JP2005351497A - 水位センサ付き給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 水位センサを有効利用可能な水位センサ付き給湯装置を提供する。
【解決手段】 給湯熱源と、該給湯熱源から給湯される湯を浴槽に導く給湯の通路と、浴槽内の水位を検出する水位センサ１２５を設け、入浴情報学習記憶部３７が、１日の整数倍（１以上の整数倍）を周期とする時間軸上の各時刻に対する利用者の入浴情報を水位センサから得られる浴槽水位の情報と時計機構４１から得られる時刻情報とに基づいて推定し学習記憶する。入浴情報学習記憶部３７のデータを参照し、例えば利用者の入浴開始推定時刻に対応させて給湯熱源から自動的に給湯して湯張りを行ったり、保温実行部４７による浴槽の保温動作時間の制御を行ったりする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、給湯熱源と、該給湯熱源から給湯される湯を浴槽に導く給湯通路と、前記浴槽内の水位を検出する水位センサとを有する水位センサ付き給湯装置に関するものである。

浴槽内の水位を検出する水位センサを有する給湯装置が広く用いられている（例えば、特許文献１参照。）。

このような水位センサ付き給湯装置は、例えば給湯熱源から給湯通路を通して自動的に湯張りする際の湯張り水位の判定に、上記水位センサを用いている。なお、自動湯張りは、風呂の利用者が自動湯張り操作のスイッチ等を操作することにより開始される場合が一般的であり、中には、予めリモコン等の予約機能を用いて利用者が設定した時刻に自動湯張りを開始する自動湯張り機能付きの給湯装置も用いられている。

実開平２−１０９９６５号公報

ところで、本発明者は、水位センサ付き給湯装置において、水位センサを利用して自動湯張り等の水位の判定を行うだけではなく、もっと有効な利用方法がないかと考え、給湯装置に、水位センサを利用した学習機能をもたせることにより、最適な運転が可能な給湯装置を提案できるのではないかと考えた。

本発明は、上記本発明者の考えに基づいて成されたものであり、その目的は、水位センサを利用した学習機能によって最適な運転が可能な水位センサ付き給湯装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決する
ための手段としている。すなわち、第１の発明は、給湯熱源と、該給湯熱源から給湯される湯を浴槽に導く給湯の通路と、前記浴槽内の水位を検出する水位センサとを有する水位センサ付き給湯装置において、１日の整数倍（１以上の整数倍）を周期とする時間軸上の各時刻に対する利用者の入浴情報を前記水位センサから得られる浴槽水位の情報と時計機構から得られる時刻情報とに基づいて推定し学習記憶する入浴情報学習記憶部を有する構成をもって課題を解決する手段としている。

また、第２の発明は、上記第１の発明の構成に加え、前記入浴情報学習記憶部のデータを参照し、利用者の入浴開始推定時刻に対応させて浴槽の湯張り開始時刻を求める湯張り開始時刻検出部と、時計機構から得られる時刻情報を取り込んで前記湯張り開始時刻検出部により求めた湯張り開始時刻に給湯熱源から自動的に給湯して湯張りを行う自動湯張り実行部とを有する構成をもって課題を解決する手段としている。

さらに、第３の発明は、上記第１または第２の発明の構成に加え、前記浴槽内の湯水を追い焚きする追い焚き機構と、該追い焚き機構によって浴槽湯水を追い焚きして浴槽湯温を風呂設定温度またはその近傍温度に保温する保温実行部と、入浴情報学習記憶部のデータを参照し利用者の入浴終了推定時刻に対応させて浴槽の保温終了時刻を決定する保温終了時刻決定部と、時計機構から得られる時刻情報と浴槽内の湯温情報を取り込んで前記保温終了時刻決定部により決定した保温終了時刻に至るまでの間前記保温実行部による保温動作を行わせる保温制御部とを有する構成をもって課題を解決する手段としている。

さらに、第４の発明は、上記第１乃至第３のいずれか一つの発明の構成に加え、前記浴槽内の湯水を追い焚きする追い焚き機構と、該追い焚き機構によって浴槽湯水を追い焚きして浴槽湯温を風呂設定温度またはその近傍温度に保温する保温実行部と、入浴情報学習記憶部のデータを参照して第１設定時刻から第２設定時刻までの時間内に浴槽を利用する利用者人数を把握する利用者人数検出部と、水位センサから得られる浴槽水位の情報を取り込んで前記第１設定時刻以降に前記利用者人数の入浴が全て終了したかどうかを判断する入浴終了判断部と、該入浴終了判断部によって前記第２設定時刻以前に前記利用者人数の入浴が全て終了したと判断されたときには前記第２設定時刻以前に前記保温実行部による保温動作を終了させる制御と、前記入浴終了判断部によって前記第２設定時刻を過ぎても前記利用者人数の入浴が終了していないと判断されたときには前記利用者人数の入浴が全て終了するまで前記保温実行部による前記保温動作を延長させる制御の少なくとも一方を行う保温動作時間可変制御部を有している構成をもって課題を解決する手段としている。

さらに、第５の発明は、上記第１乃至第４のいずれか一つの発明の構成に加え、発電装置の排熱を利用して貯湯槽に蓄積した湯を浴槽を含む１つ以上の給湯先に給湯するコジェネレーション給湯熱源装置と、通水の水を加熱して作成した湯を浴槽を含む１つ以上の給湯先に供給する機能を備えた補助給湯熱源装置とが併設されており、コジェネレーション給湯熱源装置の稼働状況の蓄熱量検出に関するモニタ情報に基づき貯湯槽内の湯の蓄熱量に対応する値を求める蓄熱量検出部と、該蓄熱量検出部により検出した値と予め与えられた給湯熱源切替え制御情報とに基づいて、前記コジェネレーション給湯熱源装置の貯湯槽を給湯熱源とする給湯動作と前記補助給湯熱源装置を給湯熱源とする給湯動作の制御を行う制御装置を有する構成をもって課題を解決する手段としている。

