JP6499957B2

JP6499957B2 - 貯湯式給湯機

Info

Publication number: JP6499957B2
Application number: JP2015203981A
Authority: JP
Inventors: 泰洋長澤; 正敏米山; 徳子羽入; 信人諸橋; 純平林; 真吾山崎
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2015-10-15
Filing date: 2015-10-15
Publication date: 2019-04-10
Anticipated expiration: 2035-10-15
Also published as: JP2017075742A

Description

本発明は、貯湯式給湯機に関するものであり、より具体的には浴槽内に張られた水（湯）を自動的に追い焚きする風呂加熱装置を内蔵した貯湯式給湯機に関するものである。

従来よりこの種の貯湯式給湯機に於いては、ふろ予約スイッチによって、予約時刻に湯張りを完了させるふろ予約運転を備えるとともに、前記予約時刻前の運転待機中は貯湯式給湯機の有する加熱手段の加熱開始をすることなく無駄な追い焚き運転を防ぐものが知られている（特許文献１参照）。

特開２０１２−１３２５９５

しかし、引用文献１は、浴槽内に残湯がない場合に使用者が決めた予約時刻に湯張りを完了させるものであり、浴槽内に残湯がある場合では残湯温度や残湯量によって、前記予約時刻になっても浴槽温度が設定温度に達していなかったり、前記予約時刻よりも早く沸き上がってしまい、その後放熱により前記予約時刻に使用者が入浴しようとすると設定温度よりも浴槽温度が低くなってしまったりと、前記予約時刻に設定温度で沸き上げるのは困難であるという課題があった。

本発明は上記課題を解決するため、温水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水と循環する浴槽水とを熱交換させる風呂熱交換器と、浴槽から前記風呂熱交換器に向かう風呂往き管および前記風呂熱交換器から前記浴槽へ向かう風呂戻り管とで構成され、前記風呂熱交換器と前記浴槽とを循環可能に接続する風呂循環回路と、浴槽水を循環させる循環ポンプと、前記浴槽水の水圧から前記浴槽内の水位を検出する水位センサと、前記貯湯タンク内の貯湯温度を検出する貯湯温度センサと、前記浴槽の浴槽水温度を検出する風呂温度センサと、前記循環ポンプを駆動させ、前記浴槽水を前記貯湯タンク内の湯と熱交換して加熱を行う追い焚き運転を制御すると共に前記水位センサで検出した水位と予め記憶した前記浴槽の断面積から浴槽の残湯量を算出する制御装置と、前記制御装置と通信可能に接続され、任意の予約時刻に設定温度で前記追い焚き運転を完了させる追い焚き運転予約を行えるリモコンを備えた貯湯式給湯機において、前記制御装置には、前記予約時刻より第一の所定時間前の第一湯温チェック時刻で検出した浴槽水温度と、前記予約時刻よりも前で、且つ第一の所定時間よりも短い第二の所定時間前の第二湯温チェック時刻で検出した浴槽水温度との温度変化の傾きから、浴槽水温度勾配を算出する浴槽水温度勾配算出手段と、前記貯湯温度センサで検出した前記貯湯温度に応じた加熱能力を求め、前記制御装置が算出した残湯量の浴槽水を昇温させたときの加熱温度勾配を算出する加熱温度勾配算出手段と、前記浴槽水温度勾配算出手段で算出された前記浴槽水温度勾配と前記加熱温度勾配算出手段で算出された前記加熱温度勾配と前記予約時刻と前記設定温度とから追い焚き開始時刻を算出する追い焚き開始時刻算出手段とを設けた。

