JPH04126951A - 給湯器の出湯温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ　産業上の利用分野 本発明は、間歇使用時及び水圧変化時の出湯特性の改良
と、熱交換器のドレン発生防止とを図ったガス比例弁型
ミキシング給湯器の出湯温度制御装置に関するものであ
る。

口　従来の技術 従来、ガス比例弁型のミキシング給湯器の出湯温度制御
装置としては、各種構成のものがあり、例えば、特開昭
６３−１６３７３１号公報に記載の如く、出湯温度設定
値と入水温度との差が大きい時は、バイパス制御弁の開
度を大きくして低圧力損失で大水量を得て、差が小さい
時は、バイパス制御弁の開度な小さくして沸騰を防止す
るもの等があった。

又、熱交換器のドレン発生を防止する公知技術として、
被加熱回路とバイパス回路との合流点から分岐点までの
間に、流量比率調整弁を設けると共に、被加熱回路の特
定箇所にこの部分の温度を検知する検知手段を設け、こ
の検知手段からの出力によって前記流量比率調整弁を作
動させるものがあった。

ハ　発明が解決しようとする課題 上記先行技術において、前者は、加熱制御器が、出湯温
度設定器と入水温度検出器との信号の差と、水量検出器
の信号とによって演算された加熱負荷の値で制御され、
更に出湯温度設定器と出湯温度検出器との偏差信号で補
正されて、最終的には出湯温度設定と等しい出湯温度を
得るようになっている。しかし、その制御動作はフィー
ドバック制御となっているので、湯温安定までに時間が
かかり、特に熱交換器の間歇使用時における後沸き現象
や、前冷え現象を避けることが出来ないと言う出湯安定
上の問題があった。

又、後者は、検知手段からの制御手段によって被加熱管
の温度を一定以上に設定出来るのでドレンの発生を防止
出来る。しかし、流量比率調整弁の動作が被加熱回路の
現実の加熱状態の出力によって制御される、所謂フィー
ドバック制御であるから、所定の制御状態になるまでに
一定の時間を要し、この間はドレンの発生を防止するこ
とが出来ないという欠点があった。

二　課題を解決するための手段 本発明は、上記従来技術の実情に鑑み、湯水混合比率の
リフト座標制御を導入して、間歇使用時における湯温の
経時変化に対応ずる出湯安定を短時間に得ること及び湯
水混合比率のリフト座標制御を導入して、フィードフォ
ワード制御により熱交換器のドレン発生を防止すること
を目的とするもので、その構成は、ガス比例弁型のミキ
シング給湯器において、加熱路とバイパス水路との分岐
点又は合流点に配置される三方弁の開度に応ずる弁位置
を検出する検出手段と、前記三方弁の開度に応ずる湯水
混合比率を、座標上の位置として記憶する記憶手段と、
出湯温度設定器、前記合流点の下流に設けた出湯温度検
知器、及び加熱路の上下流に夫々設けた入水温度検知器
、流量検知器、湯温検知器からの制御信号を入力し、間
歇使用時湯温の経時変化を補正して、至短時間で所望の
出湯温度に達し得るような湯水混合率となる三方弁の座
標上の位置を選択する演算手段と、前記演算手段により
選択された座標上の位置に相当する開度となるように、
前記三方弁を制御する駆動手段とを含むものである。

又、ガス比例弁型のミキシング給湯器において、加熱路
とバイパス水路との分岐点又は合流点に配置される三方
弁の開度に応ずる弁位置を検出する検出手段と、前記三
方弁の開度に応ずる湯水混合比率を、座標上の位置とし
て記憶する記憶手段と、出湯温度検知器及び加熱路の上
下流に夫々設けた入水温度検知器、流量検知器、湯温検
知器からの制御信号を入力して、加熱路におけるドレン
発生防止温度の湯水混合率となる三方弁の座標上の位置
を選択する演算手段と、前記演算手段により選択された
座標上の位置に相当する開度となるように、前記三方弁
を制御する駆動手段とを含むものである。　そして、前
記三方弁が、入水口と前記加熱路への出水口と前記バイ
パス水路への出水口とを備え、弁室内に前記両出水口へ
の流量を制御する湯路側定流量弁と、水路側調整弁と、
弁棒とが配設され、前詰弁棒が、前記湯路側定流量弁及
び前記水路側調整弁に対応ずる位置に夫々水量調整弁を
備え、その昇降作動により前記湯路側定流量弁及び前記
水路側調整弁の開度を夫々制御可能となすことにある。

