JP3906408B2 - 給湯器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貯湯タンクを備えた追いだき機能付きの給湯器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７、図８は従来の追いだき機能を有する給湯器の構成図および作用説明図である。
図において、１は給湯器、２は貯湯タンクであり、給水管３からの給水を貯え、割安な深夜電力等を利用して供給される電力（図示せず）によって発熱体４により水を沸き上げて高温湯として貯湯する。５は混合弁であり、貯湯タンク２からの高温湯と、給水管３からの水を適温に混合し、ふろ側循環路６を経由して浴槽７に適温の湯を供給し、適量となったところで電磁弁８により供給を停止し、湯張りを行う。ふろ側循環路６は、循環ポンプ９により浴槽７から浴水を引き込み、熱交換器１１を経由して浴槽７に戻る経路である。なお１０は循環ポンプ９の上流側に設けられたふろ側循環路入口温度検出手段である。また、貯湯タンク側循環路１２は、貯湯タンク２の上部からタンク内の湯を循環ポンプ１３で引き込み、熱交換器１１を経由して貯湯タンク２の下部へ繋がる経路である。
【０００３】
１４は制御装置で、判断部１４ａおよび記憶部１４ｂを備え、発熱体４、混合弁５、電磁弁８、ふろ側循環路入口温度検出手段１０、循環ポンプ９、追いだきスイッチ１５ａを備えたリモコン１５と電気的に接続されており、各々の動作を制御し又は検出値を入力している。１６は給湯経路であり、貯湯タンク２で沸き上げた高温湯と給水管３からの水を混合弁５で混合し、所望の温度にして手洗いなどの給湯に利用するための経路である。
【０００４】
次に、従来の給湯器の追いだき動作について説明する。
浴槽７に湯張りを行ったあとしばらく放置するなどして、浴槽７内の湯温が低下したとき、使用者がリモコン１５の追いだきスイッチ１５ａを操作することにより、制御装置１４に追いだきを指示する信号が送られ、追いだきが開始される。このとき、通常は図８（ａ）に示すように、発熱体４により貯湯タンク２内の水は沸き上げられて高温湯Ａで満タンの状態にある。ここで、制御装置１４の指示によって、循環ポンプ９により浴槽７の浴水の循環を開始する。
循環が開始されると、ふろ側循環路入口温度検出手段１０により、浴槽７内の湯温を検出し、追いだきの目標湯温との比較を行いながら、目標温度となるまで循環を継続する。
【０００５】
一方、貯湯タンク側循環路１２では循環ポンプ１３を動作させ、貯湯タンク２の高温湯を熱交換器１１へ導き、熱交換器１１では、貯湯タンク２内の高温湯とふろ側循環路６内の浴水との熱交換を行う。このような循環による熱交換を行うと、浴槽７内の湯温が上昇すると共に、図８（ｂ）に示すように貯湯タンク２内の湯温が低下し、熱交換によりエネルギーを奪われて、大部分が先の高温湯よりも低温となった中温湯Ｂとなり、貯湯タンク２内に残ることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにして貯湯タンク２内の高温湯を利用した場合、追いだきに要するエネルギーが大量であったり、複数回の追いだきを行ったりすると、図８（ｂ）のように貯湯タンク２内の高温湯Ａの大半を使い切ってしまい、混合弁５での湯はりや給湯経路１６での給湯に必要な高温湯が得られなくなり、給湯に支障をきたすことになる。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、貯湯タンク内のエネルギーを熱交換により用いる追いだき手段において、追いだき後に残る貯湯タンク内の湯温の低下を抑制し、他の給湯に使用可能な実質量を確保することにより使い勝手のよい給湯器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る給湯器は、貯湯タンクと、貯湯タンク内の湯を強制循環する貯湯タンク側循環路と、浴槽内の水を強制循環させるふろ側循環路と、貯湯タンク側循環路とふろ側循環路との間で熱交換を行なう熱交換手段と、貯湯タンク側循環路およびふろ側循環路の熱交換後の出口温度を検出する温度検出手段と、各々の循環流量を検出温度により制御する制御装置とで構成し、浴槽内の追いだきを行う給湯器であって、貯湯タンク側循環路の出口温度に上限値を設け、循環流量を制御して熱交換手段の貯湯タンクへの戻り湯温を低く抑え、貯湯熱量を確保する運転モードと、制限を設けない運転モードの少なくとも２つの運転モードを設けることを特徴とする給湯器。
