(57)【要約】【課題】水位センサの出力電圧に基づく浴槽の水位検出装置において、ノイズに起因する検出誤差を抑制する。【解決手段】基準電圧発生回路２１０は、浴槽の配置高さの差によって生じる、同一の浴槽水位に対する前記検出電圧のレベル差を補償するための基準電圧を発生する。差動増幅回路は、水位センサ３５からの検出電圧Ｖｄｅｔと、基準電圧Ｖｒとの電圧差を増幅した出力電圧Ｖｏを発生する。制御回路２０１は、出力電圧に基づいて浴槽水位を算出する。差動増幅回路２２０のオペアンプ２２５に対して、検出電圧Ｖｄｔを伝達するための経路２４１と、基準電圧Ｖｒを伝達するための経路２４２との間には、キャパシタＣｃｐが接続される。【選択図】図３
2018105744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浴槽の水面高さに応じたアナログ電圧である検出電圧を出力する水位センサと接続された、浴槽の水位検出装置であって、
前記浴槽の配置高さの差によって生じる、同一の浴槽水位に対する前記検出電圧のレベル差を補償するための基準電圧を発生するように構成された基準電圧発生回路と、
前記基準電圧および前記検出電圧の電圧差を増幅した出力電圧を発生するための、第１のオペアンプを含んで構成された差動増幅回路と、
前記水位センサおよび前記水位検出装置の間を電気的に接続する第１の外部配線によって前記水位検出装置へ入力された前記検出電圧を前記第１のオペアンプの第１の入力端子に伝達するための第１の経路と、
前記基準電圧を前記第１のオペアンプの第２の入力端子に伝達するための第２の経路と、
前記第１および第２の経路の間に接続された容量素子と、
前記出力電圧に基づいて浴槽水位を算出する制御回路とを備える、浴槽の水位検出装置。
【請求項２】
前記水位センサの動作電源電圧を発生する電源回路と、
前記電源回路から前記動作電源電圧が出力される電源ラインとをさらに備え、
前記電源ラインは、第２の外部配線を経由して前記水位センサと電気的に接続され、
前記水位センサは、所定の作動周期毎に前記検出電圧を出力するための信号処理を実行するように構成され、
前記電源回路は、
前記電源ラインの電圧帰還によって前記電源ラインの電圧を一定に維持するための第２のオペアンプと、
前記作動周期に対応する周波数での前記電圧帰還における発振を防止するための位相補償部とを含む、請求項１記載の浴槽の水位検出装置。
【請求項３】
前記基準電圧発生回路は、前記制御回路からの出力に応じて前記基準電圧を変化するように構成され、
前記出力は、前記浴槽の配設後における前記浴槽水位が所定レベルである場合に、前記差動増幅回路の出力電圧が所定電圧となるように調整される、請求項１または２に記載の浴槽の水位検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、浴槽の水位検出装置に関し、より特定的には、水位センサの出力電圧に基づいて浴槽水位を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力センサ等の水位センサからの出力電圧に基づいて、浴槽の水位を検出する技術が公知である。たとえば、特公平７−１１９０号公報（特許文献１）には、浴槽の配置高さの違いによって生じる圧力差を補償して、圧力センサからの出力電圧に基づいて浴槽の水位を検出するための技術が記載されている。
【０００３】
具体的には、水位センサの出力電圧と、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）から出力される直流オフセット電圧との電圧差の増幅を含む演算を行うことにより、浴槽の配置高さの影響を排除するとともに、水位検出の分解能を確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平７−１１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の構成では、増幅器に入力される水位センサの出力電圧および直流オフセット電圧にノイズが乗ると、電圧差の増幅によってノイズの影響が拡大されることによる、水位の検出誤差が大きくなることが懸念される。
