JP4308187B2 - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Description

この発明は、貯湯タンクの貯湯湯水を用いて浴槽の湯張りや給湯、浴室の暖房や乾燥等を行う貯湯式給湯装置に関するものである。

従来よりこの種のものでは、貯湯タンクの湯水を暖房用の熱源として用いようとしたものが幾つかあり、例えば、特許２６６３６３７号公報に開示されているようなものがあった。一方で、貯湯タンクの湯水を暖房用の熱源に用いる場合の貯湯タンクの湯水の沸き上げ動作についての先行技術はなく、暖房機能を有さない貯湯式給湯装置の沸き上げ制御として、特開平５−１１８６６０号公報に開示されているようなものがあった。
特許２６６３６３７号公報 特開平５−１１８６６０号公報

ところでこの従来のものでは、一週間分の消費熱量の増減と給水温度または外気温度から沸き上げ温度が決定される。しかし、このような方法を貯湯式給湯暖房装置に適応した場合、消費熱量が少なかったときや給水温度または外気温が比較的高くなったときには、沸き上げ温度が低く設定されてしまい、暖房用の熱源として用いようとすると、熱交換効率が悪く暖房能力も低くなってしまうと共に、貯湯熱量が少なくなってしまうため湯切れを生じる可能性が高かった。

この発明はこの点に着目し上記欠点を解決する為、特にその構成を、加熱手段で加熱された湯水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンク内の湯水を給湯、風呂の沸き上げや保温、暖房、乾燥等に使用するものに於いて、前記貯湯タンク内の湯水を使用するための予約タイマを備え、この予約タイマへの少なくとも風呂の沸き上げや保温、暖房、乾燥等の予約により、現在貯湯熱量と必要熱量とから沸き増し熱量を演算して、沸き増し運転を行うと共に、前記予約タイマで暖房運転や乾燥運転の予約が設定された状態では、手動による運転開始は受付ないようにしたものである。

この発明によれば、貯湯湯水を給湯、風呂、暖房、乾燥に利用する為に、予約タイマを使用するものでは、この予約タイマの設定を行ったタイミングで、貯湯熱量と必要熱量とから過不足を判断し、不足時には沸き増し運転を行うので、途中で湯切れを起こす心配がなく、常に安心して使用出来るものである。
又予約タイマの設定されている方を優先とし、後から手動操作されても受け付けないようにしたことで、不用意に暖房や乾燥で貯湯熱量が消費されるのを防止、本来予約している暖房や乾燥運転が確実に行われるようにしたものである。

次にこの発明の第１の実施形態について図面に基づいて説明する。
１は貯湯タンクユニット、２は加熱手段として水を加熱するヒーポンユニット、３は給湯栓、４は浴室温水暖房乾燥器や床暖房端末等の温水暖房端末器で、これらによって給湯および暖房を行うものである。

貯湯タンクユニット１は下部に給水管５が接続され上部に出湯管６が接続された貯湯タンク７を有しているものである。８は給湯栓３に接続される給湯管で、給水管５から分岐されたバイパス管９を通過する冷水と出湯管６からの高温の湯とがミキシング弁１０にて適温に調節されて給湯されるものである。又１１は給水管５に設けられ給水の温度を検出する給水温度センサ、１２は前記貯湯タンク７内の湯水の熱膨張等による過圧を逃す逃し弁である。そして、これらが給湯回路１３を構成しているものである。

又前記貯湯タンク７には貯湯熱量を検出するための貯湯温度センサ１４がタンク上下方向に複数個設けられ、所定温度以上を検出することで温度センサが設けられた位置まで貯湯されていることを検出することができると共に、一日の温度変化を監視して消費熱量を算出するために用いるものである。

この貯湯タンクユニット１と前記ヒーポンユニット２は加熱循環回路１５にて循環可能に接続され、貯湯タンク７の下部からの水を加熱ユニット２で加熱して貯湯タンク７の上部へ戻し、高温の湯を上部から順次積層して貯湯するものである。

