JPH10300220A - 給湯燃焼装置 - Google Patents

給湯燃焼装置

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JPH10300220A
JPH10300220A JP12647497A JP12647497A JPH10300220A JP H10300220 A JPH10300220 A JP H10300220A JP 12647497 A JP12647497 A JP 12647497A JP 12647497 A JP12647497 A JP 12647497A JP H10300220 A JPH10300220 A JP H10300220A
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JP
Japan
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hot water
water supply
flow rate
temperature
flow
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JP12647497A
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Hisayasu Watanabe
久恭 渡辺
Shuichi Onodera
修一 小野寺
Toshihisa Saito
寿久 斉藤
Tetsuya Sato
徹哉 佐藤
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Gastar Co Ltd
Original Assignee
Gastar Co Ltd
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  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 給湯熱交換器1内の後沸きの湯を給湯設定温
度にして給湯する。 【解決手段】 給湯熱交換器1内の後沸きの湯を熱交出
側温度センサ7で検出し、給湯熱交換器1と常時バイパ
ス通路17との流量の分配率によって第1の流量制御手
段GM1に入る湯側の流量Qの入力温度TKを演算により
求める。次に入力温度TKと給水温度TINと給湯設定温
度TSPの情報に基づき後沸きの温度を解消して給湯設定
温度にするための給水制御用バイパス通路18側のバイ
パス制御流量QBPと湯側流量Qの比QBP/Qを目標流量
比として算出する。その一方で湯側流量Qとバイパス制
御流量QBPを検出してその比QBP/Qを検出流量比とし
て求める。給湯の開始時に、検出流量比が目標流量比に
一致する方向に第1の流量制御手段GM1と第2の流量
制御手段GM2を流量の増減方向を逆向きに制御し、給
湯熱交換器1から出る後沸きの湯を給湯設定温度の湯に
して給湯する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、給湯熱交換器を通
る流水をバーナ燃焼により加熱し、その加熱により作り
出した湯を所望の給湯場所に給湯する給湯燃焼装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】図23には出願人が以前に試作した給湯
燃焼装置の模式構成が示されている。同図において、給
湯熱交換器1の入側には給水通路2が接続され、給湯熱
交換器1の出側には給湯通路3が接続されている。そし
て、給水通路2と給湯通路3間には前記給湯熱交換器1
を迂回するバイパス通路4が設けられ、このバイパス通
路4には通路の開閉を行う電磁弁5が設けられている。
前記給水通路2には給水流量を検出する流量センサFS
と給水温度を検出する給水温度センサ6が設けられてい
る。また、給湯熱交換器1の出側には熱交出側温度セン
サ7が設けられている。また、バイパス通路4と給湯通
路3との接続部よりもやや下流側位置には給湯温度セン
サ8が設けられている。
【0003】前記給湯熱交換器1はバーナ10の火炎に
よって加熱されるようになっており、このバーナ10に
はガス通路11が接続され、このガス通路11には通路
の開閉を行う電磁弁12,13と、バーナ10へのガス
供給量を開弁量によって制御する比例弁14が設けられ
ている。
【0004】この給湯燃焼装置の運転は制御装置15に
より行われており、この制御装置15にはリモコン9が
信号接続されている。
【0005】リモコン9には電源スイッチ、運転スイッ
チ、給湯の設定温度を設定する温度設定器や、その給湯
設定温度等の各種情報を表示する表示部等が設けられて
いる。
【0006】制御装置15は、給湯通路3に接続される
外部配管の給湯出口側に設けられる給湯栓(図示せず)
が開けられて、流量センサFSにより作動流量以上の流
量が検出されたときに、燃焼ファン(図示せず)を回転
してバーナ10へ燃焼給気を供給し、電磁弁12,13
と比例弁14を開けて点火手段(図示せず)を駆動して
バーナ10の点着火を行い、給湯温度センサ8で検出さ
れる給湯温度がリモコン9で設定される給湯設定温度に
なるようにバーナ10の燃焼熱量が制御される。この燃
焼制御により、給水通路2から給湯熱交換器1に入り込
む流水は給湯熱交換器1を通るときに加熱されて湯にな
り、この湯は給湯通路3を通して所望の給湯場所に導か
れる。湯の使用が終了し、給湯栓が閉められることによ
り、流量センサFSから流水オフ信号が出力され、この
信号を受けて制御装置15はガス通路11を遮断し、バ
ーナ10の燃焼を停止し、次の給湯使用に備える。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この種の給湯燃焼装置
にあっては、給湯燃焼の停止後、給湯熱交換器1の保有
熱量が滞留している給湯熱交換器1内の湯に伝搬し、給
湯熱交換器1の湯温が高くなる後沸き現象が生じ、給湯
燃焼の停止後、短時間のうちに再び給湯燃焼が開始され
たときに、この給湯熱交換器1内の給湯設定温度よりも
高温のオーバーシュートの湯が出湯し、湯の使用者に不
快な思いをさせるという問題が生じる。
【0008】このような問題を解消するために、熱交出
側温度センサ7で検出される湯温が予め定めた基準温度
よりも高いときには、バイパス通路4の電磁弁5を開
け、給湯熱交換器1から出る湯とバイパス通路4を通っ
て出る水とを混合し、給湯熱交換器1から出る湯温を下
げて給湯することが考えられる。
【0009】しかしながら、給湯熱交換器1側から出る
オーバーシュートの湯に対し、バイパス通路4側から供
給される水の単位時間当たりの流量はオーバーシュート
の大きさに拘わらずほぼ一定であるため、オーバーシュ
ートの量が小さいときには、必要以上の過剰の水量が埋
められるために、給湯設定温度よりもかなりぬるめのア
ンダーシュートの湯が給湯されるという問題が生じ、ま
た、オーバーシュートの量が大きい場合には、そのオー
バーシュートを解消するのに十分な水量をバイパス通路
4側から供給することができず、埋める水量が不足して
給湯設定温度よりもかなり高いオーバーシュートの湯が
給湯されるという問題があり、給湯設定温度に近い湯を
再出湯時に安定供給できないという問題が生じる。
【0010】特に、図23の鎖線で示すように、風呂の
追い焚きを行う追い焚き熱交換器16を前記給湯熱交換
器1と一体的に形成し、この給湯熱交換器1と追い焚き
熱交換器16を共通のバーナ10で燃焼加熱する、一缶
二水路の給湯燃焼装置とした場合には、追い焚き単独運
転が行われると、バーナ10により、滞留している給湯
熱交換器1内の湯水が沸騰寸前にまで加熱される場合が
生じ、このような状態のときに、給湯運転が開始される
と、この沸騰寸前の高温の湯が給湯熱交換器1から出湯
されることとなり、このとき、電磁弁5を開けてバイパ
ス通路4から水を供給しても、その水量が不足し、かな
り高い湯が給湯通路3を通して供給されるという問題が
生じる。
【0011】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、給湯使用後の後沸きや、一
缶二水路タイプの給湯燃焼装置における追い焚き単独運
転等による給湯熱交換器1内の後沸きが生じても、給湯
開始時に、これらの後沸きを効果的に解消してほぼ給湯
設定温度の安定した湯温を供給することが可能な給湯燃
焼装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のような手段を講じている。すなわち、
第1の発明は、給湯熱交換器の入口側に給水通路が連通
接続され、前記給湯熱交換器の出側には給湯通路が連通
接続され、前記給水通路と給湯通路は前記給湯熱交換器
を迂回する給水制御用バイパス通路によって連通接続さ
れ、前記給湯通路には前記給水制御用バイパス通路の接
続部よりも上流側に第1の流量制御手段が設けられ、前
記給水制御用バイパス通路には第2の流量制御手段が設
けられており、また、前記第1の流量制御手段に入る側
の湯温を入力温度として検出する入力温度検出部と、前
記給水通路の給水温度の検出情報と給湯設定温度の情報
と前記入力温度検出部によって検出された入力温度の情
報とに基づき入力温度を給湯設定温度にするために必要
な給水制御用バイパス通路を通るバイパス制御流量と前
記第1の流量制御手段を通る湯側流量との目標流量比を
予め与えられる解法データに基づき求める目標流量比検
知部と、前記給水制御用バイパス通路を通るバイパス制
御流量の検出情報と第1の流量制御手段を通る湯側流量
の検出情報とを取り込みバイパス制御流量と湯側流量と
の比を検出流量比として求める検出流量比検知部と、前
記検出流量比を目標流量比に一致させる方向に前記第1
と第2の流量制御手段を互いに流量の増減方向が逆向き
となる方向に制御するミキシング制御部とを有する構成
をもって課題を解決する手段としている。
【0013】また第2の発明は、給湯熱交換器の入口側
に給水通路が連通接続され、前記給湯熱交換器の出側に
は給湯通路が連通接続され、前記給水通路と給湯通路は
前記給湯熱交換器を迂回する常時バイパス通路によって
連通され、この常時バイパス通路の給水通路接続部より
も上流側の給水通路位置と常時バイパス通路の給湯通路
接続部よりも下流側の給湯通路位置間は給水制御用バイ
パス通路によって連通接続され、前記常時バイパス通路
の出口部から前記給水制御用バイパス通路の出口部に至
る給湯通路には第1の流量制御手段が設けられ、前記給
水制御用バイパス通路には第2の流量制御手段が設けら
れており、また、前記第1の流量制御手段に入る側の湯
温を入力温度として検出する入力温度検出部と、前記給
水通路の給水温度の検出情報と給湯設定温度の情報と前
記入力温度検出部によって検出された入力温度の情報と
に基づき入力温度を給湯設定温度にするために必要な給
水制御用バイパス通路を通るバイパス制御流量と前記第
1の流量制御手段を通る湯側流量との目標流量比を予め
与えられる解法データに基づき求める目標流量比検知部
と、前記給水制御用バイパス通路を通るバイパス制御流
量の検出情報と第1の流量制御手段を通る湯側流量の検
出情報とを取り込みバイパス制御流量と湯側流量との比
を検出流量比として求める検出流量比検知部と、前記検
出流量比を目標流量比に一致させる方向に前記第1と第
2の流量制御手段を互いに流量の増減方向が逆向きとな
る方向に制御するミキシング制御部とを有する構成をも
って課題を解決する手段としている。
【0014】さらに第3の発明は、前記第1又は第2の
発明の構成を備えたものにおいて、バイパス制御流量の
検出情報を出力するバイパス制御流量検出部と、湯側流
量の検出情報を出力する湯側流量検出部とを備え、前記
湯側流量検出部は給水通路に入水する総流量のうち給水
制御用バイパス通路に分流した残りの全流量が通る経路
に設けられる第1の流量センサによって構成され、バイ
パス制御流量検出部は給水又は給湯の総流量が通る経路
に設けられた第2の流量センサの検出流量から前記第1
の流量センサの検出流量を差し引き演算によってバイパ
ス制御流量を検出する構成としたことをもって課題を解
決する手段としている。
【0015】さらに第4の発明は、前記第3の発明の構
成を備えたものにおいて、バイパス制御流量検出部は給
水又は給湯の総流量を第2の流量センサの検出流量によ
って得る代わりに、給水制御用バイパス通路の出口より
も下流側の給湯通路位置に設けられる給湯温度センサに
よって検出される給湯温度の検出データと、給水温度の
検出データと、給湯設定温度のデータと、入力温度検出
部によって検出される入力温度のデータと、第1の流量
センサによって検出される検出流量のデータに基づき予
め与えられる解法データに従って求める構成としたこと
をもって課題を解決する手段としている。
【0016】さらに第5の発明は、給湯熱交換器の入口
側に給水通路が連通接続され、前記給湯熱交換器の出側
には給湯通路が連通接続され、前記給水通路と給湯通路
は前記給湯熱交換器を迂回する給水制御用バイパス通路
によって連通接続され、前記給湯通路には前記給水制御
用バイパス通路の接続部よりも上流側に第1の流量制御
手段が設けられ、前記給水制御用バイパス通路には第2
の流量制御手段が設けられており、また、制御用バイパ
ス通路から出る水と前記第1の流量制御手段から出る湯
の混合湯水の温度を検出する給湯温度センサが設けら
れ、この給湯温度センサによって検出される給湯温度と
予め設定される給湯設定温度とを比較し給湯温度を給湯
設定温度に一致させる方向に前記第1と第2の流量制御
手段を互いに流量の増減方向が逆向きとなる方向に制御
するミキシング制御部が設けられている構成をもって課
題を解決する手段としている。
【0017】さらに第6の発明は、給湯熱交換器の入口
側に給水通路が連通接続され、前記給湯熱交換器の出側
には給湯通路が連通接続され、前記給水通路と給湯通路
は前記給湯熱交換器を迂回する給水制御用バイパス通路
によって連通接続され、前記給湯通路には前記給水制御
用バイパス通路の接続部よりも上流側に第1の流量制御
手段が設けられ、前記給水制御用バイパス通路には第2
の流量制御手段が設けられており、また、前記第1の流
量制御手段に入る側の湯温を入力温度として検出する入
力温度検出部と、この入力温度検出部で検出された入力
