JP3850635B2 - 浴槽残水量の検出方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浴槽の自動湯張りを行う機能を備えた暖房給湯装置等のシステムにおいて、浴槽の残水量を検出する方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
温水熱を利用した暖房機能と、給湯機能、浴槽の湯水の追焚き機能等を併せ持つ暖房給湯装置は、温水を床暖房装置等に供給する温水路に暖房用熱交換器を具備すると共に、浴槽及び台所等への通水路に給湯用熱交換器を具備する。この場合、浴槽に連接された風呂用循環路に温水路の温水熱を伝達する風呂用熱交換器（液−液型の熱交換器）が備えられている。そして、台所への給湯や浴槽の湯張りを行なう場合には、台所や浴槽への通水管を流れる水（水道水）をガスバーナ等の加熱源により給湯用熱交換器を介して加熱する。また、暖房を行なう場合には、前記温水路の湯水をバーナ等の加熱源により前記暖房用熱交換器を介して一定温度に加熱保持し、それを温水床暖房装置等に供給する。さらに、浴槽の湯水の追焚きを行なう場合には、温水路の温水を風呂用熱交換器に供給しながら、前記風呂用循環路に設けた循環ポンプを作動させて浴槽の湯水を該循環路を介して循環させ、その湯水を温水路の温水により風呂用熱交換器を介して加熱する。
【０００４】
この種のシステムでは、通常、浴槽の自動湯張り機能、すなわち、浴槽に所望の水位まで自動的に給湯する機能が設けられている。この自動湯張りを行なう場合には、浴槽内に残留している湯水の量（浴槽残水量）を事前に検出しておく必要がある。そして、この浴槽残水量を検出する手法としては、従来、次のような手法が知られている。
【０００６】
すなわち、前記暖房給湯装置にあっては、前記暖房用熱交換器を介して加熱された温水路の温水を風呂用熱交換器に供給しつつ風呂用循環路の循環ポンプを作動させると共に暖房用熱交換器の加熱源を作動させた状態で、加熱源の発生熱量と、該加熱源から浴槽の湯水への熱量伝達率とから所定期間内に浴槽の湯水に与えられた実熱量を求める。さらに、その所定期間内における浴槽の湯水の温度上昇量を温度センサを用いて検出する。このとき、上記温度上昇量と浴槽内に存在している湯水の量（浴槽残水量）と水の比熱（これは一定値である）とを乗算したものが、前記実熱量であるので、前記実熱量と温度上昇量とから浴槽残水量を求めることができる。
【０００７】
尚、前記熱量伝達率は、詳しくは、加熱源の発生熱量のうち、浴槽の湯水に実際に与えられる熱量の、該加熱源の発生熱量に対する割合を表すものである。暖房給湯装置では、これは基本的には暖房用熱交換器の熱効率と風呂用熱交換器の熱効率とを併せたものに相当する。
【０００８】
ところで、これらの従来の装置では、前記実熱量を求めるために必要となる前記熱量伝達率の値は、あらかじめ実験等により定めた一定値とすることが一般的に行なわれている。
【０００９】
しかしながら、前記熱量伝達率は、種々様々の要因（例えば前記風呂用熱交換器に流入する湯水の温度や、前記暖房用熱交換器から風呂用熱交換器への配管状態等）の影響を受けて変化する。このため、上記のように一定値とした熱量伝達率を用いて前記実熱量を求めた場合に、該実熱量の誤差を生じることが多々ある。そして、このような場合には、該実熱量を用いて求める浴槽残水量も不正確なものとなり、ひいては、所望の水位までの湯張りを適正に行なうことが困難となる。
【００１０】
このような不都合を解消するためには、前記実熱量を求める際に前記熱量伝達率に影響を及ぼす全ての要因を考慮して該熱量伝達率を適宜決定することが好ましい。しかしながら、該熱量伝達率に影響を及ぼす要因は多岐にわたるため、それらの全ての要因を考慮して熱量伝導率を決定することは実際上は困難であり、実用的でない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、浴槽残水量を求めるために、加熱源から浴槽の湯水への熱量伝達率を容易に精度よく求めることができ、ひいては浴槽残水量の検出を精度よく行なうことができる浴槽残水量の検出方法を提供することを目的とする。
【００１２】
本願発明者等は暖房給湯装置について加熱源から浴槽の湯水への熱量伝達率について検討した結果、次のことが判明した。すなわち、暖房給湯装置では、加熱源から浴槽の湯水への熱量伝達率は、加熱源が直接的に加熱する暖房用熱交換器に流入する温水の温度との相関性が特に高い。この場合、基本的には、暖房用熱交換器に流入する湯水の温度が該暖房用熱交換器の温度よりも低い程、該暖房用熱交換器における熱交換の効率が高まり、ひいては、加熱源から浴槽の湯水への熱量伝達率も高まる。
【００１４】
本発明の浴槽残水量の検出方法はこのような知見に基づきなされたものであり、前述の暖房給湯装置に係わるものである。この本発明は、加熱源により第１熱交換器を介して一定温度に維持されるように加熱される湯水を供給する温水路と、浴槽に連接され、該浴槽内の湯水が循環ポンプにより循環される循環路と、前記第１熱交換器から流出する前記温水路の湯水が供給され、該温水路の湯水から前記循環路の湯水への熱交換を行う第２熱交換器と、前記第１熱交換器から流出する前記温水路の湯水が供給される暖房用放熱装置とを備えた装置における浴槽残水量の検出方法であって、前記第１熱交換器から流出する前記温水路の湯水を前記第２熱交換器に供給しつつ前記循環ポンプ及び加熱源を作動させ、且つ、前記暖房用放熱装置への前記温水路の湯水の供給を遮断した状態での所定期間において前記温水路で前記第１熱交換器に流入する湯水の温度を検出する工程と、その検出温度に応じて前記加熱源から前記循環路の湯水への熱量伝達率を決定し、その決定した熱量伝達率と前記加熱源の発生熱量とから前記所定期間において前記第２循環路を循環する浴槽の湯水に与えられた実熱量を求める工程と、前記所定期間における前記浴槽の湯水の温度上昇量を検出する工程と、前記実熱量と温度上昇量とに基づき前記浴槽残水量を求める工程とからなることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明によれば、前記第１熱交換器から流出する前記温水路の湯水を前記第２熱交換器に供給しつつ前記循環ポンプ及び加熱源を作動させた状態、すなわち、浴槽の湯水を前記循環路を介して循環させつつ、前記加熱源により前記第１熱交換器を介して加熱される前記温水路の温水との前記第２熱交換器を介した熱交換によって浴槽の湯水を加熱しているときの所定期間において前記第１熱交換器に流入する温水路の湯水の温度を検出し、その検出温度に応じて前記加熱源から浴槽の湯水（前記循環路を流れる湯水）への熱量伝達率を決定するので、精度のよい熱量伝達率を容易に得ることができる。そして、この熱量伝達率を用いて前記所定期間において浴槽の湯水に実際に与えられた実熱量を求め、さらにこの実熱量を用いて浴槽残水量を求めるので、該浴槽残水量を精度よく検出することが可能となる。
【００１７】
従って、本発明によれば、加熱源から浴槽の湯水への熱量伝達率を容易に精度よく求めることができ、ひいては浴槽残水量の検出を精度よく行なうことができる。
【００１８】
尚、本発明において、前記所定期間は、例えばあらかじめ定めた一定の時間間隔、あるいは、該所定期間の開始時から浴槽の湯水が所定の温度にまで上昇するまでの期間等である。
【００１９】
また、本発明では、基本的には、前記第１熱交換器に流入する湯水の温度が低い程、前記熱量伝達率は大きな値になるように決定することが好適である。
【００２０】
かかる本発明にあっては、より具体的には、前記実熱量を求める工程は、前記所定期間において、所定の単位時間毎に前記熱量伝達率を逐次決定しつつ、その決定した熱量伝達率と当該単位時間当たりの前記加熱源の発生熱量とから当該単位時間当たりに前記循環路を循環する浴槽の湯水に与えられた熱量を求め、その求めた熱量を前記所定期間にわたって積算することにより前記実熱量を求める。
【００２１】
このように、前記所定期間において熱量伝達率を所定の単位時間毎に逐次決定しつつ、その単位時間当たりに浴槽の湯水に与えられた熱量を求め、その熱量を該所定期間にわたって積算することにより、熱量伝達率の時々刻々の変化を考慮しながら前記所定期間にわたって浴槽の湯水に与えられた前記実熱量を求めることができる。このため、該実熱量の精度を高めることができ、ひいては、該実熱量を用いて求められる浴槽残水量の精度を高めることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
まず、本発明に関連する参考例を図１〜図３を参照して説明する。図１は該参考例における装置の全体的システム構成図、図２及び図３は図１の装置の作動を説明するためのフローチャートである。
【００２３】
図１を参照して、本参考例における装置は、例えば風呂給湯装置であり、浴槽１等に給湯する給湯路２と、浴槽１の湯水を循環させる循環路３とを具備している。
【００２４】
給湯路２は、ガスバーナ４により加熱される給湯用熱交換器５を経由して設けられ、その上流側は図示しない水道管に接続されている。また、給湯路２は、給湯用熱交換器５の下流側で、浴槽１に給湯するための風呂用給湯路２ａと、台所や洗面所等に給湯するための常用給湯路２ｂとに分流されている。そして、風呂用給湯路２ａは、これを開閉する電磁弁６や、循環路３から風呂用給湯路２ａへの湯水の逆流を防止する逆止弁７、風呂用給湯路２ａの通水量を検出する流量センサ８を介して循環路３に連接されている。尚、常用給湯路２ｂは、台所や洗面所等の図示しない給湯栓に連接されている。
【００２５】
循環路３は、浴槽１の側壁下部に設けられた循環口１ａに連接され、本発明の第１の態様における加熱源に相当するガスバーナ９により加熱される風呂用熱交換器１０を経由して設けられている。そして、循環路３の、浴槽１から風呂用熱交換器１０の流入口側に至る箇所には、浴槽１の湯を循環路３に流して循環させる循環ポンプ１１と、循環路３における通水の有無を検出する水流スイッチ１２と、風呂用熱交換器１０に流入する浴槽１の湯水の温度（以下、風呂用熱交流入温度という）を検出する温度センサ１３が設けられている。
【００２６】
また、本参考例の装置は、後述する浴槽残水量の検出処理等を含めて装置の運転制御を担うコントローラ１５と、使用者が装置の運転形態等をコントローラ１５に指示するためのリモコン１６とが備えられている。
