JPH0745963B2 - 給湯器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱交換器を通過する水を比例制御により加熱
する比例加熱手段を有し、水量制御弁により熱交換器内
に流入する水量を調整することにより、給湯温度を変更
する給湯器に関する。

［従来の技術］ 給湯器の給湯温度は、流入する水量に応じて加熱量を変
更することにより、また、加熱量が一定である場合に
は、水量を変更することにより設定水温に制御すること
ができるため、それぞれの給湯器に応じて水温が制御さ
れている。

給湯器では、さらにこれらを組合わせることにより、設
定水温が最高温度に設定された場合にも設定温度に制御
するために、給湯開始時における給湯水量に基づいてそ
の加熱量および水量を制御し、その後は、水量制御弁に
よって水量を変更することにより出湯温度を変更してい
る。

このとき変更された水量を検出する方法として、予め給
湯開始時に水量と水量制御弁の回動角度とを検出するこ
とによりその通水量を計算しておき、その後はポテンシ
ョメータの抵抗値を位置信号として読み込むことによ
り、水量制御弁の回動角度を検出して通水量を換算する
方法がある。

［発明が解決しようとする問題点］ この方法によれば、設定変更時に水量の検出のために水
量センサからの信号を変換するという余分な処理がいら
なくなるが、水量制御弁の回動角度をポテンショメータ
の特性を整合させる必要がある。

しかし、水量制御弁の回動角度を検出するためにポテン
ショメータとして使用される可変抵抗器は、第４図の鎖
線に示すように摺動体84が最大変位した場合には、リー
ド端子81に接触してその抵抗値が０［Ω］になる構造に
なっていて、摺動体84と接続された端子85とリード端子
81との間の抵抗値と、摺動体84の回動角度とは、第５図
に示すとおり、その回動範囲内において必ずしも比例し
ていない。すなわち、摺動体84の回動角度が０°のとき
と、Ａ°のときでは同じ０［Ω］を示し、回動角度がＡ
°からＤ°の間においてのみ比例関係を有している。従
って、この可変抵抗器80をその回動可能角度全体に亙っ
て０°からＥ°まで回動させると、回動角度に比例した
抵抗値が得られないことになり、水量制御弁33の弁体が
どの開度を示しているか検出できないという問題点があ
る。

本発明の目的は、熱交換器を通過する水を比例加熱手段
により加熱し、水量制御弁により熱交換器内に流入する
水量を調整することにより、給湯温度を変更する給湯器
において、位置検出手段が示す抵抗値から、水量制御弁
の弁体の回動位置を必ず特定できる構成を実現する事に
より、簡単に且つ確実に、希望する温度の湯が得られる
様にする事にある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、内部を水が通過する熱交換器と、該熱交換器
を通過する水の水圧を一定に保持する水ガバナ装置と、
該水ガバナ装置の下流に設けられるとともに、回動する
弁体を有し、該弁体の回動位置に応じて前記熱交換器に
流入する水量を調節し、前記弁体の回動角度に対応した
出湯温度に変更する水量制御弁と、前記熱交換器から流
出する水の温度を設定する水温設定手段と、前記熱交換
器を通過する水量を検出する水量検出手段と、前記熱交
換器に流入する水温を検出する入水温検出手段と、前記
熱交換器を通過する水を少なくとも前記水温設定手段の
設定水温、前記水量検出手段の水量、前記入水温検出手
段の水温に基づいて加熱する加熱手段と、前記弁体の回
動角度を検出するために設けられ、前記弁体の回動角度
に応じて一体的に回動変位する摺動体、該摺動体が回動
するための摺動面、前記摺動体の回動変位範囲内の前記
摺動面上に前記摺動体が接触するために設けられ抵抗値
分布が一様の抵抗体からなり、前記摺動体の回動変位位
置に応じた抵抗値を示すとともに、前記摺動体が前記抵
抗値と前記弁体の回動角度とが比例関係にある電気的有
効角の範囲内で回動する位置検出手段と、前記水温設定
手段により設定された設定水温、前記入水温検出手段に
より検出される水温および前記加熱手段の最大加熱能力
に基づいて、その設定水温の給湯ができる最大水量を計
算し、その水量にすべく前記水量制御弁の前記弁体の回
動角度を決定する角度決定手段と、該角度決定手段に決
定された回動角度と前記位置検出手段により検出される
前記抵抗値とに基づいて前記弁体を駆動制御する弁体駆
動手段とを具備することを技術的手段とする。

