循環式風呂釜制御装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、浴槽内の水を強制的に循環させて、循環させた水を加熱する強制循環式風呂釜に関し、さらに詳細には、その循環式風呂釜を制御する制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、浴槽に入れた水をポンプにより強制的に循環させ、循環管路途中に設けた熱交換器を燃焼加熱することにより、浴槽内の水を所定の温度まで上昇させる強制循環式風呂釜が使用されている。ガス燃焼により、管路内の水を加熱する熱交換器の一例を図３に断面図で示す。ポンプにより循環される水Ｆは、ガス燃焼室３１の上部に設けられた熱交換器５０に送られ、そこで加熱されて浴槽に戻される。すなわち、水Ｆは、熱交換器５０の右端部から下部パイプ４１ａに入り、熱交換器５０の左端部まで行って下部パイプ４１ｂにより右端部に戻る。そして、下部パイプ４１ｃにより、左端部に行き中部パイプ４２ａにより右端部に戻る。順次繰り返して、水Ｆは、上部パイプ４３ｃより外部に出て浴槽に戻される。
【０００３】通常の強制循環式風呂釜において、水Ｆの循環流量は５〜８リットル／ｍｉｎ、浴槽の水量は１８０〜２００リットル、ガスの燃焼量は約１２０００ｋｃａｌ／ｈｏｕｒとすれば、水の循環流量が５リットル／ｍｉｎの場合、熱交換器５０に入る時と出る時とで水温が摂氏で約３０度上昇する（以下摂氏を省略する）。こうして強制循環加熱により浴槽水温は次第に上昇していく。浴槽内の水温は、熱交換器５０の入口側に設けられたサーミスタにより検出される。そして、サーミスタが所定の温度を検出すると自動的に強制循環及びガス燃焼を停止することが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の循環式風呂釜及びその制御装置には、以下の問題があった。すなわち、熱交換器において管路内での水Ｆの部分沸騰が発生する場合があったのである。例えば、浴槽内の水Ｆの温度が１０度程度の時に循環式風呂釜を始動させる場合を考える。熱交換器に流入する水Ｆの水温は約１０度であるが、循環水量が５リットル／ｍｉｎの場合、熱交換器から流出する水Ｆの水温は約３０度上昇して約４０度となる。そして浴槽内の水Ｆの温度が４０度程度まで上昇すると、熱交換器に流入する水Ｆの水温が約４０度となり、熱交換器から流出する水Ｆの水温は約７０度とかなりの高温になる。
【０００５】ところがこのとき、熱交換器の銅パイプ内における水Ｆの水温は均一ではない。ポンプにより循環される水Ｆは管路内で銅パイプ内壁に接する外周側から加熱を受けるためである。このため銅パイプ内における水Ｆの水温には相当の不均一があり、前記した流出水温は一種の平均水温である。そして、平均水温が７０度近くある場合、銅パイプの熱交換器出口付近におけるパイプ内壁近傍での水温は１００度に達することがある。このとき部分沸騰が発生する。部分沸騰が発生すると、熱交換器の銅パイプ内での圧力上昇を生じ、銅パイプの耐久性が低下する問題がある。また、熱交換器から不快な異音（いわゆる「かま鳴り」である）が発生し、この異音は浴室からも聞こえるので入浴者等に熱交換器の故障ではないかとの不安を与え、好ましくない。また、このような水温不均一が解消されないまま高温の湯が浴槽にまで流入することがあり、浴槽には人が入るものであるから好ましくない。
【０００６】本発明は、浴槽内の水温が上昇しても熱交換器において部分沸騰が発生することがなく、耐久性低下や異音の発生あるいは浴槽への高温の湯の流入を防いだ循環式風呂釜制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため本発明の循環式風呂釜制御装置は、浴槽内の水を強制的に循環させる強制循環装置と、強制循環装置の管路途中に設けられる熱交換器と、熱交換器を加熱するガス燃焼器とを有する循環式風呂釜を制御する循環式風呂釜制御装置であって、加熱されて浴槽に戻る水温を計測する出口水温検出器と、前記強制循環装置により循環される水量を可変する流量可変手段と、前記出口水温検出器が計測する水温が管路内で水の部分沸騰が発生しうる温度であるか否かを判別する部分沸騰判別手段と、前記部分沸騰判別手段により前記出口水温検出器の計測水温が部分沸騰の発生しうる温度であると判別された場合に前記流量可変手段を介して水の流量を増加させることにより出口水温を所定の温度以下に維持する流量制御手段とを有するものである。
【０００８】
【作用】このような構成を有する本発明の循環式風呂釜制御装置の強制循環装置は、浴槽内の水を、熱交換器に通過させて循環加熱する。また、出口水温検出器は、加熱されて浴槽に戻る水温を計測する。また、流量可変手段は、強制循環装置により循環される水量を可変する。
