(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浴槽内の残水に所定の熱量を供給し、該残水を所定温度上昇させ、当該供給熱量と上昇温度から該残水量を演算する方法において、
前記熱量の供給中に、残水の温度を検知する温度検知手段からのデジタル出力が温度上昇方向へ変化した第一の時点から所定温度上昇に伴って再度前記温度検知手段からのデジタル出力が温度上昇方向へ変化した第二の時点までの供給熱量を測定する工程と、
該供給熱量と当該上昇温度から、残水量を演算する工程とを有することを特徴とする残水量の演算方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記熱量の供給を開始した後、所定時間の間前記熱量の供給を継続する工程を更に有し、該所定時間経過後に、前記第一の時点から第二の時点までの供給熱量を測定するようにしたことを特徴とする残水量の演算方法。
【請求項３】
風呂熱交換器と、該風呂熱交換器に熱量を供給する風呂用熱量供給手段と、浴槽に給水する給水手段とを有し、往き管と戻り管を介して浴槽に接続される風呂釜であって、
前記風呂熱交換器、往き管、戻り管及び浴槽により形成される循環経路内に設けられ浴槽内の残水の温度を検知する風呂温度検知手段と、浴槽内の残水に前記風呂熱交換器により所定の熱量を供給し、該残水を所定温度上昇させ、当該供給熱量と上昇温度から該残水量を演算する制御装置とを有し、
該制御装置は、前記熱量の供給中に、該風呂温度検知手段からの検知温度出力を入力し、そのデジタル信号が温度上昇方向へ変化した第一の時点から所定温度上昇に伴って再度前記デジタル信号が温度上昇方向へ変化した第二の時点までの供給熱量を測定し、該供給熱量と当該上昇温度から該残水の量を演算することを特徴とする風呂釜。
【請求項４】
請求項３において、
前記制御装置は、前記熱量の供給を開始した後、所定時間の間前記熱量の供給を継続させ、該所定時間経過後に前記第一の時点から第二の時点までの供給熱量を測定するようにしたことを特徴とする風呂釜。
【請求項５】
請求項３または４において、
前記風呂温度検知手段はアナログ信号の検知出力を前記制御装置に供給し、該制御装置は、該アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換装置を有し、該デジタル信号の変化を監視して前記第一の時点から第二の時点までの供給熱量を測定するようにしたことを特徴とする風呂釜。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス、石油等を燃料とする給湯器付き風呂釜の、浴槽内の残水量の演算をより正確に行うことができる方法及びそれを実施する風呂釜に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の給湯器付き風呂釜では、風呂用のバーナーに風呂用の電磁弁を接続し、給湯用のバーナーに給湯用の電磁弁を接続し、両電磁弁に共通に比例弁を接続して、元ガス電磁弁からのガス量を制御している。このように、比較的能力の大きい比例弁を共通に設けることでコストダウンを図ることができると同時に、比例弁の比例制御を利用して所望の温度の給湯を可能にすることができる。また、比例弁のガバナー機能を利用して一定の圧力のガスを風呂バーナーに供給することもできる。
【０００３】
一方、近年においては、給湯器付き風呂釜の多機能化に伴い、設定温度の湯を設定水位まで注湯する自動湯はり機能を持つものが販売されている。このような機能を実現するためには、浴槽に残っている水量を検知した上で残りの水量を演算して注湯する必要がある。その場合、コストアップにつながる圧力センサー等を使用することなく、浴槽の水位、即ち浴槽内の残水量を測定する方法として、風呂バーナーからの追焚を行い残水の温度が所定温度上昇した時の残水への供給熱量を測定し、風呂釜のシステム効率などを参照して演算することが提案されている。
