JPH023108B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はガス瞬間式給湯機に関する。

（従来の技術） 従来、ガス瞬間式給湯機として種々の構造があ
るが、近年ではガス量により湯温を制御する所謂
ガス比例式の給湯機が主流を占めるに至つてい
る。

然る処、上記ガス比例式の給湯機は、バーナー
の構造上、比例制御することができる下限燃焼量
（最小号数）が限定され、通常、最小号数は最大
燃焼量（最大号数）の1/4乃至1/5となつている。

従つて、例えば最大号数16号のガス比例式給湯
機においては、そのバーナーの燃焼限界によつて
最小４号程度までしか燃焼量を下げることができ
ず、４号以下の能力で使用される場合には燃焼し
ない。

また、最大号数が大きくなければ、当然それだ
け最小号数も大きくなる。

そのため、仮に16号の給湯機において、夏期に
少量の湯を使用しようとしても湯の使用が不可能
であり、例えば30℃の水を加熱して40℃程度で使
おうとすると10／分以上の水を流さなければな
らない。

斯る問題を解決するものとして、本願出願人
は、１つの熱交換器に対して、ガス量を変化させ
ることにより熱量を制御する第１バーナー（比例
制御バーナー）と、燃焼と消火を繰返し燃焼時間
と消火時間の比を変化させることにより熱量を制
御する第２バーナー（間歇燃焼制御バーナー）を
備え、必要熱負荷に応じて、これら両バーナーを
選択的若しくは同時に燃焼させる方式のガス瞬間
式給湯装置（特願昭59−208688号）と、１つの熱
交換器に対して２つの比例制御バーナーを配備し
て、一方のバーナーの最大燃焼量を他方のバーナ
ーの下限燃焼量と同等若しくはそれを若干上まわ
る程度に設定し、必要熱負荷に応じてバーナーを
選択的に切換えて使用したり、両方のバーナーを
同時に使用する方式のガス瞬間式給湯機（昭和60
年５月23日出願）を出願した。

然る処、前者は下限燃焼量を０号に近い値まで
小さくすることはできるが、間歇燃焼制御バーナ
ーの使用頻度が多く、該バーナーへのガスの供給
管路を開閉する電磁弁の傷みが激しい。

一方、後者は電磁弁の傷み等は少ないが、下限
燃焼量を０号近くまで小さくすることはできな
い。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明が解決しようとする問題点は、最大燃焼
量が大きいにもかかわらず、下限燃焼量を０号近
くまで小さくすることができ、しかも電磁弁の傷
みを少なくすることである。

（問題を解決するための手段） 上記問題を解決するために本発明が講ずる技術
手段は、第１バーナー、上記第１バーナーと共に
１つの熱交換器に対して設けられ、その最大燃焼
量を第１バーナーの下限燃焼量と同等若しくはそ
れを若干上まわる程度に設定した第２バーナー、
熱交換器を経由する給水管路に夫々設けられる水
量検出手段、入水温度検出手段、出湯温度検出手
段、温度設定手段を有するコントローラー、上記
各検出手段及び温度設定手段より入力されるデー
ターに基づいて必要熱負荷を算出する演算手段、
演算手段が算出した必要熱負荷に基づいて使用バ
ーナーを選択するバーナー選択手段、バーナー選
択手段による第２バーナ選択により、該第２バー
ナーの熱量制御方式を必要熱負荷に基づいて決定
する制御方式選択手段、バーナー選択手段及び制
御方式選択手段によるバーナー及び制御方式に選
択に応じて、消火信号、第２バーナー間歇燃焼信
号、第２バーナー比例燃焼信号、第１バーナー比
例燃焼信号、第１、第２バーナー比例燃焼信号を
選択的に発生する手段、第１、第２各バーナー
夫々のガス配管に各々設けられ、上記信号により
駆動してガス配管を開閉する第１、第２電磁弁及
びガス量を連続的に制御する第１、第２比例制御
弁、を備え、上記第２バーナー間歇燃焼信号は、
必要熱負荷が所定基準値以下に相当するときに発
生して、第２比例制御弁を所定開度に開弁固定す
ると共に第２電磁弁を必要熱負荷に応じた周期及
び開閉時間比で間歇的に開閉せしめ、第２バーナ
ー比例燃焼、第１バーナー比例燃焼、第１、第２
バーナー比例燃焼の各信号は必要熱負荷が上記所
定基準値以上に相当するときに発生し、必要熱負
荷に応じて第１、第２電磁弁のいずれか一方若し
くは双方を開弁すると共に対応する比例制御弁の
開度を必要熱負荷に応じた開度に開弁せしめるも
のである。

