(57)【要約】  【課題】  管路の清浄度を維持でき、熱交換の効率性を維持できる熱水供給装置を提供する。  【解決手段】浴槽５２の浴水は出水口５４からポンプ３０を経由し、切替弁３１を通過して循環路２’から熱交換器１の管路１０または熱交換器１１の管路１２に入り、ここで熱交換され加温又は冷却されて循環路２から清浄化装置３を通って、浴槽５２に戻され、追い焚き又は冷却が行われる。清浄化装置３においては、浴水はＵＶランプ３３、ろ過タンク３４、電解殺菌装置３５により殺菌及びろ過されるため、熱交換器１の管路１０内部及び循環路２、２’の内部に不純物が付着することが抑制される。そのため熱交換器１又は熱交換器１１の熱交換効果を維持できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷水を加熱して熱水を生成するための熱水供給手段と、
該熱水を貯める貯水手段と、
浴水を蓄える浴槽と、
該浴槽に連結し、前記貯水手段に貯められた熱水と浴水との間で熱交換を行うための第１熱交換手段と、
前記浴槽と該第1熱交換手段との間に浴水を循環させる第1循環管路と、
該浴槽に連結し、冷水と浴水との間で熱交換を行うための第２熱交換手段と、
前記浴槽と該第２熱交換手段との間に浴水を循環させる第２循環管路と、
前記浴槽に前記第１循環管路又は第２循環管路を選択的に連結する切換装置と、
前記第１及び／又は第２の循環管路を循環する浴水を浄化及び／又は殺菌するための清浄化装置と、
を備えたことを特徴とする熱水供給装置。
【請求項２】
前記第２熱交換手段において加熱された冷水の熱を回収する熱回収装置を更に設けた、
請求項１に記載の熱水供給装置。
【請求項３】
冷水を加熱して熱水を生成するための熱水供給手段と、
該熱水を貯める貯水手段と、
浴水を蓄える浴槽と、
該浴槽に連結し、前記貯水手段に貯められた熱水と浴水との間で熱交換を行うための第１熱交換手段と、
前記浴槽と該第1熱交換手段との間に浴水を循環させる第1循環管路と、
該浴槽に連結し、前記熱水供給手段における加熱前の冷水と浴水との間で熱交換を行うための第２熱交換手段と、
前記浴槽と該第２熱交換手段との間に浴水を循環させる第２循環管路と、
前記浴槽に前記第１循環管路又は第２循環管路を選択的に連結する切換装置と、
前記第１及び／又は第２の循環管路を循環する浴水を浄化及び／又は殺菌するための清浄化装置と、
を備えたことを特徴とする熱水供給装置。
【請求項４】
前記浴槽が、該浴水を出水する出水口と浴水を入水する入水口とを有し、
前記第１熱交換手段が、該出水口と入水口に連結し、
前記浴槽の出水口側と入水口側とを所望の時に短絡可能な短絡装置と、
該短絡装置により浴槽の出水口側と入水口側とを短絡し、前記熱交換手段により浴水を加熱しつつ該熱交換手段と前記循環管路に浴水を循環させて、該熱交換手段と循環管路を洗浄及び殺菌する洗浄装置と、
を備えた請求項１又は２又は３の熱水供給装置。
【請求項５】
前記第１熱交換手段又は第２熱交換手段との循環を絶って熱水又は冷水との熱交換を行わず、前記浴槽と清浄化装置との間だけで浴水の循環を行う清浄化モード、
を備えた請求項１又は２又は３又は４の熱水供給装置。
【請求項６】
冷水を加熱して熱水を生成するための熱水供給手段と、
該熱水を貯める貯水手段と、
浴水を蓄える浴槽と、
該浴槽に連結し、前記貯水手段に貯められた熱水と浴水との間で熱交換を行うための第１熱交換手段と、
前記浴槽と該第1熱交換手段との間に浴水を循環させる第1循環管路と、
該浴槽に連結し、冷水と浴水との間で熱交換を行うための第２熱交換手段と、
前記浴槽と該第２熱交換手段との間に浴水を循環させる第２循環管路と、
前記浴槽に前記第１循環管路又は第２循環管路を選択的に連結する切換装置と、
前記第１及び／又は第２の循環管路を循環する浴水を浄化及び／又は殺菌するための清浄化装置と、
所望の浴水の温度を設定する温度設定手段と、
該設定された温度と浴水の温度を比較して、該比較結果に応じて、前記切換装置を制御して、浴槽に前記第１循環管路又は第２循環管路を連結させる、制御装置と、
