JPH1038376A

JPH1038376A - 給湯器およびその再出湯時における燃焼制御方法

Info

Publication number: JPH1038376A
Application number: JP8213182A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Sato; 徹哉佐藤; Shuichi Onodera; 修一小野寺
Original assignee: Gastar Co Ltd
Current assignee: Gastar Co Ltd
Priority date: 1996-07-24
Filing date: 1996-07-24
Publication date: 1998-02-13
Anticipated expiration: 2016-07-24
Also published as: JP3756997B2

Abstract

(57)【要約】【課題】給湯燃焼停止時から再出湯開始までの待機時
間の長さによって複雑に変化する再出湯湯温の立ち下が
り時定数を考慮して再出湯湯温安定化の制御精度を高め
る。【解決手段】給湯燃焼停止からの待機時間を変数とし
て再出湯時の通水による湯温の立ち下がり時定数ＴＤを
実験関数データとして求めておく。再出湯時の流量毎に
待機時間の全区間に亙って一定値の補助時定数αを与
え、各補助時定数に許容範囲を与える。実験関数データ
が補助時定数αの許容範囲に入る区間で再出湯されたと
きには補助時定数を用いて再出湯時のガス立ち上げ量の
補正を行い、実験関数データが補助時定数の許容範囲を
外れた区間での再出湯時には入水温を設定温度に高める
のに必要な要求熱量近辺の固定ガス量を立ち上げ供給す
る。このガス量立ち上げ制御により（ｃ）の如くフィー
ドフォワードガス供給量のずれが小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、再出湯時の湯温の
安定化を行う燃焼制御方法およびその燃焼制御装置付給
湯器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７には、給湯器の一般的なシステム構
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
温を検出する入水サーミスタ10と、入水量（給湯流量）
を検出する流量センサ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
には水量制御弁16と、出湯温を検出する出湯サーミスタ
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から出る湯温の安定化制御を行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】給湯器をコールドスタ
ートさせる場合（給湯器が冷えている状態でスタートさ
せる場合）は、燃焼開始後、給湯設定温度の湯が出湯す
るまで多少の時間が掛かることは避け難いが、給湯燃焼
停止後、短時間のうちに再度給湯を行う断続使用の場合
には、できるだけ湯温変動のない湯を出湯させることが
望ましい。このような観点から、例えば、燃焼停止時か
ら所定の時間、例えば、５分間は断続使用のための湯温
安定化制御を行う待機時間として設定し、この待機時間
内で給湯栓１が開けられて再出湯が行われた場合には、
オーバーシュート（給湯燃焼停止後熱交換器２に保有さ
れている熱が内部の湯水に加わり、設定温度よりも高い
後沸きの湯が出る現象）の湯が出湯されたり、アンダー
シュート（ガスの立ち上げ供給量が不足して設定温度よ
りも低めの湯が出湯する現象）の湯が出ないように再出
湯湯温の安定化制御が行われる。

【０００６】この再出湯湯温の安定化制御は、例えば、
図８に示すように、再出湯後、後沸きの湯が出た後の湯
温の立ち下がり特性（バーナを燃焼させない状態で通水
したときの熱交換器２内湯温の下降特性）と湯温の立ち
上がり特性（バーナ燃焼により給水される水が給湯栓１
を開けたときから時間遅れを伴って湯温が上昇する湯温
上昇特性）とを予め求めておき、立ち下がり特性による
湯温の下降量Ｄと湯温の立ち上がり特性に基づく湯温の
上昇量Ｕを求め、この下降量Ｄと上昇量Ｕが相殺される
ようにフィードフォワード演算によって求められるガス
の立ち上げ量（入水温を設定温度に高めるのに要する要
求熱量を得るガス量）を増減補正するものである。

【０００７】図９はこのフィードフォワードガス供給量
の制御形態を示している。同図において、点着火後、ガ
ス量補正制御を行わない場合には、破線で示すように入
水温を設定温度に高めるのに要する要求熱量をフィード
フォワード演算により求め、再出湯時の立ち上げガス量
として供給する。そして、出湯湯温が給湯設定温度に近
づいたときに、フィードフォワード制御からフィードフ
ォワード演算とフィードバック演算を併用した実線で示
す比例制御に移行する。

【０００８】ところが、ガス量補正制御を伴わないフィ
ードフォワード制御においては、前記図８に示したよう
に湯温の立ち下がり特性による湯温の下降量Ｄと湯温の
立ち上がり特性による湯温の上昇量Ｕとが一致せず、図
８の場合には、湯温の下降量Ｄが上昇量Ｕよりも大きい
ために、図８に示す出湯特性の如く、アンダーシュート
の湯が出るという現象が生じ、このアンダーシュートの
湯を防止するために、図９に示すように、不足分のガス
量を補正ガス量として斜線で示すガス量分だけ前記フィ
ードフォワード立ち上げガス量に加算し、アンダーシュ
ートの湯の出湯を防止している。

