JP3987271B2 - 浴槽水位制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、浴槽水位を設定水位等に制御する浴槽水位制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、浴槽の水位は、圧力センサを用いて検出することができる。この圧力センサの検出圧力は、管路に流れる水流によって変動する。例えば、浴槽には2本の追焚管路が接続されているが、その一方の管路に圧力センサを取り付け、その他方の管路を通じて上水を浴槽に供給し、給水時の水流の影響を回避することが行われている。
【0003】
浴槽の水位制御は、追焚循環路に上水を供給した後、循環ポンプに呼び水を行い、圧力センサが取り付けられている管路側に上水を流し、浴槽と圧力センサとを水を介在させて連結することにより、浴槽内の水位を表す圧力を圧力センサに作用させる。このときの検出圧力は初期水位圧力としてメモリに記憶し、他方の管路から給水を再開する。浴槽の循環口に水位が達すると、検出圧力値が上昇し、この圧力上昇から循環口が水没したことを確認することができる。ここで、給水を停止し、圧力センサ側の管路に給水を行い、又は、ポンプ循環を行って管路内の残留空気を排出させる。そして、循環口が完全に水没したことを表す水位圧力をメモリに記憶する。この検出位置を浴槽底面からの特定水位として設定水位までの差を演算し、再び一方の管路から給水を行う。設定水位を表す圧力値を検出したとき、給水を停止する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、圧力センサの検出圧力を用いて浴槽の水位制御を行う場合には、浴槽の水位圧力を圧力センサに作用させることが必要であり、圧力センサ側の管路内の空気を水位検出の度に排出することが必要となる。この空気排出には、配管内に水を封止するために複数の三方弁や四方弁の使用が必要となり、流路切換えに合わせて給水用開閉弁を開閉することが必要である。開閉弁の駆動はモータによって行われ、また、開閉弁の開度状態の検出も必要となる。このように空気排出を行うためには、複雑な制御機構が必要となり、そのための部品点数も多く、また、その制御動作時間が沸上げ時間を遅延させる原因になる。
【0005】
そこで、本発明は、水位制御の簡略化及び迅速化を実現した浴槽水位制御装置を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の浴槽水位制御装置は、給水量を計測する水量センサ(給水量センサ46)、追焚循環路に作用する圧力を検出する圧力センサ(24)、給水制御をする制御手段(制御部100)を備え、検出圧力に応じて給水を制御し、浴槽(4)の循環口(循環接続具10)が水没する基準水位までの第1の水量(Q1 )と、基準水位(h1 )から設定水位(hset )までの第2の水量(Q2 )、基準水位と設定水位との水位差(h2 )を記憶し、浴槽内の現在の水位に応じて浴槽に第1の水量、第2の水量又は現在水位から設定水位までの不足水量を前記浴槽に給水させて水位制御の簡略化及び迅速化を実現している。
【0007】
請求項1に係る本発明の浴槽水位制御装置は、浴槽(4)の循環口(循環接続具10)を通じて前記浴槽に給水する浴槽水位制御装置であって、前記浴槽の前記循環口から浴槽水を追焚用熱交換器(16)に導き、該追焚用熱交換器を通過した前記浴槽水を前記浴槽の前記循環口から前記浴槽内に戻す管路(戻り管12)にポンプ(18)を接続し、該ポンプによって前記浴槽水を循環させる追焚循環路と、給水管(27)に接続されるとともに前記追焚循環路に連結されて給湯用熱交換器(28)が設置され、前記追焚循環路からの前記浴槽水の逆流を阻止する逆止弁(44)が設置され、前記給水管からの上水を前記給湯用熱交換器を経て前記追焚循環路から前記浴槽に流し込む給水管路(給湯管26)と、前記給水管路に設置され、前記浴槽に給水される給水量を計測する水量センサ(給水量センサ46)と、前記追焚循環路に設けられ、前記追焚循環路を通して前記浴槽の水位圧力を受け、前記浴槽内の