JP5598698B2 - 風呂装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼装置を備えた風呂装置に関するものであり、より詳細には、燃焼装置によって湯水を追い焚きする機能を備えた風呂装置に関するものである。

一般家庭に、追い焚き機能を備えた風呂装置が広く普及されている。追い焚き機能を備えた風呂装置は、浴槽と燃焼装置との間を循環する追い焚き用回路（循環流路）を備え、当該追い焚き用回路に風呂ポンプと熱交換器とが配されている。
そして、追い焚きが必要な場合は、風呂ポンプを駆動させると共に、燃焼装置のバーナに点火する。その結果、浴槽内の湯水が追い焚き用回路を流れ、バーナで加熱された熱交換器を通過して湯水が昇温する。そして、昇温した湯水は、浴槽に戻り、結果的に浴槽内の湯水が昇温する。

ここで、追い焚きの際における湯水の循環流量に注目すると、追い焚き用回路を流れる循環流量は、多いほど好ましいと言える。
即ち、追い焚きの際における湯水の循環流量は、熱交換器における熱交換効率と、浴槽内の湯水を攪拌し均一化させる機能と、入浴者に与える感覚の良否に影響を与える。
即ち、熱交換器における熱交換効率は、湯水と燃焼ガスの温度差と、熱交換器の内壁における湯水の接触機会の頻度に影響を受ける。そして、前記温度差が大きいほど、熱交換効率が上がる。同様に、湯水が熱交換器の内壁に接触する機会が多いほど熱交換効率が上がる。そのため、熱交換効率を上げるという観点からは、追い焚き用回路を流れる循環流量は多いほど好ましい。

また、浴槽内の湯水の温度は、仮に湯水が静止状態であるならば、対流によって上方が高温となり、下方が低温となる。しかしながら、風呂ポンプと追い焚き用回路を有する風呂装置では、浴槽側に湯水が吐出する際に浴槽内の湯水が攪拌される。
浴槽内の湯水を攪拌する効果は、浴槽側に吐出される湯水の量の関数となるから、浴槽内の湯水を攪拌し、均一化させる機能という観点からも、追い焚き用回路を流れる循環流量は多いほど好ましい。

さらに、追い焚きの最中に、浴槽内に入浴者が居る場合を想定すると、熱い湯水が浴槽側に吐出される事態は避けるべきであり、浴槽側に吐出される湯水の温度は低い方が望ましい。また、浴槽側に吐出される湯水の温度は、浴槽側に吐出される湯水の量に反比例する。従って、入浴者に与える感覚の良否という観点からも、追い焚き用回路を流れる循環量は多いほど好ましい。

このように、熱交換器における熱交換効率と、浴槽内の湯水を攪拌し均一化させる機能と、入浴者に与える感覚の良否という観点からは、追い焚き用回路を流れる循環量は多いほど好ましい。そのため、追い焚き用回路に設けられた風呂ポンプは、通常、フル回転で運転される。

しかしながら、冬季のように、浴槽から循環流路内への入水温が低い場合であって、例えば前夜に入浴した際の残り湯を追い焚きして再使用するような場合を想定すると、風呂ポンプをフル回転で運転することが好ましくない結果を招く場合がある。

即ち、前記したような条件の場合は、浴槽内の湯水の温度が低い。そのため、熱交換器を流れる湯水の温度が低く、熱交換器の一次側（燃焼ガスが通過する側）の温度が過度に低下してしまい、熱交換器の一次側にドレンが発生してしまう。
即ち、近年、家庭用燃料として使用するガスは、旧来の石炭などの炭素系燃料に代わって、液化天然ガスや液化石油ガスが主力となっており、主成分がメタン又はプロパンであるために水素成分が多い。そのため、燃焼によって水蒸気が発生する。発生した水蒸気は気体であるが、熱交換などにより温度が低下すると液化してドレンを発生させる。

即ち、前記したような条件の場合は、浴槽内の湯水の温度が低く、熱交換器の温度が低くなるため、熱交換器の一次側にドレンが発生してしまう。
また、燃焼によって、空気中の窒素と酸素とが反応し、窒素酸化物が生成されるため、熱交換器の一次側に発生したドレンが燃焼ガスに晒されることで、ドレンに窒素酸化物が溶け込み酸性を呈する。

一方、熱交換器は、一次側と二次側（湯水が通過する側）の熱伝導性能が高いことが必要であり、銅系の金属で作られており、酸によって腐食する。そのため、前記したような条件が揃うと、熱交換器の一次側に酸性のドレンが発生して熱交換器を腐食させる。
即ち、浴槽内の残湯の温度が低い場合に、追い焚き用回路を流れる循環流量が多いと、燃焼ガスの熱エネルギーを奪い過ぎる状態となり、酸性のドレンが発生して熱交換器を腐食させる。

