JP3960130B2 - 電気温水器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はタンク内の水を深夜電力を利用して沸き上げる電気温水器、特に風呂浴槽のお湯を追いだきする機能を有した追いだき機能付き電気温水器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種の電気温水器は特開平5−264099号公報に記載されているように、電気ヒータを風呂循環路に設け、浴槽の追いだきを行うのが一般的であった。
【0003】
また近年、特開2002−48414公報に記載されているように、安価な深夜電力で沸かしたお湯の熱量を有効に使って風呂の保温、追いだきを行うことを提案されている。
【0004】
この電気温水器は、タンク内に熱交換器を設け、循環ポンプによって浴槽のお湯をこの熱交換器を介して循環させるように構成されている。
【0005】
さらにタンクの胴部には温度センサーを配置するとともに、タンク内部の上、下部にはそれぞれヒータを設けた構成になっている。
【0006】
そして上記循環ポンプを介して熱交換器に浴槽のお湯を循環させ、タンク内の高温のお湯で浴槽の追いだき、保温を行うようになっていた。
【0007】
また温度センサーでタンク内の湯温低下を検出したら必要に応じて上部ヒータおよびまたは下部ヒータに通電して追加的な加熱を行うようになっていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の電気温水器では、追いだき時タンク内のお湯が足りなくなったときに追加的に加熱する場合、上部ヒータおよびまたは下部ヒータに通電して追加加熱を行うので、上部ヒータのみ通電した場合は、この上部ヒータの上の部分しか加熱できず事
前に確保できる熱量が少なく、急に連続して追いだきが必要になった場合などに熱量不足になるという課題があった。
【0009】
また上部ヒータおよびまたは下部ヒータを同時に通電して追加加熱を行うと、タンク全量を沸き上げることになり、一般的に電気料金の高価な昼間時間帯に無駄な電力を使ってしまうという課題があった。
【0010】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、追いだき時に熱量不足が発生した場合により効率的に追加加熱をおこないう電気温水器をを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、下部に給水口、上部に出湯口をそれぞれ有し、沸き上げヒーターを内部上方に装備した貯湯用のタンクと、前記タンク下部と上部とを連絡し、沸き上げ循環ポンプを介して前記タンクの下部の水を前記タンクの上部に循環させるタンク循環路と、前記沸き上げヒーターの上部に設けた追いだき熱交換器と、前記追いだき熱交換器および風呂循環ポンプが途中に接続され、浴槽のお湯を循環させる風呂循環路と、前記追いだき熱交換器に至る風呂循環路の1次側の湯温を検出する風呂温度センサーと、前記沸き上げヒーターより上部の湯温を検出する沸き上げ温度センサーと、前記追いだき熱交換器より下部の湯温を検出する追いだき温度センサーとを備え、前記給水口と前記 出湯口とを混合弁で接続し、前記混合弁で混合された湯を浴槽へ注湯可能となるように構成し、前記タンクの下部の水を前記沸き上げ循環ポンプで前記タンクの上部へ供給し、前記沸き上げヒーター上部の水を前記沸き上げ温度センサーで検出する温度が所定沸き上げ温度になるまで沸き上げるとともに、前記追いだき温度センサーで検出する温度が追いだき判定温度以上の時は、前記風呂温度センサーで検出する温度が所定温度になるまで前記風呂循環ポンプを駆動し、前記追いだき温度センサーで検出する温度が追いだき判定温度以下の時は、前記混合弁で混合された湯を浴槽へ供給するものである。
【0012】
したがって、沸き上げ制御手段で積層にタンク上部から必要な量だけ高温のお湯をフレキシブルに確保できるので、追いだき時に熱量不足になるとき条件によって最適な量だけ事前に追加沸き上げをすることができるので、不必要に高コストの昼間電力を使用することがなく、より効率的な電気温水器を提供することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の電気温水器は、下部に給水口、上部に出湯口をそれぞれ有し、沸き上げヒーターを内部上方に装備した貯湯用のタンクと、前記タンク下部と上部とを連絡し、沸き上げ循環ポンプを介して前記タンクの下部の水を前記タンクの上部に循環させるタンク循環路と、前記沸き上げヒーターの上部に設けた追いだき熱交換器と、前記追いだき熱交換器および風呂循環ポンプが途中に接続され、浴槽のお湯を循環させる風呂循環路と、前記追いだき熱交換器に至る風呂循環路の1次側の湯温を検出する風呂温度センサーと、前記沸き上げヒーターより上部の湯温を検出する沸き上げ温度センサーと、前記追いだき熱交換器より下部の湯温を検出する追いだき温度センサーとを備え、前記給水口と前記出湯口とを混合弁で接続し、前記混合弁で混合された湯を浴槽へ注湯可能となるように構成し、前記タンクの下部の水を前記沸き上げ循環ポンプで前記タンクの上部へ供給し、前記沸き上げヒーター上部の水を前記沸き上げ温度センサーで検出する温度が所定沸き上げ温度になるまで沸き上げるとともに、前記追いだき温度センサーで検出する温度が追いだき判定温度以上の時は、前記風呂温度センサーで検出する温度が所定温度になるまで前記風呂循環ポンプを駆動し、前記追いだき温度センサーで検出する温度が追いだき判定温度以下の時は、前記混合弁で混合された湯を浴槽へ供給するものである。
