JP3776959B2 - 給湯器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯熱交換器を通る水量調節用の水量制御弁を備えた給湯器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３には、一般的な給湯器のシステム構成が示されている。同図において、給湯熱交換器２の入口側には給水通路の給水管３が接続されており、この給水管３には入水温を検出するサーミスタ等の入水温度センサ10と、入水量（給湯熱交換器の通水量）を検出する流量センサ９とが設けられている。給湯熱交換器２の出口側には給湯通路の給湯管４が接続され、この給湯管４の出口側には給湯栓１が設けられている。さらに、給湯管４には水量制御弁16と、出湯温を検出するサーミスタ等の出湯温度センサ11とが設けられている。
【０００３】
給湯熱交換器２の下方には給湯熱交換器２の加熱燃焼を行う給湯バーナ７、給湯バーナ７の点着火を行うイグナイタ電極18、着火を検知するフレームロッド電極19、および給湯バーナ７への燃焼空気の供給や排気を行う燃焼ファン５が配設されており、燃焼ファン５の回転数を検出するファン回転センサ21が設けられている。給湯バーナ７のガス導入口にはガスノズルをガス導入口に対向させてノズルホルダ６が配置され、このノズルホルダ６に通じるガス管８にはガス供給量を開弁量によって制御する比例制御弁13と、ガス管路の開閉を行う元電磁弁12とが介設されている。なお、電磁弁20ａ，20ｂ，20ｃは給湯バーナ７のＡ，Ｂ，Ｃの燃焼面を切り換えるためのものである。
【０００４】
この種の給湯器には制御装置14が備えられており、この制御装置14にはリモコン15が接続され、このリモコン15には、図示されていない運転ボタンや給湯温度を設定するボタンや給湯設定温度の設定温度表示部が設けられている。制御装置14には燃焼制御部が設けられており、シーケンスプログラムを用いて給湯器の給湯動作を制御している。給湯栓１が開けられると、流量センサ９が入水量を検出して、その入水量がある一定以上（最低作動流量以上）になったなら、燃焼ファン５をオンとする。そして、燃焼ファン５の回転が所定の回転領域に入ったときに、元電磁弁12、電磁弁20ａ（又は20ａ，20ｂ又は20ａ，20ｂ，20ｃ）および比例制御弁13を開けて給湯バーナ７へガスの供給を行い、イグナイタ電極18により点着火する動作を行う。
【０００５】
次に、フレームロッド電極19により、給湯バーナ７の着火を確認して、フィードフォワード制御（出湯温度センサ10で出湯温度を検出することなく、予め設定したガス量供給パターンに従って燃焼を行わせる制御方式）からＰＩＤ演算等によるフィードバック制御（出湯温度センサ10により出湯温度を検出し、出湯温度が設定温度に近づくようにＰＩＤ演算によりガス供給量、つまり、比例制御弁13の開弁量を制御する方式）へ移行する動作を行う。
【０００６】
湯の使用が終了して、給湯栓１が閉められると、流量センサ９により通水停止が検出され、この通水停止の検出信号を受けて、制御装置14は元電磁弁12を遮断して給湯バーナ７の燃焼を停止する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の給湯器において、給湯燃焼停止以降に、給湯熱交換器２の本体等に保有していた熱が給湯熱交換器２に残留している湯に徐々に伝搬していき、残留湯温が給湯設定温度よりもやや高くなるが、その後自然冷却されていく。そのため、給湯燃焼停止時から再出湯開始までの待機時間が長くなると、給湯熱交換器２内の残留湯温が徐々に低下していき、この状態で、再出湯が行われ、このとき給湯栓１が全開状態であり、給湯熱交換器２に多量の冷たい水が入り込むと、図５の（ａ）に示すように、給湯熱交換器内湯温が急激に低下することになる。しかも、この多量の水を設定温度まで加熱するには給湯バーナ７の火力が追いつかず、そのため、設定温度よりかなり低いぬるいアンダーシュートの湯が出るという現象が起こり、湯の使用者に不快感を与えるという問題があった。
【０００８】
