JPH0456220B2 - - Google Patents

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JPH0456220B2
JPH0456220B2 JP62331262A JP33126287A JPH0456220B2 JP H0456220 B2 JPH0456220 B2 JP H0456220B2 JP 62331262 A JP62331262 A JP 62331262A JP 33126287 A JP33126287 A JP 33126287A JP H0456220 B2 JPH0456220 B2 JP H0456220B2
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JP
Japan
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combustion
water
flow rate
time
amount
Prior art date
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JP62331262A
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Kazuo Sunakawa
Shigekuni Tateno
Shinya Fujimoto
Takahiro Oonishi
Shigeki Myatsuji
Yasuo Kaji
Yasuo Sasaki
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Noritz Corp
Original Assignee
Noritz Corp
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  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は給湯器のオンオフ燃焼制御装置に関す
る。
<従来技術とその問題点> オンオフ燃焼制御をフイードフオワード制御で
行う給湯器として、実開昭54−127249号公報記載
の装置が提供されている。この装置は、給湯器へ
の入水温度と入水流量、及び設定出湯温度とから
必要熱量を算出し、この必要熱量とバーナの燃焼
熱量とから、オンオフ燃焼に必要な1サイクル時
間、燃焼オン時間、及び燃焼オフ時間を適当に決
定する構成とされている。
<発明が解決しようとする問題点> 本発明者らによるこれまでの経験によれば、特
に瞬間加熱方式によるオンオフ燃焼制御において
は、次の様な問題がある。すなわち、給湯器にお
いては、空焚き防止のために最低作動水量が定め
られており、最低作動水量未満では燃焼を行わな
いように構成されている。が、最低作動水量以上
の入水流量がある場合でも、バーナ燃焼の最低継
続時間がバーナの特性、例えば点火確認の必要性
等の関係から決定されてしまうことから、バーナ
の燃焼力や入水流量、入水温度によつては熱交換
水が沸騰する問題がある。すなわち、バーナの最
低継続時間の燃焼により、その間に熱交換水の瞬
間的な沸騰が生じる問題がある。
上記従来の装置では、最低作動水量や熱交換水
の沸騰に関する扱いについて何ら記載されておら
ず、ただ流量(第7図のフロー図では出力)が微
小であれば燃焼を待機状態とするという記載があ
るだけである。したがつて、もし上記「流量が微
小」という意味を「最低作動水量」と解するな
ら、上記従来装置では最低作動水量以上での沸騰
の発生を防止出来ない。また上記「出力が微小」
の時に燃焼を行わないのであれば、最低作動水量
の如何にかかわらず燃焼されないのであるから、
最低作動水量以上でも出湯されることがない範囲
が大きくできてしまう欠点がある。
<目的> そこで本発明は上記従来技術の欠点を解消し、
必要燃焼出力が微小であつても最低作動水量以上
あれば原則として燃焼を行うようにして出湯可能
範囲を大きく採ると共に最低作動水量以上で沸騰
が生じうる範囲については、その範囲となる場合
だけ燃焼を停止して沸騰を防止できるような給湯
器のオンオフ燃焼制御装置の提供を目的とする。
<問題点を解決するための手段> 本発明は、入水温度センサー、入水流量センサ
ー、出湯温度設定器、及びマイクロコンピユータ
