JPH10103777A

JPH10103777A - 燃焼機器

Info

Publication number: JPH10103777A
Application number: JP8277005A
Authority: JP
Inventors: Hisayasu Watanabe; 久恭渡辺; Masato Kondo; 正登近藤
Original assignee: Gastar Co Ltd
Current assignee: Gastar Co Ltd
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 1998-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】再出湯時の高温出湯等を防止できると共に、
流量制御弁の寿命を長くできる燃焼機器を提供する。【解決手段】給湯バーナの給湯燃焼停止以降にＶ₂弁
10の閉弁状態で再出湯が行われたときには高温出湯とな
ると判断されるときに、Ｖ₂開閉動作判断部37はＶ₂弁
10の開信号を出力すると共に、この開信号が出力されて
いるときには、Ｖ₁弁絞り量設定部38により、出側湯温
センサ14の検出温度に基づいてＶ₁弁７の弁絞り量を可
変設定する。このＶ₁弁７の弁絞り量可変設定間隔を、
サンプリング間隔可変設定部39により、出側湯温センサ
14の検出温度が高いときには小さく、低いときには大き
く可変して行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は給水通路より導かれ
る水を給湯バーナ燃焼により加熱して給湯通路へ流出す
る給湯熱交換器を備えた燃焼機器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃焼機器として代表的な給湯器には、周
知のように、給湯熱交換器と給湯バーナが設けられ、給
湯熱交換器の入側には給水通路が、出側には給湯通路が
それぞれ接続され、給湯通路は台所等の給湯栓へ導かれ
ている。給湯熱交換器は、給湯栓が開けられると、水供
給源から給水通路を介して導かれた水を給湯バーナの給
湯燃焼の熱を利用して加熱し、この加熱した湯を給湯通
路を通し給湯栓を介して出湯する。

【０００３】ところで、周知のように、給湯栓の閉栓後
つまり給湯停止後（止湯後）、給湯熱交換器内に滞留し
た湯は、図10の実線カーブＡに示すように、給湯停止後
すぐに後沸き（給湯熱交換器の保有熱量が給湯熱交換器
の滞留湯に伝わって滞留湯温が上昇する現象）によって
止湯前の給湯熱交換器湯温より高い湯温（オーバーシュ
ート）の湯となる。このオーバーシュートの湯が給湯栓
が開けられて給湯熱交換器から流れ出ると、湯の利用者
が定めた給湯設定温度より高めの湯が出湯し湯の利用者
に不快感を与えてしまうという問題が生じるが、従来
は、このような再出湯時の高温出湯を防止できる簡単な
管路構成の燃焼機器は提案されていなかった。

【０００４】そこで、上記問題を解決するために、本出
願人は、例えば図４に示すように、給湯熱交換器１の入
側と出側を短絡するバイパス通路８と、バイパス通路の
開閉を行うバイパス通路開閉弁としてのＶ₂弁10を設
け、再出湯時の出湯湯温が給湯設定温度より予め定めた
設定範囲を越えて高くなると判断したときにＶ₂弁10を
開弁状態として次の出湯に備える燃焼機器を開発中であ
る（この開発中の燃焼機器は未だ公知にはなっていな
い）。この開発中の燃焼機器においては、バイパス通路
８の出側接続部Ｚの上流側の給湯通路４に、流量を開弁
量により制御する流量制御弁としてのＶ₁弁７を設けた
構成としており、Ｖ₂弁の開制御の際に、Ｖ₁弁の開弁
量の制御も共に行い、それにより、再出湯時の出湯湯温
が給湯設定温度となるように次の出湯に備えるようにし
ている。

【０００５】このＶ₁弁７の開弁量制御（又は弁絞り量
制御）に際し、この開発中の燃焼機器においては、例え
ば給湯熱交換器１の出側の湯水温度を検出する給湯熱交
換器出側湯温センサとしての出側湯温センサ14を設け
て、この出側湯温センサの検出温度を予め定められたサ
ンプリングタイミング（例えば0.1 秒) で取り込み、こ
の検出温度に基づいてＶ₁弁の絞り量を前記サンプリン
グタイミング毎に設定して制御するようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、給湯停止後
の後沸き特性は、例えば給湯設定温度等の給湯燃焼運転
条件によって異なるものであり、それに伴い、再出湯時
の出湯湯温特性も異なるものである。

【０００７】しかしながら、上記開発中の燃焼機器にお
いては、前記の如く、出側湯温センサ14の検出温度を例
えば0.1 秒といった予め定められた短いサンプリングタ
イミングで取り込み、このサンプリングタイミング毎に
Ｖ₁弁７の弁絞り量を設定して制御するようにしている
ために、出湯湯温特性にかかわらず、Ｖ₁弁７の絞り量
の可変制御が非常に頻繁に行われることになる。そのた
め、前記後沸き特性によっては、このような頻繁なＶ₁
弁絞り量可変制御を行わなくてもよい場合にも、過剰に
Ｖ₁弁７の可変制御が行われ、Ｖ₁弁７の寿命をむやみ
に短くしてしまう虞れがあった。

【０００８】本発明は上記課題を解決するためのなされ
たものであり、その目的は、簡単な管路構成で再出湯時
の高温出湯を防止でき、しかも、燃焼機器に設けられる
流量制御弁の耐久性を確保することができる燃焼機器を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のような構成により課題を解決するため
の手段としている。すなわち、本発明は、給湯バーナ
と、給水通路より導かれる水を給湯バーナ燃焼の熱を利
用して加熱し給湯通路へ流出する給湯熱交換器と、該給
湯熱交換器を通る湯水の流量を開弁量により制御する流
量制御弁と、給湯熱交換器の出側の湯水温度を検出する
給湯熱交換器出側湯温センサと、給湯温度を設定するた
めの給湯温度設定手段とを備え、給湯バーナの給湯燃焼
停止から再出湯までの待機中に前記流量制御弁の絞り量
を予め定められる弁絞り量に設定して再出湯に備えるタ
イプの給湯器において、給湯燃焼停止中に前記給湯熱交
換器出側湯温センサの検出温度をサンプリングタイミン
グで取り込み、再出湯時の出湯湯温が前記給湯温度設定
手段で設定される設定温度に対して定められる給湯許容
温度となるように予め与えられた制御データに基づいて
前記流量制御弁の弁絞り量を前記サンプリングタイミン
グ毎に設定する弁絞り量設定部を有し、該絞り量設定部
は前記給湯熱交換器出側湯温センサの検出温度の取り込
みサンプリング間隔を該検出温度が高いときには小さく
検出温度が低いときには大きくなるように可変設定する
サンプリング間隔可変設定部を備えたことを特徴として
構成されている。

