JP2009109177A - 風呂加熱装置及びそれを備えたヒートポンプ給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】温度検出の動作回数を削減することによって省エネルギーを図りつつ、入浴時の快適性を損なわない風呂加熱装置を提供すること。
【解決手段】浴槽１と、浴槽１内の湯が循環する水循環路３と、前記水循環路３内の湯を加熱する加熱手段２と、浴室内の人体を検出する人体検知手段９と、前記浴槽１内に湯が張られている場合に、湯の温度に基づいて、時間間隔をおいて前記浴槽１内の湯の温度を上昇させる風呂保温手段とを備え、前記風呂保温手段の前記時間間隔は、前記人体検知手段９が人体の不在を検出した場合に、前記人体検知手段９が人体の存在を検出した場合よりも長いことを特徴とする風呂加熱装置で、温度検出の動作回数が減るため省エネルギーが図られ、また、入浴の際の快適性も保つことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、浴槽内の湯温を一定温度に保つ機能を有する風呂加熱装置に関するものである。

従来、浴槽内の湯温を一定の温度に保つための風呂加熱装置では、所定の時間間隔毎に、浴槽の湯を循環させる循環ポンプを起動させ、一定流量の湯を循環させた後、水循環路
に設置されている温度センサにより湯温を検知し、検知した温度が湯の設定温度よりも低い場合に、再度、循環ポンプと加熱装置を起動させて浴槽内の湯温を上昇させる追い焚きを行っている。この方法を用いる際の課題は、浴槽の温度を検出する際に、放熱により温度が低下した加熱装置や水循環路内の湯が浴槽に混入し、かえって浴槽内の湯温を低下させることである。特に、水循環路の断熱処置が十分でない場合や、距離が長い場合は、その影響は顕著に現れ、無駄なエネルギーを浪費することになる。

図９は、従来の風呂加熱装置の構成を示すものである。浴槽１と加熱手段２と水循環路３と循環ポンプ４と温度検出手段５と制御装置６と制御装置６が有する時間管理手段７と時間間隔設定手段８とから構成される。制御装置６が有する時間管理手段７は時間管理を行い、所定時間を経過した場合に、循環ポンプ４を動作させ、温度検出手段５から温度情報を取得し、温度情報が設定温度以下の場合は、制御手段６は加熱が必要と判断し、循環ポンプ４と加熱手段２を用いて浴槽１の温度を上昇させる。時間間隔設定手段８は、温度検出の動作回数を削減するために、温度検出を行う際の温度を参照し、湯の温度低下が小さい場合は動作させる時間間隔を長い時間間隔に、大きい場合は短い時間間隔に変更する処理を行っている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−０２７４４６号公報

しかしながら、前記従来の構成では、入浴の行為とは無関係に温度検出の時間間隔設定を行っているため、時間間隔が長く設定されている場合に入浴を開始すると、湯温が設定温度よりも低くなっている恐れがある。また、時間間隔変更には湯温の検出が必要であるため、長く設定されている時間間隔を変更するには、設定されている時間間隔を経過しなければならない。そのため、湯温の低い状態が続く恐れもある。

加えて、省エネルギーの図れる長い時間間隔が設定されるようになるためには、短い時間間隔での温度検出を前もって行わなくてはならない。そのため、その分、無駄なエネルギーを使用することになる。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、温度検出の動作回数を削減することによって省エネルギーを図りつつ、入浴時の快適性を損なわない風呂加熱装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の風呂加熱装置は、浴槽と、浴槽内の湯が循環する水循環路と、前記水循環路内の湯を加熱する加熱手段と、浴室内の人体を検出する赤外線センサである人体検知手段と、前記浴槽内に湯が張られている場合に、湯の温度に基づいて、時間間隔をおいて前記浴槽内の湯の温度を上昇させる風呂保温手段とを備え、前記人体検知手段が人体の存在を検出した場合に、前記風呂保温手段の動作を開始し、前記人体検知手段が人体の不在を検出した場合の前記風呂保温手段の前記時間間隔は、前記人体検知手段が人体の存在を検出した場合よりも長く、かつ、前記人体検知手段が、最後に人体の在室を検出した時刻から一定の時間を経過しても人体の在室を検出しない場合は不在状態とするもので、温度検出の動作回数が減るため省エネルギーが図られ、また、入浴の際の快適性も保つことができる。

