JP2005076932A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡素な装置構成で仕舞湯の熱エネルギを有効に再利用することが可能な貯湯式給湯装置を提供する。
【解決手段】 本発明に基づく貯湯式給湯装置は、加熱ヒータ６にて加熱された湯を貯留する貯湯タンク１と、貯湯タンク１に貯留された湯が給湯される浴槽２０と、貯湯タンク１に設けられ、浴槽２０内の湯の熱を回収し、その熱を利用して貯湯タンク１内の湯を加熱する第１熱交換器４と、貯湯タンク１に設けられ、貯湯タンク１内の湯の熱を回収し、その熱を利用して浴槽２０内の湯を加熱する第２熱交換器５とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、浴槽内に給湯する湯を貯留する貯湯タンクを備えた貯湯式給湯装置に関する。

近年、省エネルギーの観点から、夜間割引電力を利用して夜間にお湯を沸かし、沸かした湯を貯湯タンクに貯めて必要に応じて台所、風呂、洗面所等へ給湯する、貯湯式給湯装置が普及しつつある。このような貯湯式給湯装置においては、熱源として種々の装置が利用され、電気ヒータを用いた電気給湯機、ガス湯沸し器を用いたガス給湯機、ヒートポンプ回路を利用したヒートポンプ式給湯機などが知られている。

従来、浴槽に湯張りしたお湯は、入浴が済んだ後に排水するのが一般的であった。貯湯式の給湯装置においても例外ではなく、入浴後の仕舞湯は下水として排水されていた。このように、入浴後の仕舞湯に残存する熱エネルギーはそのまま廃棄されており、エネルギーの有効利用の観点からは浪費されることとなっていた。

しかしながら、近年、貯湯式給湯装置においては、浴槽へ給湯した湯の廃熱を再利用することが検討されてきている。たとえば、ヒートポンプ式給湯機において、不要になった仕舞湯を、ヒートポンプ回路中を流れる冷媒と熱交換させることにより、仕舞湯の熱を冷媒にて回収し、貯湯タンクに貯留される湯の湯沸しに再利用する方式のものが知られている（たとえば、特開平５−２６５１２号公報（特許文献１）、実開昭５８−９６８０号公報（特許文献２）等参照）。

このように構成すれば、省エネルギーの観点からは優れた給湯装置とすることができる反面、ヒートポンプ回路に独立して水−冷媒熱交換器を別途設ける必要が生じるため、装置構成が複雑化し、製造コストが増大するという問題を有していた。

また、従来、浴槽に湯張りしたお湯が必要以上に熱い場合には、低温（通常は約３０℃程度）に調節された水を差し湯することにより、湯温を下げるように調整されるのが一般的であった。しかしながら、このような方式を採用した場合には、結果として湯温を下げるために水を浪費していることとなり、資源の有効利用の観点からは好ましいものではなかった。
特開平５−２６５１２号公報 実開昭５８−９６８０号公報

本発明が解決しようとする課題は、仕舞湯が有する熱エネルギーや差し湯用の水が浪費されている点にある。したがって、本発明は、簡素な装置構成で仕舞湯の熱エネルギーを有効に再利用することが可能な貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。また、浴槽に湯張りしたお湯が必要以上に熱い場合に、水を浪費することなく湯温を適正化することが可能な貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。

本発明に基づく貯湯式給湯装置は、熱源にて加熱された湯を貯留する貯湯タンクと、貯湯タンクに貯留された湯が給湯される浴槽と、貯湯タンクに設けられ、浴槽内の湯の熱を回収し、その熱を利用して貯湯タンク内の湯を加熱する第１熱交換器とを備える。

上記本発明に基づく貯湯式給湯装置にあっては、貯湯タンクに設けられ、貯湯タンク内の湯の熱を回収し、その熱を利用して浴槽内の湯を加熱する第２熱交換器をさらに備えていることが好ましい。

上記本発明に基づく貯湯式給湯装置にあっては、第１および第２熱交換器は、貯湯タンクの内部に設けられていることが好ましい。また、この場合、第１熱交換器は、貯湯タンク内において、第２熱交換器よりも下方に位置していることが好ましい。

