JPS63169440A - 全自動給湯装置 - 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］ この発明は、家庭用や業務用などに適用して好適な全自
動給湯装置に関する。

［従来の技術］ 例えば、家庭用などに使用されているセントラル給湯装
置（ガス給湯装置など）においては、その給湯個所は、
一般に台所、お風呂（浴槽）、シャワーなどであるから
、給湯場所によって給湯の温度（ｉ、％温）が相違する
ことになる。

通常、台所に対しては３６℃、お風呂に対しては５ｏ℃
、シャワーには４２℃程度の湯温で給湯されるようにな
されている。

このように、通常は給湯個所に応じて給湯すべきｉ温が
相違するので、このような給湯装置においては、周知の
ようにＷ１温調整のためメインコントローラの他に、例
えばお風呂用のコントローラ（シャワーコントローラ）
が設けられている。

メインコントローラは台所に、シャワーコントローラは
浴室の近くに夫々設置されている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、このようなセントラル給湯装置においては、
上述したように複数個所に給湯する関係上、夫々異なっ
た湯温に設定されて使用される場合があるので、湯温調
整のためメインコントローラの他に、シャワーコントロ
ーラなどの補助的な設備を必要とするばかりか、この補
助的設備の必要に伴って、コントローラまでの電気配線
が必要になる。

この場合、シャワーコントローラは水気の多い浴室近辺
に取り付けられるものであるから、水、湿気などによる
悪影響は避けがたく、トラブルの発生源となっているの
は周知の事実である。

ざらに、上述の構成では、コントローラによって湯温を
手動調整するものであることから、台所若しくは浴室に
わざわざ出向いて、湯温を調整しなければならない。従
って、湯温調整が非常に面倒であるなどの欠点を有する
。

゛そこで、この発明はこのような従来の問題点を解決し
たものであって、利便性が高く、高信頼性の全自動給湯
装置を提案するものである。

［問題点を解決するための技術的手段］上述の問題点を
解決するため、この発明ではこの種給湯装置において、 直流電源路に対して湯温設定手段と、湯温検出手段とが
接続されて、湯温の制御系が構成される。

湯温設定手段は、台所、浴室など給湯場所に応じてその
湯温か個々独立して設定できるように、複数の湯温設定
部が並列接続されて構成されると共に、これら湯温設定
部にはその給湯状態を検出するための流水スイッチが設
けられている。

湯温検出手段は複数の抵抗器とこれに直列接続きれたサ
ーミスタとで構成され、サーミスタは主給湯管に関連し
て設けられている。

そして、流水スイッチがオン状態にある湯温設定手段で
設定された湯温をもって給湯できるようになきれたこと
を特徴とするものである。

［作　用］ 湯温検出手段の検出出力で燃焼装置が制ｍされることに
よって、湯温の自動制御がなきれる。

流水スイッチによフて給湯口の栓の開閉状態が検出され
、流水スイッチがオンとなっている湯温検出手段のみ、
その湯温が自動詞ｔＩＩキれる。

この湯温制御系は、給湯口の数に拘りなく、１つ設けら
れるものであり、またこの湯温制御系は給湯装置本体内
に内蔵される。

［実　施　例］ 続いて、この発明に係る全自動給湯装置の一例を第１図
以下を参照して詳細に説明する。

第１図はこの発明に係る全自動給湯装置１０を示す。ま
ず、この装置全体の概要から説明することにする。

第１図において、９は直方体状をなすケースを示し、こ
れは通常屋外に設置される。ケース９の内部、この例で
はケース９の上方部には熱交換器１１と、燃焼器１２と
が取り付けられている。

熱交換器１１にはその外部を囲繞するように水道管１３
が設けられ、その入水側の水道管１３には水温検知セン
サ１４が取着されて、水道水の水温あるいは外気温が検
知されるようになきれている。これに対して、その出水
側の所定の個所には湯温検知素子、この例ではサーミス
タ１５が取着され、昇温されたお湯の温度が検出される
。

燃焼器１２としては、ガス燃焼器が使用され、これには
ガス管２１が連結され、その途中に比例電磁弁２２が介
在され、この比例電磁弁２２の開閉状態に応じてガスの
供給量が制御される。

なお、２３はファンモータを示す。これは、ガス供給量
に応じてファンモータの回転数を制御することにより、
供給ガス量に対して常に適切な風量となるようにするた
めである。

熱交換器１１の出力側に設けられた水道管、すなわち主
給湯管１６の先端部には所定の容積を有するチャンバー
２４が取り付けられ、このチャンバー２４には複数、こ
の例では４つの分岐口が形成され、夫々には給湯管２５
〜２８が連結されている。給湯管２５〜２８の一例を次
に説明する。