【０００６】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、水位センサの出力電圧に基づく浴槽の水位検出装置において検出誤差を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のある局面では、浴槽の水位検出装置は、浴槽の水面高さに応じたアナログ電圧である検出電圧を出力する水位センサと接続される。水位検出装置は、基準電圧発生回路と、差動増幅回路と、第１の経路および第２の経路の間に接続された容量素子と、制御回路とを備える。基準電圧発生回路と、浴槽の配置高さの差によって生じる、同一の浴槽水位に対する検出電圧のレベル差を補償するための基準電圧を発生するように構成される。差動増幅回路は、基準電圧および検出電圧の電圧差を増幅した出力電圧を発生するように、第１のオペアンプを含んで構成される。第１の経路は、水位センサおよび水位検出装置の間を電気的に接続する第１の外部配線によって水位検出装置へ入力された検出電圧を第１のオペアンプの第１の入力端子に伝達する。第２の経路は、基準電圧を第１のオペアンプの第２の入力端子に伝達する。制御回路は、差動増幅回路の出力電圧に基づいて浴槽水位を算出するように構成される。
【０００８】
上記水位検出装置によれば、浴槽の配置高さの差による浴槽の水面高さの差を補償する水位検出を可能とするために、基準電圧および検出電圧（水位センサ）の電圧差を増幅する構成において、基準電圧の伝達経路と、検出電圧の伝達経路との間を容量結合することができる。したがって、とともに、基準電圧および検出電圧の一方にノイズが乗った場合に出力電圧にノイズの影響が現れることを防止できる。この結果、ノイズに起因する浴槽水位の検出誤差を抑制することができる。
【０００９】
好ましくは、水位検出回路は、電源回路および、電源回路から動作電源電圧が出力される電源ラインをさらに備える。電源回路は、水位センサの動作電源電圧を発生する。電源ラインは、第２の外部配線を経由して水位センサと電気的に接続される。水位センサは、所定の作動周期毎に検出電圧を出力するための信号処理を実行するように構成される。電源回路は、電源ラインの電圧帰還によって電源ラインの電圧を一定に維持するための第２２のオペアンプと、作動周期に対応する周波数での電圧帰還における発振を防止するための位相補償部とを含む。
【００１０】
このように構成すると、電源回路から供給される水位センサの電源電圧をオペアンプの電圧帰還によって制御する構成において、水位センサの作動周期に対応する周波数での発振を抑制することができる。したがって、水位センサの電源電圧の変動による検出誤差を抑制することができる。
【００１１】
さらに好ましくは、基準電圧発生回路は、制御回路からの出力に応じて基準電圧を変化するように構成される。制御回路からの出力は、浴槽の配設後における浴槽水位が所定レベルである場合に、差動増幅回路の出力電圧が所定電圧となるように調整される。
【００１２】
このように構成すると、浴槽の配設後に浴槽水位が所定レベルであるときに水位センサから出力される検出電圧を用いて、浴槽の配置高さの差による浴槽の水面高さの差を補償するための基準電圧を適切に設定することができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、水位センサの出力電圧に基づく浴槽の水位検出装置において検出誤差を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態に係る水位検出装置が適用される給湯システムの概略構成図である。
【図２】図１に示された給湯装置の概略構成図である。
【図３】本実施の形態に係る水位検出装置の構成を説明するための回路図である。
【図４】水位センサの出力特性を説明する概念図である。
【図５】水位センサの出力特性を説明する概念的なグラフである。
【図６】基準電圧の調整の一例を説明する概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では各図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰り返さない。
【００１６】
図１は、本実施の形態に係る水位検出装置が適用される給湯システムの概略構成図である。
【００１７】
