JPS6313111B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガスバーナのような熱源を用いた貯湯
湯沸器の加熱制御装置に関するものである。

従来貯湯湯沸器では貯湯槽内の或る定点の温度
を温度検知センサで検知してその検知温度が一定
となるように熱源の加熱動作を制御する加熱制御
装置を設けたものであるが、このような従来装置
では貯湯槽全体の湯温を対象とするため、不必要
な湯を貯湯し、無駄なエネルギーを消費するとい
う欠点があつた。

本発明は上述の欠点に鑑みて為されたもので、
その目的とするところは時間帯に応じて必要湯量
を簡単に操作選択設定できて不必要な湯を貯湯す
ることなく、省エネルギー化が図れる貯湯湯沸器
の加熱制御装置を提供するにある。

以下本発明を実施例によつて説明する。第１図
は本実施例に用いる貯湯湯沸器Ｈの概略構成図を
示しており、図中１は貯湯槽で、この貯湯槽１は
入水管２より減圧弁等を介して水道水が給水さ
れ、出湯管３より給湯設備へ給湯できるようにな
つている。４は貯湯槽１内の湯水を強制循環させ
る循環路であつて、貯湯槽１の下部に開口した入
水口５より取水した湯水をポンプ７で強制的に循
環させるものである。このポンプ７による循環流
量は設定温度が高いときには少なくし、設定温度
が低いときには多くなるように流量制御されるよ
うになつている。８はガスバーナ９で加熱される
外部熱交換器であつて、この外部熱交換器８は循
環路４を循環する湯水を加熱するように循環路４
の途中に設けられている。設定温度に加熱された
湯水は貯湯槽１の上端部に開口した出湯口６より
貯湯槽１へ戻されるのである。図中A₁〜A₅は貯
湯槽１内の上部から底部に向けて、一定間隔毎に
配設せられた温度検知センサたるサーミスタであ
る。このサーミスタA₁〜A₅は湯量を検知する機
能と湯温を検知する機能とを兼用しているもので
ある。

第２図乃至第４図は上述のように貯湯湯沸器Ｈ
に付加される加熱制御装置の回路構成を示すもの
である。また第２図は湯温検知回路１０の構成を
示すものであり、サーミスタA₁は抵抗R₁₁と直列
に接続され、その接続点における電圧はコンデン
サC₁₁によつて安定化されてオペアンプ１１₁のプ
ラス側入力端子に印加されている。またオペアン
プ１１₁のマイナス側入力端子には抵抗R₂₁，R₃₁
および可変抵抗VR₁₁の直列回路により分圧され
た基準電圧が印加されている。オペアンプ１１₁
の出力側には発光ダイオードL₁が接続されてお
り、この発光ダイオードL₁の点灯時にはトラン
ジスタTr₁が導通して、表示用発光ダイオードD₁
が消灯するようになつている。他のサーミスタ
A₂〜A₄についてもサーミスタA₁の場合と同様の
回路構成でそれぞれオペアンプ１１₂〜１１₅、ト
ランジスタTr₂〜Tr₅、および発光ダイオードL₁
〜L₅、D₁〜D₅等が設けられている。

次に第３図はタイマIC１２と選択スイツチ１
３₀〜１３₅とを有するタイムスケジユール制御回
路であり、図中のフオトトランジスタQ₁〜Q₅は
それぞれ第２図回路中の発光ダイオードL₁〜L₅
に光結合されている。各選択スイツチ１３₀〜１
３₅は１回路５接点のロータリスイツチによつて
構成されており、各接点スイツチ１３₀〜１３₅の
５個の切換接点にはそれぞれフオトトランジスタ
Q₁〜Q₅の出力が印加されている。各選択スイツ
チ１３₁〜１３₅の共通接点はそれぞれフオトトラ
ンジスタQ₆〜Q₁₀に接続されており、また選択ス
イツチ１３₀の共通端子はスイツチ１４₁に接続さ
れている。このスイツチ１４₁はスイツチ１４₂と
連動する手動自動切換スイツチであり、第３図図
示の状態においては手動制御状態となつている。
この手動制御状態においては端子T₁はスイツチ
１４₂を介してアースされているので、端子T₁に
接続された端子T′₁はＩレベルとなり、タイマIC
１２のリセツト端子ＲはＬレベルとなるから、タ
イマIC１２は停止している。一方スイツチ１４₁
と抵抗R₄との接続点J₁の電圧レベルは、選択ス
イツチ１３₀によつて選択されるフオトトランジ
スタQ₁〜Q₅の出力によつて定まるものであり、
この接続点J₁の電圧はオア回路OR₁，OR₃を介し
てトランジスタTr₆のベースに印加されている。
トランジスタTr₆のコレクタ側にはリレーRY₁が
接続されており、このリレーRY₁のオンオフ動作
によりガスバーナ９の制御弁９ａを開閉駆動して
湯温を制御するものである。

