(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水路から供給された水をバーナの燃焼熱により加熱して出湯路に供給する熱交換器と、
上記熱交換器を流れる流量を検出する流量センサと、
供給される水の温度を検出する入水温度検出手段と、
上記出湯路にて湯の温度を検出する出湯温度センサと、
上記バーナの燃焼量を調節する燃焼量調節手段と
を備えた給湯器において、
上記流量センサの検出値と、上記入水温度検出手段の検出値と、上記出湯温度センサの検出値とに基づいて算出した加熱量が所定値を越えた場合には、該加熱量が該所定値以下になるようにバーナの燃焼量を調節することを特徴とする給湯器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はバーナの燃焼量を調節して出湯温制御する給湯器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、供給された水をバーナの燃焼熱により加熱して出湯する給湯器が知られている。一般にこのような給湯器は、バーナへのガス供給量を調節する比例弁を備え、バーナの燃焼量を調節して出湯温度を設定温度に近づける出湯温制御を行なう。また、器具の耐久性やバーナの燃焼性を考慮してバーナの最大燃焼量が定められており、その最大燃焼量により器具の最大能力が決まる。例えば入水温度に対して２５℃上昇の湯を１分間に１６リットル出湯できる能力がある場合には、能力は１６号と区分される。バーナの最大燃焼量は比例弁の最大開度により制限している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、比例弁の開度が同じであっても、バーナの燃焼量が異なることがある。例えば都市ガスではウォッベ指数（ガスの発熱量をガスの比重の平方根で割った値）にバラツキがあり、比例弁開度が同じであってもウォッベ指数が大きければ、それに比例してバーナの発生熱量が大きくなる。また同様に、ＬＰガスではブタンの含有率にバラツキがあり、ブタンの含有率が高いほどバーナの発生熱量が大きくなる。またウォッベ指数が低い場合にも、ガス通路での圧損が大きくなることでガバナ特性の跳ね上がりが起こり、バーナの発熱量が大きくなることがある。そのため能力オーバーした（設定温度にまで水を温度上昇させるのに必要な熱量がバーナの最大発生熱量を越えた）状態では比例弁開度が最大となっていることにより、ウォッベ指数が大きい等といった場合にはバーナの燃焼量が最大燃焼量を越えてしまい、燃焼状態や耐久性等が悪くなるといった問題があった。そのため実際には、燃焼性や耐久性に余裕を持たせることが必要となり、例えば最大能力が１８号で使用できる器具にもかかわらず、最大能力を１６号として使用しなければならなかった。
【０００４】
本発明の給湯器は上記課題を解決し、供給ガスのバラツキに対してもバーナの燃焼量が最大燃焼量を越えない給湯器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の給湯器は、給水路から供給された水をバーナの燃焼熱により加熱して出湯路に供給する熱交換器と、
上記熱交換器を流れる流量を検出する流量センサと、
供給される水の温度を検出する入水温度検出手段と、
上記出湯路にて湯の温度を検出する出湯温度センサと、
上記バーナの燃焼量を調節する燃焼量調節手段と
を備えた給湯器において、
上記流量センサの検出値と、上記入水温度検出手段の検出値と、上記出湯温度センサの検出値とに基づいて算出した加熱量が所定値を越えた場合には、該加熱量が該所定値以下になるようにバーナの燃焼量を調節することを要旨とする。
【０００６】
上記構成を有する本発明の給湯器は、給水路から供給された水をバーナの燃焼熱により加熱して出湯する。ここで、バーナの燃焼量が器具に規定された最大燃焼量を越えた場合にも、入水流量と入水温度と出湯温度とから水の加熱に利用された熱量を算出し、その算出値が所定値を越えた場合には、バーナの燃焼量が最大燃焼量を越えていると判断して燃焼量を調節するため、最大燃焼量以下に制限することができる。尚、入水温度の検出は、給水路に温度センサを設けて直接温度検出するといった方法の他に、出湯温度と入水流量とバーナの燃焼量とから逆算してもよく、また出湯開始時の出湯温度センサの検出値から想定してもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の給湯器の好適な実施例について説明する。図１は本発明の一実施例としての給湯器の概略構成図である。この給湯器は、給水路１と出湯路２とが接続される熱交換器３と、熱交換器３を流れる水を加熱するためのバーナ４と、バーナ４にガスを供給するガス供給路５と、燃焼制御を司どるコントローラ６とを備える。給水路１には、入水温度に応じた最大流量を調節する水ガバナ７と、入水流量を検出する流量センサ８と、入水温度を検出する入水温度センサ９とが設けられ、また出湯路２には、出湯温度を検出する出湯温度センサ１０が設けられ、その下流側には給湯栓１１が接続される。またガス供給路５には、流路の開閉を行なうメイン電磁弁１２，元電磁弁１３と、ガス量を調節する比例弁１４とが設けられる。
【０００８】
コントローラ６は、図示しない周知の算術論理演算回路を構成するＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭと、各種センサからの信号を入力する入力インタフェースと、各種アクチュエータに駆動信号を出力する出力インタフェース等から構成される。またコントローラ６は、設定温度を設定するための操作スイッチ等を備えたリモコン１５が接続される。
【０００９】
