JP3393508B2 - 浴槽の水位制御システム - Google Patents

浴槽の水位制御システム

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JP3393508B2
JP3393508B2 JP09327998A JP9327998A JP3393508B2 JP 3393508 B2 JP3393508 B2 JP 3393508B2 JP 09327998 A JP09327998 A JP 09327998A JP 9327998 A JP9327998 A JP 9327998A JP 3393508 B2 JP3393508 B2 JP 3393508B2
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直樹 影山
順也 平野
融 望月
照之 望月
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】この発明は、給水源と浴槽との間
に設置された配管内の水圧に応じて水位を制御する浴槽
の水位制御システムに関する。 【0002】 【従来の技術】従来、全自動給湯器や風呂釜では、給湯
器と浴槽との間を結合する配管が湯水で満たされている
場合、浴槽内の水位をその配管内の水圧を通じて間接的
に検出することができるので、配管に圧力センサを設置
して浴槽内の水位を検出し、その検出水位に基づいて浴
槽内の水位を制御することが行われている。 【0003】したがって、このような水位制御システム
では、浴槽内に水位検出手段を設置する必要がなく、浴
槽内を広くできる等の利点がある。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
水位制御システムでは、水位検出手段と浴槽との間の高
さが水位検出手段の検出圧力に影響を与えるので、その
システムを設置する家屋等の設置条件に応じて、制御デ
ータが区々になり、画一的に基準値を設定することがで
きない。 【0005】そこで、この発明は、浴槽の設置条件に影
響を受けることなく、適正な水位制御を実現した浴槽の
水位制御システムを提供することを目的とする。 【0006】 【0007】 【課題を解決するための手段】この発明の浴槽の水位制
御システムは、浴槽内水位を監視しながら前記浴槽内に
給湯を行って前記浴槽内水位を設定水位に制御する浴槽
の水位制御システムであって、前記浴槽に必要な湯水を
供給し、又は前記浴槽内の湯水の追焚きを行う給湯手段
(給湯装置2)と、この給湯手段と前記浴槽(4)の循
環口(40)との間に接続されて前記湯水を前記浴槽側
に給水する往き配管(8)と、前記浴槽の前記循環口と
前記給湯手段との間に接続されて前記浴槽内の前記湯水
を前記給湯手段側に戻す戻り配管(6)と、この戻り配
管及び前記往き配管を通じて前記浴槽内の前記湯水を循
環させるポンプ(232)と、このポンプによって循環
する流水を検出する流水検出手段(流水検出スイッチ2
30)と、前記戻り配管側に設置されて前記戻り配管内
の圧力により前記浴槽内の水位を検出する水位検出手段
(圧力センサ14)と、前記往き配管又は前記戻り配管
を選択的に開閉する開閉手段(三方弁224、234)
と、前記水位検出手段の検出水位及び所望の設定水位を
記憶する記憶手段(RAM162)と、この記憶手段に
対する前記検出水位及び前記設定水位の記憶、前記開閉
手段の開閉、前記給湯手段の給湯制御を行う制御手段
(給湯制御部16)とを備え、初期設定時、前記往き配
管側からの連続給水を行い、前記水位検出手段に得られ
る前記循環口の水没前後の検出水位の変化から前記循環
口の水没を判定し、前記水没時の検出水位を基準水位、
この基準水位から所望の水位を前記設定水位としてこれ
ら基準水位及び設定水位を前記記憶手段に記憶し、給湯
時、前記水位検出手段の検出水位が設定水位に満たない
場合には、前記水位検出手段が前記設定水位を検出する
まで給湯することを特徴とする。 【0008】この水位制御システムは、浴槽の循環口が
水没する水位を基準水位とし、この基準水位から所望の
水位を設定水位とする。即ち、初期設定時、往き配管側
からの連続給水を行い、水位検出手段に得られる循環口
の水没前後の検出水位の変化から循環口の水没を判定
し、水没時の検出水位を基準水位、この基準水位から所
望の水位を設定水位とし、これら基準水位及び設定水位
を記憶手段に記憶する。これにより、浴槽がどのような
高さに設定されようと、その浴槽に対応した設定水位が
決定されることになる。そして、給湯時、水位検出手段
の検出水位が設定水位に満たない場合には、水位検出手
段が設定水位を検出するまで給湯することにより、設定
水位に制御される。この結果、浴槽内水位は基準水位を
