特許 7437339 給湯機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-14

(45)【発行日】2024-02-22

(54)【発明の名称】給湯機

(51)【国際特許分類】

   F24H 15/196 20220101AFI20240215BHJP

   F24H 15/223 20220101ALI20240215BHJP

   F24H 15/31 20220101ALI20240215BHJP

   F24H 4/02 20220101ALI20240215BHJP

【ＦＩ】

F24H15/196 301B

F24H15/196 301C

F24H15/196 301N

F24H15/223

F24H15/31

F24H4/02 U

F24H4/02 C

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2021038887

(22)【出願日】2021-03-11

(65)【公開番号】P2022138800

(43)【公開日】2022-09-26

【審査請求日】2023-03-20

(73)【特許権者】

【識別番号】399048917

【氏名又は名称】日立グローバルライフソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 耕士

【審査官】渡邉 聡

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０８３０８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－００５５１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２３４８０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｈ １５／１９６

Ｆ２４Ｈ ４／０２

Ｆ２４Ｈ １５／２２３

Ｆ２４Ｈ １５／３１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

貯湯タンクと、
前記貯湯タンクから浴槽に液体を送出可能な送出管と、
前記送出管の途中に接続され、前記浴槽からの液体を還流する還流管と、
液体の還流時に前記送出管或いは前記還流管を流れる液体の温度を検出する風呂温度検出部と、
開度を変化させて前記送出管を流れる液体の温度を変化させる混合弁と、
前記混合弁を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記送出管を通して前記浴槽へ給湯を実施するにあたり、設定湯量までの給湯量のうち所定量だけ残して給湯し、残した前記所定量の給湯温度を先に給湯した温度と異なる温度となるよう前記混合弁の開度を変化させて前記所定量を給湯し、前記送出管内を前記所定量の湯で満たすステップと、
前記浴槽の残水の有無を確認しながら前記浴槽から還流する液体の温度を前記風呂温度検出部で検出し、前記風呂温度検出部が検出した温度に所定の温度変化があるまでの時間ｔを計測するステップと、を備え、
さらに前記制御部は、計測した時間ｔに基づいて前記送出管の長さを推定し、前記浴槽の残水の有無を確認するステップの実行時間を変化させる給湯機。

【請求項2】

請求項１において、
前記貯湯タンクには、前記貯湯タンクに湯を供給するヒートポンプユニットが接続された給湯機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、給湯機に関する。

【背景技術】

【0002】

貯湯タンクを備えた給湯機には、蛇口、シャワーといった一般給湯端末の他、浴槽が接続される。浴槽端末の浴槽水引込部と浴槽水引込部との間には、温度検知部が配置される。給湯機に接続される浴槽は、配管によって接続される。給湯機と浴槽を接続する配管は、給湯機の設置環境によって長さが異なっている。このため、給湯機では、給湯機を据付後、温度検知部と浴槽引込部との位置関係を判定する必要がある。温度検知部と浴槽引込部との位置関係を判定する技術として、例えば特許文献１に記載の技術がある。

【0003】

特許文献１では、浴槽形状を把握するための風呂試運転時に、まず、浴槽内に水を給湯し、少なくとも浴槽アダプタまで水を満たした状態にする。次に、浴槽内に先に給湯した水の温度より高温の湯を貯湯タンクから浴槽端末の浴槽水引き込み部まで給湯し、給湯流路内を高温の湯で満たす。その後循環ポンプを稼働させて浴槽水を引き込み、温度検知部での温度が変化するまでの時間を計測することで、温度検知部と浴槽引き込み部との位置関係の判定を行っていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１２－１２７５８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、風呂試運転と同時に沸き上げ運転を実施はするが、貯湯タンク内に高温の湯を貯めるまでには時間がかかり、必ずしも高温の湯があるとは限らない。また、風呂試運転動作の工程にはない追加の工程を実施する必要があり、無駄な時間とエネルギーを使用してしまう問題がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記事情に鑑みてなされた本発明は、
貯湯タンクと、
前記貯湯タンクから浴槽に液体を送出可能な送出管と、
前記送出管の途中に接続され、前記浴槽からの液体を還流する還流管と、
液体の還流時に前記送出管或いは前記還流管を流れる液体の温度を検出する風呂温度検出部と、
開度を変化させて前記送出管を流れる液体の温度を変化させる混合弁と、
前記混合弁を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記送出管を通して前記浴槽へ給湯を実施するにあたり、設定湯量までの給湯量のうち所定量だけ残して給湯し、残した前記所定量の給湯温度を先に給湯した温度と異なる温度となるよう前記混合弁の開度を変化させて前記所定量を給湯し、前記送出管内を前記所定量の湯で満たすステップと、
前記浴槽の残水の有無を確認しながら前記浴槽から還流する液体の温度を前記風呂温度検出部で検出し、前記風呂温度検出部が検出した温度に所定の温度変化があるまでの時間ｔを計測するステップと、を備え、
さらに前記制御部は、計測した時間ｔに基づいて前記送出管の長さを推定し、前記浴槽の残水の有無を確認するステップの実行時間を変化させることを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の実施例１に係る給湯機１１を含む給湯システムの構成図である。

