JPH0752034B2 - 自動湯張り装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、浴槽の水位を検出するための浴槽への温水供
給路あるいは浴槽内の温水循環路に連通した管路に水位
センサが設けられる自動湯張り装置に関する。

［従来の技術］ 浴槽へ湯張りを行う湯張り機能付き給湯器等の自動湯張
り装置では、浴槽の水位を水位センサによって検出し
て、所定の水位になったことを検出して湯張り制御を終
了するものがある。

こうした水位センサには圧力検出素子が備えられ、浴槽
壁に接続された湯張り管や、追焚き等のための風呂循環
管路に設けられた連通口を介して検出される圧力に基づ
いて浴槽の水位を検出するようになっている。

この場合、圧力検出素子としては、半導体結晶の歪みに
応じて抵抗値が変化する半導体素子が用いられる。

そして、半導体素子からは、加える圧力に応じた電圧値
が出力され、その出力から浴槽の水位が検出される。

ここで検出される浴槽の水位は、前述のとおり湯張りを
終了するために用いられることから、湯張りを制御する
マイクロコンピュータでは、半導体素子の出力範囲の中
から、浴槽の水位を検出するために必要な範囲だけにつ
いて読み込みを行い、それ以外の電圧値については、検
出水位の上限値あるいは下限値と同じ水位と見なす。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、浴槽への湯張りを行う自動湯張り装置は、一般
に上水道等から供給される水を加熱するため、湯張りの
開始や終了時に、多少の水撃が生じ易く、そうした衝撃
によって水位センサの半導体素子が不良に発生すること
も考えられる。

このため、半導体結晶の検知部に、直接水が接触しない
ようにするために、例えば、連通口と連通される水位セ
ンサの開口の内側には、開口と検知部との間にシリコン
オイルが充填された隔離通路が設けられているが、長期
に亙る使用においては、不良となることが考えられる。

ところが、湯張り装置では、水位センサで検出される圧
力のうち、浴槽の水位として利用できる範囲についての
み読み込み、それ以外の電圧値については、各限界値と
して読み込まれてしまうため、水位センサが異常となっ
てその出力が最大電圧あるいは最小電圧になった場合
に、水位検出のために必要な上限値あるいは下限値と区
別がつかなくなり、単に水位センサの値が適正な範囲に
あるか否かによる判別では、水位センサの異常を検知で
きないという問題がある。

本発明は、風呂循環回路に連通した水位センサを備えた
自動湯張り装置において、水位センサの状態を監視し、
水位検出に影響があるような不良の発生を速やかに検知
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の第１発明は、加熱手段を備えた熱交換器、浴
槽、ポンプを接続して形成した風呂循環回路に湯張り管
路を接続し、前記浴槽と前記ポンプの吸引側との間の前
記風呂循環回路に連通口を形成するとともに、該連通口
と前記ポンプとの間に第１開閉弁を設け、該第１開閉弁
が閉状態のとき前記連通口を介して検出される前記風呂
循環回路の圧力に基づいて前記浴槽の水位を検出する水
位センサを備え、該水位センサの検出水位に基づいて前
記浴槽への湯張りを制御する自動湯張り装置において、
前記湯張り管路に第２開閉弁を設け、該第２開閉弁を閉
じ且つ前記第１開閉弁を開いて前記ポンプを駆動したと
きの前記水位センサの検出水位に基づいて、前記水位セ
ンサが正常か否かを判別することを技術的手段とする。

本発明の第２発明は、加熱手段を備えた熱交換器、浴
槽、ポンプを接続して形成した風呂循環回路に湯張り管
路を接続し、前記浴槽と前記ポンプの吸引側との間の前
記風呂循環回路に連通口を形成するとともに、該連通口
と前記ポンプとの間に開閉弁を設け、該開閉弁が閉状態
のとき前記連通口を介して検出される前記風呂循環回路
の圧力に基づいて前記浴槽の水位を検出する水位センサ
を備え、該水位センサの検出水位に基づいて前記浴槽へ
の湯張りを制御する自動湯張り装置において、前記開閉
弁を開状態にして前記浴槽へ湯張りを行うとともに、該
湯張り中の前記水位センサの検出水位に基づいて、前記
水位センサが正常か否かを判別することを技術的手段と
する。

