JPH01118072A - 給湯器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱交換器内への水の流入量を水量比例調整弁
により調節する給湯器に関し、その水量比例調整弁の初
期設定にかかわる。

［従来の技術］ 従来より、熱交換器へ流入する水の入水温を検知する入
水温センサと、熱交換器から流出する水の出１ｍを設定
する設定部と、熱交換器内への水の流入量を設定出湯温
および入水温に応じて調節する水量制御器とを備えた給
湯器が存在する。

この給湯器は、電源をＯＮＬ、た後、運転スイッチＯＮ
Ｌ、次に設定出湯温を入力してから、その設定出湯温と
入水温に応じた熱交換器への入水量が得られるように水
量制御器を調節している。

［発明が解決しようとする問題点］ しかるに、上記構成の給湯器の水量制御器は、使用者が
設定出湯温を入力してから後、設定出湯温と入水温に応
じた入水量に達するまで、すなわち水量制御器の移動に
時間がかかり、その間バーナへの点火を持たなければな
らなかった。

本発明は、出湯温が早く設定温度になるように水量比例
調整弁を先行して設定することが可能な給湯器の提供を
目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の給湯器は、燃焼器ケースと、該ケース内に設け
られたバーナと、前記ケース内に設けられ、内部を通過
する水を前記バーナにより加熱する熱交換器と、該熱交
換器の上流に設けられ、前記熱交換器へ流入する水の入
水温を検知する入水温検知手段と、前記熱交換器から流
出する水の出１１を検知する出湯温検知手段と、予め設
定された第１の設定比ＷＡ温を記憶する記憶手段と、電
源ＯＮ時に入力され、電源ＯＦＦと同時に消去されると
共に、前記第１の設定出湯温より優先される第２の設定
比′ａ温を設定する温度設定手段と、前記熱交換器内へ
の水の流入量を前記第１の設定出湯温または第２の設定
比湯温と入水温とに応じて調節する水量比例調整弁とを
備え、電源ＯＮと同時に、前記水量比例調整弁を前記第
１の設定比湯温に応じた入水量が得られるように初期設
定する構成を採用した。

［作用］ 本発明の給湯器は、上記構成により次の作用を有する。

電源ＯＮと同時に、水量比例調整弁を記憶手段により記
憶されている第１の設定出湯温に応じた入水量が得られ
るように初期設定した後に、入力手段により設定される
第２の設定比湯温と、入水温検知手段により検知された
入水温との入力値に応じて水量比例調整弁を調節する。

［発明の効果］ 本発明の給湯器は、上記構成および作用により次の効果
を秦する。

入力手段により入力される第２の設定出湯温の設定より
、水量比例調整弁を先行して設定することができるので
、水量比例調整弁の調節時間が短縮されるため、燃焼制
御を水量比例調整弁の移動時間待つ必要がなくなり、出
’ｉｌＡｍが速やかに第２の設定比湯温に設定すること
ができる。

［実施例］ 本発明は、燃料を燃料ガスを用いた場合のガス燃焼式給
湯器の一実施例を図に基づき説明する。

第１図は本発明の一実施例を採用したガス燃焼式給湯器
を示す。

ガス燃焼式給湯器１の給湯器ケース２内には、燃焼器ケ
ース１０が設けられ、さらにその内部にはガス供給管２
０により供給される燃料ガスを燃焼させる第１のバーナ
１１ａおよび第２のバーナ１１ｂからなる２遠式のガス
バーナ１１が設けられている。

また、燃焼器ケース１０には、３相Ｙ結線のブラシレス
ＤＣモータを使用した燃焼用ファン１２が備えられ、ガ
スバーナ１１はこのファン１２によって供給される燃焼
用空気と、ガス供給管２０より供給される燃料ガスとを
所定の空燃比で燃焼する強制送風式燃焼器となっており
、燃焼により発生した燃焼ガスは排気口３から外部へ排
気される。

燃焼ケース１０内の上方には、水供給管３０と接続され
た熱交換器１３が設けられ、内部を通過する水はガスバ
ーナ１１により発生する炎および燃焼ガスの熱により加
熱される。ざらに燃焼器ケース１０内のバーナ１１の近
傍には、点火装置であるスパーカ１４と、炎検知手段と
してのフレームロッド１５とが設けられている。

ガス供給管２０には、上流側より通電時に燃料ガスを通
過させる元電磁弁２１、主電磁弁２２、燃料ガスの供給
ｍ＜以下ガス量と略すｙを供給圧力を制御することによ
り調節するガバナ式ガス比例弁（以下ガバナ比例弁と略
す）２３、第２のバーナ１１ｂへの燃料ガスを使用状態
に応じて遮断する切替用電磁弁（以下切替弁と略す）２
４がそれぞれ設けられ、前述のガスバーナ１１へ燃料ガ
スを供給する。

