JP2010210157A - 給湯機 - Google Patents

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【課題】配管を形成する素材と配管内の水とが反応して異物が形成されることを防止することができ、ひいては出湯の際に給湯端末から異物が放出されることを抑制するとともに、配管内部の湯又は水の温度低下を好適に抑制することのできる給湯機を提供する。
【解決手段】追い焚き回路は、浴槽2からの配管が接続される接続端部P3から、浴槽2への配管が接続される接続端部P4までを繋ぐ配管がステンレスを用いて形成されている。また、湯張り回路は、貯湯タンク1からの温水を受け入れる取出し部10から、浴槽2への配管が接続される接続端部P3,P4までを繋ぐ配管がステンレスを用いて形成されている。さらに、一般給湯回路は、給水源22からの清水を受け入れる受入端部P1から、混合栓19へ向けて温水を吐出する吐出端部P2までを繋ぐ配管がステンレスを用いて形成されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、給湯機に関し、例えば電気給湯機に関する。
従来の給湯機としては、給湯端末に温水を供給する給湯回路を備えたものや、浴槽に温水を供給する湯張り回路を備えたものや、浴槽から取り出した浴槽水を加熱して浴槽に戻す追い焚き回路を備えたものが知られている。
従来、これら各種回路を構成する配管としては、加工の容易性や、材料費等を考慮して、銅製のものが広く用いられている。
しかしながら、銅製の配管においては、水質、環境条件等によっては内表面に酸化被膜が形成される場合があり、この酸化被膜が出湯の際に配管内の水の流れによって剥がされて、異物として給湯端末(例えば、蛇口等の一般給湯端末、浴槽に設けられた浴槽端末等)から放出されるおそれがある。
そこで、本発明は、配管を形成する素材と配管内の水とが反応して異物が形成されることを防止することができ、ひいては出湯の際に給湯端末から異物が放出されることを抑制することのできる給湯機を提供することを課題とする。
前記した課題を解決するため、本発明に係る給湯機は、浴槽から取り出した浴槽水を貯蔵タンクに貯蔵される熱媒体と追い焚き熱交換器によって熱交換させて前記浴槽に戻す追い焚き回路を備え、前記追い焚き回路は、前記浴槽からの配管が接続される接続端部から、前記浴槽への配管が接続される接続端部までを繋ぐ配管がステンレスを用いて形成されていることを特徴とする。
前記構成からなる給湯機によれば、ステンレスは水と反応して異物を形成することがないため、出湯の際に浴槽に設けられた浴槽端末から異物が放出されることを抑制することができる。また、浴槽に供給される温水の温度低下を好適に防止することができる。
また、追い焚き回路には湯垢等の汚れを含む浴槽水が循環するため、他の給湯回路等に比べて汚れやすいという問題がある。しかも、追い焚き回路は、少なくとも追い焚きを行なっている間は配管内が浴槽水で満たされるものの、追い焚きされていないときや特に浴槽に水がないときには配管内が空となり、配管内壁が濡れた状態と乾いた状態とが頻繁に繰り返される場合があり、他の給湯回路等に比べて汚れが取れにくいという問題や、異物として酸化被膜が形成されやすいという問題がある。この点、ステンレスは防汚性に優れるものであるため、汚れを付着させにいという利点がある。
しかも、ステンレスは薬品等に対する耐食性も高いものであるため、様々な種類の入浴剤や洗浄剤(中性のものだけでなく、アルカリ性や酸性のもの)が使用可能となるという利点もある。
なお、銅は他の金属に比べて熱伝導率が高いため、従来のように配管の素材として銅を採用した場合には、配管からの放熱が大きくなってしまい、浴槽に設けられた浴槽端末へ供給される浴槽水が温度低下してしまいやすいという問題がある。特に、例えばいわゆる寒冷地等といった外気温が低い地域においては、配管内に滞留した水が温度低下して凍結するおそれもある。これに対して、本発明の給湯機は、配管がステンレスを用いて形成されているので、配管内部の浴槽水の温度低下を好適に防止することができる。
また、前記追い焚き熱交換器は、前記貯蔵タンク内の上部に配置される伝熱管として構成され、前記伝熱管は、ステンレスを用いて形成されている構成が好ましい。
また、本発明に係る給湯機は、給水源から供給される清水を貯蔵タンクに貯蔵される熱媒体と給湯熱交換器によって熱交換させて一般給湯端末に温水を供給する一般給湯回路を備え、前記給湯回路は、前記給水源からの清水を受け入れる受入端部から、前記一般給湯端末へ向けて温水を吐出する吐出端部までを繋ぐ配管がステンレスを用いて形成されていることを特徴とする。
前記構成からなる給湯機によれば、ステンレスは水と反応して異物を形成することがないため、出湯の際に蛇口等といった一般給湯端末から異物が放出されることを抑制することができる。また、一般給湯端末に供給される温水の温度低下を好適に防止することができる。また、ステンレスは水に含まれる遊離炭酸に対して高い耐蝕性を有するものであるため、給水源から供給される清水が遊離炭酸を多く含むものであった場合にも使用可能となる。さらに、本発明の給湯機は、配管がステンレスを用いて形成されているので、配管内部の清水の温度低下を好適に防止することができる。
また、前記一般給湯回路は、前記貯蔵タンク内の熱媒体の圧力よりも高い圧力の清水を流通可能に構成されることが好ましい。
最近、給湯機では出湯の勢いの強さに対するニーズが高まっているが、一般給湯端末は、特に勢いの強い出湯が必要とされる部分であるため、一般給湯回路を構成する配管の素材にステンレスを採用すれば、配管の腐食に対して高い信頼性をもって、高い圧力で出湯させることが可能となり、使用者のニーズにより沿ったものとなる。
また、前記一般給湯回路は、減圧されていない水道水を前記清水として流通させる構成が好ましい。
最近、給湯機では出湯の勢いの強さに対するニーズが高まっているが、一般給湯端末は、特に勢いの強い出湯が必要とされる部分であるため、一般給湯回路を構成する配管の素材にステンレスを採用すれば、配管の腐食に対して高い信頼性をもって、水道の高い圧力で出湯させることが可能となり、使用者のニーズにより沿ったものとなる。
