JP2014202393A - ふろ給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高温さし湯後にふろ水位センサが浴水の実際の水位よりも低い水位を誤検出して不要なふろ補水運転が行われることを防止する。【解決手段】ふろ水位センサ２２が監視する浴水の水位が目標水位を下回ると、所定量または目標水位まで設定温度の湯を供給するふろ補水運転を行う制御手段４３とを備えたふろ給湯装置において、制御手段４３は、浴槽１５に高温の湯を供給する高温さし湯が開始されるとふろ水位センサ２２による水位監視を中断し、高温さし湯終了後に、ふろ循環ポンプ１８を一時的に駆動してふろ循環回路１７内の高温さし湯の湯を浴水に置換してからふろ水位センサ２２の温度が浴水の温度に馴染むのに必要な一定時間Ｔが経過したら、ふろ水位センサ２２による水位監視を再開するようにした。【選択図】図２

Description

本発明は、浴水の水位が目標水位を下回ると自動たし湯を行うふろ給湯装置に関するものである。

従来より、この種のふろ給湯装置は、特許文献１のように、浴槽とふろ熱交換器とを浴水が循環可能に接続するふろ循環回路と、前記ふろ循環回路に設けられ浴水を循環させるふろ循環ポンプと、前記ふろ循環回路途中に設けられて前記浴槽内の水位を監視する水位センサと、前記ふろ循環回路に接続されて前記浴槽に所望の温度の湯水を供給する湯はり回路と、前記水位センサが監視する浴水の水位が目標水位を下回ると、一定量または目標水位まで前記湯はり回路と前記ふろ循環回路を介して設定温度の湯を供給するふろ補水運転を行う制御手段とを備えたものが一般的に知られている。

特開２０１０−１６９２７１号公報（段落００４９）

ところが、この従来のものでは、浴槽に６０℃程度の高温の湯を供給する高温さし湯を行うと、水位センサがこの高温の湯に晒されて温度上昇し、水位センサの温度上昇による出力電圧の変動により、実際の水位よりも低い水位を誤検出してしまうことがあった。

そして、実際の水位よりも低い水位を誤検出したことによって目標水位を下回ったと誤判断されると、自動的にふろ補水運転が行われて不要な湯水が浴槽に供給されて、浴水の水位が目標水位よりも上昇し、場合によっては湯が溢れる恐れがあるものであった。

本発明は、上記課題を解決するため、浴槽とふろ熱交換器とを浴水が循環可能に接続するふろ循環回路と、前記ふろ循環回路に設けられ浴水を循環させるふろ循環ポンプと、前記ふろ循環回路途中に設けられて前記浴槽内の水位を監視するふろ水位センサと、前記ふろ循環回路に接続されて前記浴槽に所望の温度の湯水を供給する湯はり回路と、前記ふろ水位センサが監視する浴水の水位が目標水位を下回ると、所定量または目標水位まで前記湯はり回路と前記ふろ循環回路を介して設定温度の湯を供給するふろ補水運転を行う制御手段とを備えたふろ給湯装置において、前記制御手段は、前記湯はり回路と前記ふろ循環回路を介して前記浴槽に高温の湯を供給する高温さし湯が開始されると前記ふろ水位センサによる水位監視を中断し、高温さし湯終了後に、前記ふろ循環ポンプを一時的に駆動して前記ふろ循環回路内の高温さし湯の湯を浴水に置換してから前記ふろ水位センサの温度が浴水の温度に馴染むのに必要な一定時間が経過したら、前記ふろ水位センサによる水位監視を再開するようにした。

また、前記ふろ水位センサの温度が浴水の温度に馴染むのに必要な一定時間は、前記高温さし湯の温度に応じて可変するものとした。

本発明によれば、高温さし湯時の水位センサの温度特性によって水位を低く誤検出してしまう状況では水位監視が中断され、高温さし湯後にふろ循環回路内の湯水を浴水に置換した後、水位センサの温度が浴水の温度に馴染むのに必要な一定時間が経過して水位を低く誤検出してしまう恐れがなくなったタイミングで水位監視が再開されるため、不要なふろ補水運転が確実に防止できる。

