JPH11257736A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の給湯装置の使用勝手を損なわずに熱交換
器の熱交換率を改良した湯張り機能付給湯装置を提供す
る。 【解決手段】給湯用熱交換器１５のバーナ４の燃焼量を
熱交換率のデータによる高熱交換領域の燃焼量に制御す
るように給湯用燃焼ファン５５と給湯用比例弁５２を制
御すると共に給水量を出湯温度と設定温度との差に基づ
いて水量サーボ１４を制御する高効率燃焼制御部６１を
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は給湯装置に関し、特に浴
槽等の貯湯槽に所定量の湯を貯湯する湯張り機能を有す
る給湯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】湯張り機能を備える給湯装置は良く知ら
れている。かかる給湯装置においては、熱交換器を備え
る燃焼室に収容されたガスバーナに供給する燃料ガスを
電磁比例弁を介して制御し、同じく燃焼室に収容された
燃焼ファンの回転数制御により燃焼用空気の供給量を制
御する燃焼量制御により出湯温度を設定温度になるよう
に制御している。

【０００３】従来、かかる形式の給湯装置においては、
その熱交換器を加熱するための必要燃焼量の算出及び制
御は給湯装置に付設する制御ユニットのマイクロコンピ
ュータが給水量と給水温度及び出湯の設定温度とから必
要燃焼量を算出して、算出値に基づいて燃焼量をフィー
ドフォワード制御するか、または設定温度と出湯温度の
差に基づき、設定温度に出湯温度を一致させるように燃
焼量をフィードバック制御を行うことにより設定温度の
出湯を得ており、通常の給湯栓からの出湯を使用する場
合も、湯張りの場合も同一の燃焼制御を行っている。

【０００４】従来の給湯装置における燃焼制御は、通常
給水量を制御する水量サーボを全開にして行われる。給
水温度と設定温度とによる熱交換器の熱負荷が熱交換器
の最大能力以上のときにのみ、設定温度の出湯を得るた
めに水量サーボを制御して給水量の減量制御を行うのが
一般的である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この種の給湯装置に使
用する熱交換器は、加熱バーナの燃焼量により図３に示
す如く熱交換率が変化する。給湯栓を開栓して出湯を使
用する場合は、給水を早急に設定温度に加熱するため必
ずしも熱交換率の高い燃焼領域に燃焼量を維持制御する
とは限らない。湯張りの場合は所定の時間内に設定温度
の湯を貯湯出来ればよく一定の燃焼量を持続することが
可能であるため、熱交換器の熱交換率がより高い燃焼領
域、即ち図３に示す燃焼量の可変範囲において達成され
る熱交換率のうち最高の熱交換率と最低の熱交換率との
中間点以上の熱交換率を示す燃焼領域（以下、高熱交換
領域という）に燃焼量を維持して熱交換器を使用でき
る。

【０００６】しかし、従来の制御の如く、水量サーボを
全開にして元水圧による成り行きのまま、何ら給水量制
御を行わないで図３に示すような熱交換率データの高熱
交換率領域に燃焼量を維持する燃焼制御では設定温度の
出湯を得ることができない場合が多く、また、熱交換器
にドレンが発生するために熱交換率が低下する現象を生
ずる。浴槽の湯張り量は２００リットル程度あり燃料ガ
スの使用量が多いため、湯張り機能を使用する場合の熱
交換器の熱効率を向上させることにより給湯装置の経済
性を改善し、近年話題となっている炭酸ガス排出規制に
も資することが期待される。本発明は、熱交換器の熱交
換率を高効率に維持する燃焼制御を行い、全体として燃
焼効率の高い給湯装置を提供することを目的とする。更
に本発明は、従来の給湯装置の燃焼制御ソフトを変更す
るだけで従来の給湯装置の有する使用勝手を損なわずに
高熱交換率の燃焼制御を行わせる事が出来る給湯装置を
提供することを目的とする。

【０００７】

【発明を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の態様は、給水管からの水を加熱する
熱交換器のバーナの燃焼量を制御して設定温度の出湯を
得る給湯装置において、バーナの燃焼量と前記給水管の
給水量とを制御する運転制御手段とを備え、前記運転制
御手段は、バーナの燃焼量に対応する熱交換器の熱交換
率のデータを保有し、熱交換器の運転を開始し出湯温度
が設定温度になる燃焼量制御を行った後、前記熱交換率
のデータに基づいて前記燃焼量をより高熱交換率の燃焼
領域に移行するように前記燃焼量を制御すると共に、出
湯温度が前記設定温度となるように前記給水量を制御す
ることを特徴とする。本発明において「高熱交換領域」
とはバーナの燃焼量の可変範囲において達成される熱交
換率のうち最高と最低との中間点以上の燃焼量領域を指
す。

【０００８】上記態様によれば、運転制御手段は、熱交
換器の運転開始時は従来の燃焼量制御と同様のフィード
バック制御若しくはフィードフォワード制御を行って出
湯温度が設定温度に達した後に、熱交換率データに基づ
いて高効率燃焼領域に移行するように燃焼量の制御を行
うと共に出湯温度を検出して出湯が設定温度となるよう
に給水量制御手段をフィードバック制御する。従って、
高熱交換領域の燃焼量において設定温度の出湯を得るこ
とができるため、給湯装置の燃焼効率を改善することが
できる。