上記本発明に基づく貯湯式給湯装置は、貯湯タンク内に貯留された湯のうち、第１熱交換器近傍に位置する湯の湯温を検知する第１温度検知手段と、浴槽内に湯張りされた湯の湯温を検知する第２温度検知手段とを備えていることが好ましい。そして、１温度検知手段にて検知された湯温と第２温度検知手段にて検知された湯温とを比較し、第２温度検知手段にて検知された湯温が第１温度検知手段にて検知された湯温よりも高い場合に、第１熱交換器による熱交換を行うように制御する制御手段をさらに備えていることが好ましい。

上記本発明に基づく貯湯式給湯装置にあっては、制御手段が、第１温度検知手段にて検知された湯温と第２温度検知手段にて検知された湯温とが所定の温度差になるまで、第１熱交換器による熱交換を行うように制御することが好ましい。

本発明に基づく貯湯式給湯装置とすることにより、簡素な装置構成にて仕舞湯の熱エネルギーを有効に再利用することが可能になる。また、本発明に基づく貯湯式給湯装置とすることにより、浴槽に湯張りしたお湯が必要以上に熱い場合に、水を浪費することなく湯温を適正化することが可能になる。

以下、本発明の一実施の形態について、図を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態における貯湯式給湯装置の構成を示す配管系統図である。なお、図１に示す貯湯式給湯装置は、電気ヒータを熱源として用いた電気給湯式の貯湯式給湯装置である。

（貯湯式給湯装置の装置構成）
図１に示すように、本実施の形態における貯湯式給湯装置は、主に貯湯タンク１と、第１熱交換器４と、第２熱交換器５と、浴槽２０と、これらを接続する配管系にて構成されている。

貯湯タンク１は、所定の内容量を有する貯水槽であり、タンク部上面に給湯口２を、タンク部下面に給水口３をそれぞれ有している。貯湯タンク１のタンク部下部には、貯湯タンク１内に貯留された水を加熱する加熱ヒータ６が配設されている。

貯湯タンク１の給水口３は、配管を介して減圧逆止弁８および止水栓７に接続されている。止水栓７は、上水道に接続される。上記減圧逆止弁８の作用により、給水口３から貯湯タンク１内部に供給される水の水圧は通常の水道水圧より低く（１７０ｋＰａ程度）調整されている。なお、貯湯タンク１の給水口３側から延びる配管には、安全弁２５が取付けられている。この安全弁２５は、貯湯タンク１内の圧力が異常に上昇した場合に、貯湯タンク１内部の圧力を抜くための弁である。

貯湯タンク１の給湯口２は、配管を介して給湯用混合弁９と湯張り用混合弁１０とに接続されている。給湯口２側の配管に接続された給湯用混合弁９および湯張り用混合弁１０は、上記給水口３側の配管にも接続されている。なお、貯湯タンク１の給湯口２側から延びる配管には、逃がし弁２４が取付けられている。この逃がし弁２４は、貯湯タンク１内の圧力が上昇した場合に、貯湯タンク１内部の圧力を抜くための弁である。

給湯用混合弁９は、貯湯タンク１の給湯口２から流入する高温の湯と、減圧逆止弁８から流入する低温の水とを混合する弁である。一方、湯張り用混合弁１０は、湯張り時に、貯湯タンク１の給湯口から流入する高温の湯と、減圧逆止弁８から流入する低温の水とを混合する弁である。

湯張り用混合弁１０は、電磁弁１１、流量センサ１２および逆止弁１３を介して第１三方弁１４に接続されている。第１三方弁１４は、循環ポンプ１５およびフロースイッチ１６を介して第２三方弁１７に接続されている。第２三方弁１７は、並列に接続された第１熱交換器４および第２熱交換器５を介して第３三方弁１８に接続されている。第３三方弁１８は、往きパイプ１９を介して浴槽２０の側壁に設けられた給湯具２１に接続されている。なお、給湯具２１は、戻りパイプ２２を介して上記第１三方弁１４にも接続されている。

第１熱交換器４は、貯湯タンク１内部のタンク部下部に設けられている。第２熱交換器５は、貯湯タンク１内部のタンク部上部に設けられている。すなわち、第１熱交換器４は、第２熱交換器５よりも貯湯タンク１内において下方に位置している。

