JP4815998B2 - 貯湯式給湯器 - Google Patents
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Description
本発明は、風呂の追い炊きや凍結防止運転を行う貯湯式給湯器に関するものである。
従来のこの種の貯湯式給湯器は、沸き上げ運転において水熱交換器により加熱された湯水が設定温度を上回れば貯湯タンクの上部へ戻し、設定温度を下回ればバイパス用流路を介して貯湯タンクの下部へ戻すようにしていた。また、外気温が所定温度以下となれば循環凍結防止運転を開始してバイパス用流路の凍結を防止する。循環凍結防止運転では、貯湯タンクの下部から取り出した湯水は水熱交換器を介してバイパス用流路へ流れるように切り替えて、貯湯タンクの下部へ返流されるようにポンプを駆動させる。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２１４７００号公報
しかしながら、上記従来の構成では、外気温の低下が検知されると水熱交換器から流れ出る湯水をバイパス用流路へ切り替えるため、事実上沸き上げ運転が進展しないこととなる。その結果、特に夜間の決められた時間内に貯湯タンクを満たす分量の湯水を沸き上げることができず、日中の湯切れを起こしやすくなるといった課題があった。
前記従来の課題を解決するために、本発明の貯湯式給湯器は、貯湯タンクと、熱源部及び熱交換部よりなる熱源ユニットと、前記貯湯タンク下部に給水する給水路と、前記貯湯タンク下部の水を前記熱交換部を経由して前記貯湯タンク上部または前記貯湯タンク下部へ供給する循環ポンプ及び循環水路と、前記循環水路の途中に設けられて前記貯湯タンク上部または下部への流路を切り替える切替弁と、水−水熱交換部と放熱手段を備える負荷回路と、前記貯湯タンク上部の温水を前記水−水熱交換部を経由して前記貯湯タンク下部へ流す熱交換用循環ポンプ及び熱交換用循環水路と、外気温度を検出する外気温検出部とを備え、前記熱交換用循環水路を、前記循環水路の前記切替弁と前記貯湯タンク下部とを結ぶ管の前記切替弁の近傍に直接接続し、前記外気温検出部が所定温度以下を検知すると、前記貯湯タンク上部の温水が、前記熱交換用循環水路及び前記循環水路の前記切替弁と前記貯湯タンク下部とを結ぶ配管内を流れ、前記貯湯タンク下部に返流するように、前記熱交換用循環ポンプを駆動させるようにした。
これにより、切替弁からタンク下部までの配管の凍結を防止することができる。
本発明の貯湯式給湯器は、外気温が低下して凍結温度下になった場合であっても、凍結防止用の電気ヒータを備えることなく、熱交換用循環ポンプの運転を行うことにより、切替弁と貯湯タンク下部との間の配管の凍結を防止することができる。
第１の発明は、貯湯タンクと、熱源部及び熱交換部よりなる熱源ユニットと、前記貯湯タンク下部に給水する給水路と、前記貯湯タンク下部の水を前記熱交換部を経由して前記貯湯タンク上部または前記貯湯タンク下部へ供給する循環ポンプ及び循環水路と、前記循
環水路の途中に設けられて前記貯湯タンク上部または下部への流路を切り替える切替弁と、水−水熱交換部と放熱手段を備える負荷回路と、前記貯湯タンク上部の温水を前記水−水熱交換部を経由して前記貯湯タンク下部へ流す熱交換用循環ポンプ及び熱交換用循環水路と、外気温度を検出する外気温検出部とを備え、前記熱交換用循環水路を、前記循環水路の前記切替弁と前記貯湯タンク下部とを結ぶ管の前記切替弁の近傍に直接接続し、前記外気温検出部が所定温度以下を検知すると、前記貯湯タンク上部の温水が、前記熱交換用循環水路及び前記循環水路の前記切替弁と前記貯湯タンク下部とを結ぶ配管内を流れ、前記貯湯タンク下部に返流するように、前記熱交換用循環ポンプを駆動させるようにしたものである。