【０００９】本発明の第２の態様は、給水管からの水を
加熱する熱交換器のバーナの燃焼量を制御して設定温度
の出湯を得る給湯装置において、バーナの燃焼量と前記
給水管の給水量とを制御する運転制御手段とを備え、前
記運転制御手段は、バーナの燃焼量に対応する熱交換器
の熱交換率のデータを保有し、熱交換器の運転を開始し
出湯温度が設定温度になる燃焼量制御を行った後、前記
熱交換率のデータに基づく高熱交換率の燃焼領域におけ
る給水量を算出して前記給水量を制御し、出湯温度と設
定温度との差に基づいて前記燃焼量を制御することを特
徴とする。

【００１０】上記態様によれば、前記運転制御手段は、
熱交換器の運転開始時は従来の燃焼量制御と同様のフィ
ードバック制御若しくはフィードフォワード制御を行っ
て出湯温度が設定温度に達した後に、熱交換率データに
基づく高効率燃焼領域における設定温度を維持する給水
量を算出して、算出給水量になるように給水量の制御を
開始し、同時に出湯温度を検知して設定温度との差に基
づいて燃焼量をフィードバック制御する。従って、高熱
交換領域の燃焼量において設定温度の出湯を得ることが
できて給湯装置の燃焼効率が改善される。

【００１１】本発明の第３の態様は、給水管からの水を
加熱する熱交換器と該熱交換器をバイパスして前記給水
管と出湯管を接続するバイパス管とを備え、前記熱交換
器のバーナの燃焼量を制御して設定温度の出湯を得る給
湯装置において、前記バーナの燃焼量と前記バイパス管
のバイパス水量とを制御する運転制御手段を備え、前記
運転制御手段は、ドレン発生限界内の近接した前記熱交
換器の出口湯温度のデータを保有し、熱交換器の運転を
開始し出湯温度が設定温度になる燃焼量制御を行った
後、前記熱交換器の出口における出湯温度を前記ドレン
発生限界内の近接した出口湯温度に維持するようにバイ
パス水量を制御することを特徴とする。

【００１２】上記態様によれば、運転制御手段はバーナ
の燃焼量と前記バイパス管のバイパス水量とを制御する
運転制御手段とを備え、熱交換器の運転開始時は従来の
燃焼量制御と同様のフィードバック制御若しくはフィー
ドフォワード制御を行って出湯温度が設定温度に達した
後に、前記熱交換器の出口における出湯温度を前記ドレ
ン発生限界内の近接した出口湯温度に維持するようにバ
イパス水量をフィードバック制御するので、例えば、高
効率燃焼領域に燃焼量が制御され給水量が制御された状
態においても、熱交換器にドレン発生限界内で最大の給
水量の給水が行われ熱交換器における熱伝達効率を最大
に維持する。

【００１３】本発明の他の態様においては、給水管から
の水を加熱する熱交換器と該熱交換器をバイパスして前
記給水管と出湯管を接続するバイパス管とを備え、前記
熱交換器のバーナの燃焼量を制御して設定温度の出湯を
得る給湯装置において、前記バーナの燃焼量と前記給水
管の給水量と前記バイパス管のバイパス水量とを制御す
る運転制御手段とを備え、前記運転制御手段は、バーナ
の燃焼量に対応する熱交換器の熱交換率のデータとドレ
ン発生限界内の近接した前記熱交換器の出口湯温度のデ
ータとを保有し、熱交換器の運転を開始し出湯温度が設
定温度になる燃焼量制御を行った後、前記熱交換率のデ
ータに基づいて前記燃焼量をより高熱交換率の燃焼領域
に移行するように前記燃焼量を制御すると共に、前記熱
交換器の出口における出湯温度を前記ドレン発生限界内
の近接した出口湯温度に維持するようにバイパス水量を
制御し、出湯温度が前記設定温度となるように前記給水
量を制御することを特徴とする。

【００１４】上記態様によれば、前記運転制御手段は、
熱交換器の運転開始時は従来の燃焼量制御と同様のフィ
ードバック制御若しくはフィードフォワード制御を行っ
て出湯温度が設定温度に達した後に、熱交換率データに
基づいて高効率燃焼領域に移行するように燃焼量の制御
を行うと共に前記熱交換器の出口における出湯温度を前
記ドレン発生限界内の近接した出口湯温度に維持するよ
うにバイパス水量をフィードバック制御し、更に給水量
を出湯温度が前記設定温度となるようにフィードバック
制御するので、熱交換器は高熱交換領域の燃焼量に維持
制御されると共に有効且つ最大の給水量により最大の熱
伝達効率に維持制御され、給湯装置の燃焼効率を更に改
善することができる。

【００１５】本発明における更に他の態様においては、
給水管からの水を加熱する熱交換器と該熱交換器をバイ
パスして前記給水管と出湯管を接続するバイパス管とを
備え、前記熱交換器のバーナの燃焼量を制御して設定温
度の出湯を得る給湯装置において、前記バーナの燃焼量
と前記給水管の給水量と前記バイパス管のバイパス水量
とを制御する運転制御手段とを備え、前記運転制御手段
は、バーナの燃焼量に対応する熱交換器の熱交換率のデ
ータとドレン発生限界内の近接した前記熱交換器の出口
湯温度のデータとを保有し、熱交換器の運転を開始し出
湯温度が設定温度になる燃焼量制御を行った後、前記熱
交換率のデータに基づく高熱交換率の燃焼領域における
給水量を算出して前記給水量を制御すると共に、前記熱
交換器の出口における出湯温度を前記ドレン発生限界内
の近接した出口湯温度に維持するようにバイパス水量を
制御し、出湯温度と設定温度との差に基づいて前記燃焼
量を制御することを特徴とする。

