JP3687580B2 - 貯湯式給湯器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は貯湯式の給湯器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の貯湯式給湯器を図４を用いて説明する。図４に示す貯湯式給湯器は貯湯タンク１と、貯湯タンク１内の水を下部より取り出し上部へ戻す循環ポンプ２と、循環ポンプ２により循環される水の流量を調節する流量調節弁６と、循環ポンプ２により循環される水を加熱するヒータ３と、ヒータ３で加熱された水の温度を検出する温度検出器４と、制御器５からなる。循環ポンプ２は動作中は一定の能力で回転し能力変化は行わない。制御器５は流量調節弁６に制御信号を出力し、制御信号を変化させることで流量調節弁６の弁開度を変化させて循環流量を調節する。貯湯タンク１内の水は循環ポンプ２によりヒータ３へ送られた後、ヒータ３で加熱され貯湯タンク１に戻る。ヒータ３の発熱量は一定であるので加熱された水の温度は流量調節弁６で調節される循環水量で決定される。制御器５は予め設定された温度と温度検出器４で検出される温度が一致するように流量調節弁６に出力する制御信号を変化させる。以上の動作により、所望の温度の湯を貯湯することが可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の貯湯式給湯器では、水を循環させるために循環ポンプ２及び流量調節弁６の二つを有し機器の構成部品点数が多いことと、循環ポンプ２及び流量調節弁６の駆動電流を供給するための電源回路の電源容量が大きいことから機器のコストが高くなるという課題を有していた。
【０００４】
そこで本発明は、流量調節弁を用いずに循環ポンプの能力制御のみで循環流量を調節することで簡易な構成の貯湯式給湯器を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の貯湯式給湯機は、貯湯手段と、前記貯湯手段の貯留水を下部より取り出し上部に戻すように循環する循環手段と、前記循環手段により循環される水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱された水の温度を検出する湯温検出手段と、前記湯温検出手段から出力される湯温検出信号と前記加熱手段による加熱目標値とを比較し前記湯温検出信号を前記加熱目標値に一致するよう前記加熱手段の動作信号及び前記循環手段の能力を変更する循環手段制御信号とを出力する制御手段からなり、前記制御手段は前記循環手段制御信号を連続して出力し信号出力レベルを変化させて循環量を調節しながら前記湯温検出信号を前記加熱目標値に一致させる手段と、前記循環手段制御信号を出力している期間と停止している期間の比を変化させて平均循環流量を調節しながら前記湯温検出信号を前記加熱目標値に一致させる手段を有し、循環流量に応じて切り替える構成としたものである。
【０００６】
本発明は上記の構成によって、制御手段は循環流量の範囲により、循環手段制御信号を連続して出力し信号出力レベルを変化させて循環流量を調節する方法と、循環手段制御信号の出力期間と停止期間の比を変化させて循環流量を調節する方法とを使い分けるようにしているため、循環流量の調節範囲が広がり、湯温の制御範囲が広い使い勝手のよい貯湯式給湯器を提供することができる。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の貯湯式給湯器の一実施例を図１、２、３に基づいて説明する。図１に本発明の一実施例としての貯湯式給湯器のブロック図を示す。１は貯湯手段で、貯湯手段１の下部に貯留している水は循環手段２が動作することにより貯湯手段１の下部より上部へ送られる。循環手段２はポンプを有し、制御手段５から出力される制御信号の変化によりポンプ回転数を変化させるよう構成されている。
【０００８】
まず、制御手段５から循環手段２へ入力される制御信号の変化を直流電圧信号の直流電圧値の増減により行う方法について説明する。図２に制御信号と循環流量の関係を示す。図２によると循環手段２は制御手段５から入力される制御信号の直流電圧値が高いほどポンプの回転数を増やし、水の循環量が多くなっている。加熱手段３は循環手段２によって送られる水を加熱するもので、制御手段５により加熱または非加熱の状態が切り換えられる。加熱手段３の発熱量は一定であるので、加熱手段３で加熱された後の水の温度は循環手段２による循環水量によって決まる。即ち、循環水量が多くなると加熱後の水温は下がる方向、反対に循環水量が少なくなると水温は上がる方向に変化する。加熱手段３で加熱された後の水温は温度検出手段４で検出される。制御手段５は予め設定された、または使用者が設定した加熱目標値と、温度検出手段４から入力される温度検出信号が一致するように循環手段２へ出力する制御信号の値を調節する。加熱手段３で加熱された水は貯湯手段１の上部へ送られるので、貯湯手段１に所望の温度の湯を貯湯することができる。
