給湯機
【課題】浴槽水の温度検出回数を削減しつつ、浴槽水の過度な温度低下を防止することのできる給湯機を提供することを目的とする。
【解決手段】浴槽１に接続された水循環路３を有し、当該水循環路３を用いて浴槽水を循環させる風呂保温浴槽循環回路Ｃを備える。浴槽水の温度が所定温度以下に低下した場合に、追い焚き加熱動作を用いて浴槽水の温度を上昇させる風呂保温動作を実行する。浴室利用者による入浴動作の有無を音で検知する音声検知部１１を備える。入浴動作が行われていないと判定された場合に、風呂保温動作を停止し、また、入浴動作が行われていないと判定された場合であっても入浴時期の学習により予測される入浴時期の到来時には風呂保温動作を起動する。
【解決手段】浴槽１に接続された水循環路３を有し、当該水循環路３を用いて浴槽水を循環させる風呂保温浴槽循環回路Ｃを備える。浴槽水の温度が所定温度以下に低下した場合に、追い焚き加熱動作を用いて浴槽水の温度を上昇させる風呂保温動作を実行する。浴室利用者による入浴動作の有無を音で検知する音声検知部１１を備える。入浴動作が行われていないと判定された場合に、風呂保温動作を停止し、また、入浴動作が行われていないと判定された場合であっても入浴時期の学習により予測される入浴時期の到来時には風呂保温動作を起動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、浴槽水の温度を一定に保つ風呂保温機能を有する給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、浴槽水の温度を一定に保つ風呂保温機能を有する風呂加熱装置が開示されている。この従来の風呂加熱装置は、浴室に配設した焦電型赤外センサによって浴室における人体の有無の検知を行い、人体が検知されない場合には、風呂保温手段の動作する時間間隔を長くするか、もしくは風呂保温手段の動作を停止させるというものである。このような構成によれば、浴槽水の温度検出回数を削減し、水循環路内の低温水の流入による浴槽水の温度低下を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１０９１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の風呂加熱装置において、浴室内に人体が検出されない場合に風呂保温手段の動作する時間間隔を長くするという手法では、長時間に渡って人体が検出されない場合であっても浴槽水の温度検出が行われることになる。このため、浴槽水の温度低下を低減するには限界があるといえる。また、上記従来の風呂加熱装置において、浴室内に人体が検出されない場合に風呂保温手段の動作を停止させるという手法が用いられている場合には、加熱手段（追い焚き動作）によって湯水の加熱が行われるのは必ず人体検知後である。このため、長時間に渡る浴槽水の温度低下により、入浴までの間に浴槽水を所望の浴槽温度に高める処理が間に合わず、快適性を損なう場合があった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、浴槽水の温度検出回数を削減しつつ、浴槽水の過度な温度低下を防止することのできる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】
【０００６】
この発明に係る給湯機は、浴槽に接続された水循環路を有し、当該水循環路を用いて浴槽水を循環させる浴槽水循環手段と、水循環路内を流れる湯を加熱する加熱手段と、水循環路を循環する湯の温度を検知することで浴槽水の温度を取得する温度検知手段とを有し、浴槽水の温度が所定温度以下に低下した場合に、加熱手段を用いて浴槽水の温度を上昇させる風呂保温手段と、浴室利用者による入浴動作の有無を判定する入浴判定手段と、入浴判定手段による入浴の判定結果に基づいて、入浴時期を学習して予測する予測手段と、入浴判定手段によって入浴動作が行われていないと判定された場合に、風呂保温手段の動作を停止し、入浴判定手段によって入浴動作が行われていないと判定された場合であっても予測手段によって予測される入浴時期の到来時には風呂保温手段を起動する起動時期制御手段と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、浴槽水の温度検出回数を削減しつつ、浴槽水の過度な温度低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明を適用する風呂保温機能を有する貯湯式給湯機であるヒートポンプ式の給湯機と浴室の構成図である。
【図２】風呂保温浴槽循環回路Ｃの詳細な構成を表した図である。
【図３】音声検知部の詳細な構成を表した図である。
【図４】本発明の実施の形態１における風呂保温動作の概要を表したタイムチャートである。
【図５】入浴に伴う音の有無の判定結果と、入浴時期（入浴時刻と入浴時間間隔）の学習により予測される次回の入浴時期とに基づいて、風呂保温動作の起動および停止を行う処理を示すフローチャートである。
【図６】湯張り完了後の入浴回数と各入浴における入浴時刻を記録する処理を示すフローチャートである。
【図７】保温動作時刻設定部が入浴時刻記録部から取得する湯張り完了時刻および入浴時刻に基づいて、風呂保温動作の起動時刻を設定する処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本発明を適用する風呂保温機能を有する貯湯式給湯機であるヒートポンプ式の給湯機１００と浴室の構成図である。図１に示すシステムは、浴槽１に供給される湯を貯える貯湯タンク１０１と、沸き上げ回路Ａと、風呂保温熱源供給回路Ｂと、風呂保温浴槽循環回路Ｃとを備えている。
【００１０】
より具体的には、沸き上げ回路Ａは、冷媒として二酸化炭素を用いるヒートポンプユニット２０１を利用して貯湯タンク１０１内の水を沸き上げるための回路であり、ヒートポンプユニット２０１とヒートポンプ循環ポンプ２０２とが順次接続されている。風呂保温熱源供給回路Ｂは、浴槽１内の浴槽水を保温するための熱源となる貯湯タンク１０１内の高温水を循環させるための回路であり、貯湯タンク１０１と追い焚き用の熱交換器２と風呂保温熱源循環ポンプ１０２とが順次接続されている。
【００１１】
風呂保温浴槽循環回路Ｃは、浴槽１と熱交換器２と循環ポンプ４と温度センサ５とが順次接続された水循環路３を有している。また、風呂保温浴槽循環回路Ｃは、浴槽水の温度を一定に保つための風呂保温動作を制御する制御装置６を有している。風呂保温動作は、浴槽水の温度が所定温度（図４を参照して後述する追焚起動浴槽温度ＴＬ）以下に低下した場合に、循環ポンプ４と風呂保温熱源循環ポンプ１０２とを起動させて、風呂保温熱源供給回路Ｂを流れる高温水と水循環路３を流れる浴槽水とを熱交換器２を介して熱交換させる（追い焚き加熱動作を行う）ことにより、浴槽水の温度を上昇させる動作である。更に、風呂保温浴槽循環回路Ｃは、入浴動作の有無を判定するために、入浴に伴う音声の有無を検出する音声検知部１１を有している。
【００１２】
図２は、風呂保温浴槽循環回路Ｃの詳細な構成を表した図である。図２に示すように、制御装置６は、時間管理部７と、入浴時刻記録部８と、保温動作時刻設定部９と、自動保温起動停止決定部１０とを有している。制御装置６は、温度センサ５で検知された湯の温度に基づいて循環ポンプ４の制御を行う。また、制御装置６には、音声検知部１１が接続されている。
【００１３】
より具体的には、時間管理部７は、時間管理を行う。入浴時刻記録部８は、音声検知部１１から取得する浴室内の音声検知情報に基づいて、湯張り完了時刻と、浴室利用者による入浴動作の行われた回数と、入浴動作ごとの入浴時刻とを記録する。保温動作時刻設定部９は、入浴時刻記録部８から取得する湯張り完了時刻および入浴時刻に基づいて、風呂保温動作の起動時刻を設定する。自動保温起動停止決定部１０は、音声検知部１１から取得する音声検知情報と保温動作時刻設定部９にて設定された風呂保温動作の起動時刻情報とに基づいて、風呂保温動作の起動および停止を決定する。
【００１４】
