JPS58102026A - 湯沸器の燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は湯沸器等の燃焼機器の燃焼制御装置の改良に
関する。

近年、湯沸器として、熱交換器からの出湯温度を検出す
るとともに、任意に設定される目標温度との偏差を求め
その偏差に従って燃料供給路に設けられた流量制御弁を
制御することにより、使用ＷＡ温や水温変化に関係なく
湯温を目標温度に保つように動作する燃焼制御装置を備
えたものが出現している。

このように、この種の湯沸器は、検出湯温が設定ｗＡｒ
！Ｉと一致するようにフィードバック制御が行われるか
ら、従来広く用いられている燃焼制御能力が一定か段階
的にしか切換えられない湯沸器と異なり、水温や出ｍｉ
ｉの変化にかかわらず常に希望する温度の湯が安定に得
られるという大きな効果がある。

ところが、この湯沸器は出湯量の変更が頻繁に行われて
使用されるもので、それにともない出湯温度が変化する
が、このような場合にこの種の湯沸器の燃焼制御装置は
出湯量が変更され出ｍａｉｍが変化したことによる偏差
に基づいて流−制御弁を作動する。つまり、この燃焼制
御装置の制御動作には応答後れが原理的に存在する。こ
の応答遅れ時間内における出ａｉｍ度の変化は出湯量の
変更が緩慢である場合には実用上無視できるが、出湯―
の変更が急激である場合には急激な温度上弁（オーバシ
ュート）や温度降下（アンダーシュート）があり、特に
高出湯量側から低出湯最側に変更されたときに生ずる上
記オーバーシュートは実用上無視できない問題になって
いる。

この発明は上記問題点に着目してなされたものであり、
その目的とするところは、上記応答遅れを大幅に改善し
てオーバーシュートやアンダーシュートを抑制し、出湯
量の全範囲について比較的安定し、かつ均一な出ａｍ度
が得られる湯沸器の燃焼制御装置を提供することである
。

この発明は上記目的を達成するため、燃焼制御装置内の
制御回路のゲインを出湯量の変更に応じ（増減させるよ
う構成したことを特徴とする。

以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説
明する。

第１図はこの発明に係る燃焼制御装置を備えた湯沸器の
基本構成を示す図である。

同図において、湯沸器の本体１内のバーナ２に至る燃料
供給経路には燃料の供給を入・切する電磁切換弁３．ガ
バナ４および燃料滝壷を調整する流量制御弁５が配設さ
れ、バーナ２に関連して点火火花を発生する点火器６と
、点火動作によって正常に着火したかどうかを検出する
炎検出器７が設けられ、また正常な着火に至らなかった
場合等の異常時に警報を発する警報器８を備えている。

そして、熱交換器９に至る水入口には熱交換器９内を通
過する水流の流動状態を検出する流動状態検出装置１０
が、また出湯口側には出ａｍ度を検出するサーミスタ等
の温度センサ１２がそれぞれ設けられている。

上記流動状態検出装置１０は蛇口を開けたとき熱交換器
９を通過する水量が当該湯沸器が作動するに必要な最低
作動水量に達したことを検出するとともに、その熱交換
器９を通過する水量が上記最低作動水壷以上の所定の水
量になったことを段階的に検出する装置である。

また、この湯沸器の化ｍ温度が一定となるよう制御する
燃焼制御装置１３は燃焼シーケンス制御回路１４とＩＩ
湯温御回路１５でもって構成され、燃焼シーケンス制御
回路１４には電磁切換弁３゜点火器６．炎検出器７．警
報器８等の各要素が接続されている。また、ｍｍ制御回
路１５には流鋤制御弁５．Ｉ！度センサ１２および温度
設定器１６等の各要素が接続され、そして上記流動状態
検出装置１０の最低作動水壷検出信号が起動信号として
燃焼シーケンス制御回路１４に、変更水嚢信号がＳ温制
御回路１５にそれぞれ入力される。

この湯ｍ１１御回路１５は温度センサ１２による検出温
度信号と目標温度設定器１６による目標温度信号とから
偏差信号を発生する偏差検出回路１７と、この偏差信号
から所定の制御量を出力するＰｒＤｉｌｉ算回路１８と
、流動状態検出装置１０によって検出された熱交換器９
を通過する変更水量信号によってＰＩＤ演算回路１８の
ゲインを切換えるゲイン切換回路１９と、ＰＩＤ演算回
路１８の出力に応じ′て流量制御弁５の弁開度を所定の
開腹に調整する弁駆動回路２０とで構成されている。