また、浴槽から取り出した浴槽水を貯蔵タンクに貯蔵される熱媒体と追い焚き熱交換器によって熱交換して前記浴槽に戻す追い焚き回路をさらに備え、前記一般給湯回路は、前記追い焚き回路よりも速い流速で清水を流通可能に構成されることが好ましい。
最近、給湯機では出湯の勢いの強さに対するニーズが高まっているが、一般給湯端末は、追い焚きと比べても特に勢いの強い出湯が必要とされる部分であるため、一般給湯回路を構成する配管の素材にステンレスを採用すれば、配管の腐食に対して高い信頼性をもって、高い圧力で出湯させることが可能となり、使用者のニーズにより沿ったものとなる。
また、本発明に係る給湯機は、貯蔵タンクに熱媒体として貯蔵される温水を浴槽に供給する湯張り回路を備え、前記湯張り回路は、前記貯蔵タンクからの温水を受け入れる受入端部から、前記浴槽への配管が接続される接続端部までを繋ぐ配管がステンレスを用いて形成されていることを特徴とする。
前記構成からなる給湯機によれば、ステンレスは水と反応して異物を形成することがないため、出湯の際に浴槽に設けられた浴槽端末から異物が放出されることを抑制することができる。また、浴槽に供給される温水の温度低下を好適に防止することができる。さらに、本発明の給湯機は、配管がステンレスを用いて形成されているので、配管内部の温水の温度低下を好適に防止することができる。
また、本発明に係る給湯機は、給湯端末に加熱された清水を供給する給湯回路と、浴槽から取り出した浴槽水を貯蔵タンクに貯蔵される熱媒体と追い焚き熱交換器によって熱交換して前記浴槽に戻す追い焚き回路を備え、前記給湯回路は、前記追い焚き回路よりも速い流速で清水を流通可能に構成され、前記給湯回路は、配管がステンレスを用いて形成されていることを特徴とする。
前記構成からなる給湯機によれば、ステンレスは水と反応して異物を形成することがないため、出湯の際に給湯端末から異物が放出されることを抑制することができる。また、給湯端末に供給される湯の温度低下を好適に防止することができる。また、配管がステンレスを用いて形成されていることで、高速で流れる流体に対する配管の耐蝕性を高めることができ、給湯端末において高い圧力で出湯させることが可能となる。さらに、本発明の給湯機は、配管がステンレスを用いて形成されているので、配管内部の清水の温度低下を好適に防止することができる。
また、前記給湯回路は、前記貯蔵タンクに貯蔵される温水を前記給湯端末に供給するものであってもよい。
また、前記給湯回路は、給水源から供給される清水を前記貯蔵タンクに貯蔵される熱媒体と給湯熱交換器によって熱交換させて前記給湯端末に温水を供給するものであってもよい。
このようにすれば、ステンレスは水に含まれる遊離炭酸に対して高い耐蝕性を有するものであるため、給水源から供給される清水が遊離炭酸を多く含むものであった場合にも使用可能となる。
本発明によれば、配管を形成する素材と配管内の水とが反応して異物が形成されることを防止することができ、ひいては出湯の際に給湯端末から異物が放出されることを抑制するとともに、配管内部の湯又は水の温度低下を好適に抑制することのできる給湯機を実現できる。
本発明の第1実施形態に係る給湯機の例を示す構成図である。 第1実施形態に係る給湯機の給湯運転を太線で示す回路図である。 第1実施形態に係る給湯機の湯張り回路を太線で示す回路図である。 第1実施形態に係る給湯機の追い焚き回路を太線で示す回路図である。 本発明の第2実施形態に係る給湯機の例を湯張り時の回路を太線で示した構成図である。 本発明の第3実施形態に係る給湯機の例を示す構成図である。
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
<<第1実施形態>>
図1は、本発明の第1実施形態に係る給湯機Sの例を示す構成図である。
<給湯機Sの全体構成>
図1に示すように、第1実施形態に係る給湯機Sは、電気給湯機であり、温水を貯湯する貯湯タンク1と、貯湯タンク1に貯湯するための水を加熱する熱源であるヒートポンプユニット8とを備え、この給湯機Sへは、給水源(例えば、水道管22)からの給水が配管7を経て供給される。具体的には、給湯機Sは、給水源から供給された低温水をヒートポンプユニット8で加熱して温水を生成し、生成された温水を貯湯タンク1に貯溜するものである。即ち、給湯機Sは、貯湯タンク1を備えるタンクユニット5と、ヒートポンプユニット8とを備えて構成される。
また、給湯機Sは、水道管22からの低温水を貯湯タンク1内の温水と熱交換させて加熱し給湯用の温水を生成する給湯熱交換器4を備える。この場合、貯湯タンク1は、低温水と熱交換させる熱媒体としての温水を貯蔵する貯蔵タンクとして機能する。また、給湯機Sは、浴槽2内から導出したふろ水を貯湯タンク1内の温水と熱交換させ加熱する追い焚き熱交換器24を備える。さらに、給湯機Sは、湯張り、追い焚き、給湯等を行なうために利用者が操作するふろリモコン45、台所リモコン46等を有する操作部60と、この操作部60からの操作指令等に従って給湯機S全体を統括的に制御するコントローラ16とを備える。
また、給湯機Sは、給湯端末に加熱された清水を供給する給湯回路と、浴槽2から取り出した浴槽水を貯湯タンク1に貯蔵される温水(この場合には、熱媒体として機能する)と追い焚き熱交換器24によって熱交換させて浴槽2に戻す追い焚き回路2P(図4参照)とを備える。
給湯回路には、温水を一般給湯端末(蛇口、シャワー等、本実施形態では、混合栓19)に供給する一般給湯回路2X(図2参照)と、温水を浴槽2に設けられる浴槽端末に供給する湯張り回路2Y(図3参照)とが含まれる。また、前記給湯回路に供給される清水の供給源としては、水道管22や井戸水等の外部の給水源の他、清水を貯溜する貯湯タンク1が考えられる。
ここで、清水とは、利用者が直接接触し得る状態を未だ経ていない使用前の水を指すものであり、給水源からの水や貯湯タンク1に貯留されている水を含むものである一方、浴槽2等に供給されたような汚れを含む使用後の水(特に、一度浴槽2に供給されたふろ水)とは区別されるものである。
