JPH08210702A - 浴槽の水位制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配管内の空気進入による影響を回避して水位
制御の効率化を図った浴槽の水位制御装置を提供する。 【解決手段】 浴槽内の水位を圧力によって検出する水
位検出手段を用いた浴槽の水位制御装置であって、水位
検出手段が接続された配管の浴槽の開口部が水没する最
低水位を基準水位とし、給湯に先立って基準水位以下を
水位検出手段が検出したとき、配管内に空気が進入して
いるとして、補助給水により空気排除を行い、再び水位
検出を経て設定水位に給湯する水位制御を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、給湯器と浴槽との間
に設置された配管内の水圧を検出して行う浴槽の水位制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、全自動給湯器や風呂釜では、給湯
器と浴槽の壁面又は底面との間に結合されている配管に
圧力センサを設置して配管内水圧によって浴槽内の水位
を検出し、その検出水位に応じて給水の有無を判断し、
必要な水位に制御する装置が用いられている。

【０００３】そして、浴槽内に水が無い場合には、圧力
センサが設置されている配管に対して反対側の配管から
浴槽内に給水を行って検出圧力の立上げを行うので、浴
槽内の設定水位まで精度よく給水を行うことができる。

【０００４】したがって、このような水位制御装置で
は、浴槽内に水位を検出する手段を設置する必要がな
く、浴槽内を広く利用できる等の利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
水位制御装置では、配管内に空気が侵入すると、侵入し
た空気のため、配管内の水圧が低下し、圧力センサが水
位低下や異常圧力を検出してしまう。

【０００６】特に、浴槽及び給湯器の設置位置は、何れ
が高所に設置されるか家屋等で区々であり、浴槽が低所
に設置される場合には、配管内に空気が侵入し易く、水
位検出の精度が低下するおそれがある。

【０００７】このため、このような水位制御装置によっ
て湯張り制御等を行う場合には、予め、水位制御に先立
って配管内に空気が侵入したか否かの空気検出シーケン
スや、浴槽に湯水が残っているか否かの判断や、空気の
侵入時には配管内の空気を抜くために配管を通じて補助
的な給水を行う予備シーケンスを設定する必要がある。
そして、補助給水は配管の容量に応じて行われ、配管が
長い場合には、給水時間を長く設定し、相当な量の給水
を行うことが必要となる。

【０００８】ところが、給水が行われて、一旦、満たさ
れた配管は、その長短に関係なく、浴槽中の水位が配管
以下に低下しない限り、水位検出のための補助的な給水
の必要はなく、空気の侵入はないので、空気検出シーケ
ンス及び予備シーケンスは不要であるにも拘わらず、常
に、給湯時にこれらのシーケンスを動作させることはそ
の分だけ無駄時間が多くなり、給湯や温度の立上げが遅
くなるという不都合がある。

【０００９】そこで、この発明は、配管内の空気進入に
よる影響を回避して水位制御の効率化を図った浴槽の水
位制御装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の浴槽の水位制
御装置は、図１ないし図５に例示するように、浴槽内の
水位を圧力によって検出する水位検出手段を用いた浴槽
水位制御装置であって、水位検出手段が接続された配管
の浴槽の開口部が水没する最低水位を基準水位とし、給
湯に先立って基準水位以下を水位検出手段が検出したと
き、配管内に空気が進入しているとして、補助給水によ
って空気排除を行い、再び水位検出を経て設定水位に給
湯する水位制御を行なう。

