JP2584196B2 - 給湯制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は瞬間式給湯装置の給湯温
度制御に関するもので、加熱量と水量を自動的に制御し
て温度制御を行なうものである。

【０００２】

【従来の技術】瞬間式給湯装置で加熱入力を調節すると
共に水量も自動的に調節することは既に知られている。
第１図は従来例を示したもので、センサＡによって出湯
温度を検出し、制御回路Ｂでガス比例弁Ｃと水量調節弁
Ｄをそれぞれ制御し、バーナＥによって加熱される熱交
換器Ｆの出湯温度を制御するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図３に示
す従来例では以下のような問題点がある。すなわち水量
の変化によって生じる湯温の急激な変化に対し、バーナ
Ｅの燃焼量を調節あるいは熱交換器Ｆの水量を調節して
も熱交換器Ｆの熱容量による時間遅れを生じるため、急
激な温度変化には効果が小さい。特に給湯後の再給湯時
における後沸きによる高温出湯や加熱遅れによる低温出
湯には効果がなく、使用者にとっては不快であるばかり
でなく、火傷の危険さえ生じる。

【０００４】本発明はかかる欠点を除去したもので、給
湯装置の湯温制御性を向上させ、特に水量急変や後沸き
による急激な湯温変化に対しても出湯温度を設定温度と
等しく制御することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、熱交換器水路をバイパスするバイパス路に
水量調節弁を設け、熱交換器出口の湯とバイパス路の水
との混合した温度を出湯温度検出器で検出し、この出湯
温度検出器と出湯温度設定との信号を比較し、加熱装置
の加熱量を調節すると共に水量調節弁によって偏差信号
の変化速度が所定範囲外のときバイパス水量を変化させ
混合比を調整し、偏差信号が所定範囲内に制御された
後、水量調節弁を調節前の開度に復帰させるものであ
る。

【０００６】

【作用】本発明は上記手段によって混合比の調整で出湯
温度で制御するものである。

【０００７】

【実施例】以下本発明の一実施例について図面に基づき
説明する。

【０００８】図１において、１は水量制御器で水は流入
路２から弁室３に入り、制御弁４と制御孔５との隙間を
通って一次室６に流入する。７は制御弁４と共動するダ
イヤフラムでその他面側は二次室８を形成し、二次室８
には制御スプリング９があって一次室６側へ付勢してい
る。一次室６に流入した水はベンチュリ管１０と水量調
節弁１１に分流し、ベンチュリ管１０の低圧部の圧力は
連通孔１２へ導かれて二次室８と連通する。ベンチュリ
管１０を通過した水は熱交換器１３で加熱されて出湯管
１４へ供給され、調節弁１１からのバイパス路１５と混
合部１６で合流し、混合された湯温は出湯温度検出器１
７で検出される、水量調節弁１１は弁孔１８を有し、ギ
ヤ１９とモータ２０からなる駆動装置２１によって駆動
され、バイパス路１５の水量を調節する。一方ガスは、
ガス供給路２２より加熱制御器２３を通って加熱装置２
４で燃焼し熱交換器１３を加熱する。２５は給湯制御器
で出湯温度検出器１７の信号を受けて演算し、駆動装置
２１と加熱制御器２３に出力する。

【０００９】図２に示す制御ブロック線図において、給
湯制御器２５は出湯温度設定部２６と加熱制御部２７と
水量制御部２８から構成され、水量制御部２８には、湯
温偏差を時間微分して、変化速度を求める湯温変化速度
演算部２８ａと、駆動制御部２８ｂとがある。出湯温度
制御は可変抵抗器などで構成される出湯温度設定部２６
と出湯温度検出器１７のそれぞれの信号が加熱制御部２
７で演算され、その偏差信号は公知のＰＩＤ制御によっ
て加熱制御器２３を駆動し、加熱装置２４の発熱量を加
減することによって出湯温度を一定にする。水量制御は
出湯温度設定部２６と出湯温度演出器１７の偏差信号の
変化速度を湯温変化速度演算部２８ａで演算し、偏差信
号の大きさや偏差信号の変化速度の大きさに応じて駆動
制御部２８ｂへ信号を送出し、駆動装置２１を駆動す
る。