水供給管３Ｇの最上流部には、水フィルタ３１を備えた
水抜き栓３２が設けられ、その下流には、熱交換器１３
内への水の入水量を調節するギヤドモータによる水量比
例調整弁３３が設けられ、この水量比例調整弁３３は、
その間度検出のためのポテンショメータ３４を備えてい
る。

水量比例調整弁３３で流入珊が調整された水は、すぐ下
流に設けられた入水温検知手段である入水温サーミスタ
３５によって温度が検出され、さらにその下流の大水量
検知手段である水量センサ３６により入水量が検出され
、水供給管３０を通過して熱交換器１３へ送られる。

熱交換器１３の下流側の水供給管３０には、加熱された
水の温度を検出する出湯温検知手段である出１！サーミ
スタ３８が設けられ、最下流には、給湯場所に取付けら
れた給湯栓く図示せず）が設けられている。

以上の構成からなる給湯器１は、制御ｌＩ装置５０によ
り制御される。

制御装置５０は、第２図に示すとおり、配線用のコンセ
ントに接続される電源コード５１に接続された制御回路
６０と、給湯器１を遠隔操作するためにメインコントロ
ーラ５４とサブコントローラ５４ａを接続する端子とが
備えられている。

メインコントローラ５４およびサブコントローラ５４ａ
は、使用者によって設定される温度設定手段で″、本実
施例では給湯器１に近接してメインコントローラ５４が
設けられ、サブコントローラ５４ａは浴室等の給湯場所
に設けられている。なお、メインコントローラ５４およ
びサブコントローラ５４ａは、それぞれの運転スイッチ
５６．５６ａと、出湯温を設定する水温設定スイッチ５
７．５７ａとが設けられている。

制御回路６０には、マイクロコンピュータ（以下ＣＰＬ
Ｊと呼ぶ）７０を中心として、スパーカ回路７１、ファ
ン駆動回路７２、比例弁制御回路７３、ギヤドモータ駆
動回路７４、位置検出回路７５、水量検出回路１６があ
り、これらの回路はＣＰ　Ｕ　７０により所定の制御が
行われる。

ファン駆動回路７２は、ファン１２を設定温度等の燃焼
能力に応じて回転させると共に、３相Ｙ結線のブラシレ
スＤＣモータに備えられたホールＩＣによりその回転数
を検出して検出信号をＣＰ　Ｕ　７０へ送る。

比例弁制御回路７３は、ガスバーナ１１における燃焼が
所望の空燃比で行われるように燃料ガスの供給口を調整
するためにガバナ比例弁２３への通電量をガバナ比例弁
２３特性（ガス種により異なる）に応じた比例制御定数
に基づいて制御する回路である。比例弁別（財）回路７
３は、給湯器１のばらつきによる誤差、ガス種による圧
力損失を修正して適正なガス量を得るために、ガバナ比
例弁２３への電流の最大値を比例制御する半固定ボリウ
ムを備えている。

ギヤドモータ駆動回路７４は、熱交換器１３へ流入する
水量を調節するための水分比例調整弁３３のギヤドモー
タを駆動する回路で、電源がＯＦＦ状態では、作動しな
いが、電源ＯＮ状態では、サブコントローラ５４ａの運
転スイッチ５６ａがＯＮまたはＯＦＦに拘らず、前回の
設定温度の位置に設定されており、その位置から基準温
度に応じた位置に初期設定される。

位置検出回路７５は、水量比例調整弁３３にその開度を
検出するために備えられたポテンショメータ３４からの
信号を解析するための回路である。

水量検出回路７６は、水量センサ３６の回転数信号によ
り入水量を検出する。

ＣＰ　Ｕ　７０は、予め給湯器１の組立て段階で設定さ
れる第１の設定出湯部である基準温度、および使用する
燃料ガスのガス種を記憶する記ｔ！機能と、メインコン
トローラ５４とサブコントローラ５４ａとを判別する判
別機能と、上記の各回路の作動順序およびタイミングを
制御するシーケンス制御と、燃焼能力制御として入水温
、基準温度または第２の出湯温である設定温度に基づき
燃焼量および入水量を制御するフィードフォワード制ａ
ｌｌ（以下ＦＦ１１１ｔ［ｌと呼ぶ）と、出ｉ１ｉ温に
基づきガス量の自動調節、切替弁２４のＯＮ、ＯＦＦ、
ファン１２の風ｆｉｌ調節などの燃焼量および入水量を
比例積分制御ｌｌ（以下ＰＩ副制御呼ぶ）するフィード
バック制御Ｉ　（以下ＦＢ制御と呼ぶ）と、ＦＦ制御と
ＦＢ制御とを切替えるＦＦ−ＦＢ（ＰＩ）切替制御とを
行い、この他に安全機能も備えている。また、ＣＰ　Ｕ
　７０は、設定温度が使用者により入力されると、基＊
ｉ度より設定温度を優先し、設定温度の出ｍ温に接近す
るように給湯器１を制御する。この設定温度は、電ＦＡ
ＯＮ時には毎時入力値を変更できるが、電源ＯＦＦ時に
は消去（キャンセル）される。

