JPH06272960A - 給湯器における水量制御弁の初期流水量学習設定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 給水圧が変化しても再出湯時の湯温のアンダ
ーシュートやオーバーシュートが起こらないよう給湯器
の水量制御弁の絞り量を学習設定する。 【構成】 出湯時の立ち上がり水量を流量センサ９から
の信号によって検出し、水量比較部26ではこの立ち上が
り水量と予め設定されている目標水量（湯温のアンダー
シュートやオーバーシュートを小さくする立ち上がり水
量）とを比較する。この比較により、水量制御弁絞り時
間設定部27では次の出湯時に立ち上がり水量が目標水量
に近づくように、水量制御弁16の絞り時間ｔに単位小時
間Δｔを増減して補正絞り時間としてデータ格納部31に
記憶する。給湯栓を閉めると、水量制御弁16は水量制御
弁駆動部29からの指令を受けて全開位置から補正絞り時
間だけ絞った状態となり、次の再出湯に備えて待機す
る。再出湯時の立ち上がり水量は目標水量に近づくので
湯温のアンダーシュートやオーバーシュートは小さくな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、再出湯時の湯温の安定
化を行う給湯器における水量制御弁の初期流水量学習設
定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５には、給湯器の一般的なシステム構
成が示されている。同図において、熱交換器２の入口側
には給水管３が接続されており、この給水管３には給水
温度を検出する入水サーミスタ10と、給水流量を検出す
る流量センサ９とが設けられている。熱交換器２の出口
側には給湯管４が接続され、この給湯管４の出口側には
給湯栓１が設けられている。さらに、給湯管４には水量
制御弁16と、出湯温度を検出する出湯サーミスタ11とが
設けられている。水量制御弁16は、図５に示す回転型の
バルブ方式のものや、図４に示すような上下移動型のシ
ャフト方式のものがあるが、何れも弁の開弁量を可変す
ることにより熱交換器２を通る水量を調節するものであ
る。

【０００３】熱交換器２の下方にはバーナ７、バーナ７
の点火を行うイグナイタ電極18、着火を検知するフレー
ムロッド電極19、および給排気を行う燃焼ファン５が配
設されており、バーナ７のガス導入口にはガスノズル６
が対向配置され、このガスノズル６に通じるガス管８に
はガス供給量を開弁量によって制御するガス比例弁13
と、管路の開閉を行うガス電磁弁12とが介設されてい
る。

【０００４】この種の給湯器には制御装置14が備えられ
ており、この制御装置14にはリモコン15が接続され、こ
のリモコン15には給湯温度を設定するボタンや設定温度
の表示部が設けられている。制御装置14は給湯器の給湯
動作を制御しており、図３の（ａ），（ｂ）に示すよう
に、給湯栓１が開けられると流量センサ９が給水量を検
出して、その給水量がある一定以上（最低作動流量）に
なったときに流量センサ９からの信号を受けて制御装置
14は燃焼ファン５を回転させる。そして、燃焼ファン５
の回転が所定の回転領域に入ったときにガス比例弁13お
よびガス電磁弁12を開けてバーナ７へガスの供給を行
い、イグナイタ電極18による点火動作を行う。フレーム
ロッド電極19がガスの着火を検知すると、制御装置14は
ＰＩＤ演算等により出湯温度を設定温度にするようフィ
ードバック制御を行い、ガス比例弁13の開弁量を可変
し、さらに、水量制御弁16の開弁量を可変して熱交換器
２から出る湯温の安定化制御を行う。

【０００５】そして、給湯栓１が閉められて流量センサ
９から制御装置14にオフ信号が加えられると、制御装置
14は燃焼加熱を停止して水量制御弁16を全開状態にし、
次の再出湯に備える。

【０００６】しかし、断続的に湯を使用した場合、一旦
給湯栓１を閉めて、次に給湯栓１を開いて再出湯させる
と、最初は前回使用時の熱交換器２や給湯管４に残って
いた湯が出るので設定温度に近い温度の湯が出るが、次
に給湯栓１が開けられてから通常のフィードバック制御
が行われるまで時間を要し、しかも、水量制御弁16が全
開状態であるため、熱交換器２にはフィードバック制御
が行われるまでの間に多量の冷たい水が入り込むことと
なり、この多量の水を設定温度まで加熱するにはバーナ
７の火力が追いつかず、設定温度よりかなり低いぬるい
アンダーシュートの湯が出るという現象が起こる。した
がって、再出湯時には、最初は設定温度の湯が出て、次
にぬるい湯が出て、次に正常な設定温度の湯が出るとい
う冷水サンドイッチ現象が生じ、湯の使用者に不快感を
与えるという問題があった。

