JP2011145010A - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】浴槽水循環回路上の熱交換器内の通路に追い焚き時に堆積するゴミ（固体物）を排除する清掃機能を具備した貯湯式給湯機を提供することを目的とする。
【解決手段】浴槽２に供給される湯を貯える貯湯タンク２２を備える。浴槽水循環回路３６内を流れる浴槽水とタンク湯循環回路３１内を流れるタンク湯とを熱交換させる熱交換器３２を備える。浴槽水循環回路３６を流れる浴槽水の流路形態として、熱交換器３２における第２水導入口３２ｂ側から第２水導出口３２ｄ側に向けて浴槽水が流れる通常追い焚き時経路（第１流路形態）と、これとは逆に第２水導出口３２ｄ側から第２水導入口３２ｂ側に向けて浴槽水が流れる逆流洗浄時経路（第２流路形態）とを切り替える電動式切替弁４１を備える。
【選択図】図２

Description

この発明は、風呂追い焚き機能を備えた貯湯式給湯機に関する。

従来、例えば特許文献１には、浴場の洗い場や浴槽から排出される温排水の排熱を有効に利用する浴場用排熱回収装置が開示されている。より具体的には、この従来の排熱回収装置は、プレート式熱交換器を利用して排熱回収を行っている。

特開平８−６１７７７号公報

ところで、浴槽水を循環させる浴槽水循環回路を備え、当該浴槽水循環回路を流れる浴槽水と貯湯タンクに貯留された湯とを熱交換させる熱交換器を備える追い焚き機能付きの貯湯式給湯機が知られている。このような貯湯式給湯機が有する追い焚き用の上記熱交換器内の通路に髪の毛等のゴミが入ると、そのゴミが熱交換器内の入口側の通路に堆積し、追い焚き時に浴槽水循環回路を流れる浴槽水の流量低下が発生するという問題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、浴槽水循環回路上の熱交換器内の通路に追い焚き時に堆積するゴミ（固体物）を排除する清掃機能を具備した貯湯式給湯機を提供することを目的とする。

この発明に係る貯湯式給湯機は、浴槽に供給される湯を貯える貯湯タンクと、貯湯タンクの上部と貯湯タンクの下部との間を接続するタンク湯循環回路を有し、貯湯タンクの上部から出るタンク湯を貯湯タンクの下部に循環させるタンク湯循環手段と、浴槽に接続された浴槽水循環回路を有し、浴槽内の浴槽水を循環させる浴槽水循環手段と、浴槽水循環回路内を流れる浴槽水とタンク湯循環回路内を流れるタンク湯とを熱交換させる熱交換器と、浴槽水循環回路を流れる浴槽水の流路形態として、熱交換器における浴槽水側第１出入口側から浴槽水側第２出入口側に向けて浴槽水が流れる第１流路形態と、第１流路形態とは逆に浴槽水側第２出入口側から浴槽水側第１出入口側に向けて浴槽水が流れる第２流路形態とを切り替える流路切替手段と、を備えたものである。

この発明によれば、浴槽水循環回路上の熱交換器内の通路に追い焚き時に堆積するゴミ（固体物）を排除する清掃機能を具備した貯湯式給湯機を提供することができる。

本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機の回路構成図である。 電動式切替弁４１により切り替えられる浴槽水循環回路３６の２つの流路形態を説明するための図（Ａ）、（Ｂ）である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機１の回路構成図である。図１に示す貯湯式給湯機１は、ヒートポンプユニット１０とタンクユニット２０とを備えている。ヒートポンプユニット１０は、圧縮機１１、放熱器１２、膨張弁１３、および蒸発器１４を順に環状に接続して構成されたものであり、ハウジング１５に収納されている。ヒートポンプユニット１０は、自然冷媒である二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側では臨界圧を超える状態で運転することが好ましい。

タンクユニット２０は、そのハウジング２１内に、浴槽２に供給される湯を貯える貯湯タンク２２を備えている。また、タンクユニット２０は、ヒートポンプユニット１０を加熱手段として利用して、貯湯タンク２２内の水を沸き上げるための貯湯回路２３を備えている。具体的には、貯湯回路２３は、貯湯タンク２２の下部の水導出口２２ａと、放熱器１２とを接続する第１ヒートポンプ配管２４と、放熱器１２と貯湯タンク２２の上部の水導入口２２ｂとを接続する第２ヒートポンプ配管２５とを備えている。また、貯湯回路２３には、第１ヒートポンプ配管２４の途中に、湯沸かし用送水ポンプ２６が設置されている。