［作用］ 本発明では、供給される水は、水ガバナ装置で一定の水
圧に保持され、水量制御弁で水量が調節されて熱交換器
を通過する。設定水温と入水温と加熱手段の最大加熱能
力に基づいて決まる最大水量に対応してその設定水温に
おける弁体の回動角度が決まると、その回動角度になる
ように駆動制御される。ここで、弁体の回動角度を検出
する位置検出手段は、抵抗値と弁体の回動角度とが比例
関係にある電気的有効角の範囲内で摺動体が弁体と一体
的に回動するため、弁体の回動角度が決まると、その回
動角度に対応した抵抗値が検出されるように弁体を駆動
制御することによって、弁体を決定された回動角度に制
御することができる。

水量制御弁の弁体は、その回動角度に対応した出湯温度
が得られるように設定されているため、設定水温の湯温
が得られる。

また、熱交換器を通過する水は、設定水温、入水温、通
過水量に応じて加熱手段で加熱されるため、使用者によ
り水量が制限されている場合には、加熱手段の加熱量が
張設されて、設定水温が得られる。

また、設定水温が変更された場合には、新たな設定水温
に対応した弁体の回動角度に対応した抵抗値が得られる
ように弁体を駆動制御するだけで、その設定水温になる
ように熱交換器を通過する水量が調節されるため、速や
かに設定水温の湯温が得られる。

［発明の効果］ 位置検出手段が示す抵抗値から弁体の回動位置を特定で
きるので、位置検出手段が所定の抵抗値を示す様に制御
手段が水量制御弁を駆動制御する事により弁体の回動角
度を決定でき、所定水量が得られる。このため、簡単
に、且つ確実に、希望する温度の湯が得られる。

［実施例］ 次に本発明を図面に示す実施例に基づき説明する。

第２図に示すガス燃焼式給湯器１の給湯器ケース２内に
は燃焼器ケース10が設けられ、さらにその内部にはガス
供給管20により供給される燃料ガスを燃焼させる２連式
のバーナ11が設けられている。また、燃焼器ケース10に
は３相Ｙ結線のブラシレスDCモータを使用した燃焼用フ
ァン12が備えられ、バーナ11はこの燃焼用ファン12によ
って供給される燃焼用空気によって燃焼する本発明の加
熱手段となっており、燃焼排ガスは排気口３から外部へ
排気される。

燃焼器ケース10内の上方には水供給管30と接続された熱
交換器13が設けられ、内部を通過する水はバーナ11によ
り発生する熱により加熱される。また燃焼器ケース10内
のバーナ11の近傍には、点火装置としてのスパーカ14
と、炎検知手段としてのフレームロッド15とが設けられ
ている。

ガス供給管20には、その上流側より、通電時に燃料ガス
を通過させる元電磁弁21、主電磁弁22、燃料ガスの供給
量を供給圧力を制御することにより調節するガバナ比例
弁23、２連式バーナ11の一方への燃料ガスを使用状態に
応じて遮断する切替用電磁弁24がそれぞれ設けられ、前
述のバーナ11へ燃料ガスを供給する。

