JPS6217566A - ガス瞬間式給湯機 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はガス瞬間式給湯機に関する。

（発明の背景及び従来の技術） 従来、ガス瞬間式給湯機としては種々の構造があるが、
近年ではガス量を変化させること罠より、熱量を制御す
る所謂ガス比例式の給湯機が主流を占めている。

ところが、上記ガス比例式の給湯機はバーナーの構造上
、下限燃焼量が最大燃焼量のＡ乃至凭糧度に限定される
ため、最大燃焼量をある程度大きくすると、下限燃焼量
も大きくなってしまう。

そこで、本発明の発明者は１つの熱交換器に対して、能
力が比較的大きな第１バーナーと、最大燃焼量をこのバ
ーナーの下限燃焼量と同等若しくはそれよ）若千大きく
設定した能力の小さな第２バーナーの２つのバーナーを
備え、必要熱負荷に応じて上記、第１、第２バーナーを
選択的に単独で、若しくは双方同時に使用して比例制御
すると共に必要熱負荷が所定基準値より小さいときには
第２バーナーのみを使用し、該第２バーナーを必要熱負
荷に応じた周期で間歇燃焼させて熱量を制御することに
より最大燃焼量に対して下限燃焼量を極めて小さくする
ことができるようになす給湯機を開発しようとしている
。

然る処、斯るガス瞬間式給湯機は、必要熱負荷がどの程
度になったときどのバーナーを使用するか又はどの方式
で熱量を制御するかを決定する基準値を設定する必要が
ある。

一方、必要熱負荷は流量、設定温度、水温で構成される
が、上記各要素を検出する手段による誤差が一定でなく
、かなシばらつきがある。

従って、必要熱負荷に振れが生じ、必要熱負荷が上記基
準値近傍の値になる場合、基準値を挾んで上下に変動す
ることがあり、そのような場合、必要熱負荷の僅かな変
動で使用バーナーや熱量の制御方式が頻繁に変わり、使
用バーナー移行時や熱量制御方式の変更時における温度
特性が悪くなることが考えられる。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明が解決しようとする問題点は、使用バーナーの切
換や熱量制御方式の切換を行う丸めの基準値に４ｇをも
たせ、必要熱負荷が増大するように変動する場合には上
記幅の上限値を越えて変動し、必要熱負荷が減小するよ
うに変動する場合には上記幅の下限値を越えて変動した
ときにのみ使用バーナーの切換や熱量制御方式の切換え
を行うようにする仁とである。

（問題を解決するための手段） 上記問題を解決するために本発明が講する技術手段は、
１つの熱交換器に対して配備された第１バーナーとこの
第１バーナーより能力が小さい第２バーナー、熱交換器
を経由する給水管路の上記熱交換器より上流側に設けた
水量検出手段と入水温度検出手段並びに同下流側に設け
た出湯温度検出手段、コントローラーに設けた温度設定
手段、上記各手段より入力される設定温度、水量、入水
温度、出湯温度に基づいて必要熱負荷を演算する演算手
段、必要熱負荷が所定基準値以下の場合には第２バーナ
ーを選択してその電磁弁を必要熱負荷に応じた周期で開
閉せしめ、上記所定基準値以上の場合には必要熱負荷に
応じて設定した基準値に基づき第１、第２バーナーのい
ずれか一方、若しくは双方を選択しその電磁弁を開弁せ
しめると共に比例制御弁の開度を必要熱負荷に応じて可
変せしめる選択手段を備え、上記選択手段は必要熱負荷
が増大する方向に変動する場合と、減少する方向に変動
する場合とではバーナー及び熱量制御方式を選択する基
準値を異にし、前者の場合の基準値に対して後者の場合
の基準値を若干小さく設定するものである。

（作　用） 而して、本発明の上記構成によれば、仮に必要熱負荷が
増大し、使用バーナーを切換える基準値を越えれば、使
用バーナーは切換わるが、必要熱負荷が上記基準値以下
の値に減少しても、その値が、上記基準値より若干小さ
く設定された、必要熱負荷が減少する方向に変化する場
合にバーナーを切換える基準値より小さくならなければ
、使用バーナーは再び元のバーナーに切換わることがな
い。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明する。

