JP3848746B2 - 追焚機能付き給湯装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、追焚機能付き給湯装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一缶二水路型の追焚機能付き給湯装置では、共通の熱交換部に給湯配管系と追焚配管系が通っており、台所等に給湯する場合も、風呂の追焚をする場合も、共通の燃焼部を燃焼させて上記熱交換部を加熱する。しかし、この給湯と追焚を同時に実行した場合、機種によっては燃焼部の最大燃焼熱量(以下、最大号数と称す)が小さいため、給湯と追焚を同時に実行するのに十分な熱量が得られず、給湯配管系に設けた流量制御弁を絞って、出湯量を減少させることを余儀なくされる。
【0003】
そこで、給湯要求と追焚要求が同時にあった場合には、給湯を優先し追焚を禁止していた。しかし、これでは、給湯中は追焚が全くできず、給湯終了を待って追焚を開始するため、追焚要求から完了までに長時間を要するという問題を有している。
【0004】
また、特開平6−185803号公報に記載の装置では、給湯に必要な給湯要求号数を演算し、この給湯要求号数が所定号数より小さい場合に限って、給湯と追焚を同時に実行している。このようにして追焚の機会を増やしている。
さらに上記公報では他の態様として、給湯要求号数が所定号数以上の場合には、上記循環ポンプをデューティ制御して追焚配管系を通過する水量すなわち循環水量を制限している。そのため、追焚配管系で消費される号数は循環水量制限により減少し、給湯と追焚の合計号数を最大号数の範囲内に収めることができる。このようにして、出湯温度,出湯量を確保しつつ、循環水量を制限した状態ではあっても追焚も同時に実行している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したいずれの追焚機能付き給湯装置でも、給湯と追焚の要求が同時にあった場合には、基本として給湯を優先させるものであり、次の不都合があった。すなわち、ユーザーが入浴中すなわち浴槽に入っている時に追焚を要求する場合には、早く浴槽湯温が上昇することを切実に望んでおり、このような場合でも給湯が優先されて追焚が行われないか不十分にしか行われないと、湯温が遅々として上昇せず、ユーザーに不快を与えることになる。
本発明は、上記事情に鑑み、入浴中に浴槽湯温をできるだけ早く上昇させることができる追焚機能付き給湯装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、流量制御弁を設けた給湯配管系と、循環ポンプを設けた追焚配管系と、両配管系が通る共通の熱交換部と、この熱交換部に燃焼熱を供給する共通の燃焼部と、上記流量制御弁,循環ポンプ,燃焼部を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、追焚要求を受けた時に、循環ポンプを駆動しながら燃焼部の燃焼を実行し、給湯要求を受けた時に、給湯配管系からの出湯温度が設定温度になるように燃焼部の燃焼を制御するとともに必要に応じて流量制御弁を絞り制御する給湯装置において、さらに、人が浴槽に入ったことを検出する入浴検出手段を備え、上記制御手段は、追焚要求と給湯要求を同時に受けた時に、上記入浴検出手段で入浴を検出した場合には追焚を優先した制御を行い、入浴を検出しない場合には給湯を優先した制御を実行し、上記追焚優先制御において、上記追焚配管系の循環ポンプの駆動を必須とし、さらに給湯配管系からの出湯温度が設定温度になるように燃焼部の燃焼を制御するとともに必要に応じて給湯配管系の流量制御弁を絞り、上記給湯優先制御において、上記給湯配管系からの出湯温度を設定温度にするために燃焼部の燃焼を制御し、上記循環ポンプの駆動の条件として、流量制御弁が全開状態を維持していること、および、給湯のための要求熱量と追焚のための要求熱量との和が燃焼部の最大燃焼熱量以下であること、を設定したことを特徴とする。
【0007】
