特許 7272826 給湯機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-01

(45)【発行日】2023-05-12

(54)【発明の名称】給湯機

(51)【国際特許分類】

   F24H 15/196 20220101AFI20230502BHJP

   F24H 1/18 20220101ALI20230502BHJP

   F24H 9/00 20220101ALI20230502BHJP

【ＦＩ】

F24H15/196 301U

F24H1/18 A

F24H9/00 E

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019040779

(22)【出願日】2019-03-06

(65)【公開番号】P2020143838

(43)【公開日】2020-09-10

【審査請求日】2021-08-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000000538

【氏名又は名称】株式会社コロナ

(72)【発明者】

【氏名】小川 昇

(72)【発明者】

【氏名】小形 武史

(72)【発明者】

【氏名】米山 朋之

【審査官】豊島 ひろみ

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１２９９８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／２２１７９３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－０３２０７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３３３３３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｈ １５／１９６

Ｆ２４Ｈ １／１８

Ｆ２４Ｈ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

湯水を貯湯する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクを覆う成型断熱材と、
前記貯湯タンク内の水を加熱する加熱手段と、
前記貯湯タンクと前記加熱手段を循環可能に接続された加熱往き管及び加熱戻り管と、
前記貯湯タンクに給水する給水管と、
前記貯湯タンク上部から湯を供給する出湯管と、
前記貯湯タンク中間部の中温水取り出し口から湯を供給する中温水出湯管と、
前記加熱戻り管から分岐し、前記給水管に接続される加熱バイパス管と、
前記加熱戻り管途中に前記加熱バイパス管に流路を切り替えることが可能な加熱バイパス弁とを備え、
前記加熱手段、前記加熱戻り管、前記加熱バイパス弁、前記加熱バイパス管、前記給水管、前記貯湯タンク下部、前記加熱往き管で湯水を循環させる凍結予防運転を行わせる制御装置を設けた給湯機において、
前記成型断熱材は、前記中温水出湯管と前記中温水取り出し口とを接続するための断熱材穴部を有し、
前記中温水出湯管は、前記中温水取り出し口から略水平方向に伸びる水平部と、前記水平部から前記貯湯タンクの上部方向に伸びる垂直部とを有し、
前記加熱バイパス弁よりも下流側の前記加熱戻り管は、前記水平部の近傍上側、かつ、断熱材穴部の近傍上側を通過すると共に、前記水平部と交差するように配置し、
前記貯湯タンクと前記加熱戻り管との接続位置は、前記水平部との交差した位置よりも高い位置に接続されるようにしたことを特徴とする給湯機。

【請求項2】

前記加熱戻り管には、配管内を通る湯の放熱を防止するために配管断熱材を設け、
前記水平部と前記中温水取り出し口の少なくとも一方と、前記加熱戻り管の前記中温水出湯管の前記水平部と交差する部位近傍とには、前記配管断熱材が設けられていないようにしたことを特徴とする請求項１記載の給湯機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、器具内の凍結を防止するための配管レイアウトに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、この種の貯湯式給湯機においては、湯水を貯湯する貯湯タンクと、貯湯タンクの湯水を加熱する加熱手段と、この貯湯タンク下部に給水する給水管と、貯湯タンク上部から出湯する出湯管と、前記給水管から分岐した給水バイパス管と、前記出湯管を流れる高温の湯と前記給水管を流れる水とを混合する給湯混合弁とを備え、使用者からの給湯要求があれば必要に応じて、貯湯タンク上部から出湯し、水と混ぜ合わせて給湯を行っていた。