【０００９】なお、湯温の立ち下がり特性による湯温の
下降量Ｄが湯温の立ち上がり特性による湯温の上昇量Ｕ
よりも小さいときには、逆に、オーバーシュートの湯が
出湯するので、フィードフォワード演算による立ち上げ
ガス量を減少補正して再出湯湯温の安定化制御を行うよ
うにしている。このような再出湯湯温の安定化制御を行
う場合には、湯温の立ち下がり特性の立ち下がり時定数
ＴＤと湯温の立ち上がり特性の立ち上がり時定数ＴＰと
を考慮し、要求熱量によって定まるフィードフォワード
ガス立ち上げ量にＴＰ／ＴＤの係数を掛けたガス量を立
ち上げることが望ましい。

【００１０】本発明者は、給湯器の再出湯湯温の安定化
制御のための各種の実験を行ったところ、特に、図６に
示すような排気管20と吸気管21が二重管となっている器
具においては、燃焼停止後のポストパージ（燃焼停止後
も燃焼ファン５を所定の時間継続回転して燃焼室内に残
留する排気ガスを排出する動作）期間に、排気流と吸気
流とが熱交換されて、温度の高い空気が熱交換器２に供
給されるために、熱交換器２の保有熱量の経時変化が待
機時間内で複雑に変化し、このため、湯温の立ち下がり
特性の立ち下がり時定数ＴＤが待機時間の経過に伴い複
雑に変化するという現象を突き止めるに至った。

【００１１】図２は本発明者が湯温の立ち下がり時定数
ＴＤを待機時間を変数として求めた実験データである。
この実験データは、熱交換器２の通水流量をある値で一
定とした場合のデータであり、待機時間に対し、立ち下
がり時定数ＴＤは複雑な高次式の様相を呈している。

【００１２】なお、図３は、ある一定の待機時間時点に
おける立ち下がり時定数ＴＤが熱交換器２の通水流量に
よってどのように変化するかを求めた実験データであ
る。この実験データから、待機時間の各時点において、
立ち下がり時定数ＴＤは流量に対して比例関係を持つこ
とが分かる。

【００１３】前記の如く、ポストパージにより、湯温立
ち下がり特性の立ち下がり時定数は待機時間によって複
雑な様相を呈するが、この現象は、排気管20と吸気管21
を二重管状にしたものに限らず、排気管20と吸気管21が
並設されて相互の熱交換が可能な形態のものによっても
生じ、また、吸気と排気が相互に熱交換を行わない場合
であっても、排気通路の長さによって排気抵抗が異なる
ことから、排気経路が長くなるにつれ、立ち下がり時定
数は複雑な様相を呈する。

【００１４】従来においては、このような待機時間によ
って立ち下がり時定数が複雑な様相を呈するということ
は想定されなかったために、再出湯時のフィードフォワ
ードガス供給量の立ち上げ時に、立ち下がり時定数ＴＤ
を正しい値で取り込むことができないために、的確にガ
スの立ち上げ供給量を補正制御することは難しく、この
ため、特に、吸気と排気が熱交換を行うタイプの器具
や、排気経路が長い器具の再出湯湯温の安定化を精度良
く行うことは困難であった。

【００１５】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、待機時間内で、湯温の立ち
下がり時定数が複雑に変化する現象を考慮し、再出湯湯
温の安定化制御を精度良く行うことができる給湯器の再
出湯時における燃焼制御方法およびその燃焼制御装置付
給湯器を提供することにある。

【００１６】

【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、次のような手段を講じている。すなわち、
燃焼制御方法の第１の発明は、給湯燃焼停止後の次の再
出湯時に再出湯湯温の安定化制御を行うための給湯燃焼
停止時からの期間を待機時間として予め設定しておき、
この待機時間内で再出湯を行う際は、燃焼による湯温の
立ち上がりに対応する湯温上昇と通水による湯温の立ち
下がりに対応する湯温の下降との差分を相殺する方向に
燃料ガスの立ち上げ量を補正して燃焼させる給湯器の再
出湯時における燃焼制御方法において、前記待機時間を
変数とした湯温の立ち下がり時定数のデータを与えてお
き、その一方で再出湯時の給湯流量に比例した大きさで
あって待機時間の全区間にわたって一定値となる補助時
定数を与えておき、この補助時定数を上下に挟む許容範
囲を与え、前記立ち下がり時定数のデータが前記補助時
定数の許容範囲に含まれる待機時間の区間での再出湯時
は立ち下がり時定数として補助時定数を採用してガスの
立ち上げ量を補正し、前記待機時間を変数とする立ち下
がり時定数のデータが前記補助時定数の許容範囲から外
れる待機時間の区間での再出湯時はガスの立ち上げ量の
補正を中止して入水温を給湯設定温度に高めるのに要す
るフィードフォワードガス量近辺の一定固定量のガス量
を立ち上げる構成をもって課題を解決する手段としてい
る。

