JP5387434B2 - 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するものである。

従来の風呂自動機能が付いた給湯機では、浴槽水位が設定水位以下に低下したことを水位センサが検知したときに、浴槽水の排水が行われていると判断して、追い焚き循環通路に湯水を流して追い焚き循環通路の配管洗浄を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２８７５１７号公報

しかしながら、従来の構成における配管洗浄時に排出する湯水の量は、各家庭毎に給湯配管の配管長が異なるにも関わらず、常に一定量の湯水を供給しており、実際の配管長を洗浄するに足りる湯水の量よりもさらに多い量の湯水を排水することになってしまい、省エネ・省資源の観点から無駄に湯水を排水し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、各家庭毎の風呂配管の配管長に応じて最適な配管洗浄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、高温水を貯める貯湯タンクと、浴槽と、浴槽内の湯水を循環させる風呂循環ポンプおよび浴槽内の湯水の温度を検出する浴槽温度検出手段を含む追い焚き回路と、貯湯タンク内の湯水を用いて追い焚き回路を洗浄する自動配管洗浄機能とを備えた風呂試運転機能付き給湯機において、給湯機の風呂試運転終了後に、試運転時とは異なる湯水の温度で所定量の湯水を浴槽へ注水し、その後、風呂循環ポンプを駆動し、浴槽温度検出手段で検出する浴槽内の湯水の温度が所定の温度変化となるまでの時間を計測することによって、追い焚き回路を洗浄する際に貯湯タンク内の湯水を注湯する注湯量を決定することにより、各家庭毎の配管条件に合わせた自動配管洗浄の注湯量を決定できるため、無駄な湯水を使用することなくエコロジーに配慮した給湯機を実現することができる。

本発明は、各家庭毎の風呂配管の配管長に応じて最適な配管洗浄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における給湯配管内の温度の変化図 同実施の形態１における配管長決定時間と注湯量との関係図

第１の発明の風呂自動機能付き給湯機は、高温水を貯める貯湯タンクと、浴槽と、浴槽内の湯水を循環させる風呂循環ポンプおよび浴槽内の湯水の温度を検出する浴槽温度検出
手段を含む追い焚き回路と、貯湯タンク内の湯水を用いて追い焚き回路を洗浄する自動配管洗浄機能とを備えた風呂試運転機能付き給湯機において、給湯機の風呂試運転終了後に、試運転時とは異なる湯水の温度で所定量の湯水を浴槽へ注水し、その後、風呂循環ポンプを駆動し、浴槽温度検出手段で検出する浴槽内の湯水の温度が所定の温度変化となるまでの時間を計測することによって、追い焚き回路を洗浄する際に貯湯タンク内の湯水を注湯する注湯量を決定することにより、各家庭毎の配管条件に合わせた自動配管洗浄の注湯量を決定できるため、無駄な湯水を使用することなくエコロジーに配慮した給湯機を実現することができる。

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、風呂試運転時には浴槽へは水を注水して水位と湯量との関係を算出するとともに、風呂試運転終了は浴槽へ所定の温度の湯を注湯して追い焚き回路を洗浄する際に貯湯タンク内の湯水を注湯する注湯量を決定することにより、試運転時には水を用いて湯張りを行うので無駄な湯を使用することがなく、さらに風呂試運転時にお湯がなくなってしまい、自動配管洗浄の湯水の注水量が設定できなくなるという恐れが少なくなる。

また、追い焚き回路の洗浄時の注湯量を決定する際には、所定の温度の湯を用いて湯張りを行うため、すでに試運転時で浴槽にたまっている水との温度差を作ることができ、追い焚き回路の配管内を湯で満たし、浴槽内を水で満たすことで、温度変化を確実に検出することができる。

