JP4962104B2

JP4962104B2 - 貯湯式給湯機

Info

Publication number: JP4962104B2
Application number: JP2007101524A
Authority: JP
Inventors: 順一服部; 孝信藤本; 博北西
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-04-09
Filing date: 2007-04-09
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2027-04-09
Also published as: JP2008256321A

Description

本発明は、貯湯式給湯機に関するものである。

従来、この種の貯湯式給湯機は、給湯運転でコントロールしている第１混合弁及び第２混合弁に対し、開度を規制する規制位置は設けられていなかった（例えば、特許文献１参照）。

図３は、特許文献１に記載された従来の貯湯式給湯機を示すものである。図３に示すように従来の貯湯式給湯機は、湯水を貯える貯湯タンク５０と、貯湯タンク５０の下部に設けた給水管５１と、貯湯タンク５０の上部に設けた上部出湯管５２と、貯湯タンク５０の中間部に設けた中部出湯管５３と、上部出湯管５２より供給される高温水と中部出湯管５３より供給される中温水を混合する第１混合弁５４と、第１混合弁５４によって混合されて供給される湯水と給水管５１から供給される水を混合する第２混合弁５５と、貯湯タンク５０の内圧が規定値を超えると圧力を逃す働きをする逃し弁５６で構成されている。

そして、上記のように構成された貯湯式給湯機には、第２混合弁５５から出湯管５７が接続され、その先にカラン５８が接続されることになる。使用者がカラン５８を開くと、所望の湯温を供給するために、第１混合弁と第２混合弁の開度のコントロールを行う給湯運転を行う。
特開２００３−２４０３４２号公報

しかしながら、従来の構成では、貯湯タンク５０に貯えられた高温のお湯が、中部出湯管５３の接続位置より沢山ある状況において、この給湯運転が行われれば、第１混合弁は中部出湯管５３側全開位置まで駆動されてしまう。

この、第１混合弁が中部出湯管５３側全開位置まで駆動し、停止しているときに、貯湯式給湯機の移設や修理などで、電源が遮断され、出湯管５７やカラン５８が外されてしまい、且つ外された箇所が、中部出湯管５３が貯湯タンク５０に接続されている位置より低ければ、逃し弁５６を通じて貯湯タンク５０には大気圧が加わっているので、サイフォン現象により中部出湯管５３の接続位置より上部の湯水が外した箇所より出てくることになる。このとき貯湯タンク５０に高温のお湯が貯えられていた場合は、高温のお湯が出てくる恐れがあった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、第１混合弁が中部出湯管側全開位置にならないように開度の下限を規制する規制位置を設けて、上部出湯管と中部出湯管が連通状態を維持し、給湯管やカランが外されてしまった場合でも、高温のお湯が出てくることを防止する貯湯式給湯機を提供す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機は、使用者の所望する湯温を供給するために、第１混合弁と第２混合弁の開度のコントロールを行う給湯運転において、第１混合弁は中部出湯管側全開位置にならないように開度の下限を規制する規制位置を設けることを特徴とし、上部出湯管と中部出湯管が連通状態を維持し、給湯管やカランが外されてしまった場合でも、高温のお湯が出てくることを防止することができる。

本発明は、第１混合弁に対し中部出湯管側全開位置にならないように開度の下限を規制する規制位置を設けることで、上部出湯管と中部出湯管の連通状態を維持し、移設工事などで給湯管やカランが外されてしまった場合でも、サイフォン現象によって高温のお湯が出てくることを防止する貯湯式給湯機を提供することができる。

第１の発明の貯湯式給湯機は、湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクの下部に設けた給水管と、前記貯湯タンクの上部に設けた上部出湯管と、前記貯湯タンクの中間部に設けた中部出湯管と、前記上部出湯管より供給される高温水と前記中部出湯管より供給される中温水を混合する第１混合弁と、前記第１混合弁によって混合されて供給される湯水と前記給水管から供給される水を混合する第２混合弁を備え、使用者の所望する湯温を供給するために、前記第１混合弁と前記第２混合弁の開度のコントロールを行う給湯運転において、前記第１混合弁は、前記中部出湯管側全開位置にならないように開度の下限を規制する規制位置を設け、給湯運転中は規制位置から前記上部出湯管側全開位置との間の範囲内で開度のコンロトールを行うことにより、上部出湯管と中部出湯管の連通状態を維持し、移設工事などで給湯管やカランが外されてしまった場合でも、サイフォン現象によって高温のお湯が出てくることを防止することができる。