［作用］ 本発明の第１発明では、浴槽の水位を検出して湯張り管
路から湯張りが行われる場合には第２開閉弁が開き、ポ
ンプの作動によってあるいは浴槽内にある程度の湯水が
供給された結果、浴槽とポンプの吸引側とが湯水で満た
された後に第１開閉弁が閉じられて、連通口を介して水
位センサに検出される圧力に基づいて浴槽の水位が検出
される。

一方、湯張りが行われない場合、例えば浴槽内に湯水が
あるか否かの判別を行う場合や追焚きの場合には、第２
開閉弁が閉じられ第１開閉弁が開かれてポンプが作動す
る。

このとき、風呂循環回路に設けられた水位センサ側に、
ポンプの吸引側であるため負圧になる。

従って、このように第２開閉弁が閉じ且つ第１開閉弁が
開いてポンプが作動している場合の水位センサの出力
を、ポンプが作動する前、あるいは第２開閉弁が閉じる
前の水位センサの出力と比較したとき、より低い水位を
示す値であれば水位センサには異常がなく、逆に、ポン
プが作動しあるいは第２開閉弁が閉じても、水位センサ
の出力が変化しなかったり、より高い水位を示す出力の
場合には、水位センサあるいはその周辺になんらかの異
常があることを示すものである。

本発明の第２発明では、湯張り動作の際に、連通口とポ
ンプとの間に設けられた開閉弁を開状態にして浴槽へ湯
張りを行う。

この湯張りのとき、風呂循環回路の水位センサ側にも湯
水が供給されるため、水位センサ側の風呂循環回路内の
圧力が高くなるため、水位センサが正常であれば水位セ
ンサの検出水位は、湯張りが行われていない場合に検出
される水位より高くなるばずである。

従って、このとき、水位センサの検出水位が変化しなか
ったり、低い水位に相当する値を示す場合には、水位セ
ンサあるいはその周辺になんらかの異常があることを示
すものである。

［発明の効果］ 本発明の第１発明では、第２開閉弁が閉じ且つ第１開閉
弁が開いてポンプが作動している場合に、水位センサに
よって検出される水位が低くなることを利用して水位セ
ンサの異常を判別するため、水位センサの出力が高くな
っていてマイコンによる読み込みの上限値となっている
場合でも、ポンプの作動によって出力が低下してマイコ
ンによる読み込みの上限値より低くなれば、水位センサ
が正常であり、出力が低下しなければ水位センサに異常
があることが検知できる。

第２発明では、水位センサ側の風呂循環回路からの湯張
りを行う場合には水位センサの検出水位が高くなること
を利用して水位センサの異常を判別するため、水位セン
サの出力が低くなっていてマイコンによる読み込みの下
限値となっている場合でも、湯張りの際に出力が上昇し
てマイコンによる読み込みの下限値より高くなれば、水
位センサが正常であり、出力が上昇しなければ水位セン
サに異常があることが検知できる。

従って、長期に亙る使用において、水位センサの異常を
発見しやすい。

［実施例］ 次に本発明を実施例に基づいて説明する。

第２図は、本発明の湯張り装置としてのガス給湯風呂シ
ステム１である。

ガス給湯風呂システム１は、上水道等の水供給源と接続
される給水管11から供給される水を加熱する給湯熱交換
器12を有する給湯回路10と、浴槽Ｂの追焚きを行うため
の風呂循環回路30からなる。