内蔵のコントローラを少なくとも有し、入水温度
と入水流量と設定出湯温度とから単位時間当たり
の必要熱量G1を算出すると共に、得られた単位
時間当たりの必要熱量G1とバーナの単位時間当
たりの燃焼熱量とから、燃焼オン時間と燃焼オフ
時間の比を算出するようにし、フイードフオワー
ド制御によつて熱交換器内を通る水を瞬間的に加
熱して給湯を行うようにした給湯器のオンオフ燃
焼制御装置であつて、入水流量がバーナ燃焼に必
要な最低作動水量以上の場合には原則として燃焼
運転を行うと共に、入水流量がバーナ燃焼に必要
な最低作動水量以上の場合でも前記算出された単
位時間当たりの必要熱量G1がバーナの単位時間
当たりの最低燃焼熱量Gnio以下となり、且つ該最
低燃焼熱量Gnioと入水温度と入水流量とから算出
される出湯温度T1が予め定めた最高温度Tnax
上となる場合には燃焼を行わないように構成した
ことを特徴としている。
<作用> 入水流量が最低作動水量以上であれば、原則と
してオンオフ燃焼を行うので、出湯流量範囲を小
流量の範囲まで大きく採ることができる。そし
て、最低作動水量以上であつても単位時間当たり
の必要熱量G1がバーナの単位時間当たりの最低
燃焼熱量Gnio以下で、且つ最低燃焼熱量Gnioを用
いて算出される出湯温度T1が予め定めた最高温
度Tnax以上になる場合には、燃焼を行わないよ
うにしているので、最低作動水量以上での沸騰現
象も確実に防止することができる。
<実施例> 第1図は本発明の実施装置の全体構成図、第2
図はコントローラによるオンオフ燃焼制御フロー
チヤート、第3図は入水流量と必要熱量をパラメ
ータとした燃焼オン時間の例を示す図である。
燃焼缶体1内に瞬間加熱式の熱交換器2が設け
られ、またバーナ3が設けられている。該バーナ
3には空気の送風と、燃料供給管4を通して燃料
の供給がなされる。5は点火器である。
水は入水管6を通つて熱交換器2に入り、熱交
換されて出湯管7に送られる。入水管6には入水
流量センサー8と入水温度センサー9が設けら
れ、また出湯管7には出湯カラン10、途中に小
容量のタンク11が設けられている。また前記燃
焼供給管4には燃料供給のための供給ポンプ12
が設けられている。
13はマイクロコンピユータ15内蔵のコント
ローラで、出湯温度設定器14による設定出湯温
度情報を入力し、また前記入水流量センサー8か
らの入水流量情報及び入水温度センサー9からの
入水温度情報を入力して、前記供給ポンプ12の
オンオフ等の動作信号を出力する。
コントローラ13によるオンオフフイードフオ
ワード制御を第2図のフローチヤート及び第3図
に沿つて更に詳しく説明する。
図示しない給湯スイツチがオンされ、出湯カラ
ン10が開かれると、入水管6を通つて水が入水
されてくる。そして入水流量センサー8が予め定
められた最低作動水量以上を検出する(フロー
(イ))と、入水流量に加えて入水温度、設定出湯温
度がマイクロコンピユータ15に読込まれ(フロ
ー(ロ))、設定出湯温度にするのに必要な単位時間
当たり(例えば1秒当たり)の必要熱量G1が算
出される(フロー(ハ))。前記入水流量センサー8
が最低作動水量を検出しない場合には燃焼は開始
されない(フロー(ニ))。またオンオフ燃焼中に入
水流量が最低作動水量未満になると燃焼は停止さ
れる(フロー(ニ))。
前記算出された単位時間当たりの必要熱量G1
は、その給湯器における最低燃焼能力における単
位時間当たりの燃焼熱量、すなわち単位時間当た
りの最低燃焼熱量Gnioと比較され(フロー(ホ))、
必要熱量G1が最低燃焼熱量Gnio以下の場合には、
さらに該最低燃焼熱量Gnioと前記入水流量、入水
温度から熱交換後の水温T1を算出し(フロー
(ヘ))、該水温T1が予め定めた最高温度Tnax以上と
なる場合には(フロー(ト))、燃焼は開始されない
(フロー(チ))。またオン燃焼中にT1がTnax以上と
なる場合には燃焼が停止される。
前記算出された単位時間当たりの必要熱量G1
が最低燃焼熱量Gnioより大きい場合には(フロー
(ホ))、該必要熱量G1と前記入水流量Q1とから予め
記憶されている好適な燃焼オン時間TONが選出さ
れる(フロー(リ))。
この燃焼オン時間TONをどのように決めるかに
ついての例を第3図に沿つて説明すると、例えば
第3図の全領域をA領域とB領域とC領域に区分
し、領域毎に一定の燃焼オン時間TONを与える。
そしてA領域では必要熱量G1が小さいため、短
