(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部から給水され、上部から出湯される貯湯タンクと、
前記貯湯タンク内の貯湯水を加熱する加熱手段と、
前記貯湯タンクの上部から取り出した貯湯水を前記貯湯タンクの下部へ戻す追焚き循環回路と、
この追焚き循環回路の貯湯水の循環流量を調整する循環流量調整手段と、
前記追焚き循環回路に設けられ、前記貯湯タンクから取り出した貯湯水と浴槽水を熱交換する風呂用熱交換器と、
前記風呂用熱交換器から出る貯湯水の温度を検出する貯湯水出口温度センサと、
前記風呂用熱交換器へ入る浴槽水の温度を検出する浴槽水入口温度センサと、
前記風呂用熱交換器から出る浴槽水の温度を検出する浴槽水出口温度センサと、
前記貯湯水出口温度センサ、前記浴槽水入口温度センサ及び前記浴槽水出口温度センサの検出値に基づき前記循環流量調整手段により前記追焚き循環回路の貯湯水の循環流量を調整して追焚きを行う追焚きモードを含み前記追焚き循環回路の貯湯水の循環流量の調整方法が異なる複数の追焚きモードの中から追焚きに供する追焚きモードを選択可能なモード選択スイッチと、
を備えた貯湯式給湯器。
【請求項２】
加熱手段が、
貯湯タンクの下部から取り出した貯湯水を前記貯湯タンクの上部へ戻す加熱循環回路と、
内部に冷媒が充填されるとともに、前記加熱循環回路を循環する貯湯水と前記冷媒とが熱交換する貯湯用熱交換器、膨張弁、室外熱交換器及び圧縮機が順次接続されるヒートポンプ本体と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯器。
【請求項３】
下部から給水され、上部から出湯される貯湯タンクの上部から取り出した貯湯水を前記貯湯タンクの下部へ戻す追焚き循環回路に前記貯湯タンクから取り出した貯湯水と浴槽水を熱交換する風呂用熱交換器を設けた貯湯式給湯器による浴槽追焚き制御において、
前記風呂用熱交換器から出る貯湯水の出口温度、前記風呂用熱交換器へ入る浴槽水の入口温度、及び前記風呂用熱交換器から出る浴槽水の出口温度を検出し、前記貯湯水の出口温度、前記浴槽水の入口温度及び前記浴槽水の出口温度の検出値に基づき、追焚き循環回路の貯湯水の循環流量を調整しながら追焚きを行うようにしたことを特徴とする浴槽追焚き制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浴槽追焚き機能を備えた電気温水器、ヒートポンプ給湯器等の貯湯式給湯器及びその浴槽追焚き制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、浴槽追焚き機能を備えた貯湯式給湯器としては、特開２００１−１０８２９２号公報に示すようなものがある。
図３は、特開２００１−１０８２９２号公報に示された従来の貯湯式電気温水器の構成図であり、以下、この従来技術について、図面に基づいて説明する。
図３において、２は下部から給水され、上部から出湯される貯湯タンク、３は給水管、４はこの貯湯タンク２の内部に設けたヒーター、５は給湯管、８は前記貯湯タンク２の上部から取り出した水を前記貯湯タンク２の下部へ循環させる循環ポンプ、７は前記循環ポンプ８の循環回路に設けた風呂用熱交換器で、貯湯タンク２から取り出した湯と浴槽水を熱交換する。１０は浴槽、１２は浴槽水を循環させる循環ポンプである。
この貯湯式電気温水器によれば、浴槽１０の追焚き時に、循環ポンプ８，１２を運転して貯湯タンク２の上部より循環回路に高温水を取り出し、風呂用熱交換器７で浴槽水と熱交換させ、温度の低くなった低温水を貯湯タンク２の下部に戻すことで浴槽水の追焚きを行うことができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の構成では、循環回路を流れる高温水の流量調整は行われておらず、循環ポンプ８の循環能力と配管抵抗などによって一意に循環流量が決定されてしまう。このため、浴槽水の追焚き能力は高くできるものの、風呂用熱交換器７を通過して浴槽１０に戻るお湯の温度をコントロールすることができないため、例えば、貯湯タンク２内のお湯の流量が多く風呂用熱交換器７に流れてくると、次々と風呂用熱交換器７に熱いお湯が供給されてしまい、浴槽１０に戻るお湯の温度が大きく温度上昇し、入浴しているユーザーの快適性を損ねるという課題がある。
