JPH052893B2 - - Google Patents

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JPH052893B2
JPH052893B2 JP62147771A JP14777187A JPH052893B2 JP H052893 B2 JPH052893 B2 JP H052893B2 JP 62147771 A JP62147771 A JP 62147771A JP 14777187 A JP14777187 A JP 14777187A JP H052893 B2 JPH052893 B2 JP H052893B2
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JP
Japan
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temperature
hot water
water
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control device
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Toyohiko Egami
Tadashi Matsubara
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Noritz Corp
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は湯水混合式の給湯制御装置に関するも
のである。
(従来の技術) 風呂等の給湯を制御する給湯制御装置として
は、熱交換器を通る高温水路と、冷水が通るバイ
パス回路を併有し、両者から出る高温水と冷水を
混合して使用者が希望する希望設定温度の湯を得
る装置が知られている。このような湯水を混合し
希望設定温度に等しくする給湯制御装置では、高
温側の湯温(以下湯側設定温度)は、原則的に一
定の温度に設定す事が通常である。
この種の給湯制御装置の代表的な物として特開
昭58−224246号公報に開示されたものがある。特
開昭58−224246号公報に開示された給湯制御装置
は、まず前提として高温水の温度が沸騰しない程
度の一定温度の高温に設定される。そして入水の
水温と、希望設定温度を基にして、給湯器の栓を
全開にしたとき、バイパス回路から混合するべき
冷水量を予め演算する。そしてこの冷水量に相当
する開度にバイパス弁を予め調整する。
この状態で、給湯器の栓を全開にすると出湯の
瞬間に希望設定温度に近い温度の湯が大量に得ら
れる。そして、その後出湯温度と希望設定温度を
比較し、出湯温度をフイードバツクして、バイパ
ス弁の開度を微調整し、希望設定温度に近づけて
いくものである。
従来技術においては、前記したように高温水の
温度は常に一定温度であり、夏期などの入水の水
温が高い場合は、高温水の温度が上昇し過ぎない
ように、燃焼装置の熱容量を絞る機能が付加され
ている。また、希望設定温度が低く、バイパス弁
を全開にしても希望設定温度より高温になつてし
まう時はフイードバツク機能の効果として、燃焼
装置の熱容量がしぼられる場合もある。しかしこ
の場合でも従来技術の給湯制御装置は、高温水の
温度は常に一定に保たれる。
(発明が解決しようとする課題) 従来技術の給湯制御装置は、常に給湯装置の持
つ最大能力を発揮させて、希望設定温度の湯を最
大限多量に出湯させる事を目的に開発されたもの
である。したがつて、このような常に給湯装置の
持つ最大能力を発揮させて使用することが要求さ
れる用途には、誠に好ましい発明である。
しかし、例えば、給湯装置がシヤワーの用途に
使用される様な場合には、必ずしも湯を最大限多
量に出湯させる事は好まれない。むしろ、使用者
の好みや、体を流すとき、あるいは頭を洗う時と
言うような用途に応じて、水量を多様に変化させ
ることが出来、かつその時の温度変化が少ないこ
とが要求される。
このような用途に従来技術の給湯制御装置を採
用すると、例えば使用中に給湯装置の栓を絞つ
て、出湯の総水量を減少させたばあい、湯水の混
合比率が高温水が多くなるように変化し、非常に
熱い湯が出湯されてしまう欠点があつた。従来技
術の給湯制御装置においては、設定より熱い湯が
出湯されると、その温度が検知され、フイードバ
ツク制御されていずれ希望設定温度に戻るが、従
来技術の給湯制御装置はあくまでも出た湯を検温
してそれをフイードバツクするものであるから、
希望設定温度に戻るのに時間がかかる問題があつ
た。そのため従来技術の給湯制御装置は家庭用シ
ヤワーの様な、水量の調整が頻繁に行われる用途
には、使い勝手が悪い問題があつた。
そこで本発明は、従来技術の上記した欠点に着
目し、従来一定にする事が常識であつた高温水の
温度を積極的に変化させることにより、頻繁に使
用条件を変化しても湯温が迅速に追従でき、家庭
用シヤワー等の用途に特に適する給湯制御装置を
提供することを目的とする。
(問題点を解決するための手段) 本発明にかかる給湯制御装置は、上記の目的を
達成するために熱交換器を通る加熱路及び前記熱
交換器と並列のバイパス回路とで構成した給湯回
路と、前記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、加
熱路からの高温水の出湯温度を所定の目標値に一
致させるように能力制御装置を作動させる制御回
路とを有する給湯制御装置において、加熱路を流
れる水量を検出する水量検出手段を有し、水量検
出手段から検出された水量と、入水温度、および
