JP6437887B2 - 風呂装置 - Google Patents

Description

本発明は、浴槽水の追い焚き運転を行う風呂装置に関するものである。

従来よりこの種の風呂装置においては、追い焚きスイッチの操作に基づいて浴槽水を風呂熱交換器に循環させて浴槽水を加熱する追い焚き運転を行う際に、風呂熱交換器の滞留水とバイパス管からの未加熱の浴水とを混合後の温度が所定温度を超えないように三方切換弁の開度をフィードバック制御しながら混合して浴槽へ供給するようにしたものがあった（特許文献１）。

特開２００５−４３０００号公報

ところが、この従来のものでは、混合後の温度が所定温度を超えないようにフィードバック制御しているために、フィードバックの反応を早くすると循環開始当初に混合後の温度がオーバーシュートし高温の湯が浴槽に供給される恐れがあり、反応を遅くすると風呂熱交換器からの滞留水が過剰にぬるめられて浴槽に供給されることとなり、高温の滞留水を浴槽水の加熱に有効利用できないという課題があった。

そこで、本発明は上記課題を解決するため、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク内に配置されて浴槽水を加熱する風呂熱交換器と、浴槽と前記風呂熱交換器とを浴槽水が循環可能に接続する循環回路と、前記循環回路に設けられた循環ポンプと、前記風呂熱交換器をバイパスして前記循環回路を短絡接続するバイパス管と、前記バイパス管と前記循環回路の接続点に設けられた三方切換弁と、前記貯湯タンクの前記風呂熱交換器高さ付近の貯湯温度を検出する温度検出手段とを備え、前記温度検出手段で浴槽水を加熱する運転の開始前に検出する貯湯温度に応じて前記三方切換弁の指定開度を決定し、浴槽水を加熱する運転の開始時には決定された指定開度となるように前記三方切換弁を制御し、前記指定開度は、前記貯湯温度が所定温度未満であると前記循環回路の前記風呂熱交換器側全開かつ前記バイパス管側全閉の開度に決定され、前記貯湯温度が前記所定温度以上であると前記バイパス管側と前記風呂熱交換器側とが連通する開度で、かつ前記貯湯温度が高いほど前記風呂熱交換器側の開度が小さくなる開度に決定されるようにした。

また、前記三方切換弁は、弁軸の軸線方向に直交する方向において対向して開口された第１、第２の開口部と、前記弁軸の軸線方向において開口された第３の開口部とを有し、内部に弁室が形成された弁本体と、前記弁軸の軸線方向に直交する方向に開口された第１ポートと、前記第３の開口部に対応して前記弁軸の軸線方向に開口された第２ポートとを有して前記弁室内に配置されて前記弁軸で回動される弁体と、前記弁室内の前記第１、第２の開口部に対応する位置にそれぞれ設けられて前記弁体外表面と接触する第１、第２のシートリングとを備え、前記弁体は、前記第１ポートの１８０°背面側に前記弁軸の軸線方向に平行な第１の平面部を形成し、および／または前記弁軸の軸線方向に直交する平面において、前記弁軸の一方向周りに前記第１ポートから９０°離間して前記弁軸の軸線方向に平行な第２の平面部を形成した構成とした。

本発明によれば、浴槽水の加熱開始時にほぼ一定の温度で浴槽に安全に供給可能なため、風呂熱交換器内の滞留水を浴槽水の加熱に効率的に利用することができる。

本発明の一実施形態の風呂装置の概略構成図 本発明の一実施形態の三方切換弁の（Ａ）縦断面図と（Ｂ）横断面図 同一実施形態の三方切換弁の作動を説明するための横断面図 同一実施形態の流量比と弁体の向きの関係を説明するための図 別の実施形態の三方切換弁の（Ａ）縦断面図と（Ｂ）横断面図 同一実施形態の風呂自動運転を説明するためのフローチャート（１） 同一実施形態の風呂自動運転を説明するためのフローチャート（２） 同一実施形態の追い焚き運転を説明するためのフローチャート

次に、本実施形態の風呂装置１について、図１に基づいて説明する。

２は加熱装置としてのヒータ３を内部に備え、湯水を貯湯する貯湯タンク、４は貯湯タンク２の底部に給水する給水管、５は貯湯タンク２の頂部から出湯する出湯管、６は給水管４から分岐された給水バイパス管、７は出湯管５からの湯と給水バイパス管６からの水とを混合する混合弁、８は混合弁７と給湯栓９とを接続する給湯管、１０は給湯管８に設けられ、混合弁７からの給湯流量を検出する給湯流量センサ、１１は混合弁７からの湯水の温度を検出する給湯温度センサ、１２は貯湯タンク２の側面上下に複数設けられて貯湯タンク２内の湯水の温度を検出する貯湯温度センサである。

１３は貯湯タンク２内の上部に設けられて貯湯タンク２内の湯を熱源として浴槽水を加熱する風呂熱交換器、１４は風呂熱交換器１３と浴槽１５とを浴槽水が循環可能に接続する風呂循環回路、１６は風呂循環回路１４の一方（戻り管１４Ａ）と他方（往き管１４Ｂ）とをバイパス接続する風呂バイパス管、１７は戻り管１４Ａに設けられ浴槽水を風呂熱交換器１３へ送る風呂ポンプ、１８は風呂ポンプ１７と浴槽１５との間の戻り管１４Ａに設けられ浴槽１５内の浴槽水の水位を圧力により検出する水位センサ、１９は戻り管１４Ａに設けられ浴槽１５から戻ってくる浴槽水の温度を検出する風呂温度センサ、２０は風呂ポンプ１７の下流側に設けられ風呂循環回路１４内の流水の有無を検出する流水スイッチである。

