JPS599426A - 加熱制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガス、石油や電気を熱源とする瞬間式給湯機
の出湯温度制御に関するもので、特に被加熱体である水
量の調節と発熱量の調節の両方を行うことによって設定
された温度を得ようとするものである。

湯温をザーミスタで検出して設定した目標温度になるよ
うにバーナの燃焼量を制御する方式の瞬間湯沸器が広く
用いられているが、バーナの燃焼量には器具設計仕様に
よって定められた最大上限があるだめ、この燃焼加熱量
以上の水量を流せば目標とする設定温ｒ品に達すること
なく低温湯になるという問題があった。例えば、水温６
°Ｃで８゜３　ｔ：、−：゛ Ｋｃａｌ °Ｃの湯が得られるのは能力２４０００　　　／ｈの器
具では５．３　７ｍ１ｎ以下である。もし１０’／ｍｉ
ｎノ の水を流せば４５°Ｃの湯になってしまい、たとえ８０
’Ｃに温度設定をしていても、その目標値は果すことが
出来ない。この問題は特に冬期に於て高温設定した場合
に生じやすい。又、最高通水量をあらかじめ低水量に規
制してしまえば前述の問題が発生する機会は減少するが
、逆にシャワーのような低湯温に設定した時に能力を十
分に発揮できないばかりでなく湯量も少なくて著しく使
い勝手が悪くなる。

このよう々問題を解消する方法として次のような従来例
がある。第１図はガス瞬間湯沸器に於ける例であって、
熱交換器１０１を有する給湯回路１０２に設けた湯温検
出器１ｏ３の信号と、温度設定器１０４の信号を制御回
路１０６で比較演算し、両者の差が無くなるよう能力制
御装置１０６を作動させてバーナ１０７での発熱量を制
御する。

更に、発熱量が最大でも、なお設定温度に達しない詩に
は給湯回路１０２に設けである水量調節弁１０８を操作
して給水量を減少せしめるように動作を行う。この結果
、第２図の特性図で見ると、温度上昇をｔｌに設定した
時、水量調節弁１０８が全開では通水」：がＱ２４で流
れるので温度上昇がｔ２まで低下してしまう。従って、
水量調節弁がＱ２からＱｌまで絞る動作を行って温度上
昇ｔ１を維持するようになる。しかし、この従来例のよ
うに熱交換器１０１の回路に直列に水＃、、調節弁１０
８を挿入する方法では、通水路抵抗が高く、たとえ水］
、調節弁１０８が全開になろうとも水量を増加させる効
果は無いので、第２図で示す９２以上には流すことげ出
来ない。従って、温度上昇をｔ３に設定した場合、水量
Ｑ５まで増加しても温度低下を招かないにもかかわらず
、温度を設定値に合わす目的の能力制御装置１０６が作
動して発熱］：を規制することになる。例えば、最大能
力２４０００　”ｌＬ１／ｈの器具でも、水温２０°Ｃ
で４６°Ｃの湯を得る時、！ １ｏ／／Ｉｎ１ｎシか流れなければ、能力は１５０００
に０＆１／ｈに絞ってしまうことになる。もし１６’／
１ｎｉｎ流すことが出来れば能力は２４αη　　昨５ペ
ージ の最大で運転することが出来るようになる。このことは
浴槽へ湯全落とし込む時に、能力が大きな器具であるに
もかかわらず能力を下げて運転するために長時間を要す
るという不都合を生じることになる。更に湯温検出器１
０３で湯温を判断した後に、設定温度より低くければ通
水量を絞るという作動を行うために、設定温度に達−・
して安定状態になるまでの時間が長くかかるという実使
用上の問題もある。

