JP3861531B2 - 加熱装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水を加熱し浴槽へ供給する機能を備えた加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開平４−２４０３１９号に見られるように、加熱部からの高温水の供給を停止するための電磁弁と、水の供給を停止するための電磁弁と、湯水混合弁の下流に設けられ湯水混合水の供給を停止するための電磁弁を備えた加熱装置がある。
【０００３】
図９はこの従来の加熱装置を電気温水器に適用した構成図であり、以下に詳述する。
【０００４】
給水源からの水は減圧弁１で減圧され、減圧弁１の下流で給水管２と加熱部３１を迂回するバイパス管３とに分岐される。給水管２は加熱部３１に通じており、加熱部３１は貯湯タンク３２、下部ヒーター３３、上部ヒーター３４から構成されている。貯湯タンク３２内の水は、下部ヒーター３３、上部ヒーター３４により高温（例えば８５℃）に加熱される。さらに、貯湯タンク３２の下部には排水バルブ３６を備える。また、貯湯タンク３２の上部には貯湯タンク３２内の水の加熱時に発生する膨張水を逃すための安全弁３５を備える。
【０００５】
ステッピングモーターにより駆動される湯水混合弁４６では、バイパス管３からの水と高温給湯管４からの高温水を混合し、適温の湯が第三電磁弁２１を介して、混合水供給管６へ供給される。さらに高温給湯管４からの高温水は第一電磁弁２２を介して、高温給湯管５へ供給される。さらに、バイパス管３からの水は第二電磁弁２３を介して、バイパス管７へ供給される。高温給湯管５、混合水供給管６、バイパス管７は第一電磁弁２２、第三電磁弁２１、第二電磁弁２３の下流で合流し、共用出湯管８を通じて水栓等の供給部へ導かれている。高温給湯管４には高温水の温度を検出するための高温水温度センサー４２、バイパス３には水の温度を検出するための給水温度センサー４１、共用出湯管８には供給部へ供給される湯水の温度を検出するめの給湯温度センサー４３を備えている。高温水、水、湯水混合水（＝適温の湯）を供給部へ供給／停止する際には、第一電磁弁２２、第二電磁弁２３、第三電磁弁２１をそれぞれ開閉するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の加熱装置では、次のような問題点があった。
【０００７】
（１）加熱部からの高温水の供給を停止するための電磁弁と、水の供給を停止するための電磁弁と、湯水混合弁の下流に設けられ湯水混合水の供給を停止するための電磁弁がそれぞれ必要であり、部品点数が多かった。
【０００８】
（２）供給部を浴槽に適用した場合に給水圧力が高いと浴槽への高温差し湯時（＝浴槽への高温水供給時）に浴槽へ供給される高温水の流量が多くなり、入浴者が熱さを感じてしまう。また、給水圧力が高いと差し水時（＝浴槽への水供給時）に浴槽へ供給される水の流量も多くなり、逆に入浴者が冷たさを感じてしまうことがあった。また、これを防止するには高温給湯管５またはバイパス管７に差し湯または差し水の流量を制限するための専用の流量制御弁が必要であった。
【０００９】
（３）減圧弁の設定給水圧力が高い場合に、高温水、水、湯水混合水の供給開始時（＝電磁弁開時）に給水圧力が一挙に供給配管にかかるため、ウォーターハンマーによる配管振動音が発生する。また、高温水、水、湯水混合水の供給停止時（＝電磁弁閉時）にも給水圧力が一挙に高まるため、ウォーターハンマーによる配管振動音が発生する。また、このウォーターハンマーを防止するには、ウォーターハンマーを防止するための機構をさらに追加する必要があった。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、本発明の第一の目的は、部品点数を削減しつつ、高温水、水、湯水混合水をそれぞれ供給部へ供給／停止することができる加熱装置を提供することである。
【００１１】
本発明の第二の目的は、給水圧力が高くても浴槽への高温差し湯時（＝浴槽への高温水供給時）に入浴者が熱さを感じてしまうことがなく、また、差し水時（＝浴槽への水供給時）に入浴者が冷たさを感じてしまうことがなく、快適に入浴することのできる加熱装置を提供することである。
【００１２】
本発明の第三の目的は、新たな機構を追加することなく、給水圧力が高い場合に、高温水、水、湯水混合水の供給開始／停止時（＝電磁弁開閉時）のウォーターハンマーによる配管振動音の発生を抑えることのできる加熱装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点に従う加熱装置は、加熱部から供給される高温水を、浴槽につながる出湯管に供給する高温給湯管と、上記加熱部をバイパスさせた水を、上記出湯管に供給するバイパス管とを備えるもので、上記高温給湯管に設けられる、上記高温水の供給を停止するための第1の遮断弁と、上記バイパス管に設けられる、上記バイパス管からの水の供給を停止するための第２の遮断弁と、上記高温給湯管と上記バイパス管の合流部に設けられる、湯水混合弁と、上記浴槽に給湯する湯の目標温度を設定するための湯張り温度設定部と、上記出湯管に設けられる、上記浴槽へ供給される湯水の温度を検知するための湯張り温度センサと、上記第1の遮断弁、上記第２の遮断弁、及び上記湯水混合弁を制御する弁制御部と、を有し、上記弁制御部が、上記浴槽へ高温水を供給する場合には、上記湯水混合弁を第1の所定開度に固定すると共に、上記第1の遮断弁を開成し、上記浴槽へ水を供給する場合には、上記湯水混合弁を第２の所定開度に固定すると共に、上記第２の遮断弁を開成し、上記浴槽へ湯水混合水を供給する場合には、上記湯水混合弁を通じて上記高温給湯管から上記出湯管へ流れる上記高温水の量、及び上記湯水混合弁を通じて上記バイパス管から上記出湯管へ流れる水の量を、上記湯張り温度センサからの検出温度値と上記湯張り温度設定部により設定された温度値との偏差が小さくなるように制御すると共に、上記第1、第２の遮断弁の双方を開成するようにしている。
【００１４】
本発明の第２の観点に従う加熱装置は、加熱部から供給される高温水を、浴槽につながる出湯管に供給する高温給湯管と、上記加熱部をバイパスさせた水を、上記出湯管に供給するバイパス管とを備えるもので、上記高温給湯管に設けられる、上記高温水の供給を停止するための第1の遮断弁と、上記バイパス管に設けられる、上記バイパス管からの水の供給を停止するための第２の遮断弁と、上記高温給湯管と上記バイパス管の合流部に設けられる、湯水混合弁と、上記浴槽に給湯する湯の目標温度を設定するための湯張り温度設定部と、上記出湯管に設けられる、上記浴槽へ供給される湯水の温度を検知するための湯張り温度センサと、上記浴槽へ供給される湯水の水量を検出する湯張り流量センサと、上記第1の遮断弁、上記第２の遮断弁、及び上記湯水混合弁を制御する弁制御部と、を有し、上記弁制御部が、上記浴槽へ高温水を供給する場合には、上記湯水混合弁を通じて上記高温給湯管から上記出湯管へ流れる上記高温水の量を、上記湯張り流量センサからの湯張り流量検出値が所定の目標流量値になるよう、制御すると共に、上記第1の遮断弁を開成し、上記浴槽へ水を供給する場合には、上記湯水混合弁を通じて上記バイパス管から上記出湯管へ流れる上記水の量を、上記湯張り流量センサからの湯張り流量検出値が所定の目標流量値になるよう、制御すると共に、上記第２の遮断弁を開成し、上記浴槽へ湯水混合水を供給する場合には、上記湯水混合弁を通じて上記高温給湯管から上記出湯管へ流れる上記高温水の量、及び上記湯水混合弁を通じて上記バイパス管から上記出湯管へ流れる水の量を、上記湯張り温度センサからの検出温度値と上記湯張り温度設定部により設定された温度値との偏差が小さくなるように制御すると共に、上記第1、第２の遮断弁の双方を開成するようにしている。