さらに、第６の発明は、上記第５発明の構成に加え、前記コジェネレーション給湯熱源装置の貯湯槽は、該貯湯槽内に給水を導入する給水路と貯湯槽の湯を送水する給湯路を備え、貯湯槽と発電装置との間には該発電装置の排熱または前記発電装置の排熱吸収流体の熱を利用して貯湯槽内の水を加熱して湯にする手段が配備され、該手段によって形成された湯を貯湯槽に蓄積し、この貯湯槽の湯を前記給湯路を通して給湯先に供給する構成と成している構成をもって課題を解決する手段としている。

さらに、第７の発明は、上記第５または第６の発明の構成に加え、前記コジェネレーション給湯熱源装置の貯湯槽から送水される給湯の通路は補助給湯熱源装置の給水導入口に連通され、前記貯湯槽の湯のみを熱源として給湯を行うときは、貯湯槽の湯を非加熱駆動状態の補助給湯熱源装置を経由して給湯先へ給湯する構成と成したことを特徴とする。

さらに、第８の発明は、上記第５乃至第７のいずれか一つの発明の構成に加え、前記発電装置は水素と酸素を反応させて電気を発生する燃料電池とした構成をもって課題を解決する手段としている。

さらに、第９の発明は、上記第５乃至第７のいずれか一つの発明の構成に加え、前記発電装置はガスエンジンとした構成をもって課題を解決する手段としている。

本発明によれば、１日の整数倍（１以上の整数倍）を周期とする時間軸上の各時刻に対する利用者の入浴情報を、水位センサから得られる浴槽水位の情報と時計機構から得られる時刻情報とに基づいて推定し学習記憶する入浴情報学習記憶部を有しているので、この入浴情報学習記憶部により学習記憶した情報を参照して、利用者の需要に合わせた湯張り動作や保温動作等を行えるようにでき、最適な運転が可能な水位センサ付き給湯装置を実現できる。

例えば、本発明において、前記入浴情報学習記憶部のデータを参照し、利用者の入浴開始推定時刻に対応させて浴槽の湯張り開始時刻を求める湯張り開始時刻検出部と、時計機構から得られる時刻情報を取り込んで前記湯張り開始時刻検出部により求めた湯張り開始時刻に給湯熱源から自動的に給湯して湯張りを行う自動湯張り実行部とを有する構成によれば、利用者の入浴開始推定時刻に対応させて自動的に湯張りを行えるので、利用者の利用に適した湯張りが可能となり、使い勝手を良好にできる。

また、本発明において、前記入浴情報学習記憶部のデータを参照し、利用者の入浴終了推定時刻に対応させて浴槽の保温終了時刻を決定し、保温終了時刻に至るまでの間、追い焚き機構の動作によって浴槽湯温を風呂設定温度またはその近傍温度に保温する構成によれば、利用者の需要に合わせて浴槽湯温の保温ができるので、快適な入浴を実現することができる。

さらに、本発明において、前記入浴情報学習記憶部のデータを参照して第１設定時刻から第２設定時刻までの時間内に浴槽を利用する利用者人数を把握し、第２設定時刻以前に前記利用者人数の入浴が全て終了したと判断されたときには浴槽湯水の保温動作を終了させる制御と、前記前記第２設定時刻を過ぎても前記利用者人数の入浴が終了していないと判断されたときには前記利用者人数の入浴が全て終了するまで保温動作を延長させる制御の少なくとも一方を行う構成によれば、利用者の入浴時刻が普段と多少ずれても、前記入浴情報学習記憶部の記憶データと、そのときの入浴状況とのずれに対応させて保温動作時間を制御できるので、より快適な入浴を実現することができる。

さらに、本発明において、給湯熱源を、発電装置の排熱を利用して貯湯槽に蓄積した湯を浴槽を含む１つ以上の給湯先に給湯するコジェネレーション給湯熱源装置と、通水の水を加熱して作成した湯を浴槽を含む１つ以上の給湯先に供給する機能を備えた補助給湯熱源装置とが併設され、制御装置によって、前記コジェネレーション給湯熱源装置の貯湯槽を給湯熱源とする給湯動作と前記補助給湯熱源装置を給湯熱源とする給湯動作の制御を行う構成によれば、コジェネレーション給湯熱源装置を給湯熱源とする給湯動作を行えることで省エネルギー化が可能な水位センサ付き給湯装置を実現できる。

さらに、本発明において、コジェネレーション給湯熱源装置と補助給湯熱源装置を有して、コジェネレーション給湯熱源装置の貯湯槽と発電装置との間に配備された手段によって形成された湯を貯湯槽に蓄積し、この貯湯槽の湯を、貯湯槽に備えられた給湯路を通して給湯先に供給する構成によれば、コジェネレーション給湯熱源装置による湯の蓄積と、貯湯槽からの湯の給湯とを効率的に行うことができる。

さらに、本発明において、コジェネレーション給湯熱源装置の貯湯槽から送水される給湯の通路は補助給湯熱源装置の給水導入口に連通され、貯湯槽の湯のみを熱源として給湯を行うときは、貯湯槽の湯を非加熱駆動状態の補助給湯熱源装置を経由して給湯先へ給湯する構成によれば、コジェネレーション給湯熱源装置の貯湯槽から送水される給湯の通路と補助給湯熱源装置の給水導入口とを連通させることによりシステム構成を簡単にでき、効率的に給湯を行うことができる。

さらに、本発明において、コジェネレーション給湯熱源装置の発電装置を、水素と酸素を反応させて電気を発生する燃料電池としたり、ガスエンジンとしたりすることにより、上記優れた効果を奏する、コジェネレーション給湯熱源装置配備の、環境に優しい複合的な水位センサ付き給湯装置を的確に構築することができ、特に、発電装置を燃料電池とすることによって、環境に悪影響を与える物質を排出することなく、コジェネレーション給湯熱源装置を運転できるので、より一層環境に優しい複合的な水位センサ付き給湯装置を構築することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図２には、本発明に係る水位センサ付き給湯装置の一実施形態例のシステム構成が示されており、図１には、その制御構成が示されている。図２に示すように、本実施形態例は、発電装置１の排熱を利用して貯湯槽２に蓄積した湯を給湯先に給湯するコジェネレーション給湯熱源装置３と、通水の水を加熱して作成した湯を給湯先に供給する補助給湯熱源装置４とを併設した複合的な水位センサ付き給湯装置である。

