JP2017067421A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シャワーおよび浴槽の設置環境に適した湯量を供給できる給湯装置を提供する。【解決手段】水栓に給湯する給湯手段と、ユーザの指示に基づいて給湯手段の流量の上限値を第１の給湯流量に制御する流量制御手段と、浴槽に注湯する注湯手段と、注湯手段の注湯流量を検出するフローセンサとを備える。流量制御手段は、注湯流量に応じて上限値を第１の給湯流量から変更する（ステップＳ６）。【選択図】図２

Description

本発明は、給湯量を節水する機能を備えた給湯装置に関する。

貯湯式や瞬間式の給湯装置において、水栓へ給湯する給湯回路と、浴槽へ注湯する風呂注湯回路とへは、共通の管からそれぞれの回路に分岐して湯を供給するものがある（例えば特許文献１参照）。給湯回路と風呂注湯回路とに同時に湯が供給された場合、給湯回路と風呂注湯回路との流量分配は、配管経路の圧損により決まる。

また、省エネ性向上を目的として、使用者の選択により水栓開度に関わらず最大出湯量を一定量以下に制限する節水機能が知られている（例えば、特許文献２参照）。さらに、特許文献２においては、シャワーが使用されている場合には、シャワー以外が使用されている場合よりも給湯量の上限値を大きくすることが知られている。

特開２０１５−１６１４６６号公報 特開２０１４−９８８３号公報

上記給湯装置において、浴槽と水栓が異なる階に設けられる場合がある。例えば、シャワー室や台所などの水栓が階下に設けられ、浴槽が階上に設けられる場合、配管経路を起因とする圧損から風呂注湯回路への注湯量が少なくなり、給湯回路への給湯量が多くなる。

このような場合、特許文献２のようにシャワー使用時に給湯量の上限値を大きくすると、浴槽への注湯量が微少となってしまい、ユーザの意図に沿って注湯されない恐れがある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、シャワーおよび浴槽の設置環境に適した湯量を供給できる給湯装置を提供することを目的とする。

本発明に係る給湯装置は、上述した課題を解決するために、水栓に給湯する給湯手段と、ユーザの指示に基づいて前記給湯手段の流量の上限値を第１の給湯流量に制御する流量制御手段と、浴槽に注湯する注湯手段と、前記注湯手段の注湯流量を検出するフローセンサとを備え、前記流量制御手段は、前記注湯流量に応じて前記上限値を前記第１の給湯流量から変更することを特徴とする。

本発明に係る給湯装置においては、シャワーおよび浴槽の設置環境に適した湯量を供給できる。

本実施形態における貯湯式給湯装置の概略的なシステム構成図。 本実施形態における給湯装置により実行される給湯流量制御処理を説明するフローチャート。

本発明に係る給湯装置の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態における貯湯式給湯装置１の概略的なシステム構成図である。

貯湯式給湯装置（給湯装置）１は、貯湯タンクユニット３と、ヒートポンプユニット４と、リモコン５とを主に有している。また、給湯装置１は、浴槽７と、シャワー８と、カラン９と接続されている。

貯湯タンクユニット３は、貯湯タンク１１と、給水回路１２と、出湯回路１３と、給湯回路１４と、風呂注湯回路１５と、風呂循環回路１６とを有している。貯湯タンク１１は、貯湯タンク１１内に貯湯された湯の貯湯温度を検出する複数の貯湯温度センサ２０を側面の上下方向にわたって有している。貯湯タンク１１頂部には、貯湯タンク１１内の過圧を逃がす過圧逃し弁２１が接続されている。

給水回路１２は、貯湯タンク１１、給湯回路１４および風呂注湯回路１５に市水を供給する。給水回路１２は、給水管２５と、減圧弁２６と、給水バイパス管２７と、給水温度センサ２８とを有している。給水管２５は、貯湯タンク１１底部に接続され、貯湯タンク１１に市水を供給する。減圧弁２６は、市水の給水圧を一定の圧力に減圧する。給水バイパス管２７は、給水管２５の減圧弁２６下流側から分岐され、後述する給湯ミキシング弁４１および風呂ミキシング弁４６にそれぞれ接続されている。給水温度センサ２８は、給水バイパス管２７の給水温度を検出する。

