JP5201060B2 - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Description

本発明は、浴槽へ湯張りを行う機能が付いた貯湯式給湯機に関するものである。

従来、この種の給湯機としては、ガスや石油の燃焼熱を利用する瞬間加熱式のものや、貯湯タンクを持ち電気ヒーターやヒートポンプユニットで加熱するものなど、さまざまなタイプのものがあるが、何れのタイプにおいても、浴槽に予め設定した温度と湯量の湯を自動的に注湯し、その後、浴槽の湯温を一定に保つ自動湯張り機能を有するものが多く普及している（例えば、特許文献１参照）。

図２は、従来の風呂追い焚き機能を備えた貯湯式給湯機の構成図である。なお、図２には貯湯タンク内の湯水を沸き上げるための加熱手段は図示していないが、加熱手段としては、ヒーターやヒートポンプユニットを用いている。

図２に示すように、従来からの貯湯式給湯機は、高温水を貯える貯湯タンク１０１を有し、貯湯タンク１０１内の湯水を浴槽１０２へ送る構成となっている。すなわち、貯湯タンク１０１と浴槽１０２との間に電磁弁１０３を設け、電磁弁１０３を開くことによって貯湯タンク１０１からの高温水は混合弁１０４で適温の温水となり、浴槽１０２へと供給される。

そして、湯張り運転を開始する場合には、使用者が手動で湯張り運転を開始するか、予め湯張り運転を予約設定しておいた場合には、設定時刻になると自動で湯張り運転を開始する。そして湯張り運転が開始されると、設定温度の湯が設定した量だけ浴槽１０２へ注湯される。

また、図２に示す貯湯式給湯機は、貯湯タンク１０１内の高温水と、浴槽１０２内の湯水とを熱交換して追い焚き運転が可能とする追い焚き熱交換器１０５と、貯湯タンク１０１内の高温水を追い焚き熱交換器１０５に搬送する追い焚きポンプ１０６と、浴槽１０２内の湯水を追い焚き熱交換器１０５に搬送する風呂ポンプ１０７を有している。また、浴槽１０２内の水位を検出するための水位センサ１０８、および浴槽１０２内の湯水の温度を検出するための温度センサ１０９を備えている。

そして追い焚き運転時には、追い焚きポンプ１０６を駆動して貯湯タンク１０１内の高温水を追い焚き熱交換器１０５へ送るとともに、風呂ポンプ１０７を駆動して浴槽１０２内の湯水を追い焚き熱交換器１０５へ送り、熱交換した後の湯水を再度浴槽１０２へ戻している。
特開２００８−８２６３５号公報

しかしながら、従来の貯湯式給湯機において、貯湯タンク１０１と追い焚き熱交換器１０５とを循環する高温側回路（追い焚き一次回路）の空気が抜け切れていない場合、追い焚き運転を開始してしまうと、追い焚きポンプ１０６が空回りしてしまい、追い焚き運転ができないという課題を有していた。

また、高温水が循環したとしても空気が抜け切れていなければ、循環流量が小さく熱交換能力が低くなってしまうという課題を有している。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、追い焚き一次回路内の空気を抜き、追い焚き運転を正常に行うことができ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、湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクから高温水を出湯する出湯管と、浴槽と、前記浴槽内の湯水と前記貯湯タンク内の高温水とが熱交換する追い焚き熱交換器と、前記出湯管から分岐して前記追い焚き熱交換器へ前記貯湯タンク内の高温水を供給する追い焚き給湯管と、前記貯湯タンク内の高温水を前記追い焚き熱交換器へ送る追い焚きポンプと、前記出湯管から分岐して前記浴槽へ高温水を供給する風呂給湯管と、前記風呂給湯管から前記浴槽への湯張りを行う電磁弁とを備え、設置時に試運転を行う貯湯式給湯機であって、試運転時に前記電磁弁を開いて前記浴槽へ湯張りを行うとともに、前記電磁弁が開いている間に前記追い焚きポンプを駆動させることにより、前記出湯管からの湯水を前記追い焚きポンプを駆動することによって追い焚き熱交換器側へ引っ張りやすい状態となり、追い焚き給湯管内に湯水を満たすことができる。