【００２７】
コントローラ１５は、マイクロコンピュータを用いて構成されたもので、前記温度センサ１３、水流スイッチ１２、流量センサ８等の各種センサの検出信号やあらかじめ定められたプログラム、リモコン１６による指示データ等に基づいて、前記循環ポンプ１１や電磁弁６、ガスバーナ４，９の燃焼運転の制御等を行うものである。この場合、リモコン１６では、例えば浴槽１に自動的に湯張りをするための自動湯張り運転や、浴槽１内の湯水の沸き上げを行なうための追焚き運転等の運転モードを選択可能とされている。さらに、例えば浴槽１の目標水位や目標湯温、給湯路２の目標出湯温度等を設定可能とされている。
【００２８】
尚、図示は省略するが、各ガスバーナ４，９に関連して、これらのガスバーナ４，９へのガス供給路に、ガス供給量を調整するためのガス比例電磁弁やガス供給路を開閉するための開閉電磁弁が備えられると共に、各ガスバーナ４，９に点火するための点火器、各ガスバーナ４，９の燃焼炎を検出する炎検出器、各ガスバーナ４，９に燃焼用空気を供給するための送風ファン等が備えられている。そして、各ガスバーナ４，９の燃焼運転は、これらの機器を介して制御されるようになっている。
【００２９】
次に、本参考例の装置の作動、特に自動湯張り運転に際しての作動を図２及び図３のフローチャートを参照して説明する。
【００３０】
図２を参照して、リモコン１６によって、自動湯張り運転が選択されると、まず、ＳＴＥＰ１において、所定量（例えば６リットル）の給湯が浴槽１に対して行なわれる。すなわち、コントローラ１５が、風呂用給湯路２ａの電磁弁６を開弁して、給湯用熱交換器５側のガスバーナ４の燃焼運転を行なわせながら、給湯用熱交換器５で加熱された湯を給湯路２、風呂用給湯路２ａ及び循環路３を介して浴槽１に給湯する。そして、この給湯を風呂用給湯路２ａの流量センサ８で検出される流量の積算量が６リットルに達するまで行なう。
【００３１】
尚、このＳＴＥＰ１ではガスバーナ４の燃焼運転を行わずに浴槽１への給湯を行なうようにしてもよい。
【００３２】
次いで、ＳＴＥＰ２で、コントローラ１５は、浴槽１内に残水が有るか否かの判定、詳しくは浴槽１の循環口１ａのレベル以上の湯水が浴槽１内に有るか否かの判定を行う。この判定では、コントローラ１５は、循環ポンプ１１を作動させつつ、水流スイッチ１２の検出信号を監視する。このとき、循環口１ａ以上のレベルの湯水が浴槽１に存在しておれば、水流スイッチ１２は連続的にＯＮ信号を発生し、浴槽１に湯水が無ければ水流スイッチ１２はＯＦＦになる。そこで、コントローラ１５は、水流スイッチ１２がＯＦＦになるか否かにより、浴槽１の湯水の有無を判断する。
【００３３】
上記ＳＴＥＰ２で、浴槽１に湯水が無いと判断された場合には、ＳＴＥＰ３の処理が実行された後、自動湯張り運転が終了する。このＳＴＥＰ３では、リモコン１６で設定された目標水位に対応する湯量（以下、目標湯張り量）の給湯が浴槽１に対して行なわれる。すなわち、前記ＳＴＥＰ１の場合と同様に、コントローラ１５が、風呂用給湯路２ａの電磁弁６を開弁して、ガスバーナ４の燃焼運転を行なわせながら、給湯用熱交換器５で加熱された湯を給湯路２、風呂用給湯路２ａ及び循環路３を介して浴槽１に給湯する。そして、この給湯を風呂用給湯路２ａの流量センサ８で検出される流量の積算量が前記目標湯張り量に達するまで行なう。尚、この場合、目標湯張り量は、例えばあらかじめ設定されたデータテーブル等を用いて目標水位から求められる。
【００３４】
一方、ＳＴＥＰ２で、浴槽１に湯水が有ると判断された場合、すなわち浴槽１の循環口１ａのレベル以上の湯水が既に浴槽１内に存在している場合には、ＳＴＥＰ４で、浴槽残水量Ｗを検出する処理が実行される。
【００３５】
この処理は、図３のフローチャートに示すように行なわれる。
【００３６】
まず、ＳＴＥＰ４−１でコントローラ１５が循環ポンプ１１を作動させ、浴槽１の湯水を循環路３を介して循環させる。さらに、ＳＴＥＰ４−２でコントローラ１５が風呂用熱交換器１０側のガスバーナ９の燃焼運転を開始させる。これにより、浴槽１の湯水が循環路３を流通しながら、風呂用熱交換器１０を介して加熱される。
【００３７】
次いで、コントローラ１５は、ＳＴＥＰ４−３で計時タイマを起動し、この計時タイマがあらかじめ定めた所定時間を計時するまでの期間において、所定の単位時間毎（例えば1秒毎）にＳＴＥＰ４−４〜４−１０の処理を実行する。
【００３８】
すなわち、コントローラ１５は、上記単位時間（以下、サイクルタイムという）毎に風呂用熱交流入温度Ｔを温度センサ１３により逐次検出する（ＳＴＥＰ４−４）。このとき、前記計時タイマの起動時のタイミングである場合には（ＳＴＥＰ４−５でＹＥＳ）、その検出した風呂用熱交流入温度ＴをパラメータTSの値として記憶しておく（ＳＴＥＰ４−６）。そして、コントローラ１５は、ＳＴＥＰ４−４で検出した現在の風呂用熱交流入温度Ｔを用いて、次式（１）により、ガスバーナ９から浴槽１の湯水への熱量伝達率η（これは基本的には風呂用熱交換器１０の熱効率に等しい）を決定する（ＳＴＥＰ４−７）。
【００３９】
η＝ａ／Ｔ ……（１）
ここで、「ａ」は、あらかじめ実験等より定められた定数である。この式（１）により熱量伝達率ηを求めることにより、該熱量伝達率ηは、風呂用熱交流入温度Ｔが低い程、高くなる（風呂用熱交流入温度Ｔが高い程、熱量伝達率ηが低くなる）。このため、該熱量伝達率ηの値を実際の熱量伝達率に精度よく合致させることができる。つまり、風呂用熱交換器１０の熱効率は、該風呂用熱交換器１０の温度に対して風呂用熱交流入温度Ｔが低い程、高くなるが、上記のように決定される熱量伝達率ηは、このような風呂用熱交換器１０の特性と整合することとなる。このため、熱量伝達率ηの良好な精度を確保することができる。
【００４０】
次いで、コントローラ１５は、次式（２）のように、ガスバーナ９の現在の発生熱量Ｑin［J／sec］に上記熱量伝達率ηを乗算することにより、ガスバーナ９から現在のサイクルタイムで浴槽１の湯水に与えられた熱量ｑ［J／sec］を求める（ＳＴＥＰ４−８）。
【００４１】
ｑ＝Ｑin・η ……（２）
この場合、ガスバーナ９の発生熱量Ｑinは、該ガスバーナ９への供給ガス量を規定するガス比例電磁弁（図示しない）の通電量から、あらかじめ設定されたデータテーブルに従って求められる。
【００４２】
さらに、コントローラ１５は、このようにＳＴＥＰ４−８で求めた熱量ｑを前記サイクルタイム毎に積算（累積加算）する（ＳＴＥＰ４−９。以下、この積算値に参照符号Σｑを付する）。
【００４３】
そして、前記ＳＴＥＰ４−３で起動した計時タイマがあらかじめ所定時間（以下、熱量積算時間という）を計時したか否かを判断し（ＳＴＥＰ４−１０）、該熱量積算時間が経過していない場合には、ＳＴＥＰ４−４からの処理を前記サイクルタイム毎に繰り返す。また、計時タイマを起動してから熱量積算時間が経過した場合には、ＳＴＥＰ４−１１に進んで、現在の風呂用熱交流入温度Ｔ（直前のＳＴＥＰ４−４で検出された温度Ｔ）をパラメータTEとして記憶保持する。
【００４４】
以上のようにして、計時タイマを起動してから、所定の熱量積算時間が経過するまでの期間において浴槽１の湯水に与えられた実熱量が、最終的にＳＴＥＰ４−９で得られた積算値Σqとして求められることとなる。また、該計時タイマの起動時の風呂用熱交流入温度Ｔと、熱量積算時間の経過時の風呂用熱交流入温度ＴとがそれぞれパラメータTS、TEの値として記憶保持されることとなる。
【００４５】
次いで、コントローラ１５は、ＳＴＥＰ４−１２において、上記のように求めた実熱量Σｑと、パラメータTS、TEの値の差（=TE−TS）、すなわち前記熱量積算時間の期間内のおける浴槽１の湯水の温度上昇量（以下、参照符号ΔＴを付する）とから、次式（３）により浴槽残水量Ｗを求める。
【００４６】
Ｗ＝Σｑ／（ΔＴ・Ｃ） ……（３）
但し、Ｃ：水の比熱［J／℃・リットル］
すなわち、浴槽１の湯水の温度上昇量ΔＴと、浴槽１の湯水の総量と、水の比熱Ｃとを乗算したものが、前記熱量積算時間の期間に浴槽１の湯水に与えられた実熱量Σｑであるから、式（３）によって、浴槽残水量Ｗを求めることができる。
【００４７】
尚、本参考例では、温度センサ１３で検出される風呂用熱交流入温度Ｔを浴槽１の湯水の温度として得るようにしているが、温度センサ１３とは別に浴槽1内等に設けた温度センサにより浴槽１の湯水の温度を検出して、上記温度上昇量ΔＴを求めるようにしてもよい。
【００４８】
このようにしてＳＴＥＰ４で、コントローラ１５により浴槽残水量Ｗが求められた後、ＳＴＥＰ５において、前記目標湯張り量（リモコン１６で設定された目標水位に対応する湯量）から浴槽残水量Ｗを差し引いた湯量（＝目標湯張り量−浴槽残水量Ｗ）の給湯が浴槽１に対して行なわれ、自動湯張り運転が終了する。
【００４９】
このとき、ＳＴＥＰ５では、前記ＳＴＥＰ１、３の場合と同様に、コントローラ１５が、ガスバーナ４の燃焼運転を行なわせながら、風呂用給湯路２ａの電磁弁６を開弁して、給湯用熱交換器５で加熱された湯を循環路３を介して浴槽１に給湯する。そして、この給湯を風呂用給湯路２ａの流量センサ８で検出される流量の積算量が（目標湯張り量−Ｗ）の湯量に達するまで行なう。
【００５０】
以上のような作動により、自動湯張り運転の際に既に浴槽１に湯水が有る場合には、目標水位までの湯張りを精度よく行なうことができる。すなわち、前述のように熱量伝達率ηが時々刻々の風呂用熱交流入温度Ｔに応じて前記式（１）により決定されるため、該風呂用熱交流入温度Ｔの変化による風呂用熱交換器１０の熱効率を考慮した精度のよい熱量伝達率ηを逐次求めることができる。さらに、このような熱量伝達率ηを用いて浴槽１の湯水に与えられた実熱量Σｑを求めるので、精度の良い実熱量Σｑを得ることができ、ひいては、この実熱量Σｑを用いて前記式（３）により浴槽残水量Ｗを精度よく検出することができる。そして、この浴槽残水量Ｗを用いることで、目標湯張り量に対する不足分の湯量（＝目標湯張り量−Ｗ）を精度よく得ることができるため、目標水位までの湯張りを精度よく行なうことができる。
【００５１】
次に、本発明の一実施形態を図４〜図６を参照して説明する。図４は本発明の方法を適用する装置の全体的システム構成図、図５及び図６は図４の装置の作動を説明するためのフローチャートである。尚、本実施形態の説明において、前記参考例と同一部分については、前記参考例のものと同一の参照符号を用いて詳細な説明を省略する。
【００５２】
