JP2007064521A - 給湯暖房システム - Google Patents

Abstract

【課題】 湯が沸き上がって入浴可能となれば、浴室内が十分に暖まっている給湯暖房システムを提供する。
【解決手段】 熱源機から浴槽に設定温度の湯を用意する風呂自動運転、及び、熱源機から浴室暖房装置へ熱媒体を供給して浴室の空気を暖める暖房運転が可能な給湯暖房システムにおいて、風呂自動運転中に暖房運転を行う場合、熱源機は、風呂自動運転の終了時刻と、暖房運転により浴室内が所定温度に達する時刻とを互いに一致又は近接させる運転時間調整を行う。
【選択図】 図３

Description

本発明は、熱源機から浴槽に設定温度の湯を用意する風呂自動運転、及び、熱源機から浴室暖房装置へ温水等の熱媒体を供給して浴室の空気を暖める暖房運転が可能な給湯暖房システムに関する。

給湯器の追い焚き系統に浴室暖房装置を接続した給湯暖房システム（例えば、特許文献１参照。）では、風呂自動運転の開始時に浴室暖房の「入」「切」を選択することができるようになっている。風呂自動運転の開始時に浴室暖房を「入」にすれば、浴槽の湯が沸き上がるとともに、浴室の空気も暖められ、これにより、入浴時の脱衣状態で温度差による身体へのストレス、すなわちヒートショックを和らげることができる。

特開２００４−６１０５４号公報（図１）

しかしながら上記のような従来の給湯暖房システムでは、浴室の容積、内壁の材質、窓の大きさ等により浴室内の温度上昇ペースが異なり、温度が上昇しにくい浴室の場合には、湯が沸き上がってすぐに入浴すると、まだ浴室内が暖まっていないことがある。かかる状況での入浴は、ヒートショックを招きかねない。
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、湯が沸き上がって入浴可能となれば、浴室内が十分に暖まっている給湯暖房システムを提供することを目的とする。

本発明は、熱源機から浴槽に設定温度の湯を用意する風呂自動運転、及び、熱源機から浴室暖房装置へ熱媒体を供給して浴室の空気を暖める暖房運転が可能な給湯暖房システムにおいて、風呂自動運転中に暖房運転を行う場合、前記熱源機は、風呂自動運転の終了時刻と、暖房運転により浴室内が所定温度に達する時刻とを互いに一致又は近接させる運転時間調整を行うことを特徴とする。
このような給湯暖房システムでは、熱源機の運転時間調整により、風呂自動運転の終了時刻と、暖房運転により浴室内が所定温度に達する時刻とを互いに一致又は近接させることができる。

また、上記給湯暖房システムにおいて、熱源機は、初回の暖房運転において浴室内が所定温度に達するまでの時間を記憶し、次回以降に当該時間の暖房運転を行っても浴室内が所定温度に達しない場合には、その次の回の暖房運転の運転時間を一定時間長くするようにしてもよい。
この場合、初回の暖房運転に要した時間の実績に基づいて次回以降の暖房運転が行われ、かつ、必要に応じて運転時間を長くするので、浴室の大きさごとに適切な暖房運転を行うことができる。また、気温の低下（例えば冬の到来により気温が徐々に下がっていく状態）に追随しながら、風呂自動運転の終了時刻と、暖房運転により浴室内が所定温度に達する時刻とを互いに一致又は近接させることができる。

また、上記給湯暖房システムにおいて、熱源機は、予約による風呂自動運転において浴槽の湯の沸き上げ完了時期に、暖房運転により浴室内が所定温度に既に達している場合には次回の暖房運転の開始時刻を一定時間遅らせ、また、浴室内が所定温度に達していない場合には次回の暖房運転の開始時刻を一定時間早めるようにしてもよい。
この場合、毎回の暖房運転による浴室内の温度実績から次回に行うべき運転時間調整の方向性が示されるので、環境の変化（例えば季節の移り変わりによる気温の変化）に追随しながら、風呂自動運転の終了時刻と、暖房運転により浴室内が所定温度に達する時刻とを互いに一致又は近接させることができる。

また、上記給湯暖房システムにおいて、熱源機は、暖房運転により浴室内が所定温度に達する時刻より早く浴槽の湯が沸き上がっても、当該時刻を待って、沸き上げの報知を行ってもよい。
この場合、報知が行われたとき浴室内は所定温度に達しているので、入浴時の浴室内温度確保が、より確実になる。