【0014】
そのため、使用している浴槽の容量、季節変動による追いだきに必要な熱量の変動、給
湯使用湯量の変化等に柔軟に対応することができる。また、追いだき手段は追いだきのための熱量不足の時、自動的に差し湯に切り替えるので操作部に追いだきスイッチと差し湯スイッチを別々に設ける必要がなく操作部をシンプルにすることができる。
【0015】
さらに、1つの沸き上げヒーターで全量沸き上げ、追加沸き上げのすべてに対応できる。
【0016】
追いだき温度センサーを沸き上げヒーターと追いだき熱交換器の間のタンク内の湯温を検出する位置に設置し、沸き上げ温度センサーを兼用させるようにした。
【0017】
2つの温度センサーを兼用しているので、構成をよりシンプルにできるとともに、コストダウンも図ることができる。
【0018】
追いだき判定温度は給湯可能な50℃以上に設定した。こうすることによって、沸き上げ温度センサーで検出した湯温が追いだき判定温度以下になったら追いだきを停止するので、低温になったタンクのお湯で無理に追いだきをせず、また湯側全開でも一定量の水がリークするワックスサーモ式の混合水栓でも40℃以上のお湯が給湯できる状態で追いだきを停止するところから、追いだき後のタンク内のお湯も有効に使用することができる。
【0019】
タンク内の残湯量と残湯温度を検出する残湯検出手段を備え、契約電力制度に従い深夜時間帯に沸き上げ手段を介してタンク内のお湯を全量沸き上げした後から次の全量沸き上げ開始までの間、残湯量と残湯温度から換算した追いだき寄与熱量が所定の湯切れ判定値を下回ったら、沸き上げ手段を介して所定量の追加沸き上げを行う湯切れ沸き上げ制御手段を設けた。
【0020】
したがって、湯切れ沸き上げ制御手段が追いだきに必要な熱量をモニターし、追いだき時に熱量不足になる可能性がある場合に事前に必要な量、沸き上げ手段を介して積層追加沸き上げを行うので、追いだき時に熱量不足になる可能性をより少なくすることができる。
【0021】
浴槽にお湯が張られていることを検出する湯張り完了検出手段を設け、湯切れ沸き上げ制御手段は湯張り中および湯張り完了の前後で湯切れ判定値と追加沸き上げ量を切り替えるようにし、湯張り中と湯張り完了後の湯切れ判定値と追加沸き上げ量の設定を湯張り完了前より少なく設定した。
【0022】
こうすれば、全量追いだきを想定して設定していた湯切れ判定値を、湯張り中と湯張り完了の後は湯切れ沸き上げ制御手段が保温に必要な少ない値に切り替えるので無駄にタンク内のお湯を追加加熱することがない。
【0023】
風呂循環路に循環水の有無を検出する通水検出器と、風呂温度設定手段を設け、湯張り完了検出手段は風呂循環ポンプを駆動しているときに通水検出器が循環水有りを検出し、さらに風呂温度センサーで検出した浴槽湯温が風呂温度設定手段に設定された温度以上のときに湯張り完了とした。
【0024】
そのため、湯張り完了検出手段は通常風呂湯張りや風呂追いだきに使用する通水検出器と風呂温度センサーを使って風呂湯張りシーケンスや風呂追いだきシーケンスのなかで風呂湯張り完了を検出するので、新たな検出器や検出処理を設けることなく簡単に構成することができる。
【0025】
追いだき温度センサーで検出した湯温が追いだき判定温度以下になった場合、追いだき
手段が風呂追いだきをできなくなったことを報知する追いだき不可報知手段を設けた。
【0026】
この追いだき不可報知手段により使用者に追いだきができないことを報知するので、機器の故障と誤解することなく、また差し湯等のほかの手段を使用してお風呂に入れるようにすることができる。
【0027】
湯切れ沸き上げ制御手段が湯切れ沸き上げを行うかどうかを選択する湯切れ沸き上げ選択手段を設け、湯切れ沸き上げが非選択時に追いだき温度センサーで検出した湯温が追いだき判定温度以下になった場合、追いだき手段が風呂追いだきをできなくなったことを報知する追いだき不可報知手段を設けた。
【0028】
上記によれば、湯切れ沸き上げ選択手段により湯切れ沸き上げをしないようにできるので、夏場シャワーしか使用しない場合、使用しない追いだきに備えて無駄な追加沸き上げをしないようにできる。
【0029】
また、この追いだき不可報知手段により使用者は追いだきができないのを機器の故障と誤解することなく、差し湯等のほかの手段を使用してお風呂に入れるようにすることができる。
【0030】
追いだき手段の時系列的動作状態を検出して自動的に湯切れ沸き上げ制御手段が湯切れ沸き上げを行うかどうか等の制御パターンを切り替える湯切れ沸き上げ学習手段を設けた。