風呂循環回路１４の戻り管１４Ａと風呂バイパス管１６の分岐点には、三方切換弁２１が設けられており、三方切換弁２１の第１の開口部２１Ａは戻り管１４Ａの風呂熱交換器１３側と接続され、第２の開口部２１Ｂは風呂バイパス管１６と接続され、第３の開口部２１Ｃは戻り管１４Ａの浴槽１５側と接続されている。

２２は給湯管８から分岐されて風呂循環回路１４の戻り管１４Ａに接続される湯張り管、２３は湯張り管２２を流れる湯水の流量（湯張り流量）を検出する湯張り流量センサ、２４は湯張り管２２の開閉を行う湯張り電磁弁、２５は風呂循環回路１４から給湯管８への湯水の逆流を阻止する逆止弁である。

２６はこの風呂装置１の操作部としてのリモートコントローラで、風呂装置１の作動状態や給湯設定温度や風呂設定温度などの設定状態を表示する表示部２７と、給湯設定温度や風呂設定温度を変更するための変更スイッチ２８と、浴槽１５へ設定量の湯張りを行った後設定時間だけ保温運転を実施する風呂自動運転を行わせる風呂自動スイッチ２９と、浴槽１５内の浴槽水を風呂設定温度＋αまで加熱する追い焚き運転を行わせる追い焚きスイッチ３０と、後述する配管クリーニング運転を行わせる配管クリーニングスイッチ３１とが設けられている。

３２は給湯流量センサ１０、給湯温度センサ１１、貯湯温度センサ１２、水位センサ１８、風呂温度センサ１９、流水スイッチ２０、湯張り流量センサ２３の検出値が入力され、三方切換弁２１、ヒータ３、混合弁７、風呂ポンプ１７、湯張り電磁弁２４の作動を制御して、貯湯タンク２内の湯水を沸き上げ目標温度に加熱する沸き上げ運転、給湯設定温度の湯水を給湯する給湯運転、前記風呂自動運転、前記追い焚き運転および前記配管クリーニング運転を行わせると共に、リモートコントローラ２６と通信可能に接続された制御部である。この制御部３２は、予め風呂装置の各種作動を制御するためのプログラムが記憶されていると共に、演算、比較、記憶機能、時計機能を有しているものである。

次に、本発明の一実施形態の三方切換弁２１を図面に基づいて説明する。
図２（Ａ）は三方切換弁２１の縦断面図、（Ｂ）は横断面図である。３３はＴ字状の弁ケース、３４は球状の弁体、３５は弁体３４を回動させるステッピングモータ、３６は弁体３４を回動可能にステッピングモータ３５と連結する弁軸である。

弁ケース３３には、弁軸３６の軸線方向に直交する方向において対向して開口された第１の開口部２１Ａおよび第２の開口部２１Ｂと、弁軸３６の軸線方向において開口された第３の開口部２１Ｃとを有し、内部に弁体３４が収められる弁室３７が形成されて、全体としてＴ字状の流路が形成されている。この弁ケース３３は鋳物製あるいは樹脂製で、第１の開口部２１Ａと第３の開口部２１Ｃと弁室３７が形成されている弁ケース３３Ａと、第２の開口部２１Ｂが形成されている弁ケース３３Ｂの２部品で形成されている。

弁室３７内の第１の開口部２１Ａに対応する位置には、球状の弁体３４の外表面と接触して弁室３７内と第１の開口部２１Ａ間をシールする第１のシートリング３８が配置され、弁室３７内の第２の開口部２１Ｂに対応する位置には、球状の弁体３４の外表面と接触して弁室３７内と第２の開口部２１Ｂ間をシールする第２のシートリング３９が配置され、弁体３４の外周の弁室３７は第３の開口部２１Ｃに連通している。

弁体３４には、弁軸３６の軸線方向に直交する方向に開口された第１ポート４０と、第３の開口部２１Ｃに対応して弁軸３６の軸線方向に開口された第２ポート４１とが開口されてＬ字状の流路が形成されていると共に、第１ポート４０の１８０°背面側に球状の弁体３４を削って弁軸３６の軸線方向に平行な第１の平面部４２が形成され、弁軸３６の軸線方向に直交する平面において、弁軸３６の一方向周りに第１ポート４０から９０°離間して球状の弁体３４を削って弁軸３６の軸線方向に平行な第２の平面部４３が形成されている。

第１の平面部４２および第２の平面部４３の直径αは同一で、かつ第１ポート４０の開口端の直径βよりも大径にしており、第１ポート４０が弁室３７内に連通し、第１の開口部２１Ａと第２の開口部２１Ｂとが球状の弁体３４と第１、第２のシートリング３８、３９によって閉鎖された閉止状態から、ステッピングモータ３５の駆動により弁体３４が回動する際に、第１ポート４０が第１のシートリング３８または第２のシートリング３９を超えて第１の開口部２１Ａまたは第２の開口部２１Ｂに連通するよりも先に、第１の平面部４２および第２の平面部４３が第２のシートリング３９または第１のシートリング３８を超えて第２の開口部２１Ｂまたは第１の開口部２１Ａに連通するようにしている。

