JP5127666B2 - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Description

この発明は、給湯加圧ポンプ及び風呂加圧ポンプを内蔵した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、給湯ポンプと風呂ポンプを有し、給湯と風呂の同時運転時に前記風呂ポンプの循環量を制御することで能力の分配を調節するものであった。（特許文献１参照）

特開２００６−３０８２１５号公報

ところでこの従来のものでは、給湯ポンプは加圧ポンプを兼ねるものであるが、風呂ポンプは浴槽水を風呂循環回路内を循環させて追い焚きするためのものであり、２階や３階に設置された浴槽に楽に湯張りするためのものでなく、そもそもその使用目的が相違するものであり、風呂ポンプの循環量の制御も、給湯使用により浴槽水の加熱用の給湯水が減少するので、これに対応して浴槽水の循環量も減少させて無駄な循環を防止するものであり、給湯加圧ポンプと風呂加圧ポンプの同時使用により、給湯量の減少及び貯湯タンク内の負圧による破損、又この負圧防止のために負圧防止弁を設けると、各ポンプに空気が混入することにより、寿命が著しく低下したり、各混合弁への空気の混入で温調不良を起こすなどの課題を有するものであった。

この発明はこの点に着目し上記課題を解決するため、特にその構成を、湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンクへ水を供給する給水管と、前記貯湯タンクから湯を出湯する出湯管と、前記給水管から分岐された第１給水バイパス管と、前記出湯管からの湯と前記第１給水バイパス管からの水とを混合する給湯混合弁と、この給湯混合弁からの湯水を蛇口へ供給する給湯管と、この給湯管途中に設けられ給湯流を検出する給湯フローセンサと、前記給湯管途中に設けられ湯水を昇圧して前記蛇口へ供給するための給湯加圧ポンプとを備え、更に出湯管から分岐し浴槽に湯張りする湯張り管と、前記給水管から分岐された第２給水バイパス管と、前記湯張り管からの湯と前記第２給水バイパス管からの水とを混合する風呂混合弁と、この湯張り管途中に設けられ風呂混合弁からの湯張り流を検出する風呂フローセンサと、前記湯張り管途中に設けられ湯張り湯水を昇圧して前記浴槽へ供給する風呂加圧ポンプとを備えたものに於いて、前記給湯加圧ポンプと風呂加圧ポンプの同時使用時には、給湯を優先として風呂加圧ポンプの駆動を停止するようにしたものである。

又請求項２では、前記給湯加圧ポンプは給湯フローセンサによる給湯流の検出を条件に駆動するものであり、又風呂加圧ポンプは風呂フローセンサによる湯張り流の検知を条件に駆動するもので、この給湯フローセンサによる給湯流の検出と、風呂フローセンサによる湯張り流の検知とが重複した時に風呂加圧ポンプの駆動を停止し、給湯フローセンサによる給湯流の検知停止で、風呂フローセンサによる湯張り流の検知を条件に風呂加圧ポンプを再駆動させるものである。

以上のようにこの発明によれば、２階、３階の給湯特にシャワーが強力な出湯圧で快適に行われると共に、同様に２階、３階に設置された浴槽への湯張りが良好にしかも短時間に行えることは勿論、給湯加圧ポンプと風呂加圧ポンプの同時使用時には、風呂加圧ポンプの駆動を停止して、現在使用中の給湯を優先させるもので、使用勝手が良く実使用に支障を及ぼす心配が無く安心して使用出来るものであり、更に同時使用では確実に風呂加圧ポンプが停止するから、貯湯タンクが吸引力で負圧になることがなく破損の心配もないものであり、又各ポンプへの空気の侵入も阻止され長期に渡って使用出来などの効果を有するものである。

又請求項２によれば、各フローセンサによる水流検出で給湯加圧ポンプ及び風呂加圧ポンプが駆動開始されるので、確実に給湯や湯張りの意志を十分に確認してから駆動されて誤動作の心配がなく、更に風呂加圧ポンプは、給湯加圧ポンプと風呂加圧ポンプの同時使用時には一旦停止して待機状態となり、一次的な給湯使用の停止と同時に再駆動して中断していた湯張りを自動的に再開するので、極めて使用勝手が良く安心して使用出来るものである。

