JP2014103828A - 電気給湯機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の制御手段があっても、電源投入時の突入電流低減と待機時の消費電力低減を図ることのできる電気給湯機の制御装置を提供すること。
【解決手段】商用電源１に接続された電源スイッチ２と、前記電源スイッチ２に電流制限素子４を介して接続された整流平滑回路と、前記電流制限素子４と並列に接続されたリレー接点１０と、前記整流平滑回路に接続された第一の制御手段７および第二の制御手段１１と、前記第一の制御手段７および第二の制御手段１１と前記リレー接点１０との間に接続された論理回路１４を備え、前記リレー接点１０は前記第一の制御手段７および第二の制御手段１１からの指示を受けた前記論理回路１４により開閉されるものであり、前記電源スイッチ２が閉じて通電されてから所定時間経過後、かつ制御動作時に前記リレー接点１０を閉状態とし、待機時には前記リレー接点１０を開状態とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源投入時の整流平滑回路に流れる突入電流を低減させる、電気給湯機の制御装置に関するものである。

従来、電源投入時の整流平滑回路に流れる突入電流を低減させる構成として、商用電源を投入または遮断する電源スイッチと、変圧器の一次側巻線との間の電路を介して流れる突入電流を低減するために、前記電路に直列に接続された電流制限素子と、前記電流制限素子に並列に接続され、前記電源スイッチの投入後、所定時間後に前記電流制限素子を短絡するリレー接点とから構成されているものがある（例えば、特許文献１参照）。

前記突入電流低減方法は、電源スイッチの投入により、前記電流制限素子内を突入電流が流れるが、前記電流制限素子の抵抗成分により、突入電流の低減が図られる。そして、所定時間経過後に前記電流制限素子に並列に接続されているリレー接点を閉状態とすることにより、負荷電流がリレー接点側を流れるため、前記電流制限素子の電力損失を無くすことができる。

特開平１１−２２５４３２号公報

しかしながら、前記従来の構成では、負荷電流の大小にかかわらず、電源が投入されている間、リレー接点を閉状態とするためにリレーコイルに電流が供給され続けていることになり、２４時間電源を切らない電気給湯機のような機器では負荷が動作していない待機時にもリレーの電力が長時間無駄に消費される。また、リレーが連続通電となるため経年変化により劣化し、リレー自体の寿命を短くしていた。

また、複数の制御手段とそれぞれの制御手段に負荷があった場合、リレー開閉のタイミングを制御手段同士で同期する必要がある。例えば、同期の方法として制御手段間通信等があるが、制御手段間通信は伝達遅延やノイズ等による通信異常が発生する可能性があり、適切なタイミングでリレーの開閉が行えず、誤動作、故障の原因となる。

本発明は、複数の制御手段があっても、電源投入時の突入電流低減と待機時の消費電力低減を図ることのできる電気給湯機の制御装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電気給湯機の制御装置は、商用電源に接続された電源スイッチと、前記電源スイッチに電流制限素子を介して接続された整流平滑回路と、前記電流制限素子と並列に接続されたリレー接点と、前記整流平滑回路に接続された第一、第二の制御手段と、前記第一、第二の制御手段と前記リレー接点との間に接続された論理回路を備え、前記リレー接点は前記第一、第二の制御手段からの指示を受けた前記論理回路により開閉されるものであり、前記電源スイッチが閉じて通電されてから所定時間経過後、かつ制御動作時に前記リレー接点を閉状態とし、待機時には前記リレー接点を開状態とするものである。

これによって、電源投入時には電流制限素子により突入電流は制限されて回路が保護され、突入が低減された後（所定時間経過後）、かつ負荷動作時にリレー接点を閉状態にして電流制限素子を短絡することで電流制限素子消費電力を０にし、さらに整流平滑回路以降へ大電流を供給することができる。また、待機時にはリレー接点を開状態とすることでリレー駆動にかかる電力を減らすことができる。さらに、リレー接点の開閉を論理回路にて判定、実施することにより、制御手段間通信のような複雑な構成をとる必要がなく、簡素な構成でリレー開閉動作が可能となる。

