JP5912995B2 - 風呂給湯装置 - Google Patents

Description

この発明は、貯湯タンク内の湯水によって給湯や風呂の沸き上げを行う風呂給湯装置に関するものである。

従来、この種のものにおいて、給水流路と出湯流路の配管途中に通電することで発熱するヒータを設置し、外気温が低下したらヒータに通電して発熱させることで配管内の湯水の凍結を防止するものがあった。（例えば、特許文献１）

特開２００８−１２２０３２号公報

しかし、この従来のものでは、凍結防止ヒータを設置する手間がかかる上に、電力消費によるランニングコストの増加やヒータ設置によるコストアップになる。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１では筐体内に収納された湯水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンクに接続され前記貯湯タンク内に市水を供給する給水流路と、当該給水流路の途中に設置され市水の圧力を減圧する減圧弁と、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクに接続され前記加熱手段で加熱された高温水が流動する出湯流路と、浴槽内の浴槽水が流動する風呂戻り管と風呂往き管とで構成された風呂循環回路と、該風呂循環回路途中に設置され浴槽水を循環させる風呂循環ポンプと、前記風呂循環回路の途中に設置され浴槽水を加熱する風呂熱交換器と、前記風呂循環回路内の浴槽水が凍結する虞のある所定温度を検知する凍結温度検知手段と、前記風呂循環ポンプを駆動させる制御部とを備えた風呂給湯装置において、前記筐体の外部にある配管と接続する前記給水流路と前記出湯流路の端部付近に前記風呂循環ポンプを設置し、前記減圧弁を囲うように前記風呂循環回路を設置して、前記制御部は、前記凍結温度検知手段で浴槽水が凍結する虞のある所定温度が検知されたら、前記風呂循環ポンプを所定時間駆動させる凍結防止運転を開始するものである。

また、請求項２では前記減圧弁は、正面視側方と上方とを前記風呂戻り管が通過し、下方を前記風呂往き管が通過するように囲われたものである。

また、請求項３では、前記給水流路と前記出湯流路の端部と、機能部品が固定されると共に、外部の所定の配管を固定する取付板を備え、前記取付板上に固定された前記給水流路と前記出湯流路の端部の間に前記風呂循環ポンプを設置したものである。

この発明の請求項１によれば、筐体の外部にある配管と接続する給水流路と出湯流路の端部付近に風呂循環ポンプを設置し、減圧弁を囲うように風呂循環回路を設置して、凍結温度検知手段で浴槽水が凍結する虞のある温度が検知されたら、風呂循環ポンプを所定時間駆動させる凍結防止運転を開始するので、凍結防止運転によって浴槽内の浴槽水が風呂循環回路内を流動し、風呂循環ポンプと風呂循環回路から浴槽水の熱が放熱して給水流路と出湯流路の配管温度、及び減圧弁の周囲の温度が上昇するので、ヒータを使用せず給水流路と出湯流路、及び減圧弁の内部にある湯水の凍結を防止することができる。

また、請求項２によれば、減圧弁は、正面視側方と上方とを風呂戻り管が通過し、下方を風呂往き管が通過するように囲われたので、凍結防止運転時に風呂戻り管及び風呂往き管内を流動する浴槽水の熱を減圧弁に対して伝熱することができるため、減圧弁内の水の凍結防止を確実に行える。

また、請求項３によれば、給水流路と出湯流路の端部と、機能部品が固定されると共に、外部の所定の配管を固定する取付板を備え、取付板上に固定された給水流路と出湯流路の端部の間に風呂循環ポンプを設置したので、風呂循環ポンプから放熱された熱を給水流路と出湯流路の端部に無駄なく伝えることができる。

この発明の一実施形態を示す概略構成図 同発明の制御ブロック図 同発明の凍結防止運転を説明するフローチャート 同発明の貯湯タンクユニットの内部構造を説明する正面図 同発明の貯湯タンクユニットの内部構造を説明する上面図

