JPH01118063A - 給湯器 - 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、設定温度と出湯温との偏差に基づいて必要能
力を演算して、燃料の供給量を自動調節するフィードバ
ック副扉を採用した給湯器にかかわる。

［従来の技術］ 実公昭６０−１６８４３号公報においては、比例弁を介
して燃料供給路に接続された第１のバーナ、および比例
弁に切替用電磁弁を介して接続された第２のバーナから
なるバーナを備え、第１のバーナのみの燃焼による半開
能力運転時比例制御によって制御される半開能力制御！
ｌｌ域と、第１のバーナおよび第２のバーナの同時燃焼
による全開能力運転時比例制御によって制御される全開
能力制御域と、半開能力制御１１Ｖｔの最大域と全開能
力側ｔｌｌ域の最小域との重複制Ｗｔ域とを設けた給湯
器が開示されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかるに、上記構成の給湯器では、半開能力制御Ｉ域の
最大域から全開能力制ｔＩｌ域に燃焼能力を大きくする
時、急激に半開能力制御ＩＭから全開能力制御域に切替
えられ、または全開能力制御域の最小域から半開能力側
ｔｌｌ域に燃焼能力を小さくする時、急激に全開能力側
ｉＩ域から半開能力制御域に切替えられ、安全な燃焼状
態、およびスムーズな切替制御を行えないという不具合
があった。

本興明は、安全な燃焼状態、およびスムーズな半開能力
別ｗＩｇと全開能力制御Ｏ域との切替制御を行うことが
可能な給湯器の提供を目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の給湯器は、燃料の供給量を調節する燃料供給量
制御手段と、該燃料供給量制御手段を介して燃料供給路
に接続された第１のバーナ、および前記燃料供給量制御
手段に切替用電磁弁を介して接続された第２のバーナか
らなるバーナと、該バーナの上方に設けられ、内部を通
過する水を加熱する熱交換器と、該熱交換器の下流に設
けられ、前記熱交換器から流出する水の出湯温を検知す
る出湯温検知手段と、前記熱交換器から流出する水の出
湯温を所望の設定温度に設定する温度設定手段と、設定
温度と出湯温との偏差に基づいて、前記第１のバーナの
みの燃焼による半開能力運転時、比例制御によって制御
される半開能力制御域と、前記第１のバーナおよび第２
のバーナの同時燃焼による全開能力運転時、比例制御に
よって制御される全開能力側ｗＪ域と、半開能力制御域
の最大域と全開能力制御Ｉｌ域の最小域との重複制御域
とを選択し、これらの制御ａ域に応じて前記切替用電磁
弁を開閉弁すると共に、燃料の供給量を自動調節するフ
ィードバック制御を行う制御回路とを備えた給湯器にお
いて、前記フィードバック制御によって、比例制御が半
開能力制御ｌ域の最大域付近に達した時、緩点火制御を
行いながら前記切替用電磁弁を開弁し全開能力制御域に
切替え、比例制御が全開能力側！Ｉｌ域の最小域付近に
達した時、前記切替用電磁弁を閉弁し半開能力制ｔｇｔ
域に切替える構成を採用した。

本発明において、１７４半開とは全開の１７２だけでな
く、その他の部分面も含む。

［作用および発明の効果］ 本発明の給湯器は、上記構成により次の作用および効果
を有する。

設定温度と出湯温との偏差に基づいて、第１のバーナの
みの燃焼による半開能力運転時、比例制御によってｌ１
ｌｌｌｌされる半開能力制御ｌｌＩ域と、第１のバーナ
および第２のバーナの同時燃焼による全開能力運転時、
比例制御によって制御される全開能力制御１ｌＩＩｉｔ
と、半開能力制ｍ域の最大域と全開能力運転時の最小域
との重複制Ｗ域とを選択し、これらの制御域に応じて切
替用電磁弁を開閉弁すると共に、燃料の供給量を自動調
節するフィードバック制御によって、比例制御が半開能
力制御域の最大域付近に達した時、緩点火制菌を行いな
がら切替用電磁弁を開弁じ全開能力制御ｌ域に切替え、
比例制御が全開能力制御域の最小域付近に達した時、切
替用電磁弁を閉弁し半開能力制御Ｉｌ域に切替えること
によって、安全な燃焼状態、およびスムーズな半開能力
制御Ｉ域と全開能力制御域との切替側−を行うことがで
きる。

［実施例］ 本発明は、燃料に燃料ガスを用いた場合のガス燃焼式給
湯器の一実施例を図に基づき説明する。

第１図は本発明の一実施例を採用したガス燃焼式給湯器
を示す。

ガス燃焼式給湯器１の給湯器ケース２内には、燃焼器ケ
ース１０が設けられ、さらにその内部にはガス供給管２
０により供給される燃料ガスを燃焼させる第１のバーナ
１１ａおよび第２のバーナ１１ｂからなる２連式のガス
バーナ１１が設けられている。

また、燃焼器ケース１０には、３相Ｙ結線のアラシスＤ
Ｃモータを使用した燃焼用ファン１２が備えられ、ガス
バーナ１１はこのファン１２によって供給される燃焼用
空気と、ガス供給管２０より供給される燃料ガスとによ
って燃焼する強制送風式燃焼器となっており、燃焼によ
り発生した燃焼ガスは排気口３から外部へ排気される。

