JPH04236056A - バイパスミキシング方式の給湯装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱交換器を通過した湯
とバイパス路を通過した水を混合して設定温度の湯を出
湯するバイパスミキシング方式の給湯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の給湯装置の構成を図４に示す。こ
の給湯装置５１にあっては、熱交換器５２を通過する加
熱路５３に加熱路流量ｑｈを検出する湯側流量検出器５
４と熱交換器５２から出湯される湯側温度Ｔｈを検出す
る湯温検出器５５とが設けられている。バイパス路５６
には、バイパス流量ｑｃを検知する水側流量検出器５７
と水側流量を調節するバイパス流量調整器５８が設けら
れている。また、加熱路５３とバイパス路５６とに分岐
する前の水流路５９には水温Ｔｃを検出するための水温
検出器６０が設けられており、加熱路５３とバイパス路
５６とが合流した後の湯水混合路６１には、混合湯温Ｔ
ｍを検出するための混合湯温検出器６２と給湯栓６３が
設けられている。また、６４，６５は熱交換器を加熱す
る燃焼器と、そのガス比例弁である。

【０００３】しかして、加熱路側では、給湯装置５１か
ら出湯される湯の設定温度Ｔｓよりも高温の疑似設定温
度Ｔｈｓ（＞Ｔｓ）を決定し、熱交換器５２から出湯さ
れる湯側温度Ｔｈが疑似設定温度Ｔｈｓとなるように燃
焼器６４の燃焼能力を制御している。すなわち、水側流
量検出器５７で検出された流量ｑｃ及び水温検出器６０
で検出された水温Ｔｃから、必要な燃焼量Ｑ＝（Ｔｈｓ
−Ｔｃ）ｑｃ を求め、燃焼器６４の燃焼力がＱとなるようガス比例弁
６５でフィードフォワード制御し、熱交換器５２から類
似設定温度Ｔｈｓの湯を出湯させている。

【０００４】また、バイパス路側では、例えば湯温検出
器５５で検出された湯側温度Ｔｈ、水温検出器６０で検
出された水側温度Ｔｃ、設定温度Ｔｓ及び湯側流量検出
器５４で検出された加熱路流量ｑｈに基づき、バイパス
路５６を流れる流量の目標値 ｑｃｓ＝ｑｈ（Ｔｈ−Ｔｓ）／（Ｔｓ−Ｔｃ）を求め、
水側流量検出器５７で検出されるバイパス流量ｑｃがこ
の目標値ｑｃｓと等しくなるようにバイパス流量調整器
５８を駆動させ、設定温度Ｔｓと等しい温度の湯を出湯
させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の給湯装置にあっ
ては、流量検出器が加熱路とバイパス路の双方に設けら
れているので、加熱路流量とバイパス流量をそれぞれ直
接に検出することができる。

【０００６】しかしながら、流量検出器はその性質上低
流量では精度が低下する。このため、水側流量検出器で
検出されたバイパス流量ｑｃと湯側流量検出器で検出さ
れた加熱路流量ｑｈとから総流量（ｑｃ＋ｑｈ）を求め
た場合、流量検出器の相乗誤差によって低流量の場合の
総流量の検出精度が大幅に低下し、最低作動流量が確保
されているか否かの判断が不安定になるという問題があ
った。

【０００７】本発明は、叙上の従来例の欠点に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、１個の総
流量検出器と流量調整器によって加熱路流量及びバイパ
ス流量を求めることにより、流量検出器による相乗誤差
を解消し、低流量時にも高い精度で総流量を検出できる
バイパスミキシング方式の給湯装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のバイパスミキシ
ング方式の給湯装置は、熱交換器を通過する加熱路と、
熱交換器と平行に配置されたバイパス路と、熱交換器を
加熱する燃焼器と、バイパス路を流れる水量を制御する
流量調整器とを備え、加熱路からの出湯温度が設定温度
よりも高い疑似設定温度となるように前記燃焼部の燃焼
能力をフィードフォワード制御すると共に、加熱路から
出湯される湯とバイパス路を通過する水の湯水混合温度
が設定温度に等しくなるように前記流量調整器によって
バイパス流量をフィードバック制御する給湯装置であっ
て、加熱路及びバイパス路を流れる総流量を検出する総
流量検出器と、前記流量調整器の制御変数と前記総流量
に対する、加熱路流量及びバイパス流量の関係を記憶す
る手段と、前記記憶手段に記憶させられている関係に基
づき、流量調整器の制御変数と前記総流量検出器の検出
値から加熱路流量とバイパス流量とを求め、求められた
流量値に応じて前記燃焼部及び流量調整器を制御する手
段とを有するものである。

