JP4084685B2 - 自動ふろ装置における水位調整方法および水位調整装置 - Google Patents

自動ふろ装置における水位調整方法および水位調整装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯器および/または水道から浴槽内に取り入れる湯または水の水位を所望通り正確に行うことができる自動ふろ装置における水位調整方法および水位調整装置に関するものである。特に、浴槽の循環金具の位置と異なる高さに設けられた水位センサーで浴槽内の水位を検出する際に、前記浴槽の設置場所の高低によって、水位センサーで検出される出力電圧の相違を補正した自動ふろ装置における水位調整方法および水位調整装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図8は電気温水器を用いた全自動ふろ装置の従来例を説明するための概念図である。図8において、システムは、メインフロコントローラ81、フロコントローラ81′と、浴槽82と、温水器83と、給湯部84とから構成されている。温水器83には、前記浴槽82に設けられた循環金具821の位置と同じ位置に水位センサー838が設けられている。
【0003】
前記温水器83の給湯タンク831の内部には、タンクの上部から下部に向けて、熱交換器8311と、上ヒーター8312と、下ヒーター8313と、安全弁付き排水栓8314とが設けられている。前記給湯タンク831から浴槽82への配管の途中には、前記ふろミキシングバルブ832と、センサー付き湯はり弁833と、ふろサーミスタ834と、三方弁835と、フロースイッチ836と、循環ポンプ837、水位センサー838と、循環サーミスタ839とが設けられている。
【0004】
前記給湯タンク831から給湯部84への配管の途中には、給湯ミキシングバルブ841と、給湯フロセンサー842と、給湯サーミスタ843とが設けられている。
【0005】
フロコントローラ81′のふろ自動スイッチを押すと、三方弁835は、「循環」側に切り替えられてセンサー付湯はり弁833を開き、湯はりが開始する。次に、ふろミキシングバルブ832は、ふろサーミスタ834の検出温度が「湯はり設定温度」になるようにお湯と水を混合する。
【0006】
センサー付湯はり弁833は、湯はりの途中に、弁が閉じられ、三方弁835を「全閉」側に切り替えて、水位センサー838の出力電圧を読む。水位が湯はり設定水位に達した場合は、湯はりを停止する。三方弁835は、「循環」側に切り替えられて循環ポンプ837が作動する。循環サーミスタ839は、浴槽82内の温度を確認する。
【0007】
浴槽82の湯はりが完了した場合には、前記三方弁835を「熱交換器」側に切り替えて追い焚きをする。浴槽82の湯温が「湯はり設定温度」に達した場合には、自動的に保温運転に移行する。前記保温運転中に、三方弁835は、常に、「全閉」側にあって、浴槽82の水位を測定する。浴槽82の水位が下がると、自動的にたし湯を行い、ふろ水位を設定値に保つ。
【0008】
また、前記保温運転中には、設定した時間毎に、三方弁835を「循環」側に切り替えて、循環ポンプ837が作動し、循環サーミスタ839により、浴槽82内の温度をチェックする。浴槽82内の湯温がふろ設定温度より低い場合には、三方弁835を「熱交換」側に切り替え、浴槽82内のお湯が熱交換器8311を通過させて、設定温度まで追い焚きをする。
【0009】
給湯部84の栓を開くと、給湯フロセンサー842は、水の流れを検出する。給湯ミキシングバルブ841は、給湯サーミスタ843が設定温度になるようにお湯と水を混合する。
【0010】
他の従来例として、特開平9−184657号公報に記載されている風呂落とし込み給湯装置は、給湯用熱交換缶体と、前記給湯用熱交換缶体から浴槽に湯水を落とし込む経路である給湯路と、浴槽の水位に応じて出力値が変化する風呂水位センサと、前記風呂水位センサからの出力値を基に浴槽水位を演算し、落とし込み制御を行う制御部と、運転指示を行う操作部とを備え、前記制御部は、記憶部を有し、かつ、大気開放時の風呂水位センサからの出力値を基に演算した水位データ、または前記水位データと標準値との差を記憶部に記憶させている。
【0011】
【特許文献1】
特開平9−184657号公報
【0012】
