JPH0282054A - 自動風呂装置の運転制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主として家庭用の自動風呂装置の運転制御方
法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の自動風呂装置の一例を第８図について説明する。

１は器具本体、２は器具から離れたところに設置しであ
る浴槽で、その器具１と浴槽２とは循環追焚用の往管３
と戻り管４とによって接続されている。前記の戻り管４
は、浴槽水位を検出するための圧力センサ１９、循環水
の流れを検出する流水スイッチ２０、追焚回路と注湯通
路を切替える電動三方バルブ１６、循環ポンプ１７、追
焚用熱交換器１８を経由して往管３へつながり、浴槽２
の追焚回路を構成している。

一方、給湯用の回路は、器具への給水管Ｓ、給湯量を測
定する流量センサ６、給湯用熱交換器７゜流水スイッチ
８、給湯管９によって構成されている。

そして、浴槽に対する自動湯張りは、上記の給湯回路と
追焚回路とを用いて次の径路で行なわれる。まず、電磁
弁１１を開いて給湯用熱交換器７により加熱された湯を
注湯分岐管１０および注湯管１２を介してホッパー１３
に導く。このホッパー１３は、給湯水路と浴槽水路とを
隔離するためのものである。上記の如くしてホッパー１
３に注湯し、そのホッパー水位を水位スイッチ１４によ
って検出し、それが浴槽に対する湯張りに適する水位に
なったことを検出すると、電動三方弁１６を湯張り側に
切替えると共にポンプ１７を駆動して導入管１５および
往管３を経由して浴槽に湯を送り、その浴槽内の水位が
設定値に達したことを圧力センサ１９が検出すると、ポ
ンプ１７を停止させると共に電動三方弁１６を追焚回路
側に切替え、設定湯温に達するまで追い焚きした後自動
的に停止させる。

なお、図示していないが、この種の自動風呂装置は、リ
モートコントローラに浴槽の水位、沸き上り温度などを
設定しておき、自動運転スイッチをオンにするとマイコ
ン制御部により前記の如き自動制御を行なうもので、そ
のフローチャートの一例を第１２図に示す。

前記水位スイッチ１４の一例を第９図に示す。この水位
スイッチは、シャフトａに２個のリングフロートｂをス
トッパｅにより上下に位置させて支承し、その各リング
フロートにリング磁石Ｃを具備させると共に、シャフト
ａの上下の位置にリードスイッチｄを配設したものであ
るにのような水位スイッチを使用すると、第１０図に示
すように、下部スイッチも上部スイッチも共にオフであ
る場合（ａ）には水位が低レベルであることを検出し、
下部スイッチがオンで上部スイッチがオフの場合（ｂ）
には水位が中間レベルであることを検出し、上下のスイ
ッチともオンの場合（Ｃ）には高レベルであることを検
出することができる。

前記の如くしてホッパー内の水位を３段階に検出すると
、第１２図に示すような自動運転を実行させる場合、次
のような有効な制御を行なうことができる。

（１）ホッパーからの溢水防止 ホッパーは、第９図に示すように、上部にオーバーフロ
ー管を設け、何等かの原因によってホッパー内の水位が
上昇し続けても、その液面が注湯管１２の吐出口に接す
ることなく、かつ。

ホッパーの上面から溢れ出て器具内を濡らす前に外部へ
放出するようになっている。オーバーフロー管は器具の
外で延長配管されて排水口等へ導かれることが望ましい
が、このような配管が実行されないことが多く、その場
合、例えば器具が室内に設置されているときにはオーバ
ーフロー管から流れ出た水によって室内が水浸しになる
ような不都合を生じかねない。前記のような３段階水位
スイッチを使用すると、第１０図（ｃ）のように高水位
レベルを検出したとき電磁弁１１を閉止して、溢水を防
止することができる。

（２）ポンプオン、オフの制御 自動湯張りの注湯開始時は、電磁弁１１を開いてホッパ
ー内にある程度の湯を溜め、第１０図の（ｂ）の位置に
なったらポンプを駆動し、第１０図の（ａ）の位置まで
水位が低下した場合にはポンプの能力が吐出量よりも上
廻っていることになるからポンプを停止させるように制
御し、かくして信頼性の高い制御を行なうことができる
。

