JP2013160450A

JP2013160450A - 風呂装置

Info

Publication number: JP2013160450A
Application number: JP2012023201A
Authority: JP
Inventors: Shoko Tokunaga; 晶子徳永; Masaki Takachi; 正喜高地
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2012-02-06
Filing date: 2012-02-06
Publication date: 2013-08-19

Abstract

【課題】追い焚き動作開始時に高温又は低温の浴槽水で入浴者に不快感を与えない風呂装置を提供する。
【解決手段】追い焚き動作開始時に貯湯温度センサ４３ａで検知された風呂熱交換器３０の周囲にある湯水の温度が所定値より高い、あるいは、外気温センサ１４で検知された外気温が所定値より低い場合、前回の追い焚き動作から経過した時間が所定時間以上であれば、風呂熱交換器３０内の浴槽水が高温、もしくは風呂循環回路３４内の浴槽水が低温だとして、風呂循環ポンプ３５の流量を第１所定流量から所定の流量だけ落とした第２所定流量で駆動することで浴槽３１に浴槽水が低流量で流入することから、入浴者が高温もしくは低温の浴槽水で不快な思いをすることがなく、快適な入浴が可能となる。
【選択図】図３

Description

この発明は、浴槽内にある浴槽水を風呂熱交換器で加熱する追い焚き動作を行う風呂装置に関するものである。

従来、この種のものでは、湯水を貯湯する貯湯タンクの内部に風呂熱交換器を設置し、風呂熱交換器と浴槽とを配管で接続する風呂循環回路の途中に所定の流量で駆動する風呂循環ポンプを備えたものにおいて、追い焚き動作の開始時に検知された外気温に応じて浴槽に流入する浴槽水の流量を変化させたものがあり、外気温が低い時には風呂循環ポンプを高流量で駆動して入浴者が触れる浴槽水量を増やし体感温度を高め、外気温が高い時には風呂循環ポンプを低流量で駆動して入浴者が触れる浴槽水量を減らして体感温度を下げることで、快適な入浴を可能にしたものがあった。（例えば、特許文献１）

特開２００９−９７８１５号公報

しかし、この従来のものでは、前回行った追い焚き動作が終了して風呂循環ポンプが停止してから所定時間以上経過した状態で追い焚き動作を開始すると、貯湯タンク内に設置された風呂熱交換器内の周囲に高温湯がある場合、高温湯で加熱され高温となった浴槽水が浴槽内に流入することや、外気温が低いことで低下した風呂循環回路内の浴槽水が浴槽内に流入することで、入浴者が不快に感じる問題があった。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１では、湯水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンク内に設けられて浴槽内の浴槽水を加熱する風呂熱交換器と、該風呂熱交換器と浴槽とを配管で接続する風呂循環回路と、該風呂循環回路に設置され浴槽水を循環させる風呂循環ポンプと、前記貯湯タンクに設置され前記風呂熱交換器の周囲の温度を検知する貯湯温度センサと、前記風呂循環ポンプを所定の流量で駆動させ浴槽水を前記風呂熱交換器で加熱する追い焚き動作を行う制御部とを備えた風呂装置において、追い焚き動作開始時に前記制御部は、前記貯湯温度センサで検知された温度が所定値以上であり、前記風呂循環ポンプの停止時間が所定時間以上であれば、所定の流量を低下させるものである。

また、請求項２では、湯水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンク内の湯水と熱交換して浴槽内の浴槽水を加熱する風呂熱交換器と、該風呂熱交換器と浴槽とを配管で接続する風呂循環回路と、該風呂循環回路に設置され浴槽水を循環させる風呂循環ポンプと、外気温を検出する外気温センサと、前記風呂循環ポンプを所定の流量で駆動させ浴槽水を前記風呂熱交換器で加熱する追い焚き動作を行う制御部とを備えた風呂装置において、追い焚き動作開始時に前記制御部は、前記外気温センサで検知された外気温が所定値以下であり、前記風呂循環ポンプの停止時間が所定時間以上であれば、所定の流量を低下させて前記風呂循環ポンプを駆動開始するようにしたものである。

