JPS63142133A - 不凍給水装置の過電流保護回路 - 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、寒冷期に水道の水が凍結するのを防止する不
凍給水装置において、その使用時、装置に過電流が流れ
たときこれを保護する不凍給水装置の過電流保護回路に
関する。

〔従来の技術〕

寒冷地においては、冬期、水道の水が凍結して水道が使
用不能となるおそれがある。この水の凍結は、地上に露
出し蛇口に至るまでの水道管（二次配管）内において生
じる。したがって、水道の水の凍結を防止するため、水
道不使用時は当該露出している二次配管内の水を抜いて
おく手段が採用されている。これを図により説明する。

第３図は不凍給水装置の系統図である。図で、１は水道
本管から分岐された一次配管、２は蛇口３に連結された
二次配管、４は家屋の床を示す。

５は水抜栓であり、一次配管と二次配管の間に介在せし
められる。この水抜栓５は、図で上下方向に移動可能な
ピストン５ａ、このピストン５ａに設けられた０リング
５ｂ１．５ｂ２．５ｂ３、およびＯリング５ｂ２．５ｂ
ｉとｌａ働して開閉を行う弁座５　Ｃ＋、５　Ｃ２、な
らびに排水口５ｄで構成されている。ピストン５ａが図
示の位置にあるとき、０リング５ｂ、が弁座５ｃ２と密
着して排水口５ｄを遮断し、かつ、Ｏリング５ｂ、は弁
座５ｃ（から離れて一次配管と二次配管が連通ずる（こ
の位置を出水位置と称する）。又、ピストン５ａが図示
の位置から下方に移動せしめられると、０リング５ｂｚ
と弁座５ｃ、が密着して一次配管１からの供水を遮断し
、かつ、０リング５ｂｉが弁座５ｃ２から離れて二次配
管２と排水口５ｄが連通ずる（この位置を止水位置と称
する）。

６は水抜栓５のピストン５ａを上下に駆動する駆動部で
あり、モータ、このモータの回転を減速する減速機構、
回転運動を直線運動に変える変換機構等が備えられてい
る。７は駆動部６におけるモータの駆動を制御するコン
トローラ、８は水抜栓５が一次配管１と二次配管２とを
連通ずる状態（出水状態）にあることを示す出水ランプ
、９は水抜栓５が一次配管１を遮断し、二次配管２と排
水口５ｄとを連通ずる状態（止水状態）にあることを示
す止水ランプである。１０は電源スィッチ、１１は切換
スイッチ、１２はリセットスイッチ、１３はコンセント
を示す。

第４図は水抜栓の切換回路の回路図である。図で、６Ｍ
は第３図に示す駆動部６に備えられているモータ、８，
９，１０．１１．１２はそれぞれ第３図に示す出水ラン
プ、止水ランプ、電源スィッチ、切換スイッチ、リセッ
トスイッチである。

１５はモータ６Ｍの回転と同期して回動するドッグであ
る。Ｌ　Ｓ　＋、　Ｌ　Ｓ　ｚはリミットスイッチであ
り、ドッグ１５により切換えられる。リミットスイッチ
ＬＳＩは端子Ｌ　Ｔ　ｒ　、Ｌ　Ｔ　＋□を有し、常時
、端子Ｌ　Ｔ　＋　ｚと接続されるように付勢されてい
る。

又、リミットスイッチｔＳＺは端子ＬＴ２．．ＬＴ、□
を有し、常時、端子ＬＴｔｔと接続されるように付勢さ
・れている。切換スイッチ１１は、電源の＋側と一側に
接続されている端子Ｔ。Ｉｎ　Ｔｅ３、およびこれら端
子Ｔ。ＩＮＴＯ！の両側に配置された端子Ｔ　ｌｌ＋　
Ｔ　ｌｔ　ｒ　Ｔ　ｔ　＋　、　Ｔ　！　ｇを有する。

Ｒは抵抗器、Ｄはダイオードを示す。

１６は回路に過電流が流れたとき回路を開放してモータ
６Ｍ、その他の機器を保護する過電流保護回路である。

この過電流保護回路の２つの従来例の構成を次回により
説明する。

第５図は従来の過電流保護回路の回路図である。

図で、６Ｍはモータ、１１は切換スイッチである。

１７は回路に挿入され電流に応じて発熱する熱素子、１
８は熱素子１７の温度が所定の温度以上のとき開放され
る保護スイッチである。

第６図は他の従来の過電流保護回路の回路図である。図
で、６Ｍはモータ、１１は切換スイッチ、１８は第５図
に示すものと同じ保護スイッチである。２０はモータ６
Ｍが駆動されたとき高レベル信号を出力するモータ動作
検出器、２１はトランジスタである。２２は抵抗Ｒ、コ
ンデンサＣより成る時定数回路、２３は電源投入時にパ
ルス信号を出力する初期リセットパルス発生回路である
。