次に、弁体３４の回動時の状態を、図３に示す弁体３４の回動する状態を説明するための横断面図に基づいて説明する。なお、第１、第２のシートリング３８、３９上の黒点は、球形状の弁体３４と直線形状のシート面との間のシール位置を説明するために便宜上示したものである。

図３（Ａ）では第１ポート４０が９０°の位置に向けられ、弁室３７と第１の開口部２１Ａと第２の開口部２１Ｂとが球状の弁体３４と第１のシートリング３８および第２のシートリング３９との全面接触によって閉鎖され、第１の開口部２１Ａ、第２の開口部２１Ｂ、第３の開口部２１Ｃの全てが閉止された全閉止状態となっている。

図３（Ｂ）では、（Ａ）の状態から弁体３４を反時計回りに１４°回動させた状態を示し、第１ポート４０の開口端の反時計回り下流側においては、球状の弁体３４と第１のシートリング３８とが接触している状態で、第１ポート４０と第１の開口部２１Ａは連通していないと同時に第１ポート４０と弁室３７とが連通しているのに対し、第１の平面部４２および第２の平面部４３の反時計回り下流側においては、球状の弁体３４と第２のシートリング３９との接触状態がわずかに解除されてシール切れが生じ、弁室３７と第２の開口部２１Ｂとが連通している状態となっている。

図３（Ｃ）では、（Ｂ）の状態から弁体３４を反時計回りにさらに７°回動させた状態を示し、第１ポート４０の開口端の反時計回り下流側においては、球状の弁体３４と第１のシートリング３８とのわずかに接触状態が解除され、第１ポート４０と第１の開口部２１Ａとがわずかに連通していると同時に第１ポート４０と弁室３７とが連通している状態であるのに対し、第１の平面部４２および第２の平面部４３の反時計回り下流側においては、球状の弁体３４と第２のシートリング３９との間に隙間が発生し、弁室３７と第２の開口部２１Ｂとが連通している状態となる。

図３（Ｅ）では、（Ｃ）の状態から弁体３４を反時計回りにさらに２４°回動させた状態を示し、第１ポート４０が第１の開口部２１Ａおよび弁室３７に連通すると共に、第１の平面部４２および第２の平面部４３の反時計回り下流側においては、球状の弁体３４と第２のシートリング３９との間に最大の隙間が発生し、弁室３７と第２の開口部２１Ｂとが連通している状態となる。

図３（Ｆ）では、（Ｅ）の状態から弁体３４を反時計回りにさらに２６°回動させた状態を示し、第１ポート４０の開口端の反時計回り上流側において、球状の弁体３４と第１のシートリング３８とが接触し、第１ポート４０と弁室３７とが連通していない状態となり、第２の開口部２１Ｂは弁室３７と連通しているも、第３の開口部２１Ｃとは連通していない状態となる。

図３（Ｇ）では、（Ｆ）の状態から弁体３４を反時計回りにさらに１９°回動させた状態を示し、球状の弁体３４の外周面が第１のシートリング３８と第２のシートリング３９とに接触し、第１ポート４０は第１の開口部２１Ａのみと連通すると共に、第２の開口部２１Ｂは弁室３７と連通していない状態となる。

次に、第３の開口部２１Ｃから流体が流入した場合における全流量に対する第２の開口部２１Ｂへの流量比について、図４に基づいて説明する。図４の実線は本実施形態の第１ポート４０の向きと流量比の関係を示すグラフで、点線は参考形態の同グラフである。

弁体３４の第１ポート４０が９０°を向いた状態（図３（Ａ））では、全閉状態で流量比は０％で、弁体３４が反時計回りに回動され、１０４°の位置（図３（Ｂ））に到達すると、流量比は１００％となる。

そして、さらに反時計回りに回動され、１１１°の位置（図３（Ｃ））までは流量比１００％のまま推移するが、１１１°を超えると第１ポート４０が第１の開口部２１Ａと連通し始め、第１ポート４０の連通面積の急増に伴って１２０°程度までは流量比が５０％近くまで急激に低下し、そこから１３５°（図３（Ｅ））を中心として１５０°程度までは反時計回りの回動に伴って徐々に流量比が低下する。

さらに反時計回りに回動すると、第１の平面部４２と第２の平面部４３とがそれぞれ第２のシートリング３９との間で形成する隙間の急減に伴って１６１°直前までは流量比が急低下し、１６１°の位置（図３（Ｆ））に至ると流量比が０％となり、そこから０°までは０％のまま推移する。なお、０°より先は説明を省略する。

このようにして、第１ポート４０を弁室３７内に向けることによって第１、第２のシートリング３８、３９が弁体３４の外周に全周接触することで第１、第２、第３の開口部２１Ａ、Ｂ、Ｃを全て閉鎖することができ、さらに、閉鎖状態から弁体３４を約４５°前後回動させることで、第１ポート４０が第１の開口部２１Ａまたは第２の開口部２１Ｂと連通すると共に弁室３７内に連通し、同時に、第１の平面部４２または第２の平面部４３によって弁室３７と第２の開口部２１Ｂまたは第１の開口部２１Ａが連通し、第１の開口部２１Ａと第２の開口部２１Ｂを半開状態とすることができる簡易な構成の三方切換弁２１を実現できる。また、第１ポート４０の向きを変えることで、混合比あるいは分配比も変更することができる。

