(57)【要約】【課題】浴槽Ｂの湯を不必要に加熱せず、熱ロスを最小に抑える。【解決手段】湯張り用の開閉弁１２と、ポンプ２１を介して浴槽Ｂの湯をタンクＴ内の熱交換器２３に循環させる循環系統２０とを設け、循環系統２０は、熱交換器２３の使用、不使用を選択する切換弁２２付きのバイパス管路２０ａを有する。循環系統２０は、保温動作時に必要な湯温チェックの際や、管路の凍結防止動作時において、熱交換器２３を使用せず、切換弁２２、バイパス管路２０ａを介して浴槽Ｂの湯を循環させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯張り用の開閉弁と、ポンプを介して浴槽の湯をタンク内の熱交換器に循環させる循環系統とを備えてなり、該循環系統は、前記熱交換器の使用、不使用を選択する切換弁付きのバイパス管路を有し、前記切換弁は、前記ポンプの出口側を前記熱交換器側、バイパス管路側のいずれか一方と双方とに選択的に開くことを特徴とする貯湯式温水器の給湯装置。
【請求項２】
前記切換弁は、追焚き動作の初期において前記熱交換器側、バイパス管路側の双方に開き、所定時間の経過後、前記熱交換器側に開くことを特徴とする請求項１記載の貯湯式温水器の給湯装置。
【請求項３】
湯張り用の開閉弁と、ポンプを介して浴槽の湯をタンク内の熱交換器に循環させる循環系統とを備えてなり、該循環系統は、前記熱交換器の使用、不使用を選択する切換弁付きのバイパス管路を有し、前記切換弁は、前記ポンプの出口側を前記熱交換器側、バイパス管路側のいずれか一方に選択的に開き、待機状態において前記熱交換器側に開くことを特徴とする貯湯式温水器の給湯装置。
【請求項４】
前記切換弁は、待機状態において前記ポンプの異常運転を検出すると、前記バイパス管路側に開くことを特徴とする請求項３記載の貯湯式温水器の給湯装置。
【請求項５】
前記切換弁は、洗浄動作において、前記熱交換器側、バイパス管路側に交互に開くことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか記載の貯湯式温水器の給湯装置。
【請求項６】
前記切換弁は、前記熱交換器側に短く開き、前記バイパス管路側に長く開くことを繰り返すことを特徴とする請求項５記載の貯湯式温水器の給湯装置。
【請求項７】
前記切換弁は、前記熱交換器、バイパス管路の上流側に設ける三方切換弁とすることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか記載の貯湯式温水器の給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、浴槽の湯を不必要に加熱することがなく、熱ロスを最小に抑えることができる貯湯式温水器の給湯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気温水器には、追焚き機能を備える給湯装置を組み合わせることがある（たとえば特開平１１−８３１５６号公報）。
【０００３】
給湯装置は、湯張り用の混合弁Ｖａ  と、ポンプＰ、熱交換器Ｒを有する循環系統２とを組み合わせて構成されている（図９）。なお、電気温水器のタンクＴには、上下のヒータＨ、Ｈの他、上部の熱交換器Ｒが組み込まれており、湯張り用の混合弁Ｖａ  の出口側は、開閉弁Ｖｂ  を介して循環系統２の往き側に接続されている。
【０００４】
そこで、このものは、開閉弁Ｖｂ  を開くと、混合弁Ｖａ  を介してタンクＴからの湯と水源Ｗからの水とを混合して浴槽Ｂに湯張りすることができる。一方、循環系統２は、ポンプＰを運転して浴槽Ｂの湯を熱交換器Ｒに送り込み、熱交換器Ｒを介して浴槽Ｂの湯を追焚きし、保温することができ、同様にして、管路の凍結を防止することができる。なお、保温時の追焚きの要否を判定するために、ポンプＰを間欠的に運転し、浴槽Ｂの湯を循環系統２に循環させて温度センサＴＳの検出温度を求めるものとする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来技術によるときは、循環系統は、追焚きの要否を判定する際に、ポンプを運転して浴槽内の湯を循環系統の熱交換器に循環させるから、浴槽の湯を不必要に加熱して入浴者に不快感を与えることがある上、管路の凍結を防止するときも、熱交換器を使用するから、熱ロスが大きく、極めて不経済であるという問題があった。