(57)【要約】  【課題】  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。  【解決手段】  貯湯タンク７と、前記貯湯タンク７上部より水を加熱していくヒーター８と、前記貯湯タンク７の下部と上部を連通する第１連通路９と、前記第１連通路９に水を供給する沸き上げポンプ１０と、前記貯湯タンク７の上部側面と下部を連通する第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、前記沸き上げポンプ１０およびヒーター８を制御する加熱制御手段１２と、浴槽水循環ポンプ１８により浴槽水を循環して前記水熱交換器１６で熱交換を行う浴槽水循環回路２３、２４とを備えた構成としてある。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンクと、前記貯湯タンク上部より水を加熱していく加熱手段と、前記貯湯タンクの下部と上部を連通する第１連通路と、前記第１連通路に水を供給する沸き上げポンプと、前記貯湯タンク上部に所定の湯量が残るように側面と下部を連通する第２連通路と、前記第２連通路に貯湯タンクの湯水を供給する追い焚きポンプと、前記第２連通路を流れる湯水と熱交換する水熱交換器と、前記沸き上げポンプおよび加熱手段を制御する加熱制御手段と、浴槽水循環ポンプにより浴槽水を循環して前記水熱交換器で熱交換を行う浴槽水循環回路とを備えた温水器。
【請求項２】
貯湯タンク上部に湯温検知センサーと、前記貯湯タンク上部側面の第２連絡通路より上部に第１残湯温センサーを設け、加熱制御手段は前記第１残湯温センサーの検出温度に基づき沸き上げ運転の要求があったとき、貯湯タンク下部から上部に向かって第１連通路内を水が流れ、沸き上げポンプ及び加熱手段を駆動して沸き上げ運転を行うようにした請求項１記載の温水器。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【特許文献１】特開平１１−８３１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、前記貯湯タンク上部より水を加熱していく加熱手段と、前記貯湯タンクの下部と上部を連通する第１連通路と、前記第１連通路に水を供給する沸き上げポンプと、前記貯湯タンク上部に所定の湯量が残るように側面と下部を連通する第２連通路と、前記第２連通路に貯湯タンクの湯水を供給する追い焚きポンプと、前記第２連通路を流れる湯水と熱交換する水熱交換器と、前記沸き上げポンプおよび加熱手段を制御する加熱制御手段と、浴槽水循環ポンプにより浴槽水を循環して前記水熱交換器で熱交換を行う浴槽水循環回路とを備えたものである。
【００１０】
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。
【発明の効果】
【００１１】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、貯湯タンクと、前記貯湯タンク上部より水を加熱していく加熱手段と、前記貯湯タンクの下部と上部を連通する第１連通路と、前記第１連通路に水を供給する沸き上げポンプと、前記貯湯タンク上部に所定の湯量が残るように側面と下部を連通する第２連通路と、前記第２連通路に貯湯タンクの湯水を供給する追い焚きポンプと、前記第２連通路を流れる湯水と熱交換する水熱交換器と、前記沸き上げポンプおよび加熱手段を制御する加熱制御手段と、浴槽水循環ポンプにより浴槽水を循環して前記水熱交換器で熱交換を行う浴槽水循環回路とを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
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。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、貯湯タンク上部に湯温検知センサーと、前記貯湯タンク上部側面の第２連絡通路より上部に第１残湯温センサーを設け、加熱制御手段は前記第１残湯温センサーの検出温度に基づき沸き上げ運転の要求があったとき、貯湯タンク下部から上部に向かって第１連通路内を水が流れ、沸き上げポンプ及び加熱手段を駆動して沸き上げ運転を行うことを特徴とするものである。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【実施例】
【００１８】
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。
【００１９】
（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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
次に、浴槽湯温制御手段４２について説明する。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施例における温水器の構成図
【図２】同温水器の沸き上げ動作を示すフローチャート
【図３】同温水器の浴槽保温動作を示すフローチャート
【図４】従来の温水器の構成図
【符号の説明】
【００５９】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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