このように本発明によれば、前記リモコンで追い焚き運転予約をすると、浴槽水温度勾配算出手段で、追い焚き運転開始前に第一湯温チェック時刻と、第一湯温チェック時刻から所定時間経過した第二湯温チェック時刻との所定時間の温度変化を検出し、浴槽水温度勾配を算出することで、浴槽水温度の変化を算出することができ、継続的に浴槽水温度を検出することによる電力の消費を抑えることができるとともに、前記浴槽水温度勾配算出手段で算出した浴槽水温度勾配と、貯湯タンク内の貯湯温度に応じて求めた加熱能力から算出した加熱温度勾配とを用いて、前記予約時刻に設定温度で追い焚き完了することができる追い焚き開始時刻を算出することができ、使用者が希望した予約時刻及び設定温度で入浴することができるので、使用者の予期せぬ時間に追い焚き運転が完了して、浴槽水温度が設定温度では無いという問題を解決することができる。

この発明の第１実施形態の概略説明図この発明の第１実施形態のフローチャートこの発明の第１実施形態のタイムチャート

次に、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
１は温水を貯湯する貯湯タンク、２は温水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット、３は浴槽である。

４は貯湯タンク１とヒートポンプユニット２を循環可能に接続する加熱循環回路で、加熱循環ポンプ５を有し貯湯タンク１の下部に接続されたヒーポン往き管及び貯湯タンク１上部に接続されたヒーポン戻り管より構成され、貯湯タンク１下部の冷水を、ヒーポン往き管を介してヒートポンプユニット２で加熱し、加熱された高温の温水をヒーポン戻り管で貯湯タンク１上部に戻して貯湯タンク１内に温水を加熱貯湯するものである。なお、貯湯タンク１の外周面には貯湯温度センサ６を有しており、この貯湯温度センサ６が所定温度以上を検出することで貯湯量を検知するものである。

７は貯湯タンク１に水を供給する給水管、８は貯湯タンク１内の温水を出湯する出湯管、９は給水管７からの冷水と出湯管８からの温水を設定温度になるように混合する給湯混合弁、１０は混合された設定温度の温水を給湯する給湯管、１１は給湯管１０の端部に設けられる給湯栓である。１２は給湯混合弁９の下流に設けた給湯温度センサ、１３は給湯量をカウントする給湯流量センサである。なお、１４は水道圧を所定の圧力に減圧する減圧弁、１５は加熱されることによる過圧を逃がす圧力逃し弁である。

１６は風呂循環回路で、貯湯タンク１内の湯水と循環する浴槽水とを熱交換させる風呂熱交換器１７と浴槽３とを、浴槽３から風呂熱交換器１７に向かう風呂往き管１６ａ及び風呂熱交換器１７から浴槽３に向かう風呂戻り管１６ｂとで循環可能に接続するものである。そして、前回の追い焚き運転や保温運転等で、風呂熱交換器１７に浴槽水が残留している場合、貯湯タンク１内の貯湯熱と熱交換され加熱された高温の残留水が風呂熱交換器１７内に残る。

１８は風呂循環回路１６に設けられた風呂循環ポンプ、１９は流水の有無を検知する流水センサ、２０は風呂循環回路１６を流れる浴槽水の温度を検出する風呂温度センサ、２１は浴槽水の水圧から浴槽３内の水位を検出する水位センサである。

２２は給湯管１０途中から分岐されて風呂循環回路１６に接続され浴槽３への湯張りを行うための湯張り管、２３はこの湯張り管２２に設けられ浴槽３への湯張りの開始、停止を行う湯張り弁、２４は浴槽３への湯張り量をカウントする風呂流量センサである。なお、２５は湯張り管２２と水位センサ２１との間に設けられる二方弁で、湯張り時に一旦開弁して風呂戻り管１６ｂの湯張り管２２から浴槽３までの配管のエアパージを行った後、閉弁して水位センサ２１で正確な水位を監視しながら湯張りを行えるようにするものである。

２６はヒートポンプユニット２の加熱制御を行う加熱制御部、２７は給湯および風呂の制御を行う制御装置、２８は制御装置２７と通信しているリモコンであり、追い焚き運転を予約時刻ｔｓに浴槽水温度を設定温度Ｔｓで完了させることができる追い焚き運転予約操作が備えられている。