図１を参照して、給湯システム１は、浴槽８と、浴槽８および給湯装置１ａを接続するための配管７１とを備える。配管７１は、後述する追焚循環経路の形成時に、給湯装置１ａから浴槽８内へ湯水を送るための“ふろ往き”の配管７１Ａと、浴槽８内の湯水を給湯装置１ａの方向に送るための“ふろ戻り”の配管７１Ｂ”を含む。給湯装置１ａは、浴室外に設置されている。配管７１Ａおよび７１Ｂは、浴槽内の循環アダプタ９と接続される。
【００１８】
給湯装置１ａから出力された湯を、配管７１Ａ，７１Ｂを介して、循環アダプタ９から浴槽８へ供給することによって、いわゆる、お湯張り運転を行うことができる。また、浴槽８内の湯水を、循環アダプタ９および配管７１Ｂを経由して給湯装置１ａで加熱し、配管７１Ａによって再び浴槽８へ戻す循環経路を形成することにより、いわゆる追焚運転を行うことができる。
【００１９】
給湯装置１ａは、給湯システム１を構成する各機器の動作を制御するためのコントローラ１００を備える。コントローラ１００は、給湯システム１の動作指示をユーザが入力するための浴室リモコン１５と通信可能に構成されている。なお、浴室以外にもリモコンが配置されてもよい。リモコンとコントローラ１００との間は、有線または無線によって相互に通信可能で構成される。これらのリモコンへの入力によって、上述のお湯張り運転や追焚運転を起動することができる。
【００２０】
図２は、図１に示された給湯装置１ａの概略構成図である。
図２を参照して、給湯装置１ａは、筐体内において、熱交換器２０および燃焼バーナ３０、送風ファン３１、水道水等を給水するための給水路に相当する入水管５０、バイパス管６０、出湯管７０、給湯装置１ａの各部（弁、センサ、ポンプ等）を制御および監視するための制御部に相当するコントローラ１００を備える。コントローラ１００は、たとえば、マイクロコンピュータ（マイコン）を用いて構成することができる。
【００２１】
バイパス管６０は、入水管５０および出湯管７０の間に配置される。入水管５０には、バイパス管６０への分流比率を制御するための分配弁８０が介挿接続される。さらに、入水管５０には、入水サーミスタ１１０および流量センサ１５０が配置される。入水サーミスタ１１０は、給水路の入水温度を検出する。分配弁８０の開度に応じた比率により、給水量の一部が入水管５０からバイパス管６０へ分流される。
【００２２】
燃焼バーナ３０は、送風ファン３１によって供給される燃焼用空気と、燃料ガスとの混合気の燃焼熱を発生する。熱交換器２０は、燃焼バーナ３０からの燃焼熱によって、入水管５０から熱交換器２０を通過する低温水を加熱する。熱交換器２０によって所定温度まで加熱された高温水は、出湯管７０へ出力される。出湯管７０は、合流点７５においてバイパス管６０と接続される。これにより、熱交換器２０からの高温水と、バイパス管６０からの低温水とを混合した適温の湯を、台所や浴室等に配置される給湯栓１９０へ供給することができる。
【００２３】
給湯路に相当する出湯管７０には、給湯流量を制御するための流量調整弁９０および温度センサ１３０が設けられる。温度センサ１３０は、バイパス管６０からの水が混合された後の出湯温度を検出する。
【００２４】
また、流量調整弁９０の下流側に、浴槽８への注湯（湯の供給）のための注湯電磁弁１３２が設けられる。注湯電磁弁１３２を開放することにより、出湯管７０に出力された湯を、浴槽８へ供給することができる。流量センサ１３１を設けることにより、注湯電磁弁１３２を経由して浴槽８へ供給された流量を検出することができる。
【００２５】
給湯装置１ａは、追焚循環回路を備える。追焚循環回路は、循環アダプタ９に設けられた吸込口８１から配管７１Ｂを経由して、給湯装置１ａ内の熱交換器２０を通過し、配管７１Ａを経由して、循環アダプタ９に設けられた吐出口８６へ至るように形成されている。循環ポンプ３３が作動すると、浴槽８内の湯水が吸引されて上記追焚循環回路を通流する。追焚循環回路には、一定流量以上の水流を検知するための水流スイッチ３４と、浴槽８内の水位を測定するための水位センサ３５と、循環浴槽水の温度を検出するための温度サーミスタ３６とが設けられる。
【００２６】
追焚運転では、循環ポンプ３３の作動によって水流スイッチ３４がオンされると、燃焼バーナ３０の燃焼運転が開始される。燃焼バーナ３０の燃焼熱による追焚が所定時間実行されると、循環ポンプ３３が停止されて、追焚運転が終了される。
