JPH01118073A - 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、熱交換器内への水の流入量を水量比例調整弁
により調節する給湯器に関する。

［従来の技術］ 従来より、熱交換器へ流入する水の入水温を検知する入
水温センサと、熱交換器から流出する水の出湯温を設定
する設定部と、熱交換器内への水の流入量を設定比ｗＡ
温および入水温に応じて調節する水！！１　制御器とを
備えたガス燃焼式給湯器が存在する。

この給湯器は、電源をＯＮした後、運転スイッチＯＮＬ
、、次に設定出湯温を入力してから、その設定出湯温と
入水温に応じた熱交換器への入水量が得られるように水
量制御器を調部している。

［発明が解決しようとする問題点］ 一般に、給湯器の水量制御器による水口比例制御では、
設定出湯温が低いほど熱交換器に流入する水の入水ｍが
多くなり、熱交換器の壁面の温度も低くなる。その熱交
換器の壁面に接触するバーナからの燃焼ガスも冷却され
て露点温度まで低下すると、燃焼ガス中の水蒸気が凝結
しはじめる。

しかるに、燃焼ガスの露点温度以下となるまで入水量を
増加することは器具の耐久性上好ましくない。

本発明は、入水量を調節して熱交換器の温度を燃焼ガス
の露点温度以上に維持する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、燃焼器ケースと、該ケース内に設け
られ、燃焼用空気と燃料とを所定の空燃比で燃焼するバ
ーナと、前記ケース内に設けられ、内部を通過する水を
前記バーナからの燃焼ガス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所望の設定温度に設定する温
度設定手段と、前記熱交換器内への水の入水量を調節す
る水量比例調整弁と、前記熱交換器へ流入する入水量を
検知する入水温検知手段と、設定温度と入水温とに応じ
て前記水量比例調整弁を制御する制御回路とを備えた給
湯器において、前記制御回路は、最大入水量を設定温度
に応じて前記水量比例調整弁で調節することによって燃
焼ガスの露点温度以上に維持する構成を採用した。

［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。

設定温度に応じた最大入水量を水量比例調整弁により調
節することによって、熱交換器の壁面の温度を燃焼ガス
の露点温度以上に維持することができ、器具の耐久性を
向上できる。

［実施例コ 本発明は、燃料に燃料ガスを用いた場合の給湯器の一実
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結線のブラシ￥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。さらに燃焼器ケース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１１ｂ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）２
４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
水扱き栓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、さらにその下流の入水型
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、制御装置５０により制
御される。

制御装置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
湿度に応じた位置に初期設定される。このギヤドモータ
駆動回路７４では、特に水母比例調整弁３３の位置を検
出するためのポテンショメータ３４からの検出信号に基
づき、水量比例調整弁３３が設定位置に達したときには
逆向きに回転させる信号をギヤドモータに与えてオーバ
ーランを防止している。

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の全回動角のうら回動変化が抵抗
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、水母センサ３６の回転数信号によ
り入水量を検出する。

ＣＰ　Ｕ　７０は、予め給湯器１の組立て段階で設定さ
れる第１のｇＨ定出出１４ｍある基準温度、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、基準温度または第２の出湯温である設定温度に基づ
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
御（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量および入水量を比例積分制御（
以下ＰＩ副制御呼ぶ）するフィードバック制ｔｉｌｌ（
以下ＦＢ制御と呼ぶ）と、ＦＦｌ１１ｔｌｌとＦ　Ｂ　
ＩＩＩ　ｍｌとを切替えるＦＦ→ＦＢ（ＰＩ）切替制御
とを行い、この他に安全様能も備えている。

判別様能は、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、設定量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。

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

ＦＦ！１１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制御は、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、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２３、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
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。

ＦＦＩＩＩｔｌｌ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、ガス伍および入水ｍを自動調節する。

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制御域の最大域と
、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別ｍ＋ｔｉｉｔの最小
域との重複制ｍ域に限定される。

