JPH06202741A - 貯湯式給湯機における出湯温度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 出湯の一旦停止後に再出湯させる場合のアン
ダーシュート現象や、水量センサの故障等に起因する高
温湯の出湯を防止することのできる貯湯式給湯機におけ
る出湯温度制御方法に関する。 【構成】 給水管６と給湯管７とを連結する貯湯タンク
兼用熱交換器２の給水管６に水量センサ９を設け、その
下流側から分岐して給湯管７に接続するバイパス管８の
中途に、流量調節弁11を設け、さらに、給湯管７にバイ
パス管８との接続部より下流側に混合湯温度センサ13を
設け、これら両センサ９，13の検出信号に基づいて設定
温度の出湯を制御可能に構成し、給湯管７の先端に取付
けた水栓金具12を一時閉止後に再出湯する場合、同水栓
金具12を閉止している間の設定温度変更信号を検出し、
変更した設定温度が水栓金具12を一時閉止直前の設定温
度よりも低いときは、水量センサ９の検出信号にかかわ
らず、直ちに流量調節弁11を開弁方向に作動させて出湯
温度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、出湯を一旦停止した後
に再出湯させる場合のアンダーシュート現象や、水量セ
ンサの故障等に起因する高温湯の出湯を防止することの
できる貯湯式給湯機における出湯温度制御方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、図４に示すような貯湯式給湯機Ｂ
があり、これは、給水管52と給湯管53とを具備する貯湯
タンク兼用熱交換器51への給水管52の中途に水量センサ
54を設けると共に、同水量センサ54の下流側から分岐し
て給湯管53の中途に接続するバイパス管55の中途に、前
記水量センサ54の検出信号に基づいて同バイパス管55を
通過する水量を調節する流量調節弁56を設け、さらに、
給湯管53とバイパス管55との接続部より下流側をなす給
湯管53に混合湯温度センサ57を設けている。

【０００３】そして、上記各センサ54,57 及び流量調節
弁56を、給湯機Ｂ側に設けた制御部58に接続し、かかる
水量センサ54と混合湯温度センサ57との検出信号に基づ
いて、流量調節弁56の開閉角度を調節することにより、
出湯温度を設定温度に保つようにフィードバック制御を
行っている。

【０００４】なお、図５中、59は遠隔操作可能なコント
ローラ、60は水栓金具、61は流量調節弁56のモータであ
る。

【０００５】

【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Ｂには、未だ、以下のような解決すべき課題
を有していた。

【０００６】即ち、設定した温度の湯を出湯した後、一
旦カラン等の水栓金具60を閉止して再び開成したとき、
所謂、ワンストップの後出湯する場合は、図５に示すよ
うに、最初は設定温度よりも高い湯が流出し( オーバー
シュート) 、引き続いて設定温度よりも低い湯が流出す
る( アンダーシュート) 現象を生じていた。

【０００７】これは、ワンストップの後は、混合湯温度
センサ57付近の温度が貯湯タンク兼用熱交換器51からの
熱伝導により暖められ、水量がないにもかかわらず、混
合湯温度センサ57の検出値に基づいて、制御部58は流量
調節弁56を開方向へ動作させてしまうので、水栓金具60
が開成されたときは混合湯温度センサ57付近の暖まった
湯が出湯し、その後は、流量調節弁56の作動により水で
薄められた、設定温度よりも低い湯が出湯することにな
るからである。

【０００８】特に、この設定温度よりも低い湯が流出す
るアンダーシュートは使用者に不快感を与えるものであ
り、その改善が望まれていた。

【０００９】また、ワンストップ後に、例えば、設定温
度を高温側から低温側に変更して出湯しようとした場
合、通常は水量センサ54が水栓金具60の開成を検出し、
かかる検出信号に基づいて制御部58が流量調節弁56を開
方向へ作動させようとするが、もしも水量センサ54が故
障していたりすると、水栓金具60を開成したときに、流
量調節弁56が作動しないまま、高温の湯が出湯すること
になる。