本実施形態例で適用している発電装置１は、例えば固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）等の燃料電池により形成されており、水の電気分解の逆反応で、都市ガス等の燃料から取り出された水素２Ｈ^＋と空気中の酸素（１／２）Ｏ_２とを反応させて発電する装置である。

コジェネレーション給湯熱源装置３を有するシステムは、省エネルギー効果を奏することが可能なシステムとして注目されており、本実施形態例では、特に、発電装置１を燃料電池により形成することによって、環境に悪影響を与える物質を排出することなく、コジェネレーション給湯熱源装置３を運転でき、環境に優しい水位センサ付き給湯装置を構築することができる。

貯湯槽２は、貯湯槽２内に給水を導入する給水路１１と貯湯槽２の湯を送水する給湯路１２を備えており、給湯路１２には湯水温検出センサ１００が設けられている。貯湯槽２と発電装置１との間には、冷却水導入通路１３と排熱湯導入通路１４とが配備されており、冷却水導入通路１３は貯湯槽２内の水を発電装置１の冷却水として発電装置１側に導入し、この水を発電装置１の発電時に生じる排熱によって加熱して、例えば６０℃といった温度の湯とし、排熱湯導入通路１４を介して貯湯槽２に蓄積する。つまり、冷却水導入通路１３と排熱湯導入通路１４は、貯湯槽２内の水を発電装置１の排熱により加熱して湯にする手段を形成している。

本実施形態例において、貯湯槽２の容量は例えば２００Ｌであり、貯湯槽２には、互いに間隔を介して貯湯槽内湯水温検出センサ１０１〜１１１が設けられている。貯湯槽２の下方側には、貯湯槽２内の水を排水する排水通路１５が設けられ、該排水通路１５には排水弁５２が設けられている。貯湯槽２の上方側には、圧力逃がし通路１６が設けられており、圧力逃がし通路１６には、過圧逃がし弁５０が設けられている。貯湯槽２内は、通常、湯または水によって満たされている。

本実施形態例で適用されているコジェネレーション給湯熱源装置３において、発電装置１が作動すると、貯湯槽２の下部側に貯められている水が冷却水導入通路１３を通して発電装置１に導入され、発電装置１の発電時の排熱によって暖められて湯とされ、この湯が排熱湯導入通路１４を通って貯湯槽２の上方側から貯湯槽２内に導入され、貯湯槽２の上部側には湯が蓄積されている。なお、図６には、湯と水との境界領域を分かりやすくするために、湯が充填されている領域を斜線で示した図が示されている。

上記湯の蓄積動作が繰り返されると、貯湯槽２の下部側の水が発電装置１の排熱によって湯にされて貯湯槽２の上部側に導入されるので、図６の破線Ａで示す、貯湯槽２内の水と湯との境界線が貯湯槽２の下部側に移動していく。なお、貯湯槽２内が全て湯で満たされると、発電装置１への冷却水導入を行うことができないので、発電装置１による発電は行えない。

また、貯湯槽２の湯が給湯路１２を通して適宜の給湯場所に送水されると、この送水によって減少した湯量だけ、給水路１１から貯湯槽２内に給水が行われるので、この場合、図６の破線Ａで示す、貯湯槽２内の水と湯との境界線は貯湯槽２の上部側に移動していく。

図２に示すように、本実施形態例では、コジェネレーション給湯熱源装置３と補助給湯熱源装置４とは、湯水混合ユニット１０と接続通路４５を介して接続されており、コジェネレーション給湯熱源装置３の給湯路１２の出口側には、給湯路１２から送水される湯の流量を検出する流量センサ７０が設けられている。また、湯水混合ユニット１０には給水路１１の分岐通路１１ｂが接続されている。給水路１１には給水温度センサ１１２が設けられている。

湯水混合ユニット１０は、前記給湯路１２の開閉を行う湯水開閉弁５４と、給湯路１２から送水される湯の流量を弁開度によって可変制御する湯水比例弁５５と、給水路１１から給水される水の流量を弁開度によって可変制御する湯水比例弁５６と、接続通路４５の入り口側に設けられた流量センサ７１とを有している。湯水開閉弁５４は電磁弁、湯水比例弁５５，５６は、いずれもギアモータにより形成されている。給湯路１２の出口側には湯水温検出センサ１２０が設けられ、接続通路４５の入口側には、湯水温検出センサ１１８が設けられている。

補助給湯熱源装置４は、通水の水を加熱して作成した湯を浴槽１２６を含む１つ以上の給湯先に供給する機能を備えた装置であり、給湯器５（５ａ，５ｂ）を有して形成されている。給湯器５（５ａ，５ｂ）は、それぞれ燃焼室２３，２４を有している。給湯器５ａの燃焼室２３内には、バーナ６と、バーナ６の燃焼の給排気を行なう燃焼ファン８と、バーナ６の燃焼により加熱される給湯熱交換器１９とが設けられている。また、給湯器５ｂの燃焼室２４内には、バーナ７と、バーナ７の燃焼の給排気を行なう燃焼ファン９と、バーナ７の燃焼により加熱される追い焚き熱交換器２５とが設けられている。

バーナ６，７には、それぞれのバーナ６，７に燃料を供給するガス管２１，２２が接続されており、これらのガス管２１，２２は、ガス管２０から分岐形成されている。ガス管２０には、ガス開閉弁８０が介設されており、ガス管２１には、ガス比例弁８６とガス開閉弁８１，８２，８３が、ガス管２２には、ガス比例弁８７とガス開閉弁８４，８５がそれぞれ介設されている。これらの弁８０〜８７はいずれも電磁弁により形成されており、ガス開閉弁８０〜８５は、対応するバーナ６，７への燃料供給・停止を制御し、ガス比例弁８６，８７は、対応するバーナ６，７への供給燃料量を弁開度でもって制御する。

