JPH07104042B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、貯湯槽の有する加熱体を制御することによ
って、常に一定の温度の湯を供給する貯湯式の給湯装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

第５図は従来の給湯装置を示す構成図であり、図におい
て、１は常に一定量の湯を蓄えている貯湯槽、２はこの
貯湯槽１に水を供給する給水栓、３はこの給水栓２に取
り付けられ、前記貯湯槽１内の水位を一定にするための
ボールタップ、４はこのボールタップ３の異常等で水位
が一定値に保てなくなった場合に、余分な湯を排出して
貯湯槽１の溢れを防止するオーバーフロー管、５は貯湯
槽１内の底部に配置された加熱体としての電気ヒータ、
６はその電気ヒータ５に直列に接続された温度ヒュー
ズ、７は前記給水栓２からの水を貯湯槽１内の電気ヒー
タ５の近傍に導く導水管、８は例えば温度によって抵抗
値が変化するサーミスタ等を用い、貯湯槽１内の湯温度
に対応する電気信号を出力する温度センサ、９は貯湯槽
１内の湯を必要に応じて取り出す給湯栓、10は前記温度
センサ８の出力信号を基準値と比較して、前記電気ヒー
タ５の発熱を制御するための情報を生成する温度制御手
段、11は電気ヒータに供給される電源、12は前記温度制
御手段10の出力情報に従って動作するリレー回路よりな
り、前記電気ヒータ５に供給される電源11のオン・オフ
を制御する出力回路である。

次に動作について説明する。まず、給水栓２のコックが
開かれて貯湯槽１内に水が満たされる。その場合、貯湯
槽１内の水位が上昇してボールタップ３が所定の位置に
達すると、その作用によって給水栓２からの給水は停止
する。何等かの原因で、所定の水位を越えても給水が停
止されない場合でも、余分な水はオーバーフロー管４よ
り排出され、貯湯槽１より溢れだすことはない。ここ
で、温度制御手段10による温度制御を開始すると、貯湯
槽１内はまだ水であるため、温度センサ８からの電気信
号は基準値よりはるかに低く、温度制御手段10は出力回
路12のリレーをオンさせる情報を出力している。従っ
て、電源11はこの出力回路12を介して電気ヒータ５へ供
給され、電気ヒータは貯湯槽１内の水を沸かす。貯湯槽
１内の湯の温度が上昇すると温度センサ８の出力する電
気信号のレベルも上昇し、湯温が所定値まで上昇すると
温度センサ８の出力信号のレベルも基準値に達する。温
度制御手段10は温度センサ８の出力信号が基準値に達し
たことを検出すると、出力回路12へそのリレーをオフさ
せる情報を出力する。従って、電気ヒータ５にはこの出
力回路12を介して供給されていた電源11が断たれ、電気
ヒータ５は発熱を停止する。

