JPH0712740U - 給湯器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 出湯開始時での出湯温度の早い立ち上がりを
得ること。 【構成】 緩点火終了直後から所定時間は、比例制御弁
の開度上限を、器具に規定されている最大号数を越える
開度に設定し（Ｓ１３）、所定時間経過後に最大号数に
対応した開度に戻す（Ｓ１５）。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、熱交換器を通過する水をバーナにより加熱して出湯する給湯器に関 する。

【０００２】

【従来の技術】

従来から、この種の給湯器は出湯温度が所望の設定温度になるように、比例制 御弁の開度を制御して燃料ガス量を調整している。一般に、こうした温度制御と しては、熱交換器出口側に設けた温度センサから検出された出湯温度と使用者が 任意に設定した設定温度とに基づいてＰＩＤ制御，ＰＤ制御といったフィードバ ック制御や、入水温度と入水量とに基づいて設定温度にまで加熱するための燃料 ガス量を演算するフィードフォワード制御が知られている。 こうした給湯器では、給湯栓が開かれて通水が検知されてからバーナを点火し て熱交換器を加熱するため、この通水開始から実際に出湯される湯の温度が設定 温度に達するまでにある程度の時間を要する。このため、出湯開始時での出湯温 度の早い立ち上がりが要求されていた。尚、点火時には爆発的な着火を防止する ために燃焼能力を抑えた緩点火動作を短期間実行してから、出湯温度制御に入る ようになっている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記のフィードバック制御等により出湯温度制御を行っても、 バーナの燃焼量（比例弁の開度）が、器具に規定される最大号数を上限としてい るため、結局、通水量と最大号数とで出湯温度の立ち上がり特性が決ってしまう 。このため、出湯温度制御によって器具に規定される最大号数でのフルパワー燃 焼しても出湯特性は悪い。従って、これ以上出湯温の立ち上がり特性を向上させ ることができない。 ところで、燃焼器を構成する熱交換器、バーナ、燃焼室等は、器具に規定され る最大号数に応じた設計がなされているものの、耐久的にはある程度の余裕がと られている。例えば、１６号の給湯器を２０号の能力で燃焼させても短期間であ れば耐久的には問題は生じないように設計されている。 本考案は、こうした最大号数以上での燃焼が短期間なら可能であることに着目 して、出湯開始時での出湯温度の早い立ち上がりを得ること目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決する本考案の給湯器は、 熱交換器に通水される水を加熱するバーナと、 上記バーナへの燃料供給量を調整する調整弁と、 上記バーナにより燃焼加熱を開始するときに、燃料供給量を抑えて点火する緩 点火手段と、 上記緩点火終了後に、上記熱交換器を通過した湯の温度が設定温度となるよう に上記調整弁を制御する出湯温度制御手段と を備えた給湯器において、 上記出湯温度制御手段は、上記緩点火終了した直後に、上記調整弁の開度上限 を器具に規定されている最大号数を越える開度に設定し、所定期間経過後に上記 調整弁の開度上限を上記最大号数に対応した開度に戻す開度上限変更手段を備え たことを要旨とする。

【０００５】

【作用】

上記構成を有する本考案の給湯器は、出湯開始時つまり燃焼開始時において、 緩点火手段によりバーナへの燃料供給量を少なくして点火し、緩点火終了後に、 出湯温度制御手段による温度制御に入る。この場合、開度上限変更手段が調整弁 の開度上限を器具に規定されている最大号数を越える開度に設定する。従って、 通水量が器具号数に対応したものであるのに最大燃焼能力が器具号数を上回って いるため、加熱速度が速くなり出湯温度は燃焼開始から短時間で設定温度になる 。 そして、所定期間経過すると調整弁の開度上限を最大号数に対応した開度に戻 す。つまり、従来通りの最大号数範囲内での温度制御に移行する。 この結果、給湯器の耐久性にも問題なく、出湯温度の立ち上がりを早くするこ とができる。

【０００６】

【実施例】

以上説明した本考案の構成・作用を一層明らかにするために、以下本考案の給 湯器の好適な実施例について説明する。 図１は一実施例としての給湯器１の概略構成図である。給湯器１は、上水道に 接続される給水管２と、給水管２により導かれた冷水をバーナ１０の燃焼熱によ り加熱する熱交換器３と、熱交換器３で加熱された湯を送り出す給湯管４とで器 具内の水流路を構成している。給水管２には、給水圧の変動に関係なく所定流量 を保持するための水ガバナ５と、その下流側で水流の有無を検知する水流スイッ チ６が設けられる。一方、給湯管４には、熱交換器３の出口部に出湯温度を検出 するためのサーミスタ７が設けられ、また、先端の接続口には台所等の給湯栓８ に通じる外部配管９が接続される。

【０００７】 バーナ１０へ通じるガス導管１１には、その上流側からガス流路の開閉を司る 元電磁弁１２と、ガス流量を調整する比例制御弁１３とが設けられる。 また、図示しないがバーナ１０の点火用電極、イグナイタ、火炎を検出するフ レームロッド、燃焼用空気を強制的に燃焼室に供給するファン等が設けられる。

【０００８】 こうした給湯器の動作を制御するために、器具内にはコントローラ２０が設け られる。コントローラ２０は、周知の算術論理演算回路を構成するマイクロコン ピュータをメインに構成され、水流スイッチ６，サーミスタ７，フレームロッド 等のセンサからの信号が入力されると共に、元電磁弁１２，比例制御弁１３，イ グナイタ，ファン等のアクチュエータに駆動制御信号を出力する。

