JP3968657B2 - 貯湯式温水器の給湯装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、浴槽の湯を不必要に加熱することがなく、熱ロスを最小に抑えることができる貯湯式温水器の給湯装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電気温水器には、追焚き機能を備える給湯装置を組み合わせることがある(たとえば特開平11−83156号公報)。
【0003】
給湯装置は、湯張り用の混合弁Va と、ポンプP、熱交換器Rを有する循環系統2とを組み合わせて構成されている(図9)。なお、電気温水器のタンクTには、上下のヒータH、Hの他、上部の熱交換器Rが組み込まれており、湯張り用の混合弁Va の出口側は、開閉弁Vb を介して循環系統2の往き側に接続されている。
【0004】
そこで、このものは、開閉弁Vb を開くと、混合弁Va を介してタンクTからの湯と水源Wからの水とを混合して浴槽Bに湯張りすることができる。一方、循環系統2は、ポンプPを運転して浴槽Bの湯を熱交換器Rに送り込み、熱交換器Rを介して浴槽Bの湯を追焚きし、保温することができ、同様にして、管路の凍結を防止することができる。なお、保温時の追焚きの要否を判定するために、ポンプPを間欠的に運転し、浴槽Bの湯を循環系統2に循環させて温度センサTSの検出温度を求めるものとする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来技術によるときは、循環系統は、追焚きの要否を判定する際に、ポンプを運転して浴槽内の湯を循環系統の熱交換器に循環させるから、浴槽の湯を不必要に加熱して入浴者に不快感を与えることがある上、管路の凍結を防止するときも、熱交換器を使用するから、熱ロスが大きく、極めて不経済であるという問題があった。
【0006】
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、熱交換器の使用、不使用を選択する切換弁付きのバイパス管路を設けることによって、浴槽の湯を不必要に加熱することがなく、熱ロスを最小に抑えることができる貯湯式温水器の給湯装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためのこの出願に係る第1発明の構成は、湯張り用の開閉弁と、ポンプを介して浴槽の湯をタンク内の熱交換器に循環させる循環系統とを備えてなり、循環系統は、熱交換器の使用、不使用を選択する切換弁付きのバイパス管路を有し、切換弁は、ポンプの出口側を熱交換器側、バイパス管路側のいずれか一方と双方とに選択的に開き、洗浄動作において、熱交換器側、バイパス管路側に交互に開くことをその要旨とする。
【0008】
なお、切換弁は、追焚き動作の初期において熱交換器側、バイパス管路側の双方に開き、所定時間の経過後、熱交換器側に開くことができる。
【0009】
第2発明の構成は、湯張り用の開閉弁と、ポンプを介して浴槽の湯をタンク内の熱交換器に循環させる循環系統とを備えてなり、循環系統は、熱交換器の使用、不使用を選択する切換弁付きのバイパス管路を有し、切換弁は、ポンプの出口側を熱交換器側、バイパス管路側のいずれか一方に選択的に開き、待機状態において熱交換器側に開くことをその要旨とする。
【0010】
なお、切換弁は、待機状態においてポンプの異常運転を検出すると、バイパス管路側に開くことができる。
【0011】
また、切換弁は、洗浄動作において、熱交換器側、バイパス管路側に交互に開いてもよく、第1、第2発明において、切換弁は、洗浄動作において、熱交換器側に短く開き、バイパス管路側に長く開くことを繰り返してもよく、さらに、切換弁は、熱交換器、バイパス管路の上流側に設ける三方切換弁としてもよい。
【0012】
【作用】
かかる第1発明の構成によるときは、タンク内の熱交換器は、保温動作時において追焚きの要否を判定するために湯温をチェックする際や、管路の凍結防止動作時において、切換弁を介して不使用に選択し、バイパス管路を経由して浴槽の湯を循環させることができ、保温動作時の再加熱を含む追焚き動作において、使用に選択し、浴槽の湯を加熱することができる。一方、開閉弁は、混合弁を介してタンクからの湯と水道などの水源からの水とを混合して作られる適温の湯を浴槽に湯張りすることができる。
