JP5050516B2 - サウナ装置 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、家庭用浴室に設置されるサウナ装置に関する。
従来、この種のサウナ装置や浴室暖房装置は流量調整可能なモーター弁を備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。
以下、流量調整可能なモーター弁を備えた浴室暖房装置について図６を参照しながら説明する。
図６に示すように、浴室暖房装置１０１に給湯器１０２から供給される温水の流量を調整する供給量調整手段１０３であるモーター弁を介して熱交換器１０４に接続され、温水温度を検出する温水温度検出手段１０５と、浴室内の温度を検出する吸込温度検出手段１０６を設け、これら供給量調整手段１０３の制御と温水温度検出手段１０５と吸込温度検出手段１０６の検出値を認識する制御回路１０７を備え、吸込温度と温水温度と浴室内目標温度により供給量調整手段１０３を制御しするように構成されていた。
このような流量調整可能なモーター弁を備えた浴室暖房装置では、弁の開閉にモーターを使用するため、回転することで流路内の弁を開閉する構成であるため、弁構成と駆動回路構成が複雑かつ大型化し、安価で省スペースで構成できず、また、弁が水に含まれる不純物により固着してしまい流量制御できなくなるという課題があった。
本発明は、上記課題を解決するもので、比較的簡単な構成の弁と駆動回路を使用し、安価、省スペースで不純物による弁固着せず流量調整可能なサウナ装置を提供することを目的としている。
本発明のサウナ装置は、上記目的を達成するために、浴室内に噴射する噴射水を温水と熱交換することで加熱する加熱部と、前記温水の流量をＰＴＣヒーターの発熱を利用した熱動弁の動作で制御する流量制御手段と、浴室内の温度を検出する温度検出手段と、浴室内の湿度を検出する湿度検出手段と、浴室内に噴射する噴射水の温度を検出する噴射温度検出手段を備え、前記流量調整手段は、前記温度検出手段により検出された浴室内の温度と前記湿度検出手段により検出された浴室内の湿度と前記噴射温度検出手段により検出された噴射水の温度と浴室内の設定温度と浴室内の設定湿度に応じて前記ＰＴＣヒーターに印加するパルス電圧はスイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦデューティで可変して開度を調整して噴射水の温度を制御するサウナ装置であって、サウナ運転中は、熱動弁が全閉時であっても前記ＰＴＣヒーターには弁が開とならない定格電圧以下の電圧を印加することを特徴としたものである。
この手段により、浴室内の温度、湿度と設定目標温度、湿度に応じて弁固着がなく、比較的短時間に温水の流用可変を開始して、噴射温度を可変できるサウナ装置が得られる。
また、弁固着がなく、動作反応時間を短縮し、比較的短時間に温水の流用可変を開始できるサウナ装置が得られる。
本発明によれば、浴室内の温度、湿度と設定目標温度、湿度に応じて温水の流量を可変し、噴射温度を可変できるサウナ装置を提供できる。
また、温水の流量可変を簡単な構成の熱動弁ででき、弁固着がないサウナ装置を提供できる。
また、熱動弁の開度可変が可能となり温水の流用可変可能なサウナを提供できる。
また、熱動弁のＰＴＣヒーターの動作反応時間を短縮し、比較的短時間に温水の流用可変を開始できるサウナ装置を提供できる。
本発明の請求項１記載の発明は、浴室内に噴射する噴射水を温水と熱交換することで加熱する加熱部と、前記温水の流量をＰＴＣヒーターの発熱を利用した熱動弁の動作で制御する流量制御手段と、浴室内の温度を検出する温度検出手段と、浴室内の湿度を検出する湿度検出手段と、浴室内に噴射する噴射水の温度を検出する噴射温度検出手段を備え、前記流量調整手段は、前記温度検出手段により検出された浴室内の温度と前記湿度検出手段により検出された浴室内の湿度と前記噴射温度検出手段により検出された噴射水の温度と浴室内の設定温度と浴室内の設定湿度に応じて前記ＰＴＣヒーターに印加するパルス電圧はスイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦデューティで可変して開度を調整して噴射水の温度を制御するサウナ装置であって、サウナ運転中は、熱動弁が全閉時であっても前記ＰＴＣヒーターには弁が開とならない定格電圧以下の電圧を印加するものとしたものであり、浴室内の温度、湿度と設定目標温度、湿度に応じて弁固着がなく温水の流量を可変し、噴射温度を可変できるという作用を有する。
