JP2958543B2

JP2958543B2 - 給湯制御装置

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Publication number: JP2958543B2
Application number: JP4098224A
Authority: JP
Inventors: 貞雄岡田; 隆中山
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 1992-04-17
Filing date: 1992-04-17
Publication date: 1999-10-06
Anticipated expiration: 2014-10-06
Also published as: KR960004851B1; KR930022024A; JPH05296564A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は給湯制御装置、特に、出
湯温度の急激な変化に敏感に感応して出湯温度を設定温
度に維持できるようにした形式の給湯制御装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来技術及び課題】出湯温度を出湯設定温度に維持で
きるようにした給湯制御装置は、種々提案されており、
最近では、出湯温度と出湯設定温度との関係から燃焼ガ
ス量を制御することにより出湯量が変化したとしても出
湯温度が出湯設定温度に維持できるようにしたもの等が
ある。

【０００３】ところが、このような形式の給湯制御装置
では、後沸き現象や、再出湯時に一時的に冷水が出る所
謂冷水サンド現象等には対応できない。そこで、かかる
不都合を防止するために、分配比率を調節できるように
したバイパスミキシング方式を組込み、この分配比率を
熱交換器の出口温度変化に応じて調節できるようにした
ものが、例えば、特願平3-186150号として提案されてい
る。

【０００４】このものでは、熱交換器を介する被加熱回
路の流量と、この熱交換器を介さないバイパス回路の流
量と、の比率を敏感に調節できるようにしていることか
ら、後沸き現象や冷水サンド状態が緩和できる。ところ
が、この従来のものでは熱交換器を加熱するガスバーナ
の燃焼能力を十分に大きな値に設定しないかぎり出湯温
度調節範囲を広くできない、特に、高温域における出湯
温度が十分に高く設定できない、という問題がある。

【０００５】上記従来のものでは、被加熱回路とバイパ
ス回路との分配比率を調節するために、バイパス回路側
の流量のみを調節するものであるから、被加熱回路側の
流量を十分に絞ることができず、この条件で高い温度の
湯を取り出せるようにするためには、ガスバーナの燃焼
能力を十分に大きくしなければならないからである。ま
た、特開昭５９−９７４４９号公報に記載の加熱制御装
置としては、加熱路流量のみ変化する領域を有し加熱路
とバイパス路の分岐点に各々の水量を可変させる水量調
節弁を設け、加熱路とバイパス路の分岐点下流位置に設
けた流量検出器、加熱路とバイパス路の合流点上流位置
に設けた温度検出器、及び設定温度を設定した温度設定
器からの信号によって前記水量調節弁とバーナの燃焼量
を制御する制御回路を有するものである。このもので
は、バーナの加熱能力を越える第１の状態では、バイパ
ス路を閉じた状態で加熱路の流量及びバーナの燃焼量を
調節することにより出湯温度を設定温度に制御する。ま
た、バーナの加熱能力の範囲内にある第２の状態では、
始動時には、蛇口からの水量を検出して、出湯温度が設
定温度に維持し得る最大水量を越えている場合は制御回
路が前記最大水量になるように水量調節弁を作動させ
る。運転中は、水量と出湯温度と設定温度とからバーナ
の加熱能力を演算し、その能力範囲内ではバーナの燃焼
量のみを調節し、バーナの加熱能力を超える場合は先ず
バーナの燃焼量を最大とし、次にその加熱能力と一致す
る水量値になるまで水量調節弁を作動させる。この従来
のものでは、前記制御回路は、水量、出湯温度、及び設
定温度のすべての信号を受け取って水量調節弁及びバー
ナの燃焼量をフィード・バック制御するようにしている
ので、出湯温度が設定温度になるまで一定時間がかかっ
てしまう。しかも、前記水量調節弁は、水を流して前記
流量検出器で全水量を検出してから前記制御回路の信号
によって作動させるため、弁の応答性が遅いから、その
結果、出湯温度の調節も遅れてしまう。そのため、特に
再出湯時に加熱路内に残留していた温水が出切った後に
しばらく設定温度より低いお湯が出る所謂冷水サンド現
象を有効に防止できない。また、前記制御回路は、水
量、出湯温度、及び設定温度のすべての信号を受け取っ
てバーナの燃焼量のみならず、水量制御まで行うので制
御が複雑である。そして、この水量調節弁を加熱路とバ
イパス路とに各々独立させて調節するため、より複雑な
制御になってしまう。本発明は、かかる点に鑑みてなさ
れたものであり、『出湯量が変化した場合にバーナの燃
焼ガス量を調節することにより出湯温度を出湯設定温度
に維持するようにした比例制御装置を具備すると共に、
熱交換器を介する被加熱回路とは別に前記熱交換器を迂
回するバイパス回路を設け、この被加熱回路とバイパス
回路との分岐部に流量比率調節装置を設け、バーナの加
熱能力を越える第１の状態では、バイパス回路を閉じた
状態で被加熱回路の流量を出湯設定温度との関係で逆比
例的に決定し、前記加熱能力の範囲内の第２の状態で
は、被加熱回路の流量に対するバイパス回路の比率、即
ち、バイパス流量比を決定して被加熱回路の熱交換器出
口温度を所定の加熱設定温度に維持するように、前記流
量比率調節装置を動作させるようにした給湯器の給湯制
御装置』において、後沸き現象や冷水サンド状態が緩和
できるようにした上でバーナの能力を大きくすることな
く、出湯温度の調節範囲を広くでき、且つその調節を簡
易に行えるようにすることをその課題とする。

