JPH029263B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は後沸き現象（バーナの間歇使用にお
いて燃焼停止後の保有熱で残留水が加熱昇温して
異常高温湯となり、出湯時に高温湯が吐出する現
象）と前冷え現象（出湯時に高温湯が吐出した直
後に熱交換器が所要温度に上昇安定するまで殆ど
昇温せず、冷水に近い状態で流出する現象）を防
止し、かつ、通水量の調整によりバーナの加熱能
力超過を的確に是正する極めて精度の高い温度制
御を可能とする有効な瞬間湯沸器に関し、給水路
の給水圧自動調整装置の流出側に弁室を連設し
て、第１流量調整弁と第２流量調整弁を備え、ベ
ンチユリーを介する等の構成とし熱交換器への通
水量調整とベンチユリーの後流側より分岐する分
岐路を開閉して分岐路から出湯管へ通じるバイパ
ス路の通水の給断を行うようになし、前記第１流
量調整弁と第２流量調整弁を駆動操作する駆動装
置にて始動位置で第１流量調整弁と第２流量調整
弁を開放状態として給水に備え、出湯初期に熱交
換器とバイパス路とに少量を分配して流すことが
でき、一定時間経過後、分岐路の第２流量調整弁
を閉止し、第１流量調整弁を所定最大開度にで
き、而して湯沸器の加熱最大能力を得ることがで
き、かつバーナの加熱能力超過時には出湯温度を
設定温度に制御すべく第１流量調整弁を貼宜開度
まで絞るようにして、後沸き現象、前冷え現象を
確実に防止し、かつ、能力超過状態を是正して出
湯温度の安定を計ることができるようにした瞬間
湯沸器を提供するにある。

以下にこの発明を図面に示した実施例に基づい
て説明する。

第１図乃至第３図は瞬間ガス湯沸器に適用した
場合を示す。Ａはフインアンドチユーブ式の熱交
換器で、その熱交換器への給水路１に設けた給水
圧自動調整装置Ｄの流出側に弁室２を連設し、該
弁室２に自動ベンチユリー３の流入側を開口させ
ると共に該ベンチユリー３の後流側に設けた分岐
路４を該弁室２に開口させ、又弁室２に出湯管５
へ通じるバイパス路６を開口させ、更に該弁室２
にベンチユリー３の流入側の開度を調節する後記
する第１流量調整弁V₁とバイパス路６の開度を
調節する後記する第２流量調整弁V₂を一体的に
設けたコツク７を備え、該コツク７の一端をサー
ボモータＭの駆動軸８に連結し、該駆動軸８と共
に回転するよう連結されたカム板９でコツク７の
始動位置、第１流量調整弁V₁の最大開度位置お
よび最小開度位置にて二つのスイツチS₁，S₂を
ON、OFF作動させ、そのON、OFF状態の組合
せ信号の相異を検出してそれぞれの位置を検知さ
せる瞬間ガス湯沸器である。実施例では給水圧自
動調整装置Ｄはダイヤフラム式とし、ガバナ式１
０を通つて水入口１１より入る流水圧で作用し、
ダイヤフラムを介して水流スイツチＳをON、
OFFさせる。自動ベンチユリー３は弁体１２を
ばね１３で閉止方向に附勢し、流水量が小のとき
絞りが大となり、流水量が大のとき絞りが小とな
る構造となす。

コツク７の前部には第１流量調整弁V₁を形成
して円周方向に最大通水量を得る円形孔１４とそ
れにより漸次絞つて最小通水量とするテーパ孔１
５を連設し、かつその後部には第２流量調整弁
V₂を形成してかつ分岐路４を開閉する横断面が
半円状の切欠１６を設けてあり、該コツク７の後
端をサーボモータＭの駆動軸８に連結し、該駆動
軸８にはカム板９を備え、カム板９を器体１７の
上下に対向して設けたリミツトスイツチS₁，S₂に
関連させ、それぞれをON、OFF作動する。即ち
始動位置にてカム板９でリミツトスイツチS₁，S₂
を共にON状態となし、かつ第２流量調整弁V₂を
開とする（第３図a₁，a₂に示す）。水流スイツチ
ＳがONして熱交換器Ａを加熱するガスバーナＢ
の着火時にはリミツトスイツチS₂がOFFするま
での一定時間（例えば５秒間）サーボモータＭを
回転駆動してリミツトスイツチS₁，S₂がそれぞれ
ON、OFFとなり、その状態を検出することによ
りその位置に停止させ、該停止位置で第２流量調
整弁V₂の切欠１６を閉じ第１流量調整弁V₁の円
形孔１４は中心部が開口している最大開度となる
（第３図b₁，b₂に示す）。そして後記する燃料調整
弁V₃の開度を大小に変化させて出湯温度を設定
温度に制御する。そこでガスバーナＢの加熱能力
を超過していて出湯温度が設定温度に達しない場
合にはサーボモータＭを正回転させ、第１流量調
整弁V₁の最大流量の円形孔１４より漸次絞るテ
ーパ孔１５を開口させ、所要開度位置で停止して
設定温度に適した流水量を熱交換器へ給水し、更
にガスバーナＢの加熱能力がオーバーしている場
合はサーボモータＭを更に回転し、遂にはリミツ
トスイツチS₁がOFF、リミツトスイツチS₂がON
となる位置で停止し、テーパ孔１５の終端が開口
して第１流量調整弁V₁の最小開度となる（第３
図c₁，c₂に示す）。即ち能力超過時にはサーボモ
ータＭを水量を絞る方向に回転駆動させ設定温度
の範囲に昇温させて出湯温度を設定温度に制御す
る。

