JP2789692B2

JP2789692B2 - 瞬間式給湯装置

Info

Publication number: JP2789692B2
Application number: JP18858289A
Authority: JP
Inventors: 修筒井; 英彦桑原; 昭司井上; 孝則松野; 武徳福島
Original assignee: TOTO KIKI KK
Current assignee: TOTO KIKI KK
Priority date: 1989-07-20
Filing date: 1989-07-20
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2013-08-20
Also published as: JPH0351614A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、燃料の噴霧量を連続的に制御して給湯する
瞬間式給湯装置に関する。

（従来の技術）従来、石油等の燃料を燃焼させて給湯を行う場合にお
いては、噴射ノズルに燃料を圧送する電磁ポンプへの駆
動信号をON−OFFすることにより燃焼・消火を繰り返す
間欠燃焼によって所望の出湯温度に調整すると共に出湯
温度が変動するのを緩和するため出湯路に貯湯部を設
け、温水を混合して設定音戸に近づけてから出湯するこ
とが知られている。

また、噴射ノズルに設けられたニードル弁体を駆動手
段で進退動させ、噴霧量を連続的に変化させて出湯量及
び設定温度に応じた燃料を所定範囲で連続的に供給して
出湯温度を設定温度に制御することも考えられる。

（発明が解決しようとする課題）従来の技術で述べたものにおいては、出湯路に貯湯部
を設けて温水を混合して適温とした上で出湯しているも
のの出湯温度の変動を完全に防止できないという問題点
を有していた。

また、ニードル弁を進退動させる場合でも微妙なニー
ドル弁の位置決めを必要とし、しかも噴霧ノズルの機差
によるわずかな寸法公差や季節による温度変化・経年変
化によっても噴射ノズルに寸法の変化が生じ噴霧量とニ
ードル弁位置との関係は一定に定まらず迅速な温度制御
が困難であるという問題点を有していた。

一方、フィードバック制御を適用することにより、噴
射ノズルの機差等や季節による温度変化・経年変化によ
る製品寸法のバラツキ要素をクローズドループ内に入
れ、出湯温度と設定温度との偏差に対応する操作量をニ
ードル弁の駆動手段に入力し、訂正動作を繰り返して温
度制御することも可能であるが、出湯温度が設定温度に
安定するまでに時間がかかるという問題点を有してい
た。

本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的とするところは、噴
射ノズルの寸法公差や季節による温度変化・経年変化に
よる寸法のバラツキ等を考慮して適切な噴霧量を連続的
に変化させて出湯量及び設定温度に応じた燃料を所定範
囲で連続的に供給して出湯温度を設定温度に迅速に一致
させ維持することが出来るよう噴霧量の制御手段を備え
た石油瞬間式給湯装置を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段）前記課題を解決するため請求項１に係る瞬間式給湯装
置は、出湯温度を燃料の噴霧量によって制御する瞬間式
給湯装置において、設定温度に応じて演算した噴霧量に対する駆動信号で
燃料噴射ノズルに備えた噴霧量調整弁を駆動し、設定温
度に出湯温度が制御されている時の噴霧量調整弁の弁位
置を位置センサで検出し、噴霧量と弁位置との関係を求
め、この関係に基づいて温度制御を行う制御手段を設け
たことを特徴とする。

請求項２に係る瞬間式給湯装置の制御手段は、噴霧量
と弁位置との関係を一定周期毎に求めて再設定すること
を特徴とする。

請求項３に係る瞬間式給湯装置の制御手段は、噴霧量
と弁位置の関係を自動的に制御し、設定温度と出湯温度
の偏差が一定範囲に入ると調整は完了し、この時点の噴
霧量と弁位置の対応データをメモリに記憶することを特
徴とする。

請求項４に係る瞬間式給湯装置のメモリは、噴霧量と
弁位置の対応データを噴霧量調整弁の単位移動量に対す
る噴霧量の変化すなわち出力号数の変化として記憶する
ことを特徴とする。

請求項５に係る瞬間式給湯装置のメモリは、噴霧量と
弁位置の対応データを噴霧量の変化すなわち単位出力号
数の変化に対する噴霧量調整弁の移動量として記憶する
ことを特徴とする。

請求項６に係る瞬間式給湯装置のメモリは、噴霧量と
弁位置の対応データのデータ数が所定数になると、対応
データをパターン化して記憶するとともに、制御手段
は、対応データのパターンに基づいて温度制御を行うこ
とを特徴とする。