【０００６】

【技術的手段】上記課題を解決するための本発明の技術
的手段は、『被加熱回路(1) とバイパス回路(2) との分
岐部に設けた流量比率調節装置(3)は、被加熱回路(1)
側に挿入した第１調整弁(31)とバイパス回路(2) 側に挿
入した第２調整弁(32)、及び、これらを駆動する駆動装
置(M) とからなり、前記第１調整弁(31)と第２調整弁(3
2)は前記駆動装置(M) の出力軸に所定の連動状態に連結
される弁軸(34)に直接装着される構成とすると共に、前
記駆動装置(M) の動作量０点から最大動作量までの範囲
で前記動作量に対応して前記第１調整弁(31)と前記第２
調整弁(32)の開度を共に調節する構成とし、前記駆動装
置(M) の動作量０点からバーナの最大燃焼能力によって
決定される設定動作量迄の前記第１の状態における駆動
装置(M) の動作量と第１・第２調整弁(31)(32)の開度と
の関係は、第２調整弁(32)は閉状態に維持されて第１調
整弁(31)の開度は駆動装置(M) の動作量が増大するに従
って所定開度まで徐々に増大する関係とし、駆動装置
(M) の動作量が上記設定動作量から最大動作量までの前
記第２の状態における駆動装置(M) の動作量と第１・第
２調整弁(31)(32)の開度との関係は、被加熱回路(1) 側
の流量(Q₁)を一定にした上で前記流量(Q₁)に対するバイ
パス回路(2) 側のバイパス流量(Q₂)の比率としてのバイ
パス流量比(Q₂)／(Q₁)を「（給水温度(T₀₁) ＋基準上昇
温度ΔT −出湯設定温度(S₁)）／（出湯設定温度(S₁)−
給水温度(T₀₁) ）」の式によって与えられる値とするた
めに徐々に増大させる前記関係とし、前記第２の状態に
おいては前記所定の加熱設定温度を給水温度(T₀₁) より
も既定の基準上昇温度ΔT 高い値とし、出湯温度を出湯
設定温度(S₁)に維持した上で熱交換器(10)の出口側温度
をこの所定の加熱設定温度に維持するための被加熱回路
(1) 側の第１調整弁開度とバイパス回路(2) 側の第２調
整弁開度との比となる前記バイパス流量比(Q₂)／(Q₁)を
演算し且この演算値に応じた動作信号を駆動装置(M) に
出力する信号出力部(30)を設け、前記第２の状態では、
始動時は、前記信号出力部(30)からのバイパス流量比(Q
₂)／(Q₁)に従って駆動装置(M) の動作量を固定して運転
し、運転中は、出湯温度のみ監視し前記比例制御装置に
よって前記バーナの燃焼ガス量を調節して出湯温度が出
湯設定温度(S₁)に維持されるように制御し、更に、被加
熱回路(1) とバイパス回路(2) の分岐部と合流部の水圧
差を一定にする水ガバナ(4) を設けた』ことである。
（図２、図５参照）

【０００７】

【作用】上記技術的手段は次のように作用する。給湯器
からの出湯温度は、比例制御装置によって設定温度に維
持されるように制御される。すなわち、蛇口(J) で出湯
量が変えられた場合は出湯温センサ(T₂)にて出湯温度を
検出し設定温度に一致させるようにバーナ(B) の燃焼量
を比例制御装置(C) がガス比例弁(G) を作動させる。そ
して、この条件下で、熱交換器(10)の出口側の温度が給
水温度(T₀₁) よりも基準上昇温度ΔT だけ高い値になる
ように信号出力部(30)によって第１・第２調整弁(31)(3
2)の開度が設定される。なお、前記基準上昇温度ΔT
は、既定値であって、好ましくは５５ｄｅｇ±５℃の範
囲で決定される。すなわち、この基準上昇温度がより高
いと、熱交換器の局部で局部沸騰が生じて、いわゆるロ
ーカルヒートの騒音が発生し、一方、基準上昇温度がよ
り低いと、後沸き現象や出湯温度の調節範囲が狭くなる
おそれがある。

