JPH01118061A - 給湯器 - 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、設定温度と出湯温との偏差に基づいて必要能
力を演算して、ガス量を自動調節するフィードフォワー
ド制用およびフィードバック制−を採用した給湯器にか
かわる。

［従来の技術］ 燃料には、例えばＬＰガス、都市ガスなどが有リ、ガス
種によって供給圧力、発熱量などの特性が異なる。この
ため、従来のガス比例制御１８置は、ガス比例弁を制用
する制御回路に、ガス種に応じて制御出力の範囲（固定
値）を切替え可能な回路を設けていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかるに、上記ガス比例制ｍ装置を設定温度と出湯温と
の偏差に基づいて必要能力を演算して、ガス量を自動調
節するフィードバック制御を採用したガス燃焼式給湯器
に用いた場合には、ガス種に応じた制御出力の範囲が固
定値であるため、フィードバック制御の比例定数をガス
種に応じて自由に切替えることができなかった。

本発明は、フィードバック制御の比例定数を燃料の種類
に応じて自由に切替えることが可能な給湯器の提供を目
的とする。

Ｅ問題点を解決するための手段］ 本発明の給湯器は、燃焼器ケースと、該ケース内に設け
られたバーナと、前記ケース内に設けられ、内部を通過
する水を前記バーナにより加熱する熱交換器と、該熱交
換器の上流に設けられ、前記熱交換器へ流入する水の入
水温を検知する入水温検知手段と、前記熱交換器から流
出する水の出湯温を検知する出湯温検知手段と、前記出
湯温を所望の設定温度に設定する温度設定手段と、前記
熱交換器へ流入する入水量を検知する入水量検知手段と
、前記バーナへの燃料の供給量を調節する燃料供給量制
御手段と、燃料の種類に応じて切替えられる切替スイッ
チと、設定温度と出湯温との偏差と前記燃料供給量制御
手段の特性に応じた比例定数とに基づいて必要能力を演
算して、燃料の供給層を自動調節するフィードフォワー
ド制画およびフィードバック制画を行う制御回路とを備
え、前記フィードフォワード制御または前記フィードバ
ック制用のうちの一方の前記比例定数を燃料の種類に応
じて切替える構成を採用した。

〔作用および発明の効果コ 本発明の給湯器は、上記構成により次の作用および効果
を有する。

燃料の種類に応じた比例定数に切替えることによって、
燃料の種類に応じて燃料の供給量を増減（固定値ではな
く変数に）することができ、広範囲、且つ自由なフィー
ドフォワード副面またはフィードバック制画を行うこと
ができる。また、燃料供給量制御手段の特性（燃料の種
類により異なる）と適合したフィードフォワード制御ま
たはフィードバック制■を行うことができる。

［実施例］ 本発明は、燃料に燃料ガスを用いた場合のガス燃焼式給
湯器の一実施例を図に基づき説明する。

第１図は本発明の一実施例を採用したガス燃焼式給湯器
を示す。

ガス燃焼式給湯器１の給湯器ケース２内には、燃焼器ケ
ース１０が設けられ、さらにその内部にはガス供給管２
０により供給される燃料ガスを燃焼ぎせる第１のバーナ
１１ａおよび第２のバーナ１１ｂからなる２連式のガス
バーナ１１が設けられている。

また、燃焼器ケース１０には、３相Ｙ結線のアラシスＤ
Ｃモータを使用した燃焼用ファン１２が備えられ、ガス
バーナ１１はこのファン１２によって供給される燃焼用
空気と、ガス供給管２０より供給される燃料ガスとを所
定の空燃比で燃焼する強制送風式燃焼器となっており、
燃焼により発生した燃焼ガスは排気口３から外部へ排気
される。

燃焼ケース１０内の上方には、水供給管３０と接続され
た熱交換器１３が設けられ、内部を通過する水はガスバ
ーナ１１により発生する炎および燃焼ガスの熱により加
熱される。さらに燃焼器ケース１０内のバーナ１１の近
傍には、点火装置であるスパーカ１４と、炎検知手段と
してのフレームロッド１５とが設けられている。

ガス供給管２０には、上流側より通電時に燃料ガスを通
過させる元電磁弁２１、主電磁弁２２、燃料ガスの供給
ｍ（以下ガス量と略す）を供給圧力を制御することによ
り調節する燃料供給量制御手段であるガバナ式ガス比例
弁（以下ガバナ比例弁と略す）２３、第２のバーナ１１
ｔ）への燃料ガスを使用状態に応じて遮断する切替用電
磁弁（以下切替弁と略す）２４がそれぞれ設けられ、前
述のがスバーナ１１へ燃料ガスを供給する。

水供給管３０の最上流部には、水フィルタ３１を備えた
水抜き栓３２が設けられ、その下流には、熱交換器１３
内への水の入水量を調節するギヤドモータによる水量比
例調整弁３３が設けられ、この水量比例調整弁３３は、
その開度検出のためのポテンショメータ３４を備えてい
る。

水量比例調整弁３３で流入量が調整された水は、すぐ下
流に設けられた入水温検知手段である入水温サーミスタ
３５によって温度が検出され、ざらにその下流の入水ａ
検知手段である水量センサ３６により入水量が検出され
、水供給管３０を通過して熱交換器１３へ送られる。