【００１６】上記態様によれば、前記運転制御手段は、
熱交換器の運転開始時は従来の燃焼量制御と同様のフィ
ードバック制御若しくはフィードフォワード制御を行っ
て出湯温度が設定温度に達した後に、前記熱交換率のデ
ータに基づく高熱交換率の燃焼領域における給水量を算
出して前記給水量を制御すると共に燃焼量をフィードバ
ック制御して設定温度と出湯温度が一致する高熱交換率
の燃焼領域に維持し、更に前記熱交換器の出口における
出湯温度を前記ドレン発生限界内の近接した出口湯温度
に維持するようにバイパス水量をフィードバック制御す
るので、熱交換器は高熱交換領域の燃焼量に維持制御さ
れると共に有効且つ最大の給水量により最大の熱伝達効
率に維持制御され、給湯装置の燃焼効率を更に改善する
ことができる。

【００１７】更に本発明においては、前記運転制御手段
は、前記燃焼量をより高熱交換率の燃焼領域に移行する
燃焼量の制御機能を停止し、前記熱交換器の運転開始時
の燃焼量制御を選択して制御可能とすることを特徴とす
る。従って、選択により高熱交換率の燃焼領域に移行す
る燃焼量制御を停止して、前記熱交換器の運転開始時の
燃焼量制御である従来のフィードフォワード制御若しく
はフィードバック制御による燃焼量制御による給湯装置
の運転ができる。従って、従来の給湯装置の有する使用
勝手を損なうことなく、給湯装置の燃焼効率を向上させ
ることができる。また、従来の給湯装置の制御ユニット
に高熱交換領域の制御機能を有するソフトウエアを付設
するのみで給湯装置の燃焼効率が改善できる利点を有す
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は本実施の形態に係る給湯装置の給水
回路及び燃料ガス回路の慨略を示すシステム構成図、図
２は図１に示す給湯装置の制御ユニットの主要機能を示
すブロック構成図、図３は給湯装置に使用される熱交換
器の燃焼量と熱交換率の関係の一例を示す線図、図４は
本発明に係る給湯装置の湯張り時における第１の実施形
態の燃焼制御の手順を示すフローチャート、図５は本発
明に係る第２の実施の形態の燃焼制御の手順を示すフロ
ーチャート、図６は本発明に係る給湯装置の湯張り時に
おける第３の実施形態の燃焼制御の手順を示すフローチ
ャートである。

【００１９】図１を参照して、本実施形態の給湯装置
は、給湯装置本体１とそれに接続されたリモコン２を備
え、給湯装置本体１には給湯部３と給湯用バーナ４とを
備える給湯用燃焼室５と、浴槽の追焚きに用いる追焚き
部６と追焚き用バーナ７とを備える追焚き用燃焼室８を
配設する。９は浴槽であり、１０は制御ユニットであ
る。

【００２０】次に給水回路について説明する。水道等に
接続される給水管１１は水量センサ１２、給水温度セン
サ１３、水量サーボ１４を介して給湯用熱交換器１５に
接続する。水量センサ１２は羽根車式であり給水管中を
流れる水量に応じたパルスを制御ユニット１０に送出す
る。給水温度センサ１３は給水の温度を検出してその信
号を制御ユニット１０に送出する。水量サーボ１４は電
動式の水量制御装置であって、制御ユニット１０により
制御され給水管を流れる水量を制御する。

【００２１】給湯用熱交換器１５の下流は出湯管１６に
接続する。出湯管１６は、出口湯温度センサ１７、出湯
温度センサ１８が付設されており、その下流において注
湯管１９と分岐する。出湯管１６は分岐部下流において
台所等に配設される図示しない給湯栓に接続する。２０
は、バイパス電磁弁２１を介して給水管１１と出湯管１
６を接続するバイパス管である。

【００２２】出口湯温度センサ１７は給湯用熱交換器１
５の出口における出湯の温度を検出して信号を制御ユニ
ット１０に送る。出湯温度センサ１８は出湯管１６中の
湯の温度を検知してその信号を制御ユニット１０に送出
する。バイパス管２０に付設されるバイパス電磁弁２１
は制御ユニット１０に制御されて、給湯用熱交換器１５
を通過する加熱水量と加熱されずにバイパス管２０を経
て出湯管１６に流入するバイパス水量との割合を制御す
る。

【００２３】一方、出湯管１６から分岐する注湯管１９
は浴槽９に湯張りを行うときに湯を浴槽９に送出する導
管であって、バキュームブレーカ２２、注湯電磁弁２
３、湯量センサ２４を介して、循環湯路２５に接続す
る。循環湯路２５は浴槽９の湯を追焚きする場合に使用
し、浴槽９と追焚き部６とを循環する湯路である。

