JP2009162415A

JP2009162415A - 貯湯式給湯装置

Info

Publication number: JP2009162415A
Application number: JP2007341503A
Authority: JP
Inventors: Shoko Tokunaga; 晶子徳永; Takashi Magara; 隆志眞柄; Masanori Ueda; 真典上田
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2007-12-29
Filing date: 2007-12-29
Publication date: 2009-07-23

Abstract

【課題】地震等の災害によって断水が発生していて、貯湯タンク内に湯水が満タンに入っていない状態でも、貯湯タンク内の湯水を任意の沸き上げ目標温度に沸き上げられる貯湯式給湯装置を提供する。
【解決手段】貯湯タンク２内の湯水を加熱手段３で沸き上げ目標温度に沸き上げる沸き上げ制御部３３と、沸き上げ時に、加熱手段３内に収納された加熱熱交換器４で加熱された後の温水の温度を検出する沸き上げ温度検出手段１３及び貯湯タンク２上部に配設された貯湯温度検出手段２６の何れか一方、あるいは双方の検出する温度が所定時間低温であると、異常と判断し沸き上げを停止する異常検出手段３４とを備えた貯湯式給湯装置において、異常検出手段３４を無効に設定し沸き上げを行う災害時モードを設け、この災害時モードを選択した場合には、貯湯式給湯装置の運転操作を行うリモコン５を手動で操作して任意の沸き上げ目標温度を設定できるようにした。
【選択図】図３

Description

この発明は、地震等の災害発生後において貯湯タンク内の湯水を有効に使用可能な貯湯式給湯装置に関するものである。

従来この種の貯湯式給湯装置において、地震（予震）が発生しこれを検知した場合に、貯湯タンク内の湯水をヒートポンプユニットで沸き上げる沸き上げ時の沸き上げ目標温度を、給湯や風呂等に直接使用可能な低温に設定し、沸き上げを行うようにして、予震後に本震が起こって断水が発生した場合でも、貯湯タンクから生活用水として直接使用可能な温度の湯水を得られるようにしたものがあった。（例えば、特許文献１参照。）
特開２００７−２５５７５３号公報

ところでこの従来のものは、予震後の本震に備えて前記沸き上げ目標温度を低温に設定しておくものであり、本震によって停電かつ断水が発生し、数日後、断水状態が続く中で電力が復旧した時の沸き上げについては何ら考慮されていない。本震による停電時かつ断水時に貯湯タンクの下部に設けられた排水栓を開き貯湯タンク内の湯水を取り出して生活用水として使用していくと、貯湯タンク内は上部から徐々に空気に置換されると共に貯湯タンク内の貯湯温水の温度は自然放熱等により低下していく。この状態で電力が復旧し貯湯タンク内の湯水の沸き上げを行おうとすると、貯湯タンクの上下方向に複数配設され貯湯温水の温度を検出する貯湯温度センサのうち、貯湯タンク上部に配設された貯湯温度センサは前記置換された空気の温度を検出してしまい、沸き上げを行っているにも関わらず貯湯タンク上部に配設された貯湯温度センサの検出する温度があまり上昇しない可能性がある。一般的に、貯湯タンク上部に配設された貯湯温度センサの検出する温度が所定時間低温であると、沸き上げが適切に行われていないと判断して沸き上げ温度低温異常で沸き上げは停止される。このことから、電力が復旧したとしても貯湯タンク内の湯水の沸き上げを行うことができず、生活用水として使用したい温水を生成できないという問題点を有するものであった。

また、一般的に、前記沸き上げ時にヒートポンプユニットの加熱熱交換器である水冷媒熱交換器で加熱した後の温水の温度を検出する沸き上げ温度センサが所定時間低温を検出すると、沸き上げが適切に行われていないと判断して沸き上げ温度低温異常で沸き上げは停止されるものである。よって、前記沸き上げ目標温度を低温に設定しておくと、前記沸き上げ時に沸き上げ温度低温異常で沸き上げは停止してしまい、上記したものと同様に電力が復旧したとしても貯湯タンク内の湯水の沸き上げを行うことができず、生活用水として使用したい温水を生成できないという問題点を有するものであった。

