JPS62166258A - 冷温水吐出装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、冷温水吐出装置、詳しくは、シャワー等の吐
出器具に給湯機から低温湯と高温湯を交互に供給する装
置に関する。

（従来の技術） 従来の冷温水吐出装置は操作部により、冷温水吐出の中
心温度２周期、冷温水吐出の温度振れ幅（最高温度と最
低温度との差の半分）、冷温水吐出比（−周期内におけ
る低温湯吐出時間と高温湯吐出時間の比）等を全て設定
し、これら任意に設定された各要素に基づき、低温湯。

高温湯を得るための夫々の必要熱負荷を演算して冷温水
吐出の制御を行なっている。

従って、上記従来の冷温水吐出装置は、■夏場等水温が
高いときには設定条件により、冷温水吐出機能を発揮で
きない。■熱交換器及び配管の余熱のため温度の振れ幅
が大きくなればなる程、平均温度（中心温度）が上昇し
、人体への悪影響がある。■周期を変えると平均温度が
可変するため、各人の好みに合う周期及び温度に調節す
ることが難しく操作性が悪い等の欠点があり、そのため
概して冷温水機能に対する評価が低かった。

そこで、中心温度２周期及び冷温水比を固定し、中心温
度に対する冷・温水の温度振れ幅のみを操作部で設定す
るようになすことが考えられる。

このようにすれば、操作性が良くなるばかりでなく、中
心温度を固定したことにより異常に熱い潟が出ることが
防止され、冷温水温度の撮れ幅に関係なく均一な平均温
度を確保できると共に、冷温水効果の一番大きい冷温水
比（５０％比）及び周期を固定することにより冷温水効
果を増大させることができるが、これでもなお色々の問
題を残している。

即ち、例えば冷温水を作り出す給湯機、換言すれば熱交
換器を加熱するバーナーの最大号数が２１号で、温度の
撮れ幅を５℃づつ８段階に設定する装置の場合、 Ｆ−ＦＩ　　±αＸＱＨ□　■ Ｆ：必要熱負荷　　α：温度振れ幅 Ｆ１　：中心温度を得るために要する必要熱負荷（平均
必要熱負荷） Ｑ　ト１　：　流　ｆｆｉ から Ｑ　Ｈ＝　１０７　／υで温度振れ幅が最も幅広い冷温
水をつくれる号数は１０号即ちＦ　Ｉ＝　２５０Ｋｃａ
ｌ／分の時で、最大αＸＱＩ−１≦２５０まで振ること
ができる。

ＦＨＡＸ　　＝　　２５０＋　　２５０＝５００にｃａ
ｌ　　／分ＦＨＩＮ　＝　２５０−２５０＝ＯＫｃａｌ
／分しかし、このようにＦ＋＝２５０にｃａｌ　７分が
とれるのは水温が１２℃前後の春秋であり、この時期に
は充分に使用に耐えるが、水温が２５℃の夏場には設定
中心温度３７℃、流量１０１／分とすると ＦＩ　　＝　　（Ｔｓ−Ｔｃ）ｘＱＨ＝　　（３７−２
５）Ｘ１０＝１２０にｃａｌ　７分 Ｆ−ＦＩ　±αＸ　Ｑ　ｌ−１においてＦ＋＝１２０に
ｃａｌ　７分　Ｑｌ−１＝１０１／分とおき、０＜Ｆ＜
５２５で計算すると、 ±α×ＱＨくＦＩ Ｑ＠　　　１０ したがって実際のα値の範囲は５．１ＯＬ、か取ること
ができない。

また、水温５℃の冬場に設定中心温度３８℃。

流量１０Ｊ／分とすると、 Ｆ−（ＴＳ−ＴＣ）　ＸＱＨ＝　（３８−５）　Ｘ１０
＝３３０にｃ、ａｌ／分 ０式において １”＝３３０±αＸＱＨ Ｆの満足しなければならない条件は、 Ｏ≦３３０−αＸＱＨα≦３３ ３３０＋αｘＱ）−１≦５２５　　α≦１９，５従って
実際のα値の範囲は５，１０．１５としか取ることがで
きない。