【００１１】即ち、請求項１に記載の浴槽の水位制御装
置は、浴槽（２）に給湯回路（配管６、８）を通して給
湯するとともに、前記給湯回路又は前記浴槽内の湯水を
循環させて加熱する追焚回路の一部を成す配管に水位検
出手段（圧力センサ１４）を接続して前記配管に作用す
る水圧によって前記浴槽中の水位を検出し、この検出水
位によって前記浴槽に対する前記湯水の供給量を加減し
て前記浴槽内の水位を所望水位に制御する水位制御装置
であって、前記浴槽と前記水位検出手段とを結合する前
記配管を前記浴槽と前記水位検出手段との間で選択的に
連通させる閉路を形成させる弁手段（例えば三方弁４５
Ｂ）と、この閉路を成す前記配管が前記浴槽内の前記湯
水で満たされ、かつ、前記浴槽の前記配管の開口が前記
湯水中に没する最低水位を基準水位とし、前記浴槽に対
する前記給湯に先立って前記浴槽内の水位検出を行な
い、前記水位検出手段が前記基準水位により低い水位を
検出した場合には、前記配管中の空気を除去できる程度
の水量を前記配管を通して前記浴槽に給湯を行った後、
水位検出を行い、前記水位検出手段が前記基準水位を越
える水位を検出した場合には設定水位まで前記浴槽に給
湯を行なわせる制御手段（給湯制御部１６）とを備えた
ことを特徴とする。

【００１２】この水位制御装置では、前記配管内に空気
が侵入する浴槽の基準水位とともに、浴槽に対する適正
な設定水位を設定し、水位検出手段が基準水位以下を表
す圧力を検出する。

【００１３】給水時、検出水位が基準水位に低下したこ
とを記憶している場合にのみ、前記配管を通じて補助給
水を行い、前記配管の内部圧力を通じて検出された検出
水位と設定水位とを比較する。そして、検出水位が設定
水位以下の場合には、前記浴槽の水位を設定水位に制御
する。

【００１４】したがって、このような水位制御方法で
は、給水時、従前の給水時から次の給水までの間に一度
も基準水位以下に水位が低下していない場合には、補助
給水を経ることなく、直接本給水のみの操作で必要な水
位に制御できるので、従前に基準水位以下に移行したか
否かで補助給水の操作が選択的に行われることになり、
補助給水が不要な場合には補助給水のための空気検出シ
ーケンスや予備シーケンスの動作モードが省略され、制
御の効率化が図られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この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は、この発明の一実施形態である浴槽
の水位制御装置を示している。

【００１７】浴槽２に対し、所望の湯水を供給する給水
源として給湯装置４が設置され、浴槽２と給湯装置４と
の間には、給湯装置４から浴槽２に対する湯水の供給又
は給湯装置４側に湯水を戻すための給水管として２つの
配管６、８が配設されている。これら配管６、８は、浴
槽２の壁面又は底面側に結合されている。ところで、ｈ
Ｅは浴槽２における配管８の開口部が水没する最低水位
を基準水位とし、また、ｈＦは使用上の必要水位として
の設定水位を表す。

【００１８】そして、給湯装置４には、水道等の上水配
管１０から給水を受けた水の第１の加熱手段として給湯
器４０が設置されている。この給湯器４０の給湯管４１
には二方弁４２が設置され、この二方弁４２は、全自動
動作で注湯を行う場合に、給湯器４０側より湯水を追焚
回路４３側に流し込むための弁である。

【００１９】二方弁４２を経た湯水ＷＨは、一旦、ホッ
パー４４に溜められる。ホッパー４４は、上水と浴槽２
側の湯水ＷＨとを分離する分離手段として設置されたタ
ンクであり、このホッパー４４には、湯水ＷＨの水位を
検出する水位検出スイッチＳＷが設置されている。ま
た、このホッパー４４に臨む給湯管４１の端部には、ホ
ッパー４４内の湯水ＷＨの水位によって上下動するボー
ルタップＢＴにより動作する制水弁が設置されている。