本発明の一実施形態のふろ給湯装置の概略構成図 同一実施形態の作動を説明するタイムチャート

次に、本発明の一実施形態のヒートポンプ貯湯式ふろ給湯装置を図面に基づいて説明する。

１は湯水を貯湯するステンレス製の貯湯タンク、２は貯湯タンク１底部に市水を給水する給水管、３は貯湯タンク１上部から出湯する出湯管、４は給水管２から分岐された給水バイパス管、５は出湯管３からの湯水と給水バイパス管４からの水とを給湯設定温度になるように混合する給湯混合弁、６は給湯混合弁５で混合された湯が流通する給湯管、７は給湯管６からの湯を給湯する給湯栓である。

８は出湯管３からの湯水と給水バイパス管４からの水とをふろ設定温度になるように混合するふろ混合弁、９はふろ混合弁８で混合された湯が流通して浴槽に湯はりするための湯はり回路、１０は湯はり回路９を開閉する湯はり開閉弁である。

１１は給湯管６途中に設けられ給湯温度を検出する給湯温度センサ、１２は給湯管６途中に設けられ給湯流量を検出する給湯流量センサ、１３は湯はり回路９途中に設けられ湯はり温度を検出する湯はり温度センサ、１４は湯はり回路９途中に設けられ湯はり流量を検出する湯はり流量センサである。

１５は浴槽、１６は貯湯タンク１内の上部に設けられ貯湯タンク１内の湯の熱で浴水を加熱するためのふろ熱交換器、１７は浴槽１５とふろ熱交換器１６とを浴水が循環可能に接続するふろ循環回路、１８はふろ循環回路１７途中に設けられ浴水を循環させるふろ循環ポンプ、１９はふろ熱交換器１８をバイパスしてふろ循環回路１７を接続するふろバイパス管、２０はふろバイパス管１９とふろ循環回路１７の接続点に設けられ、浴水をふろ熱交換器１６側を循環させるか、ふろバイパス管１９側を循環させるかを切り換えるふろ三方弁である。ここで、ふろ熱交換器１６はステンレス管を螺旋状に巻回した構成としている。

２１はふろ循環回路１７途中に設けられ浴槽１５からふろ熱交換器１６へ流れる浴水の温度を検出するふろ温度センサ、２２はふろ循環回路１７途中に設けられ浴槽１５内の水位を検出するふろ水位センサである。

２３は貯湯タンク１の側面の上下方向に複数設けられ貯湯温度を検出する貯湯温度センサ、２４は給水管２に設けられ市水の給水圧を一定の圧力に減圧する減圧弁、２５は貯湯タンク１内の過圧を逃がす過圧逃がし弁である。

２６は貯湯タンク１下部の湯水を外部のヒートポンプ式加熱手段２８へ導出するヒーポン往き管、２７はヒートポンプ式加熱手段２７を通過した湯水を貯湯タンク１上部へ導入するヒーポン戻り管である。

２８は貯湯タンク１の湯水を加熱するヒートポンプ式加熱手段で、冷媒を圧縮する圧縮機２９と、水側にヒーポン往き管２６とヒーポン戻り管２７とが接続され冷媒と水とを熱交換する冷媒水熱交換器３０と、冷媒の圧力を減圧する減圧器３１と、液冷媒を蒸発させる蒸発器３２と、蒸発器３２に熱源となる外気を供給する送風手段３３と、冷媒水熱交換器３０の水側にヒーポン往き管２６からの湯水を供給する加熱循環ポンプ３４と、冷媒水熱交換器３０へ流入する水の温度を検出する入水温度センサ３５、冷媒水熱交換器３０で加熱された湯の温度を検出する沸き上げ温度センサ３６とを備え、蒸発器３０で吸熱した冷媒を圧縮機２９で圧縮して冷媒水熱交換器３０を介して水を加熱するようにしている。このヒートポンプ式加熱手段２８には冷媒として二酸化炭素冷媒が用いられ、高圧側が超臨界状態となることにより水を９０℃の高温まで加熱することができるものである。

