JPS6260624B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はガス，石油，電気などを熱源とする瞬
間式給湯機の出湯温度の安定性向上に関するもの
である。

従来例の構成とその問題点 瞬間式給湯機では出湯温度を検出して加熱能力
を制御することによつて目標設定温度で出湯させ
るものがあるが、加熱能力には上限があるため、
過大な通水を行うと目標温度に到達できないとい
う問題があつた。この点を改良する方法として次
のような従来例がある。第１図はガス瞬間湯沸器
の例であり、熱交換器１０１を通る給湯回路１０
２には湯温検出器１０３を設け、温度設定器１０
４で定めた湯温になるよう能力制御弁１０５を作
動させてバーナ１０６での発熱量を調節してい
る。そして、最大燃焼量でも目標湯温にならない
場合は水量調節弁１０７を作動させて給水量を減
少させるように動作をする。これらの信号処理や
動作信号を送る働きは制御回路１０８が担当して
いる。第３図は通水量と温度上昇の関係を示す出
湯特性図であるが、この図で言えば、温度上昇を
t₁と設定した時に通水量がQ₃あれば湯温はt₃まで
しか上昇しないので、目標値のt₁と出湯温度t₃と
の差によつて制御回路１０８が働いて通水量Q₁
にまで絞り込む動作を行うものである。この従来
例では熱交換器１０１と水量調節弁１０７が直列
に配置されていて水量調節弁１０７が全開状態で
あつても通水路には曲がり部などの固定的な通水
抵抗が付加されることになつて通水可能な最大値
が制限されることになる。例えば、第３図で、温
度上昇をt₄に設定した場合に通水量がQ₃しかなけ
れば、能力制御装置が動作して発熱量を規制する
ことになる。このことは、大能力の機器であつて
も低温湯を得る時には能力規制されてしまうとい
う不都合があり、特に、浴槽へ湯を落とし込む時
に小能力機器と同じ給湯時間を必要とするもので
あつた。又、湯温検出器１０３で検知した後に通
水量や加熱量の制御をするものであるから過渡変
化時の温度変化や、設定温度に達して安定するま
での時間が長くかかるという湯質の面でも不満足
なものであつた。

次に、他の実施例を第２図に示す。熱交換器２
０１を通る給湯回路２０２には、上流側から水ガ
バナ２０３とフローセンサ２０４と温度センサ２
０５が直列接続されている。そして、フローセン
サ２０４と温度センサ２０５の出力を掛算器２０
６に与え、その出力は増幅器２０７に送られる。
増巾器２０７では掛算器２０６の出力信号があら
かじめ設定された一定値に達した時に水ガバナ２
０３を作動して設定値を高レベルから低レベルに
変更するものである。このことによつて、最大熱
量を超える流量が流されようとする時に流量制限
を行い設定温度以下の湯が出る不都合を解消して
いる。この従来例では、被加熱体の供給量を制御
することによつて低温湯になることを未然に防止
しているものであるが、給湯端末の蛇口によつて
給水量を制限した場合には加熱能力の制御を行つ
ていないので設定温度を維持することができな
い。又、第１図の例と第２図の例を複合すれば、
設定温度を維持すること、及び、始動時に設定温
度に達するまでの時間を短縮することは可能であ
るが、通水可能な最大値を増加させることは不可
能なので第１図の例で説明した問題点は同様であ
る。更に、再使用時に熱交換器の中に滞留してい
る湯が高温で出湯する後沸きに対しては何らの効
果も有するものではなかつた。

発明の目的 本発明は以上の従来の問題を解消するもので、
機器最大能力を発揮できるように通水量の増大を
図ると共に、始動時の湯温安定化までの時間短
縮，使用中の温度安定性の維持，後沸きの低減な
ど湯温特性の向上を目的としている。

