JP3748579B2

JP3748579B2 - 給湯器および、その制御方法

Info

Publication number: JP3748579B2
Application number: JP09650294A
Authority: JP
Inventors: 直行竹下
Original assignee: 株式会社ガスター
Priority date: 1994-05-10
Filing date: 1994-05-10
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2021-02-22
Also published as: JPH07305893A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、給湯用バーナと該給湯用バーナからの熱を給水に伝える熱交換器とを有し、開栓に応じ該給湯用バーナに点火して温湯を供給するようにした給湯器および、その制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近来、台所や風呂などで開栓すると温湯が供給され、しかも諸所にセンサを設けて湯温を管理し、温湯の温度が適切になるように制御される給湯器が普及している。
単に給湯用バーナの燃焼と水量を制御しただけでは、閉栓後の温度低下により再度開栓したときに低い温度のぬるま湯や水が出てきて不快であるばかりでなく、適温になるまでに水を捨てたりすることになるので不経済であり、これを解決する手段が各種提案されている。
【０００３】
その第１のものは、閉栓後の給湯用バーナの消火タイミングを遅らせて、燃焼を短時間継続し、熱交換器内の温度を挙げて湯音が下がるまでの時間を稼ぐものである。
また、その第２のものは、給湯用バーナの他に補助用のバーナを設け、給湯用バーナが消火した後にも補助用のバーナを燃焼させて熱交換器内の湯音の低下を防止するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の技術では、前記第１の手段では、熱交換器内の湯の温度が温度設定者の設定値を越えた湯温になり、閉栓してから直ちに開栓したりすると、予想外の高温の湯が流出するおそれがあるという問題点があった。
また、前記第２の手段では、補助用のバーナを備えなければならないので、構造が複雑になってコストアップにつながるばかりでなく、火力も本来の給湯用のバーナよりは低いものにならざるを得ないので、予定の加熱をするのに時間がかかったり、小火力を原因とする温度むらが発生したりするおそれがあるという問題点があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の技術が有する問題点に着目してなされたもので、安全かつ確実に熱交換器内の温度を適度の水準に保ち、適切に給湯することができるようにした給湯器および、その制御方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
【０００７】
１給湯用バーナ（２１）と該給湯用バーナ（２１）からの熱を給水に伝える熱交換器（２５）とを有し、開栓に応じ該給湯用バーナ（２１）に点火して温湯を供給するようにした給湯器（１０）において、
閉栓した後の次の開栓の際に適切な温度の温湯を供給できるよう、閉栓後の湯温低下に対して流水の系を閉鎖し熱交換器（２５）に給水圧のみがかかった状態で静止させたままで燃焼時間演算部（５６）が演算する所定時間だけ前記給湯用バーナ（２１）に点火するバックアップ燃焼を行なうとともに、該バックアップ燃焼の際に、流水を確認することなく閉栓したままで前記バックアップ燃焼による湯の膨張分程度逃がせるよう閉じられている弁や栓（２９）とは別に僅かに流路を開く制御部（５０）を設けたことを特徴とする給湯器。
