JPH0147708B2 - - Google Patents

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JPH0147708B2
JPH0147708B2 JP57107223A JP10722382A JPH0147708B2 JP H0147708 B2 JPH0147708 B2 JP H0147708B2 JP 57107223 A JP57107223 A JP 57107223A JP 10722382 A JP10722382 A JP 10722382A JP H0147708 B2 JPH0147708 B2 JP H0147708B2
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water flow
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Yoshio Yamamoto
Yukio Nagaoka
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00Details
    • F24D19/10Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1051Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for domestic hot water
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/10Control of fluid heaters characterised by the purpose of the control
    • F24H15/174Supplying heated water with desired temperature or desired range of temperature
    • F24H15/175Supplying heated water with desired temperature or desired range of temperature where the difference between the measured temperature and a set temperature is kept under a predetermined value
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    • F24H15/325Control of valves of by-pass valves
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    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/30Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/355Control of heat-generating means in heaters
    • F24H15/36Control of heat-generating means in heaters of burners

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガス、石油や電気を熱源とする瞬間
式給湯機の出湯温度制御に関するもので、特に被
加熱体である水量の調節と発熱量の調節の両方を
行うことによつて設定された温度を得ようとする
ものである。
湯温をサーミスタで検出して設定した目標温度
になるようにバーナの燃焼量を制御する方式の瞬
間湯沸器が広く用いられているが、バーナの燃焼
量には器具設計仕様によつて定められた最大上限
があるため、この燃焼加熱量以上の水量を流せば
目標とする設定湯温に達つすることなく低温湯に
なるという問題があつた。例えば、水温5℃で80
℃の湯が得られるのは能力24000kcal/hの器具
では5.3/min以下である。もし10/minの水
を流せば45℃の湯になつてしまい、たとえ80℃に
温度設定をしていても、その目標値は果すことが
できない。この問題は特に冬期に於て高温設定し
た場合に生じやすい。又、最高通水量をあらかじ
め低水量に規制してしまえば前述の問題が発生す
る機会は減少するが、逆にシヤワーのような低湯
温に設定した時に能力を十分に発揮できないばか