【0031】
これによって、湯切れ沸き上げ学習手段が自動的に湯切れ沸き上げ制御手段の動作をON/OFFするので、追いだきの使用が季節に応じて変化した場合、使用者の生活パターンにより変化した場合、変化に合わせて湯切れ沸き上げを行うかどうかを切り替えるので使用しない追いだきに備えて無駄な追加沸き上げをしないようにできる。
【0032】
タンク内の残湯量と残湯温度を検出する残湯検出手段を備え、追いだきを開始するとき風呂温度センサーで検出した浴槽温度に対応した能力不足判定値より残湯検出手段で検出した残湯量と残湯温度から換算した追いだき寄与熱量が少ない場合、能力不足を報知する追いだき能力不足報知手段を設けた。
【0033】
このように追いだき能力不足報知手段が追いだき開始時に能力不足を判断して報知するので、前日の残り湯を沸き上げる際に中途半端に沸き上げてしまい、そのままでは温度が低すぎて入浴できず、差し湯しても溢れてお湯を無駄にしてしまうという状況を回避できる。
【0034】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【0035】
(実施例1)
図1において、貯湯用のタンク1の上部には沸き上げヒーター2と追いだき熱交換器3が内設され、また沸き上げ温度センサー4が取り付けられている。さらに熱交換器3より下方には追いだき温度センサー5が配置されている。
【0036】
タンク循環路6でタンク1の上、下部は連通しており、そのタンク循環路6に接続した沸き上げ循環ポンプ7を駆動することでタンク1の下部の水をタンク1上部に循環させる。
【0037】
風呂循環路8はその途中に接続した風呂循環ポンプ9を駆動することで浴槽10のお湯を追いだき熱交換器3を介して循環させるもので、風呂循環ポンプ9はその1次側、すなわち、浴槽10から熱交換器3へ至る循環往路に位置するものである。
【0038】
3つの残湯温度センサー11は、残湯検出手段を構成するもので、タンク1の側面に縦方向に配置してあって、各位置の温度を測定することで残湯量を検出するようになっている。
【0039】
タンク1の上部から導出された出湯配管12には混合弁13を介して給水配管14が接続されている。またこの混合弁13より下流側の出湯配管12内のお湯の温度は出湯温度センサー15で検知されるようにしてある。そしてこの出湯温度センサー15の検知結果にもとづいて混合弁13でタンク1からの高温のお湯と給水配管14からの水を混合し、出湯配管15に所定の温度のお湯を供給するようになっている。
【0040】
なお、給水配管14は途中から分岐されてタンク1の下部へ接続されている。
【0041】
風呂循環路8において、その1次側で風呂循環ポンプ7の下流側には風呂温度センサー16が、2次側、すなわち、追いだき熱交換器3から浴槽10へ至る復路には通水検出器17がそれぞれ設けてある。通水検出器17は風呂循環ポンプ9を駆動した際の通水を検出して浴槽水ありと判断し、風呂温度センサー16はこの時の温度を浴槽湯温として検出するようになっている。
【0042】
18は風呂循環路8の一次側に設けた水位センサー、19は出湯配管12より分岐し、風呂循環路8の2次側に接続された配管を開閉する風呂給湯弁で、一連のシーケンスで開閉され、水位センサー18で検出した水位をもとに浴槽に所定水位まで風呂湯張りを行う。20は給湯通水検出器でカランなどで出湯されたことを検出する。
【0043】
なお、上記した各種温度センサーは、例えばサーミスターなどで構成されている。
【0044】
図2の台所リモコン部は、台所に設置して温水器の各種設定を行うとともに、温水器の状態を表示するもので、給湯温度設定スイッチ21、給湯温度設定表示部22を有する。
【0045】
給湯通水検出器20で給湯が開始されたことを検出して、出湯温度センサー15で検出した温度が給湯温度設定スイッチ21で設定された給湯設定温度になるよう混合弁13を制御するようになっている。
【0046】
23は時計時刻設定スイッチ、24は時計時刻表示で、この時計時刻に従って電力会社と契約した電力制度に従って、安価な深夜電力を使用してタンク1内のお湯を沸き上げる。
【0047】
25はふろ自動スイッチ、26はふろ自動表示ランプである。ふろ自動スイッチ25を操作すると、ふろ自動運転をON/OFFすることができ、ふろ自動運転ONのときふろ自動表示ランプ26が点灯する。
【0048】
ふろ自動運転は後述の浴室リモコンで設定された風呂設定温度と風呂設定水位に従って自動的に浴槽に湯張りを行い、その後風呂設定温度と風呂設定水位を保つように保温運転、足し湯運転を自動的に行う。
【0049】
27は残湯表示部で、4段階の残湯レベルを表示するようになっている。残湯レベルは追いだき温度センサー5と3つの残湯温度センサー11で各センサー毎に60℃以上を検
出したとき残湯あり、55℃以下を検出した時残湯なしとし、残湯有りを検出している温度センサーの数を残湯レベルとして対応した表示を行うようになっている。
【0050】
