JP3333385B2 - 給湯器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、給湯器に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばガス給湯器にあっては、バーナの
燃焼熱により加熱される熱交換器を通って配管された給
水管の出湯温を出湯温センサにより検出し、その検出温
度が使用者等により設定された設定温度に一致するよう
にバーナの燃焼量を制御するものが一般に知られてい
る。

【０００３】また、この種の給湯器では、熱交換器の上
流側で給湯管から分流され、熱交換器の下流側で給湯管
に合流してなるバイパス管を備えたものも一般に知られ
ている。そして、このようにバイパス管を備えた給湯器
では、前記出湯温センサをバイパス管と給湯管との合流
箇所よりも下流側に設け、該バイパス管を流れる非加熱
の水と熱交換器を介して加熱された水とが合流した後の
出湯温が設定温度に一致するようにバーナの燃焼量を制
御するようにしている。このようなバイパス管を具備し
た給湯器にあっては、次のような利点がある。

【０００４】すなわち、給湯の全水量を熱交換器で加熱
した場合、設定温度が低いと、バーナの燃焼量を低くす
るため、熱交換器のフィン等の温度が比較的低いものと
なり、このような状態では、熱交換器の周辺の水蒸気が
該熱交換器のフィン等に結露して所謂ドレンを生じる。
このドレンは熱交換器の劣化を招くと共に、バーナを収
容した燃焼室の給排気通路の詰まり等の原因となって好
ましくない。ところが、上記のように熱交換器で加熱さ
れた水にバイパス管から非加熱の水を合流して給湯を行
うものでは、その合流後の出湯温を設定温度に一致させ
るようにバーナの燃焼量を制御するため、該設定温度が
比較的低くても、バーナの燃焼量が比較的高めに制御さ
れることとなり、これによって、熱交換器の温度を高め
にしてドレンの発生を防止することができる。

【０００５】尚、上記バイパス管と給湯管の熱交換器を
通る部分との通水量の比率は通常一定とされている。ま
た、上記バイパス管には、通常、それを開閉するための
電磁弁が設けられ、設定温度が例えば６０°Ｃ等、比較
的高い場合に（このとき、バーナの燃焼量も大きなもの
となる）、該電磁弁を閉弁して、給湯の全水量を熱交換
器側に流し、これにより、バーナの大きな燃焼量によっ
て熱交換器における水が沸騰してしまうような事態を回
避するようにしている。

【０００６】ところで、上記のようにバイパス管を備え
た給湯器にあっては、従来は、設定温度が高く、該バイ
パス管の電磁弁を閉弁するような場合を除き、基本的に
は給湯開始時（給湯管の通水開始時）から熱交換器で加
熱された水にバイパス管を通る非加熱の水を合流して給
湯を行うようにしているため、出湯温が最終的に設定温
度に一致するようになるまでの時間が比較的長いものと
なり易い。一方、給湯器の使用者にとっては、自身が所
望する設定温度での出湯が、給湯を開始してから迅速に
行われることが望ましい。

【０００７】このため、従来にあっては、給湯路の通水
に応じたバーナの点火速度を可能な限り高めたり、ある
いは、給湯初期において、出湯温を設定温度に一致させ
るのに必要なバーナの必要燃焼量（これは、出湯温や設
定温度、入水温等から演算により求められる）よりも所
定割合だけバーナの燃焼量を高めにし（所謂、温調定数
を上げる）、これによって、出湯温の設定温度への立ち
上がり時間を早めるようにしていた。

【０００８】しかしながら、上記のようにバーナの点火
速度を早めることは限界があり、また、温調定数を高く
し過ぎると、出湯温が設定温度に対して、所謂ハンチン
グを生じやすく、従って、温調定数を高めることにも限
界がある。

【０００９】このため、このような従来の手法では、出
湯温の設定温度への立ち上がり時間を十分に早くするこ
とは困難なものとなっていた。

【００１０】尚、上記のように出湯温の設定温度への立
ち上がり時間を早くするためには、例えば給湯管の熱交
換器を通る部分とバイパス管との流量比を調整可能な水
量調整機構を給湯管とバイパス管との分岐箇所に備え、
給湯初期においてバイパス管を流れる水量を小さくし
て、熱交換器で加熱される水に合流する非加熱の水の量
を少なくすることが考えられるが、上記のような水量調
節機構は一般に高価なものとなりやすく、コスト的に不
利なものとなる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる背景に
鑑み、バイパス路を備えた給湯器において、簡単且つ廉
価な構成で出湯温の設定温度への立ち上がり時間を早め
ることができ、さらには、その立ち上がり後の出湯温の
設定温度への制御を円滑に行うことができる給湯器を提
供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の給湯器はかかる
目的を達成するために、加熱手段により加熱される熱交
換器と、該熱交換器を途中に介在させて配設された給湯
路と、該熱交換器の上流側で前記給湯路から分流され、
該熱交換器の下流側で該給湯路に合流されたバイパス路
と、該バイパス路と給湯路との合流箇所の下流側で該給
湯路に設けられた出湯温検出手段と、該出湯温検出手段
により検出された出湯温が設定温度に一致するように前
記加熱手段の加熱量を制御する加熱量制御手段とを備え
た給湯器において、前記バイパス路を開閉すべく該バイ
パス路に設けられた電磁弁と、給湯開始時に該電磁弁を
閉弁し、前記出湯温検出手段の検出温度が前記設定温度
に略一致したときに該電磁弁を開弁する電磁弁制御手段
とを備え、前記加熱量制御手段は、前記電磁弁の閉弁状
態では、該電磁弁の開弁後に前記出湯温検出手段により
検出される出湯温が前記設定温度に一致する状態におい
て前記バイパス路の合流箇所よりも上流側で該設定温度
に対応して前記給湯路の前記熱交換器の出口側に得られ
る出湯温を前記出湯温検出手段の検出温度の目標温度と
して、該目標温度に該検出温度が一致するように前記加
熱手段の加熱量を制御し、前記電磁弁の開弁後に、前記
出湯温検出手段の検出温度が前記設定温度に一致するよ
うに前記加熱手段の加熱量を制御することを特徴とする
ものである。