本発明は、水温にかかわらず常に設定した温度の湯を得
ると共に、最大通水量を多く得ることによって機器能力
を十分に発揮できるようにすることを目的としている。

すなわち、熱交換器と並列のバイパス路を有する給湯回
路と、熱交換器を加熱する加熱装置の発熱量を制御する
能力制御装置と、温度設定器と、給湯回路中に設けた温
度検出器と、加熱路及びバイパス路に設けた水量調節弁
と、温度設定器と温度検出器の信号によって能力制御装
置及び水量調節弁を作動させる制御回路とから構成した
加熱制御装置であって、バイパス路６ベ　′ を設けることによって最大通水量を多く確保すると共に
、熱交換器を通る加熱路水量とバイパス路水量を各々調
節することによって過剰通水を防いで設定された目標温
度の湯が得られるようにしたものである。

次に、実施例に基づいて詳しく説明を行う。

第３図は本発明をガス瞬間湯７！ｌＨ器に適用した場合
の水及びガス通路を示した構成図である。ここで、給湯
回路１は熱交換器２を通る加熱部３と、熱交換器２と並
列のバイパス路４に分流し、合流部戸にて合流する回路
である。熱交換器２を加熱する加熱装置６に至るガス通
路７には燃焼量を制御する能力制御装置８が設けられて
いる。合流部５の下流側には温度検出器９があって、こ
の信号とｌ黒度設定器１ｏの信号は制御回路１１へ与え
られている。制御回路１１は、これらの信号を受けて前
述の能力制御装置８及び加熱路３とバイパス路４の通過
水量を可変する水量調節弁１２を作動させている。第４
図は、水量調節弁１２のり↑操作量と加熱路水量及びバ
イパス路水量の関係を示し７　　　パ た特性図であり、操作初期はバイパス水量が無く加熱路
水量のみが変化し、それ以後は加熱路水量が一定でバイ
パス路水量のみが変化する。そして全水量は操作量に応
じて連続的に変るようになる。

これは後述するような弁の形状によって容易に得られる
特性である。

さて、−例を示すと加熱能力の最大値を２４０００に０
ａ１／ｈトスレバ、５°Ｃの水１ｍ−ｃも８ｏ°Ｃの湯
が得られるよう加熱路最少水量を５．３　’／ｍｉｎに
設定し、水温３０　’Ｃで８０°Ｃの湯を得だ時に熱交
換器２の中で沸騰しないようにｓ　’／ｍｉｎを加熱路
最大水量に設定する３、この間はバイパス水量はゼロで
あり加熱路水量のみが変化しでいる１５次に、加熱路水
路８　’／ｍ１ｎ一定のままでバイパス水量のみをａ／
ｍｉｎまで連続的に増加する領域を設けると最大全水量
−は１６　’／ｍ１ｎに達する。

今、水７品が５°Ｃで４５°Ｃの湯を得るように設定ｃ
ａｌ したら能力２４０００　　／ｈの器具では１゜！　　。

７ｍ１ｎの通水量が限界であるから端末蛇口を全開にし
て１０　’／ｍｉｎ以」二流すと湯温か低下する。この
時に制御回路１１は水量調節弁１２を操作して通過水量
を規制し設定温度と一致させるように作動する。この時
、加熱路には８　’／ｍｉｎが流れて６５°Ｃになり、
バイパス路は２　’／ｍｉｎ流れて５°Ｃである。又、
設定温度を３５°Ｃとすれば、加熱路ノ は８　／Ｔｎｉｎ　、　５５℃であり、バイパス路は６
．３夕１ｎｉｎ５°Ｃと々す、合流して３６°Ｃが１３
．３　’／ｍｉｎ流れることになる。このように、端末
で使用される蛇口の数や開度に関係なく熱源機の中で通
水総量及びバイパスと加熱路の振り分けを制御するもの
で、常に設定温度を守るように動作をしている。

