JP2018136110A - 給湯装置 - Google Patents

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修朗 米田
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晃平 山下
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Abstract

【課題】追い焚きを開始させた際に循環配管から冷水が浴槽内に流れ込むという事態の発生を回避し得る給湯装置を提供する。【解決手段】保温運転モードによる制御状態であれば(S1でYES)、人検知センサにより浴室内への人の入室が検知されると(S2でYES)、循環ポンプを設定時間だけ作動させるパージ運転を実行する(S3,S4でYES,S5)。パージ運転により、循環配管内の残留水を全て浴槽内の湯水にパージして、循環配管内を浴槽内の湯水で全て満たして置換する。次に入浴した入浴者が追い焚きのオン操作をしても、追い焚き当初から浴槽内の湯水と大差ない温度の湯が浴槽に流れ込む。【選択図】図3

Description

本発明は、浴槽内の湯水を追い焚きするための追焚機能を備えた給湯装置に関する。
例えば下記の特許文献1には、浴槽内の湯温を一定に保温する装置が開示されている。すなわち、待機時間が経過する毎に浴槽内の湯水が所定温度よりも冷めている場合には、循環ポンプを作動させて設定温度に昇温するまで追い焚き加熱することが記載されている(同文献1の第3頁下段〜第4頁上段参照)。
又、例えば特許文献2には、追い焚き必要時に、循環ポンプを作動させて循環経路の温度センサの検出温度が設定温度より低い場合は、直ちにバーナに点火して設定温度まで追い焚き加熱する一方、検出温度が設定温度よりも高い場合は、一定時間温度比較し、その間に設定温度以下になれば追い焚き加熱をし、設定温度以下にならなければ循環ポンプを停止させることが開示されている(例えば、同文献2の段落0006参照)。
さらに、例えば下記の特許文献3には、追い焚き要求があれば、循環ポンプを作動させて予備循環をさせ、循環経路の温度センサによる検出温度の上昇率が所定値以上に上昇した後に所定値以下に緩変化するという温度変化条件が成立したときの検出温度を、追い焚き開始時の浴槽内の湯水温度として設定することが開示されている(例えば特許請求の範囲参照)。
実開平4−32446号公報 特開平5−10585号公報 特開2013−96582号公報
ところで、循環ポンプの作動が停止されている間は、浴槽と給湯装置とを接続する循環配管内に残留している湯水が放熱により温度低下することになる。循環配管の一部でも外気に晒された状態にあると、温度低下し易くなって浴槽内の湯との対比では冷水になってしまう。さらに、給湯装置の本体が屋外に設置されている場合や、集合住宅のパイプシャフト内等の屋外雰囲気と同視し得る場所に設置されている場合には、その冷水の度合が顕著になる。
かかる状況下において、追い焚き運転の開始により循環ポンプが作動されると、まず、循環配管内に残留していた冷水が浴槽内の湯中に流れ込み、次いで、追い焚き加熱された湯が流れ込んでくることになる。このとき、入浴中であれば入浴者に対し一時的に流入してきた冷水に不快感を与えてしまう結果を招くことになる。
そこで、本発明は、追い焚きを開始させた際に循環配管から冷水が浴槽内に流れ込むという事態の発生を回避し得る給湯装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、ふろ加熱部と循環ポンプとを備え、前記ふろ加熱部は浴室内に設置された浴槽と循環配管により接続されて前記循環ポンプが作動されることにより、前記浴槽内の湯水が前記循環配管を通して循環されるように構成されている給湯装置を対象として次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明は、前記浴室内に設置された人検知センサと、この人検知センサにより前記浴室内に人の存在が検知されたとき前記循環ポンプを作動させることにより前記循環配管内の残留湯水を前記浴槽内にパージして前記浴槽内の湯水と置換させるパージ運転を行うための運転制御部とを備える、ことを特徴とする。
