JPS6222956A - 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。

（従来の技術） 従来、ガス瞬間式給湯機として種々の構造があるが、近
年ではガス母によりｆｉｆｆｌを制御する所謂ガス比例
式の給湯機が主流を占めるに至っている。

然る処、上記ガス比例式の給湯機は、バーナーの構造上
、比例制御１１することができる下限燃焼ｆｆ１（ｆｆ
ｌ小号数）が限定され、通常、最小号数は最大燃焼ω（
最大号数）の１／４乃至１１５となっている。

従って、例えば最大号数１６号のガス比例式給湯機にお
いては、そのバーナーの燃焼限界によって最小４号程度
までしか燃焼量を下げることができず、４号以下の能力
で使用される場合には燃焼しない。

また、最大号数が大きくなれば、当然それだけ最小号数
も大きくなる。

そのため、仮に１６＠の給湯機において、夏期に少量の
潟を使用しようとしても湯の使用が不可能であり、例え
ば３０℃の水を加熱して４０℃程度で使おうとすると１
０１／分以上の水を流さなければならない。

斯る問題を解決するものとして、本願出願人は、１つの
熱交換器に対して、ガス量を変化させることにより熱量
を制御する第１バーナー（比例制御バーナー）と、燃焼
と消火を繰返し燃焼時間と消火時間の比を変化させるこ
とにより熱量を制御する第２バーナー（間歇燃焼制御バ
ーナー）を備え、必要熱負荷に応じて、これら両バーナ
ーを選択的若しくは同時に燃焼させる方式のガス瞬間式
給湯装置（特願昭５９−２０８６８８号）と、１つの熱
交換器に対して２つの比例制御バーナーを配備して、一
方のバーナーの最大燃焼量を他方のバーナーの下限燃焼
量と同等若しくはそれを若干上まわる程度に設定し、必
要熱負荷に応じてバーナーを選択的に切換えて使用した
り、両方のバーナーを同時に使用する方式のガス瞬間式
給湯機（昭和６０年５月２３日出願）を出願した。

然る処、前者は下限燃焼量を０号に近い値まで小さくす
ることはできるが、間歇燃焼制御バーナーの使用頻度が
多く、該バーナーへのガスの供給管路を開閉する電磁弁
の傷みが激しい。

一方、後者は電磁弁の傷み等は少ないが、下限燃焼量を
０号近くまで小さくすることはできない。

（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、最大燃焼量が大き
いにもかかわらず、下限燃焼量を０号近くまで小さくす
ることができ、しかも電磁弁の傷みを少なくすることで
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、
第１バーナー、上記第１バーナーと共に１つの熱交換器
に対して設けられ、その最大燃焼ωを第１バーナーの下
限燃焼量と同等若しくはそれを若干上まわる程度に設定
した第２バーナー、熱交換器を経由する給水管路に夫々
設けられる水は検出手段、入水温度検出手段、出湯温度
検出手段、温度設定手段を有するコントローラー、上記
各検出手段及び温度設定手段より入力されるデーターに
基づいて必要熱負荷を算出する演算手段、演算手段が算
出した必要熱負荷に基づいて使用バーナーを選択するバ
ーナー選択手段、バーナー選択手段による第２バーナー
選択により、該第２バーナーの熱最制御方式を必要熱負
荷に基づいて決定する制御方式選択手段、バーナー選択
手段及び制御方式選択手段によるバーナー及び制御方式
の選択に応じて、消火信号、第２バーナー間歇燃焼信号
、第２バーナー比例燃焼信号、第１バーナー比例燃焼信
号、第１．第２バーナー比例燃焼信号を選択的に発生す
る手段、第１．第２各バーナー夫々のガス配管に各々設
けられ、上記信号により駆動してガス配管を開閉する第
１．第２電磁弁及びガス量を連続的に制御する第１．第
２比例制御弁、を備え、上記第２バーナー間歇燃焼信号
は、必要熱負荷が所定基準値以下に相当するときに発生
して、第２比例制御弁を所定開度に量弁固定すると共に
第２電磁弁を必要熱負荷に応じた周期及び開閉時間比で
間歇的に開閉せしめ、第２バーナー比例燃焼、第１バー
ナー比例燃焼、第１．第２バーナー比例燃焼の各信号は
必要熱負荷が上記所定基準値以上に相当するときに発生
し、必要熱負荷に応じて第１．第２電磁弁のいずれか一
方若しくは双方を開弁すると共に対応する比例制御弁の
開度を必要熱負荷に応じた開度に開弁せしめるものであ
る。