【０００７】このような問題を解決するために、最近で
は、給湯栓１を閉めたときに水量制御弁16を全開状態に
してから一定量に絞った状態で次の出湯に備えて待機さ
せる方式のものが考えられている。この場合には、再出
湯させると、初めは前記のように前回使用時の給湯管４
や熱交換器２に残っていた湯が出るので設定温度に近い
湯が出て、次に熱交換器２には水量制御弁16が絞った状
態であるので少量の水が入り込むため、この少量の水は
給湯栓１が開けられてから熱交換器２を出るまでの間に
フィードバック制御が行われるまでの間に十分に設定温
度まで加熱されることとなる。したがって、再出湯時に
は前記の冷水サンドイッチ現象のような湯温の変動がな
くなり、湯の使用者は不快感を感ずることなく、気持ち
よく湯の使用ができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水量制
御弁16を常に一定量だけ絞った状態で再出湯に備えて待
機させると、給水圧が水量制御弁16の開弁量に相応して
いる場合には、前記のように出湯温度は常に設定温度に
近いものとなるが、例えば、給湯器の出荷段階で水量制
御弁16の開弁量を設定すると、給湯器の設置地域によっ
てはその地域の配給水圧と水量制御弁16の開弁量とが相
応しなくなる場合がある。この場合には、再出湯時にか
なり多量の水が流れることがあり、設定温度にするには
火力が追いつかず、やはり、湯温のアンダーシュートが
起こるという問題が生じる。また、逆に、再出湯時に少
量の水しか流れない場合が生じ、この少量の水が熱交換
器２の後沸き保有熱量により高温に加熱されてしまい、
出湯温度は、設定温度よりかなり高くなり湯温のオーバ
ーシュートが起こるという問題も生じた。

【０００９】さらに、出荷段階で出荷先の配給水圧に相
応するよう水量制御弁16の開弁量が設定されていたとし
ても、供給水圧が変更された場合等には給水圧が変化
し、この給水圧と水量制御弁16の開弁量とが相応しなく
なり、前記と同様に湯温のアンダーシュートやオーバー
シュートが起こることになる。

【００１０】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、給水圧が変化しても
再出湯時の湯温が変動せず、アンダーシュートあるいは
オーバーシュートの起こらない、給湯器における水量制
御弁の初期流水量学習設定方法を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明の給湯器における水量制御弁の初期流水量学習設定
方法は、給湯器の再出湯時における湯温のアンダーシュ
ートやオーバーシュートを小さくする目標水量を与えて
おき、給湯器の再出湯時に立ち上がり水量を検出し、こ
の立ち上がり水量と前記目標水量とを比較し、両者の水
量が異っているときには立ち上がり水量が目標水量に近
づく方向に単位小時間だけ給湯器における水量制御弁の
基準位置からの弁開閉駆動時間を今回の出湯時の弁開閉
駆動時間に増減した補正弁開閉駆動時間として求めて記
憶し、給湯器の給湯燃焼停止後に水量制御弁を基準位置
から前記補正弁開閉駆動時間開閉した状態で待機し、次
の再出湯に備えることを特徴としている。

【００１２】

【作用】出湯時の立ち上がり水量が目標水量と異なると
きは、次の再出湯時の立ち上がり水量が目標水量に近づ
くよう水量制御弁の基準位置からの弁開閉駆動時間を単
位小時間だけ増減し、この時間を補正弁開閉駆動時間と
して記憶する。したがって、次の再出湯時には水量制御
弁は前回位置よりも単位小時間に相当する分だけ開弁量
が変化して、立ち上がり水量は前回の出湯時よりも目標
水量に近づく。

【００１３】このように、出湯時毎に立ち上がり水量と
目標水量とを比較して、次の再出湯時には立ち上がり水
量が目標水量に近づくよう水量制御弁の基準位置からの
弁開閉駆動時間を学習させるので、出湯回数が増えるに
したがって立ち上がり水量は再出湯時における湯温のア
ンダーシュートやオーバーシュートを小さくする目標水
量に限りなく近づく。したがって、給水圧の変化が生じ
ても、出湯時毎に水量制御弁の基準位置からの弁開閉駆
動時間を学習させるので再出湯時の立ち上がり水量は目
標水量に近づき、水圧変動にも拘わらず、再出湯時には
湯温のアンダーシュートやオーバーシュートが小さいも
のとなる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、本実施例の説明において、従来例と同一の
名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略す
る。また、本実施例における給湯器システムは図５に示
すものと同様であるが、水量制御弁16は図４に示すよう
なシャフト方式のものを使用している。このシャフト方
式の水量制御弁16は、ギアモータ17、シャフト20、弁2
1、弁口22等を有して構成されており、ギアモータ17の
回転によりシャフト20と弁21とが進退移動し、弁口22の
塞ぎ加減により水量制御弁16の開弁量を調節するもので
ある。つまり、水量制御弁16の開弁量はギアモータ17の
駆動量、即ちギアモータ17を開閉駆動させる弁開閉駆動
時間としての絞り時間に対応している。

