給湯システム
【課題】膨張水を有効活用すると共に、排水用立て管の設置が不要な給湯システムを提供する。
【解決手段】給湯システムＳ１は、所定の熱源で加熱水ＷＨ１を生成して加熱水ＷＨ１を貯留する一方で、加熱水ＷＨ１を生成する際に膨張水ＥＷが発生する第１貯留タンク１０と、第１貯留タンク１０で発生した膨張水ＥＷを貯留する第２貯留タンク５０と、加熱水ＷＨ１を含む湯ＷＨ２を浴槽８に供給する湯供給系統と、第２貯留タンク５０と浴槽８とを連通させて、第２貯留タンク５０内の膨張水ＥＷを浴槽８の排水口９から外部に排水させる膨張水排水管５１とを含む。
【解決手段】給湯システムＳ１は、所定の熱源で加熱水ＷＨ１を生成して加熱水ＷＨ１を貯留する一方で、加熱水ＷＨ１を生成する際に膨張水ＥＷが発生する第１貯留タンク１０と、第１貯留タンク１０で発生した膨張水ＥＷを貯留する第２貯留タンク５０と、加熱水ＷＨ１を含む湯ＷＨ２を浴槽８に供給する湯供給系統と、第２貯留タンク５０と浴槽８とを連通させて、第２貯留タンク５０内の膨張水ＥＷを浴槽８の排水口９から外部に排水させる膨張水排水管５１とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば集合住宅に設置される家庭用の貯湯式給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
集合住宅に設置される家庭用の給湯システムとして、料金の割安な深夜時間帯に、所定の熱源、例えば電気ヒータにより貯湯タンク内の水を沸き上げて湯を生成し、その湯を貯湯する電気給湯システムが知られている。このような電気給湯システムでは、貯湯タンク内の水の沸き上げに伴い、水が膨張して体積が増加する。その結果、所謂膨張水が発生する。膨張水が発生すると、貯湯タンクに設けられた逃し弁が開き、膨張水は逃し弁から排水用立て管を通って外部に排水されている。これにより、貯湯タンクの破損が防止される。
【０００３】
膨張水は、貯湯タンク内の水を沸き上げる度に発生する高温の湯であるため、熱エネルギーが大きく、そのため、膨張水を外部に捨てるのではなく有効利用することが求められている。
【０００４】
膨張水を有効利用する技術として、例えば特許文献１のものが知られている。特許文献１の給湯システムは、貯湯タンク内で発生した膨張水を貯留する膨張水貯留タンクと、膨張水貯留タンクと浴槽とを連通させる膨張水落とし込み配管とを含む。この給湯システムでは、膨張水を膨張水落とし込み配管を通して浴槽に供給して湯張りに用いることで、膨張水の有効活用を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２２５２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の給湯システムでは、膨張水の排水系統について明記していないが、膨張水が湯張りに用いられず、膨張水貯留タンクがいっぱいになった場合、膨張水を排水用立て管を通して外部に排水して膨張水の漏水を防止していると考えられる。
【０００７】
排水用立て管は、マンション等の集合住宅において上下階を貫通するようにして設置する必要があるため、設置費用は多額となる。そのため、集合住宅の住人が他の給湯システム（例えばガス瞬間式給湯システム）から電気給湯システムへ変更したいと希望しても、排水用立て管の設置費用がネックとなり、電気給湯システムの使用を断念せざるを得ないことが多い。
【０００８】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、膨張水を有効活用すると共に、排水用立て管の設置が不要な給湯システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る給湯システムは、浴槽に湯を張る機能を備えた給湯システムであって、所定の熱源で加熱水を生成して前記加熱水を貯留する一方で、前記加熱水を生成する際に膨張水が発生する第１貯留タンクと、前記第１貯留タンクで発生した前記膨張水を貯留する第２貯留タンクと、前記加熱水を含む湯を前記浴槽に供給する湯供給系統と、前記第２貯留タンクと前記浴槽とを連通させて、前記第２貯留タンク内の前記膨張水を前記浴槽の排水口から外部に排水させる膨張水排水管とを含む。
【００１０】
本発明に係る給湯システムによれば、膨張水は膨張水排水管を通して浴槽の排水口から外部に排水されるので、膨張水を外部に排水するために従来使用されている排水用立て管の設置が不要となる。これにより、給湯システムの設置費用を大きく抑えることが可能である。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態では、給湯システムは、前記膨張水排水管に接続され、前記膨張水排水管の開閉を行う第１排水弁と、前記第２貯留タンクに設けられ、前記膨張水の水位を検出する水位センサと、前記水位センサからの信号に基づき、前記膨張水の水位が上限水位に達したことが検出された場合、前記第１排水弁を制御して該第１排水弁を開状態とすることにより、前記膨張水を前記膨張水排水管を通して前記排水口から排水させる第１制御を行う制御部とを含む。
【００１２】
この構成によれば、制御部は、水位センサからの信号に基づき、膨張水の水位が上限水位に達したことを検出すると、第１排水弁を開状態として膨張水を膨張水排水管を通して浴槽の排水口から排水させるので、膨張水が第２貯留タンクから漏水することが防止される。これにより、給湯システムの安全性を向上させることができる。
【００１３】
本発明の他の好ましい実施形態では、前記湯供給系統は、前記制御部による制御によって前記加熱水と水の元供給源から供給される水とを混合させて前記湯を生成する混合弁を含み、前記制御部は、前記浴槽に湯を張る湯張り制御を行うことが可能に構成されており、前記湯張り制御を行うにあたり、まず、前記第１排水弁を開状態として前記膨張水を前記浴槽に供給させ、次に、前記混合弁を制御して前記湯を前記浴槽に供給させる。
【００１４】
この構成によれば、膨張水を、外部に排水することなく、浴槽の湯張りに有効活用することができる。
【００１５】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、給湯システムは、前記第１貯留タンクと前記第２貯留タンクとを連通させて前記加熱水を前記第２貯留タンクに排水させる加熱水排水管と、前記加熱水排水管に接続されて該加熱水排水管の開閉を行う第２排水弁とをさらに含み、前記制御部は、前記第１貯留タンク内の前記加熱水を排水させる第２制御を行うことが可能に構成されており、前記第２制御を行うに当たり、前記第１排水弁および前記第２排水弁の両方を開状態とすることにより、前記加熱水を、まず、前記加熱水排水管を通して、次に、前記膨張水排水管を通して前記浴槽の前記排出口から排水させる。
【００１６】
制御部による、第１貯留タンク内の加熱水を排水する第２制御は、例えば給湯システムのメンテナンス時に実行される。従来、メンテナンス時の加熱水の外部への排水は排水用立て管を通して行われているが、この第２制御においても、加熱水は膨張水排水管を通して浴槽の排水口から外部に排水されるので、排水用立て管の設置が不要となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る給湯システムによれば、膨張水を有効活用することができると共に、排水用立て管の設置を不要とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一般的な給湯システムを示す構成図である。
【図２】排水用立て管を用いた膨張水および加熱水の排水系統を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る給湯システムを概念的に示す構成図である。
【図４】本実施形態に係る給湯システムを具体的に示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
まず、本実施形態に係る給湯システムの説明に先立ち、図１を参照して一般的な給湯システムＳ１００の構成について説明する。給湯システムＳ１００は、浴槽８、シングルレバー式の混合栓Ｚ１およびサーモスタット式の混合栓Ｚ２に給湯する貯湯タンクユニットＵ１００として構成されており、ユーザが設定した温度かつ湯量の湯を浴槽８に自動的に張る湯張り機能を備えた給湯器である。貯湯タンクユニットＵ１００は、貯湯タンク１０（第１貯留タンク）、元配管２０、分岐管２１、第１配管２３、第２配管２４、第３配管２５、湯水混合三方弁３０（混合弁）、制御部Ｃおよびリモコン装置５０を含む。
【００２１】