【００１３】かかる本発明によれば、給湯開始時には前
記電磁弁制御手段によって、前記電磁弁が閉弁される。
このとき、前記バイパス路には水が流れず、給湯の全水
量は、前記熱交換器を介して前記給湯路を流れることと
なる。そして、この状態で、前記加熱量制御手段は、該
電磁弁の開弁後に前記出湯温検出手段により検出される
出湯温が前記設定温度に一致する状態において前記給湯
路の前記熱交換器の出口側に得られる出湯温を前記出湯
温検出手段の検出温度の目標温度として、該目標温度に
該検出温度が一致するように前記加熱手段の加熱量を制
御する。このように前記加熱手段の加熱量を制御する際
の上記目標温度は、前記バイパス路を流れる非加熱の水
を熱交換器を介して前記給湯路を流れる加熱された水に
合流した後の出湯温が前記設定温度に一致する場合に、
給湯路の熱交換器の出口側（バイパス路の合流箇所の上
流側）に該設定温度に対応して得られる出湯温（これは
バイパス路と給湯路の熱交換器を通る部分との流量比に
より定まる）であるため、該設定温度よりも十分に高
い。しかも、上記のように前記電磁弁を閉弁した状態で
は、給湯路の熱交換器の出口側の出湯温は、バイパス路
の合流箇所の下流側で前記出湯温検出手段により検出さ
れる出湯温とほぼ一致する。従って、前記バイパス路の
電磁弁を閉弁した状態で前記出湯温検出手段の検出温度
が上記のような目標温度に一致するように前記加熱手段
の加熱量を制御することで、従来のように給湯開始時か
ら、バイパス路を流れる非加熱の水を熱交換器を介して
加熱された水に合流しつつ、その合流後の出湯温を前記
設定温度に一致させるように加熱手段の加熱量を制御す
る場合に較べて、給湯初期の加熱手段の加熱量が十分に
大きなものとなる。これにより、出湯温の設定温度への
立ち上がりが従来に比して迅速に行われる。

【００１４】そして、本発明では、前記電磁弁の閉弁状
態で、前記出湯温検出手段の検出温度が前記設定温度に
略一致するまで上昇したときには、前記電磁弁制御手段
によって、前記電磁弁が開弁される。これによりバイパ
ス路に水が流れて、その水が熱交換器を介して給湯路で
加熱された水に合流され、その合流後の湯が出湯される
ようになる。この場合、熱交換器を介して給湯路で加熱
された水は、バイパス路からの非加熱の水が合流される
ものの、該熱交換器を介して加熱された水は、バイパス
路の水が合流される以前において、前述の如くバイパス
路の水の合流後の出湯温が前記設定温度に一致するよう
な熱交換器の出口側の出湯温を目標温度として加熱され
るので、バイパス路からの非加熱の水により大きく冷や
されることはない。従って、バイパス路からの非加熱の
水の合流時に出湯温が設定温度に対して大きな温度低下
を生じることはなく、その後、前記加熱量制御手段によ
って、前記出湯温検出手段の検出温度が設定温度に一致
するように加熱手段の加熱量を制御することで、最終的
な出湯温を設定温度に円滑に一致させることが可能とな
る。しかも、前記電磁弁の閉弁状態となる給湯初期にお
いては、バイパス路の水の合流後の出湯温が前記設定温
度に一致するような熱交換器の出口側の出湯温を目標温
度して加熱されるので、前記電磁弁を開弁してバイパス
路の水の合流を開始した後における出湯温の設定温度へ
の制御を、該設定温度に対する出湯温の上下変動を極力
小さなものとして、円滑に行うことができる。従って、
出湯温の設定温度への立ち上がりを高めつつ、該設定温
度への出湯温の収束の安定性を高めることができる。

【００１５】尚、上記のように最終的にはバイパス路の
非加熱の水を、熱交換器を介して加熱された水に合流し
て出湯を行うようにすることで、従来のように熱交換器
におけるドレンの発生を回避することが可能となる。ま
た、かかる本発明にあっては、前記電磁弁がバイパス路
に当初から備えられている場合には、該電磁弁を新たに
バイパス路に設ける必要はない。

【００１６】以上により、本発明の給湯器によれば、簡
単且つ廉価な構成で出湯温の設定温度への立ち上がり時
間を早めることができ、さらには、その立ち上がり後の
出湯温の設定温度への制御を円滑に行うことができる。

【００１７】

【００１８】また、本発明にあっては、前記電磁弁制御
手段は、給湯開始時に前記設定温度が所定温度以上であ
るとき、前記電磁弁を継続的に閉弁保持する手段を備
え、前記加熱量制御手段は、前記設定温度が所定温度以
上で前記電磁弁が閉弁保持されたときには、給湯開始時
から前記出湯温検出手段の検出温度が前記設定温度に一
致するように前記加熱手段の加熱量を制御する。

【００１９】これによれば、前記設定温度が前記所定温
度以上で、比較的高い温度に設定されている場合には、
前記電磁弁制御手段によって、前記バイパス路の電磁弁
は、給湯途中で開弁されることなく、給湯開始時から継
続的に閉弁保持され、この状態で、前記加熱制御手段
は、給湯開始時から前記出湯温検出手段の検出温度が前
記設定温度に一致するように前記加熱手段の加熱量を制
御する。

【００２０】このようにすることで、前記設定温度が前
記所定温度以上で、比較的高い温度に設定されている場
合には、出湯温を設定温度に一致させるために必要な加
熱手段の加熱量は比較的大きなものとなるものの、給湯
の全水量は常時、熱交換器を介して流れるため、加熱手
段により熱交換器を介して加熱される水の量が、バイパ
ス路を介して水を流す場合に較べて常時多くなる。従っ
て、加熱手段の高い加熱量によって、熱交換器において
水が沸騰してしまうような事態を防止することができ
る。そして、この場合、前記加熱制御手段は、給湯開始
時から前記出湯温検出手段の検出温度が前記設定温度に
一致するように前記加熱手段の加熱量を制御するもの
の、設定温度が高い状態では、加熱手段の加熱量は比較
的大きなものとなるため、出湯温の設定温度への立ち上
がり時間は十分に短いものとすることができる。尚、こ
の場合、加熱手段の加熱量は比較的大きなものとなるた
め、給湯の全水量の一部をバイパス路に流さずとも、熱
交換器におけるドレンの発生は防止される。

