JP2018165606A - 給湯装置および給湯装置による試運転の方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ショートサイクルの発生を判定することができる給湯装置および給湯装置による試運転の方法を提供する。【解決手段】給湯装置１は、湯水搬送手段３を有する循環回路２と、湯水供給手段４と、循環回路２を通流する湯水を加熱する加熱手段５と、循環回路２に吸入される湯水の温度を検知する入側温度検知手段１１と、浴槽６内の湯水残存検知手段１３と、を備える。試運転において、湯水の残存が無いことが検知されると、湯水供給手段４より試運転用供給量の湯水を浴槽６内に貯留させる。湯水搬送手段３および加熱手段５により湯水の加熱を開始する。入側温度が試運転目標温度に到達すると、加熱手段５が湯水に与える時間当り熱量、湯水の加熱の開始時における入側温度、試運転目標温度および試運転用供給量から温度上昇必要時間を算出し、実際に要した温度上昇実際時間と比較して、ショートサイクルの発生を判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、給湯装置および給湯装置による試運転の方法に関するものである。

従来、浴槽内の湯水を吸入して浴槽内に再び吐出するように循環させる循環回路と、循環回路に湯水を通流させるためのポンプと、循環回路を通流する湯水を加熱する加熱手段と、を備える給湯装置が利用されている。循環回路の上流端となる浴槽からの入口部と、循環回路の下流端となる浴槽への出口部と、を有する循環アダプタが、浴槽壁に取り付けられる（例えば特許文献１参照）。

特開平１０−８２５６３号公報

循環アダプタは、入浴者にとって邪魔にならないように小型化されていて、入口部と出口部とが近接して位置するため、浴槽内の湯水において出口部から入口部へのショートサイクルが発生しやすい。そこで、出口部の向きと入口部の向きとを大きく相違させる等によりショートサイクルの発生を抑制する循環アダプタが多数考えられている。

しかしながら、ショートサイクルの発生は、出口部と入口部の相対的な位置関係や向きのみならず、浴槽における出口部と入口部の取付位置にも影響を受けるものであり、特に、近年はステップを有する浴槽等、様々な形状の浴槽が利用されており、浴槽における出口部と入口部の取付位置による影響が大きい。

このため、循環回路を有する浴槽を新たに設置したり既存の浴槽に循環回路を設けたりした場合、試運転を実行してショートサイクルが発生したときには出口部と入口部の取付位置を変更するといった手直しをすることが必要であり、ショートサイクルの発生を判定できることが望まれるものであった。

本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、ショートサイクルの発生を判定することができる給湯装置および給湯装置による試運転の方法を提供することにある。

請求項１に係る給湯装置は、循環回路と、湯水搬送手段と、湯水供給手段と、加熱手段と、入側温度検知手段と、湯水残存検知手段と、計時手段と、制御手段と、を備える。

前記循環回路は、浴槽内の湯水を吸入するとともに吸入した湯水を浴槽内に吐出するように、浴槽を介して湯水を循環させる回路である。

前記湯水搬送手段は、前記循環回路を通流する湯水を搬送する。

前記湯水供給手段は、浴槽外からの湯水を浴槽内に吐出させる。

前記加熱手段は、前記循環回路を通流する湯水を加熱する。

前記入側温度検知手段は、前記循環回路に吸入される湯水の温度を検知する。

前記湯水残存検知手段は、前記浴槽内の所定量以上の湯水の残存の有無を検知する。

前記制御手段は、前記湯水搬送手段、前記湯水供給手段および前記加熱手段を制御し、追い焚き運転と、試運転と、を運転可能とするものである。前記追い焚き運転においては、前記制御手段は、前記入側温度検知手段により検知される入側温度を基に、前記湯水搬送手段および前記加熱手段を制御して、浴槽内の湯水の温度を所定の目標温度とする。前記試運転は、湯水のショートサイクルの発生を判定する。

前記試運転において、前記制御手段は、試運転開始後、前記湯水残存検知手段により湯水の残存が無いことが検知されると、前記湯水供給手段を作動させて試運転用供給量の湯水を浴槽内に吐出させて貯留させる。

