JPH0335955Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （考案の分野） 本考案は、水量や目標出湯温度の変化にもかか
わらずバーナの空燃比を所定範囲に維持する給湯
器の燃焼制御装置に係り、特には、水量や目標出
湯温度を低下させたときに、燃焼用空気供給用フ
アンモータをブレーキ制御して出湯温度の急激な
上昇を防止するための技術に関する。

（考案の概要） 本考案は、バーナへの燃料供給経路に介装され
た燃料制御弁の応答性が速いことを利用して、水
量や目標出湯温度に変化が生じたときに、この変
化に迅速に応答する状態でフアンモータの回転数
を制御し、出湯温度のオーバーシユートを防止す
るとともに、出湯温度特性を改善するものであ
る。

（従来技術とその問題点） 従来から知られている給湯器の一例を第４図に
示す。

第４図において、１はバーナ、２はバーナ１に
連絡された燃料供給経路であり、燃料供給経路２
には電磁弁（元弁）３、ガスガバナ４および燃料
制御弁（比例弁）５が介装されている。バーナ１
の近傍には、点火プラグ６およびフレームロツド
７が配置されている。バーナ１の上方には燃焼室
８が設けられ、燃焼室８の上端から排気路９が連
通している。１０は排気路９に設けられたフアン
１１を駆動するフアンモータである。このフアン
モータ１０は、排気を司るとともに、バーナ１に
燃焼用空気を供給するものである。

１２は燃焼室８に内装された熱交換器であり、
この熱交換器１２の入口は、燃焼室８に内装され
た排熱回収器１３および燃焼室８を取り巻くコイ
ル管１４を介して給水管１５に連絡され、熱交換
器１２の出口は、出湯管１６を介してカランやシ
ヤワーなどの複数の出湯口１７に連結されてい
る。前記の給水管１５から出湯口１７に至る経路
が給水経路１８を構成している。

給水経路１８における給水管１５には水量検出
手段１９が介装され、出湯管１６にはサーミスタ
などの出湯温度検出手段２０が介装されている。
なお、２１は排気路９に介装された風量検出手段
である。

第５図は、この種の給油器の従来の燃焼制御装
置を示したブロツク図である。以下、この燃焼制
御装置の動作を説明する。

熱交換器１２への水量が水量検出手段１９に
よつて検出され、その水量信号に基づいて電磁
弁３が開動されるとともに、点火プラグ６に電
圧が印加されバーナ１から流出してきた燃料ガ
スに点火される。

また、フアンモータ１０が駆動され、風量検
出手段２１による風量信号に基づいて検出風量
に比例する開度に燃料制御弁５が駆動制御され
る。これによつて、空燃比が自動的に所定範囲
に維持される。即ち、第６図に示すように、燃
料制御弁５の駆動電流（弁開度）とフアンモー
タ１０の回転数とが比例する。

偏差検出部２３において、出湯温度検出手段
２０からの出湯温度信号ａと出湯温度について
の目標温度設定手段２２からの目標温度信号ｂ
との偏差信号ｃが求められる。

PID演算部２４において、偏差信号ｃについ
てPID演算が行われ、所定の制御信号ｄが出力
される。目標回転数演算部２５では、制御信号
ｄに基づいてフアンモータ１０の目標回転数信
号ｅが出力される。

位相演算部２６において、目標回転数信号ｅ
に基づいてフアンモータ１０の駆動電流の導通
位相が演算され、それに対応したトリガ信号ｆ
フアンモ−タ駆動部２７に出力される。

フアンモータ駆動部２７にはフアンモータ１
０の駆動電流をオン・オフするスイツチング素
子が設けられており、このスイツチング素子が
トリガ信号ｆによつてスイツチングされ、位相
演算部２６で演算された導通位相に対応するタ
イミングで駆動電流が流れる。

以上のようにして、フアンモータ１０の回転
数が制御され、この回転数に対応して風量検出
手段２１から出力される風量信号ｇに基づい
て、燃料制御弁５が検出風量つまりフアンモー
タ回転数に比例する開度に制御される。

