JP4933171B2

JP4933171B2 - 給湯装置

Info

Publication number: JP4933171B2
Application number: JP2006181968A
Authority: JP
Inventors: 美智雄佐藤
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2026-06-30
Also published as: JP2008008590A

Description

本発明は、浴槽水の追い焚きを可能とした給湯装置に関する。

従来、給湯装置では、貯湯タンクの下部から水を取り出してヒートポンプユニットで沸き上げるとともに沸き上げた湯を貯湯タンクの上部に取り入れて貯湯し、この貯湯タンクに貯湯した湯を給湯や浴槽に張った浴槽水の追い焚きに用いている。

貯湯タンク内の湯を利用して浴槽水の追い焚きをする場合は、貯湯タンク内の上部に配置された追焚用熱交換器に対して浴槽水を循環させて追い焚きする第１の追い焚き方法や、貯湯タンクの上部から湯を循環ポンプにて取り出して貯湯タンク外に配置された追焚用熱交換器を通じて貯湯タンクの上部に戻し、その追焚用熱交換器に浴槽水を循環させて追い焚きする第２の追い焚き方法等がある（例えば、特許文献１参照）。

ところで、浴槽水の追い焚きは、例えば深夜時間帯等において貯湯タンク内に貯湯された湯の熱を利用しているため、浴槽水の追い焚きにより相当量の熱量が貯湯タンク内の湯から消費されて給湯能力が減少し、給湯装置で表示する給湯可能な容量よりも実際の給湯可能な容量が各なくなり、湯切れが発生するおそれがある。そのため、必要な給湯能力を確保するには、予め貯湯タンクの容量の大きいものを選択するか、貯湯タンク内の湯を沸き増しする必要がある。しかし、顧客が必要な給湯能力を把握し、適切な貯湯タンクの容量を選択することは困難であるため、貯湯タンク内の湯を沸き増すことで補う方法が一般的である。

この貯湯タンク内の湯の沸き増しは、通常の沸上時と同様に、貯湯タンクの下部から水を取り出してヒートポンプユニットで沸き上げるとともに沸き上げた湯を貯湯タンクの上部に取り入れて貯湯している。
特許第３６３２６５１号公報（第４−６頁、図１−２）

しかしながら、浴槽水の追い焚きによる給湯能力の減少を、貯湯タンク内の湯を沸き増すことで補う場合、浴槽水の沸き増しに使用する熱量に相当する分を沸き増すことは困難であるため、浴槽水の沸き増しに使用する熱量以上に余分に沸き増す必要があり、沸き増しに使用する熱量が少なかったり沸き増ししない場合などには、沸き増した湯の熱量に無駄が出てしまう問題がある。

また、貯湯タンク外に追焚用熱交換器を配置する場合、沸き増しした湯を貯湯タンク内に一旦貯湯し、この貯湯タンク内から湯を追焚用熱交換器に取り出して浴槽水を沸き増しするため、熱損失が生じる問題がある。さらに、貯湯タンク内の湯を貯湯タンク外の追焚用熱交換器に取り出して循環させるために専用の循環ポンプが用いる必要がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、貯湯タンク内の湯の熱を使用せず、余分な沸き上げをすることなく、浴槽水の追い焚きを効率よくでき、また、貯湯タンク外に追焚用熱交換器を配設する場合に必要であった専用の循環ポンプを不要とし、部品点数を削減できる給湯装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の給湯装置は、貯湯タンクと、湯を沸き上げるヒートポンプユニット、およびこのヒートポンプユニットに前記貯湯タンク内の湯水を循環させる沸上用循環ポンプを備えた室外機と、前記貯湯タンクの下部から水を前記室外機に取り出す取出経路、前記室外機から出湯する湯を前記貯湯タンクの上下方向の複数位置に取入可能とする複数の取入経路、前記室外機からの出湯温度に応じて湯を前記複数の取入経路のうちのいずれかに切り換えて前記貯湯タンクに戻す取入経路切換手段を有する沸上用循環路と、この沸上用循環路の複数の取入経路のうち前記室外機からの出湯温度の低い湯を前記貯湯タンクに戻す下部側の取入経路に設けられ、浴槽水が循環される追焚用熱交換器と、前記浴槽水の追い焚き時に、前記沸上用循環路の取入経路切換手段で前記室外機からの出湯温度の低い湯を前記貯湯タンクに戻す前記下部側の取入経路に切り換え、前記室外機のヒートポンプユニットおよび沸上用循環ポンプを作動させる制御手段と前記貯湯タンクの湯を給湯する給湯経路と、前記沸上用循環路の複数の取入経路のうち前記室外機からの出湯温度の低い湯を前記貯湯タンクに戻す下部側の取入経路の一部と兼用され、前記貯湯タンクの下部に給水する給水経路と、この給水経路の取入経路と兼用される位置に設けられ、前記給水経路から前記貯湯タンクに流入する給水の流量、および前記取入経路から前記貯湯タンクに戻す循環水の流量を検出する流量検出手段とを具備しているものである。