【００２１】さらに、本発明にあっては、前記電磁弁制
御手段は、給湯開始時に前記出湯温検出手段の検出温度
または前記バイパス路の合流箇所よりも上流側で前記熱
交換器の近傍の湯温を検出すべく前記給湯路に設けられ
た温度検出手段の検出温度が所定温度以上であるとき、
前記電磁弁を継続的に開弁保持する手段を備え、前記加
熱量制御手段は、前記出湯温検出手段または温度検出手
段の検出温度が所定温度以上で前記電磁弁が開弁保持さ
れたときには、給湯開始時から前記出湯温検出手段の検
出温度が前記設定温度に一致するように前記加熱手段の
加熱量を制御する。

【００２２】これによれば、給湯停止直後の給湯再開時
等、給湯開始時に前記出湯温検出手段の検出温度または
前記温度検出手段の検出温度が所定温度以上で、熱交換
器あるいはその近傍における給湯路内の水の温度が既に
比較的高いものとなっている場合には、前記電磁弁制御
手段によって、前記バイパス路の電磁弁は、給湯開始時
から継続的に開弁保持され、この状態で、前記加熱制御
手段は、給湯開始時から前記出湯温検出手段の検出温度
が前記設定温度に一致するように前記加熱手段の加熱量
を制御する。

【００２３】このようにすることで、次のような作用効
果を奏する。すなわち、給湯停止直後の給湯再開時等、
熱交換器あるいはその近傍における給湯路内の水の温度
が既に比較的高いものとなっている場合にあっては、前
述のように給湯初期にバイパス路の電磁弁を閉弁しつ
つ、出湯温の目標温度を設定温度よりも高くして、加熱
手段の加熱量を大きなものとすると、熱交換器の箇所の
給湯路内の比較的温度の高い水が加熱手段の大きな加熱
量によって過剰に急激に加熱されて沸騰してしまう虞れ
がある。そこで、上記のように給湯開始時から常時、バ
イパス路の非加熱の水を熱交換器を介して加熱される水
に合流しつつ、出湯温検出手段の検出温度が前記設定温
度に一致するように前記加熱手段の加熱量を制御するこ
とで、熱交換器の箇所の給湯路内の比較的温度の高い水
が過剰に急激に加熱されて沸騰してしまうような事態を
回避することができる。そして、この場合、熱交換器の
箇所の給湯路内の水の温度は既に比較的高いものとなっ
ているので、上記のように給湯開始時から常時、バイパ
ス路の非加熱の水を熱交換器を介して加熱される水に合
流しつつ、出湯温検出手段の検出温度が前記設定温度に
一致するように前記加熱手段の加熱量を制御しても、出
湯温の設定温度への立ち上がりは十分に迅速なものとす
ることができる。

【００２４】さらに本発明にあっては、前記電磁弁制御
手段は、給湯停止後、所定時間内に給湯運転が再開され
たとき、前記電磁弁を継続的に開弁保持する手段を備
え、前記加熱量制御手段は、前記所定時間内に給湯運転
が再開されて前記電磁弁が開弁保持されたときには、そ
の再開の給湯開始時から前記出湯温検出手段の検出温度
が前記設定温度に一致するように前記加熱手段の加熱量
を制御する。

【００２５】これによれば、給湯運転の停止後、前記所
定時間内に給湯運転を再開し、給湯停止直後に給湯運転
の再開が行われた場合には、熱交換器あるいはその近傍
における給湯路内の水の温度が既に比較的高いものとな
っているものの、給湯開始時から常時、バイパス路の非
加熱の水を熱交換器を介して加熱される水に合流しつ
つ、出湯温検出手段の検出温度が前記設定温度に一致す
るように前記加熱手段の加熱量を制御することで、熱交
換器の箇所の給湯路内の比較的温度の高い水が過剰に急
激に加熱されて沸騰してしまうような事態を回避するこ
とができる。そして、この場合、熱交換器の箇所の給湯
路内の水の温度は既に比較的高いものとなっているの
で、上記のように給湯開始時から常時、バイパス路の非
加熱の水を熱交換器を介して加熱される水に合流しつ
つ、出湯温検出手段の検出温度が前記設定温度に一致す
るように前記加熱手段の加熱量を制御しても、出湯温の
設定温度への立ち上がりは十分に迅速なものとすること
ができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１乃至図
３を参照して説明する。図１は本実施形態の給湯器のシ
ステム構成図、図２は図１の給湯器の要部のブロック
図、図３は図１の給湯器の作動を説明するためのフロー
チャートである。

【００２７】図１を参照して、１は本実施形態の給湯器
の本体部であり、この本体部１内では、その下部に形成
された燃焼室２にバーナ３（加熱手段）が収容され、該
燃焼室２の上方に、バーナ３の燃焼熱により加熱される
熱交換器４が設けられている。そして、熱交換器４を途
中に介在させて給湯管５（給湯路）が本体部１の内外に
わたって配管され、また、バーナ３に燃料ガスを供給す
るためのガス供給管６が本体部１の外部から燃焼室２内
に導入・配管されて該バーナ３に接続されている。

【００２８】本体部１には、バーナ３に燃焼用空気を供
給するための給気通路７が燃焼室２に連通して接続さ
れ、また、本体部１の上部には、バーナ３の燃焼排ガス
を燃焼室２から排気するための排気口８が熱交換器４の
上方で燃焼室２い連通して形成されいる。そして、給気
通路７の燃焼室２寄りの箇所に燃焼ファン９が設けら、
この燃焼ファン９は、その回転作動により給気通路７の
空気導入口７ａから外気を吸引して、それを燃焼室２に
供給する。