ここで、給湯栓９のコックが開かれて湯が使われると、
貯湯槽１の水位が低下してボールタップ３が所定位置よ
り下降し、その作用によって給水栓２からの給水が開始
される。この供給された水は温度が低いため貯湯槽１内
に蓄えられた湯の温度を低下させ、従って、温度センサ
８の出力する電気信号のレベルも低下する。温度センサ
８の出力信号のレベルが基準値より低くなったことを検
出すると、温度制御手段10はリレーをオンさせる情報を
出力し、出力回路12はこの出力情報に基づいて電気ヒー
タ５への電源11の供給を再開する。この時、給水栓２か
らの水は導水管７によって貯湯槽１の底部の電気ヒータ
５の近傍へ導かれ、効率よく加熱される。この電気ヒー
タ５への電源11の供給は、前述の場合と同様に、貯湯槽
１内の湯温が所定値に達し、温度センサ８の出力信号の
レベルが基準値に達するまで継続する。また、取湯槽１
内の湯が使われなくとも、長時間経過して湯が冷めた場
合にも前述の場合と同様の処理が進行し、貯湯槽１内の
湯温が所定値に保たれる。また、電気ヒータ５には温度
ヒューズ６が直列に接続されており、出力回路12のリレ
ー接点の溶着等により電気ヒータ５が異常に過熱すると
溶断して事故の発生を防止している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の給湯装置は以上のように構成されているので、一
旦運転が開始されると運転の停止が指示されるまでは温
度制御が自動的に実行され、停止の指示を忘れた場合に
は不必要な湯をいつまでも沸かし続けることとなってエ
ネルギーの浪費となり、さらに、電気ヒータ５の断線、
出力回路12のリレー接点の溶着等の事故の発見は人間に
頼らざるをえず、リレー接点を溶着によって電気ヒータ
５が過熱した場合、温度ヒューズ６の溶断によって火災
等の大きな事故の発生は防止できても、温度ヒューズ６
が溶断するまでに、給湯装置には再使用不可能な程度の
損傷が生じてしまうなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、不要時の温度制御を自動的に停止させるとと
もに、故障に対する自己診断も行う給湯装置を得ること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る給湯装置は、時を刻んで、日時、曜日等
の情報を出力するカレンダ機能と、このカレンダ機能の
出力情報に基づいて、温度制御機能の動作／停止を制御
する運転制御機能と、温度制御機能の出力情報と温度セ
ンサの出力信号および運転制御機能の出力信号と湯量セ
ンサの出力信号とから故障に対する自己診断を行う診断
機能とを設けたものである。

〔作用〕

この発明における運転制御機能は、当該給湯装置の利用
形態に従ってスケジュールテーブルに予め設定された情
報と、カレンダ機能が出力するその時の日付、時刻、曜
日等の情報に基づいて温度制御を実行の要否を判断し、
温度制御機能の動作／停止の制御を行うことにより、夜
間、休日等の給湯の必要のない時にはその温度制御を自
動的に停止させて、エネルギーの浪費を防止し、診断機
能は前記温度制御機能の出力情報と温度センサの出力信
号とを監視することにより、温度制御機能が加熱体を駆
動する情報を出力しているにもかかわらず湯温が上昇し
なかったり、加熱体の駆動を停止しているにもかかわら
ず湯温が上昇していることを検出した場合、あるいは運
転制御機能から熱動弁の開／閉信号が出力されたにもか
かわらず、湯量センサからの出力信号が変化しない場
合、アラームを発生させて使用者に異常を知らせる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、１は貯湯槽、２は給水栓、３はボールタッ
プ、４はオーバーフロー管、５は電気ヒータ、６は温度
ヒューズ、７は導水管、８は温度センサ、９は給湯栓、
12は出力回路であり、第５図に同一符号を付した従来の
それらと同一、あるいは相当部分であるため詳細な説明
は省略しており、さらに、この第１図においては温度セ
ンサ８の付帯回路、電気ヒータ５に供給する電源11等は
図示も省略している。

13は前記貯湯槽１内に蓄えられている湯の量を検出する
湯量センサ、14は蓄えられている湯を全て排出するため
に貯湯槽１の底部に設けられた配水管、15はこの排水管
14に取り付けられてその排水／停止の制御を行う熱動
弁、16は前記給水栓２にコックに代えて取り付けられて
その給水／停止の制御を行う熱動弁であり、前記出力回
路12は電気ヒータ５の通電制御の外にこれら熱動弁15,1
6の制御をも行う点で従来のものとは多少異なってい
る。また、17は前記温度センサ８の出力信号に基づい
て、加熱体としての前記電気ヒータ５の発熱を制御する
ための情報を生成する温度制御機能、18は時を刻みなが
ら、その時の日付、時刻、曜日等の情報を出力するカレ
ンダ機能、19は第２図にその詳細を示すように当該給湯
装置の利用形態が予め設定された第１及び第２のスケジ
ュールテーブル30,31を有し、これら両スケジュールテ
ーブルに設定された情報を参照しながら前記カレンダ機
能18の出力する情報を用いて前記温度制御機能17の動作
／停止を制御する運転制御機能、20は前記温度制御機能
17の出力情報と前記温度センサ８からの出力信号に基づ
いて、前記電気ヒータ５及び出力回路12の異常を診断す
る診断機能、21はこれら温度制御機能17、カレンダ機能
18、運転制御機能19、診断機能20を実現するマイクロコ
ンピュータ（以下マイコンという）、22,23は前記温度
センサ８及び湯量センサ13の出力信号を前記マイコン21
が処理可能な情報に変換する入力回路、24は使用者がこ
のマイコン21へ情報を入力し、マイコン21からの出力情
報を表示するためのコンソール等によるマン・マシンイ
ンターフェースである。

