(57)【要約】【課題】時間が経過しても最適な水位で湯張りを行うことができる風呂自動機能付き給湯機を提供すること。【解決手段】本発明の風呂自動機能付き給湯機は、使用者が湯水を入れて入浴を行う浴槽１と、浴槽１内の水位を検出する水位検出手段１９とを備え、水位検出手段１９に通電した時間に応じて、水位検出手段１９で検出される水位を補正することにより、通電時間によって水位検出手段１９の特性が変化しても、最適な水位制御を行うことができ、ひいては貯湯タンク４内の高温湯の湯切れを防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浴槽と、前記浴槽内の水位を検出する水位検出手段とを備え、前記水位検出手段に通電した時間に応じて、前記水位検出手段で検出される水位を補正することを特徴とする風呂自動機能付き給湯機。
【請求項２】
水位検出手段に通電してから浴槽内の基準水位を設定するまでの時間に応じて、前記基準水位を設定する時に、前記水位検出手段で検出される水位を補正することを特徴とする請求項１に記載の風呂自動機能付き給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風呂自動機能付き給湯機に関連し、特に浴槽内の水位制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は従来の風呂自動機能付き給湯機の構成図である。図５において従来の風呂自動機能付き給湯機は、内部に湯水を貯めて使用者が入る浴槽１００と、浴槽１００に湯水を供給する給湯部１０１を有している。そして浴槽１００に設けられた湯水の給湯口である風呂アダプター１０９と、給湯部１０１とを連絡する給湯経路に水位検出部１０２を設けて浴槽１００内の湯水の水位を検出していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、風呂アダプター１０９と給湯部１０１とを連絡する給湯経路には給湯量検出部１０４が設けられており、運転の選択や設定を行う操作部１０３と、運転の状態及び設定値を示す表示部１０６とを有するリモコンにて浴槽１００に供給する湯水の量を設定し、給湯量検出部１０４で設定した量を検出するまで給湯部１０１から浴槽１００へ湯水が供給される。
【特許文献１】特開２００２−４８３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、浴槽内の湯水の水位を検出する水位センサは、一般的にシリコン等を使用した半導体ダイアフラムをガラス台座に接合してチップ化しているものが主で、異種材質の接合で構成されているため通電による発熱により熱応力が発生し、通電初期から連続通電の状態で安定するまでに出力が変動する特性をもっているものがあった。
【０００５】
そのため、設置業者が風呂装置設置後の電源投入時にふろ試運転を行った時の水位センサの出力と、風呂自動機能付き給湯機を設置してからしばらく時間が経過してからの水位センサの出力とが異なってしまい、試運転時に設定された基準値がずれてしまうという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、時間が経過しても最適な水位で湯張りを行うことができる風呂自動機能付き給湯機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の風呂自動機能付き給湯機は、浴槽と、前記浴槽内の水位を検出する水位検出手段とを備え、前記水位検出手段に通電した時間に応じて、前記水位検出手段で検出される水位を補正することにより、通電時間によって水位検出手段の特性が変化しても、最適な水位制御を行うことができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、時間が経過しても最適な水位で湯張りを行うことができる風呂自動機能付き給湯機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明の風呂自動機能付き給湯機は、浴槽と、前記浴槽内の水位を検出する水位検出手段とを備え、前記水位検出手段に通電した時間に応じて、前記水位検出手段で検出される水位を補正することにより、通電時間によって水位検出手段の特性が変化しても、最
適な水位制御を行うことができる。
【００１０】
第２の発明の風呂自動機能付き給湯機は、特に第１の発明において、水位検出手段に通電してから浴槽内の基準水位を設定するまでの時間に応じて、前記基準水位を設定する時に、前記水位検出手段で検出される水位を補正することにより、通電開始からある程度時間が経過した後に試運転を行ったとしても、最適な風呂制御を行うことができる。
【００１１】
