(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浴槽水をポンプにより循環回路内に循環させつつ、その循環水を加熱して浴槽に戻す強制循環式風呂釜に用いられ、上記風呂釜の非運転時に、上記循環回路の雰囲気温度が所定値以下に低下した場合、上記ポンプを駆動して上記浴槽水を上記循環回路内で循環させて凍結防止を行なう凍結防止装置において、
上記凍結防止時におけるポンプの駆動電圧を、上記浴槽水の循環が確保される予め設定された最低電圧に切り換えるとともに、該最低電圧でポンプを駆動しても循環水流が検知されないときは、ポンプの駆動電圧を段階的に増大させつつ循環水流の有無を判断し、循環水流が検出されたときの駆動電圧を上記最低電圧として決定することを特徴とする風呂釜の凍結防止装置。
【請求項２】
請求項１記載の風呂釜の凍結防止装置において、
上記ポンプは、位相角制御によりその駆動電圧が切り換えられ、上記最低電圧が決定された時の位相角の設定を記憶することを特徴とする風呂釜の凍結防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は強制循環式風呂釜の凍結防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、強制循環式風呂釜の凍結防止は、凍結防止用サーモスイッチにより循環回路の雰囲気温度の低下を検出し、所定温度以下になった時に、ポンプを起動して浴槽の水又は湯（以下浴槽水と呼ぶ）を風呂釜の熱交換器に循環させるものがある。また、ポンプが自吸式ポンプの場合には、内部に呼び水を保有しているので、浴槽水がないときでも、この呼び水の凍結を防ぐために自吸式ポンプを空運転するものもある。あるいは特開平４−３３２３３７に開示されたように、ポンプ自身に凍結防止用ヒータを備え、浴槽に浴槽水がある時はその浴槽水を循環させるが、浴槽に浴槽水がない時には、ポンプを停止させ凍結防止用ヒータをオンさせるものもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ポンプは循環加熱運転時と同じように駆動しているため、必要以上に駆動用のモータ回転数や循環する水の流量が多く、その結果うなり音等の騒音が大きいという問題があった。また、空運転をするタイプのものでは、回転音が大きい。そればかりでなく回転数が多いまま長時間駆動するとポンプ内の呼び水が減少してしまう。これを解決した凍結防止用ヒータを備えたタイプのものは、新たに凍結防止用ヒータを部品として追加して組み付ける必要があり、コストアップとなる。
本発明の凍結防止装置は、上記課題を解決し、簡易な構成で騒音を小さくするとともに消費電力を節約することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の第１の風呂釜の凍結防止装置は、浴槽水をポンプにより循環回路内に循環させつつ、その循環水を加熱して浴槽に戻す強制循環式風呂釜に用いられ、上記風呂釜の非運転時に、上記循環回路の雰囲気温度が所定値以下に低下した場合、上記ポンプを駆動して上記浴槽水を上記循環回路内で循環させて凍結防止を行なう凍結防止装置において、上記凍結防止時におけるポンプの駆動電圧を、上記浴槽水の循環が確保される予め設定された最低電圧に切り換えるとともに、該最低電圧でポンプを駆動しても循環水流が検知されないときは、ポンプの駆動電圧を段階的に増大させつつ循環水流の有無を判断し、循環水流が検出されたときの駆動電圧を上記最低電圧として決定することを要旨とする。
【０００５】
また、本発明の第２の風呂釜の凍結防止装置は、第１の風呂釜の凍結防止装置において、上記ポンプは、位相角制御によりその駆動電圧が切り換えられ、上記最低電圧が決定された時の位相角の設定を記憶することを要旨とする。
【０００６】
【作用】
上記構成を有する本発明の第１の風呂釜の凍結防止装置は、雰囲気温度が所定値以下に低下した時にポンプを運転して凍結防止をする。その時、ポンプの駆動電圧を循環水が確保される予め設定された最低電圧に切り換えて運転をする。つまり、ポンプの回転数や循環水の流量を最小限まで低下させて運転するので、うなり音等の騒音を最小限まで低減することができる。また、その時のポンプの電力消費も最小で済む。
