JP5248434B2 - 貯湯式風呂給湯装置 - Google Patents

Description

この発明は、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貯湯式風呂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、出張や旅行で長期間家を留守にする時に貯湯タンク内の湯水の凍結防止及び腐敗防止の為に、貯湯タンク内の湯水を自動的に排水するようにしたものであった。（特許文献１参照）

特開２００７−６４５８１号公報

ところでこの従来のものでは、貯湯タンク内の湯水の排水時に、貯湯タンク内の湯水温度が７０℃〜８０℃の高温状態であった場合には、そのまま排水路に排水すると、排水後の湯に触れて火傷する危険や、排水路自体が樹脂管などを使用しているので、変形や破損の恐れがあり、高温のままでの排水は出来ず、従来では台所などの混合水洗で水を混ぜて温度を下げて、高温水を先ず排水して貯湯タンク内を給水のみの状態にしてから、排水作業に入るもので、極めて時間がかかり大変な思いをするものであった。

この発明はこの点に着目し上記課題を解決する為、特にその構成を、湯水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンクに給水する給水管と、該給水管を開閉する止水栓と、該貯湯タンク内の湯水を貯湯タンクから出湯する出湯管と、貯湯タンク上部に設けられ貯湯タンク内の過圧を逃がすと共に、該貯湯タンク内を大気と連通させる逃がし弁と、出湯管からの高温水と給水管からの給水とを混合して給湯管に供給する給湯混合弁と、出湯管からの高温水と給水管からの給水とを混合し湯張り回路を介して浴槽に設定温度の湯張りを行う風呂混合弁と、前記湯張り回路が接続し風呂循環ポンプを備え浴槽内の浴槽水を風呂熱交換器に循環させて追い焚きする風呂循環回路と、一端が貯湯タンクの底部に接続され他端が排水路に開口した排水管と、該排水管を開閉する排水栓とを備え、前記止水栓を閉栓し逃がし弁を開放して排水栓を開成することで、貯湯タンク内の湯水を排水するようにしたもにの於いて、前記貯湯タンクに貯湯された湯水温度を検知する複数の貯湯温度センサが、排水動作時に排水許可温度以上の高温度を検知している場合には、浴槽に低温水の湯張りを行った後、風呂熱交換器で追い焚きして貯湯タンク内の湯水温度を排水可能温度まで低下させてから排水するようにしたものである。

以上のようにこの発明によれば、長期間に渡って家を空ける時の貯湯タンク内の湯水の排水で、該貯湯タンク内が高温水で満杯の場合には、これを貯湯温度センサで検知して、排水する前に先ず浴槽に低温の湯張りをした後、この低温の浴槽水を風呂熱交換器に循環させることにより、貯湯タンク内の高温の貯湯水との熱交換で該貯湯水の温度を短時間に下げることが出来、そしてこの温度低下し排水許可温度以下となった貯湯水を排水管から自動的に排水出来るので、使用者の手を煩わせることなくしかも人の目に触れることもなく確実に排水出来、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風呂給湯装置の概略説明図。 同排水運転のフローチャート。

次に、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
この貯湯式風呂給湯装置は、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風呂や給湯に用いるもので、更に貯湯缶体内の温水との間接熱交換により浴槽内の浴槽水の追焚き又は保温及び、貯湯缶体内の温水を浴槽内に直接供給する湯張りを行う風呂回路を備えたものである。

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２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給湯栓、５はこの給湯栓４の近く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、さらに、下部にヒートポンプ循環回路を構成するヒートポンプ往き管１０と、上部にヒートポンプ循環回路を構成するヒートポンプ戻り管１１とが接続され、前記ヒートポンプユニット３によってヒートポンプ往き管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トポンプ戻り管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。

前記ヒートポンプユニット３は、圧縮機１２と凝縮器としての冷媒−水熱交換器１３と減圧器としての電子膨張弁１４と強制空冷式の蒸発器１５で構成されたヒートポンプ回路１６と、貯湯タンク２内の湯水を前記ヒートポンプ往き管１０及びヒートポンプ戻り管１１を介して冷媒−水熱交換器１３に循環させるヒートポンプ循環ポンプ１７と、それらの駆動を制御するヒートポンプ制御部１８とを備えており、ヒートポンプ回路１６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されているものである。
なお、冷媒に二酸化炭素が用いられているので、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。