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。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における風呂自動機能付き給湯機の構成図である。図１において、本発明の風呂自動機能付き給湯機は、内部に湯水を貯めて使用者が入浴を行う浴槽１と、浴槽１に湯水を供給する給湯部とで構成される。本実施の形態では給湯部は、湯を生成する加熱手段であるヒートポンプユニット２と、ヒートポンプユニット２で生成された高温水を貯え浴槽１へ供給するタンクユニット３で構成されている。
【００１３】
なお、ヒートポンプユニット２の構成について図示していないが、圧縮機、冷媒水熱交換器、減圧装置、蒸発器を冷媒配管で順次環状に接続したヒートポンプサイクルを有しており、冷媒水熱交換器で冷媒と水とを熱交換して高温水を生成している。また、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はなく、例えば、電気ヒータや石油、ガスなどの他の燃料を用いて高温水を生成する構成であってもよい。
【００１４】
次に、タンクユニット３の構成について説明する。タンクユニット３の筐体内には、高温水を貯える貯湯タンク４が配設され、貯湯タンク４の下方部には給水源から低温水が供給される給水口５が設けられており、給水口５には給水管８が接続されている。そして貯湯タンクの上部には浴槽１へ供給する高温水が出湯する出湯口６が設けられており、出湯口６には出湯管７が接続されている。なお、図１には示していないが、出湯管７から湯水が供給されるのは浴槽１だけではなく、出湯管７から分岐して給湯端末（図示せず）などにも供給される。
【００１５】
さらに、貯湯タンク４内の低温水をヒートポンプユニット２へ送るための沸き上げポンプ９が設けられており、沸き上げポンプ９を駆動することで貯湯タンク４内の低温水がヒートポンプユニット２へ送られ、ヒートポンプユニット２内に配設される冷媒水熱交換器で高温水を生成し、生成した高温水を貯湯タンク４の上部から貯えていく。そして、貯湯タンク４内の湯水の温度を計測するサーミスタ（図示せず）の情報に基づいて、貯湯タンク４内の湯水が沸き上げられる。なお、貯湯タンク４内の湯水の温度を計測するサーミスタは、貯湯タンク４の側壁に複数個が設けられており、複数個のサーミスタが検知する温度に応じて湯水の有無を判断している。
【００１６】
また、給水管８から分岐した給水分岐管１０が設けられており、電動式混合弁１１に出湯管７と給水分岐管１０が接続されて適温の湯となるように湯水が混合される。さらに電動式混合弁１１の出口側にはサーミスタ１２が設けられており、サーミスタ１２が設定温度となるように電動式混合弁１１の開度が調節される。なお、設定温度は浴室や台所に設けられたリモコン装置で設定することができる。
【００１７】
また、電動式混合弁１１の下流側には浴槽１への湯水の供給／停止を行う注湯弁１３と、浴槽１へ供給される湯水の量を計測する流量センサ１４が設けられており、注湯弁１３の開閉により浴槽１への湯水の供給もしくは停止を行う。そして浴室等に設けられたリモ
コン装置で浴槽１への湯水の供給量を設定し、設定した量の湯が浴槽１へ供給される。
【００１８】
そして、流量センサ１４の下流側で浴槽１へ湯水を供給するための配管は、二方向に分岐される。また、浴槽１には配管を接続するためのアダプター２３が設けられており、アダプター２３には二方向に分岐した配管がそれぞれ接続される。その結果、浴槽１への湯張り時には、注湯弁１３を開くことによって二方向から浴槽１へ湯水を供給することができる。
【００１９】
また、二方向に分岐した一方の配管を第１の供給配管１５、他方の配管を第２の供給配管１６とすると、第１の供給配管１５には、湯水の流れを検知するフロースイッチ１７、浴槽１内の湯水の水位を検出する水位センサ１９、浴槽１内の湯水の温度を検知するサーミスタ２０が設けられている。一方、第２の供給配管１６には追い焚き熱交換器２１、浴槽１内の湯水を搬送する風呂ポンプ１８が設けられている。
【００２０】
追い焚き熱交換器２１の高温側回路には、貯湯タンク４内の高温水を搬送し、低温側回路には、浴槽１内の湯水を搬送して、追い焚き熱交換器２１で熱交換を行って追い焚きが可能となっている。追い焚き熱交換器２１の高温側回路と、貯湯タンク４の底部との間には追い焚きポンプ２２が設けられており、追い焚きポンプ２２が駆動することによって、貯湯タンク４の上部から高温水を追い焚き熱交換器２１へ送り、そして貯湯タンク４の底部へと搬送している。一方、追い焚き熱交換器２１の低温側回路には、風呂ポンプ１８が駆動することによって、浴槽１内の湯水を送り、浴槽１内の湯水を追い焚きしている。
【００２１】
