JPS6069449A - ガス湯沸器の温度制御装置 - 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】 （発明の分野） この発明は、設定温度を急激に上昇さゼた場合にも、出
湯温度がただちにこれに追従づるよ−うにしたガス湯沸
器の温度制御ａｌｌ装置に関Ｊる。

（従来技術とその問題点） 従来、一般の湯沸器にＪ３りる温度制御は、水Ｂ）調整
弁の開度を固定したままの状態で、Ｐａｌα設定器で設
定された設定温度と出湯温度検出器（゛検出された出湯
温度との偏差を？＋ｕ　’Ｌ−４へく例えばＩ）　ＩＤ
演粋等を行ない、この演粋結宋でガス流量調整弁の開度
を制御するようにしている。

しかしながら、このような湿度副部方式にあっては、設
定温度を急激に上昇させたような場合、これに制御系が
迅速に追従することかできず、実際に出湯温度が設定温
度に達するまでに時間がかかり、例えば４０℃で食器洗
い等をしている状態から、急に８０℃程度の熱湯が必藍
となったような場合に使い勝手が悪い等の問題点を有し
ていた。

（発明の目的） この発明の目的は、ガス温情型の使用中に、設定温度を
急激に上昇させたような場合にも、これに出湯渇邸が迅
速に追従し、しかも設定温度の切換に際して出１８Ｍ度
の変動を最小に留めることにある。

（発明の構成と効果） この発明は、上記の目的を達成するために、ガス流量調
整弁の開度を調整し・て出湯温度を制御しているときに
、設定温度の急激な変化が検出されたときには、ガス流
量調整弁の開度を最大に固定したままの状態で、制御量
始時点におｔプる入水温づいて決定される開度に水量調
整弁の開度を固定し、またこの状態で出湯温１αの安定
化が検出されたときには、以後ガス流量調整弁の開度を
所定値に固定したままの状態で、温度設定器で設定され
た設定温１哀と出湯温度検出器で検出された出湯温度ど
の偏差を補正すべく水量調整弁の［ｇ１１度を制御する
にうにしたしのである。

このような構成によれば、ガス温情型の使用中に設定温
度をＢ激に上昇させても、その直後からガス流量調整弁
の開度を最大に固定したまＪ、の状態でいわゆるフィー
ドフ７Ｉ＋）−ド制御が行なわれるため、たＩピらに出
湯温度は急激に土？？して設定値に短時間で達すること
ができ、また新たな設定値に出１ｍ度が安定するのを持
ってからガス流ｎ（調整弁の開度を所定値に固定したま
まで水量調整弁の開度を制御しなから出湯温度を設定温
度に帷持する制御が行なわれるようにしたため、フィー
ドフォワード制御ど水ｆｆｉ調整制御とが同時に行なわ
れることに起因する出湯温度の不安定化を防止すること
ができる。

（実施例の説明） ｍ１図はこの発明の一実施例であるガス温情型のシステ
ム構成を示す図である。

同図において、炉体１は、縦型円筒状に形成され、その
底部にはバーナ２が配置されるとともに、その上方には
熱交換器３が配置され、更に炉体１の上部に形成された
排気口４には、モータＭで駆動される排気ファン５が取
付けられている。

熱交換器３の入口側には、給水竹路６が接続されるとと
もに、出口側には給湯管路７が接続され、この給湯管路
７は先端側において３本に分岐され、各分岐管路７ａ、
７ｂ、７ｃには、それぞれカラン８ａ　、８ｂ　、８ｃ
が取付けられている。

熱交換器３の入口側に近い給水管路６上には、水量調整
弁９．水流スイッチ１０．入水温度検出器１１が順に取
付のられている。

水ｍ調整弁９は、全閉状態から全開状態まで開度を連続
的に調整可能な例えばモータ駆動式のサーボ弁で構成さ
れ、またその現在開度は該水ｍ調整弁９に備え付りられ
たボテンシ三ｌメーク雪を介して＝１ン［・ローラ１２
側へと送られる。

水流スイッチ１０は、カラン８８〜８Ｃの何れかが間か
れて、給水管路６内に一定１ｉ（＋以上の水流が生ずる
と、これを検出してオンするスイッチである。

入水温度検出器１１は、例えばリーミスタ的の感温素子
で構成され、コンｌ−０−ラ１２内の処理回路に接続さ
れて、入水温度に対応したアソ［１り′電圧を出ツノす
る。

熱交換器３の出口側に近い給湯↑１路７」には、出湯温
度検出器１３が取（ｄけられている。この検出器１３も
、例えばＶ−ミスタ等の１盛渇累了で構成され、コンｌ
−０−ラ１２内の処理回路に１８続されて、出湯温度に
対応したアナログ電１１を出力づる。