熱交換器１３の下流側の水供給管３０には、加熱された
水の温度を検出する出湯温検知手段である出湯温サーミ
スタ３８が設けられ、最下流には、給湯場所に取付けら
れた給湯栓（図示せず）が設けられている。

以上の構成からなる給湯器１は、制御装置５０により制
卸される。

制ｗ装置５０は、第２図に示すとおり、配線用のコンセ
ントに接続される電源コード５１に接続された副部回路
６０と、給湯器１を遠隔操作するためにメインコントロ
ーラ５４とサブコントローラ５４ａを接続する端子と、
燃料ガスの種類に応じて設定されるガス種切替スイッチ
５５とが備えられている。

燃料の種類としては、ＬＰガス、都市ガス１３Ａ１都市
ガス６０等の気体燃料、石油等の液体燃料など多数用い
ることができ、これらをガス種切替ス、　イッチ５５に
よって選択的に切替える。

メインコントローラ５４およびサブコントローラ５４ａ
は、使用者によって設定される温度設定手段で、本実施
例では給湯器１に近接してメインコントローラ５４が設
けられ、サブコントローラ５４ａは浴至等の給湯場所に
設けられている。なお、メインコントローラ５４および
サブコントローラ５４ａは、それぞれの運転スイッチ５
６．５６ａと、出湯温を設定する水温設定スイッチ５７
．５７ａとが設けられている。

制卸回路６０には、マイクロコンピュータ（以下ＣＰＵ
と呼ぶ）７０を中心として、スパーカ回路７１、ファン
駆動回路７２、比例弁１１ｉ１１ｔ１１回路７３、ギヤ
ドモータ駆動回路７４、位置検出回路７５、水―検出回
路７６があり、これらの回路はＣＰけ７０により所定の
制卸が行われる。

ファン駆動回路７２は、ファン１２を設定温度等の燃焼
能力に応じて回転させると共に、３相Ｙ結線のブラシレ
スＤＣモータに備えられたホールＩＣによりその回転数
を検出して検出信号をＣＰ　Ｕ　７０へ送る。

比例弁制卸回路７３は、ガスバーナ１１における燃焼が
所望の空燃比で行われるように燃料ガスの供給量を調整
するためにガバナ比例弁２３への通電量をガバナ比例弁
２３特性（ガス種により異なる）に応じた比例制御定数
に基づいて制卸する回路である。比例弁制卸回路７３は
、給湯器１のばらつきによる誤差、ファン１２の風量お
よびガス種による管路の圧力損失を修正して適正なガス
量を得るために、ガバナ比例弁２３への電流の最大値を
比例制御する半固定ボリウムを備えている。

ギヤドモータ駆動回路７４は、熱交換器１３へ流入する
水量を調節するための水量比例調整弁３３のギヤドモー
タを駆動する回路で、電源がＯＦＦ状態では、作動しな
いが、電源ＯＮ状態では、サブコントローラ５４ａの運
転スイッチ５６ａがＯＮまたはＯＦＦに拘らず、前回の
設定温度の位置に設定されており、その位置から基準温
度に応じた位置に初期設定される。

位置検出回路７５は、水量比例調整弁３３にその開度を
検出するために備えられたポテンショメータ３４からの
信号を解析するための回路であり、特に本実施例では、
ポテンショメータ３４の全回動角のうち回動変化が抵抗
値の変化として現れる電気向に有効な部分のみを使用し
、検出される抵抗値をそのまま回動角として読み替える
ことにより正確な制御を行っている。

水足検出回路７６は、水量センサ３６の回転数信号によ
り入水量を検出するものであり本実施例では、特に水色
センサ３６からのパルス信号の立上りのタイミングと立
下りのタイミングとから２つの新たなパルス信号を得る
ことにより、パルス繰返し周期を短くすると共に、パル
ス幅を大きくしてＦ／Ｖ変換における誤差を少なくして
いる。

ＣＰ　Ｕ　７０は、予め給湯器１の組立て時の出荷段階
で設定される基準温度、および使用する燃料ガスのガス
種を記憶する記憶機能と、メインコントローラ５４とサ
ブコントローラ５４ａとを判別する判別機能と、上記の
各回路の作動順序およびタイミングを制御するシーケン
ス制御と、能力制御として入水温、設定温度に基づき燃
焼量および入水量を制御するフィードフォワード制御Ｉ
（以下ＦＦ制制用呼ぶ）と、出湯温に基づきガス量の自
動調節、切替弁２４のＯＮ、　　ＯＦＦ、ファン１２の
風量調節などの燃焼量および入水量を比例積分制御Ｉ（
以下ＰＩ制即と呼ぶ）するフィードバック制御（以下Ｆ
Ｂ制師と呼ぶ）と、ＦＦ制園とＦＢ制園とを切替える切
替制御とを行い、この他に安全機能も備えている。

判別機能は、制御回路６０の端子６１および端子６２に
それぞれ接続されたメインコントローラ５４およびサブ
コントローラ５４ａのそれぞれの設定状態に応じた制御
を行うためにパルス信号を解析する部分であり、端子６
１および端子６２はメインコントローラ５４およびサブ
コントローラ５４ａへ電気を供給することができる省線
式の２１１ｆｌ子である。

