JP5287507B2 - 風呂自動機能付き給湯機 - Google Patents

Description

本発明は、風呂自動機能付き給湯機に関連し、特に浴槽内の水位制御に関するものである。

図９は従来の風呂自動機能付き給湯機の構成図である。図９において従来の風呂自動機能付き給湯機は、内部に湯水を貯めて使用者が入る浴槽１００と、浴槽１００に湯水を供給する給湯部１０１を有している。そして浴槽１００に設けられた湯水の給湯口である風呂アダプター１０９と、給湯部１０１とを連絡する給湯経路に水位検出部１０２を設けて浴槽１００内の湯水の水位を検出していた（例えば、特許文献１参照）。

また、風呂アダプター１０９と給湯部１０１とを連絡する給湯経路には給湯量検出部１０４が設けられており、運転の選択や設定を行う操作部１０３と、運転の状態及び設定値を示す表示部１０６とを有するリモコンにて浴槽１００に供給する湯水の量を設定し、給湯量検出部１０４で設定した量を検出するまで給湯部１０１から浴槽１００へ湯水が供給される。

特開２００２−４８３９４号公報

しかしながら、浴槽内の湯水の水位を検出する水位センサは、一般的にシリコン等を使用した半導体ダイアフラムをガラス台座に接合してチップ化しているものが主で、異種材質の接合で構成されているため通電による発熱により熱応力が発生し、通電初期から連続通電の状態で安定するまでに出力が変動する特性をもっているものがあった。

そのため、設置業者が風呂装置設置後の電源投入時にふろ試運転を行った時の水位センサの出力と、風呂自動機能付き給湯機を設置してからしばらく時間が経過してからの水位センサの出力とが異なってしまい、試運転時に設定された基準値がずれてしまう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、時間が経過しても最適な水位で湯張りを行うことができる風呂自動機能付き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、本発明の風呂自動機能付き給湯機は、浴槽内の水位を検出する水位検出手段と、前記浴槽への注湯量を検出する注湯流量センサとを備え、試運転時に水位と前記浴槽の湯量との関係を設定する風呂自動機能付き給湯機であって、前記浴槽への湯張り量を設定する設定手段を有し、前記浴槽への湯張り運転時に、前記設定手段で設定した湯張り量だけ前記浴槽へ注湯するとともに、前記水位検出手段で前記浴槽内の湯水の現在水位を検出し、前記試運転時に設定した湯張り量に対応する水位と前記現在水位との差とに基づいて水位補正値を算出し、以降の湯張り運転では、前記算出された水位補正値と、前記試運転時に設定した湯張り量に対応する現在水位と前記水位検出手段で検出された現在水位との差とに基づいて、前記水位補正値を更新していくとともに、前記水位検出手段で検出された水位が、複数回連続して同じ数値となった場合には、その時点で前記水位補正値を確定し、以降の湯張り運転では前記水位補正値を更新しないことにより、時間に応じて水位センサの出力特性が変動しても、正しい水位を検出することができる。また、水位検出手段への通電等による試運転からの出力変動の収束に合わせて、水位検出手段で検出する水位の補正を確実に行うことができる。

本発明は、時間が経過しても最適な水位で湯張りを行うことができる風呂自動機能付き給湯機を提供することができる。

本発明の実施の形態１における風呂自動機能付き給湯機の構成図 同実施の形態１における水位センサの出力特性図 同実施の形態１における自動足し湯の説明図 同実施の形態１における自動足し湯の説明図 同実施の形態１における水位センサの出力特性と学習補正値との関係図 （ａ）初回湯張り運転時の水位図（ｂ）初回湯張り運転時の水位図 （ａ）２回目以降の湯張り運転時の水位図（ｂ）２回目以降の湯張り運転時の水位図 同実施の形態１における水位変遷のイメージ図 従来の風呂自動機能付き給湯機の構成図