温度の情報と給水温度の検出情報と給湯又は給水の総流
量の検出情報と前記第1の流量制御手段を通る流量の検
出情報とに基づき予め与えられる解法データに従って給
湯温度を求める給湯温度検知部と、この給湯温度検知部
によって求められた給湯温度と予め設定される給湯設定
温度とを比較し給湯温度を給湯設定温度に一致させる方
向に前記第1と第2の流量制御手段を互いに流量の増減
方向が逆向きとなる方向に制御するミキシング制御部が
設けられている構成をもって課題を解決する手段として
いる。
【0018】さらに第7の発明は、前記第1乃至第6の
いずれか1つの発明の構成を備えたものにおいて、入力
温度検出部は第1の流量制御手段に導かれる湯温を直接
検出する温度センサによって構成されていることをもっ
て課題を解決する手段としている。
【0019】さらに、第8の発明は、前記第2乃至第6
のいずれか1つの発明の構成を備えたものにおいて、入
力温度検出部は、常時バイパス通路の給水通路への接続
部で給水の水が常時バイパス通路側と給湯熱交換器側へ
分配される分配比率のデータと、給湯熱交換器の出側の
湯温検出データと、給水温度データとに基づき予め与え
られる解法データに従って入力温度を求める構成とした
ことをもって課題を解決する手段としている。
【0020】本願の発明においては、給湯燃焼が開始す
ると、給湯熱交換器を加熱するバーナには、第1の流量
制御手段を通る流量の給水量を給水温度から給湯設定温
度に高めるのに要するフィードフォワード熱量を発生さ
せるガス量が供給されてバーナ燃焼が行われる。その一
方で、目標流量比検知部は、入力温度検出部によって検
出される第1の流量制御手段に入る湯側の温度(入力温
度)と、給水温度と、給湯設定温度のデータにより、入
力温度を給湯設定温度にするために必要な給水制御用バ
イパス通路を通るバイパス制御流量と第1の流量制御手
段を通る湯側流量との目標流量比を予め与えられる解法
データに基づき求める。それと同時に、検出流量比検知
部は、前記バイパス制御流量の検出情報と、前記湯側流
量の検出情報とを取り込み、バイパス制御流量と湯側流
量との比を検出流量比として求める。
【0021】ミキシング制御部は、前記目標流量比検知
部により求められた目標流量比と前記検出流量比検知部
により求められた検出流量比とを比較し、検出流量比が
目標流量比に一致させる方向に第1と第2の流量制御手
段を互いに流量の増減方向が逆向きとなる方向に制御す
る。例えば、給湯熱交換器の後沸きが大きいときには、
目標流量比が大きくなり、したがって、これに合わせて
検出流量比も大きくなる方向に、つまり、湯側の第1の
流量制御手段を閉方向に、バイパス制御流量側の第2の
流量制御手段を開方向に制御する。給湯熱交換器の後沸
きの温度が小さくなるにつれ、目標流量比はそれに伴い
小さい値に変化して行くので、検出流量比もこれに合わ
せて小さくなる方向に、つまり、第1の流量制御手段を
開方向に、第2の流量制御手段を閉方向に制御して行
く。
【0022】このように、検出流量比を目標流量比に一
致する方向に第1の流量制御手段と第2の流量制御手段
を互いに開閉方向が逆方向に制御することで、給湯熱交
換器に発生する後沸き温度の変化に対応してその後沸き
を解消する湯側とバイパス制御流量側との流量比が応答
性良く制御されることとなり、給湯熱交換器側の後沸き
の大きさの如何に拘わらず、ほぼ給湯設定温度の安定し
た湯温の給湯が可能となる。そして、給湯熱交換器側の
後沸きが解消された時点で、第2の流量制御手段は完全
に閉状態となり、それ以降は、フィードフォワード熱量
とフィードバック熱量との併用による比例制御によって
定常の給湯燃焼運転に移行する。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図面
に基づき説明する。図2は本発明に係る給湯燃焼装置の
モデル例を模式構成によって示すものである。本発明の
給湯燃焼装置は給湯単能機(給湯機能のみの給湯器)は
もとより、二缶二水路タイプの給湯燃焼装置(給湯熱交
換器と追い焚き熱交換器が別個独立に設けられて、各熱
交換器がそれぞれ別個のバーナにより燃焼加熱されるタ
イプの風呂と給湯の複合給湯器)や、一缶二水路タイプ
の給湯燃焼装置(給湯熱交換器と追い焚き熱交換器が一
体的に形成され、この一体の給湯熱交換器と追い焚き熱
交換器を共通のバーナにより燃焼加熱するタイプの風呂
と給湯の複合給湯器)にも適用されるものである。
【0024】図2の(a)において、給湯熱交換器1の
入口側に給水通路2が連通接続され、給湯熱交換器1の
出側には給湯通路3が連通接続されている。給水通路2
と給湯通路3間には前記給湯熱交換器1を迂回する常時
バイパス通路17が連通接続されており、さらに、給水
通路2には前記常時バイパス通路17との接続位置Aよ
りも上流側のB位置に給水制御用バイパス通路18の一
端側(入口側)が連通接続されており、前記給湯通路3
には、前記常時バイパス通路17との接続部Cよりも下
流側のD位置に前記給水制御用バイパス通路18の他端
側(出口側)が連通接続されている。
【0025】そして、給湯通路3のCD間には給湯熱交
換器1を出る湯と常時バイパス通路17を通る水とを混
合した湯の流量を可変制御する第1の流量制御手段GM
1が設けられており、また、前記給水制御用バイパス通
路18には、流量の可変制御が可能な閉止機能を備えた
第2の流量制御手段GM2が設けられている。これら第
1の流量制御手段GM1と第2の流量制御手段GM2は例
えばギヤモータによって開弁量を制御する水量制御手段
によって構成されるものであり、この第1の流量制御手
段GM1と第2の流量制御手段GM2にはそれぞれ弁の全
開位置と全閉位置を検出するホールIC等の弁開度の検
出センサ(図示せず)が設けられている。
【0026】前記給水通路2のAB間には前記給湯熱交
換器1の湯と常時バイパス通路17から出る水との合流
流量を前記第1の流量制御手段GM1を通る湯側流量Q
として検出する第1の流量センサFS1が設けられてお
り、また、給湯通路3には前記給水制御用バイパス通路
18の出口側の接続部Dよりも下流側位置に給水通路2
に入水する総流量(全流量)QTを検出する第2の流量
センサFS2が設けられている。また、給水通路2には
給水温度を検出する給水温度センサ6が設けられ、給湯
熱交換器1の出側には給湯熱交換器1から出湯する湯温
を検出する熱交出側温度センサ7が設けられ、必要に応
じ、給湯熱交換器1の水管通路の途中位置(例えば中間
部)に熱交内の湯温を検出する熱交補助温度センサ22
が設けられる。また、給湯通路3には、第1の流量制御
手段GM1から出る湯と給水制御用バイパス通路18か
ら出る水との混合湯温(ミキシング湯温)を給湯温度T
MIXとして検出する給湯温度センサ8が設けられてい
る。
【0027】給湯燃焼装置を風呂と給湯の複合給湯器と
して構成する場合は、前記給水制御用バイパス通路18
との合流位置Dよりも下流側の給湯通路3から湯張り通
路23が分岐接続され、風呂側の追い焚き循環路24を
介して給湯の湯を浴槽25に落とし込む構成とする。
【0028】このような風呂と給湯の複合給湯器として
給湯燃焼装置を構成する場合、追い焚き循環路24に介
設される追い焚き熱交換器16を前記給湯熱交換器1と
別個独立に形成し、給湯熱交換器1と追い焚き熱交換器
16を別個独立のバーナにより燃焼加熱する構成とする
ことにより二缶二水路タイプの複合給湯器となり、ま
た、図2の(a)に鎖線で示す如く給湯熱交換器1と追
い焚き熱交換器16を一体的に形成し、この一体化した
給湯と追い焚きの熱交換器1,16を共通のバーナによ
り燃焼加熱する構成とすることにより、一缶二水路タイ
プの複合給湯器が形成される。なお、図2の(a)にお
いて、26は浴槽25内の湯水を追い焚き循環路24を
介して循環させて追い焚きを行うための循環ポンプ26
であり、27は湯張りを行うときに湯張り通路23を開
ける注湯電磁弁である。
【0029】図2の(b)に示す給湯燃焼装置のモデル
例は、前記図2の(a)に示す第2の流量センサFS2
を省略した構成のものであり、それ以外の構成は前記図
2の(a)に示すモデル例と同様である。
【0030】また図2の(c)に示す給湯燃焼装置のモ
デル例は装置構成をより簡易化したタイプのもので、前
記図2の(a),(b)のモデル例で設けられている熱
交出側温度センサ7と、熱交補助温度センサ22と、第
1の流量センサFS1とを省略し、総給水流量(総給湯
流量)を検出する第2の流量センサFS2を給水制御用
バイパス通路18の接続部Bよりも上流側の給水通路2
に設けた構成としたものであり、それ以外は前記図2の
(a),(b)のモデル例と同様である。これら図2に
示すモデル例の装置は制御装置15によってその運転が
制御され、この制御装置15には前記図23に示した装
置と同様にリモコン9が信号接続され、給湯熱交換器1
の加熱はバーナ10により行われるものであり、図2の
各モデル例においても、前記図23で示したものと同様
にバーナ10へのガス供給量を比例弁14の開弁量によ
って制御するバーナ10の燃焼系の機構が設けられる
が、図2ではこれらの図示を省略してあり、これらの燃
焼系の機構を説明する場合には図23に付した符号を用
いて説明する。
【0031】本実施形態例の給湯燃焼装置は給湯熱交換
器1に後沸きのオーバーシュートの湯が生じている状態
で、給湯運転が開始されたときに、給湯熱交換器1のバ
ーナ10の燃焼加熱をフィードフォワード熱量のみによ
って行い、給湯熱交換器1から出る後沸きの湯の解消を
給水制御用バイパス通路18から出る水の流量QBPと第
1の流量制御手段GM1を通る湯側の流量Qとの流量比
制御によって行うことを特徴としており、図1にはその
流量比制御を行う第1の制御構成のブロック図が示され
ている。この第1の制御構成は、入力温度検出部28
と、目標流量比検知部としての目標流量比演算部30
と、検出流量比検知部としての検出流量比演算部31
と、バイパス制御流量検出部32と、湯側流量検出部3
3と、ミキシング制御部34とを有して構成されてい
る。
【0032】この図1に示す第1の制御構成は前記図2
の(a),(b)のモデル例を対象としており、入力温
度検出部28は、熱交出側温度センサ7で検出される給
湯熱交換器1の出側の湯温TOUTを取り込み、第1の流
量制御手段GM1に入る湯側温度(給湯熱交換器1を出
る湯と常時バイパス通路17を出る水とが混合した湯の
温度)を入力温度TKとして直接的又は間接的に検出す
る。この入力温度TKを直接的に検出する場合には、図
2の(a),(b)に示すように、常時バイパス通路1
7の出側Cと第1の流量制御手段GM1の入口との間の
給湯通路3に入力温度検出用の温度センサ19を設けて
検出すればよいが、この温度センサ19の部品点数を減
らして装置コストの低減を図るには、その入力温度TK
を間接的に検出する。
【0033】この入力温度の間接的な検出は、給湯熱交
換器1の熱交出側温度温度センサ7で検出される給湯熱
交換器1の出側温度TOUTを取り込み、次の演算により
求める。
【0034】すなわち、入力温度検出部28には、給水
通路2を通って来る給水が常時バイパス通路17の接続
点Aの位置で給湯熱交換器1側に流れる量と常時バイパ
ス通路17側に流れる量との分配率が予め与えられてい
る。例えば、給湯熱交換器1側の分配率がm、常時バイ
パス通路17側の分配率がnとしたとき、入力温度検出
部28は、予め与えられている次の(1)式により入力
温度TKを演算により求める。
【0035】 TK=TOUT×m+TIN×n・・・・・(1)
【0036】この(1)式で、例えば給湯熱交換器1側
の分配率が70%で、常時バイパス通路側の分配率が3
0%のときにはmの値として0.7が与えられ、nの値
として0.3の値が与えられる。この入力温度検出部2
8で求められた入力温度TKの情報は目標流量比演算部
30に加えられる。
【0037】ところで、給湯熱交換器1内の後沸きによ
り、給湯設定温度TSPよりも高温の入力温度TKをもつ
の流量Qの熱量が給湯設定温度TSPに低下するための放
出熱量は給水制御用バイパス通路18を通る流量QBP
給水温度TINから給湯設定温度TSPに上昇するのに要す
る吸熱熱量と等しい。この熱平衡バランスの関係から、
次の(2)式が導かれる。
【0038】 QBP/Q=(TK−TSP)/(TSP−TIN)・・・・・(2)
【0039】この(2)式は入力温度TKの湯側の流量
Qと給水温度TINのバイパス制御流量(給水制御用バイ
パス通路18を通る給水流量)とが混合して給湯設定温
度TSPの温度になるための熱量バランスの平衡式であ
り、左辺のQBP/Qはバイパス制御流量QBPと湯側流量
Qとの流量比を表している。また、(2)式の右辺の給
湯設定温度TSPと、給水温度TINは一定の値として見な
すことができ、右辺の値は給湯熱交換器1内の後沸きの
温度によって変化する入力温度TKの値によって変化す
る。
【0040】つまり、給湯熱交換器1の後沸きの温度に
よって入力温度TKが変化し、この入力温度TKに依存す
る(2)式の右辺の値に一致するように左辺の流量比を
調整することにより、湯側の流量Qとバイパス制御流量
BPとが混合した温度は給湯設定温度TSPに等しくなる
はずである。
【0041】本発明はこの点に着目し、(2)式の右辺
をバイパス制御流量QBPと湯側流量Qとの目標流量比W
STとして定義し、(2)式の左辺を検出流量比WDEとし
て定義している。
【0042】 WST=(TK−TSP)/(TSP−TIN)・・・・・(3)
【0043】WDE=QBP/Q・・・・・(4)
【0044】目標流量比演算部30には前記(3)式の
目標流量比WSTの演算式が解法データとして予め与えら
れており、目標流量比演算部30は、入力温度検出部2
8から得られる入力温度TKと、給水温度センサ6から
得られる給水温度TINの情報と、リモコンで与えられる
給湯設定温度TSPの情報を取り込み、前記(3)式に従
い、目標流量比WSTを演算により求め、その演算値をミ
キシング制御部34に加える。
【0045】湯側流量検出部33は前記第1の流量制御
手段GM1を通る湯側流量Qを第1の流量センサFS1
センサ出力を取り込んで検出し、その検出結果を検出流
量比演算部31に加える。また、必要に応じ、その湯側
流量Qの検出値をバイパス制御流量検出部32に加え
る。
【0046】バイパス制御流量検出部32は図2の