判別機能は、制御回路６０の端子６１および端子６２に
それぞれ接続されたメインコントローラ５４およびサブ
コントローラ５４ａのそれぞれの設定状態に応じた制御
を行うためにパルス信号を解析する部分であり、端子６
１および端子６２はメインコントローラ５４およびサブ
コントローラ５４ａへ電気を供給することができる省線
式の２線端子である。

シーケンス制御は、使用者が給湯栓を開けることによっ
て水量センサ３６に基づく通水信号が得られると、ファ
ン１２が作動し、所定時間のブリパージが行われた後に
点火作動を行う。点火作動は、元電磁弁２１、主電磁弁
２２、ガバナ比例弁２３およびスパーカ１４が同時に通
電されるもので、着火検知後に燃焼量の能力計算が行わ
れ、設定量に応じた燃焼が始まる。

一方、水量センサ３６に基づき通水信号を検知したとき
、同時に入水温サーミスタ３５に基づき燃焼量の計算が
始まるが、水供給管３０に通水が行われていないときの
水温を読み込むと正しい水温が得られないため、本実施
例では、入水温サーミスタ３５による水温の読み込みを
通水信号を検知した後に行い、その時の水温を水温デー
タとしている。

燃焼能力制御では、ＦＦ制御と、出湯温を検出して燃焼
量および入水量を補正するＦ　Ｂ　！１１１１］とが行
われる。

ＦＦ制御は、メインコントローラ５４およびサブコント
ローラ５４ａによる設定温度、入水温および入水量とか
ら演算した燃焼能力の第１の計算値Ｑと、入水温、入水
量および出湯温とから演算した第２の計算値ｑとから最
も効率の良い燃焼能力を計算して、ファン１２、ガバナ
比例弁２３、切替弁２４、水量比例調整弁３３をそれぞ
れ制御して、ガス量および入水量を自動調節する。

安全機能としては、出湯温が沸ｆｆｉ！温度以上になり
、それが所定時間ｔａ　　（例えば１〜１０秒間）続い
た場合、連続燃焼がｔ７　　（例えば４０〜１２０）分
続いた場合や、炎が検知されないときに各電磁弁を閉状
態にすると共に、運転を停止する。

本実施例の給湯器１の制御装置５０の作動を第３図ない
し第５図に示す作動フローチャートに基づき説明する。

給湯器１を設置するときにガス種切替スイッチ５５によ
り使用する燃料ガスのガス種を確認すると共に、基準温
度（本実施例では４０℃）の設定を行う（Ｓｌ）。この
燃料ガスのガス種の選定および基準温度の設定は、給湯
器の使用者は行わない、またＣ　Ｐ　ｔＪ　７０の記憶
機能に記憶されるために、電源ＯＮ、ＯＦＦに拘らずＣ
Ｐ　Ｕ　７０に記憶されている。但しＣＰ　ＬＩ７０は
、設定温度が使用者により入力されると、基準温度より
設定温度を優先し、設定温度の出ＷＡ温に接近するよう
に給湯器１を制御する。

給湯器１を使用するために、電源コード５１を配線用の
コンセントに接続し、電源をＯＮする（Ｓｌ）。

水量比例制御弁３３が基準温度（本実施例では４０℃）
に応じた入水量である最大入水量が可能な開度に初期設
定されているか否かを判別する（Ｓ３）。

ここで、水量比例制御弁３３は、サブコントローラ５４
ａのＯＮ、ＯＦＦに拘らず前回給湯器１を使用した時の
設定温度（または基準温度）の所定の開度に設定されて
いる。しかし、水量比例調整弁３３の開度を変更するギ
ヤドモータは、設定温度を入力してから開度を調節しよ
うとすると、移動時間が数秒間必要なために燃焼制御時
間に食い込む恐れがあり、燃焼制御が遅延する。これを
防止するために、本実施例では、燃焼を開始する以前に
先行して水量比例調整弁３３を移動させる。