本発明は、追い焚き一次回路内の空気を抜き、追い焚き運転を正常に行うことができ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、貯湯タンクから高温水を出湯する出湯管と、浴槽と、浴槽内の湯水と貯湯タンク内の高温水とが熱交換する追い焚き熱交換器と、出湯管から分岐して追い焚き熱交換器へ貯湯タンク内の高温水を供給する追い焚き給湯管と、貯湯タンク内の高温水を追い焚き熱交換器へ送る追い焚きポンプと、出湯管から分岐して浴槽へ高温水を供給する風呂給湯管と、風呂給湯管から浴槽への湯張りを行う電磁弁とを備え、設置時に試運転を行う貯湯式給湯機であって、試運転時に電磁弁を開いて浴槽へ湯張りを行うとともに、電磁弁が開いている間に追い焚きポンプを駆動させることにより、出湯管からの湯水を追い焚きポンプを駆動することによって追い焚き熱交換器側へ引っ張りやすい状態となり、追い焚き給湯管内に湯水を満たすことができる。

第２の発明の貯湯式給湯機は、特に第１の発明において、試運転時の前記追い焚きポンプの駆動は間欠運転させることにより、確実に追い焚き給湯管内の空気を抜くことができる。

第３の発明の貯湯式給湯機は、特に第１または第２の発明において、貯湯タンク内の温度を検出する複数個の残湯温度検出手段を備え、最上部の残湯温度検出手段で検出する温度が所定温度以上の時には、追い焚きポンプを駆動させないことにより、浴槽へ高温水を供給してしまうことを防ぐことができる。

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風呂追い焚き機能の付いた貯湯式給湯機の構成図である。図１において、本実施の形態の貯湯式給湯機は、タンクユニット１とヒートポンプユニット２を備えており、タンクユニット１内に配設している貯湯タンク３内に貯える高温水を、ヒートポンプユニット２にて生成している。なお、本実施の形態では加熱手段としてヒートポンプを用いているが、これに限定されることなく、例えば、タンク内に電気ヒー
ターを内設して加熱する形態であっても問題はない。また、実線矢印は流体の流れる方向を示している。

次に、ヒートポンプユニット２の構成について説明する。ヒートポンプユニット２は、水冷媒熱交換器２４、圧縮機２５、蒸発器２６、膨張弁２７を冷媒配管により順次環状に接続して構成されており、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ので、水冷媒熱交換器２４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、ヒートポンプユニット２において、圧縮機２５で冷媒が圧縮され、圧縮機２５から吐出された冷媒が水冷媒熱交換器２４で放熱し、膨張弁２７で減圧されたあと、蒸発器２６で空気から熱を吸収し、ガス状態で再び圧縮機２５に吸入される。なお、圧縮機の能力制御および膨張弁２７の開度制御は、圧縮機２５の吐出側に設けたサーミスタ（図示せず）で検出される吐出冷媒の温度が予め設定された温度を維持するように制御される。

また、貯湯タンク３内の湯水は、水ポンプ２８が作動することで、水冷媒熱交換器２４に流入し、冷媒と熱交換を行う。そして水冷媒熱交換器２４の出口と貯湯タンク３との間には三方弁４３が設けられており、水冷媒熱交換器２４から出る温水を貯湯タンク３の上部へ戻すか、下部へ戻すかを切り替えている。

その結果、水冷媒熱交換器２４から出る温水の温度が所定温度以上の場合には、貯湯タンク３の上部側へ戻るように三方弁４３が切り替わり、上部沸き上げ配管４４を経て貯湯タンク３の上部へ戻り、積層状態で貯湯タンク３の上部に高温の湯が貯えられる。また、水冷媒熱交換器２４から出る温水の温度が所定温度未満の場合には、貯湯タンク３の下部側へ戻るように三方弁４３が切り替わり、下部沸き上げ配管４５を経て貯湯タンク３の下部へ戻る。

次に、タンクユニット１の構成について説明する。タンクユニット１には前述した通り貯湯タンク３を有しており、貯湯タンク３の底部には給水源から低温水を供給するための給水配管３１が接続されており、常時給水圧がタンク内に掛かっている状態となっている。また、貯湯タンク３の上方部には貯湯タンク内の高温水を出湯するための出湯管３２が接続されており、給湯端末や浴槽へ高温水を供給可能に構成している。

また、どれくらいの湯が残っているかを検出する複数の残湯温度検出手段である温度センサ４６ａ〜ｅが貯湯タンク３の上下に設けられており、貯湯タンク３内の温水の温度を検出している。なお、本実施の形態では残湯温度検出手段は上下に５つ設けているが、残湯温度検出手段の個数はこれに限定されることなく、例えば、４つや３つであっても問題ない。

