JP3267013B2

JP3267013B2 - 貯湯式給湯機

Info

Publication number: JP3267013B2
Application number: JP27930593A
Authority: JP
Inventors: 昭司井上
Original assignee: 東陶機器株式会社
Priority date: 1993-11-09
Filing date: 1993-11-09
Publication date: 2002-03-18
Anticipated expiration: 2017-03-18
Also published as: JPH07133959A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、貯湯式給湯機に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、貯湯式給湯機の構成は、ケーシ
ング内に缶体として貯湯タンク兼用熱交換器を配設する
と共に、その下部に燃焼バーナを設けており、同バーナ
の燃焼により湯を温めている。

【０００３】そして、貯湯タンク兼用熱交換器のタンク
本体にサーミスタ等の温度センサを設け、この温度セン
サによってタンク本体内の湯温を検出し、検出した温度
に基づいて燃焼バーナの着火・消火を行うことにより温
度制御を行い、一定温度の湯を供給できるようにしてい
る。

【０００４】従来、上記構成の貯湯式給湯機において、
缶体内の温度制御を行う場合、例えば、以下に示す２通
りの方法がある。

【０００５】即ち、缶体内の温度Ｔをｔ度に制御する場
合は、Ｔ＜ｔ−α₁度となったとき・・・・・燃焼開始Ｔ≧ｔ＋α₂度となったとき・・・・・燃焼終了Ｔ＜ｔ−β₁度となったとき・・・・・即時燃焼開
始ｔ−β₁≦Ｔ＜ｔとなったとき・・・・消火後、ａ秒以
上経過したことを確認後燃焼開始ｔ≦Ｔ＜ｔ＋β₂となったとき・・・・着火後、ｂ秒以
上経過したことを確認後燃焼終了Ｔ≧ｔ＋β₂となったとき・・・・・・即時燃焼終了

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した貯
湯式給湯機では、缶体内の温度制御において、未だ、以
下のような解決すべき課題を有していた。

【０００７】即ち、上記したような缶体内の温度制御で
は、予め定めた温度差になってはじめて燃焼開始・終了
を行うものなので、燃焼開始・終了のタイミングが遅く
なってしまう。

【０００８】かかる制御は、出湯中以外の缶体保温開始
時や自然放熱分を補う場合には問題ないが、出湯中にお
いては、燃焼開始・終了のタイミングが遅ければ、出湯
温度の上下ばらつきが顕著となり、使用者に不快感を与
えることになる。

【０００９】このように、従来の貯湯式給湯機では缶体
内の温度制御に課題があり、出湯温度の安定性が良くな
かった。

【００１０】本発明は、上記した課題を解決することの
できる貯湯式給湯機を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、湯を一定温度
に保温可能とした貯湯式給湯機において、出湯時には、
出湯開始時からの消費熱量を積算すると共に、同積算消
費熱量と缶体内に蓄えられる缶体熱容量との比が加熱開
始基準値に達したら加熱を開始し、加熱停止基準値に達
したら加熱を停止して、缶体の温度制御を行うことを特
徴とする貯湯式給湯機に係るものである。

【００１２】また、本発明は、以下の構成にも特徴を有
する。

【００１３】イ）上記積算消費熱量は、出湯温度と入水
温度との偏差に使用流量を乗算したものとした。

【００１４】ロ）上記積算消費熱量と缶体熱容量との比
が、加熱停止基準値に達する前に、缶体温度が一定温度
以上になったら加熱を停止することとした。

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づき、具体的に説
明する。

【００１８】図１は本発明に係る貯湯式給湯機Ａの模式
的説明図であり、貯湯式給湯機Ａはケーシング１内に収
納されている。そして、同ケーシング１の内部上方に缶
体として貯湯タンク兼用熱交換器２を配設すると共に、
その下部に燃焼バーナ３を設け、さらに、本給湯機Ａの
機能を全て制御する制御部５をケーシング１内に配設し
ている。

【００１９】貯湯タンク兼用熱交換器２は、タンク本体
2aに多数の垂直煙流出筒2bを貫通させて構成している。

【００２０】また、貯湯タンク兼用熱交換器２のタンク
本体2aにはサーミスタ等の温度センサ４を設けると共
に、同センサ４を制御部５と接続しており、制御部５に
より缶体温度Ｔ_Kを監視している。

【００２１】図１において、６は給水管であり、図示し
ない水源に基端を連通連結し、終端を貯湯タンク兼用熱
交換器２のタンク本体2aに設けた流入口2cに連通連結し
ている。

【００２２】また、同給水管６の中途には入水温度セン
サ10を取付けると共に、同入水温度センサ10は制御部５
に接続しており、制御部５により入水温度を監視してい
る。

【００２３】９は同入水温度センサ10の上流側に設けた
水量センサであり、制御部５と接続している。そして、
出湯に伴い水源からタンク本体2aへ供給される水量を検
出し、検出結果は制御部５に出力される。

