JP4752347B2

JP4752347B2 - 貯湯式給湯装置

Info

Publication number: JP4752347B2
Application number: JP2005181954A
Authority: JP
Inventors: 芳久浦川; 博石原; 博巳豊田; 弘司古市; 孝二伊藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-06-22
Filing date: 2005-06-22
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2025-06-22
Also published as: JP2007003057A

Description

本発明は、貯湯式給湯装置に関するものである。

従来、この種の貯湯式給湯装置は、貯湯タンクの上部から出湯する第１の給湯配管とともに、貯湯タンクの略中間部にある湯水を出湯する第２の給湯配管を設け、使用者に湯水を供給する際には、第１の給湯配管と第２の給湯配管からの湯水を第２混合弁にて混合し、その後第１混合弁により水道水と混合して温度調節をした上で給湯していた。また、第２混合弁からの湯水を風呂側へ分岐させて水道水と混合することも可能であり、風呂給湯として利用することもできる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２４０３４２号公報

ところで上記構成において、給湯流量が確認できないくらい微量な給湯を行っていた場合や、カランを十分閉め切っていなかった場合に、リモコン等による設定温度によっては高温の微量湯水がカランから流れ出ることがあった。

また、給湯栓への給湯と風呂への給湯とが同時に行われた直後では、カランへの給湯量に比べて風呂給湯のための給湯量の方が圧倒的に多いことから、カランへの給湯を行う第１混合弁への流入湯量が通常と異なり、混合比率が湯側に偏っていることがあった。そのため、微量の給湯を行う際に設定温度以上の高温湯水が給湯されやすくなっていた。

本発明は、このような課題を解決するもので、給湯流量が確認できないくらい微量な給湯を行っていた場合や、カランを十分閉め切っていなかった場合に起こりうる微量給湯（給湯流量が確認できないくらい微量な給湯）において、高温の微量湯水がカランから流れ出ることを防止し、安全性を高めることを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の貯湯式給湯装置は、ヒートポンプ回路を用いて加熱した湯水を貯湯タンク上部から成層状態で貯湯し、リモコンにより設定される設定温度の湯水をカラン側および風呂端末側に供給する貯湯式給湯装置であって、タンク上部の湯水を取り出す出湯管と、前記出湯管からの湯水と給水管からの水とを混合し所定温度の湯水をカラン側に供給する給湯混合弁と、前記出湯管からの湯水と給水管からの水とを混合し所定温度の湯水を風呂端末側に供給する風呂混合弁と、前記給湯混合弁からの湯温を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出される温度に基づいて前記給湯混合弁の弁開度を制御して混合比率を可変する制御手段と、前記給湯混合弁の出力側で前記カラン側に湯水が流れる方向に配設した逆止弁とを備え、前記制御手段により前記給湯混合弁の弁開度を制御して給湯温度を調整していないときで、かつ、前記温度検出手段により検出される温度が所定温度以上となったとき、前記制御手段は、給水管からの水の混合比率を大きくするように前記給湯混合弁の弁開度を制御することを特徴とするものである。

上記発明によれば、給湯流量が確認できないくらい微量な給湯を行っていた場合や、カランを十分閉め切っていなかった場合であっても、カランから高温の微量湯水が流れ出ることを防止し、安全性を高めた貯湯式給湯装置を提供できる。

本発明の貯湯式給湯装置は、給湯流量が確認できないくらい微量な給湯を行っていた場合や、カランを十分閉め切っていなかった場合であっても、カランから高温の微量湯水が流れ出ることを防止し、安全性を高めることができる。

第１の発明は、ヒートポンプ回路を用いて加熱した湯水を貯湯タンク上部から成層状態で貯湯し、リモコンにより設定される設定温度の湯水をカラン側および風呂端末側に供給する貯湯式給湯装置であって、タンク上部の湯水を取り出す出湯管と、前記出湯管からの湯水と給水管からの水とを混合し所定温度の湯水をカラン側に供給する給湯混合弁と、前記出湯管からの湯水と給水管からの水とを混合し所定温度の湯水を風呂端末側に供給する風呂混合弁と、前記給湯混合弁からの湯温を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出される温度に基づいて前記給湯混合弁の弁開度を制御して混合比率を可変する制御手段と、前記給湯混合弁の出力側で前記カラン側に湯水が流れる方向に配設した逆止弁とを備え、前記制御手段により前記給湯混合弁の弁開度を制御して給湯温度を調整していないときで、かつ、前記温度検出手段により検出される温度が所定温度以上となったとき、前記制御手段は、給水管からの水の混合比率を大きくするように前記給湯混合弁の弁開度を制御することを特徴とするものである。