図４を参照して、本実施形態における装置は、例えば暖房給湯装置であり、浴槽１等に給湯する給湯路２と、浴槽１の湯水を循環させる循環路１７と、暖房や浴槽１の湯水の沸き上げ等を行なうための温水を循環させながら流通させる温水路１８とを具備している。
【００５３】
給湯路２は、前述の参考例の装置のものと同一構成であり、ガスバーナ４により加熱される給湯用熱交換器５を経由して設けられ、給湯用熱交換器５の下流側で、浴槽１への給湯用の風呂用給湯路２ａと台所や洗面所等への給湯用の常用給湯路２ｂとに分流されている。そして、風呂用給湯路２ａは、電磁弁６や、逆止弁７、流量センサ８を介して循環路１７に連接されている。
【００５４】
循環路１７は、浴槽１の循環口１ａに連接されると共に、詳細を後述する温水路１８の温水により加熱される液−液型の風呂用熱交換器１９を経由して設けられている。この風呂用熱交換器１９は、本発明における第２熱交換器に相当するものである。そして、循環路１７の、浴槽１から風呂用熱交換器１９の流入口側に至る箇所には、前記参考例のものと同様、循環ポンプ１１、水流スイッチ１２、及び温度センサ１３が設けられている。さらに、本実施形態の装置では、循環路１７の、風呂用熱交換器１９の流出口側から浴槽１に至る箇所には、風呂用熱交換器１９から流出する湯の温度（以下、風呂用熱交流出温度という）を検出する温度センサ２０が設けられている。
【００５５】
温水路１８は、主として暖房用の温水を循環させる暖房用温水路１８ａと、該暖房用温水路１８ａの一部を共用しつつ、風呂用熱交換器１９に熱源としての温水を供給しつつ循環させる風呂用温水路１８ｂとに大別される。
【００５６】
暖房用温水路１８ａは、湯水を貯蔵したシスターン２１の湯水を、ガスバーナ９により加熱される暖房用熱交換器２２と、温水床暖房装置等の温水熱利用の暖房放熱装置２３とを順に経由させて循環させる温水路であり、その循環を行なうための暖房用循環ポンプ２４が、シスターン２１から暖房用熱交換器２２の流入口側に至る経路に介装されている。尚、暖房用熱交換器２２は、本発明の第２の態様における第１熱交換器に相当するものである。
【００５７】
また、暖房用温水路１８ａの、暖房用熱交換器２２の流出口側から暖房放熱装置２３に至る径路には、暖房用熱交換器２２から流出する温水を暖房放熱装置２３に対して遮断するための開閉電磁弁２５が介装されている。
【００５８】
さらに、暖房用温水路１８ａの、暖房用循環ポンプ２４と、暖房用熱交換器２２の流入口との間の箇所には、暖房用熱交換器２２に流入する温水の温度を検出する温度センサ２６が設けられると共に、暖房用熱交換器２２の流出口と開閉電磁弁２５との間の箇所には、暖房用熱交換器２２から流出する温水の温度を検出する温度センサ２７が設けられている。
【００５９】
風呂用温水路１８ｂは、前記シスターン２１の湯水を、前記暖房用熱交換器２２と、前記風呂用熱交換器１９とを順に経由させて循環させる温水路であり、暖房用熱交換器２２の流出口側の温度センサ２７と前記開閉電磁弁２５との間で暖房用温水路１８ａから分流され、さらに前記風呂用熱交換器１９を経由して前記シスターン２１に戻るように配設されている。そして、この風呂用温水路１８ｂの暖房用温水路１８ａからの分流箇所と風呂用熱交換器１９との間の箇所には、風呂用温水路１８ｂの温水を風呂用熱交換器１９に対して遮断断するための開閉電磁弁２８が介装されている。
【００６０】
上述のように構成された温水路１８では、風呂用温水路１８ｂの開閉電磁弁２８を閉弁すると共に暖房用温水路１８ａの開閉電磁弁２５を開弁した状態で、暖房用循環ポンプ２４を作動させると、シスターン２１内の湯水が暖房用循環ポンプ２４、暖房用熱交換器２２、開閉電磁弁２５、暖房放熱装置２３を順に介して循環する。このとき、ガスバーナ９により暖房用熱交換器２２を加熱すると、暖房用熱交換器２２から温水が流出し、それが暖房放熱装置２３に供給される。
【００６１】
また、暖房用温水路１８ａの開閉電磁弁２５を閉弁すると共に風呂用温水路１８ｂの開閉電磁弁２８を開弁した状態で、循環ポンプを作動させると、シスターン２１内の湯水が暖房用循環ポンプ２４、暖房用熱交換器２２、開閉電磁弁２８、風呂用熱交換器１９を順に介して循環する。このとき、ガスバーナ９により暖房用熱交換器２２を加熱すると、風呂用温水路１８ｂを流れる温水が風呂用熱交換器１９に熱源として供給される。
【００６２】
本実施形態の装置はさらに、後述する浴槽残水量の検出処理等を含めて装置の運転制御を担うコントローラ２９と、使用者が装置の運転形態等をコントローラ２９に指示するためのリモコン３０とが備えられている。
【００６３】
コントローラ２９は、マイクロコンピュータを用いて構成されたもので、前記温度センサ１３，２０，２６，２７、水流スイッチ１２、流量センサ８等の各種センサの検出信号やあらかじめ定められたプログラム、リモコン３０による指示データ等に基づいて、前記風呂用循環ポンプ１１や電磁弁６、暖房用循環ポンプ２４、開閉電磁弁２５，２８、ガスバーナ４，９の燃焼運転の制御等を行うものである。この場合、リモコン３０では、前記参考例のものと同様、例えば浴槽１に自動的に湯張りをするための自動湯張り運転や、浴槽１内の湯水の沸き上げを行なうための追焚き運転等の運転モードや、浴槽１の目標水位や目標湯温、給湯管２の目標出湯温度等を設定可能とされている。さらに、本実施形態におけるリモコン３０では、暖房放熱装置２３の運転指令の設定も行なうことができるようになっている。
【００６４】
尚、暖房放熱装置２３の運転指令は、リモコン３０とは別のリモコン等によって行なうようにしてもよい。また、本実施形態において、給湯用熱交換器５及び暖房用熱交換器２２をそれぞれ加熱するガスバーナ４，９は、前記参考例のものと同様、そのガス供給量、ひいては発生熱量が図示しないガス比例電磁弁を介して制御されるようになっている。
【００６５】
次に、本実施形態の装置の作動、特に自動湯張り運転に際しての作動を図５及び図６のフローチャートを参照して説明する。
【００６６】
リモコン３０によって、自動湯張り運転が選択されると、まず、ＳＴＥＰ１１において、所定量（例えば６リットル）の給湯が浴槽１に対して行なわれ、さらに、ＳＴＥＰ１２において、浴槽１の残水の有無の判定が行なわれる。これらの処理は、前記参考例の装置におけるＳＴＥＰ１，２（図３参照）と全く同様に行なわれる。
【００６７】
そして、ＳＴＥＰ１２において浴槽１内に残水が無いと判断された場合には、ＳＴＥＰ１３において、前記参考例におけるＳＴＥＰ３（図３参照）と全く同様に、リモコン３０で設定された目標水位に対応する目標湯張り量の給湯が浴槽１に対して行なわれ、自動湯張り運転が終了する。
【００６８】
一方、ＳＴＥＰ１２で浴槽１内に残水が有ると判断された場合には、ＳＴＥＰ１４において、コントローラ２９が、暖房放熱装置２３の作動要求が有る状態であるか否かを判断する。
【００６９】
このとき暖房放熱装置２３の作動要求が無い状態である場合には、ＳＴＥＰ１５において、浴槽残水量Ｗを検出する処理が実行される。
【００７０】
この処理は、図６のフローチャートに示すように行なわれる。
【００７１】
まず、ＳＴＥＰ１５−１でコントローラ２９が風呂用温水路１８ｂの開閉電磁弁２８を開弁させると共に、暖房用及び風呂用循環ポンプ２４，１１を作動させる。これにより、浴槽１の湯水を循環路１７を介して循環させると共に、シスターン２１の湯水を暖房用熱交換器２２及び風呂用温水路１８ｂの風呂用熱交換器１９を介して循環させる。尚、この場合、暖房放熱装置２３の作動要求が無いので、暖房用温水路１８ａの開閉電磁弁２５は閉弁保持される。
【００７２】
さらに、ＳＴＥＰ１５−２でコントローラ２９が暖房用熱交換器２２側のガスバーナ９の燃焼運転を開始させる。これにより、シスターン２１の湯水が暖房用熱交換器２２を介して加熱され、その加熱された温水が熱源として風呂用熱交換器１９に供給される。そして、浴槽１の湯水が循環路１７を流通しながら、風呂用熱交換器１９で風呂用温水路１８ｂを流れる温水との熱交換によって加熱される。
【００７３】
尚、この場合、コントローラ２９は、前記温度センサ２７により検出される暖房用熱交換器２２の出湯温度があらかじめ定められた一定温度（例えば８０℃）に維持されるようにガスバーナ９の火力を図示しないガス比例電磁弁を介して制御する。また、このとき、暖房用温水路１８ａの開閉電磁弁２５は閉弁されているので、暖房用熱交換器２２から流出する温水は、暖房放熱装置２３には供給されず、風呂用熱交換器１９のみに供給される。
【００７４】
次いで、コントローラ２９は、ＳＴＥＰ１５−３で計時タイマを起動する。さらに、コントローラ２９は、ＳＴＥＰ１５−4において、この計時タイマの起動時の風呂用熱交流入温度Ｔを該起動時の浴槽１の湯水の温度として循環路１７の温度センサ１３により検出し、それをパラメータTSの値として記憶保持する。
【００７５】
そして、コントローラ２９は、ＳＴＥＰ１５−５〜１５−９において、前記参考例の装置での前記ＳＴＥＰ４−４〜４−１０の処理と同様の処理を行なう。
【００７６】
すなわち、ＳＴＥＰ１５−３で起動した計時タイマがあらかじめ定めた所定時間（熱量積算時間）を計時するまでの期間において、所定の単位時間（例えば1秒）のサイクルタイム毎に、暖房用熱交換器２２に流入する温水の温度（以下、暖房熱交流入温度Ｔｄという）を温度センサ２６により検出する（ＳＴＥＰ１５−５）。
【００７７】
そして、コントローラ２９は、この暖房用熱交流入温度Ｔｄに応じて、前記式（１）と同様の形式の次式（４）によりガスバーナ９から浴槽１の湯水への熱量伝達率η（これは基本的には暖房用熱交換器２２及び風呂用熱交換器１９の両者の熱効率と、暖房用熱交換器２２から流出する温水が風呂用熱交換器１９に達するまでに失う熱量の割合とに応じたものとなる）を逐次決定する（ＳＴＥＰ１５−６）。
【００７８】
η＝ｂ／Ｔｄ ……（４）
ここで、この式（４）で用いる「ｂ」は、本実施形態の装置においてあらかじめ実験等により定められた定数である。
【００７９】
そして、この熱量伝達率ηと、ガスバーナ２１の発生熱量Ｑin（これは前記サイクルタイム毎にガスバーナ２１の図示しないガス比例電磁弁の通電量から把握される）とから前記参考例で用いた前記式（２）により、１サイクル当たりに浴槽１の湯水に与えられた熱量ｑを逐次算出し（ＳＴＥＰ１５−７）、さらにこの熱量ｑを、前記熱量積算時間が経過するまで積算（累積加算）する（ＳＴＥＰ１５−８、１５−９）。これにより、計時タイマを起動してから熱量積算時間が経過するまでの期間に浴槽１の湯水に与えられた実熱量Σｑが求められる。