【００１０】また、前記流量制御弁の弁絞り量をポテン
ショメータによって検出して流量制御弁の弁絞り量制御
を行う構成としたこと、前記流量制御弁の開弁量制御は
モータを駆動源としモータ駆動制御のパルス幅変調信号
のデューティーによって行う構成とし、弁絞り量制御デ
ータとして流量制御弁の基準位置からの流量制御弁弁絞
り量とパルス幅変調信号のデューティーの積算値との関
係データが与えられており、流量制御弁の基準位置から
のモータ駆動のデューティー積算値を直接的又は間接的
に検出し、前記関係データに基づいて流量制御弁の弁絞
り量を検出して流量制御弁弁絞り量制御を行う構成とし
たことも本発明の特徴的な構成とされている。

【００１１】燃焼装置の給湯燃焼停止以降の後沸き特性
は、給湯設定温度等の様々な条件により異なるものであ
るが、燃焼機器の給湯熱交換器出側湯温センサ等により
検出される検出温度が高いときには、例えば図11の
（ａ）に示すように、オーバーシュートの割合が大き
く、その時間が短くなる特性を示し、一方、前記検出温
度が低いときには、例えば同図の（ｂ）に示すように、
オーバーシュートの割合は小さいがその時間が長い台形
状のピークを有する特性となる。

【００１２】そのため、再出湯時の出湯湯温が給湯温度
設定手段で設定される設定温度に対して定められる給湯
許容温度となるように流量制御弁の弁絞り量を設定する
場合に、図11の（ａ）に示したようなピークを有する後
沸き特性の場合には、流量制御弁の絞り量の可変設定を
頻繁に行う必要があり、一方、同図の（ｂ）に示すよう
なピークを有する後沸き特性の場合には、流量制御弁の
弁絞り量可変設定をそれほど頻繁に行わなくとも支障は
ない。

【００１３】上記構成の本発明においては、弁絞り量設
定部によって、給湯燃焼停止中に給湯熱交換器出側湯温
センサの検出温度をサンプリングタイミングで取り込
み、再出湯時の出湯湯温が給湯温度設定手段で設定され
る設定温度に対して定められる給湯許容温度となるよう
に、予め与えられた制御データに基づいて流量制御弁の
弁絞り量を前記サンプリングタイミング毎に設定する
が、このサンプリング間隔を、給湯熱交換器出側湯温セ
ンサの検出温度が高いときには小さく、検出温度が低い
ときには大きくなるように、サンプリング間隔可変設定
部によって可変設定するために、前記後沸き特性に対応
させて、的確に弁絞り量設定タイミングを可変設定する
ことが可能となる。

【００１４】そのため、後沸き特性に対応して的確に弁
絞り量を設定して再出湯時の高温出湯等を防止すること
ができるし、流量制御弁の耐久性も確保することが可能
となり、上記課題が解決される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図４には、本発明に係る燃焼機器
の第１実施形態例のシステム構成が示されており、この
燃焼機器は給湯器である。同図に示すように、この給湯
器には給湯バーナ２と、給水通路３より導かれる水を給
湯バーナ燃焼の熱を利用して加熱し、給湯通路４へ流出
する給湯熱交換器１とが設けられており、給湯熱交換器
１の出側に接続された給湯通路４は台所等の給湯栓19へ
導かれている。前記給湯熱交換器１には入側と出側を短
絡する固定バイパス通路５が並設され、この固定バイパ
ス通路５は給湯熱交換器１側に流れる流量と固定バイパ
ス通路５側に流れる流量の流量比が管路抵抗により予め
定めた流量比（例えば７対３〜８対２）となるように形
成されている。

【００１６】また、前記給湯通路４には固定バイパス通
路出側接続部Ｘより下流側に、流量を開弁量により制御
する流量制御弁であるＶ₁弁７が介設されている。この
Ｖ₁弁７は駆動手段（例えばステッピングモータ）によ
り開弁量が可変制御されるもので、通常の給湯運転時に
は、Ｖ₁弁７は予め定められている最大開弁量に開弁さ
れ、給湯バーナの燃焼能力不足により出湯湯温が給湯設
定温度まで上昇しないときだけ、給湯設定温度の湯が出
湯するための燃焼能力に応じて開弁量の絞り制御が行わ
れる。このＶ₁弁７の介設位置より下流側の給湯通路４
と、固定バイパス通路５の入側接続部Ｙより上流側の給
水通路３とを短絡するバイパス通路８が形成されてい
る。バイパス通路８には該通路の開閉を行うバイパス通
路開閉弁であるＶ₂弁10が介設されている。

【００１７】また、この給湯器には該給湯器の運転動作
を制御する制御装置20が設けられ、この制御装置20には
リモコン18が接続されている。リモコン18には給湯器の
利用者が給湯温度を設定するための給湯温度設定手段21
が形成されている。

【００１８】なお、図中、17は燃焼ファンを示し、12は
水供給源から給水通路３を介して導かれた入水流量を検
出するための流量検出センサを示し、13は給水通路３の
入水の温度を検出するためのサーミスタ等の入水温度セ
ンサを示し、14は給湯熱交換器１の出側の湯水の温度を
検出するためのサーミスタ等の出側湯温センサを示すも
のである。

【００１９】図１には本実施形態例において特徴的な制
御装置20の主要構成が示されている。この制御装置20
は、燃焼制御部33と、給湯バーナの給湯燃焼停止中（出
湯待機中）に、次の出湯時の出湯湯温が給湯設定温度と
なるようにＶ₂弁10の開閉制御とＶ₁弁７の開弁量制御
を行う出湯待機制御手段25を備えており、この出湯待機
制御手段25は、サンプリング部35と、Ｔ_2cal検出部36
と、Ｖ₂開閉動作判断部37と、Ｖ₁弁絞り量設定部（Ｖ
₁弁絞り量制御部）38と、演算データ格納部40と、サン
プリング間隔可変データ格納部42と、弁絞り量検出手段
43とを有して構成されており、Ｖ₁弁絞り量設定部38は
サンプリング間隔可変設定部39を備えている。