【００２４】湯張り時の注湯は前記接続部２６を経て、
循環水流スイッチ２７、循環湯温度センサ２８を介して
循環湯路２５の一部を構成する追焚き用熱交換器２９に
流入し、その下流に接続する往路管３０ａにより浴槽９
に設けられる給湯栓から浴槽９に湯張りされる。バキュ
ームブレーカ２２は水道の断水等により注湯管１９内が
負圧になったときに作動し浴槽９の湯が逆流するのを防
止する。注湯電磁弁２３はリモコン２による湯張り指示
のあったときに、制御ユニット１０により開弁する。

【００２５】湯量センサ２４は管中を流れる湯量に応じ
たパルスを制御ユニット１０に送出する湯張り流量を計
量するための流量カウンタである。循環水流スイッチ２
７は追焚き指示があった場合に、浴槽９からの循環水量
を検知して制御ユニット１０に信号を送り追焚き用バー
ナ７の燃焼開始を制御するためのものである。循環湯温
度センサ２８は追焚き指示のあった場合に、浴槽９から
の循環湯の温度を検知してその信号を制御ユニット１０
に送出し追焚き用バーナ７の燃焼制御を行うためのもの
である。

【００２６】追焚き用の循環湯路２５は前記追焚き用熱
交換器２９と往路管３０ａと戻り路管３０ｂとにより構
成され、戻り路管３０ｂには浴槽９からの湯を汲み上げ
て循環湯路２５に圧送するためのポンプ３２を備える。
また、高速湯張りを可能とするために、注湯管１９と循
環湯路２５の接続部２６に三方弁からなる流路切換弁
（図示せず）を備え、追焚き時は戻り路管３０ｂと追焚
き用熱交換器２９とを接続して注湯管１９との接続を遮
断し、湯張り時には注湯管１９を往路管３０ａと戻り路
管３０ｂとに接続して両管より浴槽９に注湯するように
構成することもできる。この場合はポンプ３２は流路切
替弁と追焚き用熱交換器２９との間に設置される。かか
る高速湯張り機能付の給湯装置については、本出願人の
平成８年特許願第２１８４０２号に記載されている。

【００２７】次に、燃料ガス回路について説明する。図
１において、都市ガス等の供給ガス管に接続される燃料
ガス管４０は元電磁弁４１を備え、その下流において給
湯用バーナ４に至る燃料ガス路と追焚き用バーナ７に至
る燃料ガス路とに分岐している。追焚き用バーナ７の燃
料ガス路はガバナ４２、追焚き用電磁弁４３を介して追
焚き用バーナ７に接続する。給湯用バーナ４は、燃焼能
力が相違する（構成する燃焼ノズルの本数が相違する）
二つのガスバーナ４ａ、４ｂからなり、燃料ガス路は給
湯用比例弁５２の下流において、ガスバーナ４ａ，４ｂ
にそれぞれ燃料ガスを供給する副燃料ガス路５１ａ、５
１ｂに分岐し、その分岐部には切換電磁弁５４ａ，５４
ｂが設けられている。

【００２８】元電磁弁４１は各バーナ４、７に燃料ガス
を供給または遮断するために制御ユニット１０により開
閉制御される。ガバナ４２は追焚き用バーナ７の燃料ガ
ス流量を制御する為に制御ユニット１０により通電制御
され、追焚き用電磁弁４３は制御ユニット１０により追
焚き用バーナ７の燃料ガス路を開閉制御する。給湯用比
例弁５２は制御ユニット１０により通電制御されて通電
量に応じて副燃料ガス路５１ａ，５１ｂを流れる燃料ガ
スの流量を連続的に制御する。更に、制御ユニット１０
により給湯用バーナ４の燃料ガス路を開閉制御する給湯
電磁弁（図示せず）を設けてもよい。切換電磁弁５４
ａ、５４ｂは、給湯用バーナ４ａ，４ｂの燃焼に際し
て、それらのいずれか一方、あるいはその両者に燃料ガ
スを供給して燃焼せしめるように作動して給湯用バーナ
４ａ，４ｂを切り換えるためのものであり、制御ユニッ
ト１０により制御されて開閉する。

【００２９】給湯用燃焼室５には、制御ユニット１０に
制御されて燃焼用空気を供給する給湯用燃焼ファン５５
と、イグナイタ５０に接続する給湯用点火プラグ５６、
給湯用フレームロッド５７が配設されており、追焚き用
燃焼室８にも同様に追焚き用燃焼ファン４５と追焚用点
火プラグ４６、追焚用フレームロッド４７が配設されて
いる。

【００３０】図２に制御ユニット１０の主要な機能的構
成を示す。制御ユニット１０は、マイクロコンピュータ
を有し、運転制御手段を構成する、給湯栓からの給湯時
の燃焼量を算出する必要燃焼量算出部６０、湯張り時の
燃焼量を制御する高効率燃焼制御部６１、ファン制御部
６２、比例弁制御部６３、切換電磁弁制御部６４、元電
磁弁制御部６５、水量サーボ弁制御部６６、バイパス電
磁弁制御部６７、湯量制御部６８及び表示制御部６９を
備えている。

