JP2746115B2 - 給湯器のファンモータ制御装置 - Google Patents

給湯器のファンモータ制御装置

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JP2746115B2 JP10203694A JP10203694A JP2746115B2 JP 2746115 B2 JP2746115 B2 JP 2746115B2 JP 10203694 A JP10203694 A JP 10203694A JP 10203694 A JP10203694 A JP 10203694A JP 2746115 B2 JP2746115 B2 JP 2746115B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は給湯器のファンモータ制
御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】瞬間式熱交換器とこれを加熱するバーナ
を備えた給湯器においては、前記瞬間式熱交換器に最低
作動水量以上の水が流れるとバーナが燃焼を開始し、最
低作動水量未満になると燃焼が停止されるようになされ
ている。また多くの給湯器において送風ファンは、前記
燃焼開始時には適切な着火送風下で着火が行われるよう
にするため、比較的低回転の着火回転数に制御され、ま
た前記燃焼停止時にはバーナ内等の排気ガスを効率よく
排出して新鮮な空気に入れ換えるため、比較的高回転の
ポストパージ送風を一定時間行うようになされている。
そして、前記ポストパージ送風中に再び最低作動水量以
上の水が流れた場合に、速やかなる給湯の再開始を行う
ため、ポストパージ送風運転の途中でもその回転数をポ
ストパージ回転数から着火送風用の着火回転数に切り換
えるようにファンモータを制御するものも提供されてい
る。さらに、前記送風ファンのファンモータの制御手段
として、フィードフォワード制御(以下FF制御とす
る)とフィードバック制御(以下FB制御とする)を組
み合わせて制御するものがあり、その場合においてFB
制御値の演算は比例制御項と積分制御項から構成するよ
うにしたものも提供されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記の従来の
給湯器において、比例積分制御によるFB制御をFF制
御に組み合わせたファンモータ制御を行うと共に、ポス
トパージ送風運転中の再出湯の場合、送風ファンの回転
数をポストパージ回転数(例えば最大回転数である4660
rpm )からそのまま低い着火回転数(例えば3100rpm )
に切り換えて再着火を行うようにしたものにおいては、
ポストパージ回転数から着火回転数になるのに時間がか
かり、そのため出湯のアンダーシュートが生じる問題が
あった。この理由を図4を参照して説明すると、図4は
従来の給湯器において、ポストパージ送風運転中に最低
作動水量以上の水が再び流れることで、送風ファンの回
転数がポストーパージ回転数から着火回転数に切り換え
られる際の回転数の変化の経過と、それに伴う出湯温度
の変化を示す図である。図4の上図は、右から左へと時
間の経過を示す。上図の右側に示すポストパージ送風中
においては、送風ファンの回転数が設定ポストパージ回
転数になるようにFF制御値でファンモータが駆動さ
れ、設定ポストパージ回転数と実回転数との誤差がFB
制御値で補正されて行く。が、実際のファンモータ駆動
出力(電圧)が上限に達しても、尚且つ実回転数が設定
ポストパージ回転数よりも低い場合にはそれ以上の回転
数の増加が見込めず(図4の符号Aで示す状況)、その
場合にはFB制御の比例制御値は最大値に達してそれ以
上増加しなくなり、積分制御値(図4のI1 )だけが溜
まってゆくことになる。ところがそのようなポストパー
ジ送風状況下において、最低作動水量(MOQ)以上の
水が再度流れると、コントローラはファンの回転数を設
定着火回転数に切り換えるために、着火回転FF制御値
でFF制御を開始すると共に、実回転数と設定着火回転
数との誤差をFB制御で補正して行こうとするが、FB
