JP5152252B2 - 給湯機 - Google Patents

Description

本発明は、お湯を給湯端末へ供給する給湯機に関するものである。

従来、この種の給湯機は、制限流量最大値を同最大値よりも低い所定流量値に制限する流量制限手段を備え、給湯機の能力を強制的に低く抑えることによって、使用者が水栓で流量を絞ることなく節水することができるようにしている。また、制限流量の設定や解除は、使用者が操作部により任意に操作可能としている（例えば、特許文献１参照）。

また、台所で食器洗いをする場合と、浴室でシャワーを使用する場合といったように用途によっては使用する適正な流量が異なるため、用途の異なる複数の出湯先にそれぞれ出湯要求の有無を検出する検出手段を設け、出湯要求のあった出湯先に応じて制限流量を変更して制御できるようにしているものもある（例えば、特許文献２参照）。

特開平９−３０３８６５号公報 特開平１１−２８１１４６号公報

しかしながら、前記従来の構成では、出湯要求の有無を検出する検出手段を設けた出湯先の最大流量を制限しているだけであり、制限流量以下で使用されている場合には、なんら節水機能を果たさないという課題を有していた。

また出湯先の使用目的が一通りでなかったり、使用者によって適正流量が異なっていたりして制限流量より多い流量で使用したい場合でも、最大流量が制限流量で制限されてしまい、使用流量に不満を感じるといった課題を有していた。

また、単純に流量を低くするだけであるため、シャワー等の使用において、制限流量でのシャワーを体感的に弱く感じて制限流量をあまり低く設定できず、節水効果が上がらないという課題を有していた。

また、複数の出湯先でそれぞれ制限流量を設ける場合、出湯先に出湯検出手段を設ける必要があり、機器単独でなく給湯設備を含めたシステムにする必要があり費用がかかったり、工事が必要になったりという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、使用者が設定した流量に対して、所定の節水率になるように使用流量を所定の周期で変動させることで、使用性を維持しつつ節水運転を実現する給湯機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の給湯機は、お湯を給湯端末へ供給する給湯管路と、前記給湯管路を流れる温水の流量を検出する流量検出手段と、前記給湯管路を流れる温水の流量を調整する流量調整手段と、制御手段とを備え、前記給湯管路を流れる温水の流量が、前記流量検出手段で検出した初期流量に対して所定の節水率から算出される節水流量となるように、前記給湯管路を流れる温水の流量を、前記流量調整手段の流路面
積を変更することで周期的に変動させるとともに、前記初期流量に基づいて、前記流量調整手段の流路面積の変更速度を変更することを特徴とするものである。

これによって、使用者が設定した流量に対して、所定の節水率になる節水流量に制御することができ、また、その節水流量となるように使用流量を大小に、体感的に快適な一定周期で変動させることができるので、体感的に使用者が設定した初期の流量に対して不快に感じることなく節水運転を行える。

また、本発明の給湯機は、お湯を給湯端末へ供給する給湯管路と、前記給湯管路を流れる温水の流量を検出する流量検出手段と、前記給湯管路を流れる温水の流量を調整する流量調整手段と、制御手段とを備え、前記給湯管路を流れる温水の流量が、前記流量検出手段で検出した初期流量に対して所定の節水率から算出される節水流量となるように、前記給湯管路を流れる温水の流量を前記流量調整手段で周期的に変動させるとともに、前記給湯管路を流れる温水の流量の増減を逆転させる時に、前記温水の流量変動を停止させる時間を設けることを特徴とするものである。

これによって、使用者が設定した流量に対して、所定の節水率になる節水流量に制御することができ、また、その節水流量となるように使用流量を大小に体感的に快適な一定周期で変動させることができるので、体感的に使用者が設定した初期の流量に対して不快に感じることなく節水運転を行える。

本発明によれば、使用者が設定した流量に対して、所定の節水率になるに使用流量を所定の周期で変動させることで、使用性を維持しつつ節水運転を実現する給湯機を提供できる。