貯湯タンク１の第１熱交換器４が設けられたタンク部表面には、貯湯タンク１内部に貯留された湯の湯温を検知する第１温度検知手段としての第１温度センサ１ａが設置されている。また、浴槽２０の側壁に設けられた給湯具２１には、浴槽２０内の湯の湯温を検知する第２温度検知手段としての第２温度センサ２０ａが設けられている。なお、戻りパイプ２２には、圧力センサ２３が取付けられている。

浴槽２０の底面には、排水口２６が設けられている。排水口２６は、下水道に接続されており、入浴後の仕舞湯はこの排水口２６を介して下水道へと廃棄される。

なお、図示は省略しているが、循環ポンプ１５や第２三方弁１７、第３三方弁１８、第１温度センサ１ａ、第２温度センサ２０ａ等は、制御手段としての制御装置に接続されている。この制御装置によって上記各要素の動作が制御され、また上記各要素にて検知された温度情報等が制御装置に入力される。

（貯湯式給湯装置の動作）
以下においては、上記構成の貯湯式給湯装置における動作について、各動作モード毎に分けて説明する。

（Ａ．湯沸し動作）
上記構成の貯湯式給湯装置にあっては、夜間割引電力を利用して湯沸しが行なわれる。貯湯タンク１内部に貯留されていた高温の湯は、昼間の間に給湯に供され、貯湯タンク１内は水道水圧によって圧されて低温の水で満たされている。この低温の水を夜間に貯湯タンク１に設けられた加熱ヒータ６によって所定温度（たとえば、６５℃から８５℃程度）にまで加熱する。加熱された湯は昼間まで保温され、給湯に供される。

（Ｂ．給湯動作）
上記構成の貯湯式給湯装置にあっては、貯湯タンク１内に貯留された高温の湯を用いて台所や洗面所等への給湯が行なわれる。具体的には、貯湯タンク１から給湯口２を介して供給された高温の湯と、減圧逆止弁８から供給された低温の水道水とを給湯用混合弁９にて混合し、適温（たとえば、３０℃から４８℃、５０℃、６０°等）に調整した状態で台所や洗面所等に供給する。

（Ｃ．湯張り動作）
上記構成の貯湯式給湯装置にあっては、貯湯タンク１内に貯留された高温の湯を用いて浴槽２０の湯張りが行なわれる。具体的には、貯湯タンク１から給湯口２を介して供給された高温の湯と、減圧逆止弁８から供給された低温の水道水とを湯張り用混合弁１０にて混合し、適温（たとえば、３０℃から４８℃）に調整し、調整後の湯を電磁弁１１、流量センサ１２、逆止弁１３、第１三方弁１４、戻りパイプ２２および給湯具２１を介して浴槽２０内へと供給する。通常、この湯張り動作は、全自動で行なわれるように構成される場合が多く、本実施の形態における貯湯式給湯装置においても、流量センサ１２および圧力センサ２３を用いて湯張り量を検知し、予め設定した湯張り量に達した時点で湯張り動作が停止される。

（Ｄ．保温動作）
上記構成の貯湯式給湯装置においては、浴槽２０内への湯張りが完了した後に保温動作に移行する。図２は、上記構成の貯湯式給湯装置において、第２熱交換器を動作させる保温動作時の湯の流れを示す図である。なお、図中に示す矢印は、湯の流れを示している。

保温動作時においては、制御手段によって第１三方弁１４、第２三方弁１７および第３三方弁１８が切換えられ、浴槽２０内の湯が、給湯具２１、戻りパイプ２２、第１三方弁１４、循環ポンプ１５、フロースイッチ１６、第２三方弁１７、第２熱交換器５、第３三方弁１８、往きパイプ１９、給湯具２１の順で浴槽２０に戻ってくるように閉回路が形成される。

