JPH10300222A - 給湯燃焼装置 - Google Patents

給湯燃焼装置

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JPH10300222A
JPH10300222A JP12801797A JP12801797A JPH10300222A JP H10300222 A JPH10300222 A JP H10300222A JP 12801797 A JP12801797 A JP 12801797A JP 12801797 A JP12801797 A JP 12801797A JP H10300222 A JPH10300222 A JP H10300222A
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JP
Japan
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hot water
water supply
control means
flow
flow rate
Prior art date
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Pending
Application number
JP12801797A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Sato
徹哉 佐藤
Hisayasu Watanabe
久恭 渡辺
Toshihisa Saito
寿久 斉藤
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Gastar Co Ltd
Original Assignee
Gastar Co Ltd
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Publication date
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  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 給湯開始時の高温出湯を確実に回避する。 【解決手段】 給湯熱交換器1内の後沸きが検出された
ときには第1の流量制御手段GM1と第2の流量制御手
段GM2の弁開度を設定の後沸き解消待機位置にする。
その状態から給湯が開始されたときには、流量制御手段
GM1,GM2の弁開度を制御し給湯熱交換器1側からの
湯側流量と給水制御用バイパス通路18の通水流量の流
量比を後沸き解消方向に可変制御する。給湯熱交換器1
側からの湯に給水制御用バイパス通路18の水をミキシ
ングし後沸きを解消する。ミキシング中にミキシング終
了条件を満たしたときには、流量制御手段GM1,GM2
を定常位置に移行させ定常運転を行う。ミキシング終了
条件を満たす前に給湯が停止したときには給湯熱交換器
1内に後沸きの湯が残っているので、流量制御手段GM
1,GM2を後沸き解消待機位置に移行し給湯に備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、給湯熱交換器を通
る流水をバーナ燃焼により加熱し、その加熱により作り
出した湯を所望の給湯場所に給湯する給湯燃焼装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】図23には出願人が以前に試作した給湯
燃焼装置の模式構成が示されている。同図において、給
湯熱交換器1の入側には給水通路2が接続され、給湯熱
交換器1の出側には給湯通路3が接続されている。そし
て、給水通路2と給湯通路3間には前記給湯熱交換器1
を迂回するバイパス通路4が設けられ、このバイパス通
路4には通路の開閉を行う電磁弁5が設けられている。
前記給水通路2には給水流量を検出する流量センサFS
と給水温度を検出する給水温度センサ6が設けられてい
る。また、給湯熱交換器1の出側には熱交出側温度セン
サ7が設けられている。また、バイパス通路4と給湯通
路3との接続部よりもやや下流側位置には給湯温度セン
サ8が設けられている。
【0003】前記給湯熱交換器1はバーナ10の火炎に
よって加熱されるようになっており、このバーナ10に
はガス通路11が接続され、このガス通路11には通路
の開閉を行う電磁弁12,13と、バーナ10へのガス
供給量を開弁量によって制御する比例弁14が設けられ
ている。
【0004】この給湯燃焼装置の運転は制御装置15に
より行われており、この制御装置15にはリモコン9が
信号接続されている。
【0005】リモコン9には電源スイッチ、運転スイッ
チ、給湯の設定温度を設定する温度設定器や、その給湯
設定温度等の各種情報を表示する表示部等が設けられて
いる。
【0006】制御装置15は、給湯通路3に接続される
外部配管の給湯出口側に設けられる給湯栓(図示せず)
が開けられて、流量センサFSにより作動流量以上の流
量が検出されたときに、燃焼ファン(図示せず)を回転
してバーナ10へ燃焼給気を供給し、電磁弁12,13
と比例弁14を開けて点火手段(図示せず)を駆動して
バーナ10の点着火を行い、給湯温度センサ8で検出さ
れる給湯温度がリモコン9で設定される給湯設定温度に
なるようにバーナ10の燃焼熱量が制御される。この燃
焼制御により、給水通路2から給湯熱交換器1に入り込
む流水は給湯熱交換器1を通るときに加熱されて湯にな
り、この湯は給湯通路3を通して所望の給湯場所に導か
れる。湯の使用が終了し、給湯栓が閉められることによ
り、流量センサFSから流水オフ信号が出力され、この
信号を受けて制御装置15はガス通路11を遮断し、バ
ーナ10の燃焼を停止し、次の給湯使用に備える。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この種の給湯燃焼装置
にあっては、給湯燃焼の停止後、給湯熱交換器1の保有
熱量が滞留している給湯熱交換器1内の湯に伝搬し、給
湯熱交換器1の湯温が高くなる後沸き現象が生じ、給湯
燃焼の停止後、短時間のうちに再び給湯燃焼が開始され
たときに、この給湯熱交換器1内の給湯設定温度よりも
高温のオーバーシュートの湯が出湯し、湯の使用者に不
快な思いをさせるという問題が生じる。
【0008】このような問題を解消するために、熱交出
側温度センサ7で検出される湯温が予め定めた基準温度
よりも高いときには、バイパス通路4の電磁弁5を開
け、給湯熱交換器1から出る湯とバイパス通路4を通っ
て出る水とを混合し、給湯熱交換器1から出る湯温を下
げて給湯することが考えられる。
【0009】しかしながら、給湯熱交換器1側から出る
オーバーシュートの湯に対し、バイパス通路4側から供
給される水の単位時間当たりの流量はオーバーシュート
の大きさに拘わらずほぼ一定であるため、オーバーシュ
ートの量が小さいときには、必要以上の過剰の水量が埋
められるために、給湯設定温度よりもかなりぬるめのア
ンダーシュートの湯が給湯されるという問題が生じ、ま
た、オーバーシュートの量が大きい場合には、そのオー
バーシュートを解消するのに十分な水量をバイパス通路
4側から供給することができず、埋める水量が不足して
給湯設定温度よりもかなり高いオーバーシュートの湯が
給湯されるという問題があり、給湯設定温度に近い湯を
再出湯時に安定供給できないという問題が生じる。
【0010】特に、図23の鎖線で示すように、風呂の
追い焚きを行う追い焚き熱交換器16を前記給湯熱交換
器1と一体的に形成し、この給湯熱交換器1と追い焚き
熱交換器16を共通のバーナ10で燃焼加熱する、一缶
二水路の給湯燃焼装置とした場合には、追い焚き単独運
転が行われると、バーナ10により、滞留している給湯
熱交換器1内の湯水が沸騰寸前にまで加熱される場合が
生じ、このような状態のときに、給湯運転が開始される
と、この沸騰寸前の高温の湯が給湯熱交換器1から出湯
されることとなり、このとき、電磁弁5を開けてバイパ
ス通路4から水を供給しても、その水量が不足し、かな
り高い湯が給湯通路3を通して供給されるという問題が
生じる。
【0011】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、給湯使用後の後沸きや、一
缶二水路タイプの給湯燃焼装置における追い焚き単独運
転等による給湯熱交換器1内の後沸きが生じても、給湯
開始時に、これらの後沸きを効果的に解消してほぼ給湯
設定温度の安定した湯温を供給することが可能な給湯燃
焼装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のような手段を講じている。すなわち、
第1の発明は、給水通路から供給される水をバーナーの
燃焼火炎により加熱して湯を作り出し該湯を給湯通路に
送出する給湯熱交換器と、上記給水通路と給湯通路の間
を上記給湯熱交換器を迂回して連通する給水制御用バイ
パス通路と、この給水制御用バイパス通路から流れ出る
水が合流する湯側の流量を制御する第1の流量制御手段
と、上記給水制御用バイパス通路の通水流量を制御する
第2の流量制御手段とを有し、給湯燃焼停止時に給湯熱
交換器の後沸きを検出する機能を備えた給湯燃焼装置で
あって、給湯燃焼停止時に給湯熱交換器の後沸きが検出
されたときに第1の流量制御手段と第2の流量制御手段
の弁開度を予め設定された後沸き解消待機位置に動作さ
せる後沸き解消待機モード動作部と;給湯熱交換器に後
沸きが生じている状態から給湯が開始されたときに第1
の流量制御手段と第2の流量制御手段の弁開度を制御し
て前記湯側流量と前記給水制御用バイパス通路の通水流
量との流量比を後沸き解消方向に制御するミキシングモ
ード動作部と;上記第1の流量制御手段と第2の流量制
御手段の弁開度を予め定めた定常位置に動作させる定常
運転モード動作部と;上記ミキシングモード動作中に、
給湯が停止したときに、給湯熱交換器の後沸きが検出さ
れなかったときには上記定常運転モード動作部を指定し
て第1の流量制御手段と第2の流量制御手段をミキシン
グ動作状態から定常運転状態に移行させ、給湯熱交換器
の後沸きが検出されたときには後沸き解消待機モード動
作部を指定して第1の流量制御手段と第2の流量制御手
段をミキシング動作状態から後沸き解消待機状態に移行
させて次の給湯運転に備えさせるモード切り換え制御部
と;を設けた構成をもって前記課題を解決する手段とし
ている。
【0013】第2の本発明は、給水通路から供給される
水をバーナーの燃焼火炎により加熱して湯を作り出し該
湯を給湯通路に送出する給湯熱交換器と、上記給水通路
と給湯通路の間を上記給湯熱交換器を迂回して連通する
給水制御用バイパス通路と、この給水制御用バイパス通
路から流れ出る水が合流する湯側の流量を制御する第1
の流量制御手段と、上記給水制御用バイパス通路の通水
流量を制御する第2の流量制御手段とを有し、給湯燃焼
停止時に給湯熱交換器の後沸きを検出する機能を備えた
給湯燃焼装置であって、給湯燃焼停止時に給湯熱交換器
の後沸きが検出されたときに第1の流量制御手段と第2
の流量制御手段の弁開度を予め設定された後沸き解消待
機位置に動作させる後沸き解消待機モード動作部と;給
湯熱交換器に後沸きが生じている状態から給湯が開始さ
れたときに第1の流量制御手段と第2の流量制御手段の
弁開度を制御して前記湯側流量と前記給水制御用バイパ
ス通路の通水流量との流量比を後沸き解消方向に制御す
るミキシングモード動作部と;上記第1の流量制御手段
と第2の流量制御手段の弁開度を予め定めた定常位置に
動作させる定常運転モード動作部と;上記ミキシングモ
ード動作中に、予め定められたミキシング終了条件を満
たしたときには上記定常運転モード動作部を指定して第
1の流量制御手段と第2の流量制御手段をミキシング動
作状態から定常運転状態に移行させ、上記ミキシング終
了条件を満たす前に給湯が停止されたときには後沸き解
消待機モード動作部を指定して第1の流量制御手段と第
2の流量制御手段をミキシング動作状態から後沸き解消
待機状態に移行させるモード切り換え制御部と;を設け
た構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【0014】上記構成の本発明において、例えば、給湯
熱交換器内に後沸きが生じているときには、後沸き解消
待機モード動作部によって第1と第2の流量制御手段は
後沸き解消待機位置の弁開度で給湯運転に備える。そし
て、その後沸き解消待機位置の弁開度、つまり、給水制
御用バイパス通路から後沸きを解消することが可能な水
量を給湯熱交換器側からの湯にミキシングできるような
第1と第2の流量制御手段の弁開度の状態から給湯が開
始され給湯熱交換器から後沸きの湯が流れ出たときに
