JP6312565B2 - 気泡機能付き貯湯式給湯機 - Google Patents

Description

本発明は、水をヒートポンプ部において加熱し、貯湯槽内に貯留した温水を湯はりや追いだき、給湯等に利用する給湯機に関する。

従来の電気給湯機として、特許文献１に開示されている電気給湯機がある。この電気給湯機は、浴槽内に気泡を供給する機能と浴槽水を加熱する機能とを備えた構成で、気泡入りの浴槽水を利用して浴槽温度が低下した場合に、追い焚き用熱交換器に浴槽内のお湯を循環させ、浴槽内の浴槽水の温度を所定の温度にする。

特開２０１４−２０７１４号公報

特許文献１に記載された技術では、浴槽内に気泡を供給する気泡浴の要求が発生した状態において、貯湯タンクにあるお湯の温度が低い場合は、追い焚き用熱交換器による追い焚きで浴槽水の温度を上げることができなという課題がある。

本発明の目的は、気泡浴により追い焚き用熱交換器による追い焚き運転ができなくなるのを防ぐことができる貯湯式給湯機を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の貯湯式給湯機は、気泡浴の要求が発生した状態において、貯湯タンクの熱量が不足すると判定された場合に、ヒートポンプユニットによる沸き上げ運転を自動で開始することで、あらかじめ貯湯タンクにあるお湯の温度を高くする。この場合、気泡浴機能の開始時に前記貯湯タンクに溜められた温水の温度から算出される貯湯タンクの蓄熱熱量に対して、ふろ設定温度、外気温度及び気泡浴機能運転時間から算出される浴槽内の風呂水の低下温度に相当する熱量の方が大きい場合に、貯湯タンクの蓄熱熱量が不足すると判断する。これにより、気泡浴の実行中に貯湯タンクの熱量が不足するのを防ぎ、追い焚き用熱交換器による追い焚き運転を確実に実行できるようにすることができる。

また、上記の貯湯式給湯機において、追い焚き運転のための熱量が不足すると判定した場合に、気泡浴運転を行わないようにするとよい。これにより、貯湯タンクの熱量が気泡浴運転により不足するのを防ぐことができ、追い焚き用熱交換器による追い焚き運転を確実に実行できるようにすることができる。

本発明によれば、気泡浴により追い焚き用熱交換器による追い焚き運転ができなくなるのを防ぐことができる。そして、追い焚き運転により浴槽内の温度を設定温度にすることができ、利便性を向上させることができる。

本発明のシステム図 電気給湯機Ｓの制御系の構成を示すブロック図である。 気泡浴機能を運転する際のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係わる電気給湯機Ｓの例を示す構成図である。

＜電気給湯機Ｓの全体構成＞
図１に示すように、電気給湯機Ｓは、水源の水道管２２からの給水がなされる配管７と、配管７から供給される低温の水道水を加熱するヒートポンプユニット８と、ヒートポンプユニット８で加熱された温水を貯溜する貯湯タンク１と、貯湯タンク１内の温水を浴槽２に供給する湯張り回路と、水道管２２からの水道水を貯湯タンク１内の温水と熱交換させて加熱し給湯用の温水を生成する給湯用熱交換器４と、浴槽２内から導出したふろ水を貯湯タンク１内の温水と熱交換させ加熱する追い焚き用熱交換器２４と、浴槽２に張られたふろ水を導出し追い焚き用熱交換器２４で追い焚きし浴槽２に戻すための追い焚き回路と、湯張り、追い焚き、給湯等を行なうために利用者が操作する風呂リモコン４５、台所リモコン４６等の操作部６０と、操作部６０からの操作指令等に従って電気給湯機Ｓ全体を統括的に制御するコントローラ１６とを備え構成されている。

＜電気給湯機Ｓの動作概要＞
電気給湯機Ｓは、図１に示すように、水道管２２から供給される水道水を配管７から減圧弁６、配管２３を通して貯湯タンク１の下部に導入し、この貯湯タンク１に導入された水道水を配管３２、三方弁３３、配管３４を通しヒートポンプユニット８に導入して、ヒートポンプユニット８のガスクーラで加熱し温水とし、この温水を配管３５を通して貯湯タンク１の上部に導入している。

この貯湯タンク１内に貯留された温水を、各種配管を介して使用箇所、例えば、浴槽２等に供給したり、混合栓１９からの給湯、浴槽２内のふろ水の追い焚き等に利用している。

電気給湯機Ｓにおいて、混合栓１９からの給湯を行なうに際しては、水道管２２から供給される水道水を、配管７を通して給湯用熱交換器４で加熱し温水として、配管３６、アキュームレータ３９、配管４０を通して、混合栓１９に供給している。
浴槽２への湯張りは、貯湯タンク１内の温水を、貯湯タンク１の上部の取出口１０より取り出し、配管４１、９、を通して第二混合弁１１とタンク内のお湯と混合させ、さらに第一混合弁１４に導く一方、水道管２２の水道水を配管７、減圧弁６を介して第一混合弁１４に導入し、第一混合弁１４で、貯湯タンク１からの温水と水道管２２からの水道水とを合流させ、この水道水との混合度合いにより温水の温度調節を行ない、浴槽２の湯張りを行っている。