かかる本発明の給湯装置の場合、人検知センサにより浴室内に人の存在が検知されると、循環ポンプを作動させて循環配管内に残留湯水を浴槽内の湯水に流し込ませてパージし、循環配管内を浴槽内の湯水と置換させるようにしているため、この後に浴槽に入浴した入浴者が追焚スイッチをオン操作して追い焚きが開始されたとしても、循環配管から浴槽内に対し浴槽内の湯水と大差ない温度の湯水が追い焚き開始の当初から流れ込むようになる。このため、追い焚きを開始させたら循環配管から冷水が浴槽内に流れ込んで入浴者に不快感を与えてしまうという事態の発生を確実に回避することが可能となる。
前記の運転制御部として、循環ポンプを、少なくとも、浴槽内の湯水が循環配管内を1周するのに要する時間作動させるように構成することができる。これにより、循環配管内の残留湯水を全て浴槽内にパージして浴槽内の湯水と全て置換させることができる。又、前記の運転制御部として、浴槽内への湯張り完了後から所定の保温インターバル毎に、循環ポンプ及びふろ加熱部を作動制御することにより浴槽内の湯水を設定温度まで昇温させるための保温運転モードを備え、この保温運転モードによる制御状態下であることを条件にパージ運転を実行する構成とすることができる。保温運転モードによる制御状態下であれば、追い焚き操作をした入浴者は、より高温の湯が浴槽内に流れ込んでくると予想している筈であり、このような状況下での冷水流れ込みによる入浴者の不快感発生を回避し得る点で大きな価値がある。
前記の運転制御部として、前回のパージ運転の実行後、所定の設定時間が経過するまでの間は、人検知センサにより前記浴室内に人の存在が検知されても、パージ運転の実行を禁止する構成とすることができる。パージ運転を1回実行すれば、循環配管内が放熱により温度低下するまでしばらく時間経過を要するため、パージ運転を1回実行した後は、所定の設定時間が経過するまでは、たとえ入室検知が出力されたとしても、パージ運転の開始を禁止することで、不必要なパージ運転の実行を省略することができ、騒音発生やエネルギー消費を低減させ得ることになる。以上のパージ運転を行う運転制御部を備えることは、特に、少なくとも前記循環配管の一部が屋外に配管されている給湯装置に特に好適な技術となる。
以上説明したように、本発明の給湯装置によれば、人検知センサにより浴室内に人の存在が検知されると、循環ポンプを作動させて循環配管内に残留湯水を浴槽内の湯水に流し込ませてパージし、循環配管内を浴槽内の湯水と置換させるようにしているため、この後に浴槽に入浴した入浴者が追焚スイッチをオン操作して追い焚きが開始されたとしても、循環配管から浴槽に対し浴槽内の湯水と大差ない温度の湯水を追い焚き開始の当初から流れ込ませるようにすることができる。このため、追い焚きを開始させたら循環配管から冷水が浴槽内に流れ込んで入浴者に不快感を与えてしまうという事態の発生を確実に回避することができる。
本発明の一実施形態に係る給湯装置の作動原理図である。 図1の給湯装置の設置状況の例を示す説明図である。 パージ運転制御の基本制御を示すフローチャートである。
図1は、本発明の一実施形態に係る給湯装置1の模式図である。この給湯装置1は、ふろの追い焚き機能を有し、該給湯装置1の各種運転操作を行うためのコントローラとしての台所リモコン51及びふろリモコン52とを備えている。台所リモコン51は台所K(図2参照)に設置され、ふろリモコン52は浴槽6が設置された浴室Yに設置されている。これら各リモコン51,52は、これらとは別の場所(例えば屋外の建物外壁,パイプシャフト内等)に設置された給湯装置1の制御部5と通信可能に接続され、各リモコン51,52からの操作信号等や、逆に制御部5からの表示信号又は動作信号等が送出可能となっている。