【０００４】
かかる演算式は、
残水量（Ｑ）＝（Ｉ×Δｔ）×η／（ΔＴ×ｃ×γ）
Ｑ  ：残水量（リットル）
Ｉ  ：燃焼量（Ｋｃａｌ／ｈ）
Δｔ：追焚時間（ｈ）
Ｉ×Δｔ：投入熱量
η  ：システム効率
（Ｉ×Δｔ）×η：供給熱量
ΔＴ：上昇温度（℃）
ｃ  ：水の比熱（Ｋｃａｌ／Ｋｇ・℃）
γ  ：水の比重（Ｋｇ／リットル）
である。
【０００５】
従って、従来の残水量の測定では、一定温度（ΔＴ）上昇するまでの時間（Δｔ）を測定するか、或いは一定時間（Δｔ）の間に上昇する温度（ΔＴ）を測定するかの何れかの方法で行うことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年においてかかる自動機能を持つ風呂釜は、デジタル式のマイクロコンピュータを制御装置として利用することが広く行われている。一般的には、８ビットのマイクロコンピュータが利用されるが、内蔵のＲＯＭに各種の制御プログラムを記憶させておくことで、風呂釜の各種センサー出力を取り込み、制御プログラムのアルゴリズムに従って演算し、必要な駆動信号を電磁弁、比例弁、各種ポンプ、イグナイター等に送ることで各種の自動制御を実現している。
【０００７】
その中で、上記の残水量の演算を行うに当たり利用される風呂サーミスタの出力もデジタル信号の形でマイクロコンピュータ内に入力され利用される。その場合、浴槽内の残水の温度が飛び飛びのデジタル値になるため、正確な温度上昇の値やそれに要した時間を検知することができず、残水量の演算に多大な誤差が生じるという問題を、本発明者は見いだした。
【０００８】
図５はかかる問題のある従来例を説明するためのチャート図である。横軸に時間、縦軸に浴槽内の残水の温度をとり、残水量演算のための追焚動作をさせた場合の変化を実線と破線の二つの態様で示している。いずれの場合もデジタル値であるため階段式に温度が上昇している。
【０００９】
通常の残水量演算のための追焚動作では、時間ｔ１で追焚を開始し、配管の放熱等が安定する等に要する一定時間を経過した後、時間ｔ２から一定時間Δｔ１追焚を行った後の温度上昇を見るか、時間ｔ２から一定温度上昇するまでの経過時間を見るかの何れかの方法がとられている。
【００１０】
今、第一の方法として、時間ｔ２から一定時間Δｔ１追焚を行った後の温度上昇を見る場合について説明する。もし、浴槽の残水の温度が図５中の実線のように変化した場合、点Ａ１（時間ｔ２）から測定が始まり一定時間Δｔ１後の点Ｂ１（時間ｔ３）で測定を終了する。その場合の上昇温度は、点Ａ１から点Ｂ１までのΔＴ１であるとマイクロコンピュータは判断することになる。
【００１１】
一方、浴槽の残水温度が図５中の破線のように変化した場合、点Ａ２（時間ｔ２）から測定が始まり点Ｂ１（時間ｔ３）で測定を終了する。その場合の上昇温度は、点Ａ２から点Ｂ１までのΔＴ２になる。
【００１２】
従って、測定時の残水の温度上昇の態様によっては、同じ供給熱量を加えても残水の温度上昇はΔＴ１になったりΔＴ２になったりすることになる。実際には、温度上昇は２−３℃であるから、デジタル値の１デジットが仮に０．５℃であるとすると、上記の例では、残水の温度上昇の態様によって１デジット分にあたる０．５℃の誤差が生じることになる。そうすると、この例では残水量の演算に１５から２５％の誤差が生じることになる。
【００１３】
次に、第二の方法として、時間ｔ２から一定温度上昇した時の時間経過を測定する場合について説明する。図５中の実線のように残水の温度が上昇した場合は、点Ａ１（時間ｔ２）から３デジットのΔＴ２上昇した点Ｂ２までの経過時間Δｔ２が測定されることになる。一方、図５中の破線のように残水の温度が上昇した場合は、点Ａ２（時間ｔ２）から３デジットのΔＴ２上昇した点Ｂ３までの経過時間Δｔ３が測定されることになる。
【００１４】
