JPS6026275Y2 - 石油焚給湯機の制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は給湯機の出湯温度を一定に制御する石油焚給湯
機の制御装置に関する。

一般に供されている湯沸器（以下給湯機と称する）にお
いて、市水等の被加熱体の温度（以下入口温度と称する
）は−年を通じ急激な温度変化がなく、しかもその変化
量は１０℃ないし１５℃程度であるため、特に出湯温度
を一定にする装置を具備していないものが通常である。

また、貯湯量の大きなものにあっては１００％加熱か０
％加熱かの２位置制御により出湯温度を保証しているも
のが大半である。

本考案は、太陽熱利用温水器等の出湯温度を補助的に加
熱し、所望の温度まで引上げるための給湯機に適用する
制御装置を目的としている。

すなわち、給湯機にとっての入口温度は太陽熱の集熱度
合によって大きく変化するので、従来の給湯機に太陽熱
利用温水器を接続した場合、瞬間型給湯機では沸謄状態
が生じ、貯湯型では残湯量の存在という点から燃料の無
駄な消費が多くなるという欠点があり、従来の給湯機は
全く適用できない。

そこで、給湯機入口温度を検出して給湯機での燃料吐出
量を調節し、入口温度が変化しても所定の出湯温度が得
られるよう制御する装置が考案されている。

この制御装置は、給湯機への加熱前人口温度を検出する
温度検出回路と、加熱前人口温度の検出信号を増幅する
増幅器と、この増幅器出力の上限を規制する回路および
下限を設定する回路と、これら上限および下限の回路に
接続した論理回路と、この論理回路を介し前記増幅器の
出力電圧を受けて発振する電圧・周波数変換器と、往復
動燃料ポンプを駆動する回路とから構成されている。

このような制御装置では、燃料ポンプの性能が駆動周波
数に対する燃料吐出量で比例関係にあるものとして構成
されている。

しかし、実際には往復動ポンプは、駆動周波数が高くな
ると、吐出量もそれに応じて多くはならず、高周波駆動
では飽和してしまうことになる。

したがって、制御装置では温度対周波数において線形に
動作しても、ポンプでの駆動周波数対燃料吐出量が非線
形で動作する限り、検出対燃料吐出量、すなわち加熱量
の制御は非線形となり、制御幅の上限および下限の間で
の比例制御は達しえず、一定の出湯温度は得られない。

本考案は、上記の事情に鑑みてなされたもので、給湯機
入口温度に応じて往復動ポンプの燃料吐出量を連続的に
変化させ、一定流量においては入口温度の変化に関係な
く出湯温度を一定にすることを目的としている。

以下添付図面に例示した本考案の好適な実施例について
詳述する。

第１図は本考案による石油焚給湯機用制御装置の具体例
を示すものである。

この制御装置は、温度検出器１を含む温度検出回路２と
、増幅器３と、この出力電圧の上限を規制するツェナー
ダイオード４およびダイオード群５と、次段への下限電
圧入力を設定するツェナーダイオード６と、２個のダイ
オードで構成した論理回路７と、トランジスタ８および
ＰＵＴ （プログラマブル・ユニジャンクション・トラ
ンジスタ）９を含む電圧。

周波数変換器１０と、往復動ポンプ１２を駆動するポン
プ駆動回路１１とを包含する。

温度検出回路２で検出された加熱前の給湯機入口温度検
出信号は増幅器３にて増幅され、上限を決定する回路お
よび論理回路７を介してトランジスタ８に入力される。

トランジスタ８のエミッタ・コレクタ間等価抵抗はその
ベースに入力された検出信号の値によって変化されるた
め、抵抗１３とこのトランジスタ８とを介して流れるコ
ンデンサ１４への充電速度が変化する。

この充電速度に応じてＰＵＴ９の発振周波数が決定され
る。

したがって、電圧・周波数変換器１０は温度検出信号に
応じた周波数の信号を出力することになる。

この信号出力はポンプ駆動回路１１を介して往復動ポン
プ１２に与えられる。

第２図は、駆動周波数に対する燃料吐出量、すなわち加
熱量を示した往復動ポンプ１２の能力線図（曲線ａ）で
ある。

第２図に示すように、往復動ポンプ１２は駆動周波数力
塙くなるにつれて加熱量が飽和してくる。

第３図は制御装置の制御モデルを示す。

すなわち、太陽熱集熱器および蓄熱槽（図示しない）か
ら給湯機へ供給される温水の加熱前温度が１５℃であっ
たとすれば、たとえば５０℃の一定流量（たとえば５７
０／／ｈ）の出湯を得るために必要な熱量は２０．００
０ｋｃａｌ ／ ｈであることを示し、４５℃であれば
３．０ＯＯｋｃａｌ／ ｈの加熱量でよいことを示して
いる。

また１５〜４５°Ｃの間では比例制御を行なうようにし
ている。

このような制御を実現するために、制御装置には、上限
と下限とを決定する回路を備えている。

すなわち、加熱前温度が１５°Ｃ以下の時は、増幅器３
の出力もそれに比例して下がり、電圧・周波数変換器１
０への入力電圧も下がるため、この電圧が検出温度１５
℃に対応する入力電圧以下にならないようツェナーダイ
オード６によって規制している。