【００１５】本実施例の水量制御弁の初期流水量学習設
定方法は、給湯器の燃焼能力に応じて出湯温度のアンダ
ーシュートやオーバーシュートが一番小さくなるような
立ち上がり水量（一定監視時間内における安定した初期
流水量）を目標水量として、また、設置時の給水圧にお
けるこの目標水量に水量制御弁16の開弁量が相応するよ
うに、水量制御弁16の基準位置としての全開位置からギ
アモータ17を閉駆動させる絞り時間を初期値として実験
や演算等により求めておき、この目標水量に再出湯時の
立ち上がり水量が近づくよう、水量制御弁16のギアモー
タ17の絞り時間を制御装置14に形成されている、図１に
示すような制御学習部32によって制御するものである。

【００１６】制御学習部32は、図１に示すように水量検
出部25と、水量比較部26と、水量制御弁絞り時間設定部
27と、複数のタイマ28と、水量制御弁駆動部29と、デー
タ格納部31とを有して構成されている。

【００１７】水量検出部25は、給湯栓１を開栓したとき
一定監視時間内に安定した量で流入する給水量を立ち上
がり水量として検出するものである。水量検出部25には
演算回路が設けられており、タイマ28のうちの立ち上が
り水量検出タイマで設定される所定の時間内における給
水量を流量センサ９から信号を受けてメモリ等に記憶
し、この所定時間内で直前の信号の大きさと現在の信号
の大きさとを比較して、その結果、各信号の大きさが等
しくなり、給水量が安定したとき、この安定給水量を立
ち上がり水量として検出する。

【００１８】水量比較部26には目標水量が予めメモリ等
に与えられており、水量比較部26では、この目標水量と
前記水量検出部25で検出した立ち上がり水量との比較を
行い、この結果を水量制御弁絞り時間設定部27に加え
る。

【００１９】水量制御弁絞り時間設定部27には演算回路
が設けられており、この演算回路は水量比較部26で比較
した結果を受けて、再出湯時の立ち上がり水量が目標水
量に近づくようデータ格納部31に記憶されているギアモ
ータ17の絞り時間ｔの初期値を基準として、同じくデー
タ格納部31に記憶されている単位小時間Δｔだけ増減す
る。すなわち、立ち上がり水量が目標水量よりも多い場
合には、ギアモータ17の絞り時間ｔを単位小時間Δｔだ
け長くした値を演算により求め、この更新された絞り時
間ｔ＋Δｔを補正絞り時間（補正弁閉駆動時間）として
設定する。また、立ち上がり水量が目標水量よりも少な
い場合には、ギアモータ17の絞り時間ｔを単位小時間Δ
ｔだけ短くした値を演算により求め、この更新された絞
り時間ｔ−Δｔを補正絞り時間として設定する。この補
正絞り時間はデータ格納部31に記憶される。

【００２０】水量制御弁駆動部29は、給湯栓１を閉じた
ときに一旦水量制御弁16を全開するようにギアモータ17
を開駆動し、その後、水量制御弁絞り時間設定部27によ
りデータ格納部31に記憶させたギアモータ17の補正絞り
時間だけギアモータ17を水量制御弁16が閉じる方向に駆
動すると同時に、タイマ28のうちの絞り駆動タイマが補
正絞り時間をカウント開始し、絞り駆動タイマが補正絞
り時間をカウントし終わったときにギアモータ17の開駆
動を停止する。

【００２１】次に、本実施例の具体的な動作を、図２に
示すフローチャートに基づき説明する。まず、給湯器の
電源をオンする。そうすると、ステップ102 でギアモー
タ17の絞り時間ｔの初期値として、例えば1.5 秒が、ま
た、この絞り時間を補正する単位小時間Δｔとして、例
えば0.1 秒が制御装置14内のデータ格納部31から読み出
し可能となる。次に、リモコン15のスイッチをオンして
から出湯温度等を設定し、ステップ104 で一定監視時間
内における立ち上がり水量を検出するために、立ち上が
り水量検出タイマに一定監視時間としての５秒をセット
する。