なお、シングルレバー式混合栓Ｚ１は、例えば開栓頻度が高い台所に配置され、ひとつのレバー操作で出水・止水が可能な混合栓であり、ユーザは、レバー位置を「水」から「湯」への移動レンジの適宜な位置に設定して、好みの湯温で出水させることが可能である。また、サーモスタット式混合栓Ｚ２は、例えば浴室に配置され、内臓のサーモスタットエレメントにより湯と水の量を調節して一定温度に保つ混合栓であり、ユーザは、温度調整ハンドルを好みの温度に設定して、温水を出水させることが可能である。
【００２２】
貯湯タンク１０は、３００〜５６０リットル程度の内容量を有する加熱水の貯留タンクであって、タンク内には水を加熱するための電気ヒータ６１が取り付けられている。電気ヒータ６１は、ＯＮ／ＯＦＦに切換え可能であり、制御部Ｃに制御されてＯＮの状態にされると貯湯タンク１０内の水をジュール熱で加熱する。例えば、深夜電力時間帯の終了時刻に合わせて、貯湯タンク１０内の水の全量が所定温度（例えば６０〜９０℃）に昇温されるように、電気ヒータ６１は通電制御される。また、昼間時間帯（深夜電力時間帯外）でも、貯湯タンク１０内の加熱水が所定温度以下になると、追い炊きのために電気ヒータ６１に通電され、貯湯タンク１０内の水が加熱される。
【００２３】
貯湯タンク１０内部には、サーミスタ等からなる５つの温度センサ１１〜１５が上下方向に並ぶように配置されている。温度センサ１１〜１５は、貯湯タンク１０内に貯留されている加熱水の量を計測するために利用される。すなわち、深夜電力時間帯に貯湯タンク１０内の水を沸き上げる場合に、温度センサ１１〜１５の全てが所定の湯温を検知したときに、水の全量が昇温されたと判定する。また、昼間時間帯に貯湯タンク１０内の加熱水が使用されると、タンク下層部から徐々に水に入れ替わっていくことになるが、温度センサ１１〜１５の検知結果に基づくタンク上下方向の温度分布により、貯湯タンク１０内に残存している加熱水量を推定することができる。
【００２４】
元配管２０は、商用の水元供給源に接続された配管であり、前記水元供給源からの水ＷＬが流通する。元配管２０には、手動の止水弁１９が接続されており、ユーザが止水弁１９を開状態とすることで、水ＷＬを下流側の分岐管２１に供給することができる。
【００２５】
分岐管２１は、貯湯タンク１０の底部に接続され、元配管２０からの水ＷＬ２を貯湯タンク１０へ供給するための配管である。なお、元配管２０には、貯湯タンクユニットＵ１００に含まれない、第１分岐管２２１および第２分岐管２２２からなる分岐管２２が接続されている。第１分岐管２２１は、シングルレバー式混合栓Ｚ１に接続され、元配管２０から分流される水ＷＬ３をシングルレバー式混合栓Ｚ１に直接供給する。第２分岐管２２２は、サーモスタット式混合栓Ｚ２に接続され、元配管２０から分流される水ＷＬ４をサーモスタット式混合栓Ｚ２に直接供給する。
【００２６】
第１配管２３は、貯湯タンク１０の上部に接続され、貯湯タンク１０内の加熱水を浴槽８に導くための配管である。第２配管２４は、元配管２０から分流される水ＷＬ１を浴槽８に導くための配管である。第３配管２５は、第１配管２３からの加熱水および第２配管２４からの水を浴槽８に導くための配管である。第１配管２３の下流端、第２配管２４の下流端および第３配管２５の上流端には、湯水混合三方弁３０が接続されている。
【００２７】
湯水混合三方弁３０は、第１入力ポート３１、第２入力ポート３２および出力ポート３３を有し、第１入力ポート３１および第２入力ポート３２の開度調整が可能な三方弁である。第１入力ポート３１には、第１配管２３の下流端が接続され、第２入力ポート３２には、第２配管２４の下流端が接続され、出力ポート３３には、第３配管２５の上流端が接続されている。第１入力ポート３１および第２入力ポート３２の開度が適宜調整されることにより、貯湯タンク１０から第１配管２３で導出される加熱水ＷＨ１に、第２配管２４から供給される水ＷＬ１が設定温度に応じて適量加えられると、前記設定温度の湯ＷＨ２が出力ポート３３から第３配管２５に導出される。
【００２８】
第３配管２５は、湯水混合三方弁３０の出力ポート３３から導出された湯ＷＨ２を浴槽８に供給するための配管であり、第３配管２５の開閉を行うことが可能な風呂注湯弁２６が設けられている。第３配管２５は第１分岐管２７および第２分岐管２９に分岐される。風呂注湯弁２６によって開状態とされた第３配管２５を通る湯ＷＨ２は、第１分岐管２７および第２分岐管２９を通って浴槽８に供給される。なお、第１配管２３、第２配管２４、第３配管２５および湯水混合三方弁３０が湯供給系統を構成している。
【００２９】
第１配管２３からは、該第１配管２３とシングルレバー式混合栓Ｚ１、サーモスタット式混合栓Ｚ２とを接続する第４配管３５が分岐している。第４配管３５には、湯水混合三方弁２８が接続されている。第４配管３５の下流端は、湯水混合三方弁２８の一方の入力ポートに接続され、また、元配管２０から分岐した第５配管３７の下流端が湯水混合三方弁２８の他方の入力ポートに接続されている。さらに、シングルレバー式混合栓Ｚ１に接続される第３分岐管２５３およびサーモスタット式混合栓Ｚ２に接続される第４分岐管２５４と、湯水混合三方弁２８の出力ポートとを第６配管３８で連通させている。湯水混合三方弁２８において湯ＷＨ１と水ＷＬ５とが混合されて生成された湯ＷＨ３が混合栓Ｚ１，Ｚ２に供給される。
【００３０】
制御部Ｃは、マイクロプロセッサや各種回路を含み、貯湯タンクユニットＵ１００の各部の動作、例えば、湯水混合三方弁３０の第１入力ポート３１および第２入力ポート３２の動作を制御して浴槽８への湯張りを行うものである。
【００３１】
リモコン装置５０は、浴室に設置される第１リモコン５１と、台所に設置される第２リモコン５２とを含む。第１リモコン５１および第２リモコン５２は、複数の操作ボタンを有するリモコンパネルである。操作ボタンは、ユーザが、例えば、浴槽８の湯張り開始の指示を与えたり、浴槽８に張られる湯ＷＨ２の風呂温度および湯量等の設定を行ったりするためのボタンである。制御部Ｃは、そのような指示や設定に従い、貯湯タンクユニットＵ１００を制御する。
【００３２】
上記の第２分岐管２９には、熱交換器３５が設けられていると共に、熱交換器３５の下流側において風呂循環ポンプＰ１が設けられている。また、貯湯タンク１０の上部に接続された上流端部と貯湯タンク１０の下部に接続された下流端部とを有する加熱水循環配管３４が熱交換器３５を通るように配設されている。加熱水循環配管３４には、熱交換器３５の下流側において加熱水循環ポンプＰ２が設けられている。
【００３３】
上記のように構成された給湯システムＳ１００において、浴槽８に湯を張る場合の給湯経路は次の通りとなる。ユーザが、リモコン装置５０によって、例えば温度４２℃、湯量２００リットルの湯を張るように設定すると、制御部Ｃは、湯水混合三方弁３０の第１入力ポート３１および第２入力ポート３２の開度を調整して、第３配管２３からの加熱水ＷＨ１と第１配管２４からの水ＷＬ１とを混合させることにより、前記設定温度（４２℃）の湯ＷＨ２を生成させる。湯ＷＨ２は、湯水混合三方弁３０の出力ポート３３から第４配管２５に導入され、制御部Ｃによって開状態とされた風呂注湯弁２６を通り、次に第１分岐管２７および第２分岐管２９を通って浴槽８に供給される。湯ＷＨ２は、浴槽８に所定湯量である２００リットルの湯が張られるまで供給され続ける。図略の湯張りカウンターによって浴槽８に所定湯量の湯が張られたことが検知されると、風呂注湯弁２６が閉止されて、湯ＷＨ２の浴槽８への供給は停止される。これにより、湯張りは完了する。
【００３４】
また、制御部Ｃは、ユーザが設定した湯量の湯ＷＨ２を浴槽８に張り終えた後、浴槽８の湯ＷＨ２の温度が設定温度よりも低下している場合、湯張り中に低下した温度分を補うために、浴槽８の湯ＷＨ２を熱交換器３５によって昇温させる。具体的には、制御部Ｃは、風呂循環ポンプＰ１を作動させて浴槽８内の湯ＷＨ２を、第２分岐管２９、第１分岐管２７、浴槽８の順に循環させる。また、制御部Ｃは、加熱水循環ポンプＰ２を作動させて貯湯タンク１０内の加熱水ＷＨ１を加熱水循環配管３４内を循環させる。このとき、熱交換器３５において、第２分岐管２９内を流れる湯ＷＨ２は、加熱水循環配管３４内を流れる加熱水ＷＨ１から熱を受けて昇温する。これにより、湯張り中に低下した温度分が補われる。
【００３５】