要するに、温度の振れ幅を例え５　、１０．１５．２０
゜２５という具合に５℃づつ８段階に亘って設定できる
ようになっていても春秋には１〜５の段階、夏には１〜
２の段階、冬には１〜３の段階までしか実際には制御で
きない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明が解決しようとする問題点は、設定された温度の
撮れ幅が制御可能な上限までは冷温水の周期を固定して
制御し、それ以上の場合には周期を可変して制御するこ
とにより制ｉｔｓ囲を拡大することである。

（問題点を解決するための手段） 給水源と冷温水吐出器具とを途中に熱交換器を備える給
水系統を介して接続し、バーナーによる熱交換器の加熱
状態を大小周期的に変化させて冷温水吐出器具から高温
湯と、低温湯を交互に吐出させる冷温水吐出装置におい
て、ａ、給水系統に配備する流量レンサー ｂ、給水系統の熱交換器より上流側に配備する温度セン
サー、 Ｃ１冷温水の中心温度、周期時間及び冷・温水の吐出比
を固定して記憶すると共に、設定部で段階別に任意に設
定される冷・温水の温度振れ幅を記憶する手段、 ｄ、固定された中心温度と、前記流量、温度センサーが
検出する給水系統を流動する水の流量及び入水温度デー
ターを取り込んで、中心温度の湯を得るための必要熱負
荷Ｆ１を演算する手段、 ｅ、上記必要熱負荷Ｆ＋と、冷・温水の濡１度振れ幅と
、水量データーに基づいて冷・温水の高温側の湯を得る
ための必要熱負荷Ｆ、ＭＡＸと、低温側の湯を得るため
の必要熱負荷Ｆ＋ＨＩＭを演算する手段、 ｆ、上記必要熱負荷１”ｌ　ＨＡＸ　、　Ｆ＋　ＨＩＭ
が設定された温度振れ幅での制御が可能か否かを判断す
る手段、 ０、温度振れ幅での制御が可能なときに選択され、バー
ナーの熱量を可変する調整手段を、固定された周期時間
と冷温水比でバーナーを１”ＨＡＸ　、　ＦＨＩＮ燃焼
させるように制御する手段、 ｈ、Ｗ度振れ幅での制御が不可能のときに選択され、周
期時間を増加してバーナーをＦＨＡＸ。

ＦＭＩＮ燃焼させるように前記調整手段を制御する手段
、 を備えるものである。

（作用） 本発明の上記球術手段によれば、周期固定の場合に制御
できる温度の振れ幅の上限を越えて成れ幅が設定された
場合、冷温水の周期が変動して設定した振れ幅がつくり
出される。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明する。

第２図において（Ａ＞は冷温水を作り出ず給湯機、（Ｂ
）はコントローラーであり、上記給？Ｕ　ｍ　（Ａ　）
は１つの熱交換器（１）に対して、第１バーナー（２）
及び第２バーナー（３）の２つのバーナーを備え、ガス
配管（４）を介して供給されるガスが第１バーカー（２
）及び／又は第２バーナー（３）で燃焼し、給水系統（
５）を介して給水源から冷温水吐出器具（６）に流動す
る水が熱交換器（１）で加熱されるようになっている。

ガス配管（４）は中途部で第１バーナー（２）に連絡す
る第１ガス配管（４ａ）と第２バーナー（３）に連絡す
る第２ガス配管（４ｂ）に分岐しており、この分岐部分
より上流側のガス配管（４）に元電磁弁（７）を備えて
いる。

そして、上記第１ガス配管（４ａ）には第１電磁弁（８
）と第１比例制御弁（９）が設けられ、第２ガス配管（
４ｂ）にはＭ２電磁弁（１０）と第２比例制御弁（１１
）が夫々設けられる。