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、熱交換器の使用、不使用を選択する切換弁付きのバイパス管路を設けることによって、浴槽の湯を不必要に加熱することがなく、熱ロスを最小に抑えることができる貯湯式温水器の給湯装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためのこの出願に係る第１発明の構成は、湯張り用の開閉弁と、ポンプを介して浴槽の湯をタンク内の熱交換器に循環させる循環系統とを備えてなり、循環系統は、熱交換器の使用、不使用を選択する切換弁付きのバイパス管路を有し、切換弁は、ポンプの出口側を熱交換器側、バイパス管路側のいずれか一方と双方とに選択的に開くことをその要旨とする。
【０００８】
なお、切換弁は、追焚き動作の初期において熱交換器側、バイパス管路側の双方に開き、所定時間の経過後、熱交換器側に開くことができる。
【０００９】
第２発明の構成は、湯張り用の開閉弁と、ポンプを介して浴槽の湯をタンク内の熱交換器に循環させる循環系統とを備えてなり、循環系統は、熱交換器の使用、不使用を選択する切換弁付きのバイパス管路を有し、切換弁は、ポンプの出口側を熱交換器側、バイパス管路側のいずれか一方に選択的に開き、待機状態において熱交換器側に開くことをその要旨とする。
【００１０】
なお、切換弁は、待機状態においてポンプの異常運転を検出すると、バイパス管路側に開くことができる。
【００１１】
また、第１、第２発明において、切換弁は、洗浄動作において、熱交換器側、バイパス管路側に交互に開いてもよく、このとき、切換弁は、熱交換器側に短く開き、バイパス管路側に長く開くことを繰り返してもよく、さらに、切換弁は、熱交換器、バイパス管路の上流側に設ける三方切換弁としてもよい。
【００１２】
【作用】
かかる第１発明の構成によるときは、タンク内の熱交換器は、保温動作時において追焚きの要否を判定するために湯温をチェックする際や、管路の凍結防止動作時において、切換弁を介して不使用に選択し、バイパス管路を経由して浴槽の湯を循環させることができ、保温動作時の再加熱を含む追焚き動作において、使用に選択し、浴槽の湯を加熱することができる。一方、開閉弁は、混合弁を介してタンクからの湯と水道などの水源からの水とを混合して作られる適温の湯を浴槽に湯張りすることができる。
【００１３】
なお、切換弁は、たとえば追焚き動作の初期において、ポンプの出口側を熱交換器側、バイパス管路側の双方に開くことにより、熱交換器内に滞留している過大な温度の湯が浴槽内に直接流入することを防止し、入浴者に不快感を与えることを防止することができる。すなわち、切換弁は、追焚き動作の初期において、熱交換器側、バイパス管路側の双方に開いて適温の湯を浴槽に流入させ、所定時間経過後、熱交換器側に開くことにより、快適な追焚き動作を実現することができる。
【００１４】
第２発明の構成によるときは、切換弁は、追焚き動作の初期において熱交換器側、バイパス管路側の双方に開くことを除き、第１発明におけると同等の動作を実現することができる。加えて、切換弁は、待機状態において熱交換器側に開くことにより、たとえば浴槽内に湯や水がないとき、熱交換器に至る管路を水抜き完了の状態に維持して待機させるから、管路の凍結を防止する上で有利である。ただし、熱交換器は、切換弁より高く配置し、切換弁から熱交換器に至る管路は、切換弁に向けて一様に下降するように配管するものとする。また、切換弁は、熱交換器側、バイパス管路側の双方にも開くことができるようにして、追焚き動作の初期における第１発明の動作を実現可能としてもよい。なお、ここでいう待機状態とは、浴槽内の水や湯の有無に拘らず、湯張り動作やポンプによる循環動作がなされていない状態をいうものとする。
【００１５】
待機状態においてポンプの異常運転が検出されると、切換弁は、熱交換器側からバイパス管路側に開くことにより、熱交換器からの高温の湯が浴槽に不用意に供給されることを防止し、入浴者の安全を確保することができる。
【００１６】