を備えたことを特徴とする熱水供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷水を加熱して熱水を作り出し、貯水タンクに蓄え、該熱水を供給する熱水供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような熱水供給装置として、深夜電力を利用したものが普及しているが、近年燃料電池システム、コージェネシステム、加熱装置式のもの等を熱源とするものが、提案され、或いは市販されている。これらのシステムにおいては、貯水しておいた熱水に冷水を加えて適当な温度とした上で家庭内において必要個所に給湯している。
また浴室の浴槽の湯を貯水タンクに導いて熱交換して加熱する、所謂追い焚き機能を備えたものが知られている。該熱交換は、貯水タンク内に管路を設け、この管路に浴水を導くことにより行われている。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３２８３４０号公報
【特許文献２】特開２００２−２２３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記した従来の構成の場合、浴水を貯水タンクまで導く管路や貯水タンク内の熱交換用の管路に、浴水に含まれる種々の汚れやカルシウム或いは人体から出た油脂分等の不純物が付着する問題があった。特に熱交換器内部には、通常熱交換用の管路が形成されており、この管路に不純物が付着すると、熱伝導を妨げ、熱交換効率を著しく低下させる問題があった。熱交換器の内部は洗浄が難しく、不純物の付着による熱交換効率の低下は大きな問題であった。また、熱交換器内部で細菌が増殖し、その結果臭いや汚れが浴水中に流出する問題もあった。
また、追い焚きは可能であっても、浴水の温度を低下させるには、冷水を追加するか、放熱を待つしかなく、熱水供給装置システム全体の熱エネルギ循環において、熱損失となる問題があった。
本発明は上記従来技術の問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の熱水供給装置は、冷水を加熱して熱水を生成するための熱水供給手段と、該熱水を貯める貯水手段と、浴水を蓄える浴槽と、該浴槽に連結し、前記貯水手段に貯められた熱水と浴水との間で熱交換を行うための第１熱交換手段と、前記浴槽と該第1熱交換手段との間に浴水を循環させる第1循環管路と、該浴槽に連結し、冷水と浴水との間で熱交換を行うための第２熱交換手段と、前記浴槽と該第２熱交換手段との間に浴水を循環させる第２循環管路と、前記浴槽に前記第１循環管路又は第２循環管路を選択的に連結する切換装置と、前記第１及び／又は第２の循環管路を循環する浴水を浄化及び／又は殺菌するための清浄化装置と、を備えたことを特徴とする。
上記構成によれば、第１熱交換手段により追い焚きが可能であると共に、第２熱交換手段により浴水の冷却が可能である。しかも、冷却による熱は冷水側を昇温するため、この昇温された冷水を有効利用することにより、熱エネルギの損失を抑制できる。また、清浄化装置により熱交換器や循環管路に循環する水に含まれる不純物が浄化されるため、熱交換器内部や管路に不純物が付着することが少なくなり、良好な熱伝導が維持できる。また洗浄及び殺菌を行うため、細菌の増殖が抑制され、浴水への臭いや汚れの排出がなくなる。
また、前記第２熱交換手段において加熱された冷水の熱を回収する熱回収装置を更に設けることも可能であるし、該第２熱交換手段を前記熱水供給手段における加熱前の冷水と浴水との間で熱交換を行うように構成することも可能である。これらの構成により、冷却による熱を有効に回収できる。
更に請求項４の発明においては、前記浴槽が、該浴水を出水する出水口と浴水を入水する入水口とを有し、前記第１熱交換手段が、該出水口と入水口に連結し、前記浴槽の出水口側と入水口側とを所望の時に短絡可能な短絡装置と、該短絡装置により浴槽の出水口側と入水口側とを短絡し、前記熱交換手段により浴水を加熱しつつ該熱交換手段と前記循環管路に浴水を循環させて、該熱交換手段と循環管路を洗浄及び殺菌する洗浄装置と、を備えるように構成しているため、浴槽の手前で管路を短絡して、熱交換手段により浴水を加熱しつつ熱交換手段と循環管路に循環させて、洗浄及び殺菌を行うため、熱交換器内部や管路に付着した不純物を洗浄でき、良好な熱伝導が維持できる。
なお、前記第１熱交換手段又は第２熱交換手段との循環を絶って熱水又は冷水との熱交換を行わず、前記浴槽と清浄化装置との間だけで浴水の循環を行う清浄化モード、を備えるようにすることも可能である。