【０００９】

【作用】バイパス流量の総流量に対する比や加熱路流量
の総流量に対する比（あるいは、バイパス流量と加熱路
流量の比）は、バイパス流量調整器の制御変数（例えば
、バイパス流量調整器の弁を動かすステッピングモータ
の回転角）、あるいはバイパス流量調整器の制御変数及
び総流量の関数として決まる。したがって、総流量検出
器で検出された総流量と流量調整器の制御変数の値とか
ら、バイパス流量及び加熱路流量を求めることができる
。

【００１０】この結果、求めたバイパス流量と加熱路流
量や熱交換器から出湯される湯の湯温度等の値に基づき
、疑似設定温度の湯を出湯するよう燃焼器をフィードフ
ォワード制御でき、また設定温度の湯を出湯するようバ
イパス流量調整器をフィードバック制御できる。

【００１１】しかも、本発明によれば、１つの総流量検
出器によって直接総流量を検出しているので、低流量時
における総流量の検出誤差を小さく抑えることができ、
最低作動流量の監視精度が向上する。また、直接に総流
量を検出しているので、給湯器の最大流量による過流出
防止の精度も良好になる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図に基づいて
詳述する。図１に本発明の一実施例の概略構成図を示す
。熱交換器１を通過する加熱路２には、熱交換器１から
出湯される湯側温度Ｔｈを検出するための湯側温度検出
器３が設けられている。加熱路２と平行に配設されたバ
イパス路４には、バイパス流量ｑｃを調整するための流
量調整弁のようなバイパス流量調整器５が設けられてい
る。加熱路２から出湯された湯とバイパス路４を通過し
た水を混合して給湯する湯水混合路６には、湯水の混合
湯温Ｔｍを検出するための混合湯温検出器７と給湯栓８
が設けられている。加熱路２とバイパス路４とに分岐す
る手前の水流路９には、水温を検出するための水温検出
器１０と総流量ｑｔを検出するための総流量検出器１１
とが設けられている。また、熱交換器１を加熱する燃焼
器１２は、ガス比例弁１３によって燃焼能力を調整され
る。

【００１３】総流量検出器１１及び水温検出器１０、湯
温検出器３及び混合湯温検出器７の検出信号は制御部１
４に入力されており、ガス比例弁１３及びバイパス流量
調整器５は制御部１４によって制御されている。また、
制御部１４は、湯水混合路６から給湯する混合湯温Ｔｍ
の設定値Ｔｓを入力するための湯温設定器１５を備えて
いる。

【００１４】図３は、上記バイパス流量調整器５の構造
を示す断面図であって、水流入部１６と水流出部１７と
の間に弁室１８が設けられている。弁室１８内には弁座
１９が設けられており、弁座１９には弁２０が対向させ
られている。弁２０は、回転角を直線変位に変換するコ
ンバータ２１を介してパルスステップモ−タ２２に取り
付けられており、パルスステップモータ２２の回転によ
って弁２０と弁座１９との距離を調整し、通過流量を調
節できるようになっている。

【００１５】図２は、バイパス流量調整器５の弁２０を
動かすステッピングモータ２２の回転角と流量との関係
を示す特性曲線図である。即ち、図２の横軸はステッピ
ングモータ２２の回転角θ、縦軸は総流量Ｑｔ（＝ｑｈ
＋ｑｃ）に対する湯側流量の比ｑｈ／ｑｔもしくは水側
流量の比ｑｃ／ｑｔを示している。この流量比ｑｈ／ｑ
ｔ及びｑｃ／ｑｔ、あるいは分配比ｑｃ／ｑｈは、一般
的には、ステッピングモータ２２の回転角θと総流量Ｑ
ｔとによって変化するが、総流量Ｑｔによる変化は極め
て小さく、したがって、図２の特性曲線はバイパス流量
調整器５の制御変数（ステッピングモータ２２の回転角
）のみの関数として差し支えない。この特性曲線は、メ
モリ２３内に記憶させられており、制御部１４は、この
メモリ２３内の特性曲線を参照してガス比例弁１３やバ
イパス流量調整器５の制御量を決定することができる。

