JPS63271062A - ガス給湯器の温度制御装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、ガス給湯器の温度制御装置に係り、特には、
フィードフォワードガス比例制御方式を採用するガス給
湯器の出ａ温度の立ち」−がり特性を改善した温度制御
装置に関する。

（ロ）従来技術とその問題点 従来のガス給湯器の温度制御装置には、給湯水路に入水
量を検出する水量センサ、入水温を検出する水温センサ
、水量調節用の水量サーボ弁をそれぞれ配置するととも
に、熱交換器のバーナへのガス供給路にガス量調節用の
ガス比例弁を設（プ、ガスｍＮは次の（１）式に従って
決定し、このカスｉＨの値に基づいてガス比例弁の開度
を調節する一方、水量センサで検出した入水量が基準値
を越えた場合には、水量サーボ弁の開度を調整して熱交
換器の加熱能力以」二の水量が流れないようにしたもの
がある（たとえば、実公昭６１−６０３３９号公報参照
）。

Ｎ＝に−Ｑｏ・（Ｔｓ−Ｔｏ）　　　　　　　（１）こ
こに、Ｋは比例定数、Ｑ、は入水量（θ／ｍ１ｎ）、Ｔ
ｓは出湯温度の設定値（’Ｃ）、ＴＯは入水温（’Ｃ）
である。

ところで、出湯開始時には配管等による放熱ロスがある
ので、入水に対して定常状態の場合と同じ熱量を与えた
のでは出ａ温度が低下する。したがって、従来のこの種
の装置では、第７図（１）に示すように、出湯開始直後
にガス量を一時的に多くしたり（同図実線Ｃ）、水量サ
ーボ弁を絞って熱交換器に供給される水量を制限する（
同図破線ｂ）などして出湯温度の低下を補償し、出湯温
度の立ち上がり特性を改善している。

しかしながら、従来装置においてはガスｆｆ１Ｎは」二
連の（１）式からも明らかなように、入水ｆｆ１Ｑ。

との関係で制御されるものの、出湯量（−入水量Ｑｏ）
はガス量Ｎと同等関連せずに水量センサからの検出出力
に基づいて独立に制御されていた。このため、出湯開始
直後の出湯温度の立ち上かり特性において次の問題があ
った。

ずなわち、入水温Ｔ、ｏが高い場合や出湯温度の設定値
Ｔｓが低い場合など、入水温Ｔｏと設定値ＴＳとの温度
差（Ｔｓ−Ｔｏ）が小さいときには、水に与えるべき熱
量は少なくてよいので、入水ｆｉＱ。

が基亭値以」二の場合でもガス量Ｎを増大させろだけで
所望の出湯温度に到達させることができる。

３一 つまり、出湯開始時の立ち上げに必要な増大ガス量はガ
ス比例弁を全開した場合の最大ガス量よりも少なくてよ
いので、熱交換器の加熱能力はまだ余裕がある。しかる
に、従来のものでは、出湯開始時の出湯量（−入水ｉＱ
。）が多くて基準値を越えている場合には、ガス量と無
関係に水量が絞られる。水量が制限されると、（１）式
の比例制御によってガスｆｉＮも追従して制限される。

その結果、第７図（２）に示すように、ガス給湯器出口
での出湯温度が一時的に低下しく同図破線ｄ）、これに
伴ないカラン出口の出湯温度の立ち上がり特性が悪くな
っていた（同図実線ｅ）。

本発明は、従来のかかる問題点に鑑みてなされたもので
あって、出湯温度の立ち上がり特性を改善することを目
的とする。

（ハ）問題点を解決するための手段 本発明のガス給湯器における温度制御装置は、」二記の
目的を達成するために、ガス量演算部で算出された増大
ガス量と予め機器の加熱能力により定まる最大ガス量と
比較し、増大ガス量が最大ガス量以下の場合にはガス量
制御優先のガス量判別信号を出力するガス量判別部と、
このガス量判別部からのガス量判別信号に応答して入水
量判別部から出力される水量減少信号がシーケンスコン
トローラに加わるのを阻止するゲート部とを備えること
を特徴としている。

（ニ）作用 上記の構成によれば、出湯開始時において、配管の放熱
ロス等による温度低下を補償するために出湯温度の立ち
上げに必要な増大ガス量がガス比例弁を全開した場合の
最大ガス量以下の場合には、ガス量判別部から出力され
る判別信号によってゲート部が閉鎖され、その結果、入
水量判別部から出力される水量減少信号がシーケンスコ
ントローラに加わるのが阻止される。