水供給管30の最上流部には水フィルタ31を備えた水抜き
栓32が設けられ、その下流には水圧を一定に保持する水
ガバナ装置32aが設けられ、さらに下流には熱交換器13
内への水の流入量を調整するギャドモータにより駆動さ
れる水量制御弁33が設けられている。水量制御弁33は、
図示しない弁体の回動角度に応じて流入量を調整するも
のであり、本実施例では、この水量制御弁33の弁体の回
動角度と出湯温度とが第３図に示すとおり比例関係を有
している。この結果、各コントローラによって設定水温
を変更したときには、水量制御弁33の回動角度をその設
定水温に応じた回動角度だけ回動させることにより、出
湯温度を速やかにその設定水温に変更することができ
る。

なお第３図はバーナ11の最大燃焼時における一例を示し
たもので、その他入水温度等によってその特性は異な
る。

この水量制御弁33は開度検出のために、弁体と一体的に
回動するポテンショメータ34を備えている。

ポテンショメータ34は本発明の位置検出手段であり、本
実施例では特に第４図に示すような可変抵抗器80を利用
している。この可変抵抗器80は、リード端子81とリード
端子82との間の図示しない摺動面に抵抗体83を備えたも
ので、この摺動面を摺動体84が摺動するものである。そ
して摺動体84が摺動面を摺動すると、リード端子81ある
いはリード端子82と端子85との間では、摺動体84の回動
角度に応じた抵抗値を示す。この端子85は摺動体84に電
気的に接続されたものであり、摺動体84は水量制御弁33
の弁体と一体に回動する。

水量制御弁33の開度は、すでに述べたとおり弁体の回動
角度と出湯温度とが比例関係を示すように変更されるた
め、設定温度に応じて単に水量制御弁33の回動角度を変
更するだけで出湯温度を変更することができる。

しかしこの可変抵抗器80は、従来技術で述べたとおり回
動角度に応じた抵抗値を示さない。

そこで、本実施例では、水量制御弁33の弁体がその回動
可能範囲のどの回動位置に回動しても、必ずその回動角
度を検出することができるように、第５図に示す回動角
度Ｂから回動角度Ｃの範囲で電気的有効角Ｓを設定し、
この電気的有効角Ｓ内でのみ弁体を回動させるようにし
ている。

これにより、弁体がどの回動位置にあっても、摺動体84
は必ず抵抗体83のみに接触し、リード端子81あるいはリ
ード端子82と接触することはない。従って、可変抵抗器
80が示す抵抗値によって水量制御弁33の弁体の回動位置
は必ず特定することができ、逆に、可変抵抗器80が所定
の抵抗値を示す位置に弁体を回動させれば、水量制御弁
33はその抵抗値に応じた開度をなすことになる。

水量制御弁33で流入量が調整された水は、すぐ下流に設
けられた本発明の入水温検出手段としての入水温サーミ
スタ35によって温度が検出され、さらにその下流に設け
られた本発明の水量検出手段としての水量センサ36によ
り流入量が検出され、水供給管30を通過して熱交換器13
へ送られる。

熱交換器13の下流側の水供給管30には、加熱された水の
温度を検出する出湯温サーミスタ38が設けられている。

以上の構成からなるガス燃焼式給湯器は、制御装置50に
より制御される。

制御装置50は、第１図に示すとおり、屋内配線のコンセ
ントに接続される電源コード51に低温感知スイッチ41を
介して接続される凍結予防ヒータ40からなるヒータ回路
52と、このヒータ回路52に並列に設けられた制御回路60
とから構成され、制御回路60は、残火安全スイッチ37、
温度ヒューズ16および沸騰防止スイッチ39を介して接続
された電源部53により作動し、制御装置50にはガス燃焼
式給湯器１を操作するためにメインコントローラ54とサ
ブコントローラ54aとが備えられている。

メインコントローラ54およびサブコントローラ54aは、
本発明の水温設定手段であり、それぞれ図示しない運転
スイッチ、この運転スイッチによる運転中を示す表示ラ
ンプ、水温を設定する水温設定スイッチが設けられてい
る。