シーケンス制御は、使用者が給湯栓を開けることによっ
て水量センサ３６に基づく通水信号が得られると、ファ
ン１２が作動し、所定時間のブリパージが行われた後に
点火作動を行う。点火作動は、元電磁弁２１、主電磁弁
２２、ガバナ比例弁２３およびスパーカ１４が同時に通
電されるもので、着火検知後に燃焼量の能力計算が行わ
れ、設定量に応じた燃焼が始まる。

スパーカ１４の作動は、使用開始時に限らず、使用中に
おいても失火を起こす可能性がある次のような場合、す
なわち、２連式ガスバーナ１１の使用に伴う能力制御に
よって切替弁２４が開状態にされた場合、設定温度が変
更されファン１２の回転数の°変化に伴いガバナ比例弁
２３への電流が例えば５０％減少した場合にも行われ、
それぞれ所定時間作動する。

一方、水量センサ３６に基づき通水信号を検知したとき
、同時に入水温サーミスタ３Ｓに基づき燃焼量の計算が
始まるが、水供給管３０に通水が行われていないときの
水温を読み込むと正しい水温が得られないため、本実施
例では、入水温サーミスタ３５による水温の読み込みを
通水信号を検知した後に行い、その時の水温を水温デー
タとしている。

能力制御では、ＦＦ１ｌｉｌｌｌＯと、出湯温を検出し
て燃焼量および入水量を補正するＦＢ（ＰＩ）制御とが
行われる。

ＦＦ１１ｉ１１１ｆｌｌは、メインコントローラ５４お
よびサブコントローラ５４ａによる設定温度、入水温お
よび入水量とから演算した必要能力の計算値Ｑと、入水
温、入水量および出湯温とから演算した必要能力の計算
値ｑとから最も効率の良い燃焼能力を計算して、ファン
１２、ガバナ比例弁２３、切替弁２４、水量比例調整弁
３３をそれぞれ制御して、ガス口および入水量を自動調
節する。

ＦＦｉ！１ｌＩＩＩＩは、必要能力Ｑより大きな能力を
出力する急加熱時ガス比例制御によって制皿される急加
熱能力域（Ｑ＋α）と、必要能力Ｑより小さな能力を出
力する余熱パージ時ガス比例制御によって制御される余
熱パージ能力ｔ４＜Ｑ−β）とに応じてファン１２、ガ
バナ比例弁２３、切替弁２４、水量比例調整弁３３をそ
れぞれ制御して、ガス量および入水量を自動調節する。

また急加熱能力域（Ｑ＋α）は、第１のバーナ１１、ａ
のみの燃焼による半開能力運転時におけるがパナ比例弁
２３の制御によって制御される半開能力制御域の最大域
と、第１のバーナ１１ａおよび第２のバーナ１１ｂの同
時燃焼による全開能力運転時におけるガバナ比例弁２３
の制御によって制御される全開能力制御Ｉｗｔの最小域
との重複制御ＩｌＩ域に限定される。とくに本実施例で
は、第９図のガバナ比例弁２３の開度と全開能力との関
係を示すグラフに示すごとく、全開度の１／４まで絞り
可能なガバナ比例弁２３を有する給湯器１の場合、切替
弁２４が閉状態の時、第１のバーナ１１ａのみで全開能
力の１／８〜１／２のガス比例別画を行う半開能力制御
Ｉ域工と、切替弁２４が開状態の時、第１のバーナ１１
ａおよび第２のバーナｎｂで全開能力の１／４〜１のガ
ス比例制用を行う全開能力制御ＩＩ域■と、半開能力制
皿戚の量大値（全問能力の１／２）と全開能力制御ｌｌ
域の最小１１１（全開能力の１／４）との重複制御Ｉ域
■とが設定されている。

ＦＢ副制御よって、ガス比例制御が半開能力制御ｆｌ域
工の最大域付近に達した時には、緩点火割部を行いなが
ら切替弁２４をＯＮ（開弁）し全開能力別ｔｉｌｌ域■
に切替える。ＦＢ副制御よって、ガス比例制御が全開能
力制御即成■の最小域付近に達した時、切替弁２４をＯ
ＦＦ　（閉弁）し半開能力制郊域工に切替えることによ
って、安全な燃焼状態、およびスムーズな半開能力制御
１１戚工と全開能力別＠域■との切替制圓を行う。

安全機能としては、出湯温がＦＭ騰湿温度以上なり、そ
れが所定時間ｔ８　　（例えば１〜１０秒間）続いた場
合、連続燃焼がｔ７（４０〜１２０）分続いた場合や、
炎が検知されないときに各電磁弁を閉状態にすると共に
、運転を停止する。

本実施例の給湯器１の制ｔｔａ装置５０の作動を第３図
ないし第８図に示す作動フローチャートに基づき説明す
る。

給湯器１を室内に設置するときガス種切替スイッチ５５
により使用する燃料ガスを確認すると共に、基準温度（
本実施例では４０℃）の設定を行う（Ｓｌ）。この燃料
ガスのガス種および基準温度の設定は、給湯器の使用者
は行わない、またＣ　Ｐ　Ｕ　７０の記憶機能に記憶さ
れるために、電ｖＡＯＮ、ＯＦＦに拘らずＣＦＪＪ７０
に記憶されている。但しＣＰ　Ｕ　７０は、設定温度が
使用者により入力されると、基準温度より設定温度を優
先し、設定温度の出湯温に接近するように給湯器１を制
御する。

