JP3869637B2 - 給湯機の燃焼制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は給湯機の燃焼制御装置に関し、特に複数の燃焼制御方式を要求熱量に応じて切換えるようにした給湯機の燃焼制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりこの種のものに於いては、例えば特開平９−１７８１１９号や特開２０００−１８５７３号のようにバーナ部への送風経路中に設けたダンパを開状態で比例燃焼制御するＨｉ比例燃焼制御とダンパを閉状態で比例燃焼制御するＬｏ比例燃焼制御の二つの燃焼制御方式を有し、Ｈｉ比例燃焼制御で燃焼している際に、入水温度と流量と給湯設定温度により演算されるフィードフォワード要求熱量（以下、ＦＦ要求熱量）と給湯設定温度と出湯温度との差に基づくフィードバック要求熱量（以下、ＦＢ要求熱量）との和である総要求熱量が予め定められた基準切換熱量以下になったらダンパを閉じてＬｏ比例燃焼制御に切換えるようにしたものがあった。
また、例えば特開昭６２−１６２８４７号や特開平７−１４５９３２号のようにＯＮ／ＯＦＦ燃焼制御と比例燃焼制御の二つの燃焼制御方式を有し、比例燃焼制御で燃焼している際に、ＦＦ要求熱量が基準切換熱量以下になったらＯＮ／ＯＦＦ燃焼制御に切換えるようにしているものがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、先の従来のものでは流量の急変や給湯設定温度の変更によりＦＢ要求熱量が過敏に反応し大きく増減して振れてしまうことがあり、総要求熱量が一時的に基準切換熱量の上下に振れてしまい、ダンパ開状態の燃焼制御方式に切換わった途端に元のダンパ閉状態の燃焼制御方式に戻る燃焼制御方式の切換えのチャタリングが発生してしまい、切換動作を行うことによる出湯温度のオーバー／アンダーシュートが発生してしまう問題があり、また、後の従来のものでは入水温度センサや流量センサのバラツキによって実際の必要熱量とＦＦ要求熱量の間にズレが生じ、実際は燃焼制御方式を切換える必要があるのにＦＦ要求熱量が基準切換熱量に達しないためいつまでも切換わらずに出湯温度が給湯設定温度からズレた状態を継続してしまうという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明はこの点に着目し上記課題を解決するため、請求項１では特にその構成を、熱交換器と、この熱交換器下流に設けられた出湯温度センサと、前記熱交換器を加熱するバーナ部とを備え、フィードフォワード要求熱量とフィードバック要求熱量とに基づく総要求熱量により燃焼量可変制御を行うと共に、燃焼量の小さい領域では前記バーナ部を第１燃焼制御方式で燃焼させ、また燃焼量の大きい領域では前記バーナ部を前記第１燃焼制御方式とは異なる第２燃焼制御方式で燃焼させるようにした給湯機の燃焼制御装置であって、前記第１燃焼制御方式での制御状態において、フィードフォワード要求熱量が第１基準切換熱量以上になった場合は前記第２燃焼制御方式に切換え、またフィードフォワード要求熱量が前記第１基準切換熱量以下で且つ総要求熱量が前記第１基準切換熱量以上になった場合は、燃焼量が前記第１燃焼制御方式の最大燃焼量になった後に出湯温度から設定温度を引いた差を演算し、この差が負の所定値以下であると前記第２燃焼制御方式に切換えるようにした。
【０００５】
また、請求項２では特にその構成を、熱交換器と、この熱交換器下流に設けられた出湯温度センサと、前記熱交換器を加熱するバーナ部とを備え、フィードフォワード要求熱量とフィードバック要求熱量とに基づく総要求熱量により燃焼量可変制御を行うと共に、燃焼量の小さい領域では前記バーナ部を第１燃焼制御方式で燃焼させ、また燃焼量の大きい領域では前記バーナ部を前記第１燃焼制御方式とは異なる第２燃焼制御方式で燃焼させるようにした給湯機の燃焼制御装置であって、前記第２燃焼制御方式での制御状態において、フィードフォワード要求熱量が第２基準切換熱量以下になった場合は前記第１燃焼制御方式に切換え、またフィードフォワード要求熱量が前記第２基準切換熱量以上で且つ総要求熱量が前記第２基準切換熱量以下になった場合は、燃焼量が前記第２燃焼制御方式の最小燃焼量になった後に出湯温度から設定温度を引いた差を演算し、この差が正の所定値以上であると前記第１燃焼制御方式に切換えるようにした。
【０００６】
【発明の実施の形態】
請求項１に係る発明によると、熱交換器１と、この熱交換器１下流に設けられた出湯温度センサ４と、前記熱交換器１を加熱するバーナ部１２とを備え、入水温度と流量と給湯設定温度により演算されるＦＦ要求熱量と給湯設定温度と出湯温度との差に基づくＦＢ要求熱量とに基づく総要求熱量により燃焼量可変制御を行うと共に、燃焼量の小さい領域では前記バーナ部１２を第１燃焼制御方式で燃焼させ、また燃焼量の大きい領域では前記バーナ部１２を前記第１燃焼制御方式とは異なる第２燃焼制御方式で燃焼させるようにした給湯機の燃焼制御装置２９であって、前記第１燃焼制御方式での制御状態において、ＦＦ要求熱量が第１基準切換熱量以上になった場合は前記第２燃焼制御方式に切換え、またＦＦ要求熱量が前記第１基準切換熱量以下で且つ総要求熱量が前記第１基準切換熱量以上になった場合は、燃焼量が前記第１燃焼制御方式の最大燃焼量になった後に出湯温度から設定温度を引いた差を演算し、この差が負の所定値以下であると前記第２燃焼制御方式に切換えるようにしたので、ＦＢ要求熱量が急激に増減して振れることによる燃焼制御方式の切換えのチャタリング現象を防止することができると共に、電磁ポンプ１４の送油量や入水温度センサ４と流量センサ５の検出値のバラツキによって実際の必要熱量とＦＦ要求熱量または実際の燃焼量がズレていた場合にも燃焼制御方式を切換えることができて出湯温度が給湯設定温度からズレた状態が長時間継続することを防止でき、出湯温度の変動の少ない安定した出湯を行うことができる。