【００２０】燃焼制御部33は、予め定められたシーケン
スプログラムに従い、給湯バーナ２の給湯燃焼運転制御
等を行うものであり、この制御構成は周知であるのでそ
の説明は省略する。なお、燃焼制御部33は、給湯バーナ
２の給湯燃焼開始時に、給湯開始信号をサンプリング部
35とＶ₁弁絞り量設定部38とに加え、給湯燃焼停止時
に、給湯停止信号をサンプリング部35およびＶ₁弁絞り
量設定部38に加える。

【００２１】上記サンプリング部35は入水温度センサ13
や出側湯温センサ14等の様々なセンサ出力や、リモコン
18の情報（例えば、給湯温度設定手段21の給湯設定温
度）等を予め定められたサンプリング時間間隔（例えば
0.1 秒）毎にサンプリングする構成を有している。

【００２２】演算データ格納部40は記憶装置により形成
されており、この演算データ格納部40には次に示すＴ
_2cal検出データが予め格納されている。このＴ_2cal検出
データはバイパス通路８のＶ₂弁10が閉弁している状態
で出湯湯温が給湯設定温度となるための給湯熱交換器の
目標湯温Ｔ_2calを検出するためのデータであり、本実施
形態例では、下記の（１）式と、総入水流量に対する予
め定めた給湯熱交換器１の流量比ｍ（０＜ｍ＜１）との
データがＴ_2cal検出データとして演算データ格納部40に
格納されている。

【００２３】Ｔ_2cal＝（Ｔ_s−（１−ｍ）Ｔ₁）／ｍ・・・・・（１）

【００２４】上記（１）式に示すＴ_sは給湯設定温度を
表し、Ｔ₁は入水温度を表すもので、上記（１）式は次
のようにして導き出された。すなわち、出湯湯温が給湯
設定温度となるためには、給水通路３より導かれた総入
水流量Ｑ₀の水を入水温Ｔ₁から給湯設定温度Ｔ_sまで
上昇させるのに必要な熱量Ｊ₀（Ｊ₀＝（Ｔ_s−Ｔ₁）
・Ｑ₀・Ｃ（ただしＣは水の比熱））と、上記総入水流
量Ｑ₀のうちの給湯熱交換器１を流れる流量Ｑ_HE（Ｑ_HE
＝ｍ・Ｑ₀）の水を入水温Ｔ₁から前記給湯熱交換器１
の目標湯温Ｔ_2calまで上昇させるのに必要な熱量Ｊ
_HE（Ｊ_HE＝（Ｔ_2cal−Ｔ₁）・Ｑ_HE・Ｃ＝（Ｔ_2cal−Ｔ
₁）・ｍ・Ｑ₀・Ｃ）とが等しくなければならないとい
う関係（（Ｔ_s−Ｔ₁）・Ｑ₀・Ｃ＝（Ｔ_2cal−Ｔ₁）
・ｍ・Ｑ₀・Ｃ）から前記（１）式は導き出された。

【００２５】前記（１）式のＴ_sにリモコン18の給湯設
定手段21の給湯設定温度を、Ｔ₁に入水温度センサ13の
検出入水温を、ｍに予め定められている総入水流量に対
する給湯熱交換器１の流量比（例えば、Ｖ₂弁10が閉弁
している状態では入水は給湯熱交換器１側と固定バイパ
ス通路５側に分岐して流れ、その給湯熱交換器１の流量
と固定バイパス通路５の流量の流量比は管路抵抗により
予め定められているので、その流量比が、例えば、７対
３である場合にはｍ＝0.7 と予め定められる）をそれぞ
れ代入し（１）式に従って演算を行うことによって、給
湯熱交換器１の目標湯温Ｔ_2calを算出することができ
る。

【００２６】Ｔ_2cal検出部36は給湯バーナの給湯燃焼が
停止した以降に、前記サンプリング部35がサンプリング
した入水温度センサ13の検出入水温Ｔ₁と給湯温度設定
手段21の給湯設定温度Ｔ_sを、例えば予め定めた時間間
隔（例えば0.1 秒）毎に取り込み、また、前記データ格
納部40から前記Ｔ_2cal検出データを読み出して、検出入
水温Ｔ₁と給湯設定温度Ｔ_sとＴ_2cal検出データに基づ
き出湯湯温が給湯設定温度Ｔ_sとなるための給湯熱交換
器１の目標湯温Ｔ_2calを演算検出する。

【００２７】前記演算データ格納部40には、さらに、給
湯設定温度からの出湯湯温許容ずれ範囲が許容範囲α
（例えば３℃）として予め定められ格納されている。な
お、上記許容範囲αとして０℃を与えてもよい。

【００２８】Ｖ₂開閉動作判断部37は、サンプリング部
35がサンプリングした出側湯温センサ14の実測湯温Ｔ₂
と、前記Ｔ_2cal検出部36が検出した給湯熱交換器１の目
標湯温Ｔ_2calとを取り込んで比較し、給湯バーナの給湯
燃焼が停止した以降に上記実測湯温Ｔ₂が目標湯温Ｔ
_2calより前記データ格納部40の熱交換器内許容範囲α′
（α′＝α／ｍ）を越えて高いと判断したとき（Ｔ₂＞
Ｔ_2cal＋α′）には、Ｖ₂弁10の閉弁状態で出湯が開始
されると給湯設定温度より出湯許容範囲を越えた高めの
湯が出湯してしまうので、Ｖ₂弁10を開弁し出湯時にバ
イパス通路８から給湯通路４へ水を流れ込ませ給湯通路
４の湯の温度を下げる必要があると判断し、Ｖ₂開閉駆
動手段41へＶ₂弁開信号（バイパス通路開閉弁への開信
号）を出力し、Ｖ₂開閉駆動手段41の開弁動作によりＶ
₂弁10を開弁させると共に、上記Ｖ₂弁開信号をＶ₁弁
絞り量設定部38へ加える。それ以外のときにはＶ₂開閉
駆動手段41へＶ₂弁閉信号（バイパス通路開閉弁への閉
信号）を出力しＶ₂弁10を閉弁させておく。

