(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクの湯水を給湯するための給湯管と、この給湯管途中に設けられ、給湯水を加圧給湯する給湯加圧ポンプと、この給湯加圧ポンプの上流側に備えた給湯流量カウンタと、前記貯湯タンクに備えた風呂熱交換器と、浴槽の湯を循環する風呂循環回路と、前記給湯管から分岐されて風呂循環回路に連通された湯張り管を設け、この湯張り管途中に設けられ、湯張り水を加圧する風呂加圧ポンプと、この風呂加圧ポンプの上流側に備えた風呂流量カウンタとを設けた貯湯式給湯装置に於いて、前記湯張り管は風呂循環回路の風呂往き管と風呂戻り管の両方または、どちらか一方とを選択して連通可能に設け、通常運転時には前記給湯流量カウンタの流量が第１の所定流量の検知で給湯加圧ポンプが作動して給湯を行い、前記風呂加圧ポンプが第１の回転数での運転による湯張り中に、前記給湯流量カウンタの流量が第１の所定流量よりも小さい第２の所定流量を検知したら、前記湯張り管を前記風呂往き管と風呂戻り管のどちらか一方のみと連通して湯張りを継続すると共に、給湯加圧ポンプが作動して給湯を行なう制御手段を設けたことを特徴とする貯湯式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、貯湯タンク内に貯湯された湯水を給湯加圧ポンプで、圧送して給湯する貯湯式給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりこの種のものでは、加熱手段で加熱された湯水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンク内の湯水を給湯栓の開栓により出湯させる給湯管と、この給湯管の途中に備えられ湯水を給湯栓まで圧送する給湯加圧ポンプとを備えたもので、前記給湯加圧ポンプは給湯量に応じて能力を可変するようにしたので、給湯加圧ポンプは使用される給湯量に応じて能力を可変し、即ち使用給湯量が増加すれば給湯加圧ポンプの回転数を上げて、常に勢い良く給湯される給湯圧とすることが出来、水道圧が低い場所や３階への給湯も可能で良好に行われるものであり、良好で快適な給湯が得られるものであった。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
また、浴槽も高所に設置されている場合でも、湯張り管から自動で湯張りができるように、湯張り管に風呂加圧ポンプを設けて、３階の浴槽への湯張りを可能にしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところでこの従来のものでは、給水圧が低い状態で風呂加圧ポンプを使用して湯張りを行っている最中に、高所で給湯を使用とした場合、多くの湯量が湯張りにとられてしまい、給湯流量カウンタにおける流量が少なくなるために、給湯加圧ポンプの始動ができず、高所での給湯ができないという問題点を有するものであった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明はこの点に着目し、上記欠点を解決する為、特にその構成を、湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクの湯水を給湯するための給湯管と、この給湯管途中に設けられ、給湯水を加圧給湯する給湯加圧ポンプと、この給湯加圧ポンプの上流側に備えた給湯流量カウンタと、前記貯湯タンクに備えた風呂熱交換器と、浴槽の湯を循環する風呂循環回路と、前記給湯管から分岐されて風呂循環回路に連通された湯張り管を設け、この湯張り管途中に設けられ、湯張り水を加圧する風呂加圧ポンプと、この風呂加圧ポンプの上流側に備えた風呂流量カウンタとを設けた貯湯式給湯装置に於いて、前記湯張り管は風呂循環回路の風呂往き管と風呂戻り管の両方または、どちらか一方とを選択して連通可能に設け、通常運転時には前記給湯流量カウンタの流量が第１の所定流量の検知で給湯加圧ポンプが作動して給湯を行い、前記風呂加圧ポンプが第１の回転数での運転による湯張り中に、前記給湯流量カウンタの流量が第１の所定流量よりも小さい第２の所定流量を検知したら、前記湯張り管を前記風呂往き管と風呂戻り管のどちらか一方のみと連通して湯張りを継続すると共に、給湯加圧ポンプが作動して給湯を行なう制御手段を設けたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、高所への給湯と高所への湯張りが同時にできるようになる。
また、給水圧が低い場合であっても、給湯と湯張りの状態に応じて、給湯を優先しながら効率的な湯張りを行うことができるようになるものである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の一実施形態の給湯装置の概略構成図。
【図２】同要部のフローチャート図。
【図３】同第２の実施例のフローチャート図。
