JP5882790B2 - 風呂装置 - Google Patents

Description

この発明は、浴槽水を循環させて風呂循環回路の凍結を防止する風呂装置に関するものである。

従来、この種のものでは、浴槽と接続した風呂循環回路の途中に浴槽水を循環させる風呂循環ポンプを設置し、外気温センサで検知された室外の気温が所定値以下であれば風呂循環ポンプをＯＮにして凍結防止運転を開始し、風呂温度センサで検知された温度のみに応じて風呂循環ポンプの間欠運転の時間を変化させたものがあり、例えば、風呂温度センサで検知された温度が比較的高温であれば、風呂循環ポンプのＯＮ時間を短くしてＯＦＦ時間が長くなるようにすることで、風呂循環ポンプの運転時間を短縮して消費電力を低減させた凍結防止運転を可能としていた。（例えば、特許文献１）

特開平５−１１８６４８号公報

しかし、この従来のものでは、浴槽水を排水した直後に凍結防止運転を開始すると、風呂循環回路は４０℃程度とまだ温かいため、風呂温度センサで検知された温度のみに応じて風呂循環ポンプの間欠運転時間を変化させることから、風呂循環ポンプのＯＮ時間を短くしてＯＦＦ時間を長くするが、例えば、外気温が−１０℃であれば風呂循環回路が急激に冷やされるため、風呂循環ポンプのＯＦＦ時間中に風呂循環ポンプ内に残存する浴槽水が凍結する場合があった。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１では浴槽に接続された風呂循環回路と、該風呂循環回路の途中に設置され浴槽水を循環させる風呂循環ポンプと、前記浴槽内の浴槽水を検知する残湯検知手段と、室外の気温を検知する外気温センサと、前記風呂循環回路の途中に設置され浴槽水の温度を検知する風呂温度センサと、前記外気温センサが所定値以下を検知したら前記風呂循環ポンプを間欠運転させて前記風呂循環回路の凍結を防止する凍結防止運転を開始する制御部とを備えた風呂装置において、前記凍結防止運転開始時に前記制御部は、前記残湯検知手段で浴槽水が検知されなければ、前記外気温センサと前記風呂温度センサとで検知された値が低くなるに従い、前記風呂循環ポンプのＯＮ時間が長くなるよう前記間欠運転の時間を変化させたものである。

この発明の請求項１によれば、凍結防止運転開始時に残湯検知手段で浴槽水が検知されなければ、外気温センサと風呂温度センサとで検知された値に基づいて間欠運転の時間を変化させるので、凍結防止運転開始時に浴槽水がなくても適切な時間で間欠運転を行って、風呂循環ポンプ内に残存する浴槽水の凍結を確実に防止することができる。

この発明の一実施形態を示す概略構成図 同発明の制御ブロック図 同発明の凍結防止運転を説明するフローチャート 同発明の残湯の有無による間欠運転の時間を説明する図

次に、この発明を適用した一実施形態を図に基づいて説明する。
１は内部に貯湯タンク２を収納した貯湯タンクユニット、３は貯湯タンク２上部の高温水を出湯する出湯管、４は貯湯タンク２に市水を供給する給水管、５は室外に設置され貯湯タンク２内の湯水を加熱するヒートポンプユニットである。

６は貯湯タンク２下部とヒートポンプユニット５とを配管で接続するヒーポン往き管、７はヒートポンプユニット５と貯湯タンク２上部とを配管で接続するヒーポン戻り管、８はヒーポン往き管６とヒーポン戻り管７から成るヒーポン循環回路である。

９は給水管４から分岐した給水バイパス管、１０は出湯管３と給水バイパス管９内を流動する湯水を所定の比率で混合して設定された給湯温度に調節する給湯混合弁、１１は出湯管３と給水バイパス管９内を流動する湯水を所定の比率で混合して設定された風呂温度に調節する風呂混合弁である。

１２は給湯混合弁１０で所定の比率で混合された湯水が流動する給湯管、１３は洗面所等に設置され給湯混合弁１０で給湯温度に調節された湯水を開栓することで出湯可能な給湯栓、１４は給湯管１２内を流動する湯水の流量を検知する給湯流量センサ、１５は給湯管１２内を流動する湯水の温度を検知する給湯温度センサである。

