JP2010091207A - 風呂自動機能付き給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】フロースイッチを使用せずに浴槽内の湯水の有無を判断できる風呂自動機能付き給湯機を提供すること。
【解決手段】本発明の風呂自動機能付き給湯機は、浴槽８の湯水を取り出して再度浴槽８に戻す風呂循環回路と、風呂循環回路に浴槽の湯水を循環させる循環ポンプ１５とを備え、循環ポンプ１５を所定の駆動出力で駆動したときの回転数を検出することで、浴槽８内に湯水があるかどうかを検出することにより、フロースイッチを用いずに浴槽内の湯水の有無を判断することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、浴槽に予め設定した温度と湯量の湯を自動的に注湯、保温する機能を備えた風呂自動機能付き給湯機に関する。

従来、この種の給湯機としてはガスや石油の燃焼熱を利用する瞬間加熱式のものや貯湯タンクを持ち電気ヒータやヒートポンプユニット、廃熱回収などで加熱する貯湯式のものなどさまざまなタイプのものがあるが、何れのタイプにおいても浴槽に予め設定した温度と湯量の湯を自動的に注湯し、その後、浴槽の湯温を一定に保つ自動湯張り機能を有するものが多く普及している（例えば、特許文献１参照）。

従来のふろ自動機能付き給湯機（ガス瞬間加熱式）の構成図を図３に示す。図３に示すように、この給湯機は給湯部、ふろ循環部とそれらを結ぶバイパス回路からなる。また、各機能部品やセンサに信号線でつながり制御する制御装置５と給湯機本体とは離れた位置に給湯機の運転操作を行うリモコン６が備えられている。そして給湯機本体より往き循環パイプ７ａ及び戻り循環パイプ７ｂが浴槽８にふろアダプター９を介してつなげられ、給湯機で沸かされた湯が浴槽８に注湯されるようになっている。

給湯部は給水された水を加熱する給湯バーナー１と給湯熱交換器２を有し、市水からの流入量を計る水量センサ１０を備えた給水パイプ３が前記給湯熱交換器２を通って給湯パイプ４につながっている。バイパス回路は給湯パイプ４につながり注湯電磁弁１１が備わったバイパスパイプ１２が、給湯部で加熱された湯をふろ循環部に導く。

ふろ循環部は循環された浴槽８の湯水を再加熱・追い焚きするふろバーナー１３とふろ熱交換器１４を有し、ふろ熱交換器１４よりふろアダプター９に接続する往き循環パイプ７ａ、ふろアダプター９から循環ポンプ１５、そしてふろ熱交換器１４に接続する戻り循環パイプ７ｂからなる。戻り循環パイプ７ｂには浴槽８の湯水の水位を検出する圧力センサ１６、循環時に浴槽８の湯水の温度を検出するサーミスタ１７、ふろ循環部の水流により入り切りする循環判定用のフロースイッチ１８が備わっている。

制御装置５は圧力センサ１６、サーミスタ１７、フロースイッチ１８などのセンサからの信号や、リモコン６からの運転指示信号を受け給湯機の運転を行う。

ここで自動湯はり機能について説明する。リモコン６の自動湯はりスイッチ１９を押すと注湯電磁弁１１が開弁する。すると給湯部に給水され給水パイプ３に備わった水量センサ１０が水流を検知し、給湯バーナー１が点火され給水された水は給湯熱交換器２で湯に加熱される。そして給湯パイプ４からバイパスパイプ１２を経てふろ循環部に導かれ、往き循環パイプ７ａ及び戻り循環パイプ７ｂを通りふろアダプター９より浴槽８に注湯される。