28はおまかせスイッチ、29は湯切れ沸き上げ選択手段である残湯設定スイッチ、30は残湯設定表示部、31はおまかせ表示部である。残湯設定表示部30は湯切れ沸き上げ制御手段が確保する残湯量を示している。
【0051】
残湯設定には「多め」「標準」「少なめ」「OFF」があり、「多め」は浴槽全量沸き上げと風呂保温可能な熱量を確保、「標準」は風呂保温が可能な熱量を確保、「少なめ」給湯可能な湯量を確保、「OFF」湯切れ沸き上げを停止する設定である。
【0052】
おまかせスイッチ28でおまかせONになっているときはおまかせ表示部31が点灯し、湯切れ沸き上げ学習手段によって過去の追いだき運転履歴、ふろ自動運転で起動される一連の湯張りシーケンスの中で湯張り完了検出手段が検出する湯張り完了等によって残湯設定が自動的に更新される。
【0053】
残湯設定スイッチ29を操作して残湯設定を手動で変更することもできる。また、残湯設定スイッチ29はおまかせON/OFFに関係なく受け付け、夏場シャワーのみ使っていておまかせ機能により残湯設定がOFFになっている場合でも、その日に風呂を沸かしたい場合はおまかせONの状態で残湯設定を「多め」にし、風呂沸き上げに必要な熱量を確保することができる。
【0054】
32は追いだき不可報知手段である追いだき不可表示部である。追いだき温度センサー5で65℃以下を検出したら追いだき不可表示部32を点灯して追いだき運転が作動しないことを報知する。
【0055】
湯切れ沸き上げ制御手段が沸き上げ手段を介して残湯設定に対応した残湯量を確保するので残湯設定が「OFF」になっていなければ通常は点灯することがない。
【0056】
33は保温表示部で、ふろ自動スイッチ25でふろ自動運転がONしているとき一連のシーケンスで浴槽への湯張りが完了した場合に点灯する。
【0057】
図3の浴室リモコン部は浴室に設置して温水器のおもに風呂機能の各種設定を行うとともに、風呂機能の状態を表示する。
【0058】
34は給湯温度設定スイッチ、35は給湯温度設定表示部である。台所リモコン部と同様、カランなどに給湯する給湯温度を設定することができる。
【0059】
36は風呂湯量設定スイッチ、37は風呂水位表示部、38は風呂温度設定スイッチ、39は風呂温度設定表示部である。風呂湯量設定スイッチ36で浴槽への湯張り湯量を浴槽水位レベルとして設定できる。設定された風呂水位表示部37に数次とバー表示で表示される。また風呂温度設定スイッチ38によって浴槽への湯張り温度を設定することができる。設定された風呂設定温度は風呂温度設定表示部39に表示される。
【0060】
40はふろ自動スイッチ、41はふろ自動表示ランプ、42は保温表示部である。台所リモコンと同様にふろ自動スイッチ40でふろ自動運転をON/OFFできる。ふろ自動表示ランプ41はふろ自動運転がONの時点灯する。また、保温表示部42はふろ自動運転ONで一連のシーケンスで浴槽への湯張りが完了した時に点灯する。
【0061】
43は追いだきスイッチ、44は追いだき表示ランプ、45は追いだき不可報知手段で
ある追いだき不可表示部である。追いだきスイッチ43によって追いだき運転をON/OFFすることができ、追いだき運転ON時は追いだき表示ランプ44が点灯する。
【0062】
追いだき運転はタンク1内の湯温が追いだき可能な65℃以上あるときに風呂循環ポンプ9を駆動して浴槽内のお湯を追いだき熱交換器3へ循環させてタンク1内の高温のお湯で5分間沸き上げる。
【0063】
追いだき不可表示部45は台所リモコン同様、タンク内の湯温が65℃以下に低下して追いだきができなくなった時に点灯する。
【0064】
上記追いだき不可表示部45が点灯している時、追いだきスイッチ43を押すと混合弁12を湯側全開にし、風呂給湯弁19を開いてタンク1内のお湯をそのまま3分間浴槽に給湯する高温差し湯を行う。
【0065】
また3つの残湯温度センサー11で検出したそれぞれの温度をもとに算出した追いだきに寄与できる熱量が所定の判定値に達しない場合は、追いだき表示ランプ44を点滅させて追いだき能力不足報知手段である能力不足表示を行う。
【0066】
ふろ自動運転で前日の残り湯を沸き上げる場合等も能力不足を検出したら追いだき表示ランプを点滅させて上記能力不足表示をおこなう。
【0067】
ソフトで実現されている沸き上げ手段は電力契約に従い、深夜時間帯にタンク1内のお湯を全量90℃まで沸き上げる。
【0068】
沸き上げ手段の動作を図4を用いて説明する。タンク内のお湯を沸き上げるときは、[S000]で沸き上げヒーター2に通電し沸き上げヒーター2上部のお湯を加熱する。このとき沸き上げヒーター2より上部のお湯は対流のため均等に沸き上がり、沸き上げヒーター2の直下部で比重差により湯と水の分離層が形成される。
【0069】
[S001]で沸き上げ温度センサー4が91℃を検出したら、[S002]で沸き上げ循環ポンプ7を駆動する。タンク1の下部に低温のお湯または水がある場合はタンク1上部が冷やされる。この時、タンク循環路6の出口の形状は水が拡散するような形状になっていてタンク上部の高温のお湯は全体的に冷やされる。
【0070】