給湯装置1は、給湯機能を実現する給湯回路2、追い焚き機能を実現する追焚回路3、給湯回路2から追焚回路3へ湯張り等のために湯又は水を供給する注水・注湯回路4、及び、これらの作動制御を行う制御部5を備えている。なお、図例のものは1缶2水タイプのものを図示しているが、これに限らず、2缶2水タイプのものでも本発明を実施することができる。又、図例のものは給湯機能、追い焚き機能や湯張り機能を備えたものを図示しているが、これに限らず、少なくとも追い焚き機能を備えた給湯装置であれば本発明を実施することができる。さらに、図例のものは、熱交換器として、燃焼ガスの顕熱を吸熱する一次熱交換器に加え燃焼排ガスからの潜熱を回収する二次熱交換器を組み合わせた潜熱回収型に構成されたものを図示しているが、これに限らず、二次熱交換器を有しないものでも本発明を実施することができ、潜熱回収型であることは必須ではない。以下の説明では、一次熱交換器及び二次熱交換器を組み合わせたものを、単に給湯用熱交換器22又は追焚用熱交換器33と表示する。
給湯回路2は、水道水等の給水を給水路21を介して給湯用熱交換器22に導き、給湯用熱交換器22において燃焼バーナ23で生じる燃焼熱との熱交換加熱により加熱した湯を給湯路24に出湯させ、この湯を台所や洗面所等の各所の給湯栓25まで給湯するようになっている。給水路21と給湯路24との間には、給湯用熱交換器22をバイパスして給水路21からの給水を給湯路24に流入させるバイパス路26が設けられ、バイパス弁26aを開にすれば連通するようになっている。給水路21には流量センサ27や給水温度を検出する給水温度センサ28が介装され、給湯路24には給湯用熱交換器22で加熱された直後の出湯の温度を検出する缶体出口温度センサ29が介装されている。
追焚回路3は、追い焚き機能を実現するために、戻り路30a及び往き路30bから主構成される循環路30を備えており、現場施工にて配管される戻り配管31a及び往き配管31bから構成される循環配管31の戻り配管31aの下流端が前記戻り路30aの上流端に、往き配管31bの上流端が前記往き路30bの下流端にそれぞれ接続される。そして、戻り配管31aの上流端及び往き配管31bの下流端が浴槽6の循環アダプタ61に接続され、これら循環配管31及び循環路30を通して浴槽6内に湯張りされた湯水が追焚用熱交換器33との間で循環されて追い焚き加熱し得るようになっている。
すなわち、循環ポンプ32の作動により浴槽6から戻り配管31a及び戻り路30aを通して追焚用熱交換器33に浴槽湯水が供給され、かかる浴槽湯水が燃焼バーナ34で発生する燃焼熱により追焚用熱交換器33で熱交換加熱されて追い焚きされ、追い焚き後の浴槽湯水が往き路30b及び往き配管31bを通して浴槽6に戻されるよう構成され、戻り路30aを通過する浴槽湯水の温度が所定の目標温度となるまで追い焚きされるようになっている。循環ポンプ32は戻り路30a及び往き路30bのいずれか一方(図例では戻り路30a)に介装されている。戻り路30aには流れを検知して後述の制御部5に出力する水流スイッチ35や戻り路30aにより戻される浴槽6内の浴槽湯水の温度(浴槽湯温)を検出する戻り温度センサ36が介装され、又、往き路30bには追い焚き後の浴槽湯水の温度を検出する往き温度センサ37が介装されている。なお、図1中の符号38は、前記の給湯用燃焼バーナ23や追焚用燃焼バーナ34に燃料ガスを供給するためのガス供給系である。この追焚用燃焼バーナ34及び追焚用熱交換器33によりふろ加熱部が構成される。
注水・注湯回路4は、給湯路24の途中から分岐して追い焚き循環路30の戻り路30aに連通接続される注湯路41を備えており、この注湯路41を通して給湯路24の湯水が戻り路30aに流入され、これが両側に分流して戻り路30a及び往き路30bのそれぞれを通す両搬送形式で浴槽6に注湯(又は注水)されるようになっている。注湯路41には、給湯路24の側である上流側から順に流量センサ42,注湯電磁弁43,逆流防止用の一対の逆止弁44,上流側での負圧発生時に逆流発生を防止する縁切り弁45がそれぞれ介装され、加えて、追焚用の循環路30との合流点近傍には浴槽6内の水位を検出する圧力式の水位センサ46が介装されている。
なお、図1中の符号7は外気温センサであり、この外気温センサ7はケース内の雰囲気温度を検出することにより外気温を検出するようになっている。又、符号8はドレン処理装置であり、このドレン処理装置8は、給湯用熱交換器22や追焚用熱交換器33に含まれる二次熱交換器において燃焼排ガスが潜熱回収のための熱交換により冷やされて凝縮することにより生じたドレンを集水路82を介して集水し、中和槽81で中和処理した上で排水路83から排水させるために設置されたものである。
