JPH01118067A - 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、設定温度と入水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フ
ォワード制御を採用した給湯器に関する。

［従来の技術］ 従来より、給湯器は、設定温度と入水温との偏差に基づ
いて燃焼能力を演算して、その燃焼能力の計算値に基づ
いてフィードフォワード制御を行う時、その燃焼能力の
計算値をそのまま出力したり、初期設定値として一定時
間燃焼能力よりも大きい出力となる能力で燃料の供給量
を自動調部していた。

〔発明が解決しようとする問題点］ しかるに、従来の給湯器では、出湯温の初期値が高温、
低温に拘らず同一の燃焼能力でフィードフォワード制御
を行っているので、出湯温が低い時には燃焼能力が弱す
ぎたり、出湯温が高い時には燃焼能力が強すぎるという
問題点があった。

本発明は、出湯温により燃焼能力を選択できる給湯器の
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、燃焼器ケースと、該ケース内に設け
られたバーナと、前記ケース内に設けられ、内部を通過
する水を前記バーナにより加熱する熱交換器と、該熱交
換器の上流に設けられ、前記熱交換器へ流入する水の入
水温を検知する入水温検知手段と、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、前記出
湯温を所望の設定温度に設定する温度設定手段と、前記
バーナへの燃料の供給量を割部する燃料供給ｍ胴部手段
と、設定温度と入水温との偏差に基づいて燃焼能力の第
１の計算値を演算し、且つ出湯温に基づいて第２の計算
値を演算すると共に、前記第１の計算値と第２の計算値
との比較によって、前記燃焼能力とほぼ同一の能力とな
る出力を生じる緩加熱能力域と、前記燃焼能力より大き
な能力となる出力を生じる急加熱能力域と、前記燃焼能
力より小さな能力となる出力を生じる余熱パージ能力域
とを選択し、これらの制Ｗ域に応じて燃料の供給量を自
動調節するフィードフォワード制御を行う制御０回路と
を備えた構成を採用した。

［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。

設定温度と入水温との偏差に基づいて燃焼能力の第１の
計算値を演算し、且つ出湯温に基づいて第２の計算値を
演算すると共に、第１の計算値と第２の計算値との比較
によって、燃焼能力とほぼ同一の能力となる出力を生じ
る緩加熱能力域と、燃焼能力より大きな能力となる出力
を生じる急加熱能力域と、燃焼能力より小さな能力とな
る出力を生じる余熱パージ能力域とを選択し、これらの
制御Ｏ域に応じて燃料の供給量を自動調節するフィード
フォワード割面によって、出湯温に対応したガス員制御
手段の制御を行うことができる。このため、出′ａ温が
低い時に燃焼能力が弱すぎたり、出湯温が高い時に燃焼
能力が強すぎるという不具合が防止できる。

［実施例］ 本発明は、ガスを燃料とし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６２運式のガス
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結線のブラシ”′
、、Ｄ　Ｃよ−や。使用、た燃料供給量制御手段、ある
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を所定の空燃比で燃焼す
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
量（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量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燃料供給量
別画手段である切替用電磁弁（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、この水量比例；周整弁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、さ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Ｉｌ装置５０によ
り制御される。

制ｗ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を接続する端子とが
備えられている。

メインコントローラ５４およびサブコントローラ５４ａ
は、使用者によって設定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、出湯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ＣＰ　Ｕ　７０により所定の制■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發を得るために、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。

ギャドモータ駆動回路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
り入水量を検出するものである。

ＣＰＵ７０は、予め給温器１の組立て時の出荷段階で設
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５４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、燃焼能力制御として入水温、設定温度に基づき燃
焼用および入水量を制御するフィードフォワード制御ｌ
ｌ（以下ＦＦ制御と呼ぶ）と、出湯温に基づきガス量の
自動調節、切替弁２４のＯＮ、ＯＦＦ、ファン１２の風
量調節などの燃焼ｌおよび入水量を比例積分制！１０（
以下ＰＩ制制御呼ぶ）するフィードバック制御（以下Ｆ
Ｂ制別間呼ぶ）と、ＦＦ！１１１１１とＦＢ！１１１１
０とを切替えるＦＦ−ＦＢ（ＰＩ）切替制御とを行い、
この他に安全職能も備えている。

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、そして着火の検知後に燃焼量の能力計
算が行われ、設定置に応じた燃焼が始まる。

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
通水信号の検知後に行い、その時の水温を水温データと
している。

