JP2012088024A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】湯はり運転用の部品に異常が生じた場合でも、浴槽への湯はりを完了することが可能な給湯装置を提供する。
【解決手段】浴槽の湯水を風呂熱交換器に通して循環させる循環ポンプと、この循環ポンプにより循環する温水の流れを検知する流れ検知手段と、浴槽の水位を検知する水位検知手段と、循環ポンプの動作、流れ検知手段の検知、温水供給手段の動作、水位検知手段の検知により、浴槽に湯を溜める第１湯はり運転の制御手段と、温水供給手段の動作のみで浴槽に湯を溜める第２湯はり運転の制御手段と、を備える。
【選択図】図５

Description

この発明の実施態様は、温水を浴槽へ供給する給湯装置に関する。

高温水を貯える貯湯タンクを貯え、その貯湯タンク内の高温水（湯）を浴槽へ供給する給湯装置が知られている（例えば特許文献１）。

フルオート式の給湯装置の場合、貯湯タンク内の湯を用いて浴槽に適温・適量の湯を溜める湯はり運転、浴槽の湯を保温する保温運転、浴槽に湯を足す足し湯運転などの運転機能を有する。

特開２００９−１００４６９号公報

湯はり運転に使用される部品として、浴槽内の温水を風呂熱交換器に通して循環させる循環ポンプ、この循環ポンプにより循環する温水の流れを検知するフロースイッチ、浴槽の水位（圧力）を検知する水位センサなどがある。これら部品のいずれかに異常が生じると、湯はりが不可能となる。

この発明の実施態様の目的は、湯はり運転用の部品に異常が生じた場合でも、浴槽への湯はりを完了することが可能な給湯装置を提供することである。

この発明の実施形態の給湯装置は、水を加熱して温水化する加熱手段と、この加熱手段で加熱された温水を貯留する貯湯タンクと、この貯湯タンクの底部に接続され、給水源から貯湯タンクへ水を供給する給水管と、上記貯湯タンク上部から高温水を出湯する出湯管と、この出湯管から導かれる高温水と水を混合して設定温度の温水を生成する混合弁と、この混合弁で生成された温水を浴槽に供給する温水供給手段と、上記浴槽の湯水を風呂熱交換器に通して循環させる循環ポンプと、この循環ポンプにより循環する温水の流れを検知する流れ検知手段と、上記浴槽の水位を検知する水位検知手段と、上記循環ポンプの動作、上記流れ検知手段の検知、上記温水供給手段の動作、上記水位検知手段の検知により、上記浴槽に湯を溜める第１湯はり運転の制御手段と、上記温水供給手段の動作のみで上記浴槽に湯を溜める第２湯はり運転の制御手段と、を備える。

一実施形態の構成を示す図。 一実施形態の制御回路を示すブロック図。 一実施形態におけるリモートコントローラを示す図。 一実施形態におけるリモートコントローラで貯湯量が数値表示された状態を示す図。 一実施形態の湯はり運転の制御を示すフローチャート。

以下、一実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、貯湯タンク１の底部に配管２を介して加熱手段である熱源機３の流入口が接続され、その熱源機３の流出口に配管４を介して貯湯タンク１の上部が接続される。熱源機３は、ヒートポンプ式冷凍サイクルを備え、配管２から流入する水を外気から汲み上げた熱で加熱して温水化する。この温水が配管４によって貯湯タンク１の上部に導かれることにより、貯湯タンク１に温水が貯留される。貯湯タンク１の底部は、給水管５を介して水道等の給水源にも接続され、その給水源から水の補給を受ける。

貯湯タンク１には、深さ方向に沿って複数の温度センサＴ６，Ｔ５，Ｔ４，Ｔ３，Ｔ２，Ｔ１が順次に取付けられている。これら温度センサの検知温度から、貯湯タンク１の深さ方向における温水の温度分布および量を捕らえることができるとともに、貯湯タンク１内の温水が有する熱量を検出することが可能である。