次に、この発明を適用した一実施形態を図に基づいて説明する。
１は箱状の筐体２の内部に貯湯タンク３を収納した貯湯タンクユニット、４は貯湯タンク３上部の高温水を出湯し出湯流路を構成する出湯管、５は貯湯タンク３に市水を供給し給水流路を構成する給水管、６は室外に設置され貯湯タンク３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である。

７は貯湯タンク３下部とヒートポンプユニット６とを配管で接続するヒーポン往き管、８はヒートポンプユニット６と貯湯タンク３上部とを配管で接続するヒーポン戻り管、９はヒーポン往き管７とヒーポン戻り管８から成るヒーポン循環回路である。

１０は給水管５から分岐し給水流路を構成する給水バイパス管、１１は出湯管４と給水バイパス管１０内を流動する湯水を所定の比率で混合して設定された給湯温度に調節する給湯混合弁、１２は出湯管４と給水バイパス管１０内を流動する湯水を所定の比率で混合して設定された風呂温度に調節する風呂混合弁である。

１３は給湯混合弁１１で所定の比率で混合された湯水が流動し出湯流路を構成する給湯管、１４は洗面所等に設置され給湯混合弁１１で給湯温度に調節された湯水を開栓することで出湯可能な給湯栓、１５は給湯管１３内を流動する湯水の流量を検知する給湯流量センサ、１６は給湯管１３内を流動する湯水の温度を検知する給湯温度センサである。

１７は貯湯タンク３内の高温水と熱交換して浴槽１８内に貯められた浴槽水を加熱する風呂熱交換器、１９は浴槽水を風呂熱交換器１７に送る風呂戻り管、２０は風呂熱交換器１７で加熱された浴槽水を浴槽１８内に戻す風呂往き管、２１は風呂往き管２０と風呂熱交換器１７と風呂戻り管１９とで形成された風呂循環回路、２２は風呂循環回路２１内の浴槽水を循環させる風呂循環ポンプである。

２３は風呂循環回路２１内に浴槽水が流れているかスイッチのＯＮ／ＯＦＦで検知する残湯検知手段としての流水スイッチ、２４は風呂循環回路２１内にある浴槽水の温度を検知する風呂温度センサであり、風呂戻り管１９途中にそれぞれ設置されている。

２５は風呂混合弁１２で混合された湯水を風呂戻り管１９に搬送する湯張り管であり、配管途中には、風呂混合弁１２で混合された湯水の温度を検知する湯張り温度センサ２６と、電動弁を開閉して浴槽１８への湯張り開始及び停止を行う湯張り電磁弁２７と、配管内を流動する湯水の流量から浴槽１８への湯張り量を検知する湯張り流量センサ２８と、浴槽１８の湯水が逆流するのを防止する逆止弁２９とが設置されている。

３０は貯湯タンク３の上下方向に複数配置された貯湯温度センサで、この実施形態では貯湯温度センサ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅの５つが設置されており、この貯湯温度センサ３０が検知する温度情報によって貯湯タンク３内の残熱量と、貯湯タンク３内の上下方向の温度分布が確認できる。

３１は貯湯タンク３上部に連通した逃し弁、３２は給水管５途中に備えられ管内を流動する給水の温度を検知する給水温度センサ、３３は給水管５に備えられ市水の圧力を一定値まで減圧する減圧弁、３４は栓を開栓することで給水管５へ市水を流入させる給水栓、３５は貯湯タンク３の底部に接続され湯水を外部に排水する排水弁である。

３６はヒートポンプユニット６内の所定位置に設置された凍結温度検知手段としての外気温センサであり、室外に設置されたヒートポンプユニット６周辺の外気温を検知する。

３７は浴室３８内に設置され使用者が操作することで各種設定が可能な操作部を有したリモコンであり、図示しない湯張り量設定スイッチで設定された湯張り量の湯水を浴槽１８内に流入し設定温度で所定時間保温する風呂自動スイッチ３９と、浴槽水の設定温度を変更する温度変更スイッチ４０と、浴槽１８へ流入する湯水の設定温度等を音声で報知するスピーカ４１とが設けられ、更に、ドットマトリクス型の蛍光表示管よりなる表示部４２が設けられていることで使用者が設定状況を確認できる。