追い焚き用回路を流れる循環流量を減少させれば、この問題を解消するが、追い焚き用回路を流れる循環流量を減少させると、本来有効に利用できる燃焼ガスの熱エネルギーを逃がしてしまうこととなり、熱効率を大幅に低下させてしまう。

この二律背反する問題の対策として、特許文献１に開示された循環式浴槽制御装置が知られている。
特許文献１に開示された循環式浴槽制御装置は、浴槽に吐出される湯水の温度を温度センサで検知し、当該温度センサで浴槽に吐出される湯水の温度を常時監視する。そして、浴槽に吐出される湯水の温度が、一定温度以上となるように追い焚き用回路を流れる循環流量をフィードバック制御する。そのため、特許文献１に開示された循環式浴槽制御装置によれば、追い焚き用回路を流れる循環流量が常に適度な流量となる。

従って、特許文献１に開示された発明によると、浴槽に吐出される湯水の温度が低い場合は、燃焼ガスの熱エネルギーを奪い過ぎている状態であるから、温度センサの検知温度をフィードバックして追い焚き用回路を流れる循環流量を減少させ、浴槽に吐出される湯水の温度を上昇させてドレンの発生を防止する。

一方、浴槽に吐出される湯水の温度が高い場合は、本来有効に利用できる燃焼ガスの熱エネルギーを無駄に廃棄している状態であるため、温度センサの検知温度をフィードバックして追い焚き用回路を流れる循環流量を増加させて、浴槽に吐出される湯水の温度を降下させて熱効率を回復させる。

特許第３０８７２０３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の循環式浴槽制御装置は、追い焚き用回路の現在の往き側温度を監視しつつ、当該往き側温度が一定温度以上を維持できるように循環流量をフィードバック制御するため、頻繁にポンプの回転数が変更されて追い焚き用回路内の循環流量が安定しない。これにより、熱交換器で加熱される湯水の温度にムラができ、追い焚き運転が安定しないという不具合が生じる。

そこで、本発明では、従来技術の問題に鑑み、追い焚き機能を備えた風呂装置を改良するものであり、ドレンによる熱交換器の傷みを防止することができ、且つ、循環流路を流れる湯水の流量が安定していて円滑に追い焚き運転を実行することが可能であり、さらに熱効率も高い風呂装置を提供することを目的とする。

特許文献１に記載の循環式浴槽制御装置は、前記したように、追い焚き用回路の現在の往き側温度を監視しつつ、当該往き温度が一定温度以上を維持できるように循環流量をフィードバック制御するものであるが、本発明者らは、このフィードバック制御を排し、ドレンが発生する懸念がある場合には、循環流量を減少させ、この減少させた流量を維持して追い焚き運転を実行することとした。
また、前記したように、循環流量を減少させると、ドレンの発生を防止することができる反面、熱交換効率が低下するという致命的な欠点が生じるが、この欠点は顕熱回収型の熱交換器に加えて、潜熱回収型の熱交換器を設けることで補うことができる。

この発見に基づいて完成された請求項１に記載の発明は、燃焼装置が発生する燃焼ガスによって加熱される熱交換器と、浴槽と前記熱交換器との間を湯水が循環する循環流路と、前記循環流路内に湯水を通過させるポンプと、前記熱交換器に対して湯水の流れ方向上流側に配された上流側温度検知手段とを有し、浴槽内の湯水を上流側温度検知手段の検知温度が設定温度に達するまで加熱する追い焚き機能を備えた風呂装置であって、前記熱交換器は、主に燃焼ガスの顕熱を回収する一次熱交換器と、前記一次熱交換器よりも燃焼ガスの流れ方向下流側にあって主に燃焼ガスの潜熱を回収する二次熱交換器とで構成され、追い焚きに際して、上流側温度検知手段の検知温度が所定値以上の場合は、循環流路内を通過する湯水の流量を定常流量に維持して運転し、追い焚きに際して、上流側温度検知手段の検知温度が所定値に満たない場合は、前記ポンプを第二目標回転数に制御して循環流路内を通過する湯水の流量を定常流量よりも低下して運転し、上流側温度検知手段の検知温度が所定値以上となるまで前記ポンプを第二目標回転数に制御する状態を維持し、
追い焚きに際して、上流側温度検知手段の検知温度が前記所定値よりも低い中間値に満たない場合は、前記ポンプを第一目標回転数に制御して循環流路内を通過する湯水の流量をさらに低下して運転し、上流側温度検知手段の検知温度が中間値以上となるまで前記ポンプを第一目標回転数に制御する状態を維持して運転することを特徴とする風呂装置である。
第一目標回転数は、演算によって決定されることが望ましい。

