JP3603733B2 - 給湯装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、風呂の湯貼り等の大出湯を検知することが可能な給湯装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来から用いられている低コストの給湯単独機においては、風呂の湯張り等の大出湯を検知するための機能が設けられていないことが多い。このため、常に一定量の残湯を確保しておくことによって、風呂の湯張り時に湯切れが起こらないように構成している。しかしながら、このように一定量の残湯を確保しようとすれば、貯湯タンクが大型化する傾向があり、さらに上記貯湯タンクを設置するための広いスペースを確保する必要があるという問題が生じている。また、通常は風呂の湯張り以降に湯を大量に使用することは少なく、このため、深夜時間前においても大量の湯が残ってしまい、大変不経済であるという問題も生じている。一方、上記風呂の湯張りを検知するための機能を有している給湯装置として、浴槽側に水位センサ等の制御手段が設けられているものがあるが、浴槽側で制御する方法は構造や制御構成が複雑となるという問題がある。
【0003】
この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、風呂の湯張り等の大出湯を検知することが可能な給湯装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項1の給湯装置は、所定時間内に、所定量以上の出湯がなされたことを検知する大出湯検知手段を設け、上記大出湯検知手段によって大出湯が検知された場合において、貯湯タンク1内において確保しておくべき湯量を、検知前よりも小とする制御を行うことを特徴としている。
【0005】
上記請求項1の給湯装置では、大出湯検知手段を設けることによって、所定時間内に所定量以上の出湯(大出湯)を検知することを可能としている。この結果、風呂の湯張り等の大出湯以降の制御運転を効率良く行うことができる。すなわち、大出湯後に以下請求項2で述べる貯湯量制御を行って残湯調整する等、その場の状況に応じた最適な制御運転を行うことが可能となる。また、風呂の湯張り終了後に湯張り完了ブザーを鳴らしてユーザに知らせる等、他の制御と組み合わせることによって利便性を向上させることも可能となる。
【0007】
しかも、上記給湯装置では、給湯負荷が少ない風呂の湯張り後、貯湯タンク1内において確保しておくべき湯量を、検知前よりも小とする制御を行うことによって、ランニングコストの低減を図ることができる。また大出湯後も、貯湯タンク1には一定の貯湯量が確保されているため、通常の出湯であれば湯切れを心配する必要なく使用することができる。
【0008】
また請求項2の給湯装置は、上記貯湯タンク1内の湯水温度を検知する温度検知手段を貯湯タンク1の異なる高さ位置に複数個設け、上記いずれか一つの温度検知手段で検知された温度が低下し、その後所定時間内に、上記温度検知手段よりも給湯口4側に位置する温度検知手段の温度が低下したときに大出湯されたと把握することを特徴としている。
【0009】
上記請求項2の給湯装置では、上記貯湯タンク1に大出湯検知手段である複数個の温度検知手段を設け、これらの温度変化から風呂の湯張り等の大出湯を検出することを可能としている。このような温度検知手段は、通常、貯湯タンク1に設置されている場合が多いため、低コストかつ簡単な方法で制御することが可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の給湯装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0011】
