(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽熱を熱源とする太陽熱交換器により上水を加熱しながら浴槽に供給する浴槽温水供給システムであって、
太陽熱で上水を加熱する太陽熱交換器と、
この太陽熱交換器に供給する上水量を調整する調整手段と、
前記太陽熱交換器の給水温度と給湯温度とを検出する温度センサと、
時間を検出する時間検出手段と、
前記時間検出手段によって時間の経過を監視し、日照時間中に前記調整手段を調整し、前記浴槽に対して前記太陽熱交換器からの給湯を開始し、前記温度センサで検出された前記給水温度と前記給湯温度とを比較して前記給湯温度が前記給水温度を越えていないとき、前記調整手段を調整して前記太陽熱交換器に対する上水の通過流量を規制して単位通過流量当たりの受熱量を増加させることにより前記太陽熱交換器からの給湯を行う制御手段と、
を備えたことを特徴とする浴槽温水供給システム。
【請求項２】
太陽熱を熱源とする太陽熱交換器により上水を加熱しながら浴槽に供給する浴槽温水供給システムであって、
前記浴槽に連結され太陽熱によって上水を加熱する太陽熱交換器を備えた上水供給経路と、
前記太陽熱交換器の給水温度と給湯温度とを検出する温度センサと、
前記太陽熱交換器への上水の供給又は停止をする流路開閉手段と、
時間を検出する時間検出手段と、
前記時間検出手段によって時間の経過を監視し、日照時間中に前記流路開閉手段を開いて、前記浴槽に対して前記太陽熱交換器からの給湯を開始し、前記温度センサで検出された前記給水温度と前記給湯温度とを比較して前記給湯温度が前記給水温度を越えていないとき、前記流路開閉手段を閉じて前記太陽熱交換器の給湯を停止し、前記太陽熱交換器内に溜められた湯水を太陽熱で昇温させた後、前記流路開閉手段を開いて給湯を再開させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする浴槽温水供給システム。
【請求項３】
浴槽に上水を供給する上水供給経路と、
この上水供給経路に併設され太陽熱交換器によって上水を加熱して前記浴槽に供給する太陽熱温水供給経路と、
前記太陽熱交換器の上水加熱温度を検出する給湯温度センサと、
前記浴槽の水位を検出する水位センサと、
前記浴槽の水位を設定する設定手段と、
前記上水供給経路を開閉する開閉手段と、
時間を検出する時間検出手段と、
前記時間検出手段によって時間の経過を監視し、日照時間中に前記開閉手段を開いて、前記浴槽に対して前記太陽熱交換器からの給湯を開始し、前記給湯温度センサで検出される前記上水加熱温度に応じて前記上水の前記浴槽への供給量を加減し、前記設定手段で設定された設定水位が検出されるまで前記上水を前記浴槽に供給する制御手段と、
を備えたことを特徴とする浴槽温水供給システム。
【請求項４】
浴槽に上水を供給する上水供給経路と、
この上水供給経路に併設され太陽熱交換器によって上水を加熱して前記浴槽に供給する太陽熱温水供給経路および給湯用熱交換器に対する加熱量を調節して上水を任意の温度に維持して前記浴槽に供給する給湯経路と、
前記太陽熱交換器の上水加熱温度を検出する給湯温度センサと、
前記浴槽の水位を設定する水位設定手段と、
前記浴槽の水位を検出する水位検出手段と、
前記給湯経路を開閉する開閉手段と、
時間を検出する時間検出手段と、
前記時間検出手段によって時間の経過を監視し、日照時間中に前記開閉手段を開き、前記給湯温度センサによって検出された前記上水加熱温度に応じて前記上水供給経路または前記給湯経路を選択して前記上水を前記浴槽に供給し、前記水位検出手段により前記浴槽の水位を監視し、前記水位設定手段により設定された設定水位まで前記上水の供給を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする浴槽温水供給システム。
【請求項５】
浴槽の湯水を追焚用熱交換器によって加熱する追焚経路と、
前記追焚経路の一部を通じて前記浴槽に上水を供給する上水供給経路と、
前記上水供給経路に併設され太陽熱交換器によって上水を加熱して前記浴槽に供給する太陽熱温水供給経路と、
前記浴槽の湯水の水位または温度を設定する設定手段と、
前記太陽熱交換器の上水加熱温度を検出する給湯温度センサと、
前記浴槽の水位を検出する水位検出手段と、
前記給湯経路を開閉する開閉手段と、
時間を検出する時間検出手段と、
前記時間検出手段によって時間の経過を監視し、日照時間中に前記開閉手段を開き、前記給湯温度センサによって検出された前記上水加熱温度に応じて前記上水供給経路から前記上水を導入させて前記設定手段の設定水位が検出されるまで前記上水を前記浴槽に供給した後、前記追焚経路に設けられた温度センサにより前記浴槽の湯水の温度を検出し、この検出温度が前記設定手段の設定温度に到達するまで前記追焚用熱交換器を動作させ、前記浴槽の水位を監視して設定水位まで前記上水の供給を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする浴槽温水供給システム。
【請求項６】
浴槽の湯水を追焚用熱交換器によって加熱する追焚経路と、
前記追焚経路の一部を通じて前記浴槽に上水を供給する上水供給経路と、
前記上水供給経路に併設され太陽熱交換器によって上水を加熱して前記浴槽に供給する太陽熱温水供給経路および給湯用熱交換器に対する加熱量を調節して上水を任意の温度に維持して前記浴槽に供給する給湯経路と、
浴槽の湯水の水位または温度を設定する設定手段と、
前記浴槽の水位を検出する水位検出手段と、
前記太陽熱交換器の上水加熱温度を検出する給湯温度センサと、
前記給湯経路を開閉する開閉手段と、
時間を検出する時間検出手段と、