浴槽２内のふろ水の追い焚きは、浴槽２内の湯(温水)または水を、貯湯タンク１の上部に配設された追い焚き用熱交換器２４に循環させ、追い焚き用熱交換器２４において貯湯タンク１上部の高温の温水により、間接的に加熱することにより、追い焚きを行なっている。

浴槽２内に気泡を供給する場合は、まずポンプ２７を運転し、追いだきの戻り回路を負圧にする。次に、ベンチュリー効果を利用して、空気用電磁弁６１を開き、配管６２を通して、ふろ循環アダプター６３に導入すると、浴槽２に気泡を供給することができる。

以下、電気給湯機Ｓの各部の構成について詳細に説明する。

＜ヒートポンプユニット８＞
図１に示すヒートポンプユニット８は、外界の熱を、膨張させた低温の二酸化炭素等の冷媒で吸熱した後、圧縮させ高温とした冷媒と配管３４を流れる貯湯タンク１からの低温水とで熱交換を行い、低温水を加熱する装置である。

ヒートポンプユニット８は、冷媒の膨張、圧縮を繰り返し、外界から吸熱し低温水を加熱するヒートポンプ(図示せず)と、配管３４を流れる貯湯タンク１の低温水を循環させる循環ポンプ(図示せず)とを備えている。

ヒートポンプは、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮され高温になった冷媒と貯湯タンク１からの低温水との間で熱交換させ低温水を加熱するガスクーラ(図示省略)と、冷媒を膨張させ減圧する膨張弁と、減圧され温度低下した冷媒に外気の熱を吸熱する吸熱器とを有している。

循環ポンプは、配管３２、３４を通して、貯湯タンク１の低温水を汲み上げ、ヒートポンプのガスクーラを通過させ加熱した後、加熱され高温になった温水を、配管３５を通して貯湯タンク１の上部に戻している。

＜貯湯タンク１＞
図１に示す貯湯タンク１には、水道管２２からの水道水が、配管７、減圧弁６、および配管２３を通して、導入されるとともに、この貯湯タンク１内の水が、配管３２、三方弁３３および配管３４を通して、ヒートポンプユニット８に導かれヒートポンプのガスクーラで加熱され温水となった後、配管３５を通して、貯湯タンク１の上部に導かれ貯湯タンク１内に貯溜される。

貯湯タンク１内の温水の温度は、鉛直方向下方から上方にいくに従い高く、すなわち、貯湯タンク１内の下部から上部にいくに従って、相対的に低、中、高の温度分布となっている。例えば、貯湯タンク１内の上部で約９０℃、中間部で約５０℃となっている。なお、貯湯タンク１内の鉛直方向の中間部における温水を、中温水と称する。

貯湯タンク１には、鉛直方向に沿って、貯留される温水の温度を検出する複数の温度センサ４７、４８、４９、５０、５１がこの順番に上部から下部に向かって配置されており、これらの温度センサ４７、４８、４９、５０、５１により検出された貯湯タンク１内の温水の温度を示す検出信号は、コントローラ１６に出力され、電気給湯機Ｓの制御に使用されている。

＜湯張り回路＞
湯張り回路は、貯湯タンク１に貯留される温水を浴槽２に供給し、浴槽２に湯張りするための回路である。

この湯張り回路は、貯湯タンク１上部の高温の温水を、貯湯タンク１上部の取出口１０に接続される配管４１に取り出し、配管４１から分岐した配管９を通して第二混合弁１１に導き、第二混合弁１１でタンク１内のお湯と混合させ、さらに第一混合弁１４に導く。第一混合弁１４に導かれた温水は、第一混合弁１４において、水道管２２から、配管７、減圧弁６、配管２３を通ってきた水道水と混合され、第一混合弁１４の下流に配設され開制御された電磁弁２８を介して、配管２９ｂ、２９ａを通る第１の経路と、配管２９ｂ、分岐部３０、配管２５、ポンプ２７、循環混合弁３１を通って、配管３に接続される第２の経路との２つの経路で浴槽２に湯張りする構成である。

ここで、配管２９ａは、浴槽２の追い焚き入り口２ｉに接続され、また、配管３は、浴槽２の追い焚き出口２ｏに接続されており、これらの追い焚き入り口２ｉおよび追い焚き出口２ｏを介して、湯張りが行なわれる。

＜給湯用熱交換器４＞
図1に示す給湯用熱交換器４は、水道管２２、配管７を通して供給される水道水を、コントローラ１６に給湯要求があった場合に作動制御される給湯循環ポンプ１８により貯湯タンク１上部から導出される高温の温水と熱交換させて加熱し、加熱されて所定温となった水道水を混合栓１９に供給することにより給湯を行うための機器である。