ところで、貯湯式の電気給湯システムＳ１００では、第２配管２１から貯湯タンク１０内に導入された水ＷＬ２を電気ヒータ６１によって加熱して沸き上げるとき、水ＷＬ２は膨張してその体積が増加し、これに伴い、貯湯タンク１０内の圧力が上昇する。給湯システムＳ１００では、貯湯タンク１０の破損を防止するために、貯湯タンク１０の上部に逃し弁配管４０を接続し、この逃し弁配管４０に逃し弁４１を配置している。逃し弁４１は、貯湯タンク１０内の圧力が所定値以上になると、機械的に開弁して、沸き上げられて生成された加熱水ＷＨ１の一部を外部に排水する。これにより、貯湯タンク１０内の圧力を前記所定値以下に維持している。この排水された温水が、所謂膨張水ＥＷである。
【００３６】
上記構成の給湯システムＳ１００がマンション等の集合住宅に設置されたメーターボックス内に収納されている場合、膨張水ＥＷは、同じくメーターボックス内に設けられた排水ピット４３に排水される。排水ピット４３に排水された膨張水ＥＷは、排水管４６を通って排水用立て管４７に排水される。
【００３７】
また、貯湯タンク１０内の加熱水ＷＨ１は、給湯システムＳ１００のメンテナンス時に全量が排水される。そのための排水管として、貯湯タンク１０の下部に接続された加熱水排水管４２が用いられている。加熱水排水管４２は、排水ピット４３に導かれていると共に、手動の排水弁４５を有する。ユーザは、給湯システムＳ１００のメンテナンスを行うとき、止水弁１９を閉状態とすると共に、排水弁４５を手動で開弁して、貯湯タンク１０内の加熱水ＷＨ１を、加熱水排水管４２、排水ピット４３、排水管４６の順に通して排水用立て管４７に排水させる。
【００３８】
膨張水ＥＷを排水させたり、メンテナンス時に加熱水ＷＨ１を排水させたりするために用いられる排水用立て管４７は、図２に示すように、マンション等の集合住宅において上下階を貫通するようにして設置する必要があるため、設置費用は多額となる。そのため、集合住宅の住人が他の給湯システム（例えばガス瞬間式給湯システム）から上記構成の給湯システムＳ１００のような電気給湯システムへ変更したいと希望しても、排水用立て管４７の設置費用がネックとなり、電気給湯システムの使用を断念せざるを得ないことが多い。
【００３９】
そこで、本発明は、以下に示す給湯システムＳ１により、排水用立て管４７の設置を不要として、マンション等の集合住宅であっても電気給湯システムを設置することが可能な構成を提供する。
【００４０】
（給湯システムＳ１）
図３は、本実施形態に係る給湯システムＳ１を概念的に示す構成図である。なお、図３と、給湯システムＳ１の具体的な構成を示す図４とにおいて、図１に示す構成要素と同一のものに対しては同一の符号を付して、それらの説明を省略する。
【００４１】
給湯システムＳ１は、浴槽８と、貯湯タンクユニットＵ１とを含む。貯湯タンクユニットＵ１は、第１配管２３、第２配管２４、第３配管２５および湯水混合三方弁３０を含む湯供給系統と、加熱水ＷＨ１が生成される貯湯タンク１０と、膨張水ＥＷを排水させるための逃し弁配管４０とを含む。
【００４２】
貯湯タンクユニットＵ１は、さらに、膨張水タンク５０（第２貯留タンク）と、膨張水排水管５１と、加熱水排水管５３とを含む。
【００４３】
膨張水タンク５０は、逃し弁配管４０を通して排水される膨張水ＥＷを貯留するためのタンクである。
【００４４】
膨張水排水管５１は、膨張水タンク５０と浴槽８とを連通させて、膨張水タンク５０内の膨張水ＥＷを浴槽８の排水口９から外部に排水させるための配管である。
【００４５】
加熱水排水管５３は、貯湯タンク１０と膨張水タンク５０とを連通させて、貯湯タンク１０内の加熱水ＷＨ１を膨張水タンク５０内に排水させるための配管である。
【００４６】
上記構成の給湯システムＳ１によれば、膨張水タンク５０に貯留された膨張水ＥＷを、浴槽８に連通された膨張水排水管５１を通して浴槽８の排水口９から外部に排水することができるので、膨張水ＥＷを外部に排水するために従来使用されている排水用立て管４７（図１、図２）の設置が不要となる。
【００４７】
また、上記構成の給湯システムＳ１によれば、給湯システムＳ１のメンテナンスのために貯湯タンク１０内の加熱水ＷＨ１を全量排水させるとき、まず、貯湯タンク１０内の加熱水ＷＨ１を、加熱水排水管５３を通して膨張水タンク５０内に排水し、次に、膨張水タンク５０内の加熱水ＷＨ１を、膨張水排水管５１を通して浴槽８の排水口９から外部に排水する。このように加熱水ＷＨ１を排水させることで、従来使用されている排水用立て管４７の設置が不要となる。
【００４８】
給湯システムＳ１は、上記したように排水用立て管４７を必要としないので、給湯システムＳ１の設置費用を大きく抑えることができる。その結果、ユーザはガス瞬間式等の給湯システムから電気式の給湯システムＳ１に変更し易くなる。
【００４９】
以下、図４を参照しながら、給湯システムＳ１の具体的な構成、主に膨張水ＥＷおよび加熱水ＷＨ１の排水系統について説明する。
【００５０】
逃し弁配管４０に連通された膨張水タンク５０は、容量が１５リットル程度のタンクであり、逃し弁配管４０からの膨張水ＥＷを貯留する。膨張水タンク５０には、膨張水ＥＷの水位ＬＳを検出するための水位センサ５５が設けられている。水位センサ５５は、２つの高水位検出ロッド５６および低水位検出ロッド５７を含む。高水位検出ロッド５６および低水位検出ロッド５７からの信号は、制御部Ｃに出力される。また、膨張水タンク５０は、密閉部材、例えば蓋部材６３によって密閉されており、膨張水ＥＷに埃等が混入することを防止している。なお、蓋部材６３には、図略の微小な通気孔が形成されており、この通気孔により、膨張水ＥＷによる膨張水タンク５０内の圧力上昇を抑制している。
【００５１】
膨張水排水管５１は、上流端部が膨張水タンク５０の底部に接続されていると共に、下流端部が第３配管２５の第２分岐管２９における浴槽８と風呂循環ポンプＰ１との間の部分に接続ざれた配管である。膨張水排水管５１には、前記上流端部寄りの位置で第１排水弁５２が接続されている。第１排水弁５２は、制御部Ｃによる制御によって膨張水排水管５１の開閉を行う弁体である。
【００５２】
貯湯タンク１０内の加熱水ＷＨ１を膨張水タンク５０に排水するための加熱水排水管５３には、第２排水弁５４が接続されている。第２排水弁５４は、制御部Ｃによる制御によって加熱水排水管５３の開閉を行う弁体である。
【００５３】
（制御部Ｃの湯張り制御）
制御部Ｃは、湯水混合三方弁３０、風呂注湯弁２６、風呂循環ポンプＰ１および第１排水弁５２を制御して浴槽８に湯を張る湯張り制御を行うことが可能に構成されている。具体的には、制御部Ｃは、リモコン装置５０を介してユーザからの湯張り指令を受け取ると、まず、風呂注湯弁２６を閉状態とすると共に、第１排水弁５２を開状態とし、風呂循環ポンプＰ１を駆動させる。風呂循環ポンプＰ１の駆動により、膨張水タンク５０内の膨張水ＥＷは、膨張水排水管５１を通って第２分岐管２９内に流入する。第２分岐管２９内に流入した膨張水ＥＷは、風呂循環ポンプＰ１によって熱交換器３５、第１分岐管２７、浴槽８の順に送水される。
【００５４】
膨張水ＥＷの浴槽８への供給は、膨張水ＥＷが無くなるまで行われる。水位センサ５５の低水位検出ロッド５７が膨張水ＥＷを検知しなくなったとき、制御部Ｃは、風呂循環ポンプＰ１を停止すると共に、第１排水弁５２を閉状態とする。これにより、膨張水ＥＷの浴槽８への供給が停止される。
【００５５】
制御部Ｃは、次に、湯水混合三方弁３０を制御して第１配管２３からの加熱水ＷＨ１と第２配管２４からの水ＷＬ１とを混合させてユーザが設定した温度の湯ＷＨ２を生成すると共に、風呂注湯弁２６を開状態とする。これにより、湯ＷＨ２は、第３配管２５の第１分岐管２７および第２分岐管２９を通って浴槽８に供給される。湯ＷＨ２の浴槽８への供給は、ユーザが設定した湯量に達するまで行われる。湯ＷＨ２の供給量が前記設定湯量に達すると、制御部Ｃは、湯水混合三方弁３０および風呂注湯弁２６を閉状態とする。なお、湯ＷＨ２の浴槽８への湯張りが終了した後、湯温が設定温度よりも低下している場合、上記したように、浴槽８内の湯ＷＨ２を熱交換器３５によって昇温させる。
【００５６】
膨張水ＥＷの発生量は、一般的に、貯湯タンク１０が沸き上げる加熱水ＷＨ１の３％程度を占めると考えられており、日平均３００リットルを沸き上げると仮定すると、膨張水ＥＷの発生量は年間で、３００リットル／日×０．０３×３６５日＝３．３トン／年となる。３．３トンもの膨張水ＥＷを捨てることは資源の無駄である。しかしながら、給湯システムＳ１の制御部Ｃによる湯張り制御によれば、膨張水ＥＷを、外部に排水することなく、浴槽８の湯張りに有効活用することができる。
【００５７】
（制御部Ｃの第１制御）
また、制御部Ｃは、第１排水弁５２および風呂循環ポンプＰ１を制御して、膨張水タンク５０内の膨張水ＥＷを外部に排水させる第１制御を行うことが可能に構成されている。具体的には、制御部Ｃは、高水位検出ロッド５６からの信号に基づき、膨張水ＥＷの水位ＬＳが上限水位に達したことが検出された場合、第１排水弁５２を開状態とすると共に、風呂循環ポンプＰ１を駆動する。このとき、風呂注湯弁２６は閉状態に維持されている。