は、給湯熱交換器から最初に流れ出た後沸きの湯は給水
制御用バイパス通路の水によって後沸きが解消される
し、引き続き給湯熱交換器から流れ出た後沸きの湯は、
ミキシング動作部による流量比制御によって、後沸きが
解消され、後沸き湯温の程度によらず、ほぼ給湯設定温
度の湯が給湯される。
【0015】そのミキシング動作中に、ミキシング終了
条件が満たされたときには、モード切り換え制御部によ
って定常運転モード動作部が指定され、この定常運転モ
ード動作部によって第1と第2の流量制御手段の弁開度
は定常運転位置に移行する。このように、ミキシング終
了時に、第1と第2の流量制御手段の弁開度を定常運転
位置に移行させることによって、装置が持つ最大能力を
発揮することが可能な定常運転状態に確実に移行させる
ことが可能である。
【0016】また、ミキシング終了条件が満たされる前
に給湯が停止されたときには、給湯熱交換器内には未だ
後沸きの湯が残っているので、その後沸きを解消するた
めに第1と第2の流量制御手段の弁開度を後沸き解消待
機位置にして次の給湯に備える必要があることから、モ
ード切り換え制御部によって後沸き解消待機モード動作
部が指定され、この後沸き解消待機モード動作部によっ
て第1と第2の流量制御手段の弁開度は後沸き解消待機
位置に移行する。
【0017】上記の如く、給湯熱交換器内の湯温状態に
応じて、第1と第2の流量制御手段の弁開度の状態を切
り換えるので、給湯熱交換器内の湯温に応じた弁開度の
制御を精度良く行うことが可能である。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図面
に基づき説明する。図3は本発明に係る給湯燃焼装置の
モデル例を模式構成によって示すものである。本発明の
給湯燃焼装置は給湯単能機(給湯機能のみの給湯器)は
もとより、二缶二水路タイプの給湯燃焼装置(給湯熱交
換器と追い焚き熱交換器が別個独立に設けられて、各熱
交換器がそれぞれ別個のバーナにより燃焼加熱されるタ
イプの風呂と給湯の複合給湯器)や、一缶二水路タイプ
の給湯燃焼装置(給湯熱交換器と追い焚き熱交換器が一
体的に形成され、この一体の給湯熱交換器と追い焚き熱
交換器を共通のバーナにより燃焼加熱するタイプの風呂
と給湯の複合給湯器)にも適用されるものである。
【0019】図3の(a)において、給湯熱交換器1の
入口側に給水通路2が連通接続され、給湯熱交換器1の
出側には給湯通路3が連通接続されている。給水通路2
と給湯通路3間には前記給湯熱交換器1を迂回する常時
バイパス通路17が連通接続されており、さらに、給水
通路2には前記常時バイパス通路17との接続位置Aよ
りも上流側のB位置に給水制御用バイパス通路18の一
端側(入口側)が連通接続されており、前記給湯通路3
には、前記常時バイパス通路17との接続部Cよりも下
流側のD位置に前記給水制御用バイパス通路18の他端
側(出口側)が連通接続されている。
【0020】そして、給湯通路3のCD間には給湯熱交
換器1を出る湯と常時バイパス通路17を通る水とを混
合した湯の流量を可変制御する第1の流量制御手段GM
1が設けられており、また、前記給水制御用バイパス通
路18には、流量の可変制御が可能な閉止機能を備えた
第2の流量制御手段GM2が設けられている。これら第
1の流量制御手段GM1と第2の流量制御手段GM2は例
えばギヤモータによって開弁量を制御する水量制御手段
によって構成されるものであり、この第1の流量制御手
段GM1と第2の流量制御手段GM2にはそれぞれ弁の全
開位置と全閉位置を検出するホールIC等の弁開度の検
出センサ(図示せず)が設けられている。
【0021】前記給水通路2のAB間には前記給湯熱交
換器1の湯と常時バイパス通路17から出る水との合流
流量を前記第1の流量制御手段GM1を通る湯側流量Q
として検出する第1の流量センサFS1が設けられてお
り、また、給湯通路3には前記給水制御用バイパス通路
18の出口側の接続部Dよりも下流側位置に給水通路2
に入水する総流量(全流量)QTを検出する第2の流量
センサFS2が設けられている。また、給水通路2には
給水温度を検出する給水温度センサ6が設けられ、給湯
熱交換器1の出側には給湯熱交換器1から出湯する湯温
を検出する熱交出側温度センサ7が設けられ、必要に応
じ、給湯熱交換器1の水管通路の途中位置(例えば中間
部)に熱交内の湯温を検出する熱交補助温度センサ22
が設けられる。また、給湯通路3には、第1の流量制御
手段GM1から出る湯と給水制御用バイパス通路18か
ら出る水との混合湯温(ミキシング湯温)を給湯温度T
MIXとして検出する給湯温度センサ8が設けられてい
る。
【0022】給湯燃焼装置を風呂と給湯の複合給湯器と
して構成する場合は、前記給水制御用バイパス通路18
との合流位置Dよりも下流側の給湯通路3から湯張り通
路23が分岐接続され、風呂側の追い焚き循環路24を
介して給湯の湯を浴槽25に落とし込む構成とする。
【0023】このような風呂と給湯の複合給湯器として
給湯燃焼装置を構成する場合、追い焚き循環路24に介
設される追い焚き熱交換器16を前記給湯熱交換器1と
別個独立に形成し、給湯熱交換器1と追い焚き熱交換器
16を別個独立のバーナにより燃焼加熱する構成とする
ことにより二缶二水路タイプの複合給湯器となり、ま
た、図3の(a)に鎖線で示す如く給湯熱交換器1と追
い焚き熱交換器16を一体的に形成し、この一体化した
給湯と追い焚きの熱交換器1,16を共通のバーナによ
り燃焼加熱する構成とすることにより、一缶二水路タイ
プの複合給湯器が形成される。なお、図3の(a)にお
いて、26は浴槽25内の湯水を追い焚き循環路24を
介して循環させて追い焚きを行うための循環ポンプであ
り、27は湯張りを行うときに湯張り通路23を開ける
注湯電磁弁である。
【0024】図3の(b)に示す給湯燃焼装置のモデル
例は、前記図3の(a)に示す第2の流量センサFS2
を省略した構成のものであり、それ以外の構成は前記図
3の(a)に示すモデル例と同様である。
【0025】また図3の(c)に示す給湯燃焼装置のモ
デル例は装置構成をより簡易化したタイプのもので、前
記図3の(a),(b)のモデル例で設けられている熱
交出側温度センサ7と、熱交補助温度センサ22と、第
1の流量センサFS1とを省略し、総給水流量(総給湯
流量)を検出する第2の流量センサFS2を給水制御用
バイパス通路18の接続部Bよりも上流側の給水通路2
に設けた構成としたものであり、それ以外は前記図3の
(a),(b)のモデル例と同様である。これら図3に
示すモデル例の装置は制御装置15によってその運転が
制御され、この制御装置15には前記図23に示した装
置と同様にリモコン9が信号接続され、給湯熱交換器1
の加熱はバーナ10により行われるものであり、図3の
各モデル例においても、前記図23で示したものと同様
にバーナ10へのガス供給量を比例弁14の開弁量によ
って制御するバーナ10の燃焼系の機構が設けられる
が、図3ではこれらの図示を省略してあり、これらの燃
焼系の機構を説明する場合には図23に付した符号を用
いて説明する。
【0026】本実施形態例の給湯燃焼装置は給湯熱交換
器1に後沸きのオーバーシュートの湯が生じている状態
で、給湯運転が開始されたときに、給湯熱交換器1のバ
ーナ10の燃焼加熱をフィードフォワード熱量のみによ
って行い、給湯熱交換器1から出る後沸きの湯の解消を
給水制御用バイパス通路18から出る水の流量QBPと第
1の流量制御手段GM1を通る湯側の流量Qとの流量比
制御によって行う構成を有しており、図4にはその流量
比制御を行う第1の制御構成のブロック図が示されてい
る。この第1の制御構成は、入力温度検出部28と、目
標流量比検知部としての目標流量比演算部30と、検出
流量比検知部としての検出流量比演算部31と、バイパ
ス制御流量検出部32と、湯側流量検出部33と、ミキ
シング制御部34とを有して構成されている。
【0027】この図4に示す第1の制御構成は前記図3
の(a),(b)のモデル例を対象としており、入力温
度検出部28は、熱交出側温度センサ7で検出される給
湯熱交換器1の出側の湯温TOUTを取り込み、第1の流
量制御手段GM1に入る湯側温度(給湯熱交換器1を出
る湯と常時バイパス通路17を出る水とが混合した湯の
温度)を入力温度TKとして直接的又は間接的に検出す
る。この入力温度TKを直接的に検出する場合には、図
3の(a),(b)に示すように、常時バイパス通路1
7の出側Cと第1の流量制御手段GM1の入口との間の
給湯通路3に入力温度検出用の温度センサ19を設けて
検出すればよいが、この温度センサ19の部品点数を減
らして装置コストの低減を図るには、その入力温度TK
を間接的に検出する。
【0028】この入力温度の間接的な検出は、給湯熱交
換器1の熱交出側温度温度センサ7で検出される給湯熱
交換器1の出側温度TOUTを取り込み、次の演算により
求める。
【0029】すなわち、入力温度検出部28には、給水
通路2を通って来る給水が常時バイパス通路17の接続
点Aの位置で給湯熱交換器1側に流れる量と常時バイパ
ス通路17側に流れる量との分配率が予め与えられてい
る。例えば、給湯熱交換器1側の分配率がm、常時バイ
パス通路17側の分配率がnとしたとき、入力温度検出
部28は、予め与えられている次の(1)式により入力
温度TKを演算により求める。
【0030】 TK=TOUT×m+TIN×n・・・・・(1)
【0031】この(1)式で、例えば給湯熱交換器1側
の分配率が70%で、常時バイパス通路側の分配率が3
0%のときにはmの値として0.7が与えられ、nの値
として0.3の値が与えられる。この入力温度検出部2
8で求められた入力温度TKの情報は目標流量比演算部
30に加えられる。
【0032】ところで、給湯熱交換器1内の後沸きによ
り、給湯設定温度TSPよりも高温の入力温度TKをもつ
の流量Qの熱量が給湯設定温度TSPに低下するための放
出熱量は給水制御用バイパス通路18を通る流量QBP
給水温度TINから給湯設定温度TSPに上昇するのに要す
る吸熱熱量と等しい。この熱平衡バランスの関係から、
次の(2)式が導かれる。
【0033】 QBP/Q=(TK−TSP)/(TSP−TIN)・・・・・(2)
【0034】この(2)式は入力温度TKの湯側の流量
Qと給水温度TINのバイパス制御流量(給水制御用バイ
パス通路18を通る給水流量)とが混合して給湯設定温
度TSPの温度になるための熱量バランスの平衡式であ
り、左辺のQBP/Qはバイパス制御流量QBPと湯側流量
Qとの流量比を表している。また、(2)式の右辺の給
湯設定温度TSPと、給水温度TINは一定の値として見な
すことができ、右辺の値は給湯熱交換器1内の後沸きの
温度によって変化する入力温度TKの値によって変化す
る。
【0035】つまり、給湯熱交換器1の後沸きの温度に
よって変化する入力温度TKに依存する(2)式の右辺
の値に一致するように左辺の流量比を調整することによ
り、湯側の流量Qとバイパス制御流量QBPとが混合した
温度は給湯設定温度TSPに等しくなるはずである。
【0036】本実施形態例ではこの点に着目し、(2)
式の右辺をバイパス制御流量QBPと湯側流量Qとの目標
流量比WSTとして定義し、(2)式の左辺を検出流量比
DEとして定義している。
【0037】 WST=(TK−TSP)/(TSP−TIN)・・・・・(3)
【0038】WDE=QBP/Q・・・・・(4)
【0039】目標流量比演算部30には前記(3)式の
目標流量比WSTの演算式が解法データとして予め与えら
れており、目標流量比演算部30は、入力温度検出部2
8から得られる入力温度TKと、給水温度センサ6から
得られる給水温度TINの情報と、リモコンで与えられる
給湯設定温度TSPの情報を取り込み、前記(3)式に従
い、目標流量比WSTを演算により求め、その演算値をミ
キシング制御部34に加える。
【0040】湯側流量検出部33は前記第1の流量制御
手段GM1を通る湯側流量Qを第1の流量センサFS1
センサ出力を取り込んで検出し、その検出結果を検出流
量比演算部31に加える。また、必要に応じ、その湯側
流量Qの検出値をバイパス流量制御検出部32に加え
る。
【0041】バイパス制御流量検出部32は図3の
(a)に示すモデルの場合には、第2の流量センサFS
2で検出されるトータル流量(総流量)QTから第1の流
量センサFS1で検出されるQを差し引き演算すること
によりバイパス制御流量QBPを求める。
【0042】QBP=QT−Q・・・・・(5)
【0043】また、給湯燃焼装置が図3の(b)に示す
モデルの場合には、バイパス制御流量検出部32はバイ
パス制御流量QBPを解法データに従い求める。この解法
データは次の(6)式に示す演算式で与えられており、