ここで注目すべきことは流動状態検出装＠１０によって
熱交換器９を通過する水量の変化が検出され、この検出
信号でゲイン切換回路１９がＰ１１〕演算回路１８のゲ
インを上記水量が低水量側にあるときは小さく、＾水量
側にあるときμ大きくなるように水量の増減に応じて変
化させていることである。すなわち、水量の増減により
変化した出Ｓ温度が温度センサ１２で検出される前に、
水量の増減が直ちに流動状態検出装置１０で検出されＰ
　Ｉ　Ｄ演算回路１８のゲインが変更されて流量制御弁
５が所定の弁開度に調整されるから、水量の増減にとも
ないバーナ２の燃焼が制御され、出湯温度の変化は最小
限に抑制される。よって、制御の応答遅れが大幅に改善
される結果、前述したオーバーシュートやアンダーシュ
ートも抑制される。

次にこれを説明する。

今、１つの蛇口が開かれて、流動状態検出装置１０によ
って水流が検出されると、これによって燃焼シーケンス
制御回路１４が駆動され電磁切換弁３を開く。同時にＰ
ＩＤ演算回路１８のゲインがゲイン切換回路１９によっ
て水量に応じた所定のものになされるとともに、温度セ
ンサ１２で検出された水温と目標Ｉ！痕膜設定器６によ
る目標温度との偏差が偏差検出回路１７で求められＰＩ
Ｄ演算回路１８に出力される。これによってＰＩＤ演算
回路１８は所定の制御量を弁駆動回路２０を介して流量
制御弁５に出力し、流量制御弁５の弁開度が調整され、
バーナ２に所定流量の燃料が供給されるから、燃焼シー
ケンス制御回路１４は点火器６を動作させて点火−火花
を発生させる。これによりバーナ２が正常に着火すると
炎検出器７によってこれが検出され、着火ミスがあると
警報器８か駆動される。

バーナ２が正常に着火し、正常燃焼状態となるにともな
い、熱交換器９における熱交換が進行し蛇［］から湯が
出湯されるが、このＳ温は温度センサ１２で検出され、
これと目標温度との偏差が再び偏差検出回路１７で求め
られる。この新しく求められた偏差に基づきＰＩＤ演算
回路１８は偏差を小さくすべく所定の制御量を弁駆動回
路２０を介して流量制御弁５に出力し、流量制御弁５の
弁開度が調整される。

以後、上述した動作が繰り返され、検出ｍｍが設定温度
に一致するようにフィードバック制御が行なわれ、ｓ澹
が安定した所望の潟が得られる。

ここで、残り２つの蛇口を同時に開けると、熱交換器９
を通過する水量が急増し蛇口から出湯される湯の温度が
急降下する。このとき、上記水量の急増は流動状態検出
装置１１ｏで直ちに検出されゲイン切換回路１９に入力
されるから、急降下する４温が温度センサ１２で検出さ
れる前に、ＰＩＤ演算回路１８のゲインがゲイン切換回
路１９によって増加させられており、これによって流量
制御弁５の弁一度が所定の開腹に調整されている。

この結果、上記ｍ瀉の急降下量は無視できる程度に抑制
されるとともに、この抑制された温度変化が温度センサ
１２で検出される。その後は、上述した定常状態の制御
動作が行なわれ３つの蛇口から出湯される湯の温度が希
望する濃度に速やかに保持される。

また、当初３つの蛇口を開けて使用する場合には、ＰＩ
Ｄ演算回路１８のゲインは増加させられており、２つの
蛇口を同時に締めた時の熱交換器９を通過する水量の急
減が直ちに流動状態検出装置１０で検出され、上述と同
様にｍ温の急激な上昇は無視できる程度に抑制される。

以上のように、出湯量の変更を流動状態検出装置１０で
検出し、これでもってＰＩＤ演算回路１８のゲインを変
更するようにしたから、前述したオーバーシュートやア
ンダーシュートは効果的に抑制され、また出湯量の全範
囲に渡って比較的安定でかつ均一な出ＷａＳ度が得られ
るのである。この流動状態検出装置１０による出ｗＡ儲
の変更検出は連続的に行なえば理想的な出湯温度特性が
得られるが１段階的に検出するようにしても良好な出Ｆ
ＩＡ温度特性が得られる。