前記給湯熱交換器１９の入口側には給水導入通路１８が設けられており、この給水導入通路１８は前記接続通路４５に接続されている。給水導入通路１８の入り口側には、給水導入通路１８を流れる湯水の量を検出する流量センサ７３が設けられている。

給湯熱交換器１９の出口側には給湯通路２６が設けられており、給湯通路２６の先端側は、分岐通路９０と湯水経路切替弁５８を介して前記給水導入通路１８に接続されている。給湯通路２６には、分岐通路９０の分岐部よりも下流側に出湯湯温検出センサ１１３が設けられ、給湯熱交換器１９側に出湯湯温検出センサ１１４が設けられている。なお、前記給湯熱交換器１９の途中部には過熱防止装置（サーモスタット）１１５が設けられている。

前記追い焚き熱交換器２５の一端側には往管９１の一端側が接続され、往管９１の他端側は循環金具９７を介して浴槽１２６に連通接続されている。また、追い焚き熱交換器２５の他端側には通路９３が接続され、通路９３の他端側は循環ポンプ９４の吐出口に接続されている。循環ポンプ９４の吸入口には戻り管９６の一端側が接続され、戻り管９６の他端側は前記循環金具９７を介して浴槽１２６に連通接続されている。戻り管９６には浴槽湯水温検出センサ１２７が設けられている。

往管９１と追い焚き熱交換器２５と通路９３と循環ポンプ９４と戻り管９６とによって、浴槽１２６の湯水を循環ポンプ９４の駆動により循環させて浴槽内の湯水を追い焚きするための追い焚き循環通路９９が形成されている。

また、前記給湯通路２６には、分岐通路９０の形成部および出湯湯温検出センサ１１３の配設部よりも下流側に、風呂用注湯導入通路９５が接続され、風呂用注湯導入通路９５は、前記通路９３に接続されている。風呂用注湯導入通路９５には、水圧により浴槽１２６の水位を検出する水位センサ１２５が設けられている。前記給湯熱交換器１９から給湯通路２６と風呂用注湯導入通路９５、通路９３、追い焚き熱交換器２５、往管９１を順に通って浴槽１２６に至るまでの通路によって湯張り通路が構成されている。

なお、図２においては、給湯先として、台所等の給湯場所と浴槽１２６を示しているが、浴室のシャワー等の適宜の給湯先に湯を供給する、様々な態様の水位センサ付き給湯装置を構成できる。

本実施形態例の水位センサ付き給湯装置のシステム構成は以上のように構成されており、次に、図１に示す制御装置４４について説明する。制御装置４４は、蓄熱量検出部３５、選択制御部３６、燃焼制御部４２、入浴情報学習記憶部３７、湯張り開始時刻検出部３９、自動湯張り実行部４０、保温実行部４７、時計機構４１、利用者人数検出部３８、入浴終了判断部３４、保温動作時間可変制御部４８を有している。

蓄熱量検出部３５は、コジェネレーション給湯熱源装置３の稼働状況の蓄熱量検出に関するモニタ情報に基づき、貯湯槽２内の湯の蓄熱量に対応する値を求めるものである。前記モニタ情報は、例えば貯湯槽内湯水温検出センサ１０１〜１１１による検出温度の情報や、発電装置１の稼働時間の情報等である。発電装置１の稼働時間は、例えば発電装置１のオンオフ情報と時計機構４１から得られる時間情報から得ることができる。なお、排熱湯導入通路１４に流量センサを設ければ、この流量センサの情報から発電装置１の稼働時間の情報を得ることもできる。

ここで、貯湯槽２内の湯の蓄熱量に対応する値の求め方の一例を示す。蓄熱量検出部３５は、例えば前記モニタ情報として、貯湯槽内湯水温検出センサ１０１〜１１１による検出温度の情報を取り込み、貯湯槽内湯水温検出センサ１０５による検出温度が約６０℃であり、貯湯槽内湯水温検出センサ１０６による検出温度が約２０℃であるとすると、図６の破線Ａで示したような、貯湯槽２内の水と湯との境界線が貯湯槽内湯水温検出センサ１０５と貯湯槽内湯水温検出センサ１０６との間にあり、貯湯槽２内には、約６０℃の湯が約８０Ｌ蓄積されていると判断する。

また、蓄熱量検出部３５に、発電装置１の稼働による単位時間ごとの湯の蓄積量を予め与えておき、この量が、例えば毎分２Ｌだとすると、時計機構４１から得られる発電装置１の時間情報が３０分経過したときに、蓄熱量検出部３５は、貯湯槽２内には、約６０℃の湯が６０Ｌ蓄積されていると判断する。このように、蓄熱量検出部３５は、時計機構４１から得られる発電装置１の稼働時間情報に基づき、貯湯槽２内の湯量を時々刻々と検出することができる。

さらに、蓄熱量検出部３５は、貯湯槽２内の湯の使用量を、例えば流量センサ７０の検出データから算出し、この値を貯湯槽２内に蓄積されている湯量から差し引くことにより、貯湯槽２内に残っている湯量を時々刻々と検出することができるし、湯の蓄積時からの経過時間によって貯湯槽２内に蓄積されている湯の温度を推定することができる。

選択制御部３６は、給湯熱源の選択制御部であり、例えば前記蓄熱量検出部３５により求められた蓄熱量に対応する値が、熱源選択用に予め定めた下部しきい値以下に低下したときは、給湯熱源を前記貯湯槽２から補助給湯熱源装置４へ切替えて給湯を行い、蓄熱量検出部３５により求められた貯湯槽２内の湯の蓄熱量に対応する値が、熱源選択用に予め定めた上部しきい値以上に上昇したときは、給湯熱源を前記補助給湯熱源装置４からコジェネレーション給湯熱源装置３の貯湯槽２へ切替えて給湯を行う。なお、選択制御部３６による給湯熱源の選択制御は、特に限定されるものでなく、適宜設定されるものである。