バイパス制御流量検出部32は、入力温度検出部28か
ら加えられる入力温度TKと給湯温度センサ8で検出さ
れる給湯温度TMIXと給水温度センサ6で検出される給
水温度TINと前記湯側流量検出部33で検出された湯側
流量Qのデータをそれぞれ取り込み、前記(6)式に従
いバイパス制御流量QBPを演算により求め、その演算結
果を検出流量比演算部31に加える。
【0044】 QBP=(TK−TIN)・Q/(TMIX−TIN)・・・・・(6)
【0045】検出流量比演算部31は前記湯側流量検出
部33で求められた湯側流量Qとバイパス制御流量検出
部32で求められたバイパス制御流量QBPのデータを取
り込み、前記(4)式に従い、バイパス制御流量QBP
湯側流量Qとの検出流量比WDEを演算により求め、その
演算結果をミキシング制御部34へ加える。
【0046】ミキシング制御部34は前記目標流量比W
STと検出流量比WDEを比較し、検出流量比WDEが目標流
量比WSTに一致する方向に第1の流量制御手段GM1
第2の流量制御手段GM2を互いに流量の増減方向が逆
方向となるように流量制御を行う。より具体的には、目
標流量比WSTと検出流量比WDEとの差を求め、K1,K2
を係数(ゲイン)として、第1の流量制御手段GM1
はV1=K1(WSP−WDE)の式によって求められる電圧
1を印加し、第2の流量制御手段GM2にはV2=K
2(WSP−WDE)の演算により求められる電圧V2を印加
して流量制御を行う。つまり、目標流量比WSPと検出流
量比WDEとの差に応じた電圧をそれぞれ第1の流量制御
手段GM1と第2の流量制御手段GM2に加え、湯側流量
Qとバイパス制御流量QBPとの流量の増減方向が逆方向
となるようにQBPとQとの流量が制御される。
【0047】さらに詳説すると、例えば、給湯熱交換器
1内の後沸きが大きい場合、すなわち、入力温度TK
高いときには前記(3)式から明らかな如く、目標流量
比WSTの値は大きな値となり、この目標流量比WSTに一
致させるために検出流量比WDEを大きくする方向に、つ
まり、(4)式から明らかな如く、QBPを大の方向に、
Qを小方向に、すなわち、第1の流量制御手段GM1
閉方向に、第2の制御手段GM2は開方向に制御され
る。
【0048】そして、給湯熱交換器1内の後沸きの湯温
が下がるにつれ、入力温度TKの温度が低下して行き、
目標流量比WSTは徐々に小さくなり、これに伴い、この
目標流量比WSTに一致させるために、検出流量比も徐々
に小さくなる方向に、つまり(4)式から明らかな如
く、バイパス制御流量QBPを小さくする方向に、湯側流
量Qを大きくする方向に、すなわち、第1の流量制御手
段GM1は開方向に、第2の流量制御手段GM2は閉方向
にそれぞれ制御されるのである。
【0049】図5はこのミキシング制御部34による第
1の流量制御手段GM1と第2の流量制御手段GM2の弁
開度の様子を給湯熱交換器1側の熱交出口温度(後沸き
温度)の高低の関係で示したものであり、この図からも
明らかな如く、第1の流量制御手段GM1に加える電圧
1と第2の流量制御手段GM2に加える電圧V2とはそ
の増減方向が互いに逆方向となっており、給湯熱交換器
1内の後沸きの温度が高くなるにつれ第2の流量制御手
段の弁開度は徐々に大きくなり、その逆に、第1の流量
制御手段GM1の弁開度は徐々に小さく制御されること
が示されている。
【0050】図6は給湯熱交換器1内に後沸きの温度が
生じている状態で、給湯運転が開始されたときの後沸き
温度TOUTと給湯温度TMIXと流量制御手段GM1,GM2
の状態を示すもので、給湯運転が開始されると、給湯熱
交換器1内の後沸きの湯が出湯し、その温度は徐々に大
きくなりピークPに達した後後沸きの温度は徐々に低く
なる。このとき、第1の流量制御手段GM1は、後沸き
の出湯温度がピークに向かうに従い閉方向に制御され、
第2の流量制御手段GM2は開方向に制御され、湯側流
量Qを絞りバイパス制御流量QBPを大きくして後沸きを
解消し、後沸き温度がピークを過ぎて後沸きの温度が低
くなるにつれ、湯側の流量Qを徐々に増加する方向に、
バイパス制御流量QBPを徐々に絞る方向に制御して後沸
き温度の変化に殆ど影響を受けずに給湯設定温度TSP
近いの給湯温度TMIXの湯温を安定に給湯する。
【0051】図7は本実施形態例における給湯運転開始
時の後沸き解消の動作を示すフローチャートで、まず、
給湯運転がスタートしたときに、ステップ101で目標
流量比WSTを演算により求め、次にステップ102で検
出流量比WDEを演算により求める。
【0052】次にステップ103で目標流量比WSTと検
出流量比WDEとの差を求め、その差が正か負かを検出す
る。検出流量比が目標流量比よりも大のときには、ステ
ップ104で第1の流量制御手段GM1を開方向に、第
2の流量制御手段GM2を閉方向に制御する。その逆
に、検出流量比WDEが目標流量比WSTよりも小のときに
は、ステップ105で第1の流量制御手段GM1を閉方
向に、第2の流量制御手段GM2を開方向に制御する。
そして、ステップ106で後沸き解消の湯側流量Qとバ
イパス制御流量QBPとのミキシングの動作が予め与えら
れる解除条件になったか否かが判断され、解除条件に達
しない場合、つまり、後沸きの湯が給湯熱交換器1内に
まだ残っている状態のときにはステップ101以降の動
作を繰り返し行い、ミキシング動作の解除条件(終了条
件)になったとき、つまり、給湯熱交換器1内の後沸き
の湯がほぼ出終わったときには第2の流量制御手段GM
2を完全に閉止し、給湯開始時の前記流量比制御から総
流量制御に移行し、フィードフォワード熱量とフィード
バック熱量を加算したトータル熱量による比例制御に基
づいた定常運転の燃焼制御動作にて燃焼運転を制御す
る。
【0053】この総水量制御では、前記の如く第2の流
量制御手段GM2は閉止状態に維持されるので、第1の
流量センサFS1で検出される湯側流量Qは総流量QT
等しくなり(QT=Q)、フィードフォワード熱量PF/F
は流量Qが給水温度TINから給湯設定温度TSPに加熱さ
れるのに要する理論熱量として、PF/F=Q(TSP−T
IN)の演算により、あるいは熱効率ηを考慮し、PF/F
=Q(TSP−TIN)/ηの演算により求められるもので
あり、また、フィードバック熱量PF/Bは、給湯設定温
度TSPに対する給湯温度センサ8で検出される給湯温度
MIXのずれを解消(相殺)するのに要する熱量であ
り、PF/B=Q・K(TSP−TMIX)(Kは係数(ゲイ
ン))の演算により、あるいは熱効率ηを考慮し、P
F/B=Q・K(TSP−TMIX)/ηの演算により求められ
るものである。
【0054】なお、後沸き解消のミキシング動作の解除
条件についての詳細な説明は後述する。
【0055】上記流量比制御の第1の制御構成によれ
ば、給湯熱交換器1内の後沸きの湯を解消する給湯運転
の開始時には、給水流量Qの給水温度を給湯設定温度T
SPに高めるフィードフォワード熱量のみによって給湯熱
交換器1を加熱するので、給水通路2から給湯熱交換器
1へ新たに入る水は給湯設定温度TSPの湯に加熱される
こととなり、また、給湯熱交換器1内に生じている後沸
きの湯は給湯熱交換器1から出るときにその温度が熱交
出側温度センサ7によりいち早く検出されて第1の流量
制御手段GM1に入る入力温度TKが検出され、その入力
温度が給湯設定温度になるための湯側流量Qとバイパス
制御流量QBPとの目標流量比WSTに一致する方向に湯側
流量Qとバイパス制御流量QBPとの検出流量比WDEが制
御されるので、給湯熱交換器1内の後沸き温度の如何に
拘わらず、湯側の流量Qが給湯設定温度TSPとなるよう
に湯と水の混合割合が制御され、給湯熱交換器1内の後
沸きの影響を解消し、給湯設定温度に近い湯を安定に給
湯できるという画期的な効果を奏することができる。
【0056】給湯熱交換器1内の後沸きの湯が出湯する
ときに、バーナ10へ供給するガス量の可変制御を例え
ば給湯検出温度TMIXに応じて行ってしまうと、後沸き
の温度はその出湯開始後、時間の経過に伴って変化する
不安定な過渡現象であるため、ガス量の可変制御を行う
ことによって、逆に、給湯湯温が変動してしまうという
問題が生じたり、あるいは、後沸きの湯温を解消するた
めにガス量を絞ったために新たに給湯熱交換器1内に入
る水の加熱熱量が不足し、後沸きの湯温が出終わった後
に、給湯設定温度よりも低温のアンダーシュートの湯が
出てしまうという問題が生じる虞があるが、この実施形
態例の如く、給湯熱交換器1内の後沸きの湯が出る際に
は、フィードフォワードのみの熱量によって給湯熱交換
器1を変動のない安定した熱量で加熱し、給湯熱交換器
1内に生じていた後沸きの湯は、前述した流量比制御に
よって解消するようにしたことで、給湯熱交換器1内の
後沸きの湯を効果的に解消して給湯設定温度の安定した
湯を給湯できると共に、後沸きの湯が出終わった後にお
いても、フィードフォワード熱量による流量比制御から
フィードフォワード熱量とフィードバック熱量を併用し
た比例制御による総流量の制御へ円滑に移行することが
でき、流量比制御から総流量制御への切り換え時におい
ても、湯温変動の生じない給湯設定温度の安定した湯を
給湯できるという効果が得られる。
【0057】さらに、前記流量比制御においては、第1
の流量制御手段GM1と第2の流量制御手段GM2を流量
の増減方向が逆方向に制御しているので、流量比可変の
応答性が極めて優れたものとなり、後沸き湯温の変化に
迅速に追従した流量比制御が達成でき、これにより、後
沸き湯温の給湯時における湯温安定化の制御精度が格段
にアップし、信頼性の高い湯温安定化制御が可能となる
ものであり、特に、一缶二水路タイプの給湯燃焼装置の
場合には、例えば、風呂の追い焚き単独運転が行われて
いるとき等には、滞留している給湯熱交換器1内の湯水
がバーナ10の加熱によって、極端な場合には沸騰寸前
の高温に加熱される事態となるが、この場合において
も、給湯運転が開始されたときには、前記応答性の速い
流量比制御が行われて、高温の湯が通る第1の流量制御
手段GM1の弁が絞られ、第2の流量制御手段GM2は全
開方向へ制御されることで、給湯熱交換器1から沸騰寸
前の高温の湯が出湯しても、流量比制御により給湯設定
温度の湯にして給湯することが可能となるので、安全性
においても優れた性能を発揮することが可能となる。
【0058】また、本実施形態例においては、給湯熱交
換器1から流れ出る後沸き湯温を解消するミキシング動
作時には、湯側流量Qに対するフィードフォワード熱量
(流量Qを給水温度TINから給湯設定温度TSPに高める
のに要する理論熱量)を与えるようにしており、この流
量Qに対するフィードフォワード熱量は総流量QTに対
するフィードフォワード熱量(総流量QTを給水温度T
INから給湯設定温度TSPに高めるのに要する理論熱量)
よりも小さいので、給湯熱交換器1から後沸きの湯が出
終わった後には総流量QTを給湯設定温度にする必要熱
量よりも少ない不足の熱量となり、このため、第2の流
量制御手段GM2は閉方向の動作となって給水制御用バ
イパス通路18を閉止する結果、給湯熱交換器1内の後
沸き湯温が解消されたときには迅速にミキシングによる
流量比制御から総流量制御へ移行することができる。
【0059】しかも、第2の流量制御手段GM2が閉止
されたときには湯側流量Qは総流量QTに一致するの
で、流量Qに対するフィードフォワード熱量と、総流量
Tに対するフィードフォワード熱量とが等しくなり、
第2の流量制御手段GM2が開から閉に切り換わるとき
のフィードフォワード熱量の変動が殆どなく、これによ
り、給湯温度の変動が生じることなくミキシングによる
流量比制御から定常運転の総流量制御へ湯温の安定を保
って円滑に移行することが可能となる。
【0060】これに対して、後沸き解消のミキシング動
作時に総流量QTに対するフィードフォワード熱量を与
えた場合には、与える熱量が大きいために、給湯熱交換
器1から後沸きの湯が出終わっても、第2の流量制御手
段GM2が閉方向の動作にならず、流量比制御から総流
量制御へ迅速に移行できないという問題が生じ、また、
給湯熱交換器1を通る流量が少ないときにはこの少ない
流量が大きなフィードフォワード熱量によって加熱され
るので、沸騰の危険がある等の問題が生じるが、本実施
形態例では前記の如くミキシング動作時には湯側流量Q
に対するフィードフォワード熱量によって(より少ない
熱量によって)燃焼加熱するので、上記のような問題の
発生を効果的に解消することができる。
【0061】図8は本実施形態例における流量比制御の
第2の制御構成を示すものである。この第2の制御構成
は、入力温度TKの湯がバイパス制御流量QBPとミキシ
ングされたときに、そのミキシングの温度を湯側流量Q
