JP2007263506A - 蒸気発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の熱交換器を筐体内に配置して蒸気や温風を効率的に発生させ得ると共に、装置の出力を広範囲に制御可能な蒸気発生装置を提供する。
【解決手段】筐体内に配置されそれぞれ温水供給管を有して蒸気や温風を発生させる複数の熱交換器と、作動により筐体に設けた吸気口と吹出口との間に通風路を形成する送風手段と、を備えた蒸気発生装置であって、複数の熱交換器の各温水供給管に循環供給される温水の流路が流路切替手段によって切り替えられて、蒸気や温風が吹出口から室内に吹き出されることを特徴とする。前記熱交換器は、温水供給管に温水が循環供給されると共に拡散手段から湯が拡散されて蒸気を発生させる第１の熱交換器と、温水供給管に温水が循環供給されて温風を発生させる第２の熱交換器と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばシステムバスルーム等の浴室の天井部分に設置されて浴室内に蒸気を発生させる蒸気発生装置に関する。

従来、浴室の天井に設置される蒸気発生装置としては、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示のミスト装置（蒸気発生装置）は、横長の装置本体部内に熱交換器を斜めの状態で配置し、この熱交換器の一次側に吸込口を設けると共に二次側に循環ファンを設け、熱交換器で高温とされた温風を循環ファンの作動により浴室内に噴出させると共に、装置本体部の開口を閉塞するグリルの吸込口の近傍外側に、温水供給管と複数の噴射ノズルとで構成したミスト噴出手段を配置し、このミスト噴出手段から浴室内にミスト（蒸気）を直接噴出するようにしたものである。
特開２００２−３３６３２７号公報

しかしながら、このような蒸気発生装置においては、装置本体部内に配置された熱交換器が蒸気を発生させるものではないことから、給湯機から温水供給管に供給される温水をミストとして噴出ノズルから噴出するミスト噴出手段を、装置本体部の開口端部に浴室内に突出する状態で設ける必要があり、十分な量の蒸気を浴室内に短時間に発生させることが難しく、蒸気の発生効率の面で劣る。また、ミスト噴出手段を単に浴室の天井に配置するだけであることから、蒸気発生装置の出力を広範囲に制御することも難しい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、複数の熱交換器を筐体内に配置して蒸気や温風を効率的に発生させ得ると共に、装置の出力を広範囲に制御可能な蒸気発生装置を提供することにある。

かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、筐体内に配置されそれぞれ温水供給管を有して蒸気や温風を発生させる複数の熱交換器と、作動により筐体に設けた吸気口と吹出口との間に通風路を形成する送風手段と、を備えた蒸気発生装置であって、前記複数の熱交換器の各温水供給管に循環供給される温水の流路が流路切替手段によって切り替えられて、蒸気や温風が前記吹出口から室内に吹き出されることを特徴とする。

そして、前記熱交換器は、請求項２に記載の発明のように、温水供給管に温水が循環供給されると共に拡散手段から湯が拡散されることにより蒸気を発生させる第１の熱交換器と、温水供給管に温水が循環供給されることにより温風を発生させる第２の熱交換器と、を備えることが好ましい。また、前記流路切替手段は、請求項３に記載の発明のように、少なくとも、複数の熱交換器の温水供給管に直列状態で温水が循環供給される状態１と、所定の熱交換器にのみ温水が循環供給される状態２と、に切替可能であることが好ましい。さらに、前記流路切替手段は、請求項４に記載の発明のように、複数の熱交換器の温水供給管の入口側もしくは出口側に接続された複数の熱動弁を備えることが好ましい。