水位を表す圧力を検出する圧力センサ(24)と、前記給水管路に設置されて給水量を制御する水量制御弁(36)と、前記給水管路に設置されて給水を制御する給水弁(40)と、前記給水により前記循環口が水没する水位より僅かに高い水位を基準水位、前記浴槽に設定される水位を表す設定水位、前記循環口を水没させるまでの給水量を第1の水量、前記基準水位から前記浴槽に設定される前記設定水位に到達させるまでの給水量を第2の水量とし、前記基準水位と前記設定水位との水位差を求め、前記基準水位、前記設定水位、前記第1の水量、前記第2の水量、前記水位差を記憶手段に記憶させ、給水開始時の検出圧力が前記基準水位を超えているか否かを判断し、前記検出圧力が前記基準水位を超えていない場合には前記給水弁を開いて前記第1の水量を給水し、前記水量制御弁を制御することにより、前記基準水位から前記第2の水量を供給し、そのときの検出水位及び前記水位差から不足水量を求め、その不足水量を前記給水管路から前記浴槽に給水させ、また、給水開始時の前記検出圧力が前記基準水位を超えている場合には、前記給水弁を開くとともに前記水量制御弁を制御することにより、現在水位から前記設定水位までの不足水量を前記給水管路から前記浴槽に給水させる制御手段(制御部100)とを備え、前記制御手段は、前記圧力センサの検出圧力に基づいて給水を制御する場合には、最大流量より低い所定流量に制限して前記浴槽に給水し、前記第1及び第2の水量に基づいて給水を制御する場合には、最大流量で前記浴槽に給水し、前記水量制御弁により前記浴槽への給水流量を規制して前記給水流量と給水中の検出圧力により前記浴槽内の静止圧力値を演算し、この静止圧力値を用いて給水を制御することを特徴とする。
【0008】
このような構成により、圧力センサの検出圧力から浴槽側の静止圧力値を演算し、浴槽の特定位置に設置された循環口が水没する基準水位まで給水し、かつ基準水位を制御基準として設定水位までの水位制御を行う。この水位制御に基づき基準水位までの水量と設定水位までの水量を計測するとともに記憶し、検出圧力による水位制御から水量値による制御に移行させることができる。また、静止圧力値を検出して設定水位までの不足水量を演算し、給水制御することができる。この結果、水位制御を給水圧力の変動誤差が少ない水量センサに依存でき、最大流量にて給水し、浴槽水位を速やかに設定水位に到達させることができる。この結果、循環管路の流路切換弁等を省略しても正確な水位制御が実現でき、設定水位に到達できるとともに、水位制御のための構成を簡略化することができる。
給水による圧力変動誤差の影響を抑制可能な最大流量に制限し、所望の水位に制御することができる。また、水量センサによる制御に移行させて最大流量にて給水し、所望の水位に制御することができ、また、給水に追焚循環路の圧力損失を緩和するため、複数の管路を使用して給湯量を増大させることができる。
給水による圧力変動誤差の影響を抑制可能な最大流量に制限して所望の水位に制御することができる。また、水量センサによる制御に移行させて最大流量にて給水し、所望の水位に制御することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1及び図2は本発明の浴槽水位制御装置の一実施形態を示し、図1は給湯・追焚装置の配管構成、図2はその給湯・追焚制御部を示している。
【0012】
給水、給湯及び浴槽水の追焚を行う給湯・追焚装置2には浴槽4の浴槽水5を追焚きする追焚部6と、上水Wを浴槽4に給水、又はその給水を加熱して給湯する給湯部8とを備えている。
【0013】
追焚部6には、浴槽4の循環口である循環接続具10と熱交換器16とを戻り管12及び往き管14の2本の管路を以て接続して追焚循環路が構成されている。この追焚循環路には、ポンプ18による送水速度を高め、浴槽水5の撹拌力を確保するために、比較的細い金属管が用いられている。戻り管12には、浴槽水5を搬送するためのポンプ18、このポンプ18によって発生した循環流水の有無を確認し、ポンプ18の動作確認、浴槽水5の有無を検出する手段としての流水スイッチ20、循環する浴槽水5の温度を検出する温度センサ22、浴槽4内の水位圧力を検出する圧力センサ24が設けられるとともに、給湯部8側の給湯管26が直結されている。