そのため、給湯流量が確認できないくらい微量な給湯を行っていた場合や、カランを十分閉め切っていなかった場合であっても、カランから高温の微量湯水が流れ出ることを防止し、安全性を高めることができる。

また、出湯管からカラン側と風呂端末側とへ分岐することによってカランと風呂への給湯を行える貯湯式給湯装置において、カランへの給湯と風呂への給湯とが同時に行われる場合、カランへの給湯量に比べて風呂給湯のための給湯量の方が圧倒的に多いことから、カランへの給湯を行う給湯混合弁への流入湯量が通常とは異なり、混合比率が湯側に偏っていることがあった。

そこで、制御手段により混合弁の弁開度を制御して給湯温度を調整していないようなカランからの微量給湯時に温度検出手段により検出される温度が所定温度以上となったとき、制御手段は給水管からの水の混合比率を大きくするように給湯混合弁の弁開度を制御することにより、カランから高温の微量湯水が流れ出ることを防止し、安全性を高めることができる。

第２の発明は、特に第１の発明において、カラン等端末からの微量給湯時に温度検出手段により検出される所定温度を、リモコンにより設定される設定温度に一定値を加算して得られる値としたものである。これによって、混合弁（または給湯混合弁）から流れ出る湯水がある程度高温となれば、混合弁の弁開度を水の混合比率が大きくなるように制御するので、安全性が高まる。

第３の発明は、特に第２の発明において、カラン等端末からの微量給湯時に温度検出手段により検出される所定温度を、カラン側への給湯を停止した際の設定温度に一定値を加算して得られる値としたものである。これは、カラン側への給湯を停止した後に使用者が温度設定を改めて高くなるように設定した場合であっても、適当なタイミングで混合弁の弁開度を水の混合比率が大きくなるように制御するので、安全性が高まる。

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貯湯式給湯装置の構成図を示すものである。

図１の貯湯式給湯装置において、貯湯タンク１０１は高温の湯水を貯え、沸き上げ管１０２は貯湯タンク１０１の上部と下部を接続している。貯湯タンク１０１の下部にある湯
水は、貯湯タンク１０１の途中に設けられた沸き上げポンプ１０３によって熱交換器１０４へ流され、熱交換器１０４で加熱された湯水は貯湯タンク１０１の上部から蓄えられる。貯湯タンク１０１の上部に供給される高温の湯は、貯湯タンク１０１内でその比重差から高温の湯水が上部に、低温の湯水が下部に分離した形となり、積層状態で蓄えられる。また、貯湯タンク１０１内の湯水が使用されると、それに伴い給水管１０５から貯湯タンク１０１の下部に水が供給され、積層状態を保ちながら蓄えられる。

熱交換器１０４では、貯湯タンク１０１からの湯水と冷媒回路１０６内を循環している冷媒（二酸化炭素）とが熱交換を行う。冷媒回路１０６は、熱交換器１０４と蒸発器１０７、圧縮機１０８、膨張弁１０９、ファン１１０により構成されている。

上記のような湯水を加熱する沸き上げ運転は、通常は電力料金の安価である深夜時間帯（例えば午後１１時から午前７時あいだ）に行われる。深夜時間帯には、貯湯タンク１０１内に低温の湯水（または水）が貯えられているかどうかを確認し、低温の湯水が確認されれば貯湯タンク１０１内が高温の湯水で満たされるまで沸き上げ運転が続けられる。

貯湯タンク１０１の上部には高温水を取り出す出湯管１１１を設け、この出湯管１１１と給水管１０５の略中間部には中温湯を取り出す中間出湯管１１２が設けられている。そして、出湯管１１１の途中からは、浴槽１１３の湯水と熱交換して追い焚き動作を行うための風呂熱交換器１１４と循環ポンプ１１５とを備える風呂利用回路１１６が設けられており、貯湯タンク１０１の下部まで接続されている。また、風呂熱交換器１１４の二次側には浴槽１１３の風呂アダプター１１７と接続し風呂ポンプ１１８により浴槽水を循環させるための風呂循環回路１１９が構成されている。

