JPH01181038A - 自動給湯制御装置 - 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、所望温度の温水を配管系統に供給し又は浴
槽に所望量供給することのできる自動給湯制御装置に係
り、特に貯水槽内の水位を一定に維持するように給水弁
の開閉を実行する水位制御ユニットを備えた自動給湯制
御装置の改善に関する。

（従来の技術） 自動給湯制御装置には、給湯加熱ユニットによる給湯又
は追焚き加熱ユニットによる追焚きに先立って貯水槽か
ら浴槽に給湯する補助給湯ユニットを備えたものがある
。これらは水槽内の水位を一定に維持するための水位制
御ユニットを有する。第１０図乃至第１３図は従来の水
位制御ユニットを示す。第１０図は所謂ポールタップを
用いた水位制御を示すものである。同図によれば、貯水
槽１内に中空プラスチック製のフロート６を浮かせであ
る。このフロート６はアームフを介して給水管２側に固
定したリンク機構１１に連結しである。リンク機構１２
の他端には給水管２の内部に配置した開閉弁１２が連結
してあり、フロート６従ってアーム７の運動に伴って駆
動される。

リンク１１は、貯水槽１内の水位が上昇し従ってボール
タップのボール６がアーム７の支点を中心にして回動し
始めると、リンクアームが開閉弁１２を引き下げ、また
水位が低下するとアーム７は前述とは逆に回動しリンク
アームが開閉弁１２を押し上げるように構成されている
。

以上からも理解されるが、貯水槽１内の水が排出されて
水位が一定以下に下がると、ポールタップのボール６の
浮力に対して給水管２の水圧が相対的に大きくなるため
、開閉弁１は水圧と共に押し下げられて給水管２から貯
水槽１への給水が実行される。この結果、貯水槽１内の
水位が上昇するに従ってボール６も上昇し、遂にはボー
ル６の浮力が給水管２の水圧に打ち勝って開閉弁１２に
より給水管２を閉塞し、給水を遮断する。

このようなボールタップ型の水位制御装置ではフロート
６の上下により開閉弁を駆動するものであり制御精度に
欠けるため、第１１図に示すように電気的手段を組合わ
せたものも提案された。すなわち、第１０図の従来装置
と同様のポールタップを給水管２に配備すると共に、貯
水槽１内に水位センサ５を配備しこのセンサ５の出力信
号に基づき制御回路４を作動させ電磁弁などの電動式開
閉弁３を駆動していた。ここで、水位センサ５は各種の
ものが知られており、例えばスイッチ式のもの、抵抗値
可変型のものなどがある。スイッチ式のものは、センサ
５の円柱部分５ａに遊動自在に環装させたフロー）−５
ｂに磁石などを備え、円柱部分５ａ内の所定水位に配置
したリードスイッチなどを作動させるものである。また
、抵抗値可変型のものは、円柱部分に直列に印刷した抵
抗をフロートにより短絡させて抵抗値変化を読み取るよ
うにしたものである。

このような装置によれば、水の使用により貯水槽ｌの水
位が下がったことを水位センサ５が感知して制御回路４
を作動させることにより開閉弁３を開き給水管２から水
を供給する。これにより貯水槽１の水位が上がり一定水
位以上になったことを再度水位センサ５が検知し、電磁
弁３を閉じる。このため、貯水槽１内の水が一度使用さ
れても、常に一定水位に貯水されることとなる。ここで
、水位センサ５などの電気系統が故障して閉じるべき電
磁弁３が閉じなくとも、ポールタップの開閉弁１２（第
１１図では図示せず）により給水が停止される。

以上からするに、第１０図の従来装置によればポールタ
ップによる検出水位の精度が悪いという欠点があったも
のを、第１１図の従来装置では水位センサ５の使用によ
り解決し、しかも電気部品の信頼性の低さをポールタッ
プとの併用という方法により解消していた。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、いずれの従来技術によってもポールタップを使
用していることに起因し、供給水圧に打ち勝って開閉弁
を閉じるに必要な浮力を発生させる必要があるため、ボ
ールやアーム等の部品が大きくなり小型化が困難であっ
た。

