JPH0350446A - 給湯器等の制御装置 - 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】 し産業上の利用分野コ 本発明は、熱交換器を含む水路を通過する流量に応じた
パルスを発生する流量センサからのパルス信号に基づい
て加熱手段を制御する給湯器、湯張り機能付き自動風呂
釜等の制御装置に関する。

［従来の技術］ 熱交換器を通過する流量に基づいて、バーナ等の加熱手
段を作動する場合、従来では、例えば、特公平１−１４
４９８号公報に記載されているように、単位時間当たり
に通過する流量に応じた数のパルス信号を発生する流量
センサを設け、単位時間当たりの流量センサからのパル
ス信号の数が所定数以上になったことによって所定流星
以上になったことを検知して、バーナの点火動作を行っ
て加熱を開始し、逆に、単位時間当たりのパルス信号の
数が所定数以下になったことによって所定流量以下にな
ったことを検知して消火を行っている． ［発明が解決しようとする課題］ しかし、流量センサは、水流により羽根車を回転させて
、その回転数に応じてパルス信号が発生するものである
ため、流量が比較的多くて羽根車を安定して回転させる
ことができる場合には、安定したパルス信号が得られる
が、流量が少ない場合には、水流がうまく羽根車に作用
しないため、羽根車の回転が安定しない．このため、点
火動作あるいは消火動作を行うための基準信号として流
量センサのパルス信号数を用いた場合には、流量の判別
基準が設定される小流量付近において、流量センサの回
転が最も不安定となるため、安定した燃焼状態を得るた
めには、基準となる流量値に相当するパルス信号数の基
準数を、点火動作と消火動作とでは大きく差を与える必
要がある．この結果、点火動作に必要なパルス信号の基
準数が大きめに設定されることになり、給湯開始初期に
おける流量が小流量の場合に発生するパルス信号数が少
ないと、なかなか点火動作が行われないという問題があ
る． 本発明は、流量に応じたパルス信号を発生する流量セン
サを備えた給湯器等の制御装置において、給湯開始時の
流量が少ない場合にも、確実な点火動作が得られること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、加熱手段によって加熱される熱交換器を含む
水路中に配され、該水路を所定流量が通過する毎にパル
ス状の信号を発生する流量センサを備え、該流量センサ
からの前記信号に基づいて前記加熱手段の作動を制御す
る給湯器等の制御装置において、前記信号が発生する度
に前記信号の発生間隔を計測して周期情報とする周期計
測部と、該周期計測部により計測された前記周期情報を
計測順に記憶する周期情報記憶部と、該周期情報記憶部
に記憶された複数の前記周期情報から前記信号の発生間
隔の平均値を算出する平均周期算出部と、該平均周期算
出部によって算出された前記平均値に基づいて前記水路
の流量値を算出する流量算出部とを有し、該流量算出部
によって算出された前記流量値が所定流量以上のとき前
記加熱手段を作動することを技術的手段とする． ［作用コ 本発明では、流量センサから発生するパルス状の信号は
、それが発生する毎に信号の間隔が計測されて周期情報
となり、順に記憶される．記憶された周期情報は、その
平均値が算出され、それに基づいて流量値が算出され、
その流量値に基づいて加熱手段による加熱開始動作およ
び加熱停止動作が行われる． ［発明の効果］ 本発明では、流量センサからの信号の間隔を示す周期情
報が平均化された値に基づいて流量値が算出される． 従って、水路を通過する流量が少ない場合に、流量セン
サの羽根車の回転が不安定になり、パルス信号の発生間
隔が不安定になっても、その平均値は、パルス信号の発
生間隔の実際の変化より少なくなる。

この結果、加熱手段による加熱開始を決定するために算
出される流量値の変化が少なくなる．従って、加熱開始
のための基準流量値と加熱停止のための基単流量値との
差を小さくして設定することができ、加熱開始のための
基準流量値を小流量値に設定することができるため、給
湯開始初期の流量が少ない場合にも確実に加熱開始動作
を行うことができる． ［実施例］ 次に、本発明を実施例に基づいて説明する．第２図に示
すガス給湯器ｌの燃焼器ケースｌｏ内には、複数のバー
ナ１１を配してなる燃焼器ｌ２が配され、燃焼器ケース
１ｏの下方には、燃焼器１２へ燃焼用空気を供給する送
風機１３が設けられている．燃焼器ケースｌｏ内の燃焼
器１２の上方には水管式の熱交換器３ｏが設けられ、内
部を通過する水は燃焼器１２による燃焼熱により加熱さ
れる．燃焼器ケース１ｏ内の燃焼器１２の近傍には、燃
焼器ｌ２を点火するスパーカ１４が備えられ、また、燃
焼器１２の着火を検知するフレームロッド１５が備えら
れている．燃焼器ケース１０の上方には、燃焼排ガスを
外部へ排出するための排気口２が設けられている。