前記時間検出手段によって時間の経過を監視し、日照時間中に前記開閉手段を開き、前記給湯温度センサによって検出された前記上水加熱温度に応じて前記上水供給経路または前記給湯経路を選択して前記設定手段の設定水位が検出されるまで前記上水を前記浴槽に供給した後、前記追焚経路に設けられた温度センサにより前記浴槽の湯水の温度を検出し、前記設定手段の設定温度が検出されるまで前記追焚用熱交換器を動作させ、前記浴槽の水位を監視して設定水位まで前記上水の供給を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする浴槽温水供給システム。
【請求項７】
前記制御手段は前記給湯温度センサの検出値と設定温度との偏差に応じて前記太陽熱温水供給経路よりの供給水位を変更し、前記上水供給経路を選択して前記上水を前記設定水位が検出されるまで供給することを特徴とする請求項３、４、５又は６記載の浴槽湯水供給システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽熱を熱源として加熱した温水を浴槽に供給する浴槽温水供給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、浴槽の湯張りなど大量の湯水を必要とする設備に対して燃料費を節約する目的で太陽熱温水器が使用されている。これら太陽熱温水器は水を貯留するタンク部に貯留された水をポンプを使用して太陽熱コレクター部に循環させることにより昇温させる。このタンク部には２００リットル〜３００リットルもの大量の温水が蓄えられており、浴槽の湯張り時は太陽熱温水器のタンク部からの管路を開き温水を浴槽に注湯する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
さて、従来の太陽熱温水器は大量の水を貯留する大型のタンクを備え、かつこのタンクの水を昇温させるために広い面積の太陽熱コレクターを備えている。このため太陽熱温水器の重量に耐えられるように十分に補強した広い面積の屋根または屋上が必要である。これらの条件が太陽熱温水器の普及を阻害しており、需要の見込めるアパート、マンション、一般家庭等への太陽熱温水器の普及にはベランダ等に手軽における軽量、小面積の太陽熱コレクターを備えた太陽熱温水器が不可欠である。
【０００４】
また、太陽熱温水器内の温水の温度は日射量によって左右されるため、特定の温水温度に維持することができない。すなわち、日射量が不足すれば温水が入浴温度に到達しないこともあり、また日射量が多いときには温水が高温となる。このため、浴槽に導入した温水温度が低ければ追焚きをして昇温させたり、また温水温度が高ければ入浴温度に調整するため多量の上水を導入し、それを撹拌し、浴槽の水位の調整をするために浴槽の湯水を掻い出すなど、入浴準備に手間取るという不都合があった。
【０００５】
そこで、本発明は、太陽熱温水器を熱源に用いて浴槽への温水供給の簡易化を実現した浴槽温水供給システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の浴槽温水供給システムは、太陽熱によって上水を加熱して浴槽に温水を供給する浴槽温水供給システムであって、上水の通過流量を規制して太陽熱交換器（太陽熱コレクター）における単位通過流量当たりの受熱量を増加させ、前記太陽熱交換器によって上水を加熱しながら前記浴槽に供給している。
【０００７】
本発明の浴槽温水供給システムは、太陽熱を熱源とする太陽熱交換器により上水を加熱しながら浴槽に供給する浴槽温水供給システムであって、太陽熱で上水を加熱する太陽熱交換器と、この太陽熱交換器に供給する上水量を調整する調整手段と、前記太陽熱交換器の給水温度と給湯温度とを検出する温度センサと、時間を検出する時間検出手段と、前記時間検出手段によって時間の経過を監視し、日照時間中に前記調整手段を調整し、前記浴槽に対して前記太陽熱交換器からの給湯を開始し、前記温度センサで検出された前記給水温度と前記給湯温度とを比較して前記給湯温度が前記給水温度を越えていないとき、前記調整手段を調整して前記太陽熱交換器に対する上水の通過流量を規制して単位通過流量当たりの受熱量を増加させることにより前記太陽熱交換器からの給湯を行う制御手段とを備えたことを特徴とする。このような構成としたことにより、太陽熱によって加熱された上水を直接浴槽に送ることにより浴槽を太陽熱温水器のタンク部の役割をさせ、かつ太陽熱交換器に流入する上水流量を規制して単位流量当たりの受熱量を増加させることにより、太陽熱交換器の受熱面積、重量の軽減を可能とし、一般住宅、マンション等のベランダに太陽熱交換器を設置可能な浴槽温水供給システムを提供することができる。
【０００８】
また、本発明の浴槽温水供給システムは、太陽熱を熱源とする太陽熱交換器により上水を加熱しながら浴槽に供給する浴槽温水供給システムであって、前記浴槽に連結され太陽熱によって上水を加熱する太陽熱交換器を備えた上水供給経路と、前記太陽熱交換器の給水温度と給湯温度とを検出する温度センサと、前記太陽熱交換器への上水の供給又は停止をする流路開閉手段と、時間を検出する時間検出手段と、前記時間検出手段によって時間の経過を監視し、日照時間中に前記流路開閉手段を開いて、前記浴槽に対して前記太陽熱交換器からの給湯を開始し、前記温度センサで検出された前記給水温度と前記給湯温度とを比較して前記給湯温度が前記給水温度を越えていないとき、前記流路開閉手段を閉じて前記太陽熱交換器の給湯を停止し、前記太陽熱交換器内に溜められた湯水を太陽熱で昇温させた後、前記流路開閉手段を開いて給湯を再開させる制御手段とを備えたことを特徴とする。太陽熱交換器からの給湯温度を検出して給水温度と比較することにより曇天、雨天などの天候または季節変化により日射量が不足しているか否かを判断することができる。日射不足による加熱量の不足に対して一旦太陽熱交換器からの出湯を停止させ、太陽熱交換器内に滞留する水に十分に熱量を与えさせたのち、再び浴槽に給湯を行う。このため、天候、季節の変化による給湯温度の変動が安定化し、この結果、浴槽には適温の温水が貯留して追焚きなどの手間を減少させることができる。
