(57)【要約】【課題】水流噴出機能と湯水噴出機能とを有する循環アダプタに湯水を供給するポンプユニットにおいて、コントローラとの通信を行うことなく自律動作可能なポンプユニットを得る。【解決手段】湯水が循環回路内３を流通する流量を、第１流量と第２流量との２段階で検知する補助流量センサ２２を設けたため、補助流量センサ２２により循環回路内の小流量の湯水を検出でき、ポンプ７の動作が開始された第１の時期を判別できる。また、第２流量の検知によりポンプ２０の補助吐出量が十分となった第２の時期を判別できると共に、第２流量の検知がされなくなった時点でポンプ７が動作を停止した第３の時期を判別することが可能となる。従って、運転モードに適合した吐出量制御が最小限の期間で且つ、最小限の補助吐出量で可能とすることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気泡水流浴または無気泡水流浴のための水流噴出機能と追焚または湯張り用の湯水を噴出する湯水噴出機能とを有する循環アダプタと、この循環アダプタに接続される風呂給湯器とが循環回路に設置されると共に、風呂給湯器とは独立して作動可能なポンプを備えるポンプユニットであって、
水流または湯水が循環回路内を流通する流量を、第１流量とこの第１流量より大きな第２流量との少なくとも２段階で検知する流量検知手段を設けたことを特徴とするポンプユニット。
【請求項２】
前記ポンプは回転数が可変制御可能とされており、前記流量検知手段の検知結果に基づき前記ポンプの回転数が設定されることを特徴とする請求項１に記載のポンプユニット。
【請求項３】
前記流量検知手段の前記第１流量の検知により前記ポンプを作動させた後、このポンプの回転数を増加させ、前記流量検知手段の前記第２流量の検知により前記ポンプの回転数を一定に保持することを特徴とする請求項１又は２に記載のポンプユニット。
【請求項４】
前記ポンプが回転数を一定に保持され、前記流量検知手段が前記第２流量を検知しなくなった時、前記ポンプの回転を停止することを特徴とする請求項１〜３に記載のポンプユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は浴槽に湯水を供給するために使用されるポンプユニットに関し、特に、気泡水流浴または無気泡水流浴のための水流噴出機能と追焚または湯張り用の湯水を噴出する湯水噴出機能とを有する循環アダプタを備えたポンプユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、浴槽の給湯システムは、風呂給湯器から新規な湯水が供給される注湯運転モード、浴槽内の湯水を再度給湯器に戻して加熱、再供給する追焚運転モード、気泡を湯水に混在させて気泡噴流を噴出させる気泡運転モード、更には、湯水に超音波振動を与えて噴出させる超音波運転モード等消費者のニーズに合せて様々な湯水の供給形態を有している。
【０００３】
複数の運転モードを備えた浴槽の給湯システムについて、図５に基づいて説明する。
通常、浴槽の給湯システムは、浴槽１，風呂給湯器２，浴槽１の湯水を風呂給湯器２との間で循環させる循環回路３及び循環アダプタ４から構成されている。風呂給湯器２はガス等の燃焼部と熱交換部とからなる第１熱供給部５と風呂追焚用の第２熱供給部６と湯水を循環させるためのポンプ７とからなり、夫々の機器はコントローラ８によって制御される。また、コントローラ８は操作パネル９に電気的に接続されており、使用者が操作パネル９上に設置されている運転モード毎に設けられた押し釦を押すことによって風呂の湯張指示や各種モード選択の指示がコントローラ８に伝達され風呂給湯器２の作動が開始される。ポンプ７下流には流量センサ１０が設けられ、安全上の観点から所定流量以上の湯水が流れていなければ第２熱供給部６による加熱動作が行われないように追焚制限機能が設けられている。
【０００４】
一方、前述した消費者のニーズの多様化と合せて、浴槽に取付けられる循環アダプタの機構も複数の運転モードの噴流を実現するため複雑化している。例えば、追焚運転モードでは浴槽の湯水を吸引し加熱後噴出するのみで良いが、気泡運転モードや超音波運転モードでは空気の混合や振動の付与等様々な機構が必要であり、湯水の流路抵抗は運転モードの多様化に伴い増大する傾向にある。
【０００５】