本発明の請求項１に記載の発明によれば、筐体内に配置されて蒸気や温風を発生させる複数の熱交換器の各温水供給管に循環供給される温水の流路が、流路切替手段によって切り替えられるため、複数の熱交換器のうち所定の熱交換器により蒸気や温風を効率的に発生させることができると共に、複数の熱交換器の切替使用により装置の出力を広範囲に制御することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、複数の熱交換器が、 温水供給管に温水が循環供給されると共に拡散手段から湯が拡散されることにより蒸気を発生させる第１の熱交換器と、温水供給管に温水が循環供給されることにより温風を発生させる第２の熱交換器とを備えるため、第１の熱交換器により蒸気を効率的に発生させ、第２及び第１の熱交換器等により温風を効率的に発生させることができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明の効果に加え、流路切替手段が少なくとも、第１の熱交換器と第２の熱交換器の両方に温水が直列状に循環供給される状態１と、第１の熱交換器にのみ温水が循環供給される状態２とに設定可能であるため、２台の熱交換器を効果的に切替使用して、装置の出力を簡単に制御することができる。

さらに、請求項４に記載の発明によれば、請求項１ないし３に記載の発明の効果に加え、流路切替手段が複数の熱交換器と各温水供給管の入口側や出口側に接続された複数の熱動弁を備えるため、流路切替手段の構成を簡略化させて安価な装置を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図５は、本発明に係わる蒸気発生装置の一実施形態を示し、図１がその基本構成図、図２が熱動弁の動作を示す図、図３がその説明図、図４が蒸気発生装置の動作の一例を示すフローチャート、図５がファン回転数と風速及び出力の関係を示す図である。

図１に示すように、蒸気発生装置１は、筐体２内に所定間隔を有して略垂直状態で配置された２台の熱交換器３、４と、一方の熱交換器３に所定温度の湯水を拡散（放散、吐出、噴出、噴射、吹付け、噴霧等も含む）する拡散パイプ５（拡散手段）と、この拡散パイプ５で拡散された湯水を回収するバッファタンク６と、このバッファタンク６内の湯水を汲み上げて配管を介し前記拡散パイプ５に供給する循環ポンプ７と、筐体２内の通風路８に配置された送風ファン９（送風手段）と、ダンパーモータ１１ａで開閉するダンパー１１を介して筐体２に接続された換気ファン１０と、制御基板１２等を備えている。

前記熱交換器３は主に蒸気発生用として使用され、一定間隔で並設された多数枚のフィン等を支持する温水供給管３ａを有し、また、前記熱交換器４は温風発生用として使用され、熱交換器３と同様にフィン等を支持する温水供給管４ａを有している。そして、熱交換器３、４の温水供給管３ａ、４ａには、温水循環機能付きの熱源機（図示せず）に接続された循環往き配管１５ａと循環戻り配管１５ｂが、流路切替手段１６を介して接続されている。

この時、流路切替手段１６は、主熱動弁１６ａと副熱動弁１６ｂを有し、主熱動弁１６ａが熱交換器３の温水供給管３ａの出口側（循環戻り配管１５ｂ側）と熱交換器４の入口側との間に接続され、副熱動弁１６ｂが熱交換器３の出口側と熱交換器４の出口側及び循環戻り配管１５ｂとの間に接続されている。そして、両熱動弁１６ａ、１６ｂが後述するように制御基板１２の制御信号により開閉制御されることにより、図２に示すように状態１〜状態３の３つの状態に設定されて、両熱交換器３、４の温水供給管３ａ、４ａに循環供給される温水の流路が図３に示すパターン１〜パターン３に設定されるようになっている。

すなわち、主熱動弁１６ａが「開」で副熱動弁１６ｂが「閉」の状態１の場合には、図３（ａ）に示すように、熱交換器３の温水供給管３ａと熱交換器４の温水供給管４ａが直列状態となって両温水供給管３ａ、４ａに温水が循環供給されるパターン１に設定される。また、主熱動弁１６ａが「閉」で副熱動弁１６ｂが「開」の状態２の場合には、図３（ｂ）に示すように、熱交換器３の温水供給管３ａのみに温水が循環供給されるパターン２に設定され、主熱動弁１６ａと副熱動弁１６ｂが共に「閉」の状態３の場合には、図３（ｃ）に示すように、両熱交換器３、４の温水供給管３ａ、４ａに温水が循環供給されない循環停止状態のパターン３に設定される。