【０００８】
２給湯用バーナ（２１）と該給湯用バーナ（２１）からの熱を給水に伝える熱交換器（２５）とを有し、開栓に応じ該給湯用バーナ（２１）に点火して温湯を供給するようにした給湯器（１０）の制御方法において、
閉栓した後の次の開栓の際に適切な温度の温湯を供給できるよう、閉栓後の湯温低下に対して流水の系を閉鎖し熱交換器（２５）に給水圧のみがかかった状態で静止させたままで燃焼時間演算部（５６）が演算する所定時間だけ前記給湯用バーナ（２１）に点火するバックアップ燃焼を行なうとともに、該バックアップ燃焼の際に、流水を確認することなく閉栓したままで前記バックアップ燃焼による湯の膨張分程度逃がせるよう閉じられている弁や栓（２９）とは別に僅かに流路を開くことを特徴とする給湯器の制御方法。
【０００９】
３開く流路は、浴槽（Ｂ）へ接続する配管に連通するものであることを特徴とする項１記載の給湯器。
【００１０】
４開く流路は、給湯配管（２８，２６）から分岐させた逃がし管（４２）に連通するものであることを特徴とする項１記載の給湯器（１０）。
【００１１】
【作用】
開栓すると給湯用の熱交換器（２５）内に水が流入するとともに給湯用バーナ（２１）に点火し、給湯用バーナ（２１）からの熱が給水に伝えられ、設定温度に対応するよう加熱された温湯が水栓２９に供給される。
閉栓すると、給湯用バーナ（２１）は消火し、後沸き現象により一時的な湯温上昇の後に湯温低下が始まる。制御部（５０）では、湯温の変化を検知し、次の開栓の際に適切な温度の温湯を供給できるよう、閉栓後の湯温低下に対して所定時間だけ前記給湯用バーナ（２１）に点火するバックアップ燃焼を行なう。
【００１２】
閉栓されると全ての流路が閉じられているが、バックアップ燃焼の際には僅かに流路を開き、少なくとも温度上昇による体積増加分の水分は外部に排出され、内部圧力の上昇が抑えられる。
開く流路は閉栓により閉鎖されている系の何処に設けてもよいのであるが、浴槽（Ｂ）へ接続する配管に連通させれば、該配管は浴槽（Ｂ）内に開口していて温湯が流出しても不都合がなく、構造も簡単である。また、開く流路を、給湯配管（２８，２６）から分岐させた逃がし管（４２）に連通させれば、温湯はこの逃がし管（４２）から流出される。逃がし管（４２）の先を排水路等に開口させておけば、違和感がなく、具合がよい。
【００１３】
【実施例】
以下、図面に基づき本発明の各種実施例を説明する。
図１および図２は本発明の第１実施例を示している。
本実施例に係る給湯器１０は、給湯部２０に風呂炊き部３０を並設して成る。
図１に示すように、給湯部２０は、給湯用バーナ２１と該給湯用バーナ２１からの熱を給水に伝える給湯用の熱交換器２５とを備え、風呂炊き部３０は、風呂バーナ３１と風呂バーナ３１からの熱を追い炊き用の風呂給水に伝える風呂用の熱交換器３５とを備えている。
【００１４】
給湯部２０の給湯用バーナ２１には給湯用のガス配管２２が接続され、ガス配管２２にはガス開閉弁２２ａが設けられている。給湯用の熱交換器２５には給水管２６が接続され、給水管２６には、給水流量を検出するフローセンサ２６ａと給水温度を検出する給水温度センサ２６ｂと電磁開閉弁２６ｃとが設けられている。給水温度センサ２６ｂは例えばサーミスタである。また、給湯用の熱交換器２５に並列にバイパス通路２７が設けられているが、仕様によっては設けられないものもある。
【００１５】
給湯用バーナ２１の後には給湯配管２８が接続されており、給湯配管２８は各所の使用位置に延ばされてその末端に水栓２９が設けられている。水栓２９は必要に応じて複数設けられるのが普通である。また、給湯配管２８には出湯温度を検出する出湯温度センサ２８ａが設けられている。給湯部２０は、水栓２９の開栓に応じ給湯用バーナ２１に点火して温湯を供給するよう動作するものである。
【００１６】
