JP2007024409A - 給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】 浴槽の水位を検出するための圧力センサにノイズ等の外乱要因が付与されても設定水位の湯張りが行えるようにすること。
【解決手段】 浴槽１５の循環口１８に、給湯機１０の風呂往き管１９と、風呂戻り管２０が接続されている。風呂戻り管２０上には圧力センサ３５が設けられており、風呂往き管１９を通じて浴槽１５に給湯を行っている間に、圧力センサ３５の検出値を取り込んで水位が検出される。このデータ取り込みに際し、ノイズ等によって検出値が大きくずれたことが検出されたときに湯張りを停止し、変化する直前の値付近に戻した状態で湯張りを再開するように給湯制御される。
【選択図】 図１

Description

本発明は給湯機に係り、更に詳しくは、浴槽への湯張り機能を備えた給湯機に関する。

浴槽の水位を検出する圧力センサを用いて浴槽に湯水を所定の設定水位となるまで自動的に湯張りを行い、設定水位に達したときに、自動的に給湯を停止する機能を備えた給湯機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
圧力センサを用いた湯張りは、浴槽の循環口まで配管内を湯で満たした後は、図３（Ａ）に示されるように、浴槽の水位に対応した電圧レベルに対して規則的に出力が上昇し、これにより、センサ出力が設定水位の電圧レベルとなったときに、設定水位の湯張りを完了したものと判断することができる。

特開２００１−２６３７９４号公報

しかしながら、圧力センサを用いて浴槽の水位を検出する構成にあっては、違法無線や近隣における溶接機等が出す大きなノイズ（外乱ノイズ）が圧力センサ出力に影響を与えてしまうことがある（例えば、図３（Ｂ）及び（Ｃ）参照）。図３（Ｂ）の場合には、実際には設定水位に達していないにも拘わらず、設定水位に対応した電圧レベルを検出してしまうことになる一方、図３（Ｃ）の場合には、設定水位を越えているにも拘わらず、設定水位に対応した電圧レベルの検出が遅れて設定水位を越えた湯張りを行ってしまう、という不都合を招来する。

［発明の目的］
本発明は、このような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、圧力センサ出力に外乱ノイズが付与された場合であっても設定水位の湯張りを正しく行うことができる給湯機を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、浴槽の水位を検出する圧力センサを用いて前記浴槽に湯水を所定の設定水位まで自動的に供給して湯張りを行う給湯機において、
給湯湯張り中に圧力センサ出力が大きく変化したときに湯張りを停止するとともに、圧力センサ出力が大きく変化する直前の値付近に戻った状態で湯張りを再開する、という構成を採っている。

また、本発明は、浴槽の水位を検出する圧力センサを用いて前記浴槽に湯水を所定の設定水位まで自動的に供給して湯張りを行う給湯機において、
給湯湯張り中の圧力センサの出力変化率を算出するとともに、当該変化率に基づいて圧力センサの出力を予測し、
圧力センサ出力が予測値の許容範囲を外れたときに湯張りを停止するとともに、圧力センサ出力が前記予測値まで復帰した時点で湯張りを再開する、という構成を採ることもできる。

本発明によれば、一定のサンプリングレートで取り込まれる圧力センサの出力変化は規則性を有するものとなる。従って、外乱ノイズが圧力センサに与えられたときは、当該圧力センサ出力が前記規則性を外れた状態で大きく変化することとなる。
本発明では、変化する前の圧力値や、変化率に基づく予測値に基づいて湯張りを再開するため、外乱ノイズの影響を受けて大きく変化した値に基づいた給湯は回避され、これにより、設定水位に対する湯張りを正しく行うことができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１には、本実施形態に係る給湯機の概略構成図が示されている。この図において、給湯機１０は、内部に一定量の湯水を収容することのできる缶体(熱交換器)１１と、当該缶体１１の下部に設けられたバーナー１２と、缶体１１に接続されて水道水を缶体１１内に供給する給水管１４と、缶体１１内の湯を浴槽１５やキッチン等の外部設備に給湯する給湯管１６と、缶体１１内に配置された追焚きコイル１７と浴槽１５の循環口１８との間に接続された風呂往き管１９及び風呂戻り管２０と、前記バーナー１２等を所定制御する制御装置２１と、この制御装置２１に対して外部から遠隔操作可能とするリモートコントローラ２２とを備えて構成されている。

