JPH0827070B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は給湯装置に関する。具体
的には、瞬間湯沸かし器や浴槽への湯の落とし込み用等
に用いられるバイパスミキシング方式の給湯装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図３に従来のバイパスミキシング方式の
給湯装置Ｂの概略構成図を示す。この給湯装置Ｂにあっ
ては、バイパス管５２に常開型のバイパス側開閉弁（電
磁開閉弁）５３を設け、熱交換器５１の入水側に接続さ
れた入水管５４のバイパス管５２との分岐点よりも下流
側に常閉型の缶体側開閉弁（電磁開閉弁）５５を設けて
いる。

【０００３】しかして、管端のカラン等が開かれると、
バイパス管５２にのみ水が流れ、バイパス管５２に流れ
る流量（バイパス流量）が流量センサ５６によって検出
され、その流量Ｑｔが一定流量以上になると初めて缶体
側開閉弁５５が開かれ、熱交換器５１に水が流れる。そ
して、流量センサ５７によって熱交換器５１を通過する
流量（缶体流量）Ｑｈが検出され、熱交換器５１を通過
する流量Ｑｈが一定作動流量以上であると、ガスバーナ
５８に点火して設定温度の湯を出湯する。

【０００４】一方、カラン等が閉じられて缶体流量Ｑｈ
が一定作動流量以下に低下した場合には、ガスバーナ５
８が消火され、缶体側開閉弁５５が全閉になり、バイパ
ス側開閉弁５３が閉じている場合にはバイパス側開閉弁
５３が全開になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような給湯装置Ｂ
にあっては、非燃焼時には缶体側開閉弁５５を全閉に
し、冷水が熱交換器を通過して熱交換器に低温腐食等が
発生するのを防止している。このためバイパス側開閉弁
５３が全閉位置で故障した場合（例えば、弁体が弁座に
はまり込んで抜けなくなった場合等）、非燃焼時には、
缶体側開閉弁及びバイパス側開閉弁が共に全閉となって
しまう。従って、このときカラン等が開かれても、熱交
換器側の流路にもバイパス管にも水が流れず、加熱器も
燃焼しなくなり、給湯装置が使用不可能になるという問
題があった。同様に、バイパス側開閉弁５３が故障によ
って十分に開かなくなった場合にも、加熱器が燃焼しな
くなり、給湯装置から湯が出湯されなくなる。

【０００６】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、バイパス管
に設けられたバイパス側弁が全閉位置等で故障した場合
でも、給湯装置を給湯可能にすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の給湯装置は、加
熱器の入水側と出湯側にそれぞれ入水管と出湯管を接続
し、加熱器をバイパスするようにして入水管と出湯管と
の間にバイパス管を接続し、バイパス管にバイパス側弁
を設け、入水管のバイパス管との分岐点よりも下流側と
出湯管のバイパス管との合流点よりも上流側との間に加
熱器側弁を設け、加熱器の通常の非燃焼時にはバイパス
側弁を全開すると共に加熱器側弁を全閉するようにし、
前記バイパス管を通過する流量と前記加熱器を通過する
流量との和が一定流量以上の場合に前記加熱器側弁を開
成し、前記加熱器を通過する流量が一定作動流量以上の
場合に加熱器を燃焼させるようにした給湯装置におい
て、バイパス側弁の開状態もしくは閉状態を検出するた
めの検出手段と、加熱器の燃焼停止時に、バイパス側弁
に全開指令を出力したにも拘らず、バイパス側弁の開度
が一定開度以上に達していないことを前記検出手段によ
り検出した場合には、加熱器の非燃焼時にも前記加熱器
側弁を全開状態にさせるようにしたコントローラと、を
備えたことを特徴としている。

【０００８】

【作用】正常な状態では、非燃焼時にはバイパス側弁が
全開で加熱器側弁が全閉となっており、カラン等が開か
れるとバイパス管に水が流れ、バイパス流量と缶体流量
（この時には缶体流量は０である）の和が一定流量以上
となった場合には加熱器側弁が開き、加熱器側に流れる
缶体流量が一定作動流量以上となったときに加熱器が燃
焼する。