更に所望の浴水の温度を設定する温度設定手段と、該設定された温度と浴水の温度を比較して、該比較結果に応じて、前記切換装置を制御して、浴槽に前記第１循環管路又は第２循環管路を連結させる制御装置を備えることも可能である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の熱水供給装置によれば、浴水の加熱と冷却を熱損失を抑制しつつ行うことが可能であり、また管路の清浄度を維持でき、熱交換の効率性を維持できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１において、熱水供給手段としての加熱装置５０により生成された熱水は貯湯タンク５１に蓄えられるようになっている。
冷水タンク１３には給水管６３から減圧弁６２を経由して導入された冷水が蓄えられ、通常冷水タンク１３側に接続している切替弁１７を経由してポンプ６０により加熱装置５０におくられ、ここで熱水となって、貯湯タンク５１頂部から貯湯タンク５１の上部に導入され、ここに蓄えられるようになっている。切替弁１７は貯湯タンク５１の熱水温度が所定値以下になった時に、貯湯タンク５１側に切り替わり、貯湯タンク５１内の熱水の再加熱を行うようになっている。
【０００８】
貯湯タンク５１の熱水は混合弁６１において給水管６３からの冷水と混合され、所定温度まで冷却された上で、給湯管６４により所定の箇所に給湯されるように構成されている。
【０００９】
貯湯タンク５１の内部には第１の熱交換器１が設けられている。熱交換器１は、何重にも折り曲げられた管路１０から構成され、貯湯タンク５１の内部を蛇行しつつ、管路１０内部の水の温度を昇温するように構成されている。
【００１０】
熱交換器１は循環路２，２’により浴槽５２の入水口５３と出水口５４に接続し、浴槽５２からの浴水を導入し、昇温して再び浴槽５２に戻すようになっている。
【００１１】
循環路２、２’の熱交換器１の近傍には熱交換切替弁１５が設けられており、分岐循環路１６、１６’を経由して、選択的に第２の熱交換器１１に接続している。熱交換器１１は冷水タンク１３内部に設けられた管路１２を有しており、浴水を管路１２に通すことにより冷水タンク１３の冷水と熱交換を行い、浴水の冷却をするように構成されている。
【００１２】
循環路２、２’の途中に清浄化装置３が設けられ、ここを循環する水を清浄化するように構成されている。清浄化装置３はポンプ３０を備え、水を切替弁３１を経由して循環路２’から管路１０に送り、循環路２を通って清浄化装置３を経由した上で浴槽５２に戻すようになっている。
【００１３】
循環路２の途中にはＵＶランプ３３、ろ過タンク３４、電解殺菌装置３５が設けられており、浴水はＵＶランプ３３で殺菌され、ろ過タンク３４でろ過され、電解殺菌装置３５により再び殺菌されて入水口５３から浴槽５２内に戻るように構成されている。
ろ過タンク３４の出側には排水管３７が設けられ、排水弁３６を操作することにより浴水を系外に排出できるようになっている。
【００１４】
循環路２と循環路２’の浴槽５２側、即ち入水口５３と出水口５４の近傍には短絡装置４が設けられており、循環路２と循環路２’を短絡して、浴水を浴槽５２に戻さずに循環させることが出来るようになっている。
【００１５】
短絡装置４には短絡弁４０が設けられており、短絡／非短絡を選択できるようになっている。即ち、短絡弁４０を切り替えて、短絡管路４１を導通させ、循環路２と循環路２’を短絡させると、ポンプ３０、切替弁３１、を通って循環路２’から管路１０に入り、ここで高温に熱せられて循環路２から逆止弁３２、ＵＶランプ３３、ろ過タンク３４、排水弁３６を通過して短絡弁４０、短絡管路４１に戻る回路が形成される。この回路により、浴水は熱交換器１の管路１０により高温に熱せられた状態で循環路２、循環路２’及び熱交換器１の管路１０内を循環し、その内部を洗浄する。洗浄後は、排水弁３６を排水管３７側に切り替えて、排水するようになっている。
【００１６】
上記した、管路内部の洗浄は制御装置５により行われる。即ち制御装置５は、図1の装置全体の制御を行っており、特に切替弁３１、排水弁３６、短絡弁４０の開閉、ポンプ３０とポンプ６０の駆動制御を行うように構成されている。洗浄の際には、短絡弁４０を短絡装置４側に開として短絡管路４１を導通させ、ポンプ３０を所定時間駆動して、高温の浴水を循環させ、所定時間後に排水弁３６を切り替えて排水管３７から洗浄を行った循環水を系外に排出して洗浄を完了するようになっている。
