JPS6327619B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はガス瞬間湯沸器等の給湯装置において
特に風呂への給湯量を自動制御するものである。

従来例の構成とその問題点 従来、風呂は風呂釜等のように浴槽に貯水した
水を加熱する構成が一般であつた。しかし最近は
セントラル給湯の普及により風呂も給湯機からの
適温の湯を直接浴槽に給湯する方式が増加してい
る。この場合給湯している事を忘れて浴槽からあ
ふれさせる失敗が多く、水や燃料を無駄にする。

これを解決するために第１０図のように水量を
計測して目盛で合せた水量になつた時に通水を停
止する構成で手軽に蛇口に取付可能なアタツチメ
ントが市販されている。これは蛇口１の出口にビ
ス２等によりアタツチメント３を固着し、ダイア
ル４により合せた目盛の給水量になつたときに給
水を停止するものである。しかしこれは取付可能
な蛇口１の形状が限定され、また蛇口１とアタツ
チメント３はゴムパツキン（図示せず）をはさみ
込んでビス２で固着されているが水圧による水漏
れ事故がおきることもある。さらに蛇口１に取付
けるため見ばえがよくないという問題があつた。
さらにこのアタツチメント３を内蔵した給湯栓も
市販されているが、非常に高価であつた。またこ
れ等は給湯量のみを制御するものであるため給湯
温度が高い時と低い時では浴槽に必要な湯量が変
化し使用する毎に人間が判断して給湯量を設定す
る必要があつた。

発明の目的 本発明は以上のような従来の欠点を解決するも
ので燃焼量制御機能を有する給湯装置に給湯量を
制御する装置を内蔵し、一般市販の蛇口を使用し
て風呂に最適な湯温の湯を最適量給湯することを
目的とする。

発明の構成 この目的を達成するために本発明は燃料を燃焼
するバーナと、このバーナにより水を加熱する熱
交換器と、この熱交換器からの出湯温度を可変す
る湯温可変設定器および出湯温度を予め定められ
た温度に固定する湯温固定設定器と、前記熱交換
器からの出湯温度を検出する温度センサと、前記
熱交換器を流通する水量を検出する水量センサ
と、この水量センサの水流信号で動作し、かつ前
記温度センサの信号を検出し、前記湯温可変設定
器の設定値あるいは前記湯温固定設定器の設定値
になるようにバーナの燃焼量を制御する燃料制御
弁を駆動する燃焼量制御回路と、選択スイツチ
と、この選択スイツチに駆動された時、前記水量
センサの信号をカウントし、その積算値が給湯量
設定部により予め設定された給湯量に達したこと
を検出して給湯を停止する水バルブを駆動する流
量制御回路と、前記選択スイツチを動作させた時
に、前記燃焼量制御回路の給湯設定温度を予め定
められた温度に固定する湯温固定設定器に切替え
る切替回路を備えたものである。

そして、選択スイツチにより流量制御回路を駆
動すれば切替回路も連動して例えば入浴に最適な
温度の湯が浴槽の大きさに応じて適量だけ給湯さ
れる。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例を第１図から第９図を
用いて説明してゆく。尚図中で同一部品あるいは
同一の働きをする部品は同一番号を付す。

第１図は本発明を応用したガス瞬間式給湯機の
システム図を示す。

水は入口５から給水され、水量センサ６を通り
熱交換器７、水バルブ８から蛇口１に至る。蛇口
１は複数個あつてもよい。ガスは入口９から制御
弁１０を通りバーナ１１で燃焼する。バーナ１１
は熱交換器７を加熱し、その内部を流通する水を
湯に変える。１２は排気筒を示す。１３はコント
ローラで熱交換器７の出口の湯温を検出する温度
センサ１４や水量センサ６、および湯温設定ツマ
ミ１５の信号と、風呂給湯を選択する選択スイツ
チ（以下風呂スイツチという）１６の信号が入力
され、燃量制御弁１０や水バルブ８に信号を出力
する。

