JPH0413617B2 - - 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
要求湯量に応じて、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、
要求湯量によつて変化するものである。

〔考案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、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〕

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、貯
湯タンク内の湯温を検出する温湯センサと、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、要求湯量設定手段と、前記温湯センサ
と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、前記湯温
判定手段の出力に基づいてヒーターへの通電を制
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、貯湯タンク内に残湯があ
る場合は、湯温センサによつて検出され、残湯量
が要求湯量から差し引かれて給水量が設定され
る。給水量が設定されると給水時間が設定され、
タイマー装置によつて給水時間が管理される。

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。給水が完了する
と、湯温センサの検出出力に基づいてヒーター制
御手段はヒーターへの通電を制御し、給水された
水を加熱する。

〔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、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。

１０は開放式の貯湯タンク、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、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と湯温センサ３の出力信号に基づいて残湯量、
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。図中、２１は制御回路内のマイクロコ
ンピユータであり、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及びその常開接点rl₁から形
成される。

前記リレーRL₁はトランジスタ３１を介して政
局端子＋ＶとGND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及びその常開接点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２
６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は温度センサ３と直列に接続される抵抗、
３７は要求湯量設定手段６と直列に接続された抵
抗、３８，３９，４０は水量センサ１３ａ，１３
ｂ，１３ｃに直列に接続された抵抗であり、これ
らの検出信号は前記マイクロコンピユータ２１内
のアナログマルチプレクサ２７に入力される。

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２
３に記憶された給水制御を示す動作フローチヤー
トである。

まず、スタートと同時に第３図に示すステツプ
４１の要求湯量確認が行われる。ここでの要求湯
量をVI（）とする。

次にステツプ４２で温度センサ３よる湯温測定
が行われる。この時の測定湯温をTz（℃）とす
る。

次にステツプ４３で測定湯温Tzが決められて
いる基準温度（例えば水温は一般に30℃以下であ
り、基準温度を30℃とする）より高かい低いかで
残湯があるかどうかの判定を行う。測定湯温Tz
が基準温度よりも高ければ、ステツプ４４でヒー
ター２への通電し、同時に通電タイマーをスター
ト（ステツプ４５）させる。

次にステツプ４６で、貯湯タンク１０内の湯温
が一定温度（例えば３℃）上昇したかどうかを判
定し、一定温度上昇したら、ステツプ４７で通電
タイマーを止め、ステツプ４８で残湯量の演算を
行う。

即ち、次式の演算を行う。

Vz＝860×Ｗ×Ｈ／３ （） ここで、Ｗはヒーター容量、Ｈは測定湯温Tz
が一定温度上昇するのに費やした時間、860は
1KwH当たりの発熱量、３は一定温度上昇値
（すなわち３℃）を示す。

次に、ステツプ４９で給水量VQを演算する。
残湯がある場合は、VQ＝VI−Vzであり、残湯
がない場合はVQ＝VI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（ｌ／min）（ステツプ５０）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５１で電動弁１１の操作により
給水を開始すると同時に、給水タイマーをスター
ト（ステツプ５２）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、任意給水量において、給水量の補正を行
う。

すなわち、貯湯タンク１０壁面に取り付けられ
た水量センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ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５３では、Vqが300以上か未満かの
判定を位置センサ１３ａにより検出する。300
未満であれば、ステツプ５４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６４を実行し、到達していなければ、ステツプ
５５を実行する。給水量200の判定である。給
水量が位置センサ１３ｂの200の位置まで到達
したか、位置センサ１３ｂの出力により検出す
る。200に達していれば、ステツプ５９で給水
量の補正があり、給水量Vq′＝200とする。前
記ステツプ５５で200未満なら、次にステツプ
５６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６４
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１３ｃの100の位置に到達した
か、位置センサ１３ｃにより検出する。

