JPH01118064A - 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
ック制御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１、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１ｍ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
Ｉｌ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６０域の最大域と全開能力制
御ｌ域の最小域との重複制御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１ しかるに、上記構成の給湯器では、半開能力制御域の最
大域に達し切替信号が出力されると、直ちに切替用電磁
弁を開弁じ、急激に半開能力制御域から全開能力制御Ｉ
ｌ域に切替えられ、または全開能力制御域の最小域に達
し切替信号が出力されると、直ちに切替用電磁弁を閉弁
し、急激に全開能力制御Ｉ域から半開能力制御域に切替
えられる。このように、切替信号を瞬間の値でとらえる
ものは、給湯器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チャタリング現象が生起し
、制御不良を生起する恐れがあった。

本発明は、半開能力制御域と全開能力制御ＩＩ域との切
替制御をスムーズに行う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ｉ＆１ｆｆｌ
を検知する出湯温検知手段と、前記出湯温を所望の設定
温度に設定する操作手段と、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運転時
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ＩＩ域と、半開能力制御ａ域の最大域と全開能
力運転時の最小域との重複制御域とを選択し、これらの
制ｍ＋域に応じて前記切替用電磁弁を開弁または閉弁す
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（−で、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
域の最大域付近に達し、前記全開能力制御域への切替信
号を出力した場合か、または全開能′　力制御域の最小
域付近に遅し、前記半開能力制御域への切替信号を出力
した場合に、一定時間前記切替信号が出力されている時
のみ前記切替用電磁弁を開弁または閉弁する構成を採用
した。

本発明において、１７４半開とは、全澗の１７２だけで
なく、その他の部分量も含む。

［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、比例制御によって制御
される半開能力制御域と、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Ｉｌ域の
最大域と全開能力制ｗＪ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切替用電磁弁を開弁ま
たは閉弁すると共に、燃料の供給量を自動調節するフィ
ードバック制菌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、全開能力制御域への切替信号を出力
した場合か、または全開能力制御１の最小域付近に達し
、半開能力制御域への切替信号を出力した場合に、一定
時間切替信号が出力されている時のみ切替用電磁弁を開
弁または閉弁することによって、切替用電磁弁の開弁、
閉弁によるチャタリングを防止でき、安全な燃焼状態、
およびスムーズな半開能力制御域と全開能力制ｔｌｌｌ
ｌＵとの切替制御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燃料供給路で
あるガス供給管２０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結線のグラシスＤＣ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。さらに燃焼器ケース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ト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
！（以下ガス量と略す）を供給圧力を制御することによ
り調節する燃料供給器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１１
ｂ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
のがスバーナ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、この水母比例調整弁３３は、
その開度検出のためのポテンショメータ３４を備えてい
る。

水母比例調整弁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、さらにその下流の入水温
検知手段である水母センサ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
り制御される。

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１３Ａ１都市
ガス６Ｃ等の気体燃料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１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は浴室等の給湯場所に
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ＩＩを設定する水温設定スイッチ５７
．５７ａとが設けられている。

ちり御回路６０には、マイクロコンピュータ（以下ＣＰ
Ｕ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１４、位置検出回路１５、水量検出回路７６が
あり、これらの回路はＣＰ　Ｕ　７０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。

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分を調整
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岱を得るために、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１４は、熱交換器１３へ流入する
水量を調節するための永世比例調整弁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０’Ｎ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ｍ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。

水量検出回路７６は、水量センサ３６の回転数信号によ
り入水温を検出するものであり本実施例では、特に水量
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／■変換における誤差を少なくして
いる。

ＣＰ　Ｕ　７Ｇ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′ａ（以下ＦＦ制御と呼ぶ）と、出湯温に基づきガス
農の自動調節、切替弁２４の０Ｎ１ＯＦＦ、ファン１２
の風１ｉ１節などの燃焼ｍおよび入水量を比例積分側＠
（以下ＰＩ副制御呼ぶ）するフィードバック制御（以下
ＦＢ！１ＩｔｌＤと呼ぶ）と、ＦＦ！ｌ１ｔｌｌとＦ　
Ｂ　Ｉ！Ｉ　ＩＩＩとを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
て水温センサ３６に基づく通水信号が得られると、ファ
ン１２が作動し、所定時間のブリパージが行われた後に
点火作動を行う。点火作動は、元１！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連式のガスバーナ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制御と、出湯温を検出して燃焼量お
よび入水ｍ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による設定湿度、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算値ｑ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頂面する。