即ち、同じ温度上昇であっても、経過時間がΔｔ２の場合とΔｔ３の場合が生じることになり、かかる誤差もやはり２０から３０％程度であることが認識された。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、いかなる態様の温度上昇であっても残水への正確な熱量の供給量と残水の温度上昇値を検知することができる残水量の演算方法及びそれを実施する風呂釜を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の目的は、デジタル式のマイクロコンピュータを利用した風呂釜に於いて、残水量の演算時の残水の温度がデジタル値であっても、正確に残水への熱量の供給量と残水の温度上昇値を検知することができるようにすることにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、本発明の第一の発明によれば、浴槽内の残水に所定の熱量を供給し、残水を所定温度上昇させ、当該供給熱量と上昇温度から残水量を演算する方法において、前記熱量の供給中に、残水の温度を検知する温度検知手段からのデジタル出力が変化した第一の時点から所定温度上昇に伴って再度前記温度検知手段からのデジタル出力が変化した第二の時点までの供給熱量を測定する工程と、その供給熱量と当該上昇温度から、残水量を演算する工程とを有することを特徴とする残水量の演算方法を提供することにより達成される。
【００１８】
また上記の目的は、本発明の第二の発明によれば、上記第一の発明において、前記の熱量の供給を開始した後、所定時間の間前記熱量の供給を継続する工程を更に有し、その所定時間経過後に、前記の第一の時点から第二の時点までの供給熱量を測定するようにしたことを特徴とする残水量の演算方法を提供することにより達成される。
【００１９】
また上記の目的は、本発明の第三の発明によれば、風呂熱交換器と、風呂熱交換器に熱量を供給する風呂用熱量供給手段と、浴槽への給水手段とを有し、往き管と戻り管を介して浴槽に接続される風呂釜であって、風呂熱交換器、往き管、戻り管及び浴槽により形成される循環経路内に設けられ浴槽内の残水の温度を検知する風呂温度検知手段と、浴槽内の残水に風呂熱交換器により所定の熱量を供給し、残水を所定温度上昇させ、当該供給熱量と上昇温度から残水量を演算する制御装置とを有し、制御装置は、前記の熱量の供給中に、風呂温度検知手段からの検知温度出力を入力し、そのデジタル信号が変化した第一の時点から所定温度上昇に伴って再度前記デジタル信号が変化した第二の時点までの供給熱量を測定し、その供給熱量と当該上昇温度から残水の量を演算することを特徴とする風呂釜により達成される。
【００２０】
また上記の目的は、本発明の第四の発明によれば、上記第三の発明において、制御装置は、前記の熱量の供給を開始した後、所定時間の間熱量の供給を継続させ、その所定時間経過後に前記第一の時点から第二の時点までの供給熱量を測定するようにしたことを特徴とする風呂釜により達成される。
【００２１】
また上記の目的は、本発明の第五の発明によれば、上記第三または第四の発明において、風呂温度検知手段はアナログ信号の検知出力を制御装置に供給し、制御装置は、そのアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換装置を有し、デジタル信号の変化を監視して前記の第一の時点から第二の時点までの供給熱量を測定するようにしたことを特徴とする風呂釜により達成される。
【００２２】
上記の様に、本発明によれば、風呂サーミスタのデジタル出力が変化した時点の間の経過時間を計測しているので、所定の温度変化に要した正確な追焚時間を得ることができ、正確な残水への供給熱量の計算を行うことができる。その結果、残水量を正確に再現性良く測定演算することができる。
【００２３】
