JP2001021215A - 給湯保温機能を備えた給湯機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】燃焼後のある程度の時間が経過した時点で燃焼
制御を判断させるようし、無駄な加熱を防止する。 【解決手段】保温の為の燃焼後、予め設定された保温燃
焼待機時間ｔが経過するまでは、熱交換器１８内の検出
された湯の温度が予め定めた燃焼開始温度（ＯＮ点）以
下であっても保温燃焼を許可しないようにする。これ
は、燃焼加熱と、これによる熱交換器内の湯温の上昇及
びこの湯温の上昇を検出して燃焼状態をフィードバック
制御する場合との間にはタイムラグがあることを考慮し
たものである。従って、保温の為の燃焼後は、湯温が遅
れて上昇し、安定するまでの間は、保温燃焼を行わない
ようにすることで、加熱し過ぎを防止することが可能で
ある。なお、湯温が安定したかどうかの判断は、保温燃
焼待機時間経過後の湯温の上昇勾配及びその割合によっ
ても可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、給湯栓からの出湯
停止後も熱交換器内の湯の温度を一定の温度範囲内に保
温する給湯保温機能を備えた燃焼式の給湯機に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】この種の燃焼式の給湯機としては、ガス
給湯機と石油給湯機が一般的である。これらの燃焼式の
給湯機では、給湯使用後から時間が経過するに連れて給
湯機の熱交換器内の湯が徐々に冷却されて湯温が低下
し、次に使用する場合の出湯開始初期に、冷たい湯が供
給されて使用者が不具合を感じるという問題があった。
そのため、従来では、特開平６−１１７６８９号公報に
記載された技術のように、給湯を停止した後も給湯機の
熱交換器内の湯を一定範囲内の温度に保温するようにし
ている。

【０００３】前記公報掲載の先願の給湯機は、その構成
を示せば図３のブロック図に示す通りであり、燃焼室１
内にバーナー２と熱交換器３とを有し、また燃焼室１へ
空気を供給するためのファン４と排気口５とが設けられ
ている。熱交換器３を通る水通路の入口側には水量検出
手段６が取り付けられており、出口側には出湯温度検出
手段７が取り付けられている。またバーナー２への燃料
供給路の途中には、燃料流量調節弁８が設置され、バー
ナー２の点火は点火装置９の点火プラグ１０によって行
われる。点火状態は、炎検出手段１１により確認され
る。同図において、符号１２は給湯栓、１３は出湯温度
の設定手段、１４は制御装置である。

【０００４】水通路に水が流れ、水量検出手段６が所定
水量以上を検出すると、ファン４が起動され、遅れて燃
料流量調節弁８が開となり、点火装置９によって点火プ
ラグ１０から放電がなされ、燃焼が開始する。火炎が生
じているかは炎検出手段１１によって確認される。加熱
量は、出湯温度を設定手段１２で設定した温度にしべ
く、風量をファン４で制御し、ガス量を燃料流量調節弁
８で制御する。このような状態から水流が停止し、水量
検出手段６が所定水量以下であることを検出すると、燃
料流量調節弁８を閉じ、消火する。ファン４は、消火か
ら一定時間内はファン待機運転（ポストパージ）をし、
一定時間経過後に停止すべく制御されている。これは燃
焼室１の余熱によって熱交換器３内の湯温が必要以上に
上昇することを防止するためである。

【０００５】そして、ファン待機運転中に出湯温度検出
手段７で検出される湯の温度が設定温度以下で、かつそ
の温度変化が下り勾配であることを検出したら点火動作
に入り、炎検出手段１１で火炎を検出してから所定の秒
数間だけ燃焼を行い、再びファン待機運転に戻るように
している。要するに、従来の先願技術は、出湯温度検出
手段７で検出される湯温が、ある値よりも低下したとき
に所定時間だけ点火して燃焼を行い、湯温の低下を防止
するようにしている。以後は、このような要領で給湯機
の熱交換器３内の湯を一定温度範囲内に保温するもので
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の燃
焼式の給湯機では、燃焼による加熱と、熱交換器内の湯
温の上昇を検出して燃焼状態をフィードバック制御する
という両者間には、一般的に時間的な遅れ（タイムラ
グ）がある。そのため、湯温の温度低下を検出してある
一定時間だけ燃焼を行い、熱交換器内の湯の温度をある
一定範囲内に保温する前記先願技術では、前記タイムラ
グに対応することができず、燃焼直後の検出された湯温
（燃焼加熱に対して温度上昇が遅れた状態の湯温）で保
温燃焼の制御が行われることになり、熱交換器内の湯の
温度が異常に上昇してしまうという問題があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は従来の前記課題
に鑑みてこれを改良除去したものであって、燃焼後のあ
る程度の時間が経過した時点で燃焼制御を判断させるよ
うし、無駄な加熱を防止することのできる給湯機を提供
せんとするものである。

