JP3566750B2 - 給湯器およびこれを用いた燃焼制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、出湯時の湯温を安定化するための給湯器およびこれを用いた燃焼制御方法に関し、更に詳しくは、燃焼停止時から所定の待機時間が経過する毎に点火を行い、出湯時の湯温の安定化に必要なバックアップ熱量を補充するバックアップ燃焼補正を行う給湯器およびこれを用いた燃焼制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の給湯器およびこれを用いた燃焼制御方法としては、燃焼停止時から所定の待機時間が経過する毎（所定のインターバル時間毎）に点火を行い、バックアップ熱量を熱交換器に補充するバックアップ燃焼補正を行う給湯器およびこれを用いた燃焼制御方法がある。
【０００３】
この燃焼制御方法においては、所定のインターバル時間毎に供給されるバックアップ熱量（後沸き量を含む）に基づく熱交換器内の湯温が下限設定値（下限温度）および上限設定値（上限温度）と比較され、バックアップ熱量の演算値が許容範囲から上または下に外れたときには、その都度、バーナによる燃焼動作または燃焼ファンによる冷却動作が行われ、熱交換器内の湯温は許容範囲内に収められていた。
【０００４】
熱交換器内の湯温が上限温度よりも高いと判断されたときには、熱交換器内の湯温が所定の許容範囲に入るために要する、燃焼ファンによる冷却動作の時間（冷却時間）を演算していた。さらに、該冷却時間だけ燃焼ファンを所定の回転速度で回転して、熱交換器を冷却し、バックアップ熱量に基づく熱交換器内の湯温を許容範囲の範囲内に収めていた。該冷却時間は、例えば、外気温度等の放熱要因を考慮して演算により求められていた。
【０００５】
該冷却時間の経過後、燃焼ファンはポストファン回転と呼ばれる低速一定回転動作に移行されていた。
【０００６】
一方、バックアップ熱量に基づく熱交換器内の湯温が下限温度よりも低いと判断されたときには、熱交換器に通水させずに、バーナの点着火（ちょい点火と呼ばれている）を行い、所定の短時間（例えば２秒間）だけバーナを燃焼させ、熱交換器内の湯水を加熱して熱交換器内の湯温を許容温度範囲内に高めていた。
【０００７】
該バーナの点着火を用いた給湯器の燃焼制御方法は、バックアップ燃焼補正と呼ばれ、バックアップ燃焼に基づく温度補償はバックアップ燃焼補正と呼ばれる。
【０００８】
該バックアップ燃焼補正に基づく湯温が上限温度と下限温度の範囲内に入っていると判断されたとき、燃焼ファンは、ポストファン回転を実行していた。
【０００９】
なお、ポストファン回転というのは、点火を早めるために予め燃焼ファンを低速で回転（所謂燃焼ファンをアイドリング動作）させておくことである。ポストファン回転を採用することにより、バーナの点火に先だって行われる燃焼ファンの起動に要する時間を短縮することができる。さらに、バックアップ燃焼補正時の熱交換器内の湯温の過熱状態を防ぐことができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の給湯器およびこれを用いた燃焼制御方法では、前記冷却時間だけ燃焼ファンを所定の回転数で回転して熱交換器を冷却し、バックアップ燃焼補正に基づく熱交換器内の湯温が上限および下限温度範囲に入ると、燃焼ファンをポストファン回転と呼ばれる低速一定回転動作に移行していた。
【００１１】
さらに、該ポストファン回転における燃焼ファンの回転速度は常に一定であって、外乱である熱交換器の放熱要因（例えば、外気温度、水温等）は考慮されていなかった。
【００１２】
このため、熱交換器の放熱効率が高いとき（例えば、冬期や夜間）や、逆に放熱効率が低いとき（例えば、夏期や昼間）に関係なく、一定回転速度でポストファン回転が実行されていた。
【００１３】
具体的には、昼間と夜間、または夏期と冬期とでは、ポストファン回転による熱交換器内の湯温の放熱条件に差異が生じていた。
【００１４】
つまり、バックアップ燃焼補正に基づく熱交換器内の湯温の温度制御における制御成績が、前記外乱である放熱要因に左右されてしまうという問題点があった。
【００１５】
なお、ここでいう制御成績とは、熱交換器内の湯温の追値制御や定値制御を実行するときの制御結果（つまり目標湯温と制御湯温との偏差の評価結果）であって、具体的にはセットリング時間、オーバーシュート量、アンダーシュート量、オフセット量等を意味するものである。
【００１６】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、外乱である放熱要因が反映された、バックアップ燃焼補正に基づく熱交換器内の湯温の温度制御ができる給湯器およびこれを用いた燃焼制御方法を提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための要旨とするところは、以下の５項に存する。
【００１８】
［１］項 燃焼停止後、所定の待機時間が経過する毎に点火してバックアップ熱量を補充し熱交換器（１１）内の湯温を所定の許容温度範囲内に制御するバックアップ燃焼補正を行う給湯器（１０）において、
外乱要因（１３）を検出し、外乱要因情報（３０ａ）を生成する外乱要因検出手段（３０）と、
該外乱要因情報（３０ａ）に応じてポストファン回転の制御情報（４０ａ）を生成し、該制御情報に基づいて該ポストファン回転を制御するポストファン制御手段（４０）と、
を備えて成ることを特徴とする給湯器（１０）。
【００１９】
［２］項 前記外乱要因（１３）は、熱交換器（１１）の放熱条件（１４）時刻、または季節であることを特徴とする［１］項に記載の給湯器（１０）。
【００２０】
［３］項 前記ポストファン回転の制御の条件は燃焼ファン（１８）による冷却能力であって、該燃焼ファン（１８）が単位時間当たりに生成する空気流量、または該燃焼ファン（１８）の単位時間当たりの回転数であることを特徴とする［１］項、または［２］項に記載の給湯器（１０）。
【００２１】
［４］項 前記放熱条件（１４）は、前記熱交換器（１１）の周辺近傍の外気温度もしくは外気湿度、または前記熱交換器（１１）に供給される水の入水温度であることを特徴とする［１］項、または［３］項に記載の給湯器（１０）。
【００２２】
［５］項 前記外乱要因検出手段（３０）は、前記放熱条件（１４）として前記熱交換器（１１）の周辺近傍の外気温度もしくは外気湿度、前記熱交換器（１１）に供給される水の入水温度、または前記時刻もしくは前記季節を検出して前記外乱要因情報（３０ａ）を生成し、
前記ポストファン制御手段（４０）は、該外乱要因情報（３０ａ）に基づいて、前記燃焼ファン（１８）の冷却能力として前記燃焼ファン（１８）が単位時間当たりに生成する空気流量、または前記燃焼ファン（１８）の単位時間当たりの回転数に基づいた前記制御情報（４０ａ）を生成し、該制御情報（４０ａ）に基づいて前記ポストファン回転を制御する
ことを特徴とする［１］項、［２］項、［３］項、または［４］項に記載の給湯器（１０）を用いた燃焼制御方法。
【００２３】
なお、バックアップ燃焼補正とは、燃焼停止時から所定の待機時間が経過する毎に点火を行い、バックアップ熱量を補充するためのバックアップ燃焼補正を行う給湯器（１０）における燃焼制御方法である。該所定の待機時間は、後沸き後の湯温が設定温度の下限許容温度範囲内に定めた下限動作温度まで低下するのに要する時間を燃焼停止後の放熱条件に基づいて演算することによって求めることができる。また、前記バックアップ熱量は、下限動作温度から設定温度の上限許容温度範囲内に定めた所定の加熱上限温度まで、熱交換器（１１）内の湯温を上昇させるのに必要な熱量を演算することによって求めることができる。また、前記熱交換器（１１）内の湯の後沸き量（後沸き温度）は、前記給湯器（１０）の燃焼停止時毎に該燃焼停止以前の給湯制御成績を演算することによって求めることができる。
【００２４】
【作用】
給湯器（１０）は、熱交換器（１１）内の湯温を所定の許容温度範囲内に制御するバックアップ燃焼補正を行う。
【００２５】
給湯器（１０）およびこれを用いた燃焼制御方法においては、所定のインターバル時間毎に供給されるバックアップ熱量（後沸き量を含む）に基づく熱交換器（１１）内の湯温が下限設定値（下限温度）および上限設定値（上限温度）と比較され、バックアップ熱量の演算値が許容範囲から上または下に外れたとき、バーナ（１２）による燃焼動作または燃焼ファン（１８）による冷却動作が行われ、熱交換器（１１）内の湯温は許容範囲内に収められる。該冷却時間の経過後、燃焼ファン（１８）はポストファン回転に移行される。