尚、ここで熱量投入手段とは、例えばガスや灯油、軽油を燃料とするバーナー等を言い、バーナーから投入される熱量が熱交換器を経由して湯に供給される。また、熱量投入手段には、熱交換器の回りに触媒層を設けそれにガスと空気を供給することで直接熱量を投入することができるものも含まれる。
【００２４】
更に、供給熱量とは、最終的に残水に供給される熱量であり、バーナー等の熱量投入手段からの投入熱量に熱交換器や配管、浴槽等のシステム効率をかけたものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を使って詳細に説明する。
【００２６】
［実施の形態の風呂釜の全体構成］
図２は、本発明の実施の形態の給湯器付き風呂釜の全体構成図である。給湯器付き風呂釜１００には、風呂燃焼室１と給湯燃焼室２とが設けられている。それぞれの燃焼室には、風呂熱交換機１０と給湯熱交換機２０が設けられている。さらに燃焼室には、熱量投入手段としての風呂バーナー１１と給湯バーナー２１（図１では３口設けられている。）、風呂イグナイター１３と給湯イグナイター２３、風呂フレームロッド１４と給湯フレームロッド２４が設けられている。また両燃焼室１、２に対して共通の燃焼ファン３０が設けられており、それぞれで燃焼した空気は排気口を通じて排気される。
【００２７】
風呂バーナー１１、給湯バーナー２１へのガスの供給をオン・オフ制御する風呂電磁弁１２、給湯電磁弁２２が設けられ、それらの電磁弁１２、２２に対して共通に比例弁３１、元ガス電磁弁３２が設けられている。これらの電磁弁や比例弁、イグナイター、フレームロッド、燃焼ファン、更に後述する各種センサー等は、電送基板４１に搭載されるマイクロコンピュータ等の制御装置（後で説明）により制御される。また、制御装置は浴室や台所のリモコン４０に接続され、メモリに記憶されたプログラムに従って操作信号を受信し制御信号を出力する。
【００２８】
給湯器側の動作の概略は以下の通りである。まず、給湯栓が開かれると水量センサー２５が給水２８の流量を感知し、燃焼ファン３０によるプリパージの後、給湯イグナイター２３の放電と共に元ガス電磁弁３２、比例弁３１、給湯電磁弁２２が開き給湯バーナー２１が着火し、所定温度の湯が給湯口２９から供給される。給湯温度を設定温度に保つために、入水サーミスタ２６、出湯サーミスタ２７及び水量センサー２５の出力から演算された値に比例弁３１の電磁弁駆動電流が制御される。
【００２９】
一方、風呂側では、元ガス電磁弁３２、比例弁３１、風呂電磁弁１２を開くことで、風呂バーナー１１を燃焼させ、循環ポンプ１７により浴槽内（図示せず）の湯を循環させながら追焚運転を行っている。また、自動湯はり運転では、給湯側の燃焼で得られた湯を注湯電磁弁３４を開くことで風呂側の循環通路に供給し、設定した温度の設定した量の注湯を浴槽に行い、その後必要に応じて風呂側の燃焼により設定温度まで追焚運転を行っている。
【００３０】
［残水量の演算方法］
次に、残水量の演算の方法についての実施の形態について説明する。図３は、本発明の実施の形態のフローチャートである。
【００３１】
先ず、自動湯はり運転の全体の流れについて説明すると、リモコン４０から温度と水量が設定されて自動湯はり運転オンの信号が出されると、浴槽内に残水があるか否かの判断が行われる（ステップＳ１）。この判断は、一般的には、風呂側の循環ポンプ１７が制御装置により駆動されそれに伴って風呂水流スイッチ１５が戻り湯を検出できたかどうかにより行われる。そして、残水ありとの判断がなされると、残水量演算工程にて浴槽内の残水量が求められ、残水量が設定水量より少ない場合は（ステップＳ９）、設定水量までの残りの量の湯を注湯し（ステップＳ１０）する。一方で、ステップＳ１にて残水なしの場合は、設定水量を注水或いは注湯する（ステップＳ１３）。最後に風呂の温度が設定温度未満かどうかをチェックし（ステップＳ１１）、未満の場合は設定温度になるまで追焚を行い（ステップＳ１２）、設定温度に達した時点で終了することになる。
