JP2004333051A - Water heater - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は暖房など多機能を備える貯湯式の給湯機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の給湯機は貯湯槽の温水を利用した浴槽の追い焚き機能を持ったものがある(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
図3は、前記公報に記載された従来の給湯機を示すものである。同図において、1は貯湯槽、2は沸上げヒータ、3は急速沸上げヒータ、4、5は温度検出手段、6は電磁開閉弁、7は給湯管、8は浴槽、9は浴槽循環ポンプ、10は熱交換手段であり、貯湯槽1の上部の湯と浴槽8の水を熱交換して風呂追い焚きするものである。
【0004】
ところで、この図3の場合は風呂追い焚きをする場合であるが、貯湯槽1の温水を熱源として、風呂追い焚き以外に、暖房(例えば床暖房)を行う場合には、図4に示すような構成が考えられる。つまり、暖房熱源側循環ポンプ11で貯湯槽1から暖房水水熱交換器12に送られてきた温水と、暖房負荷側循環ポンプ13で床暖房手段14から前記暖房水水熱交換器12に送られてきた水とが熱交換することによって床暖房する構成としたものである。
【0005】
【特許文献1】
特開平11−83156号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、放熱手段としての風呂追い焚きの場合、風呂追い焚き運転時に貯湯槽1の上部の湯が温度低下するため、放熱手段へ流入する温水温度が不安定となり、利便性も悪い。例えば、風呂追い焚き回数を重ねるたびに貯湯槽1上部の湯温と風呂追い焚き循環水との温度差が少なくなって放熱量が小さくなる。また、加熱されて浴槽8に戻る温水温度も低くなる。さらに、貯湯槽1上部の湯の利用温度に限界があって、有効に利用できない。さらに図4で示される構成の場合、風呂追い焚き回数を重ねるたびに貯湯槽1上部の湯温が低下することによって、その下部の貯湯槽1の温度も低下する。床暖房手段14の熱源としての貯湯槽1の湯温が低下し、所定の放熱能力が出ないという課題を有している。また、特に床暖房の立ち上げなどで大きな放熱能力が必要な場合に、放熱能力不足でなかなか床温度が上昇せずに快適性が損なわれるという課題を有している。貯湯槽1の湯温の低下を見越して、その分貯湯槽1に貯湯する湯温を高くしておくことが考えられるが、この場合は温度が高くなり、貯湯槽1から外部に対しての放熱量が増え、効率が低下することになる。
【0007】
本発明は上記課題を解決するもので、風呂追い焚き運転が続いた場合でも貯湯槽1に必要な湯温を確保し、放熱手段における安定した放熱量を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の給湯機は、給湯加熱手段と、前記給湯加熱手段で加熱した温水を貯湯する貯湯槽と、前記貯湯槽に貯湯された温水を循環させて熱源とする複数の放熱手段と、前記複数の放熱手段を使用するか否かを選択する選択手段と、前記選択手段での選択状況に応じて前記給湯加熱手段で加熱し前記貯湯槽に貯湯する給湯加熱運転を制御する制御手段とを具備したものである。
【0009】
これによって、複数の放熱手段を利用した場合でも、貯湯槽に必要な湯温の湯量を確保するので、放熱手段における安定した放熱量を得ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明は各請求項に記載の形態で実施できるものであり、請求項1記載の発明は、給湯加熱手段と、前記給湯加熱手段で加熱した温水を貯湯する貯湯槽と、前記貯湯槽に貯湯された温水を循環させて熱源とする複数の放熱手段と、前記複数の放熱手段を使用するか否かを選択する選択手段と、前記選択手段での選択状況に応じて前記給湯加熱手段で加熱し前記貯湯槽に貯湯する給湯加熱運転を制御するため、複数の放熱手段を利用した場合でも、貯湯槽に必要な湯温の湯量を確保するので、放熱手段において安定した放熱量を得ることができる。
【0011】
請求項2記載の発明は、複数の放熱手段は、風呂追い焚き手段または床暖房手段または浴室乾燥暖房手段のうち少なくともふたつを含む請求項1記載の給湯機とするものである。
【0012】
請求項3記載の発明は、浴室乾燥暖房手段を使用する前に予め予約するための浴室乾燥暖房予約スイッチを備えた構成としているので、貯湯量に必要な湯温と湯量が貯湯されるため、浴室乾燥暖房手段の機能が十分発揮できる。
