JPH07198132A - 燃焼装置およびその燃焼能力更新運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 給湯器に予め与えられた燃焼能力を燃焼運転
中に逐次更新して給湯器の実状に合った燃焼能力を求め
て燃焼運転を行う。 【構成】 給湯器の燃焼運転中に入水温度と出湯温度と
入水量を検出し、能力更新条件監視部26で、出湯温度が
予め与えた温度偏差に入り、通水量が予め与えた流量偏
差範囲に入り、ガス比例弁13の操作量が予め与えた範囲
に入ったときに、能力更新演算部30により実稼動時の燃
焼能力を求め、この演算値を設定温度と対のデータとし
て更新データ格納部36に格納する。この能力更新を逐次
行い、燃焼能力を更新していく。次の出湯時には、更新
データ格納部36に格納した給湯器の実状に則した正しい
燃焼能力を用いて給湯燃焼運転を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯器等の燃焼装置
と、その燃焼能力更新運転方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７には、燃焼装置として一般的な給湯
器のシステム構成が示されている。同図において、熱交
換器２の入口側には被加熱流体である水の給水管３が接
続されており、この給水管３には入水温を検出する入温
度検出手段としての入水サーミスタ10と、入水量を検出
する流量検出手段の流量センサ９とが設けられている。
熱交換器２の出口側には給湯管４が接続され、この給湯
管４の出口側には給湯栓１が設けられている。さらに、
給湯管４にはギヤモータによって開弁量が制御される流
量制御手段としての水量制御弁16と、出湯温を検出する
出温度検出手段としての出湯サーミスタ11とが設けられ
ている。

【０００３】熱交換器２の下方には燃焼加熱手段として
のバーナ７、バーナ７の点火を行うイグナイタ電極18、
着火を検知するフレームロッド電極19、および給排気を
行う燃焼ファン５が配設されており、バーナ７のガス導
入口にはガスノズル６が対向配置され、このガスノズル
６に通じるガス管８にはガス供給量を開弁量によって制
御する燃料供給制御手段としてのガス比例弁13と、管路
の開閉を行うガス電磁弁12とが介設されている。

【０００４】この種の給湯器には制御装置14が備えられ
ており、この制御装置14にはリモコン15が接続され、こ
のリモコン15には給湯温度を設定するボタン等の温度設
定部や給湯設定温度の表示部が設けられている。制御装
置14は給湯器の給湯動作を制御しており、給湯栓１が開
けられると流量センサ９が入水量を検出して、その入水
量がある一定以上（最低作動流量以上）になったときに
流量センサ９からの信号を受けて、制御装置14は燃焼フ
ァン５を回転させる。そして、燃焼ファン５の回転が所
定の回転領域に入ったときにガス電磁弁12およびガス比
例弁13を開けてバーナ７へガスの供給を行い、イグナイ
タ電極18による点火動作を行う。フレームロッド電極19
がガスの着火を検出すると、制御装置14は出湯温度を設
定温度にするようフィードフォワード制御を行い、ガス
比例弁13の開弁量を可変し、熱交換器２から出る湯温を
設定温度になるように制御を行い、湯温の安定後は、フ
ィードフォワード制御とフィードバック制御の併用制御
により燃焼制御が行われる。

【０００５】周知のように、給湯器には、給湯燃焼能力
が与えられており、給湯器はこの燃焼能力の範囲内で出
湯温度を設定温度にすべく燃焼制御を行う。給湯器に与
えられる燃焼能力は、号数によって与えられており、１
号とは、１分間に１リットルの水を25℃上昇させるのに
必要な燃焼能力を意味する。

【０００６】つまり、号数＝入水量（リットル／分）×
｛出湯温度（又は出湯温度）（℃）−入水温度（℃）｝
÷25の式で表される。例えば、入水量が24リットル／
分、出湯温度が40℃、入水温度が15℃のときには、給湯
器の燃焼能力は前記式により、24号として与えられる。
このように、燃焼能力の号数が与えられると、その号数
に適する適性流量は次の式で与えられる。適性流量（リ
ットル／分）＝号数×25／｛設定温度（又は出湯温度）
（℃）−入水温度（℃）｝。給湯器の燃焼運転では与え
られた最大燃焼能力でもって適性流量を通水して設定温
度の湯を出湯するように燃焼制御が行われる。

【０００７】前記燃焼能力が仕様値として与えられる
と、制御装置14には図８に示すような、縦軸をガス比例
弁13によって制御されるガス量（ガス圧）、横軸を操作
量として示される能力特性データが与えられる。この能
力特性データは操作量100 ％で最大能力のガス供給量
（ガス圧）を供給し、０％の操作量で最小燃焼能力のガ
ス量が供給されるデータであり、給湯器の出荷時等に最
小燃焼能力と最大燃焼能力の範囲内で比例的に弁を開閉
するようにガス比例弁13の開度調整が行われる。

【０００８】このガス比例弁13の開度調節は、通常、ボ
リューム（可変抵抗器）を操作して調整される。ガス比
例弁13の開弁量の大きさは、ガス比例弁13に加える開弁
駆動電流の大きさに比例し、例えば、動作スイッチを能
力調整側にし、能力調整スイッチを最大燃焼能力側に倒
して、最大能力燃焼時のガス量（ガス圧）を供給する開
弁量となるように最大能力調整用ボリュームを調節して
最大能力時の開弁駆動電流を設定し、次に、能力調整ス
イッチを最小燃焼能力側に倒し、最小能力調整用ボリュ
ームを最小能力のガス量（ガス圧）を供給するガス比例
弁13の開弁量となるように開弁駆動電流を設定し、この
能力調整後、動作スイッチを能力調整側から通常燃焼モ
ード側に切り換えることにより、給湯器は与えられた能
力でもって最大燃焼能力（操作量０％）から最大燃焼能
力（操作量100 ％）の範囲内で操作量を可変することに
より、自在に開弁駆動電流を可変して燃焼量制御が可能
となる。