制御値には前記ポストパージ送風時における蓄積された
積分制御値が残る(図4のI2 )ために、実回転数が設
定着火回転数にまで下がって着火に至るまでに時間がか
かる。その結果、図4の下図に示すように再着火までの
間に出湯温度がどんどん下がり、大きなアンダーシュー
トが発生して出湯特性が悪くなる。
【0004】そこで本発明は、上記従来の給湯器におけ
る欠点を解消し、FF制御に比例積分制御からなるFB
制御を組み合わせてファンモータの回転制御を行うと共
に、ポストパージ送風中に最低作動水量以上の水が再び
流れることで、そのまま着火送風に切り換えて再着火を
行うようにした給湯器において、ポストパージ送風回転
数から速やかに着火回転数まで回転数を減じることで再
着火を速やかに行い、その間のアンダーシュートを防止
して、良好な出湯特性を確保することができる給湯器の
ファンモータ制御装置の提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の給湯器のファンモータ制御装置は、最低作
動水量以上の水量が瞬間熱交換器に流れることで燃焼を
開始すると共に瞬間式熱交換器への水量が最低作動水量
未満となることで燃焼を停止するようにしており、また
フィードフォワード制御に加えて比例積分制御によるフ
ィードバック制御がされる送風ファン用ファンモータを
備え、前記燃焼を停止した場合にはバーナの送風ファン
を設定されたポストパージ回転数で一定時間ポストパー
ジ送風すると共にそのポストパージ送風中において再び
前記最低作動水量以上の流水があるとファンの回転数を
前記ポストパージ回転数からそれより低い回転数に設定
された着火回転数へ切り換えて再着火を行うようにした
給湯器におけるファンモータ制御装置であって、前記ポ
ストパージ送風中において、前記ファンモータに対する
フィードバック制御の比例制御値が最大となった場合に
は、それ以後はフィードバック制御値演算から積分制御
項を除外した形でフィードバック制御値演算を行い、制
御出力指令を行うコントローラを設けたことを特徴とし
ている。
【0006】
【作用】上記本発明の特徴によれば、ポストパージ送風
中において、実際の回転数が設定ポストパージ回転数に
満たない状態で実際のファンモータ駆動出力が上限値と
なった場合、それ以上ファンモータ駆動出力も回転数も
増加しないので、FF制御の比例制御値はその時点で最
大となり、それ以上増加しなくなる。にもかかわらず、
FF制御の積分制御値は、なにも処置しなければ時間と
共に溜まって増加する。本発明ではファンモータに対す
るFB制御の比例制御値が最大となった場合に、それ以
後はFB制御値演算から積分制御項を除外するようにし
たので、最大駆動出力による実際の回転数が設定ポスト
パージ回転数に達しない状態でポストパージ送風が続い
た後に、着火回転数への回転数切り換えがあっても、着
火回転FF制御に組み合わされる着火回転FB制御にお
ける積分制御値の上積みがないので、FB制御がスムー
ズに行われ、素早く設定着火回転数に低減せられること
ができる。よって再着火までの時間が短く、その間に低
下する温水温度も少なくなり、再出湯の際のアンダーシ
ュートが十分に減少せられ、出湯特性がよくなる。
【0007】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて説明する。
図1は本発明装置を備えた給湯器の全体構成図、図2は
コントローラによるファンモータの制御機構を示すフロ
ーチャート、図3は本発明において、ポストパージ送風
運転中に最低作動水量以上の水が再び流れることで、送
風ファンの回転数がポストーパージ回転数から着火回転
数に切り換えられる際の送風ファンの回転数の変化の経
過と、それに伴う出湯温度の変化を示す図である。
【0008】先ず図1において、給湯器は、瞬間式熱交
換器10と、該熱交換器10に水を送る入水管11と、熱交換
器10で加熱された温水を出湯する出湯管12と、前記入水
管11から出湯管12へ水をバイパスするためのバイパス管
13と、該バイパス管13からの水と前記出湯管12からの温
水とを混合調整するミキシング調節器14と、該ミキシン
