JPH06159662A - 給湯器の燃焼制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＰＩＤ演算のＰＩＤ定数の切り替えや、着火
時における積分動作のキャンセル時間を適切に設定する
給湯器の燃焼制御方法を提供する。 【構成】 制御装置17の流量演算部21は出湯流量の演算
結果をＰＩＤ定数切り替え部22に加える。ＰＩＤ定数切
り替え部22はＰＩＤ定数の切り替え基準流量を第１と第
２の２通りの基準流量によって設け、この第１と第２の
切り替え基準流量との間に切り替え不感帯域を設け、出
湯流量が切り替え不感帯域の範囲内で変動する限り、Ｐ
ＩＤ定数の切り替えを行わないようにする。また、ＰＩ
Ｄ定数切り替え部22は出湯温度が設定温度に近づいたと
き、設定温度の偏差温度範囲内で変動する限り、ＰＩＤ
定数の切り替えを停止する。キャンセル時間設定部23は
着火時における出湯流量等の大きさに応じて積分動作の
キャンセル時間を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＰＩＤ演算による給湯
器の燃焼制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８には一般的な給湯器のシステム構成
が示されている。同図において、燃焼室１内にはバーナ
２が設置され、このバーナ２の下側には給排気を行う燃
焼ファン３が設けられ、バーナ２の上側には熱交換器４
が設けられる。前記バーナ２に通じるガス供給通路５に
は主電磁弁６とガスの供給量を開弁量によって制御する
比例弁８が設けられており、また、熱交換器４の入側に
は給水管10が接続され、この給水管10にはサーミスタ等
の給水温度センサ11と、水の流れと給水水量（出湯量）
を検出する流量センサ13が設けられている。また、熱交
換器４の出側には給湯管14が接続されており、この給湯
管14の出側には水栓15が設けられている。そして、熱交
換器４の出口近傍にはサーミスタ等の出湯湯温を検出す
る出湯温度センサ16が設けられている。さらに、バーナ
２の近傍には点火を行うイグナイタ電極18と、着火を確
認する炎検出センサとしてのフレームロッド電極20とが
設けられている。

【０００３】前記給水温度センサ11と、流量センサ13
と、出湯温度センサ16と、フレームロッド電極20との各
検出信号は制御装置17に加えられており、この制御装置
17には給湯運転を指令したり、出湯湯温を設定するリモ
コン12が接続されている。制御装置17は前記各センサ1
1，13，16，20の検出信号やリモコン12の信号を受けて
給湯器の燃焼運転を行っている。

【０００４】すなわち、制御装置17は、水栓15が開けら
れて流量センサ13により給水水流が検知されたときに、
燃焼ファン３を回転する。続いて、主電磁弁６を開け、
燃料ガスをバーナ２に供給してイグナイタ電極18を駆動
し、ガスの点火を行う。そして、フレームロッド電極20
から加えられる炎検知信号を受けて着火を確認し、設定
温度と出湯温度との差に対応させて比例弁８の開弁量を
制御し、ＰＩＤ演算を含む比例制御により出湯湯温を設
定温度に近づけるように燃焼量を制御するのである。

【０００５】最近、給湯器の出湯温度特性の改善が望ま
れ、温度変化のない安定した湯を出湯するために、燃焼
運転の緻密な制御が行われるようになっており、その制
御例として、出湯流量を検出し、予め設定した所定の出
湯流量に至ったときに、ＰＩＤ演算のＰＩＤ定数を切り
替える方法や、給湯器の出湯温度を検出し、出湯温度が
設定温度の予め与えられた偏差温度範囲に出入りする毎
に、ＰＩＤ演算のＰＩＤ定数を切り替える方法や、着火
時以降の一定の短時間だけＰＩＤ演算のうちの積分動作
を省略して、比例と微分の演算による比例制御によって
バーナ２の燃焼制御を行うことが提案されている。

【０００６】図９は前記提案方法のうち、出湯流量に応
じてＰＩＤ定数を切り替える例を示したもので、給湯器
の出湯動作時に、出湯流量が予め設定した切り替え基準
流量を上昇方向に越えるときにＰＩＤ演算のＰＩＤ定数
をＡ₁ からＡ₂ に切り替え、出湯流量が切り替え基準流
量を減少方向に越えるときにＰＩＤ定数をＡ₂ からＡ₁
に切り替え、出湯流量の大きさに応じて、ＰＩＤ定数を
段階的に切り替えるようにしたものである。