も′ちろん、給湯負荷が能力範囲以内の時、例えば水？
１ｉｉｔ　２０　’Ｃで４５°Ｃに設定し、蛇口で全水
量１０ｃａｌ シ！ｉｎに絞っている時は、能力２４０００　　　／ｈ
のままでは６０°Ｃの湯になってしまうので、温度検出
器９の信号を受けて能力制御装置８がｆ１１］き１６０
０ｏＫ０４１／ｈに下げる。この動作は従来の例と同様
である。

次に、他の実施例を第５図に示した。この例は第３図の
場合がｒ黒度検出器９を合流部下流にのみ９−ジ 設けていたのに対し、加熱されていない給湯水の温度を
検出する水温検出器９人と合流後の湯の温度を検出する
湯温検出器９Ｂとを有している。他は第３図の例と同様
である。第６図は水温検出器９人が分流前に挿入されて
いるが、バイパス路４の合流前に挿入されていても良い
。

さて、制御回路１１は、設定器１０の信号と水温検出器
９Ａの信号を受け、機器最大能力から演算される最大通
水可能水量が得られる弁位置まで水量制御弁１２を操作
しておく予測制御を先ず行う。次に実際に蛇口を開いて
加熱し湯温検出器９Ｂと設定器１０の信号によって設定
温度との差が無くなるように能力制御装置８又は水量調
節弁１２を微調整する微調整制御を行う。従って、蛇口
を開いてから目標温度に到達するまでの時間が極めて短
縮できる。微調整制御の時には能力制御装置８を優先し
て操作し、尚かつ目標温度に達しない時に水量調節弁１
２を微調整するようにしておけば機器能力を十分に発揮
できる機会が多い。

次に例を引いて説明する。前例のように最大能１０ベゼ ｃａｌ 力を２４０００　　　／ｈとする。水温１５°Ｃで設定
温度４６°Ｃとすれば、制御回路１１は加熱路水量８　
’／ｆｎｉｎ　、バイパス水量５．３７ｍ１ｎになる弁
位置に水量調節弁１２を予め設定しておく。そして加熱
されて現実の湯量がｓ　’／ｍｉｎであったら、温度は
６５°Ｃになろうとするので能力制御装置８が０ＩＬＬ 働いて１４４００　　　／ｈに下げて４５°Ｃを得る。

次に、蛇口開度が上って水量が１０　’／ｗｉｎになれ
ｃａｌ ば能力１４４００　　　／ｈ（７）ままでは３９°ｃし
がならぬので能力を１８０００　””／ｈまで上げて４
６°Ｃを維持する。この時、水量調節弁１２を操作１，
１てｓ　’／ｍｉｎ以上流れないように変更してもｃａ
１ ４・６°Ｃは得られるが、能力は１４４００　　　／ｈ
のンベルのままで機器能力を十分に発揮しない状態にな
ってしまう。

次に、水量を増すべく蛇口の数、又は開度を上げても１
ｓ、ｓ　’！／ｎ＋ｉｎ以上は流れず４５°Ｃを維持し
能ｃａｌ 力は２４０００　　　／ｈとなる。もし、水量調節弁の
バラツキ１ｅｘ、’／ｍｉｎ流れると能力２４０００に
０ａ１／ｈでは４１．６°Ｃにしかならず、能力も上限
なので水量に＾１節ブ「１２を微調整して１３．３７ｍ
１ｎにまで絞り込む。

この」＝９に予６１１１制御と微調整制御を行うことに
よって設定温度に達するまでの時間が早く、設定通りの
湯７品が得られるようになる。

次に、水量調節弁１２の実施例を第６図に示すた。給湯
回路１はガバナ室１３に入り、制御孔１４から一火室１
６に通じる。−火室の開口１６は調節弁１７の内筒に通
じ、円筒部に設けた切欠き１８は加熱路３と対応し、切
欠き１９はバイパス路４と対応する。この調節弁１７は
モータ２０を動力とする減速機２１で回される。従って
、切欠き１８．１９の形状によって第４図のような水１
７）特性は比１咬的容易に得られる。７Ｊ１１熱路３に
はベンチュリ一部２２を形成してその低圧部を、ダイヤ
フラム２３で区画された二次室２４と連通させる。ダイ
ヤフラム２３は前述の制御孔１４の開度全制御する制御
弁２５と一体で上下に動作可能であり、スプリング２６
によって一火室１６側へ力を加えられている。さて、ダ
イヤフラム２３は、−火室１５と二次室２４の圧力差を
受けて制御孔１４０開度を制御するガバナとして作用し
ている。