【０００９】図９は湯温が安定化した以降の給湯器の定
常運転状態の燃焼制御をより詳しく示したフローチャー
トである。この動作では、電源投入されて、給湯栓１が
開けられ、フローセンサ（流量センサ）９のオン信号が
加えられたときに、前記の如く、燃焼ファン５の回転や
点着火動作を行い、湯温安定後は、フィードフォワード
とフィードバックとの併用制御により、出湯湯温の安定
化制御が行われる。ステップ102 では、出湯温度Ｔ_out
が設定温度Ｔ_SPの上下0.5 ℃の温度範囲に入ったか否か
を判断し、その範囲に入っているときには、ステップ10
3 で操作量ＬＶが98％以上か否かを判断する。操作量Ｌ
Ｖが98％以上のときにはそのまま燃焼運転を継続する。

【００１０】操作量が98％に達していないときには、給
湯器の能力にまだ余裕があるので、水量を増加する方向
に制御する。まず、ステップ104 で、ギヤモータＧＭの
動作位置により、水量制御弁16が全開状態にあるか否か
を判断し全開状態にあるときには、それ以上水量を増や
すことができないので、そのまま燃焼動作を継続し、水
量制御弁16が全開状態でないときには、ギヤモータを駆
動して0.1 リットル分だけ水量制御弁16を開駆動する。
そして、給湯器への通水量が安定するｔ秒の時間を待っ
てから出湯湯温を検出して操作量の可変等を行い、ステ
ップ102 〜106の動作を繰り返して燃焼運転を続行す
る。この燃焼動作により、操作量が98％以上となるま
で、水量制御弁16により0.1 リットルずつ水量が増加制
御され、最終的には操作量98％以上の能力の最大流量で
設定温度に対し上下0.5 ℃の範囲に入る湯の出湯状態に
なる。

【００１１】前記ステップ102 で出湯温度が設定温度に
対し上下0.5 ℃の許容範囲に入らないときには、ステッ
プ109 で出湯温度が許容範囲の上下いずれの方向に外れ
ているかを判断する。出湯温度が許容範囲の上側に外れ
ているときには、燃焼熱量が多過ぎるので、ステップ11
3 で燃焼量を減少して、燃焼運転を続行する。

【００１２】出湯温度が許容範囲の下側に外れていると
きには、ステップ110 で操作量が98％以上であるか否か
を判断し、操作量が98％よりも低いときにはステップ11
2 で燃焼量を増加してから、ステップ102 以降の燃焼動
作を行う。

【００１３】また、ステップ110 で操作量が98％以上と
判断されたときには、操作量を増加する余裕がないの
で、ステップ111 でギヤモータの駆動により、水量制御
弁16を、例えば、0.1 リットル分絞り、通水量が安定す
るt 秒間待ってステップ102 以降の燃焼動作を行う。

【００１４】このように、従来の給湯器では、燃焼運転
を行いながら、操作量や、通水量が調整されていき、最
終的に与えられた給湯器能力の98％以上の能力で、最大
流量が出せるように制御される。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従来の給湯器では、例
えば、24号というように、能力が予め与えられると、そ
の能力に合わせて図８に示すような能力特性データが設
定され、このデータに基づき、燃焼量制御を行うため
に、給湯器の出荷段階でガス比例弁13の開度調整が行わ
れるが、この開度調整時に、例えば、最大能力の操作量
100 ％の位置でガス比例弁13の開弁駆動電流が小さい方
向に誤って設定されてしまうと、操作量100％の最大能
力で燃焼制御しようとしても、その最大能力のガス供給
量が得られないため、熱量不足となり、設定温度よりも
ぬるい湯しか出湯できなくなり、これを防止するために
は、出湯量を絞らなければならず、出湯湯温が設定温度
となるように流量の絞り調整を行う時間も長くかかり、
例えば、給湯器の湯を浴槽に落とし込んで設定の温度に
湯張りする場合には、湯を張り終わるまで時間がかかり
過ぎるという問題がある。

【００１６】また、一般の給湯器に使用されている入水
サーミスタやフローセンサ（流量センサ）には、検出精
度の特性ばらつきがあり、このばらつきにより、例え
ば、入水温度を高めに読んでしまうと、燃焼能力によっ
て定まる適性流量が多くなってしまい、この適性流量を
通水して出湯すると、設定温度よりも低い出湯湯温とな
ってしまい、このため、徐々に、流量を絞って設定温度
の湯温となるように調整することとなるが、その調整に
手間どり、出湯湯温を設定温度にするまでに時間が長く
かかり、立ち上がりの遅い出湯特性になってしまうとい
う問題がある。

【００１７】同様に、フローセンサ（流量センサ）９の
ばらつきにより、実際の流量よりも少なめに読んでしま
う場合も、同様な不具合が発生するという問題がある。

【００１８】さらに、従来の給湯器では、前記ガス比例
弁13の開度調整の狂いや入水サーミスタ等のばらつきに
応じて長い時間をかけて、設定温度の湯が出せる操作量
の調整や、通水流量の調整を折角行っても、給湯燃焼が
停止すると、その調整情報が全て消えてしまい、次に出
湯するときには、最初から適性操作量と適性水量を調整
する動作をいちいち行わなければならないという欠点が
あった。

【００１９】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、ガス比例弁の開度調
整に狂いが生じても、また、フローセンサや入水サーミ
スタにばらつきが生じていても、それらの状況に合わせ
た自己の燃焼能力を学習記憶し、自己の状況に合った能
力でもって、適性流量を的確に出湯して、立ち上がりの
速い安定した出湯湯温を得ることができる燃焼装置およ
びその燃焼能力更新運転方法を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明は、熱交換器を通る被加熱流体の燃焼加熱手段と、
この燃焼加熱手段に供給する燃料の量を制御する燃料供
給制御手段と、被加熱流体の流量を制御する流量制御手
段とを備え、燃焼能力の範囲内で燃焼加熱手段の燃焼供
給量を可変し、熱交換器から出る被加熱流体を設定温度
になるように燃焼加熱手段の燃焼量を制御する燃焼装置
において、燃焼運転中に熱交換器に入る被加熱流体の入
温度と熱交換器から出る被加熱流体の出温度と熱交換器
を通る被加熱流体の流量を検出し、被加熱流体の出温度
と流量とが与えた安定範囲に入り、かつ、その状態が与
えた持続時間を越えたときに前記被加熱流体の入温度と
出温度と流量との検出値に基づき実稼動の燃焼能力を演
算により求め、設定温度と対にしたデータとして前のデ
ータを更新して行って、各設定温度に対応する実稼動の
燃焼能力の更新データを与え、次に燃焼運転を行うとき
にはその設定温度に対応する燃焼能力の更新データを用
いて燃焼運転を開始することを特徴として構成されてい
る。

