JP2007003023A - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】浴槽内に人がいる状態で追焚きを行った場合においても浴槽水を設定温度まで昇温することができる貯湯式給湯機を提供する。
【解決手段】貯湯タンク２と、貯湯水循環回路６と、貯湯水と浴槽水との間で熱交換する熱交換器７と、浴槽水循環回路１１と、熱交換器７の入口側と出口側の浴槽水の温度を各々検出する浴槽水循環入口センサ１５ｂ及び浴槽水循環出口センサ１５ｃと、貯湯水の循環流量を調整する循環流量調整弁９と、温度検出手段で検出された温度とリモコン６０で設定された湯張り設定湯量及び湯張り設定温度と追焚き能力とから湯張り設定温度に昇温するまでの昇温時間を算出し、昇温時間が経過、かつ、温度検出手段で検出された浴槽水の温度が前記湯張り設定温度以上になったとき、昇温動作を停止するように制御する制御部５０を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、貯湯式給湯機に関し、浴槽追焚き機能を備えた貯湯式給湯機に関するものである。

従来の浴槽追焚き機能を備えた貯湯式給湯機は、浴槽の追焚き時に循環ポンプを運転し熱交換器で浴槽水を加熱し、浴槽水の温度が設定温度に達したらの追焚きを停止させている（例えば、特許文献１参照）。

特開平０９−１３３４０３号公報（段落００２４〜００４９、図１，図２）

従来の貯湯式給湯機は、通常、追焚きされた浴槽水が浴槽内全体に行き渡るが、浴槽内に人がいる状態で追焚きを行った場合、追焚きされた浴槽水が浴槽内全体に行き渡らず浴槽水の温度が設定温度まで上昇しないうちに追焚きが停止してしまうという問題を有していた。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、浴槽内に人がいる状態で追焚きを行った場合においても浴槽水を設定温度まで昇温することができる貯湯式給湯機を提供することを目的とする。

この発明に係る貯湯式給湯機は、出湯される貯湯水を内部に貯める貯湯タンクと、前記貯湯タンクの内部の貯湯水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱される前記貯湯タンクの内部の貯湯水を前記貯湯タンクの外部に循環させる貯湯水循環ポンプを有する貯湯水循環回路と、浴槽の内部の浴槽水を前記浴槽の外部に循環させる浴槽水循環ポンプを有する浴槽水循環回路と、前記貯湯水循環回路を循環する貯湯水から前記浴槽水循環回路を循環する浴槽水へ熱交換することにより前記浴槽水を追焚きする熱交換器と、前記熱交換器の熱交換前と熱交換後の浴槽水の温度を検出する浴槽水温度検出手段と、前記浴槽水温度検出手段により検出される前記熱交換器の熱交換前及び熱交換後の浴槽水の温度と前記浴槽水循環回路を循環する浴槽水の循環流量とから定まる浴槽水に対する追焚き能力、浴槽水に対する追焚き開始時の前記浴槽水温度検出手段により検出される前記熱交換器の熱交換前の浴槽水の温度、設定される前記浴槽の湯張り設定湯量及び湯張り設定温度に基づき前記熱交換器が浴槽水を追焚きして昇温する昇温時間を定めると共に、追焚きを開始してから前記昇温時間が経過し、かつ、前記浴槽水温度検出手段が検出する前記熱交換器の熱交換前の浴槽水の温度が前記湯張り設定温度を上回ると、前記貯湯水から前記浴槽水への熱変換を停止するように制御する制御手段と、を備えたものである。

この発明の貯湯式給湯機は、制御部が、浴槽水温度検出手段で検出された浴槽水の温度と、リモコンで設定された湯張り設定湯量及び湯張り設定温度と、追焚き能力とから浴槽水が湯張り設定温度に昇温するまでの昇温時間を算出し、昇温時間が経過、かつ、浴槽水温度検出手段で検出された浴槽水の温度が湯張り設定温度以上になったとき、昇温動作を停止するように制御するので、浴槽内に人がいる状態で追焚きを行った場合においても浴槽水を設定温度まで昇温することが可能になり、使い勝手が向上する。

実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における貯湯式給湯機の構成図、図２はこの発明の実施の形態１における制御のフローチャート、図３は浴槽内に人がいるときに追焚きされた浴槽水が浴槽の中を循環している様子を示す説明図である。図１において、給湯機本体１内に貯湯タンク２が配設され、貯湯タンク２内の貯湯水を加熱する加熱手段である発熱体４が貯湯タンク２に取付けてある。この貯湯タンク２の下部には給水管３が接続されている。この給水管３に減圧弁３ａが設けられ、貯湯タンク２の上部に給湯管５が接続されている。