この点を解決するため、第１２図及び第１３図に示すよ
うなダイヤフラム１６を用いた水位制御装置もあった。

すなわち、この種の従来装置によれば、給水管２の一端
１３を閉じてチャンバ１４を形成し、このチャンバ１４
内からＬ字状に外部に伸張する吐水管１５を組合わせて
いる。このチャンバ１４と吐水管１５の開口部分を一連
に塞ぐようにダイヤフラム１６を敷設する。ダイヤフラ
ム１６は小孔１７を有する。また、チャンバ１４自身も
ダイヤフラム１６により塞がれたとは逆の面に小貫通孔
１８を有し、支点１９で支持されたアーム７の一端２０
により閉塞される。水位が上昇しており、アーム７の端
部２０がチャンバ１４の孔１８を塞いでいる場合には、
小孔１７ｈ）ら流入する供給水の水圧によりダイヤフラ
ム１６は吐水孔１５を閉塞する（第１２図）。また、水
の使用により水位が低下すると、アーム７の一端２０が
チャンバ１４の貫通孔１８を開放するため、供給水はダ
イヤフラム１６の小孔１７及び貫通孔１８から流出し、
加圧されることがない。

従って、ダイヤフラム１６も押圧されることなく吐水管
１５の開口端から開放され、供給水は給水管２から直ち
に吐水孔１５へと流れ込む（第１３図）。

このようなダイヤフラム式の装置によれば小型化はある
程度可能であるが、ダイヤフラムを吐水孔側に押圧する
ため逆に十分な水圧を必要とした。また、水温が上昇す
る場合を考えてダイヤフラムの材料を選定し、又は耐久
性を考慮するなど設計の自由度に制限が大きくなってい
た。

従って、この発明は、小型で動作精度が高く設計に無用
の制限のない簡易な水位制御ユニットを備えた自動給湯
装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段並びに作用）この目的を
達成するため、この発明によれば、給湯配管系統に湯を
供給する給湯加熱ユニットＡを、浴槽１００内の温水を
追焚きする追焚き加熱ユニットＢと、前記給湯加熱ユニ
ットＡの供給する湯を予め蓄積する貯水槽１並びにこの
貯水槽１内の水位を一定に維持するように作動する水位
制御ユニット１２３を有し前記給湯加熱ユニットＡによ
る給湯又は前記追焚き加熱ユニットＢによる追焚きに先
立って前記浴槽１００に給湯する補助給湯ユニットＣと
を備えた自動給湯装置において、 前記補助給湯ユニットＣは、前記貯水槽１への給湯管の
途中に設けた電動式開閉弁１２２と、この開閉弁１２２
をオンオフ駆動する制御回路４と、前記貯水槽１内に設
置し所定の水位で前記制御回路４に水位信号を供給する
水位センサ５と、前記貯水槽１内に浮遊自在に支持した
フロート６の位置に応答して作動するスイッチ手段８と
を備え、 前記制御回路４は前記水位センサ５及び前記スイッチ手
段８の少なくとも一方の信号に基づき前記電動式開閉弁
１２２を駆動するようにする。

このような構成によれば、ポールタップ機構を用いない
ため構造を簡略化でき、また電気的水位センサにより精
度良く水位制御が達成できると共に、ボールでスイッチ
手段を駆動することにより電気系統の信頼性を高めるこ
とができる。更に、各部分の状態を検出することにより
装置の異常を発見することが容易である。

（発明の実施例） 以下、添付図面に従ってこの発明の詳細な説明する。な
お、各図面において同一の符号は同様の対象を示すもの
とする。

第１図はこの発明の実施例に係る自動給湯装置であり、
ガス燃焼加熱式のものを示している。同図によれば、浴
槽１００又は他の配管系統（図示せず）に給湯するため
に、給水管１０１から流水スイッチ１０２を介して水を
加熱ユニットＡへの配管１０３に導き、給湯加熱ユニッ
トＡの熱交換器１０４でバーナ１０５により水を加熱す
る。熱交換器１０４は沸騰防止用のスイッチ１０６を備
えている。熱交換器１０４で加熱された湯は、吐湯側配
管１０７に排出されサーミスタ１０８等で温度を監視し
つつ給湯配管１０９へと導かれる。