【0013】
請求項4記載の発明は、風呂追い焚き手段を使用しないことを予め予約するための風呂追い焚き解除予約スイッチを備えた構成としているため、貯湯量に必要以上の高温の温を貯湯されることがないため、効率の良い給湯加熱運転ができる。
【0014】
請求項5記載の発明は、前述の構成に加え、給湯加熱手段をヒートポンプとすることによって、高能力省エネルギー化をはかる。
【0015】
請求項6記載の発明は、ヒートポンプに封入する冷媒を二酸化炭素としているので、高温高効率化と地球環境保全をはかるができる。
【0016】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【0017】
(実施例1)
図1は本発明の実施例1の給湯機の構成図である。図1において、15は給湯加熱手段であり、圧縮機16、給湯熱交換器17、減圧装置18、大気熱を吸熱する大気熱交換器19からなるヒートポンプサイクルを構成したヒートポンプ熱源である。そして、高圧側の冷媒圧力が臨界圧力以上となる二酸化炭素を冷媒とする。1は貯湯槽であり、下部から給水管20を通って給水し、上部の給湯管7から端末へ出湯する。そして、貯湯槽1の下部から循環ポンプ21,給湯熱交換器17,貯湯槽1の上部を順次接続する給湯回路を構成することによって、貯湯槽1から循環ポンプ21で送られてきた水は前記給湯熱交換器17で冷媒熱により加熱されて貯湯槽1の上から貯湯される。22は加熱用出口水温検出手段であり、ヒートポンプ熱源で加熱する湯温を検出するため給湯熱交換器17の出口に設けられている。23は湯水制御手段であり、給湯熱交換器17の出口湯水が所定温度になるように循環ポンプ21の回転数を制御して給湯回路の循環流量を制御する。
【0018】
風呂追い焚き手段24は追い焚き水水熱交換器25と浴槽熱源側循環ポンプ26と浴槽循環ポンプ9などからなる。そして、浴槽8の追い焚きは、浴槽熱源側循環ポンプ26で貯湯槽1から追い焚き水水熱交換器25に送られてきた温水と、浴槽循環ポンプ9で浴槽8から追い焚き水水熱交換器25に送られてきた水とが熱交換することによって行われる。床暖房と浴室乾燥暖房は、暖房熱源側循環ポンプ11で貯湯槽1から暖房水水熱交換器12に送られてきた温水と、暖房負荷側循環ポンプ13で床暖房手段14又は浴室乾燥暖房手段27から前記暖房水水熱交換器12に送られてきた水とが熱交換することによって行われる。
【0019】
なお、床暖房と浴室乾燥暖房との切換えは、第一と第二の開閉弁28、29の開閉状態で流路を切換えることによって行われる。
【0020】
30、31、32は風呂追い焚き選択手段、床暖房選択手段、浴室乾燥暖房選択手段であり、それぞれ、風呂追い焚き手段24で風呂の追い焚きをするか否か、床暖房手段14で床暖房をするか否か、浴室乾燥暖房手段27で浴室の乾燥暖房をするか否かを選択するものである。さらに33、34、35は貯湯槽1の上下方向の異なる位置に取り付けられた第一、第二、第三の温度検出手段である。また、制御手段36は、風呂追い焚き選択手段30、床暖房選択手段31、浴室乾燥暖房選択手段32での選択状況に応じて、貯湯槽1に貯湯する湯量又は湯温又は湯温と湯量の両方を制御するものである。
【0021】
風呂追い焚き、床暖房、浴室乾燥暖房など複数の機能を備えた給湯機の場合、風呂追い焚きはほぼ毎日行なう可能性があるが、浴室乾燥暖房については梅雨時期の洗濯物の乾燥や冬期の浴室の暖房など年間を通じてあるが使用頻度は風呂追い焚きほど多くはない。さらに、床暖房については冬期のみで、かつ、平日や休日などの生活パターンや在宅や外出等により、一日の使用時間が大きく異なるため、一日の暖房負荷も大きく異なることになる。このように、いつも定期的にあるとは限らない負荷に対して、常にそれらすべての機能を十分に満たすべく貯湯槽1に湯を貯えるとすれば、大きな容量の貯湯槽1が必要で、かつ、高温の湯を常に貯湯しておく必要がある。
【0022】
ところが、前記各機能に対して、負荷要求が無いか少なかった場合には、高温の湯が大量に余り次の日に持ち越すことになる。しかもその間に貯湯槽1からの放熱で貯湯槽1の温度が低下し、せっかく高温に加熱した湯の熱量が無駄になることがある。そこで、前記各機能に対して、必要な湯温と熱量の湯を貯湯槽1に貯えれば、無駄の少ない効率のよい多機能を備えた給湯機が可能となる。
【0023】