(a)に示すモデルの場合には、第2の流量センサFS
2で検出されるトータル流量(総流量)QTから第1の流
量センサFS1で検出される流量Qを差し引き演算する
ことによりバイパス制御流量QBPを求める。
【0047】QBP=QT−Q・・・・・(5)
【0048】また、給湯燃焼装置が図2の(b)に示す
モデルの場合には、バイパス制御流量検出部32はバイ
パス制御流量QBPを解法データに従い求める。この解法
データは次の(6)式に示す演算式で与えられており、
バイパス制御流量検出部32は、入力温度検出部28か
ら加えられる入力温度TKと給湯温度センサ8で検出さ
れる給湯温度TMIXと給水温度センサ6で検出される給
水温度TINと前記湯側流量検出部33で検出された湯側
流量Qのデータをそれぞれ取り込み、次の(6)式に従
いバイパス制御流量QBPを演算により求め、その演算結
果を検出流量比演算部31に加える。
【0049】 QBP=(TK−TIN)・Q/(TMIX−TIN)・・・・・(6)
【0050】検出流量比演算部31は前記湯側流量検出
部33で求められた湯側流量Qとバイパス制御流量検出
部32で求められたバイパス制御流量QBPのデータを取
り込み、前記(4)式に従い、バイパス制御流量QBP
湯側流量Qとの検出流量比WDEを演算により求め、その
演算結果をミキシング制御部34へ加える。
【0051】ミキシング制御部34は前記目標流量比W
STと検出流量比WDEを比較し、検出流量比WDEが目標流
量比WSTに一致する方向に第1の流量制御手段GM1
第2の流量制御手段GM2を互いに流量の増減方向が逆
方向となるように流量制御を行う。より具体的には、目
標流量比WSTと検出流量比WDEとの差を求め、K1,K2
を係数(ゲイン)として、第1の流量制御手段GM1
はV1=K1(WSP−WDE)の式によって求められる電圧
1を印加し、第2の流量制御手段GM2にはV2=K
2(WSP−WDE)の演算により求められる電圧V2を印加
して流量制御を行う。つまり、目標流量比WSPと検出流
量比WDEとの差に応じた電圧をそれぞれ第1の流量制御
手段GM1と第2の流量制御手段GM2に加え、湯側流量
Qとバイパス制御流量QBPとの流量の増減方向が逆方向
となるようにQBPとQとの流量が制御される。なお、前
記係数K1,K2は固定値でもよく、目標流量比WSTと検
出流量比WDEとの差(WST−WDE)に応じて可変させて
もよい(WSTとWDEとの差の関数としてもよい)。
【0052】さらに詳説すると、例えば、給湯熱交換器
1内の後沸きが大きい場合、すなわち、入力温度TK
高いときには前記(3)式から明らかな如く、目標流量
比WSTの値は大きな値となり、この目標流量比WSTに一
致させるために検出流量比WDEを大きくする方向に、つ
まり、(4)式から明らかな如く、QBPを大の方向に、
Qを小方向に、すなわち、第1の流量制御手段GM1
閉方向に、第2の制御手段GM2は開方向に制御され
る。
【0053】そして、給湯熱交換器1内の後沸きの湯温
が下がるにつれ、入力温度TKの温度が低下して行き、
目標流量比WSTは徐々に小さくなり、これに伴い、この
目標流量比WSTに一致させるために、検出流量比も徐々
に小さくなる方向に、つまり(4)式から明らかな如
く、バイパス制御流量QBPを小さくする方向に、湯側流
量Qを大きくする方向に、すなわち、第1の流量制御手
段GM1は開方向に、第2の流量制御手段GM2は閉方向
にそれぞれ制御されるのである。
【0054】図3はこのミキシング制御部34による第
1の流量制御手段GM1と第2の流量制御手段GM2の弁
開度の様子を給湯熱交換器1側の熱交出口温度(後沸き
温度)の高低の関係で示したものであり、この図からも
明らかな如く、第1の流量制御手段GM1に加える電圧
1と第2の流量制御手段GM2に加える電圧V2とはそ
の増減方向が互いに逆方向となっており、給湯熱交換器
1内の後沸きの温度が高くなるにつれ第2の流量制御手
段の弁開度は徐々に大きくなり、その逆に、第1の流量
制御手段GM1の弁開度は徐々に小さく制御されること
が示されている。
【0055】図4は給湯熱交換器1内に後沸きの温度が
生じている状態で、給湯運転が開始されたときの後沸き
温度TOUTと給湯温度TMIXと流量制御手段GM1,GM2
の状態を示すもので、給湯運転が開始されると、給湯熱
交換器1内の後沸きの湯が出湯し、その温度は徐々に大
きくなりピークPに達した後後沸きの温度は徐々に低く
なる。このとき、第1の流量制御手段GM1は、後沸き
の出湯温度がピークに向かうに従い閉方向に制御され、
第2の流量制御手段GM2は開方向に制御され、湯側流
量Qを絞りバイパス制御流量QBPを大きくして後沸きを
解消し、後沸き温度がピークを過ぎて後沸きの温度が低
くなるにつれ、湯側の流量Qを徐々に増加する方向に、
バイパス制御流量QBPを徐々に絞る方向に制御して後沸
き温度の変化に殆ど影響を受けずに給湯設定温度TSP
近いの給湯温度TMIXの湯温を安定に給湯する。
【0056】図5は本実施形態例における給湯運転開始
時の後沸き解消の動作を示すフローチャートで、まず、
給湯運転がスタートしたときに、ステップ101で目標
流量比WSTを演算により求め、次にステップ102で検
出流量比WDEを演算により求める。
【0057】次にステップ103で目標流量比WSTと検
出流量比WDEとの差を求め、その差が正か負かを検出す
る。検出流量比が目標流量比よりも大のときには、ステ
ップ104で第1の流量制御手段GM1を開方向に、第
2の流量制御手段GM2を閉方向に制御する。その逆
に、検出流量比WDEが目標流量比WSTよりも小のときに
は、ステップ105で第1の流量制御手段GM1を閉方
向に、第2の流量制御手段GM2を開方向に制御する。
そして、ステップ106で後沸き解消の湯側流量Qとバ
イパス制御流量QBPとのミキシングの動作が予め与えら
れる解除条件になったか否かが判断され、解除条件に達
しない場合、つまり、後沸きの湯が給湯熱交換器1内に
まだ残っている状態のときにはステップ101以降の動
作を繰り返し行い、ミキシング動作の解除条件になった
とき、つまり、給湯熱交換器1内の後沸きの湯がほぼ出
終わったときには第2の流量制御手段GM2を完全に閉
止し、給湯熱交換器1への加熱はフィードフォワード熱
量とフィードバック熱量を加算したトータル熱量による
比例制御によって、給湯開始時の前記流量比制御から総
流量制御に移行し、定常運転の燃焼制御動作にて燃焼運
転を制御する。
【0058】この総水量制御では、前記の如く第2の流
量制御手段GM2は閉止状態に維持されるので、第1の
流量センサFS1で検出される湯側流量Qは総流量QT
等しくなり(QT=Q)、フィードフォワード熱量PF/F
は流量Qが給水温度TINから給湯設定温度TSPに加熱さ
れるのに要する理論熱量として、PF/F=Q(TSP−T
IN)の演算により、あるいは熱効率ηを考慮し、PF/F
=Q(TSP−TIN)/ηの演算により求められるもので
あり、また、フィードバック熱量PF/Bは、給湯設定温
度TSPに対する給湯温度センサ8で検出される給湯温度
MIXのずれを解消(相殺)するのに要する熱量であ
り、PF/B=Q・λ(TSP−TMIX)の演算により、ある
いは熱効率ηを考慮し、PF/B=Q・λ(TSP−TMIX
/ηの演算により求められるものである。これらの式に
おけるλは係数(ゲイン)である。
【0059】なお、後沸き解消のミキシング動作の解除
条件についての詳細な説明は後述する。
【0060】上記流量比制御の第1の制御構成によれ
ば、給湯熱交換器1内の後沸きの湯を解消する給湯運転
の開始時には、給水流量Qの給水温度を給湯設定温度T
SPに高めるフィードフォワード熱量のみによって給湯熱
交換器1を加熱するので、給水通路2から給湯熱交換器
1へ新たに入る水は給湯設定温度TSPの湯に加熱される
こととなり、また、給湯熱交換器1内に生じている後沸
きの湯は給湯熱交換器1から出るときにその温度が熱交
出側温度センサ7によりいち早く検出されて第1の流量
制御手段GM1に入る入力温度TKが検出され、その入力
温度が給湯設定温度になるための湯側流量Qとバイパス
制御流量QBPとの目標流量比WSTに一致する方向に湯側
流量Qとバイパス制御流量QBPとの検出流量比WDEが制
御されるので、給湯熱交換器1内の後沸き温度の如何に
拘わらず、湯側の流量Qが給湯設定温度TSPとなるよう
に湯と水の混合割合が制御され、給湯熱交換器1内の後
沸きの影響を解消し、給湯設定温度に近い湯を安定に給
湯できるという画期的な効果を奏することができる。
【0061】このように、本実施形態例においては、給
湯熱交換器1から出る後沸き湯温を解消するミキシング
動作時には、湯側流量Qに対するフィードフォワード熱
量(流量Qを給水温度TINから給湯設定温度TSPに高め
るのに要する理論熱量)を与えるようにしており、この
流量Qに対するフィードフォワード熱量は総流量QT
対するフィードフォワード熱量(総流量QTを給水温度
INから給湯設定温度に高めるのに要する理論熱量)よ
りも小さいので、給湯熱交換器1から後沸きの湯が出終
わった後には総流量QTを給湯設定温度にする必要熱量
よりも少ない不足の熱量となり、このため、第2の流量
制御手段GM2は閉方向の動作となって給水制御用バイ
パス通路18を閉止する結果、給湯熱交換器1内の後沸
き湯温が解消されたときには迅速にミキシングによる流
量比制御から総流量制御へ移行することができる。
【0062】しかも、第2の流量制御手段GM2が閉止
されたときには湯側の流量Qは総流量QTに一致するの
で、流量Qに対するフィードフォワード熱量と総流量Q
Tに対するフィードフォワード熱量が等しくなり、第2
の流量制御手段GM2が開から閉に切り換わるときのフ
ィードフォワード熱量の変動が殆どなく、これにより、
給湯湯温の変動を起こさせることなく、ミキシングによ
る流量比制御から定常運転の総流量制御へ湯温の安定を
保って円滑に移行することが可能となる。
【0063】これに対して、後沸き解消のミキシング動
作時に総流量QTに対するフィードフォワード熱量を与
えた場合には、与える熱量が大きいために、給湯熱交換
器1から後沸きの湯が出終わっても、第2の流量制御手
段GM2が閉方向の動作にならず、流量比制御から総流
量制御へ迅速に移行できないという問題が生じ、また、
給湯熱交換器1を通る流量が少ないときにはこの少ない
流量が大きなフィードフォワード熱量によって加熱され
るので、沸騰の危険がある等の問題が生じるが、本実施
形態例では前記の如くミキシング動作時には湯側流量Q
に対するフィードフォワード熱量によって(より少ない
熱量によって)燃焼加熱するので、このような問題の発
生を効果的に解消することができる。
【0064】また、給湯熱交換器1内の後沸きの湯が出
湯するときに、バーナ10へ供給するガス量の可変制御
を例えば給湯検出温度TMIXに応じて行ってしまうと、
後沸きの温度はその出湯開始後、時間の経過に伴って変
化する不安定な過渡現象であるため、ガス量の可変制御
を行うことによって、逆に、給湯湯温が変動してしまう
という問題が生じたり、あるいは、後沸きの湯温を解消
するためにガス量を絞ったために新たに給湯熱交換器1
内に入る水の加熱熱量が不足し、後沸きの湯温が出終わ
った後に、給湯設定温度よりも低温のアンダーシュート
の湯が出てしまうという問題が生じる虞があるが、この
実施形態例の如く、給湯熱交換器1内の後沸きの湯が出
る際には、フィードフォワードのみの熱量によって給湯
熱交換器1を変動のない安定した熱量で加熱し、給湯熱
交換器1内に生じていた後沸きの湯は、前述した流量比
制御によって解消するようにしたことで、給湯熱交換器
1内の後沸きの湯を効果的に解消して給湯設定温度の安
定した湯を給湯できると共に、後沸きの湯が出終わった
後においても、フィードフォワード熱量による流量比制
御からフィードフォワード熱量とフィードバック熱量を
併用した比例制御による総流量の制御へ円滑に移行する
ことができ、流量比制御から総流量制御への切り換え時
においても、湯温変動の生じない給湯設定温度の安定し
た湯を給湯できるという効果が得られる。
【0065】さらに、前記流量比制御においては、第1
の流量制御手段GM1と第2の流量制御手段GM2を流量
の増減方向が逆方向に制御しているので、流量比可変の
応答性が極めて優れたものとなり、後沸き湯温の変化に
迅速に追従した流量比制御が達成でき、これにより、後
沸き湯温の給湯時における湯温安定化の制御精度が格段
にアップし、信頼性の高い湯温安定化制御が可能となる
ものであり、特に、一缶二水路タイプの給湯燃焼装置の
場合には、例えば、風呂の追い焚き単独運転が行われて
いるとき等には、滞留している給湯熱交換器1内の湯水
がバーナ10の加熱によって、極端な場合には沸騰寸前
の高温に加熱される事態となるが、この場合において
も、給湯運転が開始されたときには、前記応答性の速い
流量比制御が行われて、高温の湯が通る第1の流量制御
手段GM1の弁が絞られ、第2の流量制御手段GM2は全
開方向へ制御されることで、給湯熱交換器1から沸騰寸
前の高温の湯が出湯しても、流量比制御により給湯設定
温度の湯にして給湯することが可能となるので、安全性
においても優れた性能を発揮することが可能となる。
【0066】図6は本実施形態例における流量比制御の
第2の制御構成を示すものである。この第2の制御構成
は、入力温度TKの湯がバイパス制御流量QBPとミキシ
ングされたときに、そのミキシングの温度を湯側流量Q
と総流量QTの情報により演算により検出温度TMIXとし
て求め、この検出給湯温度TMIXが給湯設定温度TSP
一致する方向に湯側流量Qとバイパス制御流量QBPとの
流量比を制御する構成としたもので、入力温度検出部2
8と、給湯温度検知部としての給湯温度演算部35と、
ミキシング制御部34とを有して構成されている。
【0067】前記入力温度検出部28は前記図1に示す
第1の制御構成の入力温度検出部と同一の構成のもので
あり、入力温度TKを直接的あるいは間接的に検出し、
その検出値を給湯温度演算部35に加える。
【0068】給湯温度演算部35には解法データとし
て、次の(7)式に示す演算式が与えられている。この
演算式も、熱量の平衡バランスの関係によって得られる
ものである。
【0069】 TMIX={(TK−TIN)・Q/QT}+TIN・・・・・(7)