請求項７に係る瞬間式給湯装置は、出湯温度を燃料の
噴霧量によって制御する瞬間式給湯装置において、設定温度に応じて演算した噴霧量に対応する駆動信号
で燃料リターン流路に備えたリターン流量調節弁を駆動
し、設定温度に出湯温度が制御されている時のリターン
流量調節弁の弁位置を位置センサで検出し、噴霧量と弁
位置との関係を求め、この関係に基づいて温度制御を行
う制御手段を設けたことを特徴とする。

請求項８に係る瞬間式給湯装置の制御手段は、噴霧量
と弁位置との関係を一定周期毎に求めて再設定すること
を特徴とする。

請求項９に係る瞬間式給湯装置の制御手段は、噴霧量
と弁位置の関係を自動的に制御し、設定温度と出湯温度
の偏差が一定範囲に入ると調整は完了し、この時点の噴
霧量と弁位置の対応データをメモリに記憶することを特
徴とする。

請求項10に係る瞬間式給湯装置のメモリは、噴霧量と
弁位置の対応データをリターン流量調節弁の単位移動量
に対する噴霧量の変化すなわち出力号数の変化として記
憶することを特徴とする。

請求項11に係る瞬間式給湯装置のメモリは、噴霧量と
弁位置の対応データを噴霧量の変化すなわち単位出力号
数の変化に対するリターン流量調節弁の移動量として記
憶することを特徴とする。

請求項12に係るメモリは、噴霧量と弁位置の対応デー
タのデータ数が所定数になると、対応データをパターン
化して記憶するとともに、制御手段は、対応データのパ
ターンに基づいて温度制御を行うことを特徴とする。

請求項13に係る噴霧量は、演算された出力号数に対応
した噴霧量であることを特徴とする。

（作用）上記のように構成された本発明は、一定周期毎に出湯
温度が設定温度に制御されている時の噴霧量とニードル
弁位置との関係を求めて再設定し、この噴霧量とニード
ル弁位置との関係から必要噴霧量に対応するニードル弁
位置を求め、このニードル弁位置にニードル弁を位置決
めして出湯温度を設定温度に迅速に一致させかつ維持す
るように働く。

（実施例）以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第１図は本発明に係る噴霧量の制御手段を備えた石油
瞬間式給湯装置の概念的構成説明図である。

石油瞬間式給湯装置１において、石油は燃料タンク２
から石油供給管３と燃料噴射手段４を介して燃焼室５に
送られここで燃焼し、水は給水管６を介して燃焼室５内
に配設された熱交換器７へ送られ、ここで加熱されて給
湯管８を通って不図示の水栓へ供給される。

前記給水管６には給水量、給水温度の検出手段である
水量センサ11、給水温度センサ12が設けられ、給湯管８
には出湯温度の検出手段である出湯温度センサ13と出湯
量を調整する水量バルブ14が夫々設けられている。

そして、水量センサ11、給水温度センサ12、出湯温度
センサ13及び水量バルブ14は制御手段15の入出力インタ
ーフェース16に夫々電気的に接続している。

前記制御手段15は、入出力インターフェース16のほ
か、マイクロプロセッサ（MPU）17と、ROMとRAMとから
なるメモリ18とから構成され、設定温度TSに応じて演算
した噴霧量に対応する駆動信号で後述する燃料噴射ノズ
ル21に備えた噴霧量調整弁（ニードル弁）25を駆動し、
設定温度TSに出湯温度TMが制御されている時の噴霧量調
整弁25の弁位置を位置センサ27で検出し、噴霧量と弁位
置との関係を求め、この関係に基づいて温度制御を行
う。

また、制御手段15は、噴霧量と弁位置との関係を一定
周期毎に求めて再設定する。

さらに、制御手段15は、噴霧量と弁位置の関係を自動
的に制御し、設定温度TSと出湯温度TMの偏差が一定範囲
に入ると調整は完了し、この時点の噴霧量と弁位置の対
応データをメモリ18に記憶する。

メモリ18は、噴霧量と弁位置の対応データを噴霧量調
整弁（ニードル弁）25の単位移動量に対する噴霧量の変
化すなわち出力号数の変化として記憶したり、噴霧量と
弁位置の対応データを噴霧量の変化すなわち単位出力号
数の変化に対する噴霧量調整弁25の移動量として記憶す
る。

なお、メモリ18は、噴霧量と弁位置の対応データのデ
ータ数が所定数になると、対応データをパターン化して
記憶するとともに、制御手段15は、対応データのパター
ンに基づいて温度制御を行う。

また、噴霧量は、演算された出力号数に対応した噴霧
量に設定する。

また、噴霧量を連続的に変化させる燃料噴射手段４
は、燃料噴射ノズル21と、このノズル21に燃料タンク２
から石油を供給する電磁ポンプ22と、ノズル21からのリ
ターン回路23とから構成されている。