【００２９】尚、給気通路７の空気導入口７ａにはエア
フィルタ１０が装着され、排気口８には、必要に応じて
排気筒（図示しない）が接続される。また、燃焼室２に
は、バーナ３の燃焼炎を検知するフレームロッド１２
と、バーナ３を火花放電により点火するイグナイタ１３
とが配設されている。

【００３０】給湯管５は、その上流端部が図示しない上
水道管に接続され、下流端部が台所や浴室等の給湯栓１
４に接続されている。そして、この給湯管５から、熱交
換器４の上流側でバイパス管１５が分流され、該バイパ
ス管１５は本体部１を通ることなく熱交換器４の下流側
で給湯管５に合流されている。以下、給湯管５における
バイパス管１５の分流箇所と合流箇所との間の部分を熱
交給湯管５ａと称する。

【００３１】給湯管５の熱交給湯管５ａよりも上流側の
箇所には、該給湯管５の全水量（熱交給湯管５ａとバイ
パス管１５との両者を流れる水の総量）を検出するため
の水量センサ１６と、熱交給湯管５ａ及びバイパス管１
５への給水温を検出するための給水温センサ１７と、給
湯管５の全水量を調節するための水量調節機構１８とが
上流側から順に設けられ、また、熱交給湯管５ａよりも
下流側の箇所には、給湯栓１４への出湯温を検出するた
めの出湯温センサ１９（出湯温検出手段）が設けられて
いる。

【００３２】上記各センサ１６，１７，１９はそれぞれ
給湯管５の全水量、給水温、出湯温に応じた信号を出力
する。また、水量調節機構１８は、サーボモータ２０に
より開度を調整可能な水量調整弁２１により構成され、
その水量調整弁２１の開度をサーボモータ２０により調
整することで、給湯管５の全水量を調節可能としてい
る。

【００３３】また、熱交給湯管５ａには、熱交換器４の
上流側で該熱交給湯管５ａを開閉するための熱交電磁弁
２２が設けられ、バイパス管１５には、これを開閉する
ためのバイパス電磁弁２３が設けられている。

【００３４】尚、熱交給湯管５ａとバイパス管１５とに
おける通水の流量比は、例えば１：０．８とされ、バイ
パス電磁弁２３の開弁状態では、給湯管５の全水量の１
／１．８が熱交給湯管５ａを流れ、全水量の０．８／
１．８がバイパス管１５を流れるようになっている。

【００３５】ガス供給管６は、その上流側の部分に該ガ
ス供給管６を開閉するための元電磁弁２４と、該ガス供
給管６からバーナ３への燃料ガスの供給量を調整するた
めの比例電磁弁２５とが上流側から順に設けられてい
る。そして、ガス供給管６は比例電磁弁２５の下流側で
一対の副ガス供給管６ａ，６ｂに分岐され、これらの副
ガス供給管６ａ，６ｂが、燃焼室２に導入されてバーナ
３に接続されている。これらの副ガス供給管６ａ，６ｂ
には、それを開閉するための電磁弁２６ａ，２６ｂがそ
れぞれ設けられている。この場合、バーナ３は、図示し
ない複数の単位バーナ体を併設して構成したものであ
り、副ガス供給管６ａはそれらの単位バーナ体のうちの
複数個に燃料ガスを供給し、副ガス供給管６ｂは残りの
複数個の単位バーナ体に燃料ガスを供給するようにして
いる。尚、前記比例電磁弁２５は、バーナ３への燃料ガ
スの供給量を該比例電磁弁２５への通電量に比例した量
に調整する。

【００３６】一方、本実施形態の給湯器は、その運転作
動を制御するためのコントローラ２７と、出湯温の温度
設定等を行うためのリモコン操作器２７とを備えてい
る。そして、操作器２８には、コントローラ２７に給湯
運転を行うか否かを指示するための運転スイッチ２９
（ＯＮ／ＯＦＦスイッチ）や、所望の出湯温をコントロ
ーラ２７に対して指示・設定するための温度設定スイッ
チ３０、出湯温の設定温度等を表示する表示器３１が設
けられている。

【００３７】コントローラ２７は、マイクイロコンピュ
ータを用いて構成されたものであり、該コントローラ２
７には、前記各センサ１６，１７，１９やフレームロッ
ド１２の検出信号、並びに操作器２８の運転スイッチ２
９や温度設定スイッチ３０からの指示信号が与えられ、
これらの信号に基づき、前記熱交電磁弁２２、バイパス
電磁弁２３、水量調節機構１８、元電磁弁２４、比例電
磁弁２５、電磁弁２６ａ，２６ｂ、燃焼ファン９、イグ
ナイタ１３を通電制御する。

【００３８】さらに詳細には、図２に示すように、コン
トローラ２７は、その主要な機能的構成として、給湯時
のバーナ燃焼制御を行う燃焼制御部３２と、前記熱交電
磁弁２２、バイパス電磁弁２３及び水量調節機構１８を
それぞれ制御する熱交電磁弁制御部３３、バイパス電磁
弁制御部３４（電磁弁制御手段）及び全水量制御部３５
とを備えている。ここで、燃焼制御部３２は、バーナ３
の燃焼量（加熱量）を制御する加熱量制御手段としての
機能を含むものである。

【００３９】燃焼制御部３２は、給湯管５の通水が行わ
れると、それを水量センサ１６の検出信号により検知す
るようにしている。そして、該通水の検知に応じて元電
磁弁２４及び電磁弁２６ａに通電してこれらを開弁せし
めることで、バーナ３への燃料ガスの供給を開始させ、
この状態でイグナイタ１３を制御することで、イグナイ
タ１３に火花放電を生ぜしめ、これによりバーナ３を点
火するようにしている。さらに、その点火後には、基本
的には、水量センサ１６，給水温センサ１７及び出湯温
センサ１９による全水量、給水温及び出湯温の検出デー
タ、並びに操作器２８の温度設定スイッチ３０による設
定温度の指示信号に基づき、バイパス電磁弁２３の開弁
状態で出湯温を設定温度に一致させるために必要なバー
ナ３の必要燃焼量を所定の演算式等により求め、その求
めた必要燃焼量でバーナ３を燃焼させるように、燃焼フ
ァン９の回転数や比例電磁弁２５の通電量を制御する。
但し、詳細は後述するが、所定の条件下では、バーナ３
の燃焼初期において、温度設定スイッチ３０による設定
温度よりも高い温度に出湯温を一致させるようにバーナ
３の燃焼量を制御するようにしている。尚、燃焼制御部
３２は、必要燃焼量が所定量以上に大きい場合には、副
ガス供給管６ｂの電磁弁２６ｂを開弁制御して、バーナ
３の全ての単位バーナ体（図示しない）の燃焼を行わ
せ、該バーナ３の火力を大火力とするようにしている。