次に動作について説明する。ここで、第３図は運転制御
機能19の動作手順を示すフローチャートである。まず、
ステップST1にて今日が排水の指定日であるか否かのチ
ェックを行う。即ち、運転制御機能19は第２図（ａ）に
示す第１のスケジュールテーブル30を参照して、カレン
ダ機能18から送られてくる曜日の情報が、その排水の欄
にフラグ“1"が立てられた月曜日であるか否かを判別
し、月曜日であれば、ステップST2にて排水処理の開始
時刻になったことを検出し、ステップST3にて排水処理
を実行する。即ち、ステップST2で、カレンダ機能18か
ら送られてくる時刻の情報が第２図（ｂ）に示す第２の
スケジュールテーブル31の排水の欄に設定された排水処
理の開始時刻“４時30分”を過ぎたことを検出すると、
ステップST3にて、運転制御機能19より出力回路12へ情
報を出力してそのリレーを制御し、熱動弁15を開き16を
閉じる。これによって貯湯槽１内に残留していた湯
（水）は排水管14より排出され、給水栓２からの水の供
給はないため貯湯槽１は空となる。その後、運転制御機
能19は第２のスケジュールテーブル31の排水の欄に設定
された終了時刻“５時30分”になると、このステップST
3による排水処理を終了して出力回路12に情報を送り、
熱動弁15を閉じて16を開く。従って、給水栓２より給水
が開始され、貯湯槽１にはボールタップ３が所定の位置
に達する水位まで水が満たされる。

次に、前記カレンダ機能18からの曜日情報が、第１のス
ケジュールテーブル30の臨時休業の欄にフラグ“1"が立
てられた、祝祭日等の臨時休業の日に該当するかのチェ
ックをステップST4にて行い、臨時休業の日であればス
テップST5にて前記第１のスケジュールテーブル31の臨
時休業の欄の該当フラグを“0"にクリアしてその日の運
転を終了する。また、臨時休業の日でなければステップ
ST6にて、前記曜日情報に基づいて使用すべきタイマが
タイマＩであるか否かのチェックを第１のスケジュール
テーブル30を参照しながら行い、そのタイマＩの欄に立
てられたフラグ“1"に基づいて、前記曜日情報が月曜〜
金曜であればステップST7でタイマＩを選択して処理を
ステップST10へ進める。それ以外の場合にはステップST
8にて使用タイマがタイマIIであるかのチェックを行
い、タイマIIの欄に立てられたフラグ“1"に基づいて、
曜日情報が土曜であればステップST9でタイマIIを選択
して処理をステップST10へ進め、日曜であればタイマの
選択を行わず、そのままその日の運転を終了する。ステ
ップST10では、カレンダ機能18から送られてくる時刻の
情報が、第２のスケジュールテーブル31のタイマＩの
欄、もしくはタイマIIの欄に設定された開始時刻“６時
30分”になったか否かを監視しており、前記開始時刻を
過ぎたことを検出すると、運転制御機能19はステップST
11にて、温度制御機能17に温度制御の開始を指示する情
報を出力し、その日の運転を開始する。