発明の構成 この目的のために、本発明では、熱交換器を通
る加熱路及び熱交換器と並列のバイパス路とを有
する給湯回路と、熱交換器を加熱する加熱装置
と、加熱装置の発熱量を制御する能力制御装置
と、給湯回路中に設けた温度検出器及び流量検出
器と、加熱路とバイパス路の分岐点又は合流点に
設けられ加熱路流量のみが変化する領域を持ち
各々の水量を可変する水量調節弁と、温度設定器
と、前記温度検出器と流量検出器と温度設定器の
信号により能力制御装置と水量調節弁を作動させ
る制御回路から構成されたものである。この構成
によつて、始動時には設定温度が維持できる水量
になるように水量調節弁を操作し、運転中には、
設定温度と湯温を比較して能力制御装置を水量調
節弁に優先して作動することによつて機器能力を
最大に発揮しつつ設定温度を維持し、更に、水圧
や蛇口開度の急変時には流量検出器信号の微分値
に応じて能力制御装置を作動せしめることによつ
て過渡的な湯温変化を少くしている。又、バイパ
ス路を設け、湯と水を混合して出湯させることに
よつて最大出湯量の増大を図ると共に、後沸きを
少くするものである。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例を第４図に基いて説明
する。第４図はガス瞬間湯沸器の例を示したもの
で、熱交換器１を通る加熱器２と、加熱路２と並
列のバイパス路３とによつて給湯回路４は構成さ
れている。熱交換器１はバーナからなる加熱装置
５で加熱され、その発熱量は能力制御装置６によ
つて可変される。加熱路２とバイパス路３の合流
点７より下流には湯温検出器８が設けられ、一
方、分流点より上流には流量検出器９が挿入され
ており、分流点には加熱路２とバイパス路３の
各々の流量を調節する水量調節弁１０が設けられ
ている。１１は温度設定器であつて、この設定信
号と前述の湯温検出器８及び流量検出器９の信号
は制御回路１２に与えられ、後述するような条件
で能力制御装置６と水量調節弁１０を駆動してい
る。第５図は水量調節弁１０の操作量に対する通
水量の変化を示すもので、バイパス路水量が無く
て加熱路水量のみが変化する領域と、加熱路水量
がほぼ一定でバイパス路水量のみが変化する領域
とを有している。例えば、機器能力の最大値が
24000kcal／ｈとすれば、冬期でも高温が得られ
るよう加熱路最低水量を５／minとし、夏期に
於て沸騰しないような水量８／minを加熱路最
高水量とする。バイパス路水量は最高８／min
まで得られるようにすれば、操作量によつて５
／minから16／minまで全水量を可変するこ
とが出来る。

始動時には、例えば水温５℃で設定温度45℃な
ら、前述の能力では10／minが設定温度が維持
できる限界であるが、蛇口数が多い場合には10
／min以上流れて温度が低下する。この時は、
制御回路１２によつて水量調節弁１０が作動して
全水量を10／minまで規制し設定温度45℃を保
ち、機器は最大能力24000kcal／ｈで運転してい
る。加熱路２には８／minが流れ温度55℃にな
つており、バイパス路３には２／minが温度５
℃で流れている。又、水温20℃で設定温度が45℃
で、かつ、蛇口で10／minに絞つている場合に
は機器能力24000kcal／ｈのままでは60℃の湯温
になろうとするので湯温検出器８の信号によつて
能力を15000kcal／ｈにまで下げるように作用し
て設定温度45℃を得るように能力制御装置６を駆
動する。そして、使用中に水圧の急増があつて、
水量が例えば12／minまで瞬間的に増加する
と、この水量急変を流量検出器９の信号によつて
検知し、過渡的に加熱能力の増加を行う。このこ
とによつて、湯温検出器８で湯温が設定値より低
下してしまつてから加熱能力を増加させる方法に
比べ過渡的な湯温変化を少くすることが出来る。
この状態では温度上昇値が25degで12／minな
ので出湯能力は18000kcal／ｈである。この状態
から、他の給湯蛇口を開いて水量が16／minに
なつた時は、湯温が低下するので過渡的には流量
検出器９の信号で前述のように加熱能力を増加さ
せると共に湯温検出器８の信号で設定温度を維持
できる加熱能力になるよう能力制御装置６を駆動
している。もし、水量が16／min以上流れると
最大能力になつても設定温度45℃を維持できなく
なるので水量制御弁１０を作動せしめて16／
minになるよう水量規制を行う。このように、湯
温検出器８と温度設定器１１の信号の偏差は能力
制御装置６に対して優先的に与えられ、それでも
温度偏差が解消されない時に水量制御弁１０を動
作させる。このことによつて機器能力を最大に発
揮できる機会を増しているのである。