次に、給湯端末へ湯が供給される給湯回路について説明する。

本実施の形態における給湯回路は、給水配管３１から分岐した端末給水配管３３と、出湯管３２とを電動式混合弁４にて接続し、所望の温度の湯が生成可能に構成されている。そして電動式混合弁４の下流側に設けた温度センサ４１で検出される温度が、台所や浴室
に設けられたリモコン装置で設定した温度となるように、電動式混合弁４の混合比が変更される。そして、所望の温度に混合された湯水は、給湯端末４２へ供給される。

次に、浴槽５への湯張り回路および追い焚き回路について説明する。

本実施の形態では、浴槽５内の湯水と、貯湯タンク３内の高温水とが追い焚き熱交換器６にて熱交換し、浴槽内の湯水を追い焚きする追い焚き機能を有している。そのため、追い焚き熱交換器６の高温側回路（追い焚き一次回路）へは、出湯管３から分岐した追い焚き給湯管４７を経て、貯湯タンク３内の高温水が供給されるように構成されており、熱交換した後の温水は追い焚き出湯管４８を経て貯湯タンク３の下方部へ戻すように構成されている。このとき、追い焚き出湯管４８は、逆止弁４９を介して下部沸き上げ配管４５へ接続され、貯湯タンク３の下方部へ戻すように構成されている。

また、追い焚き熱交換器６の低温側回路（追い焚き二次回路）は、風呂ポンプ６５が駆動することによって、浴槽５内の湯水が供給されるように構成されており、熱交換した後の浴槽水を、再度浴槽５へ戻すように構成されている。

また、高温側回路（追い焚き一次回路）においては、追い焚きポンプ７および追い焚き熱交換器６の下流側に高温側出口温度検出手段である温度センサ７１が配設されており、追い焚きポンプ７が駆動することによって貯湯タンク３内の高温水が、追い焚き熱交換器６へ搬送される。

そして、浴槽５のアダプタ５１とタンクユニット１とは、接続部６０ａ〜６０ｄにおいて、戻り接続管６１および往き接続管６２で接続される。また、戻り接続管６１および往き接続管６２の接続口から追い焚き熱交換器６までは、それぞれ戻り配管６３および往き配管６４で接続されており、浴槽５、戻り接続管６１、戻り配管６３、追い焚き熱交換器６、往き配管６４、往き接続管６２が順次接続されて追い焚き回路が構成されている。

また、貯湯タンク３から浴槽５への湯水の供給を行う湯張り回路は、出湯管３２から分岐した風呂給湯管３４と、給水配管３１から分岐した風呂給水配管３５とを電動式混合弁８にて接続し、所望の温度の湯が生成可能に構成されている。そして電動式混合弁８の下流側に設けた温度センサ８１で検出される温度が、台所や浴室に設けられたリモコン装置で設定した温度となるように、電動式混合弁８の混合比が変更される。そして、所望の温度に混合された湯水は、浴槽５へ供給される。

また、湯張り回路には、流量センサ８２が設けられており、浴槽５へ供給される湯水の量が計測される。さらに、二方向の電磁弁８３が設けられており、湯張り開始時には、電磁弁８３が開くと同時に、浴槽５への湯水の供給が開始される。そして電磁弁８３が開いた後には、戻り配管６３および往き配管６４の二方向から浴槽５へと湯張りが行われる。また、汚水の逆流を防ぐための逆止手段８４が設けられている。

また、戻り配管６３には、浴槽５内の湯水を循環させるための搬送手段である風呂ポンプ６５、浴槽５内の水位を検出する水位センサ６６、浴槽５内の湯水の温度を検出する浴槽温度検出手段である温度センサ６７が設けられており、風呂ポンプ６５が駆動することにより、浴槽５内の湯水が戻り配管６３に吸い込まれ、追い焚き熱交換器６を経て、往き配管６４へ流れ込み、再度浴槽５へ戻される。

また、風呂ポンプ６５と追い焚き熱交換器６の間には、浴槽５内に湯水があるかどうかを検出する湯水検出手段であるフロースイッチ６８が設けられており、オンすることで水の流れを検知可能に構成されている。つまり、フロースイッチ６８がオンしたときには浴
槽５内には湯水があると判断し、フロースイッチ６８がオフの時には浴槽５内には湯水がないと判断される。

