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JP3975989B2 - 温水器 - Google Patents

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Description

本発明は、貯湯タンクの貯湯熱を利用して浴槽水の加熱をおこなう温水器に関するものである。
従来の構成を図4により説明すると、上部と下部にヒーター2、3を有する貯湯タンク1を備え、この貯湯タンク1の上部に熱交換器4を設けると共に、前記熱交換器4と浴槽
5間に循環路6を設け、この循環路6内に浴槽水を循環させることで、熱交換器4を介して貯湯タンク1の高温水と熱交換し、浴槽5の追い焚きや保温をするようしている(例えば、特許文献1参照)。
特開平11−83156号公報
上記従来の貯湯タンク1の熱を利用して浴槽水の追い焚きを行う構成では、貯湯タンク1上部に設けた熱交換器4で貯湯タンク1内の熱を奪うため、貯湯タンク1内に湯が多い場合には、湯の温度が均一に低下する。また、追い焚き回数を重ねるごとに貯湯タンク1内の湯温が徐々に低下する。貯湯タンク1内の湯は蛇口やシャワー等に使用されるため、浴槽5の追い焚きを頻繁に行い貯湯タンク1内の湯温が低下した状態においては、蛇口、シャワー等から出る湯温が低く使用感を損ねる問題があった。
そこで、浴槽水が循環路6内を循環している時に、貯湯タンク1内の湯温の低下を抑えるために、貯湯タンク1内の上部ヒーター2に通電するようにしている。
また、熱交換する前に貯湯タンク1上部の湯温を検知しておき、熱交換後に上部ヒーター2に通電して、貯湯タンク1上部の湯温を元の温度に戻すようにしている。
しかし、上部ヒーター2の貯湯タンク1への取り付け位置が固定され、ヒーター量に制限があるため、例えば、ヒーター2で加熱する貯湯タンク1の容量が大きい場合(ヒーター2が貯湯タンク1の低い位置に設けられている場合)は素早く湯温を元の温度に戻せないために、追い焚きに時間がかかる。
また、ヒーター2で加熱する貯湯タンク1の容量が小さい場合(ヒーター2が貯湯タンク1の高い位置に設けられている場合)は湯温の上昇は早いが追い焚きによる温度低下も早く、浴槽水の温度が冷えきっている場合に追い焚きができなくなってしまう問題があった。
本発明は上記従来の課題を解決するもので、貯湯式温水器の貯湯熱を効率よく利用して、浴槽水の追い焚き、保温を行う温水器を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため本発明の温水器は、貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクの下部の水を前記加熱手段で加熱するために前記貯湯タンクの下部から上部へ湯水を供給する第1連通路と、前記第1連通路に前記貯湯タンクの下部の水を供給する沸き上げポンプと、前記貯湯タンク内の高温水と浴槽水とを熱交換する水熱交換器と、前記貯湯タンクの上部から前記水熱交換器を介して前記貯湯タンクの下部へ湯水が返流される第2連通路と、前記貯湯タンクの湯水を前記水熱交換器に供給する追い焚きポンプと、浴槽水を前記水熱交換器に供給する浴槽水循環ポンプとを備え、浴槽水の加熱時には、前記追い焚きポンプと前記浴槽水循環ポンプとを駆動するものである。
上記発明によれば、第1連通路で、貯湯タンクの上部から順次温水を貯める積層沸き上げ運転と、第2連通路で貯湯した温水を上部より取り出し水熱交換器による浴槽の追い焚き運転がそれぞれ単独でできるので、貯湯タンクの温度成層を崩すことが少なく、浴槽の追い焚きによる貯湯タンクの湯温低下を抑え、シャワーや浴槽への湯張りの湯温が確保できる。