本実施形態例においては、コジェネレーション給湯熱源装置３の貯湯槽２から送水される給湯の通路（給湯路１２）は補助給湯熱源装置４の給水導入口に連通されており、前記貯湯槽２の湯を熱源として貯湯槽２内から設定温度以上の湯を送水する時は、貯湯槽２の湯を非加熱駆動状態の補助給湯熱源装置４を経由して給湯先へ給湯する構成と成している。

つまり、貯湯槽２の湯を熱源として給湯を行うときは、選択制御部３６は、湯水開閉弁５４を開き、湯水比例弁５５、５６の開弁量を適宜調節して、貯湯槽２内の湯を、給水通路１１からその分岐通路１１ｂを介して給水される水と混合して設定温度の湯として非加熱駆動状態の補助給湯熱源装置４に送る。そして、例えば補助給湯熱源装置４に導入された設定温度の湯を、湯水経路切替弁５８を切替えて分岐通路９０を通して台所等の適宜の給湯先へ給湯したり、湯水開閉弁５９を開き風呂用注湯導入通路９５と湯張り通路を通して湯張りを行ったりする。

また、選択制御部３６は、給湯熱源を補助給湯熱源装置４に切り替えたときは、例えば湯水開閉弁５４を閉じ、給水路１１から分岐通路１１ｂを介して湯水混合ユニット１０に導入される水を、接続通路４５を介して給湯器５ａに導入すると共に、給湯器５ａの燃焼制御部４２に指令を与え、給湯器５ａを稼働させて補助給湯熱源装置４による給湯を行う。

燃焼制御部４２は、前記選択制御部３６が補助給湯熱源装置４からの給湯動作を選択したときには、流量センサ７３の検出流量を参照しながら、ガス開閉弁８１，８２，８３の少なくとも一つを開き、ガス比例弁８６の開弁量を調節してバーナ６に供給されるガス量を調節すると共に、燃焼ファン８の風量調節を行い、出湯湯温検出センサ１１３の検出温度を参照しながら、給湯熱交換器１９を通って出湯される湯が設定温度の湯となるように、バーナ６の燃焼制御を行う。

入浴情報学習記憶部３７は、１日の整数倍（１以上の整数倍）を周期とする時間軸上の各時刻に対する利用者の入浴情報を、前記水位センサ１２５から得られる浴槽水位の情報と時計機構４１から得られる時刻情報とに基づいて推定し学習記憶する。

この記憶情報は、例えば「○時×分頃にはＡさんが入浴し、その２０分後にはＢさんが入浴する。」といった情報や、「×時○分頃には、Ｃさん（大人）とＤさん（子供）が一緒に入浴する。」といった情報である。入浴する人の大きさ（体積）に応じて水位変動が生じるので、入浴情報学習記憶部３７は、水位変動量と予め与えた変動量参照データとに基づいて、入浴者が大人であるか子供であるか等の情報を学習できるし、入浴者の区別もできる。

また、入浴情報学習記憶部３７は、例えば、２０分間の間に交互に、親の入浴（水位上昇大）、子の入浴（水位上昇小）が水位センサ２０の検出水位から検出される場合、この検出情報に基づいて、親子が一緒に入浴していることを推定することもできる。

そして、入浴情報学習記憶部３７は、例えば１週間（１日の７倍）を周期とする時間軸上の各時刻に対する利用者の入浴情報より、月、水、金は、例えば夕方６時頃というように、毎週ほぼ同一時間帯に、親子で一緒に入浴しているような場合には、次回の月、水、金も、この時間帯に同じパターンで入浴するものと推定することができる。

湯張り開始時刻検出部３９は、入浴情報学習記憶部３７のデータを参照し、利用者の入浴開始推定時刻に対応させて浴槽１２６の湯張り開始時刻を求める。例えば、上記のように、複数の人が入浴する場合、最初に入浴する人の入浴開始時刻を推定し、この入浴開始推定時刻に対応させて、この推定時刻に利用者の入浴が可能となるような浴槽１２６の湯張り開始時刻を求める。

自動湯張り実行部４０は、時計機構４１から得られる時刻情報を取り込んで、湯張り開始時刻検出部３９により求めた湯張り開始時刻に給湯熱源から自動的に給湯し、浴槽１２６の水位が予め定めた設定水位となるように湯張りを行う。なお、本実施形態例は、コジェネレーション給湯熱源装置３と補助給湯熱源装置４とを備えた複合システムであり、選択制御部３６により選択した給湯熱源から浴槽１２６への給湯を行う。

なお、本実施形態例において、前記入浴情報学習記憶部３７のデータを参照して浴槽１２６の湯張り開始時刻を推定することにより、上記のように、この湯張り開始時刻に自動湯的に湯張りを行うことができるだけでなく、湯張り開始推定時刻から利用者の家族（例えば親または子）の帰宅時刻を推定し、ひいては、この帰宅時刻からの電力使用量の増大を推定して、この電力需要に合わせて発電装置１の稼動パターンを制御することもできる。

つまり、コジェネレーション給湯熱源装置３の発電装置１は、予め予熱をしておくと発電が安定しやすい特性を有しており、特に、発電装置１を燃料電池とした場合は、予め予熱をしておくと発電が安定しやすいので、例えば上記のように利用者の帰宅時刻が推定できれば、その推定時刻に合わせて、例えばその１時間前から発電装置１（例えば燃料電池）の予熱運転を行うことができ、それにより、大きな電力需要があるときに、発電装置１を安定して稼動できる。

なお、ここで言う予熱運転とは、発電装置１の稼動によって大きな発電量を得ようとするときに、その運転がより安定した運転となるために、小さな発電量で発電装置１を運転することであり、このような予熱運転を予め開始しておいてから、利用者の帰宅による電力需要量増加に伴い、発電装置１の稼動量を上げると、発電装置１、特に燃料電池による発電を安定させることができる。