このため、出湯開始時の出湯量（−入水量）が多くて基
準値を越えている場合でも、ガス量で出湯温度が制御で
きる限りは入水量は何等減少されず、ガス量のみが増加
される。そして、ガス量の制御だけでは出湯温度を補償
できない場合に初めて入水量の制御に移行する。

（ホ）実施例 第１図は本発明の実施例のガス給湯器の温度制御装置の
全体構成図である。

同図において、符号■はガス給湯器の温度制御装置の全
体を示し、２は給湯水路である。この給湯水路２には、
入水量を検出する水量センサ４、入水温を検出する水温
センサ６、熱交換器８、水量調節用の水母サーボ弁１０
およびカラン１２が順次配置されている。また、熱交換
器８のバーナ１４へのカス供給路Ｉ６にはガス量調節用
のガス比例弁１８が設けられている。また、２０は水量
サーボ弁１０を動作させる水量ザーボ弁アクチコエータ
、２２はガス比例弁１６を動作さ什るガス比例弁アクヂ
コエータである。

２４は水量センサ４で検出された入水量を予め設定され
た基準値と比較し、入水量が基準値以上の場合に水量サ
ーボ弁ＩＯを絞る水量減少信号を出力する入水量判別部
、２６は予め所望の出ａ？Ｎｉ度を設定する設定器、２
８は水量センサ４で検出された入水量、水温センサ６で
検出された大水温、設定器２６で設定された出湯温度お
よび給湯水路２の水量サーボ弁ｌＯからカラン１２に至
るまでの途中で見込まれる放熱ロスの多値に基づいて、
出湯開始時の立ち上げに必要な増大ガス量（第２図の符
号Ｎｕｐで示される）と、出湯開始から一定時間経過後
の定常状態において出湯温度維持に必要な必要ガス量（
第２図の符号Ｎａｖで示される）をそれぞれ算出するガ
ス量演算部である。

３０はガス量演算部２８で算出された増大ガス量ならび
に必要ガス量に対するガス比例弁１８を全開した場合の
最大ガス量（第２図の符号Ｎ　ｍａｙ、で示される）を
比較し、これに応じて第１、第２判別信号を出力するガ
ス量判別部である。

３１は第１、第２判別信号を共通に入ツＪするアンド回
路、３２はアンド回路３１を介して加わるガス量判別部
３０からの判別信号に応答して入水量判別部２４から出
力される水量減少信号が後述するシーケンスコントロー
ラ３４に加わるのを阻止するゲート部、３４はガス量演
算部２８の演算結果である増大ガス爪、必要ガス量の値
、ガス量判別部３０からの第１、第２判別信号および入
水量判別部２４からの水量減少信号とに基づいて水量サ
ーボ弁１０とガス比例弁１８の開度を制御する信号を出
力するシーケンスコントローラである。

次に、」−記構成のカス給湯器の温度制御装置の出湯開
始時における制御動作について第３図に示すフローチャ
ートを参照して説明する。

出湯開始時においては、まず、水量センサ４で検出され
た入水１ｔＱ。が入水量判別部２４とガス量演算部２８
とにそれぞれ入力される。入水量判別部２４は、入水量
Ｑ。が予め設定されている基準値Ｑ１と比較し、入水ｆ
ｆ１Ｑ。が基準値Ｑ、以上の場合に水量サーボ弁ｌＯを
絞る永世減少信号を出力する（ステップ■）。

一方、ガス量演算部２８は、水量センサ４で検出された
入水ｆｉＱ。、水温センサ６で検出された入水温Ｔ。お
よび設定器２６の出湯温度の設定値Ｔｓから前述の（１
）式に基づいて必要ガス量Ｎａｖを算出する。さらに、
ガス量演算部２８は、給湯水路２の水量サーボ弁ＩＯか
らカラン１２に至るまでの途中で見込まれる放熱ロスを
考慮して必要ガス１Ｎａｖに一定比率を掛けるなどして
出湯開始時の立ち上げに必要な増大ガス量Ｎｕｐを算出
する。

これらの必要ガス量Ｎａｖと増大ガス１Ｎｕｐの値は、
シーケンスコントローラ３４に送出されるとともに、ガ
ス量判別部３０に与えられる。ガス量判別部３０は、増
大ガス量Ｎｕｐならびに必要ガス１ｌＮａｖがガス比例
弁Ｉ８を全開した場合の最大ガス量Ｎ　ｍａｘを越える
か否かを判別する（ステップ■）。

