(57)【要約】【課題】貯湯タンク内の貯湯温水を用いて浴槽への補水及び追い焚きを行うもので、湯切れの心配がない効率の良い貯湯式給湯装置を提供する。【解決手段】湯水を貯湯する貯湯タンク２と、該貯湯タンク２の湯を浴槽６に落とし込む湯張り管２９と、前記浴槽６に接続される風呂循環回路２２と、浴槽６の湯水を風呂循環回路２２に循環させる風呂循環ポンプ２０と、風呂循環回路２２を循環する浴槽６の湯水を前記貯湯タンク２内の湯と熱交換させる追い焚き用の熱交換器１８とを備えたもので、前記浴槽６の水位を設定水位に保持するように、風呂設定温度より高めの補水を湯張り管２９を介して自動的に行う自動補水手段３９と、前記浴槽６の湯水を風呂設定温度より低めに維持するように熱交換器１８による追い焚きを行う自動保温手段４１とを備えたことで、湯切れのない良好な貯湯式給湯装置を提供出来る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンクの湯を浴槽に落とし込む湯張り管と、前記浴槽に接続される風呂循環回路と、浴槽の湯水を風呂循環回路に循環させる風呂循環ポンプと、風呂循環回路を循環する浴槽の湯水を前記貯湯タンク内の湯と熱交換させる追い焚き用の熱交換器とを備えたものに於いて、前記浴槽の水位を設定水位に保持するように、風呂設定温度より高めの補水を湯張り管を介して自動的に行う自動補水手段と、前記浴槽の湯水を風呂設定温度より低めに維持するように熱交換器による追い焚きを行う自動保温手段とを備えた事を特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
前記自動補水手段は、風呂設定温度より数度高い補水を行うと共に、自動保温手段は風呂設定温度より数度低い追い焚きを行う事を特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯装置。
【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浴槽への補水及び該浴槽内の湯水を追い焚きする貯湯式給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりこの種の電気温水器やヒートポンプ貯湯式給湯装置においては、追い焚き指令があると、貯湯タンクに貯められた温水の温度を検出し、この温度が所定温度以上であれば追い焚き運転を行い、所定温度以下であれば追い焚き運転を行わず、貯湯タンクの温水を浴槽に差し湯するようにしたものであった。
【特許文献１】特開２００３−５００４８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、追い焚き運転を開始した後は、貯湯タンクの貯湯温度が所定温度以上であれば追い焚きを継続するので、浴槽水の温度が高く貯湯タンクの貯湯温度との温度差が少ないときなど熱交換の効率が悪い時にも、貯湯温度が所定温度以上であれば追い焚きが継続され、浴槽水をユーザーの所望する温度にまで昇温させるのに長時間を要し、いつまでも追い焚き運転が継続してしまいユーザーの利便性を損なうと共に、貯湯水が浴槽水と熱交換して温度低下し、追い焚きの熱源として使えない上に給湯にも使いにくい貯湯水が多くなってしまい効率が低下するという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで、本発明は上記課題を解決するため、請求項１では、湯水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンクの湯を浴槽に落とし込む湯張り管と、前記浴槽に接続される風呂循環回路と、浴槽の湯水を風呂循環回路に循環させる風呂循環ポンプと、風呂循環回路を循環する浴槽の湯水を前記貯湯タンク内の湯と熱交換させる追い焚き用の熱交換器とを備えたものに於いて、前記浴槽の水位を設定水位に保持するように、風呂設定温度より高めの補水を湯張り管を介して自動的に行う自動補水手段と、前記浴槽の湯水を風呂設定温度より低めに維持するように熱交換器による追い焚きを行う自動保温手段とを備えたものである。
【０００５】
また、請求項２では、前記自動補水手段は、風呂設定温度より数度高い補水を行うと共に、自動保温手段は風呂設定温度より数度低い追い焚きを行うようにしたものである。
【発明の効果】
【０００６】
この発明の請求項１によれば、自動補水では設定温度より高めの補水を行い、出来るだけ追い焚きが行われないようにすると共に、自動保温では設定温度より低めの追い焚きを行うことで、追い焚き時間を出来るだけ短くして、追い焚きにより失われる無駄な熱量を極力少なくし、効率が良く温度の高い温水の貯湯が長時間行え、湯切れのない良好な貯湯式給湯装置を提供出来るものである。
【０００７】
また、請求項２によれば、自動補水及び自動保温共に、設定温度とは数度の違いであり、実使用上大きな問題はなく、使用者に違和感を与える心配も効率の良い貯湯式給湯装置を得ることが出来るものである。
【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リモコン、６は浴槽である。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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出来、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。
【００１２】
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。
【００１３】
２３は風呂戻り管２１を介して熱交換器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。
【００１４】
次に、２５は出湯管７からの湯と給水管９から分岐された給水バイパス管２６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。
【００１５】
２９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２９には、浴槽６への湯張りの開始／停止を行う湯張り弁３０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３１と、浴槽水が給湯管２７へ逆流するのを防止する逆止弁３２とが設けられているものである。
【００１６】