２４はフリップフロップ回路であり、そのセット端子Ｓ
は時定数回路２２に接続され、リセット端子ＲはＮＯＴ
回路２７を介して初期リセットパルス発生回路２３に接
続されている。２５はトランジスタ等より成るバッファ
回路、２６は保護スイッチ１８を開閉するリレーである
。

不凍給水装置は、上記水抜栓およびその駆動回路により
構成されている。

ここで、まずこの不凍給水装置において過電流が発生し
ない通常時の動作を説明する。夏期においては、凍結の
心配がないので、水抜栓５は第３図に示すように一次配
管１と二次配管２とが連通ずる出水状態にある。このと
き、ドッグ１５は第４図に示す位置にあり、リミットス
イッチＬ　Ｓ　Ｉを端子Ｌ　Ｔ　＋　＋に強制的に接続
している。季節が冬期になり、凍結のおそれが生じると
、水道使用後に水抜栓５を止水位置に切換えて二次配管
２の水を排水口５ｄから排水する。この水抜栓５の切換
えは次のようにして行われる。

電源スィッチ１０を投入し、切換スイッチ１１を止水側
に操作すると、切換スイッチ１１の端子Ｔ０１と端子Ｔ
１、端子Ｔ０２と端子ＴＩ２がそれぞれ接続される。こ
れにより、モータ６ＭにはりミットスイッチＬＳ、を介
して矢印Ａ方向に電流が供給され、モータ６Ｍは駆動さ
れる。モータ６Ｍの駆動により、水抜栓５のピストン５
ａが下降してゆき、かつ、ドッグ１５がリミットスイッ
チＬＳ。

から離れて矢印Ｂ方向に移行する。ドッグ１５の移行に
より、リミットスイッチＬＳ、は端子Ｌ　Ｔ　、ｔに接
続される。この動作が継続され、ピストン５ａが、０リ
ング５ｂｚが弁座５ｃ、に密着する止水位置に達したと
き、ドッグ１５はリミットスイッチｔ、ｓｇを端子ＬＴ
！、側に強制的に切換える。これによりモータ６Ｍと電
源とが遮断され、止水ランプ９が点灯するとともに、ピ
ストン５ａは下降を停止して止水位置に止まる。この止
水状態において、二次配管２内の水は排水口５ｄから排
出され、凍結が防止される。

次に、この状態から水道を使用する場合には、切換スイ
ッチ１１を出水側に切換え、端子Ｔ。ｌと端子Ｔ２い端
子Ｔｏｚと端子Ｔｉｔを接続する。これにより、モータ
６Ｍにはリミ゛ントスイ゛ンチＬＳ自を介して矢印Ａと
反対方向の電流が供給され、ピストン５ａは止水位置か
ら上昇し、ドッグ１５はリミットスイッチＬＳＩから離
れてリミットスイッチＬＳ、の方へ移動する。この動作
が継続されると水抜栓５は出水位置に切換えられ、この
ときリミットスイッチＬＳ、が端子Ｌ　Ｔ　＋　＋側に
切換えられてモータ６Ｍが停止し、出水ランプ８が点灯
する。この出水状態により、水道の使用が可能となる。

このような不凍給水装置の使用において、水抜栓ピスト
ン５ａの固着、凍結等により電源が投入されているにも
かかわらずモータ６Ｍが拘束されて動かなくなり（以下
、これを停動という。）、又は短絡等の事故により、回
路に過大電流が流れると、過電流保護回路１６が作動し
て保護スイッチ１８を開放し、装置を保護する。

例えば、第５図に示すような過電流保護回路１６にあっ
ては、過電流により熱素子１７が発熱し、この熱により
保護スイッチ１８が開放され、この開放は機械的手段に
より保持される。この保持はリセットスイッチ１２によ
り解除される。なお、熱素子１７に代えてリレーを用い
ることもできる。