本発明によれば、複数の制御手段があっても、簡素な構成で、負荷が動作していない待機時にはリレーオフにして待機電力を低減できると共にリレー自体も長寿命となる電気給湯機の制御装置を提供することが可能となる。

本発明の実施の形態１における電気給湯機の制御装置の回路ブロック図 同電気給湯機の制御装置の動作フロチャート

第１の発明は、商用電源に接続された電源スイッチと、前記電源スイッチに電流制限素子を介して接続された整流平滑回路と、前記電流制限素子と並列に接続されたリレー接点と、前記整流平滑回路に接続された第一、第二の制御手段と、前記第一、第二の制御手段と前記リレー接点との間に接続された論理回路を備え、前記リレー接点は前記第一、第二の制御手段からの指示を受けた前記論理回路により開閉されるものであり、前記電源スイッチが閉じて通電されてから所定時間経過後、かつ制御動作時に前記リレー接点を閉状態とし、待機時には前記リレー接点を開状態とする電気給湯機の制御装置とすることにより、電源投入時には電流制限素子により突入電流は制限されて回路が保護され、突入が低減された後（所定時間経過後）、かつ負荷動作時にリレー接点を閉状態にして電流制限素子を短絡することで電流制限素子消費電力を０にし、さらに整流平滑回路以降へ大電流を供給することができる。また、待機時にはリレー接点を開状態とすることでリレー駆動にかかる電力を減らすことができる。さらに、リレー接点の開閉を論理回路にて判定、実施することにより、制御手段間通信のような複雑な構成をとる必要がなく、簡素な構成でリレー開閉動作が可能となる。

第２の発明は、前記第一、第二の制御手段には、遠隔操作する第一、第二のリモコンと、動作、停止する第一、第二の制御負荷と、給湯状況を検出し、前記第一の制御手段のみに接続される流量センサが接続され、前記第一、第二の制御手段は、前記第一、第二のリモコン、前記第一、第二の制御負荷、前記流量センサのどれかが動作した時に前記論理回路へリレー閉指示を行って前記リレー接点を閉状態とし、前記第一、第二のリモコン、前記第一、第二の制御負荷、前記流量センサすべてが待機状態となった時に前記論理回路へリレー開指示を行って前記リレー接点を開状態とする電気給湯機の制御装置とすることにより、リモコン、流量センサ、制御負荷のどれかが動作した時には、リレー接点を閉状態にして電流制限素子を短絡し、それぞれに十分な電力を供給することができる。また、すべて待機状態となった時にリレー接点を開状態にして、リレー駆動にかかる電力を減らすことができる。

第３の発明は、前記第一、第二の制御手段は、前記第一、第二のリモコン、前記第一、第二の制御負荷、前記流量センサすべてが待機状態となった時から所定時間経過後に前記論理回路へリレー開指示を行って前記リレー接点を開状態とする電気給湯機の制御装置とすることにより、リモコン、流量センサ、制御負荷のどれかが動作・待機を繰り返しても、その度にリレー接点を開閉せず、すべて待機状態になってから所定時間経過後にリレー
接点を開状態とすることで、リレー接点開閉動作回数の低減を図り、リレーの動作寿命が短くなるのを防ぐことができる。

第４の発明は、前記第一、第二の制御手段は、前記流量センサ待機状態から所定時間経過後、かつ前記第一、第二のリモコン、前記第一、第二の制御負荷がすべて待機状態となった時に前記論理回路へリレー開指示を行って前記リレー接点を開状態とする電気給湯機の制御装置とすることにより、給湯動作の度に動作・停止を繰り返す流量センサのみリレー接点開動作への遅延時間を設け、動作・待機動作の繰り返しが少ないリモコンや、制御負荷には遅延時間を設けないことで、リレー開閉動作回数の低減を図りつつ、リレー接点開状態による電力低減の時間をより長くすることができる。

