JP3698335B2 - 高温差湯機能付給湯器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は風呂給湯器に関し、詳しくは湯張り完了後に浴槽に高温水を直接供給して浴槽内の湯温を上昇させるいわゆる高温差湯機能を備えた給湯器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、浴槽水の昇温の方法としては、浴槽水を熱交換器に循環させ加熱して浴槽に戻す、いわゆる追い焚きによるものの他、８０℃以上の高温の湯を浴槽に既に溜まっているぬるま湯に混合させて昇温させるものもある。後者の方法による昇温操作を高温差湯と呼び、そのような機能を備えた給湯器を高温差湯機能付給湯器という。高温差湯機能付給湯器では、浴槽水の循環加熱を行なわないので、追焚用の燃焼器や熱交換器を別に設けなくてもよいという利点を有している。
【０００３】
高温差湯機能付給湯器は、浴槽に設定温度の湯を設定量だけ給湯する自動湯張機能と、湯張り完了後入浴者がもっと熱くしたいと感じた時にあつめスイッチを操作することにより、浴槽に所定量の高温の湯を差し湯して浴槽水全体を昇温する高温差湯機能とを有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の高温差湯機能付給湯器には、以下のような問題点があった。即ち、浴槽の湯がぬるくなっている場合、入浴者が体感するぬるさの程度から勘で１回の差し湯温度を調整したり、何度もあつめスイッチを操作して適温に合わせる必要があった。このため、入浴者がぬるいと感じて湯温調整を始めてから浴槽水を適温にするまでに時間がかかり使い勝手の悪いものであった。
【０００５】
本発明の高温差湯機能付給湯器は上記課題を解決し、追焚用の燃焼器を備えることなく簡単な機構で浴槽内の湯温が適温に保たれる使い勝手の良い給湯器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１記載の高温差湯機能付給湯器は、給水管と出湯管とが接続された熱交換器と、
上記熱交換器を加熱する加熱手段と、
上記熱交換器で加熱された湯張設定温度の湯を浴槽に所定量供給する自動湯張制御手段と、
上記熱交換器で加熱された上記湯張設定温度より高い差湯設定温度の湯を差し湯することで上記浴槽内の湯の温度を上昇させる高温差湯制御手段とを備えた高温差湯機能付給湯器において、
上記高温差湯制御手段は、浴槽への給湯路の途中に上記浴槽内の湯を循環させるポンプと湯の温度を検出する湯温検出手段とを有する循環回路を備え、上記浴槽内の湯を上記循環回路で循環させて上記湯温検出手段により湯温を検出し、該湯温が設定温度以下の場合、所定量高温差し湯を行う一連の自動加温動作を上記設定温度に達するまで繰り返し行うと共に、この自動加温動作を定期的に繰り返して上記浴槽内の湯を保温する一方、
上記高温差湯制御手段は、高温差し湯量を検出する湯量検出手段を備えると共に、高温差し湯量（Ｌ１）と、高温差し湯動作前後の浴槽湯温の温度差（Ｔ２−Ｔ１）（Ｔ２；差し湯後の浴槽湯温、Ｔ１；差し湯前の浴槽湯温）と、高温差し湯温（ＴＨ）と差し湯前の浴槽湯温（Ｔ１）との温度差（ＴＨ−Ｔ１）と、に基づいて浴槽内湯量（Ｌ）を
Ｌ＝（ＴＨ−Ｔ１）＊Ｌ１／（Ｔ２−Ｔ１）
として算出し、該浴槽内湯量が設定量以上となった場合、高温差し湯を停止することを要旨とする。
【００１１】
上記構成を有する本発明の請求項１記載の高温差湯機能付給湯器は、循環回路により浴槽内の湯を所定時間循環することで浴槽内の湯は充分攪拌される。従って、循環回路内の湯温を測ることで浴槽内の湯の平均温度を検出することができる。そして、湯温検出手段により検出された温度に基づいて設定温度になるまで所定量の高温差し湯を繰り返し行うので、浴槽内の湯温を常に適温に保温することができる。
尚、本発明で用いる「所定量供給」する手法としては、直接湯量を検出して供給する構成だけでなく給湯時間や水位上昇量により湯量を所定値に制御する構成であってもよい。
また、高温差し湯量と、高温差し湯前後の浴槽湯温の温度差と、高温差し湯温と差し湯前の浴槽湯温との温度差と、から浴槽内の湯量を算出するので浴槽内にある実際の湯量が分る。従って、浴槽の湯量が設定量になるまで正確に差し湯を行なうことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の高温差湯機能付給湯器の好適な実施例について説明する。図１は一実施例としての高温差湯機能付給湯器（以下、単に給湯器と呼ぶ）の概略構成図である。この給湯器は、浴槽１の湯水を循環する循環部４０と、水道水をガス燃焼により加熱して得た湯を循環部４０を経由して浴槽１に供給する給湯部１０とより構成され、これらの動作を制御するコントローラ３１を有している。