そして、１６は給湯用リモコン１７が接続されると共に貯湯タンクユニット１内のセンサおよびアクチュエータを制御するマイクロコンピュータを有した沸き上げ制御部である。ここで、貯湯タンクユニット１の湯水の沸き上げは主に深夜時間帯に安価な深夜電力によって行われるもので、沸き上げ制御部１４は過去数日分の消費熱量の最大値から翌日に使用される消費熱量を推測し、この推測された消費熱量と貯湯タンク７の最下方に設けられた貯湯温度センサ１３で検出される貯湯温度とから所定温度範囲（例えば６５℃〜９０℃の範囲）内の任意の沸き上げ温度を設定し、翌朝の特定の時間帯に推測した熱量が沸き上がるように時間を逆算して加熱ユニット２による沸き上げを開始させるものである。

次に加熱ユニット２は圧縮機１８、凝縮器としての冷媒−水熱交換器１９、減圧器としての電子膨張弁２０および蒸発器２１を順に接続して構成されるヒートポンプ回路２２と、貯湯タンク７の湯水を加熱循環回路１５を介して冷媒−水熱交換器１９へ送り、加熱された高温の湯を貯湯タンク７へ戻すための加熱循環ポンプ２３とを備えているものである。なお、ここで前記ヒートポンプ回路２２は冷媒に二酸化炭素を用いて、冷媒−水熱交換器１９側にて超臨界状態とされ、水を９０℃程度の高い温度まで加熱することが可能なものである。

又２４はこの加熱ユニット２の制御を行うマイクロコンピュータを有した加熱制御部で、沸き上げ制御部１６からの指示により冷媒−水熱交換器１９の出口側の加熱循環回路１５に設けた加熱温度センサ２５で検出する湯の温度が所定温度範囲内の任意の温度になるように加熱循環ポンプ２３の回転数、圧縮機１８の駆動周波数、または電子膨張弁２０の開度のいずれかが適宜調節するものである。なお、この加熱制御部２４は沸き上げ制御部１６と有線にて通信可能に接続されており、沸き上げ制御部１６から指示された沸き上げ温度に沸き上げ、貯湯温度センサ１４にて必要熱量分沸き上げが完了したことを検出すると沸き上げ制御部１６が沸き上げ動作の停止を加熱制御部２４に指示して沸き上げ動作を終了するものである。

そして、給湯栓３が開かれると、貯湯タンク７の下部にに市水が流入して上部の高温の温水が出湯管６へ押し出されることで給湯される。そして給湯運転により高温の湯と冷水が入れ替わり、貯湯温度センサ１４の検出する温度が低下して貯湯タンク７の貯湯熱量が所定量以下になると、ヒートポンプ回路２２および加熱循環ポンプ２３を駆動して再度沸き上げを行うようにしている。

２６は貯湯タンク７の上部と下部に連通した一次側暖房循環回路、２７は一次側暖房循環回路２６途中に設けられた暖房熱交換器、２８は一次側暖房循環回路２６途中に設けられた暖房一次ポンプである。２９は温水暖房端末器４と暖房熱交換器２７を循環可能に接続する二次側暖房循環回路、３０は二次側暖房循環回路２９途中に設けられた暖房二次ポンプ、３１は暖房熱交換器２７下流側の二次側暖房循環回路２９に設けられた二次温水温度センサ、３２は二次側の暖房循環液の熱膨張を吸収する膨張タンクである。これらによって暖房回路３３を構成している。３４は暖房運転の開始／停止を指示する暖房運転スイッチである。

前記給湯用リモコン１７には、マイコンから成る予約タイマ３５が備えられ、ここでは暖房運転の開始時刻と終了時刻が表示部３６に表示されながら設定部３７を操作することで設定されるが、この設定と同時に沸き上げ制御部１６では、貯湯温度センサ１４による検知温度で現在の貯湯熱量を演算すると共に、過去の給湯使用実績から今後必要とする給湯用熱量と、設定された暖房用に必要な熱量とから過不足を判断し、不足する場合はその不足分を暖房が開始される前までに時間を決定して沸き増し運転で沸き増しをしておくものである。

