JP7022518B2 - 熱源装置 - Google Patents

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Description

本発明は、効率よく浴槽への湯はりを行うことが可能な熱源装置に関するものである。
風呂の追い焚きの際に、浴槽内の湯を循環可能とするため、浴槽には、風呂往き通路と風呂戻り通路とが接続される。風呂の追い焚きの際には、風呂戻り配管から風呂内の湯を取り込み、風呂熱交換器によって湯を加熱した後、風呂往き配管で浴槽に所定の温度の湯が循環する(例えば特許文献1)。
特開2012-52752号公報
このような熱源装置を用いて、風呂の湯はりを行う場合には、流路切替弁が切り替えられ、給湯熱交換器で加熱された湯が浴槽に供給される。この際、湯はり時間を短縮するため、風呂戻り通路と風呂往き通路の両者を用いて、浴槽へ湯が搬送される。すなわち、給湯熱交換器で加熱された湯は、風呂戻り通路と風呂往き通路の両方を流れて搬送され(以下、両搬送という)、浴槽に供給される。このように二つの通路を同時に使用することで、湯はり時間を短縮することが可能となる。
一方、風呂往き通路には、例えば風呂ポンプや風呂熱交換器等が接続され、風呂戻り通路よりも通路長が長くなる。すなわち、風呂戻り通路に対して、風呂往き通路の流体抵抗が大きくなる。また、風呂ポンプ内にエアが入っていると、このエアを押し出さなければ、風呂往き通路へ湯を流すことが困難となる場合がある。
このように、一方の風呂往き通路への湯の供給が困難となると、湯が風呂戻り通路のみに流れ、風呂戻り通路のみによって浴槽に湯が搬送される(以下、片搬送という)。このような片搬送の状態となると、両搬送によって湯はりを行う場合と比較して、必要な湯量を浴槽に供給するために、より多くの時間を要する。すなわち、湯はり時間が長くなる。
また、通常、浴槽へ湯はりを行う際には、各家庭に供給される元の水圧によって水を給湯熱交換器に流し、給湯熱交換器で加熱された湯が、浴槽へ搬送される。このため、特に水圧の安定しない地域(例えば浄水場から離れた丘の上)や、階上の部屋等において、例えば夕食時等元水圧が低くなると、流体抵抗の高い風呂往き通路へ湯が圧送されにくくなり、片搬送となるおそれがある。
本発明は、前述した観点に鑑みてなされたものであり、湯はり時に、確実に風呂往き通路と風呂戻り通路を利用することが可能な熱源装置を提供することを目的とする。
前述した目的を達するために本発明は、浴槽に接続され、給湯熱交換器から浴槽へ給湯する浴槽給湯通路を具備する熱源装置であって、前記浴槽給湯通路から風呂往き通路と風呂戻り通路への流向を制御可能な第1流路切替弁と、前記風呂往き通路に配置される風呂ポンプと、を具備し、前記第1流路切替弁から前記浴槽までの前記風呂往き通路は、前記第1流路切替弁から前記浴槽までの前記風呂戻り通路よりも長いため、流体抵抗が大きく、前記第1流路切替弁は、制御部によって、少なくとも、前記浴槽給湯通路と前記風呂往き通路とが流通する全閉状態と、前記浴槽給湯通路と前記風呂戻り通路とが流通する全開状態と、を切り替え可能であり、前記第1流路切替弁は、前記風呂往き通路へ優先的に液体を流すことが可能な風呂往き優先開度と、前記風呂往き優先開度に対して、前記風呂戻り通路への流量を増加させた定常開度との切り替えが可能であり、前記制御部は、湯はり時に、前記定常開度における、前記風呂往き通路に流れる湯量を取得し、流量が所定以下である場合に、前記風呂往き通路へ液体が流れていないと判断し、前記風呂往き優先開度に切り替えて、所定時間後に再度前記定常開度へ切り替えることを特徴とする熱源装置である。
前記第1流路切替弁は、前記制御部によって、前記全閉状態と、前記全開状態との間の中間状態で開度を調整することが可能であり、前記風呂往き優先開度は、前記全閉状態または前記中間状態であり、前記定常開度は、前記全開状態または前記中間状態であってもよい。
前記制御部は、湯はり信号を受けると、まず、前記第1流路切替弁の開度を前記風呂往き優先開度に切り替え、所定の湯量を流した後に、前記第1流路切替弁の開度を前記定常開度に変更してもよい。
前記制御部は、浴槽へ送られる総流量を湯量センサで計測し、所定の流量に達した後に、前記第1流路切替弁の前記風呂往き優先開度から前記定常開度への切り替えを行ってもよい。
前記制御部は、湯はり時において、前記第1流路切替弁の開度を前記風呂往き優先開度に切り替え、所定時間経過後に、前記第1流路切替弁の開度を前記定常開度に変更可能であってもよい。
前記浴槽給湯通路と第2流路切替弁を介して接続され、少なくとも前記給湯熱交換器からのドレンを貯留するドレンタンクを具備し、前記第2流路切替弁を前記ドレンタンク側に切り替えた状態において、前記第1流路切替弁を前記全閉状態とすることで、前記風呂ポンプによって前記ドレンタンク内のドレンを浴槽側に排出可能であり、前記第2流路切替弁を前記浴槽給湯通路側に切り替えた状態において、前記第1流路切替弁を前記全閉状態から前記全開状態又は前記風呂往き優先開度若しくは前記定常開度の状態に切り替えて、前記浴槽給湯通路からの液体を、前記風呂戻り通路と前記風呂往き通路とに流すことが可能であってもよい。
前記第1流路切替弁は、四方弁であり、前記全閉状態では、前記浴槽給湯通路と前記風呂往き通路が前記第1流路切替弁を介して流通し、前記全開状態では、前記浴槽給湯通路と前記風呂戻り通路が前記第1流路切替弁を介して流通するとともに、前記風呂戻り通路から分岐する短絡通路と前記風呂往き通路とが前記第1流路切替弁を介して流通してもよい。
本発明によれば、浴槽への湯はり時に、第1流路切替弁において、風呂往き通路へ優先的に液体を流すことが可能な風呂往き優先開度で湯を流すため、風呂往き通路へ確実に湯を流すことができ、片搬送となることを抑制することができる。また、その後、風呂往き優先開度に対して、風呂戻り通路への流量を増加させた定常開度へ切り替えることで、より効率よく、両搬送で湯はりを行うことができる。