【００１０】従って、高温の湯が出るとは思っていない
使用者が火傷をするおそれがあり、とても危険である。

【００１１】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における出湯温度制御方法を提供す
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明では、給水路と給
湯路とを連結する貯湯タンク兼用熱交換器の給水路に水
量センサを設けると共に、同水量センサの下流側から分
岐して給湯路に接続するバイパス路の中途に、同バイパ
ス路を通過する水量を調節する流量調節弁を設け、さら
に、給湯路とバイパス路との接続部より下流側をなす給
湯路に混合湯温度センサを設け、水量センサと混合湯温
度センサの検出信号に基づいて設定温度の出湯を制御可
能に構成した貯湯式給湯機において、給湯路の先端に取
付けた水栓金具を一時閉止した後に再び出湯する場合、
同水栓金具を閉止している間の設定温度変更信号を検出
し、変更した設定温度が水栓金具を一時閉止した直前の
設定温度よりも低いときは、水量センサの検出信号にか
かわらず、直ちに流量調節弁を開弁方向に作動させて出
湯温度を制御することを特徴とする貯湯式給湯機におけ
る出湯温度制御方法を提供せんとするものである。

【００１３】また、本発明は、上記設定温度変更信号を
検出しない場合は、再出湯開始から一定時間を経過する
までは混合湯温度センサの検出値に基づく流量調節弁の
作動を行わず、一定時間経過後に同混合湯温度センサの
検出値に基づいて出湯温度を制御することにも特徴を有
する。

【００１４】

【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。

【００１５】図１は本発明に係る出湯温度制御方法によ
る貯湯式給湯機Ａの模式的説明図であり、図２は同制御
方法を示すフローチャートである。

【００１６】本実施例における貯湯式給湯機Ａはケーシ
ング１内に収納されており、同ケーシング１は、その上
部に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を設けている。

【００１７】なお、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。

【００１８】そして、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、この
温度センサ４によってタンク本体2a内の湯温を検出する
ことにより、ケーシング１内に配設した制御部５を介し
て、燃焼バーナ３の着火、消火を行い、貯湯タンク兼用
熱交換器２内の湯温を設定温度内に制御している。

【００１９】また、タンク本体2aには、給水路及び給湯
路としての給水管６及び給湯管７を接続しており、さら
に、同給水管６及び給湯管７との間にバイパス管８を介
設している。

【００２０】給水管６は、基端を図示しない水源に接続
すると共に、終端を貯湯タンク兼用熱交換器２のタンク
本体2aの流入口2cに接続しており、その中途には、水源
側から減圧弁10、水量センサ９を組み込んでいる。

【００２１】水量センサ９は、給水量を検出して制御部
５に入力するもので、同水量センサ９の検出信号に基づ
いて、制御部５は後述する流量調節弁11へ作動信号を出
力する。なお、減圧弁10は、同タンク本体2a内の水圧を
所定圧に保持するためのものである。

【００２２】一方、給湯管７は、基端をタンク本体2aの
流出口2dに接続すると共に、終端にはカラン等の水栓金
具12を取付けており、また、その中途には、混合湯温度
センサ13を配設している。

【００２３】また、バイパス管８は、その一端を減圧弁
10の下流側をなす給水管６の一個所に連通連結すると共
に、その他端を給湯管７の混合湯温度センサ13上流側に
連通連結している。

【００２４】そして、上記バイパス管８の中途には、電
動モータ16によって駆動する前記流量調節弁11を装着し
ている。

【００２５】かかる流量調節弁11は制御部５によりその
開度を制御されており、給水管６からの水を必要量だけ
給湯管７に流出して、混合湯をつくることができる。

【００２６】出湯する混合湯の温度は上記混合湯温度セ
ンサ13により検出され、その検出信号を制御部５へフィ
ードバックすることにより、制御部５が流量調節弁11の
バルブの開度を指示する信号を出力して、設定温度の混
合湯を出湯可能にしている。

【００２７】また、図１において、14はコントローラで
あり、例えば、台所、洗面所、風呂場等、出湯口となる
水栓金具12を設けた場所の近くに取付けている。

【００２８】かかるコントローラ14は制御部５に接続し
ており、運転開始・停止、温度設定等の本貯湯式給湯機
Ａの操作を全て行うことができる。

【００２９】本実施例による貯湯式給湯機Ａは、上記の
ように構成されており、本発明の要旨は、上記給湯機Ａ
において、給湯管７の先端に取付けた水栓金具12を一時
閉止した後に再び出湯する場合、同水栓金具12を閉止し
ている間の設定温度変更信号を検出し、変更した設定温
度が水栓金具を一時閉止した直前の設定温度よりも低い
ときは、水量センサ９の検出信号にかかわらず、直ちに
流量調節弁11を作動させて出湯温度を制御し、また、設
定温度変更信号を検出しない場合は、再出湯開始から一
定時間を経過するまでは混合湯温度センサの検出値に基
づく流量調節弁11の作動を行わず、一定時間経過後に、
混合湯温度センサの検出値に基づいて出湯温度を制御す
ることにある。

