JP2603425Y2

JP2603425Y2 - 給湯器

Info

Publication number: JP2603425Y2
Application number: JP1993031039U
Authority: JP
Inventors: 直行竹下; 保男阿部
Original assignee: 株式会社ガスター
Priority date: 1993-05-17
Filing date: 1993-05-17
Publication date: 2000-03-13
Anticipated expiration: 2008-05-17
Also published as: JPH0684252U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、再出湯時の湯温の安定
化を図る給湯器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８にはミキシングタイプの一般的な給
湯器のシステム構成が示されている。同図において、給
湯熱交換器１の入口側には給水管２が接続されており、
給湯熱交換器１の出口側には給湯管３が接続されてい
る。給水管２と給湯管３との間には給湯熱交換器１側の
通路と並列にバイパス通路４が設けられている。そし
て、給湯熱交換器１側の通路とバイパス通路４とが合流
した合流点５よりも下流側の給湯管３の位置には水量制
御装置６が設けられている。給湯管３の先端側は台所等
の所望の給湯場所に導かれており、給湯管３の出口部分
には水栓７が設けられている。

【０００３】前記給湯熱交換器１の近傍下方側にはバー
ナ８が設置されており、このバーナ８のガス通路10には
バーナ８のガス量を制御する比例弁11やガス通路10の開
閉を行う電磁弁12が設けられている。

【０００４】また、給湯熱交換器１側の通路とバイパス
通路４の分岐点13よりも上流側の給水管２の位置には通
水を検出するフローセンサ14が設けられている。

【０００５】これら各弁11，12および水量制御装置６の
動作制御は制御装置15により行われており、制御装置15
には給湯温度を設定したり、給湯運転の開始や停止を指
令するリモコン16が接続されている。

【０００６】リモコン16により給湯温度が設定され、給
湯運転が指令されると、制御装置15は水栓７が開けられ
てフローセンサ14から通水検出信号が加えられたとき
に、図示されていない給排気用の燃焼ファンを回転し、
電磁弁12を開け、比例弁11の開度により供給ガス量を制
御し、出湯湯温が設定温度になるようにバーナ８の燃焼
量および水量制御装置６の開度を制御する。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】この種の給湯器を給湯
運転した後、一旦水栓７を閉めて給湯運転を停止し、短
時間のうち再び水栓７を開けて再出湯を行ったときの出
湯湯温の時間に対する温度特性は図９に示すようにな
る。一般に、給湯運転停止後、給湯管３内の湯は自然放
熱により徐々に低下するが、その一方で、給湯熱交換器
１内に残留している湯には給湯熱交換器１の保有熱量が
伝播して後沸きし、給湯熱交換器１内の湯は設定温度よ
りもかなり高めのオーバーシュートの湯温となる。その
ため、再出湯を行うと、最初は給湯管３内に滞留してい
た少し温めの湯が出湯し、次に後沸きによる設定温度よ
りもかなり高めのオーバーシュートの湯が出湯すること
となり、湯の使用者は温めの湯の直後に熱い湯に触れる
ため、不快な思いをするという問題があった。

【０００８】このような後沸きの湯による不快感をでき
るだけなくすため、最近においては様々な提案がなされ
ている。例えば、バイパス通路４内にギヤモータ等の回
転により弁の開閉量を精密に制御できる通水制御弁を介
設したり、あるいはバイパス通路４内に複数のバイパス
管路を形成し、各バイパス管路に電磁弁等を介設し、こ
れらの電磁弁の開閉の組み合わせによりバイパス通路の
通水量を制御するように構成し、給湯熱交換器１側から
出てくる後沸きの湯にその後沸きの湯温を給湯設定湯温
まで低くする水をバイパス通路からミキシングし、これ
により後沸きの影響を解消して湯温の安定化を図ってい
る。

【０００９】しかしながら、バイパス通路４に精密な通
水制御弁を設けることはその通水制御弁自体のコストが
かかる上に、その通水制御弁を制御するための回路が必
要になり、装置全体の構成が複雑になり、装置コストも
高くなる。

