JP5719807B2

JP5719807B2 - 給湯機

Info

Publication number: JP5719807B2
Application number: JP2012161103A
Authority: JP
Inventors: 広通松浦; 島崎　幸治; 幸治島崎
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2032-07-20
Also published as: JP2014020699A

Description

本発明は、給湯機に関する。

従来、例えば湯張りのように、給水源からの水を浴槽に供給する浴槽給水経路と、例えば浴槽水を加熱する追焚のように、浴槽から取り出された水を給湯機本体に導入した後浴槽へ向けて流す水循環経路とを有し、浴槽給水経路は水循環経路に接続されて、水循環経路が前記浴槽給水経路と水循環経路との接続部を挟んで上流部と下流部とに区分され、前記水循環経路の下流部には、水を浴槽へ送り出すポンプが設けられた給湯機が存在する（例えば、特許文献１）。

このような給湯機では、水循環時は、浴槽から取り出された水が上流部及び下流部を通って再び浴槽に戻るのであるが、浴槽給水時は、浴槽給水経路から水循環経路に流入した水を接続部において上流部及び下流部に分岐させ、この両方の経路を用いて浴槽に給水することが想定されている。即ち、浴槽給水時は、水循環経路の上流部では水が水循環時と逆方向に流れる状態となる。

また、ポンプは、水循環時を循環させるために駆動される他、浴槽給水時にも、浴槽への給水を迅速に行うために駆動されるものである。この場合、ポンプは、水循環時と浴槽給水時とで特に回転数を変更することなく、同じ回転数で駆動されるのが一般的である。

特開２０１０−２１０１５７号公報

しかしながら、給湯機が設置される場所やポンプの能力によっては、浴槽給水時に水循環時と同じ回転数でポンプを駆動することが適切でない場合があった。例えば、給水源からの水圧が低い場合には、浴槽給水経路に充分な水量が供給されないため、ポンプが吸い込む水量が水循環経路の下流部に供給される水量を上回ってしまい、不足分を補うように浴槽から上流部を経て水を引き込んでしまう場合があった。また、ポンプの吸い込み能力が高い場合にも、同様の状況が考えられる。

これでは、本来であればポンプが引き込む必要のない水を水循環経路の下流部に引き込んでいるだけであり、浴槽給水時にポンプを駆動することが浴槽への迅速な給水に寄与しないだけでなく、ポンプの駆動に要するエネルギーが無駄になってしまう。

そこで、本発明は、浴槽給水時に浴槽への迅速な給水を図りつつも、ポンプが無駄に駆動されるのを抑えることができる給湯機を提供することを目的とする。

本発明は、給水源からの水を浴槽に供給する浴槽給水経路と、前記浴槽から取り出された水を給湯機本体に導入した後前記浴槽へ戻すように循環させる水循環経路とを有し、前記水循環経路は、前記浴槽給水経路が接続されて、前記浴槽給水経路との接続部によって上流部と下流部とに区分され、前記水循環経路の下流部には、水を前記浴槽へ送るポンプが設けられ、前記ポンプは、浴槽給水時に水循環時よりも小さい回転数で駆動可能に構成されることを特徴とする。

本発明によれば、浴槽給水時に浴槽への迅速な給水を図りつつも、ポンプが無駄に駆動されるのを抑えることができる。

本発明の実施例１に係る給湯機における浴槽給水経路を示す構成図である。本発明の実施例１に係る給湯機における水循環経路を示す構成図である。本発明の実施例１に係る湯はり時の制御のフローチャートである。本発明の実施例１に係る出湯温度制御のフローチャートである。本発明の実施例２に係る給湯機における浴槽給水経路を示す構成図である。本発明の実施例２に係る給湯機における水循環経路を示す構成図である。本発明の実施例２に係る湯はり時の制御のフローチャートである。本発明の実施例２に係るポンプ制御のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態１に係わる給湯機１の例を示す構成図である。

図１に示すように、本実施例に係る給湯機１は、給湯機本体としての貯湯タンクユニット２と、ヒートポンプユニットと呼ばれる熱源ユニット３とを含んで構成されており、貯湯タンクユニット２には熱源ユニット３にて加熱された温水を貯留するためのタンク４が備えられる。給湯機１は、接続配管２０，２１によって浴槽と接続されている。具体的には、浴槽の底面よりも高い位置（例えば、２０ｃｍ）には浴槽給湯端末としてのアダプタ１８が設けられており、このアダプタ１８が給湯機１と接続される。

