JPH07145932A - 石油給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高運転能力領域での比例制御運転と低能力運
転領域でのオンオフサイクル燃焼運転との間の運転切り
換えのヒステリシス領域を小さくすることができ、しか
も運転切り換えにハンチングが生じ難い石油給湯装置の
提供を目的とする。 【構成】 中間に一定のヒステリシス領域を設けて、運
転能力が低い領域側ではフィードフォワード制御による
オンオフサイクル燃焼運転を行うと共に、運転能力が高
い領域側ではフィードフォワード制御とフィードバック
制御とを組み合わせた比例制御運転を行うようにした石
油給湯装置であって、前記比例制御運転からオンオフサ
イクル燃焼運転への運転切り換えは、フィードフォワー
ド制御において演算される運転能力のみに基づいて行う
構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は石油給湯装置に関し、詳
しくは高運転能力領域においてはフィードフォワード制
御とフィードバック制御とを組み合わせた比例制御運転
を行うと共に、低運転能力領域においてはフィードフォ
ワード制御によるオンオフサイクル燃焼運転を行うよう
にした石油給湯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の石油給湯装置として、中間に一定
のヒステリシス領域を設けて、運転能力が低い領域側で
はフィードフォワード制御によるオンオフサイクル燃焼
運転を行うと共に、運転能力が高い領域側ではフィード
フォワード制御とフィードバック制御とを組み合わせた
比例制御運転を行うようにした石油給湯装置が提供され
ている。フィードフォワード制御によるオンオフサイク
ル燃焼運転は、設定給湯温度と、入水温度と、入水流量
とから、必要な燃焼熱量、即ち運転能力値を演算し、こ
の運転能力値（燃焼熱量）になるように、石油の供給と
その停止とを比較的短い間隔で行い、一定のオン時間と
オフ時間からなるサイクル燃焼を行うものである。また
フィードフォワード制御とフィードバック制御とを組み
合わせた比例制御運転は、設定給湯温度と、入水温度
と、入水流量とから、必要な燃焼熱量、即ち運転能力値
を演算し、この運転能力値（燃焼熱量）になるように、
対応する石油流量を連続的に供給して連続燃焼し、且つ
実際に得られる燃焼熱量（または実際の出湯温度）と前
記必要燃焼熱量（または必要出湯温度）との差を検出し
て、その差がゼロになる方向に石油流量を増減（運転能
力値を補正）して行くものである。以上のような石油給
湯装置においては、図３を参照して、運転能力が低運転
能力領域Ａ側でのフィードフォワード制御によるオンオ
フサイクル燃焼運転と、高運転能力領域Ｃ側でのフィー
ドフォワード制御及びフィードバック制御の組み合わせ
による比例制御運転とを、運転能力に応じて切り換えて
運転する必要があるが、その際、その切り換え能力付近
での石油供給量のバラツキや入水流量のバラツキ、或い
はそれらの総合としての燃焼熱量の経時的なバラツキに
よって、頻繁にハンチングして切り換えがなされるのを
防止するため、適当な幅のヒステリシス領域Ｂを設け、
これによって前記ハンチングを防止するようにしてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
石油供給装置においては、特に高運転能力領域Ｃでの比
例制御運転からオンオフサイクル燃焼運転に切り換える
場合において、比例制御運転のフィードバック制御が石
油供給量の変動、入水流量の変動、センサの検出のバラ
ツキ等による燃焼熱量の変動に敏感に反応することか
ら、それによる運転切り換えのハンチングの頻繁化を予
防するため、前記ヒステリシス領域Ｂを十分大きくと
り、Ｙの運転能力まで下がった所で切り換えを行ってい
た。そしてこのため、逆に、オンオフサイクル燃焼運転
から比例制御運転への切り換えも、領域Ａに大きな幅を
持たせた領域Ｂを加えたＸの運転能力まで上がったとこ
ろで切り換えがなされることになり、結果としてオンオ
フサイクル燃焼運転の領域が広くなり（Ａ＋Ｂ）、出湯
温度の変動が大きくなるという問題があった。

【０００４】そこで本発明は、上記従来技術の欠点を解
消し、高運転能力領域での比例制御運転と低能力運転領
域でのオンオフサイクル燃焼運転との間の運転切り換え
のヒステリシス領域を小さくすることができ、しかも運
転切り換えにハンチングが生じ難い石油給湯装置の提供
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の石油給湯装置は、中間に一定のヒステリシ
ス領域を設けて、運転能力が低い領域側ではフィードフ
ォワード制御によるオンオフサイクル燃焼運転を行うと
共に、運転能力が高い領域側ではフィードフォワード制
御とフィードバック制御とを組み合わせた比例制御運転
を行うようにした石油給湯装置であって、前記比例制御
運転からオンオフサイクル燃焼運転への運転切り換え
は、フィードフォワード制御において演算される運転能
力のみに基づいて行う構成としたことを特徴としてい
る。