その後、前記湯水搬送手段を作動させて浴槽内の湯水を前記循環回路に通流させ、前記加熱手段による湯水の加熱を開始する。

その後、前記入側温度が試運転目標温度に到達すると、前記加熱手段が湯水に与える時間当り熱量、湯水の加熱の開始時における前記入側温度、前記試運転目標温度および前記試運転用供給量から温度上昇必要時間を算出する。さらに、前記計時手段により計測された湯水の加熱の開始から前記試運転目標温度への到達までに実際に要した温度上昇実際時間と前記温度上昇必要時間とを比較して、前記温度上昇実際時間が前記温度上昇必要時間よりも所定量以上短い場合に、前記ショートサイクルが発生していると判定する。

また請求項２に係る給湯装置は、請求項１に係る給湯装置において、前記浴槽内に吐出される湯水の温度を検知する出側温度検知手段を備える。

前記時間当り熱量を、前記出側温度検知手段により検知される出側温度と前記入側温度とを用いて算出する。

また請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の給湯装置による試運転の方法である。

前記試運転目標温度を４０℃以上の値に設定する。

前記湯水供給手段を作動させて前記試運転用供給量の湯水を浴槽内に吐出させて貯留させるにあたり、浴槽内に貯留した湯水の温度を１０℃以下の値とする。

その後、前記湯水搬送手段を作動させて浴槽内の湯水を前記循環回路に通流させ、前記加熱手段による湯水の加熱を開始する。

請求項１に係る給湯装置にあっては、試運転を実行することにより、ショートサイクルが発生したか否かが自動的に判定されて、ショートサイクルが発生しているときには、出口部と入口部の取付位置を変更するといった手直しをすることができる。

請求項２に係る給湯装置にあっては、出側温度と入側温度とを用いて時間当り熱量を算出することができる。

請求項３に係る給湯装置による試運転の方法にあっては、温度上昇実際時間および温度上昇必要時間とその差が長くなるため、ショートサイクルの発生の判定の精度が向上する。

図１は、本発明の一実施形態に係る給湯装置および浴槽の概略構成図である。 図２は、同上の給湯装置のブロック図である。 図３は、同上の給湯装置における試運転のフロー図である。

本発明は、給湯装置および給湯装置による試運転の方法に関し、さらに詳しくは、追い焚き運転およびショートサイクルの発生を判定する試運転が可能な給湯装置および給湯装置による試運転の方法に関する。

以下、本発明の給湯装置およびその試運転の方法の一実施形態について、図１〜図３に基づいて説明する。

図１に示すように、給湯装置１は、主な構成として、循環回路２と、湯水搬送手段３と、湯水供給手段４と、加熱手段５と、を備える。

循環回路２は、浴槽６内の湯水を吸入するとともに吸入した湯水を浴槽６内に吐出するように、浴槽６を介して湯水を循環させる流路であり、浴槽６と循環回路２とにより湯水を循環させるものである。循環回路２としては、金属製または樹脂製の既存の様々な配管が好適に用いられるが、特に限定されない。

湯水搬送手段３は、循環回路２を通流する湯水を搬送するもので、ポンプが好適に用いられるが、特にポンプに限定されない。

循環回路２を通流する湯水の流量は、循環回路２に流量調整弁を設けてその開度を変更したり、湯水搬送手段３がポンプである場合にはポンプの回転数を変更したりすることにより、調整可能である。

加熱手段５は、循環回路２を通流する湯水を加熱するもので、本実施形態ではガスバーナ５０が用いられており、ガスバーナ５０へのガス供給路５１に流量調整弁５２を備えており、加熱量を調整可能である。ガスバーナ５０へのガス供給量は、ガスバーナ５０へのガス供給路５１に流量センサ等の検知手段が適宜設けられることにより検知可能である。

