JPS6014039A - 給湯機の設定湯量の報知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、風呂等へ給湯を行う瞬間式給湯機において所
定の温度の温水を所定量、供給すると、それを報知する
方法に関するものである。

〔発明の背景〕

風呂の容量は一般に２００１である。このため、適温の
４５℃程度の温水を約２０．０００　ｋＣ４／ｈ程度の
出力の瞬間べ給湯機から出湯するとすると、約２０分以
上の出湯が必要となる。この時間はかなりの長時間であ
り、使用者が常に注意しておかないと、風呂をあツ、れ
させる等が生じる。

このためには風呂への出湯と同時にタイマによる計時を
開始させ、所要時間の計時完了によってブザー等で報知
させることが行なわれている。

しかし、このものでは、給湯機とタイマとの相互関連が
ないので、例えば給湯の蛇口の開度がその都度違うので
、毎回風呂の湯量が異なる等の問題がある。

このため、出湯温度を検出して出湯温度が設定温度にな
るように燃焼量を制御する比例燃焼装置を備えた瞬間式
給湯機において、使用者が設定した必要湯量Ｍ１使用者
が設定した湯温ｊ＋＋ｅｔ−ｖセンサによって検出した
瞬間式給湯機への給水温度ｔＩｎとから、”　ＱＴ＝　
Ｍ　（ｔｓｅｔ　ｔｔｎ　）　”の式によって必要熱量
ＱＴをめ、出湯温度ｔ。ｕｔが設定温度ｔｓｅｔ　にな
るように比例燃焼器へ燃焼量を指示する信号、即ち燃焼
量を積算して総供給熱量Ｑをめ、総供給熱量Ｑが前記必
要熱量ＱＴと等しくなると使用者に報知する装置が提案
されている。

比例燃焼器の燃焼量が熱交換器の出力となるものではな
い。熱効率があり、またこれは燃焼量によって変化する
。このため上記のものでは総供給熱量Ｑが多めに算出さ
れる。

また、”　Ｑ””　Ｍ　（ｔｓｅｔ−ｔｌｎ）　’によ
って必要熱量ＱＴをめ、それが総供給熱量Ｑと同一か否
がをめて判断している。風呂への給湯に必要な約２０分
間において最初から最後まで給水温度ｔｉｎが一定であ
ることは少い。従って必要熱量ＱＴをめても効果がない
ものであり、湯量が多すぎたり、少なすぎたりするよう
になるものと考えられる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、できるだけ正確に使用者が設定した湯
量で報知できるようにすることにある。

〔発明の概要〕

本発明は、比例燃焼器を備えた給湯器において、所定間
隔で出湯温度及び比例燃焼器への燃焼熱量の指示信号に
基づく燃焼熱量をめ、前記燃焼熱量に熱効率及び単位時
間を乗算し、これを前記出湯温度と給水温度に相等する
温度との差で除して単位時間当りの出湯量をめ、次にこ
の出湯量を前回の出湯量の積算値に積算し、次にこの積
算値と湯量設定器で設定された一定湯量とを比較し、積
算値が設定湯量よりも大きい場合に外部に報知するよう
にしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を第１図〜第３図に示す一実施例により説
明す−る。

第１図は瞬間式給湯機の構成の一例を示すものである。

１はガス用の比例燃焼器、２は瞬間式熱交換器、３は熱
交換器２の入口側に設けた給水温度センサ、４は出口側
に設けた出湯温度センサ、５は燃焼用空気供給用送風機
、６は送風機５の回転数を検出する回転センサであシ、
一般にはポールＩＣと磁石の組合せで使用される。７は
公知のガス量制御用ゼロガバナであシ、送風機５がらの
送風路８とパイプ９で接続されている。１ｏは蛇口、１
１は風呂である。

第２図は制御装置の一例を示すものである。制御装置は
マイクロコンビ、−タ（以下、マイコン）２０を主体と
したものである。２１は出湯温度を設定する温度設定器
で可変抵抗からなる。２２は風呂への湯量を設定する湯
量設定器で可変抵抗からなる。