出湯回路１３は、貯湯タンク１１内の湯を給湯回路１４および風呂注湯回路１５に供給する。出湯回路１３は、高温水出湯管３０と、中温水出湯管３１と、中温水ミキシング弁３２と、出湯管３３と、中温水温度センサ３４を有している。高温水出湯管３０は、貯湯タンク１１頂部に接続され、貯湯タンク１１から高温の温水（高温水）を出湯する。中温水出湯管３１は、高温水出湯管３０よりも低い位置である貯湯タンク１１中部に接続され、貯湯タンク１１から中温の温水（中温水）を出湯する。中温水ミキシング弁３２は、高温水出湯管３０と中温水出湯管３１と接続され、高温水出湯管３０からの高温水と中温水出湯管３１からの中温水とを所要の温度になるよう混合する。出湯管３３は、中温水ミキシング弁３２で混合された湯を分岐して給湯回路１４および風呂注湯回路１５に供給する。中温水温度センサ３４は、出湯管３３を流れる湯水の温度を検出する。

給湯回路１４（給湯手段）は、出湯回路１３から分岐して接続され、水栓に湯水を給湯する。給湯回路１４は、給湯管４０と、給湯ミキシング弁４１と、給湯フローセンサ４２と、給湯温度センサ４３と、流量調整弁４４とを有している。給湯管４０は、給湯ミキシング弁４１を介して給水バイパス管２７および出湯管３３と接続され、水栓に湯水を給湯する。給湯ミキシング弁４１は、給水バイパス管２７からの市水および出湯管３３からの湯を混合し、設定温度に調整する。給湯フローセンサ４２および給湯温度センサ４３は、給湯管４０（給湯回路１４）を流れる湯水の流量および温度をそれぞれ検出する。流量調整弁４４は、開度を調整することにより給湯管４０を流れる湯水の流量を調整（制限）する。

風呂注湯回路１５（注湯手段）は、出湯回路１３から分岐して接続され、風呂循環回路１６（浴槽７）に湯水を注湯する。風呂注湯回路１５は、湯はり管４５と、風呂ミキシング弁４６と、湯はりフローセンサ４７と、湯はり温度センサ４８と、湯はり電磁弁４９とを有している。湯はり管４５は、風呂ミキシング弁４６を介して給水バイパス管２７および出湯管３３と接続され、風呂循環回路１６に湯水を給湯する。風呂ミキシング弁４６は、給水バイパス管２７からの市水および出湯管３３からの湯を混合し、設定温度に調整する。湯はりフローセンサ４７および湯はり温度センサ４８は、湯はり管４５（風呂注湯回路１５）を流れる湯水の流量および温度をそれぞれ検出する。湯はり電磁弁４９は、湯はり管４５（風呂注湯回路１５）と浴槽７（風呂循環回路１６）との間を開閉する開閉弁である。

風呂循環回路１６は、浴槽７の湯水（浴水）を浴槽７と風呂熱交換器５１との間で循環させる。風呂循環回路１６は、戻り管５２と、風呂熱交換器５１と、往き管５３とを主に有している。戻り管５２は、浴水を風呂熱交換器５１へ戻す。風呂熱交換器５１は、貯湯タンク１１内上部に設けられ、貯湯タンク１１内の湯の熱で浴水を加熱する。往き管５３は、風呂熱交換器５１で加熱された湯水を浴槽７側へ供給する。風呂循環回路１６は、風呂三方弁５５を介して戻り管５２と往き管５３とをバイパスする熱交バイパス管５６を有している。風呂三方弁５５は、戻り管５２からの湯水を風呂熱交換器５１に流通させるか、往き管５３にバイパスさせるかを切り替える。

また、風呂循環回路１６は、水位センサ５８と、風呂温度センサ５９と、風呂循環ポンプ６０とを戻り管５２に、フロースイッチ６１を往き管５３に有している。水位センサ５８は、浴槽７内の水位を検出する。風呂温度センサ５９は、循環する浴水の温度を検出する。風呂循環ポンプ６０は、風呂循環回路１６に浴水を循環させる。フロースイッチ６１は、風呂循環回路１６の浴水の循環の有無を検出する。

貯湯タンクユニット３は、貯湯タンクユニット３を電気的に制御する貯湯制御部６５を有している。貯湯制御部６５は、ＭＰＵなどの論理回路を有し、メモリを参照しつつ予め記憶されているプログラムに従って貯湯タンクユニット３を電気的に制御する。すなわち、貯湯制御部６５は、貯湯温度センサ２０、給水温度センサ２８、中温水温度センサ３４、給湯フローセンサ４２、給湯温度センサ４３、湯はりフローセンサ４７、湯はり温度センサ４８、水位センサ５８、風呂温度センサ５９、およびフロースイッチ６１の検出値を取得し、この検出値に基づいて貯湯タンクユニット３の各種弁などの作動を制御する。また、貯湯制御部６５は、リモコン５を介してユーザの指示を受け付け、各部を制御し指示を実行する。すなわち、貯湯制御部６５は、リモコン５で指示された給湯設定温度や、風呂設定温度、設定湯量などに基づいて給湯運転、風呂自動運転、風呂追焚き運転などを実行する。