【０００７】
請求項２に係る発明によると、熱交換器１と、この熱交換器１下流に設けられた出湯温度センサ４と、前記熱交換器１を加熱するバーナ部１２とを備え、入水温度と流量と給湯設定温度により演算されるＦＦ要求熱量と給湯設定温度と出湯温度との差に基づくＦＢ要求熱量とに基づく総要求熱量により燃焼量可変制御を行うと共に、燃焼量の小さい領域では前記バーナ部１２を第１燃焼制御方式で燃焼させ、また燃焼量の大きい領域では前記バーナ部１２を前記第１燃焼制御方式とは異なる第２燃焼制御方式で燃焼させるようにした給湯機の燃焼制御装置２９であって、前記第２燃焼制御方式での制御状態において、ＦＦ要求熱量が第２基準切換熱量以下になった場合は前記第１燃焼制御方式に切換え、またＦＦ要求熱量が前記第２基準切換熱量以上で且つ総要求熱量が前記第１基準切換熱量以下になった場合は、燃焼量が前記第２燃焼制御方式の最小燃焼量になった後に出湯温度から設定温度を引いた差を演算し、この差が正の所定値以上であると前記第１燃焼制御方式に切換えるようにしたので、ＦＢ要求熱量が急激に増減して振れることによる燃焼制御方式の切換えのチャタリング現象を防止することができると共に、電磁ポンプ１４の送油量や入水温度センサ４と流量センサ５の検出値のバラツキによって実際の必要熱量とＦＦ要求熱量または実際の燃焼量がズレていた場合にも燃焼制御方式を切換えることができて出湯温度が給湯設定温度からズレた状態が長時間継続することを防止でき、出湯温度の変動の少ない安定した出湯を行うことができる。
【０００８】
ここで、第１燃焼制御方式と第２燃焼制御方式は、例えば送風経路２２に設けたダンパ２４の閉状態でのＬｏ比例燃焼制御を第１燃焼制御方式とし、ダンパ２４の開状態でのＨｉ比例燃焼制御を第２燃焼制御方式とすることができ、また例えばＯＮ／ＯＦＦ燃焼制御を第１燃焼制御方式とし、比例燃焼制御を第２燃焼制御方式とすることができ、さらにまた、第１バーナ３１のみの燃焼制御を第１燃焼制御方式とし、第１バーナ３１と第２バーナ３２の同時使用での燃焼制御を第２燃焼制御方式とすることができるもので、第１燃焼制御方式は燃焼量の小さい領域に対応し、第２燃焼制御方式は燃焼量の大きい領域に対応すると共に、第１燃焼制御方式と第２燃焼制御方式とは燃焼制御の仕方が異なればよいものである。
【０００９】
尚、第１切換熱量と第２切換熱量の大小関係は、第１切換熱量が第２切換熱量より大きいことが望ましいが、同一の熱量になることを妨げるものではない。
【００１０】
【実施例】
次に本発明を図１〜図７に示した一実施例に基づいて説明する。
１はフィンチューブ式の熱交換器で、入水管２及び出湯管３が接続されている。４は市水道等から入水管２に流入する水の温度を検出する入水温度センサで、５は熱交換器１に流れる水の温度を検出する流量センサである。６は熱交換器１の途中を流れる水の温度を検出する熱交温度センサで、７は熱交換器１からの湯が異常高温になるとこの給湯機を異常停止させるための異常停止サーモである。８は流量センサ５の上流側で入水管２から分岐して熱交換器１をバイパスし水を出湯管３に合流させるバイパス管で、ステッピングモータよりなるミキシングモータ９で駆動されるミキシング弁１０を介して出湯管３に接続されている。１１はミキシング弁１０下流側の出湯管３に設けられ、熱交換器１で加熱された湯とバイパス管８からの水とが混合された湯の温度を検出する出湯温度センサである。
【００１１】
１２は熱交換器１を加熱するバーナ部で、その構造を説明すると、１３は電磁ポンプ１４から圧送される液体燃料を気化ヒータ１５で加熱される気化器１６へ向けて噴射する噴射ノズルで、１７は気化器１６の下方に連通し気化器１６で気化した気化ガスと燃焼用送風機１８からの燃焼用一次空気を混合する混合室で、１９は混合室１７の下流側上面で且つ気化器１６の背面側に設けられたバーナヘッドで、２０は気化器１６背面に一体に形成され燃焼熱を吸収して気化器１６の加熱を行う吸熱フィンであり、これら気化器１６、混合室１７は箱状の二次空気室２１内に設けられている。
【００１２】
２２は燃焼用送風機１８と気化器１６及び二次空気室２１を連通する送風経路で、この送風経路２２途中にはステッピングモータよりなるダンパモータ２３で開閉され弱送風時に閉して送風圧を確保するダンパ２４が設けられている。２５は送風経路２２に連通し気化器１６内に噴射ノズル１３から噴射された液体燃料と燃焼用送風機１８からの燃焼用一次空気を取り込む一次空気口で、この一次空気口２５の周囲には二次空気室２１に連通して燃焼用二次空気を取り込む二次空気口２６が設けられている。２７はバーナヘッド１９から噴出される混合ガスに点火する点火器で、２８はバーナヘッド１９の炎の状態を検出するフレームロッドである。
【００１３】
燃焼が開始されると、噴射ノズル１３から噴射された液体燃料は高温の気化器１６に衝突して気化し、一次空気口２５から流入する燃焼用一次空気と混合しながら混合室１７を通過してバーナヘッド１９へ供給され、点火器２７により点火されて燃焼する。ここで、一次空気口２５の周囲の二次空気口２６から二次空気室２１に流入した燃焼用二次空気は混合室１７の脇からバーナヘッド１９の側面に供給されバーナヘッド１９の火炎が完全燃焼するものである。
