JPH0713544B2 - 給湯器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、設定温度と出湯温との温度偏差に基づいて燃
焼量を演算して、その演算された燃焼量に基づいて燃焼
用空気の風量および燃料の供給量を増減する給湯器にか
かわる。

［従来の技術］ 従来より、比例弁を介して燃料供給路に接続された第１
のバーナ、および比例弁に切替用電磁弁を介して接続さ
れた第２のバーナからなるバーナを備え、設定温度と出
湯温との温度偏差に基づいて燃焼量を演算して、その演
算された燃焼量に基づいて燃焼用空気の風量および燃料
の供給量を増減するフィードフォワードおよびフィード
バック制御を採用した給湯器が存在する。

［発明が解決しようとする問題点］ しかるに、従来の給湯器において、燃料供給路の負荷の
大きいもの例えば通路抵抗の抵抗力を大きく受ける種類
の燃料を採用した場合には、切替用電磁弁を開弁して第
１、第２のバーナを同時に燃焼を行う全開能力運転と切
替用電磁弁を閉弁して第１のバーナのみで燃焼を行う半
開能力運転との切替えにより、バーナの開口面積比（ノ
ズル径×個数）が変わると、全開能力運転時の方が半開
能力運転時より燃料の流速が増加するため、全開能力運
転時の圧力損失が半開能力運転時の圧力損失より大きく
なる。このため、全開能力運転時と半開能力運転時との
燃料供給路の圧力損失の違いにより、たとえバーナの開
口面積比が1:2であっても、全開能力運転から半開能力
運転に切替えた時に燃料の供給量が半分にならないの
で、送風機の風量制御に対応した所定の燃料の供給量が
得られないという不具合が発生する。

そこで、上記の不具合を解消する目的で、第１のバーナ
または第２のバーナのうちの一方の燃料供給路にオリフ
ィス制御弁を設けることによって燃料供給路の通路抵抗
を圧力損失が大きいものに合わせるようにすることも考
えられるが、全開能力運転時の燃料の供給量に対して不
利であり、第１のバーナおよび第２のバーナの最大負荷
が変わり、空燃比もアンバランスとなるという問題点が
あった。

本発明は、燃料供給路の負荷が大きい種類の燃料を採用
した場合でも、送風機の風量制御に応じた所定の供給量
の燃料を得ることができ、空燃比を安定させることがで
きる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、燃料供給路に接続された第１のバー
ナ、および該第１のバーナに並列して前記燃料供給路に
接続された第２のバーナからなるバーナと、 前記燃料供給路に設けられ、供給される電流値の増加に
応じて前記バーナへの燃料の供給量を増加させるガス圧
制御型比例弁と、 該ガス圧制御型比例弁と前記第２のバーナとの間に配さ
れ、前記第２のバーナへの燃料の供給および停止を制御
する切替用電磁弁と、 前記バーナへ供給する燃焼用空気の風量を調節する送風
機と、 前記バーナの上方に設けられ、内部を通過する水と前記
バーナの燃焼熱とを熱交換させて水を加熱する熱交換器
と、 該熱交換器の下流に設けられ、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、 前記熱交換器から流出する水の出湯温を所望の設定温度
に設定する温度設定手段と、 前記第１のバーナのみの燃焼による半開能力運転時に、
設定温度と出湯温との温度差に基づいて前記送風機の風
量および前記比例弁電流を比例制御する半開能力制御域
と、前記第１のバーナおよび前記第２のバーナの同時燃
焼による全開能力運転時に、設定温度と出湯温との温度
偏差に基づいて前記送風機の風量および前記比例弁電流
を比例制御する全開能力制御域とが設定されているとと
もに、半開能力運転時に前記送風機の風量および前記比
例弁電流が比例制御によって前記半開能力制御域の最大
値付近に達した際に、前記切替用電磁弁を開弁して全開
能力運転に切替え、全開能力運転時に前記送風機の風量
および前記比例弁電流が比例制御によって前記全開能力
制御域の最小値付近に達した際に、前記切替用電磁弁を
閉弁して半開能力運転に切替える制御回路とを備えた給
湯器において、 前記制御回路は、前記燃料供給路の負荷が大きい種類の
燃料を採用したときに、全開能力運転時の場合は、全開
能力制御域の前記比例弁電流の最小値を、燃料の種類お
よび前記送風機の風量に対応するように所定の電流値だ
け最大値がわに補正し、且つ半開能力運転時の場合は、
半開能力制御域の前記比例弁電流の最大値を、燃料の種
類および前記送風機の風量に対応するように所定の電流
値だけ最小値がわに補正する技術手段を採用した。

本発明において、半開とは、全開の1/2開だけでなくそ
の他の部分開も含むものとする。

［作用］ 第１のバーナのみの燃焼による半開能力運転時に、設定
温度と出湯温との温度偏差に基づいて送風機の風量およ
び比例弁電流が比例制御されているとき、その比例弁電
流が比例制御によって半開能力制御域の最大値付近に達
した場合は、切替用電磁弁が開弁されて半開能力運転よ
り全開能力運転に切替えられる。

また、第１のバーナおよび第２のバーナの同時燃焼によ
る全開能力運転時に、設定温度と出湯温との温度偏差に
基づいて送風機の風量および比例弁電流が比例制御され
ているとき、その比例弁電流が比例制御によって全開能
力制御域の最小値付近に達した場合は、切替用電磁弁を
閉弁して半開能力運転に切替えられる。

なお、燃料供給路の負荷が大きい種類の燃料を採用して
いる場合には、全開能力制御の比例弁電流の最小値を、
燃料の種類および送風機の風量に対応するように設定の
電流値だけ最大値がわに補正し、半開能力制御域の比例
弁電流の最大値を、燃料の種類に対応するように所定の
電流値だけ最小値がわに補正している。

これによって、半開能力運転と全開能力運転との間でバ
ーナの開口面積比が仮に1:2の場合に、全開能力制御域
の比例弁電流の最小値の時の燃料の供給量に対して半開
能力制御域の比例弁電流の最小値の時の燃料の供給量が
半分程度になる。逆に、半開能力制御域の比例弁電流の
最大値の時の燃料の供給量に対して全開能力制御域の比
例弁電流の最大値の時の燃料の供給量が２倍程度にな
る。このため、送風機の風量に応じた所定の供給量の燃
料が燃料供給路を介してバーナへ供給される。

［発明の効果］ 本発明は、燃料供給路の負荷が大きい種類の燃料を採用
している場合に、全開能力運転と半開能力運転との切替
えにより、バーナの開口面積比が変わっても、全開能力
運転時と半開能力運転時との燃料供給路の圧力損失の違
いにより、送風機の風量に応じた所定の供給量の燃料が
得られないとき、燃料供給路の負荷が大きい種類の燃料
および送風機の風量に応じて比例弁電流を制限するよう
にしている。

