(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入水管３１と、該入水管３１を通って供給される水を瞬間加熱する瞬間式熱交換缶体１０と、該瞬間式熱交換缶体１０を通って加熱された温水を出湯する出湯管３２と、前記入水管３１の途中から前記出湯管３２へ接続されるバイパス３４と、該バイパス３４の途中に設けられるバイパス調節弁３５と、該バイパス調節弁３５の弁ポジションと混水比Ｗとの関係を予め記憶させておき、演算された混水比Ｗに対応する弁ポジションを指令させるようにしたコントローラ６０とを少なくとも有する給湯器のバイパス混水装置であって、前記バイパス調節弁３５の弁ポジションを通路最大開放位置に調節したときに生じるバイパス調節弁３５の最低通路抵抗値Ｒｍｉｎが、バイパス調節弁３５を挟んだバイパス３４の上流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ１及び下流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ２の何れの抵抗値よりも大きくなるように、バイパス調節弁３５とバイパス３４との関係を構成することで、設定給湯温度への混水調節においてバイパス調節弁３５の弁ポジションにハンチングが生じたり、実際の給湯温度にハンチングが生じるのを防止するようにしたことを特徴とする給湯器のバイパス混水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は給湯器のバイパス混水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
入水管を通って水を瞬間式熱交換器に導き、瞬間加熱された温水を出湯管に出湯すると共に、前記入水管の途中からバイパスを出湯管に接続し、該バイパスにはバイパス調節弁を設け、該バイパス調節弁の弁ポジションを調節変更することで、バイパスによる混水比を調節して前記出湯管の温水に混水し、これによって設定された給湯温度に調節するようにした給湯器が従来より提供されている。
前記給湯器においては、バイパス調節弁の各弁ポジションとそれに対応する混水比との関係を予め実験によって得ておき、これをコントローラに記憶させておくことで、給湯温度を設定給湯温度に調節するのに必要な混水比が演算されると、その演算された混水比に対応する弁ポジションとなるようにコントローラがバイパス調節弁に対して制御指令を行うようになされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記従来の装置においては、弁ポジションと混水比との関係において、弁ポジションを連続的に変化させているにも拘わらず、それによる混水比の変化に変曲点が生じることがあり、よってその変曲点を横切る調節が必要となる場合には、実際の出湯温水に混水される水の割合が急激に変化せられることになるので、変曲点を越えた制御では給湯温度が設定給湯温度より低くなり、変曲点の手前での制御では給湯温度が設定給湯温度より高くなり、結果として給湯温度にハンチングが生じるという問題があった。
【０００４】
そこで本発明は、上記従来の装置における問題を解消し、バイパス調節弁の弁ポジションの調節範囲内において弁ポジションを変化させてもそれに対応する混水比に変曲点が生じず、よって出湯温水に混水される水の割合が弁ポジションの調節途中で急激に変化したり、また設定給湯温度への混水調節においてバイパス調節弁の弁ポジションのハンチングや実際の給湯温度にハンチングが生じるのを防止することができる給湯器のバイパス混水装置の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の給湯器のバイパス混水装置は、入水管３１と、該入水管３１を通って供給される水を瞬間加熱する瞬間式熱交換缶体１０と、該瞬間式熱交換缶体１０を通って加熱された温水を出湯する出湯管３２と、前記入水管３１の途中から前記出湯管３２へ接続されるバイパス３４と、該バイパス３４の途中に設けられるバイパス調節弁３５と、該バイパス調節弁３５の弁ポジションと混水比Ｗとの関係を予め記憶させておき、演算された混水比Ｗに対応する弁ポジションを指令させるようにしたコントローラ６０とを少なくとも有する給湯器のバイパス混水装置であって、前記バイパス調節弁３５の弁ポジションを通路最大開放位置に調節したときに生じるバイパス調節弁３５の最低通路抵抗値Ｒｍｉｎが、バイパス調節弁３５を挟んだバイパス３４の上流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ１及び下流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ２の何れの抵抗値よりも大きくなるように、バイパス調節弁３５とバイパス３４との関係を構成することで、設定給湯温度への混水調節においてバイパス調節弁３５の弁ポジションにハンチングが生じたり、実際の給湯温度にハンチングが生じるのを防止するようにしたことを特徴としている。