【００１４】
２９はこの給湯機の制御を行う燃焼制御装置で、給湯栓（図示せず）が開かれ流量センサ５の検出する流量が最低作動流量（ここでは２Ｌ／ｈ）以上になると燃焼用送風機１８、電磁ポンプ１４、点火器２７を駆動して燃焼を開始し、リモコン（図示せず）等で設定された給湯設定温度の湯を出すように、給湯設定温度と、入水温度センサ４で検出する入水温度と、流量センサ５で検出する熱交流量とミキシング弁１０の開度より演算される総流量とによるフィードフォワード要求熱量（以下、ＦＦ要求熱量）と、給湯設定温度と出湯温度センサ１１で検出する出湯温度との差をＰＩＤ演算したフィードバック要求熱量（以下、ＦＢ要求熱量）との和である総要求熱量により燃焼量を可変制御する。
【００１５】
ここで、この給湯機の燃焼制御装置２９は総要求熱量に応じて三つの燃焼制御方式うちの一つの燃焼制御方式で燃焼を行うと共に、この燃焼制御方式の切換えはＦＦ要求熱量と基準切換熱量とを比較して行うようにしており、図３に示すように燃焼制御方式の一つ目は総要求熱量（燃焼量）が大きい熱量Ａ〜基準切換熱量Ｃの領域ではダンパ２４を開状態にして総要求熱量に応じて電磁ポンプ１４及び燃焼用送風機１８を駆動制御して燃焼量を可変制御するＨｉ比例燃焼制御領域で、燃焼制御方式の二つ目は総要求熱量（燃焼量）がＨｉ比例燃焼領域よりも小さい基準切換熱量Ｂ〜基準切換熱量Ｅの領域ではダンパ２４を閉状態にして総要求熱量に応じて電磁ポンプ１４及び燃焼用送風機１８を駆動制御して燃焼量を可変制御するＬｏ比例燃焼制御領域で、燃焼制御方式の三つ目はＬｏ比例燃焼制御領域よりも小さい基準切換熱量Ｄ〜熱量Ｆの領域ではバーナ部１２の燃焼のＯＮとＯＦＦのサイクルを繰り返してバーナ部１２を最低燃焼量で連続燃焼したときよりも小さい要求熱量に対応するようにＯＮ時間とＯＦＦ時間の比を可変制御するＯＮ／ＯＦＦ燃焼制御領域である。尚、各燃焼制御方式の領域が重複した領域を設けて燃焼制御方式の切換えのチャタリングを防止している。
【００１６】
今、Ｈｉ比例燃焼制御を行っている際に総要求熱量が減少してＬｏ比例燃焼制御に切換える場合について図４のフローチャートに基づいて説明すると、ＦＦ要求熱量が基準切換熱量Ｃ以下になった場合（ステップ１、以下Ｓ１）は、ダンパモータ２３を駆動してダンパ２４を全閉状態にして基準切換熱量Ｂ〜基準切換熱量Ｅの領域内で燃焼量を可変制御するＬｏ比例燃焼制御に燃焼制御方式を切換える（Ｓ２）。
【００１７】
また、ＦＦ要求熱量が基準切換熱量Ｃ以上であるがＦＢ要求熱量を加えた総要求熱量が基準切換熱量Ｃ以下になった場合（Ｓ３）は、この総要求熱量に応じて燃焼量がＨｉ比例燃焼制御領域の最小燃焼量になるのを待ち（Ｓ４）、燃焼量がＨｉ比例燃焼制御領域の最小燃焼量になると、流量センサ５により流量をカウントし始めて（Ｓ５）熱交換器１への積算流量が熱交換器１の容量以上（ここでは１Ｌ）になると（Ｓ６）、出湯温度センサ１１で検出する出湯温度からリモコン等で設定した給湯設定温度を引いた差を演算し、この差が正の所定値（ここでは２（℃））以上であると（Ｓ７）、ダンパモータ２３を駆動してダンパ２４を全閉状態にして基準切換熱量Ｂ〜基準切換熱量Ｅの領域内で燃焼量を可変制御するＬｏ比例燃焼制御に燃焼制御方式を切換える（Ｓ２）。
【００１８】
このようにＦＦ要求熱量のみに基づいた燃焼制御方式の切換えのみならず、ＦＦ要求熱量にＦＢ要求熱量を加えた総要求熱量が基準切換熱量Ｃを下回ったときに、Ｈｉ比例燃焼制御領域の最小燃焼量に達するのを待って最小燃焼量での熱交換が出湯温度に反映されるのを待ち、そして出湯温度が給湯設定温度より所定値以上高くなっている場合にＬｏ比例燃焼制御に燃焼制御方式を切換えるようにしたため、ＦＢ要求熱量が急激に増減して振れることによる燃焼制御方式の切換えのチャタリング現象を防止することができると共に、電磁ポンプ１４の送油量や入水温度センサ４と流量センサ５の検出値のバラツキによって実際の必要熱量とＦＦ要求熱量または実際の燃焼量がズレていた場合にも燃焼制御方式を切換えることができて出湯温度が給湯設定温度からズレた状態が長時間継続することを防止でき、出湯温度の変動のない安定した出湯を行うことができる。
【００１９】
次に、Ｌｏ比例燃焼制御を行っている際に総要求熱量が増加してＨｉ比例燃焼制御に切換える場合について図５のフローチャートに基づいて説明すると、ＦＦ要求熱量が基準切換熱量Ｂ以上になった場合（Ｓ８）は、ダンパモータ２３を駆動してダンパ２４を全開状態にして基準切換熱量Ａ〜基準切換熱量Ｃの領域内で燃焼量を可変制御するＨｉ比例燃焼制御に燃焼制御方式を切換える（Ｓ９）。
【００２０】
また、ＦＦ要求熱量が基準切換熱量Ｂ以下であるがＦＢ要求熱量を加えた総要求熱量が基準切換熱量Ｂ以上になった場合（Ｓ１０）は、この総要求熱量に応じて燃焼量がＬｏ比例燃焼制御領域の最大燃焼量になるのを待ち（Ｓ１１）、燃焼量がＬｏ比例燃焼制御領域の最大燃焼量になると、流量センサ５により流量をカウントし始めて（Ｓ１２）熱交換器１への積算流量が熱交換器１の容量以上（ここでは１Ｌ）になると（Ｓ１３）、出湯温度センサ１１で検出する出湯温度からリモコン等で設定した給湯設定温度を引いた差を演算し、この差が負の所定値（ここでは−２（℃））以下であると（Ｓ１４）、ダンパモータ２３を駆動してダンパ２４を全開状態にして基準切換熱量Ａ〜基準切換熱量Ｃの領域内で燃焼量を可変制御するＨｉ比例燃焼制御に燃焼制御方式を切換える（Ｓ９）。
【００２１】
