JP3532716B2 - 注湯装置及び注湯方法 - 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、所定温度に設定
された温水を、例えば浴槽や洗濯機等へ注水することが
できる注湯装置や注湯方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】温水を浴槽や洗濯機へ注湯するための注
湯装置や注湯方法が、特開平４−１４３５４７や特開平
４−１５４４９号公報等に記載されている。これらは、
水道からの水を給湯用熱交換器で加熱し、浴槽や洗濯機
等へ給湯するよう構成されると共に、浴槽の水を追焚き
用熱交換器で適宜加熱し、洗濯機等へ所定温度の温水と
して注水できるようにしたシステム構成や方法等が記載
されている。こうした注湯装置や注湯方法によれば、浴
槽や洗濯機などへ温水を注水する際、所定の温度でしか
も一定温度で温水が維持されるよう配慮されている。こ
のため、予め設定された給湯温度になるよう、例えば熱
交換器の熱容量を変化させ、或は、給湯量を変化させる
ようにしている。熱交換器の熱容量を変化させる構成や
方法では、例えばバーナの燃焼状態を可変させ、また給
湯量を変化させるようにしたものでは、給水バルブの通
水量を連続的に変化させることで対応している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の上
記装置や方法によれば、依然として以下の問題を残して
いる。即ち熱交換器の熱容量を可変させる燃焼器の構成
にあっては、比例電磁弁等の燃料供給の構造やその燃焼
量制御が複雑となり、製造コストを押し上げる。また、
通水量を可変させる構成にあっては、自動水量制御装置
等の給水バルブの構成が複雑となり、制御性の問題と製
造コスト上昇の両面において、改善余地を残す。

【０００４】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたものであって、本発明の目的は、所定温度
の注湯を行う上で、制御が容易であり、構造的にも簡素
な構成で複雑とならず、また必要以上の保守整備を必要
としない、安価で且つ容易に実現できる、注湯装置と注
湯方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明の請求項１記載の注湯装置は、単位時間
当たり実質上一定な加熱量で、供給水を加熱して昇温さ
せる加熱手段と、前記加熱手段の下流側の注水温度を検
知する温度検知手段と、前記加熱手段の作動前に検出さ
れた注水温度と注水設定温度との温度差と、前記加熱手
段を連続動作させて平衡状態となる上限に達した注水温
度と前記注水設定温度との温度差との比率を、前記加熱
手段のオン時間とオフ時間との比率としてオン−オフ制
御させる制御手段とを備えたことを特徴としている。

【０００６】本発明の請求項２記載の注湯方法は、単位
時間当たり実質上一定な加熱量で、供給水を加熱して昇
温させ、所望の注水温度に設定された温水を被注水箇所
内へ注水する、注湯方法であって、前記供給水を連続的
に加熱して平衡状態となる上限まで昇温させ、前記上限
温度と注水設定温度との温度差と、前記注水設定温度と
供給水温度との温度差との比率を求め、かかる比率を加
熱時間と加熱停止時間との比率として、前記被注水箇所
内に注水された供給水の平均温度が前記注水設定温度に
なるよう、前記加熱を断続させながら注水するようにし
た、ことを特徴としている。

【０００７】

【発明の効果】本発明のうち請求項１記載の注湯装置に
よれば、燃焼量一定の加熱手段を用いて、加熱手段の作
動前に検出された注水温度と注水設定温度との温度差
と、加熱手段を連続動作させて上限に達した注水温度と
注水設定温度との温度差との比率を、加熱手段のオン時
間とオフ時間との比率としてオン−オフ制御させ、これ
により被注水箇所内に注水された供給水の平均温度が、
所定の注水設定温度となるようにした。従って、加熱手
段の作動前の注水温度と、加熱手段を連続動作させた時
に平衡状態となる注水温度の上限を温度検知手段によっ
て検出するだけで、所定の注水設定温度が得られるオン
−オフ比率を設定することができる。このため従来のよ
うに、燃焼量制御をしたり、給水バルブの可変制御とい
った複雑な構成とならず、本発明では簡素な構成で実現
できるため、低コストで製造することができる。