したがって、半開能力運転から全開能力運転に切り替え
た場合、あるいは全開能力運転から半開能力運転に切り
替えた場合でも、送風機の風量制御に対応した所定の供
給量の燃料をバーナへ供給することができるので、バー
ナに供給される混合気の空燃比を安定させることができ
る。

また、全開能力運転と半開能力運転との切替時期が変わ
っても、ガス圧制御型比例弁への比例弁電流を適宜制御
することによって、単位バーナ当りの負荷を一定に保つ
ことができるので、バーナを均一に燃焼させることがで
きる。

［実施例］ （実施例の構成） 本発明の給湯器の一実施例を図に基づき説明する。

第１図は、燃料に燃料ガスなどの気体燃料を用いた場合
のガス燃焼式給湯器を示した図である。

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（燃
料供給路）20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２連式の
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結線のブラシレスDCモータを使用した燃焼
用ファン（送風機）12が備えられている。燃焼用ファン
12は、供給される供給電圧に応じて、ガスバーナ11へ送
風する燃焼用空気の風量（以下空気量と略す）を調節す
る。ガスバーナ11はこの燃焼用ファン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。

燃焼器ケース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。

内部に燃料供給路を形成したガス供給管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、燃料供給量制御手段であるガス圧制御型ガス比例
弁（以下ガバナ比例弁と呼ぶ）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燃料供給量制御
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。ガバナ比例弁23は、燃焼用ファン12の回転数に応じ
て開度が変更され、燃料ガスの供給量（以下ガス量と略
す）を供給圧力を制御することにより調節する。

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ャ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、その開度検出
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
に設けられた入水温検知手段である入水温サーミスタ35
によって入水温が検出され、さらにその下流の入水量検
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
出湯温を検出する出湯温検知手段である出湯温サーミス
タ38、出湯温が沸騰温度以上に上昇したときにONする沸
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。

制御装置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に接続された制御回路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に接続する端子と、燃料ガス
の種類に応じた係数（制御定数）を設定するガス種切替
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6C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、これらの
燃料ガスの種類に応じた係数（制御定数）をガス種類切
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56、56aと、出
湯温を所望の設定温度に設定する出湯温設定スイッチ5
7、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、ギャドモータ駆動回路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
U70により所定の制御が行われる。

ファン駆動回路72は、燃焼用ファン12をCPU70の制御出
力に応じた所定の回転数で回転させることによって空気
量を調整する回路であり、燃焼用ファン12の供給電圧を
後記する必要能力Ｑや比例積分制御出力（PI制御出力）
ＰN等に基づいて制御する。ファン駆動回路72は、３相
Ｙ結線のブラシレスDCモータに備えられたホールICによ
り燃焼用ファン12の回転数を検出してその検出信号をCP
U70へ送る。

ここで、燃焼用ファン12への供給電圧Ｖはガバナ比例弁
23の特性によりガス種毎の使用範囲（比例弁電流、ガス
圧）が異なるため、次の式より得られるようになってい
る。

∴Ｖ＝ＶL＋Kp×（Ｉ−I1） なお、比例弁電流Ｉは必要能力Ｑや比例積分制御出力
（PI制御出力）ＰN等に基づいて入力値の変更時毎に決
められる。

そして、燃焼用ファン12への供給電圧Ｖの最小値ＶL
（最小回転数に対応）は例えば12Vとされ、最大値ＶH
（最大回転数に対応）は例えば37Vとされている。これ
によって、LPガスを使用した場合の燃焼用ファン12への
供給電圧Ｖは、ガバナ比例弁23の比例弁電流の最小値I1
が例えば20mAとされ、最大値I2が例えば220mAとされて
いるとき、12V−2.5I［Ｖ］より求められる。

また、液化ガスを使用した場合の燃焼用ファン12への供
給電圧Ｖは，ガバナ比例弁23の比例弁電流の最小値I1が
例えば20mAとされ、最大値I2が例えば185mAとされてい
るとき、12V−3.0I［Ｖ］より求められる。

さらに、都市ガスを使用した場合の燃焼用ファン12への
供給電圧Ｖは、ガバナ比例弁23の比例弁電流の最小値I1
が例えば50mAとされ、最大値I2が例えば125mAとされて
いるとき、12V−16.7I［Ｖ］より求められる。

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焼用ファン12の回転数に対
応してガバナ比例弁23の比例弁電流を変更することによ
ってガス量を調整する回路である。また、比例弁制御回
路73は、ガバナ比例弁23の比例弁電流をガバナ比例弁23
の特性（ガス種により異なる）に応じた比例積分制御出
力（PI制御出力）ＰN等に基づいて制御する。比例弁制
御回路73は、給湯器１のばらつきによる誤差、燃焼用フ
ァン12の空気量およびガス種によるガス供給管20内のガ
ス供給路の圧力損失を修正して適正なガス量を得るため
に、ガバナ比例弁23の比例弁電流の最大値I2を変更する
半固定ボリウムを備えている。

ギャドモータ駆動回路74は、熱交換器13へ流入する入水
量を調節するための水量比例調整弁33のギャドモータを
駆動する回路で、電源がOFF状態では、作動しないが、
電源が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。このギャドモータ駆動回路74では、特に
水量比例調整弁33の位置を検出するためのポテンショメ
ータ34からの検出信号に基づき、水量比例調整弁33が設
定位置に達したこには逆向きに回転させる信号をギャド
モータに与えてオーバーランを防止している。

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り、特に本実施例では、ポテン
ショメータ34の全回動角のうち回動変化が抵抗値の変化
として現れる電気的に有効な部分のみを使用し、検出さ
れる抵抗値をそのまま回動角として読み替えることによ
り正確な制御を行っている。

水量検出回路76は、水量センサ36の回転数信号により入
水量を検出するものであり本実施例では、特に水量セン
サ36からのパルス信号の立上りのタイミングと立下りの
タイミングとから２つの新たなパルス信号を得ることに
より、パルス繰返し周期を短くすると共に、パルス幅を
大きくしてF/V変換における誤差を少なくしている。

CPU70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、およびガス種切替スイッチ55で設
定された燃料ガスのガス種に応じた係数（制御定数）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、ガスバーナ11の燃焼能力を制御する燃焼能力制御と
を行い、この他に安全制御も備えている。また、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、設定温度に出湯温が接近するよう
に給湯器１を制御する。この設定温度は、電源ON時には
毎時入力値を変更できるが、電源OFF時には消去（キャ
ンセル）される。