【００２７】
また、お湯張り運転では、循環ポンプ３３が停止された状態で、注湯電磁弁１３２を経由して湯が供給される。したがって、注湯電磁弁１３２を通過した湯については、配管７１Ｂを経由する経路、および、熱交換器２０および配管７１Ａを経由する経路の両方によって、循環アダプタ９の吸込口８１および吐出口８６の両方から浴槽８へ供給することができる。
【００２８】
水位センサ３５は、配管内の水圧を検出して、水圧に応じたアナログ電圧を出力するように構成される。以下では、当該アナログ電圧を検出電圧とも称する。
【００２９】
循環ポンプ３３の停止時に、浴槽水位が循環アダプタ９（吸込口８１）よりも高い場合には、浴槽水の水圧によって配管内には湯水が浸入するので、水位センサ３５によって浴槽水位を検出することができる。一方で、循環ポンプ３３の作動時には、水位センサ３５に印加される水圧が、浴槽水位に応じたものとならないので、水位を正確に検出することは困難である。
【００３０】
本実施の形態に従う水位検出装置は、水位センサ３５から出力される検出電圧に基づいて、浴槽水位を検出する。たとえば、検出された浴槽水位に基づいて、お湯張り運転における給湯の終了を判定することや、浴槽水位を一定に維持するための湯の自動補給運転を行うことができる。このため、これらの運転モードにおける浴槽水位のばらつきを抑制するために、水位検出装置では、分解能を確保しつつ、誤差を抑制した水位の検出が必要とされる。
【００３１】
図３は、本実施の形態に係る水位検出装置の構成を説明するための回路図である。図３を参照して、水位検出装置２００は、コントローラ１００を構成する一部分として、コントローラ１００に内蔵することができる。
【００３２】
水位検出装置２００は、配線１０１〜１０３によって、水位センサ３５と電気的に接続される。
【００３３】
水位センサ３５は、センサ機構３９および制御回路３７を有する。たとえば、センサ機構３９は、浴槽水からの水圧を受ける検知面（図示せず）の変形に応じた電圧を出力するように構成することができる。検知面は、たとえば、ダイアフラムによって構成することができる。
【００３４】
制御回路３７は、一定周期で、センサ機構３９の状態（たとえば、ダイアフラムの変形量）に応じた検出電圧Ｖｄｅｔを端子Ｐｂから出力する信号処理を実行するように構成される。制御回路３７は、たとえば、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）によって構成することができる。
【００３５】
水位センサ３５の端子（電源端子）３８ａは、配線１０１によって水位検出装置２００の端子２０１ａと接続される。さらに、端子３８ａは、ＲＣフィルタを経由して、制御回路３７の端子（電源端子）Ｐａと接続される。したがって、水位センサ３５は、水位検出装置２００の端子２０１ａから供給された直流電圧によって動作する。同様に、水位センサ３５の端子（接地端子）３８ｃは、配線１０３によって水位検出装置２００の端子（接地端子）２０１ｃと接続される。
【００３６】
制御回路３７の端子Ｐｂと接続された端子３８ｂは、配線１０２によって、水位検出装置２００の端子２０１ｂと接続される。これにより、水位センサ３５から水位検出装置２００へ検出電圧Ｖｄｅｔが入力される。
【００３７】
図４は、水位センサ３５による検出電圧Ｖｄｅｔの特性を説明する概念図である。
図４を参照して、浴槽８ａおよび８ｂは配設高さが異なる。たとえば、浴槽８ａが地下室に設置される一方で、浴槽８ｂは、２階に設置されている。浴槽８ａ，８ｂの各々において、浴槽の水面が循環アダプタ９の配置位置よりも高い場合には、水位センサ３５のセンサ機構３９（図３）に対して、浴槽の水面高さに応じた水圧が印可される。なお、図４の縦軸において、水面高さ＝０は、水位センサ３５の配置高さに相当する。
【００３８】
したがって、浴槽８ａ，８ｂの各々で、浴槽水位（浴槽底面から浴槽水面までの高さ）が同一（たとえば、基準水位ｈｒ）であっても、浴槽８ａおよび８ｂの間で浴槽の水面高さは異なる。具体的には、浴槽８ｂでは、浴槽水位が基準水位ｈｒであるときの水面高さはｈ２である一方で、浴槽８ａでは、浴槽水位が基準水位ｈｒであるときの水面高さはｈ１である（ｈ２＞ｈ１）。水位センサ３５は、浴槽水によって印加された水圧、すなわち、水面高さに応じた検出電圧を出力する。水位センサ３５による水面高さの検出範囲は、最小値ｈｍｉｎから最大値ｈｍａｘ範囲であるものとする。また、基準水位ｈｒは、循環アダプタ９が水没するように定められる。
