JPH0160748B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はガス瞬間式給湯機、特に給湯不使用時
配管内の水を設定温度に保温しておくタイプの給
湯機に関する。

（発明の背景） 従来のガス給湯機は給湯管路末端に設けた給湯
器具、例えば湯水混合栓の湯側を開くことにより
給水管路から供給される水は初めて熱交換器へ流
動し、ここで加熱されそのまま給湯管路を介して
給湯器具の湯側へ流れるようになつている。

従つて、上記従来の給湯機では、湯使用が前回
の使用から時間がたつている場合には管路中の水
が冷えており、水栓の湯側を開いても湯の立上り
時間や、熱交換器を出た湯が給湯管路を通つて水
栓まで流動してくる時間等があり、すぐには湯が
出てこないという不便や、湯がでてくるまでの間
に水栓から吐出される水が捨てられる等の不都
合、不経済がある。

また、湯の使用を停止した後、再使用するまで
の時間が短かい場合には、前回の使用停止後熱交
換器の温度が上がり、再使用開始時湯温が急激に
上昇し、最初熱い湯がでる後沸きの問題がある。

そこで、出湯時以外には配管内の水を循環流動
させて冷めないようなバーナーで加熱しておくこ
とが考えられる。

しかし乍ら、従来のガス量により湯温を制御す
る方式ではバーナーの構造上制御できる最小号数
が最大号数の1/4乃至1/5に限定されるため、単に
熱交換器を通る循環流路を作つて循環水を加熱す
るようにしても種々の問題が生じる。

即ち、仮に循環（ポンプ）流量：２／分、保
温設定温度：60℃、循環水温度55℃の条件で、最
小号数４号（100Kcal／分）のバーナーにより比
例制御した場合、バーナーを最小能力で連続燃焼
させると、 100（Kcal／分）／２（／分） となる。

即ち循環水温度は50℃上昇するため100℃以上
となり突沸が起こる。

また、最小号数が限定されるため、保温設定温
度と循環水温度の差がある程度大きくないとバー
ナーに着火せず、しかも一旦着火すると湯温の温
度上昇が大きいので、湯温のハンチングが大きく
なる。

そこで、本願出願人は給水管路、熱交換器、給
湯管路、戻り管路からなる環状の管路を流動する
循環水を加熱するバーナーを、燃焼と消火を繰返
し、その燃焼時間と消火時間の比により熱量を制
御するように構成したガス瞬間式給湯機を既に出
願した。（昭和59年10月４日付特許願(3)） 一方、保温のために水を循環流動させる場合、
循環水は流量が大きいと放熱が大きく、流量が小
さいと保温制御が難しいという問題がある。

そのために配管の如何にかかわりなく、放熱が
小さく、保温制御も行い易い適当な流量、例えば
２／分に制御することが望ましい。

そこで、環状の管路の適所に水量バルブを設け
ておき、該水量バルブを絞ることにより一定の流
量に制御することが考えられるが、この水量バル
ブを環状管路中の給湯管路に設けたとき（給湯機
が能力オーバーになつたとき流量を絞つて能力範
囲内に収めるようにするため給湯管路に水量バル
ブを設けたものがあるので、これを利用すること
が考えられる）など、水量バルブを絞ると保温運
転から給湯に換えたとき、給湯機の能力範囲内で
はあつても給湯量が制御されてしまうという問題
が生じる。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明が解決しようとする問題点は本願出願人
による昭和59年10月４日付特許出願を更に発展さ
せ非給湯時給水管路、熱交換器、給湯管路、戻り
管路からなる環状の管路を流動する循環水を保温
のために加熱するバーナーを、燃焼と消火を繰返
し、その燃焼時間と消火時間の比により熱量を制
御するように構成したガス瞬間式給湯機におい
て、給湯時に影響を及ぼさずに循環水の流量を所
定の一定流量に制御することである。

（問題を解決するための手段） 上記問題を解決するために本発明が講ずる技術
的手段は、給湯管路中途部と、給水管路とをポン
プを備えた戻り管路で連絡し、給湯不使用時、給
水管路、熱交換器、給湯管路、戻り管路で構成さ
れる環状の管路に水を循環流動させると共にバー
ナーを間歇的に燃焼させ、環状管路に設けた水量
センサー及び温度センサーが夫々検出する循環水
流量、循環水温度と予め設定された設定温度等の
所定要素により循環水を設定温度に保温維持する
のに要する必要熱量を演算してその値に応じ上記
バーナーの着火時間の比を制御すると共に上記水
量センサーが検出した流量と予め設定した目標流
量に基づいてポンプを電気的に制御するものであ
る。

