JP3161132B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バイパスミキシング方
式の給湯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の給湯装置、特に廉価型の
ものでは、加熱器に対して入水路と出湯路とをそれぞれ
接続し、また、入水路と出湯路との間は加熱器をバイパ
スするバイパス路で短絡し、このバイパス路に常開型の
バイパス弁を設けた構成のものがある。

【０００３】この構成の給湯装置において、出湯時に
は、加熱器のガスバーナが点火されてバイパス路ととも
に加熱器側にも通水され、加熱器で加熱された湯とバイ
パス路を流れる水とが混合される。また、出湯温度が基
準値以上に高く設定されたような場合には、バイパス弁
が閉じられて加熱器側にのみ通水され、ガスバーナの燃
焼制御により設定温度の湯が出湯されるように制御され
る。

【０００４】このように、バイパスミキシング方式の給
湯装置は、バイパス路を利用することで、出湯温度を比
較的広い温度範囲にわたって調整できるという利点を有
する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の上記
廉価型の給湯装置では、バイパス路に設けられたバイパ
ス弁は、高温出湯時にのみ閉じられ、他の場合には常時
開かれている。そのため、出湯を停止してから再度出湯
を開始した場合に、出湯温度の変動が大きくなるという
問題がある。

【０００６】たとえば、シャワーの出湯を停止してから
再度出湯を開始した場合、加熱器のガスバーナが着火さ
れるまでの間に加熱器を通過した水がそのまま出湯路に
出て、その水がバイパス路からの冷水と混合されるため
に、出湯栓からは設定温度から大幅に低下した温度の水
が吐出されてしまう。

【０００７】この不具合を解決する手段としては、出湯
路とバイパス路との合流点にサーモミキシング機構を設
けて湯と水との混合比を出湯温度の変動に応じて調整す
る方式を採用することも可能であるが、このような構成
では、サーモミキシング機構を設けるために、給湯装置
が全体的に高価になるという問題がある。

【０００８】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、コストアップを招来することなく、再
出湯時の湯温変動を極力抑制できるようにすることを課
題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、加熱器に入水路と出湯路とがそれぞれ
接続され、入水路と出湯路との間は加熱器をバイパスす
るバイパス路で短絡され、このバイパス路にはこのバイ
パス路を開閉するバイパス弁がそれぞれ設けられている
バイパスミキシング方式の給湯装置において、次の構成
を採る。

【００１０】すなわち、本発明では、再出湯が開始され
た直後から出湯温度が設定温度に安定化するまでの期
間、出湯停止から出湯再開までの止水時間や加熱器側の
湯温等の状態因子に基づいてバイパス弁の開時間を、出
湯再開後の入水温度や入水量等の状態因子に基づいてバ
イパス弁の閉時間をそれぞれ算出し、これらの各開閉時
間に基づいてバイパス弁の開閉制御を行う再出湯温度変
動抑制手段を備えている。

【００１１】

【作用】上記構成において、再出湯温度変動抑制手段
は、出湯が再開されるのに先立って、出湯停止から出湯
再開までの止水時間や加熱器側の湯温等の状態因子に基
づいて出湯再開後のバイパス弁を開状態にする時間を事
前に算出する。そして、出湯再開後は、その入水温度や
入水量等の状態因子に基づいてバイパス弁を閉状態にす
る時間を算出し、これらの各開閉時間に基づいてバイパ
ス弁の開閉制御を行う。

【００１２】このため、再出湯が開始された直後から出
湯温度が設定温度に安定化するまでの期間、再出湯時の
出湯温度の変動が抑制され、短時間の内に設定温度に安
定化する。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の実施例に係る給湯装置の概略
構成図である。

【００１４】この実施例の給湯装置１は、加熱器２を備
え、この加熱器２は、缶体４内に熱交換器６と、これを
加熱するガスバーナ８とを収納して構成されている。そ
して、熱交換器６には水道管等に連通された入水路１０
と、カランやシャワー等に連通された出湯路１２とがそ
れぞれ接続され、また、入水路１０と出湯路１２との間
は加熱器２をバイパスするためのバイパス路１４で短絡
されている。

【００１５】上記の入水路１０には、バイパス路１４の
分岐点aよりも上流側に入水温度Ｔcを検出する入水温度
センサ１６、入水路１０に供給される入水量Ｑを検出す
る水量センサ１８、および入水温度Ｔcの高低に応じて
入水量Ｑを調整する水ガバナ２０がそれぞれ設けられて
いる。