第１の発明の風呂自動機能付き給湯機は、浴槽内の水位を検出する水位検出手段と、前記浴槽への注湯量を検出する注湯流量センサとを備え、試運転時に水位と前記浴槽の湯量との関係を設定する風呂自動機能付き給湯機であって、前記浴槽への湯張り量を設定する設定手段を有し、前記浴槽への湯張り運転時に、前記設定手段で設定した湯張り量だけ前記浴槽へ注湯するとともに、前記水位検出手段で前記浴槽内の湯水の現在水位を検出し、前記試運転時に設定した湯張り量に対応する水位と前記現在水位との差とに基づいて水位補正値を算出し、以降の湯張り運転では、前記算出された水位補正値と、前記試運転時に設定した湯張り量に対応する現在水位と前記水位検出手段で検出された現在水位との差とに基づいて、前記水位補正値を更新していくとともに、前記水位検出手段で検出された水
位が、複数回連続して同じ数値となった場合には、その時点で前記水位補正値を確定し、以降の湯張り運転では前記水位補正値を更新しないことにより、時間に応じて水位検出手段の出力特性が変動しても、正しい水位を検出することができ、湯張り運転終了後の水位制御（自動注湯制御や足し湯制御、追い焚き制御等）を行う際には補正した水位で制御することができる。

また、水位の計算値と実測値から生じるズレを補正することができ、水位制御の精度を向上させることができる。

また、水位検出手段への通電等による試運転からの出力変動の収束に合わせて、水位検出手段で検出する水位の補正を確実に行うことができる。

第２の発明の風呂自動機能付き給湯機は、特に第１の発明において、前記浴槽に残水がない状態から湯張り運転を行った場合には、前記水位補正値の更新を行うことにより、水位補正値を学習する時は、すべて同じ条件で学習し更新するため、精度良く水位の補正を行うことができる。

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、本発明の実施の形態１における風呂自動機能付き給湯機の構成図である。図１において、本発明の風呂自動機能付き給湯機は、内部に湯水を貯めて使用者が入浴を行う浴槽１と、浴槽１に湯水を供給する給湯部とで構成される。本実施の形態では給湯部は、湯を生成する加熱手段であるヒートポンプユニット２と、ヒートポンプユニット２で生成された高温水を貯え浴槽１へ供給するタンクユニット３で構成されている。

なお、ヒートポンプユニット２の構成について図示していないが、圧縮機、冷媒水熱交換器、減圧装置、蒸発器を冷媒配管で順次環状に接続したヒートポンプサイクルを有しており、冷媒水熱交換器で冷媒と水とを熱交換して高温水を生成している。また、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はなく、例えば、電気ヒータや石油、ガスなどの他の燃料を用いて高温水を生成する構成であってもよい。

次に、タンクユニット３の構成について説明する。タンクユニット３の筐体内には、高温水を貯える貯湯タンク４が配設され、貯湯タンク４の下方部には給水源から低温水が供給される給水口５が設けられており、給水口５には給水管８が接続されている。そして貯湯タンクの上部には浴槽１へ供給する高温水が出湯する出湯口６が設けられており、出湯口６には出湯管７が接続されている。なお、図１には示していないが、出湯管７から湯水が供給されるのは浴槽１だけではなく、出湯管７から分岐して給湯端末（図示せず）などにも供給される。

さらに、貯湯タンク４内の低温水をヒートポンプユニット２へ送るための沸き上げポンプ９が設けられており、沸き上げポンプ９を駆動することで貯湯タンク４内の低温水がヒートポンプユニット２へ送られ、ヒートポンプユニット２内に配設される冷媒水熱交換器で高温水を生成し、生成した高温水を貯湯タンク４の上部から貯えていく。そして、貯湯タンク４内の湯水の温度を計測するサーミスタ（図示せず）の情報に基づいて、貯湯タンク４内の湯水が沸き上げられる。なお、貯湯タンク４内の湯水の温度を計測するサーミスタは、貯湯タンク４の側壁に複数個が設けられており、複数個のサーミスタが検知する温度に応じて湯水の有無を判断している。

また、給水管８から分岐した給水分岐管１０が設けられており、電動式混合弁１１に出湯管７と給水分岐管１０が接続されて適温の湯となるように湯水が混合される。さらに電動式混合弁１１の出口側にはサーミスタ１２が設けられており、サーミスタ１２が設定温度となるように電動式混合弁１１の開度が調節される。なお、設定温度は浴室や台所に設けられたリモコン装置で設定することができる。