【００２９】Ｖ₁弁絞り量設定部38は、前記演算データ
格納部40に予め格納されているＴ_4cal検出演算式データ
（Ｔ_4cal＝（Ｔ₂−Ｔ₁）・Ｍ＋Ｔ₁；（ただしＭは定
数））に、サンプリング部35がサンプリングした入水温
度センサ13の検出入水温Ｔ₁と、出側湯温センサ14の実
測湯温Ｔ₂とを代入し、給湯熱交換器１で温められた湯
と固定バイパス通路５を通った水のミキシング後の湯温
Ｔ_4calを推定演算検出し、さらに、このＴ_4calが給湯温
度設定手段21で設定される設定温度に対して定められる
給湯許容温度（本実施形態例では、給湯許容温度＝給湯
設定温度）となるように、予め定められた制御データ
（本実施形態例では後述のＮ算出演算式データおよび図
３の（ｂ）に示すような流量比と弁絞り量との関係制御
データにより定められ、データ格納部40に与えられてい
る）に基づいてＶ₁弁７の弁絞り量を設定する。なお、
このＶ₁弁７の弁絞り量設定方法は後述する。

【００３０】上記Ｔ_4cal検出演算式データは給湯熱交換
器１の湯と固定バイパス通路５の水をミキシングしたと
きの湯温Ｔ_4calを推定検出するためのデータであり、Ｔ
_4cal検出演算式データの定数Ｍは給湯熱交換器１の流量
と固定バイパス通路５の流量の合計流量Ｑ_V1に対する給
湯熱交換器１の流量Ｑ_HEの流量比（Ｍ＝Ｑ_HE／Ｑ_V1）を
表し、前記の如く、その流量比は予め定められたもので
あることから、定数（例えばＭ＝0.7 ）として与えられ
ている。上記Ｔ_4cal検出演算式データは、給湯熱交換器
１の流量と固定バイパス通路５の流量の合計流量Ｑ_V1の
水が入水温Ｔ₁から湯温Ｔ_4calまで上昇するのに要する
熱量Ｊ_V1（Ｊ_V1＝（Ｔ_4cal−Ｔ₁）・Ｑ_V1・Ｃ；（ただ
しＣは水の比熱））と、給湯熱交換器１が上記合計流量
Ｑ_V1のうちの流量Ｑ_HE（Ｑ_HE＝Ｍ・Ｑ_V1）の水に与える
熱量Ｊ_HE（Ｊ_HE＝（Ｔ₂−Ｔ₁）・Ｑ_HE・Ｃ）とが等し
くなるという関係から導き出されたものである。

【００３１】また、Ｖ₁弁絞り量設定部38は、上記算出
された湯温Ｔ_4calと、サンプリング部35がサンプリング
した検出入水温Ｔ₁と、給湯設定温度Ｔ_sと、前記演算
データ格納部40に予め格納されているＮ算出演算式デー
タ（Ｎ＝Ｍ・（Ｔ_s−Ｔ₁）／（Ｔ_4cal−Ｔ₁））とに
基づいて、出湯湯温が給湯設定温度Ｔ_sとなるための総
入水流量Ｑ₀に対する給湯熱交換器１の流量Ｑ_HEの流量
比Ｎ（Ｎ＝Ｑ_HE／Ｑ₀）を算出する。上記Ｎ算出演算式
データは、上記の如く、出湯湯温が給湯設定温度Ｔ_sと
なるための総入水流量Ｑ₀に対する給湯熱交換器１の流
量Ｑ_HEの流量比を算出するためのデータである。この演
算式データの定数Ｍは、前記Ｔ_4cal検出演算式データに
用いた定数Ｍと同数の定数であり、給湯熱交換器１の流
量と固定バイパス通路５の流量の合計流量Ｑ_V1に対する
給湯熱交換器１の流量Ｑ_HEの流量比を表すものである。

【００３２】上記Ｎ算出演算式データは、出湯湯温が給
湯設定温度となるためには、総入水流量Ｑ₀の入水温Ｔ
₁の水を給湯設定温度Ｔ_sまで加熱するのに要する熱量
Ｊ₀（Ｊ₀＝（Ｔ_s−Ｔ₁）・Ｑ₀・Ｃ）と、総入水流
量Ｑ₀のうちのＶ₁弁７を通る流量Ｑ_V1（給湯熱交換器
１の流量と固定バイパス通路５の流量の合計流量）の湯
が入水温Ｔ₁から湯温Ｔ_4calまで上昇するのに受け取っ
た熱量Ｊ_V1（Ｊ_V1＝（Ｔ_4cal−Ｔ₁）・Ｑ_V1・Ｃ）とが
等しくなければならないという関係、および、前述した
ようなＱ_HE＝Ｍ・Ｑ_V1という関係により導き出されるも
のである。

【００３３】さらに、Ｖ₁弁絞り量設定部38は、給湯バ
ーナの給湯燃焼停止以降に前記Ｖ₂開閉動作判断部37か
らＶ₂弁開信号を加えられたときには、上記算出した流
量比Ｎとなるように、Ｖ₁弁７の弁絞り量を例えば図３
の（ｂ）に示すような関係制御データに基づいて設定す
る。なお、この関係制御データは、同図に示すようなグ
ラフデータでもよいし、グラフデータ以外の、テーブル
データや演算データでもよい。また、この関係制御デー
タを与える際に、同図に示すように、給湯器の給水圧毎
にデータを与えると、弁絞り量設定に伴う流量比制御を
きめ細かく行うことができる。

【００３４】また、Ｖ₁弁絞り量設定部38は、サンプリ
ング間隔可変設定部39を備えた構成であり、前記Ｔ_4cal
の推定演算検出および流量比Ｎの算出に際し、サンプリ
ング部35を介しての出側湯温センサ14の検出温度の弁絞
り量設定部38への取り込みタイミング（サンプリングタ
イミング）を、出側湯温センサ14の検出温度に基づいて
以下のように可変設定するようにしている。