３７は台所近傍等に設けられるリモートコントローラで、給湯装置に関する各種の情報（給湯設定温度、ふろ設定温度、タンク残湯量、給湯機の作動状態、日時等）を表示するドットマトリクス液晶型の表示部３８と、給湯温度の設定とふろ温度の設定等を行う十字キー３９と、ふろ自動運転を行わせるふろ自動キー４０と、浴槽１５への高温さし湯運転を行わせる高温さし湯キー４１と、給湯機の作動状態を表示部３８に表示させたり、各操作キーの操作に応じた情報を表示部３８に表示させるよう制御するリモコン制御手段４２とを備えている。

４３は、給湯温度センサ１１、給湯流量センサ１２、湯はり温度センサ１３、湯はり流量センサ１４、ふろ温度センサ２１、ふろ水位センサ２２、貯湯温度センサ２３の検出値が入力され、給湯混合弁５、ふろ混合弁８、湯はり開閉弁１０、ふろ循環ポンプ１８、ふろ三方弁２０の作動を制御すると共に、リモートコントローラ３７およびヒートポンプ式加熱手段２８とと通信可能に接続された貯湯側制御手段である。この貯湯側制御手段４３は、予め給湯機の作動を制御するためのプログラムが記憶されていると共に、演算、比較、記憶機能、カレンダー時計機能を有しているものである。

４４は、入水温度センサ３５、沸き上げ温度センサ３６の検出値が入力され、、圧縮機２９、減圧器３１、送風手段３３、加熱循環ポンプ３４の作動を制御すると共に、貯湯側制御手段４３と通信可能に接続された加熱側制御手段である。この加熱側制御手段４３は、予めヒートポンプ式加熱手段２８の作動を制御するためのプログラムが記憶されているものである。

＜沸き上げ運転＞
電力料金単価の安価な所定時間帯（深夜時間帯）の開始時刻になると、貯湯側制御手段４３はそれまでの給湯負荷量に見合う湯量を沸き上げ開始するべく、加熱側制御手段４４に対し、給湯負荷量に見合う沸き上げ目標温度と沸き上げ開始の指示を送信し、加熱側制御手段４４は圧縮機２９と減圧器３１と送風手段３３と加熱循環ポンプ３４を駆動開始して、貯湯タンク１下部から取り出した湯水を冷媒水熱交換器３０で沸き上げ目標温度まで加熱して貯湯タンク１上部へ戻し、貯湯タンク１上部から沸き上げ設定温度の湯を積層状に貯湯し、貯湯側制御手段４３は最下部の貯湯温度センサ２３が所定の沸き上げ終了判定温度を検出するか、所定時間帯の終了時刻に到達すると、加熱側制御手段４４に沸き上げの停止を指示し、加熱側制御手段４４は圧縮機２９と減圧器３１と送風手段３３と加熱循環ポンプ３４を駆動停止して沸き上げ運転を終了する。

＜給湯＞
給湯栓７が開かれると、貯湯タンク１の底部に給水管２から市水が流入すると共に貯湯タンク１の頂部から出湯管３を介して高温の湯が出湯し、給湯混合弁５で給水バイパス管４からの水と混合されて給湯管６を通過する。そして、給湯流量センサ１２が最低作動水量以上を検出すると、貯湯側制御手段４３は、給湯温度センサ１１が検出する温度が給湯設定温度と一致するように給湯混合弁５の弁開度をフィードバック制御して、給湯設定温度の給湯を行う。そして、給湯栓７が閉じられる等によって、給湯流量センサ１２が最低作動水量未満を検出すると、貯湯側制御手段４３は、給湯混合弁５の弁開度のフィードバック制御を停止して給湯停止するようにしている。

＜沸き増し運転＞
次に、深夜時間帯以外の時間帯において、多量に給湯されるなどして貯湯側制御手段４３が貯湯温度センサ２３の検出温度に基づき貯湯タンク１内の貯湯量が少なくなったことを検出すると、貯湯側制御手段４３は、加熱側制御手段４４に対し、沸き上げ目標温度と沸き増し開始の指示を送信し、加熱側制御手段４４は圧縮機２９と減圧器３１と送風手段３３と加熱循環ポンプ３４を駆動開始して、貯湯タンク１下部から取り出した湯水を冷媒水熱交換器３０で沸き上げ目標温度まで加熱して貯湯タンク１上部へ戻し、それまで貯湯されていた湯の上部に沸き上げ目標温度の湯を積層状に貯湯し、貯湯側制御手段４３は沸き増しの開始から一定時間が経過すると、加熱側制御手段４４に沸き増しの停止を指示し、加熱側制御手段４４は圧縮機２９と減圧器３１と送風手段３３と加熱循環ポンプ３４を駆動停止して沸き増し運転を終了する。

