JPH0626705A - 給湯機の温度制御構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 熱交換パイプで温水を得る給湯機において、
燃焼量を複数段に可変するバーナを用いても安定した出
湯温度特性を得る。 【構成】 給湯機の熱交換パイプ２と並列に冷水パイプ
３を設け、熱交換パイプ２・冷水パイプ３へ接続する給
水パイプ４に水量センサー５と水温センサー６とを取り
付ける。バーナ１は燃焼量が複数段に変化できるものを
用い、バーナ出力演算部８は給湯温度設定手段７と、水
量センサー５・水温センサー６との信号から必要発熱量
を得て、バーナ１の燃焼量を複数段の中から選択する。
一方、熱交換パイプ２と冷水パイプ３に電動弁９・１０
を設け、また、熱交換パイプ２の出湯側に第一温度セン
サー１１を、温・冷水を混合した給湯パイプ１３に第二
温度センサー１２を取り付け、出湯温度制御部１４は第
一・第二温度センサー１１・１２と給湯温度設定手段７
との信号で、電動弁９・１０を駆動して希望する出湯温
度を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】熱交換パイプを用いる貯湯水量の
少ない給湯機の温度制御構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】湯沸缶体の水を一定温度に沸きあげて供
給する給湯機は、出湯温度を検出するセンサーの信号で
バーナの運転を断続し、湯沸缶体内の貯湯水量が多いか
らバーナの断続運転の影響が表われにくく、安定した給
湯が期待できる。

【０００３】一方、この発明にかかる熱交換パイプを用
いる貯湯水量の少ない給湯機では、出湯温度を検出する
センサーの信号でバーナの運転を断続すると、出湯温度
が大きく変動するものであった。この為、断続運転もし
くは複数個の燃焼量を段階的に可変するバーナに変え
て、燃焼量が無段階に変わるバーナを使って、出湯温度
と設定目標温度との違いを検出してバーナの発熱量を適
正値に変化させる給湯機が実用化されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】同じバーナ構造・同じ
燃焼室の大きさにもかかわらず、バーナの発熱量を無段
階に変化させるためには、単に燃焼空気量と燃料流量を
変化するだけでは実現できず、発熱量に対応して空気の
供給構造を変化したり、燃料（未燃ガス）の供給構造を
変更するなどの対応が必要で、構造が複雑となり、バー
ナのコストアップは避けることができなかった。

【０００５】また、比例制御のバーナを用いた時にも、
発熱量に対応する温水流量は決まっているから、水圧の
変動や給湯個所の増減によって水量が変化すれば、発熱
量を変化せせる必要があり、この発熱量が変化したあと
で給湯温度が変化するので、温水温度の応答性はあまり
良くなく、水量切換時に給湯温度が変動しやすいもので
あった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は比例制御バー
ナを使用しないで給湯温度特性を向上した給湯機にかか
るもので、燃焼量を複数段階に可変するバーナ１と、バ
ーナ１の燃焼ガスの流路に望ませた熱交換パイプ２と、
熱交換パイプ２と並列に設置した冷水パイプ３とを設
け、かつ、熱交換パイプ２・冷水パイプ３へ接続する給
水パイプ４に水量センサー５と水温センサー６とを取り
付け、給湯温度設定手段７の信号と、水量センサー５と
水温センサー６と信号から必要発熱量を得るバーナ出力
演算部８を設け、該バーナ出力演算部８の出力でバーナ
１の燃焼量を複数段の中から選択すると共に、熱交換パ
イプ２と冷水パイプ３の少なくとも一方に電動弁９を設
け、かつ、熱交換パイプ２の出湯側に第一温度センサー
１１を、熱交換パイプ２と冷水パイプ３の接続部よりも
出湯側の給湯パイプ１３に第二温度センサー１２を取り
付け、給湯温度設定手段７の信号と第一・第二温度セン
サー１１・１２の信号から電動弁９の開度を可変する出
湯温度制御部１４を設け、該出湯温度制御部１４は電動
弁９の開度信号に基づくバーナ１の燃焼量の補正信号を
バーナ出力演算部８に送るようにしたものである。