以上のように本発明によれば、貯湯タンクの下部と上部を連通する第1連通路と、貯湯タンクの上部側面と下部を連通する第2連通路を設けることにより、第1連通路で、貯湯タンクの上部から順次温水を貯める積層沸き上げ運転と、第2連通路で貯湯した温水を上部より取り出し水熱交換器による浴槽の追い焚き運転がそれぞれ単独でできるので、貯湯タンクの温度成層を崩すことが少なく、浴槽の追い焚きによる貯湯タンクの湯温低下を抑え、常に貯湯タンク上部に湯を確保できるため、シャワーや浴槽への湯張りの湯温が確保できる。
請求項1に記載の発明は、貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクの下部の水を前記加熱手段で加熱するために前記貯湯タンクの下部から上部へ湯水を供給する第1連通路と、前記第1連通路に前記貯湯タンクの下部の水を供給する沸き上げポンプと、前記貯湯タンク内の高温水と浴槽水とを熱交換する水熱交換器と、前記貯湯タンクの上部から前記水熱交換器を介して前記貯湯タンクの下部へ湯水が返流される第2連通路と、前記貯湯タンクの湯水を前記水熱交換器に供給する追い焚きポンプと、浴槽水を前記水熱交換器に供給する浴槽水循環ポンプとを備え、浴槽水の加熱時には、前記追い焚きポンプと前記浴槽水循環ポンプとを駆動するものである。
そして、第1連通路で、貯湯タンクの上部から順次温水を貯める積層沸き上げ運転と、第2連通路で貯湯した温水を上部より取り出し水熱交換器による浴槽の追い焚き運転がそれぞれ単独でできるので、貯湯タンクの温度成層を崩すことが少なく、浴槽の追い焚きによる貯湯タンクの湯温低下を抑え、シャワーや浴槽への湯張りの湯温が確保できる。
請求項2に記載の発明は、前記貯湯タンクの前記第2連絡通路より上部に第1残湯温センサーを設け、前記第1残湯温センサーの検出温度に基づいて沸き上げ運転を行うようにしたものである。
そして、浴槽の追い焚きに関係なく、常に貯湯タンク上部にお湯を確保することができるため、蛇口、シャワー等から出る湯温が低く使用感を損ねる問題がない。
請求項3に記載の発明は、貯湯タンク上部内面の第2連絡通路の取出口に整流板を備えたことを特徴とするものである。
これにより、貯湯タンク上部のお湯を取り出し浴槽の追い炊きを行うとき、貯湯タンク上部に取り出す影響を受けないお湯の領域を確保することができるから、蛇口、シャワー等から出る湯温を常に確保することができる。
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。
(実施例1)
図1は本発明の温水器の構成図を示すものである。
本実施例は一般家庭用の温水器で、主に割安な深夜電力を利用して給湯の湯を貯湯するもので、貯湯タンク7と、この貯湯タンク7の上部に設けた水を加熱するヒーター8と、貯湯タンク7内の水を下部より取り出し、この水を貯湯タンク7上部に導く第1連通路9と、この連通路9に貯湯タンク7の湯水を供給する沸き上げポンプ10と、前記沸き上げポンプ10およびヒーター8を制御し前記貯湯タンク7内に高温と低温の温度成層11を形成させる加熱制御手段12と、貯湯タンク7上部側面接続口13より湯を取り出し、貯
湯タンク7下部へ導く第2連通路14と、前記第2連通路14に貯湯タンク7上部の湯水を供給する追い焚きポンプ15と、前記第2連通路14を流れる湯水と熱交換する水熱交換器16と、前記水熱交換器16へ循環吸熱し水熱交換器16の熱を浴槽17に供給する浴槽循環ポンプ18を主部品として構成している。
なお、本実施例では貯湯タンク7の湯水を加熱する手段として、タンク上部に内蔵したヒータ8を用いてタンク上部より加熱する構成としたものについて説明したが、加熱手段の構成としては本実施例以外の構成、例えば、第1連通路9にヒータを設けた構成でもよく、また、第1連通路9に熱交換器を配し、その熱交換器の加熱源としてヒートポンプ回路を用いた構成でもよく、本発明の貯湯タンク上部より湯水を加熱する構成を達成する手段であれば、本実施例に限定するものではない。