【００３１】リモコン２には、運転スイッチ７０、温度
設定スイッチ７１、湯張りスイッチ７２、湯量設定スイ
ッチ７４及び表示部７５を備えており、高速湯張り機能
を有する給湯装置の場合は必要燃焼量算出部６０を使用
する高速湯張りスイッチ７３を備えるように構成する。

【００３２】必要燃焼量算出部６０は、水量センサ１２
が検知する給水量と給水温度センサ１３の検知する給水
温度とリモコン２の温度設定スイッチ７１により設定さ
れた設定温度に基づき燃焼量を所定の演算式等を用いて
算出し、算出された燃焼量に基づいて給湯用バーナ４や
燃焼ファン５５及び給湯用比例弁５２を設定制御する。
または、給湯部３の運転を開始した後、必要燃焼量算出
部６０は出湯温度と設定温度とが一致するように給湯用
バーナ４の燃焼量をフィードバック制御する制御機能を
有するものでもよい。

【００３３】高効率燃焼制御部６１は、浴槽等への湯張
り時に、リモコン２の湯張りスイッチ７２が操作された
場合、必要燃焼量計算部６０による燃焼量制御により出
湯温度が設定温度に一致した後に、燃焼量を高熱交換率
領域に移行する制御を行う。そのため図３に例示するよ
うな熱交換器３の燃焼量と熱交換率に関連するデータ
と、ドレン発生限界の熱交換器３における出口湯温度の
データとをメモリに保有している。

【００３４】リモコン２から湯張りの指示があった場
合、高効率燃焼制御部６１は、出湯温度センサ１８また
は出口湯温度センサ１７が検出する温度が設定温度にな
ったことを検知すると、熱交換率のデータに基づいて徐
々に燃焼量を高熱交換率領域へ移行する制御を行うと共
に水量サーボ弁制御部６６に後述するフィードバック制
御を行う指示を出力する。また、ドレン発生限界の熱交
換器３における出口湯温度のデータに基づいてバイパス
電磁弁２１をフィードバック制御する指示をバイパス電
磁弁制御部６７に出力する。

【００３５】ファン制御部６２は、基本的には、必要燃
焼量算出部６０及び高効率燃焼制御部６１の指示する燃
焼量に対応した燃焼用空気を給湯用バーナ４に供給する
ように、給湯用燃焼ファン５５に設けられた回転数セン
サにより検出される回転数が目標回転数に一致するよう
に制御する。比例弁制御部６３は、基本的には、給湯用
燃焼ファン５５の回転数で定まる燃焼用空気の量に対応
した燃料ガス量を給湯用バーナ４に供給するように、給
湯用燃焼ファン５５の回転数に応じて目標通電量を定め
給湯用比例弁５２に通電する。切換電磁弁制御部６４
は、必要燃焼量算出部６０により求められた必要燃焼量
に応じて、切換電磁弁５４ａ，５４ｂの開閉制御を行う
と共に、高効率燃焼制御部６１が決定する燃焼量に対応
する給湯用バーナ４の燃焼ノズル本数に応じてバーナ４
ａ，４ｂを選択するための切換電磁弁５４ａ，５４ｂの
開閉制御を行う。元電磁弁制御部６５は給湯用バーナ４
の燃焼開始及び燃焼停止を行う際に元電磁弁４１を開閉
制御する。

【００３６】水量サーボ制御部６６は、高効率燃焼制御
部６１の指示により出湯温度センサ１８の検出温度と設
定温度とに基づいて水量サーボ１４の開度をフィードバ
ック制御する。バイパス電磁弁制御部６７は、高効率燃
焼制御部６１が保有するドレン発生限界の給湯用熱交換
器１５における出口湯温度のデータに基づいて設定され
るドレン発生限界内の近接した設定出口湯温度と出口湯
温度センサ１７の検出温度とに基づいてバイパス電磁弁
２１の開度を制御してバイパス水量を調節する。

【００３７】湯量制御部６８は、自動湯張りの際に、マ
イコン２の湯量設定スイッチ７４により設定される湯張
り量または湯張り水位と湯量センサ２４による流量の積
算量とを対比して、積算量が設定量を越えた時点で注湯
電磁弁２３を閉にし湯張りを停止する。

【００３８】次に、図４のフローチャートを参照して、
第１の実施の形態の給湯装置における湯張り時の作動に
ついて説明する。給湯装置の電源を入れ、運転スイッチ
７０を入れた後、ステップ１０１において、湯張りスイ
ッチ７２を操作する。ステップ１０２において、水量セ
ンサ１２が閉じているか否かの確認と水量サーボ１４の
全閉位置の検知を行った後に注湯電磁弁２３を開にする
（ステップ１０３）。次いで水量サーボ１４を全開にし
て給水を開始し（ステップ１０４）、給湯用燃焼ファン
５５に通電して回転を開始する（ステップ１０５）。ス
テップ１０６において、給湯用燃焼ファン５５の回転を
検知し回転していない場合は異常報知を行い、回転を検
知した場合は、ステップ１０７において、イグナイタ５
０を作動し、元電磁弁４１、給湯電磁弁５３を開にし給
湯用比例弁５２を開にして給湯用バーナ４に点火を行
い、フレームロッド５７が燃焼を検知した後イグナイタ
５０の作動を停止する等一連の点火制御を実行してバー
ナの燃焼を開始する。