図2に示すように、前記一般給湯回路2Xは、前記貯湯タンク1内の水の圧力(例えば、約2kg/cm(約0.20MPa))よりも高い圧力(例えば、約6〜8kg/cm(約0.59〜0.78MPa))の清水を流通可能に構成されるものである。具体的には、前記一般給湯回路2Xは、減圧されていない水道水を前記清水として流通させるものである。ただし、一般給湯回路は、これに限定されるものではなく、貯湯タンク1内の熱媒体(即ち、水)をポンプ等を用いて昇圧して供給するものであってもよい。また、前記一般給湯回路2Xは、前記追い焚き回路2P(図4参照)よりも速い流速で清水を流通可能に構成される。具体的には、前記一般給湯回路2Xには、例えば約2m/sで清水が流される一方、前記追い焚き回路2Pには、追い焚き時に約1.0〜1.5m/sで浴槽水が流される。
具体的には、一般給湯回路2Xは、給水源から供給される清水を貯湯タンク1に貯蔵される温水(この場合には、熱媒体として機能する)と給湯熱交換器4によって熱交換させて(即ち、加熱して)一般給湯端末である混合栓19に供給するものである。また、湯張り回路2Yは、貯湯タンク1の温水を浴槽2の浴槽端末に供給するものである。
以下、給湯機Sの各部の構成について詳細に説明する。
<ヒートポンプユニット8>
図1に示すヒートポンプユニット8は、外界の熱を、膨張させた低温の二酸化炭素等の冷媒で吸熱した後、圧縮させ高温とした冷媒と配管34を流れる貯湯タンク1からの低温水とで熱交換を行ない、低温水を加熱する装置である。ヒートポンプユニット8は、冷媒の膨張、圧縮を繰り返し、外界から吸熱し低温水を加熱するヒートポンプ(図示せず)と、配管34を流れる貯湯タンク1の低温水を循環させる循環ポンプ(図示せず)とを備えている。
ヒートポンプは、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮され高温になった冷媒と貯湯タンク1からの低温水との間で熱交換させ低温水を加熱するガスクーラ(図示せず)と、冷媒を膨張させ減圧する膨張弁と、減圧され温度低下した冷媒に外気の熱を吸熱する吸熱器とを有している。循環ポンプは、配管32,34を順次介して貯湯タンク1の低温水を汲み上げ、ヒートポンプのガスクーラを通過させ加熱した後、加熱され高温になった温水を、配管35を介して貯湯タンク1の上部に戻している。
<貯湯タンク1>
図1に示す貯湯タンク1には、水道管22からの水道水が、配管7、配管36a、配管23a、減圧弁6及び配管23bを順次介して導入されるとともに、この貯湯タンク1内の水が、配管32、三方弁33及び配管34を順次介してヒートポンプユニット8に導かれヒートポンプのガスクーラで加熱され温水となった後、配管35を介して貯湯タンク1の上部に導かれ貯湯タンク1内に貯溜されている。
貯湯タンク1内の温水の温度は、鉛直方向下方から上方にいくに従い高く、即ち、貯湯タンク1内の下部から上部にいくに従って、相対的に低、中、高の温度分布となっている。例えば、貯湯タンク1内の上部で約90℃、中間部で約50℃となっている。なお、貯湯タンク1内の鉛直方向の中間部における温水を、中温水と称する。
貯湯タンク1には、鉛直方向に沿って、貯留される温水の温度を検出する複数の温度センサ47,48,49,50,51,52が上部から下部に配置されており、これらの温度センサ47,48,49,50,51,52により検出された貯湯タンク1内の温水の温度を示す検出信号は、コントローラ16に出力され、給湯機Sの制御に使用されている。
<湯張り回路2Y>
図3に示す湯張り回路2Yは、貯湯タンク1に貯留される温水を浴槽2に供給し、浴槽2に湯張りするための回路である。この湯張り回路2Yは、貯湯タンク1上部の高温の温水を、貯湯タンク1上部の第一取出部10に接続される配管41a及び配管54を順次介して第一混合弁14に導き、第一混合弁14において、水道管22から、配管7、配管36a、配管23a、減圧弁6及び配管23cを順次通ってきた水道水と混合され、第一混合弁14の下流に配設されコントローラ16によって開制御された電磁弁28を介して、配管29c,29b,29aを順次通る第一経路と、配管29c、接続部30、配管25、ポンプ27、流量調整弁(又は循環調整弁)31及びバイパス配管63を順次通って、合流部65で配管3aに接続されて配管3bを通る第二経路との2つの経路で浴槽2に湯張りする構成である。なお、接続部30は、湯張り回路2Yと追い焚き回路2Pとが接続される部分である。
ここで、配管29aは、浴槽2に設けられる水流通口2iに接続され、また、配管3bは、浴槽2の水流通口2oに接続されており、これらの水流通口2i,2oを介して、湯張りが行なわれる。即ち、この場合には、水流通口2i,2oは、浴槽端末として機能する。
<給湯熱交換器4>
図2は、第1実施形態の給湯機Sの給湯運転を太線で示す回路図である。図2に示す給湯熱交換器4は、水道管22及び配管7を順次介して供給される水道水を、コントローラ16に給湯要求があった場合に作動制御される給湯循環ポンプ18により貯湯タンク1上部から導出される高温の温水と熱交換させて所定温度に加熱する機器である。加熱された水は、混合栓19に供給されて給湯される。
なお、混合栓19は、例えば、浴室において、洗い湯を供給するために用いられる。給湯時には、水道管22から、配管7、配管36a及び配管36bを順次介して給湯熱交換器4に導入された水道水は、給湯循環ポンプ18によって貯湯タンク1上部の第一取出部10から配管41a及び配管41bを順次介して給湯熱交換器4に導入される貯湯タンク1上部の高温の温水により加熱された後、配管36c、アキュムレータ39及び配管40を順次介して、混合栓19に温水として供給される。
一方、給湯熱交換器4において、水道水と熱交換を行ない冷却され給湯熱交換器4から出た水は、配管42及び給湯循環ポンプ18を順次通って貯湯タンク1に戻される。なお、給湯熱交換器4から出た水は、貯湯タンク1の下部に戻されるものであるが、貯湯タンク1の底よりも上方に戻されるものであってもよい。
<給湯循環ポンプ18>
図1に示す給湯循環ポンプ18は、コントローラ16の図示しないインバータ回路を用いて、配管36cの給湯温度センサ37によって検出される給湯の温度が、操作部60で設定された給湯温度となるように、回転速度が自在に制御(フィードバック制御)されている。
