JP6154286B2 - 給湯風呂装置 - Google Patents

Description

本発明は、浴槽に湯張りを行う給湯風呂装置に関するものである。

従来よりこの種のものにおいては、給水管と、給水管の下流に設けた熱交換器と、熱交換器の下流に設けられ給湯栓を終端に有した給湯管と、熱交換器を流通する水を加熱するバーナと、給水管と給湯管とを接続し熱交換器をバイパスするバイパス管と、給湯管とバイパス管との接続部に設けられ熱交換器から流出された湯と前記バイパス管からの水とを混合する混合弁と、混合弁より下流側の給湯管から分岐し浴槽へ湯を供給する湯張り管とを備え、熱交換器から流出する湯の熱交出口目標温度が、リモコンで設定された出湯設定温度よりも高温の規定温度となるようにバーナによって熱交換器を加熱し、この熱交換器からの前記規定温度の湯とバイパス管からの水とをリモコンで設定された出湯設定温度になるように混合弁で混合して出湯するものがあり（例えば、特許文献１参照。）、混合弁で混合された出湯設定温度の湯を、給湯栓に供給して給湯する、または、湯張り管を介して浴槽に供給して湯張りを行うものであった。

特公平４−６５３０５号公報

ところで、出湯設定温度の湯を給湯または浴槽へ湯張りすることを考えた場合、従来のもののように、常時、熱交換器から流出する湯の熱交出口目標温度を出湯設定温度よりも高温の規定温度に設定し、一旦、規定温度まで加熱した湯を、混合弁で水を混ぜて出湯設定温度に落として給湯または湯張りするものは、常時、熱交換器から流出する湯の熱交出口目標温度を出湯設定温度に設定し、出湯設定温度の湯をそのまま給湯または湯張りするものと比較して、出湯設定温度よりも高温に加熱する分、バーナで消費される熱量が多く、熱効率が悪いものであった。

ここで、熱効率を良くするために、上記のように、常時、熱交換器から流出する湯の熱交出口目標温度を出湯設定温度に設定するものを考えると、給湯栓からの給湯を一旦停止した場合、熱交換器内や混合弁より上流側の給湯管に滞留している出湯設定温度の湯は、給湯を停止している間に出湯設定温度よりも低下していき、再度出湯する際には出湯設定温度よりも低温の湯が給湯され、出湯設定温度の湯が給湯されるまでの時間が長くなり、再出湯時の出湯性能が悪いという問題点を有するものであった。