次に、ガス瞬間湯沸器に適用した他の実施例を
第６図によつて説明をする。ここでは給湯回路４
の熱交換器１より上流側に水温検出器１３が設け
られており、他は第４図の実施例と同じである。

この例では、始動時には、設定温度と水温の差
から流し得る最大水量を演算し、流量検出器９の
信号がその水量値になるよう制御回路１２は水量
調節弁１０を動作させる。その後、設定温度に対
して湯温が上昇して機器構成要素の誤差によつて
生じる温度偏差のみを湯温検出器８で検出して能
力制御装置６又は水量調節弁１０を若干動作させ
て補正する。従つて、目標温度に対して早く到達
することが出来る。又、運転中に於ても、水温が
徐々に変化した時に、それによる補正を熱交換器
１へ入水する前に検出して行うので、湯温検出器
８で検出してから補正する方法に比べると温度安
定性が優れたものになる。運転中の水量変化に対
しては、水量と水温と設定温度の信号から加熱能
力を演算し、機器能力の範囲内では能力制御装置
６のみを作動せしめ、機器能力を超える場合には
先ず能力制御装置６を最大とし、次に、機器能力
と一致する水量値にまで水量制御弁１０を作動さ
せる。

第４図と第６図の実施例とも水量調節弁１０は
第５図のような特性を有しており、加熱路２の水
量は沸騰しない範囲で少く設定してもバイパス路
３の水量が加わることによつて全水量は多く得ら
れるものである。同時に、バイパス路３があるこ
とによつて、再使用時に熱交換器１中に滞留して
いる高温水を冷却する効果があり、後沸きを低下
させることができる。

第７図に第４図，第６図に示した加熱制御装置
の湯温制御に関する動作フローチヤートを示す。
通水総量が加熱路２の通水量上限以下の場合には
水量調節弁１０はバイパス路３を閉じて能力制御
装置６によつて設定温度と出湯温度が等しくなる
ように制御を行う。これは、低水圧や蛇口開度が
少ない場合である。次に、通水総量が加熱路２の
通水量上限を越えて、かつ能力制御装置６が全開
でなければ第５図で示した通水量と操作量の関係
で決められた位置に水量調節弁１０のバイパス路
３を操作し、能力制御装置６で湯温を制御する。
又、前記で能力制御装置６が全開の時には、水量
調節弁１０のバイパス路３を操作して出湯温度と
設定温度を等しくなるように制御する。これは高
水圧の時や多くの蛇口を設けた場合である。尚、
これらの動作フローは定常的な場合であつても、
通水量の過渡的な変化に対応して能力制御装置６
のみを一時的に急変させる動作は含んでいない。
なお、スタート時の水量調節弁１０の開度は不定
であり、前回に使用した状態のままであるが、必
要に応じて使用後は全閉にするようにしてもよ
い。また第６図の実施例の構成では、第７図に破
線で示したステツプが第４図の実施例に追加され
る。

第８図に第４図の実施例の機能ブロツク図を示
す。制御回路１２は水量判定手段１２ａ，能力判
定手段１２ｂ，温度調整手段１２ｃ，バイパス路
調整手段１２ｄの機能を有している。前記加熱路
２に流れる通水総量が前記加熱器２の水量の上限
を越えるか否かを流量検出器９で検出し水量判定
手段１２ａが判定する。前記通水総量が前記加熱
路２の水量の上限を越えたとき前記水量調節弁１
０のバイパス路３を開くとともに、前記能力制御
装置６が全開か否かを能力判定手段１２ｂが判定
する。前記加熱路２の水量の上限を越えないとき
および前記能力制御装置６が全開でないときは、
前記能力制御装置６を加減して前記温度設定器１
１の設定温度と、前記湯温検出器８の温度とが著
しくなるよう温度調整手段１２ｃが調整する。前
記能力制御装置６が全開のときは、前記水量調節
弁１０のバイパス路３の開度を加減して前記温度
設定器１１の設定温度と、前記湯温検出器８の温
度とが等しくなるようバイパス路調整手段１２ｄ
が調整する。このような制御により設定温度に合
つた温度の湯が出湯される。