ポンプ能力と給湯能力とが釣り合っている状態では、水
面は下部スイッチのオンレベルを越え、上部スイッチが
オンする手前の間で注湯動作が行なわれる。

以上のように、自動風呂装置を構成するうえで、ホッパ
ー内の水位を監視することは非常に有効である。

なお、上記においては、２接点３段階の水位スイッチを
使用した例について述べたが、さらに多段のフロートを
使用することも考えられ、さらには、第１１図に示すよ
うな電極棒タイプのものも考えられる。第１１図におい
て、電極ＣとＬが導通したときは低レベル、電極ＣとＭ
が導通したときは中間レベル、電極ＣとＨが導通したと
きは高レベルである。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記のように、ホッパー内の水位を監視して各部の制御
を行なうことは、安全で信頼性の高い制御を行なうこと
ができるが、従来の検出方法は、スイッチング動作によ
る段階的な検出であるため、水位の変化を検出できない
不感帯があり、かつ、スイッチがオン、オフしてからの
制御動作であるから、動作の開始までにある時間を必要
とする。

このため、下記のような不都合が生ずる。

（１）注湯燃焼時に点火／消火動作のハンチング現象が
発生することがある。

電磁弁１１を開いてホッパーへ注湯する場合に。

元水圧の高い地域では、ポンプを駆動してホッパー内の
湯を吸引する以前にホッパー内の水位が電磁弁を閉止す
る位置まで上昇することがある。この場合、器具の動作
としては、電磁弁１１が開いてバーナ（図示せず）に点
火され、水位上昇により高レベルスイッチがオンすると
電磁弁１１が閉じてバーナが消火し、その後ポンプの能
力がアップしてきてホッパー内の水位が下がるとさらに
バーナが点火するというように無意味な点火／消火を繰
り返し、使用者に不安感を与える。

（２）ホッパーからポンプへ空気が侵入して騒音を発生
することがある。

浴槽への湯張り時に他の給湯栓が開かれた場合、すなわ
ち、浴槽への湯張りと他の給湯栓の使用とが同時に行な
われた場合、ホッパーへの注湯量が急激に減少すること
がある。

この場合、ポンプを停止させる接点がオフしてからポン
プの停止動作を行なわせるのでは、ポンプは電源をオフ
しても停止するまでに時間がかシるので、結果としてホ
ッパー側からの貯湯量がなくなって空気を吸い込むこと
となり、この状態で再度ポンプを駆動するとポンプの内
部空気によって大きな騒音が発生する。

（３）凍結防止を行なうことができない。

自動運転動作を終了した後ホツパー内に残水があると、
冬期においてはその水が凍結して次回の自動運転を行な
うことができなくなる。

そこで最も有効な手段はホッパー内に水を残さないこと
であるが、従来は最下位の接点部以下の水位を検出する
ことはできないから、ホッパー内の排水が完全にできた
かどうかを知ることができない。従って、不感帯部に浅
水があった場合には凍結することがある。

（４）ウォータハンマー現象を防止することができない
。

前記の従来例では、高レベルを検出して接点がオンする
と、直ちに電磁弁１１を閉じるため。

瞬間閉止により発生するウォータハンマー現象をさける
ことはできない。このことは、集合住宅においては水管
を経由して周囲に伝播するので、大きな騒音公害問題と
なっている。

これらの対策として、ホッパーの容量を大きくしてシス
テムに時間的な余裕を与えることが考えられるが、ホッ
パーの大容量化には器具の大きさとの関係から制約を受
け、十分な対策をとることができない。

本発明は、前記の如き従来技術の問題点を改善し、ホッ
パー水位の過渡的変化による前記の如き各種の不具合を
なくすと共に、ホッパー容量の小型化をはかることがで
きる自動風呂装置を提供せんとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、前記の如き目的を達成するため、器具本体に
給湯用熱交換器と追焚用熱交換器とを具備し、その給湯
用熱交換器により加熱された湯をホッパーを介して追焚
循環回路に供給し、該追焚循環回路を経由して浴槽中に
湯張りするようにした自動風呂装置において、前記ホッ
パーの水位を無段階に検圧し、その検出値に基づいて湯
張り運転を制御すべくなしたことを特徴とする。