【０００９】これに対し、バイパス側弁が全閉位置もし
くは十分に開かない状態で故障した場合、すなわち、加
熱器の燃焼停止時にバイパス側弁の全開指令が出力され
ているにも拘らず、バイパス側弁の開度が一定開度以上
に達しない場合には、加熱器側弁は全開状態にセットさ
れる。このため、カラン等が開かれると開状態に保持さ
れている缶体側に水が流れ、バイパス流量と缶体流量の
和が一定流量以上になると共に缶体流量が一定作動流量
以上となったときに加熱器が燃焼し、給湯する。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の一実施例による給湯装置Ａの
概略構成図を示す。加熱器１は缶体２内にガスバーナ３
と熱交換器４を納めたものであり、ガスバーナ３によっ
て熱交換器４を通過する水を加熱する。また、ガスバー
ナ３の燃焼力は比例制御弁５によって制御される。

【００１１】熱交換器４の入水側には市水等に連なる入
水管６が接続されており、熱交換器４の出湯側にはカラ
ンやシャワー等の管端末器具に連なる出湯管７が接続さ
れている。さらに、入水管６と出湯管７の間には、熱交
換器４をバイパスするようにバイパス管８が配管され、
バイパス管８にはバイパス管８に流れる流量（バイパス
流量）を検出するバイパス流量センサ９とバイパスサー
ボ弁（バイパス側弁）１０とが設けられている。このバ
イパスサーボ弁１０は、バイパス流量を調整して加熱器
１で加熱された湯とバイパス管８を流れる水との混合比
率を変化させることにより出湯管７から出湯される出湯
温度（ミキシング温度）Ｔｍを制御すると共に、全開状
態も可能となっており、加熱器１の非燃焼状態には全開
状態に保持される。また、このバイパスサーボ弁１０に
は、バイパスサーボ弁１０の弁開度を検出するためのリ
ミットスイッチ（以下、開リミッタという）１７が取り
付けられている。

【００１２】入水管６のバイパス管８との分岐部よりも
下流側には、熱交換器４の通水量（缶体流量）Ｑｈを検
出する缶体流量センサ１１と入水温度Ｔｃを検知する入
水温度センサ１２が設けられている。

【００１３】また、出湯管７のバイパス管８との合流点
よりも上流側には、熱交換器４で加熱された湯の出湯温
度Ｔｈを検出する湯温センサ１３と缶体サーボ弁（加熱
器側弁）１４が設けられている。この缶体サーボ弁１４
は、給湯量が加熱器１の能力を越えて設定温土Ｔｓ以下
の湯が出湯されないように缶体流量Ｑｈを制限すると共
に、全閉状態も可能となっており、加熱器１の非燃焼時
には全閉状態に保持される。

【００１４】また、出湯管７のバイパス管８との合流点
よりも下流側には、熱交換器４で加熱された湯とバイパ
ス管８を通過した水とのミキシング温度Ｔｍを検出する
ミキシング温度センサ１５が設けられている。

【００１５】上記給湯装置Ａはマイクロコンピュータを
内蔵したコントローラ１６によって制御されている。す
なわち、コントローラ１６には、入水温度センサ１２や
湯温センサ１３、ミキシング温度センサ１５、缶体流量
センサ１１、バイパス流量センサ９及び開リミッタ１７
の検出信号が入力されており、コントローラ１６はこれ
らの検出信号に基づき後述のようにバイパスサーボ弁１
０や缶体サーボ弁１４、比例制御弁５を制御する。

【００１６】図２は、このコントローラ１６の機能のう
ち出湯開始もしくは出湯停止のための制御手順を示すフ
ローチャートである。この給湯装置Ａにあっては、運転
スイッチがオフになった場合（Ｓ２１でＮＯの場合）に
は、缶体サーボ弁１４を全閉にし、バイパスサーボ弁１
０を全開にした状態で運転を停止し（Ｓ２２）、熱交換
器４に冷水が流れるのを防止する。