また、給湯機１は、給水源からの水を浴槽に供給する浴槽給水経路Ａと、浴槽から取り出された水を給湯機本体に導入した後浴槽へ向けて流す水循環経路Ｂとを有する。給水源には、高温水源や低温水源があり、本実施例では、タンク４が高温水源であり、水道が低温水源となっている。

浴槽給水経路Ａは、図１に示すように、タンク４からの水を流通させる高温水配管６と、水道からの水を流通させる低温水配管８と、高温水配管６及び低温水配管８からの水を混合する混合弁５と、混合弁５で混合された水を浴槽ヘ向けて流通させる風呂出湯配管１０とを備えている。浴槽給水経路Ａは、水循環経路Ｂに接続されている。

高温水配管６には、水圧を設定水圧（例えば１６０ｋＰａ）に減圧する減圧弁７が配置されている。なお、減圧弁７は、それより上流側の水圧が設定水圧よりも高い場合（例えば３００ｋＰａ）には減圧を行う一方、水圧が設定水圧よりも低い場合（例えば１００ｋＰａ）にはそのままの水圧で水を通過させるものである。

また、混合弁５より下流側で且つ浴槽給水経路Ａと水循環経路Ｂとの接続部Ｃよりも上流側（即ち、風呂出湯配管１０）には、電磁弁９が配置されている。電磁弁９よりも下流側は通常上流側に比べて低圧であるため、電磁弁９が開動作されると電磁弁９よりも上流側に存在する水が圧力によって押出されるようにして流出する。また、風呂出湯配管１０には、浴槽給水時の流量を検知するためのふろ流量センサ１１が配置されている。

浴槽給水動作としては、浴槽設定温度（例えば、４２℃）に応じた温度の温水を供給する湯張り動作と、浴槽設定温度よりも高温の温水（例えば、６０℃）を供給する高温差し湯動作と、浴槽設定温度よりも低温の水を供給する差し水動作とがある。そして、図１に示すように、湯張り動作は、タンク４からの高温水と水道からの低温水とを混合弁５において混合して浴槽設定温度に応じた温度とした湯水を浴槽に供給する動作である。また、高温差し湯動作は、基本的には湯張り動作と共通する動作である。また、差し水動作は、低温水源からの低温水（例えば、水道水）をそのまま浴槽に供給する動作であり、差し水動作では水道のみが給水源となる。

水循環経路Ｂは、図２に示される経路であり、後述するように、浴槽水を加熱する浴槽水加熱動作（いわゆる追焚）と、浴槽水の有無やその温度を検知するために浴槽水を循環させる浴槽水引き込み動作とを行うものである。

水循環経路Ｂは、上述のとおり、浴槽給水経路Ａと接続されており、浴槽給水経路Ａと水循環経路Ｂとの接続部Ｃを挟んで上流部Ｂ１と下流部Ｂ２とに区分される。また、水循環経路Ｂの下流部Ｂ２には水を浴槽へ送り出すポンプ１６が設けられており、このポンプ１６の駆動方向によって水循環経路Ｂの上流部Ｂ１と下流部Ｂ２とが決定される。本実施例では、前記接続配管２０と接続される方が上流部Ｂ１であり、前記接続配管２１と接続される方が下流部Ｂ２となっている。

水循環経路Ｂの上流部Ｂ１には、上流部Ｂ１を流れる水の温度を検知するふろ温度センサ１２と、浴槽の水位を検知する水位センサ１３が配置されている。なお、ふろ温度センサ１２は、水循環経路Ｂに引き込まれた浴槽水の温度を検知するために用いられる他、浴槽給水動作の際に浴槽へ供給される水の温度を検知するためにも用いられる。そして、ふろ温度センサ１２によって検知された温度に基づいて、混合弁５がフィードバック制御される。

水循環経路Ｂの下流部Ｂ２は、浴槽水を加熱する熱交換器２２に流通させる加熱経路Ｂ２１と、熱交換器２２をバイパスするバイパス経路Ｂ２２の二つの経路に分岐している。加熱経路Ｂ２１とバイパス経路Ｂ２２とは、前記接続部Ｃより下流側の分岐部Ｄにおいて分岐しており、さらに分岐部Ｄより下流側の合流部Ｅにおいて合流する。前記ポンプ１６は、接続部Ｃと分岐部Ｄとの間に配置されている。

また、接続部Ｃと分岐部Ｄとの間には、上流部Ｂ１の水の流れを検知する水流検知部としての水流スイッチ１７が配置されている。なお、水流スイッチ１７は、水の流れの有無を検知するものであるが、水流検知部としては、これ以外にも単位時間当たりの流量を検知可能な流量センサを用いても良い。