風呂炊き部３０の風呂バーナ３１の入口側には追い炊き用のガス配管３２が接続され、ガス配管３２にはガス開閉弁３２ａが介装されている。風呂用の熱交換器３５には、追い炊き戻り管３６が接続されている。追い炊き戻り管３６は、その始端は湯を吸入できる位置で浴槽Ｂに開口しており、循環ポンプ３６ａが介装されるとともに、湯温を検出する浴槽温センサ３６ｂが設けられている。また、熱交換器３５の出口側には、浴槽Ｂに追い炊きした湯および必要により給湯部２０の給湯配管２８からの温湯を送る往管３７が接続されている。往管３７の末端は浴槽Ｂの通常使用する湯面より下の位置に開口されている。
【００１７】
給湯部２０の給湯配管２８と風呂炊き部３０の追い炊き戻り管３６とは風呂給湯管３８で接続され、風呂給湯管３８には電磁開閉弁３８ａが介装されている。さらに、給湯配管２８と追い炊き戻り管３６とを接続する逃がし管４１が設けられ、逃がし管４１には逃がし用の電磁開閉弁４１ａが介装されている。
【００１８】
そして、給湯器１０の給湯や風呂沸かしを制御する制御部５０が設けられており、制御部５０にはリモートコントローラ５１が接続され、リモートコントローラ５１には、給湯温度の設定ボタン５１ａや表示部５１ｂなどが設けられている。
【００１９】
制御部５０は、閉栓した後の次の開栓の際に適切な温度の温湯を供給できるよう、閉栓後の湯温低下に対して所定時間だけ前記給湯用バーナ２１に点火するバックアップ燃焼を行なう。バックアップ燃焼をすると機器の内圧が高まるので、内圧を抜く程度の僅かな水量だけ水を抜く必要がある。内圧を抜く程度の僅かな水量でよいので、通常の開栓使用の場合のような流水確認をすることはできない。このため、制御部５０は、バックアップ燃焼の際には流水を確認することなく閉栓したままで閉じられている弁や栓２９とは別に僅かに流路を開く機能を有するものであり、当該機能を有する部分の構成は図２に示すとおりである。
【００２０】
制御部５０の当該部位は、後沸き量演算部５２と、放熱量演算部５３と、バックアップ熱量演算部５４と、待機時間設定部５５と、燃焼時間演算部５６と、タイマ５７と、燃焼制御部５８とを有して構成されている。
【００２１】
後沸き量演算部５２は給湯器１０の給湯用バーナ２１の燃焼停止時に、その燃焼停止直前の燃焼状態、つまり、ガスの燃焼能力、給湯流量、給水温度、給湯の設定温度等の条件に基づき、燃焼停止後の後沸き量（後沸きとは、燃焼停止後、給湯用の熱交換器２５の保有熱量が内部の湯に伝わって湯の温度が上昇する現象をいう）を熱量又は熱交換器２５内の湯の後沸き温度の値で算出する。この演算にあたっては、理論式を実験によって補正した演算式が用いられる。
【００２２】
放熱量演算部５３は、吸気温度と、通風量と、自然冷却条件等に基づき、放熱量を予め与えられた演算式を用いて時間の関数で求めるものであり、待機時間設定部５５は後沸き量演算部５２で求められた後沸き量と、放熱量演算部５３により求められた放熱量とにより後沸きにより上昇した熱交換器２５内の湯の温度が給湯設定温度の下限許容温度の範囲内で予め設定された下限動作温度（バイパス通路２７を有する給湯器では下限動作温度に対応する温度）まで低下する待機時間を演算設定して、タイマ５７のタイマ動作を行う。
【００２３】
バックアップ熱量演算部５４は、ガス能力、給水温度、給水量等の情報に基づき、熱交換器２５内の湯温が前記下限動作温度（又は下限動作温度に対応する温度）から設定温度の上限許容温度範囲内に予め設定された所定の加熱上限温度（バイパス通路２７を有する給湯器では加熱上限温度に対応する温度）まで上昇させるのに必要なバックアップ熱量を演算によって求める。
燃焼時間演算部５６は、前記バックアップ熱量演算部５４により求められたバックアップ熱量を発生するのに要する給湯用バーナ２１の燃焼時間を演算により求める。
【００２４】
