JP3640764B2 - 浴槽内湯水の温度制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浴槽に上水を熱交換器で加熱して供給するとともに、浴槽内に溜められた湯水を熱交換器に循環させて加熱する浴槽内湯水の温度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、浴槽内の湯水を熱交換器を介して加熱循環させ、浴槽内の調温を行う追焚き制御を行う風呂装置として、実公平２−９３３３号「強制循環式風呂釜の自動調温装置」がある。この装置は、浴槽と熱交換器とを循環パイプにより連結し、浴槽内の湯水を熱交換器を介して加熱循環させ、循環パイプ内に設置した温度検出器による検出温度と、浴室等に設置した温度設定器による設定温度とを比較してポンプの作動及びバーナの燃焼を制御する強制循環式風呂釜である。そして、この強制循環式風呂釜の調温装置にあっては、次の温度制御動作を行っている。
【０００３】
ａ．設定温度に達した後、一定時間（待機時間）経過後にポンプを動作させる。
ｂ．ポンプの動作後所定時間経過後に温度検出器の検出温度と設定温度とを比較する。
ｃ．検出温度が設定温度の許容温度以上に低下している場合には、ポンプを継続して作動させるとともにバーナを燃焼させる。
ｄ．検出温度が設定温度の許容温度以内にある場合には、ポンプの動作を停止させる。
ｅ．ポンプの動作を停止させた場合には、そのポンプ動作の停止の後、一定時間（ａの場合の一定時間と同様）の経過後にポンプを動作させた後、ｂ〜ｄの処理を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この調温装置にあっては、設定温度に到達したときから一定時間経過後にポンプを作動し、湯水を循環させることにより浴槽内の湯水を攪拌して温度を平均化した後にその温度の検出を行い、その検出温度と設定温度を比較した結果により、追焚き動作を開始するか否かを判定している。このため、設定温度に到達した後、一定時間が経過していると、その間に湯水の温度は設定温度から大幅に低下しているにも拘わらず、追焚き動作の前にポンプ循環による湯水の攪拌等に相当な時間がかかるために、設定温度に到達した後から追焚き動作に移行するまでの実質的な待機時間が長く、追焚き動作の開始が遅延することになる。通常、追焚き時、熱交換器が動作を開始しても、循環経路を通して加熱された湯水が浴槽内に循環するまでの時間が長く、そのため、追焚き開始と入浴者が体感できる湯水の温度上昇との間には相当な時間差があり、季節によってはもどかしさを感じるものである。
【０００５】
そして、夏場と冬場では湯水の温度の推移は異なるが、その場合には、許容温度や待機時間を変更する必要がある。このような設定を使用者に要求することは酷なことであり、管理者がその変更をすることも面倒なことである。
【０００６】
そこで、本発明は、待機時間から給湯制御か保温制御かを判定し、保温動作が必要な場合にはその移行動作の迅速化により、浴槽内湯水の温度を設定温度に可及的速やかに到達させる浴槽内湯水の温度制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の浴槽内湯水の温度制御装置は、図１〜図１３に例示するように、浴槽内水位に応じて給湯制御か保温制御かを選択的に切換えるとともに、温度センサから連続的に得られる検出温度を一定の時間間隔で取り込み、その検出温度を順次に記憶手段（ＲＡＭ）に記憶するとともに、記憶手段に記憶されている複数の検出温度のうち、最も古い検出温度を最新の検出温度に更新して保持し、記憶している複数の検出温度の最大値と最小値とを除いた検出温度の平均値と設定温度とを比較し、その大小関係に応じて保温制御を実行するものである。
【０００８】
本発明の浴槽内湯水の温度制御装置は、上水を加熱する第１の熱交換器（熱交換器１６）と、浴槽（１２）内の湯水を加熱する第２の熱交換器（追焚き用熱交換器１８）とを備え、第１の熱交換器で加熱した湯水を前記浴槽に給湯するとともに、前記浴槽内の湯水を循環路（浴槽往き管８及び浴槽戻り管１０）に設けたポンプ（循環ポンプ２８）によって前記第２の熱交換器に循環させて行う浴槽内湯水の温度制御装置であって、前記循環路に設けられて前記湯水の温度を検出する温度センサ（３２）と、前記循環路中の流水を検出する流水センサ（流水スイッチ３８）と、前記浴槽内の水位を検出する水位センサ（３４）と、この水位センサの検出水位が所定水位にない場合には前記第１の熱交換器を動作させて上水を加熱しながら、前記浴槽に給湯するとともに、前記温度センサから取り込んだ複数の検出温度を記憶手段（ＲＡＭ６６）に順次に記憶するとともに最も古い検出温度を最新の検出温度に更新し、記憶している複数の検出温度のうちの最大値と最小値とを除いた複数の検出温度の平均値を算出して記憶及び更新し、任意に設定される設定温度に到達したときから一定時間が経過した後、前記ポンプを動作させ、かつ、前記流水センサが循環流水を検出したとき、前記第２の熱交換器を動作させ、この熱交換器の動作開始後、前記記憶手段に記憶又は更新された前記検出温度の平均値と前記設定温度とを比較し、その検出温度の平均値が前記設定温度より低い場合、前記第２の熱交換器の動作を維持し、前記検出温度の平均値が前記設定温度以上の場合に前記第２の熱交換器の動作を停止させる制御手段（制御部６０）とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