また、循環回路中に流量調整手段を設けるとともに、浴槽１０へ供給される温度を計測する温度センサを設け、この温度センサの検出値によって流量調整手段を制御することによって、浴槽に高温のお湯が供給されないようにすることができる。しかし、この場合は、浴槽１０の追焚き能力が下がってしまうという課題がある。
さらに、ヒーター４の代わりに室外機を利用して、貯湯タンク２の下部より水を取り出し室外機にてお湯を作り貯湯タンク２の上部に沸き上げたお湯を順次貯めていくように沸き上げを行なうヒートポンプ給湯器においては、風呂用熱交換器７から貯湯タンク２へ戻されるお湯の温度が高いと、ヒートポンプ沸き上げ時の加熱効率（成績係数）が低下してしまうという課題がある。
なお、ここでいう加熱効率（成績係数）は、沸き上げ能力を消費電力で割ったものをさす。
【０００４】
本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、ユーザーが要望する浴槽の追焚き方法を選択可能とした貯湯式給湯器及びその浴槽追焚き制御方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る請求項１記載の貯湯式給湯器は、下部から給水され、上部から出湯される貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の貯湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクの上部から取り出した貯湯水を前記貯湯タンクの下部へ戻す追焚き循環回路と、この追焚き循環回路の貯湯水の循環流量を調整する循環流量調整手段と、前記追焚き循環回路に設けられ、前記貯湯タンクから取り出した貯湯水と浴槽水を熱交換する風呂用熱交換器と、前記風呂用熱交換器から出る貯湯水の温度を検出する貯湯水出口温度センサと、前記風呂用熱交換器へ入る浴槽水の温度を検出する浴槽水入口温度センサと、前記風呂用熱交換器から出る浴槽水の温度を検出する浴槽水出口温度センサと、前記貯湯水出口温度センサ、前記浴槽水入口温度センサ及び前記浴槽水出口温度センサの検出値に基づき前記循環流量調整手段により前記追焚き循環回路の貯湯水の循環流量を調整して追焚きを行う追焚きモードを含み前記追焚き循環回路の貯湯水の循環流量の調整方法が異なる複数の追焚きモードの中から追焚きに供する追焚きモードを選択可能なモード選択スイッチと、を備えたものである。
【０００６】
また、請求項２記載の貯湯式給湯器は、請求項１の貯湯式給湯器において、加熱手段が、貯湯タンクの下部から取り出した貯湯水を前記貯湯タンクの上部へ戻す加熱循環回路と、内部に冷媒が充填されるとともに、前記加熱循環回路を循環する貯湯水と前記冷媒とが熱交換する貯湯用熱交換器、膨張弁、室外熱交換器及び圧縮機が順次接続されるヒートポンプ本体と、を備えたものである。
【０００８】
また、請求項３記載の浴槽追焚き制御方法は、下部から給水され、上部から出湯される貯湯タンクの上部から取り出した貯湯水を前記貯湯タンクの下部へ戻す追焚き循環回路に前記貯湯タンクから取り出した貯湯水と浴槽水を熱交換する風呂用熱交換器を設けた貯湯式給湯器による浴槽追焚き制御において、前記風呂用熱交換器から出る貯湯水の出口温度、前記風呂用熱交換器へ入る浴槽水の入口温度、及び前記風呂用熱交換器から出る浴槽水の出口温度を検出し、前記貯湯水の出口温度、前記浴槽水の入口温度及び前記浴槽水の出口温度の検出値に基づき、追焚き循環回路の貯湯水の循環流量を調整しながら追焚きを行うようにしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１を示すヒートポンプ給湯器の構成図、図２は本発明の実施の形態１における浴槽追焚き制御動作を示すフローチャートである。