即ち、出湯温度が目標温度になるように自動
制御されるとともに、空燃比が自動的に所定範
囲に維持される。

出湯口１７の使用数を減らす（例えば、風呂
のシヤワーと台所のカランの使用中にカランを
閉止する）とか、目標出湯温度を低下させるな
ど水量や目標出湯温度を急激に低下させた場合
に、燃料供給量は、燃料制御弁５の動作に基づ
いて急激に減少させることができるが、フアン
モータ１０には慣性があるため、フアンモータ
１０の回転数は急激には低下しない。そのた
め、空燃比が悪化し、出湯温度が急激に上昇
し、使用者に不快感を与えるおそれがある。

そこで、通常は、空燃比を所定範囲に維持して
出湯温度が急激に上昇しないようにするために、
フアンモータ１０をブレーキ制御している。

即ち、例えば第７図Ａのように水量を減少させ
た場合に、位相演算部２６において、第８図Ａの
ように水量減少開始時刻t₁以降では、トリガ信号
ｆのタイミングが、時刻t₁以前でのタイミングよ
りも遅れた状態となるように構成している。この
タイミングの遅れにより、フアンモータ１０の駆
動電流の導通角が小さくなり、その回転数が減少
する。これがブレーキ制御である。

このように、通常は、燃料制御弁５を制御する
ための駆動電流を、第７図Ｃに示すフアンモータ
１０の特性に合わせて、第７図Ｂに示す特性で決
定するように構成している。

しかしながら、このような構成を有する従来例
には、次のような問題点がある。

即ち、第８図Ａのようにトリガ信号ｆを正の半
数でも負の半数でも与えるように構成してあるた
め、第８図Ｂのようにフアンモータ１０の回転数
は比較的ゆつくりとしか減少しない。

その結果、第７図Ｄに示すように、水量減少の
当初において、出湯温度がオーバーシユートして
高温側に変動し、また、出湯温度が目標温度に安
定するまでに要する時間が長く、湯の使用者に不
快感を与えている。

（考案の目的） 本考案は、このような事情に鑑みてなされたも
のであつて、バーナの空燃比を所定範囲に維持す
ることを前提として、水量や目標出湯温度を急激
に低下したときの出湯温度の急激な上昇を防止
し、湯の使用者に不快感を与えないようにするこ
とを目的とする。

（考案の構成と効果） 本考案は、このような目的を達成するために、
次のような構成をとる。

即ち、本考案の給湯器の燃焼制御装置は、バー
ナに燃焼用空気を供給するフアンモータと、前記
バーナへの燃料供給経路に介装された燃料制御弁
と、給水経路に介装された水量検出手段と、出湯
温度についての目標温度設定手段と、出湯温度検
出手段と、前記目標温度設定手段からの目標温度
信号と前記出湯温度検出手段からの出湯温度信号
との偏差および前記水量検出手段からの水量信号
に基ずいて前記燃料制御弁の開度を演算してその
弁開度信号を前記燃料制御弁に出力する弁開度演
算手段と、この弁開度演算手段からの弁開度信号
に基ずいて前記フアンモータの駆動電流の導通位
相を演算するもので前記弁開度信号の値の減少変
化率が所定値以上のときに前記モータ駆動電流の
半波を整流する位相制御手段とを備えたものであ
る。

この構成による作用は、次の通りである。

（） 弁開度演算手段は、目標温度設定手段か
らの目標温度信号と出湯温度検出手段からの出
湯温度信号との偏差だけで基づいて燃料制御弁
の弁開度を演算するのではなく、水量検出手段
からの水量信号をも加味した状態で燃料制御弁
の開度を演算し、そのような総合的なデータに
基ずいて演算した弁開度信号を燃料制御弁に出
力するものである。

