JP3255362B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は給湯の流量を調整
する給湯装置に係り、特に点火時から所定時間を経過す
る間、通常の目標流量を目標流量より少ない初期流量に
切替え、短時間で所望の温度の湯を供給する給湯装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の給湯装置は、実公平１―４２７６
４号公報に開示されているように、給水管に水量制御弁
を設け、給湯開始時の点火、および再給湯時の点火から
所定の時間は水量制御弁を絞って給湯量を減少し、給湯
温度を設定温度に速やかに立ち上げ、所定時間経過後は
水量制御弁を開いて給湯量を増加して通常の給湯ができ
るよう構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の給湯装置は、給
湯装置の熱交換器が冷えた状態からの給湯開始、および
給湯終了後で熱交換器が熱い状態からの再給湯開始のい
ずれの状態でも、給湯設定温度によらず、点火後は所定
の時間水量制御弁を絞って給湯量を減少するため、使い
勝手に課題がある。

【０００４】また、設定温度が低く、給水温度との偏差
が小さい場合には給湯量を減少（例えば１／２倍）する
と設定温度に達するまでの立ち上げ時間は短く（例えば
２倍）なるが、設定温度が高温の場合には給湯量を減少
（例えば１／２倍）しても立ち上げ時間は元の給湯量の
場合とほとんど変らない場合がある。

【０００５】更に、設定温度が高温の場合、給湯装置か
ら給湯される高温の湯と給水源からの水を給湯栓で混合
して使用することがあるが、このような場合、給湯開始
時の点火、及び再給湯時の点火から所定時間は水量制御
を絞って高温の湯の供給量を減少させると、給湯栓にお
いて高温の湯の湯量（又は湯圧）が減少し、水量制御弁
を絞っている間、給湯栓での湯水の混合温度が低下する
ことがある。

【０００６】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、その目的は、給湯開始、または再給湯
開始時の給湯装置の状態に応じて給湯量を制御すること
により所望の温度の給湯が速やかにできる給湯装置を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明に係る給湯装置は、管路の途中に、熱交換器と
流量制御弁とを介在させ、この流量制御弁を制御するこ
とで給湯開始又は再給湯開始の際に管路内の湯の流量を
減少させる初期流量制御を行う制御手段を備えた給湯装
置において、制御手段に、温度設定部により設定された
前記管路内の湯の設定温度情報に基づいて流量制御弁を
制御する初期流量制御手段を設け、この初期流量制御手
段では、設定温度情報の設定温度が所定温度を越える場
合に初期流量制御を行わないことを特徴とする。

【０００８】この発明に係る給湯装置は、制御手段に、
温度設定部により設定された給湯管内の湯の設定温度情
報に基づいて流量制御弁を制御する初期流量制御手段を
設け、この初期流量制御手段では、設定温度情報の設定
温度が所定温度を越える場合に初期流量制御を行わない
ことにより、給湯装置の状態に応じた給湯量で給湯を開
始することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を添付図
面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る給湯装置
の全体構成図である。図１において、給湯装置１は、給
湯経路を構成する給水管２、熱交換器３、給湯管４およ
び給湯栓８と、加熱部を構成するファン９、電磁弁１
０、ガス比例弁１１、点火器１２およびガスバーナ１３
と、それぞれバイパス管５を介して給水管２、熱交換器
３の出力および給湯管４に接続される湯水混合弁６と、
給湯栓８から供給される湯の流量を調節する流量制御弁
７と、給湯装置１全体の動作を制御する制御手段１４
と、駆動手段１５と、温度を設定する温度設定部１６と
から構成する。

【００１０】また、給湯装置１は、水流スイッチ（Ｓ
Ｗ）１７、給湯温度（Ｔｍ）センサ１８、流量（Ｑ）セ
ンサ１９、給水温度（Ｔｃ）センサ２０、熱交温度（Ｔ
ｈ）センサ２１を備え、それぞれスイッチ情報１７ａ、
給湯温度情報１８ａ、流量情報１９ａ、給水温度情報２
０ａおよび熱交温度情報２１ａを制御手段１４に提供す
る。