この給湯管５に逃がし弁５ａが設けられ、貯湯タンク２の上下部で貯湯水循環回路６が接続されている。この貯湯水循環回路６は、貯湯タンク２内に貯湯されたお湯と浴槽１０内のお湯を熱交換する熱交換器７、貯湯タンク２内のお湯を貯湯水循環回路６に循環させる貯湯水循環ポンプである追焚き循環ポンプ８、貯湯水循環回路６を通るお湯の循環流量を調整する循環流量調整弁９で構成されている。浴槽１０には浴槽水循環回路１１が接続され、この浴槽水循環回路１１は浴槽往き循環回路１１ａと浴槽水を循環させる浴槽水循環ポンプであるふろ循環ポンプ１２と熱交換器７と浴槽水戻り循環回路１１ｂで構成されている。

貯湯タンク２の外側面には内部の湯の温度を検出する沸き上げ用温度センサ１４ａ、１４ｂが所定間隔を有して取付けられている。貯湯水循環回路６には熱交換器７の入口側に設けられ、貯湯水の浴入口温度を検出する貯湯水循環入口センサ１５ａが取付けられている。また、浴槽水循環回路１１には、熱交換器７の入口側に設けられ、浴槽水の浴槽１０からの出口温度（熱交換前の浴槽水の温度）を検出する浴槽水温度検出手段である浴槽水循環入口センサ１５ｂと、熱交換器７の出口側に設けられ、浴槽水の浴槽１０からの入口温度（熱交換後の浴槽水の温度）を検出する浴槽水温度検出手段である浴槽水循環出口センサ１５ｃが取付けられている。

制御装置となる制御部５０は、後述する所定温度Ｔ２に浴槽水循環出口センサ１５ｃの検出温度が達しているかどうか判定する判定手段、所定温度Ｔ２等の設定値を記憶している記憶手段を有し、タイマ機能も備えている。また、沸き上げ用温度センサ１４ａ、１４ｂ、浴槽水循環入口センサ１５ｂ、からの信号を受け取ると共に、あつくスイッチ６０ａ及びその他のスイッチが設けられているリモコン６０の設定に基づいて発熱体４、ふろ循環ポンプ１２、追焚き循環ポンプ８、循環流量調整弁９等を制御している。

ここで、循環流量調整弁９の調節次第で、貯湯水循環回路６の循環流量は増減し、浴槽１０を加熱する加熱能力が変化する。循環流量調整弁９が全開時は加熱能力は最大で、貯湯水循環回路６の循環流量を少なくした場合、加熱能力は低下するが、浴槽１０に戻る湯温も低くできる。

次に、上記のように構成した実施の形態１の動作を図１によって説明する。給湯機本体１に電源が投入され、制御が開始されるまで循環流量調整弁９は全開になっており、給水管３から給水された水は所定圧に減圧弁３で減圧され貯湯タンク２に給水され、貯湯タンク２と貯湯水循環回路６に水が満たされる。

給湯機本体１に電源が投入されると、貯湯タンク２に取付けてある発熱体４で貯湯水をリモコン６０で設定された温度（例えば９０℃）まで沸き上げる。沸き上げ温度は貯湯タンク２に取付けてある沸き上げ用温度センサ１４ａ、１４ｂで検出する。
この時、沸き上げ開始直後、沸き上げを開始してから所定時間（例えば、１時間）経過後、又は、沸き上げ用温度センサ１４ａ、１４ｂで所定温度（例えば４５℃）を検出後に循環流量調整弁９を全閉にしても貯湯タンク２と貯湯水循環回路６に水が満たされており、貯湯水循環回路６にエアがないので、第１回目の追焚き運転は正常にできる。

以降、循環流量調整弁９が全閉されているので、貯湯水循環回路６は遮断され、貯湯タンク２の湯が貯湯水循環回路６に対流しないので、熱交換器７が熱くならず、浴槽水の追焚き運転開始時に浴槽１０に熱いお湯は出ない。なお、沸き上げ時の貯湯タンク２の膨張水は逃し弁５ａより排出される。
また、一般の蛇口などに給湯する場合は、蛇口を開くことによって、給湯管５を通して水源水圧の力で給湯され、給水管３より貯湯タンク２下部に水が供給される。

