JPS6284257A - 給湯器の燃焼制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、給湯器の燃焼を比例制御するだめの燃焼制御
装置、詳しくは、湯温を設定温度に維持するため、所望
とする設定温度と検出湯温とを比較し、その比較結果に
基づいて燃料供給量を比例制御するＩ）　Ｉ　Ｄ制御回
路を備えた給湯器の燃焼制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

この種の燃焼制御装置においては、省エネルギーの観点
から、設定温度と検出温度との偏差に対して燃料供給量
すなわち供給熱量を自動調節可能なＰＩＤ制御手段が採
用されている。

第４図はその基本構成を示すブロック図である。

同図において、ｌは制御対象である瞬間ガス湯沸器、２
は同湯沸器に対しガスを供給する比例弁を示し、湯沸器
の出湯温度をサーミスタなどの検出部３によって検出し
、その検出温度を温度検出回路４によって電圧として取
出し、その値と設定回路５に設定した値とを偏差検出回
路６によって比較し、その差に基づいて制御出力を作シ
出す。

制御出力は、比例・微分アンプ７（８）によって比例動
作出力と微分動作出力をつくり出し、積分アンプ９によ
って積分動作出力をつくり出し、これらの各出力は加算
アンプ１０で合成されて比例操作回路１１に入力され、
その出力によって比例弁２が開閉されて燃料がコントロ
ールされる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の如きＰＩＤ燃焼制御装置を備えた給湯器は、通常
の使用時には大きな支障はないが、コールドスタート時
には過大なオーバーシュートが発生し、短時間にくシ返
して使用する再出湯時には過大なアンダーシュートが発
生するという問題がある。

すなわち、水の状態から瞬間湯沸器を使用する場合にお
いては、検出温度と設定温度との偏差は当然大きな値を
示す。このような状態で瞬間湯沸器を使用するため水栓
を開くと流水スイッチが入シ、自動制御回路に電力が供
給されて燃焼制御装置は動作状態となる。

燃焼制御装置が動作状態になると、比例アンプ７からは
水温−と設定温度によって定まった出力を、微分アンプ
８からは湯温の変化速度に比例しかつ湯温の変化の方向
と逆方向の出力を生ずるが、燃料が供給されて点火する
までは温度変化がないので出力は設定値基準電圧を示す
。積分アンプ９は最初入力電圧と同一電圧で出力され、
積分アンプの負帰還コンデンサへの充電速速度に合せて
急速に最尚限界出力になる。

一方、流水スイッチが入るとファンが回転し、燃焼室の
パージ時間（通常は約２秒）後点火動作に入る。この間
１．短時間ではあるが温度偏差が大きく、かつ、積分ア
ンプの負帰還回路の時定数はきわめて短かいので、それ
が短時間であっても燃焼制御装置からは最大ガス量を指
示する限界出力が生ずる。

このため、点火動作後、点火確認回路で点火が確認され
ると、直ちに最大燃焼状態となる。そして、燃料が燃焼
を始めると出湯温度が上昇し、これに従って比例アンプ
７は出力が減少し、微分アンプ８は燃料を減らす方向に
出力が生ずるが、積分アンプ９は限界出力を出し続け、
検出温度が設定温度に極めて近づいたとき始めて出力が
減少し始める。

すなわち、積分動作回路９は、増幅率１００ｄＢを起え
るオペアンプが抵抗入力、コンデンサ負帰還回路で作用
し、負帰還コンデンサが限界出力で充電されてしまうと
負帰還がか＼らず、設定温度と検出湯温との温度差が極
めて小さい差であっても限界出力を出し続け（積分動作
回路が固定された状態となる）このため、出湯温度が設
定温度を越えて燃料が減らされても、熱交換器の熱容量
によって出湯温度は上昇を続けて大きなオーバーシュー
トを生ずる。この状態を第５図に示す。なお、第５図に
おいて、点線はガス量、実線は出湯温度を示し、この図
は５０°Ｃに設定した場合で、最高出湯温度は７５°Ｃ
にも達している。