第２図のコントローラ１３は燃焼量制御回路１
７と流量制御回路１８およびバーナの着火、消火
を制御する燃焼回路（図示せず）に大別される。
燃焼量制御回路１７は給湯温度が求める設定温度
になるように燃焼量を制御する回路であり温度セ
ンサ１４により給湯温度と湯温可変設定器１５の
設定温度を比較器１９で比較し、その差温を演算
増幅回路２０により増幅して制御弁１０（ここで
は通電電流に応じてガス流量を無段階に制御する
電磁式ガス比例制御弁を使用した例で示す。）を
駆動制御する。第３図に給湯機の特性を示し横軸
Ｑに給湯流量（／min）、縦軸Ｔに給湯温度
（℃）を示す。図の線T_Wは給水温度を示し、曲線
T_Mは給湯機の最大能力特性曲線でバーナ１１が
最大燃焼量で燃焼した場合にＱ×△Ｔ＝Ｋ×η一
定となる線を示す。ここでＫはバーナの燃焼量
（Kcal／ｈ）ηは熱交換器等の効率、△Ｔは給湯
温度と給水温度の差（℃）、つまり温度上昇を示
す。

給湯装置が無制御の場合は給湯温度はT_W線上
にあり給湯流量Ｑにより温度が大きく変化して非
常に使用しにくい。そこで燃焼量制御回路１７で
バーナ１１の燃焼量を制御することによりT₁，
T₂，T₃のように任意の設定温度で、T_M線以下で
あれば給湯量Ｑに無関係に一定の湯温を得られ
る。第２図の演算増幅回路１７は温度差に比例し
た信号を出力する比例回路でも、あるいは微分、
積分要素を含むPID回路にすることも容易であ
る。さらに制御弁１０はオンオフ弁、ハイロー
弁、多段弁等でもよい。

流量制御回路１８は、水量センサ６の信号を積
算回路２１で給湯量を積算し、その値が予め給湯
量設定部２２で設定された風呂設定水量とを比較
器２３で比較し、給湯量が設定水量になつたとき
に水バルブ８を閉じて給湯を停止する。ここで水
バルブ８は常開型あるいは常閉型の電磁バルブで
もモータバルブでもよい。

風呂スイツチ１６はこれを操作することにより
通常の給湯と風呂給湯を選択する事を可能とし、
流量制御回路１８を駆動すると同時に切替回路２
４により給湯設定温度を温度可変設定器１５の信
号から予め定められた風呂温度を設定する湯温固
定設定器２５へ切替える。第３図で通常T₁〜T₃
の任意の温度で給湯していても風呂スイツチ１６
をオンにすることにより設定温度はT_Fに自動的
に変更される。

また水量センサ６は給湯量を積算する信号を出
力すると共に水量の有無を検知する信号としても
利用している。通常水が流れていないときはバー
ナ１１は消火しており、どこかの蛇口１を開いて
水が流れたことを検出して点火回路（図示せず）
が動作し、燃焼を開始する。従来の給湯機では水
圧を検出してこれによりバーナ１１を点、消火す
る水圧応動弁を設けていたが水量センサ６により
これが不要となる。

第４図〜第６図に水量センサ６の例を示す。第
４図は水車２６を水の流れにより回転させ、水車
２６に設けた磁石２７の回転をホール素子２８、
等の感磁素子で計数する構成である。ホール素子
２８はリードスイツチでもよいし、また水車２６
の回転により発電器を回して発電電圧を検出する
方法や光パルスを発生する方法等であつてもよ
い。

第５図は前述の水圧応動弁と同じ原理であり流
路に設けたオリフイス２９の前後の差圧を検知器
３０で検出する方法により流量を測定するもので
ある。

第６図は流路に抵抗体３１を設けてその下流に
発生するカルマン渦の数が流量に比例する事を応
用したものであり、超音波発信器３２と受信器３
３によりカルマン渦３４の数をカウント可能とし
ている。

水量検知器６はこのように種々の方式の応用が
考えられ、どのような方式であつてもよい。ここ
では主に構成が簡単な第４図に示す水車式を用い
検出には磁力により接点が開閉するリードスイツ
チを使用した例で説明してゆく。