本発明の風呂装置は、所謂潜熱回収型の熱交換器を備えた風呂装置であり、熱交換器は主に燃焼ガスの顕熱を回収する一次熱交換器と、前記一次熱交換器よりも燃焼ガスの流れ方向下流側にあって主に燃焼ガスの潜熱を回収する二次熱交換器とにより構成されている。なお、一般的に、二次熱交換器は、一次熱交換器よりも耐腐食性に優れた材料で製作されている。
ここで、潜熱とは燃焼ガスが含有する水蒸気が気体状態を維持するために保有する熱である。即ち、前記したように、燃焼ガスは水蒸気を含んでいる。また、水は、大気圧下において、摂氏１００度で沸騰するが、液体状態の水から気体状態の水蒸気に相変化するのに相当の熱エネルギーを要する。逆に、水蒸気が水に相変化する場合には、相当の熱エネルギーを放出する。
即ち、潜熱回収型の熱交換器を備えた風呂装置は、水蒸気が水に相変化する際に放出する熱（潜熱）を二次熱交換器で回収することができるものである。

一方、本発明で採用する二次熱交換器は、主に燃焼ガスの潜熱を回収するものであるから、二次熱交換器の表面で水蒸気が相変化して水に変わり、ドレンとなる。よって、二次熱交換器は、ドレンが生じることを前提としているため、一次熱交換器よりも耐腐食性に優れた材料で製作されることで、酸性のドレンが触れても傷むことはない。
また、本発明の風呂装置は、追い焚きに際して、上流側温度検知手段の検知温度が所定値以上の場合は、循環流路内を通過する湯水の流量を定常流量に維持して運転するが、追い焚きに際して、上流側温度検知手段の検知温度が所定温度に満たない場合は、循環流路内を通過する湯水の流量を定常流量よりも低下して運転し、一定条件を満足するまで定常流量より低下した流量を維持して運転する。これにより、一次熱交換器にドレンが発生することを阻止できる。従って、本発明によると、一次熱交換器が傷むことはない。また、本発明では、循環流量は、一定条件を満足するまで低下された流量が維持されるため、安定した状態で追い焚き運転を実行することができる。

また前記したように、本発明の風呂装置は、潜熱回収型の熱交換器を備えた風呂装置であり、燃焼ガスの潜熱を回収する二次熱交換器を備えているから、熱交換効率も維持される。即ち、追い焚きの際に追い焚き用回路を流れる循環流量が低いと、一次熱交換器から下流に流れる燃焼ガスの温度は幾分高いものとなる。しかしながら、本発明の風呂装置では、一次熱交換器よりも燃焼ガスの流れ方向下流側に二次熱交換器があるから、一次熱交換器の熱効率が下がって、二次熱交換器に流れ込む燃焼ガスの温度が高まると、二次熱交換器の熱効率が向上する。そのため、全体としての熱効率は大きく変化しない。

前記一定条件は、上流側温度検知手段の検知温度が一定の中間値に達した場合であり、当該中間値は前記所定値よりも低い温度である。

通常の追い焚きを想定した場合、追い焚きが進むと、浴槽内の湯水の温度が上昇し、熱交換器に入水される湯水の温度も上昇する。その結果、浴槽側に送られる湯水の温度も上昇することとなる。そのため、追い焚きが進んで、浴槽内の湯水の温度が上昇すると、浴槽側に送られる湯水の温度が上昇し過ぎる事態が懸念される。
そこで、本発明によれば、設定値に至らない温度であって、追い焚きを維持する必要があるが、浴槽側に送られる湯水の温度が過度に上昇する懸念がある場合には、循環流量の固定を解除する。

ポンプの回転数を一定値に維持することによって、循環流路内を通過する湯水の流量を定常流量に維持して運転し、ポンプの回転数を低下させることによって循環流路内を通過する湯水の流量を定常流量よりも低下して運転される。

本発明の風呂装置は、循環流量を低下させる最も望ましい方策を備えた構成である。

請求項３に記載の発明は、二次熱交換器側には、熱交換により発生するドレンを排出するドレン排出系統が備えられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の風呂装置である。

かかる構成によれば、ドレン排出系統により、ドレンの排出を円滑に行うことができる。

本発明の風呂装置は、ドレンによる熱交換器の傷みがなく、長期に渡って使用することが可能であり、且つ、円滑に追い焚きを実行することが可能であり、さらに熱効率も高いという効果がある。