【０００７】また、図10は出湯温度によるＰＩＤ定数の
切り替え例を示したもので、給湯器の設定温度が設定さ
れると、この設定温度に対し、偏差温度範囲が設定温度
を中心とし、その上下両側にかけて設けられる。出湯温
度が設定温度に近付いて偏差温度範囲の下限温度Ｔ₂ に
達するＦ₁ 点で、ＰＩＤ演算のＰＩＤ定数はＢ₁ からＢ
₂ に切り替わり、Ｂ₂ のＰＩＤ定数を用いてＰＩＤ演算
による比例制御によってバーナ２の燃焼運転が行われ
る。出湯量の変動により、出湯温度がさらに上昇し、Ｆ
₂ の点で出湯温度が偏差温度範囲の上限温度Ｔ₁ を越え
るＦ₂ の点で、ＰＩＤ定数はＢ₂ からＢ₁ に再び切り替
わるようにしたものである。

【０００８】ところで、ＰＩＤ演算による制御は微分と
積分と比例の演算を行って燃焼運転を比例制御するもの
であり、このＰＩＤ演算による制御は、出湯湯温が設定
温度に近い湯温の安定領域においては、極めて優れた制
御性能を発揮するのであるが、着火時から湯温安定領域
に至る過渡的な領域では、ＰＩＤ演算で積分動作を行う
と、湯温の急激な変化に対する追従性が緩慢になり、応
答性が悪くなる。これを避けるために、積分動作をキャ
ンセルする前記提案例では、着火後の固定の一定時間だ
けＰＩＤ演算のうちの積分動作をキャンセルして、出湯
湯温の安定化を図ろうとするものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、出湯流
量によってＰＩＤ定数を切り替える前記燃焼制御方法に
おいては、出湯流量が切り替え基準流量の近辺で変動
し、出湯流量が切り替え基準流量を上下に越えると、そ
の都度頻繁にＰＩＤ定数が切り替わることとなる。この
ＰＩＤ定数の切り替わりにより、比例弁８の駆動電流の
操作量が変化し、開弁量も頻繁に変化して、バーナ２へ
のガス供給量が変動するため、出湯湯温もこれに応じて
変動することとなり、湯温の安定化に悪影響を及ぼすと
いう問題が生じる。

【００１０】また、出湯温度によってＰＩＤ定数を切り
替える前記燃焼制御方法においても、出湯量の変動等に
起因して、出湯温度が偏差温度範囲の下限温度Ｔ₂ 又は
上限温度Ｔ₁ の近辺で変動すると、例えば、図10に示す
ように、上限温度Ｔ₁ の近辺で出湯温度が変動し、出湯
温度がＦ₂ ，Ｆ₃ ，Ｆ₄ ，Ｆ₅ 等の各点で偏差温度範囲
に出入りすると、その各点でＰＩＤ定数が頻繁にＢ₁ と
Ｂ₂ の間で繰り返し切り替わることとなる。このＰＩＤ
定数の切り替わりにより、比例弁８の駆動電流の操作量
が変化し、開弁量も頻繁に変化して、バーナ２へのガス
供給量が変動するため、出湯湯温もこれに応じて変動す
ることとなり、湯温の安定化に悪影響を及ぼすという問
題が生じる。

【００１１】さらに、積分動作をキャンセルする前記提
案例では、バーナ２の着火確認後、固定の一定時間だけ
積分動作をキャンセルする方式であるため、この積分動
作のキャンセル時間が、例えば、小出湯流量に適した値
に設定された場合には、確かに、小出湯流量時には、図
11の（ａ）で示すように、オーバーシュート（出湯温度
が設定温度を越えて大きくなる現象）が小さくなり、優
れた温度特性を得ることができるのであるが、出湯流量
が大きいときには、同図の（ｂ）に示すように、湯温が
設定温度に達するまでに時間が長くかかり過ぎるという
問題が生じる。これとは逆に、積分動作のキャンセル時
間が出湯流量が大きい大出湯流量に適した値に設定され
ている場合には、大出湯流量時の出湯温度特性は図12の
（ｂ）に示すようにオーバーシュートも小さく、湯温が
設定温度に至る時間も短い良好な結果を得ることができ
るのであるが、小出湯流量のときには、同図の（ａ）に
示すように、大きなオーバーシュートが発生するという
問題がある。

【００１２】このように、提案例では、積分動作のキャ
ンセル時間が固定的に設定されるため、小出湯流量に適
したキャンセル時間のときには、大出湯流量の温度特性
が悪くなり、大出湯流量に適したキャンセル時間のとき
には、小出湯流量時の温度特性が悪くなるという問題が
発生してしまい、小出湯流量時と大出湯流量時の両方の
温度特性を共に改善することは困難であった。