次に、図４中の点線で示した参考形態１の流量比について説明する。この参考形態１では、本実施形態の第１の平面部４２および第２の平面部４３の直径αが第１ポート４０の開口端の直径βよりも小さくされている。

この参考形態１においては、第１の平面部４２および第２の平面部４３の直径αが第１ポート４０の開口端の直径βよりも小さくされているために、９０°から反時計回りに回動すると最初に第１ポート４０が第１の開口部２１Ａと連通し、さらに反時計回りに回動することで第１の平面部４２および第２の平面部４３が形成する隙間によって弁室３７と第２の開口部２１Ｂとが連通することとなり、流量比としては必ず０％から徐々に立ち上がり、４５°の位置で最大の流量比となり、反時計回りのさらなる回動によって流量比が０％に向けて減少していくこととなる。

次に、第１の平面部４２および第２の平面部４３の直径αが第１ポート４０の開口端の直径βと同一である場合の参考形態２について説明すると、９０°から反時計回りに回動すると第１ポート４０が第１の開口部２１Ａと連通すると同時に、第１の平面部４２および第２の平面部４３が形成する隙間によって弁室３７と第２の開口部２１Ｂとが連通することとなり、流量比としては５０％付近から立ち上がり、本実施形態と同じように徐々に流量比が低下していくこととなるが、第１または第２の平面部４２、４３の直径αや第１ポート４０の開口端の直径β、あるいは組み付け状態に多少のバラツキなどが発生した場合、最初に流体が流れ始めるのが第１の開口部２１Ａになるか第２の開口部２１Ｂになるかは三方切換弁２１個々のバラツキとなる。

このように、参考形態１では流量比０％から立ち上がり、参考形態２では流量比がどうなるのかがわからないのに対し、本実施形態では必ず流量比１００％からとなるため、例えば、図１のシステムとは異なるが、第３の開口部２１Ｃから流入する流体が高温であった場合、三方切換弁２１の閉止状態から半開状態に移行する際に、必ず第１の開口部２１Ａから高温の流体が流れ始めるため、安全な切換動作を実現することができる。

また、任意の流量比Ｘ％を確保しようとした場合、参考形態１では流量比Ｘ％以上を確保できる三方切換弁２１の第１ポート４０の向きの範囲が狭く、また参考形態２では範囲の大きさのバラツキが大きく発生するのに対し、本実施形態では範囲が広く、ステッピングモータ３５のバラツキや、弁体３４の組み付け角度のバラツキがあっても確実に流量比Ｘ％を確保できる。

図５は、本発明の三方切換弁の別の実施形態を示し、先の実施形態と異なる点のみを説明すると、第１、第２の平面部４２、４３の直径は第１ポート４０の直径と同一あるいは、第１ポート４０の直径よりも小さくされているが、第１、第２の平面部４２、４３の中心高さ位置に、第１、第２の平面部４２、４３よりも外側に向けて球状の弁体３４の外表面に彫り込んだ凹部４２ａ、４３ａが設けられているものである。

この凹部４２ａ、４３ａによって、弁体３４を反時計回りに回動すると、第１ポート４０の開口端による第１または第２のシートリング３８、３９とのシール切れよりも早く、第１、第２の平面部４２、４３に連通する凹部４２ａ、４３ａと第２または第１のシートリング３９、３８とのシール切れが訪れ、、例えば、図１のシステムとは異なるが、第３の開口部２１Ｃから流入する流体が高温であった場合、三方切換弁２１の閉止状態から半開状態に移行する際に、必ず第１の開口部２１Ａから高温の流体が流れ始めるため、安全な切換動作を実現することができる。

＜沸き上げ運転＞
次に、沸き上げ運転について説明する。本実施形態の風呂装置１は電源として深夜時間帯の電力料金単価が安価な契約電力を用いており、制御部３２は、深夜時間帯になると過去の給湯実績等から翌日に必要な貯湯量を算出し、この貯湯量を深夜時間帯の終了時刻に沸き上げ完了するように沸き上げ開始時刻を算出し、沸き上げ開始時刻になるとヒータ３を駆動開始して貯湯タンク２内の湯水を沸き上げ、深夜時間帯の終了時刻にヒータ３を駆動停止して沸き上げ運転が行われる。

＜給湯運転＞
次に、給湯運転について説明する。使用者が給湯栓９を開くと、給湯流量センサ１０が給湯流量を検出して制御部３２による給湯運転の制御が開始され、給水管４からの水が貯湯タンク２の底部に流入し、貯湯タンク２上部から高温の湯水を押し出して出湯管５から流出し、混合弁７で給水バイパス管６からの低温の水と混合され、混合弁７の制御部３２による給湯温度センサ１１の検出値に基づいた開度調節によって給湯設定温度の湯水となって給湯栓９から給湯され、給湯栓９が閉止されると給湯運転が停止される。

＜風呂自動運転＞
次に、風呂自動運転について図６、図７のフローチャートに基づいて説明する。
風呂自動運転は、設定湯量あるいは設定水位までの湯張り運転と、風呂設定温度での保温運転と、設定水位までの補水運転とからなるものである。