（） 位相制御手段は、このような弁開度演算
手段からの弁開度信号に基づいてフアンモータ
の駆動電流の導通位相を演算するものであり、
かつ、弁開度信号の値の減少率が所定値以下の
場合には、モータ駆動電流の半波を整流してこ
の半波分の期間においては、駆動電流を全く流
さない。

（） 従つて、フアンモータに対するブレーキ
制御が強力に働く。その結果、フアンモータの
回転数は急激に減少し、水量を急激に減少した
ときの出湯温度の急激な上昇を防止して高温側
への変動を抑制し、かつ、出湯温度が短時間で
目標温度に安定する。

換言すれば、燃料制御弁の応答性が速いこと
をそのまま利用することが可能となり、このよ
うに、燃料制御弁を速く制御する弁開度信号に
基づいて、フアンモータの駆動電流の導通位相
を位相制御手段で演算させることができるので
ある。

以上のように、本考案によれば、次の効果が発
揮される。

(a) 水量を急激に減少したときの出湯温度の急激
な上昇を防止して高温側への変動を抑制でき、
かつ、出湯温度を目標温度に安定させるのに要
する時間を短縮することができる。

従つて、水量を急激に減少させたときでも、
湯の使用者に不快感を与えることを防止するこ
とができる。

(b) 燃料制御弁の高い応答性に対応してフアンモ
ータの応答性を改善したことに伴い、水量の急
激な減少の場合だけでなく、全般的な水量の変
化や目標出湯温度の変化に際しても、出湯温度
のオーバーシユートを防止できるとともに、出
湯温度特性を改善することができる。

（実施例の説明） 以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。第１図は、本考案の実施例に係る
給湯器の燃焼制御装置のブロツク図である。

この燃料制御装置は、第４図に示す給湯器に適
用しているが、他の同様な構成の給湯器にも適用
できるこというまでもない。

第１図において、２８は、出湯温度についての
目標温度設定手段２２からの目標温度信号ｂと、
出湯温度検出手段２０からの出湯温度信号ａとを
比較して、両信号の偏差信号ｃを出力する比較手
段である。２９は、給水経路１８に介装された水
量検出手段１９からの水量信号ｈと前記偏差信号
ｃとに基づいて、バーナ１への燃料供給経路２に
介装された燃料制御弁５の開度を演算し、その弁
開度信号ｉを燃料制御弁５に出力する弁開度演算
手段である。

３０は、弁開度演算手段２９からの弁開度信号
ｉに基づいて、バーナ１に燃焼用空気を供給する
フアンモータ１０の駆動電流の導通位相を演算し
て、フアンモータ駆動部２７に所定のトリガ信号
ｊを出力する位相制御手段であり、この位相制御
手段３０は、弁開度信号ｉの値の減少変化率が所
定値以上のときに、そのトリガ信号ｊがモータ駆
動電流の半波を整流する状態で出力されるように
構成されている。

フアンモータ駆動部２７にフアンモータ１０の
駆動電流をオン・オフするスイツチング素子とし
て例えばトライアツクが設けられており、このト
ライアツクが信号ｊによつてスイツチングされ、
位相制御手段３０で演算された導通位相に対応す
るタイミングで駆動電流が流れるように構成され
ている。

次に、この実施例の動作を第２図および第３図
に基づいて説明する。第２図は水量、弁駆動電
流、フアンモータ回転数および出湯温度について
のタイムチヤート、第３図は水量を減少したとき
のフアンモータの駆動電流と回転数とのタイムチ
ヤートである。

第２図Ａのように水量を減少した場合に、弁
開度演算手段２９において、比較手段２８から
の出湯温度信号ａと目標温度信号ｂとの偏差信
号ｃおよび水量検出手段１９からの水量信号ｈ
に基づいて、燃料制御弁５の開度が演算され、
第２図Ｂのような急峻な弁開度信号ｉが燃料制
御弁５に出力される。