【0014】
また、給湯部8には、給水管27から供給される上水Wを加熱する熱交換器28、給水温度を検出する給水温センサ30、給水量を検出する給水量センサ32、熱交換器28の出湯温度を検出する出湯温センサ34、給水流量を所定流量に規制する水量制御弁36が設けられている。給湯管26には、台所、洗面台、シャワー等、温水HWの外部給湯を行うための管路38が分岐される。給湯管26には浴槽4への給水又は給湯を行う給水弁40、上水Wと浴槽4側とを縁切りするホッパ、バキュームブレーカ等の縁切り装置42、追焚部6側のポンプ18の圧力による湯水の逆流を阻止する逆止弁44、浴槽4側への給水量を検出する給水量センサ46が設けられている。
【0015】
熱交換器16、28には、燃料ガスGを燃焼させて加熱する加熱手段としてバーナ48、50が設置され、バーナ48及び50には燃料管52を通して燃料ガスGが供給される。この燃料管52には元弁54が設けられ、バーナ48側には開閉弁56、バーナ50側には開閉弁58及び比例弁60が設けられている。また、バーナ48、50の火口部分には燃料ガスGに点火する点火プラグ62、64が設けられている。
【0016】
そして、給湯・追焚制御部は、図2に示すように、給湯及び追焚の各制御を司る制御部100を備えており、この制御部100は、検出データ及びプログラムデータを演算し、制御出力を出力する制御演算部102を備えている。この制御演算部102には演算制御を行うCPU104、動作プログラムや動作基準データを格納した読出し専用のメモリであるROM106、演算データやセンサからの検出値、演算データの記憶を行う書換え可能なメモリであるRAM108、電圧等のアナログデータをデジタルデータに変換するアナログ・デジタル(A/D)変換器110、入力インターフェイスとしての入力ポート112、出力インターフェイスとしての出力ポート114が設けられている。
【0017】
A/D変換器110にはセンサの出力電圧を増幅してA/D変換範囲である上限値と下限値とを決定する検出範囲設定回路116が設けられ、この検出範囲設定回路116には圧力センサ24、給水温センサ30、出湯温センサ34、温度センサ22等の各種センサが接続され、検出出力が加えられている。入力ポート112には検出回路118を通して給水量センサ32、46、流水スイッチ20が接続されている。また、出力ポート114には駆動回路120を通して元弁54、開閉弁56、58、比例弁60、点火プラグ62、64、給水弁40、水量制御弁36、ポンプ18が設けられている。また、入力ポート112には受信回路122、出力ポート114には送信回路124が接続されており、受信回路122及び送信回路124は有線、無線により外部リモコン装置130と連係し、燃焼制御データ、浴槽の各種制御データ、各種設定データ、故障情報、時刻等のデータ交換が行われる。
【0018】
外部リモコン装置130には給湯温度、追焚温度、水位、時間、沸上げ時刻等の設定データや、運転待機、自動湯張り運転、足し湯運転、追焚運転等の動作指令を入力するためのスイッチ132が設けられるとともに、各種設定データや制御部100から送信された燃焼制御、水位制御、故障情報等の各種動作状態を文字、図形等により表示する表示手段として液晶、蛍光表示管、LED等からなる表示器134が設けられている。
【0019】
次に、動作を説明すると、図3は、浴槽4への給水(給湯を含む)を示す。給水弁40を開くと上水Wが熱交換器28を経て給湯管26から戻り管12を経て浴槽4に流れ込むとともに、戻り管12から熱交換器16を経て往き管14から浴槽4に流れ込み、即ち、2本の管路を通じて浴槽4に給水される。浴槽4への給水量は給水量センサ46により計測される。給水量センサ46は水流により羽車が回転するときのパルスを制御演算部102にて計数し、給水流量と給水量を演算計測する。また、給水量センサ46の検出出力を監視し、水量制御弁36を動作させて所定の給水流量に制御することができる。
【0020】