【００１３】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、出湯流量が切り替え
基準流量の近辺で変動したり、出湯温度が偏差温度範囲
に頻繁に出入りしたりしても、また、出湯流量の如何に
かかわらず湯温の安定化を図ることができる出湯温度特
性のより優れた給湯器の燃焼制御方法を提供することに
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明は、給湯器の燃焼をＰＩＤ演算を含む比例制御によ
り制御し、このＰＩＤ演算のＰＩＤ定数を着火時以降か
ら燃焼停止時にかけて出湯流量が予め設定した切り替え
基準流量になる毎と、出湯湯温が設定温度の偏差温度範
囲に出入りする毎に切り替え、また、着火時以降の所定
時間だけＰＩＤ演算の積分動作をキャンセルする給湯器
の燃焼制御方法において、前記出湯流量の切り替え基準
流量を、出湯流量の増加時に第１のＰＩＤ定数から第２
のＰＩＤ定数に切り替える第１の切り替え基準流量と、
出湯流量の減少時に第２のＰＩＤ定数から第１のＰＩＤ
定数に切り替える第２の切り替え基準流量との２通りの
基準流量によって設け、第１の切り替え基準流量と第２
の切り替え基準流量との間に切り替え不感帯域となる所
定の流量差を設け、また、前記ＰＩＤ定数を切り替える
偏差温度範囲の上下両側にＰＩＤ定数の切り替えを行わ
ない切り替え停止温度幅を設け、さらに、前記着火時以
降の積分動作のキャンセル時間を、燃焼着火時の出湯流
量、燃焼着火時の出湯流量と給水温度、燃焼着火時の出
湯流量と設定温度、燃焼着火時の出湯流量と給水温度と
設定温度、給水温度と設定温度、のいずれかに応じて設
定することを特徴として構成されている。

【００１５】

【作用】上記構成の本発明において、給湯器の燃焼に際
し、着火時点において、出湯流量が検出され、また、こ
のとき、給水温度および設定温度の情報が取り込まれ、
これらの情報に応じた所定の時間だけ、ＰＩＤ演算の積
分動作がキャンセルされ、このキャンセル時間経過後
に、積分動作を加えたＰＩＤ演算により給湯器の燃焼制
御が行われる。

【００１６】この燃焼運転中に、出湯流量が時々刻々検
出され、出湯流量が増加方向に変化し、第１の切り替え
基準流量を越えるときに、ＰＩＤ演算のＰＩＤ定数は第
１のＰＩＤ定数から第２のＰＩＤ定数に切り替わってＰ
ＩＤ演算による燃焼制御が行われる。この第１の切り替
え基準流量の近辺で出湯流量が変動し、第１の切り替え
基準流量を上下方向に越えても、出湯流量の第２の切り
替え基準流量に至らないうちは、第２のＰＩＤ定数が引
き続きＰＩＤ演算に使用される。出湯流量が切り替え不
感帯域を減少方向に越えて第２の切り替え基準流量に達
したときにＰＩＤ定数は第２のＰＩＤ定数から第１のＰ
ＩＤ定数に切り替えられる。このＰＩＤ定数の切り替え
後、出湯流量が第２の切り替え基準流量の近辺で上下に
変動しても、切り替え不感帯域を越えて第１の切り替え
基準流量に達しない間は第１のＰＩＤ定数がそのままＰ
ＩＤ演算に使用される。

【００１７】出湯温度が設定温度に次第に近づき、その
設定温度の偏差温度範囲に入り込むと、ＰＩＤ演算のＰ
ＩＤ定数が切り替わり、この切り替わったＰＩＤ定数に
よりＰＩＤ演算が行われて給湯燃焼運転が制御される。
この給湯運転状態で、出湯量の変動等により出湯温度が
変動して偏差温度範囲に対して頻繁に出入りしても、偏
差温度範囲の上下両側に切り替え停止温度幅が設けられ
ることで、出湯温度がこの切り替え停止温度幅を越えて
変動しない限り、ＰＩＤ定数は切り替わることがない。
これにより、ＰＩＤ定数の頻繁な切り替わりに起因する
出湯湯温の不安定化が抑制される。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、本実施例の説明において、前記図８に示す
システム部分と同一の部分には同一符号を付し、その重
複説明は省略する。本実施例の方法を適用する給湯器は
前記図８に示すものと同様な構成となっており、本実施
例の特徴的なことは、制御装置17のＰＩＤ演算による制
御手法を特有な構成としたものであり、それ以外は従来
例と同様である。