図３は、音声検知部１１の詳細な構成を表した図である。図３に示すように、音声検知部１１は、浴室内の音を集音するマイクロフォン１１０１と、マイクロフォンアンプ１１０２と、Ａ／Ｄコンバータ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１１０３と、計測処理回路１１０４とが順次接続された構成を有している。
【００１５】
計測処理回路１１０４は、適応フィルタ１１０５と、加算器１１０６と、ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）演算部１１０７と、判断部１１０８とから構成される。ここでは、時刻を離散値ｋで表し、適応フィルタ１１０５からの出力をｙ（ｋ）、Ａ／Ｄコンバータ１１０３からの出力信号をｘ（ｋ）、加算器１１０６からの出力をｅ（ｋ）というように、時刻の離散値ｋの関数で表す。
【００１６】
マイクロフォン１１０１に入力された音声信号は、マイクロフォンアンプ１１０２で増幅されたうえで、Ａ／Ｄコンバータ１１０３によってディジタル信号に変換される。このディジタル信号ｘ（ｋ）は、計測処理回路１１０４内の適応フィルタ１１０５へ順次入力されていく。適応フィルタ１１０５からの出力信号ｙ（ｋ）は、無音状態の参照信号としての０（入力なし）から減算される。
【００１７】
計測処理回路１１０４では、常時、無音状態の参照信号（０）とマイクロフォン１１０１で集音される音声信号との間の音声差を関数として、適応フィルタ１１０５を用いた同定が行われる。上記同定を行うために、適応フィルタ１１０５では、加算器１１０６において無音入力信号と適応フィルタ１１０５の出力信号ｙ（ｋ）との誤差信号ｅ（ｋ）（ｅ（ｋ）＝０−ｙ（ｋ））が０になるように、適応フィルタ１１０５の係数が更新される。
【００１８】
本実施形態では、適応フィルタ１１０５の係数更新アルゴリズムとして、ＬＭＳ演算部１１０７が使用されており、誤差信号ｅ（ｋ）が最小二乗法により最小となるように適応フィルタ１１０５の係数が更新される。適応フィルタ１１０５の係数を逐次更新するアルゴリズムは以下のように示される。
【００１９】
適応フィルタ１１０５における適応ディジタルフィルタの係数ベクトルをＷ、適応フィルタ１１０５の入力信号ベクトルをＸ、係数更新ステップサイズパラメータ（スカラ）をμで表すと、次式を得ることができる。
Ｗ（ｋ＋１）＝Ｗ（ｋ）＋２×μ×ｅ（ｋ）×Ｘ（ｋ）
ここで、ＷおよびＸは、下記のように長さｎのベクトルである。
Ｗ（ｋ）＝[Ｗ１（ｋ），Ｗ２（ｋ），・・・・，Ｗｎ（ｋ）]Ｔ
Ｘ（ｋ）＝[Ｘ１（ｋ），Ｘ２（ｋ），・・・・，Ｘｎ（ｋ）]Ｔ
なお、Ｔは転置を表す。また、Ｗ（ｋ）は音声の特徴関数となり、適応フィルタ１１０５への入力信号ｘ（ｋ）と出力信号ｙ（ｋ）との関係は、ｙ（ｋ）＝Ｗ（ｋ）Ｔ×Ｘ（ｋ）となる。
【００２０】
浴室内で入浴に伴う音が発生する場合、計測処理回路１１０４の特徴関数が刻々と変化するので、適応フィルタ１１０５の係数は逐次更新される。したがって、フィルタ係数の時間変化を観測し、時間変化の差分を計測することで、音声の有無の変動、つまり入浴に伴う音の有無を検出することができる。
【００２１】
上記の例で、入浴に伴う音声の有無の検出に対して適応フィルタ１１０５およびＬＭＳアルゴリズムを用いる利点は、マイクロフォン１１０１、マイクロフォンアンプ１１０２、Ａ／Ｄコンバータ１１０３などでの定常的な音声特性やマイクロフォン１１０１で集音される浴室内の定常音などの入浴に関係のない音声信号が検出される場合でも、適応フィルタ１１０５の係数の収束によって無音状態と判定することができ、入浴に伴う音声の有無をより明確に判別できる効果があるためである。
【００２２】
次に判断部１１０８では、ＬＭＳ演算部１１０７で更新されるフィルタ係数を取得し、そのフィルタ係数の時間的な差分を常時監視する。フィルタ係数の差分の値があらかじめ設定した閾値を超えた場合は、入浴に伴う音声が発生したと判断するが、閾値を超えない場合は入浴に伴う音声は発生していないと判断する。
【００２３】
より具体的には、ΔＷ（ｋ）＝Ｗ（ｋ）−Ｗ（ｋ−１）で表される係数ベクトルＷの差分を考える。このΔＷ（ｋ）は、時刻ｋ−１から時刻ｋへのフィルタ係数の変化量を表す。そして、ベクトルΔＷ（ｋ）の各成分の二乗和をＤ（ｋ）とする。Δｔを時刻ｋ−１と時刻ｋまでの時間間隔とする。
【００２４】
判断部１１０８は、ＬＭＳ演算部１１０７で更新されるフィルタ係数に基づき、ΔｔごとにＤ（ｋ）を算出して監視を行う。そして、Ｄ（ｋ）が閾値を超えた状態があらかじめ設定した一定時間(たとえば１０秒間)継続した場合には、音声が発生したと判断し、閾値を超えない場合には、音声が発生していないと判断する。また、判断部１１０８は、音声の有無を判断した結果を音声検知部１１の外部の装置（制御装置６）へ通報する。
【００２５】
次に、上記のように構成されたヒートポンプ式の給湯機１００における特徴的な風呂保温動作について説明する。
【００２６】
図４は、本発明の実施の形態１における風呂保温動作の概要を表したタイムチャートであり、浴室内の入浴時の音の検出状態と、浴槽水温度の変化と、風呂保温動作の起動および停止と、追い焚き加熱動作の起動および停止との関係を示す模式図である。
【００２７】
本実施形態では、風呂保温動作の起動を伴う風呂湯張り動作が起動した後に、湯張りが完了した場合であっても、そのまま風呂保温動作の起動を維持しないようになっている。浴室の音が検出されない場合には入浴が行われていないため、湯水の温度が低下しても追焚き加熱動作を行う必要が無い。このため、このような場合には、風呂保温動作を停止することで、浴槽水の温度検知動作に伴って水循環路３などから低温水が浴槽１に流入することを防止することができる。
【００２８】
制御装置６は、浴室利用者の入浴時期（より具体的には、入浴時刻および入浴時間間隔）を学習して予測する機能を有している。このような機能については、図６および７のフローチャートを参照して後述する。本実施形態では、湯張り完了後に浴室内で音を検知した場合、または、入浴時期の学習により予測される入浴時刻もしくは入浴時間間隔が経過した場合に、風呂保温動作が起動するようにしている。
【００２９】
図４において、黒丸が付された時刻は、湯張り完了（または入浴終了）時刻を表している。図４に示す例は、湯張り完了後において、入浴時間間隔の学習値に基づく風呂保温動作の起動時刻（黒の三角印）、入浴時間の学習値に基づく風呂保温動作の起動時刻（白の三角印）、および浴室音声検知判定（黒の逆三角印）の順で、風呂保温動作の起動時期が到来するケースを示している。
【００３０】
本実施形態では、図４に示すように、湯張り完了時刻の経過後に、浴室内で音が一定時間の間に検知されなかった場合（浴室音声未検出判定（白の逆三角印）がなされた場合）には、入浴が行われていないと判別され、風呂保温動作が停止される（保温動作起動停止フラグＦＬＧがＯＦＦとされる）ようになっている。この場合には、浴室内での音を検知するまで、または入浴時期の学習により予測される入浴時刻等が到来するまで、風呂保温手段は起動しない。その結果、浴槽水の温度検知が行われず、浴槽水の温度は、図４に示すように、当該温度検知の影響ではなく放熱の影響で低下している。
【００３１】
図４に示す例では、その後、入浴時間間隔の学習値による入浴時間間隔の予測に基づく風呂保温動作の起動予定時刻（黒の三角印）が到来した時に、風呂保温動作が一時的に起動され、また、起動と同時に浴槽水の温度検知が実行される。この例では、当該起動予定時刻の到来時には、浴槽水温度が追焚起動浴槽温度ＴＬにまで低下していないので、追い焚き加熱動作は実行されない。図４に示す例では、その後、入浴時間の学習値による入浴時間の予測に基づく風呂保温動作の起動予定時刻（白の三角印）が到来した時に、風呂保温動作が一時的に起動され、また、起動と同時に浴槽水の温度検知が実行される。この例では、当該起動予定時間の到来時には、浴槽水温度が追焚起動浴槽温度ＴＬ以下にまで低下している。このため、浴槽水温度が追焚停止浴槽温度ＴＨに到達するまで追い焚き加熱動作が実行される。
【００３２】