【００１７】従って、運転スイッチがオンになった時
（Ｓ２１でＹＥＳの場合）にも、初めは缶体サーボ弁１
４が完全に閉じ、バイパスサーボ弁１０が全開となって
いる。

【００１８】ついで、缶体流量センサ１１によって検出
されている缶体流量Ｑｈとバイパス流量センサ９によっ
て検出されているバイパス流量Ｑｃとのトータル流量
（Ｑｃ＋Ｑｈ）が、トータル流量ＭＯＱ（ＭＯＱ＝最低
作動流量）オンになるか、オフになるか判定される（Ｓ
２３）。ここでいうトータル流量ＭＯＱの判定とは、例
えば、 Ｑｃ＋Ｑｈ≧４．０リットル／分 → トータル流量ＭＯＱオン Ｑｃ＋Ｑｈ＜３．２リットル／分 → トータル流量ＭＯＱオフ というものである。トータル流量（Ｑｃ＋Ｑｈ）が一定
流量以下であってトータル流量ＭＯＱオフと判断される
と、後述のタイマーはカウントアップしている（Ｓ２
４）から、給湯装置はトータル流量ＭＯＱオフの状態で
待機状態となる（Ｓ２３〜２４）

【００１９】いま、出湯管７の端末のカラン等が開かれ
ると、バイパスサーボ弁１０が全開となっているためバ
イパス管８に水が流れ、十分なトータル流量（Ｑｃ＋Ｑ
ｈ）〔但し、いま考えている状態では、Ｑｈ＝０〕が流
れてトータル流量ＭＯＱオンとなると、缶体サーボ弁１
４が開かれる（Ｓ２５）。

【００２０】缶体サーボ弁１４が開かれると、熱交換器
４に水が流れるので、缶体流量センサ１１によって缶体
流量Ｑｈが検出され、缶体流量ＭＯＱオンかオフかが判
定される（Ｓ２６）。ここに、缶体流量ＭＯＱの判定と
は、例えば、 Ｑｈ≧２．０リットル／分 → 缶体流量ＭＯＱオン Ｑｈ＜１．６リットル／分 → 缶体流量ＭＯＱオフ というものである。

【００２１】トータル流量ＭＯＱオンであれば、通常
は、缶体流量ＭＯＱもオンとなるので、缶体流量ＭＯＱ
オンと判断されてタイマーがｔ＝０にセット（Ｓ２７）
された後、ガスバーナ３が点火され、通常の給湯動作が
行なわれる（Ｓ２８）。例えば、缶体流量センサ１１に
よって検出された缶体流量Ｑｈと入水温度センサ１２に
よって検出された入水温度Ｔｃとバイパス流量センサ９
によって検出されたバイパス流量Ｑｃに基づき、バイパ
ス管８を通過した水と混合された後に設定温度Ｔｓの湯
となるような出湯温度Ｔｈの湯を熱交換器４から出湯さ
せるための必要熱量を演算し、熱交換器４における供給
熱量が演算熱量と等しくなるように比例制御弁５をフィ
ードフォワード制御する。また、ミキシング温度センサ
１５によって検出されたミキシング温度Ｔｍと設定温度
Ｔｓとの偏差に応じて当該偏差を小さくする方向へバイ
パスサーボ弁１０をフィードバック制御する。さらに、
加熱器１の燃焼能力を越える大きな流量の水が流れ、加
熱器１の燃焼能力を最大にしてもミキシング温度Ｔｍが
設定温度Ｔｓに達しない場合には、缶体サーボ弁１４を
絞って缶体流量Ｑｈを制限（過流出防止）し、設定温度
Ｔｓの湯を供給する。

【００２２】給湯中においては、Ｓ２１，Ｓ２３，Ｓ２
５〜２８のステップが繰り返されているが、カラン等が
閉じられると、トータル流量ＭＯＱがオフ（Ｓ２３）に
なるが、このときにはタイマーがカウントアップしてい
ない（Ｓ２４）からステップ２６へジャンプし、缶体流
量ＭＯＱのオン，オフが判定される。このとき缶体流量
ＭＯＱもオフになるから、コントローラ１６からバイパ
スサーボ弁１０に全開指令が出力される（Ｓ２９）。

【００２３】バイパスサーボ弁１０に全開指令が出力さ
れると、開リミッタ１７によりバイパスサーボ弁１０の
弁開度が一定開度（例えば、全開時の弁開度の数％ない
し数１０％に決めておく）以上となっているか否か検出
され（Ｓ３０）、タイマーのカウントアップ時間Ｔ（例
えば１０秒；Ｓ３２）以内にバイパスサーボ弁１０が一
定開度以上開いていて正常であることが確認されると、
缶体サーボ弁１４が全閉され（Ｓ３１）、再びカラン等
が開かれるのを待つ。