ＦＢ制御によって、ガス比例制御が半開能力制御０域■
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制御によって、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ｉｌｌ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■
と全開能力制御域■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副
制御切替える。または、設定温度と出１温との偏差が所
定温度差達しなくとも、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−ｃｗ［秒
］を演算して、その所定時間経過した場合に、ＦＦＩＩ
ＩｔｌｌからＰＩ副制御切替える。（Ｗ＝入水量） 一般に給湯器１の水石比例制御では、設定温度が低いほ
ど入水量が多くなるが、燃焼ガスの露点温度以下となる
まで入水量を増加することは器具の耐久性上好ましくな
い。燃焼ガスの露点温度は、空燃比、ガス成分、ガス量
、飽和蒸気圧から求められ、熱交換器１３の壁面温度は
、入水ｍおよび熱交換器１３の特性、水の物性値から求
められるが、本実施例では、ＦＢ制御によって、設定温
度に応じた最大入水量を設定しすれば熱交換器１３の壁
面の温度を露点温度以上に維持している。

安全聚能としては、出湯温が沸騰温度以上になり、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）分枝い
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ぎ説明する。

給湯器１を設置するときにガス会社または給湯′器１の
販売業者が基準湿度（本実施例では４０℃）の設定を行
う（Ｓｌ）。この基準温度の設定は、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　ｔＪ　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、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、水母比例調整弁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
ｗＡ温を速やかに設定温度に設定することができる。

燃焼能力に応じた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、水母比例調整弁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母
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ャドモータ駆動回路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ｔｌ　　（例え
ば５〜３０）秒でギヤドモータをＯＦＦするようにして
いる（８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５
７．５７ａにより出ＷＡ瀧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）が経過して（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（Ｓ
１２）。

ここで、入水量変化信号の受付は方は、入水ｍ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ｍ（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２．５１７分以上のとき通水信号として検知し、２
．０ＪｌＺ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最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１　（
８１３）　、入水温サーミスタ３５によって、入水温を
検知する（Ｓ１４）。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５６．５６
ａをＯＦＦする（３１７）　。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
温度より高湿の時に３１２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０ＦＦＬ　（８２２〜２６）、使用者が給湯栓を閉じ
（８２７）　、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）秒間のブリパージを行い（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」およびガス種Ｋｌ）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
正な緩点火用ガス固を供給することができる。

さらに、スパーカ１４を０また後、ｔ５　　（例えば５
〜２０）秒間経過してから（８３５）スパーカ１４をＯ
ＦＦ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０ツド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）、
出湯温サーミスタ３８←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（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（
　Ｓ　４１　）。所定回転数より低回転の時に８２２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）。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
枝いたり（８４３）　、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（８４５）　、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Ｉ！！温度に
達しない場合には、設定温度を再度入力した（８４６）
後、８３９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３２２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。

最初に燃焼能力の演算を以下の計算式に基づいて演算す
る（　Ｓ　１００）、（３１０１）。

第１の計算値Ｑ＝（丁ｓｅｔ　　−ＴＨｉｎ）　ＸＷ−
燃焼能力 第２の計算値ｑ＝　（ＴＨｏｕｔ　−ＴＨｉｎ）　ｘｗ
丁ｓｅｔ　　：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８１０２）、ＦＦ制
御を行っている場合には、ＦＢ（ＰＩ）制御を行い、Ｆ
Ｆ制御を行っていない時、初期設定後ｔ９秒経過したか
否かを判別しく　Ｓ　１０３）、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＜３ｉｏ
ｓ）。

Ｑ＜ＣＩではない時、出ＷＡｍを設定温度に接近させる
ために、緩加熱能力域（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を制御し、上述したＦＦ制
御からＰＩ副制御切替える（　８１０８）。