従って、第１バーナー（２）と第２バーナー（３）は、
いずれも、元電磁弁（７）が開いた状態で夫々第１．第
２電磁弁（８）　　（１０）を開弁ずれば、第１．第２
比例制御弁（９）　　（１１）の開度に応じた最のガス
が供給されることになり第１．第２比例制御弁（９）　
　（１１）の開度を変え供給ガス徂を変化さじることに
より第１゜第２比例制御弁（９）　　（１１）で制御で
きる範囲において熱量を変えることができる。（以下、
斯る熱量制御方式を比例制御と称す。）また、上記両バ
ーナー（２）（３）は第１゜第２電磁弁（８）　　（１
０）の開閉を繰り返すことにより間歇燃焼させることが
できるので、比例制御弁（９）　　（１１）の開度を一
定に保ち、電磁弁（８）　　（１０）、の開閉を繰り返
せば、開閉周期の長さ及び開弁時間と閉弁時間の比を変
化させることにより、上記一定に保たれた比例制御弁（
９）　　（１１）の開度で連続燃焼させたときの熱量か
ら、電磁弁（８）　　（１０）の開弁時間に対して閉弁
時間を極めて小さくしたときの熱量、即ち０に近い熱量
までの範囲で熱量を変えることができる。（以下、斯る
熱量制御方式を間歇燃焼制御と称す。） 上記第１バーナー（２）と、第２バーナー（３）は、第
２バーナー（３）の最大燃焼量が第１バーナー（２）の
Ｆ限燃焼量と同等若しくはそれより若干大きくなるよう
に設定する。

そして、この実施例の場合、第１バーナー（２）は５本
のバーナー単体（２′）により、最小号数が４号で最大
号数が１５号になるようなユニットに構成され、第２バ
ーナー（３）は２本のバーナー単体（３゛）により、最
小号数が１．６号で最大号数が６号になるようなユニッ
トに構成されている。

従って、給湯機（Δ）は第２バーナー（３）のみを使用
して、これを比例＄り御ずれば１，６号乃至６号の範囲
で、第１バーナー（２）のみを使用してこれを比例制御
すれば４号乃至１５号の範囲で夫々燃焼量を可変でき、
更に第１バーナー（２）と第２バーナー（３）を同時に
使用してこれらを比例１１ｉ制御すれば、１５＠乃至２
１号の範囲で燃焼量を可変できる。

また、給湯！１（Ａ）は第２バーナー（３）のみを使用
し、第２比例制御弁（１１）を適当な開度、例えば３号
相当の開度に保って、第２電磁弁（１０）の開閉を繰り
返し、その周期と、開閉時間の比例を可変せしめて間歇
燃焼制御することにより、０号乃至１．６号の範囲で熱
量を制御することができる。

従って、この給湯機（Ａ）は第１．第２バーナー（２＞
（３）の適当な組み合せと切換及び比例制御と間歇燃焼
制御の切換えにより０号乃至２１号の範囲で熱量を制御
することが可能になる。

上記、第１．第２バーナー（２＞（３）の組み合せと切
換及び比例制御と間歇燃焼制御の切換えは、必要熱負荷
に応じて後述する制御部（１２）から発生される信号に
基づいて行なわれ、その信号展開は下表の通りである。

一方、給水系統（５）には熱交換器（１）より上流側に
水母センサー（１３）と温度センサー（１４）が前者を
上流側に配して設けられる。

上記第１．第２電磁弁（８）（１０）、第１゜第２比例
制御弁（９）（１１）、水量センサー（１３）　、温度
センサー（１４〉及びコントローラー（Ｂ）は夫々給湯
機（Ａ）の機台内に格納した制御部（１２）に電気的に
連絡する。