次に手動自動切換スイツチ１４₁，１４₂を自動
制御状態に切り換えると、端子T₂がスイツチ１
４₂を介してアースされるから、端子T₂に接続さ
れた端子T′₂の電位は０となり、表示用の発光ダ
イオードD₆が点灯して自動制御状態であること
を表示する。また端子T₁，T′₁はアースされなく
なるからタイマIC１２のリセツト端子Ｒの電位
は抵抗R₅によつてＨレベルとなり、タイマIC１
２がスタートする。タイマIC１２は減算カウン
タを内蔵しており、初期状態においては出力端子
S₀〜S₅はすべてＨレベルであり、発光ダイオード
L₆〜L₁₀はすべて点灯しているが、時間の経過と
共にまず出力端子S₀がＬレベルとなり、以下出力
端子S₁，S₃…，S₅が順次Ｌレベルとなるように構
成されている。またこのタイマIC１２の動作時
間は抵抗R₆，R₇およびコンデンサC₂，C₃の値を
変更することにより自由に設定できるようになつ
ている。各発光ダイオードL₆―L₁₀は第４図に示
す切換制御回路１５のフオトトランジスタQ₁₁〜
Q₁₅にそれぞれ光結合されている。しかして初期
状態において発光ダイオードL₆〜L₁₀がすべて点
灯状態であるときには、フオトトランジスタQ₁₁
〜Q₁₅のエミツタ出力はすべてＨレベルとなり、
したがつてインバータI₁〜I₄の出力はすべてＬレ
ベルとなるから、アンド回路AD₁〜AD₄の出力は
すべてＬレベルとなる。このためトランジスタ
Tr₁はオンとなり、発光ダイオードL₁₁は点灯す
るが、トランジスタTr₈〜Tr₁₁はすべてオフとな
り、発光ダイオードL₁₂〜L₁₅はすべて消灯する。
発光ダイオードL₁₁〜L₁₅は第３図回路のフオトト
ランジスタQ₆〜Q₁₀にそれぞれ光結合されてお
り、したがつてフオトトランジスタQ₆は導通す
るが、他のフオトトランジスタQ₇〜Q₁₀はすべて
導通しない。各フオトトランジスタQ₇〜Q₁₀のエ
ミツタ出力はそれぞれオア回路OR₁，OR₂、なら
びにOR₃を介してトランジスタTr₆のベースに印
加されており、したがつて今の場合には選択スイ
ツチ１３₁の出力がトランジスタTr₆のベースに
印加されることになる。

次にタイマIC₁₂がカウント動作を続けて出力端
子S₁，S₀がＬレベルとなつたときには、発光ダイ
オードL₆〜L₁₀のうちL₆のみが消灯するから、フ
オトトランジスタQ₁₁〜Q₁₅のエミツタ出力のう
ち、Q₁₁のエミツタ出力のみがＬレベルとなる。
したがつてトランジスタTr₇はオフとなつて発光
ダイオードL₁₁は消灯する。またインバータI₁の
出力はＨレベルとなるからアンド回路AD₁の出力
はＨレベルとなつて、トランジスタTr₈がオンに
なり、発光ダイオードL₁₂は点灯する。さらにイ
ンバータI₂〜I₄の出力はＬレベルであるから、ア
ンド回路AD₂〜AD₄の出力はＬレベルとなり、ト
ランジスタTr₉〜Tr₁₁はオフとなつて発光ダイオ
ードL₁₃〜L₁₅は消灯する。したがつて各発光ダイ
オードL₁₁〜L₁₅のうちL₁₂のみが点灯して、これ
によつてフオトトランジスタQ₇が導通し、選択
スイツチ１３₂の出力がトランジスタTr₆のベー
スに印加されることになる。

以下同様にタイマIC１２の出力端子S₂，S₃，
S₄が順にＬレベルになると、発光ダイオードL₁₃，
L₁₄，L₁₅が順次点灯し、フオトトランジスタQ₈，
Q₉，Q₁₀が順次導通して選択スイツチ１３₃〜１
３₅の出力が順次トランジスタTr₆のベースに印
加される。さらに出力端子S₅がＬレベルになると
各発光ダイオードL₆〜L₁₀およびL₁₁〜L₁₅は消灯
し、各フオトトランジスタQ₆Q₁₀は導通しなくな
る。またタイマIC１２のカウント終了出力端子
ＥはＨレベルとなり、トランジスタTr₁₂がオン
状態となるので、端子T₃はＬレベルとなる。し
たがつて端子T₃に接続された端子T′₃はＬレベル
となり、トランジスタTr₆はオフ状態となる。こ
れによつてリレーRy₁はオフ状態となり、ガスバ
ーナ９は停止するようになつている。