環水路の途中に設けられて前記貯湯タンク上部または下部への流路を切り替える切替弁と、水−水熱交換部と放熱手段を備える負荷回路と、前記貯湯タンク上部の温水を前記水−水熱交換部を経由して前記貯湯タンク下部へ流す熱交換用循環ポンプ及び熱交換用循環水路と、外気温度を検出する外気温検出部とを備え、前記熱交換用循環水路を、前記循環水路の前記切替弁と前記貯湯タンク下部とを結ぶ管の前記切替弁の近傍に直接接続し、前記外気温検出部が所定温度以下を検知すると、前記貯湯タンク上部の温水が、前記熱交換用循環水路及び前記循環水路の前記切替弁と前記貯湯タンク下部とを結ぶ配管内を流れ、前記貯湯タンク下部に返流するように、前記熱交換用循環ポンプを駆動させるようにしたものである。
これによって、浴槽や床暖房といった放熱手段の不使用時であって、夜間の沸き上げ運転を行っている最中に外気温の低下を検知しても、切替弁とタンク下部の間の配管の凍結を防止することができる。
第２の発明は、貯湯タンクと、熱源部及び熱交換部よりなる熱源ユニットと、前記貯湯タンク下部に給水する給水路と、前記貯湯タンク下部の水を前記熱交換部を経由して前記貯湯タンク上部または前記貯湯タンク下部へ供給する循環ポンプ及び循環水路と、前記循環水路の途中に設けられて前記貯湯タンク上部または下部への流路を切り替える切替弁と、水−水熱交換部と放熱手段を備える負荷回路と、前記貯湯タンク上部の温水を前記水−水熱交換部を経由して前記貯湯タンク下部へ流す熱交換用循環ポンプ及び熱交換用循環水路と、前記負荷回路内を循環する液体温度を検出する放熱側温度検出部とを備え、前記熱交換用循環水路を、前記循環水路の前記切替弁と前記貯湯タンク下部とを結ぶ配管の前記切替弁の近傍に直接接続し、前記放熱側温度検出部が所定温度以下を検知すると、前記貯湯タンク上部の湯水が、前記熱交換用循環水路及び前記循環水路の前記切替弁と前記貯湯タンク下部とを結ぶ配管内を流れ、前記貯湯タンク下部に返流するように、前記熱交換用循環ポンプを駆動させるようにしたものである。
これによって、浴槽や床暖房といった放熱手段の不使用時であって、夜間の沸き上げ運転を行っている最中に外気温の低下を検知しても、切替弁とタンク下部の間の配管の凍結を防止することができる。
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、熱交換用循環ポンプの運転を間欠的に作動させるものである。これによって、熱交換用循環ポンプの運転時間を最小限にでき、騒音及びランニングコストの低減が図れる。
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器の図を示すものである。
図１は、本発明の第１の実施の形態における貯湯式給湯器の図を示すものである。
図１において、貯湯式給湯器は、貯湯ユニット１７と熱源ユニット４から構成されている。貯湯ユニット１７は通常筐体で覆われており、その筐体内には貯湯タンク１と、貯湯タンク１の下部から水道水を供給する給水路５と、貯湯タンク１の下部から熱交換部３へ水を送水して切替弁１８を介して加熱しきれていない温水は貯湯タンク１の下部に、十分に加熱された温水は貯湯タンク１の上部に供給する循環水路７とを備え、筐体の底部には外気温検出部１１が設けてある。また、循環水路７上に循環ポンプ６を設け、循環水路７の流量を調整する。
熱源ユニット４は、循環冷媒を圧縮して高温を得る圧縮機などの熱源部２と、熱交換部
３を接続した回路からなり、その回路内には例えば二酸化炭素冷媒が循環している。
３を接続した回路からなり、その回路内には例えば二酸化炭素冷媒が循環している。
また、タンク側風呂追い焚き循環水路（熱交換用循環水路に相当）１０は、風呂追い焚き熱交換部８（水−水熱交換部に相当する）、タンク側風呂追い焚き循環ポンプ（熱交換用循環ポンプに相当する）９及び逆止弁１９を備えており、風呂循環ポンプ１５を備えた風呂循環水路１６の熱交換を行い、追い焚き時に浴槽１４へ湯を供給している。