即ち、給湯温度センサ37が検出する給湯の温度が、操作部60で設定された給湯温度よりも低い場合、コントローラ16は、貯湯タンク1の高温の温水を循環させる給湯循環ポンプ18の回転速度を高めて水道水に付与する熱量を増加させ給湯温度を高める。一方、操作部60で設定された給湯温度よりも給湯の温度が高い場合には、コントローラ16は給湯循環ポンプ18の回転速度を低めて水道水に付与する熱量を減少させ給湯温度を低めるように、給湯循環ポンプ18が制御されている。
<追い焚き熱交換器24>
図1に示す追い焚き熱交換器24は、入口24i側に、浴槽2内のふろ水が導出される配管29a、配管29b、配管25、ポンプ27、流量調整弁31及び配管58が順次接続されるとともに、出口24o側には、追い焚き熱交換器24において貯湯タンク1上部の高温水と熱交換され加熱され追い焚きされたふろ水が浴槽2に戻る配管26、配管3a及び配管3bが順次接続されている。
<追い焚き回路2P>
図4の太線で示す追い焚き回路2Pは、浴槽2に張られたふろ水を追い焚きするための回路である。追い焚き時、浴槽2内のふろ水は、図4の矢印に示すように、浴槽2の水流通口2iから導出され、この水流通口2iに接続される配管29a、配管29b、接続部30、配管25、ポンプ27、流量調整弁31、配管58、貯湯タンク1上部の高温の温水中に配置される追い焚き熱交換器24、配管26、配管3a及び配管3bを順次通り、配管3bに接続される水流通口2oを介して、浴槽2に戻されるように構成されている。
なお、浴槽2内の低温のふろ水は、追い焚き熱交換器24において、貯湯タンク1の上部の高温の温水と間接的に熱交換され、効率的に短時間で追い焚きがなされるように構成されている。
ここで、追い焚きの温度は、利用者が風呂リモコン45、台所リモコン46等の操作部60を操作することによって設定される。温度センサ56は、配管29bを通る追い焚き前の温水の温度を検出し、温度センサ59は、追い焚き後の配管26を通る温水の温度を検出し、それぞれの検出信号は、コントローラ16に入力される。そして、コントローラ16において、浴槽2内の温水の温度が、利用者の設定温度に至ったと温度センサ56で検出されるまで、浴槽2内のふろ水を追い焚き熱交換器24に循環させるポンプ27を稼働制御し、追い焚きモードを継続する。そして、浴槽2内の温水の温度が、利用者の設定温度になった時点でポンプ27の稼動を停止し、追い焚きモードを終了する。
<操作部60>
図1に示す操作部60は、利用者が、給湯機Sで湯張り、追い焚き、給湯等を行なうために入力操作を行なう機器であり、浴室に配置されるふろリモコン45、キッチンに配置される台所リモコン46等を有する。
操作部60は、浴槽2に湯張りするための湯張りモード、浴槽2内のふろ水を追い焚きするための追い焚きモード、混合栓19からの給湯を行なうための給湯モード等が選択でき、湯張り時の温水の温度、追い焚き時の温水の温度、給湯時の温水の温度等を設定できる構成である。この操作部60は、コントローラ16と有線又は無線で接続されており、利用者による操作部60への入力操作が、コントローラ16に操作信号として入力されている。
<コントローラ16>
コントローラ16は、給湯機Sを電子制御する制御装置であり、操作部60、温度センサ48等の種々のセンサで検出した信号等に応じて制御を行なうマイコン(Microcomputer:マイクロコンピュータ)と、操作部60、種々のセンサ等で検出された検出信号等をマイコンに適合した入力信号に変換する増幅回路、A/D変換回路等の入力インターフェースと、マイコンからの制御信号の出力信号に応じて給湯循環ポンプ18等のアクチュエータを駆動するための駆動回路、リレー駆動回路等の出力インターフェースとを備えて構成されている。
このコントローラ16は、マイコンのROM(Read Only Memory)に記憶されたプログラムに従って、給湯機Sの電磁弁28、給湯ポンプ27、循環ポンプ18等の各種アクチュエータ及びヒートポンプユニット8等を制御し、湯張り、追い焚き、給湯等の各種のモードの制御を行なうものである。
<ステンレス配管>
次に、給湯機Sにおいてステンレス配管とされる部分について説明する。図4に示す追い焚き回路2Pは、浴槽2からの配管29aが接続される接続端部P3から、浴槽2への配管3bが接続される接続端部P4までを繋ぐ配管がステンレスを用いて形成されている。
具体的には、追い焚き回路2Pは、接続端部P3から接続部30までの配管29b、接続部30から流量調整弁31までの配管25、流量調整弁31から追い焚き熱交換器24の入口24iまでの配管58、追い焚き熱交換器24、追い焚き熱交換器24の出口24oから合流部65までの配管26、及び、合流部65から接続端部P4までの配管3aがステンレスを用いて形成されている。また、流量調整弁31から合流部65までのバイパス配管63もステンレスを用いて形成されている。
また、図2に示す一般給湯回路2Xは、給水源からの清水を受け入れる受入端部P1から、一般給湯端末である混合栓19へ向けて温水を吐出する吐出端部P2までを繋ぐ配管がステンレスを用いて形成されている。
具体的には、一般給湯回路2Xは、受入端部P1から給湯熱交換器4までの配管36a及び配管36bと、給湯熱交換器4から吐出端部P2までの配管36cとがステンレスを用いて形成されている。また、アキュムレータ39もステンレスを用いて形成されている。
さらに、図3に示す湯張り回路2Yは、貯湯タンク1からの温水を受け入れる第一取出部10(この場合には、受入端部として機能する)から、浴槽2への配管が接続される接続端部P3,P4までを繋ぐ配管がステンレスを用いて形成されている。
具体的には、湯張り回路2Yは、第一取出部10から分岐部66までの配管41a、分岐部66から第一混合弁14までの配管54、第一混合弁14から接続部30までの配管29c、及び、接続部30から接続端部P3までの配管29bがステンレスを用いて形成されている。また、前記したように、配管25、流量調整弁31、バイパス配管63及び配管3aもステンレスを用いて形成されている。