【０００７】また、出湯温度制御部１４は電動弁９の開
度変更が小さいとき、バーナ出力演算部８に送る補正信
号でバーナ１の燃焼量の変化をロックして、出湯温度を
電動弁９で制御するものである。

【０００８】また、熱交換パイプ２と冷水パイプ３の夫
々に第一・第二電動弁９・１０を取り付け、出湯温度制
御部１４は第一・第二電動弁９・１０を半開状態に保持
する様に、バーナ出力演算部８へ燃焼量の補正信号を送
っており、半開状態の第一・第二電動弁９・１０は速や
かに出湯温度変化に対応できるものである。

【０００９】

【作用】給湯機の電源を入れてバーナ１を運転可能状態
とし、かつ、給湯パイプ１３に取り付けた温水蛇口を開
くと給水パイプ４から熱交換パイプ２を通って、給湯パ
イプ１３に至る水流が形成される。この水流は給水パイ
プ４に取り付けた水量センサー５によって検出でき、該
水量センサー５の信号でバーナ１が燃焼を開始する。そ
して燃焼熱で熱交換パイプ２が加熱されて内部を流れる
水は温水となり、この温水は温水蛇口から取り出すこと
ができる。

【００１０】この発明では燃焼量を複数段階に可変する
バーナ１を用い、給水パイプ４に水温センサー６を取り
付け、該水温センサー６の信号と前記水量センサー５の
信号とをバーナ出力演算部８へ入力する。該バーナ出力
演算部８は両信号と給湯温度設定手段７でセットされた
希望出湯温度から、給湯機が必要とする熱量を算出し、
この数値からバーナ１の複数段階の発熱量の中で、好ま
しい発熱量にセットしてバーナ１の運転を行なうもので
ある。

【００１１】一方、給湯機の熱交換パイプ２と並列に冷
水パイプ４が接続されており、熱交換パイプ２と冷水パ
イプ４の少なくとも一方に電動弁９を設け、かつ、熱交
換パイプ２の出力側に第一水温センサー１１を、また熱
交換パイプ２と冷水パイプ４を接続した混合水の流路で
ある給湯パイプ１３に第二温度センサー１２を設けてい
る。そして、第二温度センサー１２の温度が予め設定し
た給湯温度設定手段７の設定温度になるように電動弁９
の開度を調節するものである。

【００１２】ところで、出湯温度制御部１４はバーナ出
力演算部８に補正信号を送っており、電動弁９の開度変
化が少なく安定している時には、補正信号を送ってバー
ナ１の燃焼量の変化を中止する。また、給水圧力の変動
・給湯個所の変更によって水量が大きく変わる時には、
出湯温度制御部１４が大きく電動弁９を操作して第二温
度センサー１２を設定温度に維持するものであり、この
時はバーナ１の燃焼量はロックせず、バーナ出力演算部
８は水量に適する発熱量にバーナ１を変化させるもので
ある。

【００１３】また、このような大きな水量変化に追従し
て電動弁９を操作するためには熱交換パイプ２と冷水パ
イプ４に第一・第二電動弁９・１０を設け、予め半開状
態で第一・第二電動弁９・１０が安定するようにバーナ
の燃焼量の補正信号をバーナ出力演算部８に送ると良
い。

【００１４】

【実施例】１は燃焼量を大・中・小・停止のように複数
段階に可変できる給湯機のバーナ、１５はバーナ１の燃
焼炎や燃焼ガスが送り込まれる燃焼室、１６は燃焼室１
５に続く煙道、１７は排気口である。２は燃焼室１５の
壁に取り付けて燃焼ガス流路に望ませた熱交換パイプで
あり、給水側は燃焼室１５内に配置して吸熱フィンを取
り付けている。

