JP5134461B2

JP5134461B2 - 給湯加圧ポンプ内蔵貯湯式給湯機

Info

Publication number: JP5134461B2
Application number: JP2008189283A
Authority: JP
Inventors: 隆志眞柄; 和也佐山
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2008-07-23
Filing date: 2008-07-23
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2028-07-23
Also published as: JP2010025486A

Description

本発明は、給湯加圧ポンプを内蔵した貯湯式給湯機に関するものである。

従来より、この種の給湯加圧ポンプを内蔵した貯湯式給湯機においては、貯湯タンクからの高温の湯と給水管からの水とを混合弁で給湯設定温度になるように混合し、これを給湯管途中に設けた給湯加圧ポンプで昇圧して蛇口へ供給するようにしているもので、この給湯加圧ポンプは、給湯管に設けられている流量センサが一定の流量以上を検出すると作動開始し、一定の流量以下を検出すると作動停止するように構成され、給湯加圧ポンプの吐出側に逆止弁を設けて、蛇口と逆止弁の間に給湯加圧ポンプで昇圧した圧力を封止して、給湯開始初期から給湯圧を高めようとしているものであった。（特許文献１参照）

また他に、給湯加圧ポンプの能力を流量センサが検出する流量に応じて、流量が多くなるほど給湯加圧ポンプの能力を増大させるようにして、使い勝手を向上させようとしたものがあった。（特許文献２参照）

特開２００７−２６３３９４号公報特開２００７−２４３９２号公報

ところが、先の従来のものでは、給湯が開始されたと見なせる少量（例えば１．５Ｌ／ｍｉｎ）の流量で給湯加圧ポンプが発停し、あまり高い給湯圧が必要でない少量出湯の場合でも給湯加圧ポンプが作動するため、不要な騒音の発生や消費電力の増加など非効率なものであった。

そこで、高い給湯圧が必要なシャワー等の大量出湯の場合に給湯加圧ポンプが作動し、蛇口を少し開いた程度の少量出湯の場合には給湯加圧ポンプが作動しないように、一定の流量を４〜６Ｌ／ｍｉｎ程度まで上げて設定すると、蛇口を開く際に、前回の給湯が大量出湯であったか、少量出湯であったかによって、今回の給湯開始初期の給湯圧がバラついてしまい、同じ開度に蛇口を開いても初期の給湯量が相違してしまう（蛇口からの水の勢いが異なる）ため、初期給湯量が予期できずに違和感を感じさせるものであった。

また、後の従来のものでも、前回の給湯流量によって給湯加圧ポンプの能力が異なり、今回の給湯開始初期の給湯圧がバラついてしまい、同じ開度に蛇口を開いても初期の給湯量が相違してしまう（蛇口からの水の勢いが異なる）ため、初期給湯量が予期できずに違和感を感じさせるものであった。

そこで、本発明は、前回の給湯時における給湯加圧ポンプの作動状態に伴う給湯開始初期の給湯圧のバラツキを抑制することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するため、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給水バイパス管と、前記出湯管からの湯と前記給水バイパス管からの水とを混合する混合弁と、この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量を検出する給湯流量カウンタと、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、前記給湯管途中に圧力センサを備えず、前記給湯流量カウンタがシャワー等の大量出湯と見なせる所定の流量以上を検出すると前記給湯加圧ポンプが作動するように構成すると共に、前記給湯加圧ポンプの吸い込み側の前記給湯管途中に前記給湯管を逆流する流れを遮断する逆止弁を設け、前記給湯加圧ポンプの作動停止後には、前記給湯加圧ポンプ吐出側の高い圧力が前記給湯加圧ポンプ吸い込み側の低い圧力によって相殺されるようにしたものとした。

また、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給水バイパス管と、前記出湯管からの湯と前記給水バイパス管からの水とを混合する混合弁と、この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量を検出する給湯流量カウンタと、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、前記給湯管途中に圧力センサを備えず、前記給湯流量センサが検出する流量に応じて前記給湯加圧ポンプの能力を可変するように構成すると共に、前記給湯加圧ポンプの吸い込み側の前記給湯管途中に前記給湯管を逆流する流れを遮断する逆止弁を設け、前記給湯加圧ポンプの作動停止後には、前記給湯加圧ポンプ吐出側の高い圧力が前記給湯加圧ポンプ吸い込み側の低い圧力によって相殺されるようにしたものとした。

