JP3947274B2 - 給湯器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バイパス路を設けると共に熱交換器側に水量調節弁を設けて給湯開始時の高温出湯をなくし設定温度の給湯制御を行う給湯器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
設定温度に応じた湯を給湯する給湯器において、高温出湯は安全性の面から絶対に避けなければならない現象である。一般に、給湯器は、入水温度と入水量及び設定温度から求められるフィードフォワード量により熱量制御と、更に出湯温度と設定温度の偏差に基づくフィードフォワード量による熱量制御を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、給湯開始時において熱交換器内の水が何らかの要因で高温に暖められていた場合には、上記フィードフォワード制御及びフィードバック制御では高温出湯を防ぐことができない。
【０００４】
特に、給湯停止直後に給湯が開始された場合は、熱交換器の持つ熱量により熱交換器内の水が高温になってしまい、再出湯時に高温出湯が発生する。更に、浴槽の追い焚き用の循環路を有する複合機能付きの給湯器において、給湯路と循環路が共通の熱交換器に挿入され小型化を図った一缶二水路型の給湯器がある。かかる給湯器の場合は、追い焚き運転中のバーナ燃焼により同じ熱交換器を通過する給湯路内の水が沸騰温度近くまで上昇することがある。その時に給湯栓が開かれて給湯が開始されると、その高温の湯が出湯される。また、追い焚き中だけでなく、追い焚きが終了した直後や、給湯が終了した直後においても同様に高温出湯の危険がある。
【０００５】
かかる給湯開始時における高温出湯を防止する方法は種々提案されているが、未だ満足な高温出湯を防止できる制御方法ではない。特に、上記した一缶二水路方式の給湯器の場合は、追い焚き中の給湯要求時における高温出湯防止は、熱交換器内の湯の温度が非常に高いだけに、より安全性の高い制御方法が望まれる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、給湯開始時における高温出湯をより確実に防止すると共に出湯温度をできるだけ設定温度に制御できる給湯器を提供することにある。
【０００７】
更に、本発明の目的は、一缶二水路方式の給湯器において給湯開始時における高温出湯を防止すると共に出湯温度をできるだけ設定温度に制御できる給湯器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、本発明によれば、給湯路に熱交換器をバイパスし給湯路の出口に入水をミキシングするバイパス路を設け、更に給湯路に熱交換器の水量を制御する熱交換器側水量調節手段を設け、高温出湯が予想される給湯開始の時に、バイパス路からのミキシングにより熱交換器内の高温の湯の温度を給湯路の出口で低下させると共に、熱交換器側水量調節手段の水量を、給湯路の出口の出湯温度と設定温度との偏差により制御する。これにより、バイパス路からの入水のミキシングにより高温出湯を確実に防止し、同時に熱交換器側水量調節手段により熱交換器からの水量を制御して出湯温度ができるだけ設定温度になる様に制御することができる。更に、本発明では、上記の熱交換器側水量調節手段の水量の偏差によるフィードバック制御は、給湯開始直後は待機して行わず、待機期間後に開始する。このフィードバック制御を待機させることで、給湯開始直後のバイパス路からの入水のミキシングによる出湯温度のアンダーシュートに応答して熱交換器側水量調節手段の高温湯の量が急激に増大して、出湯温度が過大なオーバーシュートを発生するのを確実に防止することができる。
【０００９】
本発明では、更に給湯開始後所定時間後には、熱交換器側の水量調節手段の水量を上記の偏差による制御をしながら徐々に増加させ、一方バイパス路に設けたバイパス側水量調節手段の水量を徐々に絞る。そして、やがて、バイパス路は全閉またはそれに近い状態に固定され、熱交換器からの水量も要求される号数に応じて固定的に制御される。
【００１０】
また、本発明では、給湯開始後はバーナの熱量制御は固定またはフィードフォワード制御であり、バイパス路側の水量が絞られた後は、熱交換器側の水量が要求号数に固定的に制御され、バーナの熱量はフィードバック制御に移行する。
【００１１】
上記の目的を達成する為に、本発明は、熱交換器を通過する給湯路を有する給湯器において、