制御装置２７には、第一湯温チェック時刻と第二湯温チェック時刻の時の浴槽水温度を検出し、浴槽水温度の温度勾配を算出する浴槽水温度勾配算出手段２９と、貯湯温度センサ６で検出した現在の貯湯温度に応じた加熱能力を求め、前記浴槽水を昇温させたときの加熱温度勾配を算出する加熱温度勾配算出手段３０と、前記浴槽水温度勾配と加熱温度勾配と前記予約時刻ｔｓから追い焚き開始時刻を算出する追い焚き時刻算出手段３１とを設けた。

次に、浴槽水温度勾配算出手段２９と加熱温度勾配算出手段３０と追い焚き開始時刻算出手段３１の計算方法及び追い焚き運転の動作について図２のフローチャートと図３のタイムチャートに基づいて詳しく説明する。
まず、図３のタイムチャートの前記予約時刻ｔｓより第一の所定時間前（ここでは前記予約時刻ｔｓの９０分前）の第一湯温チェック時刻をｔ１、第一湯温チェック時刻ｔ１の浴槽水温度である第一浴槽水温度Ｔ１、第一湯温チェック時刻ｔ１から所定時間後（ここでは２０分後）、且つ、前記予約時刻ｔｓより第二の所定時間前（ここでは前記予約時刻ｔｓの６０分前）の第二湯温チェック時刻をｔ２、第二湯温チェック時刻ｔ２の浴槽水温度である第二浴槽水温度Ｔ２、追い焚き開始時刻をｔ３、追い焚き開始時刻ｔ３の浴槽水温度を追い焚き開始温度Ｔ３、第一湯温チェック時刻ｔ１から第二湯温チェック時刻ｔ２までの時間である算出時間ｔ０、第二湯温チェック時刻ｔ２から追い焚き開始時刻ｔ３までの時間である追い焚き待機時間ｔｘ、追い焚き開始時刻ｔ３から予約時刻ｔｓまでの時間である追い焚き時間ｔ、第二湯温チェック時刻ｔ２から予約時刻ｔｓまでの時間を時間ｔａとする。

ここで、第二湯温チェック時刻ｔ２から予約時刻ｔｓまでの時間ｔａは追い焚き待機時間ｔｘと追い焚き時間ｔを合わせたものなので以下の（式１）で表す。
ｔａ＝ｔｘ＋ｔ・・・（式１）

使用者がリモコン２８で、予約時刻ｔｓに設定温度Ｔｓで追い焚きを完了するよう追い焚き運転を予約したことを制御装置２７が確認すると（Ｓ１）、浴槽水温度勾配算出手段２９は、予約時刻ｔｓよりも第一の所定時間前（ここでは予約時刻ｔｓの６０分前）の第一湯温チェック時刻ｔ１と、第一湯温チェック時刻ｔ１から所定時間後（ここでは２０分後）、且つ、予約時刻ｔｓよりも第二の所定時間前（ここでは予約時刻ｔｓの４０分前）の第二湯温チェック時刻ｔ２をそれぞれ決定する（Ｓ２）。

第一湯温チェック時刻ｔ１（ここでは予約時刻ｔｓの６０分前）に達すると（Ｓ３）、浴槽水温度勾配算出手段２９は風呂温度センサ２０で第一浴槽水温度Ｔ１を検出する（Ｓ４）。そして、所定時間後（ここでは２０分）、第二湯温チェック時刻ｔ２（ここでは予約時刻ｔｓの４０分前）に達すると（Ｓ５）、風呂温度センサ２０で第二浴槽水温度Ｔ２を検出する（Ｓ６）。

このとき、第一湯温チェック時刻ｔ１の時は第一浴槽水温度Ｔ１、第二湯温チェック時刻ｔ２の時は第二浴槽水温度Ｔ２であったので、浴槽水温度勾配算出手段２９は図３のタイムチャート上にそれぞれ点α（ｔ１、Ｔ１）、点β（ｔ２、Ｔ２）をとり、点αと点βとを結ぶ直線から時間経過に対しての浴槽水温度勾配ΔＴＡを算出する（Ｓ７）。ΔＴＡを算出する式は以下の（式２）である。
ΔＴＡ＝（Ｔ２−Ｔ１）／（ｔ２−ｔ１）・・・（式２）