１６は貯湯タンク２内の高温水と熱交換して浴槽１７内に貯められた浴槽水を加熱する風呂熱交換器、１８は浴槽水を風呂熱交換器１６に送る風呂戻り管、１９は風呂熱交換器１６で加熱された浴槽水を浴槽１７内に戻す風呂往き管、２０は風呂往き管１９と風呂熱交換器１６と風呂戻り管１８とで形成された風呂循環回路、２１は風呂循環回路２０内の浴槽水を循環させる風呂循環ポンプである。

２２は風呂循環回路２０内に浴槽水が流れているかスイッチのＯＮ／ＯＦＦで検知する残湯検知手段としての流水スイッチ、２３は風呂循環回路２０内にある浴槽水の温度を検知する風呂温度センサであり、風呂戻り管１８途中にそれぞれ設置されている。

２４は風呂混合弁１１で混合された湯水を風呂戻り管１８に搬送する湯張り管であり、配管途中には、風呂混合弁１１で混合された湯水の温度を検知する湯張り温度センサ２５と、電動弁を開閉して浴槽１７への湯張り開始及び停止を行う湯張り電磁弁２６と、配管内を流動する湯水の流量から浴槽１７への湯張り量を検知する湯張り流量センサ２７と、浴槽１７の湯水が逆流するのを防止する逆止弁２８とが設置されている。

２９は貯湯タンク２の上下方向に複数配置された貯湯温度センサで、この実施形態では貯湯温度センサ２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ、２９ｅの５つが設置されており、この貯湯温度センサ２９が検知する温度情報によって貯湯タンク２内の残熱量と、貯湯タンク２内の上下方向の温度分布が確認できる。

３０は貯湯タンク２上部に連通した逃し弁、３１は給水管４途中に備えられ管内を流動する給水の温度を検知する給水温度センサ、３２は給水管４に備えられ水道からの圧力を減圧する減圧弁、３３は栓を開栓することで給水管４へ水道水を流入させる給水栓、３４は貯湯タンク２の底部に接続され湯水を外部に排水する排水弁である。

３５はヒートポンプユニット５内の所定位置に設置された外気温センサであり、室外に設置されたヒートポンプユニット５周辺の外気温を検知する。

３６は浴室３７内に設置され使用者が操作することで各種設定が可能な操作部を有したリモコンであり、図示しない湯張り量設定スイッチで設定された湯張り量の湯水を浴槽１７内に流入し設定温度で所定時間保温する風呂自動スイッチ３８と、浴槽水の設定温度を変更する温度変更スイッチ３９と、浴槽１７へ流入する湯水の設定温度等を音声で報知するスピーカ４０とが設けられ、更に、ドットマトリクス型の蛍光表示管よりなる表示部４１が設けられていることで使用者が設定状況を確認できる。

４２は貯湯タンクユニット１内に設置された各センサの入力を受け、各アクチュエータの駆動を制御するマイコンを内蔵した制御部であり、各温度センサで検知された温度と所定値とを比較する比較手段４３と、凍結防止運転時に風呂循環ポンプ２１のＯＮ時間とＯＦＦ時間とをそれぞれカウントする計時手段４４とが備えられている。

次に、この発明の一実施形態の具体的な動作について説明する。
まず、通常時での沸き上げ動作について説明すると、各地の時間帯別契約電力における電力単価が安価な深夜時間帯に達したら、制御部４２は、貯湯タンク２内の湯水をヒートポンプユニット５で加熱する沸き上げ動作を開始させる。

制御部４２は、過去一週間における平均使用湯量や貯湯温度センサ２９での検知温度に基づいて貯湯タンク２内に貯湯する湯水の沸き上げ目標温度や湯量を判定し、沸き上げ完了時刻に目標温度の湯水が所定量沸き上がるために沸き上げ動作を開始する沸き上げ開始時刻を算出し、沸き上げ開始時刻に達したと判断したら、ヒートポンプユニット５内部にある図示しないヒーポン循環ポンプを駆動させることで貯湯タンク２内の湯水がヒーポン循環回路８内を流動し、ヒートポンプユニット５で加熱され貯湯タンク２の上部から高温水が順次積層するように貯湯していく。

そして制御部４２は、貯湯温度センサ２９で検知された温度から目標沸き上げ温度の湯水が所定の湯量まで貯湯したと判断したら沸き上げ動作を終了する。

次に、浴槽１７へ風呂設定温度の湯水を設定湯張り量だけ流入する湯張り動作について説明する。
リモコン３６の風呂自動スイッチ３８が操作されたら、制御部４２は、湯張り電磁弁２６を開放して風呂設定温度の湯水が浴槽１７に流入するよう風呂混合弁１１の開度を調節し、湯張り流量センサ２７で検知された流量から浴槽１７に設定湯張り量の湯水が流入したと判断したら、湯張り電磁弁２６を閉止して湯張りを終了する。