【００８０】
次いで、コントローラ２９は、ＳＴＥＰ１５−１０において、前記熱量積算時間が経過した時における風呂用熱交流入温度Ｔ（浴槽１の湯水の温度）を温度センサ１３により検出し、それをパラメータTEの値として記憶保持する。
【００８１】
そして、コントローラ２９は、ＳＴＥＰ１５−１１において、前記実熱量Σｑと、前記熱量積算時間の期間における浴槽１の湯水の温度上昇量ΔＴ（＝TE−TS）と、水の比熱Ｃとから、前記参考例で用いた前記式（３）によって浴槽残水量Ｗを求める。
【００８２】
このような浴槽残水量Ｗの検出処理において、ガスバーナ９から暖房用熱交換器２２及び風呂用熱交換器１９を介した浴槽１の湯水への熱量伝達率ηを暖房用熱交流入温度Ｔｄに応じて決定するため、精度の良い熱量伝達率ηを求めることができる。
【００８３】
つまり、この熱量伝達率ηに影響を及ぼす暖房用熱交換器２２の熱効率は、暖房用熱交流入温度Ｔが暖房用熱交換器２２の温度よりも低い程、高くなるが、この特性は、前記式（４）によって熱量伝達率ηに適正に反映させることができる。さらに、本実施形態では、前述したように暖房用熱交換器２２から流出する温水の温度（温度センサ２７が検出する温度）は、一定温度に維持されるため、その温水の熱量のうち、風呂用熱交換器１９を介して浴槽１の湯水に与えられる熱量の割合（温水から浴槽１の湯水への熱量の移動量率）の変化は、暖房用熱交流入温度Ｔに反映する。例えば該移動量率が低下すれば、暖房用熱交流入温度Ｔは上昇する。そして、この特性も、前記式（４）によって熱量伝達率ηに適正に反映させることができる。
【００８４】
従って、暖房用熱交換器２２側のガスバーナ９から浴槽１の湯水への熱量伝達率として精度の良い熱量伝達率ηを求めることができる。そして、この熱量伝達率ηを用いて単位時間当たりに浴槽１の湯水に与えられる熱量ｑを逐次求めて積算することで、前記熱量積算時間の期間において浴槽１の湯水に与えられた実熱量Σｑを求めると共に、この実熱量Σｑを用いて浴槽残水量Ｗを求めるので、該浴槽残水量Ｗを精度よく検出することができる。
【００８５】
このようにしてＳＴＥＰ１５で、浴槽残水量Ｗを求めた後、コントローラ２９は、ＳＴＥＰ１６において、前記循環路１７を流れる浴槽１の湯水の流量Ｖ［リットル／sec］（以下、浴槽循環流量Ｖという）を求める処理を実行する。
【００８６】
この処理では、前記熱量積算時間が経過した際に前記ＳＴＥＰ１５−８で求められた熱量ｑ（単位時間当たりに浴槽の湯水に与えられた熱量。以下、参照符号ｑ1を付する）と、該熱量積算時間の経過時に前記循環路１７の温度センサ１３により検出された風呂用熱交流入温度Ｔ（＝TE）と、該熱量積算時間の経過時に前記循環路１７の温度センサ２０により検出された温度Ｔ’（風呂用熱交換器１９から流出する湯の温度。以下、参照符号TE’を付する）と、水の比熱Ｃとから、次式（５）により浴槽循環流量Ｖが求められる。
【００８７】
Ｖ＝ｑ1／（（TE’−TE）・Ｃ） ……（５）
この場合、式（５）で用いる熱量ｑは、前述のように暖房用熱交流入温度Ｔｄに応じて求められた熱量伝達率ηを用いて算出されるものであるため、浴槽循環流量Ｖを比較的精度よく求めることができる。
【００８８】
尚、ここで求める浴槽循環流量Ｖは、後述するように浴槽１の湯張り運転が暖房放熱装置２３の運転と並行して行なわれる場合に浴槽残水量Ｗを検出するために用いられるものであり、図示しないメモリに記憶保持される。また、浴槽循環流量Ｖを検出する処理は、前記熱量積算時間の経過途中で行なうようにしてもよい。
【００８９】
このようにしてＳＴＥＰ１６で、コントローラ２９により浴槽循環流量Ｖが求められた後、ＳＴＥＰ１７において、前記目標湯張り量（リモコン３０で設定された目標水位に対応する湯量）から前記ＳＴＥＰ１５で求められた浴槽残水量Ｗを差し引いた湯量（＝目標湯張り量−浴槽残水量Ｗ）の給湯が浴槽１に対して行なわれ、自動湯張り運転が終了する。このとき、ＳＴＥＰ１７における給湯作動は、前記参考例の装置における前記ＳＴＥＰ５の給湯作動と全く同様に行なわれる。
【００９０】
一方、前記ＳＴＥＰ１４において、暖房放熱装置２３の作動要求が有る状態である場合には、暖房用温水路１８ａの開閉電磁弁２５が開弁状態とされて、暖房用熱交換器２２から流出する温水が暖房放熱装置２３にも供給されるため、前記温度センサ２６により検出される暖房熱交流入温度Ｔｄのみに基づいて、ガスバーナ９から浴槽１の湯水への熱量伝達率ηを精度よく求めることは難しい。そこで、本実施形態では、この場合には、前記ＳＴＥＰ１６で求めた浴槽循環流量Ｖを用いて、浴槽残水量Ｗを検出して浴槽１の湯はりを行なう。
【００９１】
すなわち、まず、ＳＴＥＰ１８でコントローラ２９が風呂用温水路１８ｂの開閉電磁弁２８を開弁させると共に、風呂用循環ポンプ１１を作動させる。
【００９２】
尚、ここでの説明では、暖房放熱装置２３の作動要求によって、既に、暖房用温水路１８ａの開閉電磁弁２５が開弁されていると共に、暖房用循環ポンプ２４が作動され、さらに、ガスバーナ９の燃焼運転が行なわれているものとする。そして、ガスバーナ９の火力は、前記ＳＴＥＰ１５−２の場合と同様に、温度センサ２７により検出される暖房用熱交換器２２の出湯温度が一定温度（８０℃）に維持されるように調整されている。
【００９３】
次いで、コントローラ２９は、ＳＴＥＰ１９において、計時タイマを起動すると共に、図示しないメモリに記憶保持されている浴槽循環流量Ｖの値（前記ＳＴＥＰ１６で求められた浴槽循環流量Ｖ）を読込む。尚、本実施形態の装置の設置直後等において、前述のように浴槽循環流量Ｖを検出する前記ＳＴＥＰ６の処理が未だ行なわれていない場合もあり得るが、この場合には、あらかじめ定めれた浴槽循環流量Ｖの値が読込まれる。
【００９４】
次いで、コントローラ２９は、ＳＴＥＰ２０において、上記計時タイマの起動時の風呂用熱交流入温度Ｔを該起動時の浴槽１の湯水の温度として温度センサ１３により検出し、それをパラメータTSの値として記憶保持する。
【００９５】
そして、コントローラ２９は、計時タイマの計時時間が前記熱量積算時間に達するまでの期間において、前記サイクルタイム（単位時間）毎に、ＳＴＥＰ２１〜２４の処理を実行する。
【００９６】
すなわち、コントローラ２９は、前記サイクルタイム毎に、温度センサ１３により検出される風呂用熱交流入温度Ｔと前記温度センサ２０により検出される風呂用熱交流出温度Ｔ’との偏差Δｔ（＝Ｔ’−Ｔ）、すなわち、循環路１７を流れる浴槽１の湯水の風呂用熱交換器１９における温度上昇量Δｔを検出する（ＳＴＥＰ２１）。
【００９７】
このとき、上記温度上昇量Δｔは、基本的には、そのサイクルタイムにおいて、循環路１７の湯水に実際に与えられた熱量によって生じるものである。そこで、コントローラ２９は、前述のように熱量伝達率ηを用いてサイクルタイム毎に浴槽１の湯水に与えられる熱量ｑを求める代わりに、上記温度上昇量Δｔと前記ＳＴＥＰ１９で読込んだ浴槽循環流量Ｖと水の比熱Ｃとから、次式（６）によりサイクルタイム毎に浴槽１の湯水に与えられる熱量ｑを求める。
【００９８】
ｑ＝Ｃ・Ｖ・Δｔ ……（６）
そして、この熱量ｑを、前記熱量積算時間が経過するまで積算（累積加算）する（ＳＴＥＰ２３、２４）。これにより、計時タイマを起動してから熱量積算時間が経過するまでの期間に浴槽１の湯水に与えられた実熱量Σｑが求められる。
【００９９】
この場合、前記熱量ｑを求めるために、特に前記ＳＴＥＰ１６で検出された浴槽循環流量Ｖを用いている場合には、該浴槽循環流量Ｖの精度が比較的良好になるため、前記実熱量Σｑを比較的精度よく求めることができる。
【０１００】
次いで、コントローラ２９は、ＳＴＥＰ２５において、熱量積算時間の経過時における風呂用熱交流入温度Ｔを該経過時における浴槽１の湯水の温度として温度センサ１３により検出し、それをパラメータTEの値として記憶保持する。
【０１０１】
そして、コントローラ２９は、ＳＴＥＰ２３で最終的に求められた実熱量Σｑと、前記熱量積算時間の期間における浴槽１の湯水の温度上昇量ΔＴ、すなわち、ＳＴＥＰ２０，２５で得られたパラメータTS，TEの偏差ΔＴ（＝T E−TS）と、水の比熱Ｃとから、前記式（３）により浴槽残水量Ｗを求める（ＳＴＥＰ２６）。
【０１０２】
その後は、このように求めた浴槽残水量Ｗを用いて前記ＳＴＥＰ７の処理が行なわれ、これにより、浴槽１に目標水位まで湯張りが行なわれる。
【０１０３】
以上説明した本実施形態の装置によれば、特に、前記ＳＴＥＰ１５の処理によって、前述のようにガスバーナ９から浴槽１の湯水への時々刻々の熱量伝達率ηを精度よく求めることができるため、前記熱量積算時間の期間において浴槽１の湯水に与えられた実熱量Σｑを精度よく求めることができる。そして、この実熱量Σｑを用いることで、浴槽残水量Ｗを精度よく検出することができるため、前記参考例の装置の場合と同様に、目標水位までの湯張りを精度よく行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に関連する参考例における風呂給湯装置のシステム構成図。
【図２】 図１の装置の作動を説明するためのフローチャート。
【図３】 図２のフローチャートのサブルーチン処理を示すフローチャート。
【図４】 本発明の一実施形態を適用した暖房給湯装置のシステム構成図。
【図５】 図４の装置の作動を説明するためのフローチャート。
【図６】 図５のフローチャートのサブルーチン処理を示すフローチャート。
【発明の属する技術分野】
本発明は、浴槽の自動湯張りを行う機能を備えた暖房給湯装置等のシステムにおいて、浴槽の残水量を検出する方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
温水熱を利用した暖房機能と、給湯機能、浴槽の湯水の追焚き機能等を併せ持つ暖房給湯装置は、温水を床暖房装置等に供給する温水路に暖房用熱交換器を具備すると共に、浴槽及び台所等への通水路に給湯用熱交換器を具備する。この場合、浴槽に連接された風呂用循環路に温水路の温水熱を伝達する風呂用熱交換器（液−液型の熱交換器）が備えられている。そして、台所への給湯や浴槽の湯張りを行なう場合には、台所や浴槽への通水管を流れる水（水道水）をガスバーナ等の加熱源により給湯用熱交換器を介して加熱する。また、暖房を行なう場合には、前記温水路の湯水をバーナ等の加熱源により前記暖房用熱交換器を介して一定温度に加熱保持し、それを温水床暖房装置等に供給する。さらに、浴槽の湯水の追焚きを行なう場合には、温水路の温水を風呂用熱交換器に供給しながら、前記風呂用循環路に設けた循環ポンプを作動させて浴槽の湯水を該循環路を介して循環させ、その湯水を温水路の温水により風呂用熱交換器を介して加熱する。