また、請求項３では、前記制御部は、前記風呂循環ポンプの流量を低下させてから所定時間以上経過したら、前記風呂循環ポンプの流量を上げるものである。

この発明の請求項１によれば、追い焚き動作開始時に貯湯温度センサで検知された温度が所定値以上であり、風呂循環ポンプの停止時間が所定時間以上経過していると判断したら所定の流量を低下させるので、追い焚き動作開始時に風呂熱交換器内にある高温の浴槽水が低流量で浴槽に流入するため、入浴者に不快感を与えることがない。

また、請求項２によれば、追い焚き動作開始時に外気温センサで検知された値が所定値以下であり、風呂循環ポンプの停止時間が所定時間以上経過していると判断したら、所定の流量を低下させて風呂循環ポンプを駆動開始するので、追い焚き動作開始時に風呂循環回路内にある低温の浴槽水が低流量で浴槽に流入するため、入浴者に不快感を与えることがない。

また、請求項３によれば、風呂循環ポンプの流量を低下させてから所定時間以上経過したら流量を上げるので、追い焚き動作が長引くことがなく早期に設定温度まで到達する。

この発明の一実施形態を示す概略構成図同発明の制御ブロック図同発明の追い焚き動作を説明するフローチャート

次に、この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。
１は湯水を所定量貯湯可能な貯湯タンク２等を収納した貯湯タンクユニット、３は貯湯タンク２内の湯水を加熱するヒートポンプユニットである。

前記ヒートポンプユニット３は、冷媒を高温高圧に圧縮する圧縮機４と、高温高圧の冷媒と熱交換によって湯水を加熱する冷媒水熱交換器５と、冷媒を減圧する電動式の膨張弁６と、空気熱で冷媒を蒸発させる空気熱交換器７とを配管で環状に接続した冷媒回路８と、空気熱交換器７に周囲の空気を送り込む送風ファン９とを備えており、冷媒回路８内には冷媒として二酸化炭素が使用され超臨界ヒートポンプサイクルを構成している。

ここで、冷媒水熱交換器５は冷媒と被加熱水である貯湯タンク２内の湯水とが対向して流れる対向流方式を採用しており、超臨界ヒートポンプサイクルでは熱交換時において冷媒は超臨界状態のまま凝縮されるため効率よく高温まで被加熱水を加熱することができ、冷媒水熱交換器５に流入する冷媒の入口温度と流出する出口温度の温度差が一定になるように膨張弁６または圧縮機４を制御して、冷媒水熱交換器５に流入する被加熱水の温度を５〜２０℃の低温にすることで効率よく加熱することができ、ＣＯＰが向上する。

１０は圧縮機４から吐出し冷媒水熱交換器５に流入する冷媒の温度を検出する水熱交入口センサ、１１は冷媒水熱交換器５で放熱した冷媒の温度を検出する水熱交出口センサ、１２は膨張弁６で減圧され空気熱交換器７に流入する冷媒の温度を検出する空熱交入口センサ、１３は空気熱交換器７で蒸発した冷媒の温度を検出する空熱交出口センサ、１４は空気熱交換器７の上部に設置され周囲の気温を検出する外気温センサである。

１５は貯湯タンク２下部と冷媒水熱交換器５とを配管で接続するヒーポン往き管、１６は冷媒水熱交換器５と貯湯タンク２上部とを配管で接続するヒーポン戻り管、１７はヒーポン往き管１５の途中に設置され配管内の湯水を循環させるヒーポン循環ポンプであり、該ヒーポン循環ポンプ１７を駆動することで貯湯タンク２下部にある湯水をヒーポン往き管１５から冷媒水熱交換器５に流入して加熱し、ヒーポン戻り管１６から貯湯タンク２に流入することで高温湯を貯湯するヒーポン循環回路１８を形成している。

１９はヒーポン往き管１５に設置され冷媒水熱交換器５に流入する湯水の温度を検出する往き管温度センサ、２０はヒーポン戻り管１６に設置され冷媒水熱交換器５で加熱された湯水の温度を検出する戻り管温度センサであり、往き管温度センサ１９及び戻り管温度センサ２０で検出された湯水の温度に基づいて圧縮機４の出力やヒーポン循環ポンプ１７の流量を制御し、設定された目標沸き上げ温度まで沸き上げる沸き上げ動作を行う。