【００１０】次に動作について説明する。図１は通水が
開始されると、水量制御器１へ流入した水はベンチュリ
管１０を通過して熱交換器１３へ流入するものと、水量
調節弁１１からバイパス路１５へ流入するものとに分流
し、混合部１６で再び合流する。水量調節弁１１は外部
から設定された適当な開度を保っている。水が流れたこ
とによってフロースイッチ（図示せず）が作動し、加熱
装置２４の燃焼が開始し湯温が上昇する。加熱装置２４
で加熱された湯とバイパス路１５の加熱されない水とが
混合部１６で混合し、その混合湯温は出湯温度検出器１
７で検出される。出湯温度設定に対する出湯温度の偏差
は図２の出湯温度設定部２６と出湯温度検出器１７のそ
れぞれの信号によって演算される。立上り時には加熱が
まだ十分ではなく、出湯温度が低い方に偏差が大きく、
加熱制御器２３を駆動して加熱装置２４の加熱量を増加
させると共に、偏差信号を水量制御器２８で演算し、駆
動装置２１を介して水量調節弁１１の開度を小さくして
バイパス路１５の水量を減少させて、湯温上昇の速度を
高める。そして、湯温が上昇して設定湯温に近づいたり
あるいは越えた時点で水量調節弁１１は徐々に開かれ
る。このようにして出湯温度は設定温度と等しくなる。
この状態から使用者による蛇口の操作あるいは水圧の急
変によって、水量が急変した場合を考える。例えば水量
が急激に減少した場合、熱交換器１３とバイパス１５へ
の通水量が同じ比率で減少するのでその混合湯温は直に
は変化しないが、その後加熱量は変化していないので熱
交換器１３の通水量が減少した分だけ熱交換器１３の出
口湯温は急激に上昇し、その結果混合湯温も上昇を始め
る。

【００１１】この湯温上昇を出湯温度検出器１７で検出
し、加熱制御部２７でＲＩＤ演算を行ない、加熱制御器
２３を調節して、加熱装置２４の加熱量を急激に減少さ
せる。それと同時に出湯温度の偏差信号を水量制御部２
８で演算し、駆動装置２１を作動させ、水量調節弁１１
の開度を大きくしてバイパス路１５の水量を増加させ、
混合部１６での湯温の急上昇を防止する。逆に水量が急
激に増加した場合には水量調節弁１１を閉じて、湯温が
低下するのを防ぐ。また設定温度が急に変更された場
合、例えば高温に設定されると偏差が大きくなり、加熱
装置２４の加熱量を急激に増加されると同時に水量調節
弁１１の開度を小さくしてバイパス路１５の水量を減少
させ湯温を素早く上昇させる。逆に急に低温を設定させ
ると、水量調節弁１１の開度を大きくして湯温を低下さ
せる。出湯温度の偏差信号に対する水量調節弁１１の開
度の調節として次のような方式が考えられる。 湯温の偏差信号の変化速度すなわち時間微分値を湯温
変化速度演算部２８ａで演算し、偏差の変化速度の大き
さに応じて水量調節弁１１を調節する。例えば偏差信号
が高い方へ急激に変化している場合には、偏差の時間微
分値が大きく、その微分値にある比例定数を乗じた演算
結果によって駆動装置２１を駆動して水量調節弁１１を
大きく開き湯温を低下させる。 湯温の偏差信号の変化速度すなわち時間微分値を変
化、速度演算部２８ａで演算し、その変化速度の大きさ
に応じて水量調節弁１１の開度を調節すると共にモータ
２０の回転速度も同時に変化させる。例えば偏差信号が
高い方へ急激に変化している場合には、上記１２の制御
に加え偏差の時間微分値に応じてモータ２０を回転速度
を大きくし、急激に湯温を低下させる。