基準にして設定水位に効率よくかつ高精度に制御され
る。 【0009】 【発明の実施の形態】以下、この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。 【0010】図1は、この発明の浴槽の水位制御システ
ムの一実施形態を示す。 【0011】この水位制御システムには、水道水等の上
水WOの供給を受けて所望の湯水WHを得るための給水
源として給湯装置2が設置されているとともに、この給
湯装置2から湯水WHの供給を受ける浴槽4が設置され
ている。 【0012】浴槽4には、湯水WHの供給又は循環のた
めの循環口40が設けられ、この循環口40には第1の
配管として戻り配管6(以下単に配管6という)ととも
に、第2の配管として往き配管8(以下単に配管8とい
う)を通じて給湯手段としての給湯装置2が連結されて
いる。配管6は、主として浴槽4内の湯水WHを循環口
40を通じて給湯装置2側に戻し、また、配管8は、主
として給湯装置2から浴槽4内にその循環口40から湯
水WHを供給する配管手段である。ところで、hEは浴
槽4における基準水位、また、hFは使用上の必要水位
としての設定水位を表す。 【0013】そして、給湯装置2には、水道等の配管1
0を通じて供給される上水WOを加熱する第1の加熱手
段として主熱交換器200が設置され、この主熱交換器
200の出力側の配管202には、外部に通じる供給配
管12が分岐され、浴槽4外に湯水WHが供給される。
また、配管202には二方弁206が設けられ、二方弁
206を経た湯水WHが追焚回路208側に供給され
る。 【0014】二方弁206を経た湯水WHは、上水WO
と浴槽4側の湯水WHとを分離する分離手段として設置
されたタンクとしてのホッパー210に溜められる。配
管202の開口部には、ホッパー210内に設置された
ボールタップ212の湯水WHによる上下動で開閉され
る制水弁214が設置されている。また、ホッパー21
0には、湯水WHの水位を検出するための水位検出スイ
ッチ216が設置されている。 【0015】水位検出スイッチ216には、図2に示す
ように、ホッパー210の内壁部に棒状を成すセンサ部
218が取り付けられ、このセンサ部218に湯水WH
の水位によってセンサ部218上を移動してその水位を
検出するためのフロート220が設けられている。そし
て、センサ部218には、高レベル検出部SH、低レベ
ル検出部SLが設定されており、各検出部SH、SLの
範囲DH、DLにフロート220が移動することによ
り、その水位を表すレベル信号が得られる。 【0016】このホッパー210の底面側に設けられた
配管222には、第1の三方弁224を介して二つの配
管226、228が設けられ、配管226には湯水WH
の通過を検出する流水検出スイッチ230とともに、湯
水WHを圧送するためのポンプ232が設置され、第2
の三方弁234が連結されている。流水検出スイッチ2
30には、湯水WHの通過に応じたレベル信号m2が得
られ、水位の制御手段としての給湯制御部16に加えら
れる。 【0017】また、三方弁234には配管236、23
8が接続されており、配管236は第2の加熱手段とし
ての追焚熱交換器240を経て配管8に連結され、ま
た、配管238は配管228に連結されるとともに配管
6に連結され、浴槽4に対する湯水WHの供給及び追焚
回路208における循環路が形成されている。 【0018】即ち、浴槽4に対する湯水WHは二つの経
路を以て浴槽4に供給でき、その一つは、三方弁224
の弁cを閉、弁a、b側を開にするとともに、三方弁2
34の弁a、bを開、弁cを閉にしてホッパー210側
から供給される湯水WHを配管222、三方弁224、
配管226、ポンプ232、三方弁234及び追焚熱交
換器240を経て配管8から循環口40に至る経路、ま
た、他の一つは、三方弁224の弁cを閉、弁a、b側
を開にするとともに、三方弁234の弁a、cを開、弁
bを閉にし、ホッパー210側から供給される湯水WH
を配管222、三方弁224、配管226、ポンプ23
2、三方弁234及び配管238を経て配管6から循環
口40に至る経路である。また、追焚動作時等の湯水W
Hの循環は、三方弁224の弁aを閉、弁b、cを開に
するとともに、三方弁234の弁a、bを開、その弁c
を閉にし、ポンプ232を駆動することにより、浴槽4
の循環口40から配管6を戻り配管として、配管22
8、三方弁224、配管226、ポンプ232、三方弁
234、追焚熱交換器240及び配管8を経て循環口4
0に至る経路を以て行われる。 【0019】そして、配管6には分岐配管242が設け
られ、浴槽4の水位は、配管6に作用する圧力によって
水位を検出する水位検出手段としての圧力センサ14が
接続されている。この圧力センサ14には、水位を表す
