JP3650983B2 - 自動風呂装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、水位検出手段を備えた自動風呂装置であって、特に給湯回路から風呂回路を介して浴槽へ湯水を落とし込む際に、風呂回路の耐圧を超える水圧がかかるのを防止することができるものに関する。
【0002】
【従来の技術】
自動風呂装置据付後や修理点検後あるいは停電復帰後における初期水位設定時には、浴槽内に一定量の湯または水を落とし込んでその時の水位上昇量を水位センサによって検出し、当該湯の落とし込み量と水位上昇量とから浴槽断面積や基準水位(バスアダプターレベルの目安となる)等を求め、これらを湯張りデータとして記憶部に記憶しておき、2回目以降の自動湯張り運転時には、これら湯張りデータを用いて設定水位まで湯張りを行ったり、補水動作を行ったりする自動風呂装置がある。
このような自動風呂装置にあっては、給湯回路の入水路と出湯路との間に給湯用熱交換器をバイパスするバイパス路が設けられ、このバイパス路には、バイパス路の流量を調整して湯水の混合比を変えるバイパス弁が設けられている。さらに出湯路には、最大給湯能力を超える出湯量となって所望する出湯温度を得ることができなくなるのを防止するため、流量調整弁を備えたものとして、例えば特開平4−116339号公報に開示された自動湯張り装置がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、試運転時には、ガス未開栓時に水位設定を行い、給湯回路側から風呂回路を経由して、水が浴槽に落とし込まれる。ところがこのとき、水加熱用のバーナは当然着火することはないので、異常発生時の動作となり、給湯回路からの水の使用は可能にするためにバイパス弁と流量調整弁とを全開にする安全動作モードに移行する。また、これにより燃焼時に異常が発生しても高温の湯が出湯されるのを防ぐことができる。その結果、安全動作モードでは、給湯回路から風呂回路に水道圧が直接かかることになるが、追焚き及び浴槽への湯水の落とし込みを行う風呂回路には通常は大流量の湯水が流れることがないため、耐圧の低い樹脂製部品が多く使用されており、これらの部品が破損して水漏れが起きる可能性があった。また耐圧の高い金属製部品を使用すると生産コストが高くなるという問題が生じる。
【0004】
本発明は上記課題を解決し、生産コストの低い樹脂製部品を風呂回路に使用した場合に、浴槽への水の落とし込みを行っても風呂側に高い水圧がかからないようにして、樹脂製部品の破損による漏水を防ぐことができる自動風呂装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、給湯用熱交換器と、給湯回路の水を加熱するバーナと、前記給湯回路の水または湯の流量を調整する流量調整弁と、給湯回路の入水路と出湯路との間に給湯用熱交換器をバイパスして設けたバイパス路と、追焚用熱交換器を有し浴槽内の湯を追焚きする追焚き回路と、前記風呂回路に設けられ浴槽内の水位を検出する水位検出手段とを備えた自動風呂装置において、前記バーナを燃焼させずに行う風呂の試運転に伴って、バイパス路に設けたバイパス弁は全開にされる一方、給湯回路から風呂回路を介して浴槽へ水を落とし込む時の流量を前記流量調整弁によって制限し、該流量調整弁によって一定流量以下に制御された水を前記追焚き回路の往路及び復路に両搬送し、一定量を浴槽に落とし込んだのち循環ポンプを運転して水流スイッチによって残水の有無を判断するための循環判定を行い、その後浴槽断面積を求め、これらを複数回繰り返して風呂試運転による水位設定を終了するように制御することを第1の特徴としている。
【0006】