貯湯タンク１の上部に高温水を出湯する出湯管６が接続され、その出湯管６から浴槽７の循環口８にかけて給湯管６ａが接続される。この給湯管６ａに、混合弁２１、温度センサ２２、温水供給手段であるホッパ２３、温度センサ２４、流れ検知手段であるフロースイッチ２５、浴槽７の水位を検知する水位センサ２６が設けられる。

上記混合弁２１は、出湯管６から導かれる高温水に対し、上記給水管５から分岐したバイパス管５ｂから導かれる水を混合することにより、設定温度の温水を生成する。設定温度は、後述のリモートコントローラ４０で設定される湯はり設定温度Ｔｈｓのことである。温度センサ２２は、混合弁２１から流出する温水の温度Ｔｈ１を検知する。この検知温度Ｔｈ１が上記湯はり設定温度Ｔｈｓとなるよう、混合弁２１における水の混合割合が後述の制御部３０によって調整される。

上記ホッパ２３は、給湯管６ａの流路を導通／遮断する開閉弁、およびその開閉弁を通る温水の流量を検知するセンサを有し、このセンサの検知に基づく送湯量が後述の制御部３０で算出されつつ開閉弁が開閉されることにより、浴槽７の形状や大きさを考慮して予め定められた設定量の温水を浴槽７へと供給する。設定量については、当該給湯装置の据付け時における初期運転によって自動的に検出されて設定される。

そして、浴槽７の循環口８から、給湯管６ａにおけるホッパ２３の配設位置より下流側位置にかけて、循環用配管９が接続される。そして、循環用配管９に、風呂熱交換器２７の風呂側流路２７ａおよび循環ポンプ１０が設けられる。循環ポンプ１０が動作すると、浴槽７の湯水が循環口８、給湯管６ａの一部、循環用配管９、風呂熱交換器２７の風呂側流路２７ａ、を通って循環する。これら、循環口８、給湯管６ａの一部、循環用配管９、循環ポンプ１０および風呂熱交換器２７の風呂側流路２７ａにより、浴槽７の湯水を保温（追い炊きともいう）するための保温流路が形成される。この保温流路を流れる湯水の温度Ｔｈ２が上記温度センサ２４で検知されるとともに、その湯水の流れが上記フロースイッチ２５で検知される。

一方、上記出湯管６から分岐した循環用配管６ｂが上記風呂熱交換器２７の熱源側流路２７ｂおよび循環ポンプ２８を介して貯湯タンク１の上部に接続される。循環ポンプ２８が動作すると、貯湯タンク１の高温水が風呂熱交換器２７の熱源側流路２７ｂを通って循環し、上記保温流路を通る湯水が加温される。

また、出湯管６から湯の使用場所である台所、洗面所、風呂場シャワー等にかけて給湯管６ｃが配設され、その給湯管６ｃに混合弁２９が設けられる。混合弁２９は、出湯管６から導かれる高温水に対し、上記給水管５から分岐したバイパス管５ａから導かれる水を混合することにより、設定温度の温水を生成する。ここでの設定温度は、後述のリモートコントローラ４０で設定される給湯設定温度のことである。

このような構成の給湯装置の制御回路を図２に示す。
制御部３０に、温度センサＴ６，Ｔ５，Ｔ４，Ｔ３，Ｔ２，Ｔ１、熱源機３、混合弁２１、温度センサ２２、ホッパ２３、温度センサ２４、フロースイッチ２５、水位センサ２６、混合弁２９、インバータ３１，３２、およびリモートコントローラ４０が接続される。

インバータ３１は、交流電源３３の交流電圧を直流に変換し、それを制御部３０からの指令に応じたスイッチングにより所定周波数の交流電圧に変換し、それを循環ポンプ１０のモータ１０Ｍに対する駆動電力として出力する。インバータ３２は、交流電源３３の交流電圧を直流に変換し、それを制御部３０からの指令に応じたスイッチングにより所定周波数の交流電圧に変換し、それを循環ポンプ２８のモータ２８Ｍに対する駆動電力として出力する。これらインバータ３１，３２では、モータ１０Ｍ，２８Ｍの巻線に流れる電流が検出され、その検出電流に応じたロータ回転位置の情報が制御部３０に供給される。