レベル信号m1が得られ、給湯制御部16に制御入力と
して加えられる。 【0020】給湯制御部16には、例えば、図3に示す
ように、マイクロコンピュータからなる制御装置が用い
られ、必要な給湯制御を行うための演算手段として中央
処理装置(CPU)160が設置されている。このCP
U160には、制御プログラムや固定データを記憶する
記憶手段として読出し専用メモリ(ROM)161とと
もに、演算途上のデータや取り込んだ各種のデータを記
憶する随時書込み読出しメモリ(RAM)162が連繋
されている。 【0021】そして、この給湯制御部16では、圧力セ
ンサ14で得られたレベル信号m1、流水検出スイッチ
230で得られたレベル信号m2の他、水位検出スイッ
チ216等の他のセンサ18で得られた各種のレベル信
号m3〜mnがフィルタ(FIL)163を通してノイ
ズ等の不要成分が取り除かれた後、マルチプレクサ(M
PX)164を通して選択的にアナログ・ディジタル変
換器(ADC)165に加えられる。MPX164及び
ADC165は、AD変換手段として一体に構成され
る。そして、ADC165でディジタル化された各レベ
ル信号m1〜mnは、CPU160に取り込まれ、RO
M161に書き込まれている制御プログラムに従って所
定の演算処理の後、RAM162に格納される。 【0022】また、CPU160には、入出力回路(I
/O)166を通して駆動スイッチ等の制御入力手段か
ら制御入力信号Vc1〜Vcnが加えられ、各制御入力
信号Vc1〜Vcnも制御データとして演算制御に参酌
される。したがって、CPU160の演算により、二方
弁206、三方弁224、234、主熱交換器200、
追焚熱交換器240等を制御するための種々の制御信号
Vo1〜Vonが得られ、入出力回路166を通して各
種の制御手段に加えられる。 【0023】以上の構成において、図4に示す水位制御
プログラムのフローチャート及び図5に示す水位の時間
的変化を参照して動作を説明する。 【0024】家屋等に給湯装置2及び浴槽4が設置され
た時点や浴槽4から湯水WHが除かれて浴槽4が空状態
の場合において、初期動作として二方弁206を開き、
ホッパー210に湯水WHを供給する。 【0025】そこで、図4において、ステップS1で
は、図5の(A)に示すように、時刻t0〜t1までの
時間T1(例えば、60秒間)で配管8側から給水を行
う。 【0026】この配管8側からの給水は、三方弁224
の弁a、b側を開、その弁c側を閉、また、三方弁23
4の弁a、b側を開、その弁c側を閉にしてポンプ23
2を駆動し、配管222、三方弁224、配管226、
ポンプ232、三方弁234、配管236及び配管8を
通じて行う。この給水によって、配管8が湯水WHで満
たされるとともに、図5の(A)に示すように、水位h
Aが得られる。また、このとき、圧力センサ14のレベ
ル信号m1が得られ、図5の(B)に示すように、浴槽
4の循環口40の位置が圧力センサ14の高さより低い
場合には圧力P3、圧力センサ14の高さと浴槽4の循
環口40の位置が同一の場合には圧力P2(<P3)、
浴槽4の循環口40の位置が圧力センサ14の高さより
高い場合には圧力P1(<P2)が得られ、位置関係に
よって圧力P3、P2は正、圧力P1は負となる。 【0027】次に、ステップS2では、図5の(A)に
示すように、時刻t1〜t2までの時間T2(例えば4
0秒間)の区間でポンプ232の循環を行い、浴槽4内
の水位が循環口40以上にあるか否かの判定を行う。こ
のポンプ循環では、三方弁224の弁a側を閉、その弁
b、c側を開にするとともに、三方弁234の弁a、b
側を開、その弁c側を閉じ、浴槽4の循環口40を通じ
て配管6、228、三方弁224、配管226、流水検
出スイッチ230、ポンプ232、三方弁234、配管
236、追焚熱交換器240及び配管8で閉ループを成
す循環路を形成し、ポンプ232を通じて湯水WHの循
環を行う。そして、この循環中に流水検出スイッチ23
0が湯水WHの通流を表すレベル信号m2を生じない場
合には、浴槽4中の水位は循環口40に到っていないこ
と、即ち、浴槽4内が空状態であることが分かり、この
情報を水位制御に用いることによって、確実に浴槽4内
の湯水WHの有無を知ることができ、以後の初期水位、
基準水位等の各種の水位の測定並びに設定水位の制御精
度を高めることができる。 【0028】このとき、配管6側からポンプ232に湯
水WHが吸い込まれるため、時間T2の区間では圧力セ
ンサ14の検出圧力が、図5の(B)に示すように、負
領域で激しく変動する。 【0029】次に、ステップS3では、配管6を湯水W
Hで満たすため、図5の(A)に示すように、時刻t2
〜t3までの時間T3(例えば、40秒間)の区間で配
