(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給湯用熱交換器と、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弁と、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して設けたバイパス路と、追焚用熱交換器を有し浴槽内の湯を追焚きする追焚き回路と、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、バイパス路に設けたバイパス弁は全開にされる一方、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弁によって制限し、該流量調整弁によって一定流量以下に制御された水を前記追焚き回路の往路及び復路に両搬送し、一定量を浴槽に落とし込んだのち循環ポンプを運転して水流スイッチによって残水の有無を判断するための循環判定を行い、その後浴槽断面積を求め、これらを複数回繰り返して風呂試運転による水位設定を終了するように制御することを特徴とする自動風呂装置。
【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に、本発明は、給湯用熱交換器と、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弁と、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して設けたバイパス路と、追焚用熱交換器を有し浴槽内の湯を追焚きする追焚き回路と、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、バイパス路に設けたバイパス弁は全開にされる一方、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弁によって制限し、該流量調整弁によって一定流量以下に制御された水を前記追焚き回路の往路及び復路に両搬送し、一定量を浴槽に落とし込んだのち循環ポンプを運転して水流スイッチによって残水の有無を判断するための循環判定を行い、その後浴槽断面積を求め、これらを複数回繰り返して風呂試運転による水位設定を終了するように制御することを第１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。
【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２４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（Ｓ１）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ＬＢよりも下の水位となるように一定量ｑｏ（例えば、１０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ｑ1 （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１０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ｑ1 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（Ｓ９）。
【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（Ｓ１０）。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１８、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（Ｓ２０）、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（Ｓ２４）。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、（ｈ2 −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ｈ2 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 （＋ｑ1 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 （＋ｑ1 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、Ｈｓ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ｑ3 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（Ｓ３５）、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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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