JPH02187558A - 瞬間湯沸器の給湯制御方法 - 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） 本発明は瞬間湯沸器の給湯制御方法に関するものである
。

（従来の技術） 例えば第６図に示すように、従来の瞬間湯沸器では、給
水部ａを経て供給された水は、全て熱交換器すを通り、
そこでバーナＣにより加熱されて出湯部ｄから出湯する
ように給湯機構を構成している。かかる給湯機構に於け
る湯温の調節は、例えば熱交換器すの上、下流側に設け
たサーミスタｅ、ｅ’と、適所に設けた流量センサｆ等
からの信号に基づき、バーナＣへの燃料ガスの供給量を
比例制御弁ｇにより調節して行っている。即ちバーナＣ
にはサーミスタｅにより検知した水の温度と、出湯部ｄ
から出湯させる所望の設定温度と、流量センサｆにより
検知した水の量との関係から、まず適正と思われるガス
量を比例制御弁ｇにより供給し、しかる後、サーミスタ
ｅ′により検知した実際の湯温と、前記設定温度とを比
較し、その差がなくなるように比例制御弁ｇをフィード
バック制御してガス量を増減している。尚、符号りは設
定温度が高温の時に流量過多による湯温低下を防止する
ための流量調節弁である。

（発明が解決しようとする課題） 以上の構成では、供給ガス量が変化することによる湯温
の変化が、熱交換器すからサーミスタｅ′に伝わるまで
に、配管内流速に応じた時間遅れが生じるので、制御の
応答性が比較的悪く、出湯温度が設定温度となるまでに
比較的時間がかかる。

この時間遅れは、配管内流速を速くすれば短くすること
ができるが、こうすると今度は配管に腐食の一種である
潰食、または摩耗腐食とよばれる現象が生じ易くなり、
耐久性が悪化する。そして、これを防止するべく配管内
流速を遅くするためには、配管径を太くしなければなら
ないが、こうすると今度は前記時間遅れが、より長くな
ってしまう。

本発明は、以上の二律背反的な課題を解決することを目
的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の構成を実施例に対応する第１図〜第５図に基づ
いて説明すると、まず特許請求の範囲第１項記載の給湯
制御方法は、湯沸器１の熱交換器２を通る湯系統Ｈと並
列に、該熱交換器２の上流側で分岐し、下流側で合流さ
せる水系統Ｃを設け、該水系統Ｃと湯系統Ｈは合計流量
を変化させずに流量比率を調節可能な混合弁３を介して
合流させる構成とすると共に、該混合弁３の下流側近傍
と、前記熱交換器２の下流側の湯系統Ｈの夫々に温度検
出手段４．５を設け、制御手段６により、前記湯系統Ｈ
の湯温を、出湯湯温の設定値よりも高い温度とするよう
に前記湯系統Ｈの温度検出手段５で検出した湯温に基づ
いて前記熱交換器２加熱用のバーナ７の燃焼量をフィー
ドバック制御すると共に、前記混合弁３を、その下流側
の温度検出手段４で検出した出湯湯温と、その設定値に
基づいてフィードバック制御して流量比率を変化させて
湯温を制御する構成とし、前記制御手段６は、少出湯量
時に於いて湯系統Ｈの流量が所定量以下とならないよう
に該湯系統Ｈの湯温の設定値を低下させるものである。