更に、前記駆動手段が前記三方弁に設けた弁棒に連結し
、その弁棒を昇降作動させる制御用電動機を備え、前記
検出手段が、前記弁棒の昇降作動の上下限の位置及びそ
の中間位置を検出する電気的測定器を備えたことにある
。

ホ　作用 制御用電動機に連結した三方弁の形状と、三方弁の弁棒
の昇降作動による水量調整弁位置とによって、湯路側定
流量弁と水路側調整弁との開度が決定されるので、記憶
手段にその開度に応ずる湯水混合比率を座標上の弁位置
として記憶させておく。そして、間歇使用時において、
記憶手段は燃焼停止時の湯水混合比率を座標上の弁位置
として記憶すると共に、演算手段は、燃焼停止から再燃
焼開始までの間、絶えず出湯温度設定器と、加熱器の湯
温の経時変化に関する湯温検知器とからの制御信号を入
力して、至短時間で所望の出湯温度に達し得るような湯
水混合率となる三方弁の座標上の位置を選択し、その選
択した座標上の位置信号を制御用電動機に出力する。そ
して、制御用電動機はその出力信号により弁棒を昇降作
動させるので、水量調整弁が開閉して、湯路側定流量弁
及び水路側調整弁の開度が制御され、出水口から加熱路
への流量と、他の出水口からバイパス水路への流量とが
制御され、再燃焼開始時上記湯水混合率の流量制御によ
り、至短時間で元の出湯安定温度が得られる。

又、演算手段は、入水温度検知器と湯温検知器とからの
制御信号を入力して、加熱路におけるドレン発生防止温
度の湯水混合率となる三方弁の座標上の位置を選択し、
その選択した座標上の位置信号を制御用電動機に出力す
る。　そして、制御用電動機はその出力信号により弁棒
を昇降作動させるので、水量調整弁が開閉して、湯路側
定流量弁及び水路側調整弁の開度が制御され、出水口か
ら加熱路への流量と、他の出水口からバイパス水路への
流量とが制御され、加熱路はドレンを発生しない温度に
維持される更に、演算手段は、入水温度検知器と流量検
知器と湯温検知器とからの制御信号を入力して、熱交換
器の能力を算定し、その能力をオーバしない湯水混合率
となる三方弁の座標上の位置を選択し、その選択した座
標上の位置信号を制御用電動機に出力し、制御用電動機
はその出力信号により三方弁を制御するので、加熱路へ
の流量が制御されて熱交換器の能力オーバが防止される
。

そして、三方弁には湯路側に定流量弁が組み込まれてい
るので、水圧変化の影響を受けることが少なく、そのた
め、安定な出湯が得られるへ　実施例 以下、本発明に係る給湯器の出湯温度制御装置の一実施
例を添付図面に基づいて説明する。

第１図はその概略構成図で、１は熱交換器、２はその熱
交換器へ給水する給水路、３及び４は給水路から夫々分
岐する加熱路とバイパス水路である。そして、給水路２
の分岐点には、加熱路３とバイパス水路４とへの流量を
分配する三方弁としての湯水混合弁５が設けられ、又、
加熱路３とバイパス水路４との合流点の下流にはサーミ
スタの出湯温度検知器６が設けられている。

７はガス流路で、加熱源としてガスバーナ８が設けられ
、このガスバーナ８の加熱熱量は、第２比例制御弁９の
出力によって所定熱量に設定されるが、その出力は出湯
温度設定器１３と出湯温度検知器６とからの制御信号を
入力してその差を補正するコントローラ１１からの制御
信号によって制御される。

又、前記湯水混合弁５には、検出手段を構成する高温及
び低温用のリミットスイッチ１０が付設され、湯水混合
弁５の湯水混合比率で制御出来る湯温の上下限を、マイ
クロプロセッサ等から成るコントローラ１１の演算駆動
回路１１ｂに入力する。そして、コントローラ１１の記
憶回路１１ａは、予め前記湯水混合弁５の開度に応ずる
湯水混合比率を座標上の位置として記憶しておく。

更に、給水路２の分岐点と熱交換器１との間の加熱路３
には、サーミスタの入水温度検知器１４と流量検知器１
５とが設けられ、又、熱交換器１と合流点Ｐとの間の加
熱路３には、サーミスタの湯温検知器１６が設けられ、
いずれも演算駆動回路１１ｂに接続されている。

