JPH0413616B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ユーザーから要求湯量に応じて湯
を沸き上げるようにした温水器の制御装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

従来の先止め方式の貯湯式温水器を第４図の全
体構成図により説明する。

第４図において、１は貯湯タンクであり、その
下部にヒーター２が装着されている。３は貯湯タ
ンク１内の湯温を測定する温湯センサであり、貯
湯タンク１の下部壁面の所定位置に取り付けられ
ている。

４は貯湯タンク１内で沸き上がつた湯を取り出
す給湯管で、給湯栓４ａを設けてある。５は貯湯
タンク１内に給水するための給水管である。

６はユーザーが翌日使用する湯温を予め設定す
る要求湯量設定手段であり、７は前記湯温センサ
３からの検出出力と、前記要求湯量設定手段６の
出力信号に基づいて所定の演算手段処理を行い、
沸き上げる温度を算出する演算手段であり、８は
ヒーター２への通電を制御するヒーター制御手段
である。

次に動作について説明する。

要求湯量設定手段６でユーザーから要求湯量の
設定が行われると、演算手段７は設定された要求
湯量と温湯センサ３からの検出値に基づき、所定
の演算処理を行つて沸き上げ温度を算出し、ヒー
ター制御手段８によつてヒーター２への通電が開
始される。

貯湯タンク１内の湯温が前記演算手段７で算出
された沸き上げ湯温に達すると、温センサ３がこ
れを検出してヒーター２への通電を停止するよう
にヒーター制御手段８が制御される。

すなわち、ヒーター２は、ユーザーの設定した
要求湯量応じて、それに相当する熱量が貯湯タン
ク１内の湯に貯えられるように制御される。

よつて、貯湯タンク１内の沸き上がり湯温は、
要求湯量によて変化するものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように、従来の先止め方式の貯湯式温水
器は、沸き上げ温度を変化させて、貯湯能力を調
整する温湯制御方式であり、要求される給湯負荷
が少ない場合は沸き上げ温度を低くする必要があ
つた。

従つて、お湯として使用する時は、あまり湯温
を下げると足し湯などができなくなり、使用勝手
上不便で、最低保証温度以上に沸き上げる必要が
あり、貯湯能力の下限側の調整には限界があると
いう問題点があつた。

この発明は、これら従来の問題点を解消するた
めになされたもので、沸き上げ温度を一定に保持
しながら湯量を制御し、必要な湯量が高温でほぼ
零から満水状態まで広範囲に精度よく調整でき、
さらに給水しても最低湯温を保証しながら湯量を
増やしていける温水器の制御装置を得るとを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係わる温水器の制御装置は、電動弁
を介して貯湯タンクの下部より給水した水をヒー
ターにより加熱し、貯湯タンクの下部から湯を取
り出して使用するようにした温水器において、水
温を検出する水温センサと、湯温を検出する湯温
センサと、湯温判定手段と貯湯タンク内の水量を
検出する水量センサと、要求湯量を設定する要求
湯量設定手段と、前記各センサ及び要求湯量設定
手段で設定された要求湯量に基づいて所定の演算
を実行する演算手段と、ヒーターを制御するヒー
ター制御手段と、電動弁を開閉制御する給水制御
手段と、前記演算手段で算出した結果に基づき前
記ヒーター制御手段と給水制御手段を制御するタ
イマー装置と、給水開始後、水量センサの出力に
基づいて給水量を補正する給水量補正手段とを設
けたものである。

〔作 用〕

この発明においては、要求湯量設定手段により
設定される要求湯量に基づいて給水量が演算さ
れ、更に給水時間、通電時間、通電開始時間が演
算され、その演算結果に基づいてタイマー装置は
ヒーター制御手段と給水制御手段を制御する。

給水開始後、貯湯タンク内の水量の増加に伴
い、貯湯タンク内に給水される水の流速が変化し
て実際の給水量と計算上の給水量とに差が発生す
ると、所定水量毎に水量センサが正確な給水量を
検出して給水量が補正される。