また、電動式混合弁１１の下流側には浴槽１への湯水の供給／停止を行う注湯弁１３と、浴槽１へ供給される湯水の量を計測する流量センサ１４が設けられており、注湯弁１３の開閉により浴槽１への湯水の供給もしくは停止を行う。そして浴室等に設けられたリモコン装置で浴槽１への湯水の供給量を設定し、設定した量の湯が浴槽１へ供給される。

そして、流量センサ１４の下流側で浴槽１へ湯水を供給するための配管は、二方向に分岐される。また、浴槽１には配管を接続するためのアダプター２３が設けられており、アダプター２３には二方向に分岐した配管がそれぞれ接続される。その結果、浴槽１への湯張り時には、注湯弁１３を開くことによって二方向から浴槽１へ湯水を供給することができる。

また、二方向に分岐した一方の配管を第１の供給配管１５、他方の配管を第２の供給配管１６とすると、第１の供給配管１５には、湯水の流れを検知するフロースイッチ１７、浴槽１内の湯水の水位を検出する水位検出手段である水位センサ１９、浴槽１内の湯水の温度を検知するサーミスタ２０が設けられている。一方、第２の供給配管１６には追い焚き熱交換器２１、浴槽１内の湯水を搬送する風呂ポンプ１８が設けられている。

追い焚き熱交換器２１の高温側回路には、貯湯タンク４内の高温水を搬送し、低温側回路には、浴槽１内の湯水を搬送して、追い焚き熱交換器２１で熱交換を行って追い焚きが可能となっている。追い焚き熱交換器２１の高温側回路と、貯湯タンク４の底部との間には追い焚きポンプ２２が設けられており、追い焚きポンプ２２が駆動することによって、貯湯タンク４の上部から高温水を追い焚き熱交換器２１へ送り、そして貯湯タンク４の底部へと搬送している。一方、追い焚き熱交換器２１の低温側回路には、風呂ポンプ１８が駆動することによって、浴槽１内の湯水を送り、浴槽１内の湯水を追い焚きしている。

また、浴室には風呂自動機能付き給湯機を制御するための設定手段であるリモコン装置３０があり、リモコン装置３０を操作することによって、浴槽１への湯張り温度、湯張り量などを設定している。そしてリモコン装置３０で設定した情報は、タンクユニット３内に配設されているマイクロコンピュータを有する制御装置３１に送られて、タンクユニット３内の機器が制御される。また制御装置３１内には、水位を記憶するための水位記憶部３２および通電時間を記憶する通電時間記憶部３３を有している。

以上のように構成された風呂自動機能付き給湯機について、以下、その動作および作用を説明する。

まず、浴槽１への風呂試運転について説明する。ヒートポンプ式給湯機を設置後、初めて電源を投入すると、通電時間記憶部３３が通電開始を検出して、通電開始からの経過時間の記憶を開始する。そして、台所に設置されたリモコン装置、もしくは浴室内に設置されたリモコン装置３０で試運転のナビゲーションが起動される。そして設置工事作業者は、このナビゲーションに従って、浴槽１への湯張りの試運転を行い、配管の接続間違い等が無いか確認する。

風呂の試運転では、まず浴槽１に呼び水を５Ｌ注湯した後に、風呂ポンプ１８を駆動し
、フロースイッチ１７がＯＮしないことで、浴槽１内に湯水が無いことを確認する。その後、注湯弁１３を開いて浴槽１に２０Ｌ注湯した後に、注湯弁１３を閉じて、風呂ポンプ１８を駆動し、フロースイッチ１７がＯＮするかどうかを確認する。もしフロースイッチがＯＮしなければ、再度２０Ｌ注湯して、フロースイッチがＯＮになるかどうかを確認し、フロースイッチがＯＮであることを確認するまでは繰り返し２０Ｌ注湯して確認する。

そして、フロースイッチがＯＮしたことを確認すると、再度２０Ｌを注湯し、この時の湯量を最少設定湯量（風呂ポンプ１８で循環することができる最少の湯量）として、水位記憶部３２に記憶し、基準水位とする。さらに、最少設定湯量からさらに６０Ｌ注湯後に、水位センサ１９で検知する上昇幅から、浴槽１の湯量と、水位との関係式を設定する。このように関係式を設定することで、湯量に対する水位を計算することができ、水位センサの検出値と比較して、設定どおりの水位になっているかどうかを確認・制御することができる。