管6側から給水を行う。即ち、三方弁224の弁a、b
側を開、その弁c側を閉、また、三方弁234の弁a、
c側を開、その弁b側を閉にしてポンプ232を駆動
し、配管222、三方弁224、配管226、ポンプ2
32、三方弁234、配管238及び配管6を通じて行
う。この給水によって、配管6が湯水WHで満たされる
とともに、図5の(A)に示すように、水位hBが得ら
れる。このとき、ポンプ232を通じて湯水WHが配管
6側に圧送されるため、時間T3の区間では圧力センサ
14の検出圧力が、図5の(B)に示すように、水位h
Bとは無関係に高い圧力状態となって激しく変動する。 【0030】次に、ステップS4では、図5の(A)に
示すように、時刻t3〜t4までの時間T4(例えば、
30秒間)の区間で圧力センサ14によって圧力の検出
を行い、その圧力を初期水位hBとして取り込み、RA
M162に記憶する。この初期水位hBは、浴槽4内の
水位が循環口40に到達していない状態、即ち、浴槽4
が空状態での水位を表す。また、時間T4は、ステップ
S3で配管6側に湯水WHの供給を行ったため、その変
動成分を除き、圧力センサ14の検出出力を安定化する
ために設定され、この時間設定によって圧力の測定精度
が高められる。 【0031】次に、ステップS5では、図5の(A)に
示すように、時刻t4〜t6までの時間T5(例えば、
40分間)の区間で配管8側から給水を行う。 【0032】そして、ステップS6では、配管8側から
の給水中において、圧力センサ14に出力変化が生じた
か否かを判定する。即ち、浴槽4に湯水WHを連続して
供給すると、空状態の浴槽4では湯水WHの水位が徐々
に上昇し、図5の(A)に水位hCで示すように、水位
が循環口40に到達し、時刻t5で循環口40の配管6
側の口が水没すると、浴槽4側の湯水WHと配管6中の
湯水WHとが繋がり、配管6には浴槽4側の水位に応じ
た圧力が加わることになる。図5の(B)に示すよう
に、時間T10は、圧力変動を生じない前の区間を表
し、時刻t5で循環口40が水没すると、その時点(t
5)から圧力が水位に比例して上昇し、水位hDに移行
する。 【0033】また、ステップS6において、圧力センサ
14に圧力変化が生じない場合には、湯水WHの供給を
続けて行うため、ステップS5に戻り、ステップS6で
圧力センサ14が圧力変動を検出するまで湯水WHの供
給を続け、ステップS6で圧力変化を検出したとき、ス
テップS7に遷移する。 【0034】そして、ステップS7では、図5の(A)
に示すように、時刻t6〜t7までの時間T6(例えば
40秒間)の区間でポンプ232の循環を行い、浴槽4
内の水位が循環口40以上にあるか否かの判定を行う。
このポンプ循環は、ステップS2と同様の経路で行い、
この循環中に流水検出スイッチ230が湯水WHの通流
を表すレベル信号m2を生じない場合には、浴槽4中の
水位は循環口40に到っていないこと、即ち、浴槽4内
が空状態であることが分かる。 【0035】また、配管6側からポンプ232に湯水W
Hが吸い込まれるため、時間T6の区間では、水位上昇
を表していた圧力センサ14の検出圧力が、図5の
(B)に示すように、負領域に移行して激しく変動す
る。 【0036】次に、ステップS8では、配管6内の空気
を除くための動作が行われ、図5の(A)に示すよう
に、時刻t7〜t8までの時間T7(例えば、40秒
間)の区間で配管6側から給水を行う。ステップS7の
ポンプ循環によって空気が配管6内に取り込まれる場合
があり、この給水によって配管6中の空気を除くことが
でき、圧力センサ14の検出精度を高めることができ
る。このとき、配管6側にポンプ232で湯水WHが圧
送されるため、図5の(B)に示すように、時間T7の
区間では、圧力センサ14の検出圧力は、水位とは無関
係な圧力上昇を示すとともに激しく変動する。 【0037】次に、ステップS9では、ステップS8を
経て圧力変動が鎮静化する程度の時間、例えば、30秒
程度の時間を経た後、図5の(A)に示すように、時刻
t8〜t9までの時間T8(例えば、30秒間)の区間
で圧力センサ14によって圧力の検出を行い、その圧力
値を基準水位hEとしてRAM162に記憶する。この
基準水位hEは、水位hC、hDとほぼ等しく(hE≒
hC≒hD) 、それぞれ循環口40のレベルと同等の水
位を表す。 【0038】浴槽4における設定水位hFは、浴槽4の
容積が既知であるから、基準水位hEを基準にして設定
される。 【0039】次に、ステップS10では、図5の(A)
に示すように、時刻t9〜t10の時間T9の区間で配
管8側から浴槽4に湯水WHの供給を行う。この配管8
側からの給水は、ステップS1と同様の経路で行われ
る。 【0040】次に、ステップS11では、圧力センサ1