風呂自動スイッチ２９がＯＮされると（ステップＳ１でＹ）、制御部３２は湯張り運転を開始し、ステップＳ２で制御部３２は三方切換弁２１を全閉側（図３（Ａ）の位置）に切り換えて、風呂ポンプ１７に呼び水を行う（ステップＳ３）。この呼び水では、湯張り電磁弁２４を開いて湯張り管２２からの水の全量を風呂ポンプ１７へ流すことで、風呂ポンプ１７内のエアを浴槽１５へ排出し、湯張り流量センサ２３が所定量（ここでは３Ｌ）をカウントすると、湯張り電磁弁２４を閉じて風呂ポンプ１７を正常に駆動可能な状態にしている。

呼び水を終えると制御部３２は、ステップＳ４で三方切換弁２１をバイパス側（図３（Ｈ）の位置）に切り換えて、ステップＳ５で風呂ポンプ１７を駆動し、流水スイッチ２０が流水を検出するか否かを確認する（ステップＳ６）。流水スイッチ２０がＯＦＦ状態のままで流水を検出できない場合（ステップＳ６でＹ）、浴槽１５内に湯水がない状態と判断し、風呂ポンプ１７を停止して（ステップＳ７）、浴槽１５に湯張りする湯張り量をリモートコントローラ２６で予め設定されている設定湯張り量に決定する（ステップＳ８）。

一方、前記ステップＳ６で流水スイッチ２０が流水を検出した場合（ステップＳ６でＮ）は、風呂ポンプ１７を停止して（ステップＳ９）、三方切換弁２１を全閉側（図３（Ａ）の位置）に切り換えて風呂循環回路１４内の流動を遮断して（ステップＳ１０）、水位センサ１８で浴槽１５内の水位を検出する（ステップＳ１１）。

つづいて、検出した水位と予め記憶している設定水位との差分と、予め記憶している浴槽断面積とから設定水位までの残り湯張り量を算出し（ステップＳ１２）、三方切換弁２１をバイパス側（図３（Ｈ）の位置）に切り換えて（ステップＳ１３）、浴槽１５に湯張りする湯張り量を残り湯張り量に決定する（ステップＳ１４）。

湯張り量を決定した後は、制御部３２は、湯張り電磁弁２４を開弁して湯張りを開始し（ステップＳ１５）、リモートコントローラ２６で予め設定していた風呂設定温度の湯を供給するよう混合弁７で調節し、湯張り管２２、戻り管１４Ａ、風呂バイパス管１６、往き管１４Ｂを通じて浴槽１５に風呂設定温度の湯が供給される。

そして、湯張り流量センサ２３が決定した湯張り量をカウントすると（ステップＳ１６でＹ）、制御部３２は、湯張り電磁弁２４を閉弁し（ステップＳ１７）、風呂熱交換器１３の高さ位置付近の貯湯温度センサ１２で貯湯温度を検出し（ステップＳ１８）、検出した貯湯温度に応じて三方切換弁２１の指定開度を決定する（ステップＳ１９）。

ここで、貯湯温度に応じた指定開度は、予め所定の関係が制御部３２に記憶されており、例えば表１に示すような関係としており、貯湯温度が高いほど風呂熱交換器１３側の開度が小さく設定されている。

そして、ステップ２０で風呂ポンプ１７を駆動するとほぼ同時に、ステップＳ２１で三方切換弁２１をバイパス側からステップＳ１９で決定した指定開度へ切り換えるようにし、貯湯タンク２内の高温の湯の温度と相関のある風呂熱交換器１３内の滞留水と、浴槽１５から循環してきた適温の浴槽水とを適切に混合して浴槽１５に吐出することができ、浴槽３０内への高温吐出を防止することができる。

ここで、貯湯温度が第１所定温度より高い場合は、風呂熱交換器１３の滞留水も温度が高くなっているため、三方切換弁２１の指定開度は風呂熱交換器１３側の開度が小さく設定される図３（Ｄ）の位置としており、また、貯湯温度が第１所定温度より低く、第２所定温度（＜第１所定温度）より高い場合は、風呂熱交換器１３の滞留水の温度も比較的低いため、三方切換弁２１の指定開度は図３（Ｄ）の位置よりも風呂熱交換器１３側の開度が大きく設定される図３（Ｅ）の位置としており、さらに貯湯温度が第２所定温度より低い場合は、風呂熱交換器１３の滞留水も十分に低いため、三方切換弁２１の指定開度は風呂熱交換器１３側だけが開いてバイパス管１６側が閉じられた図３（Ｇ）の位置としており、浴槽水の加熱開始時にほぼ一定の温度で浴槽１５に安全に供給可能なため、風呂熱交換器１３内の滞留水を浴槽水の加熱に効率的に利用することができる。

なお、三方切換弁２１の図３（Ｄ）の状態は、三方切換弁２１で風呂熱交換器１３へ分配される湯水の量が、通常の半開（図３（Ｅ））の１３５°の位置よりも、第１の開口部２１Ａから弁体３４を見た場合の第１ポート４０の視認開口面積が小さくなるために減少し、通常の半開位置に比べて浴槽１５へ吐出される浴槽水の温度を比較的低くすることができるものである。