【００１９】図１は本実施例の特徴的なＰＩＤ演算を用
いた制御部分の構成を示したもので、この制御部分は信
号入力部19と、流量演算部21と、ＰＩＤ定数切り替え部
22と、キャンセル時間設定部23と、タイマ24と、燃焼制
御部25とを有している。信号入力部19はリモコン12およ
び各センサ11，13，16，20の対応する信号を流量演算部
21とＰＩＤ定数切り替え部22とキャンセル時間設定部23
に加える。流量演算部21は流量センサ13から加えられる
流量検出信号によって出湯流量を演算によって求め、流
量演算結果をＰＩＤ定数切り替え部22に加える。ＰＩＤ
定数切り換え部22には、出湯流量の段階的な基準流量位
置に、図２に示すように、第１の切り替え基準流量の値
と第２の切り替え基準流量の値とが予め与えられてお
り、出湯流量が増加方向に第１の切り替え基準流量を越
えるときに、ＰＩＤ定数を第１のＰＩＤ定数Ａ₁ から第
２のＰＩＤ定数Ａ₂ に切り替える。その一方において、
出湯流量が減少方向に、第２の切り替え基準流量を越え
るときに、ＰＩＤ演算のＰＩＤ定数を第２のＰＩＤ定数
Ａ₂ から第１のＰＩＤ定数Ａ₁ に切り替える。そして、
切り替え選定したＰＩＤ定数を燃焼制御部25に加える。

【００２０】また、ＰＩＤ定数切り替え部22には、図３
に示すように、出湯湯温の設定温度に応じて、この設定
温度の偏差温度範囲の上側と下側の温度領域に、予め指
定されているＰＩＤ定数の切り替え停止温度幅26ａ，26
ｂが設けられており、この切り替え停止温度幅26ａの下
側温度領域にはＢ₁ のＰＩＤ定数が与えられ、偏差温度
範囲にはＢ₂ のＰＩＤ定数が与えられ、さらに切り替え
停止温度幅26ｂの上側の温度領域にはＢ₁ のＰＩＤ定数
が与えられている。ＰＩＤ定数切り替え部22は出湯温度
センサ16から出湯温度の検出信号を受け、出湯温度が切
り替え停止温度幅26ａよりも下のときにはＢ₁ 、偏差温
度範囲のときにはＢ₂ 、切り替え停止温度幅26ｂよりも
高温のときにはＢ₁ のＰＩＤ定数をそれぞれ選定し、こ
の選定したＰＩＤ定数を燃焼制御部25に加える。

【００２１】キャンセル時間設定部23には、例えば、図
４の（ａ）に示すような、出湯流量とキャンセル時間と
の関係を示すグラフデータが予め与えられており、キャ
ンセル時間設定部23は着火時（着火時とは、着火した瞬
間とその前後の微小時間を含む時間範囲内の任意の時点
を意味するが、この実施例では着火時を具体的には着火
トライアル直前としている）における出湯流量を流量セ
ンサ13からの検出信号により把握し、この検出流量に対
応するキャンセル時間をグラフデータから求め、フレー
ムロッド電極20の炎検知信号によって着火を確認したと
きに、その着火時を起点として前記グラフデータから求
めたキャンセル時間のタイマ動作をタイマ24に指令し、
タイマ動作の開始時からキャンセル時間が経過する間、
燃焼制御部25にキャンセル信号を加え、タイマ24からタ
イムアップ信号が加えられたとき、燃焼制御部25にキャ
ンセル解除信号を加える。

【００２２】燃焼制御部25はＰＩＤ定数切り替え部22に
より切り替え選定されたＰＩＤ定数を用いてＰＩＤ演算
により比例弁８の弁開量を制御し、比例制御によって給
湯器の燃焼運転を行う。また、燃焼制御部25はキャンセ
ル時間設定部23からキャンセル信号が加えられている
間、ＰＩＤ演算のうちの積分動作を止め、比例動作と微
分動作によってＰＩＤ演算を行い、この演算結果により
給湯器の燃焼制御を行う。そして、キャンセル時間設定
部23からキャンセル解除信号が加えられたときに、積分
動作の停止状態を解除し、積分動作と微分動作と比例動
作による通常のＰＩＤ演算を行って給湯器の燃焼制御を
行う。

【００２３】次に、本実施例におけるＰＩＤ定数の切り
替え動作について説明する。図２に示すように、第１の
切り替え基準流量と第２の切り替え基準流量との間には
所定の流量差に対応する切り替え不感帯域が設けられて
おり、出湯流量が増加方向に変化し、Ｃ₁ の位置で、第
１の切り替え基準流量を増加方向に越えたときに、ＰＩ
Ｄ定数は第１のＰＩＤ定数Ａ₁ から第２のＰＩＤ定数Ａ
₂ に切り替わり、このＡ₂ のＰＩＤ定数を用いて燃焼制
御部25によりＰＩＤ演算による比例制御でバーナ２の燃
焼制御が行われる。このＰＩＤ定数の切り替え後、出湯
流量が第１の切り替え基準流量の近辺で変動し、出湯流
量が上下方向にＣ₂ ，Ｃ₃ ，Ｃ₄ の位置で第１の切り替
え基準流量を越えても、出湯流量が第２の基準流量を減
少方向に越えることはないので、ＰＩＤ定数が切り替わ
ることはなく引き続きＡ₂ の値に維持される。