ここで、具体的な数字を例にとって、本実施の形態について説明する。例えば、浴槽１へ「８０Ｌ」の湯水を供給した状態で、フロースイッチ１７がＯＮすると、さらに「２０Ｌ」を足した「１００Ｌ」が最少設定湯量となる。そして「１００Ｌ」供給した時点で、水位センサ１９が検出する検出値が「２０」とした場合は、基準水位を「２０」として水位記憶部３２に記憶される。なお、圧力センサが検出する検出値は、圧力センサが出力する出力値から様々な演算を行い検出される値である。そのため、圧力センサで検出する値は、本実施の形態の値に限定されることはない。

さらに「１００Ｌ」から「６０Ｌ」足した「１６０Ｌ」湯水を供給した時点の水位センサ１９が検出する検出値が「３８」だとすると、「１０Ｌ」湯が増える毎に水位センサ１９で検出する値が「３」上昇する関係が得られる。このような関係を求めておくことで、使用者が設定した湯量を浴槽１へ入れた後に、浴槽１内の湯水の水位が減った場合は、減った水位の分だけ湯量を自動で供給することが可能となる。

例えば、使用者がリモコン装置３０で設定した湯張り量が「１６０Ｌ」とすると、その時の水位センサ１９が検出する検出値が「３８」となる。そして入浴を繰り返すうちに、入浴者が掛かり湯等のため浴槽１から湯水を取り出すと、浴槽１内の湯水量が減っていき、当初水位センサ１９で水位「３８」を検出していたものが、水位センサ１９が検出する検出値が「３２」となったとする。

つまり入浴者が浴槽１内の湯水を使用してしまったために、水位が「６」減ったことになる。よって、試運転時に求めた湯量と水位との関係式より、減じた水位「６」に対応する湯量は、（「６」／「３」）×「１０Ｌ」で求めることができ、注湯弁１３を開いて「２０Ｌ」だけ注湯することで、常時「１６０Ｌ」の水位に保つことができ、非常に利便性の高い風呂装置を提供することができる。

次に、浴槽１への湯張り運転について説明する。まず、リモコン３０にて湯張り量および湯張り温度を設定する。そして予約時刻になるか、もしくは開始ボタンを押すことで、注湯弁１３が開くと共に、サーミスタ１２で検出する湯温が、設定した湯張り温度となるように、電動式混合弁１１の開度を調節する。そして、流量センサ１４で設定した湯量を計測すると注湯弁１３を閉じる。

また、浴槽１内には湯張り開始前から残湯がある場合もあり、その場合には、最少設定湯量よりも所定量少ない量の湯を注湯した時点で、一旦注湯弁１３を閉じ、風呂ポンプ１８を駆動させる。このときフロースイッチ１７がオンした場合には、浴槽１に残湯があったと判断し、風呂ポンプ１８を停止後、水位センサ１９の検出値を取り込む。そして、試
運転時に求めた湯量と水位の関係式と、水位センサ検出値を比較して、設定湯量までの不足湯量を求め、その量を再度注湯する。

また、フロースイッチ１７がオフであった場合には浴槽１に残湯はなかったと判断し、設定湯量までの残り分を再度注湯する。設定湯量注湯後、風呂ポンプ１８を循環し、サーミスタ２０で浴槽内の湯温を検出し、設定温度より低かった場合には沸き上げを行う。

沸き上げ時には風呂ポンプ１８を駆動しながら、追い焚きポンプ２２を駆動し、追い焚き熱交換器２１で貯湯タンク４の湯と、浴槽１の湯を熱交換させて浴槽１内の湯水の温度を上げて浴槽１に再び戻している。サーミスタ２０が設定温度を検出した時点で風呂ポンプ１８の駆動を止め、水の動きが安定するのを待ってから水位センサ１９で、浴槽１内の湯水の水位の検出を行い、設定水位になっているかを確認する。設定水位になっていれば自動湯張りは完了となる。