そこで、本発明は、熱効率が良く、再出湯時の出湯性能が良い給湯風呂装置を提供することを目的とするものである。

本発明は上記課題を解決するために、請求項１では、給水管と、該給水管の下流に設けた熱交換器と、該熱交換器の下流に設けられ給湯栓を終端に有した給湯管と、前記熱交換器を流通する水を加熱する加熱手段と、前記給水管と前記給湯管とを接続し前記熱交換器をバイパスするバイパス管と、前記給湯管とバイパス管との接続部に設けられ前記熱交換器から流出された湯と前記バイパス管からの水とを混合する混合弁と、前記混合弁より下流側の給湯管から分岐され浴槽へ湯を供給する湯張り管と、前記混合弁から出湯させる湯の温度を設定する出湯温度設定手段と、前記熱交換器から流出させる湯の熱交出口目標温度を設定する目標温度設定手段と、前記加熱手段および前記混合弁を制御する制御手段とを備え、前記目標温度設定手段によって前記熱交出口目標温度が、前記出湯温度設定手段によって設定された出湯設定温度よりも高温の予め定められた規定温度に設定され、前記熱交換器から流出される湯が前記規定温度となるように前記熱交換器を流通する水を前記加熱手段により加熱し、前記熱交換器からの前記規定温度の湯と前記バイパス管からの水とを前記混合弁で混合し前記出湯温度設定手段で設定された設定温度の湯を前記給湯栓から給湯するようにした給湯風呂装置において、前記出湯設定温度で設定された設定温度の湯を、設定湯張り量または設定水位まで前記浴槽に湯張りする湯張り運転の開始を指示する湯張り指示手段を設け、該湯張り指示手段によって前記湯張り運転の開始が指示されたとき、前記目標温度設定手段は、前記熱交出口目標温度を前記出湯温度設定手段で設定された設定温度に設定し、前記浴槽への湯張り中、湯張り量が前記設定湯張り量より所定量少ない規定量に達するまで、または浴槽水位が前記設定水位より所定水位低い規定水位に達するまでは、前記制御手段は、前記熱交換器から流出させる湯の温度が前記設定温度になるように前記加熱手段を制御すると共に、前記混合弁の湯側の開度を全開として前記バイパス管からの水と混合させることのないように前記混合弁の開度を制御し、湯張り量が前記設定湯張り量より所定量少ない前記規定量に達した、または浴槽水位が前記設定水位より所定水位低い前記規定水位に達したら、目標温度設定手段は、前記熱交出口目標温度を前記規定温度に設定し、前記設定湯張り量または前記設定水位まで、前記制御手段は、前記熱交換器から流出させる湯の温度が前記規定温度になるように前記加熱手段を制御すると共に、前記規定温度の湯と前記バイパス管からの水を混合して前記設定温度になるように前記混合弁の開度を制御するものとした。

この発明の請求項１によれば、目標温度設定手段によって熱交出口目標温度が、出湯温度設定手段によって設定された出湯設定温度よりも高温の予め定められた規定温度に設定され、熱交換器から流出される湯が規定温度となるように熱交換器を流通する水を加熱手段により加熱し、熱交換器からの規定温度の湯とバイパス管からの水とを混合弁で混合し出湯温度設定手段で設定された設定温度の湯を給湯栓から給湯するものおいて、出湯設定温度で設定された設定温度の湯を、設定湯張り量または設定水位まで浴槽に湯張りする湯張り運転の開始を指示する湯張り指示手段を設け、湯張り指示手段によって湯張り運転の開始が指示されたとき、目標温度設定手段は、熱交出口目標温度を出湯温度設定手段で設定された設定温度に設定するようにし、浴槽への湯張り中、湯張り量が設定湯張り量より所定量少ない規定量に達するまで、または浴槽水位が設定水位より所定水位低い規定水位に達するまでは、制御手段は、熱交換器から流出させる湯の温度が設定温度になるように加熱手段を制御すると共に、混合弁の湯側の開度を全開としてバイパス管からの水と混合させることのないように混合弁の開度を制御したことで、湯張り中は連続出湯を行うことが分かるため、再出湯時の出湯性能について考えなくてもよく、出湯温度設定手段で設定された設定温度にするのに必要な加熱量のみで熱交換器を流通する水がバーナによって加熱されるので、熱効率の向上を図ることができ、さらに、浴槽への湯張り中、湯張り量が設定湯張り量より所定量少ない規定量に達した、または浴槽水位が設定水位より所定水位低い規定水位に達したら、目標温度設定手段は、熱交出口目標温度を規定温度に設定するようにし、設定湯張り量または設定水位まで、制御手段は、熱交換器から流出させる湯の温度が規定温度になるように加熱手段を制御すると共に、規定温度の湯とバイパス管からの水を混合して設定温度になるように混合弁の開度を制御し、浴槽への湯張りが完了する前に熱交出口目標温度を出湯温度設定手段で設定された設定温度よりも高くするようにしたことで、規定量から設定湯張り量まで、または規定水位から設定水位まで混合弁より上流側の給湯管には設定温度よりも高温の予め定められた規定温度の湯が流れるので、浴槽への湯張りを完了してしばらくは熱交換器内や混合弁より上流側の給湯管に滞留している湯の温度が設定温度以上であり、再度出湯を行う際は、設定温度よりも低温の湯が給湯されることが抑制され、再出湯時の出湯性能が良いものである。

