JPH0442584B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は瞬間式給湯装置の給湯温度制御に関す
るもので、加熱量と水量を自動的に制御して温度
制御を行なうものである。

従来例の構成とその問題点 瞬間式給湯装置で加熱入力を調節すると共に水
量も自動的に調節することは既に知られている。
第１図は従来例を示したもので、センサＡによつ
て出湯温度を検出し、制御回路Ｂでガス比例弁Ｃ
と水量調節弁Ｄをそれぞれ制御し、バーナＥによ
つて加熱される熱交換器Ｆの出湯温度を制御する
ものである。

しかしながら第１図に示す従来例では以下のよ
うな問題点がある。すなわち水量の急変によつて
生じる湯温の急激な変化に対し、バーナＥの燃焼
量を調節あるいは熱交換器Ｆの水量を調節しても
熱交換器Ｆの熱容量による時間遅れを生じるた
め、急激な温度変化には効果が小さい。特に給湯
後の再給湯時における後沸きによる高温出湯や加
熱遅れによる低温出湯には効果がなく、使用者に
とつては不快であるばかりでなく、火傷の危険さ
え生じる。

発明の目的 本発明のかかる欠点を除去したもので、給湯装
置の湯温制御性を向上させ、特に水量急変や後沸
きによる急激な湯温変化に対しても出湯温度を設
定温度と等しく制御することを目的とする。

発明の構成 この目的を達成するために本発明は、熱交換器
水路をバイパスするバイパス路に水量調節弁を設
け、熱交換器出口の湯とバイパス路の水との混合
した温度を出湯温度検出器で検出し、この出湯温
度検出器と出湯温度設定との信号を比較し、加熱
装置の加熱量を調節すると共に水量調節弁によつ
て偏差信号が所定範囲外のときバイパス水量を変
化させ混合比を調整し、偏差信号が所定範囲内に
制御された後、水量調節弁を調節前の開度に復帰
させて出湯温度を制御するものである。

実施例の説明 以下本発明の一実施例について図面に基づき説
明する。

第２図において、１は水量制御器で水は流入路
２から弁室３に入り、制御弁４と制御孔５との隙
間を通つて一次室６に流入する。７は制御弁４と
共動するダイヤフラムでその他面側は二次室８を
形成し、二次室８には制御スプリング９があつて
一次室６側へ付勢している。一次室６に流入した
水はベンチユリ管１０と水量調節弁１１に分流
し、ベンチユリ管１０の低圧部の圧力は連通孔１
２へ導かれて二次室８と連通する。ベンチユリ管
１０を通過した水は熱交換器１３で加熱されて出
湯管１４へ供給され、調節弁１１からのバイパス
路１５と混合部１６で合流し、混合された湯温は
出湯温度検出器１７で検出される、水量調節弁１
１は弁孔１８を有し、ギヤ１９とモータ２０から
なる駆動装置２１によつて駆動され、バイパス路
１５の水量を調節する。一方ガスは、ガス供給路
２２より加熱制御器２３を通つて加熱装置２４で
燃焼し熱交換器１３を加熱する。２５は給湯制御
器で出湯温度検出器１７の信号を受けて演算し、
駆動装置２１と加熱制御器２３に出力する。

第３図に示す制御ブロツク線図において、給湯
制御器２５は出湯温度設定部２６と加熱制御部２
７と水量制御部２８から構成され、水量制御部２
８には、湯温偏差を時間微分して、変化速度を求
める湯温変化速度演算部２８ａと、駆動制御部２
８ｂとがある。出湯温度制御は可変抵抗器などで
構成される出湯温度設定部２６と出湯温度検出器
１７のそれぞれの信号が加熱制御部２７で演算さ
れ、その偏差信号は公知のPID制御によつて加熱
制御器２３を駆動し、加熱装置２４の発熱量を加
減することによつて出湯温度を一定にする。水量
制御は出湯温度設定部２６と出湯温度演出器１７
の偏差信号の変化速度を湯温変化速度演算部２８
ａで演算し、偏差信号の大きさや偏差信号の変化
速度の大きさに応じて駆動制御部２８ｂへ信号を
送出し、駆動装置２１を駆動する。