第１図において、（ａ）は給湯機本体、（ｂ）はコント
ローラーであり、上記給湯機本体（ａ）は１つの熱交換
器（１）に対して、第１バーナー（２）及び第２バーナ
ー（３）の２つのバーナーを備え、ガス配管（１５）を
介して供給されるガスが第１バーナー（２）及び／又は
第２バーナー（３）で燃焼し、給水管路（４）を流動す
る水が熱交換器（１）で加熱されるようになっている。

ガス配管（１５）は中途部で第１バーナー（２）に連絡
する第１ガス供給管路（１５ａ）と第２バーナー（３）
に連絡する第２ガス供給管路（１５ｂ）に分岐しておシ
、上記分岐部より上流側において元電磁弁（１６）を備
えている。

そして、上記第１ガス供給管路（１５ａ）には、第１電
磁弁（ｌＯ）と第１比例制御弁（１２）が、Ｍ２ガス供
給管路（１ｓｂ）には第２電磁弁（１１）と第２比例制
御弁（１３）が夫々上流側から順次設けられる。

従って、第１バーナー（２）と第２バーナー（３）は、
いずれも、元電磁弁（１６）が開いた状態で夫夫第１、
第２電磁弁（１０）　（１１）を開弁ずれば、第１、第
２比例制御弁（１２）　（１３）の開度に応じた量のガ
スが供給されることになシ、第１、第２比例制御弁（１
２Ｘ１３）の開度を変え供給ガス量を変化させることに
より第１、第２比例制御弁（１２）（１３）で制御でき
る範囲において熱量を変えることができる。（以下、斯
る熱量制御方式を比例制御と称す） また、上記両バーナー（２Ｘ３）は第１１第２電磁弁（
ＩＯＸＩＩ）の開閉を＆！ＩＩシ返えすことＫより間歇
燃焼させることができるので、比例制御弁（１２）（１
３）の開度を一定に保ち、電磁弁（１０）（１１）の開
閉を繰シ返えせば、開閉周期の長さ及び開弁時間と閉弁
時間の比を変化させることによυ、上記一定に保たれた
比例制御弁（１２）（１３）の開度で連続燃焼させ九と
きの熱量から、電磁弁（１１Ｘ１２）の開弁時間に対し
て閉弁時間を極めて小さくしたときの熱量、即ちＯに近
い熱量までの範囲で熱量を変化させることもできる。（
以下、斯る熱量制御方式を間歇燃焼制御と称す） 上記第１バーナー（２）と第２バーナー（３）は、いず
れか一方の能力を他方の能力より大きくし、比例制御弁
による燃焼量制御において能力が大きい方のバーナーの
下限燃焼量を能力が小さい方のバーナーの最大燃焼量よ
り小さく設定する。

そして、この実施例の場合、第１バーナー（２）は５本
のバーナー単体（２′）により、最小号数が４号で最大
号数が１５号になるようなユニットに構成され、第２バ
ーナー（３）は２本のバーナー単体（３）により、最小
号数が１．６号で最大号数が６号によるようなユニット
に構成されている。

従って、給湯機（ａ）は第２バーナー（３）のみを使用
して、これを比例制御すれば１．６号乃至６号の範囲で
、第１バーナー（２）のみを使用してこれを比例制御す
れば４号乃至１５号の範囲で夫々燃焼量を可変でき、更
に第１バーナー（２）と第２バーナー（３）を同時に使
用してこれらを比例制御すれば、１５号乃至２１号の範
囲で燃焼量を可変できる。

また、給湯機（ａ）は第２バーナー（３）のみを使用し
、第２比例制御弁（１３）を適当な開度、例えば３号相
当の開度に保つ【、第２電磁弁（１１）の開閉を繰り返
えし、その開閉時間の比を可変せしめて間歇燃焼制御す
ることにより０号乃至１．６号の範囲で熱量を制御する
ことができる。