また、分岐部Ｄには、加熱経路Ｂ２１へ流れる水とバイパス経路Ｂ２２へ流れる水との流量比率を変更可能な流量調整弁１４が配置されている。そして、上述した浴槽水加熱動作を行う場合には、循環経路が加熱経路Ｂ２１を通る経路となるように流量調整弁１４を制御し、浴槽水の温度をふろ温度センサ１２で検知する目的のみで浴槽水引き込み動作を行う場合には、循環経路がバイパス経路Ｂ２２を通る経路となるように流量調整弁１４を制御する。また、浴槽給水時も水を加熱する必要はないことから、図１に示すように、流量調整弁１４はバイパス経路Ｂ２２を通る経路となるように制御される。

熱交換器２２は、タンク４内に配置されており、導入された水をタンク４内の高温水と熱交換することにより加熱するものである。但し、熱交換器は、タンク内に配置されるものに限定されず、タンク４外に配置され、タンク４から引き出された高温水と水循環経路Ｂの水とを熱交換させるものであってもよい。

上記のような給湯機では、浴槽給水時は、浴槽給水経路Ａから水循環経路Ｂに流入した水が接続部Ｃにおいて上流部Ｂ１と下流部Ｂ２とに分岐して流れて浴槽に給水され、水循環経路Ｂの上流部Ｂ１では、水が水循環時とは逆方向に流れる状態となる。

また、ポンプ１６は、回転数を制御することにより流量が可変に構成されるものであり、制御部１９からの信号に基づいて回転数が制御される。このポンプ１６は、水循環時に駆動される他、浴槽給水時にも、浴槽への給水を迅速に行うために駆動される。

そして、ポンプ１６は、浴槽給水時に水循環時よりも小さい所定の回転数で駆動される。ポンプ１６の回転数の一例を挙げると、ポンプ１６の水循環時の回転数は４０００〜４５００回転／分であるのに対し、浴槽給水時の所定の回転数は、例えば、２０００回転／分に設定される。上述のとおり、浴槽給水時に浴槽給水経路Ａの上流部と下流部とを流れる水量は、給湯機が設置される場所やポンプ１６の個体差によって異なるものであるが、浴槽給水時の所定の回転数を水循環時の回転数の半分以下に設定しておけば、設置場所やポンプ１６の個体差によってばらつきがあったとしても、概ねどの給湯機においても、水循環経路Ｂの上流部Ｂ１を通って浴槽に供給されていた水を水循環経路Ｂの下流部Ｂ２に引き込んでしまうことが無い。従って、浴槽への迅速な給水を行って、浴槽給水時の時間を短縮することがことができる。

次に、図３及び図４を用いて、浴槽給水動作の一例である湯張り動作について説明する。

浴槽への給水時は、図３のように電磁弁９を開き（Ｓ１０１）、流量調整弁１４を循環回路側全開（Ｓ１０２）とし、風呂循環ポンプ１６を予め実験的に求めた浴槽内の温水を引き込まない程度の所定の回転数で制御を実施する（Ｓ１０３）。この所定の回転数は、水循環時の回転数よりも小さい回転数に設定される。

出湯温度制御（Ｓ１０４）は、図４のように、ふろ流量センサ１１が流量を検知（Ｓ１０４ａ：ＹＥＳ）することで、混合弁５が温度制御を開始する。ふろ温度センサ１２が検知する温度に基づき、「所定温度＞ふろ温度センサ１２が検知する温度」の場合（Ｓ１０４ｂ：ＹＥＳ）、ふろ温度センサ１２が所定の温度となるように混合弁５の混合比率を調整する（Ｓ１０４ｄ）。具体的には、混合弁５の高温水配管６側の比率を大きくする。一方、「所定温度＜ふろ温度センサ１２が検知する温度」の場合（Ｓ１０４ｃ：ＹＥＳ）、ふろ温度センサ１２が所定の温度となるように混合弁５の混合比率を調整する（Ｓ１０４ｅ）。具体的には、混合弁５の低温水配管８側の比率を大きくする。

そして、「出湯量≧所定量」に達した場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、ポンプ１６を停止し（Ｓ１０６）、電磁弁９を閉じ（Ｓ１０７）、混合弁５の温度制御を停止して（Ｓ１０８）、浴槽への出湯を終了する。

本実施例に係る給湯機によれば、浴槽給水時はポンプが水循環時よりも小さい回転数で駆動されるため、ポンプが水循環経路の上流部から水を不適切に吸い込んでしまうのを防止することができる。従って、浴槽給水時に浴槽への迅速な給水を図りつつも、ポンプが無駄に駆動されるのを抑えることができる。