第７図はコントローラ１３の具体回路例を示
す。図で一般的な回路はブロツクにて示しここで
の説明は省く。３５は直流電源で抵抗３６を通し
て水量センサ６（リードスイツチ）が接続されて
いる。このため電位ａは水が流れて磁石２７がリ
ードスイツチ２８（第５図）に対向したときにリ
ードスイツチ２８が導通してアース電位となり、
それ以外の時は直流電源３５のプラス電位とな
る。第４図の水車２６の場合水車２６が一回転す
る毎に４回ロールパルスが出る。３７は比較器で
あり電位ａとｂを比較する。電位ｂは直流電源３
５のほぼ中点電位に設定されているため出力ｃは
電位ａと同期したパルスとなる。抵抗３８とコン
デンサ３９は積分回路を示す。つまり出力ｃがハ
イのとき抵抗３８を通してコンデンサ３９に充電
されて電位ｄは徐々に上昇してゆく。出力ｃがロ
ールレベルになつたときコンデンサ３９はダイオ
ード４０を通して急激に放電する。この状態を第
８図に示す。

第８図は横軸を時間としたタイミングチヤート
を示しｃは電位ｃの状態で時間t₁の間は水が流れ
ていて周期的にローパルスが発生している。この
ためパルスがハイのときはコンデンサ３９に充電
され電位ｄは図のように上昇してゆくがローパル
スが発生した時点でダイオード４０により放電さ
れるためノコギリ波となる。ここで第７図の比較
器４１は電位ｄと電位ｅを比較している。時間t₁
は水が流れており水量センサ６から流量信号が入
力されている状態であり、電位ｄのノコギリ波は
電位ｅを越える事はない。このため比較器４１の
出力ｆはハイ出力となり、トランジスタ４２が導
通し、リレーRy１が動作している。これにより
リレーRy１の接点４３がオンして燃焼量制御回
路１７や流量制御回路１８に電源を供給してい
る。４４はバーナ１１の着火や消火シーケンス動
作をする燃焼回路を示し、例えば接点４３のオン
と同時に点火器を動作させ、バーナ１１に着火し
た時に点火器を停止する等の一般的な制御を行な
う。

ここで水の流れを停止すると第８図t₂のように
流量信号Ｃはハイとなりパルスを発生しない。こ
のためコンデンサ３９は充電を続けてノコギリ波
にならなくｅ電位を越えてしまう。これによりコ
ンパレータ４１の出力ｆはローとなりトランジス
タ４２を遮断し、リレーRy１の動作を停止する。
以上から接点４３が開きバーナ１１が消火され
る。

燃焼量制御回路１７は、ここでは抵抗４５，４
６、温度設定用可変抵抗器１５ａと温度センサ１
４でブリツジ回路を組み、その中点電位ｇ，ｈを
増幅制御回路４７に入力する。増幅制御回路４７
は電位ｇ―ｈの差電位を増幅して制御弁１０の駆
動用トランジスタ４８に信号を出力する。ここで
はトランジスタ４８のコレクタ電流値に応じて制
御弁１０は連続的に燃焼量を可変する。増幅制御
回路４７は必要に応じて微分要素や積分要素、そ
の他遮断要素等を組込んだものであつてもよい。

ここで風呂スイツチ１６をプツシユするとリレ
ーRy２が導通しその接点４９によりリレーRy２
が自己保持される。これにより流量制御回路１８
に電源を供給すると同時にリレーRy２の第２の
接点（切替回路）２４が抵抗２５に切替る。抵抗
２５は半固定抵抗であり風呂温度設定値を好みに
応じて決定する。これにより風呂スイツチ１６を
オンした時は元の湯温可変設定器１５の設定値に
無関係に風呂温度接定値である湯温固定設定器２
５に切替えられる。

流量制御回路１８は水量センサ６の信号パルス
をカウンタ回路５０でカウントして所定の設定値
２２になつた時にトランジスタ５１を駆動し水バ
ルブ８を閉じる信号を出力する。水バルブ８が閉
じられると水の流れはなくなり水量センサ６の信
号もなくなる。このためリレーRy１がオフして
燃焼を停止する。同時にリレーRy２の自己保持
も解除され、次に水を流すと元の湯温可変設定器
１５の設定値に戻る。このとき水バルブ８も開く
ように構成している。