【０００４】
この種のシステムでは、通常、浴槽の自動湯張り機能、すなわち、浴槽に所望の水位まで自動的に給湯する機能が設けられている。この自動湯張りを行なう場合には、浴槽内に残留している湯水の量（浴槽残水量）を事前に検出しておく必要がある。そして、この浴槽残水量を検出する手法としては、従来、次のような手法が知られている。
【０００６】
すなわち、前記暖房給湯装置にあっては、前記暖房用熱交換器を介して加熱された温水路の温水を風呂用熱交換器に供給しつつ風呂用循環路の循環ポンプを作動させると共に暖房用熱交換器の加熱源を作動させた状態で、加熱源の発生熱量と、該加熱源から浴槽の湯水への熱量伝達率とから所定期間内に浴槽の湯水に与えられた実熱量を求める。さらに、その所定期間内における浴槽の湯水の温度上昇量を温度センサを用いて検出する。このとき、上記温度上昇量と浴槽内に存在している湯水の量（浴槽残水量）と水の比熱（これは一定値である）とを乗算したものが、前記実熱量であるので、前記実熱量と温度上昇量とから浴槽残水量を求めることができる。
【０００７】
尚、前記熱量伝達率は、詳しくは、加熱源の発生熱量のうち、浴槽の湯水に実際に与えられる熱量の、該加熱源の発生熱量に対する割合を表すものである。暖房給湯装置では、これは基本的には暖房用熱交換器の熱効率と風呂用熱交換器の熱効率とを併せたものに相当する。
【０００８】
ところで、これらの従来の装置では、前記実熱量を求めるために必要となる前記熱量伝達率の値は、あらかじめ実験等により定めた一定値とすることが一般的に行なわれている。
【０００９】
しかしながら、前記熱量伝達率は、種々様々の要因（例えば前記風呂用熱交換器に流入する湯水の温度や、前記暖房用熱交換器から風呂用熱交換器への配管状態等）の影響を受けて変化する。このため、上記のように一定値とした熱量伝達率を用いて前記実熱量を求めた場合に、該実熱量の誤差を生じることが多々ある。そして、このような場合には、該実熱量を用いて求める浴槽残水量も不正確なものとなり、ひいては、所望の水位までの湯張りを適正に行なうことが困難となる。
【００１０】
このような不都合を解消するためには、前記実熱量を求める際に前記熱量伝達率に影響を及ぼす全ての要因を考慮して該熱量伝達率を適宜決定することが好ましい。しかしながら、該熱量伝達率に影響を及ぼす要因は多岐にわたるため、それらの全ての要因を考慮して熱量伝導率を決定することは実際上は困難であり、実用的でない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、浴槽残水量を求めるために、加熱源から浴槽の湯水への熱量伝達率を容易に精度よく求めることができ、ひいては浴槽残水量の検出を精度よく行なうことができる浴槽残水量の検出方法を提供することを目的とする。
【００１２】
本願発明者等は暖房給湯装置について加熱源から浴槽の湯水への熱量伝達率について検討した結果、次のことが判明した。すなわち、暖房給湯装置では、加熱源から浴槽の湯水への熱量伝達率は、加熱源が直接的に加熱する暖房用熱交換器に流入する温水の温度との相関性が特に高い。この場合、基本的には、暖房用熱交換器に流入する湯水の温度が該暖房用熱交換器の温度よりも低い程、該暖房用熱交換器における熱交換の効率が高まり、ひいては、加熱源から浴槽の湯水への熱量伝達率も高まる。
【００１４】
本発明の浴槽残水量の検出方法はこのような知見に基づきなされたものであり、前述の暖房給湯装置に係わるものである。この本発明は、加熱源により第１熱交換器を介して一定温度に維持されるように加熱される湯水を供給する温水路と、浴槽に連接され、該浴槽内の湯水が循環ポンプにより循環される循環路と、前記第１熱交換器から流出する前記温水路の湯水が供給され、該温水路の湯水から前記循環路の湯水への熱交換を行う第２熱交換器と、前記第１熱交換器から流出する前記温水路の湯水が供給される暖房用放熱装置とを備えた装置における浴槽残水量の検出方法であって、前記第１熱交換器から流出する前記温水路の湯水を前記第２熱交換器に供給しつつ前記循環ポンプ及び加熱源を作動させ、且つ、前記暖房用放熱装置への前記温水路の湯水の供給を遮断した状態での所定期間において前記温水路で前記第１熱交換器に流入する湯水の温度を検出する工程と、その検出温度に応じて前記加熱源から前記循環路の湯水への熱量伝達率を決定し、その決定した熱量伝達率と前記加熱源の発生熱量とから前記所定期間において前記第２循環路を循環する浴槽の湯水に与えられた実熱量を求める工程と、前記所定期間における前記浴槽の湯水の温度上昇量を検出する工程と、前記実熱量と温度上昇量とに基づき前記浴槽残水量を求める工程とからなることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明によれば、前記第１熱交換器から流出する前記温水路の湯水を前記第２熱交換器に供給しつつ前記循環ポンプ及び加熱源を作動させた状態、すなわち、浴槽の湯水を前記循環路を介して循環させつつ、前記加熱源により前記第１熱交換器を介して加熱される前記温水路の温水との前記第２熱交換器を介した熱交換によって浴槽の湯水を加熱しているときの所定期間において前記第１熱交換器に流入する温水路の湯水の温度を検出し、その検出温度に応じて前記加熱源から浴槽の湯水（前記循環路を流れる湯水）への熱量伝達率を決定するので、精度のよい熱量伝達率を容易に得ることができる。そして、この熱量伝達率を用いて前記所定期間において浴槽の湯水に実際に与えられた実熱量を求め、さらにこの実熱量を用いて浴槽残水量を求めるので、該浴槽残水量を精度よく検出することが可能となる。
【００１７】
従って、本発明によれば、加熱源から浴槽の湯水への熱量伝達率を容易に精度よく求めることができ、ひいては浴槽残水量の検出を精度よく行なうことができる。
【００１８】
尚、本発明において、前記所定期間は、例えばあらかじめ定めた一定の時間間隔、あるいは、該所定期間の開始時から浴槽の湯水が所定の温度にまで上昇するまでの期間等である。
【００１９】
また、本発明では、基本的には、前記第１熱交換器に流入する湯水の温度が低い程、前記熱量伝達率は大きな値になるように決定することが好適である。
【００２０】
かかる本発明にあっては、より具体的には、前記実熱量を求める工程は、前記所定期間において、所定の単位時間毎に前記熱量伝達率を逐次決定しつつ、その決定した熱量伝達率と当該単位時間当たりの前記加熱源の発生熱量とから当該単位時間当たりに前記循環路を循環する浴槽の湯水に与えられた熱量を求め、その求めた熱量を前記所定期間にわたって積算することにより前記実熱量を求める。
【００２１】
このように、前記所定期間において熱量伝達率を所定の単位時間毎に逐次決定しつつ、その単位時間当たりに浴槽の湯水に与えられた熱量を求め、その熱量を該所定期間にわたって積算することにより、熱量伝達率の時々刻々の変化を考慮しながら前記所定期間にわたって浴槽の湯水に与えられた前記実熱量を求めることができる。このため、該実熱量の精度を高めることができ、ひいては、該実熱量を用いて求められる浴槽残水量の精度を高めることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
まず、本発明に関連する参考例を図１〜図３を参照して説明する。図１は該参考例における装置の全体的システム構成図、図２及び図３は図１の装置の作動を説明するためのフローチャートである。
【００２３】
図１を参照して、本参考例における装置は、例えば風呂給湯装置であり、浴槽１等に給湯する給湯路２と、浴槽１の湯水を循環させる循環路３とを具備している。
【００２４】
給湯路２は、ガスバーナ４により加熱される給湯用熱交換器５を経由して設けられ、その上流側は図示しない水道管に接続されている。また、給湯路２は、給湯用熱交換器５の下流側で、浴槽１に給湯するための風呂用給湯路２ａと、台所や洗面所等に給湯するための常用給湯路２ｂとに分流されている。そして、風呂用給湯路２ａは、これを開閉する電磁弁６や、循環路３から風呂用給湯路２ａへの湯水の逆流を防止する逆止弁７、風呂用給湯路２ａの通水量を検出する流量センサ８を介して循環路３に連接されている。尚、常用給湯路２ｂは、台所や洗面所等の図示しない給湯栓に連接されている。
【００２５】
循環路３は、浴槽１の側壁下部に設けられた循環口１ａに連接され、本発明の第１の態様における加熱源に相当するガスバーナ９により加熱される風呂用熱交換器１０を経由して設けられている。そして、循環路３の、浴槽１から風呂用熱交換器１０の流入口側に至る箇所には、浴槽１の湯を循環路３に流して循環させる循環ポンプ１１と、循環路３における通水の有無を検出する水流スイッチ１２と、風呂用熱交換器１０に流入する浴槽１の湯水の温度（以下、風呂用熱交流入温度という）を検出する温度センサ１３が設けられている。
【００２６】
また、本参考例の装置は、後述する浴槽残水量の検出処理等を含めて装置の運転制御を担うコントローラ１５と、使用者が装置の運転形態等をコントローラ１５に指示するためのリモコン１６とが備えられている。
【００２７】
コントローラ１５は、マイクロコンピュータを用いて構成されたもので、前記温度センサ１３、水流スイッチ１２、流量センサ８等の各種センサの検出信号やあらかじめ定められたプログラム、リモコン１６による指示データ等に基づいて、前記循環ポンプ１１や電磁弁６、ガスバーナ４，９の燃焼運転の制御等を行うものである。この場合、リモコン１６では、例えば浴槽１に自動的に湯張りをするための自動湯張り運転や、浴槽１内の湯水の沸き上げを行なうための追焚き運転等の運転モードを選択可能とされている。さらに、例えば浴槽１の目標水位や目標湯温、給湯路２の目標出湯温度等を設定可能とされている。
【００２８】
尚、図示は省略するが、各ガスバーナ４，９に関連して、これらのガスバーナ４，９へのガス供給路に、ガス供給量を調整するためのガス比例電磁弁やガス供給路を開閉するための開閉電磁弁が備えられると共に、各ガスバーナ４，９に点火するための点火器、各ガスバーナ４，９の燃焼炎を検出する炎検出器、各ガスバーナ４，９に燃焼用空気を供給するための送風ファン等が備えられている。そして、各ガスバーナ４，９の燃焼運転は、これらの機器を介して制御されるようになっている。