また、上記水導出口２２ａには、図示省略する給水源から水を供給するための給水配管２７が接続されている。給水配管２７の途中には、給水弁２８が設けられている。給水弁２８は、貯湯タンク２２内の高温水が給湯用として用いられた場合に開放されるように構成されており、これにより、上記水導出口２２ａを介して貯湯タンク２２内に水が供給される。更に、貯湯タンク２２の上部には、給湯口２９が設けられており、給湯口２９には、貯湯タンク２２内に貯えられた湯を浴槽２や他の給湯栓（図示省略）に向けて供給するための給湯配管３０が接続されている。尚、ここでは、詳細な給湯回路の説明および図示を省略する。

タンクユニット２０は、ハウジング２１内に、貯湯タンク２２の上部と貯湯タンク２２の下部とを接続するタンク湯循環回路３１を備えている。更に、ハウジング２１内には、追い焚き用の熱交換器３２が収納されている。熱交換器３２は、複数の伝熱プレートを積層したプレート式熱交換器であり、ここでは、そのようなプレート式熱交換器が縦置きで使用されている。熱交換器３２は、２つの方向から内部に流入した流体（水）が対向して流れるように構成された水−水熱交換器であり、第１水導入口３２ａおよび第２水導入口３２ｂと、第１水導出口３２ｃおよび第２水導出口３２ｄとを備えている。

タンク湯循環回路３１は、貯湯タンク２２の上部の水導出口２２ｃと熱交換器３２の第１水導入口３２ａとを接続する第１追い焚き配管３３と、熱交換器３２の第１水導出口３２ｃと貯湯タンク２２の下部の水導入口２２ｄとを接続する第２追い焚き配管３４とを備えている。また、タンク湯循環回路３１には、第２追い焚き配管３４の途中に、タンク湯利用送水ポンプ３５が設置されている。

貯湯式給湯機１は、更に、浴槽２内の浴槽水を循環させるための浴槽水循環回路３６を備えている。より具体的には、浴槽２と熱交換器３２の第２水導入口３２ｂとを接続する風呂往き配管３７と、熱交換器３２の第２水導出口３２ｄと浴槽２とを接続する風呂戻り配管３８とを備えている。また、浴槽水循環回路３６には、風呂往き配管３７の途中に、送水ポンプ３９と、浴槽２内に浴槽水が存在することを検知するための浴槽水検知センサ４０とが設置されている。

更に、タンクユニット２０のハウジング２１には、浴槽水循環回路３６内を流れる浴槽水の流路形態を切り替えるための電動式切替弁（四方弁）４１が収納されている。より具体的には、電動式切替弁４１は、風呂往き配管３７における送水ポンプ３９よりも第２水導入口３２ｂ側の部位と、風呂戻り配管３８の途中の部位との間に介在している。

電動式切替弁４１は、熱交換器３２における第２水導入口３２ｂ側から第２水導出口３２ｄ側に向けて浴槽水が流れる第１流路形態と、当該第１流路形態とは逆に上記第２水導出口３２ｄ側から上記第２水導入口３２ｂ側に向けて浴槽水が流れる第２流路形態とを切り替える手段である。

図１に示す貯湯式給湯機１を備える給湯システムは、貯湯式給湯機１を総合的に制御する制御部４２を備えている。制御部４２の入力には、上述した浴槽水検知センサ４０等の各種のセンサが電気的に接続されている。また、制御部４２の出力には、上述したヒートポンプユニット１０、送水ポンプ３９および電動式切替弁４１等の各種のアクチュエータが電気的に接続されている。また、制御部４２には、浴槽２を使用する使用者が貯湯式給湯機１を遠隔操作するための操作部（リモコン装置）４３が電気的に接続されている。

次に、以上説明した構成を備える本実施形態の貯湯式給湯機１の動作について説明する。

先ず、貯湯タンク２２内の水を沸き上げる場合には、ヒートポンプユニット１０の運転が実行される。これにより、冷媒回路内の冷媒は、圧縮機１１により圧縮されて高温高圧とされた後に、放熱器１２により冷却される。その後、冷媒は、膨張弁１３により減圧されたうえで蒸発器１４により大気から吸熱して蒸発し、圧縮機１１に戻る。一方、湯沸かし用送水ポンプ２６によって、貯湯タンク２２の下部の水導出口２２ａから放熱器１２に水が供給される。供給された水は、放熱器１２で加熱されて高温となったうえで、水導入口２２ｂから貯湯タンク２２の上部に流入する。このようにして沸き上げられた貯湯タンク２２内の高温水（以下、「タンク湯」と称する）は、給湯配管３０を通って順次給湯される。