本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機の構成図 同形態における節水運転フローチャート （ａ）本発明の実施の形態１における異なる使用流量で流量調整手段の流路面積を同一速度で変化させた場合の流量変化と周期の関係を示す概念図（ｂ）図３（ａ）の条件における流量調整手段の流路面積と流量の関係を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１における異なる使用流量で流量調整手段の流路面積を異なる速度で変化させ周期を略同一とした場合の流量変化と周期の関係を示す概念図（ｂ）図４（ａ）の条件における流量調整手段の流路面積と流量の関係を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１における使用流量の増減を逆転させる時に流量変動を停止させる時間を設けた場合の流量変化と周期の関係を示す概念図（ｂ）図５（ａ）の条件における流量調整手段の流路面積と流量の関係を示す図 本発明の実施の形態１における他の節水運転フローチャート 同形態における他の節水運転フローチャート 同形態における節水運転の流量と節水率の関係を示す図 同形態における他の節水運転フローチャート

第１の発明は、お湯を給湯端末へ供給する給湯管路と、前記給湯管路を流れる温水の流量を検出する流量検出手段と、前記給湯管路を流れる温水の流量を調整する流量調整手段と、制御手段とを備え、前記給湯管路を流れる温水の流量が、前記流量検出手段で検出した初期流量に対して所定の節水率から算出される節水流量となるように、前記給湯管路を流れる温水の流量を、前記流量調整手段の流路面積を変更することで周期的に変動させるとともに、前記初期流量に基づいて、前記流量調整手段の流路面積の変更速度を変更する
ことを特徴とする給湯機である。

これによって、使用者が設定した使用したい流量に対して、所定の節水率になる節水流量に制御することができ、また、その節水流量となるように流量を大小に体感的に快適な一定周期で変動させることができるので、体感的に使用者が設定した初期の流量に対して不快に感じることなく節水運転を行える。

第２の発明は、お湯を給湯端末へ供給する給湯管路と、前記給湯管路を流れる温水の流量を検出する流量検出手段と、前記給湯管路を流れる温水の流量を調整する流量調整手段と、制御手段とを備え、前記給湯管路を流れる温水の流量が、前記流量検出手段で検出した初期流量に対して所定の節水率から算出される節水流量となるように、前記給湯管路を流れる温水の流量を前記流量調整手段で周期的に変動させるとともに、前記給湯管路を流れる温水の流量の増減を逆転させる時に、前記温水の流量変動を停止させる時間を設けることを特徴とする給湯機である。

これによって、使用者が設定した使用したい流量に対して、所定の節水率になる節水流量に制御することができ、また、その節水流量となるように流量を大小に体感的に快適な一定周期で変動させることができるので、体感的に使用者が設定した初期の流量に対して不快に感じることなく節水運転を行える。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、前記給湯管路を流れる温水の流量を、前記節水流量を中心値として変動させるとき、多い側の流量は前記初期流量以上にすることを特徴とするもので、流量変動の中で初期の流量以上の流量を感じることができ、体感的に使用者が設定した初期の流量に対して不快に感じることなくより同等に近い感覚で節水運転を行うことができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれかの発明において、浴室への人の入室を検知する人検知手段を備え、前記人検知手段が浴室への人の入室を検知した時のみ、前記流量変動を行うことを特徴とするもので、人検知センサで人が入室しているのを検出している時のみ流量変動を行うことにより、特に大流量で使われる浴室でのシャワー使用時にのみ節水運転を行い、台所等で流量変動が気になるところでは節水運転を行わない等、自動に切り替えることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態における風呂追い焚き機能の付いた貯湯式給湯機の構成図である。図１において、本実施の形態の貯湯式給湯機は、タンクユニット１とヒートポンプユニット２を備えており、タンクユニット１内に配設している貯湯タンク３内に貯える高温水を、ヒートポンプユニット２にて生成している。

なお、本実施の形態では加熱手段としてヒートポンプを用いているが、これに限定されることなく、例えば、タンク内に電気ヒーターを内設して加熱する形態であってもよい。また、実線矢印は流体の流れる方向を示している。

次に、ヒートポンプユニット２の構成について説明する。

ヒートポンプユニット２は、水冷媒熱交換器２４、圧縮機２５、蒸発器２６、膨張弁２７を冷媒配管により順次環状に接続して構成されており、冷媒には二酸化炭素を使用して
いるため、高圧側が臨界圧力を超えるので、水冷媒熱交換器２４を流通する水に熱を奪われて温度が低下しても凝縮することがなく、水冷媒熱交換器で冷媒と水との間で温度差を形成しやすくなり、高温の湯が得られ、かつ熱交換効率を高くすることができる。