ここで、前記冷媒−水熱交換器１３は冷媒と被加熱水たる貯湯タンク２内の湯水とが対向して流れる対向流方式を採用しており、超臨界ヒートポンプサイクルでは熱交換時において、冷媒は超臨界状態のまま凝縮されるため効率よく高温まで被加熱水を加熱することが出来、被加熱水の冷媒−水熱交換器１３入口温度と冷媒の出口温度との温度差が一定になるように前記電子膨張弁１４又は圧縮機１２を制御することで、被加熱水の冷媒−水熱交換器１３の入口温度が５〜２０℃程度の低い温度であると、ＣＯＰ（エネルギー消費効率）がとても良い状態で被加熱水を加熱することが可能なものである。

１９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風呂熱交換器で、貯湯タンク２内の上部に備えられているものであり、又この風呂熱交換器１９には風呂往き管２０及び風呂循環ポンプ２１を備えた風呂戻り管２２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或いは追い焚きが行われるのである。
なお、２３は風呂戻り管２２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。

２４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２５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２６に設けた給湯温度センサ２７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。

２８は出湯管８から分岐された分岐出湯管２９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３０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２２に連通された湯張り管３１の連通部分に設けた湯張り温度センサ３２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３１には、浴槽６への湯張りの開始及び停止を行う湯張り弁３３と、浴槽６への湯張り量をカウントする風呂流量カウンタ３４が設けられているものである。

３５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つの温度センサ３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，３５ｅが配置され、この貯湯温度センサ３５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３６、及び風呂設定温度を設定する風呂温度設定スイッチ３７がそれぞれ設けられていると共に、浴槽６への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３８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３９が設けられているものである。

４０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た制御部である。
この制御部４０に前記給湯リモコン５が無線又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。

前記制御部４０は、給湯温度センサ２７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２４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、更に湯張り温度センサ３２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２８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。

又前記制御部４０は風呂熱交換器１９に連通した風呂往き管２０に備えられた風呂往きサーミスタ４１の検知温度が、排水時の貯湯温度低下の湯張り運転時、６０℃以下の排水許可温度となるように風呂混合弁２８の弁開度をフィードバック制御するものである。

４２は貯湯タンク２内の過圧を逃す逃し弁、４３は給水の圧力を減圧する減圧弁、４４は給湯する湯水の量をカウントする給湯流量カウンタ、４５は浴槽６の湯水が逆流するのを防止するために設けられた逆止弁、４６は給水の温度を検出する給水温度センサである。

４７は給水管９を開閉する給水栓で、給水管９に設けた減圧弁４３よりも上流側に設けたものである。
４８は、一端が貯湯タンク２の底部に接続し他端を排水路４９に開口した排水管で、該排水管４８には排水管４８を開閉する排水栓５０を設け、排水栓５０の下流側には排水管４８内の排水の有無を検知する流水センサ５１を設けたものである。
５２は排水スイッチで、給湯リモコン５に設けられ、押圧されると排水運転を実行して、貯湯タンク２及び配管内の排水を行うものである。

次に本発明の排水動作について図２に示すフローチャートで説明する。
今排水スイッチ５２をＯＮ操作して排水運転を開始すると（ステップ５３）、先ず貯湯タンク２内に今現在どれだけの温度の貯湯温水がどれだけの量貯湯されているかを、ステップ５４で貯湯温度センサ３５の検知温度で高温の温水が貯湯されているか否かを判断し、ＹＥＳでステップ５５に進み風呂混合弁２８を分岐給水バイパス管３０側のみ開口させ、給水を湯張り水として湯張り弁３３の開弁で湯張り管３１から、風呂戻り管２２を通して浴槽６に湯張りするものである。

そしてステップ５６に進んで風呂流量カウンタ３４が湯張り量をカウントし、給水である所定温度の低温水が排水許可温度以上の６０℃以上にならず、貯湯熱量を排水許可温度の６０℃以下に低下させるに必要な所定量に達することで、ＹＥＳでステップ５７に進んで湯張り弁３３を閉弁して湯張りを終了させる。