負荷回路は、上記風呂追い焚き熱交換部８、追い焚き時に浴槽１４、風呂循環ポンプ１５、風呂循環水路１６を備えている。そして、貯湯タンク１内の膨張水を排出する逃がし弁１３が設けられている。
また、風呂追い焚き熱交換部８とタンク側風呂追い焚き循環ポンプ９からの熱交換された温水は逆止弁１９を通り、切替弁１８と貯湯タンク下部の間に接続されている。
以上のように構成された貯湯式給湯器について、以下その動作、作用を説明する。
まず、貯湯タンク１へ湯を供給する沸き上げ運転動作を説明する。貯湯式給湯器の運転を開始すると、熱源ユニット４内のヒートポンプシステムで構成された熱源部２は、冷媒（冷媒は二酸化炭素冷媒やＲ４１０Ａ冷媒、ＨＣ冷媒などを用いる）の温度を上げながら冷媒を熱交換部３へ供給する。一方、循環水路７内では、循環ポンプ６が駆動し、貯湯タンク１下部の水が熱交換部３へ流入し、ここで冷媒から水へ熱交換が行われ、水が温水となって貯湯タンク１へと供給される。
また、図１の構成においては、熱交換部３で加熱される湯水が設定温度以上であれば、貯湯タンク１の上部へ流れるように切替弁１８を切り替え、熱交換部３で加熱される湯水が設定温度以下であれば、貯湯タンク１の下部へ流れるように切替弁１８を切り替えるようにしている。そして、貯湯タンク１の下部へ流れる湯水は、逆止弁１９により風呂追い焚き熱交換部８へ逆流することがない。
次に風呂使用時の追い焚き運転動作を説明する。追い焚き運転を開始すると、タンク側風呂追い焚き循環水路１０内では、タンク側風呂追い焚き循環ポンプ９が駆動し、貯湯タンク１上部の高温水を風呂追い焚き熱交換部８へ供給する。一方、風呂循環水路１６内では風呂循環ポンプ１５が駆動し、浴槽１４内の湯はり後に冷えた低温水が風呂追い焚き熱交換部８へ流入し、ここで、高温水から低温水へ熱交換が行われ、低温水が高温水となって浴槽１４へと供給され風呂の追い焚きがなされる。そして、風呂追い焚き熱交換部８で放熱した貯湯タンク１の湯水は、逆止弁１９を介して貯湯タンク１の下部へ返流される。
次に、凍結予防運転について説明する。特に夜間では外気温が低くなりがちであるため、夜間沸き上げ運転中であっても、切替弁と貯湯タンク１下部とを接続する配管内は湯水が循環せず凍結しやすくなる。そこで、凍結しそうな温度まで外気温が低下して、外気温検出部１１が予め定めた設定温度以下を検知すると、タンク側風呂追い焚き循環ポンプ９を駆動し、貯湯タンク１内の高温水をタンク側風呂追い焚き循環水路１０へ循環してタンク側風呂追い焚き循環水路１０及び循環水路７の切替弁１８と貯湯タンク下部の間の配管の凍結を防止する。なお、外気温検出部１１は筐体の底部に設置すると記載したが、その場所に限らず、外部温度が検出できる場所であればよい。
また、外気温検出部１１の代わりに、図２に示すように、風呂循環水路１６に配管温度検出部１２を設けて、配管温度検出部１２が予め定めた設定温度以下を検知すると、タンク側風呂追い焚き循環ポンプ９の運転を行い、タンク側風呂追い焚き循環水路１０の凍結を防止してもよい。
また、外気温検出部１１もしくは外気温検出部１２が予め定めた設定温度以下を検知すると、タンク側風呂追い焚き循環ポンプ９の運転を１０分間運転、３分間停止など間欠的に行い、貯湯タンク１内の高温水をタンク側風呂追い焚き循環水路１０へ間欠循環してタンク側風呂追い焚き循環水路１０の凍結を防止してもよい。この場合、タンク側風呂追い焚き循環ポンプ９の運転時間を最小限にでき、騒音及びランニングコストの低減が図れる。
また、本実施の形態では、浴槽の追い炊きが可能な形態について説明したが、浴槽１４の代わりに床暖房パネル等を用いた形態であってもよい。