一方、追焚き加熱ユニットＢは、例えば−度供給した浴
槽１００内の湯温を上昇させ、又は浴槽１００内の残り
湯を加熱するためのものであり、浴槽１００の湯を給湯
管１２ａを介して水流スイッチ１２４ζ三方弁１２５、
ポンプチャンバ１１８を介して配管１１９、加熱ユニッ
ト已に導く。追焚き加熱ユニットＢの熱交換器１１４で
バーナ１１５により温水を加熱する。熱交換器１１４で
加熱された湯は、吐湯側配管１１３゜１１１を介して浴
槽１００に戻される。

補助給湯ユニットＣは、給湯加熱ユニットＡの配管１０
７の途中の分岐管１２０から流量センサ１２１及び二方
弁１２２を介して、水位制御ユニット１２３′を備えた
貯水槽ｌに湯を供給するように構成しである。貯水槽１
の吐湯側には三方弁１２５が配備してあり、この補助給
渇ユニットＣから又は追焚き加熱ユニットＢのいずれか
から浴槽１００への給湯が可能であるようにしている。

このような加熱ユニットＡ、Ｂの制御は制御回路４によ
り実行し、また制御回路４の設定手段（図示せず）又は
遠隔制御手段１０により温度や水位などの設定及び状態
表示又は異常表示などが可能となっている。

以下、補助給湯ユニットＣの構成ならびに作用を詳細に
説明しつつこの発明の実施例の構成ならびに動作を詳細
に説明する。

第２図は以上の実施例における補助給温ユニットＣを例
示するものである。同図において、１は貯水槽、１２０
は給湯管、１２２は第１図の二方弁であり電磁弁モータ
バルブ等の電気的開閉弁、４は制御回路、５は水位セン
サ、６はフロート、７はフロートアーム、８はスイッチ
手段である。これらの構成要素のうち主要なものを説明
する。

貯水槽１は排出口１ａから三方弁１２５側に湯を排出し
、給湯管１２０からの給湯により貯水が可能である。給
湯管１２０からの吐湯並びに吐湯停止を開閉弁１２２が
実行する。開閉弁１２２は、例えば通電時のみ開いてお
り非通電時には閉じている種類のものとする。水位セン
サ５は円柱５ａにフロート５ｂｆｔ環装させたものであ
り、円柱５ａに設けたスイッチ（図示せず）をフロート
５ｂで作動させることにより、制御回路４へ制御信号を
送出することができる。例えば、フロート５ｂが上側位
置にあるときはオフ状態にあり、下側位置にあるときは
オン状態とする。

フロート６はスイッチ手段８内にアーム７を枢動自在に
固定したものであるが、スイッチ手段８の開閉機構を付
勢することができればよいため極めて小型のもので良い
。このようなスイッチ手段８の開閉機構は例えば、第３
図に示すようであり、アーム７によりリミットスイッチ
８ａの可動アーム８ｂを付勢するようにしくａ）、又は
アーム７に固定した磁石８Ｃによりリードスイッチ８ｄ
を付勢するようにする（ｂ）ことができる。

ここで、例えば電気的開閉弁１２２及びスイッチ手段８
は電気的に直列に接続してあり、水位センサ５の出力に
基づき制御回路４は出力を発生して、開閉弁１２２を作
動させるに必要な電力を供゛給する電力増幅器などを含
む駆動回路（制御回路４に含まれるものとする）を作動
させる。

このような構成によれば、水位の低下を前述のように水
位センサ５が検出し制御回路４は出力を発生する。この
ため、それまで閉じていた開閉弁１２２が開き給湯管１
２０を介して貯水槽１に水が供給される。この給水に伴
い、水位センサ５のフロート５ｂが上昇すると所定の水
位でセンサ５の出力はオフとなる。ここで、開閉弁１２
２への通電は停止され開閉弁１２２は閉じ給湯加熱ユニ
ットＡからの給湯は遮断される。このとき、水位センサ
５の故障により規定水位を越えても制御回路４が出力を
遮断しない場合には、フロート６によりスイッチ手段８
が駆動開放されて開閉弁１２２への通電は遮断され、開
閉弁１２２は閉じる。

以上のように電気的開閉弁及びスイッチ手段の双方を電
気的に直列に接続し、電気的開閉弁を水位センサで作動
させまた貯水槽内のフロートでスイッチ手段を作動させ
るようにすることにより、次のような利点がある。