【００３５】すなわち、例えば図３の（ａ）の特性線ａ
に示すような、出側湯温センサ検出温度に応じたサンプ
リング間隔の可変設定データが、サンプリング間隔可変
データ格納部42に与えられており、サンプリング間隔可
変設定部39は、このデータに基づき、前記サンプリング
間隔を、出側湯温センサ14の検出温度が高いときには小
さく、検出温度が低いときには大きくなるように連続的
に可変設定する。なお、この可変設定データは、例えば
同図の特性線ｂ，ｃに示すようなデータとしてもよく、
その場合には、サンプリング間隔可変設定部39は、前記
サンプリング間隔を、出側湯温センサ14の検出温度が高
いときには小さく、検出温度が低いときには大きくなる
ように段階的に可変設定する。

【００３６】ところで、給湯器において、後沸き特性
は、給湯設定温度等の条件によって様々に異なるもので
あるが、例えば、図11の（ａ）に示すように、給湯設定
温度に対して給湯出側湯温（出側湯温センサ14の検出温
度）が大幅に高い場合には、後沸きの大きさが大きく、
後沸き時間は短くなり、後沸き特性のピークは鋭くな
る。一方、同図の（ｂ）に示すように、給湯設定温度に
対して給湯出側湯温があまり高くない場合には、後沸き
の大きさは小さいが、後沸き時間は長くなり、後沸き特
性はなだらかな（例えば台形状）のピークを有すること
になる。

【００３７】そのため、このような後沸き特性に対応さ
せて、再出湯時の出湯湯温が前記給湯許容温度（本実施
形態例では給湯設定温度）となるようにＶ₁弁７の弁絞
り量を的確に設定するためには、図11の（ａ）に示すよ
うな後沸き特性を有する場合、すなわち、出側湯温セン
サ14の検出温度が高いときには、出側湯温センサ14の検
出温度取り込みサンプリング間隔を小さくしてＶ₁弁７
の弁絞り量可変設定間隔を短くすることが必要となる。
一方、同図の（ｂ）に示すような後沸き特性を有すると
き、すなわち、出側湯温センサ14の検出温度が低いとき
には、この検出温度取り込みサンプリング間隔を大きく
し、Ｖ₁弁７の絞り量可変設定間隔を大きくしてもＶ₁
弁７の絞り量設定による出湯温度制御に支障をきたすこ
とはない。

【００３８】本出願人は、以上のようなことに着目して
Ｖ₁弁絞り量設定部38にサンプリング間隔可変設定部39
を設け、前記の如く、出側湯温センサ14の検出温度に応
じて出側湯温センサの検出温度取り込みサンプリング間
隔を可変設定することにした。

【００３９】Ｖ₁弁絞り量設定部38により設定されたＶ
₁弁絞り量の設定値は、Ｖ₁開閉駆動手段47に加えら
れ、Ｖ₁開閉駆動手段47は、Ｖ₁弁７の弁絞り量をこの
設定値に制御して、給湯バーナ２の給湯燃焼停止以降
に、次の出湯に備える。なお、前記Ｖ₂弁開閉動作判断
部37からＶ₂弁開信号がＶ₁弁絞り量設定部38に加えら
れないときには、Ｖ₁開閉駆動手段47は、Ｖ₁弁７の弁
絞り量（開弁量）を給湯停止前の開弁量として次の出湯
に備えることになる。

【００４０】弁絞り量検出手段43は、Ｖ₁弁７の絞り量
を検出するものであり、本実施形態例では、Ｖ₁弁７の
弁絞り量を周知のポテンショメータによって検出し、そ
の検出値をＶ₁開閉駆動手段47に加える。Ｖ₁開閉駆動
手段47は、この検出値に基づいて前記の如く、Ｖ₁弁７
の弁絞り量を制御する。

【００４１】本実施形態例は以上のように構成されてお
り、次に、上記構成の出湯待機制御手段25の動作例を図
２のフローチャートに基づいて簡単に説明する。まず、
ステップ101 で給湯バーナの給湯燃焼が停止すると（つ
まり、出湯待機中になると）、ステップ102 でサンプリ
ング部35がサンプリングした給湯設定温度Ｔ_sと検出入
水温Ｔ₁をＴ_2cal検出部36が取り込み、ステップ103
で、その給湯設定温度Ｔ_sおよび検出入水温Ｔ₁と、デ
ータ格納部40のＴ_2cal検出データとに基づいて、Ｔ_2cal
検出部36はＶ₂弁10の閉弁状態での出湯湯温が給湯設定
温度Ｔ_sとなるための給湯熱交換器１の目標湯温Ｔ_2cal
を算出する。

【００４２】ステップ104 で、Ｖ₂開閉動作判断部37は
上記算出した目標湯温Ｔ_2calと出側湯温センサ14の実測
湯温Ｔ₂を比較し、Ｔ₂がＴ_2calより設定範囲（許容範
囲）α′を越えて高い（Ｔ₂＞（Ｔ_2cal＋α′））と判
断したときには、ステップ105 で、Ｖ₂弁10の閉弁状態
での次の出湯時の出湯湯温が給湯設定温度Ｔ_sより許容
範囲αを越えて高くなると判断し、Ｖ₂弁開信号をＶ₂
開閉駆動手段41へ出力してＶ₂弁10を開弁させると共
に、Ｖ₂弁開信号をＶ₁弁絞り量設定部38へ加える。

【００４３】ステップ106 で、前記Ｖ₂弁開信号を受け
たＶ₁弁絞り量設定部38は、演算データ格納部40のＴ
_4cal検出演算式データおよびＮ算出演算式データと、給
湯設定温度Ｔ_sと、検出入水温Ｔ₁と、給湯熱交換器１
の実測湯温Ｔ₂とに基づいて、次の出湯時の出湯湯温が
給湯設定温度Ｔ_sとなるための総入水流量Ｑ₀に対する
給湯熱交換器１の流量Ｑ_HEの流量比Ｎ（Ｎ＝Ｑ_HE／
Ｑ₀）を検出し、ステップ107 で、その検出流量比Ｎと
なるように、例えば図３の（ｂ）に示したデータに基づ
いてＶ₁弁７の弁絞り量を設定する。そして、Ｖ₁開閉
駆動手段47により、この設定値にてＶ₁弁７の絞り量を
制御する。