給湯器１を使用するために、電源コード５１を配線用の
コンセントに接続し、電源をＯＮする（Ｓ２）。

水量比例制御弁３３が基準温度（本実施例では４０℃）
に応じた入水量である最大入水量が可能な開度に初期設
定されているか否かを判別する（Ｓ３）。

ここで、水量比例制御弁３３は、サブコントローラ５４
ａのＯＮ、ＯＦＦに拘らず前回給湯器１を使用した時の
設定温度（または基準温度）の所定の開度に設定されて
いる。しかし、水量比例調整弁３３の開度を変更するギ
ヤドモータは、設定温度を入力してから開度を頂面しよ
うとすると、移動時間が数秒間必要なために燃焼制御時
間に食い込む恐れがあり、燃焼制■が遅延する。これを
防止するために、本実施例では、燃焼を開始する以前に
先行して水量比例調整弁３３を移動させる。

したがって、初期設定の開度から後記するＦＦ制園の時
に設定温度に応じた開度に移動するまでの水母比例調整
弁３３の調節時間が短縮されるため、ＦＦ制御時に出湯
温を速やかに設定温度に設定することができる。

燃焼能力に対して、最大大水量可能な開度に設定されて
いる時、ギヤドモータをＯＦＦする（Ｓ４）。

品大入水石可能な開度に設定されていない時、ギヤドモ
ータをＯＮする（Ｓ５）。

ここで、通常、水量比例調整弁３３の駆動時間は、最大
限変位しても数秒程度であるが、凍結または異物混入時
等には、水量比例調整弁３３がロックされてしまうため
、ギヤドモータ駆動回路７４からの通電にも拘らず水量
比例調整弁３３が変位しないことがあり、そのために通
電時間が長くなりモータやギヤドモータ駆動回路７４の
加熱による焼損等の危険がある。本実施例では、このよ
うな場合にも、機器が故障することがないように、ギヤ
ドモータ駆動回路７４による通電時間をｔｌ　　（例え
ば５〜３０）秒でギヤドモータをＯＦＦするようにして
いる（Ｓ６）。

次に、メインコントローラ５４またはサブコントローラ
５４ａの運転スイッチ５６．５６ａがＯＮされているか
否かを判別しくＳ７）、ＯＮされるまで８７を繰り返す
。ＯＮされている時には、水温設定スイッチ５７．５７
ａにより出１ｍを設定しているか否かを判別する（Ｓ８
）。

また、所定時間（ｔ２秒間）経過して（Ｓ９）も出湯温
を設定しない場合には、設定温度を基準温度の４０℃に
設定する（ＳＩＯ）。次に使用者が給湯栓を開くと（Ｓ
１１）　、水量センサ３Ｇにより入水量を検知する（８
１２＞。

ここで、入水量変化信号の受付は方は、入水潰検出回路
７６で検出しない微小変化は受付けず、入水量の変化ｍ
が現在の入水量（定常流）と比較して所定の値以上のと
き受付ける。

水量センサ３６からの信号を読み取る水旦検出回路７６
に信号が所定電圧以上の場合を通水信号として検知する
が、水流のうねり等により水層検出回路７６で読み取り
誤差が生じ、設定電圧を一定にしておくとチャタリング
を生起することになるため、本実施例では、ヒステリシ
ス特性を持たせることによりチャタリングを防止し、水
量が２．５．ｅ／分以上のとき通水信号として検知し、
２．Ｏｊ！／分以下のような微小変化のときには通水信
号として検知しない。

通常、入水量のデータは、１回のサンプリング時間毎に
更新されるが、入水量センサ３６の応答遅れを考慮して
、ある時間内の累計値が所定値以上となった場合も入水
量変化として受付ける。

したがって、瞬間の入水量変化を検出するのみではなく
、ある時間内の入水量の変化も検出することができ、幅
広い入水量変化に対応したガス量の調節を行うことがで
きる。

入水量を検知した後、所定時間（例えばｔ３秒間）経過
後（Ｓ１３）　、入水温サーミスタ３５によって、入水
温を検知する（Ｓ１４）。そして、入水温が５５℃以上
か否かを判別して（Ｓ１５）　、５５℃以上の時に使用
者が給湯栓を閉じ（Ｓ１６）　、メインコントローラ５
４オよびサブコントローラ５４ａの運転スイッチ５６．
５６ａをＯＦＦする（Ｓ１７）　。５５℃より低温の時
に入水温が設定温度以下か否かを判別して（Ｓ１８）　
、設定温度より高温の時に８１２以下の作動を繰り返し
、設定温度以下の時にファン１２をＯＮする（５１９）
。

ホールＩＣによりファン１２の回転数を検知しく５２０
）　、その回転数が所定回転数以上か否か判別する（Ｓ
２１）。所定回転数より低回転の時には、燃焼能力に応
じた回転数が得られないので、元電磁弁２１、主電磁弁
２２、切替弁２４、ガバナ比例弁２３、ファン１２を全
て０ＦＦＬ、　（５２２〜２６）、使用者が給湯栓を閉
じ（Ｓ２７）　、その後、メインコントローラ５４およ
びサブコントローラ５４ａの運転スイッチ５６．５６ａ
をＯＦＦする（　３２８　）。

