JPH0328663B2 - - 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装置、特にバーナーを
間歇燃焼させ、その間歇燃焼周期における燃焼時
間と消化時間の比によつて湯温を制御するガス瞬
間式給湯装置の制御装置に関する。

（従来の技術） 従来、バーナーを間歇燃焼させ、その間歇燃焼
周期における燃焼時間と消化時間の比によつて湯
温を制御するガス瞬間式給湯装置として、本願出
願人の出願に係る特願昭58−192695号（特開昭60
−82716号）がある。

このものは設定温度、水量、入水温度等に基づ
いて必要熱量を演算し、その演算値に応じた長さ
と間隔で電磁弁を開閉してバーナーを間歇燃焼さ
せるものであるが、比例弁でのガス量制御のよう
に連続的に演算される必要熱量に基づいて比例弁
の開度を連続的に調整するものと異なり、熱量を
連続して制御することはできず、周期毎に断続的
に制御しなければならない。

従つて、次の周期の必要熱量をどの時点で決定
するかが大きな問題になる。

即ち、第３図において例えばT₁周期における
燃焼時間と消化時間の比、換言すれば電磁弁の開
弁時間と閉弁時間の比はＴ周期中に決定しなけれ
ばならないが、Ｔ周期中のどの時点で演算された
必要熱量に基づいて決定するかが問題になる。

例えば、必要熱量Ｆが第３図のように変化する
とき、T₁周期の電磁弁の開弁時間と閉弁時間の
比をＴ周期の始点時に演算された必要熱量に基づ
いて決定するか、Ｔ周期終点時に演算された必要
熱量に基づいて決定するかではT₁周期の燃焼時
間と消化時間の比には大きな違いが生じ、仮に必
要熱量が最大となる終点時の必要熱量に基づいて
決定した場合、熱量が大きくなり過ぎ、突沸が起
きる危険もないとは言えない。

（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、各間歇燃
焼周期の燃焼時間と消化時間の比を、直前の周期
中に演算される必要熱量の平均に基づいて決定す
ることである。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために本発明が講ずる技
術手段は、制御回路に夫々給水管路に設ける水量
センサーと入水温センサー、コントロールボツク
スに設ける温度設定手段、温度設定手段で設定さ
れる設定温度と各センサーの検出値等に基づいて
必要熱量を継続的に演算する必要熱量演算手段、
直前の電磁弁開閉周期中に上記必要熱量演算手段
で演算された必要熱量の平均値を算出する平均必
要熱量算出手段、平均必要熱量算出手段の算出値
に応じた長さと間隔の出力を電磁弁に対して発生
する出力発生手段を構成するものである。

本発明の構成を第１図に基づいて説明する。

夫々給水管路に設けた水量センサーと入水温セ
ンサーは熱交換器へ供給される水の量と温度を常
時検出する。上記各々センサーの検出値は必要熱
量を求めるための演算要素となるもので、必要熱
量演算手段が各々センサーの検出値、温度設定手
段で設定された設定温度等に基づいて常時連続的
に必要熱量を演算する。

この連続して演算される必要熱量から各間歇燃
焼周期毎にその都度周期中の必要熱量の平均値
が、平均必要熱量産算出手段により算出され、出
力発生手段が次周期用にその直前の周期における
上記平均値に応じた長さと間隔の出力を発生し電
磁弁がその長さと間隔に開閉する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を、第２図に示すとこ
ろの湯の循環流路を備えている給湯装置に基づい
て説明する。

第２図においてａは給湯機で、ガス配管１を介
して供給されるガスがバーナー２で燃焼し、給水
管路３を介して供給される水が熱交換器４で加熱
され、給湯管路５を経て水栓等、給湯器具６へ流
れるようになつている。

上記ガス配管１には元電磁弁７と電磁弁８とガ
バナー９が前者を上流側にして設ける。

一方、給水管路３には上流側から順次水量セン
サー１０及び入水温センサー１１を、給湯管路５
には出湯温センサー１２は夫々設ける。

また、上記給湯管路５はその中途部、詳しくは
給湯器具６の近くから戻り管路１３を分岐し、該
戻り管路１３の他端を水量センサー１０の手前に
おいて給水管路３に接続する。

戻り管路１３にはポンプ１４を設ける。

上記ポンプ１４は給湯器具６からの出湯が行な
われていないときのみ作動するようにしても良い
し、給湯器具６からの出湯の有無に係りなく、給
湯機ａが運転状態にあるときは作動するようにし
ても良いが、説明の都合以下においては後者の場
合についてのみ説明する。

ポンプ１４は給湯器具６の給湯時に給湯管路５
を流れる湯を戻り管路１３へ引き込み、給湯器具
６への湯の供給を妨げないように流量が２／分
程度の小能力のものを設置する。