さらに云うと１本発明は、湯張り中のホッパーの水位を
無段階に検出し、その検出値に基づいてある時間後のホ
ッパー内の水位を予測し、その予測水位と目標水位とを
比較し、その比較結果に基づいて予測水位と目標水位と
が一致するようにホッパーに対する注湯量または浴槽へ
の湯張り流量を制御することを特徴とする。

〔作用〕

本発明は、前記の如く、ホッパーの水位を無段階に検出
し、その検出値に基づいて湯張り運転を制御するので、
水位の過渡的変化による各種の不具合をなくすことがで
き、特に、現在水位に対する将来の水位変化の状態を予
測して湯張りを制御するので、極めて安定したフィード
フォワード制御を行なうことができる。

〔実施例〕

以下、第１図ないし第７図を用いて本発明の詳細な説明
する。

第１図は本発明による運転制御方法の一実施例を示すフ
ローチャー１・、第２図は器具の構成を示す概要図、第
３図および第４図は本発明に使用する水位センサの一例
を示す説明図である。

第２図において、１〜１３．１５〜２１は従来例として
先に説明した第８図と同一部分であるので、その説明を
省略する。

本発明においては、ホッパー１３の水位を検出する水位
センサとして、第３図または第４図に示すように、ホッ
パー内の水を無段階に検出し得る水位センサ１４′を使
用する。また、注湯管１２の途中に流量調整バルブ２２
を配設し、その流量調整バルブ２２を第１図に示すフロ
ーチャートの如く制御する。

水位センサ１４′は、例えば第３図に示すように、ホッ
パー１３の外壁に電極板１４ａを沿わせると共に、その
電極板１４ａと対向してホッパー中に電極棒１４ｂを吊
下させ、その電極板１４ａと電極棒１４ｂを検出基板１
４ｃに接続し、電極板１４ａと電極棒１４ｂとの間の静
電容量の変化によってホッパー１３内の水位の変化を無
段階に検出する。あるいは、第４図に示すように、先端
にフロート１４ｄを取付けたアーム１４ｅの支点軸にロ
ータ１４ｆを取付け、これに対し、ホッパー１３にはロ
ータ１４ｆをとり囲むようにステータ１４ｇを配設し、
そのロータ１４ｆとステータ１４ｇとを検出基板１４ｃ
に接続し、ホッパー内の水位の変化によるフロート１４
ｄの上下動による磁界の変化を検出基板１４ｃにより検
出するようにする。ただし、本発明は、第３図、第４図
に示す実施例に限定されるものではない。

次に、第２図を参照しながら第１図に基づき本発明の運
転制御方法の一例を説明する。

第１図に示すように、自動スイッチをオンすると、電磁
弁１１を開いて熱交換器７により加熱された湯をホッパ
ー１３中に注湯し１次いで電動三方バルブ１６を第２図
に示す湯張り側に切替えると共にポンプ１７を駆動して
追焚循環回路の往管３を介して浴槽２中に湯張りする。

本発明においては、前記の如き湯張中、水位センサ１４
′によりホッパーの水位を無段階に検出し、その検出値
に基づきｔ秒後のホッパー水位Ｈｔを予測させる。この
演算および以下述べる制御は、器具に内蔵させたマイコ
ン制御部により行なう。かくして得られた水位Ｈｔとホ
ッパー内の目標制御レベルＭとを比較し、両者が等しい
ときはそのまき浴槽設定水位まで湯張りを継続する。Ｈ
ｔ＞Ｍのときには、両者が等しくなるように流量調整バ
ルブ２２を絞り、Ｈｔ＜Ｍのときには両者が等しくなる
ようにポンプ１７の能力を低下させる。その場合、低下
させるべきポンプ能力とポンプ能力最小値とを比較し、
最小値以上であれば引続きホッパー水位を検出しつ＼湯
張りを続行し、ポンプ能力最小値以下の場合には電動三
方バルブ１６を絞ってＨｔとＭとを一致させる。何れに
しても、本発明においては、前記の如き湯張り中宮に水
位センサ１４′により連続的（無段階）にホッパーの水
位を検出し、例えば他の給湯栓を開くなどしてホッパー
内の水位変化が生じた場合には、これを検出して直ちに
ホッパー内の水位が目標レベルになるように制御する。

かくして、浴槽設定水位まで湯張りしたことを圧力セン
サ１９により検出すると、先ず流量調整バルブ２２を閉
じた後電磁弁１１を閉じる。このようにすると、流量調
整バルブは徐々に閉じられるので。