【００２４】出湯流量が減少方向に変動し、切り替え不
感帯域を横切って第２の切り替え基準流量を減少方向に
Ｃ₅ の点で越えたときに、ＰＩＤ定数は第２のＰＩＤ定
数Ａ₂ から第１のＰＩＤ定数Ａ₁ に切り替わり、このＰ
ＩＤ定数Ａ₁ を用いてＰＩＤ演算が行われる。出湯流量
が第２の切り替え基準流量の近辺で変動し、上下方向に
Ｃ₆ ，Ｃ₇ ，Ｃ₈ の位置で第２の切り替え基準流量を越
えても、切り替え不感帯域の範囲内で変動する限り、Ｐ
ＩＤ定数はＡ₁ の値に維持される。

【００２５】このように、本実施例によれば、切り替え
基準流量を第１の切り替え基準流量と第２の切り替え基
準流量との２通りの基準流量によって構成し、第１の基
準流量と第２の基準流量との間に所定の流量差を設けて
切り替え不感帯域としたものであるから、出湯流量が第
１の切り替え基準流量あるいは第２の切り替え基準流量
の近辺で変動しても、ＰＩＤ定数がその都度頻繁に切り
替わるということがなくなり、これにより、出湯湯温の
変動も抑制されるので、給湯器の出湯温度特性をより安
定化させることができる。

【００２６】また、図３に示すように、出湯温度が設定
温度に徐々に近づき、Ｄ₁ の点で、出湯温度が偏差温度
範囲に入ると、ＰＩＤ定数はＢ₁ からＢ₂ に切り替わ
り、このＢ₂ のＰＩＤ定数を用いて燃焼制御部25により
ＰＩＤ演算による比例制御でバーナ２の燃焼駆動が行わ
れる。このＰＩＤ定数の切り替え後、出湯湯温がさらに
上昇し、偏差温度範囲を越えて上側の切り替え停止温度
幅26ｂ内に入っても、この切り替え停止温度幅26ｂ内
は、ＰＩＤ定数の切り替えが停止される区間なので、Ｄ
₂ ，Ｄ₃ ，Ｄ₄ ，Ｄ₅ に示すように、出湯温度が偏差温
度範囲と上側の切り替え停止温度幅26ａの間を繰り返し
出入りしても、出湯温度が上側の切り替え停止温度幅26
ｂを越えない限りはＰＩＤ定数は切り替えられず、Ｂ₂
の状態を維持する。

【００２７】出湯温度がＤ₅ の位置から低下し、偏差温
度範囲を横切ってＤ₆ の点で下側の切り替え停止温度幅
26ａ内に入り込み、この切り替え停止温度幅26ａと偏差
温度範囲間で頻繁に出湯温度が出入りしても出湯温度が
下側の切り替え停止温度幅26ａを越えて低下しない限
り、ＰＩＤ定数の切り替えは行われず、引き続きＢ₂ の
ＰＩＤ定数によってＰＩＤ演算が行われる。

【００２８】このように、本実施例は、設定温度の偏差
温度範囲の上下両側に切り替え停止温度幅26ａ，26ｂを
設けたので、出湯量の変動等により、出湯温度が偏差温
度範囲の内側と外側に頻繁に出入りしても、ＰＩＤ定数
がその都度頻繁に切り替わるということがなくなり、こ
れにより、出湯湯温の変動も抑制されるので、給湯器の
出湯温度特性をより安定化させることができる。

【００２９】さらに、この実施例によれば、キャンセル
時間設定部23により、出湯流量に応じたキャンセル時間
が設定されるので、図５の（ａ）に示すように、小出湯
流量時においても、また、同図の（ｂ）に示すように、
大出湯流量時においても、ＰＩＤ動作のキャンセル時間
が最適な値となるので、大小何れの出湯流量において
も、短時間のうちに湯温を設定温度に高めることができ
るとともに、湯温のオーバーシュートを抑制した良好な
温度特性を得ることができる。

【００３０】ところで、出湯流量に応じて積分動作のキ
ャンセル時間を設定する場合、キャンセル時間設定部23
に与える出湯流量とキャンセル時間との関係グラフデー
タは、必ずしも図４の（ａ）に示すように、出湯流量に
対してキャンセル時間が連続的に変化するグラフデータ
に限定されるものではなく、同図の（ｂ）に示すよう
に、出湯流量に対してキャンセル時間を段階的に切り替
えるようなグラフデータを与えておき、このグラフデー
タにより出湯流量に応じてキャンセル時間を切り替える
ようにしてもよい。

