JP2009186027A - 自動ふろ給湯装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡単な設定で浴槽への湯張りおよび足し湯を初回から自動的に行うことができる自動ふろ給湯装置を得ること。
【解決手段】湯を浴槽に供給する給湯管路に流量調節弁13、流量カウンタ17、および水位センサ15を設け、流量調節弁の動作を制御ユニット40で制御して浴槽での湯張り湯量および足し湯湯量を調節する自動ふろ給湯装置を構成するにあたり、ユーザが指定する湯張り設定湯量と該湯張り設定湯量に予め対応付けられた水深の想定量である浴槽深さ想定量とが複数組記憶された記憶部27を制御ユニットに設けると共に、湯張り設定湯量と該湯張り設定湯量に対応して記憶部に記憶されている浴槽深さ想定量とから求まる浴槽の水平断面積に、水位センサの検知結果から求まる湯張り完了時から現在までの浴槽の水位差を乗じて足し湯湯量を算出する足し湯制御部26cを制御ユニットに設ける。
【選択図】 図2

Description

本発明は、ユーザが設定した湯量の湯張りを自動的に行う自動湯張り機能と、湯の水位が湯張り完了時の水位から所定量低下したときに自動的に足し湯を行う自動足し湯機能とを備えた自動ふろ給湯装置に関するものである。
自動湯張り機能と自動足し湯機能とを備えた自動ふろ給湯装置では、浴槽への給湯管路に流量カウンタと水位センサとが設けられ、流量カウンタの検出結果を基に浴槽への給湯量が制御されてユーザが設定した湯量の湯張りが自動的に行われる一方で、水位センサによる検知結果を基に浴槽での水位が算出されて定量の水位低下が起きたときには自動的に足し湯が行われる。水位センサは浴槽の底を基準にして水位を検知するものではなく、当該水位センサの取付け位置を基準にして浴槽の水位を検知するものであるので、足し湯を行う際の給湯量すなわち足し湯湯量は、例えば特許文献1に記載された自動ふろ装置におけるように、湯張り完了時の浴槽の水位と現在の水位との差分に浴槽の断面積を乗じることで算出される。
足し湯湯量を算出する際に用いられる浴槽の断面積は、浴槽への給湯量と浴槽での水位変化量とから算出することができる。特許文献1に記載された自動ふろ装置では、初回の湯張り時に浴槽への給湯を複数回に分けて行うと共に各回の給湯時に浴槽の水位を検出し、各回の給湯量とそのときの水位とから浴槽の断面積を算出して記憶している。このようにして浴槽の断面積を求めると、給湯管路に沸き上げ用あるいは出湯温度調節用の水を供給する給水管が接続されていたとしても水源水圧の影響を除去することができる。
特開2001−235224号公報
しかしながら、特許文献1に記載された自動ふろ装置で浴槽の断面積を求める際に行われる複数回の給湯動作は、ユーザあるいは自動ふろ給湯装置の設置業者が手動で制御するものであり、何回にも分けて浴槽に給湯することは、浴槽への初回の給湯時のみとはいえ、ユーザあるいは自動ふろ給湯装置の設置業者にとって煩雑な作業である。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、簡単な設定で浴槽への湯張りおよび足し湯を初回から自動的に行うことができる自動ふろ給湯装置を得ることを目的とする。
上記の目的を達成する本発明の自動ふろ給湯装置は、湯を浴槽に供給する給湯管路に流量調節弁、流量カウンタ、および水位センサを設け、流量カウンタの検出結果を基に流量調節弁の動作を制御ユニットで制御して浴槽での湯張り湯量をユーザが設定した湯張り設定湯量に調節すると共に、水位センサの検知結果と流量カウンタの検出結果とを基に流量調節弁の動作を制御ユニットで制御して浴槽での足し湯湯量を調節する自動ふろ給湯装置であって、制御ユニットは、湯張り設定湯量と該湯張り設定湯量に予め対応付けられた水深の想定量である浴槽深さ想定量とが複数組記憶された記憶部と、湯張り設定湯量と該湯張り設定湯量に対応して記憶部に記憶されている浴槽深さ想定量とから求まる浴槽の水平断面積に、水位センサの検知結果から求まる湯張り完了時から現在までの浴槽の水位差を乗じて足し湯湯量を算出し、該足し湯湯量に従って流量調節弁の動作を制御する足し湯制御部とを有することを特徴とするものである。
