(57)【要約】【課題】風呂の湯張り又は沸き上げ時に、貯湯タンク内の高温水が湯切れすることなく、又過不足なく貯湯タンクの沸き上げを行って効率の良い貯湯式給湯装置を提供する。【解決手段】加熱手段３、４で加熱された湯水を貯湯する貯湯タンク２と、該貯湯タンク２の湯を風呂７に落とし込む湯張り管２１と、前記風呂７に接続される風呂循環回路１２と、風呂７の湯水を風呂循環回路１２に循環させる風呂循環ポンプ１０とを備えたものに於いて、前記風呂への湯張り又は沸き上げ前の貯湯タンク２内の沸き上げ量を、風呂の必要熱量に応じて決定し沸き上げるので、湯張り又は沸き上げ時に湯切れが発生することがなく、確実に風呂への湯張り又は沸き上げが行われ安心して使用出来るものであり、更に必要な分だけ沸き上げるので過不足がなく効率が良く経済的である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段で加熱された湯水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンクの湯を風呂に落とし込む湯張り管と、前記風呂に接続される風呂循環回路と、風呂の湯水を風呂循環回路に循環させる風呂循環ポンプとを備えたものに於いて、前記風呂への湯張り又は沸き上げ前の貯湯タンク内の沸き上げ量を、風呂の必要熱量に応じて決定し沸き上げる事を特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
加熱手段で加熱された湯水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンクの湯を風呂に落とし込む湯張り管と、前記風呂に接続される風呂循環回路と、風呂の湯水を風呂循環回路に循環させる風呂循環ポンプとを備えたものに於いて、前記風呂への湯張り又は沸き上げ前の貯湯タンク内の沸き上げ開始タイミングを、風呂の必要熱量に応じて決定し沸き上げる事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、貯湯タンクの貯湯温水を用いて風呂への湯張り又は追い焚きを行う貯湯式給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりこの種の給湯装置では、給湯時の湯切れを防止する為に、風呂循環回路内の湯水と貯湯タンク内の湯水とが熱交換する時には、上部ヒータに通電して湯量の減少分を補ったり、或いは熱交換後に上部ヒータに通電したり、或いは熱交換で減少した熱量を演算してその分を加熱したりするものであった。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開平１１−８３１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところでこの従来のものでは、風呂での使用熱量は風呂設定温度、給水温度、沸き上げ設定温度、風呂の残湯量、残湯温度によって決まるので、上部ヒータの通電だけでは熱量の補給が不十分で過不足がどうしても発生し、効率の良い運転が出来ない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】
【０００４】
そこで、この発明は上記課題を解決するため、特にその構成を、請求項１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、該貯湯タンクの湯を風呂に落とし込む湯張り管と、前記風呂に接続される風呂循環回路と、風呂の湯水を風呂循環回路に循環させる風呂循環ポンプとを備えたものに於いて、前記風呂への湯張り又は沸き上げ前の貯湯タンク内の沸き上げ量を、風呂の必要熱量に応じて決定し沸き上げるものである。
【０００５】
又請求項２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、該貯湯タンクの湯を風呂に落とし込む湯張り管と、前記風呂に接続される風呂循環回路と、風呂の湯水を風呂循環回路に循環させる風呂循環ポンプとを備えたものに於いて、前記風呂への湯張り又は沸き上げ前の貯湯タンク内の沸き上げ開始タイミングを、風呂の必要熱量に応じて決定し沸き上げるものである。
【発明の効果】
【０００６】
この発明の請求項１によれば、湯張り又は沸き上げ前の貯湯タンクの沸き上げ量を、風呂の必要熱量としたので、湯張り又は沸き上げ時に湯切れが発生することがなく、確実に風呂への湯張り又は沸き上げが行われ安心して使用出来るものであり、更に必要な分だけ沸き上げるので過不足がなく効率が良く経済的である。
【０００７】
又請求項２によれば、貯湯タンク内の湯量が湯張り又は沸き上げ許容量以下に減少したタイミングを見て沸き上げ運転を開始するので、湯張り又は沸き上げ時に湯切れが発生することがないと共に、無駄な沸き上げ運転を防止出来、効率が良く経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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２内の下部に備えられ湯水を加熱する下部ヒータ、４は貯湯タンク２内の上部に備えられ湯水を加熱する上部ヒータ、この下部ヒータ３と上部ヒータ４とで加熱手段を構成しており、５は台所や洗面所等に設けられた給湯栓、６はこの貯湯式給湯装置を遠隔操作するリモコン、７は風呂である。