【図2】リモコン装置６の外観図である。

【図3】通常の湯はり運転の動作を説明するフローチャートである。

【図4】通常の湯はり運転動作に外部浴槽戻り配管２３ｂの配管長測定工程を組み込んだフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の実施例を添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下では、水を加熱して湯を生成する熱源としてヒートポンプを用いた給湯システム（給湯機）を例に説明を行うが、ガス燃焼機を熱源として用いても良い。

【0009】

［給湯システム］
図１は、本発明の実施例１に係る給湯機１１を含む給湯システムの構成図である。給湯機１１は、湯を生成するヒートポンプユニット１３と、ヒートポンプユニット１３と接続され、生成された湯を貯湯する貯湯タンク１２と、貯湯タンク１２内の湯量を検知する貯湯量検知部３０ａ～３０ｅと、追いだき熱交換器１８と、を有する。貯湯量検知部３０ａ～３０ｅは、高さを異ならせて配置されており、各検知部の検知の有無によって貯湯量を検知する。

【0010】

また、給湯機１１は、ユーザからの入力を受け付けたり、ユーザへの情報を出力するリモコン装置６と、リモコン装置６からの入力に応じて動作する制御部の一例としての本体側制御基板１０と、外気温度を検知する外気温度センサ４０と、浴槽１５の水位の変動を検知する水位センサ４１と、を有する。なお、本実施例では、外気温度センサ４０はヒートポンプユニット１３内に設置されている。

【0011】

ヒートポンプユニット１３は、清水源の一例としての水道管１９から配管２０等を経て供給される水を加熱して温水を生成し、貯湯タンク１２に供給できる。配管２０等を経て供給される水は、貯湯タンク１２の下方から供給される。

【0012】

ヒートポンプユニット１３は、例えば毎日所定の時間帯（深夜時間帯等）に貯湯タンク１２に湯を供給する沸き上げ運転を行う。沸き上げ運転は、貯湯タンク１２の下方からヒートポンプユニット１３に水を供給し、ヒートポンプユニット１３で加熱後、温水を貯湯タンク１２の上部から供給する。沸き上げ運転における沸き上げ量は、毎回貯湯タンク１２を満タンにするものでもよいし、各日の温水使用量を学習して変動するようにしても良い。

【0013】

貯湯タンク１２の湯は、浴室５０に配された浴槽１５に供給されることができる。清水源としては、水道管１９や井戸水等の外部の給水源等を採用できる。清水とは、利用者が直接接触し得る状態を未だ経ていない使用前の水を指すものであり、給水源からの水や貯湯タンク１２に貯溜されている水を含むものである一方、浴槽１５等に供給されたような汚れを含む使用後の水ではない。浴槽１５に供給された湯の温度は、風呂温度検出部２４によって検出される。

【0014】

給湯機１１には、湯を一般給湯端末１７（蛇口、シャワー、混合栓等）に供給する一般給湯回路２１と、湯を浴槽１５に供給する給湯部を有する湯はり回路２３とが含まれる。例えば台所や浴室５０内のシャワーやカラン等への湯を生成できる。湯はり回路２３と浴槽１５との間には、貯湯タンク１２からの湯と、水道管１９からの水を混合して浴槽１５に供給する湯の温度を調整する混合弁２２が備えられている。混合弁２２は、給湯機側浴槽戻り配管２３ａと外部浴槽戻り配管２３ｂを流れる湯の温度（液体の物理量）を変化させる作用部としての機能を有している。混合弁２２は、本体側制御基板１０によって、弁の開度が制御され、湯の温度を調整する。

