JPH035488B2 - - 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に関する。

（発明の背景） 従来、ガス瞬間式給湯装置としては種々の構造
があるが、いずれも１つの熱交換器に対して１つ
のバーナーが設けられているものである。

そして、そのバーナーとしては、ガス量を変化
させることにより熱量を制御する所謂ガス比例式
のバーナーを用いるものが多い。

ところが上記ガス比例式のバーナーはバーナー
の構造上最小号数が最大号数の0/4乃至1/5に限定
される。

そこで、本発明の発明者は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
御するバーナーの両方を備えることにより最小号
数を０号近くまで小さくすることができ、しかも
最大号数も大きくすることができるガス瞬間式給
湯機を発明した。

斯るガス瞬間式給湯機は必要とされる熱量によ
り２つのバーナーを夫々単独で燃焼させるか、両
者を同時に燃焼させるため、どのバーナーを燃焼
させるかをどのように決定するかが問題であり、
仮に設定温度と、出湯温度と、比例ゲインで演算
される必要熱量によりどのバーナーを燃焼させる
かを決定すると、給湯初期の湯温が上がらないと
き等フイードバツクがかかり過ぎ、数秒後湯温が
上れば当然燃焼することになるバーナーには着火
せずに、本来燃焼すべきでないバーナーが燃焼す
るので、数秒後には着火しているバーナーが消
え、消えているバーナーに着火することになり、
バーナーが着火したり消火したりする。

（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は本来使用され
なければならないバーナーを確実に燃焼させ、バ
ーナーが着いたり消えたりしないようにすること
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、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
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
ナーの両方を備えて、これら両バーナーを選択的
若しくは同時に燃焼させるようにしてなり、設定
温度と、入水温度と、流量とにより演算されるフ
イードフオワード熱量により、どのバーナーを燃
焼させるかを決定すると共に上記フイードフオワ
ード熱量に設定温度と、出湯温度と、比例ゲイン
とにより演算されたフイードバツク熱量を加えた
最終的な必要熱量により、上記決定されたバーナ
ーの燃焼により得られる能力範囲内において何号
の能力で燃焼するかを決定するものである。

（作用） フイードフオワード制御により燃焼すべきバー
ナーが決定されるので、給湯初期の湯温が上らな
いときでも、数秒後には当然燃焼するはずのバー
ナーに最初から着火し、しかもフイードバツク制
御によるフイードバツク量が大きくても最初選定
されたバーナーの燃焼能力範囲を越えてフイード
バツク量が及ばないので、すぐに他のバーナーに
切換わるようなことがない。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。

図中４は給湯機で、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５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６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５は中途部で第１バーナー２に連絡す
る第１ガス配管５ａと第２バーナー３に連絡する
第２ガス配管５ｂに分岐しており、この分岐部分
より上流側に元電磁弁７を備えている。

また上記第１ガス配管５ａには上流側から第１
電磁弁８、ガバナー９、比例弁１０が順次設けら
れ、第２ガス配管５ｂには第２電磁弁１１とガバ
ナー１２が前者１１を上流側に配して夫々設けら
れている。

従つて、第１バーナー２は第１電磁弁８を開弁
すると比例弁１０の開度に応じた量のガスが供給
されることになり、比例弁１０の開度を変え供給
ガス量を変化させることにより熱量を変えること
ができるようになつている。

また、第２バーナー３は第２電磁弁１１の開弁
により常時一定量のガスが供給されることになる
ので、第２電磁弁１１の開閉を繰返すことにより
間歇燃焼させ火が着いている時間と、火が消えて
いる時間の比により熱量を変えることができるよ
うになつている。

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５′を備えて最小号数が４号で最大号
数が16号になるように構成され、第２バーナー３
は２本のバーナー単体３′を備えて最小号数が1.2
号で最大号数が６号になるように構成されてお
り、給湯機４全体としては1.2号乃至22号の範囲
の能力を有している。そして、1.2号乃至5.4号の
範囲（Ａゾーンという）では第２バーナー３が燃
焼し、5.4号乃至16号の範囲（Ｂゾーンという）
では第１バーナー２が燃焼し、16号乃至22号の範
囲（Ｃゾーンという）では第１バーナー２と第２
バーナー３の双方が燃焼するように構成されてい
る。