【００２０】このホッパー４４の底面側には、弁手段と
して第１の三方弁４５Ａが設置され、この三方弁４５Ａ
の出力側には配管６に通じる配管４６とともに配管８が
接続されている。配管４６には給湯又は湯水ＷＨの循環
を行うためのポンプ４７及び流水スイッチ４８が設置さ
れ、これらポンプ４７及び流水スイッチ４８を経た配管
４６と配管８との間に弁手段として第２の三方弁４５Ｂ
が設置されている。三方弁４５Ｂは、浴槽２に対して湯
水ＷＨを配管６側から供給するか、配管８側から供給す
るかの給水経路を切り換える切換弁である。また、この
三方弁４５Ｂには配管６が接続され、この配管６には追
焚き時に動作させる第２の加熱手段として追焚熱交換器
４９が設置されている。したがって、追焚回路４３は、
ポンプ４７、追焚熱交換器４９、配管６、８を含む循環
路で構成される。

【００２１】そして、配管８には分岐配管１２が接続さ
れ、浴槽２の水位を表す配管８の圧力を検出する水位検
出手段としての圧力センサ１４が接続されている。この
圧力センサ１４の検出信号ｍ１は、水位制御手段として
の給湯制御部１６に制御入力として加えられる。

【００２２】給湯制御部１６には、例えば、図２に示す
ように、マイクロコンピュータからなる制御装置が用い
られている。この給湯制御部１６には、必要な給湯制御
を行うための演算手段として中央処理装置（ＣＰＵ）１
６０が設置されている。このＣＰＵ１６０には、制御プ
ログラムや固定データを記憶する記憶手段として読出し
専用メモリ（ＲＯＭ）１６１とともに、演算途上のデー
タや取り込んだ各種のデータを記憶する随時書込み読出
しメモリ（ＲＡＭ）１６２が連繋されている。そして、
この給湯制御部１６では、圧力センサ１４の検出信号ｍ
１や他のセンサ５０からの各種の検出信号ｍ２〜ｍｎが
フィルタ（ＦＩＬ）１６３を通してノイズ等の不要成分
が取り除かれた後、マルチプレクサ（ＭＰＸ）１６４を
通して選択的にアナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）
１６５に加えられる。ＭＰＸ１６４及びＡＤＣ１６５
は、ＡＤ変換手段として一体に構成される。そして、Ａ
ＤＣ１６５でディジタル化された各検出信号ｍ１〜ｍｎ
は、ＣＰＵ１６０に取り込まれ、ＲＯＭ１６１に書き込
まれている制御プログラムに従って所定の演算処理の
後、ＲＡＭ１６２に格納される。また、ＣＰＵ１６０に
は、入出力回路（Ｉ／Ｏ）１６６を通して駆動スイッチ
等の制御入力手段から制御入力信号Ｖｃ１〜Ｖｃｎが加
えられ、各制御入力信号Ｖｃ１〜Ｖｃｎも制御データと
して演算制御に参酌される。したがって、ＣＰＵ１６０
の演算により、二方弁４２、三方弁４５Ａ、４５Ｂ、追
焚熱交換器４９等を制御するための種々の制御出力信号
Ｖｏ１〜Ｖｏｎが得られ、入出力回路１６６を通して各
種の制御手段に伝達される。

【００２３】以上の構成において、圧力センサ１４に作
用する圧力についての配管系統は、図３に示すようにな
る。即ち、水位の検出時には、三方弁４５Ａのホッパー
４４側を閉塞するとともに、三方弁４５Ｂの配管６側を
閉塞し、配管８側に作用する浴槽２側の水圧が漏洩しな
いように設定する。即ち、弁手段によって浴槽２と圧力
センサ１４との間に閉路を形成する。この場合、三方弁
４５Ａ、４５Ｂの配管８側以外の部分を閉塞し、配管８
側のみを開路としてもよい。

【００２４】そして、浴槽２内の水位をｈとすると、配
管８に空気が入っていなければ、浴槽２、配管８及び分
岐配管１２における圧力分布は、図４に示すように、圧
力Ｐ１〜Ｐ８となる。

【００２５】ところで、圧力Ｐ１は浴槽２の水位ｈから
配管８までの圧力の垂直成分、圧力Ｐ２は配管８から浴
槽２の底面までの垂直成分、圧力Ｐ３〜Ｐ８は、配管８
における垂直成分であり、圧力Ｐ１〜Ｐ５は浴槽２及び
浴槽２側の配管８における圧力成分、圧力Ｐ６〜Ｐ８は
給湯装置４側の圧力成分である。