【００５８】
風呂循環ポンプＰ１の駆動により、膨張水タンク５０内の膨張水ＥＷが膨張水排水管５１を通って第２分岐管２９内に流入する。そして、第２分岐管２９内に流入した膨張水ＥＷは、熱交換器３５、第２分岐管２７、浴槽８の順に送水され、最後に浴槽８の排水口９から外部に排水される。
【００５９】
制御部Ｃは、低水位検出ロッド５７からの信号に基づき、膨張水タンク５０内に膨張水ＥＷが無くなったことが検出されると、風呂循環ポンプＰ１を停止させると共に、第１排水弁５２を閉状態にする。これにより、膨張水ＥＷの排水が完了する。
【００６０】
給湯システムＳ１の制御部Ｃによる第１制御によれば、膨張水ＥＷを浴槽８の排水口９から排水させることができるので、膨張水ＥＷを排水させるために従来用いられている排水用立て管４７を不要とすることができる。
【００６１】
また、膨張水ＥＷは上記した湯張りに用いられるが、ユーザが夏期などにシャワーを主に使用することで浴槽８への湯張りが長期間実施されない場合、膨張水ＥＷが上限水位に達し易くなる。膨張水ＥＷが上限水位を超えると、膨張水タンク５０から漏水してしまう。しかしながら、給湯システムＳ１の制御部Ｃによる第１制御によれば、高水位検出ロッド５６からの信号に基づき、上限水位に達した膨張水ＥＷを、膨張水排水管５１を通して浴槽８の排水口９から排水させることができる。これにより、膨張水ＥＷが膨張水タンク５０から漏水することを防止することができる。その結果、給湯システムＳ１の安全性が向上する。
【００６２】
（制御部Ｃの第２制御）
さらに、制御部Ｃは、第１排水弁５２、第２排水弁５４および風呂循環ポンプＰ１を制御して、貯湯タンク１０内の加熱水ＷＨ１を全量排水させる第２制御を行うことが可能に構成されている。この第２制御は、例えば１年に１回程度の給湯システムＳ１のメンテナンス時や、給湯システムＳ１を新たに設置して給湯システムＳ１を試運転させるときに実行される。
【００６３】
ユーザは、制御部Ｃによって第２制御を行わせる前に、止水弁１９を手動で閉状態にすると共に、逃し弁４１を開状態にする必要がある。次に、ユーザが制御部Ｃに設けられた図略の排水ボタンを押すと、制御部Ｃは第２制御を開始する。制御部Ｃは、まず、第１排水弁５２および第２排水弁５４を開状態とすると共に、風呂循環ポンプＰ１を駆動させる。これにより、貯湯タンク１０内の加熱水ＷＨ１が重力によって加熱水排水管５３を通って膨張水タンク５０内に流入し、膨張水タンク５０内に流入した加熱水ＷＨ１は、風呂循環ポンプＰ１による吸引によって膨張水排水管５１を通って第２分岐管２９に流入する。
【００６４】
第２分岐管２９内に流入した加熱水ＷＨ１は、熱交換器３５、第１分岐管２７、浴槽８の順に送水され、最後に浴槽８の排水口９から外部に排水される。制御部Ｃは、低水位検出ロッド５７からの信号に基づき、加熱水ＷＨ１が膨張水タンク５０から無くなったことを、例えば５秒間連続して検知すると、風呂循環ポンプＰ１を停止すると共に、第１排水弁５２および第２排水弁５４を閉状態とする。これにより、貯湯タンク１０内の加熱水ＷＨ１の全量排水が完了する。
【００６５】
給湯システムＳ１の制御部Ｃによる第２制御によれば、給湯システムＳ１のメンテナンス時に加熱水ＷＨ１は膨張水排水管５１を通して浴槽８の排水口９から外部に排水されるので、加熱水ＷＨ１を外部に排水させるために従来用いられている排水用立て管４７を不要とすることができる。
【００６６】
（制御部Ｃの水張り制御）
給湯システムＳ１のメンテナンス後や、給湯システムＳ１を新たに設置して給湯システムＳ１を試運転させた後に、貯湯タンク１０内で加熱水ＷＨ１を生成するために、貯湯タンク１０に水ＷＬ２を送水して水張りを行う必要がある。制御部Ｃは、第１排水弁５２、第２排水弁５４および風呂循環ポンプＰ１を制御して、貯湯タンク１０に水ＷＬ２を張る水張り制御を行うことが可能に構成されている。ユーザは、制御部Ｃに水張り制御を行わせる前に止水弁１９および逃し弁４１を開状態にする必要がある。そして、ユーザが制御部Ｃに設けられた図略の水張りボタンを押すと、制御部Ｃは水張り制御を開始する。
【００６７】
制御部Ｃは、まず、第１排水弁５２を開状態とすると共に、第２排水弁５４を閉状態とし、風呂循環ポンプＰ１を駆動させる。元配管２０から分岐管２１を通る水ＷＬ２は、所定の送水圧で貯留タンク１０内に送水される。貯留タンク１０が水ＷＬ２で満たされると、水ＷＬ２は逃し弁配管４０を通って膨張水タンク５０内に流入する。
【００６８】
膨張水タンク５０内に流入した水ＷＬ２は、風呂循環ポンプＰ１の駆動によって膨張水排水管５１を通って第２分岐管２９内に送水される。そして、水ＷＬ２は、熱交換器３５、第１分岐管２７、風呂８の順に送水され、最後に浴槽８の排水口９から外部に排水される。
【００６９】
ユーザは、膨張水タンク５０内で水泡が発生しなくなったことを目視で確認したとき、前記水張りボタンを再度押す。そして、制御部Ｃは、風呂循環ポンプＰ１を停止すると共に、第１排水弁５２を閉状態にする。これにより、貯湯タンク１０への水張りが完了する。なお、水泡が発生しなくなるまで水ＷＬ２の送水を行うことは、貯湯タンク１０内で水ＷＬ２を沸き上げて加熱水ＷＨ１を生成するときに発生する、いわゆる析出溶存空気の発生を抑制するために重要である。
【００７０】
以上説明した給湯システムＳ１では、電気ヒータ６１により水ＷＬ２を沸き上げる場合について説明したが、水ＷＬ２の沸き上げは、ヒートポンプユニットや化石燃料を用いて行うことができる。
【００７１】
また、給湯システムＳ１をメーターボックス内に設置した場合につき説明したが、給湯システムＳ１は、マンション等の集合住宅のバルコニーや屋内に設置してもよい。また、給湯システムＳ１は、集合住宅だけでなく、戸建て住宅に設置することもできる。
【符号の説明】
【００７２】
８ 浴槽
９ 排水口
１０ 貯湯タンク（第１貯留タンク）
２３ 第１配管
２４ 第２配管
２５ 第３配管
３０ 湯水混合三方弁（混合弁）
４０ 逃し弁配管
４１ 逃し弁
５０ 膨張水タンク（第２貯留タンク）
５１ 膨張水排水管
５２ 第１排水弁
５３ 加熱水排水管
５４ 第２排水弁
５５ 水位センサ
Ｃ 制御部
ＥＷ 膨張水
ＷＨ１ 加熱水
ＷＨ２ 湯
ＷＬ，ＷＬ１ 水
Ｓ１ 給湯システム
Ｕ１ 貯湯タンクユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば集合住宅に設置される家庭用の貯湯式給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
集合住宅に設置される家庭用の給湯システムとして、料金の割安な深夜時間帯に、所定の熱源、例えば電気ヒータにより貯湯タンク内の水を沸き上げて湯を生成し、その湯を貯湯する電気給湯システムが知られている。このような電気給湯システムでは、貯湯タンク内の水の沸き上げに伴い、水が膨張して体積が増加する。その結果、所謂膨張水が発生する。膨張水が発生すると、貯湯タンクに設けられた逃し弁が開き、膨張水は逃し弁から排水用立て管を通って外部に排水されている。これにより、貯湯タンクの破損が防止される。
【０００３】
膨張水は、貯湯タンク内の水を沸き上げる度に発生する高温の湯であるため、熱エネルギーが大きく、そのため、膨張水を外部に捨てるのではなく有効利用することが求められている。
【０００４】
膨張水を有効利用する技術として、例えば特許文献１のものが知られている。特許文献１の給湯システムは、貯湯タンク内で発生した膨張水を貯留する膨張水貯留タンクと、膨張水貯留タンクと浴槽とを連通させる膨張水落とし込み配管とを含む。この給湯システムでは、膨張水を膨張水落とし込み配管を通して浴槽に供給して湯張りに用いることで、膨張水の有効活用を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２２５２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の給湯システムでは、膨張水の排水系統について明記していないが、膨張水が湯張りに用いられず、膨張水貯留タンクがいっぱいになった場合、膨張水を排水用立て管を通して外部に排水して膨張水の漏水を防止していると考えられる。
【０００７】
排水用立て管は、マンション等の集合住宅において上下階を貫通するようにして設置する必要があるため、設置費用は多額となる。そのため、集合住宅の住人が他の給湯システム（例えばガス瞬間式給湯システム）から電気給湯システムへ変更したいと希望しても、排水用立て管の設置費用がネックとなり、電気給湯システムの使用を断念せざるを得ないことが多い。