一方、水位センサ１９の種類によっては、通電時間が経過するごとに実際の水位と、水位センサで検出する水位との差が大きくなってしまい、ある程度時間が経過すると安定して水位を検出することができるようになるという特性を有するものがある。このような水位センサの特性について以下説明する。

図２は水位センサ１９の特性をグラフにし、経過時間に応じてどのような水位として検出しているかを図で表したものである。図２に示すように、水位センサの出力特性は、通電時間が経過するごとに変動し、ある程度時間が経過すると（図２においては７０時間経過以降）、水位センサの出力が安定する。図２を用いて具体的な数字を例にとって説明する。

まず、状態Ａの試運転において、「１６０Ｌ」入れた時の水位センサの検出値が「３８」を示していたとする。上述したように試運転では水位と湯量との関係式を算出するので、水位記憶部では「１６０Ｌ」入れた時の、圧力センサの検出値は「３８」であると記憶する。

ところが、５０時間経過後の状態Ｂにおいて、使用者がリモコン装置で「１６０Ｌ」を設定して湯張り運転を行うと、流量センサ１４が「１６０Ｌ」を計測するまで注湯弁１３が開き、湯張りを行う。そして「１６０Ｌ」注湯した後に、水位センサ１９で浴槽１内の水位を計測すると、「１６０Ｌ」注湯して実際の水位は「３８」であるにもかかわらず、圧力センサの特性ゆえに「３１．５」であると間違えて認識してしまう。つまり通常の水位よりも所定量α（本実施の形態では「６．５」）だけ低い位置にあると認識してしまう。

さらに、１００時間経過後の状態Ｃにおいて、使用者がリモコン装置で「１６０Ｌ」を設定して湯張り運転を行うと、流量センサ１４が「１６０Ｌ」を計測するまで注湯弁１３が開き、湯張りを行う。そして「１６０Ｌ」注湯した後に、水位センサ１９で浴槽１内の水位を計測すると、「１６０Ｌ」注湯して実際の水位は「３８」であるにもかかわらず、圧力センサの特性ゆえに「３１」であると間違えて認識してしまう。つまり通常の水位よりも所定量β（本実施の形態では「７」）だけ低い位置にあると認識してしまう。

そして状態Ｃの状態、つまり実際には「３８」の水位であるにもかかわらず、水位センサの特性のため「３１」と認識されている状態で、湯張り運転を終了すると、風呂自動機能付き給湯機の設定によっては、自動で補水する制御を行ってしまう。

ここで、従来の給湯機においても実施されている自動補水の制御について図３を用いて
説明する。リモコン装置３０で自動足し湯をするように設定しておくと、水位センサ１９で検出した水位が、設定水位よりも所定値低いと検出すれば、自動的に注湯弁１３が開き、設定温度の湯が浴槽１へ供給される。そして水位が、リモコン装置３０で設定した水位（湯量）となるまで浴槽１への湯の供給が継続される。

このような自動足し湯が行われる制御において、水位センサに時間的な特性がある場合、実際の水位に対して、圧力センサ１９では実際の水位よりも低いと認識してしまい、実水位と、検出水位とが乖離しているため、自動的に足し湯が行われ、その結果、思いもよらない湯量を浴槽１へ供給してしまいかねない状況になる。この状況についてさらに詳しく、図４を用いて説明する。

図４の上段には実際の風呂の水位を示した状態、下段には水位センサが認識している水位を示す。図４の上段左図に示すように、実際には「１６０Ｌ」注湯して設定水位まで湯張りが行われているにもかかわらず、下段左図に示すように、水位センサ１９には時間的特性があり、水位センサ１９が検出する値は、設定水位よりも所定量βだけ低い水位であると誤って検知してしまう。

その結果、自動的に足し湯をする運転を行っていた場合、湯張りをしてすぐであるにもかかわらず、下段右図に示すように、水位センサ１９が設定水位と検知する水位まで足し湯をしてしまう。しかしながら、実際の水位は、設定水位よりも所定水位γだけ高い位置まで湯張りを行ってしまうことになり、浴槽１の形状によっては、浴槽１から湯水があふれ出てしまうことになる。

このように、水位センサ１９が時間的に変化する特性を有している場合には、浴槽１へ無駄に湯水を供給してしまい、ひいては、貯湯タンク４内の湯水の湯切れが発生してしまうことになってしまう。