【００３９】
図５には、水位センサ３５の出力特性を説明する概念的なグラフが示される。
図５を参照して、水位センサ３５による検出電圧Ｖｄｅｔは、水面高さの検出範囲の最小値ｈｍｉｎで最小電圧Ｖｍｉｎとなり、水面高さの上昇に比例してＶｍｉｎから増加する。さらに、検出電圧Ｖｄｅｔは、水面高さの検出範囲の最大値ｈｍａｘで最大電圧Ｖｍａｘとなる。すなわち、検出電圧Ｖｄｅｔによる分解能［Ｖ／ｍ］は、（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／（ｈｍａｘ−ｈｍｉｎ）。電圧差（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）は、通常、電源端子（端子３８ａ）に入力される電源電圧に対応して設定される。たとえば、電源電圧が５［Ｖ］のときに、Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ＝４［Ｖ］程度とすることができる。
【００４０】
浴槽８ａにおける、浴槽水位が基準水位ｈｒであるときの検出電圧Ｖｄｅｔ＝Ｖｈ１である。一方で、浴槽８ｂでは、浴槽水位が基準水位ｈｒであるときの検出電圧Ｖｄｅｔ＝Ｖｈ２である。したがって、水位検出装置２００では、浴槽８ａにおけるＶｄｅｔ＝Ｖｈ１と、浴槽８ｂにおけるＶｄｅｔ＝Ｖｈ２とで、同レベルの浴槽水位を検出することが必要となる。
【００４１】
したがって、実施の形態に従う水位検出装置では、基準水位ｈｒと対応付けられる基準電圧Ｖｒを導入し、水位センサ３５による検出電圧Ｖｄｅｔと、当該基準電圧Ｖｒとの電圧差に基づいて、浴槽水位を検出する。
【００４２】
再び図３を参照して、水位検出装置２００は、制御回路２０１と、基準電圧発生回路２１０と、差動増幅回路２２０と、電源回路２３０とを有する。制御回路２０１は、マイクロコンピュータによって構成することができる。たとえば、コントローラ１００を構成するマイクロコンピュータ（図示せず）の機能の一部分を用いて、後述する制御回路２０１の機能を実現することが可能である。水位検出装置２００は、コントローラ１００と共通の電源電圧Ｖｃによって動作することができる。
【００４３】
電源回路２３０は、電源端子である端子２０１ａと接続された電源ライン２３９の電圧を、電源電圧Ｖｃと同等に制御することによって、水位センサ３５の動作電源電圧を供給する。電源回路２３０の構成の詳細は、後程説明する。
【００４４】
基準電圧発生回路２１０は、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２およびキャパシタＣ１，Ｃ２を有するローパスフィルタ２１２と、電圧発生部２１５とを有する。ローパスフィルタ２１２は、制御回路２０１の端子Ｐ２から出力されたパルス状の電圧を直流電圧に平滑化する。電圧発生部２１５は、ソースフォロア接続されたオペアンプによって構成することができる。これにより、電圧発生部２１５は、ローパスフィルタ２１２からの出力電圧Ｖｄｃ（アナログ電圧）に従って基準電圧Ｖｒを発生する（Ｖｒ＝Ｖｄｃ）。
【００４５】
図６は、基準電圧の調整の一例を説明する概念図であり、制御回路２０１の端子Ｐ２から出力されるパルス信号波形が示される。
【００４６】
図６を参照して、制御回路２０１（端子Ｐ２）から出力されるパルス電圧Ｖｐｌは、振幅Ｖｃおよび周期Ｔｃを有する。パルス電圧Ｖｐｌのデューティ比（Ｔｈ／Ｔｃ）は、制御回路２０１へのｎビット（ｎ：２以上の自然数）の設定入力に応じて２n段階に変化させることができる。
【００４７】
パルス電圧Ｖｐｌの平均電圧は、振幅およびデューティ比の積である、Ｖｃ・（Ｔｈ／Ｔｃ）となる。そして、ローパスフィルタ２１２の出力電圧Ｖｄｃは、パルス電圧Ｖｐｌの平均電圧と等しい。したがって、制御回路２０１は、パルス電圧Ｖｐｌのデューティ比を通じて、たとえば、２n段階に基準電圧Ｖｒを変化させることができる。
【００４８】