第３の発明の風呂自動機能付き給湯機は、特に第１または第２の発明において、風呂試運転終了後の追い焚き回路の洗浄時に注湯する注湯量を検定する際に、浴槽内の湯水の温度変化の検出が適正に行われなかった場合には、洗浄時に追い焚き回路へ注湯する注湯量を最大とすることにより、もしも設定が適正に行われなかったとしても、従来の自動配管洗浄と同じ量の湯水を排水することで、「自動配管洗浄ができていないのではないか」などの不満を使用者に抱かせる心配を排することができる。

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自動機能付き給湯機の構成図である。図１に示す実線矢印は湯水の流通方向を示している。

図１において、貯湯タンク１には、ヒートポンプや電気ヒータなどで加熱された湯が貯えられる。本実施の形態では、ヒートポンプ２によって加熱を行い、貯湯タンク１に湯を貯えているが、本実施の形態に限定されることがなく、電気ヒータなどで貯湯タンク１内の湯を加熱してもよい。

本実施の形態において、ヒートポンプ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１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１に戻り、積層状態で貯湯タンク１の上部に高温の湯が貯えられる。

一方、給湯端末や浴槽への出湯に伴い、貯湯タンク１の上方部に配設された出湯管３から高温の湯が出湯され、電動式混合弁８（風呂給湯湯温制御手段）、電動式混合弁４（給湯端末湯温制御手段）にて水と適温に混合される。本実施の形態１においては、電動式混合弁８で混合された湯水は浴槽１４へ、電動式混合弁４で混合された湯水は給湯端末（蛇口）７へ供給される。本実施の形態においては、電動式混合弁を用いたが、ワックスサーモ混合弁を用いて出力温度を一定にした構成にしてもよい。

また、水冷媒熱交換器２４から貯湯タンク１に高温の湯として戻される戻り口２９は、出湯管３とは別に設けてあり、このように構成することで浴槽や浴槽以外の部位へ湯水を供給しながら、貯湯タンク１内の湯を沸き上げることができる。１つの熱源から蛇口や浴槽で同時にお湯を使うと湯切れが発生しやすくなるが、このように構成することで、複数の端末で湯水を供給してもなお、湯切れの心配がない。以下、それぞれの装置への出湯回路の構成について説明する。

浴槽１４と電動式混合弁８の間には、貯湯タンク１から供給される湯水の停止を行う二方向の電磁弁９（風呂回路遮断手段）と、汚水の逆流を防ぐ逆止手段１０と、浴槽１４へ供給される湯水の流量を検出する流量検出装置１２（風呂流量検出手段）と、浴槽１４へ供給される湯水の温度を検出するサーミスタ１１（風呂湯温検出手段）を設けており、サーミスタ１１の検出値に基づいて電動式混合弁８の制御を行う。

また、給湯端末（蛇口）７と電動式混合弁４の間には、貯湯タンク１から供給される湯水の流量を検出する流量検出装置６（給湯端末流量検出手段）と、給湯端末（蛇口）７へ供給される湯水の温度を検出するサーミスタ５（給湯端末湯温検出手段）を設けており、サーミスタ５の検出値に基づいて電動式混合弁５の制御を行う。

次に、本実施の形態における追い焚き回路について説明する。本実施の形態の追い焚き回路は、風呂アダプター３０と、風呂循環ポンプ１５と、追い焚き熱交換器１８とを給湯配管で環状に接続して構成され、風呂の温度を検出する浴槽温度検出手段であるサーミスタ１６と、浴槽１４内の水位を検出する風呂水位検出手段１７と、熱交換器の出口側に追い焚き温度を検出する追い焚き出口湯温検出手段１５と、湯水の流れを検出するフロースイッチ１３とを有している。そして、電動式混合弁８から出る湯が追い焚き回路に流れ込むように、電動式混合弁８の下流側が追い焚き回路に接続されている。

