JP3155401B2 - 給湯装置 - Google Patents

給湯装置

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JP3155401B2
JP3155401B2 JP16553493A JP16553493A JP3155401B2 JP 3155401 B2 JP3155401 B2 JP 3155401B2 JP 16553493 A JP16553493 A JP 16553493A JP 16553493 A JP16553493 A JP 16553493A JP 3155401 B2 JP3155401 B2 JP 3155401B2
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村 浩 宗
田 透 鶴
屋 勝 久 土
長 秀 文 光
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東陶機器株式会社
日本ユプロ株式会社
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  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、給湯装置に係り、特
に、熱交換器を通過する湯の沸騰防止に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】給水管
及び給湯管に接続された熱交換器にバイパス管を設け、
熱交換器を流れる湯とバイパス管を流れる水を混合する
と共に、その混合比を変えるようにしたバイパスミキシ
ング給湯装置は、熱交換器を通過する湯の流量変動が多
いため、瞬間的に低流量になりやすく、熱交換器を通過
する湯が沸騰する可能性が高かった。
【0003】そこで、従来は、熱交換器を通過する湯が
沸騰しそうになると、加熱器の加熱動作を停止させてい
た。このため、通常の温度制御に復帰する際、給湯温度
が一時的に大きく下がる、いわゆる、アンダーシュート
現象を起こすことがあった。
【0004】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、熱交換器を通過する湯の沸騰防止制御に
伴う、給湯温度のアンダーシュート現象を起こり難くす
る給湯装置を得ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、給水管及び給
湯管に接続された熱交換器を、複数の加熱器で加熱する
と共に、熱需要に応じて加熱に供する加熱器を選択し、
かつ、選択された加熱器の加熱量を制御する給湯装置に
おいて、熱交換器の出湯温度を検出する温度検出手段
と、湯の沸騰温度より僅かに低い第1のしきい値、及び
この第1のしきい値より一定値だけ低い第2のしきい値
を設定する温度設定手段と、温度検出手段による検出温
度が温度設定手段の第2のしきい値を越え、かつ、第1
のしきい値以下のとき加熱量を抑止するように加熱器の
選択状態又は加熱量を変更し、検出手段による検出温度
が温度設定手段の第1のしきい値を越えたとき加熱器の
加熱を強制的に停止させる沸騰防止手段とを備えたこと
を特徴としている。
【0006】
【作用】この発明においては、熱交換器を通過する湯の
温度が、沸騰温度より僅かに低い第1のしきい値とこれ
より一定値だけ低い第2のしきい値の間にある時、加熱
量を抑止し、熱交換器を通過する湯の温度が、第1のし
きい値を越えたとき加熱器全体の加熱を強制的に停止さ
せるようにしたので、加熱器の加熱を強制的に停止させ
るのは加熱抑止によっても湯が沸騰しそうになった場合
に限られることになり、湯が沸騰しそうになるまで何等
の措置も講じなかった従来装置と比較して、給湯温度が
一時的に大きく下がるアンダーシュート現象の起こる割
合を極端に少なくすることができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例によって詳
細に説明する。図1はこの発明の一実施例として、ガス
燃焼式給湯装置の構成を示すブロック図である。同図に
おいて、熱交換器1が給水管2及び給湯管3に接続され
ている。また、給水管2の水を直接、給湯管3に供給す
るバイパス管4が設けられ、このバイパス管4と給湯管
3との接続点に、熱交換器1を通過する湯とバイパス管
4を通過する水の混合比を変えることのできる混合弁5
が設けられている。
【0008】そして、熱交換器1を加熱するために、そ
れぞれセミブンゼン式のバーナでなる第1加熱器6及び
第2加熱器7を備え、このうち、第1加熱器6の燃料供
給経路に第1開閉弁8が、第2加熱器7の燃料供給経路
に第2開閉弁9がそれぞれ設けられると共に、元の燃料
供給経路に比例弁10が設けられている。
【0009】上述した混合弁5、第1開閉弁8、第2開
閉弁9及び比例弁10を制御するための検出手段として、
