JPH0158413B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［ 産業上の利用分野］ 本発明は、給湯機用燃焼制御装置において、水
量センサ及び風量センサから発せられる信号パル
ス列に基き、燃焼の制御に必要な水量データ、風
量データを当該制御装置に取込むための取込方法
に関する。

［ 従来の技術］ 各種給湯機器にあつても、昨今、設定温度と出
湯温度の差と水量とにより、その時々の燃焼量を
決定すると共に、フアン・モータを制御して、上
記決定した燃焼量に応じた量の空気をバーナ乃至
燃焼部へ供給する制御回路を持つた型のものが増
えてきている。

従つて勿論、こうしたものでは、供給乃至出湯
される水量やフアン・モータの送り出す風量を常
に監視しなければならない。

一般にこのために使用される水量、風量センサ
は回転量対周波数変換型のもの、換言すれば単位
時間当たりの回転量対出力パルス数変換型のもの
が普通である。即ち、水乃至空気の流量に応じて
出力パルス周波数を変化させるか、或いは単位時
間当たりの出力パルス数を変化させるのである。
実際にも水量センサとしては流路内に回転型アク
チユエータを臨ませる等して水の流れに応じ出力
パルス数乃至周波数を変えるものが、風量センサ
としてはフアン・モータに取付けられて当該フア
ン・モータの回転数をパルス数乃至パルス周期と
して検出するものが多く用いられる。

このような水量センサ及び風量センサから出力
されるパルス列に基き、燃焼量決定のために所用
の水量データを、そして決定した燃焼量に対応し
た空気量が正しく送給されているか否かの監視の
ために風量データを各取出す方法は、従来、代表
的に次の二通りに分けられた。

第一の方法は、水量センサ、風量センサの各出
力パルス一周期乃至パルス幅（半周期）の中に、
別途設けてある基本クロツク発振器からのクロツ
クをそれぞれ幾つカウントするかによつて水量デ
ータ、風量データを取込む方法である。

即ちこの方法は、水量及び風量の変化を、共に
基本クロツクの数の変化に化体し、水量及び風量
センサの出力パルス周期乃至パルス幅の変化とし
て捕える方法であり、言わば被測定パルスの波長
検出方法である。

第二の方法は、予め定めた一定時間内に水量セ
ンサ及び風量センサからの出力パルスをそれぞれ
幾つカウントできるかで水量データ、風量データ
を各取込む方法である。従つてこの方法は、水量
及び風量の変化を共に単位時間当たりのセンサ出
力パルスの数の変化として捕える方法であるか
ら、被測定パルスの波数乃至周波数検出方法と言
える。

［ 発明が解決しようとする問題点］ しかして上記のような従来方法を採用した場
合、第一、第二のいづれの方法によるにしても、
問題となるのは水量センサと風量センサの実動状
態における周波数帯域の相違である。

実際に用いられる水量センサと風量センサとは
一般にその実動状態における周波数帯域が大きく
異なる。例えば水量センサはその時々の水量に応
じ、２〜３Hzからせいぜい60Hz程度の比較的低周
波数帯域にてのみ、水量に応じてその出力パルス
周波数を変えるのに対し、フアン・モータに取付
けられる等した水量センサの方はその時々のフア
ン・モータ回転数に応じて400Hzから1KHz程度の
相対的に高周波数帯域内でその出力パルス周波数
を変えるようになる。

従つて、このように実動周波数帯域に一桁から
三桁もの相違があるセンサに対して共に波長検出
モードを適用する上記第一の方法を採用した場
合、基本クロツク一発分のカウント誤差は水量デ
ータと風量データとでそれらに全く異なつた影響
を与えることになる。水量センサの発する相対的
に低周波数帯域でのパルス一周期内の基本クロツ
クのカウント誤差は水量データにそれ程重大な影
響を与えないが、風量センサの発する出力パルス
一周期内の基本クロツクのカウント誤差は大きな
データ誤差を生む。