湯水供給手段４は、浴槽６外からの湯水を浴槽６内に吐出させるもので、供給路４１および供給路４１を通流する湯水を搬送する供給路搬送手段４２により構成される。供給路４１は、本実施形態では上流端が水道等の水源に接続され、下流端が浴槽６内に連通する。供給路４１は、金属製または樹脂製の既存の配管が好適に用いられるが、特に限定されない。また、供給路搬送手段４２としてはポンプが好適に用いられるが、特にポンプに限定されない。湯水供給手段４により浴槽６内に供給される湯水の流量も、循環回路２を通流する湯水の流量の調整と同じ要領で調整可能である。

また、本実施形態においては、浴槽壁６１に循環アダプタ７が取り付けられている。循環アダプタ７は、循環回路２の上流端となる浴槽６からの入口部７１と、循環回路２の下流端となる浴槽６への出口部７２と、供給路４１の下流端となる浴槽６への出口部７３と、を有する。このような循環アダプタ７としては、特許文献１に示されるものをはじめ既存の様々なものが適宜利用可能である。

さらに、本実施形態における給湯装置１は、図２に示すように、入側温度検知手段１１と、出側温度検知手段１２と、湯水残存検知手段１３と、計時手段１４と、制御手段１０と、を備える。

入側温度検知手段１１は、循環回路２に吸入される湯水の温度を検知するもので、サーミスタまたは熱電対が好適に用いられるが、特に限定されない。入側温度検知手段１１は、循環回路２の上流端の近傍に設けられる。入側温度検知手段１１により検知された温度（入側温度とする）の情報は、制御手段１０により把握される。

出側温度検知手段１２は、浴槽６内に吐出される湯水の温度を検知するもので、サーミスタまたは熱電対が好適に用いられるが、特に限定されない。出側温度検知手段１２は、循環回路２の下流端の近傍に設けられる。出側温度検知手段１２により検知された温度（出側温度とする）の情報は、制御手段１０により把握される。

湯水残存検知手段１３は、浴槽６内の所定量以上の湯水の残存の有無を検知するもので、本実施形態では、湯水残存検知手段１３として、水流の有無および流量を検知する流量検知センサが循環回路２に設けられて構成されている。流量検知センサは、既存の様々なものが適宜利用可能である。

湯水搬送手段３を駆動させた際に循環回路２内に水流が発生して、その水流が流量検知センサにより検知されると、浴槽６内に所定量以上の湯水が残存していたと判定する。さらに説明すると、循環アダプタ７および循環回路２は、浴槽６の底から若干上方の位置に設けられている。浴槽６内に残存する湯水は当然底に貯留するが、残存量が微小である場合には、循環アダプタ７の循環回路２の入口部７１または出口部７２から循環回路２に湯水が入り込まないため、湯水搬送手段３を駆動させても流量検知センサが水流を検知しない。浴槽６内に残存する湯水の水面が循環アダプタ７の循環回路２の入口部７１または出口部７２の低い方の下端よりも上に位置すると、浴槽６内に残存する湯水が循環回路２に入り込み、湯水搬送手段３を駆動させたときに入り込んだ湯水が搬送されて、流量検知センサが水流として検知する。湯水残存検知手段１３が浴槽６内の湯水の残存有と検知する浴槽６内の湯水の所定量は、主に浴槽壁６１に設けられる入口部７１と出口部７２の低い方の高さまでの浴槽６の容積等によって決まる。

湯水残存検知手段１３により検知された湯水の残存の有無の情報は、制御手段１０により把握される。

計時手段１４は、時間を計測するもので、既存の様々なものが適宜利用可能である。計時手段１４により計測された時間の情報は、制御手段１０により把握される。

制御手段１０は、湯水搬送手段３、湯水供給手段４の供給路搬送手段４２、および、加熱手段５を制御し、追い焚き運転と、試運転と、を運転可能とするものである。制御手段１０は、例えばマイクロコンピュータを有し、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶媒体に記憶されたプログラムを実行することで、各要素の動作を制御するもので、既存の様々なものが適宜利用可能であり、詳細な説明は省略する。

追い焚き運転においては、制御手段１０は、入側温度検知手段１１により検知される入側温度を基に、湯水搬送手段３および加熱手段５を制御して、浴槽６内の湯水の温度を所定の目標温度とする。所定の目標温度は、使用者が適宜設定可能であり、３８℃、３９℃、４０℃、４１℃、４２℃等に好適に設定されるが、特に限定されない。