大水温Ｔｏが高い場合や出湯温度の設定値Ｔｓが低い場
合など、入水？ＦｊＬ　Ｔ　ｏと設定値Ｔｓとの温度差
（Ｔｓ−Ｔｏ）が小さいときには増大ガスｆｉＮｕｐは
最大ガスｆｉＮｍａｘ以下となるので、この場合にはガ
ス量判別部３０から“Ｉゼレベルの第１１第２判別信号
が出力される。この第１１第２判別信号は、シーケンス
コントローラ３４に与えられるとともに、アンド回路３
１を介してゲート部３２に加わる。これにより、ゲート
部３２が閉じるので、入水量判別部２４から出力される
水量減少信号がシ−ケンスコントローラ３４に加わるの
が阻止される。このため、シーケンスコントローラ３４
は、ガス量を増大ガス量Ｎｕｐまで増加させる制御信号
をガス比例弁アクチュエータ２２に与える一方（ステッ
プ■）、入水量Ｑ。が基準値Ｑｌを越えている場合でも
水量サーボ弁アクチュエータ２ｏには水量減少の制御信
号を出力しない（ステップ■）。ずなわぢ、第４図（１
）に示すように、出湯開始時の出４Ｌ−人水量Ｑ。）が
多くて基桑値Ｑ１を越えている場合でも、入水量Ｑ。は
何隻変化せず（同図破線ｂ）、ガスｆｉｌＮのみが増大
ガスｆｆ１Ｎｕｐまで増加される（同図実線Ｃ）。した
がって、第４図（２）に示すように、ガス給湯器出口で
の出湯温度が一時的に設定値Ｔ’ｓよりも高くなり（同
図破線ｄ）、結果的にカラン１２出口では放熱ロスによ
り出湯温度が急速かつ円滑に」二昇する（同図実線ｅ）
。そして、給湯開始から所定時間が経過すると（ステッ
プ■）、シーケンスコントローラ３４は、ガス比例弁ア
クチュエータ２２を制御してガス量を必要ガス量ＮａＶ
に設定し直し、次の制御シーケンスに移行する。

入水温Ｔ。が低い場合や出湯温度の設定値Ｔｓが高い場
合など、大水温Ｔｏと設定値Ｔｓとの温度差（Ｔｓ−Ｔ
ｏ）が大きいときには、ガス量の制御だけでは出湯温度
を十分補償できなくなるので、水車制御に移行する。こ
れには、ステップ■において、ガス量判別部３０が増大
ガス１Ｎｕｐが最大ガス量Ｎ　ｍａｘを越えると判別し
た場合には、続いて、必要ガス量Ｎａｖが最大ガスｆａ
Ｎｍａｘを越えるか否かを判別する（ステップ■）。必
要ガス＠Ｎ　ａＶが最大ガス量Ｎ　ｍａｙ以下ならば、
第１判別信号出力が°“Ｈ°°レベルに、第２判別信号
出力が’Ｌ”レベルになる。この第１、第２判別信号は
、シーケンスコントローラ３４に与えられる。また、そ
の際のアンド回路３１出力は“Ｌ”レベルとなるので、
ゲート部３２は解放された状態であり、したがって、入
水量判別部２４からの水量減少信号は、ゲート部３２を
介してシーケンスコントローラ３４に入力される。した
がって、シーケンスコントローラ３４は、第１、第２判
別信号および水量減少信号に基づいて、まず、ガス量を
最大カス量Ｎ　ｍａｘに設定する制御信号をガス比例弁
アクチュエータ２２に出力しくステップ■）、次に、水
量サーボ弁１０を閉じる制御信号を水量サーボ弁アクチ
ュエータ２０に出力する（ステップ■）。すなわち、第
５図（１）に示すように、必要ガスｆｆ１Ｎａｖが最大
ガス量Ｎｍａｘよりも低いが、増大ガスｆｊ＆Ｎｕｐか
最大ガス量Ｎｍａｘを上回る場合には、出湯開始後一時
的に最大ガスｆｉｔ　Ｎ　ｍａＸまで増加される（同図
実線Ｃ）。しかし、このガス量だけでは、配管の放熱ロ
スによる出湯温度の低下を補償しきれないので、不足す
るガス看に見合うだけの水量が減量される（同図破線ｂ
）。その結果、第５図（２）に示すように、ガス給湯器
出口における出湯温度が一時的に設定温度よりも高くな
り（同図破線ｄ）、配管の放熱ロスによる出湯温度の低
下が補償されてカラン１２出口での出湯温度が急速かつ
円滑に上昇する（同図実線ｅ）。

