JP3211517B2 - 自動給湯風呂装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カランやシャワー等へ
給湯する一般給湯と、浴槽に給湯する風呂給湯とを同時
に行える自動給湯風呂装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動給湯風呂装置には、図２に示
す構成のものがある。

【０００３】この自動給湯風呂装置は、上水道からの水
を加熱してカランaやシャワーなどに給湯する給湯回路
Ａ₁を備える。この給湯回路Ａ₁は、いわゆるバイパスミ
キシング方式のものであって、その熱交換器dの前後に
接続された入水路eと出湯路bとの間がバイパス路gで短
絡され、このバイパス路gの出湯路bとの接続点に混合弁
hが設けられている。そして、給湯回路Ａ₁の混合弁hよ
りも下流側に風呂落込回路iの一端側が接続され、この
風呂落込回路iの他端側は、浴槽の湯水を循環しつつ追
い焚きするための図示しない追焚回路の途中に接続され
ている。なお、jは熱交換器dを加熱するガスバーナであ
る。

【０００４】この従来装置において、カランa等へ給湯
する一般給湯と、図外の浴槽へ給湯して湯張りする風呂
給湯とを同時に行う場合、給湯回路Ａ₁の熱交換器dで加
熱された比較的高温の湯と、バイパス路gを経由した冷
水とが、混合弁hによって混合される。そして、所望温
度となった湯がそのままカランaなどに給湯されるとと
もに、一部は風呂落込回路i側に分岐されて図外の追焚
回路を経由して浴槽に落とし込まれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図２に示し
た上記構成の装置は、一般給湯と風呂給湯との同時使用
が可能であるものの、給湯回路Ａ₁の混合弁hを経て出湯
される湯を、単に２つに分岐してカランa等と浴槽とに
供給する構成となっているために、一般給湯と風呂給湯
とにそれぞれ適した温度の湯を供給できないという問題
がある。

【０００６】たとえば、一般給湯を優先させると、一般
給湯の出湯温度が低めに設定されたときには、浴槽中に
は低温の湯水が張られるために、別途、追焚回路によっ
て浴槽の湯水を追い焚きせねばならず、逆に、一般給湯
の出湯温度が高めに設定された場合には、浴槽中には高
温の湯水が張られるために、別途、浴槽に水を注ぎ足し
て温度を下げねばならず、いずれにしても余分な時間と
手間がかかる。同様に、風呂給湯を優先させた場合に
も、一般給湯において所望の出湯温度が得られず、同時
使用時の使い勝手が悪い。

【０００７】そこで、かかる問題を解決するため、本発
明者らは、図３に示す構成の装置を提供した(たとえ
ば、特願昭５−１２８９８４号参照)。

【０００８】この自動給湯風呂装置は、図２に示した装
置と比較すると、給湯回路Ａ₂の出湯路bの混合弁hに至
る途中に、風呂落込回路iが接続されるとともに、入水
路eから風呂落込用バイパス路mが分岐され、この風呂落
込用バイパス路mが風呂落込回路iに接続され、この風呂
落込用バイパス路mの風呂落込回路iとの接続点に混合弁
nが設けられた構成に特徴がある。

【０００９】図３に示す装置において、一般給湯と風呂
給湯とを同時に行う場合、給湯回路Ａ₂の熱交換器dで加
熱された比較的高温の湯とバイパス路gを経由した冷水
とが混合弁hによって混合される。そして、一般給湯に
適応した温度となった湯がそのままカランaなどに供給
される。また、給湯回路Ａ₂の熱交換器dで加熱された湯
の一部は、風呂落込回路iに分岐された後、混合弁nによ
って風呂落込用バイパス路mを経由した冷水と混合され
る。そして、風呂給湯に適応した温度となった湯が風呂
落込回路iおよび図外の追焚回路の一部を順次経由して
浴槽に落とし込まれる。

【００１０】このように、図３に示す装置では、一般給
湯と風呂給湯との各々の設定温度に応じた温度の湯が得
られるため、同時使用の場合の使い勝手が良くなる。

【００１１】しかしながら、図３の装置は、一般給湯と
風呂給湯との出湯温度調整用の混合弁h，nが個別に必要
であり、かつ、それらの混合弁h，nは比較的高価なもの
であるから、同時使用の頻度を考慮すると装置全体が割
高となる。