希望設定温度を基準に、冷水混合分を見越した温
度を目標値として演算する湯側温度設定手段を設
けた事を特徴とする給湯制御装置にある。
(作用) 本発明の給湯制御装置に採用される湯側温度設
定手段では、入水温度を検知して希望設定温度と
比較される。また、加熱路を流れる水の量から大
まかな混合水の量が推量される。そして前記温度
差と、混合水量から、冷水混合されて低下する温
度を見越し、希望設定温度よりいくらか高い湯側
設定温度を目標値として演算する。制御回路から
は、制御弁等の能力制御装置に対して、この演算
された目標値に加熱路からの出湯温度を一致させ
ようとする信号が出され、バーナーのガス量等が
調整される。
したがつて、加熱路からは、希望設定温度と水
量に応じた温度の高温水が排出される。そしてこ
の高温水はバイパス回路の冷水と混合され、ほぼ
希望設定温度に近い温度まで冷却される。すなわ
ち、本発明の給湯制御装置においては、混合出湯
の温度は、水量検出手段から検出された水量と、
入水温度、および希望設定温度の3者を基にして
フイードフオワード制御される。
そして、湯水が混合後、湯の温度はサーミスタ
等によつて検出され、公知のフイードバツク制御
によつて水量調整弁を作動することにより湯温が
微調整される。
湯温が微調整され、温度が既に安定した状態で
給湯されているとき、使用者が急に給湯器の栓の
開度を大きく変化させた場合、本発明の給湯制御
装置では、高温水の温度が元の希望設定温度に近
いため、湯温の著しい上昇が生じることはない。
また出湯温度はフイードフオワード制御されて
いるため素早く発熱量が変化し希望設定温度への
追従は早い。
(実施例) 以下実に本発明の具体的実施例について説明す
る。
第1図は本発明の全体回路図である。第2図は
制御回路部のブロツク回路図である。第3図は湯
水混合比率と弁開度との関係図である。
第1図は本発明の一実施例を示し、1は、給湯
回路である。給湯回路1は熱交換器2を通る加熱
路3及び前記熱交換器2と並列のバイパス路4と
で構成される。5は熱交換器2を加熱するバーナ
等の加熱装置、6は加熱装置5の発熱量を制御す
るガス比例弁等の能力制御装置である。7は給湯
回路1の入水側に設けられて給水温度を検出する
水温検出器であり、8は給湯回路1の出湯側に設
けられて混合湯温を検出する湯温検出器である。
9は熱交換器2への流量を検出する流量検出器
で、加熱路3に配されている。10はバイパス路
4に設けられてバイパス水量を制御する水量調節
弁である。11は温度設定器である。12は制御
回路部で、水温検出器7と流量検出器9と温度設
定器11の信号により能力制御装置6を作動させ
る熱量制御部13と、流量検出器9、水温検出器
7及び温度設定器11の出力を受けてこれらと所
定の関数関係に立つ湯側設定温度を設定する湯側
温度設定手段15と、温度設定器11と湯温検出
器8との信号により水量調節弁10を作動させる
水量制御部14とを内蔵している。
上記制御回路部12は、流量検出器9が検出す
る湯側流量(加熱器側流量)QHと、温度設定器
11の希望設定温度Tsと、水温検出器7が検出
する入水温度Tcに基づき、例えば、次の(1)式に
基づいて湯側設定温度Ts′を設定し、この設定値
に湯側出湯温度THが一致するようにガス量Gを
演算してガス比例弁6の開度制御を行うよう構成
されている。
Ts′=f(Ts,Tc,QH)=Ts+(a・QH+b)(Ts
−Tc) ……(1) ここで式(1)は熱量保存の法則から導かれるもの
であり、変形の過程を概略説明すると、次の通り
である。
加熱路あるいは器具に加えられる熱量をHIN
すると HIN=(Ts′−Tc)・QH 一方器具から流出する熱量HOUTは HOUT=(Ts−Tc)・QM HIN=HOUTであるから (Ts′−Tc)・QH=(Ts−Tc)・QM ∴Ts′=(Ts−Tc)・QM/QH+Tc=QM/QH・Ts+(1− QM/QH)・Tc=Ts+(QM/QH−1)・Ts+(1−QM/QH
)・ Tc ∴Ts′=Ts+(QM/QH−1)(Ts−Tc)=Ts+ (QM−QH/QH)(Ts−Tc) ここで、(QM−QH)はバイパス回路を流れる冷
水の流量である。
従つて、(QM−QH)/QHはバイパス回路を流
れる流量と加熱器側流量の比率である。
この比率は、統一の湯水混合弁を使用し、かつ
その弁開度を一定に固定した場合は、一般に加熱
器側流量に比例して大きくなる。すなわちバイパ
ス回路に比べて加熱路は流路が長く、また曲部が
多いため圧力損失が大きい。そのため入水圧力を
上昇したりカランの開度を大きくして総水量を増
加させると、圧力損失が大きい加熱路への水量分
配が減少し、バイパス路を流れる水の配分が比例
的に増加する。この事実は、第3図の実験によつ
ても裏付けられる。第3図は、湯水混合弁の弁の
開度と高温湯の混合比との関係を、加熱路を流れ
る流量QHを段階的に変化させて実験した時のグ
ラフである。このグラフから、弁開度を例えばθ0
の一定値として加熱路を流れる流量QHを段階的
に増加させると、加熱路を流れる流量QHに対す
る総水量QMの比率ηが等間隔に増加す事が理解
できる。即ち加熱路を流れる流量QHを増加させ
ると、バイパス路を流れる水の配分が比例的に増
加している。
そのためf(x)=(QM−QH)/QHのグラフは直線
のグラフとなり、 f(x)=(a・QH+b) と書き換える事ができる。従つて、1式の通り、 Ts′=Ts+(a・QH+b)(Ts−Tc) となる。ここでa、bは第3図に示した実験から
(QM−QH)/QHを換算して決めることができ、
湯側流量QHと湯水混合比率QH/QMとで表される
定数である。
次に、上記構成における作用を説明する。供給