このようにＦＦ要求熱量のみに基づいた燃焼制御方式の切換えのみならず、ＦＦ要求熱量にＦＢ要求熱量を加えた総要求熱量が基準切換熱量Ｂを上回ったときに、Ｌｏ比例燃焼制御領域の最大燃焼量に達するのを待って最大燃焼量での熱交換が出湯温度に反映されるのを待ち、そして出湯温度が給湯設定温度より所定値以上低くなっている場合にＨｉ比例燃焼制御に燃焼制御方式を切換えるようにしたため、ＦＢ要求熱量が急激に増減して振れることによる燃焼制御方式の切換えのチャタリング現象を防止することができると共に、電磁ポンプ１４の送油量や入水温度センサ４と流量センサ５の検出値のバラツキによって実際の必要熱量とＦＦ要求熱量または実際の燃焼量がズレていた場合にも燃焼制御方式を切換えることができて出湯温度が給湯設定温度からズレた状態が長時間継続することを防止でき、出湯温度の変動の少ない安定した出湯を行うことができる。
【００２２】
また、Ｌｏ比例燃焼制御からＯＮ／ＯＦＦ燃焼制御への切換えは図６のフローチャートに示すように行われ、ＯＮ／ＯＦＦ燃焼制御からＬｏ比例燃焼制御への切換えは図７のフローチャートに示すように行われ、その説明はＨｉ比例燃焼制御とＬｏ比例燃焼制御の切換えとほとんど変わりがないため省略する。
【００２３】
次に、図８に示した本発明の他の一実施例を先の一実施例と同じ部分の説明を省略し異なる部分のみを説明する。
この他の一実施例は、先の一実施例のバーナ部１２をガスバーナ３０に置き換えたものである。ここで、このガスバーナ３０は比例制御可能な第１バーナ３１と燃焼量固定の第２バーナ３２とで構成され、燃焼制御装置２９で演算される総要求熱量に応じて複数の燃焼制御方式のうちの一つの燃焼制御方式で燃焼するものである。ここで、複数の燃焼制御方式として、例えば中燃焼量領域での第１バーナ３１のみによる比例燃焼制御と、大燃焼量領域での第１バーナ３１と第２バーナ３２の同時使用による比例燃焼制御と、小燃焼量領域での第２バーナ３２のＯＮ／ＯＦＦ燃焼制御の三つの燃焼制御方式が考えられ、それぞれの燃焼制御方式を先の一実施例と同様にＦＦ要求熱量により切換えると共に、ＦＦ要求熱量が基準切換熱量を超えずに総要求熱量が基準切換熱量を超えている場合には、出湯温度と給湯設定温度との差が一定値を超えている場合に燃焼制御方式を切換えるようにしたものである。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１によれば、ＦＦ要求熱量のみに基づいた燃焼制御方式の切換えのみならず、ＦＦ要求熱量とＦＢ要求熱量とに基づいた総要求熱量が基準切換熱量を上回ったときに、第１燃焼制御方式の最大燃焼量に達するのを待ち、そして出湯温度が給湯設定温度より所定値以上低くなっている場合に第２燃焼制御方式に切換えるようにしたため、ＦＢ要求熱量が急激に増減して振れることによる燃焼制御方式の切換えのチャタリング現象を防止することができると共に、入水温度と流量の検出値のバラツキによって実際の必要熱量とＦＦ要求熱量がズレていた場合にも燃焼制御方式を切換えることができて出湯温度が給湯設定温度からズレた状態が長時間継続することを防止でき、出湯温度の変動のない安定した出湯を行うことができる。
【００２５】
また、本発明の請求項２によれば、ＦＦ要求熱量のみに基づいた燃焼制御方式の切換えのみならず、ＦＦ要求熱量とＦＢ要求熱量とに基づいた総要求熱量が基準切換熱量を下回ったときに、第２燃焼制御方式の最小燃焼量に達するのを待ち、そして出湯温度が給湯設定温度より所定値以上高くなっている場合に第１燃焼制御方式に切換えるようにしたため、ＦＢ要求熱量が急激に増減して振れることによる燃焼制御方式の切換えのチャタリング現象を防止することができると共に、入水温度と流量の検出値のバラツキによって実際の必要熱量とＦＦ要求熱量がズレていた場合にも燃焼制御方式を切換えることができて出湯温度が給湯設定温度からズレた状態が長時間継続することを防止でき、出湯温度の変動のない安定した出湯を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成図。
【図２】同一実施例の燃焼制御装置の説明図。
【図３】同一実施例の複数の燃焼制御方式の説明図。
【図４】同一実施例のＨｉ比例燃焼制御からＬｏ比例燃焼制御への切換え動作のフローチャート。
【図５】同一実施例のＬｏ比例燃焼制御からＨｉ比例燃焼制御への切換え動作のフローチャート。
【図６】同一実施例のＬｏ比例燃焼制御からＯＮ／ＯＦＦ燃焼制御への切換え動作のフローチャート。
【図７】同一実施例のＯＮ／ＯＦＦ燃焼制御からＬｏ比例燃焼制御への切換え動作のフローチャート。
【図８】本発明の他の一実施例の構成図。
【符号の説明】
１ 熱交換器
１１ 出湯温度センサ
１２ バーナ部
２９ 燃焼制御装置
【発明の属する技術分野】
本発明は給湯機の燃焼制御装置に関し、特に複数の燃焼制御方式を要求熱量に応じて切換えるようにした給湯機の燃焼制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりこの種のものに於いては、例えば特開平９−１７８１１９号や特開２０００−１８５７３号のようにバーナ部への送風経路中に設けたダンパを開状態で比例燃焼制御するＨｉ比例燃焼制御とダンパを閉状態で比例燃焼制御するＬｏ比例燃焼制御の二つの燃焼制御方式を有し、Ｈｉ比例燃焼制御で燃焼している際に、入水温度と流量と給湯設定温度により演算されるフィードフォワード要求熱量（以下、ＦＦ要求熱量）と給湯設定温度と出湯温度との差に基づくフィードバック要求熱量（以下、ＦＢ要求熱量）との和である総要求熱量が予め定められた基準切換熱量以下になったらダンパを閉じてＬｏ比例燃焼制御に切換えるようにしたものがあった。