【００１１】制御手段１４はマイクロプロセッサで構成
され、熱量演算部３０、パージタイマ手段４０、流量制
御手段５０、混合弁制御手段６０、加熱制御手段７０を
備え、水流スイッチ１７、各種温度センサ（Ｔｍ１８、
Ｔｃ２０、Ｔｈ２１）、温度設定部１６、および流量セ
ンサ１９から提供される情報（１７ａ、１８ａ、１９
ａ、２０ａ，２１ａ）に基づいて演算／処理等を行い、
駆動部１５に駆動信号（５０ａ、６０ａ、７０ａ、７０
ｂ、７０ｃ、７０ｄ）を提供してファン９、電磁弁１
０、ガス比例弁１１、点火器１２の加熱部、湯水混合弁
６および流量制御弁７の動作を制御する。

【００１２】図２はこの発明に係る給湯装置の制御手段
の要部ブロック構成図である。図２において、制御手段
１４は、熱量演算部３０、パージタイマ手段４０、流量
制御手段５０、混合弁制御手段６０、加熱制御手段７０
を備える。

【００１４】熱量演算部３０は、温度設定部１６で設定
された設定温度（Ｔｓ）情報１６ａ、給水温度センサ２
０からの給水温度（Ｔｃ）情報２０ａ、および流量セン
サ１９からの流量（Ｑ）情報１９ａに基づいて必要熱量
Ｆｓを演算するとともに、給湯温度センサ１８からの給
湯温度（Ｔｍ）情報１８ａおよび設定温度（Ｔｓ）情報
１６ａに基づいてフィードバック熱量Ｆｒを演算し、熱
量Ｆｒと熱量Ｆｓを加算した補正熱量Ｆｏを算出して補
正熱量（Ｆｏ）情報３０ａをパージタイマ手段４０、流
量制御手段５０の目標流量制御部５１、および加熱制御
手段７０の比例弁制御部７１とファン制御部７４に提供
する。

【００１３】パージタイマ手段４０は、図示しない給湯
開始時の点火に先立つ強制換気の継続時間を設定するプ
レパージタイマ、消火後の強制換気の継続時間を設定す
るポストパージタイマ、およびポストパージ時間内に再
給湯要求があるか否かを判定して再給湯要求がある場合
に判定情報を出力する再給湯判定部を備える。

【００１４】パージタイマ手段４０は、熱量演算部３０
からの補正熱量（Ｆｏ）情報３０ａおよび給湯栓８の開
閉に対応して動作する水流スイッチ（ＳＷ）１７からの
スイッチ情報（ＳＷ）１７ａに基づいてプレパージタイ
マおよびポストパージタイマを動作させ、給湯開始時の
点火に先立つプレパージ時間ファンを動作させて所定の
風量の強制換気を行うためのプレパージ（Ｆ１）信号４
０ｄ、および消火後のポストパージ時間ファンを動作さ
せて所定の風量の強制換気を行うためのポストパージ
（Ｆ２）信号４０ｅを加熱制御手段７０のファン制御部
７４に送る。この実施例ではパージタイマ手段４０を補
正熱量（Ｆｏ）情報３０ａおよびスイッチ情報（ＳＷ）
１７ａの２情報で制御したが、いずれか一方の情報で制
御するよう構成することもできる。

【００１５】また、パージタイマ手段４０は、給湯開始
時のプレパージ後の点火（Ｐｒ）情報４０ａ、およびポ
ストパージ時間内の再給湯要求に対応した再点火（Ｐ
ａ）情報４０ｃをそれぞれ加熱制御手段７０の電磁弁制
御部７２、点火器制御部７３に送る。さらに、ポストパ
ージに先立つ消火（Ｐｏ）情報４０ｂを加熱制御手段７
０の電磁弁制御部７２に送る。なお、再点火（Ｐａ）情
報４０ｃは、再給湯判定部から出力される判定情報であ
り、流量制御手段５０の初期流量制御手段５２に供給さ
れ、給湯または再給湯開始時の給湯量を制御する情報源
の一例として用いられる。