＜ふろ自動運転＞
次に、ふろ自動運転について説明する。リモートコントローラ３７のふろ自動キー４０が操作されると、貯湯側制御手段４３は、湯はり開閉弁１０を開弁し、湯はり温度センサ１３が検出する温度がふろ設定温度と一致するようにふろ混合弁８の弁開度をフィードバック制御して、所望のふろ設定温度の湯はり運転を開始する。

そして、貯湯側制御手段４３は、湯はり流量センサ１４で検出するふろ流量の積算値がふろ設定湯量となると、湯はり開閉弁１０を閉弁して湯はり運転を停止し、予め定められたふろ自動時間だけふろ保温運転およびふろ補水運転を行う。

＜ふろ保温運転＞
ふろの保温運転では、一定時間毎にふろ三方弁２０をバイパス側にしたままでふろ循環ポンプ１８を駆動してふろ温度センサ２１で浴水の温度を確認し、ふろ設定温度より低くなっていることを検知すると、ふろ三方弁２０をふろ熱交換器１６側へ切り換えて、浴水をふろ熱交換器１６で加熱する。そして、ふろ温度センサ２１で浴水の温度がふろ設定温度より上昇したことを確認すると、ふろ三方弁２０をバイパス側に戻すと共にふろ循環ポンプ１８の駆動を停止するようにして、予め定められたふろ自動時間の間同様の動作を繰り返し、浴水をふろ設定温度に保つようにしている。

＜ふろ補水運転＞
ふろ補水運転では、貯湯側制御手段４３は、湯はり運転終了時の浴槽１５内の水位をふろ水位センサ２２の検出値に基づいて目標水位として記憶し、ふろ自動運転中は常時ふろ水位センサ２２で浴水の水位を監視し、浴水の水位が記憶した目標水位から一定値以上低下すると、湯はり開閉弁１０を開弁して、湯はり温度センサ１３が検出する温度がふろ設定温度と一致するようにふろ混合弁８の弁開度をフィードバック制御して、所望のふろ設定温度の湯を元の目標水位までの所定量またはふろ水位センサ２２で目標水位を検出するまで供給するようにし、予め定められたふろ自動時間の間同様の動作を繰り返し、浴水を所定水位に保つようにしている。

＜高温さし湯運転＞
次に、高温さし湯運転について、図２のタイムチャートに基づいて説明する。
リモートコントローラ３７の高温さし湯キー４０が操作されると（時刻ｔ１）、貯湯側制御手段４３は、ふろ三方弁２０をバイパス側にしたままで湯はり開閉弁１０を開き、湯はり温度センサ１３が検出する温度が予め定められた高温さし湯温度（ここでは６０℃）となるようにふろ混合弁８の弁開度をフィードバック制御して、高温さし湯運転を開始する。このとき、ふろ水位センサ２２の水位監視は一時的に中断する。

湯はり回路９から流出する高温の湯は、ふろ循環回路１７の往き戻り両管を通過して浴槽１５へ供給され、制御手段４３は、予め定められた一定量を高温さし湯したことを湯はり流量センサ１４で検出すると（時刻ｔ２）、湯はり開閉弁１０を閉弁して高温さし湯運転を終了する。

そして、貯湯側制御手段４３は、時刻ｔ２からわずかに遅れた時刻ｔ３において（時刻ｔ２と時刻ｔ３は同一時刻でも可）、ふろ三方弁２０をバイパス側にしたままでふろ循環ポンプ１８を駆動し、ふろ循環回路１７内に残留する高温さし湯による高温の湯を浴槽１５内の浴水と置換し、以後のふろ動作に伴う予期しない高温の湯の供給を防止すると共に、高温の湯を全て浴槽１５内に供給しきることによってエネルギーの無駄を抑制する。

ふろ循環ポンプ１８を予め定められた一定時間駆動したら（時刻ｔ４）、貯湯側制御手段４３は、ふろ循環ポンプ１８の駆動を停止すると共に、ふろ水位センサ２２の温度が浴水の温度に馴染むのに必要な一定時間Ｔのカウントを開始する。この一定時間Ｔのカウント中に、高温さし湯によって温度上昇したふろ水位センサ２２の温度が、ふろ循環回路１７内の浴水によって温度低下することとなる。