【0013】
なお、切換弁は、たとえば追焚き動作の初期において、ポンプの出口側を熱交換器側、バイパス管路側の双方に開くことにより、熱交換器内に滞留している過大な温度の湯が浴槽内に直接流入することを防止し、入浴者に不快感を与えることを防止することができる。すなわち、切換弁は、追焚き動作の初期において、熱交換器側、バイパス管路側の双方に開いて適温の湯を浴槽に流入させ、所定時間経過後、熱交換器側に開くことにより、快適な追焚き動作を実現することができる。
【0014】
第2発明の構成によるときは、切換弁は、追焚き動作の初期において熱交換器側、バイパス管路側の双方に開くことを除き、第1発明におけると同等の動作を実現することができる。加えて、切換弁は、待機状態において熱交換器側に開くことにより、たとえば浴槽内に湯や水がないとき、熱交換器に至る管路を水抜き完了の状態に維持して待機させるから、管路の凍結を防止する上で有利である。ただし、熱交換器は、切換弁より高く配置し、切換弁から熱交換器に至る管路は、切換弁に向けて一様に下降するように配管するものとする。また、切換弁は、熱交換器側、バイパス管路側の双方にも開くことができるようにして、追焚き動作の初期における第1発明の動作を実現可能としてもよい。なお、ここでいう待機状態とは、浴槽内の水や湯の有無に拘らず、湯張り動作やポンプによる循環動作がなされていない状態をいうものとする。
【0015】
待機状態においてポンプの異常運転が検出されると、切換弁は、熱交換器側からバイパス管路側に開くことにより、熱交換器からの高温の湯が浴槽に不用意に供給されることを防止し、入浴者の安全を確保することができる。
【0016】
また、切換弁は、洗浄動作において、熱交換器側、バイパス管路側に交互に開くことにより、洗浄動作における無駄な熱ロスを少なくするとともに、洗浄動作によって浴槽内の水や湯の温度が上昇することによる使用者の違和感を少なくすることができる。なお、洗浄動作は、熱交換器を含む循環系統用の管路の内部洗浄を行うものであり、浴槽内の残り湯に洗浄剤を投入し、スタートスイッチを手動操作することによってスタートさせ、ポンプを運転しながら切換弁の開き方向を交互に切り換えるものとする。
【0017】
洗浄動作において、切換弁は、熱交換器側に開く時間をバイパス管路側に開く時間より短くすることにより、浴槽内の水や湯の温度上昇を小さくし、熱ロスを一層小さく抑えることができる。
【0018】
切換弁は、三方切換弁とすることにより、部品点数を最少にしてコストを低減することができる。ただし、切換弁は、2個の開閉弁の組合せとしてもよい。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
【0020】
貯湯式温水器の給湯装置は、湯張り用の混合弁11、開閉弁12と、循環系統20とを備えてなる(図1)。
【0021】
貯湯式温水器は、電気温水器であり、貯湯用のタンクTには、上下のヒータH、H、上部の熱交換器23が組み込まれている。ただし、貯湯式温水器は、タンクT内の熱源としてのヒータH、Hをヒートポンプや太陽熱などを利用する熱交換器として、電気温水器以外の形式としてもよい。
【0022】
タンクTの下部には、減圧弁Vp を介して水源Wからの給水管T1 が接続されており、タンクTの上部の給湯管T2 には、リリーフ弁Vr 、湯張り用の混合弁11の他、外部給湯用の混合弁31が分岐接続されている。また、混合弁11、31には、それぞれ減圧弁Vp の出口側が分岐接続されている。混合弁11の出口側は、開閉弁12、流量センサ13を介し、熱交換器23の下流側、すなわち循環系統20の往き側に接続されている。混合弁31の出口側は、流量センサ32を介して図示しない外部の混合水栓に接続されており、流量センサ32の出口側には、温度センサ33が設けられている。
【0023】