また、例えば特開昭６２−１６２８４７号や特開平７−１４５９３２号のようにＯＮ／ＯＦＦ燃焼制御と比例燃焼制御の二つの燃焼制御方式を有し、比例燃焼制御で燃焼している際に、ＦＦ要求熱量が基準切換熱量以下になったらＯＮ／ＯＦＦ燃焼制御に切換えるようにしているものがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、先の従来のものでは流量の急変や給湯設定温度の変更によりＦＢ要求熱量が過敏に反応し大きく増減して振れてしまうことがあり、総要求熱量が一時的に基準切換熱量の上下に振れてしまい、ダンパ開状態の燃焼制御方式に切換わった途端に元のダンパ閉状態の燃焼制御方式に戻る燃焼制御方式の切換えのチャタリングが発生してしまい、切換動作を行うことによる出湯温度のオーバー／アンダーシュートが発生してしまう問題があり、また、後の従来のものでは入水温度センサや流量センサのバラツキによって実際の必要熱量とＦＦ要求熱量の間にズレが生じ、実際は燃焼制御方式を切換える必要があるのにＦＦ要求熱量が基準切換熱量に達しないためいつまでも切換わらずに出湯温度が給湯設定温度からズレた状態を継続してしまうという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明はこの点に着目し上記課題を解決するため、請求項１では特にその構成を、熱交換器と、この熱交換器下流に設けられた出湯温度センサと、前記熱交換器を加熱するバーナ部とを備え、フィードフォワード要求熱量とフィードバック要求熱量とに基づく総要求熱量により燃焼量可変制御を行うと共に、燃焼量の小さい領域では前記バーナ部を第１燃焼制御方式で燃焼させ、また燃焼量の大きい領域では前記バーナ部を前記第１燃焼制御方式とは異なる第２燃焼制御方式で燃焼させるようにした給湯機の燃焼制御装置であって、前記第１燃焼制御方式での制御状態において、フィードフォワード要求熱量が第１基準切換熱量以上になった場合は前記第２燃焼制御方式に切換え、またフィードフォワード要求熱量が前記第１基準切換熱量以下で且つ総要求熱量が前記第１基準切換熱量以上になった場合は、燃焼量が前記第１燃焼制御方式の最大燃焼量になった後に出湯温度から設定温度を引いた差を演算し、この差が負の所定値以下であると前記第２燃焼制御方式に切換えるようにした。
【０００５】
また、請求項２では特にその構成を、熱交換器と、この熱交換器下流に設けられた出湯温度センサと、前記熱交換器を加熱するバーナ部とを備え、フィードフォワード要求熱量とフィードバック要求熱量とに基づく総要求熱量により燃焼量可変制御を行うと共に、燃焼量の小さい領域では前記バーナ部を第１燃焼制御方式で燃焼させ、また燃焼量の大きい領域では前記バーナ部を前記第１燃焼制御方式とは異なる第２燃焼制御方式で燃焼させるようにした給湯機の燃焼制御装置であって、前記第２燃焼制御方式での制御状態において、フィードフォワード要求熱量が第２基準切換熱量以下になった場合は前記第１燃焼制御方式に切換え、またフィードフォワード要求熱量が前記第２基準切換熱量以上で且つ総要求熱量が前記第２基準切換熱量以下になった場合は、燃焼量が前記第２燃焼制御方式の最小燃焼量になった後に出湯温度から設定温度を引いた差を演算し、この差が正の所定値以上であると前記第１燃焼制御方式に切換えるようにした。
【０００６】
【発明の実施の形態】
請求項１に係る発明によると、熱交換器１と、この熱交換器１下流に設けられた出湯温度センサ４と、前記熱交換器１を加熱するバーナ部１２とを備え、入水温度と流量と給湯設定温度により演算されるＦＦ要求熱量と給湯設定温度と出湯温度との差に基づくＦＢ要求熱量とに基づく総要求熱量により燃焼量可変制御を行うと共に、燃焼量の小さい領域では前記バーナ部１２を第１燃焼制御方式で燃焼させ、また燃焼量の大きい領域では前記バーナ部１２を前記第１燃焼制御方式とは異なる第２燃焼制御方式で燃焼させるようにした給湯機の燃焼制御装置２９であって、前記第１燃焼制御方式での制御状態において、ＦＦ要求熱量が第１基準切換熱量以上になった場合は前記第２燃焼制御方式に切換え、またＦＦ要求熱量が前記第１基準切換熱量以下で且つ総要求熱量が前記第１基準切換熱量以上になった場合は、燃焼量が前記第１燃焼制御方式の最大燃焼量になった後に出湯温度から設定温度を引いた差を演算し、この差が負の所定値以下であると前記第２燃焼制御方式に切換えるようにしたので、ＦＢ要求熱量が急激に増減して振れることによる燃焼制御方式の切換えのチャタリング現象を防止することができると共に、電磁ポンプ１４の送油量や入水温度センサ４と流量センサ５の検出値のバラツキによって実際の必要熱量とＦＦ要求熱量または実際の燃焼量がズレていた場合にも燃焼制御方式を切換えることができて出湯温度が給湯設定温度からズレた状態が長時間継続することを防止でき、出湯温度の変動の少ない安定した出湯を行うことができる。
【０００７】