この動作については良く知られているので詳述しないが
、供給水圧の変動があっても水量を変化さぜないという
安定化効果を有する。又、バイパス路４と加熱路３の分
１肢部と合流部を一体に形成することが出来る。

さて、本発明は、加熱路と並列のバイパス路を設け、各
々の回路に設けた水量調節弁の開度を制御して設定温度
を維持するものであるから、最大通水量を多く確保する
ことが可能となり、機器能力を十分に発揮することが出
来る。例えば、バイパスなしでは最大１０’／ｍｉｎと
しても、バイパスを設ければ例えば１ｅ　’／ｍｉｎ以
上は比較的容易に得られる。このことは、風呂へ給湯す
る場合に特に便利なことである。

又、バイパスを設けることによって、一度停止１−して
から再使用する時の後沸き現象がバイパス水によって緩
和される。更に、熱交換器へ無理に大流量を流さなくて
も良いから、通水騒音が下がる１３、、−、、・ と共に、階１交換器部の通水管を細く出来るので熱室１
■：が少なくなって応答性が良くなる〇このように静的
な温度確保特性ばかりでなく、過渡的な温度安定性にも
本発明は効果が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示すガス瞬間湯沸器に於けるガス及び
水回路図、第２図は温度上昇と水量の関係を示す特性図
、第３図と第６図は本発明の実施例を示すガス瞬間湯沸
器のガス及び水回路図、第４図は本発明による水量調節
弁の特性例を示す図、第６図は水量調節弁の例を示した
構成断面図である。 １・・・・・・給湯回路、２・・・・・・熱交換器、３
・・・・・・加熱路、４・・・・・・バイパス路、５・
・・・・・合流部、６・・・・・・加熱装置、８・・・
・・・能力制御装置、９・・・・・・温度検出器、１０
・・・・・温度設定器、１１・・・・・・制御回路、１
２・・・・・・水］、調節弁、９人・・・・・・水温検
出器、９Ｂ・・・・・湯温検出器。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 １０／ 第２図 １丸水量 第３図 ２ 第４図 １￥：ｆ 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱交換器を通る加熱路及び熱交換器と並列のバイ
   パス路とで構成した給湯回路と、熱交換器を加熱する加
   熱装置と、加熱装置の発熱量を制御する能力制御装置と
   、温度設定器並びに給湯回路中に設けた温度検出器と、
   加熱路及びバイパス路に設けられ各々の水量を可変する
   水量調節弁と、温度設定器と温度検出器の信号で能力制
   御装置及び水量調節弁を作動させる制御回路とを有し、
   発熱量と加熱路流量とバイパス路流量を調節することに
   よって設定温度出湯を行う加熱制御装置。
2. （２）水量調節弁は、操作量に対し、バイパス路流量が
   無くて加熱路流量のみが変化する領域と、加熱路流量が
   変化せずバイパス路流量のみ変化する領域とを有する特
   許請求の範囲第１項記載の加熱制御装置。 ２″゛
3. （３）温度検出器は、熱交換器より上流に設けた水温検
   出器と、加熱路とバイパス路の合流部下流に設けた湯温
   検出器とから成り、水量調節弁が温度設定器と水温検出
   器の信号で作動すると共に、湯温検出器の信号変化時に
   は能力制御装置よりも遅れて作動するよう制御回路を構
   成した特許請求の範囲第１項記載の加熱制御装置。