また、浴室には貯湯式給湯機の操作を行うことができる操作手段であり、浴槽５内の湯水の保温温度を設定する温度設定手段であるリモコン装置９が設置され、リモコン装置９を操作して、湯水の温度設定や風呂への湯張り、また設置工事後の試運転操作等を行う。リモコン装置９には情報を表示する表示部９１および操作を行う操作部９２を有している。

また、図１には、本実施の形態の貯湯式給湯機には、リモコン装置９からの指示を受け取り、各制御機器に命令する制御装置９４も有している。そして制御装置９４はマイコンおよびその電子制御部品で構成され、タンクユニット１を構成する機器（風呂ポンプ６５や追い焚きポンプ７など）に命令を送っている。

さらに、本発明のリモコン装置９には、人体検出手段９３が設けられており、人が浴室に入室したことを検知することができるようになっている。なお人体検出手段９３には、赤外線センサや、浴室内の照度を検出する照度センサ、また入室者の振動やドアの開閉を検出する衝撃（振動）センサなど様々なセンサを用いることができ、種類が特定されるものではない。

さらに、追い焚き熱交換器６で加熱された後の浴槽水の温度を検出する追い焚き出湯温度検出手段である温度センサ６９が設けられている。この温度センサ６９は浴槽５へ送る湯水の温度を検出しており、温度センサ６９で検出される温度が上限温度を超えないように追い焚きポンプ７が制御される。これは温度センサ６９では、浴槽５へ直接供給される湯水の温度を検出することができるため、浴槽５へ上限温度以上の高温水を供給することがないようにして、入浴者の火傷を防止することができる。

以上のように構成された貯湯式給湯機において、貯湯式給湯機の試運転について説明する。

設置業者が設置工事後に、貯湯式給湯機への電源を入りにすると、リモコン装置９の表示部９１には試運転を促す表示が表示される。なお、本実施の形態では浴室に設置されたリモコン装置９のみを使用して試運転を行う説明をするが、これに限定されることはなく、台所に設けたその他のリモコン装置（図示せず）を使用して試運転をしても、台所と浴室の両方のリモコン装置を使用して試運転をしても本発明の主旨が変更されるものではない。

そして、試運転の内容には、貯湯タンク３内に湯水が満水になっていることの確認を促すステップ、日付および時刻の設定を行うステップ、契約電力会社の設定を行うステップ、ヒートポンプユニットの空気抜きを行ったかの確認を促すステップなどが設けられており、表示部９１に表示されるステップに従って設置業者が操作して試運転を行う。このように、貯湯式給湯機の運転時に不具合が起こらないように、設置業者が予め試運転をすることによって、不具合がないことを確かめている。

そこで本実施の形態では、この試運転の内容に追い焚き給湯管４７および追い焚き出湯管４８で構成される追い焚き一次回路からの空気抜きのステップを組み込んでいる。このようなステップを組み込むことによって、試運転時に確実に追い焚き一次回路からの空気抜きを行うことができ、ユーザーが追い焚き運転をしたときに不具合が起こらないようにしている。特に、本実施の形態のような貯湯式給湯機の場合、逆止弁４９を設けているため、貯湯タンク３の下方部側から給水配管３１の水が追い焚き出湯管４８内に流入せず、
空気抜きが行われない。

次に、追い焚き一次回路からの空気抜き時の動作について説明する。本実施の形態では、試運転時に浴槽５への湯張り運転の試運転を行っている。浴槽５への湯張り運転は、電磁弁８３の開閉によって行われている。よって浴槽５への湯張り運転の試運転時には電磁弁８３を開いて、浴槽５へ湯張り運転が行われる。この時の湯張り運転時には、出湯管３には貯湯タンク３から浴槽５への湯水の流れが発生する。しかしながら、出湯管３から浴槽５への湯水の流れが発生しても、追い焚き熱交換器６側へ湯水が流入しにくい状況になっている。

そこで、浴槽５への湯張りと同時に、追い焚きポンプ７の駆動も開始し、追い焚き熱交換器６側へ出湯管３から出湯している湯水を呼び込んでいる。この時、湯張り運転も同時に行っているので、出湯管３には湯水の流れが発生しており、追い焚き熱交換器６側へ湯水が流入しやすくなっている。

その結果、追い焚き熱交換器６側へ出湯管３からの湯水が流入し、追い焚き給湯管４７および追い焚き出湯管４８内に介在していた空気が、浴槽５への湯張りに伴い外部に排出される。このように追い焚きポンプ７の駆動を行うことによって、追い焚き給湯管４７および追い焚き出湯管４８内部にある空気を抜くことができ、その後、使用者が追い焚き運転を行っても、不具合が生じることなく、正常に追い焚き運転を行うことができる。