【０００８】このとき、給水温度(T₀₁) よりも前記既定
の基準上昇温度ΔT 高い値に対して、給水温度(T₀₁) が
低く且出湯設定温度(S₁)が低い場合（第２の状態）で
は、バーナの燃焼能力に余裕があるので、バイパス流量
比の設定値として、駆動装置(M) の動作量が設定動作量
以上の範囲で、バイパス流量比(Q₂)／(Q₁)が徐々に増大
するように変化する条件の範囲内で決定される。これに
より、その設定温度における蛇口で取り出し得る最大出
湯量が規制されると共に、蛇口全開状態における熱交換
器(10)の出口側の温度が前記給水温度(T₀₁)ヨりも既定の
基準上昇温度Δ T高い値である所定の加熱設定温度に維
持される。具体的には、バイパス流量比(Q₂)／(Q₁)が
「給水温度(T₀₁) ＋基準上昇温度ΔT −出湯設定温度(S
₁)）／（出湯設定温度(S₁)−給水温度(T₀₁) 」の条件を
満たすように変化する。バイパス流量比(Q₂)／(Q₁)を上
記の演算式で求めるのは次の理由による。被加熱回路
(1) とバイパス回路(2) の合流部の下流側の出湯量を
(Q) ，被加熱回路(1) の流量を(Q₁)，バイパス回路(2)
のバイパス流量を(Q₂)，とすると、前記合流部の下流側
に単位時間に供給される湯が持っている熱量と、熱交換
器(10)の出口側及びバイパス回路(2) を単位時間に流れ
る水が持っている熱量は等しいから、 (S₁)×(Q) ＝（(T₀₁) ＋ΔT ）×(Q₁)＋(T₀₁) ×(Q₂) ・・・となる。(Q) ＝(Q₁)＋(Q₂)であるから、これを上記式
に代入すると、 (S₁)×（(Q₁)＋(Q₂)）＝（(T₀₁) ＋ΔT ）×(Q₁)＋(T₀₁) ×(Q₂) ・・・となる。上記式を変形すると、（(S₁)−(T₀₁) ）×(Q₂)＝（(T₀₁) ＋ΔT −(S₁)）×(Q₁) となり、これより、バイパス流量比(Q₂)／(Q₁)＝（（給水温度(T₀₁) ＋基準上昇温度ΔT −出湯設定温度(S₁)）／（出湯設定温度(S₁)−給水温度(T₀₁) ）・・・となる。

【０００９】このことから、バイパス流量比(Q₂)／(Q₁)
を上記式で求めるのである。尚、上記バイパス流量比
(Q₂)／(Q₁)の変化は、第１調整弁(31)の開度と第２調整
弁(32)の開度が共に変化する態様又は一方の調整弁の開
度変化のみによって前記流量比が変化される態様の何れ
であってもよい。そして、この第２の状態においては、
始動時は、前記バイパス流量比(Q₂)／(Q₁)に従って駆動
装置(M) の動作量を固定して運転するフィード・フォワ
ード制御によるため、出湯温度が直ちに設定温度に達す
る。また、運転中は、出湯温度のみ監視して比例制御装
置(C) にて前記バーナの燃焼ガス量を調節するようにし
て運転するので、蛇口の水量が変えられてもそのときの
水量にかかわらずバーナの燃焼ガス量を調節するだけの
簡単な制御にて出湯温度を出湯設定温度(S₁)に維持する
ことができる。なお、運転中及び停止中は、出湯温セン
サ(T₂)にて出湯温度を常時監視しているため、運転中に
一旦出湯した際、停止中に、前記出湯温センサ(T₂)から
信号出力部(30)に入力された信号より（図２中、Ｔ２か
ら３０への点線参照）、設定温度との偏差分（「出湯温
度−出湯設定温度＝偏差」）を加味した仮の出湯設定温
度により、前記バイパス流量比(Q₂)／(Q₁)を演算し、こ
の演算値に基づき駆動装置(M) が所定の位置まで動作さ
れる。これにより、停止後再出湯時には、後沸き現象の
みならずいわゆる冷水サンド現象も防止できる。一方、
給水温度(T₀₁) よりも前記既定の基準上昇温度ΔT 高い
値に対して、給水温度(T₀₁) が低く且出湯設定温度(S₁)
が高い場合（第１の状態）では、バーナの燃焼能力に余
裕がない。このとき、被加熱回路(1) とバイパス回路
(2) の合流点の下流側の蛇口の開度のみによって全流量
が設定される場合、バーナの最大燃焼量では、出湯設定
温度(S₁)の湯が取り出せない条件が生じ得るが、かかる
条件では、第２調整弁(32)は閉状態に維持されて第１調
整弁(31)の開度は駆動装置(M) の動作量が増大するに従
って所定開度まで徐々に増大する関係にあるから、バイ
パス流量が遮断された状態で、前記第１調整弁(31)の開
度の設定値として、出湯温度を設定温度に維持すべく、
被加熱回路(1) 側の流量が変化される条件の範囲内で決
定される。従って、バーナの燃焼能力が小さくても、出
湯設定温度(S₁)の湯が取り出せることとなる。そして、
この第１の状態においても、始動時は、前記第１調整弁
(31)の開度にてバーナの最大燃焼状態で運転するフィー
ド・フォワード制御によるため、出湯温度が直ちに設定
温度に達する。また、運転中は、出湯温度のみ監視して
比例制御装置(C) にて前記バーナの燃焼ガス量を調節す
るようにして運転するので、蛇口の水量が変えられても
そのときの水量にかかわらずバーナの燃焼ガス量を調節
するだけの簡単な制御にて出湯温度を出湯設定温度(S₁)
に維持することができる。また、第１調整弁(31)と第２
調整弁(32)は駆動装置(M) の駆動と直結状態に伝動され
るから、前記駆動装置(M) の動作が直接前記第１調整弁
(31)と第２調整弁(32)の動作に変換することができる。
更に、被加熱回路(1) とバイパス回路(2) の分岐部と合
流部の水圧差を一定にする水ガバナ(4) が設けられてい
る。従って、該水ガバナ(4) の配設部より上流側の一次
水圧が変動しても、前記合流部より下流側の出湯量(Q)
が前記水圧差に対応する一定流量に保たれ、これにより
出湯量(Q) が安定する。従って、他の条件が一定であれ
ば、前記一次水圧が変化してもバーナの燃焼量が一定に
保たれる。よって、熱交換器(10)の出口側温度を給水温
度(T₀₁) よりも基準上昇温度ΔT高い値に維持する為に
該熱交換器(10)側に供給する必要がある流量(Q₁)も一定
になり、更に、バイパス流量(Q₂)も一定になる。従っ
て、バイパス流量比(Q₂)／(Q₁)が一定になるから、前記
一次水圧の変動に追随して第１・第２調整弁(31)(32)の
開度が小刻みに調整・変化されることがない。