【0070】給湯温度演算部35は前記入力温度検出部
28から加えられる入力温度TKと給水温度センサ6で
検出される給水温度TINと、第1の流量センサFS1
検出される湯側流量Qと、第2の流量センサFS2で検
出される総流量QTとのデータを取り込み、前記(7)
式に従い給湯温度TMIXを演算により求め、その求めた
給湯温度TMIXをミキシング制御部34に供給する。
【0071】ミキシング制御部34は、リモコン等から
加えられる給湯設定温度TSPを目標温度とし、演算によ
り求めた給湯温度TMIXを目標温度TSPに一致する方向
に第1の流量制御手段GM1と第2の流量制御手段GM2
を互いに流量の増減方向が逆向きとなるように制御す
る。
【0072】より具体的には、給湯設定温度TSPと演算
により求めた給湯温度TMIXとの差を求め、第1の流量
制御手段GM1にはV1=K1エ(TSP−TMIX)の演算に
より求まる電圧V1を印加し、また、第2の流量制御手
段GM2にはV2=K2エ(TSP−TMIX)の演算により求
まる電圧V2を印加し、第1の流量制御手段GM1と第2
の流量制御手段GM2を互いにその開閉方向を逆向きに
制御する。なお、K1エ,K2エは実験等により予め求めら
れる係数(ゲイン)である。
【0073】この第2の制御構成の場合も、前記第1の
制御構成と同様に、給湯熱交換器1内の後沸きの湯温を
解消するミキシング動作時には、給湯熱交換器1へはフ
ィードフォワード熱量PF/Fのみを与えて行う。
【0074】前記ミキシング制御部34により、給湯熱
交換器1内の後沸きの温度が高い場合、すなわち、入力
温度TKが高いときには、第1の流量制御手段GM1は閉
方向に、第2の流量制御手段GM2は開方向にそれぞれ
制御され、後沸きの温度が小さくなるにつれ、第1の流
量制御手段GM1は開方向に、第2の流量制御手段GM2
は閉方向にそれぞれ制御されて後沸きが解消される。こ
のように、給湯検出温度TMIXを目標温度の給湯設定温
度TSPに一致する方向に第1の流量制御手段GM1と第
2の流量制御手段GM2を互いに流量の増減方向を逆方
向となるように湯側の流量Qとバイパス制御流量QBP
流量比が制御されるので、前記図1に示す第1の制御構
成の場合と同様に高精度、かつ、高信頼性のもとで、後
沸き解消のための湯と水のミキシング制御が達成され、
後沸き温度の如何に拘わらず給湯設定温度の安定した湯
を給湯することができるという効果を奏することができ
る。
【0075】図7には本実施形態例における流量比制御
の第3の制御構成が示されている。この制御構成は、前
記図2の(c)に示すモデル例に対応する簡易型の構成
のもので、給湯温度センサ8により給湯温度TMIXを実
測し、この実測給湯温度TMIXとリモコン等により設定
される給湯設定温度TSPとをミキシング制御部34で比
較し、目標温度の給湯設定温度TSPに実測給湯温度T
MIXを一致させる方向に第1の流量制御手段GM1と第2
の流量制御手段GM2を流量の増減方向が互いに逆向き
となる方向に制御するものである。この第3の制御構成
におけるミキシング制御部34の制御動作は前記図6に
示すミキシング制御部34の動作と同様である。この第
3の制御構成は、給湯温度TMIXを演算により求めずに
実測したことが前記図6に示す第2の制御構成と異な
り、それ以外は前記第2の制御構成の動作と同様であ
る。
【0076】この第3の制御構成は、実測給湯温度T
MIXと給湯設定温度TSPとを比較する簡易な構成で第1
の流量制御手段GM1と第2の流量制御手段GM2の制御
を行うものであり、前記第2の制御構成の入力温度検出
部28や第1の流量センサFS1や、熱交出側温度セン
サ7を省略できるので、装置構成を簡易化することがで
きる。このように、装置構成を簡易化するにも拘わら
ず、実測給湯温度TMIXを目標温度である給湯設定温度
SPに一致する方向に湯側流量Qとバイパス制御流量Q
BPとの流量比制御を第1の流量制御手段GM1と第2の
流量制御手段GM2の流量の増減方向が逆向きとなるよ
うに制御して行うので、給湯熱交換器1内に沸騰寸前の
高温の湯が後沸きにより生じたとしても、第1の流量制
御手段GM1が閉方向(絞り方向)に、第2の流量制御
手段GM2が全開方向に制御されることで、湯側の流量
Qとバイパス制御流量QBPとを混合してほぼ給湯設定温
度TSPの温度の温度の湯を作り出し、これを安定に給湯
することができることとなり、高温給湯に対する安全性
が高く、給湯湯温の安定化精度の高い優れた性能を有す
る給湯燃焼装置を安価に提供できるという効果が得られ
るものである。
【0077】図8は本発明の流量比制御が適用されるさ
らに他のモデル例(このモデル例では追い焚き熱交換器
16側の図示は省略されている)を示すもので、図8に
示す給湯燃焼装置においては、バイパス制御流量を直接
検出する流量センサFSBPが給水制御用バイパス通路1
8に直接設けられているので、この流量センサFSBP
より直接バイパス制御流量QBPを検出し、湯側流量Qは
総流量QTを検出する第2の流量センサFS2の検出流量
Tから前記流量センサFSBPで検出されるバイパス制
御流量QBPを差し引き演算することにより求めて前記第
1、第2の制御構成による流量比制御動作が可能となる
ものである。
【0078】なお、上記流量比制御の各制御構成では、
給湯熱交換器1を迂回する常時バイパス通路17を設け
たが、この常時バイパス通路17は省略することも可能
である。この場合には、第1の流量制御手段GM1に入
る流量Qの入力温度TKは熱交出側温度センサ7の検出
温度TOUTと一致するので、TKの代わりにTOUTの値を
用いて演算処理を行わせることにより、前記第1および
第2の制御構成の制御動作を同様に行わせることが可能
となる。
【0079】また、上記の各モデルの給湯燃焼装置の例
では常時バイパス通路17を1個設けたもので示した
が、この常時バイパス通路17は複数設けてもよいもの
である。
【0080】本実施形態例では、前述した後沸き湯温の
流量比制御による湯温安定化制御を効果的に行うため
に、給湯運転の開始前の状態から給湯運転が開始されて
定常運転状態に至るまでを4種の動作モードに分類し、
その各分類モード位置における第1の流量制御手段GM
1と第2の流量制御手段GM2の動作状態を規定し、給湯
運転の動作状態が予め与えた条件をクリアする毎に動作
モードの切り換えを行う構成としている。
【0081】図9は流量制御手段GM1とGM2の動作モ
ードとその切り換え制御のブロック構成を示すもので、
モード切り換え制御部36と、後沸き解消待機モード動
作部37と、定常運転モード動作部38と、ミキシング
モード動作部40と、運転オフモード動作部41とを有
して構成されている。
【0082】本実施形態例では、流量制御手段GM1
GM2の動作モードを、モード1の後沸き解消待機モー
ドと、モード2の定常運転モードと、モード3のミキシ
ングモードと、モード4の運転オフモードとの4種のモ
ードに分類しており、モード1の動作は後沸き解消待機
モード動作部37により行われ、モード2の動作は定常
運転モード動作部38により行われ、モード3の動作は
ミキシングモード動作部40により行われ、モード4の
動作は運転オフモード動作部41によりそれぞれ行われ
るようになっている。
【0083】前記モード1は給湯熱交換器1内に後沸き
の湯が生じている状態での給湯燃焼前の流量制御手段G
1,GM2の動作であり、このモード1の動作において
は、給湯運転が開始したときに、給湯熱交換器1から出
る後沸きの湯にバイパス通路17,18側から即座に後
沸き解消の水を供給する態勢を整えるために、例えば、
給湯熱交換器側流量QHとバイパス通路17,18側流
量QWの比がQH:QW=30:70となるような弁開度
でもって待機するようにしており、給湯熱交換器1内に
生じ得る最大ピークの後沸き湯温が生じていても、これ
を給湯設定温度の湯に埋めることが可能な予め定めた一
定の弁開度で待機する。
【0084】このモード1の動作は、給湯熱交換器1内
に後沸きの湯が生じていると判断される給湯燃焼装置の
動作条件のときに行われるもので、その条件として、本
実施形態例では次の5つの条件が与えられている。1つ
目の条件は、一缶二水路の複合給湯器の場合に、風呂の
追い焚きと給湯の同時燃焼の状態で給湯が停止されたと
きであり、このときには、給湯が停止された状態で追い
焚き燃焼が継続されるので、この追い焚きのバーナ燃焼
により給湯熱交換器1内の滞留している湯水が加熱され
て後沸き状態となるので、モード1の動作となる。
【0085】2つ目の条件は、同じく一缶二水路の複合
給湯器の場合に給湯が停止されている状態で風呂の追い
焚きが開始されたときである。このときも追い焚き燃焼
により給湯熱交換器1内の滞留している湯水が加熱され
て後沸き状態となるので、モード1の動作となる。
【0086】3つ目の条件は、運転スイッチがオンした
とき、熱交出側温度センサ7と熱交補助温度センサ22
の少なくとも一方が後沸き温度として判断される温度
(例えば50℃)以上のときである。4つ目の条件は、
前回の給湯燃焼運転において、前述した後沸き湯温解消
のための流量比制御により湯側の流量Qとバイパス制御
流量QBPとがミキシング制御の状態で運転が行われ、総
流量QTと湯側流量Qとの差が予め定めたミキシング終
了判断流量になる前に給湯が停止されたときである。5
つ目の条件は、同様に前回の給湯運転が前述した後沸き
解消の流量比制御によって湯側の流量Qとバイパス制御
流量QBPとがミキシングされて給湯がされている状態の
とき、予め与えられるミキシング許容時間に達する前に
給湯が停止されたときである。
【0087】後沸きを解消する流量比制御により湯側の
流量Qと給水制御用バイパス通路18を通るバイパス制
御流量QBPとをミキシングさせて給湯を行う場合、後沸
きの温度が小さくなるにつれて、第1の流量制御手段G
1の弁開度は大きくなる方向に制御され、第2の流量
制御手段GM2の弁開度は徐々に小さくなる方向に制御
されるが、第2の流量制御手段GM2の弁が閉じる前に
ミキシングの状態が安定化し、第2の流量制御手段GM
2の弁が開いたまま給湯運転が最後まで継続されるとい
う現象が起こり得る。
【0088】このような現象が発生すると、給湯温度の
安定を最優先に考えたモード3から要求号数が最大号数
(比例弁開度が最大)となるように第1の流量制御弁G
1の開度を開方向へ調節していくモード2への移行が
できず、給湯燃焼装置の持つ最大能力を発揮することが
できなくなるという問題が生じることとなる。また、G
2からバイパス制御流量の多量の水が入ってくると給
湯熱交換器1内が沸騰状態となり熱交出側温度センサ7
により燃焼が停止されたりする。本実施形態例ではこの
ような問題を防止するために、ミキシングの進行に伴
い、総流量QTと湯側流量Qとの流量差がミキシング終
了判断流量(例えば0.5リットル/min)になった
ときには直ちにあるいは予め与える余裕時間が経過した
後、第2の流量制御手段GM2を強制的に閉止するよう
にしている。
【0089】また、本実施形態例では、ミキシングを行
う時間範囲を予めミキシング許容時間として与え、この
ミキシング許容時間を経過するときには強制的に第2の
流量制御手段GM2を閉止させている。ミキシングの総
流量QTと湯側流量Qとの差がミキシング終了判断流量
になる前およびミキシング許容時間に達する前は、ま
だ、給湯熱交換器1内に後沸きの湯が生じているものと
判断できるので、そのような状況で給湯が停止されたと
きには、給湯熱交換器1内に生じている後沸きの湯の再
出湯に備えて、第1の流量制御手段GM1と第2の流量
制御手段GM2をモード1の弁開度の状態で次の給湯運
転に備え待機するようにするものである。前記5つの条
件のうち、何れか1つの条件が満たされたときに、流量
制御手段GM1,GM2はモード1への動作状態となる。
【0090】モード2は第2の流量制御手段GM2が閉
止状態となる動作である。このモード2の動作をとる第
1の場合は給湯の定常運転時である。また、モード2の
動作をとる第2の場合は、給湯運転の開始前の待機中に
熱交出側温度センサ7で検出される給湯熱交換器1の出
側の温度TOUTと熱交補助温度センサ22で検出される
熱交内温度TZ1とが共に後沸き判断温度(例えば50
℃)よりも低いときである。このときには、給湯が開始
されても、後沸きによる影響が殆どないものと判断さ
れ、この場合には、コールドスタート状態の給湯(給湯
停止後、長い時間が経過して給湯熱交換器1が冷えた状
態で給湯運転が開始される状態)と同様に扱い、第2の
流量制御手段GM2を閉止した状態で給湯運転に備え
る。
【0091】また、一缶二水路タイプの複合給湯器の場
合には、給湯の単独運転後、給湯を停止したときと、風
呂の追い焚き運転後にポストポンプ(追い焚き終了後風
呂の循環ポンプを引き続き駆動して浴槽の湯をバーナを
燃焼させない状態で追い焚き循環路24を通して循環さ
せる動作)の動作が例えば1分経過した後にはモード2
の動作を採るようにしている。これは、一缶二水路タイ
プの複合給湯器においては、給湯の単独燃焼を行った
後、その給湯燃焼を停止しても、給湯熱交換器1側の熱
は風呂側の水管に放熱されるので給湯熱交換器1内の後
沸きの影響が小さく、また、風呂の沸き上がり後のポス
トポンプの動作後、例えば1分を経過したときには、風
呂の追い焚きによって加熱された給湯熱交換器1内の後
沸きの熱はポストポンプにより循環する風呂側の循環流
に放出されて後沸きの影響が小さくなるため、モード2
の動作により、第2の流量制御手段GM2を閉じた状態
で次の給湯燃焼に備えるものである。又はポストポンプ
動作中に直接給湯熱交換器1内の温度を熱交出側温度セ
ンサ7や熱交補助温度センサ22で検出して後沸きの熱
が放出されていればモード2の動作に移行するようにし
てもよい。
【0092】なお、本実施形態例では、このモード2の
動作中においては、給湯熱交換器1を通る流量QHとバ
イパス通路17,18を通る流量QWとの比が70:3
0(Q H:QW=70:30)となるように第2の流量制
御手段GM2を全閉状態にしている。
【0093】モード3は、前述した後沸きを解消する流
量比制御による湯側の流量Qと給水制御用バイパス通路
18を通るバイパス制御流量QBPとのミキシングによる
制御を行う動作であり、このモード3の動作は前記モー
ド1の後沸きの待機状態で給湯運転が開始されることに
