(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水をバーナによって温水に加熱する熱交換器と、給水路に設けて給水温度を検知する水温センサおよび給水流量を検知する水量センサと、出湯路に設けて温水温度を検知する出湯センサと、前記水量センサより上流側の給水路と出湯センサより下流側の出湯路を連通したバイパス路と、このバイパス路との合流点よりも下流側の出湯路に設けて混合水温度を検知する給湯センサと、前記出湯路から混合水を出湯するときに前記給水温度、給水流量、温水温度、混合水温度の検知信号を受信し、前記バイパス路での通水流量を演算する水量演算手段とを備えた給湯器。
【請求項２】
バイパス路に、このバイパス路を開閉する開閉弁を備えた請求項１記載の給湯器。
【請求項３】
バイパス路を複数個並列に備えた請求項１記載の給湯器。
【請求項４】
バイパス路に、このバイパス路の通水流量を比例制御する水量制御弁を備えた請求項１記載の給湯器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、熱交換器で瞬間加熱された高温の湯を水で混合し、給湯器の能力に応じた多量の湯を得られる給湯器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の給湯器は図３に示すような構成になっていた。
【０００３】
水は水入口より水温センサ１を通り、その下流で２経路に分かれる。その一方の水通路Ｍの水は、水量センサ２を通り、熱交換器３で熱を吸収して、出湯センサ４を通る。他方のバイパス路Ｓの水は水通路Ｍからの湯と合流し、合流した混合水は給湯センサ５を通り、湯出口より放出される。ガスはガス入口より元電磁弁８、ガスの比例弁９を通り、燃焼用空気のファン１１によりバーナ１０で燃焼される。
【０００４】
給湯器の運転開始は、外部入力装置１６の運転スイッチ１７により入力され、設定温度は外部入力装置１６の温度スイッチ１８、１９、２０により入力される。水量センサ２により水量信号が入力されると、給湯器は燃焼を開始し、水温センサ１と水量センサ２と給湯センサ５と外部入力装置１７の信号により、設定温度になるようにガスの元電磁弁８、ガスの比例弁９、燃焼用空気のファン１１を駆動する。この場合、水通路Ｍの熱交換器３で加熱される湯はバイパス路Ｓを流れる水量に応じて出湯温度に対して高温の湯になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成の給湯器においては、バイパス路Ｓを流れる水量が測定できないために、水通路Ｍの水量センサ２の水量信号から水通路Ｍの水量を測定し、この水量にあらかじめ設定した一定の比率をかけてバイパス路Ｓを流れる水量を算出している。したがって、バイパス路Ｓを流れる水量が、給湯器の水通路のばらつきによりあらかじめ設定した一定の比率からずれていると、設定温度になるために必要な燃焼量と実際の燃焼量がずれるために、給湯器の出湯温度特性が悪くなることがあった。
【０００６】
例えば図４に示すように、運転を停止してからの再出湯時において、後沸きＷまたは前冷えＤが大きくなり、シャワーなどの断続使用時の給湯特性が悪くなるという課題があった。
【０００７】
そこで、本発明は上記従来の課題を解決するために、水通路のばらつきに関係なく、同レベルの出湯温度特性を得るために、バイパス路を流れる水量を正確に演算することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の給湯器の第１手段は、熱交換器と、給水温度を検知する水温センサおよび給水流量を検知する水量センサと、温水温度を検知する出湯センサと、水量センサより上流側の給水路と出湯センサより下流側の出湯路を通水接続したバイパス路と、このバイパス路との合流点よりも下流側の出湯路に設けて混合水温度を検知する給湯センサと、出湯路から混合水を出湯するときに前記給水温度、給水流量、温水温度、混合水温度の検知信号を受信し、バイパス路での通水流量を演算する水量演算手段を備えたものである。