このような問題を解決するために、最近では、例えば前記待機時間が予め定めた設定時間（水量制御弁絞り量の切り換え時間）に達したときには、水量制御弁16を一定量に絞った状態で次の出湯に備えて待機させる方式のものが考えられている。この場合には、水量制御弁16が絞った状態であるので給湯熱交換器２には少量の水が入り込むため、図５の（ｂ）に示すように、給湯熱交換器２への入水による湯温の低下が緩やかになり、給湯熱交換器２内の湯温が設定温度以下となるまでの時間Ｔ_A が長くなり、しかも、この少量の水は給湯栓１が開けられてから給湯熱交換器２を出るまでの間にフィードバック制御によって十分に設定温度まで加熱されることとなり、湯の使用者は不快感を感ずることなく、気持ちよく湯の使用ができるはずである。
【０００９】
しかしながら、給湯熱交換器２への入水温が低いときには、給湯熱交換器２への入水による湯温降下の割合が大きいために、待機時間が例えば予め定めた設定時間よりも短いからといって、水量制御弁16の絞り量を大きくせずに、水量制御弁16を全開状態としておくと、給湯熱交換器２に多量の水が通水されることにより、図４の特性線ａに示すように、給湯熱交換器２内の残留湯温が一気に冷却され、残留湯温の降下分に入水温の上昇分が間に合わず、この遅れΔｔにより、同図の特性線ｓに示すように、アンダーシュートの湯が出湯されてしまうといった問題があった。
【００１０】
一方、給湯熱交換器２への入水温が高い場合には、給湯熱交換器２への入水による湯温低下の割合が小さいために、前記待機時間が前記水量制御弁絞り量切り換え時間を経過したからといって、水量制御弁16の絞り量を大きくして待機していなくとも、給湯熱交換器２への入水による残留湯温の降下分が少ない場合がある。その場合にも、前記提案の装置のように、水量制御弁16の絞り量を大きくして待機していると、再出湯直後の出湯量が小さく押えられるために、使い勝手があまり良くない状態で使用されることになり、好ましくなかった。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、給湯燃焼停止以降の再出湯時の出湯湯温安定化制御を図り、かつ、できるだけ使い勝手の良い給湯器を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成により課題を解決するための手段としている。すなわち、給湯熱交換器の加熱燃焼を行う給湯バーナと、該給湯熱交換器を通る水量を調節する水量制御弁とを備え、給湯燃焼停止時に水量制御弁の絞り量を予め定めた絞り量として待機して再出湯を行うタイプの給湯器において、給湯燃焼停止時から再出湯までの待機時間を計測する待機時間計測部と、給湯熱交換器への入水温を取り込んで該入水温が高くなるにつれて前記再出湯に備えた待機中の水量制御弁の絞り量を小さくし入水温が低くなるにつれて前記水量制御弁の絞り量を大きくするとともに、前記待機時間計測部によって計測される給湯燃焼停止時からの待機時間が予め定めた水量制御弁絞り量の切り換え時間に達したときに再出湯に備えた待機中の水量制御弁の弁の絞り量を大きくする方向へ切り換える弁絞り量制御手段とが設けられていることを特徴として構成されている。
【００１３】
また、前記弁絞り量制御手段による水量制御弁の絞り量可変制御は該水量制御弁の予め定めた基準の絞り位置からの水量制御弁の絞り時間の長さによって行う構成としたことも本発明の特徴的な構成とされている。
【００１４】
上記構成の本発明において、弁絞り量制御手段によって、給湯熱交換器への入水温が取り込まれ、この入水温が高くなるにつれて、再出湯に備えた待機中の水量制御弁の絞り量が小さくされ、入水温が低くなるにつれて水量制御弁の絞り量が大きくされる。給湯器において、水量制御弁の絞り量が小さいと、多量の水が給湯熱交換器に入水するために、水量制御弁絞り量が小さく、かつ、給湯熱交換器への入水温が低いときには再出湯時の給湯熱交換器への通水による湯温の降下の割合が大きくなるが、本発明では、入水温が低いときには水量制御弁の絞り量が大きくされて給湯熱交換器への入水量が小さく押えられるために、給湯熱交換器への通水による湯温の降下が抑制され、再出湯直後のアンダーシュートの湯の出湯が抑制される。
【００１５】