循環系統20は、浴槽Bの循環金具B1 からの戻り側に介装する逆流可能形のポンプ21と、ポンプ21の出口側に設ける切換弁22付きのバイパス管路20aと、タンクT内の熱交換器23とを備えている。ポンプ21の吸引側には、水位センサ24、温度センサ26が設けられており、ポンプ21、切換弁22の間には、フロースイッチ25が介装されている。切換弁22は、熱交換器23、バイパス管路20aの上流側に配設する三方切換弁であり、熱交換器23の下流側は、混合弁11の出口側、バイパス管路20aの下流側と順に合流し、循環系統20の往き側として浴槽Bの循環金具B1 に接続されている。ただし、熱交換器23の下流側、混合弁11の出口側の合流点と、バイパス管路20aの下流側の合流点との間には、温度センサ14が設けられている。
【0024】
なお、水位センサ24は、浴槽B内の水位を検知する。また、熱交換器23は、切換弁22より十分高く配置し、熱交換器23から切換弁22を経て浴槽Bに至る循環系統20の戻り側の管路、熱交換器23からバイパス管路20aの下流側の合流点に至る管路、バイパス管路20aを含む切換弁22から浴槽Bに至る循環系統20の往き側の管路は、それぞれ一様に下降するように配管することが好ましい。ただし、浴槽BをタンクTより高く配置するときは、浴槽Bに至る循環系統20用の各管路の最下部に水抜き栓を設けるものとする。
【0025】
切換弁22は、たとえば周面に開口部22cを形成する弁体22bをハウジング22aに組み込んで構成されている(図2)。ただし、図2(B)〜(D)は、それぞれ同図(A)のX−X線矢視相当の動作説明図である。ハウジング22aには、入口側のポート22a1 、出口側のポート22a2 、22a3 が形成されており、弁体22bは、ポート22a1 、22a2 、22a3 の合流部分に回転自在に組み込まれている。なお、弁体22bは、ハウジング22aに搭載するたとえばDCモータ形またはステップモータ形の駆動モータ22dに連結されている。
【0026】
切換弁22は、駆動モータ22dを介して弁体22bを正逆に回転させることにより、開口部22cを介して出口側のポート22a2 、22a3 を選択的に開くことができる。すなわち、弁体22bは、開口部22cを介し、出口側のポート22a2 、22a3 の一方を入口側のポート22a1 に連通させて他方を閉じ(同図(B)、(C))、さらに、出口側のポート22a2 、22a3 の双方を同時に開くことができる(同図(D))。そこで、切換弁22は、ポンプ21の出口側を、熱交換器23側、バイパス管路20a側のいずれか一方と、熱交換器23側、バイパス管路20a側の双方とに選択的に開くことができる。
【0027】
湯張り用の混合弁11、開閉弁12、循環系統20のポンプ21、切換弁22、外部給湯用の混合弁31は、図示しない共通のコントローラにより、指定の動作モードに従って制御される。
【0028】
湯張り動作、足し湯動作、呼び水動作、さし水動作の各動作モードにおいて(図3)、ポンプ21は停止し、切換弁22は、バイパス管路20a側に開いて熱交換器23を不使用に選択し、開閉弁12が開く。すなわち、混合弁11は、タンクTからの湯と水源Wからの水とを混合し、循環系統20の往き側、戻り側を併用して浴槽Bに適温の湯を湯張りすることができる(同図の矢印K1 、K1 方向)。なお、混合弁11は、温度センサ14が検出する給湯温度が設定温度となるようにタンクTからの湯と水源Wからの水との混合比を連続的に調節し、このときの設定温度は、湯張り動作、足し湯動作に対してたとえば35〜45℃とし、呼び水動作、さし水動作に対してたとえば10〜25℃とするものとする。ただし、混合弁11は、呼び水動作、さし水動作において、水源Wからの水をそのまま浴槽Bに供給してもよい。
【0029】
なお、このときの熱交換器23は、不使用に選択され、内部の高温湯を不用意に排出するおそれがなく、したがって、ポンプ21を含む下流側の機器に過大な熱負荷を与えることがない。また、開閉弁12は、流量センサ13からの流量積算値が設定量に到達すると閉じ、湯張り動作、足し湯動作、呼び水動作、さし水動作を自動的に終了させることができる。
【0030】
水位設定形の湯張り動作、水位設定形の足し湯動作、さし湯動作も、図3による。すなわち、混合弁11は、開閉弁12を開くことにより、タンクTからの湯と水源Wからの水とを混合して浴槽Bに湯張りすることができ、このときの設定温度は、湯張り動作、足し湯動作に対してたとえば35〜45℃に設定し、さし湯動作に対してたとえば60〜80℃に設定するものとする。