また、比較的安価でかつ安定な二酸化炭素を冷媒に使用しているので、製品コストを抑えるとともに、信頼性を向上させることができる。また、二酸化炭素はオゾン破壊係数がゼロであり、地球温暖化係数も代替冷媒ＨＦＣ−４０７Ｃの約１７００分の１と非常に小さいため、地球環境に優しい製品を提供できる。

また、ヒートポンプユニット２において、圧縮機２５で冷媒が圧縮され、圧縮機２５から吐出された冷媒が水冷媒熱交換器２４で放熱し、膨張弁２７で減圧されたあと、蒸発器２６で空気から熱を吸収し、ガス状態で再び圧縮機２５に吸入される。

なお、圧縮機の能力制御および膨張弁２７の開度制御は、圧縮機２５の吐出側に設けたサーミスタ（図示せず）で検出される吐出冷媒の温度が予め設定された温度を維持するように制御される。また、貯湯タンク３内の湯水は、水ポンプ２８が作動することで、水冷媒熱交換器２４に流入し、冷媒と熱交換を行い、再び貯湯タンク３に戻り、積層状態で貯湯タンク３の上部に高温の湯が貯えられる。

次に、タンクユニット１の構成について説明する。タンクユニット１には前述した通り貯湯タンク３を有しており、貯湯タンク３の底部には給水源から低温水を供給するための給水配管３１が接続されており、常時給水圧がタンク内に掛かっている状態となっている。また、貯湯タンク３の上方部には貯湯タンク内の高温水を出湯するための出湯管３２が接続されており、給湯端末や浴槽へ高温水を供給可能に構成している。

次に、給湯端末へ湯が供給される給湯回路について説明する。

本実施の形態における給湯回路は、給水配管３１から分岐した端末給水配管３３と、出湯管３２とを電動式混合弁４にて接続し、所望の温度の湯が生成可能に構成されている。そして電動式混合弁４の下流側に設けた温度センサ４１で検出される温度が、台所や浴室に設けられたリモコンで設定した温度となるように、電動式混合弁４の混合比が変更される。そして、所望の温度に混合された湯水は、流量センサ等の流量検出手段４３と流量調整弁等の流量調整手段４４とを備えた給湯管路４０を流れて、給湯端末４２やシャワー４５へ供給される。

次に、浴槽５への湯張り回路および追い焚き回路について説明する。

本実施の形態では、浴槽５内の湯水と、貯湯タンク３内の高温水とが追い焚き熱交換器６にて熱交換し、浴槽内の湯水を追い焚きする追い焚き機能を有している。そのため、追い焚き熱交換器６の高温側回路は、貯湯タンク３内の高温水が供給されるように構成されており、熱交換した後の温水を貯湯タンク３の下方部へ戻すように構成されている。また、追い焚き熱交換器６の低温側回路は、浴槽５内の湯水が供給されるように構成されており、熱交換した後の浴槽水を、再度浴槽５へ戻すように構成されている。

高温側回路においては、追い焚きポンプ７および追い焚き熱交換器６の下流側に高温側出口温度検出手段である温度センサ７１が配設されており、追い焚きポンプ７が駆動することによって貯湯タンク３内の高温水が、追い焚き熱交換器６へ搬送される。

そして、浴槽５のアダプタ５１とタンクユニット１とは、接続部６０ａ〜６０ｄにおいて、戻り接続管６１および往き接続管６２で接続される。また、戻り接続管６１および往
き接続管６２の接続口から追い焚き熱交換器６までは、それぞれ戻り配管６３および往き配管６４で接続されており、浴槽５、戻り接続管６１、戻り配管６３、追い焚き熱交換器６、往き配管６４、往き接続管６２が順次接続されて追い焚き回路が構成されている。

