JPH0792231B2 - 給湯システム用制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、給湯システム用の制御装置に関し、特に、単
一の熱交換器から風呂桶への湯張り用等の相対的に高温
の湯と、炊事や皿洗いに使うような相対的に低温の湯を
それぞれの出湯系統別に単独で出湯可能な外、高温出湯
中、低温出湯口が開かれた場合には、熱交換器を介する
高温の湯を、熱交換器を介さない別途なバイパス水路を
介して送給されてくる水と混合栓にて所定の割り合いで
混合することにより、低温出湯も同時に可能とした給湯
システムにおいて、当該高低両温度の同時出湯時に混合
栓に動作異常が生じた場合、低温出湯口から高温の湯が
出湯される危険を防ぐための改良に関する。

［従来の技術］ 上記のように、熱交換器は一つしか用いなくとも、高低
両温度の湯を二経路に分配供給し得る給湯システムは、
本出願人においてすでに開発の運びとなっている。

そこで、こうした給湯システムの概略構成を比較的基本
的な形態で第２図に示し、説明すると、入水口12から流
入した水は、まず、本水路13とバイパス水路14とに分岐
される。

本水路13は熱交換器15内を通り、その後に第一分岐水路
16と第二分岐水路17に分かたれる。

第一分岐水路16は止水栓18を介し、風呂桶への給湯口
等、一般に45℃から60℃以上までに及ぶ相対的に高温の
湯が望まれる高温出湯口19に接続され、第二分岐水路17
は、後述のようにして制御装置11により、バイパス水路
14中を流れてくる水との混合比を制御する混合栓20に接
続される。

混合栓20の出力は、図示ていないが通常の蛇口等、弁開
度の調節をも含め、使用者の開閉操作に任される低温出
湯口21に与えられる。この低温出湯口21からの出湯に要
求される温度は、特殊な場合、高温出湯口19に要求され
ると同程度の温度となることもあるが、通常は高くても
40℃未満、一般には30数℃オーダとなる。

もちろん、図中ではこの低温出湯系統に関し、一系統し
か示していないが、一般に混合栓20の出力系統は複数の
蛇口に分配される。

本水路13が通っている熱交換器15を加熱するための燃焼
部はバーナ26を有し、ここで燃やされる燃料には石油、
ガス等がある。

説明の便宜のため、また実際に本出願人が開発している
製品に即し、燃料としてはガスを例に採るが、高温出湯
口19からも低温出湯口21からも出湯が要求されていない
ときには、当然、燃焼制御装置11は一般にガス比例弁と
呼ばれているガス量調節弁22を全閉とする外、単にガス
供給路の開放や遮断のみのために設けられているガス電
磁弁23も全閉とし、また、燃焼部に適当量の空気を送給
するファン・モータ24も停止させている。

ただし、装置によっては、ガス比例弁22がガス電磁弁の
持つ燃料供給路の開閉機能を兼有することにより、ガス
電磁弁23を省略したものもあるし、送給空気量調節のた
め、さらに空気量調節弁を有するものもある。

燃焼制御装置11はマイクロ・コンピュータ（図示せず）
を内蔵しているが、同様に図示しない本システムの操作
盤、特に燃焼部とは離れた個所に設けられ、制御装置11
とは有線連絡されたリモートユニットに備えられている
操作盤には、使用者が風呂桶に湯を張る指令を出すため
の湯張りスイッチ、当該湯張り温度を設定するための温
度設定摘み、通常の蛇口等の低温出湯口に備えられてい
る弁を開いた場合に出湯される出湯温を設定する温度設
定摘み等が備えられ、これらの操作に基づき、制御装置
11内のマイクロ・コンピュータは各データを作成し、適
当なるインターフェイス回路を介して図示の各機構部を
制御する。

例えば、システムの運転スイッチ（図示せず）が投入さ
れているとき、使用者が低温出湯口21に備えられている
蛇口等を開き、これにより、一般に水道源から供給され
る水が入水口12から流入し、熱交換器15を介して流れ始
めたとすると、この流路中にあり、それまでは水流停止
信号を発していた熱交換器通水量センサ25は、水流が生
じたことを表す信号を制御装置11に送る。

これを受けた制御装置11は、まず混合栓20に作用し、上
記の燃焼停止ないし燃焼待機状態にあってバイパス水路
14の側も第二分岐水路17の側も共に全開としていた混合
栓20の弁手段を動かして、バイパス水路14側を遮断す
る。

