JP2010169271A - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】不必要な風呂の温度低下を抑制し、人の入室に応じて浴槽内の湯水の温度を最適に設定する使用性の高い貯湯式給湯機を提供すること。
【解決手段】本発明の貯湯式給湯機は、本発明の貯湯式給湯機は、湯水を貯える貯湯タンク３と、貯湯タンク３内に貯える高温水を生成する加熱手段２と、浴槽５と、貯湯タンク３内の湯水と浴槽５内の湯水とが熱交換を行う追い焚き熱交換器６と、人の浴室への入室を検出する人体検出手段９３と、浴槽５内の湯水の水位を検出する水位検出手段６６とを備え、人体検出手段９３で人体を検出すると、水位検出手段６６で検出される水位に基づいて、貯湯タンク３から浴槽５へ湯水の注湯を行う注湯運転および／または貯湯タンク３内の高温水と浴槽５内の湯水とを熱交換して行う追い焚き運転を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、浴槽へ湯張りを行う機能が付いた貯湯式給湯機に関するものである。

従来、この種の給湯装置としてはガスや石油の燃焼熱を利用する瞬間加熱式のものや貯湯タンクを持ち電気ヒーターやヒートポンプユニット、廃熱回収などで加熱する貯湯式のものなどさまざまなタイプのものがあるが、何れのタイプにおいても浴槽に予め設定した温度と湯量の湯を自動的に注湯し、その後、浴槽の湯温を一定に保つ自動湯張り機能を有するものが多く普及している。

従来の追い焚き機能付き貯湯式給湯機の構成図を図３に示す。図３に示すように、従来からの給湯装置は浴槽への注湯手段と、浴槽水を追い焚きするための追い焚き手段とを有している（例えば、特許文献１参照）。

注湯手段は、水道管から給水される冷水と貯湯タンク１２０の高温の湯とを所定割合で混合することができる混合弁１２１と、混合弁１２１で混合された湯を浴槽１０８へ供給するために開閉を行う注湯電磁弁１１１と、浴槽１０８への注湯量を検出する流量センサ−１２２と、湯の温度を検出するサーミスタ１２３から構成される。

制御手段１０５は、サーミスタ１２３で検出される湯の温度が予め設定された所望温度となるよう混合弁１２１の水と湯の混合割合を調整する動作制御を行う。そして浴槽１０８への注湯量が予め設定された所望量に達すると、制御手段１０５は注湯電磁弁１１１を閉とする動作制御を行い湯張りを終了する。

また、追い焚き手段は、浴槽１０８の水圧を検出することで水位を把握するための水位検出手段１１６と、浴槽水を循環させる風呂循環ポンプ１１５と、浴槽水温度を検出するためのサーミスタ１１７と、浴槽水を加熱するための追い焚き熱交換器１２４が備えられている。そして、追い焚き加熱熱交換器１２４はプレート式熱交換器に代表される液−液熱交換器の構成され、貯湯タンク１２０の高温側の湯が流れる一次側回路と、浴槽水の低温側の湯が流れる二次側回路が伝熱プレートを介して熱交換している。

一次側回路には追い焚きポンプ１２５が備えられ、貯湯タンク１２０の高温の湯を一次側回路内に循環させる。一次側回路と二次側回路との間で熱交換が行われ、浴槽水を加熱させる追い焚きを行うことが可能である。サーミスタ１１７で検出される温度が予め設定した所望温度に達すると、制御手段１０５は追い焚きポンプ１２５および風呂循環ポンプ１１５の駆動を停止させ追い焚き運転を停止させる。

以上のようにして、従来の給湯装置は、予め設定した所望温度に達するまで浴槽水を加熱する追い焚きを行うことが可能である。

このような従来の給湯装置において、自動で浴槽１０８内の湯水の保温を行う保温運転がある。その方法としては、湯張り終了後に制御手段１０５は、所定時間間隔（たとえば３０分間隔）で風呂循環ポンプ１１５を駆動させて、浴槽水を循環し、サーミスタ１１７で検出される温度が、予め設定した所望温度からの温度低下が所定温度（たとえば２℃）以内であればそのまま風呂循環ポンプ１１５を停止させ、温度低下が所定温度（たとえば２℃）以上であれば追い焚き運転を行い、浴槽水を予め設定された所望温度まで加熱し、さらに水位検出手段１１６を有する構成の給湯装置であれば、検出される水位が予め設定
された所望水位よりも所定量（たとえば水位５０ｍｍ分）以上低下している場合には、予め学習した水位と浴槽形状から演算される所望水位に足りない分を注湯手段で供給するものである。
特開２００８−８２６３５号公報