したがって、初期設定の開度から後記するＦＦ制御の時
に設定温度に応じた開度に移動するまでの水量比例調整
弁３３の調節時間が短縮されるため、ＦＦ制御時に出湯
温を速やかに設定温度に設定す　　　　′ることができ
る。

燃焼能力に応じた最大入水量可能な開度に設定されてい
る時、ギヤドモータをＯＦＦする（Ｓ４）。

最大入水量可能な開度に設定されていない時、ギャドモ
ータをＯＮする（Ｓ５）。

ここで、通常、水量比例調整弁３３の駆動時間は、最大
限変位しても数秒程度で都るが、凍結または異物混入時
等には、水量比例調整弁３３がロックされてしまうため
、ギヤドモータ駆動回路１４からの通電にも拘らず水量
比例調整弁３３が変位しないことがあり、そのために通
電時間が長くなりモータやギヤドモータ駆動回路７４の
加熱による焼損等の危険がある。本実施例では、このよ
うな場合にも、別器が故障することがないように、ギヤ
ドモータ駆動回路７４による通電時間をｔｌ　　（例え
ば５〜３０）秒でギヤドモータをＯＦＦするようにして
いる（Ｓ６）。

次に、メインコントローラ５４またはサブコントローラ
５４ａの運転スイッチ５６．５６ａがＯＮされているか
否かを判別しくＳ７）、ＯＮされるまで８７を繰り返す
。ＯＮされている時には、水温設定スイッチ５７．５７
ａにより出湯温を設定しているか否かを判別する（Ｓ８
）。

また、所定時間（ｔ２秒間）が経過して（Ｓ９）も出湯
温を設定しない場合には、設定温度を基準湿度の４０℃
に設定する（Ｓ１０）。次に使用者が給湯栓を開くと（
８１１）　、水量センサ３６により入水量を検知する（
８１２）。

ここで、入水量変化信号の受付は方は、入水量検出回路
７６で検出しない微小変化は受付けず、入水量の変化量
が現在の入水量（定常流）と比較して所定の値以上のと
き受付ける。

水母センサ３６からの信号を読み取る水母検出回路７６
に信号が所定電圧以上の場合を通水信号として検知する
が、水流のうねり等により水量検出回路７６で読み取り
誤差が生じ、設定電圧を一定にしておくとチャタリング
を生起することになるため、本実施例では、ヒステリシ
ス特性を持たせることによりチャタリングを防止し、水
量が２．５ｊ！／分以上のとき通水信号として検知し、
２．Ｏ１／分以下のような微小変化のときには通水信号
として検知しない。

通常、入水量のデータは、１回のサンプリング時間毎に
更新されるが、入水量センサ３６の応答遅れを考慮して
、ある時間内の累計値が所定値以上となった場合も入水
量変化として受付ける。゛したがって、瞬間の入水量変
化を検出するのみではなく、ある時間内の入水口の変化
も検出することができ、幅広い入水量変化に対応したガ
ス量の調部を行うことができる。

入水量を検知した後、所定時間（ｔ３秒間）経過後（Ｓ
１３）　、入水温サーミスタ３５によって、入水温を検
知する（８１４）。そして、入水温が５５℃以上か否か
を判別して（Ｓ１５）　、５５℃以上の時に使用者が給
湯栓を閉じ（Ｓ１６）、メインコントローラ５４および
サブコントローラ５４ａの運転スイッチ５６．５６ａを
ＯＦＦする（８１７）　。５５℃より低温の時に入水温
が設定温度以下か否かを判別して（Ｓ１８）、設定温度
より高温の時に８１２以下の作動を繰り返し、設定温度
以下の時にファン１２をＯＮする（Ｓ１９）。

ホールＩＣによりファン１２の回転数を検知しく８２０
）　、その回転数が所定回転数以上か否か判別する（Ｓ
２１）。所定回転数より低回転の時には、燃焼能力に応
じた回転数が得られないので、元電磁弁２１、主電磁弁
２２、切替弁２４、ガバナ比例弁２３、ファン１２を全
て０ＦＦＬ　（３２２〜２６）、使用者が給湯栓を閉じ
（８２７）　、その後、メインコントローラ５４および
サブコントローラ５４ａの運転スイッチ５６．５６ａを
ＯＦＦする（８２８）。

回転数が所定回転数以上の時に、ｔ４　　（例えばＯ，
Ｓ〜ｉｏ）秒間のプリパージを行い（Ｓ２９）　、スパ
ーカ１４、元電磁弁２１、主電磁弁２２、切替弁２４を
全てＯＮＬ、（３３０〜３３）、ガバナ比例弁２３へ緩
点火電流を供給する （８３４）。