制御回路60は本発明の制御手段であり、制御回路60に
は、マイクロコンピュータ70（以下CPU70とする）を中
心として、スパーカ回路61、ファン回路62、比例弁回路
63、ギャドモータ回路64、位置検出回路65、水量検出回
路66があり、これらの回路はCPU70により所定の制御が
行われる。

ファン回路62は、燃焼用ファン12を設定水温等の燃焼要
求量に応じて回転させるとともに、３相Ｙ結線のブラシ
レスDCモータに備えられたホールICによりその回転数を
検出して検出信号をCPU70へ送る。

比例弁回路63は、バーナ11における燃焼が所望の空燃比
で行われるように燃料ガスの供給量を調整するためにガ
バナ比例弁23への通電量を制御する回路で、ガバナ比例
弁23への通電量は点火時を除いて燃焼用ファン12の回転
数に基づいて制御される。

ギャドモータ回路64は、熱交換器13へ流入する水量を調
整するための水量制御弁33のギャドモータを駆動する回
路で、水量制御弁33を制御信号の応じた開度にするもの
である。

位置検出回路65は、水量制御弁33にその開度を検出する
ために備えられたポテンショメータ34の抵抗値に基づい
て弁体の回動角度を解析するための回路であり、特に本
実施例ではポテンショメータ34の全回動角のうち回動変
化が抵抗値の変化として現れる電気的に有効な部分のみ
を使用し、検出される抵抗値をそのまま回動角度として
読み替えることにより正確な制御を行なっている。

水量検出回路66は、水量センサ36の回転数により入水量
を検出するものである。

CPU70は、メインコントローラ54とサブコントローラ54a
の設定状態と、入水温、入水量、出湯温に基づき燃焼量
および入水量を制御する。

使用者が水を使用して水量センサ36の基づく通水信号が
得られると、所定の順序でそれぞれ各回路の通電が開始
され、その後燃焼量の能力計算が行われ、設定状態に応
じた燃焼が始まる。

さらに本実施例では、使用開始時に熱交換器13に流入す
る水量、各コントローラによって設定された水温、およ
び熱交換器13に流入する水の温度とから、水温設定が変
更された場合にも必ずその水温に加熱できるように水量
制御弁33を駆動制御して、水の供給量を調整している。

バーナ11の加熱能力によって加熱できる水温には限界が
あり、もしこの加熱能力を越える量の水が供給される
と、設定水温がたとえば最高温度にされたとき、バーナ
11での燃焼による加熱量を増大させても、設定水温にな
らない場合が発生してしまう。このため、設定水温が最
高にされた場合にも必ずその設定水温にするためには、
給湯水量を制限する必要がある。本実施例では、給湯開
始時の入水温度とバーナ11の加熱能力に基づいて、設定
温度がたとえば最高温度にされた場合にも給湯できる水
量を計算する、すなわち、前記水温設定手段により設定
された設定水温、前記入水温検出手段により検出される
水温および前記加熱手段の最大加熱能力に基づいて、そ
の設定水温の給湯ができる最大水量を計算し、その水量
にすべく水量制御弁33の弁体の回動角度調整し、その後
設定水温が変更された場合には、上記と同様の計算がな
されて、その設定水温が給湯される最大の水量とすべく
水量制御弁33の回動角度を変更している。

以上の構成からなるガス燃焼式給湯器１は次のとおり作
動する。

使用者が、図示しない電源スイッチを閉じ、コントロー
ラで水温を設定し、運転スイッチを入れると、制御回路
が作動する。さらに、給湯を開始すると、水量センサ36
からの信号に基づいてCPU70が制御を開始する。

先ず、水温サーミスタ35によって検出された入水温度
と、この給湯器の加熱能力に基づいて、最高設定温度に
設定された場合にも、水量制御弁33の回動角度を変更す
るだけで、その設定温度に加熱できるような水量が計算
され、その計算値に基づいて水量制御弁33が駆動制御さ
れる。このときの水量制御弁33の回動角度は、ポテンシ
ョメータ34として使用される可変抵抗器80の抵抗値によ
り読み込まれる。