次にこの発明一実施形態を付した貯湯式給湯装置について図面に基づいて説明する。
この貯湯式給湯装置は、時間帯別契約電力の電力単価が安価な深夜時間帯に湯水を沸き上げて貯湯し、この貯湯した湯水を給湯や風呂に用いるもので、１は湯水を貯湯する貯湯タンク２を備えた貯湯タンクユニット、３は貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット、４は台所や洗面所等に設けられた蛇口、５はこの蛇口４の近傍に設けられた給湯リモコン、６は浴槽、７は浴室に設けられた風呂リモコンである。

前記貯湯タンクユニット１の貯湯タンク２は、上端に出湯管８と、下端に給水管９とが接続され、更に下部にヒーポン循環回路を構成するヒーポン往き管１０と、上部にヒーポン循環回路を構成するヒーポン戻り管１１とが接続され、前記ヒートポンプユニット３によってヒーポン往き管１０から取り出した貯湯タンク２内の湯水を沸き上げてヒーポン戻り管１１から貯湯タンク２内に戻して貯湯され、給水管９からの給水により貯湯タンク２内の湯水が押し上げられて貯湯タンク２内上部の高温水が出湯管８から押し出されて給湯されるものである。そして、給水管９途中には、市水の給水圧を所定の圧力まで減圧する減圧弁１２と給水温度を検出する給水温度センサ１３が設けられ、貯湯タンク２の上部には、貯湯タンク２内の過圧を逃す負圧作動弁付きの過圧逃し弁１４が設けられているものである。

前記ヒートポンプユニット３は、圧縮機１５と凝縮器としての冷媒−水熱交換器１６と電子膨張弁１７と強制空冷式の蒸発器１８で構成されたヒートポンプ回路１９と、貯湯タンク２内の湯水を前記ヒーポン往き管１０およびヒーポン戻り管１１を介して冷媒−水熱交換器１６に循環させるヒーポン循環ポンプ２０と、それらの駆動を制御するヒーポン制御部２１とを備えており、ヒートポンプ回路１９内には冷媒として二酸化炭素が用いられて超臨界ヒートポンプサイクルを構成しているものである。なお、冷媒に二酸化炭素を用いているので、低温水を電熱ヒータなしで約９０℃の高温まで沸き上げることが可能なものである。

２２は前記浴槽６の湯水を加熱するためのステンレス製の蛇管よりなる熱交換器で、この熱交換器２２には風呂往き管２３及び風呂循環ポンプ２４を備えた風呂戻り管２５が接続されて浴槽６の湯水が循環可能にされ、浴槽６内の湯水が貯湯タンク２内の高温水により加熱されて保温あるいは追焚きが行われるものである。なお、２６は風呂戻り管２５を循環する浴槽６の湯水の温度を検出する風呂温度センサである。

２７は出湯管８からの湯水と給水管９から分岐された第１給水バイパス管２８からの低温水を混合する電動ミキシング弁より構成された給湯混合弁であり、その下流の給湯管２９に設けた給湯温度センサ３０で検出した湯温が給湯リモコン５や風呂リモコン７でユーザーが設定した給湯設定温度になるように混合比率を制御するものである。

３１は給湯管２９途中に設けられ湯水を昇圧して蛇口４へ供給するためのた給湯加圧ポンプであり、３２は給湯加圧ポンプ３１の吸い込み側に設けられた給湯管２９を逆流する流れを遮断する逆止弁、３３は給湯流を検出している時は前記給湯加圧ポンプ３１を駆動させる給湯フローセンサである。

３４は出湯管８から分岐された湯張り管３５からの湯水と給水管９から分岐された第２給水バイパス管３６からの低温水とを混合する電動ミキシング弁より構成された風呂混合弁であり、その下流側の風呂戻り管２５に連通された湯張り管３５に設けた湯張り温度センサ３７で検出した湯温が給湯リモコン５や風呂リモコン７でユーザーが設定した風呂設定温度になるように混合比率を制御するものである。