給水管11には、給湯熱交換器12の下流の出湯管13に接続
されたバイパス管14が接続され、バイパス管14に設けら
れたバイパス電磁弁15が必要に応じて開かれると、給湯
熱交換器12から流出する温水と給水管11から供給される
水とが混合される。

出湯管13には、給水管11から供給される水を調節するた
めの湯量サーボ16が備えられ、出湯管13は湯量サーボ16
の下流で二つに分岐して、一方は給湯管17として図示し
ない幾つかの給湯口と接続され、他方は風呂循環回路30
と接続される湯張り管18となっている。

湯張り管18には、湯張りの指示に応じて開閉される湯張
り弁21が設けられ、さらにその下流には、風呂循環回路
30からの水の逆流を防止するための逆流防止装置22が設
けられている。

逆流防止装置22は、第１逆止弁23の弁体23aが設けられ
た弁室23bに大気開放口24が形成され、大気開放口24を
覆うようにして設けられたホッパ25が第１逆止弁23に併
設され、さらに第１逆止弁23の流出部には第２逆止弁26
が設けられている。

一方、ホッパ25には、外部と連通した外部誘導管25aが
底部からホッパ25内に突出して設けられ、ホッパ25内の
水を排出するための排出口25bが底部に設けられ、排出
口25bは、電磁弁27を介して排出路28が設けられ、排出
路28は、第２逆止弁26の下流側と合流し、第２開閉弁29
を介して風呂循環回路30と接続されている。

風呂循環回路30は、温水が常に同一方向に通過する順方
向管路30aと、湯張り時と追焚き時とで温水の通過方向
が逆になる逆方向管路30bとが浴槽Ｂを介して閉鎖状に
設けられたものである。

順方向管路30aには、湯張り管18側を吸引部31aとするポ
ンプ31と、ポンプ31の吐出部31b側に設けられた風呂熱
交換器32が浴槽Ｂへ向かって順に設けられ、逆方向管路
30bには、第１開閉弁33と水位センサ60とが、浴槽Ｂへ
向かって順に設けられている。

水位センサ60は、第３図に示すとおり、逆方向管路30b
のコーナーに組み込まれたもので、逆方向管路30bに組
み込まれるコーナー部材34には逆方向管路30bと連通す
る連通口34aが形成され、連通口34aには、水位センサ60
を接続するための接続管路34bが上方に向かってコーナ
ー部材34に一体に形成されている。

接続管路34bの内径は、逆方向管路30bあるいはコーナー
部材34の内径より小さく形成されており、接続管路34b
は水位センサ60との間に空気層34Aを形成している。

接続管路34bの上方端には、水位センサ60の開口61が連
通して接続されている。

水位センサ60は、開口61の内側にケーシング62とホルダ
63とによって空気室64が形成され、さらに、ホルダ63に
は、３重の環状溝65と、空気室64と各環状溝65間を連通
する複数の連通通路66とが形成されていて、複数のＯリ
ング67を介してケーシング62内に嵌め合わされている。

環状溝65と連通通路66内には、シリコンオイル68が充填
されており、空気室64から最も遠い環状溝65aには、シ
リコンオイル68を介して空気室64の圧力を検知する圧力
センサ69が備えられている。

圧力センサ69は、半導体の単結晶の歪みに応じて電気抵
抗が変化するピエゾ抵抗効果を利用した半導体拡散抵抗
型の圧力検知素子69aであり、衝撃に対する強度が小さ
いものである。圧力センサ69は、圧力検知部69bが環状
溝65a内のシリコンオイル68の気密に接触して、圧力検
知素子69aへ圧力を伝える。

ここで、圧力センサ69は、検出圧力に応じて０〜12
［Ｖ］の電圧Vpを出力する。

なお、第２図において、35、36、37はサーミスタ、38、
39は流量センサ、40は水流スイッチである。

また、各熱交換器12、32には、それぞれ送風機41、42に
よって燃焼用空気が供給される主バーナ43、風呂バーナ
44が備えられ、各バーナ43、44への燃料供給部43aに
は、燃焼量を調節するために、ガバナ比例弁45、小電磁
弁46、47が備えられており、48は元電磁弁、49は風呂電
磁弁、49aはガバナである。各バーナ43、44には、他
に、図示しない点火電極と炎検知のためのフレームロッ
ドが備えられている。