他の従来例として、特開平10−246507号公報に記載されている浴槽の水位制御システムは、給湯手段を浴槽と配管で接続するとともに、浴槽内の水位を配管に作用する水圧により検出する水位検出手段を備えて、浴槽に開口された配管の開口部位置を基準水位に設定し、浴槽の水位が前記基準水位を超えている場合、前記配管に空気を除去できる程度の給水の後、水位検出を行って、基準水位を基準にした設定水位まで給水するというものである。
【0013】
【特許文献2】
特開平10−246507号公報
【0014】
他の従来例として、特開2000−146672号公報に記載された水位センサー装置において、配管の漏れを検出するための高い圧力を検出し得る圧力センサーは、補正回路を介して浴槽の水位を検出する水位センサーに変換することができる。前記公報の発明は、前記構成によって、浴槽の水位を検出できると同時に配管の漏れも検出できるというものである。
【0015】
【特許文献3】
特開2000−146672号公報
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
浴槽の循環金具の位置と同じ高さに設けられた水位センサーで浴槽内の水位を検出する自動ふろ装置は、前記水位センサーが設けられている配管内の空気を除去した後、前記配管内に水が入る状態にして、前記水位センサーが浴槽内の水位を水圧として検出している。また、基準水位は、前記浴槽の循環金具の位置としている。
【0017】
このような基準水位は、浴槽82における循環金具821の位置が水位センサー838を設けた位置と同じ高さであれば、特に問題がない。しかし、浴槽82は、家の構造上、水位センサー838の位置と循環金具821の高さが異なる場合、あるいは、極端な場合、二階に設けられることも考えられる。このような場合、前記水位センサー838にかかる圧力は、水位センサーの位置と循環金具の位置により、大きく異なる。
【0018】
前記浴槽82の位置による水位センサー838の圧力を補正する補正回路が考えられている。たとえば、水位センサー838は、圧電変換器であり、出力として取り出された電圧の変化を少なくするように補正して、浴槽82内の水位を幅広く検出できるようにしている。しかし、前記補正回路は、検出精度が落ちるという問題点あった。
【0019】
以上の課題を解決するために、本発明は、浴槽の設置位置の高さが変わっても、水位センサーによって幅広く検出できるようにするとともに、正確な水位を検出することができる自動ふろ装置における水位調整方法および水位調整装置を提供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】
(第1発明)
第1発明の自動ふろ装置における水位調整方法は、浴槽の循環金具の位置と同じまたは異なる高さに設けられた水位センサーで浴槽内の水位を検出する際に、前記浴槽の設置場所の高低によって、前記水位センサーで検出される出力電圧の相違を補正するようにした自動ふろ装置における水位調整方法において、前記浴槽内の水位に基づく出力電圧を取り出す水位センサーと、水位を演算する際のプログラムが格納されているROMと、データの書込ができるRAMと、水位センサーの出力電圧を基にして水位を演算する演算手段とを有し、設定水位になるまで、湯はりを続け、設定水位になった場合に、湯はりを終了するマイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータからゲイン切替信号が供給されて水位センサーの検出した圧力と出力電圧との関係における出力カーブの傾きを変えるように前記水位センサーのゲインを切替えるゲイン切替回路と、前記マイクロコンピュータから調整出力電圧が供給されて前記水位センサーの検出した圧力と出力電圧との関係における出力カーブ全体のレベルを下げる水位センサー出力補正回路と、とを備え、湯はり開始により、前記マイクロコンピュータは、前記演算手段が前記水位センサーの出力電圧と前記循環金具の位置までの水位との関係が前記RAMに設定されているか否かを調べて、前記RAMに設定されていないと判断した場合は、調整出力電圧を水位センサー出力補正回路に供給するとともに、前記ゲイン切替回路に供給して前記水位センサーを所定ゲインに設定し、前記循環金具の位置までの水位になった場合の前記水位センサーの出力電圧を基にして前記循環金具の位置までの水位を確認して、前記水位センサーの出力電圧と前記循環金具の位置までの水位との関係が前記RAMに設定され、前記RAMに設定されていると判断した場合は、ゲイン切替信号を前記ゲイン切替回路に供給して前記水位センサーのゲインを上昇させて、前記水位センサーの出力カーブの傾きが増加するように変更するとともに、調整出力電圧を水位センサー出力補正回路に供給して前記水位センサーの圧力と出力電圧との関係の出力カーブ全体のレベルを下げて、前記マイクロコンピュータの監視可能な電圧範囲とすることを特徴とする。