【００１７】また、燃焼制御方法の第２の発明は、給湯
燃焼停止後の次の再出湯時に再出湯湯温の安定化制御を
行うための給湯燃焼停止時からの期間を待機時間として
予め設定しておき、この待機時間内で再出湯を行う際
は、燃焼による湯温の立ち上がりに対応する湯温上昇と
通水による湯温の立ち下がりに対応する湯温の下降との
差分を相殺する方向に燃料ガスの立ち上げ量を補正して
燃焼させる給湯器の再出湯時における燃焼制御方法にお
いて、前記待機時間を変数とした湯温の立ち下がり時定
数のデータを与えてこのデータを前記待機時間を複数に
分割することで区分し、待機時間の各分割区分のうちの
１以上の分割区分に前記データを待機時間を変数とする
近似式で与え、再出湯時にはその再出湯時が前記近似式
を与えた待機時間の分割区分に属する場合はその近似式
によって立ち下がり時定数を求めてガスの立ち上げ量を
補正する構成をもって課題を解決する手段としている。

【００１８】さらに、燃焼制御方法の第３の発明は、給
湯燃焼停止後の次の再出湯時に再出湯湯温の安定化制御
を行うための給湯燃焼停止時からの期間を待機時間とし
て予め設定しておき、この待機時間内で再出湯を行う際
は、燃焼による湯温の立ち上がりに対応する湯温上昇と
通水による湯温の立ち下がりに対応する湯温の下降との
差分を相殺する方向に燃料ガスの立ち上げ量を補正して
燃焼させる給湯器の再出湯時における燃焼制御方法にお
いて、前記待機時間を変数とした湯温の立ち下がり時定
数のデータを与えてこのデータを前記待機時間を複数に
分割することで区分し、待機時間の各分割区分のうちの
１以上の分割区分に前記データを待機時間を変数とする
一次式で近似した一次近似式を与え、再出湯時にはその
再出湯時が前記一次近似式を与えた待機時間の分割区分
に属する場合はその一次近似式によって立ち下がり時定
数を求めてガスの立ち上げ量を補正する構成をもって課
題を解決する手段としている。

【００１９】燃焼制御方法の第４の発明は、給湯燃焼停
止後の次の再出湯時に再出湯湯温の安定化制御を行うた
めの給湯燃焼停止時からの期間を待機時間として予め設
定しておき、この待機時間内で再出湯を行う際は、燃焼
による湯温の立ち上がりに対応する湯温上昇と通水によ
る湯温の立ち下がりに対応する湯温の下降との差分を相
殺する方向に燃料ガスの立ち上げ量を補正して燃焼させ
る給湯器の再出湯時における燃焼制御方法において、前
記待機時間を変数とした湯温の立ち下がり時定数のデー
タを与えて待機時間を変数とする高次近似式として与
え、再出湯時にはこの高次近似式を用いて前記立ち下が
り時定数を演算により求めてガスの立ち上げ量を補正す
る構成をもって課題を解決する手段としている。

【００２０】燃焼制御装置付給湯器の第１の発明は、給
湯燃焼停止後の次の再出湯時に再出湯湯温の安定化制御
を行うための給湯燃焼停止時からの期間を待機時間とし
て予め設定しておき、この待機時間内で再出湯を行う際
は、燃焼による湯温の立ち上がりに対応する湯温上昇と
通水による湯温の立ち下がりに対応する湯温の下降との
差分を相殺する方向に燃料ガスの立ち上げ量を補正して
燃焼させる燃焼制御装置付給湯器において、前記待機時
間を変数とした湯温の立ち下がり時定数のデータが与え
られているメーンデータ格納部と、再出湯時の給湯流量
に比例した大きさであって待機時間の全区間で一定とな
る補助時定数およびこの補助時定数を上下に挟む許容範
囲のデータが各給湯流量の大きさ毎に与えられている補
助データ格納部と、再出湯開始時に給湯流量の検出情報
を得てその検出給湯流量に対応する前記補助データ格納
部の補助時定数のデータと前記メーンデータ格納部のデ
ータとを比較し再出湯開始時点におけるメーンデータ格
納部側のデータの値が前記補助時定数の許容範囲内か否
かを判断する時定数範囲判断部と、この時定数範囲判断
部の判断結果に基づきメーンデータ格納部側のデータの
値が補助時定数の許容範囲以内のときは立ち下がり時定
数として補助時定数を採用してガスの立ち上げ量を補正
しメーンデータ格納部側のデータの値が補助時定数の許
容範囲から外れているときはガスの立ち上げ量の補正を
中止して入水温を給湯設定温度に高めるのに要するフィ
ードフォワードガス量近辺の一定固定量のガス量を立ち
上げるガス量立ち上げ制御部とを有する構成をもって課
題を解決する手段としている。