なお、混合栓１９は、例えば、浴室において、洗い湯を供給するためやシャワー等に用いられる。

給湯時には、水道管２２から、配管７を通して給湯用熱交換器４に導入された水道水は、給湯循環ポンプ１８によって貯湯タンク１上部の第１取出口１０から配管４１を通して給湯用熱交換器４に導入される貯湯タンク１上部の高温の温水により加熱された後、配管３６、アキュームレータ３９、配管４０を通して、混合栓１９に温水として供給される。一方、給湯用熱交換器４において、水道水と熱交換を行い冷却され給湯用熱交換器４から出た温水は、配管４２、給湯循環ポンプ１８を通って、貯湯タンク１の下部に戻される。

＜給湯循環ポンプ１８＞
図１に示す給湯循環ポンプ１８は、コントローラ１６の図示しないインバータ回路を用いて、配管３６の給湯温度センサ３７によって検出される給湯の温度が、操作部６０で設定された給湯温度となるように、回転速度が自在に制御されている。

すなわち、給湯温度センサ３７が検出する給湯の温度が、操作部６０で設定された給湯温度よりも低い場合、コントローラ１６は、貯湯タンク１の高温の温水を循環させる給湯循環ポンプ１８の回転速度を高めて水道水に付与する熱量を増加させ給湯温度を高める一方、操作部６０で設定された給湯温度よりも給湯の温度が、高い場合には、コントローラ１６は給湯循環ポンプ１８の回転速度を低めて水道水に付与する熱量を減少させ給湯温度を低めるように、給湯循環ポンプ１８が制御されている。

＜追い焚き用熱交換器２４＞
図１に示す追い焚き用熱交換器２４は、入口２４ｉ側に、浴槽２内のふろ水が導出される配管２９ａ、配管２５、ポンプ２７、循環混合弁３１、配管５８が接続されるとともに、出口２４ｏ側には、追い焚き用熱交換器２４において貯湯タンク１上部の高温水と熱交換され加熱され追い焚きされたふろ水が浴槽２に戻る配管２６が接続されている。

＜追い焚き回路＞
追い焚き回路は、浴槽２に張られたふろ水を追い焚きするための回路である。

追い焚き時、浴槽２内のふろ水は、浴槽２の追い焚き入り口２ｉから導出され、この追い焚き入り口２ｉに接続される配管２９ａ、分岐部３０、配管２５、ポンプ２７、循環混合弁３１、配管５８、貯湯タンク１上部の高温の温水中に配置される追い焚き用熱交換器２４、配管２６、配管３を通して、配管３に接続される追い焚き出口２ｏを介して、浴槽２に戻されるように構成されている。

なお、浴槽２内の低温のふろ水は、追い焚き用熱交換器２４において、貯湯タンク１の上部の高温の温水と間接的に熱交換され、効率的に短時間で追い焚きがなされるように構成されている。

ここで、追い焚きの温度は、利用者が風呂リモコン４５、台所リモコン４６等の操作部６０で設定した追い焚きの設定温度になるように、温度センサ５６で配管２９ａを通る追い焚き前の温水の温度を検出するとともに、温度センサ５９で追い焚き後の配管２６を通る温水の温度を検出し、それぞれの検出信号をコントローラ１６に入力する。そして、コントローラ１６において、浴槽２内の温水の温度が、利用者の設定温度に至ったと温度センサ５６で検出されるまで、浴槽２内のふろ水を追い焚き用熱交換器２４に循環させるポンプ２７を稼働制御し、追い焚きモードを継続する。そして、浴槽２内の温水の温度が、利用者の設定温度になった時点でポンプ２７の稼動を停止し、追い焚きモードを終了する。

＜気泡浴機能＞
利用者が風呂リモコン４５の操作部６０から気泡浴機能を開始させると、浴槽２の追い焚き入り口２ｉから導出された湯は、配管２９ａ、２５、ポンプ２７、循環混合弁３１を通り、配管５８に流れる場合と配管３に流れる場合、あるいは、両方の回路に流れる場合がある。ポンプ２７を運転し、ふろ循環アダプター６３の中の追い焚き出口２ｏの上流側の部分を負圧にし、ベンチュリー効果を利用して、開にした空気用電磁弁６１から空気を、配管６２を通して、ふろ循環アダプター６３に導入すると、浴槽２に気泡を供給することができる。気泡浴機能を停止させるときは、空気電磁弁を閉にしたあと、ポンプ２７を停止させる。なお、逆止弁６５は、循環アダプター６３から電気給湯機Ｓへのお湯の逆流を防ぐものである。