【0021】
(第2発明)
第2発明の自動ふろ装置における水位調整装置は、浴槽の循環金具の位置と同じまたは異なる高さに設けられた水位センサーで浴槽内の水位を検出する際に、前記浴槽の設置場所の高低によって、前記水位センサーで検出される出力電圧の相違を補正するようにした自動ふろ装置における水位調整装置において、前記浴槽内の水位に基づく出力電圧を取り出す水位センサーと、水位を演算する際のプログラムが格納されているROMと、データの書込ができるとともに湯はり開始により前記水位センサーの出力電圧と前記循環金具の位置までの水位との関係が設定されるRAMと、水位センサーの出力電圧を基にして水位を演算する演算手段とを有し、前記RAMの設定前において、前記水位センサーの圧力と出力電圧との関係の出力カーブ全体のレベルを所定値に設定する調整出力電圧を出力するとともに、前記出力カーブの傾きを設定するゲイン切替信号を出力し、前記RAMの設定後に前記出力カーブ全体のレベルを監視可能な電圧範囲に下げる調整出力電圧を出力するとともに、前記出力カーブの傾きを増加させるゲイン切替信号を出力し、設定水位になるまで、湯はりを続け、設定水位になった場合に、湯はりを終了するマイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータからゲイン切替信号が供給されて水位センサーの検出した圧力と出力電圧との関係における出力カーブ全体の傾きを変えるように前記水位センサーのゲインを切替えるゲイン切替回路と、前記マイクロコンピュータから調整出力電圧が供給されて前記水位センサーの検出した圧力と出力電圧との関係における出力カーブ全体のレベルを設定する水位センサー出力補正回路と、を備えたことを特徴とする。
【0022】
【発明の実施の形態】
(第1発明)
第1発明の自動ふろ装置における水位調整方法は、浴槽の循環金具の位置と同じまたは異なる高さに設けられた水位センサーに、空気が抜けた状態で水が入った位置を基準水位として、浴槽内の水位を検出するものである。前記水位センサーは、圧力と出力電圧との関係、すなわち、出力カーブの傾きが浴槽の配置位置が変わっても、設置場所の高低による幅を広く測定できるように変える。水位センサーが浴槽の循環金具の位置と同じ高さに設けられた場合、前記水位センサーの特性に合う範囲に補正するだけでよい。
【0023】
しかし、水位センサーが浴槽の循環金具の位置と異なる高さに設けられた場合、前記補正された出力カーブは、前記浴槽の配置位置の高低による幅を広く測定できるようになっているが、水位の測定精度が悪くなっている。そこで、第1発明は、前記補正出力カーブのゲインを上昇させて、水位センサーの精度を上げる。しかし、水位センサーの精度を上げると、マイクロコンピュータの監視可能な電圧範囲の上限を越えてしまう。前記不都合を除去するために、前記水位センサーの補正出力カーブのレベルを下げて、マイクロコンピュータの監視可能な電圧範囲内にして、基準水位からの測定精度を向上させている。
【0024】
(第2発明)
第2発明の自動ふろ装置における水位調整装置は、浴槽の循環金具の位置と同じまたは異なる高さに設けられた水位センサーに、空気が抜けた状態で水が入った位置を基準水位として、浴槽内の水位を検出するもので、浴槽の位置が前記水位センサーの位置と異なっても、精度良く水位を調整することができる。
【0025】
水位センサー出力補正回路は、マイクロコンピュータの監視可能な電圧範囲と水位センサーの特性とを合わすために、マイクロコンピュータからの調整出力電圧を出力するとともに、水位センサーの圧力と出力電圧との関係を表す出力カーブを全体的に下方へスライドさせることにより、水位の変化を細かく見ることができるように補正する。次に、ゲイン切替回路は、必要により、たとえば、水位センサーが浴槽の循環金具の位置と異なる高さに設けられている場合、ゲインの切り替えを行った後、前記水位センサー出力補正回路からの出力カーブのゲインを上昇させる。
