JPH07127909A

JPH07127909A - 給湯器

Info

Publication number: JPH07127909A
Application number: JP5278350A
Authority: JP
Inventors: Tomio Miyake; 富雄三宅; Kenji Kawai; 健児河井; Setsuo Yamamoto; 節夫山本; Katsuhiro Fujiwara; 克博藤原
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 1993-11-08
Filing date: 1993-11-08
Publication date: 1995-05-19

Abstract

(57)【要約】【目的】再給湯の初期における調節弁のフィードバック
制御の動作応答性を高めるようにし、再給湯の初期にお
ける出湯特性を改善できるようにすること。【構成】熱交換器１と並列的に設けるバイパス路４の途
中に調節弁８を設けた給湯器において、給湯を一時的に
停止してから再給湯するまでの待機期間に、熱交換器１
での湯温変化に対応して調節弁８を可変制御するように
している。これにより、再給湯時における調節弁８の開
度がそのフィードバック制御に最も適した状態またはそ
の近傍に設定されることになり、常にフィードバック制
御動作が迅速かつ適正に行えるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水と沸かした湯とを合
流混合して設定温度での給湯を行ういわゆるバイパスミ
キシング方式の給湯器に係り、特にバイパス水量を可変
する調節弁を備えるものの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】バイパスミキシング方式の給湯器を図４
に示す。図中、５０は熱交換器、５１は入水路、５２は
出湯路、５３はバイパス路、５４は合流部、５５はバー
ナ、５６はカランなどの先栓、５７は調節弁、５８は制
御手段である。

【０００３】熱交換器５０の入水端部に入水路５１が、
また、熱交換器５０の吐出端部に出湯路５２がそれぞれ
接続されている。バイパス路５３は、入水路５１の熱交
換器手前で分岐して、熱交換器５０と出湯路５２との連
結部分に接続されている。この接続部が熱交換器５０か
らの湯とバイパス路５３からの水の合流部５４となる。
調節弁５７は、バイパス路５３の途中に設けられてお
り、合流部５４への入水量（バイパス量）を制御するも
のであり、例えばサーボ弁からなる。

【０００４】制御手段５８は、調節弁５７によるバイパ
ス水量を一定とする定常バイパス比率での混合出湯温度
がユーザーにより要求される設定温度となるように、バ
ーナ５４の燃焼能力をフィードフォワード制御するとと
もに、設定温度と実際の混合出湯温度との偏差に基づい
てバイパス水量を調節弁５７でフィードバック制御する
ことにより、ほぼ設定温度での出湯を行わせるものであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般的に、バイパスミ
キシング方式の給湯器では、給湯を一時的に停止してか
ら再給湯するとき、熱交換器５０の後焚きあるいは自然
放熱により先栓５６からの混合出湯温度が一時的に高く
なったりあるいは低くなったりする現象が生じやすく、
実使用時において不快さが感じられるなど、好ましくな
い。

【０００６】この点については、上記従来装置の場合、
再給湯時に熱交換器５０での湯温に基づいて調節弁５７
の開度をフィードバック制御してバイパス水量を増減さ
せることにより前記現象の発生を抑制できるようになっ
ている。しかしながら、従来装置では、給湯を停止させ
ると、その時点での調節弁５７の開度を再給湯時までの
間（待機期間）において保持するようになっているため
に、前記待機期間が短い場合や長い場合において調節弁
５７のフィードバック制御時の動作量を大きくしなけれ
ばならないときもあり、そのような場合に物理的に動作
を追従させることができなくなる。このように、従来装
置では、再給湯の初期においてオーバーシュートやアン
ダーシュートのピークを抑制できないことも起こり得る
など、改良の余地がある。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑み、再給湯
の初期における調節弁のフィードバック制御の動作応答
性を高めるようにし、再給湯の初期における出湯特性を
改善できるようにすることを課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、熱交換器と、
熱交換器に接続される入水路および出湯路と、熱交換器
をバイパスして入水路と出湯路とを連通するバイパス路
と、バイパス路の途中に設けられてバイパス水量を可変
制御する調節弁と、熱交換器による焚き上げ温度や調節
弁の開度を制御する制御手段とを備え、熱交換器からの
湯とバイパス路からの水とを合流混合させて設定温度で
の出湯を行う給湯器において、次のように構成した。

