JP3078785B2 - 給湯・追焚装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は、浴槽への給湯、
前記浴槽内の湯水の追焚きを行う給湯・追焚装置に関す
る。 【０００２】 【従来の技術】給湯及び追焚きが可能な自動風呂釜にお
いて、浴槽内の水量を制御する場合、浴槽内の水量の検
出が不可欠であり、その水量検出には、圧力スイッチや
水位スイッチなど、浴槽内の水位を直接検知する水位検
知装置が用いられて来た。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ところで、自動風呂釜
は、加熱手段などを設置した器具本体側で加熱した湯を
ポンプを用いて浴槽側に移送する方法が採られ、浴槽内
の湯を器具本体側に戻して再加熱する追焚機能を持って
いる。このような自動風呂釜では、加熱手段を設置した
器具本体と浴槽とが離れた場所に設置され、例えば、家
屋の一階側に器具本体、その二階側に浴槽が設置される
場合がある。この場合、浴槽に設置された水位検知装置
と器具本体を制御する制御装置とを結ぶ制御用信号線や
制御装置などが複雑化し、そのために設置に手数を要す
る。 【０００４】また、水量を器具本体側で計量して、浴槽
へ供給すべき水量を最適化するようにした自動風呂釜が
ある。この風呂釜では浴槽の容積に対して適量の水を供
給することができるが、器具本体側で浴槽内の水位を間
接的に算出しているため、入浴などで減った水量は器具
本体側で検知することができない。 【０００５】何れの風呂釜においても、水位検知装置及
びその配線が必要である。 【０００６】そこで、この発明は、浴槽内水量の簡易な
制御を実現した給湯・追焚装置を提供することを目的と
する。 【０００７】 【課題を解決するための手段】この発明の給湯・追焚装
置は、浴槽内の水量を既存の追焚機能を利用して温度情
報、時間情報及びガス圧セット値等の熱効率の各要素を
用いて演算して浴槽内水量を遠隔的に検出し、その検出
水量により水量制御を行っている。 【０００８】この発明の給湯・追焚装置は、図１に例示
するように、浴槽（２０）に給湯するとともに前記浴槽
内の湯水（４ｃ）を追焚きによって加熱する給湯・追焚
装置であって、浴槽内の湯水をポンプ（５６）により管
路に通して循環させる循環経路（追焚循環管路６０）
と、この循環経路を循環する前記湯水の温度を検出する
温度センサ（７０）と、前記循環経路に設けられて循環
する前記湯水を加熱する第１の加熱手段（追焚用熱交換
器２２及び追焚バーナ２４）と、上水を前記循環経路を
共用して前記浴槽に供給する上水供給路（上水供給管２
５）と、この上水供給路に設けられて前記上水を加熱す
る第２の加熱手段（熱交換器２８及び給湯バーナ３０）
と、前記上水供給路に設けられて前記浴槽側に供給され
る上水量を検出する水量センサ（水流量センサ４７）
と、熱効率を記憶する記憶手段（ＲＡＭ７２６）を有
し、前記浴槽の湯水を前記循環経路に循環させて前記浴
槽内の湯水を攪拌して前記浴槽内の前記湯水の温度を検
出し、前記第１の加熱手段によって前記浴槽内の湯水を
加熱し、前記検出温度から僅かに高い温度まで上昇さ
せ、その上昇に要した加熱時間を計測し、この加熱時間
と、前記第１の加熱手段から前記湯水に加えられる熱量
と、前記記憶手段から読み出した前記熱効率との積を前
記上昇温度で除すことによって前記浴槽内の現在水量を
算出し、この現在水量と設定水量との比較に基づいて前
記浴槽内の水量を制御するとともに、前記浴槽の水量と
前記温度上昇から前記湯水に加えられる熱量を前記第１
の加熱手段側の発熱量で除すことにより追焚毎に熱効率
を算出して前記記憶手段に記憶されている前記熱効率を
更新する制御手段（主装置７２）とを備えたことを特徴
とする。 【０００９】この発明の給湯・追焚装置にあっては、浴
槽（２０）内の湯水（４ｃ）を循環経路（追焚循環管路