より行う動作である。
【0094】モード4は、前記モード1〜3の各動作の
状態で運転がオフされたときに行う動作で、このモード
4の動作では、第1の流量制御手段GM1と第2の流量
制御手段GM2の弁を共に基準位置にする動作であり、
この実施形態例では全開位置を基準位置として設定し、
第1の流量制御手段GM1と第2の流量制御手段GM2
モード4の動作条件となったときに全開位置にしてい
る。
【0095】モード切り換え制御部36には風呂オン信
号(追い焚きオン信号)、風呂オフ信号(追い焚きオフ
信号)、給湯オン信号、給湯オフ信号、運転オン信号、
運転オフ信号、流水オン信号(流量センサや流水スイッ
チ等から加えられる流水検出のオン信号)、流水オフ信
号、沸き上がり信号(風呂の沸き上がり信号)、後述す
る押し込み動作終了信号、TOUT,TZ1,Q,QT等の信
号が加えられており、モード切り換え制御部36は予め
内部のメモリに与えられている各モードの動作条件と前
記入力する各種の情報とを照らし合わせ、各動作モード
の切り換え制御を行う。
【0096】そのモード動作の切り換えの流れを図10
に基づいて簡単に説明すれば、まず、運転オフの状態
で、全てモード4の動作となり、第1の流量制御手段G
1と第2の流量制御手段GM2は弁開度が基準位置であ
る全開位置にセットされる。このモード4の状態で運転
オン信号が入力すると、熱交出側温度センサ7と熱交補
助温度センサ2の検出情報を取り込み、これらのセンサ
7,22の検出温度が後沸き判断温度以上であるか否か
を判断し、TOUTとTZ1の少なくとも一方が後沸き判断
温度以上のときには給湯熱交換器1内に後沸きの湯が存
在するものと判断し、モード4からモード1の動作に切
り換えて後沸き解消の弁開度でもって流量制御手段GM
1,GM2を待機させる。また、TOUTとTZ1の両方が後
沸き判断温度よりも低いときにはモード4からモード2
の状態に動作を切り換え、第2の流量制御手段GM2
全閉状態で給湯開始に備える。
【0097】前記モード1の動作状態で、給湯が開始さ
れ、流水オンが検出されると、モード1からモード3に
動作モードを切り換え、前述した流量比制御により湯側
流量Qと給水制御用バイパス通路18を通るバイパス制
御流量QBPとのミキシング制御を行い、後沸きを解消す
るように流量制御手段GM1,GM2の弁開度の制御が行
われる。
【0098】このモード3のミキシング動作中に給湯が
停止されて流水オフが検出されたときには給湯熱交換器
1内に後沸きの湯がまだ存在している状態と判断して、
モード3からモード1に動作を切り換えて次の給湯に備
える。また、モード3のミキシング動作の進行により全
水流QTと湯側流量Qとの差がミキシング終了判断流量
以下になってミキシング動作の終了時となったときには
モード3からモード2に動作モードを切り換え、第2の
流量制御手段GM2を全閉状態にして流量比制御から全
流量制御の定常運転に移行して給湯運転を継続する。
【0099】モード2の動作は定常状態での給湯運転中
の動作のときと給湯開始前のコールドスタート状態での
待機動作との2通りがあるが、一缶二水路複合給湯器の
場合には給湯待機状態で風呂の追い焚きが開始したとき
や、給湯の定常運転と同時に風呂の追い焚き運転が行わ
れていたときに給湯運転が停止されて風呂の追い焚き運
転が引き続き継続するような場合には、給湯の停止状態
で追い焚きが行われるので給湯熱交換器1内の後沸きが
発生することとなり、この場合にはモード2からモード
1に動作モードが切り換えられて次の給湯開始に備えら
れる。そして、これらモード1〜3の何れの動作状態に
おいても、運転オフ信号が入力されたときには、モード
4の動作に移り、流量制御手段GM1,GM2は弁開度が
全開位置にセットされる。
【0100】このように、本実施形態例では、運転スイ
ッチがオフしたときには必ず第1の流量制御手段GM1
と第2の流量制御手段GM2の弁開度を基準位置の弁開
度にセットし、このセット状態から各モード1〜3の動
作に移行させ、それぞれのモード動作に合う弁開度に制
御する構成としているので、弁開度の制御位置が経時的
にずれることがなく、弁開度の制御を確実、かつ、正確
に行うことができるものである。
【0101】図11は、前記モード3のミキシング動作
の終了時における第2の流量制御手段GM2の閉止制御
の構成を示すもので、流量比較部42とGM2制御部4
3とデータメモリ44とを有して構成されている。前記
流量比較部42はモード3の流量比制御によるミキシン
グ動作中に、常時総流量QTと湯側流量Qとを取り込ん
で両者を比較し、その差QT−Q=ΔQを求め、そのΔ
QのデータをGM2制御部43に加える。GM2制御部4
3は、予めデータメモリ44に格納されているミキシン
グ終了判断流量(例えば0.5リットル/min)と前
記流量比較部42で求められた流量差ΔQとを比較し、
流量差ΔQがミキシング終了判断流量以下になったとき
には給湯熱交換器1内の後沸きの湯が殆ど出終わったも
のと判断され、この場合には、第2の流量制御手段GM
2が開いたままの状態で運転状態が安定化されるのを防
止するために、GM2制御部43は第2の流量制御手段
GM2を閉止する。
【0102】また、前記データメモリ44にはミキシン
グの動作を許容するミキシング許容時間が例えば50秒
という値で格納されており、GM2制御部43は、モー
ド3のミキシング動作がミキシング許容時間を越えたと
きには、同様に第2の流量制御手段GM2を閉止する。
【0103】前記ミキシング許容時間は、給湯熱交換器
1の内部容積等を考慮し、後沸きが出終わる時間に多少
の余裕時間をもって与えており、ミキシング動作がこの
ミキシング許容時間内に終了しない場合には何らかの誤
動作が生じているものと推定され、ミキシング許容時間
が経過するときに第2の流量制御手段GM2を閉止して
も給湯熱交換器1内の後沸きによる影響は解消されてい
るので、問題はなく、このため、本実施形態例ではミキ
シング動作がミキシング許容時間内に終了しないときに
は、ミキシング許容時間を経過するときに強制的にその
ミキシング動作を終了させて流量比制御から総流量制御
へ移行するようにしている。
【0104】次に前記モード3のミキシング動作を終了
させる、より改良した制御構成を説明する。第1の改良
構成は、データメモリ44にミキシング終了禁止時間
(例えば8秒)の値を格納しておき、GM2制御部43
は、前記流量比較部42で求められる総流量QTと湯側
流量Qとの差の流量ΔQがミキシング終了判断流量にな
っても直ちに第2の流量制御手段GM2を閉止させるこ
となく、ΔQがミキシング終了判断流量以下になったと
きからさらにミキシング終了禁止時間が経過するまで第
2の流量制御手段GM2の閉止を行わない状態で待機
し、このミキシング終了禁止時間が経過するときに第2
の流量制御手段GM2の閉止を行わせる構成としたもの
である。
【0105】このように、ミキシング終了禁止時間を与
えることにより、次のような効果が得られるものであ
る。すなわち、給湯燃焼装置の通水流量が少ないときに
は、給湯熱交換器1内に後沸きが発生している状態で給
湯が開始されたとき、図12の(a)に示すように、給
湯熱交換器1から出る後沸きの湯が最初に出始めてから
熱交出側温度センサ7でその後沸きのピーク温度を検出
するまでの時間が長くなり、後沸きの湯が給湯熱交換器
1から出始めるときの後沸きの温度は比較的低く、その
低い後沸きの温度が比較的長い時間に亙って出るため
に、給湯の開始時に熱交出側温度センサ7で後沸き温度
が検出されたときには、第1の流量制御手段は閉方向
に、第2の流量制御手段は開方向に制御されることとな
る。
【0106】ところが、給湯熱交換器1から後沸きのピ
ークの温度が出るまでの時間が長いために、後沸きの最
初の湯がでることによる湯側流量Qとバイパス制御流量
BPとのミキシングにより後沸きのピークが出る前に総
流量QTと湯側流量Qとの差がミキシング終了判断流量
以下になる場合があり、このような場合、直ちに第2の
流量制御手段GM2を閉止状態にしてしまうと、その後
に後沸きのピークの湯温の湯が出ることとなり、その後
沸きのピークの湯のミキシング動作ができなくなるとい
う問題が生じる虞があるが、前記ミキシング終了禁止時
間を設けることにより、流量差ΔQがミキシング終了判
断流量以下となっても、第2の流量制御手段GM2は閉
止されずにモード3のミキシング動作の状態を継続する
こととなるので、その後ミキシング終了禁止時間の範囲
内で後沸きのピークが給湯熱交換器1から出湯しても、
これに対応して後沸きを埋める流量比制御によるミキシ
ング動作が行われることとなり、後沸きのピークの湯の
ミキシング解消が行えなくなるという問題を解消するこ
とができる。
【0107】本実施形態例におけるミキシング終了制御
の第2の改良構成は、図11の鎖線で示すように禁止時
間可変設定部46を設け、給湯燃焼装置に通水する流量
に応じて前記ミキシング終了禁止時間を可変設定する構
成としたものである。
【0108】すなわち、禁止時間可変設定部46には、
例えば、図13に示すような流量が小さくなるに連れミ
キシング終了禁止時間を大にする、流量とミキシング終
了禁止時間との関係データが予め与えられており、禁止
時間可変設定部46は給湯燃焼装置を通水する流量、こ
の実施形態例では総流量QTの検出データを取り込み、
この検出流量に対応するミキシング終了禁止時間を設定
し、その設定値をGM2制御部43に加える構成として
いる。
【0109】これにより、GM2制御部43は前記禁止
時間可変設定部46で設定されたミキシング終了禁止時
間を採用して第2の流量制御手段GM2の閉止動作を行
うように制御する。
【0110】この第2の改良の構成では、流量によって
ミキシング終了禁止時間を自動設定するようにしている
ので、流量が大きいにもかかわらず長い無駄なミキシン
グ終了禁止時間を与えてしまって第2の流量制御手段G
2の閉止タイミングを必要以上に遅らせてしまうとい
う問題や、ミキシング終了禁止時間が短過ぎて後沸きの
ピークが出るまえに流量制御手段が閉止されてしまうと
いう問題を防止することができ、後沸きのピークが出終
わって後沸きが解消される最適のタイミングで第2の流
量制御手段GM2を閉止し、最適のタイミングでフィー
ドフォワード熱量による流量比制御のミキシング動作か
らフィードフォワードとフィードバックの併用による総
流量の定常運転制御への移行を行わせることができると
いう効果が得られることとなる。
【0111】図14および図15はモード3のミキシン
グ動作がミキシング許容時間を経過しても前記流量差Δ
Qがミキシング終了判断流量以下とならない場合に、第
2の流量制御手段GM2を直接閉止するのではなく、間
接的に閉止するための構成を示すものである。この第2
の流量制御手段GM2の間接閉止の構成は、フィードフ
ォワード熱量可変設定部47を有して構成されるもの
で、このフィードフォワード熱量可変設定部47はミキ
シング開始(後沸き状態での給湯開始)からの経過時間
がミキシング許容時間を経過したことをタイマからの信
号を受けて検出し、このミキシング許容時間が経過した
後は、フィードフォワード熱量を図15の実線に示す如
く、時間の経過に伴い、段階的にあるいは破線で示す如
く連続的に減少する方向に可変設定するものである。そ
して、この可変設定されたフィードフォワード熱量のデ
ータは燃焼制御部48に加えられ、燃焼制御部48は、
この可変設定されたフィードフォワード熱量を発生すべ
く、比例弁14への開弁駆動電流を制御してバーナ10
の燃焼を行う。
【0112】前記の如く、フィードフォワード熱量が減
少する方向に可変設定されることで、給湯燃焼熱量が減
少する結果、入力温度TKが下がり、前述した後沸き解
消の流量比制御により第1の流量制御手段GM1は開方
向に、第2の流量制御手段GM2は閉方向に制御される
結果、総流量QTと湯側流量Qとの差ΔQはミキシング
終了判断流量以下となり、これにより、第2の流量制御
手段GM2は確実に閉止されて、給湯の定常燃焼運転へ
移行することができるものとなる。
【0113】本実施形態例では第2の流量制御手段GM
2を閉止させる場合、第2の流量制御手段GM2の全閉位
置をホールIC等のセンサにより検出した後に、さらに
閉弁を確実化するために弁の閉方向への押し込み動作を
行うようにしている。
【0114】図16はこの押し込み動作の制御構成を示
すもので、GM2制御部43に駆動デュティ変更部49
を設けている。この駆動デュティ変更部49はホールI
C等の全閉位置検出センサ50から第2の流量制御手段
GM2の全閉位置の検出信号を受けたときに、弁を閉方
向に駆動する電圧のデュティを低めに変更する。例え
ば、弁をデュティ50%の駆動電圧で開位置から閉方向
に動作させていたときに、全閉位置検出センサ50から
全閉位置の検出信号が加えられたときに、駆動電圧のデ
ュティを50%から、例えば30%に可変設定するので
ある。
【0115】GM2制御部43はこの駆動デュティ変更
部49で可変設定されたデュティにより、タイマにより
計測される一定時間(例えば5秒)だけ弁の全閉位置が
検出されたときから図17に示す如く駆動電圧のデュテ
ィを下げて、さらに弁を閉方向に押し込み駆動するので
ある。
【0116】この弁の閉方向への押し込み駆動により、
第2の流量制御手段GM2の弁は確実に閉状態となり、
給水制御用バイパス通路18の漏れの流れを完全に防止
した状態で総流量制御による給湯の定常運転へ移行する
ことが可能となるものである。
【0117】このように駆動電圧のデュティを下げて、
つまり、閉方向に押し込み、弁が弁座に突き当たって動
かなくなっても、弁の駆動パワーを低下させて弁閉止後
の閉方向への押し込み移動を行うようにしているので、
流量制御手段GM2のギアモータのコイルの焼損を防止
し、また、ギアモータのギアの破損等の発生を防止す
る。言い換えれば、弁が動かなくても焼損・破損しない
トルクで押し込んでいる。すなわち、弁を閉方向に駆動
して全閉位置となった以降も、同じ高い駆動パワーで弁
の閉止方向への押し込み駆動を行うと、大きな駆動パワ
ーが熱エネルギに変換し、その高い熱エネルギによりギ
アモータのコイルが焼損したり、また、大きなトルクが
ギアモータのギアに加わるのでギアが破損するという問
題が発生する虞が生じるが、この実施形態例の如く、駆