【０００９】ここで、部分沸騰判別手段は、出口水温検出器が計測する水温が水の部分沸騰が発生しうる温度であるか否かを判別する。そして、部分沸騰が発生しうる温度であると判別された場合には、流量制御手段が流量可変手段を介して強制循環装置により循環される流量を増加させる。かくして熱交換器での水温の上昇幅を縮小するとともに、管路内における水温の不均一を軽減する。これにより、浴槽の水温が上昇している場合でも出口水温が過度に上昇するのを防止し所定温度以下に維持することができるため、銅パイプ内における部分沸騰の発生がなく、耐久性の低下や異音の発生あるいは浴槽への高温の湯の流入がない。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例である循環式風呂釜制御装置を図面を参照して説明する。図１に循環式風呂釜の全体構成を示す。浴槽２４には、水Ｆが一定量蓄えられている。浴槽２４の内壁の下側に水Ｆを流入、流出させるためのバスアダプタ４５が形成されている。バスアダプタ４５の中央部には、戻り管２７が接続している。戻り管２７は、水を循環させるためのポンプ１５に接続している。ポンプ１５には、循環水の水量を制御するためのポンプ駆動回路３２が接続している。戻り管２７のポンプ上流位置にあって浴槽内の水温を検出するための浴槽水温サーミスタ２６が取り付けられている。
【００１１】戻り管２７は、ガス燃焼室３１の上部に設けられた熱交換器５０に導入されている。熱交換器５０に設けられた燃焼室内銅パイプ２８は、図３に示すように従来と同じく、熱交換器５０の端部から端部までを４回往復して構成されている。すなわち、銅パイプ２８は、下部パイプ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、中部パイプ４２ａ、４２ｂ、上部パイプ４３ａ、４３ｂ、４３ｃにより熱交換器５０内を４回往復している。銅パイプ２８の外壁には、集熱用の銅製フィン２１が形成されている。
【００１２】この実施例の循環式風呂釜においては、水Ｆの標準流量は５リットル／ｍｉｎ、浴槽の水量は１８０〜２００リットル、ガスの燃焼量は約１２０００ｋｃａｌ／ｈｏｕｒである。このとき、熱交換器５０に入る時と出る時とで水温が約３０度上昇する。熱交換器５０を出た銅パイプ２８は、浴槽に循環水を戻すための往き管２５に接続している。往き管２５のガス燃焼室３１を出た付近に、熱交換器５０で熱交換されることにより温度上昇した水温を計測するための、出湯温サーミスタ１４が取り付けられている。往き管２５は、バスアダプタ４５の戻り管２７の外周部に接続している。
【００１３】次に、燃焼ガスであるプロパンガスＧの流路を説明する。ガスパイプ２９は図示しないプロパンガスタンクに接続している。ガスパイプ２９は、ガスの元栓である元電磁弁１３に接続している。ガスパイプ２９は、ガス燃焼室３１内に導入されている。ガス燃焼室３１の下側位置においてガスパイプ２９の先端部には、ガスＧを噴き出すノズル１８が形成されている。ノズル１８の噴き出し方向にバーナ１７が固設されている。バーナ１７の上部近傍には、ガスＧに着火する火花を発生させるための電極１６が付設されている。ガス燃焼室３１の右下側に送風ダクト３０が付設されている。送風ダクト３０には、燃焼空気を供給するためのファン１２が付設されている。ファン１２には、ファンモータ駆動回路１１が接続している。また、ガス燃焼室３１の右上側には、燃焼排ガスを排出するための排気トップ２３が形成されている。
【００１４】次に、図２にこの実施例の循環式風呂釜制御装置の構成をブロック図で示す。制御装置の主要部であるコントローラ３５は、演算処理を行うＣＰＵ３６、制御プログラムを記憶するＲＯＭ３７、データ等を一時的に記憶するＲＡＭ３８より構成されている。ＲＯＭ３７には、水Ｆの流量を制御するための水量可変プログラム４８が記憶されている。コントローラ３５には、入力として出湯温サーミスタ１４及び浴槽水温サーミスタ２６が接続している。また、出力として、ポンプ１５を制御するためのポンプ駆動回路３２、ファン１２を制御するためのファンモータ駆動回路１１、及び元電磁弁１３が接続している。
【００１５】次に、上記構成を有する循環式風呂釜制御装置の作用を説明する。浴槽に水Ｆを適当な深さまで入れる。次に、コントローラ３５のスイッチをオンして、ガス燃焼を開始する。すなわち、コントローラ３５が元電磁弁１３を開いて、一定量のプロパンガスＧをノズル１８からバーナ１７に噴出する。同時に電極１６に電圧がかけられ、火花が発生することによりプロパンガスＧが着火される。また、ファンモータ駆動回路１１がファン１２を駆動して燃焼空気をガス燃焼室に送風する。また、コントローラ３５の指令を受けてポンプ駆動回路３２が、ポンプ１５を一定の回転数ｍで駆動し、一定の流量の水Ｆを熱交換器５０内の銅パイプ２８に循環させる。プロパンガスＧの燃焼直後の燃焼排ガス温度は、約１３００度であり、これが熱交換器５０内の銅パイプ２８の外壁と接触する。これにより、燃焼排ガスから水Ｆへの熱交換が銅パイプ２８を介して行われる。