リモートコントローラ４０は、浴槽７の近傍に設置され、運転モード、湯はり設定温度、保温温度、給湯設定温度などの運転条件を設定するためのもので、図３に示すように、各種情報を表示する液晶表示部４１、運転の開始と停止を指示するための運転ボタン４２、設定温度調節用の温度調節ボタン４３，４４、給湯可能量の表示を指示するための給湯可能量表示ボタン４５、運転モードの選択ボタンなどを含む操作部を開閉自在に閉塞する開閉カバー４６などを有する。選択ボタンで選択可能な運転モードとして、浴槽７に適温・適量の湯を溜める湯はり運転、浴槽７の湯を保温する保温運転、浴槽７に足し湯する足し湯運転などがある。

上記液晶表示部４１は、現在時刻・タイマ時間・給湯可能量などを数値表示する数値表示領域４１ａ、設定温度（湯はり設定温度、給湯設定温度、シャワー設定温度など）を数値表示する温度表示領域４１ｂ、残湯量を複数のバーによりレベル表示する残湯量表示領域４１ｃなどを有する。数値表示領域４１ａには、通常は現在時刻やタイマ時間が表示され、給湯可能量表示ボタン４５が押圧操作されると図４に示すように給湯可能量が数値表示される。

制御部３０は、主要な機能として次の（１）〜（８）の手段を有する。
（１）循環ポンプ１０の動作、フロースイッチ２５の検知、ホッパ２３の動作、水位センサ２６の検知により、浴槽７に湯を溜める第１湯はり運転を実行する制御手段。具体的には、循環ポンプ１０の動作およびフロースイッチ２５の検知結果から浴槽７内の残水の有無を判定し、残水なしの場合にホッパ２３により設定量の温水を浴槽７に供給し、この供給後の浴槽７の湯量を循環ポンプ１０の動作およびフロースイッチ２５の検知結果から判定し、湯量が適正であれば、循環ポンプ１０の動作により浴槽７の湯を風呂熱交換器２７に通して循環させる保温動作を行うとともに、水位センサ２６の検知水位が設定値未満となったときにホッパ２３の動作により浴槽７に所定量の湯を足す足し湯動作を行う、
（２）ホッパ２３の動作のみで浴槽７に湯を溜める第２湯はり運転の制御手段。すなわち、ホッパ２３の動作のみで浴槽７に設定量の温水を供給する。

（３）循環ポンプ１０、フロースイッチ２５、および水位センサ２６の異常をそれぞれ検出する異常検出手段。循環ポンプ１０については、インバータ３１から供給されるロータ回転位置の情報に基づいてモータ１０Ｍの実際の速度を求め、求めた速度とモータ１０Ｍに対して指定した速度との差が所定値以上の場合に、異常と判定する。フロースイッチ２５については、そのフロースイッチ２５に温水や湯水が流れない状況であるにもかかわらず、フロースイッチ２５がオンしている場合に、異常と判定する。水位センサ２６は検知した圧力から水位を検出するものであり、その水位センサ２６の検知結果である圧力が大気圧を含む所定圧力範囲から外れている場合に、異常と判定する。

（４）上記異常検出手段で異常が検出されない場合に上記第１湯はり運転の実行を選択し、異常が検出された場合は上記第２湯はり運転の実行を選択する選択手段。

（５）温度センサＴ６，Ｔ５，Ｔ４，Ｔ３，Ｔ２，Ｔ１の検知温度から貯湯タンク１の残湯量を算出する算出手段。

（６）温度センサＴ６，Ｔ５，Ｔ４，Ｔ３，Ｔ２，Ｔ１の検知温度から貯湯タンク１内の温水の熱量を算出し、算出した熱量とリモートコントローラ４０の操作による設定温度（温度表示領域４１ｂで表示されている設定温度）とに基づき貯湯タンク１からの給湯可能量を算出する算出手段。この給湯可能量の算出は、一定時間ごとに、かつ設定温度が変更されるごとに、実施する。