本発明の一実施形態の給湯風呂装置の概略構成図。 同一実施形態の給湯風呂装置の湯張り運転時における熱交出口目標温度の推移を示すタイムチャート。

次に、本発明の一実施形態の給湯風呂装置について図１に基づいて説明する。

１は本実施形態の給湯風呂装置、２は灯油等を燃料とし燃料を燃焼させて火炎を発生させる加熱手段としてのバーナ、３は台所や洗面所等に設けられた給湯栓、４は給湯風呂装置１を遠隔操作する操作手段としてのリモコン、５は浴槽である。

６はフィンアンドチューブ式の熱交換器で、熱交換器６の上流には水道管と接続されている給水管７を備え、また、熱交換器６の下流には給湯栓３を終端に有した給湯管８を備えているものである。

９は給水管７から分岐され、給水管７と給湯管８とを接続し熱交換器６をバイパスするバイパス管で、給湯管８とバイパス管９との接続部には熱交換器６で加熱された湯とバイパス管９からの水とを混合する混合弁１０が設けられ、混合弁１０は内部の弁体の弁開度を調整することで、湯と水の混合比を調整して所望の温度の湯を出湯させるものである。

１１は給水管７に設けられ給水の温度を検出する給水温度センサ、１２は給水管７に設けられ給水量を検出する流量センサ、１３は給湯管８とバイパス管９の接続部よりも上流側の給湯管８に設けられた熱交出口温度検出手段としての熱交出口温度センサで、熱交出口温度センサ１３は、熱交換器６から流出する湯の温度を検出するものである。１４は混合弁１０で混合された湯の温度を検出する出湯温度検出手段としての出湯温度センサである。

１５は混合弁１０より下流側の給湯管８から分岐し浴槽５へ湯を供給する湯張り管で、湯張り管１５には、浴槽５への湯張りの開始／停止を行う湯張り弁１６と、浴槽５への時間当たりの湯張り流量を検出する風呂流量検出手段としての風呂流量センサ１７と、浴槽５からの浴槽水の逆流を防ぐ二重の逆止弁１８とが設けられているものである。

前記リモコン４には、混合弁１０から出湯させ給湯栓３へ供給させる給湯設定温度を設定する出湯温度設定手段としての給湯温度設定スイッチ１９と、混合弁１０から出湯させ湯張り管１５を介して浴槽５へ供給する湯の風呂設定温度を設定する出湯温度設定手段としての風呂温度設定スイッチ２０と、浴槽５へ風呂設定温度の湯をリモコン４の湯張り量設定スイッチ（図示せず）で設定された湯張り量注湯させ湯張りする湯張り運転の開始を指示する湯張り指示手段としての湯張りスイッチ２１とが設けられているものである。

２２はリモコン４と無線または有線により接続され相互に通信すると共に、給湯風呂装置１の各センサからの信号やリモコン４からの信号を受け、各アクチュエータの駆動を制御する制御手段で、この制御手段２２は、熱交換器６から流出させる湯の熱交出口目標温度を設定する目標温度設定手段２３を有しており、給湯温度設定スイッチ１９または風呂温度設定スイッチ２０で設定された設定温度の湯を出湯する場合、制御手段２２は、熱交出口温度センサ１３で検出される湯の温度が目標温度設定手段２３で設定された熱交出口目標温度になるように、バーナ２の燃焼量を制御、すなわちバーナ２によって熱交換器６を流通する水へ与える加熱量を制御し、出湯温度センサ１４で検出される湯の温度が給湯温度設定スイッチ１９または風呂温度設定スイッチ２０で設定した設定温度になるように混合弁１０の開度を制御するものである。

