JP5138414B2 - 貯湯式給湯装置 - Google Patents
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Description
当該貯湯給湯装置の貯湯タンクは、一般的には、下部から給水され、上部からヒートポンプにより沸き上げられた湯が供給される構成をなしており、内部の湯水は高温側と低温側とが層状に分かれて貯留されている。そして、風呂の追い焚き等では高温側の湯を用いて風呂の湯と熱交換を行い、当該熱交換により温度が低下したいわゆる中温水は貯留タンクの中部に戻され中温水層を形成する。
そこで、第1及び第2の貯湯タンクを備え、追い焚き等の熱交換により生成された中温水を第1貯湯タンクの上部に戻し、給湯時において当該第1貯湯タンクの高温湯あるいは中温水を優先して使用することで中温水を消費させる貯湯式給湯装置がある(特許文献1参照)。
特に、風呂の湯張りを行う場合には、単なる給湯に比して、長時間をかけて大量の湯が給湯されるため、貯湯式給湯装置における沸き上げ動作と給湯動作とが同時に行われることが多い。
しかしながら、上記従来技術では、このような中温水の増大については格別な配慮がなされておらず、中温水の消費を積極的に行うものの、次回深夜沸き上げの完了時点においては残った中温水のCOPの悪い沸き上げを行わざるを得ず、結果的に貯湯式給湯装置のCOPの低下を招くとの問題がある。
また、請求項2記載の発明では、ヒートポンプを用いて沸き上げられた湯水を貯留して使用する貯湯式給湯装置であって、ヒートポンプを用いて沸き上げられた高温湯が一端側から流入するとともに低温水が他端側から流入し、内部の湯水が高温湯、該高温湯より低温で且つ低温水より高温となる中温水、該低温水の順に層状をなして貯留される貯湯タンクと、該貯湯タンク内の一端側から該貯湯タンクの湯水を流出させる給湯手段と、該給湯手段により給湯される湯水の給湯量を検出する給湯量検出手段と、該給湯量検出手段にて検出された給湯量によって前記ヒートポンプによる湯水の沸き上げ動作の発動を制御する制御ユニットとを備え、制御ユニットは、給湯量検出手段にて検出された給湯量が所定の給湯量よりも少ないときは沸き上げ動作を発動することで沸き上げ動作と給湯手段による給湯動作を同時に行い、給湯量が所定の給湯量以上となるときは沸き上げ動作の発動を待機させることで沸き上げ動作を行わず給湯動作を行うことを特徴としている。
更に、請求項4記載の発明では、請求項1乃至3の何れかにおいて、制御ユニットは、沸き上げ動作中に給湯量検出手段にて検出された給湯量が所定の給湯量以上となるとき、該沸き上げ動作を停止することを特徴としている。
更に、請求項4記載の発明によれば、制御ユニットは、沸き上げ動作中に給湯量検出手段にて検出された給湯量が所定の給湯量以上となるとき、沸き上げ動作を停止することにより、既に沸き上げ動作中であっても、給湯量の増大によって貯湯タンク内の湯水分布の乱れが生じるおそれがある場合には、これを防止して中温水の増加を更に効果的に抑制することができ、貯湯式給湯装置のCOPを更に向上することができる。
図1には、本発明に係る貯湯式給湯装置の概略構成図が示されている。この給湯装置1は、湯水を加熱するヒートポンプ2と、湯水を貯留する貯湯タンク4を有したタンクユニット6とから構成されており、ヒートポンプ2により加熱し沸き上げた湯を貯湯タンク4に貯留し、この貯留された湯を使用して、図示しない風呂の湯張り及び追い焚きや、風呂、台所、洗面所、シャワー等の図示しない給湯栓への給湯等を行うものである。
タンクユニット6は、貯湯タンク4として高温タンク4a及び低温タンク4bの2つのタンクを有している。当該高温タンク4a及び低温タンク4bは、それぞれ同形状をなしており、高温タンク4aの下端部と低温タンク4bの上端部とが連結通路12により直列に接続されている。つまり、当該貯湯タンク4は高温タンク4aの上部を一端、低温タンク4b下部を他端とした一体の構成をなしている。
また、低温タンク4bの下端部には、市水等の外部の給水源16から延びている給水通路18が接続されている。
風呂湯循環路30は風呂8の浴槽と接続されており、当該浴槽内の湯水が循環するよう構成されている。また、当該風呂湯循環路30には、上記追い焚き熱交換器24の他に、浴槽内の水位を検出する水位センサ32、当該風呂湯循環路30を流通する湯水、即ち浴槽内の湯水の温度を検出するための風呂湯サーミスタ34、及び風呂湯循環ポンプ36が設けられている。当該風呂湯循環ポンプ36は、風呂湯循環路30を通して、浴槽内の湯水を流出させ、追い焚き熱交換器24を介して再び浴槽内へと流入させる機能を有している。
