JP2005321124A - 貯湯タンク式湯沸装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 低コストで、しかも連続的に給湯を行った場合にも貯湯タンク内の水温が低下しない貯湯タンク式湯沸装置を提供する。
【解決手段】 湯沸装置の貯湯タンク１は、所定の熱容量で通電により加熱される加熱ヒータ２と、貯湯タンク１の上限水位Ｈ_Uと下限水位Ｈ_Lをそれぞれ検知する第１、第２の水位センサ３，４と、貯湯タンク１の水温を測定する温度センサ５とを備えて構成されている。この貯湯タンク１の給水側には、その給水量を一定にするための流量調整弁６と、貯湯タンク１に外部から給水する給水弁７とが直列に設けられ、貯湯タンク１の吐水側には、吐水弁８が接続されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、オフィス、公共施設、小売店等で使用される給湯器、給茶器、または自動販売機等に用いる貯湯タンク式湯沸装置に関する。

従来、所定温度に加熱された温水を出す湯沸装置においては、貯湯タンクの水位が給水水位を下回ったときに貯湯タンクに給水が開始され、貯湯タンク内の温度センサが設定温度（例えば９０℃）を下回ると加熱ヒータがオンされ、貯湯タンク内の水を加熱するように構成されている。

このような貯湯タンク式湯沸装置では、貯湯タンクが水道管に直結され給水が行われる場合が多い。また、湯沸装置が水道管に直結できないようなロケーションにある場合には、カセットタンク（予備タンク）等を貯湯タンクとは別に配置して、ポンプなどの動力を使用して湯沸装置への給水が行われる。

ところが、一度に多量の給水が行われると、貯湯タンク内の水温が急速に低下するから、再び設定温度まで水温を上昇させるには長い時間を要することになり、それまでの間はぬるま湯が供給される。そこで、貯湯タンクに貯留されている温水の温度によって給水弁を断続して開閉制御するなどによって、温水を常に設定温度範囲内に保ちつつ貯流量を増加させるようにした発明がなされている（特許文献１、特許文献２参照）。
特開平０８−１３３３９５号公報（段落番号〔００１１〕〜〔００１２〕） 特許第２９２９２８５号公報（段落番号〔０００６〕〜〔０００７〕）

上述した特許文献１，２においてそれぞれ提案されているような貯湯タンク式湯沸装置は、いずれも貯湯タンク内の温水について下限温度を設定し、それを下回る温度となったときに給水を停止するようにしている。そのため、給湯器、給茶器など多数の利用者によって連続的に利用されるものでは、食事時間等の短時間に、設定温度以上の温水を連続して供給できなくなるという問題があった。しかも、温水の温度に関連させて給水を断続するために、給水弁の開閉制御が複雑になることから、装置のコストが高くなるという問題もあった。

また、水道管に直結できないようなロケーションに設置された自販機などでは、貯湯タンクの他にカセットタンク等を別置きにしている。そのため、貯湯タンクに電動ポンプなどを用いて給水する必要があって、その分だけ装置のコストが高くなるとともに、余分なスペースを必要とする等の問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、低コストで、しかも連続的に給湯を行った場合にも貯湯タンク内の水温が低下しない貯湯タンク式湯沸装置を提供することを目的とする。

本発明では上記課題を解決するために、加熱ヒータを通電して貯湯タンク内の水を加熱するとともに、吐水弁を開放して外部に給湯する貯湯タンク式湯沸装置が提供される。
この貯湯タンク式湯沸装置は、前記貯湯タンクヘ外部から給水する給水弁と、前記貯湯タンク内の水温を測定する温度センサと、前記貯湯タンク内の上限水位を検知する第１の水位センサと、前記給水弁からの給水が前記加熱ヒータの熱容量に対応した流速となるように開度が調整され、前記貯湯タンクへの給水量を制御する流量調整弁とを備え、前記吐水弁を開放した状態であって、前記貯湯タンクの水量が前記上限水位を下回ったとき、前記給水弁を開放して前記貯湯タンクに給水を行うとともに前記加熱ヒータを通電して、前記貯湯タンク内の水温が所定温度を下回らないようにすることを特徴とする。

本発明の貯湯タンク式湯沸装置では、湯温と関連させることなしに貯湯タンクへの給水を行っても、常に貯湯タンクには所定温度以上の湯を満たしておくことができる。したがって、食事時間等の短時間に設定温度以上の温水を連続して供給しても、貯湯タンク内の水温が低下しない貯湯タンク式湯沸装置を低コストで提供できる。

また、貯湯タンクの上部に予備タンクを設置したことで、給水弁を開くだけで貯湯タンクヘの給水を行えるから、ポンプ等による給水のための動力が必要なくなって、装置のコストを低減できる。また、水道管に直結しないでも給水が可能になるので、ロケーションを選ぶ必要もなくなる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る貯湯タンク式湯沸装置の構成を示す概略説明図である。