この発明は上記課題を解決するために、特に請求項１ではその構成を、湯水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクの下部から前記加熱手段内に収納された加熱熱交換器に向かう往き管と、該往き管途中に設けられ湯水を循環させる循環ポンプと、前記加熱熱交換器から前記貯湯タンクの上部に戻る戻り管と、該戻り管に設けられ前記加熱熱交換器で加熱された後の温水の温度を検出する沸き上げ温度検出手段と、前記貯湯タンクの上下方向に複数配設され貯湯温水の温度を検出する貯湯温度検出手段と、前記貯湯タンク内の湯水を前記加熱手段で沸き上げ目標温度に沸き上げる沸き上げ制御部と、前記沸き上げ時に、前記沸き上げ温度検出手段及び前記貯湯タンク上部に配設された前記貯湯温度検出手段の何れか一方、あるいは双方の検出する温度が所定時間低温であると、異常と判断し沸き上げを停止する異常検出手段とを備えた貯湯式給湯装置において、前記異常検出手段を無効に設定し沸き上げを行う災害時モードを設け、この災害時モードを選択した場合には、前記貯湯式給湯装置の運転操作を行うリモコンを手動で操作して任意の前記沸き上げ目標温度を設定できるものとした。

この発明の請求項１によれば、災害時モードを選択した場合には、沸き上げ時に、前記沸き上げ温度検出手段及び前記貯湯タンク上部に配設された前記貯湯温度検出手段の何れか一方、あるいは双方の検出する温度が所定時間低温であっても、異常検出手段を無効に設定して異常と判断せずに沸き上げを行うことができるので、先に説明した貯湯タンク上部が空気に置換された状態での沸き上げ、または前記沸き上げ目標温度が低温に設定された場合での沸き上げ時でも、異常と判断することなく貯湯タンク内の湯水を沸き上げることができ、断水状態が続く中で電力が復旧した時でも貯湯タンク内の湯水の沸き上げを行って生活用水として使用したい温水を生成することができ、更に、災害時モードを選択した場合には、貯湯式給湯装置の運転操作を行うリモコンを手動で操作して任意の前記沸き上げ目標温度を設定できるので、沸き上げ目標温度を低温、例えば４０℃程度に設定した場合は、給湯や風呂等に直接使用可能な温度の温水を生成し貯湯タンクから取り出してすぐに使用でき使用勝手のよいものであり、また、断水状態は続いているが、給水車等により水の供給がある場合には、沸き上げ目標温度を高温、例えば８０℃程度に設定して貯湯タンク内の湯水の沸き上げを行い、この高温に沸き上げた温水と、給水車等から入手しポリタンク等入れてきた水とをバケツ等の容器に入れて混ぜることにより、給湯や風呂等に直接使用可能な温度の温水を生成することができると共に、貯湯タンク内の湯水の消費を極力抑えながら給湯や風呂等の生活用水を提供することができるというように、ユーザーは用途に応じて沸き上げ目標温度を任意に設定して貯湯タンク内の湯水を極めて有効に使用することができるものである。

次に、本発明の貯湯式給湯装置の一実施形態を図面に基づき説明する。
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は前記ヒートポンプユニット３内に収納された加熱熱交換器としての水冷媒熱交換器、５は給湯設定温度を設定したり満タンモードや強制沸き増し運転モード等の各種の運転モードを手動で設定し、貯湯式給湯装置の運転操作を行うためのリモコンである。

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６と、下端に給水管７とが接続され、さらに、前記水冷媒熱交換器４と循環可能に接続する往き管８が下部に、戻り管９が上部に接続されている。また、往き管８の途中には貯湯タンク２の湯水をヒートポンプユニット３に循環させる循環ポンプ１０が設けられ、往き管８、循環ポンプ１０、水冷媒熱交換器４、戻り管９で加熱循環回路１１を構成している。また、水冷媒熱交換器４の前後の往き管８および戻り管９には、それぞれ入水温度センサ１２と沸き上げ温度検出手段としての沸き上げ温度センサ１３とが設けられている。

１４は給水管７から分岐されて貯湯タンク２をバイパスする給水バイパス管、１５は出湯管６からの湯と給水バイパス管１４からの水とを混合して給湯設定温度の湯に混合する給湯混合弁、１６は給湯混合弁１５で混合された湯を台所や洗面所等に設けられた給湯栓１７に給湯する給湯管、１８は給湯混合弁１５の直後の給湯管１６に設けられ給湯混合弁１５で混合された湯の温度を検出する給湯温度センサ、１９は給湯する湯水の量をカウントする流量カウンタである。