更に、図４に示す例では、その後、浴室内の音が検知された際に風呂保温動作が起動されるとともに、浴槽水の温度検知が実行される。この場合には、図４に示すように、浴槽水温度が追焚起動浴槽温度ＴＬにまで低下していないので、追い焚き加熱動作は実行されない。そして、その後、浴室内の音が継続的に検知されている場合には、風呂保温手段が継続して起動され、所定の時間間隔が経過した場合に浴槽水の温度検知が実行されるようになる。
【００３３】
図５は、入浴に伴う音の有無の判定結果と、入浴時期（入浴時刻と入浴時間間隔）の学習により予測される次回の入浴時期とに基づいて、風呂保温動作の起動および停止を行う処理を示すフローチャートである。なお、音声検知部１１による入浴の検知では、音声の有無を判定の条件に用いるため、音声が検知されないまま一定の時間が経過した場合に、入浴が終了したと判定するようにしている。ここでは、そのような一定の経過時間の一例として、不在判定時間を１０分とした。
【００３４】
Ｓ１０１では、保温動作起動停止フラグＦＬＧがＯＮ状態（風呂保温動作が起動状態）に初期化されるとともに、音声検出時点からの経過時間であるＴｃｎｔが０秒に初期化される。次いで、Ｓ１０２では、１秒毎に在・不在の状態検知（入浴に伴う音の検知）を行うために、１秒の待機時間が設けられる。
【００３５】
次に、Ｓ１０３において上記経過時間Ｔｃｎｔが更新されたうえで、Ｓ１０４では、保温動作時刻設定部９から取得した時刻であってｉ番目入浴向け保温動作起動予定時刻となる時刻Ｔｓ(ｉ)と現在時刻Ｔｒｅａｌとが等値であるか否かが比較される。この時刻Ｔｓ(ｉ)は、後述する図７に示すフローチャートの処理により設定される値である。Ｓ１０４の判定が行われた結果、上記２つの時刻が等値である場合にはＳ１０７へ、異なる場合にはＳ１０５へ移行する。
【００３６】
Ｓ１０５では、湯張りを含む前回入浴イベント時刻（湯張り完了時刻もしくは前回入浴時刻）Ｔｐｒｖと保温動作時刻設定部９から取得したｉ番目入浴向け入浴時間間隔ΔＴｓ（ｉ）を加算して得られる保温動作起動予定時刻が等値であるか否かが比較される。このｉ番目入浴向け入浴時間間隔ΔＴｓ（ｉ）も、後述する図７に示すフローチャートの処理により設定される値である。Ｓ１０５の判定が行われた結果、上記２つの時刻が等値である場合にはＳ１０７へ、異なる場合はＳ１０６へ移行する。
【００３７】
Ｓ１０６では、マイクロフォン１１０１からの浴室の音声検出情報が取得されたか否かが判別される。その結果、音声が検出された場合には、Ｓ１０７にて経過時間Ｔｃｎｔが０にクリアされた後に、Ｓ１０８にて保温動作起動停止フラグＦＬＧがＯＦＦであるか否かが判別される。その結果、このフラグＦＬＧがＯＦＦである場合には、Ｓ１０９にて当該フラグＦＬＧがＯＮに設定される（風呂保温動作が起動状態とされる）。
【００３８】
一方、Ｓ１０６において音声が検出されない場合には、Ｓ１１０にて経過時間Ｔｃｎｔと不在判定時間定数Ｔａｂｓ（例えば、１０分）とが比較される。その結果、経過時間Ｔｃｎｔが不在判定時間定数Ｔａｂｓを超えている場合には、浴室内に人が不在であると判断され、Ｓ１１１にて保温動作起動停止フラグＦＬＧがＯＦＦに設定される（風呂保温動作が停止状態とされる）。
【００３９】
図６は、湯張り完了後の入浴回数と各入浴における入浴時刻を記録する処理を示すフローチャートである。ここでは、過去の湯張り動作毎の入浴を、１日１回湯張り動作があると想定して１週間分に渡って記録するために、湯張り毎（別）の入浴回数および入浴時刻を記録するデータ配列Ｔａｒｒａｙ（ｄ，ｉ）を用いるようにしている。データ配列Ｔａｒｒａｙ（ｄ，ｉ）におけるｄは、過去の湯張り動作の順番を示す湯張り順序カウンタであり、前回の湯張りを０、過去７回前の湯張りを６として、７回分の湯張りを数えるものである。ｉは、湯張りごとの湯張りを含む入浴イベント回数カウンタであり、湯張りを０、最初の入浴を１としたうえで、それ以降の入浴回数を順番に入浴毎に数えるものである。
【００４０】
図６において、Ｓ２０１では、湯張りごとの入浴イベントの回数を数えるカウンタｉが０に、過去の湯張りの順番を示す湯張り順序カウンタｄが６に、それぞれ初期化される。次いで、Ｓ２０２では、湯張り動作と風呂保温動作を含む風呂機能の起動の有無が判別される。その結果、風呂機能がＯＮの場合は、Ｓ２０３にて湯張りの完了の有無が判別される。
【００４１】
Ｓ２０３において湯張りが完了したと判定された場合には、Ｓ２０４およびＳ２０５にてデータ配列Ｔａｒｒａｙ（ｄ，ｉ）を湯張り一回分だけ更新するために、湯張り１回分ずつデータのシフト操作が行われる。
【００４２】
次に、Ｓ２０６では、ｄ−１番目の湯張りの入浴時刻記録がすべてシフトされたことを確認するため、湯張り毎（別）の入浴回数記録データ配列Ｂｃｎｔ（ｄ−１）と湯張り毎の入浴イベント回数カウンタｉとが比較される。その結果、当該カウンタｉが当該データ配列Ｂｃｎｔ（ｄ−１）も大きい場合は、データのシフト動作が終了され、Ｓ２０７にて、Ｂｃｎｔ（ｄ−１）がＢｃｎｔ（ｄ）にシフトされる。
【００４３】
次に、７回分の湯張りの入浴時刻データをすべてシフトするため、Ｓ２０８では、ひとつ新しいデータをシフト操作するために湯張り順序カウンタｄが減算されるとともに、湯張りを含む入浴イベント回数カウンタｉが０に初期化される。次いで、Ｓ２０９にて、湯張り順序カウンタｄが１より小さいか否かが比較され、その結果、小さい場合は湯張り別の入浴時刻記録データ配列Ｔａｒｒａｙ（ｄ，ｉ）のデータがすべてシフトされたとみなされ、Ｓ２１０に移行する。
【００４４】
次に、前回湯張り時の入浴時刻データ配列Ｔｄａｙ（ｉ）のデータを湯張り別の入浴時刻記録データ配列Ｔａｒｒａｙ（ｄ，ｉ）に格納する処理のために、Ｓ２１０では、入浴イベント回数カウンタｉが０に初期化される。次いで、Ｓ２１１において、湯張り別の入浴時刻記録データ配列Ｔａｒｒａｙ（ｄ，ｉ）のうちで一番新しい湯張り時のデータを格納する記録データ配列Ｔａｒｒａｙ（０，ｉ）に、前回湯張り時の入浴時刻データ配列Ｔｄａｙ（ｉ）を格納する処理が行われる。
【００４５】
具体的には、Ｓ２１２、Ｓ２１３において、前回湯張り時の入浴回数Ｂｄａｙと入浴イベント回数カウンタｉとが比較される。その結果、当該カウンタｉが前回湯張り時のＢｄａｙより大きい場合には、データの格納処理が完了したと判断できる。この場合には、Ｓ２１４において、湯張り別の入浴回数記録データ配列Ｂｃｎｔ（ｉ）のうちの一番新しい湯張り時のデータ格納場所Ｂｃｎｔ（０）に、前回湯張りの入浴回数Ｂｄａｙが格納される。更に、湯張りを含む前回入浴イベント時刻Ｔｐｒｖと入浴イベント回数カウンタｉが０に初期化される。
【００４６】
次に、湯張り完了時刻および入浴時刻を記録するために、Ｓ２１５において、湯張り後の入浴時刻データ配列Ｔｄａｙ（ｉ）に現在時刻Ｔｒｅａｌが記録されるとともに、自動動作起動停止決定部１０で用いる前回入浴イベント時刻（湯張り完了時刻もしくは前回入浴時刻）Ｔｐｒｖに現在時刻Ｔｒｅａｌが格納される。
【００４７】
次に、湯張り後の入浴時刻データ配列Ｔｄａｙ（ｉ）における次のデータ格納場所にデータを格納するため、Ｓ２１６では、入浴イベント回数カウンタｉが加算される。次いで、Ｓ２１７では、湯張り動作と風呂保温動作を含む風呂機能がＯＮであるかＯＦＦであるかが判別される。その結果、風呂機能がＯＦＦである場合には、今回の湯張りにおける入浴時刻の記録が終了され、Ｓ２０１に移行する。一方、風呂機能がＯＮである場合には、Ｓ２１８にて浴室の音声監視が行われる。その結果、入浴に伴う音声が検出された場合には、Ｓ２１５へ移行して、湯張り後の入浴時刻データ配列Ｔｄａｙ（ｉ）に、現在時刻Ｔｒｅａｌと湯張りを含む前回入浴イベント時刻Ｔｐｒｖが記録される。
【００４８】
図７は、保温動作時刻設定部９が入浴時刻記録部８から取得する湯張り完了時刻および入浴時刻に基づいて、風呂保温動作の起動時刻を設定する処理を示すフローチャートである。図７においては、先ず、湯張り別の入浴時刻記録データ配列Ｔａｒｒａｙ（ｄ，ｉ）における湯張りを除く入浴時刻を処理するために、Ｓ３０１にて、湯張りを含む入浴イベント回数カウンタｉが１に初期化される。