次にステップ５８に進み風呂循環ポンプ２１を駆動し、浴槽６内の給水である低温水を風呂戻り管２２から吸い込んで、風呂熱交換器１９を流通させることで貯湯タンク２内の高温水と熱交換し、この高温水の温度を下げると共に低温水の温度が上昇して風呂往き管２０から浴槽６に戻される追い焚き循環を順次繰り返しながら、ステップ５９で貯湯タンク２内の貯湯温度全体を貯湯温度センサ３５で検知し、この検知温度が排水許可温度の６０℃以下に低下したかを判断し、ＹＥＳではステップ６０に進み風呂循環ポンプ２１の駆動を停止して、風呂の追い焚きによる貯湯タンク２内の貯湯温度を低下させる運転を終了させ、ＮＯではステップ５８に戻って貯湯温度を低下させる追い焚き運転を継続するものである。

更にステップ６０で貯湯温度を低下させる追い焚きが終了すれば、ステップ６１に進み給水栓４７を閉栓し、逃がし弁４２を開弁して排水栓５０の開栓を自動的に行うことで、貯湯温度が６０℃以下の排水許可温度に低下した貯湯タンク２内の貯湯水を排水出来るものであり、そしてステップ６２でこの排水の時間をタイマー等でカウントし所定時間の経過で排水を終了したり、或いはこの排水流量を流量カウンタでカウントし所定流量のカウントで排水を終了として、自動的に排水運伝を終了させるものであり、又追い焚きされた浴槽６内の湯水は、追い焚きしたとしても排水許可温度以下なので、そのまま浴槽６の排水口から排水されるものであり、なお、最初の低温水の湯張り時には、この排水口への栓のみ使用者による手動で操作されるものである。

又ここでは例えば、１缶３００Ｌの貯湯タンク２で、ほぼ全量が７０℃以上の場合で、先ず２５℃の低温水を浴槽６に流量１５Ｌ／ｍｉｎで２００Ｌを１３分で湯張りし、更にこの２５℃で２００Ｌの低温水を風呂熱交換器１９に流通させる追い焚きをすることで、３００Ｌで７０℃以上の貯湯水が、２２分間の追い焚きで全量である３００Ｌがすべて６０℃以下の排水許可温度となるもので、そして自動排水に１０分かかり、全体としての排水運転では、１３分＋２２分＋１０分＝４５分となり、従来の給水を混合しての排水から貯湯タンク２内の自動排水が１時間かかるのと比べると１５分短縮されるものである。

このように、貯湯タンク２内の排水が自動的に行われることは勿論、貯湯タンク２が高温水の貯湯状態であっても、使用者の目に触れることかせない浴槽６の追い焚き運転で、貯湯温度を短時間で排水許可温度まで低下させることが出来、極めて使用勝手が良くしかも経済的で安全な排水運転を行うことが出来るものである。

２ 貯湯タンク
６ 浴槽
１９ 風呂熱交換器
３５ 貯湯温度センサ
４８ 排水管

Claims (1)

1. 湯水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンクに給水する給水管と、該給水管を開閉する止水栓と、該貯湯タンク内の湯水を貯湯タンクから出湯する出湯管と、貯湯タンク上部に設けられ貯湯タンク内の過圧を逃がすと共に、該貯湯タンク内を大気と連通させる逃がし弁と、出湯管からの高温水と給水管からの給水とを混合して給湯管に供給する給湯混合弁と、出湯管からの高温水と給水管からの給水とを混合し湯張り回路を介して浴槽に設定温度の湯張りを行う風呂混合弁と、前記湯張り回路が接続し風呂循環ポンプを備え浴槽内の浴槽水を風呂熱交換器に循環させて追い焚きする風呂循環回路と、一端が貯湯タンクの底部に接続され他端が排水路に開口した排水管と、該排水管を開閉する排水栓とを備え、前記止水栓を閉栓し逃がし弁を開放して排水栓を開成することで、貯湯タンク内の湯水を排水するようにしたもにの於いて、前記貯湯タンクに貯湯された湯水温度を検知する複数の貯湯温度センサが、排水動作時に排水許可温度以上の高温度を検知している場合には、浴槽に低温水の湯張りを行った後、風呂熱交換器で追い焚きして貯湯タンク内の湯水温度を排水許可温度まで低下させてから排水するようにした事を特徴とする貯湯式風呂給湯装置。

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