【0031】
なお、湯張り動作、足し湯動作の循環系統20は、ポンプ21を間欠的に作動させ、フロースイッチ25により浴槽Bの水位が循環金具B1 を越えていることが検出されると、その後、ポンプ21を停止させ、水位センサ24を介して浴槽Bの水位を連続的に監視する。浴槽Bの水位が設定値に到達すると、開閉弁12を閉じて湯張り動作または足し湯動作を完了する。また、さし湯動作のときは、流量センサ13からの流量積算値が設定量に到達すると開閉弁12を閉じる。
【0032】
保温動作時の再加熱を含む追焚き動作の初期において(図4(A))、切換弁22は、熱交換器23側、バイパス管路20a側の双方に開いて熱交換器23を使用に選択し、ポンプ21を作動させる。すなわち、循環系統20は、ポンプ21を介して浴槽Bの湯を熱交換器23、バイパス管路20aの双方に循環させ(同図の矢印K3a、K3b方向)、浴槽Bに適温の湯を供給しながら浴槽Bの湯を再加熱することができる。追焚き動作のスタート前に熱交換器23内に滞留していた高温湯が排出されるに必要な所定時間が経過すると、切換弁22は、熱交換器23側に開き(同図(B))、追焚き動作を続行する。なお、この間において、温度センサ26は、浴槽Bの湯温をチェックし、浴槽Bの湯温が設定温度に達すると、ポンプ21を停止させて追焚き動作を終了させる。
【0033】
保温動作時の追焚きの要否を判定するための湯温チェックや、管路の凍結防止動作、浴槽Bの水位が循環金具B1 を越えているか否かを判定する循環チェック動作において(図5)、切換弁22は、バイパス管路20a側に開いて熱交換器23を不使用に選択し、ポンプ21を作動させ、浴槽Bの湯をバイパス管路20aに循環させる(同図の矢印K4a、K4b方向)。したがって、保温動作時に必要な湯温チェックの際や、凍結防止動作時において、浴槽Bの湯を不必要に加熱することがなく、不要な熱ロスもない。また、循環チェック動作において、フロースイッチ25を介して浴槽Bの水位が循環金具B1 を越えていることが検出され、しかも追焚きが必要である場合、そのまま保温動作や追焚き動作に移行することができる。なお、凍結防止動作とは、主として循環系統20用の各管路の凍結を防止するために、ポンプ21を間欠的に運転して浴槽Bの湯をバイパス管路20aに循環させる動作である。
【0034】
一方、外部給湯用の混合弁31は、図示しない外部の混合水栓が開けられると、タンクTからの湯と水源Wからの水とを混合して外部に給湯する(図6)。このときの混合弁31は、流量センサ32が給湯開始を検出すると、温度センサ33からの給湯温度が設定温度となるように作動する。
【0035】
洗浄動作において、切換弁22は、熱交換器23側、バイパス管路20a側に交互に開く。ただし、このとき、浴槽B内の残り湯に洗浄剤を投入するものとし、ポンプ21は、連続的に運転するものとする。たとえば、洗浄動作を開始すると、ポンプ21を起動するとともに、切換弁22を30秒間熱交換器23側に開き(図4(B))、その後、バイパス管路20a側に4分30秒間開き(図5)、以後、同様の動作を4回繰り返して終了する。なお、すすぎ動作は、浴槽B内に水または湯を張り、洗浄剤を使用することなく、同様の動作を実行すればよい。
【0036】
なお、切換弁22は、混合弁11、開閉弁12による湯張り動作や、ポンプ21による循環動作がなされていない待機状態において、熱交換器23側に開いて待機させることが好ましい。すなわち、切換弁22は、開閉弁12が閉じており、ポンプ21が停止しているとき、浴槽B内の水や湯の有無に拘らず、熱交換器23側に開いて待機させるものとする。ただし、この場合であっても、たとえばフロースイッチ25が作動し、または温度センサ26が過大な温度を検出した場合、ポンプ21の異常運転とみなして切換弁22をバイパス管路20a側に切り換えて開くものとする。
【0037】