【０００８】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、膨張水を有効活用すると共に、排水用立て管の設置が不要な給湯システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る給湯システムは、浴槽に湯を張る機能を備えた給湯システムであって、所定の熱源で加熱水を生成して前記加熱水を貯留する一方で、前記加熱水を生成する際に膨張水が発生する第１貯留タンクと、前記第１貯留タンクで発生した前記膨張水を貯留する第２貯留タンクと、前記加熱水を含む湯を前記浴槽に供給する湯供給系統と、前記第２貯留タンクと前記浴槽とを連通させて、前記第２貯留タンク内の前記膨張水を前記浴槽の排水口から外部に排水させる膨張水排水管とを含む。
【００１０】
本発明に係る給湯システムによれば、膨張水は膨張水排水管を通して浴槽の排水口から外部に排水されるので、膨張水を外部に排水するために従来使用されている排水用立て管の設置が不要となる。これにより、給湯システムの設置費用を大きく抑えることが可能である。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態では、給湯システムは、前記膨張水排水管に接続され、前記膨張水排水管の開閉を行う第１排水弁と、前記第２貯留タンクに設けられ、前記膨張水の水位を検出する水位センサと、前記水位センサからの信号に基づき、前記膨張水の水位が上限水位に達したことが検出された場合、前記第１排水弁を制御して該第１排水弁を開状態とすることにより、前記膨張水を前記膨張水排水管を通して前記排水口から排水させる第１制御を行う制御部とを含む。
【００１２】
この構成によれば、制御部は、水位センサからの信号に基づき、膨張水の水位が上限水位に達したことを検出すると、第１排水弁を開状態として膨張水を膨張水排水管を通して浴槽の排水口から排水させるので、膨張水が第２貯留タンクから漏水することが防止される。これにより、給湯システムの安全性を向上させることができる。
【００１３】
本発明の他の好ましい実施形態では、前記湯供給系統は、前記制御部による制御によって前記加熱水と水の元供給源から供給される水とを混合させて前記湯を生成する混合弁を含み、前記制御部は、前記浴槽に湯を張る湯張り制御を行うことが可能に構成されており、前記湯張り制御を行うにあたり、まず、前記第１排水弁を開状態として前記膨張水を前記浴槽に供給させ、次に、前記混合弁を制御して前記湯を前記浴槽に供給させる。
【００１４】
この構成によれば、膨張水を、外部に排水することなく、浴槽の湯張りに有効活用することができる。
【００１５】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、給湯システムは、前記第１貯留タンクと前記第２貯留タンクとを連通させて前記加熱水を前記第２貯留タンクに排水させる加熱水排水管と、前記加熱水排水管に接続されて該加熱水排水管の開閉を行う第２排水弁とをさらに含み、前記制御部は、前記第１貯留タンク内の前記加熱水を排水させる第２制御を行うことが可能に構成されており、前記第２制御を行うに当たり、前記第１排水弁および前記第２排水弁の両方を開状態とすることにより、前記加熱水を、まず、前記加熱水排水管を通して、次に、前記膨張水排水管を通して前記浴槽の前記排出口から排水させる。
【００１６】
制御部による、第１貯留タンク内の加熱水を排水する第２制御は、例えば給湯システムのメンテナンス時に実行される。従来、メンテナンス時の加熱水の外部への排水は排水用立て管を通して行われているが、この第２制御においても、加熱水は膨張水排水管を通して浴槽の排水口から外部に排水されるので、排水用立て管の設置が不要となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る給湯システムによれば、膨張水を有効活用することができると共に、排水用立て管の設置を不要とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一般的な給湯システムを示す構成図である。
【図２】排水用立て管を用いた膨張水および加熱水の排水系統を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る給湯システムを概念的に示す構成図である。
【図４】本実施形態に係る給湯システムを具体的に示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
まず、本実施形態に係る給湯システムの説明に先立ち、図１を参照して一般的な給湯システムＳ１００の構成について説明する。給湯システムＳ１００は、浴槽８、シングルレバー式の混合栓Ｚ１およびサーモスタット式の混合栓Ｚ２に給湯する貯湯タンクユニットＵ１００として構成されており、ユーザが設定した温度かつ湯量の湯を浴槽８に自動的に張る湯張り機能を備えた給湯器である。貯湯タンクユニットＵ１００は、貯湯タンク１０（第１貯留タンク）、元配管２０、分岐管２１、第１配管２３、第２配管２４、第３配管２５、湯水混合三方弁３０（混合弁）、制御部Ｃおよびリモコン装置５０を含む。
【００２１】
なお、シングルレバー式混合栓Ｚ１は、例えば開栓頻度が高い台所に配置され、ひとつのレバー操作で出水・止水が可能な混合栓であり、ユーザは、レバー位置を「水」から「湯」への移動レンジの適宜な位置に設定して、好みの湯温で出水させることが可能である。また、サーモスタット式混合栓Ｚ２は、例えば浴室に配置され、内臓のサーモスタットエレメントにより湯と水の量を調節して一定温度に保つ混合栓であり、ユーザは、温度調整ハンドルを好みの温度に設定して、温水を出水させることが可能である。
【００２２】
貯湯タンク１０は、３００〜５６０リットル程度の内容量を有する加熱水の貯留タンクであって、タンク内には水を加熱するための電気ヒータ６１が取り付けられている。電気ヒータ６１は、ＯＮ／ＯＦＦに切換え可能であり、制御部Ｃに制御されてＯＮの状態にされると貯湯タンク１０内の水をジュール熱で加熱する。例えば、深夜電力時間帯の終了時刻に合わせて、貯湯タンク１０内の水の全量が所定温度（例えば６０〜９０℃）に昇温されるように、電気ヒータ６１は通電制御される。また、昼間時間帯（深夜電力時間帯外）でも、貯湯タンク１０内の加熱水が所定温度以下になると、追い炊きのために電気ヒータ６１に通電され、貯湯タンク１０内の水が加熱される。
【００２３】
貯湯タンク１０内部には、サーミスタ等からなる５つの温度センサ１１〜１５が上下方向に並ぶように配置されている。温度センサ１１〜１５は、貯湯タンク１０内に貯留されている加熱水の量を計測するために利用される。すなわち、深夜電力時間帯に貯湯タンク１０内の水を沸き上げる場合に、温度センサ１１〜１５の全てが所定の湯温を検知したときに、水の全量が昇温されたと判定する。また、昼間時間帯に貯湯タンク１０内の加熱水が使用されると、タンク下層部から徐々に水に入れ替わっていくことになるが、温度センサ１１〜１５の検知結果に基づくタンク上下方向の温度分布により、貯湯タンク１０内に残存している加熱水量を推定することができる。
【００２４】
元配管２０は、商用の水元供給源に接続された配管であり、前記水元供給源からの水ＷＬが流通する。元配管２０には、手動の止水弁１９が接続されており、ユーザが止水弁１９を開状態とすることで、水ＷＬを下流側の分岐管２１に供給することができる。
【００２５】
分岐管２１は、貯湯タンク１０の底部に接続され、元配管２０からの水ＷＬ２を貯湯タンク１０へ供給するための配管である。なお、元配管２０には、貯湯タンクユニットＵ１００に含まれない、第１分岐管２２１および第２分岐管２２２からなる分岐管２２が接続されている。第１分岐管２２１は、シングルレバー式混合栓Ｚ１に接続され、元配管２０から分流される水ＷＬ３をシングルレバー式混合栓Ｚ１に直接供給する。第２分岐管２２２は、サーモスタット式混合栓Ｚ２に接続され、元配管２０から分流される水ＷＬ４をサーモスタット式混合栓Ｚ２に直接供給する。
【００２６】
第１配管２３は、貯湯タンク１０の上部に接続され、貯湯タンク１０内の加熱水を浴槽８に導くための配管である。第２配管２４は、元配管２０から分流される水ＷＬ１を浴槽８に導くための配管である。第３配管２５は、第１配管２３からの加熱水および第２配管２４からの水を浴槽８に導くための配管である。第１配管２３の下流端、第２配管２４の下流端および第３配管２５の上流端には、湯水混合三方弁３０が接続されている。