グ調節器14の下流に接続される給湯管15とを有する。前
記瞬間式熱交換器10は石油バーナ等のバーナ17によって
加熱される。バーナ17は送風ファン用ファンモータ18を
備えている。21は熱交換流量センサ、22は入水温度セン
サ、23は出湯温度センサ、24は給湯温度センサ、25はフ
ァン回転数センサである。また30はコントローラで、こ
のコントローラ30は装置全体の制御を行うもので、熱交
換流量センサ21、入水温度センサ22、出湯温度センサ2
3、給湯温度センサ24、ファン回転数センサ25、その他
のセンサからの情報を入力し、また図示しない遠隔操作
器による設定給湯温度情報を入力して、必要な演算を行
い、必要な指令をミキシング調節器14やバーナ17、ファ
ンモータ18、その他に送る。
【0009】上記給湯装置において、コントローラ30に
よる給湯器のファンモータ制御動作機構を図2、図3も
参照して説明する。今、給湯器による給湯運転中で燃焼
が行われている状態において、図示しない給湯カランが
閉止されることで、熱交換流量センサ21が最低作動水量
(MOQ)未満を検出すると(S1でイエス)と、コン
トローラ30はバーナ17の消火を指令し、また送風ファン
を設定ポストパージ回転数でポストパージ送風運転する
ために、ファンモータ18に対するFF制御を開始する
(S2)。前記送風ファンの設定ポストパージ回転数
は、例えば4660rpmの送風ファンの最大回転数とする。
またFF制御値は前記設定ポストパージ回転数に対応し
て演算される。そして前記FF制御の開始に引き続い
て、設定ポストパージ回転数と実回転数との誤差を補正
するためにファンモータ18のFB制御を開始する(S
3)。前記FB制御は比例積分制御によるものとし、よ
ってFB制御値は次の式により演算する。 FB制御値=比例制御値+積分制御値 ・・・ よってポストパージ送風運転における全制御値はFF制
御値とFB制御値との合計となり、次の式で演算され
る。 全制御値=FF制御値+FB制御値 =FF制御値+比例制御値+積分制御値 ・・・ 式、のような演算により、実ポストパージ回転数が
設定ポストパージ回転数へと補正されながら、ポストパ
ージ送風運転が引き続き運転されている際に、即ち、ポ
ストパージ送風運転時間が未だ経過していないとき(S
4でノー)に、前記FB制御の比例制御値が最大に達し
た場合には(S5でイエス)、それ以後、コントローラ
30はFB制御値演算式から積分制御項を除外して(S
6)FB制御値を演算する。ここで、FB制御の比例制
御値が最大に達したという状況は、実際のファンモータ
駆動出力が上限に達して、それ以上増加できない状況に
達した状況をいい(図3に符号Bで示す状態)、この状
況下においては、比例制御値は最大値に達してそれ以上
増加しなくなり、もし積分制御項があればその値だけが
溜まってゆく状況となる。が、本発明では比例制御値が
最大に達すると、積分制御項をFB制御値演算式から削
除するので、積分制御値が溜まって行く状況が解消され
る。
【0010】前記積分制御項が削除された状況で、ポス
トパージ送風運転中に、再び瞬間式熱交換器に最低作動
水量(MOQ)以上の水が流れる(S7でイエス)と、
コントローラ30は、送風ファンの回転数を前記ポストパ
ージ回転数から設定着火回転数に切り換えるために、設
定着火回転数に対応するFF制御値でFF制御を開始す
る(S8)。前記設定着火回転数は着火が良好に行える
送風量とするための回転数で、前記設定ポストパージ回
転数(4660rpm )よりも低い値、例えば3100rpm に設定
される。そして着火回転のための前記FF制御の開始に
引き続いて、設定着火回転数と実回転数との誤差を補正
するためにファンモータ18のFB制御を開始する(S
9)。この場合のFB制御は、前記ステップS6を経て
いるので、積分値の蓄積がなく、よってFB制御により
設定着火回転数と実回転数との差が急速に補正される
(図3の上図)。実回転数が設定着火回転数になると
(S10でイエス)、コントローラ30はバーナ17に着火動
作を指令する(S11)。着火回転数への回転数制御が速
やかに行われるので、それに要する時間が短時間とな