浴槽の給湯システムにおいて、複数の運転モードを切替える技術は従来から種々提案されており、当初から全ての運転モードを備えた風呂給湯システムを設置、導入するのであれば特定の循環アダプタとその循環アダプタに適合した湯水回路及びポンプを備付機能として織込むことも可能ではある。しかしながら、既存の風呂給湯システムを有する場合、所定の運転モード機能を追加しようとすると、その運転モード機能を備えた循環アダプタに取替える、所謂循環アダプタの後付が行われる。この後付の一般的な装着手法としては、例えば、気泡運転モードを追加する場合、吸入口や追焚噴流噴出口の他に微細気泡噴流噴出口を備える循環アダプタを既存のアダプタと付替えた後、風呂給湯用往路と戻りの復路を接続し、更に、フィルタやオリフィス等を備える空気吸入部をホースを介して接続する方法が取られている。
しかしながら、循環アダプタの後付では流路抵抗の増加が生じることから、回路内を循環する湯水流量が減少し、風呂給湯器の作動に必要な流量を確保できないという問題が発生する。
【０００６】
特許文献１には、追焚運転モードと気泡運転モードとの湯水循環回路を並列に設け、夫々の運転モードの回路に適した吐出容量のポンプを設置すると共に、追焚運転モードの時には気泡運転モードを停止することで、運転モード毎に異なる容量のポンプを使い分ける技術が提案されている。
【０００７】
特許文献２には、追焚運転モード回路と気泡運転モード回路とを並列に設けると共に、各運転モードの回路に個別のポンプを設置し、追焚運転モードの時には気泡運転モード用ポンプを補助ポンプとして使用する技術が提案されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１６３０２８号公報
【特許文献２】特開平６―３０９６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１のシステムでは、追焚運転モードと気泡運転モードとの湯水循環回路毎に異なる容量のポンプを設置し、回路内の流路抵抗に適したポンプを使用するためポンプの適合性の観点では優れている。しかしながら、各々単独で作動可能な大容量のポンプが必要となり、更に、回路配管も大掛かりとなることからコスト上及びスペース上問題がある。
【００１０】
特許文献２の風呂装置では、追焚運転モードの時には気泡運転モード用ポンプを補助ポンプとして使用することから、ポンプの使用効率は優れている。しかしながら、既存の風呂給湯システムに気泡運転モードを後付する場合、別途流路回路配管の新設が必要となる。更に、運転モードに基づいて、新設するポンプ及び回路接続部に設置する切替弁を制御するため、コントローラとの通信設備等が必要となる。
【００１１】
本発明の目的は、気泡水流浴または無気泡水流浴のための水流噴出機能と追焚または湯張り用の湯水を噴出する湯水噴出機能とを有する循環アダプタに湯水を供給するポンプユニットにおいて、コントローラとの通信を行うことなく自律動作可能なポンプユニットを得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１のポンプユニットは、気泡水流浴または無気泡水流浴のための水流噴出機能と追焚または湯張り用の湯水を噴出する湯水噴出機能とを有する循環アダプタと、この循環アダプタに接続される風呂給湯器とが循環回路に設置されると共に、風呂給湯器とは独立して作動可能なポンプを備えるものであって、水流または湯水が循環回路内を流通する流量を、第１流量とこの第１流量より大きな第２流量との少なくとも２段階で検知する流量検知手段を設けたことを特徴としている。
【００１３】
請求項２のポンプユニットは、請求項１の発明において、ポンプは回転数が可変制御可能とされており、流量検知手段の検知結果に基づき前記ポンプの回転数が設定されることを特徴としている。
【００１４】
請求項３のポンプユニットは、請求項１又は２の発明において、前記流量検知手段の前記第１流量の検知により前記ポンプを作動させた後、このポンプの回転数を増加させ、前記流量検知手段の前記第２流量の検知により前記ポンプの回転数を一定に保持することを特徴としている。
【００１５】
請求項４のポンプユニットは、請求項１〜３の発明において、前記ポンプが回転数を一定に保持され、前記流量検知手段が前記第２流量を検知しなくなった時、前記ポンプの回転を停止することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、水流または湯水が循環回路内を流通する流量を、第１流量とこの第１流量より大きな第２流量との少なくとも２段階で検知する流量検知手段を設けたため、風呂給湯器側との電気的接続なしに自律動作可能なポンプユニットを得ることができる。つまり、流量検知手段により循環回路内の小流量の湯水の流れを検出することで、風呂給湯器側のポンプ動作が開始された第１の時期を判別できる。また、大流量の湯水の検知によりポンプユニット側補助ポンプの補助吐出量が十分となった第２の時期を判別できると共に、大流量の湯水の検知がされなくなった時点で風呂給湯器側のポンプが動作を停止した第３の時期を判別することが可能となる。従って、補助ポンプを動作開始でき、第２時期で補助ポンプの吐出量を維持することができると共に、第３時期で補助ポンプを停止する制御がポンプユニット単独で可能となり、運転モードに適合した吐出量制御が最小限の期間で且つ、最小限の補助吐出量で可能となる。
