JPS61501520A - 温水システム用制御装置 - 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】 温水システム用制御装置 この発明は温水システムに関するものであって、特にこの種のシステムの制御に 関係している。この発明は加熱源が電気的なものであるか又は燃料（ツ」えば、 ガス）バーナを備えているような温水システムに適用することができる。

前記の種類の温水システムは、過大な温度及び／又は圧力がシステム内で発生し た場合にはシステムを救済するために自動的に開く弁のような種々の安全装置を 含むよ５に漸次改善されてきた。温水システムのこのような安全装置及びその他 の制御装置は伝統的に相対的に孤立して動作するようになっており、従って一つ の装置の故障又は動作が必ずしもシステム全体の動作に影響を及ぼさない。その 結果、この種のシステムは比較的効率の悪い、ことによると危険な方法で動作し 続けている。

複数の環境のいずれにも応答することができて安全性及び効率が改善されるよう な温水器又は温水システムに対する制御装置χ提供することがこの発明の目的で ある。このような制御装置を備えた温水器又は温水システム全体供することがこ の発明の別の目的である。

この発明によれば、−組の事前確定の命令を記憶するための記憶装置、及び温水 システムからのデータχ受げてこれに応答する応答装置からなる温水システム用 制御装置が与えられるが、この応答装置は前記の記憶装置に接続されていて、前 記の命令が少なくとも前記の応答の性質に影響？与え、且つ前記の応答がシステ ムの動作に影響Ｚ与えるか又はシステムの状態の表示を発生することを実施する ことができるようになつ℃いる。

この発明の本質的な特徴、及びその他の選択的な特徴は、添付の図面を参照して 行われるこの明細書の次の部分において詳細に説明される。しかしながら、図面 は単にこの発明が実施され得るような方法Ｚ例示するものであり、従って図示さ れた諸特徴（基本的な特徴であっても選択的な特徴であっても）の特定の形態及 び配置はこの発明に限界を設けるものとして理解されるべきではない。

図面において、 第１図は通常の電気温水システムの概略図であり。

第２図は第１図に示された一般形式の温水システムに適用されたこの発明による 制御装置の一形態を示す概略図であり。

第５図は第２図に示された構成と共に使用され得る監視順序の線図であり。

第４図は第２図に示されたような電気式加熱装置の付属物として動作する太陽加 熱システムへの制御装置の適用例乞示す概略図である。

この発明による制御装置は電子式のものであって、−組の命令を記憶し且つこれ らの命令が関連のシステムから得られたデータ馨入力すること乞要求するときに 応答することのできるマイクロプロセッサ又はその他の装置を備え℃いる。この 制御装置は複数の異なった機能のいずれをか提供することができ、従ってその形 態は変わることができる。以下においては特定形態例の温水システムに適用され たものとして制御装置乞説明することが好都合であろうが、このことはこの発明 に限界を設けるものとして理解されるべきではない。

第１図に示されるような典型的な電気温水システムにおいては、発熱体２のため のスイッチ装置１．及び電気エネルギーが発熱体２に供給され且つ又これから切 り離されるべき時を決定する温度検出装置５がある。このようなシステムは、ス イッチ５によって制御され且つシステムのピーク需要時にタンク６に蓄えられた 水を急速に加熱することのできる増強発熱体４乞備えることができる。更に、シ ステムは通常、システム内の過大な圧力又は温度の検出に応答し℃開いて、これ により潜在的に危険な過負荷状態からシステムを救済する弁装置を備えている。

このようなシステムに普通含まれている別の設備はセレクタスイッチ８であって 、これはシステムが昼間に動作する。すなわち蓄えられた水ン加熱する。ことに なっているか又は夜間に動作することになっているかに従って調整される。親ス ィッチ９はシステム全体を制御することができる。

第２図は前述の種類のシステムに適用されたこの発明による制御装置を線図で示 している。この制御装置は、受信する情報に対して必要な応答乞与えるように適 当な方法でプログラムすることができる。しかしながら、通常は、制御装置の論 理回路乞−ツ又は複数のシリコンチップのような微小回路部に組み込むことが採 択される。この回路部は第２図において符号１０の付いたブロックで表示されて おり、種々様々の環境の任意の一つに所定の方法で応答するように構成され得る が、次の説明は一つの例だけを扱う。