また、仮にポンプを水循環時と浴槽給水時とで同じ回転数で駆動したことで水循環経路の上流部側から下流部に水を引き込んでしまった場合には、ふろ温度センサ１２での水の温度が浴槽給水経路から供給される実際の水温とは異なることとなる。このため、正確な温度で浴槽給水を行うことができなかったり、ふろ温度センサ１２で検知される温度が不安定となって混合弁のフィードバック制御が安定しない状況も発生し得る。しかし、本実施例に係る給湯機によれば、正確な温度で浴槽給水を行うことができ、また、混合弁のフィードバック制御も安定させることができる。また、給水の正確な温度を検知するためや混合弁のフィードバック制御を安定させるためには、例えば、ふろ温度センサ１２とは別に浴槽給水経路にも温度センサを設けるといった方法が考えられるが、このような方法に比べると、本実施例に係る給湯機は温度センサがふろ温度センサ１２だけで充分であることから、部品を集約し、コストを低減することができる。

さらに、浴槽給水時のポンプ１６の回転数を水循環時の回転数よりも小さい所定の値に予め設定しておくことで、制御を簡素化することができる。

次に、実施例２に係る給湯機について、図５〜８に基づいて説明する。なお、実施例１と共通する構成については実施例１と同一符号を付して説明を割愛することとする。

本実施例に係る給湯機１は、浴槽給水時に水循環経路Ｂの上流部Ｂ１を接続部Ｃから浴槽へ向かって水が流れるようにポンプ１６の回転数が制御される。具体的には、図５に示すように、水循環経路Ｂの上流部Ｂ１に、上流部Ｂ１の水の流れを検知する水流検知部としての水流スイッチ１７が配置されている。この水流スイッチ１７からの信号は、制御部１９に入力されている。そして、ポンプ１６は、水流検知部で検知される水の流れ方向に基づいて回転数が制御される。即ち、水流スイッチ１７での検知結果に基づいて、ポンプ１６が制御部１９によってフィードバック制御される。なお、水流検知部として例えば単位時間当たりの流量を検知可能な流量センサを用いた場合には、単位時間当たりの流量が０Ｌ／分以下であるか０Ｌ／分よりも多いかによって、水の流れ方向を検知することができる。水循環経路Ｂは、図６に示される経路であるが、説明を省略する。

次に、図７及び図８を用いて、浴槽給水動作の一例である湯張り動作について説明する。

浴槽給水時は、図５のように電磁弁９を開き（Ｓ２０１）、流量調整弁１４を循環回路側全開（ＳＡ２０２）とし、風呂循環ポンプ１６を全開で回転させる（Ｓ２０３）。なお、Ｓ２０４の出湯温度制御は、実施例１のＳ１０４の出湯温度制御と同様である。

通常、湯はり開始の時点では浴槽内が空の状態であるため、温水が浴槽のアダプタ１８まで溜まる間は水循環経路Ｂの上流部Ｂ１から水が浴槽へ流出しやすく、ポンプ１６を水循環時と同じ程度の高い回転数で回転させても、上流部Ｂ１から下流部Ｂ２に水を引き込むことがない。延いては、混合弁のフィードバック制御に影響を与えることがない。

一方、アダプタ１８まで水が溜まった場合には、水循環経路Ｂの上流部Ｂ１の水が浴槽へ流出しにくくなり、本来であれば水循環経路Ｂの上流部Ｂ１を通って浴槽に供給されていた水を水循環経路の下流部に引き込んでしまったり、場合によっては浴槽の水を上流部Ｂ１を経て下流部Ｂ２まで引き込んでしまうおそれがある。従って、混合弁のフィードバック制御に影響を与えてしまうおそれもある。

そこで、図６のように風呂出湯配管１０上に配置した水流スイッチ１７の状態を参照し、ポンプ１６の制御を実施する（Ｓ２０５）。具体的には、ポンプ１６は、水が浴槽から接続部へ向かって流れていることを水流スイッチ１７で検知した場合には、回転数が小さくなるように制御される。即ち、ポンプ１６は、水流スイッチ１７が水の流れを検知した場合（Ｓ２０５ａ：ＹＥＳ）、ポンプ１６が浴槽の水を水循環経路Ｂ側へ引き込んでいると考えられるため、水流スイッチ１７が水の流れを検知しない状態になるまで、ポンプ１６の回転数を下げる制御を実施する（Ｓ２０５ｂ）。