図１において、１は給湯器本体、２は前記本体１内に配設された貯湯タンク、３は前記貯湯タンク２の下部と接続された給水管、５は前記貯湯タンク２の上部と接続された給湯管、６は貯湯タンク２の上下部と接続された追焚き循環回路、７は貯湯タンク２内に貯湯されたお湯と浴槽内のお湯を熱交換する風呂用熱交換器、８は貯湯タンク２内のお湯を追焚き循環回路６に循環させる循環ポンプ、９は追焚き循環回路６を通るお湯の循環流量を調整する循環流量調整弁、１０は浴槽、１１は浴槽水循環回路、１２は浴槽水循環回路１１に設けられた循環ポンプ、１３は後述するヒートポンプ本体への入水温度を検出する入水温度センサ、１４ａ，１４ｂは残湯温度を検出する残湯温度センサ、１５ａは風呂用熱交換器７への貯湯水の入口温度を検出する入口温度センサ、１５ｂは風呂用熱交換器７からの貯湯水の出口温度を検出する出口温度センサ、１５ｃは風呂用熱交換器７への浴槽水の入口温度を検出する入口温度センサ、１５ｄは風呂用熱交換器７からの浴槽水の出口温度を検出する出口温度センサ、５０は制御部、６０は操作部、６１は追焚きスイッチ、６２はモード選択スイッチである。
【００１０】
１００はヒートポンプ本体、１０１は圧縮機、１０２は圧縮機１０１より吐出された高圧ガス冷媒と給湯用の水を熱交換する貯湯用熱交換器、１０３は膨張弁、１０４は室外熱交換器、１０５はアキュームレータ、１０６は室外熱交換器１０４に吸熱するために取り付けられたファン、１０７は貯湯タンク２の上下部とヒートポンプ本体１００とが接続された加熱循環回路、１０８はこの加熱循環回路１０７に接続された循環ポンプ、１０９はこの加熱循環回路１０７の循環流量を調整する循環流量調整弁、１１０は貯湯用熱交換器１０２の出口温度を検出する沸き上げ温度センサである。
【００１１】
本実施の形態１における貯湯式給湯器の動作について説明する。
まず、給水管３から給水された水は貯湯タンク２に給水される。ここで、貯湯タンク２は常に満水状態となっている。貯湯タンク２内の水は循環ポンプ１０８の運転により、貯湯タンク２の下部から加熱循環回路１０７に取り出されて貯湯用熱交換器１０２に導かれ、貯湯用熱交換器１０２で熱交換されることで加熱昇温され、貯湯タンク２の上部に戻される。ここで、加熱循環回路１０７を流れる流量は、沸き上げ温度センサ１１０が操作部６０で設定された温度（例えば９０℃）になるように、循環流量調整弁１０９で調整される。これにより、貯湯タンク２の上部より９０℃のお湯が少量ずつ貯湯されていく。
【００１２】
ここで、ヒートポンプによる沸き上げは、ヒートポンプ入水温度センサ１３の温度が一定温度（例えば６０℃）以上になったら、貯湯タンク２が全量沸き上がったと判断して、終了する。
この時、貯湯用熱交換器１０２に入る水の温度が低いときは、沸き上げの加熱効率が高いが、貯湯用熱交換器１０２に入る水の温度が高いときは、沸き上げの加熱効率は低下する特性をもっている。
【００１３】
一般の蛇口などに給湯する場合は、蛇口を開くことによって、給湯管５を通して水源水圧の力で、給湯される。
【００１４】
次に、浴槽水の追焚き動作について説明する。
操作部６０より、浴槽１０の追焚き開始の指示を受けると、追焚き動作が開始される。追焚き動作が開始されると、まず循環ポンプ１２が動作して浴槽１０内のお湯が浴槽循環回路１１に導かれ、風呂用熱交換器７を通って浴槽１０内に戻される。一方、循環ポンプ８も動作して貯湯タンク２の上部より高温の貯湯水が追焚き循環回路６に導かれ、風呂用熱交換器７を通って貯湯タンク２の下部に戻される。この時、風呂用熱交換器７は、貯湯タンク２内に貯湯された高温の貯湯水から低温の浴槽水に熱交換（伝熱）することで、浴槽水を入浴に適した温度に加熱昇温させることができる。
【００１５】
ここで、風呂用熱交換器７の近傍には、貯湯水入口温度センサ１５ａ、貯湯水出口温度センサ１５ｂ、浴槽水入口温度センサ１５ｃ、浴槽水出口温度センサ１５ｄが設けており、これらの温度センサで各部分の温度を検出し、この温度により、循環流量調整弁９を調整した追焚き制御も行なうことが可能となる。
【００１６】
次に、図２のフローチャートを用いて、浴槽の追焚きの制御動作について詳細に説明する。