【００１２】本発明は、このように従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、一般給湯と風呂給湯を同時に
行う場合においても、個別の設定温度の下で出湯でき、
かつ、これを安価なシステムで実現できるようにするこ
とを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
達成するために、入水を熱交換器で加熱して出湯する給
湯回路と、浴槽の湯水を循環しつつ追い焚きする追焚回
路と、給湯回路と追焚回路との間を連結して給湯回路か
らの湯水を追焚回路を経由して浴槽に落とし込む風呂落
込回路とを備えた自動給湯風呂装置において、次の構成
を採る。

【００１４】すなわち、本発明では、給湯回路の熱交換
器の入水側と出湯側との間をバイパス路で接続し、この
バイパス路の前記熱交換器の出湯側との接続点またはバ
イパス路の途中に、熱交換器からの湯とバイパス路から
の冷水との混合比率を調節する温調手段を設け、また、
前記給湯回路の出湯側の前記バイパス路との接続点より
も上流側に前記風呂落込回路を接続し、さらに、前記熱
交換器の入水側と前記風呂落込回路とを風呂落込用バイ
パス路で接続する一方、カラン等に給湯する一般給湯と
浴槽に給湯する風呂給湯との同時使用モード下におい
て、前記熱交換器からの湯と風呂落込用バイパス路から
の冷水とを混合した湯温が風呂給湯の設定温度となるよ
うに熱交換器の加熱量を、また、熱交換器から出る湯と
バイパス路からの冷水とを混合した湯温が一般給湯の設
定温度になるように、温調手段をそれぞれ互いに連係し
て制御する制御手段を備えている。

【００１５】

【作用】上記の構成において、一般給湯と風呂給湯とが
同時に行なわれる場合において、給湯回路の熱交換器で
加熱されてから風呂落込回路に分岐した湯は、風呂落込
用バイパス路からの冷水と一定の比率で混合される。し
たがって、制御手段は、その混合された湯温が風呂給湯
に適した温度となるように、給湯回路の加熱量を制御す
る。つまり、給湯回路の加熱量制御は、一般給湯の温度
よりも風呂給湯の温度を優先させたものとなる。そこ
で、次に、制御手段は、給湯回路の出湯路からの湯とバ
イパス路からの冷水とを混合した湯温が一般給湯に適し
た温度となるように、温調手段を制御する。これによ
り、一般給湯と風呂給湯に応じて予め個々に設定された
温度の湯が供給されることになる。

【００１６】

【実施例】図１は、本発明の実施例に係る自動給湯風呂
装置の回路図である。

【００１７】この実施例の自動給湯風呂装置は、給湯回
路Ａ、追焚回路Ｂ、風呂落込回路Ｃ、および制御部Ｄを
主体に構成されている。

【００１８】給湯回路Ａは、上水道からの入水を沸かし
て台所のカラン１などに給湯するためのものであって、
熱交換器２を備え、この熱交換器２の前後に接続された
入水路３と出湯路４との間がバイパス路６で接続され、
このバイパス路６と上記出湯路４との接続点に、熱交換
器２で加熱された湯とバイパス路６からの冷水とを混合
する温調手段としての混合弁８が設けられている。な
お、混合弁８に代えて、バイパス路６の途中に流量調節
可能なバイパス弁を設けることもできる。

【００１９】また、本例では、給湯回路Ａの入水路３に
風呂落込用バイパス路１０の一端側が、この風呂落込用
バイパス路１０の他端側が風呂落込回路Ｃにそれぞれ接
続されている。

【００２０】さらに、給湯回路Ａは、その入水路３に熱
交換器２への入水量を検出する水量センサ１２および入
水温度を検出する温度センサ１４が、その出湯路４に熱
交換器２からの出湯温度を検出する温度センサ１６がそ
れぞれ設けられ、また、混合弁８よりも下流側には過流
出防止弁１８および混合湯温を検出する温度センサ２０
が設けられ、熱交換器２に対しては、これを加熱するガ
スバーナ２２およびガス量制御用のガス比例弁２４が配
置されている。