【０００８】而して、前記課題を解決するために本発明
が採用した請求項１の手段は、熱交換器内の湯の温度を
検出し、給湯停止後に前記熱交換器内の湯の温度がある
温度まで低下したときに保温燃焼を行い、熱交換器内の
湯の温度をある一定の温度範囲内に保温する給湯保温機
能を備えた給湯機において、保温の為の燃焼後、予め設
定された保温燃焼待機時間が経過するまでは、熱交換器
内の検出された湯の温度が予め定めた燃焼開始温度以下
であっても保温燃焼を許可しないことを特徴とする給湯
保温機能を備えた給湯機である。この発明では、燃焼加
熱と、これによる熱交換器内の湯温の上昇及びこの湯温
の上昇を検出して燃焼状態をフィードバック制御する場
合のタイムラグを考慮し、保温の為の燃焼後は、湯温が
遅れて上昇し、安定するまでの間は、保温燃焼を行わな
いようにすることで、加熱し過ぎを防止している。

【０００９】請求項２の手段は、熱交換器内の湯の温度
を検出し、給湯停止後に前記熱交換器内の湯の温度があ
る温度まで低下したときに保温燃焼を行い、熱交換器内
の湯の温度をある一定の温度範囲内に保温する給湯保温
機能を備えた給湯機において、保温の為の燃焼後であっ
て、予め設定された保温燃焼待機時間が経過した後であ
っも、熱交換器内の検出された湯の温度が上昇勾配の場
合は保温燃焼を許可しないことを特徴とする給湯保温機
能を備えた給湯機である。この発明では、保温燃焼後
は、湯温が遅れて上昇するが、湯温の上昇が安定したか
どうかを、湯温の上昇勾配によって検知し、上昇勾配に
ある間は保温燃焼を行わないようにすることで、加熱し
過ぎを防止している。

【００１０】請求項３の手段は、熱交換器内の湯の温度
を検出し、給湯停止後に前記熱交換器内の湯の温度があ
る温度まで低下したときに保温燃焼を行い、熱交換器内
の湯の温度をある一定の温度範囲内に保温する給湯保温
機能を備えた給湯機において、保温の為の燃焼後であっ
て、予め設定された保温燃焼待機時間が経過した後に、
熱交換器内の検出された湯の温度の上昇勾配が設定値以
下になった時点で保温燃焼を許可することを特徴とする
給湯保温機能を備えた給湯機である。この発明では、保
温燃焼後に湯温が安定したかどうかを、湯温の上昇勾配
の割合（変化率）で捉えて設定値以下のときに保温燃焼
を許可することで、加熱し過ぎを防止している。

【００１１】請求項４の手段は、保温燃焼待機時間は、
給水温度、外気温度、設定された給湯温度の少なくとも
一つを基に設定される請求項１〜３のいずれか一つに記
載の給湯保温機能を備えた給湯機である。保温燃焼待機
時間のパラメータとして、給水温度、外気温度、設定さ
れた給湯温度の少なくとも一つを用いることで、外的要
因による誤加熱を防止し、最適値にすることにより、保
温（一定の温度範囲）までの立上りを速くする効果が得
られる。逆に、保温燃焼待機時間を一定にすると、外気
温度が高い時、加熱しすぎとなる場合がある。また、外
気温度が低い時は、立上りの遅れが生じる場合がある。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の構成を図面に示
す発明の実施の形態に基づいて説明すると次の通りであ
る。図１は、本発明の一実施の形態に係る給湯機の全体
構成を示すブロック図である。同図に示す如く、この給
湯機は、燃焼室１５内に、浴槽１６の追焚きのための熱
交換器１７と、給湯栓１２からの出湯又は浴槽１６への
湯張りのための熱交換器１８と、燃焼用のバーナー１９
と、ファン２０とを有する１缶２水路１バーナー方式の
石油給湯機である。熱交換器１７を通る追焚きのための
浴槽水の循環流路２１には、ふろ温度検出手段２２と、
循環ポンプ２３と、ふろ水流スイッチ２４と、ふろ出湯
温度検出手段２５とが設置されている。ふろ出湯温度検
出手段２５は、浴槽１６へ供給する湯の温度を検出する
ためのものであり、熱交換器１７の出口側に設置されて
いる。

