JP5342403B2

JP5342403B2 - 貯湯式給湯装置

Info

Publication number: JP5342403B2
Application number: JP2009242139A
Authority: JP
Inventors: 成樹村山; 誠本間
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2009-10-21
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2029-10-21
Also published as: JP2011089675A

Description

この発明は、貯湯式タンクに貯湯された温水を用いて浴槽の湯水を保温する貯湯式給湯装置に関するものである。

従来、この種の貯湯式給湯装置においては、沸き上げモード選択スイッチで貯湯タンク内の高温水の湯切れを防止することを目的としたおまかせモードが選択されている場合には、所定時間経過後に貯湯タンク内の高温水と熱交換することで浴槽水を加熱する保温運転を通常設定通り行い、電気代節約を目的とした節約モードが選択されている場合には保温運転を行う時間を短縮するか禁止するようにしたものがあった。

特開２００８−１３８９８４号公報

しかし、この従来のものでは、ヒートポンプサイクルを用いた加熱方式で節約モード選択時におまかせモードと同じ所定の時間間隔にて保温運転を行うと、浴槽の保温性が向上してきたことで、頻繁に沸き上げを行わなくとも十分に浴槽水の保温が可能であるにもかかわらず、保温運転を行う度に風呂循環回路の配管内に存在する冷水を浴槽に流入させることとなり、浴槽の保温性が無駄になる場合がり、また、風呂設定温度に到達するように保温運転を行うと、貯湯タンク内の高温水が浴槽水との熱交換によって温度が下がりぬるま湯が形成され、沸き上げ時に加熱効率（成績係数）が低下する問題がある。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１では、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱して沸き上げる加熱手段と、浴槽の湯水を循環させる風呂循環回路と、前記風呂循環回路途中に設けられ浴槽水を前記貯湯タンクに貯湯された高温水と熱交換することで加熱する前記貯湯タンク内に設置された風呂熱交換器と、前記貯湯タンクで湯切れが発生しないことを重視したおまかせモードと、電気代の抑制を重視した節約モードと、前記おまかせモードと前記節約モードとを選択する沸き上げモード選択スイッチと、前記沸き上げモード選択スイッチで選択された前記おまかせモードと前記節約モードに合わせて前記加熱手段で沸き上げる湯水の量と温度を変化させる給湯制御部とを備えたものに於いて、前記風呂循環回路に浴槽水を所定の時間間隔毎に循環させ前記風呂熱交換器で加熱することで浴槽内の湯水の温度を風呂設定温度に保持する保温運転を行う場合、前記沸き上げモード選択スイッチで前記節約モードが選択されていれば、前記おまかせモードに比べて前記所定の時間間隔を長くしたものである。

また、請求項２では、前記給湯制御部は、前記風呂循環回路に浴槽水を所定の時間間隔毎に循環させ前記風呂熱交換器で加熱することで浴槽内の湯水の温度を風呂設定温度に保持する保温運転を行う場合、前記沸き上げモード選択スイッチで前記節約モードが選択されていれば、風呂設定温度よりも低温で保温運転が行われるものである。

この発明によれば、沸き上げモード選択スイッチで節約モードを選択した場合には、保温運転を行う所定の時間間隔をおまかせモードに比べて長くしたことで、風呂循環回路内の冷水を浴槽に流入させる回数を減らして浴槽水の温度低下を防止し、また、風呂設定温度よりも低温で保温運転を行うことで、貯湯タンク内に貯湯されている高温水の温度低下によるぬるま湯の形成が抑えられ、沸き上げ時の加熱効率（成績係数）の低下を生じさせることがない。

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この発明の一実施形態の保温運転を説明するフローチャート他の実施形態の保温運転を説明するフローチャート

次に、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
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であり、３は貯湯タンク２内に貯湯された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は前記貯湯式給湯装置を遠隔操作するリモコン、６は浴槽である。

前記貯湯タンクユニット１内にある貯湯タンク２は、上端に高温水を出湯する出湯管７と、下端に水道水を給水する給水管８とが接続されている。また、貯湯タンク２下部からヒートポンプユニット３を配管で繋ぐヒーポン往き管９と、ヒートポンプユニット３から貯湯タンク２上部を配管で繋ぐヒーポン戻り管１０とが接続されている。