燃焼制御部５８は、前記待機時間設定部５５で設定された待機時間が給湯用バーナ２１の停止後経過するときに、燃焼時間演算部５６で演算された時間だけ給湯用バーナ２１に点火してバックアップ燃焼を行い、下限動作温度（又は下限動作温度に対応する温度）まで低下した給湯用熱交換器２５内の湯温を加熱上限温度（又は加熱上限温度に対応する温度）まで高めて燃焼を停止する。
そして、燃焼制御部５８は、そのバックアップ燃焼の際、信号を逃がし管４１の逃がし電磁開閉弁４１ａに送り、その間逃がし電磁開閉弁４１ａを動作させて僅かに逃がし管４１の流路を開くものである。
【００２５】
次に作用を説明する。
水栓２９を開栓すると電磁開閉弁２６ｃが開いて給湯用の熱交換器２５内に水が流入するとともに、ガス開閉弁２２ａが開いて給湯用バーナ２１に点火し、給湯用バーナ２１からの熱が給水に伝えられ、設定温度に対応するよう加熱された温湯が水栓２９に供給される。
水栓２９を閉栓すると、給湯用バーナ２１は消火し、後沸き現象により一時的な湯温上昇の後に湯温低下が始まる。制御部５０では、湯温の変化を検知し、次の開栓の際に適切な温度の温湯を供給できるよう、閉栓後の湯温低下に対して所定時間だけ前記給湯用バーナ２１に点火するバックアップ燃焼を行なう。
【００２６】
すなわち、後沸き量演算部５２は給湯器１０の給湯用バーナ２１の燃焼停止時に、その燃焼停止直前の燃焼状態、つまり、ガスの燃焼能力、給湯流量、給水温度、給湯の設定温度等の条件に基づき、理論式を実験によって補正した演算式により燃焼停止後の後沸き量を熱量又は熱交換器２５内の湯の後沸き温度の値で算出し、放熱量演算部５３は、吸気温度と、通風量と、自然冷却条件等に基づき、放熱量を予め与えられた演算式を用いて時間の関数で求める。
【００２７】
後沸き量演算部５２で求められた後沸き量と、放熱量演算部５３により求められた放熱量とにより待機時間設定部５５は後沸きにより上昇した熱交換器２５内の湯の温度が給湯設定温度の下限許容温度の範囲内で予め設定された下限動作温度（バイパス通路２７を有する給湯器では下限動作温度に対応する温度）まで低下する待機時間を演算設定して、タイマ５７のタイマ動作を行う。
【００２８】
バックアップ熱量演算部５４は、ガス能力、給水温度、給水量等の情報に基づき、熱交換器２５内の湯温が前記下限動作温度（又は下限動作温度に対応する温度）から設定温度の上限許容温度範囲内に予め設定された所定の加熱上限温度（バイパス通路２７を有する給湯器では加熱上限温度に対応する温度）まで上昇させるのに必要なバックアップ熱量を演算によって求め、次いで、燃焼時間演算部５６は、バックアップ熱量演算部５４により求められたバックアップ熱量を発生するのに要する給湯用バーナ２１の燃焼時間を演算により求める。
【００２９】
そして、燃焼制御部５８は、待機時間設定部５５で設定された待機時間が給湯用バーナ２１の停止後経過するときに、燃焼時間演算部５６で演算された時間だけ給湯用バーナ２１に点火してバックアップ燃焼を行い、下限動作温度（又は下限動作温度に対応する温度）まで低下した給湯用の熱交換器２５内の湯温を加熱上限温度（又は加熱上限温度に対応する温度）まで高めて燃焼を停止する。
【００３０】
そして、バックアップ燃焼の際、燃焼制御部５８は信号を逃がし管４１の逃がし電磁開閉弁４１ａに送り、バックアップ燃焼の間逃がし電磁開閉弁４１ａを動作させて僅かに逃がし管４１の流路を開く。これにより、水栓２９が閉栓されると全ての流路が閉じられて閉鎖系となっているが、バックアップ燃焼の際には僅かに流路が開かれて、内部圧力の上昇が抑えられる。
図３は第２実施例を示している。
なお、第２実施例は第１実施例と前提とする構成を共通にしているので、第１実施例と同様の部位には同一符号を付し重複した説明を省略する。以下の実施例でも同様である。
【００３１】