本発明の実施形態に係る風呂装置を示す作動原理図である。 図１の風呂装置の制御部と各機器との関係を示すブロック図である。 追い焚き運転の動作を示すフローチャートである。 上段部分は追い焚き運転時の風呂ポンプの動作を示すタイムチャートであり、下段部分は風呂ポンプの動作で変化する循環流路の温度変化を概念的に示すグラフである。

以下に、本発明の実施形態に係る風呂装置１について説明する。

本実施形態の風呂装置１は、熱源機２と循環金具６によって構成され、熱源機２と浴槽５とが当該循環金具によって接続されたものである。また、風呂装置１は、制御部１９を有しており、制御部１９によって、給湯運転機能、湯張り運転機能、追い焚き運転機能が制御される。

熱源機２は、図１に示すように、２系統の熱交換器１０，１１が内蔵された燃焼装置（加熱手段）７と、熱交換器（給湯用熱交換器）１１に接続された給湯用回路２０と、熱交換器（追い焚き用熱交換器）１０に接続された追い焚き用回路（循環流路）２１とを有している。そして、給湯用回路２０と追い焚き用回路２１は、落とし込み流路２３を介して接続されている。

ここで、本実施形態の風呂装置１は、湯水をより効率的に加熱するため、給湯用熱交換器１１と追い焚き用熱交換器１０のそれぞれに、２種類ずつの熱交換器が備えられている。即ち、給湯用熱交換器１１は、主に燃焼ガスの顕熱を回収する（顕熱回収型）一次給湯熱交換器１１ａと、一次給湯熱交換器１１ａよりも湯水の流れ方向上流側に位置する主に燃焼ガスの潜熱を回収する（潜熱回収型）二次給湯熱交換器１１ｂとを有し、追い焚き用熱交換器１０は、顕熱回収型の一次追い焚き熱交換器１０ａと、一次追い焚き熱交換器１０ａよりも湯水の流れ方向上流側に位置する潜熱回収型の二次追い焚き熱交換器１０ｂを有している。
なお、顕熱回収型の熱交換器は、フィン付の銅管で形成されており、潜熱回収型の熱交換器はステンレス製の裸管で形成されている。即ち、潜熱回収型の熱交換器１０ｂ，１１ｂは、顕熱回収型の熱交換器１０ａ，１１ａよりも耐腐食性に優れた材料により構成されている。

また、燃焼装置７は、複数のバーナ１２を内蔵している。具体的には、缶体８内に１９本のバーナ１２を内蔵している。前記した１９本のバーナは、５系統に区分されている。そして、各系統毎に電磁弁１４が設けられており、各系統毎に燃料ガスの供給を断続することができる。本実施形態では、左側（図１）に位置する２系統のバーナ１２が追い焚き用熱交換器１０の加熱に寄与し、右側（図１）に位置する３系統のバーナ１２が、給湯用熱交換器１１の加熱に寄与する構成である。換言すると、給湯用熱交換器１１は、図１に示すように、缶体８の断面の右側の領域（右から１４本目のバーナ１２までの領域）だけに設けられており、追い焚き用熱交換器１０は、缶体８の断面の左側の領域（左から５本目のバーナ１２までの領域）だけに設けられている。

より具体的には、缶体８内部の左側の追い焚き用熱交換器１０は、燃焼ガスの流れ方向上流側から一次追い焚き熱交換器１０ａ、二次追い焚き熱交換器１０ｂが配されており、缶体８内部の右側の給湯用熱交換器１１は、燃焼ガスの流れ方向上流側から一次給湯熱交換器１１ａ、二次給湯熱交換器１１ｂが配されている。

また、潜熱回収用の熱交換器１０ｂ，１１ｂでは、燃焼ガスが潜熱回収されることでドレンが発生し、燃焼ガスに晒されることで酸性化されて缶体８内に溜まるため、その酸性ドレンを缶体８の外部に排出するドレン排出系統２４が缶体８の上部に設けられている。ドレン排出系統２４は、缶体８から外部に排出されるまでの中途に、酸性ドレンを中和する中和器２９が接続されている。即ち、ドレン排出系統２４を通過する酸性ドレンは、中和されてから外部に排水されるため、環境を害することがない。

また、缶体８内部の下部（空気の流れ方向上流側）には、主に燃料ガスと混合される空気を送風する送風機１６が取り付けられている。
また、缶体８の外側であって、電磁弁１４の燃料ガスの流れ方向上流側には、ガス比例弁１５が設けられており、各バーナ１２に供給する燃料ガスの量を制御することができる。