本発明の給湯暖房システムによれば、熱源機の運転時間調整により、風呂自動運転の終了時刻と、暖房運転により浴室内が所定温度に達する時刻とを互いに一致又は近接させることができるので、湯が沸き上がって入浴可能となれば、浴室内が十分に暖まっている給湯暖房システムを提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態による給湯暖房システムを構成する熱源機及びこれによる給湯系統及び暖房・追い焚き系統の接続図である。図において、熱源機１は、浴室２内の浴槽３と、給湯落とし込み・追い焚き配管４により、接続されている。また、熱源機１は、暖房配管５により、浴室２の天井に取り付けられた浴室暖房装置（浴室乾燥装置でもある。）６と接続されている。さらに、熱源機１は、給湯配管７を介して、浴室２内や台所等の給湯用の蛇口８，９に接続されている。

浴室リモコン１０及び台所リモコン１１はそれぞれ、ケーブル１２及び１３により熱源機（の制御部）１と接続されている。浴室暖房装置６は、浴室内又は浴室外に取り付けられる専用のリモコン１４と、ケーブル１５により接続されている。また、浴室暖房装置６と熱源機１とはケーブル１６により接続され、所定の規格の通信方式で双方向通信を行うことができるようになっている。浴室暖房装置６の吸気部には温度センサとしてのサーミスタ１７が取り付けられており、その出力はケーブル１６により、熱源機１に送られる。

図２は、熱源機１の内部接続図を中心とした接続図である。図において、給湯系統は、熱源機１内に供給された水道水がバーナ１０１で加熱され、その出力管１０２から蛇口８，９へ、又は、落とし込み電磁弁１１０及び逆流防止装置１１１を介して、浴槽３へ給湯される構成となっている。この給湯系統は、バーナ１０１を含む燃焼室の缶体１０３に対して「給湯」という１つの水路出力を備える「１缶１水路」の構成である。

次に、暖房・追い焚き系統のうちの暖房系統は、熱媒体としての水又は不凍液が、暖房循環ポンプ１０４、膨張タンク１０５、バーナ１０６、熱交換器１０７、浴室暖房装置６を経て暖房循環ポンプ１０４に戻る閉ループを構成している。浴室暖房装置６に対しては並列に、絞り機能付きのバイパス回路１０８が設けられている。また、追い焚き系統は、浴槽３内の水（湯）が、熱源機１内の風呂循環ポンプ１１２により、熱交換器１０７を通して循環する構成となっている。このような暖房・追い焚き系統は、バーナ１０６を含む燃焼室の缶体１０９に対して「暖房」・「追い焚き」という２つの水路出力を備える「１缶２水路」の構成である。

上記のように構成された熱源機１を含む給湯系統及び暖房・追い焚き系統において、蛇口８，９が開かれると、その水流を熱源機１が検知して給湯運転を行う。また、風呂リモコン１０や台所リモコン１１から風呂自動運転の操作が行われると、落とし込み電磁弁１１０が開かれ給湯により浴槽３への湯張りが開始される。このとき予め設定された温度の湯が浴槽３に落とし込まれるが、空気中への放熱や浴槽３の吸熱により所定量の落とし込み完了時に湯温が下がっている。そこで、下がった湯温を設定された温度に戻すべく、熱源機１は追い焚き運転を行う。このようにして、給湯落とし込み運転と追い焚き運転とを併用しつつ、浴槽３内に、設定量・設定温度の湯が用意される。一方、リモコン１４により暖房運転の操作が行われると、熱源機１が暖房運転を行う。暖房・追い焚き運転時に、暖房循環ポンプ１０４を含む閉ループに流れる熱媒体の温度は、例えば８０℃程度の高温である。

次に、風呂自動運転と並行して暖房運転を行う場合における、熱源機１を中心とした給湯暖房システムの動作について、図３のフローチャートを参照して説明する。
風呂リモコン１０又は台所リモコン１１からの操作により風呂自動運転が開始されると（ステップＳ１）、リモコン画面に暖房「入」・「切」と表示され、選択操作が可能となる（ステップＳ２）。ここで「切」が選択された場合には、暖房なしの通常運転が行われ（ステップＳ１４）、風呂が沸き上がると、各リモコン１０，１１においてメロディ音や「お風呂が沸きました。」のメッセージによる報知が行われ（ステップＳ８）、風呂自動運転は終了となる（ステップＳ９）。なお、「入」・「切」の操作は一旦選択するとそれが優先的に記憶され、逆の操作をすることによりリセットされる。