なお上記始動位置、熱交換器Ａへの最大通水位
置および最小通水位置を二つのリミツトスイツチ
S₁，S₂のON、OFFの異なる組み合わせ状態で検
出を行つたが、３つのリミツトスイツチを用いて
も良い。

第４図に流量調整弁の始動位置、最大開度位
置、最小開度位置における流水量を実線の点Qa、
Qb、Qcにて示し、第１流量調整弁の流水量、第
２流量調整弁の流水量を破線のQv₁、Qv₂にて示
す。即ち、始動位置で流水量を絞つた状態より漸
次増加して第１流量調整弁V₁を全開して最大流
水量とし、（この時点でQv₂が０となつている。）
それ以後漸次第１流量調整弁V₁を絞つて水量を
最小流水量まで減少せしめたものである。又前記
サーボモータＭ、熱交換器Ａの出口近くに出湯温
度を検知するために設けたサーミスタＴ、熱交換
器Ａを加熱するガスバーナＢへのガス供給管１８
に介設した燃料調整弁V₃、出湯温度設定器Ｅと
をコントローラＣを介して接続してコントローラ
Ｃにて出湯温度設定器Ｅにて設定された設定温度
と出湯温度の温度差に比例して燃料調整弁V₃の
開度を調整してガスバーナＢへの供給ガス量を調
整し、又バーナＢの加熱能力を超える水量〔流水
量×（設定温度−出湯温度）の値〕流れる場合に
はコントローラＣにて前記したようにサーボモー
タＭを第１流量弁V₁が最大開度と最小開度との
間の開度になるように回転させてコツクの回転操
作により所要の通水量として出湯温度の後記する
±２℃の温度範囲に温度制御する。即ち第５図に
おいてサーボモータＭの印加電圧を上記温度差
（出湯温度−設定温度）に応じて段階的に変化さ
せてサーボモータＭの回転速度を段階的に変化さ
せ、±２℃の範囲で０となしてサーボモータＭを
停止し、その後燃料調整弁V₃を所要開度に調節
してガスバーナＢの発熱量を所要量に調節して自
動制御可能となす。なお、１９は給水圧自動調整
装置Ｄの負圧側と自動ベンチユリー３とを連通す
る連孔、２０はダイヤフラムの戻しばねである。