【０００９】
本発明の給湯器の第２手段は、前記バイパス路に、バイパス路を開閉する開閉弁を備えたものである。
【００１０】
本発明の給湯器の第３手段は、前記バイパス路を複数個並列に備えたものである。
【００１１】
本発明の給湯器の第４手段は、前記バイパス路に、バイパス路の通水流量を比例制御する水量制御弁を備えたものである。
【００１２】
【作用】
本発明は上記した第１手段により、熱交換器で瞬間加熱した温水とバイパス路からの給水を混合した混合水を給湯するときに、水温センサが検知した給水温度、水量センサが検知した温水流量としての給水流量、出湯センサが検知した温水温度、給湯センサが検知した熱交換器からの温水とバイパス路からバイパスしてくる水の混合水温度の各検知信号を受信した水量演算手段は、これらの検知信号から給湯の熱量演算を行い、バイパス路の通水流量を算出する。
【００１３】
このようにして、熱交換器への給水をバーナで加熱して温水を供給する、加熱手段を有した出湯路と、加熱手段を備えないバイパス路との合成路での熱量演算によって、加熱手段を備えないバイパス路での実際の通水流量を、水量センサがなくても求めることができる。
【００１４】
次に、第２手段によれば、多量の湯を給湯したいときに開閉弁を開き、熱交換器での加熱量を調節して混合水温度を制御すればよく、バイパス路の通水流量を検知する水量センサがなくても設定温度を達成できる。
【００１５】
次に、第３手段によれば、短時間に間欠して給湯使用するとき、給湯停止後から再給湯までの休止時間の長短によって、熱交換器内の湯の後沸き温度が変化するので、出湯センサで検知して通水すべきバイパス流量を水量演算手段で計算し、必要な個数の開閉弁を開いて給湯温度を設定温度に近づけることができる。
【００１６】
次に、第４手段によれば、バイパス路の通水流量を水量制御弁によって比例制御できるから、第３手段によるよりも更に設定温度に近づけることができる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
【００１８】
図１は第１の実施例を示し、水は水入口より水温センサ１を通り、その下流で２経路に分かれる。その一方の水通路Ｍの水は、水量センサ２を通り、熱交換器３で熱を吸収して、出湯センサ４を通る。他方のバイパス路Ｓの水は水通路Ｍからの湯と合流し、合流した混合水は給湯センサ５を通り、湯出口より放出される。ガスはガス入口より元電磁弁８、ガスの比例弁９を通り、燃焼用空気のファン１１によりバーナ１０で燃焼される。
【００１９】
給湯器の運転開始は、外部入力装置１６の運転スイッチ１７により入力され、設定温度は外部入力装置１６の温度スイッチ１８、１９、２０により入力される。水量センサ２により水量信号が入力されると、給湯器は燃焼を開始し、水温センサ１と水量センサ２と給湯センサ５と外部入力装置１７の信号により、設定温度になるようにガスの元電磁弁８、ガスの比例弁９、燃焼用空気のファン１１を駆動する。この場合、水通路Ｍの水量センサ２の水量信号から水通路Ｍの水量を測定し、この水量にあらかじめ設定した一定の比率をかけてバイパス路Ｓを流れる水量を算出し、設定温度になるように燃焼量を決定する。
【００２０】
設定温度になれば、水温センサ１と水量センサ２と出湯センサ４と給湯センサ５の信号により、バイパス路Ｓを流れる水量を算出する。入水温度ｔ0 、熱交換器３の水量ｌ1 、熱交換器３の出湯温度ｔ1 、バイパス路Ｓを流れる水量ｌ2 、熱交換器３からの温水とバイパス路Ｓからの水の混合水温度ｔ2 とすれば、
（ｌ1 ＋ｌ2 ）ｔ2 ＝ｌ2 ｔ0 ＋ｌ1 ｔ1 
であり、バイパス路Ｓを流れる水量ｌ2 は次式で求められる。
【００２１】
ｌ2 ＝ｌ1 （ｔ1 −ｔ2 ）／（ｔ2 −ｔ0 ）
したがって、バイパス路Ｓを流れる水量の比率αは、
α＝ｌ2 ／ｌ1 
となる。
【００２２】
水量検出装置２の水量信号により、給湯器が燃焼を停止し、再度燃焼を開始するときには、設定温度ｔS として設定温度になるために必要な燃焼量Ｑは、
