JPH038456B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はガス瞬間式給湯機の制御装置、特に湯
温制御のための装置に関する。

（従来の技術） 従来、ガス瞬間式給湯機として、バーナー、給
水管路と給湯管路を接続する熱交換器、夫々ガス
給湯源とバーナーを連絡するガス配管に設けられ
制御回路により与えられる出力の大きさに比例し
て開度を変更するガス比例弁と、制御回路により
与えられる出力の長さと間隔で開閉する電磁弁を
備え、ガス比例弁での供給ガス量の調整による湯
温制御と、電磁弁の開閉によるバーナーの間歇燃
焼の燃焼時間と消化時間の比による湯温制御を選
択的に実行するものはある。

そして、その種のものは、必要ガス量がガス比
例弁で制御できる最小ガス量以上のときにはガス
比例弁による制御を行い、上記最小ガス量以下に
なつたときには、電磁弁の開閉による間歇燃焼に
より制御を行なつている。

然る処、このような制御では、電磁弁の開閉に
より制御を行う場合、電磁弁の開弁時間をt₁、閉
弁時間をt₂とし、t₁＋t₂＝ｔとすると、t₁とt₂の比
で周期時間ｔ中のトータルガス量の多い、少ない
は決定されるが、周期時間ｔは熱交換器を出てく
る湯温の安定性に大きな影響があり、熱交換器を
湯が通過する時間t₀とｔがt₀≠αtでα：整数の場
合水の熱交換器通過時間と電磁弁の開閉の周期時
間の関係をタイムチヤートで示せば第５図の如く
なり、熱交換器から出てくる湯の温度は周期ｔで
第３図に示すようなハンチング状態となる。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明が解決しよとする問題点は、電磁弁の開
閉の周期時時間を、その整数倍が熱交換器を湯が
通過する時間に等しくなるようにすることによ
り、熱交換器を通過する水に対して熱交換器に入
つてから出るまでの間に間歇燃焼を常に１周期の
所定整数倍繰り返させ、熱交換器から出てくる湯
の温度を安定させることである。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために本発明が講ずる技
術的手段は、制御回路に夫々給水管路中に設けら
れて水量センターと入水温センサー、コントロー
ラーに設けられた温度設定手段、温度設定手段で
設定された設定温度と各センサーの検出値に基づ
いて必要ガス量を演算する第１演算手段、水量セ
ンサーの検出値と熱交換器の容積に基づいて水が
熱交換器を通過する時間を演算する第２演算手
段、第１演算手段の演算値に応じた所定の大きさ
の出力をガス比例弁に送出する第１出力送出手
段、第１演算手段の演算値が比例弁で制御し得る
最小ガス量以下になつたとき電磁弁に対して出力
を間歇的に発生すると共にこの発生出力の周期時
間を上記第２演算手段の演算値に基づきその整数
倍に決定し、かつ発生出力の長さと間隔を上記第
１演算手段の演算値に基づいて決定する第２出力
送出手段を構成するものである。

本発明の構成を第１図に基づいて説明する。

給水管路に設けた水量センサーと入水温センサ
ーは、熱交換器へ供給される水の量と温度を常時
検出する。上記各センサーの検出値は必要ガス量
を求めるための演算要素となるもので、第１演算
手段が各センサーの検出値、温度設定手段で設定
された設定温度等に基づいて常時連続的に必要ガ
ス量を演算し、その演算結果に応じた大きさの出
力を第１出力送出手段がガス比例弁に対して送出
する。ガス比例弁は上記出力を受けて開度を変更
し、ガス量を制御する。

必要ガス量がガス比例弁で制御可能な最小値以
下になると、第１出力送出手段からのガス比例弁
への出力は、比例弁の開度を最小にする大きさに
保たれ、一方第２出力送出手段から電磁弁に対し
て出力が間歇的に送出される。

上記、第２出力送出手段からの間歇的出力は、
その周期時間が熱交換器容積と水量センサーの検
出値に基づいて第２演算手段が演算する水の熱交
換器通過時間により、その整数倍に決定され、長
さと間隔が第１演算手段が演算する必要ガス量に
より決定される。

電磁弁は第２出力送出手段から間歇的に送出さ
れる出力の周期時間及び長さと間隔に開閉する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を説明する。

第２図において、ａは給湯機で、ガスがガス配
管１を介して燃焼装置、即ちバーナー４に送られ
てここで燃焼し、水が給水管路６を介して熱交換
器５へ入り、ここで加熱されて給湯管路７を通
り、必要な器具例えば水栓、又は暖房機、乾燥
機、バスヒーターの放熱器等へ供給されるように
なつている。