【０００９】
８は前記風呂７の湯水を加熱するためのステンレス製の蛇管よりなる熱交換器で、貯湯タンク２内の上部に配置されていると共に、この熱交換器８には風呂往き管９および風呂循環ポンプ１０を備えた風呂戻り管１１よりなる風呂循環回路１２が接続されて風呂７の湯水が循環可能にされ、風呂７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。
【００１０】
１３は風呂戻り管１１を介して熱交換器８に流入する風呂の湯水温度を検出する風呂戻り温度センサ、１４は熱交換器８を流出して風呂往き管９を介して風呂７へ流れる湯水の温度を検出する風呂往き温度センサである。
【００１１】
１５は貯湯タンク２上部に連通した出湯管１６からの湯と、貯湯タンク２底部に連通した給水管１７から分岐された給水バイパス管１８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１９に設けた給湯温度センサ２０で検出した湯温がリモコン６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。
【００１２】
２１は給湯管１９から分岐されて風呂戻り管１１に連通された湯張り管で、この湯張り管２１には、風呂７への湯張りの開始／停止を行う湯張り弁２２と、風呂７への湯張り量をカウントする風呂流量カウンタ２３と、風呂の湯水が給湯管１９へ逆流するのを防止する２つの逆止弁２４とが設けられているものである。
【００１３】
２５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２５ａ（５０Ｌ）、２５ｂ（１００Ｌ）、２５ｃ（１５０Ｌ）、２５ｄ（２００Ｌ）、２５ｅ（４００Ｌ）と呼び、この貯湯温度センサ２５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。
【００１４】
前記リモコン６には、給湯設定温度を設定する給湯温度設定スイッチ２６、及び風呂設定温度を設定する風呂温度設定スイッチ２７がそれぞれ設けられていると共に、風呂７へ風呂設定温度の湯をリモコン６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及び、風呂７内の水位が所定量低下すると設定された水位まで所定温度の補水を行わせる風呂自動スイッチ２８と、風呂７の湯水を追い焚きさせる追い焚きスイッチ２９が設けられているものである。
【００１５】
３０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３０に前記リモコン６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る。
【００１６】
３１は風呂往き管１９途中に備えられた圧力センサから成る水位センサで、設置時等予め風呂７の丁度良い湯張り量を設定し、この湯張り量の２／３を湯張り後の水位を水位センサ３１で検知し、これを基準水位として給湯制御部３０に記憶し残りの１／３を湯張りして設定水位とするものである。
【００１７】
３２は貯湯タンク２の過圧を逃す過圧逃し弁、３３は給水の圧力を減圧する減圧弁、３４は給湯する湯水の量をカウントする給湯流量カウンタ、３５は風呂往き管１９に備えられた循環口３６より上に湯水があることを検知するフローセンサ、３７は給水の温度を検出する給水温度センサである。
【００１８】
又上記給湯制御部３０は、湯張り又は沸き上げ前の貯湯タンク２内の沸き上げ量を、下記式で算出するものであり、
風呂の必要熱量＝設定湯張り量×（風呂設定温度−給水温度）
貯湯タンク２内の沸き上げ量＝風呂の必要熱量／（沸き上げ設定温度−給水温度）
ここで、貯湯タンク２内の沸き上げ量は、先ず１５０Ｌから上の湯水は湯張り又は沸き上げ後の熱量として確保され、この１５０Ｌと２００Ｌ間の５０Ｌが沸き上げ量となるので、
風呂の必要熱量≧（沸き上げ設定温度−給水温度）×５０Ｌの場合、４００Ｌの貯湯温度センサ２５ｅまで残湯が減少すると下部ヒータ３に通電して貯湯タンク２内の沸き上げを行うものである。
【００１９】
逆に、風呂の必要熱量＜（沸き上げ設定温度−給水温度）×５０Ｌの場合、２００Ｌの貯湯温度センサ２５ｅまで残湯が減少することで下部ヒータ３に通電して貯湯タンク２内の沸き上げを行うもので、予め風呂の必要熱量を上記の式から演算し貯湯タンク２内の残湯の状況に応じて沸き上げ開始タイミングを決定するものである。
尚、設定湯張り量及び風呂設定温度はリモコン６から読み込み、給水温度は給水温度センサ３７の検出値としている。
【００２０】
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２５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３０は下部ヒータ３と上部ヒータ４に対して沸き上げ開始指令を発する。指令を受けた下部ヒータ３と上部ヒータ４は通電を開始して、貯湯タンク２内の湯水を朝の所定時間までに高温に沸き上げて貯湯する。