（作用） 而して、本発明の上記手段によれば、必要熱負荷が、第
２バーナーの能力範囲にあるときは第２バーナーのみが
、第１バーナーの能力範囲内にあるときは第１バーナー
のみが、更に第１１バーナーの能力範囲を越えるときは
第１．第２双方のバーノー−が、夫々必要熱負荷に応じ
てガス量を制御されて燃焼し、必要熱負荷が第２バーナ
ーの下限燃焼量以下のときには第２バーナーが所要の周
期及び所用の着火時間と消火時間の比をもって間歇燃焼
する。

（実施例） 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（１３）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（１３）は中途部で第１バーナー（２）に連絡
する第１ガス配管（１３ａ）と第２バーナー（３）に連
絡する第２ガス配管（１３ｂ）に分岐しており、この分
岐部分より上流側のガス配管（１３）に元電磁弁（１８
）を備えている。

そして、上記第１ガス配管（１３ａ）には第１電磁弁（
１４）と第１比例制御弁（１６）が設けられ、第２ガス
配管（１３ｂ）には第２電磁弁（１５）と第２比例制御
弁（１７）が夫々設けられる。

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（１８）が開いた状態で夫々第１．
第２電磁弁（１４）　　（１５）を開弁ずれば、第１．
第２比例制御弁（１６）　　（１７）の開度に応じた量
のガスが供給されることになり第１．第２比例制御弁（
１６）　　（１７）の開度を変え供給ガス是を変化させ
ることにより第１゜第２比例制御弁（１６）　　（１７
）で制御できる範囲において熱■を変えることができる
。（以下、断る熱最制御方式を比例制御と称す。）また
、上記両バーナー（２）（３）は第１゜第２雷磁弁（１
４）　　（１５）の開閉を繰り返すことにより間歇燃焼
させることができるので、比例’Ｍｌ’ｍ弁（１６）　
　（１７）　（１）開度ヲ一定ニ保’５．１ｍ弁（１４
）　　（１５）の開閉を繰り返えぜば、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り、
上記一定に保たれた比例制御弁（１６）　　（１７）の
開度で連続燃焼させたときの熱量から、電磁弁（１４）
　　（１５）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、即らＯに近い熱量までの範囲で熱量
を変えることができる。（以下、断る熱最制御方式を間
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、第
２バーナー（３）の最大燃焼量が第１バーナー（２）の
下限燃焼量と同等若しくはそれより若干大ぎくなるよう
に設定する。

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本のバーナー単体く３゛）により、最
小号数が１．６号で最大号数が６号になるようなユニッ
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１６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８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
で燃焼量を司変できる。

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〈１７）を適当な開度、例えば３号相
当の開度に保って、第２電磁弁〈１５〉の開度を繰り返
し、その周期と、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（２＞
（３）の適当な組み合せと切換及び比例制御と間歇燃焼
制御の切換えにより０号乃至　２１号の範囲で熱量を制
御することが可能になる。

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ｍＷ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．第２電磁弁（１４）　　（１５）　、第１゜
第２比例制御弁（１６）　　（１７）　、水量センサー
（５）、入水温センサー（６）、出湯温センサー（７）
は夫々後述するマイクロプロセッサ−（１９）に電気的
に連絡する。