本発明の風呂加熱装置によれば、浴槽の湯温検出の動作回数を削減することにより省エネルギーを図り、なお且つ、入浴の際の快適性を損なわない追い焚きを行うことができる。

第１の発明は、浴槽と、浴槽内の湯が循環する水循環路と、前記水循環路内の湯を加熱する加熱手段と、浴室内の人体を検出する赤外線センサである人体検知手段と、前記浴槽内に湯が張られている場合に、湯の温度に基づいて、時間間隔をおいて前記浴槽内の湯の温度を上昇させる風呂保温手段とを備え、前記人体検知手段が人体の存在を検出した場合に、前記風呂保温手段の動作を開始し、前記人体検知手段が人体の不在を検出した場合の前記風呂保温手段の前記時間間隔は、前記人体検知手段が人体の存在を検出した場合よりも長く、かつ、前記人体検知手段が、最後に人体の在室を検出した時刻から一定の時間を経過しても人体の在室を検出しない場合は不在状態とすることを特徴とする風呂加熱装置で、温度検出の動作回数が減るため省エネルギーが図られ、また、入浴の際の快適性も保つことができる。

第２の発明は、加熱手段は、圧縮機、給湯熱交換器、減圧手段、空気熱交換器を冷媒回路で接続して運転を行うヒートポンプユニットによって加熱された湯と、浴槽内の湯または水とを熱交換する風呂熱交換器であることを特徴とするもので、沸き上げの効率を向上できる。

（実施の形態１）
以下、本発明を適用した実施の形態１の風呂加熱装置を図１から図４を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１における風呂加熱装置の構成図を示すものである。

図１において、風呂加熱装置は、浴槽１と加熱手段２と水循環路３と循環ポンプ４と温度検出手段５と制御手段６と人体検知手段９と、制御装置６が有する時間管理手段７と時間間隔設定手段８とから構成される。時間管理手段７は時間管理を行い、時間間隔設定手段８は人体検知手段９から取得する人体検知情報に基づいて、温度検知の時間間隔を設定する。

制御装置６は、前回の追い焚き終了時から設定した時間間隔が経過した場合に、循環ポンプ４を動作させ、温度検出手段５から温度情報を取得し、温度情報が設定温度未満の場合は、加熱が必要と判断し、循環ポンプ４と加熱手段２を用いて追い焚きを行う風呂保温手段を動作させる。温度情報が設定温度以上の場合は、加熱は不要と判断し追い焚きは行わない。

本実施の形態１において、加熱手段２は貯湯型の給湯機である冷媒を二酸化炭素としたヒートポンプ給湯機の熱交換器であり、冷媒を二酸化炭素としたヒートポンプ給湯機の貯湯槽の高温水と浴槽１の中温水の熱を交換することによって浴槽１の湯を加熱する。また、人体検知手段９は、焦電型の赤外線センサで熱の移動を検知する。熱を持つ人体の移動を検知することによって、人の在室を検知することができる手段である。

以下、動作、作用を説明する。

図２は、浴室内の人の在不在状態と浴槽の湯温変化と湯温検出のタイミングの関係を示す模式図である。本実施の形態１では、風呂自動が押されて湯張りが完了すると、自動的に自動保温モードになる。また、湯温検出の時間間隔は、在室状態の時に用いる短い時間間隔のＴａと不在状態の時に用いる長い時間間隔Ｔｂを前もって設定しておく。不在状態の場合には、入浴は発生しないため、頻繁に追い焚きをして湯温を設定温度に保っておく必要はない。また、浴槽１の湯温は浴槽に人が浸かることによって急激に低下する。不在状態の場合には、急激な湯温低下の発生はないため、長い時間間隔Ｔｂを用いても問題はない。