また、第1流路切替弁が、全閉状態と全開状態との間の中間状態において、開度を調整可能であれば、風呂の湯はり時に、風呂往き通路と風呂戻り通路への湯の流量を細かく調整することができる。このため、風呂往き通路と風呂戻り通路への湯の流量の比率を最適に設定することができる。
また、制御部が、湯はり開始直後に、必ず第1流路切替弁を風呂往き優先開度とすることで、風呂ポンプにエアが入り込んでいる場合でも、確実に両搬送とすることができる。
この際、湯量センサで所定の流量が流れたことを検出した後に、第1流路切替弁を風呂往き優先開度から定常開度へ変更することで、風呂往き通路へ湯を確実に流した後に、最適なバランスで両搬送による湯はりを行うことができる。
また、第1流路切替弁を定常開度として湯はりを行っている際に、風呂往き通路に流れる湯量が所定以下である場合には、片搬送となっていると判断することができる。このため、この場合に第1流路切替弁を風呂往き優先開度へ切り替えることで、確実に両搬送とすることができる。また、この場合でも、その後、第1流路切替弁を定常開度へ切り替えることで、より効率よく、両搬送で湯はりを行うことができる。
また、第2流路切替弁によって、ドレンタンクと給湯通路とを切替えることで、ドレン排水を行うことができる。この際、第1流路切替弁を全閉とすることで、風呂ポンプによって、風呂往き通路からドレン排水を行うことができる。
また、第1流路切替弁を四方弁とすることで、ドレン排水や湯はり等を行う場合においても、少ない切替弁によって、所望の流路の切り替えを行うことができる。
本発明によれば、湯はり時に、確実に風呂往き通路と風呂戻り通路を利用することが可能な熱源装置を提供することができる。
熱源装置1を示す構成図。 熱源装置1を示す構成図。 熱源装置1を示す構成図。 (a)は、図3の風呂往き通路5b、風呂戻り通路5cの拡大図、(b)は、第1流路切替弁7の拡大概念図。 熱源装置1を示す構成図。 (a)は、図5の風呂往き通路5b、風呂戻り通路5cの拡大図、(b)は、第1流路切替弁7の拡大概念図。 片搬送状態における風呂往き通路5b、風呂戻り通路5cの拡大図。 (a)、(b)は、第1流路切替弁7の拡大概念図。 第1流路切替弁7の切り替えを行うフローチャート。 第1流路切替弁7の切り替えを行うフローチャート。 第1流路切替弁7の補正を行うフローチャート。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態にかかる熱源装置1について説明する。図1は、熱源装置1の構成を示す図である。熱源装置1は、給湯熱交換器25と暖房熱交換器27からなる熱交換器26を有し、給湯栓や浴槽3などへ湯を供給することができるとともに、暖房を行うことができる。
熱源装置1には、制御部11が接続される。制御部11は、浴室や部屋に設置されたコントローラなどの操作によって、熱源装置1の各部の動作を制御可能である。なお、制御部11は、例えばコンピュータであり、コントローラなどの入力部と、事前に各部の動作や情報が記憶されたメモリなどの記憶部と、各種の演算を行うCPUなどの演算部を具備する。また、制御部11は、通信制御部によって熱源装置1を構成する各センサや機器等からの情報を有線または無線で取得可能であるとともに、熱源装置1を構成する各機器を動作させることができる。
(給湯)
次に、熱源装置1の構成と、制御部11による制御動作等について説明する。まず、熱源装置1の給湯時の動作に基づいて、熱源装置1の構成を説明する。熱源装置1には、ガス配管4aへガスが供給され(図中矢印A)、水配管4bへ水が供給されている(図中矢印B)。
給湯栓を開くと、水配管4bに配置された水量センサ23が水量を検知し、制御部11によって給湯熱交換器25の燃焼ファン33が稼働する。燃焼ファン33の回転を検知すると、ガス配管4aに配置された元ガス電磁弁やガス比例弁等が開き、ガス配管4aから給湯熱交換器25へガスが供給される。給湯熱交換器25においては、電磁弁によって、給湯熱交換器25のバーナへガスが供給される。
この状態において、電磁弁によって暖房熱交換器27のバーナへのガスの供給は遮断されている。すなわち、各バーナに設けられた電磁弁によって、使用するバーナの位置や本数を制御することができる。なお、熱交換器26の熱源は、ガス燃焼を行うバーナには限られず、石油燃焼用のバーナを設けてもよいし、電熱ヒータを設けてもよい。
給湯熱交換器25においては、図示を省略した点火プラグおよびイグナイタ等によって、バーナが着火される。バーナが着火しているかどうかは、図示を省略したフレームロッドによって検出される。なお、ガス比例弁の弁開度によって、対応するバーナへの供給燃料量を調整することができる。
一方、水配管4bへ供給された水は、給湯熱交換器25の通路へ送られる(図中矢印C)。給湯熱交換器25へ送られた水は、給湯熱交換器25においてバーナによって加熱されて、所定の温度に加熱された湯が、給湯通路5aへ流出する。給湯通路5aを流れる湯は、適宜に分岐されて給湯栓などから出湯される(図中矢印D)。
なお、給湯熱交換器25から流出した湯の湯温は、給湯通路5aに配置された缶体サーミスタ2bによって検知される。湯温が、設定された温度から所定以上離れている場合には、バーナの燃焼本数等が調整される。給湯通路5aは、バイパスサーボ43を介して水配管4bと接続されており、水と湯の切り替えや混合を行うことができる。また、水配管4bとの合流部よりも下流側の給湯通路5aに配置された出湯サーミスタ2aで出湯温度が検知される。なお、出湯温度が設定温度から外れた場合には、制御部11は、水量サーボ45のギヤードモータを動作して全水量を調整し、出湯温度を修正する。以上により、所望の設定された湯温の湯を出湯することができる。
(暖房)