以上の給湯回路2,追焚回路3及び注水・注湯回路4等は、マイコンにより主構成される制御部5によって、給湯運転、追焚運転、注水・注湯による湯張り運転、又は、湯張り・追焚・保温までを自動制御するふろ自動運転等の各種の運転制御や、循環路30や循環配管31内の残留水を浴槽6内の湯水にパージして循環路30や循環配管31内を浴槽6内の湯水で置換するためのパージ運転制御が、台所リモコン51及びふろリモコン52からの指令並びに上記の各種センサの検出値等に基づいて行われるようになっている。この制御部5がパージ運転を実行する運転制御部を構成する。
台所リモコン51及びふろリモコン52は、従来公知の構成を有し、操作ボタン又はタッチパネルの操作によって、ふろ自動運転制御時の入浴時の浴槽湯温の設定温度を、例えば33℃〜48℃の範囲内で1℃刻みで設定可能に構成されている。いずれか一方のリモコンにおける設定内容は他方のリモコン並びに給湯装置1の制御部5にも送信されて記憶保持される。
ふろリモコン52は浴室Yの壁面に設置され、特に本実施形態では、赤外線センサーにより構成される人検知センサー(人感センサ)53がふろリモコン52に設けられて、人検知センサー53の検出信号に基づいて浴室Y内の人の在・不在の判別、つまり浴室Y内に人が入ったことを検知する入室検知手段として機能するよう構成されている。人検知センサ53は、浴室Y内に人が入ったことを確実に検出し得るように向きや設置位置が設定されている。浴室Yに浴室テレビ62(図2参照)が設置されている場合には、ふろリモコン52に代えて、又はふろリモコン52に加えて、人検知センサを浴室テレビ62に設けることができる。
人検知センサとしては、前述の如く赤外線センサを用いて赤外線の変化を検出することにより浴室内への人の入室を検知するものであってもよいし、あるいは、撮像手段による監視画像の解析により浴室内への人の入室を検知するものであってもよい。
制御部5によるふろ自動運転制御について詳細に説明すると、ふろ自動運転制御は、リモコン51,52のふろ自動スイッチをユーザーがオン操作することで開始され、まず、ふろ自動運転開始指令、並びに、湯はり量(又は湯張り水位)及び目標温度(予め記憶されている設定温度又はユーザーが入力設定した設定温度)に関する情報が、リモコン51,52から制御部5に送信される。これにより、制御部5は、注水・注湯回路4及び追焚用の循環路30及び循環配管31を通して給湯回路2からの湯を浴槽6に注湯する湯張りモードが実行される。この際の注湯量は水位センサ46又は注湯流量センサ42の積分等により把握・特定されて、浴槽6内には所定水位まで湯張りされることになる。
次に、追焚回路3の追焚用燃焼バーナ34及びガス供給系38からなる追焚燃焼系や循環ポンプ32が作動制御されて追焚モードに移り、追焚用燃焼バーナ34の燃焼熱を受けて追焚用熱交換器33を通る浴槽6内の湯水が熱交換加熱され、リモコン51,52から指示された目標温度まで追い焚き加熱されることになる。
追い焚き加熱が終了すれば、引き続いて、浴槽6内の湯水温度を目標温度に維持させるために間欠的(所定の保温インターバル毎)に追焚制御を実行する保温運転モードを設定時間(例えばふろ自動スイッチONから4時間)が経過するまで、又は、ユーザーによりふろ自動スイッチがOFFされるまで行う。
そして、本実施形態では、保温運転モードに移行すると、併せて、所定条件下でパージ運転が実行されるパージ運転モードも開始され、保温運転モードが終了するまでパージ運転モードも併せて実行される。
図3は、パージ運転制御の基本制御内容を示すフローチャートである。まず、保温運転モードによる保温運転制御が継続されていることを確認した上で(ステップS1でYES)、人検知センサ53により浴室Y内への人の入室が検知されたか否か判定する(ステップS2)。入室が検知されると(ステップS2でYES)、循環ポンプ32を作動させる(ステップS3)。これにより、浴槽6内の湯水が戻り配管31a及び戻り路30aを通して追焚用熱交換器33の側に戻され、非燃焼状態、つまり非加熱作動状態の追焚用熱交換器33を通過して、往き路30b及び往き配管31bを通して浴槽6内に流れ込むことになる。この循環ポンプ32の作動を設定時間が経過するまで行い(ステップS4でNO)、設定時間が経過すれば循環ポンプ33の作動を停止させる(ステップS4でYES,S5)。