請求項2の発明は、流量制御弁を設けた給湯配管系と、循環ポンプを設けた追焚配管系と、両配管系が通る共通の熱交換部と、この熱交換部に燃焼熱を供給する共通の燃焼部と、上記流量制御弁,循環ポンプ,燃焼部を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、追焚要求を受けた時に、循環ポンプを駆動しながら燃焼部の燃焼を実行し、給湯要求を受けた時に、給湯配管系からの出湯温度が設定温度になるように燃焼部の燃焼を制御するとともに必要に応じて流量制御弁を絞り制御する給湯装置において、さらに、人が浴槽に入ったことを検出する入浴検出手段を備え、上記制御手段は、上記循環ポンプをデューティ制御することにより、循環量を調節することができ、上記制御手段は、追焚要求と給湯要求を同時に受けた時に、上記入浴検出手段で入浴を検出した場合には追焚を優先した制御を行い、入浴を検出しない場合には給湯を優先した制御を実行し、上記追焚優先制御において、上記追焚配管系の循環ポンプの駆動を必須とし、さらに給湯配管系からの出湯温度が設定温度になるように燃焼部の燃焼を制御するとともに必要に応じて給湯配管系の流量制御弁を絞り、上記給湯優先制御において、上記給湯配管系からの出湯温度を設定温度にするために燃焼部の燃焼を制御し、上記循環ポンプを、流量制御弁が全開状態であることを条件として駆動し、上記循環ポンプのデューティ比を、給湯のための要求熱量と燃焼部の最大燃焼熱量の差に対応した循環量となるように制御することを特徴とする。
【0008】
請求項の発明は、請求項1または2に記載の追焚機能付き給湯装置において、給湯配管系における熱交換部の下流側と追焚配管系との間には注湯管が接続され、この注湯管には、注湯弁と、浴槽の水位を検出する圧力センサが設けられ、この圧力センサが上記入浴検出手段として提供されることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、給湯と追焚の2つの機能を有する1缶2水路型のガス給湯装置を示す。この給湯装置は、一つの缶(図示しない)の下部に共通のガスバーナ1(燃焼部,熱発生部)を収納し、上部に共通の熱交換部2を収納することにより、構成されている。缶の底部には、燃焼空気を供給するためのファン(図示しない)が設けられている。上記バーナ1へガスを供給する手段は、ガス管3と、このガス管3に設けられた主電磁開閉弁4と電磁比例弁5とを有している。バーナ1の近傍には点火機構(図示しない)が配置されている。
【0010】
上記熱交換部2は、多数の薄肉のフィンプレート2aを有しており、このフィンプレート2aに、給湯配管系10の受熱管11と追焚配管系20の受熱管21とが貫通している。
【0011】
上記給湯配管系10について詳述する。上記受熱管11の入口端には、給水管12が接続され、出口端には給湯管13が接続されている。給湯管13の末端には給湯栓14が設けられている。バーナ1の燃焼状態において、給湯配管系10に水が流れると、上記受熱管11を通る際に加熱され、湯となって給湯栓14から吐出される。
【0012】
上記給湯配管系10の給水管12には、フローセンサFLと温度センサTHINが設けられている。給湯管13には、流量制御弁GMと温度センサTHOUTが設けられている。温度センサTHINは、給湯配管系10への入水温度を検出するものであり、温度センサTHOUTは、出湯温度を検出するものである。流量制御弁GMは例えばギアモータ駆動式のものであり、2つの位置センサ(図示しない)により、全開位置と全閉位置を検出することができる。
【0013】
次に、上記追焚配管系20について説明する。上記受熱管21の入口端と浴槽6との間には復路管22が接続され、受熱管21の出口端と浴槽6との間には往路管23が接続されている。復路管22には、循環ポンプ24,温度センサTHHR,流水スイッチ25が設けられている。温度センサTHHRは、浴槽水温を検出するものである。追焚の際には、循環ポンプ24が駆動して、浴槽6の水が復路管22,受熱管21,往路管23を経て循環され、受熱管21を通る際に加熱される。
【0014】