【００１０】また、バイパス通路４に複数のバイパス管
路を設ける方式も、管路構成が複雑になる上、各バイパ
ス管路に電磁弁を設け、さらに、各電磁弁を開閉するた
めの制御回路が必要となり、この方式も装置構成が複雑
化して装置コストが高くなるという問題がある。

【００１１】本考案は上記従来の課題を解決するために
なされたものあり、その目的は、装置構成が極めて簡易
であって、後沸きによる湯温の変動を抑制することがで
きる安価な給湯器を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本考案は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、第
１の考案は、給湯熱交換器側の通路に並列に設けられた
バイパス通路と、このバイパス通路に介設されたパイロ
ット電磁弁と、給湯熱交換器側の通路とバイパス通路と
の分岐点入口よりも上流側又は合流出口よりも下流側に
設けられた水量制御装置と、この水量制御装置の開度を
制御する開度制御手段とを有し、この開度制御手段は、
再出湯の前の給湯燃焼熱量と給湯停止時から再出湯まで
の給湯停止時間とを含む情報により再出湯時の後沸き湯
温を推定する後沸き湯温推定部と、この推定された後沸
き湯温を給湯設定温度にするための給湯熱交換器側の湯
とバイパス通路側の水とのミキシング割合を求める分配
率設定部と、上記パイロット電磁弁の入口側通路と出口
側通路の差圧に応じて弁開度が可変してバイパス通路の
通水量が変化する開弁立ち上がり領域を用いてパイロッ
ト電磁弁を差圧通水量可変装置として機能させる水量制
御装置の制御通水量の範囲内で前記分配率設定部で設定
されたミキシング割合となる水量制御装置の制御通水量
を求める通水量設定部と、再出湯時に前記制御通水量と
なるように水量制御装置の駆動を行う駆動部とを有する
ことを特徴として構成されている。また、第２の考案
は、給湯熱交換器側の通路に並列に設けられたバイパス
通路と、このバイパス通路に介設され弁の入口側通路と
出口側通路の差圧に応じて弁開度が可変してバイパス通
路の通水量を変化させる差圧通水量可変装置として機能
するパイロット電磁弁と、給湯熱交換器側の通路とバイ
パス通路との分岐点入口よりも上流側又は合流出口より
も下流側に設けられた水量制御装置と、この水量制御装
置の開度を制御する開度制御手段とを有し、この開度制
御手段は、再出湯時の後沸き湯温を推定する後沸き湯温
推定部と、この推定された後沸き湯温を給湯設定温度に
するための給湯熱交換器側の湯とバイパス通路側の水と
のミキシング割合を求める分配率設定部と、この分配率
設定部で設定されたミキシング割合となる水量制御装置
の制御通水量を求める通水量設定部と、前記制御通水量
となるように水量制御装置の駆動を行う駆動部とを有す
ることを特徴として構成されている。

【００１３】

【作用】上記構成の本考案において、給湯燃焼停止後再
出湯が行われたときには、例えば、給湯燃焼停止時から
再出湯までの時間と、前回の給湯燃焼熱量とを含む情報
により、熱交換器内に残留している湯の後沸き湯温を後
沸き湯温推定部により推定する。そして、再出湯したと
きに、この後沸き湯温を給湯設定温度にするための水の
ミキシング割合が分配率設定部により求められ、この求
められたミキシング割合となる水量制御装置の制御通水
量が求められ、駆動部はこの制御通水量が通水するよう
に水量制御装置の開度を駆動設定する。

【００１４】このようにして水量制御装置に制御通水量
が通水されることにより、パイロット電磁弁の上流側と
下流側間に所期の差圧が生じ、この差圧により、パイロ
ット電磁弁は後沸き湯温を給湯設定温度にするためのミ
キシング割合となる通水量分だけ開弁し、バイパス通路
と給湯熱交換器側通路の合流点で、給湯器熱交換器側の
後沸きの湯とバイパス通路側の水とが分配率設定部で求
められた分配率でミキシングし、設定温度の安定した湯
温の湯が出湯される。

