JPH0814421B2

JPH0814421B2 - 給湯器の給湯温度制御装置

Info

Publication number: JPH0814421B2
Application number: JP15587786A
Authority: JP
Inventors: 敏一八木; 保夫曽根
Original assignee: Hisaka Works Ltd
Current assignee: Hisaka Works Ltd
Priority date: 1986-07-02
Filing date: 1986-07-02
Publication date: 1996-02-14
Anticipated expiration: 2011-02-14
Also published as: JPS6314041A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、プレート式熱交換器を使用する給湯器の
給湯温度制御装置に関するもので、共通のエネルギーセ
ンターから常時供給される熱媒を各戸に分配供給し、各
戸に設置したプレート式熱交換器により水道水と熱交換
させて台所、風呂、洗面所等に給湯する場合、例えば、
マンション等の集合住宅の給湯器に利用し得るものであ
る。

従来の技術近時、マンション等の集合住宅の給湯器は、エネルギ
ーセンターから一定温度に管理された熱媒を各戸に常時
供給し、各戸に設けた熱交換器で水道水と熱交換させる
方式の給湯システムが多く採用されるようになってきて
いる。

第２図は従来の一般的着想に基づく上記給湯システム
の各戸に設けられる端末給湯器の概略図であって、
（１）はプレート式熱交換器、（２）はエネルギーセン
ターからの熱媒供給管、（３）は水道水供給管、（４）
はエネルギーセンターへの熱媒戻り管、（５）は給湯
管、（６）は給湯出口栓、（７）は熱媒供給量制御弁で
あって、給湯管（５）内の給湯水温度を一定温度（例え
ば60℃）に保持するように上記給湯管（５）に設けられ
た感温度（８）の検出温度に逆比例してバルブ開度が自
動制御される場合を示している。

即ち、上記方式は、各戸の給湯水温度を一定に保持さ
せるために、給湯水温度を検出して熱媒供給量制御弁
（７）のバルブ開度を第2a図のように制御させている。

発明が解決しようとする問題点上記第２図の方式は、給湯出口栓（６）が開いた直後
まで熱媒供給量制御弁（７）が閉じている。しかし、後
述する「後沸き」現象のため、感温度（８）の温度は、
給湯所定温度（例えば60℃）より高く、給湯出口栓
（６）の開と同時に高温水が出て行くが、熱媒供給量制
御弁（７）は閉じたままとなっており、水道水供給管
（３）からプレート式熱交換器（１）を経て給湯管
（５）に達する後続水の温度は急激に低下する。これに
より、感温部（８）は低下した温度を給湯所定温度に戻
すために熱媒供給量制御弁（７）を大きい開度で開放
し、これによって給湯管（５）内の給湯水温度が急激に
上昇する。これに伴って、感温部（８）を介して熱媒供
給量制御弁（７）の開度もフィードバックコントロール
され、やがて給湯所定温度に落ち着くことになるが、そ
れまでの給湯水温度は第３図（ｂ）のように変化し、い
わゆるハンチングを起こし、給湯開始初期の給湯温度が
不安定となると共に、給湯所定温度に落ち着くまでに時
間がかかる問題がある。

また、給湯出口栓（６）からの給湯水使用中、給湯出
口栓（６）の開度によって、プレート式熱交換器（１）
内を通る水道水の量が変化するため、給湯管（５）内の
給湯水温度も変化し、感温部（８）を介して熱媒供給量
制御弁（７）の開度もフィードバック制御されるが、こ
の制御には応答遅れがあるため、第４図（ｂ）のように
給湯所定温度を中心値としてプラスマイナスの変動があ
り、給湯水温度が不安定となる問題がある。

さらに、給湯出口栓（６）を閉じると、給湯管（５）
内の給湯水の流れがなくなるが、感温部（８）の応答遅
れがあるため、熱媒が上記給湯出口栓（６）の閉鎖後も
流れ続けてプレート式熱交換器（１）の水道水を加熱し
続ける。このときのプレート式熱交換器（１）内の水道
水（低温流体）側の温度は、給湯出口栓（６）の閉鎖時
には、給湯所定温度にあった訳であり、その状態で流れ
が止まり、これに対して、熱媒（高温流体）のみがプレ
ート式熱交換器（１）内を流れ続けるため、給湯所定温
度よりも高温に加熱される（これを後沸き現象と称す）
という問題点がある。

