前記事のとおり電気温水器は頻繁に「出したり止めたり」を繰り返す洗車に使いますので、保温タンクにお湯をためポンプでホースに送ります。
そのため保温タンクの水位をコントロールする仕組みを作ります。
今回の記事は、保温タンクの水位制御についての記録です。
水位制御は電気回路で
「水位を保つ」と言えばトイレのタンクのボールタップが頭に浮かびます。 簡単なしくみで満タンをキープしてくれます。
水位を保つだけならボールタップで十分ですが、ボールタップですと満水位からちょっと下がると弁が開きちょろちょろと水が流れ始めてしまいます。
これでは水流不足で電気温水器がオンにならず冷水がちょろちょろと保温タンクに流入してしまいます。
また、ボールタップは水位が下がった分だけ弁が開くので頻繁に電気温水器がオンオフすることになりそうです。
目指すのは「保温タンク満タンで電気温水器停止⇒半分減ったら電気温水器オン」という制御です。
そこで「水位センサーを使って電磁バルブをＯＮ・ＯＦＦさせる」という結論になりました。
他にもっと簡単な方法はあったのかな・・・と思いつつ先に進みます。
格安水位センサーですがいい動作をしてくれます
使う水位センサーはこちら。 Amazonで１０００円ほどで販売されていました。
なんのために購入したかも忘れて放置されていた回路です。
基板のみの販売でセンサー線は付属されていませんので自分で準備します。 センサー線は被覆のある電線なら何でもＯＫ。
写真左の１～３の端子にリード線を付けて、リード線先端の被覆を５ｍｍ程度剥いておきます。 これが電極になります。
（電源が１２ｖの場合、端子１＝０ｖ、端子２＝５ｖ、端子３＝１０ｖが出力されていました。）
リード線先端をタンクの任意の位置に固定します。
例：端子１を底部付近、端子２を中央付近、端子３を満水位に固定。
水位センサーの動作
この水位センサーと電磁バルブを使って次のように動作させます。
①電源投入後、タンクが空で各端子間の通電がないとリレーはONになります。⇒ 電磁バルブが開き温水が流入していきます。
②水位が上昇し「端子１～端子２に通電あり」になってもリレーはＯＮのままです。⇒ 端子３を目指して水位は上昇し続けます。
③水位がさらに上昇して端子１～端子２～端子３が通電するとリレーＯＦＦになります。⇒ 電磁バルブが閉じお湯の流入が止まります。
これで温水の使用準備完了です。
④温水を使用し水位が下がると端子２～端子３の通電がなくなりますが、リレーはＯＮにはなりません。
⑤水位が端子２より下になり端子１～端子２の通電がなくなるとようやくリレーがＯＮになります。⇒ 電磁バルブが開き温水が流入してきます。
このように端子３でリレーオフ、端子２でリレーオンを繰り返してくれますので、端子２～端子３の位置を調整することで電磁バルブのＯＮ・ＯＦＦの頻度を調整できます。
これは便利な回路ですね。 私の用途にぴったりです。世間ではこのようなタンク（水位コントロール）の使い方が多いのでしょうか。
こんな便利な完成基板が1000円で入手可能とは感謝でございます。
ポンプも水位センサーで制御
ポンプもこの水位センサー回路を使って制御することにします。
目的は「電源投入後お湯が保温タンクに貯まるまでポンプへの電流をカットする」ためです。 これにより次の状態を回避します。
①ポンプはポンプ自体に内蔵の圧力スイッチでＯＮ・ＯＦＦされるタイプのため、電源投入後、ポンプは即オンになりポンプ下流の圧力が上がるまでポンプか稼働してしまいます。
②電源投入後は保温タンクは空なのでポンプは空回りしてしまいます。
③電源投入後すぐにお湯が作られますが、ちょろちょろと入流量は少なく「ポンプの吐出量の方が大」なので、吸い込み口から空気を巻き込みながらお湯がポンプ⇒ホースリールへ送られてしまいます。
これら①～③を防ぐため水位センサー回路を使います。
先の説明のとおり電源投入後リレーはＯＮとなりますが、リレーのＮ・Ｃ端子（ノーマルコネクト）側にポンプに接続すればリレーＯＮ時にオープン＝接続が切れることになります。
よって電源投入後「水位が端子３（満水位）に達するまでリレーはＯＮのまま」なのでポンプへの接続が切れた状態が保たれます。
電気温水器の制御回路
水位センサーの動作説明を長々としてしまいましたが・・・電気温水器の配線はこんな感じです。
回路図の「黒線＆灰色線」は１００v系統、「ピンク線」は２００ｖ系統です。
使用する電気温水器は２００ｖ、６０００w仕様とかなりの大電流を要しますので、制御の１００Ｖ系と加熱の２００Ｖ系が混在する回路となっております。
初めて１００v＆２００v混在回路を作るのでちょっと緊張～。 怖いです。
２００ｖを直接スイッチでオンオフしたくないので大き目のリレーを用意しました。
右の小さいリレーがパワーリレーとして販売されているモノです。内部の線の太さが全然違いますね。
パワーリレーで検索すると、Amazonやモノタロウで検索しても許容電流が「２００ｖ、１０Ａ」程度のモノばかりヒットし「２００ｖ、３０Ａ」のリレーを見つけるに難儀しました。
ようやく見つけて嬉しかったので紹介しておきます。 Amazonで１５００円ほどで大きい割にお安いですね。
センサー部分がちょと複雑なのは
端子がたくさんありますが、これは「タンク満タンをキープするパターン」と「タンク半分をキープするパターン」を使い分けるためです。
実際使ってみないと分からないので水位を切替られるようにしたのですが・・・、おそらく何度か洗車すれば「タンクを満タンにする必要があるか」「半分くらいで十分か」が分かり切替することは無くなることでしょう。
またまた「こうだったらいいな～」と余計な機能を付けて時間をかけております。（笑）
美しい配線はムズカシイ
毎度のことですが、「簡単なしくみ、動き」の回路でも実際配線してみるとゴチャゴチャになってしまうんですよね。 現在作成中の様子です。
写真に撮っておいても「どういう回路になっているか」は本人でも判別できません。（笑）
自分で配線しながら「簡単な制御なのになんでこんなにごちゃごちゃなんだ・・・？」と思っております。