前記ヒートポンプユニット３は、凝縮器としての前記水冷媒熱交換器４と冷媒を圧縮する回転数可変の圧縮機２０と電子膨張弁２１と強制空冷式の蒸発器としての空気熱交換器２２で構成されたヒートポンプ回路２３と、空気熱交換器２２に送風する室外ファン２４と、前記ヒートポンプユニット３を制御するヒーポン制御部２５とを備えており、ヒートポンプ回路２３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。

２６は貯湯タンク２の側面上下方向に複数配設され貯湯温水の温度を検出する貯湯温度検出手段としての貯湯温度センサで、この実施形態では上から順に２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅの５つの貯湯温度センサ２６が配設され、この貯湯温度センサ２６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。

前記リモコン５は、設定温度やエラー情報等を表示する表示部２７と、給湯設定温度を設定する給湯温度設定スイッチ２８と、風呂設定温度を設定する風呂温度設定スイッチ２９と、貯湯タンク２内の湯水をヒートポンプユニット３で沸き上げるための運転モードを選択して操作するものであって、各種運転モード、例えば貯湯タンク２内に大容量の貯湯量を所望する満タンモード、過去の使用湯量の実績に応じた貯湯量を所望するおまかせモード、電力安価な深夜時間帯のみ沸き上げを行う深夜のみモード、災害時に貯湯タンク２内の湯水の沸き上げ目標温度を任意に設定することができる災害時モードのうち何れかを選択する運転モード選択スイッチ３０と、貯湯タンク２内の湯水を沸き増しする沸き増し量を「満タン」、「１００Ｌ」、または「５０Ｌ」と手動で切替えて選択し沸き増し運転を行なわせるための沸き増しスイッチ３１とが設けられているものである。

３２はヒートポンプユニット３の駆動開始・停止制御や各種センサの入力を受けて各アクチュエータの駆動を制御するマイクロコンピュータを備えた貯湯制御部であり、リモコン５と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等を設定できるようにしているものであると共に、ヒーポン制御部２５と有線にて通信可能に接続されて沸き上げ目標温度および沸き上げ動作の発停の指示をヒーポン制御部２５へ送るものである。

前記貯湯制御部３２は、深夜時間帯や昼間時間帯に貯湯タンク２内の湯水をヒートポンプユニット３により沸き上げ目標温度に沸き上げる沸き上げ制御を行う沸き上げ制御部３３と、沸き上げ温度センサ１３及び貯湯温度センサ２６のうち貯湯タンク２上部に配設された、例えば貯湯温度センサ２６ａの何れか一方、あるいは双方の検出する温度が所定時間低温であると、沸き上げが適切に行われておらず沸き上げ温度低温異常と判断して沸き上げを停止させる異常検出手段３４と、前記リモコン５の運転モード選択スイッチ３０により災害時モードが選択された場合に異常検出手段３４を無効に設定する無効設定手段３５とを有しているものである。

３６は貯湯タンク２内の過圧を逃がす過圧逃し弁、３７は給水の圧力を減圧する減圧弁、３８は給水の温度を検出する給水温度センサ、３９は給水管７を開閉する止水栓で、給水管７に設けた減圧弁３７より上流側に設けられているものである。また、４０は排水管で、一端が貯湯タンク２の底部に接続され、排水管４０の途中には排水管４０を開閉する排水栓４１を有しているものである。なお、地震等の災害発生により断水が発生した場合は、止水栓３９を閉め、貯湯タンク２内の湯水を使用する時は過圧逃し弁３６を開放し排水栓４１を開くことで、排水管４０を介して貯湯タンク２内の湯水を取水できるものである。

次に、本発明の一実施形態の作動を説明する。
先ず、通常時（災害時モード以外）での沸き上げについて説明すると、時間帯別契約電力の電力単価が安価な深夜時間帯（例えば２３：００）に達すると、沸き上げ制御部３３は沸き上げ制御を開始し、例えば、過去１週間の最大使用熱量や前日２３：００〜当日２３：００までの平均給水温度等から沸き上げ目標温度を自動で算出して設定し、貯湯温度センサ２６の検出する貯湯温度に基づき現在貯湯タンク２内に貯湯されている貯湯熱量を算出すると共に、沸き上げ開始時刻を算出する。そして、沸き上げ開始時刻に達するとヒートポンプユニット３を駆動させると共に循環ポンプ１０を駆動させ、貯湯タンク２の下部から湯水を取り出し往き管８を介して水冷媒熱交換器４で加熱して、戻り管９を介して貯湯タンク２の上部に沸き上げ目標温度に加熱した湯を戻すようにして、貯湯タンク２の上部から順次積層して高温の温水を貯湯していく。貯湯温度センサ２６が必要な熱量が貯湯されたことを検出すると、沸き上げ制御部３３はヒートポンプユニット３を停止すると共に循環ポンプ１０も停止して沸き上げ動作を終了するものである。