【００３９】ステップ１０８において、リモコン２によ
る設定温度が所定温度（本実施形態においては５０℃）
以下であるか否かを判断し以下である場合はバイパス電
磁弁２１をオンにし加熱水量とバイパス水量の割合を所
定値に設定する（ステップ１０９）。設定温度が所定温
度を越える場合はバイパス電磁弁２１はオフに維持す
る。ステップ１１０において、必要燃焼量算出部６０が
算出する目標燃焼量に基づく給湯能力が所定値と対比さ
れて、その対比結果に基づいて切換電磁弁５４ａ，５４
ｂを作動してバーナを選択する（ステップ１１１）。

【００４０】本実施の形態においては、ステップ１１２
において算出した目標燃焼量に制御するように給湯用燃
焼ファン５５と給湯用比例弁５２を制御し、出湯温度を
設定温度に一致させる。ステップ１１３において、高効
率燃焼制御部６１の指示により燃焼量が高熱交換率領域
へ移行する制御を行う。ステップ１１４において、水量
サーボ１４の開度が減少側へ制御され制御する。ステッ
プ１１５において、出湯温度が設定温度と一致している
か否かを判定し、差のある場合はステップ１１４に戻っ
て水量サーボ１４の制御を行う。ステップ１１５で設定
温度と一致している場合は、水量サーボ１４の開度を維
持したまま湯張りを継続する。

【００４１】ステップ１１６において給湯栓が開栓され
たかを判断し（湯量センサ２４の水量と水量センサ１２
の水量の差より判断する）開栓された場合は、ステップ
１１８に進んで注湯電磁弁２３を直ちに閉弁して、高効
率燃焼制御部６１による燃焼制御を停止し、必要燃焼量
算出部６０による燃焼制御を開始する。即ち湯張りを停
止して給湯栓からの出湯を優先する制御を行う。

【００４２】ステップ１１６において給湯栓が閉弁と判
断された時はそのまま湯張りを継続し、ステップ１１７
において設定湯張り量になったかか否かが判定され、設
定湯張り量に至った場合はステップ１１８で注湯電磁弁
２３を閉弁し湯張りを終了する。また、湯量制御の方法
としては、マイコン２により湯張り時間を設定し、制御
ユニット１０のタイマー（図示せず）が設定時間になっ
た時点で注湯電磁弁２３を閉に制御するようにしてもよ
い。

【００４３】本発明の第２の実施の形態を図５を参照し
て説明する。ステップ１０１からステップ１１２までは
図４に示す上記第１の実施の形態と同様の制御手順を行
う。図５において、従来の燃焼制御と同様の燃焼量制御
により運転を開始し、出湯が設定温度に達した後に、ス
テップ１１３において、高効率燃焼制御部６１は保持す
る熱交換率のデータと設定温度とに基づいて高熱交換領
域の燃焼量における給水量を算出し、算出給水量となる
ように水量サーボ１４の制御を開始する。同時に、ステ
ップ１１４において、出湯温度を検出しながら出湯温度
を維持するように燃焼量の制御を開始する。

【００４４】ステップ１１５において出湯温度が設定温
度と一致しているか否かの判定が行われ、出湯温度が設
定温度と一致していない場合はステップ１１４に戻っ
て、燃焼量のフィードバック制御を行う。

【００４５】本発明に係る第３の実施の形態は、高効率
燃焼制御部６１がドレン発生限界の出口湯温度（本実施
形態においてはドレン発生限界を４７℃とした）に近接
した出口湯温度（例えば４７．５℃〜４８℃）を設定し
て、出口湯温度センサ１７の検出温度と前記設定出口湯
温度との差に基づいてバイパス電磁弁２１の開度をフィ
ードバック制御する。

【００４６】本発明の第３の実施の形態においては、バ
イパス電磁弁２１の開度をドレン発生限界内において最
大の給水量を給湯用熱交換器１５に給水するように制御
することにより高熱交換領域の燃焼量における給湯用熱
交換器１５の熱交換率の向上を図る。

【００４７】従来の給湯装置においては、使用中にバイ
パス電磁弁２１の開度を変更することは、変更の瞬間出
湯温度が急変するため通常は行われない。しかし、湯張
り時においては瞬間的な出湯の変動が許容できるのでバ
イパス電磁弁２１を制御することにより、高熱交換領域
の燃焼量においてドレン発生限界内で熱交換器への給水
量を最大に維持することにより熱交換器の燃焼効率を改
善する。

【００４８】図６を参照して制御手順を説明する。図６
に示すステップ１２１以前の制御手順は前述した図４に
示すステップ１０１〜ステップ１１１と同様に行う。ス
テップ１２１において、必要燃焼量算出部６０の算出し
た目標燃焼量に制御するように給湯用燃焼ファン５５と
給湯用比例弁５２を制御し、出湯温度を設定温度に一致
させる。または、出湯温度の検知によるフィードバック
制御により燃焼量を制御して出湯温度を設定温度に一致
させてもよい。ステップ１２２において、高効率燃焼制
御部６１が燃焼量を高熱交換率領域へ移行する制御を行
う。

【００４９】即ち、従来の燃焼制御と同様の燃焼量で運
転を開始し、出湯が設定温度に達した後に高効率燃焼制
御部６１が保持する熱交換率のデータに基づいて燃焼量
を高熱交換領域へ移行させる制御を行う、と同時にステ
ップ１２３において出湯温度を設定温度に維持するよう
に水量サーボ１４を制御し、ステップ１２４においてバ
イパス電磁弁２１の制御を開始する。

