JPH01118070A - 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、フィードフォワード制御からフィードバック
制御への切替制御を行う給湯器に関する。

［従来の技術］ 一般に、給湯器は、入水温、設定温度および入水量から
燃焼能力を演算して、その燃焼能力の計算値に基づいて
燃焼用ファンおよび比例弁をフィードフォワード制御中
にて、設定温度に出湯温を接近させた後、フィードバッ
ク制御に切替えていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかるに、上記給湯器は、燃焼用ファンおよび比例弁な
どの器具のばらつきによるガス量不足などの負荷の誤差
に対して何ら考慮していないので、所定の燃焼能力が得
られず、設定温度に出１ｍが接近しなかった場合に、フ
ィードバック制御に切替えることができない問題点があ
った。

本発明は、出１ｍが設定温度に所定時間経過しても接近
しない時に、フィードフォワード制御からフィードバッ
ク制御に切替えることが可能な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量検知手段と、前記熱交換器から流
出する水の出湯温を検知する出１ｍ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器を検知する大水量検知手段と
、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、設定温度と入水温との偏差に基づいて燃焼能
力を演算して、該燃焼能力に応じ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中に、出湯温と設定温
度との偏差が所定温度差となった時、および所定時間経
過した時、出湯温に基づいて燃焼能力を演算して、該燃
焼能力に応じて燃料の供給量を自ｌｌｌ調節するフィー
ドバック制御に切替える制御回路とを備えた構成を採用
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。

設定湿度と入水温との偏差に基づいて燃焼能力を演算し
て、該燃焼能力に応じた燃料の供給量を自動調節するフ
ィードフォワード制御中に、出湯温と設定温度との偏差
が所定温度差となった時、出湯温に基づいて燃焼能力を
演算して、該燃焼能力に応じた燃料の供給量を自動調節
するフィードバック制御に切替えることができる。

さらに、設定温度と入水温との偏差に基づいて燃焼能力
を演算して、該燃焼能力に応じた燃料の供給量を自動調
節するフィードフォワード制御中に、例えば器具のばら
つきによる燃料の供給量の不足などの負荷の誤差が生じ
た際にも出湯温が設定温度に所定時間経過しても接近し
ない場合に、および所定時間経過した時、出ＷＡ温と設
定温度との偏差が所定温度差となった時、出湯温に基づ
いて燃焼能力を演算して、該燃焼能力に応じた燃料の供
給量を自動調節するフィードバック制御に切替えること
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２３１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結線のブラシシス
ＤＣモータを使用した送風機である燃焼用ファン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内のガスバーナ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ｉｌ＋１１御する
ことにより調節するガス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
１１ｂへの燃料ガスを使用状態に応じて遮断するガス伍
制御手段である切替用電磁弁（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で流入量が調整された水は、すぐ下
流に設けられた入水量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、および沸騰防止スイッチ３９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
御される。

制！１１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　ｔＪ　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【Ｃ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間を得るために、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ｍぎ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。

水量検出回路７６は、水母センサ３６の回転数信号によ
り入水量を検出するものである。

ＣＰ　ＩＪ　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
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、設定温
度に基づき燃焼量および入水ｌを制御するフィードフォ
ワード制御（以下ＦＦ制御と呼ぶ）と、出ｍ温に基づき
ガス凹の自動調節、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（以下ＰＩＩＩＩｔｉＯと呼ぶ）するフィードバ
ック制ｍ＜以下ＦＢ副制御呼ぶ）と、ＦＦ１ｌｒｌｌｌ
［ＩとＦＢ副制御を切替えるＦＦ−ＦＢ（ＰＩ）切替制
御とを行い、この他に安全機能も備えている。

判別芸能は、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＊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、設定量に応じた燃焼が始まる。

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
通水信号の検知後に行い、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制御と、出１ｍ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。

ＦＦ１１１１１１は、メインコントローラ５４およびサ
ブコントａ−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燃焼能力の第１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第２の計＄１ｌ
ＩＱ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ｍ比例調整弁
３３をそれぞれ制御して、ガスｍおよび入水量を自動調
節する。

またＦＦ１１１ｍは、第１の計算値（燃焼能力）Ｑと第
２の計算値ｑとの比較によって、第８図の燃焼能力とガ
スｉｌ（燃料供給ｆｆ１）との関係を示すグラフのごと
く、燃焼能力Ｑとほぼ同一の能力（Ｑｘ　１．０）とな
る出力を生じる緩加熱時におけるファン１２、ガバナ比
例弁２３、切替弁２４の比例制御によって制御される緩
加熱能力域Ａと、燃焼能力より大きな能力（（Ｑ＋α）
／Ｑ）となる出力を生じる急加熱時におけるファン１２
、ガバナ比例弁２３、切替弁２４の比例制御によって制
御される急加熱能力［Ｂ、燃焼能力より小さな能力（（
Ｑ−β）／Ｑ）となる出力を生じる余熱パージ時におけ
るファン１２、ガバナ比例弁２３、切替弁２４の比例制
御によって制御される余熱パージ能力域Ｃとを選択し、
これらの制ａ域に応じてガス量を自動調節する。