【０００９】本発明では、前記制御手段が、給湯を一時
的に停止させてから再給湯するまでの待機期間におい
て、熱交換器での湯温変化に対応して調節弁の開度を可
変制御する機能を有する構成とした。

【００１０】

【作用】本発明では、給湯の一時停止時点から再給湯時
点までの待機期間において熱交換器での湯温変化に対応
して調節弁の開度を可変制御しているから、再給湯時に
おける調節弁の初期状態がそのフィードバック制御に適
した状態に設定されるようになる。つまり、再給湯の初
期において調節弁のフィードバック制御時にほとんど動
作させずに済むかあるいはわずかに動作させるだけで済
むので、調節弁のフィードバック制御時の動作応答性が
高まる結果となり、再給湯の初期におけるオーバーシュ
ートやアンダーシュートのピークを抑制できるようにな
る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の詳細を図１ないし図３に示す
実施例に基づいて説明する。図１は給湯器の構成図、図
２は熱交換器の湯温変化を示すグラフ、図３は調節弁の
開度とバイパス比率との関係を示すグラフをそれぞれ示
している。本実施例では従来例と基本的な構成を同じに
した例を挙げている。図中、１は熱交換器、２は入水
路、３は出湯路、４はバイパス路、５は合流部、６はバ
ーナ、７はカランなどの先栓、８は調節弁、９は制御手
段である。１０は水量センサ、１１は入水温センサ、１
２は熱交換器１の吐出側に設けられる缶体出湯温度セン
サ、１３は合流部５よりも下流の出湯路３に設けられる
混合出湯温度センサである。

【００１２】熱交換器１の入水端部に入水路２が、ま
た、熱交換器１の吐出端部に出湯路３がそれぞれ接続さ
れている。バイパス路４は、入水路２の熱交換器手前で
分岐して、熱交換器１と出湯路３との連結部分に接続さ
れている。この接続部が熱交換器１からの湯とバイパス
路４からの水の合流部５となる。

【００１３】本実施例において従来例と異なる構成は、
給湯を一時的に停止させてから再給湯するまでの待機期
間において、熱交換器１の湯温変化に対応して調節弁８
の開度を可変制御するようにしている点である。

【００１４】具体的に、制御手段９は、水量センサ１０
で検出される入水量Ｑが所定の最低作動水量ＭＯＱより
も大きいときにユーザーにより要求される設定温度に基
づいてバーナ６を制御して給湯動作を実行する他、前述
の待機期間に缶体出湯温度センサ１２からの出力信号に
基づいて調節弁８の開度を制御する。

【００１５】給湯動作としては、調節弁８によるバイパ
ス水量を一定とする定常バイパス比率の状況を想定し
て、熱交換器１での目標とする焚き上げ温度つまり目標
缶体出湯温度ＫＴｓを式により計算し、この目標缶体
出湯温度ＫＴｓに缶体出湯温度センサ１２で検出する検
出缶体出湯温度Ｔｈを一致させるように、バーナ６のガ
ス量Ｇを式により計算して設定する（フィードフォワ
ード制御）。この後、設定温度Ｔｓと実際の混合出湯温
度（混合出湯温度センサ１３の出力）Ｔｍとの間に偏差
が生じる場合には、この偏差に基づいて調節弁８の開度
の補正を行う（フィードバック制御）。

【００１６】

【数１】

【００１７】

【数２】

【００１８】なお、上式において、αは定常バイパス比
率、Ｔｓは設定温度、Ｔｃは入水温度、ＱＨは熱交換器
１の通水量である。バイパス比率は入水量ＱＣとバイパ
ス水量ＱＢとの割合で表され、給湯時には定常バイパス
比率αに設定される。

【００１９】また、調節弁８の開度制御は、給湯中では
定常バイパス比率αに設定する一方で、待機期間ではバ
イパス比率を熱交換器１での湯温変化を考慮した式に
基づいて可変するようになっている。