特に、サウナ運転中は、熱動弁が全閉時にＰＴＣヒーターに弁が開とならない定格電圧以下の電圧を印加するものであり、熱動弁のＰＴＣヒーターの動作反応時間を短縮し、比較的短時間に温水の流用可変を開始できるという作用を有する。
特に、サウナ運転中は、熱動弁が全閉時にＰＴＣヒーターに弁が開とならない定格電圧以下の電圧を印加するものであり、熱動弁のＰＴＣヒーターの動作反応時間を短縮し、比較的短時間に温水の流用可変を開始できるという作用を有する。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１〜図３に示すように、サウナ装置１Ａ内にボイラー等の熱源機２より温水が供給され浴室内を暖房する循環部熱交換器３と、浴室内に市水の噴射制御を行うサウナ装置１Ａ内の市水配管経路に設けられた噴射制御弁４を介して市水を浴室内に霧状にして噴射する噴射部５から噴射し、市水を熱源機２より供給される温水と熱交換することで加熱する加熱部６と、加熱部６に供給する温水の流量を可変する温水流量制御手段であるＰＴＣヒーター７の発熱を利用した熱動弁８Ａと、加熱部６で加熱された市水の温度を検出するサーミスターである噴射温度検出手段９と、浴室内の温度を検出するサーミスターである温度検出手段１０と、浴室内の湿度を検出する湿度検出手段１１と、浴室内に循環部熱交換器３に送風して浴室内を暖房する循環送風機１２と、噴射温度検出手段９と、温度検出手段１０と、湿度検出手段１１により検出された温度、湿度が入力され、ＰＴＣヒーター７を動作させるための定格電圧を生成し、印加電圧をＯＮ／ＯＦＦ可能な半導体スイッチング素子１３Ａより構成された印加電圧生成部１４と、この半導体スイッチング素子１３のＯＮ／ＯＦＦ制御と、循環送風機１２と、噴射制御弁４の制御と、サウナ装置１の運転操作を行うコントローラー１５の信号を受信し、熱源機２との通信を行うマイクロコンピューター１６Ａによりサウナ装置の運転を制御する制御装置１７Ａにより構成され、温水流量制御手段である熱動弁８Ａは、ＰＴＣヒーター７と、ＰＴＣヒーター７の発熱により、膨張収縮するグリス１８等と、温水流路を可変する弁１９と、弁を押し戻すためのばね２０で構成される。
図１〜図３に示すように、サウナ装置１Ａ内にボイラー等の熱源機２より温水が供給され浴室内を暖房する循環部熱交換器３と、浴室内に市水の噴射制御を行うサウナ装置１Ａ内の市水配管経路に設けられた噴射制御弁４を介して市水を浴室内に霧状にして噴射する噴射部５から噴射し、市水を熱源機２より供給される温水と熱交換することで加熱する加熱部６と、加熱部６に供給する温水の流量を可変する温水流量制御手段であるＰＴＣヒーター７の発熱を利用した熱動弁８Ａと、加熱部６で加熱された市水の温度を検出するサーミスターである噴射温度検出手段９と、浴室内の温度を検出するサーミスターである温度検出手段１０と、浴室内の湿度を検出する湿度検出手段１１と、浴室内に循環部熱交換器３に送風して浴室内を暖房する循環送風機１２と、噴射温度検出手段９と、温度検出手段１０と、湿度検出手段１１により検出された温度、湿度が入力され、ＰＴＣヒーター７を動作させるための定格電圧を生成し、印加電圧をＯＮ／ＯＦＦ可能な半導体スイッチング素子１３Ａより構成された印加電圧生成部１４と、この半導体スイッチング素子１３のＯＮ／ＯＦＦ制御と、循環送風機１２と、噴射制御弁４の制御と、サウナ装置１の運転操作を行うコントローラー１５の信号を受信し、熱源機２との通信を行うマイクロコンピューター１６Ａによりサウナ装置の運転を制御する制御装置１７Ａにより構成され、温水流量制御手段である熱動弁８Ａは、ＰＴＣヒーター７と、ＰＴＣヒーター７の発熱により、膨張収縮するグリス１８等と、温水流路を可変する弁１９と、弁を押し戻すためのばね２０で構成される。
噴射制御弁４は噴射部５を介して浴室内に噴射する温水を流したり、遮断できればよく、例えば、電磁石を利用して温水流路に設けた弁を開閉する電磁弁がある。