本発明の自動ふろ給湯装置では、上記の湯張り設定湯量と浴槽深さ想定量とから浴槽の水平断面積を求めるので、何回にも分けて浴槽に給湯して浴槽の断面積を求めるという作業が不要である。所望の湯張り湯量を指定すれば、初回の使用時から自動的に足し湯が行われる。したがって、本発明によれば簡単な設定で浴槽への湯張りおよび足し湯を初回から自動的に行う自動ふろ給湯装置を得ることができる。
以下、本発明の自動ふろ給湯装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は、本発明の自動ふろ給湯装置の一例を示す概略図である。同図に示す自動ふろ給湯装置50は、ヒータ等の熱源機1aを内蔵した貯湯タンク1内で水を湯に沸き上げて貯留し、ここから給湯管路3を介して浴槽60に給湯する。給湯管路3の一端は貯湯タンク1の頂部に接続されており、他端は浴槽60に接続されている。
上記の給湯管路3の途中には、一端が浴槽に接続された戻り管5が合流していると共に、水道等の水源に接続された給水管路7の一端が合流している。給水管路7は途中で分岐しており、分岐した給水管路7は貯湯タンク1の下部に接続されて当該貯湯タンク1内に水を供給する。
給湯管路3における給水管路7との合流部には湯水混合弁11が配置され、その下流側には給湯管路3での湯の流量を調節する流量調節弁13、給湯管路3での湯の流量を検出する流量カウンタ17、および給湯管路3内の水圧に基づいて浴槽60の水位を検知する水位センサ15がこの順番で配置されている。そして、給湯管路3と戻り管5との合流部には、給湯管路3での湯の温度を検知する温度センサ19が配置されている。なお、水位センサ15は浴槽60の底を基準にして水位を検知するものではなく、当該水位センサ15の取付け位置を基準にして浴槽60の水位を検知する。
上述した熱源機1a、湯水混合弁11、および流量調節弁13の動作を制御してユーザが所望する温度および量の湯を浴槽60に給湯することができるように、自動ふろ給湯装置50には制御ユニット40が設けられている。この制御ユニット40は、制御部(図示せず)が配置された制御基板30と、制御部にユーザからの指令を入力する入力部35とを有しており、入力部35は制御基板30に無線、あるいは有線で接続されているリモートコントローラである。
図2は、図1に示した自動ふろ給湯装置での制御ユニットを示す概略図である。同図に示す制御ユニット40は、ユーザが入力部35から入力した指令に応じて熱源機1a、湯水混合弁11、および流量調節弁13の動作を制御する。その際、水位センサ15の検知結果、流量カウンタ17の検出結果、および温度センサ19の検知結果を利用する。上述の制御を行うために、制御基板30には熱源機駆動部20、混合弁駆動部21、流量調節弁駆動部22、第1AD(アナログ−ディジタル)変換部23、パルス検出部24、第2AD変換部25、制御部26、記憶部27、および通信回路部28が設けられている。また、入力部35には複数の入力ボタン31と表示部33とが設けられている。
制御基板30における上記の熱源機駆動部20は制御部26による制御の下に熱源機1aの動作を制御し、混合弁駆動部21は制御部26による制御の下に湯水混合弁11の動作を制御し、流量調節弁駆動部22は制御部26による制御の下に流量調節弁13の動作を制御する。また、第1AD変換部23は水位センサ15から送られているアナログの検知信号をディジタル信号に変換して制御部26に送り、パルス検出部24は流量カウンタ17から送られてくるパルス信号を検出して検出結果を制御部26に送り、第2AD変換部25は温度センサ19から送られているアナログの検知信号をディジタル信号に変換して制御部26に送る。