【０００６】
上記本発明の特徴において、混水比とは、バイパスを通る水量と入水管に導入されてくる水の総量との比で表すことができる。
バイパスにはそのバイパス自体が有する固有の通路抵抗があり、このバイパスの固有通路抵抗とバイパス調節弁の弁ポジションの調節によって調節される通路抵抗とによって、バイパスを通過する水流量が決まり、混水比が決まる。従来においては、そのバイパス固有通路抵抗とバイパス調節弁によって調節される通路抵抗との関係を十分に考慮してバイパス調節弁を構成していなかったため、バイパス調節弁によって調節される混水比に前記バイパス固有通路抵抗が大きく影響を及ぼす場合が生じ、これによってバイパス調節弁のある弁ポジションを境にして混水比の変化の傾きに変曲点が生じたりしていた。これに対して上記本発明では、バイパス調節弁による通路抵抗を最低にした場合、即ち弁ポジションをバイパス通路が最大に開いた状態にした場合、に生じる最低通路抵抗を、それでもなおバイパス調節弁の上流側と下流側にそれぞれ発生するバイパス固有通路抵抗よりも大きくなるようにしているので、バイパス固有通路抵抗による大きな影響を排除して、バイパス調節弁による混水比調節に変曲点や急激な変化が出ないようにすることができ、給湯温度調節において弁ポジションのハンチング及び給湯温度のハンチングが発生したりするのを防止することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１はバイパス混水装置が用いられた給湯器の全体概略構成図、図２はバイパス調節弁による通路抵抗とその上流側と下流側にそれぞれ発生するバイパス固有通路抵抗との関係を説明する図である。
【０００８】
先ず、図１に従ってバイパス混水装置が用いられた給湯器の全体を説明する。  10は瞬間式熱交換缶体で、風呂追い焚き用の追い焚き循環路20の熱交換コイル23と、給湯用の給湯回路30の熱交換コイル33とが上部空間を貫通している。風呂追い焚き循環路20は浴槽から瞬間式熱交換缶体10への風呂戻り管21と瞬間式熱交換缶体10から浴槽への風呂往き管22とからなる。風呂戻り管21には循環ポンプ40、風呂水位センサ41、風呂水流スイッチ42、風呂温度センサ43等が設けられている。
前記給湯回路30は、入水管31と出湯管32とからなり、入水管31には入水流量センサ44、入水温度センサ45が設けられ、出湯管32には出湯温度センサ46が設けられている。
【０００９】
前記入水管31の途中から出湯管32へバイパス34が接続されており、出湯管32の前記バイパス34の接続点より下流には過流出防止装置47、給湯温度センサ48が設けられ、更にその下流で一般給湯管35と風呂自動給湯管36とに分岐している。風呂自動給湯管36は落とし込み弁機構49を介して風呂戻り管21に接続し、浴槽への自動給湯ができるようになされている。
バイパス34にはその途中にバイパス調節弁35が設けられている。このバイパス調節弁35の弁ポジションが調節されると、バイパス調節弁35によるバイパス通路の開口度が変化せられ、バイパス調節弁35による通路抵抗値Ｒが変化せられる。これによって、前記入水管31からバイパス34を通って出湯管32側へ流れる水量が調節される。
前記バイパス34にはバイパス調節弁35の上流側のバイパス部34a にも固有の通路抵抗値Ｒ1 （以下、上流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ1 とする）があり、同様にバイパス調節弁35の下流側のバイパス部34b にも固有の通路抵抗値Ｒ2 （以下、下流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ2 とする）がある。よってバイパス34を通過する水量は全体として前記バイパス調節弁35による可変の通路抵抗値Ｒ（以下、調節弁通路抵抗値Ｒとする）と前記上流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ1 と下流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ2 との合計によって決定されることになる。これを別の言い方で言えば、バイパス34による混水比Ｗ、即ちバイパス34を流れる水量と入水管31に導入される総水量との比が、調節弁通路抵抗値Ｒと上流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ1 と下流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ2 の和によって決まり、その混水比Ｗは調節弁通路抵抗値Ｒが変更調節されることで変更調節される。