又、第６図に示すような過電流保護回路１６にあっては
、モータ動作検出器２０により停動が検出されてその出
力が低レベルとなり、トランジスタ２１が遮断される。

この結果、時定数回路２２によって定められた所定時間
後にコンデンサＣの電圧が高レベルに達してフリップ・
フロップ回路２４をセット状態に反転する。なお、フリ
ップ・フロップ回路２４はそれ以前は電源投入時、初期
リセットパルス発生回路２３の出力パルスによりリセッ
ト状態にある。当該反転によりフリップ・フロップ回路
２４から高レベル信号が出力され、導通状態にあったバ
ッファ回路２５は遮断状態となり、リレー２６は非励磁
となる。この結果、保護スイッチ１８が開放され、回路
は過電流から保護される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、不凍給水装置に用いられる過電流保護回路１
６に望まれる要件は次のとおりである。

（１）水抜栓５は使用回数が少ないため、使用年数が長
くなるとＯリングの固着等により通常状態より負荷が大
きくなる場合があり、又、ピストン５ａ周りが半凍結状
態になると負荷はさらに大きくなる。したがって、モー
タ６Ｍは動きにくくなり、回路にはそれに応じて大きな
電流が流れるが、モータ６Ｍがいくらかでも駆動可能状
態にある間は過電流保護回路１６はモータ６Ｍの作動が
終了するまで作動しないことが必要である。

これは水道の使用にできるだけ支障を来さないようにす
るためである。しかも、当該作動しない時間は、負荷電
流の増大に応じて短縮され、回路を保護する必要がある
。

（２）水抜栓５の凍結等によりモータ６Ｍが停動状態に
なったときには過電流保護回路１６は短時間で作動する
ことが必要である。

（３）短絡事故が生じたときには過電流保護回路１６は
瞬時動作することが必要である。

（４）装置が円滑に作動しない場合、電源スィッチ１０
の開閉を繰り返してモータ６Ｍに断続的に電流を供給す
ると装置になじみが生じて円滑な作動が可能となる場合
がある。又、極めて特殊な例ながら、水道使用時に蛇口
を用いる代りに電源スィッチ１０を開閉して出水、止水
を行う場合がある。このような電源スィッチ１０の開閉
を短時間の間に繰り返すことは、そもそもピストン５ａ
を上下させるだけの短時間定格のものを長時間定格で使
用することになり、繰り返し操作により装置の電源容量
以上の電流が流れ、装置の電源の過熱焼損のおそれが生
じる。

このため、過電流保護回路は上記（１）の場合と同様、
負荷電流の増大に応じてその作動時間を短縮することが
必要である。

上記の要件を満足させるため、第５図に示す過電流保護
回路１６においては、作動電流値をモータ６Ｍの停動状
態時の電流より僅かに低い値に設定していた。しかし、
電流保護回路１６はそれ自体で汎用品として別途に製品
化されるため、要求される設定値のものを選択するのが
困難であるばかりでなく、たとえ要求される設定値のも
のを選択することができたとしても、第５図に示すよう
な電流保護回路には動作のバラツキが大きく、かつ、モ
ータ６Ｍの動作にもバラツキが存在するため、上記要件
（２）を満足させるのは困難であった。さらに、上記要
件（１）、　　（４）の特性をもたせることは不可能で
あった。

又、第６図に示す過電流保護回路においては、時定数回
路２２の時間が一定しているため、電流値によってはモ
ータ６Ｍが焼損するおそれがあり、さらに、時定数回路
２２の時間の設定が困難であることから、上記要件（１
）〜（４）を満足させることはできなかった。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、駆動
源が駆動可能の状態では可能な限り駆動源の動作が終了
するまで作動せず、停動時は短時間で、又、短絡時には
瞬時に作動し、さらに負荷電流の増大に応じて作動時間
を短縮するという各要件をすべて満足せしめることがで
きる不凍給水装置の過電流保護回路を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明は、不凍給水装置に
おいて、水抜栓を切換える駆動源の電流により、抵抗を
介してコンデンサを充電するようにし、この抵抗に並列
に開閉要素を接続し、駆動源に駆動可能の最大電流が流
れたときの当該開閉要素を導通状態とし、前記コンデン
サの電圧が所定値以上になったとき操作部を作動させて
駆動源の回路に挿入された保護開閉手段を開放状態とす
るようにしたことを特徴とする。