そして、当該高温出湯通路38及び低温出湯通路40は管部材により形成され、所定の合流点でタンク側混合弁(給湯手段)42を介して合流し合流出湯通路44と接続されている。当該合流出湯通路44は高温出湯通路38及び低温出湯通路40と同様に管部材により形成されており、途中には当該合流出湯通路44を流通する湯水の温度を検出する合流出湯サーミスタ46が設けられている。
当該風呂側混合弁48及び給湯側混合弁50は、それぞれ上記給水通路18が接続されているとともに、風呂側混合弁48には湯張り通路52が、給湯側混合弁50には給湯通路54が接続されている。そして、当該風呂側混合弁48及び給湯側混合弁50は、合流出湯通路44からの湯水と給水通路18からの水との混合比率を調整し風呂湯張り通路52及び給湯通路54へ出湯する機能を有している。なお、上記給水通路18には、当該給水通路を通る水の温度を検出する給水サーミスタ56が設けられている。
また、給湯装置1には、図示しない制御ユニットが設けられており、当該制御ユニットは任意の設定に応じて、上記各サーミスタ14a、14b、23、34、46、56、58、64、水位センサ32、フローセンサ62、66等により検出される情報に基づき、ヒートポンプ2、各循環ポンプ22、28、36、各混合弁42、48、50、電磁弁60等の制御を行う。
まず、高温タンク4a内及び低温タンク4b内には常に湯水が満たされており、当該湯水は温度に応じて層状をなして貯留されている。
給湯等でタンク内の湯水が出湯されたときは、給水源16から低温タンク4bへと比較的低温な低温水(例えば0〜20℃)が補充供給され、当該低温タンク4bの下部には低温水層が形成される。
詳しくは、沸き上げ循環ポンプ22の作動により、沸き上げ循環路20を通して、低温タンク4bの下端部から低温水がヒートポンプ2へと送られ、当該ヒートポンプ2により加熱され高温に沸き上げられた高温湯(例えば65〜90℃程度)が高温タンク4aの上端に流入される。
詳しくは、追い焚き循環ポンプ28の作動により、追い焚き循環路26を通して、高温タンク4aの上端部から高温湯が追い焚き熱交換器24へと送られ、当該追い焚き熱交換器24における風呂湯との熱交換により温度の低下した中温水(例えば40〜60℃)が低温タンク4bの中間部に流入される。
一方、風呂湯循環ポンプ36の作動により、風呂湯循環路30を通して、風呂8の浴槽内の湯水が追い焚き熱交換器24に送られ、当該追い焚き熱交換器24での上記高温湯との熱交換により加熱された湯水が浴槽内に戻されることで追い焚きが行われる。
詳しくは、電磁弁60を開弁させることで、湯張り通路52から風呂湯循環路30へと湯水が流出し、当該湯水が当該風呂循環路30を通して浴槽内へ流出されることで湯張りが行われる。また、給湯栓10を開口させることで給湯通路54の湯水が給湯栓10外へと流出されることで給湯が行われる。
更に、この合流出湯通路44を通る湯水は、高温出湯通路38を通る湯水と低温出湯通路40を通る湯水とが混合されたものである。
以下、図2に示されるフローチャートを参照して、制御ユニットで行われる当該沸き上げ制御の制御ルーチンについて詳しく説明する。
S1では、給湯栓10へ向けての給湯が行われているか否かを判定し、判定結果が真(Yes)で給湯中であると判定された場合にはS2に移行し、判定結果が偽(No)で給湯中でないと判定された場合にはS3に移行する。
S4に移行した場合には、F≧FSの状態となる給湯時間Tが所定時間TS以上継続して行われ、T≧TSが成立するか否かを判定する。判定結果が真(Yes)でT≧TSが成立すると判定された場合にはS5に移行し、判定結果が偽(No)でT≧TSが成立しないと判定された場合にはS7に移行する。
S3、S4にてS5に移行した場合には、各フローセンサ62、66等により検出される情報に基づき、給湯または湯張りが終了したか否かを判定する。判定結果が真(Yes)で給湯または湯張りが終了したと判定された場合にはS6に移行し、判定結果が偽(No)で給湯または湯張りが未だ終了していないと判定された場合には本ステップを再び実行する。なお、湯張り終了は、具体的には制御ユニットにて実行される風呂湯張り行程が完了したか否かで判定する。
一方、図3のフローチャートには、既に沸き上げ動作中に給湯または湯張りが開始された場合の当該沸き上げ制御の制御ルーチンが示されており、この場合には、先ずS11に移行する。
S12に移行した場合には、S2の場合と同様に、F≧FSが成立するか否かを判定し、判定結果が真(Yes)でF≧FSが成立すると判定された場合にはS14に移行し、判定結果が偽(No)でF≧FSが成立しないと判定された場合にはS11に再び戻る。