【０００９】
また、通常に追いだきをした場合は、前記上限値により循環流量を制御する運転モードとし、使用者が意図した場合のみ操作により前記上限値による制限を設けない運転モードで追いだきを行うものである。
【００１０】
さらに、前記２つの追いだき運転モードで、熱交換手段により熱交換を行ったあとの湯を下部に加熱手段を設けた貯湯タンクに戻すときの位置を変更できるよう構成し、かつ、各々貯湯タンクへ戻す位置の近傍に設けた温度検出手段での検出結果により、戻す位置を切り替えるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１、図２は本発明の実施の形態１の構成図および作用説明図、図３は制御フローチャート図である。なお、従来例と同一または相当部分には同じ符号を付し、説明を省略する。
２０は貯湯タンク側循環路出口温度検出手段で、貯湯タンク側循環路１２の熱交換器１１の下流側に配置されており、熱交換器１１での熱交換後に浴槽７へ流入する湯の温度を検出する。１５ｂはリモコン１５に設けられた急速追いだきスイッチであり、使用者の意志により追いだきスイッチ１５ａと排他的に操作し、追いだきのモードを指示するスイッチである。
【００１２】
次に、本発明に係る追いだき動作について、図３のフローチャート図を中心にして、図１、図２を用いて説明する。なお、貯湯タンク２における沸き上げや湯ばり、給湯経路１６での給湯動作は従来例と同じなので、説明を省略する。
まず、使用者がリモコン１５の追いだきスイッチ１５ａ、または急速スイッチ１５ｂを操作して、ふろ側循環路６の循環ポンプ９の動作を開始させる（ステップＳ−１）。
【００１３】
次に、予め設定し制御装置１４の記憶部１４ｂに記憶された追いだきの目標設定温度Ｔｓと、ふろ側循環路入口温度検出手段１０で検出した現在湯温Ｔｏとを、制御装置１４の判断部１４ａが比較する（ステップＳ−２）。
現在湯温Ｔｏが追いだき目標温度Ｔｓと同じかもしくは高い場合は、追いだきを行う必要がないので、ふろ側循環路６の循環ポンプ９を停止し、また、それまで追いだきを行っていた場合に動作している貯湯タンク側循環路１２の循環ポンプ１３を停止する（ステップＳ−３）。
そして、追いだき動作が終了となる（ステップＳ−４）。
【００１４】
現在湯温Ｔｏが追いだき目標温度Ｔｓよりも低い場合は、追いだきを行うため、追いだきに必要なエナルギーを貯湯タンク２側から供給させるための貯湯タンク側循環路１２の循環ポンプ１３を動作させる（ステップＳ−５）。
次に、最初に追いだきを開始したときに使用者が操作したスイッチが急速スイッチ１５ｂかどうかを、制御装置１４の判断部１４ａが判断する（ステップＳ−６）。
【００１５】
急速スイッチ１５ｂが押された場合は急速モードと判断し、急速な追いだきを使用者が希望しているので、貯湯タンク２のエネルギーを利用して短時間で所望温度への追いだきをする動作モードにて、熱交換による追いだきを実施する（ステップＳ−７）。ここでは、一例として、貯湯タンク側循環路１２の貯湯タンク側循環路出口側温度検出手段２０で検出した温度（仮にＴ１とする）と、ふろ側循環路６のふろ側循環路出口温度検出手段１０で検出した温度（仮にＴ２とする）を比較し、Ｔ１＝Ｔ２＋５℃となるように制御装置１４により循環ポンプ１３の運転を制御し、熱交換器１１により熱交換を行い追いだきする。なお、ここでは、Ｔ２＋５℃をＴ１としているが、熱交換器１１の特性などにより最適な熱交換効率が得られるように、適宜５℃以外の温度を設定してもよい。
【００１６】
このような運転方法による追いだきを行うと、従来例で示したように貯湯タンク２に戻る湯温が比較的高い温度になってしまい、貯湯タンク２内の温度は図２（ｃ）で示すような温度分布となり、貯湯タンク２で沸き上げた高温湯Ａを比較的大量に消費することになる。
【００１７】