〔作用〕

コンデンサの充電電圧は常時所定の電圧と比較されてい
る。駆動源に流れる電流値が低い通常の場合、コンデン
サの充電電圧は所定電圧より低い値に維持されている。

駆動源の駆動が円滑でなく、電流が大きくなると、その
電流に応じた時間でコンデンサが充電されてゆき、これ
が所定電圧以上になると操作部に信号を出力して保ｉ！
！開閉手段を開放する。一方、駆動源の電流が駆動最大
電流になると、そのとき発生する電流により開閉要素が
導通状態となり、コンデンサは急速に充電され、その充
電電圧は短時間で所定電圧以上となり、速かに保護開閉
手段が開放状態となる。駆動源停動時はさらに電流が大
きいので保護開閉手段の開放時間もさらに短時間となり
、短絡時には発生電流が温かに大きいため、コンデンサ
は瞬時充電され、保護開閉手段も瞬時に開放状態となる
。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る不凍給水装置の過電流保
護回路の回路図である。図で、第６図に示す部分と同一
部分には同一符号を付して説明を省略する。３０はトラ
ンジスタ、３１．３２は比較器、３３はＯＲ回路である
。Ｒ１−Ｒ７は抵抗器、Ｒ１はモータ電流検出用抵抗器
、Ｒｔは温度補償用素子、Ｃはコンデンサである。Ｒｔ
、Ｒｚ、Ｒｔはトランジスタ３０を導通状態とする電圧
を設定する抵抗器および素子、Ｒ３，Ｒ，はコンデンサ
Ｃとともに時定数を構成する抵抗器、Ｒｓ、　Ｒｈ、　
Ｒ？は比較器３１．３２に基準電圧を与える抵抗器であ
る。なお、Ｉ２は第３図に示すリセットスイッチである
。

次に、本実施例の動作を第２図に示すグラフを参照しな
がら説明する。第２図で、横軸にはモータ電流が、又、
縦軸には過電流保護回路の動作時間がとっである。モー
タ電流中、Ｉ、は装置の電源容量により定まる連続定格
電流、Ｉ２はモータ６Ｍの駆動可能範囲における最大電
流（モータ駆動最大電流）、■、はモータ６Ｍが停動状
態にあるときの電流（停動電流）、Ｉ４は短絡電流を示
す。

モータ６Ｍに電流が流れると、この電流は選択された低
抵抗値の抵抗器Ｒ１によりこれに比例した電圧として検
出される。モータ６Ｍの駆動電流が連続定格電流１１、
未満の場合、その検出電圧は低い。このとき、この検出
電圧によりコンデンサＣは高抵抗値の抵抗器Ｒ４を経て
充電されるが、充電電圧は検出電圧以上にはならない。

ここで、比較器３２の（−）側には連続定格電流■１が
流れたときの検出電圧に等しい電圧が設定されている。

したがって、この場合充電電圧は当該設定値を超えるこ
とはな（、この過電流保護回路は動作しない。

モータ６Ｍの駆動電流が連続定格電流１１を超えてモー
タ駆動最大電流Ｉ２未満である場合、抵抗器Ｒ，の検出
電圧は比較器３２の設定電圧以上となる。このとき、保
護スイッチ１８は直らに開放されることはなく、抵抗Ｒ
４を経てコンデンサＣが充電されてゆき、その充電電圧
が比較器３２の設定電圧に達したときはじめて比較器３
２から信号が出力され、バッファ２５、リレー２６を介
して保護スイッチ１８が開放される。保護スイッチ１８
の開放まではモータ６Ｍが駆動され、水道の使用に支障
がない状態とすることが可能となる。

この保護スイッチ１８の開放までの時間は電流値により
異なり、電流値が大きい程その時間は短かくなり（即ち
、コンデンサＣの充電時間が短かくなり）、これにより
過電流から回路を充分に保護することができる。これを
第２図により説明すると、電流ＩＣ＋が流れたときは時
間Ｔｅｌが経過して保護スイッチ１８が開放されるが、
上記電流１ｅｌより大きい電流Ｉｃ２が流れたときは、
上記時間Ｔｅｌより短い時間ＴＣ１で保護スイッチ１８
が開放されることになる。

モータ６Ｍの駆動電流がモータ駆動最大電流■２に達す
ると、その検出電圧はトランジスタ３０を導通状態とす
る。抵抗器Ｒ３の抵抗値は抵抗器Ｒ４の抵抗値より逼か
に低い値に選定されているので、トランジスタ３０が導
通するとコンデンサＣは急速に充電され、これに応じて
保護スイッチ１８も急速に開放される。第２図に示すよ
うに、電流がモータ駆動最大電流■２より僅かに小さい
場合、保護スイッチ１８の開放までには時間Ｔ２が経過
し、この間に水抜栓５を多少とも動作させる余裕がある
が、モータ駆動最大電流Ｉ２以上ではこの時間は急速に
減少し、停動電流■３においては極めて短い時間Ｔ１で
保護スイッチ１８が開放され、回路の保護を完全なもの
とする。又、短絡電流■４が流れると、コンデンサＣは
瞬時に充電され、保護スイッチ１８は瞬時に開放される
。