また、切換弁は、洗浄動作において、熱交換器側、バイパス管路側に交互に開くことにより、洗浄動作における無駄な熱ロスを少なくするとともに、洗浄動作によって浴槽内の水や湯の温度が上昇することによる使用者の違和感を少なくすることができる。なお、洗浄動作は、熱交換器を含む循環系統用の管路の内部洗浄を行うものであり、浴槽内の残り湯に洗浄剤を投入し、スタートスイッチを手動操作することによってスタートさせ、ポンプを運転しながら切換弁の開き方向を交互に切り換えるものとする。
【００１７】
洗浄動作において、切換弁は、熱交換器側に開く時間をバイパス管路側に開く時間より短くすることにより、浴槽内の水や湯の温度上昇を小さくし、熱ロスを一層小さく抑えることができる。
【００１８】
切換弁は、三方切換弁とすることにより、部品点数を最少にしてコストを低減することができる。ただし、切換弁は、２個の開閉弁の組合せとしてもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
貯湯式温水器の給湯装置は、湯張り用の混合弁１１、開閉弁１２と、循環系統２０とを備えてなる（図１）。
【００２１】
貯湯式温水器は、電気温水器であり、貯湯用のタンクＴには、上下のヒータＨ、Ｈ、上部の熱交換器２３が組み込まれている。ただし、貯湯式温水器は、タンクＴ内の熱源としてのヒータＨ、Ｈをヒートポンプや太陽熱などを利用する熱交換器として、電気温水器以外の形式としてもよい。
【００２２】
タンクＴの下部には、減圧弁Ｖｐ  を介して水源Ｗからの給水管Ｔ１  が接続されており、タンクＴの上部の給湯管Ｔ２  には、リリーフ弁Ｖｒ  、湯張り用の混合弁１１の他、外部給湯用の混合弁３１が分岐接続されている。また、混合弁１１、３１には、それぞれ減圧弁Ｖｐ  の出口側が分岐接続されている。混合弁１１の出口側は、開閉弁１２、流量センサ１３を介し、熱交換器２３の下流側、すなわち循環系統２０の往き側に接続されている。混合弁３１の出口側は、流量センサ３２を介して図示しない外部の混合水栓に接続されており、流量センサ３２の出口側には、温度センサ３３が設けられている。
【００２３】
循環系統２０は、浴槽Ｂの循環金具Ｂ１  からの戻り側に介装する逆流可能形のポンプ２１と、ポンプ２１の出口側に設ける切換弁２２付きのバイパス管路２０ａと、タンクＴ内の熱交換器２３とを備えている。ポンプ２１の吸引側には、水位センサ２４、温度センサ２６が設けられており、ポンプ２１、切換弁２２の間には、フロースイッチ２５が介装されている。切換弁２２は、熱交換器２３、バイパス管路２０ａの上流側に配設する三方切換弁であり、熱交換器２３の下流側は、混合弁１１の出口側、バイパス管路２０ａの下流側と順に合流し、循環系統２０の往き側として浴槽Ｂの循環金具Ｂ１  に接続されている。ただし、熱交換器２３の下流側、混合弁１１の出口側の合流点と、バイパス管路２０ａの下流側の合流点との間には、温度センサ１４が設けられている。
【００２４】
なお、水位センサ２４は、浴槽Ｂ内の水位を検知する。また、熱交換器２３は、切換弁２２より十分高く配置し、熱交換器２３から切換弁２２を経て浴槽Ｂに至る循環系統２０の戻り側の管路、熱交換器２３からバイパス管路２０ａの下流側の合流点に至る管路、バイパス管路２０ａを含む切換弁２２から浴槽Ｂに至る循環系統２０の往き側の管路は、それぞれ一様に下降するように配管することが好ましい。ただし、浴槽ＢをタンクＴより高く配置するときは、浴槽Ｂに至る循環系統２０用の各管路の最下部に水抜き栓を設けるものとする。
【００２５】
切換弁２２は、たとえば周面に開口部２２ｃを形成する弁体２２ｂをハウジング２２ａに組み込んで構成されている（図２）。ただし、図２（Ｂ）〜（Ｄ）は、それぞれ同図（Ａ）のＸ−Ｘ線矢視相当の動作説明図である。ハウジング２２ａには、入口側のポート２２ａ１  、出口側のポート２２ａ２  、２２ａ３  が形成されており、弁体２２ｂは、ポート２２ａ１  、２２ａ２  、２２ａ３  の合流部分に回転自在に組み込まれている。なお、弁体２２ｂは、ハウジング２２ａに搭載するたとえばＤＣモータ形またはステップモータ形の駆動モータ２２ｄに連結されている。
【００２６】
切換弁２２は、駆動モータ２２ｄを介して弁体２２ｂを正逆に回転させることにより、開口部２２ｃを介して出口側のポート２２ａ２  、２２ａ３  を選択的に開くことができる。すなわち、弁体２２ｂは、開口部２２ｃを介し、出口側のポート２２ａ２  、２２ａ３  の一方を入口側のポート２２ａ１  に連通させて他方を閉じ（同図（Ｂ）、（Ｃ））、さらに、出口側のポート２２ａ２  、２２ａ３  の双方を同時に開くことができる（同図（Ｄ））。そこで、切換弁２２は、ポンプ２１の出口側を、熱交換器２３側、バイパス管路２０ａ側のいずれか一方と、熱交換器２３側、バイパス管路２０ａ側の双方とに選択的に開くことができる。