急速スイッチ１５ｂが操作されていない追いだきの場合は、急速な追いだきを使用者が希望していないので、前述のＴ１＝Ｔ２＋５℃となるように制御装置１４により循環ポンプ１３の運転を制御すると共に、貯湯タンク側循環路出口温度検出手段２０での検出温度Ｔ１が、予め設定し制御装置１４の記憶部１４ｂに記憶されている制御温度Ｔａを越えない様に制御装置１４により制御する（ステップＳ−８）。このように制御しながらステップＳ−２に至り、ステップＳ−５、ステップＳ−６でループ状となる。
【００１８】
ここで、制御温度Ｔａは、貯湯タンク２に戻したときに、前述の急速な追いだきの場合に戻した湯温よりも低温であり、かつ浴槽７の目標追いだき温度よりも高温な熱交換が可能な領域の温度とし、できるだけ貯湯タンク２に戻す湯の温度を低減することにより、結果として図２（ｂ）に示すように、高温湯Ａの残量を確保することを目的とした湯温である。
【００１９】
以上のように、使用者が急速な追いだきを意図した場合以外では、従来例のように、貯湯タンク２内の高温湯Ａを大量に使用することなく追いだきが可能となるため、追いだき後に残る貯湯タンク２内の湯温の低下を抑制し、他の給湯に使用可能な実質量を確保することにより、使い勝手のよい給湯器を提供することができる。
【００２０】
［実施の形態２］
図４、図５は本発明の実施の形態２の構成図および作用説明図、図６は制御フローチャート図である。なお、実施の形態１および従来例と同一または相当部分には同じ符号を付し、説明を省略する。
３０は第２の貯湯タンク側循環路で、貯湯タンク側循環路１２を三方弁３１により、実施の形態１で示した貯湯タンク２の下部に戻す経路とは別の経路に分岐し、貯湯タンク２のほぼ半分よりやや下の位置に接続された経路である。なお、通常状態においては、三方弁３１による経路は貯湯タンク２の下側に連通する経路に設定されているものとする。３２は、第２の貯湯タンク側循環路３０の貯湯タンク２への接続部分の上に設けられた第１のタンク温度検出手段である。３３は第２のタンク温度検出手段であり、貯湯タンク２の下部の湯温を検出することができる。
【００２１】
次に、本発明に係る追いだき動作について、図６のフローチャート図を中心にして、図４、図５を用いて説明する。なお、貯湯タンク２における沸き上げや湯ばり、給湯経路１６での給湯動作は従来例と同じなので、説明を省略する。
まず、使用者がリモコン１５の追いだきスイッチ１５ａ、または急速スイッチ１５ｂを操作して、ふろ側循環路６の循環ポンプ９の動作を開始させる（ステップＳ−１０）。
【００２２】
次に、予め設定し制御装置１４の記憶部１４ｂに記憶された追いだきの目標設定温度Ｔｓと、ふろ側循環路入口温度検出手段１０で検出した現在湯温Ｔｏとを、制御装置１４の判断部１４ａが比較する（ステップＳ−１１）。
現在湯温Ｔｏが、追いだき目標温度Ｔｓと同じかもしくは高い場合は、追いだきを行う必要がないので、ふろ側循環路６の循環ポンプ９を停止し、またそれまで追いだきを行っていた場合に動作している貯湯タンク側循環路１２の循環ポンプ１３を停止する（ステップＳ−１２）。
そして、追いだき動作が終了となる（ステップＳＴ−１３）。
【００２３】
現在湯温Ｔｏが追いだき目標温度Ｔｓよりも低い場合は、追いだきを行うため、制御装置１４の判断部１４ａが、第１のタンク温度検出手段３２の検出温度Ｔｔを沸き上げ温度Ｔｗと比較する（ステップＳ−１４）。
そして、沸き上げ温度の自然放熱分（ここでは１０℃と設定）を減じた温度よりも第１のタンク温度検出手段３２の検出温度Ｔｔが低い場合（図５の（ｃ）や（ｇ）のような状態）は、給湯等により貯湯タンク２の下部に給水管３から水が供給され、貯湯タンク２の下部に蓄えられた湯の温度が低温であると判断し、三方弁３１により、第２の循環路３０が貯湯タンク側循環路１２となるように流路を切り替える（ステップＳ−１５）。
そして、追いだきに必要なエネルギーを貯湯タンク２側から供給させるための貯湯タンク側循環路１２の循環ポンプ９を動作させる（ステップＳＴ−１６）。
【００２４】
それ以外の場合、すなわち沸き上げ温度の自然放熱分を減じた温度よりも第１のタンク温度検出手段３２の検出温度Ｔｔが高い場合（図５の（ｂ）や（ｆ）のような状態）は、貯湯タンク２の下部に蓄えられた湯温が低下していないと判断し、貯湯タンク側循環路１２の循環ポンプ１３を動作させる（ステップＳ−１６）。