また、利用者の帰宅後に湯の使用量が多くなることが予測され、また、入浴開始推定時刻から、使用湯量が特に多い湯張り開始時刻を求めることができるので、この入浴時間に対応する湯張り開始時刻の以前（例えば湯張り開始時刻から推定される、貯湯槽２内の湯の貯湯開始適応時刻）に湯張り貯湯槽２内の湯量が少ない場合は、電力需要に対して積極的に発電装置１の発電による電力を供給して貯湯槽２内に湯を蓄えるといったように、給湯需要に合わせて貯湯槽２内に湯を蓄える運転制御も行うことができる。

したがって、例えば、上記のように、月、水、金に、同じ時間帯（例えば夕方６時頃）に同じパターンで入浴するものと推定されるときには、上記のような、発電装置１の予熱運転や、電力需要時に発電装置１を稼動しての電力の供給等を、上記の入浴開始時刻に対応させて行い、それ以外の曜日には、発電装置１の予熱運転や、電力需要時に発電装置１を稼動しての電力の供給等を、その曜日の需要に対応させて別の時間に行うといった制御もできる。

このように、本実施形態例のように、コジェネレーション給湯熱源装置３を有する水位センサ付き給湯装置において、入浴情報学習記憶部３７が、１日の整数倍（１以上の整数倍）を周期とする時間軸上の各時刻に対する利用者の入浴情報を、前記水位センサ１２５から得られる浴槽水位の情報と時計機構４１から得られる時刻情報とに基づいて推定し学習記憶し、この学習記憶データに基づいて、利用者の給湯需要や電力需要を推定すると、発電装置１の発電効率アップや貯湯槽２内の湯の効率的な利用を行うことができる。

前記保温実行部４７は、浴槽内の湯を追い焚きする追い焚き機構によって浴槽湯水を追い焚きして浴槽湯温を風呂設定温度またはその近傍温度に保温するものである。保温実行部４７は、循環ポンプ９４を駆動して浴槽湯水を循環させると共に、ガス開閉弁８４，８５の少なくとも一つを開き、ガス比例弁８７の開弁量を調節してバーナ７に供給されるガス量を調節し、燃焼ファン８の風量調節を行い、追い焚き熱交換器２５を通って加熱される湯をバーナ７によって追い焚きすることにより、浴槽湯水温検出センサ１２７の検出温度を参照しながら前記保温を行う。

利用者人数検出部３８は、入浴情報学習記憶部３７のデータを参照して第１設定時刻から第２設定時刻までの時間内に浴槽１２６を利用する利用者人数を把握する。例えば入浴情報学習記憶部３７に、「○時×分頃にはＡさんが入浴し、その２０分後にはＢさんとＣさんが入浴する。」という情報が記憶されている場合、入浴人数は３人と判断して利用者人数を把握する。そして、利用者人数検出部３８は、その利用者人数情報を入浴終了判断部３４に加える。

入浴終了判断部３４は、水位センサ１２５から得られる浴槽水位の情報を取り込み、予め与えた変動量参照データに基づき前記第１設定時刻以降に前記利用者人数の入浴が全て終了したかどうかを時々刻々と判断する。

保温動作時間可変制御部４８は、入浴終了判断部３４によって前記第２設定時刻以前に前記利用者人数の入浴が全て終了したと判断されたときには、前記第２設定時刻以前に前記保温実行部４７による保温動作を終了させる制御と、前記入浴終了判断部３４によって前記第２設定時刻を過ぎても前記利用者人数の入浴が終了していないと判断されたときには、前記利用者人数の入浴が全て終了するまで前記保温実行部４７による前記保温動作を延長させる制御の少なくとも一方を行う。

なお、本実施形態例では、通常、これらの保温動作早期終了制御と保温動作延長制御の両方を行う構成としているが、例えばこれらの制御の一方を選択的に行うように設定する設定部をリモコン等に設ける等して、必要に応じて、保温動作早期終了制御のみを行うようにしてもよいし、保温動作延長のみを行うようにしてもよい。

本実施形態例は以上のように構成されており、選択制御部３６により選択された給湯熱源からの給湯や湯張りが行われ、また、入浴情報学習記憶部３７が、１日の整数倍（１以上の整数倍）を周期とする時間軸上の各時刻に対する利用者の入浴情報を、水位センサ１２５から得られる浴槽水位の情報と時計機構４１から得られる時刻情報とに基づいて推定し学習記憶するので、この学習記憶した情報を参照して、利用者の需要に合わせた湯張り動作や保温動作等を行えるようにできる。

つまり、本実施形態例では、例えば湯張り開始時刻検出部３９が、入浴情報学習記憶部３７のデータを参照し、利用者の入浴開始推定時刻に対応させて浴槽１２６の湯張り開始時刻を求め、この求めた湯張り開始時刻に、自動湯張り実行部４０が給湯熱源から自動的に給湯して湯張りを行うことができるので、利用者の利用に適した湯張りが可能となり、使い勝手を良好にできる。

また、本実施形態例では、利用者人数検出部３８によって入浴情報学習記憶部３７のデータを参照して求めた、第１設定時刻から第２設定時刻までの時間内に浴槽１２６を利用する利用者人数と、第１設定時刻から第２設定時刻までの時間内の浴槽利用状況に応じて保温動作時間を可変制御できる。

つまり、保温動作時間可変制御部４８は、前記第２設定時刻以前に前記利用者人数の入浴が全て終了したと判断されたときには浴槽湯水の保温動作を終了させる制御と、前記前記第２設定時刻を過ぎても前記利用者人数の入浴が終了していないと判断されたときには前記利用者人数の入浴が全て終了するまで保温動作を延長させる制御を行い、前記入浴情報学習記憶部３７の記憶データと、そのときの入浴状況とのずれに対応させて保温動作時間を制御できるので、より快適な入浴を実現することができる。

さらに、本実施形態例は、コジェネレーション給湯熱源装置３を有する複合的な給湯装置であるので、コジェネレーション給湯熱源装置３を給湯熱源とする給湯動作を行うことで省エネルギー化が可能な水位センサ付き給湯装置を実現できる。