前記循環ポンプ７は、図１に示すように、バッファタンク６から吸い上げた湯水を２つの方向に吐出する切替式のポンプが使用され、一方の吐出口に配管を介して前記拡散パイプ５が接続され、他方の吐出口に排水配管１７が接続されている。そして、制御基板１２の制御信号により、循環ポンプ７が正転して拡散側に切り替わると共に循環ポンプ７が所定回転数で回転することにより、汲み上げた湯水が拡散パイプ５から熱交換器３に拡散され、また、循環ポンプ７が逆転して排水側に切り替わると共に所定回転数で回転することにより、汲み上げた湯水が排水配管１７を介して浴室１３外に排水されるようになっている。

前記バッファタンク６は、熱交換器３、４の下方に配置され、給水電磁弁１９が接続された給水配管１８が接続されると共に、バッファタンク６内の湯水の水位を検出するフロートスイッチ２０やバッファタンク６内の湯水の温度を検出する水温センサ２１が配置され、さらに、バッファタンク６の底壁外面には、該バッファタンク６内の残水等を乾燥させるヒータ２２が配置されている。

前記送風ファン９は、例えばその回転数が複数段階に設定可能なクロスフローファンもしくはシロッコファン等によって形成され、筐体２の浴室側開口部に装着されるグリル板２３の吸気口２３ａと吹出口２３ｂとの間で筐体２内の前記通風路８内に配置され、そのファンモータが回転することにより、通風路８内に空気の流れを生成（送風）するようになっている。また、前記換気ファン１０は、例えばシロッコファン等によって形成され、そのファンモータの回転により、吸気口２３ａと換気ファン１０との間の筐体２内に換気通路を形成するように構成されている。

なお、前記グリル板２３の吹出口２３ｂには、ルーバー２４がルーバーモータ２４ａの回転により開閉可能に配設され、また、前記吸気口２３ａの近傍には吸気温センサ２５が配置されると共に、例えば熱交換器３の筐体内の循環往き配管１５ａの適宜位置には暖房温水センサ２６が配置され、さらに、筐体２の外部所定位置には外気温センサ２７が配置されている。そして、熱交換器３、４やバッファタンク６、循環ポンプ７，送風ファン９等の各部品が扁平薄型の前記筐体２内に配置されることで、蒸気発生装置１自体が扁平薄型形状に形成されて、浴室１３の例えば天井パネル１３ａに筐体２及び換気ファン１０等が浴室１３の天井裏に位置するようにして設置されている。

前記制御基板１２は、図示しない記憶部や演算制御部を有するマイコンと、蒸気発生装置１の各種負荷を作動させる駆動回路と、電源ケーブルで外部電源に接続された電源回路等を有している。この制御基板１２は、その入力側に、図示しない浴室内外のリモコン、前記フロートスイッチ２０、水温センサ２１、吸気温センサ２５、暖房温水センサ２６、外気温センサ２７等が接続され、その出力側に、循環ポンプ７、送風ファン９や換気ファン１０のモータ、ダンパーモータ１１ａ、ルーバーモータ２４ａ、各種弁１６ａ、１６ｂ、１９、ヒータ２２等の各種負荷が接続されている。

なお、前記リモコンには、後述する各運転モードを選択するモードスイッチと、ミスト暖房運転時やドライ暖房運転時等の温度（すなわち蒸気発生装置１の出力）を設定する温度設定釦が配置されている。そして、リモコンで入力された操作情報に基づいて、制御基板１２のマイコンに予め記憶されたプログラムに従い、制御基板１２の出力側に接続された前記各種負荷が所定の動作をして、例えば「ミスト暖房」「ドライ暖房」「乾燥」「換気」等の各運転モードが行われるように構成されている。

