停止するような制御、すなわち第１サーミスタで検知される温度が設定温度以上になると予想される時間（例えば、３分程度）を予め設定しておき、上記時間経過後に運転を停止するというような制御を行うことも可能である。また上記では、貯湯タンク１内の温度を検知することによって大出湯されたか否かの判断を行ったが、他の方法によって大出湯を検知しても良い。さらに、風呂の湯張り終了後に湯張り完了ブザーを鳴らしてユーザに知らせる等、他の制御と組み合わせることによって利便性を向上させることも可能である。
【００２１】
【発明の効果】
上記請求項１の給湯装置では、風呂の湯張り等の大出湯以降の制御運転を効率良く行うことができる。すなわち、大出湯後に以下請求項２で述べる貯湯量制御を行って残湯調整する等、その場の状況に応じた最適な制御運転を行うことが可能となる。また、風呂の湯張り終了後に湯張り完了ブザーを鳴らしてユーザに知らせる等、他の制御と組み合わせることによって利便性を向上させることも可能となる。しかも浴槽側で検知するのではなく、給湯装置側で検知、制御が行えるので、その制御構成を簡素化できる。
【００２２】
しかも、上記給湯装置では、ランニングコストの低減を図ることができる。また大出湯後も、貯湯タンクには一定の貯湯量が確保されているため、通常の出湯であれば湯切れを心配する必要なく使用することができる。
【００２３】
さらに請求項２の給湯装置では、上記温度検知手段は、通常、貯湯タンクに設置されている場合が多いため、低コストかつ簡単な方法で制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態であるヒートポンプシステムを用いた給湯装置の水系統及び冷媒系統回路図である。
【図２】上記風呂の湯張り等の大出湯検知方法を示す制御フローチャートである。
【符号の説明】
１貯湯タンク
２給水口
３給水配管
４給湯口
８給湯配管
１１第１サーミスタ
１２第２サーミスタ
１３第３サーミスタ
２６取水口
２７取水管

Claims

所定時間内に、所定量以上の出湯がなされたことを検知する大出湯検知手段を設け、上記大出湯検知手段によって大出湯が検知された場合において、貯湯タンク（１）内において確保しておくべき湯量を、検知前よりも小とする制御を行うことを特徴とする給湯装置。
上記貯湯タンク（１）内の湯水温度を検知する温度検知手段を貯湯タンク（１）の異なる高さ位置に複数個設け、上記いずれか一つの温度検知手段で検知された温度が低下し、その後所定時間内に、上記温度検知手段よりも給湯口（４）側に位置する温度検知手段の温度が低下したときに大出湯されたと把握することを特徴とする請求項１の給湯装置。