燃焼ケース１０内の上方には、水供給管３０と接続され
た熱交換器１３が設けられ、内部を通過する水はガスバ
ーナ１１により発生する炎および燃焼ガスの熱により加
熱される。ざらに燃焼器ケース１０内のガスバーナ１１
の近傍には、点火装置であるスパーカ１４と、炎検知手
段としてのフレームロッド１５とが設けられている。

ガス供給管２０には、上流側より通電時に燃料ガスを通
過させる元電磁弁２１、主電磁弁２２、燃料ガスの供給
聞（以下ガス聞と略す）を供給圧力をお１睡することに
より調節する燃料供給但制御手段であるガバナ式ガス比
例弁（以下ガバナ比例弁と略す）２３、第２のバーナ１
１ｂへの燃料ガスを使用状態に応じて遮断する切替用電
磁弁（以下切替弁と略す）２４がそれぞれ設けられ、前
述のガスバーナ１１へ燃料ガスを供給する。

水供給管３０の最上流部には、水フィルタ３１を備えた
水抜き栓３２が設けられ、その下流には、熱交換器１３
内への水の入水量を調節するギヤドモータによる水量比
例調整弁３３が設けられ、この水量比例調整弁３３は、
その間度検出のためのポテンショメータ３４を備えてい
る。

水量比例調整弁３３で流入量が調整された水は、すぐ下
流に設けられた入水温検知手段である入水温サーミスタ
３５によって温度が検出され、ざらにその下流の大水量
検知手段である水量センサ３６により入水量が検出され
、水供給管３０を通過して熱交換器１３へ送られる。

熱交換器１３の下流側の水供給管３０には、加熱された
水の温度を検出する出湯温検知手段である出湯温サーミ
スタ３８が設けられ、最下流には、給湯場所に取付けら
れた給湯栓（図示せず）が設けられている。

以上の構成からなる給湯器１は、制御ｌｌ装置５０によ
り側面される。

制御１１装置５０は、第２図に示すとおり、配線用のコ
ンセントに接続される電源コード５１に接続された制御
回路６０と、給湯器１を遠隔操作するためにメインコン
トローラ５４とサブコントローラ５４ａを接続する端子
と、燃料ガスの種類に応じて設定されるガス種切替スイ
ッチ５５とが備えられている。

燃料の種類としては、ＬＰガス、都市ガス１３Ａ。

都市ガス６０などをガス種切替スイッチ５５によって選
択的に切替える。

メインコントローラ５４およびサブコントローラ５４ａ
は、使用者によって操作される温度設定手段で、本実施
例では給湯器１に近接してメインコントローラ５４が設
けられ、サブコントローラ５４ａは浴至等の給湯場所に
設けられている。なお、メインコントローラ５４および
サブコントローラ５４ａは、それぞれの運転スイッチ５
６．５６ａと、出ｍ温を設定する水温設定スイッチ５７
．５７ａとが設けられている。

制御回路６０には、マイクロコンピュータ（以下ＣＰＵ
と呼ぶ）７０を中心として、スパーカ回路７１、ファン
駆動回路７２、比例弁制御回路７３、ギヤドモータ駆動
回路７４、位置検出回路７５、水量検出回路７６があり
、これらの回路はＣＰＵ７０により所定の制御が行われ
る。

ファン駆動回路７２は、ファン１２を設定温度等の燃焼
能力に応じて回転させると共に、３相Ｙ結線のブラシレ
スＤＣモータに備えられたホールＩＣによりその回転数
を検出して検出信号をＣＰ　Ｕ　７０へ送るものであり
、本実施例では特にモータの３相全てから回転数信号を
検出して、検出周期を短縮している。

比例弁制御回路７３は、ガスバーナ１１における燃焼が
所望の空燃比で行われるように燃料ガスの供給量を調整
するためにガバナ比例弁２３への通電量をガバナ比例弁
２３特性（ガス種により異なる）に応じた比例制御定数
に基づいて制御する回路である。比例弁制御回路７３は
、給湯器１のばらつきによる誤差、ガス種による圧力損
失を修正して適正なガス量を得るために、ガバナ比例弁
２３への電流の最大値を比例制御する半固定ボリウムを
備えている。

ギヤドモータ駆動回路７４は、熱交換器１３へ流入する
水量を調節するための水量比例調整弁３３のギヤドモー
タを駆動する回路で、電源がＯＦＦ状態では、作動しな
いが、電源ＯＮ状態では、サブコントローラ５４ａの運
転スイッチ５６ａがＯＮまたはＯＦＦに拘らず、前回の
設定温度の位置に設定されており、その位置から基準温
度に応じた位置に初期設定される。

位置検出回路７５は、水量比例調整弁３３にその開度を
検出するために備えられたポテンショメータ３４からの
信号を解析するための回路であり、特に本実施例では、
ポテンショメータ３４の全回動角のうち回動変化が抵抗
値の変化として現れる電気的に有効な部分のみを使用し
、検出される抵抗値をそのまま回動角として読み替える
ことにより正確な制御を行っている。

水ｍ検出回路７６は、水量センサ３６の回転数信号によ
り入水量を検出するものであり本実施例では、特に水ｍ
センサ３６からのパルス信号の立上りのタイミングと立
下りのタイミングとから２つの新たなパルス信号を得る
ことにより、パルス繰返し周期を短くすると共に、パル
ス幅を大きくしてＦ／Ｖ変換における誤差を少なくして
いる。