次に、このように構成された蒸気発生装置１の動作の一例を図４のフローチャートに基づいて説明する。先ず、蒸気発生装置１に電源が投入される等してプログラムが開始（Ｓ１０１）されると、運転モードが換気運転か否かが判断（Ｓ１０２）され、この判断Ｓ１０２で「ＮＯ」の場合、すなわちリモコンの前記モードスイッチでミスト暖房運転、ドライ暖房運転、乾燥運転のいずれかが選択された場合は、温度設定が「高」か否かが判断（Ｓ１０３）される。そして、この判断Ｓ１０３で「ＹＥＳ」の場合、すなわちリモコンの前記温度設定釦が「高」に設定されている場合は、制御基板１２の制御信号により主熱動弁１６ａと副熱動弁１６ｂが前記状態１に設定（Ｓ１０４）される。

この両熱動弁１６ａ、１６ｂの状態１への設定により、両熱交換器３、４の温水供給管３ａ、４ａへの温水の流路が直列状態のパターン１となり、この状態で選択された運転モードに応じた運転が実行される。この時、選択された運転モードが「ミスト暖房」運転の場合は、次のようにして実行される。すなわち、給水電磁弁１９が開となり給水配管１８からバッファタンク６内に水が供給されると共に、循環ポンプ７が作動してバッファタンクタンク６内の水が循環ポンプ７で汲み上げられて拡散パイプ５から熱交換器３上に拡散、すなわち湯水がバッファタンク６、循環ポンプ７及び拡散ハイプ５等からなる循環路を循環する。

そして、この循環する湯水が所定温度となり熱交換器３に拡散されることにより蒸気が発生し、この蒸気が送風ファン９の作動で通風路８内を流れてグリル板２３の吹出口２３ｂから浴室１３内に吹き出され、これによりミスト暖房運転が行われる。この時、設定温度が「高」に設定されていることから、例えば送風ファン９が高回転数で回転し、両熱交換器３、４の各温水供給管３ａ、４ａに温水が直列状態で循環供給され両熱交換器３、４のフィンが共に加熱されると共に、拡散パイプ５から熱交換器３に湯水が拡散されて浴室１３内に高温の蒸気が吹き出されることになる。

また、選択された運転モードが「ドライ暖房」運転の場合は、両熱交換器３、４の各温水供給管３ａ、４ａに温水が直列状態で循環供給され両熱交換器３、４のフィンが共に加熱されると共に、例えば送風ファン９が高回転数で回転して高温の温風が浴室１３内に発生することになる。また、選択された運転モードが「乾燥」運転の場合は、「ドライ暖房」運転状態で換気ファン１０が作動することで行われることになる。

なお、前記ドライ暖房運転時において、主熱動弁１６ａと副熱動弁１６ｂを開閉制御した場合の送風ファン９の回転数に対する風速（風量）と出力（風速と温度等からなる熱量）の関係を実験したところ、図５に示す結果が得られた。この図から明らかように、風速は主熱動弁１６ａと副熱動弁１６ｂを開閉制御しても同じ値となるが、出力は、主熱動弁１６ａを開閉制御した場合と副熱動弁１６ｂを開閉制御した場合とでは、約３５％程度、主熱動弁１６ａを制御した場合の方が大きくなることが判明した。この結果は、ミスト暖房運転時においても略同様の結果が得られることが確認されており、前記主熱動弁１６ａと副熱動弁１６ｂの開閉制御によって多彩な出力制御が得られることになる。

一方、判断Ｓ１０３で「ＮＯ」の場合、すなわち温度設定が「低」に設定されている場合は、制御基板１２の制御信号により主熱動弁１６ａと副熱動弁１６ｂが前記状態２に設定（Ｓ１０５）されて流路がパターン２となり、熱交換器３の温水供給管３ａのみに温水が循環供給される。この時、選択された運転モードが「ミスト暖房」運転の場合は、例えば送風ファン９が低回転数で回転し、熱交換器３のフィンが加熱されると共に拡散パイプ５から熱交換器３に湯水が拡散されて比較的低温の蒸気が浴室１３内に吹き出されることになる。

また、選択されて運転モードが「ドライ暖房」運転の場合は、例えば送風ファン９が低回転数で回転し、熱交換器３の温水供給管３ａに温水が循環供給されてそのフィンが加熱され、比較的低温の温風が浴室１３内に吹き出されることになる。さらに、選択された運転モードが「乾燥」運転の場合は、前述したように「ドライ暖房」運転状態で換気ファン１０が作動することにより実行されることになる。