三方切換弁２１を指定開度へ切り換えてから所定時間が経過すると（ステップＳ２２でＹ）、風呂熱交換器１３内の高温の滞留水は全て排出しきったとして、三方切換弁２１を熱交側（図３（Ｇ）の位置）に切り換えて（ステップＳ２３）、浴槽１５内の浴槽水を全て風呂熱交換器１３へ循環させて浴槽水を循環加熱するようにしている。

そして、風呂温度センサ１９で検出する浴槽水の温度が風呂設定温度以上であると（ステップＳ２４でＹ）、風呂ポンプ１７を停止する（ステップＳ２５）と共に、三方切換弁２１を全閉側（図３（Ａ）の位置）として風呂循環回路１４の循環を遮断し（ステップＳ２６）、リモートコントローラ２６により湯張り運転が完了した旨の報知を行う（ステップＳ２７）。

湯張り運転を完了した後は、制御部３２は保温インターバルタイマのカウントを開始して保温運転を開始すると共に、補水運転が必要になると補水運転を行うようにしており、保温インターバルタイマが所定の保温インターバル時間（例えば３０分）をカウントするまでは（ステップＳ２８でＮ）、水位センサ１８により浴槽１５内の水位を検出し（ステップＳ２９）、検出水位が設定水位（ここでは湯張り完了時の学習水位）よりも所定水位以上低いと判定されると（ステップＳ３０でＹ）、検出水位と設定水位との差分と予め記憶している浴槽断面積とから設定水位までの補水量を算出し（ステップＳ３１）、湯張り電磁弁２４を開いて浴槽１５への補水を開始し（ステップＳ３２）、湯張り流量センサ２３で検出した量が補水量に達すると（ステップＳ３３でＹ）、湯張り電磁弁２４を閉じて補水運転を終了する（ステップＳ３４）。

一方、保温インターバルタイマが所定の保温インターバル時間をカウントすると（ステップＳ２８でＹ）、制御部３２は、風呂熱交換器１３の高さ位置付近の貯湯温度センサ１２で貯湯温度を検出し（ステップＳ３５）、検出した貯湯温度に応じて三方切換弁２１の指定開度を決定する（ステップＳ３６）。

そして、ステップＳ３７で風呂ポンプ１７を駆動開始するとほぼ同時に、三方切換弁２１を全閉側（図３（Ａ）の位置）からステップＳ３６で決定した指定開度の位置に向けて図３上の反時計回りに弁体３４を回動すべくステッピングモータ３５を駆動開始する（ステップＳ３６）。

このとき、風呂ポンプ１７の駆動によって風呂循環回路１４内の湯水が循環を始めようとするが、循環開始直後は三方切換弁２１が全閉状態のため浴槽水は循環せず、三方切換弁２１の弁体３４が図３（Ｂ）の位置まで回動すると、三方切換弁２１の第３の開口部２１Ｃから流入した浴槽水が、弁室３７から第２のシートリング３９と弁体３４の第１の平面部４２と第２の平面部４３とが作る隙間から第２の開口部２１Ｂへ浴槽水が流出し、第１の開口部２１Ａからは流出しないことで、風呂バイパス管１６にのみ浴槽水が低流量で循環し始める。

そして、三方切換弁２１の弁体３４が図３（Ｃ）の位置まで回動すると、三方切換弁２１の第３の開口部２１Ｃから流入した浴槽水が、弁室３７から第２のシートリング３９と弁体３４の第１の平面部４２と第２の平面部４３とが作る隙間から第２の開口部２１Ｂへ浴槽水が流出すると共に、弁体３４の第１ポート４０と第１のシートリング３８とが作る隙間から第１の開口部２１Ａにも浴槽水が流出し始め、浴槽１５には風呂バイパス管１６からの非加熱の浴槽水と風呂熱交換器１３からの加熱後の浴槽水とが混合されて供給される。

そして、三方切換弁２１の弁体３４が図３（Ｅ）の位置まで回動すると、三方切換弁２１が半開状態となり、浴槽１５には風呂バイパス管１６からの非加熱の浴槽水と風呂熱交換器１３からの加熱後の浴槽水とが混合されて供給される。この三方切換弁２１の半開状態までの駆動においては、ステッピングモータ３５で弁体３４を９０°の位置から１３５°の位置へ回動させるが、ステッピングモータ３５のバラツキや、弁体３４の組み付け角度のバラツキがあって、実際の弁体３４の位置が１３５°の位置からずれていた場合であっても確実に風呂バイパス管１６からの非加熱の浴槽水と風呂熱交換器１３からの加熱後の浴槽水とを混合することができ、浴槽１５に風呂熱交換器１３の狙い以上に高温の湯が供給される恐れがないものである。

三方切換弁２１を指定開度へ切り換えてから所定時間が経過すると（ステップＳ３９でＹ）、風呂熱交換器１３内の高温の滞留水は全て排出しきったとして、三方切換弁２１を熱交側に切り換えて（ステップＳ４０）、浴槽１５内の浴槽水を全て風呂熱交換器１３へ循環させて浴槽水を循環加熱するようにしている。

そして、風呂温度センサ１９で検出する浴槽水の温度が風呂設定温度以上であると（ステップＳ４１でＹ）、風呂ポンプ１７を停止する（ステップＳ４２）と共に、三方切換弁２１を全閉側（図３（Ａ）の位置）として風呂循環回路１４の循環を遮断する（ステップＳ４３）。