また、給水時は湯温判定手段の出力によつて最
低湯温が保証される。

〔実施例〕

以下、この発明による温水器の制御装置を説明
する。

第１図はこの発明による一実施例の全体構成図
であり、１０は開放式の貯湯タンクであり、２，
３，４，５，６，８は上記従来装置と全く同一構
成のものである。

１１は給水を制御する電動弁、１２は給水速度
を制限するための流量調整弁、１３は給水水温を
検出するための水温センサ、１４は給湯ポンプ、
１５は湯温センサ３の出力信号と予め設定された
温度とを比較判定する湯温判定手段、１６は電動
弁１１を開閉制御する給水制御手段、１７は前記
要求湯量設定手段６と水温センサ１３と湯温セン
サ３の出力信号に基づいて沸き上げに必要な通電
時間、通電開始時刻、残湯量、給水量、給水時間
を演算する演算手段、１８はこの演算手段で算出
された通電時間、通電開始時間、及び給水時間を
制御するタイマー装置、１９ａ，１９ｂ，１９ｃ
はタンク壁面の所定位置に取り付けた水温セン
サ、２０は水量センサ１９ａ，１９ｂ，１９ｃの
出力信号に基づいて後述する給水量設定手段で設
定される給水量を補正する給水量補正手段であ
る。

第２図は第１図の実施例の電気接続を示す回路
図である。

図において、２１は制御回路内のマイクロコン
ピユータであり、第１図のタイマー装置１８と給
水量補正手段２０と湯温判定手段１５と演算手段
１７を構成している。このマイクロコンピユータ
２１は、CPU２２、メモリ２３、計時装置２４、
入力回路２５、出力回路２６、アナログマルチプ
レクサ２７，Ａ／Ｄ変換器２８を有している。

２９は電動弁制御回路で、抵抗３０、トランジ
スタ３１、リレーRL₁、リレーRL、の常開接点
rl₁から形成される。

前記リレーRL₁はトランジスタ３１を介して正
極端子＋ＶとNGD端子の間に接続され、前記ト
ランジスタ３１は抵抗３０を介して出力回路２６
に接続されている。

前記常開接点rl₁は前記電動弁１１と電源３２
に対して直列に接続されている。

３３はヒーター制御回路で、抵抗３４、トラン
ジスタ３５、リレーRL₂、リレーRL₂、の常開接
点rl₂から形成される。

前記リレーRL₂はトランジスタ３５を介して正
極端子＋ＶとGND端子の間に接続され、前記ト
ランジスタ３５は抵抗３４を介して出力回路２６
に接続されている。

前記常開接点rl₂は前記ヒーター２と電源３２
に対して直列に接続されている。

３６，３７は各温度センサ１３，３と直列に接
続される抵抗、３８は要求湯量設定手段６と直列
に接続される抵抗、３９，４０，４１は水量セン
サ１９ａ，１９ｂ，１９ｃに直列に接続された抵
抗であり、これらの信号は前記アナログマルチプ
レクサ２７に送られる。

次に上記実施例の動作を第３図を参照しながら
説明する。

第３図は、マイクロコンピユータ２１のメモリ
２３に記憶された制御フローチヤートである。

まず、スタートと同時に第３図に示すステツプ
４２のタイムスイツチON，OFFの確認が始ま
り、ONで制御動作に入る。次にステツプ４３で
タイマー装置１８のタイマーをスタートする。次
にステツプ４４で、給水水温Twを測定する。次
にステツプ４５でユーザーの要求湯量Vlと要求
温度Tlを確認する。要求湯量Vlは温水器で沸き
上げた湯と水を混合して使用する実際の湯量であ
り、その湯温（例えば、45℃）は要求温度Tlで
示されている。また、給水量は貯湯タンク内へ給
水する量を示し、本文ではVQで示されている。
これを元にステツプ４６で通時間Htを演算する。

この通電時間Htは次式で求められる。

Ht＝Vl（Tl−Tw）／Ｗ×860 ここで、Ｗはヒーター容量、860は1KwH当た
りの発熱量である。

ヒーター２の電源を深夜電力とすると、供給時
間は８時間であり、ステツプ４７ではタイムスイ
ツチがONしてから何時間後に通電を開始するか
をＨ＝８−Htで求める。

この結果をもとにステツプ４８で、既にステツ
プ４３でスタートしたタイマーが時間Ｈ経過して
通電開始時刻に達したかどうかを確認する。

次にステツプ４９では、この時の湯温Tzを測
定し、ステツプ５０で測定湯温が予め決められて
いる基準温度（例えば給水水温は一般的に30℃以
下であり、基準温度を30℃とする）より高いか低
いか残湯があるかどうかの判定を行う。

測定湯温Tzが基準温度より高ければ、ステツ
プ５１でヒーター２をONし、同時に通動タイマ
ーをスタートさせる。

ステツプ５２では、タンク１０内の湯温が一定
温度（例えば３℃）上昇したかを判定し、一定温
度上昇したらステツプ５３で通電タイマーを止
め、ヒーター２をOFFし、ステツプ５４で残湯
量Vzの演算を行う。