噴射部５は浴室内に噴射する構成としたが、循環部熱交換器３と循環送風機１２により構成される循環送風部内に噴射してもよい。
加熱部６は熱源機２より供給される温水と市水が分離され、温水の熱により熱交換でき、市水が過熱できればどのような構成でもよい。
加熱部６は熱源機２より浴室内に噴射可能な温水が供給可能であればなくてもよい。
半導体スイッチング素子１３ＡはＰＴＣヒーター７への印加電圧をＯＮ／ＯＦＦできればよく機械式接点を有するリレーで構成してもよい。
コントローラー１５からの信号は制御装置が受信可能であれば、赤外線や電波を利用したワイヤレスコントロールでも、有線通信でもよい。
加熱部６は熱源機２より浴室内に噴射可能な温水が供給可能であればなくてもよい。
温水流量制御手段である熱動弁８ＡはＰＴＣヒーター７を利用した熱動弁であれば上記構成でなくてもよい。
上記構成により、コントローラー１５からのサウナ装置１Ａの運転信号を制御装置１７Ａ内のマイクロコンピューター１６Ａが受信すると熱源機２へ温水を流すように信号が伝達され、循環部熱交換器３と、加熱部６、例えば熱交換器に温水が供給され、循環部熱交換器３が過熱されると、循環送風機１２が運転を開始し、浴室内の暖房が開始されると同時に加熱部６へ温水を供給するために、温水流量制御手段である熱動弁８ＡのＰＴＣヒーター７に印加電圧生成部１４よりマイクロコンピューター１６Ａの指令により電圧が印加され、ＰＴＣヒーター７が発熱することでグリス１８が膨張を開始し、弁１９が開方向へ動作することで加熱部へ温水供給が開始される。
そして加熱部６で市水が加熱され、噴射温度検出手段９、例えばサーミスタにより検出された浴室内に噴射する市水の温度が上昇すると、マイクロコンピューター１６Ａからの指令により噴射制御弁４が開となり噴射部５、例えばノズルより噴射される。そして、温度検出手段１０と湿度検出手段１１により検出された温度値、湿度値が予め設定されている条件に達する直前に噴射温度を検知しながら温水流量制御手段である熱動弁８Ａの開度を徐々に閉方向にすることで予め設定されている条件に安定することになる。
また、サウナ運転中に設定条件が変更された場合は、設定変更後の設定温度と現在温度を比較することで熱動弁８Ａの開度を決定する。設定変更後の設定温度が現在温度より高い場合は、熱動弁８Ａの開度を現在開度より閉じ、設定変更後の設定温度が現在温度より低くその差が大きい場合は、熱動弁８Ａの開度を現在開度より開き、その差が小さく噴射温度を変えなくてもよい場合は開度を維持するものである。
設定変更後の温度と現在温度また、ＰＴＣヒーター７に印加される電圧は、サウナ運転開始時には平均電圧がＰＴＣヒーター７の定格印加電圧の５０％程度となるようにマイクロコンピューター１６Ａから半導体スイッチング素子１３にＯＮ／ＯＦＦデユーティーを印加し、ＰＴＣヒーター７の突入電流を抑制しつつ通電し、グリス１８を膨張させ、弁１９を開方向に動作させる。その後ＯＮ／ＯＦＦデユーティーを可変し、ＯＮ時間が最大となるパルス電圧をＰＴＣヒーター７に印加することで、弁１９を全開にさせる。
そして、温度、湿度が設定された条件に近づく、あるいは、設定目標値が変更されると、噴射部５より噴射する温水の噴射温度目標値を変更し、その温度になるようにＯＮ／ＯＦＦデユーティーを可変する。また、温度、湿度設定目標値に達すると弁１９の開度が最小すなわち、ＰＴＣヒーター７へ印加する電圧を下げるようにＯＮ／ＯＦＦデユーティーを可変する。そして最小の弁開度となるＯＮ／ＯＦＦデユーティー印加でも、温度、湿度設定目標値を上回ると、弁１９を全閉とするようにＯＮ／ＯＦＦデユーティーが可変される。この時、ＰＴＣヒーター７への電圧印加を停止せず、サウナ運転がコントローラー１５にて停止されない限り、ＰＴＣヒーター７へは通電を実施しておくことで次回の弁１９の開動作を短時間で実施することができる。こうすることにより、比較的安価で簡単な構成で目標温湿度条件での安定と、目標温湿度条件変更時の対応時間の短縮することができる。
なお、本実施例では、噴射部５をサウナ装置１Ａ本体内に配置する構成としたが、噴射部が分離構造でも同様な効果が得られる。
噴射制御弁４と噴射部は同一部品で構成してもその効果に差異はない。
