JPS5833411Y2 - 燃焼量制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はガス比例制御弁によりガスバーナの燃焼量を負
荷温度に応じ自動的に制御するようにした燃焼量制御装
置に関するものである。

従来のガス湯沸器などでは燃焼量が一定であるため、負
荷である給湯量Ｑと温度上昇Ｔとの積が第１図のように
一定になり、それ故給湯量Ｑが増加すると温度上昇Ｔは
下降する。

この方式では希望給湯量で希望の温度を得ることが出来
ず、ミキシングバルブを用いて温度を一定にしても水圧
の変動によって容易に温度が変化し、特にシャワーなど
に用いる場合、非常に使い勝手の悪いものであった。

本考案はコイルに流れる電流量によってガス流路中の弁
開度を連続的に変え得る電磁弁を用いることにより第２
図１）−ｅに示すように給湯量が変化しても温度変化が
少く、温度設定も任意に変えることが出来る、使い勝手
の良い湯沸器などの燃焼量制御装置を提供するものであ
る。

以下本考案の実施例である湯沸器を添付図面により説明
すると、第３図において、給水は給水管１を通って水圧
応動ガス弁２に達し、熱交換器６によって温度上昇し、
水栓７．シャワーヘッド８を通って給湯される。

ガスはガス管２１を通り、ガス栓２０を開くことによっ
て、まずパイロットバーナ１３に供給される。

パイロットバーナ１３が点火器（図示せず）によって着
火され、熱電対１２が加熱されると熱起電力により種火
安全弁１９を吸着開放する。

この状態でシャワー用水栓７を開くと水圧応動ガス弁２
の水圧応動部３と連通して弁４を開き、ガスはガス圧調
整器１８．ガス比例制御弁１６を介してメインバーナ１
４に到達し、パイロット焔によって点火する。

前記水圧応動ガス弁は水流応動ガス弁であっても良い。

給湯温度は３個の感温素子９，１０．１１によって検出
され、制御器１５内に設けられた設定値と比較増幅され
、増幅信号によってガス比例制御弁１６の弁開度を変化
し、ガス量を自動的に調整して給湯温度を設定値に保つ
。

制御器１５の電源は電線２２．水圧応動ガス弁２内の水
圧応動スイッチ５を介して供給される。

水圧応動スイッチ５はシャワー用水栓７を開いた時に閉
になるが、シャワー用水栓７を閉じてメインバーナ１４
の燃焼を停止している時は開になり、制御器１５への電
源の供給を断つ。

１７は比例弁１６のバイパスである。

前記比例弁１６は負荷の大きさに応じて自由にガス流量
を制御できるが、現実にはメインバーナ１４の燃焼特性
によりあるガス流量以下では炎の立ち消えや逆火などが
起き易くなり、燃焼が不安定になる。

前記バイパス１７はメインバーナ１４の安定燃焼に必要
な最低燃焼量を確保するためのものである。

従って前記バイパスを有することによって、例えば水栓
７の急激な絞り込みによって過渡的に給湯温度が上昇し
た場合でも前記比例弁１６の絞り過ぎによるメインバー
ナ１４の不安定燃焼領域への突入という心配がなくなる
。