次に、図2を用いて、暖房時の動作について説明する。暖房時に使用される回路は、暖房戻り通路5e、高温暖房往き通路5f、低温暖房往き通路5g等からなり、暖房ポンプ41によって、暖房熱交換器27へ液体を循環させることができる。暖房熱交換器27においては、前述した給湯熱交換器25と同様に、バーナによって暖房熱交換器27を流れる液体を所望の温度に加熱することができる。
なお、暖房熱交換器27の近傍において、暖房高温サーミスタ2cが設けられており、暖房高温サーミスタ2cによって、暖房熱交換器27から流出する液体の温度を検出することができる。また、暖房ポンプ41の吐出側には、暖房熱交換器27に導入される液体の温度を検出する暖房低温サーミスタ2fが設けられている。
暖房ポンプ41の吸入口側と暖房熱交換器27との間には、暖房シスターン37が設置される。すなわち、暖房戻り通路5eから暖房熱交換器27に導入されて加熱された液体は、暖房シスターン37を通り、暖房ポンプ41に導入される。なお、暖房シスターン37へは、補給水電磁弁35によって、給湯通路5aからの湯を補給することができる。
暖房熱交換器27で加熱された液体は、暖房ポンプ41の吐出後に分岐し、一部は低温暖房往き通路5gから例えば床暖房などの低温暖房機器へ供給される(図中矢印H)。また、残部は、暖房熱交換器27に再度導入され、暖房熱交換器27によってさらに加熱されて高温(例えば80℃程度)となる。また、高温となった液体は、一部が風呂熱交換器17に供給されて、後述する風呂循環時の湯の加熱に用いられ、残部が高温暖房往き通路5fを介して、例えば、浴室暖房乾燥機など高温暖房機器へ供給される(図中矢印F)。低温暖房機器および高温暖房機器からは、暖房戻り通路5eで液体が戻り、再度暖房熱交換器27へ循環する。
以上のように、制御部11は、コントローラによる暖房のON/OFFの指示により、上記の各種の制御を行ない、低温暖房機器または高温暖房機器へ所定の温度の液体を循環させて、暖房を行うことができる。なお、熱源装置1には、暖房機能は必ずしも必須ではない。
(ドレン排水)
次に、図3を用いて、ドレン排出時の動作について説明する。前述したように、熱源装置1は、暖房熱交換器27および給湯熱交換器25からなる熱交換器26を具備する。それぞれの熱交換器26は、燃焼動作が停止した後に、結露を生じる場合がある。熱源装置1が、例えば排水溝を有する屋外に設置される場合には、熱交換器26において結露したドレンをそのまま排水溝へ排出することができる。
一方、熱源装置1が室内や、排水溝が設けられない部位に設置されると、ドレンをその場で排水することができない。したがって、熱源装置1は、熱交換器26で生じたドレンをドレンタンク15に貯留し、所定量のドレンが溜まった際に、浴室の排水溝を用いて、ドレンを排水することができる。
まず、制御部11は、ドレンタンク15内の水量を検知し、所定量のドレンが貯まると、第2流路切替弁9を動作させる。図4(a)は、第2流路切替弁9以降の流路の拡大図である。ドレンタンク15からのドレン(図中矢印O)は、第2流路切替弁9によって、浴槽給湯通路5と接続される。なお、第2流路切替弁9は、例えば3方弁である。
浴槽給湯通路5を流れる液体は、第1流路切替弁7を介して、風呂往き通路5b方向へ流れる(図中矢印I)。風呂往き通路5b側には、風呂ポンプ13が設置される。風呂ポンプ13を稼働することで、ドレンタンク15のドレンを吸入して、風呂熱交換器17等を介して浴槽3方向へドレンを送水することができる。なお、ドレン排水時には、風呂熱交換器17へ、加熱された液体を循環する必要はない。
また、浴槽3の手前には、ドレン排水切替弁47が配置される。ドレン排水切替弁47を浴槽側から排水溝側へ切り替えることで、ドレンを浴槽3内ではなく、排水溝に排水することができる(図中矢印J)。
ドレンタンク15内のドレンが所定以上排水され、ドレンタンク15の水位が所定値以下に下がると、制御部11は、ドレン排水動作を停止する。すなわち、風呂ポンプ13を停止する。以上により、ドレンを浴室の排水溝等に排出することができる。なお、ドレン排水機能は、必ずしも必須ではない。
ここで、図4(b)は、第1流路切替弁7の拡大概念図である。第1流路切替弁7は、例えば4方弁である。第1流路切替弁7は、浴槽給湯通路5からの湯(湯量Qtotal)を、風呂戻り通路5c方向へ流れる湯(湯量Q)と風呂往き通路5b側に流れる湯(湯量Q)とに切り替えることができる。前述したように、ドレン排水を行う際には、第1流路切替弁7へ流れる液体の全てを、風呂往き通路5b側へ流すこととなる。すなわち、供給される流量Qtotalを、第1流路切替弁7によって、全て風呂往き通路5b側へ流すため、風呂往き通路5b側へ流れる液体の流量Q往き=Qtotal=Qとなる。したがって、Q=Q戻り=0となる。
このように、浴槽給湯通路5からの全ての液体を風呂戻り通路5c側に流さない状態を、第1流路切替弁7の「全閉状態」とする。すなわち、第1流路切替弁7の全閉状態では、浴槽給湯通路5からの湯は、第1流路切替弁7を介して風呂往き通路5bのみに流通する。
(配管洗浄)
コントローラがONの状態では、制御部11は、水位センサ21によって風呂の水位を検知する。水位がある場合には、常時水位の変動を監視し、浴槽3の湯水が、浴槽排水栓が抜かれて排水状態に至ったかどうかを判断する。浴槽3の循環口以下にまで水位の低下が検出されると、浴槽3の設定温度の湯温の湯を所定量、後述の湯はり動作と同じ動きで、加熱された湯を給湯通路5aから浴槽給湯通路5側へ流し、第1流路切替弁7を経て、風呂往き通路5b、風呂戻り通路5cを用いて浴槽3へ給湯する。
(従来の湯はり及び追い焚き)
次に、図5を用いて、浴槽3への湯はり動作について説明する。コントローラへ自動湯はりの入力があると、まず、制御部11は、水位センサ21によって風呂の水位を検知する。水位がある場合には、風呂ポンプ13を所定時間(例えば1分)運転し、風呂水流スイッチ19がONするかどうかを検出する。