【００２７】
湯水混合三方弁３０は、第１入力ポート３１、第２入力ポート３２および出力ポート３３を有し、第１入力ポート３１および第２入力ポート３２の開度調整が可能な三方弁である。第１入力ポート３１には、第１配管２３の下流端が接続され、第２入力ポート３２には、第２配管２４の下流端が接続され、出力ポート３３には、第３配管２５の上流端が接続されている。第１入力ポート３１および第２入力ポート３２の開度が適宜調整されることにより、貯湯タンク１０から第１配管２３で導出される加熱水ＷＨ１に、第２配管２４から供給される水ＷＬ１が設定温度に応じて適量加えられると、前記設定温度の湯ＷＨ２が出力ポート３３から第３配管２５に導出される。
【００２８】
第３配管２５は、湯水混合三方弁３０の出力ポート３３から導出された湯ＷＨ２を浴槽８に供給するための配管であり、第３配管２５の開閉を行うことが可能な風呂注湯弁２６が設けられている。第３配管２５は第１分岐管２７および第２分岐管２９に分岐される。風呂注湯弁２６によって開状態とされた第３配管２５を通る湯ＷＨ２は、第１分岐管２７および第２分岐管２９を通って浴槽８に供給される。なお、第１配管２３、第２配管２４、第３配管２５および湯水混合三方弁３０が湯供給系統を構成している。
【００２９】
第１配管２３からは、該第１配管２３とシングルレバー式混合栓Ｚ１、サーモスタット式混合栓Ｚ２とを接続する第４配管３５が分岐している。第４配管３５には、湯水混合三方弁２８が接続されている。第４配管３５の下流端は、湯水混合三方弁２８の一方の入力ポートに接続され、また、元配管２０から分岐した第５配管３７の下流端が湯水混合三方弁２８の他方の入力ポートに接続されている。さらに、シングルレバー式混合栓Ｚ１に接続される第３分岐管２５３およびサーモスタット式混合栓Ｚ２に接続される第４分岐管２５４と、湯水混合三方弁２８の出力ポートとを第６配管３８で連通させている。湯水混合三方弁２８において湯ＷＨ１と水ＷＬ５とが混合されて生成された湯ＷＨ３が混合栓Ｚ１，Ｚ２に供給される。
【００３０】
制御部Ｃは、マイクロプロセッサや各種回路を含み、貯湯タンクユニットＵ１００の各部の動作、例えば、湯水混合三方弁３０の第１入力ポート３１および第２入力ポート３２の動作を制御して浴槽８への湯張りを行うものである。
【００３１】
リモコン装置５０は、浴室に設置される第１リモコン５１と、台所に設置される第２リモコン５２とを含む。第１リモコン５１および第２リモコン５２は、複数の操作ボタンを有するリモコンパネルである。操作ボタンは、ユーザが、例えば、浴槽８の湯張り開始の指示を与えたり、浴槽８に張られる湯ＷＨ２の風呂温度および湯量等の設定を行ったりするためのボタンである。制御部Ｃは、そのような指示や設定に従い、貯湯タンクユニットＵ１００を制御する。
【００３２】
上記の第２分岐管２９には、熱交換器３５が設けられていると共に、熱交換器３５の下流側において風呂循環ポンプＰ１が設けられている。また、貯湯タンク１０の上部に接続された上流端部と貯湯タンク１０の下部に接続された下流端部とを有する加熱水循環配管３４が熱交換器３５を通るように配設されている。加熱水循環配管３４には、熱交換器３５の下流側において加熱水循環ポンプＰ２が設けられている。
【００３３】
上記のように構成された給湯システムＳ１００において、浴槽８に湯を張る場合の給湯経路は次の通りとなる。ユーザが、リモコン装置５０によって、例えば温度４２℃、湯量２００リットルの湯を張るように設定すると、制御部Ｃは、湯水混合三方弁３０の第１入力ポート３１および第２入力ポート３２の開度を調整して、第３配管２３からの加熱水ＷＨ１と第１配管２４からの水ＷＬ１とを混合させることにより、前記設定温度（４２℃）の湯ＷＨ２を生成させる。湯ＷＨ２は、湯水混合三方弁３０の出力ポート３３から第４配管２５に導入され、制御部Ｃによって開状態とされた風呂注湯弁２６を通り、次に第１分岐管２７および第２分岐管２９を通って浴槽８に供給される。湯ＷＨ２は、浴槽８に所定湯量である２００リットルの湯が張られるまで供給され続ける。図略の湯張りカウンターによって浴槽８に所定湯量の湯が張られたことが検知されると、風呂注湯弁２６が閉止されて、湯ＷＨ２の浴槽８への供給は停止される。これにより、湯張りは完了する。
【００３４】
また、制御部Ｃは、ユーザが設定した湯量の湯ＷＨ２を浴槽８に張り終えた後、浴槽８の湯ＷＨ２の温度が設定温度よりも低下している場合、湯張り中に低下した温度分を補うために、浴槽８の湯ＷＨ２を熱交換器３５によって昇温させる。具体的には、制御部Ｃは、風呂循環ポンプＰ１を作動させて浴槽８内の湯ＷＨ２を、第２分岐管２９、第１分岐管２７、浴槽８の順に循環させる。また、制御部Ｃは、加熱水循環ポンプＰ２を作動させて貯湯タンク１０内の加熱水ＷＨ１を加熱水循環配管３４内を循環させる。このとき、熱交換器３５において、第２分岐管２９内を流れる湯ＷＨ２は、加熱水循環配管３４内を流れる加熱水ＷＨ１から熱を受けて昇温する。これにより、湯張り中に低下した温度分が補われる。
【００３５】
ところで、貯湯式の電気給湯システムＳ１００では、第２配管２１から貯湯タンク１０内に導入された水ＷＬ２を電気ヒータ６１によって加熱して沸き上げるとき、水ＷＬ２は膨張してその体積が増加し、これに伴い、貯湯タンク１０内の圧力が上昇する。給湯システムＳ１００では、貯湯タンク１０の破損を防止するために、貯湯タンク１０の上部に逃し弁配管４０を接続し、この逃し弁配管４０に逃し弁４１を配置している。逃し弁４１は、貯湯タンク１０内の圧力が所定値以上になると、機械的に開弁して、沸き上げられて生成された加熱水ＷＨ１の一部を外部に排水する。これにより、貯湯タンク１０内の圧力を前記所定値以下に維持している。この排水された温水が、所謂膨張水ＥＷである。
【００３６】
上記構成の給湯システムＳ１００がマンション等の集合住宅に設置されたメーターボックス内に収納されている場合、膨張水ＥＷは、同じくメーターボックス内に設けられた排水ピット４３に排水される。排水ピット４３に排水された膨張水ＥＷは、排水管４６を通って排水用立て管４７に排水される。
【００３７】
また、貯湯タンク１０内の加熱水ＷＨ１は、給湯システムＳ１００のメンテナンス時に全量が排水される。そのための排水管として、貯湯タンク１０の下部に接続された加熱水排水管４２が用いられている。加熱水排水管４２は、排水ピット４３に導かれていると共に、手動の排水弁４５を有する。ユーザは、給湯システムＳ１００のメンテナンスを行うとき、止水弁１９を閉状態とすると共に、排水弁４５を手動で開弁して、貯湯タンク１０内の加熱水ＷＨ１を、加熱水排水管４２、排水ピット４３、排水管４６の順に通して排水用立て管４７に排水させる。
【００３８】
膨張水ＥＷを排水させたり、メンテナンス時に加熱水ＷＨ１を排水させたりするために用いられる排水用立て管４７は、図２に示すように、マンション等の集合住宅において上下階を貫通するようにして設置する必要があるため、設置費用は多額となる。そのため、集合住宅の住人が他の給湯システム（例えばガス瞬間式給湯システム）から上記構成の給湯システムＳ１００のような電気給湯システムへ変更したいと希望しても、排水用立て管４７の設置費用がネックとなり、電気給湯システムの使用を断念せざるを得ないことが多い。
【００３９】
そこで、本発明は、以下に示す給湯システムＳ１により、排水用立て管４７の設置を不要として、マンション等の集合住宅であっても電気給湯システムを設置することが可能な構成を提供する。
【００４０】
（給湯システムＳ１）
図３は、本実施形態に係る給湯システムＳ１を概念的に示す構成図である。なお、図３と、給湯システムＳ１の具体的な構成を示す図４とにおいて、図１に示す構成要素と同一のものに対しては同一の符号を付して、それらの説明を省略する。
【００４１】
給湯システムＳ１は、浴槽８と、貯湯タンクユニットＵ１とを含む。貯湯タンクユニットＵ１は、第１配管２３、第２配管２４、第３配管２５および湯水混合三方弁３０を含む湯供給系統と、加熱水ＷＨ１が生成される貯湯タンク１０と、膨張水ＥＷを排水させるための逃し弁配管４０とを含む。
【００４２】
貯湯タンクユニットＵ１は、さらに、膨張水タンク５０（第２貯留タンク）と、膨張水排水管５１と、加熱水排水管５３とを含む。
【００４３】
膨張水タンク５０は、逃し弁配管４０を通して排水される膨張水ＥＷを貯留するためのタンクである。
【００４４】
膨張水排水管５１は、膨張水タンク５０と浴槽８とを連通させて、膨張水タンク５０内の膨張水ＥＷを浴槽８の排水口９から外部に排水させるための配管である。
【００４５】