前記熱交換器をバイパスし、給湯開始時に所定の水量の入水を前記給湯路の出口にミキシングして、前記熱交換器内の高温の湯を該給湯路出口で低下させるバイパス路と、
前記熱交換器を通過する水量を調節する熱交換器側水量調節手段と、
前記熱交換器側水量調節手段の水量を、前記給湯開始から待機期間後において、前記給湯路の出口の出湯温度と設定温度との差に応じて制御する制御部とを有することを特徴とする。
【００１２】
上記の給湯路の出口の出湯温度は、例えば、前記給湯路の出口に設けられた出湯サーミスタから検出される温度、或いは、前記熱交換器の出口のサーミスタから検出される温度にもとづいて求められる温度である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を図面に従って説明する。しかしながら、本発明の技術的範囲はその実施の形態に限定されるものではない。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態例である給湯器の構成図である。図１に示された給湯器の例は、給湯路１０と浴槽２４に接続された循環路２２とが、共通の熱交換器１４を通過する一缶二水路型の給湯器である。本発明は、一缶二水路型の給湯器に限定されるものではないが、本実施の形態例では一例として一缶二水路型の給湯器を例にして説明する。
【００１５】
給湯路１０には水道から水が供給され、その給湯路１０は熱交換器１４を通過して給湯栓１２につながる。給湯路１０は、熱交換器１４における給湯路１０内の水が、所定の温度以上に保たれるように固定バイパス路１６が設けられる。さらに給湯路１０には、熱交換器をバイパスする可変バイパス路１８が設けられる。可変バイパス路１８には、バイパス側水量調節弁Ｇ２が設けられ、熱交換器１４を通過する給湯路１０には、熱交換器側水量調節弁Ｇ１が設けられる。また、給湯路１０には、熱交換器１４と固定バイパス路１６を通過する入水量を測定するための入水側フローセンサＦＳ１が設けられる。さらに、給湯路１０の出口側には、給湯栓１２から流れ出る水量を検出する出口側フローセンサＦＳ２が設けられる。そして、給湯路１０には、入水温度を検出する入水サーミスタＴｉｎと、熱交換器１４における給湯路１０内の温度を検出する熱交出口サーミスタＴｏｕｔと、可変バイパス路１８からの入水がミキシングされる給湯路１０の出口の水温を検出する出湯サーミスタＴｍｉｘとが設けられる。
【００１６】
熱交換器１４には、さらに浴槽２４に接続された循環路２２の配管が通過する。循環路２２は、浴槽２４に循環金具２６の部分で接続される。この循環路２２内には、循環ポンプＴと浴槽温度を検出する浴槽サーミスタＴｆとが設けられる。給湯路１０の出口部分と循環路２２とは、注湯路２８によって接続される。注湯路２８内に設けた注湯弁Ｍ２を開くことによって、給湯路１０内の湯が注湯路２８及び循環路２２を介して浴槽２４に注湯される。熱交換器１４に熱量を供給する手段として、バーナ２０が設けられ、比例弁Ｍ１を制御することによって制御された量のガスがバーナ２０に供給される。
【００１７】
上記した温度センサやフローセンサ及び水量調節弁や比例弁などのアクチュエータは、給湯器内に設けた制御装置３０に接続される。センサからの出力が制御装置３０に供給され、制御装置３０は図示しないメモリに記録された制御プログラムに従って上記アクチュエータをそれぞれ駆動する。
【００１８】
図１に示した一缶二水路型の給湯器の場合は、給湯路１０と風呂循環路２２とが共通の熱交換器１４を通過する。従って、風呂側の追い焚き運転を行うためにバーナ２０を燃焼すると、給湯路１０内の水も同時に燃焼される。従って、追い焚き運転中において、給湯栓１２が開かれて給湯要求が出されると、熱交換器内の給湯路１０内の高温の湯が給湯栓１２から出湯されてしまう。かかる現象は高温出湯と呼ばれ、安全性の面から特に回避されなければならない。高温出湯の問題は、一缶二水路型の給湯器に限らず、通常の給湯器において給湯終了直後に再度給湯が開始された場合にも発生する。同様に、一缶二水路型の給湯器においても、風呂追い焚き運転終了直後や給湯運転終了直後において給湯要求がなされた場合にも、上記高温出湯の問題が生じる。
【００１９】