【００２９】
次に、本参考例の装置の作動、特に自動湯張り運転に際しての作動を図２及び図３のフローチャートを参照して説明する。
【００３０】
図２を参照して、リモコン１６によって、自動湯張り運転が選択されると、まず、ＳＴＥＰ１において、所定量（例えば６リットル）の給湯が浴槽１に対して行なわれる。すなわち、コントローラ１５が、風呂用給湯路２ａの電磁弁６を開弁して、給湯用熱交換器５側のガスバーナ４の燃焼運転を行なわせながら、給湯用熱交換器５で加熱された湯を給湯路２、風呂用給湯路２ａ及び循環路３を介して浴槽１に給湯する。そして、この給湯を風呂用給湯路２ａの流量センサ８で検出される流量の積算量が６リットルに達するまで行なう。
【００３１】
尚、このＳＴＥＰ１ではガスバーナ４の燃焼運転を行わずに浴槽１への給湯を行なうようにしてもよい。
【００３２】
次いで、ＳＴＥＰ２で、コントローラ１５は、浴槽１内に残水が有るか否かの判定、詳しくは浴槽１の循環口１ａのレベル以上の湯水が浴槽１内に有るか否かの判定を行う。この判定では、コントローラ１５は、循環ポンプ１１を作動させつつ、水流スイッチ１２の検出信号を監視する。このとき、循環口１ａ以上のレベルの湯水が浴槽１に存在しておれば、水流スイッチ１２は連続的にＯＮ信号を発生し、浴槽１に湯水が無ければ水流スイッチ１２はＯＦＦになる。そこで、コントローラ１５は、水流スイッチ１２がＯＦＦになるか否かにより、浴槽１の湯水の有無を判断する。
【００３３】
上記ＳＴＥＰ２で、浴槽１に湯水が無いと判断された場合には、ＳＴＥＰ３の処理が実行された後、自動湯張り運転が終了する。このＳＴＥＰ３では、リモコン１６で設定された目標水位に対応する湯量（以下、目標湯張り量）の給湯が浴槽１に対して行なわれる。すなわち、前記ＳＴＥＰ１の場合と同様に、コントローラ１５が、風呂用給湯路２ａの電磁弁６を開弁して、ガスバーナ４の燃焼運転を行なわせながら、給湯用熱交換器５で加熱された湯を給湯路２、風呂用給湯路２ａ及び循環路３を介して浴槽１に給湯する。そして、この給湯を風呂用給湯路２ａの流量センサ８で検出される流量の積算量が前記目標湯張り量に達するまで行なう。尚、この場合、目標湯張り量は、例えばあらかじめ設定されたデータテーブル等を用いて目標水位から求められる。
【００３４】
一方、ＳＴＥＰ２で、浴槽１に湯水が有ると判断された場合、すなわち浴槽１の循環口１ａのレベル以上の湯水が既に浴槽１内に存在している場合には、ＳＴＥＰ４で、浴槽残水量Ｗを検出する処理が実行される。
【００３５】
この処理は、図３のフローチャートに示すように行なわれる。
【００３６】
まず、ＳＴＥＰ４−１でコントローラ１５が循環ポンプ１１を作動させ、浴槽１の湯水を循環路３を介して循環させる。さらに、ＳＴＥＰ４−２でコントローラ１５が風呂用熱交換器１０側のガスバーナ９の燃焼運転を開始させる。これにより、浴槽１の湯水が循環路３を流通しながら、風呂用熱交換器１０を介して加熱される。
【００３７】
次いで、コントローラ１５は、ＳＴＥＰ４−３で計時タイマを起動し、この計時タイマがあらかじめ定めた所定時間を計時するまでの期間において、所定の単位時間毎（例えば1秒毎）にＳＴＥＰ４−４〜４−１０の処理を実行する。
【００３８】
すなわち、コントローラ１５は、上記単位時間（以下、サイクルタイムという）毎に風呂用熱交流入温度Ｔを温度センサ１３により逐次検出する（ＳＴＥＰ４−４）。このとき、前記計時タイマの起動時のタイミングである場合には（ＳＴＥＰ４−５でＹＥＳ）、その検出した風呂用熱交流入温度ＴをパラメータTSの値として記憶しておく（ＳＴＥＰ４−６）。そして、コントローラ１５は、ＳＴＥＰ４−４で検出した現在の風呂用熱交流入温度Ｔを用いて、次式（１）により、ガスバーナ９から浴槽１の湯水への熱量伝達率η（これは基本的には風呂用熱交換器１０の熱効率に等しい）を決定する（ＳＴＥＰ４−７）。
【００３９】
η＝ａ／Ｔ ……（１）
ここで、「ａ」は、あらかじめ実験等より定められた定数である。この式（１）により熱量伝達率ηを求めることにより、該熱量伝達率ηは、風呂用熱交流入温度Ｔが低い程、高くなる（風呂用熱交流入温度Ｔが高い程、熱量伝達率ηが低くなる）。このため、該熱量伝達率ηの値を実際の熱量伝達率に精度よく合致させることができる。つまり、風呂用熱交換器１０の熱効率は、該風呂用熱交換器１０の温度に対して風呂用熱交流入温度Ｔが低い程、高くなるが、上記のように決定される熱量伝達率ηは、このような風呂用熱交換器１０の特性と整合することとなる。このため、熱量伝達率ηの良好な精度を確保することができる。
【００４０】
次いで、コントローラ１５は、次式（２）のように、ガスバーナ９の現在の発生熱量Ｑin［J／sec］に上記熱量伝達率ηを乗算することにより、ガスバーナ９から現在のサイクルタイムで浴槽１の湯水に与えられた熱量ｑ［J／sec］を求める（ＳＴＥＰ４−８）。
【００４１】
ｑ＝Ｑin・η ……（２）
この場合、ガスバーナ９の発生熱量Ｑinは、該ガスバーナ９への供給ガス量を規定するガス比例電磁弁（図示しない）の通電量から、あらかじめ設定されたデータテーブルに従って求められる。
【００４２】
さらに、コントローラ１５は、このようにＳＴＥＰ４−８で求めた熱量ｑを前記サイクルタイム毎に積算（累積加算）する（ＳＴＥＰ４−９。以下、この積算値に参照符号Σｑを付する）。
【００４３】
そして、前記ＳＴＥＰ４−３で起動した計時タイマがあらかじめ所定時間（以下、熱量積算時間という）を計時したか否かを判断し（ＳＴＥＰ４−１０）、該熱量積算時間が経過していない場合には、ＳＴＥＰ４−４からの処理を前記サイクルタイム毎に繰り返す。また、計時タイマを起動してから熱量積算時間が経過した場合には、ＳＴＥＰ４−１１に進んで、現在の風呂用熱交流入温度Ｔ（直前のＳＴＥＰ４−４で検出された温度Ｔ）をパラメータTEとして記憶保持する。
【００４４】
以上のようにして、計時タイマを起動してから、所定の熱量積算時間が経過するまでの期間において浴槽１の湯水に与えられた実熱量が、最終的にＳＴＥＰ４−９で得られた積算値Σqとして求められることとなる。また、該計時タイマの起動時の風呂用熱交流入温度Ｔと、熱量積算時間の経過時の風呂用熱交流入温度ＴとがそれぞれパラメータTS、TEの値として記憶保持されることとなる。
【００４５】
次いで、コントローラ１５は、ＳＴＥＰ４−１２において、上記のように求めた実熱量Σｑと、パラメータTS、TEの値の差（=TE−TS）、すなわち前記熱量積算時間の期間内のおける浴槽１の湯水の温度上昇量（以下、参照符号ΔＴを付する）とから、次式（３）により浴槽残水量Ｗを求める。
【００４６】
Ｗ＝Σｑ／（ΔＴ・Ｃ） ……（３）
但し、Ｃ：水の比熱［J／℃・リットル］
すなわち、浴槽１の湯水の温度上昇量ΔＴと、浴槽１の湯水の総量と、水の比熱Ｃとを乗算したものが、前記熱量積算時間の期間に浴槽１の湯水に与えられた実熱量Σｑであるから、式（３）によって、浴槽残水量Ｗを求めることができる。
【００４７】
尚、本参考例では、温度センサ１３で検出される風呂用熱交流入温度Ｔを浴槽１の湯水の温度として得るようにしているが、温度センサ１３とは別に浴槽1内等に設けた温度センサにより浴槽１の湯水の温度を検出して、上記温度上昇量ΔＴを求めるようにしてもよい。
【００４８】
このようにしてＳＴＥＰ４で、コントローラ１５により浴槽残水量Ｗが求められた後、ＳＴＥＰ５において、前記目標湯張り量（リモコン１６で設定された目標水位に対応する湯量）から浴槽残水量Ｗを差し引いた湯量（＝目標湯張り量−浴槽残水量Ｗ）の給湯が浴槽１に対して行なわれ、自動湯張り運転が終了する。
【００４９】
このとき、ＳＴＥＰ５では、前記ＳＴＥＰ１、３の場合と同様に、コントローラ１５が、ガスバーナ４の燃焼運転を行なわせながら、風呂用給湯路２ａの電磁弁６を開弁して、給湯用熱交換器５で加熱された湯を循環路３を介して浴槽１に給湯する。そして、この給湯を風呂用給湯路２ａの流量センサ８で検出される流量の積算量が（目標湯張り量−Ｗ）の湯量に達するまで行なう。
【００５０】
以上のような作動により、自動湯張り運転の際に既に浴槽１に湯水が有る場合には、目標水位までの湯張りを精度よく行なうことができる。すなわち、前述のように熱量伝達率ηが時々刻々の風呂用熱交流入温度Ｔに応じて前記式（１）により決定されるため、該風呂用熱交流入温度Ｔの変化による風呂用熱交換器１０の熱効率を考慮した精度のよい熱量伝達率ηを逐次求めることができる。さらに、このような熱量伝達率ηを用いて浴槽１の湯水に与えられた実熱量Σｑを求めるので、精度の良い実熱量Σｑを得ることができ、ひいては、この実熱量Σｑを用いて前記式（３）により浴槽残水量Ｗを精度よく検出することができる。そして、この浴槽残水量Ｗを用いることで、目標湯張り量に対する不足分の湯量（＝目標湯張り量−Ｗ）を精度よく得ることができるため、目標水位までの湯張りを精度よく行なうことができる。
【００５１】
次に、本発明の一実施形態を図４〜図６を参照して説明する。図４は本発明の方法を適用する装置の全体的システム構成図、図５及び図６は図４の装置の作動を説明するためのフローチャートである。尚、本実施形態の説明において、前記参考例と同一部分については、前記参考例のものと同一の参照符号を用いて詳細な説明を省略する。
【００５２】
図４を参照して、本実施形態における装置は、例えば暖房給湯装置であり、浴槽１等に給湯する給湯路２と、浴槽１の湯水を循環させる循環路１７と、暖房や浴槽１の湯水の沸き上げ等を行なうための温水を循環させながら流通させる温水路１８とを具備している。
【００５３】
給湯路２は、前述の参考例の装置のものと同一構成であり、ガスバーナ４により加熱される給湯用熱交換器５を経由して設けられ、給湯用熱交換器５の下流側で、浴槽１への給湯用の風呂用給湯路２ａと台所や洗面所等への給湯用の常用給湯路２ｂとに分流されている。そして、風呂用給湯路２ａは、電磁弁６や、逆止弁７、流量センサ８を介して循環路１７に連接されている。
【００５４】