また、貯湯タンク３から浴槽５への湯水の供給を行う湯張り回路は、出湯管３２から分岐した風呂給湯管３４と、給水配管３１から分岐した風呂給水配管３５とを電動式混合弁８にて接続し、所望の温度の湯が生成可能に構成されている。そして電動式混合弁８の下流側に設けた温度センサ８１で検出される温度が、台所や浴室に設けられたリモコンで設定した温度となるように、電動式混合弁８の混合比が変更される。そして、所望の温度に混合された湯水は、浴槽５へ供給される。

また湯張り回路には、流量センサ８２が設けられており、浴槽５へ供給される湯水の量が計測される。さらに、二方向の電磁弁８３が設けられており、湯張り開始時には、電磁弁８３が開くと同時に、浴槽５への湯水の供給が開始される。そして電磁弁８３が開いた後には、戻り配管６３および往き配管６４の二方向から浴槽５へと湯張りが行われる。また、汚水の逆流を防ぐための逆止手段８４が設けられている。

また、戻り配管６３には、浴槽５内の湯水を循環させるための搬送手段である風呂ポンプ６５、浴槽５内の水位を検出する水位センサ６６、浴槽５内の湯水の温度を検出する浴槽温度検出手段である温度センサ６７が設けられており、風呂ポンプ６５が駆動することにより、浴槽５内の湯水が戻り配管６３に吸い込まれ、追い焚き熱交換器６を経て、往き配管６４へ流れ込み、再度浴槽５へ戻される。

また、風呂ポンプ６５と追い焚き熱交換器６の間には、浴槽５内に湯水があるかどうかを検出する湯水検出手段であるフロースイッチ６８が設けられており、オンすることで水の流れを検知可能に構成されている。つまり、フロースイッチ６８がオンしたときには浴槽５内には湯水があると判断し、フロースイッチ６８がオフの時には浴槽５内には湯水がないと判断される。

また、浴室には貯湯式給湯機の操作を行うことができる操作手段であり、浴槽５内の湯水の保温温度を設定する温度設定手段であるリモコン９が設置され、リモコン９を操作して、湯水の温度設定や風呂への湯張り、また設置工事後の試運転操作等を行う。リモコン９には情報を表示する表示部９１および操作を行う操作部９２を有している。

なお、図１には図示していないが、本実施の形態の貯湯式給湯機には、リモコン９からの指示を受け取り、各制御機器に命令する制御手段９４も有している。そして制御手段９４はマイコンおよびその電子制御部品で構成され、タンクユニット１を構成する機器に命令を送っている。

さらに、本発明のリモコン９には、人検知手段９３が設けられており、人が浴室に入室したことを検知することができるようになっている。なお人検知手段９３には、赤外線センサや、浴室内の照度を検出する照度センサ、また入室者の振動やドアの開閉を検出する衝撃（振動）センサなど様々なセンサを用いることができ、種類が特定されるものではない。

以上のように構成された貯湯式給湯機において、給湯使用時の節水運転について説明する。

使用者が給湯端末４２やシャワー４５を使用して機器が給湯を開始すると、給湯管路４０の流量検出手段４３が流量を検出する。使用者が使用流量を調節して流量検出手段４３
の検出流量が安定したら、その流量を初期流量として制御手段９４に学習する。

その初期流量に対し、制御手段９４であらかじめ設定された所定の節水率（５％〜１０％）にするための流量を演算し、流量調整手段４４でその流量を中心に流量を所定の周期で変動させる。

これにより、台所使用やシャワー使用といった出湯先や使用目的に関係なく、機器単独で使用者が設定した使用したい流量に対して、所定の節水率になる節水流量（時間平均値）に制御することができ、その節水流量を中心に使用流量を大小に所定の周期で変動させることにより、体感的に使用者が設定した初期の流量に対して節水している流量や流量の変動を不快に感じることなく（同等の感覚で）節水運転を行うことができる。

さらに貯湯式給湯機においては、タンクに貯めたお湯の使用量を減らすことができ、お湯を作るためのエネルギーの節約もできるとともに、タンクのお湯の湯切れの発生を抑えることができる。

また、使用者が節水運転をするかどうかは、常に節水運転をする、流量検出手段４３の検出流量が所定の閾値以上の場合のみとする、リモコン９によりモード設定するというように使用条件にあった方法を選択することができる。