給水管2からの給水流量Qを検出する流量検出部11、そ
の温度Tc を検出する入水温検出部12、フレームロッド
13の出力によって燃焼の有無に対応する信号Xを出力す
る燃焼検知部14、熱交換器1を通過した湯の温度、すな
わち、出湯温度Th を検出する出湯温検出部15、及び混
合弁5の出側の混合湯温度Tm を検出する混合湯温検出
部16が設けられ、さらに、設定手段として所望の温度T
s を設定する温度設定部20が設けられている。
【0010】そこで、必要熱量演算手段21が検出された
給水流量Q、給水温度Tc 、及び設定温度Ts に基いて
水の要求熱量FFを演算すると、必要熱量補正手段22が
この水の要求熱量FFを、混合湯温度Tm と設定温度T
s との差に応じて補正し、燃焼量Fを出力するようにな
っている。また、燃焼量Fに基いて比例弁制御手段23が
比例弁10の開度を演算し、その開度指令を出力すると、
比例弁駆動回路24がこの開度指令に従って比例弁10の開
度を操作する。一方、燃焼量Fが所定値より小さい時、
第1開閉弁8のみを開放し、燃焼量Fが所定値を超えた
時、第1開閉弁8及び第2開閉弁9の両方を開放するよ
うに、開放すべき加熱器を選択する加熱器選択手段25が
設けられ、その選択信号に応じて第1開閉弁制御手段26
が開指令を出力すると第1開閉弁駆動回路27が第1加熱
器6を開放させ、第2開閉弁制御手段28が開指令を出力
すると第2開閉弁駆動回路29が第2加熱器7を開放させ
る構成になっている。
【0011】また、検出された給水温度Tc 、加熱湯温
h 、出湯温度Tm 、及び設定された設定温度Ts に基
いて混合弁制御手段31が混合弁5の弁開度を演算し、こ
の弁開度に従って混合弁駆動回路32が混合弁5の開度を
操作するようになっている。
【0012】一方、熱交換器1を通過する湯の沸騰を防
止する沸騰防止手段として、図示省略の沸騰防止温度設
定器と、加熱抑止モード設定手段33、モード記憶手段3
4、加熱抑止方法選択手段35、加熱量抑止手段36、強制
加熱停止手段37及び加熱抑止モード解除手段38とが設け
られている。このうち、加熱抑止モード設定手段33は燃
焼検知部14から燃焼中を示す信号Xが入力されているこ
とを条件に、出湯温度Th が沸騰防止温度設定器の第2
のしきい値Tth2 を超えた時、加熱抑止モードで運転す
る符号をモード記憶手段34に記憶させると共に、その符
号が記憶されていることを条件に加熱抑止指令を加熱抑
止方法選択手段35に与えるものである。加熱抑止方法選
択手段35は加熱抑止指令が与えられた時、出湯温度Th
が沸騰防止温度設定器の第1のしきい値Tth1 (>T
th2 )を超えるか否かを判定し、第1のしきい値Tth1
以下である場合に加熱量抑止指令を加熱量抑止手段36に
与え、第1のしきい値Tth1 を超える場合に加熱停止指
令を強制加熱停止手段37に与える。加熱量抑止手段36は
その時の加熱器選択手段25の選択状態に基き、若し、第
1加熱器6及び第2加熱器7の両方が選択されておれば
第2開閉弁9を強制的に閉鎖する信号を第2開閉弁制御
手段28に与え、第1加熱器6のみが選択されておれば、
比例弁10の開度を最小にする信号を比例弁制御手段23に
与え、強制加熱停止手段37は強制的に第1開閉弁8及び
第2開閉弁9を閉鎖する信号を第1開閉弁制御手段26及
び第1開閉弁駆動回路27に与える。加熱抑止モード解除
手段38は出湯温度Th が沸騰防止温度設定器の第3のし
きい値Tth3 (<Tth2 )より降下したか否かを判定
し、降下していた時モード記憶手段34の加熱抑止モード
を示す符号の記憶状態を解除すると共に、加熱量抑止手
段36の加熱量抑止指令、及び強制加熱停止手段37の強制
閉鎖指令を解除せしめる。
【0013】上記のように構成された本実施例の全体的
な動作を以下に説明する。ユーザが温度設定部20を用い
て所望の湯温を設定し、図示省略の給湯栓を開いている
状態を考える。この時、必要熱量演算手段21は流量検出
部11によって検出された給水流量Q、入水温検出部12に
よって検出された給水温度Tc 、及び温度設定部20によ
って設定された設定湯温Ts に基いて、例えば、次式に
より水の要求熱量FFを演算する。
【0014】 FF=A・Q・(Ts −Tc ) …(1) ただし A:係数 である。
【0015】必要熱量補正手段22はこの要求熱量FF、
温度設定部20の設定温度Ts 、及び混合湯温検出部16に
よって検出された混合湯温度Tm に基き、例えば次式に
よって燃焼量Fを演算する。
【0016】 F={(Ts −Tm )/FF+1}×FF …(2) このようにして演算された燃焼量に従って比例弁制御手
段23が比例弁の開度を演算すると共に、その開度指令を
出力し、比例弁駆動回路24がこの開度指令に応じて比例
弁10の開度を制御する。また、加熱器選択手段25は燃焼
量Fが第1加熱器6の最大燃焼量以下の場合に、第1加
熱器6のみを選択する信号を出力し、燃焼量Fが第1加