動パワーを低下させて弁の閉方向への押し込み駆動を行
うので、このような問題を発生させることなく、弁の確
実な閉止が達成されるものとなる。
【0118】なお、この例では弁の閉方向への押し込み
駆動のパワーを低下させる手段として、デュティを低め
に可変設定したが、例えば、パルス数や、駆動周波数
や、電流をパワーの低下方向に変更する等、駆動パワー
を低減できる手段であれば他の手段を用いて駆動パワー
を低下させるようにしてもよいことはもちろんのことで
ある。
【0119】図18は、前記図10に示すモード1の動
作状態からモード2の動作状態への切り換え制御の構成
を示すものである。同図において、モード切り換え制御
部36は温度比較部51を有し、この温度比較部51は
熱交出側温度センサ7の検出温度TOUTと熱交補助温度
センサ22で検出される給湯熱交換器1内の湯温の検出
温度TZ1の何れか一方または両方を取り込み、これらの
検出温度TOUT、TZ1と予め与えられている判断基準温
度TTHとを比較する。
【0120】この判断基準温度TTHは第2の流量制御手
段GM2を閉じた状態で給湯熱交換器1から後沸きの湯
を常時バイパス通路17を通る水と混合させて出湯させ
たとき、その出湯温度がちょうど給湯設定温度TSPにな
る給湯熱交換器1内の後沸きの温度を意味しており、し
たがって、図19に示す如く、給湯熱交換器1内の後沸
きの温度がTTHよりも高い場合には第2の流量制御手段
GM2を閉止状態で出湯させたときには給湯設定温度T
SPよりも高いオーバーシュートの湯となり、逆に、給湯
熱交換器1内の湯温がTTHよりも低い場合には給湯設定
温度TSPよりも低いアンダーシュートの湯となる。この
点に着目し、本実施形態例では、温度比較部51はT
OUTとTZ1の一方又は両方を予め与えられている判断基
準温度TTHと比較し、検出温度が判断基準温度TTHより
も低下しているときには給湯設定温度TSPよりも高いオ
ーバーシュートの湯は給湯されないものと判断し、後沸
きによるオーバーシュートを防止するモード1の動作状
態からモード2の動作状態に切り換え、次の給湯動作に
備える。
【0121】また、モード切り換え制御部36は、一缶
二水路タイプの風呂給湯複合器の場合には、追い焚き単
独運転が終了して沸き上がり後のポストポンプの動作が
終了したことの信号(ポストポンプ終了信号)を検出し
たときには、ポストポンプにより、浴槽湯水の湯がバー
ナ10の消火状態で追い焚き循環路24を循環すること
で、追い焚き燃焼によって加熱されて後沸き状態となっ
た給湯熱交換器1内の熱量が循環される浴槽湯水側に吸
熱されて後沸きの状態が解消されたものと判断し、この
場合もモード1の待機状態からモード2の待機状態にモ
ード切り換えを行うものである。
【0122】また、給湯熱交換器1内の湯温が判断基準
温度TTHよりも低くなっているにもかかわらず、モード
1の動作状態で、つまり、第2の流量制御手段GM2
開けられている状態で(もちろん第1の流量制御手段G
1も開けられている)、給湯運転が開始されると、こ
の判断基準温度TTHよりも低い給湯熱交換器1内の湯が
常時バイパス通路17から出る水と混合された後、さら
に給水制御用バイパス通路18から出る水と混合される
ために、給湯設定温度TSPよりもかなり低温の湯が給湯
されてしまうという問題が生じるが、本実施形態例の如
く給湯熱交換器1側の湯温TOUTとTZ1の一方又は両方
が前記判断基準温度TTHよりも低下したときには第2の
流量制御手段GM2を閉止する第2のモードの動作に切
り換えられるので、前記アンダーシュートの湯の給湯を
避けることができるという効果が得られる。また、これ
らモード1の動作状態からモード2の動作状態への切り
換えを、給湯熱交換器1の湯側の温度TOUTと給湯熱交
換器1のほぼ中間部温度TZ1とをともに考慮して行うこ
とにより、給湯熱交換器1内の温度分布の変動が生じて
いても、給湯熱交換器1内の後沸きの湯温の情報をより
確実に検出することができるので、モード動作の切り換
え制御の精度を高めることができるものとなる。
【0123】図20は、前記図10に示すモード3のミ
キシング動作からモード2の定常給湯運転への燃焼制御
の切り換え構成を示すもので、燃焼制御モード切り換え
部52を有して構成され、燃焼制御部48はモード3の
ミキシング動作時の燃焼制御を行う流量比燃焼制御部5
3とモード2の定常運転の燃焼を制御する総流量燃焼制
御部54を備えている。前記流量比燃焼制御部53は湯
側の流量Qを給水温度TINから給湯設定温度TSPに高め
るのに要するフィードフォワード熱量PF/Fを算出し、
このフィードフォワード熱量PF/Fを発生するガス量を
供給すべく、比例弁14への開弁駆動電流を制御する。
【0124】また、総流量燃焼制御部54は第2の流量
制御手段GM2が閉止されている状態で、総流量QT(G
2が閉なのでQT=Q)を給水温度TINから給湯設定温
度TSPに高めるのに要するフィードフォワード熱量P
F/Fと、給湯設定温度TSPに対する給湯温度TMIXのずれ
を零に修正するフィードバック熱量PF/Bとを算出し、
このフィードフォワード熱量PF/Fとフィードバック熱
量PF/Bとを加算したトータル熱量を発生するのに要す
るガス量をバーナ10に供給すべく比例弁14への開弁
駆動電流を制御する。
【0125】燃焼制御モード切り換え部52は、モード
3の流量比制御によるミキシング動作状態のときには流
量比燃焼制御部53による燃焼制御を指定し、流量比燃
焼制御部53による燃焼制御を行わせる。その一方で、
給湯燃焼運転がモード3のミキシング動作からモード2
の動作に切り替わったとき、つまり、給湯オンの信号が
検出されている状態で第2の流量制御手段GM2の弁の
閉弁信号がホールIC等の全閉位置検出センサ50から
加えられたときに、モード3の状態からモード2の動作
状態に切り替わったものと判断し、燃焼制御を流量比燃
焼制御部53から総流量燃焼制御部54への制御に切り
換える。
【0126】このように、給湯熱交換器1から後沸きの
湯が出て給湯温度TMIXが給湯設定温度TSPよりも高い
オーバーシュートの湯になるときには、フィードフォワ
ード熱量によって給湯熱交換器1を加熱し、給湯燃焼開
始後給湯熱交換器1内に入る新たな水はこのフィードフ
ォワード熱量PF/Fの熱により加熱して湯側の流量Qの
温度を給湯設定温度になるようにし、給湯開始前に給湯
熱交換器1内に残留していた後沸きの湯は、前述した如
く、バイパス制御流量QBPと湯側の流量Qとの検出流量
比を目標流量比に一致するように流量制御手段GM1
GM2の弁の開度が制御されることで、後沸きの温度の
程度の如何にかかわらず、ほぼ給湯設定温度の湯を給湯
することができることになる。
【0127】また、モード3の動作状態からモード2の
動作状態へ移行して燃焼制御モードが流量比燃焼制御部
53から総流量燃焼制御部54の燃焼制御動作に切り替
わることで、給湯燃焼装置の最大能力を十分に発揮し得
る燃焼制御形態でもって給湯を安定的に行うことが可能
となるものである。
【0128】図21はこの流量比燃焼制御の状態から総
流量制御に至る一連の制御動作状態時の給湯温度TMIX
と総流量QTと湯側流量Qとガス量との関係をタイムチ
ャートで示すものである。
【0129】この図21で示される如く、本実施形態例
では後沸き解消のミキシング動作ではフィードフォワー
ド熱量を供給しての流量比制御が行われることで給湯温
度TMIXはほぼ給湯設定温度TSPに近い安定した湯温と
なっていることが実証されており、ミキシング終了後の
モード2の動作においては、給湯温度は給湯設定温度に
精度良く制御されており、流量比制御から総流量制御へ
の切り換えの境界においても湯温変動がなく、流量比制
御から総流量制御へ円滑に切り替わっていることが実証
されている。
【0130】次に、前記流量比制御から総流量制御への
切り換えの制御動作を図22のフローチャートに基づき
簡単に説明する。この動作は給湯熱交換器1内に後沸き
の湯が生じていて、モード1の状態で給湯運転が開始さ
れた場合を示している。
【0131】まず、ステップ201で第1の流量センサ
FS1からオン信号(流水オン信号)が加えられて給湯
が開始されたか否かを判断する。給湯が開始されたもの
と判断されたときには次のステップ202で流量比制御
による湯側流量Qとバイパス制御流量QBPの流量比制御
によるミキシング動作を行う。その一方で、ステップ2
03では、フィードフォワード熱量PF/Fを演算により
求め、フィードフォワード熱量のみによるバーナ燃焼を
行う。
【0132】そして、ステップ204でモード3のミキ
シング動作が終了条件を満たすか否か、すなわち、総流
量QTと湯側流量Qとの差ΔQがミキシング終了判断流
量以下となってミキシング終了禁止時間が経過したか否
か、あるいは、ミキシングの動作がミキシング許容時間
を越えたかの判断が行われ、ミキシング終了条件を満た
したときには次のステップ205で第2の流量制御手段
GM2の閉動作を行う。
【0133】ステップ206では第2の流量制御手段G
2が全閉状態となったか否かを判断し、全閉位置検出
センサ50から全閉位置の検出信号が加えられたとき、
あるいは、さらに弁の閉方向への押し込み動作が行われ
て、その押し込み動作の終了信号が加えられたときには
全閉状態と判断し、モード3の動作状態からモード2の
総流量制御に移行する(ステップ207)。
【0134】その一方で、燃焼制御部では、燃焼制御モ
ードを流量比燃焼制御から総流量燃焼制御へ切り換え、
フィードフォワード熱量PF/Fとフィードバック熱量P
F/Bとのトータル熱量でもって給湯熱交換器1を加熱制
御する。ステップ209では第1の流量センサFS1
らオフ信号が加えられたか否かを判断する。オフ信号が
加えられていないときには、給湯栓の蛇口は閉められて
おらず、給湯の使用が引き続き行われているものと判断
し、総流量制御によって引き続き燃焼運転を行う。第1
の流量センサFS1からオフ信号(流水オフ信号)が加
えられたときには、給湯栓が閉められて給湯の使用が終
了したものと判断し、燃焼を停止して次の給湯に備え
る。
【0135】なお、このフローチャートの動作は、前記
した如く、給湯熱交換器1内に後沸きの湯が生じていた
ときの前記モード1の動作状態で給湯運転が開始し、モ
ード3の流量比制御によるミキシング動作からモード2
の総流量制御への移行の動作であるが、給湯熱交換器1
内にオーバーシュートの給湯温となる後沸きの湯が残留
していないときにはモード2の動作状態、つまり、第2
の流量制御手段GM2は閉止状態で給湯に備えて待機し
ており、この状態で給湯運転が開始されたときには、直
ちに総流量燃焼制御により給湯運転を行うことになる。
【0136】ところで、本実施形態例においては、ミキ
シングモード動作部40による後沸き解消のミキシング
動作では、フィードフォワード熱量のみを供給してミキ
シング湯温の安定化が得られている。このミキシング動
作による湯温の安定化に際しては、図29に示す如く、
給湯熱交換器1内の後沸きの湯温の出湯開始後からの経
時的な温度変化(熱交出側温度センサ7で検出される温
度TOUTの変化)は、湯温の局所的変化のない単純な二
次曲線状のパターンとなることが理想的であるが、給水
通路2に入水する総流量QTに起因して後沸きの湯温の
出湯変化パターンが理想形状からずれ、例えば、総流量
Tが大きい場合には、図30の実線で示す如く、給湯
熱交換器1から出る後沸きの湯温の時間的変化は上側と
下側にピークが生じる複雑な形状となる。
【0137】このように、後沸き湯温の出湯温度パター
ンの形状が複雑化すると、第1の流量制御手段GM1
第2の流量制御手段GM2の時間的追従性にも限度があ
るため、特に、下側にピークが出るX部分で、湯側流量
Qとバイパス制御流量QBPとがミキシングされた湯は給
湯設定温度TSPよりも多少低めのアンダーシュートの湯
となって給湯されるという現象が生じる。
【0138】また、総流量QTが小さいときには、給湯
熱交換器1から出る後沸き出湯温の時間的変化は図30
の破線で示すようなパターンとなり、この場合には、総
流量QTと湯側流量Qとの差ΔQがミキシング終了判断
流量以下とならず、いつまでたってもミキシング動作が
終了しなくなるという現象が生じる。この場合、本実施
形態例の如くミキシング許容時間を予め与えておき、給
湯開始後そのミキシング終了時間が経過してもミキシン
グ動作が行われているときには強制的に第2の流量制御
手段GM2を閉止させることにより、第2の流量制御手
段GM2を閉じることが可能となるが、このような制御
構成を備えない場合には長い時間に亙り第2の流量制御
手段GM2は開いたままミキシング動作が長時間に亙っ
て行われるという問題が生じる。
【0139】このような総流量QTの大小の影響に左右
されず、ミキシンング湯温の安定化をさらに高めること
が可能な構成を備えることにより、より性能を高めるこ
とが可能となる。
【0140】図24はこの総流量QTの影響に左右され
ないミキシング湯温安定化の第1の制御構成のブロック
図を示すもので、後沸き判断部55と、フィードフォワ
ード熱量立上設定部56と、ミキシングモード動作部4
0と、燃焼制御部48とを有して構成されている。
【0141】前記後沸き判断部55は、前述した図9の
モード切り換え制御部36が給湯熱交換器1内に後沸き
の湯が生じているものと判断する同じ動作によって、つ
まり、給湯燃焼装置の動作状態の情報と、給湯熱交換器
1の後沸きの湯の発生を判断する予め与えられる動作条
件とを比較することにより後沸きの有無を判断するもの
で、前記図9のモード切り換え制御部36を備えてモー
ド1〜4のモード切り換えを行う構成の場合にはモード
切り換え制御部36が後沸き判断部55の動作を兼用す
ることになる。
【0142】後沸き判断部55は給湯熱交換器1内に後
沸きの湯が発生していると判断したときにはその判断結
果をフィードフォワード熱量立上設定部56に加える。
【0143】ミキシングモード動作部40は、前述した
如く、後沸き判断部55により給湯熱交換器1内に後沸
きが発生していると判断されている状態で給湯が開始さ
れたときには前述した湯側流量Qとバイパス制御流量Q
BPの流量比制御によるミキシング動作を行う。
【0144】フィードフォワード熱量立上設定部56
は、前記後沸き判断部55で給湯熱交換器1内に後沸き
が発生していると判断されている状態で給湯が開始され