風呂水流スイッチ19がOFFのままや、水位が低い場合には、所定量(例えば6L)の後述する湯はりを行い、再度風呂ポンプを所定時間運転して、風呂水流スイッチ19がONするかどうかを検出する。風呂水流スイッチ19がONとなれば、浴槽3に水有りと判断し、OFFのままの場合には浴槽3に水なしと判断する。浴槽3に水がないと判断すると、引き続き湯はりを行う。浴槽3に水があると判断すると、設定温度となるまで追い焚きを行う。
湯はりを行う場合には、まず、制御部11は、第2流路切替弁9を、浴槽給湯通路5と給湯通路5aとが流通するように切り替える。また、前述した給湯動作と同様に、制御部11は、水配管4bから供給された水を給湯熱交換器25で加熱する。また、制御部11は、給湯熱交換器25から取り出した湯が流れる給湯通路5aと浴槽給湯通路5との間に配置された湯はり電磁弁31を開く。以上により、加熱された湯を給湯通路5aから浴槽給湯通路5側へ流すことができる(図中矢印K)。なお、浴槽給湯通路5へ流れた湯の総量は、湯量センサ29で計測することができる。
図6(a)は、第2流路切替弁9以降の流路の拡大図である。前述したように、給湯通路5aからの湯(図中矢印K)は、第2流路切替弁9によって、浴槽給湯通路5へ流れる。浴槽給湯通路5は、風呂往き通路5bおよび風呂戻り通路5cを介して、浴槽3と接続される。したがって、給湯通路5aを流れる湯を、浴槽給湯通路5等を介して浴槽3へ給湯することがきる。
図6(b)は、第1流路切替弁7の拡大概念図である。従来、湯はりを行う際には、例えば、浴槽給湯通路5から第1流路切替弁7へ流れる湯の全てQtotalが、風呂戻り通路5c側へ流される。また、風呂戻り通路5c側へ流れた湯は、短絡通路5dにおいて分岐する。すなわち、第1流路切替弁7で分岐した湯量Qが、そのまま風呂戻り通路5cへ流れる湯量Q戻りと、短絡通路5dへ分岐した湯量Qとに分かれる。
この場合、風呂戻り通路5c側へ流れる液体の流量Q戻り=Q-Qであり、風呂往き通路5b側へ流れる液体の流量Q往き=Qとなる。なお、Q=Qtotalであり、Q=0である。このように、全ての液体を風呂戻り通路5c側に流す状態を、第1流路切替弁7の「全開状態」とする。すなわち、全開状態では、浴槽給湯通路5と風呂戻り通路5cが第1流路切替弁7を介して流通するとともに、風呂戻り通路5cから分岐する短絡通路5dと風呂往き通路5bとが第1流路切替弁7を介して流通する。
図6(a)に示すように、短絡通路5dから風呂往き通路5b側へ流れた湯は(図中矢印I)、風呂ポンプ13、風呂熱交換器17を介して浴槽3へ流れる(図中矢印N)。一方、風呂戻り通路5c側へ流れた湯は、そのまま浴槽3へ流れる(図中矢印L)。なお、湯はり時には、風呂ポンプ13および風呂熱交換器17は稼働せず、給湯通路5a側から、元の水圧によって湯が送られる。
このように、湯はり時においては、第1流路切替弁7を全開状態とすることで、風呂往き通路5bと風呂戻り通路5cの両方に湯を流すことができる。したがって、両搬送によって湯はりを行うことができる。このため、短時間に湯はりを行うことができる。なお、浴槽3が、設定された水位となると、制御部11は、湯はり電磁弁31を閉じ、給湯熱交換器25のバーナを消火し、湯はりを完了する。
また、追い焚きを行う場合には、制御部11は、湯はり電磁弁31を閉じ、風呂ポンプ13を稼働させる。浴槽3内の湯水は、風呂戻り通路5cから風呂ポンプ13で吸水され、風呂熱交換器17を介して風呂往き通路5bから浴槽3へ循環する。浴槽3へは循環金具を介して風呂往き通路5bと風呂戻り通路5cが接続されており、風呂ポンプ13に浴槽3の異物が吸引されないように、循環金具内にはフィルターが設けられ、浴槽3内の湯水は、前記フィルターを介して風呂戻り通路5cから風呂ポンプ13で吸水される。この際、暖房熱交換器27が稼働し、加熱された液体が、風呂熱交換器17に送水される。風呂熱交換器17において、浴槽3から循環する湯と暖房熱交換器27で加熱された加熱流体との液-液の熱交換が行われ、浴槽3に循環する湯を所定の温度に昇温することができる。
なお、風呂戻り通路5cに設けられる風呂戻りサーミスタ2e(温度センサ)によって、浴槽3内の湯温を検出することができ、風呂往き通路5bに設けられる風呂往きサーミスタ2d(温度センサ)によって、風呂へ送られる湯温を検出することができる。浴槽3へ送られる湯温が設定温度と所定以上離れている場合には、追い焚き流量制御弁39によって、風呂熱交換器17への加熱流体の流量が調整される。浴槽3の湯温が設定温度になると、制御部11は、風呂ポンプ13および風呂熱交換器17(暖房熱交換器27)の稼働を停止する。
なお、湯はり終了後、コントローラから追い焚きONの指示が入力された場合には、制御部11は、浴槽3の湯温が設定温度となるまで、前述した追い焚きを行う。また、熱源装置1は、湯はり後の浴槽3の温度を一定に保持する保温モードを有してもよい。この場合、制御部11は、まず、湯はり後、例えば4時間といった保温動作時間中に、湯を所定時間循環させて、風呂戻りサーミスタ2eによって浴槽3内の湯温を検出する。検出された湯の温度が、予め設定される風呂設定温度より所定の許容範囲以上低下したときには、前述した追い焚き動作を例えば3分間行い、浴槽3内の湯温を上昇させる。以上により、保温動作時間中に、浴槽温度を所定温度に保持することができる。
また、追い焚き時には、浴槽3の湯温が設定温度になるまで、暖房熱交換器27による液体加熱を継続しなくてもよい。例えば、風呂戻りサーミスタ2eによる検出温度が、風呂設定温度よりも低い予め定められる追い焚き停止温度となったときに暖房熱交換器27のバーナ燃焼を停止してもよい。
この場合には、暖房熱交換器27による液体加熱停止後にも、暖房熱交換器27への液体の循環と、浴槽3への湯の循環を継続させることにより、暖房シスターン37が保有するシスターン保有熱量を利用して、暖房熱交換器27の停止温度から風呂設定温度までの浴槽湯水の加熱を行うことができる。なお、暖房熱交換器27の停止温度については、各種の条件に応じて適宜設定されるものであり、暖房シスターン37内の液体の温度、暖房シスターン37の容量、風呂設定温度、浴槽3の湯量等を考慮して設定すればよい。