浴槽4又は浴槽4外への給水が給水量センサ32の検出出力から確認されると、点火プラグ64を放電させ、元弁54及び開閉弁58を開き、比例弁60を着火開度に動作させることにより、燃料ガスGがバーナ50に供給され、燃焼が開始される。熱交換器28からの出湯温度を検出して設定温度と比較し、設定温度と一致するように比例弁60の開度を調整することにより、バーナ50の燃焼量が調整される。また、制御演算部102にて給水温度と設定温度から設定温度に燃焼制御可能な最大給水流量QMAX が演算される。この最大給水流量QMAX に一致するように給水量センサ32で検出される給水流量を確認しながら水量制御弁36の開度調整が行われる。この場合、所望の給水流量に調整することもできる。また、外部からの給湯要求に応じた給湯が行われるときには給水量センサ32の検出出力により、また、浴槽4に給水するときには給水量センサ46の検出出力により、水量制御弁36を所望の水量に制御するようにしてもよい。
【0021】
戻り管12又は往き管14の何れか一方のみを使用した場合には、圧力損失が高く、しかも、ポンプ18による送水速度を高め、浴槽水5の撹拌力を確保するために細い金属管を用いているため、よりその損失が大きくなり、給水流量が大幅に制限される。そこで、給湯管26から戻り管12及び往き管14の双方を使用して給水を行うことにより、給水能力を高めるとともに、圧力損失を軽減し、給水量を増大させている。
【0022】
給水時、圧力センサ24が取り付けられた戻り管12に給水が通過するため、その検出圧力は浴槽4の水位に相当する静止圧力値に給水増加分が加算された値を呈し、また、流水の影響によりその値は大きく変動し、正確な値が得られない。この検出圧力は、水位制御に用いることができない。そこで、水量制御弁36を動作させて給水による圧力変動を抑制できる最大給水流量QMAX に制限するとともに、検出圧力の値から給水増加分を除くことにより、浴槽4の水位に相当する静止圧力値を求めて、この値を水位制御に使用する。
【0023】
圧力センサ24の検出圧力から給水による変動誤差の除去には例えば、次のような手法を取る。即ち、正確な静止圧力値を演算するには、所定時間毎にA/D変換器110から検出圧力の値をサンプリングし、それをRAM108に記憶させる。RAM108には複数の検出圧力データを記憶するエリア、例えば、そのデータを10個まで格納可能な記憶エリアが確保され、サンプリング毎にそのデータが順次に記憶エリアに格納される。そして、サンプリング毎に記憶エリア内の最先に記憶された検出圧力が最新の検出圧力に書き換えられるようにして順次データ更新が行われる。これらデータ群中、検出圧力の最大値と最小値を除いた残り8個のデータから平均値を求めて変動誤差分を排除し、これを検出圧力としてRAM108に記憶し、この検出圧力値から静止圧力値を演算し、これを水位制御に使用する。
【0024】
浴槽4は、家屋の1階、2階等の任意の高さに設置されるので、これに対応するため、浴槽4の循環口である循環接続具10と圧力センサ24との最大高度差を例えば、約5mとする。この最大高度差に相当する圧力センサ24の出力電圧範囲を検出範囲設定回路116によって所定電圧範囲内に出力されるように増幅して水位計測の上限値と下限値を設定する。この検出範囲設定回路116から出力される所定電圧範囲を8ビットのA/D変換器110により分解してデジタル値に変換する。A/D変換器110の分解能は、約2cmの水位である。この分解能における水位差を大きく設定すれば、サンプリング時の圧力変動量が平滑化される。圧力センサ24の検出圧力はA/D変換によってデジタル値に変換された後、RAM108の記憶エリアに格納されて平均値が求められる。この平均値である検出圧力から給水変動値を表すA/D変換データの値が減算され、静止圧力値を表すA/D変換データDxが記憶され、水位制御に使用される。
【0025】