【0003】

また、従来より凍結の恐れのある箇所に電熱ヒータを設けて、気温が低くなると電熱ヒータをＯＮにして凍結を防止しているものや、凍結の恐れのある箇所に位置する貯湯タンクを覆う成型断熱材の一部を薄くして、貯湯タンクの放熱を利用して凍結を防止するものが知られていた（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００４－２７１１０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、凍結の恐れのある箇所に電熱ヒータを設けて、気温が低くなると電熱ヒータをＯＮにして凍結を防止するものでは、寒い時期には常時電熱ヒータをＯＮにする必要があり電気代コストが高くなる恐れがあり、また、貯湯タンクを覆う成型断熱材の一部を薄くして、貯湯タンクの放熱を利用して凍結を防止するものでは、成型断熱材の付近にしか放熱せず、放熱を増やすために薄くしすぎると貯湯熱を常に放出し続けてしまい、電気代の高い昼間の沸き上げや、貯湯タンクの湯切れのおそれがあるという問題があった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は上記課題を解決するため、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンクを覆う成型断熱材と、前記貯湯タンク内の水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクと前記加熱手段を循環可能に接続された加熱往き管及び加熱戻り管と、前記貯湯タンクに給水する給水管と、前記貯湯タンク上部から湯を供給する出湯管と、前記貯湯タンク中間部の中温水取り出し口から湯を供給する中温水出湯管と、前記加熱戻り管から分岐し、前記給水管に接続される加熱バイパス管と、前記加熱戻り管途中に前記加熱バイパス管に流路を切り替えることが可能な加熱バイパス弁とを備え、前記加熱手段、前記加熱戻り管、前記加熱バイパス弁、前記加熱バイパス管、前記給水管、前記貯湯タンク下部、前記加熱往き管で湯水を循環させる凍結予防運転を行わせる制御装置を設けた給湯機において、前記成型断熱材は、前記中温水出湯管と前記中温水取り出し口とを接続するための断熱材穴部を有し、前記中温水出湯管は、前記中温水取り出し口から略水平方向に伸びる水平部と、前記水平部から前記貯湯タンクの上部方向に伸びる垂直部とを有し、前記加熱バイパス弁よりも下流側の前記加熱戻り管は、前記水平部の近傍上側、かつ、断熱材穴部の近傍上側を通過すると共に、前記水平部と交差するように配置し、前記貯湯タンクと前記加熱戻り管との接続位置は、前記水平部との交差した位置よりも高い位置に接続されるようにした。

【0007】

また、前記加熱戻り管には、配管内を通る湯の放熱を防止するために配管断熱材を設け、前記水平部と前記中温水取り出し口の少なくとも一方と、前記加熱戻り管の前記中温水出湯管の前記水平部と交差する部位近傍とには、前記配管断熱材が設けられていないようにした。

【発明の効果】

【0008】

この発明によれば、前記凍結予防運転により前記加熱手段で加熱した水が、前記加熱戻り官、前記加熱バイパス弁、前記加熱バイパス管、前記給水管、前記貯湯タンク下部、前記加熱往き官、前記加熱手段の経路で循環を繰り返すことで、この経路及び周辺の凍結を防止することができると共に、前記加熱バイパス弁よりも下流側の前記加熱戻り管に前記中温水出湯管の前記水平部の近傍上側を通過させるようにすることで、中温水の利用のために前記中温水出湯管に温水が供給されるたび、前記中温水出湯管からの放熱で、前記加熱バイパス弁よりも下流側の前記加熱戻り管の凍結を予防することができると共に、貯湯タンクの放熱で前記加熱バイパス弁よりも下流側の前記加熱戻り管の凍結を予防することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】この発明の概略説明図

【図2】この発明の実施例の貯湯ユニットの斜視図

【図3】この発明の実施例の貯湯ユニットの正面図

【図4】この発明の実施例の中温水取り出し口の付近の要部拡大図

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の給湯装置の実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。
図１において、１は貯湯式給湯装置の湯水を貯湯する貯湯タンク、２は浴槽、３は貯湯タンク１底部に給水する給水管、４は貯湯タンク１頂部から出湯する出湯管、５は貯湯タンクの水を加熱するヒートポンプ式の加熱手段、６は貯湯タンク１の下部と加熱手段５に接続する加熱往き管、７は加熱往き管６の途中に設けられた加熱循環ポンプ、８は加熱手段４と貯湯タンク１の上部を接続する加熱戻り管、９は加熱戻り管８途中に設けられた加熱バイパス弁、１０は加熱バイパス弁９の切り替えにより分岐した加熱バイパス管である。この加熱バイパス管１０は給水管３の途中に接続されている。

【0011】

１１は加熱手段５の器具に備えられた外気温度を検出する外気温度サーミスタ、１２は貯湯タンク１の側面上下に複数設けられ貯湯タンク１内の貯湯温度を検出する貯湯温度サーミスタである。

