JPS61213437A - 給湯機の制御方法 - 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】 （イ）　産業上の利用分野 この発明は加熱量が切換可能な加熱装置で熱交換器を流
れる水を加熱し、給湯や暖房に利用する給湯機の制御方
法に関する。

（ロ）　従来の技術 従来、例えば貯湯タンクに貯溜された水を熱交換器に供
給し、熱交換器で加熱された温水を貯湯り／りに戻して
貯湯する給湯機は自然循環式のもの（特公昭５５−６８
１９号公報）と強制循環式のもの（特開昭５７−２０２
４４８号公報）とが知られており、熱交換効率の優れた
強制循環式のものが多く使用されるようになってきた。

ところで、この種の強制循環式の給湯機は熱交換器入口
側の水温と設定温度との温度差を比較し、温度差が大き
いときは加熱装置の加熱量を大きくし、温度差が小さい
−ときは加熱装置の加熱量を小さくすることにより、熱
交換器出口側の温水温度を設定温度に近づけるよ５Ｋし
た制御方法が考えられていた。

しかし、この方法は加熱装置の加熱量や循環ポンプのポ
ンプ流量に、それぞれ製造時のバラツキや使用状態での
変動があるため、加熱装置の加熱量が切換わる際、熱交
換器出口側の温水温度が大幅に変化することになる。た
とえば、バラツキや変動がそれぞれ１０％あるとすれば
、最大４０％温水温度が変化することになる。このため
、安全性を考慮し、小加熱能力側を優先して温度設定を
しなければならず、加熱装置の加熱能力を十分圧使えな
いことが多かりた。また、熱交換器の水回路に異物や空
気が侵入したり、スケールが付着し。

所定のポンプ流量が得られない場合、熱交換器入口側の
水温が低くても出口側の温水温度が異常に高くなり、沸
騰して危険な状態になることがあった。さらにまた、加
熱装置の加熱量制御と循環ポンプの流量制御を同時に行
なう場合には上述した加熱量やポンプ流量のバラツキや
変動があるため、流量の変化幅が大きくとれるようにポ
ンプ動力の大きな循環ポンプを使用しなければならなか
った。

Ｐｌ　　発明が解決しようとする問題点上述した従来技
術に鑑みてなされたこの発明の課題は加熱装置の加熱能
力を十分に活用するとともに、ポンプ等の流量調整手段
の流量の可変幅を大きくすることなく、安定した湯温で
の給湯が行なわれるようにすることである。

に）問題点を解決するための手段 上記の課題はこの発明によれば、加熱量が切換可能な加
熱装置と、この加熱装置にて加熱される熱交換器と、こ
の熱交換器に被加熱水を供給する水回路と、この水回路
忙装設され、流量が一定範囲で調整可能な流量！！１１
整手段とを備えた給湯機忙おいて、熱交換器出口側の温
水温度と設定温度とを比較し、温水温度が設定温度に近
づくように水回路の流量を制御する流量制御手段と、水
回路の流量がＫｌの設定流量以下で、かつ、温水温度が
設定温度より一定値以上低いとき加熱装置の加熱量を増
加させ、水回路の流量が第１の設定流量より大きい第２
の設定流量以上で、かつ、温水温度が設定温度より一定
値以上高いとき加熱量を減少させる加熱量制御手段とを
備えることにより解決される。

（ホ）作用 加熱装置がある加熱量で熱交換器を加熱しているものと
すると、流量１１１！１手段にて流量が！４Ｊ！された
水回路の水は熱交換器に供給され、加熱される。このと
き、熱交換器出口側の温水温度と設定温度とが比較され
、温水温度が設定温度に近づくよう忙水回路の流量が制
御される。すなわち、加熱量が一定の場合、温水温度が
流量に反比例するので、温水温度が設定温度より高いと
き水回路の流量を増加させ、温水温度が設定温度より低
いとき水回路の流量を減少させる。このような流量制御
にも拘らず、水回路の流量が第１の設定流量以下〔例え
ば最小流量〕となり、かつ、温水温度が設定温度より一
定値以上低くなると、加熱装置の加熱量を大きくする。