上記給湯配管系10の給湯管13と、追焚配管系20の復路管22との間には、浴槽6への湯張りのための注湯管30が接続されており、この注湯管30には電磁開閉弁からなる注湯弁31と圧力センサ32(入浴検出手段)が設けられている。湯張り時には、注湯弁31が開いて給湯管13からの湯が注湯管30から追焚配管系20を経て浴槽6に供給される。
【0015】
さらに、給湯装置は、制御ユニット50(制御手段)とリモートコントローラ60とを備えている。この制御ユニット50は、マイクロプロセッサを内蔵し、ガス供給手段の主電磁開閉弁4,電磁比例弁5と、点火機構と、ファンと、流量制御弁GMと、循環ポンプ24と、注湯弁31を制御するものである。この制御ユニット50には、種々の検出手段からの検出信号が入力される。検出手段としては、前述した温度センサTHIN,THOUT,THHRや、フローセンサFL,流水スイッチ25がある。リモートコントローラ60は、運転スイッチ,風呂自動運転スイッチ,追焚スイッチ,温度設定部,表示部(いずれも図示せず)を備えており、これらスイッチのオン,オフ情報,設定温度情報を制御ユニット50に出力する。
【0016】
上記構成の1缶2水路型給湯装置の作用を給湯,追焚の制御を中心に説明する。制御ユニット50は、図2のメインルーチンを実行する。このメインルーチンは、運転スイッチオンにより開始されるものである。まず、追焚要求があるか否かを判断する(ステップ101)。この追焚要求は、追焚スイッチのオンによって発動されたり、風呂自動運転スイッチオンに応答した湯張り後の定期的追焚のために発動されるものである。
【0017】
上記ステップ101で否定判断された時には、給湯要求があるか否かを判断する(ステップ102)。この給湯要求は、給湯栓14が開いて給湯配管系10の給水管12,受熱管11,給湯管13の順に水が流れ、給水管12に設けられたフローセンサFLでの検出流量が閾流量を越えている時に発動されるものである。このステップ102で否定判断した時にはステップ101に戻る。このように、ステップ101,102を繰り返して、追焚要求,給湯要求を待つ。
【0018】
ステップ102で肯定判断した時、すなわち追焚要求がなく、給湯要求のみあったと判断した時には、サブルーチン200に進み、ここで給湯単独制御を実行してステップ101に戻る。この給湯単独制御のサブルーチン200では、図3に示すように、バーナ1での燃焼を制御する(ステップ201)。詳述すると、フローセンサFLで検出された流量と、温度センサTHINで検出された入水温度と、リモートコントローラ60で設定された設定温度に基づいてフィードフォワード制御成分を演算し、温度センサTHOUTで検出された出湯温度と上記設定温度に基づいてフィードバック制御成分を演算する。そして、このフィードフォワード制御成分にフィードバック制御成分を加算した制御値に基づいて、電磁比例弁5の開度を制御し、ガス量を制御する。これにより、出湯温度を設定温度にすることができる。
次のステップ202では、流量制御弁GMを制御する。この流量制御弁GMは基本的には全開位置にあるが、設定温度が高く給湯栓14の開度が大きい場合には、バーナ1の最大燃焼能力(比例弁5が最大限開いた状態での燃焼熱量)をオーバーすることがある。この場合には、出湯温度が設定温度に達しない状態になるので、この状態を解消するため流量制御弁GMの開度を小さくして流量を絞るのである。
【0019】
上記ステップ101で肯定判断した時には、ステップ103で給湯要求があるか否かを判断する。ここで否定判断した時、すなわち、給湯要求がなく追焚要求のみあると判断した時には、サブルーチン300に進み、ここで追焚単独制御を実行してステップ101に戻る。この追焚単独制御のサブルーチン300では、図4に示すように、循環ポンプ24を駆動することにより、浴槽6の水を追焚配管系20を介して循環させる(ステップ301)。また、供給ガス量が一定になるように、比例弁5の開度を制御する(ステップ302)。
【0020】
上記追焚単独制御時の供給ガス量は、最大燃焼能力に対応する最大供給ガス量より少なく、例えば1/4程度である。なお、この燃焼制御において、給湯配管系10の受熱管11のベンド部に設けられた温度センサの検出温度が第1閾温度を越えた時に燃焼を一時停止し、第2閾温度(第1閾温度より若干低い温度)を下回った時に燃焼を再開させ、これを繰り返すことにより、給湯配管系10の受熱管11に滞留した湯の沸騰を防止するようにしてもよいことは勿論である。
