JPH06347097A

JPH06347097A - 給湯装置

Info

Publication number: JPH06347097A
Application number: JP16431893A
Authority: JP
Inventors: Akira Yoshida; 晶吉田; Makoto Hamada; 誠濱田; Takuya Ikeda; 卓也池田; Yasuhiko Sato; 康彦佐藤
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 1993-06-08
Filing date: 1993-06-08
Publication date: 1994-12-20

Abstract

(57)【要約】【目的】再出湯時などにおける出湯温度のアンダーシ
ュートやオーバシュートを防止し、適温の湯を出湯させ
る。【構成】熱交換器１の出口側に設けた出湯温サーミス
タ９によって吐出温度Ｔhを検出し、入水温サーミスタ
７によって入水温度Ｔcを検出する。湯水分配比は、バ
イパス開閉弁５を開いた場合にはＲh：Ｒc＝１０：４、
バイパス開閉弁５を閉じた場合にはＲh：Ｒc＝１０：２
としている。この吐出温度Ｔhと入水温度Ｔcと湯水分配
比Ｒh：Ｒcに基づきバイパス開閉弁５を閉じた状態と開
いた状態との各出湯温度Ｔmの計算値Ｔe，Ｔfを求め、
さらにその計算値Ｔe，Ｔfと設定温度Ｔsとの偏差Ｅ，
Ｆを求める。そして、Ｅ≦Ｆの場合には、バイパス開閉
弁５を開く。また、Ｅ＞Ｆの場合には、バイパス開閉弁
５を閉じる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯装置に関する。具
体的にいうと、本発明は、バイパスミキシング方式の給
湯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平３−１９１２５４号公報には、設
定温度が低い場合（以下、低温出湯時という）にバイパ
ス開閉弁を開き、設定温度が高い場合（以下、高温出湯
時という）にバイパス開閉弁を閉じるようにしたバイパ
スミキシング方式の給湯装置が開示されている。この給
湯装置にあっては、熱交換器をバイパスするようにバイ
パス路を設け、バイパス路にバイパス開閉弁を設けてあ
り、設定温度が例えば６０℃以上の高温出湯時にはバイ
パス開閉弁を閉じ、設定温度が例えば６０℃以下の低温
出湯時にはバイパス開閉弁を開くようにしている。これ
は低温出湯時にバイパス開閉弁を開き、熱交換器で加熱
された高温湯とバイパス路を通過した水とを混合して出
湯させることにより、熱交換器の加熱温度を高くし、熱
交換器の低温腐食を防止するためである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図７は上記のような構
造の給湯装置における低温出湯時の動作を示す。図７
（ａ）の各曲線はそれぞれ熱交換器の出口側の吐出温度
Ｔh、バイパス路を通過する水の水温Ｔc、出湯温度（ミ
キシング温度）Ｔmの変化のようすを示し、図７（ｂ）
は出湯流量（全流量）Ｑtの変化を示し、図７（ｃ）は
バイパス開閉弁の開閉状態を示す。このような給湯装置
においては、図７（ｃ）に示すように、低温出湯時には
バイパス路を開いて熱交換器の加熱温度を高くしてい
る。このため、熱交換器が高温となり、出湯停止中の放
熱量が大きくなり、図７（ａ）の吐出温度Ｔhの曲線に
示すように熱交換器の出口側の吐出温度Ｔhが急速に低
下する。そのうえ、バイパス路を流れる水の比率が大き
い（バイパス側流量Ｒcと熱交換器側流量Ｒhの分配比
は、例えばＲc：Ｒh＝４：１０である）ので、図７
（ａ）の出湯温度Ｔmの曲線に表われているように、再
出湯初期に出湯温度Ｔmのアンダーシュートが大きくな
り、冷水が出湯されるという問題があった。