【００１０】

【効果】本発明によれば、蛇口の水量にかかわらず、設
定温度と給水温度とから前記第１の状態又は前記第２の
状態を決定して運転するフィード・フォワード制御を行
っているので、初期の始動時や再出湯時においても出湯
温度をただちに設定温度に維持でき、しかも、前記第２
の状態での熱交換器出口温度が所定の加熱設定温度に確
実に確保されるから再出湯時に後沸き現象のみならず、
いわゆる冷水サンド現象も防止できる。また、運転中に
おいても、前記第１、第２のいずれの状態であっても、
蛇口の水量にかかわらず水量調節弁を可変させることな
く、出湯温度のみを監視して比例制御回路にてバーナの
燃焼ガス量を調節するだけであるから、簡単な制御で出
湯温度を設定温度に維持することができる。被加熱回路
(1) とバイパス回路(2) の分岐部より上流の一次水圧が
変動した場合に、第１・第２調整弁(31)(32)の開度を小
刻みに調整しなくても出湯温度や熱交換器(10)の出口側
温度を適正値に維持できるから、流量比率調節装置(3)
やこれを駆動させる駆動装置(M) の作動頻度が必要以上
に多くならず、これらが早期に機能障害を起こす不都合
が回避される。即ち、これら流量比率調節装置(3) や駆
動装置(M) の機能が長期に亘って確保される。また、水
ガバナ(4) によって二次圧を一定に保った上で、この圧
力条件下で流量比率調節装置(3) の第１・第２調整弁(3
1)(32)の開度調整が行われることからバイパス流量等を
検知することなくバイパス流量比を適正に設定できる。
従ってバイパス流量比を適正に保つ為の流量センサーや
このセンサーによる制御装置等が不要となる。第１調整
弁(31)と第２調整弁(32)は駆動装置(M) の駆動と直結状
態に伝動されるから、前記駆動装置(M) の動作が直接前
記第１調整弁(31)と第２調整弁(32)の動作に変換される
から、これら前記第１、第２調整弁(31)(32)の開度調節
の応答性が良くなり、バイパス流量比の調節の感度及び
精度が向上する。

【００１１】

【実施例】次に、上記した本発明の実施例を図２以下の
図面に従って詳述する。この実施例のものは、図２のよ
うに、給水回路(40)は、熱交換器(10)を介する被加熱回
路(1) と、前記熱交換器(10)を迂回するバイパス回路
(2) とに分岐された構成としてあり、被加熱回路(1) と
バイパス回路(2) との分岐部には流量比率調節装置(3)
が設けられこの流量比率調節装置(3) への給水回路に
は、給水温度(T₀₁) を検知する給水温センサ(T0)が、
又、被加熱回路(1) とバイパス回路(2)との合流部(N)
の下流側には出湯温度を検知する出湯温センサ(T2)が設
けられている。