なお第７図の実施例ではさらに水温検出器１３
が付加される。

発明の効果 以上のように本発明の加熱制御装置によれば、
熱交換器と並列のバイパス路を有する給湯回路中
に設けた温度検出器と流量検出器と、熱交換器と
バイパスの分岐又は合流点に設けられ熱交換器流
量のみが変化する領域を有し各々の水量を可変す
る水量調節弁と、加熱能力を可変する能力制御装
置と、温度設定器と制御回路から構成されるもの
で、温度設定器，温度検出器，流量検出器の信号
によつて能力制御装置と水量調節弁を作動させる
ものであるから、設定温度までの到達時間の短
縮，使用中の温度安定性の確保，後沸きの低減が
可能となる。又、バイパスを有することによつて
通水量の増大が図れるので機器最大能力を発揮で
きる使用機会が増すという効果も有している。

更に、バイパスを有することによつて加熱路の
水量を低減できるので、熱交換器水路の小径化が
可能となる。従つて、材料の節約が図れると共に
熱交換器中の缶水量が少くなるので熱応答性が向
上し過渡的温度変化が向上する。又、缶水量が少
いことは、後沸きに対しても高温湯の絶対量が減
少しているので有利である。熱交換器での湯温は
常に高温に加熱されるから燃焼ガスを冷却して結
露させることも少くなり耐久性向上の面からも本
発明は効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来例を示す構成図、第３
図は瞬間湯沸器の特性図、第４図は本発明の実施
例を示す構成図、第５図は本発明の水量調節弁の
特性図、第６図は本発明の他の実施例を示す構成
図、第７図は第４図、第６図の加熱制御装置の動
作のフローチヤート、第８図は同装置の機能ブロ
ツク図である。 １……熱交換器、２……加熱路、３……バイパ
ス路、４……給湯回路、５……加熱装置、６……
能力制御装置、７……合流点、８……湯温検出
器、９……流量検出器、１０……水量調節弁、１
１……温度設定器、１２……制御回路、１３……
水温検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 熱交換器を通過する加熱器と、前記加熱路の
   前記熱交換器より上流位置に設けられた水量調節
   弁と、前記水量調節弁より分岐し、前記加熱路の
   前記熱交換器より下流位置で合流するバイパス路
   と、前記熱交換器を加熱する加熱装置と、前記加
   熱装置へ供給される燃料の供給量を変化させる能
   力制御装置と、前記水量調節弁の上流に位置する
   流量検出器、前記加熱路と前記バイパス路の合流
   点の下流に位置する湯温検出器、および温度設定
   器からの信号が印加され前記水量調節弁と前記能
   力制御装置とを制御する制御回路とを備え、前記
   制御回路は、前記加熱路に流れる通水総量が前記
   加熱路の水量の上限を越えるか否かを判定する水
   量判定手段と、前記通水総量が前記加熱路の水量
   の上限を越えたとき前記水量調節弁のバイパス路
   を開くとともに前記能力制御装置が全開か否かを
   判定する能力判定手段と、前記加熱路の水量の上
   限を越えないときおよび前記能力制御装置が全開
   ではないときは、前記能力制御装置を加減して前
   記温度設定器の設定温度と前記湯温検出器の温度
   とが等しくなるよう調整する温度調整手段、前記
   能力制御装置が全開のときは前記水量調節弁のバ
   イパス路の開度を加減して前記温度設定器の設定
   温度と前記湯温検出器の温度とが等しくなるよう
   調整するバイパス路調整手段よりなる加熱制御装
   置。