浴槽4の循環接続具10は浴槽4の底面から所定の位置に取り付けられており、この取付位置が水位計測の基準となる。この基準として取付位置は、圧力センサ24の検出圧力によって検出でき、その検出圧力を用いて設定水位への制御が可能である。そこで、外部リモコン装置130より送られてきた設定水位データと循環接続具10の水位から水位差を演算し、その水位差分に相当するA/D変換値を演算し、基準水位から給水を行えば設定水位に制御することができる。例えば、基準水位に相当するA/D変換値をD50とすると、設定水位までの水位差が40cmであれば、A/D変換値が20だけ増加するD70を検出するまで給水すればよい。また、検出水位のA/D変換値がD60であれば、循環接続具10からの水位差が20cmであることが算出できる。このように、循環接続具10の位置の検出圧力は、設定水位への制御や水位制御の演算に必要な水位差の算出に利用することができる。
【0026】
なお、戻り管12内への空気混入による検出誤差を排除するため、循環接続具10を完全に水没させた位置を基準水位としている。水位上昇に伴い、循環接続具10が水没し始めると、検出圧力値が上昇を始める。水位を所定量上昇させて循環接続具10を水没させ、これを基準水位とする。即ち、循環口の位置より△h上昇させた水位を基準水位h1 として設定している。したがって、設定水位hset から基準水位h1 (循環接続具10の循環口を表す水位+△h)までの水位差h2 を求めて水位制御が行われる。
【0027】
また、水位制御において基準水位h1 までの第1の水量Q1 (基準水量)と、基準水位h1 から設定水位hset までの第2の水量Q2 を記憶し、これを次回の湯張り制御に使用する。このとき、追焚循環路の2本の管路から最大給水流量QMAX にて給水し、湯張り時間を短縮することができる。
【0028】
次に、図4は、浴槽水5の追焚制御を示している。浴槽水5の温度が設定温度未満のとき、設定温度Tset に回復させるため追焚運転が行われる。ポンプ18の駆動によって循環流水が発生し、これは流水スイッチ20により確認される。流水検出の後、元弁54及び開閉弁56を開いて燃料ガスGをバーナ48に供給し、点火プラグ62を放電させて追焚燃焼を開始する。ポンプ18によって圧送される湯水が熱交換器16により加熱されて浴槽4内に還流し、浴槽水5が撹拌されて均一に沸き上げられる。浴槽4内の浴槽水5の温度は温度センサ22によって検出される。この検出温度が外部リモコン装置130で設定されている設定温度Tset に到達すると、開閉弁56及び元弁54を閉じるとともに、ポンプ18を停止させる。
【0029】
ポンプ18によって浴槽水5を充分に撹拌できる流水速度を得るため、戻り管12及び往き管14は給湯管26より比較的細い管路を使用しているため、ポンプ18によって循環流水を発生させると追焚循環路から給湯管26側に逆流する力が作用する。給湯管26には逆止弁44及び縁切り装置42が設けられ、ポンプ18による湯水の逆流が阻止される。
【0030】
次に、図5は、給湯・追焚装置2の水位制御における圧力値、水位及び水量の推移を示している。初期の湯張り運転命令により給水弁40が開かれ、水位に対応する水量を計測する初期運転モードが開始される。水位が基準水位に到達する前に、静止圧力値を求めるために用いられる圧力の検出が行われ、時間t1 の間、水量制御弁36を動作させて給水流量q1 に制限し、このときの給水圧力p1 を検出する。続いて時間t2 の間、水量制御弁36を動作させて給水流量q2 に変更し、このときの給水圧力p2 を検出する。給水流量q2 は圧力検出の際、給水変動による誤差を抑制できる最大給水流量である。この後、式(1)より静止圧力値Pが演算され、a点より静止圧力値Pによる水位制御に移行する。
【0031】
P=p2 −(p2 −p1 )/(q2 2 −q1 2 )・・・・(1)
【0032】
給水によって浴槽4の水位が循環接続具10に到達すると、給水圧力及び静止圧力値が上昇を開始する。ここから△hだけ水位を上昇させる。時間t3 が経過し、b点の循環接続具10の水没位置に相当する圧力値P3 ’に到達したとき、給水を停止する。この給水停止により圧力変動が鎮静化し、圧力センサ24にはc点に示す圧力値P3 が検出される。時間t4 の間、演算静止圧力値P3 ’と静止圧力値P3 との誤差△Cを演算し、この演算結果を補正値としてRAM108に記憶する。以後、式(1)で求めた静止圧力値に補正値△Cを加えて静止圧力値Pを求め、これを水位制御に用いる。