まず、この発明の一実施形態の前提となるヒートポンプ式給湯装置の全体構成について説明する。図1は、上記ヒートポンプ式給湯装置の水系統及び冷媒系統を示す回路図である。このうち、まず水系統における風呂用回路について説明する。同図において1は貯湯タンクであり、この貯湯タンク1には、温度検知手段である3個のサーミスタ11、12、13がそれぞれ異なる高さに配置されている。具体的には、第1サーミスタ11、第2サーミスタ12、第3サーミスタ13の順に、図における上部から下部に向かって所定の間隔を置いて配置されている。また上記貯湯タンク1の底部に設けられた給水口2には、給水圧を加えながら貯湯タンク1に市水を供給するための給水配管3が接続されており、上記給水配管3には、給水側から順に、逃し弁付き減圧逆止弁7、及び凍結防止サーミスタ6がそれぞれ介設されている。一方、上記貯湯タンク1の頂部に設けられた給湯口4には給湯配管8が接続されており、さらにその先端がミキシングバルブ9の流入側9aに接続されている。ここで、上記給湯配管8の貯湯タンク1側には、蒸気を外部へ逃がすための空気逃し弁23と、水の膨張分を逃がすための水逃し弁24とがそれぞれ設けられている。また上記給水配管3の途中から分岐された給水管14も、上記ミキシングバルブ9の流入側9aに接続されており、このミキシングバルブ9で上記給湯配管8からの給湯と給水管14からの市水が、一定の割合で混合されるように構成されている。一方、上記ミキシングバルブ9の流出側9bには分岐管16が接続されており、この分岐管16を介して風呂用給湯管17と出湯管18とに分岐される。そして、上記風呂用給湯管17が差し湯用電磁弁19と逆止弁21とを介して浴槽22に接続される一方、上記出湯管18は出湯口に接続される。
【0012】
次に上記水系統における湯沸かし回路について説明する。図1に示すように、上記貯湯タンク1の底部に設けられた取水口26には、取水管27が接続されており、その先端が循環ポンプ28を介して熱交換路29の入口側29aに接続されている。ここで上記熱交換路29は、以下で述べる冷媒回路の凝縮器として機能する三重管式の水熱交換器44と熱交換可能に設けられており、上記循環ポンプ28の作動によって熱交換路29の入口側29aから出口側29bへと湯水が流通するように成っている。このとき、上記水熱交換器44には漏洩検知機34が取り付けられている。また上記熱交換路29の出口側29bには、出湯管31が接続されており、その先端が上記ミキシングバルブ9よりも貯湯タンク1側の給湯配管8に接続されている。そして、上記循環ポンプ28と熱交換路29とを結ぶ取水管27には、電動比例弁32と入水温度検知サーミスタ33とが介設されている。また、上記熱交換路29から給湯配管8へと至る出湯管31には、給湯温度検知サーミスタ36と逃し弁37とがそれぞれ介設されている。なお、上記水系統における風呂用回路及び湯沸かし回路は、それぞれ制御手段(図示せず)によって制御されるが、この制御手段はCPU、メモリ、入出力インターフェース等を有するマイクロコンピュータを用いて構成されたものである。
【0013】
一方、上記冷媒系統については、図1に示すように圧縮機41、水熱交換器44、電動膨張弁45、空気熱交換器46を順次冷媒配管50a〜50dで接続することによって構成している。ここで、この実施形態においては、上記冷媒に二酸化炭素(CO2 )冷媒を使用した。さらに上記圧縮機41の吐出側には吐出管温度サーミスタ42、及び圧力制御のためのHPS43が介設され、また上記空気熱交換器46とその近傍には、それぞれ空気熱交温度サーミスタ47と外気温度サーミスタ48とが配設されている。ところで上記冷媒回路には、除霜運転時に圧縮機41から吐出されるホットガスを空気熱交換器46に供給するためのバイパス回路が形成されている。すなわち、図に示すように、上記圧縮機41の吐出側と水熱交換器44とを結ぶ冷媒配管50aから、除霜用電磁弁49を介したバイパス配管51を分岐させ、その先端を上記電動膨張弁45と空気熱交換器46とを結ぶ冷媒配管50cに接続させることによって、上記バイパス回路を形成している。またこの冷媒系統回路も、上記制御手段(図示せず)によって制御されている。
【0014】
次に、上記構成のヒートポンプ式給湯装置の運転動作のうちの風呂給湯運転について説明する。まず、図1に示す貯湯タンク1内に温湯が貯溜された状態において、差し湯用電磁弁19を開弁する。すると、上記給水配管3を流れる水の給水圧によって、貯湯タンク1内に貯溜された約85℃の温湯が押し上げられ、給湯口4から給湯配管8を通ってミキシングバルブ9の流入側9aに流入する。このとき、上記給水配管3から分岐された給水管14を流通する水も上記ミキシングバルブ9の流入側9aに流入し、ここで上記水と温湯が一定の割合で混合される。そして上記混合された約40℃〜60℃の温湯は、ミキシングバルブ9の流出側9bから分岐管16を介して、一方は風呂用給湯管17を流通して浴槽22に供給され、また一方は出湯管18を流通して出湯口に供給される。