【００２６】
バックアップ熱量に基づく熱交換器（１１）内の湯温が下限温度よりも低いと判断されたときには、熱交換器（１１）に通水させずに、バーナ（１２）の点着火（ちょい点火と呼ばれている）が行われ、所定の短時間だけバーナ（１２）を燃焼させ、熱交換器（１１）内の湯水が加熱されて、熱交換器（１１）内の湯温が許容温度範囲内に高められる。
【００２７】
さらに、バックアップ燃焼補正に基づく湯温が上限温度と下限温度の範囲内に入ると、燃焼ファン（１８）、ポストファン回転を実行する。
【００２８】
該ポストファン回転とは、点火を早めるために予め燃焼ファン（１８）を低速で回転（所謂燃焼ファン（１８）をアイドリング動作）させておくことである。
【００２９】
ポストファン回転を採用することにより、バーナ（１２）の点火に先だって行われる燃焼ファン（１８）の起動に要する時間を短縮することができる。さらに、バックアップ燃焼補正時の熱交換器（１１）内の湯温の過熱状態を防ぐことができる。
【００３０】
本発明の給湯器（１０）およびこれを用いた燃焼制御方法では、バックアップ燃焼補正時のポストファン回転における冷却能力は、外乱要因（１３）に対応して可変動作が可能である。
【００３１】
該外乱要因（１３）検出手段（３０）は、該外乱要因（１３）として熱交換器（１１）の放熱条件（１４）を検出し、外乱要因（１３）情報（３０ａ）を生成する。
【００３２】
該放熱条件（１４）としては、熱交換器（１１）の周辺近傍の外気温度もしくは外気湿度、熱交換器（１１）に供給される水の入水温度、または前記時刻もしくは前記季節が用いられる。
【００３３】
これにより、ポストファン回転における燃焼ファン（１８）回転の冷却能力を熱交換器（１１）の周辺近傍の外気温度もしくは外気湿度、熱交換器（１１）に供給される水の入水温度、または前記時刻もしくは前記季節等の放熱要因に代表される外乱要因（１３）に適応させて決めることができる。
【００３４】
また、熱交換器（１１）の放熱効率が高いとき（例えば、冬期や夜間）や、逆に放熱効率が低いとき（例えば、夏期や昼間）において、ポストファン回転による熱交換器（１１）内の湯温の放熱条件を反映した最適なポストファン回転の冷却能力を選択することができるようになる。
【００３５】
さらに、不適切なポストファン回転による、夏場または昼間における不要な熱交換器（１１）の過熱や冬場または夜間における熱交換器（１１）の過冷却を防ぐことを特徴とするとができ、省エネルギも実現できる。
【００３６】
ポストファン制御手段（４０）は、外乱要因（１３）検出手段（３０）が生成した該外乱要因（１３）情報（３０ａ）に応じてポストファン回転の制御情報（４０ａ）を生成する。該制御情報（４０ａ）とは燃焼ファン（１８）の冷却能力を決めるものであって、燃焼ファン（１８）が単位時間当たりに生成する空気流量、または燃焼ファン（１８）の単位時間当たりの回転数に基づいた制御量である。
【００３７】
ポストファン制御手段（４０）は、該制御情報（４０ａ）に基づいてポストファン回転を制御する。
【００３８】
これにより、外乱である放熱要因を反映させて、バックアップ燃焼補正時におけるポストファン回転の冷却能力を可変にすることによって、バックアップ燃焼補正におけるバックアップ燃焼補正に基づく熱交換器（１１）内の湯温の温度制御の制御成績を向上させることができる。
【００３９】
なお、ここでいう制御成績とは、熱交換器（１１）内の湯温の追値制御や定値制御を実行するときの制御結果（つまり目標湯温と制御湯温との偏差の評価結果）であって、具体的にはセットリング時間、オーバーシュート量、アンダーシュート量、オフセット量等を意味するものである。
【００４０】
【実施例】
以下、図面に基づき本発明の一実施例を説明する。
【００４１】
図１は本発明の一実施例にかかる給湯器の構成を示すブロック図である。
給湯器１０は、燃焼停止後、所定の待機時間が経過する毎に点火してバックアップ熱量を補充し熱交換器１１内の湯温を所定の許容温度範囲内に制御するバックアップ燃焼補正を行うように装置されている。
【００４２】
また、給湯器１０は、熱交換器１１にはバーナ１２が設けられ、該バーナ１２に連通するガス通路には、ガスを流量を制御するためのガス弁２５が装置されている。
【００４３】
熱交換器１１には、出湯温度を制御するためのバイパス流路２２が並列に設けられている（このバイパス流路２２は省略することも可能である）。
【００４４】
また、熱交換器１１には燃焼ファン１８が装備されており、燃焼ファン１８から給排気用の空気が供給されるように装置されている。
【００４５】
燃焼ファン１８にはファン回転センサ１８ａが設けられている。また、燃焼ファン１８の周りには、外乱要因１３（放熱条件）である給排気用の空気の吸気温度を検出するための外気温度センサ２０（外乱要因検出手段３０）が設けられている。本実施例では、外気温度センサ２０として、サーミスタを用いている。
【００４６】
また、前記外気湿度を検出するために外気温センサ２０の近傍に湿度センサを併設している。
【００４７】
さらに、外乱要因１３として前記時刻、または前記季節を検出するためのタイマ３２が外乱要因検出手段３０に装置されている。
【００４８】
熱交換器１１の入口側には、水を供給するための給水管１５が接続されている。給水管１５には、外乱要因１３（放熱条件）である給水温度を検出するための入水温センサ２１と、入水流量を検出するフローセンサ２４とが設けられている。本実施例では、入水温センサ２１としてサーミスタ、熱電対等の温度測定素子を用いている。
【００４９】
熱交換器１１の出口側には出湯管１７が接続され、出湯管１７の出湯側には水栓１６が設けられている。さらに出湯管１７には出湯温度を検出するための出湯温度センサ２３が設けられている。
【００５０】
なお、給湯器１０の給湯運転をおこなうための制御装置（図示せず）が装備されていてもよい。該制御装置にはリモコン（図示せず）が接続され、このリモコン（図示せず）には給湯の設定温度を設定するボタンや設定温度の表示部が設けられていてもよい。
【００５１】
図２は本発明の一実施例にかかる給湯器の燃焼制御方法を示すブロック図である。
【００５２】
演算部４１は、外乱要因検出手段３０が生成した外乱要因情報３０ａを受けてポストファン回転の制御情報４０ａを生成するよう、ポストファン制御手段４０に装置されて成る。
【００５３】
燃焼ファン制御部４３は、該制御情報４０ａに基づいて該ポストファン回転を制御するよう、ポストファン制御手段４０に装置されて成る。
【００５４】
前記ポストファン回転の制御の条件は、燃焼ファン１８による冷却効率であって、該燃焼ファン１８が単位時間当たりに生成する空気流量、または該燃焼ファン１８の単位時間当たりの回転数である。
【００５５】
記憶部４２は、外乱要因検出手段３０が生成した外乱要因情報３０ａ、および演算部４１が生成したポストファン回転の制御情報４０ａを、制御履歴として保持するよう、ポストファン制御手段４０に装置されて成る。
【００５６】
燃焼ファン制御部４３は、記憶部４２に保存されている制御履歴を反映した制御情報４０ａを用いてもポストファン回転を制御することが可能である。
【００５７】
次に作用を説明する。
図１は本発明の一実施例にかかる給湯器１０の構成を示すブロック図である。図１に示す給湯器１０において、フローセンサ２４は、水栓１６を開けることにより、熱交換器１１に流入する水の流れを検出してフローセンサ信号を生成する。
【００５８】
前記制御装置（図示せず）は、該フローセンサ信号を受けてガスの供給とイグナイタ電極（図示せず）に点火動作を命令し、バーナ１２に燃焼命令を与える。また、熱交換器１１における湯沸し制御およびバックアップ燃焼補正制御を行う。
【００５９】
該湯は出湯管１７を通過して、水栓１６から出湯される。さらに、前記制御装置（図示せず）は、水栓１６を閉めてフローセンサ２４が水の流れを検出しなくなったとき、該フローセンサ２４からのオフ信号を受けてバーナ１２の燃焼停止制御を行う。
【００６０】
なお、バックアップ燃焼補正とは、燃焼停止時から所定の待機時間が経過する毎に点火を行い、バックアップ熱量を補充するためのバックアップ燃焼補正を行う給湯器１０の燃焼制御方法である。所定の待機時間は、後沸き後の湯温が設定温度の下限許容温度範囲内に定めた下限動作温度まで低下するのに要する時間を燃焼停止後の放熱条件１４に基づいて演算することによって求めることができる。バックアップ熱量は、下限動作温度から設定温度の上限許容温度範囲内に定めた所定の加熱上限温度まで、熱交換器１１内の湯温を上昇させるのに必要な熱量を演算することによって求めることができる。