【００１２】熱交換器(10)に対応するガスバーナ(B) の
燃焼量は、ガス比例弁(G) によって制御される。このた
め、この実施例では、図７に示す所謂フィードバック式
のガス比例制御装置(C) が採用される。このガス比例制
御装置(C) は、出湯設定温度(S₁)を設定する設定器(S)
の出力と出湯温センサ(T₂)の検知出力とを比較して、前
記ガス比例弁(G) への開度信号を演算し、この演算値に
対応する信号出力をガス比例弁(G) に印加させる。尚、
この点の構成は周知であるから詳細な説明を省略する。

【００１３】この実施例の主たる構成要素となる流量比
率調節装置(3) は、被加熱回路(1)への入口部(11)の開
度を調節する第１調整弁(31)とバイパス回路(2) への入
口部(21)の開度を調節する第２調整弁(32)とを同時に駆
動する駆動装置(M) と、上記給水温センサ(T₀)の検知出
力、出湯温センサ(T₂)の検知出力、及び、出湯設定温度
(S₁)に対応する出力を入力し且所定の動作信号を出力す
る信号出力部(30)とからなり、前記第１調整弁(31)及び
第２調整弁(32)は弁装置本体(V) に内蔵されるととも
に、この弁装置本体(V) には、給水回路(40)の入口(41)
から前記第１調整弁(31)及び第２調整弁(32)を収容した
弁室(33)への回路に挿入した水ガバナ(4)が内蔵されて
おり、ダイヤフラム(42)によって区画される二次側の空
室(43a) がバイパス回路(2) 側に連通されている。

【００１４】この水ガバナ(4) は、前記空室(43a) の圧
力と弁室(33)に連通する空室(43b)との水圧差を一定に
するものである。従って、前記空室(43b) から、前記空
室(43a) と連通する被加熱回路(1) とバイパス回路(2)
との合流部(N) までの抵抗が一定であるかぎり、一次圧
の変動に関らず、下流側の流量が前記水圧差によって決
定されて、一定流量となるものである。

【００１５】又、上記第１調整弁(31)及び第２調整弁(3
2)は、図３に示すように、駆動装置(M) の出力部と一体
回動するように弁装置本体(V) に内蔵し且弁室(33)を貫
通させた弁軸(34)によって駆動されるが、この弁軸(34)
は、弁室(33)の軸線方向の端部に設けたネジ軸(35)と一
体に連結され、このネジ軸が前記駆動装置(M) の出力部
とすすみ対偶する。従って、駆動装置(M) の出力部の回
動角度に応じて弁軸(34)が同じ角度だけ回動すると共に
軸線方向に進退する。

【００１６】前記第１調整弁(31)は、前記弁軸(34)に固
定されると共に弁室(33)に対して円筒対偶状態に収容さ
れており、弁軸(34)の回動角度に応じて入口部(11)の閉
塞度合が変化する。他方の第２調整弁(32)は、弁軸(34)
と一体に結合された回転体形状で、弁軸(34)と同様に回
転し且軸線方向に進退する。前記第１調整弁(31)は、図
４のように円柱状でその端面が入口部(11)に臨む。この
端面は、所定形状に設定されている。駆動装置(M) の出
力部の回動角度は、２７０度に設定されており、前記第
１調整弁(31)の端面形状によって、駆動装置(M) の回動
角度が０度から９０度までの範囲では前記入口部(11)の
開度を比例的に増大し、この９０度を越えると入口部(1
1)の開度が一定になるように設定されている。従って、
出湯回路に設けられる蛇口(J) が全開状態にあるときに
は、被加熱回路(1) の流量(Q₁)が図５−の変化を示す
こととなる。

【００１７】他方、第２調整弁(32)は弁軸(34)に対して
軸線方向に一定範囲の移動余裕を有するように外嵌し、
この移動余裕は駆動装置(M) の出力部の２７０度の回動
による弁軸(34)の軸線方向移動量の１／３に設定されて
いる。入口部(21)に対向する先端部が円錐台形部で、こ
れに続いてフランジ部が連続する形状となっており、こ
のフランジ部の直径は前記入口部(21)のそれよりも大き
くなっている。また、この第２調整弁(32)は、バネ(36)
により入口部(21)側に付勢され、駆動装置(M)の出力部
の回動角度が９０度を越えると、入口部(21)を徐々に開
放し始める。又、この円錐台形部の形状は、予め所定の
形状に設定されており、駆動装置(M) の回動角度が０度
から９０度までの範囲では前記入口部(21)を全閉状態に
維持する。これにより、出湯回路に設けられる蛇口(J)
が全開状態にあるときには、バイパス回路(2) のバイパ
ス流量(Q₂)が図５−のように変化する。