２１は貯湯タンク２に市水を流入する給水管、２２は貯湯タンク２上部にある高温湯を出湯する出湯管、２３は給水管２１から分岐した給水バイパス管、２４は出湯管２２と給水バイパス管２３内を流動する湯水を所定の比率で混合して設定された給湯温度に調節する給湯混合弁、２５は出湯管２２と給水バイパス管２３内を流動する湯水を所定の比率で混合して設定された風呂温度に調節する風呂混合弁である。

２６は給湯混合弁２４で所定の比率で混合された湯水が流動する給湯管、２７は洗面所等に設置され給湯混合弁２４で給湯温度に調節された湯水を開栓することで出湯可能な給湯栓、２８は給湯管２６内を流動する湯水の流量を検知する給湯流量センサ、２９は給湯管２６内を流動する湯水の温度を検知する給湯温度センサである。

３０は貯湯タンク２内の高温湯と熱交換して浴槽３１内に貯められた浴槽水を加熱する風呂熱交換器、３２は浴槽水を風呂熱交換器３０に送る風呂戻り管、３３は風呂熱交換器３０で加熱された浴槽水を浴槽３１内に戻す風呂往き管、３４は風呂往き管３３と風呂熱交換器３０と風呂戻り管３２とで形成された風呂循環回路、３５は風呂循環回路３４内の浴槽水を循環させる流量可変のＤＣポンプで構成された風呂循環ポンプである。

３６は浴槽３１内にある浴槽水の水位を検知する水位センサ、３７は風呂熱交換器３０で加熱された浴槽水の温度を検知する風呂温度センサであり、風呂往き管３３途中にそれぞれ設置されている。

３８は風呂混合弁２５で混合された湯水を風呂戻り管３２に搬送する湯張り回路であり、配管途中には、風呂混合弁２５で混合された湯水の温度を検知する湯張り温度センサ３９と、電動弁を開閉して浴槽３１への湯張り開始及び停止を行う湯張り電磁弁４０と、配管内を流動する湯水の流量から浴槽３１への湯張り量を検知する湯張り流量センサ４１と、浴槽３１の湯水が逆流するのを防止する逆止弁４２とが設置されている。

４３は貯湯タンク２の上下方向に複数配置された貯湯温度センサで、この実施形態では貯湯温度センサ４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ、４３ｅの５つが設置されているものであり、この貯湯温度センサ４３が検出する温度情報によって貯湯タンク２内の残熱量と、貯湯タンク２内の上下方向の温度分布が確認できる。

なお、この実施形態では貯湯温度センサ４３ａが風呂熱交換器３０の周囲にある湯水の温度を検知しており、貯湯温度センサ４３ａで検知された温度から風呂熱交換器３０での浴槽水の加熱が可能か判断する。

４４は貯湯タンク２上部に連通し加熱した湯水の体積膨張による圧力上昇を防止する逃し弁、４５は市水からの圧力を一定に減圧する減圧弁、４６は給水管２１内を流動する市水の温度を検出する給水温度センサ、４７は給水管２１に設置され栓を備えた給水栓である。

４８は台所等に設置されたメインリモコンであり、浴槽３１へ設定温度の湯水を湯張りする湯張り動作を行い保温する風呂自動運転を開始する風呂自動スイッチ４９と、給湯設定温度や風呂設定温度を表示する表示部５０と、給湯設定温度や風呂の湯張り完了等を音声で報知するスピーカ５１とが備えられている。

５２は浴槽３１がある浴室５３の壁等に設置された風呂リモコンであり、風呂熱交換器３０で浴槽水を加熱する追い焚き動作を開始させる追い焚きスイッチ５４と、浴槽３１に湯張りする湯水の設定温度等を表示する風呂表示部５５と、追い焚き動作の開始等を音声で報知する風呂スピーカ５６とが備えられている。