６０）を通してポンプ（５６）によって圧送して第１の
加熱手段（追焚用熱交換器２２）を通過させることによ
り、浴槽内の湯水を加熱する。その加熱に応じて浴槽内
の水温が、例えば、特定温度ΔＴだけ上昇させるに必要
な時間をｔ、第１の加熱手段の加熱能力をＮｏとする
と、浴槽内の水量Ｑは、 Ｑ＝Ｎｏ・ｔ／ΔＴ ・・・（１） で与えられる。この結果、浴槽内の水量Ｑを算出するこ
とができる。 【００１０】したがって、実際の浴槽に対して、第１の
加熱手段に浴槽内の湯水を循環させて加熱する風呂釜で
は、浴槽内の水量Ｑは、第１の加熱手段の熱量（追焚バ
ーナ２４の発熱量）、即ち、燃焼能力Ｎ（＝Ｎｏ）と、
特定温度ΔＴだけ上昇させるに必要な時間ｔとから、式
（１）によって水量Ｑ（＝Ｎ・ｔ／ΔＴ）として検出す
ることができる。 【００１１】そして、第１の加熱手段を通して湯水に加
えられる熱量は、第１の加熱手段の発熱量と熱効率との
積で与えられる。この場合、熱効率は、浴槽内の一定水
量とこの水量を第１の加熱手段で加熱して得られた上昇
温度との積を、上昇温度に到達させるに要した時間と第
１の加熱手段における例えばバーナの発熱量との積で除
すことにより求めたものであり、この値は、例えば、追
焚時に求められる。 【００１２】そして、この熱効率は、追焚時毎に得られ
る検出値に基づいて演算することができ、その値を更新
することができる。したがって、追焚時毎に求めた熱効
率を次回の追焚時に使用することにより、常に最新のデ
ータを以て浴槽内の水量の算出をすることができる。 【００１３】このようにして得られた検出水量と設定水
量との比較により不足水量を求め、この不足水量分の上
水を水量センサで検出するとともに第２の加熱手段によ
り加熱して循環経路から浴槽に供給することにより浴槽
内水量を設定水量に維持し、かつ、所定時間毎にポンプ
を動作させて循環経路に循環させることにより浴槽内の
湯水を攪拌し、温度センサで検出した湯水の温度が設定
温度未満の場合には、第１の加熱手段により浴槽内の湯
水を設定温度まで加熱する。この結果、設定温度及び設
定湯量に制御でき、快適な入浴環境が実現される。 【００１４】また、この給湯・追焚装置において、前記
熱効率は、前記第１の加熱手段に加えられる熱量に機器
固有のガス圧セット値による誤差を加味して求めた値で
あることを特徴とする。即ち、ガス圧セット値を加味し
て熱効率として設定することにより、湯水に加えられる
熱量を容易に算定できる。 【００１５】 【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した実施
形態を参照して詳細に説明する。 【００１６】図１は、この発明の給湯・追焚装置の実施
形態を示し、この実施形態は自動風呂釜である。 【００１７】図１に示すように、水道などから上水供給
路としての上水供給管２５に供給された上水からなる水
４ａは、給湯水流スイッチ２６を通過することによっ
て、その水流が電気的に検出され、Ｄw1は給湯水流スイ
ッチ２６によって得られた給湯水流検出信号を表わす。
水４ａは、第２の加熱手段としての熱交換器２８及び給
湯バーナ３０によって加熱される。 【００１８】給湯バーナ３０には、燃焼用ガス３２が、
電気的に開閉が制御される元弁３４及び給湯弁３６を経
て供給され、Ｃv1は元弁３４の開閉制御信号、Ｃv2は給
湯弁３６の開閉制御信号を表わす。給湯バーナ３０に供
給されたガス３２は、点火手段として電気的に着火され
るイグナイタ３８によって着火され、Ｓf1はその着火信
号を表わす。ガス３２の着火の有無は、炎の有無を電気
的に検出するフレームロッドと称する炎検出器４０で検
出され、Ｄf1は着火検出信号を表わしている。 【００１９】そして、熱交換器２８を通過して得られた
温水４ｂは、温度検出手段として設置された給湯温度を
電気的に検出するサーミスタなどで構成される給湯温度
検出器４２を通過して、その温度が検出される。Ａt1