【０００９】 次に、給湯制御について説明する。尚、本実施例の給湯器は１６号仕様のもの として説明する。 図２は、コントローラ２０が実行する給湯制御ルーチンを表し、給湯栓８が開 かれて水流スイッチ６がオンすると起動する。

【００１０】 本制御ルーチンが起動すると、まず、ファンを駆動してプリパージ処理を行い （Ｓ１０）、次に、緩点火処理を行う（Ｓ１１）。この緩点火処理は、爆発的な 着火を避けるために、比例制御弁１３の開度を絞って点火動作を行う。つまり、 元電磁弁１２を通電して開成すると共に比例制御弁１３に緩点火用の電流を流し 、少ないガス供給量（インプット）でイグナイタを動作させて点火するのである 。こうして緩点火により炎が検出されるとイグナイタを停止して以下のように比 例温度制御に入る。

【００１１】 まず、比例温度制御に入って所定時間（本実施例では３０秒）経過したか否か を判断する（Ｓ１２）。この場合、緩点火が終了した直後であるため「ＮＯ」と 判断して、比例温度制御で用いる最大能力（上限インプット）を２０号相当に設 定する（Ｓ１３）。つまり、本実施例の給湯器は１６号仕様であるため、最大能 力は本来１６号であるが、緩点火から比例温度制御に入るときには、この上限を 越えた２０号相当のインプットを上限に設定する。そして、サーミスタ７から得 られる出湯温度と予め設定された設定温度とに基づいて、出湯温度が設定温度と なるように比例制御弁１３の開度を制御する（Ｓ１４）。本実施例では、出湯温 度と設定温度との偏差、偏差の変化率、偏差の累積値に基づくＰＩＤ制御を行う 。尚、最適な空燃比を得るためにファン回転数もインプットに応じたものとする 。

【００１２】 この場合、通水量は水ガバナ５により１６号仕様に規制されているため、通水 量に比べてインプットを大きくすることができ出湯温度の立ち上がりが速くなる 。 図３は、出湯開始時の混合気内圧（内圧の平方根はガス供給量に比例する）と 出湯温度との変化を従来のもの（破線にて示す）と対比して表すグラフである。 図示するように、緩点火が終了した時刻ＡからＰＩＤ制御が開始されるが、比例 制御弁１３の開度上限は２０号相当に設定されているため、比例制御弁１３の開 度が１６号相当にまで達しても、まだ出湯温度が設定温度より低い場合には、さ らにそのまま開度を増すように制御され、出湯温度の上昇が速い。これに対して 従来のものでは、比例制御弁１３の開度が１６号相当に達すると、出湯温度が低 くてもその開度を越えることができないため、出湯温度の上昇が遅く設定温度に なるまでに時間がかかる。ＪＩＳにより入水温度と設定温度の温度差の９割まで 温度上昇するのに要する時間を加熱速度と呼ぶが、この加熱速度を従来のものと 比べると図示するようにかなりの差（△ｔ）がでる。

【００１３】 尚、このグラフで示す出湯温度変化は、器具内の給湯管４の出口部で捉えた温 度変化であり、出湯開始時に設定温度を越える部分Ｘがみられるが、外部配管９ を通って給湯栓８から出湯される実際の温度変化は、図４の一点鎖線にて示すよ うになめらかとなり何等問題を生じない（図４は外部配管を２ｍとした例）。

【００１４】 図２の給湯制御の説明に戻り、２０号相当の比例温度制御が始まって所定時間 （３０秒）経過すると（Ｓ１２：ＹＥＳ）、比例温度制御での上限インプットを １６号相当に変更する（Ｓ１５）。つまり、本来の１６号仕様に戻す。従って、 以後は通常の１６号仕様の比例温度制御を行なう。 この結果、器具の耐久性を損なうことなく出湯開始時の湯温の立ち上がりが早 くなり、非常に使い勝手がよいものとなる。

【００１５】 以上本考案の実施例について説明したが、本考案はこうした実施例に何等限定 されるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で 実施し得ることは勿論である。

【００１６】

【考案の効果】

以上詳述したように、本考案の給湯器によれば、出湯温度制御を開始するとき に、調整弁の開度上限を器具に規定された最大号数を越える開度に設定するため 、出湯開始時の湯温の立ち上がりが早くなり、非常に使い勝手がよくなるという 優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例としての給湯器の概略構成図である。

【図２】給湯制御ルーチンを表すフローチャートであ
る。

【図３】出湯温度と内圧の推移を表すグラフである。

【図４】器具出口の出湯温度と給湯栓での出口温度との
推移を表すグラフである。

【符号の説明】

１…給湯器、 ３…熱交換器、 ７…サーミスタ、 １
０…バーナ、１３…比例制御弁、 ２０…コントロー
ラ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換器に通水される水を加熱するバー
   ナと、 上記バーナへの燃料供給量を調整する調整弁と、 上記バーナにより燃焼加熱を開始するときに、燃料供給
   量を抑えて点火する緩点火手段と、 上記緩点火終了後に、上記熱交換器を通過した湯の温度
   が設定温度となるように上記調整弁を制御する出湯温度
   制御手段とを備えた給湯器において、 上記出湯温度制御手段は、上記緩点火終了した直後に、
   上記調整弁の開度上限を器具に規定されている最大号数
   を越える開度に設定し、所定期間経過後に上記調整弁の
   開度上限を上記最大号数に対応した開度に戻す開度上限
   変更手段を備えたことを特徴とする給湯器。