そして、前記湯張り管３５には、浴槽６への湯張りの開始／停止を行う湯張り弁３８と、浴槽６への湯張り流を検出する風呂フローセンサ３９と、浴槽６からの浴槽水の逆流を防ぐ湯張り逆止弁４０が二重に設けられていると共に、前記風呂フローセンサ３９が湯張り流を検出することで、湯水を昇圧して湯張りする風呂加圧ポンプ４１が設けられているものである。

４２は貯湯タンク２の上下方向に複数個配置された貯湯温度センサで、この実施形態では５つの貯湯温度センサが配置され上から４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅと呼び、この貯湯温度センサ４２が検出する温度情報によって、貯湯タンク２内にどれだけの熱量が残っているかを検知し、そして貯湯タンク２内の上下方向の温度分布を検知するものである。

前記給湯リモコン５及び風呂リモコン７には、給湯設定温度を設定する給湯温度設定スイッチ４３、及び風呂設定温度を設定する風呂温度設定スイッチ４４がそれぞれ設けられていると共に、浴槽６へ風呂設定温度の湯を風呂リモコン７の湯張り量設定スイッチ（図示せず）で設定された湯張り量だけ湯張りし所定時間保温させる風呂自動スイッチ４５がそれぞれ設けられ、更に風呂リモコン７には約６０℃の高温の湯を差し湯させる高温差し湯スイッチ４６が設けられているものである。

４７は給湯リモコン５及び風呂リモコン７共に設けられたポンプスイッチで、前記給湯加圧ポンプ３１と風呂加圧ポンプ４１を、それぞれ給湯フローセンサ３３と風呂フローセンサ３９の流水検出で駆動させるかさせないかを選択するスイッチであり、一回目の押圧で駆動させ、二回目の押圧では駆動させないようにするもので、使用者自身が選択出来るようにしたものである。

４８は貯湯タンクユニット１内の各センサの入力を受け各アクチュエータの駆動を制御するマイコンを有し制御部を構成する給湯制御部である。この給湯制御部４８に前記給湯リモコン５が無線または有線により接続されユーザーが任意の給湯設定温度及び風呂設定温度を設定できるようにしているものである。

前記給湯制御部４８は、給湯温度センサ３０の検出する温度が給湯設定温度になるように給湯混合弁２７の弁開度をフィードバック制御するようにしていると共に、湯張り温度センサ３７の検出する温度が風呂設定温度になるように風呂混合弁３４の弁開度をフィードバック制御するようにしているものである。

又電気回路的には、給湯制御部４８の入力側には給湯フローセンサ３３と風呂フローセンサ３９、ポンプスイッチ４７が接続され、出力側には給湯加圧ポンプ３１と風呂加圧ポンプ４１が接続され、給湯フローセンサ３３と風呂フローセンサ３９の流水検出に、給湯加圧ポンプ３１と風呂加圧ポンプ４１を連動させるかを、ポンプスイッチ４７の押圧に応じて給湯制御部４８が制御するものである。

次にこの一実施形態の作動を説明する。
先ず、沸き上げ運転について説明すると、深夜電力時間帯になって貯湯温度センサ４２が貯湯タンク２内に翌日に必要な熱量が残っていないことを検出すると、給湯制御部４８はヒーポン制御部２１に対して沸き上げ開始指令を発する。指令を受けたヒーポン制御部２１は圧縮機１５を起動した後にヒーポン循環ポンプ２０を駆動開始し、貯湯タンク２下部に接続されたヒーポン往き管１０から取り出した５〜２０℃程度の低温水を冷媒−水熱交換器１６で７０〜９０℃程度の高温に加熱し、貯湯タンク２上部に接続されたヒーポン戻り管１１から貯湯タンク２内に戻し、貯湯タンク２の上部から順次積層して高温水を貯湯していく。貯湯温度センサ４２が必要な熱量が貯湯されたことを検出すると、給湯制御部４８はヒーポン制御部２１に対して沸き上げ停止指令を発し、ヒーポン制御部２１は圧縮機１５を停止すると共にヒーポン循環ポンプ２０も停止して沸き上げ動作を終了するものである。