【００２１】追焚回路Ｂは、浴槽Ｅの湯水を循環しつつ
追い焚きするもので、強制循環用の循環ポンプ２６およ
び追い焚き用の熱交換器２８を備え、循環ポンプ２６の
下流側の熱交換器２８に至る途中位置には、追い焚き温
度を検出する温度センサ３０および風呂落込回路Ｃとの
通断選択用の三方切替弁３２が設けられており、また、
熱交換器２８に対しては、これを加熱するガスバーナ３
４が設けられている。風呂落込回路Ｃは、給湯回路Ａと
追焚回路Ｂとの間を連結して湯水を浴槽Ｅに落とし込む
ためのもので、その一方端が給湯回路１の出湯路４に設
けた混合弁８よりも上流側に接続され、他方端が追焚回
路Ｂの三方切替弁３２に接続されており、その回路途中
には、開閉弁３６、浴槽Ｅへの落とし込み水量を検出す
る水量センサ３８、落とし込まれる湯温を検出する温度
センサ４０、過流出防止弁４２、開閉弁４４、およびホ
ッパ４６が順次設けられている。

【００２２】制御部Ｄは、特許請求の範囲における制御
手段を構成するもので、給湯回路Ａ、追焚回路Ｂおよび
風呂落込回路Ｃに設けられた温度センサ１４，１６，２
０，３０，４０や水量センサ１２，３８からの検出信号
に基づいて、各弁８，１８，３２，４２，４４や循環ポ
ンプ３０の各可動部の動作を制御するとともに、各ガス
比例弁２４の開度を調整して燃焼制御を行うようになっ
ている。

【００２３】次に、上記構成の自動給湯風呂装置におい
て、一般給湯と風呂給湯とが同時に行われる場合の給湯
動作について説明する。

【００２４】(１)一般給湯の場合 一般給湯の場合には、制御部Ｄは、風呂落込回路Ｃの開
閉弁３６を閉じる一方、予め図示しない設定器などから
入力される一般給湯のための設定温度Ｔsq、給湯回路Ａ
の水量センサ１２からの入水量Ｑc、温度センサ１２に
よる熱交換器２への入水温度Ｔc，および温度センサ１
６による熱交換器２からの出湯温度Ｔhに基づいて、給
湯回路Ａの熱交換器２を加熱するためのガス供給量Ｇ₁
を、次式に基づいて決定する。

【００２５】 Ｇ₁＝Ｑc・(Ｔsk₁−Ｔc)／２５ ＋Ｋp₁・Ｑc・(Ｔsk₁−Ｔh)＋Ｋi₁・Σ{Ｑc・(Ｔsk₁−Ｔh)} ここに、右辺の１項はフィードフォワード制御量、２
項，３項はフィードバック制御量であり、Ｔsk₁は熱交
換器２の出湯温度の目標値、Ｋp₁は比例係数，Ｋi ₁は積
分係数であり、目標値Ｔsk₁は、次式で与えられる。

【００２６】Ｔsk₁＝ρ₁・(Ｔsq−Ｔc)＋Ｔsq ただし、ρ₁は湯水の定常分配比である。

【００２７】そして、制御部Ｄは、式で与えられるガ
ス供給量Ｇ₁の下で熱交換器２を加熱する一方、温度セ
ンサ２０の検出出力に基づいて、熱交換器２からの湯と
バイパス路６からの冷水との混合温度が設定温度Ｔsqと
なるように混合弁８を調節する。

【００２８】こうして、予め設定された温度Ｔsq(＝Ｔ
m)になった湯が、カラン１や図外のシャワーなどに供給
される。

【００２９】(２)風呂給湯の場合 風呂給湯の場合には、制御部Ｄは、風呂落込回路Ｃの開
閉弁３６を開くとともに、追焚回路Ｂの三方切替弁３２
を切り替えて風呂落込回路Ｃに連通させる。

【００３０】また、制御部Ｄは、風呂給湯のための設定
温度Ｔsf、給湯回路Ａの水量センサ１２で検出される入
水量Ｑc、風呂落込回路Ｃの水量センサ３８で検出され
る風呂落込水量Ｑf、給湯回路Ａの温度センサ１２で検
出される入水温度Ｔcおよび風呂落込回路Ｃの温度セン
サ４０で検出される落込温度Ｔfに基づいて、給湯回路
Ａの熱交換器２を加熱するためのガス供給量Ｇ₂を次式
に基づいて決定する。