また、切換弁22は、ポンプ21の出口側を熱交換器23側、バイパス管路20a側のいずれか一方のみに選択的に開き、熱交換器23側、バイパス管路20a側の双方に開かないようにしてもよい(図7)。ただし、同図(A)〜(C)は、それぞれ図2(B)〜(D)に対応している。なお、このときの切換弁22は、追焚き動作において、最初から熱交換器23側に開くものとする。
【0038】
さらに、フロースイッチ25は、水位センサ24と、ポンプ21との間に設けてもよい。また、切換弁22は、熱交換器23、バイパス管路20aの下流側に設けてもよい(図8)。なお、タンクT内の湯が入浴用に適温の温度に沸き上げられる場合、混合弁11を削除し、開閉弁12を介してタンクTからの湯を浴槽Bに直接湯張りすることができる。また、切換弁22は、三方切換弁に代えて、バイパス管路20a側、熱交換器23側に設ける2個の開閉弁の組合せとしてもよい。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、この出願に係る第1、第2発明によれば、ポンプを介して浴槽の湯を熱交換器に循環させる循環系統に切換弁付きのバイパス管路を設けることによって、循環系統は、保温動作時に必要な湯温チェックの際や、管路の凍結防止動作時において、熱交換器を不使用に選択し、熱交換器に浴槽の湯を循環させないから、浴槽の湯を不必要に加熱することがなく、熱ロスを最小に抑えることができるという優れた効果がある。
【0040】
また、第1発明によれば、追焚き動作の初期において、熱交換器からの不必要に高温の湯が浴槽内に流入したり、それによって入浴者に不快感を与えたりするおそれがなく、第2発明によれば、たとえば長期間の不在時などにおいて、管路の凍結事故を有効に防止することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 全体構成配管系統図
【図2】 切換弁の構成説明図
【図3】 動作説明図(1)
【図4】 動作説明図(2)
【図5】 動作説明図(3)
【図6】 動作説明図(4)
【図7】 他の実施の形態を示す図2(B)〜(D)相当図
【図8】 他の実施の形態を示す配管系統図
【図9】 従来例を示す配管系統図
【符号の説明】
B…浴槽
T…タンク
12…開閉弁
20…循環系統
20a…バイパス管路
21…ポンプ
22…切換弁
23…熱交換器
Claims (7)
- 湯張り用の開閉弁と、ポンプを介して浴槽の湯をタンク内の熱交換器に循環させる循環系統とを備えてなり、該循環系統は、前記熱交換器の使用、不使用を選択する切換弁付きのバイパス管路を有し、前記切換弁は、前記ポンプの出口側を前記熱交換器側、バイパス管路側のいずれか一方と双方とに選択的に開き、洗浄動作において、前記熱交換器側、バイパス管路側に交互に開くことを特徴とする貯湯式温水器の給湯装置。
- 前記切換弁は、追焚き動作の初期において前記熱交換器側、バイパス管路側の双方に開き、所定時間の経過後、前記熱交換器側に開くことを特徴とする請求項1記載の貯湯式温水器の給湯装置。
- 湯張り用の開閉弁と、ポンプを介して浴槽の湯をタンク内の熱交換器に循環させる循環系統とを備えてなり、該循環系統は、前記熱交換器の使用、不使用を選択する切換弁付きのバイパス管路を有し、前記切換弁は、前記ポンプの出口側を前記熱交換器側、バイパス管路側のいずれか一方に選択的に開き、待機状態において前記熱交換器側に開くことを特徴とする貯湯式温水器の給湯装置。
- 前記切換弁は、待機状態において前記ポンプの異常運転を検出すると、前記バイパス管路側に開くことを特徴とする請求項3記載の貯湯式温水器の給湯装置。
- 前記切換弁は、洗浄動作において、前記熱交換器側、バイパス管路側に交互に開くことを特徴とする請求項3または請求項4記載の貯湯式温水器の給湯装置。
- 前記切換弁は、洗浄動作において、前記熱交換器側に短く開き、前記バイパス管路側に長く開くことを繰り返すことを特徴とする請求項1、請求項2、請求項5のいずれか記載の貯湯式温水器の給湯装置。
- 前記切換弁は、前記熱交換器、バイパス管路の上流側に設ける三方切換弁とすることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか記載の貯湯式温水器の給湯装置。
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