【０００４】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、上記のよう
な再出湯時などにおいてバイパス開閉弁の開閉制御によ
って出湯温度のアンダーシュートやオーバシュート等の
過渡的な温度変動を防止し、適温の湯が出湯されるよう
にすることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の給湯装置は、入
水路と出湯路との間に配設された熱交換器と、熱交換器
を加熱する熱源と、熱交換器をバイパスするように入水
路及び出湯路の間に挿入されたバイパス路と、バイパス
路に設けたバイパス開閉弁とを備え、バイパス開閉弁を
閉じた状態における出湯温度計算値及び設定温度の偏差
と、バイパス開閉弁を開いた状態における出湯温度計算
値及び設定温度の偏差とを比較し、当該偏差が小さくな
るようにバイパス開閉弁を開閉制御するようにしたこと
を特徴としている。

【０００６】また、上記給湯装置においては、前記バイ
パス開閉弁を閉じた状態においても、前記バイパス路に
少量の水が流れるようにしてもよい。

【０００７】また、上記給湯装置においては、偏差が等
しい場合には、いずれかの偏差が減少中であるか増加中
であるかを判断することにより、バイパス開閉弁を制御
するようにしてもよい。

【０００８】

【作用】本発明の給湯装置にあっては、バイパス開閉弁
を閉じた状態における出湯温度計算値及び設定温度の偏
差と、バイパス開閉弁を開いた状態における出湯温度計
算値及び設定温度の偏差とを比較し、当該偏差が小さく
なるようにバイパス開閉弁を制御するので、バイパス開
閉弁によって出湯温度と設定温度との差が小さくなるよ
うに出湯温度を制御することができ、設定温度に近い適
温の湯を出湯させることができる。特に、給湯停止中や
再出湯初期のように熱源の加熱力をコントロールして出
湯温度の調整が行なえない場合でも出湯温度調整をする
ことができる。

【０００９】また、バイパス開閉弁を閉じた状態でもバ
イパス路に少量の水が流れるようにすれば、バイパス開
閉弁を開閉して出湯温度を調整した場合に、バイパス開
閉弁の開閉の前後における出湯温度の変動を小さくする
ことができ、出湯温度が急激に変化するのを防止するこ
とができる。

【００１０】また、偏差が等しい場合には、いずれかの
偏差が減少中であるか増加中であるかを判断することに
より、バイパス開閉弁を制御すれば、偏差が等しい場合
でも出湯温度のハンチングを防止することができる。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の第１実施例による給湯装置Ａ
の概略構成図である。１は熱交換器であって、熱交換器
１の入口側と出口側にはそれぞれ市水等に接続された入
水路２と管端にカラン等の水栓金具（図示せず）を設け
られた出湯路３とが接続されている。入水路２と出湯路
３との間には、熱交換器１をバイパスするようにバイパ
ス路４が接続されており、バイパス路４にはバイパス路
４を開閉するためのバイパス開閉弁５が設けられてい
る。さらに、バイパス路４には、バイパス開閉弁５を跨
ぐようにしてサブバイパス路６が設けられている。この
サブバイパス路６は常時開状態となっており、従って、
バイパス開閉弁５が閉止状態となっている場合でも、バ
イパス路４はこのサブバイパス路６を通してリークして
いる。バイパス開閉弁５が開いているときの湯水分配比
は、熱交換器側流量をＲh、バイパス側流量をＲcとする
と、例えばＲh：Ｒc＝１０：４に設定されており、バイ
パス開閉弁５が閉じているときの湯水分配比は、例えば
Ｒh：Ｒc＝１０：２に設定されている。

【００１２】また、入水路２においては、バイパス路４
との分岐点よりも下流側に、入水温度Ｔcを検知するた
めの入水温サーミスタ７と、熱交換器１を通過する流量
Ｑsを検出するための流量センサ８とが設けられてい
る。出湯路３においては、バイパス路４との合流点より
も上流側には熱交換器１から出湯される湯の吐出温度Ｔ
hを検知する出湯温サーミスタ９が設けられており、バ
イパス路４との合流点よりも下流側には熱交換器１から
出湯された湯とバイパス路４を通過した水との混合温度
（出湯温度）Ｔmを検知するための出湯温サーミスタ１
０、および過流出防止サーボ弁１１が設けられている。
また、熱交換器１の下方には、熱交換器１を加熱して熱
交換器１を通過する水を加熱するためのガスバーナ１２
が設置されており、ガスバーナ１２に接続されたガス供
給路１３には、ガスバーナ１２の燃焼力を調整するため
のガス比例弁１４と、電磁開閉弁１５とが設けられてい
る。

