JPH01118065A - 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、燃料の供給量を自動調節するフイードフ
がワードおよびフィードバック制御を採用した給湯器に
かかわる。

［従来の伎術］ 従来より、比例弁を介してガス供給路に接続された第１
のバーナ、および比例弁に切替用電磁弁を介して接続さ
れた第２のバーナからなるバーナを備え、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、燃料の供
給量を自動調節するフィードフォワードおよびフィード
バック制卸を採用した給湯器が存在する。

［発明が解、決しようとする問題点］ しかるに、従来の給湯器が、燃料供給通路の負荷の大き
いもの例えば燃料ガスを採用した場合には、全開能力と
半開能力との切習えにより、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、所定の燃料の
供給量が得られない恐れがあった。また、一方にオリフ
ィス制御弁を設けることは、全開能力運転時の燃料の供
給量に対して不利であり、第１のバーナおよび第２のバ
ーナの最大負荷が変わり、空燃比もアンバランスとなる
という問題点があった。

本発明は、ガス通路の負荷に応じて所定の燃料の供給量
を得ることのできる給湯器の提供を目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の給湯器は、燃焼用空気の風口が調節可能な送風
機と、燃料の供給量を調節する燃料供給量制御手段と、
該燃料供給量制卸手段を介して燃料供給路に接続された
第１のバーナ、および前記燃料供給量制御手段に切替用
電磁弁を介して接続された第２のバーナからなり、前記
燃焼用空気と燃料とを所定の°空燃比で燃焼するバーナ
と、該バーナの上方に設けられ、内部を通過する水を加
熱する熱交換器と、該熱交換器の下流に設けられ、前記
熱交換器から流出する水の出−温を検知する出湯温検知
手段と、前記熱交換器から流出する水の出湯温を所望の
設定温度に設定する温度設定手段と、設定温度と出湯温
との偏差に基づいて、前記第１のバーナのみの燃焼によ
る半開能力運転時における燃料供給量制御手段のＩＩＩ
ｔ［Ｉによって制御される半開能力制御Ｉ域と、前記第
１のバーナおよび第２のバーナの同時燃焼による全開能
力運転時における燃料供給量制卸手段の制御によって制
御される全開能力制御Ｉ域とを選択し、これらの制御域
に応じて前記切替用電磁弁を開弁または閉弁すると共に
、燃料の供給量を自動調節する制卸回路とを備えた給湯
器において、前記燃料供給量制御手段の制卸は、全開能
力運転時に全開能力側ｍ域の最小域を最大域がわに近づ
け、半開能力運転時に半開能力側Ｗｔｔの最大域を最小
域がわに近づけて、前記送風機の風量または燃料の種別
に応じた所定の燃料の供給量を得るように制卸する構成
を採用した。

本発明において、半開とは、全開の１７２開だけでなく
その他の部分量も含むものとする。

［作用および発明の効果］ 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。

全開能力運転時に全開能力運転時の最小域を最大域がわ
に近づけ、半開能力運転時に半開能力制卸域の最大域を
最小域がわに近づけて、送風機の　Ｊ風量または燃料の
種別に応じた所定の燃料の供給量を得るように制御する
することによって、全開能１′ＪＩｔｃと半開能力域と
の切替えにより、バーナの開口面積が変わっても、燃料
供給量制御手段を制御して、単位バーナ当りの負荷を風
量制御に対応した所定の量にすることができ、空燃比を
安定させることができる。

［実施例］ 本発明は、燃料に燃料ガスなどの気体燃料を用いた場合
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、さらにその入部にはガス供給管２
０により供給される燃料ガスを燃焼させる第１のバーナ
１ｉａおよび第２のバーナＨｂからなる２運式のガスバ
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結線のブラシ’２
　Ｄ　Ｃモータを使用した燃焼用ファン（送風機）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。ざらに燃焼器ケース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
量（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
ｂ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
のガスバーナ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、この水母比例調整弁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、さらにその下流の大水量
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ｍ装置５０により制
御される。

制御Ｉ表装置０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に接続された制御回
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に接続する端子と
、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。

燃料ガスの種類としては、ＬＰガス、都市ガス１３Ａ１
都市ガス６Ｃ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は浴室等の給湯場所に
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。