【００１５】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、以下の実施例の説明において、従来例と同
一の部分には同一符号を付し、その重複説明は省略す
る。

【００１６】本実施例の給湯器のシステム構成は図１に
示すように、従来例と同様に給湯熱交換器１側の通路に
並列にバイパス通路４を設けたものである。本実施例が
従来例と異なる特徴的なことは、バイパス通路４に差圧
通水量可変装置として機能するパイロット電磁弁を設
け、水量制御装置６の通水量を制御することによりパイ
ロット電磁弁の開度を制御するように構成したことであ
り、それ以外の構成は前記従来例と同様である。

【００１７】図２はバイパス通路４に設けた差圧通水量
可変装置としてのパイロット電磁弁の構成を示したもの
である。この種のパイロット電磁弁の内部構造は周知で
あるので、その説明は簡単化する。このパイロット電磁
弁１７は入口側通路１８と出口側通路２０をダイアフラ
ム２１で区画したものである。ダイアフラム２１の周辺
部と中心部にはそれぞれパイロット穴２２，２３が設け
られており、パイロット穴２２により入口側通路１８と
作動室２４とが連通され、また、パイロット穴２３によ
り作動室２４と出口側通路２０とが連通されている。パ
イロット穴２３の上側には進退移動によってパイロット
穴２３を開閉するプランジャ２５が設けられており、こ
のプランジャ２５の進出移動はスプリング２７の付勢力
によって行われ、プランジャ２５の後退移動はこのスプ
リング２７の付勢力に抗してプランジャ２５を上方に引
き上げる電磁コイル２８の駆動により行われる。

【００１８】給湯器の給湯運転を行っているとき、プラ
ンジャ25によりパイロット穴23を閉じている状態では、
給水管２から給湯熱交換器１を通って給湯管３に流れる
水の圧力損失により、パイロット電磁弁の入口側通路18
と出口側通路20とに差圧が生じる。圧力の高い入口側通
路18の圧力Ｐ₀がパイロット穴22を通して作動室24に伝
わり、ダイアフラムを下側に押圧する力が生じる。一
方、出口側通路20から加わる圧力Ｐ₁によりダイアフラ
ム21を上側に押圧する力が作用するが、このダイアフラ
ム21を上側に押し上げる力よりもダイアフラム21を押し
下げる力が打ち勝ち、出口側通路20はダイアフラム21に
より閉じられ、バイパス通路４には水が流れない。

【００１９】これに対し、プランジャ25を上方に移動し
て、パイロット穴23を開けると、作動室24はパイロット
穴23を通して出口側通路20の低い方の圧力Ｐ₁側に連通
する。このＰ₁によるダイアフラム21の作動室24側から
の押し下げ力よりも入口側通路18から加わる高い方の圧
力Ｐ₀によるダイアフラム21の押し上げ力が打ち勝ち、
ダイアフラム21はＰ₀とＰ₁の差圧に応じた分だけ上側
に変形して出口側通路20を開き、Ｐ₀とＰ₁の差圧に対
応した水量がバイパス通路４を通して流れる。

【００２０】通常、パイロット電磁弁は、開弁と閉弁の
どちらか一方の状態のみを採るＯＮ−ＯＦＦ弁（２方向
弁）として使用されている。ところが、本考案者はパイ
ロット電磁弁１７の入口側通路１８の圧力Ｐ_０と出口側
通路２０の圧力Ｐ_１との差圧ΔＰに対応してダイアフラ
ム２１の開き量（つまり、弁開度）が変化するという今
まで知られていなかった特性をパイロット電磁弁が持つ
ことを見いだした。このことから、本考案者は、上記差
圧ΔＰの大きさを可変することによりパイロット電磁弁
１７の弁開度を変化させてバイパス通路４を通る水量を
可変できることと、上記差圧ΔＰは水量制御装置６の通
水量を可変することにより制御できることに着目し、こ
の水量制御装置６の通水量制御によりバイパス通路４の
通水量を可変し、給湯熱交換器１側から供給される湯と
バイパス通路４から供給される水のミキシング割合、つ
まり、水量制御装置６を通る湯とバイパス通路４を通る
水の分配率を制御して後沸き湯温を解消し、再出湯湯温
の安定化を図ろうとするものである。