【００２２】次に、ステップ105 で流量センサ９がオン
か否かを判断し、否のときは給湯栓１が開けられるまで
待機する。給湯栓１が開けられて流量センサ９がオンす
ると、ステップ106 で立ち上がり水量検出タイマがカウ
ントを開始し、同時にステップ107 で熱交換器２におけ
る燃焼動作が始まる。次に、ステップ108 では、水量検
出部25において、水量検出タイマＴが５秒となるまで流
量センサ９からの信号をメモリ等に記憶して信号の大き
さが一定値に安定したとき、その流量を立ち上がり水量
として検出する。次に、ステップ109 で立ち上がり水量
と、目標水量の例えば8.0 リットル／min とが水量比較
部26において比較される。

【００２３】立ち上がり水量が目標水量よりも少ないと
きには、ステップ111 で水量制御弁絞り時間設定部27に
おいて、ギアモータ17の絞り時間ｔを単位小時間Δｔだ
け少なくして、ｔ−Δｔ＝1.5 −0.1 ＝1.4 秒に更新
し、これを補正絞り時間としてデータ格納部31に記憶す
る。つまり、次の再出湯時にはギアモータ17をこの補正
絞り時間だけ駆動させて、水量制御弁16の開弁量を増や
すことにより立ち上がり水量を多くして目標水量に近づ
ける。また、立ち上がり水量が目標水量以上のときは、
ステップ110 で水量制御弁絞り時間設定部27において、
ギアモータ17の絞り時間ｔを単位小時間Δｔだけ多くし
て、ｔ＋Δｔ＝1.5 ＋0.1 ＝1.6 秒に更新し、これを補
正絞り時間としてデータ格納部31に記憶する。つまり、
ギアモータ17の補正絞り時間が長くなるので、次の再出
湯時には水量制御弁16の開弁量が少なくなり、立ち上が
り水量は目標水量に近づく。

【００２４】次に、ステップ112 の時点では既に給湯栓
１が開けられてから十分に時間が経過しており、フィー
ドバック制御が行われるようになり、出湯温度が設定温
度となるようガス比例弁13の開弁量制御と合わせて給湯
器の燃焼能力を最大に発揮するよう、水量制御弁16の開
弁量制御が行われる。

【００２５】次に、ステップ113 で給湯栓１が閉められ
て流量センサ９がオフすると、ステップ114 で熱交換器
２での燃焼動作を停止させるとともに、ステップ115 と
116でギアモータ17は水量制御弁駆動部29からの指令を
受けて水量制御弁16が全開となるまで開駆動を行い、水
量制御弁16が全開となったところでギアモータ17は補正
絞り時間だけ水量制御弁16を閉じる方向に駆動し、この
状態でステップ104 に戻り、次の出湯に備えて待機す
る。再出湯の際には、ギアモータ17の絞り時間ｔは補正
絞り時間を基準として立ち上がり水量と目標水量との比
較により、絞り時間ｔが再更新されて記憶されていくの
で、出湯回数が増すほど立ち上がり水量はますます目標
水量に近づくことになる。

【００２６】したがって、本実施例によれば、出湯時毎
に熱交換器２を通る水量はギアモータ17の絞り時間の単
位小時間Δｔに対応する水量ずつの目標水量に近くなる
ので、出湯温度はアンダーシュートやオーバーシュート
が起こらない安定したものとなり、気持ちよく湯の使用
ができる。

【００２７】また、給水圧が変化しても、立ち上がり水
量と目標水量との比較が出湯時毎に行われ、次の再出湯
時には立ち上がり水量が目標水量に近づくようギアモー
タ17の絞り時間ｔが補正絞り時間として更新されるの
で、出湯温度はアンダーシュートやオーバーシュートの
生じない安定したものとなる。

【００２８】また、以上の水量制御弁の初期流水量学習
設定方法において何らかの誤った学習が行われ、ギアモ
ータ17の絞り時間が誤って更新されることにより水量制
御弁16が偏った方向に制御され、全開状態や全閉状態と
なることも考えられるので、ギアモータ17の絞り時間の
下限値と上限値を、図２に示すフローチャートのステッ
プ102 で制御装置14のデータ格納部31に記憶させておく
とよい。この場合、例えば絞り時間の下限値は、流量セ
ンサ９から制御装置14にオン信号が発せられる最低作動
流量に対応する絞り時間が、また、絞り時間の上限値
は、出湯温度に僅かにアンダーシュートが起こる程度の
立ち上がり水量に対応する絞り時間をセットする。この
ように、ギアモータ17の絞り時間の下限値と上限値を与
えておけば、この下限値と上限値の間でギアモータ17の
絞り時間の更新が行われるので、誤った学習が行われて
も水量制御弁16が全閉あるいは全開となるようなことは
ない。