システムは、制御装置が動作状態にあるべきか又は非動作状９にあるべきかに従 って操作され得る親スイツチ１１乞備えることができる。非動作状態においては システムは動作不可能であることが望ましい。又、制御装置の諸機能の任意のも のの手動切離しｔ可能にするための装置（図示せず）を設けてもよい。

図示の構成において、線１２は加熱期間セレクタ８．及びツエルウエガ回路（ｚ ｅｌｌｗｅｇｅｒ　ｃｉｒｃｕｉｔ）　、ピーク負荷センサ、タイムレコーダな どのようなその他の情報源への接続で示している。非動作状態にあるときには、 制御装置はそのために、システムが昼間の期間中に動作するべきか又は夜間の期 間中に動作するべきかを検出することができ、そして望ましくは動作期間の選択 に変更があったときを検出する。更に、現在のシステムにおけるように事前設定 の時点で発熱体２にエネルギーを供給する代わりに、制御装置はシステムからそ れに自動的に供給されたデータに応答して、加熱動作の開始のための適当な時点 ？選択することができる。例えば、制御装置は、貯水の容量及び温度並びに動作 期間の未満了時間に関するデータを受けて。

このデータから発熱体２へのエネルギー供給開始のための適当な時点を自動的に 計算することができる。このエネルギー供給はそれゆえ選択さａｙ、：、時点で 自動的に始まる。

エネルギー供給時点のこのような自動選択によってシステムは関連の本線電源に おける負荷変動を最小限にすることが辱きる。このような特徴は、制御装置に選 択時点において本線電源における負荷乞検出させて、この負荷が過大である場合 には発熱体２へのエネルギー供給ン延期させることによって更に高メられる。

温度制御は適当な温度応答装置ン用いて行うことができる。

例えば、選択された温度範囲の上方レベル及び下方レベルを検出するために複数 のセンサ１５馨配置して、制御装置をこれらのセンサ１５に応答させ、適当に発 熱体２を生かしたり死なせたりすればよい。

過大な温度状態を処理するために望ましくは安全装置が設けられるが、この装置 はセンサ及びソレノイド弁７かうなるものでよい。センサが過大温度状態χ検出 すると、制御装置はこれニ応答してソレノイド弁７を開かせ、これによりシステ ム乞安全にする。過大な圧力状態に対処するために同様の装置を採用することが できる。

制御装置は、過大温度又は過大圧力状態乞軽減するように動作した場合、関連の 状態がもはや存在しないときにはシステムを正常状態に自動的に復帰させるよう に機能してもよい。又は、故障が検出されなくなることのないことを確保するた めに手動復帰が必要とされることがある。自動復帰の場合には、制御装置は可視 又はその他の信号を発生して故障が発生したことを指示できるが、この信号を終 わらせるためには手動介入が必要とされよう。例えば、ＬＥＤ表示装置１４はシ ステムが満足に動作している場合には定常状態のままであろ５が、故障が検出さ れた場合には点滅するであろう。

同じ種類の故障表示設備及び復帰手段は、制御装置が検出するように構成されて いるシステム内のその他の任意の故障又は誤動作についても採用することができ る。

前述の事柄に関して、制御装置は診断機能を持つことができ、この目的のために 関連のシステム乞連続的又は周期的に監視することができる。診断機能の幾つか は１発熱体２の故障又は誤動作、接地漏れ、水温の許容変化率外れ、及び貯水の 電気分解レベルを検出することであろう。この電気分解レベルの情報は。

温水システムにおいて時折使用される電気防食用陽極の状態に関係することがあ る。システム内の異常又は故障乞明示及び／又は処理するために適当な表示装置 及び／又は応答装置を含めてもよい。制御装置は少なくとも一つの状態に応答し て、関連の異常又は故障が除かれるまでシステムを停止させることが望ましい。

これに関連して１発熱体又はシステムの種々の機能を制御装置により相互に関連 させて、特定順序の機能が達成されないか又は任意の機能が開始もしくは完了さ れない場合には発熱体又はシステムの動作を停止するように制御装置を動作させ ることが望ましい。