給ｖＪｊ管２５は台所に給湯するためのものであり、給
湯管２６は洗面所に給湯するために設けられたものであ
り、給ｍｖ：ｚ７は浴槽２９に給湯するためのものであ
り、最後の給湯１２８はシャワーに給湯するために設け
られたものである。

夫々の給湯管２５〜２８には流水スイッチ８１〜Ｓ４が
連接され、夫々の流水状態を検出できるようになされて
いる。流水スイッチとしては、圧力スイッチが使用され
る。

以上説明した複数の部材、すなわち熱交換器１１から流
水スイッチ８１〜Ｓ４までの各部材は全て同一のケース
９内に収納されているが、このケース９内には、ざらに
湯温設定手段系を含む湯温制御系３０も収納されている
。

第２図はこの湯温制御系３０の一例を示す接続図である
。

湯温制御系３０は、図示するように、湯温検出手段６０
．　Ｐ　Ｉ　Ｄｌｌｌａｌ１手段７０及び電磁弁制御手
段８０とで構成される。

順を追って説明する。

湯温検出手段６０は、ブリッジ回路として構成され、電
源端子３１の両端に、第１及び第２の直列回路６０Ａ、
６０Ｂが並列接続される。

第１の直列回路６０Ａは図のように、２個の抵抗器６１
．６２と湯温検出手段１５及び湯温設定手段４０とで構
成きれる。湯温検出手段１５としてはサーミスタ１５が
使用され、これが上述したように主給湯管１６に取り付
けられて、給ｗＪ＠度、つまり湯温が検出される。

湯温設定手段４０は、給湯場所に応じて適切な湯温に設
定される。ＷＩ温段設定一例は上述した通りである。湯
温設定手段４０の詳細については後述する。

第２の直列回路６０Ｂは直列接続された４個の抵抗器６
５〜６８で構成され、抵抗器６８は微調整用のため、半
固定抵抗器が使用される。

ここで、第２の直列回路６０Ｂにおける点Ａの電圧が基
準電圧ＶＡとして使用されると共に、この基準電圧ＶＡ
に対して抵抗器６６分だけ降下した基準電圧ＶＢと、第
１の直列回路６０Ａの点Ｒの検出電圧ＶＲが比較される
。

検出電圧ＶＲは湯温によって相違する。すなわち、サー
ミスタ１５はｔＪＪ温の上昇と共に、その抵抗値が低下
するため、湯温に比例して検出電圧ＶＲが低下するよう
になる。また、同じ湯温であっても、湯温設定手段４０
の設定値によっては検出電圧ＶＲが相違することになる
。湯温を高めに設定したときは、その等価抵抗値は大き
くなる。

Ｐ　Ｉ　ＤｌｉＩｌａｌ１手段７０は、比例１ｔｍ弁２
２のＭ閉制御をスムーズに行なうために設けられたもの
である。そのため、このＰＩＤＩＩＩａ！１手段７０は
電圧比較器７２と、その出力とバッファ７１を介して得
られる基準電圧ＶＡが供給される微分回路７３と、その
微分出力が供給される積分回路７６とで構成される。

比較器７２には点Ｂの基準電圧ＶＢと検出電圧ＶＲとが
供給されて、その大小が比較される。

微分回路７３はオペアンプ７４を有すると共に、その入
出力端間には微分回路７３の微分時定数を決定する抵抗
器Ｒ１とコンデンサＣ１とが接続される。

検出電圧ＶＲはオペアンプ７４の子端子に供給され、一
端子にはバッファ７１の出力端に得られる基準電圧ＶＡ
が供給される。

積分回路７６は、オペアンプ７７の他に、その入出力端
間に積分時定数を決定する抵抗器Ｒ２とコンデンサＣ２
とが接続きれる。

微分出力はオペアンプ７７の十端子に供給され、一端子
にはバッファ７１の出力端に得られる基準電圧ＶＡが供
給される。十端子にはざらに、比較回路７２の比較出力
がダイオードＤｏを介して供給される。ダイオードＤｏ
は比較回路７２側が順方法となるように接続される。

このように、微分回路７３の後段に積分回路７６が接続
きれるような構成としたのは、湯温変動によって燃焼系
が急激にそのオン、オフを繰り返ざないようにするため
である。

また、基準電圧ＶＡと検出電圧ＶＲとによって微分出力
を得るようにしたのは、給湯量に拘らず、常に設定温度
近くで使用できるようにするためである。つまり、この
ようにすることによって湯温の変動が少ない場合でも、
その微分出力が得られ、これが積分されて燃焼系が制御
されることになるからである。