そして、検出手段を構成する電気的測定器としてのステ
ッピングモータ１２は、間歇使用繰り返し時における前
回使用時の湯水混合弁５の弁位置を検出して、コントロ
ーラ１１の演算駆動回路１１ｂに入力する。そして、演
算駆動回路１１ｂは、燃焼停止から再燃焼開始までの間
、絶えず出湯温度設定器１３と湯温検知器１６とからの
制御信号を入力して、湯温の経時変化に応ずる湯水混合
率を補正演算し、至短時間で所望の出湯安定温度に達し
得るような湯水混合弁５の座標上の位置を選択し、その
選択した位置信号を制御用電動機としてのステッピング
モータ１２に出力する。ステッピングモータ１２はその
出力信号により湯水混合弁５を制御して、加熱路３及び
バイパス水路４への流量比率が出湯安定の最適温度とな
るようにセットする。

したがって、何時再給湯のためスタンバイしても、極く
短い立ち上り時間で前回使用時と同様の出湯温度が得ら
れる。

又、上記構成の出湯温度制御装置において、コントロー
ラ１１の演算駆動回路１１ｂは、入水温度検知器１４と
湯温検知器１６とからの制御信号を入力して、加熱路３
におけるドレン発生防止温度（例えば６０℃）の湯水混
合比率となる湯水混合弁５の座標上の位置を選択し、そ
の選択した位置信号をステッピングモータ１２に出力す
る。ステッピングモータ１２はその出力信号により湯水
混合弁５を制御し、湯水混合弁５はドレンな発生しない
温度の流量比率となり、それによって、加熱路３はドレ
ンな発生しない温度に維持される。

即ち、入水温度検知器１４の温度をＴ。、湯温検知器１
６の温度をＴ１として、 （１）ＴＩがＴｏより非常に大きい場合にはバイパス水
量小 （２）ＴＩがＴ。より僅かしか大きくない場合には バイパス水量大となる。

上記の構成・作用による設定の一例を次に示す。即ち、
加熱路３の温度Ｔ１は出湯温度に対し下表の関係に設定
されるのが望ましい。

又、上記の加熱路の温度制御は、入水温度検知器１４と
出湯温度設定器１３と流量検知器１５とからの制御信号
による、所謂フィードフォワード制御に加えて、湯温検
知器１６からの制御信号によるフィードバック制御を付
加することも出来る。

又、演算駆動回路１１ｂは、入水温度検知器１４と流量
検知器１５と湯温検知器１６とからの制御信号を入力し
て、給湯器の能力をオーバしない湯水混合率となる湯水
混合弁５の座標」二の位置を選択し、その選択した座標
上の位置信号をステッピングモータ１２に出力し、ステ
ッピングモータ１２はその出力信号により湯水混合弁５
を制御するので、加熱路３への流量が制御されて熱交換
器の能力オーバが防止され、設定温度又はドレン発生防
止温度以下の出湯となることが無い。

即ち、流量検知器１５の流量なＱとすると、給湯器の能
力Ａは Ａ＝　（ＴＩ−Ｔ、）Ｑで表されるので、Ａをオーバし
ないように湯水混合弁５を制御するものである。

次に、前記湯水混合弁５の構造及び作用について説明す
る。

第２図において、５は湯水混合弁、１０ａ及］　５ び１０ｂは夫々マイクロスイッチから成る高温リミット
スイッチ及び低温リミットスイッチ、１２はステッピン
グモータである。

２０はケース本体で、その三方には入水口２１と前記加
熱路３への出水口２２と前記バイパス水路４への出水口
２３とが設けられ、夫々流路２１ａ、２２ａ、２３ａを
介して弁室に連通している。弁室には上方に前記出水口
２２への流量を制御する湯路側の定流量弁２４が、その
下方に前記出水口２３への流量を制御する水路側調整弁
としての主弁２５とそれに内設した副弁２６とが夫々配
設され、更にセンターに弁棒２７が垂設されている。そ
して、その弁棒２７には、定流量弁２４への流路な開閉
する水量調整弁としての圧型弁２７ａと、その同軸下方
に水量調整弁としての副弁２６及び主弁２５に夫々係止
する第１フランジ２７ｂ及び第２フランジ２７ｃとが夫
々設けられ、副弁２６及び主弁２５は夫々弁バネ２６ａ
、２５ａによって弁室下方へ付勢されている。又、弁棒
２７の上端部は、弁棒固定金２８を介してモータ迎結金
２９に結合されているので、弁棒２７はステッピングモ
ータ１２により昇降作動する。