本実施例では、給湯配管２８から逃がし管４２を分岐させて開く流路としたものである。この逃がし管４２に逃がし用の電磁開閉弁４２ａを介装してあり、逃がし用の電磁開閉弁４２ａには制御部５０の燃焼制御部５８の信号が出力されている。逃がし用の電磁開閉弁４２ａの先の逃がし配管４２ｂは、余計な場所に水濡れしないよう排水系に開口させておくのが望ましい。
【００３２】
本実施例では、バックアップ燃焼の際、燃焼制御部５８の信号が逃がし管４２の電磁開閉弁４２ａに送られ、バックアップ燃焼の間、逃がし用の電磁開閉弁４２ａを動作させて逃がし管４２の流路を開く。これにより、水栓２９が閉栓されて閉鎖系となっているものが、バックアップ燃焼の際には僅かに流路が開かれて逃がし配管４２ｂから水が流出し、内部圧力の上昇が抑えられるものである。
【００３３】
図４は第３実施例を示している。
本実施例では、第１実施例における風呂給湯管３８の電磁開閉弁３８ａを電磁３方弁４３に置き換えたものである。電磁３方弁４３は給湯部２０の給湯配管２８と風呂用の熱交換器３５の追い炊き戻り管３６とを連通させる位置と、給湯配管２８を逃がし配管４３ａに連通する２つのポジションを取ることができ、給湯配管２８と追い炊き戻り管３６との間では必要な流量が得られ、逃がし配管４３ａに連通するときは僅かな流量になるよう設定されている。電磁３方弁４３には制御部５０の燃焼制御部５８の信号が出力されている。逃がし配管４３ａの先は、余計な場所が水濡れしないよう排水系に開口させておくのが望ましい。
【００３４】
本実施例では、バックアップ燃焼の際、燃焼制御部５８の信号が電磁３方弁４３に送られ、バックアップ燃焼の間電磁３方弁４３を動作させて給湯部２０の給湯配管２８を逃がし配管４３ａに連通させる。これにより、バックアップ燃焼の際には僅かに閉鎖系の流路が開かれて、内部圧力の上昇が抑えられるものである。
【００３５】
図５は第４実施例を示している。
本実施例では、電磁開閉弁２６ｃの後の給水管２６から逃がし管４４を分岐させて風呂炊き部３０の追い炊き戻り管３６に接続し、この逃がし管４４に逃がし用の電磁開閉弁４４ａを介装してある。逃がし用の電磁開閉弁４４ａには制御部５０の燃焼制御部５８の信号が出力されている。また、逃がし用の電磁開閉弁４４ａを開いたとき追い炊き戻り管３６から浴槽Ｂに逆流しないよう、追い炊き戻り管３６に逆止弁４４ｂが介装してある。
【００３６】
本実施例では、バックアップ燃焼の際、燃焼制御部５８の信号が逃がし管４４のに送られ、バックアップ燃焼の間逃がし用の電磁開閉弁４４ａを動作させて逃がし管４４の流路を開き、給湯部２０の給水管２６から風呂炊き部３０の追い炊き戻り管３６，風呂用の熱交換器３５，往管３７を通して浴槽Ｂに流路が連通される。これにより、バックアップ燃焼の際には僅かに流路が開かれて往管３７から浴槽Ｂ内に水が流出し、内部圧力の上昇が抑えられる。
【００３７】
なお、開く流路は閉栓により閉鎖されている系の何処に設けてもよいのであるが、浴槽Ｂへ接続する配管に連通させれば、該配管は浴槽Ｂ内に開口していて温湯が流出しても不都合がない。また、風呂に湯をはっていないときに水漏れと誤解されるおそれがある場合に、逃がし管を設けたものではそのような誤解のおそれがない。
【００３８】
また、第１実施例において、風呂給湯管３８に並行に逃がし管４１と逃がし電磁開閉弁４１ａとが設けられているのは、電磁開閉弁３８ａでは構造上僅かに流路を開くことが難しいことが多いからであり、電磁開閉弁３８ａで大流量から僅かな流量まで流量制御ができるようであれば、制御部５０で電磁開閉弁３８ａを直接に動作させるようにしてもよい。
【００３９】
バックアップ燃焼の際に逃がし流路管等に流す流量は、内圧を抜く程度の僅かなものでよいのであるが、それより多い量でもよい。また、バックアップ燃焼の間中流し続けてもよく、流量を算出しあるいは予測してその量だけを瞬間的に流すようにしてもよい。ただし、通常の開栓使用の場合には流水確認して機器を起動しているのであるが、本発明のバックアップ燃焼の場合は、流水を確認することなくバックアップ燃焼がなされる。