ｉ！ｆｆ１Ｉ　Ｉ！１回路６０には、マイクロコンピュ
ータ（以下ＣＰＬＪ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、比例弁制御回路７３
、ギヤドモータ駆動回路７４、位置検出回路７５、水量
検出回路７６があり、これらの回路はＣＰ　Ｕ　７０に
より所定の制御が行われる。

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　ｔＪ　７０へ送るものであ
り、本実施例では特にモータの３−相仝てから回転数信
号を検出して、検出周期を短縮している。

比例弁制御回路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層を調整
するためにガバナ比例弁２３への通電色をガバナ比例弁
２３特性（ガス種により異なる）に応じた比例制卸定数
に基づいて制御する回路である。比例弁制御回路７３は
、給湯器１のばらつきによる誤差、ガス種による圧力損
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
水温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。このギヤドモータ駆
動回路７４では、特に水量比例調整弁３３の位置を検出
するためのポテンショメータ３４からの検出信号に基づ
き、水量比例精整弁３３が設定位置に達したときには逆
向きに回転させる信号をギヤドモータに与えてオーバー
ランを防止している。

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＠動角のうち回動変化が抵抗
値の変化として現れる電気的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卸を行っている。

水量検出回路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、特に水量
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、または出
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５
４とサブコントローラ５４ａとを判別する判ｇＵ　ｍ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１１１１（以下ＦＦ制ｔ１１と呼ぶ）と、出湯
温に基づきガス呈の自動調節、切替弁２４のＯＮ、　　
ＯＦＦ、ファン１２の風量調節などの燃焼器および入水
量を比例積分制！ＩＩ（以下ｐｔｂｔｗと呼ぶ）するフ
ィードバックｌｌｉ＋制御（以下Ｆ　Ｂ　１ｌｉｌｌ　
ＩＩと呼ぶ）と、ＦＦＩＩｙｌ郵とＦＢ制制御を切替え
る切替制御とを行い、この他に安全機能も備えている。

また、ＣＰ　ｔＪ　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。この設
定温度は、電源ＯＮ時には毎時入力値を変更できるが、
電源ＯＦＦ時には消去（キャンセル）される。

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！１
ｌｔｌｌを行うためにパルス信号を解析する部分であり
、端子６１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２線端子である。

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、所定時間のブリバ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運式ガスバーナ１１の使用に伴う能力１１１
１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３５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。

能力胴部では、ＦＦ制側と、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。

ＦＦ１ｌｉＩＩ御は、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ａ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ｆｉｑ
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、ガス量および入水量を自動調節す
る。

ＦＦ制御は、必要能力Ｑより大きな能力を出力する急加
熱時ガス比例制用によって制御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
域（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
、ガス色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１１ａの
みの燃焼による半開能力運転時におけるガバナ比例弁２
３の制御１ｇによって制御される半開能力制御（ｌ滅の
最大域と、第１のバーナＨａ；Ｐ３よび第２のバーナ１
０）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鄭域の最
小域との重複制御ｉａ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の開口度と全開能力と
の関係を示すグラフに示すごとく、全開口度の１７４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のガス比例制御を行う半開能
力制御域■と、切替弁２４が開状態の時、第１のバーナ
１１ａおよび第２のバーナ１１ｂで全開能力の１７４〜
１のガス比例制御を行う全開能力制（ＩＴｗｃ■と、半
開能力別ｔｇ＋域の最大値（全開能力の１７２）と全開
能力制御ｌ域の最小値（全開能力の１／４）との重複制
御域■とが設定されている。

ＦＢｌｌｉｌｌｌＯによって、ガス比例制＋ｌＩが半開
能り制御ＩＩ域■の最大域付近に達した時には、緩点火
制御を行いながら切替弁２４をＯＮ（開弁）し全開能力
運転時■に切替える。ＦＢ制制御よって、ガス比例制御
が全開能力制鄭域■の最小域付近に達した時、切替弁２
４をＯＦＦ　（閉弁）し半開能力制師域工に切替えるこ
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Ｉ域工と全開能力制御１１域■との切替置部を行
う。

安全機能としては、出湯温が沸Ｉ！温度以上になり、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　（例えば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の制御！ｌＩ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を設置するときにガス種切替スイッチ５５によ
る燃料ガスの確認、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の選定およ
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、電源
ＯＮ、ＯＦＦに拘らずＣＰ　Ｕ　７０に記憶されている
。但しＣＰ　ｔＪ　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調節
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１１ｉ１１　ＩｉＯ
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制陣の時
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。