その後設定水温が変更された場合には、設定水温に応じ
て水量制御弁33の開度を変更して水量を変更する。この
とき変更する水量は設定水温にすることができる水量で
なければならないが、水量制御弁33の回動角度は、設定
水温と比例関係を有しているため、単にその回動角度の
みを検出して水量を変更すれば、設定水温の水が得られ
る。

水量制御弁33の弁体が回動するときには、可変抵抗器80
の摺動体84は摺動面のうち必ず抵抗体83部分のみを回動
するようになっていて、弁体はこの範囲でのみ駆動され
るため、水量制御弁33の開度がどの状態であっても水量
制御弁33の回動位置は必ず検出される。従って、設定水
温が変更された場合には、可変抵抗器80の示す抵抗値に
基づいて水量制御弁33を回動するだけで、簡単にしかも
確実に設定水温にすることができる。

以上のとおり、設定水温に応じて水量を変更する給湯器
において、水量制御弁33の開度を確実に変更することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の制御装置を示すブロック図、第２図
は本実施例のガス燃焼式給湯器を示す概略構成図、第３
図は本実施例の水量制御弁に関するガス燃焼式給湯器の
加熱特性を示すグラフ、第４図は本実施例の可変抵抗器
を示す概略構成図、第５図は本実施例の可変抵抗器の抵
抗値変化を示す特性図である。 図中、11……バーナ（加熱手段）、13……熱交換器、32
a……水ガバナ装置、33……水量制御弁、34……ポテン
ショメータ（位置検出手段）、35……入水温サーミスタ
（入水温検出手段）、36……水量センサ（水量検出手
段）、54、54a……メインコントローラ、サブコントロ
ーラ（水温設定手段）、60……制御回路（角度決定手
段、弁体駆動手段）、83……抵抗体、84……摺動体、Ｓ
……電気的有効角

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部を水が通過する熱交換器と、 該熱交換器を通過する水の水圧を一定に保持する水ガバ
   ナ装置と、 該水ガバナ装置の下流に設けられるとともに、回動する
   弁体を有し、該弁体の回動位置に応じて前記熱交換器に
   流入する水量を調節し、前記弁体の回動角度に対応した
   出湯温度に変更する水量制御弁と、 前記熱交換器から流出する水の温度を設定する水温設定
   手段と、 前記熱交換器を通過する水量を検出する水量検出手段
   と、 前記熱交換器に流入する水温を検出する入水温検出手段
   と、 前記熱交換器を通過する水を少なくとも前記水温設定手
   段の設定水温、前記水量検出手段の水量、前記入水温検
   出手段の水温に基づいて加熱する加熱手段と、 前記弁体の回動角度を検出するために設けられ、前記弁
   体の回動角度に応じて一体的に回動変位する摺動体、該
   摺動体が回動するための摺動面、前記摺動体の回動変位
   範囲内の前記摺動面上に前記摺動体が接触するために設
   けられ抵抗値分布が一様の抵抗体からなり、前記摺動体
   の回動変位位置に応じた抵抗値を示すとともに、前記摺
   動体が前記抵抗値と前記弁体の回動角度とが比例関係に
   ある電気的有効角の範囲内で回動する位置検出手段と、 前記水温設定手段により設定された設定水温、前記入水
   温検出手段により検出される水温および前記加熱手段の
   最大加熱能力に基づいて、その設定水温の給湯ができる
   最大水量を計算し、その水量にすべく前記水量制御弁の
   前記弁体の回動角度を決定する角度決定手段と、 該角度決定手段に決定された回動角度と前記位置検出手
   段により検出される前記抵抗値とに基づいて前記弁体を
   駆動制御する弁体駆動手段と を具備することを特徴とする給湯器。