また急加熱能力域Ｂ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２３の制御
によって制御される半開能力制御！Ｉｌ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域の最小域との重複
制御域に限定される。とくに本実施例では、全開口度の
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１１
ａのみで全開能力の１７８〜１／２のガス比例制御を行
う半開能力制御域工と、切替弁２４が開状態の時、第１
のバーナＩｌａ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御域■と、
半開能力制御域の最大値（全開能力の１７２）と全開能
力制御域の最小値（全開能力の１７４）との重複制御域
■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域工の
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）し全開能力制御域ｆｆに切替え
る。ＦＢＭＨによって、ガス比例制御が全開能力別ｉ域
■の最小域付近に達した時、切替弁２４をＯＦＦ　（閉
弁）し半開能力制御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域工と全開
能力制御Ｉ域■との切替制−を行う。

ＦＦ−４ＦＢ（ＰＩ）切替制御では、設定温度と出湯温
との偏差が所定温度差となった時に、ＦＦ制御からＰＩ
副制御切替える。または、設定温度と出湯温との偏差が
所定温度差に遅しなくとも、入水量の関数である所定時
間τ＋　＝　ａ　／　Ｗ　［秒］、および所定時間τ２
＝ｂ−ｃｗ［秒］を演算して、例えば器具のばらつきに
よるガスｍの不足などの負荷の誤差が生じた際にも出頭
温が設定温度に所定時間経過しても接近しない場合に、
ＦＦｌｌ１ｌＪ御からＰＩ副制御切替える。（Ｗ−入水
量）安全機能としては、出湯温が沸ｌ！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の制御装置５０の作動を第３図ない
し第７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ＣＰＵ７０の記憶機能
に記憶されるために、電源ＯＮ、ＯＦＦに拘らずＣＰＬ
Ｊ７０に記憶されている。但しＣＰＵ７０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」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」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、ＦＦＩＩＩ’ｍ時
に出１ｍ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（３１０）。次に使用者が給湯栓を開くと（Ｓ
１１）、水量センサ３６により入水量を検知する（８１
２）。

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。

水量センサ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２．５Ｊｌ１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（ｔ３秒間）経過後（Ｓ
１３）　、入水温サーミスタ３５によって、入水温を検
知する（３１４）。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（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（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（Ｓ２
１）。所定回転数より低回転の時には、Ｍ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（
３２７）　、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を叶
Ｆする（８２８）。

回転数が所定回転数以上の時に、ｔ４　　（例えば０．
５〜１０）秒間のブリパージを行、い（８２９）　、ス
パーカ１４、元′Ｒ磁弁２１、主電磁弁２２、切替弁２
４を全てＯＮしく８３０〜３３）、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への通電量は、点火時を除いてファン
１２の回転数つまり風口およびガス種Ｋｐ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農
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、ｔＳ　　＜例えば
５〜２０）秒間経過してから（Ｓ　３５　）スパーカ１
４をＯＦＦする（Ｓ３６）。そして、フレームロッド１
５により燃焼炎を検知し、フレームロッド１５により■
へ以上の電流が入力されているか否かを判別する（８３
７）。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３２２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、ｔＳ　　（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６図ないし第７図の作動フローチャートに示す燃
焼能力制御を行い（Ｓ４０）　、以下の安全芸能制御を
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（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）分
続いたり（８４３）、出湯温が沸ｍｉ度以上になり（Ｓ
４４）　、それがｔＳ　　（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
続燃焼がで７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（８４６）後、８
３９以下の作動を繰り返す。Ｓ４６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図および第７図の作動フローチャー
トに基づき説明する。

最初に燃焼能力の演算を以下の計算式に基づいて演算す
る（３１００）、（８１０１）。

第１の計算値Ｑ＝　（Ｔｓｅｔ　　−ＴＨｉｎ）　ｘｗ
−燃焼能力 第２の計算値ｑ　＝　（ＴＨｏｕｔ　−ＴＨｉｎ）　ｘ
ｗＴＳｅｔ　　：設定温度 ＴＨｉｎ　　：入水温 ＴＨＯｔｌｔ　：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、ＦＢ（ＰＩ）制御を行い、Ｆ
Ｆ制御を行っていない時、初期設定後ｔ９秒経過したか
否かを判別しく　Ｓ　１０３）、ｔ９秒間経過した後に
、Ｑ≧ｑｘか否かを判別する（Ｓ１０４）。

Ｑ≧ｑｘではない時、Ｑ＜ｑか否かを判別する（３１０
５）。

このように、第１の計算値（燃焼能力）Ｑと第２の計算
値ｑとの比較によって、第８図の燃焼能力とガス量との
関係を示すグラフのごとく、燃焼能力Ｑと同一の能力と
なる出力を生じる緩加熱時におけるファン１２、ガバナ
比例弁２３、切替弁２４の比例制御によって制御される
緩加熱能力域Ａと、燃焼能力より大きな能力となる出力
を生じる急加熱時におけるファン１２、ガバナ比例弁２
３、切替弁２４の比例制御によって制御される急加熱能
力域Ｂと、燃焼能力より小さな能力となる出力を生じる
余熱パージ時におけるファン１２、ガバナ比例弁２３、
切替弁２４の比例制御によって制御される余熱パージ能
力域Ｃとを選択し、これらの制御域に応じて燃料ガスの
供給量を自動調節する以下の作動フローチャートに基づ
＜ＦＦＩＩＩＩＩＩを行う。