燃焼能力に対応して、最大入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）。最大大
水量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（至）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７
４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２〜３０）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５Ｇ、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により出湯温を設定しているか否かを判別する（Ｓ８
）。

また、所定時間ｔ２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
（８１０）。次に使用者が給湯栓を開くと（Ｓ１１）　
、水量センサ３６により入水量を検知する（Ｓ１２）。

ここで、入水量変化信号の受付は方は、入水量検出回路
７６で検出しない微小変化は受付けず、入水量の変化量
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。

水屋センサ３６からの信号を読み取る水量検出回路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量検出回路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２．５Ｊｔ／分以上のとき通水信号として検知し、
２．０１１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３Ｇ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、ｔ３秒経過後（Ｓ１３）、入水温
サーミスタ３５によって、入水温を検知する（８１４）
。そして、入水温が５５℃以上か否かを判別して（Ｓ１
５）　、５５℃以上の時に使用者が給湯栓を閉じ（８１
６）　、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（Ｓ
ｉ７）。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（３１８）　、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（８１９）。

ホールＩＣによりファン１２の回転数を検知しく３２０
）、その回転数が所定回転数以上か否か判別する（Ｓ２
１）。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２
２、切替弁２４、ガバナ比例弁２３、ファン１２を全て
０ＦＦＬ　（３２２〜２６）、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ＯＦ
Ｆすル（８２８）。

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（Ｓ２９）　、スパ
ーカ１４、元電磁弁２１、主電磁弁２２、切替弁２４を
全てＯＮＬ／（５３０〜３３）、ガバナ比例弁２３へ緩
点火電流を供給する（Ｓ３４）。

ガバナ比例弁２３への通電量は、第１０図に示すように
、点火時を除いてファン１２の回転数つまり風役および
ガス種Ｋｐに基づいて１ｌｉｌｌＩＯされる。本実施例
では、特に点火時の緩点火用ガス量を、比例弁制御回路
７３の半固定ボリウムにより調整したガバナ比例弁２３
への電流の最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。

さらに、スパーカ１４をＯＮした後、ｔ５　　（例えば
５〜２０）秒間経過してから（Ｓ３５）スパーカ１４を
ＯＦＦする（Ｓ３ｆ３）。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■Ａ
以上の電流が入力されているか否かを判別する（８３７
＞。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（３３８）、
出湯温サーミスタ３８により出湯温を検知する（Ｓ３９
）。

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
焼能力制御を行い（５４０）　、以下の安全機能制御を
行う。

ファン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３２２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（Ｓ４２）。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）分続いた
り（Ｓ４３）　、出湯温がＳ騰温度以上になり（Ｓ４４
）　、それがｔｅ　　（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、出湯温が沸騰温度に達しない場
合には、設定温度を再度入力した（Ｓ４６）後、８３９
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、吹き潤え等
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５４７）　、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
トに基づぎ説明する。

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（５１００）、（Ｓ１０１）。

式１・・・計算値Ｑ＝　（Ｔｓｅｔ　　−ＴＨｉｎ）　
Ｘｗ式２・・・計算値Ｑ　＝　（ＴＨＯＩＪｔ　；ＴＨ
ｉｎ）　ｘｗＴＳｅｔ　　：設定温度 ＴＨｉｎ　　：入水温 ＴＨＯｕｔ　：出湯温 Ｗ　：入水量 ＦＦ制側面行ったか否かを判別しく５１０２）、ＦＦ！
ＩＩｔ［Ｉを行っている場合には、第７図に示すＦＢ（
Ｐ　Ｉ　）制御を行い、ＦＦｆｌｉ制御を行っていない
時、初期設定後所定時間ｔ９秒経過したか否かを判別シ
（Ｓ１０３）、ｔ９秒間経過した後に、Ｑ≧ｑｘか否か
を判別する（８１０４）。

Ｑ≧ｑｘではない時、、Ｑ＜Ｑか否かを判別しく３１０
５）、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（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（最小の燃焼能力）で燃焼するように、ファン
１２、ガバナ比例弁２３、切替弁２４、水ｍ比例調整弁
３３を制御する（Ｓ１０７）。τ１−ａ／ｗ［秒］を演
算しく８１０８）、１１秒間経過した（８１０９）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３１１０）、そし
てＰＩ制頗を行う。

