JPS5899619A - 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、楊沸器として、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、使用湯温や水温変化に関係なく温
潤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、検出湯温が設定温度と
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装置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ｌｉｔ量の
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Ｓ温度が変化したことによる偏差に
基づいて流量制御弁を作動する。つまり、この燃焼制御
装置の制−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湯温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、出湯量の変
更が急激である場合には急激な温度上昇（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
湯量側から低出湯量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、かつ均一な出湯温度
が得られる湯沸器の燃焼ＩＩＪ　ｉｌｌ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て増減させるよ
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！［１Ｉｉｉ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および燃料流量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に至る水入口には水流を検出するフ
ロースイッチ１０が、また出湯口側には水（至）センサ
１１と出湯温度を検出するサーミスタ等の温度センサ１
２がそれぞれ設けられている。

また、この湯沸器の出湯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と湯温
制御回路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およびフロースイッチ１０等の各要素が接続されて
いる。また、ｗＡ瀉副制御回路１５は流量制御弁５．水
量センサ１１、ｆｊ！度センサ１２および温度設定器１
６等の各要素が接続され、この湯温制御回路１５は温度
センサ１２による検出温度信号と目標湿度設定器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Ｐ
ＩＤ演算回″″Ｍ１８と、水量センサ１１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ＰＩ
Ｄ演算回路１８のゲインを変更するゲイン調整回路１９
と、ＰＩＤ演算回路１８の出力に応じて流量制御弁５の
弁開度を所定の開度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、ゲイン調整回路１９がＰＩＤ
演算回路１８のゲインを熱交換器９を通過する水量が低
水量側にあるときは小さく、高水量側にあるときは大き
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潮温度
が温度センサ１２で検出される前に、水量の増減が直ち
に水−、センサ１１で検出されてＰＩＤ演算回路１８の
ゲインが変更され、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つの蛇口が開かれると、フロースイッチ１０によ
って水流が検出されるとともに、水量センサ１１によっ
て熱交換器９を通過する水量が検出される。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ＰＩＤ演算回路１８のゲインがゲイン調
整回路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ｌ１ｌ
ｓ度設定器１６による目標ｍ度との偏差が偏差検出回路
１７で求められＰＩＤ演算回路１８に出力される。これ
によってＰＩＤ？ｊｌ［１１回路１８は所定の制御１ｍ
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が駆動される。

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口から潮が出
湯されるが、この温潤は温度センサ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（が調整される。

以後、上述した動作が繰り返され、検出Ｍ［が設定温度
に一致するようにフィードバックＩＩＪ　＃が行なわれ
、ｍｍが安定した所望の濶が得られる。

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、上記本曇の急増は水量センサ１
１で直ちに検出されゲイン調整回路１９に入力されるか
ら、急降下する湯温が温度センサ１２で検出される前に
、ＰＩＤ演篩回路１８のゲインがゲイン調整回路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
の弁開度が所定の開度に調整されている。この結果、上
記ｌｌｉ温の急降下饅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（資）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潮の温度が希望す
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
減が直ちに水量センサ１１で検出され、上述と同様にｉ
ｉ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が急激に変更された場合の前述した
オーバーシュート、アンダーシュートは効果的に抑制さ
れるだけでなく、ＰＩＤ演算回路１８のゲインの変更は
連続的に行なえば理想的であるが、段階的に変えてやっ
ても出湯量の全範囲に渡って比較的安定で、かつ均一な
出ｍ混度が得られるものである。

更に、この発明の具体的実施例を第２図および第３図に
示しである。

第２図は上記水量センサを示す断面図であり、この水量
センサは熱交換器９の出湯口側に（第１図幸照）または
水入口側に取付られるようになっている。本体３０の流
路３１の上方に設けられた蓋３２には保持具３３が突設
され、この保持具３３には水量検出板３４が、一端がビ
ン３５に回動可能に支持され、他端が上記流路３１を塞
ぐように設けられている。図中破線で示す水流検出板３
４の状態は水流がない場合であり、流路３１を図示の方
向に通過する流量が増大するとそれにともない回動し最
終的には図中実線で示す状態となる。

この水量検出板３４が回動する方向の面には磁石３６が
取付けられ、ま本体３０にはその磁石３６に駆動される
リードスイッチ３７が設けられている。

以上の構成からも明らかな通り、この水量センサは流量
がある程度以上となったとき磁石３６が図中実線で示す
位置にきてリードスイッチ３７を動作させる。つまり、
この具体的実施例に係る水量センサは低水量とそれより
もある程度増大した任意の高水量を検出するも−のであ
る。

次に第３図は上記Ｓ温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ｍｉ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３つ
からなり、このブリッジ回路３９の出力電圧ｖ１〜ｖ２
が上記偏差信号としてＰＩＤ演輝回路１８に入力される
。また、上記ゲイン調整回路１９はブリッジ回路３９に
電源を供給する定電圧ダイオード４０．４１で構成され
、定電圧ダイオード４１には上記リードスイッチ３７が
並列接続されている。このリードスイッチ３７は上述の
如く動作して低水量では閉成し真水―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■の場合にはリードスイッチ３７が開成し、ブリ
ッジ回路３９に供給される電源電圧は定電圧ダイオード
４０で定まるからＶＣＣよりも小さくなり、これにとも
ないＰＩＤ演算回路１８の入力電圧ｖ１〜ｖ２が減少す
るから、弁駆動回路２０を介して流量制御弁５に出力さ
れる制御量は流量制御弁５の弁開度を一減少させるよう
な量となる。つまりＰＩＤ演褌回路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３７が開成すると
、ブリツリ回路３９に供給される電源電圧は定電圧ダイ
オード４０．４１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３７が作動する真水鏝を当該湯
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Ｆｍ温
度特性も実用上支障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度を安定かつ均一なものと
することができる。

【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図はこの発明に係る水量センサの具体例を示す概
略断面図、第３図はこの発明に係るＩｉ瀉制御回路の具
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 １１・・・・・・水量センサ １２・・・・・・温度センサ １３・・・・・・燃焼制御装置 １５・・・・・・−瀾−温制−回路 １６・・・・・・目標湯度設定器 １７・・・・・・偏差検出回路 １９・・・・・・ゲイン調整回路 ３７・・・・・・リードスイッチ ３９・・・・・・ブリッジ回路 ４０．４１・・・・・・定電圧ダイオード特許出願人 立石電機株式会社 代理人　弁理士　和　１）成　則 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　熱交換器から出湯される潮錫を検出する温度セ
   ンサと、目標温度設定器と、温度センサによる検出温度
   と目標温度設定器による目ＩＩ！温度との偏差に応じた
   制御量を出力する湯温制御回路と、この１ｍ制御回路の
   出力に応じて駆動され、バーナへの燃料供給量を可変す
   る流量制御弁と、上記熱交換器を通過する水量に応じた
   信号を出力する水量センサと、この水量センサの出力に
   応じて上記制御回路のゲインを高水量側で大きくするよ
   う変化さ竺るゲイン調整回路とを備えたことを特徴とす
   る一沸器の燃焼制御装置。
2. （２）上記Ｉｉ湯温制御回路おける偏差検出回路は上記
   温度センサと上記目標態度設定器とを含むブリッジ回路
   からなり、上記ゲイン調整回路は上記ブリッジ回路に印
   加される電源電圧を上記水量センサの出力に応じて変化
   するように構成され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制御装置。