制御部26は、沸き上げ制御部26a、湯張り制御部26b、および足し湯制御部26cを有している。上記の沸き上げ制御部26aは、貯湯タンク1内に必要量の湯が貯湯されるように熱源機駆動部20の動作を制御する。湯張り制御部26bは、第2AD変換部25から送られてくる信号を基に温度センサ19の検知温度を求め、該検知温度と入力部35からユーザが指定(入力)した湯の設定温度とを基に混合弁駆動部21の動作を制御して、浴槽60(図1参照)に湯張りする際の湯温を制御すると共に、パルス検出部24から送られてくる信号を基に流量カウンタ17の検出湯量を求め、該検出湯量と入力部35からユーザが指定(入力)した湯の設定湯量とを基に流量調節弁駆動部22の動作を制御して、浴槽60(図1参照)に湯張りする際の湯張り湯量を制御する。足し湯制御部26cは、浴槽60に足し湯する際の湯温および足し湯湯量を制御する。
記憶部27には、制御部26の制御プログラムが予め記憶されている他に、ユーザが入力部35から指定した湯張り湯量(以下、「湯張り設定湯量」という)と該湯張り設定湯量に対応付けられた湯張り完了時の浴槽60の水深の想定量である浴槽深さ想定量とが予め複数組記憶されている。さらには、足し湯開始のトリガーとなる水位低下量、すなわち湯張り完了時の水位からの水位低下量とが予め記憶されている。また、入力部35から入力されて通信回路部28から制御部26に送られてきた指令等が記憶される。通信回路部28は入力部35に接続されて、当該入力部35から入力された指令を制御部26に伝える。
なお、市場には様々な種類の浴槽が存在し、その断面積(水平断面積)もまちまちであるが、満水時の浴槽の水深は、入浴者の座高に合うようにおおよそ50〜60cmの範囲にあり、浴槽の深さに関しては浴槽の種類によるバラツキが小さい。湯張り湯量は、通常、満水量の6〜8割程度に設定される。したがって、湯張り完了時の浴槽60の水深についても浴槽の種類によるバラツキが小さい。
このように構成された制御ユニット40を有する自動ふろ給湯装置50(図1参照)では、湯張り制御部26bおよび足し湯制御部26cそれぞれの動作に特徴を有しているので、以下、湯張り制御部26bおよび足し湯制御部26cそれぞれの動作内容について図1または図2で用いた参照符号を適宜引用しつつ図3を参照して説明する。
図3は、図1に示した自動ふろ給湯装置が湯張りおよび足し湯を自動的に行う際の手順の一例を概略的に示すフローチャートである。図示の例では、自動ふろ給湯装置50がステップS1〜S12を行って湯張りおよび足し湯を自動的に行う。なお、貯湯タンク1(図1参照)内には既に十分な量の湯が沸き上がっているものとする。
最初に行われるステップS1では、ユーザの操作により入力部35から制御基板30(図1または図2参照)に湯張り開始を指示する開始指令が出される。この開始指令には、給湯温度および湯張り湯量の各々を指定する指令も含まれている。上記の開始指令を制御基板30が受けると、湯張り制御部26b(図2参照)が動作を開始してステップS2を行う。このステップS2では、湯張り制御部26bが混合弁駆動部21および流量調節弁駆動部22(図2参照)それぞれの動作を制御し、結果として湯水混合弁11および流量調節弁13(図1および図2参照)それぞれの開度が制御されて、ユーザにより設定された温度の湯の浴槽60(図1参照)への給湯が開始される。
上記のステップS2では、浴槽60の断面積(水平断面積)も湯張り制御部26bにより算出されて、算出結果が記憶部27(図2参照)に記憶される。このとき、湯張り制御部26bは、ユーザにより指定された湯張り設定湯量に対応する浴槽深さ想定量、例えば「45cm」を記憶部27から読み出し、湯張り設定湯量Qsと浴槽深さ想定量Hsとから下式(i)により浴槽の水平断面積Aを算出する。