水母センサー（５）は給水管路（４）を流動する水の泪
、即ち流ｆｆ１Ｑを検出し、パルス信号を発生ずる。

上記流ｆａＱは給水管路（４）末端の水栓の開度や水圧
の変動により可変する。

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ｍＷセンサー（ア）は熱交換器（１）か
らの出１ｍ度Ｔｌｌを検出して、これをＡ／Ｄ変換器に
電圧として送り、該Ａ／Ｄ変換器でＴｃ、Ｔ１１データ
ーに変換する。

コントローラー（ｂ）は電源スィッチ（２０）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は電圧としてマイクロプロセッサ
−（１９）へ送られるが、途中でＡ／Ｄ変換器によりＴ
Ｓデーターに変換される。

マイクロプロセッサ−（１９）は、給湯機本体（ａ＞内
に配設されており、必要熱負荷Ｆ１を算出する演算手段
（９）と、該演算手段（９）が算出した必要熱負荷に基
づき使用バーナーを選択するバーナー選択手段（１０）
と、バーナー選択手段（１０）が第２バーナー（３）を
選択した場合、該第２バーナー（３）の熱最制御方式を
選択する制御方式選択手段（１１）と、上記バーナー及
び制御方式の各選択手段（１０）　　（１１）の選択に
基づいて、第１．第２電磁弁（１４）（１５）及び第１
．第２比例制御弁（１６）　　（１７）に必要な信号を
発生する電磁弁開閉、比例弁開度信号発生手段（１２）
を有する。

演算手段（９）は、水量センサー（５）の水量検出によ
り作動し、水量センサー（５）からのパルス信号を水口
Ｑデーターに変換して取り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ＴＳ　、　ＴＣ、Ｔ
、ｌ＋データーを取り込み、これらデーターに基づいＣ
必要熱負荷Ｆ１を算出する。

バーナー選択手段（１０）は、上記演算手段（９）が算
出した必要熱負荷に応じＬバーナーの使用に関する４つ
の選択をする。

第１の選択は第１．第２両バーナーの不使用であり、こ
れは必要熱負荷が第１基準値以下のときに選択される。

第２の選択は第２バーナー（３）の使用であり、これは
必要熱負荷が第１基準値乃至第２基準値の範囲内にある
とぎに選択される。

第３の選択は、第１バーナー（２）の使用であり、これ
は必要熱負荷が第２基準値乃至第３基準値の範囲内にあ
るときに選択される。

第４の選択は第１．第２両バーナー（２）（３）の同時
使用であり、これは必要熱゛負荷が第３基準値を越えた
ときに選択される。

上記、各基準値は、例えば第１基準値を０．１号、第２
基準値を第２バーナー（３）の最大燃焼層に相当する６
号、第３基準伯を第１バーナー（２）の最大燃焼】に相
当する１５号、に夫々設定する。

制御方式選択手段（１１）は、上記バーナー選択手段（
１０）が第２の選択をしたとき、即ち第２バーナー（３
）の使用を選択したときにのみ作動シテ、Ｗ１２ｔ＜−
ｔ　−（３）　（１）熱ｍＲＩＩｔｌＢ方式を選択する
。

選択する制御方式は間歇燃焼制御と比例制御のいずれか
であり、制御方式選択手段は（１１）は、必要熱負荷が
第１基準値と第２基準値の間において設定した第４の基
準値以下のときには間歇燃焼制御を、また上記第４基準
値を越えるときには比例制御を夫々選択する。

上記第４１準値は例えば、第２バーナー（３）の下限燃
焼量に相当する１、６号に設定する。

電磁弁開閉、比例弁開度信号発生手段（１２）は、上記
バーナー選択手段（１０）及び制御方式選択手段（１１
）による選択に応じて５つの信号を選択的に発生する。

上記５つの信号は消火信号、第２バーナー間欠燃焼信号
、第２バーナー比例燃焼信号、第１バーナー比例燃焼信
号、第１．第２バーナー比例燃焼信号である。

消火信号は、バーナー選択手段（１０）が第１゜第２両
バーナーの不使用を選択したときに発生し、第１．第２
電磁弁（１４）　（１５）　、第１．第２比例制御弁（
１６）　　（１７）の全てを閉弁する。