ウォータハンマー現象が発生するおそれがない。

本発明なおいては、前記の如くして電磁弁１１を閉じた
後も水位センサ１４′によりホッパー内の水位を検出し
、ホッパー水位がゼロであることを検出すると、始めて
電動三方バルブ１６を追焚回路側へ切替え、ポンプ１７
を駆動すると共に循環追焚用熱交換器１８のバーナ（図
示していない）を燃焼させて追焚運転を行ない、浴槽内
の湯温か設定温度に達すると追焚運転を停止させると共
にポンプ１７を停止させて沸き上りを報知させる。

前記第１図に示す本発明の運転制御方法によるホッパー
内の水位変化と、第８図ないし第１２図に示す従来の方
法によるホッパー内の水位変化を比較すると、第７図に
示すとおりである。

第７図において、縦軸はホッパー内の水位、横軸は時間
であって、実線は水位スイッチによる従来の制御曲線、
点線は本発明による制御曲線である。

すなわち、従来は、電磁弁１１を開くとホッパー内の水
位がＡからＢの如く上昇し、その途中からポンプが駆動
されるが、ホッパー内の水位がＨレベル以上になるとＢ
において水位スイッチがこれを検知して電磁弁１１を閉
じる。このためウォータハンマー現象が発生する。次に
、ホッパー内の水位が減少し、Ｈレベル以下になると電
磁弁１１を開き、かくしてホッパー内の水位はＨレベル
とＬレベルの間に保たれる。しかし、その湯張り中に他
の給湯栓が開かれてホッパー内の水位が低下してきても
、Ｌレベルの検出用スイッチが動作するまでは水位低下
を検出することができず、このためＤに示す如くポンプ
に空気を吸い込むようになる。

これに対し、本発明においては、ホッパー内の水位を連
続的に検出しているので、ホッパー内の水位が下降し始
まればこれを直ちに検出し、第７図の点線に示す如く制
御することができる。

第５図は、本発明をタイマーつきの自動風呂装置の制御
に適用した例を示すフローチャートの一例である。すな
わち、この実施例は、リモコンに予約時刻をセットして
おき、タイマー運転スイッチをオンにしておくと、沸き
上り時刻よりＴ分前から追焚運転を行なう自動風呂装置
に適用したもので、基本的には第１図に示す運転制御方
法と同一であるが、ホッパー水位Ｈｔ＝Ｍで湯張り中、
現在の注湯速度と設定水位までの必要注湯量との演算に
より沸き上り時刻−１分で注湯を終了するための注湯速
度■を算出し、現在注湯速度をその算出速度Ｖと一致さ
せるように制御して、正確な予約時刻に沸き上げること
ができるようにしだものである。

本発明は、前記の如く、ホッパー内の水位が目標水位に
なるように制御する所謂フィードフォワード制御を基本
とするものであるが、フィードフォワードのみに限定さ
れるものではなく、現在水位に対するフィードバック制
御を併用することもできる。

