JPH08247548A - 給湯器の加熱制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 給湯器における湯の断続的使用に際しての再
出湯時に良好な出湯特性が得られる加熱制御装置を提供
すること。 【構成】 湯の断続的使用に際しての再出湯時に水流ス
イッチ２２がオンされると、設定温度（Ｔ_O）と入水温
サーミスタ２４により検知される入水温度（Ｔ_C）と流
量センサ２２（水流スイッチと兼用）により検知される
水量とから給湯器の所要アウトプット値を算出し、さら
にこのアウトプット値に流量を加味してアウトプット値
の修正を行い、この修正所要アウトプット値が小さい場
合は開栓から点火までの時間、すなわちプリパージの時
間を長くとり、修正所要アウトプット値が大きい場合は
その時間を短くすることにより再出湯時のオーバーシュ
ートやアンダーシュートが回避されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス瞬間給湯器や風呂
釜給湯器などの給湯器の加熱制御装置に関し、さらに詳
しくは、湯の断続的使用に際しての再出湯時の開栓から
バーナの点火までの時間を制御するようにした給湯器の
加熱制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ガス瞬間給湯器や風呂釜給湯器な
どの給湯器の湯質の向上に対して、特に台所やシャワー
等直接肌に当てる温度域での断続使用性についてさらな
る使用勝手良さが求められている。

【０００３】このような性能をもたせる方法として、従
来、熱交換器の出湯口側の出湯温度を設定温度よりも高
温に設定しておき、その湯に水を混合して出湯し、その
混合率を可変バルブで調整し、常に一定の湯温を得るも
のがある。しかし、バルブ駆動の為のモータ，回路等を
必要とする為、コストアップが大きな欠点であった。

【０００４】このような装置を使用しないで断続使用性
の向上をねらったものとしては、たとえば特公平１−３
１１０８号公報、あるいは特開平２−１６１２５５号公
報に示されるものがある。たとえば特公平１−３１１０
８号公報に示される給湯器は、熱交換器の出湯口側の給
湯管に設けられた出湯温度検出器からの検知信号により
出湯開始前の湯温を検知し、その湯温を基準温度と比較
して初期出湯モードか再出湯モードかを判別し、それぞ
れの出湯モードに応じたシーケンスに基づいてバーナを
制御するものである。

【０００５】一方特開平２−１６１２５５号公報に示さ
れる給湯器は、出湯温度検出器により検知される出湯開
始前の湯温に基づいて通水検知スイッチ（水流スイッ
チ）がＯＮしてからバーナが点火されるまでの時間を変
えたり、あるいはその湯温に水量センサにより検知され
る単位時間当りの水の流量を加味してバーナが点火され
るまでの時間を変えるというものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
特公平１−３１１０８号公報に示される給湯器によれ
ば、給湯栓の開栓からバーナの点火までの時間が初期出
湯モード、再出湯モードのそれぞれのモード内において
は常に一定である。そのために給湯栓の開き具合いによ
って給湯管を流れる湯の単位時間当りの流量が少ない時
には給湯管内の湯が未だ十分に排出されないうちにガス
バーナが点火されることにより再出湯時にオーバーシュ
ートが生じるという問題があり、逆に湯の流量が多い時
にはガスバーナの点火が遅れてアンダーシュートが過大
に引き起こされるという問題があった。

【０００７】一方特開平２−１６１２５５号公報に示さ
れる給湯器によれば、出湯温度検知器により検知される
出湯開始前の湯温に基づいて開栓からバーナ点火までの
時間を制御するものでは、やはりその再出湯時の配管を
流れる湯量によってオーバーシュートやアンダーシュー
トが生じるという問題がある。またこの湯温に配管を流
れる湯量を加味して点火までの時間を制御するものであ
っても、今度は入水温度の違いによる再出湯時の湯温低
下速度の相違により、やはりオーバーシュートやアンダ
ーシュートが生じるという問題は依然解決出来ない。

【０００８】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、その目的とするところは、給湯
器における湯の断続的使用に際しての再出湯時に、入水
温度と設定温度および配管を流れる湯の単位時間当りの
流量に基づいて開栓からバーナの点火までの時間を可変
制御することで常に良好な出湯特性を得ることのできる
ようにした加熱制御装置を提供することにある。これに
より再出湯時にオーバーシュートやアンダーシュートが
生じず、しかも所期の湯温の出湯が速やかに得られるよ
うにせんとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明に係る給湯器の加熱制御装置は、入水管および
出湯管を備えた熱交換器と、この熱交換器を加熱するバ
ーナと、前記入水管に設けられた入水温検知手段と、前
記入水管または出湯管に設けられた湯水の流量検知手段
と、前記出湯管より出湯される湯の出湯温度設定手段と
を備え、前記入水温検知手段、湯水流量検知手段、およ
び出湯温度設定手段からの信号に基づき前記給湯器の所
要アウトプットを演算により修正する手段と、該所要ア
ウトプット修正演算手段により求められた修正所要アウ
トプットに応じて給湯栓の開栓からバーナの点火までの
時間を可変制御する手段とを備えていることを要旨とす
るものである。