【００２０】

【数３】

【００２１】なお、上式において、Ｐは調節弁８の待機
ポジション、Ｍｉｎは全閉でない最小開度で定常バイパ
ス比率αの０．５倍に設定され、Ｍａｘは全開でない最
大開度で定常バイパス比率αの１．２倍に設定される。
このＭｉｎとＭａｘに関する倍率の数値は、給湯を停止
させてからの経過時間に応じた熱交換器１での湯温変化
の実験結果に基づいて経験的に設定してある。

【００２２】このように、本実施例では、待機期間にお
いて熱交換器１の湯温変化に対応して調節弁８の開度を
可変制御するようになっている。具体的には、図２の一
点鎖線で示すように、待機期間が短くて後焚きの影響が
大きくなる場合ではオーバーシュートが予想されるから
調節弁８の待機ポジションを開側へ調節する一方、図２
の実線で示すように、待機期間が長くて自然放熱の影響
が大きくなる場合ではアンダーシュートが予想されるか
ら調節弁８の待機ポジションを閉側へ調節するようにな
っている。つまり、本実施例の場合、再給湯時には、再
給湯のタイミングに応じて調節弁８の待機ポジションを
フィードバック制御に最も適した状態またはその近傍に
設定することができる。そのため、調節弁８のフィード
バック制御時の動作量がゼロかあるいはわずかなものと
なるので、常に迅速かつ適正な動作応答が行えるように
なって再給湯の初期におけるオーバーシュートやアンダ
シュートのピークを抑制できるようになる。

【００２３】なお、本発明は上記実施例のみに限定され
ない。上記待機期間での調節弁８の開度制御において、
ＭｉｎやＭａｘに関する倍率の数値を入水温度Ｔｃや設
定温度Ｔｓも考慮して可変設定するようにもできる。例
えば、入水温度Ｔｃが低い場合や設定温度Ｔｓが高い場
合には後焚きの影響が大きくなるのでＭａｘに関する倍
率の数値を大きくする。さらに、上記待機期間での調節
弁８の開度制御において、雰囲気温度や燃焼時間を考慮
するようにもできる。例えば、雰囲気温度を考慮した計
算式は、また、燃焼時間を考慮した計算式はとな
る。

【００２４】

【数４】

【００２５】

【数５】

【００２６】なお、ｋは定数、Ｔａは雰囲気温度、ｔは
燃焼時間（但し上限値を設定する）である。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明では、給湯を一時
的に停止してから再給湯するまでの待機期間にバイパス
水量調節用の調節弁の開度を可変制御するようにしてい
るから、再給湯時の調節弁の待機ポジションがフィード
バック制御に最も適した状態またはその近傍に設定され
ることになる。したがって、再給湯時の調節弁のフィー
ドバック制御時の動作量がゼロかあるいはわずかなもの
となるので、常に迅速かつ適正な動作応答が行えるよう
になり、再給湯の初期におけるオーバーシュートやアン
ダシュートのピークを抑制できるようになる。このよう
に本発明によれば、給湯の一時的な停止から再給湯を行
うような場合での出湯特性を改善することができ、信頼
性の向上に貢献する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の給湯器の一実施例の構成図。

【図２】同給湯器の熱交換器の湯温変化を示すグラフ。

【図３】バイパス比率と調節弁の開度との関係を示すグ
ラフ。

【図４】従来の給湯器の構成図。

【符号の説明】

１熱交換器２入水路３出湯路４バイパス路６バーナ７先栓８調節弁９制御手段１２缶体出湯温度センサ１３混合出湯温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤原克博兵庫県神戸市中央区明石町32番地株式会社ノーリツ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱交換器と、熱交換器に接続される入水
路および出湯路と、熱交換器をバイパスして入水路と出
湯路とを連通するバイパス路と、バイパス路の途中に設
けられてバイパス水量を可変制御する調節弁と、熱交換
器による焚き上げ温度や調節弁の開度を制御する制御手
段とを備え、熱交換器からの湯とバイパス路からの水と
を合流混合させて設定温度での出湯を行う給湯器であっ
て、前記制御手段が、給湯を一時的に停止させてから再給湯
するまでの待機期間において、熱交換器での湯温変化に
対応して前記調節弁の開度を可変制御する機能を有す
る、ことを特徴とする給湯器。