ＣＰ　Ｕ　７０は、予め給湯器１の組立て時、または出
荷段階で設定される基準温度、および使用する燃料ガス
のガス種を記憶する記憶機能と、メインコントローラ５
４とサブコントローラ５４ａとを判別する判別機能と、
上記の各回路の作動順序およびタイミングを制御するシ
ーケンス制御と、能力制御として入水温、設定温度に基
づき燃焼量および入水量を制御するフィードフォワード
制１ｌｌ（以下ＦＦ制御と呼ぶ）と、出′ａ温に基づき
ガス量の自動調節、切替弁２４のＯＮ、ＯＦＦ、ファン
１２のｆｆｌ量調節などの燃１量および入水量を比例積
分制御ＩＩ（１２下ＰＩ制園と呼ぶ）するフィードバッ
ク制御Ｉ（以下ＦＢ制ｔ１１ト呼））ト、ＦＦ！１ｉｌ
ｌｌｌｌトＦＢ！１１１１１１ト！切替える切替制御と
を行い、この他に安全機能も備えている。

判別機能は、制御回路６０の端子６１および端子６２に
それぞれ接続されたメインコントローラ５４およびサブ
コントローラ５４ａのそれぞれの設定状態に応じた制御
を行うためにパルス信号を解析する部分であり、端子６
１および端子６２はメインコントローラ５４およびサブ
コントローラ５４ａへ電気を供給することができる省線
式の２線端子である。

シーケンス制御は、使用者が給湯栓を開けることによっ
て水量センサ３６に基づく通水信号が得られると、ファ
ン１２が作動し、所定時間のプリパージが行われた後に
点火作動を行う。点火作動は、元電磁弁２１、主電磁弁
２２、ガバナ比例弁２３およびスパーカ１４が同時に通
電されるもので、着火検知後に燃焼量の能力計算が行わ
れ、設定■に応じた燃焼が始まる。

スパーカ１４の作動は、使用開始時に限らず、使用中に
おいても失火を起こす可能性がある次のような場合、す
なわち、２運式のガスバーナ１１の使用に伴う能力制御
によって切替弁２４が開状態にされた場合、設定温度が
変更されファン１２の回転数の変化に伴いガバナ比例弁
２３への電流が例えば５０％減少した場合にも行われ、
それぞれ所定時間作動する。

一方、水量センサ３６に基づき通水信号を検知したとき
、同時に入水温サーミスタ３５に基づき燃焼量の計算が
始まるが、水供給管３０に通水が行われていないときの
水温を読み込むと正しい水温が得られないため、本実施
例では、入水温サーミスタ３５による水温の読み込みを
通水信号を検知した後に行い、その時の水温を水温デー
タとしている。

能力制御では、ＦＦ制■と、出湯温を検出して燃焼ｆｆ
ｉめよび入水量を補正するＦＢ（ＰＩ）制御とが行われ
る。

ＦＦ制御は、メインコントローラ５４およびサブコント
ローラ５４ａによる設定温度、入水温および入水量とか
ら演算した必要能力の計算値Ｑと、入水温、入水量およ
び出湯温とから演算した必要能力の計ＰＨ１ｉｑとから
最も効率の良い燃焼能力を計算して、ファン１２、ガバ
ナ比例弁２３、切替弁２４、水量比例調整弁３３をそれ
ぞれ制御して、ガス量および入水量を自動調節する。

ＦＦ！！１ｌｊｌｌは、必要能力Ｑより大きな能力を出
力する急加熱時ガス比例割面によって制御される急加熱
能力域（Ｑ＋α）と、必要能力Ｑより小さな能力を出力
する余熱パージ時ガス比例制御によって制御される余熱
パージ能力域（Ｑ−β）とに応じてファン１２、ガバナ
比例弁２３、切替弁２４、水量比例調整弁３３をそれぞ
れ制御して、ガス量および入水量を自動調節する。

また急加熱能力域（Ｑ十α）は、第１のバーナ１１ａの
みの燃焼による半開能力運転時ガス比例制御によって制
御される半開能力制御域の最大域と、第１のバーナ１１
ａおよび第２のバーナＩＨ）の同時燃焼による全開能力
運転時ガス比例制御によって別画される全開能り制！Ｉ
ＩＩ域の最小域との重複制面域に限定される。とくに本
実施例では、第９図のガバナ比例弁２３の開度と全開能
力との関係を示すグラフに示すごとく、全開度の１７４
まで絞り可能なガバナ比例弁２３を有する給湯器１の場
合、切替弁２４が閉状態の時、第１のバーナＴ１ａのみ
で全開能力の１７８〜１／２のガス比例制御を行う半開
能力制御１１ａＩと、切替弁２４が開状態の時、第１の
バーナ１１ａおよび第２のバーナ２１１ｂで全開能力の
１７４〜１のガス比例制御を行う全開能力制御域■と、
半開能力制御Ｉｌ域の最大ＩＩＩ（全開能力の１７２）
と全開能力制御域の最小値（全開能力の１７４）との重
複制ｍｍｍとが設定されている。