【００１８】第１調整弁(31)及び第２調整弁(32)を以上
のように設定することにより、全体の流量は、前記蛇口
(J) が全開状態では、図５−のように変化するように
設定される。又、被加熱回路(1) 側の流量(Q₁)に対する
バイパス回路(2) 側のバイパス流量(Q₂)の比率、つま
り、バイパス流量比(Q₂)／(Q₁)は、蛇口(J) の開度の如
何にかかわらず、図６のように変化することとなる。出
湯設定温度(S₁)が、給水温度(T₀₁) に既定の基準上昇温
度ΔT （例えば５０℃）足した温度以上である場合は、
前記駆動装置(M) の動作量を回転角度が０度から９０度
までの範囲で動作させる第１の状態とし、また、出湯設
定温度(S₁)が、給水温度(T₀₁) に既定の基準上昇温度Δ
T （例えば５０℃）を足した温度未満である場合は、前
記駆動装置(M) の動作量を回転角度が９０度から２７０
度の最大動作量の範囲で動作させる第２の状態とする。
そして、前記第１の状態においては、始動時は、被加熱
回路(1) の第１調整弁(31)を所定開度に固定してバイパ
ス回路(2) の第２調製弁(32)を閉じた状態にし前記バー
ナの最大燃焼状態で運転し、運転中は、出湯温センサ(T
₂)からの出湯温度のみ監視して、出湯温度が出湯設定温
度(S₁)に維持されるように比例制御装置(C) によってガ
ス比例弁 (G)を調節して運転する。また、前記第２の状
態においては、始動時は、前記バイパス流量比(Q₂)／(Q
₁)に従って駆動装置(M) の動作量を固定して運転し、運
転中は、出湯温センサ(T₂)からの出湯温度のみ監視し
て、出湯温度が出湯設定温度(S₁)に維持されるように比
例制御装置(C) によってガス比例弁(G)ヲ調節して前記バ
ーナ (B)の燃焼ガス量を調節するようにして運転する。

【００１９】水ガバナ(4) によって弁室(33)への流入水
圧、即ち、被加熱回路(1) とバイパス回路(2) との分岐
部の水圧と、これらの合流部(N) の水圧との水圧差が、
給水回路(40)の水圧変動に関らず、一定となるように設
定され、入口部(11)と入口部(21)の開度が共に調整され
て前記バイパス流量比率を調節するようにしているから
である。次に、信号出力部(30)について説明する。

【００２０】この信号出力部(30)は、給水温センサ(T₀)
の検知出力と、出湯温度設定器(S)からの信号を入力さ
せ、前記給水温センサ(T₀)の検出値に対応する給水温度
(T₀₁) に基準上昇温度ΔT たる５０℃を加えた値から出
湯温度設定器(S) の出湯設定温度(S₁)を差し引いた値を
演算する第一演算部(30a) と、前記出湯設定温度(S₁)か
ら給水温度(T₀₁) を差し引いた値を演算する第二演算部
(30b) と、これら第一・第二演算部(30a) (30b) からの
出力信号の比と、図６のバイパス比に基いて駆動装置
(M) の出力部の回動角度信号を設定する回動角度信号設
定部(30C) とから構成される。そして、この回動角度信
号設定部(30C) の出力信号が駆動装置(M)に入力され
る。すなわち、この信号出力部(30)は、前記第１調整弁
(31)及び前記第２調整弁(32)の開度を給水温度(T₀₁) と
出湯設定温度(S₁)から予め決定するためのものであり、
運転中に出湯温度や水量を検知して前記第１調整弁(31)
及び前記第２調整弁(32)の開度変更を指定するようなこ
とはしない。すなわち、この信号出力部(30)は、前記第
１調整弁(31)及び前記第２調整弁(32)の開度を、いわゆ
るフィード・フォワード制御するためのものである。