【０００９】
このように直流電圧値を変化することにより循環手段２のポンプ回転数を変更する方式においては、制御手段５及び循環手段２の構成が複雑になる。すなわち、制御手段５にはデジタルアナログ変換回路、例えばＦ／Ｖコンバータのような周波数の変化を直流電圧の変化に変換して出力する回路が必要であり、循環手段２には直流電圧として入力される循環手段制御信号の値に応じてポンプの駆動量を変更する変換回路が必要となる。
【００１０】
そこで、本発明は、循環手段２を間欠的に動作させて制御する方式を併用したものである。図３に間欠的に循環手段２を制御する際の循環手段制御信号と循環流量の関係の一例を示す。図３のａの波形は制御手段５から循環手段２へ出力される循環手段制御信号を示し、図３のｂの波形は循環手段２の動作により循環する水の循環流量を示す。
【００１１】
図３によれば、区間ｃでは循環手段２は１０秒間のうち５秒間動作、５秒間停止を繰り返している。循環手段２が動作しているときの循環流量は毎分４リットル、停止しているときの循環流量は０リットルとすると、１０秒間の平均循環流量は毎分２リットルに相当する。また、図３の区間ｄでは、循環手段２は１０秒間のうち２秒間動作、８秒間停止を繰り返している。循環手段２が動作しているときの循環流量は毎分４リットル、停止しているときの循環流量は０リットルなので、１０秒間の平均循環流量は毎分０．８リットルに相当する。このように、循環手段制御信号を出力している期間と停止している期間の比を変化させることで循環流量を調節するようにしている。
【００１２】
前述の直流電圧の電圧値を変化させて制御する方式では毎分４リットル、０．８リットルの循環流量を得るためには、図２のグラフより制御信号を２．５Ｖ、１Ｖと出力しなければならない。これに対し、循環手段制御信号を出力している期間と停止している期間の比を変化させ、循環手段２を間欠的に動作させる方式では循環手段制御信号を５秒、２秒と出力すればよい。制御手段５は循環手段制御信号の出力、停止だけを行えばよいので、スイッチング素子等で簡易に構成できる。また、循環手段２も信号の有無により動作、停止を行えばよいので循環手段２に含まれるポンプ制御回路もスイッチング素子あるいはリレー等で簡易に構成できる。ポンプ制御回路が簡易な構成のため、循環手段２に使用するポンプは交流ポンプ、直流ポンプのどちらでも選択は容易となる。
【００１３】
循環手段２を制御する方法として、循環手段制御信号の電圧値を変化させて制御する方式と、循環手段制御信号を間欠的に出力する方式について述べたが、各々以下のような問題を有する。
【００１４】
循環手段制御信号の電圧値を変化させて制御する方式では、循環手段制御信号の電圧値が低い部分、すなわち循環流量が少ない範囲ではポンプのトルクが小さいため特性が不安定になる。ポンプ特性が安定せず循環流量が不安定になると加熱手段３で加熱される水の温度が安定しなくなる。そのため、この方式ではポンプの特性が安定する流量以上でしか用いることができない。循環流量の最低値が高すぎると、貯湯手段１に給水する水温が低い場合には所望の温度まで沸上げることができなくなる。
【００１５】
また、本発明の循環手段制御信号の出力期間と停止期間の比を変化させて間欠的に出力する方式では、循環手段制御信号を間欠的に出力してもポンプの動作は完全な間欠動作とはならない。循環手段制御信号を出力から停止に切り換えたとき、ポンプは回転状態から停止状態へ変化しようとするが、ポンプの慣性があるためにすぐには停止できず、循環手段制御信号が停止となった後もポンプはしばらく回転し続ける。循環流量がある流量以上では慣性によりポンプが停止する期間が全くなくなる。ポンプが動作する期間と停止する期間の比によって循環流量を決定しているので、ポンプ停止期間がなくなった時点で循環流量の調節はできなくなる。そのため、循環流量が多い範囲での循環流量の制御分解能が低下するという傾向はあるが、換言すると、循環流量が少ない範囲においては、ポンプのトルクの影響で循環流量が不安定となることがなく、安定した循環流量の調節が可能となる長所を有するものである。
【００１６】
そこで、本発明は上記二つの方式の不具合を解消するために、上記二つの方式を併用し、循環流量に応じて使い分けるようにしたものである。
【００１７】