更に、この発明の具体的実施例を第２図乃至第４図に示
しである。

第２図および第３図は上記流動状態検出装置の具体例を
示す図であり、この装置本体３０は上記熱交換器の水流
入管路（第１図参照）また湯流出管路の途中に組込まれ
、流路３１には矢印の向きに渇水が流れる。

蓋３２の下面にはビン３３を有した保持具３４が設けら
れ、このビン３３には作動板３５の一端が回動可能に支
持されている。作動板３５の他端は流路３１を塞ぐよう
に延在して設けられ、湯水が矢印の向きに流れると、作
動板３５はこの湯水に付勢されて回動するようになって
いる。

作動板３５の他端には磁石３６の一端が固定され、磁石
３６の他端は流路３１の下流側に向かって延在している
。この磁石３６は長手方向に全体として円孤状に形成さ
れ、作動板３４が回動４るとき流路３１の壁面に接触し
ないようにしである。

また、作動板３５にはバランスウェイト３７が設けられ
、流路３１に水流がないときは作動板３５が磁も３６の
流量で傾斜せず保持具３４から垂下した状態に保持され
るようになっている。

また、本体３０の流路３１に沿った外周には２つのリー
ドスイッチ３８．３９が設けられ、それらリードスイッ
チ３８．３９は作動板３５の回動につれて磁石３６によ
って順次作動されるようになっている。すなわち、当該
湯沸器が作動する必要な最低作動水量で作動板３５が回
動したとぎ、磁石３６の一端がリードスイッチ３８の部
位に達してこれを作動させ、このリードスイッチ３８の
出力信号が起動信号として上記燃焼シーケンス制御回路
１４に入力される。そして、水量が更に増加して、最大
水量以下の所定の水量に達すると、磁石３６の一端がリ
ードスイッチ３９の部位に達してこれを作動させるとと
もに、リードスイッチ３８は磁石３６の中間部によって
その作動状態が保持される〈第２図破線表示はこの状態
を示している）。このリードスイッチ３９の出力信号が
水−変更信号としてゲイン切換回路１９に入力される。

このように、リードスイッチ３８は最低作動水量で動作
し、その後湯沸器が停止されるまで作動状態が保持され
るから、その出力信号は上記起動信号になるとともに、
停止信号にともなっている。その結果、燃焼シーケンス
制御回路１４は当該湯沸器が作動中であることの記憶手
段などを特に設ける必要がなく、単にリードスイッチ３
８の出力信号に従えば良いことになる。

なお、リードスイッチ３８．３９間には磁気遮節板４０
が設けられ、磁石３６が所定の部位に来たときにのみリ
ードスイッチ３８．３９がそれぞれ動作するようにしで
ある。

次に第４図は上記ｍｓ制御回路の具体的構成を示す図で
あり、上記偏差検出回路１７は上記目標温度設定器１６
と上記温度センサ１２とを一辺に含むブリッジ回路４５
からなり、このブリッジ回路４５の出力電圧ｖ１〜ｖ２
が上記偏差信号としてＰＩＤ演禅回路１８に入力される
。また、上記ゲイン切換回路１９はブリッジ回路４５に
電源を供給する定電圧ダイオード４６．４７で構成され
、定電圧ダイオード４７には上記リードスイッチ３９が
並列接続されている。このリードスイッチ３９は上述の
如く動作して低水量では閉成し＾水量で開成する。

このような構成としたので、熱交換器９を通過する水量
が低水量の場合にはリードスイッチ３９が閉成し、ブリ
ッジ回路４５に供給される電源電圧は定電圧ダイオード
４６で定まるからｖＣＣよりも小さくなり、これにとも
ないＰＩＤｌｌｌｉ篩回路１８の入力電圧ｖ１〜■２が
減少するから、弁駆動回路２０を介して流１１制御弁５
に出力される制御最は流儀制御弁５の弁開度を減少させ
るような−となる。つまりＰＩＤ−算回路１８のゲイン
は流量の減少に応じて減じられたことになる。

また、流量が増加してリードスイッチ３９が開成すると
、ブリッジ回路４５に供給される電源電圧は定電圧ダイ
オード４６．４７によって略ＶＣＣとなるから上述とは
逆にＰＩＤ演算回路１８のゲインは増加させられる。