【００１０】その場合に、前記所要アウトプット修正演
算手段により求められる修正所要アウトプットは、正規
の必要熱量（Ｔ_O−Ｔ_C）×ＱにＱを乗じた値（Ｔ_O−
Ｔ_C）×Ｑ² の式、ここでＴ_O：設定温度、Ｔ_C：入水温
度、Ｑ：湯水の流量により求められるようにするとよ
い。そして前記時間可変制御手段により制御される開栓
からバーナの点火までの時間は、プリパージの段階にお
いて調整されるのが、ガス洩れ等の安全を担保する上で
望ましい。

【００１１】

【作用】上記の構成を有する本発明に係る給湯器の加熱
制御装置によれば、入水管を介して熱交換器へ供給され
てきた水がバーナにより加熱されて出湯水として出湯管
より得られるものであるが、その出湯開始に際して入水
管に設けられた入水温検知手段と、入水管または出湯管
に設けられた湯水の流量検知手段からの入力信号によっ
て入水温度と単位時間当りの水の流量とが検知され、ま
た出湯温度設定手段によって出湯温度が設定されている
のでその設定温度と入水温度および流量とからバーナの
アウトプットが演算により修正され、その修正された修
正アウトプットに応じて開栓からバーナの点火までの時
間が可変制御される。

【００１２】より具体的には、前記所要アウトプット修
正演算手段により求められる給湯器の修正所要アウトプ
ットが、フィードフォワード（ＦＦ）制御における正規
の所要アウトプット（Ｔ₀−Ｔ_C）×ＱにＱを乗じた値
（Ｔ_O−Ｔ_C）×Ｑ² の式（Ｔ_O：設定温度， Ｔ_C：入水
温度， Ｑ：湯水の流量）により求められるようにする
ことにより再出湯時の出湯開始直後には、湯量が多いと
きには早めに点火動作に入り、湯量が少ないときには点
火動作を遅らせると共に、必要熱量によっても点火動作
に入る時間を制御することによりオーバーシュートやア
ンダーシュートが生じることなく、速やかに所望の設定
温度の出湯が得られる。

【００１３】尚、前記時間可変制御手段により制御され
る給湯栓の開栓からバーナの点火までの時間が、プリパ
ージの段階において調整されるようにすれば、その間は
未だバーナのガス管路が開いていないので不用意にガス
洩れが生じることが回避され、安全なバーナの点火が行
われることとなる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。図１は、本発明が適用されるガス給
湯器の概略構成を示したものである。この図１に示した
ガス給湯器１０は、給水管１２および出湯管１４が配管
された熱交換器１６がケーシング１８内に配設されると
共に、このケーシング１８内にはその熱交換器１６を加
熱するガスバーナ２０が配設されている。

【００１５】前記給水管１２には水の流れおよびその流
量を検知する水流スイッチ（流量センサ）２２やその水
の温度を検知する入水温サーミスタ２４が設けられ、ま
たその水の流れを規制する水ガバナ２６なども設けられ
ている。一方前記出湯管１４には出湯温度を検知する出
湯温サーミスタ２８が設けられている。

【００１６】一方、前記ガスバーナ２０のガス管路３０
には元電磁弁３２、メイン電磁弁３４およびガス比例弁
３６がそれぞれ設けられており、またガスバーナ２０に
燃焼用空気を供給するための送風ファン３８が連繋され
ている。

【００１７】そしてこのガス給湯器の運転を制御するバ
ーナコントローラ４０の入力側には、前記水流スイッチ
（流量センサ）２２、入水温サーミスタ２４、出湯温サ
ーミスタ２８等が接続され、またバーナコントローラ４
０の出力側にはガス比例弁３６、送風ファン３８のファ
ンモータ（図示せず）などが接続されている。尚、出湯
管１４の出湯口には給湯栓４２が設けられている。

【００１８】このガス湯沸器１０は、給湯栓４２を開く
と水流スイッチ（流量センサ）２２がＯＮし、コントロ
ーラに通電されて送風ファン３８が回転する。そして送
風ファンが回転してプリパージの後、元電磁弁３２とメ
イン電磁弁３４が開き、ガス比例弁３６が緩点火動作と
なり、ガスバーナ２０にガスが供給される。それと同時
にイグナイタによる点火プラグ（図示せず）の連続的な
スパークによりガスバーナ２０が点火される。