（作用） 而して、本発明の上記手段によれば、必要熱負
荷が、第２バーナーの能力範囲にあるときは第２
バーナーのみが、第１バーナーの能力範囲内にあ
るときは第１バーナーのみが、更に第11バーナー
の能力範囲を越えるときは第１、第２双方のバー
ナーが、夫々必要熱負荷に応じてガス量を制御さ
れて燃焼し、必要熱負荷が第２バーナーの下限燃
焼量以下のときには第２バーナーが所要の周期及
び所用の着火時間と消火時間の比をもつて間歇燃
焼する。

（実施例） 第１図においてａは給湯機本体、ｂはコントロ
ーラーであり、上記給湯機本体ａは１つの熱交換
器１に対して、第１バーナー２及び第２バーナー
３の２つのバーナーを備え、ガス配管１３を介し
て供給されるガスが第１バーナー２及び／又は第
２バーナー３で燃焼し、給水管路４を流動する水
が熱交換器１で加熱されるようになつている。

ガス配管１３は中途部で第１バーナー２に連絡
する第１ガス配管１３ａと第２バーナー３いに連
絡する第２ガス配管１３ｂに分岐しており、この
分岐部分より上流側のガス配管１３に元電磁弁１
８を備えている。

そして、上記第１ガス配管１３ａには第１電磁
弁１４と第１比例制御弁１６が設けられ、第２ガ
ス配管１３ｂには第２電磁弁１５と第２比例制御
弁１７が夫々設けられる。

従つて、第１バーナー２と第２バーナー３は、
いずれも、元電磁弁１８が開いた状態で夫々第
１、第２電磁弁１４，１５を開弁すれば、第１、
第２比例制御弁１６，１７の開度に応じた量のガ
スが供給されることになり第１、第２比例制御弁
１６，１７の開度を変え供給ガス量を変化させる
ことにより第１、第２比例制御弁１６，１７で制
御できる範囲において熱量を変えることができ
る。（以下、斯る熱量制御方式を比例制御と称
す。） また、上記両バーナー２，３は第１、第２電磁
弁１４，１５の開閉を繰り返すことにより間歇燃
焼させることができるので、比例制御弁１６，１
７の開度を一定に保ち、電磁弁１４，１５の開閉
を繰り返えせば、開閉周期の長さ及び開弁時間と
閉弁時間の比を変化させることにより、上記一定
に保たれた比例制御弁１６，１７の開度で連続燃
焼させたときの熱量から、電磁弁１４，１５の開
弁時間に対して閉弁時間を極めて小さくしたとき
の熱量、即ち０に近い熱量までの範囲で熱量を変
えることができる。（以下、斯る熱量制御方式を
間歇燃焼制御と称す。） 上記第１バーナー２と、第２バーナー３は、第
２バーナー３の最大燃焼量が第１バーナー２の下
限燃量と同等若しくはそれより若干大きくなるよ
うに設定する。

そして、この実施例の場合、第１バーナー２は
５本のバーナー単体２′により、最小号数が４号
で最大号数が15号になるようなユニツトに構成さ
れ、第２バーナー３は２本のバーナー単体３′に
より、最小号数が1.6号で最大号数が６号になる
ようなユニツトに構成されている。

従つて、給湯機ａは第２バーナー３のみを使用
して、これを比例制御すれば1.6号乃至６号の範
囲で、第１バーナー２のみを使用してこれを比例
制御すれば４号乃至15号の範囲で夫々燃焼量を可
変でき、更に第１バーナー２の第２バーナー３を
同時に使用してこれらを比例制御すれば、15号乃
至21号の範囲で燃焼量を可変できる。

