JPS61156416A - ホツパ−の水位制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、瞬間湯沸形の自動給湯可能なふろ釜や、温水
洗浄便座など、上水道と縁を切って給水、給湯を行う際
に用いるホッパーの水位制御に関するものである。

〔従来の技術〕

上水道においては、汚水が逆流する恐れのある給水先へ
の給水管の直接々続が禁止されている。そのため、この
ような給水先への給水はホッパーを介して上水道を−た
ん大気に開放して縁切Ｉ）を行うことにエフ、実現され
ている。ホッパーを使用している通常の機器は、給湯光
の水面よりホッパーの貯水水面が高くなるようｍ置して
、水のあふれを防止している。即ち上記のようなホッパ
ー装置ではホッパー水面より上ＶＣは給水できず、用途
が制限さｎることになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ホッパー水位より上方への給水の次めｖｃは、ホッパー
の下流にポンプを配置し、ホッパーに流入した量を全て
押し上げればよいが、ホッパーの容量が小さい場合は流
入量と流出量のバランスをとることが難しく、ホッパー
からのオーバーフロー又はポンプへの空気巻込みなど、
望ましくない動作状態になることが多い。このような望
ましくない状態を避けるためには、ホッパーの容量を十
分大きくし、ホッパーから給水量への給水をポンプの間
欠運動にょ夛オンオフすればよいが、ホッパー容積の大
形化は望ましくない。またポンプの間欠運動は、連続運
転に比べて、寿命に悪影響を与える。

〔問題を解決するための手段〕 本発明はホッパーの位置より高い所への給水を小さなホ
ッパー容積の場合でも流入量を流出量に収束させ水のめ
ふれや、ポンプへの空気巻込みの無い安定した給水を連
続的に可能にするものである。これを実現するために、
ホッパーより上流に設けた水量センサとホッパーに設置
た２ケの水位センサ−の信号をマイコンに入力し、その
演算処理結果により、ホッパーの上流に設は次水制御弁
をリニアに制御する方式全角いている。即ち、水位が２
つの水位センサの中間にある場合のホッパーへの流入量
をＱという流量に水比例弁で制御し、水位が下位の水位
センサより下にある場合はＱより大きい流入量とし、さ
らに補正として一定時間置きに小さな流ｆｌヲ加えて行
く。また水位が上位の水位センサ。

より上にある場合はＱ工９小さい流入量とし、さらに補
正として一定時間おきに小さな流量を減じて行く。この
動作で、ポンプや設置状態で決まる流出ｊｉｌｌＣ流入
賃が一致し、ホッパー水位は上位と下位の水位センサ間
に安定する。

〔作用〕

（１）ホッパー水位をできるだけ早く、上位と下位の水
位センサの間に持ってくるように、ホッパー流入量を変
化し、上位センサよｐ上へのオーバーシェード及び下位
センサより下へのアンダーシェードの大きさを小さくす
るこトニより、ホッパーからのオーバーフロー及びポン
プへの空気巻込みを無くする。

（２）ホッパー容積を小さくすることが可能（１４以下
にすることができる）。

（３）流入量を実時間で補正し流出１＃に収束させるこ
とにより水位を上位及び下位センサの間に安定させ、し
かも、一定流量で給水、給湯できるため、給湯温度のハ
ンチング又は燃焼景のハンチング等が無い。

（４）ホッパー上流で分岐した、台所等信の場所での水
の使用には制限されない。

〔冥雄側〕

第１図は本発明を給湯付自動ふろ釜に通用した場合の一
夾雄側である。この図は給湯付自動ふろ釜全体の一部で
あるホッパー制御部分を主体に示している。１は、上水
道に接続される給水管であシ、流量Ｑｏで給水している
。２は水制御弁で給水量を調節する。３は熱交換部であ
り、ガス、石油の燃焼又は電熱で給水管４を通過してい
る間に加熱される。この加熱制御部はこの因では省略し
ている。熱交換部５の下流では給水管４即ち給湯管は２
つに分岐し、一方は給水管６ｔ−通して台所やシャワー
等に給湯を行う。この分岐は無くてもよいことはもちろ
んである。他方は給水管５から水量センｆ７を通して、
上水との縁を切るためのホッパー８に水を落し込み、ポ
ンプ１２から給水管１５’ｉ）通して、ふろの追焚循環
パイプに直結される。ホッパー８には、貯水４位の下位
レベル検知用の水位センサ９と上位レベル検知用の水位
センｔ１０がホッパー底部からそれぞれＬ及びＨの高さ
に取りつけである。１４，１５．１６は、マイコン１７
と水制御弁２、水量センサ７、水位センサ９．１０との
間のインターフェース回路である。