【００１９】そして緩点火動作が終了すると、ガスバー
ナ２０と送風ファン３８との間の比例制御が開始され
る。すなわち、出湯温サーミスタ２８で検出した湯温と
設定した湯温とに差があると、コントローラ４０でそれ
を判断してガス比例弁３６へ信号を送り、ガスバーナ２
０への供給ガス量を調整して熱交換器１６の出湯口温度
を一定に保つようにする。

【００２０】またガス比例弁３６による供給ガス量の変
化に応じてコントローラ４０から送風ファン３８のファ
ンモータへ信号が送られ、常にガス量と空気量とが一定
の関係に保たれるように制御される。かくしてガスバー
ナ２０の燃焼ガスによって熱交換器１６が加熱され、給
水管１２を介して熱交換器１６へ送られてきた水は所定
の温度に加熱されて出湯管１４より給湯栓４２を介して
出湯される。

【００２１】次に本発明の再出湯時における制御を図２
に示したフローチャートに従って説明すると、まず初め
に給湯栓４２が開かれたかどうかは、水流スイッチ２２
がＯＮされたか否か（ステップ１，以下「Ｓ１」のよう
に表示する。）によって判断される。

【００２２】そしてＳ１において水流スイッチ２２がＯ
Ｎされた（Ｓ１：「ＹＥＳ」）と判断されると、前述の
ように送風ファン３８の回転後プリパージの段階に入る
が、この実施例ではプリパージ（１）（０.５秒 ）とプ
リパージ（２）（可変）の２段階に分けて開栓からガス
バーナ２０の点火までの時間を可変制御するようにして
いる。

【００２３】すなわちプリパージ（１）の段階では、水
流スイッチ２２がＯＮされてから０．５秒間待機状態と
し（Ｓ２）、次いでプリパージ（２）の段階に入りコン
トローラ４０の制御により再出湯時のガスバーナのアウ
トプット値を修正した修正アウトプット値に応じて定め
られる所定の時間待機状態に置かれる（Ｓ３）。これの
詳細については後で詳しく説明する。

【００２４】そしてＳ３においてプリパージ（２）の時
間が経過すれば、ガスバーナ２０のガス比例弁３６等が
開かれて緩点火動作となり、点火プラグのスパークによ
りガスバーナ２０の点火が行われる（Ｓ４）。そしてそ
の後は前述のように、ガスバーナ２０と送風ファン３８
との間の比例制御が開始され、出湯温サーミスタ２８で
検知される出湯温度と設定温度との比較によりガスバー
ナ２０へのガス供給量と送風ファン３８への空気供給量
との制御が行われる（Ｓ５）。

【００２５】ここで前述のプリパージ（２）における点
火までの待機時間について説明すると、このプリパージ
（２）における待機時間（Ｔ）は、次のように決定され
る。すなわち、給湯器の所要アウトプットは、フィード
・フォワード（ＦＦ制御）の場合次の数１の式により表
されるものであるが、

【００２６】

【数１】

【００２７】この数１に示した給湯器の所要アウトプッ
トを１の式において、η、Ｃは一定と考えられる為変化
しないので省略して、さらに次の数２に示した演算式に
より修正した修正所要アウトプット値を求める。

【００２８】

【数２】

【００２９】そしてこの修正所要アウトプット値が演算
により求められると、図３のグラフに示される修正所要
アウトプット値と点火までの時間（Ｔ）（プリパージ
（２）における）との関係図よりその時間（Ｔ）が決定
される。

【００３０】すなわちこの図３に示した関係図では、横
軸にガスバーナの修正所要アウトプット値を採り、縦軸
に点火までの時間（秒）を採っている。この図に実線Ａ
で示されるように、修正所要アウトプットが０（零）か
らある一定の値までの間は点火までの時間（プリパージ
（２）の時間）は一定とし、これを越えると修正所要ア
ウトプットが大きくなるにつれて漸次点火までの時間を
短くしていっている。

【００３１】これは修正所要アウトプットが大きいとい
うことは、水の流量が多目であるか、もしくは必要熱量
が大きいということを意味するのでその分プリパージ
（２）の時間を短くして早くガスバーナを点火させると
いう意図に基づくものである。そしてこれにより再出湯
時のアンダーシュートを回避しようとするものである。

【００３２】これに対して修正所要アウトプットが小さ
いということは、水の流量が少な目であるか、もしくは
必要熱量が小さいことを意味するので、その分プリパー
ジ（２）の時間を長くしてガスバーナの点火を遅らせる
という意図に基づくものである。そしてこれにより再出
湯時のオーバーシュートを回避しようとするものであ
る。

【００３３】修正所要アウトプットが０（零）〜ある一
定の値までの範囲で点火までのプリパージ（２）の時間
を一定としたのは、その間は水の流量が少な目であるか
ら再出湯時の点火時間をさらに遅らせてオーバーシュー
ト、アンダーシュートを防ぐ必要性が認められない（Ｆ
Ｂ制御によりオーバーシュート、アンダーシュートがコ
ントロールされる為）為である。特に一定値とせず図３
の二点鎖線で表わされるようにしてもよい。