前記表示部５０及び風呂表示部５５は液晶、ＬＥＤ、ドットマトリクス型表示器等の各種の表示器が使用可能であり、この実施形態では、液晶タッチパネルで形成されている。これにより、各種項目スイッチ及び数値入力ためのスイッチが表示され、任意のスイッチに触れて操作することで項目の選択や数値の入力が可能となる。

５７は貯湯タンクユニット１内に設置された各センサの入力を受け、各アクチュエータの駆動を制御するマイコンを内蔵した制御部であり、風呂循環ポンプ３５の流量を変化させ風呂循環回路３４を流動する浴槽水の流量を変更する流量変更手段５８と、各温度センサで検知された値と所定値とを比較する温度比較手段５９と、追い焚き動作や湯張り動作等を開始してから経過した時間と所定時間とを比較する時間比較手段６０とを備えている。

６１はヒートポンプユニット３内に設置された各センサでの検知値に基づいて、各アクチュエータの駆動を制御するマイコンを内蔵したヒーポン制御部であり、制御部５７と相互に通信して圧縮機２の駆動やヒーポン循環ポンプ１７の流量を制御する。

６２は貯湯タンク２の底部に接続され配管途中に排水栓６３を設置した排水管であり、地震等の災害が発生して断水状態になった場合は、給水栓４７を閉栓して逃し弁４４を開放し、排水栓６３を開栓することで貯湯タンク２内に残存する湯水が取り出せる。

次に、この発明の一実施形態の具体的な動作について説明する。
まず、通常時での沸き上げ動作について説明すると、各地の時間帯別契約電力における電力単価が安価な深夜時間帯に達したら、制御部５７は、貯湯タンク２内の湯水をヒートポンプユニット３で加熱する沸き上げ動作を開始する。

制御部５７は、過去一週間における平均使用湯量や貯湯温度センサ４３での検知温度に基づいて、貯湯タンク２内に貯湯する湯水の沸き上げ目標温度や湯量を判定し、沸き上げ完了時刻に目標温度の湯水が所定量沸き上がるために沸き上げ動作を開始する沸き上げ開始時刻を算出して、ヒーポン制御部６１にそれらの情報を送信する。

そして、沸き上げ開始時刻に達したと判断したら、ヒーポン制御部６１は、圧縮機４及びヒーポン循環ポンプ１７を駆動させることで、貯湯タンク２下部にある低温水がヒーポン往き管１５を介して冷媒水熱交換器５で加熱され、ヒーポン戻り管１６を介して貯湯タンク２上部に沸き上げ目標温度の高温水が流入して、貯湯タンク２の上部から高温水が順次積層するように貯湯していく。

そして、ヒーポン制御部６１は、貯湯温度センサ４３で検知された温度から目標沸き上げ温度の湯水が所定の湯量まで貯湯したと判断したら、圧縮機４とヒーポン循環ポンプ１７を停止して沸き上げ動作を終了する。

次に、浴槽３１へ湯水を設定湯張り量だけ流入する湯張り動作について説明する。
メインリモコン４８の風呂自動スイッチ４９が操作されたら、制御部５７は、湯張り電磁弁４０を開放して風呂設定温度の湯水が浴槽３１に流入するよう風呂混合弁２５の開度を調節し、湯張り流量センサ４１で検知された流量から浴槽３１に設定湯張り量の湯水が流入したと判断したら、湯張り電磁弁４０を閉止して湯張りを終了する。

次に、浴槽３１に貯められた浴槽水の追い焚き動作について図３のフローチャートに基づいて説明する。
まず、風呂リモコン５２の追い焚きスイッチ５４が操作されたら、制御部５７は、貯湯タンク２に設置された貯湯温度センサ４３ａで検知された温度を確認する（ステップＳ１０１）。

ステップＳ１０１で貯湯温度センサ４３ａでの検知値を確認したら、温度比較手段５９は、貯湯温度センサ４３ａでの検知値が７５℃を超えているか判断し（ステップＳ１０２）、検知値が７５℃を超えていれば、制御部５７は、風呂循環ポンプ３５の停止時間から前回の追い焚き動作が終了してから経過した時間を確認する（ステップＳ１０３）。