燃焼能力割部では、ＦＦ制御と、出湯温を検出して燃焼
量および入水量を補正するＦＢ（ＰＩ）副部とが行われ
る。

ＦＦ！１１１０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
量とから演算した燃焼能力の第１の計算値Ｑと、入水温
、入水量および出湯温とか、ら演算した第２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調節す
る。

またＦＦ制顛は、第１の計算ｆｌ（燃焼能力）Ｑと第２
の計算値ｑとの比較によって、第８図の燃焼能力とガス
量との関係を示すグラフのごとく、燃焼能力Ｑと同一の
能力となる出力を生じる緩加熱時におけるファン１２、
ガバナ比例弁２３、切替弁２４の比例制御によって制御
される緩加熱能力域へと、燃焼能力より大きな能力とな
る出力を生じる急加熱時におけるファン１２、ガバナ比
例弁２３、切替弁２４の比例制御によって制御される急
加熱能力域Ｂ１燃焼能力より小さな能力となる出力を生
じる余熱パージ時におけるファン１２、ガバナ比例弁２
３、切替弁２４の比例制御によって制証される余熱パー
ジ能力域Ｃとを選択し、これらの制御域に応じて燃料ガ
スの供給量を自動調節する。

ＦＦＩＩＩｔ［ｌ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におけるガバナ比例弁２
３の制御によって制御される半開能力運転時の最大域と
、第１のバーナ１１ａ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おけるガバナ比例弁２３の
制御によって制御される全開能力制ｍ域の最小域との重
複制御Ｉ域に限定される。

ＦＢＩＩＩＩＯによって、ガス比例制御が半開能力制御
域Ｉの最大域付近に達した時には、緩点火割部を行いな
がら切替弁２４をＯＮ（開弁）し全開能力制御１［Ｉ［
に切替える。ＦＢ制証によって、ガス比例制御が全開能
力制ｍｔ域■の最小域付近に達した時、切替弁２４をＯ
ＦＦ　（閉弁）し半開能力制御Ｉ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ｍ域工と全開能力制＋１１１ｉｉ！ＩＩとの切替制御
を行う。

ＦＦ−＋ＦＢ（ＰＩ）切替制御では、設定温度と出湯温
との偏差が所定温度差となった時に、ＦＦ制御からＰＩ
制ｉｌ＋に切替える。または、設定温度と出湯温との偏
差が所定温度差に達しなくとも、入水量の関数である所
定時間τ＋＝ａ／Ｗ［秒］、および所定時間τ２＝ｂ−
ｂｗ［秒］を演算して、例えば器具のばらつきによるガ
ス量の不足などの負荷の誤差が生じた際にも出頭温が設
定温度に所定時間経過しても接近しない場合に、ＦＦ制
御からＰＩ制制御切替える。（Ｗ−入水量）安全機能と
しては、出湯温が沸騰温度以上になり、それがｔ８　　
（例えば１〜１０）秒間続いた場合、連続燃焼が所定時
間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７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
売業者かにより使用する燃料ガスを確認すると共に、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ＣＰ　Ｕ　７０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、′ｒｉ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）。

水分比例制御弁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ｍ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（または基準温度）の所定の開度に設定さ
れている。しかし、水分比例調整弁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
前に先行して水は比例調整弁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制御時に出湯
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入水ｍ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ｍ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、水分比例調整弁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、水量比例調整弁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１４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ｔｌ　（５〜３
０）秒でギヤドモータをＯＦＦするようにしている（Ｓ
６）。

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
．５７ａ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（
Ｓ１１）、水量センサ３６により入水量を検知する（８
１２）。

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２．５Ｊｌ１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愚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（８
１３）　、入水温サーミスタ３５によって、入水温を検
知する（８１４）。そして、入水温が５５℃以上か否か
を判別して（Ｓ１５）　、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５６．５６ａ
をＯＦＦする（Ｓ１７）　。５５℃より低温の時に入水
温が設定湿度以下か否かを判別して（８１８）、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（　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１
２を全て０ＦＦＬ（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５６．５６ａ
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ＯＮしく８３０〜３３）、ガバナ比例弁２３へ緩点
火電流を供給する（８３４）。

ガバナ比例弁２３への通電量は、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ＯＮＬ、た後、ｔ５　　（例え
ば５〜２０）秒間経過してから（Ｓ３５）スパーカ１４
をＯＦＦする（８３６）。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ＩＡ
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（８３８）、出
’ｌＡＷｍサーミスタ３８により出１温を検知する（Ｓ
３９）。