あるいは、ローパスフィルタ２１２に代えて、Ｄ／Ａ変換回路を配置して、端子Ｐ２からｎビットのデジタルデータを出力する構成としても、Ｄ／Ａ変換回路から出力されるアナログ電圧を２n段階に変化させることによって、基準電圧Ｖｒを調整することができる。
【００４９】
再び図３を参照して、差動増幅回路２２０は、オペアンプ２２５と、抵抗素子Ｒ３，Ｒ４，Ｒ６，Ｒ７を有する。抵抗素子Ｒ３は、基準電圧発生回路２１０が基準電圧Ｖｒを出力するノードと、ノードＮ２との間に接続される。ノードＮ２は、オペアンプ２２５の反転入力端子と接続される。
【００５０】
抵抗素子Ｒ７は、オペアンプ２２５の出力端子と、差動増幅回路２２０からの出力電圧Ｖｏが発生されるノードＮ３との間に接続される。抵抗素子Ｒ６は、ノードＮ３と接地配線との間に接続される。抵抗素子Ｒ４は、ノードＮ３およびノードＮ２の間に接続されて、帰還抵抗として作用する。
【００５１】
一方で、オペアンプ２２５の反転入力端子と接続されるノードＮ１は、抵抗素子Ｒ９を経由して、水位センサ３５から検出電圧Ｖｄｅｔが入力される端子２０１ｂと電気的に接続される。
【００５２】
キャパシタＣ４は、ノードＮ１および接地配線の間に接続され、抵抗素子Ｒ８は、ノードＮ１および接地電圧の間に接続される。抵抗素子Ｒ８はノードＮ１をプルダウンするために配置され、比較的大きな抵抗値を有する。
【００５３】
これによりノードＮ１には、端子２０１ｂから経路２４１によって、検出電圧Ｖｄｅｔが伝達される。一方で、基準電圧発生回路２１０からは、抵抗素子Ｒ３を経由してノードＮ２に基準電圧Ｖｒを伝達する経路２４１が形成される。経路２４１および２４２はそれぞれ「第１の経路」および「第２の経路」に対応する。また、配線１０２は「第１の外部配線」に対応する。また、オペアンプ２２５は「第１のオペアンプ」に対応し、その非反転入力端子および反転入力端子は、「第１の端子」および「第２の端子」にそれぞれ対応する。
【００５４】
差動増幅回路２２０は、オペアンプ２２５を用いた反転増幅器によって、検出電圧Ｖｄｅｔおよび基準電圧Ｖｒの電圧差（Ｖｄｅｔ−Ｖｒ）を増幅率Ｋで増幅した、出力電圧ＶｏをノードＮ３に出力する。すなわち、Ｖｏ＝Ｋ／（Ｖｄｅｔ−Ｖｒ）である。出力電圧ＶｏはノードＮ３に出力される。また、抵抗素子Ｒ３，Ｒ４の電気抵抗値についてもＲ３，Ｒ４と表記すると、Ｋ＝Ｒ４／Ｒ３となるので、抵抗値の調整によって所望の増幅率を得ることができる。たとえば、出力電圧Ｖｏの変化範囲は、０（ＧＮＤ）〜Ｖｃである。
【００５５】
出力電圧Ｖｏは、抵抗素子Ｒ５およびキャパシタＣ３によって形成されたローパスフィルタを経由して、制御回路２０１の入力端子Ｐ１に入力される。制御回路２０１は、入力端子Ｐ１に入力された出力電圧Ｖｏに応じて、浴槽水位を検出する。
【００５６】
基準電圧Ｖｒは、浴槽８の配設後の、たとえば試運転時における水位センサの基準レベル調整によって、浴槽８の配置高さに従って設定される。当該基準レベル調整は、浴槽８に基準水位ｈｒに相当する浴槽水を張った状態で行われる。
【００５７】
再び図５を参照して、基準レベル調整時において、浴槽８ａでは、検出電圧Ｖｄｅｔ＝Ｖｈ１である。この状態で、制御回路２０１によって基準電圧Ｖｒを変化させると、電圧差（Ｖｄｅｔ−Ｖｒ）が変化することに応じて、出力電圧Ｖｏも変化する。そして、制御回路２０１によって基準電圧Ｖｒを変化させていく中で、出力電圧Ｖｏが予め定められた電圧Ｖ１となるときの基準電圧Ｖｒ＝Ｖ１＊が求められる。
【００５８】
そして、端子Ｐ２からの出力を、Ｖｒ＝Ｖ１＊となるように固定することによって、浴槽８ａに対する水位センサの基準レベル調整は完了する。以降では、制御回路２０１へ入力される出力電圧Ｖｏは、Ｖｏ＝Ｋ・（Ｖｄｅｔ−Ｖ１＊）となる。したがって、浴槽８ａでは、出力電圧Ｖｏの変化範囲（０〜Ｖｃ）は、図５中の電圧範囲３１１と対応付けられる。
【００５９】
これに対して、浴槽８ｂでは、基準レベル調整時において、検出電圧Ｖｄｅｔ＝Ｖｈ２である。この状態で、制御回路２０１によって基準電圧Ｖｒを変化させて、出力電圧Ｖｏ＝Ｖ１となるときの基準電圧Ｖｒ＝Ｖ２＊を求めることができる。
【００６０】
端子Ｐ２からの出力を、Ｖｒ＝Ｖ２＊となるように固定することによって、浴槽８ｂに対する水位センサの基準レベル調整は完了する。したがって、浴槽８ｂでは、出力電圧Ｖｏの変化範囲（０〜Ｖｃ）は、図５中の電圧範囲３１２と対応付けられる。