また、第２項記載の給湯制御方法は、第１項記載の制御
方法に於いて、制御手段６は、出湯量に応じて前記湯系
統Ｈの湯温の設定値を変化させるものである。

また第３項記載の制御方法は、第１項記載の制御方法に
於いて、制御手段６は、湯系統Ｈの流量に応じて該湯系
統Ｈの湯温の設定値を変化させるものである。

また第４項記載の制御方法は、第１項、第２項または第
３項記載の制御方法に於いて、制御手段６は湯系統Ｈの
湯温の設定値を漸次連続的に変化させるものである。

また第５項記載の制御方法は、第１項、第２項または第
３項記載の制御方法に於いて、制御手段６は湯系統Ｈの
湯温の設定値を段階的に変化させるものである。

（作用及び実施例） 本発明の作用を図示の実施例について以下に説明する。

即ち、本発明の方法に於いては、給水部８を経て供給さ
れた水は、共通系統９を通って分峡部１０に至り、一部
は湯系統Ｈ１残りは水系統Ｃに流れる。湯系統Ｈに流れ
た水は熱交換器２に於いてバーナ７により加熱され、湯
となって混合弁３の湯入力側Ｕに至ると共に、水系統Ｃ
に流れた水はそのまま水入力側Ｖに至り、これらが合流
、混合して共通出力側Ｗから共通系統１１を流れて出湯
部１２から出湯する。かかる際、制御手段６は、温度検
出手段５で検出した湯温に基づき、湯系統Ｈの湯温を、
出湯湯温、即ち合流後の湯温の設定値よりも高い温度と
するように前記バーナ７の燃焼量をフィードバック制御
する。即ち、制御手段６は、温度検出手段５で検出する
湯系統Ｈの湯温を、その目標たる設定値に近づけるよう
に燃料ガスの比例制御弁１３等を制御して燃焼量を制御
する。かかるフィードバック制御は、フィードフォワー
ド制御を伴って行って良いことは勿論である。

以上のフィードバック制御により湯系統Ｈの湯温を、出
湯湯温の設定値よりも高い温度とすると共に、温度検出
手段４で検出した出湯湯温をその目標たる設定値に近づ
けるように混合弁３をフィードバック制御し、その流量
比率を変化させて湯温を制御する。即ち、出湯湯温の設
定を高くした場合には、湯系統Ｈを経る水の流量比率が
、より高くなるように混合弁を制御して出湯湯温を上昇
させ、逆に出湯湯温の設定を低くした場合には、水系統
Ｃを経る水の流量比率が、より高くなるように混合弁３
を制御して出湯湯温を低下させることができる。例えば
、給水部８から供給された水の温度（給水温度）が１５
℃で、湯系統Ｈの湯温か６５℃となるように制御してい
る場合に於いて、４０℃の出湯湯温を得るためには、湯
系統Ｈと水系統Ｃの流量比率を１＝１とするように混合
弁３を調節すれば良く、そして出湯湯温を４０℃よりも
高い値に設定すると湯系統Ｈの流量比率が高くなり、ま
たそれよりも低い値に設定すると水系統Ｈの流量比率が
高くなる。湯系統Ｈの湯温の設定値は、最も使用顛度の
高い出湯湯温（４０℃前後）の設定に於いて、混合弁３
の流量比率が１：１程度となるようにすれば、かかる湯
温４０℃近傍の出湯湯温の制御を最も制御性が良い状態
で行うことができ、またその調節を精度良くきめ細かに
行うことができる。このような制御をより適切に行うた
めに、湯系統Ｈの湯温の設定値は、給水温度に応じて変
更すれば良い。例えば、出湯湯温か４０℃に於いて、給
水温度が１５℃から５℃に低下した場合には、湯系統Ｈ
の湯温の設定値を６５℃から７５℃に上昇すれば、前記
流量比率をｌ：１に維持することができる。かかる湯系
統Ｈの湯温の設定値は、給水温度の変化に応じて漸次連
続的に変更するようにしても良いし、段階的に変更する
ようにしても良い。勿論混合弁３の流量比率を広い範囲
で変化させることを許容すれば、湯系統Ｈの湯温の設定
値を、給水温度にかかわらず常時一定とする制御を行う
こともできる。