上記、ガス配管１には上流側から順次、第１電
磁弁８、第２電磁弁３、ガバナー９及びガス比例
弁２が設けられる。

尚、上記ガス比例弁２は印加される電圧に応じ
て弁開度が可変する従来周知の構造、形態を有す
るものである。

また、給水管路６には上流側から順次水量セン
サー１０、入水温センサー１１が、給湯管路７に
は出湯温センサー１２が夫々設けられる。

そして、ガス配管１中の第１電磁弁８、第２電
磁弁３、ガス比例弁２、給水管路６中の水量セン
サー１０、入水温センサー１１及び給湯管路７中
の出湯温センサー１２は夫々コントローラー１３
に電気的に連絡し、上記水量センサー１０は給水
管路６を流れる水量を検出して信号Ａを、入水温
センサー１１は入水温度を検出して信号Ｂを、出
湯温センサー１２は出湯温度を検出して信号Ｃを
夫々コントローラー１３に送る。

コントローラー１３は制御回路以外に少なくと
も運転スイツチ１４と、温度設定部１５を備えて
おり、運転スイツチ１４のON操作により第１電
磁弁８及び第２電磁弁３を開いて着火すると共に
必要ガス量を演算してその演算値に応じてガス比
例弁２に出力を電圧信号Ｄとして送出し、更に必
要によつて第２電磁弁３に出力をパルス信号Ｅと
して送出する。

上記、必要ガス量を演算及び信号Ｄ、Ｅの送出
はコントローラー１３の制御回路によつて行なわ
れる。

即ち、制御回路は、温度設定部１５で設定され
た設定温度と、水量センサー１０、入水温センサ
ー１１から夫々信号Ａ、Ｂにより入力される水量
と入水温度と、熱交換器５の熱効率に基づいてフ
イードフオワードガス量を、また上記設定温度
と、出湯温センサー１２から信号Ｃにより入力さ
れる出湯温度と、比例ゲインに基づいてフイード
バツクガス量を夫々演算すると共にこれら両ガス
量を加えて最終的な必要ガス量を算出し、その値
に応じた大きさの電圧の信号Ｄをガス比例弁２に
送出する。

上記必要ガス量の演算は次式による F₁＝（T_S−T_IN）×Ｑ×100／η …… F₂＝ａ×（T_S−T_put）×Ｑ …… Ｆ＝F₁＋F₂ F₁：フイードフオワードによるガス量
（Kcal／分） F₂：フイードバツクによるガス量 （Kcal／分） Ｆ：最終的なガス量（Kcal／分） Ｑ：流量（／分） T_IN：入水温度（℃） T_put：出湯温度 T_S：設定温度（℃） η：熱交換器の効率 ａ：比例ゲイン 而して、ガス比例弁２は上記信号Ｄを受け、信
号Ｄに印加される電圧に応じて弁開度を変更し、
バーナー４へ送るガス量を増減する。

また上記制御回路は、必要ガス量の演算値が、
ガス比例弁２で制御できる最小ガス量以下である
ときには、その最小ガス量相当と電圧に信号Ｄを
ガス比例弁２に送り続けると共にパルス信号Ｅを
第２電磁弁３に送り、そのパルスの周期時間で、
パルスの長さと間隔に第２電磁弁３を開閉させ
る。

従つて、演算された必要ガス量がガス比例弁２
で制御可能な最小ガス量以下である場合、ガスは
ガス比例弁２により制御された最小のガス量をも
つて信号Ｅのパルスと同じ長さと間隔で断続的に
バーナー４へ供給され、バーナー４においてガス
比例弁２により制御可能な最小のガス量で間歇的
に燃焼を継続し、第２電磁弁３の開弁時間と閉弁
時間の比に応じた熱量で熱交換器５を加熱する。

即ち、演算された必要ガス量がガス比例弁２で
制御可能な範囲内にあるときはガス比例弁２によ
るガス量制御で、それ以下になつたときは第２電
磁弁３の開閉の繰り返しにより燃焼を制御する。

上記信号Ｅのパルスを周期時間、即ち間歇燃焼
の周期時間ｔは、熱交換器５を湯が通過する時間
の整数倍に決定する。

熱交換器５が湯を通過する時間は熱交換器５の
容量Ｖと、水量センサー１０が検出し、信号Ａ
により制御部に入力されたその時の流量Ｑ／分
によりt₀＝Ｖ／Ｑ分で求められる。

依つて、最終的に間歇燃焼の周期時間ｔは α×ｔ＝Ｖ／Ｑ …… α：整数 により求められる。

従つて、水の熱交換器通過時間t₀と第２電磁弁
３の開閉周期時間ｔとの関係をタイムチヤートで
示せば第４図の様なり、第２電磁弁３の開閉周期
は、例えば、その１周期の時間又は２周期の時間
が水の熱交換器通過時間と一致する。