【0026】
水位センサーのゲインを上げた後、マイクロコンピュータの監視可能電圧範囲に入るように、前記水位センサーの圧力と出力電圧との関係を表す出力カーブのレベルを下げる。第2発明は、前記水位センサー出力補正回路およびゲイン切替回路によって、浴槽内の水位を基準水位から精度良く測ることができる。
【0027】
【実施例】
図1は本発明の実施例を説明するための概略ブロック構成図である。本発明の自動ふろ装置における水位調整装置は、浴槽の循環金具の位置と同じ高さまたは異なる高さに設けられた水位センサーに、空気が抜けた状態で水が入った位置を基準水位として、浴槽内の水位を検出している。図1において、前記水位調整装置は、マイクロコンピュータ11と、水位センサー12と、水位センサー出力補正回路13と、ゲイン切替回路14とから構成されている。
【0028】
前記マイクロコンピュータ11は、水位センサー12により、精度の高い水位を演算する際のプログラム等が格納されているROM111と、必要によりデータの書込等ができるRAM112と、検出された水位センサー12の電圧を基にして水位を演算する演算手段(CPU)113と、調整出力の端子、ゲイン切替出力端子、AD入力端子を有し、図1のごとく接続されている。
【0029】
図2は本発明の実施例を説明するためのフローチャートである。図3は本発明の実施例を説明するための回路図であり、水位センサーの電圧をマイクロコンピュータのAD入力端子へ入力させるまでの補正回路である。まず、湯はり開始のための図示されていないボタンが押される(ステップ211)。
【0030】
マイクロコンピュータ11の演算手段(CPU)113は、水位センサー12の出力電圧と基準水位との関係がRAM112に設定されているか否かを調べる(ステップ212)。前記演算手段113は、水位センサー12の出力電圧と基準水位との関係が前記RAM112に設定されていないと判断した場合、前記マイクロコンピュータ11の調整出力電圧を1V(ステップ213)として水位センサー出力補正回路31の端子311に加える(ステップ214)。
【0031】
前記水位センサー出力補正回路31の出力電圧は、ゲイン切替回路32を通り、出力端子33から出力する。前記出力電圧は、マイクロコンピュータ11のAD入力端子から入力される(ステップ215)。
【0032】
前記演算手段113は、水位センサー12の出力電圧と基準水位との関係が前記RAM112に設定されていると判断した場合、マイクロコンピュータ11からゲイン切替信号を端子321に送る(ステップ217)。次に、水位センサー12の圧力と出力電圧との関係から基準水位に相当する調整出力電圧を設定する(ステップ218)。前記水位センサー12の圧力と出力電圧との関係は、水位センサー出力補正回路31によって補正される(ステップ219)。
【0033】
前記水位センサー出力補正回路31によって補正された圧力と出力電圧との関係は、ゲイン切替回路32によって、たとえば、ゲインを3倍にする(ステップ220)。その後、前記出力電圧は、マイクロコンピュータ11のAD入力端子に入力される(ステップ221)。前記マイクロコンピュータ11は、前記補正されたマイクロコンピュータAD入力によって設定された設定水位になるか否かを調べる(ステップ222)。マイクロコンピュータ11は、設定水位になるまで、湯はりを続け、設定水位になった場合に、湯はりを終了する(ステップ223)。
【0034】
図4は水位センサーの圧力と出力電圧との関係を表した図である。図5は本発明の実施例を説明するもので、水位センサーの圧力と出力補正回路出力電圧との関係を表した図である。図6は本発明の実施例を説明するもので、水位センサーの圧力とゲイン切替回路出力電圧との関係を表した図である。図7は本発明の実施例を説明するもので、水位センサーの圧力と補正された回路出力電圧との関係を表した図である。
【0035】
図4において、水位センサー12は、圧力が「0」パスカル(水位0m)の時、出力電圧が「2.0V」となり、圧力が−19.6kパスカル(水位−2m)の時、出力電圧が「1.0V」になり、圧力が49.0kパスカル(水位5m)の時、出力電圧が「4.5V」になる。前記図4に示す値は、水位センサー12が本来持っている特性であり、出力電圧範囲が「1.0V」ないし「4.5V」の範囲しか使用できず、「1.0V」以下の範囲が使用できない。