【００４９】
次に、Ｓ３０２において、湯張り順序カウンタｄ＝０〜６までのすべてのＴａｒｒａｙ（ｄ，ｉ）におけるｉ番目入浴のうちの最も遅い入浴時刻が、湯張り後のｉ番目入浴時刻Ｔｓ（ｉ）に格納される。Ｓ３０２では、更に、同じ湯張り時における前回入浴時刻Ｔａｒｒａｙ（ｄ，ｉ−１）と今回入浴時刻Ｔａｒｒａｙ（ｄ，ｉ）との差の最大となる時間間隔が入浴順番毎に計算されたうえで、ｉ番目入浴向け入浴時間間隔ΔＴｓ（ｉ）にそれぞれ記録される。
【００５０】
次に、操作する入浴の順番を進めるために、Ｓ３０３では、湯張りを含む入浴イベント回数カウンタｉが１だけ加算される。次いで、湯張り別の入力回数記録データ配列Ｂｃｎｔ（ｄ）に格納されたデータのうちの最小の入浴回数分でＳ３０１の処理を行うようにするために、Ｓ３０４において、当該データ配列Ｂｃｎｔ（ｄ）の最小値と湯張りを含む入浴イベント回数カウンタｉとが比較される。その結果、湯張りを含む入浴イベント回数カウンタｉが上記データ配列Ｂｃｎｔ（ｄ）の最小値より大きい場合は、この図７における保温動作時刻設定部９に関する一連の処理が終了される。
【００５１】
以上説明した図５〜７に示す処理によれば、各湯張り動作後の入浴順番（入浴イベント回数カウンタｉ）と関連付けられた状態で各入浴時刻が図６に示す処理によって入浴時刻記録部８に記録（学習）されたうえで、過去の入浴時期（入浴時刻および入浴時間間隔）の学習結果に基づいて予測される入浴時期となるように風呂保温手段を起動させるべき予測時刻が図７に示す処理によって設定される。そのうえで、図５に示す処理により、浴室内で音が検知された場合、または、入浴時期の学習により予測される入浴時刻もしくは入浴時間間隔が経過した場合にのみ、風呂保温動作が起動するように制御される。
【００５２】
これにより、浴室における音声によって入浴の有無が検知されることで、入浴がない場合には風呂保温機能（風呂保温動作）を停止することができるので、浴槽水の温度検知に伴う浴槽１への低温水の流入を抑制することができる。このため、貯湯タンク１０１内の熱量の余分な消費を減らすことで、省エネルギー性を高めることが可能である。更に、湯張り後の入浴時間の学習によって、浴室内の音が検出されない状況下では入浴が行われると見込まれるタイミングでのみ風呂保温動作を一時的に起動することで、入浴が行われる際に、浴槽水の温度が下がり過ぎている状況が生ずるのを抑制することができ、入浴時の快適性を損なわない。そのうえ、上記図５に示す処理によれば、学習結果による風呂保温動作の一時的な起動は、入浴と入浴の間で最大２回（Ｓ１０４またはＳ１０５の判定が成立した場合）までに抑えられる。このため、浴槽１への低温水の流入が最低限に抑えられるので、省エネルギー性能を高めることが可能である。
【００５３】
また、上記図７に示す処理によれば、風呂保温手段を起動させるべき予測時刻である湯張り後のｉ番目入浴時刻Ｔｓ（ｉ）として、湯張り順序カウンタｄ＝０〜６までのすべてのＴａｒｒａｙ（ｄ，ｉ）におけるｉ番目入浴のうちの最も遅い入浴時刻（最遅入浴時刻）が使用される。また、同じ湯張り時における前回入浴時刻Ｔａｒｒａｙ（ｄ，ｉ−１）と今回入浴時刻Ｔａｒｒａｙ（ｄ，ｉ）との差の最大となる時間間隔（最長入浴時間間隔）が、風呂保温手段を起動させるべき予測時刻を設定する際の入浴時間間隔として使用される。入浴時刻または入浴時間間隔の学習値として上記のような最遅入浴時刻または最長入浴時間間隔が使用されることにより、浴室内の音が未検出である期間中に風呂保温動作が極力起動しないようにすることができ、浴槽水の温度検出回数をより削減することができる。
【００５４】
また、上記図６および７に示す処理によれば、各湯張り動作後の入浴順番（入浴イベント回数カウンタｉ）と関連付けられた状態で（言い換えれば、入浴順番ごとに）、上記最遅入浴時間または最長入浴時間間隔が取得される。このような処理によって入浴順番ごとに風呂保温動作を起動させるべき予測時刻が設定されることにより、複数の浴室利用者の各湯張り動作後の（例えば毎日の）入浴順番が習慣的に同じようになっている場合において、各入浴順番における入浴時期の傾向を学習して、風呂保温動作を起動させるべき時期をより適切に設定することができる。
【００５５】
なお、本実施の形態１では、入浴有無の検知を浴室内の音声検知により行ったが、それ以外の人体検知手段、例えば赤外線や映像による検知、浴室内の明暗による検知、あるいは入浴者による操作による人体検知などでよってもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１ 浴槽
２ 熱交換器
３ 水循環路
４ 循環ポンプ
５ 温度センサ
６ 制御装置
７ 時間管理部
８ 入浴時刻記録部
９ 保温動作時刻設定部
１０ 自動保温起動停止決定部
１１ 音声検知部
１００ ヒートポンプ式給湯機
１０１ 貯湯タンク
１０２ 風呂保温熱源循環ポンプ
２０１ ヒートポンプユニット
１１０１ マイクロフォン
１１０５ 適応フィルタ
１１０７ ＬＭＳ演算部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、浴槽水の温度を一定に保つ風呂保温機能を有する給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、浴槽水の温度を一定に保つ風呂保温機能を有する風呂加熱装置が開示されている。この従来の風呂加熱装置は、浴室に配設した焦電型赤外センサによって浴室における人体の有無の検知を行い、人体が検知されない場合には、風呂保温手段の動作する時間間隔を長くするか、もしくは風呂保温手段の動作を停止させるというものである。このような構成によれば、浴槽水の温度検出回数を削減し、水循環路内の低温水の流入による浴槽水の温度低下を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１０９１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の風呂加熱装置において、浴室内に人体が検出されない場合に風呂保温手段の動作する時間間隔を長くするという手法では、長時間に渡って人体が検出されない場合であっても浴槽水の温度検出が行われることになる。このため、浴槽水の温度低下を低減するには限界があるといえる。また、上記従来の風呂加熱装置において、浴室内に人体が検出されない場合に風呂保温手段の動作を停止させるという手法が用いられている場合には、加熱手段（追い焚き動作）によって湯水の加熱が行われるのは必ず人体検知後である。このため、長時間に渡る浴槽水の温度低下により、入浴までの間に浴槽水を所望の浴槽温度に高める処理が間に合わず、快適性を損なう場合があった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、浴槽水の温度検出回数を削減しつつ、浴槽水の過度な温度低下を防止することのできる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】
【０００６】
この発明に係る給湯機は、浴槽に接続された水循環路を有し、当該水循環路を用いて浴槽水を循環させる浴槽水循環手段と、水循環路内を流れる湯を加熱する加熱手段と、水循環路を循環する湯の温度を検知することで浴槽水の温度を取得する温度検知手段とを有し、浴槽水の温度が所定温度以下に低下した場合に、加熱手段を用いて浴槽水の温度を上昇させる風呂保温手段と、浴室利用者による入浴動作の有無を判定する入浴判定手段と、入浴判定手段による入浴の判定結果に基づいて、入浴時期を学習して予測する予測手段と、入浴判定手段によって入浴動作が行われていないと判定された場合に、風呂保温手段の動作を停止し、入浴判定手段によって入浴動作が行われていないと判定された場合であっても予測手段によって予測される入浴時期の到来時には風呂保温手段を起動する起動時期制御手段と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、浴槽水の温度検出回数を削減しつつ、浴槽水の過度な温度低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明を適用する風呂保温機能を有する貯湯式給湯機であるヒートポンプ式の給湯機と浴室の構成図である。