給湯用回路２０は、外部からの水の供給を受ける給水部２５に連通し、給湯用熱交換器１１を通過する高温湯流路２６と、給湯用熱交換器１１をバイパスするバイパス流路２７を備えている。即ち、給湯用回路２０では、高温湯流路２６を流れる高温の湯にバイパス流路２７を流れる冷水を混合して、所望の温度の湯水に調整し、給湯栓２８から適温の湯水を供給する。
また、給湯用回路２０には、給湯用熱交換器１１よりも湯水の流れ方向下流側で、バイパス流路２７と給湯栓２８の間に、後述する追い焚き回路２１と連通した落とし込み流路２３の一端が接続されている。なお、給湯用回路２０上で給湯用熱交換器１１の前後には、給湯用熱交換器１１に導入される湯水の温度と、給湯用熱交換器１１に加熱された湯水の温度を検知する温度センサが設けられている。

追い焚き用回路（循環流路）２１は、浴槽５を含む循環回路１８を形成するものであり、浴槽５側から熱源機２の追い焚き用熱交換器１０に湯水を戻す風呂戻り流路３０と、追い焚き用熱交換器１０側から浴槽５側に湯水を送り出す風呂往き流路３１を備えている。

風呂戻り流路３０は、風呂戻り管６９により形成されており、風呂ポンプ３２と、風呂水流スイッチ３５及び風呂戻り温度センサ（上流側温度検知手段）３６が設けられている。なお、風呂ポンプ３２に、給湯用回路２０と接続された落とし込み流路２３の他端が接続されている。
風呂ポンプ３２は、浴槽５を含む循環回路１８に水流を発生させ、浴槽５内の湯水を熱源機２に導入し、追い焚き用熱交換器１０を経て浴槽５側に送り出すものである。また、本実施形態で採用される風呂ポンプ３２は、公知の渦巻きポンプであり、図示しない駆動用モータを備えている。そして、この風呂ポンプ３２は、前記駆動用モータの回転数を制御することで、追い焚き用回路２１内における湯水の送水量を増減させることができる。即ち、本実施形態では、インバータ制御されるモータ又は直流モータが採用されている。

風呂水流スイッチ３５は、浴槽５内に湯水があるか否かを確認可能なものである。即ち、例えば、浴槽内の湯水を加熱する追い焚き運転の際に、風呂水流スイッチ３５により、追い焚き用回路２１内に湯水の流れが検知されれば浴槽５内に湯水が残存すると判断され、追い焚き用回路２１内の湯水の流れが検知されなければ浴槽５内に湯水が無いと判断される。加えて、この風呂水流スイッチ３５の検知結果によって、安全性を確保するため燃焼装置７が制御される。即ち、風呂水流スイッチ３５が追い焚き回路２１内の水流を検知しなければ、燃焼装置７が作動しない又は作動中であれば停止される。これにより、追い焚き用熱交換器１０の空焚きが防止される。

風呂戻り側温度センサ（上流側温度検知手段）３６は、浴槽５内の湯水の温度を確認するためのセンサである。即ち、風呂ポンプ３２を駆動させることによって、熱源機２内に浴槽５内の湯水を導入し、その湯水の温度を風呂戻り側温度センサ３６で検知する。風呂戻り温度センサ３６は、追い焚き用熱交換器１０の湯水の流れ方向上流側に設けられているから、風呂戻り側温度センサ３６が検知する湯水の温度は、追い焚き用熱交換器１０に導入される前の温度であり、浴槽５内の湯水の温度が検知されることとなる。

また、風呂往き流路３１は、風呂往き管６８により形成されており、風呂往き側温度センサ（温度検知手段）３７が設けられている。風呂往き側温度センサ３７は、浴槽５に送り出される湯水の温度を確認するためのセンサである。即ち、浴槽５内の湯水を追い焚きする際には、風呂ポンプ３２が駆動され、浴槽５内の湯水が追い焚き用熱交換器１０に送水されて昇温する。そして、昇温された湯水は、風呂往き流路３１を経て浴槽５に戻される。風呂往き側温度センサ３７は、追い焚き用熱交換器１０の湯水の流れ方向下流側に設けられているから、風呂往き側温度センサ３７が検知する湯水の温度は、追い焚き用熱交換器１０を通過した湯水の温度であり、追い焚き用熱交換器１０で昇温された後の湯水の温度が検知されることとなる。

また、落とし込み流路２３の中途には、給湯用回路２０から追い焚き用回路２１への湯水の流れを制限する電磁弁たる注湯弁４４が設けられている。即ち、注湯弁４４が閉止状態であれば、落とし込み流路２３の湯水の流れはなく、注湯弁４４が開成されると落とし込み流路２３に湯水の流れが発生する。