Vz＝860×Ｗ×Ｈ／３ ここで、Ｈは残湯の温度が一定温度上昇するの
に費やす時間であり、３は一定温度上昇値の３℃
を示す。

次にステツプ５５で給水量VQを演算する。す
なわち、残湯がある場合は、次式で求められ、 VQ＝Vl×（Tl−Tw）−Vz×（Tz−Tw）／85−Tw 残湯がない場合は、 VQ＝Vl×（Tl−Tw）／85−Tw である。

前記流量調整弁１２は一定に固定するが、給水
速度は一次側の圧力や貯湯タンク１０内に給水さ
れたことによる位置水頭により多少変化する。

流量調整弁１２の一次側圧力を一定にし、（例
えば減圧弁による）タンク１０内に残水がない状
態での流入速度をUe（ｌ／min）とすると、給水
時間はｔ＝Vq／Ue（min）（ステツプ５６）で計
算される。しかし実際には、給水量が増加するに
伴い給水速度Ueは減少する。

次に、ステツプ５７で再び湯温T_Eを測定し、
ステツプ５８で前記ステツプ５０同様、残湯があ
るかどうかの確認を行う。残湯がある場合、ステ
ツプ５９で湯温T_Eが55℃未満かどうかの判定を
し、55℃未満ならステツプ６０で給水を停止する
と同時に給水タイマーを停止する。このようにス
テツプ５７，５８，５９によつて残湯の湯温低下
は55℃以下にならないように制御される。

次に、ステツプ６１でヒーター２への通電をす
る。前記ステツプ５８で残湯なしの判定、又は前
記ステツプ５９で湯温T_Eが55℃以上の場合につ
いては、ステツプ６２で給水を開始すると同時に
給水タイマーをスタートさせる。

前記説明のように、貯湯タンク１０への給水に
より給水速度が変化するため、任意水量において
給水量の補正を行う。

すなわち、貯湯タンク１０の壁面に取り付けら
れた水量センサ１９ａ，１９ｂ，１９ｃにより、
任意給水量の位置で補正を行い、給水量の精度を
上げる。

ここでは、100，200，300の位置で補正
する例を説明する。満水を300とする。給水量
Vqの演算は、給水タイマーの経過時間をtg
（min）とすると、 Vq＝Ue×tg （） で表される。

ステツプ６３では、Vqが300以上か未満かの
判定を位置センサ１９ａにより検出する。

300未満であれば、ステツプ６４を実行する。
ここでは、給水量Vqが既に200以上に到達して
いるかどうかの判定をし、到達していれば、次に
ステツプ６１を実行し、到達していなければステ
ツプ６５を実行する。給水量200の判定である。
給水量が位置センサ１９ｂの200の位置まで到
達したか、位置センサ１９ｂの出力により検出す
る。200に達していれば、ステツプ６９で給水
量の補正があり、給水量Vq＝200とする。

前記ステツプ６５で、200未満なら、次にス
テツプ６６で既に給水量100に到達しているか
どうかの判定をし、到達していれば、次にステツ
プ６１を実行し、到達していなければ、ステツプ
６７を実行する。給水量100の判定である。給
水量Vqが位置センサ１９ｃの100の位置に到達
したか、位置センサ１９ｃにより検出する。100
に到達していなければ、次にステツプ６１を実
行する。

100に到達すれば、次にステツプ６８で給水
量の補正が始まり、Vq＝100とする。本実施例
においては、湯量センサが100，200，300
の位置に取付られている。給水を開始（ステツプ
６２）とすると、ステツプ６３〜６７を実行す
る。例えば、湯量設定を250とし、ステツプ５
４で湯量が50とすれば、ステツプ５５では給水
量（250−50）＝200の演算をし、ステツプ５６
では給水時間を 給水時間＝（250−50）／給水速度（ve） で演算する。最初、タンク内は水量は100以下
であるため、ステツプ６３，６４，６５，６６，
６７はNOの方向へ進む。ステツプ６１を実行
し、ステツプ７４はステツプ５６で演算した給水
時間（ｔ）に満たないからNOとなり、ステツプ
５７，５８，５９を実行する。ステツプ５９で湯
温が55℃以下になつたら、ステツプ６０で給水を
停止する。ステツプ５９で湯温が55℃以上では、
タンク内の水量が100になるまで繰り返す。タ
ンク内の全水量が100の水量センサに到達した
らステツプ６７はYESとなり、ステツプ６８を
実施し、実際の給水量Vqを100と補正する。次
に、ステツプ７０，７１，７２，７３，６１を実
行し、ステツプ７４はステツプ７１で演算した給
水時間（ｔ）に達していなければ、再度ステツプ
５７から繰り返し実行する。この時点では、100
の給水は完了しているが、まだ200まで到達
していないため、ステツプ６３，６４，６５は
NOとなり、ステツプ６６では給水量が既に100
に到達しているためYESとなる。次にステツ
プ６１を実行する。これを順次200まで繰り返
す。給水量が200に達したら、ステツプ６５で
YESとなりステツプ６９で実際の給水量をVq＝
200に補正する。さらにステツプ７０，７１，
７２，７３，６１を実行し、ステツプ７４ではス
テツプ７１で演算した給水時間（ｔ）まで達して
いなければ、ステツプ５７から再度繰り返し実行
する。ステツプ６３では給水量がまだ300まで
達していないからNOとなる。ステツプ６４では
既に200には達しているからYESとなり、ステ
ツプ６１，７４を実行する。これを必要な給水時
間まで（250）繰り返す。