【0036】
そこで、水位センサー12の圧力と出力電圧との関係において、前記水位センサー出力補正回路13によって、マイクロコンピュータ11の調整出力を「0Vないし5V」の任意電圧が印加され、その電圧分だけ水位センサー出力電圧カーブ全体を下方にスライドさせて、図5に示す出力カーブとする。すなわち、図3に示す水位センサー出力補正回路31における抵抗群、オペアンプは、図5に示すように、水位センサー12における出力カーブの傾きを変えている。
【0037】
この時、マイクロコンピュータ11の調整出力電圧は、「1.0V」に固定されている。図5に示す水位センサー12の圧力と回路出力電圧との関係は、水位センサー12の出力を直接見るよりも水位の変化を細かく見ることができる。図5に示す関係は、循環金具の位置と水位センサー12の位置が同じ場合であり、この出力カーブ上で基準水位を探す。この基準水位は、RAM112に記憶される。
【0038】
図6において、細線で示す圧力と回路出力電圧との関係は、ゲイン1倍の時であり、この関係で、基準水位を探す。基準水位は、圧力が9.8kパスカル(水位1m)の時、出力電圧が「1.95V」である。基準水位が確認された時点で、マイクロコンピュータ11のゲイン切替信号により、たとえば、ゲインを3倍にすると、図6の太線で示すようになる。
【0039】
図6に示すように、ゲインを3倍とすることは、水位の変化をより細かく、精度良く見ることができる。しかし、図6において、圧力が9.8kパスカル(水位1m)を基準水位とした場合、ゲインを3倍にすると、マイクロコンピュータ11の監視可能電圧範囲の上限5Vを越えてしまい、マイクロコンピュータ11によって確認することができない。
【0040】
そこで、図6において、3倍ゲインで基準水位電圧がAD100(8ビットで100/256 略中心が1.95V 分解能を表す)になるように、水位センサーの出力補正回路31に任意のマイクロコンピュータ調整出力をマイクロコンピュータ11から出力し、水位センサー出力補正回路31の端子311に印加してカーブ全体のレベルを下げる。前記処理を行うことにより、基準水位(1m)から、上方1.6mの範囲の水位を精度良く検出することが可能となる。
【0041】
基準水位電圧が100ADになるようにカーブ全体のレベルを下げた場合においても、マイクロコンピュータ11の監視可能電圧範囲の上限が5Vのため、水位変化検知可能な上限が2.6mとなるが、基準水位(循環金具の位置)から上方1.6mの変化を検知でき、通常一般の家庭の浴槽であれば、何ら問題なく使用できる。
【0042】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。たとえば、図1に示すブロック構成図および図3に示すオペアンプや抵抗群は、周知または公知の技術により任意に設計変更を行うことができる。
【0043】
【発明の効果】
本発明によれば、水位センサーが浴槽の循環金具の位置と異なる高さに設けられた場合であっても、水位センサーの出力を補正回路によって補正した後、ゲインを上げ、基準レベルをマイクロコンピュータのA/D変換器の略中心になるように調整したため、自動ふろ装置における水位調整において、水位の設定幅を大きく、かつ、水位のバラツキの無い精度の高い水位調整制御が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を説明するための概略ブロック構成図である。
【図2】本発明の実施例を説明するためのフローチャートである。
【図3】本発明の実施例を説明するための回路図であり、水位センサーの電圧をマイクロコンピュータのAD入力端子へ入力させるまでの補正回路である。
【図4】水位センサーの圧力と出力電圧との関係を表した図である。
【図5】本発明の実施例を説明するもので、水位センサーの圧力と出力補正回路出力電圧との関係を表した図である。
【図6】本発明の実施例を説明するもので、水位センサーの圧力とゲイン切替回路出力電圧との関係を表した図である。
【図7】本発明の実施例を説明するもので、水位センサーの圧力と補正された回路出力電圧との関係を表した図である。
【図8】電気温水器を用いた全自動ふろ装置の従来例を説明するための概念図である。