流量検出手段４３の検出流量に所定の閾値を設けることにより、元々低流量で節水効果も小さい領域での使用においては、それ以上流量が減っては使用目的に合わなくなる使用域での節水運転を自動で中止することができ、使用者の使い勝手を優先することができる。

リモコン９でモード設定する場合には、操作部９２に専用ＳＷを設けたり、設定メニューから選択したりすることができ、使用者が自分の使用目的に対応して節水運転をするかどうかを選択することができるようになる。

また、節水率は一定の値を制御手段９４にもたせたり、初期流量の学習値によって切り換えたり、リモコン９で設定したりすることもできる。また、節水運転中はリモコン９の表示部９１にシャワーがゆれている表示を行い、節水運転を行っていることがわかるようにしたり、節水運転のモード表示をさせたりすることもできる。

また、台所での洗い物等の給湯使用では流量変動していると違和感があるため、浴室でのシャワー使用時にのみ節水運転を実施するよう、リモコン９の人検知手段９３による人の検知と連動させて、節水運転による流量変動を行うようにすることができる。人の検知をしていない時は、節水流量への制御だけを行うという方法もできる。

図２は、節水運転時の給湯使用のフローチャートである。時間Ｔ１で使用者が給湯を開始し使用流量を調整し、時間Ｔ２で流量をＲａに調整が終わり、機器の検出流量が安定する。流量が安定している状態を所定時間△Ｔ継続すると、その流量を初期流量Ｒａとして学習し、Ｒａに対して所定の節水率になる節水流量Ｒｓを計算する。

所定の節水率をＺ％とすると、Ｒｓ＝Ｒａ×（１−Ｚ／１００）となる。そして、△Ｔ経過後の時間Ｔ３より、その算出した節水流量Ｒｓを中心に、所定の流量変動幅の振幅±ｄで変動の１周期が所定の時間Ｔｓになるように流量を変動させる。

この場合、流量変動周期は１／ＴｓＨｚとなる。流量変動周期は、短いと流量変動の上限・下限は感じにくく流量が減っているのはわかりにくいが、流量のゆれがせわしなくシ
ャワーを浴びていて落ち着きがなく体感的に快適性がなくなる。

逆に流量変動周期が長くなると、流量変動の上限・下限を感じやすくなり下限の低い流量の物足りなさを感じやすくなり流量的な体感が初期流量に対して劣っていると感じるようになる。このため流量変動周期は、体感試験の結果より流量変動幅に対して０．５〜３Ｈｚの間で最適になるように１周期の時間Ｔｓを設定する。

このように、節水流量Ｒｓを中心に流量を変動させて制御することにより、体感的に使用者が設定した初期の流量に対して不快に感じることなく節水運転を行うことができる。

例えば、初期流量Ｒａ：１０Ｌ／分、所定の節水率を１０％、流量変動幅を±０．５Ｌ／分、１周期を０．５秒として節水運転を行うと、節水流量Ｒｓは９Ｌ／分となり、流量変動の上限９．５Ｌ／分、下限８．５Ｌ／分の流量変動を周期１Ｈｚで行うことになる。

図３〜図５は、使用条件（使用流量）が変わっても、流量変動の周期を所定の周期にするためのメカニズムを示したものである。グラフは、給湯管路４０の流路面積を１００％として、流量調整手段４４で、その流路面積を変化させた場合の、流量調整手段４４の流路面積割合と給湯流量の関係を示している。

グラフに示すように、使用条件（使用流量）によって、流量調整手段４４の流路面積の変化に対する流量変化量が変わるため、同じ流路面積の変化量でも流量変動量は一定にならない。

流量調整手段４４の流路面積の変化は、流量調整手段４４に設けられ、前記流路面積を変化させる駆動装置の駆動量と比例する構成で、駆動装置は一般的によく使われるステッピングモータを使用して、流路面積１０％変化させるのに、１０パルス駆動させるものとして、基準制御位置から流量変動幅を２ｄ変動させる場合で説明する。