また、浴室には風呂自動機能付き給湯機を制御するためのリモコン装置３０があり、リモコン装置３０を操作することによって、浴槽１への湯張り温度、湯張り量などを設定している。そしてリモコン装置３０で設定した情報は、タンクユニット３内に配設されているマイクロコンピュータを有する制御装置３１に送られて、タンクユニット３内の機器が制御される。また制御装置３１内には、水位を記憶するための水位記憶部３２および通電時間を記憶する通電時間記憶部３３を有している。
【００２２】
以上のように構成された風呂自動機能付き給湯機について、以下、その動作および作用を説明する。
【００２３】
まず、浴槽１への風呂試運転について説明する。ヒートポンプ式給湯機を設置後、初めて電源を投入すると、通電時間記憶部３３が通電開始を検出して、通電開始からの経過時間の記憶を開始する。そして、台所に設置されたリモコン装置、もしくは浴室内に設置されたリモコン装置３０で試運転のナビゲーションが起動される。そして設置工事作業者は、このナビゲーションに従って、浴槽１への湯張りの試運転を行い、配管の接続間違い等が無いか確認する。
【００２４】
風呂の試運転では、まず浴槽１に呼び水を５Ｌ注湯した後に、風呂ポンプ１８を駆動し、フロースイッチ１７がＯＮしないことで、浴槽１内に湯水が無いことを確認する。その後、注湯弁１３を開いて浴槽１に２０Ｌ注湯した後に、注湯弁１３を閉じて、風呂ポンプ１８を駆動し、フロースイッチ１７がＯＮするかどうかを確認する。もしフロースイッチがＯＮしなければ、再度２０Ｌ注湯して、フロースイッチがＯＮになるかどうかを確認し、フロースイッチがＯＮであることを確認するまでは繰り返し２０Ｌ注湯して確認する。
【００２５】
そして、フロースイッチがＯＮしたことを確認すると、再度２０Ｌを注湯し、この時の湯量を最少設定湯量（風呂ポンプ１８で循環することができる最少の湯量）として、水位記憶部３２に記憶し、基準水位とする。さらに、最少設定湯量からさらに６０Ｌ注湯後に、水位センサ１９で検知する上昇幅から、浴槽１の湯量と、水位との関係式を設定する。
このように関係式を設定することで、湯量に対する水位を計算することができ、水位センサの検出値と比較して、設定どおりの水位になっているかどうかを確認・制御することができる。
【００２６】
ここで、具体的な数字を例にとって、本実施の形態について説明する。例えば、浴槽１へ「８０Ｌ」の湯水を供給した状態で、フロースイッチ１７がＯＮすると、さらに「２０Ｌ」を足した「１００Ｌ」が最少設定湯量となる。そして「１００Ｌ」供給した時点で、水位センサ１９が検出する検出値が「２０」とした場合は、基準水位を「２０」として水位記憶部３２に記憶される。なお、圧力センサが検出する検出値は、圧力センサが出力する出力値から様々な演算を行い検出される値である。そのため、圧力センサで検出する値は、本実施の形態の値に限定されることはない。
【００２７】
さらに「１００Ｌ」から「６０Ｌ」足した「１６０Ｌ」湯水を供給した時点の水位センサ１９が検出する検出値が「３８」だとすると、「１０Ｌ」湯が増える毎に水位センサ１９で検出する値が「３」上昇する関係が得られる。このような関係を求めておくことで、使用者が設定した湯量を浴槽１へ入れた後に、浴槽１内の湯水の水位が減った場合は、減った水位の分だけ湯量を自動で供給することが可能となる。
【００２８】
例えば、使用者がリモコン装置３０で設定した湯張り量が「１６０Ｌ」とすると、その時の水位センサ１９が検出する検出値が「３８」となる。そして入浴を繰り返すうちに、水位センサ１９が検出する検出値が「３２」を検出すると、水位が「６」減っていることになる。よって、この水位に対応する湯量は、（「６」／「３」）×「１０Ｌ」で求めることができ、注湯弁１３を開いて「２０Ｌ」だけ注湯することで、常時「１６０Ｌ」の水位に保つことができ、非常に利便性の高い風呂装置を提供することができる。
【００２９】
次に、浴槽１への湯張り運転について説明する。まず、リモコン３０にて湯張り量および湯張り温度を設定する。そして予約時刻になるか、もしくは開始ボタンを押すことで、注湯弁１３が開くと共に、サーミスタ１２で検出する湯温が、設定した湯張り温度となるように、電動式混合弁１１の開度を調節する。そして、流量センサ１４で設定した湯量を計測すると注湯弁１３を閉じる。
【００３０】
また、浴槽１内には湯張り開始前から残湯がある場合もあり、その場合には、最少設定湯量よりも所定量少ない量の湯を注湯した時点で、一旦注湯弁１３を閉じ、風呂ポンプ１８を駆動させる。このときフロースイッチ１７がオンした場合には、浴槽１に残湯があったと判断し、風呂ポンプ１８を停止後、水位センサ１９の検出値を取り込む。
【００３１】