次に、この一実施形態の給湯風呂装置１の給湯動作について説明する。
今、適宜箇所の給湯栓３が開栓されて給湯が開始されると、この水の流れを流量センサ１２が検知し、バーナ２の燃焼を開始させる最低作動流量以上の流量になると、制御手段２２は燃焼要求ありと判断し、バーナ２の燃焼を開始させ、熱交換器６を流通する水を加熱するものである。この時、熱交換器６から流出させる湯の熱交出口目標温度は、リモコン４の給湯温度設定スイッチ１９で設定された給湯設定温度（例えば４０℃）よりも高温の予め定められた規定温度（例えば５７℃）に目標温度設定手段２３によって設定され、熱交出口温度センサ１３で検出される湯温が前記規定温度になるように、前記制御手段２２がバーナ２の燃焼量を制御するものである。

そして、熱交換器６から流出した給湯設定温度よりも高温の予め定められた規定温度の湯とバイパス管９からの水とを混合弁１０で混合し、制御手段２２は、出湯温度センサ１４で検出される湯温が給湯温度設定スイッチ１９で設定された給湯設定温度になるように、混合弁１０の開度を制御するものであり、出湯温度センサ１４で検出される湯温が給湯設定温度より高い場合は、湯側を絞り、水側を開くように混合弁１０内部の弁体の弁開度を調整して、給湯設定温度の湯を給湯栓３へ供給し出湯するものであり、出湯温度センサ１４で検出される湯温が給湯設定温度より低い場合は、水側を絞り、湯側を開くように混合弁１０内部の弁体の弁開度を調整して、給湯設定温度の湯を給湯栓３へ供給し出湯するものである。

上記のように、給湯を行う際に、熱交換器６から流出する湯の熱交出口目標温度を給湯設定温度よりも高温の予め定められた規定温度に設定し、混合弁１０において、規定温度に加熱された湯と水とを混合させて給湯栓３から給湯設定温度の湯を給湯するものは、給湯を停止してしばらくは熱交換器６内や混合弁１０より上流側の給湯管８に滞留している湯の温度が給湯設定温度以上なので、再度出湯を行う際は、給湯設定温度よりも低温の湯が給湯されることが抑制され、再出湯時の出湯性能が良いものである。なお、前記規定温度は、通常の給湯または湯張りで使用される温度としての４０℃前後よりも１０℃〜２０℃程度高い温度であり、制御手段２２に予め記憶されているものである。

次に、浴槽５へリモコン４の風呂温度設定スイッチ２０で設定された風呂設定温度の湯を設定された湯張り量まで湯張りする湯張り運転について図２のタイムチャートを用いて説明する。ここでは、風呂温度設定スイッチ２０で設定された風呂設定温度が４０℃、湯張り量設定スイッチ（図示せず）で設定された湯張り量を２００Ｌとした。

前記リモコン４の湯張りスイッチ２１が操作され湯張り運転が指示されると、制御手段２２は湯張り弁１６を開弁すると共にバーナ２の燃焼を開始させ、浴槽５への湯張りを開始させるものであるが、この時、目標温度設定手段２３は、熱交換器６から流出させる湯の熱交出口目標温度を、風呂温度設定スイッチ２０で設定された風呂設定温度（ここでは、４０℃）と同じ温度に設定し、制御手段２２は、熱交出口温度センサ１３で検出される湯温が風呂設定温度になるように、バーナ２の燃焼量を制御するものであり、出湯温度センサ１４で検出される湯温が風呂設定温度になるように、混合弁１０の開度を制御するものである。ここで、熱交換器６から流出される湯の温度は風呂設定温度なので、混合弁１０は湯側の開度が全開でバイパス管９からの水と混合されることなく出湯され、湯張り管１５を介して浴槽５に供給されるものである。