判別機能は、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61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
て水量センサ36に基づく通水信号が得られると、燃焼用
ファン12が作動し、所定時間のプ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、着火検知後に燃焼量の能力計算が行われ、計
算された燃焼量に応じた燃焼が始まる。

スパーカ14の作動は、使用開始時に限らず、使用中にお
いても失火を起こす可能性がある次のような場合、すな
わち、２連式ガスバーナ11の使用に伴う能力制御によっ
て切替弁24が開状態にされた場合、設定温度が変更され
燃焼用ファン12の回転数の変化に伴いガバナ比例弁23の
比例弁電流が例えば50％減少した場合にも行われ、それ
ぞれ所定時間作動する。

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
号を検知した後に行い、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、入水温と設定温度との温度差に基づ
き燃焼量（空気量とガス量）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、出湯温と設定温度と
の温度偏差に基づきガス量の自動調節、切替弁24のON、
OFF、空気量調節などの燃焼量を比例積分制御（以下PI
制御と呼ぶ）するフィードバック制御（以下FB制御と呼
ぶ）と、FF制御とFB制御とを切替える切替制御とが行わ
れる。

FF制御は、メインコントローラ54およびサブコントロー
ラ54aによる設定温度と入水温との温度差および入水量
から演算した第１の計算値（必要能力）Ｑと、入水温と
出湯温との温度差および入水量から演算した第２の計算
値ｑとから最も効率の良い能力を計算して、燃焼用ファ
ン12、ガバナ比例弁23、切替弁24をそれぞれ制御して、
燃焼量（空気量とガス量）を自動調節する。

FF制御は、必要能力Ｑと同じ緩加熱能力（Ｑ×1.0）を
出力する緩加熱能力域と、必要能力Ｑより大きな急加熱
能力｛Ｑ×（Ｑ＋α）/Q｝を出力する急加熱能力域と、
必要能力Ｑより小さな余熱パージ能力｛Ｑ×（Ｑ−β）
/Q｝を出力する余熱パージ能力域と、必要能力Ｑより小
さな最小能力を出力する最小能力域に応じて燃焼用ファ
ン12、ガバナ比例弁23、切替弁24をそれぞれ制御して、
燃焼量（空気量とガス量）を自動調節する。

FB制御では、設定温度と週湯温との温度偏差に基づいて
演算した燃焼量に応じて、燃焼用ファン12への供給電圧
とガバナ比例弁23への比例弁電流を比例制御すると共
に、ギャドモータを通電制御することによって、空気
量、ガス量および入水量を自動調節する。

第９図は２連式のガスバーナ11の全開能力に対する能力
と２連式のガスバーナ11に供給されるガス量との関係を
示すグラフである。ここで、２連式のガスバーナ11の全
開能力に対する能力とは、ガバナ比例弁23が全開で、且
つ切替弁24が開弁状態の時の能力（全開能力）に対し
て、ガバナ比例弁23の開度と切替弁24の弁状態により変
化する２連式のガスバーナ11の開度に対応した能力を言
う。

本実施例では、比例弁電流の最小値（例えば20mA）の時
に全開度の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
11aのみで全開能力の1/8〜1/2でガス量の比例制御を行
う半開能力制御域Ｉと、切替弁24が開状態の時、第１の
バーナ11aおよび第２のバーナ11bで全開能力の1/4〜１
のガス量の比例制御を行う全開能力制御域IIと、半開能
力制御域Ｉの最大値（全開能力の1/2）以下と全開能力
制御域IIの最小値（全開能力の1/4）以上と重複制御域I
IIとが設定されている。

第１のバーナ11aのみで燃焼を行う半開能力運転時に、F
B制御によってガス量（ガバナ比例弁23の比例弁電流）
の比例制御が半開能力制御域Ｉの最大域（例えば半開能
力制御域Ｉの最大値）付近に達した時には、燃焼用ファ
ン12およびガバナ比例弁23を緩点火制御しながら切替弁
24をON（開弁）して全開能力運転に切替える。

また、第１のバーナ11aおよび第２のバーナ11bの両方で
燃焼を行う全開能力運転時に、FB制御によってガス量
（ガバナ比例弁23の比例弁電流）の比例制御が全開能力
制御域IIの最小域（例えば全開能力制御域IIの最小値）
付近に達した時には、燃焼用ファン12の供給電圧および
ガバナ比例弁23の比例弁電流を変更することなく切替弁
24をOFF（閉弁）し半開能力運転に切替える。これによ
って、安全な燃焼状態を保ちながら、スムーズな半開能
力運転と全開能力運転との切替制御を行う。

安全制御としては出湯温が沸騰温度以上になり、それが
所定時間（t8時間：例えば１〜10秒間）続いた場合や、
連続燃焼が所定時間（t7分間：例えば40〜120分間）続
いた場合、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、給湯器１の運転を停止する。

（実施例の作用） 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８図に示すフローチャート、並びに第10図に示すグラ
フに基づき説明する。なお、第３図ないし第５図はシー
ケンス制御（点火作動）、燃焼能力制御および安全制御
等を示したフローチャートである。

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
売業者が使用する燃料ガスのガス種を確認すると共に、
基準温度（本実施例では40℃）の設定を行う（S1）。こ
の燃料ガスのガス種および基準温度の設定は、給湯器１
の使用者は行わない。また、燃料ガスのガス種および基
準温度の設定は、電源のON、OFFに拘らずCPU70の記憶機
能に記憶されている。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、設定温度に出湯温が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）。

水量比例調整弁33の開度が基準温度（本実施例では40
℃）に応じた入水量である最大入水量が可能な最大開度
に初期設定されているか否かを判別する（S3）。

ここで、水量比例調整弁33は、サブコントローラ54aのO
N、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）に対応した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ャドモー
タは、設定温度を入力してから開度を調節しようとする
と、移動時間が数秒間必要なために、燃焼能力制御の制
御時間に食い込む恐れがあり、燃焼能力制御が遅延す
る。これを防止するために、本実施例では、燃焼能力制
御（FF制御）を開始する以前に先行して水量比例調整弁
33を移動させる。

したがって、水量比例調整弁33の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の調整時間が短縮されるため、FF
制御時に出湯温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、最大入水量可能な最大開度に設定さ
れている時、ギャドモータをOFFする（S4）。最大入水
量可能な最大開度に設定されていない時、ギャドモータ
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必要であるが、凍結または異物混入
時には、水量比例調整弁33がロックされてしまうため、
ギャドモータ駆動回路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、そのためギャドモー
タへの通電時間が長くなりギャドモータやギャドモータ
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、給湯器１の機器が故障する
ことのないように、ギャドモータ駆動回路74によるギャ
ドモータへの所定の通電時間（t1秒間：例えば５〜30秒
間）が経過した（S6）時に、ギャドモータをOFFするよ
うにしている。