しかしながら、従来の貯湯式給湯機においては、人がいる・いないに関わらず、自動で追い焚き運転を行うために、風呂循環ポンプ１１５を駆動して、浴槽１０８内の湯水の温度を検出しているので、風呂循環ポンプ１１５を駆動するたびに、浴槽１０８と追い焚き熱交換器１２４とを接続している給湯配管１０７ａ、１０７ｂ内の冷めた湯水が、浴槽１０８内に入り込んでしまい、不必要に風呂の温度を下げてしまうという課題を有していた。

そして、風呂温度が沸き上げ開始温度まで低下しなければ、追い焚き運転が行われないので、追い焚き運転が開始する直前に使用者が入浴してしまうと、非常にぬるいと感じてしまい不快感を与えかねなかった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、不必要な風呂の温度低下を抑制し、人の入室に応じて浴槽内の湯水の温度を最適に設定する使用性の高い貯湯式給湯機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の貯湯式給湯機は、湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンク内に貯える高温水を生成する加熱手段と、浴槽と、前記貯湯タンク内の湯水と前記浴槽内の湯水とが熱交換を行う追い焚き熱交換器と、人の浴室への入室を検出する人体検出手段と、前記浴槽内の湯水の水位を検出する水位検出手段とを備え、前記人体検出手段で人体を検出すると、前記水位検出手段で検出される水位に基づいて、前記貯湯タンクから前記浴槽へ湯水の注湯を行う注湯運転および／または前記貯湯タンク内の高温水と前記浴槽内の湯水とを熱交換して行う追い焚き運転を行うことにより、人の入室に応じて浴槽内の湯水を快適な設定にするので、入浴のタイミングと追い焚き運転のタイミングとを合わせることができ、入浴者に不快感を与えることがなく、風呂温度を検出するタイミングを減らし、不必要な風呂温度の低下を抑制するため非常に省エネな追い焚き運転を行うことができる。

本発明は、不必要な風呂の温度低下を抑制し、人の入室に応じて浴槽内の湯水の温度を最適に設定する使用性の高い貯湯式給湯機を提供することができる。

第１の発明の貯湯式給湯機は、湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンク内に貯える高温水を生成する加熱手段と、浴槽と、前記貯湯タンク内の湯水と前記浴槽内の湯水とが熱交換を行う追い焚き熱交換器と、人の浴室への入室を検出する人体検出手段と、前記浴槽内の湯水の水位を検出する水位検出手段とを備え、前記人体検出手段で人体を検出すると、前記水位検出手段で検出される水位に基づいて、前記貯湯タンクから前記浴槽へ湯水の注湯を行う注湯運転および／または前記貯湯タンク内の高温水と前記浴槽内の湯水とを熱交換して行う追い焚き運転を行うことにより、人の入室に応じて浴槽内の湯水を快適な設定にするので、入浴のタイミングと追い焚き運転のタイミングとを合わせることができ、入浴者に不快感を与えることがなく、風呂温度を検出するタイミングを減らし、不必要な風呂温度の低下を抑制するため非常に省エネな追い焚き運転を行うことができる。

第２の発明の貯湯式給湯機は、特に第１の発明において、前記人体検出手段で人体を検出した際に、前記水位検出手段で検出される水位が第１の所定値未満の場合には、注湯運転を行うことにより、追い焚き運転で発生し貯湯タンクへ戻ってくる中温水を減らすとともに、追い焚き運転を行うよりも直接火傷をしない程度の高温湯を入れることによって、より早く所望の設定温度の浴槽水とすることができる。貯湯タンク内の中温水を減らすということは、加熱手段にヒートポンプを用いた時には、加熱効率を向上させることができる。また、第１の所定値までは水位を確保することができるので、入浴者に水位が低くて不快感を与えることも無くなる。

第３の発明の貯湯式給湯機は、特に第１または第２の発明において、前記人体検出手段で人体を検出した際に、前記水位検出手段で検出される水位が第１の所定値以上、第２の所定値未満の場合には、注湯運転および／または追い焚き運転を行うことにより、浴槽への湯張りがあふれない程度になるまでは注湯運転を許容することで、より早く所望の温度へと浴槽内の湯水を追い焚きすることができる。

第４の発明の貯湯式給湯機は、特に第１から第３のいずれかの発明において、前記人体検出手段で人体を検出した際に、前記水位検出手段で検出される水位が第２の所定値以上の場合には、追い焚き運転を行うことにより浴槽から湯水をあふれさせること無く、省エネな追い焚き運転を実現することができる。

第５の発明の貯湯式給湯機は、特に第１から第４のいずれかの発明において、前記人体検出手段は、浴室へ入る入室する際に発生する振動を検知して人体を検出する構成としたことにより、人が浴室に入る際の床の振動やドアの開閉の振動を検知することで入浴者の有無を確実に検知することができる。

第６の発明の貯湯式給湯機は、特に第１から第４のいずれかの発明において、前記人体検出手段は、浴室の照明を検出して人体を検出する構成としたことにより、照明のＯＮ・ＯＦＦで人体検知を行うことができる。