A=Qs÷Hs ……(i)
次いで行われるステップS3では、パルス検出部24(図2参照)から送られてくる信号を基に浴槽60への給湯量が湯張り設定湯量以上になったか否かを湯張り制御部26bが判断する。このステップS3で給湯量が湯張り設定湯量未満であると判断されたときには当該ステップS3を繰り返し、湯張り設定湯量以上であると判断されたときにはステップS4に進んで湯張り制御部26bが流量調節弁駆動部22の動作を制御し、流量調節弁13を閉にして給湯を停止させる。
この後、第1AD変換部23(図2参照)から送られてくる信号を基に水位センサ15(図1および図2参照)の検知結果、すなわち湯張り完了時の浴槽60の水位を湯張り制御部26bが算出し、該算出結果を記憶部27に記憶させるステップS5が行われる。ステップS5まで行って湯張りが完了すると、湯張り制御部26bが足し湯制御部26c(図2参照)に湯張り終了を示す所定の信号を送るステップS6が行われる。
足し湯制御部26cは、上記の信号を受けると動作を開始し、足し湯開始のトリガーとなる水位低下量と湯張り完了時の浴槽60の水位とを記憶部27から読み出すと共に、第1AD変換部23から送られてくる信号を基に現在の浴槽60の水位を算出し、湯張り完了時の水位と現在の水位との水位差が上記の水位低下量以上であるか否かを判断するステップS7を行う。図示の例では、浴槽60の現在の水位が湯張り完了時の水位から4cm以上低下したか否かを判断している。このステップS7で水位差が4cm未満であると判断されたときには当該ステップS7を繰り返し、4cm以上であると判断されたときにはステップS8に進む。
ステップS8では、足し湯制御部26cが足し湯湯量を算出する。足し湯湯量V0の算出は、ステップS2で湯張り制御部26bが算出して記憶部27に記憶させた浴槽60の水平断面積Aと、ステップS5で湯張り制御部26bが算出して記憶部27に記憶させた湯張り完了時の浴槽60の水位Hcと、ステップS7で足し湯制御部26cが算出した現在の浴槽60の水位H0とから、下式(ii)により算出される。
V0=A×(Hc−H0) ……(ii)
このようにして足し湯湯量V0を算出し終わるとステップS9に進んで、足し湯制御部26cが足し湯動作を開始する。足し湯動作を開始した足し湯制御部26cは、まず、ステップS10で混合弁駆動部21および流量調節弁駆動部22それぞれの動作を制御し、結果として湯水混合弁11および流量調節弁13それぞれの動作を制御して、ユーザにより設定された温度の湯の浴槽60への給湯(足し湯)を開始する。
次いで行われるステップS11では、パルス検出部24(図2参照)から送られてくる信号を基に浴槽60への給湯量が上記の足し湯湯量V0以上になったか否かを足し湯制御部26cが判断する。このステップS11で給湯量が足し湯湯量V0未満であると判断されたときには当該ステップS11を繰り返し、足し湯湯量V0以上であると判断されたときにはステップS12に進んで足し湯制御部26cが流量調節弁駆動部22の動作を制御し、流量調節弁13を閉にして給湯を停止させる。
自動ふろ給湯装置50(図1参照)は、上述したステップS1〜S12を行うことで湯張りおよび足し湯を自動的に行う。ユーザが所望の湯張り湯量を入力部35から指定するだけで、湯張りおよび足し湯を自動的に行わせるための設定が完了する。特許文献1に記載された自動ふろ装置におけるように初回の湯張り時に何回にも分けて浴槽に給湯して浴槽の断面積を求める、という作業が不要である。この自動ふろ給湯装置50では、簡単な設定で浴槽60への湯張りおよび足し湯を初回から自動的に行うことができる。
実施の形態2.