注湯される量は予め設定されており、最初は浴槽８の水位がふろアダプター９よりも下になる一定少量（例えば１０Ｌ）が注湯される。注湯終了後、循環ポンプ１５を駆動しフロースイッチ１８により浴槽８内の残湯の有無を確認する。フロースイッチ１８が作動せず残湯が無い（ふろアダプター９以上の湯水が無い）と判断されれば、再度注湯電磁弁１１を開弁し予め設定された湯量まで注湯を行う。この時、制御装置５は注湯量を積算しており、予め設定された注湯量になると注湯電磁弁１１を閉じる。注湯が終了すると、循環ポンプ１５を駆動し循環判定用のフロースイッチ１８が作動することで、湯が浴槽８に注
湯されたことを確認する。

一方、前述の最初の一定少量注湯後に循環ポンプ１５を駆動しフロースイッチ１８が作動した場合には浴槽８内に残湯が有る（ふろアダプター９以上の湯水が有る）と判断する。そして、循環ポンプ１５を停止し、圧力センサ１６で浴槽８の水位を検出することで残湯量の演算を行う。そして設定湯量に対して不足する量を注湯する。
特開平１０−１０３７６５号公報

しかしながら、従来の構成では浴槽内の湯水の有無を判断するため、循環ポンプを駆動し、ふろ循環部に設けたフロースイッチが作動するかどうかを検出していた。フロースイッチは、おもりとなる磁石部分が水流のない状態では重力で下がり、リードスイッチがＯＦＦとなるが、ある程度以上の水流があると磁石部分が浮上しリードスイッチがＯＮとなるしくみである。

このため、フロースイッチは循環流量が少ないと、湯水の流れがあったとしても磁石部分が浮上せず検出できない場合があるというフロースイッチを用いることに特有の課題を有していた。また、フロースイッチのＯＦＦに重力を利用するため取り付け姿勢に制約があり、さらに、電磁弁やモーター等の磁力によりリードスイッチが影響を受け、部品の配置によっては誤作動や検出流量の変化が生じるため、小さいスペースに多数の部品を配置することが困難であった。

循環流量の検出ならば流量センサを使っても可能であるが、浴槽内の湯水には毛髪や繊維クズが多く、流量センサの羽根車にからまってしまうため、ふろ循環部では使用できない。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、フロースイッチを使用せずに浴槽内の湯水の有無を判断できる風呂自動機能付き給湯機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、本発明の風呂自動機能付き給湯機は、浴槽の湯水を取り出して再度浴槽に戻す風呂循環回路と、前記風呂循環回路に浴槽の湯水を循環させる循環ポンプとを備え、前記循環ポンプを所定の駆動出力で駆動したときの回転数を検出することで、前記浴槽内に湯水があるかどうかを検出することにより、フロースイッチを用いずに浴槽内の湯水の有無を判断することができる。

本発明は、フロースイッチを使用せずに浴槽内の湯水の有無を判断可能な風呂自動機能付き給湯機を提供することができる。

第１の発明の風呂自動機能付き給湯機は、浴槽の湯水を取り出して再度浴槽に戻す風呂循環回路と、前記風呂循環回路に浴槽の湯水を循環させる循環ポンプとを備え、前記循環ポンプを所定の駆動出力で駆動したときの回転数を検出することで、前記浴槽内に湯水があるかどうかを検出することにより、フロースイッチを使用せず浴槽内の湯水の有無を判断できるため、循環流量が少なくても正確に判断できる。また、フロースイッチを使わないため、小さいスペースにも多数の部品の配置が容易であり、他の部品の磁力による誤作動もない。

第２の発明の風呂自動機能付き給湯機は、特に第１の発明において、前記循環ポンプを所定の駆動出力で駆動したときに、前記循環ポンプの回転数が、所定の回転数未満の状態を、所定の時間継続したときに、前記浴槽内に湯水があると判断することにより、浴槽内には湯水が有るが、風呂循環回路内の湯水が浴槽に抜け落ち空気に置き換わっているような場合でも、浴槽内に湯水が無いと誤検出してしまうことを防止できる。