バーナ２へと燃料ガスを供給づるガス供給管路１４上に
は、ガス遮断弁１５．ガスガバナ１６Ｊ：ｉよびガス流
量調整弁１７が順に取イリ（プられＣいる。

遮断弁１５は、全開状態と全開状態との２つの状態をと
り得る電磁弁で構成され、コントローラ１２からの信号
で開面制御される。

ガスガバナ１６は、燃お１ガスと空気とを適当な割合で
混合さける機能を４１′するものである。

流量調整弁１７は全問状態から全問状態まで開度を連続
的に調整可能な例えばモータ駆動式のリーボ弁で構成さ
れ、またその現在開度は流量調整弁１７に猫え付【ノら
れたボデンシ日メータ等を介してコントローラ１２側へ
と送られる。

点火器１８は、コントローラ１２からの指令で火花を光
し、バーナ２から噴出づ−る燃料ガスに着火するもので
ある。

火炎検出器１９は、バーブ２から発づる火花１８に近接
して、炎電流およびその整流作用を利用して火炎を電気
信号に変換するとともに、この信号を適宜増幅した後こ
れを比較的大きな時定数を右する平滑回路で平滑し、更
に基準レベルをもって２値化するとともに、その出力で
ドライバを介してリレーを駆動し、接点信号を出力覆る
。

コントローラ１２は、燃焼開始から燃焼停止に出湯温度
を設定温度に維持する温度制御回路とから構成されてお
り、これらの回路（よマイクロロンピユータで実施され
ている。

次に、第２図はマイクロコンピュータで実行される制御
手順を示づフ１」−ヂャ−１−であり、このフローチャ
ートに従って湯沸器の全体的な動作を簡単に説明づる。

まず、ステップ（１）　’？、、水流スイッチ１０の状
態を読込み、水流があれば燃焼開始処理へ移行づる。

燃焼開始処理では、まずステップ（３）でプレパージを
行ない、プレパージ時間が経過すれば、ステップ（４）
に続い−Ｃ緩点火処理へ移行する。

緩点火処理５では、ガス遮断弁１５ｊを全開、ガス流量
調整弁１７を微開とし、バーナ２がら燃料ガスをわずか
に噴出させつつ、点火器１８を駆動して、安全スイッチ
時間にわたって点火を試みる。

安全スイッチ時間が経過しても、バーナに着火しない場
合には、ステップ（６）に続いてスラップ（７）を実行
し、なんらかのエラー処理を行なう。

安全スイッチ時間経過前に着火が確認されれば、その後
ステップ（１０）　８３よびステップ（１１）で新人お
よび水流なしがそれぞれ検出されるまでの間、ステップ
（９）で本発明に係わる湯温制御処理を繰り返し行なう
。

また、湯温制御処理中に新人が検出されると、ステップ
（１０〉に続いてステップ（３）に戻り、再びプレパー
ジ処理を行なう。

他方、湯温制御処理中に水流なしが検出されると、ステ
ップ（１１）に続いてステップ（１２）を実行し、アフ
ターパージ処理を行なう。

また、アフターパージ処理中に、水流ありか再び検出さ
れると、ステップ（１３）に続いてステップ（５）へ戻
り、緩点火処理からの実行を行ない、アフターパージ処
理が所定時間経過ずれば、ステップ（１４）に続いてス
テップ（１）の使用待ち処理へ戻る。

次に、ステップ（９）で行なわれる温湿ａ制御処理の詳
細を第３図〜第５図に基づいて説明する。

第３図は、本発明に係わる湯温制御処理の構成を示す機
能ブロック図、第４図は当該プ「１ツク図に対応してマ
イクロコンピュータで実行される制御手順を承りフロー
チｖ　−ｌ−、第５図は本発明制御による出湯温度と設
定温度どの関係を示づグラフである。

次に、訝５３図の機能ブロック図を参照しながら、マイ
クロコンピュータで実行される制御手順を、第４図のフ
ローチャートに従っ−ｒ　１１＋２明覆る。

まず、湯温制御が開始されると、ステップ（１００）で
各検出器および段定器の出力を読込め、次いでステップ
（１０１）、（１０２）で水穴補止モード、先行制御し
一部（後ｊボ覆る）の＋＋ｉｒ　＝ｚを行なう。