循環金具６は、浴槽５の壁面３８に取り付けられて浴槽５の内外を連通するものであり、浴槽５の内側に湯水吐出口４５と、湯水吸込口４７が開口している。また、湯水吸込口４７と連通し浴槽５の外側に続く配管は、風呂戻り流路３０を形成する風呂戻り管６９と接続され、湯水吐出口４５と連通し浴槽５の外側に続く配管は、風呂往き流路３１を形成する風呂往き管６８と接続されている。
なお、浴槽５の内側において、湯水吐出口４５は、浴槽５の壁面３８に沿って下向きに開口している。

また、制御部１９は、ＭＰＵ、メモリ等を備えた制御プログラムが格納されており、この制御部１９によって、給湯運転、湯張り運転、並びに追い焚き運転等の各種の運転が制御される。即ち、図２に示すように、制御部１９は、リモコン３４と電気的に接続されており、リモコン３４からの出力信号や各種センサ（風呂水流スイッチ３５、温度センサ３６，３７等）からの出力信号等に基づいて、風呂ポンプ３２や燃焼装置７等が制御されて前記運転が制御される。

また、制御部１９は、給湯栓２８に給湯を行う図示しない給湯制御部と、予め設定された湯水を浴槽５に落とし込む図示しない湯張り制御部と、浴槽５内の湯水を追い焚き用回路２１で所定の温度まで加熱して再び浴槽５内に戻す追い焚き制御部８０とを備えている。

次に、本実施形態の風呂装置１における運転動作（給湯運転、湯張り運転、追い焚き運転）について説明する。

給湯運転は、リモコン３４の主電源がオンされていることを条件に、給湯栓２８の開閉操作により実行される。即ち、使用者により、給湯栓２８が開側に操作されると、給水部２５から入水され、給湯用回路２０内で一定以上（例えば、３リットル／分以上）の入水量が検知されると、燃焼装置７を作動させる。そして、予め設定された出湯温度となるように湯水の温度が制御されて、給湯栓２８から出湯する。
そして、給湯栓２８が閉側に操作されると、給水部２５からの入水量が一定量を下回るため、燃焼装置７の作動を停止して給湯運転を終了する。

湯張り運転は、リモコン３４に設けられた図示しない湯張りスイッチがオン操作されると実行される。即ち、湯張り運転が開始されると、給湯側で加熱された湯水が落とし込み流路２３を介して追い焚き用回路２１を流れ、湯水吐出口４５から浴槽５に落とし込まれる。なお、湯張り運転では、予め設定された湯量を浴槽５に落とし込むため、湯水を落とし込む際に浴槽５の残り湯を演算する動作が実行されるが、本発明に直接的に関係しないため、説明を省略する。

続いて追い焚き運転を説明する。
追い焚き運転は、リモコン３４に設けられた図示しない追い焚きスイッチがオン操作されて人為的に実行させる場合と、浴槽５内の湯水が設定温度を下回ったことを条件に自動的に実行する場合の２通りある。本実施形態の風呂装置１では、いずれの場合においても、追い焚き運転が実行されると、追い焚き用回路（循環流路）２１の風呂ポンプ３２が起動される。これにより、循環流路２１に水流が生じるため、風呂水流スイッチ３５が湯水の流れを検知する。そして、風呂水流スイッチ３５が水流を検知することを条件に、燃焼装置７が作動されて湯水が加熱されて、湯水吐出口４５から浴槽５に吐出される。

より具体的には、風呂ポンプ３２が起動されると、浴槽５内の湯水は、循環金具６の湯水吸込口４７及び風呂戻り管６９を経由して熱源機２の風呂戻り流路３０に入り、追い焚き用熱交換器１０に導入される。追い焚き用熱交換器１０に導入された湯水は、まず二次追い焚き熱交換器１０ｂで燃焼ガスの主に潜熱を回収して昇温する。そして、二次追い焚き熱交換器１０ｂを通過した加熱された湯水は、一次追い焚き熱交換器１０ａに導入されて、燃焼ガスの主に顕熱を回収してさらに昇温する。即ち、本実施形態では、燃焼ガスの潜熱までも湯水に回収させることができるため、熱効率が高い。

そして、追い焚き用熱交換器１０で加熱された湯水は、熱源機２の風呂往き管６８を経由して、湯水吐出口４５から浴槽５内に吐出される。
なお、この追い焚き運転は、戻り側温度センサ３６が検知する湯水の温度が、前記設定温度を維持するように行われるものである。即ち、追い焚き運転は、戻り側温度センサ３６の検知温度が前記設定温度より低い温度であれば実行され、戻り側温度センサ３６の検知温度が前記設定温度以上であれば実行されないあるいは実行中であれば停止される。