燃焼器１２の下方には、燃焼器１２のバーナ１ｌを中間
部で２Ｍに分離して第１バーナ群１０Ａ、第２バーナ群
１０Ｂとしてそれぞれ独立して使用するための２本のマ
ニホールド１６、１６ａが備えられている． 各マニホールドｌ６、１６ａは、燃料供給管２０から分
岐して設けられたもので、マニホールド１６には、マニ
ホールド１６ａとは別に独立して第１バーナ群１０Ａへ
の燃料ガスの供給を司るために、加熱能力切替用の電磁
弁２ｌが設けられている． 燃料供給管２０には、燃料供給を司る元電磁弁２２と、
通電電流に応じて下流側の供給圧力を調節するガバナ比
例弁２３とが上流側から順に設けられている． 熱交換器３０へ水を導く水供給管３１には、ギャドモー
夕によって駆動される電動式水量制御装置３２、流量に
応じたパルス信号を発生する流量センサ３３と、入水温
度を検知する入水温サーミスタ３４が１・．流側から順
に設けられ、熱交換器３０から流出する湯水を図示しな
い給湯口へ導く給湯管３５には、出湯温度を検知する出
湯温サーミスタ３６と、湯張りを行う場合などに、給湯
口に備えられる図示しない水栓によらないで、給湯を停
止するための開閉弁３７が設けられている．以上の構戒
からなるガス給湯器１は、制御装置４０により制御され
る。

制御装置４０は、第１図に示すとおり、マイクロコンピ
エータによってｍ戒されるデータ処理部４１、温調制御
部４２、燃焼制御部４３、シーケンス制御部４４の各１
！！Ｉ能部が設けられ、コントローラ５０の操作による
設定温度に応じて燃焼器１２の燃焼状態を制御するとと
もに、コントローラ５０によって設定される水量の湯張
りが終了したときに、開閉弁３７を閉じる． データ処理部４１は、流量センサ３３、入水温サーミス
タ３４、出湯温サーミスタ３６、コントローラ５０から
の各検知信号および設定温度信号を処理して、温調制御
部４２において必要な入水温度情報、出湯温度情報、流
量情報とするとともに、流量センサ３３による湯張り量
情報をシーケンス制御部４４へ与える． 本実施例で使用される流量センサ３３は、水供給管３１
によって形成される水路中に配され、通過する水によっ
て回転する羽根車を設け、この羽根車に４個の磁石を固
着して、羽根車の回転に伴って移動する磁石の位置変化
による磁気変化をホールＩＣ等の磁気検出素子によって
外部から検出して、パルス信号を出力するもので、羽根
車が１回転する間に４パルスを発生し、通過する流量に
対しては、例えば、１０バルス／１のパルス信号を発生
するものである． しかし、上記の特性を有する流量センサ３３では、通過
流量がｌｏｇ／分以下の少ない場合には、羽根車の回転
が安定せず、最低検出流量は２．３』／分となっている
．このため、通過流量が２６３Ｊｌ〜１０１７分の場合
には、実際の通過流量が一定であっても、流量センサ３
３からは一定間隔でパルス信号が発生されない場合があ
る。

そのため、本実施例のデータ処理部４１では、流量セン
サ３３からのパルス信号の処理において、第３図に示す
とおり、■周期計測、■周期情報記憶、■平均周期算出
、■流量算出、■流量認識の処理を行うことによって、
出湯温度の安定化を図っている． ■周期計測 流量センサ３３からパルス信号が発生される度に、パル
ス信号が発生した時間ｔ　（ｎ）と前回パルス信号が発
生した時間ｔ（ｎ−１）との間隔を、パルス信号の周期
情報Ｔ　（ｎ）として計測する．■周期情報記憶 周期計測によって計測されたパルス信号の周期情報Ｔ　
（ｎ）を、マイコンのレジスタあるいはメモリの記憶装
置に逐次記憶する。ここでは、流量センサ３３の羽根車
が１回転する間に、４個のパルス信号が発生することか
ら、後述する周期情報の平均化の際の有効性を考慮して
、３回前までの４個の周期情報Ｔ　（ｎ−３）　、Ｔ　
（ｎ−２）　、Ｔ（ｎ−１）．Ｔ　（ｎ）を順に記憶す
る。