【００２１】
次に給湯運転について説明すると、給湯栓５を開くと、給水管１７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１６を介して給湯混合弁１５へ流入し、給水バイパス管１８からの低温水と混合され、給湯制御部３０により給湯混合弁１５の混合比率が調整されて給湯設定温度の湯が給湯栓５から給湯される。そして、給湯栓５の閉止によって給湯が終了するものである。
【００２２】
次に風呂への湯張り又は沸き上げ前の貯湯タンク２内の沸き上げでは、今冬場で、設定湯張り量＝１８０Ｌ、風呂設定温度＝４２℃、給水温度＝１０℃、沸き上げ設定温度＝８８℃の場合、給湯制御部３０が、風呂の必要熱量＝１８０×（４２−１０）＝５７６０、１５０Ｌと２００Ｌ貯湯温度センサ２５ｃ、２５ｄ間の貯湯タンク２内熱量＝（８８−１０）×５０＝３９００となり、１５０Ｌと２００Ｌ間の熱量では不足するので、４００Ｌ貯湯温度センサ２５ｅまで残湯が減少した時、下部ヒータ３に通電するように、沸き上げ量と沸き上げ開始タイミングを決定するものである。
【００２３】
又夏場で、設定湯張り量＝１８０Ｌ、風呂設定温度＝４０℃、給水温度＝２５℃、沸き上げ設定温度＝８８℃の場合、給湯制御部３０が、風呂の必要熱量＝１８０×（４０−２５）＝２７００、１５０Ｌと２００Ｌ貯湯温度センサ２５ｃ、２５ｄ間の貯湯タンク２内熱量＝（８８−２５）×５０＝３１５０となり、１５０Ｌと２００Ｌ間の熱量で十分対応出来るので、２００Ｌ貯湯温度センサ２５ｄまで残湯が減少した時、下部ヒータ３に通電するように、沸き上げ量と沸き上げ開始タイミングを風呂の必要熱量で決定し沸き上げるものである。
【００２４】
次に風呂の沸き上げ運転について図３のフローチャートで説明すると、リモコン５の風呂自動スイッチ２８がＯＮされると、自動運転がスタートし、先ずステップ３８で風呂７の循環口３６より上に残湯があるか判断して、上に残湯なしのＮＯでステップ３９で設定湯張り量×２／３を注湯し、ステップ４０に進んで風呂循環ポンプ１０をオンして、ステップ４１でこの風呂循環ポンプ１０の駆動が３分経過したかを判断し、ＹＥＳでステップ４２に進みフローセンサ３５がオンかを判断し、ＮＯの場合はステップ４３で風呂の栓抜け異常となり、ＹＥＳのステップ４４では風呂循環ポンプ１０をオフし、風呂循環回路１２のエアパージを終了するものである。
【００２５】
そしてステップ４５に進んで水位センサ３１で現在の現状水位を検知して設定水位との水位差を求め、ステップ４６で予め求めておいた風呂７が空の状態で、設定湯張り量×２／３を注湯した時の設定水位までの水位を基準水位差とし、この基準水位差より今回の水位差が小さいかを判断し、ＹＥＳでは循環口３６より下に残水があったと言うことで、ステップ４７で今回の水位差×風呂断面積により補水量を算出し、次にステップ４８に進んでこの算出された補水量で注湯するものであり、風呂７が空の場合のＮＯではステップ４９に進んで残りの設定湯張り量×１／３を注湯し、ステップ４８及びステップ４９の次には同じくステップ５０に進んで初回沸き上げし、ステップ５１で自動保温運転に入るものである。
【００２６】
従って、循環口３６より上に残湯がない場合には、設定湯張り量の２／３を一気に注湯し、注湯後は一回のみ水位検知して湯張りするので、無駄な検知や作動がなく、湯張り時間が短くて済み待ち時間が短縮され使用勝手が良いものであり、又湯張り回路の開閉弁の耐久性も向上して長期間の使用に十分耐えられるものである。
【００２７】
更に残湯がなければ残り１／３を注湯するし、残湯があれば水位差に風呂断面積を掛けて正確に設定水位まで注湯出来、確実に設定水位の湯張りが行われるものであり、又２／３の注湯後には必ず風呂循環回路１２のエアパージが行われてから、水位検知されるので、精度の良い水位検知が可能で、常に安心して使用されるものである。
【００２８】
尚、風呂の沸き上げ運転（追い焚き）は、風呂循環ポンプ１０を駆動し、風呂７内の湯水を貯湯タンク２内の熱交換器８へ循環させることで、行われるものである。
【００２９】
又この実施形態では、電気ヒータを加熱源とした電気温水器を例に上げて説明したが、ヒートポンプ回路を加熱源として備え深夜電力や契約電力等を利用して、貯湯するヒートポンプ式給湯機でも良いことは勿論である
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】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。
【図２】同要部電気回路のブロック図。
【図３】同自動運転を説明するフローチャート。
【符号の説明】
【００３１】
２  貯湯タンク
３  下部ヒータ（加熱手段）
４  上部ヒータ（加熱手段）
７  風呂
８  熱交換器
１０  風呂循環ポンプ
１２  風呂循環回路
２１  湯張り管
３０  給湯制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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