以上のように構成された給湯機について、以下にその動作、作用を説明する。図1において、ヒートポンプ熱源で大気熱を利用して給湯加熱運転する場合について説明する。圧縮機16から吐出する臨界圧力以上の高温高圧の冷媒が給湯熱交換器17に流入し、ここで貯湯槽1の下部から送られてきた水と給湯熱交換器17を介して熱交換する。そして、給湯熱交換器17に流入する高温冷媒で給湯熱交換器17の出口湯水が所定温度となるように循環ポンプ21の回転数を制御し、所定の温度の湯が貯湯槽1の上部から流入し貯湯される。
【0024】
次に、放熱手段として風呂追い焚き手段24を使用する場合について説明する。浴槽8から浴槽循環ポンプ9によって送られてきた水は、浴槽熱源側循環ポンプ26によって送られてきた貯湯槽1上部の高温の湯と、追い焚き水水熱交換器25で熱交換して加熱されて浴槽8に戻る。一方、浴槽熱源側循環ポンプ26によって送られてきた貯湯槽1上部の高温の湯は低温となって貯湯槽1の下部に戻る。
【0025】
また、放熱手段として床暖房手段14を使用する場合について説明する。第一の開閉弁28を開き、第二の開閉弁29を閉じる。床暖房手段14で放熱し低温になり暖房負荷側循環ポンプ13によって送られてきた熱媒体は、暖房熱源側循環ポンプ11によって送られてきた貯湯槽1上部の高温の湯と、暖房水水熱交換器12で熱交換して床暖房手段14に戻る。一方、暖房熱源側循環ポンプ11によって送られてきた貯湯槽1上部の高温の湯は低温となって貯湯槽1下部に戻る。なお、床暖房手段14を循環する熱媒体としては不凍液や水がある。
【0026】
さらに、放熱手段として浴室乾燥暖房手段27を使用する場合について説明する。第一の開閉弁28を閉じ、第二の開閉弁29を開く。浴室乾燥暖房手段27で放熱し低温になり暖房負荷側循環ポンプ13によって送られてきた熱媒体は、暖房熱源側循環ポンプ11によって送られてきた貯湯槽1上部の高温の湯と、暖房水水熱交換器12で熱交換して浴室乾燥暖房手段27に戻る。一方、暖房熱源側循環ポンプ11によって送られてきた貯湯槽1上部の高温の湯は低温となって貯湯槽1下部に戻る。
【0027】
前述したように、第一、第二、第三の温度検出手段33、34、35が貯湯槽1の上下方向の異なる位置に取り付けられている。また、この順に貯湯槽1の下方に向かって取り付けられている。今、風呂追い焚き選択手段30で風呂追い焚き運転が選択されている場合、第一の温度検出手段33の温度が所定の温度以上になるように、前述したヒートポンプ熱源で大気熱を利用して給湯加熱運転を行なう。次に、風呂追い焚き選択手段30と浴室乾燥暖房選択手段32とで風呂追い焚きと浴室乾燥暖房運転とが選択されている場合、第二の温度検出手段34の温度が所定の温度以上になるように、前述したヒートポンプ熱源で大気熱を利用して給湯加熱運転を行なう。さらに、風呂追い焚き選択手段30と浴室乾燥暖房選択手段32と床暖房選択手段31とで風呂追い焚きと浴室乾燥暖房と床暖房運転とが選択されている場合、第三の温度検出手段35の温度が所定の温度以上になるように、前述したヒートポンプ熱源で大気熱を利用して給湯加熱運転を行なう。このように必要負荷に対して、必要量の湯量を確保すれば、無駄な給湯加熱運転が無くなり、運転効率の向上となる。また、風呂追い焚き手段24や浴室乾燥暖房手段27や床暖房手段14などの放熱手段の熱源となる湯の温度は、ヒートポンプ熱源で給湯加熱運転によって所定の温度に貯湯した貯湯槽1上部の湯を使用するため、常に安定した放熱能力を発揮することができる。
【0028】
ところで、図1では、貯湯槽1の上下方向の異なる3個所の位置に第一、第二、第三の温度検出手段33、34、35を取り付けたが、この温度検出手段の数は3個に限らないので、必要に応じて増減すればよい。また、負荷に対して、必要熱量を確保する方法として、貯湯容量を変更する場合と貯湯温度を変更する場合とがある。したがって、必要熱量を貯湯する場合、同じ所定の貯湯温度で容量を変化する方法と、貯湯容量が同じで所定の貯湯温度を変化する方法とがあるので、必要な負荷に応じて、貯湯温度と温度検出手段の数と位置とを決定すればよい。
【0029】
(実施例2)
図2は本発明の実施例2における給湯機の構成図である。本実施例において、図1の実施例1と異なる点は、浴室乾燥暖房手段を使用する前に予め予約するための浴室乾燥暖房予約スイッチ37と風呂追い焚き手段を使用しないことを予め予約するための風呂追い焚き解除予約スイッチ38とを備えた構成としていることである。なお、実施例1と同符号の部分は同一構成を有し、説明は省略する。
【0030】