このような微小な温度変動範囲を不感帯として湯温が制
御されるように設定してしまうと、給湯量によっては湯
温が急激に熱くなったりするおそれがあるからである。

なお、微分時定数は２．４ｓｅｃ、積分時定数は２０ｓ
ｅｃ程度に遷定きれている。

電磁弁制御手段８０は次のように構成される。

この例では、積分出力がオペアンプ８１を介して第１の
制御トランジスタＱａに供給され、そのコレクタ出力に
よっ′て、第２の制御トランジスタＱｂが制御される。

第２の制御トランジスタＱｂのコレクタ側には直列に比
例電磁弁２２が接続され、この電磁弁２２を流れる駆動
電流による電圧降下が検出され、その出力がオペアンプ
８１に帰還される。この構成によって、電磁弁２２は定
電流駆動され、またリニアに弁の開閉が行なわれること
になる。

きて、このように構成された湯温制御系３０の１ｉ１Ｊ
＃動作の一例を次に説明する。

まず、通常の水温の下では、検出電圧ＶＲは基準電圧Ｖ
Ａ、ＶＢより十分高いものとする。従って、この場合に
は、比較器７２の比較出力はハイレベルで、ダイオード
Ｄｏはカットオフ状態に制′ｍされる。と同時に、検出
電圧ＶＲがオペアンプ７４に供給されるため、これによ
ってその出力、つまり微分出力はハイレベルとなる。

この微分出力によって、積分回路７６及びオペアンプ８
１の出力が共にハイレベルとなって、制御トランジスタ
Ｑａ、Ｑｂが共にオン状態に制御される。その結果、電
磁弁２２には積分時定数経過後に、所定の駆動電流（一
定値）が流れて解放状態となり、燃焼器１２は燃焼状態
に至る。

ここで、オペアンプ７４の出力と、一端子に印加きれた
基準電圧ＶＡとの電位差が大きければ大きい程、微分出
力が大きくなるから、給湯開始時は最大の微分出力とな
る。微分出力が最大のときは積分出力も最大となる。積
分出力が最大であれば、制御トランジスタＱｂのコレク
タ電流も最大となり、電磁弁２２の開口も最大となり、
これによって燃焼Ｍ１２は最高燃焼状態に制御され、短
時間のうちに昇温する。

湯温が高くなるにつれ、サーミスタ１５の抵抗値が減少
し、それに伴なって検出電圧ＶＲも低下する。検出電圧
ＶＲの変化傾斜が一定でないときは、微分出力も零とは
ならない。また、昇温に伴なって基準電圧ＶＡとの差も
少なくなるから、得られる微分出力のレベルも小きくな
る。このことは、電磁弁２２も湯温が上昇するにつれ、
次第に絞られることになり、暫時燃焼量が減少する。

湯温が設定温度以上に上昇し、検出電圧ＶＲが基準電圧
ＶＢ以下となる温度まで上昇した場合には、この状態が
比較器７２で検出され、ＶＲ＜ＶＢとなったとき、比較
出力はローレベルに反転する。

ローレベルになると、ダイオードＤｏを通じて積分回路
７６のオペアンプ７７の十端子がローレベルになきれる
から、積分時定数経過後、オペアン７８１の出力がロー
レベルとなり、制御トランジスタＱｂがオフして電磁弁
２２は完全に閉じられる。これによって、燃焼がストッ
プし、温度上昇が回避される。

この基準電圧ＶＢは、夫々の設定湯温に対して、例えば
３〜５℃程度高い湯温となるような値に設定される。

なお、検出電圧ＶＲが基準電圧ＶＡを境に上下している
ときは、その検出電圧ＶＲの変動が微小であってもその
変動分（設定湯温低下に伴なう減少分、あるいは設定湯
温上昇に伴なう増加分）が微分され、これがざらに積分
されるから、検出電圧ＶＲの変動が微少であっても燃焼
器１２が制＠される。その場合、積分された出力で電磁
弁２２が制御されるから、制御曲線が緩慢となり、電磁
弁２２の開閉制御が急激に行なわれることはない。