一缶二水路型の給湯器の場合、風呂追い焚き運転では、バーナ２０を燃焼させ熱交換器１４内の給湯路１０に熱量を供給しその熱量が循環路２２側に伝熱することで循環路２２への熱量供給が行われる。その場合において、熱交換器内の給湯路１０内の水は循環していないので、給湯路１０内の水が沸騰しないようにバーナ２０の運転は間欠運転される。従って、熱交換器内の給湯路１０内温度は、沸騰温度近くまで上昇する。このような熱交換器１４内の給湯路内温度の上昇は、風呂追い焚き運転中に給湯が開始される時に、高温出湯の問題を招く。
【００２０】
図２は、本実施の形態例における給湯開始時の基本的な制御のタイミングチャート図である。図２には、熱交換器１４内の給湯路１０の水温を検出する熱交出口サーミスタの検出温度Ｔｏｕｔと、（２）に熱交換器側水量調節弁Ｇ１とバイパス側水量調節弁Ｇ２との開閉制御と、（３）に給湯路１０の出口側の出湯温度Ｔｍｉｘと、（４）に比例弁Ｍ１の制御方法が示される。図２における横軸方向は時間軸を示す。
【００２１】
今仮に、風呂追い焚き運転中において、時刻ｔ０に給湯開始要求が出されたとする。図２（１）に示されるとおり、熱交換器１４の出口側温度Ｔｏｕｔは、時刻ｔ０において給湯開始要求が出されると、急激に高い温度に上昇し、ピーク温度を過ぎてから低下する。この熱交換器の出口側温度Ｔｏｕｔのピーク温度は、風呂追い焚き運転中における間欠燃焼制御中の温度に該当する。本実施の形態例では、この高いピーク温度を持つ熱交換器内の湯が、給湯栓１２から直接出湯されないように、可変バイパス路１８から所定量の入水を熱交換器１４からの高温の湯にミキシングする。即ち、図２（２）に示されるとおり、バイパス側水量調節弁Ｇ２は、給湯開始時ｔ０から時刻ｔ２までの間ほぼ全開して、十分な量の入水を給湯路１０にミキシングする。このバイパス側水量調節弁Ｇ２の開度を開く程度は、熱交換器出口の温度Ｔｏｕｔのピーク値をキャンセルするに十分な量になる様に制御される。
【００２２】
一方、熱交換器側水量調節弁Ｇ１は、給湯開始時ｔ０において熱交換器１４内の高温の湯が大量に出湯されないように、適切な量にしぼられる。そしてその後、熱交換器側水量調節弁Ｇ１は、出湯サーミスタの検出する温度Ｔｍｉｘと要求された設定温度Ｔｓの偏差に従って制御される。即ち、出湯温度Ｔｍｉｘが設定温度Ｔｓになるように、その水量が制御される。より具体的には、出湯温度Ｔｍｉｘが設定温度Ｔｓよりも低い時は、熱交換器側水量調節弁Ｇ１はその開度を大きくするように制御され、熱交換器からの高い温度の湯の量が増加される。一方、出湯温度Ｔｍｉｘが設定温度より高い時は、熱交換器側水量調節弁Ｇ１の開度はしぼられる方向に制御される。
【００２３】
以上のように給湯開始時ｔ０から時刻ｔ２までは、第一にバイパス側水量調節弁からの入水のミキシングにより、出湯温度Ｔｍｉｘが設定温度Ｔｓを上回らないように制御される。第二に、出湯温度Ｔｍｉｘができるだけ設定温度Ｔｓに近づくように、熱交換器側水量調節弁Ｇ１の水量が、出湯温度Ｔｍｉｘと設定温度Ｔｓの偏差に基づいて制御される。
【００２４】
図２（１）に示されるとおり、熱交換器の出口温度Ｔｏｕｔはあるピーク温度を過ぎるとその温度は下降する。それに伴い、出湯温度Ｔｍｉｘが低下するので、熱交換器側水量調節弁Ｇ１の開度は、上記出湯温度と設定温度の偏差にしたがってその開度を徐々に開くように制御される。しかし、熱交換器側水量調節弁Ｇ１を開いたとしても熱交換器の出口温度Ｔｏｕｔの低下により出湯温度Ｔｍｉｘが設定温度Ｔｓを維持できなくなる。そこで、本実施の形態例では、バイパス側水量調節弁の開度を時刻ｔ２からｔ３に向けて徐々にしぼるよう制御する。やがて時刻ｔ３において、バイパス側水量調節弁Ｇ２はほぼ全閉状態になり、一方、熱交換器側水量調節弁Ｇ１は、給湯器の要求号数に応じた水量に調節される。従って、熱交換器への流量が少なくて熱交換器の出口温度Ｔｏｕｔの低下が緩慢な場合は、熱交換器側水量調節弁Ｇ１が全開になってからバイパス側水量調節弁Ｇ２が閉じ始めることも起こりうる。
【００２５】
本実施の形態例において、バーナ２０に接続される比例弁Ｍ１のガス量制御は、図２（４）に示されるとおり、給湯開始時ｔ０から時刻ｔ３まではフィードフォワード制御され、バイパス側水量調節弁Ｇ２が全閉になった後の時刻ｔ３以降は、通常のフィードフォワードとフィードバックの組み合わせの制御が行われる。給湯開始直後は、比例弁Ｍ１からのガス供給量を出来るだけ一定量にし、二つの水量調節弁Ｇ１とＧ２により給湯開始直後の高温出湯防止と出湯温度の設定温度付近への制御を行う。さらに、水量調節弁Ｇ１とＧ２による出湯開始時の制御が終了した後は、通常どおり比例弁Ｍ１がフィードフォワード及びフィードバック制御される。
【００２６】