【図４】同第３の実施例のフローチャート図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次にこの発明一実施形態を付した貯湯式給湯装置について図面に基づいて説明する。
この貯湯式給湯装置は、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給湯に用いるもので、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１階・２階・３階の台所や洗面所等に設けられた給湯栓、５はこの貯湯式給湯装置を遠隔操作するように台所に設置されたリモコン装置、６は浴槽である。
【００１０】
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７と、下端に給水管８とが接続され、さらに、下部にヒーポン循環回路を構成するヒーポン往き管９と、上部にヒーポン循環回路を構成するヒーポン戻り管１０とが接続され、前記ヒートポンプユニット３によってヒーポン往き管９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ポン戻り管１０から貯湯タンク２内に戻して貯湯され、給水管８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７から押し出されて給湯されるものである。
【００１１】
前記ヒートポンプユニット３は、圧縮機１１と凝縮器としての冷媒−水熱交換器１２と電子膨張弁１３と強制空冷式の蒸発器１４で構成されたヒートポンプ回路１５と、貯湯タンク２内の湯水を前記ヒーポン往き管９およびヒーポン戻り管１０を介して冷媒−水熱交換器１２に循環させるヒーポン循環ポンプ１６と、それらの駆動を制御するヒーポン制御部１７とを備えており、ヒートポンプ回路１５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しているものである。なお、冷媒に二酸化炭素を用いているので、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。
【００１２】
ここで、前記冷媒−水熱交換器１２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良く高温まで被加熱水を加熱することができ、被加熱水の冷媒−水熱交換器１２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１２または圧縮機１１を制御することで、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。
【００１３】
次に、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用熱交換器で、貯湯タンク２内の上部に配置されていると共に、この風呂用熱交換器１８には風呂往き管１９および風呂循環ポンプ２０を備えた風呂戻り管２１よりなる風呂循環回路２２が接続されて浴槽６の湯水が循環口６ａから循環可能にされ、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あるいは追い焚きが行われるものである。
【００１４】
２３は風呂戻り管２１を介して風呂用熱交換器１８に流入する浴槽水の温度を検出する風呂戻り温度センサ、２４は風呂用熱交換器１８を流出して風呂往き管１９を介して浴槽６へ流れる浴槽水の温度を検出する風呂往き温度センサである。
【００１５】
次に、２５は出湯管７からの湯と給水管８から分岐された給水バイパス管２６からの給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２７に設けた給湯温度センサ２８で検出した湯温がリモコン装置５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が制御されるものである。
【００１６】
２９は給湯管２７途中に備えられ、給湯栓４の開閉により流量をカウント及びカウント停止する給湯流量カウンタ３０からの信号で駆動開始及び停止する給湯加圧ポンプで、給湯混合弁２５で混合された貯湯タンク２内の湯水を圧送して給湯するものであり、特に水道圧が極端に低い所への設置や、３階への給湯が必要な場所で使用されるものである。
【００１７】
３１は給湯管２７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３１から分岐して風呂往き管１９に連通する往き湯張り管３２を備えている。
前記湯張り管３１には、浴槽６への湯張りの開始／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、浴槽水が給湯管２７へ逆流するのを防止する逆止弁３５とが設けられているものである。