【００２１】燃焼制御装置付給湯器の第２の発明は、前
記燃焼制御装置付給湯器の第１の発明の構成を備えたも
のにおいて、補助データ格納部には給湯流量を変数とし
て待機時間の全区間で一定となる補助時定数が与えら
れ、再出湯時の給湯流量の情報を得て補助時定数を演算
により求める構成としたことをもって課題を解決する手
段としている。

【００２２】上記発明において、待機時間を変数とした
湯温の立ち下がり時定数のデータを例えば予め実験によ
り求めて、その立ち下がり時定数の実験関数データを高
次近似式で与えたり、あるいは待機時間を複数に分割区
分し、そのうちの１以上の分割区分につき、前記実験関
数データを近似式（一次近似式を含む）で単純化して与
える構成にあっては、待機時間内で立ち下がり時定数が
複雑な様相を呈する場合においても、その複雑な立ち下
がり時定数の近似式を採用して再出湯時のフィードフォ
ワードガス量の立ち上げ供給量を補正制御できるので、
再出湯湯温安定化制御の精度を高めることが可能とな
る。

【００２３】また、補助時定数の概念を採用し、この補
助時定数と前記実験関数データを比較し、実験関数デー
タが補助時定数の許容範囲に入る場合には立ち下がり時
定数として補助時定数を採用し、実験関数データが補助
時定数の許容範囲から外れる範囲では、立ち上げガス量
の補正を中止して一定のガス量を立ち上げる構成とした
発明においては、複雑な実験関数データを用いずに単純
な補助時定数を用いて制御できることになり、補助時定
数が使えない区間、つまり、実験関数データが補助時定
数の許容範囲を外れる区間では、入水温を給湯設定温度
に高めるのに要するフィードフォワードガス量近辺の一
定固定量のガス量を立ち上げるので、ガス立ち上げ量が
実情から大きく外れることはなく、制御構成が簡易にで
きるにも拘わらず、精度の高い再出湯湯温の安定化制御
を行うことができることとなる。このように、本願の各
発明は、待機時間によって複雑に変化する立ち下がり特
性を考慮してできるだけその実情の立ち下がり時定数に
合うように時定数を設定するので、従来に比べ再出湯湯
温の安定化制御の精度が格段に向上し、本発明の目的と
する課題解決が達成される。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図面
に基づき説明する。なお、以下に説明する各実施形態例
の給湯器は単機能給湯器、給湯・風呂複合機等の各種タ
イプの給湯器に適用されるが、説明の都合上、前記の図
６および図７に示したシステム構成を代表例にして説明
する。なお、これら図６および図７において同一名称部
分には同一符号が付されており、その重複説明は省略す
る。

【００２５】図１には本発明の方法を行う本発明装置の
特徴的な制御構成のブロック図が示されている。この特
徴的な構成は給湯器の制御装置14に設けられるもので、
第１実施形態例の構成は、メーンデータ格納部22と、補
助データ格納部23と、時定数範囲判断部24と、ガス量立
ち上げ制御部25と、待機時間計測手段26とを有して構成
されている。

【００２６】この第１実施形態例は、待機時間の経過に
伴い複雑に変化する立ち下がり時定数そのものを直接用
いずに、簡易な取り扱い処理によって精度の高い再出湯
湯温の安定化制御を行おうとするものである。

【００２７】前記待機時間計測手段26はタイマクロック
により構成され、給湯燃焼停止時からの時間の経過を計
測する。

【００２８】前記メーンデータ格納部22には図４の
（ａ）に示すような待機時間を変数とする立ち下がり特
性の立ち下がり時定数ＴＤのデータが実験により求めら
れて格納されている。

【００２９】一方、補助データ格納部23には補助時定数
データおよびその補助時定数データを上下に挟む許容範
囲のデータが格納されている。この実施形態例では前記
図３に示した如く、流量によって立ち下がり時定数ＴＤ
が比例的に変化することに着目し、熱交換器２を通る通
水量の値毎に区分されて複数の補助時定数データが格納
されている。

【００３０】熱交換器２の通水流量をＱとしたとき、補
助時定数αはα＝ＢＱ＋Ｚの式で表される。ここにＢお
よびＺは定数であり、熱交換器２の通水流量Ｑ₁，
Ｑ₂，Ｑ₃，・・・・・に対し、それに対応する補助時
定数αがＢＱ₁＋Ｚ，ＢＱ₂＋Ｚ，ＢＱ₃＋Ｚ，・・・
・・という如く、各通水流量に対応して補助時定数αが
与えられ、各αに該αを上下に挟む許容範囲が与えられ
て補助時定数のデータが前記補助データ格納部23に格納
されている。