循環手段２は循環手段制御信号の電圧値の変化に応じて動作する構成を基本とし、動作が不安定となる循環流量より上の範囲でのみ制御手段５は循環手段制御信号の電圧値を変化させて制御を行う。循環流量が少ない範囲では循環手段制御信号を間欠的に出力する方式に切り換える。これにより二つの方式の短所をカバーし、循環流量の制御範囲を広くとることができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように本発明の貯湯式給湯器によれば、流量制御弁を用いず循環手段のみで循環流量の調節ができるので、流量制御弁の削除、電源回路の小容量化により機器のコストダウンが図れる。また、循環手段を間欠的に動作させる方式を採ることにより、制御手段、循環手段の回路構成の簡素化、安価なポンプの使用が可能になることにより更なるコストダウンが実施できる。さらに、循環流量によって循環手段の制御方式を切り換えることにより制御の分解能を低減することなく、循環流量制御範囲を広げることができる。これにより、貯湯手段に給水する水温が低くても所望の安定した温度の湯を貯湯することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の貯湯式給湯器のブロック図
【図２】同実施例の制御信号と循環流量の関係を示す図
【図３】他の実施例の制御信号と循環流量の関係を示す図
【図４】従来の貯湯式給湯器のブロック図
【符号の説明】
１ 貯湯手段
２ 循環手段
３ 加熱手段
４ 温度検出手段
５ 制御手段
【発明の属する技術分野】
本発明は貯湯式の給湯器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の貯湯式給湯器を図４を用いて説明する。図４に示す貯湯式給湯器は貯湯タンク１と、貯湯タンク１内の水を下部より取り出し上部へ戻す循環ポンプ２と、循環ポンプ２により循環される水の流量を調節する流量調節弁６と、循環ポンプ２により循環される水を加熱するヒータ３と、ヒータ３で加熱された水の温度を検出する温度検出器４と、制御器５からなる。循環ポンプ２は動作中は一定の能力で回転し能力変化は行わない。制御器５は流量調節弁６に制御信号を出力し、制御信号を変化させることで流量調節弁６の弁開度を変化させて循環流量を調節する。貯湯タンク１内の水は循環ポンプ２によりヒータ３へ送られた後、ヒータ３で加熱され貯湯タンク１に戻る。ヒータ３の発熱量は一定であるので加熱された水の温度は流量調節弁６で調節される循環水量で決定される。制御器５は予め設定された温度と温度検出器４で検出される温度が一致するように流量調節弁６に出力する制御信号を変化させる。以上の動作により、所望の温度の湯を貯湯することが可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の貯湯式給湯器では、水を循環させるために循環ポンプ２及び流量調節弁６の二つを有し機器の構成部品点数が多いことと、循環ポンプ２及び流量調節弁６の駆動電流を供給するための電源回路の電源容量が大きいことから機器のコストが高くなるという課題を有していた。
【０００４】
そこで本発明は、流量調節弁を用いずに循環ポンプの能力制御のみで循環流量を調節することで簡易な構成の貯湯式給湯器を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の貯湯式給湯機は、貯湯手段と、前記貯湯手段の貯留水を下部より取り出し上部に戻すように循環する循環手段と、前記循環手段により循環される水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱された水の温度を検出する湯温検出手段と、前記湯温検出手段から出力される湯温検出信号と前記加熱手段による加熱目標値とを比較し前記湯温検出信号を前記加熱目標値に一致するよう前記加熱手段の動作信号及び前記循環手段の能力を変更する循環手段制御信号とを出力する制御手段からなり、前記制御手段は前記循環手段制御信号を連続して出力し信号出力レベルを変化させて循環量を調節しながら前記湯温検出信号を前記加熱目標値に一致させる手段と、前記循環手段制御信号を出力している期間と停止している期間の比を変化させて平均循環流量を調節しながら前記湯温検出信号を前記加熱目標値に一致させる手段を有し、循環流量に応じて切り替える構成としたものである。
【０００６】
本発明は上記の構成によって、制御手段は循環流量の範囲により、循環手段制御信号を連続して出力し信号出力レベルを変化させて循環流量を調節する方法と、循環手段制御信号の出力期間と停止期間の比を変化させて循環流量を調節する方法とを使い分けるようにしているため、循環流量の調節範囲が広がり、湯温の制御範囲が広い使い勝手のよい貯湯式給湯器を提供することができる。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の貯湯式給湯器の一実施例を図１、２、３に基づいて説明する。図１に本発明の一実施例としての貯湯式給湯器のブロック図を示す。１は貯湯手段で、貯湯手段１の下部に貯留している水は循環手段２が動作することにより貯湯手段１の下部より上部へ送られる。循環手段２はポンプを有し、制御手段５から出力される制御信号の変化によりポンプ回転数を変化させるよう構成されている。