次に、この一実施形態の災害時モードについて図３のフローチャートを用いて説明する。ここでは、地震等の災害によって停電かつ断水が発生し、この停電かつ断水の期間に貯湯タンク２内の湯水を生活用水として使用し、数日後、断水状態が続く中で電力が復旧した時の沸き上げを想定したものである。
先ず、無効設定手段３５は、リモコン５の運転モード選択スイッチ３０の手動操作によって災害時モードが選択されたか否かを判断し（ステップＳ１）、災害時モードが選択されたと判断すると、無効設定手段３５は異常検出手段３４を無効に設定する（ステップＳ２）。

続いて、沸き上げ制御部３３は、例えば給水温度センサ３８で検出した給水温度や外気温度センサ（図示せず）で検出した外気温度を基に沸き上げ可能な上限温度を算出し、その温度を沸き上げ目標温度の上限値として設定して（ステップＳ３）、ユーザーはリモコン５を手動で操作、例えばリモコン５の給湯温度設定スイッチ２８を手動で操作して任意の沸き上げ目標温度を設定するものである（ステップＳ４）。その後、沸き上げ制御部３３はヒートポンプユニット３を駆動させると共に循環ポンプ１０を駆動させ、貯湯タンク２の下部から湯水を取り出し往き管８を介して水冷媒熱交換器４で加熱して、戻り管９を介して貯湯タンク２の上部に沸き上げ目標温度に加熱した湯を戻すようにして貯湯タンク２内の湯水の沸き上げを開始して（ステップＳ５）、沸き上げ制御部３３は、沸き上げ温度センサ１３で検出する温度が沸き上げ目標温度になるように循環ポンプ１０の流量を制御しながら沸き上げを行い、そして、沸き上げが終了したか否かを判断し（ステップＳ６）、例えば沸き上げ目標温度が５０℃以上である時は、貯湯温度センサ２６ｅまたは入水温度センサ１２で検出する温度が（沸き上げ目標温度−１５）℃に達したら沸き上げが終了したと判断し災害時モードを終了するものであり、例えば沸き上げ目標温度が５０℃未満である時は、貯湯温度センサ２６ｅまたは入水温度センサ１２で検出する温度が（沸き上げ目標温度−５）℃に達したら沸き上げが終了したと判断し災害時モードを終了するものである。なお、この災害時モードは終了する毎に、沸き上げの前記各種運転モードのうち満タンモードに設定が切り替わる等して一旦解除され、再度、災害時モードでの沸き上げを行いたい場合は、運転モード選択スイッチ３０を操作して災害時モードを選択するものである。

以上説明した災害時モードにおいて、前記ステップＳ２で無効設定手段３５が異常検出手段３４を無効に設定するとあるが、異常検出手段３４を無効に設定しておかないと、災害、例えば地震によって停電かつ断水が発生した期間内に、排水栓４１を開き貯湯タンク２の底部に接続された排水管４０を介して貯湯タンク２内の湯水を取り出して生活用水として使用したことにより、貯湯タンク２内の上部が空気に置換、例えば貯湯温度センサ２６ａと貯湯温度センサ２６ｂとの間の位置まで貯湯タンク２の上部が空気に置換され、このような状態で電力だけが復旧し貯湯タンク２内の湯水の沸き上げを行おうとした時に、貯湯温度センサ２６のうち、貯湯タンク２上部に配設された貯湯温度センサ２６ａは前記置換された空気の温度を検出してしまい、沸き上げを行っているにも関わらず貯湯温度センサ２６ａの検出する温度があまり上昇しない可能性があり、異常検出手段３４は、貯湯タンク２上部に配設された貯湯温度センサ２６の検出する温度が所定時間低温で、沸き上げが適切に行われておらず沸き上げ温度低温異常と判断して沸き上げを停止してしまい、電力が復旧したとしても貯湯タンク２内の湯水の沸き上げを行うことができず、生活用水として使用したい温水を生成できないおそれがある。