そして、第一浴槽水温度Ｔ１から第二浴槽水温度Ｔ２の浴槽水温度勾配ΔＴＡの直線を引くことで、浴槽水温度の温度変化を直線Ａで表すことができる。

これにより、追い焚き運転開始する時の浴槽水温度を算出することができ、継続的に浴槽水温度を検出することによる電力の消費を抑えることができる。

次に、制御装置２７は、以下の（式３）を用いて、予め記憶していた浴槽３の断面積Ｓと水位センサ２１で検出した今現在の水位Ｌから浴槽３内の残湯量Ｖを算出する。
Ｖ＝Ｓ×Ｌ・・・（式３）

（式４）で求めた残湯量から追い焚き開始温度Ｔ３から設定温度Ｔｓまで昇温させるのに必要な熱量Ｅは、以下の（式４）を用いて、昇温させる温度（設定温度Ｔｓ−追い焚き開始温度Ｔ３）と残湯量Ｖで表すことができる。
Ｅ＝（Ｔｓ−Ｔ３）×４．１８×Ｖ・・・（式４）

次に加熱温度勾配算出手段３０は、以下の（表１）を用いて、貯湯温度センサ６で検出した貯湯温度に応じた加熱能力Ｑを求める（Ｓ８）。

そして、加熱温度勾配算出手段３０は、求めた加熱能力Ｑから追い焚き開始温度Ｔ３から設定温度Ｔｓまで昇温させる追い焚き運転の加熱温度勾配ΔＴＢを以下の（式５）で算出する（Ｓ９）。
ΔＴＢ＝Ｑ／（４．１８×Ｖ）・・・（式５）

このように、予約時刻ｔｓの時に設定温度Ｔｓとなる点γ（ｔｓ、Ｔｓ）を通る加熱温度勾配ΔＴＢの直線Ｂをひくことで、予約時刻ｔｓの時に設定温度Ｔｓに昇温させるための温度変化を表すことができる。

また、直線Ａおよび直線Ｂから追い焚き開始時刻ｔ３時点での追い焚き開始温度Ｔ３をそれぞれ求めると以下の（式６）（式７）で表すことができる。
Ｔ３＝Ｔ２＋（ΔＴＡ×ｔｘ）・・・（式６）
Ｔ３＝Ｔｓ−（ΔＴＢ×ｔ）・・・（式７）

そして、追い焚き開始時刻算出手段３１は、（式１）（式６）（式７）をまとめた以下の（式８）を利用して追い焚き時間ｔを算出する（Ｓ１０）。次に、以下の（式９）を用いて、予約時刻ｔｓから追い焚き時間ｔ前に追い焚き運転を開始することで、確実に予約時刻ｔｓに設定温度Ｔｓで追い焚き運転を完了させることができる追い焚き開始時刻ｔ３を算出する（Ｓ１１）。
ｔ＝（Ｔｓ−Ｔ２−ΔＴＡ×ｔａ）／（ΔＴＢ−ΔＴＡ）・・・（式８）
ｔ３＝ｔｓ−ｔ・・・（式９）

このように、浴槽水温度勾配算出手段２９で、追い焚き運転開始前に第一湯温チェック時刻ｔ１と第二湯温チェック時刻ｔ２との所定時間の温度変化を検出し、算出した浴槽水温度勾配ΔＴＡの直線Ａと、加熱温度勾配算出手段３０で、貯湯温度に応じて加熱能力Ｑを求め、求めた加熱能力Ｑから算出した追い焚き運転の加熱温度勾配ΔＴＢの直線Ｂが交わる交点で追い焚き運転を開始することで、確実に予約時刻ｔｓに設定温度Ｔｓで追い焚き運転を完了させることができる。