回転数が所定回転数以上の時に、ｔ４　　（例えば０．
５〜１０）秒間のブリパージを行い（８２９）　、スパ
ーカ１４、元電磁弁２１、主電磁弁２２、切替弁２４を
全てＯＮＬ、（３３０〜３３）、ガバナ比例弁２３へ緩
点火タイマを供給する（８３４）。

ガバナ比例弁２３への通ｉ！潰は、第１０図に示すよう
に、点火時を除いてファン１２の回転数つまり風量およ
びガス種Ｋｐに基づいて１ｌｉｌｌｔｌｌされる。本実
施例では、特に点火時の緩点火用ガス量を、比例弁制菌
回路７３の半固定ボリウムにより調整したガバナ比例弁
２３への電流の銭大値に対して一定の割合になるように
してあり、これにより点火時に適正な緩点火用ガス量を
供給することができる。

ざらに、スパーカ１４をＯＮＬ、た後、ｔ５　　（例え
ば５〜２０）秒間経過してから（５３５）スパーカ１４
をＯＦＦする（　Ｓ　３６　）。そして、フレームロッ
ド１５により燃焼炎を検知し、フレームロッド１５によ
りＩＡ以上の電流が入力されているか否かを判別する（
３３７）。ＩＡ以上の電流が入力されていない時には、
着火ミスとして８２２以下の作動を繰り返す。

ＩＡ以上の電流が入力されている時、ｔｅ　　（例えば
０．１〜１０）秒間の緩点火タイマを行い（８３８）、
出ＷＡ温サーミスタ３８により出１ｍを検知する（Ｓ３
９）。

次に第６図ないし第８図の作動フローチャートに示す燃
焼能＃　ＩＩＩ　Ｉｌｌを行い（Ｓ４０）　、以下の安
全機能制御を行う。

フ１ン１２の回転数が所定回転数以上か否か判別する（
Ｓ４１）。所定回転数より低回転の時に８２２以下の作
動を行い、回転数が所定回転数以上の時に、フレームロ
ッド１５によりＩＡ以上の電流が入力されているか否か
を判別する（８４２）。ＩＡ以上の電流が入力されてい
る時、連続燃焼がｔ７（例えば４０〜１２０）９続いた
り（Ｓ４３）　、出湯温が沸騰温度以上になり（Ｓ４４
）　、それがｔａ　　（例えば１〜１０）秒間続いた場
合（Ｓ４５）　、　８２２以下の作動を繰り返す。連続
燃焼がｔ７分以内であり、出湯温が沸！ｌ温度に達しな
い場合には、設定温度を再度入力した（Ｓ４６）後、８
３９以下の作動を繰り返す。８４６は、使用者が設定温
度を変更する場合に対処するものである。

ＩＡ以上の電流が入力されていない時には、吹き消え等
の失火として検知し、燃焼中の失火が１回目か否か判別
しく３４７）、失火が２回目の時に８２２以下の作動を
繰り返す。失火が１回目の時には、元電磁弁２１、主電
磁弁２２、切替弁２４を０ＦＦＬ。

（８４８〜５０）、その後８１９以下の作動を繰り返す
。

燃焼能力制御を第６図ないし第８図の作動フローチャー
トに基づき説明する。

最初に燃焼能力制御の必要能力の演算を以下の計算式に
基づいて演算する（８１００）、（８１０１）。

式１・・・計算値Ｑ＝　（ＴＳｅｔ　　−ＴＨｔｎ）　
ｘｗ式２・・・計算値ｑ　＝　（ＴＨｏｕｔ　−ＴＨｉ
ｎ）　ｘｗＴＳｅｔ　　：設定温度 ＴＨｉｎ　　：入水温 ＴＨｏｕｔ　：出湯温 Ｗ　：入水量 ＦＦ制御を行ったか否かを判別しく、５１０２）、ＦＦ
制御を行っている場合には、第７図に示すＦＢ（ＰＩ）
別画を行い、ＦＦ制御を行っていない時、初期設定後ｔ
９秒経過したか否かを判別しく５１０３）、ｔ９秒間経
過した後に、Ｑ≧ｑｘが否かを判別する（５１０４）。

Ｑ≧ＱＸではない時、Ｑ＜Ｑか否かを判別しく８１０５
）、Ｑ＜Ｑではない時、出湯温を設定温度に接近させる
ために、Ｑｘ　１．０の緩加熱能力で燃焼するように、
ファン１２、ガバナ比例弁２３、切替弁２４、水量比例
調整弁３３を制御する（５１０６）。

Ｑ＜Ｑである時、出湯温が設定温度より高温となってい
るので、出湯温を設定温度に接近させるために、余熱パ
ージ能力（Ｒ小の燃焼能力）で燃焼するように、ファン
１２、ガバナ比例弁２３、切替弁２４、水量比例調整弁
３３を制御する（　Ｓ　１０７）。τ＋＝ａ／Ｗ［秒］
を演算しく５１０８）、τ１秒間経過した（３１０９）
後、（（Ｑ＋α）／Ｑ）をＱＸ　１．０に近づけた燃焼
能力で燃焼するように、ファン１２、ガバナ比例弁２３
、切替弁２４、水量比例調整弁３３を制御しく８１１０
）、そしてＰＩ制邦を行う。

