JPH0933107A - 湯水残量計測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】浴槽１の湯水１１を熱交換器３に循環させ温度
センサ４１により検知される湯水１１の温度上昇速度か
ら湯水１１の残量を求め湯張り機構６から湯を浴槽１内
に自動補給する際に、熱交換器３への湯水１１の循環流
量が少ないほど上記求められた残量を多くする補正を行
う。 【効果】吐出口７２からの吐出速度が遅いため浴槽１内
に拡散せず吸込口７１へショートサーキットする湯の流
れが生じても湯水１１の残量を正確に求めることがで
き、湯張り機構６から湯を自動補給しても浴槽１から湯
水１１が溢れない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、浴槽に自動的に設
定水位まで湯張りを行う機能を有する風呂給湯器等の加
熱循環システムに用いられ、浴槽内の湯水残量を計測す
る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】浴槽に自動的に設定水位まで湯張りを行
なう場合には、浴槽内に湯水が残っていると浴槽の規定
容量から湯水残量を引いた差分の容量の湯を浴槽に給湯
する必要がある。ところで、風呂給湯器は循環ポンプを
用いて浴槽内の湯水を熱交換器に循環させて加熱するよ
うに構成されている。この場合、熱交換器を介して湯水
に伝達される熱量が一定であれば、湯水残量が少ないほ
ど湯水温度の上昇は速くなる。従って、湯水への伝達熱
量と浴槽内の湯水温度の上昇速度との相関関係から湯水
残量を知ることができる。そこで、従来は熱源の発熱量
と熱交換器の効率とから循環する湯に伝達される熱量を
求めると共に、浴槽内の湯水温度の上昇速度を熱交換器
の上流側の循環経路に設けた温度センサにより検知し
て、湯水残量を計測している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法により
湯水残量を求める場合、熱交換器を通過して加熱された
湯が浴槽内に戻ると、浴槽内の湯水と完全に混ざり合い
全体に均一な温度になった状態でその一部が再び熱交換
器へ循環されることを前提としている。ところが、実際
には循環路の上流端である吸込口と下流端である吐出口
とは浴槽の内壁の比較的近接した位置に設けられる場合
が多く、このように循環路の吸込口と吐出口とが近接配
置されると、熱交換器を通って加熱された湯水が吐出口
から浴槽内に吐出されても、浴槽内の湯水と完全に混ざ
り合う前に吸込口から循環路に吸い込まれ、いわゆるシ
ョートサーキットと呼ばれる現象が生じる。一方、湯水
の温度は熱交換器より上流の循環路内に設けた温度セン
サにより検知しており、このようにショートサーキット
が生じると該温度センサは浴槽内の湯水より高い温度を
検知し、浴槽内の湯水残量を実際の湯水残量より少なく
計測する傾向が生じる。そして、実際の湯水残量より少
なく計測された湯水残量に基づいて給湯を行うと、給湯
量が必要以上に多くなり浴槽から湯水が溢れるという不
具合が生じる。

【０００４】そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、浴
槽内の湯水残量を正確に計測し得る方法を提供すること
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
に本発明は、循環路を介して浴槽の湯水を加熱する熱交
換器と浴槽内の湯水を循環させる循環ポンプとを備えた
加熱循環システムに用いられ、熱交換器より上流に位置
するように循環路内に設けた温度センサが検知する湯水
温度の上昇速度と熱交換器を介して上記湯水に伝達され
る熱量とから浴槽内の湯水残量を求める方法において、
上記循環路の循環流量を検知し、該循環流量が少ないほ
ど上記湯水残量を多くする補正を行うことを特徴とす
る。

【０００６】実際に配管を行うと、各施工状態の相違に
より配管抵抗が異なり循環流量が相違する場合が生じ
る。循環路の内径が同一であればれば循環路内の循環流
量が少ないほど循環流速が遅くなる。該循環流速が遅い
と熱交換器を通って加熱された湯が吐出口から浴槽内に
戻る際に浴槽内への吐出速度が遅くなるため加熱された
湯が浴槽内に十分に拡散されず循環路の吐出口近傍に滞
留する。一方、循環路の吸込口は上記のごとく該吐出口
の近傍に設けられているため、浴槽内に拡散せずに循環
路の吐出口から吸込口へとショートサーキットする湯の
量が多くなる。従って、循環路内の流量が少ないほどシ
ョートサーキットする湯量が増え、温度センサで検知さ
れる湯水の温度上昇速度が早くなり実際の湯水残量より
湯水残量が少ないと測定することになる。そこで、循環
路内の流量を検知し、該流量が少ないほど測定される湯
水残量を増加する補正を行い、計測される湯水残量を実
際の湯水残量に近づけるようにした。