第７の発明の貯湯式給湯機は、特に第１から第４のいずれかの発明において、前記人体検出手段は、浴室の照明をＯＮ／ＯＦＦするスイッチとしたことにより、照明のスイッチのＯＮ・ＯＦＦで人体検知を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態における風呂追い焚き機能の付いた貯湯式給湯機の構成図である。図１において、本実施の形態の貯湯式給湯機は、タンクユニット１とヒートポンプユニット２を備えており、タンクユニット１内に配設している貯湯タンク３内に貯える高温水を、ヒートポンプユニット２にて生成している。なお、本実施の形態では加熱手段としてヒートポンプを用いているが、これに限定されることなく、例えば、タンク内に電気ヒーターを内設して加熱する形態であっても問題はない。また、実線矢印は流体の流れる方向を示している。

次に、ヒートポンプユニット２の構成について説明する。ヒートポンプユニット２は、水冷媒熱交換器２４、圧縮機２５、蒸発器２６、膨張弁２７を冷媒配管により順次環状に接続して構成されており、冷媒には二酸化炭素を使用しているため、高圧側が臨界圧力を超えるので、水冷媒熱交換器２４を流通する水に熱を奪われて温度が低下しても凝縮する
ことがなく、水冷媒熱交換器で冷媒と水との間で温度差を形成しやすくなり、高温の湯が得られ、かつ熱交換効率を高くすることができる。

また、比較的安価でかつ安定な二酸化炭素を冷媒に使用しているので、製品コストを抑えるとともに、信頼性を向上させることができる。また、二酸化炭素はオゾン破壊係数がゼロであり、地球温暖化係数も代替冷媒ＨＦＣ−４０７Ｃの約１７００分の１と非常に小さいため、地球環境に優しい製品を提供できる。

また、ヒートポンプユニット２において、圧縮機２５で冷媒が圧縮され、圧縮機２５から吐出された冷媒が水冷媒熱交換器２４で放熱し、膨張弁２７で減圧されたあと、蒸発器２６で空気から熱を吸収し、ガス状態で再び圧縮機２５に吸入される。なお、圧縮機の能力制御および膨張弁２７の開度制御は、圧縮機２５の吐出側に設けたサーミスタ（図示せず）で検出される吐出冷媒の温度が予め設定された温度を維持するように制御される。また、貯湯タンク３内の湯水は、水ポンプ２８が作動することで、水冷媒熱交換器２４に流入し、冷媒と熱交換を行い、再び貯湯タンク３に戻り、積層状態で貯湯タンク３の上部に高温の湯が貯えられる。

次に、タンクユニット１の構成について説明する。タンクユニット１には前述した通り貯湯タンク３を有しており、貯湯タンク３の底部には給水源から低温水を供給するための給水配管３１が接続されており、常時給水圧がタンク内に掛かっている状態となっている。また、貯湯タンク３の上方部には貯湯タンク内の高温水を出湯するための出湯管３２が接続されており、給湯端末や浴槽へ高温水を供給可能に構成している。

次に、給湯端末へ湯が供給される給湯回路について説明する。

本実施の形態における給湯回路は、給水配管３１から分岐した端末給水配管３３と、出湯管３２とを電動式混合弁４にて接続し、所望の温度の湯が生成可能に構成されている。そして電動式混合弁４の下流側に設けた温度センサ４１で検出される温度が、台所や浴室に設けられたリモコン装置で設定した温度となるように、電動式混合弁４の混合比が変更される。そして、所望の温度に混合された湯水は、給湯端末４２へ供給される。

次に、浴槽５への湯張り回路および追い焚き回路について説明する。

本実施の形態では、浴槽５内の湯水と、貯湯タンク３内の高温水とが追い焚き熱交換器６にて熱交換し、浴槽内の湯水を追い焚きする追い焚き機能を有している。そのため、追い焚き熱交換器６の高温側回路は、貯湯タンク３内の高温水が供給されるように構成されており、熱交換した後の温水を貯湯タンク３の下方部へ戻すように構成されている。また、追い焚き熱交換器６の低温側回路は、浴槽５内の湯水が供給されるように構成されており、熱交換した後の浴槽水を、再度浴槽５へ戻すように構成されている。

高温側回路においては、追い焚きポンプ７が配設されており、追い焚きポンプ７が駆動することによって貯湯タンク３内の高温水が、追い焚き熱交換器６へ搬送される。

そして、浴槽５のアダプタ５１とタンクユニット１とは、接続部６０ａ〜６０ｄにおいて、戻り接続管６１および往き接続管６２で接続される。また、戻り接続管６１および往き接続管６２の接続口から追い焚き熱交換器６までは、それぞれ戻り配管６３および往き配管６４で接続されており、浴槽５、戻り接続管６１、戻り配管６３、追い焚き熱交換器６、往き配管６４、往き接続管６２が順次接続されて追い焚き回路が構成されている。