ノズル21は、ニードル弁25の駆動をマイクロアクチュ
エータ26で行ってリターン回路23の開口面積を制御して
リターン流量を制御するものである。

そして、電磁ポンプ22、マイクロアクチュエータ26、
ニードル弁25の位置を検出する位置センサ27は夫々入出
力インターフェース16に接続されている。

更にノズル21は、石油の燃焼には必要な空気を燃焼室
30に供給するためのファンモータ31とこのファンモータ
31を被包するファンカバー32に連結してノズル21先端部
を囲むように形成されたバーナ筒33とからバーナ34を構
成している。そして、ノズル21とバーナ筒33に挟まれて
ノズル21先端に臨むように点火用の電極棒35が設けら
れ、この電極棒35は点火トランス36を介して入出力イン
ターフェース16に接続されている。また、燃焼感知セン
サ37がノズル21近傍に設けられ、ファンモータ31と同様
に入出力インターフェース16に接続されている。

また、制御手段15と接続されるリモートコントローラ
40には、運転スイッチ41、運転表示ランプ42、温度設定
スイッチ43等が具備されている。

以上のように構成した噴霧量の制御手段を備えた石油
瞬間式給湯装置の作用について以下に説明する。

制御手段15を構成するメモリ18には、水量センサ11、
給水温度センサ12、出湯温度センサ13、位置センサ27等
からの出力信号や、リモートコントローラ40の温度設定
スイッチ43によって入力される設定温度に基づいて、水
量バルブ14、電磁ポンプ22、マイクロアクチュエータ26
を駆動するための温度制御プログラムが記憶されてい
る。

従って運転スイッイ41をオンすると運転表示ランプ42
が点灯すると共に各センサ11,12,13,27からの出力信号
に入出力インターフェース16を介してMPU17に入力され
る。そして、メモリ18に記憶されている温度制御プログ
ラムがMPU17に読み出され実行されることになる。

まず、入出力インターフェース16を介して電磁ポンプ
22、ファンモータ31、電極棒35に駆動信号がMPU17から
出力され、電磁ポンプ22によって燃料タンク２から供給
された石油が石油供給管３を通って燃料噴射ノズル21か
ら噴霧される。するとファンモータ31の回転によって供
給される空気と混合して噴霧状態の石油が点火トランス
36を介して給電される電極棒35によるスパークによって
点火された燃焼を開始する。点火されると燃焼感知セン
サ37の出力信号により電極棒35のスパークを終了する。
尚、水量センサ11が給水量を検出しない場合には、燃焼
を行わない。

そして、本発明に係る石油瞬間式給湯装置１は主な処
理を示す第２図のフローチャートに従って一連の処理を
実行して出湯温度の制御を行う。

まず、ステップS1において、噴霧量とニードル弁位置
の関係がパターン化されているか否かを判断し、パター
ン化されていると判断すればステップS11へ進み、パタ
ーン化されていないと判断すればステップS2へ進む。

ステップS2では、給水量Q,給水温度ＴW及び設定温度
ＴSで必要噴霧量を算出する、そして、ステップS3で算出された噴霧量に対応する駆
動信号を従前の算出方式によりマイクロアクチュエータ
26へ出力し、ニードル弁25を駆動することにより噴霧量
を制御して燃料させ熱交換器７を介して出湯温度ＴMを
設定温度ＴSに近づける。

ステップS4では、給水温度ＴW、給水量Ｑを考慮しつ
つ、設定温度ＴSと出湯温度ＴMとの偏差の大きさ及び変
化の仕方に応じて制御動作を選定し、この制御動作に従
い噴霧量が算出される。

そしてステップS5で算出された噴霧量に対応する駆動
信号を従前の算出方式によりマイクロアクチュエータ26
へ出力し、ニードル弁25を駆動することにより噴霧量を
制御して燃焼させ熱交換器７を介して出湯温度ＴMを設
定温度ＴSに近づける。

次に、ステップS6で設定温度ＴSと出湯温度ＴMとの偏
差が一定温度範囲Ｂ℃以内であるか否かを判断し、一定
温度範囲Ｂ℃以内ではないと判断すれば、ステップS4へ
進み、一定温度範囲Ｂ℃以内と判断すればステップS7へ
進む。

ステップS7では、位置センサ27の出力値とこれに対応
するステップS4で算出された噴霧量とをメモリ18に記憶
する。

そしてステップS8で、噴霧量とニードル弁位置との関
係がパターン化出来る程度のデータを記憶したか否かを
判断し、パターン化出来ないと判断すればステップS1へ
進み、パターン化出来ると判断すればステップS9へ進
む。