これによつて、バーナ１への燃料ガス量が水
量減少分に応じて減少されるが、その応答速度
は十分に速いものとなる。

弁開度演算手段２９からの弁開度信号ｉは位
相制御手段３０にも入力される。弁開度信号ｉ
の値の減少変化率が所定値以下のときは、位相
制御手段３０は、フアンモータ駆動部２７のト
ライアツクに対して、第３図Ａに示すようにモ
ータ駆動電流の負の半波を整流して駆動電流を
０にするような位相制御を行う。

即ち、正の半波では、出湯温度信号ａと目標
温度信号ｂとの偏差信号ｃおよび水量信号ｈに
応じたタイミングでトリガ信号ｊを出力する
が、負の半波では、トリガ信号ｊを出力せずト
ライアツクを非導通とする。

従つて、フアンモータ１０に対するブレーキ
制御が強力に働き、第３図Ｂ，第２図Ｃに示す
ようにフアンモータ１０の回転数が急激に減少
する。これによつて、バーナ１への燃焼用空気
量が水量減少分に応じて減少されるが、その応
答速度も十分に速いものとなる。

急速な燃料制御弁５の応答性と、急速なフア
ンモータ回転数の応答性とは、ほぼ一致したも
のとなる。

このため、空燃比が自動的に短時間のうちに
所定範囲に維持されるとともに、第２図Ｄに示
すように出湯温度の急激な上昇が防止され、出
湯温度が短時間で目標温度に安定する。

従つて、水量を急激に減少させたときでも、
湯の使用者に不快感を与えるのを防止すること
ができる。

さらに、燃料制御弁５およびフアンモータ１
０の応答性を前記のように改善したことに伴
い、水量の急激な減少の場合のみならず、全般
的な水量の変化や目標出湯温度の変化に際して
も、出湯温度のオーバーシユートを防止すると
ともに、出湯温度特性を改善することができ
る。

なお、上記実施例では、負の半波で駆動電流
を０にしてブレーキ制御するように構成してあ
るが、この考案は、正の半波で駆動電流を０に
してブレーキ制御するように構成したものも実
施例として含む。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本考案の実施例の給湯器
の燃焼制御装置に係り、第１図は給湯器の燃焼制
御装置のブロツク図、第２図は水量、弁駆動電
流、フアンモータ回転数および出湯温度について
のタイムチヤート、第３図は水量を減少したとき
のフアンモータの駆動電流と回転数とのタイムチ
ヤート、第４図ないし第８図は実施例に係り、第
４図は給湯器の一例を示す概略断面図、第５図は
給湯器の燃焼制御装置のブロツク図、第６図は燃
料制御弁の駆動電流とフアンモータ回転数との関
係を示す特性図、第７図は水量、弁駆動電流、フ
アンモータ回転数および出湯温度についてのタイ
ムチヤート、第８図は水量を減少したときのフア
ンモータの駆動電流と回転数とのタイムチヤート
である。 図中、符号１はバーナ、２は燃料供給経路、５
は燃料制御弁、１０はフアンモータ、１８は給水
経路、１９は水量検出手段、２０は出湯温度検出
手段、２２は目標温度設定手段、２９は弁開度演
算手段、３０は位相制御手段である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. バーナに燃焼用空気を供給するフアンモータ
   と、前記バーナへの燃料供給経路に介装された燃
   料制御弁と、給水経路に介装された水量検出手段
   と、出湯温度についての目標温度設定手段と、出
   湯温度検出手段と、前記目標温度設定手段からの
   目標温度信号と前記出湯温度検出手段からの出湯
   温度信号との偏差および前記水量検出手段からの
   水量信号に基づいて前記燃料制御弁の開度を演算
   してその弁開度信号を前記燃料制御弁に出力する
   弁開度演算手段と、この弁開度演算手段からの弁
   開度信号に基づいて前記フアンモータの駆動電流
   の導通位相を演算するもので前記弁開度信号の値
   の減少変化率が所定値以上のときに前記モータ駆
   動電流の半波を整流する位相制御手段とを備えた
   給湯器の燃料制御装置。