請求項２に係る発明によると、熱交換器１と、この熱交換器１下流に設けられた出湯温度センサ４と、前記熱交換器１を加熱するバーナ部１２とを備え、入水温度と流量と給湯設定温度により演算されるＦＦ要求熱量と給湯設定温度と出湯温度との差に基づくＦＢ要求熱量とに基づく総要求熱量により燃焼量可変制御を行うと共に、燃焼量の小さい領域では前記バーナ部１２を第１燃焼制御方式で燃焼させ、また燃焼量の大きい領域では前記バーナ部１２を前記第１燃焼制御方式とは異なる第２燃焼制御方式で燃焼させるようにした給湯機の燃焼制御装置２９であって、前記第２燃焼制御方式での制御状態において、ＦＦ要求熱量が第２基準切換熱量以下になった場合は前記第１燃焼制御方式に切換え、またＦＦ要求熱量が前記第２基準切換熱量以上で且つ総要求熱量が前記第１基準切換熱量以下になった場合は、燃焼量が前記第２燃焼制御方式の最小燃焼量になった後に出湯温度から設定温度を引いた差を演算し、この差が正の所定値以上であると前記第１燃焼制御方式に切換えるようにしたので、ＦＢ要求熱量が急激に増減して振れることによる燃焼制御方式の切換えのチャタリング現象を防止することができると共に、電磁ポンプ１４の送油量や入水温度センサ４と流量センサ５の検出値のバラツキによって実際の必要熱量とＦＦ要求熱量または実際の燃焼量がズレていた場合にも燃焼制御方式を切換えることができて出湯温度が給湯設定温度からズレた状態が長時間継続することを防止でき、出湯温度の変動の少ない安定した出湯を行うことができる。
【０００８】
ここで、第１燃焼制御方式と第２燃焼制御方式は、例えば送風経路２２に設けたダンパ２４の閉状態でのＬｏ比例燃焼制御を第１燃焼制御方式とし、ダンパ２４の開状態でのＨｉ比例燃焼制御を第２燃焼制御方式とすることができ、また例えばＯＮ／ＯＦＦ燃焼制御を第１燃焼制御方式とし、比例燃焼制御を第２燃焼制御方式とすることができ、さらにまた、第１バーナ３１のみの燃焼制御を第１燃焼制御方式とし、第１バーナ３１と第２バーナ３２の同時使用での燃焼制御を第２燃焼制御方式とすることができるもので、第１燃焼制御方式は燃焼量の小さい領域に対応し、第２燃焼制御方式は燃焼量の大きい領域に対応すると共に、第１燃焼制御方式と第２燃焼制御方式とは燃焼制御の仕方が異なればよいものである。
【０００９】
尚、第１切換熱量と第２切換熱量の大小関係は、第１切換熱量が第２切換熱量より大きいことが望ましいが、同一の熱量になることを妨げるものではない。
【００１０】
【実施例】
次に本発明を図１〜図７に示した一実施例に基づいて説明する。
１はフィンチューブ式の熱交換器で、入水管２及び出湯管３が接続されている。４は市水道等から入水管２に流入する水の温度を検出する入水温度センサで、５は熱交換器１に流れる水の温度を検出する流量センサである。６は熱交換器１の途中を流れる水の温度を検出する熱交温度センサで、７は熱交換器１からの湯が異常高温になるとこの給湯機を異常停止させるための異常停止サーモである。８は流量センサ５の上流側で入水管２から分岐して熱交換器１をバイパスし水を出湯管３に合流させるバイパス管で、ステッピングモータよりなるミキシングモータ９で駆動されるミキシング弁１０を介して出湯管３に接続されている。１１はミキシング弁１０下流側の出湯管３に設けられ、熱交換器１で加熱された湯とバイパス管８からの水とが混合された湯の温度を検出する出湯温度センサである。
【００１１】
１２は熱交換器１を加熱するバーナ部で、その構造を説明すると、１３は電磁ポンプ１４から圧送される液体燃料を気化ヒータ１５で加熱される気化器１６へ向けて噴射する噴射ノズルで、１７は気化器１６の下方に連通し気化器１６で気化した気化ガスと燃焼用送風機１８からの燃焼用一次空気を混合する混合室で、１９は混合室１７の下流側上面で且つ気化器１６の背面側に設けられたバーナヘッドで、２０は気化器１６背面に一体に形成され燃焼熱を吸収して気化器１６の加熱を行う吸熱フィンであり、これら気化器１６、混合室１７は箱状の二次空気室２１内に設けられている。
【００１２】
２２は燃焼用送風機１８と気化器１６及び二次空気室２１を連通する送風経路で、この送風経路２２途中にはステッピングモータよりなるダンパモータ２３で開閉され弱送風時に閉して送風圧を確保するダンパ２４が設けられている。２５は送風経路２２に連通し気化器１６内に噴射ノズル１３から噴射された液体燃料と燃焼用送風機１８からの燃焼用一次空気を取り込む一次空気口で、この一次空気口２５の周囲には二次空気室２１に連通して燃焼用二次空気を取り込む二次空気口２６が設けられている。２７はバーナヘッド１９から噴出される混合ガスに点火する点火器で、２８はバーナヘッド１９の炎の状態を検出するフレームロッドである。
【００１３】
燃焼が開始されると、噴射ノズル１３から噴射された液体燃料は高温の気化器１６に衝突して気化し、一次空気口２５から流入する燃焼用一次空気と混合しながら混合室１７を通過してバーナヘッド１９へ供給され、点火器２７により点火されて燃焼する。ここで、一次空気口２５の周囲の二次空気口２６から二次空気室２１に流入した燃焼用二次空気は混合室１７の脇からバーナヘッド１９の側面に供給されバーナヘッド１９の火炎が完全燃焼するものである。
【００１４】
２９はこの給湯機の制御を行う燃焼制御装置で、給湯栓（図示せず）が開かれ流量センサ５の検出する流量が最低作動流量（ここでは２Ｌ／ｈ）以上になると燃焼用送風機１８、電磁ポンプ１４、点火器２７を駆動して燃焼を開始し、リモコン（図示せず）等で設定された給湯設定温度の湯を出すように、給湯設定温度と、入水温度センサ４で検出する入水温度と、流量センサ５で検出する熱交流量とミキシング弁１０の開度より演算される総流量とによるフィードフォワード要求熱量（以下、ＦＦ要求熱量）と、給湯設定温度と出湯温度センサ１１で検出する出湯温度との差をＰＩＤ演算したフィードバック要求熱量（以下、ＦＢ要求熱量）との和である総要求熱量により燃焼量を可変制御する。
【００１５】