次に、メインコントローラ54またはサブコントローラ54
aの運転スイッチ56、56aがONされているか否かを判別し
（S7）、ONされるまでS7を繰り返す。ONされている時に
は、出湯温設定スイッチ57、57aにより出湯温を所望の
設定温度に設定しているか否かを判別する（S8）。

また、所定時間（t2秒間：例えば１秒間）が経過して
（S9）も出湯温を所望の設定温度に設定していない場合
には、設定温度を基準温度の40℃に設定する（S10）。
次に使用者が給湯栓を開くと（S11）、水量センサ36に
より入水量を検知する（S12）。

ここで、入水量変化信号の受付け方は、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に入
力する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、
入水量が2.5／分以上のとき通水信号として検知し、
2.0／分未満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、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の
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：例えば10秒
間）経過後（S13）、入水温サーミスタ35によって、入
水温を検知する（S14）。そして、入水温が55℃以上か
否かを判別して（S15）、入水温が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）。入水温が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（S18）、設定温度より高温
の時にS12以下の作動を繰り返し、設定温度以下の時に
第４図に示すように燃焼用ファン12をONする（S19）。

ホールICにより燃焼用ファン12の回転数を検知し（S2
0）、燃焼用ファン12の回転数が所定回転数以上か否か
を判別する（S21）。燃焼用ファン12の回転数が所定回
転数より低回転の時には、燃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22、切替弁24、ガ
バナ比例弁23、燃焼用ファン12を全てOFFし（S22〜S2
6）、使用者が給湯栓を閉じ（S27）、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OFFする（S28）。

燃焼用ファン12の回転数が所定回転数以上の時に、所定
時間（t4秒間：例えば0.5〜10秒間）のプリパージを行
い（S29）、スパーカ14、元電磁弁21、主電磁弁22、切
替弁24を全てONし（S30〜S33）、ガバナ比例弁23へ緩点
火電流を供給する（S34）。

ガバナ比例弁23への比例弁電流は、点火時を除いて燃焼
用ファン12の回転数つまり風量および燃料ガスのガス種
に応じた係数（制御定数）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量を、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
への比例弁電流の最大値に対して一定の割合（初期値）
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した後、所定時間（t5秒間：例
えば５〜20秒間）経過してから（S35）、スパーカ14をO
FFする（S36）。そして、フレームロッド15により燃焼
炎を検知し、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（S37）。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S22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、所
定時間（t6秒間：例えば0.1〜10秒間）の緩点火タイマ
を行い（S38）、第５図のフローチャートに示したよう
に、出湯温サーミスタ38により出湯温を検知する（S3
9）。

次に第６図および第７図のフローチャートに示す燃焼能
力制御を行った（S40）後に、S41以下の安全制御を行
う。

燃焼用ファン12の回転数が所定回転数以上か否かを判別
する（S41）。燃焼用ファン12の回転数が所定回転数よ
り低回転の時にS22以下の作動を繰り返し、燃焼用ファ
ン12の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（S42）。IA以上の電流が入力されている時、連続燃
焼が所定時間（t7分間：例えば40〜120分間）続いたり
（S43）、出湯温が沸騰温度以上になり（S44）、それが
所定時間（t8秒間：例えば１〜10秒間）続いた場合（S4
5）、S22以下の作動を繰り返す。

連続燃焼がt7分間未満であり、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（S46）後、S39
以下の作動を繰り返す。S46の作動は、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回目か否かを判別
し（S47）、失火が２回目の時にS22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OFFし（S48〜S50）、その後S19以下の作動を
繰り返す。

第６図は燃焼能力制御のうちの主にFF制御のフローチャ
ートを示す。

第５図のS39の作動を行った後に、必要能力の演算を以
下の計算式に基づいて演算する（S100）、（S101）。

式１…第１の計算値Ｑ＝（Tset−THin）×ｗ ＝必要能力 式２…第２の計算値ｑ＝（THout−THin）×ｗ ＝過渡期である現在の能力 Tset:設定温度 THin:入水温 THout:出湯温 w:入水量 第１の計算値Ｑと第２の計算値ｑとを演算した後に、FF
制御による燃焼量（空気量、ガス量）の設定を行ったか
否かを判別し（S102）、FF制御による燃焼量の設定を行
っている場合には、第７図フローチャートに示すS123以
下のPI制御を行う。

また、FF制御による燃焼量の設定を行っていない場合に
は、水量比例調整弁33の開度を初期設定した後に所定時
間（t9秒間：例えば１秒間）が経過したか否かを判別す
る（S103）。なお、t9秒間は、（熱交換器13の熱容量）
／（必要能力Ｑ）より求められる。

そして、t9秒間が経過した後に、Ｑ≧qxか否かを判別す
る（S104）。ここで、ｘは例えば1.5を満足する係数で
あって、しかも第１の計算値Ｑと第２の計算値ｑとの比
較結果により、給湯器１のコールドスタートの判断を行
うものである。

Ｑ≧qxではない時、Ｑ＜ｑか否かを判別する（S105）。
Ｑ＜ｑではない時、すなわち、出湯温（THout）が設定
温度（Tset）よりやや低い時、出湯温（THout）を設定
温度（Tset）に接近させるために、必要能力Ｑと同じ緩
加熱能力（Ｑ×1.0）を出力するように、ファン駆動回
路72、比例弁制御回路73およびギャドモータ駆動回路74
を制御する（S106）。なお、（Ｑ×1.0）のうち1.0は係
数である。

すなわち、S106の作動においては、緩加熱能力（Ｑ×1.
0）が得られる目標回転数となるように燃焼用ファン12
への供給電圧が変更され、ガスバーナ11へ供給される空
気量が比例制御によって調節される。これによって、ガ
バナ比例弁23の比例弁電流が燃焼用ファン12の回転数に
応じた目標開度となるように変更され、ガスバーナ11へ
供給されるガス量が比例制御によって調節される。

FF制御は、大きな変化に対応する出力として終了し、そ
の後にばらつきによる誤差があると、出湯温が設定温度
に到達しないため、第７図のフローチャートに示したS1
23以下のPI制御に切り替えられる。

次に、S105において、Ｑ＜ｑである時、すなわち、出湯
温（THout）が設定温度（Tset）より高温となっている
時、必要能力Ｑより小さな最小能力を出力するように、
燃焼用ファン12の目標回転数を設定して、その目標回転
数の信号をファン駆動回路72に出力する（S107）。