【００１５】
本発明の第１、第２の観点に係る好適な実施形態では、上記弁制御部が、上記浴槽への高温水の供給を開始する場合には、上記湯水混合弁を湯側閉位置とした後に上記第1の遮断弁を開成し、その後上記湯水混合弁を湯側開方向へ制御し、上記浴槽への水の供給を開始する場合には、上記湯水混合弁を水側閉位置とした後に上記第２の遮断弁を開成し、その後上記湯水混合弁を水側開方向へ制御するようにしている。
【００１６】
上記とは別の実施形態では、上記弁制御部が、上記浴槽への高温水の供給を停止する場合には、上記湯水混合弁を湯側閉位置とした後に上記第1の遮断弁を閉止し、上記浴槽への水の供給を停止する場合には、上記湯水混合弁を水側閉位置とした後に上記第２の遮断弁を閉止するように制御するようにしている。
【００１７】
また、上記とは別の実施形態では、上記弁制御部が、上記浴槽への湯水混合水の供給を開始する場合には、上記第１の遮断弁と上記第２の遮断弁の開成タイミングをずらすようにしている。
【００１８】
また、上記とは別の実施形態では、上記弁制御部が、上記浴槽への湯水混合水の供給を停止する場合には、上記第１の遮断弁と上記第２の遮断弁の閉止タイミングをずらすようにしている。
【００１９】
更に、上記とは別の実施形態では、上記弁制御部が、上記浴槽への湯水混合水の供給を開始する場合には、上記第２の遮断弁を開成した後に上記第１の遮断弁を開成し、上記浴槽への湯水混合水の供給を停止する場合には、上記第１の遮断弁を閉止した後に上記第２の遮断弁を閉止するようにしている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面により詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に於ける加熱装置１００を電気温水器に適用した構成図である。前述の図９に示す従来の加熱装置と同じ役割の部位は同じ符号で示している。まず、給水源からの水は減圧弁１で減圧され、減圧弁１の下流で給水管２とバイパス管３とに分岐される。バイパス管３は下流の給湯湯水混合弁４６Ａに通じており、給水温度を検出する給水温度センサー４１、断水時など配管内に負圧が生じた際に負圧をキャンセルするためのバキュームブレーカー５１を備えている。給水管２は加熱部３１に通じており、加熱部３１は貯湯タンク３２、下部ヒーター３３、上部ヒーター３４から構成されている。貯湯タンク３２内の水は、下部ヒーター３３、上部ヒーター３４によりタンク下部温度センサー３７、タンク上部温度センサー３８の検出温度が高温（例えば８５℃）になるように加熱される。さらに、貯湯タンク３２の下部には排水バルブ３６を備える。また、貯湯タンク３２の上部には貯湯タンク３２内の水の加熱時に発生する膨張水を逃すための安全弁３５を備える。
【００２４】
ステッピングモーターにより駆動される給湯湯水混合弁４６Ａでは、バイパス管３からの水と高温給湯管４からの高温水を混合し、適温の湯が給湯管８Ａへ供給される。給湯管８Ａには給湯温度を検出するための給湯温度センサー４３Ａ、給湯管８Ａへ供給される湯の流量を検出するための給湯流量センサー４４を備えている。さらに高温給湯管４には加熱部３１から供給される高温の湯の温度を検出するための高温水温度センサー４２を備えている。
【００２５】
高温給湯管４はさらに下流の高温給湯管５と、高温水の供給を開始／停止するための第一電磁弁２２（本実施例では遮断弁を電磁弁として説明する）を介して、湯はり湯水混合弁４６Ｂに通じている。一方、バイパス管３はバキュームブレーカー５１の下流で分岐し、バイパス管７と、水の供給を開始／停止するための第二電磁弁２３を介して、湯はり湯水混合弁４６Ｂに通じている。
【００２６】
ステッピングモーターにより駆動される湯はり湯水混合弁４６Ｂでは、バイパス管７からの水と高温給湯管５からの高温水を混合し、高温水、水、適温の湯のいずれかが湯はり給湯管９へ供給される。湯はり給湯管９には湯はり温度を検出するための湯はり温度センサー４３Ｂ、湯はり給湯管９へ供給される湯の流量を検出するための湯はり流量センサー４５および逆止弁５２，５３を備えている。湯はり給湯管９はさらに浴槽６２の壁面に取り付けられたアダプター６１に通じている。
【００２７】
さらに、加熱装置１００は、タンク下部温度センサー３７、タンク上部温度センサー３８、給水温度センサー４１、高温水温度センサー４２、給湯温度センサー４３Ａ、給湯流量センサー４４、湯はり温度センサー４３Ｂ、湯はり流量センサー４５等の検出信号およびリモコン７１からの指示に基づき、下部ヒーター３３、上部ヒーター３４、給湯湯水混合弁４６Ａ、湯はり湯水混合弁４６Ｂ、第一電磁弁２２、第二電磁弁２３等を制御するための本体制御部７０を備えている。
【００２８】
リモコン７１には、給湯管８Ａから供給される湯の設定温度Ｔsを設定する給湯温度設定スイッチ８５、浴槽６２へ湯張りする湯の設定温度Ｔfsを設定する湯はり温度設定スイッチ８６、浴槽６２へ湯はりする湯量を設定する湯はり量設定スイッチ８７、浴槽６２へ湯張りする際にオン操作する湯はりスイッチ８２、浴槽６２内に高温水を供給する際にオン操作する高温差し湯スイッチ８３、浴槽６２内に水を供給する際にオン操作する差し水スイッチ８４、給湯設定温度Ｔs、湯はり設定温度Ｔfs等や加熱装置の運転情報などを文字表示する表示部８１、音声により加熱装置の運転情報を報知するスピーカー８８を備える。また、リモコン７１と本体制御部７０は通信線７２で結ばれており、運転指示情報や運転情報を相互通信している。
【００２９】
図２は、本発明に係わる給湯湯水混合弁４６Ａ（または湯はり湯水混合弁４６Ｂ）の構造図である。給湯湯水混合弁４６Ａ（または湯はり湯水混合弁４６Ｂ）は、ステッピングモータ２０１、ボディ２０２、弁体２０３、シール部２０５、軸受け２０４から構成されている。弁体２０３はステッピングモーター２０１により回転駆動し、湯水の混合比を調整している。時計回り（湯側閉方向）に回転すると給水量が増加、高温水量が減少し、逆に反時計回り（水側閉方向）に回転すると給水量が減少、高温水量が増加する。
【００３０】
図３は本発明に係わる給湯湯水混合弁４６Ａ（または湯はり湯水混合弁４６Ｂ）の湯水の混合比Ｒと弁体２０３の回転角度θとの関係を示す図である。ここで、混合比Ｒは湯水混合弁に流入する湯量（Ｑh）と湯と水の総量（Ｑ）との比（Ｑh ／Ｑ）を示している。弁体２０３がステッピングモーター２０１により回転駆動し、水側閉位置（θ＝０ｄｅｇ）では混合比Ｒは０．９、湯側閉位置（θ＝１５０ｄｅｇ）では混合比Ｒは０．１となっている。一般的に、湯水混合弁は水側閉位置（θ＝０ｄｅｇ）でも水側からの漏れがあるため混合比Ｒは０．９となっている。また、湯側閉位置（θ＝１５０ｄｅｇ）でも湯側からの漏れがあるため混合比Ｒは０．１となっている。
【００３１】
給湯湯水混合弁４６Ａは、給湯流量センサー４４が水流を検出している時に次のように給湯設定温度Ｔsと給湯温度Ｔm（給湯温度センサー４３Ａの検出温度）とが一致するように温度制御を行う。まず、目標回転角度θtは式（１）により算出される。
θt＝ｆ{Ｒt}…式（１）
式（１）においてＲtは目標混合比、ｆ{Ｒt}は、目標混合比Ｒtから、図３に示す混合比Ｒに対する弁体２０３の回転角度θとの関係により目標回転角度θtを算出する関数を示している。混合比Ｒに対する弁体２０３の回転角度θの関係は、変換テーブルとして予めＲＯＭ等メモリに記憶させておき、目標混合比Ｒtが決定されると目標回転角度θtが設定され、目標回転角度θtに基づいてステッピングモータが駆動されて湯水混合弁の弁体２０３を駆動させる。
【００３２】
また、目標混合比Ｒtは式（２）により算出される。
Ｒt＝Ｒff＋Ｒfb…式（２）
ここで、Ｒffはフィードフォワード量であり、式（３）により算出される。