空気用電磁弁６１、配管６２、循環アダプター６３、逆止弁６５、配管２９ａ，２５，３、循環混合弁３１及びポンプ２７は、浴槽２内に気泡を供給して気泡浴を可能にする気泡供給装置を構成する。

＜操作部６０＞
図１に示す操作部６０は、利用者が、電気給湯機Ｓで湯張り、追い焚き、給湯等を行なうために入力操作を行う機器であり、浴室に配置される風呂リモコン４５やキッチンに配置される台所リモコン４６等がある。

操作部６０は、浴槽２に湯張りするための湯張りモード、浴槽２内のふろ水を追い焚きするための追い焚きモード、混合栓１９からの給湯を行なうための給湯モード等が選択でき、湯張り時の温水の温度、追い焚き時の温水の温度、給湯時の温水の温度等を設定できる構成である。

この操作部６０は、コントローラ１６と有線または無線で電気的に接続されており、利用者による操作部６０への入力操作が、コントローラ１６に操作信号として入力されている。

＜コントローラ１６＞
コントローラ１６は、電気給湯機Ｓを電子制御する制御装置であり、操作部６０、温度センサ４８等の種々のセンサで検出した信号等に応じて制御を行なうマイコン(Ｍicrocomputer：マイクロコンピュータ)１６ａと、操作部６０、種々のセンサ等で検出された検出信号等をマイコン１６ａに入力する入力インターフェース１６ｂと、給湯循環ポンプ１８等の各種アクチェータの駆動信号を出力する出力インターフェース１６ｃと、各種センサの検出信号に従って各種アクチュエータを制御するためのプログラムを記憶するＲＯＭ(Read Only Memory)１６ｄと、を備え構成されている。ＲＯＭ１６ｄはマイコン１６ａに内蔵されてもよい。

電気給湯機Ｓの制御系の構成について、図２を用いて、具体的に説明する。図２は、電気給湯機Ｓの制御系の構成を示すブロック図である。

入力インターフェース１６ｂには、各種センサとして、外気温度センサ６４と、風呂リモコン４５及び台所リモコン４６を含む操作部６０と、温度センサ３７，４７〜５１，５６，５９と、水位センサ５７と、給湯流量センサ３８と、水温温度センサ５３と、ふろ流量センサ５５とが接続され、これらのセンサの検出信号が入力インターフェース１６ｂを通じてマイコン１６ａに入力される。入力インターフェース１６ｂは、各種センサの検出信号等をマイコン１６ａに適合した入力信号に変換する増幅回路やＡ／Ｄ変換回路等を含む。

出力インターフェース１６ｃには、各種アクチュエータとして、給湯ポンプ２７と、給湯循環ポンプ１８と、三方弁３３と、循環混合弁３１と、電磁弁２８と、空気用電磁弁６１と、第一混合弁１４と、第二混合弁１１とが接続されている。また、出力インターフェース１６ｃには、ヒートポンプユニット８が接続されている。出力インターフェース１６ｃは、マイコン１６ａからの制御信号（出力信号）に応じて、給湯ポンプ２７や給湯循環ポンプ１８等の各種アクチェータを駆動するための駆動回路やリレー駆動回路等を含む。なお、給湯ポンプ２７の駆動回路と給湯循環ポンプ１８の駆動回路とは給湯ポンプ２７側及び給湯循環ポンプ１８側にそれぞれ設けられてもよい。

マイコン１６ａで生成された各種アクチュエータ及びヒートポンプユニット８の制御信号は出力インターフェース１６ｃを通じて各種アクチュエータ及びヒートポンプユニット８に向けて出力される。

コントローラ１６に上記した以外のセンサやアクチュエータを設け、電気給湯機Ｓを電子制御するようにしてもよいことは、言うまでもない。

上述したように、コントローラ１６は、マイコン１６ａのＲＯＭ１６ｄに記憶されたプログラムに従って、電気給湯機Ｓの電磁弁２８、給湯ポンプ２７、循環ポンプ１８等の各種アクチェータおよびヒートポンプユニット８などを制御し、湯張り、追い焚き、給湯、気泡機能等の各種のモードの制御を行う。

＜＜電気給湯機Ｓの配管システムの動作詳細＞＞
次に、電気給湯機Ｓの配管システムの動作詳細について説明する。
＜貯湯タンク１への温水の貯留＞
貯湯タンク１への水道水の供給は、図1矢印に示すように、水道管２２内の水道水の例えば、６〜８ｋｇ／ｃｍ^２の水圧によって水道管２２内の水道水が配管７から減圧弁６に導かれ、減圧弁６において所定圧、例えば、約２ｋｇ／ｃｍ^２に減圧された後、配管２３、逆止弁２０を通って、貯湯タンク１の下部に導入することにより行われる。 なお、逆止弁２０は、貯湯タンク１から水道管２２側への水道水の逆流防止の役割を果たしている。
この貯湯タンク１に導入された水道水を、配管３２、三方弁３３、配管３４を通してヒートポンプユニット８に導入し、ヒートポンプユニット８のガスクーラ(図示省略)で加熱して温水とし、この温水を配管３５を通して貯湯タンク１の上部に導入し、貯湯タンク１内に貯留する。