【００６１】
熱交換器１１内の湯の後沸き量（後沸き温度）は、給湯器１０の燃焼停止時毎に該燃焼停止以前の給湯制御成績を演算することによって求めることができる。
【００６２】
る。
【００６３】
更に詳しく本実施例のバックアップ燃焼補正の作用について説明する。
【００６４】
図１に示すように、熱交換器１１内の湯温を所定の許容温度範囲内に制御するバックアップ燃焼補正を行う給湯器１０およびこれを用いた燃焼制御方法においては、所定のインターバル時間毎に供給されるバックアップ熱量後沸き量を含むに基づく熱交換器１１内の湯温が下限設定値下限温度および上限設定値上限温度と比較され、バックアップ熱量の演算値が許容範囲から上または下に外れたとき、バーナ１２による燃焼動作または燃焼ファン１８による冷却動作が行われ、熱交換器１１内の湯温は許容範囲内に収められる。該冷却時間の経過後、燃焼ファン１８はポストファン回転に移行される。
【００６５】
バックアップ熱量に基づく熱交換器１１内の湯温が下限温度よりも低いと判断されたときには、熱交換器１１に通水させずに、バーナ１２の点着火ちょい点火と呼ばれているが行われ、所定の短時間だけバーナ１２を燃焼させ、熱交換器１１内の湯水が加熱されて、熱交換器１１内の湯温が許容温度範囲内に高められる。
【００６６】
さらに、バックアップ燃焼補正に基づく湯温が上限温度と下限温度の範囲内に入ると、燃焼ファン１８、ポストファン回転を実行する。
【００６７】
該ポストファン回転とは、点火を早めるために予め燃焼ファン１８を低速で回転所謂燃焼ファン１８をアイドリング動作させておくことである。
【００６８】
ポストファン回転を採用することにより、バーナ１２の点火に先だって行われる燃焼ファン１８の起動に要する時間を短縮することができる。さらに、バックアップ燃焼補正時の熱交換器１１内の湯温の過熱状態を防ぐことができる。
【００６９】
本発明の給湯器１０およびこれを用いた燃焼制御方法では、バックアップ燃焼補正時のポストファン回転における冷却能力は、外乱要因１３に対応して可変動作が可能である。
【００７０】
該外乱要因検出手段３０は、該外乱要因１３として熱交換器１１の放熱条件１４を検出し、外乱要因情報３０ａを生成する。
【００７１】
該放熱条件１４としては、熱交換器１１の周辺近傍の外気温度もしくは外気湿度、熱交換器１１に供給される水の入水温度、または前記時刻もしくは前記季節が用いられる。
【００７２】
これにより、ポストファン回転における燃焼ファン１８の回転の冷却能力を熱交換器１１の周辺近傍の外気温度もしくは外気湿度、熱交換器１１に供給される水の入水温度、または前記時刻もしくは前記季節等の放熱要因に代表される外乱要因１３に適応させて決めることができる。
【００７３】
また、熱交換器１１の放熱効率が高いとき例えば、冬期や夜間や、逆に放熱効率が低いとき例えば、夏期や昼間において、ポストファン回転による熱交換器１１内の湯温の前記放熱条件１４を反映した最適なポストファン回転の冷却能力を選択することができるようになる。
【００７４】
本実施例では、前記季節に基づいて、ポストファン回転を制御している。具体的には、夏期はポストファン回転の回転数を１４００ｒｐｍとし、冬期は夏期よりも回転数を落して１０００ｒｐｍとした。この結果、夏期においては、給湯温度の偏差を摂氏±３度以内に、また、冬期においては、給湯温度の偏差を摂氏±４度以内に抑えられ、十分な制御成績が実現できた。
【００７５】
これにより、不適切なポストファン回転による、夏場または昼間における不要な熱交換器１１の過熱や冬場または夜間における熱交換器１１の過冷却を防ぐことを特徴とするとができ、省エネルギも実現できる。
【００７６】
ポストファン制御手段４０は、外乱要因１３検出手段３０が生成した該外乱要因情報３０ａに応じてポストファン回転の制御情報４０ａを生成する。該制御情報４０ａとは燃焼ファン１８の冷却能力を決めるものであって、燃焼ファン１８が単位時間当たりに生成する空気流量、または燃焼ファン１８の単位時間当たりの回転数に基づいた制御量である。
【００７７】
ポストファン制御手段４０は、該制御情報４０ａに基づいてポストファン回転を制御する。
【００７８】
これにより、外乱要因１３を反映させて、バックアップ燃焼補正時におけるポストファン回転の冷却能力を可変にすることによって、バックアップ燃焼補正におけるバックアップ燃焼補正に基づく熱交換器１１内の湯温の温度制御の制御成績を向上させることができる。
【００７９】
なお、ここでいう制御成績とは、熱交換器１１内の湯温の追値制御や定値制御を実行するときの制御結果つまり目標湯温と制御湯温との偏差の評価結果であって、具体的にはセットリング時間、オーバーシュート量、アンダーシュート量、オフセット量等を意味するものである。
【００８０】
図２は本発明の一実施例にかかる給湯器１０の燃焼制御方法を示すブロック図であって、給湯器１０の出湯時における湯温の安定化を行うためのポストファン制御手段４０の一実施例を示したものである。
【００８１】
外乱要因検出手段３０は、前記外乱要因１３である前記時刻もしくは前記季節を検出する。また、前記外乱要因１３である放熱条件１４として前記熱交換器１１の周辺近傍の外気温度もしくは外気湿度、または前記熱交換器１１に供給される水の入水温度を検出する。
【００８２】
該時刻もしくは該季節の検出は、タイマ３２によって実行される。また、該外気温度は外気温センサ２０によって検出され、該入水温度は入水温センサ２１によって検出される。該外気湿度は、外気温センサ２０に併設された湿度センサによって検出される。
【００８３】
これにより、ポストファン回転における燃焼ファン１８の回転の冷却能力を熱交換器１１の周辺近傍の外気温度もしくは外気湿度、熱交換器１１に供給される水の入水温度、または前記時刻もしくは前記季節等の放熱要因に代表される外乱要因１３に適応させて決めることができる。
【００８４】
また、熱交換器１１の放熱効率が高いとき例えば、冬期や夜間や、逆に放熱効率が低いとき例えば、夏期や昼間において、ポストファン回転による熱交換器１１内の湯温の前記放熱条件１４を反映した最適なポストファン回転の冷却能力を選択することができるようになる。
【００８５】
本実施例では、前記季節に基づいて、ポストファン回転を制御している。具体的には、夏期はポストファン回転の回転数を１４００ｒｐｍとし、冬期は夏期よりも回転数を落して１０００ｒｐｍとした。この結果、夏期においては、給湯温度の偏差を摂氏±３度以内に、また、冬期においては、給湯温度の偏差を摂氏±４度以内に抑えられ、十分な制御成績が実現できた。
【００８６】
これにより、不適切なポストファン回転による、夏場または昼間における不要な熱交換器１１の過熱や冬場または夜間における熱交換器１１の過冷却を防ぐことを特徴とするとができ、省エネルギも実現できる。
【００８７】
さらに、外乱要因検出手段３０は、これらの検出結果に基づいて、外乱要因情報３０ａを生成する。
【００８８】
ポストファン制御手段４０に装備された演算部４１は、外乱要因検出手段３０が生成した外乱要因情報３０ａを受けてポストファン回転の制御情報４０ａを生成する。
【００８９】
ポストファン制御手段４０に装備された燃焼ファン制御部４３は、該制御情報４０ａに基づいて該ポストファン回転を制御する。
【００９０】
前記ポストファン回転の制御の条件は、燃焼ファン１８による冷却効率であって、該燃焼ファン１８が単位時間当たりに生成する空気流量、または該燃焼ファン１８の単位時間当たりの回転数である。
【００９１】
ポストファン制御手段４０に装備された記憶部４２は、外乱要因検出手段３０が生成した外乱要因情報３０ａ、および演算部４１が生成したポストファン回転の制御情報４０ａを、制御履歴として保持する。
【００９２】
ポストファン制御手段４０に装備された燃焼ファン制御部４３は、記憶部４２に保存されている制御履歴を反映した制御情報４０ａを用いてもポストファン回転を制御する。
【００９３】
これにより、外乱要因１３を反映させて、バックアップ燃焼補正時におけるポストファン回転の冷却能力を可変にすることによって、バックアップ燃焼補正におけるバックアップ燃焼補正に基づく熱交換器１１内の湯温の温度制御の制御成績を向上させることができる。
【００９４】
図３は本発明の一実施例にかかる給湯器１０の燃焼制御方法を用いたバックアップ燃焼補正の一実施例を示したものである。
【００９５】