Ｒff＝Ｑh／Ｑ＝（Ｔs−Ｔc）／（Ｔh−Ｔc）…式（３）
ここで、Ｔsは給湯設定温度、Ｔcは給水温度（＝給水温度センサー４１の検出温度）、Ｔhは高温水温度（高温水温度センサー４２の検出温度）である。
また、Ｒfbはフィードバック量であり、式（４）により、給湯設定温度Ｔsと給湯温度Ｔm（給湯温度センサー４３Ａの検出温度）の偏差から算出される。
Ｒfb＝ｆpid{Ｋ×（Ｔs−Ｔm）}…式（４）
ここでｆpid関数は、フィードバック演算を行う関数であり、比例、積分、微分演算により給湯温度Ｔmを給湯設定温度Ｔsに一致させるるためのフィードバック量を算出する。また、定数Ｋはフィードバックゲインである。
【００３３】
湯はり湯水混合弁４６Ｂは、湯はり流量センサー４５が水流を検出している時に湯はり設定温度Ｔfsと湯はり温度Ｔf（湯はり温度センサー４３Ｂの検出温度）とが一致するように温度制御を行い、フィードフォワード量Ｒffは、式（５）により算出される。
Ｒff＝Ｑh／Ｑ＝（Ｔfs−Ｔc）／（Ｔh−Ｔc）…式（５）
フィードバック量Ｒfbは、式（６）により、湯はり設定温度Ｔfsと湯はり温度Ｔf（湯はり温度センサー４３Ｂの検出温度）の偏差から算出される。
Ｒfb＝ｆpid{Ｋ×（Ｔfs−Ｔf）}…式（６）
【００３４】
図４は、本発明の一実施形態における高温差し湯運転の第一の制御フローである。高温差し湯スイッチ８３がＯＮされると（ステップＳ１）、湯はり湯水混合弁４６Ｂが湯側閉方向に駆動される（ステップＳ２）。湯側閉位置（θ＝１５０ｄｅｇ）を検出すると（ステップＳ３）、第一電磁弁２２を開弁する（ステップＳ４）。このように、第一電磁弁２２を開弁した時には、湯はり湯水混合弁４６Ｂが湯側閉位置（θ＝１５０ｄｅｇ）となっているため、湯はり給湯管９に高温給湯管５からの給水圧力が急激にかかることがなく、ウォーターハンマーによる配管振動を抑えることができる。
【００３５】
ステップＳ４で第一電磁弁２２を開弁した後、湯はり湯水混合弁４６Ｂを差し湯位置へ駆動する（ステップＳ５）。差し湯位置は、湯はり流量センサー４５で検出した差し湯量が８l／minになるように、あらかじめ実験により確認した位置であり、本実施例では、弁体２０３の回転角度θが５０ｄｅｇの位置としている。このように、差し湯量を８l／minに制限しているために入浴者は熱さを感じることがない。
【００３６】
ステップＳ５で湯はり湯水混合弁４６Ｂを差し湯位置に駆動した後、高温差し湯スイッチ８３がＯＦＦされていないかを確認する（ステップＳ６）。高温差し湯スイッチ８３がＯＦＦされている場合は、ステップＳ９に移行し、高温差し湯運転終了処理を実施する。ステップＳ６で、高温差し湯スイッチ８３がＯＦＦされていない場合は、高温差し湯スイッチ８３がＯＮされてから１０分経過したかをチェックし（ステップＳ７）、経過していない場合は湯はり流量センサー４５で検出した積算流量が３０lになっているかを確認する（ステップＳ８）。ステップＳ７で高温差し湯スイッチ８３がＯＮされてから１０分経過したかをチェックする理由は、例えば、湯はり流量センサー４５が故障している場合や断水した場合に高温差し湯運転が継続されないようにするためである。
【００３７】
ステップＳ８で差し湯量が３０lになっている場合は、高温差し湯運転終了処理に移行し、湯はり湯水混合弁４６Ｂが湯側閉方向に駆動される（ステップＳ９）。湯側閉位置（θ＝１５０ｄｅｇ）を検出すると（ステップＳ１０）、第一電磁弁２２を閉弁し（ステップＳ１１）、高温差し湯運転を終了する。このように、第一電磁弁２２を閉弁した時には、湯はり湯水混合弁４６Ｂが湯側閉位置（θ＝１５０ｄｅｇ）となっているため、急激に差し湯が遮断されることがなく、ウォーターハンマーによる配管振動を抑えることができる。
【００３８】
図５は、本発明の一実施形態における差し水運転の第一の制御フローである。差し水スイッチ８４がＯＮされると（ステップＳ２１）、湯はり湯水混合弁４６Ｂが水側閉方向に駆動される（ステップＳ２２）。水側閉位置（θ＝０ｄｅｇ）を検出すると（ステップＳ２３）、第二電磁弁２３を開弁する（ステップＳ２４）。このように、第二電磁弁２３を開弁した時には、湯はり湯水混合弁４６Ｂが水側閉位置（θ＝０ｄｅｇ）となっているため、湯はり給湯管９にバイパス管７からの給水圧力が急激にかかることがなく、ウォーターハンマーによる配管振動を抑えることができる。
【００３９】
ステップＳ２４で第二電磁弁２３を開弁した後、湯はり湯水混合弁４６Ｂを差し水位置へ駆動する（ステップＳ２５）。差し水位置は、湯はり流量センサー４５で検出した差し水量が１０l／minになるように、あらかじめ実験により確認した位置であり、本実施例では、弁体２０３の回転角度θが１００ｄｅｇの位置としている。差し水量を１０l／minに制限しているために入浴者は冷たさを感じることがない。
【００４０】
ステップＳ２５で湯はり湯水混合弁４６Ｂを差し水位置に駆動した後、差し水スイッチ８４がＯＦＦされていないかを確認する（ステップＳ２６）。差し水スイッチ８４がＯＦＦされている場合は、ステップＳ２９に移行し、差し水運転終了処理を実施する。ステップＳ２６で、差し水スイッチ８４がＯＦＦされていない場合は、差し水スイッチ８４がＯＮされてから１０分経過したかをチェックし（ステップＳ２７）、経過していない場合は湯はり流量センサー４５で検出した積算流量が１０lになっているかを確認する（ステップＳ２８）。ステップＳ２７で差し水スイッチ８４がＯＮされてから１０分経過したかをチェックする理由は、例えば、湯はり流量センサー４５が故障している場合や断水した場合に差し水運転が継続されないようにするためである。
【００４１】
ステップＳ２８で差し水量が１０lになっている場合は、差し水運転終了処理に移行し、湯はり湯水混合弁４６Ｂが水側閉方向に駆動される（ステップＳ２９）。水側閉位置（θ＝０ｄｅｇ）を検出すると（ステップＳ３０）、第二電磁弁２３を閉弁し（ステップＳ３１）、差し水運転を終了する。このように、第二電磁弁２３を閉弁した時には、湯はり湯水混合弁４６Ｂが水側閉位置（θ＝０ｄｅｇ）となっているため、急激に差し水が遮断されることがなく、ウォーターハンマーによる配管振動を抑えることができる。
【００４２】
図６は、本発明の一実施形態における高温差し湯運転の第二の制御フローである。図４との違いは、図４のステップＳ５の部分が、図６ではステップＳ４１〜ステップＳ４４となっている点のみで、それ以外のステップは同じである。ステップＳ４１〜ステップＳ４４では差し湯流量が７l／min〜９l／minになるように湯はり湯水混合弁４６Ｂを流量制御する。ステップＳ４で第一電磁弁２２を開弁すると湯はり流量センサー４５の検出流量Ｑfが７l／min以上になっているかを確認する（ステップＳ４１）。７l／min未満の場合は湯はり湯水混合弁４６Ｂを湯側開方向へ駆動し、差し湯流量を増加させる（ステップＳ４２）。ステップＳ４１で湯はり流量センサー４５の検出流量Ｑfが７l／min以上になっている場合は、次のステップで湯はり流量センサー４５の検出流量Ｑfが９l／min以下になっているかを確認する（ステップＳ４３）。９l／minを超えている場合は湯はり湯水混合弁４６Ｂを湯側閉方向へ駆動し、差し湯流量を減少させる（ステップＳ４４）。ステップＳ４３で９l／min以下になっている場合は、ステップＳ６へ移行する。
【００４３】