そして、熱交換器６から流出される風呂設定温度の湯が、混合弁１０で水を混合することなく浴槽５へ供給されている湯張り中に、風呂流量センサ１７で検出される流量から湯張り量が、設定湯張り量より所定量少ない規定量（ここでは１９５Ｌ）に到達したら、目標温度設定手段２３は、熱交換器６から流出させる湯の熱交出口目標温度を、風呂設定温度である４０℃から給湯設定温度よりも高温の予め定められた規定温度である５７℃に設定を変更し、前記規定量から湯張り運転が終了する設定湯張り量（ここでは２００Ｌ）まで、熱交出口温度センサ１３で検出される湯温が前記予め定められた規定温度になるように、制御手段２２はバーナ２の燃焼量を制御し、さらに、熱交換器６から流出した規定温度の湯とバイパス管９からの水とを混合弁１０で混合するに当たり、出湯温度センサ１４で検出される湯温が風呂設定温度になるように、混合弁１０の開度を制御するものであり、設定湯張り量の湯張りが完了すると、制御手段２２は、バーナ２の燃焼を停止させると共に湯張り弁１６を閉弁し、湯張り運転を終了するものである。

以上説明した湯張り運転において、湯張りスイッチ２１が操作されて湯張り運転が指示されたとき、目標温度設定手段２３が熱交出口目標温度を風呂設定温度に設定するようにしたことで、湯張り中は２００Ｌ程度の連続出湯を行うことが分かるので、再出湯時の出湯性能について考えなくてもよく、風呂設定温度にするのに必要な加熱量のみで熱交換器６を流通する水がバーナ２によって加熱されるので、熱効率の向上を図ることができ、さらに、浴槽５への湯張り量が、設定湯張り量より所定量少ない規定量に到達したら、目標温度設定手段２３が熱交出口目標温度を給湯設定温度よりも高温の予め定められた規定温度に設定するようにし、浴槽５への湯張りが完了する前に熱交出口目標温度を給湯設定温度よりも高くするようにしたことで、前記規定量から設定湯張り量まで混合弁１０より上流側の給湯管８には給湯設定温度よりも高温の予め定められた規定温度の湯が流れるので、浴槽５への湯張りを完了してしばらくは熱交換器６内や混合弁１０より上流側の給湯管８に滞留している湯の温度が給湯設定温度以上であり、再度出湯を行う際は、給湯設定温度よりも低温の湯が給湯されることが抑制され、再出湯時の出湯性能が良いものである。

なお、本発明は先に説明した一実施形態に限定されるものではなく、本実施形態では、湯張り運転中の風呂流量センサ１７の検出する浴槽５への湯張り量に基づき、設定湯張り量より所定量少ない規定量に到達したら、目標温度設定手段２３が、熱交換器６から流出させる湯の熱交出口目標温度を、給湯設定温度よりも高温の予め定められた規定温度に設定を変更するようにしたが、浴槽５内の浴槽水位を検出する水位センサを設け、浴槽５へリモコン４の風呂温度設定スイッチ２０で設定された風呂設定温度の湯を設定された設定水位まで湯張りする湯張り運転を行うものにおいて、湯張り運転中の水位センサの検出する浴槽５内の浴槽水位に基づき、設定水位より所定水位低い規定水位に到達したら、目標温度設定手段２３が、熱交換器６から流出させる湯の熱交出口目標温度を、給湯設定温度よりも高温の予め定められた規定温度に設定を変更するようにしてもよく、そうすることにより、浴槽５への湯張りが完了する前に熱交出口目標温度を給湯設定温度よりも高くするようにしたことで、規定水位から設定水位まで混合弁１０より上流側の給湯管８には給湯設定温度よりも高温の予め定められた規定温度の湯が流れるので、浴槽５への湯張りを完了してしばらくは熱交換器６内や混合弁１０より上流側の給湯管８に滞留している湯の温度が給湯設定温度以上であり、再度出湯を行う際は、給湯設定温度よりも低温の湯が給湯されることが抑制され、再出湯時の出湯性能が良いものであり、上述したような浴槽５へリモコン４の風呂温度設定スイッチ２０で設定された風呂設定温度の湯を設定された湯張り量まで湯張りする湯張り運転を行うものにおいて、湯張り運転中の風呂流量センサ１７の検出する浴槽５への湯張り量に基づいて熱交出口目標温度の設定をするものと同様の効果を発揮するものである。