【００１５】３は熱交換パイプ２と並列に設置した冷水
パイプ、４は熱交換パイプ２と冷水パイプ３に接続する
給水パイプであり、該給水パイプ４には水量センサー５
と水温センサー６が取り付けてある。７は取扱者が操作
するスイッチや可変抵抗器を入力とする給湯温度設定手
段、８はバーナ出力演算部であり、該バーナ出力演算部
８は給湯温度設定手段７と、水量センサー５と、水温セ
ンサー６との出力信号を入力とし、図示せざる温水蛇口
を開いた時に給湯機で加熱すべき熱量を演算すると共
に、この結果に基づいてバーナ１の複数段階の発熱量の
うちで最適燃焼量を選定して燃焼を開始する。

【００１６】９は熱交換パイプ２に取り付けた第一電動
弁、１０は冷水パイプ３に取り付けた第二電動弁であ
り、いずれか一方の配管が細かったり、オリフィスなど
で流れが制限されている時には、たとえは熱交換パイプ
２の電動弁９だけでも良い。１１は熱交換パイプ２の出
湯側に取り付けた第一温度センサー、１２は熱交換パイ
プ２と冷水パイプ３の接続部より出湯側の給水パイプ１
３に取り付けた第二温度センサー、１４は第一温度セン
サー１１・第二温度センサー１２の温度信号と、給湯温
度設定手段７でセットされた水温の信号とを入力とする
出湯温度制御部である。

【００１７】該出湯温度制御部１４の駆動出力には前記
第一・第二電動弁９・１０が接続されており、第一温度
センサー１１が給湯温度設定手段７でセットした水温よ
りも低い時には第一電動弁９を絞る方向に操作して熱交
換パイプ２の出湯側の水温を上昇させる。

【００１８】第一温度センサー１１が設定温度になれば
第二温度センサー１２の出力による制御に移り、バーナ
１の出力が流量に対応する熱量よりも低めにセットされ
た時には、第二温度センサー１２の水温が低ければ電動
弁９は絞る方向に動く。この為、例えば第二電動弁１０
やオリフィスなどで冷水パイプ３の開度を一定の状態
で、電動弁９によって熱交換パイプ２の流量を絞れば、
全水量が減少して出湯温度が上昇するものである。

【００１９】また、バーナ１の発熱量が最初の流量に対
応する熱量よりも高めにセットされた時には、第二温度
センサー１２の水温が低ければ電動弁９は水量を増す方
に動き、例えば冷水パイプ３の開度は一定のまま熱交換
パイプ２の流量を増せば全流量は増加して出湯温度が下
がるものである。

【００２０】熱交換パイプ２と冷水パイプ３の両方に第
一電動弁９・第二電動弁１０を設ければ、流量の変化が
大きく素早く行なわれ、出湯温度の安定性が更によくな
るものである。

【００２１】前記したようにバーナ１はバーナ出力演算
部８によって燃焼量を選択するが、出湯温度制御部１４
が第二温度センサー１２でセットした温度を得るために
電動弁９を操作すると温水蛇口から吐出する水量も変わ
るので、バーナ出力演算部８は再計算をしてバーナ１の
発熱量を変更指示する場合がある。この発明では電動弁
９の開度変更が少ない時には出湯温度制御部１４がバー
ナ出力演算部８に補正信号を送り、以前のバーナ１の発
熱量を維持するものである。

【００２２】尚、給水圧力の変動・給湯個所の増減によ
って供給水量が大きく変化した時には、第二温度センサ
ー１２の温度が第二温度センサー１２のセット温度を得
るために出湯温度制御部１４が大きく第一電動弁９・第
二電動弁１０を操作するものであり、この時はバーナ出
力演算部８はバーナの燃焼量の補正信号がロックを解く
ので、バーナ１は変化した水量に対応した発熱量に変更
するものである。