一方、ステップＳ２において「入」が選択された場合、今回の暖房運転が初回か否かの判断が行われる（ステップＳ３）。ここでは初回であるとして、ステップＳ４に進み、暖房運転が開始される。その後、サーミスタ１７によって検出される浴室内の温度Ｔが、ヒートショックを防止する快適温度である３０℃以上になるのを待ち（ステップＳ５）、熱源機１は、暖房運転開始から３０℃以上になるのに要した時間Ａ［分］を記憶し（ステップＳ６）、暖房運転を終了する（ステップＳ７）。また、風呂が沸き上がればその報知を行い（ステップＳ８）、風呂自動運転終了となる（ステップＳ９）。風呂沸き上げの報知は暖房運転終了後に行われるので、報知の時点では浴室内の温度が３０℃に達している。すなわち、湯が沸き上がって入浴可能となったことを報知によって知った時点で、浴室内は十分に暖まっている。

次に、次回（例えば翌日）、風呂自動運転が開始された場合において、ステップＳ２において「入」が選択されると、暖房運転は初回ではないので、ステップＳ１０に進み、熱源機１は、風呂自動運転による沸き上げに要する時間Ｂ［分］を予測する。そして、ステップＳ１１において、熱源機１は、時間Ｂが前述の時間Ａ（暖房に要した時間）以上であるか否かの判断を行う。ここで、Ｂ≧Ａである場合、熱源機１は、風呂自動運転の開始から（Ｂ−Ａ）後に暖房運転を開始する（ステップＳ１２）。また、Ｂ＜Ａである場合には、風呂自動運転時間Ｂを、Ｂ＝Ａとして、暖房運転を開始する（ステップＳ１５）。

図４は、ステップＳ１２とＳ１５との違いを図示するタイムチャートである。Ｂ≧ＡであってステップＳ１２が実行されると、（ａ）に示すように、暖房運転の開始時刻が風呂自動運転の開始時刻より（Ｂ−Ａ）だけ遅れ、終了時刻は風呂自動運転と同時となる。一方、Ａ＞ＢであってステップＳ１５が実行されると、風呂自動運転と暖房運転とは同時に開始され、風呂自動運転の終了が延長される。（ａ）及び（ｂ）のいずれにおいても、風呂自動運転は暖房運転と同時終了であり、終了時には浴室内の温度が３０℃以上となっていることが予測される。しかしながら、浴室の容積、内壁の材質、窓の大きさ等により影響を受ける空気温度は、湯の温度に比べて正確な制御が難しく、必ずしも３０℃以上ではないこともある。

図３に戻り、次に、熱源機１はステップＳ１３において、暖房運転終了直前（例えば１分前）に、温度Ｔが３０℃以上であるか否かを判断し、３０℃以上であればそのまま暖房運転終了（ステップＳ７）となるが、３０℃未満であれば、現在のＡに１［分］を加算する処理を行ってから（ステップＳ１６）、暖房運転終了とする。そして、風呂沸き上げの報知が行われ（ステップＳ８）、風呂自動運転終了となる（ステップＳ９）。Ａの加算処理を行わなかった場合には、次回（その翌日）の風呂自動運転及び暖房運転は同様に行われる。

一方、Ａの加算処理が行われた後に、次回の風呂自動運転が開始された場合において、ステップＳ２における「入」及びステップＳ３の「ノー」を経てステップＳ１０に進み、熱源機１は、風呂自動運転による沸き上げに要する時間Ｂ［分］を予測する。そして、ステップＳ１１からＳ１２又はＳ１５の処理が行われるが、Ａは、前回の風呂自動運転前のＡに１［分］加算されたものとなっており、そのため、ステップＳ１２の場合は暖房運転の開始が１分早くなる。また、ステップＳ１５の場合には、風呂自動運転及び暖房運転の時間（終了時刻）が１分延びる。このようにして、前回の暖房が不十分（３０℃未満）であった場合には暖房運転時間を１分長くすることにより、風呂自動運転終了時の浴室の温度を所定温度（３０℃）に近づける。また、その結果なお、暖房が不十分であれば、次回はさらに暖房運転の時間が１分延びる。