次に、最初に追いだきを開始したときに使用者が操作したスイッチが急速スイッチ１５ｂかどうかを、制御装置１４の判断部１４ａが判断する（ステップＳ−１７）。
【００２５】
急速スイッチ１５ｂが押された場合は急速モードと判断し、急速な追いだきを使用者が希望しているので、貯湯タンク２のエネルギーを利用して、短時間で所望温度への追いだきをする動作モードにて、熱交換による追いだきを実施する（ステップＳ−１８）。ここでは、一例として、貯湯タンク側循環路１２の貯湯タンク側循環路出口側温度検出手段２０で検出した温度（仮にＴ１とする）と、ふろ側循環路６のふろ側循環路出口温度検出手段２１で検出した温度（仮にＴ２とする）を比較し、Ｔ１＝Ｔ２＋５℃となるように制御装置１４により循環ポンプ１３の運転を制御し、熱交換器１１により熱交換を行い追いだきする。
なお、ここでは、Ｔ２＋５℃をＴ１としているが、熱交換器１１の特性などにより最適な熱交換効率が得られるように、適宜５℃以外の温度を設定してもよい。
【００２６】
このような運転方法による追いだきを行うと、従来例で示したように貯湯タンク２に戻る湯温が比較的高い温度になってしまい、貯湯タンク２内の温度は図２（ｃ）で示すような温度分布となり、貯湯タンク２で沸き上げた高温湯Ａを比較的大量に消費することになるが、本実施の形態２での構成によれば、貯湯タンク２の下部が低温となっている場合は、その低温部分を避けて貯湯タンクのほぼ１／３程度の位置から熱交換後の湯を貯湯タンク２に戻すので、第２の貯湯タンク側循環路３０の貯湯タンク２への戻し位置より下の湯との混合が成されないので、貯湯タンク２の下部から戻す場合に比べて、全体の温度低下が防止できる。
【００２７】
急速スイッチ１５ｂが操作されていない追いだきの場合は、急速な追いだきを使用者が希望していないので、前述のＴ１＝Ｔ２＋５℃となるように制御装置１４により循環ポンプ１３の運転を制御すると共に、貯湯タンク側循環路出口温度検出手段２０での検出温度Ｔ１が、予め設定し制御装置１４の記憶部１４ｂに記憶されている制御温度Ｔａを越えない様に制御装置１４により制御する（ステップＳ−１９）。このように制御しながらステップＳ−１１に至り、ループ状となる。
【００２８】
前述したように実施の形態２の構成によれば、貯湯タンク２の下部が低温となっている場合は、その低温部分を避けて貯湯タンク２のほぼ１／３程度の位置から熱交換後の湯を貯湯タンク２に戻すので、第２の貯湯タンク側循環路３０の貯湯タンク２への戻し位置より下の湯との混合が成されないので、貯湯タンク２の下部から戻す場合に比べて、全体の温度低下が防止できる。
【００２９】
なお、本実施の形態２では、三方弁３１による流路切り替えのための判断基準となる温度の検出を、第１のタンク温度検出手段３２により実施する例について述べたが、第１のタンク温度検出手段３２の代わりに第２のタンク温度検出手段３３により判定してもよく、この場合は貯湯タンク２の下部の温度を検出する第１のタンク温度検出手段３２の場合と比べて、給湯経路１６により若干の給湯による貯湯タンク２内の湯の減少では、三方弁３１が切り替わることがないため、貯湯タンク２内が比較的満タン状態での動作では、より残湯の有効活用が可能となる。
【００３０】
以上のように、使用者が急速な追いだきを意図した場合においても、従来例のように、貯湯タンク２内の高温湯を大量に使用することなく追いだきが可能となるため、追いだき後に残る貯湯タンク２内の湯温の低下を抑制し、他の給湯に使用可能な実質量を確保することにより、使い勝手のよい給湯器を提供することが可能となる。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、貯湯タンクと、貯湯タンク内の湯を強制循環する貯湯タンク側循環路と、浴槽内の水を強制循環させるふろ側循環路と、貯湯タンク側循環路とふろ側循環路との間で熱交換を行なう熱交換手段と、貯湯タンク側循環路およびふろ側循環路の熱交換後の出口温度を検出する温度検出手段と、各々の循環流量を検出温度により制御する制御装置とで構成し、浴槽内の追いだきを行う給湯器であって、貯湯タンク側循環路の出口温度に上限値を設け、循環流量を制御して熱交換手段の貯湯タンクへの戻り湯温を低く抑え、貯湯熱量を確保する運転モードと、制限を設けない運転モードの少なくとも２つの運転モードを設けるようにしたので、使用者が急速な追いだきを意図した場合以外では、従来例のように、貯湯タンク内の高温湯を大量に使用することなく追いだきが可能となるため、追いだき後に残る貯湯タンク内の湯温の低下を抑制し、他の給湯に使用可能な実質量を確保することにより、使い勝手のよい給湯器を提供することが可能となる。
