JP5154370B2

JP5154370B2 - 給湯器

Info

Publication number: JP5154370B2
Application number: JP2008289148A
Authority: JP
Inventors: 佳克辻; 厚志山根
Original assignee: 株式会社パロマ
Priority date: 2008-11-11
Filing date: 2008-11-11
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2028-11-11
Also published as: AU2009202645A1; JP2010117052A; AU2009202645B2; US8662022B2; US20100116223A1

Description

本発明は、熱交換器の通水量を制御する水量制御手段を備えた給湯器に関する。

給湯器は、バーナに加熱される熱交換器に、給水管と出湯管とを接続し、蛇口を開栓して器具内に通水させると、これを検知したコントローラ（運転制御手段）がバーナを燃焼させて熱交換器を通過する水を加熱させ、出湯管から出湯させる。このような給湯器においては、特許文献１に開示の如く、給水管に、熱交換器の通水量を制御する水量サーボ等の水量制御手段を設けて、コントローラが、バーナの燃焼制御と共に水量制御手段の動作制御を行って、出湯管に設けたサーミスタ等の温度検出手段から得られる検出温度（出湯温度）を設定温度と一致させる出湯温制御を行うものが知られている。

特開２００８−５７８４５号公報

しかし、上記従来の給湯器においては、運転開始時には水量制御手段による通水量を予め規定された規定水量としているため、給湯器を設置して最初に電源を投入して運転を開始した際や、前回の給湯から長時間経過して運転を開始した際で、入水温度が低いいわゆるコールドスタートの場合には、出湯温度が設定温度に到達するまでに時間が掛かり、その間の水や燃料ガスの消費量が多くなってロスに繋がってしまう。

そこで、本発明は、コールドスタートの場合でも設定温度への到達時間を短くして水やガスの節約に繋がる給湯器を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、運転制御手段は、運転停止中に温度検出手段から得られる検出温度を設定温度と比較し、検出温度が設定温度よりも所定量低い場合は、水量制御手段を予め規定される規定水量よりも絞った通水量で待機させて、運転開始時の出湯温制御を絞った通水量で実行するようにして、コールドスタートの際にのみ確実に通水量を減少させるために、運転制御手段は、運転停止中の検出温度の比較及び水量制御手段の待機を、前回の運転終了後の一定時間経過後に行うことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、運転開始時に通水量を減少させても通常の出湯温制御を十分な通水量で行うために、運転制御手段は、運転開始時の出湯温制御において検出温度が設定温度と略一致したら、水量制御手段の通水量を規定水量に戻すことを特徴とするものである。
ここで「検出温度が設定温度と略一致」とは、設定温度と一致する場合を含んで設定温度より僅かに高温或いは低温となっている場合も含む。
請求項３に記載の発明は、請求項１の構成において、運転開始時に通水量を減少させても通常の出湯温制御を十分な通水量で行うために、運転制御手段は、運転開始から所定時間経過したら、水量制御手段の通水量を規定水量に戻すことを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、運転停止中の器具内の水温が低い場合には水量制御手段の通水量を絞った状態で待機させて、運転開始時の出湯温制御を絞った通水量で実行することで、コールドスタートの場合でも設定温度への到達時間を短くして水やガスを節約することができる。
加えて請求項１に記載の発明によれば、運転停止中でも検出温度の比較と水量制御手段の待機とを前回の運転終了後の一定時間経過後に行うことで、熱交換器の熱容量が多い状態で通水量を減少させることがなく、コールドスタートの際にのみ確実に通水量を減少させることができる。
請求項２，３に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、通常の出湯温制御が十分な通水量で行える。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、給湯器の一例を示す概略図で、給湯器１は、器具本体内に、給気ファン３を備えた燃焼室２を形成して、燃焼室２の内部に、燃料ガスと給気ファン３からの一次空気との混合ガスを燃焼させる複数（ここでは３ユニット）のバーナ４，４・・を備えると共に、バーナ４の燃焼によって加熱され、給水管６と出湯管７とを接続した熱交換器５を設けている。バーナ４へのガス管８には、元電磁弁９及びガス比例弁１０が設けられ、ガス管８から分岐する各バーナ４への分岐管には、切替電磁弁１１，１１・・が夫々設けられて、各弁が運転制御手段としてのコントローラ１２によって制御可能となっている。１３はイグナイタ、１４は点火電極、１５はフレームロッドである。