図３は、本実施の形態例の詳細な制御のタイミングチャート図である。本実施の形態例において、バイパス側水量調節弁Ｇ２及び熱交換器側水量調節弁Ｇ１は、ギアモータなどによってその開度がリニアに制御される開閉弁である。従って、水量調節弁Ｇ１、Ｇ２は、マイクロコンピュータ等によって構成される制御装置３０から供給される制御信号Ｇ１及びＧ２によって、その開度が制御される。そこで、図３のタイミングチャート図には、バイパス側水量調節弁Ｇ２への制御信号ｇ２と、熱交換器側水量調節弁Ｇ１に対する制御信号ｇ１とがそれぞれ示される。図３中に示された時刻ｔ０乃至ｔ３は、図２中に示した時刻ｔ０乃至ｔ３に対応する。
【００２７】
図３の場合も、風呂追い焚き運転中に時刻ｔ０において給湯栓１２が開かれ給湯要求が出されたとする。給湯栓１２が開かれると出口側フローセンサＦＳ２が所定の水量を検出し、給湯要求があったことを制御装置３０が検出する。給湯開始時において、可変バイパス路１８内に設けられたバイパス側水量調節弁Ｇ２は、図３（３）の３０にて示されるように比較的大きな開度を維持した状態で待機する。一方、熱交換器側水量調節弁Ｇ１は、その開度が比較的閉じられた位置（図中３２）で待機する。
【００２８】
時刻ｔ０において、給湯が開始されると、前述のとおり熱交換器１４の出口温度Ｔｏｕｔは急激に上昇する。給湯開始にあたり、制御装置３０はバイパス側水量調節弁Ｇ２に対し、その開度を開く方向の制御信号ｇ２を供給する。バイパス側水量調節弁Ｇ２は、図中３０のように比較的開かれた状態で待機しているので、駆動信号ｇ２により短時間で全開の状態になる。そして、その全開の状態が時刻ｔ２まで維持される。この可変バイパス路１８からの大量の入水を給湯路出口にミキシングすることにより、熱交換器１４からの高温の湯の温度が下げられ、高温出湯が避けられる。
【００２９】
一方、給湯開始時ｔ０以降において、熱交換器側水量調節弁Ｇ１に対して、出湯温度Ｔｍｉｘと設定温度Ｔｓの偏差に応じた駆動信号ｇ１が供給される。図３（４），（５）に示されるとおり、出湯温度Ｔｍｉｘが設定温度Ｔｓより低い間は、熱交換器側水量調節弁Ｇ１を開く方向の駆動信号ｇ１が供給され、また出湯温度Ｔｍｉｘが設定温度Ｔｓを上回る間は、熱交換器側水量調節弁を閉じる駆動信号ｇ１が供給される。駆動信号ｇ１，ｇ２は、例えば制御装置３０からパルス幅変調方式によって変調された制御信号である。このパルス幅変調方式による制御信号は、そのデューティ比によって駆動信号の強弱が制御される。従って、図３（２）及び（５）に示した制御信号ｇ２，ｇ１の制御信号は、例えば制御パルス信号の平均電力値を示すものである。
【００３０】
上記した熱交換器側水量調節弁Ｇ１の開度の制御は、出湯温度Ｔｍｉｘと設定温度Ｔｓの偏差に基づいて行われる。ここで、給湯路１０の出口側に図１で示したように出湯サーミスタＴｍｉｘが設けられる場合は、単純に出湯温度Ｔｍｉｘと設定温度Ｔｓの偏差量に応じて熱交換器側水量調節弁Ｇ１への制御信号ｇ１が供給される。あるいは、出湯サーミスタＴｍｉｘが設けられない場合においても、入水側フローセンサＦＳ１，出口側フローセンサＦＳ２，入水サーミスタＴｉｎ，熱交出口サーミスタＴｏｕｔからの検出出力に基づいて、出湯温度Ｔｍｉｘが次の式により求められる。
【００３１】
【数１】

【００３２】
上記の温度Ｔｏｕｔ２は、固定バイパス路１６と熱交換器１４からの給湯路１０とが合流する位置での温度であり、固定バイパス路１６と熱交換器側給湯路との流量比、例えば７対３、によって上記式（３）のごとく求められる。従って、給湯路の出口側の出湯温度Ｔｍｉｘを直接検出する代わりに、熱交換器の出口のサーミスタＴｏｕｔの温度を検出して、上記した演算式に従って出湯温度Ｔｍｉｘを求め、その演算で求めた温度Ｔｍｉｘを設定温度Ｔｓに維持する様に熱交換器側水量調節弁Ｇ１の水量を制御することもできる。この場合は、出湯温度Ｔｍｉｘよりも早く変化する熱交換器の出口温度Ｔｏｕｔを利用するので、より早い水量制御を行うことが可能になる。
【００３３】
図３のタイミングチャート図に戻り、時刻ｔ２において熱交換器１４の出口温度Ｔｏｕｔがピーク値を過ぎた後、その出口温度Ｔｏｕｔは下降していくので、出湯温度Ｔｍｉｘと設定温度Ｔｓの偏差によって制御される熱交換器側水量調節弁Ｇ１は、その開度を徐々に大きくするよう制御される。やがて、熱交換器側水量調節弁Ｇ１はほぼ全開の状態となる。
【００３４】