[S003]で沸き上げ温度センサー4が89℃未満を検出したら[S000]に戻って沸き上げ循環ポンプ7を停止する。タンク1上部のお湯は比重差から積層をなして下部の水と分離した状態を保ちながら沸き上がり循環ポンプ7によって供給された水の分だけ量を増していく。
【0071】
そして沸き上げ循環ポンプ7を駆動しても温度が低下せず、[S004]で沸き上げ温度センサー5が94℃を検出したら、タンク下部まで沸きあがったとして[S005]で沸き上げヒーター2、沸き上げ循環ポンプ7への通電を停止して全量沸き上げを終了する。
【0072】
次にソフトで実現される追いだき手段の動作を図5を用いて説明する。まず[S100]でタンク1内の湯温が追いだき可能な温度かを確認する。65℃未満の場合は追いだき運転をせず、[S101]で風呂循環ポンプ9を停止して追いだきを終了する。
【0073】
[S100]で追いだき温度センサー5が65℃以上を検出したら追いだきが可能として、[S102]で風呂循環ポンプ9をONして追いだき熱交換器3に浴槽のお湯を循環
させ加熱する。
【0074】
[S103]の通水検出器17による通水チェック、[S104]、[S105]による追いだき運転かふろ自動運転の保温運転かの判定をして、追いだき運転の場合は[S106]で5分間追いだき時間をチェックしながら、[S100]〜[S106]の処理をループする。
【0075】
追いだき中にタンク1内の湯温が低下して[S100]で65未満を検出したらその時点で追いだきを中断する。
【0076】
[S106]で5分間追いだきを継続を検出したら、[S107]で風呂温度センサー16により浴槽湯温が風呂設定温度以上になっていることを確認し、[S101]で風呂循環ポンプ9をOFFして追いだきを修了する。
【0077】
本来、入浴中に少しだけ温度を上げるための追いだき運転時も[S107]の判定を通すことで前日の残り湯を沸き上げる時も使用することができる。
【0078】
また[S104]でふろ自動がONしていたら、[S107]の風呂温度センサー16による浴槽湯温のチェックのみおこない、浴槽湯温が風呂設定温度になったら[S101]で風呂循環ポンプ9をOFFして追いだきを修了する。
【0079】
[S107]で浴槽湯温が風呂設定温度に達したことで[S108]で湯張り完了を確定し、湯張り完了検出手段を実現している。この湯張り完了の確定は1日の基準となっている温水器の全量沸き上げスタートのタイミングで解除される。
【0080】
[S105]で追いだき運転がOFFしている場合は、ふろ自動運転、追いだき運転がOFFされたとして追いだきを中断する。
【0081】
次に湯切れ沸き上げ制御手段について説明する。湯切れ沸き上げ制御は図2の残湯設定スイッチ29で設定された残湯設定に対応して4つのパターンで制御される。
【0082】
「多め」設定になっているとき、湯張り完了検出手段により湯張り完了を確定するまでは浴槽を全量追いだきで沸き上げることを想定して追いだきに必要な熱量を確保し、ふろ自動ON中および湯張り完了を確定後は入浴時に追加で追いだきすることを想定して追いだきに必要な熱量を確保する。「標準」設定になっているときは入浴時に追加で追いだきすることのみを想定して追いだきに必要な熱量を確保する。「少なめ」設定になっているときは追いだきは行わず、給湯で湯切れを起こさないことを想定して必要な湯量を確保する。「OFF」設定になっているときは湯切れ沸き上げ制御は行わない。
【0083】
具体的には追いだき温度センサー5と3つの残湯温度センサー11をそれぞれタンク1の上部から70L、120L、170L、220Lの位置になるよう設置する。最上部の追いだき温度センサー5の位置は追いだきに寄与する実質湯量が50Lになるよう追いだき熱交換器3上部の無効湯量20Lを見込んで70Lの位置につけられている。
【0084】
これら追いだき温度センサー5と3つの残湯温度センサー11で検出した温度を使って追いだき寄与熱量を算出する。例えば、追いだき温度センサー5が85℃、残湯温度センサー11が上から85℃、70℃、20℃を検出していたら、65℃以上の部分が追いだきに寄与できるとして、最上部より
50Lの追いだき寄与熱量Q1=(85−65)×50×4.2kJ
50Lの追いだき寄与熱量Q2=(85−65)×50×4.2kJ
50Lの追いだき寄与熱量Q3=(70−65)×50×4.2kJ
50Lの追いだき寄与熱量Q4=0kJ
となり、9450kJとなる。
【0085】
「多め」設定の時は湯張り完了確定までは全量追いだきで沸き上げるのを想定するので、必要な熱量の設定は200L(想定浴槽容量)、15℃から40℃までの25K沸き上げる熱量として21000kJとなる。ただし、全量沸き上げるのに30分を見込んで、最悪同時に5kWの沸き上げヒーター2を同時にONするとして沸き上げヒーター2の分9000kJを除いた12000kJを確保するようにする。
【0086】
