JPH0354368Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、ガス供給量の調節で対応しきれな
い熱負荷量要求に対して、出湯量を制限する水バ
ルブを備えたガス瞬間式給湯装置の改良に関す
る。

（従来の技術） 特開昭49−83040号公報には、給水量を制御す
るバルブの開度調節のハンチング現象を防止する
ため、偏差が大の場合は急速制御（単位時間当り
の開度変化量大）を行ない、偏差が小になると緩
速制御（単位時間当りの開度変化量小）を行なう
技術が開示されている。

（考案が解決しようとする課題） しかし、給湯状態において要求流量が増加した
り、より高い温度が要求され、その要求熱負荷量
が給湯装置の供給可能熱負荷量を越えた場合、水
バルブの開度を急速・緩速の２段階に分けて制御
するものでは、出湯温度が設定温度に近付いてか
ら後のバルブ開度調節が徐々に行なわれないこと
から、設定湯温に達するまでの時間がかかる。

この考案はこのような課題を解決するためなさ
れたもので、その目的は給湯装置の供給可能熱負
荷量を越える熱負荷要求があつた場合は、少なく
とも供給可能熱負荷量に達するまでは急速に水バ
ルブの開度を絞ることで出湯温度の低下を最小限
にするガス瞬間式給湯装置を提供することにあ
る。

（課題を解決するための手段） 前記課題を解決するためこの考案に係るガス瞬
間式給湯装置は、要求熱負荷量Ｆが供給可能熱負
荷量FMAXに対して予め設定した第２のしきい
値以上大きい場合は、要求熱負荷量が供給可能熱
負荷量に対して第２のしきい値より大きい値の第
３のしきい値を越えて小さくなるまでの間、水バ
ルブの開度の単位時間当りの変化量を大きく設定
した状態で水バルブの開度を絞るための開度調節
信号を発生する能力オーバー時制御手段を備えた
ことを特徴とする。

（作用） 能力オーバー時制御手段は、要求熱負荷量Ｆが
供給可能熱負荷量FMAXに対して予め設定した
第２のしきい値以上大きくなつた場合は、水バル
ブの開度の単位時間当りの変化量を大きく設定し
た状態で水バルブの開度を絞るための開度調節信
号を発生するので、要求熱負荷量Ｆが供給可能熱
負荷量FMAXに対して第２のしきい値より大き
い値の第３のしきい値を越えて小さくなるまで、
水バルブの開度を急速かつ連続的に絞る。

これにより、例えば給湯状態で出湯量を急増す
る操作や、設定温度を高温に設定する操作がなさ
れて、要求熱負荷量Ｆが供給可能熱負荷量
FMAXを第２のしきい値以上越えても、この温
度制御不安定状態に長時間とどまることなく、ガ
ス供給量と給湯流量の双方を制御できる状態へ短
時間で復帰することができる。

よつて、出湯温度が設定温度より低下する時間
を短縮して、安定した温度の給湯を行なうことが
でる。

（実施例） 以下、この考案の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

第１図はこの考案に係るガス瞬間式給湯装置の
構造模式図、第２図は同給湯装置の要部ブロツク
構成図である。

このガス瞬間式給湯装置は、湯沸器１への入水
温度と給水流量を検知して、設定温度と入水温度
との温度差および給水流量に基づいて演算により
求めた要求熱負荷量をもとに、ガス比例弁２を制
御してバーナー３へ送るガス量を増減する形式の
ものである。

ガスはガス供給管４を介してバーナー３へ送ら
れてここで燃焼する。水は給水管５を介して熱交
換器６へ入り、ここで加熱されて給湯管７を通り
水栓８へ供給される。

ガス供給管４には、元電磁弁９と、ガス比例弁
２が前者を上流側に配置して設けられ、給水管５
には上流側より順次水量センサ１０、入水温度セ
ンサ１１が設けられ、給湯管７には水バルブ１２
が設けられている。

これら元電磁弁９、ガス比例弁２、水バルブ１
２、入水温度センサ１１、および水量センサ１０
は夫々コントロールボツクス１３に電気的に接続
しており、上記温度センサ１１は入水温度を検知
して信号Ａを、水量センサ１０は入水量を検知し
て信号Ｂを夫々コントロールボツクス１３に送出
する。