請求項1の自動風呂装置によれば、バーナが燃焼していない時に浴槽へ水を落とし込んで風呂の試運転を行う場合にも、給湯回路から風呂回路を介して浴槽へ導かれる水の流量を給湯回路の流量調整手段によって制限制御するので、風呂回路に高い水圧がかかることがない。したがって風呂回路内の樹脂製部品が破損することもない。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の一実施例による自動風呂装置を示す全体構成図であり、1は自動風呂装置、2はほぼ一定の断面積を有する浴槽、3は追焚き回路、4は給湯回路である。追焚き回路3は、循環ポンプ10から追焚用熱交換器7を介して浴槽2のバスアダプター5に接続する往路6aと、バスアダプター5から前記循環ポンプ10に至る復路6bとからなり、復路6bの途中に循環判定用の水流スイッチ8、水位検出用の圧力センサー9、浴槽2内の湯温を検出するためのサーミスタ21が設けられている。給湯回路4は市水等からの入水量を検出する流量センサー22、入水温度を検知するサーミスタ17、給湯用熱交換器11、給湯用熱交換器11と並列に配置されたバイパス路16、バイパス路16を流れる水量を制御するバイパス弁24、給湯回路4に流れる水量を制御する流量調整弁18、給湯回路4からの出湯温度を検知するサーミスタ19、給湯回路4から浴槽2への落とし込みを制御する開閉弁14、給湯回路4から浴槽2へ落とし込まれる湯量を計測する流量センサー15からなり、開閉弁14を含む縁切り弁12を介して追焚き回路3に接続されている。23は給湯回路4の途中から分岐してカラン等の適宜給湯箇所に至る分岐給湯路である。また、自動風呂装置1の制御部25はマイクロコンピュータを備えており、圧力センサー9や流量センサー15、水流スイッチ8等の各種センサーからの信号に基づいて各種演算・判断等を行い、その結果に応じて循環ポンプ10の運転や追焚用熱交換器7のバーナ13の燃焼等の制御を行っている。記憶部26は風呂試運転時に求めた浴槽断面積等の湯張りデータを記憶する。
【0010】
なお、前記流量調整弁18、バイパス弁24はモータ18a、24aによって弁位置を調整するものであり、給湯用熱交換器11のバーナ20とともに制御部25によって制御されている。そして、流量調整弁18は、給湯能力以上の出湯量となって所望する出湯温度が得られないことを防止するため、また浴槽2への落とし込み時に耐圧の低い流量センサー15等の部品に高い水道圧がかかり、破損するのを防止するために流量調整をするものであり、バイパス弁24は、所望する出湯温度を安定して得るためにバイパス路16を流れる水量を調整するものである。
また、流量センサー15は、追焚き回路3を通って給湯回路4から浴槽2内へ給湯される湯の流量を検出するものであり、その流量検知信号は制御部25へ送られており、制御部25ではこの流量値を積算して給湯回路4から浴槽2への落とし込み湯量(積算流量)を得ている。
そして、圧力センサー9は、浴槽2内の水位を水圧として間接的に検出している。圧力センサー9の出力電圧は、バスアダプターレベルに水位が達するまでは大気圧を検出し、バスアダプターレベルでの出力電圧から設定水位での出力電圧までは比例的に増加する。
また、水流スイッチ8は浴槽2内にバスアダプターレベル以上の湯が存在しているか否かを判定する循環判定を行うためのものである。すなわち、開閉弁14を閉じ、循環ポンプ10を運転し、水流スイッチ8がオンであれば浴槽2内にバスアダプターレベル以上の湯がある(「水有り」)と判定され、水流スイッチ8がオフであれば浴槽2内にバスアダプターレベル以上の湯がない(「水無し」)と判定される。従って、循環判定により「水有り」と判定されると、圧力センサー9により浴槽2内の水位を検知可能となる。
【0011】
上記のような構造の自動風呂装置1において、据付後や修理点検調整後、ガス未開栓の状態で試運転を行う場合に設定水位Hsまで水を落とし込むための手順を図2、図3のフローチャート及び図4の説明図を用いて説明する。
【0012】