次に第６図ないし第７図の作動フローチャートに示す燃
焼能力制御を行い（８４０）、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（８４２）。ＩＡ以上の電流が入力されてい
る時、連続燃焼がｔｌ（例えば４０〜１２０）分統いた
り（Ｓ４３）　、出湯温が沸騰温度以上になり（Ｓ４４
）、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ｌｌｌ温が沸ｍ瀉度に達しない
場合には、設定温度を再度入力した（８４６）後、８３
９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。

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。

（Ｓ４８〜５０）、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７図の作動フローチャー
トに基づき説明する。

最初に燃焼能力の演算を以下の計算式に基づいて演算す
る（３１００）、（Ｓ１０１）。

第１の計算値Ｑ−（Ｔｓｅｔ　　−ＴＨｉｎ）　ｘｗ＝
燃焼能力 第２の計算値ｑ＝　（ＴＨｏｕｔ　−ＴＨｉｎ）　ｘｗ
Ｔｓｅｔ　　：設定ｆＡ醜 ＴＨｉｎ　　：入水温 ＴＨｏｕｔ　：出１ｍ Ｗ　：入水量 ＦＦｉ１１ｗＪヲ行ッタカ否カヲ判別Ｌ（Ｓ１０２）、
ＦＦ　ｉｌｌ　Ｉｌｌを行っている場合には、ＦＢ（Ｐ
Ｉ）制御を行い、ＦＦ！ＩＩ！［Ｉ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３１０３）
、ｔ９秒間経過した後に、Ｑ≧ｑｘか否かを判別する（
Ｓ１０４）。

Ｑ≧ｑｘではない時、Ｑ＜Ｑか否かを判別する（　Ｓ　
１０５）。

このように、第１の計算値（燃焼能力）Ｑと第２の計算
値ｑとの比較によって、第８図の燃焼能力とガス量との
関係を示すグラフのごとく、燃焼能力Ｑとほぼ同一の能
力となる出力を生じる緩加熱時におけるファン１２、ガ
バナ比例弁２３、切替弁２４の比例制御によって制御さ
れる緩加熱能力域Ａと、燃焼能力より大きな能力となる
出力を生じる急加熱時におけるファン１２、ガバナ比例
弁２３、切替弁２４の比例制御によって制御される急加
熱能力域Ｂと、燃焼能力より小さな能力となる出力を生
じる余熱パージ時におけるファン１２、ガバナ比例弁２
３、切替弁２４の比例制御によって制御される余熱パー
ジ能力域Ｃとを選択し、これらの制御ｉＩ１ｗｔに応じ
て燃料ガスの供給量を自動調節する以下の作動フローチ
ャートに基づ＜ＦＦ制御を行う。

Ｑ＜ｑではない時、出湯温を設定温度に接近させるため
に、余熱パージ能力域（ＱＸ　１．０）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、上述したＦ
Ｆ制御から第７図に示す作動フローチャートに基づ＜Ｐ
ＩＩＩＩＩＯに切替える（　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、余熱パ
ージ能力域の最小燃焼能力（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（　Ｓ　１０７）。ｒ
＋−ａ／Ｗ［秒］を演算しく８１０８）、ＦＦ制御から
ＰＩｌｌｔＩＩＩＤに切替える所定時間（１１秒間）経
過した（３１０９）後、余熱パージ能力域（（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、上述したＦＦＩＩＩＩＩＩ
から第７図に示す作動フローチャートに基づ＜ＰＩ副制
御切替える（３１１０）。

ここで、τ１秒間経過していない時には、設定温度（Ｔ
Ｓｅｔ）と出ｍ温（ＴＨｏｕｔ）との偏差１ｄｔｌが±
ｙ℃以内か否かを判別して（Ｓｌｌｌ）、偏差１ｄｔ１
が±ｙ℃以内の時、５１１０を行い、偏差１ｄ【１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（Ｓ１０３）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）と出湯温（ＴＨｏｕ
ｔ）との偏差１ｄｔｌが士ｙ”０以内か否かを判別して
（３１１２）、偏差１　ｄｔ　ｌが±ｙ℃以内の時、５
１０６を行い、偏差ｌ　ｄｔ　ｌが±ｙ℃以内ではない
時、急加熱能力域（（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）。