【００３１】このように、出湯流量に対してキャンセル
時間を段階的に切り替える場合には、例えば、図６の
（ａ）に示すように、出湯流量がＱ₁ となったときにキ
ャンセル時間をＴ_L からＴ_H に切り替えるような場合、
出湯流量がこのＱ₁ の近辺で変動すると、出湯流量がＱ
₁ を越えるＥ₁ の点でキャンセル時間がＴ_L からＴ_H に
切り替わるが、その後、Ｅ₂ の点で出湯流量がＱ₁ より
も低くなると再びキャンセル時間がＴ_H からＴ_L に切り
替わるという如く、Ｑ₁ の近辺で出湯流量が変動すると
頻繁にキャンセル時間が切り替わって、その都度、タイ
マ設定時間も切り替えなければならないという問題が生
じる虞がある。これを避けるために、図６の（ｂ）に示
すように、切り替え基準流量Ｑ₁ の下側に所定の流量幅
の切り替え不感帯域を設け、出湯流量が切り替え不感帯
域を越えて変動したときにのみキャンセル時間を切り替
えるようにすることが望ましい。

【００３２】このように切り替え不感帯域を設けること
により、出湯流量が切り替え基準流量Ｑ₁ を越えてＥ₁
の点でキャンセル時間がＴ_L からＴ_H に切り替わった後
に、出湯流量が基準流量Ｑ₁ の近辺で変動し、Ｅ₂ ，Ｅ
₃ の点で出湯流量が切り替え基準流量Ｑ₁ と交差しても
出湯流量が切り替え不感帯域を越えて低下しないかぎ
り、キャンセル時間がＴ_H からＴ_L に再び切り替わるこ
とがなく、出湯流量の変動によりキャンセル時間が頻繁
に切り替わるという事態を解消することができる。

【００３３】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例では出湯流量に応じて積分時間のキャンセル時間
を設定するようにしたが、出湯流量に加え、さらに給水
温度を考慮して積分動作のキャンセル時間を設定するよ
うにしてもよい。

【００３４】この場合には、キャンセル時間設定部23
に、表１に示すような出湯流量と給水温度に対応した積
分時間のキャンセル時間Ｔ₁ 〜Ｔ₉ のデータを予め与え
ておき、給水温度センサ11から加えられる給水温度と、
流量センサ13から加えられる出湯流量の情報に基づき、
表１のデータからキャンセル時間を読み取り、この読み
取ったキャンセル時間だけタイマ24を動作させて着火時
点からそのキャンセル時間だけＰＩＤ演算の積分動作を
キャンセルするようにしてもよい。

【００３５】

【表１】

【００３６】この表１では、例えば、出湯流量が大で、
給水温度が低の区間ではＴ₁ のキャンセル時間が読み取
り設定される。このＴ₁ 〜Ｔ₉ の大きさは、一般的に
は、Ｔ₁ ＜Ｔ₂ ＜・・・・＜Ｔ₉ の関係となるように設
定されるが、これらＴ₁ 〜Ｔ₉の大きさは必ずしもこれ
に限られることはなく、実験等により、最適な値が設定
されるもので、大きさの順序が逆転される場合もあり得
る。

【００３７】このように、出湯流量の他に給水温度を考
慮してタイマ24の動作時間を設定することにより、前記
実施例と同様に、積分動作の最適なキャンセル時間を与
えることができ、出湯温度特性の改善を図ることができ
る。この場合も必要に応じ、出湯流量の大、中、小の各
境界部に切り替え不感帯域を設け、給水温度の低、中、
高の各部の偏差温度範囲の上下両側に切り替え停止温度
幅26ａ，26ｂが設けられる。

【００３８】また、積分動作のキャンセル時間を設定す
る場合、出湯流量の他に設定温度を考慮して設定するこ
とも可能である。この場合は、例えば、表２に示すよう
な出湯流量と設定温度との関係データをキャンセル時間
設定部23に予め与えておき、リモコン12によって設定さ
れる設定温度の情報と、流量センサ13によって得られる
出湯流量の情報とに基づき、積分動作のキャンセル時間
Ｔ₁₀〜Ｔ₁₈を表２のデータから求めて、その時間により
積分動作のキャンセル時間を設定することができる。

【００３９】

【表２】

【００４０】この場合も、各キャンセル時間Ｔ₁₀〜Ｔ₁₈
の大きさは一般的にはＴ₁₀＜Ｔ₁₁＜・・・・＜Ｔ₁₈の関
係となるように与えられるが、この場合も、実験等によ
り、最適な値が表２のデータとして与えられ、必ずしも
大きさの順序はこれに限定されるものではなく、場合に
よっては、大きさの順序が逆転する場合もあり得る。こ
の場合も、必要に応じ、出湯流量の大、中、小の各境界
部に切り替え不感帯域を設けることになる。