ここで、何れのモードにし該当しない場合、ステップ（
１０３）へ進み、設定温度のＤ変右；ＩＩ！＜　、＠確
認する。

ここで、設定湿度に急変が４１（）れば、ステップ（１
０４）で水石調整弁９を仝聞とし、ステップ（１０５）
で所要ガス流量を演算する。

この演算は、出湯温度検出器１３で検出された出湯温度
ＭＰと温度設定器２０で設定された設定温ＲＴ良ＳＰと
に基づいて行なわれ、これらの偏差を補正するに必要な
所要ガス流量をめる。

次いで、ステップ（１０６）では請求められたガス流量
に対応して、流量調整弁１７の開度をめ、該開度に一致
り“るように燃料調整用サーボ系をａ整する。

以上一連の動作を通常モードの動作と称し、これを第３
図の機能ブロック図で模式的にβ２明する。

設定急変検出部２１は、温度設定器２０で設定された設
定温度ＳＰに急変〈例えば、設定温度が４０℃からε３
０℃に上昇する）がなりれぽ、切換器２２を入力△に、
また切換器２３を入力Ｂに切換えている。

この状態では、トナー小モータ２４開度聞度ポデンショ
２５．補正演算部２Ｇとで構成されるサーボ系は、最大
弁開度発生部２７から与えられる最大水石信号Ｑ　ｍａ
ｘを受けて駆動され、水量調整弁９は全開に固定される
。

他方、サーボモータ２８．弁聞磨ボデンショ２９および
補正演算部３０で構成されるサーボ系は、ガス流石演粋
部３１から与えられるガス流４２１．　Ｇ　ｘを受けて
駆動され、ガス流量調整弁１７の開度は、設定温度ＳＰ
と出湯温度ＭＰとが一致するように制御される。

次に、以−りの通常モードの動作中に、設定温度の急変
が検出されると、第４図のステップ（１０３）に続いて
ステップ＜１０７）が実（ｊされ、ガス流ｍ調整か１７
の開度は全開に固定される。

次いで、ステップ（１０８）て１．Ｊ、当該時点の８９
定温度ＳＰ、入水温度Ｗ　Ｐ　Ｊ５　Ｊζびガス流量調
整弁全開に対応した最大光熱（Ｕ　Ｆ　Ｌｌ　ｍａｘと
に基づいて、出湯温度ＭＰを設定温度８１つに一致ざＵ
るに必要な流入水ｆｆ１Ｑａが先行演算にＪこりめられ
る。

次いで、ステップ（１０９）では、この流入水量に対応
した水量調整弁９の開度が出力され、この開度と一致す
るように１ノーボ系が駆動される。

次いで、ステップ（１１０）では先行制すＩモードフラ
グをセットし、以後出湯温Ｉ［ＭＰが安定するまでステ
ップ＜１１１）を繰り返す。

以上一連の動作を先行制御モードと称し、これを第３図
の機能ブロック図に基づいて第２明すると次のようにな
る。

温度設定器２０の設定温度Ｓ’Ｐに急変が検出されると
、設定急変検出部２１の作用で、切換器２２は入力Ｂ側
へ□、また切換器２３は入ツノへ側へと切換設定される
。

すると、燃料ガス側のナーボ系は、最大弁開度発生部か
らの最大ガス流量信号Ｇ…ａＸを受りて駆動され、燃料
ガス流量弁１７の開度は最大に固定される。

他方、水量先行演算部３２では、設定温度ＳＰ。

入水温度ＷＰおよび最大燃焼状態にＪ３りる発熱量Ｆ　
Ｕ　ｍａｘとに基づいて、出湯温度１３を設定温度ＳＰ
に一致させるに要する流入水量を先行演惇によりめる。

Ｊると、水量調整側のり−ボ系は、切換器３６を介して
水量先行演算部３２から与えられる水量仁丹Ｑａを受（
プて駆動され、水１ゼ調整弁９の開度は所要開度に固定
される。

以後、出湯温度安定部３３では、出湯温度Ｍ　ｌ）の変
化が所定幅に入ったかどうかを検出し、その検出出力で
切換器３６は入力Ｂ側へ切換設定される。

次に、以上の先行制御モードにｄ３いて、ステップ＜１
１１＞で出湯温度の安定が検出されると、ステップ（１
１２）では出湯温度Ｍ　Ｉ’）と設定温度ＳＰとの偏差
を補正Ｊるに必費な？１１１正水Ｆｆｊ　Ｑ　ｂをめる
。