図２のように、風呂自動の湯張り完了時に浴室の在室状態である場合、湯温検出のタイミングはＴａである。次に、不在状態となった場合は、時間間隔はＴｂに設定され、湯温検出の時間間隔は長くなり、浴槽１の温度低下の頻度は少なくなる。これによって、省エネルギーを図ることができる。

次の湯温検出のタイミングは、直前の湯温検出からの経過時間がＴｂになった場合に行い、湯温が追い焚き開始温度未満である場合は追い焚きを行う。図２の場合は、追い焚き開始温度以上であるため、浴槽１の湯温の変化は、湯温検出による温度低下が現れている。

次に、不在状態から在室状態に状態が遷移した場合は、時間間隔はＴａに設定され、Ｔａと前回の湯温検出からの経過時間を比較し、経過時間がＴａより大きい場合は、即座に湯温検出を行い、追い焚きの必要性の有無を判断する。経過時間を元のＴａに戻すことにより、入浴を検知してすぐに浴槽１の湯温を適正な温度に上昇することができ、快適性を保つことができる。

図３に在不在状態により時間間隔を変更しない場合の浴槽１の湯温変化と湯温検出のタイミングの関係を示す。不在状態の判断がされても時間間隔はＴａのままであるため、湯温検出が頻繁に発生し、その結果、湯温が低下してエネルギーが無駄になっていることがわかる。

図４に在不在の状態により時間間隔を設定する処理のフローを示す。人体検出手段９に用いた焦電型赤外線センサは熱の空間的な移動が発生した場合を検出するため、在室状態は検出できるが、不在状態は検出できない。そのため、最後に在室を検出した時刻から一定の時間を経過しても在室を検出しない場合を不在状態とすることにした。本実施例の場合、一定の経過時間である不在決定時間定数を１５分とした。

Ｓ４０１で設定時間間隔Ｔｉを短い時間間隔Ｔａで初期化する。また、直近の在室検出からの経過時間であるＴｃｎｔを０秒に初期化する。Ｓ４０２で１秒毎に在不在の状態検知を行うために、１秒の待機時間を設ける。Ｓ４０３で、Ｔｃｎｔを更新し、Ｓ４０４で焦電型赤外線センサからの在不在情報を取得し、在室を検出した場合は、Ｓ４０５でＴｃｎｔを０クリアし、Ｓ４０６でＴｉに短い時間間隔であるＴａを設定する。在室が検出できない場合は、Ｓ４０７で経過時間Ｔｃｎｔと不在決定時間定数ＴＡＢＳを比較し、ＴｃｎｔがＴＡＢＳを超えている場合は、不在と判断してＳ４０８で長い時間間隔であるＴｂをＴｉに設定する。

以上のように本実施の形態においては、人体検知手段９を用いて検出した在不在状態から浴槽１の湯温検出の時間間隔を変更することにより、不在の場合には湯温検出回数を減らすことができ、入浴行為が発生する場合は、即座に必要な追い焚きを行うことができるため、省エネルギーを実現するとともに、快適性を保つことができる。

また、本実施の形態では、加熱装置は、冷媒を二酸化炭素としたヒートポンプ給湯機の熱交換器を用いたが、ガス給湯器の風呂加熱装置としても同様の効果を得ることができる。

（実施の形態２）
次に、本発明を適用した実施の形態２の風呂加熱装置を図５から図７を用いて説明する。実施の形態１は、風呂自動の湯温検出の時間間隔を変更した例であるが、実施の形態２は、在不在状態によって風呂自動の機能を停止させる例である。

図５は、本発明の実施の形態２における風呂加熱装置の構成図を示すものである。図５において、風呂加熱装置は、浴槽１と加熱手段２と水循環路３と循環ポンプ４と温度検出手段５と制御手段６と人体検知手段９と、制御装置６が有する時間管理手段７と自動保温起動停止決定手段１０とから構成される。