水母センサー（１３）は給水系統（５）を流動する水の
ｍ、ｔｌｌ］ち流ｆｆ１Ｑ）−１を検出し、パルス信号
を発生する。

温度センサー（１４）は熱交換器（１）への入水温度Ｔ
ｃを検出して電圧信号を発生づる。この電圧信号はＡ／
Ｄ変換器（１５）でＴｃデーターに変換される。

コントローラー（Ｂ）は運転スイッチ（１６）、冷温水
シャワー運転スイッチ（１７）　、温度振れ幅設定部（
１８）及びその表示部（１９）を備えており、上記設定
部（１８）で設定した振れ幅αはＡ／Ｄ変換器（１５）
によりαデーターに変換される。

温度振れ幅は１，２，３．４．５．６．７゜８の８段階
に設定され、１段階は振れ幅が５℃で以下５℃づつ振れ
幅が大きくなるように設定されている。

制御部（１２）は主としてマイクロコンピュータ−（２
０）によ、り構成される。

マイクロコンピュータ−（２０）は基本的にはｃｐｕ　
　（２１）　、　ＲＡＭ　　（２２）　、　ＲＯＭ　　
（２３）より構成されている。

ＲＯＭ　　（２３）にはｃｐｕ　　（２１）を制御ｌす
るプログラムが書き込まれており、ｃｐｕ　　（２１）
はこのプログラムに従ってインプットボート（２４）よ
り必要とされる外部データーを取り込んだり、あるいは
ＲＡＭ　　（２２）との間でデーターの授受を行なった
りしながら演算処理し、必要に応じて処理したデーター
をアウトプットボート（２５）へ出力する。

アウトプットボート（２５）は、ｃｐｕ　　（２１）か
らの出力ボート指定信号を受けてそのボートにデーター
を一時記憶すると共にＤ／Ａ変換器（２６）へ出力する
。

Ｄ／Ａ変換器（２６）はアウトプットボート（２５）か
らあたえられるデジタル信号を比例弁制御用及び電磁弁
制御用のアナログ信号に変えて、所要の第１．第２比例
制御弁（９）　（１１）、第１．第２電磁弁（８）　　
（１０）に出力信号を発生する。

ＲＯＭ　　（２３）に書き込まれているプログラムをフ
ローチャートで示すと第３図のようになり、冷温水の中
心温度１周期時間及び冷温水の吐出比は全て固定された
データーとして記憶されている。

ここで、第３図に従って本冷温水吐出装置の作用を説明
する。

コントａ−ラー（８）の冷温水シャワー運転スイッチ（
１７）がＯＮ操作されるとプログラムはスタートし、先
ず水量センサー（１３）からのパルス信号を水ｆｆ１Ｑ
Ｈデーターに変換して取り込むと共に温度センサー（１
４）及びコントローラー（８）の温度振れ幅設定部（１
９）からＡ／Ｄ変換器（１５）を経て転送されてくる入
水温度Ｔｃデーター、温度振れ幅αデーターを取り込み
（ステップ■）、上記ＱＨデーター、Ｔｃデーターと予
め固定して記憶させである冷温水の中心温度Ｔｓのデー
ターに基づいてＴｓを得るための必要熱負荷即ち平均必
要熱負荷Ｆ１を算出する。