熱器6の最大燃焼量を超える場合には第1加熱器6及び
第2加熱器7の両方を選択する信号を出力する。そし
て、第1加熱器6が選択されたとき、第1開閉弁制御手
段26は第1開閉弁8の開指令を出力し、第1開閉弁駆動
回路27がこの開指令に応じて第1開閉弁8を開放する。
同様に、第2加熱器7が選択されたとき、第2開閉弁制
御手段28は第2開閉弁9の開指令を出力し、第2開閉弁
駆動回路29がこの開指令に応じて第2開閉弁9を開放す
る。
【0017】一方、混合弁制御手段31は、入水温検出部
12によって検出された給水温度Tc、出湯温検出部15に
よって検出された出湯温度Th 、混合湯温検出部16によ
って検出された混合湯温度Tm 及び温度設定部20によっ
て設定された設定温度Ts に基いて、混合湯温度Tm
設定温度Ts とを一致させるような混合弁5の弁開度を
演算し、混合弁駆動回路32はこの弁開度に従って混合弁
5の開度を操作する。
【0018】また、加熱抑止モード設定手段33は燃焼検
知部14から燃焼中を示す信号Xが入力されていることを
条件に出湯温検出部15によって検出された出湯温度Th
が沸騰防止温度設定器の第2のしきい値Tth2 =90℃を
超えた時、加熱抑止モードで運転する符号をモード記憶
手段34に記憶させると共に、その符号の記憶に応じて加
熱抑止指令を出力して加熱抑止方法選択手段35に与え
る。加熱抑止指令が与えられた加熱抑止方法選択手段35
は、出湯温検出部15によって検出された出湯温度Th
沸騰防止温度設定器の第1のしきい値Tth1 =95℃を超
えるか否かを判定し、第1のしきい値Tth1 以下であれ
ば加熱量抑止指令を加熱量抑止手段36に与え、第1のし
きい値Tth1 を超えておれば加熱停止指令を強制加熱停
止手段37に与える。そこで、加熱量抑止指令が与えられ
た加熱量抑止手段36は、その時の加熱器選択手段25の選
択状態に応じて加熱量を抑止する信号、つまり、第1加
熱器6及び第2加熱器7の両方が選択されておれば第2
開閉弁9を閉鎖する信号を第2開閉弁制御手段28に与
え、第1加熱器6のみが選択されておれば第1開閉弁8
の開度を最小に絞る信号を比例弁制御手段23に与える。
また、加熱停止指令を受けた強制加熱停止手段37は、第
1開閉弁8及び第2開閉弁9を強制的に閉鎖する信号を
第1開閉弁制御手段26及び第2開閉弁制御手段28に与え
る。第1開閉弁駆動回路27は第1開閉弁制御手段26の指
令に応じて第1開閉弁8を閉鎖させ、第2開閉弁駆動回
路29は第2開閉弁制御手段28の指令に応じて第2開閉弁
9を閉鎖させる。
【0019】また、加熱抑止モード解除手段38は出湯温
検出部15によって検出された出湯温度Th が沸騰防止温
度設定器の第3のしきい値Tth3 =80℃より降下したか
否かを判定し、降下していた時にモード記憶手段34の加
熱抑止モードで運転する符号の記憶を解除すると共に、
加熱量抑止手段36の加熱量抑止指令、及び強制加熱停止
手段37の強制閉鎖指令を解除せしめる。
【0020】ところで、熱交換器1を通過する湯の沸騰
を防止する沸騰防止手段の機能、すなわち、加熱抑止モ
ード設定手段33、モード記憶手段34、加熱抑止方法選択
手段35、加熱量抑止手段36、強制加熱停止手段37及び加
熱抑止モード解除手段38をマイクロコンピュータに持た
せことができる。
【0021】図2はこれらの機能をマイクロコンピュー
タに持たせた場合の、マイクロコンピュータの処理手順
を示すフローチャートである。すなわち、ステップ101
にて燃焼検知部14の出力信号により給湯装置が燃焼中か
否かを判定し、燃焼中であればステップ102 にて出湯温
検出部15によって検出された出湯温度Th が沸騰防止温
度設定器の第2のしきい値Tth2 =90℃を超えているか
否かを判定する。そして、第2のしきい値Tth2 =90℃
を超えていた場合には、ステップ103 にて加熱抑止モー
ドに設定する符号を記憶装置に記憶させる。このステッ
プ101 〜103 の処理が図1の加熱抑止モード設定手段33
及びモード記憶手段34に対応する。
【0022】次に、加熱抑止モードに設定されたときに
は、ステップ104 にて出湯温検出部15によって検出され
た出湯温度Th が沸騰防止温度設定器の第1のしきい値
th 1 =95℃を超えているか否かを判定する。そして、
第1のしきい値Tth1 =95℃以下の場合には、ステップ
105 にて第1加熱器6のみの単独燃焼か否かを判定し、
単独燃焼であればステップ106 にて比例弁10の開度を最
小にする指令を出力し、第1加熱器6及び第2加熱器7
の両方が選択されていた場合には、第2開閉弁9のみを
閉鎖する指令を出力する。一方、出湯温度Th が第1の
しきい値Tth1=95℃を超えていると判定した場合、第
1加熱器6及び第2加熱器7の選択状態の如何に拘らず
ステップ108 にて第1開閉弁8及び第2開閉弁9を強制
的に閉鎖する信号を出力する。これらの処理のうち、ス
テップ104 の処理が図1の加熱抑止方法選択手段35に、