【図２】風呂保温浴槽循環回路Ｃの詳細な構成を表した図である。
【図３】音声検知部の詳細な構成を表した図である。
【図４】本発明の実施の形態１における風呂保温動作の概要を表したタイムチャートである。
【図５】入浴に伴う音の有無の判定結果と、入浴時期（入浴時刻と入浴時間間隔）の学習により予測される次回の入浴時期とに基づいて、風呂保温動作の起動および停止を行う処理を示すフローチャートである。
【図６】湯張り完了後の入浴回数と各入浴における入浴時刻を記録する処理を示すフローチャートである。
【図７】保温動作時刻設定部が入浴時刻記録部から取得する湯張り完了時刻および入浴時刻に基づいて、風呂保温動作の起動時刻を設定する処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本発明を適用する風呂保温機能を有する貯湯式給湯機であるヒートポンプ式の給湯機１００と浴室の構成図である。図１に示すシステムは、浴槽１に供給される湯を貯える貯湯タンク１０１と、沸き上げ回路Ａと、風呂保温熱源供給回路Ｂと、風呂保温浴槽循環回路Ｃとを備えている。
【００１０】
より具体的には、沸き上げ回路Ａは、冷媒として二酸化炭素を用いるヒートポンプユニット２０１を利用して貯湯タンク１０１内の水を沸き上げるための回路であり、ヒートポンプユニット２０１とヒートポンプ循環ポンプ２０２とが順次接続されている。風呂保温熱源供給回路Ｂは、浴槽１内の浴槽水を保温するための熱源となる貯湯タンク１０１内の高温水を循環させるための回路であり、貯湯タンク１０１と追い焚き用の熱交換器２と風呂保温熱源循環ポンプ１０２とが順次接続されている。
【００１１】
風呂保温浴槽循環回路Ｃは、浴槽１と熱交換器２と循環ポンプ４と温度センサ５とが順次接続された水循環路３を有している。また、風呂保温浴槽循環回路Ｃは、浴槽水の温度を一定に保つための風呂保温動作を制御する制御装置６を有している。風呂保温動作は、浴槽水の温度が所定温度（図４を参照して後述する追焚起動浴槽温度ＴＬ）以下に低下した場合に、循環ポンプ４と風呂保温熱源循環ポンプ１０２とを起動させて、風呂保温熱源供給回路Ｂを流れる高温水と水循環路３を流れる浴槽水とを熱交換器２を介して熱交換させる（追い焚き加熱動作を行う）ことにより、浴槽水の温度を上昇させる動作である。更に、風呂保温浴槽循環回路Ｃは、入浴動作の有無を判定するために、入浴に伴う音声の有無を検出する音声検知部１１を有している。
【００１２】
図２は、風呂保温浴槽循環回路Ｃの詳細な構成を表した図である。図２に示すように、制御装置６は、時間管理部７と、入浴時刻記録部８と、保温動作時刻設定部９と、自動保温起動停止決定部１０とを有している。制御装置６は、温度センサ５で検知された湯の温度に基づいて循環ポンプ４の制御を行う。また、制御装置６には、音声検知部１１が接続されている。
【００１３】
より具体的には、時間管理部７は、時間管理を行う。入浴時刻記録部８は、音声検知部１１から取得する浴室内の音声検知情報に基づいて、湯張り完了時刻と、浴室利用者による入浴動作の行われた回数と、入浴動作ごとの入浴時刻とを記録する。保温動作時刻設定部９は、入浴時刻記録部８から取得する湯張り完了時刻および入浴時刻に基づいて、風呂保温動作の起動時刻を設定する。自動保温起動停止決定部１０は、音声検知部１１から取得する音声検知情報と保温動作時刻設定部９にて設定された風呂保温動作の起動時刻情報とに基づいて、風呂保温動作の起動および停止を決定する。
【００１４】
図３は、音声検知部１１の詳細な構成を表した図である。図３に示すように、音声検知部１１は、浴室内の音を集音するマイクロフォン１１０１と、マイクロフォンアンプ１１０２と、Ａ／Ｄコンバータ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１１０３と、計測処理回路１１０４とが順次接続された構成を有している。
【００１５】
計測処理回路１１０４は、適応フィルタ１１０５と、加算器１１０６と、ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）演算部１１０７と、判断部１１０８とから構成される。ここでは、時刻を離散値ｋで表し、適応フィルタ１１０５からの出力をｙ（ｋ）、Ａ／Ｄコンバータ１１０３からの出力信号をｘ（ｋ）、加算器１１０６からの出力をｅ（ｋ）というように、時刻の離散値ｋの関数で表す。
【００１６】
マイクロフォン１１０１に入力された音声信号は、マイクロフォンアンプ１１０２で増幅されたうえで、Ａ／Ｄコンバータ１１０３によってディジタル信号に変換される。このディジタル信号ｘ（ｋ）は、計測処理回路１１０４内の適応フィルタ１１０５へ順次入力されていく。適応フィルタ１１０５からの出力信号ｙ（ｋ）は、無音状態の参照信号としての０（入力なし）から減算される。
【００１７】
計測処理回路１１０４では、常時、無音状態の参照信号（０）とマイクロフォン１１０１で集音される音声信号との間の音声差を関数として、適応フィルタ１１０５を用いた同定が行われる。上記同定を行うために、適応フィルタ１１０５では、加算器１１０６において無音入力信号と適応フィルタ１１０５の出力信号ｙ（ｋ）との誤差信号ｅ（ｋ）（ｅ（ｋ）＝０−ｙ（ｋ））が０になるように、適応フィルタ１１０５の係数が更新される。
【００１８】
本実施形態では、適応フィルタ１１０５の係数更新アルゴリズムとして、ＬＭＳ演算部１１０７が使用されており、誤差信号ｅ（ｋ）が最小二乗法により最小となるように適応フィルタ１１０５の係数が更新される。適応フィルタ１１０５の係数を逐次更新するアルゴリズムは以下のように示される。
【００１９】
適応フィルタ１１０５における適応ディジタルフィルタの係数ベクトルをＷ、適応フィルタ１１０５の入力信号ベクトルをＸ、係数更新ステップサイズパラメータ（スカラ）をμで表すと、次式を得ることができる。
Ｗ（ｋ＋１）＝Ｗ（ｋ）＋２×μ×ｅ（ｋ）×Ｘ（ｋ）
ここで、ＷおよびＸは、下記のように長さｎのベクトルである。
Ｗ（ｋ）＝[Ｗ１（ｋ），Ｗ２（ｋ），・・・・，Ｗｎ（ｋ）]Ｔ
Ｘ（ｋ）＝[Ｘ１（ｋ），Ｘ２（ｋ），・・・・，Ｘｎ（ｋ）]Ｔ
なお、Ｔは転置を表す。また、Ｗ（ｋ）は音声の特徴関数となり、適応フィルタ１１０５への入力信号ｘ（ｋ）と出力信号ｙ（ｋ）との関係は、ｙ（ｋ）＝Ｗ（ｋ）Ｔ×Ｘ（ｋ）となる。
【００２０】
浴室内で入浴に伴う音が発生する場合、計測処理回路１１０４の特徴関数が刻々と変化するので、適応フィルタ１１０５の係数は逐次更新される。したがって、フィルタ係数の時間変化を観測し、時間変化の差分を計測することで、音声の有無の変動、つまり入浴に伴う音の有無を検出することができる。
【００２１】
上記の例で、入浴に伴う音声の有無の検出に対して適応フィルタ１１０５およびＬＭＳアルゴリズムを用いる利点は、マイクロフォン１１０１、マイクロフォンアンプ１１０２、Ａ／Ｄコンバータ１１０３などでの定常的な音声特性やマイクロフォン１１０１で集音される浴室内の定常音などの入浴に関係のない音声信号が検出される場合でも、適応フィルタ１１０５の係数の収束によって無音状態と判定することができ、入浴に伴う音声の有無をより明確に判別できる効果があるためである。
【００２２】
次に判断部１１０８では、ＬＭＳ演算部１１０７で更新されるフィルタ係数を取得し、そのフィルタ係数の時間的な差分を常時監視する。フィルタ係数の差分の値があらかじめ設定した閾値を超えた場合は、入浴に伴う音声が発生したと判断するが、閾値を超えない場合は入浴に伴う音声は発生していないと判断する。
【００２３】
より具体的には、ΔＷ（ｋ）＝Ｗ（ｋ）−Ｗ（ｋ−１）で表される係数ベクトルＷの差分を考える。このΔＷ（ｋ）は、時刻ｋ−１から時刻ｋへのフィルタ係数の変化量を表す。そして、ベクトルΔＷ（ｋ）の各成分の二乗和をＤ（ｋ）とする。Δｔを時刻ｋ−１と時刻ｋまでの時間間隔とする。
【００２４】