そして、制御部３２は、保温インターバル時間をリセットし（ステップＳ４４）、ステップ２５の湯張り運転の完了からの経過時間が予め定められた風呂保温時間（ここでは２時間）を超過していれば（ステップＳ４５でＹ）、風呂自動運転を終了する（ステップＳ４６）。なお、リモートコントローラ２６の風呂自動スイッチ２９がＯＦＦされると、その時点で風呂自動運転を終了するようにしている。

＜追い焚き運転＞
次に、追い焚き運転について図８のフローチャートに基づいて説明する。
追い焚きスイッチ３０がＯＮされると（ステップＳ４７でＹ）、制御部３２は追い焚き運転を開始して、三方切換弁２１を全閉側（図３（Ａ）の位置）に切り換え（ステップＳ４８）、風呂ポンプ１７に呼び水を行う（ステップＳ４９）。

呼び水を終えると制御部３２は、風呂熱交換器１３の高さ位置付近の貯湯温度センサ１２で貯湯温度を検出し（ステップＳ５０）、検出した貯湯温度に応じて三方切換弁２１の指定開度を決定する（ステップＳ５１）。

そして、ステップＳ５２で三方切換弁２１をバイパス側（図３（Ｈ）の位置）に切り換えて、ステップＳ５３で風呂ポンプ１７を駆動し、流水スイッチ２０が流水を検出するか否かを確認する（ステップＳ５４）。

浴槽１５内に循環可能な水位以上に浴槽水が存在していると、流水スイッチ２０が流れを検出し（ステップＳ５４でＹ）、三方切換弁２１をバイパス側（図３（Ｇ）の位置）からステップＳ５１で決定した指定開度に向けて図３上の時計回りに弁体３４を回動すべくステッピングモータ３５を駆動開始する（ステップＳ５５）。

このとき、三方切換弁２１の弁体３４が図３（Ｆ）の位置の直前まで回動すると、第２のシートリング３９と弁体３４の第１の平面部４２と第２の平面部４３とが隙間を形成し、弁室３７と第２の開口部２１Ｂとが連通するが、第１のポート４０と弁室３７とが連通していないため、第３の開口部２１Ｃから流入した浴槽水は全て第１の開口部２１Ａを介して風呂バイパス管１６に流れて循環する。

そして、三方切換弁２１の弁体３４が図３（Ｆ）の位置の直後まで回動すると、弁体３４の第１ポート４０と第１のシートリング３８とが作る隙間から弁室３７にも浴槽水が流出し始め、さらに第２の開口部２１Ｂにも浴槽水が流出し始め、浴槽１５には風呂バイパス管１６からの非加熱の浴槽水と風呂熱交換器１３からの加熱後の浴槽水とが混合されて供給される。

そして、三方切換弁２１の弁体３４が図３（Ｅ）の位置まで回動すると、三方切換弁２１が半開状態となり、浴槽１５には風呂バイパス管１６からの非加熱の浴槽水と風呂熱交換器１３からの加熱後の浴槽水とが混合されて供給される。この三方切換弁２１の半開状態までの駆動においては、ステッピングモータ３５で弁体３４を１８０°の位置から１３５°の位置へ回動させるが、ステッピングモータ３５のバラツキや、弁体３４の組み付け角度のバラツキがあって、実際の弁体３４の位置が１３５°の位置からずれていた場合であっても確実に風呂バイパス管１６からの非加熱の浴槽水と風呂熱交換器１３からの加熱後の浴槽水とを混合することができ、浴槽１５に風呂熱交換器１５内の狙い以上に高温の湯が供給される恐れがないものである。

三方切換弁２１を指定開度へ切り換えてから所定時間が経過すると（ステップＳ５６でＹ）、風呂熱交換器１３内の高温の滞留水は全て排出しきったとして、三方切換弁２１を熱交側（図３（Ｇ）の位置）に切り換えて（ステップＳ５７）、浴槽１５内の浴槽水を全て風呂熱交換器１３へ循環させて浴槽水を循環加熱するようにしている。

そして、風呂温度センサ１９で検出する浴槽水の温度が風呂設定温度以上であると（ステップＳ５８でＹ）、風呂ポンプ１７を停止する（ステップＳ５９）と共に、三方切換弁２１を全閉側（図３（Ａ）の位置）として風呂循環回路１４の循環を遮断し（ステップＳ６０）、リモートコントローラ２６により追い焚き運転が完了した旨の報知を行って（ステップＳ６１）、追い焚き運転を終了する。

一方、浴槽１５内に循環できる量の浴槽水が貯められていない等によって前記ステップＳ４８で流水が検知できない場合は（ステップＳ５４でＮ）、直ちに風呂ポンプ１７を停止し（ステップＳ６２）、三方切換弁２１を初期位置である全閉側（図３（Ａ）の位置）に切り換え（ステップＳ６３）、リモートコントローラ２６により追い焚き運転が行えない旨のエラー報知を行って（ステップＳ６４）、追い焚き運転を終了する。