バックアップ燃焼制御手段５０は、給湯器１０の燃焼停止時に、その燃焼停止直前の燃焼状態、つまり、ガスの燃焼能力、給湯流量、給水温度、給湯の設定温度等の条件に基づき、燃焼停止後の後沸き量（後沸き温度）（後沸きとは、燃焼停止後、熱交換器１１の保有熱量が内部の湯に伝わって湯の温度が上昇する現象をいう）を熱量または熱交換器１１内の湯の後沸き温度の値で算出する。この演算にあたっては、理論式を実験によって補正した演算式が用いられる。
【００９６】
バックアップ燃焼制御手段５０は、外乱要因情報３０ａと、燃焼ファン１８の能力（ファン風量）と、自然冷却条件等に基づき、前記放熱条件１４を予め与えられた演算式を用いて時間の関数で求める。
【００９７】
バックアップ燃焼制御手段５０は前記後沸き量（後沸き温度）と、前記前記放熱条件１４とにより後沸きにより上昇した熱交換器１１内の湯の温度が給湯設定温度の下限許容温度の範囲内で予め設定された下限動作温度（バイパス流路２２を有する給湯器１０では下限動作温度に対応する温度）まで低下する所定の待機時間を設定する。
【００９８】
バックアップ燃焼制御手段５０は、ガス能力、給水温度、給水量等の情報に基づき、熱交換器１１内の湯温が前記下限動作温度（または下限動作温度に対応する温度）から設定温度の上限許容温度範囲内に予め設定された所定の加熱上限温度（バイパス流路２２を有する給湯器１０では加熱上限温度に対応する温度）まで上昇させるのに必要なバックアップ熱量を演算によって求める。
【００９９】
バックアップ燃焼制御手段５０は、燃焼制御データ５０ａに基づいて、バックアップ熱量を発生するのに要するバーナ１２の燃焼時間を演算により求める。
【０１００】
ポストファン制御手段４０は前記所定の待機時間が１２の停止後経過するときに、バックアップ燃焼制御手段５０で演算された時間だけバーナ１２の燃焼を行い、下限動作温度（または下限動作温度に対応する温度）まで低下した熱交換器１１内の湯温を加熱上限温度（または加熱上限温度に対応する温度）まで高めて燃焼を停止する。
【０１０１】
ポストファン制御手段４０に装備された燃焼ファン制御部４３は、記憶部４２に保存されている制御履歴を反映した制御情報４０ａを用いてもポストファン回転を制御する。
【０１０２】
本実施例では、前記昼夜間の外気温度および外気湿度の変化に基づいて、ポストファン回転を制御している。具体的には、昼間はポストファン回転の回転数を１４００ｒｐｍとし、夜間は昼間よりも回転数を落して１０００ｒｐｍとした。この結果、昼間においては、給湯温度の偏差を摂氏±３度以内に、また、夜間においては、給湯温度の偏差を摂氏±４度以内に抑えられ、十分な制御成績が実現できた。
【０１０３】
これにより、不適切なポストファン回転による、夏場または昼間における不要な熱交換器１１の過熱や冬場または夜間における熱交換器１１の過冷却を防ぐことを特徴とするとができ、省エネルギも実現できる。
【０１０４】
これにより、外乱要因１３を反映させて、バックアップ燃焼補正時におけるポストファン回転の冷却能力を可変にすることによって、バックアップ燃焼補正におけるバックアップ燃焼補正に基づく熱交換器１１内の湯温の温度制御の制御成績を向上させることができる。
【０１０５】
なお、給湯器１０が、バイパス流路２２を設けたものにあっては、給湯の設定温度よりも熱交換器１１で作り出す湯の作成温度は高くなる。例えば、給湯の設定温度が摂氏４０度で、上限許容温度が設定温度に対して＋３度、下限許容温度が設定温度に対して−３度に設定されるとき、熱交換器１１から出る湯と、バイパス流路２２を出る水の割合が８：２でミキシングする場合、水温が１５度のとき、ミキシング後の湯温が設定温度の摂氏４０度になるためには、熱交換器１１の作成温度は約摂氏４６．２度にする必要がある。そして、この熱交換器１１で作成された湯が、ミキシング後、下限許容温度の摂氏３７度以内に抑えるためには、熱交換器１１内の湯の温度（下限許容温度に対応する温度）を摂氏４２．５度以上に保有する必要があり、また、ミキシング後、上限許容温度の摂氏４３度以内に抑えるためには、熱交換器１１内の湯の温度（上限許容温度に対応する温度）を摂氏５０度以内にする必要がある。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明にかかる給湯器およびこれを用いた燃焼制御方法によれば、ポストファン回転における燃焼ファン回転の冷却能力を、熱交換器の周辺近傍の外気温度もしくは外気湿度、熱交換器に供給される水の入水温度、または前記時刻もしくは前記季節等の放熱要因に代表される外乱要因に適応させて決めることができる。
【０１０７】
このため、熱交換器の放熱効率が高いとき（例えば、冬期や夜間）や、逆に放熱効率が低いとき（例えば、夏期や昼間）において、ポストファン回転による熱交換器内の湯温の放熱条件を反映した最適なポストファン回転の冷却能力を選択することができるようになる。
【０１０８】
同時に、不適切なポストファン回転による、夏場または昼間における不要な熱交換器の過熱や冬場または夜間における熱交換器の過冷却を防ぐことを特徴とするとができ、省エネルギも実現できる。
【０１０９】
つまり、外乱である放熱要因を反映させて、バックアップ燃焼補正時におけるポストファン回転の冷却能力を可変にすることによって、バックアップ燃焼補正におけるバックアップ燃焼補正に基づく熱交換器内の湯温の温度制御の制御成績を向上させることができる。
【０１１０】
なお、ここでいう制御成績とは、熱交換器内の湯温の追値制御や定値制御を実行するときの制御結果（つまり目標湯温と制御湯温との偏差の評価結果）であって、具体的にはセットリング時間、オーバーシュート量、アンダーシュート量、オフセット量等を意味するものである。また、給湯器のみを備えた実施例を示したが、特にこれに限定されるものではなく、例えば給湯器と風呂沸かし器とを備えた複合器に対しても広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかる給湯器の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例にかかる給湯器の燃焼制御方法を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施例にかかる給湯器の燃焼制御方法を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０…給湯器
１１…熱交換器
１２…バーナ
１３…外乱要因
１４…放熱条件
１５…給水管
１６…水栓
１７…出湯管
１８…燃焼ファン
１８ａ…ファン回転センサ
２０…外気温センサ
２１…入水温センサ
２２…バイパス流路
２３…出湯温度センサ
２４…フローセンサ
２５…ガス弁
３０…外乱要因検出手段
３０ａ…外乱要因情報
３２…タイマ
４０…ポストファン制御手段
４０ａ…ポストファン回転の制御情報
４１…演算部
４２…記憶部
４３…燃焼ファン制御部
５０…バックアップ燃焼制御手段
５０ａ…燃焼制御データ
【産業上の利用分野】
本発明は、出湯時の湯温を安定化するための給湯器およびこれを用いた燃焼制御方法に関し、更に詳しくは、燃焼停止時から所定の待機時間が経過する毎に点火を行い、出湯時の湯温の安定化に必要なバックアップ熱量を補充するバックアップ燃焼補正を行う給湯器およびこれを用いた燃焼制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の給湯器およびこれを用いた燃焼制御方法としては、燃焼停止時から所定の待機時間が経過する毎（所定のインターバル時間毎）に点火を行い、バックアップ熱量を熱交換器に補充するバックアップ燃焼補正を行う給湯器およびこれを用いた燃焼制御方法がある。
【０００３】
この燃焼制御方法においては、所定のインターバル時間毎に供給されるバックアップ熱量（後沸き量を含む）に基づく熱交換器内の湯温が下限設定値（下限温度）および上限設定値（上限温度）と比較され、バックアップ熱量の演算値が許容範囲から上または下に外れたときには、その都度、バーナによる燃焼動作または燃焼ファンによる冷却動作が行われ、熱交換器内の湯温は許容範囲内に収められていた。
【０００４】
熱交換器内の湯温が上限温度よりも高いと判断されたときには、熱交換器内の湯温が所定の許容範囲に入るために要する、燃焼ファンによる冷却動作の時間（冷却時間）を演算していた。さらに、該冷却時間だけ燃焼ファンを所定の回転速度で回転して、熱交換器を冷却し、バックアップ熱量に基づく熱交換器内の湯温を許容範囲の範囲内に収めていた。該冷却時間は、例えば、外気温度等の放熱要因を考慮して演算により求められていた。
【０００５】