また、給湯熱交換器への入水温が高いときには再出湯時の給湯熱交換器への入水による湯温の降下の割合の小さいために、本発明のように、水量制御弁の絞り量を小さくし、多めの水を給湯熱交換器に入水しても再出湯湯温の変動といった問題が起こることはなく、かつ、水量制御弁の絞り量が小さいことにより、再出湯直後に多めの湯の出湯が行われるために、使い勝手が良くなる。
【００１６】
以上のように、本発明においては、給湯熱交換器への入水温が高いときにも、低いときにも、再出湯湯温の安定化が図られ、かつ、水量制御弁を過剰に絞って待機することによる使い勝手の悪さが解消され、上記課題が解決される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。本実施形態例の給湯器は、図３に示した従来の給湯器とほぼ同様に構成されており、本実施形態例が従来例と異なる特徴的なことは、給湯熱交換器２への入水温を取り込んで、この入水温に応じて再出湯に備えた待機中の水量制御弁16の絞り量を制御するための特有な回路を設けたことである。
【００１８】
この特有の回路は、図１に示すように、燃焼制御部24、待機時間計測部29、弁絞り量制御手段28を有して構成されており、制御装置14内に設けられている。
【００１９】
燃焼制御部24は、従来例と同様に、シーケンスプログラムを用いて給湯器の給湯燃焼運転制御を行うものであり、この動作は従来例とほぼ同様であるので、その重複説明は省略する。
【００２０】
待機時間計測部29は、燃焼制御部24からの燃焼運転停止信号と、流量センサ９からの入水信号とを取り込み、給湯燃焼停止時から再出湯時までの待機時間を計測するものであり、計測した待機時間の値を弁絞り量制御手段28に加える。
【００２１】
弁絞り量制御手段28は、入水温度センサ10によって検出される給湯熱交換器２への入水温（給湯燃焼停止前の入水温）を取り込んで、この入水温が高くなるにつれて、再出湯に備えた待機中の水量制御弁16の絞り量を小さくし、入水温が低くなるにつれて水量制御弁16の絞り量を大きくするものである。なお、この絞り量はゼロも含むものである。本実施形態例ではこの水量制御弁16の絞り量可変制御は、水量制御弁16の予め定めた基準の絞り位置からの水量制御弁16の絞り時間の長さによって行う構成とされており、基準の絞り位置からの絞り時間を長くすることにより水量制御弁16の絞り量を大きくし、絞り時間を短くすることにより水量制御弁16の絞り量を小さくするようになっている。
【００２２】
また、本実施形態例では、弁絞り量制御手段28に、待機時間計測部29によって計測した待機時間の値が加えられるようになっており、弁絞り量制御手段28は、この待機時間の値を考慮して、前記入水温度センサ10から加えられる給湯熱交換器２への入水温による水量制御弁16の絞り量可変制御を行う。具体的には、例えば図２の（ｂ）に示すような、給湯熱交換器２への入水温が異なるときの、待機時間に応じた水量制御弁の絞り量を違えた制御データが、弁絞り量制御手段28に与えられており、弁絞り量制御手段28は、この制御データに基づき、待機時間と入水温とに応じた弁絞り量で水量制御弁16を絞って待機する。
【００２３】
本実施形態例は以上のように構成されており、本実施形態例でも、従来例と同様に、燃焼制御部24による燃焼制御動作が行われて給湯バーナ７のバーナ燃焼が行われる。また、給湯燃焼が停止されると、この給湯燃焼停止時から再出湯時までの待機時間が待機時間計測部29によって計測され、この待機時間が弁絞り量制御手段28に加えられる。そして、弁絞り量制御手段28が、入水温度センサ10によって検出される給湯燃焼停止前の入水温と、待機時間計測部29から加えられた待機時間の値とに基づき、図２の（ｂ）の制御データに従って、再出湯に備えた待機中の水量制御弁16の絞り量を制御する。
【００２４】
例えば、待機時間が図２の（ｂ）のＴＭよりも長く、入水温が１３℃未満のときには、水量制御弁１６の絞り量が同図のＡの量に大きく制御され、一方、待機時間が同図のＴＭよりも長くても入水温が１３℃以上２０℃未満のときには水量制御弁１６の絞り量は同図のＢ（Ｂ＜Ａ）に小さく制御され、さらに、入水温が２０℃以上のときには水量制御弁１６の絞り量はさらに小さく（同図のＤ）制御される。また、待機時間がＴＭ以内のときには、水量制御弁１６の絞り量は入水温によって、入水温１３℃未満では同図のＣに、入水温１３℃以上では同図のＥ（Ｅ＜Ｄ）に制御され、この場合も、入水温が低いときには水量制御弁１６の絞り量が大きく、入水温が高いときには水量制御弁１６の絞り量が小さく制御される。