Ｑ＝（ｔS −ｔ0 ）×〔ｌ1 ×（１＋α）〕
で算出される。
【００２３】
バイパス路Ｓを流れる水量の比率αは器具ごとに算出されるものであり、バイパス路Ｓに水量センサがなくてもバイパス路Ｓの水量を正確に算出できるので、給湯器の水通路のばらつきに関係なく、同レベルの出湯温度特性を得ることができる。
【００２４】
本発明の第２の実施例（図示はしていない）は、バイパス路Ｓにバイパス路Ｓを開閉する開閉弁を備えたものである。この開閉弁により、シャワーなどを使用する設定温度ではバイパス路Ｓを「開」として多量の湯を出湯し、高温の設定ではバイパス路Ｓを「閉」として高温湯を出湯できる。この開閉弁を備えたバイパス路Ｓを流れる水量の比率αは第１の実施例と同様に算出でき、給湯器の水通路のばらつきに関係なく、同レベルの出湯温度特性を得ることができる。
【００２５】
本発明の第３の実施例は、図２に示すように、２本の並列なバイパス路Ｓ1 、Ｓ2 に、バイパス路Ｓ1 、Ｓ2 を開閉する開閉弁６、７を備えたものである。運転停止後の所定時間内に再運転する時に、熱交換器３内の湯の温度に応じて、複数の通路径の異なるバイパス路Ｓ1 、Ｓ2 の開閉弁６、７を効果的に順次開弁することにより、図４に示すような熱交換器の高温の湯による後沸きと熱交換器３の温の温度降下による前冷えの影響を小さくできることが知られている。このような制御を行う場合においても、各々のバイパス路Ｓ1 、Ｓ2 を流れる水量の比率は第１の実施例と同様に算出でき、給湯器の水通路のばらつきに関係なく、同レベルの出湯温度特性を得ることができる。
【００２６】
本発明の第４の実施例（図示はしていない）は、バイパス路Ｓに、バイパス路Ｓの通水流量を制御する水量制御弁を備えたものである。運転停止後の所定時間内に再運転する時に、熱交換器３内の湯の温度に応じて、バイパス路Ｓの通水流量を水量制御弁により効果的に制御することにより、図４に示すような熱交換器３の高温の湯による後沸きと熱交換器３の温の温度降下による前冷えの影響を小さくできることが知られている。このような制御を行う場合においても、バイパス路Ｓを流れる水量の比率は第１の実施例と同様に算出でき、給湯器の水通路のばらつきに関係なく、同レベルの出湯温度特性を得ることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の給湯器の請求項１では、熱交換器への給水をバーナで加熱して温水を供給する、加熱手段を有した出湯路と、加熱手段を備えないバイパス路との合成路での熱量演算によって、加熱手段を備えないバイパス路での実際の通水流量を、水量センサがなくても求めることができるので、給湯器の水通路のばらつきに関係なく、同レベルの出湯温度特性を得ることができるという効果を有する。
【００２８】
また、請求項２では、開閉弁を開いてバイパス路から混合用の給水を流し、水量センサをバイパス路に備えなくても、熱交換器での加熱量を調節して混合水温度を正確に制御しながら、多量の給湯ができる。
【００２９】
また、請求項３では、短時間に間欠給湯使用して後沸き温度が変化しても、出湯センサで検知してバイパス流量を水量演算手段で計算し、必要な個数の開閉弁を開いて給湯温度を設定温度に近づけることができる。
【００３０】
また、請求項４では、バイパス路の通水流量を水量制御弁によって比例制御できるから、請求項３によるよりも更に設定温度に近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す給湯器の構成図
【図２】本発明の第３の実施例を示す給湯器の構成図
【図３】従来の給湯器の構成図
【図４】給湯特性図
【符号の説明】
１  水温センサ
２  水量センサ
３  熱交換器
４  出湯センサ
５  給湯センサ
１０  バーナ
１３  水量演算手段
Ｋ、Ｍ、Ｎ、Ｓ  水通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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