次いで、上記のように熱交換器15中を流れ始めた水量
が、熱交換器15に対する最小熱量供給時、すなわちバー
ナ26における最小安定燃焼状態でも低温出湯口21からの
出湯温を設定温度に維持し得る流量になったことが熱交
換器通水量センサ25により検出されると、制御装置11は
ガス電磁弁23を開いた上で、ガス比例弁22に所定量の開
度を与える信号を、またファン・モータ24に所定回転数
を与える信号を送出して、燃焼部での着火以降、低温動
作モードに入り、熱交換器15の出力に備えられているサ
ーミスタ等の出湯温検出センサ27が検出する温度が、で
きるだけ使用者により設定されている低温側設定温にな
るよう、バーナ26を含む燃焼部を制御する。

一方、燃焼停止ないし待機状態から、図示されていない
リモートユニットにおいて使用者が湯張りスイッチを操
作したとすると、制御装置11はまず高温出湯口19側の止
水栓18を開き、これにより所定量の水流が熱交換器15内
に生じ始めたことを熱交換器通水量センサ25で確認した
後、ガス電磁弁23を全開とし、ガス比例弁22に所定量の
開度を与える信号を、またファン・モータ24には所定回
転数を与える信号を送出して、燃焼部での着火以降、高
温動作モードに入り、熱交換器15の出力に備えられてい
るサーミスタ等の出湯温検出センサ27が検出する温度が
使用者により設定されている湯張り設定温（高温側設定
温）にできるだけ近くなるよう燃焼部を制御する。この
湯張りは、当然、風呂桶の大きさに合せて設定してある
所定の総流量値に至ったとき、自動的に停止される。

さらに、上記のような低温、高温各単独での出湯動作に
加え、高温単独出湯中、使用者が低温出湯口21側に備え
られている弁を開いた場合には、次のようなメカニズム
により、この第２図示のシステムは高低両温度の同時出
湯モードに入る。

高温出湯中に低温出湯口21の弁が開かれると、熱交換器
15からの当該高温湯は第二の分岐水路17を介し混合栓20
に流れ込み、ここでバイパス水路14を介して送られてく
る水と混合された後、低温出湯口21からも流出し始め
る。

これにより、混合栓20と低温出湯口21の間に設けられて
いる低温側通水量センサ29が所定の流量値以上の流量を
検出すると、制御装置11は、熱交換器15の出力における
湯温自体は既述した高温出湯口19のみからの単独出湯時
と同様に、当該高温側設定温度を維持するべく燃焼部を
制御しながら、併せて混合栓20の弁開度を制御し、低温
側通水量センサ29により検出される低温出湯口21からの
出湯量や、当該低温側出湯口21から実際に出湯されてい
る湯温を検出する低温側出湯温センサ28からの取込み温
度データに基き、実際の出湯温度が使用者の設定してい
る低温側設定温に極力等しくなるように、第二分岐水路
17中の高温の湯とバイパス水路14を介して送られてくる
冷水との混合比を制御する。

［発明が解決しようとする問題点］ 以上、これまでに開発されている高低両温度同時出湯モ
ードを有する給湯システムの基本的な構成と動作例につ
き述べたが、上記で問題となるのは、当該高低両温度同
時出湯モード下における混合栓20の故障である。

明らかなように、低温出湯口21からの単独出湯時には、
そもそも、熱交換器15の出力における湯温は使用者の設
定した低温設定温度となるように燃焼部が制御されてい
るので、これがそのまま低温出湯口21から出湯されて
も、当然、何の問題もない。

しかし、高低両温度の同時出湯モード下にあっては、熱
交換器15の出力する湯の温度は高温出湯口19の側からの
出湯に適当なように、相対的に高い温度範囲にあり、こ
れがバイパス水路14を介して送られてくる冷水により冷
まされて低温出湯口21から出湯されるようになっている
ため、もし、混合栓20に何等かの異常が生じ、冷水が混
合されなくなった場合には、低温出湯口21からは熱交換
器15の出力する高温の湯がそのまま出湯される。既述の
ように、こうした高温出湯温度は場合により60℃程度に
もなるから、使用者が火傷を負う危険は十分にある。