ここで、τ１秒間経過していない時には、設定温度（Ｔ
ｓｅｔ）と出湯＠　（ＴＨｏｕｔ）との偏差１ｄｔｌが
±ｙ℃以内か否かを判別して（８１１１）、偏差１ｄｔ
１が±ｙ℃以内の時、５１１０を行い、偏差１ｄｔｌが
±ｙ℃以内ではない時、再度５１０９を行う。

給湯器のばらつきによる誤差またはガス圧が標準値を下
回るガス蚤不足の場合が起り得るため、初期設定位置に
移動後、ｔ９秒間経過したく５１０３）時点で、出１［
サーミスタ３８の検出温度が設定温度とならないＱ≧ｑ
ｘの時には、設定温度（Ｔｓｅｔ）と出′ＷＡ＠　（Ｔ
Ｈｏｕｔ）との偏差１ｄ（１が±ｙ℃以内か否かを判別
して（３１１２）、偏差１ｄし１が±ｙ℃以内の時、３
１０６を行い、偏差１ｄｔｌが±ｙ℃以内ではない時、
（Ｑ＋α）／Ｑの急加熱能力で燃焼するように、ファン
１２、ガバナ比例弁２３、切替弁２４、水量比例調整弁
３３を制御する（３１１３）。

このとき、例えば水量比例調整弁３３は、予めＣＰ　Ｕ
　７０に入力されたデータを読み込み、速やかに設定温
度（ＴＳｅｔ）と出湯ｍ　（ＴＨｏｕｔ）との偏差１ｄ
ｔ１に応じた開度に絞られる。

但し、水量変化により、燃焼能力計算値が更新され、こ
のとき燃焼制用が作動するとガス量変化と入水量の変化
とが干渉し、出湯温に影響が現れるので、最大能力燃焼
を維持することにより、水量比例調整弁３３の開度を変
更する時は、ファン１２およびガバナ比例弁２３の制御
によるガス量の調整は行わない。

ここで、切替弁２４がＯＮされているが否かを判別しく
８１１４）、切替弁２４がＯＮされている時、つまり第
１のバーナ１１ａおよび第２のバーナ１１ｂの同時燃焼
による全開能力運転時に、半開能力制御ｌｌ域工の最大
域（全開能力制御ＩＶ１．■の１／２の能力）以下か否
かを判別しく８１１５）、最大域以下ではない時、重複
制御域■内の出力でガバナ比例弁２３をガス比例￥ｆｌ
ｉｔ！１１する（Ｓ１１６）。

切替弁２４がＯＮされていない時、つまり第１のバーナ
１１ａのみの燃焼による半開能り運転時に、全開能力制
御域■の最小域（全開能力制御ｌＩ域■の１／４の能力
）以上か否かを判別しく５１１７）、最小域以上ではな
い時、８１１６を行う。

したがって、急加熱能力（Ｑ＋α）の判定レベルは、半
開能力制郊域工の最大域以下−半開能力制御ＩＩ域工の
最大域÷（（Ｑ＋α）／Ｑ）であり、且つ全開能力制Ｗ
域■の蟲小［以上である重複制御（１［Ｉ［１に限定さ
れる（固定値）。これにより、切替弁２４のＯＮ、　　
ＯＦＦにより発生するがスバーナ１１の全開と半開との
チャタリングを防止でき、温度制御範囲の拡大と急加熱
能力の１ｌｉｌｌｔｌｌのスピードアップとを両立でき
る。

次に、τ２−ｂ−ｃｗ（秒］を演算しく３１１８）、１
２秒間経過した（Ｓ１１９）Ｉ、（Ｑ−β）／Ｑの余熱
パージ能力で燃焼するように、ファン１２、ガバナ比例
弁２３、切替弁２４、水量比例調整弁３３を制御しく３
１２０）、そしてｐＨ１ｉｌｌｌｌｌを行う。

ここで、１２秒間経過していない時には、設定温度（Ｔ
Ｓｅｔ）と出湯温（ＴＨＯｕｔ）との偏差１ｄｔｌが±
ｙ℃以内か否かを判別して（Ｓ１２１）、偏差１ｄｔ１
が±ｙ℃以内の時、８１２０を行い、偏差１ｄｔｌが±
ｙ℃以内ではない時、所定時間Δｔで出湯温の温度差Δ
ｙ以下の出ｌｓ温変化があるか否かを判別する（Ｓ１２
２）。Δｙ／Δを以下の出ＷＡ温の変化がある時には、
５１２０を行い、Δｙ／Δを以下の出湯温の変化がない
時には、８１１９以下の作動を繰り返す。

ＰＩ制罪では、設定温度（Ｔｓｅｔ）と出湯温（ＴＨｏ
ｕｔ）との偏差が＋ｙ℃以上か否かを判別して（Ｓ１２
３）、偏差が＋ｙ℃以上の時、（Ｑ−β）／Ｑの余熱パ
ージ能力で燃焼するように、ファン１２、ガバナ比例弁
２３、切替弁２４、水量比例調整弁３３を制御しく８１
２４）、ｔ１０秒間経過した（５１２５）後、前述の安
全制御を行う。また、ｔ１０秒間経過していない時には
、８１２３以下の作動を繰り返す。

