JPH10160240A - 自動風呂装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 給湯回路から風呂回路を介して浴槽へ水を落
とし込むとき、風呂回路の樹脂製部品が水圧によって破
損するのを防止する。 【解決手段】 バーナ２０の非燃焼時に、給湯回路４か
ら追焚き回路３を介して浴槽２に水を落とし込む試運転
を行うときは、流量調整弁１８によって落とし込み流量
を制限するように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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
本発明の自動風呂装置は、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
調整手段と、浴槽内の湯を追焚きする風呂回路と、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、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
調整手段によって制限するように制御することを第一の
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。

【０００７】また、本発明の自動風呂装置は、バーナを
燃焼させずに行う風呂の試運転に伴って、給湯回路から
風呂回路を介して浴槽へ水を落とし込むことによって水
位設定を行う場合には、給湯回路からの水量を検出する
水量検出手段の検出値に基づいて、落とし込む水の流量
を前記流量調整手段によって制限するように制御するこ
とを第二の特徴としている。

【０００８】請求項２の自動風呂装置によれば、ガスが
未開栓である場合などバーナを燃焼させずに風呂の試運
転を行って水位を設定する必要がある時、バーナ未着火
による安全動作モードに移行しても、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ら
ないようにして、風呂回路内の樹脂製部品が破損するこ
とを防止できる。

【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２
４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（Ｓ
１）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Ｌ
Ｂよりも下の水位となるように一定量ｑｏ（例えば、１
０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ｑ
₁ （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１
０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ｑ_{1 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（Ｓ
９）。

【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（Ｓ１
０）。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１
８、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（Ｓ２
０）、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（Ｓ２
４）。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、（ｈ
₂ −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ｈ
₂ 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 （＋ｑ
_{1 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 （＋ｑ_{1 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、Ｈ
ｓ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ｑ
₃ 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（Ｓ３
５）、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

フロントページの続き (72)発明者 松田 和俊 兵庫県神戸市中央区江戸町93番地株式会社 ノ−リツ内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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手段
   と、浴槽内の湯を追焚きする風呂回路と、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、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手段
   によって制限するように制御することを特徴とする自動
   風呂装置。
2. 【請求項２】 バーナを燃焼させずに行う風呂の試運転
   に伴って、給湯回路から風呂回路を介して浴槽へ水を落
   とし込むことによって水位設定を行う場合には、給湯回
   路からの水量を検出する水量検出手段の検出値に基づい
   て、落とし込む水の流量を前記流量調整手段によって制
   限するように制御することを特徴とする請求項１記載の
   自動風呂装置。