【００６１】
この結果、浴槽８ａ，８ｂの各々において、基準水位ｈｒに対する出力電圧Ｖｏを揃えて、出力電圧Ｖｏから浴槽水位を算出することができる。なお、範囲３１１，３１２の各々における、出力電圧Ｖｏによる水位の分解能は、水位センサ３５による分解能（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／（ｈｍａｘ−ｈｍｉｎ）のＫ倍となることが理解される。
【００６２】
再び図３を参照して、本実施の形態に従う水位検出装置２００では、基準電圧Ｖｒおよび検出電圧Ｖｄｅｔとの電圧差に基づいて水位を検出することにより、浴槽８の配置高さの差によって生じる、同一の浴槽水位に対する検出電圧Ｖｄｅｔのレベル差を補償している。
【００６３】
一方で、電圧差を増幅しているため、基準電圧Ｖｒおよび検出電圧Ｖｄｅｔの一方にノイズが乗った場合には、当該ノイズが増幅されて出力電圧Ｖｏに現れてしまうことが懸念される。したがって、本実施の形態に従う水位検出装置２００では、基準電圧Ｖｒを伝達する経路２４１と、検出電圧Ｖｄｅｔを伝達する経路２４２との間にキャパシタＣｃｐが接続されている。キャパシタＣｃｐは、たとえば、ノードＮ１およびノードＮ２の間に接続することができる。キャパシタＣｃｐによって経路２４１および２４２を容量結合することによって、検出電圧Ｖｄｅｔおよび基準電圧Ｖｒの一方にノイズが乗った場合にも、電圧差（Ｖｄｅｔ−Ｖｒ）へのノイズの影響をキャンセルすることができる。すなわち、検出電圧Ｖｄｅｔおよび基準電圧Ｖｒの片方のみへのノイズの重畳に影響されず、出力電圧Ｖｏを発生することができるので、浴槽水位の検出誤差を抑制することができる。
【００６４】
次に、電源回路２３０の構成および動作を説明する。
電源回路２３０は、オペアンプ２３２と、平滑回路２３７と、キャパシタＣ６，Ｃ７と抵抗素子Ｒ１１，Ｒ１２とを有する。
【００６５】
抵抗素子Ｒ１２およびキャパシタＣ６は、電源ライン２３９およびオペアンプ２３２の反転入力端子の間に並列に接続される。キャパシタＣ７は、オペアンプ２３２の出力端子および反転入力端子の間に入力される。抵抗素子Ｒ１１は、オペアンプ２３２の出力端子と電源ライン２３９との間に接続される。
【００６６】
平滑回路２３７は、電源ライン２３９および接地配線の間に並列に接続された、容量値が異なるキャパシタＣ８およびＣ９を有する。容量値が異なるキャパシタＣ８，Ｃ９を接続することにより、電源ライン２３９に対して、異なる周波数範囲のノイズに対応する除去経路を形成することができる。
【００６７】
オペアンプ２３２の非反転入力端子には、抵抗素子Ｒ１０およびキャパシタＣ５によって形成されたローパスフィルタを経由して、電源電圧Ｖｃが入力される。
【００６８】
オペアンプ２３２は、キャパシタＣ６および抵抗素子Ｒ１２による負帰還により、電源ライン２３９の電圧を、電源電圧Ｖｃに維持するように、電源ライン２３９に電流を供給する。さらに、オペアンプ２３２に対して、キャパシタＣ７を設けることによって、電圧帰還に対する位相補償がなされている。
【００６９】
電源ライン２３９の電圧は、水位センサ３５における制御回路３７の電流消費に従って低下する。制御回路３７が一定周波数（たとえば、１ｋＨｚ）で検出電圧Ｖｄｅｔを生成するための信号処理を実行する場合には、電源ライン２３９において当該周波数での電圧変動が発生することが懸念される。
【００７０】
このときに、オペアンプ２３２での電圧帰還によって、当該周波数の電圧変動が発振すると、電源ライン２３９の電圧が周期的に変動する虞がある。このような電圧変動が大きい場合には、水位センサ３５の動作が正常できなくなることにより、検出誤差が生じる虞がある。
【００７１】
特に、水位センサ３５として汎用品を用いる場合には、水位センサ３５側での電源ラインに対する平滑コンデンサの容量値が確保されているとは限らないため、水位検出装置２００側、すなわち、電源回路２３０によって電源ライン２３９の電圧を安定化させる機能が重要となる。
【００７２】