一方で、出口温度Ｔｏｕｔの低下により熱交換器側水量調節弁Ｇ１の開度を上げても出湯温度Ｔｍｉｘが設定温度Ｔｓに追従できなくなる。そこで、制御装置３０はバイパス側水量調節弁Ｇ２に対してそれを閉じる駆動信号ｇ２を供給する。その結果、時刻ｔ２からバイパス側水量調節弁Ｇ２はその開度が徐々に絞られ、時刻ｔ３において全閉状態になる。このバイパス側水量調節弁Ｇ２を閉じるタイミングｔ２とそれが完了する時刻ｔ３のタイミング及び駆動速度は、例えば熱交換器の出口温度Ｔｏｕｔの減少曲線に応じて、制御装置３０により最適値に制御される。理想的には、出湯温度Ｔｍｉｘが設定温度Ｔｓを維持する様にバイパス側水量調節弁Ｇ２の閉駆動が開始され、熱交換器の出口温度Ｔｏｕｔのピーク値からの下降が終了する時点で、バイパス側水量調節弁Ｇ２が全閉状態になることである。時刻ｔ３以後は、熱交換器側水量調節弁Ｇ１は、例えば給湯器の要求号数に対応した流量になるようその開度が制御される。
【００３５】
時刻ｔ３以降流水がオフになる時刻ｔ４までは、図２において説明したとおり、可変バイパス路１８は閉じられ、通常のフィードフォワードとフィードバック制御により比例弁Ｍ１が制御され、出湯温度Ｔｍｉｘは設定温度Ｔｓを維持するよう制御される。やがて、給湯栓１２が閉じられ流水がオフになると、バイパス側水量調節弁Ｇ２は制御信号ｇ２により開かれ、元の状態図中３０の位置に復帰して待機する。一方熱交換器側水量調節弁Ｇ１も制御信号ｇ１により閉じる方向に駆動され、図中３２の状態に復帰し待機する。
【００３６】
上記の実施の形態例では、バイパス側水量調節弁Ｇ２は、その開度をリニアにに制御できるモータ駆動による開閉弁を利用しているが、このバイパス側水量調節弁Ｇ２は、オンオフ動作する例えば電磁弁によっても可能である。その場合は、図３（７）に示されるとおり、給湯開始時ｔ０以降は電磁弁Ｇ２は開かれた状態となり、やがて時刻ｔ２より遅れた所定の時刻に閉じられた状態になる。バイパス側水量調節弁Ｇ２にオンオフしか制御されない電磁弁が利用される場合は、出湯温度Ｔｍｉｘに多少のオーバーシュートを生じるが、出湯開始直後のごとき大きなオーバーシュートには至らない。
【００３７】
［ミキシング開始時の制御例］
図３において説明した実施の形態例では、給湯開始時ｔ０以降において、熱交換器側水量調節弁Ｇ１は、出湯温度Ｔｍｉｘと設定温度Ｔｓとの偏差に応じて制御される。その場合、出湯開始直後において高温出湯を防止するという第一の目的を達成するために、バイパス側水量調節弁Ｇ２は全開またはそれに近い開度に制御される。そのため給湯開始時ｔ０の直後において、図４（３）の実線に示したように出湯温度Ｔｍｉｘはアンダーシュート３４を発生する。このアンダーシュート３４に応答して、制御装置３０は、熱交換器側水量調節弁Ｇ１を開く方向の駆動信号ｇ１を供給する。即ち、図４（４）に３５で示されるとおりの駆動信号ｇ１により、熱交換器側水量調節弁Ｇ１はその開度を大きくするよう制御される。この熱交換器側水量調節弁Ｇ１の駆動により、出湯温度Ｔｍｉｘは、図４（３）の実線に示されるとおり大きなオーバーシュート３６を発生する。このオーバーシュート３６は、設定温度Ｔｓを大きく超える温度になる場合がある。かかるオーバーシュート３６は、給湯開始時の高温出湯を防止するという第一の目的に反する。
【００３８】
そこで改良された実施の形態例では、給湯開始ｔ０後の所定時間ｔ１０の間は、熱交換器側水量調節弁Ｇ１への制御が行われず、その水量調節弁Ｇ１の開度は半開の状態で待機される。その結果、図４（３）の破線に示されるとおり、出湯温度Ｔｍｉｘは給湯開始ｔ０後やや大きなアンダーシュート３８を発生するが、そのアンダーシュートによって熱交換器側水量調節弁Ｇ１の制御は行われないので、出湯温度Ｔｍｉｘのその後発生するオーバーシュート３９のピーク温度は、設定温度Ｔｓを大きく超えるものにはならない。
【００３９】
上記のとおり、改良された実施の形態例においては、給湯開始直後の期間は熱交換器側水量調節弁Ｇ１のフィードバック制御は行われない。それによって、上記した出湯温度Ｔｍｉｘの過大なオーバーシュート３６の発生が防止される。
【００４０】
上記した熱交換器側水量調節弁Ｇ１のフィードバック制御が行われない期間ｔ１０は、例えば、出湯温度Ｔｍｉｘがアンダーシュートを発生している時とする。より具体的には、給湯開始時ｔ０から出湯温度１Ｔｍｉｘが最初に設定温度Ｔｓを超える時点ｔ１２までとする。即ち、最初のアンダーシュートが発生している間は、熱交換器側水量調節弁Ｇ１へのフィードバック制御を行わないことで、図４（３）のオーバーシュート３６の発生を防止することができる。ただし、熱交換器側水量調節弁Ｇ１のフィードバック制御を開始する時刻は、後述するとおり種々の変形例が考えられる。