コントロールボツクス１３は、第１図に示すよ
うに、この装置をON，OFFさせるメインスイツ
チ１４、温度設定ダイヤル１５や第２図に示すよ
うに、水量センサ１０からの検出信号Ｂに基づい
て水量を検出する水量検出回路１６、入水温度セ
ンサ１１の検出信号Ａおよび温度設定ダイヤル１
５の設定温度をデイジタル信号に変換するＡ／Ｄ
変換回路１７、マイクロプロセツサ等で構成した
演算・制御部１８、水バルブ駆動回路２３および
ガス比例弁駆動回路２４を備えている。

演算・制御部１８は、水量、設定温度、入水温
度に係る各信号を演算処理が容易になるよう対応
したデータ（Ｑ，TS，TC）に変換する水量デー
タ変換手段１９および温度データ変換手段２０
と、さらに水量信号Ｑ、設定温度信号TS、入水
温度TCに基づいて要求熱負荷量Ｆを演算する要
求熱負荷量演算手段２１と、算出された要求熱負
荷量Ｆに基づいて、ガス比例弁駆動回路２４を介
してガス比例弁２、ならびに、水バルブ駆動回路
２３を介して水バルブ１２の開度を制御するバル
ブ開度制御手段２２を備える。

バルブ開度制御手段２２は、供給可能熱量記憶
手段と、水バルブ開度調節信号発生手段と、能力
オーバー時制御手段とを備える。

供給可能熱量記憶手段には、このガス瞬間式給
湯装置の供給可能熱負荷量（最大能力）FMAX
が予め記憶されている。

水バルブ開度調節信号発生手段は、要求熱負荷
演算手段２１から出力される要求熱負荷量Ｆと供
給可能熱負荷量FMAXとの差を求め、その熱負
荷量差に基づいて、ハンチングをおこさないよう
に水バルブ１２の開度を調節するため、連続開
（急速開）、比例開（緩速開）、停止、比例閉（緩
速閉）、連続閉（急速閉）の５モードの水バルブ
開度調節信号を発生する。

能力オーバー時制御手段は、要求熱負荷量Ｆが
供給可能熱負荷量FMAXに対して予め設定した
第２のしきい値以上越えていることを検出または
判断する能力オーバー状態検出手段と、この能力
オーバー状態においては水バルブ開度調節信号発
生手段の開度制御より優先して動作し、水バルブ
１２を連続閉（急速閉）にするための信号を、要
求熱負荷量Ｆが供給可能熱負荷量FMAXに対し
て予め設定した第３のしきい値（第２のしきい値
よりも大きな値）を越えて小さくなるまでの間、
継続的に発生する能力オーバー状態脱出信号発生
手段とを備える。

また、水バルブ１２は、モータ駆動に伴つて弁
体を回動させ、通水面積を変化させる構造のもの
を用いており、バルブ開駆動時にはモータへ例え
ば＋3.5Vを印加することで連続開（急速開）、バ
ルブ閉駆動時にはモータへ−3.5Vを印加するこ
とで連続閉（急速閉）となり、＋3.5V〜OVまた
は−3.5V〜OVの間ではその電圧に応じて水バル
ブ１２の開度の単位時間当たりの変化量が連続的
に小さく（緩速）なるよう構成している。

第３図は水バルブの開度をハンチングをおこさ
ないよう調節する従来形の水バルブ開度調節信号
（水バルブへの印加電圧）の説明図である。

この図において、横軸は要求熱負荷量Ｆ、縦軸
は水量バルブ１２への供給電圧を示す。

このように予め設定した熱負荷量fO（供給可能
熱負荷量FMAXでもよい）に対して、要求熱負
荷演算手段２１で算出した現時点の要求熱負荷量
が第１のしきい値ｆ−１，ｆ１内であればバルブ
の開度は変更せず、第１のしきい値ｆ−１，ｆ１
を越えて第２のしきい値ｆ−２，ｆ２までの間
は、熱負荷量差に比例して水バルブ１２開度調節
速度を制御し、熱負荷量差が第２のしきい値ｆ−
２，ｆ２以上の場合は、モータ等の駆動機構で決
定される最高速度で水バルブ１２の開度を制御す
るよう構成している。