該冷却時間の経過後、燃焼ファンはポストファン回転と呼ばれる低速一定回転動作に移行されていた。
【０００６】
一方、バックアップ熱量に基づく熱交換器内の湯温が下限温度よりも低いと判断されたときには、熱交換器に通水させずに、バーナの点着火（ちょい点火と呼ばれている）を行い、所定の短時間（例えば２秒間）だけバーナを燃焼させ、熱交換器内の湯水を加熱して熱交換器内の湯温を許容温度範囲内に高めていた。
【０００７】
該バーナの点着火を用いた給湯器の燃焼制御方法は、バックアップ燃焼補正と呼ばれ、バックアップ燃焼に基づく温度補償はバックアップ燃焼補正と呼ばれる。
【０００８】
該バックアップ燃焼補正に基づく湯温が上限温度と下限温度の範囲内に入っていると判断されたとき、燃焼ファンは、ポストファン回転を実行していた。
【０００９】
なお、ポストファン回転というのは、点火を早めるために予め燃焼ファンを低速で回転（所謂燃焼ファンをアイドリング動作）させておくことである。ポストファン回転を採用することにより、バーナの点火に先だって行われる燃焼ファンの起動に要する時間を短縮することができる。さらに、バックアップ燃焼補正時の熱交換器内の湯温の過熱状態を防ぐことができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の給湯器およびこれを用いた燃焼制御方法では、前記冷却時間だけ燃焼ファンを所定の回転数で回転して熱交換器を冷却し、バックアップ燃焼補正に基づく熱交換器内の湯温が上限および下限温度範囲に入ると、燃焼ファンをポストファン回転と呼ばれる低速一定回転動作に移行していた。
【００１１】
さらに、該ポストファン回転における燃焼ファンの回転速度は常に一定であって、外乱である熱交換器の放熱要因（例えば、外気温度、水温等）は考慮されていなかった。
【００１２】
このため、熱交換器の放熱効率が高いとき（例えば、冬期や夜間）や、逆に放熱効率が低いとき（例えば、夏期や昼間）に関係なく、一定回転速度でポストファン回転が実行されていた。
【００１３】
具体的には、昼間と夜間、または夏期と冬期とでは、ポストファン回転による熱交換器内の湯温の放熱条件に差異が生じていた。
【００１４】
つまり、バックアップ燃焼補正に基づく熱交換器内の湯温の温度制御における制御成績が、前記外乱である放熱要因に左右されてしまうという問題点があった。
【００１５】
なお、ここでいう制御成績とは、熱交換器内の湯温の追値制御や定値制御を実行するときの制御結果（つまり目標湯温と制御湯温との偏差の評価結果）であって、具体的にはセットリング時間、オーバーシュート量、アンダーシュート量、オフセット量等を意味するものである。
【００１６】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、外乱である放熱要因が反映された、バックアップ燃焼補正に基づく熱交換器内の湯温の温度制御ができる給湯器およびこれを用いた燃焼制御方法を提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための要旨とするところは、以下の５項に存する。
【００１８】
［１］項 燃焼停止後、所定の待機時間が経過する毎に点火してバックアップ熱量を補充し熱交換器（１１）内の湯温を所定の許容温度範囲内に制御するバックアップ燃焼補正を行う給湯器（１０）において、
外乱要因（１３）を検出し、外乱要因情報（３０ａ）を生成する外乱要因検出手段（３０）と、
該外乱要因情報（３０ａ）に応じてポストファン回転の制御情報（４０ａ）を生成し、該制御情報に基づいて該ポストファン回転を制御するポストファン制御手段（４０）と、
を備えて成ることを特徴とする給湯器（１０）。
【００１９】
［２］項 前記外乱要因（１３）は、熱交換器（１１）の放熱条件（１４）時刻、または季節であることを特徴とする［１］項に記載の給湯器（１０）。
【００２０】
［３］項 前記ポストファン回転の制御の条件は燃焼ファン（１８）による冷却能力であって、該燃焼ファン（１８）が単位時間当たりに生成する空気流量、または該燃焼ファン（１８）の単位時間当たりの回転数であることを特徴とする［１］項、または［２］項に記載の給湯器（１０）。
【００２１】
［４］項 前記放熱条件（１４）は、前記熱交換器（１１）の周辺近傍の外気温度もしくは外気湿度、または前記熱交換器（１１）に供給される水の入水温度であることを特徴とする［１］項、または［３］項に記載の給湯器（１０）。
【００２２】
［５］項 前記外乱要因検出手段（３０）は、前記放熱条件（１４）として前記熱交換器（１１）の周辺近傍の外気温度もしくは外気湿度、前記熱交換器（１１）に供給される水の入水温度、または前記時刻もしくは前記季節を検出して前記外乱要因情報（３０ａ）を生成し、
前記ポストファン制御手段（４０）は、該外乱要因情報（３０ａ）に基づいて、前記燃焼ファン（１８）の冷却能力として前記燃焼ファン（１８）が単位時間当たりに生成する空気流量、または前記燃焼ファン（１８）の単位時間当たりの回転数に基づいた前記制御情報（４０ａ）を生成し、該制御情報（４０ａ）に基づいて前記ポストファン回転を制御する
ことを特徴とする［１］項、［２］項、［３］項、または［４］項に記載の給湯器（１０）を用いた燃焼制御方法。
【００２３】
なお、バックアップ燃焼補正とは、燃焼停止時から所定の待機時間が経過する毎に点火を行い、バックアップ熱量を補充するためのバックアップ燃焼補正を行う給湯器（１０）における燃焼制御方法である。該所定の待機時間は、後沸き後の湯温が設定温度の下限許容温度範囲内に定めた下限動作温度まで低下するのに要する時間を燃焼停止後の放熱条件に基づいて演算することによって求めることができる。また、前記バックアップ熱量は、下限動作温度から設定温度の上限許容温度範囲内に定めた所定の加熱上限温度まで、熱交換器（１１）内の湯温を上昇させるのに必要な熱量を演算することによって求めることができる。また、前記熱交換器（１１）内の湯の後沸き量（後沸き温度）は、前記給湯器（１０）の燃焼停止時毎に該燃焼停止以前の給湯制御成績を演算することによって求めることができる。
【００２４】
【作用】
給湯器（１０）は、熱交換器（１１）内の湯温を所定の許容温度範囲内に制御するバックアップ燃焼補正を行う。
【００２５】
給湯器（１０）およびこれを用いた燃焼制御方法においては、所定のインターバル時間毎に供給されるバックアップ熱量（後沸き量を含む）に基づく熱交換器（１１）内の湯温が下限設定値（下限温度）および上限設定値（上限温度）と比較され、バックアップ熱量の演算値が許容範囲から上または下に外れたとき、バーナ（１２）による燃焼動作または燃焼ファン（１８）による冷却動作が行われ、熱交換器（１１）内の湯温は許容範囲内に収められる。該冷却時間の経過後、燃焼ファン（１８）はポストファン回転に移行される。
【００２６】
バックアップ熱量に基づく熱交換器（１１）内の湯温が下限温度よりも低いと判断されたときには、熱交換器（１１）に通水させずに、バーナ（１２）の点着火（ちょい点火と呼ばれている）が行われ、所定の短時間だけバーナ（１２）を燃焼させ、熱交換器（１１）内の湯水が加熱されて、熱交換器（１１）内の湯温が許容温度範囲内に高められる。
【００２７】
さらに、バックアップ燃焼補正に基づく湯温が上限温度と下限温度の範囲内に入ると、燃焼ファン（１８）、ポストファン回転を実行する。
【００２８】
該ポストファン回転とは、点火を早めるために予め燃焼ファン（１８）を低速で回転（所謂燃焼ファン（１８）をアイドリング動作）させておくことである。
【００２９】
ポストファン回転を採用することにより、バーナ（１２）の点火に先だって行われる燃焼ファン（１８）の起動に要する時間を短縮することができる。さらに、バックアップ燃焼補正時の熱交換器（１１）内の湯温の過熱状態を防ぐことができる。
【００３０】
本発明の給湯器（１０）およびこれを用いた燃焼制御方法では、バックアップ燃焼補正時のポストファン回転における冷却能力は、外乱要因（１３）に対応して可変動作が可能である。
【００３１】
該外乱要因（１３）検出手段（３０）は、該外乱要因（１３）として熱交換器（１１）の放熱条件（１４）を検出し、外乱要因（１３）情報（３０ａ）を生成する。
【００３２】
該放熱条件（１４）としては、熱交換器（１１）の周辺近傍の外気温度もしくは外気湿度、熱交換器（１１）に供給される水の入水温度、または前記時刻もしくは前記季節が用いられる。
【００３３】
これにより、ポストファン回転における燃焼ファン（１８）回転の冷却能力を熱交換器（１１）の周辺近傍の外気温度もしくは外気湿度、熱交換器（１１）に供給される水の入水温度、または前記時刻もしくは前記季節等の放熱要因に代表される外乱要因（１３）に適応させて決めることができる。