２３は風呂への出湯量の計測を行なわせるスイッチであ
る。２４は報知手段であり、必要湯量に達すると動作す
る。例えば、ブザーや、蛇口１ｏへの給湯を停止する弁
等からなる。マイコン２ｏとセンサ６等との間はＡＤ変
換回路２５で接続きれ、マイコン２０と負荷５等との間
はＤＡ変換回路２６で接続されている°。

第３図は湯量の計測のためのフローチャートの一例を示
すもので、（４）は比例燃焼制御と湯量の計測の関係と
の関係のフローチャートであり、（Ｂ）は比例燃焼制御
のフローチャート、（Ｃ）は出湯量の計測のフローチャ
ートである。

かかる構成の動作を説明する。温度設定器２１で出湯温
度を設定し、湯量設定器２２で湯量を設定し、スイッチ
２３をＯＮし、風呂１１の蛇口１ｏを開くと、熱交換器
２に設けた流水検知器（図示せず）が作動して、比例燃
焼制御及び出湯量の計測を開始する０ マイコン２０は第３図の（４）に示す如く、着火したな
らば、比例燃焼制御を行い、カウンタで通過する毎にカ
ウントし、所定回数以下ならば比例燃焼制御に戻る。こ
の間には例えば出湯温度が設定温度以上に上昇した場合
の燃焼の制御等のステップを有するが、公知と同一なの
で省略する。この１周期は例えば約０１秒であり、所定
回数は例えば１８回である。

所定回数になると出湯量の計測のステップになる。

比例燃焼制御では、温度設定器２１で設定された設定温
度ｔあｔと出湯温度センサ４で検出した出湯温度ｔ。ｕ
ｔが一致するように（ｔ　ｓｅｔ　ｔ’ｏｕｔ　）の偏
差に基づいて送風機５の回転数を定め、送風機５に出力
する。この回転数の制御は一般にＰＩＤ制御で行なわれ
る。尚、風呂への給湯に当ってはその蛇口１０は適度に
開口されているので、設定温度の温水が供給され、燃焼
停止等はない。

送風機５に出力すると、その回転数を回転センサ６で検
出し、実回転数が設定回転数になるように補正する。

送風機５を所要の回転数で回転さぜると空気圧及び空気
量が変る。この空気量が変る。この空気圧はパイプ９で
ゼロガバナ９に与えられ、空気圧に比例した弁の開度が
得られ、所要のガス圧、ガス量が得られる。このように
して所要の空気量とガス量が得られ、所要の燃焼量で燃
焼するようになり、設定温度ｊ　ｓｅｔの温水が出湯さ
れる。

ここで、送風機５の回転数Ｎと空気量幅との関係は（１
）式で示される。

Ｑａ＝に１＠Ｎ　・・川・・・・・・・（１）ここでに
１は比例定数である。

ガス量はゼロガバナ９によって空気量Ｑａに比例するの
で、比例燃焼器１での燃焼熱量■は（２）式で示される
。

Ｉ＝に２・Ｑａ　・山・・・・・・・・（２）ここで、
んは単位空気流量に対する燃料のガスの燃焼熱量である
。

（１）式と（２）式とより（３）式となる。

Ｉ　”　Ｋｔ−に２・Ｎ　・・・・川・・・・・（３）
温度設定器２１で出湯温度を設定すると、その設定温度
ｊｅｓｔと実際の出湯温度ｔ。ｕｔとの偏差に応じて燃
焼熱量Ｉが変化する。燃焼熱素工及び給水温度ｊｌｎを
一定としても出湯温度ｊｏｕｔは現在の出湯量時によっ
て変化する。