前記給水管１４と給湯管１６の各途中には給水分岐管１４Ａと給湯分岐管１６Ａが設けられており、それらの先端は湯水混合弁２５に接続されている。この湯水混合弁２５は、湯張り配管２６、電磁弁２７を介して風呂往き管１９に接続されているとともに、三方弁２８を介して風呂戻り管２０に接続されている。

前記給水管１４には、水温サーミスタ３０と流量センサ３１が配置され、給湯管１６には湯温サーミスタ３２が配置されている。また、風呂戻り管２０には、風呂温度サーミスタ３４、圧力センサ３５及び循環ポンプ３６が配置されている。

前記制御装置２１は、前述したバーナー１２を所定制御する他、各種の設定値、例えば、給湯設定温度、風呂設定温度、浴槽の仮基準水位、基準水位、設定水位等を記憶する機能、圧力センサ３５の出力値に基づいて浴槽が設定水位に達したか否かを判別する機能等を備えて構成されている。

次に、本実施形態の湯張り制御について、図２をも参照しながら説明する。なお、以下の説明において、「両側給湯」とは、三方弁２８を湯張り配管２６と風呂戻り管２０とを連通する弁位置とし、電磁弁２７を開弁し、風呂往き管１９及び風呂戻り管２０の双方から浴槽１５への湯張りを行う態様について用いられ、「片側給湯」とは、三方弁２８を湯張り配管２６と風呂戻り管２０とを非連通とする弁位置とし、電磁弁２７を開弁し、風呂往き管１９のみから浴槽１５への湯張りを行う態様について用いられる。

リモートコントローラ２２の運転スイッチ及び自動スイッチをＯＮ操作し（図２中、Ｓ１、Ｓ２参照）、浴槽１５の循環口１８までの追焚き経路すなわち風呂往き管１９及び風呂戻り管２０を湯で満たすために、例えば、１分間「両側給湯」を行う（Ｓ３参照）。
循環ポンプ３６を作動させて圧力センサ３５で検出する圧力の変化から浴槽１５内に湯水があるか否か（残湯検知）を行い（Ｓ４，Ｓ５参照）、残湯がある場合には、その風呂水位が「設定風呂水位−α」（αは、例えば、５ｃｍ）に達したか否かを判断して次のステップに移行する（Ｓ１３以下参照）。この一方、残湯がない場合には再度両側給湯を、例えば、１分間行う（Ｓ６参照）。そして、浴槽１５の循環口１８までの追焚き経路が湯水で満たされた状態で、圧力センサ３５が検出する圧力に対応した水位を仮基準水位として制御装置２１のメモリーに記憶させる（Ｓ７参照）。

浴槽１５の循環口１８が完全に水没した状態で、すなわち圧力センサ３５が検出する水位が「仮基準水位＋α」（αは、例えば、５ｃｍ）になるまで片側給湯を行う（Ｓ８〜Ｓ１０参照）。

次いで、循環ポンプ３６を作動させて追焚き経路のエアパージを行う（Ｓ１１参照）。そして、圧力センサ３５が検出する圧力すなわち水位を基準水位として記憶する（Ｓ１２参照）。このときの水位は、基準水位＋αとなっている。但し、以上の工程において、エアパージしきれていない場合、エアパージ工程で追焚き経路に残存していたエアをパージすることで、その分水位が低下していることになる。

風呂水位がリモートコントローラ２２で設定した「設定風呂水位−β」（βは、例えば、５ｃｍ）を越えるまで所定時間の「両側給湯」を、例えば、約２分間繰り返す（Ｓ１３参照）。この際、１回の両側給湯を行った後に水位検知を行い、風呂水位が「設定風呂水位−β」に達したか否かを判断し、達していれば次工程に進み、達していなければ再度２分間の両側給湯を行う。なお、水位検知のときには、追焚き経路への給湯や循環ポンプは作動していない。