このような追い焚き運転は、既存の様々な給湯装置１において実行可能であり、既存の追い焚き運転が適宜利用可能であって、特に限定されない。

本実施形態においては、制御手段１０は、さらに、湯水のショートサイクルの発生を判定する試運転を実行することができる。以下に試運転について説明する。なお、試運転を実行するのは、給湯装置１を利用して入浴を行う通常の使用者ではなく、主に施工者であり、以下に施工者として記載するが、特に施工者に限定されるものではない。

図３に示すように、試運転において、制御手段１０は、試運転開始後、ステップＳ１において、湯水残存検知手段１３により湯水の残存の有無を判定する。ステップＳ１において湯水の残存が無いことが検知されると、ステップＳ２において、湯水供給手段４を作動させて試運転用供給量の湯水を浴槽６内に吐出させて貯留させる。これにあたっては、予め、施工者が浴槽６の排水栓を閉じておく。試運転用供給量は、６０リットル、８０リットル、１００リットル等に好適に設定されるが、限定されない。供給路４１を介して供給される湯水の量は、供給路４１に流量センサ等の検知手段が適宜設けられることにより検知可能である。

また、ステップＳ１において、湯水残存検知手段１３により湯水の残存が有ることが検知されると、ステップＳ３において、エラー通知がなされて、試運転を終了する。この場合、施工者は、浴槽６の排水栓を開いて浴槽６内に残存している湯水を排出させて浴槽６の排水栓を閉じ、再度試運転を開始することになる。

ステップＳ２において試運転用供給量の湯水を浴槽６内に貯留させた後、ステップＳ４において、湯水搬送手段３を作動させて浴槽６内の湯水を循環回路２に通流させ、加熱手段５による湯水の加熱を開始する。

その後、ステップＳ５において、入側温度が試運転目標温度に到達したか否かを判定し、入側温度が試運転目標温度に到達していないと判定すると再度ステップＳ５を行う。ステップＳ５において入側温度が試運転目標温度に到達したと判定すると、ステップＳ６において、温度上昇必要時間を算出する。

温度上昇必要時間は、加熱手段５が湯水に与える時間当り熱量、加熱手段５による湯水の加熱の開始時における入側温度、試運転目標温度および試運転用供給量から算出する。

時間当り熱量は、出側温度検知手段１２により検知される出側温度と入側温度とを用いて算出するものである。入側温度をＴｉｎ（℃）、出側温度をＴｏｕｔ（℃）、循環回路２を通流する湯水の流量をｑ（ｃｍ^３／ｓｅｃ）、湯水の密度をρ（ｇ／ｃｍ^３）、湯水の比熱をＣ（Ｊ／（ｇ・Ｋ））としたとき、
時間当り熱量をＦ（Ｗ）は、
Ｆ＝（Ｔｏｕｔ−Ｔｉｎ）×ｑ×ρ×Ｃ・・・（式１）
と表される。この時間当り熱量は、ステップＳ４における加熱の開始時に（式１）により求めるが、特に加熱の開始時に限定されない。

試運転目標温度は、特に限定されないが、３８℃、３９℃、４０℃、４１℃、４２℃等に好適に設定される。

本実施形態では、時間当り熱量をＦ（Ｗ）、加熱開始時の入側温度をＴｉ（℃）、試運転目標温度をＴ０（℃）、試運転用供給量をＱ（ｃｍ^３）、湯水の密度をρ（ｇ／ｃｍ^３）、湯水の比熱をＣ（Ｊ／（ｇ・Ｋ））としたとき、
温度上昇必要時間ｔ（ｓｅｃ）は、
ｔ＝（Ｔ０−Ｔｉ）×Ｑ×ρ×Ｃ／Ｆ・・・（式２）
と表される。

なお、ステップＳ６における温度上昇必要時間の算出は、ステップＳ４において浴槽６内の湯水を循環回路２に通流させて入側温度を検知すれば可能となるため、本実施形態のように入側温度が試運転目標温度に到達した後でなくてもよい。

