JP3255367B2 - 給湯器およびその再出湯湯温制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯器の再出湯時にお
ける湯温のオーバーシュートを抑制する給湯器およびそ
の再出湯湯温の制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は一般的な給湯器の模式構成を示し
たもので、燃焼室１内にはガスバーナ２が設置され、こ
のガスバーナ２の下側には給排気を行う燃焼ファン３が
設けられ、ガスバーナ２の上側には熱交換器４が設けら
れる。前記ガスバーナ２に通じるガス供給通路５には主
電磁弁６と副電磁弁７とガスの供給量を弁開量によって
制御する比例弁８が設けられており、また、熱交換器４
の入側には給水管10が接続され、この給水管10にはサー
ミスタ等の給水温度センサ11と、水の流れと給水水量
（出湯量）を検出する流量センサ13が設けられている。
また、熱交換器４の出側には給湯管14が接続されてお
り、この給湯管14の出側には水栓15が設けられている。
そして、熱交換器４の出口近傍にはサーミスタ等の出湯
湯温を検出する出湯温度センサ16が設けられている。

【０００３】前記給水温度センサ11と、流量センサ13
と、出湯温度センサ16との各検出信号は制御装置17に加
えられており、制御装置17はこれらの検出信号を受けて
給湯器の燃焼運転を行っている。

【０００４】すなわち、制御装置17は、水栓15が開けら
れて流量センサ13により給水水流が検知されたときに、
燃焼ファン３を回転する。続いて、主電磁弁６および副
電磁弁７を開け、燃料ガスをガスバーナ２に供給してイ
グナイタ電極18を駆動し、ガスの点火を行う。そして、
フレームロッド電極20から加えられる炎検知信号を受け
て着火を確認し、設定温度と出湯温度との差に対応させ
て比例弁８の弁開量を制御し、比例制御により出湯湯温
を設定温度に近づけるように燃焼量を制御するのであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図６にはこの種の給湯
器の再出湯時の湯温特性が示されている。図の横軸は時
間を示し、縦軸は出湯温度センサ16で検出される出湯湯
温を示している。水栓15を開け給湯器から湯を出湯して
いる途中で水栓15を閉め、短時間経過後に水栓15を開け
て再出湯すると、水栓15の出口からはまず給湯管14内に
溜まっていたややぬるめの湯が出湯し、次に熱交換器４
内に停滞していた湯が出湯する。一般に、給湯器では、
熱交換器４を通る水を短時間のうちに設定温度に加熱す
るものであるため、熱交換器４には大きな熱量が蓄積さ
れている。したがって、水栓15が閉められて燃焼の停止
状態においても、熱交換器４内に溜まっている残り湯が
熱交換器４の伝熱面から多量の熱を受けて湯温が設定温
度Ｔ_S よりも高温のオーバーシュートされた湯（これを
後沸きの湯という）となる。このため、湯の使用者は再
出湯時に水栓15を開けると、最初にややぬるめの湯が出
た直後に後沸きの高温の湯に触れることとなり、湯温の
急激な変化を受けて非常に不快な思いをするという問題
があった。

【０００６】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、水栓の閉止直後に生
じる後沸きによる湯温の上昇を抑制することができる給
湯器およびその再出湯湯温制御方法を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、第
１の発明の再出湯湯温制御方法は、給湯器の出湯中に水
栓が閉められて湯の出湯が停止されたときに、水栓の閉
止前の給湯動作条件に基づいて熱交換器内の残り湯の後
沸きによる上昇温度を予測し、この予測湯温が指定され
た許容温度範囲を越えるときには水栓が閉められたとき
からファンを回転して熱交換器を空冷し、熱交換器内の
残り湯の湯温を前記許容温度範囲内に下げることを特徴
として構成されている。また、第２の発明の再出湯湯温
制御方法は、給湯器の出湯中に水栓が閉められて湯の出
湯が停止されたときに、水栓の閉止前の給湯動作条件に
基づいて熱交換器内の残り湯の後沸きによる上昇温度を
予測し、この予測した後沸きの湯温が予め定めた許容温
度範囲内に低下するのに必要な時間を求めてファンをそ
の求めた時間の間回転して熱交換器を空冷し、熱交換器
内の残り湯の湯温を前記許容温度範囲内に下げることを
特徴として構成されている。さらに、第３の発明の再出
湯湯温制御方法は、上記第１の発明の構成を備え、熱交
換器空冷用のファン回転に起因した熱交換器内の残り湯
の湯温低下状態を推定するための空冷湯温低下データを
予め与えておき、熱交換器空冷用のファン回転を開始し
たときには、上記空冷湯温低下データに基づいて熱交換
器内の残り湯の湯温が許容温度範囲内に低下したと判断
したときに上記ファンの回転を停止することを特徴とし
て構成されている。さらに、第４の発明の再出湯湯温制
御方法は、上記第１又は第２又は第３の発明の構成を備
え、熱交換器を空冷するためにファンを回転する際に
は、残留燃焼ガスを排出するためのファン回転数よりも
高い回転数でもってファン回転を行うことを特徴として
構成されている。さらにまた、第５の発明の給湯器は、
給湯器の出湯中に水栓が閉められて湯の出湯が停止され
たときに、水栓の閉止前の給湯動作条件に基づいて熱交
換器内の残り湯の後沸きによる上昇温度を予測し、この
予測湯温が指定された許容温度範囲を越えるときには水
栓が閉められたときからファンを回転して熱交換器を空
冷し、熱交換器内の残り湯の湯温を前記許容温度範囲内
に下げる制御装置が設けられていることを特徴として構
成されている。