更に、循環回路内の流量が確実に確保できるため、後から運転モードを追加した場合でも、追焚制限機能を作動させることなく追焚機能を正常に作動させることができる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、ポンプは回転数が可変制御可能とされており、流量検知手段の検知結果に基づきポンプの回転数を設定することにより、基本的に請求項１の発明の効果を精度よく達成できる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、流量検知手段の第１流量の検知により前記ポンプを作動させた後、このポンプの回転数を増加させ、流量検知手段の第２流量の検知によりポンプの回転数を一定に保持することにより、基本的に請求項１の発明の効果を、更に精度よく達成できる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、ポンプが回転数を一定に保持され、流量検知手段が第２流量を検知しなくなった時、前記ポンプの回転を停止することから、基本的に請求項１の発明の効果を確実に達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施する為の最良の形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例】
【００２１】
本発明に係る給湯システムについて図１に基づいて説明する。
本給湯システムは、浴槽１，風呂給湯器２，浴槽１の湯水を風呂給湯器２との間で循環させる循環回路３及び循環アダプタ４から構成されている。風呂給湯器２はガス等の燃焼部と熱交換部とからなる第１熱供給部５と風呂追焚用の第２熱供給部６と湯水を循環させるためのポンプ７とからなり、夫々の機器はコントローラ８によって制御される。また、コントローラ８は操作パネル９に電気的に接続されており、使用者が操作パネル９上に設置されている運転モード毎に設けられた押し釦を押すことによって風呂の湯張指示や各種モード選択の指示がコントローラ８に伝達され風呂給湯器２の作動が開始される。ポンプ７下流には流量センサ１０が設けられ、安全上の観点から所定流量以上の湯水が流れていなければ第２熱供給部６による加熱動作が行われないように追焚制限機能が設けられている。
循環アダプタ４は、注湯運転モード、追焚運転モード、気泡運転モード及び超音波運転モードの４つの運転モードが実行可能である。使用者は操作パネル９上の押し釦で何れかのモードを選択するようになっている。
第１熱供給部５の回路は、導入路１１に導入された水が第１流量センサ１２を経て第１熱供給部５に供給され、排出路１３を通って浴槽１及びその他の給湯系装置に供給される経路となっている。
風呂追焚用である第２熱供給部６に関連する循環回路について説明する。循環回路３は復路１４と往路１５とから構成されている。ポンプ７の作動により循環アダプタ４から吸入された浴槽１の湯水は復路１４を経て第２熱供給部６で加熱されて往路１５を通り循環アダプタ４から浴槽１に噴出供給される経路である。ポンプ７下流の復路１４には第２流量センサ１０が設けられている。尚、排出路１３と復路１４とは分岐排出路１６で接続されており、その連通は電磁弁１７により制御される。
【００２２】
ポンプユニット１８は、循環回路３の復路１４と往路１５との中間位置に設置されている。ポンプユニット１８は、往路１５に接続される部分往路１９と、この部分往路１９の途中に設置された補助ポンプ２０と、復路１４に接続される部分復路２１と、この部分復路２１の途中に設置された補助流量センサ２２と、ポンプユニット用コントローラ２３とから構成されている。本ポンプユニット１８の補助ポンプ２０は、直流モータの一種であるＤＣブラシレスモータである。
このポンプユニット１８を給湯システムに取付ける手順は、循環回路３の復路１４と往路１５との中間位置の配管を取外した後、部分往路１９と部分復路２１とを夫々往路１５と復路１４とに連結して、最後にコンセント２４を電源に接続することで行える。
【００２３】