【００１７】
給湯部１０は、入水管１１と出湯管１２とが接続される熱交換器１３と、熱交換器１３を流れる水を加熱するためのガスバーナ１４と、出湯管１２から分岐して浴槽１へ湯を供給する浴槽給湯管１５と、入水管１１から分岐して出湯管１２の浴槽給湯管１５との分岐部ａより下流の位置に接続されるバイパス管１６とを備える。また、出湯管１２のバイパス管１６との接続部ｂより下流には、図示しないシャワーや台所等に至る一般給湯管１７が接続される。
【００１８】
ガスバーナ１４には燃料ガスの流量を調整するガス比例弁１８と、ガス管路を開閉するメイン電磁弁１９、元電磁弁２０とが設けられる。また、入水管１１のバイパス管１６との分岐部ｃより上流には入水温度を測定する入水サーミスタ２１が設けられる。また、バイパス管１６には、電磁開閉式のバイパス弁２３が設けられる。
【００１９】
一方出湯管１２には、浴槽給湯管１５との分岐部ａより上流に熱交換器からの出湯温度を測定する出湯サーミスタ２４が設けられ、また浴槽給湯管１５との分岐部ａとバイパス管１６との接続部ｂとの間の位置に、バイパス管１６から浴槽給湯管１５への水の逆流を防止する逆止弁２５ａが設けられる。また出湯管１２のバイパス管との接続部ｂより下流の位置には、流れの有無を検出する給湯水流スイッチ２６が設けられる。
【００２０】
また、浴槽給湯管１５には浴槽１へ自動給湯する時に開弁される注湯電磁弁２７と、浴槽への給湯流量を検出する流量センサ２２と、縁切り弁３３と、循環部４０の配管から浴槽給湯管１５への逆流を防止する逆止弁２５ｂとが設けられる。 また注湯電磁弁２７をバイパスする差湯管２８が浴槽給湯管１５に接続され、差湯管２８には浴槽１へ差し湯するときに開弁される差湯電磁弁２９と、流量を規制する湯ガバナ３０とが設けられる。
【００２１】
循環部４０は、浴槽１と連通する往き配管４１，戻り配管４２に接続される循環回路が構成されている。往き配管４１には浴槽１の水位を検出する水位センサ４３が備えられ、戻り配管４２には浴槽１からの循環湯温を検出する浴槽湯サーミスタ４４と、浴槽１内の湯水を循環させる循環ポンプ４５とが備えられている。 また、循環ポンプ４５の下流側に切替弁４６を介して排水路４７が接続されている。
【００２２】
コントローラ３１は、出湯温度制御、自動湯張り制御、高温差し湯制御等を司どるもので、図示しない周知の算術論理演算回路を構成するＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭと、各種センサーからの信号を入力する入力インタフェイスと、各種のアクチュエータに駆動信号を出力する出力インタフェイス等から構成される。また、コントローラ３１はリモコン３２を接続し、このリモコン３２により、浴室内や台所等から給湯器を遠隔操作することができる。尚、図１においては、本発明の特徴となる差し湯温度制御処理に係る構成のみの入出力関係を表している。
【００２３】
尚、給湯器は、図示しないが点火装置及び燃焼用空気を供給するファン等を備える。
【００２４】
次に、このように構成された給湯器の動作について説明する。この給湯器の動作は、基本的には入水管１１から供給される水を熱交換器１３においてガスバーナ１４の熱で加熱し、その湯を浴槽給湯管１５を経て浴槽１へ供給し、あるいは一般給湯路１７を経て台所の蛇口やシャワー等へ供給することである。このような給湯動作は、コントローラ３１により、ガス比例弁１８の開度を調節すると共に、バイパス弁２３、注湯電磁弁２７および差湯電磁弁２９の開閉を制御することにより行なわれる。以下この給湯器における自動湯張り、自動保温、自動足し湯、高温差し湯の各給湯動作について説明する。
【００２５】
自動湯張り、自動保温、自動足し湯制御は、リモコン３２の自動ボタン３２ａを押すと同時に起動する。そして、高温差し湯制御は自動湯張り完了後に随時あつめスイッチ（図示略）を操作することにより起動する。
【００２６】