【０００９】
また、本発明の浴槽温水供給システムは、浴槽に上水を供給する上水供給経路と、この上水供給経路に併設され太陽熱交換器によって上水を加熱して前記浴槽に供給する太陽熱温水供給経路と、前記太陽熱交換器の上水加熱温度を検出する給湯温度センサと、前記浴槽の水位を検出する水位センサと、前記浴槽の水位を設定する設定手段と、前記上水供給経路を開閉する開閉手段と、時間を検出する時間検出手段と、前記時間検出手段によって時間の経過を監視し、日照時間中に前記開閉手段を開いて、前記浴槽に対して前記太陽熱交換器からの給湯を開始し、前記給湯温度センサで検出される前記上水加熱温度に応じて前記上水の前記浴槽への供給量を加減し、前記設定手段で設定された設定水位が検出されるまで前記上水を前記浴槽に供給する制御手段とを備えたことを特徴とする。太陽熱交換器の給湯温度が高い場合、この給湯温度に応じて設定水位より低い目標水位を設定し、太陽熱交換器からの温水がこの目標水位に到達したときに浴槽に上水を導入し、設定水位まで上昇させる。すなわち、入浴に適した設定水位が容易に実現できるとともに、太陽熱交換器からの給湯温度によって導入される上水量が決定し、この上水の導入によって浴槽内の湯水が設定温度付近に調整される。この結果、湯水の加熱に伴う燃料費の節約とともに入浴準備にかかる労力が大幅に削減される。
【００１０】
また、本発明の浴槽温水供給システムは、浴槽に上水を供給する上水供給経路と、この上水供給経路に併設され太陽熱交換器によって上水を加熱して前記浴槽に供給する太陽熱温水供給経路および給湯用熱交換器に対する加熱量を調節して上水を任意の温度に維持して前記浴槽に供給する給湯経路と、前記太陽熱交換器の上水加熱温度を検出する給湯温度センサと、前記浴槽の水位を設定する水位設定手段と、前記浴槽の水位を検出する水位検出手段と、前記給湯経路を開閉する開閉手段と、時間を検出する時間検出手段と、前記時間検出手段によって時間の経過を監視し、日照時間中に前記開閉手段を開き、前記給湯温度センサによって検出された前記上水加熱温度に応じて前記上水供給経路または前記給湯経路を選択して前記上水を前記浴槽に供給し、前記水位検出手段により前記浴槽の水位を監視し、前記水位設定手段により設定された設定水位まで前記上水の供給を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
太陽熱交換器の給湯温度が高い場合、この給湯温度に応じて設定水位より低い目標水位を設定し、太陽熱交換器からの温水がこの目標水位に到達したときに浴槽に上水を導入し、設定水位まで上昇させる。すなわち、入浴に適した設定水位が容易に実現できるとともに、太陽熱交換器からの給湯温度によって導入される上水量が決定され、この上水の導入によって浴槽内の湯水が設定温度付近に調整される。また、太陽熱交換器の給湯温度が給水温度を上回らなかった場合には、上水を設定温度に加熱しながら浴槽に給湯し、太陽熱交換器の受熱量の不足を補い、設定水位まで給湯する。この結果、燃料費の節約とともに入浴準備にかかる労力が大幅に削減される。
【００１２】
また、本発明の浴槽温水供給システムは、浴槽の湯水を追焚用熱交換器によって加熱する追焚経路と、前記追焚経路の一部を通じて前記浴槽に上水を供給する上水供給経路と、前記上水供給経路に併設され太陽熱交換器によって上水を加熱して前記浴槽に供給する太陽熱温水供給経路と、前記浴槽の湯水の水位または温度を設定する設定手段と、前記太陽熱交換器の上水加熱温度を検出する給湯温度センサと、前記浴槽の水位を検出する水位検出手段と、前記給湯経路を開閉する開閉手段と、時間を検出する時間検出手段と、前記時間検出手段によって時間の経過を監視し、日照時間中に前記開閉手段を開き、前記給湯温度センサによって検出された前記上水加熱温度に応じて前記上水供給経路から前記上水を導入させて前記設定手段の設定水位が検出されるまで前記上水を前記浴槽に供給した後、前記追焚経路に設けられた温度センサにより前記浴槽の湯水の温度を検出し、この検出温度が前記設定手段の設定温度に到達するまで前記追焚用熱交換器を動作させ、前記浴槽の水位を監視して設定水位まで前記上水の供給を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。太陽熱交換器の給湯温度が高い場合、この給湯温度に応じて設定水位より低い目標水位を設定し、太陽熱交換器からの温水がこの目標水位に到達したときに浴槽に上水を導入し、設定水位まで上昇させる。すなわち、入浴に適した設定水位が容易に実現されるとともに、太陽熱交換器からの給湯温度によって導入される上水量が決定し、この上水の導入によって浴槽内の湯水が設定温度付近に調整される。また、追焚用熱交換器を使用して浴槽の湯水を加熱することにより正確に設定温度に到達させることができ、燃料費の節約とともに入浴準備にかかる労力が大幅に削減される
【００１３】