以上説明したように、本発明に於いて、出湯湯温は、こ
のように混合弁３の下流側、即ち共通出力側Ｗの近傍に
設けた温度検出手段４で検出してフィードバック制御に
より制御を行うので、制御の遅れ時間が小さく、従って
ハンチングが発生し難く、安定した湯温制御を行うこと
ができると共に、混合弁３は水系統Ｃと湯系統Ｈの合計
流量を変化させずに流量比率を調節可能であるので、制
御に際して流量が変化せず、湯温制御が容易である。ま
た熱交換器２には、出湯する湯量の全てに対応する水が
流れるのではなく、その一部は該熱交換器２をバイパス
して水系統Ｃ側に流れるので、全てが熱交換器２に流れ
る従来のものと比較して、同じ熱交換器、出湯量であれ
ば熱交換器２を通過する水の流速を遅くすることができ
、潰食が発生しに（くなる。逆に同じ流速の条件であれ
ば出湯量を増大することができる。

次に、所望の出湯湯温で出湯している状態に於いて、出
湯口を絞る等して出湯量を減少させると、これに伴って
夫々の系統Ｈ，Ｃに流れる流量も減少する。水系統Ｃ側
の流量の低下は問題とならないが、湯系統Ｈ側の流量の
大幅の低下は、場合によっては熱交換器２に於ける突発
的な沸騰等を引き起こす等の危険性を生じる。従ってか
かる危険性を解消するために、制御手段６には、流量検
出手段１４で検出した湯系統Ｈの流量が所定流量以下の
場合にバーナ７の燃焼を行わせない安全のための制御手
順を構成する。かかる制御手順に於ける所定流量は、少
な過ぎると流量検出手段１４の検出誤差が無視できなく
なるので、ある程度以上は必要であり、このためかかる
安全のための制御手順のために、出湯量の最小限度が生
じ、このため大出湯量の場合と同様な制御を行うと、水
が湯系統Ｈと水系統Ｃとに分かれて流れる本発明に於い
ては、前記出湯量の最小限度が前述した従来のものより
も大きくなってしまうという不都合が生じる。

そこで、本発明は、制御手段６に、少出湯量時に於いて
湯系統Ｈの湯温の設定値を低下させる制御手段を構成す
る。このように湯系統Ｈの湯温の設定値を低下させると
、同じ出湯湯温を得るために必要な湯系統Ｈ側の流量比
率が大きくなるので、前記出湯量の最少限度を低下させ
ることができる。

例えば前述した条件、出湯湯温の設定値４０℃、給水温
度１５℃及び湯系統Ｈの湯温の設定値６５℃に於いて、
６１／分の出湯を行っている場合には、湯系統Ｈ１水系
統Ｃの双方共に３１／分の流量があり、ここで出湯量を
３１７分に減少すると、双方共に１．５１７分となる。

また、湯系統Ｈの湯温の設定値を４５℃に低下すると、
出湯量３７？／分に於いては、湯系統２．５１／分、水
系統０．５１／分の流量となる。このため、前述した安
全のための制御手順に於ける所定流量を例えば２．５１
！／分（点火時）、２．Ｏｎ！／分（消火時）とすると
、前者の場合には、出湯量を６１７分から３１／分に減
少していく途中に於いてバーナ７が消火してしまうのに
対して、後者の場合には３１！／分に減少しても消火し
ない。

従って、後者のように所望の最少限度以上の出湯量に於
いて、湯系統Ｈの流量が前記安全のための制御手段の所
定流量よりも多（なるように湯系統Ｈの湯温の設定値を
低下させればバーナ７の消火による給湯停止を防止する
ことができる。そして、出湯量が再び多くなった場合に
は該設定値を元の状態に戻して再び適切な流量比率に於
ける制御を行うことができる。

以上のように湯系統Ｈの湯温の設定値を変化させるため
に、制御手段６には、出湯量を検出し、かかる出湯量に
応じて、該湯温の設定値を変化させる制御手段を構成し
ても良いし、湯系統Ｈの流量に応じて該湯温の設定値を
変化させる制御手段を構成しても良い。前者の手順に於
いては、出湯量は、湯系統Ｈの流量検出手段１４と共に
水系統Ｃに流量検出手段１５を設けて、これらの和によ
り検出することもできるし、共通系統９．１１の適所に
設けた流量検出手段１６により検出することもできる。

