(57)【要約】【課題】給湯流量の変動があっても一定の給湯温度で連続使用が可能になり、極めて安全に使用することができ、しかも温度制御装置を合理化して省エネ性に優れる給湯器の温度制御装置および温度制御方法を提供する。【解決手段】給水温度を測定する温度センサ２と給水量を測定する流量センサ３とを入水管Ｐがわに装着する。測定された給水温度と給水量から希望する給湯温度に必要な熱量を算出する制御装置１を設ける。この制御装置１により、熱交換器６内のヒータ４における通電１秒あたりの熱量に基づいて給湯温度に必要な熱量に至るまでの加熱通電時間を算出する。算出された加熱通電時間のみヒータ４に通電する半導体リレー５にてフィードフォワード制御する。【選択図】図１
2010266148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入水管から熱交換器内に給水された水を熱交換器内のヒータで加熱した後給湯する給湯器の温度制御装置において、
入水管がわの給水温度を測定する温度センサと給水量を測定する流量センサとが装着され、
測定された給水温度と給水量から所定の給湯温度に必要な熱量を算出すると共に、熱交換器内のヒータにおける通電１秒あたりの熱量に基づいて所定の給湯温度に達するまでの加熱通電時間を算出する制御装置と、算出された加熱通電時間のみヒータに通電する半導体リレーとによりフィードフォワード制御するように構成したことを特徴とする給湯器の温度制御装置。
【請求項２】
前記半導体リレーは、前記入水管に装着され、該入水管内部の水の温度で半導体リレーを冷却するように構成された請求項１記載の給湯器の温度制御装置。
【請求項３】
前記半導体リレーにおいて、該半導体リレーを装着する前記入水管又は入水管の装着部分を銅管で形成すると共に、該銅管に銅製の冷却盤を固定し、該冷却盤に半導体リレーを装着した請求項１又は２記載の給湯器の温度制御装置。
【請求項４】
前記ヒータの通電回路に漏電ブレーカを備え、前記制御装置が給水量、給水温度、給湯温度の異常を検出したときに該漏電ブレーカが作動して通電回路を遮断する安全装置と、更に前記熱交換器に設置された温度センサと該温度センサにリンクして作動する緊急リレーとを備え該温度センサが熱交換器内の異常高温を感知したときに該緊急リレーを介し漏電ブレーカが作動する補助安全装置と、からなる二重安全機構を備えた請求項１記載の給湯器の温度制御装置。
【請求項５】
入水管から熱交換器内に給水された水を熱交換器内のヒータで所定の温度まで加熱した後給湯する給湯器の温度制御方法において、入水管がわの給水温度と給水量を測定し、測定された給水温度と給水量から所定の給湯温度に必要な熱量を算出すると共に、熱交換器内のヒータにおける通電１秒あたりの熱量に基づいて所定の給湯温度に至るまでの加熱通電時間を算出し、算出された加熱通電時間のみヒータに通電してフィードフォワード制御することを特徴とする給湯器の温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯流量の変動があっても一定の給湯温度で連続使用が可能になり、極めて安全に使用することができる給湯器の温度制御装置及び温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の給湯器の温度制御装置として、入水温度と入水流量と設定出湯温度とからバーナの必要燃焼熱量を演算するフィードフォワード制御を採用した温度制御装置が各種提案されている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された給湯器の運転制御装置は、入水温度センサが故障しても、装置を停止することなく応急運転ができるように工夫されたもので、入水温度センサが故障した場合には故障表示を行うと共に、故障を起こす前の入水温度を用いて必要燃焼熱量を演算してフィードフォワード制御を行うコントローラを設けた制御装置である。
【０００４】
一方、特許文献２の温度制御装置では、出湯開始時に所定値に温度制御された出湯を可能にする制御装置で、出湯開始からの積算流量が、所定の積算流量ポイントに達するまでは上記入水温度センサの出力にもとづくフィードフォワード制御を実行する。また、所定の積算流量ポイントを超えた後は出湯温度センサにもとづくフィードバック制御のみ、またはこのフィードバック制御等を実行する給湯温度制御装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３０７９９０５号公報
【特許文献２】特許第２９０８２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
また、これら従来の温度制御装置は、いずれもガス燃焼式の熱交換器で用いられるものである。ところが、ガス燃焼式の熱交換器は、通水したパイプ外側からパイプ内部の水を間接的に加熱するため熱伝達効率が悪くなるという課題が残されている。
【０００７】
しかも特許文献２では、出湯開始からの積算流量を所定の積算流量ポイントとして算出し、この積算流量ポイントを超えるか否かで制御方法を変更する構成になっている。そのため、この積算流量ポイントの算出精度や、変更された制御方法の有効性など、温度制御装置として不確定な要素が多くなる不都合がある。