上記の如く構成された湯水混合弁５は、次の様に動作す
る。

即ち、第２図（同図中心より右側の断面図）示の如く、
ステッピングモータ１２の駆動により弁棒２７が上昇す
ると、始めに圧型弁２７ａが開いて、入水口２１から流
路２１ａへ流入している水が、定流量弁２４を通って出
水口２２から加熱路３へ流入する。したがって、圧型弁
２７ａを制御することによって定流量弁２４の最大水量
規制値を変えることが出来、そのため水圧変化の影響を
受けることが少なく安定した出湯を得る一因となってい
る。

続いて、弁棒２７が上昇すると、第１フランジ２７ｂが
副弁２６を押し上げて副弁２６を開放し、流路２１ａへ
流入している水が出水口２３からバイパス水路４へ流入
する。更に弁棒２７が上昇すると、第２フランジ２７ｃ
が主弁２５を押し上げて、流路２１ａへ流入している水
が、主弁２５とケース本体２０との間からも通水して出
水口２３からバイパス水路４へ流入する。このように、
バイパス水路４側は、主弁２５及び副弁２６を用いて、
ゆるやかな湯水混合比率により小水量から大水量まで制
御出来る。

上記の如く、ステッピングモータ１２の駆動により弁棒
２７を昇降作動させて、圧型弁２７ａ、副弁２６及び主
弁２５の開度を変え、湯水混合率を変化させることが出
来る。その状態を第３図（ａ）〜（ｂ）に示しているが
、第３図（ａ）は加熱路３への出水口２２側の圧型弁２
７ａを最小絞りにし、バイパス水路４への出水口２３側
の副弁２６及び主弁２５を全閉にした状態である。（第
４図の■参照）。第３図（ｂ）は加熱路３への出水口２
２側の圧型弁２７ａを半開にし、バイパス水路４への出
水口２３側の副弁２６及び主弁２５を全閉にした状態で
ある。（第４図の■参照）。第３図（ｃ）は圧型弁２７
ａを全開にし、副弁２６を全開、主弁２５を全開にした
状態である。（第４図の■参照）。又、第３図（ｄ）は
玉型弁２７ａを全開にし、副弁２６及び主弁２５の両方
を全開にした状態である。（第４図の■参照）。

このように、ステッピングモータ１２の駆動により弁棒
２７が昇降作動して、玉型弁２７ａ、副弁２６及び主弁
２６の開度が変わり、湯水混合率が変化するので、この
弁棒２７のリフト位置と、湯水混合弁５の開度との相関
関係を座標化すると、第４図（ａ）、（ｂ）示のような
グラフが得られる。第４図（ａ）は給水圧１ｋｇ　／　
ｃ　ｍ　２時の水量特性を、第４図（ｂ）は給水圧０．
２ｋｇ／ｃｍ２時の水量特性を表わしている。

この相関関係は湯水混合弁５の形状によって決まるので
、その湯水混合弁５の開度に応ずる湯水混合比率を座標
上の位置として、予めコントローラ１１の記憶回路１１
ａに記憶させ、前述のように、湯水混合弁５からの流量
が全短時間で所望の出湯温度に達し得るような湯水混合
比率となるように、又は加熱路３の温度がドレンな発生
しないような湯水混合比率となるように湯水混合弁５を
制御して、出湯温度の制御や加熱路３のフィードフォワ
ード制御又はフィードフォワード・アンド・フィードバ
ック制御を行なうのである。

尚、上記実施例において、弁棒２７のリフト位置と、湯
水混合弁５の開度との相関関係を座標化した第４図（ａ
）及び第４図（ｂ）は、例であって、湯水混合弁５内の
各弁の構成によって如何ようにでも設定出来るものであ
る。

又、検出手段として、リミットスイッチと電気的測定器
としてのステッピングモータとを用いているが、検出手
段はこれに限定されるものでは無く、他の電気的測定器
例えば可変抵抗とソレノイドバルブとを組み合せて構成
したものでも良い。

そして、上記実施例は、湯水混合弁５を給水路２の分岐
点に設けたものについて説明したものであるが、出湯口
と、加熱路からの入湯口と、バイパス水路からの入水口
とを備え、湯路側定流量弁と水路側調整弁との開閉を弁
棒によって制御する三方弁を、加熱路３とバイパス水路
４との合流点（第１図におけるＰ点）に設けたものは、
上記実施例と同様の作用により、加熱路からの流量とバ
イパス水路からの流量とを制御して、三方弁からの湯水
流量を望ましい湯水混合率となし、出湯温度の制御及び
加熱路のドレン発生防止を可能となすものである。