この他、配管36aから配管36bと分岐する配管23a、及び、配管23aから配管23bと分岐し第一混合弁14へ向かう配管23cもステンレスを用いて形成されている。
一方、分岐部66から給湯熱交換器4までの配管41b、及び、給湯熱交換器4から貯湯タンク1までの配管41cは、銅を用いて形成されている。その他、減圧弁6から逆止弁20までの配管23bも銅を用いて形成されている。また、ヒートポンプ回路を形成する配管32,34,35(即ち、貯湯タンク1から三方弁33までの配管32、三方弁33からヒートポンプユニット8への配管34、ヒートポンプユニット8から貯湯タンク1に戻る配管35)も銅を用いて形成されている。
ちなみに、ステンレスは高い耐熱性を有するため、各種回路の中で高温となるヒートポンプ回路の配管35、及び、分岐部66から給湯熱交換器4へ向かう配管41bがステンレスを用いて形成されるものであってもよい。
なお、ステンレスの材質としては、フェライト系のSUS445J1が好ましいが、この他にも、フェライト系のSUS444、又は、オーステナイト系のSUS316であってもよい。また、抗菌性のステンレスを使用すると、雑菌の繁殖を防止することができ、ひいては、雑菌又はその死骸が浴槽2へ供給されるのを防止することができるという利点がある。
<<給湯機Sの配管システムの動作詳細>>
次に、給湯機Sの配管システムの動作詳細について説明する。
<貯湯タンク1への温水の貯留>
貯湯タンク1への水道水の供給は、図1の太線に沿った矢印に示すように、水道管22内の水道水の例えば、約6〜8kg/cm(約0.59〜0.78MPa)の水圧によって水道管22内の水道水が配管7及び配管23aを順次通って減圧弁6に導かれ、減圧弁6において所定圧、例えば、約2kg/cm(約0.20MPa)に減圧された後、配管23b及び逆止弁20を順次通って、貯湯タンク1の下部に導入することにより行なわれる。なお、逆止弁20は、貯湯タンク1からの水道水の逆流防止の役割を果たしている。
この貯湯タンク1に導入された水道水を、配管32、三方弁33及び配管34を順次介してヒートポンプユニット8に導入して、ヒートポンプユニット8のガスクーラ(図示省略)で加熱し温水として、該温水を配管35を介して貯湯タンク1の上部に導入し、貯湯タンク1内に貯留する。
<混合栓19からの給湯モード>
次に、給湯機Sにおける混合栓19からの給湯について、図2を用いて説明する。図2の破線で示すように、給湯機Sは、貯湯タンク1の高温の温水が給湯熱交換器4を循環する循環回路を備えており、混合栓19からの給湯は、給湯熱交換器4を用いて、水道管22からの水道水と貯湯タンク1からの高温の温水との熱交換により、水道水を加熱して行なわれる。
利用者が、例えば、風呂リモコン45を操作し給湯モードを選択すると、給湯モード選択信号がコントローラ16に入力され、コントローラ16からの信号により給湯循環ポンプ18が稼動し、貯湯タンク1上部の高温水を、図2の破線で示すように、第一取出口10から配管41a及び配管41bを順次介して給湯熱交換器4まで導出し、給湯熱交換器4で低温の水道水と熱交換を行ない温度が下がった温水を、配管42を介して、貯湯タンク1の下部に返還する。なお、給湯熱交換器4の出口から貯湯タンク1の下部までの経路途中の逆止弁44は、貯湯タンク1の温水の自然循環防止の役割、及び、給湯循環ポンプ18を交換する際の貯湯タンク1の温水の逆流防止の役割を果たしている。
この給湯熱交換器4を用いて給湯を行なうに際しては、水道管22からの水道水をその水圧によって配管7、配管36a及び配管36bを順次介して給湯熱交換器4に導入し、該給湯熱交換器4により加熱され温水となった水道水を、配管36c、給湯温度センサ37、給湯流量センサ38、アキュムレータ39及び配管40を順次介して、混合栓19の一方側に供給する。そして、混合栓19において、利用者が、混合栓19の他方側に接続した水道管22からの水道水と供給された温水とを混合し、給湯の温度を調節する。
なお、アキュムレータ39は、給湯流量が少ない場合、例えば、給湯流量が約2〜3リットル/分での混合栓19の蛇口から熱湯が吹き出るオーバシュート現象の防止のため、熱湯をアキュムレータ39内の残留水と混合し冷却して適温にすべく配設されている。
混合栓19に、給湯熱交換器4から供給される温水の温度は、貯湯タンクユニット5内のコントローラ16を用いて、貯湯タンク1の頂部の温度センサ47で検出した温水の温度、水道管22から配管7を通って給湯熱交換器4に向かう水道水の水温温度センサ53で検出した温度、給湯流量センサ38で検出した流量等をもとに、台所リモコン46、ふろリモコン45等の操作部60で設定された所定の給湯温度になるように、給湯循環ポンプ18の回転速度を制御し、給湯熱交換器4において、水道水に熱を付与する1次側を流れる貯湯タンク1からの温水の流量を制御している。
この構成によれば、水道管22からの水道水の高い水圧を利用できるため、例えば、3階でのシャワーも可能であり、減圧弁や負圧破壊弁も不要とすることができる。また、減圧弁6を介して減圧した水道水を貯湯タンク1に導入する密閉式の給湯システムとすることで、シスターンタンク、オーバーフロースイッチ、レベルスイッチ等の部品が不要となり、システムが簡易になるとともに衛生的な不安も解消され、給水時の騒音も解消される。
<浴槽2への湯張りモード>
次に、給湯機Sにおける浴槽2への湯張りについて、図3を用いて説明する。なお、図3は、給湯機Sの湯張り回路2Yを太線で示す回路図である。利用者が、台所リモコン46、ふろリモコン45等の操作部60で湯張りモードを選択した場合、給湯機Sにおいて浴槽2への湯張りが行なわれる。利用者によって操作部60で湯張りモードが選択されると、操作部60からコントローラ16へ湯張りモード選択信号が入力され、コントローラ16の制御によって、常閉型の電磁弁28が開制御されるとともに、第一混合弁14、流量調整弁31がそれぞれ湯張りモードに制御される。