図２のフローチャートによって、上記作用をより詳細に説明する。ステップＳ１はリモコン６０のあつくスイッチ６０ａが押されたかどうかを判断する。ここで、あつくスイッチ６０ａが押されたと判断された場合には、ふろ循環ポンプ１２を動作させる（ステップＳ２）。そして、ふろ循環ポンプ１２が動作を開始してからの経過時間ｔ１の測定を開始する（ステップＳ３）。ステップＳ４では、経過時間ｔ１≧所定時間ｔａかどうかを判断し、その結果、経過時間ｔ１≧所定時間ｔａであれば経過時間ｔ１を測定するタイマー１をクリアする（ステップＳ５）。

例えば、所定時間ｔａはふろ循環ポンプ１２の動作によって浴槽１０内の浴槽水を攪拌してその温度の均一化を図ると共に、この温度を均一化した後の浴槽１０内の浴槽水の温度が浴槽水循環入口センサ１５ｂに確実に到達する時間（例えば６０秒）としている。ステップＳ６は、浴槽水循環入口センサ１５ｂの検出値を初期水温Ｔとして記憶する。この初期水温Ｔは追焚きが必要となる浴槽水の温度で例えば３５〜４０℃である。

ステップＳ７は、追焚き時間ｔｂを演算する。まず、浴槽水循環入口センサ１５ｂの検出値をＴｃｉ［℃］、浴槽水循環出口センサ１５ｃの検出値をＴｃｏ［℃］、浴槽水循環回路１１のふろ循環ポンプ１２による循環流量をＧ［Ｌ／ｍｉｎ］、追焚き能力をＨ［ＫＪ／ｓｅｃ］と定義する。ふろ循環ポンプ１２による循環流量Ｇは、給湯機本体１から浴槽１０までの配管を標準的な長さ（例えば５ｍ５曲がり）として１０［Ｌ／ｍｉｎ］の固定とする。追焚き能力Ｈを以下の式（１）で求める。
Ｈ＝（Ｔｃｏ−Ｔｃｉ）×Ｇ×４．１８６／６０ …（１）

次に、リモコン６０で設定された湯張り設定湯量をＬ［Ｌ］、湯張り設定温度をＴｓ［℃］と定義して初期水温Ｔ［℃］と追焚き能力Ｈ［ＫＪ／ｓｅｃ］により、所定時間ｔｂ（追焚き時間）［ｈｒ］を以下の式（２）で求める。なお、湯張り設定温度Ｔｓは例えば４２℃前後である。
ｔｂ＝Ｌ×（Ｔｓ−Ｔ）／８６０×Ｈ …（２）
ステップＳ８は、貯湯水循環回路６を通るお湯の循環流量を調整する循環流量調整弁９を初期開度（例えば、全開の半分）に開く。次に、追焚き循環ポンプ８を動作させて追焚きが開始される（ステップＳ９）。そして追焚き循環ポンプ８が動作を開始してからの経過時間ｔ２の測定を開始する（ステップＳ１０）。

ステップＳ１１は、熱交換器７により熱交換されたお湯の温度が所定温度Ｔ２（例えば５５℃）になっているかどうかを浴槽水循環出口センサ１５ｃの検出値により判断する。浴槽水循環出口センサ１５ｃの検出値＝所定温度Ｔ２でなければ、循環流量調整弁９の開度を制御してお湯の循環流量を調整して熱交換器７により熱交換されたお湯の温度が所定温度Ｔ２になるようにする（ステップＳ１２）。

ステップＳ１３は、経過時間ｔ２≧追い焚き時間ｔｂ、かつ、浴槽１０内の浴槽水の温度がリモコン６０により設定された湯張り設定温度Ｔｓ以上かどうかを浴槽水循環入口センサ１５ｂの検出値により判断する。両条件を満たしていれば、経過時間ｔ２を測定するタイマー２をクリアし（ステップＳ１４）、追焚き循環ポンプ８を停止、循環流量調整弁９を全閉、ふろ循環ポンプ１２を停止し追焚き動作を停止する（ステップＳ１５）。両条件を満たしていなければ追焚き動作を継続する。