図７は、本発明の一実施形態における差し水運転の第二の制御フローである。図５との違いは、図５のステップＳ２５の部分が、図７ではステップＳ５１〜ステップＳ５４となっている点のみで、それ以外のステップは同じである。ステップＳ５１〜ステップＳ５４では差し水流量が９l／min〜１１l／minになるように湯はり湯水混合弁４６Ｂを流量制御する。ステップＳ２４で第二電磁弁２３を開弁すると湯はり流量センサー４５の検出流量Ｑfが９l／min以上になっているかを確認する（ステップＳ５１）。９l／min未満の場合は湯はり湯水混合弁４６Ｂを水側開方向へ駆動し、差し水流量を増加させる（ステップＳ５２）。ステップＳ５１で湯はり流量センサー４５の検出流量Ｑfが９l／min以上になっている場合は、次のステップで湯はり流量センサー４５の検出流量Ｑfが１１l／min以下になっているかを確認する（ステップＳ５３）。１１l／minを超えている場合は湯はり湯水混合弁４６Ｂを水側閉方向へ駆動し、差し水流量を減少させる（ステップＳ５４）。ステップＳ５３で１１l／min以下になっている場合は、ステップＳ２６へ移行する。
【００４４】
図８は、本発明の一実施形態における湯はり運転の制御フローである。湯はりスイッチ８２がＯＮされると（ステップＳ６１）、湯はり湯水混合弁４６Ｂが水側閉方向に駆動される（ステップＳ２２）。水側閉位置（θ＝０ｄｅｇ）を検出すると（ステップＳ２３）、第二電磁弁２３を開弁する（ステップＳ２４）。このように、第二電磁弁２３を開弁した時には、湯はり湯水混合弁４６Ｂが水側閉位置（θ＝０ｄｅｇ）となっているため、湯はり給湯管９にバイパス管７からの給水圧力が急激にかかることがなく、ウォーターハンマーによる配管振動を抑えることができる。
【００４５】
ステップＳ２４で第二電磁弁２３を開弁した後、５秒経過すると（ステップＳ６５）、第一電磁弁２２を開弁し（ステップＳ６６）、その後、湯はり湯水混合弁４６Ｂを温度制御する（ステップＳ６７）。ここで、第二電磁弁２３と第一電磁弁２２の開弁タイミングをずらしているため、さらにウォーターハンマーによる配管振動を抑えることができる。また、第二電磁弁を先に開弁するので、湯はり開始時に湯はり給湯管９に高温の湯が流れず安全である。
【００４６】
ステップＳ６８では、湯はりスイッチ８２がＯＦＦされていないかを確認する。湯はりスイッチ８２がＯＦＦされている場合は、ステップＳ９に移行し、湯はり運転終了処理を実施する。ステップＳ６８で、湯はりスイッチ８２がＯＦＦされていない場合は、湯はり流量センサー４５で検出した積算流量がリモコン７１で設定された湯はり設定量になっているかを確認する（ステップＳ６９）。ステップＳ６９で湯はり量が湯はり設定量になっている場合は、湯はり運転終了処理に移行し、湯はり湯水混合弁４６Ｂが湯側閉方向に駆動される（ステップＳ９）。
【００４７】
湯側閉位置（θ＝１５０ｄｅｇ）を検出すると（ステップＳ１０）、第一電磁弁２３を閉弁し（ステップＳ１１）、５秒経過すると（ステップＳ７０）、第二電磁弁２３を閉弁し（ステップＳ３１）、湯はり運転を終了する。このように、第一電磁弁２２を閉弁した時には、湯はり湯水混合弁４６Ｂが湯側閉位置（θ＝１５０ｄｅｇ）となっているため、急激に湯はりが遮断されることがなく、ウォーターハンマーによる配管振動が抑えられる。また、第一電磁弁２２と第二電磁弁２３の閉弁タイミングをずらしているため、さらにウォーターハンマーによる配管振動を抑えることができる。また、第一電磁弁を先に閉弁するので、湯はり時終了時に湯はり給湯管９に高温の湯が流れず安全である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に於ける加熱装置１００を電気温水器に適用した構成図
【図２】 本発明に係わる給湯湯水混合弁４６Ａ（または湯はり湯水混合弁４６Ｂ）の構造図
【図３】 本発明に係わる給湯湯水混合弁４６Ａ（または湯はり湯水混合弁４６Ｂ）の湯水の混合比Ｒと弁体２０３の回転角度θとの関係を示す図
【図４】 本発明の一実施形態における高温差し湯運転の第一の制御フロー
【図５】 本発明の一実施形態における差し水運転の第一の制御フロー
【図６】 本発明の一実施形態における高温差し湯運転の第二の制御フロー
【図７】 本発明の一実施形態における差し水運転の第二の制御フロー
【図８】 本発明の一実施形態における湯はり運転の制御フロー
【図９】 従来の加熱装置を電気温水器に適用した構成図
【符号の説明】
１…減圧弁
２…給水管
３…バイパス管
４…高温給湯管
５…高温給湯管
６…混合水供給管
７…バイパス管
８…混合出湯管
８Ａ…給湯管
９…湯はり給湯管
２１…第三電磁弁
２２…第一電磁弁
２３…第二電磁弁
３１…加熱部
３２…貯湯タンク
３３…下部ヒーター
３４…上部ヒーター
３５…安全弁
３６…排水バルブ
３７…タンク下部温度センサー
３８…タンク上部温度センサー
４１…給水温度センサー
４２…高温水温度センサー
４３…給湯温度センサー
４３Ａ…給湯温度センサー
４３Ｂ…湯はり温度センサー
４４…給湯流量センサー
４５…湯はり流量センサー
４６…湯水混合弁
４６Ａ…給湯湯水混合弁
４６Ｂ…湯はり湯水混合弁
５１…バキュームブレーカー
５２…逆止弁
５３…逆止弁
６１…アダプター
６２…浴槽
７０…本体制御部
７１…リモコン
７２…通信線
８１…表示部
８２…湯はりスイッチ
８３…高温差し湯スイッチ
８４…差し水スイッチ
８５…給湯温度設定スイッチ
８６…湯はり温度設定スイッチ
８７…湯はり量設定スイッチ
８８…スピーカー
１００…加熱装置
２０１…ステッピングモータ
２０２…ボディ
２０３…弁体
２０４…軸受け
２０５…シール部
【発明の属する技術分野】
本発明は、水を加熱し浴槽へ供給する機能を備えた加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開平４−２４０３１９号に見られるように、加熱部からの高温水の供給を停止するための電磁弁と、水の供給を停止するための電磁弁と、湯水混合弁の下流に設けられ湯水混合水の供給を停止するための電磁弁を備えた加熱装置がある。
【０００３】
図９はこの従来の加熱装置を電気温水器に適用した構成図であり、以下に詳述する。
【０００４】
給水源からの水は減圧弁１で減圧され、減圧弁１の下流で給水管２と加熱部３１を迂回するバイパス管３とに分岐される。給水管２は加熱部３１に通じており、加熱部３１は貯湯タンク３２、下部ヒーター３３、上部ヒーター３４から構成されている。貯湯タンク３２内の水は、下部ヒーター３３、上部ヒーター３４により高温（例えば８５℃）に加熱される。さらに、貯湯タンク３２の下部には排水バルブ３６を備える。また、貯湯タンク３２の上部には貯湯タンク３２内の水の加熱時に発生する膨張水を逃すための安全弁３５を備える。
【０００５】
ステッピングモーターにより駆動される湯水混合弁４６では、バイパス管３からの水と高温給湯管４からの高温水を混合し、適温の湯が第三電磁弁２１を介して、混合水供給管６へ供給される。さらに高温給湯管４からの高温水は第一電磁弁２２を介して、高温給湯管５へ供給される。さらに、バイパス管３からの水は第二電磁弁２３を介して、バイパス管７へ供給される。高温給湯管５、混合水供給管６、バイパス管７は第一電磁弁２２、第三電磁弁２１、第二電磁弁２３の下流で合流し、共用出湯管８を通じて水栓等の供給部へ導かれている。高温給湯管４には高温水の温度を検出するための高温水温度センサー４２、バイパス３には水の温度を検出するための給水温度センサー４１、共用出湯管８には供給部へ供給される湯水の温度を検出するめの給湯温度センサー４３を備えている。高温水、水、湯水混合水（＝適温の湯）を供給部へ供給／停止する際には、第一電磁弁２２、第二電磁弁２３、第三電磁弁２１をそれぞれ開閉するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の加熱装置では、次のような問題点があった。
【０００７】
（１）加熱部からの高温水の供給を停止するための電磁弁と、水の供給を停止するための電磁弁と、湯水混合弁の下流に設けられ湯水混合水の供給を停止するための電磁弁がそれぞれ必要であり、部品点数が多かった。
【０００８】