そして、試運転時に求めた湯量と水位の関係式と、水位センサ検出値を比較して、設定湯量までの不足湯量を求め、その量を再度注湯する。フロースイッチ１７がオフであった場合には浴槽１に残湯はなかったと判断し、設定湯量までの残り分を再度注湯する。設定湯量注湯後、風呂ポンプ１８を循環し、サーミスタ２０で浴槽内の湯温を検出し、設定温度より低かった場合には沸き上げを行う。
【００３２】
沸き上げ時には風呂ポンプ１８を駆動しながら、追い焚きポンプ２２を駆動し、追い焚き熱交換器２１で貯湯タンク４の湯と、浴槽１の湯を熱交換させて浴槽１内の湯水の温度を上げて浴槽１に再び戻している。サーミスタ２０が設定温度を検出した時点で風呂ポンプ１８の駆動を止め、水の動きが安定するのを待ってから水位センサ１９で、浴槽１内の湯水の水位の検出を行い、設定水位になっているかを確認する。設定水位になっていれば自動湯張りは完了となる。
【００３３】
一方、水位センサ１９の種類によっては、通電時間が経過するごとに実際の水位と、水
位センサで検出する水位との差が大きくなってしまい、ある程度時間が経過すると安定して水位を検出することができるようになるという特性を有するものがある。このような水位センサの特性について以下説明する。
【００３４】
図２は水位センサ１９の特性をグラフにし、経過時間に応じてどのような水位として検出しているかを図で表したものである。図２に示すように、水位センサの出力特性は、通電時間が経過するごとに変動し、ある程度時間が経過すると（図２においては７０時間経過以降）、水位センサの出力が安定する。図２を用いて具体的な数字を例にとって説明する。
【００３５】
まず、状態Ａの試運転において、「１６０Ｌ」入れた時の水位センサの検出値が「３８」を示していたとする。上述したように試運転では水位と湯量との関係式を算出するので、水位記憶部では「１６０Ｌ」入れた時の、圧力センサの検出値は「３８」であると記憶する。
【００３６】
ところが、５０時間経過後の状態Ｂにおいて、使用者がリモコン装置で「１６０Ｌ」を設定して湯張り運転を行うと、流量センサ１４が「１６０Ｌ」を計測するまで注湯弁１３が開き、湯張りを行う。そして「１６０Ｌ」注湯した後に、水位センサ１９で浴槽１内の水位を計測すると、「１６０Ｌ」注湯して実際の水位は「３８」であるにもかかわらず、圧力センサの特性ゆえに「３１．５」であると間違えて認識してしまう。つまり通常の水位よりも所定量α（本実施の形態では「６．５」）だけ低い位置にあると認識してしまう。
【００３７】
さらに、１００時間経過後の状態Ｃにおいて、使用者がリモコン装置で「１６０Ｌ」を設定して湯張り運転を行うと、流量センサ１４が「１６０Ｌ」を計測するまで注湯弁１３が開き、湯張りを行う。そして「１６０Ｌ」注湯した後に、水位センサ１９で浴槽１内の水位を計測すると、「１６０Ｌ」注湯して実際の水位は「３８」であるにもかかわらず、圧力センサの特性ゆえに「３１」であると間違えて認識してしまう。つまり通常の水位よりも所定量β（本実施の形態では「７」）だけ低い位置にあると認識してしまう。
【００３８】
そして状態Ｃの状態、つまり実際には「３８」の水位であるにもかかわらず、水位センサの特性のため「３１」と認識されている状態で、湯張り運転を終了すると、風呂自動機能付き給湯機の設定によっては、自動で補水する制御を行ってしまう。
【００３９】
自動補水の制御について図３を用いて説明する。リモコン装置３０で自動足し湯をするように設定しておくと、水位センサ１９で検出した水位が、設定水位よりも所定値低いと検出すれば、自動的に注湯弁１３が開き、設定温度の湯が浴槽１へ供給される。そして水位が、リモコン装置３０で設定した水位（湯量）となるまで浴槽１への湯の供給が継続される。
【００４０】
このような自動足し湯が行われる制御において、水位センサに時間的な特性がある場合、実際の水位に対して、圧力センサ１９で検出した水位が乖離してしまい、自動的に足し湯が行われ、その結果、思いもよらない湯量を浴槽１へ供給してしまいかねない状況になる。この状況についてさらに詳しく、図４を用いて説明する。
【００４１】
図４の上段には実際の風呂の水位を示した状態、下段には水位センサが認識している水位を示す。図４の上段左図に示すように、実際には「１６０Ｌ」注湯して設定水位まで湯張りが行われているにもかかわらず、下段左図に示すように、水位センサ１９には時間的特性があり、水位センサ１９が検出する値は、設定水位よりも所定量βだけ低い水位であると誤って検知してしまう。
【００４２】
その結果、自動的に足し湯をする運転を行っていた場合、湯張りをしてすぐであるにもかかわらず、下段右図に示すように、水位センサ１９が設定水位と検知する水位まで足し湯をしてしまう。しかしながら、実際の水位は、設定水位よりも所定水位γだけ高い位置まで湯張りを行ってしまうことになり、浴槽１の形状によっては、浴槽１から湯水があふれ出てしまうことになる。