また、本発明の浴槽温水供給システムは、浴槽の湯水を追焚用熱交換器によって加熱する追焚経路と、前記追焚経路の一部を通じて前記浴槽に上水を供給する上水供給経路と、前記上水供給経路に併設され太陽熱交換器によって上水を加熱して前記浴槽に供給する太陽熱温水供給経路および給湯用熱交換器に対する加熱量を調節して上水を任意の温度に維持して前記浴槽に供給する給湯経路と、浴槽の湯水の水位または温度を設定する設定手段と、前記浴槽の水位を検出する水位検出手段と、前記太陽熱交換器の上水加熱温度を検出する給湯温度センサと、前記給湯経路を開閉する開閉手段と、時間を検出する時間検出手段と、前記時間検出手段によって時間の経過を監視し、日照時間中に前記開閉手段を開き、前記給湯温度センサによって検出された前記上水加熱温度に応じて前記上水供給経路または前記給湯経路を選択して前記設定手段の設定水位が検出されるまで前記上水を前記浴槽に供給した後、前記追焚経路に設けられた温度センサにより前記浴槽の湯水の温度を検出し、前記設定手段の設定温度が検出されるまで前記追焚用熱交換器を動作させ、前記浴槽の水位を監視して設定水位まで前記上水の供給を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。太陽熱交換器の給湯温度が高い場合、この給湯温度に応じて設定水位より低い目標水位を設定し、太陽熱交換器からの温水がこの目標水位に到達したときに浴槽に上水を導入し、設定水位まで上昇させる。すなわち、入浴に適した設定水位が容易に実現されるとともに、太陽熱交換器からの給湯温度によって導入される上水量が決定し、この上水の導入によって浴槽内の湯水が設定温度付近に調整される。また、太陽熱交換器の給湯温度が給水温度を上回らなかった場合には、上水を設定温度に加熱しながら浴槽に給湯し、太陽熱交換器の受熱量の不足を補い、設定水位まで給湯する。また、追焚用熱交換器を使用して浴槽の湯水を加熱することにより正確に設定温度に到達させることができ、燃料費の節約とともに入浴準備にかかる労力が大幅に削減される。
【００１４】
そして、本発明の浴槽温水供給システムにおいて、前記制御手段は、前記給湯温度センサの検出値と設定温度との偏差に応じて前記太陽熱温水供給経路よりの供給水位を変更し、前記上水供給経路を選択して前記上水を前記設定水位が検出されるまで供給したものである。太陽熱交換器からの給湯温度が設定温度より高いほど浴槽に給湯する水量を少なくし、設定水位まで上水を供給することにより浴槽内に貯留された温水が設定温度未満に低下する。この結果、設定水位まで給湯されたときに浴槽内の温水は入浴可能な温度に調整される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明を図面に示した実施形態を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の浴槽温水供給システムの構成図を示している。本発明の浴槽温水供給システムは、浴槽２に接続される給湯追焚装置４と、この給湯追焚装置４の外部熱交換装置として接続される太陽熱交換器６とから構成されている。
【００１７】
浴槽２には戻り管８、往き管１０が接続され、浴槽２の湯水１２を加熱する追焚用熱交換器１４とともに追焚経路が構成されている。上水給水管１６からの上水はホッパー１８を介して往き管１０より浴槽２に供給される。ホッパー１８の入水側には上水の流入を調整する開閉弁２０、２２が設けられている。開閉弁２０を開くと上水供給管１６からホッパー１８を介して上水が浴槽２に流入する上水経路と、開閉弁２２を開くと熱交換器２４によって加熱された上水が浴槽２に流入する上水経路とが形成されている。開閉弁２０、２２が開成されることにより浴槽２に流入する上水量はホッパー１８の出口側に設けられた水量センサ２６によって検出される。また、ホッパー１８の出水側には切換弁２８が設けられている。この切換弁２８によって上水は、供給管３０、切換弁３２を介して浴槽２に上水が供給される経路と、入水管３４およびベランダ等に設置された太陽熱交換器６、出水管３６から成り、往き管１０を介して浴槽２に上水を供給する経路とに切り換えられる。
【００１８】
浴槽２に接続された追焚経路における湯水１２の循環は戻り管８に設けられた自吸式循環ポンプ３８によって行われる。また、戻り管８には循環ポンプ３８により吸引された湯水１２の温度を検温するための温度センサ４０と、浴槽２の湯水１２の水位を検出するための水位センサ４２が設けられている。ホッパー１８からの上水は切換弁３２によって追焚用熱交換器１４を介して浴槽２に給水することにより、循環ポンプ３８、戻り管８に湯水を満たして、循環ポンプ３８への呼び水と水位センサ４２による浴槽２内の圧力検出を可能な状態にする。そして、切換弁３２をホッパー１８から往き管１０への経路に切り換えることにより、往き管１０から給水され浴槽２に貯留される湯水１２の水位の上昇を水位センサ４２で監視することができる。呼び水された循環ポンプ３８を駆動させ燃料供給弁４４を開きバーナ４６を燃焼させることにより浴槽２の湯水１２は追焚用熱交換器１４で加熱され昇温する。温度センサ４０により湯水１２の温度が設定温度まで上昇したことが検出されると燃料供給弁４４が閉止され、循環ポンプ３８が停止して追焚を終了する。
【００１９】
ホッパー１８には、上水供給管１６が開閉弁２０を介して直接接続されている。また、上水供給管１６から分岐して給湯用熱交換器２４、開閉弁２２を介してホッパー１８に接続されている。開閉弁２０または開閉弁２２を開閉させることにより上水または加熱された上水がホッパー１８を介して浴槽２に供給される。上水供給管１６には給水温度を検出するための給水温度センサ４８が設けられている。また、上水供給管１６から分岐して給湯用熱交換器２４の入水側経路には給湯用熱交換器２４への上水の流入を検出する水量センサ５０が設けられている。また給湯用熱交換器２４の出水側経路には給湯用熱交換器２４からの出湯温度を検出する出湯温度センサ５２が設けられている。開閉弁２２を開くことにより給湯用熱交換器２４に上水が流入し、これを水量センサ５０によって検出し、バーナ５４を燃焼させる。そして、出湯温度センサ５２の検出値と設定温度とを比較し、これ設定温度と出湯温度とが一致するように燃料比例弁５６を調整する。
【００２０】