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（　３１０７）。ｒ、
＝ａ／Ｗ［秒１を演算しく８１０８）、ＦＦ１ＩＩＩＩ
１２Ｉ］からＰＩ副制御切替える所定時間（τ１秒間）
経過した（３１０９）後、緩加熱能力域（（Ｑ＋α）／
Ｑ）をＱｘ　１．０に近づけた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を制御し、上述したＦＦ制御からＰ
Ｉ副制御切替える（Ｓ１１０）。

ここで、τ１秒間経過していない時には、設定温度（Ｔ
ｓｅｔ）と出’ｆＡｍ　（ＴＨｏｕｔ）との偏差１　ｄ
ｔ　ｌ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ｌ
　ｄｔ　ｌが±ｙ℃以内ではない時、再度５１０９を行
う。

Ｑ≧ｑｘの時には、設定温度（ＴＳｅｔ　）と出湯温（
ＴＨｏｕｔ）との偏差＋ｄｔ＋が±ｙ℃以内か否かを判
別して（Ｓ１１２）、偏差１　ｄｔ　ｌが±ｙ℃以内の
時、８１０６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ｍ比例調整弁３３を制御する（Ｓ１１３
）。

つまり、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
定位置に移動襲、ｔ９秒間経過した（　３１０３）時点
で、出湯温サーミスタ３８の検出温度が設定湿度となら
ない。このときに、ファン１２、ガバナ比例弁２３、切
替弁２４、水母比例調整弁３３を制御して、ガス量およ
び入水量を肩面することにより、出湯温を速やかに設定
温度に接近させることが可能となる。

また、水母比例調整弁３３は、予めＣＰ　Ｕ　７０に入
力されたデータを読み込み、速やかに設定温度（Ｔｓｅ
ｔ　）と出ｔ＆＋４　（ＴＨｏｕｔ）との偏差１　ｄｔ
　Ｉ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ｍ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。

次に、τ２＝ｂ−ｃｗ［秒］を演算しく３１１４）、Ｆ
　Ｆ　ＩＩＩ御からＰＩ副制御切替える所定時間（τ２
秒間）経過した（８１１５）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ｍ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（　８１１６）。

ここで、１２秒間経過していない時には、設定温度（Ｔ
ｓｅｔ　）と出湯温（ＴＨｏｕｔ）との偏差ｌ　ｄｔ　
ｌが所定温度差±ｙ（例えば１〜１０）℃以内か否かを
判別して（５１１７）、偏差ｌ　ｄｔ　ｌが±ｙ℃以内
の時、８１１６を行い、偏差１ｄｔｌが±ｙ℃以内では
ない時、所定時間Δｙで出湯温の温度差Δｔ（例えば０
．５〜１０秒間）以下の出湯温変化があるか否かを判別
する（８１１８）。Δｙ／Δを以下の出湯温の変化があ
る時には、８１１６を行い、Δｙ／Δを以下の出湯温の
変化がない時には、８１１５以下の作動を繰り返す。

ＰＩ副制御は、設定温度（Ｔｓｅｔ　）と出湯温（ＴＨ
ｏｕｔ）との偏差が＋ｙ℃以上か否かを判別して（Ｓ１
１９）、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　１２０）、ｔ１０秒間経過し
た（　５１２５）後、前述の安全制御を行う。また、ｔ
１０秒間経過していない時には、８１１９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温度偏差二〇一般
定温度一出湯温 ９°、　　Ｆ　（ｅ）＝　（Ｋ＋−ｅ）ｘｋ。

Ｋ、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）Ｘｋ２、°、積分時
間：　Ｔ＝に３　Ｘ　（Ｆ　（ｅ）　＋Ｇ　（Ｗ）　）
−ＰＩ比例制御の出力時間 よって、設定湿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（Ｓ１２４）後、温度偏差ｅ≦
１か否かを判別しく　Ｓ　１２５）、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８１２６）、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Ｐ■制御出力の更新
を行い、そのＰＩｉｌＪ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（　５１２７）後、安全制御を行う。