請求項１記載の給湯装置によれば、沸上時に室外機からの出湯温度に応じて湯を複数の取入経路のうちのいずれかに切り換えて貯湯タンクに戻す給湯装置において、浴槽水が循環される追焚用熱交換器を、沸上用循環路の複数の取入経路のうち室外機からの出湯温度の低い湯を貯湯タンクに戻す下部側の取入経路に設けたため、浴槽水の追い焚き時には、室外機からの出湯温度の低い湯を貯湯タンクに戻す下部側の取入経路に切り換え、室外機のヒートポンプユニットおよび沸上用循環ポンプを作動させることにより、貯湯タンク内の湯の熱を使用せず、ヒートポンプユニットで沸き上げた湯の熱で浴槽水を効率よく追い焚きでき、しかも、浴槽水の追い焚き中のみヒートポンプユニットによる沸き上げをすればよいため、余分な沸き上げをすることなく、さらに、追焚用熱交換器での熱交換によって温度低下した湯は、室外機からの出湯温度の低い湯を貯湯タンクに戻す下部側の取入経路を通じて貯湯タンクに戻るため、貯湯タンク内の上部側の湯の温度低下を防止できる。また、貯湯タンクと追焚用熱交換器との循環水の循環には、室外機の沸上用循環ポンプを兼用でき、貯湯タンク外に追焚用熱交換器を配設する場合には従来必要であった専用の循環ポンプが不要となり、部品点数を削減できる。さらに、給水経路の取入経路と兼用される位置に流量検出手段を設けたため、給水経路から貯湯タンクに流入する給水の流量を検出することにより、貯湯タンク内から出湯する湯の使用量を正確に把握でき、つまり貯湯タンク内の残湯量を正確に把握でき、また、ヒートポンプユニットを経て取入経路から貯湯タンクに取り入れられる循環水の流量を検出することにより、ヒートポンプユニットに対する循環流量を把握でき、配管接続の不具合や配管抵抗が大きい場合の異常等も判断できる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１に一実施の形態を示す。給湯装置11は、本体ユニット12と、湯を沸き上げるための室外機13とを備え、浴槽14に張った浴槽水の追焚機能を有している。

本体ユニット12は、湯を貯湯する貯湯タンク17を有し、この貯湯タンク17の側面には、貯湯タンク17の上部および下部とともに貯湯タンク17内における複数の残湯量に対応した上下方向の各高さ位置に、貯湯タンク17内の湯水温度を検知する複数の温度検知手段としてのサーミスタ18a〜18fが配設されている。

貯湯タンク17の下部には、水道管などの給水源に配管される給水経路19が減圧弁20を介して接続されている。

貯湯タンク17の上部には、湯を取り出す給湯経路21が接続されている。給湯経路21には沸上時の過剰な圧力を逃す逃し弁22が接続され、この逃し弁22は排水経路23に接続されている。

貯湯タンク17と室外機13とが沸上用循環路24によって接続されている。この沸上用循環路24は、貯湯タンク17の下部から水を室外機13に取り出す取出経路25、室外機13から出湯する湯を貯湯タンク17の上部、中間部および下部に取り入れる取入経路26，27，28、室外機13からの湯の出湯温度に応じて湯を取入経路26，27，28のうちのいずれかに切り換えて貯湯タンク17に戻す切換弁等の取入経路切換手段29を有している。

下部の取入経路28は、給水経路19に接続されて一部が兼用されている。この給水経路19と取入経路28とが兼用される位置に流量を検出する流量計等の流量検出手段30が配設されている。