【００１６】このときの水Ｆの温度上昇幅（以下、「出入温度差」という）は、ポンプ１５の駆動による流量により異なり、流量が大きいとき出入温度差は小さく、流量が小さいとき出入温度差は大きい。標準流量Ｎのときの出入温度差は約３０度である。燃焼の初期の場合、浴槽２４に蓄えられた水Ｆの温度は１０度程度であり、始めに戻り管２７に流れる水Ｆの温度も同じである。従ってこのとき、銅パイプ２８の下部パイプ４１ａに流入する水Ｆの温度（以下、「入口温度Ｔｉ」という）は１０度である。かくして、往き管２５に流入する水Ｆの温度（以下、「出口温度Ｔｏ」という）は１０度から約３０度上昇して約４０度となる。
【００１７】本発明の主要部であるコントローラ３５は、フィードバックされる出湯温サーミスタの検出値により、出口温度Ｔｏが６５度以上にならないように、水Ｆの流量を制御している。この温度が６５度を超えると、銅パイプ２８内の一部において水温が１００度に達し、部分沸騰が起こるからである。その制御方法について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。コントローラ３５のＲＡＭ３８にガス燃焼室から出た水Ｆの出口温度を設定する（Ｓ１）。この出口温度設定値Ｔｃは、銅パイプ２８内の最高水温が１００度を超えないように決定される。この実施例の循環式風呂釜においては、この出口温度設定値Ｔｃを６５度とすることにより銅パイプ２８内の最高水温が１００度に達しないように維持でき、部分沸騰の発生を抑えられることが実験により確認されている。そして、出口設定温度Ｔｃ＝６５度はＲＯＭ３７に記憶されている。
【００１８】循環式風呂釜が始動されると、コントローラ３５は、出湯温サーミスタ１４により出口温度Ｔｏを検出する（Ｓ２）。ここで例として、水温が１０度の状態から循環式風呂釜により風呂を沸かす場合を考える。始めポンプ１５の流量は標準流量Ｎであるので、出口温度Ｔｏは入口温度Ｔｉより３０度上昇して４０度となる。ここで、出口温度Ｔｏ＝４０度であり、設定温度Ｔｃ＝６５度より低いので（Ｓ３、Ｎｏ）、コントローラ３５は水量可変プログラム４８により、ポンプ駆動回路３２を介してポンプ１５の回転数を下げて水Ｆの流量を減らす（Ｓ５）。ポンプ１５の回転数が下げられると、循環水量が減らされることにより出入温度差が増加し、出口温度Ｔｏは上昇する。そして、循環加熱により浴槽２４内の水温が上昇することによって入口温度Ｔｉがさらに上昇するので、このことも出口温度Ｔｏを上昇させる。
【００１９】出口温度Ｔｏが設定温度Ｔｃ（６５度）に近づくと、ポンプ１５の回転数はそれ以上下げられることはない。出口温度Ｔｏが設定温度Ｔｃ以上になると（Ｓ３、Ｙｅｓ）、ポンプ１５の回転数を上げる（Ｓ４）。これにより流量が増加して出入温度差が減少し出口温度Ｔｏは下げられる。かくして、出口温度Ｔｏが設定温度Ｔｃ（６５度）を超えることが防がれる。これにより、浴槽２４内の水温が上昇してきても出口温度Ｔｏが６５度を超えることが防がれ、かつ流量増加による乱流の効果によりガス燃焼室３１の銅パイプ２８内の最高水温が１００度に達しないように維持され、部分沸騰の発生を防ぐことができる。こうして、熱交換器５０からの異音発生や、浴槽２４への高温の湯の流入を防止することができる。
【００２０】この実施例では、出口温度Ｔｏが設定温度Ｔｃに維持されるように流量制御しているが、ステップ５の処理を省いて、出口温度Ｔｏが設定温度Ｔｃ以下になるように制御しても良い。また、出口温度Ｔｏが所定の範囲（例えば４０度以上６５度以下）になるように上下限値を設定しても良い。この場合、最高温度は銅パイプ２８内の最高水温が１００度に達することのないように設定することは当然である。また、最低温度を定める場合は銅パイプ２８の外壁温度が、熱交換器５０内の露点温度を下回らないように設定するのがよい。設定温度にかかる下限値を設けることにより、熱交換器５０内における結露による銅パイプ２８の腐食を防止できるという利点がある。
【００２１】次に、第二の実施例の循環式風呂釜制御装置を説明する。基本的な構成及び作用は、第一の実施例の循環式風呂釜制御装置と同様であるので、異なる点のみを説明し、同一部分の説明は省略する。第二の実施例の特徴は図６に示すように、銅パイプ２８内を流れる水Ｆの流量を増減する方法として、ポンプ１５と熱交換器５０との間に流量を調整するための流量制御弁である水制御弁４６を設けている点である。水制御弁４６は、例えば弁体をモータにより移動させることにより、弁座と弁体との隙間を変化させて任意の流量の水Ｆを流す流量制御弁である。この場合、ポンプ１５の出力は一定とし、銅パイプ２８内を流れる水Ｆの流量は、コントローラ３５が水量可変プログラムにより流量制御回路４７を介して水制御弁４６の流量を制御する。
【００２２】すなわち、図５のフローチャートに示すように、循環式風呂釜が始動されると、コントローラ３５は、出口温度設定値Ｔｃを決定した（Ｓ１１）後、出湯温サーミスタ１４により出口温度Ｔｏを検出する（Ｓ１２）。ここで例として、水温が１０度の状態から循環式風呂釜により風呂を沸かす場合を考える。始め水制御弁４６の開度は標準流量Ｎであるので、出口温度Ｔｏは入口温度Ｔｉ（１０度）より３０度上昇して４０度となる。ここで、出口温度Ｔｏ＝４０度であり、設定温度Ｔｃ＝６５度より高くないので（Ｓ１３、Ｎｏ）、コントローラ３５は水量可変プログラム４８により、流量制御回路４７を介して水制御弁４６の開度を絞って水Ｆの流量を減らす（Ｓ１５）。循環水量が減らされることにより出入温度差が増加し、出口温度Ｔｏは上昇する。