偏差が＋ｙ℃以上ない時に、温度偏差関数と大水量関数
との合成関数からＰＩ比例制御ｉ！Ｉ出力の出力時間で
ある積分時間を演算する（８１２７）。

温度偏差：ｅ＝設定温度−出湯温 、’、　Ｆ　（＋９＞＝　（Ｋ１１Ｂ）Ｘｋ＋に、には
定数 入水Ｊ１ｗは水量センサにより検出された既知数、’、
　　Ｇ（ｗ）−（Ｋ２−ｅ）ｘｋ２、°、積分時間：Ｔ
＝に３　Ｘ　（Ｆ　（ｅ）　＋Ｇ　（Ｗ）　）−ＰＩＩ
例制御出力の出力時間 よって、設定温度と出湯温との偏差が大きい程積分時間
（秒）が短く、または入水量が多い程積分時間が短く、
ガバナ比例弁２３または水ｍ比例調整弁３３への出力時
間が短くなる。

その後、１時間経過した（　８１２８）後、温度偏差ｅ
≦１か否かを判別しく３１２９）、ｅ≦１の時、前述の
安全料−を行い、ｅ≦１ではない時。燃料ガスのガス種
Ｋｐを入力しく５１３０）、ガス種Ｋｐに応じた比例積
分定数に切替えるように、以下のＰＩ制制量出力更新を
行い、そのＰＩＩ御出力のガバナ比例弁２３または水ｍ
比例調整弁３３への比例積分定数を温度偏差関数として
出力した（８１３１）後、安全制御を行う。

ＰＩ比例制副部力ＰＭ　−ＰＮ−１＋ｅＸＫｐ比例出力
変化量：Δｖｓ　−ｅＸ）（ｐｐＮ−１−Ｑ＋α：現在
のＰｉ比例１１ｉ１１１１１出力、’、　Ｐ　Ｉ比例制
罪出力ＰＮ　−ＰＮ−１＋４ＶＳ但し、所定流量より少
ない入水量（例えば５１７ｍ１ｎ）のときには、出力の
最大値を（Ｑ＋α）／ＱをＱＸ　１．０に近いづけて微
少流量においての安定性を向上させている。

よって、ガスｉＫｐ、ガス量および入水量などの負荷に
応じた比例積分定数に切替えることによって、ガス量を
増減（固定値ではなく変数に）することができ、広範囲
、且つ自由なＰＩ１８ＩＪＩＩＩを行うことができる。

また、ガバナ比例弁２３の特性（ガス種により異なる）
と適合したＰＩ！ｌｌｌ１］を行うことができる。さら
に、積分時間ＴとＰＩ比比例制比出力から、出湯温を早
く設定温度に接近させることができる。

また、ガス通路の負荷の大きいもの例えば通路抵抗の抵
抗を大きく受けるガス種Ｋｐ（低ウオツベガス）を採用
した場合には、半開能力制御０１Ｉ２Ｉと全開能力制御
ＩＩ域■との切替えにより、開口面積比（ノズル径×個
数）が変っても、管路の圧力損失により、ファン１２の
風量制御に応じた所定のガス量を得られない場合がある
。

この場合に本実施例では、ガバナ比例弁２３への通電口
を、第１０図のグラフに示すようにガス種Ｋｐに応じて
全開能力運転時に電流の最小値をＡ１からＡ２に最大値
がわに近づけ、半開能力運転時に電流の最大値をＢ１か
らＢ２に最小値がわに近づけている。このため、ファン
１２の風量制御またはガス種Ｋｐに応じた所定のガス量
を得るようにガス比例制御することができ、また半開能
力制御１１域工と全開能力制御１［Ｉ［との切替えによ
り、ガスバーナ１１の開口面積が変わっても、単位がス
バーナ１１当りの負荷を一定に維持することができので
、空燃比が安定し、安全な燃焼を行うことができる。

ここで、ＰＩ副制御よって、以下の状態に達した場合に
は、第８図に示す作動フローチャートに基づいて２運式
のガスバーナ１１を切替えることによって、安全な燃焼
状態、およびスムーズな制御を行う。

ＰＮ−１比例制御出力時において、切替弁２４がＯＮさ
れているか否かを判別しく８２００）、切替弁２４がＯ
Ｎされていない時、つまり第１のバーナ１１ａのみの燃
焼による半開能力運転時に、半開能力制御１ｉｉ！■の
ガス比例制御によってガバナ比例弁２３への電流を制御
し、ガス量を自動調節する（３２０１）。

このとき、ガス比例制御が半開能力制御０ｉｔＩの最大
域付近か否かを判別しく８２０２）、最大域付近に達し
た時、全開切替信号を出力する（Ｓ２０３）。

全開切替信号は、ファン１２への供給電圧またはガバナ
比例弁２３への電流値のリミットを用いる。

全開切替信号を出力してから一定時間ｔ１１（例えば５
〜３０秒間）ガス比例制御が半開能力制ｔｉｌｌ域■の
最大域付近に留どまっている（８２０４）、（Ｓ２０５
）時、ガバナ比例弁２３へ緩かな点火電流を供給しく５
２０６）、切替弁２４をＯＬで（Ｓ　２０７）、第１の
バーナ１１ａおよび第２のバーナ１ｉｂの同時燃焼によ
る全開能力制御ｌｌ域■に切替え、全開能力制御ｆｆ域
■のガス比例制御によってガバナ比例弁２３への電流を
制御し、ガス量を自動調節する。