された水は加熱路3とバイパス路4とに分流され
る。加熱路3では水温検出器7で入水温度Tcを、
流量検出器9で流量QHを検出し、熱量制御部1
3に信号を送る。熱量制御部13では温度設定器
11の信号と共にこれらのデータから加熱装置5
で燃焼させるガス量Gを演算し、そのガス量を流
すよう能力制御装置6に信号を出す。そして加熱
路3を流れる水は熱交換器2で加熱され、冷水混
合分を見越して希望設定温度Tsより少し高めの
出湯温度THにされる。即ち、T=Tsとしてガス
量Gを演算してフイードフオワード制御して加熱
するのである。その後冷水と混合させるのである
が、混合後の湯温TMを湯温検出器8で検出し、
TM=Tsになるよう水量制御部14で水量調節弁
10の開度を演算し、水量調節弁10を作動させ
る。
ところで、希望設定温度Tsと入水温度Tcとの
差が小さく出湯量QMが小さい時には、(1)式の第
2項が小さくなり、湯側設定温度Ts′が低くなつ
て希望設定温度Tsに近くなり、よつてガス量G
が絞られ最小加熱能力まで下げることができる。
従つて湯水混合比率を大きくとる必要もなくなる
のである。
又、使用途中で希望設定温度Ts・入水温度
Tc・出湯量QMの少なくとも一つが変化した場
合、湯側設定温度Ts′が即座に変わり、ガス量G
を変化させ、湯側出湯温度THを変えることによ
り、反応が遅く時間がかかる水量調節弁10をあ
まり動かさず、混合出湯温度TMの変動を少なく
するのである。
尚、本実施例ではフイードフオワード制御のみ
でガス量を制御するものを示したが、湯側出湯温
度検出器を設けてフイードバツク制御を加えて制
御しても良く、この場合は湯側出湯温度をより確
実に安定させることが可能であり、混合出湯温度
もより精度良く制御できる。
又、湯と水を両方調節可能な湯水混合弁を用い
ても良い。
(発明の効果) 以上のように本発明の給湯制御装置は、従来一
定であつた湯側設定温度を積極的に変化させるも
のである。すなわち湯側設定温度は水量検出手段
から検出された水量と、入水温度、および希望設
定温度を基準にして、冷水混合分を見越した目標
値を基準に行われるが、この目標値は、従来の高
温水の温度に比べて、比較的希望設定温度に近
い。そのため給湯装置の使用者が給湯中に給水栓
の開度を変化しても、出湯の温度が極端に高温に
なつたり低温になつたりする事はなく安定した出
湯温度が得られ効果がある。従つて本発明の給湯
制御装置は、誰でも安心して使用でき、使い勝手
が良いものである。
また本発明の給湯制御装置は、水量等に応じて
出湯温度をフイードフオワード制御するものであ
るから水量の変化や希望設定温度の変更に対して
出湯温度の反応が素早く、短時間で希望設定温度
に等しくなる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の全体回路図である。第2図は
制御回路部のブロツク回路図である。第3図は湯
水混合比率と弁開度との関係図である。 1……給湯回路、2……熱交換器、3……加熱
路、4……バイパス路、5……加熱装置、6……
能力制御装置、7……水温検出器、8……湯温検
出器、9……流量検出器、10……水量調節弁、
11……温度設定器、12……制御回路部、15
……湯側温度設定手段。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 熱交換器を通る加熱路及び前記熱交換器と並
    列のバイパス回路とで構成した給湯回路と、前記
    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、加熱路からの
    高温水の出湯温度を所定の目標値に一致させるよ
    うに能力制御装置を作動させる制御回路とを有す
    る給湯制御装置において、加熱路を流れる水量を
    検出する水量検出手段を有し、水量検出手段から
    検出された水量と、入水温度、および希望設定温
    度を基準に、冷水混合分を見越した温度を目標値
    として演算する湯側温度設定手段を設けた事を特
    徴とする給湯制御装置。
JP62147771A 1987-06-12 1987-06-12 給湯制御装置 Granted JPS63311041A (ja)

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JPS63311041A JPS63311041A (ja) 1988-12-19
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JPH04236056A (ja) * 1991-01-16 1992-08-25 Noritz Corp バイパスミキシング方式の給湯装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58224246A (ja) * 1982-06-21 1983-12-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 加熱制御装置
JPS60245947A (ja) * 1984-05-18 1985-12-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 給湯制御装置

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JPS58120443U (ja) * 1982-02-12 1983-08-16 東陶機器株式会社 給湯機

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