＜混合栓１９からの給湯モード＞
次に、電気給湯機Ｓにおける混合栓１９からの給湯について説明する。電気給湯機Ｓは、貯湯タンク１の高温の温水が給湯用熱交換器４を循環する循環回路を備えており、混合栓１９からの給湯は、給湯用熱交換器４を用いて、水道管２２からの水道水と貯湯タンク１からの高温の温水との熱交換により、水道水を加熱して行なわれる。

利用者が、例えば、風呂リモコン４５を使用し給湯モードを選択すると、給湯モード選択信号がコントローラ１６に入力され、コントローラ１６からの信号により給湯循環ポンプ１８が稼動し、貯湯タンク１上部の高温水を、取出口１０から配管４１を通して給湯用熱交換器４まで導出し、給湯用熱交換器４で低温の水道水と熱交換を行い温度が下がった温水を、配管４２通して、貯湯タンク１の下部に返還する。

なお、貯湯タンク１の取出口１０から給湯用熱交換器４までの経路途中の逆止弁４３は、貯湯タンク１の自然循環防止の役割を果たしており、給湯用熱交換器４の出口から貯湯タンク１の下部までの経路途中の逆止弁４４は、給湯循環ポンプ１８を交換する際の貯湯タンク１の温水の逆流防止の役割を果たしている。

この給湯用熱交換器４を用いて給湯を行なうに際しては、水道管２２からの水道水をその水圧によって配管７を通して給湯用熱交換器４に導入し、給湯用熱交換器４により加熱され温水となった水道水を、配管３６、給湯温度センサ３７、給湯流量センサ３８、アキュームレータ３９、配管４０を通して、混合栓１９の一方側に供給する。そして、混合栓１９において、利用者が、混合栓１９の他方側に接続した水道管２２からの水道水と供給された温水とを混合し、給湯の温度を調節する。

なお、アキュームレータ３９は、給湯流量が少ない場合、例えば、給湯流量が約２〜３リットル/分での混合栓１９の蛇口から熱湯が吹き出るオーバシュート現象の防止のため、熱湯をアキュームレータ３９内の残留水と混合し冷却して適温にすべく配設されている。
混合栓１９に、貯湯タンクユニット５の給湯用熱交換器４から供給される温水の温度は、貯湯タンクユニット５内のコントローラ１６を用いて、タンク頂部温度センサ４７で検出した温水の温度、水道管２２から配管７を通って給湯用熱交換器４に向かう水道水の水温温度センサ５３で検出した温度、給湯流量センサ３８で検出した流量等をもとに、台所リモコン４６、ふろリモコン４５等の操作部６０で設定された所定の給湯温度になるように、給湯循環ポンプ１８の回転速度を制御し、給湯用熱交換器４において、水道水に熱を付与する１次側を流れる貯湯タンク１からの温水の流量を制御している。

この構成によれば、水道管２２からの水道水の高い水圧を利用できるため、例えば、３階でのシャワーも可能であり、減圧弁や負圧破壊弁も不要とすることができる。 また、減圧弁６を介して減圧した水道水を貯湯タンク１に導入し密閉式とした給湯システムとすることで、シスターンタンク、オーバーフロースイッチ、レベルスイッチなどの部品が不要となり、システムが簡易になるとともに衛生的な不安も解消され、給水時の騒音も解消される。

＜浴槽２への湯張りモード＞
次に、電気給湯機Ｓにおける浴槽２への湯張りについて説明する。利用者が、台所リモコン４６、ふろリモコン４５等の操作部６０で湯張りモードを選択した場合、電気給湯機Ｓにおいて浴槽２への湯張りが行なわれる。利用者によって操作部６０で湯張りモードが選択されると、操作部６０からコントローラ１６へ湯張りモード選択信号が入力され、コントローラ１６の制御によって、常閉型の電磁弁２８が開制御されるとともに、第二混合弁１１、第一混合弁１４、循環調整弁３１がそれぞれ湯張りモードに制御される。

電磁弁２８が開制御されることによって、水道管２２から供給される水道水が、減圧弁６で減圧され配管２３を介して貯湯タンク１内に供給される水圧により、貯湯タンク１内の高温の温水が、貯湯タンク１の上部の取出口１０から押し出される。そして、取出口１０から押し出された温水が、配管４１から分岐した配管９を通した高温湯と貯湯タンク１のその容積の鉛直方向の中間部の取出口１２から配管１３を通った中温水を第二混合弁１１で混合し、さらに第一混合弁１４に導かれ、第一混合弁１４において、水道管２２に接続される配管７から減圧弁６、配管２３を通った水道水と混合され、第一混合弁１４の下流に配設した電磁弁２８を介して、配管２９ｂ、２９ａを通る第１の経路と、配管２９ｂ、該配管２９ｂから分岐される配管２５、ポンプ２７、循環混合弁３１を通って配管３に続く第２経路との２つの経路を用いて、温水が浴槽２に供給され湯張りが行なわれる。