また検出温度が４５°Ｃ以上の時は増幅器３の出力が上
昇してトランジスタ８が非導通とならないようツェナー
ダイオード４て規制し、この範囲で電圧・周波数変換器
１０への入力が検出温度に比例するようにしている。

ところが、制御装置側で比例制御しても、ポンプ１２が
第２図に示すように比例動作しないため、特に必要加熱
量が多い時比例動作しないという問題が生ずる。

第４図は、第２図のような特性のポンプを使って第３図
に示すような特性を得るために給湯機制御装置に要求さ
れる特性（曲線ａ）を示す。

第４図にはまた、駆動周波数対燃料吐出量の比例する理
想ポンプ（第２図の破線ｂ）に要求される制御装置の特
性（破線ｂ）、すなわち従来装置の特性も示す。

第４図においては、いずれもポンプの効率（約８０％と
している）を考慮しているため、第２図および第３図の
曲線と正確に一致していない。

第４図から明らかなように、制御装置は加熱前温度が低
い領域で従来装置よりも周波数を上げてやる必要がある
。

しかし、高温側領域で従来どおりの制御（第２図および
第４図の直線部分Ｃ）を行ない低温側領域で駆動周波数
を急激に上昇させる制御を行なうには複雑な付加回路が
必要となる。

このため、本考案においては、逆の発想をし、第４図の
制御装置の特性において、比例制御の傾きを直線部分Ｃ
に一致させるのではなく、曲線ａの急な傾きに一致させ
るよう増幅器３の利得を抵抗１５および１６によって設
定しく第４図の鎖線ｄ）、高温側領域で鎖線ｄの特性を
曲線ａに近づけるよう電圧上限を設定する回路に複数個
のダイオード群５を設けている。

このダイオード群５の作用は、シリコンダイオードの低
電圧における非線形特性を利用したもので、増幅器３の
出力電圧がツェナーダイオード４のツェナー電圧ｖＤｚ
からＶＤＺとダイオード群５の順方向立上り電圧■０と
の和の電圧Ｖ ｏｚ 十Ｖ ｏまでの範囲で作用腰前記
和の電圧以上またはツェナー電圧以下になればその作用
はツェナーダイオードの作用に支配されて端子電圧が一
定になったりまたは無効になる。

ダイオード群５の作用範囲では、印加電圧に対する順方
向電流の立上りがソフトになるため、鎖線ｄは加熱前温
度の高温側で曲線ａに返書る。

ダイオードの数はポンプ特性に基いて適宜決定する。

したがって、加熱前温度が低温側では、駆動周波数はツ
ェナーダイオード６′の作用によって１５°Ｃまで１０
Ｈｚが確保され、それ以上の温度では増幅器３による比
例制御およびダイオード群５による非線形制御が行なわ
れ、４５℃以上ではツェナーダイオード４の作用によっ
て０．６ Ｈｚの発振が続けられて燃料の供給停止、す
なわち炎が消えてしまうことを防止している。

上述のように、本考案によれば、増幅器３の利得をポン
プ１８の能力線図の飽和曲線に対応する所要駆動周波数
の傾きに一致させ、電圧上限を設定する回路にツェナー
ダイオード４およびこれと直列かつ逆方向接続の複数個
のダイオードを包含させてポンプ１８の能力線図の比例
曲線に対応する所要駆動周波数の傾きにほぼ一致させた
ことによりポンプの能力線図に合致した制御装置が可能
となり、結果的に一定流量の出湯における温度を一定に
保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による制御装置の一例を示す図、第２図
はポンプの能力線図、第３図は制御モデルを示す図、第
４図は制御装置の特性図である。 １・・・・・・温度検出素子、２・・・・・・温度検出
回路、３・・・・・・増幅器、４・・・・・・上限設定
用ツェナーダイオード、５・・・・・・特性補正用ダイ
オード群、６・・・・・・下限設定用ダイオード、７・
・・・・・論理回路、８・・・・・・トランジスタ、９
・・・・・・ＰＵＴ、１０・・・・・・電圧・周波数変
換器、１１・・・・・・ポンプ駆動回路、１２・・・・
・・往復動駆動ポンプ、１３・・・・・・上限周波数設
定抵抗、１４・・・・・・発振用コンデンサ、１５，１
６・・・・・・利得設定抵抗。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 給湯機への加熱前人口温度を検出する温度検出回路、加
   熱前人口温度検出信号を増幅する増幅器ち、この増幅器
   出力の上限を設定する回路および下限を設定する回路と
   、これら上限および下限の回路に接続した論理回路と、
   この論理回路を介し前記増幅器の出力電圧を受けて発振
   する電圧・周波数変換器と、往復動燃料ポンプを駆動す
   る回路とから構成される石油焚給湯器の制御装置におい
   て、前記増幅器の利得を前記ポンプの能力線図の飽和曲
   線に対応する所要駆動周波数の傾きに一致させ、前記上
   限を設定する回路にツェナーダイオードおよびこれと直
   列かつ逆方向接続の複数個のダイオードを包含させて前
   記ポンプの能力線図の比例曲線に対応する所要駆動周波
   数の傾きに一致させることにより、前記ポンプの飽和付
   近の動作においても出湯温度を一定に保てるようにした
   ことを特徴とする石油焚給湯機の制御装置。