JPH01118069A - 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、入水温、設定温度および入水聞に基づき比例
弁を制御するフィードフォワード制御と、出湯温および
入水母に基づき比例弁を制御するフィードバック制御と
を採用した給湯器に関する。

［従来の技術］ 一般に給湯器の制御回路においては、一定のサンプリン
グ時間当りの微小水量を検出せず、水量センサからの水
は信号が一定のサンプリング時間当り所定の水母を検知
したとき通水信号として検出し、その通水信号に基づい
て比例弁の開口度を制御して燃料の供給量を調節してい
る。

［発明が解決しようとする問題点］ しかるに、従来の給湯器では、水量の微小変化がある一
定の時間連続して続いた場合や、水口センサの応答遅れ
による正確な水量を検知できない場合を考慮していなか
ったために、水量の微小変化にも対処できる幅広い水量
変化に対応した燃料の供給量の調節ができなかった。

本発明は、水量の微小変イヒにも対処できる幅広い水量
変化に対応した燃料の供給量の調節を行える給湯器の提
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からの燃焼ガス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口を検知する入
水量検出手段と、該水量検知手段が一定のサンプリング
時間当り所定の水量を検知したとき通水信号として検出
する入水量検出回路と、前記バーナへの燃料の供給量を
制御する燃料供給同制御手段と、前記バーナへ燃焼用空
気を供給する送風機と、前記入水温、設定温度および通
水信号に基づき前記燃料供給量制御手段および送風機を
制御するフィードフォワード制御、前記出湯温および通
水信号に基づき前記燃料供給量制御手段および送風機を
制御する・フィードバック制御を行う制御回路とを備え
た給湯器において、前記入水量検出回路は、ある時間内
の水口の累計値が前記所定の水量以上となったときも通
水信号として検出する構成を採用した。

［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。

入水量検出回路は、水量検知手段が一定のサンプリング
時間当り所定の水量を検知したとき通水信号として検出
すると共に、ある時間内の水量の累計値が所定の水量以
上となったときも通水信号として検出する。このため、
その通水信号に基づき燃料供給量制御手段および送風機
を制御するフィードフォワード制御、およびその通水信
号に基づき燃料供給同制御手段および送風機を制御する
フィードバック制御を行うことによって、水口の微小変
化にも対処できる幅広い水量変化に対応した最適な燃料
の供給量を得ることができる。

［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させる第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結線のブラシ、シ
。

゛ｌスＤＣモータを使用した送Ｊｉｌｌである燃焼用フ
ァン１２が備えられ、ガネバーナ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内のガスバーナ１１
の近傍には、点火８Ｎ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（以下ガス聞と略す）を供給圧力を制御することに
より調節する燃料供給分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１
１ｂ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、この水量比例調整弁３３は、
その間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で流入聞が調整された水は、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、さらにその下流の入水量
検出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ｉｌｌ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！２１１装Ｍ５０に
より制御される。

制御装置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を接続する端子と、
燃料ガスの種類に応じて給湯器設置時に設定されるガス
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１３Ａ、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。

制御回路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１１、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、入水分検出回路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　Ｕ　７０へ送る。

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量を調整
するためにガバナ比例弁２３への通電凹をガバナ比例弁
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但を得るために、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ｍ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る。

入水分検出回路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る。

水量信号の検出方法は、入水量検出回路７６で検出しな
い入水量の微小変化は検出せず、一定のサンプリング時
間ｔ（例えば１〜２０秒間）当りの入水量の変化母が現
在の入水［１（定常流）と比較して所定の水量（例えば
１．５〜４．０ｊ！／分）以上のとき通水信号として検
出する。

本実施例の入水量検出回路７６は、水ｍセンサ３６から
の水量信号が一定のサンプリング時間当り所定電圧以上
の場合を通水信号として検出するが、水流の右練り等に
より入水量検出回路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、水母が２．５Ｊ／分以
上のとき通水信号として検出し、２．０．ｅ／分以下の
ような微小変化のときには通水信号として検出しない。

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、水量の微小変化がある一定の時間連続し
て続いた場合や、水量センサ３６の応答遅れによる正確
な水量を検知できない場合を考慮して、ある時間内の累
計値が所定の水ｆｆｉ　（２，５１／分）以上となった
場合も通水信号として検出する。