（７）上記算出される残湯量をリモートコントローラ４０の液晶表示部４１におけるレベル表示領域４１で表示する制御手段。

（８）通常は現在時刻やタイマ時間をリモートコントローラ４０の液晶表示部４１における数値表示領域４１ａで表示し、リモートコントローラ４０の貯湯量表示ボタン４５が押圧操作されると、上記算出される給湯可能量を一定時間たとえば１０秒間だけ液晶表示部４１のレベル表示領域４１で表示する制御手段。

つぎに、図５のフローチャートを参照しながら作用について説明する。
リモートコントローラ４０で湯はり運転モードが設定されると（ステップ１０１のＹＥＳ）、異常停止フラグｆが確認される（ステップ１０２）。異常停止フラグｆが“０”であれば（ステップ１０２のＹＥＳ）、異常停止がなかったとの判断の下に、第１湯はり運転が実行される。

この第１湯はり運転では、まず、浴槽７内の残水いわゆる残り湯の有無を判定する残り湯確認が実施される（ステップ１０３）。すなわち、循環ポンプ１０が動作するとともに、それに伴うフロースイッチ２５の状態変化が監視される。浴槽７内の湯水が循環口８以上に残っていれば、その湯水が循環口８、給湯管６ａの一部、循環用配管９、循環ポンプ１０および風呂熱交換器２７の風呂側流路２７ａを通って循環する。この循環が始まると、フロースイッチ２５の状態がオフからオンに変化する。このフロースイッチ２５の状態変化に基づき、残り湯ありが判定される。仮に、浴槽７内の湯水が循環口８以上に残っていなければ、循環ポンプ１０が動作しても湯水が循環しないので、フロースイッチ２５がオフ状態を維持する。この場合、残り湯なしが判定される。

この残り湯確認に伴い、循環ポンプ１０、フロースイッチ２５、水位センサ２６に異常があるかどうかを判定する異常検出が実施される（ステップ１０４）。

循環ポンプ１０、フロースイッチ２５、水位センサ２６のいずれにも異常がなく（ステップ１０５のＹＥＳ）、しかも残り湯なしの場合（ステップ１０６のＹＥＳ）、混合弁２１が開かれて貯湯タンク１の高温水が給湯管６ａに流れるとともに、温度センサ２２の検知温度Ｔｈが湯はり設定温度Ｔｈｓとなるよう、混合弁２１における水の混合量が調整される（ステップ１０７）。そして、ホッパ２３の開閉弁が開き、温水が浴槽７に供給される。このとき、ホッパ２３の送湯量がそのホッパ２３のセンサを通して検出され、検出される送湯量と浴槽７の形状や大きさに対応する設定量とが比較される（ステップ１０８）。

送湯量が設定量以上になると（ステップ１０８のＹＥＳ）、ホッパ２３の開閉弁が閉じられて浴槽７への温水の供給が終了し、浴槽７の湯量を循環ポンプ１０の動作およびフロースイッチ２５の検知結果から判定する湯量確認が実施される（ステップ１０９）。湯量が十分であれば、湯が循環口８、給湯管６ａの一部、循環ポンプ１０、循環用配管９および風呂熱交換器２７の風呂側流路２７ａを通って循環する。この循環により、フロースイッチ２５がオンする。このフロースイッチ２５のオンに基づき、湯量が適正であると判定される。ただし、浴槽７の栓が抜けていたり確実に嵌まっていない場合、ホッパ２３から供給される温水が漏れ、浴槽７に十分な量の湯が溜まらなくなる。この場合、循環ポンプ１０が動作しても湯が循環せず、フロースイッチ２５がオフ状態を維持する。この場合、湯量が適正でないと判定される。