まず、試運転スイッチをオンすると(S1)給湯回路4に水が流れてバーナ20への着火動作に入るが、ガス未開栓のため着火せず、安全動作モードへ移行する。このときバイパス弁24は全開で固定される一方、開閉弁14を開成して給湯回路4から流量調整弁18によって一定流量以下に制御された水を往路6a及び復路6bに送って両搬送し、バスアダプターレベルLBよりも下の水位となるように一定量qo(例えば、10リットル)の水を浴槽2内に落とし込む(S2)。ついで、開閉弁14を閉成し、循環ポンプ10を運転して水流スイッチ8によって残水の有無を判断するための循環判定を行い(S3)、循環判定後循環ポンプ10を停止する。循環判定は、浴槽2内にバスアダプターレベルLB以上の湯があれば「水有り」(水流スイッチ8;オン)となり、バスアダプターレベルLB以下であれば「水無し」(水流スイッチ8;オフ)と判定される。そして、循環判定が「水有り」であれば、浴槽2内に水が残っていたと判断し、例えば運転を停止して「残水有り」等のチェックメッセージを出力する(S4)。
【0013】
循環判定が「水無し」であれば、再び開閉弁14を開成し、給湯回路4から浴槽2へ一定量q1 (例えば、80リットル)の水を両搬送して落とし込む(S5)。次に、開閉弁14を閉成し、循環ポンプ10を運転して循環判定を行う(S6)。この2度目の循環判定の結果が「水無し」であれば、給湯回路4からさらにq1 1 (例えば40リットル)の水を浴槽2へ落とし込み(S7)、再度循環判定を繰り返す(S8)。この循環判定の結果も「水無し」であれば、浴槽2の排水栓が開いている恐れがあるので、運転を停止して例えば「排水栓忘れ」等のチェックメッセージを出力する(S9)。
【0014】
一方、ステップS6又はステップS8の循環判定において「水有り」と判断された場合には、以後の設定水位Hsまで水を落とし込むための基準となる基準水位h1 を計測する。この基準水位を正確に測定しなければ、後に説明する浴槽断面積の演算に精度を欠き、その後の自動運転での湯張りにおいて、浴槽2から湯が溢れたり、補水動作を繰り返したりするという問題が発生するため、次のステップをふむ。
まず、水面の波打ちによる水位の測定誤差をなくすため、水位が安定するまでの待機時間を確保する必要がある。そこで制御部25で安定タイマ(例えば60秒)をセットする(S10)。次に安定タイマの残り時間がα秒(例えば15秒)になると(S11)、流量調整弁18の制御を停止する(S12)。これは、今回のようにガス未開栓時に水による水位設定を行う場合は問題とならないが、通常の湯張りによる水位設定において水位検出時に給湯使用をして、所望の湯温、湯量を得るために流量調整弁18、バイパス弁24のモータ18a、24aが作動すると、モータ18a、24aから発生するノイズや電圧変動により、誤った水位を検出することを防止するためのものである。なお、本実施形態においては、バイパス弁24は試運転開始後すぐに安全動作モードに移行し、制御を停止したままである。
【0015】
続いて、安定タイマがタイムアップすると(S13)、圧力センサー9により水位h1 を計測し(S14)、計測結果を基準水位h1 として記憶部26に記憶し(S15)、さらに流量調整弁18の制御を再開する。(S16)。
【0016】
以上のように基準水位h1 を記憶した後、次に浴槽断面積S1 を求める。
まず、開閉弁14を開成し、給湯回路4から浴槽2内へ一定量q2 (例えば40リットル)の水を落とし込み(S17)、再び基準水位h1 検出時と同様、安定タイマをセットし(S18)、安定タイマの残り時間がα秒(例えば15秒)になると(S19)、流量調整弁18の制御を停止し(S20)、安定タイマがタイムアップすると(S21)、上昇水位h2 を検出し(S22)、流量調整弁18の制御を再開する(S23)。ここで、安定タイマの作動及び流量調整弁18の制御停止は、基準水位h1 検出時と同様の目的で行うものである。
【0017】
次に水位の上昇量(h2 −h1 )=Δhが一定値h0 よりも大きいか否か比較判定する(S24)。ここで、h0 は圧力センサー9の分解能や検出限度よりも十分大きく設定してあり、例えば50mmとしている。比較判定の結果、(h2 −h1 )≦h0 であれば、再度q2 の水を落とし込み、水位h2 を測定し、水位上昇量(h2 −h1 )=2Δhをh0 と比較し、(h2 −h1 )=2Δh≦h0 であれば、再びq2 の水を落とし込む(S17〜S24)。このような動作を