そして、S100で演算した必要能力Ｑに応じて切替弁24が
オフ（半開能力運転）されている場合は、半開能力制御
域Ｉの最小値の能力が得られる目標回転数となるように
燃焼用ファン12への供給電圧が変更され、ガスバーナ11
へ供給される空気量が比例制御によって調節される。こ
れによって、ガバナ比例弁23の比例弁電流が燃焼用ファ
ン12の回転数に応じた目標開度となるように変更され、
ガスバーナ11へ供給されるガス量が比例制御によって調
節される。

また、S100で演算した必要能力Ｑに応じて切替弁24がオ
ン（全開能力運転）されている場合は、全開能力制御域
IIの最小値の能力が得られる目標回転数となるように燃
焼用ファン12への供給電圧が変更され、ガスバーナ11へ
供給される空気量が比例制御によって調節される。これ
によって、ガバナ比例弁23の比例弁電流が燃焼用ファン
12の回転数に応じた目標開度となるように変更され、ガ
スバーナ11へ供給されるガス量が比例制御によって調節
される。

そして、入水量の関数である所定時間｛τ_１＝a/w
［秒］｝を演算する（S108）。なお、τ_１はa/wを満足
する時間である。ここで、ａは係数で、例えば熱交換器
13の熱容量が500ccの時には、係数ａが20×60［］、
ｗは入水量で、例えば入水量ｗが５［／分］の場合に
τ_１が４秒間とされ、入水量ｗが10［／分］の場合に
τ_１が２秒間とされる。

そして、最小能力を出力するFF制御時間が入水量の関数
である所定時間（τ_１秒間：例えば２〜４秒間）を経過
したか否かを判別する（S109）。なお、所定時間（τ_１
秒間：例えば２〜４秒間）は入水量の関数、すなわち、
現時点での過不足量と熱交換器13等の器具の熱容量に見
合う量を計算し、出湯温サーミスタ38の応答遅れの間だ
けガスバーナ11の燃焼量の制御を待機している。

最小能力を出力するFF制御時間が所定時間（τ_１秒間：
例えば２〜４秒間）を経過した時には、必要能力Ｑと同
じ緩加熱能力（Ｑ×1.0）を出力するように、燃焼用フ
ァン12の目標回転数を設定して、その目標回転数の信号
をファン駆動回路72に出力する（S110）。なお、（Ｑ×
1.0）のうち1.0は係数である。

すなわち、S110の作動においては、必要能力Ｑと同じ緩
加熱能力（Ｑ×1.0）が得られる目標回転数となるよう
に燃焼用ファン12への供給電圧が変更され、ガスバーナ
11へ供給される空気量が比例制御によって調節される。
これによって、ガバナ比例弁23の比例弁電流が燃焼用フ
ァン12の回転数に応じた目標開度となるように変更さ
れ、ガスバーナ11へ供給されるガス量が比例制御によっ
て調節される。

FF制御は、大きな変化に対応する出力として終了し、そ
の後にばらつきによる誤差があると、出湯温が設定温度
に到達しないため、第７図のフローチャートに示したS1
23以下のPI制御に切り替えられる。

ここで、最小能力を出力するFF制御時間が所定時間（τ
_１秒間：例えば２〜４秒間）を経過していない時には、
設定温度（Tset）と出湯温（THout）との温度偏差が所
定温度差（|dt|℃＝±ｙ℃：例えば±５℃）となってい
るか否かを判別して（S111）、温度偏差が所定温度差と
なっている時、S110を行い、温度偏差が所定温度差とな
っていない時、継続してS109を行う。

次に、S104において、Ｑ≧qxの時には、すなわち、出湯
温が設定温度まで達しない時には、設定温度（Tset）と
出湯温（THout）との温度偏差が所定温度差（|dt|℃＝
±ｙ℃：例えば±５℃）となっているか否かを判別して
（S112）、温度偏差が|dt|℃以内の時、S106を行う。

温度偏差が|dt|℃以内ではない時、必要能力Ｑより大き
な最大能力｛急加熱能力:Q×（Ｑ＋α）/Q｝を出力する
ように、燃焼用ファン12の目標回転数を設定して、その
目標回転数の信号をファン駆動回路72に出力する（S11
3）。なお、（Ｑ＋α）/Qは係数で例えばαをＱ×3/4kc
alとしたとき1.75とされる。

すなわち、S113の作動においては、必要能力Ｑより大き
な最大能力｛Ｑ×（Ｑ＋α）/Q｝が得られる目標回転数
となるように燃焼用ファン12への供給電圧が変更され、
ガスバーナ11へ供給される空気量が比例制御によって調
節される。これによって、ガバナ比例弁23の比例弁電流
が燃焼用ファン12の回転数に応じた目標開度となるよう
に変更され、ガスバーナ11へ供給されるガス量が比例制
御によって調節される。

次に、入水量の関数である所定時間｛τ_２＝ｂ−cw
［秒］｝を演算する（S114）。なお、ｂ、ｃは係数で、
例えば熱交換器13の熱容量が500ccの時には、係数ｂが1
2.5［秒］、係数ｃが0.7×60［秒²/］、ｗは入水量
で、例えば入水量ｗが５［／分］の場合にτ_２が９秒
間とされ、入水量ｗが10［／分］の場合にτ_２が5.5
秒間とされる。

そして、急加熱能力によるFF制御時間が入水量の関数で
ある所定時間（τ_２秒間：例えば５〜９秒間）を経過し
たか否かを判別する（S115）。なお、所定時間（τ_２秒
間：例えば５〜９秒間）は入水量の関数、すなわち、現
時点での過不足量と熱交換器13等の器具の熱容量に見合
う量を計算し、出湯温サーミスタ38の応答遅れの間だけ
ガスバーナ11の燃焼量の制御を待機している。

急加熱能力によるFF制御時間が所定時間（τ_２秒間：例
えば５〜９秒間）を経過している時、必要能力より小さ
な余熱パージ能力［＝最小能力｛Ｑ×（Ｑ−β）/Q｝］
を出力するように、燃焼用ファン12の目標回転数を設定
して、その目標回転数の信号をファン駆動回路72に出力
する（S116）。なお、（Ｑ−β）/Qは係数で例えばβを
Ｑ×1/4kcalとしたとき0.6とされる。

すなわち、S116の作動においては、必要能力Ｑより小さ
い余熱パージ能力｛Ｑ×（Ｑ−β）/Q｝が得られる目標
回転数となるように燃焼用ファン12への供給電圧が変更
され、ガスバーナ11へ供給される空気量が比例制御によ
って調節される。これによって、ガバナ比例弁23の比例
弁電流が燃焼用ファン12の回転数に応じた目標開度とな
るように変更され、ガスバーナ11へ供給されるガス量が
比例制御によって調節される。