浴槽１に入浴適温の湯を自動湯張りする場合は、自動ボタン３２ａが押されると一般給湯系の蛇口やシャワーが使用中かどうかを水流スイッチ２６から判断し、使用中でないと判断するとコントローラ３１への指令により、差湯電磁弁２９は閉じたままで、注湯電磁弁２７を開く。このため、熱交換器１３から浴槽給湯管１５を経て浴槽１へ水が流れ、この流れを流量センサ２２が検出すると、メイン電磁弁１９、元電磁弁２０を開くことでガスバーナ１４にガスを供給し、図示しない点火装置により点火し、出湯サーミスタ２４の検知水温がリモコン３２で設定された湯張設定温度、例えば４２℃程度となるようにガス比例弁１８の開度を調節する。自動湯張りはリモコン３２で設定された所定の積算流量に達するまで行なわれる。所定の積算流量に達すると、注湯電磁弁２７を閉じ、メイン電磁弁１９、元電磁弁２０を閉じて出湯を停止する。
【００２７】
次に、高温差し湯を行なう場合について説明すると、リモコン３２のあつめスイッチ（図示略）が押されると一般給湯系の蛇口やシャワーが使用中かどうかを水流スイッチ２６から判断し、使用中でないと判断するとコントローラ３１への指令により注湯電磁弁２７を閉じた状態で、差湯電磁弁２９及びバイパス管１６のバイパス弁２３を開く。このため、熱交換器１３から差湯管２８を経て浴槽１へ湯が流れ、流量センサ２２による通水により自動湯張りの場合と同様にガスバーナ１４が点火され、後述する高温差湯制御に基づいた差湯制御温度になるように制御して差し湯が行なわれる。差湯管２８に設けられている湯ガバナ３０により流量を制限することにより、８０℃程度の十分な高温度の湯が得られる。尚、バイパス管１６のバイパス弁２３を開いておくことにより、高温差し湯中に一般給湯栓が開かれた場合に、冷水を混合して出湯することで火傷を防止する。
【００２８】
高温差し湯はリモコン３２で設定された所定の設定時間経過するまで行なわれる。設定時間経過すると、差湯電磁弁２９、バイパス弁２３を閉じて湯の供給を停止し、自動湯張りが完了したときと同様にガスバーナ１４を消火する。
【００２９】
次に本実施例の特徴である自動保温制御について図２のフローチャートを用いて説明する。自動湯張り完了又は差湯動作終了後から１５分経過すると（Ｓ１：ＹＥＳ）、湯温検出処理を開始する（Ｓ２）。つまり、図３に示すように、循環ポンプ４５の動作を開始し（Ｓ１１）、２分経過した（Ｓ１２：ＹＥＳ）時点で循環回路内に設けた浴槽湯サーミスタ４４で循環水の温度を検出し（Ｓ１３）、循環ポンプを停止する（Ｓ１４）。
そして、循環回路内の湯温Ｔが設定湯温（本実施例では４２℃）より低く浴槽１内の湯がぬるいと判断された場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、まず浴槽の水位を検出し（Ｓ４）、設定水位以下である（Ｓ５：ＹＥＳ）ことを確認した後に２．５リットル差湯する（Ｓ６）。水位が設定水位より高い場合は（Ｓ５：ＮＯ）循環回路の切替弁４６を切り替えて浴槽１水を排水路４７に導いて設定水位になるまで湯の排水を行う（Ｓ７）。
一方検出湯温が設定湯温より高い場合（Ｓ３：ＮＯ）、１５分間待って再度同じ動作を繰り返す。尚、１回の差湯動作は予め定められた設定温度（本実施例では８０℃）の湯を所定量（本実施例では２．５リットル）給湯する。こうして、湯温が設定温度以上になるまで差湯を繰り返す。そして、設定温度まで上昇したら差湯をやめて１５分間待機し、ステップ２に移る。従って、浴槽の湯温は常に４２℃に保たれ、自動保温を行なうことができる。
【００３０】
次に自動足し湯制御について図４のフローチャートを用いて説明する。本ルーチンは自動ボタン３２ａの押し操作により起動し、水位センサー４３で浴槽の水位Ｗを検出し（Ｓ２１）、設定水位より低い場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、足し湯動作開始する（Ｓ２３）。そして、水位が設定水位Ｗｓ以上になった場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、足し湯動作を終了する。
【００３１】
以上説明した自動保温制御に示されるように、循環回路で浴槽１内の湯水を２分間循環して浴槽内の湯を十分に攪拌するので浴槽１内の湯温は均一になる。従って、循環回路内の湯の温度は浴槽１内の湯温とほぼ同程度となり、循環後の循環回路の湯温の検出値に基づいて、浴槽１内の湯が適温か否かを判断できる。例えば、循環路で検出された湯温が設定温度（本実施例では４２℃）より低い場合、浴槽内の湯温はぬるいと判断され、高温差し湯（本実施例では１回に８０℃の湯を２．５リットル差湯）を開始して設定温度に達するまで差湯動作が続けられるので浴槽内の湯は常に一定の適温に保たれ使い勝手がよい。
【００３２】