【0021】
そして、温度センサTHHRで検出された浴槽6の湯温がユーザー設定温度に達しているか否かを判断する(ステップ303)。ここで肯定判断した時には、循環ポンプ24の駆動を停止させ(ステップ304)、追焚要求を解除して(ステップ305)、追焚を終了し、ステップ101に戻る。ステップ303で否定判断した時には、ステップ304,305をパスしてステップ101に戻る。
【0022】
上記ステップ101,103で肯定判断した時、すなわち追焚要求と給湯要求の両方があった時には、ステップ104に進み、ここで人が浴槽6に入っていて入浴状態にあるか否かを判断する。これは、注湯管30に設けた圧力センサ32で検出される浴槽水位に基づいて行われる。すなわち、この浴槽水位が所定高さを越えて上昇した時には、浴槽6に人が入ったとして予め記憶しておき、この判断の基礎とするのである。
【0023】
ここで肯定判断した時には、サブルーチン400に進み、追焚優先制御を実行する。詳述すると、図5に示すように、無条件で循環ポンプ24を駆動する(ステップ401)。次に、バーナ1への供給ガス量を制御する(ステップ402)。この供給ガス量の制御は、給湯配管系10からの出湯温度が給湯設定温度になるように、前述した給湯単独制御と同様のフィードフォワード制御成分とフィードバック制御成分とを加算した制御値に基づいて、ガス量を制御する。次のステップ403では、前述した給湯単独制御と同様に流量制御弁GMを制御する。追焚を実行しながら給湯を行う際には、給湯によって消費される熱量は制約を受けるので、最大能力で燃焼が行われても(比例弁5の開度が最大になっても)、出湯温度を給湯設定温度にできないことが多くなる。この場合には、流量制御弁GMの開度を絞って、出湯量を減じるのである。
【0024】
上記のように、給湯配管系10からの出湯量を減らしてでも追焚を優先するので、浴槽6の湯を早く追焚設定温度にすることができ、入浴中のユーザーに苛立ちや不快感を与えるのを防止することができる。
次に、ステップ404〜406を実行してステップ101に戻る。このステップ404〜406は、前述した追焚単独制御でのステップ303〜305と同様であるので、説明を省略する。
【0025】
図2のステップ104で否定判断した時、すなわち、追焚要求と給湯要求の両方を受けたが、入浴中でないと判断した時には、サブルーチン500に進み、給湯優先制御を実行する。すなわち、基本的に給湯制御を優先しつつ、可能な限り給湯と追焚を同時に実行できるようにする。
【0026】
詳述すると、図6に示すように、流量制御弁GMが全開か否かを、位置センサでの検出信号に基づき判断する(ステップ501)。ここで肯定判断した時、すなわち流量制御弁GMが全開であり、追焚を実行できる余地が一応あると判断した時には、給湯要求号数を演算する(ステップ502)。
給湯要求号数Q(給湯要求熱量)の演算について説明する。例えば、フローセンサFLで検出された出湯量Wと、温度センサTHINで検出された入水温度TINと、給湯設定温度Tsに基づいて、次式から給湯要求号数Qを演算する。
Q=W・(TsーTIN
なお、給湯単独実行中に追焚要求を受けてこのステップ502を実行する場合には、検出出湯温度が給湯設定温度になるように制御される比例弁5の開度から給湯要求号数Qを求めてもよい。
【0027】
次のステップ503では、給湯要求号数Qと追焚要求号数(追焚要求熱量)の和が、最大号数以下か否かを判断する。この実施形態では、追焚要求号数として、所定の号数を用いるが、循環ポンプ24の駆動による所定の循環量と、浴槽水温と、上記入水温度TINと設定温度TSと出湯量に基づいて、給湯側と追焚側での熱量分配比を演算し、この分配比に基づいて上記追焚要求号数を求めてもよい。
【0028】