【００４１】
図５は、ミキシング開始時の別の制御例を示すタイミングチャート図である。図４において、給湯開始時ｔ０から所定の時間ｔ１０の間熱交換器側水量調節弁Ｇ１のフィードバック制御を行わないことを説明した。このフィードバック制御を行わないで一定の開度で待機する期間ｔ１０は、種々の物理量に応じて変更される。
【００４２】
第１の例は、熱交換器の出口温度Ｔｏｕｔのピーク値に達するまでの時間に応じてフィードバック制御を行わない期間が変更される。即ち、図５（１）の実線に示されるように、熱交換器の出口温度Ｔｏｕｔがピーク値に達する時間が短い時は、図５（４）に示されるとおりフィードバック制御を行わない期間ｔ１４も短くなる。従って熱交換器側水量調節弁Ｇ１へのフィードバック制御は、時刻ｔ１５から開始される。
【００４３】
一方、図５（１）の破線で示されるとおり、熱交換器の出口温度Ｔｏｕｔがピーク値に達する時間が長い場合は、図５（５）に示されるとおり、フィードバック制御を行わない期間ｔ１６は上記ｔ１４に比べて長くなる。したがって、熱交換器側水量調節弁Ｇ１のフィードバック制御は、時刻ｔ１７から開始される。その結果、出湯温度Ｔｍｉｘは、図５（３）に示されるとおり、熱交換器の出口温度Ｔｏｕｔが急速にピーク値に立ち上がる場合は、出湯温度Ｔｍｉｘは図中４０のごとく変化する。一方、熱交換器の出口温度Ｔｏｕｔが破線のごとく緩慢に立ち上がる場合は、出湯温度Ｔｍｉｘは破線４２のように変化する。上記した熱交換器の出口温度Ｔｏｕｔの変化は、熱交出口温度サーミスタから検出される温度Ｔｏｕｔを監視することにより検出することができる。
【００４４】
一方、入水側フローセンサＦＳ１が検出する流量が大きい場合は、図５（１）の実線のように熱交換器の出口温度Ｔｏｕｔは急激に変化する。逆に、入水側フローセンサＦＳ１の流量が少ない場合は、熱交換器の出口温度Ｔｏｕｔは、図５（１）の破線のごとく緩慢に立ち上がる。従って、熱交換器側水量調節弁Ｇ１のフィードバック制御は、入水側フローセンサＦＳ１の流量が大きい時は、時刻ｔ１５のごとく早めに開始し、入水側フローセンサＦＳ１の流量が少ない時は、熱交換器側水量調節弁Ｇ１のフィードバック制御は、時刻ｔ１７のように遅く開始する。
【００４５】
さらに、可変バイパス路１８内のバイパス側水量調節弁Ｇ２の制御も、熱交換器の出口温度Ｔｏｕｔもしくは入水側フローセンサＦＳ１の流量に応じてその開くスピードを可変制御させることが好ましい。即ち、熱交換器の出口温度Ｔｏｕｔが急峻にピーク値に立ち上がる場合は、図５（２）の実線４４に示されるとおり、バイパス側水量調節弁Ｇ２への駆動信号ｇ２のデューティ比を大きくして、その水量調節弁Ｇ２を開く速度を大きくする。一方、熱交換器の出口温度Ｔｏｕｔが、図５（１）の破線に示す如く緩慢に上昇する場合や、若しくは入水側フローセンサＦＳ１の流量が少ない場合は、バイパス側水量調節弁Ｇ２への駆動信号ｇ２のデューティ比を、図５（２）中の破線４６の如く小さくし、その開く速度を遅くする。
【００４６】
上記したとおり、給湯開始時ｔ０から所定の期間ｔ１４もしくはｔ１６の間熱交換器側水量調節弁Ｇ１によるフィードバック制御を行わない。従って、図５（３）の破線４２に示されるように出湯温度Ｔｍｉｘのアンダーシュートが逆に大きくなりすぎる。そこで、図５（２）の破線４６に示されるように、バイパス側水量調節弁Ｇ２の開く速度を遅くすることにより、出湯温度Ｔｍｉｘのアンダーシュートを少なくすることができる。すなわち図５（３）の一点鎖線４６に示されるとおりである。その場合のバイパス側水量調節弁Ｇ２の開閉の状態は、図５（６）に示されるとおりである。水量調節弁Ｇ１の開く速度を大きくする場合は、実線４４のごとく開度が制御され、その開く速度及び閉じる速度を遅くする場合は、図５（６）中の破線４６のごとくその開度が制御される。
【００４７】
上記した実施の形態例では、給湯開始時ｔ０以降所定の期間熱交換器側水量調節弁Ｇ１のフィードバック制御を行わない。その結果、入水側フローセンサＦＳ１が検出する水量が極端に少ない等の理由により、給湯開始後の熱交換器の出口温度Ｔｏｕｔの立ち上がりが非常に緩慢になり、出湯温度Ｔｍｉｘが設定温度Ｔｓまで達しない場合が考えられる。そのような場合、上記したとおり、熱交換器側水量調節弁Ｇ１のフィードバック制御が、出湯温度Ｔｍｉｘが設定温度Ｔｓを上回った時点で開始するように制御すると、出湯温度Ｔｍｉｘは設定温度Ｔｓを超えることはなく、上記熱交換器側水量調節弁Ｇ１によるフィードバック制御が開始されないことになる。