4の検出圧力から浴槽4内の水位が設定水位hFに到達
したか否かが判定され、設定水位hFに到達していない
場合には、ステップS10に戻り、給水が連続して行わ
れる。また、ステップS11で浴槽4内の水位が設定水
位hFに到達した場合には、給水を停止し、給水制御を
完了する。 【0041】そして、浴槽4内の水位が低下した場合に
は、ステップS11でその判定が行われ、ステップS1
0に戻って給水が行われ、設定水位hFに制御される。 【0042】 【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、初期設定時、浴槽と給湯手段との高さ位置に応じて
基準水位を設定し、この基準水位を基準にして所望の水
位を設定水位とするので、浴槽と給湯手段との高さ位置
に関係なく、浴槽内の水位制御を効率よくかつ高精度に
行うことができるとともに、管路内を循環する湯水の有
無により浴槽内の湯水の有無を検出し、その水位情報を
水位制御に用いるので、信頼性の高い水位制御を実現す
ることができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】この発明の浴槽の水位制御システムの一実施形
態を示すブロック図である。 【図2】浴槽の水位制御システムにおける水位検出スイ
ッチの構成例を示す図である。 【図3】浴槽の水位制御システムにおける給湯制御部の
具体的な構成例を示すブロック図である。 【図4】浴槽の水位制御システムの一実施形態である水
位制御プログラムを示すフローチャートである。 【図5】水位制御プログラムによって制御された水位の
変化とともに、圧力センサにおける出力変化を示す図で
ある。 【符号の説明】 2 給湯装置(給湯手段) 4 浴槽 6 戻り配管 8 往き配管 14 圧力センサ(水位検出手段) 16 給湯制御部(制御手段) 40 循環口 230 流水検出スイッチ(流水検出手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 望月 融 静岡県富士市西柏原新田201番地 高木 産業株式会社内 (72)発明者 望月 照之 静岡県富士市西柏原新田201番地 高木 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−98853(JP,A) 特開 昭63−247546(JP,A) 特開 昭63−153355(JP,A) 特開 平1−114664(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F24H 1/00

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 浴槽内水位を監視しながら前記浴槽内に
    給湯を行って前記浴槽内水位を設定水位に制御する浴槽
    の水位制御システムであって、 前記浴槽に必要な湯水を供給し、又は前記浴槽内の湯水
    の追焚きを行う給湯手段と、 この給湯手段と前記浴槽の循環口との間に接続されて前
    記湯水を前記浴槽側に給水する往き配管と、 前記浴槽の前記循環口と前記給湯手段との間に接続され
    て前記浴槽内の前記湯水を前記給湯手段側に戻す戻り配
    管と、 この戻り配管及び前記往き配管を通じて前記浴槽内の前
    記湯水を循環させるポンプと、 このポンプによって循環する流水を検出する流水検出手
    段と、 前記戻り配管側に設置されて前記戻り配管内の圧力によ
    り前記浴槽内の水位を検出する水位検出手段と、 前記往き配管又は前記戻り配管を選択的に開閉する開閉
    手段と、 前記水位検出手段の検出水位及び所望の設定水位を記憶
    する記憶手段と、 この記憶手段に対する前記検出水位及び前記設定水位の
    記憶、前記開閉手段の開閉、前記給湯手段の給湯制御を
    行う制御手段と、 を備え、初期設定時、前記往き配管側からの連続給水を
    行い、前記水位検出手段に得られる前記循環口の水没前
    後の検出水位の変化から前記循環口の水没を判定し、前
    記水没時の検出水位を基準水位、この基準水位から所望
    の水位を前記設定水位としてこれら基準水位及び設定水
    位を前記記憶手段に記憶し、給湯時、前記水位検出手段
    の検出水位が設定水位に満たない場合には、前記水位検
    出手段が前記設定水位を検出するまで給湯することを特
    徴とする浴槽の水位制御システム。
JP09327998A 1998-04-06 1998-04-06 浴槽の水位制御システム Expired - Fee Related JP3393508B2 (ja)

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