FF制御は、大きな変化に対応する出力として終了し、そ
の後にばらつきによる誤差があると、出湯温が設定温度
に到達しないため、第７図のフローチャートに示したS1
23以下のPI制御に切り替えられる。

また、急加熱能力によるFF制御時間が所定時間（τ_２秒
間：例えば５〜９秒間）を経過していない時には、設定
温度（Tset）と出湯温（THout）との温度偏差が所定温
度差（|dt|℃＝±ｙ℃：例えば±５℃）となっているか
否かを判別して（S117）、温度偏差が|dt|℃以内の時、
S116を行い、温度偏差が|dt|℃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（S118）。Δy/Δｔ以下の出湯温の変化
がある時には、S116の作動を行い、Δy/Δｔ以下の出湯
温の変化がない時には、S115以下の作動を繰り返す。

第７図はPI制御のフローチャートを示す。

FF制御が行われた後の燃焼能力制御は、第６図のS100、
S101の演算と、第７図のフローチャートと第８図のフロ
ーチャートに示した作動とが繰り返される。

このPI制御では、設定温度（Tset）と出湯温（THout）
との温度偏差が所定温度差（＋ｙ℃：例えば＋５℃）以
上か否かを判別する（S123）。温度偏差が所定温度差
（＋ｙ℃：例えば＋５℃）以上の時、必要能力Ｑより小
さな最小能力｛Ｑ×（Ｑ−β）/Q｝を出力するように、
燃焼用ファン12の制御回転数を設定して、その目標回転
数の信号をファン駆動回路72に出力する（S124）。な
お、（Ｑ−β）/Qは係数で例えばβをＱ×1/4kcalとし
たとき0.6とされる。

すなわち、S124の作動においては、必要能力Ｑより小さ
な余熱パージ能力｛Ｑ×（Ｑ−β）/Q｝が得られる目標
回転数となるように燃焼用ファン12への供給電圧が変更
され、ガスバーナ11へ供給される空気量が比例制御によ
って調節される。これによって、ガバナ比例弁23の比例
弁電流が燃焼用ファン12の回転数に応じた目標開度とな
るように変更され、ガスバーナ11へ供給されるガス量が
比例制御によって調節される。

そして、FF制御出力の制御時間（t10秒間：例えば30秒
間）が経過した（S125）後、第５図のフローチャートに
示したS41以下の安全制御を行う。また、t10秒間経過し
ていない時には、S123以下の作動を繰り返す。

したがって、設定温度（Tset）と出湯温（THout）との
温度偏差が所定温度差（＋ｙ℃：例えば＋５℃）以上の
ときには、積分時間（PI制御出力の可変更新時間）Ｔよ
り短時間に設定された制御時間（t10秒間：例えば30秒
間）が経過するまで、FF制御出力｛余熱パージ能力:Q×
（Ｑ−β）/Q｝を出す。

また、設定温度（Tset）と出湯温（THout）との温度偏
差が所定温度差（＋ｙ℃：例えば＋５℃）未満の時に、
温度偏差関数と入水量関数との合成関数から積分時間
（PI制御出力の可変更新時間）Ｔを演算する（S127）。

ここで、温度偏差関数Ｆ（ｅ）は以下の演算式より導き
出される。

∴Ｆ（ｅ）＝（K₁−ｅ）×k₁ K₁、k₁は定数 ｅ＝設定温度−出湯温 また入水量関数Ｇ（ｗ）は以下の演算式より導き出され
る。

∴Ｇ（ｗ）＝（K₂−ｗ）×k₂ K₂、k₂は定数 そして、積分時間（PI制御出力の可変更新時間）Ｔは以
下の演算式より導き出される。

∴Ｔ＝｛Ｆ（ｅ）＋Ｇ（ｗ）｝ ＝｛（155−ｅ）×1/8＋（80−ｗ）×1/8｝ ＝PI制御の出力時間 したがって、設定温度（Tset）と出湯温（THout）との
温度偏差（ｅ）が＋ｙ℃（例えば＋５℃）未満のときに
は、温度偏差（ｅ）が大きい程または入水量（ｗ）が多
い程、PI制御出力の可変更新時間（積分時間）Ｔが短く
なる。また、温度偏差（ｅ）が小さい程または入水量
（ｗ）が少ない程、PI制御出力の可変更新時間（積分時
間）Ｔが長くなる。

その後、積分時間（T:例えば150秒間）が経過した（S12
8）後、設定温度（Tset）と出湯温（THout）との温度偏
差（ｅ）が１℃以下か否かを判別する（S129）。設定温
度（Tset）と出湯温（THout）との温度偏差（ｅ）が１
℃以下の時、第５図に示したフローチャートのS41以下
の安全制御を行う。

また、設定温度（Tset）と出湯温（THout）との温度偏
差（ｅ）が１℃以下ではない時、燃料ガスのガス種に応
じた係数（制御定数）Kpを入力し（S130）、ガス種に応
じたPI制御の制御定数に切替えるように、以下のPI制御
出力の演算式の更新を行う。そして、その更新されたPI
制御出力に基づいて、第８図のフローチャートの制御を
行う（S131）。第８図のフローチャートの制御を終了し
た後に、第５図に示したフローチャートのS41以下の安
全制御を行う。

PI制御出力:PN＝ＰN−１＋ｅ×Kp Kp＝ガス種に応じた係数（制御定数） PI制御出力変化量：ΔＶS＝ｅ×Kp 現在のPI制御出力:PN−１＝Ｑ＋α ∴PI制御主力:PN＝ＰN−１＋ΔＶS 但し、所定流量（５／分）より少ない入水量のときに
は、FF制御出力の最大能力｛Ｑ×（Ｑ＋α）/Q｝の出力
を、必要能力Ｑと同じ緩加熱能力（Ｑ×1.0）出力に近
づけて微小流量における出湯温の安定性を向上させてい
る。

つぎに、第７図のフローチャートを示したS131でPI制御
出力が更新された時に、第８図に示すフローチャートに
基づいて２連式のガスバーナ11の半開能力運転と全開能
力運転とを切り替える切替制御を行う。

第７図のフローチャートに示したS131のPI制御出力の更
新時において、切替弁24がONされているか否かを判別す
る（S200）。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で、更新さ
れたPI制御出力ＰNに基づいて設定される目標回転数と
なるように燃焼用ファン12への供給電圧を変更して、２
連式のガスバーナ11へ供給される空気量が比例制御によ
って増減する。これによって、その燃焼用ファン12の回
転数に基づいて設定される目標開度となるようにガバナ
比例弁23の比例弁電流を変更して、２連式のガスバーナ
11へ供給されるガス量を比例制御によって増減する（S2
01）。