【００２７】
湯張り用の混合弁１１、開閉弁１２、循環系統２０のポンプ２１、切換弁２２、外部給湯用の混合弁３１は、図示しない共通のコントローラにより、指定の動作モードに従って制御される。
【００２８】
湯張り動作、足し湯動作、呼び水動作、さし水動作の各動作モードにおいて（図３）、ポンプ２１は停止し、切換弁２２は、バイパス管路２０ａ側に開いて熱交換器２３を不使用に選択し、開閉弁１２が開く。すなわち、混合弁１１は、タンクＴからの湯と水源Ｗからの水とを混合し、循環系統２０の往き側、戻り側を併用して浴槽Ｂに適温の湯を湯張りすることができる（同図の矢印Ｋ１  、Ｋ１  方向）。なお、混合弁１１は、温度センサ１４が検出する給湯温度が設定温度となるようにタンクＴからの湯と水源Ｗからの水との混合比を連続的に調節し、このときの設定温度は、湯張り動作、足し湯動作に対してたとえば３５〜４５℃とし、呼び水動作、さし水動作に対してたとえば１０〜２５℃とするものとする。ただし、混合弁１１は、呼び水動作、さし水動作において、水源Ｗからの水をそのまま浴槽Ｂに供給してもよい。
【００２９】
なお、このときの熱交換器２３は、不使用に選択され、内部の高温湯を不用意に排出するおそれがなく、したがって、ポンプ２１を含む下流側の機器に過大な熱負荷を与えることがない。また、開閉弁１２は、流量センサ１３からの流量積算値が設定量に到達すると閉じ、湯張り動作、足し湯動作、呼び水動作、さし水動作を自動的に終了させることができる。
【００３０】
水位設定形の湯張り動作、水位設定形の足し湯動作、さし湯動作も、図３による。すなわち、混合弁１１は、開閉弁１２を開くことにより、タンクＴからの湯と水源Ｗからの水とを混合して浴槽Ｂに湯張りすることができ、このときの設定温度は、湯張り動作、足し湯動作に対してたとえば３５〜４５℃に設定し、さし湯動作に対してたとえば６０〜８０℃に設定するものとする。
【００３１】
なお、湯張り動作、足し湯動作の循環系統２０は、ポンプ２１を間欠的に作動させ、フロースイッチ２５により浴槽Ｂの水位が循環金具Ｂ１  を越えていることが検出されると、その後、ポンプ２１を停止させ、水位センサ２４を介して浴槽Ｂの水位を連続的に監視する。浴槽Ｂの水位が設定値に到達すると、開閉弁１２を閉じて湯張り動作または足し湯動作を完了する。また、さし湯動作のときは、流量センサ１３からの流量積算値が設定量に到達すると開閉弁１２を閉じる。
【００３２】
保温動作時の再加熱を含む追焚き動作の初期において（図４（Ａ））、切換弁２２は、熱交換器２３側、バイパス管路２０ａ側の双方に開いて熱交換器２３を使用に選択し、ポンプ２１を作動させる。すなわち、循環系統２０は、ポンプ２１を介して浴槽Ｂの湯を熱交換器２３、バイパス管路２０ａの双方に循環させ（同図の矢印Ｋ３ａ、Ｋ３ｂ方向）、浴槽Ｂに適温の湯を供給しながら浴槽Ｂの湯を再加熱することができる。追焚き動作のスタート前に熱交換器２３内に滞留していた高温湯が排出されるに必要な所定時間が経過すると、切換弁２２は、熱交換器２３側に開き（同図（Ｂ））、追焚き動作を続行する。なお、この間において、温度センサ２６は、浴槽Ｂの湯温をチェックし、浴槽Ｂの湯温が設定温度に達すると、ポンプ２１を停止させて追焚き動作を終了させる。
【００３３】
保温動作時の追焚きの要否を判定するための湯温チェックや、管路の凍結防止動作、浴槽Ｂの水位が循環金具Ｂ１  を越えているか否かを判定する循環チェック動作において（図５）、切換弁２２は、バイパス管路２０ａ側に開いて熱交換器２３を不使用に選択し、ポンプ２１を作動させ、浴槽Ｂの湯をバイパス管路２０ａに循環させる（同図の矢印Ｋ４ａ、Ｋ４ｂ方向）。したがって、保温動作時に必要な湯温チェックの際や、凍結防止動作時において、浴槽Ｂの湯を不必要に加熱することがなく、不要な熱ロスもない。また、循環チェック動作において、フロースイッチ２５を介して浴槽Ｂの水位が循環金具Ｂ１  を越えていることが検出され、しかも追焚きが必要である場合、そのまま保温動作や追焚き動作に移行することができる。なお、凍結防止動作とは、主として循環系統２０用の各管路の凍結を防止するために、ポンプ２１を間欠的に運転して浴槽Ｂの湯をバイパス管路２０ａに循環させる動作である。