りでなく湯量も少くて著しく使い勝手が悪くな
る。
このような問題を解消する方法として次のよう
な従来例がある。第1図はガス瞬間湯沸器に於け
る例であつて、熱交換器101を有する給湯回路
102に設けた湯温検出器103の信号と、温度
設定器104の信号を制御回路105で比較演算
し、両者の差が無くなるよう能力制御装置106
を作動させてバーナ107での発熱量を制御す
る。更に、発熱量が最大でも、なお設定温度に達
つしない時には給湯回路102に設けてある水量
調節弁108を操作して給水量を減少せしめるよ
うに動作を行う。この結果、第2図の特性図で見
ると、温度上昇をt1に設定した時、水量調節弁1
08が全開では通水量がQ2まで流れるので温度
上昇がt2まで低下してしまう。従つて、水量調節
弁がQ2からQ1まで絞る動作を行つて温度上昇t1
を維持するようになる。しかし、この従来例のよ
うに熱交換器101の回路に直列に水量調節弁1
08を挿入する方法では、通水路抵抗が高く、た
とえ水量調節弁108が全開になろうとも水量を
増加させる効果は無いので、第2図で示すQ2
上には流すことは出来ない。従つて、温度上昇を
t3に設定した場合、水量Q3まで増加しても温度低
下を招かないにもかかわらず、温度を設定値に合
わす目的の能力制御装置106が作動して発熱量
を規制することになる。例えば、最大能力
24000kcal/hの器具でも、水温20℃で45℃の湯
を得る時、10/minしか流れなければ、能力は
15000kcal/hに絞つてしまうことになる。もし
16/min流すことが出来れば能力は
24000kcal/hの最大で運転することが出来るよ
うになる。このことは浴槽へ湯を落とし込む時
に、能力が大きな器具であるにもかかわらず能力
を下げて運転するために長時間を要するという不
都合を生じることになる。更に湯温検出器103
で湯温を判断した後に、設定温度より低ければ通
水量を絞るという作動を行うために、設定温度に
達つして安定状態になるまでの時間が長くかかる
という実使用上の問題もある。
前述の最高通水量を多く確保する方法として第
3図のような従来例が見られる。ここでは、熱交
換器101と並列にバイパス路109を設け、ガ
ス供給制御用の能力制御弁110とバイパス路の
水量を制御する水量調節弁111が共通の駆動部
102によつてその開度が逆方向に変化するよう
に作動している。すなわち、設定温度よりも湯温
が低ければ、バイパス路109の水量を絞つて少
くすると同時に能力制御弁110の開度を上げて
バーナ107での発熱量を高め、湯温が設定より
も高ければ逆の動作を行うものである。この方式
では、熱交換器101を通る水量は一定である
が、バイパス路109の水量が混合されるため最
大に流し得る出湯流量は多く確保できる。ところ
が、バイパス路水量を多くするに従つて発熱量が
減少するため高水量時に最大能力では無くなると
いう問題があつて、第1図の例で指摘した場合と
同じ結果を招いてしまう。更に、湯温を検出して
から後に発熱量とバイパス水量を調節するから、
設定湯温に達つするための時間が長くかかるとい
う点も第1図の例と同様である。
本発明は、前述の点から、最大給水流量を多く
確保すると共に設定温度に達つするまでの時間を
短くし、湯温安定性を高めることを目的としてい
る。即ち、熱交換器を通る加熱路と並列のバイパ
ス路と、熱交換器を加熱する加熱装置の発熱量を
制御する能力制御装置と、バイパス路と加熱路が
合流した下流の湯温を検出する湯温検出器と、バ
イパス路に設けた水量調節弁と、温度設定器と水
温検出器と湯温検出器の信号によつて能力制御装
置及び水量調節弁を作動せしめる制御回路とによ
つて構成した加熱制御装置であつて、発熱量を上
回る水量にならぬようバイパス路水量を可変する
ことによつて高水量を確保しつつ設定湯温を維持
すると共に、設定湯温と水温の差から流し得る最
高水量をあらかじめ演算し、その値になるよう水
量調節弁をあらかじめ開度設定しておくことによ
つて、設定温度に達つするまでの時間を短縮した
ものである。
次に、実施例に基いて詳しく説明を行う。第4
図は本発明をガス瞬間湯沸器に応用した例を示す
ガス及び水の回路構成図であつて、給湯回路1は
熱交換器2を通る加熱路3と、熱交換器2と並列
のバイパス路4によつて構成され、合流部5にて
湯と水が混合される。ガス路6にはバーナ7での
発熱量を調節する能力制御装置8が設けられてい
る。給湯回路1の熱交換器2の上流側には水温検
出器9を、合流部5の下流には湯温検出器10を
設け、目標とする湯温を設定する温度設定器11