これに対して一応、本出願人も、本発明に至る以前の安
全対策として、低温側の出湯経路途中に設けられている
出湯温センサ28が低温側出湯に適当でない高温を検出し
た場合、直ちに燃焼部での燃焼を停止するようにもして
みたが、このようにすると、今度はバイパス水路14の側
を介しての冷たい水が突然に供給されるようなこともあ
り、危険ではないにしても極めて不快な感じを与える恐
れを拭えなかった。

本発明はこのような事情の下に成されたもので、高温、
低温の各単独出湯はもとより、高温出湯モード下でも、
同時に冷水との混合により、低温出湯を可能にした給湯
システムにおいて、当該混合栓に動作異常が生じても、
低温出湯口からの高温の湯の出湯を防ぎ、かつまた使用
感も良好な制御装置を提供せんとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するため、既述したような給湯
システムにおいて、特に高低両温度での同時出湯モード
下での動作中、混合栓から低温出湯口に至る流路途中に
設けられた低温側出湯温検出専用のセンサが、当該低温
出湯口からの出湯に適当でない高温を検出した場合、高
温出湯口に通じている止水栓を閉じ、高温出湯を直ちに
中断させる一方で、そのときから、燃焼部を低温出湯口
からの単独出湯時と同様に、低温側設定温度の維持に適
当なように制御することを提案する。

［作用］ 本発明は上記のように構成されているので、高低両温度
での同時出湯動作時、混合栓に何等かの異常が生じ、冷
水との混合がなされなくなって、熱交換器を介しての高
温の湯が混合栓以降の低温出湯経路側にそのまま出湯さ
れてきたときには、それまで高温出湯時に高温側設定温
に極力近付けるべく熱交換器に対して供給する熱量を制
御していた状態から、当該熱交換器の出力が低温出湯に
関してそのときに設定されている低温側設定温度に極力
近い状態となるように、直接に熱交換器に印加する熱量
を切換えて制御するので、あたかも低温出湯口からの単
独出湯時と結果としては同じ状況となり、高温の湯が低
温出湯口から継続的に出力される恐れを最小限度に抑え
込むことができる。

またこれを換言すれば、混合栓に異常が生じても、燃焼
部での燃焼はこれを完全に停止するのではなく、熱交換
器の出力が低温出湯に適当なるように燃焼を継続するの
で、いきなり冷たい水が低温出湯口から出てきて使用者
に不快な思いを与えるということもない。

しかも、混合栓の動作異常時には、上記からして結局、
高温出湯の単独動作と低温出湯の単独動作のみは許容さ
れ得るようにすることができ、修理の人間が来るまでの
間、給湯システムが全く使用不能になるという不便も避
けることができる。熱交換器を高温動作モード、低温動
作モードの各モードのみで使用していれば良いからであ
る。

［実施例］ 以下、第１図を挙げ、本発明を先に第２図に即して説明
した給湯システム中の燃焼制御装置11に適用した場合の
動作例につき説明する。したがって当然、本説明中で必
要に応じ援用する各部の符号等は、当該第２図中に付し
た符号を用いる。

第１図中、最左端の状態は、本給湯システムが高温出湯
モード下にある場合を示している。

すなわち、低温出湯口21に付属の図示されていない弁手
段（蛇口とする）が閉じられており、したがってバイパ
ス水路14を通じても、また第二の分岐水路17を通じて
も、水流は発生しておらず、入水口12から入水した水を
専ら、本水路13のみを介し、熱交換器15を通って加熱さ
れた後、第一の分岐水路16から開いている止水栓18を介
し、例えば風呂桶への湯張り用の高温出湯口19のみから
出湯している。

当然、この状態下では、先に述べたように、制御装置11
はバーナ26を有する燃焼部に対し、熱交換器15から出力
される湯温が、図示しない操作摘みにより、使用者によ
り設定される等した高温設定温となるように、ガス比例
弁22の弁開度やファン・モータ24による空気送給量を制
御する。もちろん、この制御には、帰還データとして、
熱交換器15の出力に備えられている出湯温センサ27から
の出湯温データ等が採用される。

場合により、図示されていないが、入水してくる水の温
度等をも考慮に入れた演算により、必要燃焼量を算出
し、対応した燃料流量、空気流量を燃焼部に与えること
もあるし、高温出湯口19にも蛇口等が備えられ、流量可
変となっている場合には、熱交換器通水量センサ25の取
込むその時々の実際の流量に鑑みても必要熱量が算出さ
れる。