このとき、ガバナ比例弁23の比例弁電流の比例制御が半
開能力制御域Ｉの最大値付近に達したか否かを判別す
る。すなわち、ガバナ比例弁23の開度が半開能力制御域
Ｉの最大値付近に相当する開度となったか否かを判別す
る（S202）。半開能力制御域Ｉの最大値付近に達してい
ない時、第７図のS131の制御を抜けて、第５図のS41以
下の安全制御を行う。

半開能力制御域Ｉの最大値付近に達した時、全開切替信
号を出力する（S230）。全開切替信号は、燃焼用ファン
12への供給電圧またはガバナ比例弁23の比例弁電流のリ
ミット値（最大値）を用いる。

全開切替信号を出力してから一定時間（t11:例えば５〜
30秒間）だけ継続して燃焼用ファン12への供給電圧また
はガバナ比例弁23の比例弁電流の比例制御が半開能力制
御域Ｉの最大値付近に留まっている（S204）、（S205）
時、ガバナ比例弁23へ緩点火電流を供給し（S206）、切
替弁24をONする（S207）。その後に、第７図のS131の制
御を抜けて、第５図のS41以下の安全制御を行う。

したがって、半開能力運転から全開能力運転に切り替え
る場合には、先ず燃焼用ファン12を緩点火制御し、現在
の比例弁電流（最大値）より大きい緩点火電流をガバナ
比例弁23に供給し、２連式のガスバーナ11へ供給される
混合気を一旦ガスリッチにして、第２のバーナ11bへの
火移りを容易にする。そして、切替弁24を開弁して、第
２のバーナ11bを点火することによって、第１のバーナ1
1aと第２のバーナ11bの同時燃料による全開能力運転に
移行する。

そして、燃焼用ファン12の供給電圧およびガバナ比例弁
23の比例弁電流を、全開能力制御域IIの最小値に相当す
る供給電圧および比例弁電流に一旦下げて半開能力制御
域Ｉの最大値の能力に等しくすることにより、すなわ
ち、半開能力制御域Ｉの最大値のときの空燃比（空気量
およびガス量）に等しくすることにより、連続的な空燃
比の比例制御が行われる。

その後に、更新されたPI制御出力ＰNに基づいて、第１
のバーナ11aと第２のバーナ11bの同時燃焼による全開能
力運転で空気量とガス量とを増減する全開能力制御域II
の比例制御が行われることになる。よって、安全な燃焼
状態を保ちながら、半開能力運転から全開能力運転への
切替をスムーズに行うことができる。

S200において、切替弁24がONされている時、つまり第１
のバーナ11aと第２のバーナ11bの同時燃焼による全開能
力運転で、更新されたPI制御出力ＰNに基づいて設定さ
れる目標回転数となるように燃焼用ファン12への供給電
圧を変更して、２連式のガスバーナ11へ供給される空気
量が比例制御によって増減する。これによって、その燃
焼用ファン12の回転数に基づいて設定される目標開度と
なるようにガバナ比例弁23の比例弁電流を変更して、２
連式のガスバーナ11へ供給されるガス量を比例制御によ
って増減する（S208）。

このとき、ガバナ比例弁23の比例弁電流の比例制御が全
開能力制御域IIの最小値付近に達したか否かを判別す
る。すなわち、ガバナ比例弁23の開度が全開能力制御域
IIの最小値付近に相当する開度となったか否かを判別す
る（S209）。全開能力制御域IIの最小値付近に達してい
ない時、第７図のS131の制御を抜けて、第５図のS41以
下の安全制御を行う。

全開能力制御域IIの最小値付近に達した時、半開切替信
号を出力する（S210）。半開切替信号は、燃焼用ファン
12への供給電圧またはガバナ比例弁23の比例弁電流のリ
ミット値（最小値）を用いる。

半開切替信号を出力してから一定時間（t12:例えば５〜
30秒間）だけ継続して燃焼用ファン12への供給電圧また
はガバナ比例弁23の比例弁電流の比例制御が全開能力制
御域IIの最小値付近に留まっている（S211）、（S212）
時、燃焼用ファン12への供給電圧とガバナ比例弁23の比
例弁電流を変更することなく、切替弁24をOFFする（S21
3）。その後に、第７図のS131の制御を抜けて、第５図
のS41以下の安全制御を行う。

したがって、全開能力運転から半開能力運転に切り替え
る場合には、燃焼用ファン12への供給電圧とガバナ比例
弁23の比例弁電流が各々全開能力制御域IIの最小値に対
応しており、２連式のガスバーナ11の全開能力運転また
は半開能力運転によらず変化しない。また、燃焼用ファ
ン12は、慣性力が大きく応答遅れがあるので、燃焼用フ
ァン12への供給電圧とガバナ比例弁23の比例弁電流を変
更することなく、切替弁24を閉弁して、第２のバーナ11
bを消火することによって、第１のバーナ11aのみの燃焼
による半開能力運転に移行する。

そして、燃焼用ファン12の供給電圧およびガバナ比例弁
23の比例弁電流を、半開能力制御域Ｉの最大値に相当す
る供給電圧および比例弁電流に一旦上げて全開能力制御
域IIの最小値の能力に等しくすることにより、すなわ
ち、全開能力制御域IIの最小値のときの空燃比（空気量
およびガス量）に等しくすることにより、連続的な空燃
比の比例制御が行われる。

その後に、更新されたPI制御出力ＰNに基づいて、第１
のバーナ11aのみの燃焼による半開能力運転で空気量と
ガス量を増減する半開能力制御域Ｉの比例制御が行われ
ることになる。よって、安全な燃焼状態を保ちながら、
全開能力運転から半開能力運転への切替をスムーズに行
うことができる。

さらに、全開切替信号や半開切替信号を瞬間の値で検出
する方法は、給湯器１のように熱容量の大きいもの、あ
るいは出湯温サーミスタ38等の温度センサに応答遅れに
あるものにおいは、切替弁24がON、OFFを繰り返すチャ
タリング現象が生じて、給湯器１の制御不良を生起させ
る原因となっていた。

しかるに、本実施例のように切替領域（半開能力制御域
Ｉの最大値付近または全開能力制御域IIの最小値付近）
に一定時間（t11、t12:例えば５〜30秒間）経過するま
で留まっている時に半開能力運転と全開能力運転とを切
り替えるようにしたものは、切替弁24がON、OFFを繰り
返すことによる切替弁24のチャタリング現象を防止する
ことができる。