ステップ■において、必要ガス１ｊｋＮａｖが最大ガス
ｆａＮｍａｘを越える場合には、第１判別信号出力が“
Ｉ、”レベルに、第２判別信号出力が’Ｈ”レベルにな
る。この第１、第２判別信号は、シーケンスコントロー
ラ３４に与えられる。また、その際のアンド回路３１出
力は“Ｌ”レベルとなるので、ゲート部３２は解放され
た状態であり、したがって、入水量判別部２４からの水
量減少信号は、ゲート部３２を介してシーケンスコント
ローラ３４に入力される。したがって、シーケンスコン
トローラ３４は、第１、第２判別信号および水量減少信
号に基づいて、まず、ガス量を最大ガス量Ｎｍａｙ、に
ロックする制御信号をガス比例弁アクチュエータ２２に
出力しくステップ■）、次に、水量サーボ弁１０を閉じ
る制御信号を水量サーボ弁アクチュエータ２０に出力す
る（ステップ［相］）。ずなイっち、第６図（１）に示
すように、必要ガス量Ｎａｖが最大ガス量Ｎ　ｍａｘを
越えるかこれに等しい場合にはガス量を一時的に増加で
きないので（同図実線Ｃ）、放熱ロスによる出湯温度低
下を補償しきれない。したがって、この場合？こけ、不
足するガス量？こ見合うだけの水量が減量される（同図
破線ｂ）。これにより、第６図（２）に示すように、ガ
ス給湯器出口における出湯温度が設定温度よりも高くな
り（同図破線ｄ）、配管の放熱ロスによる出湯温度の低
下を補償して、結果的にカラン１２出口での出湯温度が
急速かつ円滑に」二昇する（同図実線ｅ）。そして、給
湯開始から所定時間が経過した後もガス量は最大ガス量
Ｎ　ｍａＸのまま絹：持される。

（へ）効果 本発明によれば、出湯開始時において、出ａ量が基檗値
を越えている場合でも、ガス量で出湯温度が制御できる
限りは入水量は何隻減少されず、ガス量のみが増加され
、ガス量の制御だけでは出湯温度を補償できない場合に
のみ入水量の制御に移行するので、従来のような入水量
の減少に伴なって比例制御されるガス量が変動するとい
った不都合がなくなり、出湯温度の立ち」二かり特性が
向」二する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のガス給湯器の温度制御装置の
全体構成図、第２図はガス量の説明図、第３図は第１図
の温度制御装置の制御動作を説明するためのフローヂャ
ート、第４図ないし第６図は入水量、ガス量、出湯温度
の制御状態を示す特性図で、第４図は増大ガス量が最大
ガス量以下の場合、第５図は増大ガス量が最大ガス量を
越えるが必要ガス量は最大ガス量以下の場合、第６図は
増大ガス量と必要ガス量が共に最大ガス量に達する場合
をそれぞれ示す。第７図は従来の入水量、ガス量、出湯
温度の制御状態を示す特性図である。 １・・・ガス給湯器の温度制御装置、４・・・水量セン
サ、６・・・水温センサ、８・・・熱交換器、ＩＯ・・
・水量サーボ弁、１８　ガス比例弁、２４・・入水量判
別部、２６・・・設定器、２８・・・ガス量演算部、３
０・・・ガス量判別部、３４・　シーケンスコントロー
ラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）給湯水路に入水量を検出する水量センサ、入水量
   を検出する水温センサ、熱交換器および水量調節用の水
   量サーボ弁が配置されるとともに、前記熱交換器のバー
   ナへのガス供給路にガス量調節用のガス比例弁が設けら
   れる一方、 前記水量センサで検出された入水量を予め設定された基
   準値と比較し、入水量が基準値以上の場合に水量サーボ
   弁を絞る水量減少信号を出力する入水量判別部と、 予め出湯温度を設定する設定器と、 前記水量センサで検出された入水量、水温センサで検出
   された入水温、設定器で設定された出湯温度および給湯
   水路途中で見込まれる放熱ロスの各値に基づいて出湯開
   始時の立ち上げに必要な増大ガス量を算出するガス量演
   算部と、 このガス量演算部の演算結果と前記入水量判別部からの
   水量減少信号とに基づいて前記ガス比例弁と水量サーボ
   弁の開度を制御するシーケンスコントローラと、 を備えたガス給湯器の温度制御装置において、前記ガス
   量演算部で算出された増大ガス量と予め機器の加熱能力
   により定まる最大ガス量と比較し、増大ガス量が最大ガ
   ス量以下の場合にはガス量制御優先のガス量判別信号を
   出力するガス量判別部と、 このガス量判別部からのガス量判別信号に応答して入水
   量判別部から出力される水量減少信号がシーケンスコン
   トローラに加わるのを阻止するゲート部と、 を含むことを特徴とするガス給湯器の温度制御装置。