このように水位センサ１９の種類によっては、出力特性が時間によって変化するものがあり、本実施の形態では、水位センサ１９の出力を補正することで、最適な水位制御を実現することができる。次に通電時間による補正について説明する。

図５に示すように、使用する水位センサに応じてそれぞれ特性を有しており、本実施の形態における水位センサにおいては、図５に示すような特性を持っている。つまり、６０時間を経過するまでは、図５の曲線を表す関係式（出力変動Ｙ（ｈ））を有しており、６０時間経過後は、一律「−７」の関係を有している。

そこで、本実施の形態では、湯張り時の湯量と水位との関係から、水位センサ１９の検出値を補正するようにしている。本実施の形態では、分かりやすいように１０時間毎に湯張りを行った場合を例にとって説明する。

まず、試運転時から１０時間経過した時に１回目の湯張り運転を行う。湯張り運転時には、上述したようにリモコン３０で設定した湯張り量および湯張り温度となるように、注湯弁１３が開いて浴槽１へ湯水が供給される。そして、流量センサ１４で設定した湯量を計測すると注湯弁１３を閉じる。つまり、流量センサ１４で湯量を計測しているので、流量センサ１４が故障していない限り、試運転で設定した水位に対応する湯量が注湯されているはずである。例えば、試運転時に１６０Ｌに対応する水位の検出値は「３８」となることが分かっているので、１６０Ｌの湯水の湯張りを行った場合、水位センサ１９で検出する水位は「３８」となるはずである。

しかしながら、水位センサ１９の出力特性により、実際の水位が「３８」であるにもか
かわらず、水位センサ１９は「３６」であると検出してしまう。図６（ａ）（ｂ）は初回の湯張り時における浴槽１内の水位を示した図である。図６（ａ）に示すように、実際の水位よりも、水位センサ１９で検出する水位は低く検出されていることが分かる。

そこで、本実施の形態では、試運転時に求めた湯量と水位との関係式より、湯量に対応する水位を算出し、水位センサ１９が実際に検出した水位との差から、学習補正値を算出している。

具体的には、１６０Ｌの湯張りを行った場合、試運転時の湯量と水位との関係式より、１６０Ｌに対応する水位は「３８」であることが算出される。次に、実際の水位センサ１９で検出している水位が「３６」となっていた場合、「３８」−「３６」＝「２」の差が算出される。つまり、水位センサ１９が検出している値に、差分「２」を加算した値が実際の水位であることが分かる。そしてそれ以降の浴槽１内の水位制御は、水位センサ１９で検出する水位に差分を補正した値が実測値であるとして制御されることで、浴槽１内の水位を正確に制御することができる。

本実施の形態では、水位センサ１９の検出ばらつきを考慮して、関係式から算出した水位と、水位センサ１９で検出した水位との差分をさらに半分にした値を学習補正値としている。つまり本実施の形態では、学習補正値（初回水位補正値）は以下の式に基づいて算出されている。

初回水位補正値＝差分／２ このように補正することで、水位センサ１９の検出ばらつきを吸収することができ、浴槽１内の湯水をあふれさせることがない。本実施の形態では、図５の下表に示すように、差分を半分にした値を学習補正値とし学習している。つまり、本実施の形態の場合、１回目の湯張りでは差分「２」が検出されたので、補正値を差分の半分とし「１」を補正値として学習し、水位センサ１９で検出する水位に学習補正値「１」を加算した値の水位として認識するようにしている。

次に、２回目以降の湯張り運転時の水位制御について説明する。本実施の形態では試運転から２０時間経過したときに２回目の湯張り運転をしたとする。また、１回目の湯張り運転と同様に１６０Ｌの湯張りを行うとし、以降の湯張り運転においても１６０Ｌの湯張り運転を行うものとして説明する。

２回目以降の湯張り運転時には、１回目の湯張り運転時に求めた学習補正値を有しているため、前回もとめた学習補正値を基に、今回学習する学習補正値を算出する。図７（ａ）（ｂ）は２回目以降の湯張り運転時の水位を示した図である。図５、図７に示すように、２回目の湯張り運転では、１６０Ｌの湯張りを行った結果、水位センサ１９では「３４」の水位を検出する。