【０００８】
まず、制御手段５から循環手段２へ入力される制御信号の変化を直流電圧信号の直流電圧値の増減により行う方法について説明する。図２に制御信号と循環流量の関係を示す。図２によると循環手段２は制御手段５から入力される制御信号の直流電圧値が高いほどポンプの回転数を増やし、水の循環量が多くなっている。加熱手段３は循環手段２によって送られる水を加熱するもので、制御手段５により加熱または非加熱の状態が切り換えられる。加熱手段３の発熱量は一定であるので、加熱手段３で加熱された後の水の温度は循環手段２による循環水量によって決まる。即ち、循環水量が多くなると加熱後の水温は下がる方向、反対に循環水量が少なくなると水温は上がる方向に変化する。加熱手段３で加熱された後の水温は温度検出手段４で検出される。制御手段５は予め設定された、または使用者が設定した加熱目標値と、温度検出手段４から入力される温度検出信号が一致するように循環手段２へ出力する制御信号の値を調節する。加熱手段３で加熱された水は貯湯手段１の上部へ送られるので、貯湯手段１に所望の温度の湯を貯湯することができる。
【０００９】
このように直流電圧値を変化することにより循環手段２のポンプ回転数を変更する方式においては、制御手段５及び循環手段２の構成が複雑になる。すなわち、制御手段５にはデジタルアナログ変換回路、例えばＦ／Ｖコンバータのような周波数の変化を直流電圧の変化に変換して出力する回路が必要であり、循環手段２には直流電圧として入力される循環手段制御信号の値に応じてポンプの駆動量を変更する変換回路が必要となる。
【００１０】
そこで、本発明は、循環手段２を間欠的に動作させて制御する方式を併用したものである。図３に間欠的に循環手段２を制御する際の循環手段制御信号と循環流量の関係の一例を示す。図３のａの波形は制御手段５から循環手段２へ出力される循環手段制御信号を示し、図３のｂの波形は循環手段２の動作により循環する水の循環流量を示す。
【００１１】
図３によれば、区間ｃでは循環手段２は１０秒間のうち５秒間動作、５秒間停止を繰り返している。循環手段２が動作しているときの循環流量は毎分４リットル、停止しているときの循環流量は０リットルとすると、１０秒間の平均循環流量は毎分２リットルに相当する。また、図３の区間ｄでは、循環手段２は１０秒間のうち２秒間動作、８秒間停止を繰り返している。循環手段２が動作しているときの循環流量は毎分４リットル、停止しているときの循環流量は０リットルなので、１０秒間の平均循環流量は毎分０．８リットルに相当する。このように、循環手段制御信号を出力している期間と停止している期間の比を変化させることで循環流量を調節するようにしている。
【００１２】
前述の直流電圧の電圧値を変化させて制御する方式では毎分４リットル、０．８リットルの循環流量を得るためには、図２のグラフより制御信号を２．５Ｖ、１Ｖと出力しなければならない。これに対し、循環手段制御信号を出力している期間と停止している期間の比を変化させ、循環手段２を間欠的に動作させる方式では循環手段制御信号を５秒、２秒と出力すればよい。制御手段５は循環手段制御信号の出力、停止だけを行えばよいので、スイッチング素子等で簡易に構成できる。また、循環手段２も信号の有無により動作、停止を行えばよいので循環手段２に含まれるポンプ制御回路もスイッチング素子あるいはリレー等で簡易に構成できる。ポンプ制御回路が簡易な構成のため、循環手段２に使用するポンプは交流ポンプ、直流ポンプのどちらでも選択は容易となる。
【００１３】
循環手段２を制御する方法として、循環手段制御信号の電圧値を変化させて制御する方式と、循環手段制御信号を間欠的に出力する方式について述べたが、各々以下のような問題を有する。
【００１４】
循環手段制御信号の電圧値を変化させて制御する方式では、循環手段制御信号の電圧値が低い部分、すなわち循環流量が少ない範囲ではポンプのトルクが小さいため特性が不安定になる。ポンプ特性が安定せず循環流量が不安定になると加熱手段３で加熱される水の温度が安定しなくなる。そのため、この方式ではポンプの特性が安定する流量以上でしか用いることができない。循環流量の最低値が高すぎると、貯湯手段１に給水する水温が低い場合には所望の温度まで沸上げることができなくなる。
【００１５】
また、本発明の循環手段制御信号の出力期間と停止期間の比を変化させて間欠的に出力する方式では、循環手段制御信号を間欠的に出力してもポンプの動作は完全な間欠動作とはならない。循環手段制御信号を出力から停止に切り換えたとき、ポンプは回転状態から停止状態へ変化しようとするが、ポンプの慣性があるためにすぐには停止できず、循環手段制御信号が停止となった後もポンプはしばらく回転し続ける。循環流量がある流量以上では慣性によりポンプが停止する期間が全くなくなる。ポンプが動作する期間と停止する期間の比によって循環流量を決定しているので、ポンプ停止期間がなくなった時点で循環流量の調節はできなくなる。そのため、循環流量が多い範囲での循環流量の制御分解能が低下するという傾向はあるが、換言すると、循環流量が少ない範囲においては、ポンプのトルクの影響で循環流量が不安定となることがなく、安定した循環流量の調節が可能となる長所を有するものである。