【0015】

湯はり回路２３には、給湯機１１側に備えられる給湯機側浴槽戻り配管２３ａと、給湯機１１と浴槽１５との間に配置され、給湯機側浴槽戻り配管２３ａと接続される外部浴槽戻り配管２３ｂが備えられている。給湯機側浴槽戻り配管２３ａと外部浴槽戻り配管２３ｂは、貯湯タンク１２から浴槽に湯（液体）を送出可能な送出管として機能する。

【0016】

また、追いだき熱交換器１８と浴槽１５との間には、追いだき回路２６が形成され、追いだき回路２６には、給湯機１１側に備えられる給湯機側浴槽往き配管２６ａと、給湯機１１と浴槽１５との間に配置され、給湯機側浴槽往き配管２６ａと接続される外部浴槽往き配管２６ｂが備えられている。

【0017】

外部浴槽戻り配管２３ｂと外部浴槽往き配管２６ｂは、浴槽端末２７を介して浴槽１５と接続されている。浴槽端末２７には、外部浴槽戻り配管２３ｂと連通する浴槽水引込部２７ａと、外部浴槽往き配管２６ｂと連通する浴槽水放出部２７ｂを備えている。

【0018】

また、浴槽１５と追いだき熱交換器１８との間には、追いだき回路２６の一部を構成する還流管２８と、循環ポンプ２５が備えられており、浴槽水引込部２７ａから吸引した湯を外部浴槽戻り配管２３ｂ、給湯機側浴槽戻り配管２３ａの一部及び還流管２８を経由して追いだき熱交換器１８に送水し、追いだき熱交換器１８で加熱後、加熱した湯を追いだき回路２６を構成する給湯機側浴槽往き配管２６ａ及び外部浴槽往き配管２６ｂを経由して浴槽水放出部２７ｂから浴槽１５に放出する。本実施例の還流管２８は、送出管を構成する給湯機側浴槽戻り配管２３ａの途中に接続されている。

【0019】

本実施例では、風呂温度検出部２４（センサ）は給湯機側浴槽戻り配管２３ａに備えているが、還流管２８に備えるようにしても良い。

【0020】

給湯機１１は、貯湯タンク１２に張り付いている貯湯量検知部３０ａ～３０ｅより貯湯タンク１２の残熱湯量を算出しており、出湯、あるいは熱交換による熱の使用は、その前後の残熱湯量の差分より累計流量の増減を把握することが可能である。

【0021】

［リモコン装置６］
図２は、リモコン装置６の外観図である。リモコン装置６は、浴室内の風呂リモコン６ａと、浴室以外の部屋（例えば台所）に設けられた台所リモコン６ｂとしてそれぞれ配されている。各リモコン装置６は、発音部３３と、使用者からの入力を受付ける入力部４と、各種の情報を出力する出力部としての表示部５を備えている。

【0022】

入力部４は、足し湯指令部４７、水量設定部４２、目標風呂温度設定部４３、湯はり指令部４４、追いだき指令部４５、選択部４６、メニューボタン４８を有する。

【0023】

表示部５は、種々の画像（画面）を表示できるものであって、図２では給湯温度表示部５１、目標風呂温度表示部５３を表示している。

【0024】

足し湯指令部４７を操作すると、例えば給湯温度表示部５１に示される温度程度の所定量の湯水が浴槽１５に供給される。

【0025】

水量設定部４２を操作すると、例えば目標風呂温度表示部５３が消滅して湯はり量表示部が表示されるとともに、レベル設定部４９の操作を通じて湯はり時の目標湯はり量を変更できる。

【0026】

目標風呂温度設定部４３を操作すると、目標風呂温度表示部５３が表示されるとともに、レベル設定部４９の操作を通じて、湯はり指令及び追焚指令時の目標温度を変更できる。

【0027】

湯はり指令部４４を操作すると、目標風呂温度程度の温度の湯水が、湯はり量表示部５２に表示される量程度、浴槽１５に供給される湯はりが行われる。

【0028】

追いだき指令部４５を操作すると、浴槽１５内に貯留されていた湯水が一部追いだき熱交換器１８に供給され、貯湯タンク１２の高温水と熱交換して温められ、浴槽１５に還流する。