第２の発明の貯湯式給湯機は、湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクの下部に設けた給水管と、前記貯湯タンクの上部に設けた上部出湯管と、前記貯湯タンクの中間部に設けた中部出湯管と、前記上部出湯管より供給される高温水と前記中部出湯管より供給される中温水を混合する第１混合弁と、前記第１混合弁によって混合されて供給される湯水と前記給水管から供給される水を混合する第２混合弁を備え、使用者の所望する湯温を供給するために、前記第１混合弁と前記第２混合弁の開度のコントロールを行う給湯運転において、前記第１混合弁は、前記中部出湯管側全開位置にならないように開度の下限を規制する規制位置を設け、給湯運転終了時に前記第１混合弁の開度が規制位置より前記中部出湯管側であった場合に、規制位置まで動作させることにより、給湯運転中は中部出湯管側全開位置までの開度でコントロールすることで、特に貯湯タンク内に中間温度のお湯が沢山貯えられていたときに、中間温度のお湯を優先的に有効利用することができ、貯湯タンクの湯水を加熱する熱源がヒートポンプ機構であった場合に、エネルギー消費効率（ＣＯＰ＝加熱能力／消費電力）を高くすることができ、且つ、給湯運転終了後は上部出湯管と中部出湯管の連通状態を維持することで、移設工事などで給湯管やカランが外されてしまった場合でも、サイフォン現象によって高温のお湯が出てくることを防止することができる。

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は本実施の形態における貯湯式給湯機の構成図である。なお、図１に示す矢印は湯水または冷媒が循環する方向を示している。本実施の形態の貯湯式給湯機は、湯を貯える貯湯タンク１と、貯湯タンク１に貯えられた湯水を循環する循環ポンプ２と、冷媒と湯水が熱交換を行う水冷媒熱交換器３とを順次環状に給湯配管で接続し、図１に太線で示す給湯回路４を有し、さらに貯湯タンク１内の湯水を加熱する加熱源として、水冷媒熱交換器３と、冷媒を圧縮する圧縮機５と、外気から熱を吸熱する蒸発器６と、冷媒を減圧する膨張弁７とを順次環状に冷媒配管で接続し、図１に太線で示す冷媒回路８を有する。

本実施の形態において冷媒回路８は、水冷媒熱交換器３、圧縮機５、蒸発器６、膨張弁
７が冷媒配管によって環状に接続され、冷媒には二酸化炭素を使用しているため、高圧側が臨界圧力を超える。そのため、水冷媒熱交換器３を流通する水に熱を奪われて温度が低下しても凝縮することがなく、水冷媒熱交換器で冷媒と水との間で温度差を形成しやすくなり、高温の湯が得られ、かつ、熱交換効率を高くすることができる。また、比較的安価でかつ安定な二酸化炭素を冷媒に使用しているので、製品コストを抑えるとともに、信頼性を向上させることができる。また、二酸化炭素はオゾン破壊係数がゼロであり、地球温暖化係数も代替冷媒ＨＦＣ−４０７Ｃの約１７００分の１と非常に小さいため、地球環境に優しい製品を提供できる。また、圧縮機５で冷媒が圧縮され、圧縮機５から吐出された冷媒が水冷媒熱交換器３で放熱し、膨張弁７で減圧されたあと、蒸発器６で空気から熱を吸収し、ガス状態で再び圧縮機５に吸入される。

このように加熱された湯水は、比重差によって、貯湯タンク１の上部が高温、下部が低温に分離された湯水の温度層が形成される。

また、貯湯タンク１の上部には、逃し弁９が接続されている。貯湯タンク１内の水は加熱されてお湯になるとき、約６０℃の温度上昇で約３％膨張するため、貯湯タンクの内圧が上昇してしまう。逃し弁９は貯湯タンク１の保護のために膨張したお湯を排出する役わりを担っている。