ホッパー１８からの上水は切換弁２８により往き管１０への経路と入水管３４への経路とに振り分けられる。入水管３４には水量調整手段として水量規制器５８が設けられ、太陽熱交換器６に流入する上水流量を毎分０．３リットル〜０．７リットル程度まで規制する。太陽熱交換器６を通過する上水は、流量を極端に規制されるため太陽熱交換器６の受熱面積を小さく構成しても浴槽２の温水として使用する程度まで十分に加熱される。太陽熱交換器６内の加熱経路に貯留される湯水量は５〜１０リットル程度である。この結果、太陽熱交換器６は軽量、小型のものを用意すればよく、ベランダ等に設置することが可能となる。出水管３６には太陽熱交換器６からの出湯温度を検出する温水温度センサ６０が設けられている。
【００２１】
図２は本発明の浴槽温水供給システムの制御ブロックを示す。制御ブロックは浴槽温水供給システムの制御を行う制御装置１００と設定データの入力、制御情報の表示をするリモートコントローラ（リモコン）２００とにより構成される。制御装置１００の制御演算部１０２は中央演算処理装置（ＣＰＵ）１０４と、アナログ信号をＣＰＵ１０４に認識させるためのＡ／Ｄ変換器１０６、外部入出力装置とのインターフェイスとしての入出力回路１０８、演算データを一時記憶させるＲＡＭ１１０、ＣＰＵ１０４の動作プログラム、演算データを格納したＲＯＭ１１２より構成されている。Ａ／Ｄ変換器１０６にはマルチプレクサ（ＭＰＸ）１１４が接続され、温度センサ４０、水位センサ４２、給水温度センサ４８、出湯温度センサ５２、温水温度センサ６０とを切り換えて、各種センサのアナログ検出値をＡ／Ｄ変換器１０６に与え、ディジタル値に変換している。ａ、ｂ、ｃ・・・はこれら各種センサの出力信号である。入出力回路１０８には水量センサ２６、水量センサ５０等の検出回路１１６、開閉弁２０、２２、切換弁２８、３２、循環ポンプ３８、燃料供給弁４４、燃料比例弁５６等の駆動回路１１８が接続されている。ｍ、ｎ、・・・は検出入力、ｕ、ｖ、ｗ・・・は駆動出力信号を示している。また、入出力回路１０８にはリモコン２００との通信を行う送受信装置１２０が接続されている。
【００２２】
リモコン２００は、制御演算部１０２から送信された動作情報を表示し、かつ温度、水位などの設定情報の入力に対してこれを表示し、また制御演算部１０２にこれら設定情報の伝送を司っている。制御演算部１０２からの制御情報は送受信回路２１２により受信し、インターフェイスとしての入出力回路２０６とＣＰＵ２０４を有する制御演算部２０２に伝送される。この制御情報はＲＡＭ２０８に格納されるとともに、表示回路２１４を介してＬＥＤ、液晶、蛍光表示管、ブラウン管などの表示器２１６に表示される。また、スイッチ操作によるスイッチ情報をスイッチ検出回路２１８より検出し、入出力回路２０６を介してＣＰＵ２０４が認識する。スイッチ情報には運転開始指令、浴槽への自動給湯追焚指令、太陽熱交換器による温水供給運転指令、追焚運転指令、上水供給運転指令などの各種運転指令と、時刻、水位、給湯温度、追焚温度などの設定情報があり、Ａ、Ｂ、Ｃ・・・はこれら設定情報である。ＣＰＵ２０４はＲＯＭ２１０に格納された動作プログラムによって制御演算部１０２より受信した制御情報を表示器２１６に表示させ、スイッチ情報を送受信回路２１２を介して制御演算部１０２に送信する。
【００２３】
次に、図３〜図７を参照し、本発明の浴槽温水供給システムにおける浴槽への自動給湯追焚運転指令、浴槽への給湯運転指令、太陽熱交換器による温水供給運転指令、追焚運転指令、上水供給運転指令などの各種温水供給動作に基づく湯水の各種制御動作を説明する。
【００２４】
図３は、浴槽への自動給湯追焚運転指令、太陽熱交換器による温水供給運転指令、追焚運転指令を受けたときに、循環ポンプ３８、水位センサ４２を備えた戻り管８に上水を導入することにより空気を外部に排出して、循環ポンプ３８の呼び水と、水位検出を可能とするための予備動作を示すものである。上水の流入経路は太線で示す。
【００２５】
通常、給湯追焚装置４は住宅の一階外壁に設置されるのに対し、浴槽２は一階または二階に設置されるから、浴槽２がどの様な位置に設置されようとも循環ポンプにより給湯追焚装置４と浴槽２との間を湯水１２を循環させなければならない。また、水位センサ４２は戻り管８を介して浴槽２内の水位を圧力として検出できなければならない。このため循環ポンプ３８、戻り管８に上水を満たすことにより、湯水１２の循環を可能とし、かつ、水位センサ４２により浴槽２内の水位圧力を検出可能とするものである。この戻り管８への上水の供給は、熱交換器２４にて上水を加熱して導入する。これは、後ほど浴槽２に導入される温水の温度低下を極力回避するためである。
【００２６】
開閉弁２２を開き浴槽２までの経路を開放すると上水が浴槽２に流入を開始する。上水の流入は水量センサ５０により検出され、バーナ５４が燃焼を開始する。出湯温センサ５２による検出温度に基づき燃料比例弁５６の開度を調節して出湯温度を設定温度に一致させる。水量センサ２６により所定量上水が導入されたことを検出すると、切換弁３２を動作させて供給管３０から追焚用熱交換器１４側への流路を遮断して、戻り管８内に上水を満たした状態に保持し、水位センサ４２により水位の検出を可能な状態にする。
【００２７】
図４は、浴槽への自動給湯追焚運転指令、浴槽への給湯運転指令等の時に浴槽に上水を加熱しながら供給する状態を示したものである。上水経路は太線によって示す。
【００２８】
開閉弁２２を開くと上水が浴槽２に流入を開始し、バーナ５４が燃焼を開始するのは前述した通りである。給湯用熱交換器２４からの加熱された上水は切換弁２２から往き管１０を介して浴槽２に供給される。図３の動作により戻り管８には上水が満たされて水位検出が可能な状態となり、この検出水位値とリモコン２００による設定水位との比較により、設定水位まで浴槽２に湯水を補給することができる。