また、給水管６と出湯管７との間には、熱交換器５をバイパスするバイパス管１６が接続されて、給水管６におけるバイパス管１６との接続位置よりも上流側には、給水管６を流れる水量を検出する水量センサ１７と、水量制御手段となる水量サーボ１８とが設けられ、バイパス管１６との接続位置には、バイパス管１６への水量を制御するバイパスサーボ１９が設けられて、夫々コントローラ１２に電気的接続されている。一方、出湯管７には、給湯栓２０と、出湯管７内の湯の温度を検出する温度検出手段としてのサーミスタ２１が設けられて、コントローラ１２に電気的接続されている。

以上の如く構成された給湯器１の動作を、図２のフローチャートに基づいて説明する。
まず、給湯栓２０を開栓しない運転停止状態では、Ｓ１で、電源投入後の初回運転前か否かを判別する。ここで初回運転前であれば、Ｓ２で、前回の燃焼終了から５分経過しているか否かを判別する。初回運転前か５分経過後の何れかであれば、Ｓ３で、サーミスタ２１から得られる検出温度と、図示しないリモコンで設定される設定温度との差が１０℃を超えているか否かを判別する。両温度差が１０℃を超えていれば、Ｓ４で、水量サーボ１８を、予め規定された規定水量から所定量絞った位置（例えば規定水量の６３％）とする。両温度差が１０℃を超えていなければ、Ｓ５で水量サーボ１８を規定水量の位置とする。なお、Ｓ２の判別で５分経過前である場合もＳ５で水量サーボ１８は規定水量の位置となる。

この状態で、給湯栓２０を開いて器具内に通水させ、Ｓ６の判別で、水量センサ１７から得られる信号によって器具内を流れる水量が点火水量を超えていることが確認されると、コントローラ１２は、Ｓ７において、給気ファン３を回転させてプリパージを行い、元電磁弁９と切替電磁弁１１及びガス比例弁１０を夫々開いてバーナ４にガスを供給すると共に、イグナイタ１３を作動させてバーナ４の点火制御を行う。バーナ４の点火をフレームロッド１５で確認した後、コントローラ１２は、Ｓ８で、サーミスタ２１で検出された出湯温度と、リモコンで設定された設定温度との差に応じて、ガス比例弁１０の開度を制御してガス量を連続的に変化させ、出湯温度を設定温度に一致させる出湯温制御を行う。

そして、Ｓ９の判別で、出湯温度と設定温度との差が±３℃以内になると、コントローラ１２は、Ｓ１０で水量サーボ１８を規定水量の位置に戻し、そのまま出湯温制御を継続する。このときコントローラ１２は、ガス比例弁１０の制御によるガス量の変化に応じて給気ファン３の回転数を変化させて、ガス量と空気量との比率を制御する。Ｓ１１で給湯栓２０の閉栓によって水量が点火水量を下回ることが確認されると、コントローラ１２は、Ｓ１２で元電磁弁９、切替電磁弁１１、ガス比例弁１０を夫々閉弁させてバーナ４を消火させ、給気ファン３を一定時間回転させてポストパージ動作を行った後、Ｓ１の運転停止状態に戻る。

図３は、点火制御の際の水量サーボ１８のステップ位置（位置が大きいほど閉、実線で示す），水量（二点鎖線）、ガス及び給気ファン圧（点線）、出湯温度（一点鎖線）の変化を示すグラフで、（ａ）が上記形態、（ｂ）が従来となっている。設定温度は６０℃、入水温度は１６℃である。
ここで明らかなように、従来の点火制御では、水量サーボのステップ位置が一定であるため、立ち上がりから規定水量（約１５リットル／分）で通水させることで、出湯温度が６０℃に到達するまでの時間が遅く（開栓から２０数秒）、その間に消費する水やガスの量は多くなっている。

しかし、上記形態では、水量サーボ１８を通水量を絞った位置で待機させていることで、立ち上がりの通水量が少なくなって出湯温度が開栓から１０数秒で６０℃に到達し、ガス圧も最初の数秒のみ大きくなるが、水量に応じた制御によって直ちに低下し、水量の上昇と合わせて上昇して、水量が規定水量に到達するのと略同じタイミングで規定圧力に到達している。これにより、出湯温度が短時間で設定温度に到達する一方、消費される水量やガス量が少なくなっていることがわかる。