この時点では貯湯槽１内はまだ水であるため、温度セン
サ８にて測定された湯温は設定湯温よりははるかに低
く、入力回路22からの出力情報は基準値に達せず、温度
制御機能17は出力回路12のリレーをオンさせる情報を出
力し、電気ヒータ５を駆動して貯湯槽１内の水を沸か
す。貯湯槽１内の湯の温度が上昇すると温度センサ８の
出力する電気信号のレベルも上昇し、入力回路22の出力
情報が基準値に達すると、温度制御機能17は出力回路12
へそのリレーをオフさせる情報を出力し、電気ヒータ５
は電源の供給を断たれた発熱を停止する。温度センサ８
の出力信号を変換した入力回路22からの情報により、貯
湯槽１内に蓄えられた湯の温度が設定湯温よりディファ
レンシャル幅以上低下したことを検知すると、温度制御
機能17はリレーをオンさせる情報に出力し、出力回路12
はこの出力情報に基づいて電気ヒータ５への給電を再開
する。この電気ヒータ５への給電は貯湯槽１内の湯温が
設定湯温に達すると、前述の場合と同様に、温度制御手
段17は出力回路12に情報を出力して電気ヒータ５への給
電を停止する。このような温度制御は、カレンダ機能18
からの時刻情報が、タイマＩが選択された月曜日から金
曜日までの間は、第２のスケジュールテーブル31のタイ
マＩの欄に設定された終了時刻“18時30分”になるま
で、また、タイマIIが選択された土曜日には第２のスケ
ジュールテーブル31のタイマIIの欄に設定された終了時
刻“12時30分”になるまで継続される。

運転制御機能19はさらにカレンダ機能18からの時刻情報
を監視しており、それが第２のスケジュールテーブル31
の使い切りの欄に設定された開始時刻“15時30分”を過
ぎたことをステップST12で検出すると、ステップST13に
て使い切りの処理を実行する。即ち、運転制御機能は出
力回路12へ情報を出力してリレーを制御し、熱動弁16を
閉じて貯湯槽１への水の補給を停止する。従って、貯湯
槽１内の湯は使用とともに減少してゆき、その日の運転
を終了する頃までに貯湯槽１に貯留された湯のほとんど
は使い切られる。この処理は第２のスケジュールテーブ
ル31の使い切り欄に設定された終了時刻である翌日の
“５時30分”には終了して熱動弁16が開かれ、その日の
運転に間に合うように給水栓２より給水が開始される。
ここで、使い切り処理実行後に予想以上の湯量が消費さ
れて、空焚きの危険性が生じるまでに水位が低下する
と、それを検出した湯量センサ13の出力信号が入力回路
23にて所定の情報に変換されて、運転制御機能19へ送ら
れる。運転制御機能19はそれに基づく情報を出力回路12
へ送って熱動弁16を開き、水の補充を行う。

ここで、第１及び第２のスケジュールテーブル30,31の
内容は、マン・マシンインターフェース24のキーボード
等から、使用者による当該給湯装置の利用形態に合わせ
て設定するものである。

このような温度制御は診断機能20によって自己診断され
ており、異常が検出されるとアラームによって使用者に
通報される。第４図はこの診断機能20の動作手順を示す
フローチャートである。処理の開始時に、ステップST20
にてまず初期設定を行い、カウンタCNT1,CNT2及びレジ
スタRGを“0"にクリアする。次に、ステップST21にて、
温度制御機能17が電気ヒータ５の駆動を指示する情報を
出力回路12へ送出しているか否かを判定する。電気ヒー
タ５の駆動を指示する情報が出力されている場合には処
理はステップST22へ移り、電気ヒータ５の断線の自己診
断を行うルーチンに入る。

ヒータ断線の自己診断ルーチンでは、まず、ステップST
22にてレジスタRGの内容がチェックされ、それが“0"で
なければそのまま、“0"であればステップST23にてレジ
スタRGに温度センサ８が測定したその時の湯温RVを格納
し、ステップST24でカウンタCNT1を歩進させる。次い
で、ステップST25にて新たに温度センサ８にて測定した
湯温RVがレジスタRGに格納されている値より１℃以上上
昇したか否かを検知し、上昇していなければ、ステップ
ST26にてカウンタCNT1の計数開始時点から１時間経過し
ていないことを確認して、ステップST27にて当該湯温PV
とレジスタRGの内容とを比較し、レジスタRGの内容の方
が小さければそのまま、大きければステップST28にてレ
ジスタRGの内容をその湯温PVに変更して、ステップST29
を介してステップST21へ処理を戻す。これは、貯湯槽１
内に給水栓２より水が供給されて一時的に湯温が低下し
た場合の影響を除くための処理である。