ここで、１１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（Ｓｉ１ｉ）、偏差１ｄｔ１
が±ｙ℃以内の時、ｓ　ｉｉｏを行い、偏差ｌ　ｄｔ　
ｌ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
回るガス量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（Ｓ１０３）時点で、出湯温
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）と出湯温（ＴＨＯＬ
Ｉｔ）との幅差１ｄｔｌが±ｙ℃以内か否かを判別して
（Ｓ１１２）、偏差１０口が±ｙ℃以内の時、８１０６
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Ｈする（Ｓ１１３）。

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）と出湯温（ＴＨＯｕｔ）との偏差１ｄｔ
１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
のとき燃焼制御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されているか否かを判別しく
５１１４）、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１ｉｂの同時燃焼
による全開能力運転時に、半開能力制御Ｉ戚工の最大域
（仝間能力制御Ｉ域■の１／２の能力）以下か否かを判
別しく５１１５）、最大域以下ではない時、重複制都域
■内の出力でガバナ比例弁２３をガス比例副扉する（Ｓ
１１６）。

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力運転時に、全開能力制
御ｉ［１域■の最小域（全開能力制御域■の１７４の能
力）以上か否かを判別しく５１１７）、最小域以上では
ない時、５１１６を行う。

したがって、急加熱能力（Ｑ＋α〉の判定レベルは、半
開能力制陣域工の最大域以下−半開能力制御滅工の最大
域÷（（Ｑ＋α）／Ｑ）であり、且つ全開能力運転時■
の最小域以上である重複制ｔｌｌｌｌ！Ｉ［［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ｌｌ範囲の拡大と急
加熱能力の制御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）後、（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を制画しく５
１２０）、そしてＰＩ副制御行う。

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ｔＡ　（ＴＨｏｕｔ）との偏差１ｄｔｌ
が±ｙ℃以内か否かを判別して（３１２１）、偏差１ｄ
ｔＩが±ｙ℃以内の時、５１２０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Δｙ以下の出湯温変化があるか否かを判別する（５１
２２］。Δｙ／Δを以下の出湯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副制御は、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”Ｃ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、切合弁２４、水量比例調整弁３３を制御しく５
１２４）、ｔ１０秒間経過した（３１２５）浚、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、＄１２３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
との合成関数から積分時間を演算する（３１２７）。

温度偏差：ｅ一般定温度一出湯温 、’＝　　Ｆ　（ｅ）＝　（Ｋ＋　　ｅ）ｘｋ＋ＫＳｋ
は定数 入水量Ｗは水量センサにより検出された既知数、’、　
　Ｇ（Ｗ）＝（Ｋ２−ｅ）ｘｋ２、°、積分時間ニア＝
に３　Ｘ　（Ｆ　（ｅ）　＋Ｇ　（Ｗ）　）＝ＰＩ比例
制御制御の出力時間 よって、設定温度と出湯温との偏差が大きい埋積分時間
Ｅ秒］が短く、または入水量が多い程積分旺間が短く、
ガバナ比例弁２３または水量比例調整弁３３への出力時
間が短くなる。

その後、Ｔ時間経過した（８１２８）後、温度偏差ｅ≦
１か否かを判別しく５ｉ２９）、ｅ≦１の時、前述の安
全制御を行い、ｅ≦１ではない時、燃料ガスのガス種Ｋ
ｐを入力しく３ｉ３０１、ガス種Ｋｐに応じた比例制１
卸定数に切替えるように、以下のＰ■制制量出力更新を
行い、そのＰ・■制御出力のガバナ比例弁２３または水
量比例調整弁３３への比例胴間定数を温度偏差関数とし
て出力した（　５１３１）後、安全制御を行う。