(h2 −h1 )=nΔh>h0 ・・・(1)
となるまでn回繰り返す。
【0018】
この結果、制御部25では、水量nq2 と水位上昇量nΔhから浴槽2の断面積S1を次の(2)式により求められる(S25)。
S1=nq2 /nΔh ・・・(2)
ここで、q2 の水を一回だけ供給して水位上昇量Δhを測定すると、浴槽が大きい場合にはΔhは小さな値となり、圧力センサー9で測定した時に誤差が大きくなるが、上記のようにq2 の水をn回供給し、水位上昇量がh0 よりも大きくなるまで積算することにより安定した測定精度を得ることができる。したがって、浴槽断面積もS1=q2 /Δhとして求めた場合よりも精度の高い値がえられる。こうして求められた浴槽断面積S1は記憶部26に記憶される(S26)。
【0019】
次に、浴槽2の底面を基準とする現在の水位h4 を求める(S27)。すなわち、現在の水位はh2 であるが、これは任意の水位を基準とするものであるので、以下の(3)式により浴槽底面を基準とする水位を求める。この時点での全給水量は、q0 +q1 (+q1 1 )+nq2 であるから、(2)式で求められた浴槽断面積S1を用いることにより、浴槽底面を基準とする水位h4 は次の式で求められる。
h4 =〔q0 +q1 (+q1 1 )+nq2 〕/S1 ・・・(3)
【0020】
一方、浴槽2の断面積は各浴槽のタイプ毎に異なるが、特殊な浴槽を除き、浴槽2の深さはほぼ一定(約550mm)であるので、浴槽底面を基準とすれば適正な設定水位Hsを定めることができ(例えば、Hsは450mmもしくはそれよりも若干大きめにするとよい)、この設定水位Hsは数値データとして予め(例えばROMデータとして)記憶部26に記憶させられている。いま浴槽2内には、底面からh4 の水位まで水が張られているのであるから、
q3 =(Hs−h4 )×S1 ・・・(4)
の量の水を浴槽2内に落とし込めば設定水位Hsまで水を張ることができる。しかして、制御部25において(4)式に従って不足水量q3 が演算される(S28)と、開閉弁14を開成し、給湯回路4から浴槽2内へq3 の水を落とし込む(S29)。
【0021】
q3 の水を落とし込んだ後、再び安定タイマをセットし(S30)、安定タイマの残り時間がα秒(例えば15秒)になると(S31)、流量調整弁18の制御を停止し(S32)、安定タイマがタイムアップすると(S33)、水位H3 を検出する(S34)。そして、水位H3 が設定水位Hs付近のHs−βcm(例えば、Hs−1cm)以上であるか否かを判定し(S35)、Hs−βcmを満たしていなければ、h4 をH3 におきかえてステップ28に戻って再度の落とし込みを行い、Hs−βcm以上であれば、流量調整弁18の制御を再開させて(S36)、風呂試運転による水位設定を終了する(S37)。
【0022】
以上説明したような一連の水位設定手順の中で、給湯回路4から浴槽2に水を落とし込む時の流量を流量調整弁18によって制限するように制御し、耐圧の低い開閉弁14や縁切り弁12等の樹脂製部品の破損を防止する。すなわちガス未開栓時に試運転を開始すると、安全動作によりバイパス弁24は全開で固定されるため、給湯回路4へ供給される水のうち、流量センサー22を通って給湯用熱交換器11へ流れる流量とバイパス路16へ流れる流量との間には、通水抵抗によりほぼ一定の関係が成り立つ。例えば前者の流量が1に対して後者の流量が0.2であった場合で、樹脂製部品の破損防止のための流量をQt、流量センサー22の検出値をQrとすると、流量調整弁18によって次の式の関係を満たすようにQrについて流量制御を行う。
Qt=Qr×(1+0.2) ・・・(5)
【0023】