また、給湯停止中でも熱媒が流れていることがあるた
め、熱損失が大であると共に、プレート式熱交換器
（１）及びその周辺を必要以上に加熱し続けることにな
る。

特に、上記方式の熱媒供給量制御弁（７）は、感温部
（８）にフロンガス等の流体を封入したプローブチュー
ブを用い、このプローブチューブと制御弁（７）の弁杆
に連結されるダイアフラム室との間をパイプで連通接続
し、上記流体の熱膨張をダイアフラムを介して制御弁
（７）に伝えて、開度を自動的に制御する感温式自力型
の制御弁（７）を使用うするようにしており、これは故
障が少なく耐久性に優れ経済的である等の理由によるも
のであるが、この場合の感度は部（８）は、プレート式
熱交換器（１）内への設置が構造上及びスペース上の制
約によって不可能であり、そのために、プレート式熱交
換器（１）の出口より外部の給湯管（５）の一部に設置
せざるを得ないことから、前記した種々の問題点が顕著
となっている。

なお、従来、熱交換器の前後の給水圧力と給湯圧力と
の差圧をダイヤフラムを介して利用して、出口栓の開放
により、切換弁を開放させて熱媒と水道水とを熱交換さ
せ、出口栓の閉鎖により、熱媒の供給を停止させると共
に、熱媒をバイパスさせ、出口栓の開放中は、熱媒と水
道水とを熱交換させ続けるようにした方式の提案が公知
であるが、この方式のものは、給湯圧力の取出し部にベ
ンチュリー管部を設置する必要があり、圧力損失が大き
く、湯の出が悪化するのみならず、圧力導管を熱交換器
の前後２箇所から引き出して配管施工する必要があり、
構造が複雑で高価となり、故障し易い等の問題点があっ
た。

問題点を解決するための手段この発明は、一定温度の熱媒と水道水とをプレート式
熱交換器で熱交換させて上記水道水を所定給湯温度にし
て給湯管から給湯出口栓を介して給湯する給湯器におい
て、給湯管の途中一部に設置され、給湯管内の圧力を検
出する管圧部と、熱媒供給管の途中一部に設置され、上
記感圧部の検出する圧力に逆比例して熱交換器への熱媒
供給量を制御し、給湯温度を一定に制御する熱媒供給量
制御弁とで構成した給湯温度制御装置を提供するもので
ある。

作用この発明の給湯温度制御装置は、給湯出口栓を開放す
ると、給湯管内の圧力が下がり、感圧部でこれを感知し
て熱媒供給量制御弁を逆比例関係で開放させているた
め、給湯量が変化しても、常に一定温度の湯を給湯させ
ることができる。また、給湯出口栓を閉鎖すれば、給湯
管内の圧力が水道水の供給圧力にまで上がるため、感圧
部によりこれを感知して、熱媒供給量制御弁を閉鎖させ
るため、熱交換器内での後沸き現象を防止することがで
き、熱損失を少なくでき、次回の給湯初期に、一時的に
が高温水が出ることやハンチング現象を防止でき、所定
温度に早急に上昇させることができ、かつ、給湯中の使
用量変化に対しても、圧力変化で検出制御させているた
め、給湯水温度を一定に保持させることが出来る。特
に、本発明は、給湯管内の圧力だけを検出して熱媒供給
量制御弁を開閉制御する方式としたから、圧力導管は１
本で済むため、配管施工が簡単で安価となり、しかも、
故障箇所も少なく、耐久性を向上させることができ、こ
の種民生用給湯器の信頼性を高めることができる。

実施例第１図は本発明に係る給湯器の主要部を示す概略図で
あって、（10）はプレート式熱交換器、（11）はエネル
ギーセンターからの熱媒供給管、（12）は水道水供給
管、（13）はエネルギーセンターへの熱媒戻り管、（1
4）は給湯管、（15）は給湯出口栓、（16）は熱媒供給
量制御弁、（17）は給湯管（14）内の給湯水圧力P₁を検
出する感圧部である。