【０００８】
そこで本発明は、上述の課題を解消すべく創出されたもので、給湯流量の変動があっても一定の給湯温度で連続使用が可能になり、極めて安全に使用することができ、しかも温度制御装置を合理化して省エネ性に優れる給湯器の温度制御装置及び温度制御方法の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成すべく本発明における第１の手段は、
入水管Ｐから熱交換器６内に給水された水を熱交換器６内のヒータ４で加熱した後給湯する給湯器の温度制御装置において、
給水温度を測定する温度センサ２と給水量を測定する流量センサ３とが入水管Ｐがわに装着され、
測定された給水温度と給水量から所定の給湯温度に必要な熱量を算出すると共に、熱交換器６内のヒータ４における通電１秒あたりの熱量に基づいて所定の給湯温度に達するまで必要な加熱通電時間を算出する制御装置１と、
算出された加熱通電時間のみヒータ４に通電する半導体リレー５とによりフィードフォワード制御するように構成されたことにある。
【００１０】
第２の手段の前記半導体リレー５は、前記入水管Ｐにおける前記温度センサ２より上流がわに装着され、該入水管Ｐ内部の水の温度で半導体リレー５を冷却するように構成されている。
【００１１】
第３の手段は、前記半導体リレー５において、該半導体リレー５を装着する前記入水管Ｐ又は入水管Ｐの装着部分を銅管Ｐ１で形成すると共に、該銅管Ｐ１に銅製の冷却盤１０を固定し、該冷却盤１０に半導体リレー５を装着する。
【００１２】
第４の手段は、前記ヒータ４の通電回路に漏電ブレーカ８を備え、前記制御装置１が給水量、給水温度、給湯温度の異常を検出したときに該漏電ブレーカ８が作動して通電回路を遮断する安全装置と、更に前記熱交換器６に設置された温度センサ７と、該温度センサ７にリンクして作動する緊急リレー９とを備え、該温度センサ７が熱交換器６内の異常高温を感知したときに該緊急リレー９を介し漏電ブレーカ８が作動する補助安全装置とからなる二重安全機構を備えたものである。
【００１３】
第５の手段は、入水管Ｐから熱交換器６内に給水された水を熱交換器６内のヒータ４で所定の温度まで加熱した後給湯する給湯器の温度制御方法において、入水管Ｐがわの給水温度と給水量を測定し、測定された給水温度と給水量から所定の給湯温度に必要な熱量を算出すると共に、熱交換器６内のヒータ４における通電１秒あたりの熱量に基づいて所定の給湯温度に至るまでの加熱通電時間を算出し、算出された加熱通電時間のみヒータ４に通電してフィードフォワード制御する温度制御方法にある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１の温度制御装置及び請求項５の温度制御方法の如く、測定された給水温度と給水量から希望する所定の給湯温度に必要な熱量を算出すると共に、熱交換器６内のヒータ４における通電１秒あたりの熱量に基づいて給湯温度に至るまでの加熱通電時間を算出する制御装置１と、算出された加熱通電時間のみヒータ４に通電する半導体リレー５とによってフィードフォワード制御するように構成したことにより、給水量の変動があっても、給水側で瞬時に給水温度を制御できるため、温度の変動がおきにくく、常に均一な給水温度を維持することができる。しかも、熱交換器６内の水を直接ヒータ４が加熱するので、ガスバーナーに比べて温度制御の誤差が極めて少なくなる。
【００１５】
また、請求項２、３のように、半導体リレー５を構成したので、該半導体リレー５を冷却するヒートシンクが不要になり、装置の効率化を図ることができる。すなわち、半導体リレー５は、電圧をかけると発熱するので、通常では高価で大きいアルミ製のヒートシンクを取り付けて半導体リレー５を冷却していたが、請求項２の如く装着することで、このヒートシンクが不要になるため省スペースになる。
【００１６】
しかも、請求項３の如く構成したことにより、半導体リレー５を冷却した入水管Ｐ内の水は僅かであるが予熱されるため、半導体リレー５を利用した省エネ効果を奏するものである。
【００１７】
更に、請求項４の如く、制御装置１が給水量、給水温度、給湯温度の異常を検出したときに該漏電ブレーカ８が作動して通電回路を遮断する安全装置と、温度センサ７が熱交換器６内の異常高温を感知したときに漏電ブレーカ８が作動する補助安全装置とからなる二重安全機構を備えているので、フィードフォワード制御を極めて安全に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明温度制御装置の一実施例を示す概略図である。
【図２】本発明の半導体リレーの装着例を示し、（イ）は分解斜視図、（ロ）は斜視図である。
【図３】本発明温度制御方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明によると、給湯流量の変動があっても一定の給湯温度で連続使用が可能になり、極めて安全に使用することができ、しかも温度制御を合理化して省エネ性に優れるなどといった当初の目的を実現した。