(第1流路切替弁7の中間位置制御について)
前述したように、第1流路切替弁7を全開状態として、両搬送によって湯はりを行うことで、効率よく湯はりを行うことができる。しかし、第1流路切替弁7を全開状態とし、短絡通路5dによる分岐のみでは、確実に両搬送とはならない場合がある。例えば、前述したように、風呂往き通路5b側は、風呂ポンプ13や風呂熱交換器17などが配置され、全体の配管長も長くなる。このため、風呂往き通路5bと風呂戻り通路5cとの分岐部から浴槽3までのそれぞれの流体抵抗が異なる。このため、流体抵抗の大きな風呂往き通路5bへ、湯が十分に流れないおそれがある。
また、図7は、風呂ポンプ13へエアが混入した状態を示す概念図である。風呂ポンプ13へのエアの混入は、浴槽水を抜いた時に、たまたま、例えば風呂往き通路5bから空気を吸い込み、風呂往き通路5b内の湯水、風呂ポンプ13の湯水、風呂戻り通路5cの湯水、が順次浴槽3に流れ発生する(通称水崩れ現象)。前述したように、浴槽3への湯はりの際には、湯は、水配管4bへの水圧によって浴槽3へ流される。この際、風呂往き通路5bの途中でエア溜りが生じると、このエアを押し出すだけの圧力がかからないと、風呂往き通路5bへ湯が流れなくなる。すなわち、風呂往き通路5bへ湯が流れている状態で、湯を継続して流すのに必要な圧力よりも、最初に、エアを排出して、風呂往き通路5bへ湯を流すのに必要な圧力は高くなる。このため、エアの混入がなければ、風呂往き通路5bへ湯を流すのに十分な湯の圧力があったとしても、最初に風呂往き通路5bへ湯を流すために必要な圧力に対して不足するおそれがある。この場合には、風呂戻り通路5cのみに湯が流れて片搬送となる。
そこで、本発明にかかる熱源装置1では、第1流路切替弁7の制御において、全閉状態と全開状態との間の中間状態での開度調整が可能であることが望ましい。例えば、第1流路切替弁7内の弁体をステッピングモータで制御し、ステッピングモータのステップ数によって、全閉状態/中間状態/全開状態を制御する。また、中間状態においても、弁体の開度を微調整可能とすることで、第1流路切替弁7における流向と流量を調整することができる。
図8(a)は、第1流路切替弁7の中間状態の一例を示す概念図である。この場合、供給される流量Qtotalが、第1流路切替弁7によって、一部が風呂戻り通路5c側へ流れ(Q)、残部が風呂往き通路5b側へ流れる(Q)。風呂戻り通路5c側へ流れた湯は、さらに短絡通路5dにおいて分岐し(Q)、第1流路切替弁7で分岐した湯量Qと短絡通路5dにおいて分岐した湯量Qが合流して、風呂往き通路5b側に流れる流量Q往きとなる。
この場合、風呂戻り通路5c側へ流れる液体の流量Q戻り=Q-Qであり、風呂往き通路5b側へ流れる液体の流量Q往き=Q+Qである。なお、Qtotal=Q+Qである。
また、図8(b)に示すように、図8(a)の状態から第1流路切替弁7の弁体の開度を調整することで、第1流路切替弁7の中間状態において、風呂戻り通路5c側へ流れる流量Qと、風呂往き通路5b側へ流れる流量Qの比率を調整することができる。すなわち、風呂戻り通路5c側へ流れる液体の流量Q戻りと、風呂往き通路5b側へ流れる液体の流量Q往きの比率を調整することができる。
表1には、Qtotalを100とした際の、第1流路切替弁7の開度による各部への流量の比率の違いの一例を示す。
Figure 0007022518000001
前述したように、ドレン排出時には、ドレンを、風呂ポンプ13によって風呂往き通路5bから排水することができる。このため、第1流路切替弁7を全閉状態として、ドレンタンク15からの水の全量を、風呂往き通路5b側へ流す。すなわち、Q=Q往き=100となり、Q=Q=0となる。
一方、従来の湯はり時には、両搬送を行うため、第1流路切替弁7を全開状態とする。この際、風呂往き通路5bと風呂戻り通路5cの流体抵抗差によって、それぞれに流れる湯の流量が異なる。例えば、表1に示す例では、風呂戻り通路5c側へ65%の湯が流れ、風呂往き通路5bへ35%の湯が流れる。
これに対し、表の「湯量調整湯はり時A」は、図8(a)の状態を示し、第1流路切替弁7を中間状態で調整したものである。この状態では、第1流路切替弁7によって、Qtotalを、風呂往き通路5b側と風呂戻り通路5c側とに、20:80の比率で分岐させる。また、風呂戻り通路5c側へ流れた湯は、短絡通路5dと風呂戻り通路5c側に30:50で分岐し、短絡通路5dに流れた湯は、風呂往き通路5b側に合流する。したがって、この場合には、風呂往き通路5b側および風呂戻り通路5c側に、それぞれ50%の流量を流すことができる。
同様に、表の「湯量調整湯はり時B」は、図8(b)の状態を示し、「湯量調整湯はり時A」よりも、第1流路切替弁7の弁体を、中間状態においてさらに全閉状態側へ調整したものである。この状態では、第1流路切替弁7によって、Qtotalを、風呂往き通路5b側と風呂戻り通路5c側とに、35:65の比率で分岐させる。また、風呂戻り通路5c側へ流れた湯は、短絡通路5dと風呂戻り通路5c側に25:40で分岐し、短絡通路5dに流れた湯は、風呂往き通路5b側に合流する。したがって、この場合には、風呂往き通路5b側および風呂戻り通路5c側に、それぞれ40%の流量を流すことができる。このように、第1流路切替弁7は、中間状態において、開度を微調整することができる。
(湯はり時の第1流路切替弁7の制御1)
次に、湯はり時における第1流路切替弁7の制御について説明する。熱源装置1は、湯はり時に、第1流路切替弁7の開度を変更可能である。図9は、湯はり時の第1流路切替弁7の制御の一例を示すフローチャートである。まず、制御部11は、湯はりの信号を受けると、第1流路切替弁7を風呂往き優先開度に調整する(ステップ101)。風呂往き優先開度は、風呂往き通路5bへ優先的に湯を流すための開度である。