取出経路25と排水経路23との間は、貯湯タンク17内の水を排水する排水バルブ31を介して接続されている。

下部の取入経路28には、浴槽14の浴槽水とで熱交換する追焚用熱交換器32が配設されている。この追焚用熱交換器32と浴槽14とが浴槽用循環路33によって接続されている。この浴槽用循環路33は、浴槽14の浴槽水を取り込んで追焚用熱交換器32に導く戻り配管34、追焚用熱交換器32を通過した浴槽水を浴槽14に導く往き配管35を有している。戻り配管34には、浴槽14から取り込んだ浴槽水の温度を検知するサーミスタ36、浴槽14の水位を検知する圧力センサ37、浴槽14への自動湯張り時に流路を切り換えるための切換弁38、浴槽水を循環させる浴槽用循環ポンプ39、浴槽水の循環を検知するフロースイッチ40が配設されている。往き配管35には、浴槽14へ向けた方向のみ浴槽水の流れを許容する逆止弁41、浴槽14に導入する浴槽水の温度を検知するサーミスタ42が配設されている。戻り配管34の切換弁38と浴槽用循環ポンプ39との間から往き配管35の逆止弁41の下流位置に接続管43が接続され、この接続管43に浴槽14へ向けた方向のみ浴槽水の流れを許容する逆止弁44が配設されている。

また、給湯経路21および給水経路19は給湯用ミキシングバルブ45および浴槽用ミキシングバルブ46にそれぞれ接続されている。これら給湯用ミキシングバルブ45および浴槽用ミキシングバルブ46は、給湯経路21からの湯と給水経路19からの水とを混合して、例えば台所などに設置されるメインリモコンや浴室に設置される浴室リモコン等によりそれぞれ設定される給湯設定温度の湯を給湯する。

給湯用ミキシングバルブ45から給湯する給湯管47には、湯の温度を検知する給湯温度センサ48が配設されている。

浴槽用ミキシングバルブ46には浴槽14に給湯する浴槽用給湯管49が接続され、この浴槽用給湯管49には浴槽14へ向けた方向のみ給湯の流れを許容する逆止弁や流路を開閉する給水電磁弁などを備えたホッパ50が配設されている。浴槽用給湯管49は浴槽用循環路33の切換弁38に接続され、浴槽用循環路33を通じて浴槽14に給湯可能としている。

また、室外機13には、湯を沸き上げるヒートポンプユニット53が配設されている。このヒートポンプユニット53は、圧縮機、凝縮器として機能する沸上用熱交換器、膨張弁、蒸発器等で構成される冷媒回路を有している。このヒートポンプユニット53の沸上用熱交換器に沸上用循環路24が接続されている。

室外機13には、ヒートポンプユニット53の沸上用熱交換器の上流側の取出経路25に、貯湯タンク17内の下部の水を取出経路25を通じてヒートポンプユニット53に取り出すとともにいずれかの取入経路26，27，28を通じて貯湯タンク17内に戻すように循環させる沸上用循環ポンプ54が配設されている。

室外機13には、ヒートポンプユニット53の沸上用熱交換器から取入経路26，27，28に出湯する湯の温度を検知する出湯温度検知手段55が配設されている。

また、本体ユニット12は、給湯装置11を制御する制御手段61を備えている。この制御手段61は、室外機13から出湯する湯の出湯温度が沸上目標温度以上のときには取入経路切換手段29で上部の取入経路26に切り換え、室外機13から出湯する湯の出湯温度が沸上目標温度よりも低いときには取入経路切換手段29で中間部の取入経路27に切り換え、室外機13による沸上開始時や室外機13の除霜後の沸上再開時等で室外機13から出湯する湯の出湯温度が貯湯には不適となる所定温度よりも低いときには取入経路切換手段29で下部の取入経路28に切り換える沸上手段の機能、浴槽水の追い焚き時に、沸上用循環路24の取入経路切換手段29で室外機13からの出湯温度の低い湯を貯湯タンク17に戻す下部側の取入経路28に切り換え、室外機13のヒートポンプユニット53および沸上用循環ポンプ54を作動させる追焚手段の機能を有している。

次に、本実施の形態の作用を説明する。

まず、貯湯タンク17への湯の貯湯動作について説明する。

特定の沸上時間帯として例えば時間帯別電灯制度の夜間時間帯において、室外機13のヒートポンプユニット53および沸上用循環ポンプ54を動作させる。沸上用循環ポンプ54の動作により、貯湯タンク17の下部の水を取出経路25から取り出してヒートポンプユニット53に送り、このヒートポンプユニット53で沸き上げた湯を取入経路切換手段29で切り換えられる上部、中間部および下部の取入経路26，27，28のいずれかを通じて貯湯タンク17に戻す。