【０００８】本発明の請求項２記載の注湯方法によれ
ば、供給水を連続的に加熱して平衡状態となる上限まで
昇温させ、この上限温度と注水設定温度との温度差と、
注水設定温度と供給水温度との温度差との比率を求め、
そしてこの比率を加熱時間と加熱停止時間との比率とし
て、被注水箇所内に注水された供給水の平均温度が注水
設定温度になるよう、加熱を断続させながら注水するよ
うにした。従って、加熱される前の供給水温度と、連続
的に加熱して平衡状態となる注水温度の上限温度を検出
するだけで、所定の注水設定温度が得られるオン−オフ
比率を設定することができ、これにより従来のような複
雑な燃焼量制御や給水バルブの可変制御を行うことな
く、所望の注水温度に設定された温水として被注水箇所
内へ注水することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施例の形態
を、図示例と共に説明する。図１は本発明に従う注湯装
置の構成図である。追焚き循環回路(3) は、浴槽(300)
から管路(34)、ポンプ(30)、管路(35)、第２三方弁(3
2)、管路(36)、追焚き用熱交換器(20)、管路(37)、第１
三方弁(31)そして管路(38)を経て、浴槽(300) 側へ環流
する経路が構成される。本注湯装置から外部の洗濯機
(4) へは、注水路(41)を通して給水される。注水路(41)
は、第１三方弁(31)を介して、追焚き循環回路(3) から
外部へ分岐して配設される。注水路(41)には、水流スイ
ッチ(33)が第１三方弁(31)の下流側に設けられ、更にそ
の下流側にサーミスタ(23)が設けられている。そして注
水路(41)の端部には、洗濯機(4) 側に設けられた電磁弁
(40)が接続され、電磁弁(40)の開閉に基づいて、本装置
側の給水及び給水停止がなされる。なお、サーミスタ(2
3)は電装ユニット(1) へ電気的に接続され、注水路(41)
内を通過する注水温度を検知してその情報が電装ユニッ
ト(1) へ送られる。また水流スイッチ(33)の信号は、注
水切り換え用電装ユニット(11)へ送られ、第１三方弁(3
1)と第２三方弁(32)の導通向きを適宜切り換えできるよ
う構成されている。次に、水道水から浴槽(300) や洗濯
機(4) への給水は、第２三方弁(32)に接続された管路(3
9)側から導入される。管路(39)側には、図示省略する
が、給水元からの給水を開閉弁する給水弁を介して、給
湯用熱交換器が接続され、燃焼量を変化させて所定温度
の給湯ができるよう構成されている。なお図に示す追焚
き用熱交換器(20)を、管路(39)側からの給湯用熱交換器
として共通に用いられるようにしてもよい。

【００１０】追焚き循環回路(3) における追焚き用熱交
換器(20)には、これを加熱するガスバーナ(21)が設けら
れ、熱交換器(20)及びガスバーナ(21)により加熱装置
(2) が構成される。ガスバーナ(21)へのガス供給路(G)
には、ガスバーナ(21)へのガス供給をオン−オフ制御す
るための開閉弁(22)が設けられ、電装ユニット(1) から
の信号に基づいて開閉制御される。電装ユニット(1) に
は、注水温度設定用リモコン(10)が接続され、このリモ
コン(10)へ所望の注水温度が設定される。なお、上記加
熱装置としては、熱交換器(20)にガス燃料を用いた上記
ガスバーナ(21)の他、石油バーナや電気ヒータ等、加熱
手段として種々採用できる。そしてこれらがオン−オフ
制御されることにより、給水の加熱と加熱停止が繰り返
される。

