JP5407766B2

JP5407766B2 - 貯湯式給湯機

Info

Publication number: JP5407766B2
Application number: JP2009252606A
Authority: JP
Inventors: 和雄内谷
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-11-04
Filing date: 2009-11-04
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2029-11-04
Also published as: JP2011099569A

Description

本発明は、貯湯式給湯機に関連し、特に、湯張りの制御に関する。

図５は、従来の貯湯式給湯機の構成図である。図５に示すように、貯湯タンク１００の底部には減圧弁１２０を介して給水配管１０２が接続されており、減圧されて貯湯タンク１００の底部に低温水が供給されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、減圧弁を介して給水されているので、どうしても蛇口等から出湯する湯水の給湯圧が低いという課題があった。さらに最近では２階や３階に浴室を設けることも多く、屋外に設置した貯湯タンクから２階、３階へと湯水を給水圧だけで送る必要があり、減圧弁を介した貯湯式給湯機では２階、３階での出湯圧が低くなってしまい、給水圧の高い貯湯式給湯機が望まれていた。

このような市場のニーズに対して減圧弁を介さずに貯湯タンクへ給水する貯湯式給湯機が開発されている。図６は、高圧タイプの貯湯式給湯機の構成図である。図６に示すように高圧タイプの貯湯式給湯機では、貯湯タンクの底部へ減圧弁を介さず直接給水されており、２階や３階など上階に蛇口等の給湯端末を設けても十分満足な出湯圧を得ることができる。

ところが、このような高圧タイプの貯湯式給湯機から湯張りを行うと、貯湯タンクへの給水圧が高いため、湯張り時に電磁弁を開くと勢いよく浴槽へ注湯される一方で、給水圧が高いために配管に振動が発生して振動音が発生してしまう。さらに、湯張りを停止する際にも電磁弁を閉めると、大流量の水流が一瞬で止まるため水撃作用が発生し、給湯管内に振動が発生し、それに伴う騒音も発生してしまう。

そこで高圧タイプの貯湯式給湯機においては、このような振動の発生を防止するために、以下のような制御を行って振動発生を防止していた。以下、従来の高圧タイプの湯張り制御について説明する。

図６の貯湯式給湯機は、高温湯を貯える貯湯タンク１００および貯湯タンク１００内の湯水を沸き上げる加熱手段（例えば、ヒートポンプユニット）１０１を有しており、貯湯タンク１００の底部には減圧弁を介さずに給水管１０２が接続されている。そして、貯湯タンク１００の上部に接続されている出湯管１０３から給湯端末１０４および浴槽１０５のそれぞれへ湯が供給される。本発明は浴槽への湯張りに関するものなので、給湯端末への出湯については説明を省略する。

そして、出湯管１０３から出湯された高温湯と、給水配管１０２から分岐した給水分岐配管１０６から供給される低温水とを混合弁１０７にて混合し、混合弁１０７の下流側に設けられている温度センサ１０８が設定温度となるように混合弁１０７の混合比率が制御される。また、浴槽１０５と混合弁との間には、浴槽１０５への湯張りを開始する注湯弁１０９と、湯張り量を調節する流調弁１１０と、流量を検出する流量センサ１１１が設けられている。

このように構成された貯湯式給湯機の湯張り開始時には、流調弁を所定の開度（第１の所定開度）まで開いた状態で湯張りを開始していた。図７は、時間に応じて浴槽への湯張り流量が変化するのを示した図である。図７に示すように第１の所定開度で湯張りを開始
し、その後、所定時間経過した後に流調弁を全開にして湯張りを行う。

そして、流量センサで設定湯量の湯張りが行われたことを検知すると、流調弁の開度を全開から第１の所定開度まで絞り、所定時間湯張りを行う。その後、所定時間経過した後に注湯弁を閉じて湯張りを終了する。このように高圧タイプの貯湯式給湯機の場合、浴槽への湯張り流量を２段階にすることで、大流量の変化をなくし水撃作用の発生を防止し、湯張りの開始時ならびに終了時に大流量の変化を起こすことなく湯張りを行うことができる。