の信号と共に前記温度信号は内部に時限回路12
aを有する制御回路12に与えられる。制御回路
12では、これらの信号を演算処理して能力制御
装置8に駆動信号を送出し、また及びバイパス路
4に挿入された水量調節弁13に対して時限回路
12aを介して駆動信号を送つている。さて、水
量調節弁13はその開度が連続的に変化するよう
になつていて、開度増加と共に第5図のように通
水量が可変される。すなわち、加熱路3の水量は
ほぼ一定でバイパス路水量のみが変化し、全水量
が調節されるものである。例えば、能力
24000kcal/hの場合、水温5℃で80℃の湯温が
得られるように加熱路水量を5.3/minとし、
バイパス路水量をゼロから11/minの範囲で可
変とした場合、水量調節弁13が全開ではバイパ
ス水量がゼロで給湯量5.3/min湯温80℃とな
り、中間でバイパス水量が5.5/minになると
10.8/minで42℃の湯となり、全開ではバイパ
ス水量が11/minとなつて29.5℃の湯が16.3
/min得られる。従つて、温度設定器11で設
定した目標湯温に対して湯温が低ければ水量調節
弁13を絞り、逆に湯温が高ければ水量調節弁1
3を開く動作を行うことによつて、設定湯温を得
ることが出来る。
制御回路12では、設定温度と水温によつて決
められる最大通水量をあらかじめ演算し、その通
水量に全水量が抑制されるように水量調節弁13
の開度を設定している。そして、この設定は、端
末蛇口が開かれる前になされている。従つて、蛇
口を開いた時に流れる水量は既に予め規制されて
いるので急速に目標湯温に上昇することになる。
その後、湯温が安定した頃に設定温度と比較して
微調節作業が行われる。
さて、加熱路水量を例えば前述のように5.3
/minと設定し、能力24000kcal/hを最大す
ると、42℃の湯温を得るよう温度設定器11を設
定した場合、水温が5℃ならバイパス水量が5.5
/minになる水量調節弁の弁開度とする。次
に、水温が15℃の場合には、加熱路3が沸騰しな
いように加熱路湯温が80℃になる能力
20670kcal/hを上限とし、バイパス水量は7.5
/minになるよう制御回路12が能力制御装置
8と水量調節弁13を設定する。更に水温が25℃
の場合には同じく能力は17490kcal/hを上限と
し、バイパス水量は11.8/minに設定すれば42
℃の湯を17.1/min得られることになる。も
し、バイパス水量が11/minしか流れない設計
なら、湯温は42.9℃となつて設定温度より高くな
るので、この場合は能力が制御されて
16600kcal/hまで減少するよう制御回路12が
作動する。このように、水温と設定温度によつて
バイパス水量と能力上限をあらかじめ設定してお
き、多少の部品誤差などで生じる湯温と設定温度
の差は通水後修正を行うように制御回路12は動
作するものである。
もちろん、端末の蛇口を操作して水量を絞つた
場合は湯温が設定値より上昇するので能力制御装
置8によつて能力が絞られることになる。例えば
前述の例で水温15℃、出湯温度42℃、バイパス水
量7.5/min、加熱路水量5.3/min、全水量
12.8/min、能力20670kcal/hの状態から、
蛇口操作で全水量を9/minに絞ると出湯温度
は42℃以上になろうとするので、湯温検出器10
からの信号で制御回路12は能力制御装置8を操
作して、14580kcal/hに能力を下げ、湯温42℃
を維持する。この時、加熱路水量は3.7/min
まで下るが加熱路湯温は80℃を維持しており沸騰
することはない。又、前記の逆方向に、全水量が
9/minの状態から蛇口を開いて全水量を12.8
/minまで増加した場合は、湯温が低下するの
で湯温検出器10の信号で制御回路12が能力制
御装置8を操作して能力を増加し、湯温42℃を維
持する。このように、湯温が変化した時に、水量
調節弁13を作動して温度維持させる方法もある
が、必要以上に水量を少くして能力が低い条件で
使用することになつたり、過渡的な湯温変化に追
従しすぎて、かえつて湯温と湯量の安定性を失う
恐れもある。従つて、湯温検出器10の信号変化
時には、先ず能力制御装置8を作動させ、その
後、更に湯温が設定温度に不一致の場合に時限回
路12aを介して水量調節弁13を作動させる。
さて、水量調節弁13の実施例の縦断面図を第
6図及び第7図に示した。ここで、給湯回路1か
ら来た水はガバナ室14から制御孔15を通つて
一次室16に入る。一次室16に入つた水の一部
はベンチユリー管17を通つて加熱路3に流出す
る。ベンチユリー管17の低圧部分と連結されて