と総流量QTの情報により演算により検出温度TMIXとし
て求め、この検出給湯温度TMIXが給湯設定温度TSP
一致する方向に湯側流量Qとバイパス制御流量QBPとの
流量比を制御する構成としたもので、入力温度検出部2
8と、給湯温度検知部としての給湯温度演算部35と、
ミキシング制御部34とを有して構成されている。
【0062】前記入力温度検出部28は前記図4に示す
第1の制御構成の入力温度検出部と同一の構成のもので
あり、入力温度TKを直接的あるいは間接的に検出し、
その検出値を給湯温度演算部35に加える。
【0063】給湯温度演算部35には解法データとし
て、次の(7)式に示す演算式が与えられている。この
演算式も、熱量の平衡バランスの関係によって得られる
ものである。
【0064】 TMIX={(TK−TIN)・Q/QT}+TIN・・・・・(7)
【0065】給湯温度演算部35は前記入力温度検出部
28から加えられる入力温度TKと給水温度センサ6で
検出される給水温度TINと、第1の流量センサFS1
検出される湯側流量Qと、第2の流量センサFS2で検
出される総流量QTとのデータを取り込み、前記(7)
式に従い給湯温度TMIXを演算により求め、その求めた
給湯温度TMIXをミキシング制御部34に供給する。
【0066】ミキシング制御部34は、リモコン等から
加えられる給湯設定温度TSPを目標温度とし、演算によ
り求めた給湯温度TMIXを目標温度TSPに一致する方向
に第1の流量制御手段GM1と第2の流量制御手段GM2
を互いに流量の増減方向が逆向きとなるように制御す
る。
【0067】より具体的には、給湯設定温度TSPと演算
により求めた給湯温度TMIXとの差を求め、第1の流量
制御手段GM1にはV1=K1エ(TSP−TMIX)の演算に
より求まる電圧V1を印加し、また、第2の流量制御手
段GM2にはV2=K2エ(TSP−TMIX)の演算により求
まる電圧V2を印加し、第1の流量制御手段GM1と第2
の流量制御手段GM2を互いにその開閉方向を逆向きに
制御する。なお、K1エ,K2エは実験等により予め求めら
れる係数(ゲイン)である。
【0068】この第2の制御構成の場合も、前記第1の
制御構成と同様に、給湯熱交換器1内の後沸きの湯温を
解消するミキシング動作時には、給湯熱交換器1へはフ
ィードフォワード熱量PF/Fのみを与えて行う。
【0069】前記ミキシング制御部34により、給湯熱
交換器1内の後沸きの温度が高い場合、すなわち、入力
温度TKが高いときには、第1の流量制御手段GM1は閉
方向に、第2の流量制御手段GM2は開方向にそれぞれ
制御され、後沸きの温度が小さくなるにつれ、第1の流
量制御手段GM1は開方向に、第2の流量制御手段GM2
は閉方向にそれぞれ制御されて後沸きが解消される。こ
のように、給湯検出温度TMIXを目標温度の給湯設定温
度TSPに一致する方向に第1の流量制御手段GM1と第
2の流量制御手段GM2を互いに流量の増減方向を逆方
向となるように湯側の流量Qとバイパス制御流量QBP
流量比が制御されるので、前記図4に示す第1の制御構
成の場合と同様に高精度、かつ、高信頼性のもとで、後
沸き解消のための湯と水のミキシング制御が達成され、
後沸き温度の如何に拘わらず給湯設定温度の安定した湯
を給湯することができるという効果を奏することができ
る。
【0070】図9には本実施形態例における流量比制御
の第3の制御構成が示されている。この制御構成は、前
記図3の(c)に示すモデル例に対応する簡易型の構成
のもので、給湯温度センサ8により給湯温度TMIXを実
測し、この実測給湯温度TMIXとリモコン等により設定
される給湯設定温度TSPとをミキシング制御部34で比
較し、目標温度の給湯設定温度TSPに実測給湯温度T
MIXを一致させる方向に第1の流量制御手段GM1と第2
の流量制御手段GM2を流量の増減方向が互いに逆向き
となる方向に制御するものである。この第3の制御構成
におけるミキシング制御部34の制御動作は前記図8に
示すミキシング制御部34の動作と同様である。この第
3の制御構成は、給湯温度TMIXを演算により求めずに
実測したことが前記図8に示す第2の制御構成と異な
り、それ以外は前記第2の制御構成の動作と同様であ
る。
【0071】この第3の制御構成は、実測給湯温度T
MIXと給湯設定温度TSPとを比較する簡易な構成で第1
の流量制御手段GM1と第2の流量制御手段GM2の制御
を行うものであり、前記第2の制御構成の入力温度検出
部28や第1の流量センサFS1や、熱交出側温度セン
サ7を省略できるので、装置構成を簡易化することがで
きる。このように、装置構成を簡易化するにも拘わら
ず、実測給湯温度TMIXを目標温度である給湯設定温度
SPに一致する方向に湯側流量Qとバイパス制御流量Q
BPとの流量比制御を第1の流量制御手段GM1と第2の
流量制御手段GM2の流量の増減方向が逆向きとなるよ
うに制御して行うので、給湯熱交換器1内に沸騰寸前の
高温の湯が後沸きにより生じたとしても、第1の流量制
御手段GM1が閉方向(絞り方向)に、第2の流量制御
手段GM2が全開方向に制御されることで、湯側の流量
Qとバイパス制御流量QBPとを混合してほぼ給湯設定温
度TSPの温度の温度の湯を作り出し、これを安定に給湯
することができることとなり、高温給湯に対する安全性
が高く、給湯湯温の安定化精度の高い優れた性能を有す
る給湯燃焼装置を安価に提供できるという効果が得られ
るものである。
【0072】図10は本実施形態例の流量比制御が適用
されるさらに他のモデル例(このモデル例では追い焚き
熱交換器16側の図示は省略されている)を示すもの
で、図10に示す給湯燃焼装置においては、バイパス制
御流量を直接検出する流量センサFSBPが給水制御用バ
イパス通路18に直接設けられているので、この流量セ
ンサFSBPにより直接バイパス制御流量QBPを検出し、
湯側流量Qは総流量QTを検出する第2の流量センサF
2の検出流量QTから前記流量センサFSBPで検出され
るバイパス制御流量QBPを差し引き演算することにより
求めて前記第1、第2の制御構成による流量比制御動作
が可能となるものである。
【0073】なお、上記流量比制御の各制御構成では、
給湯熱交換器1を迂回する常時バイパス通路17を設け
たが、この常時バイパス通路17は省略することも可能
である。この場合には、第1の流量制御手段GM1に入
る流量Qの入力温度TKは熱交出側温度センサ7の検出
温度TOUTと一致するので、TKの代わりにTOUTの値を
用いて演算処理を行わせることにより、前記第1および
第2の制御構成の制御動作を同様に行わせることが可能
となる。
【0074】また、上記の各モデルの給湯燃焼装置の例
では常時バイパス通路17を1個設けたもので示した
が、この常時バイパス通路17は複数設けてもよいもの
である。
【0075】本実施形態例では、上記のように、給湯熱
交換器1内に後沸きが生じている状態から給湯が開始さ
れたときに、第1の流量制御手段GM1と第2の流量制
御手段GM2の弁開度を制御して後沸きを解消し、ほぼ
給湯設定温度の安定した湯を給湯することができる制御
構成を有している。本実施形態例では、その後沸き解消
の流量比制御の構成に加えて、次に示すモード切り換え
制御構成を設けたことを特徴としている。以下に、本実
施形態例において特徴的なモード切り換え制御部の制御
構成を説明する。
【0076】本実施形態例では、前述した後沸き湯温の
流量比制御による湯温安定化制御を効果的に行うため
に、給湯運転の開始前の状態から給湯運転が開始されて
定常運転状態に至るまでを4種の動作モードに分類し、
その各分類モード位置における第1の流量制御手段GM
1と第2の流量制御手段GM2の動作状態を規定し、給湯
運転の動作状態が予め与えた条件をクリアする毎に動作
モードの切り換えを行う構成としている。
【0077】図1は本実施形態例において特徴的な、流
量制御手段GM1とGM2の動作モードとその切り換え制
御のブロック構成を示すもので、モード切り換え制御部
36と、後沸き解消待機モード動作部37と、定常運転
モード動作部38と、ミキシングモード動作部40と、
運転オフモード動作部41とを有して構成されている。
【0078】本実施形態例では、流量制御手段GM1
GM2の動作モードを、モード1の後沸き解消待機モー
ドと、モード2の定常運転モードと、モード3のミキシ
ングモードと、モード4の運転オフモードとの4種のモ
ードに分類しており、モード1の動作は後沸き解消待機
モード動作部37により行われ、モード2の動作は定常
運転モード動作部38により行われ、モード3の動作は
ミキシングモード動作部40により行われ、モード4の
動作は運転オフモード動作部41によりそれぞれ行われ
るようになっている。
【0079】前記モード1は給湯熱交換器1内に後沸き
の湯が生じている状態での給湯燃焼前の流量制御手段G
1,GM2の動作であり、このモード1の動作において
は、給湯運転が開始したときに、給湯熱交換器1から出
る後沸きの湯にバイパス通路17,18側から即座に後
沸き解消の水を供給する態勢を整えるために、例えば、
給湯熱交換器側流量QHとバイパス通路17,18側流
量QWの比がQH:QW=30:70となるような弁開度
でもって待機するようにしており、給湯熱交換器1内に
生じ得る最大ピークの後沸き湯温が生じていても、これ
を給湯設定温度の湯に埋めることが可能な予め定めた一
定の弁開度で待機する。
【0080】このモード1の動作は、給湯熱交換器1内
に後沸きの湯が生じていると判断される給湯燃焼装置の
動作条件のときに行われるもので、その条件として、本
実施形態例では次の5つの条件が与えられている。1つ
目の条件は、一缶二水路の複合給湯器の場合に、風呂の
追い焚きと給湯の同時燃焼の状態で給湯が停止されたと
きであり、このときには、給湯が停止された状態で追い
焚き燃焼が継続されるので、この追い焚きのバーナ燃焼
により給湯熱交換器1内の滞留している湯水が加熱され
て後沸き状態となるので、モード1の動作となる。
【0081】2つ目の条件は、同じく一缶二水路の複合
給湯器の場合に、給湯が停止されている状態で風呂の追
い焚きが開始されたときである。このときも追い焚き燃
焼により給湯熱交換器1内の滞留している湯水が加熱さ
れて後沸き状態となるので、モード1の動作となる。
【0082】3つ目の条件は、運転スイッチがオンした
とき、熱交出側温度センサ7と熱交補助温度センサ22
の少なくとも一方が後沸き温度として判断される温度
(例えば50℃)以上のときである。4つ目の条件は、
前回の給湯燃焼運転において、前述した後沸き湯温解消
のための流量比制御により湯側の流量Qとバイパス制御
流量QBPとがミキシング制御の状態で運転が行われ、総
流量QTと湯側流量Qとの差が予め定めたミキシング終
了判断流量になる前に給湯が停止されたときである。5
つ目の条件は、同様に前回の給湯運転が前述した後沸き
解消の流量比制御によって湯側の流量Qとバイパス制御
流量QBPとがミキシングされて給湯がされている状態の
とき、予め与えられるミキシング許容時間に達する前に
給湯が停止されたときである。
【0083】後沸きを解消する流量比制御により湯側の
流量Qと給水制御用バイパス通路18を通るバイパス制
御流量QBPとをミキシングさせて給湯を行う場合、後沸
きの温度が小さくなるにつれて、第1の流量制御手段G
1の弁開度は大きくなる方向に制御され、第2の流量
制御手段GM2の弁開度は徐々に小さくなる方向に制御
されるが、第2の流量制御手段GM2の弁が閉じる前に
ミキシングの状態が安定化し、第2の流量制御手段GM
2の弁が開いたまま給湯運転が最後まで継続されるとい
う現象が起こり得る。
【0084】このような現象が発生すると、出湯温度の
安定化を最優先に考えた流量比制御から、要求燃焼熱量
が予め定めた最大燃焼熱量(比例弁の開度が最大)とな
るように第1の流量制御手段GM1の弁開度を開方向に
調整していく総流量制御への移行ができず、給湯燃焼装
置の持つ最大能力を発揮することができなくなるという
問題が生じることとなる。
【0085】また、第2の流量制御手段GM2の弁が開
いたままでは、給水制御用バイパス通路18に水が流れ
る分、給湯熱交換器1に流れる通水流量が減少するの
で、給湯熱交換器1内の湯温が沸騰状態になる虞があ
り、非常に危険である。さらに、給湯熱交換器1内の湯
温が沸騰状態になったときに給湯燃焼を停止する機能を
有している場合には、上記の如く給湯熱交換器1内が沸
騰状態になったときに、上記機能が作動して給湯燃焼が
停止され給湯運転が中断してしまうという問題が生じ
る。
【0086】本実施形態例ではこれらの問題を防止する
ために、ミキシングの進行に伴い、総流量QTと湯側流
量Qとの流量差がミキシング終了判断流量(例えば0.