次に浴槽６への湯張り運転について説明すると、給湯リモコン５又は風呂リモコン７のポンプスイッチ４７の何れかを押圧した後に、風呂自動スイッチ４５の何れかが操作されると、給湯制御部４８が湯張り弁３８を開弁する。そして、給水管９からの給水が貯湯タンク２内に流れ込む。そして出湯管８と湯張り管３５を介して風呂混合弁３４へ貯湯タンク２内の湯水が押し出され、第２給水バイパス管３６からの低温水と混合され、給湯制御部４８が風呂混合弁３４の混合比率を調整し、風呂設定温度の湯が湯張り管３５から風呂戻り管２５を介して浴槽６へ湯張りされる。そして、この湯張り管３５による湯張りで、風呂フローセンサ３９がこの湯張りで３Ｌ／ｍｉｎ以上の流れを検出し、給湯制御部４８を介し風呂加圧ポンプ４１を駆動開始させ、２階や３階に設置された浴槽６へも強力な給湯圧で良好な湯張りが行え、湯張り時間も短縮されるものである。

次に給湯運転について説明すると、給湯リモコン５又は風呂リモコン７のポンプスイッチ４７の何れかを押圧した後に、蛇口４を開くと、給水管９からの給水が貯湯タンク２内に流れ込む。そして貯湯タンク２の上部に貯められた高温水が出湯管８を介して給湯混合弁２７へ押し出される。なお、貯湯タンク２内には上部に高温水、下部に低温水が貯められることとなるが、その温度差により比重差が発生し、温度境界層を形成して比重の軽い高温水が上部に、比重の重い低温水が下部に位置するので、互いに混じり合うことはないものである。

ここで、給湯制御部４８は出湯管８からの湯水と第１給水バイパス管２８からの低温水を混合して給湯リモコン５又は風呂リモコン７で設定された給湯設定温度となるように給湯混合弁２７を適当な比率に調整し、給湯設定温度の湯が蛇口４から給湯されるが、この給湯で給湯フローセンサ３３が３Ｌ／ｍｉｎ以上の流れを検出して、給湯制御部４８を介して給湯加圧ポンプ３１を駆動開始させ、２階や３階の蛇口４から強力な給湯圧で良好な給湯が行え、特に給湯圧が顕著に現れる２階や３階のシャワーが給湯量や勢いが不足となることなく、快適に行われるものである。

次に浴槽６への湯張り運転中の給湯運転では、図３のフローチャートや図４のタイミングチャートに示すように、湯張り弁３８が開成した後、ステップ４９で風呂フローセンサ３９がこの湯張りで３Ｌ／ｍｉｎ以上の流れを検出したかを判断し、ＹＥＳでステップ５０に進み給湯フローセンサ３３が０Ｌ／ｍｉｎで流れがないことを検出しているかどうかを判断し、湯張り当初では給湯が使用されていないので、ＹＥＳでステップ５１に進み風呂加圧ポンプ４１を駆動して、上記の良好な湯張りが行えるものであり、ステップ５２で湯張り量が規定量に達しているかを判断し、ＹＥＳであればステップ５３で湯張り運転を終了するものであり、ＮＯであれば更に湯張りするためにステップ４９に戻るものである。

次にこの状態で給湯が開始された場合は、ステップ５０で給湯が使用されているのでＮＯで、ステップ５４に進み既に給湯加圧ポンプ３１が駆動されているので、風呂加圧ポンプ４１の駆動を一旦停止した後にステップ５２以降に進み、この風呂加圧ポンプ４１の停止中での湯張り量を継続して見ながら湯張りを進め、そして湯張り途中で給湯が停止されれば、ステップ５０でＹＥＳとなりステップ５１に進み再度風呂加圧ポンプ４１を駆動させ、浴槽６への湯張りが終了するまで給湯の有無で風呂加圧ポンプ４１を発亭して、給湯加圧ポンプ３１と風呂加圧ポンプ４１の同時使用を給湯加圧ポンプ３１を優先させることで防止するものである。