判断部１１０８は、ＬＭＳ演算部１１０７で更新されるフィルタ係数に基づき、ΔｔごとにＤ（ｋ）を算出して監視を行う。そして、Ｄ（ｋ）が閾値を超えた状態があらかじめ設定した一定時間(たとえば１０秒間)継続した場合には、音声が発生したと判断し、閾値を超えない場合には、音声が発生していないと判断する。また、判断部１１０８は、音声の有無を判断した結果を音声検知部１１の外部の装置（制御装置６）へ通報する。
【００２５】
次に、上記のように構成されたヒートポンプ式の給湯機１００における特徴的な風呂保温動作について説明する。
【００２６】
図４は、本発明の実施の形態１における風呂保温動作の概要を表したタイムチャートであり、浴室内の入浴時の音の検出状態と、浴槽水温度の変化と、風呂保温動作の起動および停止と、追い焚き加熱動作の起動および停止との関係を示す模式図である。
【００２７】
本実施形態では、風呂保温動作の起動を伴う風呂湯張り動作が起動した後に、湯張りが完了した場合であっても、そのまま風呂保温動作の起動を維持しないようになっている。浴室の音が検出されない場合には入浴が行われていないため、湯水の温度が低下しても追焚き加熱動作を行う必要が無い。このため、このような場合には、風呂保温動作を停止することで、浴槽水の温度検知動作に伴って水循環路３などから低温水が浴槽１に流入することを防止することができる。
【００２８】
制御装置６は、浴室利用者の入浴時期（より具体的には、入浴時刻および入浴時間間隔）を学習して予測する機能を有している。このような機能については、図６および７のフローチャートを参照して後述する。本実施形態では、湯張り完了後に浴室内で音を検知した場合、または、入浴時期の学習により予測される入浴時刻もしくは入浴時間間隔が経過した場合に、風呂保温動作が起動するようにしている。
【００２９】
図４において、黒丸が付された時刻は、湯張り完了（または入浴終了）時刻を表している。図４に示す例は、湯張り完了後において、入浴時間間隔の学習値に基づく風呂保温動作の起動時刻（黒の三角印）、入浴時間の学習値に基づく風呂保温動作の起動時刻（白の三角印）、および浴室音声検知判定（黒の逆三角印）の順で、風呂保温動作の起動時期が到来するケースを示している。
【００３０】
本実施形態では、図４に示すように、湯張り完了時刻の経過後に、浴室内で音が一定時間の間に検知されなかった場合（浴室音声未検出判定（白の逆三角印）がなされた場合）には、入浴が行われていないと判別され、風呂保温動作が停止される（保温動作起動停止フラグＦＬＧがＯＦＦとされる）ようになっている。この場合には、浴室内での音を検知するまで、または入浴時期の学習により予測される入浴時刻等が到来するまで、風呂保温手段は起動しない。その結果、浴槽水の温度検知が行われず、浴槽水の温度は、図４に示すように、当該温度検知の影響ではなく放熱の影響で低下している。
【００３１】
図４に示す例では、その後、入浴時間間隔の学習値による入浴時間間隔の予測に基づく風呂保温動作の起動予定時刻（黒の三角印）が到来した時に、風呂保温動作が一時的に起動され、また、起動と同時に浴槽水の温度検知が実行される。この例では、当該起動予定時刻の到来時には、浴槽水温度が追焚起動浴槽温度ＴＬにまで低下していないので、追い焚き加熱動作は実行されない。図４に示す例では、その後、入浴時間の学習値による入浴時間の予測に基づく風呂保温動作の起動予定時刻（白の三角印）が到来した時に、風呂保温動作が一時的に起動され、また、起動と同時に浴槽水の温度検知が実行される。この例では、当該起動予定時間の到来時には、浴槽水温度が追焚起動浴槽温度ＴＬ以下にまで低下している。このため、浴槽水温度が追焚停止浴槽温度ＴＨに到達するまで追い焚き加熱動作が実行される。
【００３２】
更に、図４に示す例では、その後、浴室内の音が検知された際に風呂保温動作が起動されるとともに、浴槽水の温度検知が実行される。この場合には、図４に示すように、浴槽水温度が追焚起動浴槽温度ＴＬにまで低下していないので、追い焚き加熱動作は実行されない。そして、その後、浴室内の音が継続的に検知されている場合には、風呂保温手段が継続して起動され、所定の時間間隔が経過した場合に浴槽水の温度検知が実行されるようになる。
【００３３】
図５は、入浴に伴う音の有無の判定結果と、入浴時期（入浴時刻と入浴時間間隔）の学習により予測される次回の入浴時期とに基づいて、風呂保温動作の起動および停止を行う処理を示すフローチャートである。なお、音声検知部１１による入浴の検知では、音声の有無を判定の条件に用いるため、音声が検知されないまま一定の時間が経過した場合に、入浴が終了したと判定するようにしている。ここでは、そのような一定の経過時間の一例として、不在判定時間を１０分とした。
【００３４】
Ｓ１０１では、保温動作起動停止フラグＦＬＧがＯＮ状態（風呂保温動作が起動状態）に初期化されるとともに、音声検出時点からの経過時間であるＴｃｎｔが０秒に初期化される。次いで、Ｓ１０２では、１秒毎に在・不在の状態検知（入浴に伴う音の検知）を行うために、１秒の待機時間が設けられる。
【００３５】
次に、Ｓ１０３において上記経過時間Ｔｃｎｔが更新されたうえで、Ｓ１０４では、保温動作時刻設定部９から取得した時刻であってｉ番目入浴向け保温動作起動予定時刻となる時刻Ｔｓ(ｉ)と現在時刻Ｔｒｅａｌとが等値であるか否かが比較される。この時刻Ｔｓ(ｉ)は、後述する図７に示すフローチャートの処理により設定される値である。Ｓ１０４の判定が行われた結果、上記２つの時刻が等値である場合にはＳ１０７へ、異なる場合にはＳ１０５へ移行する。
【００３６】
Ｓ１０５では、湯張りを含む前回入浴イベント時刻（湯張り完了時刻もしくは前回入浴時刻）Ｔｐｒｖと保温動作時刻設定部９から取得したｉ番目入浴向け入浴時間間隔ΔＴｓ（ｉ）を加算して得られる保温動作起動予定時刻が等値であるか否かが比較される。このｉ番目入浴向け入浴時間間隔ΔＴｓ（ｉ）も、後述する図７に示すフローチャートの処理により設定される値である。Ｓ１０５の判定が行われた結果、上記２つの時刻が等値である場合にはＳ１０７へ、異なる場合はＳ１０６へ移行する。
【００３７】
Ｓ１０６では、マイクロフォン１１０１からの浴室の音声検出情報が取得されたか否かが判別される。その結果、音声が検出された場合には、Ｓ１０７にて経過時間Ｔｃｎｔが０にクリアされた後に、Ｓ１０８にて保温動作起動停止フラグＦＬＧがＯＦＦであるか否かが判別される。その結果、このフラグＦＬＧがＯＦＦである場合には、Ｓ１０９にて当該フラグＦＬＧがＯＮに設定される（風呂保温動作が起動状態とされる）。
【００３８】
一方、Ｓ１０６において音声が検出されない場合には、Ｓ１１０にて経過時間Ｔｃｎｔと不在判定時間定数Ｔａｂｓ（例えば、１０分）とが比較される。その結果、経過時間Ｔｃｎｔが不在判定時間定数Ｔａｂｓを超えている場合には、浴室内に人が不在であると判断され、Ｓ１１１にて保温動作起動停止フラグＦＬＧがＯＦＦに設定される（風呂保温動作が停止状態とされる）。
【００３９】
図６は、湯張り完了後の入浴回数と各入浴における入浴時刻を記録する処理を示すフローチャートである。ここでは、過去の湯張り動作毎の入浴を、１日１回湯張り動作があると想定して１週間分に渡って記録するために、湯張り毎（別）の入浴回数および入浴時刻を記録するデータ配列Ｔａｒｒａｙ（ｄ，ｉ）を用いるようにしている。データ配列Ｔａｒｒａｙ（ｄ，ｉ）におけるｄは、過去の湯張り動作の順番を示す湯張り順序カウンタであり、前回の湯張りを０、過去７回前の湯張りを６として、７回分の湯張りを数えるものである。ｉは、湯張りごとの湯張りを含む入浴イベント回数カウンタであり、湯張りを０、最初の入浴を１としたうえで、それ以降の入浴回数を順番に入浴毎に数えるものである。
【００４０】
図６において、Ｓ２０１では、湯張りごとの入浴イベントの回数を数えるカウンタｉが０に、過去の湯張りの順番を示す湯張り順序カウンタｄが６に、それぞれ初期化される。次いで、Ｓ２０２では、湯張り動作と風呂保温動作を含む風呂機能の起動の有無が判別される。その結果、風呂機能がＯＮの場合は、Ｓ２０３にて湯張りの完了の有無が判別される。
【００４１】