この浴槽内湯水の温度制御装置では、給湯の後、待機時間を経て給湯制御か保温制御かを判定した後、前記温度センサからの検出温度を一定の時間間隔で取り込んで、記憶手段に順次に記憶するとともに最も古い検出温度を最新の検出温度に更新する。そして、記憶している複数の検出温度のうちの最大値と最小値とを除いた検出温度の平均値が任意に設定される設定温度に到達したときから一定時間が経過した後、ポンプを動作させる。また、浴槽内の湯水が設定温度に到達した後、一定時間の後にポンプを動作させ、循環路に浴槽内の湯水を循環させる。この循環流水があったとき、熱交換器を動作させる。循環流水を熱交換器の動作開始条件としているのは、流水が検出されない場合、浴槽内に湯水が無いことを意味し、安全のため、熱交換器の動作を禁止する。そして、湯水の温度が設定温度より低い場合には、この追焚き動作を持続させ、また、湯水の温度が設定温度より高い場合には、その追焚き動作を停止させる。このように温度検出や、検出温度の平均値と設定温度との比較に基づく制御に先立って、追焚き動作を先行させることは、浴槽内湯水の温度が低い場合、その加熱動作を迅速化でき、可及的速やかに設定温度に制御することができる。浴槽内湯水の温度が設定温度より高い場合には、検出温度と設定温度との比較に基づいて追焚き動作を停止させればよく、何らの不都合もない。この保温動作において、設定温度は、給湯、追焚き時の設定温度の他、保温動作への移行に際して新たに温度を設定してもよく、設定温度が変更しても同様の保温動作を行うことができる。
【００１０】
また、この浴槽内湯水の温度制御装置においては、熱交換器の動作開始前に、循環流水の検出直前に検出されている検出温度の平均値と設定温度とを比較する。そして、検出温度の平均値が設定温度より低い場合、熱交換器を動作させ、検出温度の平均値が設定温度に到達するまで湯水を加熱する。このように、熱交換器の動作前に、検出温度の平均値と設定温度とを比較することにより、無駄な追焚きを防止し、保温動作を効率的に行うことができる。
【００１１】
また、本発明の浴槽内湯水の温度制御装置において、前記記憶手段に記憶すべき前記検出温度は、前記温度センサからの連続した検出温度を一定の時間間隔でサンプリングしたものであることを特徴とする。時間間隔は任意であって、取り込む検出温度の数に応じて浴槽内の湯水温度の推移を知ることができる。
【００１２】
また、本発明の浴槽内湯水の温度制御装置において、前記設定温度は、不連続の特定値を含む一定幅の温度であることを特徴とする。設定温度に一定の幅を持たせることで、検出温度の平均値の変動に影響を受けることがなく、制御の安定性を図ることができる。
【００１３】
また、本発明の浴槽内湯水の温度制御装置において、前記検出温度は、前記温度センサによって得られる検出値をアナログ・ディジタル変換器によってディジタル値に変換するとともに、前記アナログ・ディジタル変換器が持つ分解能を単位とした段階値であることを特徴とする。温度センサによって得られる検出値は湯水の温度によって連続的に推移するアナログ値である。このようなアナログ値である検出値と設定温度とを比較することは、非常に厄介であり、１℃程度の段階的な温度変化を問題とする浴槽内湯水の温度制御には不向きである。そこで、検出温度は、温度センサによって得られる検出値をアナログ・ディジタル変換器によってディジタル値に変換するとともに、アナログ・ディジタル変換器が持つ分解能を単位とした段階値としたものである。この段階値は、１℃等、体感温度的な温度幅を設定することができる。
【００１４】
そして、本発明の浴槽内湯水の温度制御装置において、前記設定温度は、前記検出温度をディジタル変換する前記アナログ・ディジタル変換器の分解能を単位とする温度幅を持つ段階値であって、その段階値間に前記温度幅を単位とする間隔を設定したことを特徴とする。設定温度は、体感できる温度幅が適当である。そこで、設定温度は、検出温度をディジタル変換するアナログ・ディジタル変換器の分解能を単位とする温度幅を持つ段階値とし、その段階値間に温度幅を単位とする間隔を設定している。設定温度の間に設定される温度間隔は、設定温度と検出温度との比較を行う場合、両者の一致、不一致を明確にでき、両者間に比較誤差を生じないようにするためである。例えば、１℃を単位として設定温度が設定されるものとすると、設定温度の幅をアナログ・ディジタル変換器の分解能に設定する。この分解能を０．５℃とすると、０．５℃のステップで、設定温度と間隔温度とが交互に設定されることになる。即ち、アナログ・ディジタル変換器の分解能を単位とし、０．５℃の温度幅を温度間隔とし、かつ０．５℃の温度幅を持つ設定温度が存在する。このように段階的に設定される設定温度に対して検出温度をアナログ・ディジタル変換して比較すると、両者の一致、不一致の判断を容易かつ高精度に行うことができ、従来のように、絶対的な設定温度に対して許容温度を設定するという手間が不要となり、人の温度感覚に適合した温度制御を実現できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、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、図２及び図３は、本発明の浴槽内湯水の温度制御装置の一実施形態を示している。この浴槽内湯水の温度制御装置は、風呂等に用いられた給湯・追焚き装置２によって構成されている。この給湯・追焚き装置２は、給湯回路４及び追焚き回路６が備えられているとともに、浴槽往き管８及び浴槽戻り管１０を通して温水を溜める容器としての浴槽１２の循環口１４に接続されている。この浴槽１２には、給湯時、給湯回路４の一部を成す浴槽往き管８を通して給湯が行われ、追焚き時は、追焚き回路６を成す浴槽往き管８、循環路を成す浴槽戻り管１０を通して浴槽１２内の湯水ＨＷの追焚きが行われる。