制御装置は１例えば本線電源の故障による一時的動作停止の場合にはシステムを 自動的に復帰させるように構成してもよい。

このことは、システムの異常に制御装置が応答してシステムの動作乞停止させた ときにその異常が終了した場合にも当てはまる。

第２図は制御装置のための基本的な一組の命令が論理回路１０に接続された記憶 装置１５に記憶されている一つの回路構成例を示している。記憶装置１５は任意 の適当な方法でプログラムすることができるものであって、その構成は論理回路 １０が記憶装置１５によって命じられた方法で動作するようになっている。すな わち、論理回路１０はシステムからデータを受け、そして記憶装置１５によって 制御された方法で受信情報に応答する。論理回路１ｏのこの応答は１表示装置１ ４における故障表示を発生させることが及び／又はシステムの動作パラメータを 変更すること１例えば発熱体２を生かすかもしくは死なすことであろう。

第２図の構成においては、論理回路は電圧調整器１６Ｙ通して給電されており、 接続線１７及び１８はそれぞれ接地基準、及び交流本線電源レベルを表わす信号 を与えている。加減セレクタ１９は貯水の温度の上方レペ／ｌ／χ確立するよう に動作することができるが、しかし、このセレクタ１９０所定値は限流抵抗２０ によって決定される最大可能温度を越えることはできない。種々の温度センサ１ ５がタンク６内に必要に応じて配置されていて、各センサはそのそれぞれの信号 をアナログ・ディジタル変換器２１経由で論理回路に送る。

第３の発熱体２２が第２図に示されているが、これは特定の加熱率が必要とされ るときに通常の発熱体２０代わりとして又はこれに加えて使用することができる 。発熱体２．４及び２２はそれぞれのスイッチ２５．２４及び２５によって制御 され、そしてこれらのスイッチは論理回路１０によって制御される。

図示された特定の回路には又低水位検出器として機能するサーミスタ２６がある 。更に陽極２７がサーミスタ２６に接続されている。この陽極２７は、温水タン クに通常設げられているような電気防食用陽極ではないが、周囲の水域に低電流 ２通すように構成されていて、この電流がタンク乙の壁面における電気分解を抑 制する効果を呈する。電流は論理回路１０から接続線２８及びサーミスタ２６乞 通して陽極２７に供給される。

サーミスタ２６がタンクの水に浸されているときにはその両端に一定の電圧降下 があって、これが接続線２９及びトランジスタ５０ａ？通して論理回路１０によ って検出される。水位がサーミスタ２６より下に低下するとサーミスタ２６にお ける電圧降下に変化が生じ、これが電流検出装置５２によって検出される。論理 回路１０は装置５２によって発生された信号に応答して発熱体２，４及び２２へ の電力供給乞阻止する。サーミスタ２６が故障した場合には、陽極２７が低水位 検出器として機能する。水位が陽極２７より下に低下すると、陽極２７からの電 流が止まってこれが論理回路１０によって検出され、論理回路は発熱体２，４及 び２２’Ｙ非動作にするような方法で応答する。

第２図の構成例には又手動操作可能なブーストスイッチ５１が示されている。論 理回路１０はスイッチ５１がオン位置に操作された時を検出してこれに応答し、 このスイッチ５１の次の操作に「オフ」機能を持たせるようにする。この逆も又 当てはまる。

第５図は第２図の構成例に適用され得る監視順序を示しており、この順序は１２ のサイクル又はパルスからなっている。サイク／ｌ／１．５．５及び７０期間中 は論理回路１０は四つのセンサ１ろのそれぞれのものからのＡ−Ｄ変換器２１Ｙ 経由したデータ乞受けてこの受信データに必要なように応答する。

サイクル２，４，６，８．１０及び１２０期間中は制御装置はＡ−Ｄ　変換器２ １　馨リセットし、ブーストスイッチ５１の状態を検査し、そして接続線１２暑 通して与えられた外部制御機能を読み取る。サイクル８０期間中制御装置は低水 位検出器２６の状態を５又ことによると陽極２７の状態乞も検出することができ る。サイクル９は発熱体２，４及び２２の状＠暑検査するのに使用することがで き、そして又使用されることのあるような任意の内部クロックパルスを検査する こともできる。サイクル１００期間中に行われる前述の検査とは別に、このサイ クルは又本線電源の状態を検査するのに使用することができるかもしれない。サ イクル１１及び１２は又、制御装置が例えば５０Ｈｚ系統のためにプログラムさ れているのに６０Ｈ２系統で使用される場合に追付き機能を与えることができる 。