また、貯湯タンク３から浴槽５への湯水の供給を行う湯張り回路は、出湯管３２から分
岐した風呂給湯管３４と、給水配管３１から分岐した風呂給水配管３５とを電動式混合弁８にて接続し、所望の温度の湯が生成可能に構成されている。そして電動式混合弁８の下流側に設けた温度センサ８１で検出される温度が、台所や浴室に設けられたリモコン装置で設定した温度となるように、電動式混合弁８の混合比が変更される。そして、所望の温度に混合された湯水は、浴槽５へ供給される。

また湯張り回路には、流量センサ８２が設けられており、浴槽５へ供給される湯水の量が計測される。さらに、二方向の電磁弁８３が設けられており、湯張り開始時には、電磁弁８３が開くと同時に、浴槽５への湯水の供給が開始される。そして電磁弁８３が開いた後には、戻り配管６３および往き配管６４の二方向から浴槽５へと湯張りが行われる。また、汚水の逆流を防ぐための逆止手段８４が設けられている。

また、戻り配管６３には、浴槽５内の湯水を循環させるための搬送手段である風呂ポンプ６５、浴槽５内の水位を検出する水位センサ６６、浴槽５内の湯水の温度を検出する温度センサ６７が設けられており、風呂ポンプ６５が駆動することにより、浴槽５内の湯水が戻り配管６３に吸い込まれ、追い焚き熱交換器６を経て、往き配管６４へ流れ込み、再度浴槽５へ戻される。また、風呂ポンプ６５と追い焚き熱交換器６の間には、フロースイッチ６８が設けられており、オンすることで水の流れを検知可能に構成されている。

また、浴室には貯湯式給湯機の操作を行うことができる操作手段であるリモコン装置９が設置され、リモコン装置９を操作して、湯水の温度設定や風呂への湯張り、また設置工事後の試運転操作等を行う。リモコン装置９には情報を表示する表示部９１および操作を行う操作部９２を有している。なお、図１には図示していないが、本実施の形態の貯湯式給湯機には、リモコン装置９からの指示を受け取り、各制御機器に命令する制御装置９４も有している。そして制御装置９４はマイコンおよびその電子制御部品で構成され、タンクユニット１を構成する機器に命令を送っている。

さらに、本発明のリモコン装置９には、人体検出手段９３が設けられており、人が浴室に入室したことを検知することができるようになっている。なお人体検出手段９３には、赤外線センサや、浴室内の照度を検出する照度センサ、また入室者の振動やドアの開閉を検出する衝撃（振動）センサなど様々なセンサを用いることができ、種類が特定されるものではない。

例えば、赤外線センサの場合には、周囲の温度状況から温度変化があった場合には人が検出されたと認識し、照度センサの場合には、浴室の照明の照度を検出した場合には人が入ってくると推定し、衝撃センサの場合には、所定時間の間、衝撃センサからの出力を検出した場合には、入室者ありと判断するようにする。また、これらのセンサを複数個組み合わせることも可能である。

また、本実施の形態の場合には、人体検出手段９３をリモコン装置９に設けた構成としたが、これに限定されることはなく、例えば、衝撃センサの場合、浴室に隣接した脱衣所の床裏側に設置したり、浴室のドア表面に設置したりして、振動を検知する方法であったり、さらには、浴室照明のスイッチを人体検出手段とした場合には、浴室照明のスイッチをオンにしたときに人体を検出するものとしてもよい。

以上のように構成された貯湯式給湯機において、まず、貯湯式給湯機の湯張り運転について説明する。

使用者がリモコン装置９を操作し湯張り運転を開始するか、もしくは予め湯張り運転の予約をしていた場合には設定した時刻になると湯張り運転が開始される。湯張り運転が開
始すると、電磁弁８３が開弁し、貯湯タンク３からの高温水が電動式混合弁８で設定温度となるように混合され、浴槽５へ供給される。

電動式混合弁８から出湯される湯は、戻り配管６３および往き配管６４の二方向に分岐され、浴槽５へ湯水が供給される。また湯張り量は、流量センサ８２で検出し、設定した湯量を流量センサ８２で検出すると、電磁弁８３を閉弁し、湯張り運転を終了する。

なお、湯張り運転時において、電動式混合弁８で混合される湯水の温度は、リモコン装置９で設定した湯の温度よりも、数度高い温度としてもよい。これは電動式混合弁８で混合した湯が、浴槽５に行くまでの間の給湯配管を流れる時に放熱してしまい、浴槽５に注湯されるときには温度低下が生じてしまう可能性があるからである。そのため、電動式混合弁８で混合する湯水の温度を設定温度よりも高く設定しておくことで、配管での放熱を考慮した湯張り運転が可能となる。