しかるに、この高温動作モード下において、第１図中で
は時刻T₁で“低温出湯口21の開”が示されているよう
に、使用者が図示されていない蛇口等、低温出湯口21に
付属の弁手段を開くと、関連する矢印で示されるよう
な一連の状態変化ないし動作の変化が起きる。

まず、それまでは高温出湯口19のみからの出湯であった
のに対し、第二分岐水路17から混合栓20を介して低温出
湯口21側への湯の流出があるため、入水口12からの流入
水量が一定ならば、当然、高温出湯口19からの出湯量は
低下するし、図示されていないが弁開度可変の流量制御
弁が入水路中に設けられ、高低両温度同時出湯モード下
ではこの弁がさらに開くようになっていても、燃焼部に
おける最大燃焼量には限界があるから、流量増加と共に
ガス比例弁22の開度を図示のように大きくした所で熱交
換器15の出力における湯温が高温設定温を維持し得ない
場合には、積極的に上記の流量制御弁を制御することに
より、高温出湯量を低減させる。

このようにして、低温出湯口21からも低温の湯が出湯さ
れるが、当該低温出湯経路途中に設けられている低温出
湯温センサ28により検出される出湯温が、使用者により
設定されている低温側設定温になるよう、燃焼制御装置
11は混合栓20の混合比を制御する。これは実際には、熱
交換器通水量センサ25の検出する熱交換器通水量と、低
温側出湯経路に専用に設けられている低温側通水量セン
サ29の検出する通水量に鑑みて行なわれる。

この状態から、第１図中、時刻T₂で示されているよう
に、使用者が低温出湯口21に連なる蛇口等を閉じ、低温
出湯量が零になると、一連の関連する動作変化ないし状
態変化を示す矢印で示されるように、高温出湯量は元
に戻り、ガス比例弁22の弁開度も当該高温設定温維持に
適当なる開度に戻り、高温出湯単独動作モードに戻る。

低温出湯経路途中に設けられている低温側出湯温センサ
28は、当該経路中に残存している湯が冷めるに伴い、そ
の検出温度を低下させて行く。

まとめると、この高低両温度同時出湯モードでは、低温
出湯口21から所望する相対的に低温の湯が蛇口等から供
給される一方で、高温出湯は、その流量がこのモード
中、一時的に低下するとは言え、温度としては高温設定
温を保ったままに続けられる。すなわち、時間の無駄が
なく、風呂桶に途中まで供給した湯が冷めることもな
い。

しかるに、第１図中、時刻T₃以降に示されるように、そ
れまでの高温出湯単独動作から、再び高低両温度の同時
出湯モードに入った場合、つまり、使用者が図示されて
いない低温出湯側の蛇口を開く等した場合、混合栓20に
動作異常が生じている等して、バイパス水路14を介して
送られてくる冷水との所定の割り合いでの混合が行なえ
ず、熱交換器15の出力する高温湯が直接に、ないしは十
分に冷水で薄め切らずに低温出湯経路中に流出してくる
と、本制御装置11は関連する一連の矢印で示されてい
るように、安全のため、次のような動作をなす。

低温出湯側出湯温センサ28は、当然、低温側設定温とは
異なる高温を検出する。これが異常とみなせる高温であ
った場合には、本制御装置11は強制的に高温出湯口19に
連なる止水栓18を閉塞し、高温出湯を止める。

同時に、ここからは低温出湯単独動作モードに切換え、
冷水との混合により、使用者によって設定されている低
温側設定温を維持するのではなく、熱交換器15の出力す
る湯の温度が直接にこの低温側設定温となるように、当
該熱交換器15を加熱するバーナ26を含む燃焼部を制御す
る。

この状態は、第１図ではガス比例弁22の弁開度の減少で
例示されている。

これにより、混合栓20に異常が生じていても、低温出湯
と高温出湯を同時に行なえるという便利は犠牲になりこ
そすれ、少なくとも今現在、必要としている低温出湯は
それに対する設定温を維持して継続させることができ
る。

また、明らかなように、このようなメカニズムは、混合
栓20の動作異常時においても、結局、高温出湯単独動作
と低温出湯単独動作自体は共に可能な状態に留め得るも
のとなっている。

