JPH01169269A - 給湯器のオンオフ燃焼制御装置 - 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〉 本発明は給湯器のオンオフ燃焼制御装置に関する。

〈従来技術とその問題点〉 オンオフ燃焼制御をフィードフォワード制御で行う給湯
器として、実開昭５４−１２７２４９号公報記載の装置
が提供されている。この装置は、給湯器への入水温度と
入水流量、及び設定出湯温度とから必要熱量を算出し、
この必要熱量とバーナの燃焼熱量とから、オンオフ燃焼
に必要な１サイクル時間、燃焼オン時間、及び燃焼オフ
時間を適当に決定する構成とされている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明者らによるこれまでの経験によれば、特に瞬間加
熱方式によるオンオフ燃焼制御においては、次の様な問
題がある。すなわち、給湯器においては、空焚き防止の
ために最低作動水量が定められており、最低作動水量未
満では燃焼を行わないように構成されている。が、最低
作動水量以上の入水流量がある場合でも、バーナ燃焼の
最低継続時間がバーナの特性、例えば点火確認の必要性
等の関係から決定されてしまうことから、バーナの燃焼
力や入水流星、入水温度によっては熱交換水が沸騰する
問題がある。すなわち、バーナの最低継続時間の燃焼に
より、その間に熱交換水の瞬間的な沸騰が生じる問題が
ある。

上記従来の装置では、最低作動水量や熱交換水の沸騰に
関する扱いについて何ら記載されておらず、ただ流量（
第７図のフロー図では出力）が微小であれば燃焼を待機
状態とするという記載があるだけである。したがって、
もし上記「流量が微小」という意味を「最低作動水量」
と解するなら、上記従来装置では最低作動水量以上での
沸騰の発生を防止出来ない。また上記「出力が微小」の
時に燃焼を行わないのであれば、最低作動水量の如何に
かかわらず燃焼されないのであるから、最低作動水量以
上でも出湯されることがない範囲が大きくできてしまう
欠点がある。

〈目的〉 そこで本発明は上記従来技術の欠点を解消し、必要燃焼
出力が微小であっても最低作動水量以上あれば原則とし
て燃焼を行うようにして出湯可能範囲を大きく採ると共
に最低作動水量以上で沸ＩＩ々が生じうる範囲について
は、その範囲となる場合だけ燃焼を停止して沸騰を防止
できるような給湯器のオンオフ燃焼制御装置の提供を目
的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は燃料を燃焼させ、発生した熱で熱交換器内をｊ
ｍる水を瞬間的に加熱し、フィードフォワード制御で給
湯を行う給湯器のオンオフ燃焼制？ｆｆ１ｌ装置であっ
て、入水温度センサー、入水流星センサー、出湯温度設
定器、及び入水温度と入水流量と設定出湯温度とバーナ
の燃焼熱量とからバーナの燃焼オン時間と燃焼オフ時間
を決定するマイクロコンピュータを内１代したコントロ
ーラを有し、入水流量がバーナ燃焼に必要な最低作動水
星以上の場合には原則としてオンオフ燃焼を行うように
すると共に、入水温度と入水流量と設定出湯温度とから
算出される必要加熱量がバーナの燃焼熱量以下の場合に
は、該バーナの燃焼熱量と前記入水温度と入水流星とか
ら計算される熱交換後の水の温度が一定温度以上となる
場合に前記バーナの燃焼を停止状態とするよう構成した
ことを特徴としている。

〈作用〉 入水流量が最低作動水量以上であれば、原則としてオン
オフ燃焼を行うので、原則として出湯流量範囲を小流量
の範囲まで大きく採ることができる。そして、バーナに
よる必要加熱量がバーナの燃焼熱量以下の場合には、熱
交換された時の水温度を予め算出して、その算出された
出湯温度が一定温度以上になる場合に、燃焼を停止状態
とするようにしているので、どうしても）井原が生じる
ような場合のみ燃焼が停止状態とされる。