従って前記比例弁１６は比例制御領域を最大確保でき、
その機能を最大限発揮できるものである。

次に比例制御弁１６の構成を第４図に従って説明する。

２４は外体であり、両側に流体人口２５と出口２６を、
かつ入口２５から出口２６に通ずる通路中に弁座２７を
形成した中間口２８を有している。

２９はコイル３０を巻いた円筒形のボビンで両端に磁性
体座金３１が当接されて外体２４と共に磁気回路を形成
している。

３２は前記ボビン２９の中空円筒部に内装された磁性体
プランジャで、一端に前記弁座２７に対応し中間口２８
を開閉する弁３３を、他端に非磁性体部３４を有する。

３５は板ばねで一端は外体２４に固着され、他端は前記
プランジャ３２゜３４に回転自在に取付けられている。

次にこの弁の動作について説明する。

コイル３０に電流が流れていない時には板ばね３５は常
に弁３３を弁座２７に押圧すると同時に、プランジャ３
２が左右に振れてボビン２９に接するのを防いでいる。

コイル３０に電流が流れると電磁力が発生してプランジ
ャ３２を上に引き上げ゛る力が１動く。

この力が板ばね３５の力に打ち勝つとプランジャ３２は
引き上げられて弁３３が弁座２７から離れ、電磁力と板
ばね３５の力とがつり合った所で静止する。

弁３３の開度はコイル３０に流れる電流に比例するので
第５図に示すように電流Ｉとガス流量Ｇが比例し、ｆの
ような特性になる。

この特性を利用して瞬間湯沸器の給湯温度を制御するの
である。

さらに以下本考案の一実施例である駆動回路図を第６図
に従って説明する。

３６の交流電源が、電源スィッチ３７を介してトランス
４０の一次コイルに印加される。

３９は電源印加表示用ネオンランプであり、電源スィッ
チ３７が閉の時に点灯する。

３８はネオンランプ３９の電流制限用抵抗である。

トランス４０に電源が印加された状態で給湯すると、水
圧応動スイッチ５（第３図の５と同じ）が閉になり、ダ
イオードブリッジ４１．４２によって全波整流され、コ
ンテ゛ンサ４３によって直流に直される。

給湯温度は感温素子９゜１０（第３図の９，１０と同じ
）によって検出され、その抵抗値変化は並列抵抗４６で
直線化される。

前記合成抵抗を一辺とし、感温素子１１（第３図の１１
と同じ）と抵抗４７と抵抗４８の合成抵抗、抵抗４９．
抵抗５０とでブリッジを組んでいる。

ブリッジの電源は抵抗４４．定電圧ダイオード４５によ
って定電圧に保たれる。

温度設定は抵抗４８の抵抗値を変えて行われる。

感温素子９は給湯管の出口に装着され給湯温度を監視す
るがシャワーなどの温度制御を行うには、これ１個では
不充分である。

温度制御範囲を広くとるためには大型湯沸器を用いた方
が好ましいが、大型湯沸器例えば１５号能力以上の湯沸
器では第３図の熱交換器６中の給湯管に存在する水量は
２１以上のものが多く、そのため４ ｌ ／ｍｉｎ位の
小流量で給湯した場合、熱交換器に入った水が出口に到
達するまで３０秒以上を必要とし、遅れが大き過ぎて温
度制御が非常に特性の悪いものになってしまう。

特にシャワーなどでは１℃の変化でも体が敏感に感じと
ってしまうため、精度の高い温度制御が必要になる。

しかるに、熱交換器中の給湯管の入口に近い位置にもう
１つの感温素子１０を装着し、温度の過渡的な変化を早
目に検出し、安定で精度の高い温度制御を行わせるもの
である。

感温素子１１は感温素子１０が給水温度の変化によって
抵抗値が変化し温度設定が変わるのを補正するため、熱
交換器６中の給湯管入口に装着され、温度設定抵抗４８
と直列に接続されている。

抵抗４７は感温素子１１の効果を調整するためのＬので
ある。

また５６はトランジスタ、５７はコンテ゛ンサ、２３は
コンデンサ５７の充電抵抗であり、それらで独立したタ
イマーを構成している。

今、設定温度に比較して給湯温度が低い場合には感温素
子９゜１０の抵抗値が大きく、トランジスタ５１のベー
ス電位がエミッタ電流より下り、その差に応じた電流が
コレクタ電流として流れ、トランジスタ５３によって増
幅され比例制御弁コイル３０（第４図の３０と同じ）の
電流が増加させる。