以上のようにして、風呂自動運転の終了時刻と、暖房運転により浴室内が所定温度に達する時刻とを互いに一致又は近接させることができる。すなわち、湯が沸き上がって入浴可能となれば、浴室内が十分に暖まっている状態とすることができる。
また、初回の暖房運転に要した時間の実績に基づいて次回以降の暖房運転が行われ、かつ、必要に応じて運転時間を長くするので、浴室ごとに適切な暖房運転を行うことができる。さらにまた、気温の低下（例えば冬の到来により気温が徐々に下がっていく状態）に追随しながら、風呂自動運転の終了時刻と、暖房運転により浴室内が所定温度に達する時刻とを互いに一致又は近接させることができる。

次に、予約による風呂自動運転及び暖房運転の第１例について、図５のフローチャートを参照して説明する。
風呂リモコン１０や台所リモコン１１から予約をすることにより、所望の時刻に風呂を沸き上げる風呂自動運転が可能である。また、このとき、暖房運転を併用することができる。予約を受け付けた熱源機１は、必要な熱量と、給湯や追い焚きの能力とを考慮して、沸き上げに要する時間を算出し、これを、設定された時刻から逆算して、風呂自動運転の開始時刻ｔｆを決定する。同様に、必要な熱量と暖房能力とを考慮して、浴室内の温度を所定温度（３０℃）にするために必要な時間を算出し、これを、設定された時刻から逆算して、暖房運転の開始時刻ｔｄを決定する。但し、所定量・所定温度の湯を用意するための熱量は算定が容易であるが、これに比べて、暖房に必要な熱量は正確な算定が困難であり、従って、暫定的な値とする。また、ｔｄを決定するのは初回だけで、次回からは、その段階で記憶しているｔｄが有効となる。

熱源機１は、まず、ステップＳ２１において風呂自動運転の開始時刻ｔｆになったか否か、また、ステップＳ２２において暖房運転の開始時刻ｔｄになったか否かを、それぞれ判断する。時刻に達するまではステップＳ２１，Ｓ２２を繰り返し、例えばｔｆがｔｄより早ければ、時刻ｔｆの到来により風呂自動運転を開始する（ステップＳ２３）。その後、熱源機１は、ｔｄの到来を待ち（ステップＳ２５）、時刻ｔｄの到来により暖房運転を開始する（ステップＳ２７）。逆に、ｔｄがｔｆより早ければ、時刻ｔｄの到来により暖房運転を開始する（ステップＳ２４）。その後、熱源機１は、ｔｆの到来を待ち（ステップＳ２６）、時刻ｔｆの到来により風呂自動運転を開始する（ステップＳ２８）。

図７の（ａ）は、上記のステップＳ２１からＳ２３，Ｓ２５，Ｓ２７が実行された場合における、風呂自動運転及び暖房運転のタイムチャートの一例である。予約の後、時刻ｔｆに風呂自動運転が開始される。一方、暖房運転は時刻ｔｄに開始される。この時刻ｔｄは、本来ならば、暖房運転を風呂自動運転と同時終了すべく算出されたものであるが、前述のように暖房に必要な熱量の正確な算定が困難であることから、実際に運転してみると、例えば図示のように、浴室内の温度が所定温度に到達するのが遅れることがある。この場合、図５のステップＳ２９において風呂自動運転が終了となった（湯が沸き上がった）後、熱源機１は、暖房運転の終了を待ち（ステップＳ３０）、終了により、メロディ音や「お風呂が沸きました。」のメッセージによる報知を、風呂リモコン１０及び台所リモコン１１により行わせる（ステップＳ３１）。すなわち、湯が沸き上がって入浴可能となったことが報知された時点で、浴室内は十分に暖まっていることになる。

なお、風呂自動運転の終了より前に暖房運転が終了した場合には、風呂自動運転の終了により、報知が行われる。一方、上記のステップＳ２２からＳ２４，Ｓ２６，Ｓ２８が実行された場合においても、暖房運転の終了が風呂自動運転の終了より早い場合と遅い場合とがあり得るが、早い場合には風呂自動運転の終了時に、遅い場合には暖房運転の終了時に、それぞれ報知が行われる。

次に、予約による風呂自動運転及び暖房運転の第２例について、図６のフローチャートを参照して説明する。図は、ステップＳ２９以降の処理のみを示したもので、それ以前の処理は、図５におけるステップＳ２１〜Ｓ２８と同様であるので図示を省略している。また、図５のフローチャートとの違いは、ステップＳ２９とＳ３０との間に、運転時間調整のステップＳ３２〜Ｓ３４を挿入した点である。