二次室18があり、一次室16と二次室18の間
はダイヤフラム19で区画されている。ダイヤフ
ラム19と連動して弁体20が前述の制御孔15
の通路面積を可変している。ダイヤフラム19に
は、二次室18側からスプリング21が作用して
いて、一次室16と二次室18の圧力差による力
とスプリング21の力がバランスした位置で安定
し、その時の制御孔15の通過面積が決められ
る。以上の構成は、水ガバナ装置として良く知ら
れているように、供給水圧の変化があつても水量
変動が無いように働く特性がある。更に、一次室
16からは調節弁22を通つて加熱路3との合流
部5に致る通路がある。調節弁22は、減速機2
3、モータ24によつて回転し、通過面積を可変
される。第7図の例では、調節弁22の後に、ノ
ズル25を設け、加熱路3から来た温水をノズル
25周辺の環状孔26から流出せしめ、混合部2
7で湯水を混合するようになつている。この例で
の合流部5は、いわゆるインジエクタの構成にな
つているもので、ノズル25からの噴出水が、周
辺の湯を誘引する効果があると共に、湯と水の接
触面積が広く混合を促進する効果を有することが
知られている。尚、10は湯温検出器で、サーミ
スタが用いられる。さて、この実施例では、水圧
の影響が打消され、常に加熱路3の水量が一定化
するようにガバナとして作用すると共に、バイパ
ス路4と合流部5が一体に組込まれていて、小型
化を図つている。特に第7図の例では、既述のよ
うに湯水混合促進効果があるので、短距離で正確
な湯温検出が可能となつて温度応答性を早くする
効果を有する。
以上述べたように、本発明は、加熱路と並列の
バイパス路に水量調節弁を設け、加熱装置の能力
を調節をする能力制御装置と共に、合流部下流の
湯温検出器及び温度設定器の信号で駆動するもの
であるから、通水量を多く得ることが可能となつ
て、入浴やシヤワーに好適な低温水を得る場合に
も十分に器具能力を発揮することが出来る。また
温度設定器と湯温検出器の偏差信号で先ず能力制
御装置を操作し、その後時限回路を介して水量調
節弁を操作するので、必要以上に湯量を少なくす
ることがなく、水量調節と能力調節の干渉がなく
湯温の安定性がよい。更に、熱交換器には全水量
を流すのではないから、一時使用停止して再使用
する時の後沸き現象に対して、バイパス水量が加
熱路水量と混合する割合だけ軽減することにな
る。従つて、後沸き温度の低下も可能となる。
又、熱交換器水量を少く出来ることは通水パイプ
径を細く出来て、小型化が図れるばかりでなく、
熱容量の低減、保有水量の低減も行われるので熱
的応答性の向上も出来る。このように、温度安定
化という面で本発明は著しい効果を有するもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例を示すガス瞬間湯沸器での構成
図、第2図は瞬間湯沸器での特性図、第3図も従
来例を示す構成図、第4図は本発明の実施例をガ
ス瞬間湯沸器で示したガス及び水の回路構成図、
第5図は水量調節弁による通水量変化を示す特性
図、第6図、第7図は、水量調節弁及び合流部を
示す本発明の実施例構成断面図である。 1……給湯回路、2……熱交換器、3……加熱
路、4……バイパス路、7……加熱装置、8……
能力制御装置、9……水温検出器、10……湯温
検出器、11……温度設定器、12……制御回
路、12a……時限回路、5……合流部、13…
…水量調節弁。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 熱交換器を通る加熱路及び熱交換器と並列の
    バイパス路とで構成した給湯回路と、熱交換器を
    加熱する加熱装置と、前記加熱装置の発熱量を制
    御する能力制御装置と、温度設定器と、加熱路と
    バイパス路の合流部下流に設けた湯温検出器と、
    バイパス路に設けられた水量調節弁と、前記温度
    設定器と前記湯温検出器との偏差信号により前記
    能力制御装置を操作し、その後、前記偏差信号に
    応じ前記水量調節弁を操作する制御回路とからな
    る加熱制御装置。
JP57107223A 1982-06-21 1982-06-21 加熱制御装置 Granted JPS58224246A (ja)

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JPS58224246A JPS58224246A (ja) 1983-12-26
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