そして、ふろ水位センサ２２の温度が浴水の温度に馴染むのに必要な一定時間Ｔのカウントが終了すると（時刻ｔ５）、貯湯側制御手段４３は、ふろ水位センサ２２の水位開始を再開する。

このようにして、高温さし湯時のふろ水位センサ２２の温度特性によって水位を低く誤検出してしまう状況では水位監視が中断され、高温さし湯後にふろ循環回路１７内の湯水を浴水に置換した後、ふろ水位センサ２２の温度が浴水の温度に馴染むのに必要な一定時間Ｔが経過して水位を低く誤検出してしまう恐れがなくなったタイミング（時刻ｔ５）で水位監視が再開されるため、不要なふろ補水運転が確実に防止できる。

また、ふろ循環ポンプ１８の駆動は、ふろ循環回路１７内の高温の湯の置換に必要な時間だけ行うようにしているため、ふろ水位センサ２２の温度が浴水の温度に馴染ませるのに用いる消費電力を最小に抑えることができる。

ここで、ふろ水位センサ２２の温度が浴水の温度に馴染むのに必要な一定時間Ｔは、主に高温さし湯の温度に依存するため、高温さし湯の温度が上記の６０℃ではなく、それよりも高い８０℃に設定変更された場合は、これに合わせて一定時間Ｔを予め定められた長い時間Ｔ’とすることが好ましい。

なお、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で改変可能なものであり、ヒートポンプ貯湯式ではなく、公知の石油やガス燃焼による瞬間式のふろ給湯装置や電気温水器にも利用可能なものである。

また、ふろ水位センサ２２の温度が浴水の温度に馴染むのに必要な一定時間Ｔのカウント開始を、ふろ循環ポンプ１８の駆動停止時としているが、これはふろ循環ポンプ１８の駆動停止の時点がふろ循環ポンプ１８の駆動開始からふろ循環回路１７内の高温の湯の置換に必要な時間が経過した時点に一致しているためであり、このふろ循環ポンプ１８の駆動停止が上記置換に必要な時間以上になる場合は、ふろ循環ポンプ１８の駆動開始からふろ循環回路１７内の高温の湯の置換に必要な時間が経過した時点からふろ水位センサ２２の温度が浴水の温度に馴染むのに必要な一定時間Ｔのカウントを開始するようにしてもよいものである。

９ 湯はり回路
１５ 浴槽
１６ ふろ熱交換器
１７ ふろ循環回路
１８ ふろ循環ポンプ
２２ ふろ水位センサ
４３ 貯湯側制御手段（制御手段）

Claims (2)

1. 浴槽とふろ熱交換器とを浴水が循環可能に接続するふろ循環回路と、前記ふろ循環回路に設けられ浴水を循環させるふろ循環ポンプと、前記ふろ循環回路途中に設けられて前記浴槽内の水位を監視するふろ水位センサと、前記ふろ循環回路に接続されて前記浴槽に所望の温度の湯水を供給する湯はり回路と、前記ふろ水位センサが監視する浴水の水位が目標水位を下回ると、所定量または目標水位まで前記湯はり回路と前記ふろ循環回路を介して設定温度の湯を供給するふろ補水運転を行う制御手段とを備えたふろ給湯装置において、前記制御手段は、前記湯はり回路と前記ふろ循環回路を介して前記浴槽に高温の湯を供給する高温さし湯が開始されると前記ふろ水位センサによる水位監視を中断し、高温さし湯終了後に、前記ふろ循環ポンプを一時的に駆動して前記ふろ循環回路内の高温さし湯の湯を浴水に置換してから前記ふろ水位センサの温度が浴水の温度に馴染むのに必要な一定時間が経過したら、前記ふろ水位センサによる水位監視を再開するようにしたことを特徴とするふろ給湯装置。
2. 前記ふろ水位センサの温度が浴水の温度に馴染むのに必要な一定時間は、前記高温さし湯の温度に応じて可変することを特徴とする請求項１記載のふろ給湯装置。

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