【００１７】
また、給湯・追焚き装置２には、この実施形態の場合、第１の熱交換器として給湯用熱交換器１６、第２の熱交換器として追焚き用熱交換器１８が設置されている。このように二つの熱交換器１６、１８を設置したのは、上水側からの給水Ｗの加熱と下水側、即ち、浴槽１２内の湯水ＨＷの加熱とを分離し、独立して加熱するためである。
【００１８】
そして、給湯回路４は、上水側から浴槽１２に対して給湯を行う回路である。即ち、管路２０には水道等の上水系統からの給水Ｗが供給され、この管路２０を通して給湯用熱交換器１６に供給される。この給湯用熱交換器１６で得られる湯は、開閉電磁弁２２を通して下水側との分離手段である圧送ホッパ２４に至る。この圧送ホッパ２４に供給された湯は、第１の切換弁２６を経て浴槽往き管８に至り、浴槽１２に供給される。
【００１９】
追焚き回路６は、浴槽１２内の湯水ＨＷを再加熱して保温する回路であって、浴槽１２と追焚き用熱交換器１８との間に形成された大気開放型の閉回路を成す循環路を構成し、その湯水循環のための圧送手段として循環ポンプ２８が設けられている。この循環ポンプ２８の動作によって、浴槽１２から浴槽戻り管１０に出た湯水は、第２の切換弁３０を経て追焚き用熱交換器１８に至り、この追焚き用熱交換器１８によって加熱された温水は、切換弁２６を経て浴槽往き管８から浴槽１２に至る。そして、循環路を成す浴槽戻り管１０には、循環流水を通して浴槽１２内の湯水の温度を検出する手段として温度センサ３２、浴槽１２内の水位を検出する手段として水位センサ３４が設置されている。水位センサ３４は、例えば圧力センサで構成される。また、循環ポンプ２８と追焚き用熱交換器１８とを結ぶ管路３６には循環流水の有無を電気的に検出する流水センサとして流水スイッチ３８が設置されている。
【００２０】
そして、給湯用熱交換器１６側にはその熱源として給湯用バーナ４０が設置され、この給湯用バーナ４０には制御弁として給湯用ガス比例弁４２を介して燃料としてのガスＧが供給されている。また、給湯用バーナ４０には、給湯用フレームロッド４４及び給湯用イグナイタ４６が設置されている。
【００２１】
また、追焚き用熱交換器１８側にはその熱源として追焚き用バーナ５０が設置され、この追焚き用バーナ５０には制御弁として追焚き用ガス開閉弁５２を介して燃料としてのガスＧが給湯用バーナ４０とは独立して供給されている。また、追焚き用バーナ５０にも、追焚き用フレームロッド５４及び追焚き用イグナイタ５６が設置されている。
【００２２】
次に、図２は、給湯・追焚き装置２の制御回路を示している。この制御回路は、給湯制御とともに保温制御を行うための制御手段であって、制御部６０にはマイクロコンピュータが用いられている。この制御部６０は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）６２、記憶手段としてのＲＯＭ６４、ＲＡＭ６６及びＥＥＰＲＯＭ６８が備えられている。ＲＯＭ６４には、給湯、追焚き等の各種制御プログラムが格納され、ＲＡＭ６６には演算途上のデータや検出データが格納され、また、ＥＥＰＲＯＭ６８には制御途上で得られた固定的なデータ、例えば、設定温度等が格納され、そのデータは必要に応じて更新される。
【００２３】
そして、この制御部６０には、温度センサ３２及び水位センサ３４の検出信号が加えられ、これらの検出信号を時分割的に取り込む手段としてマルチプレクサ７０が設置され、このマルチプレクサ７０にはＣＰＵ６２から制御信号が与えられている。また、これらの検出信号はアナログ信号であるため、ディジタル処理を行うためにディジタル信号への変換手段としてアナログ・ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）７２が設置されている。即ち、温度検出信号及び水位検出信号は一定の時間間隔で随時取り込まれてディジタル信号に変換され、ディジタルデータとしてＣＰＵ６２に加えられている。
【００２４】
また、制御部６０には、各種センサ等からの信号を取り込むとともに、制御出力を各種駆動回路に付与するため、入出力回路７４が設置されている。入出力回路７４には、流水スイッチ３８、給湯用フレームロッド４４及び追焚き用フレームロッド５４の出力信号が加えられている。
【００２５】
また、制御部６０の制御出力は入出力回路７４を通して出力され、各制御出力は開閉電磁弁駆動回路７６、ポンプ駆動回路７８、切換弁駆動回路８０、８２、ガス比例弁駆動回路８４、ガス開閉弁駆動回路８６、イグナイタ駆動回路８８、９０に加えられる。そして、その結果、開閉電磁弁２２には開閉電磁弁駆動回路７６、循環ポンプ２８にはポンプ駆動回路７８、切換弁２６、３０には切換弁駆動回路８０、８２、ガス比例弁４２にはガス比例弁駆動回路８４、ガス開閉弁５２にはガス開閉弁駆動回路８６、給湯用イグナイタ４６にはイグナイタ駆動回路８８、追焚き用イグナイタ５６にはイグナイタ駆動回路９０を通して駆動出力が与えられる。
【００２６】
そして、この制御回路には、制御部６０に対する遠隔操作手段としてリモコン装置９２が設置されている。制御部６０の入出力回路７４にはリモコン制御部９４が接続されており、このリモコン制御部９４には、リモコン入力部９６、音声出力部９８及び表示部１００が接続されている。リモコン入力部９６には、温度設定入力とともに水位設定入力が与えられる。温度設定は、使用者によって、任意の温度、例えば、４２℃、４３℃等、１℃を単位として設定される。この設定温度は、表示部１００に数値及びその単位が表示されるとともに、目標値を表すディジタルデータＤ４２、Ｄ４３としてＲＡＭ６６に格納される。