過電流により上記のように保護スイッチ１８が開放され
たとき、コンデンサＣには電荷が蓄積されている。この
電荷は比較器３１により放電される。即ち、保護スイッ
チ１８が開放されると電流が０となり、比較器３１の（
＋）側もＯとなり比較器３１は接地状態となる。これに
より、コンデンサＣの電荷は比較器３１を通して放電さ
れる。

又、前述のように、短時間の間に電源スィッチｌＯの開
閉を繰り返す場合、比較器３１を通る放電は瞬間的でな
く多少の時間を要するため、繰り返し毎にコンデンサＣ
に電荷が蓄積されてゆき、コンデンサＣの充電電圧が比
較器３２の設定値以上になると保護スイッチ１８が開放
し、これにより回路が保護されることになる。

このように、本実施例では、モータの電流をそれに比例
した電圧として検出し、この検出電圧により通常時は高
抵抗を介してコンデンサを充電し、モータ駆動最大電流
以上の電流が流れたときはトランジスタおよび低抵抗を
介して上記コンデンサを充電し、コンデンサの充電電圧
が所定の電圧以上のとき保護スイッチを開放するように
したので、モータの駆動が可能な場合は水抜栓の動作を
終了させるように保護スイッチの開放に時間をもたせる
ことができ、しかも駆動電流の大きさに応じて前記時間
を短縮して（駆動電流が大きい程時間は短縮される）回
路の保護を充分に行うことができる。さらに、モータ駆
動最大電流以上の駆動電流が流れたときには、この電流
に応じて短時間で保護スイッチを開放せしめることがで
き、かつ、短絡電流に対しては瞬間的に保護スイッチを
開放することができる。又、これらの動作は実際の駆動
電流に応じて実行されるので安定した保護を行うことが
できる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、駆動源の電流に応じて
充電される抵抗およびコンデンサの充電回路と、前記抵
抗に並列接続され駆動源に駆動最大電流が流れたとき導
通状態となる開閉要素とを設け、コンデンサの充電電圧
がある設定値以上のとき保護開閉手段を開放状態とする
ようにしだので、駆動電流が大きくても駆動源の駆動が
可能なときはこれを駆動させる時間を与えて給水装置を
できるだけ支障なく使用せしめることができ、かつ、こ
の場合でも駆動電流に応じて当該時間を短縮して保護を
充分に行うことができる。さらに、駆動源の駆動最大電
流以上の電流が流れたときは極めて短時間に、かつ、短
絡電流が流れたときは瞬時に、保護開閉手段を開放状態
とすることができる。又、これらの動作は実際の駆動電
流に基づいて実行されるので、安定した保護を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第り図は本発明の実施例に係る不凍給水装置の過電流保
護回路の回路図、第２図は第１図に示す回路の動作時間
の特性図、第３図は不凍給水装置の系統図、第４図は水
抜栓の切換回路の回路図、第５図および第６図は従来の
過電流保護回路の回路図である。 ６Ｍ・・・・・・モータ、１１・・・・・・切換スイッ
チ、１８・・・・・・保護スイッチ、２４・・・・・・
フリップ・フロップ回路、２６・・・・・・リレー、３
０・・・・・・トランジスタ、３１．３２・・・・・・
比較器。 第１図 ６Ｍ：ｅ−タ ３１、３２　　几ｖ４し 第２図 モータ電５Ｌ 第３図 第４図 ｌ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水道本管に連結された一次配管および給水口に連結され
   た二次配管の間に設けられ、前記一次配管と前記二次配
   管とを連通する第１の位置および前記一次配管と前記二
   次配管を遮断し前記二次配管の水を排出する第２の位置
   に切換えられる水抜栓と、この水抜栓を切換える駆動源
   と、この駆動源の回路に挿入された保護開閉手段とを備
   えた不凍給水装置において、抵抗およびコンデンサより
   成り前記駆動源の電流に応じて充電される充電回路と、
   前記抵抗に並列接続され駆動源の駆動最大電流が発生し
   たとき導通する開閉要素と、前記コンデンサの電圧が所
   定値以上のとき前記保護開閉手段を開放状態とする操作
   部とを設けたことを特徴とする不凍給水装置の過電流保
   護回路。