【００３１】時定数範囲判断部24は給湯栓１が開けられ
て再出湯が開始したときには、その再出湯の開始を流量
センサ９の流量検出信号等により検知し、待機時間計測
手段26から出湯開始時の待機時間（給湯燃焼停止時から
再出湯開始までの時間）を検出する。そして、流量セン
サ９によって検出される給湯流量の値によってその流量
に対応する補助時定数αとその許容範囲を補助データ格
納部23から読み出し、前記メーンデータ格納部22に格納
されている立ち下がり時定数の実験関数データと図４の
（ａ）に示す如く比較する。

【００３２】そして、待機時間の区間内で、再出湯開始
点における実験関数データの値が補助時定数αの許容範
囲から外れているか否かを判断する。つまり、図４の
（ａ）の例では、再出湯開始点がＩの区間では実験関数
データは補助時定数αの許容範囲から外れていると判断
し、待機時間のIIの区間では、実験関数データは補助時
定数αの許容範囲内に入っているものと判断し、その判
断結果をガス量立ち上げ制御部25に加える。

【００３３】ガス量立ち上げ制御部25は前記時定数範囲
判断部24の判断結果に基づき、再出湯開始時が待機時間
のＩの区間であるときには、入水温度Ｔ_wの流量Ｑを設
定温度Ｔ_stに高めるのに要する要求熱量ＰをＰ＝Ｑ（Ｔ
_st−Ｔ_w）のフィードフォワード演算により求め、これ
に、予め定められる100 ％、あるいは110 ％、あるいは
120 ％という如く一定の割合を掛けて、入水温を給湯設
定温度に高めるのに要するフィードフォワードガス量近
辺の一定固定量のガス量を立ち上げ供給する。

【００３４】その一方で、再出湯の開始時点がIIの区
間、すなわち、立ち下がり時定数の実験関数データが補
助時定数の許容範囲に入っている区間では、補助時定数
αを採用し、この補助時定数αを用いてガスの立ち上げ
量を補正したフィードフォワードガス量を立ち上げる。

【００３５】この実施形態例では、待機時間の経過に伴
い複雑に変化する立ち下がり時定数を高次式で数式化す
る煩雑さを避けて制御処理するため、その制御構成を極
めて簡易化することができる。

【００３６】このように制御構成を簡易化しても、実験
関数データが補助時定数の許容範囲内に入るときには、
補助時定数を使用するので、実験関数データを用いた場
合とほぼ同様の制御精度を保つことができると共に、補
助時定数の許容範囲から実験関数データが外れる場合に
は、補助時定数の採用を止め、時定数を考慮したガス量
の補正を行わずに一定固定量のフィードフォワードガス
供給量を入水温度を設定温度に高めるのに要する要求熱
量の近辺の値のガス量でもって供給するので、最適なフ
ィードフォワードガス量の立ち上げ量から大きくずれる
ことのないガス量を立ち上げ供給することができるの
で、再出湯湯温が給湯設定温度から許容範囲を越えてず
れることのない安定した湯温の湯の供給が可能である。

【００３７】図４の（ｃ）は本実施形態例によるガス量
供給制御を行った場合のフィードフォワードガス供給量
のずれを示したものであり、比較例として、図４の
（ｂ）には待機時間の全区間において一定の補助時定数
αの値を用いて立ち上げガス量を制御した場合を示して
いる。

【００３８】この図４の（ｂ）と（ｃ）を比較すれば明
らかな如く、実験関数データが補助時定数αの許容範囲
から外れている区間で補助時定数を使用して立ち上げガ
ス量を制御した場合には、図４の（ｂ）のＩの区間に示
す如く、フィードフォワードガス供給量（Ｆ／Ｆ量）の
ずれがプラス側に大きくなっており、このことは、この
区間で比較的大きなオーバーシュートの湯が出ることを
意味している。これに対し、本実施形態例の場合には、
図４の（ｃ）に示すように、立ち上げガス供給量のずれ
が小さくなり、オーバーシュートやアンダーシュートも
小さくなり、ほぼ給湯設定温度の安定した湯が供給でき
ることを示している。

【００３９】次に、本発明の第２の実施形態例を説明す
る。この第２実施形態例は、補助デデータ格納部23に熱
交換器２の通水流量に基づいて補助データαを演算によ
り求める演算式をα＝ＢＱ＋Ｚ（Ｂ，Ｚは定数）で与
え、図１の鎖線で示すように補助時定数演算部27を設け
ている。この補助時定数演算部27は流量センサ９から流
量検出信号を受け取り、再出湯開始時の流量の値を用い
て前記補助データ格納部23に格納されている演算式を用
いて補助時定数αを演算により求める構成としている。
なお、演算により求められた補助時定数αに付される許
容範囲のデータは補助データ格納部23に与えられてお
り、補助時定数演算部27は演算により求めた補助時定数
αに許容範囲を付してそのデータを時定数範囲判断部24
に加える構成としている。それ以外の構成は前記第１実
施形態例と同様である。この第２実施形態例も、前記第
１実施形態例と同様な作用効果を奏することが可能であ
る。