第３の発明の風呂自動機能付き給湯機は、特に第１または第２の発明において、前記循環ポンプを所定の駆動出力で駆動したときに、前記循環ポンプの回転数が、所定の回転数以上の状態を、所定の時間継続したときに、前記浴槽内に湯水がないと判断することにより、浴槽内には湯水が無く風呂循環回路内にのみ湯水が有るような場合でも、浴槽内に湯水が有ると誤検出してしまうことを防止できる。

第４の発明の風呂自動機能付き給湯機は、特に第１から第３の発明において、前記循環ポンプを所定の駆動出力で駆動したときに、前記循環ポンプの回転数が、所定の回転数未満もしくは以上の状態を、所定の時間継続しないときは、一旦、循環ポンプの駆動を停止し、前記浴槽内に所定量の湯水を注湯後、再度、前記循環ポンプを所定の駆動出力で駆動させて、前記循環ポンプの回転数を検出することで、前記浴槽内に湯水があるかどうかを検出することにより、浴槽内に風呂アダプター近傍程度の湯水が残っており、湯水の有無が確定できないような場合、一旦注湯を行って確実に湯水が有る状態にしてから、再度湯水の有無判断をするため、湯水が無いと誤検出してしまうことを防止できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態における風呂自動機能付き給湯機（貯湯式）の構成図である。図１において貯湯タンク２０には、電気ヒータやヒートポンプユニット、廃熱回収などの加熱手段（図示せず）で加熱された湯が貯えられる。本実施の形態では、貯湯タンク２０に湯を貯える貯湯式としているが、本実施の形態に限定されることなく、従来の給湯機で説明したガスや石油の燃焼熱と熱交換する瞬間式の給湯機でもよい。

図１において、浴槽８には湯水を供給する配管が接続されるふろアダプター９が接続されている。まず、貯湯タンク２０から浴槽８に湯水を供給する流路の構成について説明する。貯湯タンク２０の湯は上部から取り出され混合弁２１で水と混合される。そして、浴槽８への湯水の供給の開始／停止を行う注湯電磁弁１１、浴槽８への注湯流量を検出する流量センサ２２、浴槽８への注湯温度を検出するサーミスタ２３を介し、追い焚き熱交換器２４の手前で分岐して、一方は往き循環パイプ７ａにてふろアダプター９に接続されている。

もう一方は追い焚き熱交換器２４（浴槽湯側）、浴槽８内の湯水を循環する循環ポンプ１５介し、戻り循環パイプ７ｂにてふろアダプター９に接続されている。流路上には浴槽８内の湯水の水位を検出する圧力センサ１６と浴槽８内の湯温を検出するサーミスタ１７が設けられている。そして、分岐した二方向の経路で風呂循環回路を構成しており、循環ポンプ１５を駆動することで、浴槽内の湯水が風呂循環回路を流通する。

次に、追い焚きを行うために貯湯タンク２０の湯を追い焚き熱交換器２４に供給する流路の構成について説明する。貯湯タンク２０の湯は上部から取り出され追い焚き熱交換器２４（貯湯タンク湯側）に接続され、追い焚きポンプ２５を介し、貯湯タンク２０下部に戻される。一方、浴槽側の湯水は、循環ポンプ１５が駆動することによって、アダプター９から浴槽８内の湯水を吸い込み、風呂循環回路を流通して追い焚き熱交換器２４で熱交
換を行い、再度アダプター９から浴槽８へと戻される。

また、本実施の形態において、各機能部品を制御する制御装置５と浴槽８への湯はり量や湯はり温度を設定するリモコン６を有している。

以上のように構成されたふろ自動機能付き給湯機について、以下その動作、作用を説明する。

まず、循環ポンプ１５による浴槽８内の湯水有無判断方法について説明する。循環ポンプ１５には直流電力駆動のＤＣポンプを使用しており、制御装置５で駆動Ｄｕｔｙを変化させることで能力調整が可能である。また、循環ポンプ１５からは回転信号が出力されており制御装置５にて検出できるようになっている。