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、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
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ｔｌｌ１ｇＩの最
大域（全開能力制御域ｌ域■の１／２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ｍ内の出力でガバナ比例弁２３をガス比例制御す
る（Ｓ１１６）。

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
、８１１６を行う。

したがって、急加熱能力（Ｑ十α）の判定レベルは、半
開能力制御１１域工の最大域以下＝半開能力制御ｌｌ域
工の最大域÷（（Ｑ＋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１ｌＴｉＡ■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）、
ＦＦ制御からＰＩ副制御切替える所定時間（１２秒間）
経過した（　３１１９）後、余熱パージ能力域（（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、上述したＦＦ制御からＰＩ副制御切替え
る（　Ｓ　１２０）。

ここで、τ２秒間経過していない時には、設定温度（Ｔ
ｓｅｔ　）と出湯ｍ　（ＴＨｏｕｔ）との偏差１　ｄｔ
　ｌが所定温度差±ｙ℃以内か否かを判別して（Ｓ　１
２１）、偏差１ｄｔｌが±ｙ℃以内の時、５１２０を行
い、偏差ｌ　ｄｔ　ｌ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ＷＡ温変化がある
か否かを判別する（Ｓ１２２）。Δｙ／Δを以下の出湯
温の変化がある時には、８１２０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。

ＰＩ副制御は、設定温度（ｒｓｅｔ）と出湯温（ＴＨｏ
ｕｔ）との偏差が＋ｙ℃以上か否かを判別して（Ｓ１２
３）、偏差が＋ｙ℃以上の時、余熱パージ能力域（（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　１２４）、ｔ１０秒間経過した
（８１２５）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℃以上でない時に、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
）。

温度偏差二〇一般定瀉度一出湯温 、’、　　Ｆ　（ｅ）＝　（Ｋ＋−ｅ）Ｘｋ＋に、には
定数 入水量Ｗは水嚢センサにより検出された既知数、’、　
　　Ｇ　（Ｗ）＝　（Ｋ２−ｅ）Ｘｋｚ、°、積分時間
：Ｔ−に３Ｘ　（Ｆ　（ｅ）＋Ｑ　（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
Ｋｐを入力しく８１３０）、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Ｐ１１１ｔｌｌ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（８１３１）ｌ、安全制御を行う。

ＰＩ比例制制御力ＰＭ　＝ＰＮ−１＋ｅｘＫｐ比例出力
変化量：Δ■５＝ｅＸ）（ｐ ｐＨ−１−Ｑ＋α：現在のＰＩ比例制御出力、”、ＰＩ
比例ＩＪｔ［ｌ出力ＰＨ＝ＰＮ−１＋Δ■Ｓ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に近づけて微少流量にお
いての安定性を向上させている。

よって、ガス種Ｋｐ１ガス闇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
ＰＩＩＩｌｍを行うことができる。さらに、積分時間Ｔ
とＰ■比例制御出力とから、出湯温を早く設定温度に接
近させることができる。

本実施例では、燃料にガスを用いたが、石油等の液体燃
料などを用いても良い。

【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給湯器を示す
ブロック図、第３図ないし第７図は本発明の一実施例を
採用した給湯器にかかる作動フローチャート、第８図は
本発明の一実施例を採用した給湯器にかかる燃焼能力と
ガス量との関係を示すグラフである。 図中

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 燃焼器ケースと、 該ケース内に設けられたバーナと、 前記ケース内に設けられ、内部を通過する水を前記バー
   ナにより加熱する熱交換器と、 該熱交換器の上流に設けられ、前記熱交換器へ流入する
   水の入水温を検知する入水温検知手段と、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、 前記出湯温を所望の設定温度に設定する温度設定手段と
   、 前記バーナへの燃料の供給量を制御する燃料供給量制御
   手段と、 設定温度と入水温との偏差に基づいて燃焼能力の第１の
   計算値を演算し、且つ出湯温に基づいて第２の計算値を
   演算すると共に、 前記第１の計算値と第２の計算値との比較によって、 前記燃焼能力とほぼ同一の能力となる出力を生じる緩加
   熱能力域と、 前記燃焼能力より大きな能力となる出力を生じる急加熱
   能力域と、 前記燃焼能力より小さな能力となる出力を生じる余熱パ
   ージ能力域とを選択し、 これらの制御域に応じて燃料の供給量を自動調節するフ
   ィードフオワード制御を行う制御回路とを備えた給湯器
   。