【００１６】流量制御手段５０は、目標流量制御部５１
および初期流量制御手段５２から構成し、かつ初期流量
制御手段５２は、変数量―弁開度変換部５３、初期流量
制御部５４、切替部５５およびタイマ５６を備える。

【００１７】目標流量制御部５１は、所定時間の初期給
湯後の定常状態における給湯流量を制御するため、熱量
演算部３０からの補正熱量（Ｆｏ）情報３０ａに対応し
た定常流量制御（Ｑｐ）情報５１ａを切替部５５の接点
Ｓ１に出力する。

【００１８】初期流量制御手段５２は、給湯および再給
湯開始の初期給湯状態における給湯流量を制御するた
め、変数量―弁開度変換部５３からの弁開度（Ｘ）情報
５３ａに対応した初期流量（Ｑｉ）情報５４ａを初期流
量制御部５４から切替部５５の接点Ｓ２に出力する。

【００１９】切替部５５は接点Ｓ１および接点Ｓ２で構
成し、目標流量制御部５１からの定常流量制御（Ｑｐ）
情報５１ａと初期流量制御部５４からの初期流量（Ｑ
ｉ）情報５４ａをタイマ５６から送られてくるタイマ
（τ）信号５６ａで切替える。接点Ｓ１、接点Ｓ２は、
タイマ（τ）信号５６ａ（例えば、Ｈレベル）がある場
合には接点Ｓ２を選択し、ない（例えば、Ｌレベル）場
合にはＳ１を選定して接点位置（Ｓ１、Ｓ２）に対応し
た流量弁制御（Ｑ）情報５０ａを駆動手段１５の流量弁
駆動部１５Ｆに提供する。

【００２０】タイマ５６は、例えばモノマルチ・バイブ
レータで構成し、加熱制御手段７０の点火器制御部７３
から給湯開始時、およびポストパージ時間内の再給湯開
始時に出力される点火情報７０ｃをトリガとして所定時
間（τ）を計時し、タイマ（τ）信号５６ａを発生す
る。

【００２１】この実施例では弁開度Ｘに変換する変数ｘ
にポストパージ開始からの経過時間ＴＰａを用いたが、
変数ｘは消火から点火までの経過時間τｏ、設定温度Ｔ
ｓ、熱交温度Ｔｈ、給湯温度Ｔｍ、またはこれらの変数
の組合わせでもよく、対応する弁開度Ｘの変換テーブル
を準備することで、この発明のポイントである初期流量
制御手段５２を構成することができる。

【００２２】変数量―弁開度変換部５３は、予め変数量
ｘに対応する弁開度Ｘの変換テーブル（ｘ―Ｘ変換）を
ＲＯＭ等のメモリに設定しておき、パージタイマ手段４
０から供給される再点火（Ｐａ）情報４０ｃを変数情報
ｘとして、例えばポストパージ開始からの経過時間（Ｔ
Ｐａ）に対応させ、変換テーブルを参照してＴＰａに対
応する弁開度（Ｘ）情報５３ａを初期流量制御部５２に
提供する。

【００２３】変数量―弁開度変換部５３は変数量と弁開
度の変換を以下のように設定する。例えば、変数ｘがポ
ストパージ中の消火からの経過時間ＴＰａの場合、時間
経過とともに熱交換器の温度が低下してくるので、時間
経過ＴＰａに反比例させて弁開度Ｘを設定し、消火から
の経過時間ＴＰａが小さい場合には弁開度をほとんど絞
らず、定常状態の給湯量に近い流量で設定温度の給湯が
できる。

【００２４】また、設定温度Ｔｓが高温の場合、給湯装
置から給湯される高温の湯と給水源からの水を給湯栓で
混合して使用することがあるため、設定温度Ｔｓが高温
の場合（例えば、５０℃以上）は、給湯開始時の点火、
及び再給湯時の点火から所定の時間は水量制御弁を絞る
ことを行わず、設定温度Ｔｓが給湯栓で湯水を混合して
使用しないような適温の場合（例えば、５０℃未満）の
み、水量制御弁を絞るようにすれば、給湯装置から給湯
される高温の湯と給水源からの水を給湯栓で混合して使
用するような場合でも、給湯栓において高温の湯の湯量
（又は湯圧）が減少することがなく、給湯栓での湯水の
混合温度が低下することはない。