は、その給湯温度検出信号を表わす。この給湯温度検出
器４２を通過した温水４ｂは、電気的に給湯・注湯方向
が切り換えられる給湯・注湯切換弁４４に導かれて、給
湯・注湯切換信号Ｓh1によって給湯口４６側への供給
と、浴槽２０側への注湯とが切り換えられる。 【００２０】給湯・注湯切換弁４４を経て注湯側ｂに導
かれた温水４ｂは、流量を電気的に検出する水流量セン
サ４７によってその流量が検出され、Ｄm はその水流量
検出信号を表わす。この水流量センサ４７を通過した温
水４ｂは、水道側とを遮断するホッパ４８を経て、給湯
方向を電気的に切り換える追焚・注湯切換弁５０に導か
れて、追焚・注湯切換信号Ｓh2に応じて追焚側、注湯側
に切り換えられる。 【００２１】この場合、注湯側ｃでは、浴槽２０に対し
て直結された管路５２から温水４ｂが浴槽２０に対して
電気的に水を循環させるポンプ５６を介して矢印Ｂで示
す方向に供給される。Ｄr は、ポンプ５６を駆動するポ
ンプ駆動信号を表わす。 【００２２】また、追焚側ｄでは、追焚・注湯切換弁５
０によって注湯を禁止するとともに、浴槽２０に対して
追焚きのための浴槽２０内の湯水４ｃを、浴槽２０内の
循環口５４を介して矢印Ａで示す方向に、追焚・注湯切
換弁５０の追焚側通路を含む循環経路としての追焚循環
管路６０によってポンプ５６を介して循環させる。 【００２３】追焚循環管路６０内を通過する湯水４ｃ
は、電気的に水流の有無を検出する水流センサ６２によ
って検出され、Ｄw2はその検出信号を表わす。 【００２４】追焚循環管路６０には第１の加熱手段とし
ての追焚用熱交換器２２及び追焚バーナ２４が設置され
ており、浴槽２０内の湯水４ｃは追焚きによって加熱さ
れる。この場合、追焚バーナ２４には燃焼用ガス３２
が、電気的に開閉が制御される追焚ガス弁６４を経て供
給され、追焚ガス弁６４は開閉制御信号Ｃv3によって開
閉が制御される。追焚バーナ２４に供給された燃焼用ガ
ス３２は、給湯バーナ３０の場合と同様に、点火手段と
して電気的に着火されるイグナイタ６６によって着火さ
れ、Ｓf2はその着火信号を表わす。燃焼用ガス３２の着
火の有無は、炎の有無を電気的に検出する炎検出器６８
で検出され、Ｄf2は着火検出信号を表わす。 【００２５】そして、追焚きによって加熱された浴槽２
０内の湯水４ｃは、追焚循環管路６０側で電気的に水温
を検出するサーミスタなどからなる温度センサ７０によ
って検出され、Ａt2はその温度検出信号を表わす。 【００２６】そして、水４ａの加熱系統、浴槽２０への
温水４ｂの供給系統または浴槽２０内の湯水４ｃの追焚
循環系統は、図２に示す加熱、供給または追焚を行う給
湯制御装置によって制御される。 【００２７】この給湯制御装置は、制御手段としての主
装置７２と遠隔制御器７４とから構成されており、主装
置７２は熱交換器２２、２８などを設置した器具本体側
に設置され、また、遠隔制御器７４は浴槽２０内から入
浴者が任意に調節可能な浴室内などに設置される。給湯
水流検出信号Ｄw1、給湯側の着火検出信号Ｄf1、給湯側
の水流量検出信号Ｄm 、追焚水流検出信号Ｄw2及び追焚
側の着火検出信号Ｄf2のディジタルデータは、入力回路
７２１を経て中央演算処理部（ＣＰＵ）７２２に取り込
まれる。また、給湯温度検出信号Ａt1及び追焚温度検出
信号Ａt2は、アナログ信号であるため、入力部に設置さ
れたマルチプレクサ７２４による時分割によって交互に
アナログ・ディジタル変換回路７２３に加えられ、アナ
ログ・ディジタル変換された後、ＣＰＵ７２２に取り込
まれる。 【００２８】ＣＰＵ７２２は、書込み専用の記憶素子
（ＲＯＭ）７２５に書き込まれた加熱、供給または追焚
制御プログラムに従って演算処理を行う。また、取り込
んだ各種データ及び演算処理上のデータは、書込み、読
出し自由な記憶素子（ＲＡＭ）７２６に書き込まれる。 【００２９】加熱、供給または追焚制御の指令は、遠隔