逆に、水回路の流量が第１゜の設定流量より大きい第２
の設定流量以上（例えば最大流量）Ｋなり、かつ、温水
温度が設定温度より一定値以上高くなると、加熱装置の
加熱量を小さくする。

このようにすると、熱交換器出口側の温水温度が設定温
度近傍の一定範囲内に制御され、安定した湯温での給湯
が可能になるとともに、出湯温度が異常な高温になる心
配がない。また、加熱量や水回路の流量にばらつきや変
動があっても、的確な温度制御が行なえるため、加熱装
置の加熱能力を余す′ことなく活用でき、流量調整手段
の流量制御を広範囲に行なう必要もない。

（へ）実施例 以下、゛この発明を図面に示す実施例について説明する
。

第１図において、（１１は２段に加熱量が切換可能な加
熱装置としてのガスバーナ、（２＋（３）は電磁弁から
なる燃料供給弁、（４）はガスバーナ（１）にて加熱さ
れる熱交換器、（５１は貯湯タンク、（６）は貯湯タン
ク（５；の水を熱交換器（４）に循環供給する水回路、
（））は熱交換器（４）入口側の水回路（６）Ｋ装設し
た循環ポンプ、（８）は熱交換器（４）出口側の水回路
（６）の温水温度を検出する温度検出器、（９）は貯湯
タンク（５）の下部の水温を検出する温度検出器、αａ
およびαＤは循環ポンプ（７）と熱交換器（４１との間
の水回路（６）Ｋ順次装設した逆上弁および水圧検出器
、α２は制御装置、０は温度設定器である。

制御装置ａｚはまず、第２図に示すように、温度検出器
（９）の検出温度Ｔｉと温度設定器α３の設定温度Ｔｓ
とを比較し、ＴｉがＴｓより低いとき循環ポンプ（７）
を運転させる。そして、循環ポンプ（７）の運転により
水圧検出器（１１Ｊがオンになると、バーナ制御回路（
図示せず）をオンにする。バーナ制御回路はブリパージ
や所定の安全確認動作をした後、燃料供給弁（２）″ｆ
：開放させ、ガスバーナ（１１に小能力の燃焼を開始さ
せる。

このようにして、循環ポンプ（７）を運転させ、ガスバ
ーナ（１）Ｋ小能力の燃焼をさせた後、制御装置（１２
１は第３図に示すポンプ流量および加熱量制御回路ａ４
で熱交換器（４）の出口側温水温度を設定温度ＴＳに制
御する。

第３図において、（１５１ないしのは抵抗、■は抵抗α
Ｓαｅの接続点囚の電圧ｖ１と抵抗ｕ８１および負特性
サーミスタからなる温度検出器（８）の接続点０の電圧
■。とを比較する電圧比較器としてのオペアンプ、（ハ
）は抵抗αηおよび可変抵抗からなる温度設定器（１３
の接続点（０の電圧ｖｃと接続点Ωの電圧■。

とを比較する電圧比較器としてのオペアンプ、■は抵抗
（１６１（１７１の接続点（Ｂ）の電圧Ｖ、と接続点０
の電圧Ｖ。とを比較し、ｖｌ、がＶ、より大きいとき出
力電圧Ｖ、を減少させ、ＶＤがＶ、より小さいとき出力
電圧ｖＰを増加させるポンプ流量演算回路、（５）はポ
ンプ流量演算回路（ハ）の出力電圧Ｖ、に応じて循環ポ
ンプ（７）のモータ回転数を一定範囲内で制御するポン
プ流量制御回路、（至）は出力電圧■、と抵抗ａ９■の
接続点（Ｄの電圧ｖ１とを比較する電圧比較器としての
オペアンプ、＠は出力電圧■、と抵抗■（２１１の接続
点［Ｆ］の電圧Ｖ、とを比較する電圧比較器としてのオ
ペアンプ、ＣＩはオペアンプ（２４）■＠■の出力を入
力し、トランジスタ６υを介して燃料供給弁（３）の通
電制御を行なう論理回路である。