【００４０】バイパス電磁弁制御部３４は、設定温度や
出湯温センサ１９による出湯温の検出温度等に基づき、
後述するようにバイパス電磁弁２３を開閉制御する。

【００４１】全水量制御部３５は、設定温度と給水温セ
ンサ１７による給水温の検出温度とから、設定温度での
出湯を行うことができるように給湯管５の全水量を調整
すべく水量調節機構１８を制御する。

【００４２】尚、熱交電磁弁制御部３３は、操作器２８
の運転スイッチ２９のＯＮ状態では、熱交電磁弁２２を
常時、開弁制御し、運転スイッチ２９のＯＦＦ状態（こ
の状状態では、バイパス電磁弁２３はバイパス電磁弁制
御部３４によって常時開弁保持される）では、熱交電磁
弁２２を常時、閉弁制御するようにしている。そして、
該熱交電磁弁２２の閉弁状態では、給湯栓１４を開くこ
とで、バイパス管１５を介して給湯栓１４に給水される
ようになっている。

【００４３】次に、本実施形態の給湯器の作動を図３を
参照しつつ説明する。

【００４４】操作器２８の運転スイッチ２９をＯＮにし
た状態で使用者が給湯栓１４を開いて給湯管５の所定量
（例えば２．７リットル／分）以上の通水を開始すると
（ＳＴＥＰ１，２）、これが水量センサ１６の検出信号
によって、コントローラ２７により検知される。

【００４５】このとき、コントローラ２７は、まず、前
回の給湯運転の終了時（給湯栓１４を閉じて、給湯管５
の全水量が例えば２リットル／分以下となった時）から
所定時間（例えば８分）を計時する図示しないポストタ
イマがタイムアップしたか否かを判断する（ＳＴＥＰ
２）。そして、このとき、ポストタイマがタイムアップ
していない場合、すなわち、前回の給湯運転の終了後、
未だあまり時間が経過しておらず、前記熱交給湯管５ａ
内の水が比較的熱いものとなっている場合には、バイパ
ス電磁弁制御部３４によりバイパス電磁弁２３が開弁保
持された後（ＳＴＥＰ３）、コントローラ２７の燃焼制
御部３２により、出湯温センサ１９の検出温度が操作器
２８の温度設定スイッチ３０により設定された設定温度
に一致するようにバーナ３の燃焼運転が制御される（Ｓ
ＴＥＰ４）。尚、本実施形態では、バーナ３の燃焼運転
が後述するように行われる給湯運転時に給湯栓１４を閉
じて、給湯管５の通水を停止すると（通水量が２リット
ル／分以下となると）、バーナ３の燃焼運転が停止され
ると共に、バイパス電磁弁２３が閉弁保持されるように
なっている。そして、該通水の停止状態で前記ポストタ
イマがタイムアップすると、バイパス電磁弁２３が開弁
保持されるようになっている。

【００４６】上記ＳＴＥＰ４のバーナ３の燃焼運転で
は、燃焼制御部３２は、まず、燃焼ファン９を回転作動
させつつ、元電磁弁６及び電磁弁２６ａを開弁してバー
ナ３への燃料ガスの供給を開始せしめ、この状態で、イ
グナイタ１３を作動させてバーナ３に点火せしめる。そ
して、その点火をフレームロッド１２の信号により確認
した後、水量センサ１６，給水温センサ１７及び出湯温
センサ１９による全水量、給水温及び出湯温の検出デー
タ、並びに操作器２８の温度設定スイッチ３０による設
定温度の指示信号に基づき、バイパス電磁弁２３の開弁
状態で出湯温を設定温度に一致させるために必要なバー
ナ３の必要燃焼量を時々刻々求め、その求めた必要燃焼
量でバーナ３を燃焼させるように、燃焼ファン９の回転
数や比例電磁弁２５の通電量を制御する。尚、この場
合、バイパス電磁弁２３が開弁されているので（前記Ｓ
ＴＥＰ３）、上記必要燃焼量は、熱交給湯管５ａで加熱
される水にバイパス管１５を流れる非加熱の水を合流し
た後の湯温を設定温度に一致させるために必要な燃焼量
である。

【００４７】これによりバーナ３は、上記のように求め
られた必要燃焼量で燃焼し、その燃焼熱により熱交給湯
管５ａを流れる水が熱交換器４を介して加熱される。そ
して、その加熱さた水がバイパス管５を流れる非加熱の
水と合流した後、給湯栓４に流れ、このとき、上記合流
後の出湯温が最終的に設定温度に一致するようになる。

【００４８】この場合、前述の如く、熱交給湯管５ａ内
の水は前回の給湯運転により既に比較的熱いものとなっ
ていたので、給湯栓１４の出湯温は、給湯開始後、迅速
に設定温度に一致するようになる。

【００４９】前記ＳＴＥＰ２の判断において、前記ポス
トタイマのタイマ時間が経過している場合には（このと
き、バイパス電磁弁２３は開弁されている）、コントロ
ーラ２７は、次に、温度設定スイッチ３０による設定温
度が所定温度（本実施形態では５０°Ｃ）以上の比較的
高い温度であるか否かを判断する（ＳＴＥＰ５）。