【００３０】ここで、本実施例における貯湯式給湯機Ａ
を実際に使用する場合について説明しながら、本発明の
要旨を詳述する。

【００３１】先ず、コントローラ14の運転開始スイッチ
をＯＮにすると、流量調節弁11は一度全開位置まで駆動
した後に元の位置へ戻る動作をなし、制御部５が同弁11
の全開位置を検出し、同弁11の作動に異常がないことを
確認すると運転開始の待機状態となる。

【００３２】このときに、制御部５が流量調節弁11の全
開位置を20秒以内に検出できなかった場合は、流量調節
弁11のエラーとして、制御部５は同弁11をその時点で停
止させ、運転停止の指示信号を出力すると共に、コント
ローラ14に異常表示を行う。

【００３３】かかる制御により、安全に給湯機Ａの運転
を行うことができる。

【００３４】次に、温度設定を行うと、制御部５によ
り、流量調節弁11は設定温度に応じた開度の位置に駆動
される。

【００３５】そして、使用者は設定した温度の湯を使用
することができ、さらに、温湯の使用中に設定温度の変
更を行うこともできる。変更があった場合は、変更した
設定温度と混合湯温度センサ13との比較により、制御部
５が流量調節弁11に必要な駆動量を指示する信号を直ち
に出力することになる。

【００３６】ところで、温湯の使用者が水栓金具12を閉
止して出湯を一時停止した場合、所謂、ワンストップし
た場合において、その後に再出湯するときの制御が前述
したように本発明の要旨となるものであり、ここで、図
２を参照しながら以下に説明する。

【００３７】出湯をワンストップした後に再出湯する場
合、制御部５は、先ず、ワンストップ中(101) に温度設
定の変更があったかどうかを、コントローラ14からの信
号により判断する(102) 。

【００３８】そして、温度設定の変更があった場合(10
3) は、その変更した設定温度がワンストップ直前の設
定温度よりも低いかどうかを判断する(104) 。

【００３９】設定温度変更の信号がワンストップ直前の
設定温度よりも低いことを検出すると(105) 、制御部５
は、直ちに流量調節弁11に駆動信号を出力して開方向へ
作動させる(106) 。

【００４０】また、変更した設定温度がワンストップ直
前の設定温度よりも高いことを検知すると(107) 、制御
部５は、水量センサ９の検出値を信号入力し(108) 、そ
の検出値に基づいて、流量調節弁11に駆動信号を出力し
たり(109) 、同弁11へ停止信号を出力し(110) たりす
る。

【００４１】即ち、本実施例においては、温度設定が高
い方への変更の場合(107) 、水量センサ９が、貯湯式給
湯機Ａが安全に給湯できる水量値（２リットル／分以
上）の検出を３秒続けたとき(108) には流量調節弁11を
閉方向へ駆動するように駆動信号を出力し(109) 、同弁
11を駆動させ(111) 、後述するように、設定温度±１℃
の間に保つように制御する。

【００４２】しかし、水量センサ９が、上記の水量値
（２リットル／分）を下回る値を一瞬でも検出した場合
は、制御部５は流量調節弁11の駆動停止信号を出力して
(110)同弁11を停止させ(112) 、さらに、設定温度もワ
ンストップ前の変更した温度よりも低い設定温度に変わ
るような安全回路が働くようにしている。

【００４３】また、ワンストップ後の温度設定が低い方
への変更を検知すると(105) 、制御部５は直ちに流量調
節弁11を開方向へ駆動し(106) 、水の量を増やして湯温
を下げるように制御する。ただし、流量調節弁11の開度
が全開位置であるときは、その位置で同弁11は停止され
る。

【００４４】その後、水量センサ９の検出信号があるか
どうかを判断し(113) 、出湯を検出すると(114) 、制御
部５は、混合湯温度センサ13からの検出値と設定温度と
の比較を行う(115) 。このとき、制御部５はフィードバ
ックされる検出値に応じて(116) 流量調節弁11の開度調
節を行いながら、流量調節弁11の開度を湯温が設定温度
±１℃の間に保っていることを判断すると(117) 、その
開度で流量調節弁11を停止させる(118) 。