【００３４】
また、熱交換器（１１）の放熱効率が高いとき（例えば、冬期や夜間）や、逆に放熱効率が低いとき（例えば、夏期や昼間）において、ポストファン回転による熱交換器（１１）内の湯温の放熱条件を反映した最適なポストファン回転の冷却能力を選択することができるようになる。
【００３５】
さらに、不適切なポストファン回転による、夏場または昼間における不要な熱交換器（１１）の過熱や冬場または夜間における熱交換器（１１）の過冷却を防ぐことを特徴とするとができ、省エネルギも実現できる。
【００３６】
ポストファン制御手段（４０）は、外乱要因（１３）検出手段（３０）が生成した該外乱要因（１３）情報（３０ａ）に応じてポストファン回転の制御情報（４０ａ）を生成する。該制御情報（４０ａ）とは燃焼ファン（１８）の冷却能力を決めるものであって、燃焼ファン（１８）が単位時間当たりに生成する空気流量、または燃焼ファン（１８）の単位時間当たりの回転数に基づいた制御量である。
【００３７】
ポストファン制御手段（４０）は、該制御情報（４０ａ）に基づいてポストファン回転を制御する。
【００３８】
これにより、外乱である放熱要因を反映させて、バックアップ燃焼補正時におけるポストファン回転の冷却能力を可変にすることによって、バックアップ燃焼補正におけるバックアップ燃焼補正に基づく熱交換器（１１）内の湯温の温度制御の制御成績を向上させることができる。
【００３９】
なお、ここでいう制御成績とは、熱交換器（１１）内の湯温の追値制御や定値制御を実行するときの制御結果（つまり目標湯温と制御湯温との偏差の評価結果）であって、具体的にはセットリング時間、オーバーシュート量、アンダーシュート量、オフセット量等を意味するものである。
【００４０】
【実施例】
以下、図面に基づき本発明の一実施例を説明する。
【００４１】
図１は本発明の一実施例にかかる給湯器の構成を示すブロック図である。
給湯器１０は、燃焼停止後、所定の待機時間が経過する毎に点火してバックアップ熱量を補充し熱交換器１１内の湯温を所定の許容温度範囲内に制御するバックアップ燃焼補正を行うように装置されている。
【００４２】
また、給湯器１０は、熱交換器１１にはバーナ１２が設けられ、該バーナ１２に連通するガス通路には、ガスを流量を制御するためのガス弁２５が装置されている。
【００４３】
熱交換器１１には、出湯温度を制御するためのバイパス流路２２が並列に設けられている（このバイパス流路２２は省略することも可能である）。
【００４４】
また、熱交換器１１には燃焼ファン１８が装備されており、燃焼ファン１８から給排気用の空気が供給されるように装置されている。
【００４５】
燃焼ファン１８にはファン回転センサ１８ａが設けられている。また、燃焼ファン１８の周りには、外乱要因１３（放熱条件）である給排気用の空気の吸気温度を検出するための外気温度センサ２０（外乱要因検出手段３０）が設けられている。本実施例では、外気温度センサ２０として、サーミスタを用いている。
【００４６】
また、前記外気湿度を検出するために外気温センサ２０の近傍に湿度センサを併設している。
【００４７】
さらに、外乱要因１３として前記時刻、または前記季節を検出するためのタイマ３２が外乱要因検出手段３０に装置されている。
【００４８】
熱交換器１１の入口側には、水を供給するための給水管１５が接続されている。給水管１５には、外乱要因１３（放熱条件）である給水温度を検出するための入水温センサ２１と、入水流量を検出するフローセンサ２４とが設けられている。本実施例では、入水温センサ２１としてサーミスタ、熱電対等の温度測定素子を用いている。
【００４９】
熱交換器１１の出口側には出湯管１７が接続され、出湯管１７の出湯側には水栓１６が設けられている。さらに出湯管１７には出湯温度を検出するための出湯温度センサ２３が設けられている。
【００５０】
なお、給湯器１０の給湯運転をおこなうための制御装置（図示せず）が装備されていてもよい。該制御装置にはリモコン（図示せず）が接続され、このリモコン（図示せず）には給湯の設定温度を設定するボタンや設定温度の表示部が設けられていてもよい。
【００５１】
図２は本発明の一実施例にかかる給湯器の燃焼制御方法を示すブロック図である。
【００５２】
演算部４１は、外乱要因検出手段３０が生成した外乱要因情報３０ａを受けてポストファン回転の制御情報４０ａを生成するよう、ポストファン制御手段４０に装置されて成る。
【００５３】
燃焼ファン制御部４３は、該制御情報４０ａに基づいて該ポストファン回転を制御するよう、ポストファン制御手段４０に装置されて成る。
【００５４】
前記ポストファン回転の制御の条件は、燃焼ファン１８による冷却効率であって、該燃焼ファン１８が単位時間当たりに生成する空気流量、または該燃焼ファン１８の単位時間当たりの回転数である。
【００５５】
記憶部４２は、外乱要因検出手段３０が生成した外乱要因情報３０ａ、および演算部４１が生成したポストファン回転の制御情報４０ａを、制御履歴として保持するよう、ポストファン制御手段４０に装置されて成る。
【００５６】
燃焼ファン制御部４３は、記憶部４２に保存されている制御履歴を反映した制御情報４０ａを用いてもポストファン回転を制御することが可能である。
【００５７】
次に作用を説明する。
図１は本発明の一実施例にかかる給湯器１０の構成を示すブロック図である。図１に示す給湯器１０において、フローセンサ２４は、水栓１６を開けることにより、熱交換器１１に流入する水の流れを検出してフローセンサ信号を生成する。
【００５８】
前記制御装置（図示せず）は、該フローセンサ信号を受けてガスの供給とイグナイタ電極（図示せず）に点火動作を命令し、バーナ１２に燃焼命令を与える。また、熱交換器１１における湯沸し制御およびバックアップ燃焼補正制御を行う。
【００５９】
該湯は出湯管１７を通過して、水栓１６から出湯される。さらに、前記制御装置（図示せず）は、水栓１６を閉めてフローセンサ２４が水の流れを検出しなくなったとき、該フローセンサ２４からのオフ信号を受けてバーナ１２の燃焼停止制御を行う。
【００６０】
なお、バックアップ燃焼補正とは、燃焼停止時から所定の待機時間が経過する毎に点火を行い、バックアップ熱量を補充するためのバックアップ燃焼補正を行う給湯器１０の燃焼制御方法である。所定の待機時間は、後沸き後の湯温が設定温度の下限許容温度範囲内に定めた下限動作温度まで低下するのに要する時間を燃焼停止後の放熱条件１４に基づいて演算することによって求めることができる。バックアップ熱量は、下限動作温度から設定温度の上限許容温度範囲内に定めた所定の加熱上限温度まで、熱交換器１１内の湯温を上昇させるのに必要な熱量を演算することによって求めることができる。
【００６１】
熱交換器１１内の湯の後沸き量（後沸き温度）は、給湯器１０の燃焼停止時毎に該燃焼停止以前の給湯制御成績を演算することによって求めることができる。
【００６２】
る。
【００６３】
更に詳しく本実施例のバックアップ燃焼補正の作用について説明する。
【００６４】
図１に示すように、熱交換器１１内の湯温を所定の許容温度範囲内に制御するバックアップ燃焼補正を行う給湯器１０およびこれを用いた燃焼制御方法においては、所定のインターバル時間毎に供給されるバックアップ熱量後沸き量を含むに基づく熱交換器１１内の湯温が下限設定値下限温度および上限設定値上限温度と比較され、バックアップ熱量の演算値が許容範囲から上または下に外れたとき、バーナ１２による燃焼動作または燃焼ファン１８による冷却動作が行われ、熱交換器１１内の湯温は許容範囲内に収められる。該冷却時間の経過後、燃焼ファン１８はポストファン回転に移行される。
【００６５】
バックアップ熱量に基づく熱交換器１１内の湯温が下限温度よりも低いと判断されたときには、熱交換器１１に通水させずに、バーナ１２の点着火ちょい点火と呼ばれているが行われ、所定の短時間だけバーナ１２を燃焼させ、熱交換器１１内の湯水が加熱されて、熱交換器１１内の湯温が許容温度範囲内に高められる。
【００６６】
さらに、バックアップ燃焼補正に基づく湯温が上限温度と下限温度の範囲内に入ると、燃焼ファン１８、ポストファン回転を実行する。
【００６７】
該ポストファン回転とは、点火を早めるために予め燃焼ファン１８を低速で回転所謂燃焼ファン１８をアイドリング動作させておくことである。
【００６８】
ポストファン回転を採用することにより、バーナ１２の点火に先だって行われる燃焼ファン１８の起動に要する時間を短縮することができる。さらに、バックアップ燃焼補正時の熱交換器１１内の湯温の過熱状態を防ぐことができる。