また、記憶した各周期情報は、新たな周期情報が記憶さ
れる度に、順にシフトさせて、最も古い周期情報を削除
する。

従って、時間ｔ（ｎ）において、第４図に示すとおり、
４個の周期情報Ｔ（ｎ），Ｔ（ｎ−１）、Ｔ　（ｎ−２
）　、Ｔ　（ｎ−３）が記憶されテイル場合には、次の
パルス信弓が発生した時間ｔ　（ｎ＋１）には、第５図
に示すとおり、新たに周期情報Ｔ（ｎ−４−１）が記憶
されるとともに、３個の周期情報Ｔ（ｎ）、Ｔ（ｎ−１
）、Ｔ（ｎ−２）はそれぞれシフトされて記憶され、周
期情報Ｔ（ｎ３）は削除される． ■平均周期算出 流呈センサ３３からパルス信号が発生し、周期情報Ｔ（
ｎ）が計測されたとき、記憶されている４個の周期情報
Ｔ　（ｎ−３）　、Ｔ　（．ｎ−２）　、Ｔ（ｎ−１　
）　、Ｔ　（ｎ）を次式により平均値を算出して、パル
ス信号が発生した時間ｔ（ｎ）における流量算出のため
の平均周期情９ｆ）ＰＱ　（ｎ）とする。

ＰＱ　（ｎ）−　（１’　（ｎ−３）＋Ｔ　（ｎ−２）
＋Ｔ　（ｎ−１）　＋Ｔ　（ｎ）　）／４ここで、Ｔ（
ｎ）、Ｔ（ｎ−１）、Ｔ（ｎ−２）、Ｔ（ｎ−３）は、
それぞれ現在の用期情報、１回前の周期情報、２回前の
周期情報、３回前の周期情報である。

■流３ｋ算出 算出された平均周期情報ＰＱ（ｎ）に基づいて、Ｗ（ｎ
）”　ＩＰＱ　（ｎ）−１−ｂ）／ａ＋ｃによって流量
値Ｗ（ｎ）［ｊ／分］を計算する。

ここで、ａ，ｂは、平均周期情報ＰＱ　（ｎ）の値があ
らかじめ設定されている周期固定値Ｔ１以下であるか、
周期固定値］゛１以上であるかによってそれぞれ決まる
定数であり、またＣは、流量値の補Ｊを行うために設け
られる図示しない可変抵抗器を調整することによって与
えられる一Ｆ１．０［Ｎ／分］〜−１．０［Ｊｌ／分］
の間の流量補正値である。

■流量認識 流Ｊｉ認識は、算出された流量値Ｗ（ｎ）と前回ｊ２識
された流量認識値ＷＫ（ｎ−１）との差を求め、 Ｗ　（ｎ）　−ＷＫ　（ｎ−１　）　　ｌ　＞ＷＫ　（
．ｎ−　　１　）×ｄ の時には、 ＷＫ　（ｎ）＝Ｗ　（ｎ） として、現在の流量認識値ＷＫ（ｎ）を決定する。

ここでｄは、前回認識された流ｆ＃認識値ＷＫ（ｎ−１
）に対して、算出された流量値Ｗ（ｎ）の変化の割合が
どの程度の場合に、その算出された流量値Ｗ　（　ｎ　
）を流Ｎ認識値ＷＫ（ｎ）とするかを判断するための流
量認識判断値であり、例えばｄ＝３０／１００として与
えられるものである。

また、流量認識値ＷＫ（ｎ）に対して、例えばＷＱ　（
ｎ）＝ＷＫ　（ｎ）／１００ で与えられる変数ＷＱ（ｎ）の前回の値ＷＱ（ｎ１）と
算出された流量値Ｗ　（　ｎ　）との差を求め、Ｗ（ｎ
）　　　ＷＱ（ｎ−　１）ｌ＜ｆＷＱ（ｎ−１）Ｘｄｌ の時には、 ＷＫ（ｎ）＝ＷＫ（ｎ−１）十（Ｗ（ｎ）　−ＷＫ（ｎ
−１））Ｘｅ として、現在の流蛋認識値ＷＫ（ｎ）を決定する。