電磁弁28が開制御されることによって、図3に示すように、水道管22から供給される水道水が、減圧弁6で減圧され配管23bを介して貯湯タンク1内に供給される水圧により、貯湯タンク1内の高温の温水が、貯湯タンク1の上部の第一取出部10から押し出される。そして、第一取出部10から押し出された温水が、図3の太線に示すように、配管41aから分岐した配管54を介して第一混合弁14に導かれ、第一混合弁14において、水道管22に接続される配管7から配管36a、配管23a、減圧弁6及び配管23cを順次通った水道水と混合され、第一混合弁14の下流に配設した電磁弁28を介して、配管29c、配管29b及び配管29aを順次通る第一経路と、配管29c、配管25、ポンプ27及び流量調整弁31を順次通って配管3a,3bに続く第二経路との2つの経路を用いて、温水が浴槽2に供給され湯張りが行なわれる。
ここで、浴槽2へ供給する温水の温度に関しては、コントローラ16によって、温度センサ56で検出される温水の温度が、操作部60で設定された所定のふろ温度になるように制御される。即ち、湯張りの温度が、利用者が風呂リモコン45、台所リモコン46等の操作部60で設定した湯張りの設定温度になるように制御される。具体的には、温度センサ56は、湯張り時の配管29bを通る温水の温度を検出する。該検出温度の検出信号は、コントローラ16に入力され、コントローラ16において、利用者の設定温度と温度センサ56の検出温度とが比較される。そして、両者が等しくなるように、第一混合弁14における貯湯タンク1からの温水と、配管23c等から供給される水道水との混合比が調整される。
また、浴槽2への温水の供給量に関しては、ふろ流量センサ55で流量を検出し、この流量検出信号をコントローラ16に入力し、コントローラ16により、所定の設定温水量になるように演算して温水量を制御し、所定の温水量になった場合には電磁弁28を閉制御し、温水の供給を停止する。
また、浴槽2の水位は、水位センサ57で配管25内の温水の圧力を検出し、この検出信号をコントローラ16に入力し、コントローラ16において、揚程等によって水位を演算し、所定の設定水位になるように電磁弁28等を制御する。また、水位センサ57は、水位が水流通口2i以上である場合には、水位を所定の精度で検出可能である。ただし、水位センサ57は、水位が水流通口2iよりも低い位置の場合には、水位を検出することはできない。
このように、接続部30より下流側の配管25及び流量調整弁31を介し、さらに追い焚き回路2Pの出口側の配管26の下流の配管3a,3bを介して浴槽2に湯張りをすることにより、配管29aからの湯張りと合わせて2本の配管で湯張りを行ない、また、減圧弁6を介した一定水圧での湯張りとなる。そのため、湯張り時間を、例えば設定温度42℃、200リットルの湯張りで約13分とすることが可能で、従来に比較し、約7分、湯張り時間を短縮できる。
<追い焚きモード>
次に、給湯機Sにおける浴槽2のふろ水の追い焚きについて、図4を用いて説明する。図4に示すように、浴槽2のふろ水の追い焚きは、追い焚き熱交換器24を使用し行なわれる。追い焚き熱交換器24は、入口24i側に、浴槽2からの配管25、ポンプ27、流量調整弁31及び配管58が順次接続されるとともに、出口24o側には、浴槽2に戻る配管26が接続されている。追い焚き熱交換器24を使用する際には、コントローラ16によってポンプ27を駆動させ、配管25から流量調整弁31を介して、追い焚き熱交換器24に浴槽水を導入し、該追い焚き熱交換器24において、貯湯タンク1上部の高温水と、導入した浴槽水とで熱交換が行なわれる。
利用者が、台所リモコン46、ふろリモコン45等の操作部60で追い焚きモードを選択した場合、給湯機Sにおいて浴槽2のふろ水の追い焚きが行なわれる。即ち、操作部60で追い焚きモードが選択されると、操作部60からコントローラ16へ追い焚きモード選択信号が入力され、コントローラ16の制御によって、浴槽2のふろ水を追い焚き熱交換器24を介し循環させるためのポンプ27が稼働されるとともに、流量調整弁31が追い焚きモードに制御される。
コントローラ16の指令に基づいて作動するポンプ27により、浴槽2内のふろ水は、図4の矢印に示すように、浴槽2の水流通口2iから、配管29a、配管29b、接続部30、配管25、ポンプ27、流量調整弁31及び配管58を順次通って追い焚き熱交換器24に導かれ、追い焚き熱交換器24において貯湯タンク1上部の高温の温水との熱交換によって加熱された後、配管26、配管3a及び配管3bを順次通って浴槽2の水流通口2oを介し、浴槽2に戻される。
ここで、追い焚き熱交換器24に導かれたふろ水は、追い焚き熱交換器24において、貯湯タンク1上部の高温の温水と熱交換されるため、大きな熱量がふろ水に与えられ、効率的な追い焚きが可能となっている。
この場合、追い焚き熱交換器24が貯湯タンク1上部に配設されているため、追い焚き開始時に、高温の温水が、浴槽2に供給されるおそれがある。これを防止するため、追い焚き開始時に追焚き熱交換器24から流出する加熱後の高温水の温度とふろ戻り温度を検出する温度センサ56の温度検出信号とを用いて浴槽2へ戻される加熱後のふろ水の温度を予測し、この予測される温度が60℃以下になるように流量調整弁31の開度を制御している。具体的には、温度センサ59の温度検出信号と温度センサ56の温度検出信号とがコントローラ16に入力され、コントローラ16によって流量調整弁31の開度が制御される。
この構成によれば、追い焚き開始時に、追い焚き熱交換器24から流出する加熱後の高温水の温度を検出する温度センサ59の温度検出信号と、ふろ戻り温度を検出する温度センサ56の温度検出信号とに基づき、浴槽2へ戻される加熱後のふろ水の温度が所定温度以下になるように流量調整弁31の開度を制御するので、追い焚き開始時に、追い焚き熱交換器24に滞留している高温水が直接浴槽2に吐出することを防止できる。
また、この追い焚き熱交換器24に浴槽2内の湯を循環することにより、貯湯タンク1内の上部の高温の温水との間で間接的に熱交換を行ない、浴槽2内の湯を追い焚き加熱するようにした循環回路を設けることにより、追い焚き時の追い焚き熱交換器24からの放熱がなくなり、熱エネルギが無駄になることを防止できる。
<<第2実施形態>>
次に、本発明の第2実施形態の給湯機2Sについて、図5を用いて説明する。なお、図5は、第2実施形態に係る給湯機2Sの例を湯張り時の回路を太線で示した構成図である。以下では、第1実施形態に係る給湯機Sと同様な構成に関しては同一の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。