上記の例の如く、積分動作回路が限界出力を出し続ける
のは、短時間内にくり返して使用する再出湯時において
も同様である。すなわち、再出湯時には、後沸き現象に
よって当初の出湯温度は設定温度よりもはるかに高温と
なシ、給湯器に供給される燃料は最小値となって過大な
アンダーシュートが発生する。

前記の如き問題点を改善するため１強制的な燃料カット
方式や、ポストハイロット時間の延長などの方策がとら
れているが、これらの方式はＰＩＤ制御の本質的改善で
はなく、対象療法であるため、良好な特性を有するもの
ではなく、最近では前記フィードバック制御にフィード
フォワード制御を附加することによって特性の改善を計
ろうとしているが、コスト扁となるばかシでなく、十分
なものではない。

本発明は、前記の如き従来技術の問題点を改善し、簡単
なフィードバック方式のＰＩＤ制御であシ乍ら、コール
ドスタート時における過大なオーバーシュートおよび再
出湯時における過大なアンダーシュートを改善すること
ができる燃焼制御装置を提供せんとするものである。

〔問題点を改善するための手段〕

本発明は、前記の如き目的を達成するため、ＰＩＤ制御
回路の積分動作回路を微分動作回路の出力によってリワ
インドさせるための微分値比較器とその微分値比較器の
出力が基準値を超えたとき動作する積分動作リワインド
回路とを付加し、微分動作回路の出力が基準値を超える
と強制的に積分動作回路をリワインドさせるようにした
ことを特徴とする特 〔作用〕 積分動作回路が限界出力を出し続ける状態においても、
点火されると湯温の変化が起り、これにより微分動作回
路の出力が変化するので、その変化を微分値比較器で検
知し、それがある値以上であるときに積分動作リワイン
ド回路を働らかせて積分動作回路を初期動作状態に引き
戻す。

〔実施例〕

次に、第１図ないし第３図に基づいて本発明の実施の一
例を説明する。

第１図は本発明燃焼制御装置のブロック図、第２図はそ
の具体例を示す回路図、第３図は動作説明図である。

これらの図において、ｌは制御対象である瞬間ガス湯沸
器、２はガス用の比例弁、３はサーミスタなどの検出部
、４は温度検出回路、５は設定回路、６は検出された湯
温と設定回路５に設定した温度との偏差検出回路、７は
比例アンプ、８は微分アンプ、９は積分アンプ、１０は
加算アンプ％１１は比例操１！回路を示し、これらの構
成は第４図に示す従来例と実質的に同一である。

本発明においては、前記微分アンプ８の出力を微分値比
較器１２によシ検出し、その出力がある基準値を超えた
とき、動作する積分動作リワインド回路１３を積分アン
プ９に付設する。具体的に云うと、第２図に示す如く、
微分値比較器１２の出力によって動作するＰＥＴなどの
スイッチを積分アンプ９の負帰還コンデンサＣと並列に
接続し、ＦＥＴがオンしたときにコンデンサＣを放電さ
せて積分アンプ９を初期動作状態に引き戻すようにする
。また。

このリワインドのだめのスイッチと直列に抵抗Ｒを接続
して、スイッチＦＢＴがオン状態のときに積分アンプ９
を比例動作回路として働かせ、本来の比例アンプ７と合
せて比例帯を狭める動作をさせるようにする。

このようにすると、微分アンプ８の出力を微分値比較器
１２で比較し、それが基準レベルよシ外れたときＦＥＴ
のゲートに電圧をかけてＦＥＴをオン状態として、積分
アンプ９のコンデンサＣを放電させ、また、積分アンプ
９を比例動作回路となるようにする。

微分出力レベルを比較する基準値は、熱変換器の特性に
よって定まるＰＩＤ動作各々の受もたせ方によって変化
するので、実験によってより良い特性が得られるレベル
に設定する。

