JP2011163570A

JP2011163570A - 風呂給湯装置

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Publication number: JP2011163570A
Application number: JP2010023073A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Yoneyama; 朋之米山; Shigeki Murayama; 成樹村山
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2010-02-04
Filing date: 2010-02-04
Publication date: 2011-08-25
Anticipated expiration: 2030-02-04
Also published as: JP5411732B2

Abstract

【課題】浴槽の自動保温運転では追い焚きによって浴槽水を加熱するため熱効率が悪く、より一層高い省エネルギー化を実現した自動保温運転が求められている。
【解決手段】給湯熱源からの湯を浴槽へ導く湯張り管１６と、湯張り管１６の開閉を行う湯張り弁１７と、浴槽１２内への入浴の有無あるいは浴室内への入室の有無を検知する入浴検知手段１９とを備え、湯張り弁１７を開いて設定水位あるいは設定湯量よりも所定水位低いあるいは所定湯量少ない一時水位あるいは一時湯量までフロ設定温度の湯を浴槽１２へ供給すると、湯張り弁１７を閉じて湯張り運転を中断し、入浴検知手段１９が入浴有りあるいは入室有りを検知すると、湯張り弁１７を開いて湯張り運転を再開し、所定水位あるいは所定湯量を浴槽１２へ供給すると、湯張り弁１７を閉じて湯張り運転を終了するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、浴槽に湯張りを行う風呂給湯装置に関するものである。

従来より、この種の風呂給湯装置においては、ユーザーが予め設定した設定水位あるいは設定湯量まで、ユーザーが予め設定したフロ設定温度で湯張りが行われ、湯張りの完了後は一定時間毎に浴槽水を循環し、浴槽水の温度がフロ設定温度より低下していれば循環する浴槽水の追い焚き動作を行う自動保温動作によってフロ設定温度に保温するようにしていたものであった。

また、近年の浴室、浴槽の断熱性能の向上に伴い、一定時間毎の浴槽水温度チェック動作が浴槽水温度の低下を招くという現状を鑑みて、浴室に人体センサを配置し、湯張りの完了後には人体センサが人の入室を検出すると、浴槽水を循環させてフロ設定温度まで追い焚き加熱するようにしたものがあった。

特公平０７−８４９４１号公報特開２００１−２３５２２２号公報

ところが、この従来のものでは追い焚きによって浴槽水を加熱するため、熱効率が悪く、より一層高い省エネルギー化が求められているものであった。

例えば、ヒートポンプ式給湯機においては、浴槽水の追い焚きは貯湯タンク内の高温水を熱源として用いるため、浴槽水と熱交換した貯湯タンク内の湯水は中温水となって、ヒートポンプでの沸き上げ効率を低下させ、また、潜熱回収式のガス給湯機においては、浴槽水の追い焚きでは熱交換器の入水温度が高いため、潜熱回収を行うことができず、熱効率を低下させるという課題があった。

そこで、本発明は上記課題を解決するため、給湯熱源からの湯を浴槽へ導く湯張り管と、前記湯張り管の開閉を行う湯張り弁と、前記浴槽内への入浴の有無あるいは浴室内への入室の有無を検知する入浴検知手段とを備え、前記湯張り弁を開いて設定水位よりも所定水位低い一時水位あるいは設定湯量よりも所定湯量少ない一時湯量までフロ設定温度の湯を前記浴槽へ供給すると、前記湯張り弁を閉じて湯張り運転を中断し、前記入浴検知手段が入浴有りあるいは入室有りを検知すると、前記湯張り弁を開いて湯張り運転を再開し、前記所定水位あるいは所定湯量を前記浴槽へ供給すると、前記湯張り弁を閉じて湯張り運転を終了するようにした。

また、前記湯張り運転の再開後は、前記給湯熱源は前記フロ設定温度に湯張り運転の中断から前記入浴検知手段が入浴検知するまでの経過時間に応じた所定値を加算した温度の湯を供給するようにした。