ヒートポンプユニット４は、貯湯タンク１１内の湯水を主に深夜時間帯に沸き上げる。ヒートポンプユニット４は、加熱往き管７５と、加熱戻り管７６と、冷媒回路７１と、加熱制御部７２と、外気温度センサ７３とを有している。

加熱往き管７５は、貯湯タンク１１底部から取り出した湯水を流通させる。加熱往き管７５は、貯湯タンク１１からの湯水を供給する加熱循環ポンプ７４と、加熱往き管７５から冷媒回路７１に流入する湯水の温度を検出する入水温度センサ７９とを有している。加熱戻り管７６は、ヒートポンプユニット４で加熱された湯水を貯湯タンク１１上部へ戻す。加熱戻り管７６は、冷媒回路７１から加熱戻り管７６へ流出する湯水の温度を検出する沸き上げ温度センサ８０を有している。

冷媒回路７１は、冷媒サイクル配管８４と、圧縮機８１と、冷媒水熱交換器７８と、膨張弁８２と、蒸発器８３と、送風機８５とを有している。冷媒サイクル配管８４は、圧縮機８１と、冷媒水熱交換器７８と、膨張弁８２と、蒸発器８３とを環状に接続する。圧縮機８１は、冷媒を圧縮し高温冷媒とする。冷媒水熱交換器７８は、高温冷媒と貯湯タンク１１からの湯水とを熱交換する。膨張弁８２は、冷媒水熱交換器７８で放熱された冷媒を減圧し、低温低圧の冷媒とする。蒸発器８３は、低温低圧の冷媒を蒸発させる。送風機８５は、蒸発器８３に熱源となる外気を送風する。

外気温度センサ７３は、ヒートポンプユニット４が設置されている屋外の外気温度を検出する。加熱制御部７２は、ＭＰＵなどの論理回路を有し、メモリを参照しつつ予め記憶されているプログラムに従ってヒートポンプユニット４を電気的に制御する。すなわち、加熱制御部７２は、入水温度センサ７９、沸き上げ温度センサ８０、および外気温度センサ７３の検出値を取得し、冷媒回路７１などの作動を制御する。また、加熱制御部７２は、カレンダー・時計部８６を有している。

リモコン５は、浴室内および台所などの浴室外に設置される。リモコン５は、表示部９１と、スイッチ類９３と、人感センサ９４と、照度センサ９５とを有している。表示部９１は、給湯装置１に関する各種の情報（給湯設定温度、風呂設定温度、風呂設定湯量、残湯量、給湯装置１の作動状態など）を表示する。スイッチ類９３は、優先スイッチ、風呂自動運転スイッチ、設定スイッチ、メニュースイッチなどのスイッチを有している。優先スイッチは、給湯温度の設定変更権を特定のリモコン５に設定する指示を受け付ける。例えば、浴室のリモコン５に設定変更権が設定されている場合には、「浴室優先」状態となり、浴室のリモコン５のみで給湯温度が変更可能となる。風呂自動運転スイッチは、風呂設定温度および湯量に基づいて浴槽７内の湯を目標水位および温度になるよう自動で湯はり運転し、湯はり完了後は目標水位および温度を維持するよう保温時間が経過するまで自動で保温運転する指示を受け付ける。設定スイッチは、給湯設定温度、風呂設定温度および風呂設定湯量を設定する指示を受け付ける。メニュースイッチは、給湯装置１の詳細な設定を行う階層構造のメニュー設定画面を呼び出す。人感センサ９４は、赤外線などにより浴室にユーザがいることを検出する。照度センサ９５は、浴室内の照度を検出する。

また、リモコン５は、ＭＰＵなどの論理回路を有し、メモリを参照しつつ予め記憶されているプログラムに従ってリモコン５を電気的に制御するリモコン制御部９７を有している。リモコン制御部９７は、スイッチ類９３の指示信号や貯湯制御部６５からの信号を受け、表示部９１に予め定められた必要な情報を表示させる。上述した貯湯制御部６５、加熱制御部７２およびリモコン制御部９７は、互いに必要な情報を送受信可能に接続されている。

給湯回路１４から給湯される水栓は、シャワー８およびカラン９（シャワーおよびシャワー以外の器具）と接続されている。シャワー８およびカラン９は、浴室内や、浴室外の台所や洗面所、シャワー室などに設けられる。各水栓（シャワー８およびカラン９）は、給湯管４０から並列に給湯されている。