【００３４】このように上記実施例によれば、再出湯時
に給湯栓４２の開き具合に応じて、すなわち配管を流れ
る水の単位時間当りの流量および必要熱量に応じて開栓
から点火までの時間が可変制御されるものである。ま
た、その開栓から点火までの時間の制御は、設定温度と
入水温度および水の単位時間当りの流量に応じてなされ
るものであるから、ＦＦ制御の利点であるように、所望
温度の出湯が速やかに得られるものである。したがって
再出湯時に配管を流れる湯の流量の多少に拘らずオーバ
ーシュートやアンダーシュートが回避され、しかも所望
の湯温の湯が速やかに得られるという一挙両得の効果が
達成されるものである。

【００３５】尚、上記実施例では、プリパージ（１）と
プリパージ（２）とを分けて２段階の制御を行うように
したが、必ずしもプリパージ（１）とプリパージ（２）
とを分ける必要はない。この場合には、図３に仮想線Ｂ
で示したようにプリパージ（１）とプリパージ（２）の
時間を合算した状態での点火時間を決定すればよい。い
ずれにしてもプリパージの時間を調整することにより開
栓から点火までの時間を制御するものであるから、その
間はガスバーナのガス管路は開かれておらず、生ガスが
点火までの間に洩れるという心配もないので器具使用上
の安全も担保されることになる。

【００３６】その他本発明は上記実施例に何ら限定され
るものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々
の設計変更・改良が可能であることは言うまでもないこ
とである。たとえば、本発明では再出湯時での開栓から
点火までの動作を問題としているので、再出湯なのか初
期出湯なのかの判別までは問題としていない。これにつ
いてはいろいろなやり方があるので、ここでは説明を割
愛する。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明に係る給湯器の加熱制御装置によれば、湯の断続的
使用に際して再出湯時にその給湯栓の開き具合（すなわ
ち、単位時間当りの湯水の流量）および必要熱量に応じ
て点火までの時間を可変制御するようにしたものである
から、たとえば再出湯時の湯水の流量が多いとき、もし
くは必要熱量が大きいときには早めに点火し、湯水の流
量が少ないとき、もしくは必要熱量が小さいときには点
火を遅らせる等により再出湯時のオーバーシュートやア
ンダーシュート等が回避され、しかもＦＦ制御の利点で
ある早い段階での出湯温度の安定化も図れ、良好な出湯
特性が得られるものである。したがってこれをガス瞬間
給湯器や風呂釜給湯器などに適用することは、使用者に
とって思わず熱い湯が出たり、冷たい水が出たりという
こともなく、所望の湯温の出湯が速やかに得られてすこ
ぶる使い勝手の良いものであり、その産業上の有益性は
極めて大きいものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る給湯器の概略構成図を
示す図である。

【図２】図１に示した給湯器の制御フローチャートであ
る。

【図３】ガスバーナの修正アウトプット値と点火までの
時間との関係（プリパージの時間制御）を説明する図で
ある。

【符号の説明】

１０ ガス湯沸器 １２ 給水管（入水管） １４ 出湯管 １６ 熱交換器 ２０ ガスバーナ ２２ 水流スイッチ（流量センサ） ２４ 入水温サーミスタ ４０ バーナコントローラ ４２ 給湯栓

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入水管および出湯管を備えた熱交換器
   と、この熱交換器を加熱するバーナと、前記入水管に設
   けられた入水温検知手段と、前記入水管または出湯管に
   設けられた湯水の流量検知手段と、前記出湯管より出湯
   される湯の出湯温度設定手段とを備えた給湯器におい
   て、 前記入水温検知手段、湯水流量検知手段、および出湯温
   度設定手段からの信号に基づき前記給湯器の所要アウト
   プットを演算により修正する手段と、 該所要アウトプット修正演算手段により求められた修正
   所要アウトプットに応じて給湯栓の開栓からバーナの点
   火までの時間を可変制御する手段とを備えていることを
   特徴とする給湯器の加熱制御装置。
2. 【請求項２】 前記所要アウトプット修正演算手段によ
   り求められる修正所要アウトプットは、正規の所要アウ
   トプット（Ｔ_O−Ｔ_C）×ＱにＱを乗じた値（Ｔ_O−Ｔ_C）
   ×Ｑ² の式、ここでＴ_O：設定温度、Ｔ_C：入水温度、
   Ｑ：湯水の流量により求められることを特徴とする請求
   項１に記載された給湯器の加熱制御装置。
3. 【請求項３】 前記時間可変制御手段により制御される
   開栓からバーナの点火までの時間は、プリパージの段階
   において調整されるものであることを特徴とする請求項
   １または２に記載された給湯器の加熱制御装置。