たとき、つまり、ミキシングモード動作部40によるミ
キシング動作による給湯が開始されたときには、湯側流
量Qと総流量QTの検出情報を取り込み、フィードフォ
ワード熱量の供給パターンを設定する。この湯側流量Q
と総流量QTは流量センサで直接的に検出してもよく、
演算により求めたものでもよいものである。
【0145】すなわち、まず、フィードフォワード熱量
立上設定部56は、湯側流量Qのデータを得て、流量Q
を給水温度TINから給湯設定温度TSPまで高めるのに要
するフィードフォワード熱量PF/Fを自ら演算により求
めるか又はその演算値を燃焼制御部48から得る。そし
て、総流量QTの大きさに応じてフィードフォワード熱
量の立ち上げ初期値を予め与えられる演算式、表デー
タ、グラフデータ等の解法データに基づき求める。本実
施形態例では、この解法データは演算式により与えられ
ており、フィードフォワード熱量立上設定部56は、フ
ィードフォワード熱量の立ち上げ初期値PSTをPST=α
T+βの演算により求める。
【0146】この式で、α,βは係数であり、これら
α,βは予め実験等により求められるものである。
【0147】フィードフォワード熱量立上設定部56
は、前記フィードフォワード熱量の立ち上げ初期値PST
を設定して、この立ち上げ初期値PST以降のフィードフ
ォワード熱量を例えば指数曲線に従って本来のフィード
フォワード熱量PF/Fの値、つまり、前記給水温度TIN
と、湯側流量Qと、給湯設定温度TSPを用いた演算によ
り求まるフィードフォワード熱量PF/Fの100%の値
に収束させて行く。
【0148】例えば、図25に示す如く、総流量QT
大きいときには一例としてフィードフォワード熱量の立
ち上げ初期値PSTは演算により求まる本来のフィードフ
ォワード熱量PF/Fの120%の値で設定され、その後
時間の経過に伴い指数曲線に従ってフィードフォワード
熱量PF/Fの100%の値に収束させて行く。逆に、総
流量QTが小のときには、一例としてフィードフォワー
ド熱量の立ち上げ初期値PSTは本来のフィードフォワー
ド熱量熱量PF/Fの60%の値で設定され、その後時間
の経過に伴い指数曲線に従って本来のフィードフォワー
ド熱量PF/Fの100%の値に収束させて行く。
【0149】このように、フィードフォワード熱量立上
設定部56は、フィードフォワード熱量の立ち上げ初期
値PSTを総流量QTの大きさに応じて設定し、さらに、
この立ち上げ初期値PSTを時間の経過に伴い本来の演算
により求まるフィードフォワード熱量PF/Fの100%
の値に収束させて行く、フィードフォワード熱量の供給
可変パターンを作成し、このフィードフォワード熱量の
可変パターンのデータを燃焼制御部48に加える。
【0150】燃焼制御部48は、ミキシングモード動作
部40によるミキシング動作時には、前記フィードフォ
ワード熱量立上設定部56で設定されたフィードフォワ
ード熱量の可変パターンに従いその可変パターンのフィ
ードフォワード熱量を発生するガス量をバーナ10に供
給すべく比例弁14の開弁駆動電流を制御する。
【0151】このように、総流量QTに応じてフィード
フォワード熱量の供給パターンが可変設定されること
で、総流量QTが大きいときには図26の(a)に示す
如くフィードフォワード熱量の立ち上げ初期値PSTが大
きく設定される結果、図30の下側にピークが生じるX
部分の温度の不足部分をかさ上げする熱量が、フィード
フォワード熱量の立ち上げ初期値PSTの増大分によって
供給されて、給湯熱交換器1から出る後沸きの熱交出側
温度TOUTは図29に示すような理想形状のパターンに
することができる。
【0152】また、総流量QTが小さい場合には、図2
6の(b)に示す如く、フィードフォワード熱量の立ち
上げ初期値PSTは低く設定されることで、給湯熱交換器
1から出る湯がピーク温度を過ぎた後に湯温を低下させ
るようにして図30に示す破線の曲線パターンを図29
に示すような理想形状に修正することが可能となる。
【0153】このように、本実施形態例では、総流量QT
の大きさに応じてフィードフォワード熱量立ち上げ初期
値PSTを設定するので、給湯熱交換器1から出る熱交出
側温度TOUTの経時変化パターンを総流量QTの大小に拘
わらずほぼ図29に示すような理想形状に近いパターン
に修正することができ、これにより、給湯熱交換器1か
ら出る熱交出側温度TOUTの時間的な温度変化は単純な
連続状の変化となり、このことにより、第1の流量制御
手段GM1と第2流量制御手段GM2の応答性(追従性)
の限界に起因する影響を解消でき、給湯熱交換器1に生
じた後沸きの解消を総流量QTの大きさの如何に拘わら
ず精度良く行い、QTの大きさに左右されずに給湯設定
温度TSPに近い極めて安定した湯温の給湯が可能となる
ものである。
【0154】また、通水流量(総流量QT)が小さいと
きには、給湯熱交換器1が保有している後沸きの熱量を
奪う通水流の吸熱の熱量も小さくなるので、給湯熱交換
器1の後沸き保有熱量はなかなか減らず、このためミキ
シング動作が長い時間にわたって行われ、ミキシング動
作がミキシング許容時間を越えるときになって初めて強
制的に第2の流量制御手段GM2が閉じられて、ミキシ
ング動作(流量比制御)から定常運転の動作(総流量制
御)へ移行されるが、上記実施形態例の如く、総流量Q
Tが小さいときにはフィードフォワード熱量PF/Fの立ち
上げ供給量を少なく制御することで、給湯熱交換器1が
保有している後沸きの保有熱量を通水流の吸熱により効
果的に奪って後沸き状態を早く終了させることができ、
これにより、ミキシング許容時間を経過する十分に前の
段階で流量比制御から第2の流量制御手段GM2を閉じ
ての定常の総流量制御へ移行できるという効果が得られ
るものとなる。
【0155】図27はミキシング湯温安定化の第2の制
御構成を示すもので、後沸き判断部55と、フィードフ
ォワード熱量立ち上げタイミング設定部57と、ミキシ
ングモード動作部40と、燃焼制御部48とを有して構
成されている。この第2の制御構成が前記図24に示す
第1の制御構成と異なることは、総流量QTの大きさに
応じてフィードフォワード熱量立ち上げ初期値PSTを設
定するのではなく、フィードフォワード熱量PF/Fの立
ち上げタイミングを総流量QTの大きさの増減方向と逆
方向に連動させて設定するようにしたことを特徴として
おり、それ以外は前記図24に示す第1の制御構成と同
様である。
【0156】この第2の制御構成において、フィードフ
ォワード熱量立ち上げタイミング設定部57は、バーナ
10の着火時からフィードフォワード熱量PF/Fを立ち
上げるまでの時間Tを総流量QTが大きくなるにつれ小
さくなる方向に、QTが小さくなるにつれ時間Tを大き
くする方向に可変設定する。すなわち、フィードフォワ
ード熱量立ち上げタイミング設定部57には総流量QT
の大きさに応じ、熱量立ち上げまでの時間Tの大きさを
設定するためのデータが演算式、表データ、グラフデー
タ等の形態で与えられており、フィードフォワード熱量
立ち上げタイミング設定部57は、総流量QTの情報を
取り込み、前記Tを求めるためのデータを参照してTを
設定する。
【0157】この実施形態例ではフィードフォワード熱
量PF/Fを立ち上げる着火時からの時間Tを求めるデー
タは演算式によりT=α′QT+β′の演算式により与
えられている。この式で、α′,β′は実験等により予
め与えられる係数である。フィードフォワード熱量立ち
上げタイミング設定部57は、総流量QTの情報を取り
込み、前記演算式により立ち上げの時間Tを演算により
求める。図28は総流量QTが大きい場合と小さい場合
の立ち上げの時間Tを比較状態で示すものである。本実
施形態例の給湯燃焼装置では、着火の完了時からガス供
給量を給湯燃焼装置の最小燃焼能力に下げて時間Tだけ
維持し、その後フィードフォワード熱量PF/Fを立ち上
げるようにしており、図28の(a)に示すように、総
流量QTが大きいときには、着火時(着火完了時)から
のフィードフォワード熱量の立ち上げまでの時間Tを小
さく設定する。これにより、総流量QTが大きいときに
はいち早くフィードフォワード熱量PF/Fを立ち上げて
図30に示す熱交出側温度のTOUTが下側にピークとな
るX領域の発生を抑制して給湯開始時における給湯熱交
換器1の出側の出湯湯温の時間変化パターンを図29に
示すような理想形状に近い形に修正する。
【0158】また、図28の(b)に示すように、総流
量QTが小さいときには、着火時からのフィードフォワ
ード熱量PF/Fの立ち上げまでの時間Tを大きく設定
し、給湯開始後フィードフォワード熱量の立ち上げまで
の時間を長くして給湯熱交換器1内の後沸きの湯温に加
える熱量を小さくすることによって給湯熱交換器1から
出る湯がピーク温度となった以降の温度を低下させて図
30の破線で示すような熱交出側温度の経時変化パター
ンを図29に示すような理想形状に近いパターンに修正
する。
【0159】このように、ミキシング湯温安定化の第2
の制御構成では、フィードフォワード熱量立ち上げタイ
ミング設定部57により設定されたフィードフォワード
熱量の立ち上げの時間Tによって燃焼制御部48により
フィードフォワード熱量PF/Fが立ち上げ制御される結
果、総流量QTの大小の如何に拘わらず給湯熱交換器1
から出る熱交出側のTOUTの時間的変化パターンは図2
9に示すような理想形状に近いパターンとなり、これに
より、前記図24に示す第1の制御構成の場合と同様に
後沸き解消のミキシング動作における第1の流量制御手
段GM1と第2の流量制御手段GM2の応答性の限界によ
る遅れの問題を解消できる結果、後沸き解消のミキシン
グによる給湯湯温の安定化動作を総流量QTの大きさの
如何に拘わらず安定に制御できるという効果を奏するこ
とができるのである。
【0160】本発明は上記実施形態例に限定されること
はなく、様々な実施の形態を採り得るものである。例え
ば、上記実施形態例では、目標流量比や、総流量や、給
湯温度や、第1の流量制御手段に入る湯側流量の入力温
度を求める解法データをそれぞれ演算式により与えた
が、これらの解法データは表データ、グラフデータ等に
より与えてもよいものである。
【0161】また、上記実施形態例では、ミキシング終
了禁止時間をQTとQの流量差ΔQがミキシング終了判
断流量以下となる時点を起点として与えたが、これをミ
キシング開始時(給湯開始時)を起点として与えてもよ
い(このときはΔQがミキシング終了判断流量以下とな
る時点を起点とするミキシング終了禁止時間よりも長め
の時間となる)。この場合も、図13に示す如く、通水
流量に応じてその時間を自動設定する等、ΔQがミキシ
ング終了判断流量以下となる時点を起点として与えるミ
キシング終了禁止時間の場合と同様に取り扱うことがで
きる。
【0162】
【発明の効果】本発明は給湯熱交換器から出る後沸きの
湯を含む湯側の流量Qと給水制御用バイパス制御流量Q
BPとの検出流量比を、湯側の流量Qの温度を給湯設定温
度にするために必要な湯側の流量Qとバイパス制御流量
BPとの目標流量比に一致するように湯側の流水が通る
第1の流量制御手段とバイパス制御流量が通る第2の流
量制御手段とを制御するするようにしたので、給湯熱交
換器内の後沸きの程度の如何にかかわらず、後沸きを解
消して給湯設定温度の湯を給湯することができるという
優れた効果を奏することができる。
【0163】また、給湯熱交換器の後沸きの湯を含む湯
側の流量Qの給湯温度TMIXを直接的または間接的に検
出し、この給湯温度の検出温度を目標温度である給湯設
定温度に一致する方向に湯側流量とバイパス制御流量と
の流量比を制御する構成の発明にあっても給湯熱交換器
内の後沸き温度の程度の如何にかかわらず、後沸きの湯
の熱量をうまく用いて蛇口開から燃焼でもたらされる熱
量が出湯されるまでの間に器具から出ていく湯側の温度
を給湯設定温度に近い湯温にして給湯できるという効果
が得られる。
【0164】特に、前記目標流量比や給湯温度の検出を
第1の流量制御手段に入る入力温度に基づいて求める構
成としたものにあっては、この入力温度を給湯熱交換器
の出側の温度検出情報により後沸きの湯が給湯熱交換器
を出た直後にいち早く求めることができるので、後沸き
の温度に即した目標流量比や給湯温度を迅速、かつ、正
確に求めることができるので、後沸き解消の制御精度を
十分に高めることができ、これにより後沸きの影響を受
けない給湯設定温度に近い湯を安定的に給湯できるとい
う効果が得られる。
【0165】しかも、本発明の湯側の流量Qとバイパス
制御流量QBPとの流量比制御は湯側の第1の流量制御手
段とバイパス制御流量側の第2の流量制御手段の弁の制
御を、互いに流量の増減方向が逆方向となる向きに行う
ように構成したので、流量比制御の応答性が高められ、
例えば、一缶二水路タイプの風呂複合給湯器の如く、風
呂の追い焚き単独運転等によって給湯熱交換器内に沸騰
寸前の高温の後沸きが生じたとしても、この高温の後沸
きを湯側の第1の流量制御手段の絞り方向の制御とバイ
パス制御流量側の第2の流量制御手段の全開方向の制御
によって給湯設定温度に近い湯をミキシングによって確
実に作り出し、これを給湯することができるので、後沸
き解消による給湯設定温度に近い安定した湯の給湯が可
能となる上に、高温給湯の危険を防止した安全性の高い
給湯が可能となる。
【0166】さらに、第1の流量制御手段に入る湯側の
入力温度を検出することなく、給湯温度を直接給湯温度
センサにより検出し、この検出給湯温度を目標温度であ
る給湯設定温度に一致する方向に湯側の流量とバイパス
制御流量との流量比を制御する構成としたものにあって
は、装置構成が極めて簡易なものとなり、後沸き解消に
よる安定した給湯設定温度の給湯機能および高温給湯に
対する安全性を備えた給湯燃焼装置を安価に提供できる
という効果が得られる。
【0167】さらに、本発明は前記の如く、給湯熱交換
器に残留する後沸きを流量比制御により確実に解消する
構成としており、この後沸き解消のミキシング動作時
に、湯側の流量を給水温度から給湯設定温度に高めるの
に要するフィードフォワード熱量のみを供給して給湯熱
交換器を加熱する構成とすることにより、後沸き解消の
ミキシング動作時に、給湯燃焼熱量を変動のない一定の
フィードフォワード熱量によって給湯熱交換器を加熱す
ることができるので、後沸きの湯がでる後に入り込む新
