JPS6034010B2 - ガス湯沸器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガス湯沸器に関し、特に電磁式比例弁でガス流
量を比例的に制御して燃焼量を制御し、出湯温度の制御
を行なうガス傷沸器を提供するものである。

一般に電磁式比例弁を用いたガス傷沸器は第１図に示す
ように、本体１内にガスバーナ２、ガス流量を制御する
電磁式比例弁３、水Ｗを熱交換して湯日にする熱交換器
４を有し、出湯温度を検出する第１温度検出器５ａ、熱
交換中の水温を検出する第２温度検出器５ｂ、それぞれ
の温度検出器５ａ，５ｂからの出力に応じて電磁式比例
弁３のコイル電流を制御して弁関度を制御するための制
御器６から成っている。

制御器６は第２図のような構成となっている。すなわち
第１温度検出器５ａと第２温度検出器５ｂの出力を温度
電圧変換器６１に入力し、変換器６１の出力を増中器６
２で増中し、比例弁３の最小弁開度を維持するための最
低値保証回路６７の出力と大４・判別器６３で比較し、
いずれか大きい方を出力し比例弁コイル３１に印加する
。ここで最小弁関度はバーナ２のＴＤＲによって決定す
るものであって、バーナ２の最小燃焼量に対応している
。すなわち増中器６２の出力が小さいとき、比例弁３の
弁開度を最４・弁開度以下にしようとするが、最低値保
証回路６７の出力の方が大となり、大４・判別器６３で
最低値保証回路６７の出力が選択され、コイル３１に印
加されるので、比例弁３の最小弁開度が維持され、最低
燃焼量が保証される。上記した従来例では、いわゆるカ
スケード制御系となっていて、第１温度検出器５ａで出
湯温度を制御し、第２温度検出器５ｂは応答速度の改善
、残留偏差の低減に用いられている。

温度検出器としては通常温度検出器が用いられるが、水
温を検出するため高度の防湿処理を必要とし、さらに検
出器自体の応答速度を速くする必要があって、これらの
ことは検出器を高価なものにしている。また温度検出器
を配管パイプに設けるための加工が必要であり、さらに
水温の平均温度を検出するため検出器取付位置より上流
側に適当な撹乱板をそう入しなければならす、このこと
は製造上の加工工程を増大させるとともに、水回路系を
高価なものにしている。本発明は上記の欠点を解消せん
とするもので、温度検出器として第１温度検出器５ａの
みを用い、かつ従来例の定常特性を改善し、過熱応答と
して同等のものを得んとするものである。

以下本発明の一実施例を第３図、第４図に示す。

第３図で、温度検出器５ａの出力は温度変換回路６４で
電圧に変換され、比例微分回路６５に入力される。比例
微分回路６５の出力は比例積分回路６６に入力され比例
積分回路６６の出力と最低値保証回路６７の出力を大小
判別器６３で大きい方を選択出力し、スイッチ６９を介
して電磁式比例弁のコイル３１に印加する。比例微分回
路６５の出力はさらに応答補償回路６０‘こ入力され、
比例微分回路６５の出力の大きさが予定の値よりも大な
るときスイッチ６９をオフする信号を応答補償回路６０
が出力する。通常の定常状態では、この比例弁制御器は
、いわゆるＰｊＤ制御器として動作していて、ＰｉＤ制
御器の特徴たる遠い動作と少ない残留偏差をもつ。しか
し最低値保証回路６７により、比例弁の弁開度はその最
小弁開度以下になることはないから、良好な燃焼を保つ
ことができる。また流量が大から小へと急変した場合、
燃焼量が過大となり、出湯温度が上昇しようとするとそ
の上昇が温度検出器５ａで検出され、比例・微分回路６
５の出力は大となり応答補償回路６０を動作させスイッ
チ６９がオフし、燃焼量ゼロとなるから、出湯温度は低
下する。ために、流量変更時のオーバシュートを小さく
保つことができる。もしもこのような応答補償回路がな
いと、すなわち、ＰｉＤ制御のみでは、燃焼量は最低値
保償回路６７で与えられる最小弁開度相当の燃焼量にし
か低下しないから、オーバシュートが非常に大きくなっ
てしまう。第４図は第３図の比例弁制御器の具体回路例
である。