前記ヒートポンプユニット３内には、圧縮機１１、凝縮器としての冷媒水熱交換器１２、電子膨張弁１３、強制空冷式の蒸発器１４で構成されたヒートポンプサイクル１５が設置されており、貯湯タンク２内の湯水を前記ヒーポン往き管９からヒートポンプユニット３へ搬送して、冷媒水熱交換器１２で加熱されヒーポン戻り管１０から貯湯タンク２へ搬送するヒーポン循環ポンプ１５がヒーポン往き管９途中に設置されており、その駆動を制御するヒーポン制御部１７が備えられている。

１８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あり、貯湯タンク２内の上部に配置されており、この風呂熱交換器１８には風呂往き管１９及び浴槽水を搬送するための風呂循環ポンプ２０を備えた風呂戻り管２１よりなる風呂循環回路２２が接続され、浴槽６内の湯水が貯湯タンク２内の高温水によって加熱されて保温あるいは追い焚きが行われる。

２３は風呂戻り管２１から風呂熱交換器１８に流入する浴槽水の温度を検出する風呂戻り管温度センサであり、２４は風呂熱交換器１８から流出して風呂戻り管１９から浴槽６へ流れ込む浴槽水の温度を検出する風呂往き管温度センサである。

２５は風呂戻り管２１の風呂戻り管温度センサ２３と風呂熱交換器１８の間に設置された三方弁であり、２６は三方弁２５の弁開度を変えることで風呂往き管１９の風呂往き温度センサ２４と風呂熱交換器１８の間の配管に湯水が流入するように接続された風呂循環バイパス管である。

２７は出湯管７で搬送されてきた高温水と給水管８から分岐した給水バイパス管２８内の低温水を混合する給湯混合弁であり、その下流に接続された給湯管２９に設けられた給湯温度センサ３０で検出した温度がリモコン５で使用者が設定した給湯温度になるよう弁開度を調節するものであり、３１は給湯する湯水の量をカウントする給湯流量カウンタである。

３２は給湯管２９から分岐されて風呂戻り管２１に連通された湯張り管で、この湯張り管３２には浴槽６への湯張り開始と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と、浴槽６内の湯水が給湯管２９に逆流するのを防止する逆止弁３５とが設けられており、貯湯タンク２内の高温水を浴槽６に直接差し湯して追い焚きを行う際にもこの湯張り管３２を介して行われる。

３６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あり、貯湯タンク２の上方向から順に３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅとし、この貯湯温度センサ３６が検出する温度情報によって貯湯タンク２内の残熱量を検知し、そして貯湯タンク２の上下方向の温度分布を検知するものである。

前記リモコン５には、給湯設定温度を設定する給湯温度設定スイッチ３７と、風呂設定温度を設定する風呂温度設定スイッチ３８と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リモコン５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する風呂自動スイッチ３９と、浴槽水を追い焚きさせる追い焚きスイッチ４０と、ヒートポンプユニット３によって沸き上げた湯水を貯湯タンク２内に貯湯する時間帯や温度、量を設定されている条件に基づいて変化させる沸き上げモードには、湯切れ防止を重視して沸き上げ温度を高めに設定し余剰熱量の大きい貯湯熱量を深夜時間帯に沸き上げ、かつ昼間時間帯には湯切れが発生しそうになったら早めに沸き上げを行うおまかせモードと、電気代節約を重視して沸き上げ温度を低めに設定し余剰熱量の少ない貯湯熱量を深夜時間帯に沸き上げ、かつ昼間時間帯には湯切れが発生しそうになっても出来る限り沸き上げを行わない節約モードがあり、それらを選択可能な沸き上げモード選択スイッチ４１が設けられている。

さらに、おまかせモードは昼間時間帯における湯水の沸き増し量によってモードが細分化され、貯湯量が減ると自動で貯湯タンク２の約１／４〜１／３まで沸き上げるおまかせ標準モードと、貯湯量が減ると自動で貯湯タンク２の約１／２まで沸き上げるおまかせ多めモードがあり、またこれら以外の沸き上げモードとして、貯湯タンク２の貯湯量が１／３まで減ると自動で沸き上げを行い常時タンク内を給湯使用可能な高温水で満たしておく満タンモードがあるので、これらの中から沸き上げモード選択スイッチ４１で選択可能とする。

４２は貯湯タンクユニット１内に設置された各センサの入力を受け各アクチュエーターの駆動を制御すると共に、保温運転時の計時タイマー機能も有したマイコンから成る制御部を構成する給湯制御部である。この給湯制御部４２に前記リモコン５が無線もしくは有線によって接続され、使用者が所望の給湯設定温度及び風呂設定温度を設定可能とし、また、沸き上げモード選択スイッチ４１で選択されたモードの設定に応じた貯湯タンク２内にある湯水の沸き上げ量や沸き上げ時間を判断する。