【００２１】また、前記実稼動の燃焼能力の更新データ
は設定温度と被加熱流体の入温度とを組としたデータで
与え、次に燃焼運転を行うときにはその設定温度と入温
度に対応する燃焼能力の更新データを用いて燃焼運転を
開始すること、前記実稼動の燃焼能力の更新演算を行う
条件の１つである被加熱流体の出温度と流量の安定範囲
での持続時間は被加熱流体の流量と設定温度の大きさに
応じて可変設定することもそれぞれ本発明の特徴的な燃
焼装置の燃焼能力更新運転方法の構成とするところであ
る。

【００２２】さらに、本発明の燃焼装置は、熱交換器に
導かれる被加熱流体の温度を検出する入温度検出手段
と、熱交換器を通る被加熱流体の燃焼加熱手段と、熱交
換器で加熱された被加熱流体の温度を検出する出温度検
出手段と、熱交換器に導かれる被加熱流体の流量を検出
する流量検出手段と、前記燃焼加熱手段に供給する燃料
の量を制御する燃料供給制御手段と、被加熱流体の流量
を制御する流量制御手段とを備え、燃焼能力の範囲内で
燃焼加熱手段の燃焼供給量を可変し、熱交換器から出る
被加熱流体を設定温度になるように燃焼加熱手段の燃焼
量を制御する燃焼装置において、燃焼運転中に熱交換器
に入る被加熱流体の入温度と熱交換器から出る被加熱流
体の出温度と熱交換器を通る被加熱流体の流量を検出
し、被加熱流体の出温度と流量とが与えた安定範囲に入
り、かつ、出温度が安定範囲に入ってからその状態が与
えた持続時間を越えたときに燃焼能力の更新指令を行う
能力更新判定指令部と、この能力更新判定指令部からの
更新指令を受けて前記被加熱流体の入温度と出温度と流
量との検出値に基づき実稼動の燃焼能力を演算により求
める能力更新演算部と、この能力更新演算部で求められ
た燃焼能力更新値を設定温度と対のデータとして前のデ
ータに代えて更新記憶する更新データ格納部とを有する
ことを特徴として構成されており、また、前記更新デー
タ格納部は燃焼能力更新値を設定温度と被加熱流体の入
温度とを組にしたデータとして更新記憶する構成とした
ことも本発明の特徴とするところである。

【００２３】

【作用】上記構成の本発明において、燃焼装置の燃焼運
転が行われると、熱交換器に入る被加熱流体の入温度
と、熱交換器から出る加熱された被加熱流体の出温度
と、熱交換器を通る被加熱流体の流量が検出される。そ
の一方で、少なくとも被加熱流体の出温度と流量が与え
られた安定領域に入り、その状態が持続時間を越えて継
続したときに燃焼能力の更新指令が出される。

【００２４】燃焼能力の更新動作では、熱交換器に入る
被加熱流体の入温度と熱交換器から出る被加熱流体の出
温度と熱交換器を通る流量との条件検出情報が取り込ま
れ、これに基づき、実稼動の燃焼能力が演算され、設定
温度と対のデータとして、あるいは設定温度と被加熱流
体の入温度の組のデータとして前のデータに代えて更新
記憶される。次に燃焼装置を運転するときには、その設
定温度（または設定温度と入温度）に対応した最適な燃
焼能力でもって燃焼運転が開始することとなる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。本実施例の燃焼装置は前記図７に示したシステム
構成を持つ給湯器を対象にしており、図７に示したもの
と同一の名称部分には同一符号を付し、その重複説明は
省略する。図１には本発明に係る燃焼装置の燃焼能力更
新運転方法を行う制御回路のブロック構成図が示されて
いる。この実施例の制御回路は、燃焼能力算定部20と、
比例弁操作量演算部21と、比例弁駆動部22と、温度偏差
検出部23と、設定流量算定部24と、流量偏差検出部25
と、能力更新判定指令部として機能する能力更新条件監
視部26と、タイマ27と、補正流量積算部28と、補正流量
格納部29と、能力更新演算部30と、水量制御弁操作量演
算部31と、水量制御弁駆動方向判定部32と、水量制御弁
駆動部33と、水量制御弁全開・全閉検出部34と、初期デ
ータ格納部35と、更新データ格納部36と、データ選択部
17とを有して構成されている。

【００２６】初期データ格納部35には給湯器の仕様によ
って設計段階で定まる給湯燃焼能力が例えば24号として
格納され、さらに、この燃焼能力によって定まる前記図
８に示すような操作量と、この操作量の０％〜100 ％の
範囲内で可変するガス量（ガス圧）の関係を示す能力特
性データが記憶されている。

【００２７】燃焼能力算定部20と、比例弁操作量演算部
21と、比例弁駆動部22と、温度偏差検出部23は、通常の
燃焼制御を行う部分の回路で、これを簡単に説明する
と、まず、燃焼能力算定部20はリモコン15等の温度設定
部で設定された温度情報と、入水サーミスタ10により検
出される入水温度の情報と、流量センサ（フローセン
サ）９で検出される流量検出値との情報を受け、さら
に、温度偏差検出部23で検出される出湯温度と設定温度
との偏差の検出情報を受けて、入水温度を設定温度に高
めるのに要する燃焼熱量（燃焼能力）を演算により求
め、その演算結果を比例弁操作量演算部21に加える。比
例弁操作量演算部21は、燃焼能力算定部20で演算された
燃焼能力を得るための操作量を演算により求め、この値
を比例弁駆動部22へ加える。比例弁駆動部22は比例弁操
作量演算部21で算出された操作量に対応する開弁駆動電
流をガス比例弁13に加え、ガス比例弁13の開弁量、つま
り、ガス供給量を制御し、出湯湯温の安定化制御を行
う。