つまり、上記第一の従来法では風量データの取
込みに難があり、フアン・モータの最適制御に問
題を生じたり燃焼効率を低下させ、不完全燃焼の
危険さえ生ずる場合があつたのである。

一方、上記第二の従来法では、風量データのみ
ならず、相対的に低周波数で長波長な水量センサ
からの水量パルスをも風量パルスと同程度の分解
能及びダイナミツク・レンジで測定しようとすれ
ば、そのための単位の測定時間を長く採らねばな
らず、結局は測定から制御回路による相応の処理
にまで及ぶ全制御時間を長くする不利を生む。

こうしたことを考えると分かるように、上記従
来法のように単に簡単であるという理由だけで両
センサの使用帯域を考慮に入れず、両センサ共に
同様の検出モード下に置くということは、一方の
測定分解能を低下させるか、及び或いは流量測定
範囲、即ちダイナミツク・レンジを狭める要因と
なる。

［ 問題点解決手段］ 本発明はこの点に鑑みて為されたもので、水量
センサと風量センサとの一方にのみ都合の良い検
出モードを採用するを止め、両者共に同程度の分
解能、ダイナミツク・レンジを得ることができる
水量及び風量データ取込方法を提供せんとするも
のである。

本発明ではこの目的の達成のため、次のような
構成乃至問題点解決手段を提案する。

基本クロツクＣ１の発振器２０を設け； 水量センサからの出力パルス、即ち水量パルス
Ｐ１の一周期またはパルス幅中、上記基本クロツ
クＣ１をカウントし、該カウント値Ncまたは
Nc／２によつて該水量パルスの一周期またはパ
ルス幅を計測し、これを水量データＳ１とする一
方； 風量測定単位時間T2を経時的に指定する第二
のクロツクを発振する手段２１を設け； 該各風量測定単位時間T2中、風量センサから
の風量パルスＰ２をカウントし、該カウント値
NpまたはNp／２を風量データＳ２として出力す
る。

［ 作用］ 以上のようにすると、水量センサの発する水量
パルスによる水量情報と風量センサの発する風量
パルスによる風量情報とは結局は数値に変換され
たデータとなる点では共通するものの、そうした
データを何を媒体として得たか、即ち適用された
検出モードは夫々に適した異なるものとすること
ができる。

即ち、一般に低周波数帯域での変動を示す水量
パルス列に就いては、通常の周波数範囲での基本
クロツクを当該水量パルスの一周期またはパルス
幅内に幾つカウントするかによつて水量データと
する。従つてこの水量パルスに関してはその一周
期乃至パルス幅の時間的な長さを検出する波長検
出モードが採用される。

そのため、水量が最大となつて水量パルス周波
数も最高（水量パルス幅最短）となつた場合で
も、十分な分解能を保証することは極めて容易に
なる。

一方、通常の周波数範囲にある基本クロツクで
も尚且つ分解能が心配される相対的に高周波数な
風量パルスに対しては、当該基本クロツクで風量
パルス幅を計測するのではなく、逆に単位の測定
時間当たりの風量パルス数をカウントする。つま
り、この風量パルスに関しては周波数検出モード
乃至波数検出モードが採用される。

そのため、風量最低で風量パルスが最低周波数
にある時、つまり最長パルス幅にある時でも、当
該風量パルスを十分な個数、カウントできるよう
に当該測定単位時間を設計的に定めるだけで水量
データに影響を及ぼすことなく十分な分解能をも
つて風量データを得ることができる。

上述した作用は、後に詳しく説明するが、第２
図に示されている。

［ 実施例］ 第１図は本発明の方法を実現するための装置の
一構成例を示しており、第２図はその要部の信号
波形を示している。

基本クロツク発振器２０は第２図示のように適
当な周期T1のクロツクＣ１を発振し、このクロ
ツクＣ１は第一アンド・ゲート３１の一入力に与
えられている。アンド・ゲート３１の他入力には
図示していない水量センサからの水量パルスＰ１
が印加され、従つてアンド・ゲート３１の出力に
はその時の水量パルスのパルス幅Ｔ（Ｐ１）／２
の期間に亘つて基本クロツクＣ１が来る度に論理
“Ｈ”が現れる。