上記実施形態の１に示される貯湯式給湯機は以上のように動作するため、図３に示すように浴槽内に人がいる状態で追焚きを行った場合においても浴槽水を設定温度まで昇温することができる、使い勝手の良い貯湯式給湯機を提供することができる。
なお、上記実施の形態１では、貯湯水から浴槽水への熱交換量の制御を、貯湯水循環回路６で循環される貯湯水の循環量を変化することにより行ったが、循環流量を一定とし貯湯水の温度を変化してもよい。また、熱交換器７自体で熱交換量を制御してもよい。例えば、熱交換器７における貯湯水が流れる配管と浴槽水が流れる配管とで熱交換が行われる部分の面積を変化したり、両者の配管の間に断熱材を挿入し、その挿入面積を変化したり、両者の距離を変化するなどしてもよい。

実施の形態２．
上記説明では、ふろ循環ポンプ１２による循環流量Ｇは、給湯機本体１から浴槽１０までの配管を標準的な長さ（例えば５ｍ５曲がり）として１０［Ｌ／ｍｉｎ］の固定としていた。これを配管の長さに応じて浴槽水の循環流量を設定する設定手段であるリモコン６０から循環流量Ｇを設定するようにしても良い。具体的には、制御部５０に、循環流量を浴槽水循環回路１１の配管の長さに応じてあらかじめ設定した循環流量テーブルを備え、リモコン６０により浴槽水循環回路１１の配管の長さに対応した循環流量Ｇを選択可能とする。
配管の長さに応じた循環流量Ｇは、例えば、循環流量Ｇは、配管長３ｍ時、１２［Ｌ／ｍｉｎ］、配管長５ｍ時、１０［Ｌ／ｍｉｎ］、配管長１０ｍ時、８［Ｌ／ｍｉｎ］、配管長１５ｍ時、６［Ｌ／ｍｉｎ］と設定する。

このような構成において、追焚き時間の精度を上げることができ、確実に浴槽水を設定温度まで昇温することを可能な使い勝手の良い貯湯式給湯機を提供することができる。

この発明の実施の形態１、２を示す貯湯式給湯機の構成図である。 実施の形態１を示す貯湯式給湯機の動作のフローチャートである。 この発明の実施の形態１、２を示す貯湯式給湯機の浴槽水が浴槽の中を循環している状態の説明図である。

符号の説明

１ 給湯機本体、２ 貯湯タンク、６ 貯湯水循環回路、７ 熱交換器、８ 貯湯水循環ポンプである追焚き循環ポンプ、９ 循環流量調整弁、１０ 浴槽、１１ 浴槽水循環回路、１２ 浴槽水循環ポンプであるふろ循環ポンプ、１５ｂ 浴槽水温度検出手段である浴槽水循環入口センサ、１５ｃ 浴槽水温度検出手段である浴槽水循環出口センサ、５０ 制御部、６０ 設定手段であるリモコン、６０ａ あつくスイッチ。

Claims (2)

1. 出湯される貯湯水を内部に貯める貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクの内部の貯湯水を加熱する加熱手段と、
   前記加熱手段により加熱される前記貯湯タンクの内部の貯湯水を前記貯湯タンクの外部に循環させる貯湯水循環ポンプを有する貯湯水循環回路と、
   浴槽の内部の浴槽水を前記浴槽の外部に循環させる浴槽水循環ポンプを有する浴槽水循環回路と、
   前記貯湯水循環回路を循環する貯湯水から前記浴槽水循環回路を循環する浴槽水へ熱交換することにより前記浴槽水を追焚きする熱交換器と、
   前記熱交換器の熱交換前と熱交換後の浴槽水の温度を検出する浴槽水温度検出手段と、
   前記浴槽水温度検出手段により検出される前記熱交換器の熱交換前及び熱交換後の浴槽水の温度と前記浴槽水循環回路を循環する浴槽水の循環流量とから定まる浴槽水に対する追焚き能力、浴槽水に対する追焚き開始時の前記浴槽水温度検出手段により検出される前記熱交換器の熱交換前の浴槽水の温度、設定される前記浴槽の湯張り設定湯量及び湯張り設定温度に基づき前記熱交換器が浴槽水を追焚きして昇温する昇温時間を定めると共に、追焚きを開始してから前記昇温時間が経過し、かつ、前記浴槽水温度検出手段が検出する前記熱交換器の熱交換前の浴槽水の温度が前記湯張り設定温度を上回ると、前記貯湯水から前記浴槽水への熱変換を停止するように制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする貯湯式給湯機。
2. 前記浴槽水循環回路を循環する浴槽水の循環流量を前記浴槽水循環回路の配管の長さに応じてあらかじめ設定した循環流量テーブルを有し、前記浴槽水循環回路の配管の長さに対応した浴槽水の循環流量を前記循環流量テーブルから選択して設定する設定手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯機。
   

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