４３は貯湯タンク２内の圧力が所定値を超えた際に作動する加圧逃し弁であり、４４は水道水を貯湯タンク２内に一定の圧力で給水するように調節された給水栓である。

次にこの一実施形態の作動を説明する。
まず、深夜電力時間帯（例えば２３時から翌日の７時までの間）になって貯湯温度センサ３６が貯湯タンク２内に翌日に必要な湯量が足りないことを検出すると、給湯制御部４２はヒーポン制御部１７に対して湯水の沸き上げ開始指令を出す。指令を受けたヒーポン制御部１７はヒーポン循環ポンプ１５を駆動させヒーポン往き管９内を流れる貯湯タンク２内の低温水を冷媒水熱交換器１２で加熱してヒーポン戻り管１０から貯湯タンク２の上部に戻して、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３６が必要な熱量が貯湯されたことを検知すると、給湯制御部４２はヒーポン制御部１７に対して沸き上げ停止指令を出し、ヒーポン制御部１７はヒーポン循環ポンプ１５の駆動を止めて沸き上げを終了させる。

また、給湯制御部４２は沸き上げモードがおまかせモードの時には、過去一週間に学習した一日の使用湯量ともっとも使用湯量が多いとされる夕方時間帯（例えば１７〜２３時の間）の使用湯量を元に必要な沸き上げ温度を算出し、深夜時間帯に沸き上げを行っておき、深夜時間帯ではない時間帯である昼間時間帯（例えば７時〜２３時に間）であっても貯湯タンク２内の湯量が少なくなり、湯切れするおそれがあると判断したら湯水の沸き増しを行うものであり、節約モードが選択されていれば、電気代が安い深夜時間帯に低めに設定された沸き上げ温度で必要最小量の分だけ湯水を沸き上げ、昼間時間帯に自動での沸き増しは行わないこととする。

次に給湯運転について説明すると、給湯栓４を開くことで給水管８から水道水が貯湯タンク２内に流入する。そして、貯湯タンク２に貯められた高温水が出湯管７内を流通して給湯混合弁２７に流入し、給湯設定温度になるよう給湯制御部４２で給湯混合弁２７の弁開度を調節して給水バイパス管２８内の低温水と混合させることで出湯される。また、給湯栓４を閉じることで給湯が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、リモコン５の風呂自動スイッチ３９が操作されると、給湯制御部４２が湯張り弁３３を開弁する。そして、給湯混合弁２７によって風呂設定温度に調節された湯水が湯張り管３２から風呂戻り管２１を介して浴槽６に流入して湯張りが行われ、湯張り管３２途中に設けられた風呂流量カウンタ３４が所定の流量をカウントし終えたら給湯制御部４２が湯張り弁３３を閉弁させて湯張り運転が終了する。

次に湯張り運転後の保温運転における制御に関して図２のフローチャートを用いて説明する。
湯張り運転が終了して保温運転に切り替わると、沸き上げモード選択スイッチ４１で選択されているモードが節約モードであるか確認し（Ｓ１）、節約モードが選択されていれば、給湯制御部４２が湯張り運転から６０分経過をカウントしたら風呂循環ポンプ２０を駆動させて、浴槽６内にある浴槽水を風呂戻り管２１から風呂循環バイパス管２６を通り風呂往き管１９を経て浴槽６に再び流入する回路を流通させ、風呂戻り管温度センサ２３か風呂往き管温度センサ２４で検知された温度が所定値よりも低下していれば三方弁２５を切り替えて浴槽水を風呂熱交換器１８で加熱して、所定時間が経過したら風呂循環ポンプ２０を停止させ三方弁２５の弁を元の開度に戻して、再び６０分経過をカウントしたら風呂循環ポンプ２０を駆動させるといった、一定のインターバル時間後に風呂循環ポンプ２０を駆動させ浴槽水を加熱する保温運転をインターバル時間６０分で行う（Ｓ２）。

Ｓ１で節約モードが選択されていないと判断されれば、次に沸き上げモード選択スイッチ４１で選択されているのがおまかせ標準モードであるか確認し（Ｓ３）、おまかせ標準モードが選択されていれば給湯制御部４２が湯張り運転終了から３０分経過をカウントしたら風呂循環ポンプ２０を駆動させ、浴槽６内にある浴槽水を加熱する保温運転をインターバル時間３０分で行う（Ｓ４）。