また、前記所定値は外気温度あるいは給水温度が低い程大きい値となるようにした。

また、前記所定水位あるいは所定湯量は、外気温度あるいは給水温度が低い程大きい値になるようにした。

また、前記浴槽内の湯水を循環して加熱するフロ熱交換器を設け、前記湯張り運転の中断から所定時間以上前記入浴検知手段が入浴有りあるいは入室有りを検知しない場合は、前記浴槽内の湯水を前記フロ熱交換器に循環して前記フロ設定温度まで加熱する保温運転を行うと共に、前記入浴検知手段が入浴検知するまでの前記経過時間をリセットしてカウントし直すようにした。

以上のように、本発明によれば、入浴が開始されるまでの時間における放熱量を低減できると共に、入浴が開始されれば、湯張りによって素早く所望のフロ設定温度で設定水位あるいは設定湯量の状態とすることができ、より一層高い省エネルギー化を図れる。

本発明の一実施形態の概略構成図。同一実施形態の作動を説明するためのフローチャート図。他の一実施形態の作動を説明するためのフローチャート図。さらに他の一実施形態の作動を説明するためのフローチャート図。

次に、本発明の一実施形態のヒートポンプ式風呂給湯装置を図面に基づいて説明する。１は湯水を貯湯するステンレス製の貯湯タンク、２は貯湯タンク１底部に市水を給水する給水管、３は貯湯タンク１頂部から出湯する出湯管、４は給水管２から分岐された給水バイパス管、５は出湯管３からの湯と給水バイパス管４からの水とを給湯設定温度になるように混合する給湯混合弁、６は給湯混合弁５で混合された湯が流通する給湯管、７は給湯管６からの湯を給湯する給湯栓、８は給湯管６途中に設けられ給湯温度を検出する給湯温度センサ、９は給湯管６途中に設けられ給湯量を検出する給湯流量センサ、１０は給水管２に設けられ市水の給水圧を一定の圧力に減圧する減圧弁、１１は貯湯タンク１内の過圧を逃がす過圧逃がし弁である。ここでは、貯湯タンク１、給水管２、出湯管３、給水バイパス管４、給湯混合弁５および給湯管６によって給湯熱源を構成している。

１２は浴槽、１３は貯湯タンク１内の上部に設けられ貯湯タンク１内の湯の熱で外部流体としての浴槽水を加熱するためのフロ熱交換器、１４は浴槽１２とフロ熱交換器１３とを浴槽水が循環可能に接続するフロ循環回路、１５はフロ循環回路１４途中に設けられ浴槽水を循環させるフロ循環ポンプ、１６は給湯管６から分岐されフロ循環回路１４に接続された湯張り管、１７は湯張り管１６途中に設けられ湯張り管１６を開閉する湯張り弁、１８はフロ循環回路１４途中に設けられ浴槽１２からフロ熱交換器１３へ流れる浴槽水の温度を検出するフロ温度センサ、１９は浴槽１２内の水位を圧力で検出する水位センサである。ここで、水位センサ１９は入浴の有無を検知する入浴検知手段を構成している。

２０は貯湯タンク１内の湯水を加熱するためのヒートポンプ式加熱手段で、冷媒を圧縮する圧縮機２１と、冷媒と水とを熱交換する冷媒水熱交換器２２と、冷媒の圧力を減圧する減圧器２３と、液冷媒を蒸発させる蒸発器２４とを備え、蒸発器２４で吸熱した冷媒を圧縮機２１で圧縮して冷媒水熱交換器２２を介して水を加熱するようにしている。蒸発器２４には送風機２５が設けられると共に、通風経路の蒸発器２４の上流側には、外気温度を検出するための外気温度センサ２６が設けられている。このヒートポンプ式加熱手段２０には冷媒として二酸化炭素冷媒が用いられ、高圧側が超臨界状態となることにより水を９０℃の高温まで加熱することができるものである。

２７は貯湯タンク１の下部と冷媒水熱交換器２１の水側と貯湯タンク１の上部とを湯水が循環可能に接続する加熱循環回路、２８は加熱循環回路２７途中に設けられた加熱循環ポンプ、２９は冷媒水熱交換器２２へ流入する水の温度を検出する入水温度センサ、３０は冷媒水熱交換器２２で加熱された湯の温度を検出する沸き上げ温度センサである。

