JP5154989B2

JP5154989B2 - 蒸気発生装置

Info

Publication number: JP5154989B2
Application number: JP2008079596A
Authority: JP
Inventors: 兼史堅田; 峰之米田; 吉彦寺中
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Yamaha Living Tech Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Yamaha Living Tech Co Ltd
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2028-03-26
Also published as: JP2009236336A

Description

本発明は、蒸気発生装置に係り、更に詳しくは、加湿用に利用される湯水を回収するタンクを内部に備えた蒸気発生装置に関する。

従来より、例えば、特許文献１に開示されているように、熱交換器に湯水を掛けることで、当該湯水を気化して浴室内に蒸気を放出する蒸気発生装置が利用されている。同文献の装置は、熱交換器の下方にタンクを備えており、このタンクにより熱交換器に掛けられて気化せずに流れ落ちる湯水を回収可能に設けられている。蒸気発生装置の運転終了後、装置内を乾燥させるために、タンク内の湯水を排水ポンプで排水可能となっている。

特開２００６−２７５３６５号公報

ところで、蒸気発生装置を設置する浴室によって、排水ポンプに接続される排水配管の管径や長さ、勾配、向き等の配管条件が異なる場合がある。しかしながら、排水ポンプの排水能力は一定となるため、前記配管条件によっては、単位時間当りの排水量が少なすぎたり多すぎたりし、以下に述べる不都合を招来する。

前記排水量が少なすぎると、予め設定した設定時間内に排水を終えることができない、という不都合がある。ここで、前記設定時間を長く設定すれば、タンク内の排水を十分に行えるものの、前記排水量に拘わらず排水のために確保する時間が長くなり、その後の各種作動に移行するまでに無駄な待ち時間を要する、という別異の不都合がある。

前記排水量が多すぎると、排水配管を流れる湯水の音や、湯水が排水口から吐出される際に発する音が大きくなる、という不都合を生じる。

［発明の目的］
本発明は、このような不都合に基づいて案出されたものであり、その目的は、排水配管条件に応じて排水ポンプの単位時間当りの排水量を丁度良い量に設定することができる蒸気発生装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、湯水を気化する熱交換器と、この熱交換器に掛けられた湯水を回収可能に設けられたタンクと、このタンク内の水位を検出可能な水位センサと、前記タンク内の湯水を排出可能に設けられた排水ポンプと、水位センサの出力に基づいて排水ポンプの単位時間当りの排水量を制御する機能を有する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記排水ポンプでタンク内の湯水を排出するときに、前記水位センサによる所定の上位点の検出時から下位点の検出時に達する間の排水時間を測定し、当該排水時間に基づいて前記単位時間当りの排水量を制御する機能と、所定の許容最短排水時間と前記排水時間とを比較するとともに所定の許容最長排水時間と前記排水時間とを比較する機能と、この比較を行った結果、前記許容最長排水時間より前記排水時間が長い場合、前記単位時間当りの排水量を多くする一方、前記許容最短排水時間より前記排水時間が短い場合、前記単位時間当りの排水量を少なくする機能とを備える、という構成を採っている。

また、本発明は、湯水を気化する熱交換器と、この熱交換器に掛けられた湯水を回収可能に設けられたタンクと、このタンク内の水位を検出可能な水位センサと、前記タンク内の湯水を排出可能に設けられた排水ポンプと、水位センサの出力に基づいて排水ポンプの単位時間当りの排水量を制御する機能を有する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記排水ポンプでタンク内の湯水を排出するときに、前記水位センサによる所定の上位点の検出時から下位点の検出時に達する間の排水時間を測定し、当該排水時間に基づいて前記単位時間当りの排水量を制御する機能と、所定の許容最短排水時間範囲と前記排水時間とを比較するとともに所定の許容最長排水時間範囲と前記排水時間とを比較する比較機能と、前記比較機能による比較を行った結果、前記許容最長排水時間範囲より排水時間が長い場合、前記単位時間当りの排水量を多くする一方、前記許容最短排水時間範囲より前記排水時間が短い場合、前記単位時間当りの排水量を少なくする調整機能と、調整機能による調整を行った後で再度前記比較機能による比較を行い、その結果、前記排水時間が前記許容最短排水時間範囲と前記許容最長排水時間範囲とからなる許容時間範囲内でなければ、再度調整機能による調整を行い、前記許容時間範囲内であれば、その時点での単位時間当りの排水量を維持する機能とを備える、という構成を採用している。