特開２００７−８５６６８号公報

しかしながら、２階や３階の上階に浴室を設置した場合には貯湯タンクから上階に湯を送る必要があるため、一階に浴室を設けた場合に比べて高圧タイプの貯湯式給湯機であっても出湯圧が小さくなってしまう。その結果、高圧タイプの貯湯式給湯機であっても、上階へ湯を送ったがために最大流量が水撃作用の生じない程度の水流量に落ちてしまうことになり、水撃作用が生じないにもかかわらず高圧タイプの貯湯式給湯機に特有の湯張り制御（流量を２段階に変化させて湯張りを行う制御）を行うことで、不必要に湯張り時間を長くしてしまうという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、設置状況に応じて最適な湯張り制御を行うことができる使用性の高い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、高温湯を貯える貯湯タンクと、浴槽と、貯湯タンクの上方部より高温水を出湯する出湯管と、給水源から貯湯タンクに水を供給する第１給水管と、第１給水管から分岐した第２給水管と出湯管とを接続し湯水を混合する混合手段と、混合手段から浴槽への湯水を遮断する注湯弁と、混合手段から浴槽へ供給される湯水の流量を調整する流量調整弁と、混合手段から浴槽へ供給される湯水の流量を検出する流量検知手段とを備え、湯張り試運転時もしくは初回の湯張り運転時に、流量調整弁を全開にしたときの流量検知手段で検知する流量が所定流量Ａ未満を検出したときは、次回の湯張り運転時は流量調整弁を全開にして湯張り運転を開始し、湯張り試運転時もしくは初回の湯張り運転時に、流量調整弁を全開にしたときの流量検知手段で検知する流量が所定流量Ａ以上を検出したときは、次回の湯張り運転時は流量調整弁を所定開度にして湯張り運転を開始することを特徴とするものである。

これにより、高圧出湯タイプの貯湯式給湯機であっても、階上への湯張り等で出湯圧力が落ちると、それにあわせて湯張り運転を変更するので、設置条件に応じて最適な湯張り運転を行うことができる。

本発明は、設置状況に応じて最適な湯張り制御を行うことができる使用性の高い貯湯式給湯機を提供することができる。

本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機の構成図本実施の形態の湯張り試運転時の流量変化図本実施の形態の湯張り運転時（最大流量が所定流量未満）の流量変化図本実施の形態の湯張り運転時（最大流量が所定流量以上）の流量変化図従来の減圧弁を介した貯湯式給湯機の構成図従来の減圧弁を介さない貯湯式給湯機の構成図従来の湯張り運転時の流量変化図

第１の発明の貯湯式給湯機は、高温湯を貯える貯湯タンクと、浴槽と、貯湯タンクの上方部より高温水を出湯する出湯管と、給水源から貯湯タンクに水を供給する第１給水管と、第１給水管から分岐した第２給水管と出湯管とを接続し湯水を混合する混合手段と、混合手段から浴槽への湯水を遮断する注湯弁と、混合手段から浴槽へ供給される湯水の流量を調整する流量調整弁と、混合手段から浴槽へ供給される湯水の流量を検出する流量検知手段とを備え、湯張り試運転時もしくは初回の湯張り運転時に、流量調整弁を全開にしたときの流量検知手段で検知する流量が所定流量Ａ未満を検出したときは、次回の湯張り運転時は流量調整弁を全開にして湯張り運転を開始し、湯張り試運転時もしくは初回の湯張り運転時に、流量調整弁を全開にしたときの流量検知手段で検知する流量が所定流量Ａ以上を検出したときは、次回の湯張り運転時は流量調整弁を所定開度にして湯張り運転を開始することを特徴とするものである。

また、第２の発明の貯湯式給湯機は、特に第１の発明において、試運転時もしくは初回の湯張り運転時に浴槽へ湯張り運転を行う場合は、流量調整弁を第１の所定開度にして湯張り運転を開始し、その後、流量調整弁を全開にして湯張り運転を継続するとともに、流量調整弁を全開にした時の流量が所定流量Ａ以上を検出したときは、次回の湯張り運転時は流量調整弁を第２の所定開度にして湯張り運転を開始するとともに、第１の所定の開度よりも第２の所定開度の方が大きく、流量調整弁を第２の所定開度にしても流量検知手段で検出する流量が所定流量Ａ未満であることにより、流量調整弁を全開にしたときに所定流量Ａ以上の流量が流れたとしても、一旦、水撃作用の発生しない第２所定流量まで流量調整弁を開き、その後、全開にするので水撃作用が発生せず、さらに、試運転時もしくは初回の湯張り運転時の第１の所定開度よりも大きい第２の所定開度から湯張りをスタートするので、湯張り時間を短縮することができる。