【００２８】設定流量算定部24は、給湯器の燃焼能力に
対応する適性流量を算出する。この適性流量は前述した
ように次の式により求められる。

【００２９】適性流量（リットル／分）＝号数×25／
（設定温度（℃）−入水温度（℃））

【００３０】例えば、設定温度が48℃、入水温度が13
℃、燃焼能力が24号のときの適性流量を求めると、約17
リットル／分として求められる。

【００３１】流量偏差検出部25は、流量センサ９から得
られる検出流量と、前記設定流量算定部24で求められる
適性流量とを比較し、その流量偏差を検出し、その検出
結果を能力更新条件監視部26と水量制御弁操作量演算部
31へ加える。

【００３２】能力更新条件監視部26には、能力更新を行
うか否かを判断する条件が予め設定され、その条件を満
たしたときに能力更新を指令するもので、この能力更新
可否の判断材料として、設定温度と出湯温度の温度偏差
範囲と、検出流量と適性流量との流量偏差範囲と、操作
量の値や操作量範囲が予め与えられている。例えば、偏
差温度範囲として、設定温度に対し、±0.5 ℃の値が、
流量偏差範囲として、適性流量に対し±0.1 リットルの
値が与えられており、操作量の値としては、100 ％が、
操作量範囲として98％以上、95％以上等の適宜の値がそ
れぞれ与えられている。

【００３３】能力更新条件監視部26は、出湯温度が温度
偏差範囲に入り、検出流量が流量偏差範囲に入り、比例
弁操作量演算部21で算出された操作量が更新条件として
与えられた操作量（又は操作範囲）になっており、か
つ、タイマ27を動作させて、出湯温度が温度偏差範囲に
入り、かつ、流量も流量偏差範囲に入っている状態と、
演算操作量が与えられた操作量になっているか又は操作
量範囲に入っている状態が予め与えられた所定の持続時
間を持続していることを確認したときに、能力更新指令
を能力更新演算部30に加える。

【００３４】この持続時間は、固定的な時間として与え
てもよいが、この実施例では、熱交換器２の通水流量と
設定温度の大きさに応じて与えるようにしている。すな
わち、熱交換器２の通水流量が増大すると、湯温が安定
するまでに時間がかかり、同様に、設定温度も、高くな
るほど湯温が安定しずらくなる。このことを考慮し、本
実施例では、設定温度と通水流量によって定まる最適な
持続時間を実験等により求めて表データやグラフデータ
として与えておくか、あるいは、設定温度と通水量を変
数とする演算式を与えておき、給湯器の燃焼運転時に、
設定温度と入水温度の検出情報に基づき、前記表データ
や演算式等により持続時間を求めて与えるようにしてい
る。なお、流量が流量偏差範囲に入っていないときに
は、その旨の情報を補正流量積算部28に加える。

【００３５】水量制御弁全開・全閉検出部34は水量制御
弁16が全開状態であるときと全閉状態であるときを検出
し、その検出結果を能力更新条件監視部26と水量制御弁
操作量演算部31へ加える。

【００３６】水量制御弁操作量演算部31は流量偏差検出
部25からの検出結果を受け、検出流量が流量偏差から外
れているときは、検出流量が適性流量に近づく方向に所
定量だけ、例えば、0.1 リットル分の水量可変の操作量
を演算し、その演算結果を水量制御弁駆動方向判定部32
に加える。なお、水量制御弁全開・全閉検出部34の信号
により水量制御弁16が全開または全閉状態で水量の増減
ができないときには操作量演算は行わない。

【００３７】水量制御弁駆動方向判定部32は、水量制御
弁操作量演算部31からの情報を受け、熱交換器２の通水
流量を適性流量にするための水量制御弁の開閉駆動方向
を判定し、水量制御弁の開閉の駆動方向と、前記水量制
御弁操作量演算部31で演算された操作量の値を水量制御
弁駆動部33へ加える。水量制御弁駆動部33は、水量制御
弁駆動方向判定部32から加えられる情報に基づき、水量
制御弁16を開方向あるいは閉方向に操作量の分だけ開閉
駆動する。

【００３８】前記補正流量積算部28は、給湯器の燃焼運
転中に、時々刻々水量制御される水量の補正分を積算
し、その積算結果を補正流量格納部29に格納する。

【００３９】能力更新演算部30は、能力更新条件監視部
26から能力更新指令を受けたときに、入水温と、出湯温
と、燃焼能力の適性流量として設定流量算定部24で演算
された適性流量ＦＷ_SPに補正流量の積算値ΔＦＷを加え
たものを新たな適性流量ＦＷ_SP値とした値を用いて、前
述した号数を求める式を用いて燃焼能力を求め、前に与
えられていた燃焼能力の値をその演算により求められた
燃焼能力の値によって更新し、その更新データを更新デ
ータ格納部36に更新格納する。

【００４０】表１および表２には本実施例において特徴
的な能力更新データの格納形態の一例が示されている。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】表１は燃焼能力ＧＯの更新データを設定温
度と対にして格納した構成例を示すもので、給湯器の出
荷時には、各設定温度の燃焼能力書き込み位置には設計
仕様で定まる給湯器の能力、この例では24号の値がそれ
ぞれ書き込まれている。この状態で、給湯器の設置施工
後、燃焼運転が行われることにより、能力更新が行わ
れ、設定温度に対応する能力のデータが更新データとし
て書き替えられる。例えば、設定温度40℃で燃焼運転を
行い、能力更新演算により、燃焼能力が25号として求め
られたときには、燃焼運転前に24号として書き込まれて
いた設定温度40℃に対する能力の値を25号に書き替える
ものである。

【００４４】表２に示す格納形態のものは、能力更新デ
ータを設定温度と入水温とを組にしてメモリに格納する
構成のものである。この場合も、設定温度と入水温とに
よって定まる能力データの書き込み位置には給湯器の出
荷段階では設計仕様の燃焼能力、この例では24号の値が
書き込まれており、給湯器の設置施工後の燃焼運転が行
われるごとに、燃焼能力の更新演算が行われ、設定温度
と入水温に対応する書き込み位置の能力データが更新さ
れていくこととなる。