ここで、この給湯機の燃焼制御装置２９は総要求熱量に応じて三つの燃焼制御方式うちの一つの燃焼制御方式で燃焼を行うと共に、この燃焼制御方式の切換えはＦＦ要求熱量と基準切換熱量とを比較して行うようにしており、図３に示すように燃焼制御方式の一つ目は総要求熱量（燃焼量）が大きい熱量Ａ〜基準切換熱量Ｃの領域ではダンパ２４を開状態にして総要求熱量に応じて電磁ポンプ１４及び燃焼用送風機１８を駆動制御して燃焼量を可変制御するＨｉ比例燃焼制御領域で、燃焼制御方式の二つ目は総要求熱量（燃焼量）がＨｉ比例燃焼領域よりも小さい基準切換熱量Ｂ〜基準切換熱量Ｅの領域ではダンパ２４を閉状態にして総要求熱量に応じて電磁ポンプ１４及び燃焼用送風機１８を駆動制御して燃焼量を可変制御するＬｏ比例燃焼制御領域で、燃焼制御方式の三つ目はＬｏ比例燃焼制御領域よりも小さい基準切換熱量Ｄ〜熱量Ｆの領域ではバーナ部１２の燃焼のＯＮとＯＦＦのサイクルを繰り返してバーナ部１２を最低燃焼量で連続燃焼したときよりも小さい要求熱量に対応するようにＯＮ時間とＯＦＦ時間の比を可変制御するＯＮ／ＯＦＦ燃焼制御領域である。尚、各燃焼制御方式の領域が重複した領域を設けて燃焼制御方式の切換えのチャタリングを防止している。
【００１６】
今、Ｈｉ比例燃焼制御を行っている際に総要求熱量が減少してＬｏ比例燃焼制御に切換える場合について図４のフローチャートに基づいて説明すると、ＦＦ要求熱量が基準切換熱量Ｃ以下になった場合（ステップ１、以下Ｓ１）は、ダンパモータ２３を駆動してダンパ２４を全閉状態にして基準切換熱量Ｂ〜基準切換熱量Ｅの領域内で燃焼量を可変制御するＬｏ比例燃焼制御に燃焼制御方式を切換える（Ｓ２）。
【００１７】
また、ＦＦ要求熱量が基準切換熱量Ｃ以上であるがＦＢ要求熱量を加えた総要求熱量が基準切換熱量Ｃ以下になった場合（Ｓ３）は、この総要求熱量に応じて燃焼量がＨｉ比例燃焼制御領域の最小燃焼量になるのを待ち（Ｓ４）、燃焼量がＨｉ比例燃焼制御領域の最小燃焼量になると、流量センサ５により流量をカウントし始めて（Ｓ５）熱交換器１への積算流量が熱交換器１の容量以上（ここでは１Ｌ）になると（Ｓ６）、出湯温度センサ１１で検出する出湯温度からリモコン等で設定した給湯設定温度を引いた差を演算し、この差が正の所定値（ここでは２（℃））以上であると（Ｓ７）、ダンパモータ２３を駆動してダンパ２４を全閉状態にして基準切換熱量Ｂ〜基準切換熱量Ｅの領域内で燃焼量を可変制御するＬｏ比例燃焼制御に燃焼制御方式を切換える（Ｓ２）。
【００１８】
このようにＦＦ要求熱量のみに基づいた燃焼制御方式の切換えのみならず、ＦＦ要求熱量にＦＢ要求熱量を加えた総要求熱量が基準切換熱量Ｃを下回ったときに、Ｈｉ比例燃焼制御領域の最小燃焼量に達するのを待って最小燃焼量での熱交換が出湯温度に反映されるのを待ち、そして出湯温度が給湯設定温度より所定値以上高くなっている場合にＬｏ比例燃焼制御に燃焼制御方式を切換えるようにしたため、ＦＢ要求熱量が急激に増減して振れることによる燃焼制御方式の切換えのチャタリング現象を防止することができると共に、電磁ポンプ１４の送油量や入水温度センサ４と流量センサ５の検出値のバラツキによって実際の必要熱量とＦＦ要求熱量または実際の燃焼量がズレていた場合にも燃焼制御方式を切換えることができて出湯温度が給湯設定温度からズレた状態が長時間継続することを防止でき、出湯温度の変動のない安定した出湯を行うことができる。
【００１９】
次に、Ｌｏ比例燃焼制御を行っている際に総要求熱量が増加してＨｉ比例燃焼制御に切換える場合について図５のフローチャートに基づいて説明すると、ＦＦ要求熱量が基準切換熱量Ｂ以上になった場合（Ｓ８）は、ダンパモータ２３を駆動してダンパ２４を全開状態にして基準切換熱量Ａ〜基準切換熱量Ｃの領域内で燃焼量を可変制御するＨｉ比例燃焼制御に燃焼制御方式を切換える（Ｓ９）。
【００２０】
また、ＦＦ要求熱量が基準切換熱量Ｂ以下であるがＦＢ要求熱量を加えた総要求熱量が基準切換熱量Ｂ以上になった場合（Ｓ１０）は、この総要求熱量に応じて燃焼量がＬｏ比例燃焼制御領域の最大燃焼量になるのを待ち（Ｓ１１）、燃焼量がＬｏ比例燃焼制御領域の最大燃焼量になると、流量センサ５により流量をカウントし始めて（Ｓ１２）熱交換器１への積算流量が熱交換器１の容量以上（ここでは１Ｌ）になると（Ｓ１３）、出湯温度センサ１１で検出する出湯温度からリモコン等で設定した給湯設定温度を引いた差を演算し、この差が負の所定値（ここでは−２（℃））以下であると（Ｓ１４）、ダンパモータ２３を駆動してダンパ２４を全開状態にして基準切換熱量Ａ〜基準切換熱量Ｃの領域内で燃焼量を可変制御するＨｉ比例燃焼制御に燃焼制御方式を切換える（Ｓ９）。
【００２１】
このようにＦＦ要求熱量のみに基づいた燃焼制御方式の切換えのみならず、ＦＦ要求熱量にＦＢ要求熱量を加えた総要求熱量が基準切換熱量Ｂを上回ったときに、Ｌｏ比例燃焼制御領域の最大燃焼量に達するのを待って最大燃焼量での熱交換が出湯温度に反映されるのを待ち、そして出湯温度が給湯設定温度より所定値以上低くなっている場合にＨｉ比例燃焼制御に燃焼制御方式を切換えるようにしたため、ＦＢ要求熱量が急激に増減して振れることによる燃焼制御方式の切換えのチャタリング現象を防止することができると共に、電磁ポンプ１４の送油量や入水温度センサ４と流量センサ５の検出値のバラツキによって実際の必要熱量とＦＦ要求熱量または実際の燃焼量がズレていた場合にも燃焼制御方式を切換えることができて出湯温度が給湯設定温度からズレた状態が長時間継続することを防止でき、出湯温度の変動の少ない安定した出湯を行うことができる。
【００２２】
また、Ｌｏ比例燃焼制御からＯＮ／ＯＦＦ燃焼制御への切換えは図６のフローチャートに示すように行われ、ＯＮ／ＯＦＦ燃焼制御からＬｏ比例燃焼制御への切換えは図７のフローチャートに示すように行われ、その説明はＨｉ比例燃焼制御とＬｏ比例燃焼制御の切換えとほとんど変わりがないため省略する。
【００２３】