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貯湯式給湯機の構成図である。まず、図１を用いて本実施の形態の貯湯式給湯機の構成について説明する。

図１に示すように本実施の形態の貯湯式給湯機は、高温湯を貯える貯湯タンク１００および貯湯タンク１００内の湯水を沸き上げる加熱手段（例えば、ヒートポンプユニット）１を有しており、貯湯タンク１００の底部には減圧弁を介さずに第１給水管２が接続されている。そして、貯湯タンク１００の上部に接続されている出湯管３から給湯端末４および浴槽５のそれぞれへ湯が供給される。

そして、出湯管３から出湯された高温湯と、第１給水配管２から分岐した第２給水配管６から供給される低温水とを混合弁７にて混合し、混合弁７の下流側に設けられている温
度センサ８が設定温度となるように混合弁７の混合比率が制御される。また、浴槽５と混合弁７との間には、浴槽５への湯張りを開始する注湯弁９と、湯張り量を調節する流量調整弁１０と、流量を検出する流量検知手段である流量センサ１１が設けられている。なお、本実施の形態では、浴槽５へ湯張り可能に構成している貯湯式給湯機を用いて説明しているが、これに限定されることはなく、本発明の貯湯式給湯機は、湯張り運転に加えて、貯湯タンク１００内の高温湯を用いて追い炊き運転可能に構成されている貯湯式給湯機であっても問題はない。

次に、湯張り運転について説明する。まず、本発明の貯湯式給湯機を設置した時に、問題なく作動するかを確かめる試運転を行う。この試運転には貯湯タンク１００内の湯水がきっちり沸き上げられるかを確認する沸き上げ試運転や、浴槽５へ正常に湯張り運転ができるかを確認する湯張り試運転、さらには各配管内の空気を抜くための空気抜き運転などが含まれており、施工業者は必ず試運転を行う。

次に、湯張り試運転について説明する。図２は湯張り試運転を説明する図である。本願発明の貯湯式給湯機は、貯湯タンク１００の底部に減圧弁を介さず第１給水配管２が接続されている高圧タイプの貯湯式給湯機であるため、いきなり流量調整弁１０を全開にして湯張り運転を行うと、水衝撃による配管振動や振動音が発生してしまう。そこで、湯張り試運転時には、流量調整弁１０の開度が所定の初期開度（第１の所定開度）となるように湯張り試運転を開始する。なお、流量調整弁１０の開度が第１の所定開度とすることによって、およそ５Ｌ／ｍｉｎの流量で湯張り試運転が開始される。なお、５Ｌ／ｍｉｎは実験等から算出される値であり、これに限定されるものではない。

湯張り試運転を開始するときには、注湯弁９を開くことによって湯張り試運転が開始され、湯張り試運転が開始してから第１の所定期間（例えば、５秒間）は第１の所定開度にしたまま湯張り試運転を継続する。この第１の所定期間は、温度センサ８の温度が安定する期間としている。また、第１の所定開度として湯張り試運転を開始することで、水撃音を発生させずに湯張り試運転ができる。

次に、温度センサ８で検出する温度が安定すると、流量調整弁１０を全開に駆動していく。このとき、第２の所定期間（例えば、１５秒間）をかけて、流量調整弁１０の開度を第１の所定開度から全開へと変化させていく。これは、流量調整弁１０の開度を全開までいっきに開いてしまうと、混合弁７の動作が温調するために駆動速度が速くなってしまい動作音（水切り音）が大きくなってしまう。そのため、これを防止するために、第２の所定期間をかけて流量調整弁１０の開度を全開まで駆動していく。なお、流量調整弁１０の開度を全開にすると、湯張り流量が大凡１８Ｌ／ｍｉｎ程度となる。