【００１８】
３６は前記湯張り弁３３の開閉により風呂流量カウンタ３４からの信号で駆動開始及び停止する風呂加圧ポンプで、湯張りの湯水を圧送して３階に設置された浴槽６へ送るものである。
３７は前記往き湯張り管３２に備えた往き湯張り弁で、湯張りの際に風呂戻り管２１のみに湯張りの湯を供給するか、風呂往き管１９と風呂戻り管２１の両方に湯を供給して湯張りを行うかを開閉により選択するものである。
【００１９】
次に、３８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つの貯湯温度センサが配置され上から３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ、３８ｅと呼び、この貯湯温度センサ３８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。
【００２０】
前記リモコン装置５には、機器の運転状態や各種設定状態を表示する表示部３９、給湯設定温度を設定する給湯温度設定スイッチ４０及び、風呂設定温度を設定する風呂温度設定スイッチ４１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装置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し所定時間保温させる風呂自動スイッチ４２と、浴槽水を追い焚きさせる追い焚きスイッチ４３が設けられる。
【００２１】
４４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制御部を構成する給湯制御部である。この給湯制御部４４に前記リモコン装置５が無線または有線により接続されユーザーが任意の給湯設定温度および風呂設定温度を設定できるようにしているものであり、又この給湯制御部４４に給湯流量カウンタ３０の検知流量が入力されるとこで、予め設定された能力での駆動を給湯加圧ポンプ２９や風呂加圧ポンプ３６に出力して制御されるものである。
【００２２】
なお、４５は貯湯タンク２の過圧を逃す過圧逃し弁、４６は給水の圧力を減圧する減圧弁、４７は給水の温度を検出する給水温度センサである。
【００２３】
次に、この一実施形態の作動を説明する。
まず、深夜電力時間帯になって貯湯温度センサ３８が貯湯タンク２内に翌日に必要な熱量が残っていないことを検出すると、給湯制御部４４はヒーポン制御部１７に対して沸き上げ開始指令を発する。指令を受けたヒーポン制御部１７は圧縮機１１を起動した後にヒーポン循環ポンプ１６を駆動開始し、貯湯タンク２下部に接続されたヒーポン往き管９から取り出した５〜２０℃程度の低温水を冷媒−水熱交換器１２で７０〜９０℃程度の高温に加熱し、貯湯タンク２上部に接続されたヒーポン戻り管１０から貯湯タンク２内に戻し、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３８が必要な熱量が貯湯されたことを検出すると、給湯制御部４４はヒーポン制御部１７に対して沸き上げ停止指令を発し、ヒーポン制御部１７は圧縮機１１を停止すると共にヒーポン循環ポンプ１６も停止して沸き上げ動作を終了するものである。
【００２４】
次に、給湯運転について説明すると、今一つの給湯栓４を開栓すると、給水管８からの給水が貯湯タンク２内に流れ込む。そして貯湯タンク２に貯められた高温水が出湯管７を介して給湯混合弁２５へ流入し、給水バイパス管２６からの低温水と混合され、給湯制御部４４により給湯混合弁２５の混合比率が調整されて給湯設定温度の湯が給湯栓４から給湯される。
【００２５】
図２のフローチャートについて説明すれば、給湯待機中（Ｓ１）に給湯栓４やシャワー（図示せず）が使用されると、給湯流量カウンタ３０が給湯の流れを検知し、この値が第１の流量３Ｌ／min以上であるかを判断し（Ｓ２）、Ｙｅｓの場合はＳ３へ進み２０００ｒｐｍの回転数で給湯加圧ポンプ２９を駆動して、貯湯タンク２内の湯水を圧送して３階への給湯も良好に行うものである。（Ｓ３）そして給湯栓４が閉じられ給湯流量カウンタ３０が第１の流量３Ｌ／min未満になると、給湯加圧ポンプ２９が停止し（Ｓ５）、Ｓ１へ戻って給湯の待機を続ける。
【００２６】
給湯待機中にリモコン５の風呂自動スイッチ４２を押圧すれば（Ｓ６）、風呂加圧ポンプ２９が運転を開始すると共に湯張り弁３３が開弁され湯張りが開始される（Ｓ７）、通常この時一緒に往き湯張り弁３７も開弁され風呂循環回路２２を通って浴槽６に温度調節された温水が送られる。
【００２７】
この湯張り中に給湯栓４が開かれた時、風呂加圧ポンプ２９が運転中であるために、給湯流量カウンタ３０は通常よりも低くなるので、第２の流量０．５Ｌ／min以上であるかを判断し（Ｓ８）、ＹｅｓであればＳ９にて給湯加圧ポンプ２９を約２０００ｒｐｍで運転開始し、Ｓ１０・Ｓ１１にて給湯を停止するまで継続する。この間も湯張りが継続されているので、Ｓ１２にて浴槽６が所定の水位になるまで継続され、湯張りの所定水位に達すれば、Ｓ１３へ進んで風呂加圧ポンプ３６を停止すると共に湯張り弁３３を閉じて湯張りを終了する。（Ｓ１４）