また、前記判断Ｓ１０２で「ＹＥＳ」の場合、すなわちモードスイッチが「換気」運転の場合は、制御基板１２の制御信号により主熱動弁１６ａと副熱動弁１６ｂが前記状態３に設定（Ｓ１０６）されて、両熱交換器３、４の温水供給管３ａ、４ａへの循環が停止された状態となる。これにより、熱交換器３、４のフィンが加熱されることがなく、蒸気発生装置１の通風路８や換気通路内を通常温度の空気が流れて浴室外部に排気されることになる。つまり、運転モードに応じて、主熱動弁１６ａと副熱動弁１６ｂの開閉状態が状態１〜状態３に設定されると共に、設定温度の高低に応じて両熱交換器３、４の温水供給管３ａ、４ａによる流路パターンがパターン１またはパターン２に設定されることになる。

そして、前記ステップＳ１０４〜Ｓ１０６で両熱動弁１６ａ、１６ｂが状態１〜状態３のいずれかに設定されると、運転が終了か否かが判断（Ｓ１０７）され、この判断Ｓ１０７で「ＮＯ」の場合は、ステップＳ１０２に戻り該ステップＳ１０２以降を繰り返し、判断Ｓ１０７で「ＹＥＳ」の場合は、一連のプログラムを終了（Ｓ１０８）する。

なお、以上のフローチャートは一例であって、例えば「乾燥」運転時には温度設定を不可能として両熱動弁１６ａ、１６ｂを状態３に設定するフローチャートとしたり、温度設定も「高」「低」の二段階に限らず「高」「中」「低」の３段階やそれ以上に設定するフローチャートとしたり、また、温度設定に係わらず運転モードに応じて両熱動弁１６ａ、１６ｂの状態を所定状態に設定するフローチャートとすることもできる。さらに、運転モードとして「涼風（冷風）」運転を備える場合に状態３に設定したり、運転モードではなく前記吸気温センサ２５で検知された温度に基づいて状態１〜状態３に設定する等、他の適宜のフローチャートを採用することができる。

このように上記実施形態の蒸気発生装置１によれば、筐体２内に配置された蒸気を発生させる熱交換器３と温風を発生させる熱交換器４の各温水供給管３ａ、４ａと循環往き配管１５ａ及び循環戻り配管１５ｂとの間に、熱動弁１６ａ、１６ｂからなる流路切替手段１６を配置しているため、この熱動弁１６ａ、１６ｂの開閉を制御して状態１〜状態３にして各温水供給管３ａ、４ａへの温水の流路パターンを３つのパターン１〜３に設定することができて、例えばパターン１に設定することで蒸気や高温の温風を効率的に発生させることができたり、パターン２に設定することで低温の温風を効率的に発生することができる。

また、２台の熱交換器３、４を切り替えて使用できるため、蒸気発生装置１の出力を１台の熱交換器３による出力と２台の熱交換器３、４による出力との間に設定できると共に、例えば両熱交換器３、４の温水供給管３ａ、４ａへの温水の供給切替と同時に送風ファン９の回転数や拡散パイプ５からの湯水の拡散量の制御を組み合わせることで、蒸気発生装置１の出力を広範囲に切り替えることができる。

また、２つの熱動弁１６ａ、１６ｂの開閉制御により、熱交換器３、４の両方に温水が直列状に循環供給される状態１と、一方の熱交換器３にのみ温水が循環供給される状態２、及び両熱交換器３、４への温水の循環を停止する状態３に設定可能であるため、２台の熱交換器３、４を効果的に切り替えて蒸気発生装置１の出力を簡単に制御でき、これらのことから、例えば「ミスト暖房」「ドライ暖房」「乾燥」「換気」等の各運転モードに的確に対応することができる。