上記の残湯状態では追いだき寄与熱量は9450kJなので12000kJに回復するまで沸き上げ手段を起動して沸き上げを行い、12000kJになった時点で沸き上げ手段を停止させて湯切れ沸き上げを行う。実際には12000kJを切ったら沸き上げを開始し、12000kJになったら沸き上げを停止するという動作になりON/OFF頻度が多くなるので、一旦湯切れ沸き上げを開始したら最低30分継続するようにする。
【0087】
「多め」設定のふろ自動ONおよび湯張り完了確定後、または「標準」設定の時は入浴時の追加追いだきを想定するので、200Lを5K沸き上げる熱量を確保する。つまり4200kJを確保するように上記湯切れ沸き上げを行う。
【0088】
「少なめ」設定の時は給湯で湯切れを起こさないことを想定するので残湯温度センサー11のうち最上部の残湯温度センサーが55℃以下になって残湯なしを検出したら湯切れ沸き上げを開始する。この時の湯切れ沸き上げは同残湯温度センサーが60℃になって残湯ありを検出した時点で停止するが、この場合も最低動作時間は30分とする。
【0089】
「OFF」設定になっているときは湯切れ沸き上げは行わない。
【0090】
つぎに湯切れ沸き上げ学習手段について説明する。湯切れ沸き上げ学習手段はおまかせスイッチ28でおまかせONになっているとき、5分を超える追いだきの有無と5分以下の追いだきの有無を1日単位でチェックし、5分を超える追いだきが有ったら残湯設定を「多め」にし、残湯設定が「多め」で7日連続して5分を超える追いだきがなかったら残湯設定を「標準」に切り換える。
【0091】
また残湯設定が「少なめ」で5分以下の追いだきがあったら残湯設定を「標準」にし、残湯設定が「標準で」で7日連続して5分以下の追いだきが無かったら残湯設定を「少なめ」に切り換える。
【0092】
つぎに追いだき能力不足報知手段について説明する。追いだき能力不足報知手段は追いだき開始時に通水検出器17で浴槽水有りを検出した状態でふろ温度センサー16で検出した浴槽温度が風呂温度設定スイッチ38で設定した風呂設定温度より5K以上低い場合に、浴槽容量を200Lとして浴槽湯温と風呂設定温度との差と200Lから沸き上げに必要な熱量を算出し、湯切れ沸き上げ制御手段で算出された追いだき寄与熱量と比較し、追いだき寄与熱量が不足している場合に追いだき表示ランプを点滅させて報知するとともに、沸き上げ手段を介して追いだきと同時に追加沸き上げをおこなう。
【0093】
次に動作、作用について説明する。
【0094】
まずタンク1上部に沸き上げヒーター2を設け、その上部に追いだき熱交換器3を設け、タンク1内のお湯を沸き上げる際は沸き上げ循環ポンプ7を駆動しながらタンク1上部から積層状態でお湯を沸き上げる構成を採っているので、追いだき熱交換器3で風呂追い
だきをする場合、タンク内のお湯が不足していても必要な高温のお湯を迅速沸かすことができ、その量も自由に確保することができるので熱量不足で追いだきできなかったり、不必要に高価な昼間電力を使うことがない。
【0095】
また、追いだき手段はタンク1内のお湯が給湯可能な50℃以上の条件でのみ追いだきを行うので、タンク1内に残ったお湯も無駄なく使用できる。
【0096】
深夜電力を使用して全量沸き上げを行った後、湯切れ沸き上げ制御手段は残湯量と残湯温度をモニターし、追いだき寄与熱量を算出して、追いだき寄与熱量が追いだきに必要な熱量を下回ったら沸き上げ手段で追加沸き上げを行い、常に必要な熱量を確保するので追いだき時に熱量不足で追いだきできないということがない。
【0097】
また湯切れ沸き上げ制御手段は常に追いだき寄与熱量を算出して追加沸き上げを行うかどうか判断しているのでお湯の使用量に合わせて必要な時のみ追加沸き上げを行うので無駄に高価な昼間電力を使うこともない。
【0098】
さらに湯切れ沸き上げ制御手段は湯張り完了検出手段が湯張り完了を検出するまでは浴槽全量沸き上げを想定してタンク1内の熱量を確保し、ふろ自動中および湯張り完了確定後は追加追いだきを想定した熱量の確保に切り換えるので、時系列的にもこまめに確保する熱量を変えて、より無駄を省くことができる。
【0099】
また、全量沸き上げを想定した熱量の確保に付いては最悪、追加沸き上げを行いながらの追いだきを想定しているので事前に確保する熱量をさらに少なくすることができる。
【0100】
湯切れ沸き上げ制御手段では浴槽温度として仮の15℃を使って必要な熱量を確保する方式をとっているので、浴槽湯温検出のための循環によって発生する配管放熱によるロスを低減することができ、追いだき開始時に発生する仮の浴槽湯温との誤差による過不足は、追いだき時に行う追加沸き上げで無駄なくカバーすることができる。
【0101】
湯張り完了検出手段は図5に示すように追いだき処理の中で同時におこなえるので、特別に新たな処理を設ける必要が無く簡単に実現できる。
【0102】
追いだき温度センサー5でタンク1内湯温が追いだき判定温度を下回ったら、台所リモコン部の追いだき不可表示部32、浴室リモコン部の追いだき不可表示部45が点灯するので追いだきができないことを使用者がすぐに理解し、給湯を使って入浴する等の適切な対応をすることができる。
【0103】