第二混合弁は、貯湯タンク１の頂部温度センサ４７で検出される温水の温度の検出信号と、貯湯タンク１のその容積の鉛直方向の中間部に配置される温度センサ４９で検出される温水の温度の検出信号とをコントローラ１６に入力し、コントローラ１６において、これら２つの温度等から第二混合弁１１から流出するお湯の温度を予測し、第二混合弁１１の弁開度を決定し制御している。なお、貯湯タンク１のその容積の鉛直方向の中間部としては、貯湯タンク１の容積の上方より約２／５から３／５の位置が好適である。貯湯タンク１のその容積の鉛直方向の中間部に、貯湯タンク１内の中間温度の中間水を導出し給湯する取出口１２を設けることにより、例えば、貯湯タンク１上部におけるほどの高温水を必ずしも必要としない浴槽２の湯張りにおいて、中間温度の温水を積極的に利用することで、第一混合弁１４での配管２３からの水道水の混合量を低減して熱エネルギが無駄になることを抑制でき、給湯用熱交換器４に必要な高温水を効率的に使用することができる。

このように、中間温度の中間水を積極的に利用するにより、給湯用熱交換器４や追い焚き用熱交換器２４に必要な高温水を効率的に使用することができる。

ここで、浴槽２へ供給する温水の温度は、コントローラ１６によって、温度センサ５６で検知される温水の温度が、操作部６０で設定された所定のふろ温度になるように制御する。すなわち、湯張りの温度が、利用者が風呂リモコン４５、台所リモコン４６等の操作部６０で設定した湯張りの設定温度になるように、温度センサ５６で湯張り時の配管２９ａを通る温水の温度を検出し、この検出温度の検出信号をコントローラ１６に入力し、コントローラ１６において、利用者の設定温度と温度センサ５６の検出温度とが比較され、両者が等しくなるように、第一混合弁１４における貯湯タンク１からの温水と、配管２３等から供給される水道水との混合比を、調整する制御を行なう。

また、浴槽２への温水の供給量は、ふろ流量センサ５５で流量を検出し、この流量検出信号をコントローラ１６に入力し、コントローラ１６により、所定の設定温水量になるように演算し、温水量を制御し、所定の温水量になった場合には電磁弁２８を閉制御し、温水の供給を停止する。

また、浴槽２の水位は、水位センサ５７で配管２５内の温水の圧力を検出し、この検出信号をコントローラ１６に入力し、コントローラ１６において、揚程等によって水位を演算し、所定の設定水位になるように電磁弁２８等を制御する。

このように、配管２９ｂの分岐点３０より下流側の配管２５、循環調整弁３１を通り、追い焚き用配管の出口側の配管２６の下流の配管３を通って浴槽２に湯張りをすることにより、配管２９ａからの湯張りと合わせて２本の配管で湯張りを行ない、また、減圧弁６を介した一定水圧での湯張りとなる。そのため、湯張り時間を、例えば設定温度４２℃、１８０リットルの湯張りで約８分とすることが可能で、従来に比較し、約４分、湯張り時間を短縮できる。

＜追い焚きモード＞
次に、電気給湯機Ｓにおける浴槽２のふろ水の追い焚きについて説明する。浴槽２のふろ水の追い焚きは、追い焚き用熱交換器２４を使用し行なわれる。

追い焚き用熱交換器２４は、入口２４ｉ側に、浴槽２からの配管２５、ポンプ２７、循環混合弁３１、配管５８が接続されるとともに、出口２４ｏ側には、浴槽２に戻る配管２６が接続されている。追い焚き用熱交換器２４を使用する際には、コントローラ１６によってポンプ２７を駆動させ、配管２５から循環混合弁３１を通して、追い焚き用熱交換器２４に浴槽水を導入し、該追い焚き用熱交換器２４において、貯湯タンク１上部の高温水と、導入した浴槽水とで熱交換が行なわれる。

利用者が、台所リモコン４６、ふろリモコン４５等の操作部６０で追い焚きモードを選択した場合、電気給湯機Ｓにおいて浴槽２のふろ水の追い焚きが行なわれる。すなわち、操作部６０で追い焚きモードが選択されると、操作部６０からコントローラ１６へ追い焚きモード選択信号が入力され、コントローラ１６の制御によって、浴槽２のふろ水を追い焚き用熱交換器２４を介し循環させるためのポンプ２７が稼働されるとともに、循環混合弁３１が追い焚きモードに制御される。