【０００７】尚、循環路中に羽根車等の可動部を用いた
流量計を介設して循環流量を検知するようにしてもよい
が、浴槽内の湯水にはごみや毛髪等の異物が混入するこ
とが多いため可動部に引っ掛かり流量計が機能しなくな
る場合が生じる。ところで、熱交換器を介して湯水に伝
達される熱量が一定であれば循環流量が少ないほど熱交
換器の上流側の湯水温と下流側の湯水温との温度差が大
きくなる。そこで、循環路中に流量計を設けることなく
上記温度差と上記熱量とから循環流量を求めるようにし
た。

【０００８】

【発明の実施の形態】１は浴槽であり、内部に湯水１１
を有している。該湯水１１は熱源であるバーナ２によっ
て加熱されるものであり、熱媒ポンプ３１によって循環
される水を熱媒とし、気−液型の熱交換器２１によって
熱媒を加熱し、液−液型の熱交換器３に供給する。一
方、浴槽１内の湯水１１は循環ポンプ４によって熱交換
器３内を循環するように構成されている。そして、該熱
交換器３に循環される湯水１１の入口温度と出口温度と
は各々温度センサ４１・４２によって検知される。とこ
ろで、熱媒は熱交換器３に供給され浴槽１内の湯水１１
を加熱するだけではなく、循環路８の途中で床暖房用の
温水マット５に分岐され室内暖房としても使用される。
該温水マット５による暖房のオンオフは開閉弁５１によ
って行なうものであり、開閉弁５１を開弁すると温水マ
ット５に熱媒が供給され室内暖房が行なわれ、また開閉
弁５１を閉弁すると温水マット５への熱媒の供給が禁止
され、熱媒は全て熱交換器３に供給される。また、温度
センサ４２と浴槽１との間には開閉バルブ６１を介して
湯張り機構６が接続されており、開閉バルブ６１を開弁
すると湯張り機構６により加熱された湯が浴槽１へ供給
され、自動的に浴槽１への湯張りが行なわれるように構
成されている。

【０００９】上記構成において、湯張り機構６を用いて
自動的に湯張りを行なうに際し、湯張り機構６によりど
のくらいの量の湯を浴槽１に追加するかを決定するた
め、浴槽１内に湯水１１がどのくらい残っているかを知
る必要がある。

【００１０】熱交換器３を介して湯水１１に伝達される
熱量をＱ（Ｋｃａｌ／ｍｉｎ）とし、温度センサ４１に
より検知される浴槽内の湯水１１の温度上昇速度をＶｔ
（℃／ｍｉｎ）とすると、湯水１１の残量Ｗ（ｌ（リッ
トル））は、 Ｑ＝Ｗ・Ｖｔより Ｗ＝Ｑ／Ｖｔ ・・・（１） で表される。尚、浴槽１内の湯水温は上記のごとく熱交
換器３の上流側に設けた温度センサ４１で検出するの
で、浴槽１内に温度センサを設けなくてもよい。

【００１１】但し、循環ポンプ４による循環流量Ｍは配
管抵抗等の影響を受け易く、同一のポンプを使用しても
配管状態によってその循環流量Ｍが相違する場合があ
る。循環路の配管径は同一であるため、このように循環
流量Ｍが相違すると循環流速が相違することになる。即
ち、配管抵抗が小さく循環流量Ｍが多い場合には循環流
速が速く、配管抵抗が大きく循環流量Ｍが少ない場合に
は循環流速が遅いことになる。一方、浴槽１内の湯水１
１が循環路に吸い込まれる吸込口７１と循環路から浴槽
１内へと吐出される吐出口７２とは比較的近接して設け
られており、循環流速が遅い場合には吐出口７２から浴
槽１内へ吐出された湯が浴槽１内に拡散する前に吸込口
７１に吸い込まれる割合が増加する。すると、温度セン
サ４１が検知する温度は浴槽１内の湯水１１の実際の温
度より高温になる。そのため上記温度上昇速度Ｖｔが大
きくなり、上記（１）式より残量Ｗは実際の残量より少
なく演算される。該演算結果に基づいて湯張りを行えば
必要以上の量の湯が追加され、浴槽１から湯水１１が溢
れる場合が生じる。