また、湯系統Ｈの湯温の設定値の変化は、漸次連続的に
行っても良いし、段階的に行っても良い。

第４図（ａ）、　（ｂ）は、出湯量に応じて湯系統Ｈの
湯温の設定値を変化させる実施例を表わしたもので、こ
の実施例に於いては、出湯量６１７分を境界値とし、こ
の境界値以下の出湯量に於いて、湯系統Ｈの湯温の設定
値を変化させるようにしている。

また＋８）、　（ｂｌは、夫々湯温の設定値の変化を漸
次連続的に、段階的に行うものである。第４図（ａ）に
示すように、湯系統Ｈの湯温の設定値を漸次連続的に変
化させる方法においては、混合弁３の流量比率の変化も
漸次であるので、第５図（ａｌに示すように前記境界値
の前後に於ける各系統Ｈ，Ｃの流量の大幅な変化がな（
、また第４図（ｂ）に示すように湯系統Ｈの湯温の設定
値の変化を段階的に行う方法に於いては、境界値の前後
に於ける混合弁３の流量比率の変化が大きく、夫々の系
統Ｈ，Ｃの流量が大きく変化するが、制御は容易である
。以上の方法に於いて、境界値は適宜の温度に設定する
ことができるし、後者の方法に於いては境界値を複数個
所設定して多段階に変化させることができ、この場合に
は各段階に於ける混合弁３の流量比率の変化を小さくす
ることができる。

次に、混合弁３の具体例を説明すると、第２図及び第３
図に示した混合弁３は、湯入力側Ｕ及び水入方何Ｖの流
路と、共通出力側Ｗの流路間に、モータ１７等で回動す
る弁体１８を設け、該弁体１８は湯入力側Ｕ又は水入方
何Ｖの一方側の流路を開とする回動方向が、他方向側の
流路を閉とする方向であるように配置して構成したもの
である。

かかる構成に於いて、第３図（ａ）は湯系統Ｈと水系統
Ｃ側の流量が等しい状態、第３図（ｂ）、　（Ｃ）は夫
々水系統Ｃ側、湯系統Ｈ側の流量の方が他系統側よりも
多い状態を表わしている。かかる構成に於いては、弁体
１８及び湯入方何Ｕ、水入力側Ｖの流路を適宜に設計す
ることにより、流量比率を変化させても合計量が変化し
ないように容易に構成することができる。尚、図に於い
て、符号１９は水温検出手段、２０は水カバナ、２１は
高温設定時の流量過多による湯温の低下を防止するため
の流量制御弁である。