次に１６はレギユレータICであり、端子T₄，
T₅間に印加された直流電圧を安定化して電源電
圧V_CCを得るものである。またコンデンサC₄は平
滑用のコンデンサであり、コンデンサC₅，C₆は
ノイズ除去用のコンデンサである。１７はタイマ
IC１２や発光ダイオードL₆〜L₁₀などに対する電
源供給をオンオフするスイツチであり、このスイ
ツチ１７が投入されているときには、発光素子１
８が点灯すると共にリレーRy₂が動作するように
なつているものである。

次に本実施例の動作について説明する。まず貯
湯槽１内に水が貯えられている状態においては各
サーミスタA₁〜A₅の温度は低く、したがつてそ
の抵抗値は高くなつており、オペアンプ１１₁〜
１１₅のプラス側入力端子は電圧レベルが高くな
る。このためオペアンプ１１₁〜１１₅の出力はＨ
レベルとなつて発光ダイオードL₁〜L₅は点灯し、
表示用の発光ダイオードD₁〜D₅は消灯する。し
かして手動自動切換スイツチ１４₁，１４₂を手動
側に切り換えて選択スイツチ１３₀を例えばフオ
トトランジスタQ₃に接続すると、フオトトラン
ジスタQ₃は発光ダイオードL₃の点灯によつて導
通しているから、トランジスタTr₆のベースには
Ｈレベルの信号が入力され、トランジスタTr₆が
オンになつてリレーRy₁が動作する。リレーRy₁
が動作すると制御弁９ａが開いてガスバーナ９が
点火し、外部熱交換器８を加熱する。このとき強
制循環用のポンプ７が起動されて、貯湯槽１下部
の入水口５から取り入れた水を外部熱交換器８に
供給する。外部熱交換器８からの温湯は循環路４
を介して貯湯槽１上部の出湯口６に供給される。
こうして貯湯槽１内に供給された温湯は、貯湯槽
１の上部から下方に向けて貯湯されて行くもので
あり、したがつて貯湯槽１の上部には熱い湯が蓄
積され、貯湯槽１の下部には冷い水が蓄積される
ことになるものであるがその境界面がサーミスタ
A₃よりも下方に下がると、サーミスタA₁〜A₃の
温度は高くなるから、発光ダイオードL₁〜L₃は
消灯し、表示用の発光ダイオードD₁〜D₃は点灯
する。したがつてこの発光ダイオードD₁〜D₃に
よつて温湯の残量を表示できるものである。また
発光ダイオードL₃の消灯によつてフオトトラン
ジスタQ₃は導通しなくなるから、トランジスタ
Tr₆のベース電位はＬレベルとなり、トランジス
タTr₆がオフとなつてリレーRy₁が動作しなくな
り、ガスバーナ９およびポンプ７は停止する。し
たがつてこの場合の貯湯量は貯湯槽１の上部から
サーミスタA₃の位置までということになる。こ
の状態において給湯を行なうと出湯管３から貯湯
槽１上部の温湯が排出され、排出された湯量を補
うために入水管２より減圧弁等を介して水道水が
給水される。そしてかかる給湯動作によつて貯湯
槽１内の湯量が減つてサーミスタA₃の温度が低
下すると、再び発光ダイオードL₃が点灯してフ
オトトランジスタQ₃が導通し、トランジスタTr₆
がオンとなつてリレーRy₁が作動し、ガスバーナ
９とポンプ７とが動作して貯湯槽１下部の冷水を
加熱して貯湯槽１の上部に供給するものである。
ところで使用する湯量が特に多い場合には貯湯槽
１内に貯えられている湯湯がすぐに使い尽される
ので、このような場合には選択スイツチ１３₀を
フオトトランジスタQ₄，Q₅の側に切り換えて、
サーミスタA₄，A₅の位置まで温湯を貯える。ま
た使用する湯量が少ない場合には、選択スイツチ
１３₀をフオトトランジスタQ₁，Q₂の側に切り換
えて、サーミスタA₁，A₂の位置まで温湯を貯え
て貯湯量を少なくし、自然放熱によるエネルギ損
失を少なくするものである。