ステップS9では、噴霧量とニードル弁位置との関係を
パターン化して設定する。

そして、ステップS10では、タイマをスタートさせ
る。このタイマは季節による温度変化又は経年変化によ
る噴射ノズル21の寸法変化に対応するためタイムアップ
時間は、例えば約１〜３ヶ月の幅を持たせている。

ステップS11では、タイムアップしたか否かを判断
し、タイムアップしたと判断すればステップS1に進んで
再び噴霧量とニードル弁位置との関係を求めてパターン
化するためのステップＳを実行する。

また、タイムアップしていないと判断すればステップ
S12へ進む。

次のステップS12においては、パターン化された噴霧
量とニードル弁位置の関係を参照する所定の温度制御を
行う。即ち、給水温度ＴW、給水量Ｑを考慮しつつ、設
定温度ＴSと出湯温度ＴMとの偏差の大きさ及び変化の仕
方に応じて制御動作を選定し、この制御動作に従い噴霧
量が算出できる。そして、パターン化された噴霧量とニ
ードル弁位置の関係から算出された噴霧量に対応するニ
ードル弁位置を求め、この位置にニードル弁25が位置決
めされるよう駆動信号をマイクロアクチュエータ26に入
力する。そうすると噴射ノズル21の機差等を考慮した適
切な噴霧量が燃焼室30に供給されて燃焼し、熱交換器７
を介して出湯温度ＴMが設定温度ＴSに迅速に一致するよ
う制御されている。

なお、ステップS11,S12で噴霧量とニードル弁位置と
の関係の一定周期毎の再設定をタイマによるタイムアッ
プにより行うこととしているが、タイムアップに代え
て、出湯量を噴霧量が所定量に達したときに行うように
してもよいのである。

第３図は、第１図における燃料の噴射手段４とは別構
成の燃料噴射手段104を示したものである。

燃料噴射手段104を制御する制御手段は、図１に示す
制御手段15と同様の構成を備え、設定温度ＴMに応じて
演算した噴霧量に対応する駆動信号で燃料リターン流路
（リターン回路）123に備えたリターン流量調節弁124を
駆動し、設定温度ＴSに出湯温度ＴMが制御されている時
のリターン流量調節弁124の弁位置を位置センサ125で検
出し、噴霧量と弁位置との関係を求め、この関係に基づ
いて温度制御を行う。

さらに、制御手段15は、噴霧量と弁位置の関係を自動
的に制御し、設定温度ＴSと出湯温度ＴMの偏差が一定範
囲に入ると調整は完了し、この時点の噴霧量と弁位置の
対応データをメモリ18に記憶する。

メモリ18は、噴霧量と弁位置の対応データをリターン
流量調節弁124の単位移動量に対する噴霧量の変化すな
わち出力号数の変化として記憶したり、噴霧量と弁位置
の対応データを噴霧量の変化すなわち単位出力号数の変
化に対するリターン流量調節弁124の移動量として記憶
する。

燃料噴射手段104は、燃料噴射ノズル121と、このノズ
ル121に燃料タンク102から石油を供給する電磁ポンプ12
2と、ノズル121からのリターン回路123とから構成され
ている。

また、噴霧量を連続的に変化させる燃料噴射手段104
は、燃料噴射ノズル121と、このノズル121に燃料タンク
102から石油を供給する電磁ポンプ122と、ノズル121か
らのリターン回路123に設けられたリターン流量調整弁1
24とから構成されている。

リターン流量調整弁124は、第４図に示すようにニー
ドル弁125の駆動をマイクロアクチュエータ126で行って
リターン回路123の開口面積を比例的に制御してリター
ン流量を制御するものである。尚、128はリターン回路1
23に接続される入口であり、129はタンク102に接続され
る出口である。

そして、電磁ポンプ122、マイクロアクチュエーター1
26、ニードル弁125の位置を検出する位置センサ127は夫
々制御手段15の入出力インターフェース16に接続されて
いる。

従って、各センサ11,12,13,127からの出力信号が入出
力インターフェース16を介してMPU17に入力され、メモ
リ18に記憶されている第２図のフローチャートに示す温
度制御プログラムに従って出湯温度を設定温度に制御す
るのは第１図に示す燃料噴射手段４を使用する場合と同
様である。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、燃料噴射手段を
構成する燃料噴射ノズル、電磁ポンプ等の季節による温
度変化、経年変化による寸法のバラツキを考慮した適切
な噴霧量を噴射するようにしたので、設定温度等の変化
に対して迅速な訂正動作が可能となるため出湯温度を設
定温度に迅速に一致させかつ維持することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る石油瞬間式給湯装置の概念的構成
説明図、第２図は主な処理を示すフローチャート、第３
図は第１図における燃料の噴射手段とは別構成の燃料噴
射手段の構成説明図、第４図は燃料のリターン流量調整
弁の断面図である。尚、図面中、１は石油瞬間式給湯装置、4,104は燃料の
噴射手段、15は制御手段、21,121は燃料噴射ノズル、2
5,125はニードル弁、27,127は位置センサである。