【0033】
また、基準水位h1 と圧力値P3 はRAM108に記憶するとともに、ここまでの総給水量、即ち、第1の水量Q1 をRAM108に記憶する。以後、この第1の水量Q1 が基準水量となる。
【0034】
そして、時間t4 が経過したら給水を再開し、引き続き、給水流量q2 に制限して給水変動を抑制できる最大給水流量QMAX で給水を行う。時間t5 が経過して設定水位hset より所定水位h4 低い水位に相当するd点に到達したとき、給水を停止し、基準水位h1 からd点までの水位差h3 と水量Q3 をRAM108に記憶する。
【0035】
時間t6 の間、d点の水位から設定水位hset までの不足水量Q4 を演算し、最大給水流量QMAX にて時間t7 の間で給水し、浴槽4の水位を設定水位に制御する。設定水位までの不足水量を既に得られているデータから演算し、給水後に実際の静止圧力値と比較して設定水位に到達したか否かを確認する。設定水位hset までの不足水量Q4 は式(2)を用いて演算する。
【0036】
Q4 =(hset −h4 )×Q3 /h3 ・・・・(2)
【0037】
水量Q4 を給水した後、設定水位hset に到達したかどうかを確認する。設定水位に到達していなければ水位差に相当する水量を演算して給水を行う。これを設定水位hset に到達するまで繰り返し、やがて水位はe点に到達する。そこで、基準水位h1 から設定水位hset までに計測された水量Q3 と水量Q4 とを加算して第2の水量Q2 を求め、水位差h2 とともにRAM108に記憶する。以後、水位差h2 と水量Q2 が水位制御の演算パラメータとして使用される。このように、圧力センサ24の検出圧力、即ち、検出水位に基づく水位制御から設定水位までの不足水量を求めて給水する水量制御に切り換え、変動誤差を排除して正確に設定水位hset までの給水量を計測することができる。
【0038】
次に、制御動作を説明すると、図6は、水位制御のフローチャートを示している。ステップS1に示すルーチンでは初期設定運転を行うか否かを判定する。初期設定は新設時の試運転時、停電時、又は制御基板の交換時等のRAM108に記憶された水位、水量等の各種計測データが消失されたときに実行される。この初期設定運転を行わない場合、即ち、外部リモコン装置130の運転待機スイッチ(スイッチ132)の入力検出に基づき、制御部100が制御動作状態になったとき、RAM108の各種計測データを正常に読み込むことができる場合には、ステップS7の通常水位制御モードに移行する。
【0039】
ステップS2のルーチンでは初期設定モードに移行する。この初期設定モードでは、圧力センサ24の検出圧力に基づいて基準水位h1 、設定水位hset に給水を制御する。運転待機状態においてROM106に格納された初期設定水位hset =0が読み出されて外部リモコン装置130に転送され、これが表示器134に表示される。この状態で設定スイッチ(スイッチ132)を操作することにより、任意の設定水位hset に変更し、それを設定することができる。そして、自動湯張りスイッチ(スイッチ132)の入力と共に設定水位hset への水位制御が開始される。
【0040】
ステップS3では圧力センサ24の検出圧力により基準水位h1 に給水制御するとともに、水量Q1 を計測する。この場合、給水流量q1 からq2 に段階的に変化させ、このとき、検出圧力値p1 、p2 をサンプリングしてRAM108に記憶するとともに、静止圧力値Pを演算する。以後、時分割されて検出される検出圧力の値から静止圧力値Pを演算するとともに、基準水位h1 に給水制御し、圧力値P3 及び水量Q1 を記憶する。なお、外部への給湯が行われた結果、浴槽4への給水量が所定の流量q1 又はq2 に満たない場合がある。この場合には、初期設定モードをキャンセルした上、ROM106に記憶されている水量Q1 及び水量Q2 に基づいて浴槽4に給湯して湯張りを終了する。