次に、制御部11は、所定の湯量が浴槽へ流れたことを検出すると(または所定の時間を経過すると)、第1流路切替弁7を定常開度に変更する(ステップ102、103)。例えば、湯はりを開始してから、浴槽3へ送られる総流量(単位:積算流量、例えばリッター)を湯量センサ29で計測し、所定の流量に達した後に第1流路切替弁7を定常開度に変更する。
なお、定常開度は、風呂往き優先開度に対して、風呂戻り通路5cへの流量を増加させたものである。例えば、風呂往き優先開度が「湯量調整湯はり時B」であり、定常開度が、風呂往き優先開度よりも風呂戻り通路5cへの湯量が増加する「湯量調整湯はり時A」である。定常開度は、例えば、浴槽3へ流れる時間当たりの湯量が最大となるように設定される。
前述したように、湯はり時において、風呂往き通路5bへ一度湯が流れ出すと、エアを押し出すだけの余剰の圧力は不要となる。このため、例えば、湯はりの初期において、第1流路切替弁7を「湯量調整湯はり時B」の状態に調整し、確実に風呂往き通路5bへ湯を流した後に、第1流路切替弁7を「湯量調整湯はり時A」の状態に調整し、バランスよく両搬送とすることができる。なお、風呂往き優先開度、定常開度のそれぞれの開度情報(例えばステッピングモータのステップ数)は、記憶部に記憶される。
このように、風呂往き優先開度は、定常開度と比較して、より大きな圧力で、風呂往き通路5bへ湯を流すことが可能である。このため、配管や風呂ポンプ13内にエアが混入し、エアを押し出すだけの圧力が余計に必要となる場合でも、十分な圧力で風呂往き通路5bへ湯を流すことで、片搬送となることを防止することができる。また、風呂往き通路5bへ一度湯が流れ出すと、エアを押し出すだけの余剰の圧力は不要となるため、両搬送において最適な比率となるように(例えば、両通路の圧損差が所定値以下となるように)、第1流路切替弁7の開度を変更して、最適な条件で両搬送の湯はりを行うことができる。
なお、第1流路切替弁7が中間状態での開度調整ができない場合には、湯はり時に、制御部11は、まず、第1流路切替弁7を全閉状態(風呂往き優先開度)として、風呂往き通路5bへ湯を流し、確実に風呂往き通路5bへ湯が流れた後に、第1流路切替弁7を全開状態(定常開度)として、両搬送で湯はりを行うこともできる。
(湯はり時の第1流路切替弁7の制御2)
次に、湯はり時における第1流路切替弁7の他の制御について説明する。図10は、湯はり時の第1流路切替弁7の制御の一例を示すフローチャートである。まず、制御部11は、湯はりの信号を受けると、第1流路切替弁7を、あらかじめ最適な両搬送バランスとなるように定められた定常開度に調整する(ステップ201)。例えば、前述した、「湯量調整湯はり時A」となるように、第1流路切替弁7のステッピングモータを所定のステップ数回転させて、設定された開度に第1流路切替弁7の開度を調整する。
次に、制御部11は、風呂水流スイッチ19によって、所定の流量の湯(単位:瞬間流量、例えばリッター毎分)が風呂往き通路5bへ流れているか検知する(ステップ202)。なお、制御部11は、湯はり開始から、所定の時間経過後に、風呂水流スイッチ19によって、所定の流量の湯が風呂往き通路5bへ流れているか検知してもよい。
風呂往き通路5bへの湯量が所定値以下である場合には、制御部11は、片搬送となっていると判断し、風呂往き通路5bへの流量を増加させるように第1流路切替弁7の開度を変更する(ステップ203、204)。例えば、前述した、「湯量調整湯はり時B」となるように、第1流路切替弁7のステッピングモータを所定のステップ数回転させて、第1流路切替弁7の開度を調整する。
次に、制御部11は、所定の湯量が浴槽へ流れたことを検出すると(または所定の時間を経過すると)、第1流路切替弁7を定常開度に再度変更する(ステップ205)。
このように、湯はり時に片搬送となった場合にのみ、両搬送となるように、第1流路切替弁7の開度を変更して、両搬送となった後、最適なバランスとなるように第1流路切替弁7の開度を再度変更してもよい。したがって、片搬送とならない場合には、湯はりの初期から、最適なバランスとなるような第1流路切替弁7の開度で、湯はりを行うことができる。
(第1流路切替弁7の開度情報の補正)
次に、第1流路切替弁7の開度情報の補正について説明する。図11は、定常開度を補正する例を示すフローチャートである。まず、制御部11は、湯はり時に、第1流路切替弁7が定常開度となっている状態で(ステップ301)、湯量センサ29によって浴槽3へ流れる湯の総量を計測し、所定の流量が流れるまでの時間情報を取得する。また、この際、湯はりを行っている時刻情報を取得する(ステップ302)。なお、時刻情報は、必ずしも必須ではない。また、時刻情報に加え、曜日情報や季節情報などを取得してもよい。
次に、制御部11は、記憶部に記憶されている、過去の同一時刻範囲内における時間情報と、新たに得られた時間情報とを比較する(ステップ303)。なお、時刻範囲とは、例えば、朝(6:00~10:00)、昼(10:00~17:00)、夜(17:00~24:00)、深夜(0:00~6:00)など、近所の家庭において水を使う量の多少などによって区分される。すなわち、水の元圧の変動によって区分される。時刻情報を得る場合には、それぞれの時刻範囲毎に、時間情報が紐づけられる。また、得られた時間情報は、時刻範囲毎に記憶部に記憶される。
制御部11は、過去の時間情報(または基準時間情報)に対して、今回の時間情報が所定以上長いと判断すると、片搬送となっていると判断し、風呂往き通路5bへの流量を増加させるように風呂往き優先開度を補正してもよい(ステップ304、305)。
なお、片搬送ではないものの、定常開度における流量配分が適切でないと判断される場合には、定常開度を補正してもよい。ここで、定常開度としては、例えば、最短で湯はりが可能な配分となるように、第1流路切替弁7の中間状態の開度で設定され、制御部11の記憶部に記憶される。制御部11は、湯はり時において、定常開度の開度情報を記憶部から取得して、第1流路切替弁7を設定された開度に調整することができる。