（作用） 而して、水量センサーが検出した循環水の実流
量と、予め設定した目標流量を比較し、それに応
じてポンプの吐出量が可変し、循環水の流量が目
標流量に一致する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明す
る。

図中Ａは給湯機で、ガス配管９を介して供給さ
れるガスがバーナー６で燃焼し、給水管路２を介
して供給される水が熱交換器５で加熱され、給湯
管路１を経て湯水混合栓等、給湯器具１０へ流れ
るようになつている。

上記ガス配管９には上流側から順次、元電磁弁
１１、電磁弁１２、ガバナー１３を設ける。

一方、給水管路２には上流側から順次、水量セ
ンサー７及び入水温センサー１４を、給湯管路１
には出湯温センサー８を夫々設ける。

また、上記給湯管路１はその中途部、望ましく
は給湯器具１０の近くから戻り管路４を分岐し、
該戻り管路４の他端を水量センサー７の手前にお
いて給水管路２に接続する。従つて、給水管路２
から熱交換器５、給湯管路１及び戻り管路４を経
て給水管路２に戻る管状の管ａが形成される。

戻り管路４にはポンプ３を設ける。

ガス配管９の元電磁弁１１、電磁弁１２、給水
管路２の水量センサー７、入水温センサー１４、
給湯管路１の出湯温センサー８及び戻り管路４の
ポンプ３は夫々制御基板１５に電気的に接続し、
水量センサー７は給水管路２を流れる水の量を検
出して、入水温センサー１４は熱交換器５への入
水温度を検出して、また出湯温センサー８は熱交
換器５からの出湯温度を検出して夫々信号を制御
基板１５へ送る。

制御基板１５は、給湯機Ａの機台内又はコント
ロールボツクス１６内に配備して、コントロール
ボツクス１６の運転スイツチ１７の「ON」操作
により元電磁弁１１とポンプ３に信号を送つて元
電磁弁１１を開弁させ、同時にポンプ３を作動さ
せると共に水量センサー７、入水温センサー１
４、出湯温センサー８からの信号を受けて、給水
管路２から熱交換器５へ流入する水をコントロー
ルボツクス１７の温度設定部１８で設定した設定
温度に加熱するのに要する必要熱量を演算し、こ
の必要熱量に応じたパルス間隔でパルス信号を電
磁弁１２に送るように構成する。

電磁弁１２は上記パルス信号を受け、そのパル
スの長さと間隔に応じて開閉を繰返す。

即ち、バーナー６はパルス信号のパルスの長さ
と間隔に応じて間歇的に燃焼する。

尚、図示してはいないが、バーナー６の近傍に
は上記電磁弁１２の開弁に同期して放電するイグ
ナイター、または運転スイツチ１７の「ON」作
動により着火し、「OFF」作動により消火する種
火用のパイロツトバーナーが設けられるのは云う
までもない。

また、上記制御基板１５は水量センサー７から
の信号を受け、水量センサー７が検出した流量と
予め設定した目標流量に基づいてポンプ３を電気
的に位相制御するように構成する。

位相制御とは第２図に見られる商用交流電源
（60Hzあるいは50Hz）の曲線（サインカーブ）の
１周期毎のある部分を第３図のようにカツトし
て、そのカツト割合によつてポンプの回転数を増
減させるものである。

而して本願においては、あるカツト割合、例へ
ば第３図のようにきめてその時の流量を２／分
としておき、水量センサー７が検出した実流量の
値が目標流量の値より大きいときにはカツト割合
を大きくしてポンプ３の回転数を落とし、実流量
の値が目標流量の値より小さいときにはカツト割
合を小さくしてポンプ３の回転数を増加して、ポ
ンプ３の吐出量を常に一定の目標流量に制御す
る。

上記目標流量は、大き過ぎて放熱が多くなつた
り小さ過ぎて温度制御が困難になることがないよ
うな最適の流量に設定する。

上記目標流量は一般的には２／分程度とする
のが望ましい。

そして、この程度の流量であれば給湯時にポン
プが作動していても給湯管路１を流れる湯を戻り
管路４へ引き込み、給湯器具１０への湯の供給を
妨げることがない。

従つて、ポンプ３は給湯器具１０からの出湯の
有無に係りなく、給湯機Ａが運転状態にある間、
連続して作動させておくことができる。

勿論、上記ポンプ３は給湯器具１０からの出湯
が行なわれていないときのみ作動するようにして
も良い。

而して、先ず給湯器具１０の湯側バルブが閉止
されている状態で、コントロールボツクス１６の
運転スイツチ１７を「ON」にすると、給湯機Ａ
は運転状態になり、元電磁弁１１が開き、同時に
ポンプ３が回転を始める。