上記構成により、風呂追い焚き運転は、貯湯タンク１０１の上部より供給された高温水が、風呂熱交換器１１４において風呂循環回路１１９を流れる浴槽水と熱交換されることによって行われる。そして、熱交換によって温度低下した湯水は、中温湯となって貯湯タンク１０１に戻される。このとき、貯湯タンク１０１内には、高温層の湯水、中間温度層の湯水、低温層の湯水が積層状態となって蓄えられている。また、この風呂追い焚き動作が継続すると、貯湯タンク１０１内は上部の高温水の量が減少し、その下方に蓄積される中温湯の量が増大する。

この中温湯の増大現象は種々の弊害を招き、大きくは沸き上げ動作時におけるヒートポンプの沸き上げ効率（ＣＯＰ効率、熱交換器１０４出口の湯水温度を熱交換器１０４入口の湯水温度で除した値）の低下に関与する。すなわち、貯湯タンク１０１の下部に中温湯が増加すると沸き上げ時の熱交換器１０４の入水温度が高い状態で冷媒回路１０６を循環する冷媒と熱交換することになり、冷媒と温水との温度差が減少して沸き上げ効率が低下する。特に、冷媒として二酸化炭素を用いたヒートポンプサイクルにあっては、ヒートポンプの高圧側圧力が高いため入水温度が高くなるとヒートポンプの沸き上げ効率（ＣＯＰ効率）の低下度合いが顕著となる。さらに、中温湯が増加することにより、貯湯タンク１０１の上部高温水が減少するだけでなく全体として貯湯能力が低下するので、湯量不足による湯切れにつながる。

そこで、本実施の形態ではこの中温湯対策として、貯湯タンク１０１の略中間部に中間出湯管１１２を設け、この中間出湯管１１２と上部出湯管１１１より供給される湯水を混合し所定の混合水を得るための第１混合弁１２０を設け、第１温度検出器１２１で検出される湯温をフィードバックすることで弁開度の調節を行い所定の目標温度を確保するようにしている。この第１混合弁１２０を設けたことにより、中温湯を優先的に取り出して使用目的に応じた湯温を給湯することが可能となり、貯湯タンク１０１内の中温湯を減少させることができる。

前記第１混合弁１２０の出力側には用途に応じた負荷側回路が構成され、まず給湯利用として、第１混合弁１２０からの混合水と給水管１０５からの水とを混合し設定温度の湯水を得るための負荷側混合弁の１つである給湯混合弁１２２を設け、カラン１２４に供給するようにしている。この給湯混合弁１２２の出力側には給湯温度検出器１２３が取り付けられ、給湯温度検出器１２３で検出される湯温をフィードバックすることで弁開度の調節を行い、設定温度を確保するようにしている。

また、風呂利用としては、第１混合弁１２０からの混合水と給水管１０５からの水とを混合し設定温度の湯水を得るための負荷側混合弁の１つである風呂混合弁１２５を設け、注湯弁１２６を介して風呂循環回路１１９に接続し浴槽１１３への湯張りを行うようにしている。この風呂混合弁１２５の出力側には風呂温度検出器１２７が取り付けられ、風呂温度検出器１２７で検出される湯温をフィードバックすることで弁開度の調節を行い、設定温度を確保するようにしている。

なお、第１混合弁１２０の上部出湯管１１１から高温湯が供給される高温側入水経路と中間出湯管１１２から中温湯が供給される低温側入水経路は、高温側入水経路の流路抵抗が大きくなるように逆止弁１２８を配設している。また、逆止弁１２８と同様の特性を有するものとして、給湯混合弁１２２及び風呂混合弁１２５の湯側供給経路にも逆止弁１２９、１３０を設けるとともに、給湯混合弁１２２の出力側には逆止弁１３１を設けている。

これら逆止弁１２８、１２９、１３０は、図２に示すように順方向に対して所定流量までは止水機能を有し、それ以上の流量に対しては開放状態となり、逆方向に対しては閉止機能を有するものである。この順方向の止水機能を利用することで、第１混合弁１２０、給湯混合弁１２２、風呂混合弁１２５が動作を開始する流量以下の少量の給湯使用があった場合に止水機能が作用するため、それぞれの混合弁に供給される高温湯が流入することもなく、高温出湯の危険も回避できるものである。このように、高温側入水経路に所定条件で流路抵抗が増大する逆止弁１２８、１２９、１３０を配設することにより、安全性の高い給湯を行うことができるものである。