また、19は貯湯タンク7最上部に設けた湯温検知センサーであり、20、21は貯湯タンク7の上部より順に壁面に設けた第1残湯温センサー、第2残湯温センサーであり、第1残湯温センサー20は前記第2連通路14の貯湯タンク7上部側面接続口13よりも上部に設けている。また第2残湯温センサー21は貯湯タンク7上部側面接続口13よりも下部に設けている。22は第2残湯温センサー21より下部の貯湯タンク7壁面に設けた第3残湯温センサーである。
23は往き管、24は戻り管で、浴槽17と水熱交換器16とをつなぎ浴槽水循環回路を構成し、戻り管24に浴槽循環ポンプ18を設けて、浴槽水25を水熱交換器16に送り、加熱された浴槽水を浴槽17に戻すように作用する。
また、26は、往き管23、戻り管24を浴槽16につなぐ浴槽接続アダプターである。
給湯時は、減圧弁27で減圧された水道水が貯湯タンク7底部の給水口28から供給され、貯湯タンク7上部の出湯管29から出湯される。
30は、出湯管29から出湯される湯と給水管31からの水道水を混合する混合弁で、混合温度を検出する混合温度センサー32の検出値をフィードバックして、所定の温度に混合して給湯管33に送出する。給湯管33は蛇口34やシャワー(図示せず)に接続される。
35は、給湯管33と往き管23をつなぐ注湯管36に設けた開閉弁で、浴槽17に湯張りしたり、差し湯する場合に、この開閉弁35を開放して行う。
37は、開閉弁35と往き管23の間に設けた逆止弁で浴槽17側からの湯が給湯管33へ逆流しないように作用している。
38は、給湯管33に取り付けられ、給湯管33での給湯量を検知する流量センサーであり、前記開閉弁35が開いて浴槽17に湯張り中に、蛇口34が開かれて給湯されると、流量センサー38で給湯量を検出し、開閉弁35を閉じ、一時浴槽湯張りを中断する。蛇口34の給湯が終了すれば、開閉弁35が開き浴槽17への湯張りが再開する。
39は、戻り管24に取り付けられ浴槽水25の水位を検知する水位センサーで、40は浴槽17近傍に設け、浴槽水25の温度を検知する浴槽水温センサーである。
41は、貯湯タンク7の出湯管29から分岐して取り付けられ、貯湯タンク7の水を温水化する際に膨張する膨張水を逃がし、貯湯タンクの異常な圧力上昇を抑える逃がし弁で
ある。
42は、第2残湯センサー2、浴槽水温センサー40の検知温度により追い炊きポンプ15、浴槽水循環ポンプ17を制御する浴槽湯温制御手段である。
43は、貯湯タンク7上部内面の第2連絡通路14の取出口13に設けた整流板であり、タンク下方に向かって開放されている。
次に、加熱制御手段12、浴槽湯温制御手段42の詳細な動作について、図2の制御フローチャートに基づいて説明する。
図2において、加熱制御手段12は貯湯タンク7の水を沸き上げる制御手段であり、時計(図示せず)の時刻によって、深夜時間帯に貯湯タンク7全量を沸き上げる全量沸き上げモードと、昼間時間帯に貯湯タンク7上部を所定量沸き上げる沸き増し沸き上げモードの2つのモードを有している。全量沸き上げモード、沸き増し沸き上げモード双方ともに、沸き上げ運転が開始されると、貯湯タンク7の水の流れは図1で示す実線矢印の方向になる。
まず、時計(図示せず)の時刻によって、深夜時間帯に貯湯タンク7全量を沸き上げる全量沸き上げモードと判断すると、ヒーター8が通電され、ヒーター8上部の水を加熱するが、沸き上げポンプ10は停止している。
次に、湯温検知センサー19によりヒーター8上部の湯温TH1を検出し、目標湯温THAと比較する。湯温TH1が目標湯温THA以下であれば、沸き上げポンプ10を停止したまま、再度、湯温TH1を検出する。
湯温TH1が目標湯温THAを越えると、沸き上げポンプ10を駆動する。沸き上げポンプ10を駆動すると、貯湯タンク7下部の水が沸き上げポンプ10に流入し、第1連絡路9から貯湯タンク7上部へ流入し、貯湯タンク7上部の湯温が低下する。