（１）従来のようなポールタップを使用しないため、構
造の小型化が可能となる。

（２）電気的水位センサの使用により、精度の良い水位
制御が可能となる。

（３）電気的水位センサの誤動作をフロートに連動させ
たスイッチで保護でき、安全確実で信顆性の高い水位制
御が可能となる。

（４）電気的水位センサの誤動作を保護するスイッチを
駆動するフロートは、軽荷重のスイッチを作動させるだ
けの浮力を発生させればよく小型簡易なものとすること
ができる。

第４図は他の補助給湯ユニットＣを例示するものである
。同図において、１は貯水槽、１２０は給湯管、１２２
は電磁弁モータバルブ等の電動式開閉弁、４は制御回路
、５は水位センサ、６はフロート、７はフロートアーム
、８はスイッチ手段、９は貯水槽１の底部排出口１ａに
設置した排出用電磁弁、１０は装置の状態を監視するモ
ニタ手段である。これらの構成要素のうち主要なものを
説明する。

貯水槽１は排出口１ａから蓄積した渇を排出し、給湯管
１２０からの給湯により貯水が可能である。給湯管１２
０からの吐湯並びに吐湯停止を開閉弁１２２が実行する
。開閉弁１２２は、例えば通電時のみ開いており非通電
時には閉じている種類のものとする。制御回路４は、水
位センサ５及びスイッチ手段８の信号に基づき電動式開
閉弁１２２及び排出用電磁弁９を駆動する。

水位センサ５は、第５図に示すように、貯水槽１内に配
置した円筒状部分５１に２つのリング状のフロート５２
．５３を環装し、フロート５２゜５３によりリミットス
イッチやリードスイッチなどを作動させるものである。

フロート５２は高水位側を検知するためのユニット５ａ
を構成し、フランジ５４．５５の間で上下に移動可能で
あり位置５６Ｈでオン状態信号を、位置５６Ｌでオフ状
態信号を発生させることができる。フロート５３は低水
位側を検知するためのユニット５ｂを構成し、フランジ
５７．５８の間で上下に移動可能であり位置５９Ｈでオ
ン状態信号を、位置５９Ｌでオフ状態信号を発生させる
ことができる。これら各ユニット５ａ、５ｂの検出信号
ａ、ｂはそれぞれ制御回路４に入力される。

フロート６は貯水槽１内で浮動可能でありアーム７の一
端に固定しである。このアーム７の他端は、第６図に示
すように、支点３０において枢動自在に固定しである。

また、このアーム７の支点３０付近はカム構造３１をな
しており、フロート６が図示の位置３５より水位が低い
場合にはスイッチ手段８はオン状態にあり、水位が高い
位置３６にある場合にはオフ状態となるようなカム形状
としている。このように、フロート６はスイッチ手段８
の開閉機構を付勢することができればよいため極めて小
型のもので良い。

電動式開閉弁１２２、制御回路４、水位センサ５、及び
スイッチ手段８などの電気系統は例えば第７図に示すよ
うである。水位センサ５の各フロート５２．５３により
それぞれ常閉接点５ｃ。

５ｄが閉じて信号ａ、ｂが制御回路４０に入力される。

また、スイッチ手段８は、電動式開閉弁１２２を駆動す
る信号Ｃを伝送する信号線４１に接続した常閉接点８１
と、これに連動して作動し制御回路４０に伝達する開閉
状態を示す信号ｄを形成する常閉接点８２とを備えてい
る。

次に、この水位制御ユニットの動作を第８図を参照しつ
つ説明する。先ず、貯水槽１の満水時には開閉弁１２２
が開いた状態から閉じた状態に容性しており、水位セン
サ５のフロート５２．５３はいずれも最上位置にあるた
めそれぞれの接点５ｃ、５ｄはいずれもオン状態にある
。また、スイッチ手段８も第５図で示す位置３５付近に
ありオン状態となっている。

従って、ここでスイッチ手段８の状態信号ｄがオフ状態
を示していれば、フロート６が第５図の位置３６にある
オーバフロー状態であると判定でき、遠隔制御手段１０
はオーバフロー表示すると共に弁９を開くするよう指令
する。

また、正常な満水状態から例えば一定時間が経過したこ
とを制御回路４が計数し排温用開閉弁９の開放指令信号
ｅを送出したとすると、弁９が開き貯水槽１の湯が排出
される。水位の低下と共にフロート５２が降下して接点
５Ｃがオフ状態となり、次にフロート５３が降下して接
点５ｄもオフ状態となる。このとき、スイッチ手段８は
オン状態にある。