【００２１】図３は本実施例の給湯システムにおいて、
後沸き湯温の安定化を図る前記水量制御装置６の開度制
御手段のブロック構成を示したもので、この開度制御手
段は制御装置15内に設けられる。

【００２２】この開度制御手段は、分配率設定部30と、
タイマ31と、情報格納部32と、通水量設定部33と、駆動
部34とを有して構成されている。タイマ31は給湯燃焼停
止時から次の再出湯開始時までの時間をフローセンサ14
がオフ信号を発してから次にオン信号を発するまでの時
間として計測する。情報格納部32には前回の給湯燃焼熱
量と、給湯燃焼停止時から再出湯までの給湯停止時間に
よって給湯熱交換器内残留湯水の後沸きがどの程度大き
くなるかのデータや、この後沸きを解消する湯と水のミ
キシング割合の分配率を求めるデータ等が実験や演算に
より求められて格納されている。図４〜図６はその格納
データの一例を示したもので、図４のデータは給湯停止
時間と後沸き温度の関係データの一例を示している。こ
のデータは、前回給湯燃焼条件を、給水温16℃、給湯設
定温度40℃、出湯量10リットル／分で３分間出湯させた
後、給湯停止後再出湯するまでの停止時間を変化させて
再出湯をしたときの後沸きの温度を求めたものであり、
このように、設定温度、出湯量、前回燃焼熱量の各燃焼
条件を様々に変えて停止時間と後沸き温度の関係データ
が求められ、これらのデータが情報格納部32に格納され
る。

【００２３】また、図５に示すデータは前回燃焼熱量に
対して後沸き温度がどのように変化するかを求めたグラ
フデータの一例であり、このグラフでは前回燃焼量を使
用水量（出湯量）の値で示している。この図５のグラフ
は出湯温度40℃、入水温16℃で３分間給湯燃焼し、待機
時間20秒を経た後、10リットル／分の湯を再出湯させた
ときの後沸き温度を示しており、前回使用流量、つま
り、前回燃焼熱量が大きくなるほど後沸き温度が高くな
っていることが分かる。このようなグラフを出湯温度、
待機時間等の各条件を変えてそれら各条件の下に求めた
複数のグラフデータが情報格納部32に格納される。

【００２４】さらに、図６に示すグラフデータは水量制
御装置６の流量に対するパイロット電磁弁17の通水割
合、つまり、水量制御装置６に流れる流量によって給湯
熱交換器１側を通る水量とバイパス通路４を通る水量と
の分配率がどのようになるかのデータを示している。こ
のグラフデータから分かるように、水量制御装置６を通
る流量が例えば６リットル／分と小さいときには、給湯
熱交換器１側を通る水量は全体の約86％で、バイパス通
路４側を通る水量は全体の約14％であり、水量制御装置
６の流量が例えば12リットル／分以上になると、給湯熱
交換器１側を通る水量とバイパス４側を通る水量との割
合は約８：２に収束する。このように水量制御装置６の
通水量が小さい領域で分配率の変化が大きいのはパイロ
ット電磁弁17のダイアフラム21がＰ₀とＰ₁の差圧ΔＰ
が小さい開弁の立ち上がり（開始）領域で変形量（開き
量）を大きく可変することによるものであり、バイパス
通路４に差圧開閉弁（パイロット電磁弁）を設けること
により水量制御装置６の初期水量、すなわち、再出湯時
の立ち上がり水量を調整することにより湯と水の分配率
を適宜に調整可能となるもので、本実施例はこの現象を
利用して湯と水の分配率を調整するものである。