たな給水をそのフィードフォワード熱量によって加熱し
て湯側の温度を給湯設定温度にして給湯することができ
ることになる。
【0168】したがって、前記流量比制御による後沸き
解消によって給湯設定温度に近い湯を安定に給湯するこ
とができるとともに、その後沸きが出終わってその後に
続く湯温も前記フィードフォワード熱量の加熱により給
湯設定温度の湯にして給湯できるので、後沸きの湯が出
て定常の給湯燃焼運転への移り変わり時においても湯温
の大きな変動がなく、後沸き解消のミキシング動作から
定常運転への切り換えを湯温の変動を抑制して円滑に行
うことができるという効果が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】検出流量比を目標流量比に一致するように湯側
の流量とバイパス制御流量との流量比制御を行う本実施
形態例における給湯燃焼装置の要部構成のブロック図で
ある。
【図2】本発明が適用される給湯燃焼装置の各種モデル
例の説明図である。
【図3】本実施形態例における第1の流量制御手段と第
2の流量制御手段の弁開度の制御形態を示す説明図であ
る。
【図4】本実施形態例における給湯熱交換器の後沸き解
消の流量比制御動作を説明するための後沸き温度と給湯
温度と流量制御手段GM1,GM2の動作のタイムチャー
トである。
【図5】検出流量比を目標流量比に一致するように後沸
き解消の制御を行う動作のフローチャートである。
【図6】後沸きを考慮した給湯温度を演算により求め、
この演算により求めた給湯温度を給湯設定温度に一致す
るように流量比制御を行う本実施形態例の制御構成のブ
ロック構成図である。
【図7】給湯温度を給湯温度センサにより直接検出し、
給湯温度を給湯設定温度に一致する方向に湯側の流量と
バイパス制御流量との流量比制御を行う本実施形態例の
制御構成のブロック図である。
【図8】本発明が適用される給湯燃焼装置の他のモデル
例を示す説明図である。
【図9】本実施形態例における給湯燃焼装置の各種動作
モードとそのモード切り換えの構成を示すブロック図で
ある。
【図10】本実施形態例におけるモード1からモード4
の動作状態の相互切り換えの流れを示す説明図である。
【図11】本実施形態例における第2の流量制御手段の
閉止の制御構成を示すブロック構成図である。
【図12】ミキシング終了禁止時間設ける必要性の説明
図である。
【図13】ミキシング終了禁止時間の設定例の説明図で
ある。
【図14】フィードフォワード熱量を低減することによ
り第2の流量制御手段を間接的に閉止する構成のブロッ
ク図である。
【図15】第2の流量制御手段を間接的に閉止するフィ
ードフォワード熱量の設定例の説明図である。
【図16】ミキシング終了時に第2の流量制御手段を全
閉位置からさらに閉方向に押し込み駆動するための構成
を示すブロック図である。
【図17】第2の流量制御手段の押し込み閉駆動電圧の
デュティ変更動作例を示す説明図である。
【図18】図10のモード1の動作からモード2の動作
への切り換え制御の構成を示すブロック図である。
【図19】第2の流量制御手段を閉止状態で給湯を開始
したときにオーバーシュートとアンダーシュートが生じ
る給湯熱交換器内の湯のピーク温度を示す説明図であ
る。
【図20】図10に示す流量比制御によるモード3のミ
キシング動作からモード2の給湯定常運転への移行時の
燃焼制御モードの切り換え制御構成を示すブロック図で
ある。
【図21】流量比制御から総流量制御への移行時におけ
る給湯温度TMIXと総流量QTと湯側の流量Qとガス量の
関係を示すタイムチャートである。
【図22】流量比制御から総流量制御への移行時の動作
を示す本実施形態例のフローチャートである。
【図23】本出願人が先に試作した給湯燃焼装置の構成
を模式的に示す説明図である。
【図24】本実施形態例におけるミキシング湯温安定化
の第1の制御構成のブロック図である。
【図25】ミキシング湯温安定化の第1の制御構成によ
って設定されるフィードフォワード熱量の立ち上げ初期
値PSTの設定例を示す説明図である。
【図26】総流量QTが大きいときと小さいときとでの
フィードフォワード熱量の立ち上げパターンを比較状態
で示すグラフである。
【図27】本実施形態例におけるミキシング湯温安定化
の第2の制御構成のブロック図である。
【図28】ミキシング湯温安定化の第2の制御構成によ
るフィードフォワード熱量の立ち上げまでの時間Tの設
定例を総流量QTが大きい場合と小さい場合とを比較状
態で示す説明図である。
【図29】給湯熱交換器内に後沸きが生じているときの
給湯開始時に給湯熱交換器から出る湯温TOUTの理想的
なパターン形状の説明図である。
【図30】給湯熱交換器内に後沸きが生じている状態で
給湯が開始されたときの給湯熱交換器出側の温度の経時
変化を総流量が大のときと小のときとを比較状態で示す
説明図である。
【符号の説明】
1 給湯熱交換器 18 給水制御用バイパス通路 28 入力温度検出部 30 目標流量比演算部 31 検出流量比演算部 32 バイパス制御流量検出部 33 湯側流量検出部 34 ミキシング制御部 35 給湯温度演算部 36 モード切り換え制御部 GM1 第1の流量制御手段 GM2 第2の流量制御手段 FS1 第1の流量センサ FS2 第2の流量センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 徹哉 神奈川県大和市深見台3丁目4番地 株式 会社ガスター内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 給湯熱交換器の入口側に給水通路が連通
    接続され、前記給湯熱交換器の出側には給湯通路が連通
    接続され、前記給水通路と給湯通路は前記給湯熱交換器
    を迂回する給水制御用バイパス通路によって連通接続さ
    れ、前記給湯通路には前記給水制御用バイパス通路の接
    続部よりも上流側に第1の流量制御手段が設けられ、前
    記給水制御用バイパス通路には第2の流量制御手段が設
    けられており、また、前記第1の流量制御手段に入る側
    の湯温を入力温度として検出する入力温度検出部と、前
    記給水通路の給水温度の検出情報と給湯設定温度の情報
    と前記入力温度検出部によって検出された入力温度の情
    報とに基づき入力温度を給湯設定温度にするために必要
    な給水制御用バイパス通路を通るバイパス制御流量と前
    記第1の流量制御手段を通る湯側流量との目標流量比を
    予め与えられる解法データに基づき求める目標流量比検
    知部と、前記給水制御用バイパス通路を通るバイパス制
    御流量の検出情報と第1の流量制御手段を通る湯側流量
    の検出情報とを取り込みバイパス制御流量と湯側流量と
    の比を検出流量比として求める検出流量比検知部と、前
    記検出流量比を目標流量比に一致させる方向に前記第1
    と第2の流量制御手段を互いに流量の増減方向が逆向き
    となる方向に制御するミキシング制御部とを有する給湯
    燃焼装置。
  2. 【請求項2】 給湯熱交換器の入口側に給水通路が連通
    接続され、前記給湯熱交換器の出側には給湯通路が連通
    接続され、前記給水通路と給湯通路は前記給湯熱交換器
    を迂回する常時バイパス通路によって連通され、この常
    時バイパス通路の給水通路接続部よりも上流側の給水通
    路位置と常時バイパス通路の給湯通路接続部よりも下流
    側の給湯通路位置間は給水制御用バイパス通路によって
    連通接続され、前記常時バイパス通路の出口部から前記
    給水制御用バイパス通路の出口部に至る給湯通路には第
    1の流量制御手段が設けられ、前記給水制御用バイパス
    通路には第2の流量制御手段が設けられており、また、
    前記第1の流量制御手段に入る側の湯温を入力温度とし
    て検出する入力温度検出部と、前記給水通路の給水温度
    の検出情報と給湯設定温度の情報と前記入力温度検出部
    によって検出された入力温度の情報とに基づき入力温度
    を給湯設定温度にするために必要な給水制御用バイパス
    通路を通るバイパス制御流量と前記第1の流量制御手段
    を通る湯側流量との目標流量比を予め与えられる解法デ
    ータに基づき求める目標流量比検知部と、前記給水制御
    用バイパス通路を通るバイパス制御流量の検出情報と第
    1の流量制御手段を通る湯側流量の検出情報とを取り込
    みバイパス制御流量と湯側流量との比を検出流量比とし
    て求める検出流量比検知部と、前記検出流量比を目標流
    量比に一致させる方向に前記第1と第2の流量制御手段
    を互いに流量の増減方向が逆向きとなる方向に制御する
    ミキシング制御部とを有する給湯燃焼装置。
  3. 【請求項3】 バイパス制御流量の検出情報を出力する
    バイパス制御流量検出部と、湯側流量の検出情報を出力
    する湯側流量検出部とを備え、前記湯側流量検出部は給
    水通路に入水する総流量のうち給水制御用バイパス通路
    に分流した残りの全流量が通る経路に設けられる第1の
    流量センサによって構成され、バイパス制御流量検出部
    は給水又は給湯の総流量が通る経路に設けられた第2の
    流量センサの検出流量から前記第1の流量センサの検出
    流量を差し引き演算によってバイパス制御流量を検出す
    る構成とした請求項1又は請求項2記載の給湯燃焼装
    置。
  4. 【請求項4】 バイパス制御流量検出部は給水又は給湯
    の総流量を第2の流量センサの検出流量によって得る代
    わりに、給水制御用バイパス通路の出口よりも下流側の
    給湯通路位置に設けられる給湯温度センサによって検出
    される給湯温度の検出データと、給水温度の検出データ
    と、給湯設定温度のデータと、入力温度検出部によって
    検出される入力温度のデータと、第1の流量センサによ
    って検出される検出流量のデータに基づき予め与えられ
    る解法データに従って求める構成とした請求項3記載の
    給湯燃焼装置。
  5. 【請求項5】 給湯熱交換器の入口側に給水通路が連通
    接続され、前記給湯熱交換器の出側には給湯通路が連通
    接続され、前記給水通路と給湯通路は前記給湯熱交換器
    を迂回する給水制御用バイパス通路によって連通接続さ
    れ、前記給湯通路には前記給水制御用バイパス通路の接
    続部よりも上流側に第1の流量制御手段が設けられ、前
    記給水制御用バイパス通路には第2の流量制御手段が設
    けられており、また、制御用バイパス通路から出る水と
    前記第1の流量制御手段から出る湯の混合湯水の温度を
    検出する給湯温度センサが設けられ、この給湯温度セン
    サによって検出される給湯温度と予め設定される給湯設
    定温度とを比較し給湯温度を給湯設定温度に一致させる
    方向に前記第1と第2の流量制御手段を互いに流量の増
    減方向が逆向きとなる方向に制御するミキシング制御部
    が設けられている給湯燃焼装置。
  6. 【請求項6】 給湯熱交換器の入口側に給水通路が連通
    接続され、前記給湯熱交換器の出側には給湯通路が連通
    接続され、前記給水通路と給湯通路は前記給湯熱交換器
    を迂回する給水制御用バイパス通路によって連通接続さ
    れ、前記給湯通路には前記給水制御用バイパス通路の接
    続部よりも上流側に第1の流量制御手段が設けられ、前
    記給水制御用バイパス通路には第2の流量制御手段が設
    けられており、また、前記第1の流量制御手段に入る側
    の湯温を入力温度として検出する入力温度検出部と、こ
    の入力温度検出部で検出された入力温度の情報と給水温
    度の検出情報と給湯又は給水の総流量の検出情報と前記
    第1の流量制御手段を通る流量の検出情報とに基づき予
    め与えられる解法データに従って給湯温度を求める給湯
    温度検知部と、この給湯温度検知部によって求められた
    給湯温度と予め設定される給湯設定温度とを比較し給湯
    温度を給湯設定温度に一致させる方向に前記第1と第2
    の流量制御手段を互いに流量の増減方向が逆向きとなる
    方向に制御するミキシング制御部が設けられている給湯
    燃焼装置。
  7. 【請求項7】 入力温度検出部は第1の流量制御手段に
    導かれる湯温を直接検出する温度センサによって構成さ
    れている請求項1乃至請求項6のいずれか1つに記載の
    給湯燃焼装置。
  8. 【請求項8】 入力温度検出部は、常時バイパス通路の
    給水通路への接続部で給水の水が常時バイパス通路側と
    給湯熱交換器側へ分配される分配比率のデータと、給湯
    熱交換器の出側の湯温検出データと、給水温度データと
    に基づき予め与えられる解法データに従って入力温度を
    求める構成とした請求項2乃至請求項6のいずれか1つ
    に記載の給湯燃焼装置。
JP12647497A 1997-04-30 1997-04-30 給湯燃焼装置 Pending JPH10300220A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112032997A (zh) * 2020-07-22 2020-12-04 青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司 燃气热水器及其控制方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112032997A (zh) * 2020-07-22 2020-12-04 青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司 燃气热水器及其控制方法
CN112032997B (zh) * 2020-07-22 2022-04-22 青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司 燃气热水器及其控制方法

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