Ｓ２０３において湯張りが完了したと判定された場合には、Ｓ２０４およびＳ２０５にてデータ配列Ｔａｒｒａｙ（ｄ，ｉ）を湯張り一回分だけ更新するために、湯張り１回分ずつデータのシフト操作が行われる。
【００４２】
次に、Ｓ２０６では、ｄ−１番目の湯張りの入浴時刻記録がすべてシフトされたことを確認するため、湯張り毎（別）の入浴回数記録データ配列Ｂｃｎｔ（ｄ−１）と湯張り毎の入浴イベント回数カウンタｉとが比較される。その結果、当該カウンタｉが当該データ配列Ｂｃｎｔ（ｄ−１）も大きい場合は、データのシフト動作が終了され、Ｓ２０７にて、Ｂｃｎｔ（ｄ−１）がＢｃｎｔ（ｄ）にシフトされる。
【００４３】
次に、７回分の湯張りの入浴時刻データをすべてシフトするため、Ｓ２０８では、ひとつ新しいデータをシフト操作するために湯張り順序カウンタｄが減算されるとともに、湯張りを含む入浴イベント回数カウンタｉが０に初期化される。次いで、Ｓ２０９にて、湯張り順序カウンタｄが１より小さいか否かが比較され、その結果、小さい場合は湯張り別の入浴時刻記録データ配列Ｔａｒｒａｙ（ｄ，ｉ）のデータがすべてシフトされたとみなされ、Ｓ２１０に移行する。
【００４４】
次に、前回湯張り時の入浴時刻データ配列Ｔｄａｙ（ｉ）のデータを湯張り別の入浴時刻記録データ配列Ｔａｒｒａｙ（ｄ，ｉ）に格納する処理のために、Ｓ２１０では、入浴イベント回数カウンタｉが０に初期化される。次いで、Ｓ２１１において、湯張り別の入浴時刻記録データ配列Ｔａｒｒａｙ（ｄ，ｉ）のうちで一番新しい湯張り時のデータを格納する記録データ配列Ｔａｒｒａｙ（０，ｉ）に、前回湯張り時の入浴時刻データ配列Ｔｄａｙ（ｉ）を格納する処理が行われる。
【００４５】
具体的には、Ｓ２１２、Ｓ２１３において、前回湯張り時の入浴回数Ｂｄａｙと入浴イベント回数カウンタｉとが比較される。その結果、当該カウンタｉが前回湯張り時のＢｄａｙより大きい場合には、データの格納処理が完了したと判断できる。この場合には、Ｓ２１４において、湯張り別の入浴回数記録データ配列Ｂｃｎｔ（ｉ）のうちの一番新しい湯張り時のデータ格納場所Ｂｃｎｔ（０）に、前回湯張りの入浴回数Ｂｄａｙが格納される。更に、湯張りを含む前回入浴イベント時刻Ｔｐｒｖと入浴イベント回数カウンタｉが０に初期化される。
【００４６】
次に、湯張り完了時刻および入浴時刻を記録するために、Ｓ２１５において、湯張り後の入浴時刻データ配列Ｔｄａｙ（ｉ）に現在時刻Ｔｒｅａｌが記録されるとともに、自動動作起動停止決定部１０で用いる前回入浴イベント時刻（湯張り完了時刻もしくは前回入浴時刻）Ｔｐｒｖに現在時刻Ｔｒｅａｌが格納される。
【００４７】
次に、湯張り後の入浴時刻データ配列Ｔｄａｙ（ｉ）における次のデータ格納場所にデータを格納するため、Ｓ２１６では、入浴イベント回数カウンタｉが加算される。次いで、Ｓ２１７では、湯張り動作と風呂保温動作を含む風呂機能がＯＮであるかＯＦＦであるかが判別される。その結果、風呂機能がＯＦＦである場合には、今回の湯張りにおける入浴時刻の記録が終了され、Ｓ２０１に移行する。一方、風呂機能がＯＮである場合には、Ｓ２１８にて浴室の音声監視が行われる。その結果、入浴に伴う音声が検出された場合には、Ｓ２１５へ移行して、湯張り後の入浴時刻データ配列Ｔｄａｙ（ｉ）に、現在時刻Ｔｒｅａｌと湯張りを含む前回入浴イベント時刻Ｔｐｒｖが記録される。
【００４８】
図７は、保温動作時刻設定部９が入浴時刻記録部８から取得する湯張り完了時刻および入浴時刻に基づいて、風呂保温動作の起動時刻を設定する処理を示すフローチャートである。図７においては、先ず、湯張り別の入浴時刻記録データ配列Ｔａｒｒａｙ（ｄ，ｉ）における湯張りを除く入浴時刻を処理するために、Ｓ３０１にて、湯張りを含む入浴イベント回数カウンタｉが１に初期化される。
【００４９】
次に、Ｓ３０２において、湯張り順序カウンタｄ＝０〜６までのすべてのＴａｒｒａｙ（ｄ，ｉ）におけるｉ番目入浴のうちの最も遅い入浴時刻が、湯張り後のｉ番目入浴時刻Ｔｓ（ｉ）に格納される。Ｓ３０２では、更に、同じ湯張り時における前回入浴時刻Ｔａｒｒａｙ（ｄ，ｉ−１）と今回入浴時刻Ｔａｒｒａｙ（ｄ，ｉ）との差の最大となる時間間隔が入浴順番毎に計算されたうえで、ｉ番目入浴向け入浴時間間隔ΔＴｓ（ｉ）にそれぞれ記録される。
【００５０】
次に、操作する入浴の順番を進めるために、Ｓ３０３では、湯張りを含む入浴イベント回数カウンタｉが１だけ加算される。次いで、湯張り別の入力回数記録データ配列Ｂｃｎｔ（ｄ）に格納されたデータのうちの最小の入浴回数分でＳ３０１の処理を行うようにするために、Ｓ３０４において、当該データ配列Ｂｃｎｔ（ｄ）の最小値と湯張りを含む入浴イベント回数カウンタｉとが比較される。その結果、湯張りを含む入浴イベント回数カウンタｉが上記データ配列Ｂｃｎｔ（ｄ）の最小値より大きい場合は、この図７における保温動作時刻設定部９に関する一連の処理が終了される。
【００５１】
以上説明した図５〜７に示す処理によれば、各湯張り動作後の入浴順番（入浴イベント回数カウンタｉ）と関連付けられた状態で各入浴時刻が図６に示す処理によって入浴時刻記録部８に記録（学習）されたうえで、過去の入浴時期（入浴時刻および入浴時間間隔）の学習結果に基づいて予測される入浴時期となるように風呂保温手段を起動させるべき予測時刻が図７に示す処理によって設定される。そのうえで、図５に示す処理により、浴室内で音が検知された場合、または、入浴時期の学習により予測される入浴時刻もしくは入浴時間間隔が経過した場合にのみ、風呂保温動作が起動するように制御される。
【００５２】
これにより、浴室における音声によって入浴の有無が検知されることで、入浴がない場合には風呂保温機能（風呂保温動作）を停止することができるので、浴槽水の温度検知に伴う浴槽１への低温水の流入を抑制することができる。このため、貯湯タンク１０１内の熱量の余分な消費を減らすことで、省エネルギー性を高めることが可能である。更に、湯張り後の入浴時間の学習によって、浴室内の音が検出されない状況下では入浴が行われると見込まれるタイミングでのみ風呂保温動作を一時的に起動することで、入浴が行われる際に、浴槽水の温度が下がり過ぎている状況が生ずるのを抑制することができ、入浴時の快適性を損なわない。そのうえ、上記図５に示す処理によれば、学習結果による風呂保温動作の一時的な起動は、入浴と入浴の間で最大２回（Ｓ１０４またはＳ１０５の判定が成立した場合）までに抑えられる。このため、浴槽１への低温水の流入が最低限に抑えられるので、省エネルギー性能を高めることが可能である。
【００５３】
また、上記図７に示す処理によれば、風呂保温手段を起動させるべき予測時刻である湯張り後のｉ番目入浴時刻Ｔｓ（ｉ）として、湯張り順序カウンタｄ＝０〜６までのすべてのＴａｒｒａｙ（ｄ，ｉ）におけるｉ番目入浴のうちの最も遅い入浴時刻（最遅入浴時刻）が使用される。また、同じ湯張り時における前回入浴時刻Ｔａｒｒａｙ（ｄ，ｉ−１）と今回入浴時刻Ｔａｒｒａｙ（ｄ，ｉ）との差の最大となる時間間隔（最長入浴時間間隔）が、風呂保温手段を起動させるべき予測時刻を設定する際の入浴時間間隔として使用される。入浴時刻または入浴時間間隔の学習値として上記のような最遅入浴時刻または最長入浴時間間隔が使用されることにより、浴室内の音が未検出である期間中に風呂保温動作が極力起動しないようにすることができ、浴槽水の温度検出回数をより削減することができる。
【００５４】
また、上記図６および７に示す処理によれば、各湯張り動作後の入浴順番（入浴イベント回数カウンタｉ）と関連付けられた状態で（言い換えれば、入浴順番ごとに）、上記最遅入浴時間または最長入浴時間間隔が取得される。このような処理によって入浴順番ごとに風呂保温動作を起動させるべき予測時刻が設定されることにより、複数の浴室利用者の各湯張り動作後の（例えば毎日の）入浴順番が習慣的に同じようになっている場合において、各入浴順番における入浴時期の傾向を学習して、風呂保温動作を起動させるべき時期をより適切に設定することができる。
【００５５】