（２）供給部を浴槽に適用した場合に給水圧力が高いと浴槽への高温差し湯時（＝浴槽への高温水供給時）に浴槽へ供給される高温水の流量が多くなり、入浴者が熱さを感じてしまう。また、給水圧力が高いと差し水時（＝浴槽への水供給時）に浴槽へ供給される水の流量も多くなり、逆に入浴者が冷たさを感じてしまうことがあった。また、これを防止するには高温給湯管５またはバイパス管７に差し湯または差し水の流量を制限するための専用の流量制御弁が必要であった。
【０００９】
（３）減圧弁の設定給水圧力が高い場合に、高温水、水、湯水混合水の供給開始時（＝電磁弁開時）に給水圧力が一挙に供給配管にかかるため、ウォーターハンマーによる配管振動音が発生する。また、高温水、水、湯水混合水の供給停止時（＝電磁弁閉時）にも給水圧力が一挙に高まるため、ウォーターハンマーによる配管振動音が発生する。また、このウォーターハンマーを防止するには、ウォーターハンマーを防止するための機構をさらに追加する必要があった。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、本発明の第一の目的は、部品点数を削減しつつ、高温水、水、湯水混合水をそれぞれ供給部へ供給／停止することができる加熱装置を提供することである。
【００１１】
本発明の第二の目的は、給水圧力が高くても浴槽への高温差し湯時（＝浴槽への高温水供給時）に入浴者が熱さを感じてしまうことがなく、また、差し水時（＝浴槽への水供給時）に入浴者が冷たさを感じてしまうことがなく、快適に入浴することのできる加熱装置を提供することである。
【００１２】
本発明の第三の目的は、新たな機構を追加することなく、給水圧力が高い場合に、高温水、水、湯水混合水の供給開始／停止時（＝電磁弁開閉時）のウォーターハンマーによる配管振動音の発生を抑えることのできる加熱装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点に従う加熱装置は、加熱部から供給される高温水を、浴槽につながる出湯管に供給する高温給湯管と、上記加熱部をバイパスさせた水を、上記出湯管に供給するバイパス管とを備えるもので、上記高温給湯管に設けられる、上記高温水の供給を停止するための第1の遮断弁と、上記バイパス管に設けられる、上記バイパス管からの水の供給を停止するための第２の遮断弁と、上記高温給湯管と上記バイパス管の合流部に設けられる、湯水混合弁と、上記浴槽に給湯する湯の目標温度を設定するための湯張り温度設定部と、上記出湯管に設けられる、上記浴槽へ供給される湯水の温度を検知するための湯張り温度センサと、上記第1の遮断弁、上記第２の遮断弁、及び上記湯水混合弁を制御する弁制御部と、を有し、上記弁制御部が、上記浴槽へ高温水を供給する場合には、上記湯水混合弁を第1の所定開度に固定すると共に、上記第1の遮断弁を開成し、上記浴槽へ水を供給する場合には、上記湯水混合弁を第２の所定開度に固定すると共に、上記第２の遮断弁を開成し、上記浴槽へ湯水混合水を供給する場合には、上記湯水混合弁を通じて上記高温給湯管から上記出湯管へ流れる上記高温水の量、及び上記湯水混合弁を通じて上記バイパス管から上記出湯管へ流れる水の量を、上記湯張り温度センサからの検出温度値と上記湯張り温度設定部により設定された温度値との偏差が小さくなるように制御すると共に、上記第1、第２の遮断弁の双方を開成するようにしている。
【００１４】
本発明の第２の観点に従う加熱装置は、加熱部から供給される高温水を、浴槽につながる出湯管に供給する高温給湯管と、上記加熱部をバイパスさせた水を、上記出湯管に供給するバイパス管とを備えるもので、上記高温給湯管に設けられる、上記高温水の供給を停止するための第1の遮断弁と、上記バイパス管に設けられる、上記バイパス管からの水の供給を停止するための第２の遮断弁と、上記高温給湯管と上記バイパス管の合流部に設けられる、湯水混合弁と、上記浴槽に給湯する湯の目標温度を設定するための湯張り温度設定部と、上記出湯管に設けられる、上記浴槽へ供給される湯水の温度を検知するための湯張り温度センサと、上記浴槽へ供給される湯水の水量を検出する湯張り流量センサと、上記第1の遮断弁、上記第２の遮断弁、及び上記湯水混合弁を制御する弁制御部と、を有し、上記弁制御部が、上記浴槽へ高温水を供給する場合には、上記湯水混合弁を通じて上記高温給湯管から上記出湯管へ流れる上記高温水の量を、上記湯張り流量センサからの湯張り流量検出値が所定の目標流量値になるよう、制御すると共に、上記第1の遮断弁を開成し、上記浴槽へ水を供給する場合には、上記湯水混合弁を通じて上記バイパス管から上記出湯管へ流れる上記水の量を、上記湯張り流量センサからの湯張り流量検出値が所定の目標流量値になるよう、制御すると共に、上記第２の遮断弁を開成し、上記浴槽へ湯水混合水を供給する場合には、上記湯水混合弁を通じて上記高温給湯管から上記出湯管へ流れる上記高温水の量、及び上記湯水混合弁を通じて上記バイパス管から上記出湯管へ流れる水の量を、上記湯張り温度センサからの検出温度値と上記湯張り温度設定部により設定された温度値との偏差が小さくなるように制御すると共に、上記第1、第２の遮断弁の双方を開成するようにしている。
【００１５】
本発明の第１、第２の観点に係る好適な実施形態では、上記弁制御部が、上記浴槽への高温水の供給を開始する場合には、上記湯水混合弁を湯側閉位置とした後に上記第1の遮断弁を開成し、その後上記湯水混合弁を湯側開方向へ制御し、上記浴槽への水の供給を開始する場合には、上記湯水混合弁を水側閉位置とした後に上記第２の遮断弁を開成し、その後上記湯水混合弁を水側開方向へ制御するようにしている。
【００１６】
上記とは別の実施形態では、上記弁制御部が、上記浴槽への高温水の供給を停止する場合には、上記湯水混合弁を湯側閉位置とした後に上記第1の遮断弁を閉止し、上記浴槽への水の供給を停止する場合には、上記湯水混合弁を水側閉位置とした後に上記第２の遮断弁を閉止するように制御するようにしている。
【００１７】
また、上記とは別の実施形態では、上記弁制御部が、上記浴槽への湯水混合水の供給を開始する場合には、上記第１の遮断弁と上記第２の遮断弁の開成タイミングをずらすようにしている。
【００１８】
また、上記とは別の実施形態では、上記弁制御部が、上記浴槽への湯水混合水の供給を停止する場合には、上記第１の遮断弁と上記第２の遮断弁の閉止タイミングをずらすようにしている。
【００１９】
更に、上記とは別の実施形態では、上記弁制御部が、上記浴槽への湯水混合水の供給を開始する場合には、上記第２の遮断弁を開成した後に上記第１の遮断弁を開成し、上記浴槽への湯水混合水の供給を停止する場合には、上記第１の遮断弁を閉止した後に上記第２の遮断弁を閉止するようにしている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面により詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に於ける加熱装置１００を電気温水器に適用した構成図である。前述の図９に示す従来の加熱装置と同じ役割の部位は同じ符号で示している。まず、給水源からの水は減圧弁１で減圧され、減圧弁１の下流で給水管２とバイパス管３とに分岐される。バイパス管３は下流の給湯湯水混合弁４６Ａに通じており、給水温度を検出する給水温度センサー４１、断水時など配管内に負圧が生じた際に負圧をキャンセルするためのバキュームブレーカー５１を備えている。給水管２は加熱部３１に通じており、加熱部３１は貯湯タンク３２、下部ヒーター３３、上部ヒーター３４から構成されている。貯湯タンク３２内の水は、下部ヒーター３３、上部ヒーター３４によりタンク下部温度センサー３７、タンク上部温度センサー３８の検出温度が高温（例えば８５℃）になるように加熱される。さらに、貯湯タンク３２の下部には排水バルブ３６を備える。また、貯湯タンク３２の上部には貯湯タンク３２内の水の加熱時に発生する膨張水を逃すための安全弁３５を備える。