また、本実施形態では、熱交換器６を流通する水を加熱する加熱手段として燃焼式のバーナ２を用いたが、熱交換器６を流通する水を加熱する加熱手段はヒートポンプ式の加熱手段であってもよく、特に限定されるものではない。

また、本実施形態では、顕熱を回収するフィンアンドチューブ式の熱交換器６を備えた給湯風呂装置１において本発明を適用したが、これに限らず、顕熱を回収する熱交換器に加え潜熱を回収する熱交換器も備えた潜熱回収型の給湯風呂装置において本発明を適用してもよいものである。

１ 給湯風呂装置
２ バーナ
３ 給湯栓
６ 熱交換器
７ 給水管
８ 給湯管
９ バイパス管
１０ 混合弁
１５ 湯張り管
１９ 給湯温度設定スイッチ
２０ 風呂温度設定スイッチ
２１ 湯張りスイッチ
２３ 目標温度設定手段

Claims (1)

1. 給水管と、該給水管の下流に設けた熱交換器と、該熱交換器の下流に設けられ給湯栓を終端に有した給湯管と、前記熱交換器を流通する水を加熱する加熱手段と、前記給水管と前記給湯管とを接続し前記熱交換器をバイパスするバイパス管と、前記給湯管とバイパス管との接続部に設けられ前記熱交換器から流出された湯と前記バイパス管からの水とを混合する混合弁と、前記混合弁より下流側の給湯管から分岐され浴槽へ湯を供給する湯張り管と、前記混合弁から出湯させる湯の温度を設定する出湯温度設定手段と、前記熱交換器から流出させる湯の熱交出口目標温度を設定する目標温度設定手段と、前記加熱手段および前記混合弁を制御する制御手段とを備え、前記目標温度設定手段によって前記熱交出口目標温度が、前記出湯温度設定手段によって設定された出湯設定温度よりも高温の予め定められた規定温度に設定され、前記熱交換器から流出される湯が前記規定温度となるように前記熱交換器を流通する水を前記加熱手段により加熱し、前記熱交換器からの前記規定温度の湯と前記バイパス管からの水とを前記混合弁で混合し前記出湯温度設定手段で設定された設定温度の湯を前記給湯栓から給湯するようにした給湯風呂装置において、前記出湯設定温度で設定された設定温度の湯を、設定湯張り量または設定水位まで前記浴槽に湯張りする湯張り運転の開始を指示する湯張り指示手段を設け、該湯張り指示手段によって前記湯張り運転の開始が指示されたとき、前記目標温度設定手段は、前記熱交出口目標温度を前記出湯温度設定手段で設定された設定温度に設定し、前記浴槽への湯張り中、湯張り量が前記設定湯張り量より所定量少ない規定量に達するまで、または浴槽水位が前記設定水位より所定水位低い規定水位に達するまでは、前記制御手段は、前記熱交換器から流出させる湯の温度が前記設定温度になるように前記加熱手段を制御すると共に、前記混合弁の湯側の開度を全開として前記バイパス管からの水と混合させることのないように前記混合弁の開度を制御し、湯張り量が前記設定湯張り量より所定量少ない前記規定量に達した、または浴槽水位が前記設定水位より所定水位低い前記規定水位に達したら、目標温度設定手段は、前記熱交出口目標温度を前記規定温度に設定し、前記設定湯張り量または前記設定水位まで、前記制御手段は、前記熱交換器から流出させる湯の温度が前記規定温度になるように前記加熱手段を制御すると共に、前記規定温度の湯と前記バイパス管からの水を混合して前記設定温度になるように前記混合弁の開度を制御するようにしたことを特徴とする給湯風呂装置。

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