【００３１】 Ｇ₂＝Ｑf・(Ｔsf−Ｔc)／２５ ＋Ｋp₂・Ｑf・(Ｔsf−Ｔf)＋Ｋi₂・Σ{Ｑf・(Ｔsf−Ｔf)} ここに、右辺の１項はフィードフォワード制御量、２
項，３項はフィードバック制御量であり、Ｋp₂は比例係
数，Ｋi₂は積分係数である。

【００３２】そして、制御部Ｄは、落込温度Ｔfが設定
温度Ｔsfに一致するように、式で与えられるガス供給
量Ｇ₂を制御する。

【００３３】これにより、出湯路４から風呂落込回路Ｃ
に導かれた湯と風呂落込用バイパス路１０からの冷水と
が一定比率で混合されて予め設定された温度Ｔsf(＝Ｔ
f)の湯となり、この湯が三方切替弁３２から追焚回路Ｂ
内に入り浴槽Ｅに落とし込まれる。

【００３４】(３)一般給湯と風呂給湯の同時使用の場合 一般給湯と風呂給湯とが同時に行われる場合には、制御
部Ｄは、風呂落込回路Ｃの開閉弁３６を開くとともに、
追焚回路Ｂの三方切替弁３２を切り替えて風呂落込回路
Ｃに連通させる。

【００３５】また、制御部Ｄは、一般給湯のための設定
温度Ｔsq，風呂給湯のための設定温度Ｔsf、給湯回路Ａ
の水量センサ１２で検出される入水量Ｑc、風呂落込回
路Ｃの水量センサ３８で検出される風呂落込水量Ｑf、
給湯回路Ａの温度センサ１２で検出される入水温度Ｔ
c、および風呂落込回路Ｃの温度センサ４０で検出され
る落込温度Ｔfに基づいて、給湯回路Ａの熱交換器２を
加熱するためのガス供給量Ｇ₃を次式に基づいて決定す
る。

【００３６】 Ｇ₃＝Ｑc・(Ｔsk₃−Ｔc)／２５ ＋Ｋp₃・Ｑf・(Ｔsf−Ｔf)＋Ｋi₃・Σ{Ｑf・(Ｔsf−Ｔf)} ここに、右辺の１項はフィードフォワード制御量、２
項，３項はフィードバック制御量であり、Ｔsk₃は熱交
換器２の出湯温度の目標値、Ｋp₃は比例係数，Ｋi₃は積
分係数であり、目標値Ｔsk₃は、次式で与えられる。

【００３７】Ｔsk₃＝ρ₃・(Ｔsf−Ｔc)＋Ｔsf ただし、ρ₃は湯水の固定分配比で、風呂落込回路Ｃへ
流入する給湯回路Ａの熱交換器２からの湯と風呂落込用
バイパス路１０から風呂落込回路Ｃへ流入する冷水との
流量比により決定される。

【００３８】そして、制御部Ｄは、落込温度Ｔfが設定
温度Ｔsfに一致するように、式で与えられるガス供給
量Ｇ₃を制御する。

【００３９】これにより、出湯路４から風呂落込回路Ｃ
に導かれた湯と風呂落込用バイパス路１０からの冷水と
が一定比率で混合されて予め設定された温度Ｔsf(＝Ｔ
f)の湯となり、この湯が三方切替弁３２から追焚回路Ｂ
内に入り浴槽Ｅに落とし込まれる。

【００４０】また、制御部Ｄは、温度センサ２０の検出
出力に基づいて、混合湯温Ｔmが設定温度Ｔsqに一致す
るように混合弁８を制御して、熱交換器２からの湯とバ
イパス路６からの冷水との混合比率を調節する。こうし
て、予め設定された温度Ｔsq(＝Ｔm)になった湯がカラ
ン１や図外のシャワー等に供給される。