その後、再度、湯温TH1を検出し、沸き上げ完了目標湯温THBと比較する。湯温TH1が目標湯温THB以下であれば、再度、湯温TH1を検出し、目標湯温THAと比較する。湯温TH1が目標湯温THA以下であれば、沸き上げポンプ10を停止する。このようにヒーター8に通電したまま、沸き上げポンプのON−OFF動作により貯湯タンク7上部より温度成層11(高温湯と水の境界層)を形成しながら、湯温THAの湯を順次貯湯していく。
湯温THAの湯が第3残湯温センサー22位置を過ぎ、貯湯タンク7下部まで達すると、湯温制御センサー19により検出する湯温TH1が徐々に上昇する。検出湯温TH1が徐々に上昇して、沸き上げ完了目標湯温THBに達するとヒーター8および沸き上げポンプ12が停止して、貯湯タンク7の沸き上げ運転が完了する。
次に、時計(図示せず)の時刻によって、昼間時間帯に貯湯タンク7上部を所定量沸き上げる沸き増し沸き上げモードと判断すると、貯湯タンク7の第1残湯温センサー20で貯湯タンク7の湯温を検出する。検出した湯温をTH2とし、TH2が目標残湯温THC以上あるか比較する。TH2が沸き上げ目標残湯温THC以下であると、ヒーター8が通電され、ヒーター8上部の水を加熱するが、沸き上げポンプ10は停止している。
次に、湯温検知センサー19によりヒーター8上部の湯温TH1を検出し、目標湯温THAと比較する。湯温TH1が目標湯温THA以下であれば、沸き上げポンプ10を停止
したまま、再度、湯温TH1を検出する。湯温TH1が目標湯温THAを越えると、沸き上げポンプ10を駆動する。沸き上げポンプ10を駆動すると、貯湯タンク7下部の水が沸き上げポンプ10に流入し、第1連絡路9から貯湯タンク7上部へ流入し、貯湯タンク7上部の湯温が低下する。
その後、再度、湯温TH2検出し、目標残湯温THCと比較する。湯温TH2が目標残湯温THC以下であれば、再度、湯温TH1を検出し、目標湯温THAと比較する。湯温TH1が目標湯温THA以下であれば、沸き上げポンプ10を停止する。このようにヒーター8に通電したまま、沸き上げポンプのON−OFF動作により貯湯タンク7上部より湯温THAの湯を順次貯湯していく。湯温TH2が目標残湯温THCに達すると、ヒーター8および沸き上げポンプ12が停止して、貯湯タンク7上部に所定量の湯が貯湯される。昼間時間帯においては、常に第2残湯センサー20から上部には湯が確保されている。
ここで、貯湯タンク7内のヒーター8上部の貯湯容量は小さく、すぐに高温の湯に沸き上げることが可能であるため、湯切れに対しても素早く対応できる。
次に、浴槽湯温制御手段42について説明する。
図3において、浴槽湯温制御手段42は浴槽17の保温および、追い焚きを行う制御手段であり、まず浴槽17に湯張りが完了すると保温運転に入る。保温運転が開始されると、貯湯タンク7の水の流れは図1で示す斜線矢印の方向、浴槽水25の流れは図1で示す黒矢印の方向になる。
次に、保温タイマー(図示せず)が起動し、所定時間になれば浴槽循環ポンプ18が駆動し、浴槽接続アダプター26、戻り管24、浴槽循環ポンプ18、水熱交換器16、往き管23の経路で浴槽水25を循環させる。この時、浴槽水温センサー40で浴槽水温TB1を検出する。
次に、浴槽水目標湯温TBAと現在の浴槽水温TB1を比較し、浴槽水温TB1が目標湯温TBAより低ければ貯湯タンク7の第2残湯センサー21で貯湯タンク7の湯温を検出する。検出した湯温をTH3とし、TH3が追い焚き湯温TBB以上あるか比較する。検出湯温TH3が目標追い焚き湯温TBB以上あれば追い焚きポンプ15が駆動する。
追い焚きポンプ15駆動により貯湯タンク7上部の湯は、整流板43を介して第2連通路14から水熱交換器16へ入る。水熱交換器16で、浴槽循環ポンプ18で送られた浴槽水25と熱交換し、温度低下して、追い焚きポンプ12を通り、貯湯タンク7内下部へ戻る。この時、浴槽循環ポンプ18で水熱交換器16へ送られた浴槽水25は温度上昇して往き管23から浴槽接続アダプター26を介して浴槽17へ戻る。