さらに、予め設定されていた最低電圧でポンプを駆動しても循環水流が検知されないときは、ポンプの駆動電圧を段階的に増大させつつ循環水流の有無を判断し、循環水流が検出されたときの駆動電圧を最低電圧として決定する。
【０００７】
また、本発明の第２の風呂釜の凍結防止装置は、ポンプは、位相角制御によりその駆動電圧が切り換えられ、最低電圧が決定された時の位相角の設定を記憶していく。
【０００８】
【実施例】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の風呂釜の凍結防止装置の実施例について説明する。
図１は一実施例としての給湯付自動風呂釜の概略構成図である。給湯付自動風呂釜１（以下、単に風呂釜１と呼ぶ）は、外部配管１０により浴槽４と接続され浴槽水を循環加熱する循環加熱回路２と、浴槽４及び一般給湯回路１９に給湯する給湯回路３と、両回路の動作を制御するコントローラ７とからなり、器具の下部には器具内雰囲気温度を検出するサーモスイッチ６を備える。
循環加熱回路２は、ファン２４により燃焼用空気が供給される燃焼室２２と、燃焼室２２内でガスを燃焼させるバーナ２３と、浴槽水を循環させる釜内循環路２７と、その循環水をガス燃焼により加熱する熱交換器２１と、バーナ２３へのガス供給路であるガス導管１７と、ガス流路の開閉をおこなうガス電磁弁２６と、ガス圧を一定にするガスガバナ２５と、図示しない点火装置等とからなる。
この釜内循環路２７には、浴槽水を強制的に循環させるポンプ８と浴槽水の循環の有無を検出する水流スイッチ９と湯温を検出するサーミスタ２８とが設けられる。なお、ポンプ８は自吸式ポンプであって、起動時に使用する呼び水を常時内部に保有する構成となっている。
【０００９】
給湯回路３は、ファン３４により燃焼用空気が供給される燃焼室３２と、燃焼室３２内でガスを燃焼させるバーナ３３と、水入口より供給された水をガス燃焼により加熱する熱交換器３１と、バーナ３３へのガス供給路であるガス導管３７と、ガス流路の開閉を行なうガス電磁弁３６と、ガス量を制御する比例制御弁３５と、図示しない点火装置等とからなる。水入口には水ガバナー３８とその下流にあって水の流れを検知する給湯水量センサー３９が設けられ、熱交換器３１下流から一般給湯回路１９と枝分かれして循環加熱回路部２へとむかう出口パイプ１８には、加熱後の湯温を検出するサーミスタ３０と出湯量を検出する落とし込み水量センサー１１と出湯通路の開閉をおこなう給湯用電磁弁１２とが設けられる。
【００１０】
コントローラ７は、循環加熱制御，自動給湯制御等を行なうもので、図示しない周知の算術論理演算回路を構成するＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭと、各種センサからの信号を入力する入力インタフェースと、各種のアクチュエータに駆動信号を出力する出力インタフェース等から構成される。
図１においては、サーモスイッチ６及びポンプ８のみの入出力関係を示し他は省略している。このコントローラ７には、遠隔操作用のリモコン５が接続される。
【００１１】
浴槽４への給湯は、リモコン５の自動給湯スイッチ（図示略）の操作により開始される。まず、自動給湯スイッチを押して給湯用電磁弁１２を開けるとともに、給湯水量センサー３９の信号によりファン３４が回転し、続いてガス電磁弁３６を開き、バーナ３３に燃料ガスを供給して燃焼開始する。
サーミスタ３０の検出温と設定温との偏差に基づいて、比例制御弁３５開度とファン３４の回転数を調整し出湯温度をフィードバック制御することにより、出湯温を一定に保つ。こうして、落とし込み水量センサー１１で検出した水量が設定水量になると給湯用電磁弁１２を閉じ給湯を停止する。
その後、ポンプ８を回転させて湯の循環を開始し、水流スイッチ９にて湯の循環を確認すれば、ファン２４を駆動するとともにガス電磁弁２６を開けバーナ２３に燃料ガスを供給する。サーミスタ２８にて湯温を検出し設定温度に達すると、ポンプ８を停止してガス電磁弁２６を閉じ消火する。
【００１２】
次に風呂釜１の凍結防止処理について図２のフローチャートを用いて説明する。