第５の発明は、前記リレー接点は、前記論理回路が前記第一、第二の制御手段の両方、もしくはどちらか一方から前記リレー閉指示を受けた時に閉状態とし、前記第一、第二の制御手段の両方から前記リレー開指示を受けた時のみ開状態とする電気給湯機の制御装置とすることにより、制御動作時はリレー接点を閉状態とし、待機時はリレー接点を開状態とすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における電気給湯機の制御装置の回路ブロック図である。

電気給湯機の制御装置は、図１に示すように、商用電源１、電源スイッチ２、電流ヒューズ３、電流制限素子４、交流を整流するダイオードブリッジ５が接続され回路を構成する。平滑コンデンサ６は、ダイオードブリッジ５で整流された電圧を平滑する。第一のリモコン８は第一の制御手段７を遠隔操作し、第二のリモコン１２は第二の制御手段１１を遠隔操作するものである。第一の制御負荷９と第二の制御負荷１３は、お湯の温度を制御したり、お湯を沸かすものである。流量センサ１５は給湯動作を検出し、論理回路１４は第一の制御手段７、第二の制御手段１１からの指示によりリレー開閉を行なうものである。電流制限素子４を短絡するリレー接点１０は、論理回路１４からの信号で動作する。

次に、第一の制御手段７、第二の制御手段１１、論理回路１４、リレー接点１０の動作を説明する。

図２は本発明の第１の実施の形態における電気給湯機の制御装置の動作フローチャートである。

まず、第一の制御手段７から説明する。
（ステップ１）電源スイッチ入でステップ２へ進む。
（ステップ２）電源入り後、所定時間を経過しているかを判定し、経過していればステップ３へ進み、経過していなければステップ１へ戻る。
（ステップ３）流量センサ待機かどうかを判定し、待機であればステップ４へ進み、待機でなければステップ９へ進む。
（ステップ４）第一のリモコン待機かどうかを判定し、待機であればステップ５へ進み、待機でなければステップ９へ進む。
（ステップ５）第一の制御負荷待機かどうかを判定し、待機であればステップ６へ進み、待機でなければステップ９へ進む。
（ステップ６）リレー接点開動作遅延時間をカウントし、ステップ７へ進む。
（ステップ７）リレー接点開動作遅延時間が所定時間を経過しているかを判定し、所定時間を経過していればステップ８へ進み、経過していなければステップ１０へ進む。
（ステップ８）リレー開指示を行い、ステップ１９へ進むと共に、ステップ３に戻る。
（ステップ９）リレー接点開動作遅延時間を初期化し、ステップ１０へ進む。
（ステップ１０）リレー閉指示を行い、ステップ１９へ進むと共に、ステップ３に戻る。次に、第二の制御手段１１の説明を行なう。
（ステップ１）電源スイッチ入でステップ１１へ進む。
（ステップ１１）電源入り後、所定時間を経過しているかを判定し、経過していればステップ１２へ進み、経過していなければステップ１１へ戻る。
（ステップ１２）第二のリモコン待機かどうかを判定し、待機であればステップ１３へ進み、待機でなければステップ１７へ進む。
（ステップ１３）第二の制御負荷待機かどうかを判定し、待機であればステップ１４へ進み、待機でなければステップ１５へ進む。
（ステップ１４）リレー接点開動作遅延時間をカウントし、ステップ１５へ進む。
（ステップ１５）リレー接点開動作遅延時間が所定時間を経過しているかを判定し、所定時間を経過していればステップ１６へ進み、経過していなければステップ１８へ進む。
（ステップ１６）リレー開指示を行い、ステップ１９へ進むと共に、ステップ１２に戻る。
（ステップ１７）リレー接点開動作遅延時間を初期化し、ステップ１８へ進む。
（ステップ１８）リレー閉指示を行い、ステップ１９へ進むと共に、ステップ１２に戻る。