【実施例】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。本発明制御装置の主な構成は、水を加熱して貯湯する熱交換器６と、該熱交換器６内のヒータ４、それから入水管Ｐ側の温度センサ２と流量センサ３、更にヒータ４の通電時間を制御する制御装置１と半導体リレー５とからなる（図１参照）。
【００２１】
すなわち、本発明温度制御装置は、入水管Ｐから熱交換器６内に給水された水を熱交換器６内のヒータ４で加熱した後給湯する給湯器に使用する。
【００２２】
この熱交換器６に水を給水する入水管Ｐがわで給水温度を測定する温度センサ２と給水量を測定する流量センサ３とが装着されている。一方、これらの温度センサ２及び流量センサ３にて測定された給水温度と給水量から希望する所定の給湯温度に達するまでに必要な熱量を算出する制御装置１を備えている。
【００２３】
この制御装置１は、熱交換器６内のヒータ４における通電１秒あたりの熱量に基づいて希望する所定の給湯温度に至るまでの加熱通電時間を算出し、算出された加熱通電時間だけヒータ４に通電するように制御している。実施例では、ヒータ４への通電回路に半導体リレー５を装着し、制御装置１で算出された加熱通電時間だけ半導体リレー５を通電状態とし、この通電時間だけヒータ４が加熱するものである。このように、本発明温度制御装置は給湯温度をフィードフォワード制御するように構成されている。
【００２４】
一般に、半導体リレー５は無接点リレーとして長期の使用が可能である。また、この半導体リレー５は電圧をかけると発熱するので、通常は高価なアルミ製のヒートシンクを取り付けて半導体リレー５を冷却している。そこで本発明温度制御装置では、このヒートシンクの替わりに、給水時の水の温度を利用して半導体リレー５を冷却すると共に、半導体リレー５の発熱で給水温度を加熱できるように合理的に構成している。
【００２５】
すなわち、この半導体リレー５を入水管Ｐの温度センサ２装着位置より上流がわに装着するものである。このとき、半導体リレー５を装着する入水管Ｐ全体を銅管Ｐ１で形成するほか、入水管Ｐを装着する一部分のみを銅管Ｐ１で形成してもよい。そして、該銅管Ｐ１に銅製の冷却盤１０を固定する（図２参照）。図示例では、銅管Ｐ１と冷却盤１０との接触面積が大きくなるように銅管Ｐ１の長手方向に沿って冷却盤１０を装着することで、熱交換比率の効率を高めている（同図（イ）参照）。更に、この冷却盤１０に半導体リレー５を装着する（同図（ロ）参照）。このように装着することで、該入水管Ｐ内部の水の温度で半導体リレー５を冷却することができる。しかも、半導体リレー５の発熱で給水温度を加熱する省エネ構造にすることができる。
【００２６】
更に、本発明におけるフィードフォワード制御では、ヒータ４の必要熱量を、給水温度と給水量と希望する給湯温度とから算出するため、温度センサ２や流量センサ３などに不具合が生じた場合の安全装置として、制御装置１に安全装置機能を搭載している。この安全装置は、ヒータ４の通電回路に漏電ブレーカ８を設置し、制御装置１が給水量、給水温度、給湯温度の異常を検出したときに該漏電ブレーカ８が作動して通電回路を遮断する構成になっている。
【００２７】
更に、制御装置１が故障した場合には、制御装置１に搭載した安全装置が機能しないので、本発明では、更に補助安全装置を装着している。この補助安全装置は、熱交換器６に設置された温度センサ７と、該温度センサ７にリンクして作動する緊急リレー９とを備えたもので、温度センサ７が熱交換器６内の異常高温を感知したときに、該緊急リレー９を介し漏電ブレーカ８が作動し、前記安全装置と同様に該漏電ブレーカ８が通電回路を遮断する構成になっている。このように二重安全機構を備えることで、フィードフォワード制御を極めて安全に実行することができる。
【００２８】
本発明温度制御方法は、前記温度制御装置を使用する方法で、図３に示す工程となる。まず、入水管Ｐがわの給水温度と給水量を測定する（STEP１及びSTEP２）。次に、測定された給水温度と給水量から希望する給湯温度に必要な熱量を算出する（STEP３）。このとき、給水流量が一定値（例えば３l/m）以下の場合など、通電の必要がない場合はSTEP１に戻る。STEP３では、熱交換器６内のヒータ４における通電１秒あたりの熱量に基づき給湯温度に至るまでの加熱通電時間を算出する。更に、算出された加熱通電時間のみ半導体リレー５を通電状態にする（STEP４）。その後、ヒータ４が加熱通電時間のみ通電されて給湯温度が希望の温度に制御されるものである。
【００２９】
尚、本発明温度制御装置は図示例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での設計変更は自由である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明によると、本発明温度制御装置及び温度制御方法の実施が可能なあらゆるタイプの給湯器に用いることができる。
【符号の説明】
【００３１】
Ｐ  入水管
Ｐ１  銅管
１  制御装置
２  温度センサ
３  流量センサ
４  ヒータ
５  半導体リレー
６  熱交換器
７  温度センサ
８  漏電ブレーカ
９  緊急リレー
１０  冷却盤
【図１】
2010266148.tif 000003
【図２】
2010266148.tif 000004
【図３】
2010266148.tif 000005