このように、上記形態の給湯器１によれば、コントローラ１２は、運転停止中にサーミスタ２１から得られる検出温度を設定温度と比較し、検出温度が設定温度よりも所定量低い場合は、水量サーボ１８を規定水量よりも絞った位置で待機させて、運転開始時の出湯温制御を絞った通水量で実行することで、コールドスタートの場合でも設定温度への到達時間を短くして水やガスを節約することができる。
特にここでは、コントローラ１２は、運転開始時の出湯温制御において検出温度が設定温度と略一致（温度差が±３℃以内）したら、水量サーボ１８の通水量を規定水量に戻すようにしているため、通常の出湯温制御が十分な通水量で行える。

また、コントローラ１２は、運転停止中の検出温度の比較及び水量サーボ１８の絞った位置での待機を、前回の運転終了後の一定時間（ここでは５分）経過後に行うようにしているため、熱交換器の熱容量が多い状態で通水量を減少させることがなく、コールドスタートの際にのみ確実に通水量を減少させることができる。

なお、上記形態では、運転停止状態では電源投入後の初回運転前か否かと、前回の運転終了から５分経過後か否かとの両方を判別しているが、図４に示すように、両方の判別をなくして、運転停止状態ではＳ２１でサーミスタ温度と設定温度との差のみを監視し、温度差が１０℃以上であればＳ２２で水量サーボを絞るようにしてもよい。勿論監視する温度差は１０℃に限らず、適宜増減可能である。
同様に、出湯温制御後の出湯温度と設定温度との差についても、±３℃以内に限らず適宜増減可能であるし、設定温度との差を監視するものに代えて、図４のＳ２７のように、運転開始から一定時間（例えば１０〜２０秒）経過したか否かを判別して、当該時間の経過を確認して水量サーボを規定水量の位置に戻す（Ｓ２８）ようにしても差し支えない。この場合も通常の出湯温制御が十分な通水量で行える。

その他、給湯器自体の形態も上記内容に限らず、バーナの数の増減は勿論、バイパス管を有しないタイプ、風呂用熱交換器を備えて浴槽への湯張りや追い炊きが可能な風呂側回路を併設したタイプ、潜熱回収用の熱交換器を併設したタイプ等、水量サーボ等の水量制御手段を備えた給湯器であれば本発明の適用は可能である。

給湯器の概略図である。給湯器の運転制御のフローチャートである。運転開始時の水量サーボの位置や水量等の変化を示すグラフで、（ａ）は本形態の場合、（ｂ）は従来の場合を夫々示す。給湯器の運転制御の変更例のフローチャートである。

符号の説明

１・・給湯器、２・・燃焼室、３・・給気ファン、４・・バーナ、５・・熱交換器、６・・給水管、７・・出湯管、１０・・ガス比例弁、１２・・コントローラ、１８・・水量サーボ、２０・・給湯栓、２１・・サーミスタ。

Claims

バーナと、給水管と出湯管とが接続されて前記バーナに加熱される熱交換器と、前記給水管に設けられて前記熱交換器の通水量を制御する水量制御手段と、前記出湯管内の水温を検出する温度検出手段と、前記バーナの燃焼制御及び前記水量制御手段の動作制御により、前記温度検出手段から得られる検出温度を設定温度に一致させる出湯温制御を実行する運転制御手段とを備えた給湯器であって、
前記運転制御手段は、運転停止中に前記検出温度を前記設定温度と比較し、前記検出温度が前記設定温度よりも所定量低い場合は、前記水量制御手段を予め規定される規定水量よりも絞った通水量で待機させて、前記運転開始時の前記出湯温制御を前記絞った通水量で実行するようにして、
前記運転制御手段は、前記運転停止中の検出温度の比較及び前記水量制御手段の待機を、前回の運転終了後の一定時間経過後に行うことを特徴とする給湯器。
前記運転制御手段は、前記運転開始時の出湯温制御において前記検出温度が前記設定温度と略一致したら、前記水量制御手段の通水量を前記規定水量に戻すことを特徴とする請求項１に記載の給湯器。
前記運転制御手段は、前記運転開始から所定時間経過したら、前記水量制御手段の通水量を前記規定水量に戻すことを特徴とする請求項１に記載の給湯器。