しかしながら、実際の水位は「３８」であるので、「３８」−「３４」＝「４」の差分が発生することになる。初回湯張り運転時においては、差分の半分を学習補正値としたが、２回目以降の湯張り運転では、水位センサ１９で検出する値が、実際の水位に近づくようにするために、学習補正値（今回水位補正値）は以下の式に基づいて算出されている。

今回水位補正値＝（前回水位補正値＋差分）／２ このように、補正することで、水位センサ１９の検出ばらつきを考慮しつつ、複数回の湯張りを行うたびに学習補正値を更新していくことで、より実際の水位に近づいていくので、精度よく水位を用いた制御を行うことができる。

本実施の形態では、図５の下表に示すように、２回目の湯張り運転では、差分（実際の
水位と検出した水位との水位差）が「４」であり、前回学習した学習補正値が「１」であるため、今回の学習補正値は、（「１」＋「４」）／２＝「２．５」と算出され、水位センサ１９で検出する水位に学習補正値「２．５」を加算した値の水位として認識するようにしている。つまり、２回目の湯張り運転では、「３４」＋「２．５」＝「３６．５」の水位であると認識して、水位制御がなされる（実際の水位は「３８」）。

そして、２回目以降の湯張り運転を１０時間毎に行ったとすると、図５の下表に示すように、６回目以降の水位差が「７」で安定していることが分かる。つまり、水位センサ１９の出力変動が、時間経過と共に変化していき、水位差「７」で収束したことが分かる。一方、２回目以降の学習補正値は、徐々に実際の水位差に近づいていき、１０回目の湯張り時点では、水位差「７」に対して、学習補正値が「６．９５」となり、水位差に対して正確な補正が行われていることがわかる。

そこで、本実施の形態では、水位センサ１９で検出される水位が、複数回連続して同じ数値になったときには、水位センサ１９の出力変動が収束したとしている。つまり、本実施の形態では、６回目〜１０回目の湯張り運転では、１６０Ｌの湯張りを行った場合、水位センサ１９で検出する水位は「３１」である。このように５回連続して同じ水位を検出しているので、水位センサ１９の出力変動が収束したとして、学習補正値は１０回目の湯張り運転時に求めた「６．９５」を最終の補正値として確定し、以降の湯張り運転（１１回目以降の湯張り運転）では、学習補正値の更新は行わないこととしている。

図８は、湯張り回数を重ねることで、補正した水位が収束していくイメージを示した図である。図８に示すように、実際の水位に対して、水位センサ１９で検出する水位を補正した水位が近づいていくことが分かり、本実施の形態の場合１０回目の湯張り運転では、実際の水位と補正水位との差が殆どなくなっているので、学習補正値を更新する必要がなくなる。よって、以降の湯張り運転を、確定した学習補正値で制御することで、正確な湯張り運転を行うことができる。なお、本実施の形態では、５回連続して同じ水位を検出した場合に学習補正値を確定しているが、これに限定されることなく、複数回連続する回数は適宜変更できる。

また、風呂自動運転においては、浴槽１が空の状態から湯張りを行う場合と、浴槽１に残水がある状態から湯張りを行う場合とが考えられる。そのため、湯張り運転をした場合に、まず、試運転時に求めた最少設定湯量よりも所定量だけ少ない湯量、すなわち風呂ポンプ１８で循環することができる最少の湯量よりも少ない湯量を、注湯弁１３を開けて浴槽１内へ供給する。

そして流量センサ１４で最少設定湯量よりも所定量だけ少ない湯量を供給したことを検出すると、注湯弁１３を一旦閉じて風呂ポンプ１８を駆動する。そして風呂ポンプ１８を駆動した結果、フロースイッチ１７がＯＮするかどうかを確認し、フロースイッチ１７がＯＮした場合には、浴槽１内に残水があると判断し、フロースイッチ１７がＯＮしない場合には、浴槽１内に残水がないと判断する。