そして、設定された暖房運転の開始時刻が来ることで、給湯制御回路３８から暖房運転開始の指示が出され、暖房一次ポンプ２８および暖房二次ポンプ３０の駆動を開始し、貯湯タンク７内の高温の湯を暖房熱交換器２７へ循環させて二次側暖房循環回路２９の暖房循環液を加熱し、加熱された暖房循環液が温水暖房端末器４にて放熱して暖房が行われる。このとき、二次温水温度センサ３１の検知温度が所定の温度になるように暖房一次ポンプ２８および／または暖房二次ポンプ３０の回転数が適宜調節される。また、二次側との熱交換により温度低下した貯湯タンク７からの湯水は貯湯タンク７の下部へ戻されるものである。そして、暖房停止時刻で、暖房一次循環ポンプ２８および暖房二次循環ポンプ３０の駆動を停止して暖房運転を終了するものである。
尚、ここでは暖房として説明したが、温水暖房端末器４を浴室に設ければ、浴室の乾燥器として使用出来るものである。

次に図３は本発明の他の一実施形態を示したもので、風呂用熱交換器としての蛇管３９を貯湯タンク７内に直接配置し、貯湯タンク７内の湯水を風呂の沸き上げや保温の熱源として用いる構成としている。また、風呂循環回路４０は前記風呂用熱交換器としての蛇管３９と、この蛇管３９で加熱された浴槽水の供給を受ける浴槽４１と、前記蛇管３９と浴槽４１とを浴槽水が循環可能に接続する風呂循環回路４０と、風呂循環回路４０に設けられ前記蛇管３９と浴槽４１の間に浴槽水を循環させる風呂循環ポンプ４２と、風呂循環回路４０の途中に備えられた風呂温度センサ４３とから構成されている。
尚、他の構成は図１と同一のために説明は省略する。

又この風呂の沸き上げや保温の予約は、給湯用リモコン１７の設定部３７で時刻を設定するものであり、この設定と同時に沸き上げ制御部１６では、貯湯温度センサ１４による検知温度で現在の貯湯熱量を演算すると共に、過去の給湯使用実績から今後必要とする給湯用熱量と、設定された風呂の沸き上げや保温に必要な熱量とから過不足を判断し、不足する場合はその不足分を風呂運転が開始される前までに時間を決定して沸き増し運転で沸き増しをしておくものである。

そして、予約時刻になると給湯用リモコン１７から給湯制御回路３８が信号が出力され、風呂循環ポンプ４２が駆動されて浴槽４１内の浴槽水を、蛇管３９に循環させることで貯湯タンク７の湯水と熱交換して昇温し、順次風呂循環回路４０を循環して設定温度の浴槽水温度に達し、これを風呂温度センサ４３が検知することで、給湯制御回路３８を介して風呂循環ポンプ４２の駆動を停止して風呂の沸き上げ、保温運転が終了するものである。

次に図１と図３を組み合わせ、給湯、風呂の沸き上げや保温、暖房、乾燥を行う複合機とした場合、図４に示すように給湯用リモコン１７の予約タイマ３５には、優先度判定手段４４が接続して、予め給湯、風呂の沸き上げや保温、暖房、乾燥とされた運転の優先度が決められており、これらを予約タンマ３５に設定した時には、貯湯熱量の算出後、熱量が不足してこれら全ての運転が出来ないことで、優先度の低い乾燥、暖房運転から運転を取りやめるようにし、経済的でない沸き増し運転を防止して、経済的で効率の良い貯湯式の給湯機とする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給湯装置の概略説明図。 同リモコンの要部電気回路のブロック図。 他の実施形態を示す貯湯式給湯装置の概略説明図。 他のリモコンの要部電気回路のブロック図。

符号の説明

２ ヒーポンユニット（加熱手段）
７ 貯湯タンク
１７ 給湯用リモコン
３５ 予約タイマ

Claims (1)

1. 加熱手段で加熱された湯水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンク内の湯水を給湯、風呂の沸き上げや保温、暖房、乾燥等に使用するものに於いて、前記貯湯タンク内の湯水を使用するための予約タイマを備え、この予約タイマへの少なくとも風呂の沸き上げや保温、暖房、乾燥等の予約により、現在貯湯熱量と必要熱量とから沸き増し熱量を演算して、沸き増し運転を行うと共に、前記予約タイマで暖房運転や乾燥運転の予約が設定された状態では、手動による運転開始は受付ないようにした事を特徴とする貯湯式給湯装置。

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