ト　発明の詳細 な説明のように、本発明は、三方弁の開度に応ずる湯水
混合比率を座標上の位置として記憶し、間歇使用時湯温
の経時変化を開側に補正し、絶えず所望の出湯温度に達
し得るような湯水混合率となる三方弁の座標上の位置を
選択して制御するようにしているので、スタンバイする
と全短時間で前回使用時の出湯温度に達することが出来
る。

又、上記と同様に湯水混合比率のリフト座標制御を導入
して、加熱路におけるドレン発生を防止すると共に、三
方弁の湯路側に定流量弁が組み込まれているので、水圧
変化の影響を受けることが少なく安定な出湯が得られる
等、その実用価値は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る給湯器の出湯温度制御装置の実施
例の概略構成図、第２図はその三方弁の一部断面正面図
、第３図（ａ）〜（ｄ）は夫々湯水混合弁の作動状態を
示す説明図、第４図（ａ）及び（ｂ）は夫々弁棒のリフ
ト位置と湯水混合弁５の開度との相関関係を表す座標で
ある。 １・・熱交換器、２・・給水路、３・・加熱路、４・・
バイパス水路、５・・湯水混合弁、６・・出湯温度検知
器、７・・ガス流路、８・・ガスバーナ、９・・第２比
例制御弁、１０・・リミットスイッチ、１１・・コント
ローラ、１１ａ・・記憶回路、ｌｌｂ・・演算駆動回路
１２・・ステッピングモータ、１３・・出湯温度設定器
、１４・・入水温度検知器、１５・・流量検知器、１６
・・湯温検知器、２０・・ケース本体、２１・・入水口
、２２・・加熱路への出水口、２３・・バイパス水路へ
の出水口２１ａ、２２ａ、２３ａ・・流路、２４・・定
流量弁、２５・・主弁、２６・・副弁、２７・・弁棒、
２７ａ・・玉型弁、２７ｂ・・第１フランジ、２７ｃ・
・第２フランジ、２８・・弁棒固定金、２９・・モータ
連結金、Ｐ・・合流点。 特許出願人　　　パロマ工業株式会社 ２７ｃ 第３図（ｄ　）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ガス比例弁型のミキシング給湯器において、加熱路
   とバイパス水路との分岐点又は合流点に配置される三方
   弁の開度に応ずる弁位置を検出する検出手段と、前記三
   方弁の開度に応ずる湯水混合比率を、座標上の位置とし
   て記憶する記憶手段と、出湯温度設定器、前記合流点の
   下流に設けた出湯温度検知器、及び加熱路の上下流に夫
   々設けた入水温度検知器、流量検知器、湯温検知器から
   の制御信号を入力し、間歇使用時湯温の経時変化を補正
   して、至短時間で所望の出湯温度に達し得るような湯水
   混合率となる三方弁の座標上の位置を選択する演算手段
   と、前記演算手段により選択された座標上の位置に相当
   する開度となるように、前記三方弁を制御する駆動手段
   とを含む給湯器の出湯温度制御装置。 ２　ガス比例弁型のミキシング給湯器において、加熱路
   とバイパス水路との分岐点又は合流点に配置される三方
   弁の開度に応ずる弁位置を検出する検出手段と、前記三
   方弁の開度に応ずる湯水混合比率を、座標上の位置とし
   て記憶する記憶手段と、出湯温度検知器及び加熱路の上
   下流に夫々設けた入水温度検知器、流量検知器、湯温検
   知器からの制御信号を入力して、加熱路におけるドレン
   発生防止温度の湯水混合率となる三方弁の座標上の位置
   を選択する演算手段と、前記演算手段により選択された
   座標上の位置に相当する開度となるように、前記三方弁
   を制御する駆動手段とを含む給湯器の出湯温度制御装置
   。 ３　前記三方弁が、入水口と前記加熱路への出、水口と
   前記バイパス水路への出水口とを備え、弁室内に前記両
   出水口への流量を制御する湯路側定流量弁と、水路側調
   整弁と、弁棒とが配設され、前記弁棒が、前記湯路側定
   流量弁及び前記水路側調整弁に対応する位置に夫々水量
   調整弁を備え、その昇降作動により前記湯路側定流量弁
   及び前記水路側調整弁の開度を夫々制御可能となすとこ
   ろの請求項１又は請求項２に記載の給湯器の出湯温度制
   御装置。 ４　前記駆動手段が前記三方弁に設けた弁棒に連結し、
   その弁棒を昇降作動させる制御用電動機を備え、前記検
   出手段が、前記弁棒の昇降作動の上下限の位置及びその
   中間位置を検出する電気的測定器を備えたところの請求
   項１又は請求項２に記載の給湯器の出湯温度制御装置。