なお、指定開度のうち貯湯温度が第１所定温度以上の場合の位置として、図３（Ｄ）の１３０°位置に代えて、図３（Ｉ）に示す−４５°の位置を採用してもよい。この図３（Ｉ）の位置では、第１ポート４０が第２の開口部２１Ｂおよび弁室３７に連通すると共に、第１の平面部４２および第２の平面部４３の時計回り下流側においては、球状の弁体３４と第１のシートリング３８との間に最大の隙間が発生し、弁室３７と第１の開口部２１Ａとが連通している状態とし、第１の開口部２１Ａから弁体３４を見た場合の弁体３４と第１のシートリング３８との間の視認開口面積が、第２の開口部２１Ｂから弁体３４を見た場合の第１ポート４０の視認開口面積よりも小さくしている。

この図３（Ｉ）の位置においては、図３（Ｄ）の１３０°位置による場合よりも弁体３４の角度ズレに対するロバスト性が高く、より確実に空の浴槽１５内に供給される湯水の温度を低下させて安全性を確保でき、風呂熱交換器１３内の高温の滞留水による浴槽１５への高温湯の吐出を確実に防止することができる。

なお、本発明は上記一実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で変更可能なもので、上記一実施形態では三方切換弁２１を戻り管１４Ａ側に設けているが、往き管１４Ｂ側に設けてもよいものである。

また、本実施形態では弁体３４に第１の平面部４２と第２の平面部４３の両方を設けて、分配あるいは混合時の弁室３７から流出する流量を確保しているが、弁室３７から流出する流量が少なくてもよい場合は、第１の平面部４２と第２の平面部４３のいずれか一方のみを設ける構成としてもよく、また、弁体３４は球状のみに限られず、柱状であってもよいものである。

また、本実施形態では、加熱手段３として貯湯タンク２内に電熱ヒータを設けた構成で説明したが、これに限らず、貯湯タンク２の下部と上部とを接続する循環回路中にヒートポンプ式の加熱手段を設けた構成としてもよいものである。

１ 風呂装置
２ 貯湯タンク
３ ヒータ
４ 給水管
５ 出湯管
６ 給水バイパス管
７ 混合弁
８ 給湯管
９ 給湯栓
１０ 給湯流量センサ
１１ 給湯温度センサ
１２ 貯湯温度センサ
１３ 風呂熱交換器
１４ 風呂循環回路
１４Ａ 戻り管
１４Ｂ 往き管
１５ 浴槽
１６ 風呂バイパス管
１７ 風呂ポンプ
１８ 水位センサ
１９ 風呂温度センサ
２０ 流水スイッチ
２１ 三方切換弁
２１Ａ 第１の開口部
２１Ｂ 第２の開口部
２１Ｃ 第３の開口部
２２ 湯張り管
２３ 湯張り流量センサ
２４ 湯張り電磁弁
２５ 逆止弁
２６ リモートコントローラ
２７ 表示部
２８ 変更スイッチ
２９ 風呂自動スイッチ
３０ 追い焚きスイッチ
３１ 配管クリーニングスイッチ
３２ 制御部
３３Ａ、３３Ｂ 弁ケース
３４ 弁体
３５ ステッピングモータ
３６ 弁軸
３７ 弁室
３８ 第１のシートリング
３９ 第２のシートリング
４０ 第１ポート
４１ 第２ポート
４２ 第１の平面部
４３ 第２の平面部

Claims (2)

1. 湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンク内に配置されて浴槽水を加熱する風呂熱交換器と、浴槽と前記風呂熱交換器とを浴槽水が循環可能に接続する循環回路と、前記循環回路に設けられた循環ポンプと、前記風呂熱交換器をバイパスして前記循環回路を短絡接続するバイパス管と、前記バイパス管と前記循環回路の接続点に設けられた三方切換弁と、前記貯湯タンクの前記風呂熱交換器高さ付近の貯湯温度を検出する温度検出手段とを備え、前記温度検出手段で浴槽水を加熱する運転の開始前に検出する貯湯温度に応じて前記三方切換弁の指定開度を決定し、浴槽水を加熱する運転の開始時には決定された指定開度となるように前記三方切換弁を制御し、前記指定開度は、前記貯湯温度が所定温度未満であると前記循環回路の前記風呂熱交換器側全開かつ前記バイパス管側全閉の開度に決定され、前記貯湯温度が前記所定温度以上であると前記バイパス管側と前記風呂熱交換器側とが連通する開度で、かつ前記貯湯温度が高いほど前記風呂熱交換器側の開度が小さくなる開度に決定されることを特徴とする風呂装置。
2. 前記三方切換弁は、
   弁軸の軸線方向に直交する方向において対向して開口された第１、第２の開口部と、前記弁軸の軸線方向において開口された第３の開口部とを有し、内部に弁室が形成された弁本体と、
   前記弁軸の軸線方向に直交する方向に開口された第１ポートと、前記第３の開口部に対応して前記弁軸の軸線方向に開口された第２ポートとを有して前記弁室内に配置されて前記弁軸で回動される弁体と、
   前記弁室内の前記第１、第２の開口部に対応する位置にそれぞれ設けられて前記弁体外表面と接触する第１、第２のシートリングとを備え、
   前記弁体は、
   前記第１ポートの１８０°背面側に前記弁軸の軸線方向に平行な第１の平面部を形成し、
   および／または前記弁軸の軸線方向に直交する平面において、前記弁軸の一方向周りに前記第１ポートから９０°離間して前記弁軸の軸線方向に平行な第２の平面部を形成した構成としたことを特徴とする請求項１記載の風呂装置。

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