循環路１７は、浴槽１の循環口１ａに連接されると共に、詳細を後述する温水路１８の温水により加熱される液−液型の風呂用熱交換器１９を経由して設けられている。この風呂用熱交換器１９は、本発明における第２熱交換器に相当するものである。そして、循環路１７の、浴槽１から風呂用熱交換器１９の流入口側に至る箇所には、前記参考例のものと同様、循環ポンプ１１、水流スイッチ１２、及び温度センサ１３が設けられている。さらに、本実施形態の装置では、循環路１７の、風呂用熱交換器１９の流出口側から浴槽１に至る箇所には、風呂用熱交換器１９から流出する湯の温度（以下、風呂用熱交流出温度という）を検出する温度センサ２０が設けられている。
【００５５】
温水路１８は、主として暖房用の温水を循環させる暖房用温水路１８ａと、該暖房用温水路１８ａの一部を共用しつつ、風呂用熱交換器１９に熱源としての温水を供給しつつ循環させる風呂用温水路１８ｂとに大別される。
【００５６】
暖房用温水路１８ａは、湯水を貯蔵したシスターン２１の湯水を、ガスバーナ９により加熱される暖房用熱交換器２２と、温水床暖房装置等の温水熱利用の暖房放熱装置２３とを順に経由させて循環させる温水路であり、その循環を行なうための暖房用循環ポンプ２４が、シスターン２１から暖房用熱交換器２２の流入口側に至る経路に介装されている。尚、暖房用熱交換器２２は、本発明の第２の態様における第１熱交換器に相当するものである。
【００５７】
また、暖房用温水路１８ａの、暖房用熱交換器２２の流出口側から暖房放熱装置２３に至る径路には、暖房用熱交換器２２から流出する温水を暖房放熱装置２３に対して遮断するための開閉電磁弁２５が介装されている。
【００５８】
さらに、暖房用温水路１８ａの、暖房用循環ポンプ２４と、暖房用熱交換器２２の流入口との間の箇所には、暖房用熱交換器２２に流入する温水の温度を検出する温度センサ２６が設けられると共に、暖房用熱交換器２２の流出口と開閉電磁弁２５との間の箇所には、暖房用熱交換器２２から流出する温水の温度を検出する温度センサ２７が設けられている。
【００５９】
風呂用温水路１８ｂは、前記シスターン２１の湯水を、前記暖房用熱交換器２２と、前記風呂用熱交換器１９とを順に経由させて循環させる温水路であり、暖房用熱交換器２２の流出口側の温度センサ２７と前記開閉電磁弁２５との間で暖房用温水路１８ａから分流され、さらに前記風呂用熱交換器１９を経由して前記シスターン２１に戻るように配設されている。そして、この風呂用温水路１８ｂの暖房用温水路１８ａからの分流箇所と風呂用熱交換器１９との間の箇所には、風呂用温水路１８ｂの温水を風呂用熱交換器１９に対して遮断断するための開閉電磁弁２８が介装されている。
【００６０】
上述のように構成された温水路１８では、風呂用温水路１８ｂの開閉電磁弁２８を閉弁すると共に暖房用温水路１８ａの開閉電磁弁２５を開弁した状態で、暖房用循環ポンプ２４を作動させると、シスターン２１内の湯水が暖房用循環ポンプ２４、暖房用熱交換器２２、開閉電磁弁２５、暖房放熱装置２３を順に介して循環する。このとき、ガスバーナ９により暖房用熱交換器２２を加熱すると、暖房用熱交換器２２から温水が流出し、それが暖房放熱装置２３に供給される。
【００６１】
また、暖房用温水路１８ａの開閉電磁弁２５を閉弁すると共に風呂用温水路１８ｂの開閉電磁弁２８を開弁した状態で、循環ポンプを作動させると、シスターン２１内の湯水が暖房用循環ポンプ２４、暖房用熱交換器２２、開閉電磁弁２８、風呂用熱交換器１９を順に介して循環する。このとき、ガスバーナ９により暖房用熱交換器２２を加熱すると、風呂用温水路１８ｂを流れる温水が風呂用熱交換器１９に熱源として供給される。
【００６２】
本実施形態の装置はさらに、後述する浴槽残水量の検出処理等を含めて装置の運転制御を担うコントローラ２９と、使用者が装置の運転形態等をコントローラ２９に指示するためのリモコン３０とが備えられている。
【００６３】
コントローラ２９は、マイクロコンピュータを用いて構成されたもので、前記温度センサ１３，２０，２６，２７、水流スイッチ１２、流量センサ８等の各種センサの検出信号やあらかじめ定められたプログラム、リモコン３０による指示データ等に基づいて、前記風呂用循環ポンプ１１や電磁弁６、暖房用循環ポンプ２４、開閉電磁弁２５，２８、ガスバーナ４，９の燃焼運転の制御等を行うものである。この場合、リモコン３０では、前記参考例のものと同様、例えば浴槽１に自動的に湯張りをするための自動湯張り運転や、浴槽１内の湯水の沸き上げを行なうための追焚き運転等の運転モードや、浴槽１の目標水位や目標湯温、給湯管２の目標出湯温度等を設定可能とされている。さらに、本実施形態におけるリモコン３０では、暖房放熱装置２３の運転指令の設定も行なうことができるようになっている。
【００６４】
尚、暖房放熱装置２３の運転指令は、リモコン３０とは別のリモコン等によって行なうようにしてもよい。また、本実施形態において、給湯用熱交換器５及び暖房用熱交換器２２をそれぞれ加熱するガスバーナ４，９は、前記参考例のものと同様、そのガス供給量、ひいては発生熱量が図示しないガス比例電磁弁を介して制御されるようになっている。
【００６５】
次に、本実施形態の装置の作動、特に自動湯張り運転に際しての作動を図５及び図６のフローチャートを参照して説明する。
【００６６】
リモコン３０によって、自動湯張り運転が選択されると、まず、ＳＴＥＰ１１において、所定量（例えば６リットル）の給湯が浴槽１に対して行なわれ、さらに、ＳＴＥＰ１２において、浴槽１の残水の有無の判定が行なわれる。これらの処理は、前記参考例の装置におけるＳＴＥＰ１，２（図３参照）と全く同様に行なわれる。
【００６７】
そして、ＳＴＥＰ１２において浴槽１内に残水が無いと判断された場合には、ＳＴＥＰ１３において、前記参考例におけるＳＴＥＰ３（図３参照）と全く同様に、リモコン３０で設定された目標水位に対応する目標湯張り量の給湯が浴槽１に対して行なわれ、自動湯張り運転が終了する。
【００６８】
一方、ＳＴＥＰ１２で浴槽１内に残水が有ると判断された場合には、ＳＴＥＰ１４において、コントローラ２９が、暖房放熱装置２３の作動要求が有る状態であるか否かを判断する。
【００６９】
このとき暖房放熱装置２３の作動要求が無い状態である場合には、ＳＴＥＰ１５において、浴槽残水量Ｗを検出する処理が実行される。
【００７０】
この処理は、図６のフローチャートに示すように行なわれる。
【００７１】
まず、ＳＴＥＰ１５−１でコントローラ２９が風呂用温水路１８ｂの開閉電磁弁２８を開弁させると共に、暖房用及び風呂用循環ポンプ２４，１１を作動させる。これにより、浴槽１の湯水を循環路１７を介して循環させると共に、シスターン２１の湯水を暖房用熱交換器２２及び風呂用温水路１８ｂの風呂用熱交換器１９を介して循環させる。尚、この場合、暖房放熱装置２３の作動要求が無いので、暖房用温水路１８ａの開閉電磁弁２５は閉弁保持される。
【００７２】
さらに、ＳＴＥＰ１５−２でコントローラ２９が暖房用熱交換器２２側のガスバーナ９の燃焼運転を開始させる。これにより、シスターン２１の湯水が暖房用熱交換器２２を介して加熱され、その加熱された温水が熱源として風呂用熱交換器１９に供給される。そして、浴槽１の湯水が循環路１７を流通しながら、風呂用熱交換器１９で風呂用温水路１８ｂを流れる温水との熱交換によって加熱される。
【００７３】
尚、この場合、コントローラ２９は、前記温度センサ２７により検出される暖房用熱交換器２２の出湯温度があらかじめ定められた一定温度（例えば８０℃）に維持されるようにガスバーナ９の火力を図示しないガス比例電磁弁を介して制御する。また、このとき、暖房用温水路１８ａの開閉電磁弁２５は閉弁されているので、暖房用熱交換器２２から流出する温水は、暖房放熱装置２３には供給されず、風呂用熱交換器１９のみに供給される。
【００７４】
次いで、コントローラ２９は、ＳＴＥＰ１５−３で計時タイマを起動する。さらに、コントローラ２９は、ＳＴＥＰ１５−4において、この計時タイマの起動時の風呂用熱交流入温度Ｔを該起動時の浴槽１の湯水の温度として循環路１７の温度センサ１３により検出し、それをパラメータTSの値として記憶保持する。
【００７５】
そして、コントローラ２９は、ＳＴＥＰ１５−５〜１５−９において、前記参考例の装置での前記ＳＴＥＰ４−４〜４−１０の処理と同様の処理を行なう。
【００７６】
すなわち、ＳＴＥＰ１５−３で起動した計時タイマがあらかじめ定めた所定時間（熱量積算時間）を計時するまでの期間において、所定の単位時間（例えば1秒）のサイクルタイム毎に、暖房用熱交換器２２に流入する温水の温度（以下、暖房熱交流入温度Ｔｄという）を温度センサ２６により検出する（ＳＴＥＰ１５−５）。
【００７７】
そして、コントローラ２９は、この暖房用熱交流入温度Ｔｄに応じて、前記式（１）と同様の形式の次式（４）によりガスバーナ９から浴槽１の湯水への熱量伝達率η（これは基本的には暖房用熱交換器２２及び風呂用熱交換器１９の両者の熱効率と、暖房用熱交換器２２から流出する温水が風呂用熱交換器１９に達するまでに失う熱量の割合とに応じたものとなる）を逐次決定する（ＳＴＥＰ１５−６）。
【００７８】
η＝ｂ／Ｔｄ ……（４）
ここで、この式（４）で用いる「ｂ」は、本実施形態の装置においてあらかじめ実験等により定められた定数である。
【００７９】
そして、この熱量伝達率ηと、ガスバーナ２１の発生熱量Ｑin（これは前記サイクルタイム毎にガスバーナ２１の図示しないガス比例電磁弁の通電量から把握される）とから前記参考例で用いた前記式（２）により、１サイクル当たりに浴槽１の湯水に与えられた熱量ｑを逐次算出し（ＳＴＥＰ１５−７）、さらにこの熱量ｑを、前記熱量積算時間が経過するまで積算（累積加算）する（ＳＴＥＰ１５−８、１５−９）。これにより、計時タイマを起動してから熱量積算時間が経過するまでの期間に浴槽１の湯水に与えられた実熱量Σｑが求められる。
【００８０】
次いで、コントローラ２９は、ＳＴＥＰ１５−１０において、前記熱量積算時間が経過した時における風呂用熱交流入温度Ｔ（浴槽１の湯水の温度）を温度センサ１３により検出し、それをパラメータTEの値として記憶保持する。
【００８１】
そして、コントローラ２９は、ＳＴＥＰ１５−１１において、前記実熱量Σｑと、前記熱量積算時間の期間における浴槽１の湯水の温度上昇量ΔＴ（＝TE−TS）と、水の比熱Ｃとから、前記参考例で用いた前記式（３）によって浴槽残水量Ｗを求める。
【００８２】
このような浴槽残水量Ｗの検出処理において、ガスバーナ９から暖房用熱交換器２２及び風呂用熱交換器１９を介した浴槽１の湯水への熱量伝達率ηを暖房用熱交流入温度Ｔｄに応じて決定するため、精度の良い熱量伝達率ηを求めることができる。