次に論理回路１４、リレー接点１０の説明を行なう。
（ステップ１９）第一の制御手段７、第二の制御手段１１からのリレー開または、閉指示を受けて両側からリレー開指示があれば、ステップ２０へ進んでリレー接点１０を開き、そうでなければステップ２１へ進んでリレー接点１０を閉じる。

電源投入後、所定時間が経過するまで第一の制御手段７は、ステップ１→ステップ２→ステップ２、また第二の制御手段１１はステップ１→ステップ１１→ステップ１１のフローとなりリレー接点開閉動作は行われない。

所定時間経過後、リモコンが動作すると、第一の制御手段７はステップ２→ステップ３→ステップ４→ステップ９→ステップ１０、また第二の制御手段１１はステップ１１→ステップ１２→ステップ１７→ステップ１８のフローとなりリレー接点開動作遅延時間を初期化し、リレー閉指示を論理回路に送り、ステップ１９→ステップ２１のフローでリレー接点を閉じる。

次に負荷が動作すると、第一の制御手段７はステップ３→ステップ４→ステップ５→ステップ９→ステップ１０→ステップ３、また第二の制御手段１１はステップ１２→ステップ１３→ステップ１７→ステップ１８→ステップ１２のフローとなり、リレー接点開動作遅延時間を初期化し、リレー閉指示を継続させる。

次に流量センサが動作すると、第一の制御手段７はステップ３→ステップ９→ステップ１０→ステップ３のフローとなり、リレー接点開動作遅延時間を初期化し、リレー閉指示を継続させる。

次にすべて待機状態となると、第一の制御手段７はステップ３→ステップ４→ステップ５→ステップ６→ステップ７→ステップ１０、また第二の制御手段１１はステップ１２→ステップ１３→ステップ１４→ステップ１５→ステップ１８のフローとなり、リレー閉指示を継続させる。

次にリレー接点開動作遅延時間を経過すると、第一の制御手段７はステップ３→ステップ４→ステップ５→ステップ６→ステップ７→ステップ８、また第二の制御手段１１はステップ１２→ステップ１３→ステップ１４→ステップ１５→ステップ１６のフローとなりリレー開指示を論理回路に送り、ステップ１９→ステップ２０のフローとなりリレー接点を開く。

次に待機中、給湯動作により流量センサが動作すると、第一の制御手段７はステップ３→ステップ９→ステップ１０のフローとなり、論理回路にリレー閉指示を送り、ステップ１９→ステップ２１のフローとなってリレー接点が閉じる。

以上のように、電源投入時にはリレー接点はオンせず電流制限素子を介して電源が供給され突入電流は制限される。そして、各リモコン、各制御負荷、流量センサのどれか１つでも動作すればリレー接点を閉じ、各制御手段に十分な電力が供給される。さらに、各リモコン、各制御負荷、流量センサすべて待機状態となり、かつ遅延時間経過でリレー接点を開くことができる。

例えば、各制御手段の電源としてスイッチング電源を使用する場合には、負荷が少ない待機時に損失分も含めた消費電力が１Ｗ以下のものもあり、電流制限素子での損失は無視できる程度となり発熱も低く抑えられる。

また、リレーのオン・オフ回数は、給湯であれば１日に朝、昼、夕の食事の前後とふろで４人が使用すると考えると、各使用時に１０回として１日当り１０×７＝７０回で年間で７０×３６５＝２５５５０回となり１０年使用すると２５万回を超え耐久性の良いリレーが必要となるが、遅延時間を３０分程度にすることで、各給湯時はある程度集中して使われることを考慮すると、リレーは使用毎にオフとはならず各動作で多くても２回程度となり１日に２×７＝１４回と１／５の動作回数ですみ、一般の１０万回程度の寿命のリレーを使用できる。