次に動作について説明する。第２図で通水が開
始されると、水量制御器１へ流入した水はベンチ
ユリ管１０を通過して熱交換器１３へ流入するも
のと、水量調節弁１１からバイパス路１５へ流入
するものとに分流し、混合部１６で再び合流す
る。水量調節弁１１は外部から設定された適当な
開度を保つている。水が流れたことによつてフロ
ースイツチ（図示せず）が作動し、加熱装置２４
の燃焼が開始し湯温が上昇する。加熱装置２４で
加熱された湯とバイパス路１５の加熱されない水
とが混合部１６で混合し、その混合湯温は出湯温
度検出器１７で検出される。出湯温度設定に対す
る出湯温度の偏差は第３図の出湯温度設定部２６
と出湯温度検出器１７のそれぞれの信号によつて
演算される。立上り時には加熱がまだ十分ではな
く、出湯温度が低い方に偏差が大きく、加熱制御
器２３を駆動して加熱装置２４の加熱量を増加さ
せると共に、偏差信号を水量制御部２８で演算
し、駆動装置２１を介して水量調節弁１１の開度
を小さくしてバイパス路１５の水量を減少させ
て、湯温上昇の速度を高める。そして、湯温が上
昇して設定湯温に近づいたりあるいは越えた時点
で水量調節弁１１は徐々に開かれる。このように
して出湯温度は設定温度と等しくなる。この状態
から使用者による蛇口の操作あるいは水圧の急変
によつて、水量が急変した場合を考える。例えば
水量が急激に減少した場合、熱交換器１３とバイ
パス路１５への通水量が減少するので湯温が急激
に上昇する。この湯温上昇を出湯温度検出器１７
で検出し、加熱制御部２７でRID演算を行ない、
加熱制御器２３を調節して、加熱装置２４の加熱
量を急激に減少させる。それと同時に出湯温度の
偏差信号を水量制御部２８で演算し、駆動装置２
１を作動させ、水量調節弁１１の開度を大きくし
てバイパス路１５の水量を増加させ、混合部１６
での湯温の急上昇を防止する。逆に水量が急激に
増加した場合には水量調節弁１１を閉じて、湯温
が低下するのを防ぐ。また設定温度が急に変更さ
れた場合、例えば高温に設定されると偏差が大き
くなり、加熱装置２４の加熱量を急激に増加され
ると同時に水量調節弁１１の開度を小さくしてバ
イパス路１５の水量を減少させ湯温を素早く上昇
させる。逆に急に低温に設定されると、水量調節
弁１１の開度を大きくして湯温を低下させる。出
湯温度の偏差信号に対する水量調節弁１１の開度
の調節として次のような方式が考えられる。

湯温の偏差信号があらかじめ設定された範囲
を越えたとき、水量調節弁１１を設定された開
度だけ調節する。例えば偏差信号が高い場合に
は、駆動装置２１を所定角度だけ回転させ、水
量調節弁１１を開いてバイパス流量を多くし、
混合比を変化させ湯温を低下させる。

湯温の偏差信号があらかじめ設定されて範囲
を越えたとき、水量調節弁１１の開度を偏差信
号に比例して調節する。例えば偏差信号が高い
場合には、駆動制御部２８ｂにおいて偏差信号
にある比例定数を乗じた演算を行ない、その信
号で駆動装置２１を駆動して水量調節弁１１を
開き湯温を低下させる。

湯温の偏差信号の変化速度すなわち時間微分
値を湯温変化速度演算部２８ａで演算し、偏差
の変化速度の大きさに応じて水量調節弁１１を
調節する。例えば偏差信号が高い方へ急激に変
化している場合には、偏差の時間微分値が大き
く、その微分値にある比例定数を乗じた演算結
果によつて駆動装置２１を駆動して水量調節弁
１１を大きく開き湯温を低下させる。

湯温の偏差信号の変化速度すなわち時間微分
値を変化、速度演算部２８ａで演算し、その変
化速度の大きさに応じて水量調節弁１１の開度
を調節すると共にモータ２０の回転速度も同時
に変化させる。例えば偏差信号が高い方へ急激
に変化している場合には、上記の制御に加え
偏差の時間微分値に応じてモータ２０を回転速
度を大きくし、急激に湯温を低下させる。