次に、ステップＳ７において、計時手段１４により計測された加熱手段５による湯水の加熱の開始から試運転目標温度への到達までに実際に要した温度上昇実際時間と、ステップＳ６において算出した温度上昇必要時間とを比較する。ステップＳ７において、温度上昇実際時間が温度上昇必要時間よりも所定量以上短い場合に、ショートサイクルが発生していると判定する。

ここで、温度上昇実際時間が温度上昇必要時間よりも所定量以上短いとは、例えば、温度上昇実際時間の温度上昇必要時間に対する比率が１／２未満、１／３未満または１／４未満であることや、温度上昇実際時間と温度上昇必要時間との差が３分以上、５分以上、１０分以上であること等、適宜決められる。

ステップＳ７において、ショートサイクルが発生していると判定されると、ステップＳ８において、ショートサイクル有の旨の報知または表示等を行った後、試運転を終了する。

またステップＳ７において、ショートサイクルが発生していないと判定されると、ステップＳ９において、ショートサイクル無の旨の報知または表示等を行った後、試運転を終了する。

以上のように、本実施形態の給湯装置１にあっては、施工者が、循環回路２を有する浴槽６を新たに設置したり既存の浴槽６に循環回路２を設けたりした後、試運転を実行して、ショートサイクルが発生したか否かが自動的に判定される。このため、ショートサイクルが発生した場合には、入口部７１と出口部７２の取付位置を変更するといった手直しをすることができる。

また、この試運転を実行するにあたり、試運転目標温度を高く設定し、浴槽６内に貯留した湯水の温度を低くすることが好ましい。具体的には、試運転目標温度を４０℃以上の値に設定し、湯水供給手段４を作動させて試運転用供給量の湯水を浴槽６内に吐出させて貯留させる湯水の温度を１０℃以下の値とするのが好ましい。浴槽６内に貯留させる湯水の温度を低くするには、浴槽６外から温度の低い湯水を供給する。

このように、試運転目標温度を高く設定し、浴槽６内に貯留した湯水の温度を低くすることにより、ショートサイクルの発生を判定する際の温度上昇実際時間および温度上昇必要時間とその差が長くなる。このため、温度上昇実際時間が温度上昇必要時間よりも所定量以上短いか否かを判定する際の精度が向上する。

なお、試運転目標温度を高く設定するとともに浴槽６内に貯留した湯水の温度を低くして、その差が大きくなりすぎると、ショートサイクルの発生の判定の精度は向上するものの、時間がかかるとともに試運転において加熱に要するエネルギーが大きくなってしまう。

試運転目標温度は、４０℃、４１℃、４２℃、４３℃、４４℃、４５℃、５０℃、５０℃以上の値に適宜設定可能である。

また、浴槽６内に貯留させる湯水の温度は、１０℃、９℃、８℃、７℃、６℃、５℃、５℃以下の値となるようにすることができる。

次に、給湯装置１およびその試運転の方法の変形例について説明する。

加熱手段５としては、ガスバーナ５０ではなく電気式ヒータが用いられてもよく、特に限定されない。

湯水供給手段４は、上記実施形態においてはポンプを有する供給路４１であるが、水源の水道圧を利用できる場合には、ポンプの代わりに流量調整弁を有する供給路４１であってもよく、特に限定されない。

湯水供給手段４の供給路４１の上流端が水道ではなく貯湯タンクに接続されて、貯湯タンクからの湯水を供給路４１に通流させるようにしてもよい。

湯水供給手段４における供給路４１の下流側の部分を循環回路２との共用としてもよい。例えば、図示しないが、上流側の供給路専用流路の下流端を循環回路２の湯水搬送手段３が設けられた箇所のすぐ下流側に接続すればよい。この場合、供給路４１を介して浴槽６内に供給する湯水を加熱手段５により加熱することも可能となる。

入側温度検知手段１１は、循環回路２の上流端の近傍に設けられなくてもよく、循環回路２の加熱手段５により加熱される箇所よりも上流側に設けられればよい。また、入側温度検知手段１１は、循環アダプタ７の入口部７１に設けられてもよい。