【００１３】入水温サーミスタ７、流量センサ８及び出
湯温サーミスタ９，１０の検出信号は制御部１６に入力
されており、制御部１６は出湯温度Ｔmの設定値（設定
温度Ｔs）を入力するための設定器１７を備えており、
一方、過流出防止サーボ弁１１、ガス比例弁１４及び電
磁開閉弁１５は制御部１６によって制御されている。例
えば、制御部１６は上記各センサから入力された信号に
基づいてガス比例弁１４を制御し、給湯中においては、
設定温度Ｔsの湯を吐出するように熱交換器１の吐出温
度Ｔhをフィードフォワード制御及びフィードバック制
御している。具体的にいうと、設定温度Ｔsが一定温度
（例えば、６０℃）以下の場合には、バイパス開閉弁５
を開いた時の湯水分配率ｇ（＝Ｒc／Ｒh＝０.４）を仮
定して熱交換器１で加熱された湯とバイパス路４を通過
した水とを混合した場合の湯水混合温度（出湯温度）Ｔ
mが設定温度Ｔsとなるようにガス比例弁１４を制御す
る。一方、設定温度Ｔsが一定温度（例えば、６０℃）
以上の場合には、バイパス開閉弁５を閉じた時の湯水分
配率ｇ（＝０.２）を仮定して熱交換器１で加熱された
湯とバイパス路４を通過した少量の水とを混合した場合
の湯水混合温度Ｔmが設定温度Ｔsとなるようにガス比例
弁１４を制御する。

【００１４】また、過流出防止サーボ弁１１は、ガスバ
ーナ１２の燃焼力を最大にしても設定温度Ｔs以下の湯
（Ｔm＜Ｔs）が出湯される場合には、制御部１６によっ
て開度を絞られ、熱交換器１に流れる流量Ｑsを制限す
ることによって設定温度Ｔsの湯を出湯し、過流出防止
制御を行なう。

【００１５】さらに、この給湯装置Ａにおいては、出湯
温度Ｔmの計算値と設定温度Ｔsとの偏差が小さくなるよ
うにバイパス開閉弁５が開閉制御されている。すなわ
ち、制御部１６は、出湯温サーミスタ９による検出値Ｔ
hと入水温サーミスタ７による検出値Ｔcとからバイパス
開閉弁５が開いている場合（湯水分配比をＲh：Ｒc＝１
０：４とする）と、バイパス開閉弁５が閉じている場合
（Ｒh：Ｒc＝１０：２とする）とのそれぞれの出湯温度
の計算値Ｔe＝（１０Ｔh＋４Ｔc）／１４（バイパス開閉弁：
開）Ｔf＝（１０Ｔh＋２Ｔc）／１２（バイパス開閉弁：
閉）と設定温度Ｔsとの偏差Ｅ＝｜Ｔs−Ｔe｜＝｜Ｔs−（１０Ｔh＋４Ｔc）／１４
｜Ｆ＝｜Ｔs−Ｔf｜＝｜Ｔs−（１０Ｔh＋２Ｔc）／１２
｜を求める。ついで、この偏差ＥとＦとを比較し、図２の
動作フローチャートに示すように、Ｅ≦Ｆの場合にはバ
イパス開閉弁５を開き、Ｅ＞Ｆの場合にはバイパス開閉
弁５を閉じるように制御する。