【００８３】
つまり、この熱量伝達率ηに影響を及ぼす暖房用熱交換器２２の熱効率は、暖房用熱交流入温度Ｔが暖房用熱交換器２２の温度よりも低い程、高くなるが、この特性は、前記式（４）によって熱量伝達率ηに適正に反映させることができる。さらに、本実施形態では、前述したように暖房用熱交換器２２から流出する温水の温度（温度センサ２７が検出する温度）は、一定温度に維持されるため、その温水の熱量のうち、風呂用熱交換器１９を介して浴槽１の湯水に与えられる熱量の割合（温水から浴槽１の湯水への熱量の移動量率）の変化は、暖房用熱交流入温度Ｔに反映する。例えば該移動量率が低下すれば、暖房用熱交流入温度Ｔは上昇する。そして、この特性も、前記式（４）によって熱量伝達率ηに適正に反映させることができる。
【００８４】
従って、暖房用熱交換器２２側のガスバーナ９から浴槽１の湯水への熱量伝達率として精度の良い熱量伝達率ηを求めることができる。そして、この熱量伝達率ηを用いて単位時間当たりに浴槽１の湯水に与えられる熱量ｑを逐次求めて積算することで、前記熱量積算時間の期間において浴槽１の湯水に与えられた実熱量Σｑを求めると共に、この実熱量Σｑを用いて浴槽残水量Ｗを求めるので、該浴槽残水量Ｗを精度よく検出することができる。
【００８５】
このようにしてＳＴＥＰ１５で、浴槽残水量Ｗを求めた後、コントローラ２９は、ＳＴＥＰ１６において、前記循環路１７を流れる浴槽１の湯水の流量Ｖ［リットル／sec］（以下、浴槽循環流量Ｖという）を求める処理を実行する。
【００８６】
この処理では、前記熱量積算時間が経過した際に前記ＳＴＥＰ１５−８で求められた熱量ｑ（単位時間当たりに浴槽の湯水に与えられた熱量。以下、参照符号ｑ1を付する）と、該熱量積算時間の経過時に前記循環路１７の温度センサ１３により検出された風呂用熱交流入温度Ｔ（＝TE）と、該熱量積算時間の経過時に前記循環路１７の温度センサ２０により検出された温度Ｔ’（風呂用熱交換器１９から流出する湯の温度。以下、参照符号TE’を付する）と、水の比熱Ｃとから、次式（５）により浴槽循環流量Ｖが求められる。
【００８７】
Ｖ＝ｑ1／（（TE’−TE）・Ｃ） ……（５）
この場合、式（５）で用いる熱量ｑは、前述のように暖房用熱交流入温度Ｔｄに応じて求められた熱量伝達率ηを用いて算出されるものであるため、浴槽循環流量Ｖを比較的精度よく求めることができる。
【００８８】
尚、ここで求める浴槽循環流量Ｖは、後述するように浴槽１の湯張り運転が暖房放熱装置２３の運転と並行して行なわれる場合に浴槽残水量Ｗを検出するために用いられるものであり、図示しないメモリに記憶保持される。また、浴槽循環流量Ｖを検出する処理は、前記熱量積算時間の経過途中で行なうようにしてもよい。
【００８９】
このようにしてＳＴＥＰ１６で、コントローラ２９により浴槽循環流量Ｖが求められた後、ＳＴＥＰ１７において、前記目標湯張り量（リモコン３０で設定された目標水位に対応する湯量）から前記ＳＴＥＰ１５で求められた浴槽残水量Ｗを差し引いた湯量（＝目標湯張り量−浴槽残水量Ｗ）の給湯が浴槽１に対して行なわれ、自動湯張り運転が終了する。このとき、ＳＴＥＰ１７における給湯作動は、前記参考例の装置における前記ＳＴＥＰ５の給湯作動と全く同様に行なわれる。
【００９０】
一方、前記ＳＴＥＰ１４において、暖房放熱装置２３の作動要求が有る状態である場合には、暖房用温水路１８ａの開閉電磁弁２５が開弁状態とされて、暖房用熱交換器２２から流出する温水が暖房放熱装置２３にも供給されるため、前記温度センサ２６により検出される暖房熱交流入温度Ｔｄのみに基づいて、ガスバーナ９から浴槽１の湯水への熱量伝達率ηを精度よく求めることは難しい。そこで、本実施形態では、この場合には、前記ＳＴＥＰ１６で求めた浴槽循環流量Ｖを用いて、浴槽残水量Ｗを検出して浴槽１の湯はりを行なう。
【００９１】
すなわち、まず、ＳＴＥＰ１８でコントローラ２９が風呂用温水路１８ｂの開閉電磁弁２８を開弁させると共に、風呂用循環ポンプ１１を作動させる。
【００９２】
尚、ここでの説明では、暖房放熱装置２３の作動要求によって、既に、暖房用温水路１８ａの開閉電磁弁２５が開弁されていると共に、暖房用循環ポンプ２４が作動され、さらに、ガスバーナ９の燃焼運転が行なわれているものとする。そして、ガスバーナ９の火力は、前記ＳＴＥＰ１５−２の場合と同様に、温度センサ２７により検出される暖房用熱交換器２２の出湯温度が一定温度（８０℃）に維持されるように調整されている。
【００９３】
次いで、コントローラ２９は、ＳＴＥＰ１９において、計時タイマを起動すると共に、図示しないメモリに記憶保持されている浴槽循環流量Ｖの値（前記ＳＴＥＰ１６で求められた浴槽循環流量Ｖ）を読込む。尚、本実施形態の装置の設置直後等において、前述のように浴槽循環流量Ｖを検出する前記ＳＴＥＰ６の処理が未だ行なわれていない場合もあり得るが、この場合には、あらかじめ定めれた浴槽循環流量Ｖの値が読込まれる。
【００９４】
次いで、コントローラ２９は、ＳＴＥＰ２０において、上記計時タイマの起動時の風呂用熱交流入温度Ｔを該起動時の浴槽１の湯水の温度として温度センサ１３により検出し、それをパラメータTSの値として記憶保持する。
【００９５】
そして、コントローラ２９は、計時タイマの計時時間が前記熱量積算時間に達するまでの期間において、前記サイクルタイム（単位時間）毎に、ＳＴＥＰ２１〜２４の処理を実行する。
【００９６】
すなわち、コントローラ２９は、前記サイクルタイム毎に、温度センサ１３により検出される風呂用熱交流入温度Ｔと前記温度センサ２０により検出される風呂用熱交流出温度Ｔ’との偏差Δｔ（＝Ｔ’−Ｔ）、すなわち、循環路１７を流れる浴槽１の湯水の風呂用熱交換器１９における温度上昇量Δｔを検出する（ＳＴＥＰ２１）。
【００９７】
このとき、上記温度上昇量Δｔは、基本的には、そのサイクルタイムにおいて、循環路１７の湯水に実際に与えられた熱量によって生じるものである。そこで、コントローラ２９は、前述のように熱量伝達率ηを用いてサイクルタイム毎に浴槽１の湯水に与えられる熱量ｑを求める代わりに、上記温度上昇量Δｔと前記ＳＴＥＰ１９で読込んだ浴槽循環流量Ｖと水の比熱Ｃとから、次式（６）によりサイクルタイム毎に浴槽１の湯水に与えられる熱量ｑを求める。
【００９８】
ｑ＝Ｃ・Ｖ・Δｔ ……（６）
そして、この熱量ｑを、前記熱量積算時間が経過するまで積算（累積加算）する（ＳＴＥＰ２３、２４）。これにより、計時タイマを起動してから熱量積算時間が経過するまでの期間に浴槽１の湯水に与えられた実熱量Σｑが求められる。
【００９９】
この場合、前記熱量ｑを求めるために、特に前記ＳＴＥＰ１６で検出された浴槽循環流量Ｖを用いている場合には、該浴槽循環流量Ｖの精度が比較的良好になるため、前記実熱量Σｑを比較的精度よく求めることができる。
【０１００】
次いで、コントローラ２９は、ＳＴＥＰ２５において、熱量積算時間の経過時における風呂用熱交流入温度Ｔを該経過時における浴槽１の湯水の温度として温度センサ１３により検出し、それをパラメータTEの値として記憶保持する。
【０１０１】
そして、コントローラ２９は、ＳＴＥＰ２３で最終的に求められた実熱量Σｑと、前記熱量積算時間の期間における浴槽１の湯水の温度上昇量ΔＴ、すなわち、ＳＴＥＰ２０，２５で得られたパラメータTS，TEの偏差ΔＴ（＝T E−TS）と、水の比熱Ｃとから、前記式（３）により浴槽残水量Ｗを求める（ＳＴＥＰ２６）。
【０１０２】
その後は、このように求めた浴槽残水量Ｗを用いて前記ＳＴＥＰ７の処理が行なわれ、これにより、浴槽１に目標水位まで湯張りが行なわれる。
【０１０３】
以上説明した本実施形態の装置によれば、特に、前記ＳＴＥＰ１５の処理によって、前述のようにガスバーナ９から浴槽１の湯水への時々刻々の熱量伝達率ηを精度よく求めることができるため、前記熱量積算時間の期間において浴槽１の湯水に与えられた実熱量Σｑを精度よく求めることができる。そして、この実熱量Σｑを用いることで、浴槽残水量Ｗを精度よく検出することができるため、前記参考例の装置の場合と同様に、目標水位までの湯張りを精度よく行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に関連する参考例における風呂給湯装置のシステム構成図。
【図２】 図１の装置の作動を説明するためのフローチャート。
【図３】 図２のフローチャートのサブルーチン処理を示すフローチャート。
【図４】 本発明の一実施形態を適用した暖房給湯装置のシステム構成図。
【図５】 図４の装置の作動を説明するためのフローチャート。
【図６】 図５のフローチャートのサブルーチン処理を示すフローチャート。
Claims (2)
- 加熱源により第１熱交換器を介して一定温度に維持されるように加熱される湯水を供給する温水路と、浴槽に連接され、該浴槽内の湯水が循環ポンプにより循環される循環路と、前記第１熱交換器から流出する前記温水路の湯水が供給され、該温水路の湯水から前記循環路の湯水への熱交換を行う第２熱交換器と、前記第１熱交換器から流出する前記温水路の湯水が供給される暖房用放熱装置とを備えた装置における浴槽残水量の検出方法であって、
前記第１熱交換器から流出する前記温水路の湯水を前記第２熱交換器に供給しつつ前記循環ポンプ及び加熱源を作動させ、且つ、前記暖房用放熱装置への前記温水路の湯水の供給を遮断した状態での所定期間において前記温水路で前記第１熱交換器に流入する湯水の温度を検出する工程と、その検出温度に応じて前記加熱源から前記循環路の湯水への熱量伝達率を決定し、その決定した熱量伝達率と前記加熱源の発生熱量とから前記所定期間において前記第２循環路を循環する浴槽の湯水に与えられた実熱量を求める工程と、前記所定期間における前記浴槽の湯水の温度上昇量を検出する工程と、前記実熱量と温度上昇量とに基づき前記浴槽残水量を求める工程とからなることを特徴とする浴槽残水量の検出方法。 - 前記実熱量を求める工程は、前記所定期間において、所定の単位時間毎に前記熱量伝達率を逐次決定しつつ、その決定した熱量伝達率と当該単位時間当たりの前記加熱源の発生熱量とから当該単位時間当たりに前記循環路を循環する浴槽の湯水に与えられた熱量を求め、その求めた熱量を前記所定期間にわたって積算することにより前記実熱量を求めることを特徴とする請求項１記載の浴槽残水量の検出方法。
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