【００３４】
一方、外部給湯用の混合弁３１は、図示しない外部の混合水栓が開けられると、タンクＴからの湯と水源Ｗからの水とを混合して外部に給湯する（図６）。このときの混合弁３１は、流量センサ３２が給湯開始を検出すると、温度センサ３３からの給湯温度が設定温度となるように作動する。
【００３５】
洗浄動作において、切換弁２２は、熱交換器２３側、バイパス管路２０ａ側に交互に開く。ただし、このとき、浴槽Ｂ内の残り湯に洗浄剤を投入するものとし、ポンプ２１は、連続的に運転するものとする。たとえば、洗浄動作を開始すると、ポンプ２１を起動するとともに、切換弁２２を３０秒間熱交換器２３側に開き（図４（Ｂ））、その後、バイパス管路２０ａ側に４分３０秒間開き（図５）、以後、同様の動作を４回繰り返して終了する。なお、すすぎ動作は、浴槽Ｂ内に水または湯を張り、洗浄剤を使用することなく、同様の動作を実行すればよい。
【００３６】
なお、切換弁２２は、混合弁１１、開閉弁１２による湯張り動作や、ポンプ２１による循環動作がなされていない待機状態において、熱交換器２３側に開いて待機させることが好ましい。すなわち、切換弁２２は、開閉弁１２が閉じており、ポンプ２１が停止しているとき、浴槽Ｂ内の水や湯の有無に拘らず、熱交換器２３側に開いて待機させるものとする。ただし、この場合であっても、たとえばフロースイッチ２５が作動し、または温度センサ２６が過大な温度を検出した場合、ポンプ２１の異常運転とみなして切換弁２２をバイパス管路２０ａ側に切り換えて開くものとする。
【００３７】
また、切換弁２２は、ポンプ２１の出口側を熱交換器２３側、バイパス管路２０ａ側のいずれか一方のみに選択的に開き、熱交換器２３側、バイパス管路２０ａ側の双方に開かないようにしてもよい（図７）。ただし、同図（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ図２（Ｂ）〜（Ｄ）に対応している。なお、このときの切換弁２２は、追焚き動作において、最初から熱交換器２３側に開くものとする。
【００３８】
さらに、フロースイッチ２５は、水位センサ２４と、ポンプ２１との間に設けてもよい。また、切換弁２２は、熱交換器２３、バイパス管路２０ａの下流側に設けてもよい（図８）。なお、タンクＴ内の湯が入浴用に適温の温度に沸き上げられる場合、混合弁１１を削除し、開閉弁１２を介してタンクＴからの湯を浴槽Ｂに直接湯張りすることができる。また、切換弁２２は、三方切換弁に代えて、バイパス管路２０ａ側、熱交換器２３側に設ける２個の開閉弁の組合せとしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、この出願に係る第１、第２発明によれば、ポンプを介して浴槽の湯を熱交換器に循環させる循環系統に切換弁付きのバイパス管路を設けることによって、循環系統は、保温動作時に必要な湯温チェックの際や、管路の凍結防止動作時において、熱交換器を不使用に選択し、熱交換器に浴槽の湯を循環させないから、浴槽の湯を不必要に加熱することがなく、熱ロスを最小に抑えることができるという優れた効果がある。
【００４０】
また、第１発明によれば、追焚き動作の初期において、熱交換器からの不必要に高温の湯が浴槽内に流入したり、それによって入浴者に不快感を与えたりするおそれがなく、第２発明によれば、たとえば長期間の不在時などにおいて、管路の凍結事故を有効に防止することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】全体構成配管系統図
【図２】切換弁の構成説明図
【図３】動作説明図（１）
【図４】動作説明図（２）
【図５】動作説明図（３）
【図６】動作説明図（４）
【図７】他の実施の形態を示す図２（Ｂ）〜（Ｄ）相当図
【図８】他の実施の形態を示す配管系統図
【図９】従来例を示す配管系統図
【符号の説明】
Ｂ…浴槽
Ｔ…タンク
１２…開閉弁
２０…循環系統
２０ａ…バイパス管路
２１…ポンプ
２２…切換弁
２３…熱交換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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