前記の設定時間としては,少なくとも、浴槽6内の湯水が循環配管31及び循環路30内を1周するのに要する時間が設定される。この設定される時間の値は、循環路30及び循環配管31の総延長距離と、循環ポンプ32の作動時における循環流の流速とに基づいて予め定めることができるし、循環配管31の配管後の試運転時において浴槽6内の湯が循環配管31及び循環路30内を1周するのに要する時間値を実測することができる。循環路30の延長距離は工場製造時点で既知のものを使用することができ、循環配管31の延長距離は施工実績から標準的な値を採用して使用することができる。
あるいは、循環ポンプ32の作動時の流速を予め試験等により定めておき、試運転時において浴槽6内に所定の高温の湯を湯張りする一方、循環配管31や循環路30内の残留湯水の熱を放出させて所定温度以下の低温に低下させた状態で、次の測定を行うことで前記の1周に要する時間値を推測することができる。すなわち、循環ポンプ32を作動させ、戻り温度センサ36の検出値が低温を示している作動開始時点から、検出値が浴槽6内の高温の湯水に相当する高温に急変する時点までの時間値t1を測定する。つまり、循環ポンプ32の作動により浴槽6内の湯水が浴槽6内から戻り温度センサ36の位置まで移動するのに時間値t1を要し、この時間値t1(sec)に前記の流速V(m/sec)を乗じることで、浴槽6から戻り配管31aを通って戻り温度センサ36までの延長距離L1が得られる。戻り路30aの上流端から戻り温度センサ36までの延長距離は既知であり、往き配管31bは戻り配管31aの延長距離と同じであり、又、戻り路30の戻り路30a及び往き路30bの延長距離は既知であるため、1周分の総延長距離(戻り配管31a,戻り路30a,往き路30b及び往き配管31bの合計延長距離)Laに占める前記延長距離L1の割合に、前記の時間値t1を乗じることで、前記の1周に要する時間値taを得ることができる。
すなわち、次式により、前記の1周に要する時間値taを得ることができる。
ta=t1×(L1/La)
なお、循環配管31(戻り配管31a及び往き配管31b)の延長距離に比して、循環路30(戻り路30a及び往き路30b)の延長距離を僅少であるとみなし得る場合には、1周分の総延長距離La=L1+L1=2L1として、次式により時間値taを得ることができる。
ta=t1×(L1/2・L1)=2・t1
前記のステップS3〜S4の循環ポンプ32の作動により、浴槽6内の湯水が戻り配管31aに吸い込まれる一方、循環路30及び循環配管31内の残留水が往き配管31bから浴槽6内に吐き出される。そして、前記の設定時間だけ循環ポンプ32を作動させることにより、循環路30及び循環配管31内の残留水を全て浴槽6内の湯水にパージすることができる一方、循環路30及び循環配管31内を浴槽6内の湯水で全て満たして置換することができる。
一方、保温運転モードによる制御状態にあって、浴室Y内に新たな人の入室検知があるということは、ふろ自動運転の湯張り及び追い焚き加熱により目標温度まで沸き上げられた浴槽6内の湯水に1人目又は2人目の入浴が終了し、現在は保温運転モードの制御状態にあり、3人目等の人が新たに入浴しようとして浴室Yに入室してきた、と判定することができる。つまり、まだ次の人が引き続き入浴しようとする意図(入浴意図)があると判定することができる。このため、入室検知により即座に循環ポンプ32を作動させて循環路30及び循環配管31内に残留しているかも知れない冷水を浴槽6内の湯水にパージして、循環路30及び循環配管31内を浴槽6内の湯水で満たしておくことで、当該3人目等の人が浴槽6に入浴し追焚スイッチのON操作により追い焚き加熱が開始されたとしても、往き配管31bから浴槽6内には浴槽6内の湯水と大差ない湯を流れ込ますことができる。これにより、往き配管31bから浴槽6内に冷水が流れ込んで入浴者に不快感を与えてしまうという事態が発生することを確実に回避させることができる。
入室検知により循環ポンプ32を作動させるパージ運転を1回実行すれば、循環路30及び循環配管31内が放熱により温度低下するまでしばらく時間経過を要するため、パージ運転を1回実行した後は、所定の休止時間(例えば5分間)が経過するまでは、たとえ入室検知が出力されたとしても、パージ運転の開始(循環ポンプ32の作動開始)を禁止するようにすることができる。