【００６９】
本発明の給湯器１０およびこれを用いた燃焼制御方法では、バックアップ燃焼補正時のポストファン回転における冷却能力は、外乱要因１３に対応して可変動作が可能である。
【００７０】
該外乱要因検出手段３０は、該外乱要因１３として熱交換器１１の放熱条件１４を検出し、外乱要因情報３０ａを生成する。
【００７１】
該放熱条件１４としては、熱交換器１１の周辺近傍の外気温度もしくは外気湿度、熱交換器１１に供給される水の入水温度、または前記時刻もしくは前記季節が用いられる。
【００７２】
これにより、ポストファン回転における燃焼ファン１８の回転の冷却能力を熱交換器１１の周辺近傍の外気温度もしくは外気湿度、熱交換器１１に供給される水の入水温度、または前記時刻もしくは前記季節等の放熱要因に代表される外乱要因１３に適応させて決めることができる。
【００７３】
また、熱交換器１１の放熱効率が高いとき例えば、冬期や夜間や、逆に放熱効率が低いとき例えば、夏期や昼間において、ポストファン回転による熱交換器１１内の湯温の前記放熱条件１４を反映した最適なポストファン回転の冷却能力を選択することができるようになる。
【００７４】
本実施例では、前記季節に基づいて、ポストファン回転を制御している。具体的には、夏期はポストファン回転の回転数を１４００ｒｐｍとし、冬期は夏期よりも回転数を落して１０００ｒｐｍとした。この結果、夏期においては、給湯温度の偏差を摂氏±３度以内に、また、冬期においては、給湯温度の偏差を摂氏±４度以内に抑えられ、十分な制御成績が実現できた。
【００７５】
これにより、不適切なポストファン回転による、夏場または昼間における不要な熱交換器１１の過熱や冬場または夜間における熱交換器１１の過冷却を防ぐことを特徴とするとができ、省エネルギも実現できる。
【００７６】
ポストファン制御手段４０は、外乱要因１３検出手段３０が生成した該外乱要因情報３０ａに応じてポストファン回転の制御情報４０ａを生成する。該制御情報４０ａとは燃焼ファン１８の冷却能力を決めるものであって、燃焼ファン１８が単位時間当たりに生成する空気流量、または燃焼ファン１８の単位時間当たりの回転数に基づいた制御量である。
【００７７】
ポストファン制御手段４０は、該制御情報４０ａに基づいてポストファン回転を制御する。
【００７８】
これにより、外乱要因１３を反映させて、バックアップ燃焼補正時におけるポストファン回転の冷却能力を可変にすることによって、バックアップ燃焼補正におけるバックアップ燃焼補正に基づく熱交換器１１内の湯温の温度制御の制御成績を向上させることができる。
【００７９】
なお、ここでいう制御成績とは、熱交換器１１内の湯温の追値制御や定値制御を実行するときの制御結果つまり目標湯温と制御湯温との偏差の評価結果であって、具体的にはセットリング時間、オーバーシュート量、アンダーシュート量、オフセット量等を意味するものである。
【００８０】
図２は本発明の一実施例にかかる給湯器１０の燃焼制御方法を示すブロック図であって、給湯器１０の出湯時における湯温の安定化を行うためのポストファン制御手段４０の一実施例を示したものである。
【００８１】
外乱要因検出手段３０は、前記外乱要因１３である前記時刻もしくは前記季節を検出する。また、前記外乱要因１３である放熱条件１４として前記熱交換器１１の周辺近傍の外気温度もしくは外気湿度、または前記熱交換器１１に供給される水の入水温度を検出する。
【００８２】
該時刻もしくは該季節の検出は、タイマ３２によって実行される。また、該外気温度は外気温センサ２０によって検出され、該入水温度は入水温センサ２１によって検出される。該外気湿度は、外気温センサ２０に併設された湿度センサによって検出される。
【００８３】
これにより、ポストファン回転における燃焼ファン１８の回転の冷却能力を熱交換器１１の周辺近傍の外気温度もしくは外気湿度、熱交換器１１に供給される水の入水温度、または前記時刻もしくは前記季節等の放熱要因に代表される外乱要因１３に適応させて決めることができる。
【００８４】
また、熱交換器１１の放熱効率が高いとき例えば、冬期や夜間や、逆に放熱効率が低いとき例えば、夏期や昼間において、ポストファン回転による熱交換器１１内の湯温の前記放熱条件１４を反映した最適なポストファン回転の冷却能力を選択することができるようになる。
【００８５】
本実施例では、前記季節に基づいて、ポストファン回転を制御している。具体的には、夏期はポストファン回転の回転数を１４００ｒｐｍとし、冬期は夏期よりも回転数を落して１０００ｒｐｍとした。この結果、夏期においては、給湯温度の偏差を摂氏±３度以内に、また、冬期においては、給湯温度の偏差を摂氏±４度以内に抑えられ、十分な制御成績が実現できた。
【００８６】
これにより、不適切なポストファン回転による、夏場または昼間における不要な熱交換器１１の過熱や冬場または夜間における熱交換器１１の過冷却を防ぐことを特徴とするとができ、省エネルギも実現できる。
【００８７】
さらに、外乱要因検出手段３０は、これらの検出結果に基づいて、外乱要因情報３０ａを生成する。
【００８８】
ポストファン制御手段４０に装備された演算部４１は、外乱要因検出手段３０が生成した外乱要因情報３０ａを受けてポストファン回転の制御情報４０ａを生成する。
【００８９】
ポストファン制御手段４０に装備された燃焼ファン制御部４３は、該制御情報４０ａに基づいて該ポストファン回転を制御する。
【００９０】
前記ポストファン回転の制御の条件は、燃焼ファン１８による冷却効率であって、該燃焼ファン１８が単位時間当たりに生成する空気流量、または該燃焼ファン１８の単位時間当たりの回転数である。
【００９１】
ポストファン制御手段４０に装備された記憶部４２は、外乱要因検出手段３０が生成した外乱要因情報３０ａ、および演算部４１が生成したポストファン回転の制御情報４０ａを、制御履歴として保持する。
【００９２】
ポストファン制御手段４０に装備された燃焼ファン制御部４３は、記憶部４２に保存されている制御履歴を反映した制御情報４０ａを用いてもポストファン回転を制御する。
【００９３】
これにより、外乱要因１３を反映させて、バックアップ燃焼補正時におけるポストファン回転の冷却能力を可変にすることによって、バックアップ燃焼補正におけるバックアップ燃焼補正に基づく熱交換器１１内の湯温の温度制御の制御成績を向上させることができる。
【００９４】
図３は本発明の一実施例にかかる給湯器１０の燃焼制御方法を用いたバックアップ燃焼補正の一実施例を示したものである。
【００９５】
バックアップ燃焼制御手段５０は、給湯器１０の燃焼停止時に、その燃焼停止直前の燃焼状態、つまり、ガスの燃焼能力、給湯流量、給水温度、給湯の設定温度等の条件に基づき、燃焼停止後の後沸き量（後沸き温度）（後沸きとは、燃焼停止後、熱交換器１１の保有熱量が内部の湯に伝わって湯の温度が上昇する現象をいう）を熱量または熱交換器１１内の湯の後沸き温度の値で算出する。この演算にあたっては、理論式を実験によって補正した演算式が用いられる。
【００９６】
バックアップ燃焼制御手段５０は、外乱要因情報３０ａと、燃焼ファン１８の能力（ファン風量）と、自然冷却条件等に基づき、前記放熱条件１４を予め与えられた演算式を用いて時間の関数で求める。
【００９７】
バックアップ燃焼制御手段５０は前記後沸き量（後沸き温度）と、前記前記放熱条件１４とにより後沸きにより上昇した熱交換器１１内の湯の温度が給湯設定温度の下限許容温度の範囲内で予め設定された下限動作温度（バイパス流路２２を有する給湯器１０では下限動作温度に対応する温度）まで低下する所定の待機時間を設定する。
【００９８】
バックアップ燃焼制御手段５０は、ガス能力、給水温度、給水量等の情報に基づき、熱交換器１１内の湯温が前記下限動作温度（または下限動作温度に対応する温度）から設定温度の上限許容温度範囲内に予め設定された所定の加熱上限温度（バイパス流路２２を有する給湯器１０では加熱上限温度に対応する温度）まで上昇させるのに必要なバックアップ熱量を演算によって求める。
【００９９】
バックアップ燃焼制御手段５０は、燃焼制御データ５０ａに基づいて、バックアップ熱量を発生するのに要するバーナ１２の燃焼時間を演算により求める。
【０１００】
ポストファン制御手段４０は前記所定の待機時間が１２の停止後経過するときに、バックアップ燃焼制御手段５０で演算された時間だけバーナ１２の燃焼を行い、下限動作温度（または下限動作温度に対応する温度）まで低下した熱交換器１１内の湯温を加熱上限温度（または加熱上限温度に対応する温度）まで高めて燃焼を停止する。