【0015】
さらに、上記ヒートポンプ式給湯装置における湯沸かし運転について説明する。まず図1に示す差し湯用電磁弁19を閉弁した状態において、冷媒回路中の圧縮機41を駆動し、水熱交換器44を凝縮器として機能させると共に、空気熱交換器46を蒸発器として機能させる。次に、上記水系統回路における循環ポンプ28を作動させる。すると、貯湯タンク1の底部に設けた取水口26から貯溜水が流出し、これが取水管27を介して熱交換路29を流通する。そのときこの水は凝縮器として機能している水熱交換器44によって加熱され、出湯管31及び給湯配管8を通って再び貯湯タンク1内の上部へと返流される。そしてこのような動作を継続して行うことによって、貯湯タンク1の上端側から下端側へと温湯が次第に貯溜されるように構成されている。
【0016】
次に、本発明の要旨部分である風呂の湯張り等の大出湯を検知するための手段及びその方法について説明する。上記に示したように、貯湯タンク1には3個のサーミスタ11、12、13がそれぞれ異なる高さ位置に配置されており、上記貯湯タンク1内を3つに区分して湯温を検出できるようになっている。具体的には、図における上方部から下方部に向かって、最小残湯量を検知するための第1サーミスタ11と、大出湯を検知するための第2サーミスタ12、最大貯湯量を検知するための第3サーミスタ13とがそれぞれ設けられている。また、上記各サーミスタ11、12、13の検出信号は、図示しない上記制御手段であるCPUにそれぞれ入力されるよう構成されており、上記CPUは、所定時間内に入力される各検出信号の温度変化から適切な給湯運転制御を選択して、運転指令を発する機能を有している。
【0017】
図2は、上記制御手段による具体的な検知制御方法を示すフローチャートである。まずステップS1において、上記貯湯タンク1に設けられた第2サーミスタ12、又は第3サーミスタ13で検知された湯温のどちらかが、設定温度(例えば、85℃)よりも低下したと判断されると、CPU内に設けられたタイマが直ちにスタートされる(ステップS2)。その後、ステップS3において、上記タイマの値が予め設定された時間(例えば、15分間)を経過したか否かの判断が行われる。このとき、上記時間が経過していなければタイマを動作させたままステップS3の判断を繰り返し行い、上記時間の経過と共にステップS4に移行する。ステップS4では、上記ステップS1において温度低下を検知したサーミスタの一段上に位置するサーミスタ、すなわちステップS1で第2サーミスタ12の温度低下を検知した場合は第1サーミスタ11の温度を、また、第3サーミスタ13の温度低下を検知した場合は第2サーミスタ12の温度を検知し、この温度が設定温度(例えば、85℃)以下であるか否かの判断を行う。そして、上記検知温度が設定温度よりも低ければ、ステップS5に進んで所定時間内に大量に湯が使用されたと判断し、設定温度以上であれば、ステップS6に進んで通常出湯であると判断する。
【0018】
次に、上記判断がなされた後の給湯装置の動作方法について説明する。まず、上記で通常出湯であると判断された場合は、上記で述べた湯沸かし運転を行い、常に全量(例えば、200リットルタンクであれば200リットル)沸上げられた状態となるように制御される。具体的には、貯湯タンク1の第3サーミスタ13で検知される湯温が、上記制御手段(図示せず)によって設定された設定温度以上、例えば85℃以上になるまで追焚き運転される。一方、大出湯されたと判断された場合は、上記制御手段によって、貯湯タンク1内に確保しておくべき湯量を、大出湯前に確保されていた湯量よりも小とするような制御を行う。すなわち、上記200リットルタンクであれば、例えば50リットルの温湯を常に確保するような制御を行う。具体的な制御方法としては、上記貯湯タンク1の第1サーミスタ11で検知される湯温が、設定温度(例えば、85℃)よりも低ければ上記湯沸かし運転を行い、設定温度に達すれば運転を停止するというような制御を繰り返し行うことによって、上記一定の貯湯量を維持するよう制御されている。
【0019】