次に手動自動切換スイツチ１４₁，１４₂を自動
側に切り換えて自動制御状態とした場合の動作に
ついて説明する。第５図は選択スイツチ１３₁〜
１３₅を設定するための操作パネル１７′を示すも
のであり、つまり１６₁〜１６₅は選択スイツチ１
３₁〜１３₅と連動している。まずつまみ１６₁は
自動運転の開始後０時間から２時間までの制御状
態を設定するものであり、このつまみ１６₁はサ
ーミスタA₄を選択する位置に設定されている。
したがつて第６図に示すように自動運転の開始後
０時間から２時間までの湯量は貯湯槽１の上部か
らサーミスタA₄の位置までの湯量となる。同様
につまみ１６₂〜１６₅はそれぞれ２時間おきの制
御状態を設定するものであり、各つまみ１６₂〜
１６₅はそれぞれサーミスタA₃，A₁，A₅，A₄を
選択する位置に設定されているので、貯湯槽１に
貯えられる湯量は第６図に示すように２時間毎に
変化するようになつている。そして自動運転を開
始してから10時間経過すると、上述のようにタイ
マIC１２のカウント終了出力端子ＥがＨレベル
となるので、トランジスタTr₁₂がオンとなりト
ランジスタTr₆は強制的にオフとなるので、リレ
ーRy₁は動作せずガスバーナ９やポンプ７は動作
しなくなり、したがつて湯量はゼロとなるもので
ある。以上の動作説明から明らかなように各選択
スイツチ１３₁〜１３₅に連動するつまみ１６₁〜
１６₅を操作することにより、自動運転を開始し
てから10時間以内の貯湯量を２時間おきに自由に
設定し得るようになつているものである。

本発明は以上のように構成されており、貯湯槽
と、貯湯槽内の湯水を貯湯槽内上部に強制的に送
る循環路と、該循環路の途中に設けられ循環路を
通る湯水を加熱する外部熱交換器と、該外部熱交
換器を加熱する熱源とから構成された貯湯湯沸器
において、前記貯湯槽内に深さ方向に所定間隔ご
とに夫々設けた複数の温度検知センサと、これら
の温度検知センサの温度検知出力を夫々において
選択出力する複数の選択スイツチと、これらの選
択スイツチから出力する夫々の温度検知出力を順
次所定時間々隔で切換出力させるタイマ切換手段
と、前記選択スイツチおよびタイマ切換手段によ
つて選択された温度検知センサから出力される温
度検知出力に基いて、該温度検知センサ付近の温
度が予め設定してある温度になるように前記熱源
の加熱動作を制御する加熱制御手段とを備えてあ
るから、温度検知をする水位を任意に選択できか
つその選択時間帯を順次切換えることができ、そ
のため時間帯に応じた必要湯量を確保でき、また
時間帯に応じた湯量を確保するのみであるから、
無駄となる湯量を確保することがな、その分だけ
放熱によるロスも少なくなり、その結果加熱に必
要なエネルギーが少なくなつて燃費を安価に抑え
ることができるという利点を有し、しかも選択ス
イツチで必要湯量の設定ができるから誰にでも簡
単に扱えるという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に用いる貯湯湯沸器
の概略構成を示す図、第２図乃至第４図は同上の
加熱制御装置の回路図、第５図は同上の加熱制御
装置の一部の操作パネルを示す正面図、第６図は
同上の動作説明図である。 １は貯湯槽、４は循環路、８は外部熱交換器、
９はガスバーナ、１２はタイマIC、１３₁〜１３₅
は選択スイツチ、A₁〜A₅はサーミスタ、Tr₆は
トランジスタ、Ry₁はリレーである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 貯湯槽と、貯湯槽内の湯水を貯湯槽内上部に
   強制的に送る循環路と該循環路の途中に設けられ
   循環路を通る湯水を加熱する外部熱交換器と、該
   外部熱交換器を加熱する熱源とから構成された貯
   湯湯沸器において、前記貯湯槽内に深さ方向に所
   定間隔ごとに夫々設けた複数の温度検知センサ
   と、これらの温度検知センサの温度検知出力を
   夫々において選択出力する複数の選択スイツチ
   と、これらの選択スイツチから出力する夫々の温
   度検知出力を順次所定時間々隔で切換出力させる
   タイマ切換手段と、前記選択スイツチおよびタイ
   マ切換手段によつて選択された温度検知センサか
   ら出力される温度検知出力に基いて、該温度検知
   センサ付近の温度が予め設定してある温度になる
   ように前記熱源の加熱動作を制御する加熱制御手
   段とを備えて成ることを特徴とする貯湯湯沸器の
   加熱制御装置。