第１図の給水管部のセンサアクチェエータはホッパーの
水位制御に必要なセンサ、アクチェエータのみを設置し
ている。実際の給湯付自動ふろ釜ＶＣは、必要に応じて
、給水管１，５．６のどこか［１ケ又は複数の水閉止弁
や、サーミスタ等のセンサアクチェエータが設置される
。又ホッパーの下流１１の部分ＶＣは水、湯の逆流を防
止するための逆止弁か水閉止弁等が設置される。さらに
強制循環式ふろ追焚システムの場合は切替弁を用いて、
注湯水路を切り替え、ポンプ１２′ｔ？注湯用と追焚強
制循環用の両方Ｋｍ用することも可能である。

センサからの入力は、次のように行われる。

水位センサ９，１０からはセンサが浸水しているとき４
通となシ、電流が流れ、センサ端子の電位が低下する。

浸水していないときは非導通になり、電流は流れず、セ
ンサ端子の電位は尚い。インターフェース１６はこの電
流又は電位の変化を検知して、この信号を１又は０の信
号に変化してマイコン１７に入力するためのインターフ
ェースである。水量センサ７の出力は、例えば、磁気抵
抗式センサの場合は数ボルトの直流電圧に数十〜数百ミ
リボルトの交流電圧が重畳している。この交流電圧部分
の周波数は、水の流量に比例している。インターフェー
ス１５はこの周波数と同じ、又は比例した数の電圧１と
０で構成されるパルス列に変換してマイコン１７に入力
するためのインターフェースである。インターフェース
１４は第２因で示したような処理をマイコン１７で行な
った結果をデータ出力端子１８．１９からデジタルコー
ドで出力し、インターフェース１４でこのコードｔＸ読
し、水制御弁２を制御するためのインターフェースであ
る・。

ポンプ１２や設置条件で決まる流出＊Ｃｈ’ＩＣ流入ｎ
Ｑｔ　ｔ−収束させるためのマイコンでの制御手順は、
第２図のフローチャートで示している。最初にホッパー
８の水位がＬとＨの間Ｖｃ６ると仮定したときのホッパ
ーへの流入計算量Ｑｓを適白な初期値Ｑｓｏｖｃ設定す
る。そして、水位センサ９，１０から検出されるホッパ
ーの水位が、Ｌ以下の時は左へのルートをとる。次のス
テップでは、ホッパーへの注水計算流１ｔＱｓｅｔをＫ
ＩＱ８＋０１とする。Ｋ１　　は１より大きな一定値で
ある。またｑｌは流量が小さいときに安定な動作を得る
ための項である。つぎＶＣＱｓに小さな値ΔＱｌ　を加
えて、これをＱｓ　［を換する。

次のステップでは実際のホッパーへの流入量Ｑｌと上記
Ｑｓｅ　ｔ　　との差が適当な小さな値βの負値より小
さければ（即ちＱニーＱｓｅｔ　＜−β）水制御塗２を
開き、αＬり大きけれは（即ちＱＩＱｓｅｔ＞α）水制
御弁２を開しる指令をデータ出力端子１８．１９′ｔ−
通して出力する。α＞　９ｌ−Ｑｓｅｔ　＞−βとなる
と、過餓的にはブレーキをかけ、水制御弁２の開度が一
定になったら停止状態を保つ指令をデータ出力端子１８
゜１９全通して出力する。この出力は例えば、データ出
力端子１８．１９の電位が０．１のとき開、１．０のと
き閉、１．１のときブレーキ、０．０のとき停止の指令
とし、インターフェース１４全通して水制御弁２に駆動
、ブレーキ、停止のための電圧を印加する。この指令を
行りた後再びマイコン１７のステップは水位判定の前に
帰る。

この１ループを一周するｖｃ璧する時間は例えば０１秒
程度であるが、データ出力端子１８，１９の指令は次の
指令が米るまで、前の状態を維持している。

次に水位が上位の水位センサＨより高くなった時は第２
−の水位判定の、右のルートを通り、１より小さい値に
２とＱｓの積を値をＱｓｅｔ　　とする。そして、次の
ステップでは上記Ｑｓから小さな補正値ΔＱ２を減じた
値を新たなＱｓＯ値とする。（Ｑ１Ｑ８ｅｔ）の判定部
以下の５ｔｅｐは前述の通りである。また、水位が上位
センサと下位センサの間にある場合は、流量が安定して
いるものとしてＱｓｅｔはＱｓに一致させ補正は行わな
い。この場合も（Ｑｌ−Ｑｓｅｔ）の判定部以下の動作
は前述の通りである。