【００１６】一方、出湯路１２には、バイパス路１４の
合流点bよりも上流側に加熱器２で加熱された湯温Ｔhを
検出する加熱器温度センサ２２が、また、合流点bより
も下流側には加熱器２で加熱された湯とバイパス路１４
を通過した水との合流による湯温Ｔmを検出する出湯温
度センサ２４、および加熱器２への通水量が最大加熱能
力を越えた場合に湯水の吐出水量を制限する水量サーボ
弁２６がそれぞれ設けられている。

【００１７】また、バイパス路１４には、このバイパス
路１４を開閉するバイパス弁２８が設けられている。

【００１８】なお、３０はガスバーナ８の燃焼力を調整
するためのガス比例弁である。

【００１９】さらに、この給湯装置１は、給湯制御を行
うコントローラ３０と、このコントローラ３２に所定の
指令を与えるための操作部３２とを備えている。

【００２０】コントローラ３２は、特許請求の範囲にお
ける出湯温度変動抑制手段として機能するものであっ
て、本例ではマイクロコンピュータで構成されている。
また、操作部３４は、所望の出湯温度を設定する温度設
定スイッチ等を備えている。

【００２１】そして、上記コントローラ３２には、各温
度センサ１６，２２，２４と水量センサ１８からの検出
信号と操作部３２からの指令信号とがそれぞれ入力され
るようになっており、これらの入力信号に基づいて水量
サーボ弁２６、バイパス弁２８、およびガス比例弁３０
をそれぞれ制御する。

【００２２】次に、上記構成の給湯装置１の動作につい
て、図２のタイムチャートを参照して説明する。なお、
同図(a)中、実線は本発明の給湯装置において出湯温度
センサ２４で検出される出湯湯温Ｔmを、破線は従来の
給湯装置における出湯湯温をそれぞれ示している。

【００２３】この実施例の給湯装置１では、操作部３４
によって所望の出湯温度Ｔsが設定されるが、コントロ
ーラ３２は、この設定温度Ｔsが比較的低い(たとえば４
０℃以下)場合には、再出湯時の湯温の変動期間を除い
て常時バイパス弁２８を開き、また、設定温度Ｔsが比
較的高い(たとえば４０℃以上)場合には、再出湯時の湯
温の変動期間を除いて常時バイパス弁２８を閉じるよう
に制御する。

【００２４】(１) 設定温度Ｔsが比較的低い場合 この場合には、図２(b)に示すように、出湯が停止して
いる状態(時刻t₁〜時刻t₂)において、バイパス弁２８は
開かれている。また、ガス比例弁２８も閉じられてガス
バーナ８の燃焼も停止されている。

【００２５】コントローラ３２は、出湯が再開されるの
に備えて、出湯再開後にバイパス弁２８を開状態から閉
状態にするまでの時間t₀を事前に算出する。これには、
たとえば、出湯停止から出湯再開直前までの止水時間ts
p、加熱器温度センサ２２で検出される加熱器２側の湯
温Ｔh、設定温度Ｔsと入水温度センサ１６で検出される
入水温度Ｔcで決まる燃焼ガス量Ｇなどの各状態因子x
と、再出湯開始時刻t₂から湯温が落ち込み始める時刻t₃
までの時間toとの相互の関係を決める適切な状態関数Ｆ
o(x)を選定し、to＝Ｆo(tsp，Ｔh，Ｇ，…)としてtoを
求める。

【００２６】そして、比較的短時間の内に止水時間tsp
が終了して水量センサ１８により出湯再開が検出された
場合には(時刻t₂)、コントローラ３２は、出湯開始直前
に算出した時間toだけバイパス弁２８を開状態にする。

【００２７】この出湯再開により加熱器２へも通水され
るようになるが、この通水に伴って熱交換器６の管内に
滞留していた湯が押し出される。その場合の湯温Ｔh
は、熱交換器６の余熱を吸収して設定温度Ｔsよりも高
くなっている。しかし、このとき既にバイパス弁２８が
開かれているので、設定温度Ｔs以上の高温の湯は、バ
イパス路１４からの冷水と混合されることになり、過熱
された湯が出湯路１２から吐出されるのが防止される。

【００２８】コントローラ３０は、水量センサ１８で検
出される入水量Ｑに基づいて、加熱器２への通水量が一
定作動水量以上となっているか否かを判別し、一定作動
水量以上の場合には、ガス比例弁２８を開いてガスバー
ナ８を着火する。その場合、熱交換器６に入水路１０か
ら供給された冷水が新たに流れ込むので、加熱器２にお
ける加熱が一時的に不十分となり、したがって、上記の
toの期間中に出湯温度センサ２４で検出される湯温Ｔm
が次第に低下する。