従って、この給湯機（ａ）は第１、第２バーナー（２Ｘ
３）の適当な組み合わせと切換及び比例制御と間歇燃焼
制御の切換えによ６ｏ号乃至２１号の範囲で燃量を制御
することができる。

一方、給水管路（４）には熱交換器（１）より上流側に
水量センサー（５）と入水温センサー（６）が前者を上
流側に配して設けられると共に熱交換器（１）の下流側
に出湯温センサー（７）が熱交換器（１）出口に近接し
て設けられる。

上記第１電磁弁（１０）、第１比例制御弁（１２）、第
２電磁弁（１１）、第２比例制御弁（１３）水量センサ
ー（５）、入水温センナ−（６）、出湯温センサー（７
）は夫々マイクロプロセッサ−（１７）にｔ気的に接続
し、水量センサー（５）は給水管路（りを流れる水の量
、即ち流量Ｑを検出してこれをパルス信号としてマイク
ロプロセッサ−（１７）　Ｋ送る。

上記流量は給水管路末端の水栓（図示せず）により設定
される。

入水温センサー（６）は熱交換器（１）への入水温度Ｔ
ｃを検出し、出湯温センサー（７）は熱交換器（１）か
らの出湯温度ＴＨを検出して、これをＡ／Ｄ変換器に電
圧として送シ、該Ａ／Ｄ変換器で’ｒｅ　、　１”Ｈデ
ーターに変換してマイクロモロ七ツサー（１７）へ送る
。

またコントローラー（ｂ）は電源スィッチ（１８）と温
度設定手段（８）を備えており、上記温度設定手段（８
）で設定した設定温度Ｔｓは電圧としてＡ／Ｄ変換器に
送り、Ｔｓデーターに変換してマイクロプロセッサ−（
１７）へ送る。

マイクロプロセッサ−（１７）は給湯機本体（ａ）内に
配設されており、必要熱負荷を算出する演算手段（９）
と、該演算手段（９）が演算した必要熱負荷に基づき、
どのバーナーをどの制御方式で燃焼させるかを決定する
選択手段（１４）を有している。

演算手段（９）は、水量センサー（５）からのパルス信
号を水ｆｆ１Ｑデーターに変換して取シ込むと共に温度
設定手段（８）、入水温センサー（６）、出湯温センサ
ー（７）からＡ／Ｄ変換器を経て転送されてくるｉ”ｓ
　、　’ｒｃ　、　’ｒＨデーターを取り込み、これら
データーに基づいて必要熱負荷Ｆ１を算出する。

選択手段（１４）は上記演算手段（９）が算出した必要
熱負荷Ｆｌに応じて、第１、第２逼磁弁（１０）（１１
）、第１、第２比例制御弁（１２）（１３）に必！ｉｌ
々信号を出す。

上記信号は■乃至■の５つに大別され■信号は全ての電
磁弁（ＩＯＸＩＩ）、比例制御弁（１２Ｘ１３）を閉弁
させる、■信号は第１′宜磁弁（ｌＯ）、ｉｆ比例制御
弁（１２）を閉弁し、第２　’Ｊ［磯舟（１１）を必要
熱負荷ＦＩＫ応じた周期で間歇的に開閉させると共に第
２比例制御弁（１３）を３号相当の開度に開弁する、■
信号は第１′＆を磯舟（１０）、第１比例制御弁（工２
）を閉弁し、第２　’１１磁弁（１１）をＩ＃４弁する
と共に第２比例制御弁（１３）を必要熱負荷Ｆｌに応じ
て比例動作させる、■信号は第１１を磯舟（ｌＯ）を開
弁し、第１比例制御弁（１２）を必要熱負荷Ｆ１に応じ
て比例動作させると共に第２ＩＬ磁弁（１１）、第２比
例制御弁（１３）を閉弁させる、■イ３号は第１、第２
電磁弁（ＩＯＸＩＩ）を開弁し、第１、第２比例制御弁
（１２）（１３）双方を必要熱負荷Ｆ、に応じて比例動
作させる。