時間の燃焼オン時間TON=Sを付与する。燃焼オ
ン時間を短時間のSに設定することにより、出湯
温度の変動を小さく抑えて出湯特性を良くすると
共に、沸騰現象の発生を確実に防止する。またB
領域では必要熱量G1が大きくなるため、前記A
領域の場合に比べて燃焼オン時間を長くしても出
湯特性がそんなに悪化しないので、中時間の燃焼
オン時間TON=Mを付与する。またC領域では、
入水流量Q1がそんなに多くも少なくもなく、ま
た必要熱量G1も比較的大きいことから、出湯特
性がそんなに悪くならず、また沸騰が起こる心配
も少ないので、給湯の最大使用領域であることを
考慮して、給湯器の寿命を優先するため、燃焼オ
ン時間を大として、TON=Lを付与する。
前記燃焼オン時間S、M、Lは勿論、それらの
領域で沸騰現象が生じたり、点火動作に支障をき
たすような極端な値は避けられている。また前記
燃焼オン時間S、M、Lの実際の値は、給湯器の
入水能力やバーナの能力に応じて、例えば数秒等
の短い時間から数十秒或いは場合によつては数分
等の長い時間までの範囲で定めることができる。
また上記した例では領域をA、B、Cの3つに
分け、燃焼オン時間をS、M、Lの3つにした
が、区分領域を入水流量及び必要熱量の増減に従
つて、より多くの領域に区分して燃焼オン時間を
細く付与してもよいことは勿論である。
前記により燃焼オン時間TONが選出されると、
この燃焼オン時間TONと、前記算出された単位時
間当たりの必要熱量G1と、給湯器のバーナ3の
有する単位時間当たり(例えば1秒当たり)の燃
焼熱量G0とから、燃焼オフ時間TOFFが算出され
る(フロー(ヌ))。この算出の方法を具体的に説明
すると、例えば、 G1:G0=1:2 ……(1) G1:単位時間当たりの必要熱量 G0:単位時間当たりのバーナの燃焼熱量 であれば、バーナの燃焼オン時間TONと燃焼オフ
時間TOFFの比を TON:TOFF=1:1 ……(2) とすればよい。
よつてバーナの燃焼オン時間TONが例えば3秒
として選出されておれば、燃焼オフ時間TOFFも3
秒として算出される。このように燃焼オン時間と
燃焼オフ時が設定されることにより、1サイクル
毎に必要な熱量を与えることができる。
前記算出された単位時間当たりの必要熱量G1
が最低燃焼熱量Gnio以下で、しかも前記算出され
た出湯温度T1が予め定めた最高温度Tnax未満の
場合には、バーナを最低燃焼能力、すなわち最低
燃焼熱量Gnioの能力にセツトする(フロー(ル))
と共に、燃焼オン時間を選出する(フロー(リ))。
この場合の燃焼オン時間は、最低燃焼能力での燃
焼を考慮した燃焼オン時間を考慮して、上記必要
熱量G1が最低燃焼熱量Gnioより大きい場合の燃焼
オン時間のテーブルとは別に定めてもよいし、同
じ燃焼オン時間のテーブルを共用してもよい。
燃焼オン時間が選出されると(フロー(リ))、さ
らに必要熱量G1と最低燃焼熱量Gnioから、燃焼オ
フ時間が算出される(フロー(ヌ))。
なお上記におけるフロー(ロ)からフロー(ヌ)までの
演算はマイクロコンピユータ15内で瞬時に行わ
れるので、その間に空白時間が生じることはな
い。
また上記において、予め定められる最高温度
Tnaxは、例えば85℃等、沸騰温度に対して適当
な安全度を見越した温度を採用して予め定めてお
くことができる。また場合によつては、最高温度
Tnaxを設定出湯温度よりも一定温度だけ高い温
度として設定し、希望の設定出湯温度よりも一定
温度以上熱い湯が出るのを防止するようにするこ
とも可能である。
以上の様にして燃焼時間TONと燃焼オフ時間
TOFFが決定されると、その条件に従つて燃焼が開
始される(フロー(オ))。すなわち、コントローラ
13内で燃焼オン時間TONと燃焼オフ時間TOFF
設定され、各設定時間で前記供給ポンプ12が開
閉され、燃焼オンと燃焼オフが繰り返される(フ
ロー(ワ))、(カ)、(ヨ)。そして、設定出湯温度が
変更され、或いは入水温度や入水流量が変化した
場合には(フロー(タ))、新たに燃焼オン時間、
燃焼オフ時間が設定される。
本発明では以上で説明したように、給湯器の燃
焼の停止は入水流量が最低作動水量未満になつた
場合と、入水温度と単位時間当たりの入水流量及
び最低燃焼熱量Gnioから算出される出湯温度T1
が予め定められた最高温度Tnaxを越える場合に
のみ行われ、それ以外の場合には、設定出湯温度