図６において、風呂自動運転が終了すると（ステップＳ２９）、熱源機１は、浴室内の温度Ｔが３０℃以上であるか否かの判断を行う（ステップ３２）。そして、３０℃以上であれば次回の暖房運転の開始時刻ｔｄを５［分］遅くする（ステップＳ３３）。逆に、３０℃未満であれば次回の暖房運転の開始時刻ｔｄを５［分］早くする（ステップＳ３４）。例えば、暖房運転の開始時刻ｔｄを５［分］早くしたとすると、次回、風呂自動運転及び暖房運転を行うとき、図７の（ｂ）に示すように、暖房運転の開始時刻ｔｄが早くなるので、その分、終了も早くなり、暖房運転の終了時刻は風呂自動運転の終了時刻に近づく。さらに次回、ステップＳ３２における判断が再び「ノー」となれば、その次はさらに５分早くなる。その結果、逆に暖房運転終了の方が早くなれば、ステップＳ３２における判断が「イエス」となり、今度は逆に次回、５分遅くなる。

このような制御を繰り返して、暖房時間の終了時刻が風呂自動運転の終了時刻に近い状態となり、風呂自動運転の終了時刻と、浴室内が所定温度に達する時刻とを一致又は近接させることができる。なお、１回の調整時間を５分より短くすれば、より細かく時間調整をすることができる。また、毎回の暖房運転による浴室内の温度実績から次回に行うべき運転時間調整の方向性が示されるので、環境の変化（例えば季節の移り変わりによる気温の変化）に追随しながら、風呂自動運転の終了時刻と、暖房運転により浴室内が所定温度に達する時刻とを互いに一致又は近接させることができる。例えば、秋に暖房運転を開始したとして、それ以後、冬の到来により気温が低下すれば、自動的に暖房時間がより長く確保され、湯が沸き上がって入浴可能となれば浴室内が十分に暖まっている状態とすることができる。また、春が来て気温が上昇すれば、自動的に暖房時間が短くなり、常に適切に、暖房運転の時間調整が行われる。

本発明の一実施形態による給湯暖房システムを構成する熱源機及びこれによる給湯系統及び暖房・追い焚き系統の接続図である。 熱源機の内部接続図を中心とした接続図である。 風呂自動運転と並行して暖房運転を行う場合における給湯暖房システムの動作を示すフローチャートである。 図３のステップＳ１２，Ｓ１５に対応したタイムチャートである。 予約による風呂自動運転及び暖房運転の第１例を示すフローチャートである。 予約による風呂自動運転及び暖房運転の第２例を示すフローチャートである。 （ａ）は図５のフローチャートに対応したタイムチャートであり、（ｂ）は図６のフローチャートに対応したタイムチャートである。

符号の説明

１ 熱源機
２ 浴室
３ 浴槽
６ 浴室暖房装置

Claims (4)

1. 熱源機から浴槽に設定温度の湯を用意する風呂自動運転、及び、熱源機から浴室暖房装置へ熱媒体を供給して浴室の空気を暖める暖房運転が可能な給湯暖房システムにおいて、
   風呂自動運転中に暖房運転を行う場合、前記熱源機は、風呂自動運転の終了時刻と、暖房運転により浴室内が所定温度に達する時刻とを互いに一致又は近接させる運転時間調整を行うことを特徴とする給湯暖房システム。
2. 前記熱源機は、初回の暖房運転において浴室内が所定温度に達するまでの時間を記憶し、次回以降に当該時間の暖房運転を行っても浴室内が所定温度に達しない場合には、その次の回の暖房運転の運転時間を一定時間長くする請求項１記載の給湯暖房システム。
3. 前記熱源機は、予約による風呂自動運転において浴槽の湯の沸き上げ完了時期に、暖房運転により浴室内が所定温度に既に達している場合には次回の暖房運転の開始時刻を一定時間遅らせ、また、浴室内が所定温度に達していない場合には次回の暖房運転の開始時刻を一定時間早める請求項１記載の給湯暖房システム。
4. 前記熱源機は、暖房運転により浴室内が所定温度に達する時刻より早く浴槽の湯が沸き上がっても、当該時刻を待って、沸き上げの報知を行う請求項１記載の給湯暖房システム。

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