【００３２】
また、通常に追いだきをした場合は、前記上限値により循環流量を制御する運転モードとし、使用者が意図した場合のみ操作により前記上限値による制限を設けない運転モードで追いだきを行うようにしたので、使用者が急速な追いだきを意図した場合以外では、従来例のように、貯湯タンク内の高温湯を大量に使用することなく追いだきが可能となるため、追いだき後に残る貯湯タンク内の湯温の低下を抑制し、他の給湯に使用可能な実質量を確保することにより、使い勝手のよい給湯器を提供することが可能となる。
【００３３】
さらに、２つの追いだき運転モードで、熱交換手段により熱交換を行ったあとの湯を下部に加熱手段を設けた貯湯タンクに戻すときの位置を変更できるよう構成し、かつ、各々貯湯タンクへ戻す位置の近傍に設けた温度検出手段での検出結果により、戻す位置を切り替えるようにしたので、使用者が急速な追いだきを意図した場合においても、従来例のように、貯湯タンク内の高温湯を大量に使用することなく追いだきが可能となるため、追いだき後に残る貯湯タンク内の湯温の低下を抑制し、他の給湯に使用可能な実質量を確保することにより、使い勝手のよい給湯器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係る給湯器の構成図である。
【図２】 図１の給湯器の作用説明図である。
【図３】 図１の給湯器の制御を示すフローチャート図である。
【図４】 本発明の実施の形態２に係る給湯器の構成図である。
【図５】 図４の給湯器の作用説明図である。
【図６】 図４の給湯器の制御を示すフローチャート図である。
【図７】 従来の給湯器の構成図である。
【図８】 図７の給湯器の作用説明図である。
【符号の説明】
１ 給湯器、２ 貯湯タンク、３ 給水管、４ 発熱体、５ 混合弁、６ ふろ側循環路、７ 浴槽、８ 電磁弁、９ 循環ポンプ、１０ ふろ側循環路入口温度検出手段、１１ 熱交換器、１２ 貯湯タンク側循環路、１３ 循環ポンプ、１４ 制御装置、１４ａ 判断部、１４ｂ 記憶部、１５ リモコン、１５ａ追いだきスイッチ、１５ｂ 急速スイッチ、１６ 給湯経路、２０ 貯湯タンク側循環路出口温度検出手段、２１ ふろ側循環路出口温度検出手段、３０ 第２の循環路、３１ 三方弁、３２ 第１のタンク温度検出手段、３３ 第２のタンク温度検出手段。

Claims (3)

1. 貯湯タンクと、該貯湯タンク内の湯を強制循環する貯湯タンク側循環路と、浴槽内の水を強制循環させるふろ側循環路と、前記貯湯タンク側循環路と前記ふろ側循環路との間で熱交換を行なう熱交換手段と、前記貯湯タンク側循環路およびふろ側循環路の熱交換後の出口温度を検出する温度検出手段と、各々の循環流量を検出温度により制御する制御装置とで構成し、前記浴槽内の追いだきを行う給湯器であって、
   前記貯湯タンク側循環路の出口温度に上限値を設け、循環流量を制御して前記貯湯タンクへの戻り湯温を低く抑え、貯湯熱量を確保する運転モードと、制限を設けない運転モードの少なくとも２つの運転モードを設けることを特徴とする給湯器。
2. 通常に追いだきをした場合は、上限値により循環流量を制御する運転モードとし、使用者が意図した場合のみ操作により前記上限値による制限を設けない運転モードで追いだきを行うことを特徴とする請求項１記載の給湯器。
3. ２つの追いだき運転モードで、前記熱交換手段により熱交換を行ったあとの湯を下部に加熱手段を設けた貯湯タンクに戻すときの位置を変更できるよう構成し、かつ、各々貯湯タンクへ戻す位置の近傍に設けた温度検出手段での検出結果により、戻す位置を切り替えること特徴とする請求項１または２記載の給湯器。

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