JPH10253157A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数の燃焼部に分割されたバーナの一部の燃焼
により加熱可能な熱交換器を備える給湯装置において、
出湯停止の直後に再出湯する断続使用時の出湯温度低下
を防止する給湯装置を提供する。 【解決手段】出湯停止時に、バーナの一部燃焼が定めら
れた時間継続したかを判定し、定められた時間継続した
場合は、バーナの燃焼を所定時間継続した後に燃焼を停
止する燃焼制御を行うことにより、断続使用時の出湯温
度低下を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所謂瞬間式湯沸器
等の給湯装置に関し、特に出湯停止後間もなく再出湯を
行う断続使用の際の出湯温度の低下を抑制することので
きる給湯装置の燃焼制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱交換器で加熱された通水管中の
湯を直接給湯栓に導出して使用する給湯装置において
は、一旦出湯を終了して熱交換器部の加熱燃焼を停止し
た後、すぐ再出湯する断続使用の場合、再出湯時の初期
に出湯温度が低下する問題があった。かかる出湯温度の
低下現象は、止水直前に通水管に入った冷水が燃焼が停
止しているため加熱されず、熱交換器の予熱によっても
充分に加熱されないために、冷水のまま通水管内に滞留
し、再出湯時に流出する、所謂冷水サンドイッチ現象に
よる。近来、一般家庭において使用する給湯装置は、台
所や洗面所の給湯のみではなく浴槽の湯張り等にも使用
するため容量の大きい熱交換器を備えており、熱交換器
を加熱するバーナの燃焼面積も大きいものを用いざるを
得ない。一方、大量の湯を要する浴槽の湯張りから小量
の湯量で済む台所の使用まで出湯量の可変領域が拡大す
るため、従来のガス比例弁による燃焼ガス量の制御のみ
では、出湯量に応じて適切な出湯温度の制御を行うこと
が困難である。

【０００３】従って、複数の燃焼部に分割されたバーナ
を熱交換器に備え、分割された燃焼部を選択的に燃焼さ
せることによりバーナの燃焼面積を制御して出湯量に応
じた出湯温度の制御を行う熱交換器が採用されている。
このような熱交換器においては、例えばシャワーを使用
する場合、バーナの分割燃焼部の一部のみを燃焼させて
使用することとなる。このような一部燃焼の状態のま
ま、出湯を停止すると、熱交換器に加熱されていない冷
却部分が存在したまま燃焼が停止されるため、前述した
冷水サンドイッチ現象が顕著となる。しかも、シャワー
の場合は使用を中断してすぐ再使用する断続使用の頻度
が多く、出湯温度の低下現象は使用者に不快感を与えて
いた。

【０００４】特開平５−２１５３９９号公報には、再出
湯時の出湯温度低下防止のため、給湯装置の熱交換器の
通水管に近接して凍結防止用に設けられた電気ヒータを
利用して、出湯停止後該電気ヒータに通電して、給湯動
作を再開するか否かの判定ステップに入り、該ステップ
で給湯動作を再開しない場合は該電気ヒータを一定時間
作動させる制御手段を備える技術が開示されている。し
かし、屋内等で使用する給湯装置では凍結防止のヒータ
を特に設ける必要のない場合も多く、出湯温度低下防止
のための電気ヒータは、かなりの容量のヒータを必要と
し、コスト的に不利である。更に、電気ヒータの場合
は、ヒータ温度が所定温度になるまでの時間が長く応答
性が悪いので、出湯停止直後に再出湯する場合は出湯温
度の低下を防止できない不都合があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
上記不都合に鑑み、複数の燃焼部に分割されたバーナを
有する熱交換器を備える給湯装置において、何ら特別な
装置を付加することなく、簡単な燃焼制御により再出湯
時の冷水サンドイッチ現象による出湯温度低下を防止す
ることのできる給湯装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明においては、複数の燃焼部に分割され、その
一部で燃焼可能なバーナを備え、該バーナで加熱された
熱交換器を介して湯を直接給湯栓に導出する給湯装置に
おいて、給湯を停止する際、バーナの一部での燃焼が定
められた時間継続したかを判定し、バーナの一部での燃
焼が定められた時間継続したときは、バーナの燃焼を所
定時間継続した後に、燃焼を停止する制御手段を備える
ことを特徴とする。

【０００７】かかる構成によれば、貯湯タンク等を備え
ず、熱交換器により加熱された湯を直接給湯栓に導出し
て使用に供する給湯装置において、バーナの一部燃焼が
一定時間継続したかを判定することにより、燃焼停止時
の熱交換器の加熱されない冷却部分の存在を判断して、
熱交換器の不足の熱量を補うために所定時間燃焼を継続
し、断続使用時の冷水サンドイッチ現象を防止すること
ができ、再出湯時の出湯温度が低下することを防止でき
る。

【０００８】更に、本発明においては、燃焼を継続する
前記所定時間は、一部燃焼しているバーナの燃焼面積に
応じて決定されることを特徴とする。従って、燃焼を継
続する所定時間は、熱交換器の加熱されない冷却部分の
大きさに応じて決定されるため、出湯温度の低下を適切
に防止できる。