ここでｅは、前回算出された流量認識値ＷＫ（ｎ−１）
に、前回認識された流量認識値ＷＫ（ｎ−１）と算出さ
れた流量値Ｗ　（　ｎ　）との差を、どの割合だけ取り
入れて加算するかを決定するための流量認識加算値であ
り、例えばｅ　＝５　／　１００として与えられるもの
である。

以上の流量認識処理によって、流量値Ｗ　（　ｎ　）の
大きな変化はすぐに取り入れられ、小さな変化は少しず
つ取り入れられることになる。

この流量認識値ＷＫ（ｎ）は、流産に関する最終的な情
報として温調制御部４２に与えられる。

その他、各サーミスタによる検知情報についても、サー
ミスタの応答遅れを考慮してそれぞれの処理が行われ、
それぞれ検知温度情報として温調制御部４２へ与えられ
る。

温調制御部４２は、データ処理部４■で処理された各情
報に基づいて、必要な加熱量を算出する．また、算出さ
れる加熱量が燃焼器ｌ２による加熱能力を越えた場合に
は、電動式水量制御装置３２を駆動して、熟交喚器３０
への流入水量を制限する。

燃焼制御部４３は、温調制御部４２に算出加熱量に応じ
て送風機ｌ３を駆動するとともに、送風機１３の回転数
によって検出して、送風機１３の作動状態に応じてガバ
ナ比例弁２３を連続的に制御するとともに、必要に応じ
て電磁弁２１を開閉して、第１バーナ群１０Ａへの燃料
供給を制御する。

シーケンス制御部４４では、流量センサ３３からのパル
ス信号により検出される流量認識値ＷＫ（ｎ）に基づい
て、単位時間内の流儀が所定流儀以」二になったことを
検知したとき、所定のシーケンスで点火制御を行うとと
もに、フレームロツドｌ５によって燃焼器１２の着火が
検知されると、温調制御部４２による温調制御を開始さ
せる．また、流量認識値ＷＫ（ｎ）に基づいて、単位時
間内の流量が所定流産以下になったことを検知した場合
には、各弁を閉じて消火動作を行う。

ここでは、流Ｍ認識値ＷＫ（ｎ）に基づい゛〔点火動作
および消火動作を行うため、点火動作に必要な流量基準
値と、消火動作に必要な流産基準値との差を小さく設定
できるため、点火動作に必要な流量基準値を比較的小さ
く設定できる。

このため、給湯開始時の流量が少なく、流量センサ３３
からのパルス信号の発生間隔か不安定な小流量の場合に
も、確実に点火動作を行うことができる。

また、コントローラ５０によって湯張り設定が行われた
場合には、流量センサ３３のパルス信号の数を積算して
給湯水量を算出し、給湯水量が設定水量に達した場合に
、開閉弁３７を駆動して給湯管３５を閉鎖して給湯を停
止する。

この場合には、上記の■平均周期算出と同様にして算出
された平均周期情報ＰＱ（ｎ）の値を、所定の流量計算
式切替のための周期固定値Ｔ２と比較して、平均周期情
報ＰＱ（ｎ＞の値に応じた流量計算式によって流量積算
値が算出される。

以上の構成からなる本実施例のガス給湯器１は、次のと
おり作動する。

コントローラ５０に設けられた図示しない運転スイッチ
を操作すると、制御装置４０が運転待機状態になる． 使用者が水栓を開き、水供給管３１から水が流入して給
湯が開始されると、流量センサ３３からは、通過する流
量に応じたパルス信号が発生する．このとき給湯流量が
少ないと、それに伴って、流量センサ３３の羽根車の回
転が不安定になる。

この場合、例えば、実際の流量が一定であるにも拘らず
、流量センサ３３からのパルス信号の周期が、第６図に
示すとおり、一定にならないと、周期情報Ｔ　（ｎ）も
、それに応じて一定ではない。