ＰＩ比例制置部力ＰＮ　＝ＰＮ−１＋ｅｘＫｐ比例出力
変化旦：ΔＶＳ　＝ｅｘ）（ｐｐ１４−１　＝Ｑ＋α：
現在のＰＩＩ例制御出力、°、　Ｐ　Ｉ比例制御出力Ｐ
Ｎ　＝ＰＮ−１＋ΔＶＳ但し、所定流量より少ない入水
量のときには、出力の最大値を （Ｑ＋α）／ＱをＱＸ　１．０に近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、ガス種Ｋｐ１ガスｍおよび入水量などの負荷に
応じた比例制画定数に切替えることによって、ガス量を
増減く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ＰＩ副制御行うことができる。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制置部行うことができる。さらに、積分時間ＴとＰ
Ｉ比比例制御出出力から、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ｊｌｌ戚■と全開能力制８
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！
　ＩＩＩ　ＩＩＩ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への通電量
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饅小値をＡ、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の風量刺部またはガス種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
力制御域工と全開能力制御ｌＩ域■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、ガバナ比例弁
２４の電流値を制御して、単位ガスバーナ１１肖りの負
荷を風量制御に対応した所定の量に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！１ＩＩＩ］によって、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、半開能力側面域工のガス比
例制御によってガバナ比例弁２３への電流を制即し、ガ
ス量を自動調節する（３２０１］。

このとき、ガス比例制御が半開能力制御域Ｉの最大域付
近か否かを判別しく８２０２）、最大域付近に遠した時
、全開切替信号を出力する（　８２０３）。

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。

全開切音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御ＩＩ域工の最
大域付近に留まっている（Ｓ２０４）、（Ｓ２０５）時
、ガバナ比例弁２３へ緩かな点火電流を供給しく８２０
６）、切替弁２４をＯＮＬ、て（Ｓ２０７）、第１のバ
ーナ１１ａおよび第２のバーナｆ１ｂの同時燃焼による
全開能力運転時■に切替え、全開能力制御Ｉｌ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１１１１節する。

切替弁２４がＯＮ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、全開能力制御Ｉ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（８２０８）。

このとき、ガス比例制御が全開能力別ｔｌｌ域■の最小
域付近か否かを判別しく　Ｓ　２０９）、最小域付近に
達した時、半開切替信号を出力する（３２１０）。

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ｔ１２（例えば５
〜３０秒間）ガス−比例ｆｌｉｌｌｔ［が全開能力制御
８域■の最小域付近に留まっている（Ｓ２１１）、（Ｓ
２１２）時、切替弁２４をＯＦＦして（８２１３）、第
１のバーナ１１ａのみの燃焼による半開能力制御域工の
ガス比例制部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、またファン１２は、
慣性力が大きく応答遅れがあるので、ファン１２の風量
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ｌ　ＩＩ　Ｉｌｌ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
ｔｌｌ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、制御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、燃料に石油などの液体燃料を用いても良い。

【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
かる作動フローチシート、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か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１０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がる
ガバナ比例弁への電流とガス量との関係を示すグラフで
ある。 図中 １・・・ガス燃焼式給Ｗｆｌ！！　　１１・・・ガスバ
ーナ　−２・・・燃焼用ファン（送風磯）１３・・・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）３６
・・・水量センサ（入水伍検知手段）３８・・・出１ｍ
サーミスタ（出湯温検知手段）５０・・・制御８置　５
４・・・メインコントローラ（温度設定手段）　５４ａ
・・・サブコントローラ（ＷＵ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】 燃焼用空気の風量が調節可能な送風機と、 燃料の供給量を調節する燃料供給量制御手段と、該燃料
   供給量制御手段を介して燃料供給路に接続された第１の
   バーナ、および前記燃料供給量制御手段に切替用電磁弁
   を介して接続された第２のバーナからなり、前記燃焼用
   空気と燃料とを所定の空燃比で燃焼するバーナと、 該バーナの上方に設けられ、内部を通過する水を加熱す
   る熱交換器と、 該熱交換器の下流に設けられ、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、 前記熱交換器から流出する水の出湯温を所望の設定温度
   に設定する温度設定手段と、 設定温度と出湯温との偏差に基づいて、前記第１のバー
   ナのみの燃焼による半開能力運転時における燃料供給量
   制御手段の制御によって制御される半開能力制御域と、
   前記第１のバーナおよび第２のバーナの同時燃焼による
   全開能力運転時における燃料供給量制御手段の制御によ
   って制御される全開能力制御域とを選択し、これらの制
   御域に応じて前記切替用電磁弁を開弁または閉弁すると
   共に、燃料の供給量を自動調節する制御回路とを備えた
   給湯器において、 前記燃料供給量制御手段の制御は、全開能力運転時に全
   開能力制御域の最小域を最大域がわに近づけ、半開能力
   運転時に半開能力制御域の最大域を最小域がわに近づけ
   て、前記送風機の風量または燃料の種別に応じた所定の
   燃料の供給量を得るように制御することを特徴とする給
   湯器。