【００１１】以下に、浴槽(300) の残り水を洗濯機(4)
へ注水するに際し、追焚き循環回路(3) を通して残り水
を昇温させ、これを注水する動作について説明する。こ
こで図２は図１で用いた注水回路を示し、図３はガスバ
ーナ(21)の燃焼動作に対応したサーミスタ(23)による検
知温度の変化を示し、図４及び図５は以下に説明する動
作のフローチャートである。リモコン(10)には、注水し
たい所定の温水温度を設定されているものとする。これ
らの図において、まず、洗濯機(4) 側の注水開始制御に
基づく水電磁弁(40)の開弁が行われたかどうかの判断を
求める(S1)。水電磁弁(40)が開弁していれば、残り湯注
水モードであるかどうかを判断(S2)し、残り湯注水モー
ドとされる時は、注水切り換え用電装ユニット(11)によ
り、注水回路は図２に示すように、第２三方弁(32)がそ
の接続口ａ側から接続口ｃ側へ導通するよう切り換えら
れる(S3)と共に、第１三方弁(31)がその接続口ａ側から
接続口ｂ側へ導通するよう切り換えられる(S4)。これに
より浴槽(300) からの残り水が洗濯機(4) へ注水される
回路が形成される。そしてポンプ(30)がオン(S5)し、残
り水が図２に示す注水路(41)を経て洗濯機(4) へ送り込
まれると共に、注水路(41)中の水流スイッチ(33)がオン
状態かどうかで注水の有無が確認され(S6)、注水開始か
どうか判断される。

【００１２】洗濯機(4) への注水が開始されたと判断さ
れると、注水路(41)に設けられたサーミスタ(23)によ
り、注水温度Ｔ１の検知がなされる(S7)。注水温度Ｔ１
は、注水初期温度であり、浴槽(300) の残り水温度その
ものが実質上検知され、図３に示す時間軸ｔａでの温度
を示している。なお図３は時間を横軸に共通するものと
し、図の上側にはサーミスタ(23)による温度検知の温度
変化状態を示し、また図の下側はガスバーナ(21)の燃焼
状態がオンかオフ状態かを示す。

【００１３】電装ユニット(1) により、開閉弁(22)を介
し、ガスバーナ(21)が燃焼開始される(S8)。これに伴
い、残り水は熱交換器(20)によって加熱されて昇温す
る。この開始時点のガスバーナ(21)の燃焼オンは、図３
の時間軸ｔａに対応し、またその時点における注水温度
（実質的に給水温度）はＴ１としてサーミスタ(23)によ
り検知される。燃焼開始後、注水温度は昇温し、この注
水温度はサーミスタ(23)によりＴ２として検知される(S
9)と共に、引き続き（その時間軸の後として）注水温度
Ｔ２’が検知される(S10) 。この場合、検知温度は、図
３の時間軸においてｔａからｔｂへの途中にあり、注水
温度が昇温中の状態をいう。従ってこの状態で検知され
た注水温度Ｔ２’は、Ｔ１よりも常に高く検知される。
そして、ステップ(S11) へ移り、注水温度Ｔ２’がＴ２
よりも±１℃以内かどうかの判断を求める。もし注水温
度Ｔ２’がＴ２の±１℃以上の温度差あれば、注水温度
は依然として昇温中であるとして、Ｔ２’をＴ２として
更新し(S110)、ステップ(S10)へ戻り、Ｔ２’の検知を
再び行う。昇温中はこのルーチンを繰り返す。(S11) に
おいて注水温度Ｔ２’がＴ２よりも±１℃以内であると
判断され、しかも上記更新が所定時間（本実施では１０
秒間）無い時は、注水温度Ｔ２が上限に達し、平衡状態
になったと判断される(S12) 。即ち、注水温度Ｔ２は、
図３の時間軸ｔｂに到達したとされる。そして電装ユニ
ット(1) での演算処理が行われる(S13) と共に、ガスバ
ーナ(21)の燃焼が停止(S14) される。なお、このガスバ
ーナ(21)の燃焼停止は図３の時間軸ｔｂの時点に対応す
る。