５ａ′は温度検出器としての温度検出器で、抵抗６４Ａ
〜６４Ｄでブリッジ回路を形成し、温度を電圧に変換し
ている。

ブリッジ出力は、抵抗６５Ｂ，６５Ｃ、コンデンサ６５
Ａ、オベアンプ６５Ｄから成る比例微分回路に入力され
る。比例微分回路の伝達関数は−ＫＰ（１十ＳＴｏ）で
与えられる。すなわち、比例微分回路の出力はブリッジ
出力を比例増中したものとブリッジ出力を分したものと
の和である。比例微分回路の出力は、抵抗６６Ａ，６６
Ｂ、コンデンサ６６Ｃ、オベアンプ６６Ｄから成る比例
積分回路に入力される。比例積胸物伝達関数は−Ｋｉ（
１十点）で与えられる。最低値保証回路６７は、直流電
源Ｖｃｃを抵抗６７Ａ，６７８で分割した電圧Ｖｍｉｎ
を出力する。比例積分回路出力ＶＰとＶｍｉｎは各々ダ
イオード６３Ａ，６３Ｂから成る大小判別器に入力され
る。大小判別器出力を、トランジスタ３１Ａ、抵抗３１
Ｂから成る電圧電流変換回路に入力して比例弁コイル３
１の電流とする。一方比例微分回路の出力はコンデンサ
６００Ｅ、抵抗６００Ｆ，６００Ｇで直流分をカットさ
れ、コンパレー夕６００日の正入力となる。コンパレー
タ６００日の負入力はＶのを抵抗６００Ａ，６００Ｂで
分割した電圧を抵抗６００Ｃを介して与えられる。定常
状態では比例微分回路出力は安定していて、ためにコン
パレータ６００日の正入力はほぼゼロであり、ためにコ
ンパレータ６００日出力はゼロＪである。流量変動等の
外乱が発生すると出湯温度が上下するが、その微分値は
比例微分回路の出力に表れて、その微分値により、コン
パレータ６００日正入力がその負荷入力より大となり、
コンパレータ６００日出力は／・ィとなり、後述の単安
定マルチをトリガする単安定マルチは抵抗６０１Ａ，６
０１８，６０１Ｃ，６０１Ｄ、コンパレータ６０１Ｅ、
オベアンプ６０１Ｆ、ダイオード６０１Ｇより成ってい
て、コンパレータ６００日の出力がハイとなるとトリガ
されて、オベアンプ６０１Ｆ出力が所定時間ノ・ィとな
り、抵抗６９Ａを介してスイッチングトランジスタ６９
８をオンする。トランジスタ６９８がオンすると、トラ
ンジスタ３１Ｂのベース入力はゼロとなるから、コイル
３１の電流はゼロとなり、比例弁の弁関度はゼロとなり
、燃焼はゼロとなる。単安定マルチの出力は所定時間ハ
イを維持するが、この間にコンパレータ６００日の負入
力に設けたコンデンサ６００Ｄをダイオード６００Ｊを
介して充電し、単安定マルチ動作後一定時間コンパレー
タの再動作を禁止する。これは、単安定マルチが動作し
て燃焼量ゼロとなるため出湯温度が急激に低下し、単安
定マルチ動作終了後燃焼が再スタートするとともに再び
急激に上昇するから、この急激な上昇によって再びコン
パレータ６００日が動作する可能性があり、これを繰返
せば出湯温度が安定しないのは明白である。これを防止
するものである。トランジスタ６９Ｂがオンしている間
に、積分用コンデンサ６６Ｃは、出湯温度の低下するこ
とにより比例微分回路出力が小となっているので、本来
なら比例積分回路出力は大となって充電しようとするが
、トランジスタ６９Ｂがオンしてし、ので充電されない
。それで、トランジスタ６９Ｂがオフした直後は比例積
分回路出力は比例微分回路出力に等しくて小さいから、
比例弁コイル３１電流は小となり、いわゆる全開点火と
いうことがなく、爆発的な点火ということもない。すな
わち上述のコンデンサ６６Ｃのリセット動作により、比
例弁コイル３１電流はトランジスタ６９Ｂオフ後徐々に
増加し、弁開度が徐々に増加していくので、いわゆる緩
点火となり、全開点火に見られるような点火音点火ミス
という問題がない。以上詳述したように本発明によれば
、サーミスタなど温度検出器一個で流量変更時の過大な
過渡応答を防止でき、しかも短時間での比例弁のオンオ
フを禁止し、点火も綾点火となる。

このことは第２温度検出器が不要であり、それを取付け
るために要する加工も不要となり、コスト低減及び製造
の容易化を可能にするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の湯沸器の概略構成図、第２図は第１図の
制御器の構成図、第３図は本発明の一実施例の制御器の
構成図、第４図は第３図の具体回路図である。 ５ａ・・・温度検出器、３１・・・電磁式比例弁のコイ
ル、６０・・・応答補償回路、６７・・・最低温度保証
回路。 第１図 第２図 第３図 ‐第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ガスバーナと、熱交換器と、前記ガスバーナの燃焼
   量を制御する電磁式比例弁と、出湯温度を検出する温度
   検出器と、前記温度検出器の出力に応じて前記電磁式比
   例弁の弁開度を制御する温度制御回路、前記電磁式比例
   弁の最小弁開度を維持する最低値保証回路及ぼ前記温度
   検出器の出力の微分値に応じて前記電磁式比例弁の弁開
   度を前記温度制御回路、最低値保証回路の出力の如何に
   拘らずゼロにする応答補償回路とからなる比例弁制御器
   とを有することを特徴とするガス湯沸器。