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９ｍ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、燃焼能力制御として入
水温、設定湿度および通水信号に基づき燃焼」および入
水量を制御するフィードフォワード制ｔＩｌ（以下ＦＦ
制御と呼ぶ）と、出湯温および通水信号に基づきガス量
の自動調節、切替弁２４のＯＮ、　　ＯＦＦ、ファン１
２の風聞調節などの燃焼量および入水量を比例積分制御
ｌｌ（以下Ｐｉ副制御呼ぶ）するフィードバック制御（
以下Ｆ　Ｂ　ｆｉｌ　ｌｉｔと呼ぶ）と、ＦＦＩＩＩｔ
ｌｌｌとＦＢ￥ＪＩＩ　ｔｌｌとを切替える切替制御と
を行い、この他に安全開面も備えている。

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、そして着火の検知後に燃焼量の能力計
算が行われ、設定層に応じた燃焼が始まる。

一方、水量センサ３６からの水量信号に基づき入水量検
出回路７６が通水信号を検出したとき、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。このため、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入水量検出
回路７６が通水信号の検出後に行い、その時の水温を水
温データとしている。

燃焼能力制御では、ＦＦ？Ｉｌｌと、出湯温を検出して
燃焼量および入水量を補正するＦＢ（ＰＭ）制御とが行
われる。

ＦＦ制御は、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、入水温および通水信号の
累計値である入水量とから演算した必要能力の計算値Ｑ
と、−入水温、通水信号の累計値である入水量および出
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
熱時ガス比例副葬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の制御によって制御される半開能力制御１ＩＩＩ域の
最大域と、第１のバーナ１１ａおよび第２のバーナ１１
ｂの同時燃焼による全開能力運転時におけるがバナ比例
弁２３の制御によって制御される全開能力制御域の最小
域との重複制御域に限定される。

安全様能としては、出湯温が沸鷹温度以上になり、それ
が所定時間ｔ８　　（例えば１〜１０秒間）続いた場合
、連続燃焼が所定時間ｔ７　　（例えば４０〜１２０分
間）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ｇ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会社または給湯器１の販
売業者が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　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口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、燃焼制御が遅延する。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制御の時
に設定温度に応じた開度に移動するまでの水量比例調整
弁３３の調節時間が短縮されるため、ＦＦ制部時に出湯
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）。

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ャドモータ駆動回路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（８１Ｇ）。次に使用者が給湯栓を開くと（Ｓ
１１）、入水量検出回路７６が水量センサ３６から通水
信号を検出し、更新された入水量データを第６図の作動
フローチャートに基づいて読み込む（Ｓ１２）。

通水信号の検出を第６図は作動フローチャートに基づき
説明する。

水量センサ３６により現在の入水量を検知する（Ｓ６０
）。水母センサ３６から入水ｍ検出回路７６が２．５ｊ
！／分以上の水母の変化量を検出しているか一否かを判
別する（Ｓ６１）。入水量検出回路７６では、水量が２
．Ｊ／分以上のときには通水信号として検出し、２．０
ｊ！／分以下のような水量の微小変化のときには通水信
号として検出しない。このため、ヒステリシス特性を持
たせることにより水流の右練り等により入水量検出回路
７６で読み取り誤差が生じてもチャタリングを防止でき
る。

２．５Ｊｌ／分以上の水量の変化量を検出している時、
通水信号として検出しく９６２）、過去の流量に変化量
を加算した現在の流量を入水量データとして入力する。

ここで２．５ｊ！／分以上の水量の変化量を検出してい
ない時には、前回の入水口データを現在の入水量データ
とする（Ｓ６３）。

入水量のデータを入力してから一定のサンプリング時間
ｔ（秒間）経過した（　Ｓ　６４　）後、再度水量セン
サ３６から入水ｍ検出回路７６が２．５Ｊ／分以上の水
量の変化分を検出しているか否かを判別する（　Ｓ　６
５　）。２．５ｊ！／分以上の水量の変化量を検出して
いる時、３６２以下の作動フローチャートを繰り返す。

２．５ｊ！／分以上の水量の変化量を検出していない時
には、水量の微小変化がある一定の時間連続して続いた
場合や、水量センサ３６の応答遅れによる正確な水量を
検知できない場合を考慮して、声る時間内の累計値が所
定値以上となったか否かを判別しく８６６）　、ある時
間内の累計値が所定の水量以上となった場合も通水信号
として検出し、８５２以下の作動を繰り返す。ある時間
内の累計値が所定値以上とならなかった場合には、８６
３以下の作動を繰り返す。