そして、一定時間（たとえば、１０分）毎に第２温度センサ２０ａを用いて浴槽２０内の湯の湯温を検知する。検知温度が予め定めた設定値以下である場合には、循環ポンプ１５を作動させ、第２熱交換器５を用いて貯湯タンク１内の高温の湯と浴槽２０内の湯とを熱交換させる。この状態を数分間程度維持し、第２温度センサ２０ａにて検知される湯温が設定値に達した時点で循環ポンプ１５の運転を停止する。

貯湯タンク１内の上部に位置する湯は、湯張り後においても高温に維持されている。これは、高温の湯が低温の水に比べて密度が低いためであり、貯湯タンク１内の湯がすべて使用されていない限り、貯湯タンク１上部に位置する湯は常に高温に維持されているためである。このため、上述の動作により、第２熱交換器５によって、貯湯タンク１内の高温の湯の熱を回収し、その熱を利用して浴槽２０内の湯が加熱されるため、常に浴槽２０内の温度を適温に維持することができるようになる。なお、ここでは説明を省略するが、追い焚き動作においても、上述の如くの閉回路を形成して循環ポンプ１５を作動させることにより、浴槽２０内の湯温を昇温させることが可能である。

（Ｅ．湯冷まし動作）
上記構成の貯湯式給湯装置においては、浴槽２０内の湯の温度が必要以上に熱い場合には、その熱エネルギーは貯湯タンク１内の水によって回収される。図３は、上記構成の貯湯式給湯装置において、第１熱交換器を動作させる湯冷まし動作時の湯の流れを示す図である。なお、図中に示す矢印は、湯の流れを示している。

湯冷まし動作時においては、制御手段によって第１三方弁１４、第２三方弁１７および第３三方弁１８が切換えられ、浴槽２０内の湯が、給湯具２１、戻りパイプ２２、第１三方弁１４、循環ポンプ１５、フロースイッチ１６、第２三方弁１７、第１熱交換器４、第３三方弁１８、往きパイプ１９、給湯具２１の順で浴槽２０に戻ってくるように閉回路が形成される。

そして、循環ポンプ１５を作動させ、第１熱交換器４を用いて貯湯タンク１内の低温の水と浴槽２０内の湯とを熱交換させる。この状態を維持し、第２温度センサ２０ａにて検知される湯温が設定値に達した時点で循環ポンプ１５の運転を停止する。

貯湯タンク１内の下部には、湯張り後においては低温の水が位置している。これは、高温の湯が貯湯タンク１の上面に設けられた給湯口２から供給されることにより、貯湯タンク１の下面に設けられた給水口３から水道水が貯湯タンク１内に流入するためである。低温の水は高温の湯に比べて密度が高いため、加熱ヒータ６による湯沸しが行なわれない限り、貯湯タンク１下部に位置する水は常に低温に維持される。

したがって、上述の動作により、第１熱交換器４によって、浴槽２０内の高温の湯の熱が貯湯タンク１内の湯に還元されるため、浴槽２０内の湯の湯冷ましと貯湯タンク１内の水の加熱とが同時に行なわれるようになり、浴槽２０内の廃熱が有効に再利用されることになる。

（Ｆ．仕舞湯の熱回収動作）
上記構成の貯湯式給湯装置においては、入浴後に浴槽２０内に残存する仕舞湯の熱エネルギーが、貯湯タンク１内の水によって回収される。この仕舞湯の熱回収動作においては、上述の湯冷まし動作時と同様の閉回路が構成される。

そして、浴槽２０の底面に設けられた排水口２６を開放する前に、循環ポンプ１５を作動させ、第１熱交換器４を用いて貯湯タンク１内の低温の水と浴槽２０内の湯とを熱交換させる。この状態を維持し、第２温度センサ２０ａにて検知される湯温と第１温度センサ１ａにて検知される湯温との温度差が、所定の温度差（たとえば、２℃)に達した時点で循環ポンプ１５の運転を停止する。そして、排水口２６を開放し、浴槽２０内の仕舞湯を廃棄する。なお、この排水口２６の開放作業は、ユーザによって行われるように装置を構成してもよいし、制御装置によって自動的に開放されるように装置を構成してもよい。