ガス配管１の電磁弁８、給水管路３の水量セン
サー１０、入水温センサー１１、給湯管路５の出
湯温センサー１２及び戻り管路１３のポンプ１４
は夫々制御回路１５に電気的に接続し、水量セン
サー１０は給水管路３を流れる水の量を検出して
信号Ａを、入水温センサー１１は熱交換器４への
入水温度を検出して信号Ｂを、また出湯温センサ
ー１２は熱交換器４からの出湯温度を検出して信
号Ｃを夫々制御回路１５へ送る。

制御回路１５は給湯機ａの機台内又はコントロ
ールボツクス１６内に配備して、コントロールボ
ツクス１６の運転スイツチ１７の「入」作動によ
り、ポンプ１４に信号Ｄを送つてポンプ１４を回
転させる。

また、制御回路１５は必要熱量演算手段ａと、
平均必要熱量算出手段ｂと、出力発生手段ｃとを
有し、上記必要熱量演算手段ａは、信号Ａ、Ｂ、
Ｃにより入力される水量Ｑと、入水温度T_Cと、
出湯温度T_Hと、コントロールボツクス１６の温
度設定手段１８で設定した設定温度T_Sと、ゲイ
ンαに基づき次式により必要熱量Ｆを演算する。

Ｆ＝（T_S−T_C）Ｑ＋（T_S−T_H）α また平均必要熱量算出手段ｂは、バーナー２の
燃焼時間t₁と消化時間t₂の和の間歇燃焼周期Ｔ中
に演算された必要熱量Ｆの平均値F₁を算出する。

平均値F₁は、理論上、F₁＝∫^T／₀Fδt／Ｔにより求め られるが、通常バーナー２が安定して燃焼する最
低燃焼量、即ち給湯機の最低号数は最大燃焼量、
即ち給湯機の最大号数の1/4乃至1/5であるので、
０号近くで燃焼させることはない。

従つて、実際には、平均値F₁は F₁＝t₁／Ｔ×最低号数×25（Kcal／分） により求めることによる。

出力発生手段ｃは、上記平均値F₁に応じた出
力を、平均値F₁に応じた長さと間隔のパルス信
号の形で、次の間歇燃焼周期T₁における燃焼時
間t₁′と消化時間t₂′として電磁弁８に送る。

上記間歇燃焼周期Ｔにおける必要熱負荷の平均
値F₁と次の間歇燃焼周期T₁の燃焼時間t₁′及び消
化時間t₂′の関係は、バーナー２の燃焼量を安定
して燃焼する最低量の３号相当による燃焼とする
とき以下のようにして決定される。

() F₁≧25Kcal／分の場合 F₁＝t₁′／Ｔ×３×25（Kcal／分） Ｔ＝t₁′＋t₂′＝６（秒）とする。

∴t₁′＝F₁／25×２（秒） t₂＝６−t₁′（秒） () 2.5≦F₁＜25Kcal／分の場合 F₁＝t₁／Ｔ×３×25（Kcal／分） Ｔ＝t₁′＋t₂′（秒） t₁′＝２（秒）とする。

t₂′＝150／F₁−２＝150−2F₁／F₁（秒） 而して、以下、間歇燃焼周期T₁における必要
熱量Ｆの平均値F₂に応じたパルス信号Ｅを、次
の間歇燃焼周期T₂における燃焼時間t₁″と消火時
間t₂″として電磁弁８に送り、同間歇燃焼周期T₂
における必要熱量Ｆの平均値F₃に応じたパルス
信号を、次の間歇燃焼周期T₃における燃焼時間t₁
〓と消火時間t₂〓として電磁弁８に送り、斯く、
各間歇燃焼周期Ｔ、T₁、T₂、T₃…の燃焼時間t₁、
t₁′、t₁″、t₁〓と消火時間t₂、t₂′、t₂″、t₂〓の比
を、直前の間歇燃焼周期における必要熱量の平均
値に基づいて決定し、これを繰返してその所要の
パルス信号を電磁弁８に送る。

電磁弁８はパルス信号Ｅを受け、そのパルスの
長さと間隔に、燃焼時間t₁の間を開弁し、消火時
間t₂の間を開弁し、決定された比に開閉する。

即ちバーナー２の間歇燃焼の各周期はパルス信
号Ｅのパルスの長さと間隔すなわち直前の間歇燃
焼周期における必要熱量Ｆの平均値F₁に基づい
て決定された燃焼時間t₁と消火時間t₂の比をもつ
て燃焼する。

而して、先ず給湯器具６の湯側バルブが閉止さ
れている状態で、コントロールボツクス１６の運
転スイツチ１７を「入」にすると、出湯温センサ
ー１２が該部の水温が設定温度になつていないの
を検知して、制御基板１５が必要熱量Ｆの算出を
始め、同時にポンプ１４が回転を始め、元電磁弁
７が開弁すると共に電磁弁８が開閉をして、バー
ナー２が間歇燃焼を始める。

従つて、配管中の水はポンプ１４の作動により
給水管路３から、熱交換器４、給湯管路５、戻り
管路１３を経て給水管路３の水量センサー１０の
手前に戻るように循環流動し、熱交換器４通過時
に加熱される。