（ステップ■） 次に、上記平均必要熱負荷Ｆ１と、設定された温度振れ
幅αと、永世データーに基づいて、冷温水の高温側の湯
を得るための必要熱負荷、叩ら最高必要熱負荷Ｆ　ＨＡ
Ｘと、低温側の湯を得るための必要熱負荷、即ち最低必
要熱負荷ＦＨＩＮを算出する。（ステップ■■）ＦＭＩ
Ｎが給湯機の最小号数０号より小さいと制御できないの
でＦＨＩＮがＯ若しくはＯより大きいか否かを判別しく
ステップ■）　、ＦＭＩＮ　＜Ｏの場合は８段階になっ
ているαを１段下げ（ステップ■）、更に周期時間ｔ１
を１段上げてＦＨＩＮ≧０になるようにりる（ステップ
■）またＦ　ＨＡＸが袷Ｉｎの最大号数Ｆより大きくて
も制御できないのでＦＨＡＸがＦ若しくはＦより小さい
か否かを判別しくステップ■）、ＦＨＡＸ＞Ｆの場合α
を１段下げる（ステップ■）と共に周期時間ｔ１を１段
上げてＦ　ＨＡＸ≦Ｆになるようにする（ステップ■〉 面シテ、ＦＨＩＮ　≧０．　ＦＨＡＸ　≦Ｆニなれば、
ｔ１秒間開　ＷＡＸで燃焼（大燃焼）させ（ステップ０
）、続いてｔ１秒間ＦＨＮで燃焼（小燃焼）させる（ス
テップＯ） 以下、これを繰り返し、冷温水シャワー運転スイッチ（
１７）がＯＦＦ操作され給温停止の指令が出る（ステッ
プＯ）まで継続する。

（効果） 本発明は上記の構成であるから以下の利点を有する。

（１）中心温度を固定したことにより異常に熱い潟が出
ることが防止され、冷温水温度の振れ幅に関係なく、均
一な平均渇麿を確保できる。

（２）冷温水比及び冷温水周期時間を固定するので、冷
温水効果の一番大きな冷温水比、周期に予め設定してお
くことにより、常に冷温水効果が最良の状態で冷温水シ
ャワーを使用することができる。

（３）使用者は冷温水の温度振れ幅のみを設定ずれば良
いので簡単な操作で最良の状態の冷温水を得ることが出
来る。

（４）設定された温度振れ幅が制御可能な上限を越える
場合には周期を自動的に変えるので、周期を完全に固定
する場合に比べて制御範囲が拡大し、夏期、冬期にかか
わらず、段階別に任意に設定されるいずれの段階にも対
応することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を明示する説明図、第２図はこの
発明の構成要素の全体的な配置を示す模式図、第３図は
制御のフローチャートである。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 給水源と冷温水吐出器具とを途中に熱交換器を備える給
   水系統を介して接続し、バーナーによる熱交換器の加熱
   状態を大小周期的に変化させて冷温水吐出器具から高温
   湯と、低温湯を交互に吐出させる冷温水吐出装置におい
   て、 ａ、給水系統に配備する流量センサー ｂ、給水系統の熱交換器より上流側に配備する温度セン
   サー、 ｃ、冷温水の中心温度、周期時間及び冷・温水の吐出比
   を固定して記憶すると共に、設定部で段階別に任意に設
   定される冷・温水の温度振れ幅を記憶する手段、 ｄ、固定された中心温度と、前記流量、温度センサーが
   検出する給水系統を流動する水の流量及び入水温度デー
   ターを取り込んで、中心温度の湯を得るための必要熱負
   荷Ｆ＿１を演算する手段、 ｅ、上記必要熱負荷Ｆ＿１と、冷・温水の温度振れ幅と
   、水量データーに基づいて冷・温水の高温側の湯を得る
   ための必要熱負荷Ｆ＿１ＭＡＸと、低温側の湯を得るた
   めの必要熱負荷Ｆ＿１ＭＩＮを演算する手段、 ｆ、上記必要熱負荷Ｆ＿１ＭＡＸ、Ｆ＿１ＭＩＮが設定
   された温度振れ幅での制御が可能か否かを判断する手段
   、 ｇ、温度振れ幅での制御が可能なときに選択され、バー
   ナーの熱量を可変する調整手段を、固定された周期時間
   と冷温水比でバーナーをＦ＿１ＭＡＸ、Ｆ＿１ＭＩＮ燃
   焼させるように制御する手段、 ｈ、温度振れ幅での制御が不可能のときに選択され、周
   期時間を増加してバーナーをＦ＿１ＭＡＸ、Ｆ＿１ＭＩ
   Ｎ燃焼させるように前記調整手段を制御する手段、 を備えることを特徴とする冷温水吐出装置。