前記構成としたので、瞬間ガス湯沸器を繰り返
し間歇使用する場合、コツク７の始動位置では第
３図a₂に示すように第１流量調整弁V₁は若干絞
つて一定開度となし、かつ第２流量調整弁V₂を
第１流量調整弁V₁とほぼ同じ一定開度となして
おり出湯初期に流水圧で水流スイツチＳが作動す
るときから、プリパージ等のためのある一定時間
（例えば５秒間）は第１流量調整弁V₁と第２流量
調整弁V₂を介して自動ベンチユリー３より熱交
換器Ａおよびバイパス路６へ略同量の少量の冷水
を流して熱交換器Ａにおける後沸き現象により高
温となつた沸騰水に出湯管５の途中において混合
せしめ、熱交換器Ａからの吐出沸騰水等が適宜温
度に下げられ、後沸き現象を適切に防止できる。
ここで熱交換器Ａとバイパス路４へ例えばそれぞ
れ略２／分の水量が流れ、給湯後止水した時の
熱交換器Ａ内の残留水が過熱されてその温度が例
えば70℃に達し、かつ入水温度が25℃であるとす
ると出湯管５よりの出湯温度は 70℃×２＋25℃×２／４＝47.5℃ に低下する。かつ又出湯初期においてプリバージ
等の一定時間は略４／分の水量しか流れず熱交
換器内への水量とバイパス路への水量が略1/2づ
つ流れて熱交換器に流れる水量が略２／分と少
ないために熱交換器Ａにおける流水速度が相当遅
くなり、通過時間も長くなつて冷水を充分昇温さ
せることができ、前冷え現象をなくすことができ
る。水流スイツチＳが作動して上記出湯初期にお
ける一定時間後ガスバーナＢの着火時にサーボモ
ータＭの回転駆動によりカム板９を回転し、リミ
ツトスイツチS₁がONで、リミツトスイツチS₂が
OFFしたのを検知してその位置でサーボモータ
Ｍを停止させて第１流量調整弁V₁を最大開度と
なし第２流量調整弁V₂を閉じて所定最大流水量
を熱交換器Ａに通水して後通常の給湯に移行する
（第３図b₁，b₂および第４図のQb点参照）。ここ
で熱交換器ＡにガスバーナＢの加熱能力を越える
水量が流れておれば設定出湯温度が得られないの
でサーボモータＭを正回転して第１流量調整弁
V₁の流水量を減少して前述の如く所要通水量位
置に停止する。例えば入水温度が10℃、設定出湯
温度度が50℃、バーナＢの最大加熱能力が
400Kcal／分とすると、得られる流水量は、 400Kcal／分／50℃−10℃＝400×℃／分／40℃＝10
／分 となり、テーパ孔１５の適宜位置にて10に絞つ
て流水量を設定出湯温度50℃を得る。ここで前記
した如く出湯温度と設定温度との温度差が例えば
±２℃範囲になるまでサーボモータＭを正、逆回
転して±２℃となつた後燃料調整弁V₃のみを上
記温度差に比例してその開度を調節して正確、安
定的に出湯温度を制御する。上記温度差が±２℃
より大きくなる程サーボモータＭの回転速度を大
きくして熱交換器の流水量の調節速度を大きくし
て応答速度の遅れをなくしている。ここでサーボ
モータＭによるコツク７の回動操作のみにより所
要流水量として出湯温度を設定温度に制御しうる
ことは勿論である。更にガスバーナＢの加熱能力
を越えておればサーボモータＭを更に回転させて
リミツトスイツチS₁，S₂をそれぞれOFF、ONす
るまで駆動して停止させ、遂に第１流量調整弁
V₁は最少開度となり熱交換器Ａに最少水量を流
すようになす（第３図c₁，c₂および第４図Qc点
参照）。以上述べたことから明らかなように出湯
により水流スイツチＳが作動して上記一定時間経
過後に燃料調整弁V₃を通じてガスバーナＢにガ
スが供給されてガスバーナＢが点火し、フルイン
プツトで燃焼し、熱交換器Ａが加熱されて漸次一
定温度に昇温安定化するのであるが、その間の熱
交換器Ａの流水量の漸次増加させられるので流水
量に見合つた加熱能力で加熱が行われ、最初一定
時間は熱交換器に流れる水量は少ないので出湯温
度の極端な低下が生ずることはなくて前冷え現象
を防止できる。出場を停止するとサーボモータＭ
は逆回転してリミツトスイツチS₁，S₂が共にON
したのを検知してサーボモータＭが停止して元の
始動位置へ戻つて（第３図a₁，a₂および第４図
Qa点参照）第１流量調整弁V₁と第２流量調整弁
V₂を始動位置へ戻して次の出湯に備える。前記
出湯初期における熱交換器Ａの所定最少水量を規
制する円形孔１４の開度（断面積）は熱交換器Ａ
の吸熱管の内径と長さ、プリパージ等の前記一定
時間、熱交換器Ａの熱容量等により供給水が冷水
のままないし極端に低温の状態で熱交換器Ａを流
出することがない様適宜な大きさに定める。更に
サーボモータによりコツク７を回動させる場合を
例示したが、進退させる方式となしても良く、そ
の場合円形孔１４とテーパ孔１５とを連続して軸
方向に延長形成する必要があることは明らかであ
る。

以上述べた如くこの発明に係わる湯沸器にあつ
ては、上記一定時間の保持制御、コツク７の回動
操作による給水量の制御などはコントローラＣに
よつて予め設定されたプログラムに従つて適正に
行われるものであり、かつ出湯温度及び出湯量の
調節もコントローラＣを介して行い、出湯温度検
出用サーミスタＴにてコツク７のテーパ孔１５お
よび燃料調整弁V₃の開度を調節制御し、熱交換
器Ａの加熱能力範囲で第１流量調整弁V₁の開度
を所要値となるよう調節制御することによつて自
動的に出湯温度を設定出湯温度に制御可能とする
ものである。