また、カラン１２４の近傍には給湯リモコン１３２、浴室には風呂リモコン１３３が設けられている。この給湯リモコン１３２または風呂リモコン１３３からの運転指示（給湯される湯水の設定温度も含む）は機器本体側に設けられた制御部１３４に無線または有線で送られ、送信された条件に従って制御部１３４で予め規定された制御動作に基づいて各種動作を行うようにしている。制御部１３４は、第１混合弁１２０や給湯混合弁１２２、風呂混合弁１２５の弁開度を制御する。

ところで、使用者によりカラン１２４や注湯弁１２６が開けられた時、貯湯タンク１０１の上部に貯えられた高温の湯水は、出湯管１１１を通じて取り出され、逆止弁１２８を介して第１混合弁１２０へ流される。第１混合弁１２０では、貯湯タンク１０１の中温位置と接続する中間出湯管１１２を通じて取り出された中間温度の温水（中温湯）と貯湯タンク１０１の上部に貯えられた高温水とが混合される。

そして、混合された湯水は給湯混合弁１２２側または風呂混合弁１２５側へ分岐する。混合された湯水が給湯混合弁１２２側へ流れる場合、逆止弁１２９を介して給湯混合弁１２２へ流入する。また、給湯混合弁１２２へは給水管１０５から供給された水道水が流入する。給湯混合弁１２２では、それぞれ流入する湯水を任意の温度となるような比率で混合し、給湯混合弁１２２と給湯温度検出器１２３との間の管上に設けた逆止弁１３１を通じてカラン１２４から給湯される。

なお、カラン１２４への給湯要求量が微量である場合は、逆止弁１２８により貯湯タンク１０１の上部にある高温湯がごく少量（あるいは遮断）となるので、カラン１２４から給湯リモコン１３２による設定温度以上の給湯が行われず、快適な給湯が行われる。また、給湯が停止された後も、逆止弁１２８により高温湯が中温側へ廻りこむ対流現象が起きることなく、逆止弁１２８で遮断される。逆止弁１２８は、所定流量以下の貯湯タンク１０１から第１混合弁１２０方向への流れを遮断するが、約１０ｇ前後までの加重分を遮断できることが好ましい。なぜなら、１０ｇを大きく下回る加重分した遮断できなければ、高温湯と中温湯との温度差による比重の違いにより高温湯が中温側へ廻りこむ対流現象を防ぐことができないからである。逆に、１０ｇを大きく上回る加重分の流量を遮断できるようにすれば、容易に高温を混合することができず、高温の給湯が行えなくなる。

一方、第１混合弁１２０で混合された湯水が風呂混合弁１２５側へ流れる場合、逆止弁１２９を介して風呂混合弁１２５へ流入する。また、風呂混合弁１２５へは給水管１０５から供給された水道水が流入する。風呂混合弁１２５では、それぞれ流入する湯水を任意の温度となるような比率で混合し、注湯弁１２６により流量を調整しながら風呂へ湯水を給水する。

なお、カラン１２４への給湯と、浴槽１１３への給湯を個別説明したが、第１混合弁１２０で混合された湯水を給湯混合弁１２２側と風呂混合弁１２５側との両方へ流れるようにして、同時給湯を行うことも可能である。

例えば、浴槽１１３への給湯を行っている途中にカラン１２４への給湯が要求されたとき、それまで閉じていた給湯混合弁１２２のｄ側を開とする。すると、第１混合弁１２０を流れ出た湯水は給湯混合弁１２２側と風呂混合弁１２５側の両方側へ流れるようになる。

また、カラン１２４への給湯を行っている途中に浴槽１１３への給湯が要求されたとき、それまで閉じていた風呂混合弁１２５のｇ側を開とする。ただし、カラン１２４への給湯量に対して浴槽１１３への給湯量は圧倒的に多いことが一般的である。そのため、浴槽１１３への給湯が要求された瞬間には、多量の湯水が浴槽１１３へ流れるので、カラン１２４への給湯量は減少し、給湯混合弁１２２のｄ側に流れる湯量が減少する。その結果、給湯混合弁１２２のｄ側に流れる湯水と給水管１０５からの水道水との量的バランスが崩れ、給湯混合弁１２２の混合比率を変更しなければならない。具体的には、給湯混合弁１２２のｄ側に流れる湯量が減少するので、制御部１３４はｄ側に流れる湯量を多く取り入れるような混合比率となるように給湯混合弁１２２の弁開度を制御する。