次に、風呂循環回路２０の凍結防止運転について図３のフローチャートに基づいて説明する。
まず、制御部４２は、外気温センサ３５で検知された外気温Ｔを確認し、外気温Ｔが所定値である０℃以下か比較手段４３で比較して（ステップＳ１０１）、外気温Ｔが０℃以下であれば、風呂循環回路２０にある浴槽水が凍結するのを防止するため風呂循環ポンプ２１の運転を開始し、計時手段４４により風呂循環ポンプ２１の運転を開始してから経過した時間のカウントを開始する（ステップＳ１０２）。

ステップＳ１０２で風呂循環ポンプ２１の運転を開始したら、制御部４２は、風呂循環ポンプ２１の運転開始から４分経過したか計時手段４４でカウントした時間で判断する（ステップＳ１０３）。

ステップＳ１０３で４分経過したと判断したら、制御部４２は、計時手段４４でカウントした４分の間に流水スイッチ２２が風呂循環回路２０内を流動する浴槽水を検知してＯＮ状態になったかにより浴槽１７内に浴槽水が存在するか判断し（ステップＳ１０４）、図４で示すように、浴槽水が存在すると判断したら、外気温センサ３５で検知された外気温Ｔ及び風呂温度センサ２３で検知された風呂温度Ｆに基づいた時間で風呂循環ポンプ２１をＯＮ／ＯＦＦさせた間欠運転を行い（ステップＳ１０５）、浴槽水が存在しないと判断したら、浴槽水が存在する時とは異なる外気温Ｔと風呂温度Ｆとに基づいた時間で風呂循環ポンプ２１をＯＮ／ＯＦＦさせた間欠運転を行う（ステップＳ１０６）。

ステップＳ１０５及びステップＳ１０６で風呂循環ポンプ２１を所定時間ＯＮ／ＯＦＦさせた間欠運転を行ったら、制御部４２は、風呂循環ポンプ２１をＯＮ／ＯＦＦしてから経過した時間を計時手段４４で確認し（ステップＳ１０７）、風呂循環ポンプ２１をＯＮ／ＯＦＦしてから２０分経過しているか判断して（ステップＳ１０８）、２０分経過していれば、再度ステップＳ１０１で外気温Ｔが０℃以上か判断する。なお、ステップＳ１０８で判断した２０分は間欠運転が一周期する時間であり、図４で示す風呂循環ポンプ２１のＯＮ時間にはステップＳ１０３で判断した４分を含まず、ステップＳ１０５及びステップＳ１０６での動作に関する時間を説明している。

ここで、浴槽水の存在有無による風呂循環ポンプ２１の間欠運転について詳述する。
まず、浴槽水が存在すると判断した時は、図４で示すように外気温センサ３５で検知された外気温Ｔと風呂温度センサ２３で検知された風呂温度Ｆとから風呂循環ポンプ２１のＯＮ／ＯＦＦ時間をそれぞれ変化させる。例えば、外気温Ｔが−５℃以上０℃未満で風呂温度Ｆが５℃以上１０℃未満の場合、風呂循環回路２０内の温度が低下しているとして風呂循環回路２０内の浴槽水の凍結防止するため、風呂循環ポンプ２１を１分ＯＮして１５分ＯＦＦにすることで、風呂循環回路２０及び風呂循環ポンプ２１の凍結を確実に防止し、凍結のおそれが低い時は長時間風呂循環ポンプ２１を運転させないことから消費電力を低減できる。

また、浴槽水が存在しないと判断した時は、図４で示すように外気温センサ３５で検知された外気温Ｔと風呂温度センサ２３で検知された風呂温度Ｆとから風呂循環ポンプ２１のＯＮ／ＯＦＦ時間をそれぞれ変化させる。例えば、外気温Ｔが−５℃以上０℃未満の場合、風呂温度Ｆが１０℃以上であれば風呂循環回路２０内は温かく凍結のおそれは低いとして、風呂循環ポンプ２１を１６分ＯＦＦにして、風呂温度Ｆが１０℃未満０℃以上であれば風呂循環回路２０内の温度が低下してきているとして、風呂循環ポンプ２１を１分ＯＮにして１５分ＯＦＦにして、風呂温度Ｆが０℃未満であれば風呂循環回路２０内の温度が低いとして、風呂循環ポンプ２１を６分ＯＮにして１０分ＯＦＦにすることで、風呂循環ポンプ２１内に残存する浴槽水の凍結を防止することができる。