【００２９】コントローラ３０は、出湯開始後、バイパ
ス弁２８を開いた時間toが経過するまでの間に、バイパ
ス弁２８を閉じる期間tcを事前に算出する。これには、
たとえば、入水温度センサ１６で検出される入水温度Ｔ
cと水量センサ１８で検出される入水量Ｑなどの各状態
因子xと、湯温Ｔmが落ち込み始める時刻t₃から湯温Ｔm
が再度上昇するまでの時間tcとの相互の関係を決める適
切な状態関数Ｆc(x)を選定し、tc＝Ｆc(Ｔc，Ｑ，…)と
してtcを求める。

【００３０】コントローラ３０は、バイパス弁２８を開
く時間toが経過すると、直ちにバイパス弁２８を閉じる
(時刻t₃)。これにより、従来では、バイパス弁２８が開
状態のままのために、図２(a)の破線で示すように、湯
温Ｔmの低下が著しかったものが、本例では、加熱器２
からの湯がバイパス路１４からの冷水と混合されること
がなくなるので、湯温Ｔmの低下が抑制される。

【００３１】そして、加熱器２のガスバーナ８の燃焼制
御によって加熱器２からの出湯温度が上昇してくると、
バイパス弁２８の閉時間tcが終了するので、コントロー
ラ３０は、再びバイパス弁２８を開く(時刻t₄)。これに
よって、加熱器２からの湯とバイパス路１４からの冷水
とが再び混合されることになり、出湯路１２からは設定
温度Ｔsに近い湯水が吐出されるようになる。

【００３２】(２) 設定温度Ｔsが比較的高い場合 この場合には、図２(c)に示すように、出湯が停止して
いる状態(時刻t₅〜時刻t₆)において、バイパス弁２８は
閉じられている。

【００３３】そして、コントローラ３２は、比較的短時
間の内に止水時間tspが終了して出湯再開が検出された
場合には(時刻t₆)、出湯開始前に予め状態関数Ｆo(x)に
基づいて算出しておいた期間to'だけバイパス弁２８を
開状態にする。このため、加熱器２の余熱により設定温
度Ｔs以上となった湯がバイパス路１４からの冷水と混
合されることになり、出湯路１２から過熱された湯が吐
出されるのが防止される。そして、コントローラ３２
は、この期間to'が経過するとバイパス弁２８を閉じる
ので(時刻t₇)、加熱器２にのみ通水され、したがって、
出湯温度Ｔmの落ち込みが抑制されることになる。

【００３４】このように、(１)，(２)のいずれの場合
も、コントローラ３２は、再出湯時にバイパス弁２８を
開閉制御するので、再出湯時の出湯温度Ｔmの変動が抑
制され、しかも、従来に比べて短時間の内に設定温度Ｔ
sに安定化する。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、廉価形のバイバスミキ
シング方式の給湯装置において、コストアップを招来す
ることなく、再出湯時の湯温変動を有効に抑制できるよ
うになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る給湯装置の概略構成図で
ある。

【図２】図１の給湯装置の給湯動作、特に再出湯時の温
度変動抑制動作の説明に供するタイムチャートである。

【符号の説明】 １…給湯装置、２…加熱器、１０…入水路、１２…出湯
路、１４…バイパス路、２２…加熱器温度センサ、２４
…出湯温度センサ、２８…バイパス弁、３３…コントロ
ーラ(再出湯温度変動抑制手段)。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 腹巻 知 兵庫県神戸市中央区明石町32番地 株式 会社ノーリツ内 (72)発明者 抱 貴雄 兵庫県神戸市中央区明石町32番地 株式 会社ノーリツ内 (72)発明者 福井 秀和 兵庫県神戸市中央区明石町32番地 株式 会社ノーリツ内 (72)発明者 森下 敦弘 兵庫県神戸市中央区明石町32番地 株式 会社ノーリツ内 (72)発明者 川口 裕 兵庫県神戸市中央区明石町32番地 株式 会社ノーリツ内 (72)発明者 神吉 英二 兵庫県神戸市中央区明石町32番地 株式 会社ノーリツ内 (56)参考文献 特開 平６−58627（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24H 1/10 302

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱器に入水路と出湯路とがそれぞれ接
   続され、入水路と出湯路との間は加熱器をバイパスする
   バイパス路で短絡され、このバイパス路にはこのバイパ
   ス路を開閉するバイパス弁がそれぞれ設けられているバ
   イパスミキシング方式の給湯装置において、 再出湯が開始された直後から出湯温度が設定温度に安定
   化するまでの期間、出湯停止から出湯再開までの止水時
   間や加熱器側の湯温等の状態因子に基づいてバイパス弁
   の開時間を、出湯再開後の入水温度や入水量等の状態因
   子に基づいてバイパス弁の閉時間をそれぞれ算出し、こ
   れらの各開閉時間に基づいてバイパス弁の開閉制御を行
   う再出湯温度変動抑制手段を備えることを特徴とする給
   湯装置。