なお、連絡管路３８はＵＶランプ３３と切替弁３１を短絡する管路であり、浴水の浄化モードのときに使用するものである。
【００１７】
制御装置５には湯温設定装置６が設けられており、湯温センサ７により検出された浴水の温度を湯温設定装置６で設定された温度に維持するように構成されている。即ち、切替弁３１と熱交換切替弁１５を温度により制御して、浴水を加温（追い焚き）、冷却、殺菌浄化、の３つのモードで選択的に運転するようになっている。
【００１８】
加温の場合は、切替弁３１を循環路２’側に切り替え、また熱交換切替弁１５を熱交換器１側に切り替える。浴水は、出水口５４からポンプ３０、切替弁３１、循環路２’、熱交換切替弁１５、管路１０、熱交換切替弁１５、循環路２、逆止弁３２、ＵＶランプ３３、ろ過タンク３４、排水弁３６、短絡弁４０、入水口５３というルートで循環し、熱交換器１の管路１０による加温を行う。
【００１９】
冷却の場合は、熱交換切替弁１５を分岐循環路１６、１６’側に切り替え、浴水を、出水口５４からポンプ３０、切替弁３１、循環路２’、熱交換切替弁１５、分岐循環路１６’、管路１２、分岐循環路１６、循環路２、逆止弁３２、ＵＶランプ３３、ろ過タンク３４、排水弁３６、短絡弁４０、入水口５３というルートで循環させ、熱交換器１１の管路１２による浴水の冷却を行う。
【００２０】
循環の場合は、切替弁３１をＵＶランプ３３側に切り替え、浴水を、出水口５４からポンプ３０、切替弁３１、連結管路３８、ＵＶランプ３３，ろ過タンク３４、排水弁３６、短絡弁４０、入水口５３のルートで循環させ、ＵＶランプ３３、ろ過タンク３４、電解殺菌装置３５による浴水の浄化、殺菌を行うようになっている。
【００２１】
図２は他の実施形態を示すもので、ここでは冷水タンク１３を設けずに、貯湯タンク５１の下部の冷水により浴水の冷却を行うようになっている。
即ち、貯湯タンク５１の下部に熱交換器１１の管路１２を設け、貯湯タンク５１下部の冷水と熱交換をして、浴水の冷却を行うようになっている。
【００２２】
次に図３のフローチャートに基づいて、動作を説明する。
給湯モードか否かチェックし（ステップＳ１）、給湯モードの場合には給湯サブルーチンに飛ぶ（ステップＳ１０）。湯温の設定と記憶を行い（ステップＳ２，３）、終了か否かチェックし（ステップＳ４）、熱殺菌が指示されたら（ステップＳ５）、熱殺菌を実行する（ステップＳ２０）。
熱殺菌でない場合には、湯温センサ７からの浴槽５２の浴水の温度を検出し（ステップＳ６）、記憶した設定温度と比較する（ステップＳ７）。設定温度内の場合には、殺菌浄化モードの運転を行う（ステップＳ３０）。設定温度よりも低い場合には（ステップＳ８）、昇温モードの運転を行い（ステップＳ４０）、設定温度よりも高い場合には、冷却モードの運転を行う（ステップＳ５０）。
【００２３】
図４によりステップ２０の熱殺菌のサブルーチンを説明する。
熱交換切替弁１５を熱交換器１側に切り替えておき（ステップＳ２１）、排水弁３６を短絡弁４０側に設定しておく（ステップＳ２２）。また制御装置５は、短絡弁４０を短絡管路４１側に切り替えて、循環路２、２’を浴槽５２の手前で短絡し、即ち入水口５３と出水口５４を短絡し、循環路２’、管路１０、循環路２の閉ループを形成する（ステップＳ２３）。この状態で、ポンプ３０を駆動し、切替弁３１、循環路２’、管路１０、循環路２、逆止弁３２、ＵＶランプ３３、ろ過タンク３４、排水弁３６、短絡弁４０、短絡管路４１という回路で水を循環させる。この間、該循環水は管路１０で高温に熱せられるから、管路１０、循環路２、循環路２’の管路内部を高温で洗浄することになる。
加えて、ＵＶランプ３３で殺菌され、ろ過タンク３４でろ過され、更に電解殺菌装置３５による殺菌も行われるため、洗浄効果は更に大きくなる。
所定時間洗浄したら（ステップＳ２４)、制御装置５は排水弁３６を排水管３７側に開いて（ステップＳ２５)、洗浄に供した循環水を排水管３７から系外に排出する。所定時間経過後（ステップＳ２６）、排水弁３６を短絡弁４０側に戻す（ステップＳ２７）。
以上により、熱交換器１の管路１０、循環路２、循環路２’の内部の洗浄が効果的に実行できる。
【００２４】
なお、排水前に熱交換切替弁１５を管路１２側に切り替えて、高温の循環水を管路１２に循環させることにより、冷水タンク１３の冷水と熱交換を行い、高温循環水の熱回収を行うことも可能である。
【００２５】
次に図５により殺菌浄化モードの動作を説明する。