【００１６】次に、上記給湯装置の湯温調整方法を説明
する。まず、制御部１４がステッピングモータの回転角
θを知ると、メモリ２３内の特性曲線からｑｈ／ｑｔ及
びｑｃ／ｑｔの値を知ることができる。したがって、総
流量検出器１１で検出されている総流量ｑｔを読み込め
ば、加熱路流量ｑｈ及びバイパス流量ｑｃを演算するこ
とができる。しかして、加熱路側では、制御部１４で演
算された加熱路流量ｑｈ及び水温検出器１０で検出され
た水側温度Ｔｃから、燃焼量 Ｑ＝（Ｔｈｓ−Ｔｃ）ｑｈ を求めることにより、熱交換器１からの出湯される湯側
温度Ｔｈが疑似設定温度Ｔｈｓとなるよう燃焼器１２を
フィードフォワード制御することができる。

【００１７】また、バイパス路４側では、制御部１４で
演算された加熱路流量ｑｈ、湯温検出器３で検出された
湯側温度Ｔｈ、水温検出器１０で検出された水側温度Ｔ
ｃ及び設定温度Ｔｓに基づき、バイパス流量ｑｃの目標
値 ｑｃｓ＝ｑｈ（Ｔｈ−Ｔｓ）／（Ｔｓ−Ｔｃ）を求め、
バイパス流量ｑｃがこの目標値ｑｃｓと等しくなるよう
にバイパス流量調整器５を駆動させ、設定温度Ｔｓと等
しい温度の湯を出湯させる。あるいは、現在の流量と目
標値とからバイパス流量の変化量を求め、その変化量に
見合っただけステッピングモータ２２を回転させるよう
にしてもよい。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、１つの総流量検出器と
バイパス流量調整器の制御変数とから燃焼器のフィード
フォワード値やバイパス流量調整器のフィードバック値
を求めることができる。

【００１９】このようにしてバイパス路と加熱路にそれ
ぞれ流量検出器を設ける必要がなくなり、総流量検出器
によって直接総流量を検出できるので、低流量の場合に
も総流量の検出精度が流量検出器の相乗誤差で低下する
ことを防止でき、従来よりも良好な総流量検出精度を得
ることができる。このため、給湯装置の最低作動流量の
管理精度が良好となる。

【００２０】また、直接総流量を検出しているので、給
湯装置の最大流量による過流出防止の精度を向上させる
ことができ、出湯特性が良好となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図である。

【図２】流量調整器のステッピングモータの回転角と流
量との関係を示す特性図である。

【図３】流量調整器の断面図である。

【図４】従来例の概略構成図である。

【符号の説明】

１　　熱交換器 ２　　加熱路 ４　　バイパス路 ５　　バイパス流量調整器 １１　　総流量検出器 １２　　燃焼器 １４　　制御部 ２３　　メモリ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　熱交換器を通過する加熱路と、熱交換
   器と平行に配置されたバイパス路と、熱交換器を加熱す
   る燃焼器と、バイパス路を流れる水量を制御する流量調
   整器とを備え、加熱路からの出湯温度が設定温度よりも
   高い疑似設定温度となるように前記燃焼部の燃焼能力を
   フィードフォワード制御すると共に、加熱路から出湯さ
   れる湯とバイパス路を通過する水の湯水混合温度が設定
   温度に等しくなるように前記流量調整器によってバイパ
   ス流量をフィードバック制御する給湯装置であって、加
   熱路及びバイパス路を流れる総流量を検出する総流量検
   出器と、前記流量調整器の制御変数と前記総流量に対す
   る、加熱路流量及びバイパス流量の関係を記憶する手段
   と、前記記憶手段に記憶させられている関係に基づき、
   流量調整器の制御変数と前記総流量検出器の検出値から
   加熱路流量とバイパス流量とを求め、求められた流量値
   に応じて前記燃焼部及び流量調整器を制御する手段とを
   有するバイパスミキシング方式の給湯装置。