上記では、ステップ４とステップ５で待機でないときにステップ９に進み、また、ステップ１２と１３で待機でないときにステップ１７に進むフローとしたが、これをステップ１０、または１８に進むフローにすると、流量センサの待機時のみリレーの遅延時間をカウントするようにできる。

例えば、ふろ湯はりや、お湯の沸き上げ動作等の負荷動作は、制御手段内でプログラムされた動作であり、いつ待機にするかどうかを制御できておりあらかじめリレーの動作を適切な回数に制御できる。

またリモコンについても子供のいたずらで動作される場合も考えられるが、年中を通した回数は給湯に比べ十分少ないと考えられ、遅延動作については給湯分のみを考慮すればよいと考えられる。

なお、本実施例では電流制限素子４、論理回路１４の規定はしていない。電流制限素子４については、ＰＴＣ、ＮＴＣ、抵抗器どれを使用しても同様の効果を得ることができる。また、論理回路１４については、ＡＮＤ、ＮＡＮＤ素子を使用することで簡素な構成とすることができる。

以上のように、本発明にかかる電気給湯機の制御装置は、電源投入時の突入電流を低減すると共に待機電力の低減とリレーの長寿命化を図ることができるので、電気給湯機のほ
か、温水暖房機、空気調和機等の制御装置にも適用することができる。

１ 商用電源
２ 電源スイッチ
４ 電流制限素子
５ ダイオードブリッジ
６ 平滑コンデンサ
７ 第一の制御手段
８ 第一のリモコン
９ 第一の制御負荷
１０ リレー接点
１１ 第二の制御手段
１２ 第二のリモコン
１３ 第二の制御負荷
１４ 論理回路
１５ 流量センサ

Claims (5)

1. 商用電源に接続された電源スイッチと、前記電源スイッチに電流制限素子を介して接続された整流平滑回路と、前記電流制限素子と並列に接続されたリレー接点と、前記整流平滑回路に接続された第一、第二の制御手段と、前記第一、第二の制御手段と前記リレー接点との間に接続された論理回路を備え、前記リレー接点は前記第一、第二の制御手段からの指示を受けた前記論理回路により開閉されるものであり、前記電源スイッチが閉じて通電されてから所定時間経過後、かつ制御動作時に前記リレー接点を閉状態とし、待機時には前記リレー接点を開状態とすることを特徴とする電気給湯機の制御装置。
2. 前記第一、第二の制御手段には、遠隔操作する第一、第二のリモコンと、動作、停止する第一、第二の制御負荷と、給湯状況を検出し、前記第一の制御手段のみに接続される流量センサが接続され、前記第一、第二の制御手段は、前記第一、第二のリモコン、前記第一、第二の制御負荷、前記流量センサのどれかが動作した時に前記論理回路へリレー閉指示を行って前記リレー接点を閉状態とし、前記第一、第二のリモコン、前記第一、第二の制御負荷、前記流量センサすべてが待機状態となった時に前記論理回路へリレー開指示を行って前記リレー接点を開状態とすることを特徴とする請求項１に記載の電気給湯機の制御装置。
3. 前記第一、第二の制御手段は、前記第一、第二のリモコン、前記第一、第二の制御負荷、前記流量センサすべてが待機状態となった時から所定時間経過後に前記論理回路へリレー開指示を行って前記リレー接点を開状態とすることを特徴とする請求項２に記載の電気給湯機の制御装置。
4. 前記第一、第二の制御手段は、前記流量センサ待機状態から所定時間経過後、かつ前記第一、第二のリモコン、前記第一、第二の制御負荷がすべて待機状態となった時に前記論理回路へリレー開指示を行って前記リレー接点を開状態とすることを特徴とする請求項２に記載の電気給湯機の制御装置。
5. 前記リレー接点は、前記論理回路が前記第一、第二の制御手段の両方、もしくはどちらか一方から前記リレー閉指示を受けた時に閉状態とし、前記第一、第二の制御手段の両方から前記リレー開指示を受けた時のみ開状態とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気給湯機の制御装置。

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