そのため、湯温が急に熱くなったりすることはない。

第３図は上述した湯温設定手段４０の具体例である。こ
の例では、台所、お風呂、シャワー及び洗面所の４系統
に給湯する場合を示す。

湯温設定手段４０の端子４０ａは上述したサーミスタ１
５の一端に接続され、端子４０ｂは負側の電源端子３１
に接続される。

端子４０ａ、４０ｂ間には、並列接続きれた複数の湯温
設定部５０　（５０Ａ〜５０Ｄ）が設けられる。夫々は
図示するように、固定抵抗器ＲＯ１湯温設定用の抵抗器
（半固定抵抗器）５１〜５４及びスイッチングトランジ
スタＱ１〜Ｑ４がこれらの順序で夫々直列接続されて構
成されたもので、各スイッチングトランジスタＱ１〜Ｑ
４のエミッタは共通の固定抵抗器ＲＯを介して上述の端
子４０ｂ側に接続される。

ここで、湯温設定部５０Ａは台所用（３６℃）であり、
５０Ｂは洗面所用（３６℃）であり、５０Ｃはお風呂用
（５０℃）であり、また５０Ｄはシャワー用（４２℃）
であるものとする。

各スイッチングトランジスタＱ１〜Ｑ４は流水スイッチ
８１〜Ｓ４によって制御される。

そのため、流水スイッチ３１〜Ｓ４の一端は共通接続さ
れた状態で接地され、夫々の他端はプルアップ抵抗器４
１を介して端子４０ａ側に接続されると共に、インバー
タ４２〜４５及び優先回路４６を介して、上述のスイッ
チングトランジスタＱ１〜Ｑ４の各ベースに接続きれる
。

優先回路４゛６は、４つの給湯個所が同時に使用された
ときでも、夫々から出水する給湯温度がある一定温度以
上には上らないように制限するための回路である。例え
ば、シャワー使用時、お風呂に給湯したいとき、シャワ
ーの湯温が急に、お風呂の湯温まで上昇すると、火傷を
する恐れがあるからである。

上述したような４つの給湯個所の場合には、上限の湯温
としてシャワーへの給湯温度が最優先温度として設定き
れる。その結果、お風呂への給湯時、シャワーを使用す
れば、お風呂への給湯温度はシャワーへの最高給湯温度
に制限されることになる。

そのため、この優先回路４６は次のように構成される。

まず、インバータ４２〜４５の各出力が抵抗器Ｒ１〜Ｒ
４を介してトランジスタＱ１〜Ｑ４のベースに供給され
る。そして、トランジスタＱ４を除くトランジスタＱ１
〜Ｑ３のベースにはベース制御回路５６〜５８が接続さ
れ、いずれもインバータ４５の出力によって夫々のベー
スが接地されるようになきれる。

そのため、ベース制御回路５６〜５８はいずれも、逆流
阻止用のダイオードＤ１〜Ｄ３と極性反転用のインバー
タ１１〜Ｉ３が、図示するように直列接続されて構成さ
れたものであり、インバータ４５の出力がインバータ１
１工３の各アノードに供給される。

同様に、インバータ４２の出力によって、ベース制御回
路５７．５８が同時に制御されるようになされると共に
、インバータ４３の出力によって、ベース制御回路５８
が制＠きれるようになされる。

なお、ダイオードＤ４〜Ｄ６は夫々逆流阻止用のダイオ
ードである。また、抵抗器Ｒ５〜Ｒ７はインバータ１１
〜工３のアノード電位を安定化するためのプルダウン用
の抵抗器である。

さて、このように構成された湯温設定手段４０の動作を
説明しよう。

まず、給湯場所の蛇口が開けられると、それに対応した
流水スイッチ３１〜Ｓ４がオン状態となり、それに対応
するトランジスタＱ１〜Ｑ４がオンする。

その結果、オンしたトランジスタを含む湯温設定部５０
Ａ〜５０Ｄのみ、湯温検出手段６０内に接続されること
になり、それに設けられた抵抗器５１〜５４によって定
まる湯温となるように自動制御されることは、第１図に
おいて説明した通りである。

例えば、シャワー使用時には流水スイッチＳ４がオンし
てトランジスタＱ４がオンするから、抵抗器５４によっ
て定まる湯温（４１℃）となるように自動制御される。

そして、このときインバータ４５の出力で、ダイオード
Ｄ１〜Ｄ３が夫々接地されるから、トランジスタＱ１〜
Ｑ３がいずれもカットオフ状態に強制的に制御される。

その結果、シャワー使用時に例えばお風呂に給湯すると
、流水スイッチＳ３がオンするも、トランジスタＱ３は
オフ状態に制御されているから、お風呂に給湯される湯
温はシャワーの最高湯温に自動的に制限されてしまう。

つまり、優先回路４６が存在しないときには、お風呂へ
の給湯によって、シャワーにもお風呂と同じ温度で給湯
されるおそれがある。しかし、優先回路４６があるとき
は、他へ給湯していても、シャワーにはシャワー用の最
高温度以上で給湯されることがない。