補助流量センサ２２は、２段階の湯水の流量を検出可能であり、流量がないときＯＦＦ、少ない流量のときＬｏｗスイッチがＯＮ、多い流量のときＨｉｇｈスイッチがＯＮするように構成されている。本ポンプユニット１８では、ＬｏｗスイッチがＯＮとなる流量を２．５Ｌ/ｍｉｎ、ＨｉｇｈスイッチがＯＮする流量を５．５Ｌ/ｍｉｎとしている。
ここで、ＬｏｗスイッチがＯＮとなる流量は、補助ポンプ２０の吐出容量以上で第２流量センサ１０の設定値以下とされており、２．５〜３．５Ｌ/ｍｉｎの範囲から適した値を選択可能である。また、ＨｉｇｈスイッチがＯＮする流量は、最も回路内流量が要求される気泡運転モード及び超音波運転モード機能の実行に必要な流量から設定されており、４．５〜５．５Ｌ/ｍｉｎの範囲から適した値を選択可能である。
【００２４】
以下に、各運転モードにおける湯水の流れについて説明する。
（注湯運転モード）  
操作パネル９で注湯運転モードを選択すると、水が導入路１１に導入され第１熱供給部５に移動した水は加熱された後、排出路１３に進行する。この時、コントローラ８の指示により、電磁弁１７が開作動しており湯水は分岐排出管１６を経由して復路１４に導入される。湯水は復路１４から往路１５を通り、ポンプユニット１８の部分往路１９を経由して循環アダプタ４に導入される。本運転モードでは、第２熱供給部６及び補助ポンプ２０は作動していない。
【００２５】
（追焚運転モード）
追焚運転モードを選択すると、コントローラ８の指示によりポンプ７及び第２熱供給部６が作動を開始し、ポンプ７が浴槽内の湯水を循環アダプタ４の吸込口から復路１４に導入する。湯水は部分復路２１の補助流量センサ２２で流量計測された後、第２熱供給部６により加熱され、往路１５を通りポンプユニット１８の部分往路１９に導入される。部分往路１９に導入された湯水は、更に後述する条件で制御される補助ポンプ２０によって加圧されて循環アダプタ４に導入される。第２流量センサ１０の検出結果に基づき、安全上の観点から３．５Ｌ/ｍｉｎ以上の流量がなければ第２熱供給部６は加熱動作しない仕様になっている。尚、電磁弁１７は非作動となっており、分岐排出管１６と循環回路３との接続は遮断されている。
【００２６】
（気泡運転モード）
操作パネル９上で気泡運転モードを選択すると、コントローラ８がポンプ７を作動させる。第２熱供給部６が非作動とされる以外、湯水の進行経路は基本的に追焚運転モードと同様である。循環アダプタ４内で、湯水は図示しない吸気ユニットから導入された空気と混合された後、噴出口から噴出される。
（超音波運転モード）  
操作パネル９上で超音波運転モードの押し釦を選択操作する。湯水の進行経路は気泡運転モードと同様である。循環アダプタ４内で、湯水に所定周波数の超音波を与えた後、噴出口から噴出されるように構成されている。尚、気泡運転モードと同様に超音波運転モードにおいて第２熱供給部６は作動していない。
【００２７】
次に、ポンプユニット１８の動作制御について図２のフローチャートに基づいて説明する。
ポンプユニット用コントローラ２３の電源がＯＮされると、コントローラ２３により補助流量センサ２２の流量計測が開始される。ステップ１（以下、「ステップ」をＳＴと表記する）でＬｏｗスイッチがＯＮか否か判断する。ＬｏｗスイッチがＯＦＦの場合はＳＴ１に戻る。ＯＮの場合は、回路中に湯水の流れがあるため、更にポンプ７の動作開始を識別するため次のＳＴに進む。
【００２８】
ＳＴ２でＨｉｇｈスイッチがＯＮの場合は、流量が５．５Ｌ/ｍｉｎ以上あるため既に補助ポンプ２０が作動していることからＳＴ１に戻る。ＨｉｇｈスイッチがＯＦＦの場合は、ポンプ７が作動を開始しており回路内に流量はあるが５．５Ｌ/ｍｉｎに満たない状況、所謂第１時期の検出である。第１時期の検出によりＳＴ３に進み、補助ポンプ２０の動作を開始させる。尚、補助ポンプ２０の初期目標回転数は、所定の極低回転に設定されている。
【００２９】
ＳＴ４では、ＳＴ３で設定された目標回転数を徐々に増加させる。ＳＴ３とＳＴ４とは補助ポンプ２０の連続する制御となっており、本ポンプユニットでは初期目標回転数からリニアに回転数を増加させている。
次に、ＳＴ５でＨｉｇｈスイッチの判定結果を判断する。ＨｉｇｈスイッチがＯＦＦの場合、補助ポンプ２０の補助吐出量が特定の運転モード、例えば、最も流路抵抗が大きな気泡運転モードを実行するには不足しているため、再度ＳＴ４に戻り補助ポンプ２０の目標回転数の増加を行い、ＨｉｇｈスイッチがＯＮされるまで回転数の増加を継続する。
ＳＴ５で、ＨｉｇｈスイッチＯＮが検出されると、第２時期検出となりＳＴ６に進む。