３１は貯湯タンク１の側面の上下方向に複数設けられた貯湯温度センサで、貯湯タンク１内の湯水の温度を検出するためのものであり、上から３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅと呼ぶ。なお、これら貯湯温度センサ３１ａ〜ｅの内、最下部の貯湯温度センサ３１ｅは所定量以上の給湯が行われた際に貯湯タンク１下部の湯水の温度を検出して給水温度を検出し給水温度センサとして作動するものである。

３２はリモコンで、給湯装置に関する各種の情報（給湯設定温度、フロ設定温度、残湯量、給湯装置の作動状態等）を表示する表示部３３と、給湯設定温度、フロ設定温度、フロ設定湯量等を設定操作するための設定スイッチ３４と、浴槽１２へ一定量の湯張りを指示する湯張りスイッチ３５と、操作音や警告音等の音を発生する発音部３６とを備えている。

３７は給湯温度センサ８、給湯流量センサ９、フロ温度センサ１８、水位センサ１９、外気温度センサ２６、入水温度センサ２９、沸き上げ温度センサ３０、貯湯温度センサ３１ａ〜ｅの検出値が入力され、フロ循環ポンプ１５、湯張り弁１７、圧縮機２１、減圧器２３、送風機２５、加熱循環ポンプ２８の作動を制御すると共に、リモコン３２と通信可能に接続された制御手段である。この制御手段３７は、予め給湯装置の作動を制御するためのプログラムが記憶されていると共に、演算、比較、記憶機能、時計機能を有しているものである。

次に、一実施形態の省エネ湯張り運転について図２のフローチャートに基づいて説明すると、リモコン３２の湯張りスイッチ３５が操作されると、制御手段３７は外気温度センサ２６で検出する外気温度に応じて後湯張り動作で湯張りする所定湯量αを設定する（ステップＳ１）。この外気温度に応じた所定湯量αは、制御手段３７が予め記憶しており、外気温度が低いほど所定湯量αは多くなるよう関係付けられている。

そして、制御手段３７は湯張り弁１７を開いて給湯温度センサ８で検出する給湯温度がリモコン３２の設定スイッチ３４で設定されたフロ設定温度になるように給湯混合弁５の開度を調整して適温の湯を供給し、給湯流量センサ９がリモコン３２の設定スイッチ３４で設定した設定湯量より外気温度に応じた所定湯量α少ない一時湯量を積算すると湯張り弁１７を閉じて先湯張り動作を終了し（ステップＳ２）、リモコン３２の表示部３３および発音部３６によって湯張りの中断を報知する（ステップＳ３）。

そして、制御手段３７は、一時湯量を先湯張りし終わった際の浴槽１２内の水位を水位センサ１９によって監視し、水位が一定水位以上上昇したことを検知すると、浴槽１２への入浴が有ったと判断し（ステップＳ４）、リモコン３２の表示部３３および発音部３６によって湯張りの再開を報知すると共に（ステップＳ５）、残りの前記所定湯量αを浴槽１２へ供給すべく湯張り弁１７を開いて給湯温度センサ８で検出する温度がフロ設定温度より所定値だけ高い温度になるように給湯混合弁５の開度を調整して湯張りし、給湯流量センサ９が外気温度に応じた前記所定湯量αを積算すると湯張り弁１７を閉じて後湯張り動作を終了し（ステップＳ６）、湯張り運転を完了する。

このように、設定湯量より所定湯量α少ない一時湯量を先湯張りするので、湯張りが中断してから入浴が開始されるまでの待機時間における放熱量を低減できると共に、入浴が開始されれば、後湯張りによって素早く所望のフロ設定温度で設定湯量の状態とすることができ、追い焚き運転よりも一層高い省エネルギー化を図れる。さらに、外気温度に応じて後湯張りの所定湯量αを増減するため、後湯張りによって素早く所望のフロ設定温度にすることができる。

なお、外気温度センサ２６で検出する外気温度に基づいて後湯張りの所定湯量αを設定するようにしたが、外気温度の代わりに最下部の貯湯温度センサ３１ｅで検出する給水温度に基づいて設定するようにしてもよいものである。