次に、図２を参照して、追い焚き動作、および追い焚き動作の直後に実施される逆流洗浄動作について説明する。図２は、電動式切替弁４１により切り替えられる浴槽水循環回路３６の２つの流路形態を説明するための図であり、図２（Ａ）は通常追い焚き時経路（上記第１流路形態）を示し、図２（Ｂ）は逆流洗浄時経路（上記第２流路形態）を示している。

追い焚き動作を実施する場合には、図２（Ａ）に示す通常追い焚き時経路（第１流路形態）が選択される。そして、貯湯タンク２２内のタンク湯がタンク湯循環回路３１を循環するようにするために、タンク湯利用送水ポンプ３５が駆動されるとともに、浴槽２内の浴槽水が浴槽水循環回路３６を循環するようにするために、送水ポンプ３９が駆動される。

上記追い焚き動作が実施されることより、風呂往き配管３７を通って浴槽２から出た浴槽水は、第２水導入口３２ｂから熱交換器３２の内部に流入する。この際、熱交換器３２の内部に流入した浴槽水は、タンク湯循環回路３１内を流れるタンク湯と熱交換されることにより加熱されたうえで、風呂戻り配管３８を通って浴槽２に戻される。これにより、浴槽水を温め直すことができる。

また、上記追い焚き動作が実施された場合、タンク湯循環回路３１においては、貯湯タンク２２の上部に存在する高温のタンク湯が水導出口２２ｃから出水し、第１追い焚き配管３３を通って第１水導入口３２ａから熱交換器３２の内部に流入する。熱交換器３２の内部に流入したタンク湯は、浴槽水循環回路３６内を流れる浴槽水と熱交換されることにより冷却されたうえで、第２追い焚き配管３４を通って水導入口２２ｄから貯湯タンク２２の下部に戻される。このような追い焚き動作によれば、浴槽２内の冷えた浴槽水を一旦排出して再度湯はりを行う場合と比べ、給湯用としてのタンク湯の利用量が少なく、また、貯湯タンク２２の底部から水をほとんど供給する必要がない。更に、本実施形態では、熱交換器３２として熱交換能力の高いプレート式熱交換器が用いられている。このため、貯湯タンク２２内に相当量の熱量が蓄積された状態で追い焚き動作が実施された場合であっても、十分に熱交換を行って貯湯タンク２２の下部を低温状態に保つことができ、一方、貯湯タンク２２内に蓄積された全熱量が比較的少ない場合であっても、低温（例えば、１０℃）の浴槽水を追い焚きして入浴可能な湯温に加熱することも可能である。また、熱交換能力が高いので、一定能力を有する熱交換器を小型で実現することも可能で、省スペース化を実現することができる。

次に、本実施形態における逆流洗浄動作について説明する。この逆流洗浄動作は、制御部４２内に定期的に設定された時刻になった場合に、電動式切替弁４１を図２（Ａ）に示す状態から９０°右回転させることにより図２（Ｂ）に示す逆流洗浄時経路を形成した状態で、送水ポンプ３９を駆動させることで実行される。

図２（Ｂ）に示す逆流洗浄時経路（第２流路形態）が選択された状態で送水ポンプ３９が駆動されると、風呂往き配管３７を通って浴槽２から出た浴槽水は、電動式切替弁４１によって熱交換器３２に入る前に風呂戻り配管３８に導かれたうえで、第２水導出口３２ｄ側から熱交換器３２の内部に流入するようになる。そして、熱交換器３２内に流入した浴槽水は、第２水導入口３２ｂから風呂往き配管３７に流出した後に電動式切替弁４１により風呂戻り配管３８に導かれたうえで浴槽２に戻される。このように、逆流洗浄時経路が選択された場合には、熱交換器３２に流入する浴槽水の流れの向きが、通常追い焚き時経路が選択された場合とは逆となる。

浴槽２内に浴槽水が存在しているか否かは浴槽水検知センサ４０によって常に検知されており、上記逆流洗浄動作は、浴槽２内に浴槽水が存在している場合にのみ実行される。この逆流洗浄動作を実施するタイミングである上記の定期的に設定された時刻としては、より具体的には、例えば毎日或いは数日おきで、かつ、浴槽水の上記追い焚き動作が実施された直後とすることが好適である。

以上説明したように、本実施形態の貯湯式給湯機１は、浴槽水循環回路３６の流路を通常追い焚き時経路と逆流洗浄時経路との間で切り替え可能とする電動式切替弁４１を備えている。そして、定期的に設定された時刻において逆流洗浄時経路を選択して、追い焚き動作時とは逆向きの浴槽水を熱交換器３２に流すことにより、追い焚き動作時に熱交換器３２内の入口側（第２水導入口３２ｂ側）の通路に堆積した髪の毛等のゴミを熱交換器３２の外部に排除することができる。これにより、熱交換器３２の内部を綺麗に保つことができる。