ここで、ガス供給管20内のガス供給路の負荷の大きいも
の例えば通路抵抗を大きく受ける種類のガス（例えば低
ウォッベガス）を採用した場合には、半開能力運転と全
開能力運転との切り替えにより、２連式のガスバーナ11
の開口面積比（ノズル径×個数）が変わっても、全開能
力運転時と半開能力運転時とのガス供給管20内のガス供
給路の圧力損失の違いにより、燃焼用ファン12の回転数
制御（風量制御）に応じた所定のガス量が得られない場
合がある。

このような場合には、ガバナ比例弁23へ供給する比例弁
電流を、第10図のグラフに示すように、全開能力運転時
の比例弁電流の最小値をA₁からA₂にガス種および燃焼用
ファン12の空気量に応じた所定の電流値だけ最大値がわ
に補正し、且つ半開能力運転時の比例弁電流の最大値を
B₁からB₂にガス種および燃焼用ファン12の空気量に応じ
た所定の電流値だけ最小値がわに補正している。

これによって、半開能力運転と全開能力運転との間で２
連式のガスバーナ11の開口面積比が仮に1:2の場合に、
全開能力制御域IIの比例弁電流の最小値の時のガス量に
対して半開能力制御域Ｉの比例弁電流の最小値の時のガ
ス量を半分程度にする。逆に、半開能力制御域Ｉの比例
弁電流の最大値の時のガス量に対して全開能力制御域II
の比例弁電流の最大値の時のガス量を２倍程度にする。
このため、全開能力運転時と半開能力運転時とのガス供
給管20内のガス供給路の圧力損失に大きな違いがあって
も、燃焼用ファン12の空気量に応じた所定のガス量が得
られるため、ガスバーナ11へ供給される混合気の空燃比
を安定させることができる。

また、半開能力制御域Ｉの最大値と全開能力制御域IIの
最小値との重複制御域（ヒステリシス）の幅がガス種に
応じた最適な幅となり、半開能力運転から全開能力運転
へ切り替える際、および全開能力運転から半開能力運転
へ切り替える際にスムーズな切り替えを行うことができ
る。

さらに、ガス供給管20内のガス供給路の負荷の大きいも
の例えば通路抵抗を大きく受ける種類のガス（例えば低
ウォッベガス）を採用した場合に、そのガス種および燃
焼用ファン12の空気量に応じてガバナ比例弁23の比例弁
電流の最大値や最小値を制限することによって、全開能
力運転と半開能力運転との切替時期が変わっても、ガバ
ナ比例弁23の比例弁電流を適宜制御することによって、
単位バーナ当りの負荷を一定にすることができるので、
２連式のガスバーナ11を均一に燃焼させることができ
る。

また、本実施例では、ガス供給管20にオリフィス制御弁
を設けることなく、ガバナ比例弁23の比例弁電流の最小
値や最大値を制限しているので、全開能力運転時のガス
量に対して不利とならず、第１のバーナ11aおよび第２
のバーナ11bの最大負荷も変わらず、空燃比もアンバラ
ンスとなることもない。これにより、簡単な構造で安定
した空燃比制御を行うことができる。

［変形例］ 本実施例では、燃料に燃料ガスなどの気体燃料を用いた
が、燃料に石油などの液体燃料を用いても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる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にかかるガス燃
焼式給湯器の制御装置を示すブロック図である。第３図
ないし第５図は本発明の一実施例にかかるシーケンス制
御、燃焼能力制御、安全制御のフローチャート、第６図
は本発明の一実施例にかかるFF制御のフローチャート、
第７図は本発明の一実施例にかかるPI制御のフローチャ
ート、第８図はガスバーナの切替制御のフローチャー
ト、第９図は本発明の一実施例にかかる全開能力に対す
る能力と２連式のガスバーナに供給されるガス量との関
係を示すグラフ、第10図は本発明の一実施例にかかるガ
バナ比例弁の比例弁電流と２連式のガスバーナに供給さ
れる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……２連式のガスバーナ、
11a……第１のバーナ、11b……第２のバーナ、12……燃
焼用ファン（送風機）、13……熱交換器、20……ガス供
給管（燃料供給路）、23……ガバナ比例弁（ガス圧制御
型比例弁、燃料供給量制御手段）、24……切替用電磁
弁、35……入水温サーミスタ（入水温検知手段）、38…
…出湯温サーミスタ（出湯温検知手段）、50……制御装
置、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)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）燃料供給路に接続された第１のバー
   ナ、および該第１のバーナに並列して前記燃料供給路に
   接続された第２のバーナからなるバーナと、 （ｂ）前記燃料供給路に設けられ、供給される電流値の
   増加に応じて前記バーナへの燃料の供給量を増加させる
   ガス圧制御型比例弁と、 （ｃ）該ガス圧制御型比例弁と前記第２のバーナとの間
   に配され、前記第２のバーナへの燃料の供給および停止
   を制御する切替用電磁弁と、 （ｄ）前記バーナへ供給する燃焼用空気の風量を調節す
   る送風機と、 （ｅ）前記バーナの上方に設けられ、内部を通過する水
   と前記バーナの燃焼熱とを熱交換させて水を加熱する熱
   交換器と、 （ｆ）該熱交換器の下流に設けられ、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、 （ｇ）前記熱交換器から流出する水の出湯温を所望の設
   定温度に設定する温度設定手段と、 （ｈ）前記第１のバーナのみの燃焼による半開能力運転
   時に、設定温度と出湯温との温度偏差に基づいて前記送
   風機の風量および前記比例弁電流を比例制御する半開能
   力制御域と、 前記第１のバーナおよび前記第２のバーナの同時燃焼に
   よる全開能力運転時に、設定温度と出湯温との温度偏差
   に基づいて前記送風機の風量および前記比例弁電流を比
   例制御する全開能力制御域とが設定されているととも
   に、 半開能力運転時に前記送風機の風量および前記比例弁電
   流が比例制御によって前記半開能力制御域の最大値付近
   に達した際に、前記切替用電磁弁を開弁して全開能力運
   転に切替え、 全開能力運転時に前記送風機の風量および前記比例弁電
   流が比例制御によって前記全開能力制御域の最小値付近
   に達した際に、前記切替用電磁弁を閉弁して半開能力運
   転に切替える制御回路と を備えた給湯器において、 前記制御回路は、前記燃料供給路の負荷が大きい種類の
   燃料を採用したときに、 全開能力運転時の場合は、全開能力制御域の前記比例弁
   電流の最小値を、燃料の種類および前記送風機の風量に
   対応するように所定の電流値だけ最大値がわに補正し、 且つ半開能力運転時の場合は、半開能力制御域の前記比
   例弁電流の最大値を、燃料の種類および前記送風機の風
   量に対応するように所定の電流値だけ最小値がわに補正
   することを特徴とする給湯器。