【0041】
ステップS4では設定水位hset より水位h4 だけ低い水位(h3 +h1 )を目標水位として給水を行う。この目標水位は設定水位に応じて決定された水位である。このとき、給水流量q2 にて給水する。また、水位制御と同時に給水量を計測し、給水停止とともに、水量Q3 及び基準水位からの水位差h3 をRAM108に一時的に記憶する。また、設定水位まで給水した後、RAM108に水位差及び給水量を記憶してもよい。
【0042】
ステップS5では、設定水位hset までの不足水量Q4 を演算し、給水制御を行う。不足水量Q4 は式(2)から算出する。このとき、最大給水流量QMAX に水量制御弁36を制御して給水する。給水終了後、再び圧力センサ24より静止圧力値Pを検出し、設定水位hset に到達しているか否かを確認する。設定水位に達していなければ不足水量を給水し、設定水位に到達するまで繰り返す。
【0043】
ステップS6では基準水位h1 から設定水位hset までの各給水量を加算して水量Q2 を求め、RAM108に記憶する。また、基準水位h1 から設定水位hset までの水位差h2 も同様にRAM108に記憶する。これら水量Q2 及び水位差h2 は、次回の給水から設定水位までの不足水量の演算に使用される。
【0044】
ステップS7は通常水位制御モードを示し、このモードでは水量Q1 、Q2 及び水位差h2 を制御パラメータとして最大給水流量QMAX にて給水制御する。
【0045】
ステップS8では基準水量としての水量Q1 の給水制御であるか否かを判定する。水量Q1 の給水制御の場合、即ち、圧力センサ24による検出水位が基準水位h1 より低いとき、又は、ポンプ18を駆動して流水スイッチ20により循環流水が検出されなかったときには、浴槽4内に浴槽水5が無いものと仮定してステップS9に移行して水量Q1 の給水制御を行う。また、水量Q1 の給水制御でない場合、即ち、浴槽4内の水位が設定水位未満で基準水位を越えていたとき、又は、ポンプ18による循環流水が確認できたときにはステップS12に移行する。
【0046】
ステップS9では水量Q1 を給水する。給水流量は水量制御弁36により最大給水流量QMAX に調整されている。このため、速やかに基準水位まで給水を制御することができる。
【0047】
ステップS10では、制御水量としての水量Q2 の給水制御を行うか否かを判定する。水量Q2 の給水制御の場合、即ち、水量Q1 の給水により基準水位±αを越えていなければ浴槽4内には残水が無かったと判断し、ステップS11に移行する。さらに、設定水位hset が変更され、制御水量により設定水位を再現できないときもステップS11に移行する。また、水量Q2 の給水制御でない場合、即ち、基準水位±αを越えていたときには水量Q1 に浴槽4内の残水が加算されたものと判断し、ステップS12に移行する。
【0048】
ステップS11では、水量Q2 を最大給水流量QMAX にて給水し、迅速に設定水位hset に到達させる。
【0049】
また、ステップS12では圧力センサ24より検出された静止圧力値より設定水位までの水位差hxを演算し、水量Q2 及び水位差h2 から不足水量Qxを演算する。
【0050】
Qx=(hset −hx)×Q2 /h2 ・・・・(3)
この不足水量Qxに応じて最大給水流量QMAX にて給水することにより、浴槽4の水位が設定水位hset に制御される。
【0051】
なお、初期設定モードを複数回繰り返し、各検出圧力、水位差、水量等の平均値を求めて給水変動誤差分を排除して、通常水位制御モードでの水位制御パラメータとして使用してもよい。また、各種計測値が複数回一致するまで初期設定モードを繰り返してもよい。また、設定水位の変更毎に初期設定モードを動作させて各設定水位毎に計測した水量をデータ群としてRAM108に記憶、保持させてもよい。
【0052】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、次のような効果を奏する。