【００４５】前記のようなメモリの格納構成とすること
で、表１の場合は、異なる設定温度で給湯運転が行われ
ることにより、各設定温度に対応する燃焼能力ＧＯは実
稼動の能力更新データにより埋められることとなる。ま
た、表２のメモリ構成の場合も、異なる設定温度と入水
温での燃焼運転が行われることで、各設定温度と入水温
に対応する燃焼能力ＧＯは実稼動の能力更新演算データ
により更新されて埋められる。

【００４６】データ選択部17は、入水サーミスタ10から
入水温の検出情報を受け、温度設定部から設定温度の情
報を受け、表１のデータ格納形態の場合には、設定温度
に対応する能力更新データを選択して読み出し、その読
み出した能力更新データを燃焼能力算定部20へ加える。
また、表２のデータ格納形態の場合には、設定温度と入
水温度に対応する能力更新データを選択して読み出し、
その読み出した能力更新データを燃焼能力算定部20へ加
える。このように、設定温度に対応するデータや、設定
温度と入水温に対応するデータがデータ選択部17により
選択されることで、次の燃焼制御時には、この選択され
た燃焼能力を用いて燃焼熱量が算出されて燃焼制御が行
われることとなる。

【００４７】本実施例の燃焼能力更新運転方法を行う制
御回路は上記のように構成されており、次に、この制御
回路を用いた燃焼能力更新運転の各動作を図２〜図４の
フローチャートに基づき説明する。なお、これらのフロ
ーチャートは給湯器を設置施工をした後、最初に燃焼運
転をスタートする場合で示されている。図２は燃焼能力
更新運転方法の第１の動作例を示したもので、まず、電
源投入の後、ステップ201 で初期データ格納部35に格納
されている燃焼能力の初期値ＧＯが、例えば、24号とし
てセットされ、補正流量格納部29で格納されている補正
流量ΔＦＷがセットされる。給湯器が設置施工されて最
初に運転を行う場合は補正流量を求める演算が行われて
いないので、補正流量ΔＦＷは０の値がセットされる。

【００４８】次に、フローセンサがオンしたか否かが判
断され、フローセンサ（流量センサ）９からオン信号が
加えられると、燃焼運転を開始し、ステップ204 で設定
温度Ｔ_SPと、入水温度Ｔ_MIN と、流量センサ９により検
出される検出流量ＦＷの読み込みが行われる。

【００４９】次にステップ205 で初期設定燃焼能力ＧＯ
に対応する適性流量ＦＷ_SPが次の式により演算される。

【００５０】ＦＷ_SP＝ＧＯ×25／（Ｔ_SP−Ｔ_MIN ）

【００５１】次にステップ206 で適性流量ＦＷ_SPに補正
流量ΔＦＷを加えた流量補正後の適性流量が求められ
る。この例では、初期値のΔＦＷが０であるので、ステ
ップ205 で計算された適性流量ＦＷ_SPの値がそのまま補
正後の値として用いられる。

【００５２】ステップ207 では流量センサ９により検出
される検出流量ＦＷが適性流量ＦＷ _SPに対して±0.1 リ
ットルの流量偏差範囲に入っているか否かの判断が行わ
れる。検出流量が流量偏差範囲に入っていないときに
は、検出流量が流量偏差範囲の上側に外れているか下側
に外れているかをステップ218 で判断する。検出流量が
流量偏差範囲を下側に外れているときには、流量を増加
する方向の動作をステップ219 と220 にかけて行う。ス
テップ219 では水量制御弁16が全開状態であるか否かを
水量制御弁全開・全閉検出部34の検出結果により判断
し、全開状態でないときには水量制御弁16のギヤモータ
を開方向に動作して流量が偏差範囲に入るように制御す
る。

【００５３】検出流量が流量偏差範囲を上側に越えてい
たときには、同様に、水量制御弁16が全閉状態であるか
否かを判断し、全閉状態でないときには、水量制御弁16
のギヤモータを閉方向に駆動し、ステップ222 で流量が
流量偏差範囲に入るように制御する。

【００５４】前記ステップ207 で検出流量が流量偏差範
囲に入っているときにはステップ208 で出湯温度が設定
温度に対し、±0.5 ℃の偏差温度範囲に入っているか否
かの判断を行う。出湯温度が偏差温度範囲に入っていな
いということは、前記ステップ205 で適性流量が計算さ
れて検出流量が流量偏差範囲に入っているにも拘わらず
出湯温度が温度偏差に入らないということなので、水量
設定が誤っているものと判断し、ステップ223 以降の水
量補正動作に移る。

【００５５】まず、ステップ223 で出湯温度が設定温度
に対し、温度偏差範囲の上側に外れているか下側に外れ
ているか判断する。温度偏差範囲が下側に外れていると
きには、流量を絞る動作に移る。まず、ステップ224 で
水量制御弁16のギヤモータが全閉状態であるか否かを判
断し、全閉状態でないときにはギヤモータを所定のβリ
ットル、例えば、0.1 リットルの絞り動作を行い、補正
流量格納部29に格納されている補正流量ΔＦＷからβだ
け差し引いた値を新たな補正流量ΔＦＷの値として更新
し、その更新値を補正流量格納部29に格納する。

【００５６】出湯温度が温度偏差範囲を上側に越えて外
れているときには、流量を増加する方向の補正動作を行
う。まず、ステップ227 で、水量制御弁16が全開状態に
なっていないことを確認し、水量制御弁16のギヤモータ
をβリットル開く方向に駆動し、ステップ229 で補正流
量格納部29に格納されている補正流量ΔＦＷにβを足し
たものを新たな補正流量ΔＦＷの値として更新し、この
更新値を補正流量格納部29に格納する。