また、一般的に、沸き上げ時に水冷媒熱交換器４で加熱した後の温水の温度を検出する沸き上げ温度センサ１３が所定時間低温を検出すると、異常検出手段３４は、沸き上げが適切に行われておらず沸き上げ温度低温異常と判断して沸き上げを停止してしまうので、異常検出手段３４を無効に設定しておかないと、災害時に給湯・風呂等の生活用水としてすぐに使用できる温度、例えば４０℃程度を沸き上げ目標温度として設定した場合、異常検出手段３４は沸き上げ温度低温異常と判断して沸き上げを停止してしまい、上記したものと同様に電力が復旧したとしても貯湯タンク２内の湯水の沸き上げを行うことができず、生活用水として使用したい温水を生成できないおそれがある。

しかし、本実施形態の貯湯式給湯装置における災害時モードでは、災害時モードが選択されると前記ステップＳ２で無効設定手段３５が異常検出手段３４を無効に設定するので、先に説明した貯湯タンク２上部が空気に置換された状態での沸き上げ、または沸き上げ目標温度が低温に設定された場合での沸き上げ時でも、異常と判断することなく貯湯タンク２内の湯水を沸き上げることができ、断水状態が続く中で電力が復旧した時でも貯湯タンク２内の湯水の沸き上げを行って生活用水として使用したい温水を生成することができるものである。

また、災害時モードでは前記ステップＳ４でユーザーはリモコン５を手動で操作して任意の沸き上げ目標温度を設定するので、沸き上げ目標温度を低温、例えば４０℃程度に設定した場合は、給湯や風呂等に直接使用可能な温度の温水を生成し貯湯タンク２から取り出してすぐに使用でき使用勝手のよいものであり、また、断水状態は続いているが、給水車等により水の供給がある場合には、前記ステップＳ３で設定された上限値を超えない範囲ではあるが、沸き上げ目標温度を高温、例えば８０℃程度に設定して沸き上げを行い、高温に沸き上げた温水と、給水車等から入手しポリタンク等入れてきた水とをバケツ等の容器に入れて混ぜることにより、給湯や風呂等に直接使用可能な温度の温水を生成することができると共に、貯湯タンク２内の湯水の消費を極力抑えながら給湯や風呂等の生活用水を提供することができ、ユーザーは用途に応じて沸き上げ目標温度を任意に設定して貯湯タンク２内の湯水を極めて有効に使用することができるものである。

なお、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、上記の一実施形態において、前記災害時モードは、リモコン５の運転モード選択スイッチ３０を操作して選択できるようにしているが、災害時モードは通常時には使用しないので、運転モード選択スイッチ３０で選択できるのは満タンモード、おまかせモード、深夜のみモードにしておき、所定の操作、例えば運転モード選択スイッチ３０と給湯温度設定スイッチ２８とを同時に長押しすることで災害時モードが選択されるというようにしてもよいものである。

この発明の一実施形態の概略構成図。同一実施形態の要部ブロック図。同一実施形態の災害時モードでの沸き上げを示すフローチャート。

符号の説明

２貯湯タンク
３加熱手段（ヒートポンプユニット）
４加熱熱交換器（水冷媒熱交換器）
５リモコン
８往き管
９戻り管
１０循環ポンプ
１３沸き上げ温度検出手段（沸き上げ温度センサ）
２６貯湯温度検出手段（貯湯温度センサ）
３３沸き上げ制御部
３４異常検出手段

Claims

湯水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクの下部から前記加熱手段内に収納された加熱熱交換器に向かう往き管と、該往き管途中に設けられ湯水を循環させる循環ポンプと、前記加熱熱交換器から前記貯湯タンクの上部に戻る戻り管と、該戻り管に設けられ前記加熱熱交換器で加熱された後の温水の温度を検出する沸き上げ温度検出手段と、前記貯湯タンクの上下方向に複数配設され貯湯温水の温度を検出する貯湯温度検出手段と、前記貯湯タンク内の湯水を前記加熱手段で沸き上げ目標温度に沸き上げる沸き上げ制御部と、前記沸き上げ時に、前記沸き上げ温度検出手段及び前記貯湯タンク上部に配設された前記貯湯温度検出手段の何れか一方、あるいは双方の検出する温度が所定時間低温であると、異常と判断し沸き上げを停止する異常検出手段とを備えた貯湯式給湯装置において、前記異常検出手段を無効に設定し沸き上げを行う災害時モードを設け、この災害時モードを選択した場合には、前記貯湯式給湯装置の運転操作を行うリモコンを手動で操作して任意の前記沸き上げ目標温度を設定できるようにしたことを特徴とする貯湯式給湯装置。