そして、制御装置２７は、算出した追い焚き運転開始時刻ｔ３に達したことを確認したら（Ｓ１２）、追い焚き運転を開始する（Ｓ１３）。そして、浴槽３内の浴槽水温度が前記設定温度Ｔｓまで昇温したことを風呂温度センサ２０で検出したら（Ｓ１４）、追い焚き運転を終了する（Ｓ１５）。

このように、浴槽水温度勾配算出手段２９で、追い焚き運転開始前に第一湯温チェック時刻ｔ１と第二湯温チェック時刻ｔ２との所定時間の温度変化を検出し、浴槽水温度の温度勾配ΔＴＡを算出することで、継続的に浴槽の温度を算出することによる電力の消費を抑えることができると共に、浴槽水温度勾配算出手段２９で算出した浴槽水温度勾配ΔＴＡと、貯湯タンク内の貯湯温度に応じて求めた加熱能力Ｑから加熱温度勾配算出手段３０で算出した加熱温度勾配ΔＴＢとを用いて、予約時刻ｔｓに設定温度Ｔｓで追い焚き完了することができる追い焚き開始時刻ｔ３を算出することができ、使用者が決めた予約時刻ｔｓ及び設定温度Ｔｓで入浴することができるので、使用者の予期せぬ時間に追い焚き運転が完了して、浴槽水温度が設定温度Ｔｓでは無いという問題を解決することができる。

１貯湯タンク
３浴槽
６貯湯温度センサ
１６風呂循環回路
１６ａ風呂往き管
１６ｂ風呂戻り管
１７風呂熱交換器
２７制御装置
２８リモコン
２９浴槽水温度勾配算出手段
３０加熱温度勾配算出手段
３１追い焚き開始時刻算出手段
ｔ１第一湯温チェック時刻
ｔ２第二湯温チェック時刻
ｔ３追い焚き開始時刻
Ｔ１第一浴槽水温度
Ｔ２第二浴槽水温度
Ｔｓ設定温度
ｔｓ予約時刻
ΔＴＡ浴槽水温度勾配
ΔＴＢ加熱温度勾配
Ａ直線
Ｂ直線
Ｑ加熱能力
Ｅ必要な熱量

Claims

温水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水と循環する浴槽水とを熱交換させる風呂熱交換器と、浴槽から前記風呂熱交換器に向かう風呂往き管および前記風呂熱交換器から前記浴槽へ向かう風呂戻り管とで構成され、前記風呂熱交換器と前記浴槽とを循環可能に接続する風呂循環回路と、浴槽水を循環させる循環ポンプと、前記浴槽水の水圧から前記浴槽内の水位を検出する水位センサと、前記貯湯タンク内の貯湯温度を検出する貯湯温度センサと、前記浴槽の浴槽水温度を検出する風呂温度センサと、前記循環ポンプを駆動させ、前記浴槽水を前記貯湯タンク内の湯と熱交換して加熱を行う追い焚き運転を制御すると共に前記水位センサで検出した水位と予め記憶した前記浴槽の断面積から浴槽の残湯量を算出する制御装置と、前記制御装置と通信可能に接続され、任意の予約時刻に設定温度で前記追い焚き運転を完了させる追い焚き運転予約を行えるリモコンを備えた貯湯式給湯機において、前記制御装置には、前記予約時刻より第一の所定時間前の第一湯温チェック時刻で検出した浴槽水温度と、前記予約時刻よりも前で、且つ第一の所定時間よりも短い第二の所定時間前の第二湯温チェック時刻で検出した浴槽水温度との温度変化の傾きから、浴槽水温度勾配を算出する浴槽水温度勾配算出手段と、前記貯湯温度センサで検出した前記貯湯温度に応じた加熱能力を求め、前記制御装置が算出した残湯量の浴槽水を昇温させたときの加熱温度勾配を算出する加熱温度勾配算出手段と、前記浴槽水温度勾配算出手段で算出された前記浴槽水温度勾配と前記加熱温度勾配算出手段で算出された前記加熱温度勾配と前記予約時刻と前記設定温度とから追い焚き開始時刻を算出する追い焚き開始時刻算出手段とを設けたことを特徴とする貯湯式給湯機。