一方、信号Ｅのパルスの長さと間隔、即ち間歇
燃焼の燃焼時間t₁と、消化時間t₂の関係は、必要
ガス量Ｆにより次のように決定する。

バーナー４の燃焼量を安定して燃焼する最低量
の３号相当の燃焼として、 Ｆ＝t₁／ｔ×３×25（Kcal／分） t₁＝Ft／３×25 t₂＝ｔ−Ft／３×25 ただし、ｔ、t₁、t₂は整数とする。

従つて、第２電磁弁３を開閉させるパルス信号
のパルス長さt₁と間隔t₂は、演算された必要ガス
量Ｆが大きければパルス長さt₁が長く、小さけれ
ば短かくなる。そして、それに反比例してパルス
間隔t₂が増減する。

即ち、第２電磁弁３の開弁と閉弁の割合、即
ち、ガス供給時間とガス停止時間の割合は、演算
された必要ガス量Ｆが大きければ開弁（ガス供給
時間）の割合が増加し、小さければ減少する。そ
してそれに反比例して閉弁（ガス停止時間）の割
合が増減する。

而して、本発明によれば、必要熱量が変動しな
い限り、熱交換器５に流入する水は熱交換器５か
ら流出するまでに加熱されるトータル熱量に変動
がないので、ハンチングは生じない。

尚、上述せる説明においては、必要ガス量の演
算をフイードフオワードによるガス量F₁にフイ
ートバツクによるガス量F₂を加えることにより
行なつたが、フイードフオワードのみにより演算
することも可能である。

（効果） 本発明は上記の構成であるから以下の利点を有
する。

(1) 必要ガス量がガス比例弁によるガス量調整に
より制御可能に範囲以下になり、制御方式がガ
ス比例弁によるガス量制御から電磁弁の間歇的
開閉による燃焼時間と消化時間の比による制御
に変わつても、燃焼と消化の周期時間を、水が
熱交換器を通過する時間の整数倍とするので、
熱交換器から出てくる湯の温度は間歇燃焼時で
あつても常に安定し、ハンチングを起すことが
なく、電磁弁の開弁時間と閉弁時間の比によつ
て決定される所定温度の湯を確実かつ安定状態
で得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を説明するクレーム対応
図、第２図は本発明の一実施例を示すガス瞬間式
給湯機の制御装置の概略構成図、第３図は従来の
間歇燃焼方式のガス瞬間式給湯機における間歇燃
焼時の出湯温度の状態を示すグラフ図、第４図、
第５図は水の熱交換器通過時間と電磁弁の開閉周
期時間の関係を示すタイムチヤートで、第４図は
本発明の場合、第５図は従来の場合を夫々示すも
のである。 １：ガス配管、２：ガス比例弁、３：電磁弁、
４：バーナー、５：熱交換器、６：給水管路、１
０：水量センサー、１１：入水温センサー、１
３：コントローラー、１５：温度設定手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ バーナー、給水管路と給湯管路を接続する熱
   交換器、夫々ガス供給源とバーナーを連絡するガ
   ス配管に設けられ制御回路により与えられる出力
   の大きさに比例して開度を変更するガス比例弁
   と、制御回路により与えられる出力の長さと間隔
   に開閉する電磁弁を備え、ガス比例弁での供給ガ
   ス量の調整による湯温制御と、電磁弁の開閉によ
   るバーナーの間歇燃焼に燃焼時間と消化時間の比
   による湯温制御を選択的に実行するガス瞬間式給
   湯機の制御装置であつて、制御回路は夫々給水管
   路中に設けられた水量センサーと入水温センサ
   ー、コントラーローに設けられた温度設定手段、
   温度設定手段で設定された設定温度と各センサー
   の検出値に基づいて必要ガス量を演算する第１演
   算手段、水量センサーの検出値と熱交換器の容積
   に基づいて水が熱交換器を通過する時間を演算す
   る第２演算手段、第１演算手段の演算値に応じた
   所定の大きさの出力をガス比例弁に送出する第１
   出力送出手段、第１演算手段の演算値が比例弁で
   制御し得る最小ガス量以下になつたとき電磁弁に
   対して出力を間歇的に発生すると共にこの発生出
   力の周期時間を上記第２演算手段の演算値に基づ
   きその整数倍に決定し、かつ発生出力の長さと間
   隔を上記第１演算手段の演算値に基づいて決定す
   る第２出力送出手段からなるガス瞬間式給湯機の
   制御装置。