以上のように本発明によれば、給湯管途中に圧力センサを備えない給湯加圧ポンプ内蔵貯湯式給湯装置において、給湯加圧ポンプの作動停止後には、給湯加圧ポンプ吐出側の高い圧力が給湯加圧ポンプ吸い込み側の低い圧力によって相殺され、次回の給湯開始初期における給湯圧のバラツキを緩和することができた。

次に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
この貯湯式給湯機は、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フロリモコンである。

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、さらに、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。

次に、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にはフロ往き管２３およびフロ循環ポンプ２４を備えたフロ戻り管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はフロ戻り管２５を循環する浴槽６の湯水の温度を検出するフロ温度センサである。

次に、２７は出湯管８からの湯水と給水管９から分岐された給水バイパス管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やフロリモコン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は給湯流量をカウントする給湯流量カウンタである。

３４は、出湯管８から分岐された分岐出湯管３５からの湯水と給水管９から分岐された分岐給水バイパス管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フロ混合弁であり、その下流側のフロ戻り管２５に連通された湯張り管３７に設けた湯張り温度センサ３８で検出した湯温が給湯リモコン５やフロリモコン７でユーザーが設定したフロ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３９には、浴槽６への湯張りの開始／停止を行う湯張り弁３９と、浴槽６への湯張り量をカウントするフロ流量カウンタ４０と、浴槽６からの浴槽水の逆流を防ぐ湯張り逆止弁４１が二重に設けられていると共に、湯水を昇圧して湯張りするためのフロ加圧ポンプ４２が設けられているものである。

次に、４３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４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ、４３ｅと呼び、この貯湯温度センサ４３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およびフロリモコン７には、給湯設定温度を設定する給湯温度設定スイッチ４４、およびフロ設定温度を設定するフロ温度設定スイッチ４５がそれぞれ設けられていると共に、浴槽６へフロ設定温度の湯をフロリモコン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フロ自動スイッチ４６がそれぞれ設けられ、さらにフロリモコン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４７が設けられているものである。

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およびフロ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３８の検出する温度がフロ設定温度になるようにフロ混合弁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。

また、給湯制御部４８は、給湯流量カウンタ３３が検出する給湯流量が所定の流量を超えたことを検出すると給湯加圧ポンプ３１を作動開始させ、給湯流量が所定の流量以下になると給湯加圧ポンプ３１を作動停止するようにしている。ここで、所定の流量はシャワー等の大量出湯と見なせる流量であり、住宅の一階レベルに設置した給湯機から住宅の三階レベルに設置したシャワー等の大きな流量が要求される給湯先へ給湯する際に、昇圧せずに流れる流量以下で、一階レベルで蛇口４を軽く開いた程度の流量以上の流量で、具体的には４〜８Ｌ／ｍｉｎの範囲内で設定されることが好ましい。

さらに、給湯制御部４８は、フロ自動スイッチ４６が操作されて浴槽６に湯張りを行う際は、湯張り弁３９を開くと共にフロ加圧ポンプ４２を作動開始させ、湯張りが終了すると湯張り弁３９を閉じると共にフロ加圧ポンプ４２を作動停止するようにしている。そして、高温差し湯スイッチ４７が操作された際や、浴槽６内の水位が低下した際の自動補水動作においては、フロ加圧ポンプ４２は作動させないようにしている。

次に、この一実施形態の作動を説明する。
まず、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４３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４７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５２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またはフロリモコン７のフロ自動スイッチ４６の何れかが操作されると、給湯制御部４８が湯張り弁３９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と分岐出湯管３５を介してフロ混合弁３４へ貯湯タンク２内の湯水が押し出され、分岐給水バイパス管３６からの低温水と混合され、給湯制御部４８がフロ混合弁３４の混合比率を調整し、フロ設定温度の湯が湯張り管３７からフロ戻り管２５を介して浴槽６へ湯張りされる。このとき、給湯制御部４８によってフロ加圧ポンプ４２も作動開始される。