本発明の自動ふろ給湯装置には、足し湯を複数回に分けて行う機能を付加することもできる。この場合、1回目の足し湯湯量(初期足し湯湯量)V0は、湯張り設定湯量Qs、浴槽深さ想定量Hs、湯張り完了時の浴槽の水位Hc、および現在の浴槽の水位H0から算出される理論値に補正係数η、例えば「0.8」を乗じて当該理論値よりも少なく設定され、足し湯が実行される。実施の形態1で説明した式(ii)は、下式(iii)に変更される。
V0=A×(Hc−H0)×η ……(iii)
そして、1回目の足し湯を行った後の浴槽の水位が湯張り完了時の水位よりも低かったときには、1回目と同様にして足し湯湯量の算出と足し湯とを繰り返す。2回目以降の足し湯湯量を算出するにあたっては、その回の足し湯開始時の水位が「現在の浴槽の水位」として用いられる。足し湯を最大何回に分けて行うかは、適宜選定可能である。足し湯の繰り返し回数の上限値は、記憶部に予め格納される。
図4は、上述の機能を付加された自動ふろ給湯装置が湯張りおよび足し湯を自動的に行う際の手順の一例を概略的に示すフローチャートである。図示の例では、自動ふろ給湯装置がステップS1〜S14を行って湯張りおよび足し湯を自動的に行う。ステップS1〜S14のうちのステップS1〜S12は、ステップS8で上記式(iii)により初期足し湯湯量を算出する以外は図3に示したステップS1〜S12と同じであるので説明を省略し、ここでは新たなステップであるステップS13,S14について説明する。
上記のステップS13では、足し湯制御部26cが湯張り完了時の水位を記憶部27から読み出すと共に、第1AD変換部23(図2参照)から送られてくる信号を基に当該足し湯制御部26cが水位センサ15(図1および図2参照)の検知結果、すなわち現在の浴槽60(図1参照)の水位を算出して、現在の浴槽60の水位が湯張り完了時の水位未満であるか否かを判断する。現在の浴槽60の水位が湯張り完了時の水位以上であるときには動作を終了し、湯張り完了時の水位未満であるときにはステップS14に進む。
ステップS14では、湯張り完了時の水位と第1AD変換部23からの信号に基づく水位センサ15の検知結果、すなわち現在の浴槽60の水位とを基に、足し湯制御部26cが上記(iii)式により足し湯の不足湯量を算出する。そして、不足湯量の算出後に前述のステップS10に戻り、該ステップS10以降を繰り返す。足し湯の繰り返し回数については、適宜上限値を設定することができる。ステップ14で算出された不足湯量が自動ふろ給湯装置の最小給湯量(例えば5リットル)未満のときには、当該不足湯量を最小給湯量に置き換える機能を足し湯制御部26cに付加することにより、足し湯の繰り返し回数が多くなり過ぎるのを防止することができる。
このようにして足し湯を複数回に分けて行う機能が付加された自動ふろ給湯装置の構成は、足し湯制御部に上述の機能が付加され、かつ記憶部に上述の補正係数ηおよび足し湯の繰り返し回数の上限値が予め格納される以外は、実施の形態1で説明した自動ふろ給湯装置50(図1参照)と同様の構成とすることができる。この自動ふろ給湯装置は、実施の形態1で説明した自動ふろ給湯装置50と同様の技術的効果を奏する他に、自動ふろ給湯装置50と比べても足し湯完了時の浴槽60の水位を湯張り完了時の浴槽60の水位に近づけ易い、という技術的効果を奏する。
実施の形態3.