【０００８】

【作用】上記構成の本発明において、給湯器の水栓が閉
められたときには、まず、水栓が閉められる前の給湯動
作条件、例えば、給湯量、給湯の流速、給湯温度、熱交
換器の容量等の各種条件に基づき、熱交換器内に停滞し
ている残り湯の後沸きによる上昇温度を予め与えられた
実験データや演算式により求める。次に、この後沸き湯
温の温度が予め指定された許容温度範囲、例えば、前回
出湯された湯の設定温度に対してΔｔの温度を越えるか
否かの判断を行い、この許容温度範囲を越えるときには
ファンを回転して熱交換器を空冷し、熱交換器内の残り
湯を冷却する。この空冷による湯温の低下を行う場合に
は、空冷による湯温低下の実験データや演算式により、
ファン回転後、後沸き予測湯温が許容温度範囲内に下が
るまでの時間を求め、この時間が経過するまでファンの
回転を行って後沸き予測湯温を許容温度範囲内に下げ
る。

【０００９】この状態で、水栓を開けて再出湯すると、
最初に水栓が閉められてから開けられるまでの時間内に
放熱されたややぬるめの湯が出湯し、次に熱交換器内に
溜まっていた後沸きの湯がほぼ設定温度に近い温度まで
冷却された状態で出湯し、温度変化の小さいほぼ均一な
湯の再出湯が可能となる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて
説明する。本実施例の給湯器のシステムは前記図５に示
すものとほぼ同様であり、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、その詳細
な重複説明は省略する。本実施例の給湯器およびその再
出湯湯温制御方法は再出湯時における湯温のオーバーシ
ュートを抑制することを特徴としており、この特徴的な
制御を行う制御装置１７の要部構成が図１に示されてい
る。同図において、制御装置１７は、信号入力部２１
と、指令・制御部２２と、タイマ２３と、メモリ２４
と、信号出力部２５とを有している。信号入力部２１に
は出湯温度センサ１６と、給水温度センサ１１と、流量
センサ１３と、気温センサからの信号が加えられてお
り、信号入力部２１はこれらの信号を指令・制御部２２
に加える。

【００１１】メモリ24は格納部24ａ，24ｂ，24ｃを有
し、格納部24ａには後沸き湯温データが、格納部24ｂに
は給湯動作条件のデータが、格納部24ｃには空冷湯温低
下データがそれぞれ格納されている。前記給湯動作条件
データは、水栓15が閉められる前の給湯器の燃焼運転条
件や給湯器の仕様等のデータ、例えば、熱交換器４の容
量、給湯温度、給湯量、給水温度、給湯の流速等のデー
タが記憶されている。

【００１２】後沸き湯温データの格納部24ａには各種の
給湯動作条件によって給湯器を運転させたときの後沸き
の温度データが格納されている。例えば、熱交換器４の
熱容量が大きく、流速が速い状態で給湯動作をさせたと
きには瞬時のうちに給水の水を設定温度に高めなければ
ならないため熱交換器４のバーナ加熱量が大きくなり、
必然的に後沸き湯温は高くなり、熱容量が小さい熱交換
器４で低い流速で出湯させたときには後沸きの温度はそ
れよりも小さくなる。このように、給湯動作の各種条件
によって後沸きの湯温上昇の大きさが異なることとな
り、格納部24ａにはこれら各種の給湯動作条件の下で給
湯器を動作させたときの図３に示すような後沸きの湯温
の実験データが求められ、これらのデータが給湯動作条
件と対応させて格納されている。空冷湯温低下データは
例えば図４に示すように、熱交換器４内に溜まっている
残り湯を燃焼ファン３の回転により空冷したときの湯温
の低下状態を燃焼ファンの回転数や燃焼ファン３を回転
する前の湯の初期温度等をパラメータとして各条件の下
に湯温の低下状態を実験データとして求め、これらのデ
ータを格納部24ｃに格納している。