【００２９】
図５は、太陽熱交換器による温水供給運転指令に基づき、上水を太陽熱交換器６によって加熱し、温水を浴槽２に供給する状態を示したものである。上水経路は太線によって示す。
【００３０】
開閉弁２０を開くと上水はホッパー１８に直接流入する。そして切換弁２８により流路が変更され、ホッパー１８を出た上水は入水管３４を介して太陽熱交換器６に導かれる。この太陽熱交換器６を上水は通過し、太陽熱により加熱され、出水管３６、往き管１０を介して浴槽２に導入される。
【００３１】
太陽熱交換器６に導入される上水量は水量規制器５８によって極端に減少される。この結果、太陽熱交換器６内に上水が滞留する時間が多くなり、受熱面積が少なくとも、入浴可能な水温以上に加熱することが可能である。但し、温水供給量を極端に規制するため、日中時間帯のうち、日射量が多い１０：００〜１５：００を浴槽２への温水供給時間帯とし、日射量不足による冷水の混入を防止する。但し、四季に応じてこの温水供給時間帯を変更してもかまわない。例えば、夏季の場合には８：００〜１７：００を、春秋季には９：００〜１６：００を、冬季には前述するように１０：００〜１５：００を選択しても良い。
【００３２】
出水管３６には温水温度センサ６０が設けられており、太陽熱交換器６からの出湯温度を監視している。日射量は季節変化のほかに晴天、曇天、雨天などの気候変化によっても変動する。日射量が極端に低下したときに十分に加熱されていない上水を浴槽２に導入することは、浴槽２内に貯留される温水の熱量を減少させる結果となり、入浴に必要な温水熱量を浴槽２に備蓄する上で好ましくない。そこで、本発明の温水温度センサ６０によって検出される温水温度が給水温度センサ４８の給水温度値より低い場合、または給水温度より特定温度高い値までに温水温度が低下した場合には、開閉弁２０を閉じて所定時間太陽熱交換器６内に上水を滞留させて受熱量を増加させて、再び開閉弁２０を開いて十分に加熱された温水を浴槽２に導入する事により、浴槽２内に備蓄される温水熱量の低下を回避することができる。
【００３３】
図６は、太陽熱交換器による温水供給運転、上水供給運転等の動作時に上水を浴槽２に供給する動作を示すものである。太線は上水の供給経路を示している。
【００３４】
一般的に給湯追焚装置には湯温を低下させるため上水を浴槽２に導入する機能を有している。入浴時に浴槽２内の湯温が熱いと感じたときにリモコン２００の給水スイッチを押すことによって、上水を浴槽２に一定量注ぎ、湯温を適宜低下させることができる。しかしながら、本発明の浴槽温水供給システムの場合、太陽熱交換器６から浴槽２に供給される熱量を検出し、設定温度に調整すべく適宜上水を浴槽２に注ぎ込み、設定水位に到達したときに設定温度となるように調整する機能をも有している。
【００３５】
以下、本発明の太陽熱温水供給時の浴槽２の水位、温度調節について説明する。
【００３６】
入浴可能浴槽水量Ｑｓの熱量Ｕは以下の通り表される。
Ｕ＝Ｑｓ×Ｔｓ                      ・・・（１）
Ｔｓ：浴槽の設定温度
そこで、太陽熱交換器６より浴槽２に温水を供給したときの熱量Ｕへの調整は、太陽熱交換器６から適宜浴槽２に供給した熱量ＵH と上水の供給熱量ＵL の和がＵとなるように上水を供給すれば良く、以下の式で表される。
Ｕ＝ＵH ＋ＵL                       ・・・（２）
Ｕ＝（ＴH ×ＱH ）＋（ＴL ×ＱL ）  ・・・（３）
ただし、
ＱS ＝ＱH ＋ＱL                     ・・・（４）
ＴH ：太陽熱交換器からの温水温度
ＴL ：給水温度
ＱH ：太陽熱温水の供給水量
ＱL ：上水の供給水量
である。
【００３７】
さて、本発明の浴槽温水供給システムの上水供給は以下の動作による。すなわち、切換弁２８をホッパー１８から供給管３０への流路、切換弁３２を供給管３０から往き管１０への流路に切り換える。その後は開閉弁２０を開くことにより上水は往き管１０を介して浴槽２に供給される。上水供給量は水量センサ２６により検出される。
【００３８】
図７は浴槽２の湯水１２を循環ポンプ３８により循環追焚させる動作を示している。太線は湯水１２の循環方向を示している。
【００３９】
浴槽２に上水を供給し、循環ポンプ３８を駆動させて温度センサ４０の検出値が設定温度に到達していないときにはバーナ４６を燃焼させて、湯水１２を設定温度に到達させる追焚動作を行う。このとき、切換弁３２は上水側を遮断し、戻り管８と往き管１０を連結して追焚経路を形成する。
【００４０】
次に、本発明の浴槽温水供給システムの太陽熱温水供給時の水位調節および温度調節について更に詳しく説明する。
【００４１】
式（１）、（２）、（３）に基づき、浴槽の水量および熱量を制御することができることを説明した。しかしながら、本発明の浴槽温水供給システムの場合、太陽熱交換器６に供給する水量を極端に規制しているため、水量センサ２６の検出用羽車が回転不良をおこし、正確な供給水量を算出することができない。そこで、自動給湯追焚運転時の水位検出制御プロセス工程ごとにその水位に対応する水量を検出、記憶し、これを太陽熱温水供給時の参照演算データとしている。
【００４２】
図８及び図９は本発明の浴槽温水供給システムの自動給湯追焚運転時の水位制御プロセスを説明するものである。
【００４３】
前述したように浴槽は一階または二階の適宜の位置に設置され、給湯追焚装置は一階外壁面に取り付けられることが多い。すなわち、給湯追焚装置の水位センサの位置に対し、浴槽は一階から二階までの約５ｍもの高さの範囲に設けられ、この高さに伴い、水位センサの検出圧力値を補正して正確な水位測定を行わなければならない。そこで、本発明の浴槽温水供給システムでは、高さ約５ｍを８ｂｉｔのＡ／Ｄ変換器１０６により２５６分割し、１分解能として２ｃｍの水位調整ができる構成としている。図７のＡ／Ｄ変換値Ｄ００１・・・Ｄ２５６はＡ／Ｄ変換器１０６の分解能を示している。