【００２３】次に、循環加熱を続けることにより、出口温度Ｔｏが設定温度Ｔｃ以上となった時は（Ｓ１３、Ｙｅｓ）、水制御弁４６の開度を開く（Ｓ１４）。これにより、浴槽２４内の水温が上昇してきても出口温度Ｔｏが６５度を超えることが防がれ、また銅パイプ２８内に流量増加による乱流が起こされるため、ガス燃焼室３１の銅パイプ２８内で水Ｆが部分沸騰するのを防ぐことができる。こうして、熱交換器５０からの異音発生や、浴槽２４への高温の湯の流入を防止することができる。
【００２４】本実施例の場合も第一の実施例と同様、ステップ１５の処理を省いて出口温度Ｔｏが設定温度Ｔｃ以下になるように制御しても良い。また、出口温度Ｔｏが所定の範囲（例えば４０度以上６５度以下）になるように上下限値を設定しても良い。本実施例によれば、第一の実施例と比較してポンプを一定に稼働できるので、制御が容易になる利点がある。以上、いくつかの実施例について本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、本実施例では流量制御方法としてポンプの回転数を変化させる方法、及びモータ流量制御弁により制御する方法を説明したが、コイルにかける電圧を変えることにより弁体と弁座との隙間を変化させる電圧比例弁等を用いる方法を使用しても良い。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本発明の循環式風呂釜制御装置は、強制循環装置により循環される水量を可変する流量可変手段と、出口水温が管路内で水の部分沸騰が発生しうる温度であるか否かを判別する部分沸騰判別手段と、部分沸騰判別手段により出口水温が部分沸騰の発生しうる温度であると判別された場合に流量可変手段を介して水の流量を増加させることにより出口水温を所定の温度以下に維持する流量制御手段とを有しているので、浴槽の水温が上昇してきた場合でも出口温度を所定温度以下に維持し、管路内の流量を増加させて水温の不均一を軽減するため、熱交換器において部分沸騰が発生することがなく、耐久性の低下や異音の発生あるいは浴槽への高温の湯の流入を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例である循環式風呂釜制御装置の構成を示す図面である。
【図２】循環式風呂釜制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】燃焼器の構成を示す断面図である。
【図４】第一の実施例の循環式風呂釜制御装置の作用を示すフローチャートである。
【図５】第二の実施例の循環式風呂釜制御装置の作用を示すフローチャートである。
【図６】第二の実施例である循環式風呂釜制御装置の構成を示す図面である。
【符号の説明】
１４ 出湯温サーミスタ
１５ ポンプ
２４ 浴槽
２６ 浴槽水温サーミスタ
２８ 銅パイプ
３１ ガス燃焼室
３２ ポンプ駆動回路
３５ コントローラ
４６ 水制御弁
４７ 流量制御回路
４８ 水量可変プログラム
５０ 熱交換器
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、浴槽内の水を強制的に循環させて、循環させた水を加熱する強制循環式風呂釜に関し、さらに詳細には、その循環式風呂釜を制御する制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、浴槽に入れた水をポンプにより強制的に循環させ、循環管路途中に設けた熱交換器を燃焼加熱することにより、浴槽内の水を所定の温度まで上昇させる強制循環式風呂釜が使用されている。ガス燃焼により、管路内の水を加熱する熱交換器の一例を図３に断面図で示す。ポンプにより循環される水Ｆは、ガス燃焼室３１の上部に設けられた熱交換器５０に送られ、そこで加熱されて浴槽に戻される。すなわち、水Ｆは、熱交換器５０の右端部から下部パイプ４１ａに入り、熱交換器５０の左端部まで行って下部パイプ４１ｂにより右端部に戻る。そして、下部パイプ４１ｃにより、左端部に行き中部パイプ４２ａにより右端部に戻る。順次繰り返して、水Ｆは、上部パイプ４３ｃより外部に出て浴槽に戻される。
【０００３】通常の強制循環式風呂釜において、水Ｆの循環流量は５〜８リットル／ｍｉｎ、浴槽の水量は１８０〜２００リットル、ガスの燃焼量は約１２０００ｋｃａｌ／ｈｏｕｒとすれば、水の循環流量が５リットル／ｍｉｎの場合、熱交換器５０に入る時と出る時とで水温が摂氏で約３０度上昇する（以下摂氏を省略する）。こうして強制循環加熱により浴槽水温は次第に上昇していく。浴槽内の水温は、熱交換器５０の入口側に設けられたサーミスタにより検出される。そして、サーミスタが所定の温度を検出すると自動的に強制循環及びガス燃焼を停止することが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の循環式風呂釜及びその制御装置には、以下の問題があった。すなわち、熱交換器において管路内での水Ｆの部分沸騰が発生する場合があったのである。例えば、浴槽内の水Ｆの温度が１０度程度の時に循環式風呂釜を始動させる場合を考える。熱交換器に流入する水Ｆの水温は約１０度であるが、循環水量が５リットル／ｍｉｎの場合、熱交換器から流出する水Ｆの水温は約３０度上昇して約４０度となる。そして浴槽内の水Ｆの温度が４０度程度まで上昇すると、熱交換器に流入する水Ｆの水温が約４０度となり、熱交換器から流出する水Ｆの水温は約７０度とかなりの高温になる。