【００１２】吐出口７２から吐出された湯が浴槽１内に
拡散する前に吸込口７１に吸い込まれる、いわゆるショ
ートサーキットは吐出口７２からの湯の吐出速度が遅い
ほど多くなる。従って、循環流量を検知し上記（１）式
により演算される残量Ｗを循環流量に基づいて補正すれ
ばよい。尚、湯水１１の循環路中に流量計を介設して循
環流量を検知するようにしてもよいが、浴槽１内の湯水
１１にはごみや毛髪等の異物が混入することが多いため
流量計が機能しなくなる場合が生じる。そこで、例えば
風呂の追焚き単独運転時のように暖房運転が行なわれて
いない状態で、両温度センサ４１・４２の検知温度差Δ
ｔ（℃）を基に循環流量ｑ（ｌ／ｍｉｎ）を以下の
（２）式により求め、ＥＥＰＲＯＭ（消去可能な電気的
書換式読取専用メモリ）等の記憶手段に記憶させること
とした。但し、ｃは比熱（Ｋｃａｌ／ｌ・℃）である。
尚、暖房運転が行なわれていない状態で循環流量ｑを求
めるのは、温水マット５へ熱媒が流れていると、熱交換
器３を介して湯水１１に伝達される熱量が変動し、ｑを
求めることができないからである。

【００１３】 ｑ＝Ｑ／（Δｔ・ｃ） ・・・（２） そして、該循環流量ｑを基に補正係数Ｋを求め、該補正
係数Ｋを上記残量Ｗにかけて補正することとした。該補
正係数Ｋは例えば図２に示すように、循環流量ｑが最小
値（３（ｌ／ｍｉｎ））の場合に最大値（１．５４）に
なり、循環流量ｑが増加するに伴って減少し、所定の循
環流量（１２（ｌ／ｍｉｎ））を超えるとＫ＝１として
実質的に補正しないようにした。尚、図２に示した循環
流量ｑと補正係数Ｋとの関係は吸込口７１と吐出口７２
との位置関係や形状、あるいは浴槽１１の大きさ等によ
り決定されるものであり、図２に示した数値を変更した
り、ｑの増加に対してＫが直線的に減少するのではなく
Ｋ＝１に漸近する曲線状に減少するように設定してもよ
い。

【００１４】尚、暖房運転と風呂の追焚き運転とが同時
に行われている場合、熱交換器３を介して湯水１１に伝
達される熱量Ｑは温度センサ４１・４２の検知温度差Δ
ｔと循環流量ｑとを基に求められる。この場合の湯水残
量の補正は補正係数Ｋを残量Ｗにかけて補正してもよい
が、循環流量ｑを補正して結果的に湯水残量が補正され
るように算出してもよい。また、上記実施形態では液−
液型の熱交換器３を用いて熱媒を介して湯水を加熱する
ものを示したが、気−液型の熱交換器を用いて熱媒を介
さずに湯水を熱源により直接加熱するようにしても良
い。

【００１５】ところで、上記実施形態では熱源としてバ
ーナを用いたが、電気式のヒータ等のその他のものを熱
源として使用してもよい。

【００１６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、循環路を介して熱交換器に循環される流量が
配管状態等により増減しても浴槽内の湯水残量を正確に
計測することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の構成を示す図

【図２】循環流量ｑと補正係数Ｋとの関係を示す図

【符号の説明】

１ 浴槽 ２ バーナ ３ 熱交換器（液−液型） ４ 循環ポンプ ５ 温水マット ６ 湯張り機構 １１ 湯水 ４１ 温度センサ ４２ 温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 弘之 愛知県名古屋市中川区福住町２番26号 リ ンナイ株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 循環路を介して浴槽の湯水を加熱する
   熱交換器と浴槽内の湯水を循環させる循環ポンプとを備
   えた加熱循環システムに用いられ、熱交換器より上流に
   位置するように循環路内に設けた温度センサが検知する
   湯水温度の上昇速度と熱交換器を介して上記湯水に伝達
   される熱量とから浴槽内の湯水残量を求める方法におい
   て、上記循環路の循環流量を検知し、該循環流量が少な
   いほど上記湯水残量を多くする補正を行うことを特徴と
   する湯水残量計測方法。
2. 【請求項２】 上記熱交換器の上流における湯水の温
   度と下流における湯水の温度との温度差と、上記熱交換
   器を介して湯水に伝達される熱量とから上記循環流量を
   求めることを特徴とする請求項１記載の湯水残量計測方
   法。