そして、流量センサ１１で設定湯量の湯張りが行われたことを検知すると、湯張り試運転の終了時は、湯張り試運転の開始時と同様に、水切り音の防止のため流量調整弁１０の開度を、全開から第１の所定開度まで約１５秒かけて駆動する。そして、第１の所定期間（例えば、５秒間）、流量調整弁１０の開度を第１の所定開度として、その後、注湯弁９を閉じて湯張り試運転を終了する。このとき、湯張り試運転を終了するときにも、第１の所定期間、流量調整弁１０の開度を第１の所定開度としたが、これに限定されることなく、湯張り試運転開始時の第１の所定期間と異ならせてもよい。

また、湯張り運転を終了する時にも、第１の所定開度で第１の所定期間注湯するのは、温度センサ８で検出する温度を安定させるためであり、その結果、湯張り運転終了するときに浴槽５へ供給される湯水の温度を一定にすることができ、温度センサ８で検出する温度がハンチングして、冷たい温水を浴槽５へ供給して湯張り運転を終了することがないようにしている。

このように高圧タイプの貯湯式給湯機の場合、浴槽への湯張り流量を２段階にすることで、大流量の変化をなくし水撃作用の発生を防止し、湯張りの開始時ならびに終了時に大流量変化と温度変動を起こすことなく湯張りを行うことができる。

ところが、２階や３階の上階に浴室を設置した場合には貯湯タンクから上階に湯を送る必要があるため、一階に浴室を設けた場合に比べて高圧タイプの貯湯式給湯機であっても出湯圧が小さくなってしまう。その結果、高圧タイプの貯湯式給湯機であっても、上階へ湯を送ったがために最大流量が水撃作用の生じない程度の水流量（１５Ｌ／ｍｉｎ未満）に落ちてしまい、水撃作用が生じないにもかかわらず高圧タイプの貯湯式給湯機に特有の湯張り制御（流量を２段階に変化させて湯張りを行う制御）を行うことで、不必要に湯張り時間を長くしてしまう。そこで本発明の貯湯式給湯機では、湯張り試運転もしくは初回の湯張り運転時に流量センサ１１で検知した全開時の湯はり流量に基づいて、２回目以降の湯張り時間の短縮を行う。

具体的には、湯張り試運転時に、流量調整弁１０が全開のときの流量が、所定流量Ａよりも大きいか小さいかを確認する。すなわち、流量調整弁１０を全開にした時の流量センサ１１で検出する流量が、所定流量Ａ（本実施の形態では１５Ｌ／ｍｉｎとするが、貯湯式給湯機の配管長などによって異なるため、一義的に決定されるものではない）よりも大きいか小さいかを確認する。なお、所定流量Ａとは、流量調整弁１０を駆動した時の変化量が所定流量Ａを超えると水撃作用が発生する変化量のことを示している。

次に２回目以降の湯張りについて説明する。まず、湯張り試運転時に流量調整弁１０が全開の時の湯張り流量が、所定流量Ａ（１５Ｌ／ｍｉｎ）未満の場合の湯張り運転について説明する。

図３および図４は、２回目以降の湯張り運転を説明する図である。湯張り試運転時に流量調整弁１０が全開のときの湯張り流量が、例えば、１４Ｌ／ｍｉｎであったとすると、所定流量Ａ（１５Ｌ／ｍｉｎ）未満であるため、図３のように湯張り運転が行われる。つまり、流量をゼロから１４Ｌ／ｍｉｎまで一気に開いても、水撃作用が発生しないため、２段階にする必要がなくなる。

そこで、図３に示すように、第１の所定開度で湯張り運転を開始せずに、いきなり流量調整弁１０を全開にして湯張り運転を開始する。その結果、流量を２段階に分けて湯張り運転を行う必要がなくなり、湯張り時間を短縮することができる。つまり、湯張り試運転で行っていた、湯張り試運転開始時および終了時の第１の所定期間および第２の所定期間が不要になり、少なくともその分は短縮することができる。