ここで、先に説明したように、浴槽５内の湯水が所定値に満たない温度（例えば、追い焚き運転前の戻り側温度センサ３６の検知温度が摂氏１０度）の場合に、従来の制御方法で追い焚き運転を実行すると、追い焚き用熱交換器１０の下流側に位置する往き側温度センサ３７で検知される温度は、過度に低くなる（例えば、摂氏４０度未満）。そして、この状況のように、往き側温度センサ３７の検知温度が過度に低いと、一次追い焚き熱交換器１０ａの表面に酸性のドレンが発生する。
そこで、本実施形態では、この問題を解消するために、追い焚き運転が実行されて、戻り側温度センサ３６の検知温度が所定値（本実施形態では摂氏３０度に設定されている）を満たない場合に、循環流路２１を流れる循環流量を低下させる制御を実行する。

以下、本実施形態の風呂装置１における、追い焚き運転時の特有の動作について図３，４を用いて説明する。
追い焚き運転が実行されると、図４のタイムチャートに示すように、風呂ポンプ３２が最大の回転数で起動される。そして、戻り側温度センサ３６の検知温度が所定値（摂氏３０度）より低いか否かが確認される（図３のＳＴＥＰ１）。このとき、戻り側温度センサ３６が所定値以上であれば、ＳＴＥＰ７に進み、風呂ポンプ３２の回転数を最大に維持して、循環流路２１内の流量が定常流量に制御される。

一方、ＳＴＥＰ１で戻り側温度センサ３６の検知温度が所定値に満たない場合、さらにＳＴＥＰ２で、その検知温度が特定値（中間値、本実施形態では摂氏２０度）より低温か否かが確認される（中間値は所定値より低温である）。このとき、戻り側温度センサ３６の検知温度が中間値より低ければ、風呂ポンプ３２の回転数が第一目標回転数に減少される（ＳＴＥＰ３）。これにより、循環流路２１内の流量が低下される。
ここで、本実施形態では、次式に基づいて、風呂ポンプ３２の目標回転数を決定する。
即ち、目標回転数＝現在の回転数×｛（往き側温度センサ３７の検知温度−戻り側温度センサ３６の検知温度）／（往き側温度センサ３７の目標検知温度−戻り側温度センサ３６の検知温度）｝である。
そして、風呂ポンプ３２は、この演算により決定された第一目標回転数に制御されると、一定条件を満足するまで、この決定された目標回転数で駆動する。即ち、本実施形態では、風呂ポンプ３２の回転数が第一目標回転数に制御されて、戻り側温度センサ３６の検知温度が中間値に達するまで、その回転数が維持される。これにより、追い焚き用熱交換器１０から吐出される湯水の温度（往き側温度センサ３７で検知される湯水の温度）が、定常流量で流れる場合より短時間で昇温する。

具体的には、図４のタイムチャートに示すように、追い焚き初期の戻り側温度センサ３６の検知温度が摂氏１０度の場合、風呂ポンプ３２は最大の回転数から第一目標回転数に制御される。これにより、往き側温度センサ３７の検知温度が摂氏４０度を超える程度に一気に上昇する。そして、この第一目標回転数は、図４に示すように、戻り側温度センサ３６が検知する温度が摂氏２０度（中間値）に達するまで継続される。
また、本実施形態では、一旦、目標回転数が決定されて、戻り側温度センサ３６が中間値を検知するまでは、往き側温度センサ３７の検知温度が何度を示そうと、循環流路２１を流れる循環流量は戻り側温度センサ３６の検知温度のみに左右される制御とされている。そのため、目標回転数で制御されている間は、循環流路２１内の循環流量は成り行き流量である。

そして、戻り側温度センサ３６の検知温度が中間値（摂氏２０度）に達すると（図３のＳＴＥＰ４）、浴槽５に吐出される湯水の温度が高温となり過ぎることを防止するため、第一目標回転数より回転数を増加させる。即ち、図４に示すように、戻り側温度センサ３６が中間値を検知すると、風呂ポンプ３２が第二目標回転数に制御される（ＳＴＥＰ５）。また、ＳＴＥＰ２において、戻り側温度センサ３６の検知温度が中間値以上の場合も、ＳＴＥＰ５に進み、風呂ポンプ３２の回転数が第二目標回転数に制御される。この第二目標回転数は、図４に示すように、戻り側温度センサ３６が検知する温度が摂氏３０度（所定値）に達するまで継続される。このときも、前記同様、往き側温度センサ３７の検知温度に左右されることなく、戻り側温度センサ３６の検知温度のみに循環流量は制御される。