またコントローラ６は、設定温度と入水温度と入水流量とに基づいて、出湯温度を設定温度にするために必要なガス量を演算・制御するフィードフォワード制御（以下、ＦＦ制御と呼ぶ）と、出湯温度と設定温度との偏差に基づいてそのＦＦ制御量を補正するフィードバック制御（以下、ＦＢ制御と呼ぶ）とにより、比例弁の開度を調節して出湯温制御を行なう。
【００１０】
次に、コントローラ６の行なう制御処理について図２のフローチャートを用いて説明する。給湯栓１１が開かれて器具への通水が開始され、流量センサ８により所定値以上の流量を検出すると（Ｓ１：ＹＥＳ）、メイン電磁弁１２，元電磁弁１３を開弁してバーナ４にガスを供給し、図示しない点火装置により点火して（Ｓ２）燃焼動作を開始する。また、リモコン１５で設定された設定温度と入水温度センサ９の検出温度との差と、流量センサ８の検出流量との積に基づいたＦＦ制御と、設定温度と出湯温度センサ１０の検出温度との偏差に基づいたＦＢ制御とにより、比例弁１４の開度を調節して出湯温制御を行なう（Ｓ３）。
【００１１】
出湯動作中、バーナ４の燃焼量が最大燃焼量を越えていないかを判断するため、出湯温度と入水温度との差（上昇温度）と、入水流量との積から、水の加熱に利用された熱量を算出する（Ｓ４）。また、コントローラ６は予め定められたバーナ４の最大燃焼量での発生熱量と熱効率との積を基準値として記憶しており、その基準値と算出値とを比較することで、バーナ４の燃焼量をチェックする（Ｓ５）。ここで、算出値が基準値以下であれば（Ｓ５：ＮＯ）、バーナ４の燃焼量が最大燃焼量以下であると判断する。しかし、算出値が基準値を越えている場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、供給されるガスのウォッベ指数が大きい等といった理由で、バーナ４の燃焼量が最大燃焼量を越えてしまっていると判断し、比例弁開度を閉方向に調節し供給ガス量を減少させて（Ｓ６）バーナ４の燃焼量を減少させ、算出値が基準値以下になった所で調節を終了する（Ｓ５：ＮＯ）。
【００１２】
この給湯器の入水温度が１５℃での出湯能力線図を図３に示す。この給湯器では、入水流量にかかわらず６０℃の出湯が確保できるように、水ガバナ７により入水温度が１５℃の時には最大流量が８．９リットル／分に制限される。従って、設定温度を７５℃に設定して給湯栓１１を全開にすると、点ａに示すようにバーナ４の燃焼量は最大となるが、出湯温度は６０℃までしか上がらない。ここで、ウォッベ指数が大きいか或はブタンの含有率が高いといった状況により、バーナ４の燃焼量が１０パーセント高くなると、点ｂに示すように出湯温度は６４．４℃まで上昇するが設定温度には達しず、最大燃焼量の１０パーセントＵＰの燃焼量で燃焼し続けるため、バーナ４の燃焼性、器具の耐久性等が悪化する。しかし本実施例の給湯器では、入水温度と出湯温度と入水流量とから水の加熱に利用された熱量を算出し、バーナ４の燃焼量が最大燃焼量を越えていると判断した場合には燃焼量を減少させるため、バーナ４の燃焼量を最大燃焼量以下に制限することができる。
【００１３】
以上説明したように、本実施例の給湯器によれば、何等かの原因でバーナ４の燃焼量が最大燃焼量を越えてしまった場合にも、出湯温度と入水温度との差と入水流量との積から水の加熱に利用された熱量を算出し、基準値と比較してバーナ４の燃焼量をチェックし、算出値が基準値を越えた場合にはガス供給量を減少させることで、バーナ４の燃焼量を最大燃焼量以下に制限するため、燃焼状態や耐久性を良好に保つことができ、器具の耐久性やバーナの燃焼性を過剰に良くする必要が無くなる。また、バーナ４の燃焼量を従来出湯温制御に用いるセンサを利用して算出することで、新たにセンサを用いる必要がないためコストを低減できる。
【００１４】
尚、本実施例では入水温度センサ９により入水温度を検出したが、入水温度センサ９を設けずに出湯温度と入水流量と比例弁開度とから逆算してもよく、また出湯開始時の出湯温度センサ１０の検出温度或は温度変化から入水温度を想定してもよい。また、本実施例では入水温度と出湯温度と入水流量とから算出した水の加熱に利用された熱量と、バーナ４の最大燃焼量での発生熱量と熱効率との積である基準値とを比較したが、入水温度と出湯温度と入水流量とから算出した熱量を熱効率で割ることによりバーナ４の発生熱量を算出し、最大燃焼量での発生熱量を基準値として比較してもよい。
【００１５】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【００１６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の給湯器によれば、バーナの燃焼量を器具に規定された最大燃焼量以下に制限することができるため、燃焼性や耐久性が悪化することを防ぐことができ、器具の耐久性やバーナの燃焼性を過剰に良くする必要が無くなる。また、従来から出湯温制御に使用されているセンサを用いて水の加熱に利用された熱量を算出することにより、新たにセンサ等を設ける必要がないためコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としての給湯器の概略構成図である。
【図２】コントローラの行なう制御処理を表すフローチャートである。
【図３】出湯能力範囲を表すグラフである。
【符号の説明】
１…給水路、  ２…出湯路、  ３…熱交換器、  ４…バーナ、
６…コントローラ、  ８…流量センサ、  ９…入水温度センサ、
１０…出湯温度センサ、  １１…給湯栓、  １４…比例弁、  １５…リモコン。
【図１】
0003769660.tif 000002
【図２】
0003769660.tif 000003
【図３】
0003769660.tif 000004