100に到達していなければ、次にステツプ６
４を実行する。100に到達すれば、次にステツ
プ５８で給水量の補正が始まり、Vq′＝100と
する。このように上述の例では、湯量センサが
100，200，300の位置に取付けられている。
給水を開始（ステツプ５１）とすると、ステツプ
５３〜５７を実行する。例えば、湯量設定を250
とすれば、最初、給水量は100以下であるた
め、ステツプ５３，５４，５５，５６，５７は
NOの方向へ進む。ステツプ６４もステツプ５０
で演算した給水時間（ｔ）に満たないからNOと
なる。これを100になるまで繰り返す。給水量
が100の湯量センサに到達したらステツプ５７
はYESとなり、ステツプ５８を実施し、実際の
給水量Vqを100と補正する。次に、ステツプ６
０，６１，６２，６３を実行し、ステツプ６４は
ステツプ６１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５３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５３，５４，５５はNOとなり、ステツプ５
６では給水量が既に100に到達しているため
YESとなり、次にステツプ６４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５５でYESとなりステツプ５
９で実際の給水量をVq＝200に補正する。さら
にステツプ６０，６１，６２，６３を実行し、ス
テツプ６４ではステツプ６１で演算した給水時間
（ｔ）まで達していなければ、ステツプ５３から
再度繰り返し実行する。ステツプ５３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５４では既に200には達しているから
YESとなり、ステツプ６４を実行する。これを
必要な給水時間まで（250）繰り返す。

次に６０では、前記ステツプ４１で確認された
要求湯量VI（）から、前記ステツプ５８までは
５９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＝VI′−Vq′である。

次にステツプ６１で前記ステツプ５０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６２で給水タイマーをリセツトす
ると同時に、ステツプ６３で給水タイマーを再ス
タートさせる。

次にステツプ６４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５３を実行し、到達し
ていれば、ステツプ６５で給水を停止する。

次にステツプ６６でヒーター２をONし、ステ
ツプ６７で湯温が沸き上げ温度85℃に到達したか
どうかの判定し、到達したらステツプ６８でヒー
ター２をOFFし、制御が終了する。以上のよう
に本方式における給水時間は 給水時間＝給水量（Vq）／給水速度（ve） で求められている。しかし、実際の制御ではタン
ク内への給水量が増加すると、タンク内の水圧に
よりタンク下部に圧力が作用し給水速度（ve）
は減少するため、上式で計算された給水時間だけ
で給水量を管理すると、設定された要求湯量の給
水量（Vq）よりは少なくなる。

また、湯量がある場合の残湯量は下式で演算さ
れる。

Vz＝860×Ｗ×Ｈ／３ ここで、Ｗ：ヒーター容量 Ｈ：通電時間 これは、通電により湯量が３℃上昇するのにか
かつた時間から残湯量を算出するものである。現
実にはタンク内の湯温は一様になつていないた
め、この計算による残湯量の予測は、精度の悪い
ものとなつている。

例えば、要求湯量の設定を250とすれば、残
りの給水量は（250−Vz）で算出でき、さらに
給水時間は ｔ＝250−Vz／ve となる。上述のようにveはタンク内への給水量
が多くなればなるほど給水初期の給水速度より減
速するため、演算による給水時間（ｔ）だけでの
管理では要求湯量250よりは少なくなる。しか
し、本件では100，200，300で給水量の補
正をするため、タンク内への給水量が精度よく制
御できることになる。

〔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し、要求湯
量から残湯熱量を差し引いて必要な湯量だけの沸
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
く制御できる。

また、この装置は、沸き上げ温度を一定に保持
し、湯量を制御する方式であるから、沸き上げ湯
量に制限がなくなり、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
に沸き上がるので、足し湯にも便利であるなどの
効果がある。

【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
すフローチヤート、第４図は従来の貯湯式温水器
を示す全体構成図である。 図中、２はヒーター、３は湯温センサ、６は要
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、
１５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、１９は水量セ
ンサ、２０は給水量補正手段である。尚、図中同
一符は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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
   ク下部から湯を取出して使用する温水器におい
   て、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
   度を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、前記湯温センサの
   検出値と要求湯量設定手段の出力とタイマー装置
   の出力に基づいて残湯量、給水量、給水時間を演
   算する演算手段と、前記湯温判定手段の出力に基
   づいて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を制御すると
   共に、残湯量確認のための通電時間と給水時間を
   カウント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演算
   した給水量を補正する給水量補正手段とを備えて
   いる温水器の制御装置。