5リットル/min)になったときには直ちにあるいは
予め与える余裕時間が経過した後、第2の流量制御手段
GM2を強制的に閉止するようにしている。
【0087】また、本実施形態例では、ミキシングを行
う時間範囲を予めミキシング許容時間として与え、この
ミキシング許容時間を経過するときには強制的に第2の
流量制御手段GM2を閉止させている。ミキシングの総
流量QTと湯側流量Qとの差がミキシング終了判断流量
になる前およびミキシング許容時間に達する前は、ま
だ、給湯熱交換器1内に後沸きの湯が生じているものと
判断できるので、そのような状態で給湯が停止されたと
きには、給湯熱交換器1内に生じている後沸きの湯の再
出湯に備えて、第1の流量制御手段GM1と第2の流量
制御手段GM2をモード1の弁開度の状態で次の給湯運
転に備え待機するようにするものである。前記5つの条
件のうち、何れか1つの条件が満たされたときに、給湯
熱交換器1内の湯に後沸きが生じているものと判断さ
れ、流量制御手段GM1,GM2はモード1への動作状態
となる。
【0088】モード2は第2の流量制御手段GM2が閉
止状態となる動作である。このモード2の動作をとる第
1の場合は給湯の定常運転時である。また、モード2の
動作をとる第2の場合は、給湯運転の開始前の待機中に
熱交出側温度センサ7で検出される給湯熱交換器1の出
側の温度TOUT又は熱交補助温度センサ22で検出され
る熱交内温度TZ1が後沸き判断温度(例えば50℃)よ
りも低いときである。このときには、給湯が開始されて
も、後沸きによる影響が殆どないものと判断され、この
場合には、コールドスタート状態の給湯(給湯停止後、
長い時間が経過して給湯熱交換器1が冷えた状態で給湯
運転が開始される状態)と同様に扱い、第2の流量制御
手段GM2を閉止した状態で給湯運転に備える。
【0089】また、一缶二水路タイプの複合給湯器の場
合には、熱交出側温度センサ7と熱交補助温度センサ2
2の検出温度のどちらか一方又は両方が判断基準温度よ
りも低いときと、給湯の単独運転後、給湯を停止したと
きと、風呂の追い焚き運転後にポストポンプ(追い焚き
終了後風呂の循環ポンプを引き続き駆動して浴槽の湯を
バーナを燃焼させない状態で追い焚き循環路24を通し
て循環させる動作)の動作が例えば1分経過した後には
モード2の動作を採るようにしている。これは、一缶二
水路タイプの複合給湯器においては、給湯の単独燃焼を
行った後、その給湯燃焼を停止しても、給湯熱交換器1
側の熱は風呂側の水管に放熱されるので給湯熱交換器1
内の後沸きの影響が小さく、また、風呂の沸き上がり後
のポストポンプの動作後、例えば1分を経過したときに
は、風呂の追い焚きによって加熱された給湯熱交換器1
内の後沸きの熱はポストポンプにより循環する風呂側の
循環流に放出されて後沸きの影響が小さくなるため、モ
ード2の動作により、第2の流量制御手段GM2を閉じ
た状態で次の給湯燃焼に備えるものである。もちろん、
上記ポストポンプが開始されてから設定の時間が経過す
る前に熱交出側温度センサ7と熱交補助温度センサ22
の検出湯温の一方又は両方が後沸き判断温度よりも低下
したときには、モード2の動作を採るようにしてもよい
ものである。
【0090】なお、本実施形態例では、このモード2の
動作中においては、第2の流量制御手段GM2は閉止状
態にあり、給湯熱交換器1を通る流量QHとバイパス通
路17を通る流量QWとの比が70:30(QH:QW
70:30)となっている。
【0091】モード3は、前述した後沸きを解消する流
量比制御による湯側の流量Qと給水制御用バイパス通路
18を通るバイパス制御流量QBPとのミキシングによる
制御を行う動作であり、このモード3の動作は前記モー
ド1の後沸きの待機状態で給湯運転が開始されることに
より行う動作である。
【0092】モード4は、前記モード1〜3の各動作の
状態で運転がオフされたときに行う動作で、このモード
4の動作では、第1の流量制御手段GM1と第2の流量
制御手段GM2の弁を共に基準位置にする動作であり、
この実施形態例では全開位置を基準位置として設定し、
第1の流量制御手段GM1と第2の流量制御手段GM2
モード4の動作条件となったときに全開位置にしてい
る。
【0093】モード切り換え制御部36には風呂オン信
号(追い焚きオン信号)、風呂オフ信号(追い焚きオフ
信号)、給湯オン信号、給湯オフ信号、運転オン信号、
運転オフ信号、流水オン信号(流量センサや流水スイッ
チ等から加えられる流水検出のオン信号)、流水オフ信
号、沸き上がり信号(風呂の沸き上がり信号)、後述す
る押し込み動作終了信号、TOUT,TZ1,Q,QT等の信
号が加えられており、モード切り換え制御部36は予め
内部のメモリに与えられている各モードの動作条件と前
記入力する各種の情報とを照らし合わせ、各動作モード
の切り換え制御を行う。
【0094】そのモード動作の切り換えの流れを図2に
基づいて簡単に説明すれば、まず、運転オフの状態で、
全てモード4の動作となり、第1の流量制御手段GM1
と第2の流量制御手段GM2は弁開度が基準位置である
全開位置にセットされる。モード切り換え制御部36は
後沸き検出手段(図示せず)を内蔵しており、この後沸
き検出手段は、熱交出側温度センサ7と熱交補助温度の
検出情報を取り込み、これらのセンサ7,22の検出温
度が後沸き判断温度以上であるか否かを判断し、TOUT
とTZ1の少なくとも一方が後沸き判断温度以上のときに
は給湯熱交換器1内に後沸きの湯が存在するものと判断
し、後沸きを検出する構成を有している。
【0095】上記モード4の状態で運転オン信号が入力
したときに、上記後沸き検出手段により給湯熱交換器1
の後沸きが検出されたときには、モード切り換え制御部
36によって、モード4からモード1の動作に切り換え
て後沸き解消の弁開度でもって流量制御手段GM1,G
2を待機させる。また、TOUTとTZ1の両方が後沸き判
断温度よりも低いときにはモード4からモード2の状態
に動作を切り換え、第2の流量制御手段GM2を全閉状
態で給湯開始に備える。
【0096】前記モード1の動作状態で、給湯が開始さ
れ、流水オンが検出されると、モード1からモード3に
動作モードを切り換え、前述した流量比制御により湯側
流量Qと給水制御用バイパス通路18を通るバイパス制
御流量QBPとのミキシング制御を行い、後沸きを解消す
るように流量制御手段GM1,GM2の弁開度の制御が行
われる。
【0097】このモード3のミキシング動作中に給湯が
停止されて流水オフが検出されたときには給湯熱交換器
1内に後沸きの湯がまだ存在している状態と判断して、
モード3からモード1に動作を切り換えて次の給湯に備
える。また、モード3のミキシング動作中に、後述する
ミキシング終了条件が満たされ後沸きの影響が殆どなく
なったと判断されミキシング動作の終了時となったとき
にはモード3からモード2に動作モードを切り換え、第
2の流量制御手段GM2を全閉状態にして流量比制御か
ら総流量制御の定常運転に移行して給湯運転を継続す
る。
【0098】ところで、モード3から必ずモード2に切
り換えるようにすると、給湯熱交換器1内に後沸きの湯
が残っている状態で給湯が停止されたときにも、モード
3からモード2に切り換えられ、本実施形態例では、第
2の流量制御手段GM2は閉止されてしまうので、次の
給湯開始時に第2の流量制御手段GM2は閉止状態であ
り、後沸きが残っている状態から給湯が開始されたとき
には、その後沸きの湯に給水制御用バイパス通路18か
ら水を加えることができず、給湯設定温度よりも高めの
オーバーシュートの湯が出湯してしまうという問題が生
じる。
【0099】これに対して、本実施形態例では、上記特
徴的なモード切り換え制御を有しているので、つまり、
給湯熱交換器1内に後沸きの湯が未だ残っているときに
給湯が停止されたときには、モード3からモード1に切
り換え、後沸き解消待機位置の弁開度でもって第1の流
量制御手段GM1と第2の流量制御手段GM2を待機させ
るので、上記問題を確実に回避することができる。ま
た、上記以外のときには、つまり、モード3の動作中
に、ミキシング終了条件を満たしたときには、つまり、
後沸きの影響が殆どなくなったときには、モード3から
モード2に切り換えるので、流量比制御から総流量制御
に切り換えることができて装置が持つ最大能力を発揮で
き得る燃焼運転を行うことが可能となる。
【0100】モード2の動作は定常状態での給湯運転中
の動作のときと給湯開始前のコールドスタート状態での
待機動作との2通りがあるが、一缶二水路複合給湯器の
場合には給湯待機状態で風呂の追い焚きが開始したとき
や、給湯の定常運転と同時に風呂の追い焚き運転が行わ
れていたときに給湯運転が停止されて風呂の追い焚き運
転が引き続き継続するような場合には、給湯の停止状態
で追い焚きが行われるので給湯熱交換器1内の後沸きが
発生することとなり、この場合にはモード2からモード
1に動作モードが切り換えられて次の給湯開始に備えら
れる。そして、これらモード1〜3の何れの動作状態に
おいても、運転オフ信号が入力されたときには、モード
4の動作に移り、流量制御手段GM1,GM2は弁開度が
全開位置にセットされる。
【0101】このように、本実施形態例では、運転スイ
ッチがオフしたときには必ず第1の流量制御手段GM1
と第2の流量制御手段GM2の弁開度を基準位置の弁開
度にセットし、このセット状態から各モード1〜3の動
作に移行させ、それぞれのモード動作に合う弁開度に制
御する構成としているので、弁開度の制御位置が経時的
にずれることがなく、弁開度の制御を確実、かつ、正確
に行うことができるものである。
【0102】図11は、前記モード3のミキシング動作
の終了時における第2の流量制御手段GM2の閉止制御
の構成を示すもので、流量比較部42とGM2制御部4
3とデータメモリ44とを有して構成されている。前記
流量比較部42はモード3の流量比制御によるミキシン
グ動作中に、常時総流量QTと湯側流量Qとを取り込ん
で両者を比較し、その差QT−Q=ΔQを求め、そのΔ
QのデータをGM2制御部43に加える。GM2制御部4
3は、予めデータメモリ44に格納されているミキシン
グ終了判断流量(例えば0.5リットル/min)と前
記流量比較部42で求められた流量差ΔQとを比較し、
流量差ΔQがミキシング終了判断流量以下になったとき
には給湯熱交換器1内の後沸きの湯が殆ど出終わったも
のと判断され、この場合には、第2の流量制御手段GM
2が開いたままの状態で運転状態が安定化されるのを防
止するために、GM2制御部43は第2の流量制御手段
GM2を閉止する。
【0103】また、前記データメモリ44にはミキシン
グの動作を許容するミキシング許容時間が例えば50秒
という値で格納されており、GM2制御部43は、モー
ド3のミキシング動作がミキシング許容時間を越えたと
きには、同様に第2の流量制御手段GM2を閉止する。
【0104】前記ミキシング許容時間は、給湯熱交換器
1の内部容積等を考慮し、後沸きが出終わる時間に多少
の余裕時間をもって与えており、ミキシング動作がこの
ミキシング許容時間内に終了しない場合には何らかの誤
動作が生じているものと推定され、ミキシング許容時間
が経過するときに第2の流量制御手段GM2を閉止して
も給湯熱交換器1内の後沸きによる影響は解消されてい
るので、問題はなく、このため、本実施形態例ではミキ