そして、出湯温センサー８が該部の水温が設定
温度になつていないのを検知し、電磁弁１２が開
閉を繰返してバーナー６が間歇燃焼を始める。

従つて、配管中の水はポンプ３の作動により給
水管路２から、熱交換器５、給湯管路１、戻り管
路４を経て給水管路２の水量センサー７の手前に
戻るように循環流動し、熱交換器５通過時に加熱
される。

この際、上記循環流動する循環水の流量は制御
基板１５により目標流路と流量センサー７が検出
した実流量に基づきポンプ３を電気的に位相制御
して目標流量、例えば２／分に制御される。

また、バーナー６の間歇燃焼は制御基板１５に
より火の着いている時間と火の消えている時間の
比を上記演算に基づいて制御されるので、循環流
動する水は設定温度まで沸き上げられ、かつ設定
温度に維持される。

次に、給湯器具１０の湯側バルブを開けば、先
ず配管中の既に設定温度まで沸き上げられている
湯が給湯器具１０に供給され、続いて給水管路２
から新たに供給された水が設定温度に加熱されて
供給される。

尚、給湯器具１０による湯の使用時には水量、
入水温度等が、前述の循環流動時、即ち湯の不使
用時とは当然変化するが、それに応じてバーナー
６の間歇燃焼は制御基板１５において演算され引
き続き最適に制御され、確実に設定温度の湯を供
給しつづける。

この際、ポンプ３は作動を継続していても給湯
管路１の湯を戻り管路４に引き込んで、給湯器具
１０に十分な湯が供給されるのを阻害するような
ことはない。

そして、給湯器具１０の湯側バルブを閉止すれ
ば給湯機Ａへの新たな水の供給は停止され、配管
中の湯は再び循環流動しつつ設定温度に維持さ
れ、給湯器具１０の次の使用を持つ。

以上の実施例では循環水の流量を制御するため
に位相制御する方法を用いたが第４図に示すよう
にポンプ印加電圧をON・OFFさせることにより
ポンプの回転数を増減させて流量を制御する
duty制御、又は第５図に示すようにポンプに加
える電圧を変化させてポンプの回転数を増減させ
て流量を制御する電圧制御を用いて流量を制御す
るも任意である。

本発明は上記の構成であるから以下の利点を有
する。

(1) 保温のために配管内の水を循環流動させる管
状の管路に設けた水量センサーが検出した循環
水の実流量と、目標流量に基づいて、給湯管路
から戻り管路に水を引き込んで循環流動せしめ
るポンプを制御するので、配管等の条件の相違
にかかわらず、循環水流量を目標とする一定の
流量に制御することができる。

従つて循環水の流量を配管等の条件にかかわ
らず、放熱が少なく、しかも保温のための温度
制御を行い易い流量に制御することができる。

(2) 配管中の水は常時設定温度にまで沸き上げて
あるので、給湯器具の湯側バルブを開けばすぐ
に湯を使用することができる。

従つて、使用勝手が向上すると共に、従来の
ように湯がでる迄に吐出する水を捨てるような
ことがなく、経済的である。

(3) 湯温の制御を、バーナーを間歇燃焼させ、そ
の燃焼時間と消火時間の比によつて行うので、
消火時間に対する燃焼時間の比を小さくするこ
とによりバーナーの号数を０号に近いところま
で落とすことができ、きわめて小さな熱量で燃
焼することができるをもつて設定温度と循環水
温度の差が極めて小さな場合でもこれを設定温
度に加熱することができる。

従つて突沸等の恐れがなく、湯温のハンチン
グも小さい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すガス瞬間式給
湯機の模式図である。第２図は商用電源の電圧曲
線（サインカーブ）を示す図面である。第３図は
商用電源の１周期毎のある部分を切欠いた電圧曲
線である。第４図は印加電圧をON・OFFさせる
duty制御の電圧線図である。第５図は電圧制御
を示す電圧線図である。 １……給湯管路、２……給水管路、３……ポン
プ、４……戻り管路、５……熱交換器、６……バ
ーナー、７……水量センサー、ａ……環状の管
路、８……温度センサー（出湯温センサー）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 給湯管路中途部と、給水管路とをポンプを備
   えた戻り管路で連絡し、給湯不使用時、給水管
   路、熱交換器、給湯管路、戻り管路で構成される
   環状の管路に水を循環流動させると共にバーナー
   を間歇的に燃焼させ、環状管路に設けた水量セン
   サー及び温度センサーが夫々検出する循環水流
   量、循環水温度と予め設定された設定温度等の所
   定要素により循環水を設定温度に保温維持するの
   に要する必要熱量を演算してその値に応じ上記バ
   ーナーの着火時間の比を制御すると共に上記水量
   センサーが検出した流量と予め設定した目標流量
   に基づいてポンプを制御することを特徴とするガ
   ス瞬間式給湯機。