(5)式ではバイパス路16の流量比を0.2としたが、これに限定されるものではなく、またバイパス流量比が可変の場合はその最大流量比を適用し、給湯回路4の総流量をQt以下に制御するようにすればよい。
【0024】
もちろん流量センサー15によって、浴槽への落とし込み流量を直接検出し、その流量がQt以下になるように流量調整弁18によって制御してもよい。この場合には、仮に水位設定に伴う水の落とし込み中にカラン等が開栓され、分岐給湯路23へ水が流れても、落とし込み流量が減少しないように流量センサー15の検出値に基づいて樹脂製部品の耐圧を超えない範囲で流量調整弁18を制御することで、迅速に水位設定を行うことができる。
【0025】
また、本発明はソーラ給湯機能付き給湯装置において、入水温度が設定温度に対して一定温度以上高くなった時、バーナの着火と消火をくり返すことを防止するため燃焼を停止するソーラハイカット動作中にも適用することができる。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したような構成とすることで、本発明の自動風呂装置は次のような効果を奏する。
すなわち、バーナの非燃焼時でも水を浴槽へ落とし込むことで風呂の試運転が可能な自動風呂装置において、給湯回路から風呂回路を介して浴槽へ落とし込まれる水量を流量調整手段によって制限制御することで、風呂回路の樹脂製部品が高い水圧で破損して水漏れが起きるのを防止することができる。
したがって、安価な樹脂製部品を使用して製品の生産コストを低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である自動風呂装置の全体構成図である。
【図2】本発明の一実施例である自動風呂装置の動作を示すフローチャートである。
【図3】本発明の一実施例である自動風呂装置の動作を示すフローチャートである。
【図4】本発明の一実施例の水位と水量を説明する図である。
【符号の説明】
3 追焚き回路
4 給湯回路
9 圧力センサー
18 流量調整弁
24 バイパス弁
25 制御部
26 記憶部
Claims (1)
- 給湯用熱交換器と、給湯回路の水を加熱するバーナと、前記給湯回路の水または湯の流量を調整する流量調整弁と、給湯回路の入水路と出湯路との間に給湯用熱交換器をバイパスして設けたバイパス路と、追焚用熱交換器を有し浴槽内の湯を追焚きする追焚き回路と、前記風呂回路に設けられ浴槽内の水位を検出する水位検出手段とを備えた自動風呂装置において、前記バーナを燃焼させずに行う風呂の試運転に伴って、バイパス路に設けたバイパス弁は全開にされる一方、給湯回路から風呂回路を介して浴槽へ水を落とし込む時の流量を前記流量調整弁によって制限し、該流量調整弁によって一定流量以下に制御された水を前記追焚き回路の往路及び復路に両搬送し、一定量を浴槽に落とし込んだのち循環ポンプを運転して水流スイッチによって残水の有無を判断するための循環判定を行い、その後浴槽断面積を求め、これらを複数回繰り返して風呂試運転による水位設定を終了するように制御することを特徴とする自動風呂装置。
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JP33489296A JP3650983B2 (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 自動風呂装置 |
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JPH10160240A JPH10160240A (ja) | 1998-06-19 |
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- 1996-11-29 JP JP33489296A patent/JP3650983B2/ja not_active Expired - Fee Related
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