【0012】

また、１３は貯湯タンク１の中間部の中温水取り出し口１４から出湯する中温水出湯管、１５は出湯管４からの高温水と中温出湯管１３の中温水とを混合する中温水混合弁である。

【0013】

１６は給水管３からバイパスされた給水バイパス管、１７は中温水混合弁１５からの混合湯と給水バイパス管１６からの水とを混合し、その混合比を制御して所望の給湯設定温度及び風呂設定温度を給湯するための給湯混合弁、１８は給湯混合弁１７で混合された湯を給湯栓１９に給湯するための給湯管である。

【0014】

２０は給湯管１８途中に設けられ給湯流量を内部の羽根車の回転数により検出する給湯流量センサ、２１は給湯温度を検出する給湯温度サーミスタ、２２は給水管３途中に設けられ市水を一定の給水圧に減圧する給水減圧弁、２３は給水管３の途中に設けられ市水の温度を検出する給水サーミスタ、２４は貯湯タンク１の上部に連通して設けられ手動で開閉可能な逃し弁である。

【0015】

２５は風呂循環回路で、貯湯タンク１内の湯水と循環する風呂の湯水とを熱交換させる風呂熱交換器２６と浴槽２とを、浴槽２から風呂熱交換器２６に向かう風呂往き管２５ａ及び風呂熱交換器２６から浴槽２に向かう風呂戻り管２５ｂとで循環可能に接続するものである。

【0016】

２７は風呂循環回路２５に設けられた風呂循環ポンプ、２８は浴槽２への湯張り量を内部の羽根車の回転数により検出する風呂流量センサ、２９は風呂循環回路２５を流れる風呂の温度を検出する風呂温度サーミスタ、３０は湯水の水圧から浴槽２内の水位を検出する水位センサであり、風呂循環回路２５途中の風呂循環ポンプ２７よりも上流側に設けられている。この水位センサ３０は、湯水の水圧から浴槽２内の水位を検出しているので、浴槽２の循環口が露出してしまうと水位検出が行えないため、水位を検出するためには浴槽３の循環口よりも水位が上である必要がある。

【0017】

３１は給湯管１８途中から分岐されて風呂循環回路２５に接続され浴槽２への湯張りを行うための湯張り管、３２はこの湯張り管３１に設けられ浴槽２への湯張りの開始、停止を行う湯張り弁である。

【0018】

３３は給湯および風呂の制御を行う制御装置で、外気温度サーミスタ１１、貯湯温度サーミスタ１２、給湯流量センサ２０、給湯温度サーミスタ２１、給水温度サーミスタ２３、風呂流量センサ２８、風呂温度サーミスタ２９、水位センサ３０の検出値が入力され、加熱循環ポンプ７、中温水混合弁１５、給湯混合弁１７、風呂循環ポンプ２７、湯張り弁３２を駆動するものである。

【0019】

３４は制御装置３３と通信可能で、浴室内に設けられた浴室内リモコンであり、湯張り運転開始や湯張り運転の目標水位である設定水位や目標量である湯張り設定量を設定する操作部３５と、設定内容を表示する表示部３６と、湯張り運転が完了したことを報知する報知部３７とが設けられている。

【0020】

次に、沸き上げ運転について説明する。
沸き上げ要求があると、制御装置３３は、貯湯タンク１と加熱手段５を繋ぐ配管の途中にある加熱循環ポンプ７を駆動して、貯湯タンク１内下部から水をくみ上げ、加熱手段５で温めて貯湯タンク１上部に戻す動作を続ける事により徐々に貯湯タンク１内の水が高温水へと沸き上げる。

【0021】

次に、給湯動作ついて説明する。
給湯栓１９が開かれると給水管３から給水され、貯湯タンク１下部に流入すると共に給水バイパス管１６を通り、貯湯タンク１上部から押し出された高温水と貯湯タンク１中間部から押し出された中温水とが中温水混合弁１５で混ぜ合わされ、その混合水と給水バイパス管１６の給水が給湯混合弁１７で混ぜ合わされ、給湯設定温度と給湯温度サーミスタ２１で検出された温度が同じなるように調整された湯水が給湯栓１９から給湯される。