【００４１】さらに、積分動作のキャンセル時間を設定
する方法として出湯流量の他に給水温度と設定温度を考
慮して求めることもできる。この場合には、例えば、
（設定温度−給水温度）×出湯流量の演算値をフィード
フォワード量（要求熱量）として求め、このフィードフ
ォワード量と積分時間のキャンセル時間との関係データ
を、例えば、図７に示すようなグラフデータとしてキャ
ンセル時間設定部23に予め与えておけばよい。キャンセ
ル時間設定部23は給水温度センサ11から加えられる給水
温度と、リモコン12から加えられる設定温度と、流量セ
ンサ13から加えられる出湯流量との情報により、フィー
ドフォワード量を演算によって求め、この演算結果のフ
ィードフォワード量に対応するキャンセル時間をグラフ
データから求めてタイマ24を動作させ、そのタイマ時間
だけ着火時以降の積分動作をキャンセルすることにな
る。

【００４２】さらに、積分動作のキャンセル時間を設定
する方法として、給水温度と設定温度を考慮して行うよ
うにすることもできる。この場合には、表３に示すよう
な給水温度と設定温度との各場合におけるキャンセル時
間Ｔ₁₀〜Ｔ₂₇のデータを予めキャンセル時間設定部23に
与えておけばよい。

【００４３】

【表３】

【００４４】キャンセル時間設定部23は給水温度センサ
11から加えられる給水温度と、リモコン12から加えられ
る設定温度の情報に基づき、表３のデータからキャンセ
ル時間を求め、このキャンセル時間により積分動作のキ
ャンセルを行うことにより、前記各場合と同様に、出湯
湯温の安定化制御が可能となる。

【００４５】なお、前記表１，表２，表３の各場合にお
いて、出湯流量や、給水温度や、設定温度を大、中、小
（高、中、低）の３区分に区分けしたが、区分数は任意
であり、より細かく区分けしてキャンセル時間を求める
ようにすることも可能であり、あるいは、表データでは
なく、グラフデータによりキャンセル時間を求めるよう
にしてもよく、さらには、予め演算式を与えておき、こ
の演算式に出湯流量や、給水温度や、設定温度等の検出
あるいは入力値を代入して、キャンセル時間を演算によ
り求めるようにしてもよく、このキャンセル時間は様々
な手法態様に基づいて求めることが可能である。また、
フィードフォワード量からキャンセル時間を求める場合
も、図７のグラフデータの代わりに表データを用いて、
あるいは演算によってキャンセル時間を求めるようにす
ることも可能である。

【００４６】さらに、出湯流量を例えば大、中、小の３
段階に区分し、出湯流量の大きさと偏差（設定温度から
出湯温度を引いた値）の組み合わせでＰＩＤ定数を設定
し、かつ、出湯流量の各区分毎に積分キャンセル時間を
設定することもできる。この場合には、例えば、表４に
示すデータを予めＰＩＤ定数切り替え部22とキャンセル
時間設定部23を統合した制御条件設定部27に与えてお
き、流量演算部21により算出される出湯流量の大きさ
と、制御条件設定部27が内蔵する演算回路によって算出
される偏差との大きさからＰＩＤ定数を読み取り、さら
に、着火時における出湯流量の大きさから積分キャンセ
ル時間を読み取り、これら表４から読み取ったＰＩＤ定
数および積分キャンセル時間により燃焼制御部25によっ
て給湯器の燃焼運転が行われることになる。

【００４７】

【表４】

【００４８】この場合には、出湯流量の大と中と小との
間にはＰＩＤ定数および積分キャンセル時間の切り替え
に際しての切り替え不感帯域が必要に応じ設けられ、ま
た、偏差大と偏差小との間にも、ＰＩＤ定数の頻繁な切
り替わりを防止するための切り替え不感帯域が必要に応
じ設けられる。

【００４９】さらに、上記実施例では、切り替え停止温
度幅26ａの下側の出湯温度のときのＰＩＤ定数と上側の
切り替え停止温度幅26ｂよりも高い温度のときのＰＩＤ
定数をともにＡ₁ にしたが、これを互いに異なるＰＩＤ
定数により設定してもよいことは勿論のことである。

【００５０】さらに、上記実施例では単機能の給湯器を
対象にして説明したが、本発明は追い焚き機能と給湯機
能とを備えた複合給湯器についても適用されるものであ
る。

【００５１】

【発明の効果】本発明はＰＩＤ演算のＰＩＤ定数の切り
替え基準となる切り替え基準流量を、第１のＰＩＤ定数
から第２のＰＩＤ定数に切り替える第１の切り替え基準
流量と、第２のＰＩＤ定数から第１のＰＩＤ定数に切り
替える第２の切り替え基準流量との２通りの基準流量に
よって設け、第１の切り替え基準流量と第２の切り替え
基準流量との間に切り替え不感帯域となる所定の流量差
を設けたものであるから、給湯器の出湯流量が第１の切
り替え基準流量あるいは第２の切り替え基準流量の近辺
で変動しても、その変動量が切り替え不感帯域を越えて
他方の切り替え基準流量を越えない限りＰＩＤ定数が切
り替わることがないので、従来例のように切り替え基準
流量の近辺で出湯流量が変動する毎に頻繁にＰＩＤ定数
が切り替わって出湯湯温が変動するという問題を防止す
ることができる。