【００２３】

【発明の効果】以上のようにこの発明ではバーナ１の発
熱量はバーナ出力演算部８の働きで適正発熱量が選択さ
れると共に、給水パイプ１３の第二温度センサー１２が
給湯温度設定手段７で設定した温度となるように第一・
第二電動弁９・１０が作動して水量を変動させたから、
高価な比例制御バーナに代わる安価な複数段階の発熱量
しか変化できないバーナでも、高精度な出湯温度制御が
可能となったものである。

【００２４】また、この発明では水量変化を電動弁９で
行ないながら出湯温度が変化するために、バーナ出力演
算部８が水量変化によってバーナ１の発熱量を変化させ
る恐れがある。この為、出湯温度制御部１４からバーナ
出力演算部８に開度信号に基づく補正信号をバーナ１に
送るようにして、ゆるやかな開閉動作時はバーナ１の発
熱量の変化を中止させたから、出湯温度は速やかに設定
温度と一致するものである。

【００２５】更に、温水蛇口を開閉するような大幅な流
量変化が起きると、第一・第二電動弁９・１０は大きく
開度を変更するが、この開度信号を受けた時にはバーナ
出力演算部８がバーナ１を流量に対応する適正発熱量に
速やかに変化するので、大幅な流量変化時でも出湯温度
が安定するものである。

【００２６】一方、安定した出湯時において、第一・第
二電動弁９・１０の開度を半開状態に保持したから、大
幅な流量変化が発生しても第一・第二電動弁９・１０は
大きく開閉動作をして出湯温度を設定温度に維持するの
で、大幅な流量変化が起こり始めた時からの対応が可能
になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す石油燃焼器の断面図であ
る。

【図２】本発明の実施例を示す石油燃焼器の制御部のブ
ロック図である。

【符号の説明】

１ バーナ ２ 熱交換パイプ ３ 冷水パイプ ４ 給水パイプ ５ 水量センサー ６ 水温センサー ７ 給湯温度設定手段 ８ バーナ出力演算部 ９ 第一電動弁 １０ 第二電動弁 １１ 第一温度センサー １２ 第二温度センサー １３ 給水パイプ １４ 出湯温度制御部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼量を複数段階に可変するバーナ１
   と、バーナ１の燃焼ガスの流路に望ませた熱交換パイプ
   ２と、熱交換パイプ２と並列に設置した冷水パイプ３と
   を設け、かつ、熱交換パイプ２・冷水パイプ３へ接続す
   る給水パイプ４に水量センサー５と水温センサー６とを
   取り付け、給湯温度設定手段７の信号と、水量センサー
   ５と水温センサー６と信号から必要発熱量を得るバーナ
   出力演算部８を設け、該バーナ出力演算部８の出力でバ
   ーナ１の燃焼量を複数段の中から選択すると共に、熱交
   換パイプ２と冷水パイプ３の少なくとも一方に電動弁９
   を設け、かつ、熱交換パイプ２の出湯側に第一温度セン
   サー１１を、熱交換パイプ２と冷水パイプ３の接続部よ
   りも出湯側の給湯パイプ１３に第二温度センサー１２を
   取り付け、給湯温度設定手段７の信号と第一・第二温度
   センサー１１・１２の信号から電動弁９の開度を可変す
   る出湯温度制御部１４を設け、該出湯温度制御部１４は
   電動弁９の開度信号に基づくバーナ１の燃焼量の補正信
   号をバーナ出力演算部８に送ることを特徴とする給湯機
   の温度制御構造。
2. 【請求項２】 出湯温度制御部１４は電動弁９の開度変
   更が小さいとき、バーナ出力演算部８に送る補正信号で
   バーナ１の燃焼量の変化をロックする請求項１記載の給
   湯機の温度制御構造。
3. 【請求項３】 熱交換パイプ２と冷水パイプ３の夫々に
   第一・第二電動弁９・１０を取り付け、出湯温度制御部
   １４はバーナ出力演算部８へ、バーナ１の燃焼量の補正
   信号を送り、第一・第二電動弁９・１０を半開状態に保
   持する請求項１記載の給湯機の温度制御構造。