従って比例制御弁の弁開度が増加し、ガス流量つまり燃
焼量を増加して給湯温度を設定値まで引き上げる。

設定温度より高い場合には今と反対の動作を行い設定温
度に一致させるものである。

この動作は、湯沸器制御系全体で閉ループを形成してい
るため、自動的に行われる。

５２はトランジスタ５３のベース抵抗、ダイオード５４
は比例弁コイル３０から発生する誘起電圧を防止するた
めのものである。

前記水圧応動スイッチ５は給湯を防止している時に無駄
な電力が消費されるのを防止する。

コンテ゛ンサ５５はメインバーナ１４の点火を必ずバイ
パス１７を通る最低燃焼量で行わせるためのものである
。

燃焼器において着火音は非常に気になるものであり、特
に大型の機器になると、それは爆発音に近くなる。

それを防止するために、点火を最低燃焼量で行なわせる
ものであり、以下、その動作を説明する。

給湯開始時、水圧応動スイッチ５が閉じて電源が印加さ
れた瞬間には、トランジスタ５６のベース電位が電源の
マイナスに在るためＯＦＦである。

トランジスタ５１のベースは抵抗４６．感温素子９，１
０を介してプラス電位に在るため、ＯＦＦ状態になり、
ガス比例制御弁１６が全閉で点火する。

コンデンサ５７の充電が進み、トランジスタ５６のベー
ス・エミッタ電圧ＶＢＥ以上になるとＯＮし、それ以降
は通常の制御動作を行う。

給湯停止時にはコンデンサ５７の電荷が放電され、次の
開始を待機する。

このように独立したタイマを用いるとタイマ動作後の通
常制御動作時に感温素子９，１０に余分な積分動作が加
わることなく、安定した制御が行え、給湯開始時には毎
回バイパス量にて着火が行われ、着火音を最小にするも
のである。

上記に示した時限要素は電子回路で構成しているため、
特に本実施例のように５秒間隔位の短時間の給湯停止−
開始サイクルがあり得る瞬間湯沸器に応用した場合でも
確実にバイパスのガス流量での着火ができるものである
。

しかも一定時間経過後は自動的に時限要素からの拘束が
解かれるので、自由に自動制御を行うことができる。

以上、給湯用湯沸器を例に説明したが、暖房用湯沸器に
も応用出来、更にガス温風暖房機など、他のガス燃焼器
の温度制御にも応用が可能であることはいうまでもない
。

前記の如く本考案は、ガスバーナと、上記ガスバーナへ
のガス量を連続的に制御するガス比例制御弁と、前記ガ
ス比例制御弁が閉じている時でも一定のガス量をガスバ
ーナに流すバイパスと、負荷の温度を検知する感温素子
と、前記感温素子からの信号により前記ガス比例制御弁
を制御する制御回路および前記制御回路の信号伝達に遅
れを生ぜしめることなく独立して設けられた時限要素に
よって前記ガスバーナの着火時に一定時間前記制御回路
の出力をＯＦＦ Ｌ前記ガス比例制御弁を全閉に付勢す
る時限回路とで構成した電子制御回路とを有し、着火時
にバイパス量で着火を行わせるものであるため、時限回
路の動作終了後においては前記時限回路は制御回路の信
号伝達に遅れを生ゼしぬないので安定した制御が行え、
かつ着火時にガス比例制御弁を全閉に、付勢するために
は時限回路を付加するだけで遠戚でき他に特別な機構を
付加する必要がない、という特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の湯沸器の給湯特性図、第２図は本考案の
燃焼制御手段を採用した湯沸器の給湯特性図、第３図は
本考案の実施例における湯沸器の全体構成図、第４図は
ガス比例制御弁の断面図、第５図はガス比例制御弁の特
性図、第６図は本考案の一実施例であるガス比例制御弁
の駆動回路図である。 ９．１０．１１・・・・・・感温素子、１４・・・・・
・ガスバーナ（メインバーナ）、１５・・・・・・制御
器、１６・・・・・・ガス比例制御弁、１７・・・・・
・バイパス、２３・・・・・・抵抗、５７・・・・・・
コンテ゛ンサ、５６・・・・・・１〜ランジスタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ガスバーナと、前記ガスバーナへのガス量を連続的に制
   御するガス比例制御弁と、前記ガス比例制御弁が閉じて
   いる時でも一定のガス量をガスバーナに流すバイパスと
   、負荷の温度を検知する感温素子と、前記感温素子から
   の信号により前記ガス比例制御弁を制御する制御回路お
   よび前記制御回路の信号伝達に遅れを生せしめることな
   く独立して設けられた時限要素によって前記ガスバーナ
   の着火時に一定時間前記制御回路の出力をオフし前記ガ
   ス比例制御弁を全閉に付勢する時限回路とで構成した電
   子制御回路とを有する燃焼量制御装置。