次に、本発明の貯湯式給湯機のリモコン装置９には、人体検出手段９３を備えており、湯張り運転終了後は、人体検出手段９３を用いた自動追い焚き運転を行う場合と、人体検出手段９３の機能をオフにして自動追い焚き運転を行う場合とがある。まず、人体検出手段９３の機能をオフにした自動追い焚き運転について説明する。

本実施の形態において、湯張り運転終了後は、自動追い焚き運転および自動差し湯運転を行う。自動追い焚き運転では、湯張り運転終了後から所定時間Ｌ１が経過する毎に、風呂ポンプ６５を駆動し、浴槽５内の湯水を戻り配管６３および往き配管６４を循環させて、温度センサ６７で浴槽５内の湯水の温度を検出する。例えば、所定時間Ｌ１を１５分に設定しておくと、湯張り運転終了後から１５分毎に風呂ポンプ６５が駆動して温度検出を行う。

そして、浴槽５内の湯水の温度が所定温度α（追い焚き開始温度）以下になった時に、追い焚き運転を開始し、追い焚きポンプ７および風呂ポンプ６５を駆動して、追い焚き熱交換器６にて貯湯タンク３内の高温水と、浴槽５内の湯水とが熱交換を行い、浴槽５内の湯水の追い焚きを行う。そして、浴槽５内の湯水の温度が設定温度（追い焚き停止温度）になった時に追い焚き運転が停止し、追い焚き運転完了となる。

図２は、通常時の追い焚き運転のフローチャートである。図２に示すように、時間がＬ４を経過するたびに風呂ポンプ６５を駆動し、風呂温度を検出する。しかし図２に示すように、通常時の自動追い焚き運転では、風呂ポンプ６５を駆動するたびに、時間Ｌ１が経過する間に戻り配管６３および往き配管６４で冷めた冷水が浴槽５に入り、風呂温度を低下させている。

また、人体検出手段９３の機能のオン・オフによらず、本発明の貯湯式給湯機は、自動差し湯運転機能を有している。自動差し湯運転では、水位センサ６６では常に浴槽５内の湯水の水位を検出している。そして水位センサ６６で検出する水位が、設定水位よりもβだけ低いことを検出すると、設定水位となるように、浴槽５内へ湯水が供給される。例えば、βを２５ｍｍと設定すると、設定水位から２５ｍｍ下がったことを検出すると自動的に浴槽５へ設定温度の湯水が差し湯される。

次に、人体検出手段９３の機能をオンにしている時の自動追い焚き運転機能について説明する。なお、人体検出手段９３の機能のオン・オフの切り替えは、リモコン装置９で所定の操作を行うことによって可能となっている。また、通常の自動追い焚き運転時には所定時間Ｌ１毎に風呂ポンプ６５を駆動して、浴槽内の湯水の温度を検出していたが、人体検出手段９３の機能をオンにしている時には、所定時間Ｌ１毎に風呂ポンプ６５を駆動せ
ずに、人体検出手段９３で人体を検出した時に風呂ポンプ６５を駆動して、浴槽内の湯温を図るようにしており、これによって風呂ポンプ６５を駆動することによる浴槽内の湯温の低下を防止することができる。

ただし、何時間もの間、人体検出手段９３で人体を検出しなければ、追い焚き運転を行うことがないので、あまりに浴槽内の湯温が下がってしまうと、人体検出手段９３で人体を検出後、すぐに浴槽水の湯温を上昇させる運転を行ったとしても、追い焚き時間が短く、入浴者が浴槽に入るまでに湯温を上げることができないという課題が生じてしまう可能性がある。

そこで、本発明では人体検出手段９３をオンにしていても、所定時間Ｌ２毎に風呂ポンプ６５を駆動させて、所定温度まで下がっていることを検出すると、人が不在であっても自動で追い焚き運転を行うようにしている。ただし、所定時間Ｌ２は、人体検出手段９３をオフにしている通常の自動追い焚き運転時の所定時間Ｌ１よりも長く設定し、風呂ポンプ６５の駆動回数を減らしている。

次に、使用者が湯張りを開始するか所定時刻になると開始する自動湯張り運転時には所望温度および所望量の湯を浴槽５へ注湯する。そして注湯完了後に、人体検出手段９３によって入浴者有りの状態を制御装置９４が検知したとする。この時、制御装置９４は注湯完了時からの経過時間を計測しており、その経過時間ＴによってＡ１、Ａ２、Ａ３の動作制御を行う。ただし、経過時間Ｔは、本発明の貯湯式給湯機が、人による追い焚き動作や足し湯動作など、風呂関連の動作を行った時点でクリアーされ、その動作が完了した時点で経過時間Ｔの計測を再開するものとする。