シング動作がミキシング許容時間内に終了しないときに
は、ミキシング許容時間を経過するときに強制的にその
ミキシング動作を終了させて流量比制御から総流量制御
へ移行するようにしている。
【0105】上記の如く、本実施形態例では、モード3
の動作中に総流量QTに対する湯側流量Qの差分が設定
のミキシング終了判断流量以下になったときと、モード
3の動作時間が設定のミキシング許容時間に達したとき
との条件がミキシングを終了させるためのミキシング終
了条件として与えられている。
【0106】次に前記モード3のミキシング動作を終了
させる、より改良した制御構成を説明する。第1段階の
改良構成は、データメモリ44にミキシング終了禁止時
間(例えば8秒)の値を格納しておき、GM2制御部4
3は、前記流量比較部42で求められる総流量QTと湯
側流量Qとの差の流量ΔQがミキシング終了判断流量に
なっても直ちに第2の流量制御手段GM2を閉止させる
ことなく、ΔQがミキシング終了判断流量以下になった
ときからさらにミキシング終了禁止時間が経過するまで
第2の流量制御手段GM2の閉止を行わない状態で待機
し、このミキシング終了禁止時間が経過するときに第2
の流量制御手段GM2の閉止を行わせる構成としたもの
である。
【0107】このように、ミキシング終了禁止時間を与
えることにより、次のような効果が得られるものであ
る。すなわち、給湯燃焼装置の通水流量が少ないときに
は、給湯熱交換器1内に後沸きが発生している状態で給
湯が開始されたとき、図12の(a)に示すように、給
湯熱交換器1から出る後沸きの湯が最初に出始めてから
熱交出側温度センサ7でその後沸きのピーク温度を検出
するまでの時間が長くなり、後沸きの湯が給湯熱交換器
1から出始めるときの後沸きの温度は比較的低く、その
低い後沸きの温度が比較的長い時間に亙って出るため
に、給湯の開始時に熱交出側温度センサ7で後沸き温度
が検出されたときには、第1の流量制御手段は閉方向
に、第2の流量制御手段は開方向に制御されることとな
る。
【0108】ところが、給湯熱交換器1から後沸きのピ
ークの温度が出るまでの時間が長いために、後沸きの最
初の湯がでることによる湯側流量Qとバイパス制御流量
BPとのミキシングにより後沸きのピークが出る前に総
流量QTと湯側流量Qとの差がミキシング終了判断流量
以下になる場合があり、このような場合、直ちに第2の
流量制御手段GM2を閉止状態にしてしまうと、その後
に後沸きのピークの湯温の湯が出ることとなり、その後
沸きのピークの湯のミキシング動作ができなくなるとい
う問題が生じる虞があるが、前記ミキシング終了禁止時
間を設けることにより、流量差ΔQがミキシング終了判
断流量以下となっても、第2の流量制御手段GM2は閉
止されずにモード3のミキシング動作の状態を継続する
こととなるので、その後ミキシング終了禁止時間の範囲
内で後沸きのピークが給湯熱交換器1から出湯しても、
これに対応して後沸きを埋める流量比制御によるミキシ
ング動作が行われることとなり、後沸きのピークの湯の
ミキシング解消が行えなくなるという問題を解消するこ
とができる。
【0109】本実施形態例におけるミキシング終了制御
の第2段階の改良構成は、図11の鎖線で示すように禁
止時間可変設定部46を設け、給湯燃焼装置に通水する
流量に応じて前記ミキシング終了禁止時間を可変設定す
る構成としたものである。
【0110】すなわち、禁止時間可変設定部46には、
例えば、図13に示すような流量が小さくなるに連れミ
キシング終了禁止時間を大にする、流量とミキシング終
了禁止時間との関係データが予め与えられており、禁止
時間可変設定部46は給湯燃焼装置を通水する流量、こ
の実施形態例では総流量QTの検出データを取り込み、
この検出流量に対応するミキシング終了禁止時間を設定
し、その設定値をGM2制御部43に加える構成として
いる。
【0111】これにより、GM2制御部43は前記禁止
時間可変設定部46で設定されたミキシング終了禁止時
間を採用して第2の流量制御手段GM2の閉止動作を行
うように制御する。
【0112】この第2段階の改良の構成では、流量によ
ってミキシング終了禁止時間を自動設定するようにして
いるので、流量が大きいにもかかわらず長い無駄なミキ
シング終了禁止時間を与えてしまって第2の流量制御手
段GM2の閉止タイミングを必要以上に遅らせてしまう
という問題や、ミキシング終了禁止時間が短過ぎて後沸
きのピークが出るまえに流量制御手段が閉止されてしま
うという問題を防止することができ、後沸きのピークが
出終わって後沸きが解消される最適のタイミングで第2
の流量制御手段GM2を閉止し、最適のタイミングでフ
ィードフォワード熱量による流量比制御のミキシング動
作からフィードフォワードとフィードバックの併用によ
る総流量の定常運転制御への移行を行わせることができ
るという効果が得られることとなる。
【0113】図14および図15はモード3のミキシン
グ動作がミキシング許容時間を経過しても前記流量差Δ
Qがミキシング終了判断流量以下とならない場合に、第
2の流量制御手段GM2を直接閉止するのではなく、間
接的に閉止するための構成を示すものである。この第2
の流量制御手段GM2の間接閉止の構成は、フィードフ
ォワード熱量可変設定部47を有して構成されるもの
で、このフィードフォワード熱量可変設定部47はミキ
シング開始(後沸き状態での給湯開始)からの経過時間
がミキシング許容時間を経過したことをタイマからの信
号を受けて検出し、このミキシング許容時間が経過した
後は、フィードフォワード熱量を図15の実線に示す如
く、時間の経過に伴い、段階的にあるいは破線で示す如
く連続的に減少する方向に可変設定するものである。そ
して、この可変設定されたフィードフォワード熱量のデ
ータは燃焼制御部48に加えられ、燃焼制御部48は、
この可変設定されたフィードフォワード熱量を発生すべ
く、比例弁14への開弁駆動電流を制御してバーナ10
の燃焼を行う。
【0114】前記の如く、フィードフォワード熱量が減
少する方向に可変設定されることで、給湯燃焼熱量が減
少する結果、入力温度TKが下がり、前述した後沸き解
消の流量比制御により第1の流量制御手段GM1は開方
向に、第2の流量制御手段GM2は閉方向に制御される
結果、総流量QTと湯側流量Qとの差ΔQはミキシング
終了判断流量以下となり、これにより、第2の流量制御
手段GM2は確実に閉止されて、給湯の定常燃焼運転へ
移行することができるものとなる。
【0115】本実施形態例では第2の流量制御手段GM
2を閉止させる場合、第2の流量制御手段GM2の全閉位
置をホールIC等のセンサにより検出した後に、さらに
閉弁を確実化するために弁の閉方向への押し込み動作を
行うようにしている。
【0116】図16はこの押し込み動作の制御構成を示
すもので、GM2制御部43に駆動デュティ変更部49
を設けている。この駆動デュティ変更部49はホールI
C等の全閉位置検出センサ50から第2の流量制御手段
GM2の全閉位置の検出信号を受けたときに、弁を閉方
向に駆動する電圧のデュティを低めに変更する。例え
ば、弁をデュティ50%の駆動電圧で開位置から閉方向
に動作させていたときに、全閉位置検出センサ50から
全閉位置の検出信号が加えられたときに、駆動電圧のデ
ュティを50%から、例えば30%に可変設定するので
ある。
【0117】GM2制御部43はこの駆動デュティ変更
部49で可変設定されたデュティにより、タイマにより
計測される一定時間(例えば5秒)だけ弁の全閉位置が
検出されたときから図17に示す如く駆動電圧のデュテ
ィを下げて、さらに弁を閉方向に押し込み駆動するので
ある。
【0118】この弁の閉方向への押し込み駆動により、
第2の流量制御手段GM2の弁は確実に閉状態となり、
給水制御用バイパス通路18の漏れの流れを完全に防止
した状態で総流量制御による給湯の定常運転へ移行する
ことが可能となるものである。
【0119】このように駆動電圧のデュティを下げて、
つまり、閉方向に押し込み、弁が弁座に当たった後も弁
の駆動パワーを低下させて第2の流量制御手段GM2
ギアモータのコイルの焼損やギアモータのギヤの破損を
回避できるトルクで弁閉止後の閉方向への押し込み移動
を行うようにしているので、流量制御手段GM2のギア
モータのコイルの焼損を防止し、また、ギアモータのギ
アの破損等の発生を防止する。すなわち、弁を閉方向に
駆動して全閉位置となった以降も、同じ高い駆動パワー
で弁の閉止方向への押し込み駆動を行うと、大きな駆動
パワーが熱エネルギに変換し、その高い熱エネルギによ
りギアモータのコイルが焼損したり、また、大きなトル
クがギアモータのギアに加わるのでギアが破損するとい
う問題が発生する虞が生じるが、この実施形態例の如
く、駆動パワーを低下させて弁の閉方向への押し込み駆
動を行うので、このような問題を発生させることなく、
弁の確実な閉止が達成されるものとなる。
【0120】なお、この例では弁の閉方向への押し込み
駆動のパワーを低下させる手段として、デュティを低め
に可変設定したが、例えば、パルス数や、駆動周波数
や、電流をパワーの低下方向に変更する等、駆動パワー
を低減できる手段であれば他の手段を用いて駆動パワー
を低下させるようにしてもよいことはもちろんのことで
ある。
【0121】図18は、前記図2に示すモード1の動作
状態からモード2の動作状態への切り換え制御の構成を
示すものである。同図において、モード切り換え制御部
36は温度比較部51を有し、この温度比較部51は熱
交出側温度センサ7の検出温度TOUTと熱交補助温度セ
ンサ22で検出される給湯熱交換器1内の湯温の検出温
度TZ1の何れか一方または両方を取り込み、これらの検
出温度TOUT、TZ1と予め与えられている判断基準温度
THとを比較する。
【0122】この判断基準温度TTHは第2の流量制御手
段GM2を閉じた状態で給湯熱交換器1から後沸きの湯
を常時バイパス通路17を通る水と混合させて出湯させ
たとき、その出湯温度がちょうど給湯設定温度TSPにな
る給湯熱交換器1内の後沸きの温度を意味しており、し
たがって、図19に示す如く、給湯熱交換器1内の後沸
きの温度がTTHよりも高い場合には第2の流量制御手段
GM2を閉止状態で出湯させたときには給湯設定温度T
SPよりも高いオーバーシュートの湯となり、逆に、給湯
熱交換器1内の湯温がTTHよりも低い場合には給湯設定
温度TSPよりも低いアンダーシュートの湯となる。この
点に着目し、本実施形態例では、温度比較部51はT
OUTとTZ1の一方又は両方を予め与えられている判断基
準温度TTHと比較し、検出温度が判断基準温度TTHより
も低下しているときには給湯設定温度TSPよりも高いオ
ーバーシュートの湯は給湯されないものと判断し、後沸
きによるオーバーシュートを防止するモード1の動作状
態からモード2の動作状態に切り換え、次の給湯動作に
備える。
【0123】また、モード切り換え制御部36は、一缶
二水路タイプの風呂給湯複合器の場合には、追い焚き単
独運転が終了して沸き上がり後のポストポンプの動作が
終了したことの信号(ポストポンプ終了信号)を検出し
たときには、ポストポンプにより、浴槽湯水の湯がバー
ナ10の消火状態で追い焚き循環路24を循環すること
で、追い焚き燃焼によって加熱されて後沸き状態となっ
た給湯熱交換器1内の熱量が循環される浴槽湯水側に吸
熱されて後沸きの状態が解消されたものと判断し、この