４３は貯湯タンクユニット１内に設置された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内蔵した制御部であり、各温度センサで検知された温度と所定値とを比較する比較手段４４と、凍結防止運転時に風呂循環ポンプ２２のＯＮ時間とＯＦＦ時間とをそれぞれカウントする計時手段４５とが備えられている。

４６は筐体２の前面下部を構成する前面下部パネル、４７は筐体２の底面を構成する底面板であり、箱状の前面を構成する前面パネルや側面を構成する側面パネルと共に筐体２を構成している。また、４８は底面板４７に設置され貯湯タンクユニット１を支持する脚である。

４９は筐体２の一部を構成し所定の配管や機能部品を固定する取付板であり、給水管５、ヒーポン往き管７、ヒーポン戻り管８、給湯管１３、風呂戻り管１９、風呂往き管２０を所定位置の穴に連通させて設置し、風呂循環ポンプ２２を各配管よりも後方で給水管５と給湯管１３との間となるようにビス止めで固定している。また、取付板４９は底面板４７よりも前方へ所定距離だけ突き出た構成になっており、筐体２の内部にある配管が取付板４９を介して筐体２の外部にある配管と接続している。

次に、この発明の一実施形態の具体的な動作について説明する。
まず、通常時での沸き上げ動作について説明すると、各地の時間帯別契約電力における電力単価が安価な深夜時間帯に達したら、制御部４３は、貯湯タンク３内の湯水をヒートポンプユニット６で加熱する沸き上げ動作を開始させる。

制御部４３は、過去一週間における平均使用湯量や各貯湯温度センサ３０での検知温度に基づいて貯湯タンク３内に貯湯する湯水の沸き上げ目標温度や湯量を判定し、沸き上げ完了時刻に目標温度の湯水が所定量沸き上がるために沸き上げ動作を開始する沸き上げ開始時刻を算出し、沸き上げ開始時刻に達したと判断したら、ヒートポンプユニット６内部にある図示しないヒーポン循環ポンプを駆動させることで貯湯タンク３内の湯水がヒーポン循環回路９内を流動し、ヒートポンプユニット６で加熱され貯湯タンク３の上部から高温水が順次積層するように貯湯していく。

そして制御部４３は、貯湯温度センサ３０で検知された温度から目標沸き上げ温度の湯水が所定の湯量まで貯湯したと判断したら沸き上げ動作を終了する。

次に、浴槽１８へ風呂設定温度の湯水を設定湯張り量だけ流入する湯張り動作について説明する。
リモコン３７の風呂自動スイッチ３９が操作されたら、制御部４３は、湯張り電磁弁２７を開放して風呂設定温度の湯水が浴槽１８に流入するよう風呂混合弁１２の開度を調節し、湯張り流量センサ２８で検知された流量から浴槽１８に設定湯張り量の湯水が流入したと判断したら、湯張り電磁弁２７を閉止して湯張りを終了する。

次に、風呂循環回路２１の凍結防止運転について図３のフローチャートに基づいて説明する。
まず、制御部４３は、外気温センサ３６で検知された外気温Ｔを確認し、外気温Ｔが凍結の虞がある所定温度（例えば３℃）未満か比較手段４４で比較して（ステップＳ１０１）、外気温Ｔが３℃未満であれば、風呂循環回路２１内の浴槽水が凍結するのを防止するため風呂循環ポンプ２２を駆動させ、計時手段４５により風呂循環ポンプ２２を駆動してから経過した時間カウントを開始する（ステップＳ１０２）。

ステップＳ１０２で風呂循環ポンプ２２を駆動したら、制御部４３は、風呂循環ポンプ２２の駆動開始から４分経過したか計時手段４５での時間カウントで判断する（ステップＳ１０３）。