【００２１】今、出湯設定温度(S₁)が、給水温度(T₀₁)
に既定の基準上昇温度ΔT を足した温度未満である場
合、前記バイパス流量比(Q₂)／(Q₁)に従った回動角度信
号が前記駆動装置(M)ニ入力されて、これに応じて駆動装
置 (M)が動作し、第１調整弁(31)及び第２調整弁(32)の
開度が決定される。すなわち、まず、信号出力部(30)で
は、熱交換器(10)の出口温度を給水温センサ(T₀)が検知
する給水温度(T₀₁) よりも例えば５０℃（基準上昇温度
ΔT ）高い温度に設定し且出湯温度を出湯設定温度(S₁)
に維持するための回動角度信号を演算する。出湯設定温
度(S₁)が一旦所定の温度に設定され、給水量が一定であ
り、熱交換器(10)の出口温度が給水温センサ(T₀)の検知
温度よりも５０℃高い温度とすれば、被加熱回路(1) と
バイパス回路(2) の流量比率は、「(S₁)−(T₀₁) 」と
「(T₀₁) ＋５０−(S₁)」の比となる。具体的には、被加
熱回路(1) の流量(Q₁)に対するバイパス回路(2) のバイ
パス流量(Q₂)の比率たるバイパス流量比(Q₂)／(Q₁)は、
既述式で演算される値となる。この実施例では、第二
演算部(30b) の出力と第一演算部(30a) の出力の比が前
記値となっている。従って、回動角度信号設定部(30C)
によって設定されたバイパス比率(Q₂)／(Q₁)は上記条件
に適合したものとなる。また、出湯設定温度(S₁)が、給
水温度(T₀₁) に既定の基準上昇温度ΔT を足した温度以
上である場合、バーナの加熱能力を越えるため、バイパ
ス回路(2) を閉じ、被加熱回路(1) のみ使用する。この
場合は、前記出湯設定温度(S₁)と給水温度(T₀₁) から蛇
口(J) で取り出し得る最大出湯量に応じた回動角度信号
が前記駆動装置(M)ニ入力されて、これに応じて駆動装置
(M)が動作し、第１調整弁(31)及び第２調整弁(32)の開
度が決定される。このとき、バイパス回路(2) の第２調
整弁(32)は閉じられ、被加熱回路 (1)の第１調整弁(31)
の開度が決定されることとなる。

【００２２】このものでは、出湯温度が、出湯温度設定
器(S) による出湯設定温度(S₁)になるように、ガス比例
制御装置(C) によってガス比例弁(G) の開度が制御され
る。出湯量(Q) （流量センサ(Q₀)の出力）と、出湯設定
温度(S₁)と、給水温度(T₀₁)と、熱交換器の熱効率が決
定されれば、ガス種が一定であるかぎり、ガスバーナ
(B) による加熱量は、被加熱回路(1) とバイパス回路
(2) との分配比率に関らず一定の値となることから、運
転中は、ガス比例制御装置(C) によるガス比例弁(G) の
開度設定によって出湯温度が出湯設定温度(S₁)となる。
そして、出湯温度を出湯設定温度(S₁)に正確に一致させ
るために、所謂フィードバック制御によって前記動作が
実行される。

【００２３】このようにしてバイパス流量比(Q₂)／(Q₁)
が設定された状態でガス比例制御装置(C) とガス比例弁
(G) の組合せによる上記制御動作が進行する。

【００２４】上記実施例の制御の場合、バーナ(B) の加
熱能力の範囲内にある場合（第２の状態）、熱交換器(1
0)の出口側での温度が給水温度(T₀₁) より５０℃高い温
度に維持されるものとなるから、熱交換器(10)における
加熱の過不足が生じないものとなり、かつ、ドレンの発
生や過熱を防止できる。特に上記実施例のものでは、空
室(43a) に連通する合流部(N) と空室(43b) に連通する
弁室(33)との水圧差が一定となるように制御されるもの
であり、第１調整弁(31)の開度が図５−の変化と対応
するように変化するものであるから、バイパス流量比(Q
₂)／(Q₁)を増大させたときに被加熱回路(1) の流量が過
少となる事態が防止できる。

【００２５】又、給水温度(T₀₁) が低く且出湯設定温度
(S₁)が高い場合、すなわち、バーナの加熱能力に余裕の
ない場合でも、バイパス回路(2) 側のバイパス流量(Q₂)
を０として被加熱回路(1) 側の流量(Q₁)を絞るように制
御できるから、ドレンの発生や過熱を防止した上で高い
出湯設定温度(S₁)の湯が取り出せる。尚、上記実施例で
は、第１調整弁(31)は回動によって図５のような開度変
化を示すものとしたが、これを、図９・図１０に示すよ
うな構成とすることもできる。このものでは、第１調整
弁(31)は軸線方向に移動する円柱体としてある。そし
て、入口部(11)に半円形の入口部(11a) と、丸孔(11b)
とが形成されており、ネジ軸(35)の回動角度９０度迄の
間では、前記入口部(11a) が一部閉塞状態から全開状態
に徐々に開度を大きくするように動作し、９０℃〜２７
０℃の範囲では、入口部(11a) から外れてこの入口部(1
1a) 及び丸孔(11b) を共に全開とするべく動作するよう
に、ネジ軸(35)と第１調整弁(31)との連動関係が設定さ
れている。

【００２６】尚、入口部(11a) 及び丸孔(11b) が共に全
開となったときの流量は、蛇口(J)の全開状態におい
て、図５−の最大値を示すように設定されている。上
記実施例のものではガス給湯器に本発明を実施している
が、これを石油などを燃料とする他の給湯器に実施して
も良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図