【0029】

選択部４６に属する上、下、左、右ボタン（方向ボタン）や決定ボタンを操作すると、表示部５において設定変更可能なパラメータが表示されている場合は、その調整ができる。例えば図２で示す例では、給湯温度表示部５１に表示される給湯温度や、目標風呂温度表示部５３に表示される目標風呂温度を調整できる。選択部４６の操作を通じて、後述する選択肢の選択等を行うことができる。

【0030】

メニューボタン４８を操作すると、各種設定変更等を行う画面へ遷移するメニュー画面（不図示）を表示部５に表示させることができる。

【0031】

[通常の湯はり運転動作]
湯はり運転の動作について図３を用いて説明する。図３は、通常の湯はり運転の動作を説明するフローチャートである。本体側制御基板１０（制御部）には、中央処理装置と、湯はり運転の動作プログラムが記憶された記憶装置とが備えられている。中央処理装置は記憶装置から湯はり運転の動作プログラムを読み出し、動作プログラムを実行する。

【0032】

リモコン装置６より湯はり運転の開始を受け付けた（ステップＳ１）場合、浴槽１５へ基準湯量まで給湯を実施する（ステップＳ２）。その後、残水チェック１をＴ１秒間実施（ステップＳ３）し、浴槽内に半分程度のお湯があることを確認する。残水チェックでは、還流管２８と給湯機側浴槽戻り配管２３ａが接続さるように循環調整弁２９を切り替える。そして、循環ポンプ２５を運転して湯を還流させ、水位センサ４１がＯＮまたはＯＦＦする時間をみて判断する。具体的にはＯＮを所定の時間（たとえば２０秒間）を連続で検出した場合に残水無しと判断し、ＯＦＦを所定の時間（たとえば６０秒）を連続で検出した場合に残水有りと判断する。

【0033】

その後、浴槽１５へ設定湯量まで給湯を実施する（ステップＳ４）。再度、残水チェック２をＴ１秒間実施（ステップＳ５）し、正常にお湯があることを確認できた後、その時の浴槽内の温度を計測する（ステップＳ６）。浴槽内の温度が設定温度と差異がある場合は、温度調整運転を実施して温度を設定温度となるようにする（ステップＳ７）。使用者があらかじめ設定した温度、湯量にて正常に湯はりが実施完了した場合は、リモコン装置６より湯はりが完了した旨を報知する（ステップＳ８）。

【0034】

[湯はり時間]
湯はり時間について説明する。湯はり時間は、使用者がリモコン装置６から湯はり運転の開始操作を実施してから、浴槽内に所望のお湯が張れて湯はり完了した旨をお知らせするアナウンスがリモコン装置６から発声するまでの時間をいう。

【0035】

[外部浴槽戻り配管２３ｂの配管長測定]
以下、外部浴槽戻り配管２３ｂの配管長測定方法について説明する。

【0036】

図４は、通常の湯はり運転動作に外部浴槽戻り配管２３ｂの配管長測定工程を組み込んだフローチャートである。本実施例では、外部浴槽戻り配管２３ｂ（給湯機１１から浴槽１５まで）配管長測定は、通常の湯はり運転動作に組み込む形で実施する。

【0037】

図４において、図３と異なるところは、ステップＳ４とステップＳ５の工程にある。ステップＳ４とステップＳ５の工程以外は図３と同じであるので、説明は省略する。

【0038】

給湯機側浴槽戻り配管２３ａを通して、浴槽１５へ設定湯量まで給湯を実施するステップＳ４について、図４では、設定湯量までの給湯量のうち所定量だけ残して給湯し、残した所定量は給湯温度を先ほどまで給湯していた温度と異なる温度（例えば低温度）となるよう混合弁２２の開度を変化させて残りの所定量を給湯する（ステップＳ４’）。

【0039】

具体的な例をあげると、ステップＳ４で給湯する湯量が１００Ｌだった場合、９０Ｌまでは使用者が設定している風呂温度となるように給湯を行い、残りの１０Ｌは水温温度にて給湯する。混合弁２２は、送出管を構成する給湯機側浴槽戻り配管２３ａを流れる湯の温度（液体の物理量）を変化させる。このように、ステップＳ４’では、混合弁２２により給湯機側浴槽戻り配管２３ａを流れる湯の温度（液体の物理量）を変化させる制御を実行する。