a 圧力センサによる正確な検出を維持するため追焚循環路と給水経路との流路を切り換える切換弁が不要化でき、構成の簡略化に寄与することができる。また、切換え動作による給水時間を節約でき、その分だけ湯張りの迅速化を図ることができる。
b 給水による検出圧力の変動を除いた静止圧力値を演算により求めて水位制御を行うことができ、追焚循環路における圧力損失の影響を回避して湯張り制御を行うことができる。
c 圧力センサによる水位制御の後、計測誤差の少ない水量による水位制御に移行することにより、確実に設定水位を再現することができ、最大給水流量により給水できるため、速やかに湯張りを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の浴槽水位制御装置の一実施形態である給湯・追焚装置を示す配管構成図である。
【図2】給湯・追焚装置の給湯・追焚制御部を示すブロック図である。
【図3】浴槽への給湯動作を示す図である。
【図4】浴槽水の追焚動作を示す図である。
【図5】水位制御における圧力、水位及び水量の推移を示すグラフである。
【図6】水位制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
2 給湯・追焚装置
4 浴槽
5 浴槽水
10 循環接続具(循環口)
12 戻り管
14 往き管
24 圧力センサ
36 水量制御弁
46 給水量センサ
100 制御部(制御手段)
Claims (1)
- 浴槽の循環口を通じて前記浴槽に給水する浴槽水位制御装置であって、
前記浴槽の前記循環口から浴槽水を追焚用熱交換器に導き、該追焚用熱交換器を通過した前記浴槽水を前記浴槽の前記循環口から前記浴槽内に戻す管路にポンプを接続し、該ポンプによって前記浴槽水を循環させる追焚循環路と、
給水管に接続されるとともに前記追焚循環路に連結されて給湯用熱交換器が設置され、前記追焚循環路からの前記浴槽水の逆流を阻止する逆止弁が設置され、前記給水管からの上水を前記給湯用熱交換器を経て前記追焚循環路から前記浴槽に流し込む給水管路と、
前記給水管路に設置され、前記浴槽に給水される給水量を計測する水量センサと、
前記追焚循環路に設けられ、前記追焚循環路を通して前記浴槽の水位圧力を受け、前記浴槽内の水位を表す圧力を検出する圧力センサと、
前記給水管路に設置されて給水量を制御する水量制御弁と、
前記給水管路に設置されて給水を制御する給水弁と、
前記給水により前記循環口が水没する水位より僅かに高い水位を基準水位、前記浴槽に設定される水位を表す設定水位、前記循環口を水没させるまでの給水量を第1の水量、前記基準水位から前記浴槽に設定される前記設定水位に到達させるまでの給水量を第2の水量とし、前記基準水位と前記設定水位との水位差を求め、前記基準水位、前記設定水位、前記第1の水量、前記第2の水量、前記水位差を記憶手段に記憶させ、給水開始時の検出圧力が前記基準水位を超えているか否かを判断し、前記検出圧力が前記基準水位を超えていない場合には前記給水弁を開いて前記第1の水量を給水し、前記水量制御弁を制御することにより、前記基準水位から前記第2の水量を供給し、そのときの検出水位及び前記水位差から不足水量を求め、その不足水量を前記給水管路から前記浴槽に給水させ、また、給水開始時の前記検出圧力が前記基準水位を超えている場合には、前記給水弁を開くとともに前記水量制御弁を制御することにより、現在水位から前記設定水位までの不足水量を前記給水管路から前記浴槽に給水させる制御手段と、
を備え、前記制御手段は、
前記圧力センサの検出圧力に基づいて給水を制御する場合には、最大流量より低い所定流量に制限して前記浴槽に給水し、前記第1及び第2の水量に基づいて給水を制御する場合には、最大流量で前記浴槽に給水し、
前記水量制御弁により前記浴槽への給水流量を規制して前記給水流量と給水中の検出圧力により前記浴槽内の静止圧力値を演算し、この静止圧力値を用いて給水を制御することを特徴とする浴槽水位制御装置。
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-
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