次に、３３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３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅと呼び、この貯湯温度センサ３３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。
【００１７】
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３４、及び風呂設定温度を設定する風呂温度設定スイッチ３５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し所定時間保温及び、浴槽６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３６と、浴槽水を追い焚きさせる追い焚きスイッチ３７が設けられているものである。
【００１８】
３８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３８に前記リモコン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る。
【００１９】
３９は風呂自動スイッチ３６のＯＮによる風呂自動運転時に自動的に補水を行う自動補水手段で、風呂往き管１９に設けた圧力センサから成る水位センサ４０で浴槽６の水位を監視し、所定水位以下を検知して設定水位まで風呂設定温度より１℃高い温水を湯張り管２９を介して補水するものである。
【００２０】
４１は風呂自動スイッチ３６のＯＮによる風呂自動運転時に保温の為の追い焚きを行う自動保温手段で、タイマー手段４２を有し４時間の保温中、２０分毎に風呂循環ポンプ２０を駆動して、風呂戻り温度センサ２３で現在の浴槽６内の湯温を検知し、所定温度以下の検知で熱交換器１８を利用した追い焚きを行い、風呂設定温度より１℃低い温度まで追い焚きして保温を行うものである。
【００２１】
なお、４３は貯湯タンク２の過圧を逃す過圧逃し弁、４４は給水の圧力を減圧する減圧弁、４５は給湯する湯水の量をカウントする給湯流量カウンタ、４６は給水の温度を検出する給水温度センサである。
【００２２】
次にこの一実施例の作動を説明する。
まず、深夜電力時間帯になって貯湯温度センサ３９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３８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３３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３８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。
【００２３】
次に給湯運転について説明すると、給湯栓４を開くと、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３８により給湯混合弁２８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。そして、給湯栓４の閉止によって給湯が終了するものである。
【００２４】
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３６がＯＮされると、給湯制御部３８が湯張り弁３０を開弁する。そして、給湯混合弁２８によって風呂設定温度に調整された湯水が湯張り管２９から風呂戻り管２１を介して浴槽６へ湯張りされ、湯張り管２９途中に設けられた風呂流量カウンタ３１が所定の湯張り量をカウントすると給湯制御部３８が湯張り弁３０を閉弁して湯張り運転を終了するものである。
【００２５】
更にこの湯張り運転の終了後には４時間の自動補水、自動保温の運転に入るもので、図３に示すフローチャートに従って説明すれば、ステップ４７で保温インターバルに入り、ステップ４８で保温インターバル中にタイマー手段４２が２０分経過をカウントしたかを判断し、ＮＯでステップ４９に進み水位センサ４０で自動補水開始水位かを検知して、ＮＯではステップ４８に戻り、ＹＥＳでステップ５０に進み風呂循環ポンプ２０をＯＮし、ステップ５１で風呂戻り温度センサ２３で浴槽水温確認後、ステップ５２で一旦風呂循環ポンプ２０をＯＦＦし、ステップ５３で浴槽６内の水位再確認、ステップ５４で補水水量及び補水温度を算出し、ステップ５５で風呂設定温度＋１℃で所定量の補水を行い、ステップ５６で補水完了を判断してＹＥＳでステップ４８に戻るものである。
【００２６】
又ステップ４８で２０分経過のＹＥＳの場合は、ステップ５７に進み風呂循環ポンプ２０をＯＮして浴槽６内の湯水を循環させ、ステップ５８で浴槽６内の水温を確認後、ステップ５９に進んで現在の浴槽６内の湯温を検知し、風呂設定温度−１℃以上かを判断して、以上ではＹＥＳでステップ６０に進み風呂循環ポンプ２０の駆動を停止し、追い焚きは行わずにステップ４８に戻り次の２０分経過を待つものであり、ステップ５９で風呂設定温度−１℃未満では、ＮＯでステップ６１に進んで熱交換器１８による貯湯タンク２内の温水との熱交換で追い焚きを行うもので、浴槽６内の湯温が風呂設定温度−１℃以上になるまで継続し、以上でステップ６０に進んで追い焚きが終了するものである。
【００２７】
従って、自動補水では設定温度より高めの補水をすることで、浴槽６内の湯温を出来るだけ上昇させると共に、万一熱交換器１８による追い焚きを行うとしても、設定温度より低めの追い焚きとした相乗効果で、追い焚きをせず、或いは追い焚きをしたとしても出来るだけ時間を短くして、貯湯タンク２内の温水温度の低下を抑制することにより、効率的で湯切れの心配がない貯湯式給湯装置を提供出来るものである。
【００２８】
更に自動補水では設定温度より１℃高く、保温の追い焚きでは設定温度より１℃低く自動設定されるが、変更温度は僅か１℃であり使用者への影響はなく、違和感を与える心配もなく安心して使用出来、湯切れを確実に防止出来る大きな効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【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】同自動保温運転を説明するフローチャート。
【符号の説明】
【００３０】
２  貯湯タンク
６  浴槽
１８  熱交換器
２０  風呂循環ポンプ
２２  風呂循環回路
２９  湯張り管
３９  自動補水手段
４１  自動保温手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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