なお、最短で湯はりが可能な配分となるような、第1流路切替弁7の中間状態における開度は、実際に設置された熱源装置1の配管長などによっても異なる。すなわち、風呂往き通路5bおよび風呂戻り通路5cのそれぞれの圧損の差によって、最適な開度情報が存在する。このため、制御部11は、風呂往き通路5bおよび風呂戻り通路5cのそれぞれの圧損の差に応じて、最適な配分となるように、第1流路切替弁7の中間状態における開度情報を補正してもよい。
例えば、制御部11は、風呂の追い焚き信号を受けると、風呂ポンプ13を運転し、浴槽3の湯を循環させる。この際、浴槽3から風呂戻り通路5cを通じて吸引された湯は、風呂熱交換器17によって所定の温度に加熱されて、風呂往き通路5bを通じて浴槽3に循環する。
次に、制御部11は、風呂往きサーミスタ2dおよび風呂戻りサーミスタ2eにおいて、風呂ポンプ13の運転開始から、温度変化を検出するまでの時間または流量を取得する。例えば、各通路内などに冷めた湯が充填されている状態で、風呂循環を開始すると、風呂ポンプ13の運転開始から所定時間後に、浴槽3内の湯温を風呂往きサーミスタ2dおよび風呂戻りサーミスタ2eにおいて検知することができる。
制御部11は、風呂ポンプ13の運転開始から温度変化検知までの時間や、温度変化までに流れた流量をタイマやセンサで検知することで、浴槽3から風呂往きサーミスタ2dおよび風呂戻りサーミスタ2eまでのそれぞれの配管長を算出することができる。すなわち、制御部11は、第1流路切替弁7から、風呂往き通路5bと風呂戻り通路5cとのそれぞれの経路の通路長を算出することができる。なお、熱源装置1の内部の配管長などは既知である。このため、制御部11は、設置場所に応じた変動部分である熱源装置1から浴槽3までの配管長のみ算出できればよい。
次に、制御部11は、それぞれの配管長(流体抵抗)に基づいて、風呂往き通路5bおよび風呂戻り通路5cへ、所定の流量の湯を流した際のそれぞれの圧損を算出する。算出された圧損の差が、あらかじめ設定された圧損差よりも大きい場合には、制御部11は、この圧損差が小さくなるように、開度情報を補正し、記憶部に記憶する。例えば、より圧損の大きな通路側への流量を減らす方向に、定常開度の開度情報を補正して記憶部に記憶し、次回からは補正後の定常開度で第1流路切替弁7の開度が調整される。このようにすることで、風呂往き通路5bおよび風呂戻り通路5cの圧損が略同等となるように両者への流量を調整することができる。
なお、圧損差と開度補正量は、あらかじめテーブル化されていてもよく、または、圧損差に応じて、補正量を計算で求めてもよい。このような補正により、最短で湯はりが可能な配分となるように、第1流路切替弁7の中間状態における定常開度を設定することができる。
なお、各通路の圧損を取得する圧損取得手段としては、前述した温度変化までの時間や流量から、第1流路切替弁7から浴槽3までのそれぞれの経路の通路長を算出し、それぞれの通路長から流体抵抗を把握する方法には限られない。例えば、風呂ポンプ13の同一回転数における消費電力から、配管の流体抵抗を把握してもよい。さらに、循環金具内のフィルターの汚れを、例えば設置後初回のデーターと比較する事で求め、風呂戻り通路5c側のみに発生する流体抵抗の増分を把握してもよい。いずれにしても、配管の圧損を考慮して、第1流路切替弁7の中間状態における定常開度を補正することで、熱源装置1の設置条件等に対して、より適切に第1流路切替弁7の開度を調整することができる。すなわち、より適切な条件で両搬送による湯はりを行うことができる。
また、最大流量となるように、第1流量切替弁7の開度を設定する方法としては、前述したような予測や計算による方法ではなく、流量を実際に検知しながら、最大流量となるように第1流量切替弁7の開度を設定してもよい。この場合には、まず、制御部11は、第1流量切替弁7を風呂往き優先開度から、一度全開方向に動かす。次に、開度を徐々に変更しながら、湯量センサ29で注湯量を把握する。この際、開度の変化に伴い、注湯量が変化するが、注湯量は一度ピーク(最大流量)がでてから減少する。このようにすることで、注湯量が最大となる開度を把握することができる。このため、制御部11は、実測で把握した最大流量で注湯することができる。これにより、毎回異なるフィルターの汚れに対応した第1流量切替弁7の最適な開度で、最速で注湯することができる。
(水崩れ防止)
ところで、前述したような水崩れ現象が発生すると、自動湯はり等に際して風呂ポンプ13内にあるエアを浴槽3に押し出そうとする時に大きな音が生じる。特に、深夜帰宅して入浴する為に浴槽3に湯を張ろうとすると近所迷惑となる。例えば前述したように、配管洗浄時には、従来の湯はり時と同じように両搬送を行うため、第1流路切替弁7を全開状態とすると、風呂往き通路5bと風呂戻り通路5cとの分岐部から浴槽3までのそれぞれの流体抵抗が異なり、これにより、流体抵抗の大きな風呂往き通路5bへ、湯が十分に流れず片搬送となる場合がある。
片搬送状態で配管洗浄を行うと、配管洗浄終了直前には風呂往き通路5bには湯水の流れがなく、風呂戻り通路5cには浴槽3に流れ込む湯水の流れがある。この状態で湯はり電磁弁31を閉じると、風呂戻り通路5cには浴槽3に流れ込む湯水の流れは慣性力を持っているので、風呂ポンプ13側が減圧する。すなわち、湯はり電磁弁31が閉じられても、風呂戻り通路5cから浴槽3に流れ込む湯水の流れは止まらずに、風呂ポンプ13内にある湯水を吸引して流れ続ける場合がある。この結果、大気開放となっている浴槽循環金具の風呂往き通路5b側から空気を吸い込み、風呂ポンプ13、風呂戻り通路5c内の湯水が空気置換される場合がある。この空気置換は片搬送状態のみで発生するのではなく、両搬送であっても、風呂往き通路5bと風呂戻り通路5cが流れる流量差があれば発生する可能性がある。
そこで、第1流路切替弁7を湯はり時と同じように開度を調整して、風呂往き通路5bと風呂戻り通路5cが流れる流量差を無くし、又は少なくして水崩れ現象を防止するようにしても良い。