【００１４】なお、リモコン(10)には、予め注水したい
所定の温水温度Ｔｓｅｔが設定されており、この設定温
度Ｔｓｅｔに基づいて、上記ステップ(S13) の演算処理
が行われ、以下のステップにより注水が行われる。ステ
ップ(S13) では、設定温度Ｔｓｅｔに対応した注水が行
えるよう、次のような演算処理をする。（設定温度Ｔｓ
ｅｔ−注水温度Ｔ１）：（注水温度Ｔ２−設定温度Ｔｓ
ｅｔ）の比を、（ガスバーナ(21)の燃焼オン時間Ｔｏ
ｎ）：（ガスバーナ(21)の燃焼オフ時間Ｔｏｆｆ）の
比、として規定するようにした。この時間に従ってガス
バーナ(21)の燃焼オンと燃焼オフを行いながら注水を行
うと、平均温度として設定温度Ｔｓｅｔの注水ができ
る。すなわち実質的に設定温度Ｔｓｅｔに対応した注水
ができる。

【００１５】また同様に、断続させるための燃焼オン時
間Ｔｏｎと燃焼オフ時間Ｔｏｆｆとは、次式で算出する
ようにしてもよい。即ち、燃焼オン時間Ｔｏｎ＝（オン
−オフの１サイクルの時間Ｔｔ）×（設定注水温度Ｔｓ
ｅｔ−注水温度Ｔ１）／（注水温度Ｔ２−注水初期温度
Ｔ１） 燃焼オフ時間Ｔｏｆｆ＝（オン−オフの１サイクルの時
間Ｔｔ）−燃焼オン時間Ｔｏｎ これにより、注水させながら、ガスバーナ(21)の燃焼を
所定周期でオン−オフ制御させると、注水温度は、図３
に示すように、設定温度Ｔｓｅｔを中心に上下し、実質
的に設定温度が維持される。時間軸のｔｃ〜ｔｄが燃焼
オン時間Ｔｏｎに対応し、この時間には注水温度が上昇
する。そして、時間軸のｔｄ〜ｔｅが燃焼オフ時間Ｔｏ
ｆｆに対応し、この時間には注水温度が下降する。また
時間軸のｔｃ〜ｔｅがこれらオン−オフの１サイクルの
時間Ｔｔ（例えば３０秒）となる。これらの時間に対す
る注水温度の関係は、図３における時間軸ｔｅ以後につ
いても図に示すように同様である。１サイクルの時間Ｔ
ｔは、任意に設定することができ、注水量や注水温度、
そして加熱装置(2) の加熱能力に応じて自由に設定する
ことができる。

【００１６】ここでステップ(S14) に戻る。ガスバーナ
(21)の燃焼停止後、電装ユニット(1) による上記演算に
基づいて、所定の燃焼オフ時間Ｔｏｆｆが経過したかど
うかを判定(S15) する。この間、注水温度が下降してお
り、図３では時間軸のｔｂからｔｃの間に対応する。ま
たステップ(S15) において燃焼オフ時間Ｔｏｆｆが経過
していれば、ステップ(S16) へ移り、再びガスバーナ(2
1)の燃焼開始がなされ（時間軸のｔｃに対応）、次に(S
17) にて燃焼オン時間Ｔｏｎが経過していれば、再びス
テップ(S14) に戻り燃焼停止され（時間軸のｔｄ）、こ
のルーチンが繰り返される。これにより、洗濯機(4) に
注水された供給水の平均温度が、所定の注水設定温度と
され、結局、所定の注水温度に応じた温水を供給するこ
とができる。

【００１７】なお、ステップ(15)において、燃焼オフ時
間Ｔｏｆｆが経過するまでの間は、洗濯機(4) 側の電磁
弁(40)が閉弁しているかどうかをチェック(S301)してい
る。このチェックは、図２の注水路(41)中に設けられた
水流スイッチ(33)により検知される。電磁弁(40)が開弁
していれば、(S15) へ戻り、引き続き注水が続行される
と共に、上記燃焼のオン−オフが繰り返される。しかし
電磁弁(40)が閉弁されていると判断される場合には、注
水の停止を行うために、ステップ(S20) へ移行してポン
プ(30)が停止され、その後、待機状態(S21) となる。

【００１８】また、同様に、ステップ(S17) において、
燃焼オン時間Ｔｏｎが経過するまでの間においても、洗
濯機(4) 側の電磁弁(40)が閉弁しているかどうかをチェ
ック(S18) している。そしてこの場合も、電磁弁(40)が
閉弁されていると判断される場合には、注水の停止を行
うために、ステップ(S20) へ移行してポンプ(30)が停止
され、その後、待機状態(S21) となる。