そして浴槽１４内の湯水の追い焚き運転時には、風呂循環ポンプ１５を駆動することによって、浴槽１４内の湯水を追い焚き熱交換器１８に送られ、浴槽１４内の湯水の温度を上昇させる。一方、追い焚き熱交換器１８には貯湯タンク１内の高温湯が流れ込むようになっており、貯湯タンク１と、追い焚き熱交換器１８と、追い焚きポンプ２１とが環状に接続されて高温湯が循環するように構成されている。

また、各機能部品を制御する制御手段２３とリモコン２２を有している。

以上のように構成された自動風呂運転機能付きの給湯機において、以下、浴槽１４への風呂試運転について説明する。

試運転者は、給湯機本体を設置後、電源を投入すると、台所もしくは浴室内に設置されたリモコン２２で、試運転のナビゲーションが起動される。このナビゲーションに従って浴槽への風呂自動湯張りの試運転ができる。

風呂試運転では、まず風呂に呼び水（５Ｌ）を注湯した後、風呂循環ポンプ１５を駆動し、フロースイッチ１３がオンしないことでまず浴槽１４に水がたまっていないことを確認する。その後、風呂に２０Ｌ注水した後、フロースイッチ１３がオンするかどうかを繰り返し確認し、フロースイッチ１３がオンした後、再度２０Ｌを注水し、このときの湯量を最少湯量（風呂アダプター３０が循環できる最少の湯量）として記憶し、その最少湯量のときの風呂水位検出手段１７の検出値を記憶しておく。そしてそこから６０Ｌ注湯し、そのときの風呂水位検出手段の検出値の上昇で風呂の湯量と水位の関係式を設定する。

本実施の形態では、例えば、フロースイッチ１３が８０Ｌでオンすると、そこから２０Ｌ足した値、１００Ｌが最少湯量となる。そのときの風呂水位検出手段１７の値と、さらに６０Ｌを注湯した１６０Ｌの風呂水位検出手段１７の値に基づいて、注湯量と浴槽１４内の水位との関係を算出する。その結果、自由に風呂の湯量を設定することができるようになる。なお、風呂試運転時には、電動式混合弁８は水側全開で湯水を浴槽１４へ供給する。

通常の風呂試運転はここで終了となるが、本実施の形態の給湯機は、追い焚き回路の洗浄を自動で行う自動洗浄機能を有している。この自動洗浄機能とは、貯湯タンク１の湯水を流すことによって、配管内のアカなどを洗浄することができる。

そのため、自動洗浄時にどれくらい貯湯タンク１内の湯水を排水するかを決定する必要がある。そこで、本実施の形態では風呂試運転が終了した後に、自動洗浄時の注湯量を決定する過程を設けている。

まず、風呂に水がたまっている状態で、さらに電磁弁９を開き、電動式混合弁８で４０℃のお湯を作り、流量検出装置１２で１０Ｌを演算し湯はりする。これを行うことによって、浴槽１４と貯湯タンク１との間に介在する給湯配管に、４０℃の湯を満たすことができる一方、浴槽１４には水（例えば、本実施の形態では１０℃とする）が貯められており、給湯配管と浴槽１４との間に温度差を発生させることができる。

その後、サ−ミスタ１６で検出した温度（４０℃）を制御手段２３で記憶したのち、風呂循環ポンプ１５を駆動し、サーミスタ１６の温度が１０Ｋ下がるまでの時間を計測する。これによって、浴槽１４内の１０℃の水と、給湯配管内の４０℃の湯が混ざり、１０Ｋ下がるまでの時間を計測することで、おおよその追い焚き回路の配管長が決定される。

図２はその温度変化を示した図である。風呂循環ポンプ１５を継続して駆動するといずれ浴槽１４内の湯水と完全に混ざり、浴槽１４内の水の温度に近づく。そこで本実施の形態では、１０Ｋ下がったところを配管長決定のタイミングとし、図３に示すように、あらかじめ決定しておいた計測時間と排水量との関係より、自動配管洗浄時の注湯量を決定する。なお、図３については、配管の内径と配管長さで求められる貯湯量（Ｌ）と風呂循環ポンプ１５の循環流量から算出される値に余裕率をかけて設定している。このように決定することで、確実に洗浄を行うことができる。