【００１３】一方、熱交換器１８を通る給湯栓流路２６
には、水量検出手段２７と、給水温度検出手段２８と、
熱交換器内の湯温検出手段２９と、出湯温度検出手段３
０と、水量調整手段３１及び給湯確認スイッチ３２が設
置されている。そして、給湯栓流路２６は、熱交換器１
８の上流側と下流側とが、バイパス量調整手段３３を備
えたバイパス流路３４によって連通接続されている。ま
た前記浴槽水の循環流路２１の熱交換器１７の上流側
と、給湯栓流路２６の熱交換器１８の下流側とは、湯張
り電磁弁３５を備えたバイパス流路３６によって連通接
続されている。更に、給湯栓流路２６の熱交換器１８の
上流側と、前記バイパス流路３６の途中とは電磁弁３７
を備えたバイパス流路３８によって連通接続されてい
る。なお、図１において、符号３９はバーナー１９への
燃料供給調整手段、４０は排気口である。

【００１４】このように構成された給湯機において、給
湯栓１２から出湯する場合は、先ず給湯栓１２を開く。
これにより、水量検出手段２７がある一定量以上の水量
を検出し、ファン２０を回転させ、バーナー１９を点火
させて燃焼を開始する。そして、出湯する湯の温度が設
定温度となるように、給水温度検出手段２８と、熱交換
器１８内の湯の温度検出手段２９と、出湯温度検出手段
３０とからの温度信号により、燃料供給手段３９がバー
ナー１９へ供給する燃料の量を制御し、適正な熱量の燃
焼が行われるように調整し、給湯栓１２から設定温度の
お湯が出湯されるようにしている。

【００１５】一方、浴槽１６へ湯張りを行う場合は、給
湯栓１２は閉塞状態にあり、循環ポンプ２３を停止させ
た状態で湯張り電磁弁８を開とし、前記給湯栓１２から
出湯する場合と同じように、熱交換器１８で設定温度の
湯になるように燃焼状態を調整し、設定温度に加熱され
たお湯をバイパス流路３６を通じて循環水流路２１へ供
給し、浴槽１６内へお湯を供給する。そして、水量検出
手段２７又は浴槽内の圧力センサー（図示せず）により
所定量の湯張りが行われたことを検知すると、湯張り電
磁弁３５を閉塞し、バーナー１９の燃焼を停止する。

【００１６】ところで、この実施の形態に係る給湯機で
は、一旦、給湯を停止した後の再使用に際して熱交換器
１８内に残ったお湯及び流路２６内の残留水が冷たくな
らならように保温する給湯保温機能と、浴槽１６への湯
張りが終わった後の浴槽内の湯の温度を一定範囲内にな
るように保温する湯張り保温機能とを有している。給湯
保温の場合は、バイパス流路３４のバイパス量調整手段
３３が開となっており、熱交換器１８内の湯の温度を検
出する検出器２９の温度信号がある温度以下になると、
ファン２０を起動させ、バーナー１９を点火させて燃焼
を行い、検出器２９の温度信号がある温度以上になる
と、燃焼を停止し、熱交換器１８内の湯をある一定範囲
内の温度になるように保温する。

【００１７】一方、湯張り保温の場合は、ある一定時間
毎に循環ポンプ２３を駆動させ、沸き上げ前の撹拌（プ
リポンプ）後、ふろ水流スイッチ２４でふろ水の有無を
チエックし、ふろ温度検出手段２２で浴槽１６内の湯の
温度をチエックする。湯の温度がある温度よりも低くな
っていれば、前記給湯保温機能の場合と同じ要領で、フ
ァン２０を起動させ、バーナー１９を点火させて燃焼を
行い、熱交換器１７を通じて設定温度になるまで沸き上
げを行う。そして、ふろ温度検出手段２２で検出される
浴槽水の温度がある温度以上になると、燃焼を停止し、
浴槽水の温度をある一定範囲内の温度になるように保温
する。沸き上げ後は、一点時間の間だけ循環ポンプ２３
を駆動させ、ポストポンプを行い、熱交換器１７内の余
熱により浴槽水の温度が必要以上に上昇するのを抑制し
ている。

【００１８】ところで、このような燃焼式の給湯機にお
いては、燃焼による加熱と、熱交換器内の湯温の上昇を
検出して燃焼状態をフィードバック制御するという両者
間には、一般的に時間的な遅れ（タイムラグ）があるこ
とは既に述べた通りである。そのため、この実施の形態
では、保温の為の燃焼後は、湯温が遅れて上昇し、安定
するまでの間は、保温燃焼を行わないようにすること
で、加熱し過ぎを防止するようにしている。湯温が安定
したかどうかの判定手段としては、図２のタイムチャー
トに示す以下の方法が考えられる。

【００１９】先ず、第１番目の判定手段としては、保温
燃焼後は一定時間（保温燃焼待機時間）ｔの間、熱交換
器１８内の湯温が保温燃焼を開始させる温度（ＯＮ点）
以下であっても保温燃焼を許可しないようにしている。
つまり、保温燃焼後の待機時間ｔの間は、保温燃焼を強
制的に停止するものである。この時間ｔの間は、燃焼加
熱に対して湯温が遅れて上昇する過程にあると判断する
ものである。この保温燃焼待機時間ｔは、経験によって
又は実験の結果によって求められたものである。また時
間ｔは、給水温度、外気温度、設定された給湯温度等に
よって異なるので、少なくともこれらの一つをパラメー
タとして用いるようにしている。複数個用いた場合は、
その分だけ精度の向上が図れる。