以上の動作をくシ返すことにより、Ｑｓの値は水位セン
サの上位と下位の間に水位が安定するための流量に補正
されていき、ホッパー流入量Ｑ１は流出１１Ｑ２に収束
していく。なお、以上の動作での好適な動作範囲の例は
下記の通りである。ポンプ１２によるホッパーからの流
出量４〜８Ｊ／ｓｅｃ、水道元圧５〜ＣＬ　５　ｋｇ／
ａｆ、初期設定流量Ｑ　ｓｏ　４〜８１　／ｓｅｃ、　
Ｋｌは１．５〜５゜１ｃｚｈα２５〜ＣＬ７５．ｑ、は
Ｑ−５１／Ｓ６Ｃ。

ΔＱｉｐ△Ｑ２　ｔｘ　１．５〜５１　／　ｓｅｃ”　
、なお△Ｑｌ　ｖΔＱ２は、第２図で１周期の動作毎、
例えばα１秒毎に１回加減される量であり、この場合の
１回に加減される量はａ、１５〜α５４／Ｓｅ！ｃであ
る。

なお、第２図の動作シーケンスで、動作開始時のみ、ポ
ンプ１２ｔ−駆動せず、水位が最初に水位センサ９，１
０の位置り又Ｈに達するまで△Ｑｌ　　を加えていく補
正を行なわないようにし、水位がＬ又はＨに達したとき
、ポンプ１２の駆動を開始して、前記シーケンスを行う
ようにすれば、水位がＬとＨの間で安定するまでに要す
る時間を短縮できる。この動作開始時の動作で、水位が
Ｌ以下の場合の流入量は、ＫＩＱＳであり、ＬとＨの間
にある場合の流入量はＱｓ一定とする。

〔発明の効果〕

（１）小さなホッパー容積で、オーバーフローやポンプ
への空気の巻込みを無くした制御を可能とする。

（２）ポンプや水制御弁の動作が注湯動作中の初期を除
いて、安定しているため、ポンプ、水制御弁が長寿命と
なる。この制御を行わないと、ポンプの間欠運転か、水
制御弁の開閉動作を、注湯動作中連続的に続ける必要が
あり、短寿命となることは明らかである。またホッパー
も容積の大きなものが必要である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御系統図、第２因は本発明の制御フ
ローチャート図。 １、　４．　５．　６・・・・・・給水管、２・・・・
・・水制御弁、７・・・・・・水量センサ、８・・・・
・・ホッパー、９．１０・・・・・・水位センサ、１２
・曲・ポンプ。 図面の、ンＱ（内容に変更なし） ｔ、４．５．６−−−ｇ水管　　　　　９，７０−一−
−水イ’Ｈ：、を范２図 手°・ユ続補正書（方式） 昭和　６０年　５月２３８

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、上水道に接続される水管に設けられた水制御弁およ
   び水量センサと、その下流に設けられ給水先と上水道と
   を分離するためのホッパーと、さらにその下流に設けら
   れたポンプから構成され、上記ホッパーに設けられた下
   位の水位検出用の第１の水位センサの出力と、上位の水
   位検出用の第２の水位センサの出力と、上記水量センサ
   の出力とによって、上記水制御弁を比例的に開閉制御す
   るホッパーの水位制御方法において、上記ホッパーの水
   位が上記第１と第２の水位センサの間にある時のホッパ
   ー流入計算量をＱｓとする手段と、上記ホッパーの水位
   が上記第１の水位センサより下にある場合はＱｓと、１
   より大きな値Ｋ＿１との積に定数ｑ＿１を加えた値をホ
   ッパー流入量とする手段と、さらに一定時間毎に小さな
   値ΔＱ＿１を上記Ｑ＿２に加えた値を新たなＱｓに補正
   する手段と、上記ホッパーの水位が上記第２の水位セン
   サより上にある場合はＱｓと、１より小さな値Ｋ＿２と
   の値をホッパー流入量とする手段と、さらに一定時間毎
   に小さな値ΔＱ＿２を上記Ｑ＿ｓから減じた値を新たな
   Ｑｓの値に補正する手段とを有し、実際のホッパー流入
   量を制御することを特徴としたホッパーの水位制御方法
   。