ステップＳ１０３で風呂循環ポンプ３５の停止時間を確認したら、時間比較手段６０は、風呂循環ポンプ３５の停止時間が所定時間である１０分以上か判断し（ステップＳ１０４）、風呂循環ポンプ３５の停止時間が１０分未満であれば、前回の追い焚き動作から短時間しか経過しておらず、風呂熱交換器３０内の浴槽水は高温でないとして、制御部５７は、通常の追い焚き運転時の流量である第１所定流量で風呂循環ポンプ３５を駆動させる（ステップＳ１０５）。

ステップＳ１０５で風呂循環ポンプ３５を第１所定流量で駆動させたら、温度比較手段５９は、風呂温度センサ３７で検知された風呂循環回路３４内を流動する浴槽水の温度とメインリモコン４８で設定した風呂設定温度とを比較し（ステップＳ１０６）、浴槽水の温度が風呂設定温度以上であれば、制御部５７は、風呂循環ポンプ３５を停止して（ステップＳ１０７）、追い焚き動作を終了する。

ステップＳ１０４で風呂循環ポンプ３５の停止時間が１０分以上であると判断されたら、風呂熱交換器３０内にある浴槽水が高温だとして、制御部５７は、風呂循環ポンプ３５の流量を第１所定流量から所定の流量だけ下げた第２所定流量で駆動させることで、入浴者に到達する高温の浴槽水量が減少し、入浴者に不快感を与えない。（ステップＳ１０８）。

ステップＳ１０８で風呂循環ポンプ３５の流量を第２所定流量で駆動したら、制御部５７は、風呂循環ポンプ３５の流量を低下させてから所定時間である１０秒経過したか判断し（ステップＳ１０９）、１０秒経過していれば風呂循環ポンプ３５の流量を第１所定流量まで上げることで（ステップＳ１１０）、追い焚き動作を長時間続けることがなく早期に浴槽水が風呂設定温度まで到達することで快適な入浴が可能となる。

ステップＳ１１０で風呂循環ポンプ３５の流量を第１所定流量まで上げたら、温度比較手段５９は、風呂温度センサ３７で検知された風呂循環回路３４内を流動する浴槽水の温度とメインリモコン４８で設定した風呂設定温度とを比較し（ステップＳ１１１）、浴槽水の温度が風呂設定温度以上であれば風呂循環ポンプ３５を停止して（ステップＳ１１２）、追い焚き動作を終了する。

ステップＳ１０２で検知された貯湯温度センサ４３ａの値が７５℃以下であれば、制御部５７は、外気温センサ１４で検知された値を確認し（ステップＳ１１３）、温度比較手段５９は、外気温が３℃未満か判断する（ステップＳ１１４）。外気温が３℃以上であれば風呂循環回路３４にある浴槽水の温度は低温でないとして、制御部５７は、ステップＳ１０５で通常の追い焚き動作時の流量である第１所定流量で風呂循環ポンプ３５を駆動させる。

ステップＳ１１４で外気温が３℃未満であると判断されたら、制御部５７は、風呂循環ポンプ３５の停止時間から前回の追い焚き動作が終了してから経過した時間を確認し（ステップＳ１１５）、時間比較手段６０は、風呂循環ポンプ３５の停止時間が所定時間である２０分以上か判断する（ステップＳ１１６）。風呂循環ポンプ３５の停止時間が２０分以上であれば風呂循環回路３４内にある浴槽水が低温だとして、ステップＳ１０８で風呂循環ポンプ３５の流量を第１所定流量から所定の流量だけ下げた第２所定流量で駆動させることで、入浴者に到達する低温の浴槽水量が減少し、入浴者に不快感を与えない。また、風呂循環ポンプ３５の停止時間が２０分未満であれば前回の追い焚き動作から短時間しか経過しておらず、風呂循環回路３４内の浴槽水は低温でないとして、ステップＳ１０５で通常の追い焚き動作時の流量である第１所定流量で風呂循環ポンプ３５を駆動させる。