次に動作、作用について説明する。先ず、浴室乾燥暖房について説明を行なう。通常、浴室乾燥暖房手段27に流入する水などの媒体の温度は70℃〜80℃程度である。この浴室乾燥暖房の負荷に備えるために、一般的には深夜電力を使用して深夜に貯湯槽1に温水を貯湯しておく。この時、貯湯槽1からの放熱による温度低下を考慮して、貯湯する温度を必要温度よりも高目の温度(80℃〜90℃程度)で貯湯することになる。ところで浴室乾燥暖房の機能については毎日使用するとは限らない。使用しないかもしれない機能に備えるために毎日高温に貯湯槽1を沸き上げることになる。
【0031】
そこで、例えば、翌日に浴室乾燥暖房の機能を使用する場合は、浴室乾燥暖房予約スイッチ37で浴室乾燥暖房の機能の使用予約を行なう。その場合は、事前(通常は深夜電力を使用するために深夜時間帯)にヒートポンプ熱源を利用した給湯加熱運転で貯湯槽1を必要な温度に沸き上げておく。もし、翌日に浴室乾燥暖房の機能を使用しない場合は、浴室乾燥暖房予約スイッチ37で浴室乾燥暖房の機能の使用予約を行なわない。この場合は、給湯負荷に見合う熱量を満足する湯温で貯湯槽1を沸き上げ(夏や中間期であれば65℃〜75℃程度)ればよい。
【0032】
次に、風呂追い焚きについて説明を行なう。風呂追い焚きを行なう時、通常、浴槽1の温度は40℃程度である。ある程度短時間で、この湯の温度を上げるためには、追い焚き水水熱交換器25に入ってくる貯湯槽1からの湯温は70℃〜80℃程度必要である。ところで、一般的に言って、入浴はほぼ毎日あると考えられるので、前述した浴室乾燥暖房予約スイッチ37のように、必要な時に前日に予約するというのでは不便であるし、予約を忘れることもある。だから、基本的には毎日事前(通常は深夜電力を使用するために深夜時間帯)にヒートポンプ熱源を利用した給湯加熱運転で貯湯槽1を必要温度に沸き上げておく。この場合、貯湯槽1からの放熱も考慮して、75〜85℃程度に沸き上げる必要がある。ところで、夏などは入浴せずに、シャワーですませることが多い。その場合に使用する湯温は、風呂追い焚きに必要な温度ほど高くなくても良い。だから、夏などは、事前に、給湯加熱運転で貯湯槽1を65℃程度沸き上げておけば良いことになる。そこで、例えば、翌日に入浴しない場合は、風呂追い焚き解除予約スイッチ38で風呂追い焚きの機能を使用しないことの予約を行なう。この場合は、給湯負荷に見合う熱量を満足する湯温で貯湯槽1を沸き上げ(夏や中間期であれば65℃〜75℃程度)ればよい。
【0033】
もし、翌日に入浴する場合は、風呂追い焚き解除予約スイッチ38で風呂追い焚きの機能を使用しないことの予約を行なわない。この場合は、事前(通常は深夜電力を使用するために深夜時間帯)にヒートポンプ熱源を利用した給湯加熱運転で貯湯槽1を必要な温度(75〜85℃程度)に沸き上げておく。
【0034】
上記のように、高温の湯が必要な時には貯湯槽1を高温に沸き上げ、高温が必要でない時には比較的低い温度に貯湯槽1を沸き上げるので、ヒートポンプ熱源を利用した給湯加熱運転の効率の向上や貯湯槽1からの放熱損失の低減を図ることができる。
【0035】
なお、図2の場合、浴室乾燥暖房予約スイッチ37と風呂追い焚き解除予約スイッチ38と両方備えた構成になっているが、どちらか一方を備えた構成でもよい。
【0036】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、貯湯槽に貯湯された温水を循環させて熱源とする複数の放熱手段と、複数の放熱手段を使用するか否かを選択する選択手段での選択状況に応じて給湯加熱手段で加熱し貯湯槽に貯湯する給湯加熱運転を制御するので、複数の放熱手段を利用した場合でも、貯湯槽に必要な湯温の湯量を確保するため、放熱手段において安定した放熱量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1における給湯機の構成図
【図2】本発明の実施例2における給湯機の構成図
【図3】従来例における給湯機の構成図
【図4】従来例における第2の給湯機の構成図
【符号の説明】
1 貯湯槽
14 床暖房手段(放熱手段)
15 給湯加熱手段
24 風呂追い焚き手段(放熱手段)
27 浴室乾燥暖房手段(放熱手段)
30 風呂追い焚き選択手段(選択手段)
31 床暖房選択手段(選択手段)
32 浴室乾燥暖房選択手段(選択手段)