更に、外気温Ｔが−５℃未満の場合、風呂温度Ｆが２０℃以上であれば風呂循環回路２０内の温度が温かく凍結のおそれは低いとして、風呂循環ポンプ２１を１６分ＯＦＦにして、風呂温度Ｆが１０℃以上２０℃未満であれば風呂循環回路２０内の温度がやや低下してきているとして、風呂循環ポンプ２１を１分ＯＮにして１５分ＯＦＦにして、風呂温度Ｆが１０℃未満−５℃以上であれば風呂循環回路２０内の温度が低下しているとして、風呂循環ポンプ２１を６分ＯＮにして１０分ＯＦＦにして、風呂温度Ｆが−５℃未満であれば風呂循環回路２０内の温度が低く凍結のおそれがあるとして、風呂循環ポンプ２１を１１分ＯＮにして５分ＯＦＦにする。このように、外気温と風呂温度に応じて風呂循環ポンプ２１のＯＮ／ＯＦＦ時間を変化させた間欠運転を行うことで、風呂循環ポンプ２１内の残湯が凍結することを確実に防止し、凍結のおそれが低い時は長時間風呂循環ポンプ２１を運転させないことから消費電力を低減できる。

なお、本実施例では凍結防止運転時の風呂循環ポンプ２１の間欠運転の一周期を２０分としているがこれに限定するものではなく、例えば、一周期を３０分にしてもよいものであり、検知された外気温や風呂温度に応じて風呂循環ポンプ２１のＯＮ／ＯＦＦを適切な時間にすることで、風呂循環回路２０や風呂循環ポンプ２１の凍結を確実に防止し、消費電力を低減できる。

また、流水スイッチ２２を残湯検知手段としているが、例えば、風呂循環回路２０の途中に浴槽水の流量を検知可能な流量センサを設置し、凍結防止運転開始時にこの流量センサで検知された流量値や、風呂循環ポンプ２１の回転数から浴槽水の存在有無を判断してもよく、その他のセンサ等で検知された値を組み合わせて浴槽水の有無を判断してもよい。

以上のように、凍結防止運転開始時に浴槽１７内の浴槽水が存在しないと判断したら、外気温センサ３５で検知された外気温と風呂温度センサ２３で検知された風呂温度とに基づいて風呂循環ポンプ２１のＯＮ／ＯＦＦ時間を変化させるので、浴槽１７内から浴槽水を排水した直後で外気温が低い時に凍結防止運転を開始しても、風呂循環ポンプ２１を適切なＯＮ／ＯＦＦ時間で間欠運転させることで、風呂循環ポンプ２１内に残存する浴槽水の凍結を確実に防止することができ、適切な時間で風呂循環ポンプ２１を運転させるので消費電力を低減できる。

また、本実施例では加熱手段をヒートポンプユニット５として説明したが、これに限らず、太陽熱、ガス、液体燃料による給湯機や電気温水器等に適用することが可能である。

１ 貯湯タンクユニット
２ 貯湯タンク
５ ヒートポンプユニット
１７ 浴槽
２０ 風呂循環回路
２１ 風呂循環ポンプ
２２ 流水スイッチ
２３ 風呂温度センサ
３５ 外気温センサ
４２ 制御部

Claims (1)

1. 浴槽に接続された風呂循環回路と、該風呂循環回路の途中に設置され浴槽水を循環させる風呂循環ポンプと、前記浴槽内の浴槽水を検知する残湯検知手段と、室外の気温を検知する外気温センサと、前記風呂循環回路の途中に設置され浴槽水の温度を検知する風呂温度センサと、前記外気温センサが所定値以下を検知したら前記風呂循環ポンプを間欠運転させて前記風呂循環回路の凍結を防止する凍結防止運転を開始する制御部とを備えた風呂装置において、前記凍結防止運転開始時に前記制御部は、前記残湯検知手段で浴槽水が検知されなければ、前記外気温センサと前記風呂温度センサとで検知された値が低くなるに従い、前記風呂循環ポンプのＯＮ時間が長くなるよう前記間欠運転の時間を変化させたことを特徴とする風呂装置。

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