【００２７】
次に、図３は、温度センサ３２及びＡ／Ｄ変換部の具体的な構成例を示している。温度センサ３２には、温度検出素子としてのサーミスタ１０２が使用され、このサーミスタ１０２には基準抵抗１０４が直列に接続され、これら直列回路には抵抗１０４を電源側、サーミスタ１０２側を接地側にして基準電圧Ｖｄｄが加えられている。そして、抵抗１０４とサーミスタ１０２との接続点が温度検出出力点Ｐに設定され、その出力点Ｐには、温度によって抵抗値が変化するサーミスタ１０２の抵抗値に応じた電圧、即ち、温度の検出出力が得られる。この検出出力は、マルチプレクサ７０を通過してサンプルホールド回路１０６に加えられる。
【００２８】
サンプルホールド回路１０６は、刻々と変化する検出出力を一定のＣＰＵ６２からのタイミング信号、即ち、サンプリングパルスＳＰに応じてサンプリングして保持する手段である。このサンプルタイミングは、ＣＰＵ６２側の温度検出タイミングに同期している。この実施形態にあっては、説明を容易にするため、サンプルホールド回路１０６を等価的に示しており、スイッチ１０８はサンプリングパルスＳＰによって開閉し、その閉時間にキャパシタ１１０に現在値である検出出力が保持される。即ち、保持電圧ＶＨが現在の検出温度を表している。この保持電圧ＶＨは、アナログデータであり、ディジタル化のため、電圧比較器１１２に加えられる。
【００２９】
電圧比較器１１２は、検出出力と基準電圧Ｖ１、Ｖ２・・・Ｖｎとを比較することにより、検出出力を数ビットのディジタルデータに変換する。基準電圧Ｖ１、Ｖ２・・・Ｖｎを設定する手段として基準電圧設定回路１１４が設けられており、この実施形態では、分圧抵抗１１６の抵抗比によって基準電圧Ｖｄｄをｎ分割し、差電圧Ｖｍを単位として段階的にステップする基準電圧Ｖ１、Ｖ２・・・Ｖｎ（＝Ｖｄｄ）が得られている。この分割単位がアナログ・ディジタル変換の分解能である。
【００３０】
この実施形態においては、基準電圧Ｖ１、Ｖ２・・・Ｖｎは、Ｖｍを数十ミリボルトに設定し、温度換算で０．５℃の温度間隔でステップする電圧となっている。ここで、０．５℃のステップとは、例えば、３９±０．２５℃の温度範囲をＶ３９、４０±０．２５℃の温度範囲をＶ４０・・・・に設定しており、絶対値としての温度に対応する電圧を設定していない。
【００３１】
そして、このように基準電圧設定回路１１４で設定される基準電圧Ｖ１、Ｖ２・・・Ｖｎを選択的に取り出す選択手段としてタップセレクタ１１８が設けられている。このタップセレクタ１１８には、ＣＰＵ６２からタップセレクトパルスＴＳが加えられ、このタップセレクトパルスＴＳによって各基準電圧Ｖ１、Ｖ２・・・Ｖｎが巡回的に選択されて出力される。
【００３２】
電圧比較器１１２には、このようにして選択された基準電圧Ｖ１、Ｖ２・・・Ｖｎと検出出力、即ち、保持電圧ＶＨとが逐次比較され、その大小関係を表す出力が得られる。この出力がアナログ・ディジタル変換データである。
【００３３】
この逐次変換データを格納する手段として逐次変換レジスタ１２０が設けられている。この逐次変換レジスタ１２０は、逐次変換されて得られるディジタル・データを一旦格納する手段である。そして、この逐次変換レジスタ１２０からディジタル・データを格納する手段としてＡ／Ｄ結果レジスタ１２２が設置されている。このＡ／Ｄ結果レジスタ１２２には、逐次変換レジスタ１２０からのディジタル・データが格納され、常に新規のデータが格納されている。
【００３４】
そして、比較レジスタ１２４には、Ａ／Ｄ結果レジスタ１２２のデータが転送されており、その内容は、Ａ／Ｄ結果レジスタ１２２のデータに比較して従前のデータが格納される。ここでのデータ処理は、Ａ／Ｄ結果レジスタ１２２における新規のデータと比較レジスタ１２４側の現在のデータとを比較し、両者の差が分解能の範囲、即ち、誤差範囲であれば、比較レジスタ１２４に格納されている現在のデータを真のデータとして確定させる。この確定データを格納する手段として確定レジスタ１２６が設置され、この確定レジスタ１２６に検出出力のディジタル・データが格納される。これらのデータ処理は、ＣＰＵ６２において実行され、１２８はその内部バスである。
【００３５】
以上の構成に基づいて、動作を説明する。
【００３６】
図４は、総括的な動作を示すフローチャートを示している。電源投入によって初期設定が行われ、この初期設定の後、ステップＳ１では給湯運転か否かを判定する。給湯運転の場合には、ステップＳ２に移行して給湯運転が実行され、ステップＳ３で浴槽１２内の水位が所定水位か否かが判定される。この所定水位は、図２に示したように、リモコン装置９２に対して水位設定を行い、その設定水位か否かが判定される。給湯運転では、浴槽１２の水位が所定水位に到達したとき、その給湯運転を停止する。
【００３７】
ステップＳ１において、給湯運転ではないと判定された場合には、ステップＳ４（図６）に移行して保温運転を行う。この保温運転は、浴槽１２内の湯水の温度を設定温度に保温する動作であって、常時、最適な湯温を保持する動作である。
【００３８】