給湯装置１は、省エネの観点から節水運転機能を有している。具体的には、節水運転機能は、リモコン５を介してユーザより設定された設定流量以上の流量が供給されないよう、流量調整弁４４により給湯管４０の流量を制限する機能である。設定流量は、例えば６Ｌ／分、８Ｌ／分、１０Ｌ／分、１２Ｌ／分のように流量で設定されたり、３０％、５０％、７０％のように流量調整弁４４の開度で設定されたりする。または、対応する流量および開度が割り当てられたレベル（弱、中、強など）を選択することにより設定される。

ここで、給湯装置１が設置される環境によっては配管経路長などに起因して圧損が生じ、浴槽７とシャワー８およびカラン９が接続された水栓とへの湯水の供給量は、互いに異なる恐れがある。表１は、節水運転機能の一例を示す表であり、節水レベルと流量調整弁４４の開度との対応および設置環境に応じたシャワー８の給湯流量の変化を説明する表である。

例えば、表１に示すように、節水レベルが中に設定されており、対応する流量調整弁４４の開度が３０％に制御された場合、シャワー８が単独で使用される場合にはシャワー８からの給湯流量は８Ｌ／分得られる。しかし、シャワー８に対して階上にある浴槽７に同時に注湯された場合には、シャワー８からの給湯流量は５Ｌ／分に低減する。また、シャワー８に対して階下にある浴槽７に同時に注湯された場合には、シャワー８からの給湯流量は３Ｌ／分にさらに低減する。

給湯装置１は、このような給湯流量の変化が生じてもシャワー８の使用感を損なわないよう、シャワー８（水栓）への給湯と浴槽７への注湯が同時に行われた場合には、流量制限を解除または緩和する方法が考えられる。これにより、浴槽７への注湯で低下するシャワー８への給湯量が確保される。

一方、浴槽７への注湯流量からみると、シャワー８と浴槽７への注湯とが同時に行われた場合には、浴槽７が階下に配置された場合１０Ｌ／分の注湯流量が得られるが、階上に配置された場合には５Ｌ／分のように小さくなってしまう。このように浴槽７への注湯流量が小さくなる環境下において、上述した給湯回路１４に対する流量制限の解除または緩和が行われると、浴槽７への注湯流量が微少となってしまい、好ましい温度や時間内に湯はりなどされない恐れがある。

そこで、本実施形態においては、節水運転機能を浴槽７への注湯流量に応じて作動させることで、節水効果とシャワー８および浴槽７への注湯の使用感とを同時に得ることができる。以下、具体的に説明する。

図２は、本実施形態における給湯装置１により実行される給湯流量制御処理を説明するフローチャートである。

ステップＳ１において、貯湯制御部６５は節水運転機能が設定されているか否かを判定する。貯湯制御部６５は、節水運転機能が設定されていないと判定した場合（ステップＳ１のＮＯ）、節水運転機能が設定されるまで待機する。一方、貯湯制御部６５は節水運転機能が設定されていると判定した場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、ステップＳ２において、シャワー８が使用されているか否かを判定する。シャワー８が使用中であるか否かの判定は、シャワー使用判定条件に基づいて行われる。

シャワー使用判定条件は、貯湯制御部６５がシャワー８を使用しているか否かを判定するために用いられる条件である。貯湯制御部６５は、この条件に合致する場合にはユーザがシャワー８を使用しているとみなす。シャワー使用判定条件の一例としては、給湯フローセンサ４２がシャワー８を使用しているとみなされる流量（シャワー流量、例えば８Ｌ／分）を検出したことである。給湯フローセンサ４２がシャワー流量を検出した場合、シャワー８が使用されている可能性が高いためである。シャワー使用判定条件は、このシャワー流量を所定時間（例えば１０秒）継続して検出することをさらに条件とすることが好ましい。

貯湯制御部６５はシャワー８が使用中であると判定した場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、ステップＳ３において、水栓への給湯と浴槽７への注湯が同時に行われているか否かを判定する。貯湯制御部６５は、給湯フローセンサ４２の検出結果に基づいて、水栓への給湯が行われているか否かを判定する。また、貯湯制御部６５は、湯はりフローセンサ４７やフロースイッチ６１の検出結果に基づいて、浴槽７への注湯が行われているか否かを判定する。

貯湯制御部６５はシャワー８が使用中ではないと判定した場合（ステップＳ２のＮＯ）および給湯と注湯が同時に行われていないと判定した場合（ステップＳ３のＮＯ）（以下、「通常時」という）、ステップＳ４において、通常時に対応した給湯流量（第１の給湯流量、以下「節水流量」という）となるよう流量調整弁４４の開度を制御し、処理を終了する。ここで、表２は、節水レベルと流量調整弁４４の開度との対応の一例を説明する表である。