ステップ105 〜107 の処理が図1の加熱量抑止手段36
に、ステップ108 の処理が図1の強制加熱停止手段37に
それぞれ対応している。
【0023】また、強制閉指令が出力されたり、比例弁
最小開度指令が出力された後、ステップ109 にて出湯温
検出部15によって検出された出湯温度Th が沸騰防止温
度設定器の第3のしきい値Tth3 =80℃より降下したか
否かを判定し、第3のしきい値Tth3 =80℃より降下し
ている場合には、さらに、ステップ110 にて加熱抑止モ
ードか否かを判定し、加熱抑止モードであればこれを解
除し、続いて、ステップ112 にて加熱量抑止状態、また
は、強制加熱停止状態を解除する。このステップ109 〜
112 の処理が図1の加熱抑止モード解除手段38に対応し
ている。
【0024】かくして、本実施例によれば、熱交換器1
を通過する湯の流量変動が多い場合でも、熱交換器を通
過する湯が沸騰点に近付きつつあるとき、すなわち検出
された出湯温度Th が第2のしきい値Tth2 =90℃を超
えたとき、第1加熱器6及び第2加熱器7の一方のみが
選択されておればその開度を最小にし、両方が選択され
ていた場合にはその一方の開閉弁を強制的に閉操作する
加熱量抑止モードで運転し、さらに、熱交換器を通過す
る湯が沸騰点より僅かに低い第1のしきい値Tth1 =95
℃を超えたとき、第1加熱器6及び第2加熱器7の選択
状態の如何に拘らず第1開閉弁8及び第2開閉弁9を強
制的に閉鎖させるので、湯が沸騰しそうになった場合に
いきなり加熱を停止させた従来装置と比較して、給湯温
度が一時的に大きく下がるアンダーシュート現象の起こ
る割合を極端に少なくすることができる。
【0025】なお、上記実施例では、ガス燃焼式給湯装
置について説明したが、本発明はこれに限定して使用さ
れるものではなく、例えば、石油燃焼式給湯装置にも適
用できる。また、上記実施例では、燃焼器が2台である
場合について説明したが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、3台以上の燃焼器を有する給湯装置であっ
ても、上述したと同様な制御をさせることができる。
【0026】
【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、本
発明によれば、熱交換器を通過する湯の沸騰防止制御に
伴う、給湯温度のアンダーシュート現象を格段に起こり
難くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図。
【図2】本発明の一実施例の主要な機能をマイクロコン
ピュータに持たせた場合の処理手順を示すフローチャー
ト。
【符号の説明】
1 熱交換器 6 第1加熱器 7 第2加熱器 8 第1開閉弁 9 第2開閉弁 10 比例弁 16 混合湯温検出部 20 温度設定部 33 加熱抑止モード設定手段 34 モード記憶手段 35 加熱抑止方法選択手段 36 加熱量抑止手段 37 強制加熱停止手段 38 加熱抑止モード解除手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土 屋 勝 久 福岡県北九州市小倉北区中島二丁目1番 1号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 光 長 秀 文 福岡県北九州市小倉北区中島二丁目1番 1号 東陶機器株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−60388(JP,A) 特開 平1−63748(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F24H 1/10 302 F24H 1/10 301

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】給水管及び給湯管に接続された熱交換器
    を、複数の加熱器で加熱すると共に、熱需要に応じて加
    熱に供する前記加熱器を選択し、かつ、選択された前記
    加熱器の加熱量を制御する給湯装置において、 前記熱交換器の出湯温度を検出する温度検出手段と、 湯の沸騰温度より僅かに低い第1のしきい値、及びこの
    第1のしきい値より一定値だけ低い第2のしきい値を設
    定する温度設定手段と、 前記温度検出手段による検出温度が前記温度設定手段の
    第2のしきい値を越え、かつ、第1のしきい値以下のと
    き加熱量を抑止するように前記加熱器の選択状態又は加
    熱量を変更し、前記検出手段による検出温度が前記温度
    設定手段の第1のしきい値を越えたとき前記加熱器の加
    熱を強制的に停止させる沸騰防止手段と、 を備えたことを特徴とする給湯装置。
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