なお、本願実施例では給湯暖房機を用いて説明したが、風呂給湯器であってもかまわない。また、浴槽給湯通路5の接続位置を、浴槽3と風呂ポンプ13間に設けたが、例えば浴槽3と風呂熱交換器17であってもかまわない。この場合には圧損の大小が風呂往き通路5bと風呂戻り通路5cで入れ替わることとなる。浴槽給湯通路5の接続位置が風呂熱交換器17と風呂ポンプ13間に設けても良い。
以上、本実施形態によれば、湯はり時、又は配管洗浄時に、第1流路切替弁7の開度を変更可能とすることで、確実に両搬送で湯はり、又は洗浄水の注湯を行うことができる。例えば、湯はり初期において、風呂往き通路5bへ優先的に湯を流すことで、風呂ポンプ13にエアが溜まっているような場合でも、確実に風呂往き通路5bへ湯を流すことができる。このため片搬送となることを防止すること、又は水崩れ現象の防止を行うことができる。
また、例えば、湯はりを行っている際に、風呂往き通路5bへ流れる湯量を検出し、片搬送と判断された際に、第1流路切替弁7の開度を変更してもよい。この場合でも、風呂往き通路5bへ優先的に湯を流すことで、確実に風呂往き通路5bへ湯を流すことができ、片搬送となることを防止することができる。
また、風呂往き通路5bへ所定の流量が流れた後に、風呂往き通路5bと風呂戻り通路5cへバランスよく湯が流れるように、第1流路切替弁7の開度を定常開度に変更することで、両搬送で効率よく湯はりを行うことができる。
特に、第1流路切替弁7が中間状態で開度調整可能であるため、湯はり時に、風呂往き通路5bと風呂戻り通路5cの両方を効率よく利用して湯はりを行うことができる。
また、第1流路切替弁7によって、熱交換器26で結露したドレンを、浴槽3近傍の排水溝へ排水することもできる。
また、第1流路切替弁7を四方弁とすることで、前述したような、浴槽給湯通路5、風呂往き通路5b、風呂戻り通路5c、短絡通路5dのそれぞれの流路を切り替えることができる。
また、湯はり時に、浴槽3へ送られる総流量を湯量センサ29で計測し、設定された流量を流すのに要した時間情報と、あらかじめ記憶された過去の時間情報とを比較することで、例えば、湯量のバランスが不適切(または片搬送)となっていることを把握することができる。このため、このような場合に、第1流路切替弁7の開度を補正することで、より適切な条件で湯を、風呂往き通路5bと風呂戻り通路5cへ流すことができる。
この際、取得した時間情報と記憶された過去の時間情報を、同一の時刻範囲で比較することで、時刻による元水圧の変動の影響を考慮して、より適切な条件で湯を、風呂往き通路5bと風呂戻り通路5cへ流すことができる。
また、例えば、熱源装置1を設置し、最初の風呂循環の試運転時において、風呂往き通路5bと風呂戻り通路5cとのそれぞれの経路の浴槽3までの圧損を算出し、各通路の圧損の差を小さくするように、第1流路切替弁7の定常開度を補正することで、設置条件に応じてより適切な条件で湯を、風呂往き通路5bと風呂戻り通路5cへ流すことができる。
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
1………熱源装置
2a………出湯サーミスタ
2b………缶体サーミスタ
2c………暖房高温サーミスタ
2d………風呂往きサーミスタ
2e………風呂戻りサーミスタ
2f………暖房低温サーミスタ
3………浴槽
4a………ガス配管
4b………水配管
5………浴槽給湯通路
5a………給湯通路
5b………風呂往き通路
5c………風呂戻り通路
5d………短絡通路
5e………暖房戻り通路
5f………高温暖房往き通路
5g………低温暖房往き通路
7………第1流路切替弁
9………第2流路切替弁
11………制御部
13………風呂ポンプ
15………ドレンタンク
17………風呂熱交換器
19………風呂水流スイッチ
21………水位センサ
23………水量センサ
25………給湯熱交換器
26………熱交換器
27………暖房熱交換器
29………湯量センサ
31………湯はり電磁弁
33………燃焼ファン
35………補給水電磁弁
37………暖房シスターン
39………追い焚き流量制御弁
41………暖房ポンプ
43………バイパスサーボ
45………水量サーボ
47………ドレン排水切替弁

Claims (2)

  1. 浴槽に接続され、給湯熱交換器から浴槽へ給湯する浴槽給湯通路を具備する熱源装置であって、
    前記浴槽給湯通路から風呂往き通路と風呂戻り通路への流向を制御可能な第1流路切替弁と、前記風呂往き通路に配置される風呂ポンプと、を具備し、
    前記第1流路切替弁から前記浴槽までの前記風呂往き通路は、前記第1流路切替弁から前記浴槽までの前記風呂戻り通路よりも長いため、流体抵抗が大きく、
    前記第1流路切替弁は、制御部によって、少なくとも、前記浴槽給湯通路と前記風呂往き通路とが流通する全閉状態と、前記浴槽給湯通路と前記風呂戻り通路とが流通する全開状態と、を切り替え可能であり、
    前記第1流路切替弁は、前記風呂往き通路へ優先的に液体を流すことが可能な風呂往き優先開度と、前記風呂往き優先開度に対して、前記風呂戻り通路への流量を増加させた定常開度との切り替えが可能であり、
    前記制御部は、湯はり時に、前記定常開度における、前記風呂往き通路に流れる湯量を取得し、流量が所定以下である場合に、前記風呂往き通路へ液体が流れていないと判断し、前記風呂往き優先開度に切り替えて、所定時間後に再度前記定常開度へ切り替えることを特徴とする熱源装置。
  2. 前記第1流路切替弁は、前記制御部によって、前記全閉状態と、前記全開状態との間の中間状態で開度を調整することが可能であり、前記風呂往き優先開度は、前記全閉状態または前記中間状態であり、前記定常開度は、前記全開状態または前記中間状態であることを特徴とする請求項1記載の熱源装置。
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