【０１０１】
ポストファン制御手段４０に装備された燃焼ファン制御部４３は、記憶部４２に保存されている制御履歴を反映した制御情報４０ａを用いてもポストファン回転を制御する。
【０１０２】
本実施例では、前記昼夜間の外気温度および外気湿度の変化に基づいて、ポストファン回転を制御している。具体的には、昼間はポストファン回転の回転数を１４００ｒｐｍとし、夜間は昼間よりも回転数を落して１０００ｒｐｍとした。この結果、昼間においては、給湯温度の偏差を摂氏±３度以内に、また、夜間においては、給湯温度の偏差を摂氏±４度以内に抑えられ、十分な制御成績が実現できた。
【０１０３】
これにより、不適切なポストファン回転による、夏場または昼間における不要な熱交換器１１の過熱や冬場または夜間における熱交換器１１の過冷却を防ぐことを特徴とするとができ、省エネルギも実現できる。
【０１０４】
これにより、外乱要因１３を反映させて、バックアップ燃焼補正時におけるポストファン回転の冷却能力を可変にすることによって、バックアップ燃焼補正におけるバックアップ燃焼補正に基づく熱交換器１１内の湯温の温度制御の制御成績を向上させることができる。
【０１０５】
なお、給湯器１０が、バイパス流路２２を設けたものにあっては、給湯の設定温度よりも熱交換器１１で作り出す湯の作成温度は高くなる。例えば、給湯の設定温度が摂氏４０度で、上限許容温度が設定温度に対して＋３度、下限許容温度が設定温度に対して−３度に設定されるとき、熱交換器１１から出る湯と、バイパス流路２２を出る水の割合が８：２でミキシングする場合、水温が１５度のとき、ミキシング後の湯温が設定温度の摂氏４０度になるためには、熱交換器１１の作成温度は約摂氏４６．２度にする必要がある。そして、この熱交換器１１で作成された湯が、ミキシング後、下限許容温度の摂氏３７度以内に抑えるためには、熱交換器１１内の湯の温度（下限許容温度に対応する温度）を摂氏４２．５度以上に保有する必要があり、また、ミキシング後、上限許容温度の摂氏４３度以内に抑えるためには、熱交換器１１内の湯の温度（上限許容温度に対応する温度）を摂氏５０度以内にする必要がある。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明にかかる給湯器およびこれを用いた燃焼制御方法によれば、ポストファン回転における燃焼ファン回転の冷却能力を、熱交換器の周辺近傍の外気温度もしくは外気湿度、熱交換器に供給される水の入水温度、または前記時刻もしくは前記季節等の放熱要因に代表される外乱要因に適応させて決めることができる。
【０１０７】
このため、熱交換器の放熱効率が高いとき（例えば、冬期や夜間）や、逆に放熱効率が低いとき（例えば、夏期や昼間）において、ポストファン回転による熱交換器内の湯温の放熱条件を反映した最適なポストファン回転の冷却能力を選択することができるようになる。
【０１０８】
同時に、不適切なポストファン回転による、夏場または昼間における不要な熱交換器の過熱や冬場または夜間における熱交換器の過冷却を防ぐことを特徴とするとができ、省エネルギも実現できる。
【０１０９】
つまり、外乱である放熱要因を反映させて、バックアップ燃焼補正時におけるポストファン回転の冷却能力を可変にすることによって、バックアップ燃焼補正におけるバックアップ燃焼補正に基づく熱交換器内の湯温の温度制御の制御成績を向上させることができる。
【０１１０】
なお、ここでいう制御成績とは、熱交換器内の湯温の追値制御や定値制御を実行するときの制御結果（つまり目標湯温と制御湯温との偏差の評価結果）であって、具体的にはセットリング時間、オーバーシュート量、アンダーシュート量、オフセット量等を意味するものである。また、給湯器のみを備えた実施例を示したが、特にこれに限定されるものではなく、例えば給湯器と風呂沸かし器とを備えた複合器に対しても広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかる給湯器の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例にかかる給湯器の燃焼制御方法を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施例にかかる給湯器の燃焼制御方法を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０…給湯器
１１…熱交換器
１２…バーナ
１３…外乱要因
１４…放熱条件
１５…給水管
１６…水栓
１７…出湯管
１８…燃焼ファン
１８ａ…ファン回転センサ
２０…外気温センサ
２１…入水温センサ
２２…バイパス流路
２３…出湯温度センサ
２４…フローセンサ
２５…ガス弁
３０…外乱要因検出手段
３０ａ…外乱要因情報
３２…タイマ
４０…ポストファン制御手段
４０ａ…ポストファン回転の制御情報
４１…演算部
４２…記憶部
４３…燃焼ファン制御部
５０…バックアップ燃焼制御手段
５０ａ…燃焼制御データ
Claims (5)
- 燃焼停止後、所定の待機時間が経過する毎に点火してバックアップ熱量を補充し熱交換器内の湯温を所定の許容温度範囲内に制御するバックアップ燃焼補正を行う給湯器において、
外乱要因を検出し、外乱要因情報を生成する外乱要因検出手段と、
該外乱要因情報に応じてポストファン回転の制御情報を生成し、該制御情報に基づいて該ポストファン回転を制御するポストファン制御手段と、
を備えて成ることを特徴とする給湯器。 - 前記外乱要因は、熱交換器の放熱条件、時刻、または季節であることを特徴とする請求項１に記載の給湯器。
- 前記ポストファン回転の制御の条件は燃焼ファンによる冷却能力であって、該燃焼ファンが単位時間当たりに生成する空気流量、または該燃焼ファンの単位時間当たりの回転数であることを特徴とする請求項１、または２に記載の給湯器。
- 前記放熱条件は、前記熱交換器の周辺近傍の外気温度もしくは外気湿度、または前記熱交換器に供給される水の入水温度であることを特徴とする請求項１、または３に記載の給湯器。
- 前記外乱要因検出手段は、前記放熱条件として前記熱交換器の周辺近傍の外気温度もしくは外気湿度、前記熱交換器に供給される水の入水温度、または前記時刻もしくは前記季節を検出して前記外乱要因情報を生成し、
前記ポストファン制御手段は、該外乱要因情報に基づいて、前記燃焼ファンの冷却能力として前記燃焼ファンが単位時間当たりに生成する空気流量、または前記燃焼ファンの単位時間当たりの回転数に基づいた前記制御情報を生成し、該制御情報に基づいて前記ポストファン回転を制御する
ことを特徴とする請求項１，２，３、または４に記載の給湯器を用いた燃焼制御方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP11909594A JP3566750B2 (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 給湯器およびこれを用いた燃焼制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11909594A JP3566750B2 (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 給湯器およびこれを用いた燃焼制御方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07324765A JPH07324765A (ja) | 1995-12-12 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP11909594A Expired - Fee Related JP3566750B2 (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 給湯器およびこれを用いた燃焼制御方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3566750B2 (ja) |
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1994
- 1994-05-31 JP JP11909594A patent/JP3566750B2/ja not_active Expired - Fee Related
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