コントローラ１６の指令により作動するポンプ２７により、浴槽２内のふろ水は、浴槽２の追い焚き入り口２ｉから、配管２９ａ、分岐部３０、配管２５、ポンプ２７、循環混合弁３１、配管５８を通って追い焚き用熱交換器２４に導かれ、追い焚き用熱交換器２４において、貯湯タンク１上部の高温の温水との熱交換が行なわれ加熱され追い焚きがなされた後、配管２６、配管３を通って浴槽２の追い焚き出口２ｏを介し、浴槽２に戻される。

ここで、追い焚き用熱交換器２４に導かれたふろ水は、追い焚き用熱交換器２４において、貯湯タンク１上部の高温の温水との熱交換が行なわれ過熱され追い焚きがなされるため、大きな熱量がふろ水に与えられ、効率的な追い焚きが可能となっている。

この場合、追い焚き用熱交換器２４が貯湯タンク１上部に配設されているため、追い焚き開始時に、高温の温水が、浴槽２に供給されることを防止するため、追い焚き開始時、追焚き用熱交換器２４から流出する加熱後の高温水の温度を検知する温度センサ５９の温度検出信号と、ふろ戻り温度を検知する温度センサ５６の温度検出信号とをコントローラ１６に入力し、コントローラ１６において、浴槽２へ戻される加熱後のふろ水の温度が６０℃以下になるように循環混合弁３１の開度を予測し、循環混合弁３１の開度を制御している。

この構成によれば、追い焚き開始時に、追焚き用熱交換器２４から流出する加熱後の高温水の温度を検知する温度センサ５９の温度検出信号と、ふろ戻り温度を検知する温度センサ５６の温度検出信号とに基づき、浴槽２へ戻される加熱後のふろ水の温度が所定温度以下になるように循環混合弁３１の開度を制御するので、追い焚き開始時に、追焚き用熱交換器２４に滞留している高温水が直接浴槽に吐出すことを防止できる。

また、この追い焚き用熱交換器２４に浴槽２内の湯を循環することにより、貯湯タンク１内の上部の高温の温水との間で間接的に熱交換を行ない、浴槽２内の湯を追い焚き加熱するようにした循環回路を設けることにより、追い焚き時の追い焚き用熱交換器２４からの放熱がなくなり、熱エネルギが無駄になることを防止できる。

＜気泡浴機能＞
利用者がふろリモコン４５の操作部６０から気泡浴機能を開始させると、貯留される温水の温度を検出する温度センサ５０の温度が、所定の温度以下の場合は、ヒートポンプユニット８で沸き上げの運転を自動で行う。また、浴槽に供給する空気の温度は、外気温度６４で計測する。外気温度６４、ふろ設定温度、湯張り量、気泡浴機能の運転時間から温度低下する熱量を計算し、貯留される温水の温度を検出する温度センサ４８、４９、５０から貯湯タンク１の蓄熱熱量を計算して、貯湯タンク１の熱量が不足すると判断された場合は、ヒートポンプユニット８で沸き上げの運転を自動で行う。

図３を用いて、具体的に説明する。図３は、気泡浴機能を運転する際のフローチャートである。ふろリモコン４５（操作部６０）により気泡浴機能が選択（入力）されると、気泡浴機能の運転を開始する（Ｓ３０１）。このとき、ふろリモコン４５により気泡浴機能の運転時間を設定する。気泡浴機能の運転時間の設定が行われない場合は、予め設定された初期値（時間）が設定される。

次に、貯湯タンク１の蓄熱熱量の計算が実行され（Ｓ３０２）、現時点での蓄熱熱量について判定が行われる（Ｓ３０３）。現時点で貯湯タンク１の蓄熱熱量が不足している場合は、気泡浴機能の運転を停止（中止）する（Ｓ３０４）。これは、気泡浴機能の運転開始時において貯湯タンク１の蓄熱熱量が不足している場合に、気泡浴機能の運転を不可とすることに相当する。

Ｓ３０３において貯湯タンク１の蓄熱熱量が所定値以上あると判定された場合、気泡浴機能の運転中に必要な熱量があるかどうかが判定される（Ｓ３０５）。Ｓ３０５において、気泡浴機能の運転中に必要な熱量がないと判定された場合（貯湯タンク１の熱量が不足すると判定された場合）は、ヒートポンプユニット８による沸き上げ運転を自動で開始し（Ｓ３０６）、次のステップＳ３０7に進む。Ｓ３０５において、気泡浴機能の運転中に必要な熱量が蓄熱されていると判定された場合は、ステップＳ３０６をパスして、次のステップＳ３０7に進む。

ステップＳ３０7では、運転中に貯湯タンク１の蓄熱熱量が不足するかどうかを判定する。これは、ステップＳ３０３と同様に、現時点での蓄熱熱量が所定値以上あるかどうかを判定することと同等である。ステップＳ３０7において貯湯タンク１の蓄熱熱量が不足する、或いは不足していると判定された場合は、気泡浴機能の運転を停止（中止）する（Ｓ３０８）。ステップＳ３０7において貯湯タンク１の蓄熱熱量が不足していなければ、次のステップＳ３０９に進む。