【００１０】
前記瞬間式熱交換缶体10の下部にはバーナ50が取り付けられ、燃料噴霧ノズル51が瞬間式熱交換缶体10内に臨んで燃料が瞬間式熱交換缶体10内に噴霧されると共に送風ファン52からの燃焼用空気が瞬間式熱交換缶体10内に吹き込まれる。前記燃料は石油燃料とし、石油供給管路53を通って２つのポンプ54、55で燃料噴霧ノズル51側へ供給されると共に流量調節弁56で供給流量が調節される。前記燃料噴霧ノズル51はリターン路57を有するリターン式ノズルとすることができる。
前記瞬間式熱交換缶体10内の最上部には排気ガス集合室11が設けられ、該排気ガス集合室11に入った排気ガスはそこから排気機構12を通って外部に排出される。13は風圧スイッチ13である。
【００１１】
60はコントローラで、リモコン70からの指令を受け、また装置各部のセンサからの情報を得て、所定のソフトウエア基づいて、演算、判定を行い、所定の制御指令を前記バイパス調節弁35やその他、装置各部に出力する。
コントローラ60による運転の制御構成を簡単に説明する。今、リモコン70により給湯運転が指令されると、入水管31の入水流量センサ44が一定の最低作動水量以上を検出することで給湯運転が開始される。給湯運転においては、フィードフォワード制御（以下ＦＦ制御とする）とフィードバック制御（以下ＦＢ制御とする）との組み合わせで給湯運転を行う。そして先ずコントローラ60は入水温度と設定給湯温度と総入水量とから必要号数を演算し、該必要号数となるようにフィードフォワード制御による燃焼を開始する。ここで必要号数とは、入水された総水量を設定給湯温度にするのに必要な熱量で、１リットルの水を１分間に25℃上昇させるのに必要な熱量を１号という。
前記フィードフォワード制御に際しては、前記バイパス調節弁35の弁ポジションは予め定めた初期ポジション、即ち一定の初期混水比となる弁ポジションから開始することができる。そして運転が開始された後は、給湯温度センサ48や出湯温度センサ46による実際に出湯され或いはまた実際に給湯された温度情報から、過不足の熱量を演算して、それを補正するためのフィードバック制御燃焼を加え、またコントローラ60によって入水温度と出湯温度とから設定給湯温度の温水が供給されるのに必要な混水比Ｗが演算され、その演算された必要な混水比Ｗに対応する弁ポジションになるようにバイパス調節弁35への制御指令がコントローラ60からなされる。
尚、上記燃焼運転はフィードフォワード制御だけで行うものや、フィードバック制御だけで行うものであってもよい。
【００１２】
前記バイパス調節弁35による混水比Ｗとバイパス調節弁35の弁ポジションとの関係は、予め実験によって走査される範囲での弁ポジションとそれに対応する混水比Ｗとの対応関係を得ておき、この対応関係をコントローラ60に内蔵のマイコンの記憶部に記憶させておく。これによって必要な混水比Ｗが演算されると、それに基づいてバイパス調節弁35の弁ポジションが制御指令されることで、バイパス調節弁35が必要な混水比Ｗを構成する。
【００１３】
次に、前記バイパス34におけるバイパス調節弁35の調節弁通路抵抗値Ｒと上流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ1 と下流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ2 との関係を図２を参照して説明する。
図２において、バイパス34の有する通路抵抗値は、バイパス調節弁35による調節弁通路抵抗値Ｒと、バイパス調節弁35を挟んだ上流側のバイパス部34a に存在する固有通路抵抗値、即ち上流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ1 と、下流側のバイパス部34b に存在する固有通路抵抗値、即ち下流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ2 とからなる。そして前記調節弁通路抵抗値Ｒはバイパス調節弁35の弁ポジションが通路閉止状態位置から通路最大開放位置まで調節されることで、無限大である最大通路抵抗値から最低通路抵抗値Ｒmin まで変化せられる。