図５は、ステップＳ２における給湯運転動作を示しており、給湯回路４の開通状態を示している。上水Ｗは、給湯用熱交換器１６で加熱された後、開閉電磁弁２２、圧送ホッパ２４、切換弁２６を経て浴槽往き管８から浴槽１２に供給される。そして、この場合、破線で示すように、浴槽戻り管１０にも浴槽１２内の湯水ＨＷが満たされ、その結果、温度センサ３２によって湯水ＨＷの温度、水位センサ３４によって浴槽１２内の水位が検出される。なお、この給湯運転では、通常、放熱による温度低下を見込むとともに給湯時の追焚き時間の短縮を図るため、設定温度より０．５℃だけ高い湯温での給湯を行い、所定水位に移行した際に、給湯完了時に温度検出を行った後、保温動作と同様に自動的に追焚き動作に移行し、浴槽１２内の湯水を設定温度に制御することが行われる。
【００３９】
次に、図６は、図４のステップＳ４における保温運転動作を示している。この保温運転は、給湯又は給水されている浴槽１２内の湯水ＨＷを設定温度に沸き上げることにより、設定温度を維持する動作である。そして、この保温運転は、先の給湯動作、追焚き動作の後、追焚き動作を示している。
【００４０】
ステップＳ１１では、給湯・追焚き、又はその後の追焚き終了後、所定時間、即ち、待機時間（図１２に示す待機時間Ｔｂ）が経過したか否かを判定する。この待機時間は、設定温度に到達した後、湯温の保温性を考慮して設定された時間である。この待機時間が経過した後、ステップＳ１２に移行し、追焚き運転を行う。そして、ステップＳ１３では、保温時間の監視を行い、保温時間の経過前はステップＳ１１に戻り、また、保温時間の経過後は、保温動作を停止する。保温動作は、入浴者が複数ある場合を想定したものであり、複数の者が入浴する時間はある程度管理できるので、予め保温時間を設定することとしている。即ち、保温時間を経過する前は繰り返し追焚きを行い、その保温時間が経過した後は、その保温動作を停止する。
【００４１】
次に、図７は、この保温動作における追焚き運転動作を示し、追焚き回路６の開通状態を示している。この追焚き運転は、浴槽１２内の温水の再加熱を行うための処理であって、追焚き用熱交換器１８に循環ポンプ２８で浴槽１２内の湯水ＨＷを循環させて加熱する。即ち、浴槽１２の湯水ＨＷは、浴槽戻り管１０を経て循環ポンプ２８に引かれて追焚き用熱交換器１８に圧送されて加熱され、その加熱された湯水は切換弁２６を経て浴槽往き管８から浴槽１２に戻る。このような圧送循環を繰り返すことにより、浴槽１２の湯水ＨＷは設定温度に加熱される。
【００４２】
次に、図８は、図６のフローチャートにおける追焚き運転動作を示している。ステップＳ２１では、追焚き動作に入る前に循環ポンプ２８を動作させて追焚き回路６に浴槽１２内の湯水ＨＷの循環を行う。この湯水循環は、流水スイッチ３８によって検出される。そこで、ステップＳ２２では流水検出があったか否かを判定し、流水が検出できない場合にはステップＳ２３に移行する。即ち、循環ポンプ２８を駆動したにも拘わらず流水検出ができない場合には異常であると判定し、ステップＳ２３では表示部１００又は音声出力部９８によってその異常を表示又は音声で告知する。
【００４３】
流水検出があった場合には、ステップＳ２４に移行する。ステップＳ２４では、流水検出前にＲＡＭ６６に格納されている現在の検出温度を読み出す。この検出温度は、流水検出前にＲＡＭ６６に記憶されたものであり、最新の温度であって、循環路における湯水の温度を表している。
【００４４】
そして、ステップＳ２５では検出温度が設定温度より低いか否かを判定する。検出温度が設定温度を越えている場合には、ステップＳ２６に移行し、所定時間が経過したか否かを判定し、所定時間が経過するまで、ステップＳ２５の判定を持続する。所定時間が経過しても、検出温度が設定温度を越えている場合には、ステップＳ３３に移行することにより、循環を停止する。
【００４５】
また、検出温度が設定温度より低い場合には、ステップＳ２７に移行して追焚き燃焼を開始する。即ち、点火動作を開始した後、ガス開閉弁５２を開いて追焚き用バーナ５０に着火する。この追焚き燃焼の結果、ステップＳ２８に移行し、検出温度が設定温度以上か否かを判定し、検出温度が設定温度と一致又はそれ以上と検出されたとき、ステップＳ２９に移行し、時間の計測を行う。この時間計測は、ＣＰＵ６２によって行い、例えば、クロックパルスを計測して行う。この時間計測の狙いは、検出温度に変動が生じるので、所定時間だけその温度上昇が持続したことを確認するためである。
【００４６】
そこで、ステップＳ３１では予め定められている時間が経過したか否かを判定し、その所定時間が経過するまでステップＳ２８に戻り、検出温度と設定温度との比較を行う。ステップＳ２８において、所定時間内で検出温度が設定温度以下となった場合にはステップＳ３０に移行し、時間の計測を停止し、計測している時間をリセットする。即ち、この場合、クロックパルスの計測を零に戻して動作を持続する。
【００４７】
そして、ステップＳ２８で検出温度が設定温度に到達、又はそれ以上に推移した場合であって、それが所定時間だけ持続すると、ステップＳ３１に移行し、追焚き燃焼を停止する。即ち、浴槽１２内の湯水ＨＷの温度が設定温度に到達したことにより、ステップＳ３２に移行し、追焚き運転を停止する。この追焚き燃焼の停止の後、ステップＳ３３に移行し、追焚き燃焼の停止から一定時間だけ遅延して循環ポンプ２９の動作を停止し、追焚き運転を停止する。
【００４８】
なお、この実施形態では、流水検出があったとき、ステップＳ２４及びステップＳ２５を経てステップＳ２７に移行して追焚き燃焼を開始しているが、図９に示すように、ステップＳ２２で流水検出の後、ステップＳ２７に移行して追焚き燃焼を開始してもよい。この場合、追焚き運転の後、ステップＳ２８で検出温度と設定温度とを比較しており、追焚きの結果、その必要がないと判断された場合には、ステップＳ３２に移行して追焚き燃焼を停止することができるので、何らの不都合はなく、より保温動作の迅速化を図ることができる。