【００３２】
かかる自動湯はり運転の全体の流れのなかで、残水量の演算工程は以下のように行われる。図１の本発明の実施の形態を説明する時間と浴槽の残水温度との関係を示すチャート図をも参考にして説明する。
【００３３】
残水量の演算工程になると、まず、制御装置が風呂バーナー１１を着火し、循環ポンプ１７により風呂側熱交換器１０、往き管１８、浴槽（図示せず）、戻り管１９の循環経路を循環させることで、追焚が開始される（ステップＳ２）。この時の時間をｔ１１とする。これにより、残水に熱量が供給される。
【００３４】
次に、予め決められた一定の時間この追焚運転を継続する（ステップＳ３）。これは、追焚回路内のシステムが安定するのを待つための準備時間である。主に、往き管１８、戻り管１９等の放熱の安定や熱交換器１０等の動作の安定を待つための運転である。
【００３５】
この準備時間が終了した時間ｔ１２後に、温度検知手段である風呂サーミスタ１６のデジタル出力の変化が生じるタイミングを監視する（ステップＳ４）。図１内の実線の態様の場合では、時間ｔ１３の時点で点Ｘ１のようにデジタル出力が変化することになり、この時点を第一の時点として、供給熱量の測定を開始する（ステップＳ５）。この時の残水の温度はＴ１１となっている。
【００３６】
その後、風呂サーミスタ１６のデジタル出力が３デジット（段階）分上昇することに伴うデジタル出力の変化が生じるタイミングを監視する（ステップＳ６）。例えば、１デジットが０．５℃とすると、３デジットは１．５℃に該当する。そして、図１内の実線の態様では、時間ｔ１５の時点が点Ｙ１のようにデジタル出力が変化することになり、この時点を第二の時点として、供給熱量の測定を終了する（ステップＳ７）。その結果、第一の時点ｔ１３から第二の時点ｔ１５までの経過時間Δｔ１０中の供給熱量が検知されることになる。その間の温度の上昇は、３デジット分であり、図１中ではΔＴ１０である。
【００３７】
この経過時間Δｔ１０中の供給熱量と上昇温度ΔＴ１０とを、前述の演算式に代入することで、正確な残水量が求められることになる。かかる演算は、制御装置であるマイクロコンピュータにより行われる。
【００３８】
一方、図１中の破線の態様の場合は、準備時間である一定時間経過（時間ｔ１２）後に、最初に風呂サーミスタ１６のデジタル出力が変化する点Ｘ２を第一の時点（ｔ１４）として供給熱量の測定を開始し、３デジット（段階）上昇したことに伴うデジタル出力の変化が生じる点Ｙ２を第二の時点（ｔ１６）として供給熱量の測定を終了させることになる。その結果、経過時間Δｔ２０間における供給熱量が求められることになる。
【００３９】
ここで、供給熱量の測定とは、風呂熱交換器１０に常に一定の熱量Ｉが投入され、その間一定のシステム効率ηの場合は、第一の時点から第二の時点までの経過時間Δｔ１０またはΔｔ２０を計測することにより、（Ｉ×Δｔ１０）×η又は（Ｉ×Δｔ２０）×ηとして求められる。但し、風呂熱交換器１０に投入される熱量が一定でない場合及びシステム効率ηが一定でない場合は、第一の時点から第二の時点までの経過時間Δｔ１０またはΔｔ２０の間の供給熱量の数１で表わされる積分値によって供給熱量が測定される。
【００４０】
【数１】
0003736876.tif 000002
【００４１】
経過時間Δｔ２０間の供給熱量は、実線の場合の経過時間Δｔ１０間の供給熱量とほぼ同じになる。従って、如何なる態様の温度上昇が生じたとしても、残水量が同じの場合は一定温度（ΔＴ１０，ΔＴ２０）上昇させるのに要する供給熱量は同じになる。これは、風呂サーミスタ１６のデジタル出力の変化の時点から変化の時点を監視することで、バラツキのない正確な測定をすることができるからである。
【００４２】
［制御装置］