そして、湯張り管３７途中に設けられたフロ流量カウンタ４０が所定の湯張り量をカウントすると、給湯制御部４８が湯張り弁３９を閉弁すると共に、フロ加圧ポンプ４２も作動停止して湯張り運転を終了するものである。このように、湯張り運転においては、フロ加圧ポンプ４２が作動するため、湯張り時の給湯圧が昇圧されることで湯張り時間が短縮され、二階や三階に浴槽６を設置することが可能となるものである。

次に、高温差し湯運転について説明すると、フロリモコン７の高温差し湯スイッチ４７が操作されると、フロ混合弁３４で混合する湯の設定温度を高温差し湯運転の間だけ６０℃に設定し、湯張り弁３９を開いて高温の湯を浴槽６に差し湯し、一定量を差し湯すると湯張り弁３９を閉じて高温差し湯運転を終了する。このとき、フロ加圧ポンプ４２は作動させないようにしており、浴槽６内に勢いよく高温の湯が流れ込むことを防止できると共に、高温差し湯運転中に給湯があった場合に給湯を安定して行える利点がある。

次に、給湯運転について説明すると、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またはフロリモコン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。

そして、給湯先がシャワー等の大流量を必要としているものの場合は、給湯管２９を流れる湯の流量が所定の流量を超えていることを給湯流量カウンタ３３で検出すると、給湯制御部４８は給湯加圧ポンプ３１を作動開始して、給湯圧を昇圧して給湯し、蛇口４の閉止によって給湯管２９を流れる湯の流量が所定の流量以下に低下すると、給湯加圧ポンプ３１を作動停止して給湯を終了するものである。

ここで、本一実施形態のような給湯加圧ポンプ内蔵貯湯式給湯機は、シャワー等の大流量を必要とする給湯先が住宅の二階や三階等に設けられ、一階レベルに設置された給湯機との高低差が大きい条件に用いられるため、三階でシャワーが使用された場合は、給湯加圧ポンプ３１が作動する所定の流量以上を給湯流量カウンタ３３が検出して、給湯加圧ポンプ３１が作動開始されるが、一階で手洗い等のために蛇口４を少しだけ開栓したような場合や、上階で少量の給湯を行っている場合は、給湯流量が所定の流量に満たないため、給湯加圧ポンプ３１を作動させずに給湯することが可能である。

このように、給湯流量によって、給湯加圧ポンプ３１が作動する場合と作動しない場合が発生するため、前回の給湯時に給湯加圧ポンプ３１が作動したかしないかによって、給湯管２９内の残圧が異なることなる。しかし、本一実施形態においては、給湯加圧ポンプ３１の吸い込み側に逆止弁３２が配置されているため、給湯加圧ポンプ３１が停止されると、給湯加圧ポンプ３１吐出側の高い圧力が給湯加圧ポンプ３１吸い込み側の低い圧力によって相殺され、次回の給湯開始初期における給湯圧のバラツキを緩和することができ、蛇口４を少しだけ開栓したような場合に、給湯管２９内の残圧によって初期の水の勢いのバラツキを緩和して、ユーザーの使い勝手を向上することができた。

また、流量が少ない場合は給湯加圧ポンプ３１は作動しないため、騒音の発生と消費電力を抑制できると共に、流量も抑えられるので節水にも貢献できる。

このように給湯加圧ポンプ３１の吸い込み側に逆止弁３２を配置したことで、給湯停止後の給湯管３１内の残圧のバラツキを給湯加圧ポンプ３１の吸い込み側で吸収し、貯湯タンク２へ高い給湯圧の逆流も防止でき、貯湯タンク２自体の耐圧も従来のままでよいと共に、給湯加圧ポンプ３１で昇圧された圧力が逆止弁により遮断されて貯湯タンク２に掛かることがないため、過圧逃し弁１４が作動して貯湯タンク２内の湯が排出されてしまうこともなくなり、節水にも貢献できるものである。しかも、給湯加圧ポンプ３１と逆止弁３２の間に給湯流量カウンタ３３を配置したことで、給湯加圧ポンプ３１の吐出側の高圧力を相殺する低圧力の水の容量を多くすることができるものである。

次に、本発明の他の一実施形態について説明する。この他の一実施形態は先の一実施形態における給湯加圧ポンプ３１の能力を給湯流量カウンタ３３で検出する流量に応じて増減するようにしたものである。