次に、本発明の他の一実施形態の湯張り運転の作動を図２のフローチャートに基づいて説明と、リモコン３２の湯張りスイッチ３５が操作されると、制御手段３７は湯張り弁１７を開いて給湯温度センサ８で検出する給湯温度がリモコン３２の設定スイッチ３４で設定されたフロ設定温度になるように給湯混合弁５の開度を調整して適温の湯を供給し、給湯流量センサ９がリモコン３２の設定スイッチ３４で設定した設定湯量より所定湯量α少ない一時湯量を積算すると湯張り弁１７を閉じて先湯張り動作を終了し（ステップＳ７）、リモコン３２の表示部３３および発音部３６によって湯張りの中断を報知する（ステップＳ８）と同時に制御手段３７は湯張りの中断から入浴有りを検知するまでの経過時間をカウント開始する（ステップＳ９）。

そして、制御手段３７は、一時湯量を先湯張りし終わった際の浴槽１２内の水位を水位センサ１９によって監視し、水位が一定水位以上上昇したことを検知すると、浴槽１２への入浴が有ったと判断し（ステップＳ１０）、ステップＳ９でカウント開始した経過時間に応じた所定値をフロ設定温度に加算した後湯張り温度βを設定する（ステップＳ１１）。

次に、リモコン３２の表示部３３および発音部３６によって湯張りの再開を報知すると共に（ステップＳ１２）、残りの前記所定湯量αを浴槽１２へ供給すべく湯張り弁１７を開いて給湯温度センサ８で検出する温度が後湯張り温度βになるように給湯混合弁５の開度を調整して湯張りし、給湯流量センサ９が前記所定湯量αを積算すると湯張り弁１７を閉じて後湯張り動作を終了し（ステップＳ１３）、湯張り運転を完了する。

このように、設定湯量より所定湯量α少ない一時湯量を先湯張りするので、湯張りが中断してから入浴が開始されるまでの待機時間における放熱量を低減できると共に、入浴が開始されれば、後湯張りによって素早く所望のフロ設定温度で設定湯量の状態とすることができ、追い焚き運転よりも一層高い省エネルギー化を図れる。さらに、先湯張りの完了からの経過時間に応じて後湯張りの湯張り温度βを増減するため、後湯張りによって素早く所望のフロ設定温度にすることができる。

なお、前記ステップＳ１０で入浴有りを検知しないまま（ステップＳ１０でＮｏ）、前記ステップＳ９でカウント開始した経過時間が予め定められた所定時間（例えば１時間３０分）を経過すると（ステップＳ１４でＹｅｓ）、フロ循環ポンプ１５を作動して浴槽１２内の浴槽水をフロ循環回路１４を介してフロ熱交換器１３へ循環させて加熱し、フロ温度センサ１８がフロ設定温度を検出するまで加熱を継続して保温追焚き運転を行う（ステップＳ１５）。そして、保温追焚き運転を行った後はステップＳ９へ戻り、入浴有りを検知するまでの経過時間のカウントをリセットして改めてカウントし直すものである。

このように、先湯張りの完了から比較的長い所定時間が経過しても入浴有りを検知できない場合は保温追い焚きを行うが、このとき浴槽１２内の湯量は後湯張り分の所定湯量αだけ少ないため、保温追い焚きによって消費する熱量（エネルギー量）を抑制できると共に、過度に浴槽１２内の温度が低下することがないため入浴者に不快感を与えることがない。

なお、先の一実施形態のように外気温度センサ２６で検出する外気温度に基づいて後湯張りの所定湯量αを増減する場合は、先湯張りの完了からの経過時間に応じた後湯張りの湯張り温度βの増減時に外気温度に応じた所定湯量αの大小を考慮することで後湯張り完了時の浴槽水温度をフロ設定温度に近づけることができるものである。