【００４４】
住宅内の適宜の位置に浴槽２が設置される。そして、浴槽２には基準水位を決めるため、浴槽底から１５ｃｍの位置を中心として循環口６２を接続している。すなわち、戻り管８を介して水位センサ４２により検出される圧力値は、浴槽底から１５ｃｍの位置の水位を検出したことになる。
【００４５】
まず、図３のプロセスの通り戻り管８に上水を供給して空気を外部に排出する。この時の検出圧力値Ｄ０７１を初期水位値としてＲＡＭ１１０に記憶させる。また、上水の供給量を水量センサ２６により検出開始し、供給水量の積算値を計測開始する。
【００４６】
続いて、図４のプロセスを実行し、往き管１０から上水を浴槽２に供給する。水位が上昇し、循環口６２の戻り管８が水没しだすと、水位センサ４２の検出圧力値が上昇しだし循環口を完全に水没させるためＡ／Ｄ変換器１０６の２分解能上昇する位置、すなわちＤ０７３が検出されるまで上水供給を継続する。Ｄ０７３が検出されると、図３のプロセスにより再び上水を戻り管８に供給して空気を完全に排出する。この時の検出Ａ／Ｄ変換値Ｄ０７３を基準水位として記憶し、かつ基準水位に到達するまでの供給水量Ｑ0 をＲＡＭ１１０に記憶する。この基準水位値は循環金具の取付位置１５ｃｍから２分解能上昇させたため、すなわち１９ｃｍが基準水位値として記憶される。
【００４７】
続いて、ＣＰＵ１０４は基準水位から設定水位までの差水位を演算する。リモコン２００に入力された設定水位を４０ｃｍとすると、差水位１９ｃｍから、Ａ／Ｄ変換値を１０分解能上昇させた設定水位位置Ｄ０８３を演算してＲＡＭ１１０に記憶する。以後、図４のプロセスを再開して浴槽２の水位を上昇させ、水位センサ４２の検出値がＤ０８３と一致するまで給湯を行う。この時の検出水量値ＱS をＲＡＭ１１０に記憶する。また、図示していないが、停電によるデータ消去を防止するため、これらの水位データ、水量データはＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリ、その他磁気ディスク、光ディスクなどの外部記憶装置に記憶させても良い。
【００４８】
次に、太陽熱交換器による温水供給運転の水位調節および温度調節のプロセスを説明する。
【００４９】
まず、図３のプロセスにより戻り管８の空気を外部に排出して、水位センサ４２による水位検出を可能な状態にする。続いて、図５のプロセスのように太陽熱交換器６によって上水を加熱しながら浴槽２に温水を貯留する。やがて水位が上昇し、ＲＡＭ１１０に記憶された基準水位値Ｄ０７４が検出された時点で温水の供給を停止する。この時、切換弁３２を切り換えて図７に示す循環回路を形成し、循環ポンプ３８を駆動させて温度センサ４０により浴槽２内の湯水１２を撹拌して湯温ＴO を検温する。そして、基準水位における湯水１２の熱量をＲＡＭ１１０に記憶された基準水位までの水量Ｑ0 と検出温度Ｔ0 とにより演算する。
Ｕ0 ＝Ｑ0 ×  Ｔ0                   ・・・（５）
続いて、（１）式にて求められ設定熱量Ｕｓとの差△Ｕを演算し、基準水位から設定水位までの差水量△Ｑを総て温度ＴL の上水を供給したときに、浴槽の総熱量Ｕが設定熱量Ｕｓを越えていないかどうかを演算する。
Ｕｓ＜Ｕ0 ＋△Ｑ×ＴL               ・・・（６）
（６）式の条件が成立する場合には、設定水位まで上水を注水して終了する。また上記式が満たされない場合には、Ａ／Ｄ変換の一分解能ごとの温水導入ごとに、設定水量までの差水量分上水を導入して、その総熱量が設定熱量Ｕｓを越えるかどうかをその都度演算し、設定熱量を越えた場合には設定水位まで上水を導入する。これは（７）式に示す。
ＵS ≦Ｕ0 ＋Σ（Ｑｄ×Ｔｄ）＋（Ｑｓ−Ｑ0 −ΣＱｄ）×Ｔ0
・・・（７）
Ｑｄ：一分解能ごとの水量
Ｔｄ：一分解能供給したときの温水温度
また、Ａ／Ｄ変換の一分解能ごとの水量Ｑｄは、設定水位までの水量Ｑｓと基準水位までの水量Ｑ0 との差△Ｑを、基準水位から設定水位までの分解能数△Ｄで除すことにより求めることができる。
【００５０】
図１０は太陽熱交換器による温水供給運転の基本動作フローチャートを示す。
【００５１】
リモコン２００に太陽熱交換器による温水供給運転が指令される。すると、まずステップＳ１として、制御演算部１０２は現在の時刻が日射量が充分にある１０：００〜１５：００の間であるかどうかを確認する。この時間内でなければステップＳ２に進み、図４の給湯動作を行い設定水位まで給湯を行う。また、前記時間内であれば、ステップＳ３に進み、太陽熱交換器からの温水供給を開始する。
【００５２】
ステップＳ４において、温水温度センサ６０と給水温度センサ４８の検出値を比較し、温水温度と給水温度が以下かどうかを判定する。温水温度が給水温度よりも低い場合には曇天、雨天または外気温が低く、充分に太陽熱交換器に熱量を与えていないものと判断し、ステップＳ５に移行する。また、等しくない場合にはステップＳ６に移行する。
【００５３】
ステップＳ５では、所定時間開閉弁２０を閉じて、太陽熱交換器６内の湯水の流水を停止し、太陽熱交換器６内に滞留する湯水に熱量を与えて湯温を上昇させる。
【００５４】
ステップＳ６では、設定水位まで温水が供給されたかどうかを確認する。設定水位まで温水が供給されていなければ再びステップＳ１に戻り、日射量が多い時間帯かどうかを確認する。設定水位まで温水が供給された時はステップＳ７に移行し、太陽熱交換器６からの温水供給を停止する。
【００５５】
図１１は本発明の浴槽温水供給システムにおける浴槽２の温水温度および水位の制御に関するフローチャートである。