論理回路■は２個のオア回路ｃｌり（至）と２個のアン
ド回路Ｃｌ５Ｃ３４１とからなり、図示のように結線さ
れている。

循環ポンプ（７）の運転開始当初は貯湯タンク（５ンの
下部の水温が低く、しかも、ガスバーナ（１７が小能力
の燃焼を行なっているので、熱交換器（４１の出口側温
水温度はかなり低くなっている。このとき、温度検出器
（８）の検出温度Ｔ０が設定温度Ｔ、より一定値以上低
くなっていると、■ゎがｖＡより高くなり、（１）式が
成立する。

ＶＤ　＞Ｖ、＞Ｖ、＞Ｗｅ　　　　・・・・・・・・・
・・・・・・（１）このため、オペアンプ（財）（ハ）
の出力はＨとなる。

また、ポンプ流量演算回路（至）の出力電圧■、も最低
電圧になるので、ポンプ流量制御回路（ハ）は循環ポン
プ（７）のモータ回転数を最低値にし、ポンプ流量を最
小流量にする。また、（２１式が成立し、オペアンプ＠
翰の出力もＨとなる。

Ｖ、＞ｖｔ　＞ｖｐ　　　　　　　　・・・・・・・・
・・・・・・・（２）このように４個のオペアンプ（２
４１（２５＋　ＣＩ！８１　ｗの出力が。

全てＨＫなると、論理回路例はオア回路０４Ｑおよびア
ンド回路（ロ）（至）の出力が全てＨになり、アンド回
路缶のＨ出力でトランジスタ６υをオンにする。

このため、燃料供給弁（３）が通電されて開放し、ガス
バーナ（１１は大能力の燃焼を行ない、加熱量が大きく
なる。

循環ポンプ（７）のポンプ流量が最低値となりガスバー
ナ（１）が大能力の燃焼を行なうと、温度検出器（８）
の検出温度Ｔ０は急激に上昇していく。そして、この温
度上昇に伴ない、ＶＤが低下すると、ポンプ流量演算回
路＠は出力電圧Ｖ、を増加させ、循環ポンプ（７）のポ
ンプ流量を大きくする。このため、熱交換器（４）の出
口側の温水温度は設定温度Ｔ６近傍に維持され、この温
水が貯湯タンク（５）の上部から順次貯湯される。また
、検出温度Ｔ０の上昇やポンプ流量の増加に伴ない、オ
ペアンプ（２４１やオペアンプ四の出力がＬＫなる。し
かしながら、アンド回路（至）は自己のＨ出力がオア回
路儲を介して一方の入力に供給されているので、出力の
変化がなく、ガスバーナ（１）は大能力の燃焼を継続す
る。

このようＫして、貯湯タンク（５）に温水が溜まり、貯
湯タンク（５７から熱交換器（４）へ送られる水の温度
が上昇すると、循環ポンプ（７）の流量制御にも拘らず
、熱交換器（４）の出口側の温水温度が設定温度を超え
て上昇する。そして、温度検出器（８）の検出温度Ｔ０
が設定温度Ｔ、より一定値以上高くなると、ｖｏがｖｃ
より低くなり、（３）式が成立する。また、ポンプ流量
演算回路■の出力電圧Ｖ、が最大値となり、ポンプ流量
が最大流量に制御されることにより、（４１式が成立す
る。

ｖ、＞ｖ、＞ｖｃ＞ｖ。　　・・開用・・・・・・・・
・・＋３）Ｖ、＞Ｖ、＞Ｖ、　　　　　　・・・・・・
・・・・・・・山・・＜４１この結果、オペアンプ（財
）＠＠（ハ）は全てＬ出のを発し、論理回路−のオア回
路０ａ（３３およびアンド回路３４）（ハ）の出力もＬ
となる。このため、トランジスタＣ１ｌ＋がオフとなり
、燃料供給弁（３）は通電が切られて閉となる。そして
、ガスバーナ（ＩＩは小能力の燃焼を行ない、加熱量が
減少する。

このように、温度検出器（８）の検出温度Ｔ０が設定温
度Ｔ、より一定値以上高くなり、かつ、ポンプ流量が最
大流量になると、ガスバーナ（１１が大能力から小能力
の燃焼に切換えられる。このため、熱交換器（４）の出
口側の温水温度が低下する。また、検出温度Ｔ０の低下
に伴ない、ポンプ流量が減少するので、熱交換器（４）
の出口側の温水温度は設定温度Ｔ、近傍に維持される。