なお、図４に示すように、後湯張り完了後には水位センサ１９が検出する水位が設定湯量−所定湯量α相当の水位以下に減少した場合は（ステップＳ１６でＹｅｓ）、設定湯量−所定湯量α相当の水位まで補水湯張りを行い（ステップＳ１７）、最小限の水位を保つことで省エネ性と利便性を両立させようとするものである。そして、入浴の終了を検知すると、再度、入浴有りが検知されるまで待機するものとしてもよく、最初の湯張りの開始から最長保温時間の４時間が経過したら、入浴有無の検知を行わずに制御を終了するようにしている。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で様々な改変が可能なものであり、例えば、ヒートポンプ式加熱手段で貯湯タンク内の湯水を循環加熱するヒートポンプ式給湯機や、貯湯タンク内に設けられた電熱ヒータで湯水を加熱する貯湯式給湯機、石油がガスを燃料としたバーナによって湯水を加熱する石油給湯機やガス給湯機、発電装置の排熱を利用して貯湯タンク内の湯水を加熱するコージェネレーション装置の給湯装置にも適用可能なものである。

また、フロ熱交換器１３としては、外熱交方式を用いたり、石油給湯機やガス給湯機では給湯熱交換器を加熱するバーナを共用して加熱したり、フロ熱交換器を専用のバーナで加熱するようにしても良い。また、入浴検知手段としては、水位センサ１９に限定されず、超音波や赤外線の検知や画像センサ等の人体検知センサ、浴室の照度センサ、浴室照明スイッチとの連動、多量の給湯検知によるシャワー使用判断等、入浴の有無を検知するものであれば良いものである。

また、上記の実施形態ではいずれも給湯流量センサ９でカウントする積算流量を基に設定湯量より所定湯量少ない一時湯量を先湯張りしたり、所定湯量を後湯張りするようにしているが、水位センサ１９で検出する水位を基に設定水位より所定水位少ない一時水位まで先湯張りしたり、一時水位から設定水位まで所定水位分を後湯張りするようにしてもよいものである。

さらに、上記の先湯張りおよび入浴検知後の後湯張りに分けた省エネ湯張り運転を行うか否かはユーザーの選択に一任することが可能で、省エネ湯張り運転を行わない場合は、従来通り一定時間（例えば２０分間）毎に浴槽水温を確認し、温度低下していればフロ熱交換器で加熱する通常保温動作を行うようにしても良い。

１２浴槽
１３フロ熱交換器
１６湯張り管
１７湯張り弁
１８フロ温度センサ
１９水位センサ（入浴検知手段）
２６外気温度センサ
３１貯湯温度センサ

Claims

給湯熱源からの湯を浴槽へ導く湯張り管と、前記湯張り管の開閉を行う湯張り弁と、前記浴槽内への入浴の有無あるいは浴室内への入室の有無を検知する入浴検知手段とを備え、前記湯張り弁を開いて設定水位よりも所定水位低い一時水位あるいは設定湯量よりも所定湯量少ない一時湯量までフロ設定温度の湯を前記浴槽へ供給すると、前記湯張り弁を閉じて湯張り運転を中断し、前記入浴検知手段が入浴有りあるいは入室有りを検知すると、前記湯張り弁を開いて湯張り運転を再開し、前記所定水位あるいは所定湯量を前記浴槽へ供給すると、前記湯張り弁を閉じて湯張り運転を終了するようにしたことを特徴とする風呂給湯装置。
前記湯張り運転の再開後は、前記給湯熱源は前記フロ設定温度に湯張り運転の中断から前記入浴検知手段が入浴検知するまでの経過時間に応じた所定値を加算した温度の湯を供給するようにしたことを特徴とする請求項１記載の風呂給湯装置。
前記所定値は外気温度あるいは給水温度が低い程大きい値となるようにしたことを特徴とする請求項２記載の風呂給湯装置。
前記所定水位あるいは所定湯量は、外気温度あるいは給水温度が低い程大きい値になるようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の風呂給湯装置。
前記浴槽内の湯水を循環して加熱するフロ熱交換器を設け、前記湯張り運転の中断から所定時間以上前記入浴検知手段が入浴有りあるいは入室有りを検知しない場合は、前記浴槽内の湯水を前記フロ熱交換器に循環して前記フロ設定温度まで加熱する保温運転を行うと共に、前記入浴検知手段が入浴検知するまでの前記経過時間をリセットしてカウントし直すようにしたことを特徴とする請求項２または３記載の風呂給湯装置。