この一発当たりの水量パルスのパルス幅内にお
ける基本クロツクＣ１のカウント値Nc／２は第
一カウンタ１１を経て第一ラツチ回路１５に格納
される。

そして、経時的に見て水量パルス一発当たりの
パルス幅中の基本クロツクカウント値を更新する
ため、水量パルスＰ１は第一タイミング制御回路
１３にも入力されており、当該第一タイミング制
御回路１３ではクリア信号Ｐ３とラツチ・パルス
Ｐ５を出力する。

これらのタイミングは、水量パルスＰ１が立ち
下がつた時にラツチ・パルスＰ５を出力してその
時のカウンタ１１の内容を第一ラツチ回路１５に
記憶させ、当該ラツチ動作が終了したらカウンタ
１１をクリア信号Ｐ３でクリアできるように選
ぶ。

このようにして、上記した動作が水量パルスＰ
１が来る度に行なわれれば、その時々の第一ラツ
チ回路１５の出力はその時々の最新の水量データ
Ｓ１を表すことになるから、主制御回路１０では
常に更新を続ける最新の水量データを取込むこと
ができる。勿論、基本クロツクＣ１の周期T1は、
水量パルスのパルス幅を測定するのに必要にして
十分な分解能を得られる周期とする。

また、図示の場合は水量パルス半周期内の基本
クロツクＣ１の数Nc／２をカウントしていたが、
公知既存の回路技術の援用により、水量パルスＰ
１の一周期Ｔ（Ｐ１）内の基本クロツクＣ１のカ
ウント値Ncを水量データＳ１として用いても良
い。

尚、予め述べて置けば、主制御回路１０の形態
乃至構成は本発明がこれを直接に規定するもので
はなく、既存のものであつて良い。但し昨今にお
いては、一般にマイクロ・コンピユータがこの種
燃焼器の主制御回路１０として用いられることが
多い。

一方、風量データ取込みのためには単位の測定
時間T2またはT2／２を指定する第二のパルス列
が必要とされる。この実施例においては基本クロ
ツクＣ１を分周器２１にて１／ｎに分周すること
により基本クロツク周期のｎ倍の周期T2（＝ｎ・
T1）の第二クロツクＣ２としてこれを得ている。

この第二クロツクＣ２と風量パルスＰ２は第二
アンド・ゲート３２の各入力に加えられ、従つて
当該アンド・ゲート３２の出力を受ける第二カウ
ンタ１２では、第二クロツクＣ２が論理“Ｈ”を
保つている時間範囲、即ち単位の測定時間として
の第二クロツク・パルス幅T2／２内において、
入力してくる風量パルスＰ２の数Np／２をカウ
ントするようになる。

第二クロツクＣ２は第二タイミング制御回路１
４にも加えられ、第二タイミング制御回路１４で
は第二クロツクＣ２が立ち下がる度にラツチ・パ
ルスＰ６を発してその時の第二カウンタ１２の内
容Np／２を第二ラツチ回路１６に転送させる一
方で、当該第二ラツチ回路１６への転送、記憶が
完了したら第二カウンタ１２をクリアするクリア
信号Ｐ４を発する。

従つて、第二ラツチ回路１６の出力は、各単位
の測定時間T2／２を渡過する毎に更新される最
新の風量データＳ２となり、これを主制御回路１
０に取込むことができる。

勿論、この風量データの取込みに関しても、第
二クロツクＣ２のパルス幅T2／２は風量センサ
からの風量パルス数Np／２が風量データとして
十分な分解能を持つた値となるように設定する。
また、これも水量データに関してと同様、第二ク
ロツクＣ２の一周期T2内における風量パルスの
数Npの測定に変えても良い。