上記感圧部（17）は、給湯出口栓（15）を開放する
と、それまで水道水の圧力Poが静水圧力として作用して
いた給湯管（14）内の給湯水が給湯出口栓（15）に向け
て流れ出すため、プレート式熱交換器（10）内で圧力損
失ΔＰが生じて給湯水圧力P₁低下する。この圧力低下量
は、給湯出口栓（15）の開度に比例する。一方、プレー
ト式熱交換器（10）内での水道水の流量は、給湯出口栓
（15）の開度に比例する。また、プレート式熱交換器
（10）内での熱媒による水道水への伝熱量は、熱媒流量
Q₂と水道水の流量Q₁との比に正比例する（但し、熱媒供
給温度T₂及び水道水供給温度Toが一定のとき）。

従って、第1a図のように給湯水圧力P₁に逆比例して熱
媒供給量制御弁（16）の開度を制御すると、所定給湯温
度の給湯水が得られる。

この場合、給湯水温度T₁は、給湯開始時には第３図
（ａ）のような立ち上がり特性をもつが、給湯中におい
ては、給湯出口栓（15）の開度A₁と給湯水圧力P₁とが比
例関係にあり、開度A₁の変化が直ちに給湯水圧力P₁の変
化となり、これが熱媒供給量制御弁（16）の開度A₂を変
化させるため、給湯水温度T₁は第４図（ａ）のように一
定となる。

そして、給湯停止時では、給湯出口栓（15）の閉鎖に
よって、給湯管（14）内の給湯水圧力P₁が上昇するた
め、熱媒供給量制御弁（16）も直ちに閉鎖され、その
後、再び給湯出口栓（15）が開放されるまでは、給湯水
圧力P₁が水道水圧力Poまで上昇した状態のままとなり、
熱媒供給量制御弁（16）が閉鎖状態に保持されるため、
後沸き現象がなく、勿論、熱媒の流れがないため、熱損
失が殆どなく、プレート式熱交換器（10）及びその周辺
の温度が高くなることはない。

上記給湯出口栓（15）は複数設置してもよい。また、
熱媒供給量制御弁（16）は、感圧部（17）から導通パイ
プを介して給湯水を直接導通してダイアフラムを介して
その開度A₂を制御させてもよく、他の圧力伝達手段を介
して間接的に制御させてもよい。

尚、水道水の供給温度Toは、季節や外気温等で変化す
るが、この場合、熱媒供給管（11）に調整絞り弁等を設
けておけば対処でき、或いは、エネルギーセンターでの
熱媒の供給温度T₂を水道水の供給温度Toと相対的に一定
関係に制御させれば対処できる。

上記した給湯設備は，マンション等の集合住宅に適用
される場合、各戸毎の熱媒使用料の計算等に供するた
め、カロリーメーター等の流量計が各戸毎の熱媒供給管
（11）に取り付けられるが、この場合でも、本発明のも
のは、給湯停止中に熱媒が流れることがなく、経済性及
び安全面でも好適である。また、給湯出口栓（15）は冷
水との比例混合方式のものであってもよい。

発明の効果本発明によれば、給湯量が変化しても、常に一定温度
の湯を給湯させることができる。特に、本発明は、給湯
管内の圧力だけを検出して熱媒供給量制御弁を開閉制御
する方式としたから、圧力導管は１本で済むため、配管
施工が簡単で安価となり、しかも、故障箇所も少なく、
耐久性を向上させることができ、この種民生用給湯器の
信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る給湯器の主要部の概要図、第1a図
は本発明の制御特性図、第２図は従来の一般的着想に基
づく給湯器の概要図、第2a図はその場合の制御特性図、
第３図及び第４図は給湯開始時と給湯中での給湯水温度
の特性比較図であって、それぞれの図において（ａ）が
本発明のもの、（ｂ）が従来のものを示すものである。（10）……プレート式熱交換器、（11）……熱媒供給管、（12）……水道水供給管、（13）……熱媒戻り管、（14）……給湯管、（15）……給湯出口栓、（16）……熱媒供給量制御弁、（17）……感圧部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一定温度の熱媒と水道水とをプレート式熱
交換器で熱交換させて上記水道水を所定給湯温度にして
給湯管から給湯出口栓を介して給湯する給湯器におい
て、給湯管の途中一部に設置され、給湯管内の圧力を検出す
る感圧部と、熱媒供給管の途中一部に設置され、上記感圧部の検出す
る圧力に逆比例して熱交換器への熱媒供給量を制御し、
給湯温度を一定に制御する熱媒供給量制御弁とで構成し
たことを特徴する給湯温度制御装置。