Ｆ　Ｂ　！ＩＩ　１１１］によって、ガス比例制御が半
開能力制御１１域工の最大域付近に達した時には、緩点
火制菌を行いながら切替弁２４をＯＮ（開弁）し全開能
力制御Ｉｌ域■に切替える。ＦＢ副制御よって、ガス比
例制御が全開能力制御域■の最小域付近に達した時、切
替弁２４ヲ０ＦＦ（ｒＩＪｉ弁）し半開能力制御１１ｉ
ｉｔＩに切替えることによって、安全な燃焼状態、およ
びスムーズな半開能力制御ｉ（ｌ滅工と全開能力制御Ｉ
ｌ域■との切替制御を行う。

安全機能としては、出湯温が洲ｌｌ！温度以上になり、
それが所定時間ｔ８　　（例えば１〜１０秒間）続いた
場合、連続燃焼がｔ７　　（例えば４０〜１２０）分続
いた場合や、炎が検知されないときに各電磁弁を閉状態
にすると共に、運転を停止する。

本実施例の給湯器１の制御装置５０の作動を第３図ない
し第８図に示す作動フローチャートに基づき説明する。

給湯器１を設置するときにガス会社または給湯器１の販
売業者がガス種切替スイッチ５５により使用する燃料ガ
スのガス種を確認すると共に、基準温度（本実施例では
４０℃）の設定を行う（Ｓｌ）。

この燃料ガスのガス種および基準温度の設定は、給湯器
の使用者は行わない、またＣ　Ｐ　Ｕ　７０の記憶機能
に記憶されるために、電源ＯＮ、ＯＦＦに拘らずＣＰ　
Ｕ　７０に記憶されている。但しＣＰＵ７０は、設定温
度が使用者により入力されると、基準温度より設定温度
を優先し、設定温度の出湯温に接近するように給湯器１
を制御する。

給湯器１を使用するために、電源コード５１を配線用の
コンセントに接続し、電源をＯＮする（Ｓｌ）。

水量比例制御弁３３が基準温度（本実施例では４０℃）
に応じた入水量である蟲大入水量が可酷な開度に初期設
定されているか否かを判別する（Ｓ３）。

ここで、水量比例制御弁３３は、サブコントローラ５４
ａのＯＮ、　　ＯＦＦに拘らず前回給湯器１を使用した
時の設定温度（または基準＠度）の所定の開度に設定さ
れている。しかし、水量比例調整弁３３の開度を変更す
るギセドモータは、設定温度を入力してから開度を調節
しようとすると、移動時間が数秒間必要なために燃焼制
別時間に食い込む恐れがあり、燃焼制御が遅延する。こ
れを防止するために、本実施例では、燃焼を開始する以
前に先行して水量比例調整弁３３を移動させる。

したがって、初期設定の開度から後記するＦＦ制御の時
に設定温度に応じた開度に移動するまでの水量比例調整
弁３３の調節時間が短縮されるため、ＦＦ制圓時に出湯
温を速やかに設定温度に設定することができる。

燃焼能力に対して、最大大水量可能な開度に設定されて
いる時、ギヤドモータをＯＦＦする（Ｓ４）。

最大入水遥可能な開度に設定されていない時、ギヤドモ
ータを０１４する（Ｓ５）。　　。

ここで、通常、水量比例調整弁３３の駆動時間は、最大
限変位しても数秒程度であるが、凍結または異物混入時
等には、水層比例調整弁３３がロックされてしまうため
、ギヤドモータ駆動回路７４からの通電にも拘らず水量
比例漏整弁３３が変位しないことがあり、そのために通
電時間が長くな、リモータやギヤドモータ駆動回路ハの
加熱による焼損等の危険がある。本実施例では、このよ
うな場合にも、機器が故障することがないように、ギヤ
ドモータ駆動回路７４による通電時間をｔｉ　　（例え
ば５〜３０）秒でギヤドモータをＯＦＦするようにして
いる（Ｓ６）。

次に、メインコントローラ５４またはサブコントローラ
５４ａの運転スイッチ５６．５６ａがＯＮされているか
否かを判別しくＳ７）、ＯＮされるまで８７を繰り返す
。ＯＮされている時には、水温設定スイッチ５７．５７
ａにより出湯温を設定しているか否かを判別する（Ｓ８
）。

また、所定時間（、ｔ　２秒間）経過して（Ｓ９）も出
湯温を設定しない場合には、設定温度を基準温度の４０
℃に設定する（Ｓ１０）。次に使用者が給湯栓を開くと
（Ｓ１１）　、水量センサ３６により入水量を検知する
（Ｓ１２）。

ここで、入水量変化信号の受付は方は、入水量検出回路
７６で検出しない微小変化は受付けず、入水量の変化量
が現在の入水量（定常流）と比較して所定の値以上のと
き受付ける。

水量センサ３６からの信号を読み取る水量検出回路７６
に信号が所定電圧以上の場合を通水信号として検知する
が、水流のう、ねり等により水量検出回路７６で読み取
り誤差が生じ、設定電圧を一定にしておくとチャタリン
グを生起することになるため、本実施例では、ヒステリ
シス特性を持たせることによりチャタリングを防止し、
水量が２．５ｊ！／分以・上のとき通水信号として検知
し、２．Ｏｊ！／分以下のような微小変化のときには通
水信号として検知しない。

通常、入水量のデータは、１回のサンプリング時間毎に
更新されるが、入水量センサ３６の応答遅れを考慮して
、ある時間内の累計値が所定値以上となった場合も入水
量変化として受付ける。