【００４０】次に、本発明の第３実施形態例を説明す
る。この第３実施形態例は、湯温立ち下がり特性の立ち
下がり時定数を高次式で数式化する煩雑化を避け、図５
に示すように、待機時間を複数に区分（図５の場合は３
区分）し、立ち下がり時定数の実験関数データを各区分
毎に一次式で近似し、待機時間のＩの区間はの近似式
により、IIの区間はの一次近似式により、また、III
の区間はの一次近似式をそれぞれ用いて実験関数デー
タを近似するものであり、この待機時間の各区間の一次
近似式は図１のメーンデータ格納部22に格納し、再出湯
湯温のガス供給量の立ち上げ制御はこの各区間の一次近
似式を用いて行うようにしたことを特徴とする。したが
って、この第３実施形態例では、補助時定数を用いない
ので、図１の補助データ格納部23および補助時定数演算
部27は省略される。

【００４１】この第３実施形態例では、メーンデータ格
納部22に格納されている待機時間の各区分毎の一次近似
式を用いて立ち下がり時定数を求めて再出湯時の立ち上
げガス量を補正するので、立ち下がり時定数の実験関数
データを高次式により数式化する煩雑化を避けて制御処
理することができるので、前記第１および第２の各実施
形態例と同様に制御処理の簡易化を図ることができる。

【００４２】しかも、待機時間を複数に区分し、各区分
毎に立ち下がり時定数の実験関数データを一次式で近似
するので、各区間での近似式をほぼ実験関数データに一
致するように近似することができるので、再出湯時のガ
ス立ち上げ量の補正制御の精度も高まり、図５の（ｂ）
に示すように、再出湯時のフィードフォワードガス供給
量のずれを極めて小さくしてガスの立ち上げ量を制御で
きる結果、再出湯湯温のより優れた安定化制御が可能と
なる。

【００４３】次に、本発明の第４実施形態例を説明す
る。この第４実施形態例は、図１のメーンデータ格納部
22に立ち下がり時定数の実験関数データを高次式で近似
して数式化し、この高次の近似式を図１のメーンデータ
格納部22に格納し、再出湯時には、この高次の近似式を
用いて立ち下がり時定数を求め、再出湯時のガス立ち上
げ量を補正するものである。この第４実施形態例の場合
も、補助時定数を使用しないので、図１の補助データ格
納部23および補助時定数演算部27は省略される。

【００４４】この第４実施形態例では、立ち下がり時定
数の実験関数データを高次式に数式化する処理が煩雑と
なるが、一旦この高次近似式を求めてメーンデータ格納
部22に格納した後は、立ち下がり時定数の実験関数デー
タを用いて立ち下がり時定数を求めるのと同じ結果とな
り、これにより、再出湯時のガス量立ち上げ補正の精度
は格段にアップし、次世代の高性能器具として提供する
ことが可能である。

【００４５】なお、本発明は各実施形態例に限定される
ことはなく、様々な実施の形態を採り得る。特に、本発
明は排気と吸気が熱交換を行うタイプのものであって、
給湯燃焼停止後にポストパージを行う器具においては特
に顕著な効果を奏するが、それ以外の器具においても待
機時間に応じて変化する立ち下がり時定数を考慮して再
出湯時のガス立ち上げ量の補正を行い得るので、フィー
ドフォワードのガス立ち上げ量の補正を正確に行うこと
ができ、再出湯湯温の安定化制御の精度を従来例のもの
に比べ、格段にアップできるという効果が得られること
になる。

【００４６】また、上記第３実施形態例では待機時間を
複数に区分し、全区分ごとに一次近似式を与えたが全区
分でなく、１以上の適宜の区分のみに一次近似式を与え
てもよい。この場合近似式を与えるバリエーションは各
種考えられ、例えば、図10の（ａ）に示すように、Ｉの
区分のみにの近似式を用いるようにしたり、あるいは
同図の（ｂ）に示すようにＩの区分はの近似式を用
い、II以上の区分には固定値を用いる等の様々なバリエ
ーションを採用することが可能である。また、近似式は
一次近似式以外の近似式を用いて近似してもよい。

【００４７】さらに、実験関数データ（実験データ）は
全てのデータを実験により求めなくてもよく、実験値を
数ポイントあるいは経験値より推定して求めることも可
能である。

【００４８】

【発明の効果】本発明において、補助時定数の概念を用
いて湯温立ち下がり特性の立ち下がり時定数を近似する
構成にあっては、給湯燃焼停止時から次の再出湯時まで
の待機時間の長さによって複雑に変化する湯温立ち下が
り特性の立ち下がり時定数を複雑な高次式に数式化する
煩雑さを避け、実際の立ち下がり時定数のデータ（実験
関数データ）が補助時定数の許容範囲に含まれる場合に
は、熱交換器の通水流量によって容易に求まる補助時定
数を用いて再出湯時のガス立ち上げ量を補正するもので
あるから、再出湯湯温の制御構成を簡易化できるという
効果を得ることができる。