ステップＳ３０９では、気泡浴機能の運転時間が設定された時間を経過したかどうかが判定される。気泡浴機能の運転時間が設定時間を経過していなければ、ステップＳ３０7に戻り、貯湯タンク１の蓄熱熱量が不足していなければ、気泡浴機能の運転が継続される。ステップＳ３０９で気泡浴機能の運転時間が設定時間に達したことが判定されると、気泡浴機能の運転は終了となる。

いずれも貯湯タンク１にあるお湯の温度を高くし、追い焚きで温度を上げることを可能にし、浴槽内の温度を設定温度にすることができ、利便性を向上させることができる。気泡浴機能の運転では、空気を浴槽内に入れるため、浴槽内のふろ水の温度が低下する。特に、冬場は空気の温度が低いため、浴槽内のふろ水の温度が大幅に低下することになる。本発明に係る実施例では、気泡浴機能の運転中に追い焚き運転を確実に行うことができるので、利便性を向上させることができる。

また、図３で説明したように、気泡浴機能を運転中に貯湯タンク１の蓄熱熱量が不足する場合は、気泡浴機能の運転を停止する。或いは、気泡浴機能の運転開始時に貯湯タンク１の蓄熱熱量が不足している場合は、気泡浴機能の運転を不可とする。これは、貯湯タンク１に溜められた温水を用いて行うふろ水の追い焚き運転に必要な熱量が不足したときは、気泡浴機能の運転を停止することを意味する。具体的には、温度センサ４８の温度が風呂リモコン４５の操作部６０で設定したふろ設定温度プラス５℃より低い場合は、気泡浴機能を運転しないようにするとよい。これにより、気泡浴機能の実行により浴槽内の温度が低下するのを防ぎ、追い焚きに必要な熱量を抑制することができる。

１…貯湯タンク、２…浴槽、２ｉ…追い焚き入り口、２ｏ…追い焚き出口、３…配管、４…給湯用熱交換器、６…減圧弁、７…配管、８…ヒートポンプユニット、９…配管、１０…貯湯タンク１の上部の取出口、１１…第二混合弁、１２…貯湯タンク１の温水取出口、１３…配管、１４…第一混合弁、１６…コントローラ、１６ａ…マイコン、１６ｂ…入力インターフェース、１６ｃ…出力インターフェース、１６ｄ…ＲＯＭ(Read Only Memory)、１８…給湯循環ポンプ、１９…混合栓、２０…逆止弁、２２…水道管、２３…配管、２４…追い焚き用熱交換器、２４ｉ…追い焚き用熱交換器２４の入口、２４ｏ…追い焚き用熱交換器２４の出口、２５，２６…配管、２７…給湯ポンプ、２８…電磁弁、２９ａ，２９ｂ…配管、３０…分岐部、３１…循環混合弁、３２…配管、３３…三方弁、３４，３５，３６…配管、３７…給湯温度センサ、３８…給湯流量センサ、３９…アキュームレータ、４０，４１，４２…配管、４４…逆止弁、４５…風呂リモコン、４６…台所リモコン、４７，４８，４９，５０，５１…温度センサ、５３…水温温度センサ、５５…ふろ流量センサ、５６…温度センサ、５７…水位センサ、５８…配管、５９…温度センサ、６０…操作部、６１…空気用電磁弁、６２…配管、６３…ふろ循環アダプター、６４…外気温度センサ、Ｓ…電気給湯機。

Claims (2)

1. 温水を溜める貯湯タンクと、前記貯湯タンクに溜められた温水の沸き上げ運転を行うヒートポンプユニットと、浴槽内に気泡を供給して気泡浴を可能にする気泡供給装置と、前記ヒートポンプユニットと前記気泡供給装置とを制御するコントローラとを備えた気泡浴機能付き貯湯式給湯機において、
   気泡浴機能の開始時に前記貯湯タンクの蓄熱熱量が不足すると判断した場合に、前記ヒートポンプユニットにより前記貯湯タンクに溜められた温水の沸き上げ運転を自動で開始し、
   気泡浴機能の開始時に前記貯湯タンクに溜められた温水の温度から算出される前記貯湯タンクの蓄熱熱量に対して、ふろ設定温度、外気温度及び気泡浴機能運転時間から算出される浴槽内の風呂水の低下温度に相当する熱量の方が大きい場合に、前記貯湯タンクの蓄熱熱量が不足すると判断することを特徴とする気泡機能付き貯湯式給湯機。
2. 請求項１に記載の気泡機能付き貯湯式給湯機において、
   ふろ水の追い焚き運転に必要な前記貯湯タンクの熱量が不足したときは、気泡浴機能の運転を停止することを特徴とする気泡機能付き貯湯式給湯機。

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