【００２５】分配率設定部30はタイマ31から得られる給
湯停止時間と、制御装置15の燃焼制御部から得られる前
回燃焼量の情報を受けて再出湯時の後沸き温度を情報格
納部32に蓄積されている図４や図５等に示すグラフデー
タにより後沸き湯温を推定する。そして、この推定した
後沸き湯温の湯を設定温度にするために必要な湯と水の
ミキシング割合（分配率）を演算により求め、その結果
を通水量設定部33に加える。

【００２６】通水量設定部３３は分配率設定部３０から
加えられた水と湯の分配率となる水量制御装置６の通水
量を情報格納部３２に格納されている図６に示すデータ
により制御通水量として求める。つまり、通水量設定部
３３はパイロット電磁弁１７の前記開弁立ち上がり領域
（前記差圧ΔＰによってパイロット電磁弁１７の開度を
大きく可変することができる領域）に対応する水量制御
装置６の制御通水量の範囲内で、上記分配率設定部３０
から加えられた水と湯の分配率となる水量制御装置６の
制御通水量を求める。駆動部３４は通水量設定部３３で
設定された制御通水量を通水する水量制御装置６の開度
を求め、水量制御装置６を駆動してその制御通水量とな
るように駆動を行う。

【００２７】このように、本実施例によれば、前回燃焼
熱量と給湯待機時間との情報に基づき、後沸き湯温が推
定され、再出湯時に、給湯の立ち上がり水量が図７に示
すように、後沸きの湯温を解消する水と湯のミキシング
の割合となるように水量制御装置６の通水量が後沸きを
解消する区間Δｔだけ制御される。つまり、後沸き温度
が高いときには水量制御装置６の通水量が大きい位置で
一定に制御され、後沸き湯温が低いときには水量制御装
置の通水量が低い位置で一定に制御される。この適切な
湯と水のミキシングにより後沸きの湯はΔｔの区間で設
定温度にされ、このΔｔの区間を過ぎた時点で水量制御
装置６は通常の制御状態に戻され、引き続き安定した湯
温の給湯燃焼運転が行われるのである。

【００２８】なお、本考案は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。

【００２９】例えば、上記実施例では後沸き湯温を給湯
停止時間と前回の給湯燃焼熱量との情報を用いて推定し
たが、その他、外気温等、後沸きに関係する各種条件を
考慮に入れて後沸き湯温を推定するようにしてもよい。

【００３０】さらに、上記実施例では水量制御装置６を
バイパス通路４と給湯熱交換器１側の通路の合流点５よ
りも下流側の給湯管３の位置に設けたが、バイパス通路
４と給湯熱交換器１側の通路の分岐点13よりも上流側の
給水管２の位置に設けてもよい。

【００３１】さらに、本実施例では後沸きによるオーバ
ーシュートの湯の安定化をメインにして説明したが、図
９に示すように通常の給湯器の再出湯時にはオーバーシ
ュートの湯の後に、設定温度よりも低いアンダーシュー
トの湯が出湯するので、このアンダーシュートの湯も水
量制御装置６の通水量を制御し、湯と水のミキシングの
割合を調整してアンダーシュートを抑制し、より湯温変
動の小さい安定した湯を出湯させることもできる。

【００３２】

【考案の効果】本考案は、給湯器のバイパス通路にパイ
ロット電磁弁を介設し、本考案者が見いだしたパイロッ
ト電磁弁の特性、つまり、前記開弁立ち上がり領域に対
応する水量制御装置の通水量の範囲内で該水量制御装置
の通水量を可変することによってパイロット電磁弁の開
度が変化するという特性を利用して、上記パイロット電
磁弁を差圧通水量可変装置として機能させてバイパス通
路の通水量を可変制御し、給湯器側の通路を通る湯の量
と、バイパス通路を通る水量との割合を制御するように
構成したものであるから、従来例のようにバイパス通路
にギヤモータ等の制御手段を備えた精密な通水制御弁を
設けたり、あるいは複数のバイパス通路を並列に設けて
それぞれのバイパス通路に電磁弁を介設する等の複雑な
機構が不要となり、極めて簡便な装置で再出湯時の後沸
きによる湯温変動を防止することができる。また、コス
ト増加を抑制することができる。