【符号の説明】
11・・・マイクロコンピュータ
12・・・水位センサー
13、31・・・水位センサー出力補正回路
14、32・・・ゲイン切替回路
111・・・ROM
112・・・RAM
113・・・演算手段

Claims (2)

  1. 浴槽の循環金具の位置と同じまたは異なる高さに設けられた水位センサーで浴槽内の水位を検出する際に、前記浴槽の設置場所の高低によって、前記水位センサーで検出される出力電圧の相違を補正するようにした自動ふろ装置における水位調整方法において、
    前記浴槽内の水位に基づく出力電圧を取り出す水位センサーと、
    水位を演算する際のプログラムが格納されているROMと、データの書込ができるRAMと、水位センサーの出力電圧を基にして水位を演算する演算手段とを有し、設定水位になるまで、湯はりを続け、設定水位になった場合に、湯はりを終了するマイクロコンピュータと、
    前記マイクロコンピュータからゲイン切替信号が供給されて水位センサーの検出した圧力と出力電圧との関係における出力カーブの傾きを変えるように前記水位センサーのゲインを切替えるゲイン切替回路と、
    前記マイクロコンピュータから調整出力電圧が供給されて前記水位センサーの検出した圧力と出力電圧との関係における出力カーブ全体のレベルを下げる水位センサー出力補正回路と、
    とを備え、
    湯はり開始により、前記マイクロコンピュータは、前記演算手段が前記水位センサーの出力電圧と前記循環金具の位置までの水位との関係が前記RAMに設定されているか否かを調べて、
    前記RAMに設定されていないと判断した場合は、調整出力電圧を水位センサー出力補正回路に供給するとともに、前記ゲイン切替回路に供給して前記水位センサーを所定ゲインに設定し、前記循環金具の位置までの水位になった場合の前記水位センサーの出力電圧を基にして前記循環金具の位置までの水位を確認して、前記水位センサーの出力電圧と前記循環金具の位置までの水位との関係が前記RAMに設定され、
    前記RAMに設定されていると判断した場合は、ゲイン切替信号を前記ゲイン切替回路に供給して前記水位センサーのゲインを上昇させて、前記水位センサーの出力カーブの傾きが増加するように変更するとともに、調整出力電圧を水位センサー出力補正回路に供給して前記水位センサーの圧力と出力電圧との関係の出力カーブ全体のレベルを下げて、前記マイクロコンピュータの監視可能な電圧範囲とすることを特徴とする自動ふろ装置における水位調整方法。
  2. 浴槽の循環金具の位置と同じまたは異なる高さに設けられた水位センサーで浴槽内の水位を検出する際に、前記浴槽の設置場所の高低によって、前記水位センサーで検出される出力電圧の相違を補正するようにした自動ふろ装置における水位調整装置において、
    前記浴槽内の水位に基づく出力電圧を取り出す水位センサーと、
    水位を演算する際のプログラムが格納されているROMと、データの書込ができるとともに湯はり開始により前記水位センサーの出力電圧と前記循環金具の位置までの水位との関係が設定されるRAMと、水位センサーの出力電圧を基にして水位を演算する演算手段とを有し、前記RAMの設定前において、前記水位センサーの圧力と出力電圧との関係の出力カーブ全体のレベルを所定値に設定する調整出力電圧を出力するとともに、前記出力カーブの傾きを設定するゲイン切替信号を出力し、前記RAMの設定後に前記出力カーブ全体のレベルを監視可能な電圧範囲に下げる調整出力電圧を出力するとともに、前記出力カーブの傾きを増加させるゲイン切替信号を出力し、設定水位になるまで、湯はりを続け、設定水位になった場合に、湯はりを終了するマイクロコンピュータと、
    前記マイクロコンピュータからゲイン切替信号が供給されて水位センサーの検出した圧力と出力電圧との関係における出力カーブ全体の傾きを変えるように前記水位センサーのゲインを切替えるゲイン切替回路と、
    前記マイクロコンピュータから調整出力電圧が供給されて前記水位センサーの検出した圧力と出力電圧との関係における出力カーブ全体のレベルを設定する水位センサー出力補正回路と、
    を備えたことを特徴とする自動ふろ装置における水位調整装置。
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