【００５０】このとき、設定温度≧５０°Ｃであれば、
コントローラ２７は、バイパス電磁弁制御部３４によ
り、バイパス電磁弁２３を閉弁保持し（ＳＴＥＰ６）、
前記ＳＴＥＰ４の燃焼運転の場合と同様に、燃焼制御部
３２により、出湯温センサ１９の検出温度が操作器２８
の温度設定スイッチ３０により設定された設定温度に一
致するようにバーナ３の燃焼運転（点火を含む）を制御
する（ＳＴＥＰ７）。尚、この場合、バイパス電磁弁２
３は、閉弁されているので、給湯管５の全水量は熱交給
湯管５ａに流れ、従って、バーナ３の燃焼量は、その全
水量を設定温度に上昇させるように制御される。

【００５１】これにより、熱交給湯管５ａを流れる水
（＝給湯管５の全水量）が、設定温度に昇温・加熱さ
れ、給湯栓５の出湯温が設定温度に一致するようにな
る。

【００５２】この場合、設定温度が比較的高いため（設
定温度≧５０°Ｃ）、バーナ３の燃焼量はかなり大きな
ものとなるものの、バイパス管１５に水を流すことな
く、全水量を熱交給湯管５ａに流すため、その水が熱交
給湯管５ａで沸騰するような事態が防止される。同時
に、バーナ３の燃焼量はかなり大きなものとなるため、
出湯温の設定温度への立ち上がりは、迅速に行われる。

【００５３】前記ＳＴＥＰ５の判断において、設定温度
＜５０°Ｃである場合には、次に、コントローラ２７
は、前記ポストタイマのタイマ時間が経過しても、まだ
熱交給湯管５ａ内の水の温度が比較的高く、出湯温セン
サ１９の検出温度が所定温度（本実施形態では３０°
Ｃ）以上となっているか否かを判断する（ＳＴＥＰ
８）。

【００５４】このとき、出湯温≧３０°Ｃであれば、コ
ントローラ２７は、バイパス電磁弁制御部３４により、
バイパス電磁弁２３を閉弁保持した状態で（ＳＴＥＰ
９）、前記ＳＴＥＰ４の燃焼運転の場合と同様に、燃焼
制御部３２により、出湯温センサ１９の検出温度が操作
器２８の温度設定スイッチ３０により設定された設定温
度に一致するようにバーナ３の燃焼運転（点火を含む）
を制御する（ＳＴＥＰ１０）。尚、この場合、バーナ３
の燃焼量は、ＳＴＥＰ４と全く同様に、熱交給湯管５ａ
で加熱される水にバイパス管１５を流れる非加熱の水を
合流した後の湯温を設定温度に一致させるように制御さ
れる。

【００５５】これにより熱交給湯管５ａで熱交換器４を
介して加熱された水がバイパス管５を流れる非加熱の水
と合流した後、給湯栓４に流れ、このとき、上記合流後
の出湯温が最終的に設定温度に一致するようになる。

【００５６】この場合、熱交給湯管５ａ内の水温は既に
比較的高いものとなっていたので、給湯栓１４の出湯温
は、給湯開始後、迅速に設定温度に一致するようにな
る。

【００５７】一方、ＳＴＥＰ８の判断で、出湯温＜３０
°Ｃであれば（通常的な給湯運転時）、コントローラ２
７は、バイパス電磁弁制御部３４により、バイパス電磁
弁２３を閉弁保持した後（ＳＴＥＰ１１）、燃焼制御部
３２により、まず、出湯温センサ１９の検出温度が設定
温度よりも高い目標温度に一致するようにバーナ３の燃
焼運転を制御する（ＳＴＥＰ１２）。

【００５８】さらに詳細には、ＳＴＥＰ１２の燃焼運転
では、前記ＳＴＥＰ４と同様にバーナ３に点火せしめた
後、次式（１）により出湯温センサ１９の検出温度の目
標温度を定める。

【００５９】 目標温度＝（設定温度−給水温）×Ｋ＋給水温 ……（１） ここで、式（１）において、“給水温”は、給水温セン
サ１７により検出された温度であり、また、“Ｋ”は、
バイパス電磁弁２３の開弁状態における熱交給湯管５ａ
の通水量に対する給湯管５の全水量の比（＞１）を示す
もので、本実施形態では、“１．８”である。

【００６０】このような式（１）により求められる目標
温度は、給湯時に仮にバイパス電磁弁２３を開弁状態と
して熱交給湯管５ａ及びバイパス管１５の両者に水を流
した場合において、出湯温センサ１９により検出される
出湯温が設定温度に一致した状態で熱交給湯管５ａの熱
交換器４の出口側の箇所（バイパス管１５の合流箇所の
上流側）に得られる湯温（これは設定温度よりも高い）
である。換言すれば、該目標温度は、熱交給湯管５ａの
熱交換器４の出口側の箇所の湯温が該目標温度となって
いる状態で、バイパス管１５から非加熱の水を合流した
ときに、その合流後の温度が設定温度に一致するような
温度である。

【００６１】そして、コントローラ２７の燃焼制御部３
２は、上記のような目標温度に、出湯温センサ１９の検
出温度が一致するように、バイパス電磁弁２３の閉弁状
態におけるバーナ３の必要燃焼量を時々刻々求め、その
求めた必要燃焼量でバーナ３を燃焼させるように、燃焼
ファン９の回転数や比例電磁弁２５の通電量を制御す
る。

【００６２】これにより、バーナ３は、最終的に出湯温
センサ１９の検出温度を上記目標温度に一致させるよう
な燃焼量で燃焼し、熱交給湯管５ａを流れる水（＝給湯
管５の全水量）が、上記目標温度に向かって熱交換器４
を介して昇温・加熱される。

【００６３】次いで、このようなバーナ３の燃焼運転に
よる加熱によって、出湯温センサ１９の検出温度が設定
温度に達すると（ＳＴＥＰ１３でＹＥＳ）、コントロー
ラ２７は、次に、バイパス電磁弁制御部３４によりバイ
パス電磁弁２３を開弁せしめ（ＳＴＥＰ１４）、以後
は、燃焼制御部３２により、前記ＳＴＥＰ４の場合と同
様に、出湯温センサ１９の検出温度が設定温度に一致す
るようにバーナ３の燃焼量を制御する（ＳＴＥＰ１
５）。