また、本実施形態では、逆流洗浄動作を行うタイミングとして、毎日或いは数日おきといった比較的短い期間ごとで、かつ追い焚き動作が実施された直後のタイミングを設定している。このようなタイミングで逆流洗浄動作を実行することとすれば、熱交換器３２に引っ掛かったゴミが微量であるうちに、追い焚き動作が実施された直後で浴槽２内に必ず湯が存在しているために作動機会を確実に確保できるタイミングで、逆流洗浄を実施することが可能となる。また、このようなタイミングであれば、ゴミは微量であるので、逆流洗浄後の浴槽水を浴槽２に戻すこととしても、浴槽２全体の容積から判断すると問題ないといえる。

ところで、上述した実施の形態１においては、上記逆流洗浄時経路が選択された場合には、熱交換器３２を洗浄した後の浴槽水を風呂戻り配管３８を通して浴槽２に戻すようにしている。しかしながら、本発明の対象となる第２流路形態は、上記逆流洗浄経路に限定されるものではない。すなわち、例えば、ハウジング２１内において、逆流洗浄時における熱交換器３２の浴槽水の出口（図１、２においては第２水導入口３２ｂ）と浴槽２との間の配管３７または３８の途中に、浴槽水を外部へ排出するための排出流路と、当該排出流路に浴槽水を流すように切り替え可能な切替弁とを設けるようにする。そして、逆流洗浄時に上記排出流路を介して貯湯式給湯機１の外部へ逆流洗浄後の浴槽水を排出するようにし、逆流洗浄後の浴槽水が浴槽２に排出されないように構成してもよい。また、このような排水流路を利用して行う逆流洗浄モードを予め設定しておき、操作部（リモコン装置）４３によってそのような逆流洗浄モードの実行指令が出された際に実行されるようにしてもよい。

本発明によるヒートポンプを利用した貯湯式給湯機１は、一般家庭における浴室の浴槽２に給湯する風呂追い焚き機能付きの給湯機として有用であり、異物の影響の少ない機器を提供することができる。

１ 貯湯式給湯機
２ 浴槽
１０ ヒートポンプユニット
２０ タンクユニット
２１ ハウジング
２２ 貯湯タンク
３１ タンク湯循環回路
３２ 熱交換器
３２ａ 熱交換器３２の第１水導入口
３２ｂ 熱交換器３２の第２水導入口
３２ｃ 熱交換器３２の第１水導出口
３２ｄ 熱交換器３２の第２水導出口
３３ 第１追い焚き配管
３４ 第２追い焚き配管
３５ タンク湯利用送水ポンプ
３６ 浴槽水循環回路
３７ 風呂往き配管
３８ 風呂戻り配管
３９ 送水ポンプ
４０ 浴槽水検知センサ
４１ 電動式切替弁
４２ 制御部
４３ 操作部（リモコン装置）

Claims (4)

1. 浴槽に供給される湯を貯える貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクの上部と前記貯湯タンクの下部との間を接続するタンク湯循環回路を有し、前記貯湯タンクの上部から出るタンク湯を前記貯湯タンクの下部に循環させるタンク湯循環手段と、
   前記浴槽に接続された浴槽水循環回路を有し、前記浴槽内の浴槽水を循環させる浴槽水循環手段と、
   前記浴槽水循環回路内を流れる浴槽水と前記タンク湯循環回路内を流れるタンク湯とを熱交換させる熱交換器と、
   前記浴槽水循環回路を流れる浴槽水の流路形態として、前記熱交換器における浴槽水側第１出入口側から浴槽水側第２出入口側に向けて浴槽水が流れる第１流路形態と、前記第１流路形態とは逆に前記浴槽水側第２出入口側から前記浴槽水側第１出入口側に向けて浴槽水が流れる第２流路形態とを切り替える流路切替手段と、
   を備えることを特徴とする貯湯式給湯機。
2. 前記浴槽内の浴槽水があるか否かを判定する浴槽水判定手段を更に備え、
   前記浴槽内に浴槽水があると判定された場合にのみ、前記第１流路形態から前記第２流路形態への流路の切り替えを行うことを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯機。
3. 前記第１流路形態が選択された状態で浴槽水を前記浴槽水循環回路に流して行う浴槽水の追い焚き動作の実施直後に、前記第１流路形態から前記第２流路形態への流路の切り替えを行うことを特徴とする請求項２に記載の貯湯式給湯機。
4. 前記流路切替手段は、前記第１流路形態と前記第２流路形態とを切り換える電動式の切替弁であり、
   前記切替弁は、前記貯湯タンクを収納したタンクユニット内に設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の貯湯式給湯機。

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