ＦＦ制御は、必要能力Ｑより大きな能力を出力する急加
熱時ガス比例制御によって制御される急加熱能力ｖｉ（
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２
３、切替弁２４、水量比例調整弁３３をそれぞれ制御し
て、ガス団および入水量を自ｖＪ調節する。

また急加熱能力域（Ｑ＋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１１ｂ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制御される全開能力制御域
の最小域との重複制御域に限定される。とくに本実施例
では、第９図のガバナ比例弁２３の開口度と全開能力と
の関係を示すグラフに示すごとく、全開口度の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１１ａのみで
全開能力の１７８〜１／２のガス比例制御を行う半開能
力別ｍｔ域工と、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１１ｂで全開能力の１７４
〜１のガス比例制御を行う全開能力別＠滅■と、半開能
力制御域の最大値（全開能力の１７２）と全開能力制御
域の最小１（全開能力の１７４）との重複制御域■とが
設定されている。

ＦＢ副制御よって、ガス比例制御が半開能力制御域工の
最大域付近に達した時には、緩点火制御を行いながら切
替弁２４をＯＮ（開弁）し全開能力制御域■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をＯＦＦ　（閉弁
）し半開能力制御域工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域工と全開能
力制御域■との切替制御を行う。

安全機能としては、出湯温か沸Ｗ１温度以上になり、そ
れが所定時間ｔａ　　（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を空白に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
ガス種の選定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ＣＰＵ７０の記憶機能に記憶されるた
めに、電源ＯＮ、ＯＦＦに拘らずＣＰ　ｔＪ　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（Ｓ２）。

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

ここで、水母比例制御弁３３は、サブコントローラ５４
ａのＯＮ、　　ＯＦＦに拘らず前回給園器１を使用した
時の設定温度（または基準温度）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
るギヤドモータは、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
御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石比例調整
弁３３の調節時間が短縮されるため、ＦＦ制即時に出ｉ
ＨＢ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、最大入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）。

最大大水量可能な開度に設定されていない時、ギヤドモ
ータをＯＮする（Ｓ５）。

ここで、通常、水石比例調整弁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、水面比例調整弁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石
比例調整弁３３が変位しないことがあり、そのために通
電時間が長くなりモータやギヤドモータ駆動回路７４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（ｔ２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（８１０）。次に使用者が給湯栓を開くと（５
１１）、水量センサ３６により入水量を検知する（Ｓ１
２）。

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圏検出回路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
石が２５１／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ｍ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（３１６）　、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（５１７）　。５５℃より低温ノ時に入
水温が設定温度以下か否かを判別して（Ｓ１８）、設定
温度より高温の時に８１２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（５２
１）。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１、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０ＦＦＬ／　（３２２〜２６）、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
サブコントロニラ５４ａの運転スイッチ５６．５６ａ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／（８３０〜３３）、ガバナ比例弁２３へ緩点
火電流を供給する（Ｓ３４）。

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Ｋｐに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、比例弁制御回路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した後、ｔＳ　　（例えば
５〜２０）秒間経過してから（Ｓ３５）スパーカ１４を
ＯＦＦする（Ｓ３６）。そして、フレームロッド１５に
より燃焼炎を検知し、フレームロッド１５により■△以
上の電流が入力されているか否かを判別する（８３７）
。ＩＡ以上の電流が入力されていない時叩は、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、ｔＳ　　（例えば
０．１〜１０）秒間の緩点火タイマを行い（８３８）、
出湯温サーミスタ３８により出Ｗｍ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（Ｓ４０）、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（　Ｓ　４２　）。ＩＡ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
統いたり（８４３）　、出湯温か沸騰温度以上になり（
８４４）　、それがｔａ　（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、出湯温が沸ｌ温度に達しな
い場合には、設定温度を再度入力した（８４６）後、８
３９以下の作動を繰り返す。Ｓ４６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。