【００２０】第２番目の判定手段としては、保温燃焼後
の保温燃焼待機時間ｔが経過した後であって、熱交換器
１８内で検出された湯の温度が、予め設定された保温燃
焼を開始するためのＯＮ点以下であっても、前記湯温が
上昇勾配にある間は、湯温が遅れて上昇する過程にある
と判断し、保温燃焼を行わないようにすることで加熱し
過ぎを防止している。

【００２１】また第３番目の判定手段としては、保温燃
焼後の保温燃焼待機時間ｔが経過した後であって、熱交
換器１８内で検出された湯の温度が保温燃焼を開始する
ためのＯＮ点以下で、しかもこの湯の温度の上昇勾配が
設定値以下になったときには、保温燃焼を許可するよう
にしている。湯の温度の上昇勾配が設定値を越える場合
は、依然として湯温は遅れて上昇する過程にあると判断
でき、このような場合に保温燃焼を行った場合には加熱
し過ぎとなるからである。一方、湯温の上昇勾配が設定
値以下であれば、湯温の上昇は安定状態に入ったと判断
でき、保温燃焼を開始しても加熱し過ぎとはならないか
らである。

【００２２】ところで、本発明は上述した実施の形態に
限定されるものではなく、適宜の変更が可能である。例
えば、熱交換器内の湯の温度の検出は、熱交換器に検出
手段を設けた場合を説明したが、相対的に湯の温度を検
出できる位置であればどこであっても湯温の検出手段の
設置は可能である。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明にあっては、
保温の為の燃焼後、予め設定された保温燃焼待機時間が
経過するまでは、熱交換器内の検出された湯の温度が予
め定めた燃焼開始温度以下であっても保温燃焼を許可し
ないようにしている。これは、燃焼加熱と、これによる
熱交換器内の湯温の上昇及びこの湯温の上昇を検出して
燃焼状態をフィードバック制御する場合のタイムラグを
考慮したものである。従って、保温の為の燃焼後は、湯
温が遅れて上昇し、安定するまでの間は、保温燃焼を行
わないようにすることで、加熱し過ぎを防止することが
可能である。なお、湯温が安定したかどうかの判断は、
保温燃焼待機時間経過後の湯温の上昇勾配及びその割合
によっても可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る給湯機の全体を示
すブロック図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係る給湯機の保温燃焼
の制御例を示すタイムチャートである。

【図３】従来の給湯機の全体を示すブロック図である。

【符号の説明】 １６…浴槽 １８…熱交換器 １９…バーナー ２０…ファン ２９…熱交換器内の湯温検出手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱交換器内の湯の温度を検出し、給湯停止
   後に前記熱交換器内の湯の温度がある温度まで低下した
   ときに保温燃焼を行い、熱交換器内の湯の温度をある一
   定の温度範囲内に保温する給湯保温機能を備えた給湯機
   において、保温の為の燃焼後、予め設定された保温燃焼
   待機時間が経過するまでは、熱交換器内の検出された湯
   の温度が予め定めた燃焼開始温度以下であっても保温燃
   焼を許可しないことを特徴とする給湯保温機能を備えた
   給湯機。
2. 【請求項２】熱交換器内の湯の温度を検出し、給湯停止
   後に前記熱交換器内の湯の温度がある温度まで低下した
   ときに保温燃焼を行い、熱交換器内の湯の温度をある一
   定の温度範囲内に保温する給湯保温機能を備えた給湯機
   において、保温の為の燃焼後であって、予め設定された
   保温燃焼待機時間が経過した後であっも、熱交換器内の
   検出された湯の温度が上昇勾配の場合は保温燃焼を許可
   しないことを特徴とする給湯保温機能を備えた給湯機。
3. 【請求項３】熱交換器内の湯の温度を検出し、給湯停止
   後に前記熱交換器内の湯の温度がある温度まで低下した
   ときに保温燃焼を行い、熱交換器内の湯の温度をある一
   定の温度範囲内に保温する給湯保温機能を備えた給湯機
   において、保温の為の燃焼後であって、予め設定された
   保温燃焼待機時間が経過した後に、熱交換器内の検出さ
   れた湯の温度の上昇勾配が設定値以下になった時点で保
   温燃焼を許可することを特徴とする給湯保温機能を備え
   た給湯機。
4. 【請求項４】保温燃焼待機時間は、給水温度、外気温
   度、設定された給湯温度の少なくとも一つを基に設定さ
   れる請求項１〜３のいずれか一つに記載の給湯保温機能
   を備えた給湯機。