【０００９】更に、本発明においては、前記バーナの一
部燃焼は、バーナの全燃焼面積の少なくとも１／２以下
の燃焼であることを特徴とする。即ち、熱交換器の１／
２以上が加熱されないで冷却状態のまま燃焼を停止した
場合に、再出湯時の出湯温度の低下が著しい。従って、
少なくともこの状態においては、出湯停止後の燃焼を継
続して熱量を補うことにより出湯温度低下の防止を図
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面を参照し
て説明する。図１は本発明を適用する従来公知の給湯装
置を模式的に示す説明図、図２は本発明の燃焼制御を示
すフローチャートである。

【００１１】図１において、給湯装置１は、熱交換器２
と、該熱交換器２によりその一部が加熱される通水管３
と、該熱交換器２を加熱する燃焼部を構成するガスバー
ナ１０、燃焼ガスを供給するガス管１２、燃焼用空気を
供給する燃焼ファン１１と、これらを制御する制御手段
２０とを備える。通水管３は、その上流端から図示しな
いフィルタ等を介して上水道に接続されて給水され、水
量センサ６、止水弁付水量サーボ７を備える。水量セン
サ６は通水管３の流量を検知して検知信号を制御手段２
０に送出する。止水弁付水量サーボ７は、電磁開閉弁を
備え、浴槽の湯張り時等に通水管３を流れる水の累積水
量を計測する機能を有する。通水管３の下流端は図示し
ない給湯栓に接続され、出湯サーミスタ４を備える。出
湯サーミスタ４は出湯温度を検知して検知信号を制御手
段２０に送出する。８はバイパス路、９はバイパス路８
を開閉するバイパス弁である。

【００１２】本実施形態における給湯装置１のガスバー
ナ１０は複数のバーナ部Ａ、Ｂ、Ｃに分割されている。
都市ガスまたはガスボンベ等のガス源に接続されるガス
管１２は、元ガス電磁弁１３、ガス比例弁１４を介して
燃焼ガスを導入し、ガス比例弁１４の下流において、分
割バーナＡ、Ｂ、Ｃに燃焼ガスをそれぞれ供給する分岐
路１２ａ、１２ｂ、１２ｃに分岐する。ガス管１２は、
まず分割バーナＣの分岐路１２ｃと分割バーナＡ、Ｂへ
の分岐路１２ａに分岐する。分岐路１２ａ、１２ｃはそ
れぞれ開閉電磁弁１５、１７を備える。更に、分岐路１
２ａは、開閉電磁弁１５の下流において、分割バーナ
Ａ、Ｂへの分岐路１２ａ、１２ｂに分岐し、分岐路１２
ｂは電磁弁１６を備える。１８はガスバーナ１０の点火
を行うスパーカ、１９はガスバーナの燃焼を検知するフ
レームロッドである。

【００１３】制御手段２０はマイクロコンピュータを有
し、操作手段であるリモコン２１のスイッチ等による指
示と、水量センサ６や出湯サーミスタ４等センサの検知
信号とに基づいて、ガス比例弁１４や電磁弁１５、１
６、１７等アクチュエータを駆動して出湯温度を制御す
るためにガスバーナ１０の燃焼量を制御する。リモコン
２１は、使用者が給湯装置に運転を指示し、運転条件を
設定する時に用いるリモートコントロール装置で、運転
開始と運転停止とを指示する運転スイッチや給湯温度設
定スイッチ等のスイッチと、スイッチ操作による設定条
件等を表示する表示部とを備える。

【００１４】図２は本実施形態の燃焼制御を示すフロー
チャートである。図を参照して、燃焼制御に関する給湯
装置の作動について説明する。

【００１５】リモコン２１の運転スイッチを操作して、
出湯温度を設定し給湯装置の運転を開始すると、制御手
段２０が初期化され、止水弁付水量サーボ７が開弁して
給湯の準備が完了する（ステップ１）。水量センサ６の
検知信号が所定の点火水量以上かを判定する（ステップ
２）。ＮＯの場合はそのまま待機する。給湯栓が開かれ
て、所定以上の水量が流入すると、ステップ２の判定が
ＹＥＳとなり、給湯点火シーケンスが実行されて、ガス
バーナ１０が点火される（ステップ３）。リモコン２１
で設定された出湯設定温度と出湯サーミスタの検知温度
の温度差に応じて、ガスバーナ１０の燃焼が制御される
（ステップ４）。燃焼制御はガス比例弁１４及び各分岐
路の電磁弁１５、１６、１７の開閉による燃焼ガス量の
制御と、燃焼ファン１１の回転制御による燃焼空気制御
とにより実行される。