このとき、オペアンプ（ハ）やオペアンプ（ハ）がＨ出
力を発しても、アンド回路（ト）のＬ出力は変わらず、
ガスバーナ（１１は小能力の燃焼を続ける。

以上のようにして、貯湯タンク（５）の貯湯が終了し、
温度検出器（ｇ）の検出温度Ｔｉが設定温度Ｔ。

以上になると、制御装置α２は循環ポンプ（７）を停止
させ、ガスバーナ（ＩＩの燃焼を停止させる。

なお、上述した実施例では温度検出器（８）の検出温度
Ｔ０が設定温度Ｔ、より一定値以上低く、かつ、循環ポ
ンプ（７）のポンプ流量が最小流量のときガスバーナ（
１３の加熱量を増加させ、ＴｏがＴ、より一定値以上高
く、かつ、ポンプ流量が最大流量のときガスバーナ（１
）の加熱量を減少させるようＫしたが、ＴｏがＴ、より
一定値以上より低く、かつ、ポンプ流量が最小流量に近
い第１の設定流量以下のときガスバーナ（１３の加熱量
を増加させ、Ｔ。がＴ１より一定値以上高く、かつ、ポ
ンプ流量が最大流量に近い第２の設定流量以上のときガ
スバーナ（１１の加熱量を減少させるようにしても良い
。

また、熱交換器（４）で加熱された温水な貯湯タンク（
５１に一旦貯湯するよ５Ｋしたが、この発明は熱交換器
（４）の温水を直接給湯したり、暖房用放熱器に循環供
給する給湯機にも適用できる。さらにまた。

循環ポンプ（７１により流量調整をしたが、バルブやパ
ルプとポンプの組合わせで流量調整をしても良い。

（ト）発明の効果 この発明は以上のように構成されているので、熱交換器
出口側の温水温度を設定温度近傍の一定範囲九制御でき
、安定した湯温での給湯が可能になるばかりでなく、水
回路に異物の侵入がある場合でも出湯温度が異常な高温
にならないようにでき、安全性の向上が図れる。しかも
、加熱量や水回路の流量にばらつきや変動があっても、
的確な温度制御が可能であり、加熱装置の加熱能力を余
すことなく活用できるとともに、量産に適した方法であ
る。また、加熱装置の加熱量制御と併行して水回路の流
量制御を行なうので、流量調整手段の流量制御を広範囲
に行なう必要がな（、ポンプを使用する場合には動力の
大きなものを使用しなくても良いなど、経済性にも優れ
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を適用した給湯機の１例を示す概略構
成図、第２図は第１図の制御装置の動作説明用の７０−
チャート、第３図はこの発明の具体回路例を示す電気回
路図である。 （１）・・・ガスバーナ（加熱装置）、　（４）・・・
熱交換器、（６）・・・水回路、　（７）・・・循環ポ
ンプ（流量調整手段）、（８）・・・温度検出器、　α
２・・・制御装置、　α３・・・温度設定器、　α枦・
・ポンプ流量および加熱量制御回路（流量制御手段およ
び加熱量制御手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱量が切換可能な加熱装置と、この加熱装置に
   て加熱される熱交換器と、この熱交換器に被加熱水を供
   給する水回路と、この水回路に装設され、流量が一定範
   囲で調整可能な流量調整手段とを備えた給湯機において
   、熱交換器出口側の温水温度と設定温度とを比較し、温
   水温度が設定温度に近づくように水回路の流量を制御す
   る流量制御手段と、水回路の流量が第１の設定流量以下
   で、かつ、温水温度が設定温度より一定値以上低いとき
   加熱装置の加熱量を増加させ、水回路の流量が第１の設
   定流量より大きい第２の設定流量以上で、かつ、温水温
   度が設定温度より一定値以上高いとき加熱装置の加熱量
   を減少させる加熱量制御手段とを備えたことを特徴とし
   た給湯機の制御方法。