次いで、ステップ（１１３）では、前記水ｍ補正演算部
３２でめられた補正水ｆｆ１Ｑｂ　Ｇご対応して、水量
調整弁の所要開度をめる、１このめられた開度に基づい
て、サーボ系が駆動され、水量調整弁９の開度が逐次制
御される。

次いで、ステップ（１１４）でＣよ、水帛補正モードフ
ラグをセットし、以後水早袖止し一部の動作が継続する
。なＪ３、水量補正モードから通常〔−ドに復帰さｌる
ＩＣめには、１重々のｈｚ人が考えられ、例えば水流が
なくなったこと、あるいは設定温度急変後一定時間が経
過したこと等で行なうことができる。

以上の水量補正モードの動作を、第３図の機能ブロック
図で説明すると次のようになる。

出湯温度安定検出部３３で出湯温度ＭＰの安定が検出さ
れると、切換器３６は入力Ｂ側に設定され、水量制御用
のサーボ系には所要水量信号Ｑｂが与えられ、これによ
り水量調整弁９の開度が補正される訳である。

以上の、通常モード、先行モードおよび水ｍ補正モード
により得られる出湯温度の変化を、第５図のグラフに示
ず。

同図に示す如く、通常モードで出湯温度を制御中に、図
中点線で示す設定温度が時刻ｔ１において急上昇した場
合、ただちに先行制御モードに切換えられる。すると、
出湯温度は所定の時定数カーブを描いて急激に上昇し、
一定時間が経過するとほぼ安定状態となる。□ ここで、水量調整弁あるいは信号伝達系等に誤差が生ず
るため、演算によりめられた値をり一ボ系に与えても、
そのままでは出湯温度と設定温度が一致するには至らな
い。

次いで、時刻ｔ２で出湯温度の安定が検出されると、以
後水量補正モードの制御に移り、これにより出湯温度は
設定温度と一致するにうに補正制御されることとなるの
である。

竹に、このように先行制御モードから水穴補正モードへ
の移行を、出渇涜１度が完全に安定してから行なうよう
にしたため、先行制御モードと水室補正モードとが競合
することによる出’ｌｌ＋　温度の不安定化を確実に防
止できるとともに、通常モードから先行制御モードへの
切換について−し、これを温度設定値がρ変した場合に
限ったため、これら３つのモートを常に４−ｉ効に勤か
１！、迅速４１湿度制御が可能となる訳である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されるガス湯沸器のシステム構成
を示す図、第２図は同ガス湯沸器の制御手順の全体を概
略的に示すフローブヤー１〜、第３図は本発明に係わる
制御を概略的に示寸機能ブロック図、第４図は本発明に
係わる制御をマイクロコンビコータで実行づるためのフ
１］−ヂャ−１・、第５図は制御結果である設定温度と
出湯温１良との関係を示づ゛グラフでａ＞る。 ２　・・・　バ　−　ブー ３・・・熱交１匁器 ６・・・給水管路 ７・・・給渇恒路 ９・・・水量調整弁 １１・・・入水温度検出器 １２・・・コントローラ １３・・・出湯温度検出器 １４・・・ガス供給管路 １７・・・ガス流量調整弁 特許出願人 立り電機株式会ン１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）水石調整弁の開度を固定したままの状態で、温度
   設定器で設定された設定温度と出湯温度検出器で検出さ
   れた出湯温度との偏差を補正ずべくガス流石調整弁の開
   度を制御する第１の温度制御手段と； ガス流量調整弁の開度を最大に固定したままの状態で、
   制御開始時点におＣｆる入水温度、前記Ｓμ定温度およ
   び最大燃焼状態での発熱量に基づいて水ｍ調整弁の所要
   開度を先行演算によりめ、該開度に水量調整弁を固定す
   る第２の温度制御手段と； ガス流ｍ調整弁の０１度を所定値に固定したＪＪ。 の状態で、温度設定器で設定された設定温度と出湯温度
   検出器で検出された出湯温度との偏舵を補正づべく水ｍ
   調整弁の開度を制御する第３の温度制御手段と： 前記第１の温度制御手段で制御中に、設定温度の急激な
   変化が検出されたときには、第１の温度制御手段から第
   ２の温度制御手段へと制御を切換える第１の切換制御手
   段と・ 前記第２の温度制御手段で制御中に、出潔ル度の安定化
   が検出されたときには、第２の温度制御手段から第３の
   温度制御手段へと制御を切換える第２の切換制御手段と
   からなることを特徴と覆るガス湯沸器の温度制御装置。