従って、リードスイッチ３９が作動する高水量を当該湯
沸器の最低作動水量と最大水量との間の適宜な水量とし
てＰＩＤ演算回路１８のゲインを２段階に切換えるよう
にするだけでも本願発明が目的とするオーバーシュート
やアンダーシュートを効果的に抑制でき、かつ出ｍｍ度
特性も実用上★陣のない程度に良好なものとすることが
できる。

以上詳述したように、この発明に係る燃焼制御装置を備
えた湯沸器とすれば、出湯量の急激な変更があってもオ
ーバーシュートやアンダーシュートが発生せず、また出
湯量の全範囲における出湯温麿を安定かつ均一なものと
することができる。

更に、流動状態検出装置は簡単な構成で実現できるが製
造容易でありかつ水管路への組込みも簡単である。また
、この流動状態検出装置は最低作動水ｌの検出と当該湯
沸器の作動停止を検出できるから、従来最低作動水量検
出用に使用されていたフロースイッチを省くことができ
るとともに、燃焼シーケンス制御回路の簡素化が図れる
。そしてｍ温−１−回路のゲイン切換は段階的に行なえ
ば良いからゲイン切換手段は簡単化され、燃焼制御装置
がコストアップになるようなことはない等の利点を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す湯沸器の基本構成図
、第２図および第３図はこの発明に係る流動状態検出装
置の具体例を示す側面断面図および側面外観概略図、第
４図はこの発明に係るｌｉｉ温制御回路の具体例を示す
概略図である。 ２・・・・・・・・・バーナ ５・・・・・・・・・流量制御弁 ９・・・・・・・・・熱交換器 １０・・・・・・流動状態検出装置 １２・・・・・・濃度センサ １３・・・・・・燃焼制御装置 １４・・・・・・燃焼シーケンス制御回路１５・・・・
・・ｓａ！制御回路 １９・・・・・・ゲイン切換回路 ３４・・・・・・作動板 ３６・・・・・・磁石 ３８．３９・・・・・・リードスイッチ４０・・・・・
・磁気通弊板 ４６．４７・・・・・・定電圧ダイオード特許出願人 立石電機株式会社 第１図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　熱交換器から出湯されるｍ温を検出する温度セ
   ンサと、目標温度設定器と、温度センサにＪ、る検出温
   度と目標温度設定器による目標温度との偏差に応じた制
   御量を出力するｍｍ制御回路と、この渇温制−回路の出
   力に応じて駆動され、燃料供給−を可変する流量制御弁
   と、上記熱交換器の水流入管路または湯流出管路の途中
   に設けられ、管路中の微少流動によって変位して流動検
   知器を作動させ、管路中の湯水の流動量が所定以上とな
   ったとき更に変位して流量検知器を作動させる作動板を
   ４した流動状態検出装置と、上記流動検知器の出ツノ信
   号に応答して燃焼シーケンスを開始さυる燃焼シーグン
   スｉ制御回路と、上配流饅検知器の出り信号に応答して
   上記温湯制御回路のゲインを流動量が大きいとき大きく
   なるよう変更するゲイン調整回路とを備えた湯沸器の燃
   焼制御装置。
2. （２）上記流動検知器および流―検知器は上記作動板に
   取付けられた磁石によってそれぞれ作動される第１およ
   び第２のリードスイッチからなり、作動板が上記微少流
   動で変位したとき第１のリードスイッチのみが作動し、
   上記所定以上の流動−で更に変位したとき第２のリード
   スイッチが作動するとともに第１のリードスイッチが該
   磁石によって上記作動状態が保持されるようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の湯沸器の燃焼
   ＆ｌＪ　Ｉ）装置。
3. （３）上記作動板に取付けられた磁石が長手方、向先端
   が上記管路の管軸方向に延在し、かつ長手り向の全体形
   状が磁石固定位置までの作動板の長さを略円弧の半径と
   する孤状に形成されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の湯沸器の燃焼制御装置。
4. （４）上記作動板には上記磁石の重量によって任意に作
   動板が変位するのを防止するバランサが設けられている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の湯沸器の
   燃焼制御装置。
5. （５）上記２つのリードスイッチは磁気遮弊板で分離さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
   湯沸器の燃焼制御装置。