したがって、瞬間の水量の変化量を検出するのみではな
く、ある時間内の水量の微小変化が連続した場合にも通
水信号として検出することができ、水量の微小変化にも
対処できる幅広い水量の変化量に対応してファン（２お
よびガバナ比例弁２３を調節することによって最適なガ
ス聞の制御を行うことができる。

入水量データから現在の入水量を検知した後、所定時間
（ｔ３秒間）経過後（８１３）　、入水温サーミスタ３
５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（Ｓ１５
）　、５５℃以上の時に使用者が給湯栓を閉じ（８１６
）、メインコントローラ５４およびサブコントローラ５
４ａ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（８１８）　、設定温度より高温の時に８１
２以下の作動を繰り返し、設定温度以下の時にファン１
２をＯＮする（Ｓ１９）。

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（８
２１）。所定回転数より低回転の時には、燃焼能力に応
じた回転数つまり風量が得られないので、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　（８２２〜２６）、使用者が給
湯栓を閉じ（Ｓ２７）　、その後１．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５
６．５６ａをＯＦＦする（８２８）。

回転数が所定回転数以上の時に、ｔ４　　（例えば０．
５〜１０）秒間のプリパージを行い（Ｓ２９）　、スパ
ーカ１４、元電磁弁２１、主電磁弁２２、切替弁２４を
全てＯＮＬ、（Ｓ３０〜３３）、ガバナ比例弁２３へ緩
点火電流を供給する （８３４）。

ガバナ比例弁２３への通電層は、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Ｋｌ）に基づいて
制御される。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シた後、１５秒間経過して
から（Ｓ３５）スパーカ１４をＯＦＦする（Ｓ３６）。

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ｒＡ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、ｔａ
　　（例えば０．１〜１０）秒間の緩点火タイマを行い
（８３８）、出湯温サーミスタ３８により出湯温を検知
する（Ｓ３９）。

次に第７図および第８図の作動フローチャートに示す燃
焼能力制御を行い（Ｓ４０）　、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（
　Ｓ　４１　）。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（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ｉｉ！温が沸Ｗ１温度以上に
なり（８４４）、それがｔａ　　（例えば１〜１０）秒
間続いた場合（８４５）　、８２２以下の作動を繰り返
す。連続燃焼が１７分以内であり、出湯温が沸！！温度
に達しない場合には、設定温度を再度入力した（８４６
）後、３３９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５４７）　、失火が２回目の時に３２２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０ＦＦｔ。

（Ｓ４８〜５０）、その後８１９以下の作動を繰り返す
。

燃焼能力制御を第７図および第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（Ｓ１００）、（Ｓ　１０１）。

式１・・・計算値Ｑ＝　（Ｔｓｅｔ　　−ＴＨｉｎ）　
ｘｗ式２・・・計算値ｑ　＝　（ＴＨｏｕｔ　−ＴＨｉ
ｎ）　ｘｗ■ｓｅｔ　　：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８１０２）、ＦＦ制
御を行っている場合には、第７図に示すＦＢ（ＰＩ）制
御を行い、ＦＦＩＩｔ［ｌを行っていない時、初期設定
後ｔ９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か否かを判別する（３１０４
）。

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（３１０６）。

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、最小の
燃焼能力（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を制御する（　Ｓ　１０７）。τ＋＝ａ／Ｗ［秒］
を演算しく８１０８）、１１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　Ｓ　１１０
）、そしてＰＩ副制御行う。

ここで、１１秒間経過していない時には、設定温度（Ｔ
ｓｅｔ　）と出ＦＩＡｍ　（ＴＨｏｕｔ）との偏差１ｄ
【１が±ｙ℃以内か否かを判別して（Ｓ１１１）、偏差
１ｄｔ１が±ｙ℃以内の時、５１１０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赤標準値を下
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（丁５ｅｔ）と出ＷＡＮ　（ＴＨ
ｏｕｔ）との偏差１ｄｔｌが±ｙ℃以内か否かを判別し
て（５１１２）、偏差１ｄ【１が±ｙ℃以内の時、８１
０６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１
２、ガバナ比例弁２３、切替弁２４、水量比例調整弁３
３を制−する（８１１３）。

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ＷＡｔＡ　（ＴＨｏｕｔ）との偏差
１ｄｔ１に応じた開度に絞られる。

但し、水層変化により、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
　Ｓ　１１４）、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［域工の
最大域（全開能力制御０域■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ｍ内の出力でガバナ比例弁２３をガス比例制御す
る（　８１１６）。