なお、本実施の形態１では、入浴有無の検知を浴室内の音声検知により行ったが、それ以外の人体検知手段、例えば赤外線や映像による検知、浴室内の明暗による検知、あるいは入浴者による操作による人体検知などでよってもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１ 浴槽
２ 熱交換器
３ 水循環路
４ 循環ポンプ
５ 温度センサ
６ 制御装置
７ 時間管理部
８ 入浴時刻記録部
９ 保温動作時刻設定部
１０ 自動保温起動停止決定部
１１ 音声検知部
１００ ヒートポンプ式給湯機
１０１ 貯湯タンク
１０２ 風呂保温熱源循環ポンプ
２０１ ヒートポンプユニット
１１０１ マイクロフォン
１１０５ 適応フィルタ
１１０７ ＬＭＳ演算部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浴槽に接続された水循環路を有し、当該水循環路を用いて浴槽水を循環させる浴槽水循環手段と、
前記水循環路内を流れる湯を加熱する加熱手段と、前記水循環路を循環する湯の温度を検知することで浴槽水の温度を取得する温度検知手段とを有し、浴槽水の温度が所定温度以下に低下した場合に、前記加熱手段を用いて浴槽水の温度を上昇させる風呂保温手段と、
浴室利用者による入浴動作の有無を判定する入浴判定手段と、
前記入浴判定手段による入浴の判定結果に基づいて、入浴時期を学習して予測する予測手段と、
前記入浴判定手段によって入浴動作が行われていないと判定された場合に、前記風呂保温手段の動作を停止し、前記入浴判定手段によって入浴動作が行われていないと判定された場合であっても前記予測手段によって予測される入浴時期の到来時には前記風呂保温手段を起動する起動時期制御手段と、
を備えることを特徴とする給湯機。
【請求項２】
前記予測手段は、入浴時刻を学習して予測する手段であって、
前記起動時期制御手段は、前記予測手段によって入浴時刻の学習がなされる所定期間内に行われる入浴の時刻のうちの最も遅い最遅入浴時刻を、前記風呂保温手段の起動時期として設定する起動時期設定手段を含むことを特徴とする請求項１記載の給湯機。
【請求項３】
前記予測手段は、各湯張り動作後の入浴順番と関連づけて入浴時刻を学習して予測する手段であって、
前記起動時期設定手段は、前記入浴順番ごとに前記最遅入浴時刻を取得することを特徴とする請求項２に記載の給湯機。
【請求項４】
前記予測手段は、入浴が行われる入浴時間間隔を学習して予測する手段であって、
前記起動時期制御手段は、前記予測手段によって入浴時間間隔の学習がなされる所定期間内に行われる入浴の時間間隔のうちの最も長い最長入浴時間間隔が前回の入浴時刻から経過した時刻を、前記風呂保温手段の起動時期として設定する起動時期設定手段を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の給湯機。
【請求項５】
前記予測手段は、各湯張り動作後の入浴順番と関連づけて入浴時間間隔を学習して予測する手段であって、
前記起動時期設定手段は、前記入浴順番ごとに、前記最長入浴時間間隔を取得することを特徴とする請求項４に記載の給湯機。
【請求項６】
前記入浴判定手段は、入浴に伴う音声の有無を検知する音声検知手段を含み、当該音声検知手段により検知された音に基づいて、入浴動作の有無を判定する手段であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の給湯機。
【請求項７】
前記起動時期制御手段は、前記音声検知手段により入浴に伴う音声が検出された場合に、前記風呂保温手段を起動することを特徴とする請求項６記載の給湯機。
【請求項８】
前記音声検知手段は、浴室内の音を取得するマイクロフォンと、当該マイクロフォンに入力された音声信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、当該Ａ／Ｄコンバータにより変換された前記マイクロフォンのディジタル信号を入力信号とする適応フィルタとを含み、
前記適応フィルタは、ＬＭＳアルゴリズムを用いて、無音入力信号と当該適応フィルタの出力信号との誤差信号がゼロになるように当該適応フィルタの係数が更新されるものであることを特徴とする請求項６または７に記載の給湯機。
【請求項１】
浴槽に接続された水循環路を有し、当該水循環路を用いて浴槽水を循環させる浴槽水循環手段と、
前記水循環路内を流れる湯を加熱する加熱手段と、前記水循環路を循環する湯の温度を検知することで浴槽水の温度を取得する温度検知手段とを有し、浴槽水の温度が所定温度以下に低下した場合に、前記加熱手段を用いて浴槽水の温度を上昇させる風呂保温手段と、
浴室利用者による入浴動作の有無を判定する入浴判定手段と、
前記入浴判定手段による入浴の判定結果に基づいて、入浴時期を学習して予測する予測手段と、
前記入浴判定手段によって入浴動作が行われていないと判定された場合に、前記風呂保温手段の動作を停止し、前記入浴判定手段によって入浴動作が行われていないと判定された場合であっても前記予測手段によって予測される入浴時期の到来時には前記風呂保温手段を起動する起動時期制御手段と、
を備えることを特徴とする給湯機。
【請求項２】
前記予測手段は、入浴時刻を学習して予測する手段であって、
前記起動時期制御手段は、前記予測手段によって入浴時刻の学習がなされる所定期間内に行われる入浴の時刻のうちの最も遅い最遅入浴時刻を、前記風呂保温手段の起動時期として設定する起動時期設定手段を含むことを特徴とする請求項１記載の給湯機。
【請求項３】
前記予測手段は、各湯張り動作後の入浴順番と関連づけて入浴時刻を学習して予測する手段であって、
前記起動時期設定手段は、前記入浴順番ごとに前記最遅入浴時刻を取得することを特徴とする請求項２に記載の給湯機。
【請求項４】
前記予測手段は、入浴が行われる入浴時間間隔を学習して予測する手段であって、
前記起動時期制御手段は、前記予測手段によって入浴時間間隔の学習がなされる所定期間内に行われる入浴の時間間隔のうちの最も長い最長入浴時間間隔が前回の入浴時刻から経過した時刻を、前記風呂保温手段の起動時期として設定する起動時期設定手段を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の給湯機。
【請求項５】
前記予測手段は、各湯張り動作後の入浴順番と関連づけて入浴時間間隔を学習して予測する手段であって、
前記起動時期設定手段は、前記入浴順番ごとに、前記最長入浴時間間隔を取得することを特徴とする請求項４に記載の給湯機。
【請求項６】
前記入浴判定手段は、入浴に伴う音声の有無を検知する音声検知手段を含み、当該音声検知手段により検知された音に基づいて、入浴動作の有無を判定する手段であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の給湯機。
【請求項７】
前記起動時期制御手段は、前記音声検知手段により入浴に伴う音声が検出された場合に、前記風呂保温手段を起動することを特徴とする請求項６記載の給湯機。
【請求項８】
前記音声検知手段は、浴室内の音を取得するマイクロフォンと、当該マイクロフォンに入力された音声信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、当該Ａ／Ｄコンバータにより変換された前記マイクロフォンのディジタル信号を入力信号とする適応フィルタとを含み、
前記適応フィルタは、ＬＭＳアルゴリズムを用いて、無音入力信号と当該適応フィルタの出力信号との誤差信号がゼロになるように当該適応フィルタの係数が更新されるものであることを特徴とする請求項６または７に記載の給湯機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１３３１９３（Ｐ２０１１−１３３１９３Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９４５６１（Ｐ２００９−２９４５６１）
【出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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