以下、電気ヒータ５の駆動情報が送出されている間、ス
テップST24でカウンタCNT1を歩進させながら、ステップ
ST25にて温度センサ８で測定された湯温PVがレジスタRG
の内容より１℃以上上昇したかチェックする。測定され
た湯温PVが１℃以上上昇したことを検出すると、電気ヒ
ータ５は正常であると判断し、ステップST30にてカウン
タCNT1の計数を停止させ、ステップST31にてカウンタCN
T1及びレジスタRGを“0"にクリアして、ステップST29を
介して処理をステップST21へ戻す。ステップST26にて１
時間が経過したことを検出しても湯温PVが１℃上昇した
ことが検出できない場合には、電気ヒータ５が断線して
いるものとみなして処理をステップST32へ進め、診断機
能20は電気ヒータ５の断線を示唆するアラームをマン・
マシンインタフェース24に送り、ブザー、発光表示器等
によって使用者に知らせる。

また、ステップST21の判定の結果、温度制御機能17が電
気ヒータ５の駆動を指示する情報を出力回路12へ出力し
ていない場合には、処理はステップST33へ移り、出力回
路12のリレーの接点溶着の自己診断を行うルーチンに入
る。

リレー溶着の自己診断ルーチンでは、まず、ステップST
33にて、温度センサ８で測定したその時の湯温PVが、設
定された設定温度SPとこの設定温度SPのハイリミットTh
との和と比較される。その時点で湯温PVが設定温度SPと
ハイリミットThの和以上となっている場合には、出力回
路12のリレー接点が溶着しているものとみなして処理を
ステップST37へ渡し、診断機能20はリレーの接点溶着を
示唆するアラームをマン・マシンインタフェース24へ送
り、ブザー、発光表示器等によって使用者に知らせる。
湯温PVが設定温度SPとハイリミットThの和未満であれ
ば、処理はステップST34へ進んでカウンタCNT2を歩進さ
せ、次いで、ステップST35にて湯温PVと設定湯温SPから
１℃差し引いた値とを比較する。その結果、湯温PVの方
が大きければ処理をステップST36へ移し、ステップST36
にてカウンタCNT2の計数開始時点から１時間経過してい
ないことを確認して、ステップST33へ処理を戻す。以
下、この処理を繰り返し、ステップST36にて１時間が経
過したことを検出しても湯温PVが（SP−１）よりも降下
しない場合には、出力回路12のリレー接点が溶着してい
るものとみなして処理をステップST37へ進め、前述の場
合と同様にリレーの接点溶着を示唆するアラームをマン
・マシンインタフェース24に送る。

ステップST36が１時間の経過を検出するよりも前にステ
ップST35にて湯温PVが（SP−１）以下へ降下していた場
合には、処理をステップST38へ進め、その湯温PVと基準
湯温SPからディファレンシャル幅Tdを差し引いた値、即
ち、温度制御機能17が電気ヒータ５の駆動を指示する情
報を送出すべき湯温（SP−Td）とを比較し、測定した湯
温PVの方が小さくなるまで処理をステップST33へ戻して
その処理を繰り返す。これは、貯湯槽１内に給水栓２よ
り水が供給されて一時的に湯温が低下した場合の影響を
除くための処理である。湯温PVが（SP−Td）以下になっ
て初めて、出力回路12のリレーは正常であると判定し、
処理はステップST38よりステップST39へ進められ、カウ
ンタCNT2の計数を停止して、ステップST40でその計数値
を“0"にクリアし、ステップST29を介してステップST21
へ処理を戻す。