そして残水がないと判断された場合には、設定湯量になるまでの残りの湯量を浴槽１へ供給し、学習補正値の更新を行うが、残水がありと判断された場合は、その時点での水位を水位センサ１９で検出し、前回学習された学習補正値と、試運転時に求めた湯量と水位との関係式を基に、現在浴槽１内にどれくらいの湯量があるかを算出する。そして、設定湯量までの不足分を浴槽１へ供給して湯張り運転を終了とする。

この場合は、湯張り運転は残水ありの状態から行われているので、残水なしの状態から学習している補正値と異なってしまう可能性があるので、残水有りの状態から湯張り運転
が行われた場合については、学習補正値の更新は行わないようにしている。このように学習補正値の更新を行うことで、すべての更新において同条件で行うため、精度良く学習補正値を算出することができる。

以上のように、本実施の形態の風呂自動機能付き給湯機は、水位センサの出力特性に応じて、水位センサが検出する値を補正することができるので、水位センサの出力特性に左右されることなく、最適な水位制御を行うことができるとともに、その結果、湯張り自動運転を行った後、すぐに水位センサの誤検知による自動足し湯を行わないので、貯湯タンク４の高温湯を無駄に使用することなく、ひいては、貯湯タンク４の湯切れを防止することができる。なお、上記説明に使用した数値（水位や湯量）は一例を示しただけであり、限定されるものではないため、給湯機によって異なるものとなる。

また、本実施の形態では、湯張り運転時の水位センサの出力に基づいて水位補正値を算出し学習したが、本実施の形態のように水位センサ１９への通電時間に応じて出力特性が分かっているときは、水位センサ１９への通電時間に応じて水位補正値を算出しても良いが、水位センサ１９の出力特性が不明な時には、本実施の形態のように湯張り運転時の水位補正を行うことで、どのような水位センサにも対応することができる。

以上のように、本発明に係る風呂自動機能付き給湯機は、給湯部にヒートポンプサイクルと給湯サイクルが一体に構成された一体型ヒートポンプ式給湯機、別体に構成された分離型ヒートポンプ式給湯機、給湯用熱交換器で加熱したお湯をそのまま出湯できる直接出湯型ヒートポンプ式給湯機などの各種ヒートポンプ給湯機、さらには熱源に電気ヒータを用いる電気温水器、ガス給湯機などにも用いることができる。

１ 浴槽
２ ヒートポンプユニット
３ タンクユニット
４ 貯湯タンク
５ 給水口
６ 出湯口
７ 出湯管
８ 給水管
９ 沸き上げポンプ
１０ 給水分岐管
１１ 電動式混合弁
１２ サーミスタ
１３ 注湯弁
１４ 流量センサ
１５ 第１の供給配管
１６ 第２の供給配管
１７ フロースイッチ
１８ 風呂ポンプ
１９ 水位センサ
２０ サーミスタ
２１ 追い焚き熱交換器
２２ 追い焚きポンプ
２３ アダプタ
３０ リモコン装置
３１ 制御装置
３２ 水位記憶部
３３ 通電時間記憶部

Claims (2)

1. 浴槽内の水位を検出する水位検出手段と、前記浴槽への注湯量を検出する注湯流量センサとを備え、試運転時に水位と前記浴槽の湯量との関係を設定する風呂自動機能付き給湯機であって、前記浴槽への湯張り量を設定する設定手段を有し、前記浴槽への湯張り運転時に、前記設定手段で設定した湯張り量だけ前記浴槽へ注湯するとともに、前記水位検出手段で前記浴槽内の湯水の現在水位を検出し、前記試運転時に設定した湯張り量に対応する水位と前記現在水位との差とに基づいて水位補正値を算出し、以降の湯張り運転では、前記算出された水位補正値と、前記試運転時に設定した湯張り量に対応する現在水位と前記水位検出手段で検出された現在水位との差とに基づいて、前記水位補正値を更新していくとともに、前記水位検出手段で検出された水位が、複数回連続して同じ数値となった場合には、その時点で前記水位補正値を確定し、以降の湯張り運転では前記水位補正値を更新しないことを特徴とする特徴とする風呂自動機能付き給湯機。
2. 前記浴槽に残水がない状態から湯張り運転を行った場合には、前記水位補正値の更新を行うことを特徴とする請求項１に記載の風呂自動機能付き給湯機。