【００１３】指令・制御部22は演算部26を内蔵し、水栓
15が閉められる前の給湯動作データに基づき、水栓15が
閉められた後の後沸き湯温を後沸き湯温データを参照し
て予測する。その一方において、指令・制御部22は水栓
15が閉められたことを流量センサ13のオフ信号によって
検知し、空冷湯温低下データに基づき、燃焼ファン３を
点火動作を行う上で支障とならない最大の回転数で回転
させたとき、後沸きの予測湯温が指定した許容温度範囲
内に下がるのに要する時間を求め、タイマ23を動作させ
る。そして、タイマ23のタイムアップ信号を受けて、燃
焼ファン３の停止信号を加えるかあるいは燃焼室１内の
残留燃焼ガスを排出するファン回転に移行させるのであ
る。

【００１４】次に、本実施例の方法による再出湯湯温の
制御動作を図２のフローチャートに基づき説明する。ま
ず、ステップ101 で給湯器の使用中に水栓15が閉められ
たか否かの判断を行う。湯の出湯中は流量センサ13から
オン信号が加えられており、水栓15が閉められて流量セ
ンサ13からオフ信号が加えられたときに指令・制御部22
は水栓15が閉められたものと判断しステップ102 で後沸
き湯温の予測を行う。この後沸き湯温の予測は、前記し
た如く、水栓15が閉められる前の前回の給湯動作データ
に基づき後沸き湯温データから前回の給湯動作に対応す
る後沸き湯温を必要に応じ補正を加えて読み出し、これ
を後沸き湯温として予測する。ステップ103 ではこの予
測した後沸き湯温が許容温度範囲、この実施例では前回
出湯した湯温の設定温度Ｔ_S に対して３℃を越えている
か否かを判断し、例えば瞬間的に水栓15が開けられて直
ちに閉められたような場合には後沸き湯温が許容温度範
囲を越えていないものと判断し、後沸き湯温の冷却（抑
制）動作を停止する。

【００１５】これに対し、後沸き湯温が許容温度範囲を
越えているものと判断したときにはステップ104 で燃焼
ファンを回転して熱交換器４に溜まっている残り湯を空
冷する。この実施例では後沸き湯温が最短時間で許容温
度範囲まで低下させるために、燃焼ファンの回転数を点
火を行う上で支障とならない範囲で、つまり、点火の火
が風圧によって立ち消えしない範囲の中で最大の回転数
で回転させる。指令・制御部22はこの回転数によって燃
焼ファン３を回転させたとき、予測した後沸き湯温が許
容温度範囲内に低下するのに必要な時間を空冷湯温低下
データより求め、燃焼ファン３を回転させると同時にタ
イマ23にその時間のタイマ動作を指令する。そして、ス
テップ105 でその所定の時間が経過したか否かを判断
し、タイマ23からタイムアップ信号が加えられないうち
は燃焼ファン３による空冷を引き続き行い、タイマ23か
らタイムアップ信号が加えられたときに後沸き予測湯温
が許容温度範囲内に低下したものと判断し燃焼ファン３
を停止するか、あるいは回転数を下げて燃焼室１内の残
留燃焼ガスの排出動作に移行する。

【００１６】この実施例によれば、湯を出湯して一旦水
栓を閉めたときには、後沸きの湯温が予測され、その予
測湯温が許容温度範囲を越えているときには燃焼ファン
３を利用して空冷が行われ、後沸きの湯温が許容温度範
囲内まで下げられるので、次に、水栓15を開けて再出湯
するときには、後沸きによるオーバーシュートが抑制さ
れ、温度変化の小さいほぼ均一の湯を出湯することが可
能となり、これにより、湯の使用者は湯温の急激な変化
を受けて不快な思いをするということがなく、心地よく
湯の断続使用を行うことが可能となる。