【００３３】また、本考案の装置は構成が簡易で極めて
実用的であり、装置の組立や施工も容易となり、装置の
小型化も達成でき、さらに併わせて装置および設置施工
のコスト低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す給湯器の模式システム図
である。

【図２】同実施例の給湯器のバイパス通路に設けるパイ
ロット電磁弁の説明図である。

【図３】本実施例の給湯器の要部構成を示すブロック図
である。

【図４】後沸き湯温を給湯停止時間に基づき推定するグ
ラフデータの一例を示す説明図である。

【図５】後沸き湯温を前回の給湯燃焼量に基づき推定す
るグラフデータの一例を示す説明図である。

【図６】給湯熱交換器側を通る湯とバイパス通路を通る
水との分配率と水量制御装置の通水流量との関係を示す
グラフデータの説明図である。

【図７】本実施例における再出湯水量の立ち上がり時の
通水量制御例を示すグラフである。

【図８】バイパス通路を備えた一般的な給湯器のシステ
ム図である。

【図９】給湯器の再出湯時におけるオーバーシュートの
湯温変動を示す説明図である。

【符号の説明】

１給湯熱交換器４バイパス通路６水量制御装置１７パイロット電磁弁３０分岐率設定部３２情報格納部３３通水量設定部３４駆動部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24H 1/10 602

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】給湯熱交換器側の通路に並列に設けられ
たバイパス通路と、このバイパス通路に介設されたパイ
ロット電磁弁と、給湯熱交換器側の通路とバイパス通路
との分岐点入口よりも上流側又は合流出口よりも下流側
に設けられた水量制御装置と、この水量制御装置の開度
を制御する開度制御手段とを有し、この開度制御手段
は、再出湯の前の給湯燃焼熱量と給湯停止時から再出湯
までの給湯停止時間とを含む情報により再出湯時の後沸
き湯温を推定する後沸き湯温推定部と、この推定された
後沸き湯温を給湯設定温度にするための給湯熱交換器側
の湯とバイパス通路側の水とのミキシング割合を求める
分配率設定部と、上記パイロット電磁弁の入口側通路と
出口側通路の差圧に応じて弁開度が可変してバイパス通
路の通水量が変化する開弁立ち上がり領域を用いてパイ
ロット電磁弁を差圧通水量可変装置として機能させる水
量制御装置の制御通水量の範囲内で前記分配率設定部で
設定されたミキシング割合となる水量制御装置の制御通
水量を求める通水量設定部と、再出湯時に前記制御通水
量となるように水量制御装置の駆動を行う駆動部とを有
する給湯器。
【請求項２】給湯熱交換器側の通路に並列に設けられ
たバイパス通路と、このバイパス通路に介設され弁の入
口側通路と出口側通路の差圧に応じて弁開度が可変して
バイパス通路の通水量を変化させる差圧通水量可変装置
として機能するパイロット電磁弁と、給湯熱交換器側の
通路とバイパス通路との分岐点入口よりも上流側又は合
流出口よりも下流側に設けられた水量制御装置と、この
水量制御装置の開度を制御する開度制御手段とを有し、
この開度制御手段は、再出湯時の後沸き湯温を推定する
後沸き湯温推定部と、この推定された後沸き湯温を給湯
設定温度にするための給湯熱交換器側の湯とバイパス通
路側の水とのミキシング割合を求める分配率設定部と、
この分配率設定部で設定されたミキシング割合となる水
量制御装置の制御通水量を求める通水量設定部と、前記
制御通水量となるように水量制御装置の駆動を行う駆動
部とを有する給湯器。