ＩＡ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３１９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（　５ｉｏｏ）、（８１０１）。

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 ＴＨｏｕｔ　　：出湯温 Ｗ　：入水量 ＦＦ制御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（ＰＩ）制
御を行い、Ｆ　Ｆ　ｌｌ１ｌｌ　１１１を行っていない
時、初期設定後ｔ９秒経過したか否かを判別しく３１０
３）、ｔ９秒間経過した後に、Ｑ≧ｑｘか否かを判別す
る（　Ｓ　１０４）。

Ｑ≧ｑｘではない時、Ｑ＜ｑか否かを判別しく５１０５
）、Ｑ＜ｏ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の緩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（８１０６）。

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を制御する（３１０７）。τ＋、＝ａ／Ｗ［秒］を
演算しく　８１０８）、τ１秒間経過した（８１０９）
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を制御しく５１１０）、
そしてＰＩ副制御行う。

ここで、τ１秒間経過していない時には、設定温度Ｂｓ
ｅｔ＞と出ｙＪ温（ＴＨｏｕｔ）との偏差１ｄｔｌが±
ｙ℃以内か否かを判別して（３１１１）、偏差１ｄｔ１
が±ｙ℃以内の時、５１１０を行い、偏差１ｄｔｌが±
ｙ℃以内ではない時、再度５１０９を行う。

給湯器のばらつきによる誤差またはガス圧が標Ｑ＠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（８１０３）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≧ｑ
ｘの時には、設定温度（Ｔｓｅｔ＞と出４ｆｊｊ、　（
ＴＨｏｕｔ）との偏差１ｄ口が＋ｙ’Ｃ以内か否かを判
別して（Ｓ　１１２）、偏差１ｄｔｌが±ｙ℃以内の時
、８１０６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（Ｓ１１３）。

このとき、例えば水量比例調整弁３３は、予めＣｐｌＪ
７０に入力されたデータを読み込み、速やかに設定温度
（Ｔｓｅｔ　）と出１３［（ＴＨｏｕｔ）との偏差１ｄ
ｔ１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新され、こ
のとき燃焼制御が作動するとガス吊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、最大能力燃焼
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、ファン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
３１１４）、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Ｉ域工の最大域
（全開能力制御Ｉｌ域■の１７２の能力）以下か否かを
判別しく５１１５）、最大域以下ではない時、重複制御
域■内の出力でガバナ比例弁２３をガス比例制御する（
　Ｓ　１１６）。

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、全開能力側
ａ域■の最小域（全開能力制御域■の１７４の能力）以
上か否かを判別しく５１１７）、最小域以上ではない時
、５１１６を行う。

したがって、急加熱能力（Ｑ＋α）の判定レベルは、半
開能力副部域■の最大域以下＝半開能力制御域工の最大
域÷（（Ｑ＋α）／Ｑ）であり、且つ全開能力制御ｌａ
域■の最小域以上である重複制ｍｔ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、温度副葬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）、τ
７秒間経過した（　Ｓ　１１９）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　５１２０）、そしてＰＩ副制御行う。

ここで、τ２秒間経過していない時には、設定′ｆＡ度
（ＴＳｅｔ）と出ａｍ　（ＴＨｏｕｔ）との偏差１ｄ口
が±ｙ℃以内か否かを判別して（３１２１）、偏差１ｄ
ｔ１が士ｙ”ｃ以内の時、８１２０を行い、偏差１　ｄ
ｔ　ｌが±ｙ℃以内ではない時、所定時間Δｔで出＆ｉ
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（Ｓ１２２）。Δｙ／Δを以下の出１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、＄１１９以下の作動を繰り返す。

ＰＩ副制御は、設定温度（ｒｓｅｔ　）と出￥＠温（Ｔ
）ｌｏｕｔ）との偏差が＋ｙ℃以上か否かを判別して（
Ｓ１２３）、偏差が＋ｙ℃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５１２４）、ｔｌｏ秒間経過した（Ｓ１２５）後、前
述の安全制御を行う。また、ｔ１０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＋ｙ℃以上ない時に、温度偏差関数と大水量関数
との合成関数から積分時間を演算する（　Ｓ　１２７）
。