以上の構成からなるガス給湯風呂システム１は、マイク
ロコンピュータ70を中心として構成された制御装置50に
よって制御される。

制御装置50は、リモコン51の操作状態と上記各サーミス
タ等の検知状態に応じて、各バーナ43、44の燃焼状態と
給湯回路10および風呂循環回路30の各回路を制御する
が、ここでは、水位センサ60の圧力センサ69に出力の読
み込みおよび水位センサ60の異常検知と、湯張り動作に
関する制御についてのみ説明する。

制御装置50では、第１図に示すとおり、水位センサ60に
よる水位検出を行うために、圧力センサ69の出力電圧Vp
を変換する電圧変換器71、電圧変換器71により変換され
た電圧Vcをデジタル信号に変換するAD変換器72が設けら
れており、AD変換器72のデジタル信号から浴槽Ｂの水位
を検出する。

ここで、第４図に示すとおり、圧力センサ69から出力GV
pされる０〜12［Ｖ］の電圧のうち、１〜4.6［Ｖ］の電
圧部分を電圧変換器71によって０〜2.5［Ｖ］に変換す
る。

このとき、圧力センサ69による4.6［Ｖ］以上の出力電
圧Vpは、すべて2.5［Ｖ］に変換し、同様に、圧力セン
サ69による０〜１［Ｖ］の出力電圧Vpについては、すべ
て０［Ｖ］とする。

これに、平屋から２階建ての通常の建物において設定さ
れる浴槽Ｂの水位に対応した圧力が、圧力センサ69の出
力Vpとしては１〜4.6［Ｖ］の範囲内に現れるととも
に、浴槽Ｂ内の水位レベルに関して、AD変換器72を介し
て十分な分解能を有して検出するために必要な電圧の範
囲に基づいて決定されてものである。

AD変換器72では、電圧変換器71の出力電圧Vcを256分割
して各電圧Vcをデジタル信号に変換する。

水位センサ60による水位検出に関して、以上の構成を有
する制御装置50において、マイコン70では、後述する湯
張り動作においては、水位センサ60の検出水位が高くな
るか否か、また、風呂循環回路30内の湯水を循環して湯
水の有無を判別する水判定においては、検出水位が低く
なるか否かによって、それぞれ水位センサ60が異常であ
るか否かを判別する。

次に湯張り動作について説明する。

リモコン51によって湯張りが指示されて、第２開閉弁2
9、湯張り弁21が順に開くと、給湯回路10では、給水管1
1から供給される水が給湯熱交換器12で加熱され、温水
は湯張り弁21、逆流防止装置22、第２開閉弁29を通過し
て風呂循環回路30へ流入する。

このとき、第１開閉弁33は閉じられており、温水は順方
向管路30aのみから浴槽Ｂへ供給される。

湯張り弁21が開いてから所定時間後に第１開閉弁33が開
くと、温水は逆方向管路30bへも流入し、順方向管路30a
と逆方向管路30bの両方から浴槽Ｂへ供給される。

ここで、水位センサ60は、コーナー部材34の接続管路34
bを介して逆方向管路30bの上方に配置されているため、
逆方向管路30bが温水で満たされても接続管路34b内には
空気層34Aが維持され、接続管路34b内に入り込むことが
ないため、水位センサ60の空気室64へ温水が流入するこ
とがない。

また、このとき、湯張り管18からの温水は、順方向管路
30aによって浴槽Ｂへ供給されているため、逆方向管路3
0bへの流入圧力は湯張り開始初期と比べて遥かに小さい
ため、水位センサ60への影響は少ない。