また本発明は、試運転時に追い焚き一次回路からの空気抜きのステップを組み込むものであり、試運転時に追い焚き一次回路から空気を抜く運転動作を行うものであれば、試運転時に他にどのようなステップがあっても問題はない。

また、試運転時に追い焚きポンプ７を駆動して空気抜きを行う際には、追い焚きポンプ７の駆動は間欠運転させている。このように間欠運転することによって、追い焚きポンプ７の駆動を停止させることで、空気を上部に溜まりやすくなり、空気と水とを分離させることができる。その結果、上部に溜まった空気が出湯管３を介して浴槽５へと排出されやすくなる。

また、複数個ある残湯温度検出手段のうち、最上部の残湯温度検出手段である温度センサ４６ａで検出する温度が、所定温度以上検出している場合には、追い焚きポンプ７の駆動はしないようにしている。これは、追い焚きポンプ７の駆動のタイミングを、浴槽５への湯張りの試運転時にしているため、追い焚きポンプ７を駆動させる時は、戻り配管６３および往き配管６４の二方向から湯張りが行われている最中である。

つまり、温度センサ４６ａで検出する温度が高温であった場合には、追い焚きポンプ７を駆動させることによって、高温水を追い焚き熱交換器６へ送ってしまうことになる。その結果、追い焚き二次回路を流れている（戻り配管６３を流れている）湯水と、貯湯タンク３から供給される高温水とで熱交換をしてしまい、浴槽５へは熱交換した高温の湯が供給されることになる。そのため、温度センサ４６ａが所定温度以上の高温時には、追い焚きポンプ７の駆動を停止して、浴槽５へ供給される湯張りの温度上昇を防いでおり、安全性を考慮した貯湯式給湯機を提供することができる。

また、追い焚きポンプ７を駆動した結果、不具合発生時には、表示部９１に追い焚きポンプ７の不具合を表示するようにしている。その結果、故障診断を円滑にすることができる。

以上のように、本発明は、貯湯式給湯機の試運転時に、追い焚き一次回路からの空気抜
きを確実に行い、使用者が追い焚き運転を行った時には正常に追い焚き運転を行うことができるものである。

本発明に係る貯湯式給湯機は、ヒートポンプサイクルと給湯サイクルが一体に構成された一体型ヒートポンプ式給湯機、別体に構成された分離型ヒートポンプ式給湯機、給湯用熱交換器で加熱したお湯をそのまま出湯できる直接出湯型ヒートポンプ式給湯機などの各種ヒートポンプ給湯機に適用できる。

本発明の実施の形態における貯湯式給湯機の構成図 従来の貯湯式給湯機の構成図

１ タンクユニット
２ ヒートポンプユニット
３ 貯湯タンク
５ 浴槽
６ 追い焚き熱交換器
７ 追い焚きポンプ
９ リモコン装置
２８ 水ポンプ
６０ａ〜６０ｄ 接続部
６１ 戻り接続管
６２ 往き接続管
６３ 戻り配管
６４ 往き配管
６５ 風呂ポンプ

Claims (3)

1. 湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンクから高温水を出湯する出湯管と、浴槽と、前記浴槽内の湯水と前記貯湯タンク内の高温水とが熱交換する追い焚き熱交換器と、前記出湯管から分岐して前記追い焚き熱交換器へ前記貯湯タンク内の高温水を供給する追い焚き給湯管と、前記貯湯タンク内の高温水を前記追い焚き熱交換器へ送る追い焚きポンプと、前記出湯管から分岐して前記浴槽へ高温水を供給する風呂給湯管と、前記風呂給湯管から前記浴槽への湯張りを行う電磁弁とを備え、設置時に試運転を行う貯湯式給湯機であって、試運転時に前記電磁弁を開いて前記浴槽へ湯張りを行うとともに、前記電磁弁が開いている間に前記追い焚きポンプを駆動させることを特徴とする貯湯式給湯機。
2. 試運転時の前記追い焚きポンプの駆動は間欠運転させることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯機。
3. 前記貯湯タンク内の温度を検出する複数個の残湯温度検出手段を備え、最上部の残湯温度検出手段で検出する温度が所定温度以上の時には、前記追い焚きポンプを駆動させないことを特徴とする請求項１または２に記載の貯湯式給湯機。