以上のように、本実施の形態によれば、夜間における沸き上げ時に外気温度が低下して配管内の凍結の恐れがある場合に、切替弁を貯湯タンク下側に切り替えて沸き上げ運転を中断することなく凍結予防運転を行うことができるので、夜間の間に貯湯タンク内に十分な湯量を蓄積しておくことができる。
本発明にかかる貯湯式給湯器は、効率よく凍結予防運転を行うためのものであり、ヒートポンプ給湯機以外にも、電気給湯機等の貯湯タンクを有する給湯器に適用できる。
１ 貯湯タンク
２ 熱源部
３ 熱交換部
４ 熱源ユニット
５ 給水路
６ 循環ポンプ
７ 循環水路
８ 風呂追い焚き熱交換部
９ タンク側風呂追い焚き循環ポンプ
１０ タンク側風呂追い焚き循環水路
１１ 外気温検出部
１２ 給水温検出部
１３ 逃がし弁
１４ 浴槽
１５ 風呂循環ポンプ
１６ 風呂循環水路
１７ 貯湯ユニット
１８ 切替弁
１９ 逆止弁
２ 熱源部
３ 熱交換部
４ 熱源ユニット
５ 給水路
６ 循環ポンプ
７ 循環水路
８ 風呂追い焚き熱交換部
９ タンク側風呂追い焚き循環ポンプ
１０ タンク側風呂追い焚き循環水路
１１ 外気温検出部
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１３ 逃がし弁
１４ 浴槽
１５ 風呂循環ポンプ
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１７ 貯湯ユニット
１８ 切替弁
１９ 逆止弁
Claims (3)
- 貯湯タンクと、熱源部及び熱交換部よりなる熱源ユニットと、前記貯湯タンク下部に給水する給水路と、前記貯湯タンク下部の水を前記熱交換部を経由して前記貯湯タンク上部または前記貯湯タンク下部へ供給する循環ポンプ及び循環水路と、前記循環水路の途中に設けられて前記貯湯タンク上部または下部への流路を切り替える切替弁と、水−水熱交換部と放熱手段を備える負荷回路と、前記貯湯タンク上部の温水を前記水−水熱交換部を経由して前記貯湯タンク下部へ流す熱交換用循環ポンプ及び熱交換用循環水路と、外気温度を検出する外気温検出部とを備え、前記熱交換用循環水路を、前記循環水路の前記切替弁と前記貯湯タンク下部とを結ぶ管の前記切替弁の近傍に直接接続し、前記外気温検出部が所定温度以下を検知すると、前記貯湯タンク上部の温水が、前記熱交換用循環水路及び前記循環水路の前記切替弁と前記貯湯タンク下部とを結ぶ配管内を流れ、前記貯湯タンク下部に返流するように、前記熱交換用循環ポンプを駆動させる貯湯式給湯器。
- 貯湯タンクと、熱源部及び熱交換部よりなる熱源ユニットと、前記貯湯タンク下部に給水する給水路と、前記貯湯タンク下部の水を前記熱交換部を経由して前記貯湯タンク上部または前記貯湯タンク下部へ供給する循環ポンプ及び循環水路と、前記循環水路の途中に設けられて前記貯湯タンク上部または下部への流路を切り替える切替弁と、水−水熱交換部と放熱手段を備える負荷回路と、前記貯湯タンク上部の温水を前記水−水熱交換部を経由して前記貯湯タンク下部へ流す熱交換用循環ポンプ及び熱交換用循環水路と、前記負荷回路内を循環する液体温度を検出する放熱側温度検出部とを備え、前記熱交換用循環水路を、前記循環水路の前記切替弁と前記貯湯タンク下部とを結ぶ配管の前記切替弁の近傍に直接接続し、前記放熱側温度検出部が所定温度以下を検知すると、前記貯湯タンク上部の温水が、前記熱交換用循環水路及び前記循環水路の前記切替弁と前記貯湯タンク下部とを結ぶ配管内を流れ、前記貯湯タンク下部に返流するように、前記熱交換用循環ポンプを駆動させる貯湯式給湯器。
- 熱交換用循環ポンプの運転を間欠的に作動させる請求項１または２記載の貯湯式給湯器。
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