また、サウナ運転開始時にＰＴＣヒーター７に印加する平均電圧を定格電圧の５０％程度となるようにＯＮ／ＯＦＦデユーティーを設定したが、ＰＴＣヒーター７の特性に合わせ突入電流を低減できれば５０％でなくてもよい。
（参考例１）
図４〜図５に示すように、サウナ装置１Ｂ内にボイラー等の熱源機２より温水の流量を可変するマイクロコンピューター１６Ｂで制御される循環側熱動弁８Ｂを介して循環部熱交換器３に温水が供給され、浴室内に噴射する温水量を可変するマイクロコンピューター１６Ｂで制御されるステッピングモーターを利用して弁開度を可変する噴射流量制御弁２１と、市水を加熱する加熱部６に供給する温水の流量を可変するサウナ側熱動弁８Ｃで構成される。
図４〜図５に示すように、サウナ装置１Ｂ内にボイラー等の熱源機２より温水の流量を可変するマイクロコンピューター１６Ｂで制御される循環側熱動弁８Ｂを介して循環部熱交換器３に温水が供給され、浴室内に噴射する温水量を可変するマイクロコンピューター１６Ｂで制御されるステッピングモーターを利用して弁開度を可変する噴射流量制御弁２１と、市水を加熱する加熱部６に供給する温水の流量を可変するサウナ側熱動弁８Ｃで構成される。
なお、噴射流量制御弁２１はステッピングモーターを利用したものとしたが、噴射流量が可変できればＰＴＣヒーターを利用した熱動弁を使用してもよい。
上記構成により、市水の加熱制御を行うサウナ側熱動弁８Ｃによる設定目標温湿度制御に加え、循環部熱交換器３に流れる温水の流量を循環側熱動弁８Ｂが可変でき、噴射流量制御弁２１による温水の噴射量可変することができる。こうすることにより、設定目標温湿度条件に達した時の温湿度のオーバーシュートの低減や、高温、高湿度から低温、低湿度への目標設定変更が行われた場合の変化を迅速に行うことがでる。
安定した高温多湿条件が必要な、サウナなどへの利用、また、きのこ栽培等の農業生産用機器としても利用が可能である。
１Ａ サウナ装置
１Ｂ サウナ装置
２ 熱源機
３ 循環部熱交換器
４ 噴射制御弁
５ 噴射部
６ 加熱部
７ ＰＴＣヒーター
８Ａ 熱動弁
８Ｂ 循環側熱動弁
８Ｃ サウナ側熱動弁
９ 噴射温度検出手段
１０ 温度検出手段
１１ 湿度検出手段
１２ 循環送風機
１３Ａ 半導体スイッチング素子
１３Ｂ 半導体スイッチング素子
１４ 印加電圧生成部
１５ コントローラー
１６Ａ マイクロコンピューター
１６Ｂ マイクロコンピューター
１７Ａ 制御装置
１７Ｂ 制御装置
１８ グリス
１９ 弁
２０ ばね
２１ 噴射流量制御弁
１Ｂ サウナ装置
２ 熱源機
３ 循環部熱交換器
４ 噴射制御弁
５ 噴射部
６ 加熱部
７ ＰＴＣヒーター
８Ａ 熱動弁
８Ｂ 循環側熱動弁
８Ｃ サウナ側熱動弁
９ 噴射温度検出手段
１０ 温度検出手段
１１ 湿度検出手段
１２ 循環送風機
１３Ａ 半導体スイッチング素子
１３Ｂ 半導体スイッチング素子
１４ 印加電圧生成部
１５ コントローラー
１６Ａ マイクロコンピューター
１６Ｂ マイクロコンピューター
１７Ａ 制御装置
１７Ｂ 制御装置
１８ グリス
１９ 弁
２０ ばね
２１ 噴射流量制御弁
Claims (1)
- 浴室内に噴射する噴射水を温水と熱交換することで加熱する加熱部と、前記温水の流量をＰＴＣヒーターの発熱を利用した熱動弁の動作で制御する流量制御手段と、浴室内の温度を検出する温度検出手段と、浴室内の湿度を検出する湿度検出手段と、浴室内に噴射する噴射水の温度を検出する噴射温度検出手段を備え、前記流量調整手段は、前記温度検出手段により検出された浴室内の温度と前記湿度検出手段により検出された浴室内の湿度と前記噴射温度検出手段により検出された噴射水の温度と浴室内の設定温度と浴室内の設定湿度に応じて前記ＰＴＣヒーターに印加するパルス電圧はスイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦデューティで可変して開度を調整して噴射水の温度を制御するサウナ装置であって、サウナ運転中は、熱動弁が全閉時であっても前記ＰＴＣヒーターには弁が開とならない定格電圧以下の電圧を印加することを特徴としたサウナ装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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