したがって、瞬間の入水量変化を検出するのみではなく
、ある時間内の入水量の変化も検出することができ、幅
広い入水量変化に対応したガス量の調節を行うことがで
きる。

入水量を検知した後、所定時間（ｔ３秒間）経過後（Ｓ
１３）　、入水温サーミスタ３５によって、入水温を検
知する（３１４）。そして、入水温が５５℃以上か否か
を判別して（８１５）　、５５℃以上の時に使用者が給
湯栓を閉じ（８１６）　、メインコントローラ５４およ
びサブコントローラ５４ａの運転スイッチ５θ、５６ａ
をＯＦＦする＜５１７）、５５℃より低温の時に入水温
が設定温度以下か否かを判別して（８１８）、設定温度
より高温の時にＳｉ２以下の作動を繰り返し、設定温度
以下の時にファン１２をＯＮする（Ｓ１９）。

ホールＩＣによりファン１２の回転数を検知しく５２０
）　、その回転数が所定回転数以上か否か判別する（Ｓ
２１）。所定回転数より低回転の時には、燃焼能力に応
じた回転数が得られないので、元電磁弁２１、主電磁弁
２２、切替弁２４、ガバナ比例弁２３、ファン１２を全
て０ＦＦｔ、、　（８２２〜２６）、使用者が給湯栓を
閉じ（Ｓ２７）　、その後、メインコントローラ５４お
よびサブコントローラ５４ａの運転スイッチ５６．５６
ａをＯＦＦする（８２８）。

回転数が所定回転数以上の時に、ｔ４　　（例えば０．
５〜１０）秒間のプリパージを行い（Ｓ２９）　、スパ
ーカ１４、元電磁弁２１、主電磁弁２２、切替弁２４を
全てＯＮＬ、（３３０〜３３）、ガバナ比例弁２３へ緩
点火電流を供給する（　Ｓ　３４　）。

ガバナ比例弁２３への通電量は、第１０図に示すように
点火時を除いてファン１２の回転数つまり風量およびガ
ス種Ｋｐ１．：基づいて制御される。本実施例では、特
に点火時の緩点火用ガス量を、比例弁開園回路７３の半
固定ボリウムにより調整したガバナ比例弁２３への電流
の最大値に対して一定の割合になるようにしてあり、こ
れにより点火時に適正な緩点火用ガス量を供給すること
ができる。

さらに、スパーカ１４をＯＮシた後、ｔ５　　（例えば
５〜２０）秒間経過してから（Ｓ　３５　）スパーカ１
４をＯＦＦする（Ｓ３６）。そして、フレームロッド１
５により燃焼炎を検知し、フレームロッド１５によりＩ
へ以上の電流が入力されているか否かを判前する（３３
７）。ＩＡ以上の電流が入力されていない時には、着火
ミスとして８２２以下の作動を繰り返す。

ＩＡ以上の電流が入力されている時、ｔ６　　（例えば
０．１〜１０）秒間の緩点火タイマを行い（３３８）、
出湯温サーミスタ３８により出湯温を検知する（Ｓ３９
）。

次に第６図ないし第８図の作動フローチャートに示す燃
焼能力制御を行い（５４０）　、以下の安全機能制御を
行う。

ファン１２の回転数が所定回転数以上か否か判別する（
８４１）。所定回転数より低回転の時に３２２以下の作
動を行い、回転数が所定回転数以上の時に、フレームロ
ッド１５によりＩＡ以上の電流が入力されているか否か
を判別する（Ｓ４２）。［Ａ以上の電流が入力されてい
る時、連続燃焼がｔ７（例えば４０〜１２０）分続いた
り（８４３）　、出湯温が沸騰温度以上になり（８４４
）　、それがｔ８　　（例えば１〜１０）秒間続いた場
合（Ｓ４５）　、８２２以下の作動を繰り返す。連続燃
焼がｔ７分以内であり、出湯温がｗＢｍ温度に達しない
場合には、設定温度を再度入力した（８４６）　ｌｉｔ
、３３９以下の作動を繰り返す。３４６は、使用者が設
定温度を変更する場合に対処するものである。

＋Ａ以上の電流が入力されていない時には、吹き消え等
の失火として検知し、燃焼中の失火が１回目か否か判別
しく５４７）　、失火が２回目の時に８２２以下の作動
を繰り返す。失火が１回目の時には、元電磁弁２１、主
電磁弁２２、切替弁２４を０ＦＦＬ（８４８〜５０）、
その後８１９以下の作動を繰り返す。

燃焼能力制御を第６図ないし第８図の作動フローチャー
トに基づき説明する。

最初に燃焼能力制御の必要能力の演算を以下の計算式に
基づいて演算する（　Ｓ　１００１、（３１０１）。

式１・・・計算値Ｑ＝　（Ｔｓｅｔ　　−ＴＨｉｎ）　
ｘｗ式２・・・計算値Ｑ　−（ＴＨＯｕｔ　−ＴＨｉｎ
）　ｘｗＴＳｅｔ　　：設定温度 ＴＨｉｎ　　：入水温 ＴＨＯｔｌｔ　：出湯温 Ｗ　：入水量 ＦＦ！１１１０を行ったか否かを判別しく５１０２）、
ＦＦ制御を行っている場合には、第７図に示すＦＢ（Ｐ
　Ｉ　）制御を行い、ＦＦ制御を行っていない時、所期
設定後ｔ９秒経過したか否かを判別しく５１０３）、ｔ
９秒間経過した後に、Ｑ≧ｑｘか否かを判別する（３１
０４）。