【００２５】
そして、例えば、待機時間が図２の（ｂ）のＴＭよりも長く、入水温が１３℃よりも低いときには、再出湯に備えた待機中の水量制御弁１６の絞り量を図２の（ｂ）のＡの値に大きくして待機することにより、図２の（ａ）の特性線ｂに示すように、再出湯直後の給湯熱交換器２への入水量を小さくして出湯量を小さくする。そうすると、同図の特性線ｂ′に示すように、水量制御弁１６の絞り量を大きくせずに給湯熱交換器２への入水量を大きくしたときの、給湯熱交換器２の通水による残留湯温特性（特性線ａ′）のように湯温の降下が大きくなることはなく、同図の特性線ａに示されるように残留湯温の降下の割合が抑制される。そのため、この残留湯温の降下分と、同図の特性線ｃに示す入水温度の上昇分とが一致し、同図の特性線ｓに示すように、給湯設定温度にほぼ近い湯温の出湯が行われる。
【００２６】
一方、入水温度センサ10によって検出される入水温が高いときには、例えば弁絞り量制御手段28による水量制御弁16の絞り量を小さくし、給湯熱交換器２への入水量を多くしても、給湯熱交換器２への入水による湯温の降下の割合が小さいために、給湯熱交換器２内の残留湯温の降下分と入水温度の上昇分とがほぼ一致し、給湯設定温度とほぼ等しい湯温の出湯が、出湯量の多い状態で行われる。
【００２７】
本実施形態例によれば、上記動作により、弁絞り量制御手段28によって給湯熱交換器２への入水温を取り込み、入水温が低くなるにつれて水量制御弁16の絞り量を大きくすることにより、給湯熱交換器２内の残留湯温の急激な降下を抑制して、給湯設定温度とほぼ等しい湯温の出湯を行うことができる。
【００２８】
また、本実施形態例によれば、前記入水温度センサ10から取り込まれた入水温度が高くなるにつれて、弁絞り量制御手段28による再出湯に備えた待機中の水量制御弁16の絞り量を小さくすることにより、待機時間の長さだけで水量制御弁16の絞り量を制御する装置のように、水量制御弁16の絞り量を大きくする必要がないにもかかわらず、水量制御弁16の絞り量を過剰に大きくすることはないために、出湯量が小さくなることによる使い勝手の悪さを解消することができる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施形態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、上記実施形態例では、弁絞り量制御手段28に、図２の（ｂ）に示したような制御グラフデータを与え、この制御データに基づき水量制御弁16の絞り量の制御を行うようにしたが、この制御データは必ずしも同図に示すような制御データとは限らない。例えば、入水温と入水量との制御データを与え、このデータに基づいて入水量に応じた水量制御弁16の絞り量を調節するようにしてもよい。
【００３０】
また、弁絞り量制御手段28は、例えば予め与えられる演算式やテーブルデータ等に基づいて待機中の水量制御弁16の絞り量制御を行うようにしてもよい。
【００３１】
さらに、上記実施形態例では、弁絞り量制御手段28は、給湯燃焼停止前の入水温を取り込んで、この入水温に基づいて水量制御弁16の絞り量を制御するようにしたが、再出湯までの待機時間中に入水温度センサ10からの入水検出温度を逐次取り込んでこの検出入水温に基づいて水量制御弁16の絞り量を制御するようにしてもよい。
【００３２】
さらに、上記実施形態例では、弁絞り量制御手段28による水量制御弁16の絞り量可変制御は、水量制御弁16の予め定めた基準の絞り位置からの水量制御弁16の絞り時間の長さによって行う構成としたが、水量制御弁16の絞り量可変制御は必ずしも基準の絞り位置からの絞り時間の長さによって行うとは限らず、適宜の方法により行われるものである。ただし、上記実施形態例のように、水量制御弁16の絞り量可変制御を、予め定めた基準の絞り量からの絞り時間によって行うと、水量制御弁16の絞り量を容易に、かつ、正確に可変制御できる。