ここで、以下の説明の為、風呂用熱交換器７の貯湯水入口温度センサ１５ａの検出温度である入力値をＴｈｉ、貯湯水出口温度センサ１５ｂの検出温度である入力値をＴｈｏ、浴槽水入口温度センサ１５ｃの検出温度である入力値をＴｃｉ、浴槽水出口温度センサ１５ｄの検出温度である入力値をＴｃｏと定義する。
【００１７】
操作部６０の追焚きスイッチ６１、モード選択スイッチ６２の操作により、浴槽追焚きが開始されると、ステップＳ１では、操作部６０などで設定されている追焚きモードの確認を行なう。本実施の形態１では、ＡモードとＢモードの２つの追焚きモードを装備した場合の選択する例を示す。追焚きモードがＡモード設定のときはステップＳ２に進み、Ｂモード設定（Ａモード以外）のときはステップＳ６に進む。
【００１８】
追焚きモードがＡモードに設定されているときは、循環流量調整弁９を全開にして（ステップＳ２）、循環ポンプ８をＯＮ、循環ポンプ１２をＯＮにする（ステップＳ３）。これにより、浴槽１０の追焚きが行われる。
ステップＳ４では、風呂用熱交換器７の浴槽水入口温度センサ１５ｃの入力値Ｔｃｉが、操作部６０などであらかじめ設定されている浴槽１０の設定温度以上か否かを確認する。Ｔｃｉが設定温度以上ならば、浴槽１０内の追焚きの終了処理のステップＳ５に進む。Ｔｃｉが設定温度未満ならば、ステップＳ４に戻り、追焚きを継続する。
ステップＳ５では、循環ポンプ８をＯＦＦ、循環ポンプ１２をＯＦＦにして、終了する。
【００１９】
ここで、循環流量調整弁９を全開にして循環流量を最大にして浴槽１０の追焚きを行なうと、追焚きの加熱能力は高くなる（すなわち、浴槽１０の中のお湯を設定温度まで上昇する時間が短くなる）という長所がある一方、浴槽水出口温度センサ１５ｄの入力値Ｔｃｏが高くなり、浴槽１０内に高温水が供給されたり、貯湯水出口温度センサ１５ｂの入力値Ｔｈｏが高くなるために、貯湯タンク２下部の水温が高くなってしまい、ヒートポンプ沸き上げ時の加熱効率が低くなってしまうという短所をもっている。
【００２０】
次に、追焚きモードがＢモードに設定されていると、ステップＳ６では循環流量調整弁９を全開にしてステップＳ７に進む。
ステップＳ７では、風呂用熱交換器７の浴槽水入口温度センサ１５ｃの入力値Ｔｃｉが、設定温度−α以上か否かを判定する。ここで、αは製品に対して一意に決めてもよいし、操作部６０から設定する方法でもよい。本例では、α＝１０℃とする。
Ｔｃｉ≧設定温度−１０℃ならば、ステップＳ９に進み、Ｔｃｉ＜設定温度−１０℃ならば、ステップＳ８に進む。
ステップＳ８では、循環ポンプ８をＯＮ、循環ポンプ１２をＯＮにしてステップＳ７に戻る。
【００２１】
ステップＳ９では、浴槽水出口温度センサ１５ｄの入力値Ｔｃｏが６０℃以下の範囲で、Ｔｈｏ＝Ｔｃｉ＋βになるように、循環流量調整弁９を調整し、ステップＳ１０に進む。ここで、βは製品に対して一意に決めてもよいし、操作部６０から設定する方法でもよい。本例では、β＝５℃とする。
ここで、Ｔｈｏ＝Ｔｃｉ＋５℃に制御すると、Ｔｃｏが６０℃を超えてしまう場合は、βの値を小さくしていき、Ｔｃｏが６０℃以下になる条件となるように循環流量調整弁９を調整する。
ここで、６０℃は浴槽１０内に供給される上限値を表しており、この温度は製造者によって任意に定めたり、操作部６０から変更可能としてもよい。
【００２２】
ステップＳ１０では、風呂用熱交換器７の浴槽水入口温度センサ１５ｃの入力値Ｔｃｉが、操作部６０などであらかじめ設定されている浴槽の設定温度以上か否かを確認する。Ｔｃｉが設定温度以上ならば、浴槽１０内の追焚きの終了処理のステップＳ１１に進む。
Ｔｃｉが設定温度未満ならば、ステップＳ９に戻り、ステップＳ９、ステップＳ１０を繰り返して追焚きを継続する。ステップＳ１１では、循環ポンプ８をＯＦＦ、循環ポンプ１２をＯＦＦにして、終了する。
【００２３】
ここで、追焚きモードＢにおいても、浴槽水入口温度センサ１５ｃの入力値Ｔｃｉが設定温度−１０℃になるまでは、追焚きモードＡと同じ追焚き制御を行なっている。ここで、Ｔｃｉは浴槽１０内の現在のお湯の温度のことであり、例えば、設定温度を４２℃とすると、４２―１０℃＝３２℃であり、３２℃の状態では、入浴できる温度ではないため、人が入浴している可能性は低く、仮に高温水が浴槽１０に供給されても、不快感を感じることはない。