本発明によれば、水位センサでタンク内の水位を検出し、この水位センサの出力に基づいて排水ポンプの単位時間当りの排水量を制御するので、前記単位時間当りの排水量が少なすぎたり多すぎたりすることを回避可能となる。具体的には、水位センサが異なる高さ位置を検出する間の排水時間に応じて前記単位時間当りの排水量を増減するように制御することにより、前記単位時間当りの排水量の適正化を図ることができる。これにより、前記排水量が少なすぎてタンク内の排水が不十分となったり、排水が長時間化することを防止でき、且つ、前記単位時間当りの排水量が多すぎて排水音が大きくなることを抑制することが可能となる。

また、許容時間範囲内に排水時間が収まるまで前記単位時間当りの排水量の調整を行い、許容時間範囲内に排水時間が収まれば、その時点での単位時間当りの排水量を維持した場合、排水量を丁度良い量に容易に設定可能となる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１には、実施形態に係る蒸気発生装置の基本構成図が示されている。この図において、蒸気発生装置１０は、本実施形態では、浴室ユニットを構成する天井パネルに取付けられ、下方の浴室内に蒸気を放出する。蒸気発生装置１０は、筐体１１内に設けられた熱交換器１２と、熱交換器１２に向かって吐水可能に設けられた吐水手段１３と、熱交換器１２の下方に設けられたタンク１５と、このタンク１５内の水位を検出可能な水位センサ１６と、前記タンク１５内の湯水を排出可能に設けられた排水ポンプ１７と、水位センサ１６の出力を入力として排水ポンプ１７を制御可能な制御装置１８とを備えて構成されている。

前記熱交換器１２は、連結配管２０を介して所定間隔毎に並設された多数枚のフィン２１を備えている。連結配管２０は、給湯器２２に接続された温水供給配管２３及び湯水回収配管２４に連通している。フィン２１は、温水供給配管２３を通じて連結配管２０に温水を供給することで加熱される。連結配管２０を通過した温水は、湯水回収配管２４を通じて給湯器２２に戻される。温水供給配管２３には、電磁弁２５が設けられ、この電磁弁２５により温水供給配管２３に供給する湯水量を制御できるようになっている。

前記吐水手段１３は、前記フィン２１に向かって水を吐出するノズル２７Ａを先端に備えた吐出配管２７と、タンク１５内の水を吐出配管２７に供給する循環ポンプ２８とを備えている。ノズル２７Ａから吐出された湯水は、フィン２１により加熱されて気化され、すなわち蒸気となり、この蒸気は、ファン３０の作動により吸込口３１から吸い込んだ浴室内の空気と共に吹出口３２から放出される。

前記タンク１５内には、前記給湯器２２に接続された供給配管３４から湯水が供給される。供給配管３４には、電磁弁３５が設けられ、タンク１５内に供給する湯水量をその開弁時間で調整できるようになっている。また、タンク１５は、前記吐水手段１３によりフィン２１に掛けられて流れ落ちた湯水を受け入れ、当該湯水を回収可能に設けられている。回収されたタンク１５内の湯水は、循環ポンプ２８を作動することでノズル２７Ａから再度フィン２１に掛けられ、タンク１５、吐水手段１３及び熱交換器１２において循環可能となる。

前記水位センサ１６は、高さが異なる上位点及び下位点を検出し、当該検出時を制御手段に出力可能に設けられている。具体的には、水位センサ１６は、フロートスイッチや圧力センサを使用することができる。なお、水位センサ１６は、一点の設定水位だけを検出可能なフロートスイッチとし、その設定水位非検出状態から検出状態へ移行した時と検出状態から非検出状態へ移行した時との両方を利用することで、前記上位点及び下位点の検出時を得るようしてもよい。

前記排水ポンプ１７は、排水配管３６に接続され、この排水配管３６を通じて浴室の洗い場領域や排水経路に排水可能に設けられている。排水ポンプ１７は、図示しない回転子を含み、当該回転子の回転数の増減に応じて単位時間当りの排水量が増減するようになっている。

前記制御装置１８は、前記水位センサ１６の設定水位検出・設定水位非検出の出力信号を入力する機能と、前記電磁弁３５の作動を制御する機能と、前記排水ポンプ１７の作動及び前記回転数を増減して前記排水量を調整する機能とを備えている。また、制御装置１８は、水位センサ１６における前記上位点の検出時から下位点の検出時に達する間の排水時間を測定するタイマー機能と、前記排水時間と予め設定した時間とを比較する機能と、前記排水時間等の条件から前記排水ポンプ１７の回転数を演算する機能とを備えている。前記電磁弁３５及び排水ポンプ１７の制御は、制御装置１８に入力される水位センサ１６の出力に基づいて行われる。

次に、前記排水ポンプ１７の前記回転数の設定方法について、図２のフローチャートを用いて説明する。ここでは、水位センサ１６が検出する上位点Ｈ及び下位点Ｌが予め設定され、排水ポンプ１７の回転数の初回設定値Ｒ１と、排水時間の許容最短排水時間Ｔｓ及び許容最長排水時間Ｔｌと、アラーム排水時間Ｔｍａｘとが制御手段１８に入力、記憶されている。