以上のように構成され制御されるヒートポンプ式給湯装置では、貯湯タンク1に温度検知手段であるサーミスタ11、12、13を設け、これらの温度変化から風呂の湯張り等の大出湯の検出を可能としている。この結果、大出湯以降の貯湯量の制御、すなわち給湯負荷が少ない風呂の湯張り後、貯湯タンク1内に確保しておくべき湯量を、大出湯前に確保されていた湯量よりも小とするような制御を行う等、その場の状況に応じた効率の良い制御運転を行うことが可能となる。また大出湯後に上記貯湯量制御を行うことによって、ランニングコストの低減を図ることができると共に、大出湯後も、貯湯タンク1には一定の貯湯量が確保されているため、通常の出湯であれば湯切れを心配する必要なく使用することができる。また上記サーミスタ11、12、13は、通常、貯湯タンク1に設置されている場合が多いため、低コストかつ簡単な方法で制御することが可能となる。また、上記サーミスタ11、12、13を備えていない給湯単独機にも取付け可能であるため、容易に湯切れ防止等のコントロールが実現できる。しかも浴槽側で検知するのではなく、給湯装置側で検知、制御が行えるので、その制御構成を簡素化できる。
【0020】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。すなわち本実施の形態では、加熱手段としてヒートポンプシステムを用いたが、ガス等の他の熱源を利用したものであっても上記と同様に実施可能である。また上記実施形態では、温度検知手段であるサーミスタ11、12、13を3個設けたが、貯湯タンク1の大きさ等に応じて何個設けても構わない。さらに上記実施形態では、大出湯後の貯湯量制御において、第1サーミスタ11で検知される温度が、ある設定温度以上となった時点で運転を停止させるような制御を行ったが、大出湯されたと判断された時から所定時間タイマによる湯沸かし運転を行い、タイマ終了後に上記運転を停止するような制御、すなわち第1サーミスタで検知される温度が設定温度以上になると予想される時間(例えば、3分程度)を予め設定しておき、上記時間経過後に運転を停止するというような制御を行うことも可能である。また上記では、貯湯タンク1内の温度を検知することによって大出湯されたか否かの判断を行ったが、他の方法によって大出湯を検知しても良い。さらに、風呂の湯張り終了後に湯張り完了ブザーを鳴らしてユーザに知らせる等、他の制御と組み合わせることによって利便性を向上させることも可能である。
【0021】
【発明の効果】
上記請求項1の給湯装置では、風呂の湯張り等の大出湯以降の制御運転を効率良く行うことができる。すなわち、大出湯後に以下請求項2で述べる貯湯量制御を行って残湯調整する等、その場の状況に応じた最適な制御運転を行うことが可能となる。また、風呂の湯張り終了後に湯張り完了ブザーを鳴らしてユーザに知らせる等、他の制御と組み合わせることによって利便性を向上させることも可能となる。しかも浴槽側で検知するのではなく、給湯装置側で検知、制御が行えるので、その制御構成を簡素化できる。
【0022】
しかも、上記給湯装置では、ランニングコストの低減を図ることができる。また大出湯後も、貯湯タンクには一定の貯湯量が確保されているため、通常の出湯であれば湯切れを心配する必要なく使用することができる。
【0023】
さらに請求項2の給湯装置では、上記温度検知手段は、通常、貯湯タンクに設置されている場合が多いため、低コストかつ簡単な方法で制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施の形態であるヒートポンプシステムを用いた給湯装置の水系統及び冷媒系統回路図である。
【図2】上記風呂の湯張り等の大出湯検知方法を示す制御フローチャートである。
【符号の説明】
1 貯湯タンク
2 給水口
3 給水配管
4 給湯口
8 給湯配管
11 第1サーミスタ
12 第2サーミスタ
13 第3サーミスタ
26 取水口
27 取水管
Claims (2)
- 所定時間内に、所定量以上の出湯がなされたことを検知する大出湯検知手段を設け、上記大出湯検知手段によって大出湯が検知された場合において、貯湯タンク(1)内において確保しておくべき湯量を、検知前よりも小とする制御を行うことを特徴とする給湯装置。
- 上記貯湯タンク(1)内の湯水温度を検知する温度検知手段を貯湯タンク(1)の異なる高さ位置に複数個設け、上記いずれか一つの温度検知手段で検知された温度が低下し、その後所定時間内に、上記温度検知手段よりも給湯口(4)側に位置する温度検知手段の温度が低下したときに大出湯されたと把握することを特徴とする請求項1の給湯装置。
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