【0040】

そして、浴槽１５には使用者の所望する温度が給湯され、混合弁２２から浴槽１５までの配管内（給湯機側浴槽戻り配管２３ａ及び外部浴槽戻り配管２３ｂ）には、給湯温度より低い低温度での湯で満たされる。その後、循環ポンプ２５を運転して湯を還流させて残水チェック２のステップＳ５を実施するが、このときに浴槽１５からの戻り湯を風呂温度検出部２４により常時検出し、風呂温度検出部２４が検出した温度に所定の温度変化（水温からの温度変化）があるまでの時間ｔを計測する（ステップＳ５’）。

【0041】

水温から所定の温度変化があるまでの時間ｔは、配管長に比例するため、時間ｔを計測することにより、現地での配管長を測定することが可能となる。

【0042】

また、この検知を通常の湯はり運転動作で行うステップＳ４とステップＳ５に組み込むことで、通常時と全く変わらない時間にて測定することができ、時間ロスなく行うことが可能となる。本測定によって得た時間（Ｔ２秒間）は、今後の通常湯はり動作で行う残水チェック１（ステップ３）と残水チェック２（ステップ５）で実施する残水チェック時間で使用する時間として使用する。例えば、配管長が３ｍ程度と短い施工場所においては、水位センサ４１がＯＮを所定の時間（たとえば１０秒間）を連続で検出した場合に残水無しと判断し、ＯＦＦを所定の時間（たとえば３０秒）を連続で検出した場合に残水有りと判断する。この場合、残水無しを判断する時間が２０秒から１０秒に短縮され、残水有りを判断する時間が６０秒から３０秒に短縮される。これにより、現地の配管長が短い使用者においては、通常の湯はり時間を大幅に短縮することが可能となる。

【0043】

このように、本実施例では混合弁２２により給湯機側浴槽戻り配管２３ａを流れる湯の温度（液体の物理量）を変化させる制御を実行し、この制御を実行後風呂温度検出部２４の検出状態の推移に応じて、その後実行する湯はりにおける浴槽１５の残水の有無を確認するステップ（ステップＳ４、ステップＳ５）の実行時間が変化する。

【0044】

また、測定で得た時間はそのまま使用する場合と、ある程度余裕をもたすために所定の余力時間を加算しても良い。また、配管長測定の精度を高めるため、本測定を伴った湯はり運転動作は、所定の回数、例えば３回から５回実施し、複数データから平均値を算出し、平均値に基づいて配管長を測定するようにしても良い。

【0045】

本実施例では物理量として温度を用い、液体温度の変化を検知するようにしたが、本実施では温度に限定されるものでは無く、他の物理量の変化を検知するようにしても良い。例えば、液体中の気泡量などの変化を検知するようにしても良い。また、ステップＳ４’での所定量の給湯量において、液体中の気泡量を変化させて給湯し、ステップＳ５’での残水チェック２にて、気泡量の計測を行い、所定の変化量があるまでの時間を計測するようにしても良い。

【符号の説明】

【0046】

４…入力部、５…表示部、６…リモコン装置、６ａ…風呂リモコン、６ｂ…台所リモコン、１０…本体側制御基板、１１…給湯機、１２…貯湯タンク、１３…ヒートポンプユニット、１５…浴槽、１７…一般給湯端末、１８…追いだき熱交換器、１９…水道管、２０…配管、２１…一般給湯回路、２２…混合弁、２３…湯はり回路、２３ａ…給湯機側浴槽戻り配管、２３ｂ…外部浴槽戻り配管、２４…風呂温度検出部、２５…循環ポンプ、２６…追いだき回路、２６ａ…給湯機側浴槽往き配管、２６ｂ…外部浴槽往き配管、２７…浴槽端末、２７ａ…浴槽水引込部、２７ｂ…浴槽水放出部、２８…還流管、２９…循環調整弁、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ…貯湯量検知部、３３…発音部、４０…外気温度センサ、４１…水位センサ、４２…水量設定部、４３…目標風呂温度設定部、４４…湯はり指令部、４５…追いだき指令部、４６…選択部、４７…足し湯指令部、４８…メニューボタン、４９…レベル設定部、５０…浴室、５１…給湯温度表示部、５２…湯はり量表示部、５３…目標風呂温度表示部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】