Ｑ≧ｑｘではない時、Ｑ＜Ｑか否かを判別しく５１０５
）、Ｑ＜Ｑではない時、出湯温を設定温度に接近させる
ために、　ＱＸ　１．０の謹加熱能力で燃焼するように
、ファン１２、ガバナ比例弁２３、切替弁２４、水量比
例調整弁３３を制御する（５１０６）。

Ｑ＜Ｑである時、出湯温が設定温度より高温となってい
るので、出湯温を設定温度に接近させるために、最小の
燃焼能力（余熱パージ能力）で燃焼するように、ファン
１２、ガバナ比例弁２３、切替弁２４、水量比例調整弁
３３を１ｌｉｌＪＩＩＩする（　Ｓ　１０７）。τ＋＝
ａ／Ｗ［秒］を演算しく８１０８）、τ１秒間経過した
（Ｓ１０９）後、（Ｑ＋α）／ＱをＱｘ　１．０に近づ
けた燃焼能力で燃焼するように、ファン１２、ガバナ比
例弁２３、切替弁２４、水量比例調整弁３３を制即しく
５１１０）、モしてＰＩＩＩｊｌＧを行う。

ここで、τ１秒間軽通していない時には、設定温度（Ｔ
ｓｅｔ）と出湯温（ＴＨｏｕｔ）との偏差１ｄｔｌが±
ｙ℃以内か否かを判別して（８１１１）、偏差１ｄｔ１
が±ｙ℃以内の時、Ｓ　１１０を行い、偏差１ｄｔｌが
±ｙ℃以内ではない時、再度３１０９を行う。

給湯器のばらつきによる誤差またはガス圧が標準値を下
回るガス量不足の場合が起り得るため、初期設定位置に
移動後、ｔ９秒間経過した（、９１０３）時点で、出湯
温サーミスタ３８の検出温度が設定温度とならないＱ≧
ＱＸの時には、設定温度（Ｔｓｅｔ）と出湯温（ＴＨＯ
ｕｔ）との偏差１ｄｔｌが±ｙ℃以内か否かを判別して
（５１１２）、偏差１ｄｔｌが±ｙ℃以内の時、５１０
６を行い、偏差１ｄ【１が±ｙ℃以内ではない時、（（
Ｑ＋α）／Ｑ）の急加熱能力で燃焼するように、フラン
１２、ガバナ比例弁２３、切替弁２４、水量比例調整弁
３３を制御する（、９１１３］。

このとき、例えば水量比例調整弁３３は、予めＣＰ　Ｕ
　７０に入力されたデータを読み込み、速やかに設定温
ｔｌｌ　（Ｔｓｅｔ）　’と出湯温（ＴＨｏｕｔ）と（
７）［差１ｄｔ１に応じた開度に絞られる。

但し、水量変化により、燃焼能力計算値が更訴され、こ
のとき燃焼制御が作動するとガス量変化と入水量の変化
とが干渉し、出湯温に影響が現れるので、急加熱能力の
燃焼を維持することにより、水量比例調整弁３３の開度
を変更する時は、）１ン１２およびガバナ比例弁２３の
制御によるガス量の調整は行わない。

ここで、切替弁２４がＯＮされているか否かを判別しく
５１１４）、切替弁２４がＯＮされている時、つまり第
１のバーナ１１ａおよび第２のバーナ１１ｂの同時燃焼
による全開能力運転時に、半開能力制御１ｔｉｉｌＥＩ
の最大域（全開能力制御域■の１７２の能力）以下か否
かを判別しく５Ｈ５）、最大域以下ではない時、重複制
ｔｓａｔａｍ内の出力でガバナ比例弁２３をガス比例制
御する（８１１６）。

切替弁２４がＯＮされていない時、つまり第１のバーナ
１１ａのみの燃焼による半開能力運転時に、全開能力制
御Ｏ域■の最小＊（全開能力制御域■の１／４の能力）
以上か否かを判別しく３１１７）、最小域以上ではない
時、８１１６を行う。

したがって、急加熱能力（Ｑ＋α）の判定レベルは、半
開能力制御ｉ（Ｉ域工の最大域以下−半開能力制御Ｉ域
工の最大域÷（（Ｑ十α）／Ｑ）であり、且つ全開能力
制御域■の最小域以上である重複制御ｔｌ域■に限定さ
れる（固定値）。これにより、切替弁２４のＯＮ、　　
ＯＦＦにより発生するガスバーナ１１の全開と半開との
チャタリングを防止でき、温度制御範囲の拡大と急加熱
能力の制御のスピードアップとを両立できる。

次に、τ２＝ｂ−ｃｗ［秒］を演算しく３１１８）、１
２秒間経過した（Ｓ１１９）後、（Ｑ−β）／Ｑの余熱
パージ能力で燃焼するように、ファン１２、ガバナ比例
弁２３、切替弁２４、水量比例調整弁３３を制御しく　
Ｓ　１２０）、そしてＰＩ制制御行う。