【0022】

また、湯張り運転の各種器具の動作について説明する。
浴室内リモコン３４の操作部３５の湯張りスイッチが押されると制御装置３３は湯張り弁３２を開弁し、給水管３から給水を供給し、貯湯タンク１下部に流入すると共に給水バイパス管１６を通り、中温水混合弁１５で混ぜ合わされた混合水と給水バイパス管１６の給水が給湯混合弁１７で混ぜ合わされ、風呂設定温度と風呂温度サーミスタ２９で検出された温度が同じになるように調整された湯水が浴槽２に流入されることで湯張りが開始される。そして、風呂流量センサ２８で流れた流量を検出して、流れた流量の合計積算値が湯張り設定量分流れたら制御装置３３が湯張り弁３２を閉状態にすることで湯張り運転を完了し、風呂温度を自動で保温する自動保温運転に移行する。

【0023】

また、浴槽２の追い焚き運転について説明する。
自動保温運転中に風呂温度サーミスタ２９で検出した風呂温度が所定追い焚き温度以下になるか、もしくは、操作部３５の追い焚きスイッチが押されると、浴槽水を風呂循環回路２５を介して浴槽２と風呂熱交換器２６とを循環させて、貯湯タンク１内の湯と熱交換させ浴槽２の浴槽水を昇温する追い焚き運転を行う。風呂設定温度まで上昇したことを風呂温度サーミスタ２９の検出値で確認すると追い焚き運転を完了させる。このとき、貯湯タンク１の中間層では追い焚き運転で浴槽水と熱交換したため中温水が貯まることになる。

【0024】

次に、本実施例について、貯湯タンク１の下側一部である斜視図の図２と、正面図
の図３を用いて詳しく説明する。

【0025】

まず、３８は貯湯タンク１や各種器具や制御装置３３等を備えた貯湯ユニット、３９は貯湯タンク１内の湯水が放熱しないように、貯湯タンク１の外周を覆う略一定の厚みをもった成型断熱材、４０は少なくとも出湯管４、加熱戻り管８、中温水出湯管１３、給湯管１８のように配管内の温水の温度と配管外の温度との温度差があり、放熱の恐れがある配管に巻かれた配管断熱材である。

【0026】

制御装置３３には、貯湯ユニット３８内の温度が低下し、配管や器具が凍結してしまう恐れがある温度になると、貯湯ユニット３８内の温度を上昇させる凍結防止運転を行わせる凍結防止運転制御手段４１が設けられている。

【0027】

また、中温水出湯管１３は、中温水取り出し口１４から略水平方向に伸びる水平部４２と、水平部４２から貯湯タンク１の上部方向に伸びる垂直部４３とを有している。

【0028】

次に凍結防止運転について詳しく説明すると、凍結防止運転制御手段４１は、加熱循環ポンプ７の駆動により貯湯タンク１下部から水を汲み上げ、加熱往き管６を介して加熱手段５に送り、凍結を防止できる温度まで昇温させる。さらに、加熱戻り管８の途中に設けられた加熱バイパス弁９で、加熱バイパス管１０に分岐し、昇温された湯水を循環させることで貯湯ユニット３８内の凍結防止運転を行う。そして、加熱バイパス管１０を通り、給水管３の途中で合流し、再び貯湯タンク１の下部に戻る。

【0029】

このように、加熱手段５で加熱した水が、加熱戻り官８、加熱バイパス弁９、加熱バイパス管１０、給水管３、貯湯タンク１下部、加熱往き官６、加熱手段５の経路で循環を繰り返すことで、この経路及び周辺の凍結を防止することができる。

【0030】

しかし、凍結予防運転時では、加熱バイパス弁９が加熱戻り管８側を閉、加熱バイパス管１０側が開となっており、加熱バイパス弁９よりも下流側の加熱戻り管８は、凍結予防運転経路からも離れているので熱が伝わらず、加熱バイパス弁９で閉じられているので自然対流も発生しないことから、凍結を予防するための構成が不可欠となる。