次に、図８に示した本発明の他の一実施例を先の一実施例と同じ部分の説明を省略し異なる部分のみを説明する。
この他の一実施例は、先の一実施例のバーナ部１２をガスバーナ３０に置き換えたものである。ここで、このガスバーナ３０は比例制御可能な第１バーナ３１と燃焼量固定の第２バーナ３２とで構成され、燃焼制御装置２９で演算される総要求熱量に応じて複数の燃焼制御方式のうちの一つの燃焼制御方式で燃焼するものである。ここで、複数の燃焼制御方式として、例えば中燃焼量領域での第１バーナ３１のみによる比例燃焼制御と、大燃焼量領域での第１バーナ３１と第２バーナ３２の同時使用による比例燃焼制御と、小燃焼量領域での第２バーナ３２のＯＮ／ＯＦＦ燃焼制御の三つの燃焼制御方式が考えられ、それぞれの燃焼制御方式を先の一実施例と同様にＦＦ要求熱量により切換えると共に、ＦＦ要求熱量が基準切換熱量を超えずに総要求熱量が基準切換熱量を超えている場合には、出湯温度と給湯設定温度との差が一定値を超えている場合に燃焼制御方式を切換えるようにしたものである。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１によれば、ＦＦ要求熱量のみに基づいた燃焼制御方式の切換えのみならず、ＦＦ要求熱量とＦＢ要求熱量とに基づいた総要求熱量が基準切換熱量を上回ったときに、第１燃焼制御方式の最大燃焼量に達するのを待ち、そして出湯温度が給湯設定温度より所定値以上低くなっている場合に第２燃焼制御方式に切換えるようにしたため、ＦＢ要求熱量が急激に増減して振れることによる燃焼制御方式の切換えのチャタリング現象を防止することができると共に、入水温度と流量の検出値のバラツキによって実際の必要熱量とＦＦ要求熱量がズレていた場合にも燃焼制御方式を切換えることができて出湯温度が給湯設定温度からズレた状態が長時間継続することを防止でき、出湯温度の変動のない安定した出湯を行うことができる。
【００２５】
また、本発明の請求項２によれば、ＦＦ要求熱量のみに基づいた燃焼制御方式の切換えのみならず、ＦＦ要求熱量とＦＢ要求熱量とに基づいた総要求熱量が基準切換熱量を下回ったときに、第２燃焼制御方式の最小燃焼量に達するのを待ち、そして出湯温度が給湯設定温度より所定値以上高くなっている場合に第１燃焼制御方式に切換えるようにしたため、ＦＢ要求熱量が急激に増減して振れることによる燃焼制御方式の切換えのチャタリング現象を防止することができると共に、入水温度と流量の検出値のバラツキによって実際の必要熱量とＦＦ要求熱量がズレていた場合にも燃焼制御方式を切換えることができて出湯温度が給湯設定温度からズレた状態が長時間継続することを防止でき、出湯温度の変動のない安定した出湯を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成図。
【図２】同一実施例の燃焼制御装置の説明図。
【図３】同一実施例の複数の燃焼制御方式の説明図。
【図４】同一実施例のＨｉ比例燃焼制御からＬｏ比例燃焼制御への切換え動作のフローチャート。
【図５】同一実施例のＬｏ比例燃焼制御からＨｉ比例燃焼制御への切換え動作のフローチャート。
【図６】同一実施例のＬｏ比例燃焼制御からＯＮ／ＯＦＦ燃焼制御への切換え動作のフローチャート。
【図７】同一実施例のＯＮ／ＯＦＦ燃焼制御からＬｏ比例燃焼制御への切換え動作のフローチャート。
【図８】本発明の他の一実施例の構成図。
【符号の説明】
１ 熱交換器
１１ 出湯温度センサ
１２ バーナ部
２９ 燃焼制御装置
Claims (2)
- 熱交換器と、この熱交換器下流に設けられた出湯温度センサと、前記熱交換器を加熱するバーナ部とを備え、フィードフォワード要求熱量とフィードバック要求熱量とに基づく総要求熱量により燃焼量可変制御を行うと共に、燃焼量の小さい領域では前記バーナ部を第１燃焼制御方式で燃焼させ、また燃焼量の大きい領域では前記バーナ部を前記第１燃焼制御方式とは異なる第２燃焼制御方式で燃焼させるようにした給湯機の燃焼制御装置であって、
前記第１燃焼制御方式での制御状態において、フィードフォワード要求熱量が第１基準切換熱量以上になった場合は前記第２燃焼制御方式に切換え、またフィードフォワード要求熱量が前記第１基準切換熱量以下で且つ総要求熱量が前記第１基準切換熱量以上になった場合は、燃焼量が前記第１燃焼制御方式の最大燃焼量になった後に出湯温度から設定温度を引いた差を演算し、この差が負の所定値以下であると前記第２燃焼制御方式に切換えるようにしたことを特徴とする給湯機の燃焼制御装置。 - 熱交換器と、この熱交換器下流に設けられた出湯温度センサと、前記熱交換器を加熱するバーナ部とを備え、フィードフォワード要求熱量とフィードバック要求熱量とに基づく総要求熱量により燃焼量可変制御を行うと共に、燃焼量の小さい領域では前記バーナ部を第１燃焼制御方式で燃焼させ、また燃焼量の大きい領域では前記バーナ部を前記第１燃焼制御方式とは異なる第２燃焼制御方式で燃焼させるようにした給湯機の燃焼制御装置であって、
前記第２燃焼制御方式での制御状態において、フィードフォワード要求熱量が第２基準切換熱量以下になった場合は前記第１燃焼制御方式に切換え、またフィードフォワード要求熱量が前記第２基準切換熱量以上で且つ総要求熱量が前記第２基準切換熱量以下になった場合は、燃焼量が前記第２燃焼制御方式の最小燃焼量になった後に出湯温度から設定温度を引いた差を演算し、この差が正の所定値以上であると前記第１燃焼制御方式に切換えるようにしたことを特徴とする給湯機の燃焼制御装置。
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