ここでは給湯制御部４８が給湯流量に対応して給湯加圧ポンプ３１の回転数を記憶し、給湯流量カウンタ３３で検出する流量が多くなると、給湯加圧ポンプ３１の回転数を増加して給湯能力を増大するようにしているもので、蛇口４を大きく開いたほど給湯圧が高くなるようにして使い勝手を向上させるものである。

このような給湯加圧ポンプ内蔵貯湯式給湯機においては、前回の給湯流量によって給湯加圧ポンプ３１の能力が異なり、給湯管２９の残圧も常にバラバラとなるが、給湯加圧ポンプ３１の吸い込み側に逆止弁３２を配置したことで、給湯停止後の給湯管３１内の残圧のバラツキを給湯加圧ポンプ３１の吸い込み側で吸収し、貯湯タンク２へ高い給湯圧の逆流も防止でき、貯湯タンク２自体の耐圧も従来のままでよいと共に、給湯加圧ポンプ３１で昇圧された圧力が逆止弁により遮断されて貯湯タンク２に掛かることがないため、過圧逃し弁１４が作動して貯湯タンク２内の湯が排出されてしまうこともなくなり、節水にも貢献できるものである。しかも、給湯加圧ポンプ３１と逆止弁３２の間に給湯流量カウンタ３３を配置したことで、給湯加圧ポンプ３１の吐出側の高圧力を相殺する低圧力の水の容量を多くすることができるものである。

なお、これらの一実施形態においては、フロ加圧ポンプ４２を独立して配置したが、これに限らず、フロ加圧ポンプ４２の機能を給湯加圧ポンプ３１と共用してもよく、その場合、給湯加圧ポンプ３１の吐出側から湯張り管３７を分岐して構成するとよい。また、フロ加圧ポンプ４２を独立して設けた場合も、給湯加圧ポンプ３１と共用した場合も、湯張り運転のときのみフロ加圧ポンプ４２や給湯加圧ポンプ３１を作動させて湯張り側の湯を加圧供給することで、同時に給湯した場合の給湯側の給湯流量が低下する機会を極力減らすことができる。

また、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で変更が可能なものであり、例えば、貯湯タンク２内の湯を沸き上げる構成として、貯湯タンク２の外部に設けたヒートポンプユニット３の代わりに、電熱ヒータを貯湯タンク２内に直接投入する構成としてもよく、また、貯湯タンク２を熱交換型のセミ貯湯缶体とし、バーナで直接熱する構成としてもよいものである。

本発明の一実施形態の概略構成図。

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給水バイパス管
２９給湯管
３１給湯加圧ポンプ
３２逆止弁
３３給湯流量カウンタ
４８給湯制御部

Claims

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給水バイパス管と、前記出湯管からの湯と前記給水バイパス管からの水とを混合する混合弁と、この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量を検出する給湯流量カウンタと、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、前記給湯管途中に圧力センサを備えず、前記給湯流量カウンタがシャワー等の大量出湯と見なせる所定の流量以上を検出すると前記給湯加圧ポンプが作動するように構成すると共に、前記給湯加圧ポンプの吸い込み側の前記給湯管途中に前記給湯管を逆流する流れを遮断する逆止弁を設け、前記給湯加圧ポンプの作動停止後には、前記給湯加圧ポンプ吐出側の高い圧力が前記給湯加圧ポンプ吸い込み側の低い圧力によって相殺されるようにしたことを特徴とする給湯加圧ポンプ内蔵貯湯式給湯機。
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給水バイパス管と、前記出湯管からの湯と前記給水バイパス管からの水とを混合する混合弁と、この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量を検出する給湯流量カウンタと、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、前記給湯管途中に圧力センサを備えず、前記給湯流量センサが検出する流量に応じて前記給湯加圧ポンプの能力を可変するように構成すると共に、前記給湯加圧ポンプの吸い込み側の前記給湯管途中に前記給湯管を逆流する流れを遮断する逆止弁を設け、前記給湯加圧ポンプの作動停止後には、前記給湯加圧ポンプ吐出側の高い圧力が前記給湯加圧ポンプ吸い込み側の低い圧力によって相殺されるようにしたことを特徴とする給湯加圧ポンプ内蔵貯湯式給湯機。