【０００５】ところがこのとき、熱交換器の銅パイプ内における水Ｆの水温は均一ではない。ポンプにより循環される水Ｆは管路内で銅パイプ内壁に接する外周側から加熱を受けるためである。このため銅パイプ内における水Ｆの水温には相当の不均一があり、前記した流出水温は一種の平均水温である。そして、平均水温が７０度近くある場合、銅パイプの熱交換器出口付近におけるパイプ内壁近傍での水温は１００度に達することがある。このとき部分沸騰が発生する。部分沸騰が発生すると、熱交換器の銅パイプ内での圧力上昇を生じ、銅パイプの耐久性が低下する問題がある。また、熱交換器から不快な異音（いわゆる「かま鳴り」である）が発生し、この異音は浴室からも聞こえるので入浴者等に熱交換器の故障ではないかとの不安を与え、好ましくない。また、このような水温不均一が解消されないまま高温の湯が浴槽にまで流入することがあり、浴槽には人が入るものであるから好ましくない。
【０００６】本発明は、浴槽内の水温が上昇しても熱交換器において部分沸騰が発生することがなく、耐久性低下や異音の発生あるいは浴槽への高温の湯の流入を防いだ循環式風呂釜制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため本発明の循環式風呂釜制御装置は、浴槽内の水を強制的に循環させる強制循環装置と、強制循環装置の管路途中に設けられる熱交換器と、熱交換器を加熱するガス燃焼器とを有する循環式風呂釜を制御する循環式風呂釜制御装置であって、加熱されて浴槽に戻る水温を計測する出口水温検出器と、前記強制循環装置により循環される水量を可変する流量可変手段と、前記出口水温検出器が計測する水温が管路内で水の部分沸騰が発生しうる温度であるか否かを判別する部分沸騰判別手段と、前記部分沸騰判別手段により前記出口水温検出器の計測水温が部分沸騰の発生しうる温度であると判別された場合に前記流量可変手段を介して水の流量を増加させることにより出口水温を所定の温度以下に維持する流量制御手段とを有するものである。
【０００８】
【作用】このような構成を有する本発明の循環式風呂釜制御装置の強制循環装置は、浴槽内の水を、熱交換器に通過させて循環加熱する。また、出口水温検出器は、加熱されて浴槽に戻る水温を計測する。また、流量可変手段は、強制循環装置により循環される水量を可変する。
【０００９】ここで、部分沸騰判別手段は、出口水温検出器が計測する水温が水の部分沸騰が発生しうる温度であるか否かを判別する。そして、部分沸騰が発生しうる温度であると判別された場合には、流量制御手段が流量可変手段を介して強制循環装置により循環される流量を増加させる。かくして熱交換器での水温の上昇幅を縮小するとともに、管路内における水温の不均一を軽減する。これにより、浴槽の水温が上昇している場合でも出口水温が過度に上昇するのを防止し所定温度以下に維持することができるため、銅パイプ内における部分沸騰の発生がなく、耐久性の低下や異音の発生あるいは浴槽への高温の湯の流入がない。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例である循環式風呂釜制御装置を図面を参照して説明する。図１に循環式風呂釜の全体構成を示す。浴槽２４には、水Ｆが一定量蓄えられている。浴槽２４の内壁の下側に水Ｆを流入、流出させるためのバスアダプタ４５が形成されている。バスアダプタ４５の中央部には、戻り管２７が接続している。戻り管２７は、水を循環させるためのポンプ１５に接続している。ポンプ１５には、循環水の水量を制御するためのポンプ駆動回路３２が接続している。戻り管２７のポンプ上流位置にあって浴槽内の水温を検出するための浴槽水温サーミスタ２６が取り付けられている。
【００１１】戻り管２７は、ガス燃焼室３１の上部に設けられた熱交換器５０に導入されている。熱交換器５０に設けられた燃焼室内銅パイプ２８は、図３に示すように従来と同じく、熱交換器５０の端部から端部までを４回往復して構成されている。すなわち、銅パイプ２８は、下部パイプ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、中部パイプ４２ａ、４２ｂ、上部パイプ４３ａ、４３ｂ、４３ｃにより熱交換器５０内を４回往復している。銅パイプ２８の外壁には、集熱用の銅製フィン２１が形成されている。