室外機13のヒートポンプユニット53で沸き上げられた湯の出湯温度が沸上目標温度以上のときには、取入経路切換手段29で上部の取入経路26に切り換え、貯湯タンク17の上部に沸上目標温度以上の湯を貯湯する。

例えば全量沸上時等に全量沸き上がり近くなると、貯湯タンク17の下部の水の温度が高くなるためヒートポンプユニット53による沸上能力が低下し、室外機13のヒートポンプユニット53で沸き上げられた湯の出湯温度が沸上目標温度よりも低くなる、このときには、取入経路切換手段29で中間部の取入経路27に切り換え、貯湯タンク17の中間部に貯湯し、貯湯タンク17の上部の湯の温度低下を防止する。

室外機13による沸上開始時や室外機13の除霜後の沸上再開時等で室外機13のヒートポンプユニット53から出る湯の出湯温度が貯湯には不適となる所定温度よりも低いときには、取入経路切換手段29で下部の取入経路28に切り換え、低い温度の湯水を貯湯タンク17の下部に戻す。

次に、給湯動作について説明する。

給湯管47の下流側に配設される給湯栓等を開くことにより、給水圧力により貯湯タンク17内の上部の湯を押し出し、給湯経路21を通じて貯湯タンク17から取り出される湯と給水経路19から給水される水とを給湯用ミキシングバルブ45で混合して給湯設定温度の湯を給湯する。

次に、浴槽14の利用について説明する。

浴槽14に湯張りする場合には、ホッパ50の給水電磁弁を開くことにより、給水圧力により貯湯タンク17内の上部の湯を押し出し、給湯経路21を通じて貯湯タンク17から取り出される湯と給水経路19から給水される水とを浴槽用ミキシングバルブ46で混合して浴槽設定温度の湯を浴槽14に給湯する。浴槽14への給湯は、浴槽用給湯管49、切換弁38、接続管43、逆止弁44、往き配管35を通じて給湯することにより、戻り配管34の圧力センサ37で水位を監視しながら給湯したり、切換弁38で戻り配管34と往き配管35の２管を通じて所定量の湯を迅速に給湯する。

浴槽14に湯張りした後は、所定時間毎に、浴槽用循環ポンプ39を動作させて浴槽14の浴槽水を浴槽用循環路33内に循環させ、サーミスタ36等で循環水の温度を検知し、保温の必要つまり追焚動作の必要があるか監視する。

そして、浴槽14に湯張りされた浴槽水を追い焚きする場合には、図１の配管の黒表示、および矢印にて示すように、取入経路切換手段29で下部の取入経路28に切り換え、室外機13のヒートポンプユニット53および沸上用循環ポンプ54を動作させる。一方、浴槽用循環路33の浴槽用循環ポンプ39を動作させる。

沸上用循環ポンプ54の動作により、貯湯タンク17の下部の水を取出経路25からヒートポンプユニット53に取り出し、このヒートポンプユニット53で高温の湯に沸き上げ、沸き上げた湯を取入経路切換手段29から下部の取入経路28に流して追焚用熱交換器32に送り、この追焚用熱交換器32で浴槽水と熱交換する。追焚用熱交換器32での熱交換によって温度低下した湯は、下部の取入経路28を通じて貯湯タンク17の下部に戻す。

浴槽14から浴槽用循環路33に取り込まれた浴槽水は、追焚用熱交換器32を通過する間に温度上昇して浴槽14に戻り、浴槽14内の湯温を上昇させる。

このように、沸上時に室外機13からの出湯温度に応じて湯を取入経路26，27，28のうちのいずれかに切り換えて貯湯タンク17に戻す給湯装置11において、浴槽水が循環される追焚用熱交換器32を、沸上用循環路24の取入経路26，27，28のうち室外機13からの出湯温度の低い湯を貯湯タンク17に戻す下部の取入経路28に設けたため、浴槽水の追い焚き時には、室外機13からの出湯温度の低い湯を貯湯タンク17に戻す下部の取入経路28に切り換え、室外機13のヒートポンプユニット53および沸上用循環ポンプ54を作動させることにより、貯湯タンク17内の湯の熱を使用せず、ヒートポンプユニット53で沸き上げた湯の熱で浴槽水を効率よく追い焚きできる。