フロントページの続き (72)発明者松野孝則神奈川県茅ケ崎市本村２丁目８番１号東陶機器株式会社茅ケ崎工場内 (72)発明者福島武徳神奈川県茅ケ崎市本村２丁目８番１号東陶機器株式会社茅ケ崎工場内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F23N 1/00 F23N 5/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】出湯温度を燃料の噴霧量によって制御する
瞬間式給湯装置において、設定温度に応じて演算した噴霧量に対応する駆動信号で
燃料噴射ノズルに備えた噴霧量調整弁を駆動し、設定温
度に出湯温度が制御されている時の前記噴霧量調整弁の
弁位置を位置センサで検出し、噴霧量と弁位置との関係
を求め、この関係に基づいて温度制御を行う制御手段を
設けたことを特徴とする瞬間式給湯装置。
【請求項２】前記制御手段は、噴霧量と弁位置との関係
を一定周期毎に求めて再設定することを特徴とする請求
項１記載の瞬間式給湯装置。
【請求項３】前記制御手段は、噴霧量と弁位置の関係を
自動的に制御し、設定温度と出湯温度の偏差が一定範囲
に入ると調整は完了し、この時点の噴霧量と弁位置の対
応データをメモリに記憶することを特徴とする請求項１
または請求項２記載の瞬間式給湯装置。
【請求項４】前記メモリは、噴霧量と弁位置の対応デー
タを前記噴霧量調整弁の単位移動量に対する噴霧量の変
化すなわち出力号数の変化として記憶することを特徴と
する請求項３記載の瞬間式給湯装置。
【請求項５】前記メモリは、噴霧量と弁位置の対応デー
タを噴霧量の変化すなわち単位出力信号の変化に対する
前記噴霧量調整弁の移動量として記憶することを特徴と
する請求項３記載の瞬間式給湯装置。
【請求項６】前記メモリは、噴霧量と弁位置の対応デー
タのデータ数が所定数になると、対応データをパターン
化して記憶するとともに、前記制御手段は、対応データ
のパターンに基づいて温度制御を行うことを特徴とする
請求項１〜請求項５記載の瞬間式給湯装置。
【請求項７】出湯温度を燃料の噴霧量によって制御する
瞬間式給湯装置において、設定温度に応じて演算した噴霧量に対応する駆動信号で
燃料リターン流路に備えたリターン流量調節弁を駆動
し、設定温度に出湯温度が制御されている時の前記リタ
ーン流量調節弁の弁位置を位置センサで検出し、噴霧量
と弁位置との関係を求め、この関係に基づいて温度制御
を行う制御手段を設けたことを特徴とする瞬間式給湯装
置。
【請求項８】前記制御手段は、噴霧量と弁位置との関係
を一定周期毎に求めて再設定することを特徴とする請求
項７記載の瞬間式給湯装置。
【請求項９】前記制御手段は、噴霧量と弁位置の関係を
自動的に制御し、設定温度と出湯温度の偏差が一定範囲
に入ると調整は完了し、この時点の噴霧量と弁位置の対
応データをメモリに記憶することを特徴とする請求項７
または請求項８記載の瞬間式給湯装置。
【請求項１０】前記メモリは、噴霧量と弁位置の対応デ
ータを前記リターン流量調節弁の単位移動量に対する噴
霧量の変化すなわち出力号数の変化として記憶すること
を特徴とする請求項９記載の瞬間式給湯装置。
【請求項１１】前記メモリは、噴霧量と弁位置の対応デ
ータを噴霧量の変化すなわち単位出力号数の変化に対す
る前記リターン流量調節弁と移動量として記憶すること
を特徴とする請求項９記載の瞬間式給湯装置。
【請求項１２】前記メモリは、噴霧量と弁位置の対応デ
ータのデータ数が所定数になると、対応データをパター
ン化して記憶するとともに、前記制御手段は、対応デー
タのパターンに基づいて温度制御を行うことを特徴とす
る請求項７〜請求項11記載の瞬間式給湯装置。
【請求項１３】噴霧量は、演算された出力号数に対応し
た噴霧量であることを特徴とする請求項１、請求項２、
請求項７または請求項８記載の瞬間式給湯装置。