場合もモード1の待機状態からモード2の待機状態にモ
ード切り換えを行うものである。
【0124】また、給湯熱交換器1内の湯温が判断基準
温度TTHよりも低くなっているにもかかわらず、モード
1の動作状態で、つまり、第2の流量制御手段GM2
開けられている状態で(もちろん第1の流量制御手段G
1も開けられている)、給湯運転が開始されると、こ
の判断基準温度TTHよりも低い給湯熱交換器1内の湯が
常時バイパス通路17から出る水と混合された後、さら
に給水制御用バイパス通路18から出る水と混合される
ために、給湯設定温度TSPよりもかなり低温の湯が給湯
されてしまうという問題が生じるが、本実施形態例の如
く給湯熱交換器1側の湯温TOUTとTZ1の一方又は両方
が前記判断基準温度TTHよりも低下したときには第2の
流量制御手段GM2を閉止する第2のモードの動作に切
り換えられるので、前記アンダーシュートの湯の給湯を
避けることができるという効果が得られる。また、これ
らモード1の動作状態からモード2の動作状態への切り
換えを、給湯熱交換器1の湯側の温度TOUTと給湯熱交
換器1のほぼ中間部温度TZ1とをともに考慮して行うこ
とにより、給湯熱交換器1内の温度分布の変動が生じて
いても、給湯熱交換器1内の後沸きの湯温の情報をより
確実に検出することができるので、モード動作の切り換
え制御の精度を高めることができるものとなる。
【0125】図20は、前記図2に示すモード3のミキ
シング動作からモード2の定常給湯運転への燃焼制御の
切り換え構成を示すもので、燃焼制御モード切り換え部
52を有して構成され、燃焼制御部48はモード3のミ
キシング動作時の燃焼制御を行う流量比燃焼制御部53
とモード2の定常運転の燃焼を制御する総流量燃焼制御
部54を備えている。前記流量比燃焼制御部53は湯側
の流量Qを給水温度TINから給湯設定温度TSPに高める
のに要するフィードフォワード熱量PF/Fを算出し、こ
のフィードフォワード熱量PF/Fを発生するガス量を供
給すべく、比例弁14への開弁駆動電流を制御する。
【0126】また、総流量燃焼制御部54は第2の流量
制御手段GM2が閉止されている状態で、総流量QT(第
2の流量制御手段GM2が閉止状態であるので総流量QT
=湯側流量Q)を給水温度TINから給湯設定温度TSP
高めるのに要するフィードフォワード熱量PF/Fと、給
湯設定温度TSPに対する給湯温度TMIXのずれを零に修
正するフィードバック熱量PF/Bとを算出し、このフィ
ードフォワード熱量PF/Fとフィードバック熱量PF/B
を加算したトータル熱量を発生するのに要するガス量を
バーナ10に供給すべく比例弁14への開弁駆動電流を
制御する。
【0127】燃焼制御モード切り換え部52は、モード
3の流量比制御によるミキシング動作状態のときには流
量比燃焼制御部53による燃焼制御を指定し、流量比燃
焼制御部53による燃焼制御を行わせる。その一方で、
給湯燃焼運転がモード3のミキシング動作からモード2
の動作に切り替わったとき、つまり、給湯オンの信号が
検出されている状態で第2の流量制御手段GM2の弁の
閉弁信号がホールIC等の全閉位置検出センサ50から
加えられたときに、モード3の状態からモード2の動作
状態に切り替わったものと判断し、燃焼制御を流量比燃
焼制御部53から総流量燃焼制御部54への制御に切り
換える。
【0128】このように、給湯熱交換器1から後沸きの
湯が出て給湯温度TMIXが給湯設定温度TSPよりも高い
オーバーシュートの湯になるときには、フィードフォワ
ード熱量によって給湯熱交換器1を加熱し、給湯燃焼開
始後給湯熱交換器1内に入る新たな水はこのフィードフ
ォワード熱量PF/Fの熱により加熱して湯側の流量Qの
温度を給湯設定温度になるようにし、給湯開始前に給湯
熱交換器1内に残留していた後沸きの湯は、前述した如
く、バイパス制御流量QBPと湯側の流量Qとの検出流量
比を目標流量比に一致するように流量制御手段GM1
GM2の弁の開度が制御されることで、後沸きの温度の
程度の如何にかかわらず、ほぼ給湯設定温度の湯を給湯
することができることになる。
【0129】また、モード3の動作状態からモード2の
動作状態へ移行して燃焼制御モードが流量比燃焼制御部
53から総流量燃焼制御部54の燃焼制御動作に切り替
わることで、給湯燃焼装置の最大能力を十分に発揮し得
る燃焼制御形態でもって給湯を安定的に行うことが可能
となるものである。
【0130】図21はこの流量比燃焼制御の状態から総
流量制御に至る一連の制御動作状態時の給湯温度TMIX
と総流量QTと湯側流量Qとガス量との関係をタイムチ
ャートで示すものである。
【0131】この図21で示される如く、本実施形態例
では後沸き解消のミキシング動作ではフィードフォワー
ド熱量を供給しての流量比制御が行われることで給湯温
度T MIXはほぼ給湯設定温度TSPに近い安定した湯温と
なっていることが実証されており、ミキシング終了後の
モード2の動作においては、給湯温度は給湯設定温度に
精度良く制御されており、流量比制御から総流量制御へ
の切り換えの境界においても湯温変動がなく、流量比制
御から総流量制御へ円滑に切り替わっていることが実証
されている。
【0132】次に、前記流量比制御から総流量制御への
切り換えの制御動作を図22のフローチャートに基づき
簡単に説明する。この動作は給湯熱交換器1内に後沸き
の湯が生じていて、モード1の状態で給湯運転が開始さ
れた場合を示している。
【0133】まず、ステップ201で第1の流量センサ
FS1からオン信号(流水オン信号)が加えられて給湯
が開始されたか否かを判断する。給湯が開始されたもの
と判断されたときには次のステップ202で流量比制御
による湯側流量Qとバイパス制御流量QBPの流量比制御
によるミキシング動作を行う。その一方で、ステップ2
03では、フィードフォワード熱量PF/Fを演算により
求め、フィードフォワード熱量のみによるバーナ燃焼を
行う。
【0134】そして、ステップ204でモード3のミキ
シング動作が終了条件を満たすか否か、すなわち、総流
量QTと湯側流量Qとの差ΔQがミキシング終了判断流
量以下となってミキシング終了禁止時間が経過したか否
か、あるいは、ミキシングの動作がミキシング許容時間
を越えたかの判断が行われ、ミキシング終了条件を満た
したときには次のステップ205で第2の流量制御手段
GM2の閉動作を行う。
【0135】ステップ206では第2の流量制御手段G
2が全閉状態となったか否かを判断し、全閉位置検出
センサ50から全閉位置の検出信号が加えられたとき、
あるいは、さらに弁の閉方向への押し込み動作が行われ
て、その押し込み動作の終了信号が加えられたときには
全閉状態と判断し、モード3の動作状態からモード2の
総流量制御に移行する(ステップ207)。
【0136】その一方で、燃焼制御部では、燃焼制御モ
ードを流量比燃焼制御から総流量燃焼制御へ切り換え、
フィードフォワード熱量PF/Fとフィードバック熱量P
F/Bとのトータル熱量でもって給湯熱交換器1を加熱制
御する。ステップ209では第1の流量センサFS1
らオフ信号が加えられたか否かを判断する。オフ信号が
加えられていないときには、給湯栓の蛇口は閉められて
おらず、給湯の使用が引き続き行われているものと判断
し、総流量制御によって引き続き燃焼運転を行う。第1
の流量センサFS1からオフ信号(流水オフ信号)が加
えられたときには、給湯栓が閉められて給湯の使用が終
了したものと判断し、燃焼を停止して次の給湯に備え
る。
【0137】なお、このフローチャートの動作は、前記
した如く、給湯熱交換器1内に後沸きの湯が生じていた
ときの前記モード1の動作状態で給湯運転が開始し、モ
ード3の流量比制御によるミキシング動作からモード2
の総流量制御への移行の動作であるが、給湯熱交換器1
内にオーバーシュートの給湯温となる後沸きの湯が残留
していないときにはモード2の動作状態、つまり、第2
の流量制御手段GM2は閉止状態で給湯に備えて待機し
ており、この状態で給湯運転が開始されたときには、直
ちに総流量燃焼制御により給湯運転を行うことになる。
【0138】本発明は上記実施形態例に限定されること
はなく、様々な実施の形態を採り得るものである。例え
ば、上記実施形態例では、目標流量比や、総流量や、給
湯温度や、第1の流量制御手段に入る湯側流量の入力温
度を求める解法データをそれぞれ演算式により与えた
が、これらの解法データは表データ、グラフデータ等に
より与えてもよいものである。
【0139】また、上記実施形態例では、ミキシング終
了禁止時間をQTとQの流量差ΔQがミキシング終了判
断流量以下となる時点を起点として与えたが、これをミ
キシング開始時(給湯開始時)を起点として与えてもよ
い(このときはΔQがミキシング終了判断流量以下とな
る時点を起点とするミキシング終了禁止時間よりも長め
の時間となる)。この場合も、図13に示す如く、通水
流量に応じてその時間を自動設定する等、ΔQがミキシ
ング終了判断流量以下となる時点を起点として与えるミ
キシング終了禁止時間の場合と同様に取り扱うことがで
きる。
【0140】さらに、上記実施形態例では、定常運転モ
ード動作部38は、第2の流量制御手段GM2を完全に
閉止していたが、第2の流量制御手段GM2を定常位置
としての予め定めた開弁量に絞り込み動作させてもよ
い。このように、モード2の動作時に、第2の流量制御
手段GM2が閉止していなくても、給湯運転中に総流量
燃焼制御を行うことによって、装置が持つ最大の能力を
発揮する給湯運転を行うことができる。
【0141】さらに、上記実施形態例では、後沸き解消
待機モード動作部37は、第1の流量制御手段GM1
第2の流量制御手段GM2を予め定めた弁開度に動作さ
せ、その状態に第1の流量制御手段GM1と第2の流量
制御手段GM2の弁開度を固定して給湯に備えていた
が、熱交出側温度センサ7や熱交補助温度センサ22の
検出湯温と給湯設定温度の情報とに基づいて、給湯設定
温度の湯を出湯させることができるように、給湯熱交換
器1の湯温の変動に応じて、第1の流量制御手段GM1
と第2の流量制御手段GM2の弁開度を可変しながら次
の給湯に備えるようにしてもよい。この場合には、給湯
開始時に、より給湯設定温度に近い湯を給湯することが
できる。
【0142】さらに、上記実施形態例では、モード切り
換え制御部36は、モード3の動作中に、ミキシング終
了条件が満たされる前に給湯が停止されたときには、給
湯熱交換器3に後沸きが残っていると推定してモード3
から全てモード1に切り換えていたが、モード3の動作
中に給湯が停止されたときに、給湯熱交換器3の後沸き
の有無を検出し、給湯熱交換器3の後沸きが検出された
ときには、後沸きに起因した高温出湯を回避するために
モード3から全てモード1に切り換えて、つまり、後沸
き解消待機状態で次の給湯運転に備え、給湯熱交換器3
に後沸きが検出されなかったときには、給湯熱交換器3
の後沸きの影響がなくなったのでモード3からモード2
に切り換え、つまり、定常運転状態で次の給湯運転に備
えるようにしてもよい。
【0143】
【発明の効果】本発明によれば、ミキシング動作中にミ
キシング終了条件を満たしたときには第1と第2の流量
制御手段の弁開度をミキシング状態から定常運転位置に
移行させる構成にしたので、後沸きの影響がなくなった
と判断されるときに第1と第2の流量制御手段の弁開度
を定常位置に切り換えることができ、このミキシング状