【００２５】また、変数ｘが設定温度Ｔｓの場合、設定
温度Ｔｓが比較的低くて給水温度Ｔｃとの偏差が小さい
場合には弁開度Ｘを大きく、偏差が大きい場合には弁開
度Ｘを小さくするよう設定温度Ｔｓと弁開度Ｘを反比例
させて設定するが、偏差が非常に大きい場合には給湯量
を絞っても設定温度Ｔｓまでの所要時間が給湯量を絞る
前と余り変らないので弁開度Ｘを変更しないよう設定す
る。

【００２６】さらに、変数ｘが熱交温度Ｔｈの場合、熱
交温度Ｔｈに弁開度Ｘを比例させ、熱交温度Ｔｈが高い
場合には弁開度Ｘを大きくして給湯量を増加し、熱交温
度Ｔｈが低い場合には弁開度Ｘを小さくして給湯量を減
少するよう設定する。この他、設定温度Ｔｓと給湯温度
Ｔｍの偏差、熱交温度Ｔｈと給湯温度Ｔｍの偏差等を変
数ｘとし、対応する弁開度Ｘを設定してもよい。

【００２７】図３はこの発明に係る給湯装置の流量制御
手段の第１別実施例要部ブロック構成図である。図３に
おいて、流量制御手段８０は、変数量―係数変換部８２
と乗算器８３を備え、変数量―係数変換部８２は変数
（ｘ）量に対応した係数Ｋ（≦１）８２ａを発生し、乗
算器８３で係数Ｋと目標流量制御部５１からの定常流量
Ｑｐを乗算した初期流量Ｋ×Ｑｐを切替部５５の接点Ｓ
２に接続するよう構成した点が図２の流量制御手段５０
と異なる。

【００２８】変数量―係数変換部８２の変数ｘはポスト
パージ開始からの経過時間ＴＰａ、または消火から点火
までの経過時間τｏ、設定温度Ｔｓ、熱交温度Ｔｈ、給
湯温度Ｔｍ、またはこれらの変数の組合わせとし、対応
する弁開度Ｘの変換テーブルを予めＲＯＭ等のメモリに
設定する。

【００２９】図４はこの発明に係る給湯装置の流量制御
手段の第２別実施例要部ブロック構成図である。図４に
おいて、流量制御手段９０は、図３の流量制御手段８０
の切替部５５に代えて減算器９３を設け、メモリ等に記
憶した消火時点の流量Ｑと初期流量Ｋ×Ｑｐの偏差流量
（Ｑ−Ｋ×Ｑｐ）に対応した流量弁制御（Ｑ）情報５０
ａを発生するよう構成する。

【００３０】混合弁制御手段６０は、設定温度（Ｔｓ）
情報１６ａ、給湯温度（Ｔｍ）情報１８ａ、給水温度
（Ｔｃ）情報２０ａおよび熱交温度（Ｔｈ）情報２１ａ
に基づいて図１に示す熱交換器３を通過する高温の湯と
バイパス管５を通過する水との量を湯水混合弁６で混合
し、温度を調節して設定温度Ｔｓの湯を給湯管４に供給
するよう混合弁制御信号６０ａを駆動手段１５の混合弁
駆動部１５Ｅに送出する。

【００３１】加熱制御手段７０は、比例弁制御部７１、
電磁弁制御部７２、点火器（イグナイタ）制御部７３、
ファン制御部７４を備え、それぞれ比例弁制御信号７０
ａ、電磁弁制御信号７０ｂ、点火器制御信号７０ｃ、フ
ァン制御信号７０ｄを駆動手段１５に送出する。