（発明の効果） 本発明は以上の通り、湯沸器の熱交換器を通る湯系統と
並列に、該熱交換器の上流側で分岐し、下流側で合流さ
せる水系統を設け、該水系統と湯系統は合計流量を変化
させずに流量比率を調節可能な混合弁を介して合流させ
る構成とすると共に、該混合弁の下流側近傍と、−前記
熱交換器の下流側の湯系統の夫々に温度検出手段を設け
、制御手段により、前記場系統の湯温を、出湯湯温の設
定値よりも高い温度とするように前記湯系統の温度検出
手段で検出した湯温に基づいて前記熱交換器加熱用のバ
ーナの燃焼量をフィードバック制御すると共に、前記混
合弁を、その下流側の温度検出手段で検出した出湯湯温
と、その設定値に基づいてフィードバック制御して流量
比率を変化させて湯温を制御する構成としたので、制御
の遅れ時間が小さく、従ってハンチングが発生し難く、
安定した湯温制御を行うことができると共に、熱交換器
には、出湯する湯量の全てに対応する水が流れるのでは
なく、その半分は該熱交換器をバイパスして水系統側に
流れるので、全てが熱交換器に流れる従来のものと比較
して、同じ熱交換器、出湯量であれば熱交換器を通過す
る水の流速を遅くすることができ、潰食が発生しにくく
なると共に、同じ流速の条件であれば出湯量を増大する
ことができるという効果がある。殊に、本発明は、以上
の制御動作に於いて、出湯量または湯系統の流量に応じ
て、該系統の湯温の設定値を変化させるようにし、即ち
、湯系統の流量が所定量以下にならないように該湯系統
の湯温の設定値を低下させるようにして、同じ出湯湯温
を得るために必要な湯系統例の流量比率を大きくしたの
で、湯系統の流量の最小限度を設定する安全のための制
御手順により決定される出湯量の最少限度を低下させる
ことができ、以て出湯量を減少していった場合のバーナ
の消火による出湯の停止等の不都合を防止できるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の実施例に対応するもので、第
１図は全体構成の系統説明図、第２図は混合弁の一例を
表わした説明的断面図、第３図（ａ）。 （ｂ）、　（Ｃ）は混合弁の動作を表わした第２図のＸ
−Ｘ線説明的断面図、第４図（ａ）、　（ｂｌは制御動
作を表わしたグラフ、第５図（ａ）、　（ｂ）は第４図
（ａ）、　（ｂ）の制御動作による各系統の流量変化を
表わしたグラフ、第６図は従来例の系統説明図である。 符号Ｈ・・・湯系統、Ｃ・・・水系統、ｌ・・・湯沸器
、２・・・熱交換器、３・・・混合弁、４，５．１９・
・・温度検出手段、６・・・制御手段、７・・・バーナ
、８・・・給水部、９，１１・・・共通系統、ｌＯ・・
・分岐部、１２・・・出湯部、１３・・・比例制御弁、
１４，１５゜１６・・・流量検出手段、１７・・・モー
タ、１８・・・弁体、２０・・・水ガバナ、２１・・・
流量制御弁。 第８図（ａ） 峙 第４図（ａ） 品渦量（Ｉ／＃） 第４図（ｂ） 出湯ＩＩ（シ介）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）湯沸器の熱交換器を通る湯系統と並列に、該熱交
   換器の上流側で分岐し、下流側で合流させる水系統を設
   け、該水系統と湯系統は合計流量を変化させずに流量比
   率を調節可能な混合弁を介して合流させる構成とすると
   共に、該混合弁の下流側近傍と、前記熱交換器の下流側
   の湯系統の夫々に温度検出手段を設け、制御手段により
   、前記湯系統の湯温を、出湯湯温の設定値よりも高い温
   度とするように前記湯系統の温度検出手段で検出した湯
   温に基づいて前記熱交換器加熱用のバーナの燃焼量をフ
   ィードバック制御すると共に、前記混合弁を、その下流
   側の温度検出手段で検出した出湯湯温と、その設定値に
   基づいてフィードバック制御して流量比率を変化させて
   湯温を制御する構成とし、前記制御手段は、少出湯量時
   に於いて湯系統の流量が所定量以下とならないように該
   湯系統の湯温の設定値を低下させることを特徴とする瞬
   間湯沸器の給湯制御方法
2. （２）第１項記載の制御方法に於いて、制御手段は、出
   湯量に応じて前記湯系統の湯温の設定値を変化させるこ
   とを特徴とする瞬間湯沸器の給湯制御方法
3. （３）第１項記載の制御方法に於いて、制御手段は、湯
   系統の流量に応じて該湯系統の湯温の設定値を変化させ
   ることを特徴とする瞬間湯沸器の給湯制御方法
4. （４）第１項、第２項または第３項記載の制御方法に於
   いて、制御手段は湯系統の湯温の設定値を漸次連続的に
   変化させることを特徴とする瞬間湯沸器の給湯制御方法
5. （５）第１項、第２項または第３項記載の制御方法にお
   いて、制御手段は湯系統の湯温の設定値を段階的に変化
   させることを特徴とする瞬間湯沸器の給湯制御方法