制御器７４のスイッチの操作によって行い、その指令信
号は遠隔制御送受信回路７２７に加えられ、ＣＰＵ７２
２に取り込まれる。 【００３０】そして、ＣＰＵ７２２の演算結果としての
各種制御出力である給湯側着火信号Ｓf1、開閉制御信号
Ｃv1、給湯側開閉制御信号Ｃv2、追焚側開閉制御信号Ｃ
v3、追焚側着火信号Ｓf2、給湯・注湯切換信号Ｓh1、追
焚・注湯切換信号Ｓh2及びポンプ駆動信号Ｄr は、出力
回路７２８からそれぞれ制御対象に加えられる。 【００３１】このような風呂釜において、浴槽２０内の
水量検出を追焚時を例に取って工程順に説明する。 【００３２】（ａ） 給湯・注湯切換弁４４を給湯側
ａ、追焚・注湯切換弁５０を追焚側ｄに切り換えて、追
焚循環管路６０を閉ループとして、追焚モードを設定す
る。 【００３３】（ｂ） この追焚モードに設定した後、ポ
ンプ５６を駆動して浴槽２０内の湯水４ｃの温度を均一
温度Ｔにする。その場合、浴槽２０の水温Ｔは、温度セ
ンサ７０によって検出する。 【００３４】（ｃ） 浴槽２０内の水温を一定温度Ｔに
した後、元弁３４及び追焚ガス弁６４を開くとともに、
イグナイタ６６に着火信号Ｓf2を与えて電流を流して発
熱させ、追焚バーナ２４に着火する。 【００３５】（ｄ） ポンプ５６によって湯水４ｃを循
環させながら、追焚燃焼によって、浴槽２０内の湯水４
ｃの温度を温度Ｔｏより僅かに高い温度ΔＴだけ均一に
沸き上げるとともに、温度ＴｏからΔＴへの所要時間ｔ
を測定し、ＲＡＭ７２６内に書き込む。 【００３６】（ｅ） そして、予め、追焚バーナ２４の
燃焼による追焚燃焼能力Ｎを測定してＲＯＭ７２５に記
憶して置くものとすると、浴槽２０内の水量Ｑは、ＣＰ
Ｕ７２２で式（１）から、Ｑ＝Ｎ・ｔ／ΔＴとして算出
される。例えば、ΔＴ＝１℃とすると、浴槽２０内の水
量Ｑは、Ｑ＝Ｎ・ｔとなる。 【００３７】また、この浴槽２０内の水量Ｑの算出は、
一定時間ｔに対して上昇温度ΔＴを検出して、その上昇
温度ΔＴをＲＡＭ７２６に記憶して式（１）から算出し
ても良い。 【００３８】（ｆ） そして、不足水量は、予め、浴槽
２０の容積から設定水量Ｑo が定まるので、それを遠隔
制御器７４に設定して置き、その設定水量Ｑo と、浴槽
２０内の検出水量Ｑとから差水量ΔＱを、 ΔＱ＝Ｑo −Ｑ ・・・（２） 算出する。 【００３９】（ｇ） そこで、この差水量ΔＱの温水４
ｂを浴槽２０内に供給するため、給湯・注湯切換弁４４
を注湯側ｂ、追焚・注湯切換弁５０を注湯側ｃに切り換
えて浴槽２０内に温水４ｂを供給する。 【００４０】この場合、給湯バーナ３０に着火すること
により、水４ａを加熱して温水４ｂを得て供給し、また
は、給湯バーナ３０を着火しないで加熱しない水４ａを
供給してもよい。 【００４１】（ｈ） 適量の注湯または注水を行った
後、給湯・注湯切換弁４４を給湯側ａ、追焚・注湯切換
弁５０を追焚側ｄに切り換えて浴槽２０内に温水４ｂを
適正温度Ｔまで沸き上げて、適正湯量及び適正温度への
注湯・追焚を完了する。 【００４２】なお、保温及び足し湯制御を行う場合に
は、一定の時間間隔で自動的に浴槽２０内への注湯及び
追焚を繰り返すことにより、浴槽２０内の水量Ｑ及び温
度Ｔを一定に保つ最適制御ができる。 【００４３】また、追焚燃焼による沸き上げ時間は、熱
効率によって影響されるが、熱効率を低下させる要因に
は、浴槽の材質、追焚配管、外気温、器具固有のガス圧
セット値の誤差などがある。そこで、熱効率ηを次式に
より、 η＝Ｑo ×（Ｔ2 −Ｔ1 ）／Ｓ×ｔo ・・・（３） 追焚時毎にＣＰＵ７２２によって算出してＲＡＭ７２６
に記憶させ、追焚時毎にその値を更新する。ただし、Ｑ
o は設定水量（＝注湯水量）、Ｔ1 は注湯動作にて浴槽
２０へ供給された水の均一温度、Ｔ2 は沸き上り均一温
度（＝沸き上り設定温度）、ｔo は沸き上り時間、Ｓは
追焚インプット能力である。即ち、Ｑo ×（Ｔ2 −Ｔ1
）は湯水に加えられる熱量、Ｓ×ｔo はバーナ側の発