給湯量設定部２２は可変できるようにしておき
各家庭の浴槽に応じて予めセツトしておく。

第９図は以上の動作をフロー図にして示すもの
である。コントローラ１３をマイクロコンピユー
タ等で構成する場合はこの場合はこのフロー図に
従えばよい。

実施例では、選択スイツチを設けて風呂の給湯
が必要な時にだけ給湯量の制御動作をする事によ
り、風呂の給湯以外の場合は通常の給湯機として
従来通りの使用が可能である。また選択スイツチ
と連動して、風呂給湯時は自動的に定められた給
湯温度に設定を切替える構成とすることにより、
通常の給湯機として任意の湯温で使用していても
風呂に給湯する場合は設定温度を手動で調整する
必要は全くない。

さらに水流センサにより水流の有無の検出も兼
ねる構成とし、水流がない時に燃焼を停止し、水
流が発生した時に燃焼開始する構成とし、流量制
御回路使用の有無に関係なく、給湯機の使用時は
蛇口の開閉のみで自動的にバーナの点火消火が行
なえる。

発明の効果 以上説明したように本発明の給湯装置は次に示
すような効果を有する。

(1) 選択スイツチを動作させれば流量制御回路を
駆動できるので、例えば風呂の浴槽への給湯の
時だけその浴槽に必要な給湯量で自動的に給湯
を停止すると同時に給湯機の燃焼も停止させる
ことができる。また、選択スイツチを動作させ
なければ、通常の給湯機として必要な温度のお
湯を必要な量だけ給湯できる。このように選択
スイツチのみで自由に機能を選択でき、操作が
簡単な上に、浴槽の湯を溢れさせることもなく
なり、安全で省エネルギーである。

(2) 選択スイツチにより、一定給湯量で自動停止
機能を動作する流量制御回路を駆動するととも
に予め定められた固定の温度に給湯温度を切り
替える切替回路を設けた構成としているので、
選択スイツチを動作させる毎に設定温度を修正
する必要がなく、誰でも失敗なく操作可能であ
る。

(3) 給湯量設定部を設け、給湯停止する湯量を使
用者が設定可能な構成であるために、家庭毎に
浴槽の大きさや、貯湯パターン（高温で小量注
湯する、あるいは低温でいつぱい注湯する等）
に合わせて最適な設定が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明する給湯装置
のシステム図、第２図はコントローラの動作を説
明するブロツク図、第３図は給湯装置の動作を示
す特性図、第４図，第５図，第６図は水量センサ
の構成例を示す構成図、第７図は具体的な制御回
路図、第８図はその動作説明図、第９図はコント
ローラ動作を説明するフロー図、第１０図は従来
の水量制御用のアタツチメントを示す図である。 ６……水量センサ、７……熱交換器、８……水
バルブ、１０……制御弁（燃料制御弁）、１１…
…バーナ、１４……温度センサ、１５……湯温可
変設定器、１６……選択スイツチ、１７……燃焼
量制御回路、１８……流量制御回路、２２……給
湯量設定部、２４……接点（切替回路）、２５…
…湯温固定設定器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃料を燃焼するバーナと、このバーナにより
   水を加熱する熱交換器と、この熱交換器からの出
   湯温度を可変する湯温可変設定器および出湯温度
   を予め定められた温度に固定する湯温固定設定器
   と、前記熱交換器からの出湯温度を検出する温度
   センサと、前記熱交換器を流通する水量を検出す
   る水量センサと、この水量センサの水流信号で動
   作し、かつ前記温度センサの信号を検出し、前記
   湯温可変設定器の設定値あるいは前記湯温固定設
   定器の設定値になるようにバーナの燃焼量を制御
   する燃料制御弁を駆動する燃焼量制御回路と、選
   択スイツチと、この選択スイツチに駆動された
   時、前記水量センサの信号をカウントし、その積
   算値が給湯量設定部により予め設定された給湯量
   に達したことを検出して給湯を停止する水バルブ
   を駆動する流量制御回路と、前記選択スイツチを
   動作させた時に、前記燃焼量制御回路の給湯設定
   温度を予め定められた温度に固定する湯温固定設
   定器に切替える切替回路を備えた給湯装置。