従って、循環流量調整弁９を調整しながら浴槽１０の追焚きを行い、浴槽１０内のお湯の温度が一定温度（設定温度−１０℃）以上になると、Ｔｃｏを一定温度以下に抑えることができるため、浴槽１０に高温水が供給されることがなく、ユーザーに不快感を与えることはない。また、Ｔｈｏを低く抑えることができ、貯湯タンク２下部の水温が高くなることを防ぐことにより、追焚きの加熱能力が追焚きモードＡの場合よりは低くなるものの、ヒートポンプ沸き上げ時の加熱効率を高くすることができる。
【００２４】
また、図２のフローチャートのステップＳ９において、Ｔｃｏが６０℃以下の範囲で、できるだけ流量調整弁９を絞る（閉じる）ように調整するという制御でもよい。この制御の場合は、浴槽１０の追焚き加熱能力、ヒートポンプ沸き上げ時の加熱効率は、追焚きモードＡと追焚きモードＢの間に入る性能値を示すことになる。
【００２５】
このように、実施の形態１によれば、２つの追焚きモードＡ、Ｂを装備し、それぞれの追焚きモードの長所、短所を理解した上で、ユーザーが所望の追焚きモードを選択して、浴槽追焚きを行なうことができ、使い勝手が向上する。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る請求項１及び２記載の貯湯式給湯器によれば、追焚き循環回路の循環流量の調整方法が異なる複数の追焚きモードを装備し、この複数の追焚きモードの中から所望の追焚きモードを選択可能にしたものであるから、ユーザーがそれぞれの追焚きモードの長所、短所を理解した上で、所望の追焚きモードを選択して、浴槽追焚きを行なうことができ、使い勝手が向上する。
【００２７】
また、本発明の請求項３記載の浴槽追焚き制御方法によれば、下部から給水され、上部から出湯される貯湯タンクの上部から取り出した貯湯水を前記貯湯タンクの下部へ戻す追焚き循環回路に前記貯湯タンクから取り出した貯湯水と浴槽水を熱交換する風呂用熱交換器を設けた貯湯式給湯器による浴槽追焚き制御において、
前記風呂用熱交換器から出る貯湯水の出口温度、前記風呂用熱交換器へ入る浴槽水の入口温度、及び前記風呂用熱交換器から出る浴槽水の出口温度を検出し、前記貯湯水の出口温度、前記浴槽水の入口温度及び前記浴槽水の出口温度の検出値に基づき、追焚き循環回路の貯湯水の循環流量を調整しながら追焚きを行うようにしたものであるから、循環流量調整手段を調整しながら浴槽の追焚きを行い、浴槽内のお湯の温度が一定温度（設定温度−１０℃）以上になると、風呂用熱交換器の浴槽水出口温度を一定温度以下に抑えることができるため、浴槽に高温水が供給されることがなく、ユーザーに不快感を与えることはない。また、風呂用熱交換器の貯湯水出口温度を低く抑えることができ、貯湯タンク下部の水温が高くなることを防ぐことにより、本発明をヒートポンプ給湯器に実施した場合は、ヒートポンプ沸き上げ時の加熱効率を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１を示すヒートポンプ式給湯器の構成図である。
【図２】  本発明の実施の形態１を示す浴槽追焚き制御動作のフローチャートである。
【図３】  従来の浴槽追焚き機能を備えた貯湯式電気温水器の構成図である。
【符号の説明】
１  給湯器本体、２  貯湯タンク、６  追焚き循環回路、７  風呂用熱交換器、８  循環ポンプ、９  環流量調整弁、１０  浴槽、１１  浴槽水循環回路、１２  循環ポンプ、１５ａ  貯湯水入口温度センサ、１５ｂ  貯湯水出口温度センサ、１５ｃ  浴槽水入口温度センサ、１５ｄ  浴槽水出口温度センサ、５０  制御部、６０  操作部、６１  追焚きスイッチ、６２  モード選択スイッチ、１００  ヒートポンプ本体、１０７  加熱循環回路。
【図１】
0003900009.tif 000002
【図２】
0003900009.tif 000003
【図３】
0003900009.tif 000004