一方、S11においてS13に移行した場合には、湯張りが開始されたか否かを判定し、判定結果が真(Yes)で湯張りが開始されたと判定された場合にはS15に移行し、判定結果が偽(No)で湯張りは開始されていないと判定された場合にはS11に再び戻る。
S16では、S5の場合と同様に、給湯または湯張りが終了したか否かを判定し、判定結果が真(Yes)で給湯または湯張りが終了したと判定された場合にはS17に移行し、判定結果が偽(No)で給湯または湯張りが未だ終了していないと判定された場合には本ステップを再び実行する。
S18に移行した場合には、沸き上げ動作が再発動されて湯水の沸き上げが再び開始される。
具体的には、給湯フローセンサ66にて検出された給湯栓10への湯水の流量Fが所定流量FS以上となり、且つこの状態での給湯の給湯時間Tが所定時間TS以上継続して行われた場合、制御ユニットは、ヒートポンプ2による湯水の沸き上げ動作を発動しないで待機させ、給湯が終了してからの待機時間T1が所定時間TS1以上となると当該沸き上げ動作を発動する。
例えば、上記実施形態では、給湯または湯張りが終了してから所定時間TS1が経過した後に沸き上げ動作を発動しているが、所定時間TS1をゼロにして給湯または湯張りの終了直後に沸き上げ動作を発動しても良く、この場合には、少なくとも湯水の沸き上げ動作と給湯動作とが同時に行うことを防止でき、貯湯タンク4内の湯水分布の乱れを防止して中温水の増加を抑制することができる。
2 ヒートポンプ
4 貯湯タンク
42 タンク側混合弁(給湯手段)
48 風呂側混合弁(給湯手段)
50 給湯側混合弁(給湯手段)
62 湯張りフローセンサ(給湯量検出手段)
66 給湯フローセンサ(給湯量検出手段)
Claims (5)
- ヒートポンプを用いて沸き上げられた湯水を貯留して使用する貯湯式給湯装置であって、
前記ヒートポンプを用いて沸き上げられた高温湯が一端側から流入するとともに低温水が他端側から流入し、内部の湯水が前記高温湯、該高温湯より低温で且つ前記低温水より高温となる中温水、該低温水の順に層状をなして貯留される貯湯タンクと、
該貯湯タンク内の前記一端側から該貯湯タンクの湯水を流出させる給湯手段と、
該給湯手段により給湯される湯水の給湯量を検出する給湯量検出手段と、
該給湯量検出手段にて検出された給湯量が0でない所定の給湯量以上となるとき、前記ヒートポンプによる湯水の沸き上げ動作の発動を待機させる制御ユニットと
を備えることを特徴とする貯湯式給湯装置。 - ヒートポンプを用いて沸き上げられた湯水を貯留して使用する貯湯式給湯装置であって、
前記ヒートポンプを用いて沸き上げられた高温湯が一端側から流入するとともに低温水が他端側から流入し、内部の湯水が前記高温湯、該高温湯より低温で且つ前記低温水より高温となる中温水、該低温水の順に層状をなして貯留される貯湯タンクと、
該貯湯タンク内の前記一端側から該貯湯タンクの湯水を流出させる給湯手段と、
該給湯手段により給湯される湯水の給湯量を検出する給湯量検出手段と、
該給湯量検出手段にて検出された給湯量によって前記ヒートポンプによる湯水の沸き上げ動作の発動を制御する制御ユニットとを備え、
該制御ユニットは、前記給湯量検出手段にて検出された給湯量が所定の給湯量よりも少ないときは前記沸き上げ動作を発動することで前記沸き上げ動作と前記給湯手段による給湯動作を同時に行い、前記給湯量が前記所定の給湯量以上となるときは前記沸き上げ動作の発動を待機させることで前記沸き上げ動作を行わず前記給湯動作を行うことを特徴とする貯湯式給湯装置。 - 前記制御ユニットは、前記給湯手段による給湯が終了してから所定時間の経過後に前記沸き上げ動作を発動することを特徴とする請求項1又は2に記載の貯湯式給湯装置。
- 前記制御ユニットは、前記沸き上げ動作中に前記給湯量検出手段にて検出された給湯量が前記所定の給湯量以上となるとき、該沸き上げ動作を停止することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の貯湯式給湯装置。
- 前記給湯手段は、前記制御ユニットにて実行される風呂湯張り行程に従って風呂への給湯を行い、
前記制御ユニットは、前記風呂湯張り行程が完了するまでの間は前記沸き上げ動作の発動を待機させ、該風呂湯張り行程が完了した後、前記沸き上げ動作を発動することを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の貯湯式給湯装置。
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