この湯量確認に伴い、循環ポンプ１０、フロースイッチ２５、水位センサ２６に異常があるかどうかを判定する異常検出が実施される（ステップ１１０）。

循環ポンプ１０、フロースイッチ２５、水位センサ２６のいずれにも異常がなく（ステップ１１１のＹＥＳ）、しかも湯量が適正であれば（ステップ１１２のＹＥＳ）、湯はり完了の旨がリモートコントローラ４０のブザー鳴動やランプ点灯によって報知される（ステップ１１３）。

この報知に続き、循環ポンプ１０の動作により浴槽７の湯を風呂熱交換器２７の風呂側流路に通して循環させ、かつ貯湯タンク１の高温水を循環ポンプ２８の動作により風呂熱交換器２７の熱源側流路に通して循環させる保温動作が行われるとともに、水位センサ２６の検知水位が設定値未満となったときにホッパ２３の開閉弁を開いて浴槽７に所定量の湯を足す足し湯動作が行われる（ステップ１１４）。

ところで、残り湯確認に伴う異常検出（ステップ１０４）において循環ポンプ１０、フロースイッチ２５、水位センサ２６のいずれかの異常ありが判定された場合（ステップ１０５のＮＯ）、直ちに湯はり運転が停止され、その異常停止の旨がリモートコントローラ４０で報知される（ステップ１１５）。湯量確認に伴う異常検出（ステップ１１０）において循環ポンプ１０、フロースイッチ２５、水位センサ２６のいずれかの異常ありが判定された場合も（ステップ１１１のＮＯ）、直ちに湯はり運転が停止され、その異常停止の旨がリモートコントローラ４０で報知される（ステップ１１５）。湯量確認において湯量が適正でないと判定された場合も（ステップ１１２のＮＯ）、直ちに湯はり運転が停止され、その異常停止の旨がリモートコントローラ４０で報知される（ステップ１１５）。そして、これら異常停止に際し、異常停止フラグｆが“１”にセットされる（ステップ１１６）。

異常停止したことを知ったユーザがリモートコントローラ４０で再び湯はり運転モードを設定すると（ステップ１０１のＹＥＳ）、異常停止フラグｆが確認される（ステップ１０２）。このとき、異常停止フラグｆが“１”なので（ステップ１０２のＮＯ）、第１湯はり運転において異常停止があったとの判断の下に、第２湯はり運転が実行される。

この第２湯はり運転では、混合弁２１が開かれて貯湯タンク１の高温水が給湯管６ａに流れるとともに、温度センサ２２の検知温度Ｔｈが湯はり設定温度Ｔｈｓとなるよう、混合弁２１における水の混合量が調整される（ステップ１１７）。そして、ホッパ２３の開閉弁が開き、給湯管６ａの温水が浴槽７に供給される。このとき、ホッパ２３の送湯量がそのホッパ２３のセンサを通して検出され、検出される送湯量と浴槽７の形状や大きさに対応する設定量とが比較される（ステップ１１８）。

送湯量が設定量以上になると（ステップ１１８のＹＥＳ）、ホッパ２３の開閉弁が閉じられて浴槽７への高温水の供給が終了し、湯はり完了の旨がリモートコントローラ４０のブザー鳴動やランプ点灯によって報知される（ステップ１１９）。

この第２湯はり運転では、残り湯確認および湯量確認が省略されるものの、少なくとも、浴槽７に設定量の温水を供給して溜めるという最低限の目標は達成される。したがって、ユーザは、異常が生じた部品の点検や交換を待つことなく、湯がはられた浴槽７に入ることができる。

部品の点検や交換が完了して異常が解除されると、リモートコントローラ４０での作業員によるリセット操作に基づき、異常停止フラグｆが“０”にリセットされる。これにより、第１湯はり運転の実行が可能となる。