従って、以上において接点５Ｃがオン状態にあれば、水
位センサ５に異常が発生していると判定でき、制御回路
４を介して遠隔制御手段１０にその旨を表示する。

上述の吐湯により水位が低下したことは状態信号ａ、ｂ
、ｄにより分かるため、制御回路４は信号Ｃを発生し開
閉弁１２２を開き給湯すべく指令する。従って、給湯を
開始した直後には、フロート５３は浮上して接点５ｄは
オン状態となるがフロート５２は降下したままであり接
点５ｃは未だオフ状態にある。スイッチ手段８もオン状
態を維持する。

ここで、接点５ｃ、５ｄ及びスイッチ手段８のいずれも
がオフ状態にあれば、水位センサ５又はスイッチ手段８
に異常が発生していると判定でき、制御回路４を介して
モニタ手段１０にその旨を表示することができる。

以上のように水位センサ及びスイッチ手段の状態信号に
基づき電動式開閉弁を駆動するようにしたことにより、
第２図のユニットに比べて、異常判定が可能になると共
に遠隔位置での監視及び制御が可能となる利点がある。

第９図はこの発明の他の実施例に係る自動給湯装置であ
り、石油燃焼加熱式のものを示している。同図によれば
、浴槽１００に溜めた水を配管１３１により熱交換器１
３２に導き、加熱した後三方弁１２４並びにポンプ１１
２を介して、配管１３５から浴槽ｌＯＯに供給している
。また、給水管１４０により別の熱交換器１４１により
水を加熱しておき、配管１４２，１４３によりカラン１
５０などに導くと共に配管１４４電磁弁１２２を介して
水位制御ユニット１２３を有する貯水槽１に湯を蓄積し
ておくこともできる。水位制御ユニット１２３の構成は
第１図におけるものと同様とすることができる。

（発明の効果） この発明によれば、以上のように補助給湯ユニットの構
成を簡易で信頼性の高いものとすることにより、安全で
信頼性が高く安価な自動給湯装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例にかかる自動給湯制御装置の
系統図、第２図は第１図の実施例における補助給湯ユニ
ットの例示説明図、第３図は第２図の水位制御ユニット
の要部構成図、第４図は第１図の実施例における他の補
助給温ユニットの例示説明図、第５図及び第６図は第４
図の水位制御ユニットの要部構成図、第７図はこの発明
の実施例に係る水位制御装置の電気系統図、第８図はこ
の発明の実施例の動作を説明するための所定の構成要素
の状態図、第９図はこの発明の他の実施例に係る自動給
湯制御装置の系統図、第１０図乃至第１３図は従来装置
の説明図である。 図面において、Ａは給湯加熱ユニット、Ｂは追焚き加熱
ユニット、Ｃは補助給湯ユニット、１は貯水槽、４は制
御回路、５は電気的水位センサ、５ａは高水位検出用セ
ンサユニット、５ｂは低水位検出用センサユニット、６
はフロート、７はアーム、８はスイッチ手段、９は排水
用開閉弁、１０は遠隔制御手段、１００は浴槽、１２０
は給湯管、１２２は電動式開閉弁、１２３は水位制御ユ
ニットである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 給湯配管系統に湯を供給する給湯加熱ユニットと、浴槽
   内の温水を追焚きする追焚き加熱ユニットと、前記給湯
   加熱ユニットの供給する湯を予め蓄積する貯水槽並びに
   この貯水槽の水位を一定に維持するように作動する水位
   制御ユニットを有し前記給湯加熱ユニットによる給湯又
   は前記追焚き加熱ユニットによる追焚きに先立って前記
   浴槽に給湯する補助給湯ユニットとを備えた自動給湯装
   置において、 前記補助給湯ユニットは、前記貯水槽への給湯管の途中
   に設けた電動式開閉弁と、この開閉弁をオンオフ駆動す
   る制御回路と、前記貯水槽内に設置し所定の水位で前記
   制御回路に水位信号を供給する水位センサと、前記貯水
   槽内に浮遊自在に支持したフロートの位置に応答して作
   動するスイッチ手段とを備え、 前記制御回路は前記水位センサ及び前記スイッチ手段の
   少なくとも一方の信号に基づき前記電動式開閉弁を駆動
   することを特徴とする自動給湯制御装置。