このように風呂試運転の最後に自動配管洗浄の排水量を設定できるため、風呂１４に水
がたまっている状態で１０Ｌのお湯を使うだけで、配管洗浄運転時の注湯量を自動で設定でき、通常時だけでなく排水量決定時も、無駄なお湯の使用がなくエコロジーに配慮した配管洗浄運転が確実かつ自動で行うことができる。

また本発明の試運転終了後の温度検出が適正に行われなかったと判断した時は、自動配管洗浄の注湯量を最大に設定することで、もしも設定が適正に行われなかったとしても従来の自動配管洗浄と同じ量の湯水を排水することで、自動配管洗浄ができていないのではないかと使用者に不満を抱かせるような心配を防ぐことができる。

以上のように、本発明は、自動配管洗浄時に無駄なお湯の使用がなくエコロジーに配慮した給湯機を提供することができる。

本発明に係る給湯機は、ヒートポンプ式の貯湯式温水器に限らず、電気、ガス、石油、燃料電池などいずれの方式においても、風呂自動機能付き給湯機に利用することができる。

１ 貯湯タンク
２ ヒートポンプ
３ 出湯管
４ 電動式混合弁（給湯温度調整手段）
５ サーミスタ（給湯湯温検出手段）
６ 流量検出装置（給湯端末流量検出手段）
７ 給湯端末（蛇口）
８ 電動式混合弁（風呂給湯温度調整手段）
９ 風呂注湯手段（電磁弁）
１０ 逆止手段
１１ サーミスタ（風呂湯温検出手段）
１２ 流量検出装置（風呂注湯流量検出手段）
１３ フロースイッチ
１４ 風呂
１５ 風呂循環ポンプ
１６ サーミスタ（浴槽温度検出手段）
１７ 風呂水位検出手段
１８ 追いだき熱交換器
１９ サーミスタ（追いだき出口湯温検出手段）
２０ サーミスタ（追いだき熱交１次戻り湯温検出手段）
２１ 追い焚きポンプ
２２ リモコン
２３ 制御手段
２４ 水冷媒熱交換器
２５ 圧縮機
２６ 蒸発器
２７ 膨張弁
２８ 水ポンプ
２９ 戻り口
３０ 風呂アダプター

Claims (3)

1. 高温水を貯める貯湯タンクと、浴槽と、前記浴槽内の湯水を循環させる風呂循環ポンプおよび前記浴槽内の湯水の温度を検出する浴槽温度検出手段を含む追い焚き回路と、前記貯湯タンク内の湯水を用いて前記追い焚き回路を洗浄する自動配管洗浄機能とを備えた風呂試運転機能付き給湯機において、前記給湯機の風呂試運転終了後に、試運転時とは異なる湯水の温度で所定量の湯水を前記浴槽へ注水し、その後、前記風呂循環ポンプを駆動し、前記浴槽温度検出手段で検出する前記浴槽内の湯水の温度が所定の温度変化となるまでの時間を計測することによって、前記追い焚き回路を洗浄する際に前記貯湯タンク内の湯水を注湯する注湯量を決定することを特徴とする風呂自動機能付き給湯機。
2. 風呂試運転時には前記浴槽へは水を注水して水位と湯量との関係を算出するとともに、前記風呂試運転終了は前記浴槽へ所定の温度の湯を注湯して前記追い焚き回路を洗浄する際に前記貯湯タンク内の湯水を注湯する注湯量を決定する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。
3. 前記風呂試運転終了後の追い焚き回路の洗浄時に注湯する注湯量を検定する際に、前記浴槽内の湯水の温度変化の検出が適正に行われなかった場合には、洗浄時に前記追い焚き回路へ注湯する注湯量を最大とすることを特徴とする請求項１または２に記載の風呂自動機能付き給湯機。

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