【００５７】検出流量が流量偏差範囲に入っており、か
つ、出湯温度が温度偏差範囲に入っているときには、ス
テップ209 で燃焼能力算定部20で算出される操作量が能
力更新条件監視部26に予め与えられている操作量95％以
上の範囲に入っているか否かの判断を行う。算出操作量
が95％以上に達していないときには能力更新を行わず、
操作量が95％以上に達するまでに余裕があるのでステッ
プ227 以降の動作により通水流量を増加する方向の補正
を行い、補正流量ΔＦＷの更新を行う。

【００５８】ステップ209 で算出操作量が能力更新条件
の操作量95％以上に達していると判断されたときには、
タイマ27をスタートし、その所定のタイマ動作時間（持
続時間）中、燃焼能力算定部20で算出される操作量が更
新条件の95％以上に安定している状態と、流量が流量偏
差範囲に入り、かつ、出湯温度が偏差範囲に入っている
状態とが継続していることを確認して、ステップ212 で
燃焼能力更新（号数更新）を行う。この燃焼能力の更新
は、出湯温度Ｔ_OUT と、入水温度Ｔ_MIN と、検出流量Ｆ
Ｗを取り込み、前述した号数を求める式を用いて号数Ｇ
Ｏを演算することにより行われる。そして、この演算に
より求めた操作等100 ％に対応する号数を給湯器本来の
燃焼能力であるとして決定し、初期データとして与えら
れた号数をこの演算により求めた号数に更新し、ステッ
プ212 Ａでこれを表１に示すように設定温度と対のデー
タとして更新データ格納部36に記憶する。そして、タイ
マ27をクリアし、補正流量ΔＦＷを０にクリアして第１
回目の能力更新を終了する。

【００５９】次に、ステップ215 でフローセンサからオ
フ信号が出力されたか否かを判断し、フローセンサから
オン信号が加えられているときには、ステップ204 以降
の動作を繰り返し、燃焼能力の更新を次々に行ってい
く。

【００６０】この能力更新動作によれば、入水サーミス
タ10や、フローセンサ（流量センサ）９に特性上のばら
つきがあり、その読み取り誤差により、ステップ205 で
計算される適性流量に誤りが生じたとしても、それらの
誤りは、ステップ223 以降の水量補正動作により補償さ
れ、次の能力更新動作時には、ステップ206 で補正され
た適性水量が用いられて繰り返し能力更新が行われる結
果、その学習効果により、能力更新動作を繰り返すこと
により、その給湯器の実状に合った能力が自動的に更新
設定されることとなる。

【００６１】また、この実施例では、能力更新の演算デ
ータを設定温度と対のデータとして格納するものである
ため、設定温度の変更を伴って燃焼運転が繰り返される
うちに、使用される各設定温度に対応した最適な燃焼能
力値が格納されることとなり、燃焼運転の途中で設定温
度を変更して燃焼運転を行う際にも、その変更する設定
温度に対応する燃焼能力を用いて給湯燃焼運転を行うこ
とができるため、効率のよい燃焼運転が行われることと
なる。

【００６２】図５は実稼動の燃焼能力更新データを設定
温度のデータと対のデータとすることなく、燃焼能力値
のみをそのまま更新する構成としたときの不具合の発生
例を示したものである。例えば、設定温度が燃焼運転の
途中Ａ点でより高い温度に変更されると、変更の設定温
度に湯温が安定するＢ点になるまでに時間がかかるとい
う問題が生じる。この原因は、流量センサ９や入水サー
ミスタ10の特性がリニアでなかったり、センサの読み取
り精度が流量の大きさや温度の大きさに応じてばらつ
き、一様でない場合に生じる。例えば、図６の（ａ）に
示すように、実線で示す実流量に対して、読み取り流量
が破線で示すようにずれているような場合、Ｑ_A −ΔＱ
_A の実流量がＱ_A として読み取られており、設定温度が
低く、大流量の湯を出湯して、設定温度に安定していた
ときに実稼動の燃焼能力の更新が行われると、実際に流
れている流量はＱ_A −ΔＱ_A であるので、実際の燃焼能
力ＧＯは、

【００６３】 ＧＯ＝（Ｔ_OUT −Ｔ_IN）×（Ｑ_A −ΔＱ_A ）／25

【００６４】であるのに対し、流量がＱ_A と読まれるた
めに、演算される燃焼能力ＧＯ′は、

【００６５】ＧＯ′＝（Ｔ_OUT −Ｔ_IN）×Ｑ_A ／25

【００６６】として演算され、ＧＯ′＞ＧＯとなり、演
算された能力ＧＯ′は実際の能力ＧＯよりも（ΔＱ_A ×
25）相当分だけ多めとなる。なお、Ｔ_OUT は出湯温度、
Ｔ_INは入水温度をそれぞれ示している。

【００６７】この状態で、設定温度Ｔ_SPが高めに変更さ
れると、ステップ205 で適性流量ＦＷ_SPは、

【００６８】ＦＷ_SP＝ＧＯ′×25／（Ｔ_SP−Ｔ_IN）

【００６９】として求められて制御されることとなり、
能力演算値ＧＯ′は前記の如く、（ΔＱ_A ×25）相当分
多めに計算された熱量分だけ適性流量ＦＷ_SPが多目に計
算されているので、図５の設定温度変更部分に示すよう
に、出湯温度は設定温度よりも低くなってしまうことと
なる。そうなると、燃焼能力の更新を行おうとしたと
き、ステップ208 で判断される出湯温度の安定条件、つ
まり、出湯温度が設定温度の±0.5 ℃の温度偏差範囲か
ら低い方向に外れるので、ステップ224 以降の水量減少
補正が行われることとなり、最終的に出湯温度が設定温
度の温度偏差範囲に入るまでに時間がかかるという問題
が生じる。

【００７０】前記水量の減少補正が実際の適性流量に達
するまで行われて、最終的には実際の燃焼能力ＧＯと実
稼動の演算燃焼能力ＧＯ′は等しくＧＯ′＝ＧＯとなる
が、さらに再び設定温度が高い温度から低い温度に変更
されてしまうと、今度は逆の経路をたどって、ＧＯ′＜
ＧＯの関係となってしまい、流量の増加補正を行ってＧ
Ｏ′＝ＧＯの関係になるまでに時間がかかるという問題
が生じる。このような現象は図６の（ｂ）に示すよう
に、入水サーミスタ10の特性がリニアでないために、実
際の温度Ｔ_A −ΔＴ_A をＴ_A と読んでしまう場合にも生
じることとなり、設定温度が変更されるごとに、出湯湯
温と流量とがふらついて不安定になるという問題が生じ
る。