上記ステップ503で肯定判断した時には、追焚を実行しても、流量制御弁GMを全開にしてユーザーが所望する出湯量(給湯栓14の開度で決められる出湯量)で給湯を行うことができることを意味するので、循環ポンプ24を駆動して追焚を実行する(ステップ504)。次に、ステップ505,506,507を実行する。これらステップ505〜507は、前述した追焚単独制御でのステップ303〜305と同様であるので、説明を省略する。
【0029】
上記ステップ503で否定判断した時、すなわち、追焚を実行できる余地がなく、追焚をすれば、流量制御弁GMを絞って出湯量を減じることを余儀なくされると判断した時には、循環ポンプ24の駆動を停止し、または停止状態を維持し(ステップ508)、ステップ504〜507をパスする。
【0030】
ステップ507,508のいずれかを実行した後、給湯配管系10からの出湯温度を設定温度にするためのガス量制御を行う(ステップ509)。給湯単独制御または追焚単独制御から給湯,追焚制御となった時には、供給ガス量は一気に増大するはずである。次に、流量制御弁GMを制御して(ステップ510)、ステップ101に戻る。流量制御弁GMは、循環ポンプ24が停止していて(ステップ508参照)、給湯でのみ燃焼熱が消費される場合には、給湯単独制御であるから、全開の場合もあるし、絞られている場合もある。しかし、循環ポンプ24を駆動していて(ステップ504参照)、給湯と追焚の両方が実行されている場合には、流量制御弁GMは全開のまま維持されるはずである。ユーザーが給湯栓14をさらに開いた時には、給湯,追焚の両者を制御している状態でも、一時的に流量制御弁GMが絞られる可能性もある。しかし、この場合には、短時間で再びステップ501に戻り、ここで否定判断して循環ポンプ24を停止することにより追焚を停止するので(ステップ508)、給湯要求熱量が最大燃焼熱量をオーバーしない限り、出湯量をユーザーの希望に合わせることができる。
【0031】
上記ステップ503,504の代わりに、上記循環ポンプ24をデューティ制御することにより、循環量を調節しながら追焚を行ってもよい。
詳述すると、ステップ501で流量制御弁GMが全開であると判断した時には、一応追焚をする余地があると判断する。そして、ステップ502で演算された給湯号数と最大号数の差(すなわち追焚で消費可能な燃焼熱量)から、上記循環ポンプ24のデューティ比を演算し、このデューティ比に基づいて循環ポンプ24を駆動し、追焚側の循環量を制御する。このようにして、給湯に支障を与えることなく(すなわち流量制御弁GMを全開に維持したまま)、追焚を実行する機会を増やすことができる。なお、浴槽湯温をも考慮し、給湯と追焚の熱量分配比を正確に演算して上記デューティ比を決定してもよい。
【0032】
本発明は上記実施形態に制約されず、種々の態様が可能である。例えば、給湯要求と追焚要求があった時に、入浴中でなければ、追焚を無条件で禁じた給湯優先制御を行ってもよい。
【0033】
【発明の効果】
請求項1、2の発明によれば、給湯要求と追焚要求があった時に、入浴中であれば、追焚を優先することにより、浴槽湯温を早く上昇させることができ、入浴中のユーザーに不快感や苛立ちを与えずにすむ。また、入浴中でなければ、追焚の緊急性が薄れるので、給湯を優先することにより、給湯をユーザーの希望にしたがって実行することができる。
追焚優先制御では、給湯配管系からの出湯量を減じてでも、必ず循環ポンプを駆動して追焚を実行するので、浴槽湯温の上昇をより一層確実に早めることができる。
給湯優先制御では、追焚の余地があれば追焚を実行することにより、浴槽湯温の上昇を早めることができる。
請求項3の発明によれば、注湯管に設けられた圧力センサを入浴検出手段として用いるので、簡単な構成で入浴を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係わる追焚機能付き給湯装置の概略構成図である。
【図2】同給湯装置の制御ユニットで実行されるメインルーチンを示すフローチャートである。