また、本実施形態例は、コジェネレーション給湯熱源装置３の貯湯槽２から送水される給湯の通路が補助給湯熱源装置４の給水導入口に連通され、貯湯槽２の湯を熱源として給湯を行うときは、貯湯槽２の湯を非加熱駆動状態の補助給湯熱源装置４を経由して給湯先へ給湯するので、コジェネレーション給湯熱源装置３の貯湯槽２から送水される給湯の通路と補助給湯熱源装置４の給水導入口とを連通させることによりシステム構成を簡単にでき、効率的に給湯を行うことができる。

なお、本発明は上記実施形態例に限定されることはなく、様々な態様を採り得る。例えば、上記実施形態例では、利用者人数検出部３８、入浴終了判断部３４、保温動作時間可変制御部４８を設け、保温動作時間可変制御部４８によって保温実行部４７の動作時間を可変制御するようにしたが、利用者人数検出部３８、入浴終了判断部３４、保温動作時間可変制御部４８を設ける代わりに、図３に示すような構成を適用してもよいし、図３に示す構成と図１に示した構成を、利用者の好み等に応じて切替え制御する操作部を設ける構成としてもよい。

図３に示す構成は、保温終了時刻決定部４３、保温制御部４９を設けたものであり、保温終了時刻決定部４３は、入浴情報学習記憶部３７のデータを参照し、利用者の入浴終了推定時刻に対応させて浴槽１２６の保温終了時刻を決定する。保温終了時刻は、例えば利用者の入浴終了時刻の１０分後といったように、予め定められた決定方法により決定する。

保温制御部４９は、時計機構４１から得られる時刻情報と浴槽１２６内の湯温情報を取り込んで、保温終了時刻決定部４３により決定した保温終了時刻に至るまでの間、前記保温実行部４７による保温動作を行う。

このように、保温終了時刻決定部４３、保温制御部４９を設ける場合、保温終了時刻決定部４３により決定した保温終了時刻に至るまでの間保温動作が行われることになり、利用者の需要に合わせて浴槽湯温の保温ができるので、快適な入浴を実現することができる。

なお、この場合、例えばリモコン等に、保温終了入力操作部や保温動作延長操作部を設け、利用者が普段よりも早めに入浴を済ませた場合には保温終了入力操作部を操作して保温動作時間を短縮し、利用者が普段よりも遅めに入浴する場合は、保温動作延長操作部を操作して保温時間を延長するようにしてもよい。

また、本発明の水位センサ付き給湯装置は、図１、図３に示した構成のように、保温実行部４７を設け、入浴情報学習記憶部３７により学習記憶したデータに対応した保温動作制御を行うとは限らず、入浴情報学習記憶部３７により学習記憶したデータを湯張り動作にのみ利用してもよい。

さらに、上記実施形態例では、コジェネレーション給湯熱源装置３の発電装置１は燃料電池としたが、発電装置１はガスエンジン等のエンジンにより形成してもよく、コジェネレーション給湯熱源装置３を有する構成の水位センサ付き給湯装置とする場合に適用される発電装置１は、その排熱を利用して貯湯槽２に湯を蓄積できるならばよく、発電装置１の燃料や構成は特に限定されるものでなく、適宜設定されるものである。

また、上記実施形態例では、コジェネレーション給湯熱源装置３の貯湯槽２と発電装置１との間には発電装置１の排熱を利用して貯湯槽２内の水を加熱して湯にする手段を配備したが、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、発電装置１の排熱吸収流体の熱を利用して貯湯槽２内の水を加熱して湯にする手段を配備して、該手段によって形成された湯を貯湯槽２に蓄積してもよい。

図４（ａ）に示す構成は、発電装置１の排熱吸収流体を循環させる循環管路６６を貯湯槽２内に通し、排熱吸収流体と貯湯槽２内の水との間で熱交換を行って、貯湯槽２内の水を湯にする。また、このとき、排熱吸収流体の熱を貯湯槽２内の水に与えることにより、冷却され、排熱吸収流体は冷却流体となって発電装置１に送られるものである。

また、図４（ｂ）に示す構成は、貯湯槽２と発電装置１との間に、例えば銅板等によって形成した熱交換部材６７を設け、発電装置１の排熱吸収流体を循環させる循環管路６６を熱交換部材６７に通し、また、熱交換部材６７には、貯湯槽２内の水を循環させる循環管路６８を設け、熱交換部材６７を介し、循環管路６６を通る排熱吸収流体と循環管路６８を通る水との間で熱交換させる。つまり、熱交換部材６７を介し、排熱吸収流体の熱を、循環管路６８を通る貯湯槽２内の水に与えて貯湯槽２内の水を湯にし、このとき、排熱吸収流体を冷却して冷却流体とするものである。

また、上記実施形態例では、給水路１１を、湯水混合ユニット１０を介して補助給湯熱源装置４の給水導入通路１８に接続したが、図５（ａ）に示すように、給水路１１を、弁６９を介して給湯通路２６側に接続してもよいし、図５（ｂ）に示すように、給水路１１を、弁６９を介して、給水導入通路１８と給湯通路２６の両方に接続してもよい。

さらに、上記実施形態例では、コジェネレーション給湯熱源装置３の貯湯槽２の給湯路１２を、湯水混合ユニット１０と接続通路４５を介して補助給湯熱源装置４の給水導入口に連通したが、本発明は、コジェネレーション給湯熱源装置３と補助給湯熱源装置４とを別個に設けて併設してもよい。

さらに、上記実施形態例では、水位センサ付き給湯装置は、コジェネレーション給湯熱源装置３と補助給湯熱源装置４とを有する複合的な給湯装置としたが、コジェネレーション給湯熱源装置３を設けずに、ガスや石油等の燃料によって通水の水を加熱して作成した湯を、浴槽１２６を含む１つ以上の給湯先に給湯する給湯装置としてもよい。