台所や洗面所に給湯しているときも同様である。

ただし、台所などはシャワーよりも給湯温度が低く設定
きれているが、この場合にもトランジスタＱ２などがオ
フ状態に制御されていることになるから、シャワーへの
′１ＩＪＩ温が低下するおそれもない。

ざらに、例えば台所に給湯中に、シャワーを使用すると
、このときのインバータ４２の出力がベース制御回路５
６に供給きれるため、トランジスタＱ１がオンからオフ
へと強制的に反転されるので、シャワーには台所よりも
高い所定の設定温度の湯温が供給されるようになる。お
風呂に給湯中にシャワーを使用するようなときも同様に
安全側への制御動作となる。

ざて、９０は湯温変更回路を示す。これは冬期とそれ以
外の季節とで、設定した湯温をざらに数度（３〜５℃）
だけ自動的に変更できるようにするための回路である。

そのため、このｉ＠変更回路９０は図示するように、３
個の抵抗器９１〜９３と外気温検出素子９４とで構成さ
れたブリッジ９５を有し、検出素子９４はサーミスタが
使用され、これがケース９に取り付けらで、外気温が検
出される。検出素子９４としては、第１図に示す検知セ
ンサ１４を使用してもよい。

抵抗器９１と９２の接続中点及び抵抗器９３と検出素子
９４の接続中点の各出力はオペアンプ９６に供給されて
、両者の電位変化が検出きれる。

この例では、冬期のときだけオペアンプ９６の出力がロ
ーレベルとなるように各抵抗器９１〜９３の抵抗値が設
定されているものとする。

オペアンプ９６の出力は共通抵抗器Ｒｃの両端に接続さ
れた制御トランジスタＱｃに対する制御信号として供給
される。

従って、冬期は制御トランジスタＱｃがオフして、共通
抵抗器Ｒｅが湯温設定部５０に接続されることになるか
ら、これによって湯温設定値が全体的に高くなる。どの
程度の温度まで高めるかは抵抗器Ｒｅの抵抗値によって
定まるから、その抵抗値は使用地域に応じて適宜選定さ
れるものである。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、給湯装置１０
側において、給湯場所に必要な給湯温度をプリセットす
ることができ、しかもプリセットは自由に変更すること
ができるから、従来のようにメインコントローラの他に
シャワーコントローラなどを設ける必要がない。

従って、そのための電気工事が一切不要となるばかりか
、浴室内に電気回路系を付設することがなくなり、配線
上のトラブルを解消できる特徴を有する。すなわち、こ
の発明によれば、工事面、浴室における防水面、故障の
面、使用者の利便性などにおいて大きなメリットを有す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は全自動給湯装置の概略構成図、第２図はこの発
明に係る全自動給湯装置の湯温制御系の一例を示す要部
の接続図、第３図は湯温設定手段の一例を示す要部の接
続図である。 １０・・・全自動給湯装置 ３０・・・湯温制御系 ４ｏ・・・湯温設定手段 ５０　（５０Ａ〜５０Ｄ） ・・・ＷＪ＠設定部 ４６・・・優先回路 ６０・・・湯温検出回路 ７０・・・ＰＩＤ＠御手段 ８０・・・電磁弁制御手段 ９０・・・湯温変更回路 １５・・・湯温検知素子 ２２・・・比例電磁弁 第１図　　鴇全鮪勤ｓ−４梗侵 と６

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流電源路に対して湯温設定手段と、湯温検出手
   段とが接続され、 上記湯温設定手段は、台所、浴室などの給湯場所に応じ
   てその湯温が個々独立して設定できるように、複数の湯
   温設定部が並列接続されて構成されると共に、 これら湯温設定部にはその給湯状態を検出するための流
   水スイッチが設けられ、 上記湯温検出手段は主給湯管に関連して設けられ、 オン状態にある上記流水スイッチが設けられた湯温設定
   手段において設定された湯温をもって給湯できるように
   なされたことを特徴とする全自動給湯装置。
2. （２）上記湯温検出手段の検出出力で燃焼装置が制御さ
   れるようになされたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の全自動給湯装置。
3. （３）上記流水スイッチによって給湯口の栓の開閉状態
   が検出されるようになされたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項及び第２項記載の全自動給湯装置。
4. （４）上記流水スイッチは、圧力スイッチが使用されて
   なることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の全自
   動給湯装置。
5. （５）上記湯温設定手段は、抵抗器が使用されてなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項記載の全
   自動給湯装置。
6. （６）上記流水スイッチは、圧力スイッチが使用されて
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第４項記
   載の全自動給湯装置。