【００４５】一方、制御部５が水量センサ９からの信号
を検出しなかった場合(119) 、即ち、未だ出湯されてい
ない場合でも、混合湯温度センサ13からの検出値と設定
温度との比較を行い(120) 、湯温を設定温度±１℃の間
に保つことができるのであれば(121) 、上記と同様に、
流量調節弁11を停止して(122) 、出湯に備えることにな
る(123) 。

【００４６】しかし、湯温を設定温度±１℃の間に保つ
ことができないと制御部５が判断すれば(124) 、制御部
５は、このときの流量調節弁11の全開リミットの検出を
行い(125) 、検出できれば(126) 、これ以上の温度調整
は不可能と判断し、現在の位置で流量調節弁11を停止し
て(122) 、上記と同様に出湯に備える(123) 。

【００４７】全開リミットを検出できない場合(127)
は、図２のルーチンａを所定時間繰り返すことになり、
その間に出湯が行われ(113) 、湯温を設定温度±１℃に
保持できるならば問題ないが、出湯がなされず(119) 、
しかも、設定温度±１℃の範囲を保持できず、さらに、
流量調節弁11の全開リミットを検出できない場合は、上
述した運転開始初期のエラーと同様に、制御部５は同弁
11をその時点て停止させ、運転停止の指示信号を出力す
ると共に、コントローラ14に異常表示を行う。

【００４８】また、上記したルーチンａにあるときに、
水量センサ９が、２リットル／分以上の水量の値を一瞬
でも検出したなら、制御部５は設定温度にすべく再び制
御を開始し、水量センサ９の検出値が 1.2 リットル／
分となった時点で流量調節弁11を停止させるようにして
いる。なお、1.2 リットル／分の水量センサ９による検
出値は、本貯湯式給湯機Ａの能力に応じた安全許容限度
の値である。

【００４９】従って、例えば、ワンストップ中に設定温
度を75℃から42℃へ変更したとすれば、水栓金具12を開
く前に流量調節弁11は直ちに開方向へ駆動されるので、
湯は混合される水の量が増して薄められ、水栓金具12か
ら75℃の熱湯が出ることがなく安全である。

【００５０】また、水栓金具12が開いたときに、水量セ
ンサ９の故障等により制御部５が同水栓金具12の開成を
判断できなくても、流量調節弁11は、水栓金具12が開か
れる前に既に開方向へ駆動されているので、やはり、安
全である。

【００５１】一方、ワンストップ後に、制御部５が設定
温度の変更を検出しない場合(128)、制御部５は水量セ
ンサ９が水量を検出したかどうかを判断し(129) 、水栓
金具12が開かれて出湯が行われ、水量センサ９が水量を
検出すると(130) 、今度は所定時間を経過したかどうか
(131) を判断する。

【００５２】そして、所定時間の経過までは流量調節弁
11を停止させておき(132) 、所定時間の経過を検知する
と(133) 、（本実施例では、２秒経過後）制御部５はそ
の間の混合湯温度センサ13の検出値の変化に応じて流量
調節弁11を適宜調節するように作動させ(134) ると共
に、設定温度±１℃の範囲に保持するように制御を行う
(135) 。

【００５３】これは、水量を検知して（出湯を検知し
て）直ちに流量調節弁11を作動させると、混合湯温度セ
ンサ13付近がワンストップ中に熱交換器２からの熱伝導
で暖められているので、混合湯温度センサ13はかかる暖
められた湯温を検出することになって、制御部５は流量
調節弁11に必要以上の開度を指示する信号を出力するこ
とになり、その結果、著しいアンダーシュート現象を起
こすからである。

【００５４】従って、上記の制御を行うことにより、ワ
ンストップ中に設定温度の変更を行わない場合は、図３
に示すように、ワンストップ後に水栓金具12を開いたと
きのアンダーシュートをかなり改善することができる。

【００５５】また、設定温度の変更を検出しない場合(1
28) において、水量センサ９が水量を検出しなければ(1
36) 、即ち、出湯が行われていなければ、制御部５は流
量調節弁11を現状のまま（ワンストップ前の状態）で停
止させて(137) 出湯に備えることになる(138) 。

【００５６】上述したような制御を行うことにより、本
発明に係る貯湯式給湯機Ａは、出湯を一時停止した後に
再出湯させる場合に、アンダーシュート現象や、設定温
度を低く変更したときに高温のまま出湯するようなこと
がない。