この湯沸装置の貯湯タンク１は、所定の熱容量で通電により加熱される加熱ヒータ２と、貯湯タンク１の上限水位Ｈ_Uと下限水位Ｈ_Lをそれぞれ検知する第１、第２の水位センサ３，４と、貯湯タンク１の水温を測定する温度センサ５とを備えて構成されている。この貯湯タンク１の給水側には、その給水量を一定にするための流量調整弁６と、貯湯タンク１に外部から給水する給水弁７とが直列に設けられ、貯湯タンク１の吐水側には、吐水弁８が接続されている。

貯湯タンク１には、第１の水位センサ３により、その上限水位Ｈ_Uとして満杯位置が設定され、第２の水位センサ４により、加熱ヒータ２の少し上方に下限水位Ｈ_Lが設定されている。流量調整弁６は、貯湯タンク１への給水量を制御するために給水弁７と直列に配置され、貯湯タンク１への給水量が加熱ヒータ２の熱容量に対応した流速となるように、その開度があらかじめ調整されている。

例えば、加熱ヒータ２の熱容量が１０００［Ｗ］であって、給水水温が２０℃であり、給湯時の設定温度が９０℃とする。加熱ヒータ２の仕事率は１４．３［ｋｃａｌ／ｍｉｎ］となるから、流量調整弁６の開度が２０４［ｃｃ／ｍｉｎ］の流速となるように調整されていれば、２０℃の水が連続して給水されている場合でも、加熱ヒータ２を通電しているかぎりで貯湯タンク１内の水温を下げることはない。

図２は、本発明の給湯動作を示すフローチャートである。
ステップＳ１で給湯指令があれば、ステップＳ２に進んで吐水弁８が開放され、貯湯タンク１の水位が下降する。

ステップＳ３では、貯湯タンク１内の水位が第２の水位センサ４で検知される。このとき、貯湯タンク１の水位が下限水位Ｈ_Lを下回っていなければ、さらにステップＳ４に進み、貯湯タンク１内の水位を第１の水位センサ３で検知する。

ステップＳ４では、貯湯タンク１の水位が上限水位Ｈ_Uを上回っていなければ、ステップＳ５に進み、給水弁７を開放して貯湯タンク１に２０４［ｃｃ／ｍｉｎ］の流速で給水が行われる。さらにステップＳ６では、加熱ヒータ２が連続して通電されることにより、貯湯タンク１への給水で低下した水温を給湯時の設定温度（９０℃）まで加熱できる。

ステップＳ４において、貯湯タンク１内の水位を第１の水位センサ３で検知したとき、貯湯タンク１内の水位が上限水位Ｈ_Uを上回っている場合には、ステップＳ７に進み、給水弁７を閉じて貯湯タンク１への給水を停止する。

このように給水が断続的に行われた結果、ステップＳ４で貯湯タンク１内の水位が上昇して上限水位Ｈ_Uを上回っていると判定された場合には、ステップＳ７で給水を停止した状態でステップＳ８に進み、貯湯タンク１内の温度センサ５にて水温を確認する。そして、水温が設定温度以上であればステップＳ９に進み、加熱ヒータ２への通電を止める。

ステップＳ３で貯湯タンク１の水位が下限水位Ｈ_Lを下回っている場合、すぐにステップＳ９に進んで、加熱ヒータ２による空焚き防止のために、加熱ヒータ２への通電を停止する。

ステップＳ１で給湯指令がなくなったと判断した場合、ステップＳ１０に進んで吐水弁８を閉じるとともに、ステップＳ４に進んで、貯湯タンク１内の水位を第１の水位センサ３で検知する。このとき、すでに貯湯タンク１内の水位が上限水位Ｈ_Uを上回っているときには、給水弁７を閉じて貯湯タンク１への給水を停止し（ステップＳ７）、水温が設定温度以上になったことを確認して（ステップＳ８）、加熱ヒータ２への通電を止める（ステップＳ９）。

また、給湯が停止された時点で、貯湯タンク１内の水位が上限水位Ｈ_Uを下回っていると判断されれば（ステップＳ４）、給水弁７を開放し（ステップＳ５）、加熱ヒータ２に通電する（ステップＳ６）ことで、貯湯タンク１内を設定温度まで加熱された温水で満水状態としている。貯湯タンク１内の水位が上がって、上限の水位センサ３で貯湯タンク１内の上限水位Ｈ_Uを検知すれば（ステップＳ４）、給水弁７を閉じて給水を停止し（ステップＳ７）、水温が設定温度以上になったことを確認して（ステップＳ８）、加熱ヒータ２への通電を止める（ステップＳ９）。

上述した実施の形態では、給湯指令により吐水弁８を開放して外部に給湯する場合に、流量調整弁１１による最大給水量を上回らない流量で、吐水弁８を介して貯湯タンク１から給湯を行うようにしている。そのため、連続的に給湯指令が与えられた場合に、開放されている吐水弁８から給湯が続いても、貯湯タンク１内の水量が減少しない。

しかし、貯湯タンク１への給水の流量が制限されているときには、この給水量に比べて給湯すべき吐水量のほうが多くなってしまうこともある。その場合でも、あらかじめ必要となる最大連続吐水量に合わせて貯湯タンクの容量を決めるようにすれば、連続的な吐水があっても、貯湯タンク１の水位が下限水位Ｈ_Lを下回るおそれはなく、しかも給水による貯湯タンク１内の水温を低下させないで、効率よい給湯が可能になる。