切替弁２４がＱＮされている時、つまり第１のバーナ１
１ａおよび第２のバーナ１１ｂの同時燃焼による全開能
力運転時に、全開能力１ＩｉＩＩｌｉｌＩ域■のガス比
例制御によってガバナ比例弁２３への電流を制即し、ガ
ス量を自ｖＪ調節する（８２０８１゜このとき、ガス比
例制御が全開能力制御域■の最小域付近か否かを判別し
く３２０９）、最小域付近に達した時、半開切替信号を
出力する（８２１０）。

半開切替信号は、ファン１２への供給電圧またはガバナ
比例弁２３への電流値のリミットを用いる。

半開切替信号を出力してから一定時間（例えば５〜３０
秒間）ガス比例制御が全開能力制御ｆｌ［ＩＩの最小域
付近に留どまっている（８２１１１、（８２１２）時、
切替弁２４をＯＦＦシて（３２１３）、第１のバーナ１
１ａのみの燃焼による半開能力制御０［Ｉのガス比例制
御によってガバナ比例弁２３への電流を制御し、ガス量
を自動調節する。

このとき、ファン１２の風量とガバナ比例弁２３への電
流は、各々最適値に対応しており、ガスバーナ１１の全
開または半開によらず一定であり、また）７ン１２は、
慣性力が大きく応答遅れがあるので、ファン１２の風聞
およびガバナ比例弁２３への電流は変更しない。よって
、完全な燃焼状態およびスムーズな半開から全開あるい
は全開から半開への切替割部を行うことができる。

さらに、各々第１のバーナ１１ａおよび第２のバーナ１
１ｂには、能力限界があり、他方のバーナで限界値をカ
バーできるものによっては、切替弁２４を切替えて制御
範囲を拡大することができるが、切替信号を瞬間の値で
検出する方法は、給湯器１のように熱容量の大きいもの
、あるいは応答遅れのあるものにおいては、チャタリン
グ現象が生じて、制罪不良を生起させる原因となってい
た。しかるに、本実施例のように切替領域に一定時間止
まっている時に所定のバーナに切替えるものは、切替弁
２４のＯＮ、　　ＯＦＦによるチャタリングを防止する
ことができる。

本実施例では、燃料に燃料ガスなどの気体燃料を用いた
が、石油などの液体燃料を用いても良い。

本実施例では、燃料に燃料ガスなどの気体燃料を用いた
が、石油などの液体燃料を用いても良い。

本実施例では、フィードバック割部の比例定数に燃料の
種類に応じて切替えて燃料の供給量を自動調節したが、
フィードフォワード制御の比例定数に燃料の種類に応じ
て切替えて燃料の供給量を自動調節しても良い。

この場合には、燃料の種類に応じた比例定数に切替える
ことによって、燃料の種類に応じて燃料の供給量を増減
（固定値ではなく変数に）することができ、広範囲、且
つ自由なフィードフォワード副面を行うことができる。

また、燃料供給量制御手段の特性（燃料の種類により異
なる）と適合したフィードフォワード制別を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を採用したガス燃焼式給湯器
を示す概略図、第２図は本発明の一実施例を採用したガ
ス燃焼式給湯器を示すブロック図、第３図ないし第８図
は本発明の一実施例を採用したガス燃焼式給湯器にかか
る作動フローチャート、第９図は本発明の一実施例を採
用したガス燃焼式給湯器にがかるガバナ比例弁の開度と
燃料ガスの供給量との関係を示すグラフ、第１ｏ図は本
発明の一実施例を採用したガス燃焼式給湯器にがかるガ
バナ比例弁への電流とガス色との関係を示すグラフであ
る。 図中 １・・・ガス燃焼式給湯器　１１・・・ガスバーナ　１
３・・・熱交換器　２３・・・ガバナ比例弁（燃料供給
量制御手段）３５・・・入水温サーミスタ（入水温検知
手段）３８・・・出濶温サーミスタ（出湯温検知手段）
　　５０・・・制御装置　５４・・・メインコントロー
ラ（温度設定手段）　５４ａ・・・サブコントローラ（
温度設定手段）６０・・・制御回路　７０・・・マイク
ロコンピュータ（ＣＰＵ）　　７３・・・比例弁制御回
路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 燃焼器ケースと、 該ケース内に設けられたバーナと、 前記ケース内に設けられ、内部を通過する水を前記バー
   ナにより加熱する熱交換器と、 該熱交換器の上流に設けられ、前記熱交換器へ流入する
   水の入水温を検知する入水温検知手段と、前記熱交換器
   から流出する水の出湯温を検知する出湯温検知手段と、 前記出湯温を所望の設定温度に設定する温度設定手段と
   、 前記熱交換器へ流入する入水量を検知する入水量検知手
   段と、 前記バーナへの燃料の供給量を調節する燃料供給量制御
   手段と、 燃料の種類に応じて切替えられる切替スイッチ設定温度
   と出湯温との偏差と前記燃料供給量制御手段の特性に応
   じた比例定数とに基づいて必要能力を演算して、燃料の
   供給量を自動調節するフィードフォワード制御およびフ
   ィードバック制御を行う制御回路とを備え、前記フィー
   ドフォワード制御または前記フィードバック制御のうち
   の一方の前記比例定数を燃料の種類に応じて切替えるこ
   とを特徴とする給湯器。 ２）前記切替スイッチは、燃料ガスの種類に応じて切替
   えられるガス種切替スイッチであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の給湯器。