熱量である。 【００４４】この場合、追焚バーナ２４側の発熱量であ
る追焚インプット能力Ｓは予めＲＯＭ７２５の中に記憶
しておき、循環する湯水４ｃに加えられる熱量である追
焚燃焼能力Ｎは、追焚インプット能力Ｓと熱効率ηとの
積（Ｎ＝Ｓ・η）で与えられる。 【００４５】 【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、次の効果が得られる。 ａ．追焚機能を利用して浴槽内水量を検出し、演算によ
り設定水量に対する不足水量を求め、その不足水量分の
上水を加熱しながら浴槽に供給でき、浴槽内の湯温を所
定時間毎に監視して追焚きするので、浴槽内の湯量を設
定湯量に制御できるとともに、浴槽内の湯温を設定湯温
に保温できる。しかも、浴槽内の水位検出のために、浴
槽内の湯水をその温度に関係なく所定時間加熱する従来
のものでは、浴槽内の湯水の温度によっては入浴に危険
な温度まで上昇させるために入浴者を火傷の危険にさら
すおそれがあったのに対し、本発明では、検出温度から
僅かに高い温度までの加熱によって水位を検出している
ので、入浴者を火傷の危険にさらすおそれがなく、安全
性の高い水位制御を実現できる。 ｂ．熱効率にガス圧セット値を使用することで、容易に
熱量を算出でき、安定した水量制御を実現できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明の給湯・追焚装置の実施形態である自
動風呂釜を示す図である。 【図２】図１に示した自動風呂釜の給湯制御装置を示す
ブロック図である。 【符号の説明】 ４ｃ 湯水 ２０ 浴槽 ２２ 追焚用熱交換器（第１の加熱手段） ２４ 追焚バーナ（第１の加熱手段） ２５ 上水供給管（上水供給路） ２８ 熱交換器（第２の加熱手段） ３０ 給湯バーナ（第２の加熱手段） ４７ 水流量センサ ５６ ポンプ ６０ 追焚循環管路（循環経路） ７０ 温度センサ ７２ 主装置（制御手段）

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．浴槽に給湯するとともに前記浴槽内の湯水を追焚き
   によって加熱する給湯・追焚装置であって、 浴槽内の湯水をポンプにより管路に通して循環させる循
   環経路と、 この循環経路を循環する前記湯水の温度を検出する温度
   センサと、 前記循環経路に設けられて循環する前記湯水を加熱する
   第１の加熱手段と、 上水を前記循環経路を共用して前記浴槽に供給する上水
   供給路と、 この上水供給路に設けられて前記上水を加熱する第２の
   加熱手段と、 前記上水供給路に設けられて前記浴槽側に供給される上
   水量を検出する水量センサと、熱効率を記憶する記憶手段を有し、 前記浴槽の湯水を前
   記循環経路に循環させて前記浴槽内の湯水を攪拌して前
   記浴槽内の前記湯水の温度を検出し、前記第１の加熱手
   段によって前記浴槽内の湯水を加熱し、前記検出温度か
   ら僅かに高い温度まで上昇させ、その上昇に要した加熱
   時間を計測し、この加熱時間と、前記第１の加熱手段か
   ら前記湯水に加えられる熱量と、前記記憶手段から読み
   出した前記熱効率との積を前記上昇温度で除すことによ
   って前記浴槽内の現在水量を算出し、この現在水量と設
   定水量との比較に基づいて前記浴槽内の水量を制御する
   とともに、前記浴槽の水量と前記温度上昇から前記湯水
   に加えられる熱量を前記第１の加熱手段側の発熱量で除
   すことにより追焚毎に熱効率を算出して前記記憶手段に
   記憶されている前記熱効率を更新する制御手段と、 を備えた ことを特徴とする給湯・追焚装置。 ２．前記熱効率は、前記第１の加熱手段に加えられる熱
   量に機器固有のガス圧セット値による誤差を加味して求
   めた値であることを特徴とする請求項１記載の給湯・追
   焚装置。