なお、上記第１湯はり運転と第２湯はり運転は、リモートコントローラ４０に選択操作可能なボタン等を設け、ユーザが手動により任意に選択可能としても良い。

一方、リモートコントローラ４０の貯湯量表示ボタン４５が押圧操作されると、図４に示すように、給湯可能量たとえば１８０Ｌが１０秒間だけ液晶表示部４１の数値表示領域４１ａで数値表示される。この給湯可能量は、一定時間ごとに、しかも設定温度が変更されるごとに算出される。したがって、湯の使用、外気温度の変化、設定温度の変更などに応じて変わる最新の給湯可能量をユーザに的確に知らせることができる。

なお、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。この実施形態や変形は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…貯湯タンク、３…熱源機、５…給湯管、５ａ，５ｂ…バイパス管、６…出湯管、６ａ…給湯管、６ｂ…循環用配管、６ｃ…給湯管、７…浴槽、８…循環口、９…循環用配管、１０…循環ポンプ、１０Ｍ…モータ、２１…混合弁、２２…温度センサ、２３…ホッパ、２４…温度センサ、２５…フロートスイッチ（流れ検知手段）、２６…水位センサ（水位検知手段）、２７…風呂熱交換器、２８…循環ポンプ、２８Ｍ…モータ、３０…制御部、Ｔ６〜Ｔ１…温度センサ、３１，３２…インバータ、４０…リモートコントローラ、４１…液晶表示部、４１ａ…数値表示領域、４１ｂ…温度表示領域、４１ｃ…残湯量表示領域

Claims (3)

1. 水を加熱して温水化する加熱手段と、
   上記加熱手段で加熱された温水を貯留する貯湯タンクと、
   上記貯湯タンクの底部に接続され、給水源から貯湯タンクへ水を供給する給水管と、
   上記貯湯タンク上部から高温水を出湯する出湯管と、
   上記出湯管から導かれる高温水と水を混合して設定温度の温水を生成する混合弁と、
   上記混合弁で生成された温水を浴槽に供給する温水供給手段と、
   上記貯湯タンクの温水と上記浴槽の湯水との熱交換を行うための風呂熱交換器と、
   上記浴槽の湯水を上記風呂熱交換器に通して循環させる循環ポンプと、
   上記循環ポンプにより循環する温水の流れを検知する流れ検知手段と、
   上記浴槽の水位を検知する水位検知手段と、
   上記循環ポンプの動作、上記流れ検知手段の検知、上記温水供給手段の動作、上記水位検知手段の検知により、上記浴槽に湯を溜める第１湯はり運転を実行する制御手段と、
   上記温水供給手段の動作のみで上記浴槽に湯を溜める第２湯はり運転を実行する制御手段と、
   を備えることを特徴とする給湯装置。
2. 上記循環ポンプ、上記流れ検知手段、および上記水位検知手段の異常をそれぞれ検出する異常検出手段と、
   上記異常検出手段で異常が検出されない場合に上記第１湯はり運転の実行を選択し、異常が検出された場合に上記第２湯はり運転の実行を選択する選択手段と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の給湯装置。
3. 上記第１湯はり運転は、上記循環ポンプの動作および上記流れ検知手段の検知結果から上記浴槽内の残水の有無を判定し、残水なしの場合に上記温水供給手段により設定量の温水を上記浴槽に供給し、この供給後の浴槽の湯量を上記循環ポンプの動作および上記流れ検知手段の検知結果から判定し、湯量が適正であれば、上記循環ポンプの動作により上記浴槽の湯を上記風呂熱交換器に通して循環させる保温動作を行うとともに、上記水位検知手段の検知水位が設定値未満となったときに上記温水供給手段の動作により上記浴槽に所定量の湯を足す足し湯動作を行い、
   上記第２湯はり運転は、上記温水供給手段の動作のみで上記浴槽に設定量の温水を供給する、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の給湯装置。

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