【００３２】駆動手段１５は、比例弁駆動部１５Ａ、電
磁弁駆動部１５Ｂ、点火器駆動部１５Ｃ、ファン駆動部
１５Ｄ、混合弁駆動部１５Ｅ、流量弁駆動部１５Ｆを備
え、加熱制御手段７０、混合弁制御手段６０および流量
制御手段５０からの制御信号（７０ａ、７０ｂ、７０
ｃ、７０ｄ、６０ａ、５０ａ）に基づいて駆動信号（Ｘ
ｈ１５ａ、Ｘｏ１５ｂ、Ｉｇ１５ｃ、Ｆａ１５ｄ，Ｘｍ
１５ｅ、Ｘｑ１５ｆ）をそれぞれ図１のガス比例弁１
１、電磁弁１０、点火器（イグナイタ）１２、ファン
９、湯水混合弁６、流量制御弁７に送り、駆動する。

【００３３】図５はこの発明に係る給湯装置の点火、再
点火時の流量および湯温の立上がり特性の一例を示す。
例えば、（ａ）図は熱交換器が冷却された状態からの立
上がり特性、（ｂ）図は熱交換器が熱い状態からの立上
がり特性である。 （ａ）図では湯温Ｔｍが水温Ｔｃ状態から点火をしてポ
イントＡで流量Ｑを絞り湯温Ｔｍの立上がりを速くし、
湯温Ｔｍが設定温度に達した時点で流量Ｑを元の流量に
戻している。

【００３４】（ｂ）図では湯温Ｔｍが設定温度に近い状
態から再点火しているので、流量Ｑは制御しなくとも加
熱により、湯温Ｔｍはすぐに設定温度に達する。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係る給湯
装置は、制御手段に、温度設定部により設定された管路
内の湯の設定温度情報に基づいて流量制御弁を制御する
初期流量制御手段を設け、この初期流量制御手段では、
設定温度情報の設定温度が所定温度を越える場合に初期
流量制御を行わないので、情報量に対応した弁開度で流
量を調節することができる。

【００３６】従って、給湯温度が低い場合は流量を絞
り、給湯温度の立上がりが速い給湯ができ、ポストパー
ジ中や熱交換器の温度が高い場合の再給湯時には流量を
絞らず速やかに所望の温度の給湯ができる。

【００３７】よって、使い勝手のよい給湯装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る給湯装置の全体構成図

【図２】この発明に係る給湯装置の制御手段の要部ブロ
ック構成図

【図３】この発明に係る給湯装置の流量制御手段の第１
別実施例要部ブロック構成図

【図４】この発明に係る給湯装置の流量制御手段の第２
別実施例要部ブロック構成図

【図５】この発明に係る給湯装置の点火、再点火時の流
量および湯温の立上がり特性の一例

【符号の説明】

１ 給湯装置 ２ 給水管 ３ 熱交換器 ４ 給湯管 ５ バイパス管 ６ 湯水混合弁 ７ 流量制御弁 ８ 給湯栓 ９ ファン １０ 電磁弁 １１ ガス比例弁 １２ 点火器（イグナイタ） １３ ガスバーナ １４ 制御手段 １５ 駆動手段 １６ 温度設定部 １７ 水流スイッチ（ＳＷ） １８ 給湯温度（Ｔｍ）センサ １９ 流量（Ｑ）センサ ２０ 給水温度（Ｔｃ）センサ ２１ 熱交温度（Ｔｈ）センサ ３０ 熱量演算部 ４０ パージタイマ手段 ５０，８０，９０ 流量制御手段 ５１ 目標流量制御部 ５２、８１、９１ 初期流量制御手段 ５３ 変数量―弁開度変換部 ５４ 初期流量制御部 ５５ 切替部 ５６ タイマ ６０ 混合弁制御手段 ７０ 加熱制御手段 ８２ 変数量―係数変換部 ８３，９２ 乗算器 ９３ 減算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鶴田 透 兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号 日本ユプロ株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−185805（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】 管路の途中に、熱交換器と流量制御弁と
   を介在させ、この流量制御弁を制御することで給湯開始
   又は再給湯開始の際に管路内の湯の流量を減少させる初
   期流量制御を行う制御手段を備えた給湯装置において、 前記制御手段に、温度設定部により設定された前記管路
   内の湯の設定温度情報に基づいて前記流量制御弁を制御
   する初期流量制御手段を設け、この初期流量制御手段で
   は、前記設定温度情報の設定温度が所定温度を越える場
   合に初期流量制御を行わないことを特徴とする給湯装
   置。