加熱水排水管５３は、貯湯タンク１０と膨張水タンク５０とを連通させて、貯湯タンク１０内の加熱水ＷＨ１を膨張水タンク５０内に排水させるための配管である。
【００４６】
上記構成の給湯システムＳ１によれば、膨張水タンク５０に貯留された膨張水ＥＷを、浴槽８に連通された膨張水排水管５１を通して浴槽８の排水口９から外部に排水することができるので、膨張水ＥＷを外部に排水するために従来使用されている排水用立て管４７（図１、図２）の設置が不要となる。
【００４７】
また、上記構成の給湯システムＳ１によれば、給湯システムＳ１のメンテナンスのために貯湯タンク１０内の加熱水ＷＨ１を全量排水させるとき、まず、貯湯タンク１０内の加熱水ＷＨ１を、加熱水排水管５３を通して膨張水タンク５０内に排水し、次に、膨張水タンク５０内の加熱水ＷＨ１を、膨張水排水管５１を通して浴槽８の排水口９から外部に排水する。このように加熱水ＷＨ１を排水させることで、従来使用されている排水用立て管４７の設置が不要となる。
【００４８】
給湯システムＳ１は、上記したように排水用立て管４７を必要としないので、給湯システムＳ１の設置費用を大きく抑えることができる。その結果、ユーザはガス瞬間式等の給湯システムから電気式の給湯システムＳ１に変更し易くなる。
【００４９】
以下、図４を参照しながら、給湯システムＳ１の具体的な構成、主に膨張水ＥＷおよび加熱水ＷＨ１の排水系統について説明する。
【００５０】
逃し弁配管４０に連通された膨張水タンク５０は、容量が１５リットル程度のタンクであり、逃し弁配管４０からの膨張水ＥＷを貯留する。膨張水タンク５０には、膨張水ＥＷの水位ＬＳを検出するための水位センサ５５が設けられている。水位センサ５５は、２つの高水位検出ロッド５６および低水位検出ロッド５７を含む。高水位検出ロッド５６および低水位検出ロッド５７からの信号は、制御部Ｃに出力される。また、膨張水タンク５０は、密閉部材、例えば蓋部材６３によって密閉されており、膨張水ＥＷに埃等が混入することを防止している。なお、蓋部材６３には、図略の微小な通気孔が形成されており、この通気孔により、膨張水ＥＷによる膨張水タンク５０内の圧力上昇を抑制している。
【００５１】
膨張水排水管５１は、上流端部が膨張水タンク５０の底部に接続されていると共に、下流端部が第３配管２５の第２分岐管２９における浴槽８と風呂循環ポンプＰ１との間の部分に接続ざれた配管である。膨張水排水管５１には、前記上流端部寄りの位置で第１排水弁５２が接続されている。第１排水弁５２は、制御部Ｃによる制御によって膨張水排水管５１の開閉を行う弁体である。
【００５２】
貯湯タンク１０内の加熱水ＷＨ１を膨張水タンク５０に排水するための加熱水排水管５３には、第２排水弁５４が接続されている。第２排水弁５４は、制御部Ｃによる制御によって加熱水排水管５３の開閉を行う弁体である。
【００５３】
（制御部Ｃの湯張り制御）
制御部Ｃは、湯水混合三方弁３０、風呂注湯弁２６、風呂循環ポンプＰ１および第１排水弁５２を制御して浴槽８に湯を張る湯張り制御を行うことが可能に構成されている。具体的には、制御部Ｃは、リモコン装置５０を介してユーザからの湯張り指令を受け取ると、まず、風呂注湯弁２６を閉状態とすると共に、第１排水弁５２を開状態とし、風呂循環ポンプＰ１を駆動させる。風呂循環ポンプＰ１の駆動により、膨張水タンク５０内の膨張水ＥＷは、膨張水排水管５１を通って第２分岐管２９内に流入する。第２分岐管２９内に流入した膨張水ＥＷは、風呂循環ポンプＰ１によって熱交換器３５、第１分岐管２７、浴槽８の順に送水される。
【００５４】
膨張水ＥＷの浴槽８への供給は、膨張水ＥＷが無くなるまで行われる。水位センサ５５の低水位検出ロッド５７が膨張水ＥＷを検知しなくなったとき、制御部Ｃは、風呂循環ポンプＰ１を停止すると共に、第１排水弁５２を閉状態とする。これにより、膨張水ＥＷの浴槽８への供給が停止される。
【００５５】
制御部Ｃは、次に、湯水混合三方弁３０を制御して第１配管２３からの加熱水ＷＨ１と第２配管２４からの水ＷＬ１とを混合させてユーザが設定した温度の湯ＷＨ２を生成すると共に、風呂注湯弁２６を開状態とする。これにより、湯ＷＨ２は、第３配管２５の第１分岐管２７および第２分岐管２９を通って浴槽８に供給される。湯ＷＨ２の浴槽８への供給は、ユーザが設定した湯量に達するまで行われる。湯ＷＨ２の供給量が前記設定湯量に達すると、制御部Ｃは、湯水混合三方弁３０および風呂注湯弁２６を閉状態とする。なお、湯ＷＨ２の浴槽８への湯張りが終了した後、湯温が設定温度よりも低下している場合、上記したように、浴槽８内の湯ＷＨ２を熱交換器３５によって昇温させる。
【００５６】
膨張水ＥＷの発生量は、一般的に、貯湯タンク１０が沸き上げる加熱水ＷＨ１の３％程度を占めると考えられており、日平均３００リットルを沸き上げると仮定すると、膨張水ＥＷの発生量は年間で、３００リットル／日×０．０３×３６５日＝３．３トン／年となる。３．３トンもの膨張水ＥＷを捨てることは資源の無駄である。しかしながら、給湯システムＳ１の制御部Ｃによる湯張り制御によれば、膨張水ＥＷを、外部に排水することなく、浴槽８の湯張りに有効活用することができる。
【００５７】
（制御部Ｃの第１制御）
また、制御部Ｃは、第１排水弁５２および風呂循環ポンプＰ１を制御して、膨張水タンク５０内の膨張水ＥＷを外部に排水させる第１制御を行うことが可能に構成されている。具体的には、制御部Ｃは、高水位検出ロッド５６からの信号に基づき、膨張水ＥＷの水位ＬＳが上限水位に達したことが検出された場合、第１排水弁５２を開状態とすると共に、風呂循環ポンプＰ１を駆動する。このとき、風呂注湯弁２６は閉状態に維持されている。
【００５８】
風呂循環ポンプＰ１の駆動により、膨張水タンク５０内の膨張水ＥＷが膨張水排水管５１を通って第２分岐管２９内に流入する。そして、第２分岐管２９内に流入した膨張水ＥＷは、熱交換器３５、第２分岐管２７、浴槽８の順に送水され、最後に浴槽８の排水口９から外部に排水される。
【００５９】
制御部Ｃは、低水位検出ロッド５７からの信号に基づき、膨張水タンク５０内に膨張水ＥＷが無くなったことが検出されると、風呂循環ポンプＰ１を停止させると共に、第１排水弁５２を閉状態にする。これにより、膨張水ＥＷの排水が完了する。
【００６０】
給湯システムＳ１の制御部Ｃによる第１制御によれば、膨張水ＥＷを浴槽８の排水口９から排水させることができるので、膨張水ＥＷを排水させるために従来用いられている排水用立て管４７を不要とすることができる。
【００６１】
また、膨張水ＥＷは上記した湯張りに用いられるが、ユーザが夏期などにシャワーを主に使用することで浴槽８への湯張りが長期間実施されない場合、膨張水ＥＷが上限水位に達し易くなる。膨張水ＥＷが上限水位を超えると、膨張水タンク５０から漏水してしまう。しかしながら、給湯システムＳ１の制御部Ｃによる第１制御によれば、高水位検出ロッド５６からの信号に基づき、上限水位に達した膨張水ＥＷを、膨張水排水管５１を通して浴槽８の排水口９から排水させることができる。これにより、膨張水ＥＷが膨張水タンク５０から漏水することを防止することができる。その結果、給湯システムＳ１の安全性が向上する。
【００６２】
（制御部Ｃの第２制御）
さらに、制御部Ｃは、第１排水弁５２、第２排水弁５４および風呂循環ポンプＰ１を制御して、貯湯タンク１０内の加熱水ＷＨ１を全量排水させる第２制御を行うことが可能に構成されている。この第２制御は、例えば１年に１回程度の給湯システムＳ１のメンテナンス時や、給湯システムＳ１を新たに設置して給湯システムＳ１を試運転させるときに実行される。
【００６３】
ユーザは、制御部Ｃによって第２制御を行わせる前に、止水弁１９を手動で閉状態にすると共に、逃し弁４１を開状態にする必要がある。次に、ユーザが制御部Ｃに設けられた図略の排水ボタンを押すと、制御部Ｃは第２制御を開始する。制御部Ｃは、まず、第１排水弁５２および第２排水弁５４を開状態とすると共に、風呂循環ポンプＰ１を駆動させる。これにより、貯湯タンク１０内の加熱水ＷＨ１が重力によって加熱水排水管５３を通って膨張水タンク５０内に流入し、膨張水タンク５０内に流入した加熱水ＷＨ１は、風呂循環ポンプＰ１による吸引によって膨張水排水管５１を通って第２分岐管２９に流入する。
【００６４】
第２分岐管２９内に流入した加熱水ＷＨ１は、熱交換器３５、第１分岐管２７、浴槽８の順に送水され、最後に浴槽８の排水口９から外部に排水される。制御部Ｃは、低水位検出ロッド５７からの信号に基づき、加熱水ＷＨ１が膨張水タンク５０から無くなったことを、例えば５秒間連続して検知すると、風呂循環ポンプＰ１を停止すると共に、第１排水弁５２および第２排水弁５４を閉状態とする。これにより、貯湯タンク１０内の加熱水ＷＨ１の全量排水が完了する。