次に、湯張り試運転時に流量調整弁１０が全開のときの湯張り流量が、例えば、１６Ｌ／ｍｉｎであったとすると、所定流量Ａ（１５Ｌ／ｍｉｎ）以上であるため、図４のように湯張り運転が行われる。つまり、流量調整弁１０をゼロから全開までいっきに開いてしまうと、水撃作用が発生してしまう流量である。ところが、所定流量Ａまでは変化させても水撃作用が発生しないことが分かっているので、２回目以降は、第２の所定開度まで開いて湯張り運転を開始する。第２の所定開度とは、第１の所定開度よりも大きく、第２の所定開度を開いても所定流量Ａは流れない開度のことである。つまり、第１の所定開度から第２の所定開度とすることで、湯張り運転時間を短縮することができる。

図４を用いて、湯張り最大流量が所定流量Ａを超えるときの湯張り運転について説明する。まず、湯張り運転開始時には、流量調整弁１０の開度を第２の所定開度（例えば、１４Ｌ／ｍｉｎが流れる開度）とする。その結果、湯張り運転開始時には湯張り流量１４Ｌ
／ｍｉｎで湯張り運転が行われるが、水撃作用が発生する流量よりも少ない流量なので、水撃作用は発生しない。

そして、温度センサ８で検出する温度が安定させるために第１の所定期間の間、流量調整弁１０の開度を第２の所定開度で固定する。その後、流量調整弁１０の開度を、第２の所定開度から全開まで第２の所定期間かけて駆動させることによって、混合弁７の水切り音の発生を抑制する。

そして、流量調整弁１０の開度を全開にして湯張り運転を継続し、設定湯量の湯張り運転が終了すると、再度、第２の所定期間をかけて流量調整弁１０の開度を全開から第２の所定開度まで駆動させる。その後、第２の所定開度で第１の所定期間の間固定して、第１の所定期間が経過後、注湯弁９を閉じて湯張り運転を終了する。

このように、２回目以降の湯張り運転を第２の所定開度として、その後、全開とすることで、湯張り試運転時よりも湯張り時間を短縮することができる。なお、本実施の形態で使用した各数値は実験等で決定されるものであり、一義的に決定されるものではないため、本実施の形態で示した各数値に限定されるものではない。

以上のように、本発明の貯湯式給湯機は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、さらには熱源に電気ヒータを用いる電気温水器や熱源に石油やガスを組み合わせた貯湯式の給湯機にも適用できる。

１加熱手段
２第１給水管
３出湯管
４給湯端末
５浴槽
６第２給水管
７混合弁
８温度センサ
９注湯弁
１０流量調整弁
１１流量センサ
１００貯湯タンク

Claims

高温湯を貯える貯湯タンクと、浴槽と、前記貯湯タンクの上方部より高温水を出湯する出湯管と、給水源から前記貯湯タンクに水を供給する第１給水管と、前記第１給水管から分岐した第２給水管と前記出湯管とを接続し湯水を混合する混合手段と、前記混合手段から前記浴槽への湯水を遮断する注湯弁と、前記混合手段から前記浴槽へ供給される湯水の流量を調整する流量調整弁と、前記混合手段から前記浴槽へ供給される湯水の流量を検出する流量検知手段とを備え、湯張り試運転時もしくは初回の湯張り運転時に、前記流量調整弁を全開にしたときの前記流量検知手段で検知する流量が所定流量Ａ未満を検出したときは、次回の湯張り運転時は流量調整弁を全開にして湯張り運転を開始し、湯張り試運転時もしくは初回の湯張り運転時に、前記流量調整弁を全開にしたときの前記流量検知手段で検知する流量が所定流量Ａ以上を検出したときは、次回の湯張り運転時は流量調整弁を所定開度にして湯張り運転を開始することを特徴とする貯湯式給湯機。
試運転時もしくは初回の湯張り運転時に浴槽へ湯張り運転を行う場合は、流量調整弁を第１の所定開度にして湯張り運転を開始し、その後、流量調整弁を全開にして湯張り運転を継続するとともに、前記流量調整弁を全開にした時の流量が所定流量Ａ以上を検出したときは、次回の湯張り運転時は流量調整弁を第２の所定開度にして湯張り運転を開始するとともに、第１の所定の開度よりも第２の所定開度の方が大きく、前記流量調整弁を前記第２の所定開度にしても流量検知手段で検出する流量が所定流量Ａ未満であることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯機。