【００１７】なお、本発明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。例えば上記実
施例では、メモリ24に格納する後沸き湯温データと空冷
湯温低下データは実験データにより求めているが、この
後沸き湯温データは給湯動作データに基づき適宜の演算
式を作成し、この演算式を用いて演算部26により算出し
て求めてもよく、また、空冷湯温低下データも適宜の演
算式を作成し、これを用いて演算部26により算出して求
めてもよい。

【００１８】また、本実施例では燃焼ファン３を用いて
熱交換器４の空冷を行ったが、もちろん、燃焼ファン３
とは別個独立の専用のファンを熱交換器４の空冷しやす
い場所に設けて後沸き湯温の低下を行うようにしてもよ
い。

【００１９】さらに、上記実施例ではガス燃焼式の給湯
器を例にして説明したが、本発明は石油燃焼式の給湯器
にも適用できるものである。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、湯の使用後、水栓が閉められ
たときに、後沸き湯温を予測し、この予測湯温が指定さ
れた許容温度範囲を越えるときにはファンを回転して熱
交換器内の後沸きされた高温の湯を空冷して許容温度範
囲内に下げるように構成したものであるから、次に水栓
を開けて再出湯させるときには、後沸きによる湯温のオ
ーバーシュートが抑制されているので、湯温の変化の小
さいほぼ均一な湯を出湯させることが可能となり、これ
により、湯の使用者は湯温の急激な変化を受けて不快に
感じるということがなくなり、心地よく湯の断続使用を
行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を行う制御装置の要部構成例を示
すブロック図である。

【図２】本実施例における給湯器の再出湯湯温制御動作
のフローチャートである。

【図３】制御装置のメモリに格納される後沸き湯温デー
タの説明図である。

【図４】制御装置のメモリに格納される空冷湯温低下デ
ータの説明図である。

【図５】一般的な給湯器のシステム図である。

【図６】一般的な給湯器の再出湯時の湯温特性の説明図
である。

【符号の説明】

３ 燃焼ファン ４ 熱交換器 15 水栓 17 制御装置 22 指令・制御部 23 タイマ 24 メモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 健二 神奈川県大和市深見台３丁目４番地 株 式会社ガスター内 (56)参考文献 特開 平４−186013（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24H 1/10 303

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給湯器の出湯中に水栓が閉められて湯の
   出湯が停止されたときに、水栓の閉止前の給湯動作条件
   に基づいて熱交換器内の残り湯の後沸きによる上昇温度
   を予測し、この予測湯温が指定された許容温度範囲を越
   えるときには水栓が閉められたときからファンを回転し
   て熱交換器を空冷し、熱交換器内の残り湯の湯温を前記
   許容温度範囲内に下げることを特徴とする給湯器の再出
   湯湯温制御方法。
2. 【請求項２】 給湯器の出湯中に水栓が閉められて湯の
   出湯が停止されたときに、水栓の閉止前の給湯動作条件
   に基づいて熱交換器内の残り湯の後沸きによる上昇温度
   を予測し、この予測した後沸きの湯温が予め定めた許容
   温度範囲内に低下するのに必要な時間を求めてファンを
   その求めた時間の間回転して熱交換器を空冷し、熱交換
   器内の残り湯の湯温を前記許容温度範囲内に下げること
   を特徴とする給湯器の再出湯湯温制御方法。
3. 【請求項３】 熱交換器空冷用のファン回転に起因した
   熱交換器内の残り湯の湯温低下状態を推定するための空
   冷湯温低下データを予め与えておき、熱交換器空冷用の
   ファン回転を開始したときには、上記空冷湯温低下デー
   タに基づいて熱交換器内の残り湯の湯温が許容温度範囲
   内に低下したと判断したときに上記ファンの回転を停止
   することを特徴とした請求項１記載の給湯器の再出湯湯
   温制御方法。
4. 【請求項４】 熱交換器を空冷するためにファンを回転
   する際には、残留燃焼ガスを排出するためのファン回転
   数よりも高い回転数でもってファン回転を行うことを特
   徴とした請求項１又は請求項２又は請求項３記載の給湯
   器の再出湯湯温制御方法。
5. 【請求項５】 給湯器の出湯中に水栓が閉められて湯の
   出湯が停止されたときに、水栓の閉止前の給湯動作条件
   に基づいて熱交換器内の残り湯の後沸きによる上昇温度
   を予測し、この予測湯温が指定された許容温度範囲を越
   えるときには水栓が閉められたときからファンを回転し
   て熱交換器を空冷し、熱交換器内の残り湯の湯温を前記
   許容温度範囲内に下げる制御装置が設けられていること
   を特徴とした給湯器。