36 制御手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hot-water storage type hot water supply device having multiple functions such as heating.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Conventionally, there is a water heater of this type having a function of reheating a bathtub using hot water in a hot water storage tank (for example, see Patent Document 1).
[0003]
FIG. 3 shows a conventional water heater described in the above publication. In the figure, 1 is a hot water tank, 2 is a boiling heater, 3 is a rapid boiling heater, 4 and 5 are temperature detecting means, 6 is an electromagnetic opening / closing valve, 7 is a hot water supply pipe, 8 is a bathtub, and 9 is a bathtub circulation pump. Numeral 10 denotes a heat exchange means for exchanging heat between the hot water in the upper part of the hot
[0004]
By the way, in the case of FIG. 3, the case of performing bath reheating is shown in FIG. 4. In the case of performing heating (for example, floor heating) other than bath reheating by using the hot water in the hot
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-11-83156
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional configuration, in the case of bath reheating as a heat radiating means, the temperature of hot water flowing into the heat radiating means becomes unstable because the temperature of hot water above the hot
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to secure a required hot water temperature in a hot
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the conventional problem, a water heater of the present invention includes a hot water supply heating unit, a hot water storage tank for storing hot water heated by the hot water supply heating unit, and a heat source that circulates hot water stored in the hot water storage tank. A plurality of heat dissipating means, a selecting means for selecting whether or not to use the plurality of heat dissipating means, and a hot water supply which is heated by the hot water supply heating means and stored in the hot water storage tank according to a selection state of the selecting means. Control means for controlling the heating operation.