そして、前記の放熱の度合は外気温の高低如何もしくは季節変動によって変動するため、前記の休止時間の時間値も外気温や季節変化に応じて変更させることができる。例えば、外気温センサ7(図1参照)の検出温度の如何に応じて休止時間の時間値を変更させたり,制御部5に記録されたカレンダ機能に基づき現時点が属する季節を割り出し、その季節に応じて休止時間の時間値を変更させたりすることができる。季節や外気温が反映される水の温度(入水温度センサ28により検出される水の温度)に応じて休止時間の時間値を変更させるようにしてもよい。時間値の変更は、寒ければ(冷たければ)より短く、暑ければ(温ければ)より長くなるようにすればよい。例えば、標準の休止時間の時間値に係数を乗じることで、増加又は低減補正することができる。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更できる。例えば、図3等では制御状態が保温運転モードにあることを条件にしているが、これに限らず、ふろ自動運転がオフ(非実行)のときに、本発明のパージ運転を実行することができる。すなわち、保温運転モードが制御状態にあるか否かに関係なく、もしくは、風呂自動運転制御の実行中であるか否かに関係なく、人検知センサ53による入室検知が出力されれば、循環ポンプ32を作動させてパージ運転を行うようにすることができる。この場合においても前述の作用効果を得ることができる。
ここで、保温運転モードが制御状態にあれば、入浴者は追焚スイッチをオン操作すれば、より高温の湯が浴槽6に流れ込んでくる筈と思い込んでいるため、その追い焚き運転初期に一時的にでも冷水が流れ込んでくると不快感を抱くことになる。従って、保温運転モードが制御状態にあるときに本願発明のパージ運転を行うことで、入浴者に対し、より大きな作用効果を与えることができる。
5 制御部(運転制御部)
6 浴槽
31 循環配管
32 循環ポンプ
33 追焚用熱交換器(ふろ加熱部)
34 追焚用燃焼バーナ(ふろ加熱部)
53 人検知センサ
Y 浴室

Claims (5)

  1. ふろ加熱部と循環ポンプとを備え、前記ふろ加熱部は浴室内に設置された浴槽と循環配管により接続されて前記循環ポンプが作動されることにより、前記浴槽内の湯水が前記循環配管を通して循環されるように構成されている給湯装置であって、
    前記浴室内に設置された人検知センサと、この人検知センサにより前記浴室内に人の存在が検知されたとき前記循環ポンプを作動させることにより前記循環配管内の残留湯水を前記浴槽内にパージして前記浴槽内の湯水と置換させるパージ運転を行うための運転制御部とを備えている、
    ことを特徴とする給湯装置。
  2. 請求項1に記載の給湯装置であって、
    前記運転制御部は、前記循環ポンプを、少なくとも、前記浴槽内の湯水が前記循環配管内を1周するのに要する時間作動させるように構成されている、給湯装置。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の給湯装置であって、
    前記運転制御部は、前記浴槽内への湯張り完了後から所定の保温インターバル毎に、前記循環ポンプ及びふろ加熱部を作動制御することにより前記浴槽内の湯水を設定温度まで昇温させるための保温運転モードを備え、この保温運転モードによる制御状態下であることを条件に前記パージ運転を実行するように構成されている、給湯装置。
  4. 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の給湯装置であって、
    前記運転制御部は、前回のパージ運転の実行後、所定の設定時間が経過するまでの間は、前記人検知センサにより前記浴室内に人の存在が検知されても、前記パージ運転の実行を禁止するように構成されている、給湯装置。
  5. 請求項1〜請求項4のいずれかに記載の給湯装置であって、
    少なくとも前記循環配管の一部が屋外に配管されている、給湯装置。
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