従って、この消火信号が発生すると第１．第２バーナー
（２）（３）はいずれも消火状態となる。

第２バーナー間歇燃焼信号は、バーナー選択手段（１０
）が第２バーナー（３）の使用を選択し、且つ制御方式
選択手段（１１）が間歇燃焼制御を選択したときに発生
し、第１Ｎ磁弁（１４）、第１比例制御弁（１６）を閉
弁し、第２Ｎ磁弁（１５）を必要熱負荷に応じた周期と
、開閉時間比で間歇的に開閉さけると共に第２比例制御
弁（１７）を所定開度、例えば３号相当の開度に開弁す
る。

従って、この信号が発生すると、第２バーナー（３）が
必要熱負荷に応じた周期と、着火。

消火時間比で間歇的に燃焼する。

第２バーナー比例燃焼信号はバーナー選択手段（１０）
が第２バーナー（３）を選択し、且つ制御方式選択手段
（１１）が比例制御を選択したときに発生し、第１電磁
弁（１４）、第１比例制御弁（１６）を閉弁し、第２電
磁弁（１５）を開弁すると共に第２比例制御弁（１７）
を必要熱負荷に応じて比例動作させる。

従って、この信号が発生すると、第２バーナー（３）が
必要熱負荷に応じたガス量で連続燃焼する。

第１バーナー比例燃焼信号は、バーナー選択手段（１０
）が第１バーナー（２）の使用を選択したどきに発生し
、第１電磁弁（１４）を開弁し、第１比例制御弁（１６
）を必要熱負荷に応じて比例動作さけ、第１電磁弁（１
５）、第２比例制御弁（１７）を閉弁させる。

従って、この信号が発生すると、第１バーナー（２）が
、必要熱負荷に応じたガス量で連続燃焼する。

第１．第２バーナー比例燃焼信号は、バーナー選択手段
（１０）が第１．第２バーナー（２）（３）の共同使用
を選択したときに発生し、第１、第２電磁弁（１４）　
　（１５）を開弁し、第１゜第２比例制御弁（１６）　
　（１７）双方を必要熱負荷に応じて比例動作させる。

従って、この信号が発生すると第１．第２バーナー（２
）（３）は共同して必要熱負荷に応じたガス量で連続燃
焼する。

上述の説明においては、第１バーナー（２）の下限燃焼
量を４号、第２バーナー（３）の最大燃焼層を６号とし
たので、４号乃至６号の範囲は第１バーナー（２）、第
２バーナー（３）のどちらのバーナーを使用して制御す
ることもできる。また、必要熱負荷が１゜６号相当以上
であっても、間歇燃焼の周期及び着火と消火の時間比に
よっては第２バーナー（３）の間歇燃焼制御で対応する
ことができる。

従って、バーナー選択及び制御方式の選択の基準値は前
述の例示基準値に限定される必要はなく、制御の都合に
より決定すれば良く、必要熱負荷が増大する方向に変化
する場合と、減少する方向に変化する場合とでは選択の
基準値を異ならせることも可能である。

尚、ガス配管（１３）の元電磁弁（１８）はコントロー
ラー（ｂ）の電源スィッチ（２０）のＯＮ。

ＯＦＦ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設けられており、これらイ
グナイターは対応するバーナーの電磁弁の開弁に同期し
てイグニッションを発生する。

（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。

（１）２つのバーナーを同時に使用して比例制御するこ
とにより、給湯機の最大号数は両バーナーの最大号数の
和に相当することになり、給湯機の最大号数を大きくす
ることができ、一方小能力側バーナーのみを使用してこ
れをその電磁弁の開閉により間歇燃焼制御することによ
り給′ａ機の最小号数をほとんど０＠近くにまで小さく
することができる。