図２は水を循環している場合としていない場合の循環ポンプ１５の駆動Ｄｕｔｙと回転数の関係図である。浴槽８の湯水がアダプター９以上あり、浴槽８の湯水が循環される状態で循環ポンプ１５を駆動Ｄｕｔｙ５０％で駆動すると回転数はほぼ５０００ｒｐｍとなる。

しかし、浴槽８の湯水がふろアダプター９までない状態で循環ポンプ１５を上記と同じＤｕｔｙで駆動させると、回転数は非常に高くなり１５０００ｒｐｍ以上となる。これはポンプに水の抵抗がかからないためである。これにより循環ポンプ１１を所定の駆動Ｄｕｔｙ（例えば５０％）で駆動し、そのときの回転数がある値（例えば１００００ｒｐｍ）より高いか低いかを見ることで浴槽８の湯水がふろアダプター９以上有るか無いかを判断することができる。

次に浴槽８に少量の注湯を行い、その後循環する場合について説明する。この場合、浴槽８内の湯水はアダプター９までないが、往き循環パイプ７ａ及び戻り循環パイプ７ｂには注湯した湯水が残っている。この状態で循環ポンプ１５を駆動すると、戻り循環パイプ７ｂ内の湯水が循環ポンプ１５に吸われるため、循環パイプの長さにもよるが数秒から数十秒間は水有りでの循環状態となり、その後水無しでの循環状態となる。最初の段階で判断をしてしまうと、循環パイプに残った湯水で浴槽８内に湯水が有ると誤判断してしまうことになる。

このような状態でも確実に浴槽８内の湯水の有無を判断するため、循環開始から所定の時間（例えば４５秒間）連続して回転数がある値（例えば１００００ｒｐｍ）を下回らなければ浴槽８の湯水が有ると判断しないようにしている。

判断までの時間は、設置条件で決めている最大の循環パイプ長と循環ポンプ８の循環量を勘案し、循環パイプ内の湯水が吸いだされる時間に対し余裕を持った時間に設定するものとし、一義的に決定されるものではない。

上記とは逆に浴槽８内には湯水がふろアダプター９以上有るが、循環パイプ内の湯水が抜け落ちているような場合には循環初期は水無しで、その後水有りとなる。この場合も同様で循環開始から所定の時間（例えば４５秒間）連続して回転数がある値（例えば１００００ｒｐｍ）を越えなければ浴槽８の湯水が無いと判断しないようにしているため誤判断することはない。

さらに浴槽８の湯水がふろアダプター９の中間程度まであり、循環を行うと空気と湯水とを吸い込みながら循環され、循環ポンプ１５の回転数がある値（例えば１００００ｒｐｍ）を挟んで短い時間間隔で変動してしまうような場合について説明する。

このような場合、浴槽８内の湯水有無はいつまでも判断できないため、所定の時間（例えば３分）以内に判断がつかなかった場合には、一旦循環ポンプ１５を停止し、注湯電磁弁１１を開弁して少量（例えば１０Ｌ）の湯水を浴槽８に注湯後、再度循環ポンプ１５を駆動し判断を行うようにしている。

こうすることで、確実に浴槽８内の湯水がふろアダプター９以上有る状態にして判断させることができるため誤判断することがなくなる。

次に、浴槽８への自動湯はり運転について説明する。まず、リモコン６で自動湯はりする湯量、温度を設定する。その後、リモコン６の自動湯はりスイッチ１９を操作することで自動湯はりが開始される。湯はり時には注湯電磁弁１１を開弁し、サーミスタ２３の検出温度がリモコン６で設定された温度になるよう混合弁２１を駆動し湯温制御を行う。浴槽８への注湯量は流量センサ２２の検出流量を積算していくことで算出する。