ＨｉｇｈスイッチＯＮの時点では、ポンプ７の吐出量と補助ポンプ２０の吐出量とを合せた全吐出量が、何れの運転モードが選択されても実行可能な流量となっている。
【００３０】
ＳＴ６では、ＨｉｇｈスイッチがＯＮとなった時点で補助ポンプ２０の目標回転数増加を停止し、回転数を一定に維持する。
ＳＴ７で、ＨｉｇｈスイッチＯＦＦの時点が第３時期検出である。ＨｉｇｈスイッチのＯＮ状態が継続している間は補助ポンプ２０の回転数を一定に維持しているため、ＨｉｇｈスイッチのＯＦＦ状態の検出はポンプ７の停止と看做し、ＳＴ８に進み補助ポンプ２０を停止する。
【００３１】
次に、ＳＴ９でＬｏｗスイッチＯＦＦを判別する。ＬｏｗスイッチがＯＮの場合は、何らかの要因で一時的に流量が減少したことが想定されるため、ＳＴ３に戻り以下に続く処理を前述と同様に行う。
ＬｏｗスイッチがＯＦＦの場合は、完全に回路内の流量がないことが確認されたためＳＴ１に戻る。
【００３２】
補助ポンプ２０の作動について、図３及び図４に基づいて説明する。尚、図３において、縦軸は補助ポンプ２０の回転数、横軸は時間を示し、図４において、縦軸は回路内を流れる湯水の流量、横軸は時間を示す。
使用者が操作パネル９上の押し釦で、例えば、気泡運転モードを選択した場合、ポンプ７がｔ０から作動を開始する。補助流量センサ２２のＬｏｗスイッチＯＮ、所謂２．５Ｌ/ｍｉｎ以上の流量があり、且つ、ＨｉｇｈスイッチがＯＦＦの判定条件により、第１時期ｔ１を検出する。
【００３３】
補助ポンプ２０は第１時期ｔ１から徐々に目標回転数を増加させた後、第２時期ｔ２の時点で補助流量センサ２２が５．５Ｌ/ｍｉｎの流量を検出し、ＨｉｇｈスイッチがＯＮ状態になる。その後、使用者が気泡運転モードを停止するｔ３までの間は、ポンプ７は継続作動している。また、ポンプ７の停止をＨｉｇｈスイッチがＯＦＦになる第３時期ｔ４までは補助ポンプ２０は一定回転で所定の吐出量を維持している。従って、ポンプ７が作動する期間は、５．５Ｌ/ｍｉｎの流量を確保することができ、流量不足により追焚制限機能が作動する事態を防止できる。尚、使用者の操作によるポンプ７の停止ｔ３からＨｉｇｈスイッチがＯＦＦになる第３時期ｔ４までは極短時間である。
【００３４】
次に、前記実施例を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施例においては、４つの運転モードを実現可能な例について説明したが、追焚運転モードと気泡運転モードの２の運転モードを備えるもの或いは、更に多くの運転モードを備えるものについても、本発明のポンプユニットを適用できる。
【００３５】
２〕前記実施例においては、補助流量センサが大小２段階の流量検出する例について説明したが、設定される運転モード毎に多段階の設定としても良く、また、使用者により設置後、段階数や回転数について設定可能とするものについても、本発明のポンプユニットを適用できる。
【００３６】
３〕前記実施例においては、補助流量センサが１つのケーシングに大小２段階の流量検知のセンサ部が内蔵された例について説明したが、内臓するセンサ部を１つにし、複数のセンサケーシングにするものについても、本発明のポンプユニットを適用できる。
【００３７】
４〕前記実施例においては、補助流量センサを復路に設置する例について説明したが、往路に設置するものについても、本発明のポンプユニットを適用できる。
【００３８】
５〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例の風呂給湯システムの全体説明図である。
【図２】ポンプユニットの動作制御に関するフローチャート図である。
【図３】補助ポンプの回転数に関するタイムチャートである。
【図４】循環回路内の湯水流量に関するタイムチャートである。
【図５】従来の風呂給湯システムの説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１      浴槽
３      循環回路
４      循環アダプタ
６      第２熱供給部
１４    復路
１５    往路
１８    ポンプユニット
２０    補助ポンプ
２２    補助流量センサ
２３    ポンプユニット用コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2009198094.tif 000005
【図４】
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【図５】
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