【００６５】
給湯システムＳ１の制御部Ｃによる第２制御によれば、給湯システムＳ１のメンテナンス時に加熱水ＷＨ１は膨張水排水管５１を通して浴槽８の排水口９から外部に排水されるので、加熱水ＷＨ１を外部に排水させるために従来用いられている排水用立て管４７を不要とすることができる。
【００６６】
（制御部Ｃの水張り制御）
給湯システムＳ１のメンテナンス後や、給湯システムＳ１を新たに設置して給湯システムＳ１を試運転させた後に、貯湯タンク１０内で加熱水ＷＨ１を生成するために、貯湯タンク１０に水ＷＬ２を送水して水張りを行う必要がある。制御部Ｃは、第１排水弁５２、第２排水弁５４および風呂循環ポンプＰ１を制御して、貯湯タンク１０に水ＷＬ２を張る水張り制御を行うことが可能に構成されている。ユーザは、制御部Ｃに水張り制御を行わせる前に止水弁１９および逃し弁４１を開状態にする必要がある。そして、ユーザが制御部Ｃに設けられた図略の水張りボタンを押すと、制御部Ｃは水張り制御を開始する。
【００６７】
制御部Ｃは、まず、第１排水弁５２を開状態とすると共に、第２排水弁５４を閉状態とし、風呂循環ポンプＰ１を駆動させる。元配管２０から分岐管２１を通る水ＷＬ２は、所定の送水圧で貯留タンク１０内に送水される。貯留タンク１０が水ＷＬ２で満たされると、水ＷＬ２は逃し弁配管４０を通って膨張水タンク５０内に流入する。
【００６８】
膨張水タンク５０内に流入した水ＷＬ２は、風呂循環ポンプＰ１の駆動によって膨張水排水管５１を通って第２分岐管２９内に送水される。そして、水ＷＬ２は、熱交換器３５、第１分岐管２７、風呂８の順に送水され、最後に浴槽８の排水口９から外部に排水される。
【００６９】
ユーザは、膨張水タンク５０内で水泡が発生しなくなったことを目視で確認したとき、前記水張りボタンを再度押す。そして、制御部Ｃは、風呂循環ポンプＰ１を停止すると共に、第１排水弁５２を閉状態にする。これにより、貯湯タンク１０への水張りが完了する。なお、水泡が発生しなくなるまで水ＷＬ２の送水を行うことは、貯湯タンク１０内で水ＷＬ２を沸き上げて加熱水ＷＨ１を生成するときに発生する、いわゆる析出溶存空気の発生を抑制するために重要である。
【００７０】
以上説明した給湯システムＳ１では、電気ヒータ６１により水ＷＬ２を沸き上げる場合について説明したが、水ＷＬ２の沸き上げは、ヒートポンプユニットや化石燃料を用いて行うことができる。
【００７１】
また、給湯システムＳ１をメーターボックス内に設置した場合につき説明したが、給湯システムＳ１は、マンション等の集合住宅のバルコニーや屋内に設置してもよい。また、給湯システムＳ１は、集合住宅だけでなく、戸建て住宅に設置することもできる。
【符号の説明】
【００７２】
８ 浴槽
９ 排水口
１０ 貯湯タンク（第１貯留タンク）
２３ 第１配管
２４ 第２配管
２５ 第３配管
３０ 湯水混合三方弁（混合弁）
４０ 逃し弁配管
４１ 逃し弁
５０ 膨張水タンク（第２貯留タンク）
５１ 膨張水排水管
５２ 第１排水弁
５３ 加熱水排水管
５４ 第２排水弁
５５ 水位センサ
Ｃ 制御部
ＥＷ 膨張水
ＷＨ１ 加熱水
ＷＨ２ 湯
ＷＬ，ＷＬ１ 水
Ｓ１ 給湯システム
Ｕ１ 貯湯タンクユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浴槽に湯を張る機能を備えた給湯システムであって、
所定の熱源で加熱水を生成して前記加熱水を貯留する一方で、前記加熱水を生成する際に膨張水が発生する第１貯留タンクと、
前記第１貯留タンクで発生した前記膨張水を貯留する第２貯留タンクと、
前記加熱水を含む湯を前記浴槽に供給する湯供給系統と、
前記第２貯留タンクと前記浴槽とを連通させて、前記第２貯留タンク内の前記膨張水を前記浴槽の排水口から外部に排水させる膨張水排水管と、
を備えた給湯システム。
【請求項２】
請求項１に記載の給湯システムにおいて、前記膨張水排水管に接続され、前記膨張水排水管の開閉を行う第１排水弁と、
前記第２貯留タンクに設けられ、前記膨張水の水位を検出する水位センサと、
前記水位センサからの信号に基づき、前記膨張水の水位が上限水位に達したことが検出された場合、前記第１排水弁を制御して該第１排水弁を開状態とすることにより、前記膨張水を前記膨張水排水管を通して前記排水口から排水させる第１制御を行う制御部と、
をさらに備えた給湯システム。
【請求項３】
請求項２に記載の給湯システムにおいて、前記湯供給系統は、前記制御部による制御によって前記加熱水と水の元供給源から供給される水とを混合させて前記湯を生成する混合弁を含み、
前記制御部は、前記浴槽に湯を張る湯張り制御を行うことが可能に構成されており、前記湯張り制御を行うにあたり、まず、前記第１排水弁を開状態として前記膨張水を前記浴槽に供給させ、次に、前記混合弁を制御して前記湯を前記浴槽に供給させる給湯システム。
【請求項４】
請求項２または３に記載の給湯システムにおいて、前記第１貯留タンクと前記第２貯留タンクとを連通させて前記加熱水を前記第２貯留タンクに排水させる加熱水排水管と、
前記加熱水排水管に接続されて該加熱水排水管の開閉を行う第２排水弁と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記第１貯留タンク内の前記加熱水を排水させる第２制御を行うことが可能に構成されており、前記第２制御を行うに当たり、前記第１排水弁および前記第２排水弁の両方を開状態とすることにより、前記加熱水を、まず、前記加熱水排水管を通して、次に、前記膨張水排水管を通して前記浴槽の前記排出口から排水させる給湯システム。
【請求項１】
浴槽に湯を張る機能を備えた給湯システムであって、
所定の熱源で加熱水を生成して前記加熱水を貯留する一方で、前記加熱水を生成する際に膨張水が発生する第１貯留タンクと、
前記第１貯留タンクで発生した前記膨張水を貯留する第２貯留タンクと、
前記加熱水を含む湯を前記浴槽に供給する湯供給系統と、
前記第２貯留タンクと前記浴槽とを連通させて、前記第２貯留タンク内の前記膨張水を前記浴槽の排水口から外部に排水させる膨張水排水管と、
を備えた給湯システム。
【請求項２】
請求項１に記載の給湯システムにおいて、前記膨張水排水管に接続され、前記膨張水排水管の開閉を行う第１排水弁と、
前記第２貯留タンクに設けられ、前記膨張水の水位を検出する水位センサと、
前記水位センサからの信号に基づき、前記膨張水の水位が上限水位に達したことが検出された場合、前記第１排水弁を制御して該第１排水弁を開状態とすることにより、前記膨張水を前記膨張水排水管を通して前記排水口から排水させる第１制御を行う制御部と、
をさらに備えた給湯システム。
【請求項３】
請求項２に記載の給湯システムにおいて、前記湯供給系統は、前記制御部による制御によって前記加熱水と水の元供給源から供給される水とを混合させて前記湯を生成する混合弁を含み、
前記制御部は、前記浴槽に湯を張る湯張り制御を行うことが可能に構成されており、前記湯張り制御を行うにあたり、まず、前記第１排水弁を開状態として前記膨張水を前記浴槽に供給させ、次に、前記混合弁を制御して前記湯を前記浴槽に供給させる給湯システム。
【請求項４】
請求項２または３に記載の給湯システムにおいて、前記第１貯留タンクと前記第２貯留タンクとを連通させて前記加熱水を前記第２貯留タンクに排水させる加熱水排水管と、
前記加熱水排水管に接続されて該加熱水排水管の開閉を行う第２排水弁と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記第１貯留タンク内の前記加熱水を排水させる第２制御を行うことが可能に構成されており、前記第２制御を行うに当たり、前記第１排水弁および前記第２排水弁の両方を開状態とすることにより、前記加熱水を、まず、前記加熱水排水管を通して、次に、前記膨張水排水管を通して前記浴槽の前記排出口から排水させる給湯システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２２０６０５（Ｐ２０１１−２２０６０５Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９０１７２（Ｐ２０１０−９０１７２）
【出願日】平成２２年４月９日（２０１０．４．９）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月９日（２０１０．４．９）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
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