【００４０】
また、バックアップ燃焼の為の制御は、前記のように諸演算部により算出するほか、熱交換器の湯温を検出するセンサ（例えば、サーミスタである出湯温度センサ２８ａを熱交換器にきわめて近接させてその出力を利用する。）を設けてそれを基準として行なってもよい。また、バックアップ燃焼時間も、所定間隔ごととしたり、使用環境に応じて可変にしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
本発明に係る給湯器およびその制御方法によれば、バックアップ燃焼の際に流水を確認することなく僅かに流路を開き、内圧を抜く程度かそれより多い僅かな水を抜くようにしたので、熱交換器内の温度を適度の水準に保つとともに、閉栓して流水のない静止した状態でも安全にバックアップ燃焼をさせて適切に給湯することができる。また、流水がないので、水の無駄がなく、余分な熱量も要しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る給湯器を示す説明図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る給湯器の制御部の要部を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る給湯器を示す説明図である。
【図４】本発明の第３実施例に係る給湯器を示す説明図である。
【図５】本発明の第４実施例に係る給湯器を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…給湯器
２０…給湯部
２１…給湯用バーナ
２５…給湯用の熱交換器
２６…給水管
２８…給湯配管
３０…風呂炊き部
３１…風呂バーナ
３５…風呂用の熱交換器
３６…追い炊き戻り管
３７…往管
３８…風呂給湯管
Ｂ…浴槽
４１，４２，４４…逃がし管
４１ａ，４２ａ，４４ａ…逃がし用の電磁開閉弁
４３…電磁３方弁
４３ａ…逃がし配管
５０…制御部
５８…燃焼制御部

Claims

給湯用バーナと該給湯用バーナからの熱を給水に伝える熱交換器とを有し、開栓に応じ該給湯用バーナに点火して温湯を供給するようにした給湯器において、
閉栓した後の次の開栓の際に適切な温度の温湯を供給できるよう、閉栓後の湯温低下に対して流水の系を閉鎖し熱交換器に給水圧のみがかかった状態で静止させたままで燃焼時間演算部が演算する所定時間だけ前記給湯用バーナに点火するバックアップ燃焼を行なうとともに、該バックアップ燃焼の際に、流水を確認することなく閉栓したままで前記バックアップ燃焼による湯の膨張分程度逃がせるよう閉じられている弁や栓とは別に僅かに流路を開く制御部を設けたことを特徴とする給湯器。
給湯用バーナと該給湯用バーナからの熱を給水に伝える熱交換器とを有し、開栓に応じ該給湯用バーナに点火して温湯を供給するようにした給湯器の制御方法において、
閉栓した後の次の開栓の際に適切な温度の温湯を供給できるよう、閉栓後の湯温低下に対して流水の系を閉鎖し熱交換器に給水圧のみがかかった状態で静止させたままで燃焼時間演算部が演算する所定時間だけ前記給湯用バーナに点火するバックアップ燃焼を行なうとともに、該バックアップ燃焼の際に、流水を確認することなく閉栓したままで前記バックアップ燃焼による湯の膨張分程度逃がせるよう閉じられている弁や栓とは別に僅かに流路を開くことを特徴とする給湯器の制御方法。
開く流路は、浴槽へ接続する配管に連通するものであることを特徴とする請求項１記載の給湯器。
開く流路は、給湯配管から分岐させた逃がし管に連通するものであることを特徴とする請求項１記載の給湯器。