切替弁３１を連結管路３８側に設定し、（ステップＳ３１）、排水弁３６を短絡弁４０側に設定し（ステップＳ３２）、短絡弁４０を入水口５３側に設定する（ステップＳ３３）。この状態でポンプ３０を駆動すれば、浴水は出水口５４からポンプ３０、切替弁３１、連絡管路３８、ＵＶランプ３３、ろ過タンク３４、排水弁３６、短絡弁４０、入水口５３という循環を行い、浴水をＵＶランプ３３、ろ過タンク３４及び電解殺菌装置３５において殺菌、ろ過しつつ、循環させることができる。湯温センサ７の検出温度が設定温度外になったら（ステップＳ３４）、ステップＳ４に戻る。また、このルーチンを終了する場合も（ステップＳ３５）、ステップＳ４に戻る。
【００２６】
次にステップＳ４０の昇温モード（追い焚き）の動作を図６により説明する。
切替弁３１を循環路２’側に設定し（ステップＳ４１）、熱交換切替弁１５を熱交換器１側に設定する（ステップＳ４２）。そして、短絡弁４０を入水口５３側に切り替える（ステップＳ４３）。
浴槽５２の浴水は出水口５４からポンプ３０を経由し、切替弁３１を通過して循環路２’から熱交換器１の管路１０に入り、ここで熱交換され加温されて循環路２から清浄化装置３を通って、浴槽５２に戻され、昇温、追い焚きが行われる。
清浄化装置３においては、浴水はＵＶランプ３３、ろ過タンク３４、電解殺菌装置３５により殺菌及びろ過されるため、熱交換器１の管路１０内部及び循環路２、２’の内部に不純物が付着することが抑制される。そのため熱交換器１の熱交換効果を維持できる効果がある。
湯温センサ７による浴水温度が設定範囲外になったら（ステップＳ４４）、ステップＳ４に戻る。
【００２７】
次にステップＳ５０の冷却モードの動作を図７により説明する。
切替弁３１を循環路２’側に設定し（ステップＳ５１）、熱交換切替弁１５を熱交換器１１側に設定する（ステップＳ５２）。そして、短絡弁４０を入水口５３側に切り替える（ステップＳ５３）。浴槽５２の浴水は出水口５４からポンプ３０を経由し、切替弁３１を通過して循環路２’から熱交換器１１の管路１２に入り、ここで熱交換され冷却されて循環路２から清浄化装置３を通って、浴槽５２に戻され、浴水の冷却が行われる。
清浄化装置３においては、浴水はＵＶランプ３３、ろ過タンク３４、電解殺菌装置３５により殺菌及びろ過されるため、熱交換器１１の管路１２内部及び循環路２、２’の内部に不純物が付着することが抑制される。そのため熱交換器１１の熱交換効果を維持できる効果がある。
湯温センサ７による浴水温度が設定範囲外になったら（ステップＳ５４）、ステップＳ４に戻る。
以上の冷却モードにおいては、浴水に水を足すことなく冷却を行うことができる。しかも、冷水タンク１３の冷水はヒートポンプ５０に送られて加熱され、熱水として利用されるから、浴水からの吸熱分は熱水として再利用でき、熱回収が行われ、エネルギ効率の向上を図ることができる。
【００２８】
なお、図２の実施形態においても、動作は上記と同一であるから、説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態を示す説明図。
【図２】本発明の他の実施形態を示す説明図。
【図３】本発明の一実施形態の動作を説明するフローチャート図。
【図４】本発明の一実施形態の動作を説明するフローチャート図。
【図５】本発明の一実施形態の動作を説明するフローチャート図。
【図６】本発明の一実施形態の動作を説明するフローチャート図。
【図７】本発明の一実施形態の動作を説明するフローチャート図。
【符号の説明】
【００３０】
１：熱交換器、２、２’：循環路、３：清浄化装置、４：短絡装置、５：制御装置、６：湯温設定装置、７：湯温センサ、１０：管路、１１：熱交換器、１２：管路、１３：冷水タンク、１５：熱交換切替弁、１６：分岐循環路、１７：切替弁、３０：ポンプ、３１：切替弁、３２：逆止弁、３３：ＵＶランプ、３４：ろ過タンク、３５：電解殺菌装置、３６：排水弁、３７：排水管、３８：連絡管路、４０：短絡弁、４１：短絡管路、５０：加熱装置、５１：貯湯タンク、５２：浴槽、５３：入水口、５４：出水口、６０：ポンプ、６１：混合弁、６２：減圧弁、６３：給水管、６４：給湯管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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