本発明の燃焼制御装置は、上記の如く構成されているの
で、例えばコールドスタート時に、燃焼に点火されるま
では第４図に示す従来例と同様に動作するが、燃料に点
火されて検出温度が急速に上昇し始めると、微分アンプ
８は大きな微分動作出力が生じ、この微分アンプの動作
出力の変化が基準レベルより大きいことを微分値比較器
１２で検出すると、積分動作リワインド回路１３を動作
させて積分アンプ９からの積分動作出力を一時的に比例
動作出力とする。これによって、最大で燃焼していた燃
料は温度上昇の初期に比例アンプ７、積分アンプ９から
の比例出力と、微分アンプ８からの出力によって定めら
れた燃料にコントロールされ、以後湯温の変化に応じた
積分出力、微分出力により燃料はコントロールされる。

そして、コントロールされている燃料に応じた湯温に近
づき、湯温の変化速度が小さくなると、微分アンプ８か
らの微分出力は小さくなシ、微分値比較器１２が基準レ
ベルよシも小さくなった微分動作出力を検知すると、積
分動作リワインド回路１３を停止させて積分アンプを正
常な動作に戻す。

このように、本発明の燃焼制御装置は、湯温の変化が起
シ始めると、すぐに積分動作回路からの限界出力が解除
されて比例、微分の動作を始め、燃料がコントロールさ
れるので、小さなオーバーシュートで設定温度におさえ
ることができる。これを図に示すと第３図に示すとおり
′である。なお、第３図において、点線はガス量、実線
は出湯温度を示し、設定温度を５０’Ｃにした場合であ
る。

このように、本発明は、比較的大きな温度変化によって
生ずる微分動作回路の大きな出力によって限界出力を生
じていた積分動作回路をリワインドして、ＰＩＤ制御回
路を正常な動作状態とし、極めて特性の良い燃焼制御を
行なわせることができる。

先に述べたような積分動作回路が限界出力を出すケース
は、コールドスタート時の他に、瞬間湯沸器を短時間の
うちに繰シ返して使用する再出湯時にも生ずる。すなわ
ち、再出湯時には後沸き温度を検知して最小燃料供給量
にする限界出力を出し、前述と陶様になるので、設定温
度よシ大きく低温側に偏った湯温となってシャワー使用
時などでは湯から一時的に水に変るような不快な状態が
生ずる。また、水量の少ない場合で低い出湯温度で湯を
使用しようとする場合、最低限界量に達すると前述と同
様にしてサイクリング現象を生ずる。

これらの現象は、すべて本発明によって改善することが
できる。

〔発明の効果〕

以上述べたように１本発明は、コールドスタート時する
いは再出湯時のように、積分動作回路が最大燃料供給ｉ
ｊｋ″または最少燃料供給量の限界出力にはりつけられ
た状態のとき、積分動作回路を一時的にリワインドさせ
てＰＩＤ制御回路を正常な動作状態とし、特性の良好な
燃焼制御を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発廚の一実施例を示すブロック図、第２図は
同じく回路図、第３図はガス量と出湯温度を示す説明図
である。第４図は従来装置のブロック図、第５図は従来
のガス量と出湯温度を示す説明図である。 ｌ・・・瞬間ガス湯沸器、２・・・ガス用の比例弁、３
・・・湯温検出部、４・・・温度検出回路、５・・・設
定回路、６・・・偏差検出回路、７・・・比例アンプ、
８・・・微分アンプ、９・・・積分アンプ、１０・・・
カロ算アンプ、１１・・・比例操作回路、ル・・・微分
値比較器、１３・・・積分動作リワインド回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所望とする設定温度と検出湯温との比較結果に基づいて
   燃料供給量を自動制御するＰＩＤ制御回路を備えた給湯
   器の燃焼制御装置において、前記ＰＩＤ制御回路の積分
   動作回路を微分動作回路の出力によつてリワインドさせ
   るための微分値比較器とその微分値比較器の出力が基準
   値を超えたとき動作する積分動作リワインド回路とを付
   加したことを特徴とする給湯器の燃焼制御装置。