【００１６】図３に示す直線は、バイパス開閉弁５が開
の場合（Ｒh：Ｒc＝１０：４）と閉の場合（Ｒh：Ｒc＝
１０：２）における出湯温度Ｔmの計算値Ｔe，Ｔfを吐
出温度Ｔhの関数として表したものである。但し、入水
温度Ｔc＝１５℃としている。いま、設定温度がＴs＝４
０℃で、低温出湯モードになっているとすると、各偏差
が等しくＥ＝Ｆとなるときの吐出温度Ｔhの値はＴh＝Ｔ
i＝約４７.３℃である。図４に示すように、低温出湯モ
ードで出湯中から出湯停止中を経て再出湯される場合を
考える。出湯中においては、バイパス開閉弁５は開かれ
ており、熱交換器１からの吐出温度はＴh＝５０℃とな
っている（図３の状態ａ）。出湯停止されると、放熱の
ため熱交換器１の吐出温度Ｔhは次第に下がり、吐出温
度Ｔhが偏差Ｅ，Ｆの等しい時の温度Ｔi（図４のイ点）
になると、バイパス開閉弁５が閉じられる。このため、
給湯装置Ａは、図３の状態ｂから状態ｃへ変化し、吐出
温度Ｔhがさらに下がっても、出湯される場合の出湯温
度Ｔmを高く保持でき、アンダーシュートが防止され
る。また、再出湯を開始してガスバーナ１２が点火され
ると、吐出温度Ｔhが高くなり、吐出温度Ｔhが温度Ｔi
（図４のロ点）になると、バイパス開閉弁５が開かれ
る。したがって、給湯装置Ａは図３の状態ｃから状態ｂ
へ変化し、これより以上に吐出温度Ｔhが上昇しても出
湯温度Ｔmが高くなり過ぎるのを防止し、出湯温度Ｔmの
オ−バシュートを防止する。同様に、図４のハ点でもバ
イパス開閉弁５が閉じられ（図３で状態ｂ→状態ｃ）出
湯温度Ｔmのアンダーシュートが防止され、また、図４
のニ点でバイパス開閉弁５が開かれ（図３で状態ｃ→状
態ｂ）オーバシュートが防止され、その後出湯温度がＴ
h＝５０℃で安定すると、通常燃焼状態（図３の状態
ａ）となる。

【００１７】また、図２の動作フローチャートに示す制
御は、低温出湯時のみに制限しても良いが、もちろん高
温出湯時にも用いることができる。設定温度Ｔsが６０
℃以上の高温出湯時でバイパス開閉弁５を閉じて高温出
湯している場合に適用すれば、例えば入水温度Ｔcの上
昇によって過渡的に出湯温度Ｔmが高くなり、設定温度
Ｔsとの偏差が大きくなるときには、バイパス開閉弁５
が開かれるので、高温の湯が出湯されるのを防止し、設
定温度Ｔsとの偏差の小さな状態で出湯することができ
る。

【００１８】なお、上記実施例ではバイパス開閉弁５を
閉じた状態においてもサブバイパス路６によって水をリ
ークさせ、湯水分配率ｇが０よりも大きな値（上記実施
例では０.２）になるようにした。もちろん、バイパス
開閉弁５を閉じたときのリークをなくし、バイパス流量
が０になるようにしてもよい。しかし、湯水分配率ｇを
小さくすると、バイパス開閉弁５を開閉したときの出湯
温度の変動が大きくなるので、この出湯温度の変動の幅
を考慮して適当な湯水分配率ｇの値を設定するのが好ま
しい。

【００１９】次に、本発明の第２実施例を説明する。第
１実施例のように図２のフローチャートによってバイパ
ス開閉弁５を開閉制御していると、両偏差が等しくＥ＝
Ｆの状態では、バイパス開閉弁５が繁雑に開閉され、図
６に示すように出湯温度Ｔｍがハンチングする恐れがあ
る。そこで、この第２実施例では、低温出湯モードにお
いては、図５の動作フローチャートに従ってバイパス開
閉弁５を開閉制御することにしている。この動作フロー
チャートによれば、２つの偏差Ｅ，Ｆの大小を比較し
（Ｓ２２）、Ｅ＜Ｆの場合にはバイパス開閉弁５を開き
（Ｓ２３）、Ｅ＞Ｆの場合にはバイパス開閉弁５を閉じ
（Ｓ２４）、第１実施例と同様に設定温度Ｔｓとの偏差
が小さくなるようにバイパス開閉弁５を開閉制御してい
る。また、偏差Ｅ，Ｆが等しいかどうか調べ（Ｓ２
１）、偏差が等しくＥ＝Ｆの場合には、偏差Ｅが減少中
か増加中かを判定している（Ｓ２５）。そして、Ｅが減
少中であれば、設定温度Ｔｓに収束しようとしているか
らバイパス開閉弁５を開き（Ｓ２３）、Ｅが増加中であ
れば、バイパス開閉弁５を閉じる（Ｓ２４）。これによ
って偏差Ｅ，Ｆが等しい場合でも、バイパス開閉弁５の
無駄な切り替えを防止することができ、出湯温度Ｔmの
ハンチングを防止することができる。