【００２８】
このように給水圧が低い状態で風呂加圧ポンプ３６を使用して湯張りを行っている最中であっても、給湯流量カウンタ３０が作動する値を第２の所定値まで下げて、給湯加圧ポンプの始動を可能にしたので、３階に浴槽６と給湯栓４が設置ている場合でも、湯張りと給湯を同時に行えるものである。
【００２９】
図３のフローチャートにて第２の実施例について説明すれば、Ｓ１５からＳ１９までは、図２のＳ１からＳ５と同じなので省略する。
【００３０】
給湯待機中にリモコン５の風呂自動スイッチ４２を押圧すれば（Ｓ２０）、風呂加圧ポンプ２９が第１の所定値２０００ｒｐｍで運転を開始すると共に湯張り弁３３が開弁され湯張りが開始される（Ｓ２１）、通常この時一緒に往き湯張り弁３７も開弁され風呂循環回路２２を通って浴槽６に温度調節された温水が送られる。
【００３１】
この湯張り中に給湯栓４が開かれた時、給湯加圧ポンプ２９を約２０００ｒｐｍで運転開始する。この時風呂加圧ポンプ２９が２０００ｒｐｍ運転を継続した場合、給湯流量カウンタ３０は通常よりも低くなり、給湯側にお湯が行かないことを防止するために、風呂加圧ポンプ２９の回転を第２の所定値である１０００ｒｐｍに低下させる。そして、給湯流量カウンタ３０の値が０．５〜３Ｌ／minであるかを判断し（Ｓ２４）、ＹｅｓであればＳ２５にて給湯流量が不足していると判断し風呂加圧ポンプ２９を停止して給湯の流量不足を解消する。このとき風呂加圧ポンプ２９は停止しているが湯張り弁３３は開いているの小流量の湯張りは継続される。
【００３２】
給湯栓４にて給湯が停止されれば、Ｓ２６・Ｓ２７にて給湯加圧ポンプ３０を停止すると共に、風呂加圧ポンプ２９を第１の所定値２０００ｒｐｍで運転を再開し、Ｓ２８にて浴槽６が所定の水位になるまで継続され、湯張りの所定水位に達すれば、Ｓ２９へ進んで風呂加圧ポンプ３６を停止すると共に湯張り弁３３を閉じて湯張りを終了する。（Ｓ３０）
【００３３】
このように３階に浴槽６と給湯栓４が設置ている場合でも、風呂加圧ポンプ３６の回転数を２段階に変更して、湯張りによって給湯が妨げられずに、且つ湯張りも程よく継続できるものである。
【００３４】
図４のフローチャートにて第３の実施例について説明すれば、Ｓ３１からＳ３５までは、図２のＳ１からＳ５と同じなので省略する。
【００３５】
給湯待機中にリモコン５の風呂自動スイッチ４２を押圧すれば（Ｓ３６）、風呂加圧ポンプ２９が第１の所定値２０００ｒｐｍで運転を開始すると共に湯張り弁３３と往き湯張り弁３７が開弁され、風呂循環回路２２の往き側と戻り側の両方から湯張りが開始され（以後両搬送と言う）（Ｓ３７）、風呂循環回路２２を通って浴槽６に温度調節された温水が送られる。
【００３６】
この湯張り中に給湯栓４が開かれた時、給湯加圧ポンプ２９を約２０００ｒｐｍで運転開始する。この時風呂側にお湯が取られて給湯側にお湯が行かないことを防止するために、往き湯張り弁３７を閉じて湯張りの経路を風呂戻り管２１側だけの１つにする（Ｓ３９）。そして、給湯流量カウンタ３０の値が０．５〜３Ｌ／minであるかを判断し（Ｓ４０）、ＹｅｓであればＳ２５にて給湯流量が不足していると判断し風呂加圧ポンプ２９を停止して給湯の流量不足を解消する（Ｓ４１）。このとき風呂加圧ポンプ２９は停止しているが湯張り弁３３は開いているの小流量の湯張りは継続される。
【００３７】
給湯栓４にて給湯が停止されれば、Ｓ４２・Ｓ４３にて給湯加圧ポンプ３０を停止すると共に、風呂加圧ポンプ２９を第１の所定値２０００ｒｐｍで、往き湯張り弁３７を開いて運転を再開し、Ｓ４４にて浴槽６が所定の水位になるまで継続され、湯張りの所定水位に達すれば、Ｓ４５へ進んで風呂加圧ポンプ３６を停止すると共に湯張り弁３３を閉じて湯張りを終了する。（Ｓ４６）
【００３８】
このように３階に浴槽６と給湯栓４が設置ている場合でも、湯張りの経路を２段階に変更して、湯張りによって給湯が妨げられずに、且つ湯張りも程よく継続できるものである。
【００３９】
従って、高所への給湯と高所への湯張りが同時にできるようになる。
また、給水圧が低い場合であっても、給湯と湯張りの状態に応じて、給湯を優先しながら効率的な湯張りを行うことができるようになるものである。
【符号の説明】
【００４０】
１  貯湯タンク
２  加熱手段
４  給湯栓
２９  給湯加圧ポンプ
３０  給湯流量カウンタ
３１  湯張り管
３２  往き湯張り管
３３  湯張り弁
３４  風呂流量カウンタ
３６  風呂加圧ポンプ
４４  給湯制御部（制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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