【００４９】
次に、図１０は、温度検出及び検出温度（平均値）の演算を示している。この温度検出動作では、給湯時、保温時の浴槽１２内の湯水ＨＷの温度の検出を行う。ステップＳ４１では温度センサ３２の検出値を所定時間毎に取り込み、ステップＳ４２ではその検出値をＡ／Ｄ変換する。そして、ステップＳ４３では、そのＡ／Ｄ変換値をＡ／Ｄ結果レジスタ１２２に格納し、ステップＳ４４に移行する。
【００５０】
ステップＳ４４では、確定レジスタ１２６に前検出値が格納されているか否かを判定し、初期動作時には前検出値がないのでステップＳ４５に移行して、確定レジスタ１２６及び比較レジスタ１２４にその値を格納する。なお、温度検出動作は、給湯時にも行われているので、給湯から追焚き動作に移行する場合には、確定レジスタ１２６には必ず前検出値があるが、給湯動作が完了した後、電源を停止させた場合等にこのようなデータ無しの状態があり得る。
【００５１】
ステップＳ４４において、確定レジスタ１２６に前検出値が格納されている場合には、ステップＳ４６に移行し、比較レジスタ１２４の値との差が所定値以内にあるか否かを判定する。その検出値が所定値以内の場合には、ステップＳ４７に移行して確定レジスタ１２６の値を更新し、所定値を越えた場合には、ステップＳ４８に移行してその検出値を放棄し、確定レジスタ１２６の前検出値を維持する。これは、先の値に対して極端な検出値が生じた場合、その検出値による誤動作を防止するためであり、所定値とは、例えば、Ａ／Ｄ変換値で「２」以上の差が生じた場合、即ち、１℃以上の差を設定する。
【００５２】
そして、ステップＳ４９では、確定レジスタ１２６の値をＲＡＭ６６に転送する。これは、確定レジスタ１２６の値が更新されたか否かに関係なく行われ、ステップＳ５０に移行する。ステップＳ５０では、ＲＡＭ６６に前値データが格納されているか否かを判定する。前値データがある場合には、ステップＳ５１に移行して最も古いデータを更新し、また、前値データが無い場合には、ステップＳ５２に移行してＲＡＭ６６に格納を予定している個数ｎの格納エリアの全部に今回取り込まれた検出値を格納する。これは、検出温度、即ち、平均値を求めるための準備動作である。また、予定個数ｎは、平均値を求めるための個数であり、例えば、ｎ＝１０に設定する。
【００５３】
ステップＳ５３に移行すると、ｎ個中の最大値と最小値を除いて平均値を求める。即ち、最大値と最小値を除いたあとの検出値を加算し、ｎ−２で除すことにより、平均値が求められ、これを検出温度とする。
【００５４】
そして、ステップＳ５４に移行し、演算した検出温度で先に記憶しているＲＡＭ６６の検出温度を更新し、常に最新の検出温度がＲＡＭ６６に格納される。
【００５５】
ここで、温度検出を図１１の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）を参照して説明する。図１１の（Ａ）に示すように、第１回目の検出値のＡ／Ｄ変換データをＤａとする。このデータＤａは、確定レジスタ１２６に格納されている。確定レジスタ１２６に格納されているデータがあるか無いかを判定し、無い場合（初期動作）では、確定レジスタ１２６及び比較レジスタ１２４にそのデータＤａが格納される。また、ＲＡＭ６６に前値データがあるか否かが判定され、無い場合には、データＤａは、ＲＡＭ６６に格納される。この場合、予定個数は１０であり、各エリアにデータＤａが格納される。そして、この場合、最大値及び最小値は共にＤａであり、その検出温度は、Ｄａ×８／８となり、Ｄａとなる。
【００５６】
図１１の（Ｂ）に示すように、第２回目の検出値のＡ／Ｄ変換データをＤｉとする。前検出データはＤａであるから、このデータＤａと今回のデータＤｉとの比較を行い、両者の差が所定値ｅの範囲内（例えば、２以内）か否かを判定する。所定値以内の場合、確定レジスタ１２６の格納されているデータＤａをデータＤｉに更新し、ＲＡＭ６６に転送する。ＤａとＤｉとの大小関係をＤａ＜Ｄｉとすると、ＲＡＭ６６に格納されているデータ中、最大値はＤｉ、最小値はＤａであるから、ＤａとＤｉを除いて平均値を求める。この場合、第１回目の場合と同様に、検出温度は、Ｄａ×８／８となり、Ｄａとなる。
【００５７】
図１１の（Ｃ）に示すように、ｋ回目の温度検出が行われたとする。ＲＡＭ６６には、最新のデータＤｋが転送され、データＤｋ、Ｄｉ、Ｄｆ、Ｄｈ、Ｄｆ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｊ、Ｄｄ、Ｄｅが格納されている。この場合、最大値をＤｆ、最小値をＤｉとすると、これらを除いて、他のデータの加算値ΣＤを（ｎ−２）で除すことにより、平均値が求められる。ｎ＝１０とすると、（Ｄｋ＋Ｄｈ＋Ｄｆ＋Ｄｂ＋Ｄｃ＋Ｄｊ＋Ｄｄ＋Ｄｅ）／８＝Ｄｘとなり、この場合の検出温度はＤｘとなる。この検出温度Ｄｘは、ＲＡＭ６６に格納されている前検出温度を更新し、最新の検出温度として格納される。このような動作を繰り返し、ＲＡＭ６６には常に最新の検出温度が格納される。
【００５８】
次に、図１２は、給湯時の追焚き運転から保温運転に移行する場合の動作タイミングを示している。
【００５９】
時間Ｔａは追焚き運転時間を表しており、この時間内では、図１２の（Ａ）に示すように、ガス開閉弁５２が開となり、追焚きのためのガス燃焼が行われている。浴槽１２内の湯水ＨＷが設定温度に到達すると、ガス開閉弁５２が閉止されて燃焼動作が停止する。