【００２６】そこで、浴槽２側の圧力Ｐ1 〜Ｐ5 につい
て見ると、圧力Ｐ4 と圧力Ｐ5 は配管８のａ−ｂ間で釣
り合い、その成分は０となる。また、浴槽２内の圧力Ｐ
２は浴槽２の底面に加わる圧力であり、配管８に作用し
ない。このため、浴槽２側では、圧力Ｐ１、Ｐ３が圧力
センサ１４に作用することになる。また、給湯装置４側
では、圧力Ｐ７と圧力Ｐ８とが釣り合い、そのため、圧
力センサ１４には圧力Ｐ６のみが作用する。したがっ
て、圧力センサ１４には、浴槽２内の水面側の圧力Ｐ1
と、湯水で満たされた配管８における圧力Ｐ３、Ｐ６と
が加わることになり、圧力センサ１４と浴槽２の水面間
の高さ成分のみとなる。即ち、圧力センサ１４に検出さ
れる圧力ＰＳは、

【００２７】 ＰＳ＝Ｐ１＋Ｐ３＋Ｐ６ ・・・（１）

【００２８】となる。そこで、この圧力ＰＳは水位ｈに
対応しており、その検出によって浴槽２内の水位ｈを知
ることができる。ところが、配管８内に空気が侵入する
と、その空気によって圧力の低下が生じ、実際には所定
水位を維持しているにも拘わらず、圧力センサ１４には
給湯を必要とする水位を表す圧力が検出されることにな
る。

【００２９】次に、図５に示す水位制御プログラムを参
照して水位制御を説明する。

【００３０】初期設定として、基準水位ｈＥ及び設定水
位ｈＦの取込みを行い、各基準水位ｈＥ及び設定水位ｈ
Ｆを基準データとして予めＲＡＭ１６２又は給湯制御部
１６の外部記憶手段に記憶させる。ところで、浴槽２及
び給湯装置４の設置位置は、家屋によって区々である
が、通常の施工条件では浴槽２は地下２ｍから地上４ｍ
程度の高さに設置されるが、浴槽２における基準水位ｈ
Ｅは、水位検出の基準値となるものであり、浴槽２の高
さに無関係に浴槽２の配管８の開口位置より僅かに高い
水位を表している。また、設定水位ｈＦは、例えば、需
要者の希望する水位に設定される。そこで、湯水ＷＨを
浴槽２内の設定水位ｈＦに供給した後、その水位を表す
圧力の検出を行い、検出された圧力が設定水位ｈＦとし
てＲＡＭ１６２又は外部記憶手段に書き込まれる。

【００３１】そして、ステップＳ１では、給湯に先立っ
て浴槽２の水位検出を行う。次に、ステップＳ２では、
検出された圧力が表す検出水位ｈＳと基準水位ｈＥとを
比較し、その比較は常時行い、水位の変動を監視する。

【００３２】次に、ステップＳ３では、検出水位ｈＳが
基準水位ｈＥより低下した場合をＲＡＭ１６２又は外部
記憶手段に記憶する。

【００３３】次に、ステップＳ４では、給湯に際し、Ｒ
ＡＭ１６２又は外部記憶手段を参照して検出水位ｈＳが
基準水位ｈＥより低下したことがあるか否かを判別す
る。

【００３４】検出水位ｈＳが基準水位ｈＥより低下して
いない場合には、ステップＳ５に移行し、その検出水位
ｈＳと設定水位ｈＦとの比較を行い、検出水位ｈＳが設
定水位ｈＦと等しい場合には終了、検出水位ｈＳが設定
水位ｈＦより低い場合には、ステップＳ６に移行して設
定水位ｈＦまで給湯を行う。