まずＡ１：経過時間Ｔ＜Ｔ１の場合には、注湯完了後からそれほど時間が経過していない場合を想定し、例えばＴ１＝０．５時間程度とする。この場合、制御装置９４は何も行わない。これは注湯完了直後なので、浴槽水の温度低下が無いもしくは少ないと推定するためである。また注湯完了直後でなくとも、入浴者または使用者がふろ関連の動作を何か行った直後であると推定されるためである。通常、浴槽５内の湯水の温度を検出するには、風呂ポンプ６５を駆動して温度センサ６７で温度を検出しなければならないが、Ａ１の時点では逆に風呂ポンプ６５を駆動することで浴槽内の湯水の温度を下げてしまう可能性があるので、風呂ポンプ６５も駆動させない。

次にさらに時間が経過したＡ２：Ｔ１≦Ｔ＜Ｔ２の場合には、注湯完了後または何かの風呂関連動作後からある程度経過しており、風呂ポンプ６５を駆動して浴槽水の温度を確認した上で、浴槽水の温度を上昇させる運転動作の必要性有無を確認する必要があり、例えば３時間程度とする。

Ａ２の場合、人体検出手段９３によって入浴者有りを検知すると、制御装置９４は、風呂ポンプ６５を駆動させて浴槽水を循環させ、温度センサ６７によって浴槽水の温度を検出する。その結果、温度センサ６７で検出する検出温度がｔとすると、制御装置９４は予め設定された設定温度ｔ１との差（△ｔとする）を演算し、△ｔが所定値ｔｃ（例えば、２℃）と比較し、その結果に応じて、下記Ｂ１もしくはＢ２の動作制御を行う。

まずＢ１：ｔ１−ｔ＝△ｔ≦ｔｃ（＝２℃）の場合には、制御装置９４は、風呂ポンプ６５の駆動を停止するとともに、追い焚き運転を行わないものとする。

次にＢ２：ｔ１−ｔ＝△ｔ＞ｔｃ（＝２℃）の場合には、制御装置９４は、浴槽水の温度を上昇させる運転を行う。浴槽水の温度を上昇させる運転については後で詳述する。

次にＡ３：Ｔ２≦Ｔの場合には、注湯運転完了後もしくはふろ関連動作が終了してから長時間経過しており、浴槽水温度の低下や、戻り接続管６１および往き接続管６２からの放熱により配管内の湯温が低下していると想定される場合である。そのためＡ３の場合には、必ず初めに注湯運転を行う。

具体的には、所定温度（例えば、６０℃）の湯水を、所定量（例えば、１０Ｌ）だけ浴槽５に注湯（高温差し湯）する運転を行う。これは注湯される所定量の高温の湯によって、戻り接続管６１および往き接続管６２内の冷めた湯を浴槽５へ押し出し、戻り接続管６１および往き接続管６２から放熱された熱量を補うのが目的である。この注湯動作が終了すると、浴槽水の温度を上昇させる運転を行う。

なお、本発明の貯湯式給湯機においては、水位の境界線を、第１の所定値Ｈ１（設定水位）および第２の所定値Ｈ２（上限水位）の２つを設けている。そして、Ａ２およびＡ３の場合において注湯運転を行う前には、必ず水位センサ６６で浴槽５内の水位が、水位が予め設定している第２の所定値未満であることを確認し、水位が浴槽５に湯水を足すことによってあふれる恐れのある第２の所定値（上限水位）以上の時には、注湯運転は行わないものとする。

具体的な追い焚き運転方法としては、注湯運転を併用して追い焚き運転をする方法、注湯運転を併用せずに追い焚き運転をする方法の２つの方法がある。

まず、追い焚き運転を行う際には、風呂ポンプ６５を駆動して浴槽内の湯水の温度を検出するとともに、水位センサ６６で現在水位を確認する。現在水位Ｈを検出した結果、「現在水位Ｈ＜第１の所定値Ｈ１」の場合には、注湯運転を行うものとする。

本発明においては、設定水位よりもβだけ低いことを検出すると、設定水位となるように、浴槽５内へ湯水が供給される自動差し湯運転機能を有しているものの、現在水位が設定水位以下の水位であっても、「設定水位−β＜現在水位＜設定水位」の時には、自動差し湯運転機能が働かず自動で差し湯がされない。しかしながら人体を検出するということは、まもなく浴槽に入浴者が入ることが予測されるため、自動差し湯運転機能が働く水位まで下がっていなくても、設定水位まで水位を回復させることで、非常に使用性が良く、入浴者に対して不快感を与えることを無くすことができる。

次に、注湯運転について説明する。人体検出手段９３によって入浴者有りを検知した際の浴槽水の状態が、浴槽温度３８℃、残湯量１８０Ｌであったとする。この時、所定温度（例えば６０℃）の所定量（例えば２０Ｌ）を浴槽５に注湯後、風呂ポンプ６５を駆動して浴槽水を攪拌させると浴槽水湯温は、（３８×１８０＋６０×２０）／（１８０＋２０）＝４０．２℃となる。２０Ｌ注湯することによって浴槽水の水位上昇は、浴槽の水量１８０Ｌ部分の局所的な断面が、６５ｃｍ×１１０ｃｍであるとすると約２．８ｃｍだけ水面が上昇することになる。すなわち、この場合６０℃、２０Ｌの高温差し湯を行うことで浴槽水は約＋２℃、水位は約＋２．８ｃｍ変化する。