また、貯湯タンク１の下部には、水を供給するための給水管１０が、上水道からの水道圧を減圧させる減圧弁１１を介して接続されている。貯湯タンク１の上部には上部出湯管１２が接続されており、貯湯タンク１の中間部には中部出湯管１３が接続されている。これら上部出湯管１２と中部出湯管１３の先には第１混合弁１４が接続されており、この第１混合弁１４の出口には第１混合温度検出器１５が設けられている。そして、第１混合弁１４の出口と、給水管１０からの分岐管１６の先には第２混合弁１７が接続されており、この第２混合弁１７の出口には第２混合温度検出器１８と配管内を流れる湯水の流量を検出する流量検出器１９が設けられている。以上の上部出湯管１２、中部出湯管１３、第１混合弁１４、第１混合温度検出器１５、分岐管１６、第２混合弁１７、第２混合温度検出器１８、流量検出器１９によって貯湯式給湯機の機内で出湯回路を構成している。そして、実際の施工現場では工事業者などにより、出湯管２０が接続され、その先にカラン２１が接続されることになる。

以上のように構成された出湯回路において、以下その出湯動作を説明する。

利用者がカラン２１を開くと、湯水が出湯回路を流れ始め、このときの流れる湯水を流量検出器１９が検出することで温調制御が開始される。温調制御では、第２混合温度検出器１８の検出温度が利用者の所望する温度になるようにコントロールが行われる。まず、第１混合弁１４に対し、上部出湯管１１からは高温水か供給され、中部出湯管１３からは中温水が供給される。そして、第１混合弁１４は、第１混合温度検出器１５の検出温度が、利用者の所望する温度より高めの温度が検出されるように開度をコントロールし混合を行う。例えば利用者の所望する温度が４０℃とすれば、第１混合温度検出器１５の検出温度は＋１０Ｋの５０℃を検出するようにコントロールを行う。そして、第２混合弁１７は、第１混合弁１４から供給される湯水と、分岐管１６によって供給される水の混合を行い、第２混合温度検出器１８の検出温度が利用者の所望する温度になるように開度のコントロールを行う。

このように、第１混合弁１４を有することによって、貯湯タンク１内に中間温度の中温水が多量に発生しても効率よく取り出すことができ、ヒートポンプ機構で加熱を行ってもエネルギー消費効率を下げることなくお湯を作り出すことができる。

しかし、貯湯タンク１内が全て高温のお湯であった場合に、同じように温調制御を行うと、第１混合弁１４に対し、上部出湯管１１からは高温水が供給され、中部出湯管１３からも高温水が供給されることになる。この場合、例えば貯湯タンク１内の温度が全て８０℃であり、利用者の所望する温度が４０℃とすれば、第１混合温度検出器１５の検出温度は＋１０Ｋを目標に開度のコントロールを行おうとしても、５０℃にすることはできず、中部出湯管１３側全開位置の開度まで動作することになる。この場合でも、第２混合弁１７によって、第１混合弁１４から供給される８０℃のお湯と、分岐管１６によって供給される水の混合を行い、第２混合温度検出器１８の検出温度が利用者の所望する４０℃になるように開度のコントロールを行うので、利用者は問題なくお湯を利用することができる。

また、移設工事や修理では、機器の電源が遮断され、止水弁２２によって、上水道からの水圧が加わらないようにしてから配管の取り外しが行われる。このとき、第１混合弁１４の開度が中部出湯管１３側全開位置のままであれば、出湯管２０やカラン２１が外されてしまうと、外された箇所が、中部出湯管１３が貯湯タンク１に接続されている位置より低ければ、サイフォン現象により中部出湯管１３の接続位置より上部の湯水が流れ出てきてしまう。これは、逃し弁９を通じて貯湯タンク１には大気圧が加わっているので、図２で示すように貯湯タンク１という大きなコップの側面に穴が空いたのと同じことになり、穴の位置までコップの湯水が漏れ出すことと同じ現象になる。このとき貯湯タンク１に高温のお湯が貯えられていた場合は、高温のお湯が出てくる恐れがあった。