また、蒸気を発生させる熱交換器３と温風を発生させる熱交換器４が筐体２内に所定間隔を有して略垂直状態で配置されていることから、同じ吹出口２３ｂから蒸気や温風を吹き出すことができて、従来のように蒸気の吹出部が浴室１３の天井パネル１３ａ部分に突出することがなくなり、浴室１３の天井部分の意匠性の低下を防止でき、これらのことから、浴室１３の天井パネル１３ａに設置される蒸気発生装置１として好適に使用することが可能となる。

さらに、両熱交換器３、４の温水供給管３ａ、４ａへの温水の流路切替を２つの熱動弁１６ａ、１６ｂで行うことができるため、その構成を簡略化して安価な蒸気発生装置１の提供が可能になると共に、制御基板１２の制御信号により両熱動弁１６ａ、１６ｂを自動的に切り替えて状態１〜３に設定でき、切替のための格別の操作が不要となって操作性と使い勝手に優れると共に、２台の熱交換器３、４の切替制御により省エネ効果に優れた蒸気発生装置１を提供することが可能である。

なお、上記実施形態においては、筐体内に２台の熱交換器３、４を配置して各熱交換器３、４に熱動弁１６ａ、１６ｂを接続して各温水供給管３ａ、４ａへの温水供給を切り替えるように構成したが、本発明はこの構成に限定されず、例えば３台以上の熱交換器を配置して各熱交換器の温水供給管への温水の供給を適宜数の熱動弁で切り替えるように構成することもできる。また、上記実施形態における熱動弁１６ａ、１６ｂの配置位置やその数等も一例であって、適宜に増減できるし、流路切替手段１６も熱動弁に限らず他の開閉弁等といった他の適宜の切替手段を採用することができる。

本発明は、システムバスルーム等の浴室の天井パネルに設置される蒸気発生装置に限らず、例えばサウナルームやシャワールーム等の蒸気発生装置にも適用できるし、浴室の壁パネルの上端部と天井パネルのコーナ部等の天井部分、あるいは浴室内のカウンター内部に配置する蒸気発生装置にも適用できる。

本発明に係わる蒸気発生装置の一実施形態を示す基本構成図 同その熱動弁の動作を示す図 同その説明図 同蒸気発生装置の動作の一例を示すフローチャート 同ファン回転数と風速及び出力の関係を示す図

符号の説明

１・・・蒸気発生装置、２・・・筐体、３・・・熱交換器、３ａ・・・温水供給管、４・・・熱交換器、４ａ・・・温水供給管、５・・・拡散パイプ、６・・・バッファタンク、７・・・循環ポンプ、８・・・通風路、９・・・送風ファン、１０・・・換気ファン、１２・・・制御基板、１３・・・浴室、１３ａ・・・天井パネル、１５ａ・・・循環往き配管、１５ｂ・・・循環戻り配管、１６・・・流路切替手段、１６ａ、１６ｂ・・・熱動弁、２３・・・グリル板、２３ａ・・・吸気口、２３ｂ・・・吹出口。

Claims (4)

1. 筐体内に配置されそれぞれ温水供給管を有して蒸気や温風を発生させる複数の熱交換器と、作動により筐体に設けた吸気口と吹出口との間に通風路を形成する送風手段と、を備えた蒸気発生装置であって、
   前記複数の熱交換器の各温水供給管に循環供給される温水の流路が流路切替手段によって切り替えられて、蒸気や温風が前記吹出口から室内に吹き出されることを特徴とする蒸気発生装置。
2. 前記熱交換器は、温水供給管に温水が循環供給されると共に拡散手段から湯が拡散されることにより蒸気を発生させる第１の熱交換器と、温水供給管に温水が循環供給されることにより温風を発生させる第２の熱交換器と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の蒸気発生装置。
3. 前記流路切替手段は、少なくとも、複数の熱交換器の温水供給管に直列状態で温水が循環供給される状態１と、所定の熱交換器にのみ温水が循環供給される状態２と、に切替可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の蒸気発生装置。
4. 前記流路切替手段は、複数の熱交換器の温水供給管の入口側もしくは出口側に接続された複数の熱動弁を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の蒸気発生装置。

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