したがって、浴槽水の状態が１８０Ｌ程度で、ｔ１＝４０℃、ｔ＝３８℃の場合であったとすると、６０℃で２０Ｌの高温差し湯を１回行うと所望の浴槽水温度を上昇させる運転動作が実現できる。しかしながら、注湯運転を行うと水位が上昇することから、浴槽５から湯水があふれてしまう可能性がある。つまり注湯後の水位が、第２の所定値Ｈ２を超えないようにしなければならない。

例えば、浴槽満量が４００Ｌの浴槽で、人体検出手段９３によって入浴者有りを検知した際の浴槽水の状態が、Δｔ＝１０℃（ｔ＝３０℃とする）で浴槽水の残湯量が３５０Ｌ
であった場合、所望の浴槽水温度（４０℃）までの上昇を実現するために高温差し湯するべき湯量は、（４０×３５０−３０×３５０）／（６０−４０）＝１７５Ｌとなり浴槽水があふれてしまう。３５０Ｌに１７５Ｌを注湯すると浴槽から湯水が溢れてしまう。

そこで水位センサ６７で検出する浴槽水状態に応じて、浴槽水温度を上昇させる運転動作を、高温差し湯と追い焚きとのどちらか一方、あるいは双方を組み合わせてフレキシブルに実現するものとする。

また、貯湯式給湯機の設置時の試運転時に行う浴槽形状の学習によって、浴槽水量は水位の関数で表現できる。この試運転時には、複数回数、所定量の注湯を行う毎に制御手段５は水位検出手段１６によってその時点での水位を学習することによって行う。たとえばｉ回目の注湯量をＶ（ｉ）、ｉ回目注湯終了時に水位検出手段１６で検出される水位がｈ（ｉ）であるとし、合計ｎ回の注湯を行うとする。この時Ｖ（ｉ）の注湯によって水位はｈ（ｉ−１）からｈ（ｉ）になったので、その区間の浴槽形状を直方体であると近似して浴槽形状を学習する。すなわちＶ（ｉ）注湯部分の浴槽形状は、断面積がＶ（ｉ）／（ｈ（ｉ−１）―ｈ（ｉ））と浴槽形状を学習する。これを計ｎ回実施することで、制御手段５は浴槽形状はｎ個の分割された直方体の集まりであると認識する。すなわち水位ｈが分かれば、その時の浴槽水量Ｖは推定することが可能である。

つまり、人体検出手段９３によって入浴者有りを検知した際の浴槽水状態（浴槽水温度ｔ（ｋ）、水位ｈ（ｋ））が分かっており、温度上昇後の温度をｔ１としたいならばこれらの値から、この浴槽水温度上昇を実現するために、あと所定温度ｔ３（例えば、６０℃）の高温湯をどれだけの量（Ｖ３）注湯すれば良いか制御装置９４は演算することができる。

そして演算で求めた注湯量Ｖ３を注湯すると、浴槽５内の水位がどれくらいになるのかを演算できるので、制御装置９４が浴槽５から湯水が溢れるかどうかを判断することができる。

よって「現在水位Ｈ＜第１の所定値Ｈ１」の場合には、現在水位Ｈが低い状態であるので追い焚き運転よりもまず第１の所定値Ｈ１（設定水位）までは注湯運転を行う。そして第１の所定値Ｈ１まで注湯運転を行った後、浴槽５内の湯水の温度が設定温度となっていない場合には、第２の所定値Ｈ２を上限として注湯運転を可能にする。そして注湯運転終了後も、所定の温度の浴槽水を得ることができなければ、追い焚き熱交換器６で湯水を温める運転を行い、設定温度まで湯温を上昇させる。

また、人体検出後の注湯運転する時の注湯温度は、常に所定温度とし、その所定温度には人体が触れてもやけどしないくらいの温度が設定されているものとする（例えば、６０℃）。これは人体検出してから追い焚きを行うため、より早く浴槽５内の温度を上昇させるためである。

また、注湯運転時に注湯する湯量は、その時の浴槽５内の残湯量の保有熱量と、浴槽５に設定温度の湯水を設定湯量だけ入れたときの保有熱量を元に算出するものとし、算出した湯量を浴槽５に注湯した結果、その時に設定されている水位の上限を超えるようであれば、上限水位まで注湯する。

次に「第１の所定値Ｈ１（設定水位）＜現在水位Ｈ≦第２の所定値Ｈ２（上限水位）」の場合には、まず第２の所定値を上限として注湯運転を可能とする。そして、第２の所定値Ｈ２まで注湯運転行っても、所定の温度の浴槽水を得ることができなければ、追い焚き熱交換器６で湯水を温める運転を行い、設定温度まで湯温を上昇させる。