【００４９】しかも、実際の立ち下がり時定数のデータ
（実験関数データ）が補助時定数の許容範囲から外れる
場合には、補助時定数の採用を止め、入水温を設定温度
に高めるのに要する要求熱量近辺の一定の固定ガス量を
立ち上げ供給するようにしたものであるから、実際の立
ち下がり時定数のデータが補助時定数の許容範囲から外
れる待機時間の区間で再出湯が開始された場合にも、安
定した湯温の出湯が可能となり、従来例に比べ再出湯湯
温の安定化制御の精度を高めることが可能である。

【００５０】また、待機時間を複数に区分し、そのうち
の１つ以上の区分に実際の立ち下がり時定数のデータ
（実験関数データ）を近似する近似式（一次近似式を含
む）を与え、この近似式を用いて立ち下がり時定数を求
める構成とした発明にあっては、前記補助時定数の概念
を用いた発明と同様に実際の立ち下がり時定数のデータ
（実験関数データ）を高次の近似式に数式化する煩雑さ
を避けて制御処理することができるので、再出湯湯温の
制御構成の簡易化が図れることになる。しかも、待機時
間を複数に区分して各区分毎に一次式で実際の立ち下が
りデータを近似するようにすれば、ほぼ実際のデータに
合うように近似式を与えることができ、これにより、各
待機時間での再出湯時の湯温の立ち下がり時定数をより
実情に合うように求めることができ、これにより、再出
湯時の立ち上げガス量の補正精度がアップし、再出湯湯
温のより優れた安定化制御が可能となる。

【００５１】さらに、実際の立ち下がり時定数のデータ
（実験関数データ）を高次近似式で与える構成の発明に
あっては、実際の立ち下がり時定数を高次近似式に数式
化する多少の煩雑さがあっても、一旦高次近似式を与え
た後には、この高次近似式を用いて再出湯時の湯温の立
ち下がり時定数を実際の立ち下がり時定数の実情に一致
する値で求めることができ、これにより、再出湯時の立
ち上げガス量の補正制御の精度が格段にアップし、再出
湯湯温安定化の高性能の次世代の器具として提供するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態例の要部構成のブロック図で
ある。

【図２】本発明者が実験により求めた待機時間を変数と
する湯温の立ち下がり時定数の説明図である。

【図３】待機時間を一定時点に固定したときの流量と立
ち下がり時定数との関係を示すグラフである。

【図４】本発明の第１実施形態例における立ち下がり時
定数の決定手法とその実施形態例の効果を示す説明図で
ある。

【図５】本発明の第３実施形態例における湯温の立ち下
がり時定数の決定手法とその実施形態例の効果を示す説
明図である。

【図６】排気管20と吸気管21が二重管となっているタイ
プの給湯器の構成説明図である。

【図７】従来の一般的な給湯器のシステム構成図であ
る。

【図８】再出湯時における湯温の立ち上がり特性による
湯温上昇と湯温の立ち下がり特性による湯温降下の差に
よる出湯湯温の給湯設定温度に対するずれを示す説明図
である。