台所リモコン部の残湯設定スイッチ29で残湯設定を「OFF」にすることで湯切れ沸き上げ制御手段による追加沸き上げを行わないようにできるので、使用者が湯切れより経済性を優先したい場合にも対応できる。
【0104】
また、その際にも追いだき温度センサー5でタンク1内湯温が追いだき判定温度を下回ったら、台所リモコン部の追いだき不可表示部32、浴室リモコン部の追いだき不可表示部45が点灯するので追いだきができないことを使用者がすぐに理解し、給湯を使って入浴する等の適切な対応をすることができるのでより効果的である。
【0105】
台所リモコン部のおまかせスイッチ28によりおまかせONにすると、追いだきの時系列的な使用状態をもとに残湯設定を自動的に変化させるので、シャワーなどで入浴しない使用者や、季節によって夏場はシャワーのみの使用者にたいして無駄に追いだきのための熱量を確保することを防止することができる。
【0106】
また、この設定変更は自動的に行われるので使用者を煩わせることがなく操作性を向上させることができる。
【0107】
さらに、おまかせONでも残湯設定スイッチ29によって残湯設定を一時的に変更することができるのでいつもはシャワーで済ませている使用者も簡単な操作で突発的な使用変化に対応できる。
【0108】
追いだき開始時には浴槽湯温が検出できた段階でタンク1内の追いだき寄与熱量が不足しているかどうかを判断して不足の場合は報知するので、使用者は早い段階で追いだきをやめて浴槽の残湯を抜き、湯張りによってお風呂を沸かす等の対応ができ、中途半端に沸かした後お湯を抜いて湯張りするという無駄を省くことができる。
【0109】
浴室リモコン部の追いだきスイッチ43は、追いだき不可表示部45が出ている時はタンク1内の65℃のお湯を直接浴槽へ高温差し湯するようになっているので、追いだきが使用できなくなってもスイッチを新たに設けることなく高温差し湯機能を実現できる。このことでタンク1内の残湯をより有効に使用することができる。この機能は残湯設定を「OFF」にして使用する使用者にとっては非常に有効である。
【0110】
(実施例2)
図6は本発明の実施例2の電気温水器本体の構成を示す本体構成図である。
【0111】
本実施例2において、実施例1と異なる点は沸き上げ温度センサーを廃止して、追いだき温度センサー46に沸き上げ温度センサーの機能を兼用させたことである。
【0112】
なお、実施例1と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。
【0113】
次に動作、作用を説明すると、まず沸き上げヒーター2に通電してタンク1内のお湯を沸きあげる際、沸き上げヒーター2上部のお湯は対流により均等に上昇していく。また、沸き上げ循環ポンプ7によりタンク1下部の水を混ぜる場合も比重の重い水が最上部から拡散するように供給されるので均等に冷やされる。従って、沸きあげ温度センサーは沸き上げヒーター2より上にあればよい。
【0114】
また、追いだき時、追いだき熱交換器3に熱を奪われ冷えたお湯は下に下降し、熱いお湯と混ざりながら対流する。したがって、追いだき時、追いだき熱交換器3下部のお湯は均等に温度低下する。
【0115】
つまり追いだきに寄与する湯温を検出する追いだき温度センサー46は追いだき熱交換器3より下にあればいいことになる。
【0116】
その結果、沸き上げヒーター2の上に追いだき熱交換器3を配置し、沸き上げ温度センサーの機能を兼用する追いだきサーミスター46を沸き上げヒーター2と追いだき熱交換器3の間の位置に取りつけた。
【0117】
このことで温度センサー、温度検出回路、温度検出処理を削減し、同等の機能を得ることができる。
【0118】
なお、前記各実施例の湯切れ沸き上げ制御手段、追いだき能力不足報知手段において浴槽の容量を一般的な200Lに固定して熱量演算を行うとしたが、この種の温水器では設置時にふろ湯張りの試運転シーケンスを作動させることが一般的で、その中で浴槽の容量
や浴槽水平断面積を検出し、水位センサー18で検出した水位データから湯量を算出するといことも行われている。
【0119】
つまり、浴槽容量を200Lとせず、上記演算で求めた湯量を熱量演算に使用することもできるものである。
【0120】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の電気温水器は、タンク上部に沸き上げヒーターを設け、その上部に追いだき熱交換器を設け、タンク内のお湯を沸き上げる際は沸き上げ循環ポンプを駆動しながらタンク上部から積層状態でお湯を沸き上げる構成を取っているので、追いだき熱交換器で風呂追いだきをする場合、タンク内のお湯が不足していても必要な高温のお湯を迅速沸かすことができ、その量も自由に確保することができるので熱量不足で追いだきできなかったり、不必要に高価な昼間電力を使うことがないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1における電気温水器本体の構成を示す本体構成図
【図2】 同電気温水器の台所リモコン外観図
【図3】 同電気温水器の浴室リモコン外観図