ここで、１２秒間経過していない時には、設定温度（Ｔ
ｓｅｔ）と出’ｆＡｔｎ　（ＴＨｏｕｔ）との偏差１　
ｄｔ　Ｉ　カ±ｙ℃以内か否かを判別して（Ｓ１２１）
、　偏差１ｄｔ１が±ｙ℃以内の時、５１２０を行い、
偏差１０口が±ｙ℃以内ではない時、所定時間Δｔで出
湯温の温度差Δｙ以下の出湯温変化があるか否かを判別
する（　Ｓ　１２２）。Δｙ／Δを以下の出Ｓ温の変化
がある時には、５１２０を行い、Δｙ／Δを以下の出湯
温の変化がない時には、８１１９以下の作動を繰り返す
。

Ｐｌｌｌｔｌｌｌｔｌでは、設定温度（ＴＳｅｔ）と出
湯温（Ｔ）ｌｏｕｔ）との偏差が＋７℃以上か否かを判
別して（Ｓ１２３）、偏差が＋ｙ”ｃ以上の時、（Ｑ−
β）／Ｑの余熱パージ能力で燃焼するように、ファン１
２、ガバナ比例弁２３、切替弁２４、水量比例調整弁３
３を制御しく８１２４）、ｔ１０秒間経過した（Ｓ１２
５）後、前述の安全制御を行う。また、ｔｌｏ秒間経過
していない時には、８１２３以下の作動を繰り返す。

偏差が＋７℃以上ない時に、温度偏差関数と入水旦関数
との合成関数から積分時間を演算する（　Ｓ　１２７）
。

温度偏差：ｅ＝設定温度−出湯温 、’、　　Ｆ　（ｅ）＝　（Ｋ＋　　ｅ）ｘｋ。

Ｋ、には定数 入水量Ｗは水量センサにより検出された既知数、’、　
　　Ｇ　（Ｗ）−（Ｋ２−ｅ）Ｘｋ２、°、積分時間：
　Ｔ＝に：＋　Ｘ　（Ｆ　（ｅ）＋Ｇ　（Ｗ））＝ＰＩ
比例比例制用力時間 よって、設定温度と出湯温との偏差が大きい埋積分時間
［秒］が短く、または入水量が多い埋積分時間が短く、
ガバナ比例弁２３または水量比例調整弁３３への出力時
間が短くなる。

その後、Ｔ時間経過した（３１２８）後、温度偏差ｅ≦
１か否かを判別しく５１２９）、ｅ≦１の時、前述の安
全制御を行い、ｅ≦１ではない時、燃料ガスのガス種Ｋ
ｐを入力しく３１３０）、ガス種Ｋｐに応じた比例制菌
定数に切替えるように、以下のＰＩ制御出力の更新を行
い、そのＰＩ制御出力のガバナ比例弁２３または水量比
例調整弁３３への比例制御定数を温度偏差関数として出
力した（３　Ｔ３１）後、安全制御を行う。

ＰＩ比例制制御力ＰＮ　−ＰＮ−１＋ｅｘＫｐ比例出力
変化量：ΔＶＳ　＝ｅＸＫｐ ｐＮ−１＝Ｑ＋α：現在のＰＩＩ例制御出力、’、　Ｐ
　Ｉ比例制御出力ＰＮ　＝ＰＮ−１＋ΔＶＳ但し、所定
原色より少ない入水量のときには、出力の最大値を （Ｑ＋α）／ＱをＱＸ　１．０に近づけて微少流量にお
いての安定性を向上させている。

よって、ガス種Ｋｐ、ガス量および入水量などの負荷に
応じた比例制御定数に切替えることによって、ガス量を
増減（固定値ではなく変数に）することができ、広範囲
、且つ自由なＰＩ制制罪行うことができる。また、ガバ
ナ比例弁２３の特性くガス種により異なる）と適合した
Ｐ、Ｉ制御を行うことができる。ざらに、積分時間Ｔと
ＰＩ比比例制出出力から、出湯温を早く設定温度に接近
させることができる。また、燃料ガスのガス種Ｋｐ。

またはガス供給管２０の圧力損失により所定のガス量が
得られない場合がある。この場合にガバナ比例弁２３へ
の通電量は、第１０図のグラフに示すように全開能力運
転時の最小電流をＡ１からＡ２に、半開能り運転時の最
大電流を８１から８２に置き替えて所定のガス量が得ら
れるように制御される。

ここで、ＰＩ副制御よって、以下の状態に達した場合に
は、第８図に示す作動フローチャートに基づいて２運式
のガスバーナ１１を切替えることによって、安全な燃焼
状態、およびスムーズな制御を行う。

ＰＮ−１比例制御出力時において、切替弁２４がＯＮさ
れているか否かを判別しく８２００）、切替弁２４がＯ
Ｎされていない時、つまり第１のバーナ１１ａのみの燃
焼による半開能力運転時に、半開能力制御Ｉ域工のガス
比例制御によってガバナ比例弁２３への電流を制御し、
ガス量を自ｔｌＪｖＡ節する（　Ｓ　２０１　）。

このとき、ガス比例制部が半開能力１ｔｉｌＩＩｔｌ域
工の最大域付近か否かを判別しく８２０２）、最大域付
近に達した時、全開切替信号を出力する（３２０３）。

全開切替信号は、ファン１２への供給電圧またはガバナ
比例弁２３への電流値のリミットを用いる。

全開切替信号を出力してから一定時間１１（例えば５〜
３０秒間）ガス比例制御が半開能力制御１１ｊｌＥＩの
最大域付近に留とまっている（Ｓ２０４）、（５２０５
）時、ガバナ比例弁２３へ緩かな点火電流を供給しく　
Ｓ　２０６）、切替弁２４をＯＮシて（Ｓ　２０７）、
第１のバーナ１１ａおよび第２のバーナ１１ｂの同時燃
焼による全開能力制御Ｉ域■に切替え、全開能力制御０
域■のガス比例制御によってガバナ比例弁２３への電流
を制御し、ガス量を自動調節する。