出側温度検知手段１２は、循環回路２の下流端の近傍に設けられなくてもよく、循環回路２の加熱手段５により加熱される箇所よりも下流側に設けられればよい。また、出側温度検知手段１２は、循環アダプタ７の循環回路２の出口部７２に設けられてもよい。また、出側温度検知手段１２は設けられなくてもよい。

湯水残存検知手段１３は、上記実施形態においては流量検知センサにより構成されているが、特に限定されない。

時間当り熱量は、上記実施形態では加熱手段５がガスバーナ５０であるため、ガスバーナ５０へ供給するガス流量（ｍ^３／ｈ）から求めることも可能である。さらに、加熱手段５が電気式ヒータの場合には、電気式ヒータにおける電力消費量から時間当り熱量を求めることが可能である。これらの場合には、出側温度検知手段１２は設けられなくても構わない。

１ 給湯装置
１０ 制御手段
１１ 入側温度検知手段
１２ 出側温度検知手段
１３ 湯水残存検知手段
１４ 計時手段
２ 循環回路
３ 湯水搬送手段
４ 湯水供給手段
４１ 供給路
４２ 供給路搬送手段
５ 加熱手段
５０ ガスバーナ
５１ ガス供給路
５２ 流量調整弁
６ 浴槽
６１ 浴槽壁
７ 循環アダプタ
７１ 入口部
７２ 出口部
７３ 出口部

Claims (3)

1. 浴槽内の湯水を吸入するとともに吸入した湯水を浴槽内に吐出するように浴槽を介して湯水を循環させる循環回路および前記循環回路を通流する湯水を搬送する湯水搬送手段と、
   浴槽外からの湯水を浴槽内に吐出させる湯水供給手段と、
   前記循環回路を通流する湯水を加熱する加熱手段と、
   前記循環回路に吸入される湯水の温度を検知する入側温度検知手段と、
   前記浴槽内の所定量以上の湯水の残存の有無を検知する湯水残存検知手段と、
   計時手段と、
   前記湯水搬送手段、前記湯水供給手段および前記加熱手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記入側温度検知手段により検知される入側温度を基に、前記湯水搬送手段および前記加熱手段を制御して、浴槽内の湯水の温度を所定の目標温度とする追い焚き運転と、湯水のショートサイクルの発生を判定する試運転と、を運転可能とするものであり、
   前記試運転において、前記制御手段は、試運転開始後、前記湯水残存検知手段により湯水の残存が無いことが検知されると、前記湯水供給手段を作動させて試運転用供給量の湯水を浴槽内に吐出させて貯留させ、
   その後、前記湯水搬送手段を作動させて浴槽内の湯水を前記循環回路に通流させ、前記加熱手段による湯水の加熱を開始し、
   その後、前記入側温度が試運転目標温度に到達すると、前記加熱手段が湯水に与える時間当り熱量、湯水の加熱の開始時における前記入側温度、前記試運転目標温度および前記試運転用供給量から温度上昇必要時間を算出し、前記計時手段により計測された湯水の加熱の開始から前記試運転目標温度への到達までに実際に要した温度上昇実際時間と前記温度上昇必要時間とを比較して、前記温度上昇実際時間が前記温度上昇必要時間よりも所定量以上短い場合に、前記ショートサイクルが発生していると判定することを特徴とする給湯装置。
2. 前記浴槽内に吐出される湯水の温度を検知する出側温度検知手段を備え、
   前記時間当り熱量を、前記出側温度検知手段により検知される出側温度と前記入側温度とを用いて算出することを特徴とする請求項１記載の給湯装置。
3. 請求項１または２記載の給湯装置による試運転の方法であって、
   前記試運転目標温度を４０℃以上の値に設定し、
   前記湯水供給手段を作動させて前記試運転用供給量の湯水を浴槽内に吐出させて貯留させるにあたり、浴槽内に貯留した湯水の温度を１０℃以下の値とし、
   その後、前記湯水搬送手段を作動させて浴槽内の湯水を前記循環回路に通流させ、前記加熱手段による湯水の加熱を開始することを特徴とする給湯装置による試運転の方法。

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