ステップＳ１０３で４分経過したと判断したら、制御部４３は、計時手段４５でカウントした４分の間に風呂循環回路２１内を流動する浴槽水を検知し、流水スイッチ２３がＯＮ状態になったかで浴槽１８内に浴槽水が存在するか判断して（ステップＳ１０４）、浴槽水が存在すると判断したら、浴槽水あり時における所定時間で風呂循環ポンプ２２をＯＮ／ＯＦＦさせる間欠運転を行い（ステップＳ１０５）、浴槽水が存在しないと判断したら、浴槽水なし時における所定時間で風呂循環ポンプ２２をＯＮ／ＯＦＦさせる間欠運転を行う。（ステップＳ１０６）。

ステップＳ１０５及びステップS１０６で風呂循環ポンプ２２を所定時間ＯＮ／ＯＦＦさせる間欠運転を行ったら、制御部４３は、経過した時間を計時手段４４で確認し（ステップＳ１０７）、２０分経過しているか判断して（ステップＳ１０８）、２０分経過していれば、再度ステップＳ１０１で外気温Ｔが３℃未満か判断する。なお、ステップＳ１０８で判断した２０分は間欠運転が一周期する時間であり、風呂循環ポンプ２２のＯＮ時間にはステップＳ１０３で判断した４分を含まず、ステップＳ１０５及びステップＳ１０６での動作に関する時間を説明している。

次に、取付板４９に設置された配管と機能部品の位置による凍結防止に関して図４及び図５に基づいて説明する。
取付板４９上で固定された風呂循環ポンプ２２の前面視左側には給湯管１３、前面視右側には給水管５がそれぞれ設置されており、風呂循環ポンプ２２から発生する熱が伝熱可能な範囲である。また、給水管５途中に設置された減圧弁３３を囲うようにして風呂戻り管１９が設置されており、風呂戻り管１９内を流動する浴槽水の熱が伝熱可能となっている。

これにより、外気温が低下して風呂循環回路２１の凍結防止運転が開始されると、風呂循環ポンプ２２内に流入する浴槽水の熱と風呂循環ポンプ２２自体から発生する熱とが放熱され、給湯管１３と給水管５との配管内部にある湯水を加熱することで凍結を防止することができる。また、風呂戻り管１９から放熱される浴槽水の熱によって周囲の温度が上昇し、風呂戻り管１９に囲われた減圧弁３３が加熱されるため、器具内部にある市水の凍結を防止することができる。

浴槽１８内に存在する浴槽水は外気温が低温であっても浴室や浴槽の断熱によって温度の低下速度が鈍くなっており、例えば、外気温が０℃前後において浴槽水の温度は２０℃以上に保たれることから、凍結防止運転を開始し風呂循環回路２１や風呂循環ポンプ２２内に浴槽水が流入すると、放熱して周囲の温度を上昇させることができるため、給湯管１３や給水管５、減圧弁３３を加熱して内部にある湯水の凍結が防止できる。

ここで、取付板４９上の風呂循環ポンプ２２の配置場所に関して説明する。
略長方形状の筐体２前方に設置された取付板４９の左右端部と円筒形状の貯湯タンク３との間は取付板４９の中央部と貯湯タンク３との間よりも大きなスペースが存在し、取付板４９の前面視左側端部に風呂循環ポンプ２２を配置し、給湯管１３と給水管５との間に風呂循環ポンプ２２があるので、筐体２の前方向に対する大きさの拡大を防止しつつ風呂循環ポンプ２２からの放熱による給湯管１３と給水管５との凍結防止が可能となる。

なお、本実施形態では風呂循環ポンプ２２の左右に給湯管１３と給水管５とをそれぞれ設置した構成になっているがこれに限らず、例えば風呂循環ポンプ２２が間になるよう前後や斜め方向に給湯管１３や給水管５を設置してもよく、風呂循環ポンプ２２からの放熱が伝熱可能な範囲であればよいものである。

また、給湯管１３と給水管５とを風呂循環ポンプ２２の左右に設置しているが、出湯流路を構成する出湯管４と給水流路を構成する給水バイパス管１０とを風呂循環ポンプ２２の近傍に設置する構成であってもよいものである。

また、減圧弁３３の周囲を風呂戻り管１９で囲うように設置しているが、風呂往き管２０で囲うように設置する構成であってもよく、減圧弁３３に浴槽水の放熱が伝熱可能となるように風呂循環回路２１を構成する配管を設置すればよいものである。