方式は比較的簡単な制御で目的を達するこ
とができ、方式では高精度な湯温制御が可能
である。

いずれの方式にせよ水量の急変や湯温設定変更
に対して湯温をすみやかに設定温度に近づけるこ
とができる。このようにして過渡的な湯温変化を
防止するために開度を調節した水量調節弁１１は
湯温が安定した後、調節前の開度に復帰する。復
帰する方式は次のようなものが考えられる。

湯温に偏差信号があらかじめ設定された範囲
内に安定したとき、調節前の開度へ復帰する。

偏差信号の変化速度を湯温変化速度演算部２
８ａで演算し、湯温の変化速度の方向が反転し
たとき、調節前の開度へ復帰する。

水量調節弁１１が偏差信号によつてその開度
を調節した後、所定時間経過して調節前の開度
へ復帰する。

また水量調節弁１１の復帰する場合のモータ２
０の回転速度は過度的湯温変化を起さないような
低速で駆動すれば、復帰時に生じる水量変化加熱
装置２４の加熱量制御による遅い制御で吸収する
ことができる。

加熱制御部２７のPID制御や水量制御部２８の
水量調節弁１１の演算制御はマイクロコンピユー
タのプログラムによつて容易に行なうことが可能
である。

発明の効果 以上述べたように本発明は熱交換器通水路をバ
イパスするバイパス路に水量調節弁を設け、熱交
換器出口の湯とバイパス路の水との混合した温度
を出湯温度検出器で検出し、この出湯温度検出器
と出湯温度設定との信号を比較し、加熱装置の加
熱量を調節すると共に、偏差信号が所定範囲外の
とき前記水量調節弁の開度を変化させて混合比を
調節し、偏差信号が所定範囲に制御された後、水
量調節弁の開度を復帰させるので、定常時の湯温
制御は高精度な加熱量制御で行なわせ、給油使用
時の水量急変や再給湯時の後沸きや加熱遅れによ
る過渡的な湯温変化を水量調節弁で速やかに安定
させるばかりでなく、使用開始時の立上りや湯温
設定変更時にも素速く湯温を安定させることがで
きる。さらに湯温安定後は水量調節弁の開度が復
帰するので給湯量も安定させることができる。ま
た熱交換器をバイパスする通路に水量調節弁を設
けたので熱交換器での圧力損失を増加させること
なく大水量の湯を得ることができるなどの効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は給湯制御装置の従来例を示す構成図、
第２図は本発明の給湯制御装置の実施例の構成
図、第３図は同制御ブロツク線図である。 １１……水量調節弁、１３……熱交換器、１５
……バイパス路、１６……混合部、１７……出湯
温度検出器、２１……駆動装置、２４……加熱装
置、２５……給湯制御器、２６……出湯温度設定
部、２７……加熱制御部、２８……水量制御部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱装置と、熱交換器と、前記熱交換器への
   通水路をバイパスするバイパス路と、前記熱交換
   器出口と前記バイパス路との混合部下流に設けら
   れた出湯温度検出器と、前記バイパス路に設けら
   れた水量調節弁と、前記水量調節弁の駆動装置
   と、出湯温度設定部と加熱制御部と水量制御部か
   らなる給湯制御器とを備え、給湯制御器は前記出
   湯温度検出器と前記出湯温度設定部の偏差信号に
   よつて加熱装置の加熱量を調節すると共に、前記
   偏差信号が所定範囲外のとき前記水量調節弁の開
   度を変化させ混合比を調節し、前記偏差信号が所
   定範囲内に制御された後、前記水量調節弁を調節
   前の開度に復帰させる給湯制御装置。 ２ 給湯制御器は、出湯温度検出器と出湯温度設
   定部の偏差信号の時間微分値を演算する湯温変化
   速度演算部を有し、この変化速度信号によつて水
   量調節弁の開度を調節する特許請求の範囲第１項
   記載の給湯制御装置。 ３ 湯温変化速度演算部の変化速度信号によつて
   水量調節弁の開度を調節し、前記変化速度信号の
   方向が反転したとき前記水量調節弁を調節前の開
   度に復帰させる特許請求の範囲第２項記載の給湯
   制御装置。 ４ 湯温変化速度演算部の変化速度信号によつて
   水量調節弁の調節速度を変化させる特許請求の範
   囲第２項記載の給湯制御装置。 ５ 水量調節弁の調節前の開度への復帰速度は、
   調節時速度より低速で駆動する特許請求の範囲第
   １項記載の給湯制御装置。