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、全開能力別
ａ域の最小域（全開能力制御ｌｌ域■の１／４の能力）
以上か否かを判別しく　Ｓ　１１７）、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
開能力制御ｉｌ域の最大域以下＝半開能力制御Ｉｌｌ域
の最大域÷（（’Ｑ＋α）／Ｑ）であり、且つ全開能力
制御域の最小域以上である重複制御ｉＩｌ域に限定され
る（固定値）。これにより、切替弁２４のＯＮ、ＯＦＦ
により発生するガスバーナ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
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　Ｓ　１１８）
、１２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を制御し
く５１２０）、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）と出湯温（ＴＨｏｕｔ）との偏差１ｄ【１が±
ｙ℃以内か否かを判別して（Ｓ　１２１）、偏差１ｄｔ
１が±ｙ℃以内の時、５１２０を行い、偏差ｌ６口が±
ｙ℃以内ではない時、所定時間Δｔで出湯温の温度差Δ
ｙ以下の出湯温変化があるか否かを判別する（　Ｓ　１
２２）。Δｙ／Δを以下の出１ｍの変化がある時には、
５１２０を行い１．Δｙ／Δを以下の出湯温の変化がな
い時には、＄１１９以下の作動を繰り返す。

ＰＩ制ｇでは、設定温度（Ｔｓｅｔ　）と出ｉ！１ｍ（
ＴＨｏｕｔ）との偏差が＋ｙ℃以上か否かを判別して（
Ｓ１２３）、偏差が＋ｙ’ｃ以上９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　Ｓ　１２４）、ｔ１０秒間経過した（Ｓ１２５）
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
との合成関数から積分時間を演算する（　５１２７）。

温度偏差：ｅ＝設定温度−出湯温 、’、　　Ｆ　（ｅ）＝　（Ｋ＋−ｅ）ｘｋ。

Ｋ、には定数 入水１ｗ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）　十Ｇ　（Ｗ）　）＝ｐｒ比例
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または水量比例調整弁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５１３０）、ガス種Ｋｐに応じた比例制御
定数に切替えるように、以下のＰ■制御出力の更新を行
い、そのＰＩ制御出力のガバナ比例弁２３または水量比
例調整弁３３への比例制御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比例制御出力ＰＮ　＝ＰＮ−１＋ｅｘＫｐ比例出力
変化ｍ：Δｙｓ　−ｅｘＫｐ ＰＮ−１−Ｑ＋α：現在のＰＩ比例制御出力、’、　Ｐ
　Ｉ比例制御出力ＰＮ　＝ＰＮ−１−＋４ＶＳ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Ｋｐ、ガス量および入水量などの負荷に
応じた比例制御定数に切替えることによって、ガス聞を
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ＰＩＩＩｉｌｌＩＯ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副制御行うことができる。さらに、積分
時間ＴとＰＩ比例制御出力とから、出湯温を早く設定温
度に接近させることができる。

【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である。 図中 １・・・ガス燃焼式給湯器　１１・・・ガスバーナ　１
２・・・燃焼用ファン（送風機）１３・・・熱交換器　
２３・・・ガバナ式ガス比例弁（燃料供給分制御手段）
２４・・・切替用電磁弁　３５・・・入水温サーミスタ
（入水温検知手段）３６・・・水量センサ（入水口検知
手段）３８・・・出湯温サーミスタ〈出湯温検知手段）
　　５０・・・制ＨＨＭ　　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）　　７２・・・ファン駆動回
路　７３・・・比例弁制御回路　７６・・・入水量検出
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
   ナからの燃焼ガス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出手
   段と、 該入水量検出手段が一定のサンプリング時間当り所定の
   水量を検知したとき通水信号として検出する入水量検出
   回路と、 前記バーナへの燃料の供給量を制御する燃料供給量制御
   手段と、 前記バーナへ燃焼用空気を供給する送風機と、前記入水
   温、設定温度および通水信号に基づき前記燃料供給量制
   御手段および送風機を制御するフィードフォワード制御
   、前記出湯温および通水信号に基づき前記燃料供給量制
   御手段および送風機を制御するフィードバック制御を行
   う制御回路とを備えた給湯器において、 前記入水量検出回路は、ある時間内の水量の累計値が前
   記所定の水量以上となつたときも通水信号として検出す
   ることを特徴とする給湯器。