【００１２】いずれの方式にせよ水量の急変による湯温
の急激な変化を防ぐことができる。このようにして水量
調節弁１１によって過渡的な湯温変化を防ぐと同時に、
加熱装置の加熱量が急激に変化する。しかし熱交換器１
３の出口温度は熱容量による遅れによってゆっくりと変
化するので、水量調節弁１１はバイパス比をゆっくり変
化させながら湯温の安定を維持しつつ復帰する。そして
湯温の偏差信号があらかじめ設定された範囲内に安定し
たとき調節前の開度に復帰するようになる。

【００１３】また水量調節弁１１の復帰する場合のモー
タ２０の回転速度は過度的湯温変化を起さないような低
速で駆動すれば、復帰時に生じる水量変化加熱装置２４
の加熱量制御による遅い制御で水量吸収することができ
る。

【００１４】加熱制御部２７のＰＩＤ制御や制御部２８
の水量調節弁１１の演算制御はマイクロコンピュータの
プログラムによって容易に行なうことが可能である。

【００１５】

【発明の効果】以上述べたように本発明は熱交換器水路
をバイパスするバイパス路に水量調節弁を設け、熱交換
器出口の湯とバイパス路の水との混合した温度を出場温
度検出器で検出し、この出場温度検出器と出湯温度設定
との信号を比較し、加熱装置の加熱量を調節すると共
に、偏差信号の変化速度が所定範囲外のとき前記水量調
節弁の開度を変化させて混合比を調節し、偏差信号が所
定範囲に制御された後、水量調節弁の開度を復帰させる
ので、定常時の湯温制御は高精度な加熱量制御で行なわ
せ、給油使用時の水量急変や再給湯時の後沸きや加熱遅
れによる過渡的な湯温変化を水量調節弁で速やかに安定
させるばかりでなく、使用開始時の立上りや湯温設定変
更時にも素速く湯温を安定させることができる。さらに
湯温安定後は水量調節弁の開度が復帰するので給湯量も
安定させることができる。また熱交換器をバイパスする
通路に水量調節弁を設けたので熱交換器での圧力損失を
増加させることなく大水量の湯を得ることができるなど
の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における給湯制御装置を示す構
成図

【図２】同装置の制御構成を示すブロック線図

【図３】従来の給湯制御装置の構成図

【符号の説明】

１１ 水量調節弁 １３ 熱交換器 １５ バイパス路 １６ 混合部 １７ 出湯温度検出器 ２１ 駆動装置 ２４ 加熱装置 ２５ 給湯制御器 ２６ 出湯温度設定部 ２７ 加熱制御部 ２８ 水量制御部 ２８ａ 湯温変化速度演算部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱装置と、熱交換器と、前記熱交換器へ
   の通水路をバイパスするバイパス路と、前記熱交換器出
   口と前記パイパス路との混合部下流に設けられた出湯温
   度検出器と、前記バイパス路に設けられた水量調節弁
   と、前記水量調節弁の駆動装置と、出湯温度設定部と加
   熱制御部と水量制御部からなる給湯制御器とを備え、給
   湯制御器は前記出湯温度検出器と前記出湯温度設定部の
   偏差信号によって加熱装置の加熱量を調節すると共に、
   偏差信号の時間微分値を演算する湯温変化速度演算部の
   信号が所定範囲外のとき前記水量調節弁の開度を変化さ
   せ混合比を調節し、前記偏差信号が所定範囲内に制御さ
   れた後、前記水量調節弁を調節前の開度に復帰させる給
   湯制御装置。
2. 【請求項２】湯温変化速度演算部の変化速度信号によっ
   て水量調節弁の調節速度を変化させる請求項１記載の給
   湯制御装置。