通常、仕舞湯は、３５℃から４５℃程度もあるため、この仕舞湯の熱エネルギーを回収することは非常に有効である。上述の動作により、第１熱交換器４によって、浴槽２０内の高温の湯の熱が貯湯タンク１内の湯に還元されるため、仕舞湯による貯湯タンク１内の水の加熱が行なわれるようになり、浴槽２０内の廃熱が有効に再利用されることになる。

（本実施の形態における効果）
以上において説明したように、本実施の形態の如くの貯湯式給湯装置とすることにより、簡素な装置構成にて仕舞湯の熱エネルギーを有効に再利用することが可能になるとともに、浴槽に湯張りしたお湯が必要以上に熱い場合に、水を浪費することなく湯温を適正化することが可能になる。この結果、省エネルギーでかつ経済性に優れた貯湯式給湯装置となる。

（変形例）
上述の実施の形態においては、貯湯式給湯装置として、加熱ヒータを用いた電気給湯式の貯湯式給湯装置を例示して説明を行なったが、特に本発明の適用対象はこれに限定されるものではない。本発明は、たとえば、熱源としてガスを用いたガス給湯式の貯湯式給湯装置や、熱源としてヒートポンプを用いたヒートポンプ式の貯湯式給湯装置などにも当然に適用可能である。

また、上述の実施の形態においては、貯湯式給湯装置の動作として、湯沸し動作、給湯動作、湯張り動作、保温動作、追い焚き動作、湯冷まし動作および仕舞湯の熱回収動作を特に例示して説明を行なったが、当然に他の動作モードが準備されていてもよい。

このように、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明の一実施の形態における貯湯式給湯装置の構成を示す配管系統図である。 図１に示す貯湯式給湯装置において、第２熱交換器を動作させる場合の湯の流れを示す図である。 図１に示す貯湯式給湯装置において、第１熱交換器を動作させる場合の湯の流れを示す図である。

符号の説明

１ 貯湯タンク、１ａ 第１温度センサ、２ 給湯口、３ 給水口、４ 第１熱交換器、５ 第２熱交換器、６ 加熱ヒータ、７ 止水栓、８ 減圧逆止弁、９ 給湯用混合弁、１０ 湯張り用混合弁、１１ 電磁弁、１２ 流量センサ、１３ 逆止弁、１４ 第１三方弁、１５ 循環ポンプ、１６ フロースイッチ、１７ 第２三方弁、１８ 第３三方弁、１９ 往きパイプ、２０ａ 第２温度センサ、２０ 浴槽、２１ 給湯具、２２ 戻りパイプ、２３ 圧力センサ、２４ 逃がし弁、２５ 安全弁、２６ 排水口。

Claims (5)

1. 熱源にて加熱された湯を貯留する貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクに貯留された湯が給湯される浴槽と、
   前記貯湯タンクに設けられ、前記浴槽内の湯の熱を回収し、その熱を利用して前記貯湯タンク内の湯を加熱する第１熱交換器とを備えた、貯湯式給湯装置。
2. 前記貯湯タンクに設けられ、前記貯湯タンク内の湯の熱を回収し、その熱を利用して前記浴槽内の湯を加熱する第２熱交換器をさらに備えた、請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
3. 前記第１および第２熱交換器は、前記貯湯タンクの内部に設けられ、
   前記第１熱交換器は、前記貯湯タンク内において、前記第２熱交換器よりも下方に位置している、請求項２に記載の貯湯式給湯装置。
4. 前記貯湯タンク内に貯留された湯のうち、前記第１熱交換器近傍に位置する湯の湯温を検知する第１温度検知手段と、
   前記浴槽内に湯張りされた湯の湯温を検知する第２温度検知手段とを備え、
   前記第１温度検知手段にて検知された湯温と前記第２温度検知手段にて検知された湯温とを比較し、前記第２温度検知手段にて検知された湯温が前記第１温度検知手段にて検知された湯温よりも高い場合に、前記第１熱交換器による熱交換を行うように制御する制御手段を備えた、請求項１から３のいずれかに記載の貯湯式給湯装置。
5. 前記制御手段は、前記第１温度検知手段にて検知された湯温と、前記第２温度検知手段にて検知された湯温とが所定の温度差になるまで、前記第１熱交換器による熱交換を行うように制御する、請求項４に記載の貯湯式給湯装置。

Images