第２図の場合、水量パルスの周期Ｔ（Ｐ１）も
風量パルスの周期Ｔ（Ｐ２）も、共に一定の形で
描かれている。これは水量及び風量に有意の変化
が生じていないことを表している。水量乃至風量
に変化が生じれば、それは第一、第二カウンタ１
１，１２における各カウント値の差となつて現れ
ることは上記説明からして明白である。

尚、本発明の要旨に加える望ましい実施例的な
配慮としては、水量“０”検出できるようにする
のが良い。

そのためには、例えば第二クロツクＣ２のパル
ス幅T2／２内において水量パルスＰ１が一発も
検出されなければ水量“０”、つまり水が流れて
いない状態として検出することができる。

従つて図示の場合は、第二クロツクＣ２と水量
パルスＰ１とを水量“０”検出回路４０に入力さ
せ、上記検出を行なわせている。具体的な回路構
成は限定されないが、図示のような場合には単な
るアンド・ゲートと適当なるレジスタ等により組
むことができる。

このようにすれば主制御回路１０では水量
“０”が検出されたらその時の水量データＳ１は
取込まないようにすることができる。

逆に水量が“０”でないことが確認された時に
始めて水量データＳ１を第一ラツチ回路１５から
取込むようにすれば、流水量が極端に少なくなつ
たり、或いは流れていない時に水量データを更新
できないという理由で制御の信頼性を低下させる
虞れは回避することができる。

ところで、先にも述べたように、一般に昨今の
この種燃焼機器では主制御回路としてマイクロ・
コンピユータが採用される傾向にある。従つて、
そうしたものにおいては、第１図中、仮想線１
０′で囲つて示す回路部分は当該マイクロ・コン
ピユータ１０に含めて考えることができる。

そこで、次にこうした場合のマイクロ・コンピ
ユータ１０に施す流れ工程に就き考えてみる。

第３図はその一例のフロー・チヤートを示して
いる。

通常、マイクロ・コンピユータはメイン・ルー
チン（MAIN）のフローに従つて走つているが、
風量パルス及び水量パルスのエツヂを検出した
時、及び時間Ts毎にタイム・アツプ信号を出す
内部タイマの当該タイム・アツプ信号を検出した
時には、メイン・ルーチンを一旦そこで停止さ
せ、検出したものに応じたルーチンに飛んで対応
する処理を施した後、再びメイン・ルーチンに戻
るようにする。尚、上記の時間Tsは先に述べた
第二クロツクＣ２に関する一周期T2またはパル
ス幅T2／２に対応する。

先づ風量エツヂを検出した際には、記述の第二
カウンタ１４の機能に相当するラベル
（FMCNTR）で示したフアン・モータ・カウン
タの内容を“１”だけインクリメントし、このル
ーチンを終える。

次に水量パルスのエツヂを検出した際には、ラ
ベル（SUICNT）で示した水量カウンタの内容
を同様に“＋１”し、マイクロ・コンピユータ内
で発振器出力を分周したマスター・クロツクで走
つているフリー・ラニング・カウンタの内容
（FRCNTR）をレジスタ（NOWDAT）に転送
した上でこの（NOWDAT）から（PREDAT）
を減算し、ラベル（SUIDAT）で示すようにそ
の結果を水量データＳ１とした後、（PREDAT）
をこの（NOWDAT）に更新する。

以上のことは、水量パルスのエツヂを検出した
時のフリー・ラニング・カウンタの値を
（NOWDAT）として記憶し、その前の水量パル
スのエツヂ検出の時のフリー・ラニング・カウン
タの値（PREDAT）との減算を行い、もつて水
量パルスエツヂ間隔、即ち先に述べた水量パルス
一周期Ｔ（Ｐ１）間のクロツクＣ１の数Ncを測定
することになり、従つてその結果を水量データと
して利用できるのである。

次にフリー・ラニング・カウンタを利用して時
間Ts毎に出力されるようにした内部タイマのカ
ウント・アツプ信号が検出された際には、その時
の（FMCNTR）の内容を風量データとして
（FANRPM）に記憶させると共に、次回のタイ
ム・アツプに際しては新たな風量データを得るた
め、（FMCNTR）の内容を帰零する。