ガバナ比例弁２３への通電量は、点火時を除いてファン
１２の回転数つまり風ｍおよびガス種Ｋｐに基づいて制
御される。本実施例では、特に点火時の緩点火用ガス量
を、比例弁制御回路７３の半固定ボリウムにより調整し
たガバナ比例弁２３への電流の最大値に対して一定の割
合になるようにしてあり、これにより点火時に適正な緩
点火用ガス量を供給することができる。

さらに、スパーカ１４をＯＮＬ、た後、ｔ５　　＜例え
ば５〜２０）秒間経過してから（Ｓ３５）スパーカ１４
をＯＦＦする（Ｓ３６）。そして、フレームロッド１５
により燃焼炎を検知し、フレームロッド１５により工Ａ
以上の電流が入力されているか否かを判別する（Ｓ３７
）。ＩＡ以上の電流が入力されていない時には、着火ミ
スとして８２２以下の作動を繰り返す。

ＩＡ以上の電流が入力されている時、ｔ６　　（例えば
０．１〜１０）秒間の緩点火タイマを行い（８３８）、
出湯温サーミスタ３８により出湯温を検知する（Ｓ３９
）。

次に燃焼能力制御を行い（Ｓ４０）　、以下の安全機能
制御を行う。

ファン１２の回転数が所定回転数以上か否か判別する（
Ｓ４１）。所定回転数より低回転の時に３２２以下の作
動を行い、回転数が所定回転数以上の時に、フレームロ
ッド１５によりＩＡ以上の電流が入力されているか否か
を判別する（　Ｓ　４２　）。ＩＡ以上の電流が入力さ
れている時、連続燃焼がｔ７（例えば４０〜１２０）分
続いたり（Ｓ４３）　、出湯温が沸騰温度以上になり（
８４４）　、それがｔ８　　（例えば１〜１０）秒間続
いた場合（Ｓ４５）　、３２２以下の作動を繰り返す。

連続燃焼がｔ７分以内であり、出湯温か沸Ｉ！！温度に
達しない場合には、設定温度を再度入力した（３４６）
後、８３９以下の作動を繰り返す。Ｓ４６は、使用者が
設定温度を変更する場合に対処するものである。

ＩＡ以上の電流が入力されていない時には、吹き消え等
の失火として検知し、燃焼中の失火が１回目か否か判別
しく５４７）　、失火が２回目の時に８２２以下の作動
を繰り返す。失火が１回目の時には、元電磁弁２１、主
電磁弁２２、切替弁２４を０ＦＦＬ。

（Ｓ４８〜５０）、その後８１９以下の作動を繰り返す
。

本実施例では、燃料に燃料ガス等の気体燃料を用いたが
、燃料に石油等の液体燃料を用いても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を採用したガス燃焼式給湯器
を示す概略図、第２図は本発明の一実施例を採用したガ
ス燃焼式給湯器を示すブロック図、第３図ないし第５図
は本発明の一実施例を採用したガス燃焼式給湯器にかか
る作動フローチャートである。 図中 １・・・ガス燃焼式給湯器　１１・・・ガスバーナ　１
３・・・熱交換器　２３・・・ガバナ比例弁　２４・・
・切替用電磁弁３３・・・水量比例調整弁　３５・・・
入水温サーミスタ（入水温検知手段）３６・・・水量セ
ンサ（大水量検知手段）３８・・・出湯温サーミスタ（
出湯温検知手段）５０・・・制御装置　５４・・・メイ
ンコント０−ラ（温度設定手段）　５４ａ・・・サブコ
ントローラ（温度設定手段）６０・・・副部回路　７０
・・・マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 燃焼器ケースと、 該ケース内に設けられたバーナと、 前記ケース内に設けられ、内部を通過する水を前記バー
   ナにより加熱する熱交換器と、 該熱交換器の上流に設けられ、前記熱交換器へ流入する
   水の入水温を検知する入水温検知手段と、前記熱交換器
   から流出する水の出湯温を検知する出湯温検知手段と、 予め設定された第１の設定出湯温を記憶する記憶手段と
   、 電源ＯＮ時に入力され、電源ＯＦＦと同時に消去される
   と共に、前記第１の設定出湯温より優先される第２の設
   定出湯温を設定する温度設定手段と、前記熱交換器内へ
   の水の流入量を前記第１の設定出湯温または第２の設定
   出湯温と入水温とに応じて調節する水量比例調整弁とを
   備え、電源ＯＮと同時に、前記水量比例調整弁を前記第
   １の設定出湯温に応じた入水量が得られるように初期設
   定することを特徴とする給湯器。