【図4】 同電気温水器の沸き上げ手段の動作を示したフローチャート
【図5】 同電気温水器の追いだき手段の動作を示したフローチャート
【図6】 本発明の実施例2における電気温水器本体の構成を示す本体構成図
【符号の説明】
1 タンク
2 沸き上げヒーター
3 追いだき熱交換器
4 沸き上げ温度センサー
5 追いだき温度センサー
6 タンク循環路
7 沸き上げ循環ポンプ
8 風呂循環路
9 風呂循環ポンプ
10 浴槽
11 残湯温度センサー(残湯検出手段)
12 出湯配管
16 風呂温度温度センサー
17 通水検出器
19 風呂給湯弁
29 残湯設定スイッチ(湯切れ沸き上げ選択手段)
30 残湯設定表示部
32 追いだき不可表示部(追いだき不可報知手段)
38 風呂温度設定スイッチ(風呂温度設定手段)
44 追いだき表示ランプ(追いだき能力不足報知手段兼用)
45 追いだき不可表示部(追いだき不可報知手段)
46 追いだき温度センサー
Claims (10)
- 下部に給水口、上部に出湯口をそれぞれ有し、沸き上げヒーターを内部上方に装備した貯湯用のタンクと、前記タンク下部と上部とを連絡し、沸き上げ循環ポンプを介して前記タンクの下部の水を前記タンクの上部に循環させるタンク循環路と、前記沸き上げヒーターの上部に設けた追いだき熱交換器と、前記追いだき熱交換器および風呂循環ポンプが途中に接続され、浴槽のお湯を循環させる風呂循環路と、前記追いだき熱交換器に至る風呂循環路の1次側の湯温を検出する風呂温度センサーと、前記沸き上げヒーターより上部の湯温を検出する沸き上げ温度センサーと、前記追いだき熱交換器より下部の湯温を検出する追いだき温度センサーとを備え、前記給水口と前記出湯口とを混合弁で接続し、前記混合弁で混合された湯を浴槽へ注湯可能となるように構成し、前記タンクの下部の水を前記沸き上げ循環ポンプで前記タンクの上部へ供給し、前記沸き上げヒーター上部の水を前記沸き上げ温度センサーで検出する温度が所定沸き上げ温度になるまで沸き上げるとともに、前記追いだき温度センサーで検出する温度が追いだき判定温度以上の時は、前記風呂温度センサーで検出する温度が所定温度になるまで前記風呂循環ポンプを駆動し、前記追いだき温度センサーで検出する温度が追いだき判定温度以下の時は、前記混合弁で混合された湯を浴槽へ供給することを特徴とする電気温水器。
- 沸き上げヒーターと追いだき熱交換器の間のタンク内の湯温を検出する位置に追いだき温度センサーを設置し、沸き上げ温度センサーを兼用するようにした請求項1記載の電気温水器。
- 追いだき判定温度は給湯可能な50℃以上に設定した請求項1または2記載の電気温水器。
- タンク内の残湯量と残湯温度を検出する残湯検出手段を備え、契約電力制度に従い深夜時間帯に沸き上げ手段を介してタンク内のお湯を全量沸き上げした後から次の全量沸き上げ開始までの間、残湯量と残湯温度から換算した追いだき寄与熱量が所定の湯切れ判定値を下回ったら、沸き上げ手段を介して所定量の追加沸き上げを行う湯切れ沸き上げ制御手段を設けた請求項1〜3のいずれか1項記載の電気温水器。
- 浴槽にお湯が張られていることを検出する湯張り完了検出手段を設け、湯切れ沸き上げ制御手段は湯張り中および湯張り完了の前後で湯切れ判定値と追加沸き上げ量を切り替えるようにし、湯張り中と湯張り完了後の湯切れ判定値と追加沸き上げ量の設定を湯張り完了前より少なく設定した請求項4記載の電気温水器。
- 風呂循環路に循環水の有無を検出する通水検出器と、風呂温度設定手段を設け、湯張り完了検出手段は風呂循環ポンプを駆動しているときに通水検出器が循環水有りを検出し、さらに風呂温度センサーで検出した浴槽湯温が風呂温度設定手段に設定された温度以上のときに湯張り完了とする請求項5記載の電気温水器。
- 追いだき温度センサーで検出した湯温が追いだき判定温度以下になった場合、追いだき手段が風呂追いだきをできなくなったことを報知する追いだき不可報知手段を設けた請求項1〜3のいずれか1項記載の電気温水器。
- 湯切れ沸き上げ制御手段が湯切れ沸き上げを行うかどうかを選択する湯切れ沸き上げ選択手段を設け、湯切れ沸き上げが非選択時に追いだき温度センサーで検出した湯温が追いだき判定温度以下になった場合、追いだき手段が風呂追いだきをできなくなったことを報知する追いだき不可報知手段を設けた請求項4〜6のいずれか1項記載の電気温水器。
- 追いだき手段の時系列的動作状態を検出して自動的に湯切れ沸き上げ制御手段が湯切れ沸き上げを行うかどうか等の制御パターンを切り替える湯切れ沸き上げ学習手段を設けた請求項4〜6のいずれか1項記載の電気温水器。
- タンク内の残湯量と残湯温度を検出する残湯検出手段を備え、追いだきを開始するとき風呂温度センサーで検出した浴槽温度に対応した能力不足判定値より残湯検出手段で検出した残湯量と残湯温度から換算した追いだき寄与熱量が少ない場合、能力不足を報知する追いだき能力不足報知手段を設けた請求項1〜3のいずれか1項記載の電気温水器。
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