【００２４】また、７はタンク本体2aから取出した給湯
管であり、タンク本体2aに設けた流出口2dに連通連結す
ると共に、台所や風呂場等に取付けた給湯栓13に連通し
ている。なお、給湯栓13は複数個あっても構わない。

【００２５】そして、同給湯管７の中途に出湯温度セン
サ12を取付けると共に、同出湯温度センサ12は制御部５
に接続している。

【００２６】そして、上記出湯温度センサ12によって出
湯温度を検出し、検出温度に基づき、制御部５を介して
燃焼バーナ３の着火・消火を行わせて貯湯タンク兼用熱
交換器２内の湯を一定温度に保ち、随時一定温度の湯を
供給できるようにしている。

【００２７】14は本貯湯式給湯機Ａの操作盤であり、風
呂場や台所等に取付けており、かかる操作盤14は制御部
５に接続している。

【００２８】同操作盤14により、貯湯式給湯機Ａの運転
開始・停止を行える他、湯の温度設定を行うことができ
る。

【００２９】ところで、制御部５は、上記したように、
操作盤14から入力された設定温度に基づいて給湯栓13か
ら吐出する湯の温度調節を行う他、貯湯式給湯機Ａの運
転開始・停止や、燃焼バーナ３の着火・消火等、給湯機
Ａの機能全体の制御を行うものである。

【００３０】

【００３１】即ち、缶体熱容量Ｈ_Q0は、缶体となるタン
ク本体2aの容量が一定なので、一定の保温温度のもとで
は一定であり、かかる一定保温温度における基準となる
缶体に蓄えられるべき熱量を指している。しかし、実際
の缶体保有熱量は、消費される熱量、及び、外部から加
えられる熱量（燃焼バーナ２等による）によって、時間
と共に変化する。

【００３２】このような、缶体缶体保有熱量の変化を管
理することで、燃焼開始・終了のタイミングを早め、出
湯温度の安定性を向上させようとするものである。

【００３３】ここで、積算消費熱量Ｈ_Q1は、出湯温度Ｔ
_Hと入水温度Ｔ_Cとの偏差に使用流量Ｑを乗算したもの
としており、また、燃焼バーナ３の単位時間当たりの熱
量をＨ_Bとすると次の式で表される。

【００３４】積算消費熱量Ｈ_Q1＝Σ（Ｔ_H−Ｔ_C）×Ｑ−ΣＨ_B そして、上記積算消費熱量Ｈ_Q1と缶体熱容量Ｈ_Q0との比
が、着火基準値αに達したら燃焼を開始するようにする
と共に、積算消費熱量Ｈ_Q1と缶体熱容量Ｈ_Q0との比が、
消火基準値βに達したら燃焼を停止するようにしてい
る。

【００３５】なお、本実施例においては、着火基準値α
は缶体熱容量Ｈ_Q0を100 とした場合に、同缶体熱容量Ｈ
_Q0に対して積算消費熱量Ｈ_Q1が10となったときの値、即
ち、缶体熱容量Ｈ_Q0に対して、実際の缶体保有熱量が90
となったとき（90％）の値としている。

【００３６】また、消火基準値βは、燃焼バーナ３が着
火して缶体に蓄えられる熱容量が徐々に回復し、缶体熱
容量Ｈ_Q0に対しての実際の缶体保有熱量が100 となった
とき（100 ％）の値、即ち、実際の缶体保有熱量が基準
となるべき一定保温温度における缶体熱容量Ｈ_Q0まで回
復したときの値としている。

【００３７】なお、燃焼バーナ３の熱量は予め分かって
いるので、実際の缶体保有熱量の回復具合は容易に算出
することができる。

【００３８】ところで、缶体保有熱量は、缶体熱容量Ｈ
_Q0−積算消費熱量Ｈ_Q1で表される。

【００３９】さらに、本実施例では、上記積算消費熱量
Ｈ_Q1と缶体熱容量Ｈ_Q0との比が、消火基準値βに達する
前に、缶体温度Ｔ_Kが一定温度以上になったら燃焼を停
止するようにしている。

【００４０】ここで、本発明に係る貯湯式給湯機Ａの作
動について、図２に示す作動説明図、及び、図３に示す
フローチャートを参照しながら以下に説明する。なお、
図２において、湯の保温温度を40度とすると共に、缶体
温度Ｔ_Kの安全温度を80度としている。

【００４１】図２及び図３に示すように、給湯栓13を開
いて出湯を開始すると(101) 、かかる出湯開始に伴うタ
ンク本体2aへの給水を水量センサ９が検出し、かかる検
出結果により制御部５は出湯が開始されたことを判別す
る。