【００４８】
そこで、本実施の形態例の変形例として、制御装置３０は、あらかじめ決められた所定の基準時間内に、出湯温度Ｔｍｉｘが設定温度Ｔｓを超えない場合には、強制的に熱交換器側水量調節弁Ｇ１フィードバック制御を開始するようにする。そうすることで、上記した最悪の事態を避けることができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、給湯開始時における高温出湯を防止することができ、しかもできるだけ出湯温度を設定温度に近づけることができる。更に、一缶二水路型の給湯路において、追い焚き運転中の給湯開始時において、高温出湯を完全に防止することができ、より安全サイドにたった制御を可能にする。
【００５０】
更に、本発明によれば、給湯開始時にバイパス路からの大量の入水をミキシングすることにより確実に高温出湯を防止し、更に熱交換器側の流量を出湯温度と設定温度の偏差により制御することで、出湯温度をより設定温度に近づける制御を行うことができる。しかも、その制御により出湯温度が過大なオーバーシュートを発生することはなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例である給湯器の構成図である。
【図２】本実施の形態例における給湯開始時の基本的な制御のタイミングチャート図である。
【図３】本実施の形態例の詳細な制御のタイミングチャート図である。
【図４】ミキシング開始時の制御例を示すタイミングチャート図である。
【図５】ミキシング開始時の別の制御例を示すタイミングチャート図である。
【符号の説明】
１０ 給湯路
１４ 熱交換器
１６ 固定バイパス路
１８ 可変バイパス路
２２ 循環路
２４ 浴槽
３０ 制御装置
Ｇ１ 熱交換器側水量調節弁
Ｇ２ バイパス側水量調節弁

Claims (12)

1. 熱交換器を通過する給湯路を有する給湯器において、
   前記熱交換器をバイパスし、給湯開始時に所定の水量の入水を前記給湯路の出口にミキシングして、前記熱交換器内の高温の湯を該給湯路出口で低下させるバイパス路と、
   前記熱交換器を通過する水量を調節する熱交換器側水量調節手段と、
   前記熱交換器側水量調節手段の水量を、前記給湯開始から待機期間経過までの間においては、所定量に維持し、前記給湯開始から待機期間が経過した後において、前記給湯路の出口の出湯温度と設定温度との差に応じて制御する制御部とを有し、
   前記待機期間は、前記給湯開始後に前記出湯温度が設定温度を上回るまでの期間であることを特徴とする給湯器。
2. 熱交換器を通過する給湯路を有する給湯器において、
   前記熱交換器をバイパスし、給湯開始時に所定の水量の入水を前記給湯路の出口にミキシングして、前記熱交換器内の高温の湯を該給湯路出口で低下させるバイパス路と、
   前記熱交換器を通過する水量を調節する熱交換器側水量調節手段と、
   前記熱交換器側水量調節手段の水量を、前記給湯開始から待機期間経過までの間においては、所定量に維持し、前記給湯開始から待機期間が経過した後において、前記給湯路の出口の出湯温度と設定温度との差に応じて制御する制御部とを有し、
   前記待機期間は、前記給湯開始直後の前記出湯温度がアンダーシュートを発生している時であることを特徴とする給湯器。
3. 請求項１または２において、前記待機期間は、前記熱交換器内の温度が前記給湯開始後に急激に上昇する場合よりも緩慢に上昇する場合のほうが長いことを特徴とする給湯器。
4. 請求項１または２において、前記待機期間は、前記給湯路内の流量が前記給湯開始後に多い場合よりも少ない場合のほうが長いことを特徴とする給湯器。
5. 請求項２乃至４のいずれかの請求項において、前記制御部は、前記待機期間が基準時間を超える場合は、前記熱交換器側水量調節手段の水量の制御を開始することを特徴とする給湯器。
6. 熱交換器を通過する給湯路を有する給湯器において、
   前記熱交換器をバイパスし、給湯開始時に所定の水量の入水を前記給湯路の出口にミキシングして、前記熱交換器内の高温の湯を該給湯路出口で低下させるバイパス路と、
   前記熱交換器を通過する水量を調節する熱交換器側水量調節手段と、