一方、給水管路６には熱交換器１より上流側に
水量センサー１３と入水温センサー１４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１５が熱交換器１出口に近
接して設けられる。

上記、水量センサー１３、入水量センサー１
４、出湯温センサー１５と、前述の第１電磁弁
８、比例弁１０、第２電磁弁１１は夫々制御基板
１６に電気的に接続し、水量センサー１３は給水
管路６を流れる水の量を検出して信号ａを、入水
温センサー１４は熱交換器１への入水温度を検出
して信号ｂを、また出湯温センサー１５は熱交換
器１からの出湯温度を検出して信号ｃを夫々制御
基板１６へ送る。

制御基板１６は給湯機４の機台内又はコントロ
ールボツクス１７内に設けられており、後述の必
要熱量演算手段１６ａ、バーナー選択手段１６
ｂ、着火、消火時間算出手段１６ｃ、第２電磁弁
用出力発生手段１６ｄ、比例弁開度算出手段１６
ｅ、第１電磁弁用出力発生手段１６ｆ、比例弁駆
動手段１６ｇ、等を有する。

必要熱量演算手段１６ａは先ず上記水量センサ
ー１３、入水温センサー１４、出湯温センサー１
５からの検出信号ａ，ｂ，ｃを入力し、水量セン
サー１３が検出した水量と、入水温センサー１４
が検出した入水温度と、コントロールボツクス１
７の温度設定部１８で設定された設定湯温と、熱
交換器１の熱効率によりフイードフオワードの熱
量を演算してバーナー選択手段１６ｂに信号を発
生する。

バーナー選択手段１６ｂは上記必要熱量演算手
段１６ａが演算したフイードフオワード熱量がど
のゾーンに入るか即ちどのバーナーを燃焼させる
かを決定するもので、フイードフオワード熱量
が、1.2号から5.4号までの範囲に相当するときは
着火、消火時間算出手段１６ｃに、5.4号を越え
16号までの範囲に相当するときには比例弁開度算
出手段１６ｅに、更に16号を越え22号までの範囲
に相当するときには着火、消火時間算出手段１６
ｃと比例弁開度算出手段１６ｅの双方に、夫々出
力信号を発生する。

着火、消火時間算出手段１６ｃは上記バーナー
選択手段１６ｂの出力を受けると必要熱量演算手
段１６ａで演算されたフイードフオワード熱量に
応じて、第２バーナー３の着火時間と消火時間の
比を算出決定し、第２電磁弁用出力発生手段１６
ｄに信号を送出する。

この際、フイードフオワード熱量が16号を越え
22号までの範囲に相当するときには、着火、消火
時間算出手段１６ｃは第２バーナー３の連続燃焼
を決定する。

第２電磁弁用出力発生手段１６ｄは着火、消火
時間算出手段１６ｃからの信号を受け、該算出手
段１６ｃで決定された着火時間を消火時間の比に
応じて第２電磁弁１０に出力ｄを間歇的、若しく
は連続敵に送出する。

第２電磁弁１１は第２電磁弁用出力発生手段１
６ｄの出力ｄを受けて発生出力ｄの間隔に応じて
開閉を繰り返えすか、連続的に開弁する。

従つて、第２バーナ３は必要熱量演算手段１６
ａにより演算されたフイードフオワード熱量に応
じて間歇または連続燃焼する。

前記比例弁開度算出手段１６ｅはバーナー選択
手段１６ｂの出力信号を入力すると第１電磁弁用
出力発生手段１６ｆに信号を送出すると共に演算
されたフイードフオワード必要熱量に基づいて比
例弁１０の開度を算出決定し、それに応じて比例
弁駆動手段１６ｇに信号を送出する。

第１電磁弁用出力発生手段１６ｆは比例弁開度
算出手段１６ｅからの信号を受けると第１電磁弁
８に出力Ｅを送出して第１電磁弁８を開弁する。

比例弁駆動手段１６ｇは比例弁開度算出手段１
５ｅからの信号を受けると比例弁１０に出力Ｆを
送出して比例弁１０を駆動し、比例弁開度算出手
段１６ｅにより算出された開度に比例弁１０の開
度を調節する。