【００２４】
ステッピングモーターにより駆動される給湯湯水混合弁４６Ａでは、バイパス管３からの水と高温給湯管４からの高温水を混合し、適温の湯が給湯管８Ａへ供給される。給湯管８Ａには給湯温度を検出するための給湯温度センサー４３Ａ、給湯管８Ａへ供給される湯の流量を検出するための給湯流量センサー４４を備えている。さらに高温給湯管４には加熱部３１から供給される高温の湯の温度を検出するための高温水温度センサー４２を備えている。
【００２５】
高温給湯管４はさらに下流の高温給湯管５と、高温水の供給を開始／停止するための第一電磁弁２２（本実施例では遮断弁を電磁弁として説明する）を介して、湯はり湯水混合弁４６Ｂに通じている。一方、バイパス管３はバキュームブレーカー５１の下流で分岐し、バイパス管７と、水の供給を開始／停止するための第二電磁弁２３を介して、湯はり湯水混合弁４６Ｂに通じている。
【００２６】
ステッピングモーターにより駆動される湯はり湯水混合弁４６Ｂでは、バイパス管７からの水と高温給湯管５からの高温水を混合し、高温水、水、適温の湯のいずれかが湯はり給湯管９へ供給される。湯はり給湯管９には湯はり温度を検出するための湯はり温度センサー４３Ｂ、湯はり給湯管９へ供給される湯の流量を検出するための湯はり流量センサー４５および逆止弁５２，５３を備えている。湯はり給湯管９はさらに浴槽６２の壁面に取り付けられたアダプター６１に通じている。
【００２７】
さらに、加熱装置１００は、タンク下部温度センサー３７、タンク上部温度センサー３８、給水温度センサー４１、高温水温度センサー４２、給湯温度センサー４３Ａ、給湯流量センサー４４、湯はり温度センサー４３Ｂ、湯はり流量センサー４５等の検出信号およびリモコン７１からの指示に基づき、下部ヒーター３３、上部ヒーター３４、給湯湯水混合弁４６Ａ、湯はり湯水混合弁４６Ｂ、第一電磁弁２２、第二電磁弁２３等を制御するための本体制御部７０を備えている。
【００２８】
リモコン７１には、給湯管８Ａから供給される湯の設定温度Ｔsを設定する給湯温度設定スイッチ８５、浴槽６２へ湯張りする湯の設定温度Ｔfsを設定する湯はり温度設定スイッチ８６、浴槽６２へ湯はりする湯量を設定する湯はり量設定スイッチ８７、浴槽６２へ湯張りする際にオン操作する湯はりスイッチ８２、浴槽６２内に高温水を供給する際にオン操作する高温差し湯スイッチ８３、浴槽６２内に水を供給する際にオン操作する差し水スイッチ８４、給湯設定温度Ｔs、湯はり設定温度Ｔfs等や加熱装置の運転情報などを文字表示する表示部８１、音声により加熱装置の運転情報を報知するスピーカー８８を備える。また、リモコン７１と本体制御部７０は通信線７２で結ばれており、運転指示情報や運転情報を相互通信している。
【００２９】
図２は、本発明に係わる給湯湯水混合弁４６Ａ（または湯はり湯水混合弁４６Ｂ）の構造図である。給湯湯水混合弁４６Ａ（または湯はり湯水混合弁４６Ｂ）は、ステッピングモータ２０１、ボディ２０２、弁体２０３、シール部２０５、軸受け２０４から構成されている。弁体２０３はステッピングモーター２０１により回転駆動し、湯水の混合比を調整している。時計回り（湯側閉方向）に回転すると給水量が増加、高温水量が減少し、逆に反時計回り（水側閉方向）に回転すると給水量が減少、高温水量が増加する。
【００３０】
図３は本発明に係わる給湯湯水混合弁４６Ａ（または湯はり湯水混合弁４６Ｂ）の湯水の混合比Ｒと弁体２０３の回転角度θとの関係を示す図である。ここで、混合比Ｒは湯水混合弁に流入する湯量（Ｑh）と湯と水の総量（Ｑ）との比（Ｑh ／Ｑ）を示している。弁体２０３がステッピングモーター２０１により回転駆動し、水側閉位置（θ＝０ｄｅｇ）では混合比Ｒは０．９、湯側閉位置（θ＝１５０ｄｅｇ）では混合比Ｒは０．１となっている。一般的に、湯水混合弁は水側閉位置（θ＝０ｄｅｇ）でも水側からの漏れがあるため混合比Ｒは０．９となっている。また、湯側閉位置（θ＝１５０ｄｅｇ）でも湯側からの漏れがあるため混合比Ｒは０．１となっている。
【００３１】
給湯湯水混合弁４６Ａは、給湯流量センサー４４が水流を検出している時に次のように給湯設定温度Ｔsと給湯温度Ｔm（給湯温度センサー４３Ａの検出温度）とが一致するように温度制御を行う。まず、目標回転角度θtは式（１）により算出される。
θt＝ｆ{Ｒt}…式（１）
式（１）においてＲtは目標混合比、ｆ{Ｒt}は、目標混合比Ｒtから、図３に示す混合比Ｒに対する弁体２０３の回転角度θとの関係により目標回転角度θtを算出する関数を示している。混合比Ｒに対する弁体２０３の回転角度θの関係は、変換テーブルとして予めＲＯＭ等メモリに記憶させておき、目標混合比Ｒtが決定されると目標回転角度θtが設定され、目標回転角度θtに基づいてステッピングモータが駆動されて湯水混合弁の弁体２０３を駆動させる。
【００３２】
また、目標混合比Ｒtは式（２）により算出される。
Ｒt＝Ｒff＋Ｒfb…式（２）
ここで、Ｒffはフィードフォワード量であり、式（３）により算出される。
Ｒff＝Ｑh／Ｑ＝（Ｔs−Ｔc）／（Ｔh−Ｔc）…式（３）
ここで、Ｔsは給湯設定温度、Ｔcは給水温度（＝給水温度センサー４１の検出温度）、Ｔhは高温水温度（高温水温度センサー４２の検出温度）である。
また、Ｒfbはフィードバック量であり、式（４）により、給湯設定温度Ｔsと給湯温度Ｔm（給湯温度センサー４３Ａの検出温度）の偏差から算出される。
Ｒfb＝ｆpid{Ｋ×（Ｔs−Ｔm）}…式（４）
ここでｆpid関数は、フィードバック演算を行う関数であり、比例、積分、微分演算により給湯温度Ｔmを給湯設定温度Ｔsに一致させるるためのフィードバック量を算出する。また、定数Ｋはフィードバックゲインである。
【００３３】
湯はり湯水混合弁４６Ｂは、湯はり流量センサー４５が水流を検出している時に湯はり設定温度Ｔfsと湯はり温度Ｔf（湯はり温度センサー４３Ｂの検出温度）とが一致するように温度制御を行い、フィードフォワード量Ｒffは、式（５）により算出される。
Ｒff＝Ｑh／Ｑ＝（Ｔfs−Ｔc）／（Ｔh−Ｔc）…式（５）
フィードバック量Ｒfbは、式（６）により、湯はり設定温度Ｔfsと湯はり温度Ｔf（湯はり温度センサー４３Ｂの検出温度）の偏差から算出される。
Ｒfb＝ｆpid{Ｋ×（Ｔfs−Ｔf）}…式（６）
【００３４】
図４は、本発明の一実施形態における高温差し湯運転の第一の制御フローである。高温差し湯スイッチ８３がＯＮされると（ステップＳ１）、湯はり湯水混合弁４６Ｂが湯側閉方向に駆動される（ステップＳ２）。湯側閉位置（θ＝１５０ｄｅｇ）を検出すると（ステップＳ３）、第一電磁弁２２を開弁する（ステップＳ４）。このように、第一電磁弁２２を開弁した時には、湯はり湯水混合弁４６Ｂが湯側閉位置（θ＝１５０ｄｅｇ）となっているため、湯はり給湯管９に高温給湯管５からの給水圧力が急激にかかることがなく、ウォーターハンマーによる配管振動を抑えることができる。
【００３５】
ステップＳ４で第一電磁弁２２を開弁した後、湯はり湯水混合弁４６Ｂを差し湯位置へ駆動する（ステップＳ５）。差し湯位置は、湯はり流量センサー４５で検出した差し湯量が８l／minになるように、あらかじめ実験により確認した位置であり、本実施例では、弁体２０３の回転角度θが５０ｄｅｇの位置としている。このように、差し湯量を８l／minに制限しているために入浴者は熱さを感じることがない。
【００３６】
ステップＳ５で湯はり湯水混合弁４６Ｂを差し湯位置に駆動した後、高温差し湯スイッチ８３がＯＦＦされていないかを確認する（ステップＳ６）。高温差し湯スイッチ８３がＯＦＦされている場合は、ステップＳ９に移行し、高温差し湯運転終了処理を実施する。ステップＳ６で、高温差し湯スイッチ８３がＯＦＦされていない場合は、高温差し湯スイッチ８３がＯＮされてから１０分経過したかをチェックし（ステップＳ７）、経過していない場合は湯はり流量センサー４５で検出した積算流量が３０lになっているかを確認する（ステップＳ８）。ステップＳ７で高温差し湯スイッチ８３がＯＮされてから１０分経過したかをチェックする理由は、例えば、湯はり流量センサー４５が故障している場合や断水した場合に高温差し湯運転が継続されないようにするためである。