したがって、時刻t₄で示されているように、使用者が低
温出湯口21を閉じれば、関連する一連の矢印で示され
ているように、制御装置11は止水栓18を再度開き、自動
的に高温出湯口19からの湯の流出を再開させると共に、
ガス比例弁22の弁開度増大として図示されているよう
に、熱交換器15の出力する湯が再度、高温側設定温とな
るように燃焼部を制御する。

時刻t₅で示されているように、湯張りが終了して止水栓
18が閉じられれば、燃焼待機モードに戻り、ガス比例弁
22を全閉とし、バーナ26を消火すると共に、ファン・モ
ータ24も停止させ、再度、使用者による湯張り指令を受
けるか、蛇口を開く等に伴う低温出湯指令を受けるま
で、待機する。

なお、本給湯システムでは、混合栓20に異常が生じた場
合にも、既述のように高温出湯、低温出湯は各単独でな
ら動作可能であるため、完全にシステムが動かなくなる
場合に比し、便利ではあるものの、使用者はかえって故
障が生じていることを知らないで使い続ける恐れもあ
る。

したがって、上記のように混合栓等に異常が生じ、高温
湯をバイパス水路14を介して送給されてくる冷水により
冷ますことができなくなった場合には、制御装置11が警
報を発し、例えば当該警報信号により、可聴的ないしは
視覚的な警報手段を稼動させるようにするのが良い。

［効果］ 本発明によれば、単一の熱交換器を用いながらも高温出
湯口からの高温出湯と、低温出湯口からの低温出湯を各
単独でなし得るに加え、高温出湯中にもバイパス水路か
らの水との混合という所作により、低温出湯をなし得る
給湯システムにおいて、当該混合動作に異常が生じ、高
温の湯がそのまま、ないし冷まし切れずに低温出湯口か
ら供給され得るような状況が発生した場合にも、直ちに
低温出湯単独動作モードと同じ状態にシステム状態を切
換えることができるため、使用者が不意の火傷を負うと
いうような事故を未然に防ぐことができる。

一方で、そのような動作異常が生じている場合にも、高
温出湯、低温出湯の各単独動作ならばこれを許容し得る
ので、動作異常が生じたからと言って修理するまでの
間、システムを完全に使用不能とする不便もなく、日常
的に使い続けることができ、風呂も使えず湯も使えない
といったような不如意を招くこともない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従って構成された給湯システムの一実
施例における動作の説明図， 第２図は本発明の適用可能な給湯システム構成例を示す
概略構成図， である。 図中、11は燃焼制御装置、12は入水口、13は本水路、14
はバイパス水路、15は熱交換器、16は第一分岐水路、17
は第二分岐水路、18は止水栓、19は高温出湯口、20は混
合栓、21は低温出湯口、22はガス比例弁、23はガス電磁
弁、24はファン・モータ、25は熱交換器通水量センサ、
26はバーナ、27は熱交換器の出湯温センサ、28は低温出
湯側の出湯温センサ、29は低温側通水量センサ、であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入水口からの水路を本水路とバイパス水路
   とに分け、本水路は燃焼部により加熱される熱交換器を
   通した後、さらに第一、第二の分岐水路に分岐し、第一
   の分岐水路は止水栓を介して高温出湯口に、第二の分岐
   水路は上記バイパス水路中を送られてくる水との混合栓
   を介して低温出湯口に接続し、上記熱交換器から出力さ
   れる湯が、上記高温出湯口からのみの出湯時には高温側
   設定温度を、また上記低温出湯口からのみの出湯時には
   低温側設定温度を維持するように、それぞれ上記燃焼部
   を制御する一方で、上記高温出湯中に上記低温出湯口に
   備えられている弁が開かれた場合には、上記高温側設定
   温度を維持するように上記燃焼部を制御しながら上記混
   合栓の開度も制御し、上記第二の分岐水路中を介して与
   えられる上記高温の湯と上記バイパス水路を介して供給
   されてくる水との混合割り合いを制御して、該低温出湯
   口から出湯する湯も上記低温側設定温度に保つべくする
   給湯システム用制御装置であって； 上記高温出湯中、上記混合栓から上記低温出湯口に至る
   流路途中に設けられた出湯温センサが、該低温出湯口か
   らの出湯に適当でない高温を検出した場合、上記止水栓
   を閉じ、該高温出湯を中断すると共に、上記燃焼部を、
   上記高温側設定温度の維持から上記低温側設定温度の維
   持に適当なように切換えて制御すること； を特徴とする給湯システム用制御装置。