以上のように構成された貯湯式給湯装置において、以下、カラン１２４からの給湯、もしくは浴槽１１３への給湯が一旦停止した後、カラン１２４の栓がわずかに開状態となり、カラン１２４から微量の湯水が流れ出ている場合を説明する。このとき、湯水流量が微量であるために流れが検出されず、給湯混合弁１２２の弁開度を制御して湯水温度を調整することはない。したがって、カラン１２４から流れる微量の湯水温度は、給湯リモコン１３２を用いて設定された設定温度に影響を受け、設定温度が高くなるほど給湯混合弁１２２のｄ側に高温の湯水が供給され、その分微量に流れ出る湯水の温度も高くなる。

そこで、給湯温度検出器１２３が所定温度（給湯リモコン１３２により設定された設定温度に一定値（例えば５度）を加算した値）を検出したとき、給湯混合弁１２２の弁開度を給湯混合弁１２２のｅ側（水道水側）の弁開度を制御し、水道水が混合される混合比率を高めるようにする。このようにすれば、ある一定以上の高温の湯水がカラン１２４から流れ出ることがなく、安全性を高めることができる。なお、給湯混合弁１２２における水
道水の混合量の程度は、水道水がある割合で増加するように混合してもよいし、高温の湯水が一切混ざらないような混合比率であってもよい。

ところで、上記方法では、給湯を行った後にいったん停止して微量給湯を行うまでの間に設定温度がさらに高く再設定された場合において、十分な安全性を得られないことがある。例えば、設定温度を４０度としてカラン１２４から給湯を行った後にいったん停止し、次に微量給湯が行われるまでの間に、設定温度を６５度に設定し直したとする。すると、上記方法では７０度となるまで給湯混合弁１２２の弁開度を制御せず、高温の湯水が給湯し続けることになる。そこで、給湯温度検出器１２３が所定温度（カラン１２４からの給湯を一旦停止した際に給湯リモコン１３２により設定された設定温度に一定値（例えば５度）を加算した値）を検出したときに、給湯混合弁１２２の弁開度を制御すればよい。このようにすれば、たとえ使用者が設定温度を６５度に再設定したとしても、給湯温度検出器１２３が４５度を検出したときに、給湯混合弁１２２の弁開度を給湯混合弁１２２のｅ側（水道水側）として、水道水が混合される混合比率を高めるようにするので、安全性を高めることができる。

以上のように、本発明は貯湯タンクに蓄積される湯水を浴槽側やカラン側に供給することができる給湯装置において適用できる。

本発明の実施の形態１における貯湯式給湯装置の構成図逆止弁の特性図

１０１貯湯タンク
１０５給水管
１０６冷媒回路（ヒートポンプ回路）
１１１出湯管
１１２中間出湯管
１２０第１混合弁
１２２給湯混合弁
１２４カラン
１２９、１３０逆止弁（流路抵抗）

Claims

ヒートポンプ回路を用いて加熱した湯水を貯湯タンク上部から成層状態で貯湯し、リモコンにより設定される設定温度の湯水をカラン側および風呂端末側に供給する貯湯式給湯装置であって、タンク上部の湯水を取り出す出湯管と、前記出湯管からの湯水と給水管からの水とを混合し所定温度の湯水をカラン側に供給する給湯混合弁と、前記出湯管からの湯水と給水管からの水とを混合し所定温度の湯水を風呂端末側に供給する風呂混合弁と、前記給湯混合弁からの湯温を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出される温度に基づいて前記給湯混合弁の弁開度を制御して混合比率を可変する制御手段と、前記給湯混合弁の出力側で前記カラン側に湯水が流れる方向に配設した逆止弁とを備え、前記制御手段により前記給湯混合弁の弁開度を制御して給湯温度を調整していないときで、かつ、前記温度検出手段により検出される温度が所定温度以上となったとき、前記制御手段は、給水管からの水の混合比率を大きくするように前記給湯混合弁の弁開度を制御することを特徴とする貯湯式給湯装置。
所定温度は、リモコンにより設定される設定温度に一定値を加算して得られる値である請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
所定温度は、カラン側への給湯を停止した際の設定温度に一定値を加算して得られる値である請求項２に記載の貯湯式給湯装置。