そして、風呂水位が、設定した「設定風呂水位」に達するまで「片側給湯」が行われる（Ｓ１５〜Ｓ１６参照）。

本発明では、前述した片側給湯において、圧力センサ３５出力に対して違法無線等によるノイズが乗った際の検出圧力を排除して湯張り制御が行われる。これを更に詳述すると、本実施形態では、例えば、ｆ＝１０Ｈｚのサンプリングレートで圧力センサの出力を取り込むものとする一方、今回取り込んだ出力をＶ_（ｎ）、前回取り込んだ出力をＶ_{（ｎ−１）}としたとき、
｛Ｖ_（ｎ）−Ｖ_{（ｎ−１）}｝／ｆ>ｘ・・・（１）
｛Ｖ_（ｎ）−Ｖ_{（ｎ−１）}｝／ｆ<ｙ・・・（２）
ここで、ｘは、例えば、１ｃｍに相当する出力、ｙは、例えば、０．５ｃｍに相当する出力とし、式（１）又は（２）を満足したときに、ノイズが乗ったとものと判断する。そして、このとき、湯張り（片側給湯）を一旦停止する。
次いで、ノイズが乗ったと判断した後に取り込んだ出力をＶ_{（ｎ＋α）}とすると、
ｙ≦｛Ｖ_{（ｎ＋α）}−Ｖ_{（ｎ−１）}｝／ｆ≦ｘ
となったときに、ノイズの影響を受けなくなったと判断し、片側給湯が設定水位に至るまで再開される。

また、圧力センサ出力の変化率に基づく予測値を用いて湯張り制御を行う場合には、以下のようにして行われる。
すなわち、今回取り込んだ出力をＶ_ｎ、前回取り込んだ出力をＶ_ｎ−１、前々回取り込んだ出力をＶ_ｎ−２としたとき、
［Ｖ_{（ｎ−１）}＋｛Ｖ_{（ｎ−１）}−Ｖ_{（ｎ−２）}｝］−ａ<Ｖ_（ｎ）<［Ｖ_{（ｎ−１）}＋｛Ｖ_{（ｎ−１）}−Ｖ_{（ｎ−２）}｝］＋ｂ・・・（３）
ここで、ａ、ｂは、圧力センサの出力サンプリングレートにも多少誤差があることにより与えられる許容幅である。本実施形態では、ａは、例えば、１ｃｍに相当する出力、ｂは、例えば、０．５ｃｍに相当する出力とすることができる。
そして、上記式（３）を満足しないときに、ノイズが乗ったものと判断することができ、圧力センサの出力が予測値Ｖ_（ｎ）に復帰したときに、片側給湯が設定水位に至るまで再開されることとなる。

従って、本実施形態によれば、圧力センサ出力にノイズが乗って検出圧力に誤差が生じたときに給湯を停止し、当該誤差を除外した適正値に基づいて給湯を再開する構成であるから、設定水位に対して実際の水位が大きくずれてしまうことのない給湯機を提供することができる。

本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、特定の実施の形態に関して特に図示し、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上に述べた実施例に対し、形状、位置若しくは方向、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

前記実施形態において、式（３）では、連続したデータで予測値Ｖ_（ｎ）を求めたが、例えば、Ｖ_（ｎ）＝Ｖ_{（ｎ−１）}＋｛Ｖ_{（ｎ−１）}−Ｖ_{（ｎ−５）}｝／４のように、離れたデータを用いて予測することを妨げない。

本実施形態に係る給湯機の概略構成図。 前記給湯機の給湯動作を示すフローチャート図。 （Ａ）〜（Ｃ）はノイズが混入しない場合と、ノイズが混入した場合の誤差を説明するための図

符号の説明

１０…給湯機、１１…缶体、１２…バーナー、１４…給水管、１５…浴槽、１６…給湯管、１８…循環口、３５…圧力センサ

Claims (2)

1. 浴槽の水位を検出する圧力センサを用いて前記浴槽に湯水を所定の設定水位まで自動的に供給して湯張りを行う給湯機において、
   給湯湯張り中に圧力センサ出力が大きく変化したときに湯張りを停止するとともに、圧力センサ出力が大きく変化する直前の値付近に戻した状態で湯張りを再開することを特徴とする給湯機。
2. 浴槽の水位を検出する圧力センサを用いて前記浴槽に湯水を所定の設定水位まで自動的に供給して湯張りを行う給湯機において、
   給湯湯張り中の圧力センサの圧力変化率を算出するとともに、当該変化率に基づいて圧力センサの出力を予測し、
   圧力センサ出力が予測値の許容範囲を外れたときに湯張りを停止するとともに、圧力センサ出力が前記予測値まで復帰した時点で湯張りを再開することを特徴とする給湯機。

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