まず、風呂釜１の器具内雰囲気温度が所定温度まで低下しているかどうかをサーモスイッチ６により確認し、所定温度以下の場合（Ｓ１，ＹＥＳ）には、コントローラ７により、ポンプ８を位相角（以後αで表現する）０度（α＝０゜）に設定して運転を開始する（Ｓ２）。
位相角制御においては、位相角をα＝０゜からα＝１８０゜まで変化させると、ポンプ８への駆動電圧は定格電圧から０Ｖにまで減少する。本実施例では、αを０゜，５０゜，７０゜，９０゜，９５゜，９８゜の６種類の値を使用することにより、ポンプ８の駆動電圧を切り換える。従って、ステップ２においては、まず最初にフルパワーで回転させることになる。その時、浴槽４に浴槽水があり、水流スイッチ９により１０秒間継続して安定した浴槽水の循環を確認すると（Ｓ３，Ｓ４，ＹＥＳ）次のステップ５に移る。
ステップ５では、以前に位相角を記憶しているかどうかを確認し、記憶していた位相角があれば（Ｓ５，ＹＥＳ）、その記憶していた位相角に変更して（α＝０゜→記憶値）ポンプ８を駆動する（Ｓ６）。位相角を記憶していない場合（Ｓ５，ＮＯ）には、とりあえずα＝９８゜を記憶し（Ｓ９）、その記憶値に変更して（α＝０゜→９８゜）駆動する（Ｓ６）。なお、本実施例のテストの結果、位相角９８゜を越えた設定（例えば１１０゜とか１２０゜）では、ポンプ８を回転させることができないことがわかっているので、このαの設定では、最小パワーで駆動することになる。
こうして水流スイッチ９により浴槽水の循環を確認している時は（Ｓ７，ＹＥＳ）、そのまま運転を続行し、サーモスイッチ６により器具内雰囲気温度の上昇を検出する（Ｓ２０，ＹＥＳ）とポンプ８の運転を停止し（Ｓ２１）、ステップ１に戻る。つまり、器具内雰囲気温度が所定温度以下になると、いったん位相角α＝０でポンプ８を駆動して水流を確認した後、記憶していた位相角αでポンプ８を凍結防止運転し、所定温度に戻ると停止するのである。
【００１３】
ステップ６において、以前に記憶していた位相角で運転しても、水流スイッチ９による浴槽水の循環を確認しない場合（Ｓ７，ＮＯ）には、ステップ３０の処理に移行し、ポンプ８の駆動電圧の設定を位相角０度（α＝０゜）に戻して（回転数は増加する）運転し、以後の処理で、ポンプ８が回転可能な最低電圧（位相角）を決定する。
これは、以前に位相角を記憶していないのでとりあえずα＝９８゜で駆動しようとしたがポンプ８が回転しない場合である。又は、以前に位相角を記憶していても、ポンプ８の経年変化による摺動部の磨耗により摺動抵抗が増加したり、雰囲気温度がさらに低下することにより摺動部の潤滑油の粘性が高くなったりしてその位相角の設定では、ポンプ８を駆動，回転させることができない場合である。
従って、再びα＝０゜で駆動して、水流スイッチ８により浴槽水の循環を１０秒間継続して確認してから（Ｓ３１，Ｓ３２，ＹＥＳ）、以前に記憶していた位相角の値を１段階だけダウンした値（例えば以前にα＝９０゜を記憶している場合は、α＝９０゜→７０゜）に更新し（Ｓ３３）、更新した位相角の設定でポンプ８を駆動する（Ｓ３４）。つまり、前回の運転時に比べてポンプ８の出力を１段階だけアップして運転し、摺動抵抗の増加した分だけ補正をする。こうすることにより、ポンプ８の寿命を延ばし、摺動抵抗増加による影響を軽減する。以後、ステップ２０へと移る。
また、以前に位相角を記憶しておらず、とりあえずα＝９８゜に設定して（Ｓ９）駆動しようとしてもポンプ８が回転しない場合に、ステップ３３で１段階だけ（α＝９８゜→９５゜）出力を増しても、いぜんとしてポンプ８が回転せず浴槽水を循環できないケースがある。つまり、ステップ３４→２０→７と移動した時、ステップ７で水流スイッチ９がオンしない（Ｓ７，ＮＯ）時は、再びステップ３０に移行し、ステップ３０→３１→３２→３３の処理を繰返して、α＝９８゜→９５゜→９０゜と順番に駆動パワーをアップしていく。そして、ステップ７で循環水を確認すると（Ｓ７，ＹＥＳ）はじめてこのループを抜け、ステップ２０に移る。こうして、ポンプ８は、回転可能な最低電圧（位相角）を決定し、その時の位相角の設定を記憶するとともに、その記憶した位相角の設定に基づいて凍結防止運転をすることとなる。
【００１４】