【図９】図８に示す出湯湯温のずれを補正する再出湯時
の立ち上げガス量の補正動作の説明図である。

【図10】待機時間の１以上の分割区分に近似式を与える
バリエーションの一例を示す他の実施形態例の説明図で
ある。

【符号の説明】

22 メーンデータ格納部 23 補助データ格納部 24 時定数範囲判断部 25 ガス量立ち上げ制御部 26 待機時間計測手段 27 補助時定数演算部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】給湯燃焼停止後の次の再出湯時に再出湯
湯温の安定化制御を行うための給湯燃焼停止時からの期
間を待機時間として予め設定しておき、この待機時間内
で再出湯を行う際は、燃焼による湯温の立ち上がりに対
応する湯温上昇と通水による湯温の立ち下がりに対応す
る湯温の下降との差分を相殺する方向に燃料ガスの立ち
上げ量を補正して燃焼させる給湯器の再出湯時における
燃焼制御方法において、前記待機時間を変数とした湯温
の立ち下がり時定数のデータを与えておき、その一方で
再出湯時の給湯流量に比例した大きさであって待機時間
の全区間にわたって一定値となる補助時定数を与えてお
き、この補助時定数を上下に挟む許容範囲を与え、前記
立ち下がり時定数のデータが前記補助時定数の許容範囲
に含まれる待機時間の区間での再出湯時は立ち下がり時
定数として補助時定数を採用してガスの立ち上げ量を補
正し、前記待機時間を変数とする立ち下がり時定数のデ
ータが前記補助時定数の許容範囲から外れる待機時間の
区間での再出湯時はガスの立ち上げ量の補正を中止して
入水温を給湯設定温度に高めるのに要するフィードフォ
ワードガス量近辺の一定固定量のガス量を立ち上げるこ
とを特徴とする給湯器の再出湯時における燃焼制御方
法。
【請求項２】給湯燃焼停止後の次の再出湯時に再出湯
湯温の安定化制御を行うための給湯燃焼停止時からの期
間を待機時間として予め設定しておき、この待機時間内
で再出湯を行う際は、燃焼による湯温の立ち上がりに対
応する湯温上昇と通水による湯温の立ち下がりに対応す
る湯温の下降との差分を相殺する方向に燃料ガスの立ち
上げ量を補正して燃焼させる給湯器の再出湯時における
燃焼制御方法において、前記待機時間を変数とした湯温
の立ち下がり時定数のデータを与えてこのデータを前記
待機時間を複数に分割することで区分し、待機時間の各
分割区分のうちの１以上の分割区分に前記データを待機
時間を変数とする近似式で与え、再出湯時にはその再出
湯時が前記近似式を与えた待機時間の分割区分に属する
場合はその近似式によって立ち下がり時定数を求めてガ
スの立ち上げ量を補正する給湯器の再出湯時における燃
焼制御方法。
【請求項３】給湯燃焼停止後の次の再出湯時に再出湯
湯温の安定化制御を行うための給湯燃焼停止時からの期
間を待機時間として予め設定しておき、この待機時間内
で再出湯を行う際は、燃焼による湯温の立ち上がりに対
応する湯温上昇と通水による湯温の立ち下がりに対応す
る湯温の下降との差分を相殺する方向に燃料ガスの立ち
上げ量を補正して燃焼させる給湯器の再出湯時における
燃焼制御方法において、前記待機時間を変数とした湯温
の立ち下がり時定数のデータを与えてこのデータを前記
待機時間を複数に分割することで区分し、待機時間の各
分割区分のうちの１以上の分割区分に前記データを待機
時間を変数とする一次式で近似した一次近似式を与え、
再出湯時にはその再出湯時が前記一次近似式を与えた待
機時間の分割区分に属する場合はその一次近似式によっ
て立ち下がり時定数を求めてガスの立ち上げ量を補正す
る給湯器の再出湯時における燃焼制御方法。
【請求項４】給湯燃焼停止後の次の再出湯時に再出湯
湯温の安定化制御を行うための給湯燃焼停止時からの期
間を待機時間として予め設定しておき、この待機時間内
で再出湯を行う際は、燃焼による湯温の立ち上がりに対
応する湯温上昇と通水による湯温の立ち下がりに対応す
る湯温の下降との差分を相殺する方向に燃料ガスの立ち
上げ量を補正して燃焼させる給湯器の再出湯時における
燃焼制御方法において、前記待機時間を変数とした湯温
の立ち下がり時定数のデータを与えて待機時間を変数と
する高次近似式として与え、再出湯時にはこの高次近似
式を用いて前記立ち下がり時定数を演算により求めてガ
スの立ち上げ量を補正する給湯器の再出湯時における燃
焼制御方法。
【請求項５】給湯燃焼停止後の次の再出湯時に再出湯
湯温の安定化制御を行うための給湯燃焼停止時からの期
間を待機時間として予め設定しておき、この待機時間内
で再出湯を行う際は、燃焼による湯温の立ち上がりに対
応する湯温上昇と通水による湯温の立ち下がりに対応す
る湯温の下降との差分を相殺する方向に燃料ガスの立ち
上げ量を補正して燃焼させる燃焼制御装置付給湯器にお
いて、前記待機時間を変数とした湯温の立ち下がり時定
数のデータが与えられているメーンデータ格納部と、再
出湯時の給湯流量に比例した大きさであって待機時間の
全区間で一定となる補助時定数およびこの補助時定数を
上下に挟む許容範囲のデータが各給湯流量の大きさ毎に
与えられている補助データ格納部と、再出湯開始時に給
湯流量の検出情報を得てその検出給湯流量に対応する前
記補助データ格納部の補助時定数のデータと前記メーン
データ格納部のデータとを比較し再出湯開始時点におけ
るメーンデータ格納部側のデータの値が前記補助時定数
の許容範囲内か否かを判断する時定数範囲判断部と、こ
の時定数範囲判断部の判断結果に基づきメーンデータ格
納部側のデータの値が補助時定数の許容範囲以内のとき
は立ち下がり時定数として補助時定数を採用してガスの
立ち上げ量を補正しメーンデータ格納部側のデータの値
が補助時定数の許容範囲から外れているときはガスの立
ち上げ量の補正を中止して入水温を給湯設定温度に高め
るのに要するフィードフォワードガス量近辺の一定固定
量のガス量を立ち上げるガス量立ち上げ制御部とを有す
る燃焼制御装置付給湯器。
【請求項６】補助データ格納部には給湯流量を変数と
して待機時間の全区間で一定となる補助時定数が与えら
れ、再出湯時の給湯流量の情報を得て補助時定数を演算
により求める構成とした請求項５記載の燃焼制御装置付
給湯器。