例えば、ユーザより節水レベルが中に設定されている場合、貯湯制御部６５は通常時に対応する開度である３０％に流量調整弁４４を制御する。なお、貯湯制御部６５および流量調整弁４４は、ユーザの指示に基づいて給湯手段の流量の上限値を第１の給湯流量などに制御する流量制御手段として機能する。

一方、貯湯制御部６５は給湯と注湯が同時に行われていると判定した場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、ステップＳ５において、風呂注湯回路１５の注湯流量を湯はりフローセンサ４７より取得する。ステップＳ６において、貯湯制御部６５は、取得した注湯流量に応じて予め決定されている給湯流量（以下、「同時使用流量」という）になるよう流量調整弁４４の開度を制御し、処理を終了する。

例えば、ユーザより節水レベルが中に設定されており、流量取得ステップＳ５で得られた注湯流量が５〜１０Ｌ／分（所定の注湯流量）である場合、貯湯制御部６５は同時使用流量に対応する開度である６０％（第２の給湯流量）になるよう流量調整弁４４を制御する。また、流量取得ステップＳ５で得られた注湯流量が０〜５Ｌ／分である場合には、貯湯制御部６５は同時使用流量に対応する開度である５０％（第２の給湯流量よりも小さい第３の給湯流量）になるよう流量調整弁４４を制御する。すなわち、貯湯制御部６５は、注湯流量に応じて上限値を節水流量から変更する。これにより、シャワー８への給湯と同時に浴槽７へ注湯されている場合に、不要に流量調整弁４４の開度を増加してしまう結果浴槽７への注湯流量を極端に低下させることを防止することができる。

このような本実施形態における給湯装置１は、シャワー８および浴槽７の設置環境に適した湯量を供給できる。これにより、節水効果を確保しつつ、シャワー感をも得ることができる。また、ユーザの意図を損なうことなく浴槽７への注湯も実施することができる。

さらに、上記シャワー使用判定条件を用いることにより、通常時から節水流量の変更を不要に行うことを防止でき、シャワー８以外の給湯時には有効な節水効果を得ることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
例えば、流量調整弁４４は、湯水の流量を制御する水比例弁でもよい。

また、図２の給湯流量制限処理の使用判定ステップＳ２を省略し、シャワー８の使用中か否かによらずに注湯流量に応じて流量調整弁４４の開度を制御してもよい。

表２の節水流量および同時使用流量は一例であって、注湯流量に応じて給湯流量が変更されればこれに限らない。

さらに、給湯装置１は、ヒートポンプユニット４に代えて、貯湯タンク１１に電熱ヒータ式の加熱手段を有したり、ガスバーナや石油バーナで加熱する瞬間式熱交換器（風呂熱交換器）を有したり、コージェネレーションシステムの廃熱回収装置を有してもよい。

１ 貯湯式給湯装置（給湯装置）
３ 貯湯タンクユニット
４ ヒートポンプユニット
５ リモコン
７ 浴槽
８ シャワー
１２ 給水回路
１３ 出湯回路
１４ 給湯回路
１５ 風呂注湯回路
１６ 風呂循環回路
４０ 給湯管
４１ 給湯ミキシング弁
４２ 給湯フローセンサ
４４ 流量調整弁
４５ 湯はり管
４６ 風呂ミキシング弁
４７ 湯はりフローセンサ
６５ 貯湯制御部

Claims (3)

1. 水栓に給湯する給湯手段と、
   ユーザの指示に基づいて前記給湯手段の流量の上限値を第１の給湯流量に制御する流量制御手段と、
   浴槽に注湯する注湯手段と、
   前記注湯手段の注湯流量を検出するフローセンサとを備え、
   前記流量制御手段は、前記注湯流量に応じて前記上限値を前記第１の給湯流量から変更することを特徴とする給湯装置。
2. 前記流量制御手段は、前記注湯流量が所定の注湯流量よりも大きい場合、前記上限値を前記第１の給湯流量よりも大きい第２の給湯流量にし、前記注湯流量が前記所定の注湯流量以下である場合、前記上限値を第２の給湯流量よりも小さい第３の給湯流量にする請求項１記載の給湯装置。
3. 前記給湯手段は、前記水栓に接続されたシャワーおよび前記シャワー以外の器具から給湯し、
   前記流量制御手段は、前記シャワーが使用中であるか否かを判定し、使用中であると判定した場合、前記上限値を前記第１の給湯流量から変更する請求項１または２記載の給湯装置。

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