ステップ３で、水流スイッチ９により浴槽水の循環を確認しない場合（つまり浴槽４に水または湯が張られていない場合）は、まずタイマー（図示略）を起動させる。３分経過してもその状態が続く場合（Ｓ１５，ＹＥＳ）は、α＝９０゜にてポンプ８を回転させる。この場合は、浴槽３に浴槽水がないので循環水がなく、ポンプ８が空回転する。ポンプ８は自吸式ポンプであって、呼び水を内部に保有しており、循環水がない場合でも、この呼び水を凍結させないようにする必要があるので出力の少ないα＝９０゜を選択して運転を続行する。同様にして、サーモスイッチ６により雰囲気温度の上昇を確認すると（Ｓ１１，ＹＥＳ）、ポンプ８の運転を停止し（Ｓ１２）、ステップ１の処理に戻る（Ｓ１）。
【００１５】
また、先に述べたステップ３０に続く処理においても、循環水のなくなるケースが考えられる。すなわち、ステップ３０で位相角を変更し（α＝記憶値→０゜）３分間継続してフルパワーで運転しても、なお水流スイッチ８による浴槽水の循環を確認しない場合（Ｓ３１，Ｓ２９）である。つまり、途中で循環水が無くなった場合、ステップ１０に移行してポンプ８を空回転させる（Ｓ８）。空回転にあたっては、回転に伴う騒音を低下させるためにステップ１０で位相角の設定を変更する（α＝０゜→９０゜）。
【００１６】
この風呂釜１によれば、ポンプ８駆動電圧位相角の設定を徐々に変化させて、浴槽水の循環が確保される最低電圧時の位相角の設定を決定，記憶する。そうして、この記憶された位相角の設定でポンプ８を駆動することにより、ポンプ８は最小能力で浴槽水を循環させて凍結防止用の運転を行なうことができる。そのため、ポンプ８の回転数や循環水の流量が増加すると急激に大きくなるうなり音等の騒音を、最小限まで低減することができる。また、ポンプ８の運転に消費する電力も最小にできる。
【００１７】
また、循環水が無い場合であっても、ポンプ８を回転して、ポンプ８内に保有する呼び水の凍結を防止する。この時、フルパワーではなく、駆動電圧の位相角を所定設定値にして、低回転数で運転する。
このため、ポンプ８は必要以上に回転数が増加しないので、こうした場合においても、回転に伴う騒音を押えることができる。
以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々なる態様で実施し得ることは勿論である。
例えばポンプ８の回転数は、駆動電圧位相角の設定を変更して増減したが、それとは違い、ポンプ８を駆動するモータに直流モータを使用するとともに、コントローラにパルス発生部を設け、このパルス発生部において作られたパルス信号のデューティ比を調整することにより、ポンプ８の駆動電圧をＰＷＭ制御して行なってもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の風呂釜の凍結防止装置は、ポンプを運転して凍結防止をする時、ポンプを浴槽水の循環が確保される最低電圧で運転するので、うなり音等の騒音を最小限まで低減することができる。そのため、たいへん使いやすく、ポンプの電力消費も最小で済み経済的である。
しかも、ポンプの経年変化による摺動部の磨耗により摺動抵抗が増加したり、雰囲気温度がさらに低下することにより摺動部の潤滑油の粘性が高くなったりしても、摺動抵抗の増加した分だけ最低電圧を増大させていくので、ポンプの寿命を延ばし、摺動抵抗増加による影響を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例としての給湯付自動風呂釜の概略構成図である。
【図２】凍結防止シーケンスを表したフローチャートである。
【符号の説明】
１            風呂釜
２            循環加熱回路
３            給湯回路
４            浴槽
５            リモコン
６            サーモスイッチ
７            コントローラ
８            ポンプ
９            水流スイッチ
２１，３１    熱交換器
２８，３０    サーミスタ
２４，３４    ファン
２３，３３    バーナ
【図１】
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【図２】
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