（２）第１のバーナーの最大号数を第１バーナーの最小
号数と同じにするが、それより若干上まわる程度にし、
必要熱負荷が第２バーナーの下限燃焼量以下に相当する
ときは必要熱負荷に応じて２つのバーナーのいずれが一
方を選択し、若しくは同時に使用して比例制御し、必要
熱負荷が下限燃焼量以下に相当するときは第２バーナー
の電磁弁の開閉により第２バーナーを間歇燃焼させて熱
硲を１１ｍするようにしたことにより、はとんど０号近
（がら最大号数まで切れ目なく連続的に制御することが
でき、給湯機の使用勝手が良い。

（３）必要熱負荷が、第２バーナーのＦ限燃焼Φ以下に
相当するときのみ第２バーナーのＮｍ弁を開閉して熱ｍ
を制御するようにしたが、上記のような場合はそれほど
頻繁にあるものではないので、電磁弁の過度のＵ）Ｉ閉
作動がなく、耐久性に優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示ずガス瞬間式給＞ｎの模
式図、第２図はブロック図、第３図はフローチャートで
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：入水湿度検出手段（水Ｍ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） ９：演算手段　　　　　１０：バーナー選択手段１１：
制御方式選択手段 １２：電磁弁開開、比例弁開度信号発生手段１３ａ：第
１ガス配管　　１３ｂ＝第２ガス配管１４：第１電磁弁
　　　　１５：第２電磁弁１６：第１比例制御弁　　１
７：第２比例制御弁特　許　出　願　人　　　　“東陶
機器株式会社代　　　　　理　　　　　人　　　　　　
　　早　　川　　　改　　名゛・（ 第１図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）第１バーナー、 ２）上記第１バーナーと共に１つの熱交換器に対して設
   けられ、その最大燃焼量を第１バーナーの下限燃焼量と
   同等若しくはそれを若干上まわる程度に設定した第２バ
   ーナー、 ３）熱交換器を経由する給水管路に夫々設けられる水量
   検出手段、入水温度検出手段、出湯温度検出手段、 ４）温度設定手段を有するコントローラー、５）上記各
   検出手段及び温度設定手段より入力されるデーターに基
   づいて必要熱負荷を算出する演算手段、 ６）演算手段が算出した必要熱負荷に基づいて使用バー
   ナーを選択するバーナー選択手段、 ７）バーナー選択手段による第２バーナー選択により、
   該第２バーナーの熱最制御方式を必要熱負荷に基づいて
   決定する制御方式選択手段、８）バーナー選択手段及び
   制御方式選択手段によるバーナー及び制御方式の選択に
   応じて、消火信号、第２バーナー間歇燃焼信号、第２バ
   ーナー比例燃焼信号、第１バーナー比例燃焼信号、第１
   、第２バーナー比例燃焼信号を選択的に発生する手段、 ９）第１、第２各バーナー夫々のガス配管に各々設けら
   れ、上記信号により駆動してガス配管を開閉する第１、
   第２電磁弁及びガス１を連続的に制御する第１、第２比
   例制御弁、 を備え、上記第２バーナー間歇燃焼信号は、必要熱負荷
   が所定基準値以下に相当するときに発生して、第２比例
   制御弁を所定開度に開弁固定すると共に第２電磁弁を必
   要熱負荷に応じた周期及び開閉時間比で間歇的に開閉せ
   しめ、第２バーナー比例燃焼、第１バーナー比例燃焼、
   第１、第２バーナー比例燃焼の各信号は必要熱負荷が上
   記所定基準値以上に相当するときに発生し、必要熱負荷
   に応じて第１、第２電磁弁のいずれか一方若しくは双方
   を開弁すると共に対応する比例制御弁の開度を必要熱負
   荷に応じた開度に開弁せしめることを特徴とするガス瞬
   間式給湯機。