したがって、キャパシタＣ７は、オペアンプ２３２による電源ライン２３９の電圧の帰還ループにおいて、制御回路３７の動作周波数における発振を防止するような容量値を有するように設計される。これにより、制御回路３７の作動周期に対応する周波数での発振を防止して、水位センサ３５に対して安定的な電源供給を行なうことができる。すなわち、オペアンプ２３２は「第２のオペアンプ」に対応し、キャパシタＣ７は「位相補償部」の一実施例に対応する。また、配線１０１は「第２の外部配線」に対応する。
【００７３】
このように本実施の形態に従う水位検出装置では、基準電圧Ｖｒおよび水位センサ３５による検出電圧Ｖｄｅｔの電圧差を増幅することで浴槽水位を検出する構成において、基準電圧Ｖｒの経路と、検出電圧Ｖｄｅｔの経路との間をキャパシタＣｃｐによって容量結合している。したがって、浴槽の配置高さの差による浴槽の水面高さの差を補償する水位検出を可能とするとともに、基準電圧Ｖｒおよび検出電圧Ｖｄｅｔの一方にノイズが乗った場合に出力電圧Ｖｏにノイズの影響が現れることを防止できる。この結果、浴槽水位の検出誤差を抑制することができる。
【００７４】
さらに、水位センサ３５に供給される電源電圧について、電源回路２３０では、水位センサ３５（制御回路３７）の作動周期に対応する周波数での発振を抑制して、オペアンプの電圧帰還によって制御することができる。したがって、水位センサ３５の電源電圧の変動によって発生する、浴槽水位の検出誤差を抑制することができる。
【００７５】
また、本実施の形態に係る水位検出装置では、検出電圧Ｖｄｅｔおよび基準電圧Ｖｒの電圧差に係る演算を水位検出装置２００内で行なっている。したがって、基準電圧Ｖｒを水位検出装置２００から水位センサ３５へ伝送する必要がなく、水位センサ３５側で基準電圧Ｖｒおよび検出電圧Ｖｄｅｔを基とした電圧差を演算する比較して、水位検出装置２００および水位センサ３５の間の信号数を減少することができる。これにより、当該信号線に乗るノイズを考慮しなくてよくなるので、さらにノイズ耐性を向上することができる。
【００７６】
なお、水位センサ３５の取付け位置は、図２でに例示に限定されるものではなく、浴槽の水面高さに応じた電圧を出力可能であれば、任意の場所に設置することができる。
【００７７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７８】
１  給湯システム、１ａ  給湯装置、８，８ａ，８ｂ  浴槽、９  循環アダプタ、１５  浴室リモコン、２０  熱交換器、３０  燃焼バーナ、３１  送風ファン、３３  循環ポンプ、３４  水流スイッチ、３５  水位センサ、３６  温度サーミスタ、３７  制御回路（水位センサ）、３８ａ〜３８ｃ  端子（水位センサ）、３９  センサ機構、５０  入水管、６０  バイパス管、７０  出湯管、７１，７１Ａ，７１Ｂ  配管、７５  合流点、８０  分配弁、８１  吸込口、８６  吐出口、９０  流量調整弁、１００  コントローラ、１０１，１０２，１０３  配線、１１０  入水サーミスタ、１３０  温度センサ、１３１，１５０  流量センサ、１３２  注湯電磁弁、１９０  給湯栓、２００  水位検出装置、２０１  制御回路（水位検出装置）、２０１ａ〜２０１ｃ  端子（水位検出回路）、２１０  基準電圧発生回路、２１２  ローパスフィルタ、２１５  電圧発生部、２２０  差動増幅回路、２２５，２３２  オペアンプ、２３０  電源回路、２３７  平滑回路、２３９  電源ライン、２４１，２４２  経路、Ｃ１〜Ｃ９，Ｃｃｐ  キャパシタ、Ｎ１〜Ｎ３  ノード、Ｐ１  入力端子、Ｒ１〜Ｒ１２  抵抗素子、Ｔｃ  周期（パルス電圧）、Ｖｃ  電源電圧（水位検出装置）、Ｖｏ  出力電圧（差動増幅回路）、Ｖｄｅｔ  検出電圧（水位センサ）、Ｖｍａｘ  最小電圧（検出電圧）、Ｖｍｉｎ  最小電圧（検出電圧）、Ｖｐｌ  パルス電圧、Ｖｒ  基準電圧、ｈｍａｘ  最大値（浴槽水面高さ）、ｈｍｉｎ  最小値（浴槽水面高さ）、ｈｒ  基準水位。
【図１】
2018105744.tif 000003
【図２】
2018105744.tif 000004
【図３】
2018105744.tif 000005
【図４】
2018105744.tif 000006
【図５】
2018105744.tif 000007
【図６】
2018105744.tif 000008