【００６４】尚、前記ＳＴＥＰ４や、ＳＴＥＰ７、ＳＴ
ＥＰ１０、ＳＴＥＰ１２、ＳＴＥＰ１５におるバーナ３
の燃焼運転においては、バーナ３の必要燃焼量が大きい
場合には、必要に応じて燃焼制御部３２により電磁弁２
６ａ，２６ｂの両者が開弁されて、大火力での燃焼運転
が行われる。

【００６５】また、コントローラ２７の全水量制御部３
５は、設定温度と給水温センサ１７による給水温の検出
温度とに応じて、設定温度での出湯を行うことができる
ように前記水量調節機構１８を制御して、給湯管５の全
水量を調整する。

【００６６】前述のような給湯器の作動によって、通常
的な給湯運転時（ＳＴＥＰ８でＹＥＳの場合）には、給
湯運転の初期において、前記の如くバイパス電磁弁２３
を閉弁して、給湯管５の全水量を熱交給湯管５ａに流し
つつ、前記のようにバイパス管１５の非加熱の水の合流
後に設定温度に一致するような熱交換器４の出口側の温
度を目標温度（＞設定温度）として、その目標温度に出
湯温センサ１９の検出温度が一致するようにバーナ３の
燃焼量を制御するので、給湯栓１４への出湯温の設定温
度への立ち上がりを迅速に行うことができる。そして、
出湯温センサ１９の検出温度が設定温度に達した時点か
ら、バイパス電磁弁２３を開弁して、バイパス管１５に
給湯管５の全水量の一部を流し、該バイパス管１５の非
加熱の水を熱交給湯管５ａで加熱された水に合流して給
湯栓１４への給湯を行うので、バイパス電磁弁２３の開
弁後の出湯温の設定温度への収束を円滑に行うことがで
きる。さらに、前記目標温度をバイパス管１５の非加熱
の水の合流後に設定温度に一致するような熱交換器４の
出口側の温度としているので、バイパス電磁弁２３の開
弁直後の出湯温が設定温度に対してオーバーシュート等
の上下変動を生じる事態を極力抑えることができ、出湯
温の設定温度への立ち上がりを上記のように早めつつ、
該設定温度への収束の安定性を高めることができる。
尚、出湯温が設定温度に達した後には、給湯管５の全水
量の一部をバイパス管１５に流すことによって、従来と
同様にドレンの発生を防止することができることももち
ろんである。また、前回の給湯運転の終了時から所定時
間（８分）が経過しておらず、あるいは、給湯運転の開
始時に出湯温センサ１９の検出温度が所定温度（３０°
Ｃ）以上となっており、熱交給湯管５ａ内の水が比較的
高いものとなっている場合には、仮に上記のように給湯
運転の初期においてバイパス電磁弁２３を閉弁し、前記
目標温度に出湯温センサ１９の検出温度が一致するよう
にバーナ３の燃焼量を制御すると、熱交給湯管４内の水
が沸騰する虞れがある。しかるに本実施形態の給湯器で
は、上記のような場合には、バイパス電磁弁２３を給湯
開始時から開弁保持して、バイパス管１５の非加熱の水
を合流しつつ、給湯開始時から出湯温が設定温度に一致
するようにバーナ３の燃焼量を制御するので、熱交給湯
管４内の水が沸騰するような事態を回避することができ
る。同時に、この場合には、熱交給湯管４内の水が給湯
開始時から比較的高いものとなっているので、出湯温は
設定温度に迅速に立ち上がらせることができる。

【００６７】また、設定温度が比較的高く（設定温度≧
５０°Ｃ）、バーナ３の燃焼量が大きなものとなる場合
には、給湯開始時からバイパス電磁弁２３を閉弁して、
給湯管５の全水量を熱交給湯管５ａで加熱しつつ、給湯
開始時から出湯温が設定温度に一致するようにバーナ３
の燃焼量を制御するので、バーナ３の大きな燃焼量によ
って熱交給湯管５ａの水が沸騰してしまうような事態を
回避することがきる。同時に、この場合には、バーナ３
の燃焼量が大きなものとなるので、給湯開始時から出湯
温が設定温度に一致するようにバーナ３の燃焼量を制御
しても、出湯温の設定温度への立ち上がりは迅速に行う
ことができる。

【００６８】次に、本実施形態の給湯器における出湯温
の実際の立ち上がり時間の性能について図４及び図５を
参照して説明する。図４は設定温度を例えば４０°Ｃと
して給湯運転を開始した場合の出湯温（出湯温センサ１
９の検出温度）の時間的変化の検証データを示す線図、
図５は比較のために、従来の給湯器を用いて設定温度を
例えば４０°Ｃとして給湯運転を開始した場合の出湯温
の時間的変化の検証データを示す線図である。尚、図４
に示した本実施形態のものでは、給水温は約２０°Ｃ
で、図５に示した従来のものでは、給水温は約１５°Ｃ
であった。また、従来のものは、基本的システム構成は
本実施形態のもの（図１参照）と同一で、給湯運転の開
始時からバイパス電磁弁を開弁すると共に給湯開始時か
ら出湯温が設定温度（４０°Ｃ）に一致するようにバー
ナの燃焼量を制御するものである。

【００６９】図４に見られるように、本実施形態の給湯
器では、出湯温は給湯栓１４を開いてから迅速に設定温
度に向かって立ち上がり、設定温度より若干低い３７°
Ｃに達するまでの時間は給湯栓１４を開いてから６．４
秒であった。この場合、バイパス電磁弁２３の閉弁状態
では、式（１）により定められる目標温度（この場合、
該目標温度は約５６°Ｃとなる）に出湯温が一致するよ
うにバーナ３の燃焼量を制御するため、バイパス電磁弁
２３を閉弁状態から開弁状態に切り換える際に出湯温が
設定温度（４０°Ｃ）に対して一時的に多少のオーバー
シュートを生じるものの、その後はバイパス管１５の非
加熱の水の合流によっても設定温度に対して出湯温が大
きな落ち込みを生じることなく、円滑かつ迅速に設定温
度に収束する。