なお、浴槽内の水量が増えるほど水循環経路Ｂの上流部Ｂ１から水が浴槽へ流出しにくくなると考えられる。従って、このポンプ１６の制御は湯はり中継続して実施される。具体的には、水流スイッチ１７が水の流れを検知していた状態から水の流れを検知しない状態となった際のポンプ１６の回転数を維持するが、その後水流スイッチ１７が水の流れを検知した場合には、再度、水流スイッチ１７が水の流れを検知しない状態になるまで、ポンプ１６の回転数を下げる制御を実施する。

そして、「出湯量≧所定量」に達した場合（Ｓ２０６：ＹＥＳ）、ポンプ１６を停止し（Ｓ２０７）、電磁弁９を閉じ（Ｓ２０８）、混合弁５の温度制御を停止して（Ｓ２０９）、浴槽への給水を終了する。

本実施例に係る給湯機によれば、浴槽給水時はポンプが水循環時よりも小さい回転数で駆動されるため、ポンプが水循環経路の上流部から水を不適切に吸い込んでしまうのを防止して、浴槽給水経路から水循環経路に流入した水を上流部及び下流部から浴槽に給水することができる。従って、浴槽給水時に浴槽への迅速な給水を図りつつも、ポンプが無駄に駆動されるのを抑えることができる。

さらに、水流スイッチ１７の検知結果に基づいてポンプ１６の回転数を制御する構成とすれば、水循環経路Ｂの上流部Ｂ１から下流部Ｂ２に水を引き込まないようにしつつも比較的高い回転数でポンプ１６を駆動することができる。従って、例えば実施例１のように、ある程度余裕を持たせた回転数よりも高い回転数でポンプ１６を制御することができ、浴槽給水経路Ａから水循環経路の下流部Ｂ２に引き込む水の量を増やすことができ、より短時間で湯はりを行うことができる。

なお、本発明は、上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。

例えば、上記実施形態においては、ヒートポンプを熱源としたヒートポンプ給湯機を例に説明したが、これ以外にも、ヒータを熱源とした電気温水器にも適用することができる。また、本発明は、タンクの温水を浴槽給水に用いる給湯機だけではなく、タンクの高温水を熱媒体として用い、低温水と熱交換させることによって間接的に加熱して浴槽へ給水する給湯機にも適用することができる。さらには、これらの貯湯式の給湯機に係らず、ガスや石油等の燃料を燃焼させて低温水を加熱して浴槽に給水する瞬間式の給湯機にも適用することができる。

１…給湯機、２…貯湯タンクユニット、３…熱源ユニット、４…タンク、５…混合弁、６…高温水配管、７…減圧弁、８…低温水配管、９…電磁弁、１０…風呂出湯配管、１１…ふろ流量センサ、１２…ふろ温度センサ、１３…水位センサ、１４…流量調整弁、１６…ポンプ、１７…水流スイッチ、１８…アダプタ、１９…制御部、２０、２１…接続配管、２２…熱交換器、Ａ…浴槽給水経路、Ｂ…水循環経路、Ｂ１…上流部、Ｂ２…下流部、Ｃ…接続部、Ｄ…分岐部、Ｅ…合流部

Claims

給水源からの水を浴槽に供給する浴槽給水経路と、
前記浴槽から取り出された水を給湯機本体に導入した後前記浴槽へ戻すように循環させる水循環経路とを有し、
前記水循環経路は、前記浴槽給水経路が接続されて、前記浴槽給水経路との接続部によって上流部と下流部とに区分され、
前記水循環経路の下流部には、水を前記浴槽へ送るポンプが設けられ、
前記ポンプは、浴槽給水時に水循環時よりも小さい回転数で駆動可能に構成されることを特徴とする給湯機。
前記ポンプは、浴槽給水時の回転数が水循環時の回転数よりも小さい所定の回転数に予め設定されることを特徴とする請求項１に記載の給湯機。
前記ポンプは、浴槽給水時に水が前記水循環経路の上流部を接続部から浴槽へ向かって流れるように回転数が制御されることを特徴とする請求項１に記載の給湯機。
前記水循環経路の上流部には、水の流れを検知する水流検知部が設けられ、
前記ポンプは、前記水流検知部で検知される水の流れ方向に基づいて回転数が制御されることを特徴とする請求項３に記載の給湯機。
前記ポンプは、水が浴槽から接続部へ向かって流れていることを前記水流検知部で検知した場合には、回転数が小さくなるように制御されることを特徴とする請求項４に記載の給湯機。