この際、バーナー２の間歇燃焼が制御基板１５
により各間歇燃焼周期の燃焼時間t₁と消火時間t₂
の比を、直前の間歇燃焼周期における必要熱量Ｆ
の平均値に基づいて決定されて制御されるので、
循環流動する水は設定温度まで沸き上げられ、設
定温度に維持される。

次に、給湯器具６の湯側バルブを開けば、先ず
配管中の既に設定温度まで沸き上げられている湯
が給湯器具６に供給され、続いて給水管路３から
新たに水が設定温度に加熱されて供給される。

尚、給湯器具６による湯の使用時には水量、入
水温度等が、前述の循環流動時、即ち湯の不使用
時とは当然変化するが、その変化は水量センサー
１０、入水温センサー１１から制御回路１５に信
号Ａ、Ｂをもつて入力され、それに応じてバーナ
ー２の間歇燃焼は制御回路１５により引き続き最
適に制御され、確実に設定温度の湯を供給しつづ
ける。

この際、ポンプ１４は作動を継続しているが、
能力が小さいため給湯管路５の湯を戻り管路１３
に引き込んで、給湯器具６に十分な湯が供給され
るのを阻害するようなことはない。

そして、給湯器具６の湯側バルブを閉止すれば
給湯機ａへの新たな水の供給は停止され、配管中
の湯は再び循環流動しつつ設定温度に維持され、
給湯器具６の次の使用を待つ。

上記実施例では湯の循環流路を有する給湯装置
について説明したが、これに限定されず、湯の循
環流路を有しない給湯装置に本発明の制御装置を
適用することも勿論可能である。

また、上記実施例では、必要熱量演算の要素と
して出湯温度T_Hを含めたが、出湯温度を含めず、
水量Ｑ、入水温度T_C、設定温度T_Sのみに基づい
て必要熱量を演算しても良い。この場合の演算式
はＦ＝（T_S−T_C）Ｑとなる。

（発明の効果） 出湯温度の制御を、バーナーを間歇燃焼さ
せ、その各間歇燃焼周期の燃焼時間と消火時間
の比を、直前の間歇燃焼周期における必要熱量
の平均値に基づいて決定して行なうので、予測
不可能な外的要因にともなう必要熱量の変化す
なわちアツプ・ダウンおよびそのスピードに対
して、各間歇燃焼周期的毎の必要熱量をほとん
ど過不足のないように直前に制御し続けること
ができ、突沸等の恐れがなく、湯温のハンチン
グも小さい。

消化時間に対する燃焼時間の比を小さくする
ことにより、バーナーの号数を実質的に０号に
近いところまで出力することができ、ガス比例
制御によるものでは能力別に数機種用意しなけ
ればならないところを、単一機で十分であり、
しかも０号に近い要求出力下でも、その状態で
本来的に要求される望ましい必要熱量にほとん
ど過不足なく間歇制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を説明するクレーム対応
図、第２図は本発明の一実施例を示すガス瞬間式
給湯装置の制御装置の概略構成図、第３図は各間
歇燃焼周期における必要熱量と、バーナーの燃焼
時間と消火時間の比との関係を示すチヤートであ
り、Ｔ・T₁・T₂・T₃は各間歇燃焼周期、t₁・
t₁′・t₁″・t₁は燃焼時間、t₂・t₂′・t₂″・t₂〓は
消
火時間、Ｆは必要熱量、F₁・F₂・F₃は平均値を
示す。第４は間歇燃焼周期中の必要熱量の平均値
F₁と次の間歇燃焼周期の周期長さとの関係を示
す説明図で、はF₁≧25Kcal／分の場合、は
2.5≦F₁＜25Kcal／分の場合を夫々示す。 １：ガス配管、２：バーナー、３：給水管路、
４：熱交換器、５：給湯管路、８：電磁弁、１
０：水量センサー、１１：入水温センサー、１
５：制御回路、１６：コントロールボツクス、１
８：温度設定手段、ａ：必要熱量演算手段、ｂ：
平均必要熱量算出手段、ｃ：出力発生手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ バーナー、給水管路と給湯管路を接続する熱
   交換器、ガス供給源とバーナーを連絡するガス配
   管に設けられ制御回路からの出力信号の長さと間
   隔に開閉する電磁弁を有し、電磁弁の開閉による
   バーナーの間歇燃焼の燃焼時間と消化時間の比に
   よつて湯温を制御するガス瞬間式給湯装置の制御
   装置であつて、前記制御回路は夫々給水管路に設
   ける水量センサーと入水温センサー、コントロー
   ルボツクスに設ける温度設定手段、温度設定手段
   で設定される設定温度と各センサーの検出値等に
   基づいて必要熱量を継続的に演算する必要熱量演
   算手段、直前の電磁弁開閉周期中に上記必要熱量
   演算手段で演算された必要熱量の平均値を算出す
   る平均必要熱量算出手段、平均必要熱量算出手段
   の算出値に応じた長さと間隔の出力を電磁弁に対
   して発生する出力発生手段とからなるガス瞬間式
   給湯装置の制御装置。