【００１９】なお前記ステップ(S2)において、残り湯注
水モードでないと判断された時は、さら湯モードとさ
れ、第２三方弁(32)がその接続口ｂ側から接続口ｃ側へ
導通するよう切り換えられる(S201)と共に、第１三方弁
(31)がその接続口ａ側から接続口ｂ側へ導通するよう切
り換えられる(S202)。そして注水路(41)へは、図示省略
の給湯用熱交換器で所定温度に昇温されたさら湯が供給
される(S203)。なお、給湯用熱交換機側には、比例電磁
ガス弁を備えるため、所定温度の湯にすることができ
る。

【００２０】このように、上記実施によれば、ガスバー
ナ(21)の作動前に検出された注水温度Ｔ１と注水設定温
度Ｔｓｅｔとの温度差と、ガスバーナ(21)を連続動作さ
せて上限に達した注水温度Ｔ２と注水設定温度Ｔｓｅｔ
との温度差と、によって定まる比率で、ガスバーナ(21)
をオン−オフ制御させ、これにより所定の設定温度で注
湯することができるようにした。このため従来のよう
に、燃焼量制御や給水バルブを可変制御するための複雑
な構成とならず、本発明では簡素な構成で実現できるた
め、低コストで製造することができる。

【００２１】上記実施によれば、浴槽(300) からの残り
水を洗濯機(4) 側への注水するもので説明したが、水道
水を熱交換器(20)を介して浴槽(300) や洗濯機(4) 側へ
の注水するものに上記構成や方法を利用してもよい。ま
た上記実施によれば、サーミスタ(23)は注水路(41)中に
設けられているが、少なくとも熱交換器(20)の下流側に
設けられていればよく、例えば管路(37)の部位(24)等に
配設するようにしてもよい。またガスバーナ(21)の作動
前の注水温度の検知に限っては、サーミスタ(23)を部位
(25)側へ配置するようにしてもよい。更にサーミスタ(2
3)に代えて、熱電対やその他種々の温度検知手段を採用
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による注湯装置であり、そ
の注水状態を示した構成図である。

【図２】図１における別の注水状態を示す構成図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態による注水温度の状態を説
明する特性図である。

【図４】本発明の実施の形態による注水動作を説明する
ためのフローチャートである。

【図５】本発明の実施の形態による注水動作を説明する
ためのフローチャートである。

【符号の説明】

(1) ・・・電装ユニット (20)・・・熱交
換器 (2) ・・・加熱装置 (21)・・・ガス
バーナ (3) ・・・追焚き循環回路 (22)・・・開閉
弁 (10)・・・リモコン (23)・・・サー
ミスタ 尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単位時間当たり実質上一定な加熱量で、
   供給水を加熱して昇温させる加熱手段と、 前記加熱手段の下流側の注水温度を検知する温度検知手
   段と、 前記加熱手段の作動前に検出された注水温度と注水設定
   温度との温度差と、前記加熱手段を連続動作させて平衡
   状態となる上限に達した注水温度と前記注水設定温度と
   の温度差との比率を、前記加熱手段のオン時間とオフ時
   間との比率としてオン−オフ制御させる制御手段とを備
   えたことを特徴とする注湯装置。
2. 【請求項２】 単位時間当たり実質上一定な加熱量で、
   供給水を加熱して昇温させ、所望の注水温度に設定され
   た温水を被注水箇所内へ注水する、注湯方法であって、 前記供給水を連続的に加熱して平衡状態となる上限まで
   昇温させ、 前記上限温度と注水設定温度との温度差と、前記注水設
   定温度と供給水温度との温度差との比率を求め、 かかる比率を加熱時間と加熱停止時間との比率として、
   前記被注水箇所内に注水された供給水の平均温度が前記
   注水設定温度になるよう、前記加熱を断続させながら注
   水するようにした、ことを特徴とする注湯方法。