第４図は、第３図に示した従来の形の水バルブ
開度制御と、この考案に係る能力オーバー制御と
を対比して示した状態遷移図である。

バルブ開度制御手段２２内に設けた能力オーバ
ー時制御手段は、要求熱負荷量Ｆがこの給湯装置
の供給可能熱負荷量FMAX（第４図ではfO＝
FAMXとして示している）を所定値以上越えて
いることを検出すると（例えば第３図に示した第
２のしきい値ｆ２を越えていることを検出する
と）、水バルブ駆動回路２３へ連続閉（急速閉）
指令を発生し、水バルブ１２の開度を急速に絞つ
て流量をいつきに低下させる。

そして、流量減少によつて要求熱負荷演算手段
２１から出力される要求熱負荷量の演算値Ｆが、
前述の第２のしきい値ｆ−２より大きな値第３の
しきい値ｆ−３に達したことを検出すると、水バ
ルブ１２へ対する開度制御を連続閉（急速閉）か
ら連続開（急速開）モードへ変更し、第４図の上
側に示す従来形の開度制御へ移向する。

第５図はこのような状態遷移の動作を示すフロ
ーチヤートである。

この給湯装置の電源等が投入された初期状態で
は、ステツプＰ１で通常動作フラグをセツトして
初期状態を確定させる。

そして、ステツプＰ２においてこの動作フラグ
を確認し、ステツプＰ３以降の従来形の水バルブ
開度制御を行なうか、能力オーバー時制御を行な
うかの判断をする。

従来形の水バルブ開度制御の場合、ステツプＰ
３〜Ｐ６でその時点の要求熱負荷量Ｆが第３図に
示した第１、第２のしきい値ｆ１，ｆ−１，ｆ
２，ｆ−２に対していかなる関係にあるかが判断
され、その判断結果に対応する水バルブ１２の開
度制御信号出力を発生する（P8〜P11）。

ステツプＰ６で、要求熱負荷量Ｆが第２のしき
い値ｆ２を越えていると判断されると、ステツプ
Ｐ７で通常動作フラグをリセツトして能力オーバ
ー時制御状態へ突入したことを識別できるように
し、ステツプＰ１２で連続閉（急速閉）制御信号
を水バルブ駆動回路２３へ出力する。

そして、次の周期でステツプＰ２からステツプ
Ｐ１３へ入り、このステツプＰ１３で要求熱負荷
量Ｆと第３のしきい値ｆ−３との大小関係が判断
され、第３のしきい値ｆ−３より大きい間はステ
ツプＰ１２、ステツプＰ２、ステツプＰ１３の処
理が継続され、要求熱負荷量Ｆが第３のしきい値
以下または未満となつた時点でステツプＰ１４へ
移向し、ここで先にステツプＰ７でリセツトした
通常フラグをセツトし、ステツプＰ１５で連続開
（急速開）信号を出力し、従来形の制御へ復帰す
る。

第６図は能力オーバー時制御を行なつたときの
出湯温度ならびに水バルブの開度変化を示すグラ
フ、第７図は従来形の制御の同様なグラフであ
る。

これらのグラフは、設定温度TSの温度の給湯
を行なつている状態で、時刻ｔ１において第１図
に示す水栓８を全開にして流量を大幅に増加した
時の出湯温度の変化を示している。

第７図の従来形の制御では、時刻ｔ１において
出湯量が増加したので出湯温度が低下し、この結
果算出される要求熱負荷量Ｆが大きくなり、その
値が第３図に示した第２のしきい値ｆ２を越える
と水バルブ１２の開度が急速に絞られる。

これにより、出湯量が制限され、その結果要求
熱負荷量Ｆの算出値が小さくなつて、第２のしき
い値ｆ２より小さくなると比例閉（緩速閉）制御
に移行し、出湯量を徐々に絞りながら出湯温度が
所望の設定温度となるように制御する。

従来形の制御では、要求熱負荷量Ｆが第２のし
きい値Ｆ２以下になり比例閉（緩速閉）制御に移
行した際でも、要求熱負荷量Ｆが供給可能熱負荷
量FMAXを超えた状態が継続しているため設定
温度での出湯温度制御が不可能であり、設定温度
での出湯温度制御が可能となるためには、水バル
ブ１２が比例閉（緩速閉）して、要求熱負荷量Ｆ
が第１のしきい値ｆ１以下となるまでの時間が必
要であるため、設定温度での給湯が可能となるま
でに時間がかかる。

また、従来形の制御では要求熱負荷量Ｆが第１
のしきい値ｆ１以下になると水バルブ１２の開度
制御を停止するから、要求熱負荷量Ｆが供給可能
熱負荷量FMAXをわずかではあるが超えた状態
が継続する場合がある。