【００３７】
ステップＳ８で差し湯量が３０lになっている場合は、高温差し湯運転終了処理に移行し、湯はり湯水混合弁４６Ｂが湯側閉方向に駆動される（ステップＳ９）。湯側閉位置（θ＝１５０ｄｅｇ）を検出すると（ステップＳ１０）、第一電磁弁２２を閉弁し（ステップＳ１１）、高温差し湯運転を終了する。このように、第一電磁弁２２を閉弁した時には、湯はり湯水混合弁４６Ｂが湯側閉位置（θ＝１５０ｄｅｇ）となっているため、急激に差し湯が遮断されることがなく、ウォーターハンマーによる配管振動を抑えることができる。
【００３８】
図５は、本発明の一実施形態における差し水運転の第一の制御フローである。差し水スイッチ８４がＯＮされると（ステップＳ２１）、湯はり湯水混合弁４６Ｂが水側閉方向に駆動される（ステップＳ２２）。水側閉位置（θ＝０ｄｅｇ）を検出すると（ステップＳ２３）、第二電磁弁２３を開弁する（ステップＳ２４）。このように、第二電磁弁２３を開弁した時には、湯はり湯水混合弁４６Ｂが水側閉位置（θ＝０ｄｅｇ）となっているため、湯はり給湯管９にバイパス管７からの給水圧力が急激にかかることがなく、ウォーターハンマーによる配管振動を抑えることができる。
【００３９】
ステップＳ２４で第二電磁弁２３を開弁した後、湯はり湯水混合弁４６Ｂを差し水位置へ駆動する（ステップＳ２５）。差し水位置は、湯はり流量センサー４５で検出した差し水量が１０l／minになるように、あらかじめ実験により確認した位置であり、本実施例では、弁体２０３の回転角度θが１００ｄｅｇの位置としている。差し水量を１０l／minに制限しているために入浴者は冷たさを感じることがない。
【００４０】
ステップＳ２５で湯はり湯水混合弁４６Ｂを差し水位置に駆動した後、差し水スイッチ８４がＯＦＦされていないかを確認する（ステップＳ２６）。差し水スイッチ８４がＯＦＦされている場合は、ステップＳ２９に移行し、差し水運転終了処理を実施する。ステップＳ２６で、差し水スイッチ８４がＯＦＦされていない場合は、差し水スイッチ８４がＯＮされてから１０分経過したかをチェックし（ステップＳ２７）、経過していない場合は湯はり流量センサー４５で検出した積算流量が１０lになっているかを確認する（ステップＳ２８）。ステップＳ２７で差し水スイッチ８４がＯＮされてから１０分経過したかをチェックする理由は、例えば、湯はり流量センサー４５が故障している場合や断水した場合に差し水運転が継続されないようにするためである。
【００４１】
ステップＳ２８で差し水量が１０lになっている場合は、差し水運転終了処理に移行し、湯はり湯水混合弁４６Ｂが水側閉方向に駆動される（ステップＳ２９）。水側閉位置（θ＝０ｄｅｇ）を検出すると（ステップＳ３０）、第二電磁弁２３を閉弁し（ステップＳ３１）、差し水運転を終了する。このように、第二電磁弁２３を閉弁した時には、湯はり湯水混合弁４６Ｂが水側閉位置（θ＝０ｄｅｇ）となっているため、急激に差し水が遮断されることがなく、ウォーターハンマーによる配管振動を抑えることができる。
【００４２】
図６は、本発明の一実施形態における高温差し湯運転の第二の制御フローである。図４との違いは、図４のステップＳ５の部分が、図６ではステップＳ４１〜ステップＳ４４となっている点のみで、それ以外のステップは同じである。ステップＳ４１〜ステップＳ４４では差し湯流量が７l／min〜９l／minになるように湯はり湯水混合弁４６Ｂを流量制御する。ステップＳ４で第一電磁弁２２を開弁すると湯はり流量センサー４５の検出流量Ｑfが７l／min以上になっているかを確認する（ステップＳ４１）。７l／min未満の場合は湯はり湯水混合弁４６Ｂを湯側開方向へ駆動し、差し湯流量を増加させる（ステップＳ４２）。ステップＳ４１で湯はり流量センサー４５の検出流量Ｑfが７l／min以上になっている場合は、次のステップで湯はり流量センサー４５の検出流量Ｑfが９l／min以下になっているかを確認する（ステップＳ４３）。９l／minを超えている場合は湯はり湯水混合弁４６Ｂを湯側閉方向へ駆動し、差し湯流量を減少させる（ステップＳ４４）。ステップＳ４３で９l／min以下になっている場合は、ステップＳ６へ移行する。
【００４３】
図７は、本発明の一実施形態における差し水運転の第二の制御フローである。図５との違いは、図５のステップＳ２５の部分が、図７ではステップＳ５１〜ステップＳ５４となっている点のみで、それ以外のステップは同じである。ステップＳ５１〜ステップＳ５４では差し水流量が９l／min〜１１l／minになるように湯はり湯水混合弁４６Ｂを流量制御する。ステップＳ２４で第二電磁弁２３を開弁すると湯はり流量センサー４５の検出流量Ｑfが９l／min以上になっているかを確認する（ステップＳ５１）。９l／min未満の場合は湯はり湯水混合弁４６Ｂを水側開方向へ駆動し、差し水流量を増加させる（ステップＳ５２）。ステップＳ５１で湯はり流量センサー４５の検出流量Ｑfが９l／min以上になっている場合は、次のステップで湯はり流量センサー４５の検出流量Ｑfが１１l／min以下になっているかを確認する（ステップＳ５３）。１１l／minを超えている場合は湯はり湯水混合弁４６Ｂを水側閉方向へ駆動し、差し水流量を減少させる（ステップＳ５４）。ステップＳ５３で１１l／min以下になっている場合は、ステップＳ２６へ移行する。
【００４４】
図８は、本発明の一実施形態における湯はり運転の制御フローである。湯はりスイッチ８２がＯＮされると（ステップＳ６１）、湯はり湯水混合弁４６Ｂが水側閉方向に駆動される（ステップＳ２２）。水側閉位置（θ＝０ｄｅｇ）を検出すると（ステップＳ２３）、第二電磁弁２３を開弁する（ステップＳ２４）。このように、第二電磁弁２３を開弁した時には、湯はり湯水混合弁４６Ｂが水側閉位置（θ＝０ｄｅｇ）となっているため、湯はり給湯管９にバイパス管７からの給水圧力が急激にかかることがなく、ウォーターハンマーによる配管振動を抑えることができる。
【００４５】
ステップＳ２４で第二電磁弁２３を開弁した後、５秒経過すると（ステップＳ６５）、第一電磁弁２２を開弁し（ステップＳ６６）、その後、湯はり湯水混合弁４６Ｂを温度制御する（ステップＳ６７）。ここで、第二電磁弁２３と第一電磁弁２２の開弁タイミングをずらしているため、さらにウォーターハンマーによる配管振動を抑えることができる。また、第二電磁弁を先に開弁するので、湯はり開始時に湯はり給湯管９に高温の湯が流れず安全である。
【００４６】
ステップＳ６８では、湯はりスイッチ８２がＯＦＦされていないかを確認する。湯はりスイッチ８２がＯＦＦされている場合は、ステップＳ９に移行し、湯はり運転終了処理を実施する。ステップＳ６８で、湯はりスイッチ８２がＯＦＦされていない場合は、湯はり流量センサー４５で検出した積算流量がリモコン７１で設定された湯はり設定量になっているかを確認する（ステップＳ６９）。ステップＳ６９で湯はり量が湯はり設定量になっている場合は、湯はり運転終了処理に移行し、湯はり湯水混合弁４６Ｂが湯側閉方向に駆動される（ステップＳ９）。
【００４７】