【００６０】
そして、図１２の（Ｂ）に示すように、ガス開閉弁５２の閉止から時間Ｔｄの後、循環ポンプ２８が停止する。このように循環ポンプ２８の動作の停止をガス開閉弁５２の閉止より時間Ｔｄだけ遅延させるのは、追焚き用熱交換器１８の熱による後追い沸騰を避けるためであり、追焚き用熱交換器１８内の温度を低下させるためである。
【００６１】
また、循環ポンプ２８の停止の後、図１２の（Ｃ）に示すように、流水スイッチ３８の流水検出は停止する。
【００６２】
そして、ガス開閉弁５２の停止から所定時間の待機時間Ｔｂが開始される。この待機時間Ｔｂは、例えば、３０分程度に設定する。この待機時間Ｔｂが経過すると、循環ポンプ２８を動作させ、追焚き回路６に浴槽１２内の湯水ＨＷの循環を行う。時間Ｔｅは循環ポンプ２８の停止時間であり、この停止時間Ｔｅは待機時間Ｔｂより短くなる。
【００６３】
ポンプ循環が開始されると、図１２の（Ｃ）に示すように、循環ポンプ２８の動作開始と同時に流水スイッチ３８の流水検出が行われる。この流水検出が行われた時点をｔｏとすると、この時点ｔｏにおいて、設定温度と検出温度との比較が行われる。この比較に用いられる検出温度は、時点ｔｏの直前にＲＡＭ６６に格納されている検出温度、即ち、ポンプ循環を行う直前に演算の結果更新された検出温度である。
【００６４】
ところで、温度検出は常時行われており、その検出は例えば、０．５秒毎に行われて、その平均値は例えば１０回の温度取込みを単位として演算されるものとすると、比較される検出温度は時点ｔｏから５秒程度前から時点ｔｏの直前までの温度取込みに基づいた平均値温度である。
【００６５】
そして、この検出温度と設定温度との比較の結果、検出温度が設定温度より低い場合には、時点ｔｏの後の時間Ｔｆの間で点火動作に移行し、図１２の（Ａ）に示すように、ガス開閉弁５２が開かれる。この結果、追焚き動作、即ち、保温動作が開始され、時間Ｔｃは、その保温動作時間である。この保温動作は、検出温度が設定温度に到達するまで持続する。
【００６６】
次に、図１３は、設定温度と検出温度との比較動作を示している。図１３において、直線Ｌは検出温度の推移を示しており、実際には大きく変動するものであるが、説明を容易にするため直線で示してあり、矢印ＵＰは上昇方向、矢印ＤＮは下降方向である。また、温度については、説明を容易にするため、代表的な値として３９℃〜４３℃を示してある。
【００６７】
設定温度は、１℃を単位として任意に設定され、その値が単位とともに表示部１００に表示される。この設定温度は、例えば、０．５℃の温度幅Ｔ１を持っており、設定温度の間にも非設定温度として温度幅Ｔ２＝０．５℃が設定されている。この場合、設定温度＝３８．７５〜３９．２５℃、非設定温度＝３９．２５℃〜３９．７５℃、設定温度＝３９．７５〜４０．２５℃、非設定温度＝４０．２５℃〜４０．７５℃・・・・と設定されている。即ち、設定温度は、３９℃、４０℃、４１℃、４２℃・・・のように設定されても、その設定温度自体は、０．５℃の幅を持っており、絶対値としての温度値ではない。
【００６８】
これに対し、湯水温度は、連続的に変換するアナログ値であり、その検出温度も連続的なものとなる。しかしながら、アナログ・ディジタル変換のために、検出温度の取込みは一定の時間間隔、例えば、１００ｍｓ毎に行われ、連続的な値として取り込まれる。そして、その温度は、サーミスタ１０２の抵抗値変化を電圧値に変換して取り込まれ、０．５℃間隔を２０ｍＶ程度を単位として取り込まれる。この結果、検出温度のＡ／Ｄ変換値は、０．５℃間隔に対応する２０ｍＶ間隔で取り込まれてディジタルデータに変換される。図１３において、ｄ３８．５〜ｄ４３は検出温度を表す検出データを示している。理論的には、検出温度を表す電圧値が図１３中の横線上に合致する場合があるが、これはデータ処理上の誤差として上位側データとして取り込まれる。例えば、４０．２５℃を表す線上のデータはｄ４０．５となる。
【００６９】
このようにして取り込まれた検出温度を表すＡ／Ｄ変換値と設定温度のＡ／Ｄ変換値とが比較される。図１３の例において、設定温度を４１℃とし、そのＡ／Ｄ変換値をＤ４１とすると、検出温度のＡ／Ｄ変換値ｄ３８．５〜ｄ４３と比較される。保温動作の結果、湯水の検出温度がｄ４１に到達すると、設定温度を表すＡ／Ｄ変換値Ｄ４１と一致し、その一致が所定時間経過した後、保温動作を停止させるのである。
【００７０】
また、待機時間中に浴槽１２内の湯水の温度が低下し、検出温度が、例えばｄ４０に低下すると、保温動作に移行し、検出温度が設定温度Ｄ４１に到達するまで追焚き動作を行う。
【００７１】
このように設定温度は、一定の温度幅Ｔ１（＝０．５℃）を有しており、また、設定温度間には一定の温度幅Ｔ２（＝０．５℃）が設定されている。しかも、この温度幅Ｔ１、Ｔ２は、Ｔ１＝Ｔ２であって、アナログ・ディジタル変換における分解能（例えば２０ｍＶ）と一致している。また、設定温度間に一定の温度幅が設定されているため、アナログ・ディジタル変換時の動作が安定化し、しかも、一定時間経過した後、追焚き動作又はその停止を行うため、追焚き用バーナ５０の点消火を繰り返すこともなく、動作の安全性を高めることができる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次のような効果が得られる。