これらヒータ断線、及びリレー溶着の自己診断ルーチン
は、前記ステップST29が温度制御の終了を検出するま
で、適宜繰り返して実行される。

ここで、この診断機能20には、前記ヒータ断線及びリレ
ー溶着を自己診断するばかりでなく、入力回路23からの
信号も取り込んで、入力回路22,23からの信号が温度セ
ンサ8,湯量センサ13の異常を示している場合には運転制
御機能19へ運転の停止を指令すると同時にマン・マシン
インタフェース24へメッセージを出力したり、運転制御
機能19が熱動弁15,16を制御するために出力回路12へ送
出した信号を取り込み、湯量センサ13からの信号の監視
によって排水異常、空焚の危険性等を検出してマン・マ
シンインタフェース24へメッセージを出力したり、電池
切れ、メモリ異常の検出など各種の自己診断を行う機能
を有するものである。

なお、上記実施例では使い切り処理を毎日実行する場合
について示したが、第１のスケジュールテーブルに使い
切りのフラグを設定する欄を設けて、排水の処理と同様
に指定日のみに処理を実行するようにしてもよい。

また、上記実施例ではウオーターハンマ現象を防止する
ため熱動弁を用いているが、他の電磁弁で代替すること
も可能であり、さらに、加熱体として電気ヒータ以外の
ものを用いてもよく、いずれの場合にも上記実施例と同
様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、給湯装置に、時を刻
んで、日時、曜日等の情報を出力するカレンダ機能と、
このカレンダ機能の出力情報に基づいて、温度制御機能
の動作／停止を制御する運転制御機能と、温度制御機能
の出力情報と温度センサの出力信号および運転制御機能
の出力信号と湯量センサの出力信号とから、故障に対す
る自己診断を行う診断機能を設け、夜間、休日等の給湯
の必要のない時にはその温度制御を自動的に停止させる
とともに、加熱体及びその駆動部の障害並びに熱動弁の
異常を自己診断するように構成したので、無駄なエネル
ギー消費が防止でき、安全性及び信頼性の高い給湯装置
が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による給湯装置を示す構成
図、第２図はスケジュールテーブルを示す説明図、第３
図は運転制御機能の動作手順を示すフローチャート、第
４図は診断機能の動作手順を示すフローチャート、第５
図は従来の給湯装置を示す構成図である。 １は貯湯槽、２は給水栓、５は加熱体（電気ヒータ）、
８は温度センサ、12は出力回路、13は湯量センサ、14は
排水管、15、16は熱動弁、17は温度制御機能、18はカレ
ンダ機能、19は運転制御機能、20は診断機能、22は入力
回路。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱体を有して沸かした湯を槽内に貯える
   貯湯槽と、前記貯湯槽内の湯の温度を測定する温度セン
   サと、前記貯湯槽内に蓄えられている湯の量を検出する
   湯量センサと、前記貯湯槽の排水管に取付けられてその
   排水／停止の制御を行う熱動弁と、前記貯湯槽の給水栓
   に取付けられてその給水／給水停止の制御を行う熱動弁
   と、前記温度センサの出力信号に基づいて前記加熱体の
   発熱を制御するための情報を生成する温度制御機能と、
   前記温度センサの出力信号を前記温度制御機能が処理可
   能な情報に変換する入力回路と、前記温度制御機能の出
   力情報に従って前記加熱体の発熱を制御する出力回路
   と、時を刻み、日時、曜日等の情報を出力するカレンダ
   機能と、前記カレンダ機能の出力する情報を用いて前記
   温度制御機能の動作／停止を制御するとともに、前記カ
   レンダ機能の出力情報ないし前記湯量センサからの出力
   情報に基づいて前記出力回路を介して前記熱動弁の開閉
   を制御する運転制御機能と、前記温度制御機能から前記
   加熱体の発熱／発熱停止の情報が出力された一定時間経
   過後、前記温度センサから得られる湯の温度が低い／湯
   の温度が高いという情報に基づいて、前記加熱体及び前
   記出力回路の異常による不着火／連続着火の状態を診断
   すると共に前記運転制御機能からの熱動弁の開／閉信号
   と前記貯湯槽の湯量センサから得られる情報に基づい
   て、前記熱動弁の異常を診断する診断機能とを備えた給
   湯装置。