温度偏差：ｅ一般定温度一出湯温 ”　　Ｆ　（ｅ）−（Ｋ＋−ｅ）Ｘｋｌに、には定数 入水１１ｗは水量センサにより検出された既知数、°、
　　　Ｇ　（Ｗ）＝　（Ｋ２−ｅ）ｘｋ＝、°、積分時
間：Ｔ＝に：＋　Ｘ　【Ｆ　（ｅ）＋Ｇ（ｗ））＝ＰＩ
比例制御の出力時間 よって、設定温度と出湯温との偏差が大きい程積分時間
［秒］が短く、または入水量が多い程積分時間が短く、
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、１時間経過した（　８１２８）後、温度偏差ｅ
≦１か否かを判別しく３１２９）、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
Ｋｐを入力しく３１３０）、ガス種Ｋｐに応じた比例制
御定数に切替えるように、以下のＰＩ制制用出力更新を
行い、そのＰＩ！！ｉ＋１ｇｆＪ出力のガバナ比例弁２
３または水母比例調整弁３３への比例制御定数を温度偏
差関数として出力した（３１３１）後、安全制御を行う
。

ＰＩ比例制制御（ｌ出力ＰＮ　＝ＰＮ−１＋ｅｘＫｐ比
例出力変化旦：Δ■５＝ｅｘＫｐ ＰＮ−１＝Ｑ＋α：現在のＰＩＩ例制御出力、’、　ｐ
　ｒ比例制御出力ＰＮ　＝ＰＭ−１＋ΔＶＳ但し、所定
流量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ω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副制御行うことができる。また、ガバ
ナ比例弁２３の特性（ガス種により異なる）と適合した
ＰＩ副制御行うことができる。

ざらに、積分時間ＴとＰＩＩ例制御出力とから、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、半開能力運転時の最大電流を８１から８２に
置き替えて所定のガス」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連式
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。

Ｐ　Ｈ−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３２００）、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
点火による半開能力運転時に、半開能力制御域■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、
ガス世を自動調節する（８２０１）。

このとき、ガス比例制御が半開能力別ａ域工の最大域付
近か否かを判別しく５２０２）、最大域付近に達した時
、全開切替信号を出力する（　Ｓ　２０３）。

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。

全開切替信号を出ノｊしてから一定時間ｔ１１（例えば
５〜３０秒間）ガス比例制御が半開能力制御域工の最大
域付近に留どまっている（　Ｓ　２０４）、（Ｓ２０５
）時、ガバナ比例弁２３へ緩かな点火電流を供給しく３
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
よる全開能力別ａｌｌ域■に切替え、全開能力制御域■
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１１ｂの同時燃焼による全開能
力運転時に、全開能力制御域■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（８２０８）。

このとき、ガス比例制御が全開能力制御域■の最小域付
近か否かを判別しく８２０９）、最小域付近に達した時
、半開切替信号を出力する（８２１０）。

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への電流値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ｔ１２（例えば５
〜３０秒間）ガス比例制御が全開能力制御！ｌＩ域■の
最小域付近に留とまっている（Ｓ２１１）、（Ｓ２１２
）時、切替弁２４を０ＦＦＬ、て（３２１３）、第１の
バーナ１１ａのみの燃焼による半開能力制御域工のガス
比例制御によってガバナ比例弁２３への電流を制御し、
ガス量を自動調節する。

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Ｊ！
Ｉｌｌ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を切替えて制御
範囲を拡大することができるが、切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替領域に一定時間止
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
ス燃焼式給湯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開度と
燃料ガスの供給口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かがるガ
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　−
３・・・熱交換器　２０・・・ガス供給管（燃料供給路
）２３・・・ガバナ式ガス比例弁（燃料供給量制御手段
）２４・・・切替用電磁弁　３５・・−入水温サーミス
タ（入水温検知手段）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　７０・・・マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）　　７
３・・・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
   開弁または閉弁すると共に、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、前記全開能力制御域への切
   替信号を出力した場合か、または全開能力制御域の最小
   域付近に達し、前記半開能力制御域への切替信号を出力
   した場合に、一定時間前記切替信号が出力されている時
   のみ前記切替用電磁弁を開弁または閉弁することを特徴
   とする給湯器。