【図２】本発明の実施例の概略説明図

【図３】第１調整弁(31)及び第２調整弁(32)の関係の詳
細図

【図４】第１調整弁(31)の斜視図

【図５】蛇口(J) が全開にあるときに、第１調整弁(31)
及び第２調整弁(32)を同時に調節した場合の、ネジ軸(3
5)の回動角度と流量との関係のグラフ

【図６】ネジ軸(35)の回動角度とバイパス流量比との関
係のグラフ

【図７】ガス比例制御装置(C) のブロック図

【図８】信号出力部(30)のブロック図

【図９】第１調整弁(31)の他の例の断面図

【図１０】Ｘ−Ｘ断面図

【符号の説明】

(1) ・・・被加熱回路 (2) ・・・バイパス回路 (3) ・・・流量比率調節装置 (M) ・・・駆動装置 (31)・・・第１調整弁 (32)・・・第２調整弁 (30)・・・信号出力部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−97449（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−224246（ＪＰ，Ａ) 実開昭59−55248（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F24H 1/10 302 G F24H 1/10 302 D

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】出湯量が変化した場合にバーナの燃焼ガス
量を調節することにより出湯温度を出湯設定温度に維持
するようにした比例制御装置を具備すると共に、熱交換器を介する被加熱回路とは別に前記熱交換器を迂
回するバイパス回路を設け、この被加熱回路とバイパス回路との分岐部に流量比率調
節装置を設け、バーナの加熱能力を越える第１の状態では、バイパス回
路を閉じた状態で被加熱回路の流量を出湯設定温度との
関係で逆比例的に決定し、前記加熱能力の範囲内の第２
の状態では、被加熱回路の流量に対するバイパス回路の
比率、即ち、バイパス流量比を決定して被加熱回路の熱
交換器出口温度を所定の加熱設定温度に維持するよう
に、前記流量比率調節装置を動作させるようにした給湯
器の給湯制御装置において、被加熱回路(1) とバイパス回路(2) との分岐部に設けた
流量比率調節装置(3)は、被加熱回路(1) 側に挿入した
第１調整弁(31)とバイパス回路(2) 側に挿入した第２調
整弁(32)、及び、これらを駆動する駆動装置(M) とから
なり、前記第１調整弁(31)と第２調整弁(32)は前記駆動
装置(M) の出力軸に所定の連動状態に連結される弁軸(3
4)に直接装着される構成とすると共に、前記駆動装置
(M) の動作量０点から最大動作量までの範囲で前記動作
量に対応して前記第１調整弁(31)と前記第２調整弁(32)
の開度を共に調節する構成とし、前記駆動装置(M) の動作量０点からバーナの最大燃焼能
力によって決定される設定動作量迄の前記第１の状態に
おける駆動装置(M) の動作量と第１・第２調整弁(31)(3
2)の開度との関係は、第２調整弁(32)は閉状態に維持さ
れて第１調整弁(31)の開度は駆動装置(M) の動作量が増
大するに従って所定開度まで徐々に増大する関係とし、駆動装置(M) の動作量が上記設定動作量から最大動作量
までの前記第２の状態における駆動装置(M) の動作量と
第１・第２調整弁(31)(32)の開度との関係は、被加熱回
路(1) 側の流量(Q₁)を一定にした上で前記流量(Q₁)に対
するバイパス回路(2) 側のバイパス流量(Q₂)の比率とし
てのバイパス流量比(Q₂)／(Q₁)を「（給水温度(T₀₁) ＋
基準上昇温度ΔT −出湯設定温度(S₁)）／（出湯設定温
度(S₁)−給水温度(T₀₁) ）」の式によって与えられる値
とするために徐々に増大させる前記関係とし、前記第２の状態においては前記所定の加熱設定温度を給
水温度(T₀₁) よりも既定の基準上昇温度ΔT 高い値と
し、出湯温度を出湯設定温度(S₁)に維持した上で熱交換
器(10)の出口側温度をこの所定の加熱設定温度に維持す
るための被加熱回路(1) 側の第１調整弁開度とバイパス
回路(2) 側の第２調整弁開度との比となる前記バイパス
流量比(Q₂)／(Q₁)を演算し且この演算値に応じた動作信
号を駆動装置(M) に出力する信号出力部(30)を設け、前記第２の状態では、始動時は、前記信号出力部(30)か
らのバイパス流量比(Q₂)／(Q₁)に従って駆動装置(M) の
動作量を固定して運転し、運転中は、出湯温度のみ監視
し前記比例制御装置によって前記バーナの燃焼ガス量を
調節して出湯温度が出湯設定温度(S₁)に維持されるよう
に制御し、更に、被加熱回路(1) とバイパス回路(2) の分岐部と合
流部の水圧差を一定にする水ガバナ(4) を設けた給湯制
御装置。