Ｑ＜（ｌではない時、出湯温を設定温度に接近させるた
めに、緩加熱能力域（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を制御し、上述したＦＦ制御
から第７図に示す作動フローチャートに基づ＜ＰＩｆｌ
＋＋１１１１に切替える（３１ｏｅ）。

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
ージ能力域の最小燃焼能力（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（５１０７）。ｒ、＝
ａ／Ｗ［秒］を演算しく８１０８）、ＦＦＩＩＩＩＯか
らＰＩ副制御切替える所定時間（τ１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
、上述したＦＦ制御から第７図に示す作動フローチャー
トに基づ＜ＰＩ副制御切替える（３ｉｔｏ）。

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（ＴＨｏｕ　ｔ　）との偏差１ｄｔ
ｌが±ｙ℃以内か否かを判別して（３１１１）、偏差１
ｄｔ１が士ｙ”ｃ以内の時、５１１０を行い、偏差１ｄ
ｔｌが±ｙ℃以内ではない時、再度８１０９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
回るガス最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（８１０３）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ｍｍ　（ＴＨｏ
ｕｔ）との偏差＋　ｄｔ　＋が±ｙ℃以内か否かを判別
して（Ｓ１１２）、偏差１ｄ（１が±ｙ℃以内の時、５
１０６を行い、偏差１ｄ目が±ｙ℃以内ではない時、急
加熱能力域（（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）。

但し、水量変化により、燃稗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ＷＡＲ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
３１１４）、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、半開能力制罪域工の最大域（
全開能力別Ｗ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■内
の出力でガバナ比例弁２３をガス比例制御する（３１１
６）。

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
御域■の最小域（全開能力制御域■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
開能力制御域工の最大域以下＝半開能力別ｍｔ域工の最
大域÷（（Ｑ＋α）／Ｑ）であり、且つ全開能力別ｔＫ
ｌｔｉｉｔＩＩの最小域以上である重複制ｕ滅■に限定
される（固定［）。これにより、切替弁２４のＯＮ、Ｏ
ＦＦ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）、Ｆ
ＦＩＩＩｔｌｌからＰＩ副制御切替える所定時間（１２
秒間）経過した（３１１９）後、余熱パージ能力域（（
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、上述したＦＦ制御からＰＩ副制御切
替える（３１２０）。

ここで、τ２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
所定温度差±ｙ℃以内か否かを判別して（Ｓｉ２１）、
偏差１　ｄｔ　Ｉが±ｙ℃以内の時、Ｓ　１２０を行い
、偏差ｌ　ｄｔ　ｌ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（　Ｓ　１２２）。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。

ＰＩＩＩＪａでは、設定温度（ｒｓｅｔ　）と出１ｍ（
ＴＨｏｕｔ）との偏差が＋７℃以上か否かを判別して（
Ｓ１２３）、偏差が＋７℃以上の時、余熱パージ能力域
（（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　５１２４）、ｔｌｏ秒間経過
した（Ｓ１２５）後、前述の安全制御を行う。また、ｔ
ｌｏ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＋７℃以上でない時に、温度偏差関数と入水量関
数との合成関数から積分時間を演算する（　Ｓ　１２７
）。

温度偏差：ｅ＝設定温度−出湯温 、’、　　Ｆ　（ｅ）＝　（Ｋ＋−ｅ）Ｘｋ＋に、には
定数 入水１ｗは水口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　（８）　＋Ｇ　（Ｗ＞　）＝ＰＩ
比例制御の出力時間 よって、設定温度と出１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（　５１２８）後、温度偏差ｅ
≦１か否かを判別しく　Ｓ　１２９）、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Ｋｐを入力しく８１３０）、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、安全料−を行う。

ＰＩ比例制御出力ＰＮ　＝ＰＮ−１＋ｅｘＫｐ比例出力
変化量：Δｙｓ＝ｅｘＫｐ ｐＮ−１＝Ｑ＋α：現在のＰＩ比例制御出力、’、ＰＩ
比例制御出力ＰＨ＝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副制御行うことができる。さらに、積分時間ＴとＰ
！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７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燃焼能力とガス量との
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・・・ガバナ比例弁（燃料供給器制御手段）３５・
・・入水温サーミスタ（入水量検知手段）３６・・・水
量センサ（入水量検知手段）３８・・・出湯温サーミス
タ（出湯温検知手段）５０・・・制御装Ｍ　　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

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、 設定温度と入水温との偏差に基づいて燃焼能力を演算し
   て、該燃焼能力に応じ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中に、出湯温と設定温度との偏差
   が所定温度差となった時、および所定時間経過した時、 出湯温に基づいて燃焼能力を演算して、該燃焼能力に応
   じて燃料の供給量を自動調節するフィードバック制御に
   切替える制御回路とを備えた給湯器。