Ｓ３でおまかせ標準モードが選択されていないと判断されれば、次に沸き上げモード選択スイッチ４１で選択されているのがおまかせ多めモードであるか確認し（Ｓ５）、おまかせ多めモードが選択されていれば給湯制御部４２が湯張り運転から２０分経過をカウントしたら風呂循環ポンプ２０を駆動させ、浴槽６内にある浴槽水を加熱する保温運転をインターバル時間２０分で行う（Ｓ６）。

Ｓ５でおまかせ多めモードが選択されていないと判断されれば、沸き上げモード選択スイッチ４１で選択されているのは満タンモードであると判断して（Ｓ７）、給湯制御部４２が湯張り運転から１０分経過をカウントしたら風呂循環ポンプ２０を駆動させ、浴槽６内にある浴槽水を加熱する保温運転をインターバル時間１０分で行う（Ｓ８）。

次に各沸き上げモードと保温運転によって沸き上げられる浴槽水の目標温度である風呂設定温度との関係を図３のフローチャートを用いて説明する。
浴槽６への湯張りが完了し保温運転に切り替わり、インターバル時間後に給湯制御部４２が風呂循環ポンプ２０を駆動させ浴槽水を加熱する際、沸き上げモード選択スイッチ４１で節約モードが選択されているか確認して（Ｓ９）、節約モードが選択されていれば風呂設定温度よりも１℃低い温度を浴槽水の到達目標温度として沸き上げるように調節する（Ｓ１０）。

Ｓ１で節約モードが選択されていないと判断されれば、沸き上げモード選択スイッチ４１でおまかせ標準モードが選択されているか確認して（Ｓ１１）、おまかせ標準モードが選択されていれば風呂設定温度よりも０．５℃低い温度を浴槽水の到達目標温度として沸き上げるように調節する（Ｓ１２）。

Ｓ３でおまかせ標準モードが選択されていないと判断されれば、風呂設定温度を到達目標温度として浴槽水の沸き上げを行う（Ｓ１３）。

なお、上記保温運転時におけるインターバル時間と風呂設定温度の制御は個別に実施することに限らず、両制御を組み合わせて実施することも可能であり、例えば節約モードが選択されていれば、保温運転を行うまでのインターバル時間を６０分とし、保温運転時の沸き上げ温度は風呂設定温度よりも１℃低い温度を到達目標温度とする。

このように沸き上げモード選択スイッチ４１で貯湯タンクに貯湯される高温水が他のモードよりも少なめの節約モードを選択していれば、おまかせモードや満タンモードに比べて保温運転の頻度が減少し、浴槽６に風呂循環回路２２内の冷水が流入することによる浴槽温度の低下が抑えられ、また、風呂設定温度よりも低温で浴槽水を沸き上げることで、貯湯タンク２内の高温水の温度低下を最小限に抑えることで、沸き上げ時の加熱効率（成績係数）の低下を防止できる。

２貯湯タンク
３ヒートポンプユニット（加熱手段）
６浴槽
１８風呂熱交換器
２２風呂循環回路
４１沸き上げモード選択スイッチ
４２給湯制御部

Claims

湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱して沸き上げる加熱手段と、浴槽の湯水を循環させる風呂循環回路と、前記風呂循環回路途中に設けられ浴槽水を前記貯湯タンクに貯湯された高温水と熱交換することで加熱する前記貯湯タンク内に設置された風呂熱交換器と、前記貯湯タンクで湯切れが発生しないことを重視したおまかせモードと、電気代の抑制を重視した節約モードと、前記おまかせモードと前記節約モードとを選択する沸き上げモード選択スイッチと、前記沸き上げモード選択スイッチで選択された前記おまかせモードと前記節約モードに合わせて前記加熱手段で沸き上げる湯水の量と温度を変化させる給湯制御部とを備えたものに於いて、前記風呂循環回路に浴槽水を所定の時間間隔毎に循環させ前記風呂熱交換器で加熱することで浴槽内の湯水の温度を風呂設定温度に保持する保温運転を行う場合、前記沸き上げモード選択スイッチで前記節約モードが選択されていれば、前記おまかせモードに比べて前記所定の時間間隔を長くしたことを特徴とする貯湯式給湯装置。
前記給湯制御部は、前記風呂循環回路に浴槽水を所定の時間間隔毎に循環させ前記風呂熱交換器で加熱することで浴槽内の湯水の温度を風呂設定温度に保持する保温運転を行う場合、前記沸き上げモード選択スイッチで前記節約モードが選択されていれば、風呂設定温度よりも低温で保温運転が行われることを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯装置。