〈実施例〉 第１図は本発明の実施装置の全体構成図、第２図はコン
トローラによるオンオフ燃焼制御フローチャート、第３
図は入水流量と必要熱漬をパラメークとした燃焼オン時
間の例を示す図である。

燃焼缶体１内に瞬間加熱式の熱交換器２が設けられ、ま
たバーナ３が設けられている。該バーナ３には空気の送
風と、燃料供給管４を通して燃料の供給がなされる。５
は点火器である。

水は入水管６を通って熱交換器２に入り、熱交換されて
出湯管７に送られる。入水管６には入水流量センサー８
と入水温度センサー９が設けられ、また出湯管７には出
湯カラン１０、途中に小容■のタンク１１が設けられて
いる。また前記燃焼供給管４には燃料供給のための供給
ポンプ１２が設けられている。

１３はマイクロコンピュータエ５内蔵のコントローラで
、出湯温度設定器１４による設定出湯温度情報を入力し
、また前記入水流量センサー８からの入水流量情報及び
入水温度センサー９からの入水温度情報を入力して、前
記供給ポンプ１２のオンオフ等の動作信号を出力する。

コン１−ローラ１３によるオンオフフィードフォワード
制御を第２図のフローチャート及び第３図に沿って更に
詳しく説明する。

図示しない給湯スイッチがオンされ、出湯カラン１０が
開かれると、入水管６を通って水が入水されてくる。そ
して入水流量センサー８が予め定められた最低作動水量
以上を検出する（フロー（イ））と、入水流星に加えて
入水温度、設定出湯温度がマイクロコンピュータ１５に
読込まれ（フロー（ロ））、設定出湯温度にするのに必
要な単位時間当たり（例えば１秒当たり）の必要熱量Ｇ
ｌが算出される（フロー（ハ））。前記入水流星センサ
ー８が最低作動水星を検出しない場合には燃焼は開始さ
れない（）Ｌ７−（ニ））。またオンオフ燃焼中に入水
流星が最低作動水量未満になると燃焼は停止される（フ
ロー（ニ））。

前記算出された単位時間当たりの必要熱ｆｆｉ　ｃ　＋
は、その給湯器における最低燃焼能力における単位時間
当たりの燃焼熱量、すなわち単位時間当たりの最低燃焼
熱ＩＧイ、。と比較され（フロー（ホ））、必要熱量Ｇ
、が最低燃焼熱量Ｇ、ｗｉｎ以下の場合には、さらに該
最低燃焼熱＠Ｇ、、、と前記入水流量、入水温度から熱
交換後の水温Ｔ１を算出しくフロー（へ））、該水温Ｔ
、が予め定めた最高温度Ｔ。Ｘ以上となる場合には（フ
ロー（ト））、燃焼は開始されない（フロー（チ））。

またオン燃焼中にＴ、がＴ、□以上となる場合には燃焼
が停止される。

前記算出された単位時間当たりの必要熱”Ｊｃ　ｌが最
低燃焼熱量Ｇｍ１ｎより大きい場合には（フロー（ホ）
）、該必要熱量Ｇ１と前記入水流ｆｆｌ　Ｑ　ｌとから
予め記臆されている好適な燃焼オン時間Ｔ。Ｎが選出さ
れる（フロー（す））。

この燃焼オン時間Ｔ。Ｎをどのように決めるかについて
の例を第３図に沿って説明すると、例えば第３図の全領
域をＡ領域とＢ領域とＣ領域に区分し、領域毎に一定の
燃焼オン時間Ｔ。Ｈを与える。

そして／ＩＪＴ域では必要熱Ｎ　ｃ　＋が小さいため、
短時間の燃焼オン時間Ｔ。、＝Ｓを付与する。燃焼オン
時間を短時間のＳに設定することにより、出湯温度の変
動を小さく抑えて出湯特性を良くすると共に、沸騰現象
の発生を確実に防止する。またＢ領域では必要熱量Ｇ１
が大きくなるため、前記ＡＳｉ域の場合に比べて燃焼オ
ン時間を長くしても出湯特性がそんなに悪化しないので
、中時間の燃焼オン時間Ｔ。、＝Ｍを付与する。またＣ
１ｆｆ域では、入水流’ｆｋ　ｏ　ｌがそんなに多くも
少なくもなく、また必要熱ＭＺＧＩも比較的大きいこと
から、出湯特性がそんなに悪くならず、また沸騰が起こ
る心配も少ないので、給湯の最大使用領域であることを
考慮して、給湯器の寿命を優先するため、燃焼オン時間
を大として、ＴＯＮ＝Ｌを付与する。