【図3】同制御ユニットで実行される給湯単独制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図4】同制御ユニットで実行される追焚単独制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図5】同制御ユニットで実行される追焚優先制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図6】同制御ユニットで実行される給湯優先制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 バーナ(燃焼部)
2 熱交換部
6 浴槽
10 給湯配管系
20 追焚配管系
24 循環ポンプ
30 注湯管
31 注湯弁
32 圧力センサ(入浴検出手段)
50 制御手段
GM 流量制御弁

Claims (3)

  1. 流量制御弁を設けた給湯配管系と、循環ポンプを設けた追焚配管系と、両配管系が通る共通の熱交換部と、この熱交換部に燃焼熱を供給する共通の燃焼部と、上記流量制御弁,循環ポンプ,燃焼部を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、追焚要求を受けた時に、循環ポンプを駆動しながら燃焼部の燃焼を実行し、給湯要求を受けた時に、給湯配管系からの出湯温度が設定温度になるように燃焼部の燃焼を制御するとともに必要に応じて流量制御弁を絞り制御する給湯装置において、
    さらに、人が浴槽に入ったことを検出する入浴検出手段を備え、
    上記制御手段は、追焚要求と給湯要求を同時に受けた時に、上記入浴検出手段で入浴を検出した場合には追焚を優先した制御を行い、入浴を検出しない場合には給湯を優先した制御を実行し、
    上記追焚優先制御において、上記追焚配管系の循環ポンプの駆動を必須とし、さらに給湯配管系からの出湯温度が設定温度になるように燃焼部の燃焼を制御するとともに必要に応じて給湯配管系の流量制御弁を絞り、
    上記給湯優先制御において、上記給湯配管系からの出湯温度を設定温度にするために燃焼部の燃焼を制御し、上記循環ポンプの駆動の条件として、流量制御弁が全開状態を維持していること、および、給湯のための要求熱量と追焚のための要求熱量との和が燃焼部の最大燃焼熱量以下であること、を設定したことを特徴とする追焚機能付き給湯装置。
  2. 流量制御弁を設けた給湯配管系と、循環ポンプを設けた追焚配管系と、両配管系が通る共通の熱交換部と、この熱交換部に燃焼熱を供給する共通の燃焼部と、上記流量制御弁,循環ポンプ,燃焼部を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、追焚要求を受けた時に、循環ポンプを駆動しながら燃焼部の燃焼を実行し、給湯要求を受けた時に、給湯配管系からの出湯温度が設定温度になるように燃焼部の燃焼を制御するとともに必要に応じて流量制御弁を絞り制御する給湯装置において、
    さらに、人が浴槽に入ったことを検出する入浴検出手段を備え、上記制御手段は、上記循環ポンプをデューティ制御することにより、循環量を調節することができ、
    上記制御手段は、追焚要求と給湯要求を同時に受けた時に、上記入浴検出手段で入浴を検出した場合には追焚を優先した制御を行い、入浴を検出しない場合には給湯を優先した制御を実行し、
    上記追焚優先制御において、上記追焚配管系の循環ポンプの駆動を必須とし、さらに給湯配管系からの出湯温度が設定温度になるように燃焼部の燃焼を制御するとともに必要に応じて給湯配管系の流量制御弁を絞り、
    上記給湯優先制御において、上記給湯配管系からの出湯温度を設定温度にするために燃焼部の燃焼を制御し、上記循環ポンプを、流量制御弁が全開状態であることを条件として駆動し、上記循環ポンプのデューティ比を、給湯のための要求熱量と燃焼部の最大燃焼熱量の差に対応した循環量となるように制御することを特徴とする追焚機能付き給湯装置。
  3. 給湯配管系における熱交換部の下流側と追焚配管系との間には注湯管が接続され、この注湯管には、注湯弁と、浴槽の水位を検出する圧力センサが設けられ、この圧力センサが上記入浴検出手段として提供されることを特徴とする請求項1または2に記載の追焚機能付き給湯装置。
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