【００４２】そして、図３に示すように、出湯開始を判
別すると同時に、制御部５は積算消費熱量Ｈ_Q1の演算を
開始する(102) 。

【００４３】演算結果により、着火基準値αが上述した
ように、缶体熱容量Ｈ_Q0に対して、実際の缶体保有熱量
（Ｈ_Q0−Ｈ_Q1／Ｈ_Q0）が90％となる値になれば(103) 、
燃焼を開始するために、制御部５は燃焼バーナ３に着火
信号を出力して燃焼を開始する(104) 。

【００４４】燃焼バーナ３からの熱量によって、缶体保
有熱量が徐々に回復して消火基準値βに達すると、即
ち、缶体熱容量Ｈ_Q0に対しての実際の缶体保有熱量が10
0 ％となったら(105) 、燃焼を終了し(106) 、次回の使
用に備える(107) 。

【００４５】また、燃焼中に、温度センサ４が缶体温度
Ｔ_Kが80度に達したことを検出すると(108) 、安全のた
めに制御部５は缶体内沸騰防止を図って燃焼バーナ３へ
消火信号を出力して燃焼を停止するようにしている。

【００４６】ここで、本考案に係る貯湯式給湯機Ａの燃
焼開始・終了のタイミングが早まることをより具体的に
説明すると以下の通りである。

【００４７】なお、保温温度及び出湯温度Ｔ_Hを40度、
入水温度Ｔ_Cを11度、缶体容量を13.5リットル、燃焼バ
ーナ３の単位熱量を31,000Kcal/h、出湯量を10リットル
／分とする。

【００４８】缶体熱容量Ｈ_Q0は保温温度×缶体容量であ
らわされるから、缶体熱容量Ｈ_Q0・・・40×13.5＝540Kcal このときの１秒当たりの消費熱量は、消費熱量・・・(40 −11) ×10／60＝4.83Kcal/ 秒実際の缶体保有熱量が上記缶体熱容量Ｈ_Q0の90％となっ
たとき、即ち、積算消費熱量Ｈ_Q1が缶体熱容量Ｈ_Q0の10
％となったときに燃焼バーナ３は着火するようにしてい
るので、着火に要する時間は、着火に要する時間・・・540 ×0.1 ／4.83＝11.2（秒) 燃焼バーナ３の単位熱量は31,000Kcal/hであり、１秒当
たりでは、8.61Kcal/秒となる。

【００４９】従って、着火後は、8.61−4.83＝3.78（Kc
al/ 秒）づつ回復する。

【００５０】消費した10％の熱量を回復させるために要
する時間は、回復に要する時間・・・540 ×0.1 ／3.78＝14.3（秒) 従って、14.3（秒) 燃焼し、11.2（秒) の消火状態とい
うサイクルが繰り返されることになる。

【００５１】ところで、従来の貯湯式給湯機では、実際
に測定してみると、燃焼時間は約３０秒であり、消火時
間は約２０秒ということが分かっている。

【００５２】このように、本発明に係る貯湯式給湯機Ａ
では、燃焼開始・終了のタイミングが従来の貯湯式給湯
機に比べて顕著に早まるので、出湯温度の安定性が著し
く向上することになる。

【００５３】

【発明の効果】本発明では、湯を一定温度に保温可能と
した貯湯式給湯機において、出湯時には、出湯開始時か
らの消費熱量を積算すると共に、同積算消費熱量と缶体
内に蓄えられる缶体熱容量との比が加熱開始基準値に達
したら加熱を開始し、加熱停止基準値に達したら加熱を
停止して、缶体の温度制御を行うようにしたので、加熱
開始・終了のタイミングを早めることができ、出湯温度
の安定度が著しく向上して使用中の湯温変化が大きくな
ることがなく、使用者に不快感を与えることがなくな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る貯湯式給湯機の模式的説明図であ
る。

【図２】同給湯機の作動状態を示す説明図である。

【図３】同給湯機の作動を示すフローチャートである。

【符号の説明】

Ｈ_Q0 缶体熱容量Ｈ_Q1 積算消費熱量Ｑ使用流量Ｔ_C 入水温度Ｔ_H 出湯温度Ｔ_K 缶体温度 α 着火基準値 β 消火基準値

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】湯を一定温度に保温可能とした貯湯式給湯
機において、出湯時には、出湯開始時からの消費熱量を
積算すると共に、同積算消費熱量(H_Q1)と缶体内に蓄え
られる缶体熱容量(H_Q0)との比が加熱開始基準値(α)に
達したら加熱を開始し、加熱停止基準値（β）に達した
ら加熱を停止して、缶体の温度制御を行うことを特徴と
する貯湯式給湯機。
【請求項２】上記積算消費熱量(H_Q1)は、出湯温度(T_H)
と入水温度(T_C)との偏差に使用流量(Q)を乗算したもの
であることを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯機。
【請求項３】上記積算消費熱量(H_Q1)と缶体熱容量(H_Q0)
との比が、加熱停止基準値（β）に達する前に、缶体温
度(T _K )が一定温度以上になったら加熱を停止することを
特徴とする請求項１又は２に記載の貯湯式給湯機。