図３は、流量調整手段４４の流路面積を変化させる駆動装置を一定の駆動速度で駆動した場合の動作である。使用条件Ａに合せて周期が所定の周期が１／ＴｓＨｚになるように流量調整手段４４の流路面積を変化させる駆動装置を駆動させると、流路面積を１０％変化させる時間はＴｓ／４で、駆動速度は４０パルス／Ｔｓとなる。この駆動速度で、使用条件Ｂでの流量変動を行うと、１周期の流路面積変化は３０％となるため、１周期の時間は３Ｔｓ／４で、流量変動周期は１／ＴｓＨｚにならない。使用条件Ｃの流量では１周期の流路面積の変化は２０％となるため、１周期の時間はＴｓ／２で流量変動周期は２／ＴｓＨｚと２倍の周期になってしまう。

このように流量調整手段４４の流路面積を変化させる駆動装置の駆動速度を一定にすると、使用条件（使用流量、初期流量）が変化する中で、所定の流量変動幅を一定周期で動かすことができず、使用条件によって周期が変わってしまう。そのため、流量変動周期が短くなって、流量のゆれがせわしなくシャワーを浴びていて落ち着きがなく体感的に快適性がなくなったり、逆に流量変動周期が長くなり、流量変動の上限・下限を感じやすくなり下限の低い流量の物足りなさを感じやすくなり、流量的な体感が初期流量に対して劣っていると感じてしまったりする。

図４は、使用条件に合わせて、流量調整手段４４の流路面積を変化させる駆動装置の駆動速度を、それぞれが略同一周期となるように変更した場合である。使用条件Ａ（使用流量小）の場合、周期を１／Ｔｓにするには駆動速度は４０パルス／Ｔｓとなる。使用条件Ｂ（使用流量中）の場合、１周期の流路面積変化が３０％で駆動パルスが３０パルスであるので、駆動速度を３０パルス／Ｔｓとする。使用条件Ｃ（使用流量大）の場合は１周期
の流路面積変化が２０％で駆動パルスが２０パルスであるので、駆動速度を２０パルス／Ｔｓとして流量調整手段４４の流路面積を変化させる駆動装置を駆動させる。

このように、使用者が設定した初期流量に対する所定の節水率と所定の流量変動幅を実現するための、流量調整手段４４の流路面積を変化させる駆動装置の駆動量に対応して、前記駆動装置の駆動速度を変動させる（流量調整手段４４の流路面積の変更速度を変える）ことにより、使用者が設定した使用したい流量（初期流量）に対して、所定の節水率になる節水流量に制御することができ、その節水流量となるように使用流量を大小に、体感的に快適な一定周期で変動させることにより、使用者が設定した初期の流量に対して不快に感じることなく節水運転を行える。

図５は、流量調整手段４４の流路面積を変化させる駆動装置の駆動方向を反転させる時（給湯管路４０を流れる温水の流量の増減を逆転させる時）の停止時間を調整することで、使用条件（使用流量、初期流量）が変わっても流量変動の周期を所定の周期にするメカニズムを示したものである
例えば、よく使われる駆動装置であるステッピングモータは、駆動トルクや、共振周波数等で駆動速度をある範囲でしか変更できなかったり、制御系の制約により駆動速度が決まってしまうといったことがあり、駆動速度を簡単に変えることが出来ない場合があり、それに対応できる。駆動速度を使用下限の使用条件Ａに対応して４０パルス／Ｔｓとする。この場合は初期の４０％位置から下限位置まで駆動して反転して直ぐに初期位置まで戻るよう駆動する。

使用条件Ｂの場合は、駆動速度が４０パルス／Ｔｓに対して、１周期の駆動量は３０パルスで、３Ｔｓ／４で動いてしまうため、所定の周期の１／Ｔｓにするための１周期の時間Ｔｓに対してＴｓ／４短くなる。この分を下限位置から初期位置に向けて駆動方向を反転する時と、初期位置から下限位置に向けて駆動方向を反転する時で均等に停止させる。

これにより、１／Ｔｓの周期で所定の流量変動幅２ｄで変動させることができる。同様に使用条件Ｃの場合は、駆動速度が４０パルス／Ｔｓに対して、１周期の駆動量は２０パルスで、Ｔｓ／２で動いてしまうため、１周期の時間Ｔｓに対してＴｓ／２短くなる。この分を下限位置から初期位置に向けて駆動方向を反転する時にＴｓ／４、初期位置から下限位置に向けて駆動方向を反転する時にＴｓ／４停止させることで、流量変動の１周期の時間をＴｓにでき、１／Ｔｓの所定の周期で所定の流量変動幅２ｄで変動させることができる。