これにより、２階、３階の給湯特にシャワーが強力な出湯圧で快適に行われると共に、同様に２階、３階に設置された浴槽６への湯張りが良好にしかも短時間に行えることは勿論、給湯加圧ポンプ３１と風呂加圧ポンプ４１の同時使用時には、風呂加圧ポンプ４１の駆動を停止して、直接肌で感じない湯張りの能力を低下させ現在使用中の給湯を優先させるもので、使用勝手が良く実使用に支障を及ぼす心配が無く安心して使用出来るものであり、更に同時使用では確実に風呂加圧ポンプ４１が停止するから、貯湯タンク２が吸引力で負圧になることがなく破損の心配もないものであり、又各ポンプ３１、４１への空気の侵入も阻止され長期に渡って使用出来などの効果を有するものである。

又各フローセンサ３３、３９による水流検出で給湯加圧ポンプ３１及び風呂加圧ポンプ４１が駆動開始されるので、確実に給湯や湯張りの意志を十分に確認してから駆動されて誤動作の心配がなく、更に風呂加圧ポンプ４１は、給湯加圧ポンプ３１と風呂加圧ポンプ４１の同時使用時には一旦停止して待機状態となり、一次的な給湯使用の停止と同時に再駆動して中断していた加圧の湯張りを自動的に再開するので、極めて使用勝手が良く安心して使用出来るものである。

この発明の一実施形態を示す貯湯式給湯装置の概略構成図。 同電気回路の要部ブロック図 同要部のフローチャート。 同湯張り中の給湯使用に関するタイミングチャート。

符号の説明

２ 貯湯タンク
４ 蛇口
８ 出湯管
９ 給水管
２７ 給湯混合弁
２８ 第１給水バイパス管
２９ 給湯管
３１ 給湯加圧ポンプ
３３ 給湯フローセンサ
３４ 風呂混合弁
３５ 湯張り管
３６ 第２給水バイパス管
３９ 風呂フローセンサ
４１ 風呂加圧ポンプ
４８ 給湯制御部

Claims (2)

1. 湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンクへ水を供給する給水管と、前記貯湯タンクから湯を出湯する出湯管と、前記給水管から分岐された第１給水バイパス管と、前記出湯管からの湯と前記第１給水バイパス管からの水とを混合する給湯混合弁と、この給湯混合弁からの湯水を蛇口へ供給する給湯管と、この給湯管途中に設けられ給湯流を検出する給湯フローセンサと、前記給湯管途中に設けられ湯水を昇圧して前記蛇口へ供給するための給湯加圧ポンプとを備え、更に出湯管から分岐し浴槽に湯張りする湯張り管と、前記給水管から分岐された第２給水バイパス管と、前記湯張り管からの湯と前記第２給水バイパス管からの水とを混合する風呂混合弁と、この湯張り管途中に設けられ風呂混合弁からの湯張り流を検出する風呂フローセンサと、前記湯張り管途中に設けられ湯張り湯水を昇圧して前記浴槽へ供給する風呂加圧ポンプとを備えたものに於いて、前記給湯加圧ポンプと風呂加圧ポンプの同時使用時には、給湯を優先として風呂加圧ポンプの駆動を停止する事を特徴とする貯湯式給湯装置。
2. 前記給湯加圧ポンプは給湯フローセンサによる給湯流の検出を条件に駆動するものであり、又風呂加圧ポンプは風呂フローセンサによる湯張り流の検知を条件に駆動するもので、この給湯フローセンサによる給湯流の検出と、風呂フローセンサによる湯張り流の検知とが重複した時に風呂加圧ポンプの駆動を停止し、給湯フローセンサによる給湯流の検知停止で、風呂フローセンサによる湯張り流の検知を条件に風呂加圧ポンプを再駆動させるようにした事を特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯装置。

Images