なお、注湯する湯量は、現在の浴槽水の保有熱量と、設定水位・設定温度になるまでに必要な熱量から、不足している熱量を算出し、その不足している熱量と浴槽形状からどれだけ水位が上昇するかを算出した後、第２の所定値Ｈ２を超えなければ算出した量だけ注湯し、第２の所定値Ｈ２を超えてしまうようであれば、第２の所定値Ｈ２まで注湯する。

そして「第２の所定値Ｈ２＜現在水位Ｈ」の場合には、注湯することで湯が浴槽５からあふれる可能性があるので、注湯運転は行わず、追い焚き運転のみを行い、設定温度まで浴槽５内の湯水の温度を上昇させる。

また、人体検出手段９３で人体を検知することが可能となるので、風呂の追い焚き運転に関連付けるだけではなく、リモコン装置９の表示部９１のオン・オフと連動させてもよい。特に、浴室への入室頻度や時間帯は、個々の生活スタイルにもよるが、１日２４時間のうちの数時間という限られた時間帯（夕方から夜間）に集中することが多く、昼間等においては、浴室のリモコン装置９のスイッチを切り忘れたとしても、人体検出手段９３で人の不在が確認できれば、表示部９１をオフにすることで、更なる消費電力の削減を可能にする。

また、本実施の形態では、加熱手段としてヒートポンプユニットを用いている。これは前述したように、効率よく沸き上げを行うことができるが、一方で、中温水などを沸き上げる場合は効率が悪くなってしまう。しかしながら、追い焚き運転時に注湯運転を併用することで、追い焚き運転時に発生した中温水を減らし、注湯運転を行うことで冷水を貯湯タンク３の下部に入水させることができ、ヒートポンプユニットでの沸き上げ効率を上げることができる。

以上のように、本発明は、人体検出に基づいて風呂の追い焚き運転、または注湯運転、または双方の運転を行うことで、浴槽内の湯水を設定水位および設定温度にあわせるため、非常に使用性がよく、また、人体を検出していないときであっても、従来の貯湯式給湯機のように、頻繁に風呂ポンプを駆動していないので、浴槽へ配管に溜まった冷水を入れる回数が減り、風呂温度の低下を抑制することができる。

本発明に係る貯湯式給湯機は、ヒートポンプサイクルと給湯サイクルが一体に構成された一体型ヒートポンプ式給湯機、別体に構成された分離型ヒートポンプ式給湯機、給湯用熱交換器で加熱したお湯をそのまま出湯できる直接出湯型ヒートポンプ式給湯機などの各種ヒートポンプ給湯機に適用できる。

本発明の実施の形態における貯湯式給湯機の構成図 同形態における人体検出機能オフ時の追い焚き運転フローチャート 従来の給湯装置の構成図

１ タンクユニット
２ ヒートポンプユニット
３ 貯湯タンク
５ 浴槽
６ 追い焚き熱交換器
７ 追い焚きポンプ
９ リモコン装置
２８ 水ポンプ
６０ａ〜６０ｄ 接続部
６１ 戻り接続管
６２ 往き接続管
６３ 戻り配管
６４ 往き配管
６５ 風呂ポンプ
９３ 人体検出手段

Claims (7)

1. 湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンク内に貯える高温水を生成する加熱手段と、浴槽と、前記貯湯タンク内の湯水と前記浴槽内の湯水とが熱交換を行う追い焚き熱交換器と、人の浴室への入室を検出する人体検出手段と、前記浴槽内の湯水の水位を検出する水位検出手段とを備え、前記人体検出手段で人体を検出すると、前記水位検出手段で検出される水位に基づいて、前記貯湯タンクから前記浴槽へ湯水の注湯を行う注湯運転および／または前記貯湯タンク内の高温水と前記浴槽内の湯水とを熱交換して行う追い焚き運転を行うことを特徴とする貯湯式給湯機。
2. 前記人体検出手段で人体を検出した際に、前記水位検出手段で検出される水位が第１の所定値未満の場合には、第１の所定値までは注湯運転を行うことを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯機。
3. 前記人体検出手段で人体を検出した際に、前記水位検出手段で検出される水位が第１の所定値以上、第２の所定値未満の場合には、注湯運転および／または追い焚き運転を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の貯湯式給湯機。
4. 前記人体検出手段で人体を検出した際に、前記水位検出手段で検出される水位が第２の所定値以上の場合には、追い焚き運転を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の貯湯式給湯機。
5. 前記人体検出手段は、浴室へ入る入室する際に発生する振動を検知して人体を検出する構成としたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の貯湯式給湯機。
6. 前記人体検出手段は、浴室の照明を検出して人体を検出する構成としたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の貯湯式給湯機。
7. 前記人体検出手段は、浴室の照明をＯＮ／ＯＦＦするスイッチとしたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の貯湯式給湯機。