しかも、浴槽水の追い焚き中のみヒートポンプユニット53による沸き上げをすればよいため、余分な沸き上げをすることがない。

さらに、追焚用熱交換器32での熱交換によって温度低下した湯は、室外機13からの出湯温度の低い湯を貯湯タンク17に戻す下部の取入経路28を通じて貯湯タンク17に戻るため、貯湯タンク17内の上部側の湯の温度低下を防止できる。

また、貯湯タンク17と追焚用熱交換器32との循環水の循環には、室外機13の沸上用循環ポンプ54を兼用でき、貯湯タンク17外に追焚用熱交換器32を配設する場合には従来必要であった専用の循環ポンプが不要となり、部品点数を削減できる。

また、給水経路19の取入経路28と兼用される位置に設けられた流量検出手段30により、給水経路19から貯湯タンク17に流入する給水の流量を検出でき、そのため、一般的な給湯管47で流量を検知する場合に比べて、貯湯タンク17内から出湯する湯の使用量を正確に把握でき、つまり貯湯タンク17内の残湯量を正確に把握できる。

さらに、この流量検出手段30により、ヒートポンプユニット53を経て下部の取入経路28から貯湯タンク17に取り入れられる循環水の流量を検出でき、そのため、ヒートポンプユニット53に対する循環流量を把握でき、ヒートポンプユニット53による循環水の加熱能力を監視でき、施工不良による配管接続の不具合や配管抵抗が大きい場合の異常等も判断できる。

しかも、給水経路19の取入経路28と兼用される位置に流量検出手段30を設けているため、一般的な給湯管47で流量を検知する場合に比べて、温度変化による流量の変動要素を低減でき、より正確な流量検知ができる。

なお、沸上用循環路24は、貯湯タンク17の上部、中間部および下部の取入経路26，27，28を備えたが、これら取入経路26，27，28のうち、例えば上部と下部、上部と中間部というように上下に２つのみでもよく、あるいは上下に４つ以上でもよい。

また、追焚用熱交換器32は、室外機13からの出湯温度の低い湯を貯湯タンク17に戻す下部側の取入経路に設けられるが、取入経路が上下に３つ以上ある場合には、上部の取入経路を除き、この上部の取入経路より下部側の取入経路のうちの任意の取入経路に設けてもよい。

本発明の一実施の形態を示す給湯装置の構成図である。

11 給湯装置
13 室外機
17 貯湯タンク
19 給水経路
21 給湯経路
24 沸上用循環路
25 取出経路
26，27，28 取入経路
29 取入経路切換手段
30 流量検出手段
32 追焚用熱交換器
53 ヒートポンプユニット
54 沸上用循環ポンプ
61 制御手段

Claims

貯湯タンクと、
湯を沸き上げるヒートポンプユニット、およびこのヒートポンプユニットに前記貯湯タンク内の湯水を循環させる沸上用循環ポンプを備えた室外機と、
前記貯湯タンクの下部から水を前記室外機に取り出す取出経路、前記室外機から出湯する湯を前記貯湯タンクの上下方向の複数位置に取入可能とする複数の取入経路、前記室外機からの出湯温度に応じて湯を前記複数の取入経路のうちのいずれかに切り換えて前記貯湯タンクに戻す取入経路切換手段を有する沸上用循環路と、
この沸上用循環路の複数の取入経路のうち前記室外機からの出湯温度の低い湯を前記貯湯タンクに戻す下部側の取入経路に設けられ、浴槽水が循環される追焚用熱交換器と、
前記浴槽水の追い焚き時に、前記沸上用循環路の取入経路切換手段で前記室外機からの出湯温度の低い湯を前記貯湯タンクに戻す前記下部側の取入経路に切り換え、前記室外機のヒートポンプユニットおよび沸上用循環ポンプを作動させる制御手段と
前記貯湯タンクの湯を給湯する給湯経路と、
前記沸上用循環路の複数の取入経路のうち前記室外機からの出湯温度の低い湯を前記貯湯タンクに戻す下部側の取入経路の一部と兼用され、前記貯湯タンクの下部に給水する給水経路と、
この給水経路の取入経路と兼用される位置に設けられ、前記給水経路から前記貯湯タンクに流入する給水の流量、および前記取入経路から前記貯湯タンクに戻す循環水の流量を検出する流量検出手段と
を具備していることを特徴とする給湯装置。