同時に、時間Ts内の水量パルスの検出回数を
記憶しているレジスタ（SUICNT）の内容が
“０”である場合には、水量“０”検知レジスタ
（SUIRYO）を“０”にした上で（SUICNT）も
“０”にし、一方、（SUICNT）の内容が“０”
でない場合には、当該水量“０”検知レジスタ
（SUIRYO）に“１”を入れた上で（SUICNT）
を“０”にし、このルーチンを終える。

以上のことは、第２図における単位測定時間
T2またはT2／２に対応する時間Ts内において取
込む風量パルス乃至フアン・モータ回転パルスの
数を風量データとして利用できると共に、水量パ
ルスの検出回路をチエツクすることにより水量
“０”をも検出できることを意味している。

このようにして取込んだ水量データ、風量デー
タをどのように制御に使うかはマイクロ・コンピ
ユータ１０における既存の制御モードに従つて良
く、本発明がこれを直接規定するものではない。
例えば燃焼量の算出においては先づ水量“０”検
出レジスタ（SUIRYO）の内容をチエツクし、
“０”の際には燃焼量を“０”とし、“０”でない
時には得られた水量データ（SUIDAT）と、別
途求められる設定温度と出湯温度の偏差とによつ
て燃焼量を決定する。

そしてこの決定した燃焼量に応じ、フアン・モ
ータの所用回転数を算出し、（FANRPM）との
比較を行なつてフアン・モータ駆動制御回路へ帰
還情報を与える。

［ 発明の効果］ 本発明によれば、一般に低周波数帯域での変動
を示す水量パルス列に就いては、通常の周波数範
囲での基本クロツクを当該水量パルスの一周期ま
たはパルス幅内に幾つカウントするかによつて水
量データとする波長検出モードが採用されている
ため、水量が最大となつて風量パルス周波数も最
高（水量パルス幅最短）となつた場合でも、十分
な分解能を保証することが極めて容易である。

また一方、通常の周波数範囲にある基本クロツ
クでも尚且つ分解能が心配される相対的に高周波
数な風量パルスに対しては、風量最低でそれが最
低周波数にある時、つまり最長パルス幅にある時
でも、測定単位時間の設定の如何により十分な数
個をカウントできる周波数検出モード乃至波数検
出モードが採用されているため、同様にこの風量
データに関しても高い分解能を保証することがで
きる。

しかも、風量パルスに関しての測定単位時間を
上記要件を満たすため、当該風量パルスの周期に
比せば十分長く設定しても、水量パルスを同様の
メカニズムで計測する場合に比せば十分短い時間
に収めることができ、結局、両データ取込みに伴
う制御系の応答を速めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実現する装置の基本的な
一例の概略構成図、第２図は第１図示実施例にお
ける要部信号波形図、第３図は主制御回路にマイ
クロ・コンピユータを用いる際のフロー・チヤー
ト、である。 図中、１０は主制御回路、１１は第一カウン
タ、１２は第二カウンタ、１３は第一タイミング
制御回路、１４は第二タイミング制御回路、１５
は第一ラツチ回路、１６は第二ラツチ回路、２０
は基本クロツク発振器、２１は第二クロツク発振
器としての分周器、３１は第一アンド・ゲート、
３２は第二アンド・ゲート、４０は水量“０”検
出回路、Ｐ１は水量パルス、Ｐ２は風量パルス、
Ｃ１は第一クロツク、Ｃ２は第二クロツク、であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定周期の基本クロツク発振器を設け； 水量センサからの水量パルスの一周期またはパ
   ルス幅中、上記基本クロツクをカウントし、該カ
   ウント値を水量データとする一方； 風量測定単位時間を経時的に指定する第二のク
   ロツクの発振手段を設け； 該各風量測定単位時間中、風量センサからの風
   量パルスをカウントし、該カウント値を風量デー
   タとして出力する； ことを特徴とする燃焼制御装置における水量デー
   タ及び風量データ取込方法。