しかし、平均周期情報ＰＱ　（ｎ＞は、周期情報Ｔ（ｎ
＞が、それ以前の３個の周期情報Ｔ（ｎ・−１　）＝　
Ｔ　（ｎ−２）．Ｔ　（ｎ−３）と平均化されて算出さ
れ、この平均周期情報ＰＱ（ｎ＞に基づいて流量値Ｗ　
（　ｎ　）が算出されるため、不安定な周期でパルス信
号が発生されても、安定した流量値Ｗ（ｎ）が得られる
． また、流ｉ認識値ＷＫ（ｎ）を求めているため、算串さ
れた流量値Ｗ　（　ｎ　）の大きな変化はすぐに取り入
れられ、流量値Ｗ　（　ｎ　）の小さな変化に対しては
、その影響を受け難くなるため、点火動作に必要な所定
流量が容易に検知される。

このため、給湯開始の流量が小流量であっても、確実に
点火動作を行うことができる。

パルス信号に基づいて流量＝２識値ＷＫ（ｎ）が算出さ
れ、それが所定流量以上であると、所定のシーケンスで
送風機１３が駆動されてプレパージを行い、送風機１３
の回転数が所定回転数に達すると、スパーカ１４で火花
放電が行われるとともに、元電磁弁２２、ガバナ比例弁
２３、電磁弁２１の順で、それぞれ時間差を伴って各弁
が開かれ、燃料ガスが燃焼器ｌ２へ供給され、点火され
る．フレームロツド１５によって着火が検知されると、
温調制御が開始され、流量センサ３３、入水温サーミス
タ３４、出湯温サーミスタ３６の各検知情報およびコン
トローラ５０による設定温度に基づいて加熱量が算出さ
れ、熱交換器３０を通過する水は、目的の温度に加熱さ
れて給湯管３５から流出する． 給湯中に、使用者が水栓を操作して、給湯流量が少なく
なった場合には、それに伴って、流量センサ３３の羽根
車の回転が不安定になるが、平均周期情報ＰＱ　（ｎ）
に基づいて流量値Ｗ　（　ｎ　）が算出されるため、不
安定な周期でパルス信号が発生しても、安定した流量値
Ｗ　（　ｎ　）が得られる．また本実施例では、さらに
流ｉ認識値ＷＫ（ｎ）を求めているため、算出された流
量値Ｗ　（　ｎ　）の小さな変化に対しては、その影響
を受け難くなり、加熱量の変動が少なくなり、安定した
出湯温度が得られる． 逆に、実際に流量が大きく変化したような場合には、そ
の変化を速やかに取り入れることができるため、変化し
た流量に応じた加熱量を速やがに与えることができる。

以上のとおり、本実施例では、流量センサからのパルス
信号の間隔の平均値に基づいて点火動作を行うため、給
湯開始時の流量が少ない場合にも、確実に点火を行うこ
とができる。

以上の実施例では、ガス給湯器を示したが、石油等他の
燃料による給湯器や、電気加熱による給湯器でもよい．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すガス給湯器の制御装置を
示す機能ブロック図、第２図は本実施例のガス給湯器の
楕或を示す概略図、第３図は本実施例のデータ処理部に
おける流量に関する情報処理を示す流れ図、第４図およ
び第５図は本実施例のデータ処理部における周期情報の
記憶状態を示すエリアマップ、第６図は本実施例のガス
給湯器の作動説明のためのタイムチャートである．図中
、１・・・ガス給湯器（給湯器等）、１２・・・燃焼器
（加熱手段〉、３０・・・熱交換器、３１・・・水供給
管（水路）、３３・・・流量センサ、４０・・・制御装
置、 ４１・・・データ処理部（周期計測部、周期情報記憶部
、平均周期算出部、流量算出部〉．代 理 人 石 黒 健二 第３図 流量センサのパルス信号 温調制御・点火制御 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）加熱手段によって加熱される熱交換器を含む水路中
   に配され、該水路を所定流量が通過する毎にパルス状の
   信号を発生する流量センサを備え、該流量センサからの
   前記信号に基づいて前記加熱手段の作動を制御する給湯
   器等の制御装置において、 前記信号が発生する度に前記信号の発生間隔を計測して
   周期情報とする周期計測部と、 該周期計測部により計測された前記周期情報を計測順に
   記憶する周期情報記憶部と、 該周期情報記憶部に記憶された複数の前記周期情報から
   前記信号の発生間隔の平均値を算出する平均周期算出部
   と、 該平均周期算出部によって算出された前記平均値に基づ
   いて前記水路の流量値を算出する流量算出部とを有し、 該流量算出部によって算出された前記流量値が所定流量
   以上のとき前記加熱手段を作動することを特徴とする給
   湯器等の制御装置。