本発明の自動ふろ給湯装置には、足し湯を複数回に分けて行うにあたって足し湯湯量を算出する毎に補正係数を補正する機能を付加することもできる。この場合、1回目の足し湯湯量V0は例えば前述の式(iii)により算出され、2回目以降の足し湯量は、下式(iv)により補正された補正係数ηを用いて算出される。なお、式(iv)中の「n」は足し湯の回数を示す1以上の整数を表し、「Vn-1」は(n−1)回目の足し湯の湯量を表し、「Hn」はn回目の足し湯を実行した後での浴槽の水位を表し、「Hn-1」は(n−1)回目の足し湯を実行した後での浴槽の水位を表し、「A」は前述の式(i)で算出される浴槽の水平断面積を表す。
η=Vn-1÷(Hn−Hn-1)÷A ……(iv)
このようにして足し湯を複数回に分けて行う機能が付加された自動ふろ給湯装置の構成は、足し湯制御部に上述の機能が付加され、かつ記憶部に上述の補正係数ηを補正するためのアルゴリズムが予め格納される以外は、実施の形態2で説明した自動ふろ給湯装置と同様の構成とすることができる。この自動ふろ給湯装置は、実施の形態2で説明した自動ふろ給湯装置と同様の技術的効果を奏する他に、実施の形態2で説明した自動ふろ給湯装置に比べても足し湯完了時の浴槽の水位を湯張り完了時の浴槽の水位に近づけ易い、という技術的効果を奏する。
以上、本発明の自動ふろ給湯装置について実施の形態を挙げて説明したが、前述のように、本発明は上述の形態に限定されるものではない。例えば、湯張り制御部に代わって足し湯制御部が浴槽の断面積(水平断面積)を算出するように自動ふろ給湯装置を構成することもできる。また、熱源機として何を用いるかは適宜選択可能である。例えばヒートポンプユニットを熱源機として用いる場合、ヒートポンプユニットは貯湯タンクの外に配置され、貯湯タンクには該貯湯タンク下部からヒートポンプユニットを経て貯湯タンク上部に戻る循環管路が設けられる。本発明については、上述したもの以外にも種々の変形、修飾、組み合わせ等が可能である。
本発明の自動ふろ給湯装置は、家庭用や業務用の浴槽に自動的に湯張りおよび足し湯を行うための装置として好適である。
本発明の自動ふろ給湯装置の一例を示す概略図である。 図1に示した自動ふろ給湯装置での制御ユニットを示す概略図である。 図1に示した自動ふろ給湯装置が湯張りおよび足し湯を自動的に行う際の手順の一例を概略的に示すフローチャートである。 本発明の自動ふろ給湯装置のうちで足し湯を複数回に分けて行う機能を付加されたものが湯張りおよび足し湯を自動的に行う際の手順の一例を概略的に示すフローチャートである。
符号の説明
1 貯湯タンク
1a 熱源機
3 給湯管路
11 湯水混合弁
13 流量調節弁
15 水位センサ
17 流量カウンタ
19 温度センサ
26 制御部
26a 沸き上げ制御部
26b 湯張り制御部
26c 足し湯制御部
27 記憶部
30 制御基板
35 入力部
40 制御ユニット
50 自動ふろ給湯装置

Claims (3)

  1. 湯を浴槽に供給する給湯管路に流量調節弁、流量カウンタ、および水位センサを設け、前記流量カウンタの検出結果を基に前記流量調節弁の動作を制御ユニットで制御して前記浴槽での湯張り湯量をユーザが設定した湯張り設定湯量に調節すると共に、前記水位センサの検知結果と前記流量カウンタの検出結果とを基に前記流量調節弁の動作を前記制御ユニットで制御して前記浴槽での足し湯湯量を調節する自動ふろ給湯装置であって、
    前記制御ユニットは、
    前記湯張り設定湯量と該湯張り設定湯量に予め対応付けられた水深の想定量である浴槽深さ想定量とが複数組記憶された記憶部と、
    前記湯張り設定湯量と該湯張り設定湯量に対応して前記記憶部に記憶されている浴槽深さ想定量とから求まる浴槽の水平断面積に、前記水位センサの検知結果から求まる前記湯張り完了時から現在までの浴槽の水位差を乗じて前記足し湯湯量を算出し、該足し湯湯量に従って前記流量調節弁の動作を制御する足し湯制御部と、
    を有することを特徴とする自動ふろ給湯装置。
  2. 前記足し湯制御部は、前記浴槽の水平断面積と前記水位差とから算出される理論値に補正係数を乗じて前記理論値よりも少ない足し湯湯量を算出し、該算出結果を基に足し湯を行ったときの浴槽の水位が前記湯張り完了時の水位よりも低かったときには、足し湯湯量の算出と足し湯とを繰り返すことを特徴とする請求項1に記載の自動ふろ給湯装置。
  3. 前記足し湯制御部は、前記浴槽の水平断面積と前記水位差とから算出される理論値に補正係数を乗じて前記理論値よりも少ない足し湯湯量を算出し、該算出結果を基に足し湯を行ったときの浴槽の水位が前記湯張り完了時の水位よりも低かったときには、前記補正係数を補正して足し湯湯量の算出と足し湯とを繰り返すことを特徴とする請求項1に記載の自動ふろ給湯装置。
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