前記燃焼オン時間Ｓ、Ｍ、Ｌは勿論、それらの領域で沸
試現象が生じたり、点火動作に支障をきたすような極端
な値は避けられている。また前記燃焼オン時間Ｓ、Ｍ、
Ｌの実際の値は、給湯器の入水能力やバーナの能力に応
じて、例えば数秒等の短い時間から数十秒或いは場合に
よっては数分等の長い時間までの範囲で定めることがで
きる。

また」二３己した例では領Ｊ或をＡ、Ｂ、Ｃの３つに分
け、燃焼オン時間をＳ、Ｍ、Ｌの３つにしたが、区分領
域を入水流量及び必要熱量の増減に従って、より多くの
領域に区分して燃焼オン時間を細く付与してもよいこと
は勿論である。

前記により燃焼オン時間Ｔ。、４が選出されると、この
燃焼オン時間Ｔ。、Ｉと、前記算出された単位時間当た
りの必要熱量ｃ　＋と、給湯器のバーナ３の有する単位
時間当たり（例えば１秒当たり）の燃焼熱量Ｇ０とから
、燃焼オフ時間Ｔ。ＦＦが算出される（フロー（ヌ））
。この算出の方法を具体的に説明すると、例えば、 Ｇｌ　：ｃｏ＝　１：　２−・・−ｍ−−−・・（１）
Ｇ１：単位時間当たりの必要熱量 Ｇｏ：単位時間当たりのバーナの燃焼熱量であれば、バ
ーナの燃焼オン時間Ｔ。、Ｉと燃焼オフ時間Ｔ。ＦＦＯ
比を Ｔｏ、４：　ＴＯＦＦ＝　１　：　１　−−−−−−−
（２）とすればよい。

よってバーナの燃焼オン時間Ｔ。Ｎが例えば３秒として
選出されておれば、燃焼オフ時間Ｔ。Ｆ、も３秒として
算出される。このように燃焼オン時間と燃焼オフ時が設
定されることにより、１サイクル毎に必要な熱量を与え
ることができる。

前記算出された単位時間当たりの必要熱ｆｆｉ　ｃ　＋
が最低燃焼熱−１ｃ、、、以下で、しかも前記算出され
た出湯温度子、が予め定めた最高温度Ｔｍａｘ未満の場
合には、バーナを最低燃焼能力、すなわち最低燃焼熱ｆ
ｔｔＧｍｉ、、の能力にセットする（フロー（ル））と
共に、燃焼オン時間を選出する（フロー（す））。この
場合の燃焼オン時間は、最低燃焼能力での燃焼を考慮し
た燃焼オン時間を考慮して、上記必要熱ｍ　ｃ　＋が最
低燃焼熱量Ｇ６．７より大きい場合の燃焼オン時間のテ
ーブルとは別に定めてもよいし、同じ燃焼オン時間のテ
ーブルを共用してもよい。

燃焼オン時間が選出されると（フロー（す））、さらに
必要熱量Ｇ１と最低燃焼熱量Ｇい１、から、燃焼オフ時
間が算出される（フロー（ヌ））。

なお上記におけるフロー（ロ）からフロー（ヌ）までの
演算はマイクロコンピュータ１５内で瞬時に行われるの
で、その間に空白時間が生じることはない。

また上記において、予め定められる最高温度Ｔ１，８は
、例えば８５℃等、沸騰温度に対して適当な安全度を見
越した温度を採用して予め定めておくことができる。ま
た場合によっては、最高温度Ｔ、１、を設定出湯温度よ
りも一定温度だけ高い温度として設定し、希望の設定出
湯温度よりも一定温度以上熱い湯が出るのを防止するよ
うにすることも可能である。