また、給湯機ａは第２バーナー３のみを使用
し、第２比例制御弁１７を適当な開度、例えば３
号相当の開度に保つて、第２電磁弁１５）の開度
を繰り返し、その周期と、開閉時間の比を可変せ
しめて間歇燃焼制御することにより、０号乃至
1.6号の範囲で熱量を制御することができる。

従つて、この給湯機ａは第１、第２バーナー
２，３の適当な組み合せと切換及び比例制御と間
歇燃焼制御の切換えにより０号乃至21号の範囲で
熱量を制御することが可能になる。

一方、給水管路４には熱交換器１より上流側に
水量センサー５と入水温センサー６が前者を上流
側に配して設けられると共に熱交換器１の下流側
に出湯温センサー７が熱交換器１出口に近接して
設けられる。

上記第１、第２電磁弁１４，１５、第１、第２
比例制御弁１６，１７、水量センサー５、入水温
センサー６、出湯温センサー７は夫々後述するマ
イクロプロセツサー１９に電気的に連絡する。

水量センサー５は給水管路４を流動する水の
量、即ち流量Ｑを検出し、パルス信号を発生す
る。

上記流量Ｑは給水管路４末満の水栓の開度や水
圧の変動により可変する。

入水温センサー６は熱交換器１への入水温度
T_Cを検出し、出温温センサー７は熱交換器１か
らの出湯温度T_Hを検出して、これをＡ／Ｄ変換
器に電圧として送り、該Ａ／Ｄ変換器でT_C、T_H
データーに変換する。

コントローラーｂは電源スイツチ２０と温度設
定手段８を備えており、上記温度設定手段８で設
定した設定温度T_Sは電圧としてマイクロプロセ
ツサー１９へ送られるが、途中でＡ／Ｄ変換器に
よりT_Sデーターに変換される。

マイクロプロセツサー１９は、給湯機本体ａ内
に配設されており、必要熱負荷F₁を算出する演
算手段９と、該演算手段９が算出した必要熱負荷
に基づき使用バーナーを選択するバーナー選択手
段１０と、バーナー選択手段１０が第２バーナー
３を選択した場合、該第２バーナー３の熱量制御
方式を選択する制御方式選択手段１１と、上記バ
ーナー及び制御方式の各選択手段１０，１１の選
択に基づいて、第１、第２電磁弁１４，１５及び
第２比例制御弁１６，１７に必要な信号を発生す
る電磁弁開閉、比例弁開度信号発生手段１２を有
する。

演算手段９は、水量センサー５の水量検出によ
り作動し、水量センサー５からのパルス信号を水
量Ｑデーターに変換して取り込むと共に温度設定
手段８、入水温センサー６、出湯温センサー７か
らＡ／Ｄ変換器を経て転送されてくるT_S，T_C、
T_Hデーターを取り込み、これらデーターに基づ
いて必要熱負荷F₁を算出する。

バーナー選択手段１０は、上記演算手段９が算
出した必要熱負荷に応じてバーナーの使用に関す
る４つの選択をする。

第１の選択は第１、第２両バーナーの不使用で
あり、これは必要熱負荷が第１基準値以下のとき
に選択される。

第２の選択は第２バーナー３の使用であり、こ
れは必要熱負荷が第１基準値乃至第２基準値の範
囲内にあるときに選択される。

第３の選択は、第１バーナー２の使用であり、
これは必要熱負荷が第２基準値乃至第３基準値の
範囲内にあるときに選択される。

第４の選択は第１、第２両バーナー２，３の同
時使用であり、これは必要熱負荷が第３基準値を
越えたときに選択される。

上記、各基準値は、例えば第１基準値を0.1号、
第２基準値を第２バーナー３の最大燃焼量に相当
する６号、第３基準値を第１バーナー２の最大燃
焼量に相当する15号、に夫々設定する。

制御方選択手段１１は、上記バーナー選択手段
１０が第２の選択をしたとき、即ち第２バーナー
３の使用を選択したときのみ作動して、第２バー
ナー３の熱量制御方式を選択する。

選択する制御方式は間歇燃料制御と比例制御の
いずれかであり、制御方式選択手段は１１は、必
要熱負荷が第１基準値と第２基準値の間のにおい
て設定した第４の基準値以下のときには間歇燃焼
制御を、また上記第４基準値を越えるときには比
例制御を夫々選択する。