これに対し第６図に示した能力オーバー時制御
の場合は、要求熱負荷量Ｆが供給可能熱負荷量
FMAXより充分小さな値（第３のしきい値ｆ−
３）になるまで水バルブ１２の開度を絞るので、
要求熱負荷量Ｆが供給可能熱負荷量FMAX以下
になつた以降は最大開度状態にあつたガス比例弁
２の開度を絞つて所定温度の給湯がなされるよう
双方の弁開度制御が連動する設定温度での出湯温
度の制御が可能となり、第７図と比較してはるか
に早い時点から設定温度の給湯が可能となる。

なお、ここでは出湯量が急増した場合について
説明したが、設定温度を高温に設定変更した場合
も同様に能力オーバー時制御を行なうことにより
短時間でその温度の給湯を行なうことができる。

（考案の効果） 以上説明したようにこの考案に係るガス瞬間式
給湯装置は、要求熱負荷量が供給可能熱負荷量に
対して第２のしきい値以上超えた場合は、要求熱
負荷量が供給可能熱負荷量に対して第３のしきい
値（第２のしきい値よりも大きな値）を越えて小
さくなるまで、水バルブの開度を急速に絞る構成
としたので、ガス供給量の調節では温度制御がで
きない能力オーバー状態を短時間で抜け出て、ガ
ス供給量ならびに給湯流量の双方を制御できる状
態へ戻つて、供給可能熱負荷量を超えない範囲で
最大の流量となるよう水バルブの開度を再調節す
る。

よつて、能力オーバー状態を抜け出た時点から
所望の湯温となり、その後その湯温を保ちながら
流量を増加するので、湯温の低下時間が短縮され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係るガス瞬間式給湯装置の
構造模式図、第２図は同給湯装置の要部ブロツク
構成図、第３図は水バルブの開度をハンチングを
防止するよう調節する従来形の水バルブ開度調節
信号の説明図、第４図は第３図に示した従来形の
水バルブ開度制御とこの考案に係る能力オーバー
時制御とを対比して示した状態遷移図、第５図は
この考案に係る状態遷移の動作を示すフローチヤ
ート、第６図はこの考案に係る能力オーバー制御
を行なつた時の出湯温度ならびに水バルブの開度
変化を示すグラフ、第７図は従来形の制御の同様
なグラフである。 ２…ガス比例弁、１０…水量センサ、１１…入
水温度センサ、１２…水バルブ、１５…温度設定
ダイヤル、２１…要求熱負荷演算手段、２２…バ
ルブ開度制御手段、２３…水バルブ駆動回路、２
４…ガス比例弁駆動回路、Ｆ…要求熱負荷量、
FMAX…供給可能熱負荷量。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 設定温度と入水温度との温度差および流量に基
   づいて要求熱負荷量を算出する要求熱負荷演算手
   段と、算出した要求熱負荷量と予め設定した供給
   可能熱負荷量との熱負荷量差の絶対値が、予め設
   定した第１のしきい値以上でかつ第１のしきい値
   より大きな値の第２のしきい値未満の場合と、第
   ２のしきい値以上の場合とでは水バルブ駆動回路
   へ供給する開度調節信号の電圧値もしくは印加時
   間を異ならしめて、前記熱負荷量差の絶対値が前
   記第１のしきい値以上で前記第２のしきい値未満
   の場合は水バルブの開度の単位時間当りの変化量
   を小さくし、前記熱負荷量差の絶対値が前記第２
   のしきい値以上の場合は水バルブの開度の単位時
   間当りの変化量を大きくして水バルブの開度調節
   のハンチング現象を軽減させるようにしたバルブ
   開度制御手段を備えたガス瞬間式給湯装置におい
   て、前記要求熱負荷量が前記供給可能熱負荷量に
   対して前記第２のしきい値以上大きい場合は、前
   記要求熱負荷量が前記供給可能熱負荷量に対して
   前記第２のしきい値より大きい値の第３のしきい
   値を越えて小さくなるまで、前記水バルブの開度
   の単位時間当りの変化量を大きく設定した状態で
   水バルブの開度を絞るための開度調節信号を発生
   する能力オーバー時制御手段を前記バルブ開度制
   御手段に備えたことを特徴とするガス瞬間式給湯
   装置。