【００３５】また、ステップＳ４で検出水位ｈＳが基準
水位ｈＥより低下したことがＲＡＭ１６２又は外部記憶
手段に記憶されている場合には、ステップＳ７に移行
し、三方弁４５Ａを配管８側に開き、配管８側から補助
給水を行う。この補助給水は、配管８の空気を除去でき
る程度の給水量とする。

【００３６】次に、ステップＳ８では、再び、三方弁４
５Ａを閉じて水位検出を行う。

【００３７】そして、ステップＳ９では、圧力センサ１
４での検出水位ｈＳと設定水位ｈＦとの比較を行い、そ
の検出水位ｈＳが設定水位ｈＦと等しい場合（ｈＳ＝ｈ
Ｆ）には、給湯制御は終了する。また、ステップＳ９
で、検出水位ｈＳが設定水位ｈＦより低いと判断された
場合にはステップＳ１０に移行し、ステップＳ１０では
浴槽２の水位が設定水位ｈＦに到達するまで給湯を行っ
て水位制御を終了する。

【００３８】ところで、給湯は、給湯器４０を動作さ
せ、例えば、三方弁４５Ａを配管４６側に切り換えると
ともに、三方弁４５Ｂを配管６側に切り換え、ポンプ４
７を動作させると、ホッパー４４に供給された湯水ＷＨ
が三方弁４５Ａ、配管４６、ポンプ４７、三方弁４５Ｂ
及び配管６を通じて浴槽２に供給され、浴槽２の湯水Ｗ
Ｈは、予め設定されている最適な設定水位ｈＦに制御さ
れる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
常時、水位の監視を行うことによって自動お湯張りを行
う時に、前回のお湯張り動作終了後から浴槽の水位が基
準水位に低下したか否かを判別し、基準水位以下に浴槽
の水位が低下してｌない場合には、通常の給湯制御を行
い、基準水位以下に浴槽の水位が低下した場合にのみ、
補助給水を行った後、再度の水位検出を行い、必要な給
湯制御に移行させるので、給湯制御の効率化を図ること
ができ、浴槽に対する迅速な給湯を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の浴槽の水位制御装置の一実施形態の
水位制御システムの配管系統図である。

【図２】図１に示した水位制御システムにおける給湯制
御部の具体的な構成例を示すブロック図である。

【図３】図１に示した水位制御システムにおける圧力検
出系統を示す図である。

【図４】図１に示した水位制御システムにおける圧力分
布を示す図である。

【図５】図１に示した水位制御システムの水位制御プロ
グラムを示すフローチャートである。

【符号の説明】

２ 浴槽 ４ 給湯装置（給水源） ６、８ 配管 １４ 圧力センサ（水位検出手段） １６ 給湯制御部（制御手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 浴槽に給湯回路を通して給湯するととも
   に、前記給湯回路又は前記浴槽内の湯水を循環させて加
   熱する追焚回路の一部を成す配管に水位検出手段を接続
   して前記配管に作用する水圧によって前記浴槽中の水位
   を検出し、この検出水位によって前記浴槽に対する前記
   湯水の供給量を加減して前記浴槽内の水位を所望水位に
   制御する水位制御装置であって、 前記浴槽と前記水位検出手段とを結合する前記配管を前
   記浴槽と前記水位検出手段との間で選択的に連通させる
   閉路を形成させる弁手段と、 この閉路を成す前記配管が前記浴槽内の前記湯水で満た
   され、かつ、前記浴槽の前記配管の開口が前記湯水中に
   没する最低水位を基準水位とし、前記浴槽に対する前記
   給湯に先立って前記浴槽内の水位検出を行ない、前記水
   位検出手段が前記基準水位により低い水位を検出した場
   合には、前記配管中の空気を除去できる程度の水量を前
   記配管を通して前記浴槽に給湯を行った後、水位検出を
   行い、前記水位検出手段が前記基準水位を越える水位を
   検出した場合には設定水位まで前記浴槽に給湯を行なわ
   せる制御手段と、 を備えたことを特徴とする水位制御装置。