上記の各種の運転や演算は図２の電装基板４１に搭載されている制御装置により行われる。図４に、この制御装置４２の概略的構成の一例を示す。既に説明した通り、制御装置４２は８ビットのマイクロコンピュータから構成され、リモコン４０、風呂水流スイッチ１５、循環ポンプ１７、風呂電磁弁１２、給湯電磁弁２２、そしてその他のセンサーや電磁弁等に入出力回路５１を経由して接続されている。内部の構成は、一般的なマイクロコンピュータと同様に、演算部４６、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）４８、リード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）４９、各種レジスタ３０が共通バスＢＳを介して接続されている。
【００４３】
更に、風呂サーミスタ１６は、制御装置４２に検知温度をアナログ信号として供給し、制御装置４２内のアナログ・デジタル変換装置４３により、制御装置４２内部でのデジタル信号処理に整合するようデジタル信号に変換される。このデジタル信号は、例えば検知温度レジスタ４４に８ビットの信号として入力される。そして、この８ビットのデジタル信号の最も下位のビット（図中斜線）がフリップ・フロップ回路４５にて監視されている。
【００４４】
前述した残水量演算工程での制御プログラムはリード・オンリー・メモリ４９に予め記憶されており、そのプログラムに従って、演算部４６が各種演算を行いセンサーからの入力信号や自らの制御信号などを入出力回路５１から入力し出力することになる。図３のフローチャートに戻ると、準備の為の一定時間が経過した後の、検知温度レジスタ４４の最下位ビットの変化がフリップ・フロップ回路４５により検知され、タイマー回路４７の時間計測に従って供給熱量の測定が開始される。そして、最下位ビットが３回変化した第二の時点で供給熱量の測定がストップし、その経過時間における供給熱量の合計が演算部４６により求められ、一旦メモリ４８に書き込まれる。
【００４５】
そして、演算部４６では、経過時間中の供給熱量と上昇温度の値を前述の演算式に入力することで、残水量を求めるわけである。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、デジタル信号処理を行うマイクロコンピュータ等の制御装置を備えた風呂釜において、追焚による温度上昇と経過時間中の供給熱量から残水量を求める場合、風呂サーミスタ等の温度検知手段からのデジタル出力の変化の時点間の上昇温度と経過時間中の供給熱量を監視し、それらの値を使って残水量の演算を行うようにしている。従って、如何なる態様で追焚による温度上昇であっても、再現性良く正確に経過時間中の供給熱量を測定することができ、正確な残水量を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を説明するチャート図である。
【図２】本発明の実施の形態の風呂釜の全体構成図である。
【図３】本発明の実施の形態のフローチャート図である。
【図４】本発明の実施の形態の制御装置の概略構成ブロック図である。
【図５】従来例を説明する為のチャート図である。
【符号の説明】
１０    風呂熱交換機
１１    風呂バーナー（風呂熱量投入手段）
１２    風呂電磁弁
１５    風呂水流スイッチ
１６    風呂サーミスタ（温度検知手段）
１７    循環ポンプ
１８    往き管
１９    戻り管
２０    給湯熱交換機
２１    給湯バーナー
２２    給湯電磁弁
４２    制御装置
４３    アナログ・デジタル変換装置
４６    演算部
４７    タイマー
ｔ１３，ｔ１４      第一の時点
ｔ１５，ｔ１６      第二の時点
ΔＴ１０，ΔＴ２０  上昇温度
【図１】
0003736876.tif 000003
【図２】
0003736876.tif 000004
【図３】
0003736876.tif 000005
【図４】
0003736876.tif 000006
【図５】
0003736876.tif 000007