切替弁２４がＯＮされている時、つまり第１のバーナ１
１ａおよび第２のバーナ１Ｎ）の同時燃焼による全開能
力運転時に、全開能力別ｍ域■のガス比例制御によって
ガバナ比例弁２３への電流を制即し、ガス量を自動調節
する（　３２０８）。

このとき、ガス比例制御が全開能力側！Ｉｌｌ域■の最
小域付近か否かを判別しく５２０９１、最小域付近に達
した時、半開切替信号を出力する（Ｓ２１０）。

半開切替信号は、ファン１２への供給電圧またはガバナ
比例弁２３への電流圃のリミットを用いる。

半開切替信号を出力してから一定時間１２（例えば５〜
３０秒間）ガス比例制御が全開能力別ｍ域■の最小域付
近に−どまっている（Ｓ２１１）、（Ｓ２１２）時、切
替弁２４を０ＦＦＬ、て（Ｓ　２１３）、第１のバーナ
１１ａのみの燃焼による半開能力制御１０１１のガス比
例制御によってガバナ比例弁２３への電流を制御し、ガ
ス量を自動調部する。

このとき、ファン１２の風量とガバナ比例弁２３への電
流は、各々最適値に対応しており、ガスバーナ１１の全
開または半開によらず一定であり、またファン１２は、
慣性力が大きく応答遅れがあるので、ファン１２の風量
およびガバナ比例弁２３への電流は変更しない。よって
、完全な燃焼状態およびスムーズな半開から全開あるい
は全開から半開への切替制御を行うことができる。

さらに、各々第１のバーナ１１ａおよび第２のバーナ１
１ｂには、能力限界があり、他方のバーナで限界値をカ
バーできるものによっては、切替弁２４を切替えて制ｔ
ｉｔｌｅ囲を拡大することができるが、１；７１替信号
を瞬間の値で検出する方法は、給湯器１のように熱容量
の大きいもの、あるいは応答遅れのあるものにおいては
、チャタリング現象が生じて、制御不良を生起させる原
因となっていた。しかるに、本実施例のように切９領域
に一定時間止まっている時に所定のバーナに切替えるも
のは、切替弁２４のＯＮ、　　ＯＦＦによるチャタリン
グを防止することができる。

本実施例では、燃料に燃料ガスなどの気体燃料を用いた
が、燃料に石油などの液体燃料を用いても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を採用したガス燃焼式給湯器
を示す概略図、第２図は本発明の一実施例を採用したガ
ス棗焼式給ｍ器を示すブロック図、第３図ないし第８図
は本発明の一実施例を採用したガス燃焼式給湯器にかか
る作動フローチャート、第９図は本発明の一実施例を採
用したガス燃焼式給湯器にがかるガバナ比例弁のＷｐｉ
度と燃料ガスの供給量との関係を示すグラフ、第１０図
は本発明の一実施例を採用したガス燃焼式給湯器にがか
るガバナ比例弁への電流とガス量との関係を示すグラフ
である。 図中 １・・・ガス燃焼式給湯器　１１・・・ガスバーナ　１
３・・・熱交換器　２３・・・ガバナ比例弁（燃料供給
量制御手段）２４・・・切替用電磁弁　３８・・・出湯
温サーミスタ（出湯温検知手段）５０・・・制御装置　
６０・・・制御回路　７ｏ・・・マイクロコンピュータ
（ＣＰＵ）　　７３・・・比例弁制御回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 燃料の供給量を調節する燃料供給量制御手段と、該燃料
   供給量制御手段を介して燃料供給路に接続された第１の
   バーナ、および前記燃料供給量制御手段に切替用電磁弁
   を介して接続された第２のバーナからなるバーナと、 該バーナの上方に設けられ、内部を通過する水を加熱す
   る熱交換器と、 該熱交換器の下流に設けられ、前記熱交換器から流出す
   る水の出湯温を検知する出湯温検知手段と、 前記熱交換器から流出する水の出湯温を所望の設定温度
   に設定する温度設定手段と、 設定温度と出湯温との偏差に基づいて、前記第１のバー
   ナのみの燃焼による半開能力運転時、比例制御によつて
   制御される半開能力制御域と、前記第１のバーナおよび
   第２のバーナの同時燃焼による全開能力運転時、比例制
   御によって制御される全開能力制御域と、半開能力制御
   域の最大域と全開能力制御域の最小域との重複制御域と
   を選択し、これらの制御域に応じて前記切替用電磁弁を
   開閉弁すると共に、燃料の供給量を自動調節するフィー
   ドバック制御を行う制御回路とを備えた給湯器において
   、 前記フィードバック制御によつて、比例制御が半開能力
   制御域の最大域付近に達した時、緩点火制御を行いなが
   ら前記切替用電磁弁を開弁し全開能力制御域に切替え、 比例制御が全開能力制御域の最小域付近に達した時、前
   記切替用電磁弁を閉弁し半開能力制御域に切替えること
   を特徴とする給湯器。