【００１６】
そこで、本発明は上記二つの方式の不具合を解消するために、上記二つの方式を併用し、循環流量に応じて使い分けるようにしたものである。
【００１７】
循環手段２は循環手段制御信号の電圧値の変化に応じて動作する構成を基本とし、動作が不安定となる循環流量より上の範囲でのみ制御手段５は循環手段制御信号の電圧値を変化させて制御を行う。循環流量が少ない範囲では循環手段制御信号を間欠的に出力する方式に切り換える。これにより二つの方式の短所をカバーし、循環流量の制御範囲を広くとることができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように本発明の貯湯式給湯器によれば、流量制御弁を用いず循環手段のみで循環流量の調節ができるので、流量制御弁の削除、電源回路の小容量化により機器のコストダウンが図れる。また、循環手段を間欠的に動作させる方式を採ることにより、制御手段、循環手段の回路構成の簡素化、安価なポンプの使用が可能になることにより更なるコストダウンが実施できる。さらに、循環流量によって循環手段の制御方式を切り換えることにより制御の分解能を低減することなく、循環流量制御範囲を広げることができる。これにより、貯湯手段に給水する水温が低くても所望の安定した温度の湯を貯湯することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の貯湯式給湯器のブロック図
【図２】同実施例の制御信号と循環流量の関係を示す図
【図３】他の実施例の制御信号と循環流量の関係を示す図
【図４】従来の貯湯式給湯器のブロック図
【符号の説明】
１ 貯湯手段
２ 循環手段
３ 加熱手段
４ 温度検出手段
５ 制御手段
Claims (2)
- 貯湯手段と、前記貯湯手段の貯留水を下部より取り出し上部に戻すように循環する循環手段と、前記循環手段により循環される水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱された水の温度を検出する湯温検出手段と、前記湯温検出手段から出力される湯温検出信号と前記加熱手段による加熱目標値とを比較し前記湯温検出信号を前記加熱目標値に一致するよう前記加熱手段の動作信号及び前記循環手段の能力を変更する循環手段制御信号とを出力する制御手段からなり、前記制御手段は前記循環手段制御信号を連続して出力し信号出力レベルを変化させて循環量を調節しながら前記湯温検出信号を前記加熱目標値に一致させる手段と、前記循環手段制御信号を出力している期間と停止している期間の比を変化させて平均循環流量を調節しながら前記湯温検出信号を前記加熱目標値に一致させる手段を有し、循環流量に応じて切り替える構成とした貯湯式給湯機。
- 制御手段はデジタルアナログ回路により信号出力レベルを変化させるようにした請求項１記載の貯湯式給湯機。
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|---|---|---|---|
| JP2001236059A JP3687580B2 (ja) | 2001-08-03 | 2001-08-03 | 貯湯式給湯器 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001236059A JP3687580B2 (ja) | 2001-08-03 | 2001-08-03 | 貯湯式給湯器 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| Publication Number | Publication Date |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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|---|---|---|---|---|
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2001
- 2001-08-03 JP JP2001236059A patent/JP3687580B2/ja not_active Expired - Fee Related
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