【００７１】これに対し、本実施例の如く、実稼動の燃
焼能力更新データを設定温度と対のデータとして与える
ことにより、燃焼運転の途中で、設定温度の変更がなさ
れたときには、その変更された設定温度に対応する燃焼
能力データを読み出して、その燃焼能力データにより直
ちに適切な燃焼運転を行うことができるので、設定温度
の変更があっても、出湯湯温や流量がふらついて不安定
になるということがなく、即座にその変更後の設定温度
の湯を安定に出湯できるという優れた効果を得ることが
できる。

【００７２】しかも、繰り返し学習されて求められた燃
焼能力は更新データ格納部36に更新記憶されるので、次
に燃焼運転を行うときには、その設定温度に対応した、
かつ、給湯器の実状にあった燃焼能力を用いて給湯運転
動作が最初から行われるので、流量センサ９や入水サー
ミスタ10の特性性能に影響されることなくその能力の適
性水量が正確に求められることとなり、水量制御弁を調
整して通水流量を適性流量に合わせる長い時間をかけて
の水量調整動作が不要となり、給湯運転を開始したとき
から短時間のうちに設定温度の湯を作り出すことがで
き、使用者は水栓を開いて間もなく給湯器の最大能力に
おける適性量の湯量と湯温をすばやく得ることができ
る。

【００７３】また、給湯器の経年変化により、熱交換器
２の熱効率が低下した場合においても、その実状にあっ
た燃焼能力が能力更新動作により的確に設定されること
となり、熱効率が低下した場合には、それなりの熱効率
において最適な燃焼運転の制御を行うことができる。

【００７４】図３は第２の能力更新運転動作を示したも
のである。このフローチャートの動作は、ステップ212
で実稼動の燃焼能力の更新演算を行った後、その演算デ
ータを表２に示すように、設定温度Ｔ_SPと入水温Ｔ_MIN
との組のデータとして更新データ格納部36に格納するよ
うにしたものであり、それ以外の動作は前記図２に示し
た第１の動作と同様である。入水温が変化すると、前記
図６の（ｂ）に示したように、入水サーミスタ10のリニ
ア性や各温度に対する検出精度にばらつきばあると、実
際の温度と読み取り温度とに差が生じ、これに基づく設
定温度や適性流量のふらつきによる不安定現象が生じる
恐れがあるが、このフローチャートのように、燃焼能力
を設定温度と入水温の組のデータとして与えることによ
り、入水温が変化しても、その変化後の入水温に対応す
る燃焼能力ＧＯを更新データ格納部36から読み出して、
的確な燃焼制御を行うことができるので、入水温の変動
に伴う出湯温や流量のふらつき変動がなくなり、より安
定した給湯燃焼運転を行うことができることとなる。

【００７５】図４には第３の能力更新運転動作のフロー
チャートが示されている。このフローチャートの動作
は、ステップ207 で通水流量が適性流量に対して流量偏
差範囲に入ったことを確認し、かつ、ステップ208 で出
湯温度が温度偏差範囲に入ったことを確認し、さらに、
ステップ209 で操作量が95％以上になっていることを確
認した後、これらの状態が持続時間ｔを越えて継続した
ときに、実稼動の燃焼能力更新動作を指令するが、この
ときの持続時間ｔの設定を、ステップ209 Ａで、熱交換
器２の通水流量と設定温度の大きさに応じた値で設定す
るようにしたものであり、それ以外の動作は前記第１お
よび第２の各動作と同様である。

【００７６】出湯湯温が変動したとき、それが安定する
までにかかる時間は、流量が大きいほど長くかかり、ま
た、設定温度も、低い場合よりも高い場合の方が出湯湯
温を安定するまでの時間が長くかかる。そのため、持続
時間ｔを短い固定時間で設定してしまうと、流量が大き
い場合等には、必ずしも安定でない状態で能力更新が行
われてしまうという場合が生じ、そうかといって、安全
を見込んで持続時間ｔを長い時間に設定しまうと、能力
更新を行うまでに長い時間がかかってしまうという問題
が生じる。この第３の動作では、これらの問題を解消す
るために、設定温度と流量の大きさによって短くもない
長くもない適切な持続時間を与えようとするものであ
る。この持続時間の具体的な設定は、設定温度と流量の
様々な組み合わせで湯温が安定に至る適切な時間を実験
等により予め求めてグラフデータや表データ等として与
えておくか、あるいは、流量と設定温度を変数とした演
算式を予め与えておき、設定温度と検出流量との値に基
づき予め与えたデータや演算式を用いて持続時間を設定
することとなる。このように、持続時間を流量と設定温
度との大きさに応じて与えることにより、無駄の時間が
ない効率のよい燃焼能力の更新動作を行わせることがで
きる。

【００７７】なお、本発明は上記各実施例に限定される
ことはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上
記各実施例では、燃焼装置として給湯器を対象に説明し
たが、本発明は、ガスや石油を燃料として暖房や冷房を
行う空調機や、風呂釜等の他の燃焼装置にも適用される
ものである。

【００７８】

【発明の効果】本発明は、燃焼運転中に、熱交換器に入
る被加熱流体の温度と熱交換器から出る被加熱流体の温
度と熱交換器を通る被加熱流体の流量を検出し、これら
の条件検出情報に基づき、燃焼能力の更新条件を満たし
たときに実稼動の燃焼能力を求め、燃焼運転中に燃焼能
力を逐次演算して更新記憶するように構成したものであ
るから、この燃焼能力の逐次更新の学習効果により、燃
焼装置の実状に合った燃焼能力が正確に求められること
となり、この正確な燃焼能力に基づいて燃焼運転制御を
行うことにより、燃焼制御の精度を格段に高めることが
できる。