【００３３】
さらに、上記実施形態例では、給湯バーナ７は、Ａ，Ｂ，Ｃ面の燃焼面を備えた燃焼面切り換え方式の多段能力式の給湯バーナ７を有する給湯器としたが、本発明の給湯器は必ずしも多段能力式の給湯バーナを備えているとは限らず、１段の燃焼面を有する給湯バーナを備えた給湯器としてもよい。
【００３４】
さらに、上記実施形態例では、給湯バーナ７を備えた単機能の給湯器としたが、本発明の給湯器は、例えば給湯機能と追い焚き機能とを共に備えた複合給湯器としてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、弁絞り量制御手段によって、給湯熱交換器への入水温を取り込み、この入水温が高くなるにつれて再出湯に備えた待機中の水量制御弁の絞り量を小さくし、入水温が低くなるにつれて水量制御弁の絞り量を大きくするようにしたものであるから、入水温が低いときには水量制御弁の絞り量を大きくして待機し、再出湯時の出湯量を小さくし、再出湯直後に多量の水が給湯熱交換器に入水しないようにすることで、給湯熱交換器内の残留湯温の急激な低下を抑制し、それにより、アンダーシュートの湯の出湯を抑制して再出湯湯温安定化を図ることができる。
【００３６】
また、本発明によれば、前記の如く、給湯熱交換器への入水温が高くなるにつれて、再出湯に備えた待機中の水量制御弁の絞り量を小さくするが、入水温が高いときには、水量制御弁の絞り量が小さいことにより再出湯直後に多めの水が給湯熱交換器に入水しても、給湯熱交換器内の湯が急激に冷やされることはなく、再出湯時にアンダーシュートが起こる心配はないと共に、水量制御弁の絞り量を小さくした分だけ多めの湯を再出湯直後から使用することが可能となり、使い勝手を良くすることができる。
【００３７】
また、前記弁絞り量制御手段による水量制御弁の絞り量可変制御は該水量制御弁の予め定めた基準の絞り位置からの水量制御弁の絞り時間の長さによって行う構成とした本発明によれば、予め定めた基準の絞り位置からの水量制御弁の絞り時間の長さによって、水量制御弁の絞り量を容易に、かつ、的確に可変制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る給湯器の一実施形態例の制御部要部構成を示すブロック図である。
【図２】上記実施形態例による水量制御弁絞り量制御動作に伴う出湯湯温変化の一例（ａ）と、この水量制御弁絞り量制御動作に用いられる制御データの一例（ｂ）を示すグラフである。
【図３】一般的な給湯器を示すシステム構成図である。
【図４】給湯熱交換器への入水温が低いときに、水量制御弁を全開として再出湯を行ったときの再出湯湯温変化を示すグラフである。
【図５】再出湯時の水量制御弁の絞り量制御による給湯熱交換器内湯温の降下制御動作の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
２ 給湯熱交換器
７ 給湯バーナ
10 入水温度センサ
16 水量制御弁
28 弁絞り量制御手段
29 待機時間計測部

Claims (2)

1. 給湯熱交換器の加熱燃焼を行う給湯バーナと、該給湯熱交換器を通る水量を調節する水量制御弁とを備え、給湯燃焼停止時に水量制御弁の絞り量を予め定めた絞り量として待機して再出湯を行うタイプの給湯器において、給湯燃焼停止時から再出湯までの待機時間を計測する待機時間計測部と、給湯熱交換器への入水温を取り込んで該入水温が高くなるにつれて前記再出湯に備えた待機中の水量制御弁の絞り量を小さくし入水温が低くなるにつれて前記水量制御弁の絞り量を大きくするとともに、前記待機時間計測部によって計測される給湯燃焼停止時からの待機時間が予め定めた水量制御弁絞り量の切り換え時間に達したときに再出湯に備えた待機中の水量制御弁の弁の絞り量を大きくする方向へ切り換える弁絞り量制御手段とが設けられていることを特徴とする給湯器。
2. 弁絞り量制御手段による水量制御弁の絞り量可変制御は該水量制御弁の予め定めた基準の絞り位置からの水量制御弁の絞り時間の長さによって行う構成としたことを特徴とする請求項１記載の給湯器。

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