このように各使用条件（使用流量、初期流量）に対する所定の節水率と流量変動幅を実現するための、流量調整手段４４の流路面積を変化させる駆動装置の駆動方向を反転させる時（給湯管路４０を流れる温水の流量の増減を逆転させる時）の停止時間を調整することにより、使用者が設定した使用したい流量に対して、所定の節水率になる節水流量に制御することができ、その節水流量となるように流量を大小に、体感的に快適な一定周期で変動させることにより、使用者が設定した初期の流量に対して不快に感じることなく節水運転を行える。

図６は、流量変動の上限流量を初期流量に設定した場合の節水運転時の給湯使用のフローチャートである。この場合、初期流量Ｒａの学習により、所定の節水率Ｚ％とするための節水流量Ｒｓを算出するとともに、上限流量が初期流量Ｒａであるので、流量変動幅の振幅をｄ＝Ｒａ×Ｚ／１００で算出できる。

これにより、流量変動の下限流量も計算することができる。これにより、流量変動の振幅を所定の固定値で持たせる場合には、流量が少ない場合には振幅の割合が大きく変動を
感じすぎたり、流量が多い場合には変動が感じられず、節水による流量低下を強く感じてしまったりということがあるが、このように初期流量に対して流量変動幅を決めることができれば、使用流量に対応した割合での流量変動の振幅を与えることができ、節水運転を不快に感じることなくできる。

また、流量変動の上限を必ず初期流量以上にすることができ、体感的に使用者が設定した初期の流量に対して不満に感じることなく、より同等に近い感覚で節水運転を行うことができる。

なお、初期流量が大きくなるとそれに対応して流量変動幅も大きくなることになるが、シャワー等の体感で流量変動の振幅があまりに大きくなると体感的に気になることもある。そのため、流量変動幅に上限を持たせて、初期流量がある流量以上になり計算上の流量変動幅が流量変動幅の上限値を超える場合は、設定した流量変動の上限振幅で流量変動を行うといった制御を入れることもできる。

図７は、リモコン操作により初期流量に対する節水率、流量変動の変動幅および変動周期を切り換えた場合の節水運転時の給湯使用のフローチャートである。リモコン操作で節水「大」モードと節水「小」モードを切り替えるものとする。

節水「大」モードの節水率を節水「小」モードの節水率Ｚ％の倍とし、逆に１周期の時間は節水「大」モードのＴｓ秒に対して節水「小」モードは２Ｔｓ秒としている。また流量変動の振幅は上限流量が初期流量になるように設定している。

節水「大」モードは節水率を大きくしそれに対応して流量変動の振幅も大きく取るが、流量の上限・下限を感じにくくするため周期を短くしている。節水「小」モードでは節水率を小さくして流量変動幅も小さく取るとともに、周期を長く取り流量変動をマイルドにしている。

使用者により、流量振幅の大きさや変動周期により使用時の快適性が異なるが、このように節水運転のモードを切り替えることにより、使用者が、使用目的、使用感と節水効果を考え自分に合った節水運転を行うことができる。またモード切替ではなく、リモコンの操作で、節水率や周期を変更できるようにすることも考えられる。

図８は、初期流量と節水運転の、節水率、流量変動の振幅の切り替えによる、各流量の変化の例である。節水「大」モードの節水率を１０％、周期を２Ｈｚ、流量変動の上限振幅を±１Ｌ／分、節水「小」モードの節水率を５％、周期を１Ｈｚ、流量変動の上限振幅を±０．５Ｌ／分としている。また流量変動の振幅は節水「大」「小」どちらのモードも、上限流量が初期流量になるように設定している。

また、一般的に台所の食器洗いの適正流量は約５Ｌ／分、シャワーの適正流量は１０Ｌ／分前後であるので、シャワー使用時の節水運転を想定して節水運転を行う閾値流量を６Ｌ／分とし、台所使用等の６Ｌ／分未満の低流量では流量変動運転を行わないようにしている。