以下、選択手段（１４）の作動について説明する。

先ず第１、第２バーナー（２）　（３）が共に消火して
いる状態において水栓を開いた場合につｂて説明すると
、演算手段（９）　Ｉｃより演算される（演算手段（９
）は水量センサー（５）の水量検出により作動を開始す
る。）必要熱負荷がＦｔ＜ｏ、ｉ号のときには、選択手
段（ｌりは■信号を出す。

従って消火状態は継続する。

また０、　１号≦Ｆｌ＜１５号の場合には■信号を出す
。従って給湯機は第２バーナー（３）による間歇燃焼制
御となる。

また２、５号≦Ｆ１く４号の場合には■信号を出す。従
って給湯機は第２バーナー（３）　Ｋよる比例制御とな
る。

また４号≦Ｆｌ＜８号の場合には■信号を出す。

従って給湯機は第１バーナー（２）による比例制御とな
る。

更に８号≦Ｆｌの場合には■信号を出す。従って給湯機
は第１、第２双方のバーナー（２Ｘ３）による比例制御
となる。

次に、給湯機が第２バーナー（３）の間歇燃焼により制
御されている場合について説明すると、Ｆム＜ｏ、ｉ号
のとき選択手段は■信号を出し、第１、第２バーナー（
２Ｘ３）を消火する。

また０、１号≦Ｆ　１　（２，５号のときには■信号を
出して、第２バーナー（３）Ｋより間歇燃焼制御を継続
し、２．５号≦Ｆ１く６号のときには■信号を出して第
２バーナー（３）による比例制御とする。

更に、６号≦Ｆ１〈８号のときには■信号を出して第１
バーナー（２）により比例制御し、８号≦Ｆｌのときに
は■信号を出して、第１１第２バーナー（２Ｘ３）双方
によ）比例制御する。

次に給湯機が第２バーナー（３）の比例制＃によ多制御
されている状態の場合について説明すると、Ｆｔ＜０．
１号のとき、選択手段（１４）は■信号を出して第１１
第２バーナー（２）　（３）を消火状態とし、０．１号
≦Ｆ１＜１．６号のときには■信号を出して第２バーナ
ー（３）による間歇燃焼制御とする。

また１、６号≦Ｆ１く６号のときには■信号を出して第
２バーナー（３）Ｋよる比例制御を継続し、６号≦Ｆｌ
＜８号のときには■信号を出して第１バーナー（２）に
よる比例制御となす。

更に８号≦Ｆ、のときには■信号を出して第１１第２バ
ーナー（２Ｘ３）双方による比例制御となす。

次に、給湯機が第１バーナー（２）の比例制御により制
御されている状態の場合について説明すると、Ｆｌ＜０
．１号のとき選択手段（１４）は■信号を出して第１、
第２バーナー（２）（３）を消火状態となし、０．１号
≦Ｆ’ｌ＜１．６号のときには■信号を出して第２バー
ナー（３）による間歇燃焼制御とする。

また、１．６号≦Ｆｔ＜４号のときには■信号を出して
第２バーナー（３）による比例制御に変更し、４号≦Ｆ
ｌ　＜　１０号のときには■信号を出して第１バーナー
（２）による比例制御を継続する。

更に１０号≦Ｆ１のときには■信号を出して第１、第２
バーナー（２）　（３）双方による比例制御となす。

次に、第１、第２バーナー（２）　（３）双方により比
例制御をしている状態の場合について説明すると、選択
手段（１４）はＦｔ＜０．１号のときの信号を出して第
１１第２バーナー（２）　（３）双方を消火し、０．１
号≦Ｆｔ＜１．６号のときＫは■信号を出して第２バー
ナー（３）の間歇燃焼制御に変更する。

また、１．６号≦Ｆｌ＜６号のときには■信号を出して
第２バーナー（３）のみによる比例制御に変更し、６号
≦Ｆ１〈８号のときＫは■信号を出して第１バーナー（
２）のみによる比例制御に変更する。