察知されることであろうが、既述の順序はシステムの動作中繰り返され、又論理 回路１０は各監視順序の期間中に受けたデータに応答して、システムの動作パラ メータに必要とされるような任意の変化を生じさせる。

第４図は前述のような制御装置Ｚ太陽熱加熱方式に適用する際の構成例Ｚ示して いる。第４図に示されたようなタンク６も又電気発熱体を備えることができるが 、この場合には制御装置は第４図に示された構成のものに加えて第２図に示され たように構成すればよい。すなわち、第４図の回路構成は第２図に示された回路 構成の付加部分であってそれの代替物ではない。

第４図の構成例では、タンク６からの水はポンプ５４の動作によって太陽パネル 乞通して循環させられる。論理回路は、ポンプ５４の周期的動作を生じさせてポ ンプが水χパネル５５に押し流すように構成すればよ（、又センサ５５及び５６ はパネル５５の異なった部分での水温乞検出するように機能する。センサ５７も 又ポンプモータの温度を検出するように機能し、そして各センサ５５．５６及び ５７からのデータはアナログ・ディジタル変換器５日を通して論理回路に供給さ れる。パネル５３乞通る流れは流れ検出器３９によって検出される。

キーボード４０は、システムが事前選択のパラメータで運転乞開始することがで きるようにするために図示されたように設げればよい。キーボード４０は又表示 装置４１に表示されるべきデータの選択を可能にする。この表示装置は任意の適 当な形式の装置でよい。例えば１表示装置４１は、所定の時間範囲においである 一定レベルにパネル温度が達した又は低下した回数のような情報乞与えることが できようし、又所定の時間範囲においてポンプ５４が何回及び／又はどれだけ長 （動作したかを表示することもできよう。図示の構成例では、表示装置４１は論 理回路１０への本線電源接続線に設けられた変圧器４２から直接駆動されるが、 その他の種々の構成が可能である。

既述のような太陽熱加熱装置は前に述べた方法で監視を受けることができる。し かしながら、例として、この監視順序は第２図の回路に関係して説明されたよう な１２サイクルの代わりに６サイクルからなることができる。−構成例に従えば 、ポンプモータの温度はサイクル１の前半の期間中にセンサ５７を介して検査さ れ、そしてそのサイクルの後半はＡ−Ｄ変換器５８乞リセットし且つパネル５３ に流れが生じているかを検出するために使用される。センサ５５及び５６はそれ ぞれサイクル２及び４０期間中に間合せを受け、又Ａ−Ｄ変換器５８は次のサイ クルろ及び５０期間中に間合せｔ受ける。サイクル６は第５図に関係して前に説 明されたような追付き機能を与えることができる。

やはり論理回路１０は必要に応じてシステムの動作に影響乞与えるように入力デ ータに応答する。特に、論理回路１０は各監視順序の期間中に受信された情報に 従ってポンプ５４の動作を制御する。

既述の制御装置が所与の例以外の多くの機能を行い得ることは明らかであろう。

それは例えば計時機能乞行うことができる。

又、制御装置は、例えばリプル・スイッチ方式又は無線符号［ヒ信号を用いたよ うな遠隔スイッチ操作に応答することもできる。

これまで電気式温水器に関係して制御装置を説明してきたけれども、この制御装 置はガス又はその他の燃料燃焼式加熱器にも同様に適用することができる。この ような燃料燃焼式加熱器は通常電気式火花点火器を使用しており、制御装置はそ のような点火器の動作乞調整し且つ又ソレノイド弁又はその他の装置を介して燃 料供給を調整することができる。制御装置はバーナにおける炎９存在を検出する 設備を、又ことによるとＬＥＤ表示装置又はその他の装置により炎の状態、例え ば安定しているか又は速く若しくしま遅くちらちらしているか乞表示する設備を 備えてもよい。又、制御装置はバーナの動作を開始させる指令を与える前にシス テムの自動安全性検査を行うことが望ましい。