【００２９】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例では、水量制御弁16としてシャフト方式のもので
説明したが、バルブ方式のものを使用してもよい。

【００３０】また、上記実施例における目標水量、立ち
上がり水量の検出時間、ギアモータ17の絞り時間の初期
値、単位小時間等の各値は前記したものに限られるもの
でなく、給湯器の種類や設置地域、その他の諸条件によ
り最適な値に設定すればよい。

【００３１】さらに、上記実施例では水量制御弁16の全
開位置を基準位置としたが、水量制御弁16の全閉位置を
基準位置としてもよく、その場合には、水量制御弁16の
弁開駆動時間、すなわち、ギアモータ17の開駆動時間を
制御することになり、出湯時毎に弁開駆動時間は立ち上
がり水量が目標水量に近づくよう補正弁開駆動時間とし
て更新される。さらに、水量制御弁16の全閉位置と全開
位置との中間位置を基準位置としてもよく、この場合に
も目標水量に近づくよう水量制御弁16の弁開閉駆動時間
が制御され、それに応じて出湯時毎に弁開閉駆動時間は
補正弁開閉駆動時間として更新される。

【００３２】さらに、上記実施例では水量検出部25で、
一定監視時間内における流量センサ９からの信号を受
け、これを逐次メモリ等に記憶して、直前の信号の大き
さと現在の信号の大きさとを比較して、その結果、各信
号の大きさが等しくなり流量が安定したとき、その流量
を立ち上がり水量としたが、流量センサ９からの信号を
積算して、その積算値の増加量が一定となり、流量が安
定したときにその流量を立ち上げ水量としてもよい。

【００３３】

【発明の効果】出湯時毎に立ち上がり水量と目標水量と
が比較され、次の再出湯時の立ち上がり水量が目標水量
に近づくように水量制御弁の基準位置からの弁開閉駆動
時間が単位小時間だけ増減されて更新されるので、出湯
回数が多くなるほど立ち上がり水量はますます目標水量
に近づくことになる。したがって、再出湯時の湯温はア
ンダーシュートやオーバーシュートのない安定したもの
となり、従来のように湯の使用者に不快感を与えるとい
うようなことがなく、気持ちよく湯の使用ができる。

【００３４】また、給水圧が変化しても出湯時毎に立ち
上がり水量が検出されて、次の再出湯時には立ち上がり
水量が目標水量に近づくように水量制御弁の弁開閉駆動
時間が更新されて、補正弁開閉駆動時間として記憶され
るので、再出湯時の立ち上がり水量が出湯回数毎に目標
水量へ近づき、この場合にも出湯温度はアンダーシュー
トやオーバーシュートの起こらない安定したものとな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る給湯器における水量制御弁の初期
流水量学習設定方法の一実施例を示すブロック構成図で
ある。

【図２】同実施例の動作を示すフローチャートである。

【図３】立ち上がり水量と出湯温度の経時変化を示すグ
ラフである。

【図４】シャフト式の水量制御弁を示す断面図である。

【図５】給湯器のシステムを示す構成図である。

【符号の説明】

16 水量制御弁 ｔ 絞り時間（弁開閉駆動時間） Δｔ 単位小時間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 均 神奈川県大和市深見台３丁目４番地 株式 会社ガスター内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給湯器の再出湯時における湯温のアンダ
   ーシュートやオーバーシュートを小さくする目標水量を
   与えておき、給湯器の再出湯時に立ち上がり水量を検出
   し、この立ち上がり水量と前記目標水量とを比較し、両
   者の水量が異っているときには立ち上がり水量が目標水
   量に近づく方向に単位小時間だけ給湯器における水量制
   御弁の基準位置からの弁開閉駆動時間を今回の出湯時の
   弁開閉駆動時間に増減した補正弁開閉駆動時間として求
   めて記憶し、給湯器の給湯燃焼停止後に水量制御弁を基
   準位置から前記補正弁開閉駆動時間開閉した状態で待機
   し、次の再出湯に備えることを特徴とする給湯器におけ
   る水量制御弁の初期流水量学習設定方法。