そこで、ある出湯量Ｗ１で出湯した時の燃焼熱量Ｉをめ
る必要があり、これは（４）式で示される。

Ｉ−□・Ｉ　ｍａＸ　・・・・・・・・・・・・（４）
ｍａｘ ここで、ＮｍａＸは送風機５の最大燃焼量に相等する最
大回転数であり、Ｉｍａｚは最大燃焼熱量である。

′また、燃焼熱量■が増減すると熱交換器２の熱効率η
も変化し、その特性を第４図に示す。第５図より熱効率
ηは（５）式で示される。

η＝−ｍ・Ｉ＋ｎ　・・・・・・・・・・・・（５）こ
の結果、現在の熱交換器２の出力りは（６）式で示され
る。

Ｌ＝Ｉ−η　・・・・・・・・・・・・（６）′また、
現在の出力りは（７）式で示すように現在の出湯量Ｗ１
と熱交換器２で昇温された温度差ｄｔとの積である。

Ｌ＝Ｗ１・ｄｔ（７） 即ち、現在の出力り及び現在の出湯量Ｗ１が同一であっ
ても出湯温度ｊｏｕｔは給水温度ｔｉｎによって変化す
る。

従って、現在の単位時間ｔｉＴ当りの出湯量Ｗ１は（８
）式で示される。

−ｄＴ　・・・・・・・・・・・・（８）児＝５１、−
０１゜ （８）式に前記（１）〜（６）式を代入すると、現在の
単位時間ｄＴ内の出湯量Ｗ１は（９）式で示される。

・・・・・・・・・・・・（９） よりで、このＷｌを積算し、その積算値Ｗが湯量設定器
２２で設定した設定湯量Ｍと同一になると、設定湯量Ｍ
の湯が風呂１１に出湯された□と云える。

そこで第３図の（Ｃ）のフローチャートによって、出湯
量の計測を行い、報知する。

第３図の囚において、所定回数に達すると、（０の出湯
量の計測のステップに移る。（０では（４）のカウンタ
を零とし、フラグが予じめ定められた１であればプラグ
を零とし、出湯量の積算値ＷＯを零とする。これは出湯
量の計測を開始した１回目のみであり、２回目以降はフ
ラグ及びＷＯを零とするステップを飛ぶ。

次に、送風機５の現在の回転数Ｎを回転センサ６で検出
する。また、給水温度センサ３、出湯温度センサ４によ
り、給水温度ｔｉｎｓ出湯温度ｔ。ｕｔを検出する。

次に、これらによって（８）式、即ち（９）式により、
現在の単位時間ｄＴ内の出湯量Ｗ１をめる。即ち、この
Ｗｌは瞬間出湯量と言える。単位時間ｄＴは前記カウン
タによる計測時間に等しい。例えば１．８秒である。

次に、このＷｌを先の積算値ＷＯに加算し、新しい積算
値Ｗｏをめ、保持する。

次に、この新しい積算値Ｗｏと湯量設定器２２で設定さ
れた設定湯量Ｍを比較し、ＷｏがＭ未満であれば囚に戻
る。ＷＯがＭ以上であれば、マイコン２０は報知手段Ｕ
を作動させる。例えばブザーを鳴動させて使用者に知ら
せる。また蛇口１０の上流に弁を有するものでは弁を閉
鎖する。水の流れが停止すると流水検知器によって燃焼
が停止する。

以上のように、燃焼熱量Ｉに熱効率ηを乗じて出力りを
め、これによって総出ｉ量をめるようにしているので、
より正確になるものである。

また、蛇口１０の開度や給水温度ｔｉｎが変化によって
燃焼熱貴重は変化するが、燃焼熱量Ｉによ−て熱効率η
を変化させているので、さらに正確になるものである。

さらに、燃焼熱量に基づいて総出湯量をめ、設定湯量に
達すると報知するものである。この総出湯量の算出は、
給水温度Ｌｌｎｓ出湯温度ｔ。ｕｔと燃焼熱量即ち出力
りとから行っているので、給水温度ｔｌｎの変化があっ
ても正しい出湯量Ｗ１をめることができ、風呂の水量の
過不足がないものである。また、熱交換器２の熱効率η
を考慮して燃焼熱量Ｉから出力をめているので、より正
確にめられるものである。また燃焼熱量Ｉの基礎となる
回転数Ｎは実回転数であるので正確である。