上記第４基準値は例えば、第２バーナー３の下
限燃焼量に相当する1.6号に設定する。電磁弁開
閉、比例弁開度信号発生手段１２は、上記バーナ
ー選択手段１０及び制御方式選択手段１１による
選択に応じて５つの信号を選択的に発生する。

上記５つの信号は消火信号、第２バーナー間欠
燃焼信号、第２バーナー比例燃焼信号、第１バー
ナー比例燃焼信号、第１、第２バーナー比例燃焼
信号である。

消火信号は、バーナー選択手段１０が第１、第
２両バーナーの不使用を選択したときに発生し、
第１、第２電磁弁１４，１５、第１、第２比例制
御弁１６，１７の全てを閉弁する。

従つて、この消火信号が発生すると第１、第２
バーナー２，３はいずれも消火状態となる。

第２バーナー間歇燃焼信号は、バーナー選択手
段１０が第２バーナー３の使用を選択し、且つ制
御方式選択手段１１が間歇燃焼制御を選択したと
きに発生し、第１電磁弁１４、第１比例制御弁１
６を閉弁し、第２電磁弁１５を必要熱負荷に応じ
た周期と、開閉時間比で間歇的に開閉させると共
に第２比例制御弁１７を所定開度、例えば３号相
当の開度に開弁する。

従つて、この信号が発生すると、第２バーナー
３が必要熱負荷に応じた周期と、着火、消火時間
比で間歇的に燃焼する。

第２バーナー比例燃焼信号はバーナー選択手段
１０が第２バーナー３を選択し、且つ制御方式選
択手段１１が比例制御を選択したときに発生し、
第１電磁弁１４、第１比例制御弁１６を閉弁し、
第２電磁弁１５を開弁すると共に第２比例制御弁
１７を必要熱負荷に応じて比例動作させる。

従つて、この信号が発生すると、第２バーナー
３が必要熱負荷に応じたガス量で連続燃焼する。

第１バーナー比例燃焼信号は、バーナー選択手
段１０が第１バーナー２の使用を選択したときに
発生し、第１電磁弁１４を開弁し、第１比例制御
弁１６を必要熱負荷に応じて比例動作させ、第１
電磁弁１５、第２比例制御弁１７を閉弁させる。

従つて、この信号が発生すると、第１バーナー
２が、必要熱負荷に応じたガス量で連続燃焼す
る。

第１、第２バーナー比例燃焼信号は、バーナー
選択手段１０が第１、第２バーナー２，３の共同
使用を選択したときに発生し、第１、第２電磁弁
１４，１５を開弁し、第１、第２比例制御弁１
６，１７を双方を必要熱負荷に応じて比例動作さ
せる。

従つて、この信号が発生すると第１、第２バー
ナー２，３は共同して必要熱負荷に応じたガス量
で連続燃焼する。

上述の説明においては、第１バーナー２の下限
燃焼量を４号、第２バーナー３の最大燃焼量を６
号としたので、４号乃至６号の範囲は第１バーナ
ー２、第２バーナー３のどちらのバーナーを使用
して制御することもできる。また、必要熱負荷が
1.6号相当以上であつても、間歇燃焼の周期及び
着火と消火の時間比によつては第２バーナー３の
間歇燃焼制御で対応することができる。

従つて、バーナー選択及び制御方式の選択の基
準値は前述の例示基準値に限定される必要はな
く、制御の都合により決定すれば良く、必要熱負
荷が増大する方向に変化する場合と、減少する方
向に変化する場合とでは選択の基準値を異ならせ
ることも可能である。

尚、ガス配管１３の元電磁弁１８はコントロー
ラーｂの電源スイツチ２０のON、OFFにより開
閉する。

また、図面には示していないが、各バーナー
２，３の近傍にはイグナイターが設けられてお
り、これらイグナイターは対応するバーナーの電
磁弁の開弁に同期してイグニツシヨンを発生す
る。