図5に示すように、第2実施形態の給湯機2Sは、浴槽2の湯張りにおいて、必ずしも、貯湯タンク1上部におけるほどの高温の温水を必要としないことから、貯湯タンク1の中間部に、第二取出部12を設けるとともに、この第二取出部12に接続した配管13を介して貯湯タンク1内の中温水を新たに設けた第二混合弁11に導き、この第二混合弁11において、貯湯タンク1上部から導かれる高温の温水と混合し、浴槽2の湯張りを行なうようにした構成である。
給湯機2Sにおける湯張り回路2Rは、貯湯タンク1の上部の高温の温水を、貯湯タンク1上部の第一取出部10に接続される配管41a及び配管9を順次介して第二混合弁11に導く。そして、第二混合弁11において、貯湯タンク1の上部からの高温の温水と、貯湯タンク1のその容積の鉛直方向の中間部の第二取出部12から配管13を通った中温水を混合し、この混合した温水を配管15を介して第一混合弁へ送り、さらに第一混合弁14において、給水用の配管7から配管36a、配管23a、減圧弁6及び配管23cを順次通った水道水と混合し、第一混合弁14の下流に配設された電磁弁28を開いて、配管29c、29b及び配管29aを順次通る第一経路と、配管29c、配管25、ポンプ27、流量調整弁31、配管3a及び配管3bを順次通る第二経路との2つの経路で浴槽2に湯張りを行なう。
前記した構成によれば、貯湯タンク1のその容積の鉛直方向の中間部に、貯湯タンク1内の中間温度の中間水を導出し給湯する第二取出部12を設けることにより、例えば、貯湯タンク1上部におけるほどの高温水を必ずしも必要としない浴槽2の湯張りにおいて、中間温度の温水を積極的に利用することで、第一混合弁14での配管23cからの水道水の混合量を低減して熱エネルギが無駄になることを抑制でき、給湯熱交換器4に必要な高温水を効率的に使用することができる。このように、中間温度の中間水を積極的に利用するにより、給湯熱交換器4や追い焚き熱交換器24に必要な高温水を効率的に使用することができる。
また、本第2実施形態においても、接続部30より下流側の配管25及び流量調整弁31を介し、さらに追い焚き回路2Pの出口側の配管26の下流の配管3を介して浴槽2に湯張りを行なうことにより2本の配管で湯張りし、また減圧弁6を介した一定水圧で湯張りを行なうため、湯張り時間を短縮化できる。
また、貯湯タンク1の頂部の温度センサ47で検出される温水の温度の検出信号と、貯湯タンク1のその容積の鉛直方向の中間部に配置される温度センサ49で検出される温水の温度の検出信号とをコントローラ16に入力し、コントローラ16において、これら2つの温度等から第二混合弁11から流出するお湯の温度を予測し、第二混合弁11の弁開度を決定し制御している。なお、貯湯タンク1のその容積の鉛直方向の中間部としては、貯湯タンク1の容積の上方より約2/5から3/5の位置が好適である。これにより、第二混合弁11の下流の混合温度を検出する部材が削除でき、システムが容易になるとともに、生産コストの低減が図れる。
また、第2実施形態に係る給湯機においても、第1実施形態と同様の配管がステンレスを用いて形成されており、さらに、第2実施形態に特有の配管である配管9、配管13及び配管15もステンレスを用いて形成されている。
なお、第1実施形態及び第2実施形態においては、追い焚きに用いる配管を使用して湯張り時間を短縮する場合を例示して説明したが、複数の配管であれば、これら以外の配管を使用して湯張りすることも可能である。また、浴槽2に湯張りする配管は、追い焚きに用いる2本の配管の場合を例示したが、複数であれば、その本数は限定されない。
<<第3実施形態>>
次に、本発明の第3実施形態の給湯機3Sについて、図6を用いて説明する。以下では、第1実施形態に係る給湯機Sと同様な構成に関しては同一の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。第3実施形態に係る給湯機3Sは、第1実施形態に係る給湯機Sと同様に、コントローラ(図示せず)が、操作部(図示せず)からの操作指令等に従って全体を制御するものである。
給湯機3Sは、第1実施形態及び第2実施形態と異なり、追い焚き熱交換器124が貯湯タンク101の外部に配置されている。また、貯湯タンク101の上方には、シスターンタンクCが備えられている。この給湯機3Sは、給水源22から供給される高圧水の水圧を下げることなく給湯熱交換器104によって熱交換して一般給湯端末である混合栓19に供給されるいわゆる直圧式の給湯機である。即ち、給湯機3Sにおける貯蔵タンクは、熱媒体としての温水を貯蔵する貯湯タンク101及びシスターンタンクCによって構成される。
<ステンレス配管>
次に、給湯機3Sにおいて配管がステンレスを用いて形成されている部分について説明する。追い焚き回路は、浴槽2からの配管129aが接続される接続端部P13から、浴槽2への配管103bが接続される接続端部P14までを繋ぐ配管がステンレスを用いて形成されている。
具体的には、追い焚き回路は、接続端部P13から接続部130までの配管129b、接続部130から追い焚き熱交換器124までの配管125、追い焚き熱交換器124、及び、追い焚き熱交換器124から接続端部P14までの配管103aがステンレスを用いて形成されている。また、配管103aと配管129bとを接続する配管167もステンレスを用いて形成されている。なお、追い焚き回路は、配管103aと配管129bとを接続する配管167が設けられないものであってもよい。ちなみに、配管125には、第1実施形態に係るポンプ27と同等の機能を有するポンプ127が設けられている。
また、一般給湯回路は、給水源22からの清水を受け入れる受入端部P11から、一般給湯端末である混合栓19へ向けて温水を吐出する吐出端部P12までを繋ぐ配管がステンレスを用いて形成されている。