【００５０】ステップ１２５において出口湯温度センサ
１７の検出温度がドレン発生限界内の設定出口湯温度
（４７．５℃）か否かを判定し、差のある場合は、ステ
ップ１２４に戻ってバイパス電磁弁２１の開度を制御し
て設定出口湯温度と一致するようにバイパス電磁弁２１
をフィードバック制御する。ステップ１２６において出
湯温度が設定温度か否かを判定し、差のある場合はステ
ップ１２３に戻って水量サーボ１４を制御して設定温度
の出湯を得るように給水量を制御する。ステップ１２５
における出口湯温度の判定は、本実施の形態においては
熱交換器の出口に設置した出口湯温度センサ１７により
検出しているが、出湯温度センサ１８の検出値とバイパ
ス電磁弁２１の開度とから出口湯温度を算出して行うよ
うにすることもできる。

【００５１】第３の実施の形態によれば、当初従来の算
出燃焼量と同様の燃焼量で熱交換器の運転を行い、また
は、従来の出湯温度と設定温度の差異に基づくフィード
バック制御による燃焼量制御により、出湯が設定温度に
達した後に、燃焼量を高熱交換領域に移行させると同時
に設定温度と出湯温度との差に基づいて出湯が設定温度
になるように水量サーボ１４をフィードバック制御し、
同時にバイパス電磁弁２１を設定出口湯温度を維持する
ようにフィードバック制御行う。かかる制御により、給
湯部３は高熱交換領域の燃焼量とドレン発生限界に近接
した最大給水量に制御され高い熱交換率に維持され、出
湯温度を設定温度に一致させる制御はバイパス電磁弁２
１と水量サーボ１４の開度により定まるバイパス水量に
より行われる。

【００５２】極寒の地等において給湯装置を使用する
際、給水温度が低過ぎて高効率燃焼領域の燃焼量では設
定温度に至らない場合が生ずる可能性がある。この様な
場合は必要燃焼量算出部６０による燃焼制御に自動的に
変更して湯張りを継続するように構成してもよい。

【００５３】また、この様な場合は設定温度以下の注湯
温度のまま設定湯量の湯張りを行い、注湯電磁弁２３を
閉弁した後に、自動的にポンプ３２を作動させ追焚き用
バーナ７に点火して浴槽に湯張りされた貯湯を循環湯路
２５を循環させて追焚き用熱交換器２９により設定温度
まで加熱するように構成することも出来る。かかる構成
にすれば、湯張り時間中の貯湯からの放熱量を抑制する
効果が期待できる。

【００５４】また、前記実施の形態においては、湯張り
時に高効率燃焼制御部６１を使用する例のみを記載した
が、給湯栓を使用する場合やその他の装置等に給湯する
場合においても、出湯温度と設定温度の一致が緩慢であ
ってもよい条件の場合や一定時間以上給湯する場合は高
効率燃焼制御部６１により燃焼制御を行うように構成し
て給湯装置の経済性を向上させることができる。

【００５５】以上、本発明においては、熱交換器の高熱
交換領域における燃焼量を可及的に維持制御し、更に当
該燃焼量に対応するドレン発生限界に近い有効最大給水
量を維持するよう制御するので熱交換器の熱効率が改良
され、更に、従来と同一の燃焼制御と選択的に使用する
ように構成することが容易にできるので、従来の給湯装
置の使い勝手を損なうことのない燃焼効率の改善された
給湯装置を提供することができ、既に設置されて使用中
の従来の給湯装置の燃焼効率の改善も容易に行うことが
出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例である給湯装置の給
水回路及び燃料ガス回路の概略を示すシステム構成図。