上記実施例では給水温度ｊｉｎは計測してめていたが、
精度が低下しても実用上問題なければ所定値でもよい。

また同様に回転数Ｎも補正値でなくてもよい。また熱効
率ηも燃焼熱量に関係なく所定値にすることもできる。

上記実施例では燃焼熱量の設定手段として、先ず回転数
を定め、それによってガス量を定めるようにしているが
、他の種々の比例燃焼器にも利用できる。例えば、先ず
、比例弁でガス量を定め、それによって空気量を定める
ものでもよい。比例弁への指示量で燃焼熱量をめる。

また、出湯温度センサ４のサーミスタと温度設定器２１
の可変抵抗を直列に接続し、両者の差をマイコン２０に
入力させるものでもよい。この場合、出湯温度ｔ。ｕｔ
は温度設定用の可変抵抗を短絡して検出する。

単位時間ｄＴは次のような点を考慮して決定する。

少量出湯の場合は単位時間内の出湯量が少いので、単位
時間ｄＴ７５Ｚ短いと、出湯量零となる恐れがある等の
問題が生ずる。−万単位時間が大きいと、その間の出湯
量の変化に対応できない。

スイッチ２３がＯＦＦされているときは出湯量の計測は
行なわれず、通常の比例燃焼制御が行なわれる０ このスイッチ２３がＯＮされているときに他の蛇口から
出湯すると、風呂１１への出湯量が少なくても報知手段
冴が作動するが、ガスのエネルギ及び水の浪費はない。

このスイッチ２３がＯＮされている場合には他の蛇口へ
の通路の弁を停止させることも考えられる。

また、蛇口１０の開度が太きすぎると、燃焼器の能力よ
りも負荷が大きくなって設定温度の温水を供給できない
。これの改良のため出湯温度が設定温度よりも低い出湯
が所定時間継続すると、弁の開口を小さくする水量制御
弁装置が提案されている。このような給湯機にも利用で
きるものである０〔発明の効果〕 以上の如く本発明によれば正確に湯量を報知でき、湯量
の過不足を防止できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を備えた給湯機の構成図、第２図は第１
図の制御装置の要部の構成図、第３図は本発明の一実施
例のフローチャート、第４図は燃焼熱量と熱効率の関係
の説明図である。 １・・・比例燃焼器　２・・・瞬間式給湯機３・・・給
水温度センサ　４・・・出湯温度センサ５・・・送風機
　６・・・回転センサ ７・・・ゼロガバナ　１０・・・蛇口 １１・・・Ｋ　呂２０・・・マイコン ２１・・・温度設定器　２２・・・湯量設定器２３・・
・スイッチ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、出湯温度が設定温度になるように比例燃焼器に燃焼
   熱量の指示信号を出力する演算手段と、出湯すべき湯量
   を指示する湯量設定器とを備えた給湯器において、 所定間隔で前記出湯温度及び前記指示信号に基づく燃焼
   熱量をめ、前記燃焼熱量に熱効率及び単位時間を乗算し
   、これを前記出湯温度と給水温度に相等する温度との差
   で除して単位時間当りの出湯量をめ、次にこの出湯量を
   前回の出湯量の積算値に積算し、次にこの積算値と前記
   湯量設定器で設定された設定湯量とを比較し、積算値が
   設定湯量よりも大きい場合に外部に報知する給湯機の設
   定湯量の報知方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記給水温度に相
   等する温度は検出によってめたものでおることを特徴と
   する給湯機の設定湯量の報知方法。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記熱効率は前記
   燃焼熱量によって変化させていることを特徴とする給湯
   機の設定湯量の報知方法。