本発明に係る水位センサ付き給湯装置の一実施形態例の制御構成を示す要部構成図である。 本発明に係る水位センサ付き給湯装置の一実施形態例のシステム構成を模式的に示す要部構成図である。 本発明に係る水位センサ付き給湯装置の他の実施形態例に適用される制御構成の一部を示す説明図である。 本発明に係る水位センサ付き給湯装置の他の実施形態例に適用されるコジェネレーション給湯熱源装置の構成を模式的に示す要部説明図である。 本発明に係る水位センサ付き給湯装置の他の実施形態例に適用される補助給湯熱源装置とコジェネレーション給湯熱源装置の給水路との接続構成を模式的に示す要部説明図である。 コジェネレーション給湯熱源装置の構成例とその動作を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１ 発電装置
２ 貯湯槽
３ コジェネレーション給湯熱源装置
４ 補助給湯熱源装置
５ 給湯器
３４ 入浴終了判断部
３５ 蓄熱量検出部
３６ 選択制御部
３７ 入浴情報学習記憶部
３８ 利用者人数検出部
３９ 湯張り開始時刻検出部
４０ 自動湯張り実行部
４１ 時計機構
４２ 燃焼制御部
４３ 保温終了時刻決定部
４４ 制御装置
４８ 保温動作時間可変制御部
４９ 保温制御部
１０１〜１１１ 貯湯槽内湯水温検出センサ
１２５ 水位センサ
１２６ 浴槽

Claims (9)

1. 給湯熱源と、該給湯熱源から給湯される湯を浴槽に導く給湯の通路と、前記浴槽内の水位を検出する水位センサとを有する水位センサ付き給湯装置において、１日の整数倍（１以上の整数倍）を周期とする時間軸上の各時刻に対する利用者の入浴情報を前記水位センサから得られる浴槽水位の情報と時計機構から得られる時刻情報とに基づいて推定し学習記憶する入浴情報学習記憶部を有することを特徴とする水位センサ付き給湯装置。
2. 入浴情報学習記憶部のデータを参照し、利用者の入浴開始推定時刻に対応させて浴槽の湯張り開始時刻を求める湯張り開始時刻検出部と、時計機構から得られる時刻情報を取り込んで前記湯張り開始時刻検出部により求めた湯張り開始時刻に給湯熱源から自動的に給湯して湯張りを行う自動湯張り実行部とを有することを特徴とする請求項１記載の水位センサ付き給湯装置。
3. 浴槽内の湯水を追い焚きする追い焚き機構と、該追い焚き機構によって浴槽湯水を追い焚きして浴槽湯温を風呂設定温度またはその近傍温度に保温する保温実行部と、入浴情報学習記憶部のデータを参照し利用者の入浴終了推定時刻に対応させて浴槽の保温終了時刻を決定する保温終了時刻決定部と、時計機構から得られる時刻情報と浴槽内の湯温情報を取り込んで前記保温終了時刻決定部により決定した保温終了時刻に至るまでの間前記保温実行部による保温動作を行わせる保温制御部とを有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の水位センサ付き給湯装置。
4. 浴槽内の湯水を追い焚きする追い焚き機構と、該追い焚き機構によって浴槽湯水を追い焚きして浴槽湯温を風呂設定温度またはその近傍温度に保温する保温実行部と、入浴情報学習記憶部のデータを参照して第１設定時刻から第２設定時刻までの時間内に浴槽を利用する利用者人数を把握する利用者人数検出部と、水位センサから得られる浴槽水位の情報を取り込んで前記第１設定時刻以降に前記利用者人数の入浴が全て終了したかどうかを判断する入浴終了判断部と、該入浴終了判断部によって前記第２設定時刻以前に前記利用者人数の入浴が全て終了したと判断されたときには前記第２設定時刻以前に前記保温実行部による保温動作を終了させる制御と、前記入浴終了判断部によって前記第２設定時刻を過ぎても前記利用者人数の入浴が終了していないと判断されたときには前記利用者人数の入浴が全て終了するまで前記保温実行部による前記保温動作を延長させる制御の少なくとも一方を行う保温動作時間可変制御部を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の水位センサ付き給湯装置。
5. 発電装置の排熱を利用して貯湯槽に蓄積した湯を浴槽を含む１つ以上の給湯先に給湯するコジェネレーション給湯熱源装置と、通水の水を加熱して作成した湯を浴槽を含む１つ以上の給湯先に供給する機能を備えた補助給湯熱源装置とが併設されており、コジェネレーション給湯熱源装置の稼働状況の蓄熱量検出に関するモニタ情報に基づき貯湯槽内の湯の蓄熱量に対応する値を求める蓄熱量検出部と、該蓄熱量検出部により検出した値と予め与えられた給湯熱源切替え制御情報とに基づいて、前記コジェネレーション給湯熱源装置の貯湯槽を給湯熱源とする給湯動作と前記補助給湯熱源装置を給湯熱源とする給湯動作の制御を行う制御装置を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の水位センサ付き給湯装置。
6. コジェネレーション給湯熱源装置の貯湯槽は、該貯湯槽内に給水を導入する給水路と貯湯槽の湯を送水する給湯路を備え、貯湯槽と発電装置との間には該発電装置の排熱または前記発電装置の排熱吸収流体の熱を利用して貯湯槽内の水を加熱して湯にする手段が配備され、該手段によって形成された湯を貯湯槽に蓄積し、この貯湯槽の湯を前記給湯路を通して給湯先に供給する構成と成していることを特徴とする請求項５記載の水位センサ付き給湯装置。
7. コジェネレーション給湯熱源装置の貯湯槽から送水される給湯の通路は補助給湯熱源装置の給水導入口に連通され、前記貯湯槽の湯のみを熱源として給湯を行うときは、貯湯槽の湯を非加熱駆動状態の補助給湯熱源装置を経由して給湯先へ給湯する構成と成したことを特徴とする請求項５または請求項６記載の水位センサ付き給湯装置。
8. 発電装置は水素と酸素を反応させて電気を発生する燃料電池とした請求項５乃至請求項７のいずれか一つに記載の水位センサ付き給湯装置。
9. 発電装置はガスエンジンとした請求項５乃至請求項７のいずれか一つに記載の水位センサ付き給湯装置。

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