ＰＩ比例制御出力ＰＮ　−ＰＮ−１＋ｅＸｌ（ｐ比例出
力変化量：Δｖｓ−ｅｘＫｐ ｐＮ−１　＝Ｑ＋α：現在のＰＩ比例制御出力、’、　
Ｐ　Ｉ比例制御出力ｐＮ＝ｐＮ−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十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ｍ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。さらに、積分時間ＴとＰ
Ｉ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。

第８図はＣＰ　Ｕ　７０の水量比例制御の作動フローチ
ャートを示す。

一般に給湯器１の氷山比例制−では、設定温度が低いほ
ど入水量が多くなるが、燃焼ガスの露点温度以下となる
まで入水量を増加することは器具の耐久性上好ましくな
い。燃焼ガスの露点温度は、空燃比、ガス成分、ガス量
、飽和蒸気圧から求められ、熱交換器１３の壁面温度は
、入水量および熱交換器１３の特性、水の物性値から求
められるが、設定温度に応じた最大入水量を設定しすれ
ば熱交換器１３の壁面の温度を露点湿度以上に維持する
ことは可能である。

このため、本実施例では、第９図のグラフに示すような
出湯温範囲と大水量範囲との関係を示すデータに基づい
て水量比例制御が行われる。

始めに、上述のごとく、メインコントローラ５４または
サブコントローラ５４ａの水温設定スイッチ５７．５７
ａにより設定された設定温度を読み込み（Ｓ　２００）
、設定温度が３５℃以下か否かを判別する（８２０１）
。設定温度が３５℃に設定されている時に、最大入水量
を８１７分に設定する（Ｓ２０２）。設定温度が３９℃
以下か否かを判別しく　３２０３）、設定温度が３９℃
に設定されている時には、最大入水量をｂｉ／分に設定
しく　Ｓ　２０４）、設定温度が４０℃以上に設定され
ている時には、燃焼能力に応じた水母比例制御を行う。

本実施例の最大入水量は、０１７分に設定する（　Ｓ　
２０５）。

本実施例の給湯器１の最小入水量は、設定温度が３５℃
以上の時に、２〜７１２／分に設定され、最大入水量は
、設定温度が３５℃以上の時に、１５〜１６１／分に設
定されているが、出湯能力に応じて種々変更できる。

このように、水量比例調整弁３３の開度を調節すること
によって、熱交換器１３の壁面の温度を燃焼ガスの露点
温度以上に維持することが可能となり、器具の耐久性を
向上することができる。

本実施例では、給湯器の燃料に燃料ガス等の気体燃料を
用いたが、給湯器の燃料に石油等の液体燃料も用いても
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かかる出湯温範囲と大水量範
囲との関係を示す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
２・・・燃焼用ファン（ガス量制御手段）１３・・・熱
交換器２３・・・ガバナ比例弁（ガス量制御手段）２４
・・・切替用電磁弁（ガス量制御手段）３３・・・水量
比例調整弁　３５・・・入水温サーミスタ（入水温検知
手段）３６・・・水量センサ（入水量検知手段）３８・
・・出湯温サーミスタ（出湯温検知手段）５０・・・制
御ｉｏ装置５４・・・メインコントローラ（温度設定手
段）５４ａ・・・サブコントローラ（温度設定手段）６
０・・・制°御回路　７０・・・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】 燃焼器ケースと、 該ケース内に設けられ、燃焼用空気と燃料とを所定の空
   燃比で燃焼するバーナと、 前記ケース内に設けられ、内部を通過する水を前記バー
   ナからの燃焼ガス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所望の設定温度に設定する温
   度設定手段と、 前記熱交換器内への水の入水量を調節する水量比例調整
   弁と、 前記熱交換器へ流入する入水量を検知する入水量検知手
   段と、 設定温度と入水温とに応じて前記水量比例調整弁を制御
   する制御回路とを備えた給湯器において、前記制御回路
   は、最大入水量を設定温度に応じて前記水量比例調整弁
   で調節することによって燃焼ガスの露点温度以上に維持
   することを特徴とする給湯器。