時間管理手段７は時間管理を行い、自動保温起動停止決定手段１０は人体検知手段９から取得する人体検知情報に基づいて、風呂自動の起動停止を決定する。制御装置６は、前回の追い焚き終了時から設定した時間間隔が経過した場合に、循環ポンプ４を動作させ、温度検出手段５から温度情報を取得し、温度情報が設定温度未満の場合は、加熱が必要と判断し、循環ポンプ４と加熱手段２を用いて追い焚きを行う。温度情報が設定温度以上の場合は、加熱は不要と判断し追い焚きは行わない。

以下、動作、作用を説明する。

図６は、浴室の人の在不在状態と浴槽の湯温の変化と自動保温起動停止の関係を示す模式図である。本実施の形態では、風呂自動が押されて湯張りが完了しても自動保温モードにはならない。浴室に人が不在の間は入浴が行われないため、湯温が低下したとしても追い焚きをする必要がなく、水循環路３等からの低温が浴槽１に混入することを停止することができる。在室を検出した時点で自動保温モードを起動させて追い焚きを行えば、快適性を保つことができるため合理的である。

図６に示すように、湯張り完了後に在室状態である場合は、自動保温モードを起動させ、所定の時間間隔が経過した場合に湯温検出を行う。次に不在状態となった場合、自動保温モードを停止させ、在室状態となるまで自動保温モードは起動しない。そのため、湯温検出は発生せず、浴槽１の湯温は放熱の影響で低下している。次に在室状態になった場合、自動保温モードを起動させ、起動と同時に湯温検出を行い、追い焚きを起動させている。

図７に在不在の状態により自動保温モードを起動停止する処理のフローを示す。人体検出手段９に用いた焦電型赤外線センサは熱の空間的な移動が発生した場合を検出するため、在室状態は検出できるが、不在状態は検出できない。そのため、最後に在室を検出した時刻から一定の時間を経過しても在室を検出しない場合を不在状態とすることにした。本実施例の場合、一定の経過時間である不在決定時間定数を１５分とした。

Ｓ７０１で自動保温モード起動停止フラグＦＬＧ＿ＯＮＯＦＦをＯＮで初期化する。また、在室検出からの経過時間であるＴｃｎｔを０秒に初期化する。Ｓ７０２で１秒毎に在不在の状態検知を行うために、１秒の待機時間を設ける。Ｓ７０３で、Ｔｃｎｔを更新し、Ｓ７０４で焦電型赤外線センサからの在室検出情報を取得し、在室を検出した場合は、Ｓ７０５でＴｃｎｔを０クリアし、Ｓ７０６でＦＬＧ＿ＯＮＯＦＦにＯＮを設定する。在室が検出できない場合は、Ｓ７０７で経過時間Ｔｃｎｔと不在決定時間定数ＴＡＢＳを比較し、ＴｃｎｔがＴＡＢＳを超えている場合は、不在と判断してＳ７０８でＦＬＧ＿ＯＮＯＦＦにＯＦＦを設定する。

以上のように本実施の形態においては、人体検知手段９を用いて検出した不在状態から自動保温モードを停止することにより、不在の場合には湯温検出回数をへらすことができ、入浴行為が発生する場合は、自動保温モードを起動させて追い焚きを行うことができるため、省エネルギーを実現するとともに、快適性を保つことができる。

尚、ここで、風呂加熱装置に冷媒を二酸化炭素としたヒートポンプ給湯機の風呂熱交換
器２を用いる場合に特徴的な本発明の効果について図８に基づいて述べる。冷媒を二酸化炭素としたヒートポンプ給湯機は、圧縮機１１、給湯熱交換器１２、減圧手段１３、空気熱交換器１４を順に冷媒回路１５で環状に接続するものであって、冷媒として二酸化炭素を使用する。二酸化炭素は臨界圧を越える圧力で運転することが好ましく、二酸化炭素を冷媒として用いることで、貯湯式給湯装置を高温で利用することができるものである。湯を沸き上げる場合には、貯湯槽１６の底部の水が、給湯熱交換器１２で冷媒の流れと対向流にて高温に加熱された後、再び貯湯槽１６の上部へ循環ポンプ１７により戻される循環により貯湯槽全体を沸き上げる仕組みになっている。