[0009]
Thereby, even when a plurality of heat radiating means are used, the required amount of hot water in the hot water storage tank is secured, so that a stable heat radiating amount in the heat radiating means can be obtained.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention can be embodied in the form described in each claim, and the invention described in
[0011]
The invention according to
[0012]
The invention according to
[0013]
The invention according to
[0014]
The invention described in
[0015]
According to the sixth aspect of the present invention, since the refrigerant sealed in the heat pump is carbon dioxide, high temperature and high efficiency can be achieved and global environment can be protected.
[0016]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
(Example 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a water heater according to
[0018]
The bath reheating means 24 comprises a reheating water /
[0019]
The switching between floor heating and bathroom drying / heating is performed by switching the flow path in the open / close state of the first and second on-off
[0020]
[0021]
In the case of a water heater with multiple functions such as bath reheating, floor heating, bathroom drying and heating, bath reheating may be performed almost every day.However, for bathroom drying and heating, laundry drying during the rainy season and winter Although it is used throughout the year, such as for heating the bathroom, the frequency of use is not as high as that for the reheating of the bath. Furthermore, floor heating is only in winter, and the daily usage time varies greatly depending on living patterns such as weekdays and holidays, at-home and out-of-home times, etc., so that the daily heating load also varies greatly. As described above, if hot water is stored in the
[0022]
However, if there is no or little load demand for each of the functions, a large amount of hot water will be carried over to the next day. Moreover, during this time, the temperature of the hot
[0023]
The operation and operation of the water heater configured as described above will be described below. Referring to FIG. 1, a case in which a hot water supply heating operation is performed using atmospheric heat with a heat pump heat source will be described. A high-temperature and high-pressure refrigerant having a pressure equal to or higher than the critical pressure discharged from the
[0024]
Next, a case where the
[0025]
The case where the floor heating means 14 is used as the heat radiation means will be described. The first on-off valve 28 is opened, and the second on-off
[0026]
Further, a case where the bathroom drying / heating means 27 is used as the heat radiation means will be described. The first on-off valve 28 is closed, and the second on-off
[0027]
As described above, the first, second, and third
[0028]
By the way, in FIG. 1, the first, second and third
[0029]
(Example 2)
FIG. 2 is a configuration diagram of a water heater according to
[0030]
Next, the operation and operation will be described. First, the drying and heating of the bathroom will be described. Usually, the temperature of a medium such as water flowing into the bathroom drying / heating means 27 is about 70 ° C to 80 ° C. Generally, in order to prepare for the load of the bathroom drying and heating, hot water is stored in the hot
[0031]
Therefore, for example, when the bathroom drying / heating function is used on the next day, the bathroom drying /
[0032]
Next, bath reheating will be described. When performing bath reheating, the temperature of the
[0033]
If the user takes a bath on the next day, the user does not make a reservation for not using the bath reheating function with the bath reheating
[0034]
As described above, when hot water is required, the hot
[0035]
In the case of FIG. 2, the configuration is such that both the bathroom drying /
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a plurality of heat dissipating means serving as a heat source by circulating hot water stored in a hot water storage tank, and a selection state of a selecting means for selecting whether or not to use the plurality of heat dissipating means The hot water supply heating operation of heating the hot water in the hot water storage tank and storing it in the hot water storage tank is controlled in accordance with the conditions. It is possible to obtain a reduced heat radiation amount.
[Brief description of the drawings]
1 is a configuration diagram of a water heater in a first embodiment of the present invention; FIG. 2 is a configuration diagram of a water heater in a second embodiment of the present invention; FIG. 3 is a configuration diagram of a water heater in a conventional example; Of the configuration of the second water heater in Japan
1 Hot
15 Hot water supply heating means 24 Bath reheating means (radiation means)
27 Bathroom drying and heating means (radiation means)
30 Bath reheating selection means (selection means)
31 Floor heating selection means (selection means)
32 Bathroom drying / heating selection means (selection means)
36 control means
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