なお、今回の実施形態では、風呂循環ポンプ３５の流量を第２所定流量から第１所定流量まで上げているが、第１所定流量よりも大きな流量で風呂循環ポンプ３５を駆動させてもよく、第２所定流量から第１所定流量よりも大きな流量まで上げて風呂循環ポンプ３５を駆動させることで、より早く風呂設定温度に到達して追い焚き動作を完了することができる。

以上のように、浴槽水を加熱する追い焚き動作を開始する際、貯湯温度センサ４３ａと外気温センサ１４とで風呂熱交換器３０の周囲にある湯水の温度と外気温とを検知し、前回の追い焚き動作から所定時間以上経過していたら風呂循環ポンプ３５の流量を第１所定流量から所定の流量だけ落とした第２所定流量で駆動することで、追い焚き動作の開始時に浴槽３１内へ低流量で浴槽水が流入するので、入浴者に到達する高温もしくは低温の浴槽水量が減少し、入浴者に不快感を与えない。

更に、風呂循環ポンプ３５の流量を第２所定流量にしてから所定時間経過したら、風呂循環ポンプ３５の流量を第１所定流量まで上げることで、追い焚き動作が完了するまで長時間を必要としないため、使用感を損ねることがない。

また、今回の実施形態では、前回の追い焚き動作から経過した時間に基づいて風呂循環ポンプ３５の流量を低下させるか判断しているが、湯張り動作から経過した時間に基づいて判断してもよく、追い焚き動作の開始時に湯張り動作から経過した時間が所定時間以上であると判断すれば、浴槽水の温度が高い、あるいは低いとして風呂循環ポンプ３５を所定の流量だけ低下させて駆動することで、入浴者が高温もしくは低温の浴槽水で不快な思いをすることがない。

また、今回の実施形態では、冷媒に二酸化炭素を用いたヒートポンプユニット３を熱源装置として説明したが、これに限らず、フロン、代替フロンなどの冷媒を用いる一般的なヒートポンプサイクルでもよいものである。

また、貯湯された湯水を加熱する加熱手段をヒートポンプユニット３として説明したが、これに限らず、太陽熱、ガス、液体燃料による給湯機や電気温水器等に適用することが可能である。

１貯湯タンクユニット
２貯湯タンク
１４外気温センサ
３０風呂熱交換器
３１浴槽
３４風呂循環回路
３５風呂循環ポンプ
４３貯湯温度センサ
５７制御部

Claims

湯水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンク内に設けられて浴槽内の浴槽水を加熱する風呂熱交換器と、該風呂熱交換器と浴槽とを配管で接続する風呂循環回路と、該風呂循環回路に設置され浴槽水を循環させる風呂循環ポンプと、前記貯湯タンクに設置され前記風呂熱交換器の周囲の温度を検知する貯湯温度センサと、前記風呂循環ポンプを所定の流量で駆動させ浴槽水を前記風呂熱交換器で加熱する追い焚き動作を行う制御部とを備えた風呂装置において、追い焚き動作開始時に前記制御部は、前記貯湯温度センサで検知された温度が所定値以上であり、前記風呂循環ポンプの停止時間が所定時間以上であれば、所定の流量を低下させることを特徴とする風呂装置。
湯水を貯湯する貯湯タンクと、該貯湯タンク内の湯水と熱交換して浴槽内の浴槽水を加熱する風呂熱交換器と、該風呂熱交換器と浴槽とを配管で接続する風呂循環回路と、該風呂循環回路に設置され浴槽水を循環させる風呂循環ポンプと、外気温を検出する外気温センサと、前記風呂循環ポンプを所定の流量で駆動させ浴槽水を前記風呂熱交換器で加熱する追い焚き動作を行う制御部とを備えた風呂装置において、追い焚き動作開始時に前記制御部は、前記外気温センサで検知された外気温が所定値以下であり、前記風呂循環ポンプの停止時間が所定時間以上であれば、所定の流量を低下させて前記風呂循環ポンプを駆動開始するようにしたことを特徴とする風呂装置。
前記制御部は、前記風呂循環ポンプの流量を低下させてから所定時間以上経過したら、前記風呂循環ポンプの流量を上げることを特徴とする前記請求項１、２のいずれか一項に記載の風呂装置。