ａ．保温制御に先立って浴槽内の湯水の水位が設定水位か否かにより給湯制御か保温制御かを判定し、水位が不足している場合には給湯を行って水位を設定水位に制御した後、追焚きにより設定温度に制御することができる。浴槽内の湯水が設定温度に到達したときから一定時間が経過した後、ポンプを動作させ、かつ、循環路に循環流水が検出されたとき、熱交換器を動作させて追焚き動作を先行させ、この追焚き動作の後の湯水の温度を循環路に設けた温度センサによって連続的に取り込み、その検出温度を順次に記憶手段に記憶させるとともに、最も古い検出温度を最新の検出温度に更新し、記憶手段に記憶されている複数の検出温度の平均値と設定温度との比較を行い、湯水の温度が設定温度より低下している場合には、追焚きを持続させることとしたので、従来のように、湯水の攪拌及び温度検知を先行させる温度制御に比較し、保温動作を可及的速やかに行うことができる。
ｂ．浴槽内の湯水が設定温度に到達したときから一定時間が経過した後、ポンプを動作させ、かつ、循環路に循環流水が検出されたとき、ポンプ循環前に検出している湯水の温度と設定温度とを比較し、湯水の温度が設定温度より低下している場合には、熱交換器を動作させて追焚き動作を先行させ、この追焚き動作の後、湯水の温度が設定温度より低い場合、追焚き動作を持続させることとしたので、従来のように、攪拌及び温度検知の後に追焚き動作へ移行させる制御に比較して保温動作を可及的速やかに行うことができる。このような制御動作にあっては、給湯動作や太陽熱を利用した温水器等が併用されて浴槽内湯水が高い温度を維持している場合、無駄な追焚き動作への移行を防止できる。
ｃ．検出温度はアナログ・ディジタル変換器の分解能を単位とした段階値とし、また、設定温度は、アナログ・ディジタル変換器の分解能を単位とする温度幅を持つ段階値であって、その段階値間に前記温度幅を単位とする間隔を設定したので、両者の比較動作の信頼性を高め、１℃単位の比較動作が実現でき、体感温度での温度制御を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の浴槽内湯水の温度制御装置の実施形態を示す系統図である。
【図２】本発明の浴槽内湯水の温度制御装置の制御回路を示すブロック図である。
【図３】アナログ・ディジタル変換部の構成を示すブロック図である。
【図４】初期動作を示すフローチャートである。
【図５】給湯回路の運転動作を示す系統図である。
【図６】保温運転動作を示すフローチャートである。
【図７】追焚き回路の運転動作を示す系統図である。
【図８】追焚き動作を示すフローチャートである。
【図９】他の追焚き動作を示すフローチャートである。
【図１０】温度検出を示すフローチャートである。
【図１１】ＲＡＭにおける検出データと検出温度の関係を示す図である。
【図１２】保温動作を示すタイミングチャートである。
【図１３】設定温度と検出温度の比較動作を示す図である。
【符号の説明】
８ 浴槽往き管（循環路）
１０ 浴槽戻り管（循環路）
１２ 浴槽
１６ 給湯用熱交換器（第１の熱交換器）
１８ 追焚き用熱交換器（第２の熱交換器）
２８ 循環ポンプ
３２ 温度センサ
３４ 水位センサ
３８ 流水スイッチ（流水センサ）
６０ 制御部（制御手段）
６６ ＲＡＭ（記憶手段）
７２ アナログ・ディジタル変換器

Claims (5)

1. 上水を加熱する第１の熱交換器と、浴槽内の湯水を加熱する第２の熱交換器とを備え、第１の熱交換器で加熱した湯水を前記浴槽に給湯するとともに、前記浴槽内の湯水を循環路に設けたポンプによって前記第２の熱交換器に循環させて行う浴槽内湯水の温度制御装置であって、
   前記循環路に設けられて前記湯水の温度を検出する温度センサと、
   前記循環路中の流水を検出する流水センサと、
   前記浴槽内の水位を検出する水位センサと、
   この水位センサの検出水位が所定水位にない場合には前記第１の熱交換器を動作させて上水を加熱しながら、前記浴槽に給湯するとともに、前記温度センサから取り込んだ複数の検出温度を記憶手段に順次に記憶するとともに最も古い検出温度を最新の検出温度に更新し、記憶している複数の検出温度のうちの最大値と最小値とを除いた複数の検出温度の平均値を算出して記憶及び更新し、任意に設定される設定温度に到達したときから一定時間が経過した後、前記ポンプを動作させ、かつ、前記流水センサが循環流水を検出したとき、前記第２の熱交換器を動作させ、この熱交換器の動作開始後、前記記憶手段に記憶又は更新された前記検出温度の平均値と前記設定温度とを比較し、その検出温度の平均値が前記設定温度より低い場合、前記第２の熱交換器の動作を維持し、前記検出温度の平均値が前記設定温度以上の場合に前記第２の熱交換器の動作を停止させる制御手段と、
   を備えたことを特徴とする浴槽内湯水の温度制御装置。
2. 前記記憶手段に記憶すべき前記検出温度は、前記温度センサからの連続した検出温度を一定の時間間隔でサンプリングしたものであることを特徴とする請求項１記載の浴槽内湯水の温度制御装置。
3. 前記設定温度は、不連続の特定値を含む一定幅の温度であることを特徴とする請求項１記載の浴槽内湯水の温度制御装置。
4. 前記検出温度は、前記温度センサによって得られる検出値をアナログ・ディジタル変換器によってディジタル値に変換するとともに、前記アナログ・ディジタル変換器が持つ分解能を単位とした段階値であることを特徴とする請求項１記載の浴槽内湯水の温度制御装置。
5. 前記設定温度は、前記検出温度をディジタル変換する前記アナログ・ディジタル変換器の分解能を単位とする温度幅を持つ段階値であって、その段階値間に前記温度幅を単位とする間隔を設定したことを特徴とする請求項２記載の浴槽内湯水の温度制御装置。

Images