本発明ではバイパス調節弁35が有することができる前記最低通路抵抗値Ｒmin を前記上流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ1 及び下流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ2 の何れに対しても以上、即ち同じか、それを越える抵抗値になるように設定している。言い換えれば、調節弁通路抵抗値Ｒが前記上流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ1 や下流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ2 を下回ることがないよう、即ち、以上となるように設定している。
以上のように、弁ポジションによって調節できる調節弁通路抵抗値Ｒの最低通路抵抗値Ｒmin を上流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ1 や下流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ2 よりも大きくすることで、弁ポジションの調節による混水比Ｗの変化が通路抵抗の一番大きい調節弁通路抵抗値Ｒによって常に律されることになり、弁ポジションが調節範囲全域において変化せられてもその全域では混水比Ｗに変曲点や急激な変化が生じない。
混水比Ｗに変曲点や急激な変化が生じないということは、弁ポジションの変化に対して混水量の変化がなめらかに連続し、途中で急激に増えたり減ったりすることがないということである。
【００１４】
尚、上記において、前記上流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ1 と下流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ2 とは、上流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ1 を下流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ2 よりも大きくするのが、弁ポジションと混水比Ｗとの関係において、変曲点や急激な変化のない、より安定したカーブを得るのに好ましい。また調節弁通路抵抗値Ｒの最低通路抵抗値Ｒmin は下流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ2 を越える値であることが、弁ポジションと混水比Ｗとの関係において、変曲点や急激な変化のない、安定した変曲点のないカーブを得るのに望ましい。
【００１５】
【発明の効果】
本発明は以上の構成よりなり、請求項１に記載の給湯器のバイパス混水装置によれば、入水管３１と、該入水管３１を通って供給される水を瞬間加熱する瞬間式熱交換缶体１０と、該瞬間式熱交換缶体１０を通って加熱された温水を出湯する出湯管３２と、前記入水管３１の途中から前記出湯管３２へ接続されるバイパス３４と、該バイパス３４の途中に設けられるバイパス調節弁３５と、該バイパス調節弁３５の弁ポジションと混水比Ｗとの関係を予め記憶させておき、演算された混水比Ｗに対応する弁ポジションを指令させるようにしたコントローラ６０とを少なくとも有する給湯器のバイパス混水装置であって、前記バイパス調節弁３５の弁ポジションを通路最大開放位置に調節したときに生じるバイパス調節弁３５の最低通路抵抗値Ｒｍｉｎが、バイパス調節弁３５を挟んだバイパス３４の上流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ１及び下流側バイパス固有通路抵抗値Ｒ２の何れの抵抗値よりも大きくなるように、バイパス調節弁３５とバイパス３４との関係を構成することで、設定給湯温度への混水調節においてバイパス調節弁３５の弁ポジションにハンチングが生じたり、実際の給湯温度にハンチングが生じるのを防止するようにしたので、バイパス調節弁の弁ポジションの調節範囲内において弁ポジションを変化させてもそれに対応する混水比に変曲点や急激な変化が生じるのを防止することができる。そして出湯温水に混水される水の割合が弁ポジションの調節途中で途中で急激に変化したり、また設定給湯温度への混水調節においてバイパス調節弁の弁ポジションにハンチングが生じたり、実際の給湯温度にハンチングが生じるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】バイパス混水装置が用いられた給湯器の全体概略構成図である。
【図２】バイパス調節弁による通路抵抗とその上流側と下流側にそれぞれ発生するバイパス固有通路抵抗との関係を説明する図である。
【符号の説明】
10  瞬間式熱交換缶体
31  入水管
32  出湯管
34  バイパス
35  バイパス調節弁
60  コントローラ
【図１】
0003674118.tif 000002
【図２】
0003674118.tif 000003