【００７０】かかる本実施形態の給湯器に対して、従来
のものでは、図５に見られるように、給水温は図４の本
実施形態のものよりも若干低いものの、出湯温が３７°
Ｃに達するまでの時間は給湯栓１４を開いてから１４．
０秒であった。また、出湯温が設定温度に達した後に
は、該設定温度に対して緩やかなオーバーシュートを生
じるものとなった。

【００７１】このことから、本実施形態の給湯器によれ
ば、従来のものに較べて出湯温の設定温度への立ち上が
りを迅速に行うことができ、しかも、出湯温の設定温度
への収束も安定且つ迅速に行うことができることが判
る。

【００７２】尚、本実施形態では、バイパス管１５の非
加熱の水の合流後に設定温度に一致するような熱交換器
４の出口側の温度（式（１）により求められる温度）を
前記目標温度（＞設定温度）としたが、出湯温の設定温
度への立ち上がりを迅速に行う上では、式（１）により
求められる温度よりも高い温度を前記目標温度としてバ
ーナ３の燃焼量を制御するようにしてもよい。

【００７３】また、本実施形態では、給湯運転の開始時
に出湯温センサ１９の検出温度が所定温度以上である場
合に（図３のＳＴＥＰ８参照）、給湯開始時からバイパ
ス電磁弁２３を開弁保持するようにしたが、例えば熱交
給湯管５ａにおける熱交換器４の出口箇所や、熱交換器
４内の箇所、あるいは熱交換器の入り口箇所等、熱交換
器４の近傍箇所に出湯温センサ１９と同様の温度センサ
（温度検出手段）を別途備え、給湯開始時にその温度セ
ンサにより検出される温度が所定温度以上である場合
に、本実施形態と同様に給湯開始時からバイパス電磁弁
２３を開弁保持して給湯運転を行うようにしてもよい。

【００７４】また、本実施形態では、加熱手段としてバ
ーナ３を使用したものを示したが、加熱手段として電熱
ヒータ等を使用するものにあっても、本発明を適用する
ことができることはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の給湯器のシステム構成
図。

【図２】図１の給湯器の要部のブロック図。

【図３】図１の給湯器の作動を説明するためのフローチ
ャート。

【図４】図１の給湯器における出湯温の時間的変化の検
証データを示す線図。

【図５】従来の給湯器における出湯温の時間的変化の検
証データを示す線図。

【符号の説明】

３…バーナ（加熱手段）、４…熱交換器、５…給湯管、
１５…バイパス管、１９…出湯温センサ（出湯温検出手
段）、２３…バイパス電磁弁、、３２…燃焼制御部（加
熱量制御手段）、３４…バイパス電磁弁制御部。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱手段により加熱される熱交換器と、該
   熱交換器を途中に介在させて配設された給湯路と、該熱
   交換器の上流側で前記給湯路から分流され、該熱交換器
   の下流側で該給湯路に合流されたバイパス路と、該バイ
   パス路と給湯路との合流箇所の下流側で該給湯路に設け
   られた出湯温検出手段と、該出湯温検出手段により検出
   された出湯温が設定温度に一致するように前記加熱手段
   の加熱量を制御する加熱量制御手段とを備えた給湯器に
   おいて、 前記バイパス路を開閉すべく該バイパス路に設けられた
   電磁弁と、給湯開始時に該電磁弁を閉弁し、前記出湯温
   検出手段の検出温度が前記設定温度に略一致したときに
   該電磁弁を開弁する電磁弁制御手段とを備え、前記加熱
   量制御手段は、前記電磁弁の閉弁状態では、該電磁弁の
   開弁後に前記出湯温検出手段により検出される出湯温が
   前記設定温度に一致する状態において前記バイパス路の
   合流箇所よりも上流側で該設定温度に対応して前記給湯
   路の前記熱交換器の出口側に得られる出湯温を前記出湯
   温検出手段の検出温度の目標温度として、該目標温度に
   該検出温度が一致するように前記加熱手段の加熱量を制
   御し、前記電磁弁の開弁後に、前記出湯温検出手段の検
   出温度が前記設定温度に一致するように前記加熱手段の
   加熱量を制御することを特徴とする給湯器。
2. 【請求項２】前記電磁弁制御手段は、給湯開始時に前記
   設定温度が所定温度以上であるとき、前記電磁弁を継続
   的に閉弁保持する手段を備え、前記加熱量制御手段は、
   前記設定温度が所定温度以上で前記電磁弁が閉弁保持さ
   れたときには、給湯開始時から前記出湯温検出手段の検
   出温度が前記設定温度に一致するように前記加熱手段の
   加熱量を制御することを特徴とする請求項１記載の給湯
   器。
3. 【請求項３】前記電磁弁制御手段は、給湯開始時に前記
   出湯温検出手段の検出温度または前記バイパス路の合流
   箇所よりも上流側で前記熱交換器の近傍の湯温を検出す
   べく前記給湯路に設けられた温度検出手段の検出温度が
   所定温度以上であるとき、前記電磁弁を継続的に開弁保
   持する手段を備え、前記加熱量制御手段は、前記出湯温
   検出手段または温度検出手段の検出温度が所定温度以上
   で前記電磁弁が開弁保持されたときには、給湯開始時か
   ら前記出湯温検出手段の検出温度が前記設定温度に一致
   するように前記加熱手段の加熱量を制御することを特徴
   とする請求項１又は２記載の給湯器。
4. 【請求項４】前記電磁弁制御手段は、給湯停止後、所定
   時間内に給湯運転が再開されたとき、前記電磁弁を継続
   的に開弁保持する手段を備え、前記加熱量制御手段は、
   前記所定時間内に給湯運転が再開されて前記電磁弁が開
   弁保持されたときには、その再開の給湯開始時から前記
   出湯温検出手段の検出温度が前記設定温度に一致するよ
   うに前記加熱手段の加熱量を制御することを特徴とする
   請求項１乃至３のいずれかに記載の給湯器。