上記の循環を繰り返し、浴槽水温TB1が目標湯温TBAになれば、追い焚きポンプ15、浴槽循環ポンプ18が停止し、保温タイマー起動に戻る。
また、前記第2残湯温センサー検知温度TH2が追い焚き湯温TBBよりも低い場合は保温運転を終了し、貯湯タンク7の沸き上げ運転に入る。
次に、使用者が浴槽水25を強制的に追い焚きしたい場合には、追い焚きスイッチ(図示せず)を押す。
追い焚きスイッチが押されると、保温運転タイマーのシーケンスを通らない浴槽湯温制御手段42の制御シーケンスに入り、浴槽循環ポンプ18が駆動し、浴槽接続アダプター
26、戻り管24、浴槽循環ポンプ18、水熱交換器16、往き管23の経路で浴槽水25を循環させる。この時、浴槽水温センサー40で浴槽水温TB1を検出する。
次に、浴槽水目標湯温TBAと現在の浴槽水温TB1を比較し、浴槽水温TB1が目標湯温TBAより低ければ貯湯タンク7の第2残湯センサー21で貯湯タンク7の湯温を検出する。それぞれ検出した湯温をTH3とし、TH3が追い焚き湯温TBB以上あるか比較する。検出湯温TH3が目標追い焚き湯温TBB以上あれば、追い焚きポンプ15が駆動する。
追い焚きポンプ15駆動により貯湯タンク7上部の湯は、整流板43を介して第2連通路14から水熱交換器16へ入る。水熱交換器16で、浴槽循環ポンプ18で送られた浴槽水25と熱交換し、温度低下して、追い焚きポンプ12を通り、貯湯タンク7内下部へ戻る。この時、浴槽循環ポンプ18で水熱交換器16へ送られた浴槽水25は温度上昇して往き管23から浴槽接続アダプター26を介して浴槽17へ戻る。
上記の循環を繰り返し、浴槽水温TB1が目標湯温TBAになれば、追い焚きポンプ15、浴槽循環ポンプ18が停止し、追い焚き運転が終了する。
また、前記第2残湯温センサー検知温度TH3が追い焚き湯温TBBよりも低い場合は、追い焚き運転を終了し、貯湯タンク7の沸き上げ運転に入る。
本発明の一実施例における温水器の構成図 同温水器の沸き上げ動作を示すフローチャート 同温水器の浴槽保温動作を示すフローチャート 従来の温水器の構成図
符号の説明
7 貯湯タンク
8 ヒーター(加熱手段)
9 第1連通路
10 沸き上げポンプ
12 加熱制御手段
14 第2連通路
15 追い焚きポンプ
16 水熱交換器
17 浴槽
18 浴槽水循環ポンプ
19 湯温制御センサー
20 第1残湯温センサー
21 第2残湯温センサー
23 往き管(浴槽水循環回路)
24 戻り管(浴槽水循環回路)
42 浴槽湯温制御手段

Claims (3)

  1. 貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクの下部の水を前記加熱手段で加熱するために前記貯湯タンクの下部から上部へ湯水を供給する第1連通路と、前記第1連通路に前記貯湯タンクの下部の水を供給する沸き上げポンプと、前記貯湯タンク内の高温水と浴槽水とを熱交換する水熱交換器と、前記貯湯タンクの上部から前記水熱交換器を介して前記貯湯タンクの下部へ湯水が返流される第2連通路と、前記貯湯タンクの湯水を前記水熱交換器に供給する追い焚きポンプと、浴槽水を前記水熱交換器に供給する浴槽水循環ポンプとを備え、浴槽水の加熱時には、前記追い焚きポンプと前記浴槽水循環ポンプとを駆動することを特徴とする温水器。
  2. 前記貯湯タンクの前記第2連絡通路より上部に第1残湯温センサーを設け、前記第1残湯温センサーの検出温度に基づいて沸き上げ運転を行うようにしたことを特徴とする請求項1記載の温水器。
  3. 貯湯タンク上部内面の第2連絡通路の取出口に整流板を備えた請求項1記載の温水器。
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