【0031】

そこで、加熱バイパス弁９よりも下流側の加熱戻り管８は、中温水出湯管１３の水平部４２の近傍上側を通過すると共に、水平部４２と交差するように配置している。

【0032】

このように、加熱バイパス弁９よりも下流側の加熱戻り管８に中温水出湯管１３の水平部４２の近傍上側を通過させるようにすることで、給湯動作や浴槽２の湯張り運転時に中温水出湯管１３に温水が供給されるたびに中温水出湯管１３からの放熱で、加熱バイパス弁９よりも下流側の加熱戻り管８の凍結を予防することができる。

【0033】

また、水平部４２と中温水取り出し口１４の少なくとも一方と、加熱戻り管８の水平部４２と交差する部位近傍とには、配管断熱材４０を巻かずに部分的に配管が露出するようにしている。

【0034】

このように、水平部４２と中温水取り出し口１４の少なくとも一方と、加熱戻り管８の水平部４２と交差する部位近傍とに配管断熱材４０を巻かず、部分的に配管を露出させることで、中温水出湯管１３の放熱を効率良く加熱バイパス弁９よりも下流側の加熱戻り管８に吸熱させて、加熱バイパス弁９よりも下流側の加熱戻り管８の凍結を予防することができる。

【0035】

また、この中温水出湯管１３と加熱戻り管８中温水取り出し口１４付近の構成について図４の要部拡大図を用いて詳しく説明する。

【0036】

４４は中温水取り出し口１４に中温水出湯管１３を接続するために成型断熱材３９に穴をあけた断熱材穴部、４５は中温水取り出し口１４の周囲の穴を広げて貯湯タンク１を露出させた缶体露出部、４６は配管断熱材４０を一部巻かずに中温水出湯管１３を露出させた中温配管露出部、４７は配管断熱材４０を一部巻かずに加熱戻り管８を露出させた戻り管露出部である。

【0037】

このように、水平部４２の中温配管露出部４６と中温水取り出し口１４の缶体露出部４５の少なくとも一方を露出させ、加熱戻り管８と水平部４２との部位近傍とには戻り管露出部４７を配置することで、中温配管露出部４６と缶体露出部４５との少なくとも一方から貯湯タンク１の放熱を発生させ、その熱を戻り管露出部４７から吸熱することにより、加熱バイパス弁９よりも下流側の加熱戻り管８の凍結を予防することができる。

【0038】

また、部分的に配管を露出させたことで、放熱が届かないような離れた場所の配管には配管断熱材４０を巻いて、温水の放熱を防止すると共に、部分的に露出させた場所から水平部４２と中温水取り出し口１４の少なくとも一方からの放熱を発生しやすくすることができる。

【0039】

また、水平部４２から放熱し、加熱バイパス弁９よりも下流側の加熱戻り管８の配管を露出させている部分を温めることで、加熱戻り管８内で自然対流が発生し、露出させている部分のみならず、加熱戻り管８の上部まで熱をもたせることで、凍結を予防することができる。

【0040】

なお、本発明は本実施例に限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲で改変する事を妨げるものではなく、例えば、本発明では、貯湯タンク１が一つの構成で説明しているが、貯湯タンク１を複数備えた２缶式でも良く、２缶式の貯湯タンク１でも同様の効果を得る事ができる。

【0041】

また、本実施例は加熱手段をヒートポンプ式の加熱手段として説明したが、燃焼式の加熱手段でも良い。

【0042】

また、本発明の凍結防止運転は、加熱戻り官８、加熱バイパス弁９、加熱バイパス管１０、給水管３、貯湯タンク１下部、加熱往き官６、加熱手段５の経路で行われているが、加熱バイパス弁９の配置により、加熱戻り管８の下流側に熱が伝わらないような場合においての構成であり、凍結防止運転の経路については、他の経路を連通しても良い。

【符号の説明】

【0043】

１ 貯湯タンク
２ 浴槽
３ 給水管
４ 出湯管
５ 加熱手段
６ 加熱往き管
８ 加熱戻り管
９ 加熱バイパス弁
１０ 加熱バイパス管
１３ 中温水出湯管
１４ 中温水取り出し口
１５ 中温水混合弁
１７ 給湯混合弁
１８ 給湯管
３３ 制御装置
３８ 貯湯ユニット
４０ 配管断熱材
４１ 凍結防止運転制御手段
４２ 水平部
４３ 垂直部
４４ 断熱材穴部
４５ 缶体露出部
４６ 中温配管露出部
４７ 戻り管露出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】