なお、給湯指令自体を制限して、給湯間隔を充分に取るようにすれば、貯湯タンク１内を設定温度以上の水温の湯によって満たしておくことは容易である。
以上に説明したように、この実施の形態１の貯湯タンク式湯沸装置は、貯湯タンク１ヘ外部から給水する給水弁７と、貯湯タンク１内の水温を測定する温度センサ５と、貯湯タンク１内の上限水位を検知する第１の水位センサ３と、給水弁７からの給水が加熱ヒータ２の熱容量に対応した流速となるように開度が調整され、貯湯タンク１への給水量を制御する流量調整弁６とを備え、吐水弁８を開放した状態であって、貯湯タンク１の水量が上限水位を下回ったとき、給水弁７を開放して貯湯タンク１に給水を行うとともに加熱ヒータ２を通電して、貯湯タンク１内の水温が所定温度を下回らないようにするようにしたので、温水温度に関連させて給水を断続するなど、従来のような複雑な給水弁７の開閉制御が必要なく、低コストで、しかも連続的に給湯を行った場合にも貯湯タンク１内の水温が低下しない利点がある。

（実施の形態２）
つぎに、実施の形態２の貯湯タンク式湯沸装置について説明する。
図３は、予備タンク付きの貯湯タンク式湯沸装置の構成を示す概略説明図である。

実施の形態２の貯湯タンク式湯沸装置は、貯湯タンク１の上部に予備タンク９が配置され、この予備タンク９と貯湯タンク１の間を繋ぐ送水管１０に流量調整弁１１及び流量調整弁１２が設けられている。予備タンク９から貯湯タンク１への給水は、前述した図２のフローチャートに示す給湯動作と同様に実行することができる。ここでは、予備タンク９ヘの給水については、カートリッジ式のもの、あるいは予備タンク９に手動で給水するようなものであってもよい。

実施の形態２では、予備タンク９を貯湯タンク１の上部に置くようにしたので、流量調整弁１１を開くだけで、予備タンク９から貯湯タンク１への給水を実行できる。したがって、カセットタンクを外部に設けて、電動のポンプなどで湯沸装置に給水する従来装置に比較して、コストを低減できるという利点がある。

本発明の実施の形態１に係る貯湯タンク式湯沸装置の構成を示す概略説明図である。 本発明の給湯動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る予備タンク付きの貯湯タンク式湯沸装置の構成を示す概略説明図である。

符号の説明

１ 貯湯タンク
２ 加熱ヒータ
３ 第１の水位センサ
４ 第２の水位センサ
５ 温度センサ
６ 流量調整弁
７ 給水弁
８ 吐水弁
９ 予備タンク

Claims (6)

1. 加熱ヒータを通電して貯湯タンク内の水を加熱するとともに、吐水弁を開放して外部に給湯する貯湯タンク式湯沸装置において、
   前記貯湯タンクヘ外部から給水する給水弁と、
   前記貯湯タンク内の水温を測定する温度センサと、
   前記貯湯タンク内の上限水位を検知する第１の水位センサと、
   前記給水弁からの給水が前記加熱ヒータの熱容量に対応した流速となるように開度が調整され、前記貯湯タンクへの給水量を制御する流量調整弁と、
   を備え、前記吐水弁を開放した状態であって、前記貯湯タンクの水量が前記上限水位を下回ったとき、前記給水弁を開放して前記貯湯タンクに給水を行うとともに前記加熱ヒータを通電して、前記貯湯タンク内の水温が所定温度を下回らないようにすることを特徴とする貯湯タンク式湯沸装置。
2. 前記貯湯タンク内の下限水位を検知する第２の水位センサを備え、
   前記貯湯タンク内の水量が前記下限水位を下回ったとき、前記加熱ヒータの通電を停止することを特徴とする請求項１記載の貯湯タンク式湯沸装置。
3. 前記貯湯タンクの上部に配置された給水用の予備タンクを備え、
   前記予備タンクから前記給水弁を介して前記貯湯タンクに給水することを特徴とする請求項１記載の貯湯タンク式湯沸装置。
4. 前記吐水弁を閉じた状態であって、前記貯湯タンクの水量が前記上限水位を下回っている場合には、前記給水弁を開放して前記貯湯タンクに給水を行うとともに前記加熱ヒータを通電して、前記貯湯タンク内の水温が所定温度を下回らないようにすることを特徴とする請求項１記載の貯湯タンク式湯沸装置。
5. 前記貯湯タンクは、前記吐水弁による最大連続吐水量に合わせて貯湯容量が選択されていることを特徴とする請求項１記載の貯湯タンク式湯沸装置。
6. 前記吐水弁は、前記流量調整弁による最大給水量を上回らない流量で前記貯湯タンクからの給湯を行うことを特徴とする請求項１記載の貯湯タンク式湯沸装置。
   
   

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