そして、戻り側温度センサ３６の検知温度が摂氏３０度（所定値）に達すると（図３のＳＴＥＰ６）、風呂ポンプ３２は最大の回転数で制御されて、循環流路２１の流量が定常流量とされる（ＳＴＥＰ７）。即ち、本実施形態では、戻り側温度センサ３６が摂氏３０度を検知した時点においては、追い焚き用熱交換器１０でドレンが発生することはない。即ち、ＳＴＥＰ７で定常流量に制御されてからは、図４に示すように、戻り側温度センサ３６の検知温度が予め設定された設定温度（例えば、摂氏４２度）に達するまで追い焚きされる。そして、ＳＴＥＰ８で、戻り側温度センサ３６の検知温度が設定温度に達すると、追い焚き運転が停止される。

従って、本実施形態の風呂装置１では、戻り側温度センサ３６の検知温度に基づいて、風呂ポンプ３２の回転数を制御することで、一次追い焚き熱交換器１０ａにおけるドレンの発生を防止できるため、一次追い焚き熱交換器１０ａの傷みがなく、長期に渡って使用することが可能である。さらに、顕熱回収型の熱交換器に加え、潜熱回収型の熱交換器を備えた構成であるため、循環流量を低下した際における熱効率の低下を補えることができるため、熱効率を高く維持できる。
また、本実施形態では、風呂ポンプ３２の回転数を、往き側温度センサ３７の検知温度をフィードバックすることなく制御するため、循環流量が安定し、円滑に追い焚きを実行することが可能である。

上記実施形態では、中間値を摂氏２０度、所定値に摂氏３０度を設定したが、本発明はこれに限定されず、例えば、中間値を摂氏１５度、所定値を摂氏２５度等に設定しても構わない。
また、中間値を複数設け、さらに細かく風呂ポンプ３２の回転数を制御する構成であっても構わない。

上記実施形態では、湯水吐出口４５と湯水吸込口４７を備えた循環金具６を有した構成を示したが、本発明はこれに限定されず、前記２つの開口に加えて、マイクロバブル等の気泡を含んだ湯水を吐出可能な図示しない気泡混入湯水吐出口を備えた循環金具を有した構成であっても構わない。

１ 風呂装置
５ 浴槽
７ 燃焼装置
１０ａ 一次追い焚き熱交換器（追い焚き用熱交換器）
１０ｂ 二次追い焚き熱交換器（追い焚き用熱交換器）
１１ａ 一次給湯熱交換器（給湯用熱交換器）
１１ｂ 二次給湯熱交換器（給湯用熱交換器）
２１ 循環流路（追い焚き用回路）
２４ ドレン排出系統
３２ 風呂ポンプ
３６ 戻り側温度センサ（戻り側温度検知手段）
３７ 往き側温度センサ（往き側温度検知手段）

Claims (3)

1. 燃焼装置が発生する燃焼ガスによって加熱される熱交換器と、浴槽と前記熱交換器との間を湯水が循環する循環流路と、前記循環流路内に湯水を通過させるポンプと、前記熱交換器に対して湯水の流れ方向上流側に配された上流側温度検知手段とを有し、浴槽内の湯水を上流側温度検知手段の検知温度が設定温度に達するまで加熱する追い焚き機能を備えた風呂装置であって、
   前記熱交換器は、主に燃焼ガスの顕熱を回収する一次熱交換器と、前記一次熱交換器よりも燃焼ガスの流れ方向下流側にあって主に燃焼ガスの潜熱を回収する二次熱交換器とで構成され、
   追い焚きに際して、上流側温度検知手段の検知温度が所定値以上の場合は、循環流路内を通過する湯水の流量を定常流量に維持して運転し、
   追い焚きに際して、上流側温度検知手段の検知温度が所定値に満たない場合は、前記ポンプを第二目標回転数に制御して循環流路内を通過する湯水の流量を定常流量よりも低下して運転し、上流側温度検知手段の検知温度が所定値以上となるまで前記ポンプを第二目標回転数に制御する状態を維持し、
   追い焚きに際して、上流側温度検知手段の検知温度が前記所定値よりも低い中間値に満たない場合は、前記ポンプを第一目標回転数に制御して循環流路内を通過する湯水の流量をさらに低下して運転し、上流側温度検知手段の検知温度が中間値以上となるまで前記ポンプを第一目標回転数に制御する状態を維持して運転することを特徴とする風呂装置。
2. 第一目標回転数は、演算によって決定されることを特徴とする請求項１に記載の風呂装置。
3. 二次熱交換器側には、熱交換により発生するドレンを排出するドレン排出系統が備えられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の風呂装置。

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