【００１２】この実施例の循環式風呂釜においては、水Ｆの標準流量は５リットル／ｍｉｎ、浴槽の水量は１８０〜２００リットル、ガスの燃焼量は約１２０００ｋｃａｌ／ｈｏｕｒである。このとき、熱交換器５０に入る時と出る時とで水温が約３０度上昇する。熱交換器５０を出た銅パイプ２８は、浴槽に循環水を戻すための往き管２５に接続している。往き管２５のガス燃焼室３１を出た付近に、熱交換器５０で熱交換されることにより温度上昇した水温を計測するための、出湯温サーミスタ１４が取り付けられている。往き管２５は、バスアダプタ４５の戻り管２７の外周部に接続している。
【００１３】次に、燃焼ガスであるプロパンガスＧの流路を説明する。ガスパイプ２９は図示しないプロパンガスタンクに接続している。ガスパイプ２９は、ガスの元栓である元電磁弁１３に接続している。ガスパイプ２９は、ガス燃焼室３１内に導入されている。ガス燃焼室３１の下側位置においてガスパイプ２９の先端部には、ガスＧを噴き出すノズル１８が形成されている。ノズル１８の噴き出し方向にバーナ１７が固設されている。バーナ１７の上部近傍には、ガスＧに着火する火花を発生させるための電極１６が付設されている。ガス燃焼室３１の右下側に送風ダクト３０が付設されている。送風ダクト３０には、燃焼空気を供給するためのファン１２が付設されている。ファン１２には、ファンモータ駆動回路１１が接続している。また、ガス燃焼室３１の右上側には、燃焼排ガスを排出するための排気トップ２３が形成されている。
【００１４】次に、図２にこの実施例の循環式風呂釜制御装置の構成をブロック図で示す。制御装置の主要部であるコントローラ３５は、演算処理を行うＣＰＵ３６、制御プログラムを記憶するＲＯＭ３７、データ等を一時的に記憶するＲＡＭ３８より構成されている。ＲＯＭ３７には、水Ｆの流量を制御するための水量可変プログラム４８が記憶されている。コントローラ３５には、入力として出湯温サーミスタ１４及び浴槽水温サーミスタ２６が接続している。また、出力として、ポンプ１５を制御するためのポンプ駆動回路３２、ファン１２を制御するためのファンモータ駆動回路１１、及び元電磁弁１３が接続している。
【００１５】次に、上記構成を有する循環式風呂釜制御装置の作用を説明する。浴槽に水Ｆを適当な深さまで入れる。次に、コントローラ３５のスイッチをオンして、ガス燃焼を開始する。すなわち、コントローラ３５が元電磁弁１３を開いて、一定量のプロパンガスＧをノズル１８からバーナ１７に噴出する。同時に電極１６に電圧がかけられ、火花が発生することによりプロパンガスＧが着火される。また、ファンモータ駆動回路１１がファン１２を駆動して燃焼空気をガス燃焼室に送風する。また、コントローラ３５の指令を受けてポンプ駆動回路３２が、ポンプ１５を一定の回転数ｍで駆動し、一定の流量の水Ｆを熱交換器５０内の銅パイプ２８に循環させる。プロパンガスＧの燃焼直後の燃焼排ガス温度は、約１３００度であり、これが熱交換器５０内の銅パイプ２８の外壁と接触する。これにより、燃焼排ガスから水Ｆへの熱交換が銅パイプ２８を介して行われる。
【００１６】このときの水Ｆの温度上昇幅（以下、「出入温度差」という）は、ポンプ１５の駆動による流量により異なり、流量が大きいとき出入温度差は小さく、流量が小さいとき出入温度差は大きい。標準流量Ｎのときの出入温度差は約３０度である。燃焼の初期の場合、浴槽２４に蓄えられた水Ｆの温度は１０度程度であり、始めに戻り管２７に流れる水Ｆの温度も同じである。従ってこのとき、銅パイプ２８の下部パイプ４１ａに流入する水Ｆの温度（以下、「入口温度Ｔｉ」という）は１０度である。かくして、往き管２５に流入する水Ｆの温度（以下、「出口温度Ｔｏ」という）は１０度から約３０度上昇して約４０度となる。
【００１７】本発明の主要部であるコントローラ３５は、フィードバックされる出湯温サーミスタの検出値により、出口温度Ｔｏが６５度以上にならないように、水Ｆの流量を制御している。この温度が６５度を超えると、銅パイプ２８内の一部において水温が１００度に達し、部分沸騰が起こるからである。その制御方法について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。コントローラ３５のＲＡＭ３８にガス燃焼室から出た水Ｆの出口温度を設定する（Ｓ１）。この出口温度設定値Ｔｃは、銅パイプ２８内の最高水温が１００度を超えないように決定される。この実施例の循環式風呂釜においては、この出口温度設定値Ｔｃを６５度とすることにより銅パイプ２８内の最高水温が１００度に達しないように維持でき、部分沸騰の発生を抑えられることが実験により確認されている。そして、出口設定温度Ｔｃ＝６５度はＲＯＭ３７に記憶されている。
【００１８】循環式風呂釜が始動されると、コントローラ３５は、出湯温サーミスタ１４により出口温度Ｔｏを検出する（Ｓ２）。ここで例として、水温が１０度の状態から循環式風呂釜により風呂を沸かす場合を考える。始めポンプ１５の流量は標準流量Ｎであるので、出口温度Ｔｏは入口温度Ｔｉより３０度上昇して４０度となる。ここで、出口温度Ｔｏ＝４０度であり、設定温度Ｔｃ＝６５度より低いので（Ｓ３、Ｎｏ）、コントローラ３５は水量可変プログラム４８により、ポンプ駆動回路３２を介してポンプ１５の回転数を下げて水Ｆの流量を減らす（Ｓ５）。ポンプ１５の回転数が下げられると、循環水量が減らされることにより出入温度差が増加し、出口温度Ｔｏは上昇する。そして、循環加熱により浴槽２４内の水温が上昇することによって入口温度Ｔｉがさらに上昇するので、このことも出口温度Ｔｏを上昇させる。