【００５２】また、本発明は、設定温度の偏差温度範囲
の上下両側にＰＩＤ定数の切り替えを行わない切り替え
停止温度幅を設けたものであるから、出湯量等の変動に
より、出湯温度が偏差温度範囲の内側と外側を頻繁に出
入りしても、切り替え停止温度幅を越えて出湯温度が変
動しない限り、ＰＩＤ定数が切り替わることがないの
で、従来例のように、出湯温度が偏差温度範囲に出入り
変動する毎にＰＩＤ定数が切り替わって出湯湯温が変動
するという問題を防止することができ、給湯器の出湯湯
温のより安定化を達成することができる。

【００５３】さらに、本発明は、出湯流量に応じて、あ
るいは、出湯流量の他に給水温度や設定温度を考慮し
て、さらには、設定温度と給水温度に応じて着火時以降
のＰＩＤ演算における積分動作のキャンセル時間を設定
するようにしているので、これら出湯流量や、設定温度
や、給水温度に応じた最適なキャンセル時間を設定する
ことができ、これにより、オーバーシュートの発生を抑
制し、かつ、湯温を着火後短時間のうちに安定化させる
ことができ、従来に比べ、給湯器の出湯温度特性を大幅
に改善でき、湯温安定化の制御性能を格段に高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実行する制御部分の一例を示す
ブロック構成図である。

【図２】本実施例におけるＰＩＤ演算の出湯流量による
ＰＩＤ定数切り替え動作の説明図である。

【図３】本実施例の出湯温度によるＰＩＤ演算のＰＩＤ
定数切り替え動作の説明図である。

【図４】出湯流量に応じた積分動作のキャンセル時間を
求める例を示す説明図である。

【図５】本実施例の積分キャンセル時間の設定による燃
焼制御の出湯温度特性の説明図である。

【図６】積分動作のキャンセル時間を出湯流量の大きさ
に応じて段階的に設定する場合の不具合状態の発生とそ
の改良例を示す説明図である。

【図７】積分動作のキャンセル時間をフィードフォワー
ド量によって求める場合のグラフデータの説明図であ
る。

【図８】一般的な給湯器のシステム図である。

【図９】従来の燃焼制御方法の出湯流量によるＰＩＤ定
数切り替え動作の説明図である。

【図10】従来の燃焼制御方法の出湯温度によるＰＩＤ定
数の切り替え動作の説明図である。

【図11】小出湯流量時に適した積分動作のキャンセル時
間が設定されたときの従来の出湯温度特性の説明図であ
る。

【図12】大出湯流量時に適した積分動作のキャンセル時
間が設定されたときの従来の出湯温度特性の説明図であ
る。

【符号の説明】

11 給水温度センサ 13 流量センサ 16 出湯温度センサ 17 制御装置 18 イグナイタ電極 20 フレームロッド電極 21 流量演算部 22 ＰＩＤ定数切り替え部 23 キャンセル時間設定部 24 タイマ 25 燃焼制御部 26ａ，26ｂ 切り替え停止温度幅

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給湯器の燃焼をＰＩＤ演算を含む比例制
   御により制御し、このＰＩＤ演算のＰＩＤ定数を着火時
   以降から燃焼停止時にかけて出湯流量が予め設定した切
   り替え基準流量になる毎と、出湯湯温が設定温度の偏差
   温度範囲に出入りする毎に切り替え、また、着火時以降
   の所定時間だけＰＩＤ演算の積分動作をキャンセルする
   給湯器の燃焼制御方法において、前記出湯流量の切り替
   え基準流量を、出湯流量の増加時に第１のＰＩＤ定数か
   ら第２のＰＩＤ定数に切り替える第１の切り替え基準流
   量と、出湯流量の減少時に第２のＰＩＤ定数から第１の
   ＰＩＤ定数に切り替える第２の切り替え基準流量との２
   通りの基準流量によって設け、第１の切り替え基準流量
   と第２の切り替え基準流量との間に切り替え不感帯域と
   なる所定の流量差を設け、また、前記ＰＩＤ定数を切り
   替える偏差温度範囲の上下両側にＰＩＤ定数の切り替え
   を行わない切り替え停止温度幅を設け、さらに、前記着
   火時以降の積分動作のキャンセル時間を、燃焼着火時の
   出湯流量、燃焼着火時の出湯流量と給水温度、燃焼着火
   時の出湯流量と設定温度、燃焼着火時の出湯流量と給水
   温度と設定温度、給水温度と設定温度、のいずれかに応
   じて設定することを特徴とする給湯器の燃焼制御方法。