また、水位センサーにより浴槽内の湯の水位が設定水位以下と検出された場合、随時設定水位になるまで足し湯動作が行われるので、常に設定水位に保たれ使い勝手がよい。
尚、差し湯量を流量センサを用いて２．５リットルに制御したが、タイマーや水位センサを用いて所定量を制御してもよい。
【００３３】
また、高温差し湯前後の浴槽湯温の変化量に基づいて、以下の計算式Ａに示すように、浴槽湯量を算出して湯量が設定量以上となった場合、高温差し湯を停止するようにする。このようにすることにより、浴槽内にある実際の湯量が分るので適切な差し湯量を供給することができる。
（ＴＨ−Ｔ１）＊Ｌ１／（Ｔ２−Ｔ１）＝Ｌ 式Ａ
Ｌ ；浴槽湯量
Ｌ１；差湯量
ＴＨ；差湯の温度
Ｔ１；差湯前の浴槽湯温
Ｔ２；差湯後の浴槽湯温
以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、例えば、浴槽に設定水位以上の湯があれば高温差し湯を停止するようにしてもよく、確実に浴槽からの湯の溢れを防止できる。
また、循環回路は器具内に組込んだが外部に着脱自在に取り付けることができるので、既設の給湯器への取付も可能となりメンテナンス性がよい。
さらに、タイマーを使って自動保温を行う時間を設定し、保温制御の切り忘れをなくして使い勝手をよくする等、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１記載の高温差湯機能付給湯器によれば、循環回路により浴槽内の湯は充分攪拌され、湯温検出手段により浴槽内の湯の平均温度を検出することができるので、自動保温が可能になり、簡単な構成で余分な加熱機構を備えることなく浴槽内の湯温は常に適温に保たれるので使い勝手が良い。
また、高温差し湯量と、高温差湯前後の浴槽湯温の温度差と、高温差し湯温と浴槽湯温との温度差と、から浴槽湯量を算出するので浴槽内にある実際の湯量が分る。従って、適切な差し湯量を供給することができるので使い勝手がよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例としての高温差湯機能付給湯器の概略構成図である。
【図２】一実施例の自動保温制御ルーチンのフローチャートである。
【図３】一実施例の湯温検出動作のフローチャートである。
【図４】一実施例の自動足し湯制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１１…入水管
１２…出湯管
１３…熱交換器
１４…ガスバーナ
１５…浴槽給湯管
１６…バイパス管
１７…一般給湯路
１８…ガス比例弁
２１…入水サーミスタ
２２…流量センサ
２４…出湯サーミスタ
２５ａ，２５ｂ…逆止弁
２７…注湯電磁弁
２８…差湯管
２９…差湯電磁弁
３０…湯ガバナ
３１…コントローラ
３２…リモコン
３３…縁切り弁
４０…循環部
４１…往き配管
４２…戻り配管
４３…水位センサ
４４…浴槽湯サーミスタ
４５…循環ポンプ
４６…切替弁
４７…排水路

Claims (1)

1. 給水管と出湯管とが接続された熱交換器と、
   上記熱交換器を加熱する加熱手段と、
   上記熱交換器で加熱された湯張設定温度の湯を浴槽に所定量供給する自動湯張制御手段と、
   上記熱交換器で加熱された上記湯張設定温度より高い差湯設定温度の湯を差し湯することで上記浴槽内の湯の温度を上昇させる高温差湯制御手段とを備えた高温差湯機能付給湯器において、
   上記高温差湯制御手段は、浴槽への給湯路の途中に上記浴槽内の湯を循環させるポンプと湯の温度を検出する湯温検出手段とを有する循環回路を備え、上記浴槽内の湯を上記循環回路で循環させて上記湯温検出手段により湯温を検出し、該湯温が設定温度以下の場合、所定量高温差し湯を行う一連の自動加温動作を上記設定温度に達するまで繰り返し行うと共に、この自動加温動作を定期的に繰り返して上記浴槽内の湯を保温する一方、
   上記高温差湯制御手段は、高温差し湯量を検出する湯量検出手段を備えると共に、高温差し湯量（Ｌ１）と、高温差し湯動作前後の浴槽湯温の温度差（Ｔ２−Ｔ１）（Ｔ２；差し湯後の浴槽湯温、Ｔ１；差し湯前の浴槽湯温）と、高温差し湯温（ＴＨ）と差し湯前の浴槽湯温（Ｔ１）との温度差（ＴＨ−Ｔ１）と、に基づいて浴槽内湯量（Ｌ）を
   Ｌ＝（ＴＨ−Ｔ１）＊Ｌ１／（Ｔ２−Ｔ１）
   として算出し、該浴槽内湯量が設定量以上となった場合、高温差し湯を停止することを特徴とする高温差湯機能付給湯器。

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