【００１６】即ち、ガス比例弁１４は、ガス管１２に導
入する燃焼ガス量を前記温度差に応じて比例制御し、更
に、各分岐路の電磁弁１５〜１７の開閉により分割バー
ナＡ〜Ｃを選択的に燃焼して、ガスバーナ１０の燃焼面
積を制御する。本実施形態の給湯装置のガスバーナ１０
の制御は、最小の燃焼量の場合は、電磁弁１５を開弁
し、電磁弁１６、１７を閉弁して、ガスバーナ１０のほ
ぼ１／４の燃焼面積を占める分割バーナＡを点火燃焼さ
せ、ガス比例弁１４により導入燃焼ガスを増加した時点
で、電磁弁１６を開弁して、分割バーナＡとほぼ同燃焼
面積の分割バーナＢに燃焼を拡大する。最大燃焼量を得
る場合は、電磁弁１７をも開弁して、燃焼面積のほぼ１
／２を占める分割バーナＣに燃焼を拡大する。逆に燃焼
量を減少制御する場合は、ガス比例弁１４により導入燃
焼ガス量を制御すると共に、まず電磁弁１７を閉弁し
て、ガスバーナ１０の燃焼面積をほぼ１／２とし、更に
電磁弁１６を閉弁して、分割バーナＡのみが燃焼する状
態となる。

【００１７】かかる燃焼制御は、水量センサ６の検知信
号が所定の消火水量以下かを判定する、ステップ５にお
いて、ＮＯの間は制御が継続され、給湯栓が閉じられ
て、判定がＹＥＳになると次のステップへ移行する。ス
テップ６において、電磁弁Ｃが閉弁かを判定する。即
ち、ガスバーナ１０が一部燃焼中かが判定される。ＮＯ
の場合は、ステップ９へ進んで元ガス電磁弁が閉弁され
て、燃焼は停止され、燃焼ファンも所定のポストパージ
の後停止される（ステップ１０）。出湯量の少ないシャ
ワー等を使用していた場合は、ＹＥＳとなり、一部燃焼
が定められた時間（例えば３０秒）以上継続しているか
が判定される（ステップ７）。ＮＯの場合は、ステップ
９に移行して燃焼は停止される。ＹＥＳの場合は、所定
時間（例えば、０．５〜１秒間）一部燃焼を継続し（ス
テップ８）、その後燃焼を停止する（ステップ９、１
０）。

【００１８】本実施形態の給湯装置の如く、ガスバーナ
１０が分割バーナＡ〜Ｃにより構成されている燃焼部を
備えるものにおいては、給湯栓を閉弁して燃焼を停止す
る直前に分割バーナＡ〜Ｃの一部が選択されて燃焼を行
う一部燃焼が定められた時間継続した場合、熱交換器２
の一部は直接加熱されず、むしろ燃焼ファンの空気流に
より冷却された状態で燃焼が停止されるため、熱交換器
２の一部が冷却されたままとなり、燃焼停止直前に進入
する水は、充分に加熱されないまま熱交換器２の冷却部
に滞留して、再出湯時に流出するため著しい温度低下の
原因となる。常に全面燃焼を行う通常のバーナを有する
熱交換器の場合は、燃焼停止時における残存熱量を考慮
にいれた熱交換器の設計を行うことにより冷水サンドイ
ッチ現象の対策を行えるが、本実施形態の分割バーナを
用いる場合はかかる対策では解決できない。

【００１９】本発明による燃焼制御によれば、給湯栓の
止水により給湯装置の加熱燃焼を停止する際、ガスバー
ナ１０の一部燃焼が定められた時間継続したかを判定し
て、定められた時間一部燃焼が継続した場合は、燃焼を
所定時間継続して、ガスバーナ１０の全面燃焼時におけ
る熱交換器２の残存熱量と同等になるよう熱量を供給す
るので、燃焼停止直前に進入する水も加熱され、再出湯
時冷水のまま流出することがない。

【００２０】また、燃焼を継続する所定時間は、燃焼停
止時における一部燃焼の燃焼面積により熱交換器の冷却
部面積が変化するので、定められた時間継続したバーナ
の燃焼面積に応じて決定することが望ましい。更に、本
発明によれば、出湯温度と出湯設定温度又は給水温度と
の差異を検知して、燃焼をフィードバック制御する際、
出湯温度の一時的低下に起因する過大燃焼による出湯温
度のオーバシュート現象も防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の給湯装置を模式的に示す
説明図。

【図２】本発明の燃焼制御を示すフローチャート。

【符号の説明】

２─熱交換器、３─通水路、１０─ガスバーナ、１１─
燃焼ファン、１２─ガス管、 ２０─制御部、２１─リ
モコン。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の燃焼部に分割され、その一部で燃焼
   可能なバーナを備え、該バーナで加熱された熱交換器を
   介して湯を直接給湯栓に導出する給湯装置において、給
   湯を停止する際、バーナの一部での燃焼が定められた時
   間継続したかを判定し、バーナの一部での燃焼が定めら
   れた時間継続したときは、バーナの燃焼を所定時間継続
   した後に、燃焼を停止する制御手段を備えることを特徴
   とする給湯装置。
2. 【請求項２】燃焼を継続する前記所定時間は、一部燃焼
   しているバーナの燃焼面積に応じて決定されることを特
   徴とする請求項１に記載の給湯装置。
3. 【請求項３】前記バーナの一部燃焼は、バーナの全燃焼
   面積の少なくとも１／２以下の燃焼であることを特徴と
   する請求項１に記載の給湯装置。