【００１９】出口温度Ｔｏが設定温度Ｔｃ（６５度）に近づくと、ポンプ１５の回転数はそれ以上下げられることはない。出口温度Ｔｏが設定温度Ｔｃ以上になると（Ｓ３、Ｙｅｓ）、ポンプ１５の回転数を上げる（Ｓ４）。これにより流量が増加して出入温度差が減少し出口温度Ｔｏは下げられる。かくして、出口温度Ｔｏが設定温度Ｔｃ（６５度）を超えることが防がれる。これにより、浴槽２４内の水温が上昇してきても出口温度Ｔｏが６５度を超えることが防がれ、かつ流量増加による乱流の効果によりガス燃焼室３１の銅パイプ２８内の最高水温が１００度に達しないように維持され、部分沸騰の発生を防ぐことができる。こうして、熱交換器５０からの異音発生や、浴槽２４への高温の湯の流入を防止することができる。
【００２０】この実施例では、出口温度Ｔｏが設定温度Ｔｃに維持されるように流量制御しているが、ステップ５の処理を省いて、出口温度Ｔｏが設定温度Ｔｃ以下になるように制御しても良い。また、出口温度Ｔｏが所定の範囲（例えば４０度以上６５度以下）になるように上下限値を設定しても良い。この場合、最高温度は銅パイプ２８内の最高水温が１００度に達することのないように設定することは当然である。また、最低温度を定める場合は銅パイプ２８の外壁温度が、熱交換器５０内の露点温度を下回らないように設定するのがよい。設定温度にかかる下限値を設けることにより、熱交換器５０内における結露による銅パイプ２８の腐食を防止できるという利点がある。
【００２１】次に、第二の実施例の循環式風呂釜制御装置を説明する。基本的な構成及び作用は、第一の実施例の循環式風呂釜制御装置と同様であるので、異なる点のみを説明し、同一部分の説明は省略する。第二の実施例の特徴は図６に示すように、銅パイプ２８内を流れる水Ｆの流量を増減する方法として、ポンプ１５と熱交換器５０との間に流量を調整するための流量制御弁である水制御弁４６を設けている点である。水制御弁４６は、例えば弁体をモータにより移動させることにより、弁座と弁体との隙間を変化させて任意の流量の水Ｆを流す流量制御弁である。この場合、ポンプ１５の出力は一定とし、銅パイプ２８内を流れる水Ｆの流量は、コントローラ３５が水量可変プログラムにより流量制御回路４７を介して水制御弁４６の流量を制御する。
【００２２】すなわち、図５のフローチャートに示すように、循環式風呂釜が始動されると、コントローラ３５は、出口温度設定値Ｔｃを決定した（Ｓ１１）後、出湯温サーミスタ１４により出口温度Ｔｏを検出する（Ｓ１２）。ここで例として、水温が１０度の状態から循環式風呂釜により風呂を沸かす場合を考える。始め水制御弁４６の開度は標準流量Ｎであるので、出口温度Ｔｏは入口温度Ｔｉ（１０度）より３０度上昇して４０度となる。ここで、出口温度Ｔｏ＝４０度であり、設定温度Ｔｃ＝６５度より高くないので（Ｓ１３、Ｎｏ）、コントローラ３５は水量可変プログラム４８により、流量制御回路４７を介して水制御弁４６の開度を絞って水Ｆの流量を減らす（Ｓ１５）。循環水量が減らされることにより出入温度差が増加し、出口温度Ｔｏは上昇する。
【００２３】次に、循環加熱を続けることにより、出口温度Ｔｏが設定温度Ｔｃ以上となった時は（Ｓ１３、Ｙｅｓ）、水制御弁４６の開度を開く（Ｓ１４）。これにより、浴槽２４内の水温が上昇してきても出口温度Ｔｏが６５度を超えることが防がれ、また銅パイプ２８内に流量増加による乱流が起こされるため、ガス燃焼室３１の銅パイプ２８内で水Ｆが部分沸騰するのを防ぐことができる。こうして、熱交換器５０からの異音発生や、浴槽２４への高温の湯の流入を防止することができる。
【００２４】本実施例の場合も第一の実施例と同様、ステップ１５の処理を省いて出口温度Ｔｏが設定温度Ｔｃ以下になるように制御しても良い。また、出口温度Ｔｏが所定の範囲（例えば４０度以上６５度以下）になるように上下限値を設定しても良い。本実施例によれば、第一の実施例と比較してポンプを一定に稼働できるので、制御が容易になる利点がある。以上、いくつかの実施例について本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、本実施例では流量制御方法としてポンプの回転数を変化させる方法、及びモータ流量制御弁により制御する方法を説明したが、コイルにかける電圧を変えることにより弁体と弁座との隙間を変化させる電圧比例弁等を用いる方法を使用しても良い。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本発明の循環式風呂釜制御装置は、強制循環装置により循環される水量を可変する流量可変手段と、出口水温が管路内で水の部分沸騰が発生しうる温度であるか否かを判別する部分沸騰判別手段と、部分沸騰判別手段により出口水温が部分沸騰の発生しうる温度であると判別された場合に流量可変手段を介して水の流量を増加させることにより出口水温を所定の温度以下に維持する流量制御手段とを有しているので、浴槽の水温が上昇してきた場合でも出口温度を所定温度以下に維持し、管路内の流量を増加させて水温の不均一を軽減するため、熱交換器において部分沸騰が発生することがなく、耐久性の低下や異音の発生あるいは浴槽への高温の湯の流入を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例である循環式風呂釜制御装置の構成を示す図面である。