【００４１】式においては、風呂落込回路Ｃからの湯
と風呂落込用バイパス路１０からの冷水とが混合されと
きの湯温Ｔfが風呂給湯の設定温度Ｔsfとなるように、
給湯回路Ａの熱交換器２から出湯される目標値Ｔsk₃を
設定している。つまり、燃焼制御の立ち上げ直後から風
呂給湯の温度Ｔsf(＝Ｔf)が得られるようにガス供給量
Ｇ₃を決定しているが、最初から風呂給湯の設定温度Ｔs
fが得られることを目標にすると、制御の追従性が悪く
て一般給湯の方の給湯温度Ｔmが低くなってしまうおそ
れがある。この場合には、式に代えて、次式を適用す
るようにしてもよい。

【００４２】 Ｇ₃'＝Ｑc・(Ｔsk₁−Ｔc)／２５ ＋Ｋp₃・Ｑf・(Ｔsf−Ｔf)＋Ｋi₃・Σ{Ｑf・(Ｔsf−Ｔf)} ' ただし、Ｔsk₁＝ρ₁・(Ｔsq−Ｔc)＋Ｔsq この場合、当初からカラン１には所望の湯温Ｔsq(＝Ｔ
q)が得られる一方、浴槽Ｅには所望の湯温Ｔsf(＝Ｔf)
よりも若干高めの湯が供給されることになる。しかし、
浴槽Ｅは貯水容量が大きいので、その後のガス供給量Ｇ
₃'の制御によって設定温度に収束されれば、浴槽Ｅの湯
温の変動は極めて小さく問題にならない。

【００４３】なお、風呂落込回路Ｃの開閉弁３６を閉じ
るとともに、追焚回路Ｂの三方切替弁３２を切り替えて
風呂落込回路Ｃに連通させるようにすれば、冷水のみを
浴槽Ｅに落とし込むことができるので、別途、差し水回
路を設ける必要がなくなるという利点がある。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、一般給湯と風呂給湯の
同時使用の場合においても、各々所望の設定温度の湯水
が出湯されるようになる。このため、同時使用時の使い
勝手が良くなる。

【００４５】しかも、従来のように温度調節のために混
合弁等の温調手段を一般給湯用と風呂給湯用として個別
に設ける必要がないため、コストアップを招来すること
なく、このシステムを実現できる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る自動給湯風呂装置の回路
図である。

【図２】従来の自動給湯風呂装置の要部を示す回路図で
ある。

【図３】従来の他の自動給湯風呂装置の要部を示す回路
図である。

【符号の説明】

Ａ…給湯回路、Ｂ…追焚回路、Ｃ…風呂落込回路、Ｄ…
制御部(制御手段)、Ｅ…浴槽、１…カラン、２…熱交換
器、６…バイパス路、８…混合弁(温調手段)、１０…風
呂落込用バイパス路。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24H 1/00 602 F24H 1/10 302

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入水を熱交換器で加熱して出湯する給湯
   回路と、浴槽の湯水を循環しつつ追い焚きする追焚回路
   と、給湯回路と追焚回路との間を連結して給湯回路から
   の湯水を追焚回路を経由して浴槽に落とし込む風呂落込
   回路とを備えた自動給湯風呂装置において、 給湯回路の熱交換器の入水側と出湯側との間をバイパス
   路で接続し、このバイパス路の前記熱交換器の出湯側と
   の接続点またはバイパス路の途中に、熱交換器からの湯
   とバイパス路からの冷水との混合比率を調節する温調手
   段を設け、また、前記給湯回路の出湯側の前記バイパス
   路との接続点よりも上流側に前記風呂落込回路を接続
   し、さらに、前記熱交換器の入水側と前記風呂落込回路
   とを風呂落込用バイパス路で接続する一方、 カラン等に給湯する一般給湯と浴槽に給湯する風呂給湯
   との同時使用モード下において、前記熱交換器からの湯
   と風呂落込用バイパス路からの冷水とを混合した湯温が
   風呂給湯の設定温度となるように熱交換器の加熱量を、
   また、熱交換器から出る湯とバイパス路からの冷水とを
   混合した湯温が一般給湯の設定温度になるように、温調
   手段をそれぞれ互いに連係して制御する制御手段を備え
   ることを特徴とする自動給湯風呂装置。