二酸化炭素冷媒、あるいは、フロン系冷媒などの冷凍サイクルを用いたヒートポンプ給湯機の沸き上げの効率には、給湯熱交換器１２への入水となる貯湯槽１６の底部の水の温度が寄与する度合いが大きく、貯湯槽１６の底部の温度が低ければ効率が良く、高ければ効率は悪化する。特に、風呂加熱を行う場合は、貯湯槽１６の上部から出て風呂熱交換器２によって、中程度に冷やされた温水が貯湯槽１６の底部へ戻されるため、貯湯槽１６の底部の水温が上昇して効率の悪化が著しくなる。

本発明では、湯温の検出回数を減らして、風呂加熱の負荷を低減することによって、貯湯槽１６の底部に戻される中温水の量を減らして、貯湯槽１６の底部の温度上昇を抑えることができるため、沸き上げの効率向上に対する効果が大きい。

以上のように、本発明にかかる風呂加熱装置は、省エネルギーを実現することができ、かつ快適性を保つことが可能となるので、家庭用の給湯器等の用途に適用できる。

本発明の実施の形態１における風呂加熱装置の構成図 同在不在状態と浴槽の湯温変化と温度検出のタイミングの関係を示す模式図 同在不在状態によって湯温検出の時間間隔を変更しない場合の在不在状態と浴槽の湯の温度変化と温度検出のタイミングの関係を示す模式図 同湯温検出の時間間隔変更処理のフローチャート 本発明の実施の形態２における風呂加熱装置の構成図 同在不在の状態と浴槽の湯の温度変化と自動保温起動停止状態の関係を示す模式図 同自動保温モード起動停止判断処理のフローチャート 同加熱装置をヒートポンプとしたときの構成図 従来の風呂加熱装置の構成図

１ 浴槽
２ 加熱手段
３ 水循環路
４ 循環ポンプ
５ 温度検出手段
６ 制御装置
７ 時間管理手段
８ 時間間隔設定手段
９ 人体検知手段

Claims (6)

1. 浴槽と、浴槽内の湯が循環する水循環路と、前記水循環路内の湯を加熱する加熱手段と、浴室内の人体を検出する人体検知手段と、前記浴槽内に湯が張られている場合に、湯の温度に基づいて、時間間隔をおいて前記浴槽内の湯の温度を上昇させる風呂保温手段とを備え、前記人体検知手段が人体の不在を検出した場合、前記風呂保温手段の前記時間間隔は、前記人体検知手段が人体の存在を検出した場合よりも長いことを特徴とする風呂加熱装置。
2. 浴槽と、浴槽内の湯が循環する水循環路と、前記水循環路内の湯を加熱する加熱手段と、浴室内の人体を検出する人体検知手段と、前記浴槽内に湯が張られている場合に、湯の温度に基づいて、時間間隔をおいて前記浴槽内の湯の温度を上昇させる風呂保温手段とを備え、前記人体検知手段が人体の不在を検出した場合、前記風呂保温手段の前記時間間隔は、前記人体検知手段が人体の存在を検出する時間まで延長されることを特徴とする風呂加熱装置。
3. 浴槽と、浴槽内の湯が循環する水循環路と、前記水循環路内の湯を加熱する加熱手段と、浴室内の人体を検出する人体検知手段と、前記浴槽内に湯が張られている場合に、湯の温度に基づいて、時間間隔をおいて前記浴槽内の湯の温度を上昇させる風呂保温手段とを備え、前記人体検知手段が人体の存在を検出した場合に、前記加熱手段の動作を開始することを特徴とする風呂加熱装置。
4. 人体検知手段が人体の不在を検出した場合に、加熱手段の動作を停止させることを特徴とする請求項３記載の風呂加熱装置。
5. 加熱手段は、圧縮機、給湯熱交換器、減圧手段、空気熱交換器を冷媒回路で接続して運転を行うヒートポンプユニットによって加熱された湯と、浴槽内の湯または水とを熱交換する風呂熱交換器であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の風呂加熱装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の風呂加熱装置を備えたヒートポンプ給湯機。