   前記熱交換器側水量調節手段の水量を、前記給湯開始から待機期間経過までの間においては、所定量に維持し、前記給湯開始から待機期間が経過した後において、前記給湯路の出口の出湯温度と設定温度との差に応じて制御する制御部とを有し、
   前記バイパス路にバイパス側水量調節手段を有し、前記制御部は、前記給湯開始時に該バイパス側水量調節手段の水量を増加する様に制御し、更に、該水量の増加の速度を、前記給湯路内の流量が多い場合よりも少ない場合に遅くなる様に制御することを特徴とする給湯器。
7. 熱交換器を通過する給湯路を有する給湯器において、
   前記熱交換器をバイパスし、給湯開始時に所定の水量の入水を前記給湯路の出口にミキシングして、前記熱交換器内の高温の湯を該給湯路出口で低下させるバイパス路と、
   前記熱交換器を通過する水量を調節する熱交換器側水量調節手段と、
   前記熱交換器側水量調節手段の水量を、前記給湯開始から待機期間経過までの間においては、所定量に維持し、前記給湯開始から待機期間が経過した後において、前記給湯路の 出口の出湯温度と設定温度との差に応じて制御する制御部とを有し、
   前記バイパス路にバイパス側水量調節手段を有し、前記制御部は、前記給湯開始時に該バイパス側水量調節手段の水量を増加する様に制御し、更に、該水量の増加の速度を、前記熱交換器内の温度が前記給湯開始後に急激に上昇する場合よりも緩慢に上昇する場合に遅くなる様に制御することを特徴とする給湯器。
8. 請求項１乃至５のいずれかの請求項において、前記バイパス路にバイパス側水量調節手段を有し、前記制御部は、前記給湯開始時に該バイパス側水量調節手段の水量を前記所定の水量に制御し、前記給湯開始後所定時間後に、前記熱交換器側水量調節手段の水量を増加させ、該バイパス側水量調節手段の水量を絞る様に制御することを特徴とする給湯器。
9. 請求項８において、前記熱交換器に熱量を供給する熱量供給手段を更に有し、該熱量供給手段は、前記給湯開始後において、一定の熱量または少なくとも前記入水の温度及び設定温度から求められるフィードフォワード量に基づく熱量に制御され、前記バイパス側水量調節手段の水量が絞られた後において、前記出湯温度と設定温度との差から求められるフィードバック量に基づく熱量に制御されることを特徴とする給湯器。
10. 請求項１乃至９のいずれかの請求項において、前記給湯路は浴槽に接続される循環路と共に共通の熱交換器を通過し、前記給湯開始時は、該循環路に熱量を供給している最中に前記給湯の開始要求が出された時を含むことを特徴とする給湯器。
11. 共通の熱交換器を通過する給湯路と風呂循環路を有する一缶二水路型の給湯器において、
    固定量の入水を前記熱交換器にバイパスする固定バイパス路と、
    前記熱交換器をバイパスし、入水を前記給湯路の出口にミキシングし、バイパス水量を調節するバイパス側水量調節手段を有する可変バイパス路と、
    前記熱交換器を通過する水量を調節する熱交換器側水量調節手段と、
    給湯開始後において、前記バイパス側水量調節手段の水量を前記熱交換器内の高温の湯を該給湯路出口で低下させる様に所定水量に制御し、前記給湯開始から待機期間経過までの間においては、前記熱交換器側水量調節手段の水量を所定量に維持し、前記給湯開始から待機期間が経過した後において、前記熱交換器側水量調節手段の水量を前記給湯路の出口の出湯温度と設定温度との差に応じて制御する制御部とを有し、
    前記待機期間は、前記給湯開始後に前記出湯温度が設定温度を上回るまでの期間であることを特徴とする給湯器。
12. 共通の熱交換器を通過する給湯路と風呂循環路を有する一缶二水路型の給湯器において、
    固定量の入水を前記熱交換器にバイパスする固定バイパス路と、
    前記熱交換器をバイパスし、入水を前記給湯路の出口にミキシングし、バイパス水量を調節するバイパス側水量調節手段を有する可変バイパス路と、
    前記熱交換器を通過する水量を調節する熱交換器側水量調節手段と、
    給湯開始後において、前記バイパス側水量調節手段の水量を前記熱交換器内の高温の湯を該給湯路出口で低下させる様に所定水量に制御し、前記給湯開始から待機期間経過までの間においては、前記熱交換器側水量調節手段の水量を所定量に維持し、前記給湯開始から待機期間が経過した後において、前記熱交換器側水量調節手段の水量を前記給湯路の出口の出湯温度と設定温度との差に応じて制御する制御部とを有し、
    前記待機期間は、前記給湯開始直後の前記出湯温度がアンダーシュートを発生している時であることを特徴とする給湯器。

Images