なお、この発明の瞬間湯沸器によれば、出湯停
止時にはバイパス管６と熱交換器Ａへの給水管１
及び熱交換器Ａからの出湯管５とが第２流量調整
弁V₂を通じて閉ループになつて連通しているた
め、厳寒時にバイパス管６を電熱ヒータ等で暖め
れば器体内の残留水が加熱循環されて配水管の大
部分を加熱し得るので、凍結を効果的に防止する
ことができる効果がある。

以上給水量（出湯量）特性を山形形状をなす場
合について述べたが、第６図に示すように流量特
性のグラフが右半分を上り傾斜状となして第１流
量調節弁V₁の回転端で最大開度（流水量Qb点に
て示す）となして第１流量調整弁V₁を最大開度
位置から逆回転して最少開度位置（流水量Qc点
にて示し、又、この角度でQv₂がＯとなつてい
る。）となす構成とするものである。この場合に
はコツク７は小から大に漸次開度が変化する円周
方向に延びる通孔２１を形成する必要がある（第
７図参照）。又第１流量調整弁V₁、第２流量調整
弁V₂を一体に成形した場合を述べたが別体とな
してこれらを同期して駆動（回転）しても良い。

前記したこの発明によれば熱交換器とバイパス
路への通水量を調節する流量調整弁を給水路に配
設し、その駆動軸に設けたカム板にスイツチを作
動するよう関連せしめて流量調整弁の始動位置、
熱交換器への最大流水量位置および最少流水量位
置を位置決め可能となし出湯初期には流量調整弁
を通じて熱交換器とバイパス路に一定時間（数秒
間）少量の流水量を分流せしめ、その後熱交換器
への通水量を適正な量となして、後沸き現象と前
冷え現象を簡単な構成により確実に防止すること
ができ、かつ能力超過時には適宜流量調整弁を絞
るようにして所要流水量に調整するもので、従来
の如く能力超過による不本意な出湯温度の降下を
是正することができ的確、迅速で高精度の出湯温
度制御が行え出湯温度の安定を計ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す概略構成
図、第２図は同流量調整弁（コツク）の一実施例
を示す斜視図、第３図は流量調整弁の回転（停
止）角度と流量調整弁の開度を示す説明図、第４
図は同流量調整弁の流水量（出湯量）特性を示す
グラフ、第５図はサーボモータの印加電圧特性の
概略を示すグラフ、第６図は流量調整弁の別の流
水量（出湯量）特性を示すグラフ、第７図は第６
図における流量調整弁の一実施例を示す斜視図で
ある。 １……給水路、２……弁室、３……自動ベンチ
ユリー、４……分岐路、５……出湯管、６……バ
イパス路、７……コツク、８……駆動軸、９……
カム板、Ａ……熱交換器、V₁……第１流量調整
弁、V₂……第２流量調整弁、Ｍ……サーボモー
タ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱交換器への給水管の適所に熱交換器への通
   水量を調整する第１流量調整弁を備え、かつ該給
   水管から出湯管に連通接続されたバイパス管に出
   湯管への通水を給断する第２流量調整弁を備え、
   該第１、第２流量調整弁を連動して駆動する駆動
   装置を設けるとともに該駆動装置に熱交換器の出
   口近くの出湯管に設けた出湯温度検出器とガスバ
   ーナの燃料供給路に設けた燃料調整弁および出湯
   温度設定器をコントローラを介して接続し、第
   １、第２流量弁を駆動装置で駆動して出湯開始の
   始動時に所定時間だけ一定の開度となして少量ず
   つ流水を熱交換器とバイパス路に分流させ、所定
   時間後は第２流量調整弁を閉じ、かつ第１流量調
   整弁の開度を最大開度となして熱交換器への出湯
   量を最大となし、バーナの加熱能力範囲外であれ
   ば所要開度に調整して出湯温度を設定出湯温度に
   制御しうるようにしたことを特徴とする瞬間湯沸
   器。 ２ 出湯開始から所定時間後における第１流量調
   整弁の開度調整において、出湯温度検出器による
   検知出湯温度と出湯温度設定器の設定出湯温度の
   温度差に応じて調整弁を駆動するサーボモータの
   印加電圧を大小変化させて該温度差が大きくなる
   に従つて流量調整弁の駆動速度を大きくすること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の瞬間湯
   沸器。