このサイフォン現象を防止するために、温調制御を行うときに第１混合弁１４の開度が、中部出湯管１３側全開位置にならないように開度の下限を規制する規制位置を設け、温調制御中は規制位置から上部出湯管１２側全開位置との間の範囲内で開度のコンロトールを行うこととしている。この規制位置の設け方は、第１混合弁１４の駆動がステッピングモータによるものであれば、常に開度はステッピングモータへの出力パルス数によるステップで分かるので、ステップによる規制を行うことができる。例えば、中部出湯管１３側全開位置を０ステップ位置、上部出湯管１２側全開位置を１０００ステップ位置、規制位置を２００ステップ位置とし、規制位置では上部出湯管１２と中部出湯管１３は連通状態を保つ位置であるとする。この位置関係において温調制御を行うとき、規制位置：２００ステップ位置から上部出湯管１２側全開位置：１０００ステップ位置の範囲内で開度のコンロトールを行うこととしている。なお、第１混合弁１４の駆動が直流モータによるものであれば、規制位置にメカ的にストッパ機構を設け、規制位置より中部出湯管１３側へ駆動しないようにすることも可能である。また、規制位置にホールＩＣなどによる位置検知センサを設けることで、規制位置に到達したことを検出し、それ以上中部出湯管１３側へ駆動しないようにすることも可能である。以上のように、規制位置を設けることによって、上部出湯管１２と中部出湯管１３の連通状態を維持することができ、移設工事などで出湯管２０やカラン２１が外されてしまった場合でも、サイフォン現象によって高温のお湯が出てくることを防止することができる。

また、他にサイフォン現象を防止する方法として、温調制御を行っているときには第１混合弁１４の開度には特に制限を設けず、中部出湯管１３側全開位置まで駆動を行うが、利用者がカラン２１を閉じたことを流量検出器１９が検出して温調制御を終了するときに、第１混合弁１４の開度が規制位置より、中部出湯管１３側であった場合に、規制位置まで動作させることでも良い。この動作によって、上部出湯管１２と中部出湯管１３の連通状態を維持することができ、移設工事などで出湯管２０やカラン２１が外されてしまった場合でも、サイフォン現象によって高温のお湯が出てくることを防止することができる。なお、この場合の規制位置は、上部出湯管１２側全開位置でも良い。上部出湯管１２側全開位置であれば、上部出湯管１２と中部出湯管１３の連通状態にはならないが、貯湯タンク１の上部が開口位置となるため、サイフォン現象の状態にはならないので、高温のお湯
が出てくることを防止することができる。

以上のように、本発明はヒートポンプ式の貯湯式給湯機に限らず、電気、ガス、石油、燃料電池などいずれの方式においても、貯湯タンクから湯水を供給する貯湯式給湯機に利用することができる。

実施の形態１における貯湯式給湯機の構成図実施の形態１におけるサイフォン現象の説明図従来の貯湯式給湯機の構成図

符号の説明

１貯湯タンク
１０給水管
１２上部出湯管
１３中部出湯管
１４第１混合弁
１７第２混合弁

Claims

湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクの下部に設けた給水管と、前記貯湯タンクの上部に設けた上部出湯管と、前記貯湯タンクの中間部に設けた中部出湯管と、前記上部出湯管より供給される高温水と前記中部出湯管より供給される中温水を混合する第１混合弁と、前記第１混合弁によって混合されて供給される湯水と前記給水管から供給される水を混合する第２混合弁を備え、使用者の所望する湯温を供給するために、前記第１混合弁と前記第２混合弁の開度のコントロールを行う給湯運転において、前記第１混合弁は、前記中部出湯管側全開位置にならないように開度の下限を規制する規制位置を設け、給湯運転中は規制位置から前記上部出湯管側全開位置との間の範囲内で開度のコンロトールを行うことを特徴とする貯湯式給湯機。
湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクの下部に設けた給水管と、前記貯湯タンクの上部に設けた上部出湯管と、前記貯湯タンクの中間部に設けた中部出湯管と、前記上部出湯管より供給される高温水と前記中部出湯管より供給される中温水を混合する第１混合弁と、前記第１混合弁によって混合されて供給される湯水と前記給水管から供給される水を混合する第２混合弁を備え、使用者の所望する湯温を供給するために、前記第１混合弁と前記第２混合弁の開度のコントロールを行う給湯運転において、前記第１混合弁は、前記中部出湯管側全開位置にならないように開度の下限を規制する規制位置を設け、給湯運転終了時に前記第１混合弁の開度が規制位置より前記中部出湯管側であった場合に、規制位置まで動作させることを特徴とする貯湯式給湯機。