バーナがＬＰガスボンベのような使い尽される燃料源から燃料を供給される場合 には、制御装置はそのボンベに残っている燃料の量乞表示するように機能しても よい。システムが煙道χ含んでいる場合には、制御装置はＣＯレベル乞検出し、 所定の１／ベルに応答して、ＣＯレベルがその所定のレベルより下に低下するま でシステム・の動作？停止させるようにすることもでとる。その他の制御及び監 視機能は概して前に述べたようなものであろう。

既述の制御装置が温水システムの経済的且つ安全な動作に関して多くの利点乞持 っていることは前述の事柄から明らかであろう。そのような制御装置は複数のシ ステムを同時に制御し且つ監視するように構成することができる。

既述の諸部分の構成及び配置については添付の請求の範囲の記載によって定義さ れたようなこの発明の精神又は範囲から外れることな（種々の改変、変更及び／ 又は付加を導入することができる。

国際調査報告 １Ｍｅｒ＋ｗａａｅａｌＡ＠ｅｌ１ｃｍｉｏ＋＋Ｉ４ａ　ＰＣＴ／ＡＵ　８５１ ０００５２ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲ ＣＨＲＥＰＯＲ丁　ＯＮ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．一組の事前制定の命令を記憶するための記憶装置、及び温水システムからデ ータを受信してこの受信データに応答することのできる応答装置であつて、前記 の命令が前記の応答の性質に少なくとも影響を及ぼし且つ前記の応答が前記のシ ステムの動作に影響を及ぼすか又は前記のシステムの状態の表示を発生すること を実施できるように前記の記憶装置に接続されている前記の応答装置、を備えて いる温水システム用制御装置。
2. ２．前記の記憶装置がマイクロプロセツサの記憶装置からなつており且つ前記の 応答装置が前記のマイクロプロセツサの論理回路からなつている、請求の範囲第 １項に記載の制御装置。
3. ３．前記のシステムが貯水タンクを備えており且つ前記の応答装置が前記のタン ク内の水の温度及び水位に関するデータを受けてこれに応答する、請求の範囲第 １項又は第２項に記載の制御装置。
4. ４．前記のタンク内に陽極が配置されていてこの陽極が電気分解を抑制するため に周囲の水域に小電流を放電させるように動作し且つ又この陽極が低水位検出器 として機能する、請求の範囲第３項に記載の制御装置。
5. ５．前記のシステムの継続的監視を行うにめの装置が設けられていて、前記の監 視が継続的に繰り返される複数系列の順序段階からなつており、前記の系列の第 １のものの後の各系列が先行する前記の系列のすぐ後に続き，前記の各段階が所 定の時間範囲で行われ、且つ各系列における段階の少なくとも幾つかのものが前 記のシステムからデータを取り出すこと及びこのデータを必要に応じて応答でき るように前記の応答装置に送ることを含んでいる、請求の範囲の先行する任意の 一項に記載の制御装置。
6. ６．前記の応答装置が本線電源と前記のシステムの電気エネルギー式発熱体とに 接続することができ且つ前記の本線電源の負荷を検出し且つこれに応じて前記の 発熱体へのエネルギー供給を制御するように動作することができる、請求の範囲 の先行する任意の一項に記載の制御装置。
7. ７．前記の応答装置が前記のシステムにおける故障の存在を検出し且つこの故障 の存在を示す信号を発生するように動作することのできる、請求の範囲の先行す る任意の一項に記載の制御装置。
8. ８．電気式温水システムと組み合わされている、請求の範囲の先行する任意の一 項に記載の制御装置。
9. ９．太陽熱加熱装置を含んだ前記のシステムと組み合わされている、請求の範囲 の先行する任意の一項に記載の制御装置。
10. １０．前記のシステムが貯水タンク、少なくとも一つの太陽パネル、及び前記の タンクから前記のパネルを経由して再び前記のタンクに水を循環させるように動 作することのできるポンプを備えており、且つ前記の応答装置が少なくとも前記 のパネルから受けにチータに従つて前記のポンプの動作を制御するように動作す ることができる、請求の範囲第９項に記載の制御装置。
11. １１．貯水タンク、及び前記のタンク内の水を加熱するように動作することので きる燃料燃焼式加熱器を備えにシステムと組み合わされている、請求の範囲第１ 項から第７項までのいずれか一項に記載の制御装置。
12. １２．実質上ここで添付図面の第２図及び第３図、又は第４図に示されたものに 関して特に説明されたような制御装置。