【００５６】
ステップＳ１０では、（１）式に基づき、設定水位、設定温度における目標熱量すなわち設定熱量を演算する。設定水位における水量Ｑｓは自動給湯追焚運転時の水位制御時に記憶した総水量をＲＡＭ１１０より読み込み、演算する。
【００５７】
ステップＳ１１では、図５に示すとおり流水経路を切り換えて、太陽熱交換器６により上水を加熱し、浴槽２に供給を開始する。
【００５８】
ステップＳ１２では、温水供給による水位の上昇に伴い、水位センサ４２による検出値がＲＡＭ１１０に記憶された基準水位値と一致したことを確認する。基準水位値が確認されると、一旦開閉弁２０を閉じて、浴槽２への温水供給を停止する。
【００５９】
ステップＳ１３では、切換弁３２を動作させて追焚経路を形成し、循環ポンプ３８を動作させて、追焚経路内の空気を排出するとともに浴槽２に貯留した湯水１２の温度Ｔ0 を検温する。この検温結果、ＲＡＭ１１０に記憶された基準水位に相当する水量Ｑ0 から、（５）式に基づき現在の浴槽２内の熱量を演算する。その後、太陽熱交換器６からの温水供給を再開する。
【００６０】
温水供給を開始し、水位センサ４２よりＡ／Ｄ変換器における１分解能上昇が検出されたどうかを確認する。すなわち、約２ｃｍ水位が上昇したかが確認されれば、ステップＳ１５に移行する。
【００６１】
ステップＳ１５では、温水供給による１分解能水位上昇に伴い、設定水位に到達したかどうかを確認する。設定水位に到達したときにはステップＳ１６に移行して温水供給を停止する。また、設定水位に到達していないときにはステップＳ１７に移行する。
【００６２】
ステップＳ１７では、（６）式により１分解能上昇における供給水量を演算し、（７）式に基づき、現在の総熱量を演算する。ステップＳ１８では、この演算された現在の熱量に設定水位までの差水量上水を給水したときの総熱量が目標熱量以上となるかどうかを確認する。ＮＯの場合には、浴槽２には充分な熱量が備蓄されていないものと判断し、再びステップＳ１４に移行して水位が１分解能上昇したかを確認する。ＹＥＳの場合にはステップＳ１９に移行する。
【００６３】
ステップＳ１９では、差水量分上水を導入すると目標熱量以上となるため、切換弁２８を切り換えて温水供給を停止し、かつ上水を直接浴槽２に導入する。
【００６４】
ステップＳ２０では設定水位に到達したかどうかを確認し、水位が設定水位に到達したことを確認されればステップＳ２１にて上水供給を停止するものである。
【００６５】
以上のステップにより浴槽２内の湯水は設定水位と設定温度内に調整されて満たされている。尚、この後、切換弁３２を切り換えて追焚経路を形成し、循環ポンプ３８を駆動して温度センサ４０により検温し、設定温度に到達していなければ追焚用バーナ４６を動作させて設定温度まで加熱することができる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によると以下のような効果を奏する。
ａ．太陽熱交換器に供給する水量を極端に規制することにより、単位流量当たりの受熱量を増加することができる。この結果、太陽熱温水器に容積を減少させることが可能となり、特別な補強をせずとも屋根、ベランダ等に簡単に太陽熱交換器を設置することができる。
ｂ．日射量に応じて太陽熱温水供給または上水加熱による給湯とに切り換えることができるため、浴槽への設定水位まで湯張りが可能となる。
ｃ．温水供給熱量を計測し、設定水位、設定温度に基づく熱量に近づけるべく適宜上水を導入するため、浴槽内の湯水を設定水位、設定温度に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の浴槽温水供給システムの実施形態である構成図である。
【図２】本発明の浴槽温水供給システムの実施形態における制御ブロック図である。
【図３】本発明の浴槽温水供給システムにおける上水供給に関する一実施形態を示す図である。
【図４】本発明の浴槽温水供給システムにおける上水供給に関する一実施形態を示す図である。
【図５】本発明の浴槽温水供給システムにおける温水供給に関する一実施形態を示す図である。
【図６】本発明の浴槽温水供給システムにおける上水供給に関する一実施形態を示す図である。
【図７】本発明の浴槽温水供給システムにおける追焚に関する一実施形態を示す図である。
【図８】本発明の浴槽温水供給システムにおける水位制御を表す図である。
【図９】本発明の浴槽温水供給システムにおける水位制御を表す図である。
【図１０】本発明の浴槽温水供給システムにおける温水供給運転時の基本制御フローチャートである。
【図１１】本発明の浴槽温水供給システムにおける浴槽２の温水温度および水位の制御に関するフローチャートである。
【符号の説明】
２  浴槽
４  給湯追焚装置
６  太陽熱交換器
８  戻り管
１０  往き管
１２  湯水
１４  追焚用熱交換器
１６  上水給水管
２０  開閉弁
２２  開閉弁
２４  熱交換器
２６  水量センサ
３０  供給管
３２  切換弁
３４  入水管
３６  出水管
４０  温度センサ
４２  水位センサ
４８  給水温度センサ
５０  水量センサ
５２  出湯温度センサ
５６  燃料比例弁
５８  水量規制器
６０  温水温度センサ
１００  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003859835.tif 000007
【図７】
0003859835.tif 000008
【図８】
0003859835.tif 000009
【図９】
0003859835.tif 000010
【図１０】
0003859835.tif 000011
【図１１】
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