【図２】図１に示す給湯装置の制御ユニットの主要機能
を示すブロック構成図。

【図３】給湯装置に使用される熱交換器の燃焼量と熱交
換率の関係の一例を示すグラフ。

【図４】本発明に係る給湯装置の湯張り時における第１
の実施の形態の燃焼制御の手順を示すフローチャート。

【図５】本発明に係る給湯装置の湯張り時における第２
の実施の形態の燃焼制御の手順を示すフローチャート。

【図６】本発明に係る給湯装置の湯張り時における第３
の実施の形態の燃焼制御の手順を示すフローチャート。

【符号の説明】

１──給湯装置本体、２──リモコン、３──給湯部、
４──給湯用バーナ、９──浴槽、１０──制御ユニッ
ト、１１──給水管、１３──給水温度センサ、１４─
─水量サーボ、１５──給湯用熱交換器管、１７──出
口湯温度センサ、１８──出湯温度センサ、２１──バ
イパス電磁弁、２３──注湯電磁弁、２４──湯量セン
サ、５２──給湯用比例弁、５４──切換電磁弁、５５
──給湯用燃焼ファン、６０──必要燃焼量算出部、６
１──高効率燃焼制御部、６２──ファン制御部、６３
──比例弁制御部、６４──切換電磁弁制御部、６６─
─水量サーボ制御部、６７──バイパス電磁弁制御部、
６８──湯量制御部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】給水管からの水を加熱する熱交換器のバー
   ナの燃焼量を制御して設定温度の出湯を得る給湯装置に
   おいて、バーナの燃焼量と前記給水管の給水量とを制御
   する運転制御手段とを備え、前記運転制御手段は、バー
   ナの燃焼量に対応する熱交換器の熱交換率のデータを保
   有し、熱交換器の運転を開始し出湯温度が設定温度にな
   る燃焼量制御を行った後、前記熱交換率のデータに基づ
   いて前記燃焼量をより高熱交換率の燃焼領域に移行する
   ように前記燃焼量を制御すると共に、出湯温度が前記設
   定温度となるように前記給水量を制御することを特徴と
   する給湯装置。
2. 【請求項２】給水管からの水を加熱する熱交換器のバー
   ナの燃焼量を制御して設定温度の出湯を得る給湯装置に
   おいて、バーナの燃焼量と前記給水管の給水量とを制御
   する運転制御手段とを備え、前記運転制御手段は、バー
   ナの燃焼量に対応する熱交換器の熱交換率のデータを保
   有し、熱交換器の運転を開始し出湯温度が設定温度にな
   る燃焼量制御を行った後、前記熱交換率のデータに基づ
   く高熱交換率の燃焼領域における給水量を算出して前記
   給水量を制御し、出湯温度と設定温度との差に基づいて
   前記燃焼量を制御することを特徴とする給湯装置。
3. 【請求項３】給水管からの水を加熱する熱交換器と該熱
   交換器をバイパスして前記給水管と出湯管を接続するバ
   イパス管とを備え、前記熱交換器のバーナの燃焼量を制
   御して設定温度の出湯を得る給湯装置において、前記バ
   ーナの燃焼量と前記バイパス管のバイパス水量とを制御
   する運転制御手段とを備え、前記運転制御手段は、ドレ
   ン発生限界内の近接した前記熱交換器の出口湯温度のデ
   ータを保有し、熱交換器の運転を開始し出湯温度が設定
   温度になる燃焼量制御を行った後、前記熱交換器の出口
   における出湯温度を前記ドレン発生限界内の近接した出
   口湯温度に維持するようにバイパス水量を制御すること
   を特徴とする給湯装置。
4. 【請求項４】給水管からの水を加熱する熱交換器と該熱
   交換器をバイパスして前記給水管と出湯管を接続するバ
   イパス管とを備え、前記熱交換器のバーナの燃焼量を制
   御して設定温度の出湯を得る給湯装置において、前記バ
   ーナの燃焼量と前記給水管の給水量と前記バイパス管の
   バイパス水量とを制御する運転制御手段とを備え、前記
   運転制御手段は、バーナの燃焼量に対応する熱交換器の
   熱交換率のデータとドレン発生限界内の近接した前記熱
   交換器の出口湯温度のデータとを保有し、熱交換器の運
   転を開始し出湯温度が設定温度になる燃焼量制御を行っ
   た後、前記熱交換率のデータに基づいて前記燃焼量をよ
   り高熱交換率の燃焼領域に移行するように前記燃焼量を
   制御すると共に、前記熱交換器の出口における出湯温度
   を前記ドレン発生限界内の近接した出口湯温度に維持す
   るようにバイパス水量を制御し、出湯温度が前記設定温
   度となるように前記給水量を制御することを特徴とする
   給湯装置。
5. 【請求項５】給水管からの水を加熱する熱交換器と該熱
   交換器をバイパスして前記給水管と出湯管を接続するバ
   イパス管とを備え、前記熱交換器のバーナの燃焼量を制
   御して設定温度の出湯を得る給湯装置において、前記バ
   ーナの燃焼量と前記給水管の給水量と前記バイパス管の
   バイパス水量とを制御する運転制御手段とを備え、前記
   運転制御手段は、バーナの燃焼量に対応する熱交換器の
   熱交換率のデータとドレン発生限界内の近接した前記熱
   交換器の出口湯温度のデータとを保有し、熱交換器の運
   転を開始し出湯温度が設定温度になる燃焼量制御を行っ
   た後、前記熱交換率のデータに基づく高熱交換率の燃焼
   領域における給水量を算出して前記給水量を制御すると
   共に、前記熱交換器の出口における出湯温度を前記ドレ
   ン発生限界内の近接した出口湯温度に維持するようにバ
   イパス水量を制御し、出湯温度と設定温度との差に基づ
   いて前記燃焼量を制御することを特徴とする給湯装置。
6. 【請求項６】前記運転制御手段は、前記燃焼量をより高
   熱交換率の燃焼領域に移行する燃焼量の制御機能を停止
   し、前記熱交換器の運転開始時の燃焼量制御を選択して
   制御可能とすることを特徴とする請求項１、２、４、５
   のうちいずれか１項記載の給湯装置。
7. 【請求項７】前記運転制御手段は、湯張りの指示がある
   ときに前記燃焼量をより高熱交換率の燃焼領域に移行す
   る燃焼量の制御を行い、湯張り中に他の給湯栓の開状態
   を検知したときは直ちに高熱交換率の燃焼領域に移行す
   る燃焼量の制御を停止して、前記熱交換器の運転開始時
   の燃焼量制御を選択して制御することを特徴とする請求
   項１、２、４、５のうちいずれか１項記載の給湯装置。