具体的には、一般給湯回路は、受入端部P11から給湯熱交換器104までの配管136a及び配管136bと、給湯熱交換器104から吐出端部P12までの配管136cとがステンレスを用いて形成されている。また、配管136cに設けられたアキュムレータ139もステンレスを用いて形成されている。なお、配管136cには、第1実施形態に係る給湯流量センサ38と同等の機能を有する給湯流量センサ138が設けられている。
さらに、湯張り回路は、貯湯タンク101から加熱された水を取り出す第一取出部110(この場合には、受入端部として機能する)から、浴槽2への配管129a及び配管103bがそれぞれ接続される接続端部P13,P14までを繋ぐ配管がステンレスを用いて形成されている。
具体的には、湯張り回路は、第一取出部110から分岐部166までの配管141a、分岐部166から追い焚き熱交換器124までの配管141d、追い焚き熱交換器124から第二混合弁111までの配管141e、第二混合弁111から第一混合弁114までの配管115、第一混合弁114から切換弁117までの配管129d、切換弁117から接続部130までの配管129c、及び、接続部130から接続端部P13までの配管129bがステンレスを用いて形成されている。また、第二取出部112(この場合には、受入端部として機能する)から第二混合弁111までの配管113もステンレスを用いて形成されている。なお、配管129bには、第1実施形態に係る水位センサ57と同等の機能を有する水位センサ157が設けられており、配管129cには、第1実施形態に係る電磁弁28と同等の機能を有する電磁弁128が設けられている。
この他、配管136aから配管136bと分岐してシスターンタンクCへ向かう配管123b、及び、シスターンタンクCから第一混合弁114へ向かう配管123cもステンレスを用いて形成されている。なお、給湯機3Sでは、第一混合弁114へ向かう水は配管123cを通してシスターンタンクCから供給されるが、これに限定されるものではなく、貯湯タンク101から供給されるものであってもよい。
また、分岐部166から給湯熱交換器104までの配管141bもステンレスを用いて形成されている。一方、給湯熱交換器104から貯湯タンク101までの配管141cは、銅を用いて形成されている。また、ヒートポンプ回路を形成する配管132及び配管135も銅を用いて形成されている。なお、配管141cには、第1実施形態に係るポンプ18と同等の機能を有するポンプ118が設けられている。
また、切換弁117から貯湯タンク101までの配管129eもステンレスを用いて形成されている。この配管129eは、追い焚き熱交換器124において浴槽水と熱交換を行ない冷却された水を貯湯タンク101へと戻すためのものである。
なお、本発明は、前記した各実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。例えば、熱媒体としての湯を加熱する熱源としては、ヒートポンプユニット8以外にも、貯湯タンク1,101内に配置されたヒータ等が考えられる。
1,101 貯湯タンク(貯蔵タンク)
2 浴槽
4,104 給湯熱交換器
8 ヒートポンプユニット
19 混合栓(一般給湯端末)
22 水道管(給水源)
24,124 追い焚き熱交換器
C シスターンタンク(貯蔵タンク)
S,2S,3S 給湯機
2P 追い焚き回路
2R,2Y 湯張り回路
2X 一般給湯回路

Claims (10)

  1. 浴槽から取り出した浴槽水を貯蔵タンクに貯蔵される熱媒体と追い焚き熱交換器によって熱交換させて前記浴槽に戻す追い焚き回路を備え、
    前記追い焚き回路は、前記浴槽からの配管が接続される接続端部から、前記浴槽への配管が接続される接続端部までを繋ぐ配管がステンレスを用いて形成されている
    ことを特徴とする給湯機。
  2. 前記追い焚き熱交換器は、前記貯蔵タンク内の上部に配置される伝熱管として構成され、
    前記伝熱管は、ステンレスを用いて形成されている
    ことを特徴とする請求項1に記載の給湯機。
  3. 給水源から供給される清水を貯蔵タンクに貯蔵される熱媒体と給湯熱交換器によって熱交換させて一般給湯端末に供給する一般給湯回路を備え、
    前記一般給湯回路は、前記給水源からの清水を受け入れる受入端部から、前記一般給湯端末へ向けて温水を吐出する吐出端部までを繋ぐ配管がステンレスを用いて形成されている
    ことを特徴とする給湯機。
  4. 前記一般給湯回路は、前記貯蔵タンク内の熱媒体の圧力よりも高い圧力の清水を流通可能に構成される
    ことを特徴とする請求項3に記載の給湯機。
  5. 前記一般給湯回路は、減圧されていない水道水を前記清水として流通させる
    ことを特徴とする請求項3に記載の給湯機。
  6. 浴槽から取り出した浴槽水を前記貯蔵タンクに貯蔵される熱媒体と追い焚き熱交換器によって熱交換して前記浴槽に戻す追い焚き回路をさらに備え、
    前記一般給湯回路は、前記追い焚き回路よりも速い流速で清水を流通可能に構成される
    ことを特徴とする請求項3から請求項5のいずれか一項に記載の給湯機。
  7. 貯蔵タンクに熱媒体として貯蔵される温水を浴槽に供給する湯張り回路を備え、
    前記湯張り回路は、前記貯蔵タンクからの温水を受け入れる受入端部から、前記浴槽への配管が接続される接続端部までを繋ぐ配管がステンレスを用いて形成されている
    ことを特徴とする給湯機。
  8. 給湯端末に加熱された清水を供給する給湯回路と、
    浴槽から取り出した浴槽水を貯蔵タンクに貯蔵される熱媒体と追い焚き熱交換器によって熱交換して前記浴槽に戻す追い焚き回路と、
    を備え、
    前記給湯回路は、前記追い焚き回路よりも速い流速で清水を流通可能に構成され、
    前記給湯回路は、配管がステンレスを用いて形成されている
    ことを特徴とする給湯機。
  9. 前記給湯回路は、前記貯蔵タンクに貯蔵される温水を前記給湯端末に供給する
    ことを特徴とする請求項8に記載の給湯機。
  10. 前記給湯回路は、給水源から供給される清水を前記貯蔵タンクに貯蔵される熱媒体と給湯熱交換器によって熱交換させて前記給湯端末に温水を供給する
    ことを特徴とする請求項8に記載の給湯機。
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