【００４４】Ｖ₁弁絞り量設定部38によるＶ₁弁７の絞
り量設定は、Ｖ₂開閉動作判断部37からのＶ₂弁開信号
が加えられている間中、弁絞り量を可変しながら行われ
るが、この弁絞り量設定に際し、本実施形態例では、Ｖ
₁弁絞り量設定部38がサンプリング間隔可変設定部39を
備えているために、Ｖ₁弁絞り量設定部38によって取り
込まれるサンプリング部35を介しての出側湯温センサ14
のサンプリング間隔が、出側湯温センサ14の検出温度に
応じて、検出温度が高いときには小さく検出温度が低い
ときには大きくなるように可変設定され、それに伴い、
Ｖ₁弁７の弁絞り量の設定間隔も可変設定される。そし
て、このＶ₁弁７の絞り量設定間隔に応じて、Ｖ₁弁絞
り量設定部38によるＶ₁弁７の絞り量設定が行われ、そ
の設定値にてＶ₁開閉駆動手段47によるＶ₁弁７の弁絞
り量制御が行われ、再出湯時の出湯湯温が給湯設定温度
となるようにＶ₁弁７の絞り量を絞って次の出湯に備え
る。

【００４５】また、ステップ108 で、Ｖ₂開閉動作判断
部37は次の給湯熱交換器１の実測湯温Ｔ₂を取り込み、
前記ステップ104 で、この実測湯温Ｔ₂と検出目標湯温
Ｔ_2calを比較し、Ｔ₂＞Ｔ_2cal＋α′と判断したときに
は、前記ステップ105 以降の動作を繰り返し行い、前記
ステップ104 で、Ｔ₂≦Ｔ_2cal＋α′と判断したときに
は、ステップ109 でＶ₂開閉駆動手段41へＶ₂弁閉信号
を出力しＶ₂弁10を閉弁させ、前記ステップ104 以降の
動作を繰り返し行いながら次の出湯に備える。

【００４６】本実施形態例によれば、給湯バーナの給湯
燃焼が停止した以降に、Ｖ₂弁10の閉弁状態における次
の出湯時の出湯湯温が給湯設定温度Ｔ_sより予め定めた
許容範囲αを越えて高くなると判断したときには、Ｖ₂
弁10を開け、出湯湯温が給湯設定温度Ｔ_sとなるように
Ｖ₁弁７の開弁量を制御して総入水流量Ｑ₀に対する給
湯熱交換器１の流量Ｑ_HEの流量比Ｎを小さくする方向に
制御し次の出湯に備える構成としたので、例えば、給湯
熱交換器１の滞留湯に後沸きが生じオーバーシュートの
湯となり、この状態で給湯栓19が開けられ出湯開始して
そのオーバーシュートの湯が給湯熱交換器１から流れ出
したとしても、このオーバーシュートの湯に固定バイパ
ス通路５およびバイパス通路８からの水がミキシングさ
れて湯温が下げられ、しかも、そのミキシング比、つま
り、流量比Ｎは、出湯湯温が給湯設定温度Ｔ_sとなるよ
うに制御されているために、給湯設定温度Ｔ_sの湯を出
湯させることができる。このことにより、湯の利用者に
出湯時の高温出湯による不快感を与えてしまうという問
題を回避することが可能となる。

【００４７】また、本実施形態例によれば、Ｖ₁弁７に
よる流量比Ｎの制御のために行われるＶ₁弁絞り量の設
定は、サンプリング間隔可変設定部39による設定間隔に
より行われ、出側湯温センサ14の検出温度が高いときに
はその間隔を小さくし、検出温度が低いときにはその間
隔を大きくなるようにしているために、給湯器の後沸き
特性が、例えば図11の（ａ）に示したような鋭いピーク
を有し、Ｖ₁弁７の弁絞り量を頻繁に可変設定する必要
があるときには、Ｖ₁弁７の弁絞り量可変設定間隔を短
くして、Ｖ₁弁７の弁絞り量を的確に可変設定して次の
出湯に備えることができる。

【００４８】また、その一方で、給湯器の後沸き特性
が、例えば図11の（ｂ）に示したようななだらかなピー
クを有するものであり、Ｖ₁弁７の弁絞り量の可変設定
をそれほど頻繁に行わなくとも支障がない場合には、Ｖ
₁弁７の弁絞り量可変設定間隔を長くして、Ｖ₁弁７の
絞り量の可変を頻繁に行わないようにすることにより、
Ｖ₁弁７の寿命を長くすることが可能となり、給湯器の
耐久性を確保することができる。

【００４９】さらに、本実施形態例によれば、上記の如
く、バイパス通路８のＶ₂弁10を開け、Ｖ₁弁７の開弁
量を制御するだけで、容易に総入水流量Ｑ₀に対する給
湯熱交換器１の流量比Ｎを制御することが可能であるこ
とから、バイパス通路およびその開閉弁をこれ以上設け
る必要がないので、管路構成が簡単で、また、コスト低
減を図ることが可能であるし、管路抵抗の増加を抑制で
き、多量の給湯設定温度の湯を供給することが可能であ
る。

【００５０】次に、本発明に係る燃焼機器の第２実施形
態例について説明する。本実施形態例は上記第１実施形
態例とほぼ同様に構成されており、本実施形態例が上記
第１実施形態例と異なる特徴的なことは、Ｖ₁弁７の弁
絞り量検出を行う弁絞り量検出手段43を、図５に示すよ
うに、デューティー積算部44、絞り量関係データ格納部
46、弁絞り量判断部45を有する構成としたことである。

【００５１】また、本実施形態例では、Ｖ₁弁７の開弁
量制御は、ギアモータ等のモータを駆動源とし、モータ
駆動制御のパルス幅変調のデューティーによって行う構
成としており、デューティー積算部44は、このデューテ
ィーの積算値を求めるものである。

【００５２】絞り量関係データ格納部46には、弁絞り量
制御データとして、例えば図６に示すような、Ｖ₁弁７
の基準位置（例えば全開状態の位置）からのＶ₁弁７の
絞り量と、パルス幅変調信号のデューティーの積算値と
の関係データが与えられている。

【００５３】弁絞り量判断部45は、デューティー積算部
44から加えられるパルス幅変調信号のデューティーの積
算値と、絞り量関係データ格納部46に格納されている関
係データに基づいて、Ｖ₁弁７の絞り量を検出してＶ₁
開閉駆動手段47に加え、Ｖ₁開閉駆動手段47はこのＶ₁
弁７の検出信号に基づいてＶ₁弁７の弁絞り量を制御す
る構成と成している。