【図２】循環式風呂釜制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】燃焼器の構成を示す断面図である。
【図４】第一の実施例の循環式風呂釜制御装置の作用を示すフローチャートである。
【図５】第二の実施例の循環式風呂釜制御装置の作用を示すフローチャートである。
【図６】第二の実施例である循環式風呂釜制御装置の構成を示す図面である。
【符号の説明】
１４ 出湯温サーミスタ
１５ ポンプ
２４ 浴槽
２６ 浴槽水温サーミスタ
２８ 銅パイプ
３１ ガス燃焼室
３２ ポンプ駆動回路
３５ コントローラ
４６ 水制御弁
４７ 流量制御回路
４８ 水量可変プログラム
５０ 熱交換器
【特許請求の範囲】
【請求項１】 浴槽内の水を強制的に循環させる強制循環装置と、強制循環装置の管路途中に設けられる熱交換器と、熱交換器を加熱するガス燃焼器とを有する循環式風呂釜を制御する循環式風呂釜制御装置において、加熱されて浴槽に戻る水温を計測する出口水温検出器と、前記強制循環装置により循環される水量を可変する流量可変手段と、前記出口水温検出器が計測する水温が管路内で水の部分沸騰が発生しうる温度であるか否かを判別する部分沸騰判別手段と、前記部分沸騰判別手段により前記出口水温検出器の計測水温が部分沸騰の発生しうる温度であると判別された場合に前記流量可変手段を介して水の流量を増加させることにより出口水温を所定の温度以下に維持する流量制御手段とを有することを特徴とする循環式風呂釜制御装置。
【請求項１】 浴槽内の水を強制的に循環させる強制循環装置と、強制循環装置の管路途中に設けられる熱交換器と、熱交換器を加熱するガス燃焼器とを有する循環式風呂釜を制御する循環式風呂釜制御装置において、加熱されて浴槽に戻る水温を計測する出口水温検出器と、前記強制循環装置により循環される水量を可変する流量可変手段と、前記出口水温検出器が計測する水温が管路内で水の部分沸騰が発生しうる温度であるか否かを判別する部分沸騰判別手段と、前記部分沸騰判別手段により前記出口水温検出器の計測水温が部分沸騰の発生しうる温度であると判別された場合に前記流量可変手段を介して水の流量を増加させることにより出口水温を所定の温度以下に維持する流量制御手段とを有することを特徴とする循環式風呂釜制御装置。
【図１】
【図３】
【図４】
【図２】
【図５】
【図６】
【図３】
【図４】
【図２】
【図５】
【図６】
【特許番号】特許第３０８７２０５号（Ｐ３０８７２０５）
【登録日】平成１２年７月１４日（２０００．７．１４）
【発行日】平成１２年９月１１日（２０００．９．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平５−１２０８６７
【出願日】平成５年４月２３日（１９９３．４．２３）
【公開番号】特開平６−３０７７１５
【公開日】平成６年１１月１日（１９９４．１１．１）
【審査請求日】平成１１年５月６日（１９９９．５．６）
【出願人】（０００１１２０１５）パロマ工業株式会社 (298)
【参考文献】
【文献】特開 昭６３−２０４０６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５４−２２２７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平６−１４７６３３（ＪＰ，Ａ）
【登録日】平成１２年７月１４日（２０００．７．１４）
【発行日】平成１２年９月１１日（２０００．９．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成５年４月２３日（１９９３．４．２３）
【公開番号】特開平６−３０７７１５
【公開日】平成６年１１月１日（１９９４．１１．１）
【審査請求日】平成１１年５月６日（１９９９．５．６）
【出願人】（０００１１２０１５）パロマ工業株式会社 (298)
【参考文献】
【文献】特開 昭６３−２０４０６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５４−２２２７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平６−１４７６３３（ＪＰ，Ａ）
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