そして、８号≦Ｆｌのときには■信号をだして第１、第
２バーナー（２）　（３）双方による比例制御を継続す
る。

従って１．上記説明から明らかなように第２バーナー（
３）による間歇燃焼制御と比例制御との切換えの基準値
は、間歇燃焼制御から比例制御に切換えるときには２．
５号、比例制御から間歇燃焼制御に切換えるときには１
．６号となシ）第２バーナー（３）の比例制御と第１バ
ーナー（２）の比例制御との切換えは、第２バーナー（
３）から第１バーナー（２）へ切換えるときには６号が
基準値となり、第１バーナー（２）から第２バーナー（
３）へ切換えるときには４号が基準値となる。

また第１バーナー（２）のみによる比例制御と第１、第
２バーナー（２Ｘ３）双方による比例制御との切換えは
、第１バーナー（２）のみから第１、第２バーナー（２
）　（３）双方へ切換えるときには１゜号が基準値にな
シ、第１、第２バーナー（２）（３）双方から第１バー
ナー（２）のみへ切換えるときには８号が基準値となる
。

尚、ガス配！　（１５）の元電磁弁（１６）は安全の為
、マイクロプロセッサ−（１７）の０ＮＸＯＦＦ指令に
より開閉する。

また、図面には示していないが、各バーナー（２）　（
３）の近傍にはイグナイターが対応するバーナー（２）
　（３）の電磁弁（１０）　（１１）の開弁に同期して
イグニツシ１ンを発生するように設けられて匹る。

（効　果） 本発明は上記の構成であるから以下の利点を有する。

（リ　必要熱負荷に応じてバーナーを切換えた夛、制御
方式を変更したシする基準値を、必要熱負荷が増大する
方向く変化する場合と、減少する方向に変更する場合で
は異にし、必要熱負荷が増大する方向に変化する場合の
基準値に対して減少する方向に変化する場合の基準値を
込くぶん小さくして基準値に幅をもたせたので、必要熱
負荷の変化によりバーナーや制御方式が切換りた後、再
び元のバーナーや制御方式に戻るには所定幅以上の必要
熱負荷の変化が必要となシ、流量検出手段、水温検出手
段による誤差のため必要熱負荷に振れが生じてもバーナ
ー間及び制御方式間の頻繁な往き帰夛が生ずることがな
い。

従ってバーナー移行時や制御方式時における温度特性が
悪くなるという恐れがない。また、電磁弁の過度の開閉
も防止できるので耐久性も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すガス瞬間式給湯機の模
式図、第２図はブロック図、第３図はフローチャート、
第４図は各燃焼状態からのバーナーの移行を示す説明図
、第５図はバーナー移行の状態を示す説明図である。 （ａ）：給湯機本体　　（ｂ）：コントローラー（１）
：熱交換器　　　（２）：第１バーナー（３）：第２バ
ーナー　（４）：給水管路（５）：水量検出手段　（６
）二人水温度検出手段（水量センサー）（入水温センサ
ー） （７）：出湯温度検出手段（８）：温度設定手段（出湯
温センサー）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １つの熱交換器に対して夫々配備された第１バーナーと
   この第１バーナーより能力が小さい第２バーナー、熱交
   換器を経由する給水管路の上記熱交換器より上流側に設
   けた水量検出手段と入水温度検出手段並びに同下流側に
   設けた出湯温度検出手段、コントローラーに設けた温度
   設定手段、上記各手段より入力される設定温度、水量、
   入水温度、出湯温度に基づいて必要熱負荷を演算する演
   算手段、必要熱負荷が所定基準値以下の場合には第２バ
   ーナーを選択してその電磁弁を必要熱負荷に応じた周期
   で開閉せしめ、上記所定基準値以上の場合には必要熱負
   荷に応じて設定した基準値に基づき第１、第２バーナー
   のいずれか一方、若しくは双方を選択しその電磁弁を開
   弁せしめると共に比例制御弁の開度を必要熱負荷に応じ
   て可変せしめる選択手段を備え、上記選択手段は必要熱
   負荷が増大する方向に変動する場合と、減少する方向に
   変動する場合とではバーナー及び熱量制御方式を選択す
   る基準値を異にし、前者の場合の基準値に対して後者の
   場合の基準値を若干小さく設定することを特徴とするガ
   ス瞬間式給湯機。