先ず、排水ポンプ１７の初期回転数Ｒｓを初回設定値Ｒ１とし（ステップＳ１）、制御手段１８により電磁弁３５を開弁し、供給配管３４からタンク１５内に湯水を供給する（ステップＳ２）。湯水の供給中、水位センサ１６でタンク１５の水位が上位点Ｈに達しているか否かを検出し（ステップＳ３）、上位点Ｈに達していることを検出しなければ、湯水の供給を継続する。水位センサ１６でタンク１５の水位が上位点Ｈに達したことを検出したときに、制御手段１８により電磁弁３５を閉弁し、供給配管３４からの湯水の供給を停止する（ステップＳ４）。次に、制御手段１８により排水ポンプ１７を初期回転数Ｒｓで作動し、タンク１５内の湯水の排出を開始する（ステップＳ５）。これと同時に制御手段１８の前述したタイマー機能のタイマーをスタートし排水時間Ｔの測定を開始する（ステップＳ６）。

排水ポンプ１７での排水中、アラーム排水時間Ｔｍａｘと排水時間Ｔとを比較し（ステップＳ７）、排水時間Ｔがアラーム排水時間Ｔｍａｘより長い場合、操作パネル等を介してアラームを発する（ステップＳ８）。排水時間Ｔがアラーム排水時間Ｔｍａｘ以下である場合、水位センサ１６でタンク１５の水位が下位点Ｌに達しているか否かを検出し（ステップＳ９）、下位点Ｌに達していることを検出しなければ、排水を継続する。水位センサ１６でタンク１５の水位が下位点Ｌに達したことを検出すると同時に、制御手段１８により排水ポンプ１７の作動を停止する（ステップＳ１０）。また、これと同時に、前記タイマー機能のタイマーをストップし、排水時間Ｔの測定を終了する（ステップＳ１１）。次に、当該排水時間Ｔが許容最短排水時間Ｔｓと許容最長排水時間Ｔｌとの間の許容範囲内であるか否かを制御手段１８で比較する（ステップＳ１２）。

排水時間Ｔが前記許容範囲内であれば、前記排水ポンプ１７の初期回転数Ｒｓを通常回転数Ｒ（ステップＳ１３）に設定して制御手段１８で記憶し、その後の排水ポンプ１７の作動は通常回転数Ｒで行う。排水時間Ｔが前記許容範囲外であれば、前記タイマー機能の排水時間Ｔをリセットし（ステップＳ１４）、初期回転数Ｒｓを補正値ｄにより補正して（ステップＳ１５）、前記ステップＳ２に戻る。前記ステップＳ１２において排水時間Ｔが前記範囲内となるまで、前述したフローを繰り返し行う。

次いで、前記ステップＳ１５での初期回転数Ｒｓの補正について以下に詳述する。ここでは、前記上位点Ｈ及び下位点Ｌ間のタンク１５の容積Ｌが制御手段１８に入力、記憶されている。

第ｎ回目（ｎは自然数）に測定した排水時間Ｔを第ｎ回排水時間Ｔｎとして記憶し、以下の式（１）により、第ｎ回排水時間Ｔｎの測定時における排水ポンプ１７の単位時間当りの排水量Ｑｎを制御手段１８で演算する。
Ｑｎ＝Ｌ／Ｔｎ・・・（１）
図３（Ａ）のポンプ回転数とＰ−Ｑ特性のグラフと、前記排水量Ｑｎと、排水ポンプ１７の初期回転数Ｒｓとから排水配管抵抗Ｐｎを制御手段１８で演算する。この排水配管抵抗Ｐｎと、図３（Ｂ）の最適排水量時のＰ−Ｒ特性のグラフとから最適回転数Ｒｉを制御手段１８で演算する。
以下の式（２）により、前記初期回転数Ｒｓと最適回転数Ｒｉとから、補正量ｄを制御手段１８で演算する。
ｄ＝Ｒｉ−Ｒｓ・・・（２）
これにより、初期回転数Ｒｓが最適回転数Ｒｉより少ない場合、補正量ｄが正数となり、初期回転数Ｒｓが最適回転数Ｒｉより多い場合、補正量ｄが負数となる。従って、前記ステップ１５の補正において、許容最長排水時間Ｔｌより排水時間Ｔが長い場合、正数の補正値ｄにより前記排水量が増えるように初期回転数Ｒｓを多くし、許容最短排水時間Ｔｓより排水時間Ｔが短い場合、負数の補正値ｄにより前記単位時間当りの排水量が減るように初期回転数Ｒｓを少なくする演算が制御手段１８で行われる。