また、本実施形態では風呂熱交換器１７を貯湯タンク３内部に設置した内熱交として説明しているがこれに限らず、例えば貯湯タンク３の外部で浴槽水と熱交換する外熱交でもよいものである。

また、本実施形態では凍結温度検知手段をヒートポンプユニット６内に設置された外気温センサ３６として説明したがこれに限らず、例えば貯湯タンクユニット１内に雰囲気温度を検知する機内サーミスタを設置し、該機内サーミスタで検知された温度が所定値以下になったら凍結防止運転を開始する制御でもよく、更に、風呂温度センサ２４で検知する浴槽水の温度や給水温度センサ３２で検知する市水の温度に基づいて、凍結防止運転を開始する制御であってもよいものである。

以上のように、取付板４９上に風呂循環ポンプ２２を給湯管１３と給水管５との間となるように固定することで、浴槽１８内の浴槽水が凍結するのを防止するため風呂循環ポンプ２２の駆動を開始すると、風呂循環回路２１を流動する浴槽水の熱と風呂循環ポンプ２２自体から発生する熱によって周囲の温度が上昇し、風呂循環ポンプ２２の近傍にある給湯管１３と給水管５の配管温度が上昇するため、配管内部にある湯水の凍結が防止でき貯湯タンク３への給水や貯湯タンク３からの出湯を正常に実施可能となる。

また、給水管５の途中に備えられた減圧弁３３の周囲を風呂戻り管１９で囲うことで、凍結防止運転時に風呂戻り管１９内を流動する浴槽水からの放熱で減圧弁３３が加熱され、減圧弁３３の凍結防止が可能となり市水の減圧を正常に行うことができる。

また、本実施形態では加熱手段をヒートポンプユニット６として説明したが、これに限らず、太陽熱、ガス、液体燃料による給湯機や電熱ヒータによる電気温水器等に適用することが可能である。

１ 貯湯タンクユニット
３ 貯湯タンク
４ 出湯管
５ 給水管
６ ヒートポンプユニット
１０ 給水バイパス管
１３ 給湯管
１７ 風呂熱交換器
１９ 風呂戻り管
２０ 風呂往き管
２１ 風呂循環回路
２２ 風呂循環ポンプ
３３ 減圧弁
３６ 外気温センサ
４９ 取付板

Claims (3)

1. 筐体内に収納された湯水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンクに接続され前記貯湯タンク内に市水を供給する給水流路と、当該給水流路の途中に設置され市水の圧力を減圧する減圧弁と、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクに接続され前記加熱手段で加熱された高温水が流動する出湯流路と、浴槽内の浴槽水が流動する風呂戻り管と風呂往き管とで構成された風呂循環回路と、該風呂循環回路途中に設置され浴槽水を循環させる風呂循環ポンプと、前記風呂循環回路の途中に設置され浴槽水を加熱する風呂熱交換器と、前記風呂循環回路内の浴槽水が凍結する虞のある所定温度を検知する凍結温度検知手段と、前記風呂循環ポンプを駆動させる制御部とを備えた風呂給湯装置において、前記筐体の外部にある配管と接続する前記給水流路と前記出湯流路の端部付近に前記風呂循環ポンプを設置し、前記減圧弁を囲うように前記風呂循環回路を設置して、前記制御部は、前記凍結温度検知手段で浴槽水が凍結する虞のある所定温度が検知されたら、前記風呂循環ポンプを所定時間駆動させる凍結防止運転を開始することを特徴とする風呂給湯装置。
2. 前記減圧弁は、正面視側方と上方とを前記風呂戻り管が通過し、下方を前記風呂往き管が通過するように囲われたことを特徴とする請求項１記載の風呂給湯装置。
3. 前記給水流路と前記出湯流路の端部と、機能部品が固定されると共に、外部の所定の配管を固定する取付板を備え、前記取付板上に固定された前記給水流路と前記出湯流路の端部の間に前記風呂循環ポンプを設置したことを特徴とする請求項１または２に記載の風呂給湯装置。

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