態から定常運転位置への流量制御手段の切り換えタイミ
ングに基づいて燃焼制御動作の切り換えを行うことによ
って、ミキシング動作時の流量比制御から定常運転時の
総流量制御への切り換えによる給湯温度の変動がない適
切なタイミングで、流量比制御から総流量制御への切り
換えを円滑に行うことができる。
【0144】また、ミキシング終了条件を満たす前に給
湯が停止されたときには、後沸き解消待機モード動作部
を指定して第1と第2の流量制御手段の弁開度を後沸き
解消待機状態に移行させる構成としたので、ミキシング
終了条件を満たす前、つまり、給湯熱交換器内に後沸き
の湯が残っていると判断されるときには、第1と第2の
流量制御手段は後沸き解消待機状態に移行し、この状態
から給湯が開始されたときには、上記給湯熱交換器側か
らの後沸きの湯に該後沸きを解消することができる水量
の水が給水制御用バイパス通路から加えられ、ほぼ給湯
設定温度の湯を給湯することが可能である。
【0145】これに対して、ミキシング動作状態から必
ず定常運転位置に第1と第2の流量制御手段の弁開度を
移行するように構成した場合には、給湯熱交換器内に後
沸きの湯が未だ残っている状態で給湯運転が停止された
ときにも、定常運転位置に第1と第2の流量制御手段の
弁開度が移行し、その後沸きの湯が給湯熱交換器に滞留
している状態から給湯が開始されると、上記の如く、第
1と第2の流量制御手段は定常運転状態にあることか
ら、給湯熱交換器から流れ出た湯の後沸きを解消するこ
とができず、給湯設定温度よりも高めのオーバーシュー
トの湯が出湯してしまうという問題が生じる虞がある。
【0146】本発明では、上記の如く、給湯熱交換器内
に後沸きの湯が残っていると判断されるときには、第1
と第2の流量制御手段の弁開度を後沸き解消待機状態に
移行するので、後沸きが解消されていない状態から給湯
が開始されたときには、その後沸きの湯に、該後沸きを
解消することが可能な水が給水制御用バイパス通路から
加えられるので、後沸きを確実に解消することができ、
上記給湯開始時のオーバーシュート出湯を確実に防止す
ることができ、安全性の高い装置を提供することができ
る。
【0147】ミキシング動作中に給湯が停止されたとき
に、給湯熱交換器の後沸きが検出されたときには、モー
ド切り換え制御部によって、第1と第2の流量制御手段
の弁開度をミキシング状態から後沸き解消待機状態に移
行させ、給湯熱交換器に後沸きが検出されなかったとき
には、第1と第2の流量制御手段の弁開度をミキシング
状態から定常運転状態に移行させる構成にあっては、ミ
キシング動作中に給湯が停止されたときに、給湯熱交換
器内に後沸きが残っているときには、確実に、第1と第
2の流量制御手段は後沸き解消待機状態に移行するの
で、前記の如く、後沸きが解消されていない状態から給
湯が開始されたときには、その後沸きを解消でき、後沸
きに起因した高温出湯を確実に回避することができる。
また、給湯燃焼停止中に給湯熱交換器に後沸きが検出さ
れないときには、定常運転状態で給湯に備えるので、次
の給湯開始時に給湯温度をより早く給湯設定温度に高め
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態例において特徴的な給湯燃焼装置の
各種動作モードとそのモード切り換えの構成を示すブロ
ック図である。
【図2】本実施形態例におけるモード1からモード4の
動作状態の相互切り換えの流れを示す説明図である。
【図3】本発明が適用される給湯燃焼装置の各種モデル
例の説明図である。
【図4】検出流量比を目標流量比に一致するように湯側
の流量とバイパス制御流量との流量比制御を行う本実施
形態例における給湯燃焼装置の要部構成のブロック図で
ある。
【図5】本実施形態例における第1の流量制御手段と第
2の流量制御手段の弁開度の制御形態を示す説明図であ
る。
【図6】本実施形態例における給湯熱交換器の後沸き解
消の流量比制御動作を説明するための後沸き温度と給湯
温度と流量制御手段GM1,GM2の動作のタイムチャー
トである。
【図7】検出流量比を目標流量比に一致するように後沸
き解消の制御を行う動作例のフローチャートである。
【図8】後沸きを考慮した給湯温度を演算により求め、
この演算により求めた給湯温度を給湯設定温度に一致す
るように流量比制御を行う本実施形態例の制御構成のブ
ロック構成図である。
【図9】給湯温度を給湯温度センサにより直接検出し、
給湯温度を給湯設定温度に一致する方向に湯側の流量と
バイパス制御流量との流量比制御を行う本実施形態例の
制御構成のブロック図である。
【図10】本発明が適用される給湯燃焼装置の他のモデ
ル例を示す説明図である。
【図11】本実施形態例における第2の流量制御手段の
閉止の制御構成を示すブロック構成図である。
【図12】ミキシング終了禁止時間設ける必要性の説明
図である。
【図13】ミキシング終了禁止時間の設定例の説明図で
ある。
【図14】フィードフォワード熱量を低減することによ
り第2の流量制御手段を間接的に閉止する構成例のブロ
ック図である。
【図15】第2の流量制御手段を間接的に閉止するフィ
ードフォワード熱量の設定例の説明図である。
【図16】ミキシング終了時に第2の流量制御手段を全
閉位置からさらに閉方向に押し込み駆動するための構成
例を示すブロック図である。
【図17】第2の流量制御手段の押し込み閉駆動電圧の
デュティ変更動作例を示す説明図である。
【図18】図2モード1の動作からモード2の動作への
切り換え制御の構成例を示すブロック図である。
【図19】第2の流量制御手段を閉止状態で給湯を開始
したときにオーバーシュートとアンダーシュートが生じ
る給湯熱交換器内の湯のピーク温度を示す説明図であ
る。
【図20】図2に示す流量比制御によるモード3のミキ
シング動作からモード2の給湯定常運転への移行時の燃
焼制御モードの切り換え制御構成例を示すブロック図で
ある。
【図21】流量比制御から総流量制御への移行時におけ
る給湯温度TMIXと総流量QTと湯側の流量Qとガス量の
関係例を示すタイムチャートである。
【図22】流量比制御から総流量制御への移行時の動作
を示す本実施形態例のフローチャートである。
【図23】本出願人が先に試作した給湯燃焼装置の構成
を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
1 給湯熱交換器 18 給水制御用バイパス通路 36 モード切り換え制御部 37 後沸き解消待機モード動作部 38 定常運転モード動作部 40 ミキシングモード動作部 GM1 第1の流量制御手段 GM2 第2の流量制御手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 給水通路から供給される水をバーナーの
    燃焼火炎により加熱して湯を作り出し該湯を給湯通路に
    送出する給湯熱交換器と、上記給水通路と給湯通路の間
    を上記給湯熱交換器を迂回して連通する給水制御用バイ
    パス通路と、この給水制御用バイパス通路から流れ出る
    水が合流する湯側の流量を制御する第1の流量制御手段
    と、上記給水制御用バイパス通路の通水流量を制御する
    第2の流量制御手段とを有し、給湯燃焼停止時に給湯熱
    交換器の後沸きを検出する機能を備えた給湯燃焼装置で
    あって、給湯燃焼停止時に給湯熱交換器の後沸きが検出
    されたときに第1の流量制御手段と第2の流量制御手段
    の弁開度を予め設定された後沸き解消待機位置に動作さ
    せる後沸き解消待機モード動作部と;給湯熱交換器に後
    沸きが生じている状態から給湯が開始されたときに第1
    の流量制御手段と第2の流量制御手段の弁開度を制御し
    て前記湯側流量と前記給水制御用バイパス通路の通水流
    量との流量比を後沸き解消方向に制御するミキシングモ
    ード動作部と;上記第1の流量制御手段と第2の流量制
    御手段の弁開度を予め定めた定常位置に動作させる定常
    運転モード動作部と;上記ミキシングモード動作中に、
    給湯が停止したときに、給湯熱交換器の後沸きが検出さ
    れなかったときには上記定常運転モード動作部を指定し
    て第1の流量制御手段と第2の流量制御手段をミキシン
    グ動作状態から定常運転状態に移行させ、給湯熱交換器
    の後沸きが検出されたときには後沸き解消待機モード動
    作部を指定して第1の流量制御手段と第2の流量制御手
    段をミキシング動作状態から後沸き解消待機状態に移行
    させて次の給湯運転に備えさせるモード切り換え制御部
    と;を設けたことを特徴とする給湯燃焼装置。
  2. 【請求項2】 給水通路から供給される水をバーナーの
    燃焼火炎により加熱して湯を作り出し該湯を給湯通路に
    送出する給湯熱交換器と、上記給水通路と給湯通路の間
    を上記給湯熱交換器を迂回して連通する給水制御用バイ
    パス通路と、この給水制御用バイパス通路から流れ出る
    水が合流する湯側の流量を制御する第1の流量制御手段
    と、上記給水制御用バイパス通路の通水流量を制御する
    第2の流量制御手段とを有し、給湯燃焼停止時に給湯熱
    交換器の後沸きを検出する機能を備えた給湯燃焼装置で
    あって、給湯燃焼停止時に給湯熱交換器の後沸きが検出
    されたときに第1の流量制御手段と第2の流量制御手段
    の弁開度を予め設定された後沸き解消待機位置に動作さ
    せる後沸き解消待機モード動作部と;給湯熱交換器に後
    沸きが生じている状態から給湯が開始されたときに第1
    の流量制御手段と第2の流量制御手段の弁開度を制御し
    て前記湯側流量と前記給水制御用バイパス通路の通水流
    量との流量比を後沸き解消方向に制御するミキシングモ
    ード動作部と;上記第1の流量制御手段と第2の流量制
    御手段の弁開度を予め定めた定常位置に動作させる定常
    運転モード動作部と;上記ミキシングモード動作中に、
    予め定められたミキシング終了条件を満たしたときには
    上記定常運転モード動作部を指定して第1の流量制御手
    段と第2の流量制御手段をミキシング動作状態から定常
    運転状態に移行させ、上記ミキシング終了条件を満たす
    前に給湯が停止されたときには後沸き解消待機モード動
    作部を指定して第1の流量制御手段と第2の流量制御手
    段をミキシング動作状態から後沸き解消待機状態に移行
    させるモード切り換え制御部と;を設けたことを特徴と
    する給湯燃焼装置。
JP12801797A 1997-04-30 1997-04-30 給湯燃焼装置 Pending JPH10300222A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011149621A (ja) * 2010-01-21 2011-08-04 Paloma Co Ltd 給湯器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011149621A (ja) * 2010-01-21 2011-08-04 Paloma Co Ltd 給湯器

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