湯側閉位置（θ＝１５０ｄｅｇ）を検出すると（ステップＳ１０）、第一電磁弁２３を閉弁し（ステップＳ１１）、５秒経過すると（ステップＳ７０）、第二電磁弁２３を閉弁し（ステップＳ３１）、湯はり運転を終了する。このように、第一電磁弁２２を閉弁した時には、湯はり湯水混合弁４６Ｂが湯側閉位置（θ＝１５０ｄｅｇ）となっているため、急激に湯はりが遮断されることがなく、ウォーターハンマーによる配管振動が抑えられる。また、第一電磁弁２２と第二電磁弁２３の閉弁タイミングをずらしているため、さらにウォーターハンマーによる配管振動を抑えることができる。また、第一電磁弁を先に閉弁するので、湯はり時終了時に湯はり給湯管９に高温の湯が流れず安全である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に於ける加熱装置１００を電気温水器に適用した構成図
【図２】 本発明に係わる給湯湯水混合弁４６Ａ（または湯はり湯水混合弁４６Ｂ）の構造図
【図３】 本発明に係わる給湯湯水混合弁４６Ａ（または湯はり湯水混合弁４６Ｂ）の湯水の混合比Ｒと弁体２０３の回転角度θとの関係を示す図
【図４】 本発明の一実施形態における高温差し湯運転の第一の制御フロー
【図５】 本発明の一実施形態における差し水運転の第一の制御フロー
【図６】 本発明の一実施形態における高温差し湯運転の第二の制御フロー
【図７】 本発明の一実施形態における差し水運転の第二の制御フロー
【図８】 本発明の一実施形態における湯はり運転の制御フロー
【図９】 従来の加熱装置を電気温水器に適用した構成図
【符号の説明】
１…減圧弁
２…給水管
３…バイパス管
４…高温給湯管
５…高温給湯管
６…混合水供給管
７…バイパス管
８…混合出湯管
８Ａ…給湯管
９…湯はり給湯管
２１…第三電磁弁
２２…第一電磁弁
２３…第二電磁弁
３１…加熱部
３２…貯湯タンク
３３…下部ヒーター
３４…上部ヒーター
３５…安全弁
３６…排水バルブ
３７…タンク下部温度センサー
３８…タンク上部温度センサー
４１…給水温度センサー
４２…高温水温度センサー
４３…給湯温度センサー
４３Ａ…給湯温度センサー
４３Ｂ…湯はり温度センサー
４４…給湯流量センサー
４５…湯はり流量センサー
４６…湯水混合弁
４６Ａ…給湯湯水混合弁
４６Ｂ…湯はり湯水混合弁
５１…バキュームブレーカー
５２…逆止弁
５３…逆止弁
６１…アダプター
６２…浴槽
７０…本体制御部
７１…リモコン
７２…通信線
８１…表示部
８２…湯はりスイッチ
８３…高温差し湯スイッチ
８４…差し水スイッチ
８５…給湯温度設定スイッチ
８６…湯はり温度設定スイッチ
８７…湯はり量設定スイッチ
８８…スピーカー
１００…加熱装置
２０１…ステッピングモータ
２０２…ボディ
２０３…弁体
２０４…軸受け
２０５…シール部
Claims (7)
- 加熱部から供給される高温水を、浴槽につながる出湯管に供給する高温給湯管と、前記加熱部をバイパスさせた水を、前記出湯管に供給するバイパス管とを備える加熱装置において、
前記高温給湯管に設けられる、前記高温水の供給を停止するための第1の遮断弁と、
前記バイパス管に設けられる、前記バイパス管からの水の供給を停止するための第２の遮断弁と、
前記高温給湯管と前記バイパス管の合流部に設けられる、湯水混合弁と、
前記浴槽に給湯する湯の目標温度を設定するための湯張り温度設定部と、
前記出湯管に設けられる、前記浴槽へ供給される湯水の温度を検知するための湯張り温度センサと、
前記第 1 の遮断弁、前記第２の遮断弁、及び前記湯水混合弁を制御する弁制御部と、
を有し、
前記弁制御部が、
前記浴槽へ高温水を供給する場合には、前記湯水混合弁を第 1 の所定開度に固定すると共に、前記第 1 の遮断弁を開成し、
前記浴槽へ水を供給する場合には、前記湯水混合弁を第２の所定開度に固定すると共に、前記第２の遮断弁を開成し、
前記浴槽へ湯水混合水を供給する場合には、前記湯水混合弁を通じて前記高温給湯管から前記出湯管へ流れる前記高温水の量、及び前記湯水混合弁を通じて前記バイパス管から前記出湯管へ流れる水の量を、前記湯張り温度センサからの検出温度値と前記湯張り温度設定部により設定された温度値との偏差が小さくなるように制御すると共に、前記第 1 、第２の遮断弁の双方を開成するようにした加熱装置。 - 加熱部から供給される高温水を、浴槽につながる出湯管に供給する高温給湯管と、前記加熱部をバイパスさせた水を、前記出湯管に供給するバイパス管とを備える加熱装置において、
前記高温給湯管に設けられる、前記高温水の供給を停止するための第1の遮断弁と、
前記バイパス管に設けられる、前記バイパス管からの水の供給を停止するための第２の遮断弁と、
前記高温給湯管と前記バイパス管の合流部に設けられる、湯水混合弁と、
前記浴槽に給湯する湯の目標温度を設定するための湯張り温度設定部と、
前記出湯管に設けられる、前記浴槽へ供給される湯水の温度を検知するための湯張り温度センサと、
前記浴槽へ供給される湯水の水量を検出する湯張り流量センサと、
前記第 1 の遮断弁、前記第２の遮断弁、及び前記湯水混合弁を制御する弁制御部と、
を有し、
前記弁制御部が、
前記浴槽へ高温水を供給する場合には、前記湯水混合弁を通じて前記高温給湯管から前記出湯管へ流れる前記高温水の量を、前記湯張り流量センサからの湯張り流量検出値が所定の目標流量値になるよう、制御すると共に、前記第 1 の遮断弁を開成し、
前記浴槽へ水を供給する場合には、前記湯水混合弁を通じて前記バイパス管から前記出湯管へ流れる前記水の量を、前記湯張り流量センサからの湯張り流量検出値が所定の目標流量値になるよう、制御すると共に、前記第２の遮断弁を開成し、
前記浴槽へ湯水混合水を供給する場合には、前記湯水混合弁を通じて前記高温給湯管から前記出湯管へ流れる前記高温水の量、及び前記湯水混合弁を通じて前記バイパス管から前記出湯管へ流れる水の量を、前記湯張り温度センサからの検出温度値と前記湯張り温度設定部により設定された温度値との偏差が小さくなるように制御すると共に、前記第 1 、第２の遮断弁の双方を開成するようにした加熱装置。 - 請求項１又は請求項２記載の加熱装置において、
前記弁制御部が、
前記浴槽への高温水の供給を開始する場合には、前記湯水混合弁を湯側閉位置とした後に前記第1の遮断弁を開成し、その後前記湯水混合弁を湯側開方向へ制御し、
前記浴槽への水の供給を開始する場合には、前記湯水混合弁を水側閉位置とした後に前記第２の遮断弁を開成し、その後前記湯水混合弁を水側開方向へ制御するようにした加熱装置。 - 請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の加熱装置において、
前記弁制御部が、
前記浴槽への高温水の供給を停止する場合には、前記湯水混合弁を湯側閉位置とした後に前記第1の遮断弁を閉止し、
前記浴槽への水の供給を停止する場合には、前記湯水混合弁を水側閉位置とした後に前記第２の遮断弁を閉止するように制御するようにした加熱装置。 - 請求項１乃至請求項４の何れか１項記載の加熱装置において、
前記弁制御部が、
前記浴槽への湯水混合水の供給を開始する場合には、前記第１の遮断弁と前記第２の遮断弁の開成タイミングをずらすようにした加熱装置。 - 請求項１乃至請求項５の何れか１項記載の加熱装置において、
前記弁制御部が、
前記浴槽への湯水混合水の供給を停止する場合には、前記第１の遮断弁と前記第２の遮断弁の閉止タイミングをずらすようにした加熱装置。 - 請求項５又は請求項６記載の加熱装置において、
前記弁制御部が、
前記浴槽への湯水混合水の供給を開始する場合には、前記第２の遮断弁を開成した後に前記第１の遮断弁を開成し、
前記浴槽への湯水混合水の供給を停止する場合には、前記第１の遮断弁を閉止した後に前記第２の遮断弁を閉止するようにした加熱装置。
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| JP30533599A JP3861531B2 (ja) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | 加熱装置 |
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