また、このとき、水位センサ60の検出水位は、流入水圧
によって実際の浴槽Ｂの水位より高く検出される。

従って、このとき、検出水位が高くなれば、水位センサ
60には異常がないことが判別され、高くならない場合に
は、水位センサ60が異常でなることが判別される。

特に、湯張りを開始する前の検出水位が、電圧変換器72
の出力Vcとして０［Ｖ］として現れる場合には、圧力セ
ンサ69の出力Vpが丁度１［Ｖ］であるのか、圧力センサ
69の異常によって０［Ｖ］になっている場合であるのか
の判別ができないが、本実施例では、湯張りを行うとき
に、検出水位が、電圧変換器72の出力Vcとして０［Ｖ］
より大きくなれば異常ではなく、電圧変換器72の出力Vc
として０［Ｖ］のままである場合には、圧力センサ69す
なわち水位センサ60が異常であることが分かる。

リモコン51で指示された水位に対応した水量が浴槽Ｂ内
へ供給されると、湯張り弁21が閉じられて一旦温水の供
給が停止し、このとき、第２開閉弁29も閉じられる。

その後、第１開閉弁33が開いた状態でポンプ31が駆動さ
れ、浴槽Ｂ内に温水があるか否かの水判定が行われる。

浴槽Ｂの栓の閉め忘れがない場合には、ポンプ31が作動
すると水流スイッチ40によって水流が検知される。

またこのとき、水位センサ60の出力が検出される。

この場合、ポンプ31の作動によって逆方向管路30b側で
は負圧になっているため、水位センサ60が正常であれば
その出力はより低い水位を示す値に変化する。

従って、このときの水位センサ60の出力Vpに基づいて、
水位センサ60が異常であるか否かを判別する。

特に、水判定を開始する前の検出水位が、電圧変換器72
の出力Vcとして2.5［Ｖ］として現れる場合には、圧力
センサ69の出力Vpが丁度4.6［Ｖ］であるのか、圧力セ
ンサ69の異常によって12［Ｖ］になっている場合である
のかの判定ができないが、本実施例では、水判定を行う
ときに、検出水位が、電圧変換器72の出力Vcとして2.5
［Ｖ］より小さくなれば異常ではなく、電圧変換器72の
出力Vcとして2.5［Ｖ］のままである場合には、圧力セ
ンサ69すなわち水位センサ60が異常であることが分か
る。

ここで、水位センサ60に異常がなければ、その後、第１
開閉弁33が閉じられて、水位センサ60の検出水位が指示
された水位か否かが判別される。

指示された水位に満たない場合には、第２開閉弁29が開
かれ、再び湯張り弁21が開かれて湯張りが再開される。

このときには、順方向管路30aからのみ温水の供給が行
われ、第１開閉弁33は閉じられたままで、逆方向管路30
bからの温水の供給は行われず、逆方向管路30bは、水位
検出のために温水が満たされたままである。

水位センサ60で検出される水位が、リモコン51によって
指示された水位になると、湯張り弁21が閉じられて、湯
張り制御を終える。

逆に、水位センサ60に異常があると判別された場合に
は、その旨をリモコン51で表示、あるいはブザー等で報
知する。

湯張り制御を終えた後には、逆流防止装置22内に残った
水を回収するために、ポンプ31が作動する。

このとき、電磁弁27が閉じた状態では、弁室23b内の水
が第２逆止弁26を介して回収され、電磁弁27を開いた状
態では、ホッパ25内の水が回収され、それぞれ浴槽Ｂ内
へ送られる。

逆流防止装置22内の水の回収が終わると、第２開閉弁29
が閉じられて、その後、保温制御を行う。

以上のとおり、本発明では、水位センサ60が異常である
か否かを、水位検出による湯張りを行う前の浴槽Ｂ内の
湯水の有無を判別する際に行うため、誤った水位による
湯張りが行われることがない。