【００５４】本実施形態例の上記以外の構成は上記第１
実施形態例と同様に構成されており、本実施形態例で
は、Ｖ₁弁７のモータ駆動制御のパルス幅変調信号のデ
ューティーの積算値と前記関係データとに基づいてＶ₁
弁７の弁絞り量検出を行うが、この検出動作以外の動作
は上記第１実施形態例と同様に行われ、それにより、上
記第１実施形態例と同様の効果を奏することができる。

【００５５】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
ることはなく、様々な実施の態様を採り得るものであ
り、例えば、上記出湯待機制御手段25が適用される燃焼
機器は、給湯熱交換器１と、給湯熱交換器１の入側と出
側を短絡するバイパス通路８およびそのＶ₂弁10と、バ
イパス通路出側接続部Ｚより上流側に設けられるＶ₁弁
７と、出側湯温センサ14と、給湯湯温設定手段21とを有
する燃焼機器であれば、上記出湯待機制御手段25を適用
することができる。

【００５６】例えば、図８には、上記実施形態例におけ
る出湯待機制御手段25が適用される燃焼機器である給湯
器の他の例が給湯バーナおよび燃焼ファンを省略した状
態で示されている。この給湯器は図４に示す給湯器の構
成に風呂の湯張り機能や高温差し湯機能を加えた構成を
有するものである。同図に示すように、この給湯器の給
湯通路４には通路23の一端側が接続され、この通路23の
他端側は電磁弁等の注湯制御弁22を介して浴槽24へ導か
れており、例えば、注湯制御弁22を開け、給湯バーナ燃
焼により温められた湯を通路23を通して浴槽24へ導くこ
とにより湯張りや高温差し湯が行われる。

【００５７】上記の如く、湯張りや高温差し湯を行うと
きには、通常、給湯を行う場合よりも給湯熱交換器の湯
温が高めとなることから、湯張りや高温差し湯が終了し
た後には給湯時より高温の湯が給湯熱交換器１に滞留す
ることになるし、その上、後沸きが生じて上記給湯熱交
換器１の滞留湯の湯温がさらに高温となる。このよう
に、給湯熱交換器１に給湯時より高温の湯が滞留してい
る状態から給湯栓19が開けられ給湯が開始されると、最
初に高温の湯が給湯熱交換器１から流れ出ることにな
り、給湯設定温度より高温の湯が出湯し湯の利用者に不
快感を与えてしまうという問題が生じる。特に、高温差
し湯のために作り出された非常に高温の滞留湯が出湯開
始により給湯熱交換器１から流れ出て出湯すると、湯の
利用者に火傷を負わせてしまうという問題があるが、上
記実施形態例に示した出湯待機制御手段25を制御装置20
に設け、出湯待機動作を行うことで、上記問題を回避す
ることができる。

【００５８】また、本発明の燃焼機器は、図７に示すよ
うな複合給湯器や、図９に示すような一缶二水構成の燃
焼機器にも適用されるものである。なお、これらの図
中、27は追い焚き循環路を示し、26は追い焚き熱交換器
を示し、28は循環ポンプを示し、48は追い焚き用管路を
示し、49は給湯用管路をそれぞれ示しており、これらの
図においても、給湯バーナおよび燃焼ファンは省略して
示してある。また、図９に示すような一缶二水構成の燃
焼機器においては、給湯バーナの給湯燃焼とは、給湯や
湯張りや高温差し湯の運転時に行われる給湯バーナの燃
焼を示し、追い焚き単独運転の給湯バーナの燃焼は含ま
れないものとする。

【００５９】さらに、図４および図７〜９に示した燃焼
機器の固定バイパス通路を省略した燃焼機器にも本発明
を適用することができる。このように、固定バイパス通
路５を省略した場合には、その分管路構成を簡単にでき
る。

【００６０】なお、上記のように、固定バイパス通路５
を省略した場合には、例えば、図４に示す流量Ｑ_V1が全
て給湯熱交換器１に流れ込むことになるので、流量Ｑ_HE
＝流量Ｑ_V1となり、上記実施形態例に示したＴ_2cal検出
データ（Ｔ_2cal＝（Ｔ_s−（１−ｍ）Ｔ₁）／ｍ）、Ｔ
_4cal検出演算式データ（Ｔ_4cal＝（Ｔ₂−Ｔ₁）・Ｍ＋
Ｔ₁）、Ｎ算出演算式データ（Ｎ＝Ｍ・（Ｔ_s−Ｔ₁）
／（Ｔ_4cal−Ｔ₁））の定数ｍ、Ｍ（ｍ＝Ｍ＝Ｑ_HE／Ｑ
_V1）は「１」が予め与えられることになる。

【００６１】さらに、上記実施形態例では、Ｔ_2calやＴ
_4calの検出を演算により行うようにしたが、これらの検
出は、必ずしも演算により求めるとは限らず、演算を用
いない他の手法により検出することもできる。例えば、
Ｔ_4calの検出に際し、給湯設定温度と入水温の関係から
前記流量比Ｎを検出するためのテーブルデータやグラフ
データ等を予め求めておき、そのデータを用いて流量比
Ｎを検出し、この検出した流量比に応じてＶ₁弁７の弁
絞り量を設定してもよい。

【００６２】さらに、上記実施形態例では、Ｖ₁弁絞り
量設定部38によるＶ₁弁７の弁絞り量設定に際し、給湯
許容温度＝給湯設定温度として、再出湯時の出湯湯温が
給湯設定温度となるようにＶ₁弁７の弁絞り量を設定し
たが、給湯許容温度は必ずしも給湯設定温度と等しく定
められるとは限らず、給湯設定温度に対して上下のいず
れか一方又は両方に余裕をもった温度に設定してもよ
い。