節水「大」モードの１０％節水の場合、流量が１０Ｌ／分の時流量変動の振幅が１Ｌ／分となり流量変動の上限振幅となる。このため節水「大」の１０％節水時は、初期流量１０Ｌ／分以上は、振幅±１Ｌ／分、節水率は１０％より小さくなり、初期流量１０Ｌ／分未満では、振幅は初期流量の±１０％、節水率は１０％で運転する。

同様に節水「小」モードの５％節水の場合も、流量が１０Ｌ／分の時に流量変動の振幅
が０．５Ｌ／分と流量変動の上限振幅となる。このため節水「小」の５％節水時は、初期流量１０Ｌ／分以上は、振幅±０．５Ｌ／分、節水率は５％より小さくなり初期流量１０Ｌ／分未満では、振幅は初期流量の±５％、節水率は５％で運転する。

このように、節水率や流量変動の振幅の切り替え、閾値、振幅の上限流量等を規定することにより、使用目的に合わせて節水運転を自動で選択するとともに、使用者が節水率と自分の体感に適した節水運転モードを選択することができ、使用感に不快を感じることなく節水運転を行うことができる。

図９は、浴室のリモコン９に設けた人検知手段９３の人検出による節水運転の切り替えのフローチャートである。入浴していない、浴室に人が不在の状態では人検知手段９３の検出はｏｆｆである。この状態で、台所で閾値流量以上のお湯を使用されても節水運転は行わないようにする。

時間Ｔｎで入浴のために人が浴室に入ると、人検知手段９３の検出がｏｎになる。この状態でも、閾値流量以下の少量給湯使用時は節水運転を行わないようにしている。Ｔｓでシャワー使用を開始され、水量センサの検出流量が、閾値流量以上の流量Ｒａで安定すると、その流量を初期流量として学習し、節水運転を行うようにしている。

このように、浴室内の人の検出に対応して節水運転を行うことにより、特に大流量で使われる浴室でのシャワー使用時にのみ節水運転を行い、台所等で流量変動が気になる使用状態では節水運転を行わないことを自動で切り替えることができ、使用者に使用目的に対応して不快感を与えることなく節水運転を行うことができる。

以上のように、本発明にかかる給湯機は、出湯先や使用目的に関係なく、使用者が設定した使用したい流量に対して、所定の節水率になる節水流量を算出し、使用者が設定した初期の流量と体感的に同等の感覚で節水流量での節水運転を機器単独で行うことが可能となるので、貯湯式以外の給湯手段や給水手段等での節水運転にも適用できる。

１ タンクユニット
２ ヒートポンプユニット
３ 貯湯タンク
９ リモコン
４０ 給湯管路
４２ 給湯端末
４３ 流量検出手段
４４ 流量調整手段
９３ 人検知手段
９４ 制御手段

Claims (4)

1. お湯を給湯端末へ供給する給湯管路と、前記給湯管路を流れる温水の流量を検出する流量検出手段と、前記給湯管路を流れる温水の流量を調整する流量調整手段と、制御手段とを備え、前記給湯管路を流れる温水の流量が、前記流量検出手段で検出した初期流量に対して所定の節水率から算出される節水流量となるように、前記給湯管路を流れる温水の流量を、前記流量調整手段の流路面積を変更することで周期的に変動させるとともに、前記初期流量に基づいて、前記流量調整手段の流路面積の変更速度を変更することを特徴とする給湯機。
2. お湯を給湯端末へ供給する給湯管路と、前記給湯管路を流れる温水の流量を検出する流量検出手段と、前記給湯管路を流れる温水の流量を調整する流量調整手段と、制御手段とを備え、前記給湯管路を流れる温水の流量が、前記流量検出手段で検出した初期流量に対して所定の節水率から算出される節水流量となるように、前記給湯管路を流れる温水の流量を前記流量調整手段で周期的に変動させるとともに、前記給湯管路を流れる温水の流量の増減を逆転させる時に、前記温水の流量変動を停止させる時間を設けることを特徴とする給湯機。
3. 前記給湯管路を流れる温水の流量を、前記節水流量を中心値として変動させるとき、多い側の流量は前記初期流量以上にすることを特徴とする請求項１または２に記載の給湯機。
4. 浴室への人の入室を検知する人検知手段を備え、前記人検知手段が浴室への人の入室を検知した時のみ、前記流量変動を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の給湯機。