また水位センサ60は、湯張りに使われる風呂循環回路30
の連通口34aに対して上方に接続管路34bを介して配置さ
れているため、風呂循環回路30との間の空気層34Aを維
持することができる。また、浴槽Ｂが、２階等の高所に
設置されていて、風呂循環回路30内の圧力が高くなって
いても、風呂循環回路30の温水は、接続管路34bの空気
層34Aで遮られるため、水位センサ60の空気室64へ流入
することがなく、シリコンオイル68が水で洗われること
がない。

従って、長期に亙って水位センサ60の検出を用いること
ができる。

また、本実施例では、湯張り開始初期には、順方向管路
30aのみから浴槽Ｂへ湯張りが行われ、その後、逆方向
管路30bへ供給されるため、風呂循環回路30への温水の
流入時に、水位センサ60に衝撃が加わることがなく、ま
た、一旦温水の供給が始まると、順方向管路30aと逆方
向管路30bとの二つの管路を通過するため、流路抵抗が
小さくなり流量を多くすることができ、湯張り時間を短
縮することができる。

上記の実施例では、水位センサ60の異常判別を、水位検
出による湯張りの前のみに行うようにしたが、追焚きを
行う場合や、保温動作の際に行ってもよい。

本実施例では、逆流防止装置のホッパに電磁弁を備えた
ものを示したが、電磁弁の代わりに逆止弁を備えたもの
でもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すガス給湯風呂システムの
制御装置における水位検出に係る構成を示すブロック
図、第２図は実施例を示すガス給湯風呂システムの概略
構成図、第３図はガス給湯風呂システムにおける水位セ
ンサおよびその取り付け構造を示す断面図、第４図は水
位センサの出力電圧と電圧変換器の出力電圧との関係を
示す特性図である。 図中、１……ガス風呂給湯システム（自動湯張り装
置）、18……湯張り管、29……第２開閉弁、30……風呂
循環回路、31……ポンプ、32……風呂熱交換器（熱交換
器）、33……第１開閉弁（開閉弁）、34a……連通口、4
4……風呂バーナ（加熱手段）、60……水位センサ、Ｂ
……浴槽。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱手段を備えた熱交換器、浴槽、ポンプ
   を接続して形成した風呂循環回路に湯張り管路を接続
   し、前記浴槽と前記ポンプの吸引側との間の前記風呂循
   環回路に連通口を形成するとともに、該連通口と前記ポ
   ンプとの間に第１開閉弁を設け、該第１開閉弁が閉状態
   のとき前記連通口を介して検出される前記風呂循環回路
   の圧力に基づいて前記浴槽の水位を検出する水位センサ
   を備え、該水位センサの検出水位に基づいて前記浴槽へ
   の湯張りを制御する自動湯張り装置において、 前記湯張り管路に第２開閉弁を設け、該第２開閉弁を閉
   じ且つ前記第１開閉弁を開いて前記ポンプを駆動したと
   きの前記水位センサの検出水位に基づいて、前記水位セ
   ンサが正常か否かを判別することを特徴とする自動湯張
   り装置。
2. 【請求項２】加熱手段を備えた熱交換器、浴槽、ポンプ
   を接続して形成した風呂循環回路に湯張り管路を接続
   し、前記浴槽と前記ポンプの吸引側との間の前記風呂循
   環回路に連通口を形成するとともに、該連通口と前記ポ
   ンプとの間に開閉弁を設け、該開閉弁が閉状態のとき前
   記連通口を介して検出される前記風呂循環回路の圧力に
   基づいて前記浴槽の水位を検出する水位センサを備え、
   該水位センサの検出水位に基づいて前記浴槽への湯張り
   を制御する自動湯張り装置において、 前記開閉弁を開状態にして前記浴槽へ湯張りを行うとと
   もに、該湯張り中の前記水位センサの検出水位に基づい
   て、前記水位センサが正常か否かを判別することを特徴
   とする自動湯張り装置。