【００４３】
このように、水位センサ１９が時間的に変化する特性を有している場合には、浴槽１へ無駄に湯水を供給してしまい、ひいては、貯湯タンク４内の湯水の湯切れが発生してしまうことになってしまう。
【００４４】
このように水位センサ１９の種類によっては、出力特性が時間によって変化するものがあり、本実施の形態では、水位センサ１９の出力を通電時間に応じて補正することで、最適な水位制御を実現することができる。次に通電時間による補正について説明する。
【００４５】
図２に示すように、使用する水位センサに応じてそれぞれ特性を有しており、本実施の形態における水位センサにおいては、図２に示すような特性を持っている。つまり、６０時間を経過するまでは、図２の曲線を表す関係式（出力変動Ｙ（ｈ））を有しており、６０時間経過後は、一律「−７」の関係を有している。なお、本実施の形態では関係式を用いて、出力変動を算出するようにしているが、これに限定されることはなく、通電時間に応じた（１０時間毎の）出力変動をテーブルで記憶しておき、テーブルで記憶している時間以外（例えば、１５時間等）の出力変動については、記憶したテーブルから算出するようにしてもよい。
【００４６】
そして、通電時間記憶部３３で記憶した通電時間に応じて、補正する補正値を求める。そして求めた補正値の絶対量を、現在水位センサ１９が算出している水位に加えることによって、正しい水位を認識するようにする。その結果、通電時間に応じて水位センサで出力される値が変動したとしても、それに応じた補正を行うことで、正しい水位を認識可能となり、最適な水位制御を行うことができる。本実施の形態では、８０時間経過後においては、補正値が「７」となり、水位センサ１９が出力する値に補正値「７」を加えることによって、正しい水位を認識することができる。
【００４７】
また、電源投入から風呂試運転を実施するまでの時間が長い場合には、風呂試運転での水位センサ１９の出力が既にずれている場合がある。例えば、図２に示す特性の水位センサを用いた場合、電源投入から１０時間経過後に風呂試運転を行えば、既に「−２」の出力変動が起きていることになる。このような場合に対応するためにも、風呂試運転を行うまでの時間に応じて、風呂試運転での水位センサの出力に対しても補正を行う。
【００４８】
その結果、風呂試運転においても最適な水位制御を行うことができ、出力変動の影響をなくした浴槽の基準水位を設定することができる。
【００４９】
以上のように、本実施の形態の風呂自動機能付き給湯機は、水位センサの出力特性に応じて、水位センサが検出する値を補正することができるので、水位センサの出力特性に左右されることなく、最適な水位制御を行うことができるとともに、その結果、湯張り自動運転を行った後、すぐに水位センサの誤検知による自動足し湯を行わないので、貯湯タンク４の高温湯を無駄に使用することなく、ひいては、貯湯タンク４の湯切れを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明に係る風呂自動機能付き給湯機は、給湯部に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、さらには熱源に電気ヒータを用いる電気温水器、ガス給湯機などにも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態１における風呂自動機能付き給湯機の構成図
【図２】同実施の形態１における水位センサの出力特性図
【図３】同実施の形態１における自動足し湯の説明図
【図４】同実施の形態１における自動足し湯の説明図
【図５】従来の風呂自動機能付き給湯機の構成図
【符号の説明】
【００５２】
１  浴槽
２  ヒートポンプユニット
３  タンクユニット
４  貯湯タンク
５  給水口
６  出湯口
７  出湯管
８  給水管
９  沸き上げポンプ
１０  給水分岐管
１１  電動式混合弁
１２  サーミスタ
１３  注湯弁
１４  流量センサ
１５  第１の供給配管
１６  第２の供給配管
１７  フロースイッチ
１８  風呂ポンプ
１９  水位センサ
２０  サーミスタ
２１  追い焚き熱交換器
２２  追い焚きポンプ
２３  アダプタ
３０  リモコン装置
３１  制御装置
３２  水位記憶部
３３  通電時間記憶部
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図１】
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【図２】
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