【００６３】さらに、上記第２実施形態例のように、Ｖ
₁弁７の弁絞り量を検出する際に、Ｖ₁弁７の基準位置
からの弁絞り量とパルス幅変調信号のデューティーの積
算値との関係データに基づいてＶ₁弁７の弁絞り量を検
出する燃焼機器において、基準位置は必ずしもＶ₁弁の
全開状態での位置とするとは限らず、Ｖ₁弁７の適宜の
開度位置を基準位置としてもよい。また、この関係デー
タを必要に応じて補正する学習機能を設け、学習機能に
よって関係データの補正を適宜行うようにしてもよい。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、給湯燃焼停止中に給湯
熱交換器出側湯温センサの検出温度をサンプリングタイ
ミングで取り込み、再出湯時の出湯湯温が給湯設定温度
に対して定められる給湯許容温度となるように前記サン
プリングタイミング毎に流量制御弁の弁絞り量を設定す
る弁絞り量設定部に、給湯熱交換器出側湯温センサの検
出温度が高いときにはその検出温度の取り込みサンプリ
ングタイミングを小さくし、検出温度が低いときには取
り込みサンプリング間隔を大きく可変設定するサンプリ
ング間隔可変設定部を設けたものであるから、給湯燃焼
停止以降の後沸き特性に応じて、流量制御弁の弁絞り量
可変設定を的確に行うことができる。

【００６５】すなわち、給湯熱交換器出側湯温センサの
検出温度が高く、後沸き特性が鋭いピークを有すると判
断されるときには、流量制御弁の弁絞り量可変設定を頻
繁に行って出湯温度制御を的確に行うことができるし、
給湯熱交換器出側湯温センサの検出温度が低く、流量制
御弁の弁絞り量可変設定を頻繁に行わなくとも出湯湯温
制御を十分に行えるときには、流量制御弁の弁絞り量の
可変間隔を長くして流量制御弁の寿命を長くすることが
できる。そのため、再出湯時の出湯湯温制御をい的確に
行えると共に、流量制御弁の耐久性を確保することもで
きる。

【００６６】また、前記流量制御弁の弁絞り量をポテン
ショメータによって検出して流量制御弁の弁絞り量制御
を行う構成とした本発明や、前記流量制御弁の開弁量制
御はモータを駆動源としモータ駆動制御のパルス幅変量
信号のデューティーによって行う構成とし、弁絞り量制
御データとして流量制御弁の基準位置からの流量制御弁
弁絞り量とパルス幅変量信号のデューティーの積算値と
の関係データが与えられており、流量制御弁の基準位置
からのモータ駆動のデューティー積算値を直接的又は間
接的に検出し、前記関係データに基づいて流量制御弁の
弁絞り量を検出して流量制御弁弁絞り量制御を行う構成
とした本発明によれば、流量制御弁の弁絞り量を容易
に、かつ、正確に検出して前記の如く、的確な流量制御
弁の弁絞り量制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃焼機器の第１実施形態例の制御
部要部構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示す出湯待機制御手段の動作例を示すフ
ローチャートである。

【図３】上記実施形態例のサンプリング間隔可変データ
格納部42に格納されている出側湯温センサ検出温度とサ
ンプリング間隔との関係データの一例（ａ）と、Ｖ₁弁
絞り量設定部38に与えられる弁絞り量の関係制御データ
の一例（ｂ）を示すグラフである。

【図４】上記実施形態例の燃焼機器のシステム構成図で
ある。

【図５】本発明に係る燃焼機器の第２実施形態例の流量
制御弁弁絞り量検出手段を示すブロック図である。

【図６】上記第２実施形態例の燃焼機器に与えられる流
量制御弁絞り量関係データの一例を示すグラフである。

【図７】本発明の燃焼機器の他の適用例を示すシステム
構成図である。

【図８】本発明の燃焼機器のさらに他の適用例を示すシ
ステム構成図である。

【図９】本発明の燃焼機器のさらにまた他の適用例を示
すシステム構成図である。

【図10】給湯熱交換器の滞留湯の温度における時間的変
化の一例を示すグラフである。

【図11】給湯熱交換器の後沸き特性の例を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

２給湯バーナ７Ｖ₁弁 10 Ｖ₂弁 14 出側湯温センサ 38 Ｖ₁弁絞り量設定部 39 サンプリング間隔可変設定部 40 演算データ格納部 42 サンプリング間隔可変データ格納部 43 弁絞り量検出手段 44 デューティー積算部 46 絞り量関係データ格納部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】給湯バーナと、給水通路より導かれる水
を給湯バーナ燃焼の熱を利用して加熱し給湯通路へ流出
する給湯熱交換器と、該給湯熱交換器を通る湯水の流量
を開弁量により制御する流量制御弁と、給湯熱交換器の
出側の湯水温度を検出する給湯熱交換器出側湯温センサ
と、給湯温度を設定するための給湯温度設定手段とを備
え、給湯バーナの給湯燃焼停止から再出湯までの待機中
に前記流量制御弁の絞り量を予め定められる弁絞り量に
設定して再出湯に備えるタイプの給湯器において、給湯
燃焼停止中に前記給湯熱交換器出側湯温センサの検出温
度をサンプリングタイミングで取り込み、再出湯時の出
湯湯温が前記給湯温度設定手段で設定される設定温度に
対して定められる給湯許容温度となるように予め与えら
れた制御データに基づいて前記流量制御弁の弁絞り量を
前記サンプリングタイミング毎に設定する弁絞り量設定
部を有し、該絞り量設定部は前記給湯熱交換器出側湯温
センサの検出温度の取り込みサンプリング間隔を該検出
温度が高いときには小さく検出温度が低いときには大き
くなるように可変設定するサンプリング間隔可変設定部
を備えたことを特徴とする燃焼機器。
【請求項２】流量制御弁の弁絞り量をポテンショメー
タによって検出して流量制御弁の弁絞り量制御を行う構
成としたことを特徴とする請求項１記載の燃焼機器。
【請求項３】流量制御弁の開弁量制御はモータを駆動
源としモータ駆動制御のパルス幅変調信号のデューティ
ーによって行う構成とし、弁絞り量制御データとして流
量制御弁の基準位置からの流量制御弁弁絞り量とパルス
幅変調信号のデューティーの積算値との関係データが与
えられており、流量制御弁の基準位置からのモータ駆動
のデューティー積算値を直接的又は間接的に検出し、前
記関係データに基づいて流量制御弁の弁絞り量を検出し
て流量制御弁弁絞り量制御を行う構成としたことを特徴
とする請求項１記載の燃焼機器。