ここで、初期回転数Ｒｓの補正は、図３（Ｃ）のグラフを用いて演算してもよい。具体的には、排水ポンプ１７の排水の補正量が第１回目の排水量Ｑ１の１０〜３０％程度となるように補正値ｄを設定する。図３（Ｃ）中実線のグラフでは、補正値ｄの絶対値が一定となり、同図中点線のグラフでは、許容最短排水時間Ｔｓと許容最長排水時間Ｔｌとの間の範囲から排水時間Ｔから離れるに従って補正値ｄの絶対値が大きくなり、補正される単位時間当りの排水量の絶対値も大きくなる。

従って、このような実施形態によれば、前述のように排水ポンプ１７の回転数を調整することで、排水配管３６の条件が変化した場合であっても、前記単位時間当りの排水量が少なすぎたり多すぎたりすることなく適度に保つことが可能となる。また、前記ステップＳ１３の前段階を試運転とした場合、当該試運転で前記単位時間当りの排水量が調整可能となり、試運転後の通常運転では常に丁度良い単位時間当りの排水量で使用することができる。

本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、特定の実施の形態に関して特に図示し、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上に述べた実施形態に対し、形状、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

例えば、排水ポンプ１７は、前記排水量を制御できる限りにおいて、回転数とは別の構成部分の作動を制御してもよい。

また、蒸気発生装置１０の取付け位置は、特に限定されるものでなく、浴室の壁パネルに取付けたり、浴室内のエプロン下部に組み込んでもよい。

更に、前記許容最短排水時間Ｔｓ及び許容最長排水時間Ｔｌは、例えば、数秒間の時間範囲とし、且つ、排水時間Ｔの許容範囲としてもよい。

また、タンク１５は、フィン２１に掛けられて流れ落ちた湯水を受け入れられればいかなる形状であってもよい。

実施形態に係る蒸気発生装置の基本構造を示す概略構成図。排水ポンプの単位時間当たりの排水量を制御するためのフローチャート。（Ａ）は、ポンプ回転数とＰ−Ｑ特性のグラフ、（Ｂ）は、最適排水量時のＰ−Ｒ特性のグラフ、（Ｃ）は、初期回転数Ｒｓの補正に用いられるグラフ。

符号の説明

１０・・・蒸気発生装置、１２・・・熱交換器、１５・・・タンク、１６・・・水位センサ、１７・・・排水ポンプ、１８・・・制御装置

Claims

湯水を気化する熱交換器と、この熱交換器に掛けられた湯水を回収可能に設けられたタンクと、このタンク内の水位を検出可能な水位センサと、前記タンク内の湯水を排出可能に設けられた排水ポンプと、水位センサの出力に基づいて排水ポンプの単位時間当りの排水量を制御する機能を有する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記排水ポンプでタンク内の湯水を排出するときに、前記水位センサによる所定の上位点の検出時から下位点の検出時に達する間の排水時間を測定し、当該排水時間に基づいて前記単位時間当りの排水量を制御する機能と、所定の許容最短排水時間と前記排水時間とを比較するとともに所定の許容最長排水時間と前記排水時間とを比較する機能と、この比較を行った結果、前記許容最長排水時間より前記排水時間が長い場合、前記単位時間当りの排水量を多くする一方、前記許容最短排水時間より前記排水時間が短い場合、前記単位時間当りの排水量を少なくする機能とを備えていることを特徴とする蒸気発生装置。
湯水を気化する熱交換器と、この熱交換器に掛けられた湯水を回収可能に設けられたタンクと、このタンク内の水位を検出可能な水位センサと、前記タンク内の湯水を排出可能に設けられた排水ポンプと、水位センサの出力に基づいて排水ポンプの単位時間当りの排水量を制御する機能を有する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記排水ポンプでタンク内の湯水を排出するときに、前記水位センサによる所定の上位点の検出時から下位点の検出時に達する間の排水時間を測定し、当該排水時間に基づいて前記単位時間当りの排水量を制御する機能と、所定の許容最短排水時間範囲と前記排水時間とを比較するとともに所定の許容最長排水時間範囲と前記排水時間とを比較する比較機能と、前記比較機能による比較を行った結果、前記許容最長排水時間範囲より排水時間が長い場合、前記単位時間当りの排水量を多くする一方、前記許容最短排水時間範囲より前記排水時間が短い場合、前記単位時間当りの排水量を少なくする調整機能と、調整機能による調整を行った後で再度前記比較機能による比較を行い、その結果、前記排水時間が前記許容最短排水時間範囲と前記許容最長排水時間範囲とからなる許容時間範囲内でなければ、再度調整機能による調整を行い、前記許容時間範囲内であれば、その時点での単位時間当りの排水量を維持する機能とを備えていることを特徴とする蒸気発生装置。