従つて第１バーナー２が演算されたフイードフ
オワード熱量に応じた燃焼量で燃焼する。

一方、前記必要熱量演算手段１６ａは、前述の
フイードフオワード熱量の演算に引き続いて、出
湯温度センサー１５が検出した出湯温度と、設定
湯温と比例ゲインによりフイードバツク熱量を演
算し、これを前記フイードフオワード熱量に加え
て最終的な必要熱量を決定し、これをバーナー選
択手段１６ｂを介して、先のフイードフオワード
熱量で選択された着火、消火時間算出手段１６ｃ
又は比例弁開度算出手段１６ｅに送入して、この
最終的な必要熱量に基づいて燃焼時間と消火時間
の比又は比例弁開度の算出をやり直し、第２電磁
弁用出力発生手段１６ｄ、比例弁駆動手段１６ｇ
により第２電磁弁１１の開弁時間と閉弁時間の比
又は比例弁１０の開度を補正する。

従つて、既に着火しているバーナーは上記決定
に基づいて号数（熱量）を調整されるが、この際
フイードバツク量は最初決定されたゾーンを越え
て他のゾーンにまで及ばない。

従つて、最初決定されたゾーン内において、ど
の能力で燃焼するかが決定される。

即ち、演算されたフイードフオワード熱量が、
仮にＡゾーンに相当するときは制御基板１６は第
２電磁弁１１に信号ｄを送り、第２電磁弁１１は
上記信号ｄを受けて開閉を繰返し、第２バーナー
３は間歇燃焼を行う。上記第２電磁弁１１の開弁
時間と閉弁時間の比、即ち間歇燃焼の燃焼時間と
消火時間の比はとりあえず上記演算されたフイー
ドフオワード熱量に応じて決定されるが、フイー
ドバツク熱量を加えて補正される。

また、フイードフオワード熱量がＢゾーンに相
当する時は制御基板１６は第１電磁弁８に信号
ｅ、比例弁１０に信号ｆを夫々送り、第１バーナ
ー２が着火する。この着火時の燃焼の能力は上記
フイードフオワード熱量によりとりあえず決定さ
れるがフイードフオワード熱量を加えてＢゾーン
内において最終的に決定される。

またフイードフオワード熱量がＣゾーンに相当
するときは、制御基板１６は第１電磁弁８、比例
弁１０に信号ｅ，ｆを送り、第１バーナー２をと
りあえずフイードフオワード熱量により決定され
る燃焼能力で着火燃焼すると同時に第２電磁弁１
１に信号ｄを送つて第２バーナー３を連続燃焼さ
せる。そしてフイードバツク熱量を加えて第１バ
ーナー２の熱量を補正し、ｃゾーン内において燃
焼の能力を決定する。

尚、ガス配管５の元電磁弁７はコントロールボ
ツクス１７に運転スイツチ１９のON、OFFによ
り開閉する。

（効果） 本発明は必要熱量として最終的に落ちつくフイ
ードフオワード熱量により燃焼させるバーナーを
決定するので、結果として当然燃焼させるべきバ
ーナーに最初から着火させることができる。

しかもフイードバツク量が大きくても最初に選
定されたバーナーの燃焼ゾーンを越えてフイード
バツク量が及ばないので、上記ゾーン内において
何号の能力で燃焼するかが決定され、他のゾーン
のバーナーに着火するようなことがない。従つて
給湯初期の湯温が上がらないときでも、バーナー
が着いたり、消えたりすることがない。

【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
湯装置の模式図、第２図はバーナーの最大、最小
能力とゾーンの関係を示すグラフ、第３図は第
１、第２バーナーの燃焼の状態を示すチヤート、
第４図は機能ブロツク図である。 １……熱交換器、２……第１バーナー、３……
第２バーナー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 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バーナーの
   両方を備えて、これら両バーナーを選択的若しく
   は同時に燃焼させるようにしてなり、設定温度
   と、入水温度と、流量とにより演算させるフイー
   ドフオワード熱量により、どのバーナーを燃焼さ
   せるかを決定すると共に、上記フイードフオワー
   ド熱量に設定温度と、出湯温度と、比例ゲインと
   により演算されたフイードバツク熱量を加えた最
   終的な必要熱量により、上記決定されたバーナー
   の燃焼により得られる能力範囲内において何号の
   能力で燃焼するかを決定することを特徴とするガ
   ス瞬間式給湯装置。