【００５７】特に、熱湯の使用状態から大きく温度を下
げた場合、例えば、水量センサが故障していたとして
も、設定変更前の熱湯がそのまま出湯されることがない
ので、使用者に火傷させる等のおそれがなくとても安全
である。

【００５８】なお、上記した制御において、本実施例で
は、設定温度が38℃〜46℃の範囲内で水量センサ９が２
リットル／分以上の値を検出しているときに、混合湯温
度センサ13が56℃以上の出湯温度を検出した場合は、流
量調節弁11のエラーとして、その場で運転を停止するよ
うにしている。そして、コントローラ14には、異常表示
を行うようにして安全性をより高めている。

【００５９】また、本実施例では、１缶１回路式の貯湯
式給湯機Ａについて説明したが、本発明はこれに限定す
るものではなく、例えば、風呂の追焚き機能を有する１
缶２回路式の貯湯式給湯機に適用することもできる。

【００６０】

【発明の効果】本発明では、給湯路の先端に取付けた水
栓金具を一時閉止した後に再び出湯する場合、同水栓金
具を閉止している間の設定温度変更信号を検出し、変更
した設定温度が水栓金具を一時閉止した直前の設定温度
よりも低いときは、水量センサの検出信号にかかわら
ず、直ちに流量調節弁を開弁方向に作動させて出湯温度
を制御するようにしたので、確実に出湯温度を低くする
ことができ、極めて安全である。

【００６１】また、設定温度変更信号を検出しない場合
は、再出湯開始から一定時間を経過するまでは混合湯温
度センサの検出値に基づく流量調節弁の作動を行わず、
一定時間経過後に同混合湯温度センサの検出値に基づい
て出湯温度を制御するようにしたので、熱交換器からの
伝導熱で混合湯温度センサ付近が暖められたとしても、
かかる暖められた湯を出湯した後の湯温を検出して温度
制御を行うことになり、無駄に流量調節弁を開くことが
なく、再出湯のときのアンダーシュート現象を可及的に
おさえることができ、使用者は快適に温湯を使用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る制御方法による貯湯式給湯機の模
式的説明図である。

【図２】本発明に係る制御を示すフローチャートであ
る。

【図３】水栓金具を一時閉止した後に出湯した際の湯温
と時間の関係を示すグラフである。

【図４】従来の制御方法による貯湯式給湯機の説明図で
ある。

【図５】同給湯機における、水栓金具を一時閉止した後
に出湯した際の湯温と時間の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

２ 貯湯タンク兼用熱交換器 ６ 給水管 ７ 給湯管 ８ バイパス管 ９ 水量センサ 11 流量調節弁 12 水栓金具 13 混合湯温度センサ Ａ 貯湯式給湯機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢野 素次 兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号 日 本ユプロ株式会社内 (72)発明者 森岡 孝好 兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号 日 本ユプロ株式会社内 (72)発明者 佐々木 伸久 兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号 日 本ユプロ株式会社内 (72)発明者 井上 昭司 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給水路と給湯路とを連結する貯湯タンク
   兼用熱交換器の給水路に水量センサを設けると共に、同
   水量センサの下流側から分岐して給湯路に接続するバイ
   パス路の中途に、同バイパス路を通過する水量を調節す
   る流量調節弁を設け、さらに、給湯路とバイパス路との
   接続部より下流側をなす給湯路に混合湯温度センサを設
   け、水量センサと混合湯温度センサの検出信号に基づい
   て設定温度の出湯を制御可能に構成した貯湯式給湯機に
   おいて、 給湯路の先端に取付けた水栓金具を一時閉止した後に再
   び出湯する場合、同水栓金具を閉止している間の設定温
   度変更信号を検出し、変更した設定温度が水栓金具を一
   時閉止した直前の設定温度よりも低いときは、水量セン
   サの検出信号にかかわらず、直ちに流量調節弁を開弁方
   向に作動させて出湯温度を制御することを特徴とする貯
   湯式給湯機における出湯温度制御方法。
2. 【請求項２】 上記設定温度変更信号を検出しない場合
   は、再出湯開始から一定時間を経過するまでは混合湯温
   度センサの検出値に基づく流量調節弁の作動を行わず、
   一定時間経過後に同混合湯温度センサの検出値に基づい
   て出湯温度を制御することを特徴とする請求項１記載の
   貯湯式給湯機における出湯温度制御方法。