り、よってその間における出湯温度のアンダーシュート
が僅かになり、良好な出湯特性となる(図3の下図参
照)。
【0011】前記ステップS4において、ポストパージ
送風運転中に最低作動水量(MOQ)以上の水が再度流
れることなく(S7でノー)、ポストパージ時間が経過
すると(S4でイエス)、ポストパージ送風が終了し、
待機状態に入る(S12)。またポストパージ送風運転中
に、FB制御の比例制御項が最大に達する前に(S5で
ノー)、MOQ以上になった(S7でイエス)場合は、
FB制御値演算式から積分制御項が削除されることはな
い。
【0012】
【発明の効果】本発明は以上の構成よりなり、請求項1
に記載の給湯器のファンモータ制御装置によれば、ポス
トパージ送風中において、ファンモータに対するフィー
ドバック制御の比例制御値が最大となった場合には、そ
れ以後はフィードバック制御値演算から積分制御項を除
外した形でフィードバック制御値演算を行い、制御出力
指令を行うコントローラを設けたので、最大駆動出力に
よる実際の回転数が設定ポストパージ回転数に達しない
状態でポストパージ送風が続いた後に、着火回転数への
回転数切り換えがあっても、着火回転フィードフォワー
ド制御に組み合わされる着火回転フィードバック制御に
おける積分制御値の上積みがないので、フィードバック
制御をスムーズに行うことができ、素早く設定着火回転
数に回転数を低減することができる。よって再着火まで
の時間を短くして、アンダーシュートの程度を十分に減
少した出湯特性のよい再出湯を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明装置を備えた給湯器の全体構成図であ
る。
【図2】コントローラによるファンモータの制御機構を
示すフローチャートである。
【図3】ポストパージ送風運転中に最低作動水量以上の
水が再び流れることで、送風ファンの回転数がポストー
パージ回転数から着火回転数に切り換えられる際の送風
ファンの回転数の変化の経過と、それに伴う出湯温度の
変化を示す図である。
【図4】従来の給湯器において、ポストパージ送風運転
中に最低作動水量以上の水が再び流れることで、送風フ
ァンの回転数がポストーパージ回転数から着火回転数に
切り換えられる際の回転数の変化の経過と、それに伴う
出湯温度の変化を示す図である。
【符号の説明】
10 瞬間式熱交換器 11 入水管 12 出湯管 13 バイパス管 14 ミキシング調節器 15 給湯管 17 バーナ 18 送風ファン用ファンモータ 21 熱交換流量センサ 22 入水温度センサ 23 出湯温度センサ 25 ファン回転数センサ 24 給湯温度センサ 30 コントローラ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 最低作動水量以上の水量が瞬間式熱交換
    器に流れることで燃焼を開始すると共に瞬間式熱交換器
    への水量が最低作動水量未満となることで燃焼を停止す
    るようにしており、またフィードフォワード制御に加え
    て比例積分制御によるフィードバック制御がされる送風
    ファン用ファンモータを備え、前記燃焼を停止した場合
    にはバーナの送風ファンを設定されたポストパージ回転
    数で一定時間ポストパージ送風すると共にそのポストパ
    ージ送風中において再び前記最低作動水量以上の流水が
    あるとファンの回転数を前記ポストパージ回転数からそ
    れより低い回転数に設定された着火回転数へ切り換えて
    再着火を行うようにした給湯器におけるファンモータ制
    御装置であって、前記ポストパージ送風中において、前
    記ファンモータに対するフィードバック制御の比例制御
    値が最大となった場合には、それ以後はフィードバック
    制御値演算から積分制御項を除外した形でフィードバッ
    ク制御値演算を行い、制御出力指令を行うコントローラ
    を設けたことを特徴とする給湯器のファンモータ制御装
    置。
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