【００２０】なお、図５のフローチャートは低温設定時
のものであるが、高温出湯時にも偏差Ｅ，Ｆに応じてバ
イパス開閉弁５の開閉制御を行なう場合には、同様にＥ
＝Ｆの場合には偏差Ｆが減少中であるか、増加中である
かを判断し、偏差Ｆが減少中であればバイパス開閉弁５
を閉じ、偏差Ｆが増加中であればバイパス開閉弁５を開
くようにしてもよい。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、バイパス開閉弁を閉じ
た状態と開いた状態における各偏差を比較し、この偏差
が小さくなるように制御しているので、設定温度に近い
適温の湯を出湯させることができる。特に、給湯停止中
や再出湯初期のように熱源の加熱力をコントロールして
出湯温度の調整が行なえない場合でも出湯温度調整をす
ることができる。

【００２２】また、バイパス開閉弁を閉じた状態でもバ
イパス路に少量の水が流れるようにすれば、バイパス開
閉弁を開閉して出湯温度を調整した場合に、バイパス開
閉弁の開閉の前後における出湯温度の変動を小さくする
ことができ、出湯温度が急激に変化するのを防止するこ
とができる。

【００２３】また、偏差が等しい場合には、いずれかの
偏差が減少中であるか増加中であるかを判断することに
より、バイパス開閉弁を制御すれば、偏差が等しい場合
でも出湯温度のハンチングを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による給湯装置を示す概略構
成図である。

【図２】同上のバイパス開閉弁の開閉動作を説明するフ
ローチャートある。

【図３】バイパス開閉弁を閉じた状態と開いた状態にお
ける設定温度と出湯温度の計算値との偏差を示す図であ
る。

【図４】低温出湯時の熱交換器側の吐出温度の変化を示
す図である。

【図５】本発明の別な実施例におけるバイパス開閉弁の
開閉動作を説明するフローチャートである。

【図６】出湯温度のハンチングしている状態を示す図で
ある。

【図７】（ａ）は従来例の低温設定時における熱交換器
の吐出温度と入水温度と出湯温度の変化を示す図、
（ｂ）は出湯流量の変化を示す図、（ｃ）はバイパス開
閉弁の開閉状態を示す図である。

【符号の説明】

１熱交換器２入水路３出湯路４バイパス路５バイパス開閉弁６サブバイパス路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤康彦兵庫県神戸市中央区明石町32番地株式会社ノーリツ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入水路と出湯路との間に配設された熱交
換器と、熱交換器を加熱する熱源と、熱交換器をバイパ
スするように入水路及び出湯路の間に挿入されたバイパ
ス路と、バイパス路に設けたバイパス開閉弁とを備え、バイパス開閉弁を閉じた状態における出湯温度計算値及
び設定温度の偏差と、バイパス開閉弁を開いた状態にお
ける出湯温度計算値及び設定温度の偏差とを比較し、当
該偏差が小さくなるようにバイパス開閉弁を開閉制御す
るようにしたことを特徴とする給湯装置。
【請求項２】前記バイパス開閉弁を閉じた状態におい
ても、前記バイパス路に少量の水が流れるようにしたこ
とを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
【請求項３】前記偏差が等しい場合には、いずれかの
偏差が減少中であるか増加中であるかを判断することに
より、バイパス開閉弁を制御するようにしたことを特徴
とする請求項１又は２に記載の給湯装置。