【００２４】これに対し、カラン等が閉じられてバイパ
スサーボ弁１０の全開指令（Ｓ２９）が出力されたにも
拘らず、カウントアップ時間Ｔが経過してタイマーがカ
ウントアップしてもバイパスサーボ弁１０が一定開度以
上に開かなかった場合（Ｓ３０，Ｓ３２）には、バイパ
スサーボ弁１０のエラーが表示され（Ｓ３３）、缶体サ
ーボ弁１４が全開される（Ｓ３４）。

【００２５】このようにバイパスサーボ弁１０が故障に
より例えば全閉となった場合には、缶体サーボ弁１４が
全開となるので、修理されるまでの間においては、カラ
ン等が開かれると、ただちに熱交換器４に水が流れる。
この熱交換器４に流れる缶体量Ｑｈによってトータル流
量ＭＯＱがオン（Ｓ２３）になり、さらに缶体流量ＭＯ
Ｑがオン（Ｓ２６）になると、通常の燃焼動作を行なう
ことができる（Ｓ２８）。従って、この給湯装置によれ
ば、バイパスサーボ弁１０が故障して全閉等となった場
合でも、給湯不能になることがなく、未修理状態でも給
湯を行なわせることができる。但し、この場合には、バ
イパスサーボ弁による給湯温度制御（Ｓ２８）は行なえ
ないので、給湯温度調整はガスバーナ３のみによる。す
なわち、ガスバーナ３の制御方式がフィードバック制御
に切り換わり、ミキシング温度センサ１５によって検出
されているミキシング温度Ｔｍと設定温度Ｔｓとの偏差
を小さくする方向に比例制御弁５がフィードバック制御
される。

【００２６】なお、上記実施例では、加熱器側弁及びバ
イパス側弁として流量調整可能なサーボ弁を用いたが、
過流出防止用の流量調整弁と缶体側弁とを別個にし、加
熱器側弁及びバイパス側弁を開閉弁としても差し支えな
い。

【００２７】

【発明の効果】本発明の給湯装置にあっては、バイパス
側弁の全開指令が出力されているにも拘らず、バイパス
側弁の開度が一定開度以上に達しない場合には、加熱器
側弁を全開状態にするので、カラン等が開かれるとただ
ちに加熱器側に水が流れ、バイパス流量と缶体流量との
和が一定流量以上になると共に缶体流量が一定作動流量
以上となったときに加熱器が燃焼し、湯が出湯される。
したがって、バイパス側弁が全閉位置で故障した場合に
も給湯装置が出湯不能となることがなく、出湯すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による給湯装置を示す概略構
成図である。

【図２】同上の実施例における出湯開始もしくは出湯停
止のための制御手順を示すフローチャートである。

【図３】 従来例による給湯装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１ 加熱器 ６ 入水管 ７ 出湯管 ８ バイパス管 ９ バイパス流量センサ １０ バイパスサーボ弁 １１ 缶体流量センサ １４ 缶体サーボ弁 １６ コントローラ １７ 開リミッタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱器の入水側と出湯側にそれぞれ入水
   管と出湯管を接続し、加熱器をバイパスするようにして
   入水管と出湯管との間にバイパス管を接続し、バイパス
   管にバイパス側弁を設け、入水管のバイパス管との分岐
   点よりも下流側と出湯管のバイパス管との合流点よりも
   上流側との間に加熱器側弁を設け、加熱器の通常の非燃焼時にはバイパス側弁を全開すると
   共に加熱器側弁を全閉するようにし、前記バイパス管を
   通過する流量と前記加熱器を通過する流量との和が一定
   流量以上の場合に前記加熱器側弁を開成し、前記加熱器
   を通過する流量が一定作動流量以上の場合に加熱器を燃
   焼させるようにした給湯装置において、 バイパス側弁の開状態もしくは閉状態を検出するための
   検出手段と、 加熱器の燃焼停止時に、バイパス側弁に全開指令を出力
   したにも拘らず、バイパス側弁の開度が一定開度以上に
   達していないことを前記検出手段により検出した場合に
   は、加熱器の非燃焼時にも前記加熱器側弁を開状態に保
   持させるようにしたコントローラと、 を備えた 給湯装置。