以上の様にして燃焼時間Ｔ。Ｎと燃焼オフ時間Ｔ。Ｆ。

が決定されると、その条件に従って燃焼が開始される（
フロー（オ））。すなわち、コントローラ１３内で燃焼
オン時間Ｔ。、４と燃焼オフ時間Ｔ。ＦＦが設定され、
各設定時間で前記供給ポンプ１２が開閉され、燃焼オン
と燃焼オフが繰り返される（フロー（ワ）、（力）、（
ヨ）、そして、設定出湯温度が変更され、或いは入水温
度や入水流量が変化した場合には（フロー（夕））、新
たに燃焼オン時間、燃焼オフ時間が設定される。

本発明では以上で説明したように、給湯器の燃焼の停止
は入水流量が最低作動水量未満になった場合と、入水温
度と単位時間当たりの入水流量及び最低燃焼熱量Ｇ、、
　、から算出される出湯温度Ｔ、が予め定められた最高
温度Ｔ。Ｘを越える場合にのみ行われ、それ以外の場合
には、設定出湯温度になるよう、燃焼オン時間が選出さ
れ且つ燃焼オフ時間が算出されて、フィードフォワード
によるオンオフ燃焼が行われる。

なお、実施例において、燃焼能力が一定であるバーナ、
すなわち一定燃焼熱量Ｇ０をもつバーナを用いる場合に
は、上述の説明に用いた最低燃焼熱量Ｇ、、、というの
は、そのバーナの有する前記一定燃焼熱ｂｔ　ｃ　ｏで
もって置き換えられることは言うまでもない。本発明は
勿論このような一部燃焼熱量Ｇ、のバーナを用いた装置
もその範囲内に含むものである。

く効果〉 本発明は以上の構成よりなり、給湯器の最低作動水量以
上あれば小入水流量であても、原則として燃焼を行うよ
うに構成しているので、小入水流量の領域でも広く出湯
を行うことができる。また入水流量が最低作動水量に達
すれば燃焼が開始されるので、出湯の立上がりが良好と
なる。

またある実際の入水温度と入水流量を有する水が給湯器
の最低燃焼能力でも沸Ｉｌ仝するような温度まで熱交換
されて上昇するか否かが現に判定され、現にそのような
状態まで温度上昇すると演算された場合にのみ燃焼を停
止するようにしているので、燃焼停止の判断が正確とな
る。よって意味のない燃焼停止は行われず、出湯可能範
囲が広くなる。また入水温度や入水流量の種々の組合せ
において、確実に沸騰防止等が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施装置の全体構成図、第２図はコン
トローラによるオンオフ燃焼制御フローチャート、第３
図は入水流量と必要熱量をパラメータとした燃焼オン時
間の例を示す図である。 １：燃焼缶体 ２：熱交換器 ３：バーナ ８：入水流量センサー ９：入水温度センサー １３：コントローラ １４：出湯温度設定器 １５：マイクロコンピュータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　燃料を燃焼させ、発生した熱で熱交換器内を通る水を
   瞬間的に加熱し、フィードフォワード制御で給湯を行う
   給湯器のオンオフ燃焼制御装置であって、入水温度セン
   サー、入水流量センサー、出湯温度設定器、及び入水温
   度と入水流量と設定出湯温度とバーナの燃焼熱量とから
   バーナの燃焼オン時間と燃焼オフ時間を決定するマイク
   ロコンピュータを内蔵したコントローラを有し、入水流
   量がバーナ燃焼に必要な最低作動水量以上の場合には原
   則としてオンオフ燃焼を行うようにすると共に、入水温
   度と入水流量と設定出湯温度とから算出される必要加熱
   量がバーナの燃焼熱量以下の場合には、該バーナの燃焼
   熱量と前記入水温度と入水流量とから計算される熱交換
   後の水の温度が一定温度以上となる場合に前記バーナの
   燃焼を停止状態とするよう構成したことを特徴とする給
   湯器のオンオフ燃焼制御装置。