次にステツプ７０では、前記ステツプ５５で確
認された給水量VQ（）から、前記ステツプ６
８又は６９で決定した給水量を引き算し、給水量
を再設定する。

即ち、VQ′＝VQ−Vqである。

次に、ステツプ７１で前記ステツプ５６で演算
した給水時間を再設定するため、給水時間を ｔ＝VQ′／Ueで演算する。

次にステツプ７２で給水タイマーをリセツトす
ると同時に、ステツプ７３で給水タイマーを再ス
タートさせる。次にステツプ７４では、前記給水
タイマーが給水時間に到達したかどうかの判定を
し、到達していなければ、次にステツプ５７を実
行し、到達していれば、ステツプ７５で給水を停
止すると同時に給水タイマーを停止する。

次に、ステツプ７６で湯温T_Eが85℃に到達し
たかどうかの判定をし、到達した時点でヒーター
２のOFF（ステツプ７７）を実行し、制御が終了
する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、給水を電動
弁を介して行い、給水量を時間で管理するととも
に、要求熱量から残湯熱量を差し引いて必要な給
湯熱量だけの沸き上げができるとともに、給水速
度の変化に伴う給水誤差を水量センサにより検出
して補正するように構成したので、タンク内への
給水量が精度よく制御でき、簡単な装置で安価に
提供できる。

さらにこの装置は、沸き上げ湯量に制限がな
く、ほぼ零から満水状態まで貯湯能力が調整でき
るとともに、常に所定の高温湯に沸き上げるの
で、足し湯にも便利となり、また、最低湯温を保
証しながら給水を行つて湯量を増していく沸き上
げ方式のため、深夜の通電時間中でもお湯が使え
るなどの点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す全体構成
図、第２図は主要電気回路図、第３図は動作を示
す制御フローチヤート、第４図は従来の貯湯式温
水器を示す概略構成図である。 図中、２はヒーター、３は湯温センサ、６要求
湯量設定手段、８はヒーター制御手段、１０は貯
湯タンク、１１は電動弁、１３は水温センサ、１
５は湯温判定手段、１６は給水制御手段、１７は
演算手段、１８はタイマー装置、１９ａ，１９
ｂ，１９ｃは水量センサ、２０は給水量補正手段
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電動弁を介して貯湯タンクの下部より給水し
   た水をヒーターにより加熱して貯湯し、貯湯タン
   ク下部から湯を取り出して使用する温水器におい
   て、水温を検出する水温センサと、貯湯タンク内
   の湯温を検出する湯温センサと、この湯温センサ
   の検出値と予め記憶された温度と比較判定する湯
   温判定手段と、前記貯湯タンク内の水量を検出す
   る水量センサと、要求湯量を設定する要求湯量設
   定手段と、前記各センサの検出値と要求湯量設定
   手段の出力から沸き上げに必要な通電時間、通電
   開始時刻、残湯量、給水時間を演算する演算手段
   と、前記ヒーターへの通電を制御するヒーター制
   御手段と、前記電動弁を開閉制御して貯湯タンク
   内への給水を制御する給水制御手段と、前記演算
   手段での演算結果に基づいて給水時間、通電時間
   を制御するタイマー装置と、給水開始後、前記水
   量センサの出力に基づいて前記演算手段での結果
   に基づく給水量を補正する給水補正手段とを備え
   てなる温水器の制御装置。 ２ 前記湯温判定手段の出力によつて給水による
   湯温降下が一定温度以下にならないようにヒータ
   ー制御手段と給水制御手段を制御するようにした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の温
   水器の制御装置。