になるよう、燃焼オン時間が選出され且つ燃焼オ
フ時間が算出されて、フイードフオワードによる
オンオフ燃焼が行われる。
なお、実施例において、燃焼能力が一定である
バーナ、すなわち一定燃焼熱量G0をもつバーナ
を用いる場合には、上述の説明に用いた最低燃焼
熱量Gnioというのは、そのバーナの有する前記一
定燃焼熱量G0でもつて置き換えられることは言
うまでもない。本発明は勿論このような一定燃焼
熱量G0のバーナを用いた装置もその範囲内に含
むものである。
<効果> 本発明は以上の構成によりなり、給湯器の最低
作動水量以上あれば小入水流量であても、原則と
して燃焼を行うように構成しているので、小入水
流量の領域でも広く出湯を行うことができる。ま
た入水流量が最低作動水量に達すれば燃焼が開始
されるので、出湯の立上がりが良好となる。
またある実際の入水温度と入水流量を有する水
が給湯器の最低燃焼能力でも沸騰するような温度
まで熱交換されて上昇するか否かが現に判定さ
れ、現にそのような状態まで温度上昇すると演算
された場合にのみ燃焼を停止するようにしている
ので、燃焼停止の判断が正確となる。よつて意味
のない燃焼停止は行われず、出湯可能範囲が広く
なる。また入水温度や入水流量の種々の組合せに
おいて、確実に沸騰防止等が行える。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施装置の全体構成図、第2
図はコントローラによるオンオフ燃焼制御フロー
チヤート、第3図は入水流量と必要熱量をパラメ
ータとした燃焼オン時間の例を示す図である。 1:燃焼缶体、2:熱交換器、3:バーナ、
8:入水流量センサー、9:入水温度センサー、
13:コントローラ、14:出湯温度設定器、1
5:マイクロコンピユータ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 入水温度センサー、入水流量センサー、出湯
    温度設定器、及びマイクロコンピユータ内蔵のコ
    ントローラを少なくとも有し、入水温度と入水流
    量と設定出湯温度とから単位時間当たりの必要熱
    量G1を算出すると共に、得られた単位時間当た
    りの必要熱量G1とバーナの単位時間当たりの燃
    焼熱量とから、燃焼オン時間と燃焼オフ時間の比
    を算出するようにし、フイードフオワード制御に
    よつて熱交換器内を通る水を瞬間的に加熱して給
    湯を行うようにした給湯器のオンオフ燃焼制御装
    置であつて、入水流量がバーナ燃焼に必要な最低
    作動水量以上の場合には原則として燃焼運転を行
    うと共に、入水流量がバーナ燃焼に必要な最低作
    動水量以上の場合でも前記算出された単位時間当
    たりの必要熱量G1がバーナの単位時間当たりの
    最低燃焼熱量Gnio、以下となり、且つ該最低燃焼
    熱量Gnioと入水温度と入水流量とから算出される
    出湯温度T1が予め定めた最高温度Tnax以上とな
    る場合には燃焼を行わないように構成したことを
    特徴とする給湯器のオンオフ燃焼制御装置。
JP33126287A 1987-12-25 1987-12-25 給湯器のオンオフ燃焼制御装置 Granted JPH01169269A (ja)

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JPH01169269A JPH01169269A (ja) 1989-07-04
JPH0456220B2 true JPH0456220B2 (ja) 1992-09-07

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ID=18241722

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JP4725191B2 (ja) 2005-05-26 2011-07-13 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
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JPH01169269A (ja) 1989-07-04

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