第６図はその一例を示すフローチャートである。

第６図において、自動スイッチをオンすると、電磁弁１
１を開いてホッパー中に注湯し、ホッパー内の水位がＭ
レベルに達したことを検知するとポンプを駆動して浴槽
に対する湯張りを行なう。そして、その湯張り中、ホッ
パー内の水位がＨレベル以下であるかどうか、およびＬ
レベル以上であるかどうかを常に監視し、Ｈレベル以上
またＬレベル以下であることを検知すると、流量調整バ
ルブ２２を閉じ、ポンプ１７を停止させてホッパー内の
水位が常にＨレベルとＬレベルの間にあるように制御す
る。浴槽内の水位が設定水位に達したときには、ホッパ
ー水位がゼロになったことを検出した後追焚運転に入る
ことは第１図と同様である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、従来のようなホッ
パー水位の過渡的変化による多様な不具合を防止すると
共に、タイマー運転など更に充実した機能に対応させる
ことができ、さらにホッパー容量を小型化しても安定し
た運転を行なうことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の運転制御方法を示すフローチャート、
第２図は本発明を適用する自動風呂装置の構成を示す図
、第３図および第４図は本発明に使用する無段階水位セ
ンサの一例を示す断面図、第５図はタイマー運転に適用
した例を示すフローチャート、第６図は他の実施例を示
すフローチャートである。第７図は従来の運転方法によ
るホッパー内の水位変化と本発明の運転方法によるホッ
パー内の水位変化の一例を示す図である。第８図は従来
の自動風呂装置の構成を示す図、第９図は第８図に使用
した水位スイッチの構成を示す図。 第１０図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）は第９図の不イッチに
よる検出レベルの説明図、第１１図は従来の水位スイッ
チの他の例を示す図、第１２図は従来の運転制御方法の
フローチャートである。 １・・・器具本体、２・・・浴槽、３・・・循環追焚往
管、４・・・同戻り管、５・・・給水管、６・・・流量
センサ、７・・・給湯用熱交換器、８・・・流水スイッ
チ、９・・・給湯管、１０・・・注湯分岐管、１１・・
・電磁弁、１２・・・注湯管、１３・・・ホッパー、１
４’・・・無段階水位センサ、１５・・・導入管、１６
・・・電動三方バルブ、１７・・・ポンプ、１８・・・
追焚用熱交換器、１９・・・圧力センサ、２０・・・流
水スイッチ、　２１・・・オーバーフロー管、２２・・
・流量調整バルブ。 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、器具本体に給湯用熱交換器と追焚用熱交換器とを具
   備し、その給湯用熱交換器により加熱された湯を給湯水
   路と浴槽水路とを隔離する目的で設けたホッパーを介し
   て追焚循環回路に供給し、該追焚循環回路を経由して浴
   槽中に湯張りするようにした自動風呂装置において、前
   記ホッパーの水位を無段階に検出し、その検出値に基づ
   いて湯張り運転を制御すべくなしたことを特徴とする自
   動風呂装置の運転制御方法。 ２、器具本体に給湯用熱交換器と追焚用熱交換器とを具
   備し、その給湯用熱交換器により加熱された湯を給湯水
   路と浴槽水路とを隔離する目的で設けたホッパーを介し
   て追焚循環回路に供給し、該追焚循環回路を経由して浴
   槽中に湯張りするようにした自動風呂装置において、湯
   張り中の前記ホッパーの水位変化を無段階に検出し、そ
   の検出値に基づいてある時間後のホッパー内の水位を予
   測し、その予測水位と目標水位とを比較し、その比較結
   果に基づいて予測水位と目標水位とが一致するようにホ
   ッパーに対する注湯量または浴槽への湯張り量を制御す
   ることを特徴とする自動風呂装置の運転制御方法。 ３、器具本体に給湯用熱交換器と追焚用熱交換器とを具
   備し、その給湯用熱交換器により加熱された湯を給湯水
   路と浴槽水路とを隔離する目的で設けたホッパーを介し
   て追焚循環回路に供給し、該追焚循環回路を経由して浴
   槽中に湯張りするようにした自動風呂装置において、湯
   張り中の前記ホッパーの水位を無段階に検出し、その検
   出値をあらかじめ設定しておいた上限レベルおよび下限
   レベルと比較し、その比較結果に基づいてホッパー内の
   水位が前記上限レベルおよび下限レベルの中間にあるよ
   うにホッパーに対する注湯量または浴槽への湯張り量を
   制御することを特徴とする自動風呂装置の運転制御方法
   。 ４、ホッパー内の水位がゼロになったことを検知した後
   追焚運転を行なうことを特徴とする、請求項２または３
   に記載の凍結防止機能を有する自動風呂装置の運転制御
   方法。 ５、器具本体に給湯用熱交換器と追焚用熱交換器とを具
   備し、その給湯用熱交換器により加熱された湯をホッパ
   ーおよび追焚循環回路を経由して浴槽中に湯張りするよ
   うに構成し、かつ、前記の湯張り運転を、タイマーにセ
   ットした沸き上り希望時刻に近づくと自動的に行なうよ
   うにした自動風呂装置において、前記ホッパーの水位変
   化を無段階に検出し、その検出値に基づいてホッパーに
   対する注湯量または浴槽への湯張り量を制御し、さらに
   、現在の注湯速度と浴槽設定水位までの必要注湯量との
   演算により必要とする時刻までに注湯を終了するための
   注湯速度を算出し、その算出速度と現在の注湯速度とを
   比較し、両者が不一致のとき注湯速度を算出速度と一致
   せしめるように制御することを特徴とする自動風呂装置
   の運転制御方法。