浴槽８に湯はり開始前から残湯がある場合もあるため、ふろアダプター９までの湯量より所定量少ない量を注湯した時点で一旦注湯電磁弁１１を閉じ循環ポンプ１５を所定の駆動Ｄｕｔｙで駆動する。

ここで浴槽８に残湯が有ると判断された場合には循環ポンプ１５を停止後、圧力センサ１６の検出値を取り込む。そして、設定湯量までの不足湯量を求め、その量を再度注湯する。

浴槽８に残湯が無いと判断された場合には設定湯量までの残り分を再度注湯する。そして、設定湯量注湯後、循環ポンプ１５を駆動し、サーミスタ１７で浴槽内の湯温を検出し、設定温度より低かった場合には追い焚き行う。

追い焚き時には循環ポンプ１５を駆動しながら追い焚きポンプ２５を駆動し、追い焚き熱交換器２４で貯湯タンク２０の湯と浴槽８の湯を熱交換させ浴槽８に再び戻すことで温度を上げる。サーミスタ１７が設定温度を検出した時点で自動湯はりは完了となる。

自動湯はり完了後、リモコン６で設定された時間（例えば３時間）は浴槽８の湯温を設定温度に保つよう周期的（例えば１５分毎）に追い焚きを行う自動保温機能と、浴槽８の湯量が設定湯量より一定量（例えば２．５ｃｍなど）減った場合には自動でたし湯を行う自動たし湯機能が継続して動作する。

以上のように、本実施の形態の風呂自動機能付き給湯機は、フロースイッチを用いることなく、浴槽内の湯水の有無を判断することができるため、確実に浴槽内の湯水の有無を検出することができるだけでなく、フロースイッチを用いないためコストを削減することができる。

本発明に係る風呂自動機能付き給湯機は、給湯部にヒートポンプサイクルと給湯サイクルが一体に構成された一体型ヒートポンプ式給湯機、別体に構成された分離型ヒートポンプ式給湯機、給湯用熱交換器で加熱したお湯をそのまま出湯できる直接出湯型ヒートポンプ式給湯機などの各種ヒートポンプ給湯機、さらには熱源に電気ヒータを用いる電気温水器、ガス給湯機などにも用いることができる。

実施の形態１における風呂自動機能付き給湯機の構成図 同形態１における循環ポンプの特性図 従来の給湯機の構成図

符号の説明

５ 制御装置
７ａ 往き循環パイプ
７ｂ 戻り循環パイプ
８ 浴槽
９ アダプター
１１ 注湯電磁弁
１５ 循環ポンプ

Claims (4)

1. 浴槽の湯水を取り出して再度浴槽に戻す風呂循環回路と、前記風呂循環回路に浴槽の湯水を循環させる循環ポンプとを備え、前記循環ポンプを所定の駆動出力で駆動したときの回転数を検出することで、前記浴槽内に湯水があるかどうかを検出することを特徴とする風呂自動機能付き給湯機。
2. 前記循環ポンプを所定の駆動出力で駆動したときに、前記循環ポンプの回転数が、所定の回転数未満の状態を、所定の時間継続したときに、前記浴槽内に湯水があると判断することを特徴とする請求項１に記載の風呂自動機能付き給湯機。
3. 前記循環ポンプを所定の駆動出力で駆動したときに、前記循環ポンプの回転数が、所定の回転数以上の状態を、所定の時間継続したときに、前記浴槽内に湯水がないと判断することを特徴とする請求項１または２に記載の風呂自動機能付き給湯機。
4. 前記循環ポンプを所定の駆動出力で駆動したときに、前記循環ポンプの回転数が、所定の回転数未満もしくは以上の状態を、所定の時間継続しないときは、一旦、循環ポンプの駆動を停止し、前記浴槽内に所定量の湯水を注湯後、再度、前記循環ポンプを所定の駆動出力で駆動させて、前記循環ポンプの回転数を検出することで、前記浴槽内に湯水があるかどうかを検出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の風呂自動機能付き給湯機。

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