【００７９】また、学習効果により求められた燃焼能力
の更新演算値は記憶されているので、次に燃焼運転を行
うときには、この記憶されている正しい燃焼能力でもっ
て燃焼運転が行われるので、被加熱流体を設定温度に迅
速に加熱することができ、燃焼運転の立ち上げスピード
を高めることができると共に、最適な燃焼効率に改善す
ることが可能となる。

【００８０】さらに、燃焼能力の更新演算値を設定温度
と対のデータとして記憶する構成としたものにあって
は、燃焼運転中に、設定温度が変更されたときには、そ
の変更後の設定温度に対応する燃焼能力データを用いて
即座に的確な燃焼運転を行うことができるので、設定温
度の変更に伴う被加熱流体の出温度のふらつき変動を防
止でき、設定温度の変更に拘わらず、出温度に変動のな
い安定した被加熱流体の加熱燃焼運転が可能となる。

【００８１】さらに、燃焼能力の更新演算値を、設定温
度と、熱交換器に導かれる被加熱流体の入温度との組の
データとして記憶する構成のものにあっては、設定温度
の変更に伴う被加熱流体の出温度のふらつきを防止でき
るばかりでなく、被加熱流体の入温度の変化に起因する
被加熱流体の出温度のふらつき変動も防止できることと
なり、より安定した被加熱流体の加熱燃焼運転が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃焼装置の燃焼能力更新運転方法
を行う制御回路の一実施例を示すブロック構成図であ
る。

【図２】同実施例の制御回路を用いた燃焼能力更新運転
方法の第１の動作を示すフローチャートである。

【図３】同実施例の制御回路を用いた燃焼能力更新運転
方法の第２の動作を示すフローチャートである。

【図４】同実施例の制御回路を用いた燃焼能力更新運転
方法の第３の動作のフローチャートである。

【図５】設定温度の変更時に発生する出湯湯温のふらつ
き変動の説明図である。

【図６】流量センサと入水サーミスタの読み取り誤りに
よる影響の説明図である。

【図７】燃焼装置として一般的に知られている給湯器の
システム構成図である。

【図８】一般的な給湯器の能力特性図の説明図である。

【図９】一般的な給湯器の燃焼動作を示すフローチャー
トである。

【符号の説明】

16 水量制御弁 17 データ選択部 20 燃焼能力算定部 24 設定流量算定部 26 能力更新条件監視部 28 補正流量積算部 30 能力更新演算部 31 水量制御弁操作量演算部 36 更新データ格納部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換器を通る被加熱流体の燃焼加熱手
   段と、この燃焼加熱手段に供給する燃料の量を制御する
   燃料供給制御手段と、被加熱流体の流量を制御する流量
   制御手段とを備え、燃焼能力の範囲内で燃焼加熱手段の
   燃焼供給量を可変し、熱交換器から出る被加熱流体を設
   定温度になるように燃焼加熱手段の燃焼量を制御する燃
   焼装置において、燃焼運転中に熱交換器に入る被加熱流
   体の入温度と熱交換器から出る被加熱流体の出温度と熱
   交換器を通る被加熱流体の流量を検出し、被加熱流体の
   出温度と流量とが与えた安定範囲に入り、かつ、その状
   態が与えた持続時間を越えたときに前記被加熱流体の入
   温度と出温度と流量との検出値に基づき実稼動の燃焼能
   力を演算により求め、設定温度と対にしたデータとして
   前のデータを更新して行って、各設定温度に対応する実
   稼動の燃焼能力の更新データを与え、次に燃焼運転を行
   うときにはその設定温度に対応する燃焼能力の更新デー
   タを用いて燃焼運転を開始することを特徴とする燃焼装
   置の燃焼能力更新運転方法。
2. 【請求項２】 実稼動の燃焼能力の更新データは設定温
   度と被加熱流体の入温度とを組としたデータで与え、次
   に燃焼運転を行うときにはその設定温度と入温度に対応
   する燃焼能力の更新データを用いて燃焼運転を開始する
   請求項１記載の燃焼装置の燃焼能力更新運転方法。
3. 【請求項３】 実稼動の燃焼能力の更新演算を行う条件
   の１つである被加熱流体の出温度と流量の安定範囲での
   持続時間は被加熱流体の流量と設定温度の大きさに応じ
   て可変設定することを特徴とする請求項１又は請求項２
   記載の燃焼装置の燃焼能力更新運転方法。
4. 【請求項４】 熱交換器に導かれる被加熱流体の温度を
   検出する入温度検出手段と、熱交換器を通る被加熱流体
   の燃焼加熱手段と、熱交換器で加熱された被加熱流体の
   温度を検出する出温度検出手段と、熱交換器に導かれる
   被加熱流体の流量を検出する流量検出手段と、前記燃焼
   加熱手段に供給する燃料の量を制御する燃料供給制御手
   段と、被加熱流体の流量を制御する流量制御手段とを備
   え、燃焼能力の範囲内で燃焼加熱手段の燃焼供給量を可
   変し、熱交換器から出る被加熱流体を設定温度になるよ
   うに燃焼加熱手段の燃焼量を制御する燃焼装置におい
   て、燃焼運転中に熱交換器に入る被加熱流体の入温度と
   熱交換器から出る被加熱流体の出温度と熱交換器を通る
   被加熱流体の流量を検出し、被加熱流体の出温度と流量
   とが与えた安定範囲に入り、かつ、出温度が安定範囲に
   入ってからその状態が与えた持続時間を越えたときに燃
   焼能力の更新指令を行う能力更新判定指令部と、この能
   力更新判定指令部からの更新指令を受けて前記被加熱流
   体の入温度と出温度と流量との検出値に基づき実稼動の
   燃焼能力を演算により求める能力更新演算部と、この能
   力更新演算部で求められた燃焼能力更新値を設定温度と
   対のデータとして前のデータに代えて更新記憶する更新
   データ格納部とを有する燃焼装置。
5. 【請求項５】 更新データ格納部は燃焼能力更新値を設
   定温度と被加熱流体の入温度とを組にしたデータとして
   更新記憶する構成とした請求項４記載の燃焼装置。