（効果） 本発明は上記の構成であるから以下の利点を有
する。

(1) ２つのバーナーを同時に使用して比例制御す
ることにより、給湯機の最大号数は両バーナー
の最大号数の和に相当することになり、給湯機
本体の最大号数を大きくすることができ、一方
小能力側バーナーのみを使用してこれをその電
磁弁の開閉により間歇燃焼制御することにより
給湯機の最小号数をほとんど０号近くにまで小
さくすることができる。

(2) 第１のバーナーの最大号数を第１バーナーの
最小号数と同じにするか、それより若干上まわ
る程度にし、必要熱負荷が第２バーナーの下限
燃焼量以上に相当するときは必要熱負荷に応じ
て２つのバーナーのいずれか一方を選択し、若
しくは同時に使用して比例制御し、必要熱負荷
が下限燃焼量以下に相当するときは第２バーナ
ーの電磁弁の開閉により第２バーナーを間歇燃
焼させて熱量を制御するようにしたことによ
り、ほとんど０号近くから最大号数まで切れ目
なく連続的に制御することができ、給湯機の使
用勝手が良い。

(3) 必要熱負荷が、第２バーナーの下限燃焼量以
下に相当するときのみ第２バーナーの電磁弁を
開閉して熱量を制御するようにしたが、上記の
ような場合はそれほど頻繁にあるものではない
ので、電磁弁を過度の開閉作動がなく、耐久性
に優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すガス瞬間式給
湯機の模式図、第２図はブロツク図、第３図はフ
ローチヤートである。 ａ：給湯機本体、ｂ：コントローラー、１：熱
交換器、２：第１バーナー、３：第２バーナー、
４：給水管路、５：水量検出手段（水量センサ
ー）、６：入水温度検出手段（入水温センサー）、
７：出湯温度検出手段（出湯温センサー）、８：
温度設定手段、９：演算手段、１０：バーナー選
択手段、１１：制御方式選択手段、１２：電磁弁
開閉、比例弁開度信号発生手段、１３ａ：第１ガ
ス配管、１３ｂ：第２ガス配管、１４：第１電磁
弁、１５：第２電磁弁、１６：第１比例制御弁、
１７：第２比例制御弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (1) 第１バーナ−、 (2) 上記第１バーナ−と共に１つの熱交換器に対
   して設けられ、その最大燃焼量を第１バーナ−
   の下限燃焼量と同等若しくはそれを若干上まわ
   る程度に設定した第２バーナ−、 (3) 熱交換器を経由する給水管路に夫々設けられ
   る水量検出手段、入水温度検出手段、出湯温度
   検出手段、 (4) 温度設定手段を有するコントローラー、 (5) 上記各検出手段及び温度設定手段より入力さ
   れるデーターに基づいて必要熱負荷を算出する
   演算手段、 (6) 演算手段が算出した必要熱負荷に基づいて使
   用バーナーを選択するバーナー選択手段、 (7) バーナー選択手段による第２バーナー選択に
   より、該第２バーナーの熱量制御方式を必要熱
   負荷に基づいて決定する制御方式選択手段、 (8) バーナー選択手段及び制御方式選択手段によ
   るバーナー及び制御方式の選択に応じて、消火
   信号、第２バーナー間歇燃焼信号、第２バーナ
   ー比例燃焼信号、第１バーナー比例燃焼信号、
   第１、第２バーナー比例燃焼信号を選択的に発
   生する手段、 (9) 第１、第２各バーナー夫々のガス配管に各々
   設けられ、上記信号により駆動してガス配管を
   開閉する第１、第２電磁弁及びガス量を連続的
   に制御する第１、第２比例制御弁、 を備え、上記第２バーナー間歇燃焼信号は、必要
   熱負荷が所定基準値以下に相当するときに発生し
   て、第２比例制御弁を所定開度に開弁固定すると
   共に第２電磁弁を必要熱負荷に応じた周期及び開
   閉時間比で間歇的に開閉せしめ、第２バーナー比
   例燃焼、第１バーナー比例燃焼、第１、第２バー
   ナー比例燃焼の各信号は必要熱負荷が上記所定基
   準値以上に相当するときに発生し、必要熱負荷に
   応じて第１、第２電磁弁のいずれか一方若しくは
   双方を開弁すると共に対応する比例制御弁の開度
   を必要熱負荷に応じた開度に開弁せしめることを
   特徴とするガス瞬間式給湯機。