【０００６】

【作用】上記本発明の特徴によれば、高運転能力領域で
の比例制御運転から低運転能力領域でのオンオフサイク
ル燃焼運転への運転切り換えは、比例制御運転でのフィ
ードフォワード制御において演算される運転能力のみに
基づいて行うようにしたので、石油供給量の変動、入水
流量の変動、センサの検出のバラツキ等による燃焼熱量
の変動に敏感に反応するフィードバック制御に原因する
運転切り換えのハンチングを除去することができる。フ
ィードフォワード制御における燃焼熱量（運転能力）の
演算は、設定給湯温度と、入水温度と、入水流量からな
されるので、入水温度と入水流量にのみ影響され、他の
要因は除外される。しかもフィードフォワード制御のた
めの演算は適当な時間的間隔をもって頻繁には行われな
いので、ハンチングの発生も回避される。

【０００７】

【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて説明する。
図１は本発明の石油給湯装置の全体構成図、図２は実施
装置の運転動作を説明するフローチャート、図３は高運
転能力領域と低運転能力領域での運転の切り換えを説明
する図である。

【０００８】図１を参照して、燃焼缶体10内に臨まされ
て石油バーナのリターン式ノズル20が設けられており、
リターン式ノズル20の周囲から、ファンモータ70によっ
て送風された燃焼用空気が燃焼缶体10内に吹き込まれる
ようになされている。前記燃焼缶体10内の上部には瞬間
式の熱交換器40が配置され、該熱交換器40に対して入水
管41と出湯管42が接続されている。入水管41には水量セ
ンサ43、入水温度センサ44が設けられ、出湯管42には出
湯温度センサ45が設けられている。出湯管42に出湯した
温水はサーボミキシング器46によって入水管41からの水
と適当に混合せられて給湯管47に送られる。給湯管47に
は過流出防止器48が設けられている。

【０００９】前記リターン式ノズル20へは石油の供給管
23と、ノズル20からの戻り管21とが連結されており、図
示しない石油のタンクから２つの電磁式の往復動ポンプ
24、26によって石油がノズル20に供給され、噴霧され
る。そして一部は戻り管21を通って戻される。25は流量
調節器である。50は点火器、60は炎検知器である。また
全体の制御はコントローラ80によってなされる。コント
ローラ80は、前記水量センサ43、入水温度センサ44、出
湯温度センサ45、その他のセンサからの情報を入力し、
また図示しない遠隔操作器による設定給湯温度情報とを
入力して、必要な演算を行い、必要な指令を前記サーボ
ミキシング器46、ポンプ24、26、流量調節器25、点火器
50、その他に送る。

【００１０】前記コントローラ80による給湯運転を、図
２、図３を参照して説明する。今、図示しない給湯カラ
ンが開かれることで、水量センサ43が最低作動水量以上
を検出すると（Ｓ１）、コントローラ80は、先ず遠隔操
作器等で設定された設定給湯温度と、入水温度センサ44
によって検出された入水温度と、水量センサ43によって
検出された入水流量及びサーボミキシング器46分配比か
ら演算される総流量とから、必要燃焼熱量Ｑを演算する
（Ｓ２）。この必要燃焼熱量Ｑは給湯器の運転能力値で
あり、この値によって、石油供給量及び送風量が決定さ
れて、実際の燃焼がなされる。さらにコントローラ80は
前記演算した必要燃焼熱量（運転能力値）Ｑが一定能力
値Ｙ以上か否かを判定し（Ｓ３）、イエスであれば、フ
ィードフォワード制御とフィードバック制御とを組み合
わせた比例制御運転を開始する（Ｓ４）。一方、ノーで
あれば、フィードフォワード制御によるオンオフサイク
ル燃焼運転を開始する（Ｓ８）。前記フィードフォワー
ド制御とフィードバック制御とを組み合わせた比例制御
運転は、高運転能力領域Ｃと一定の条件下でのヒステリ
シス領域Ｂで行い、一方、フィードフォワード制御によ
るオンオフサイクル燃焼運転は低運転能力領域Ａと一定
の条件下でのヒステリシス領域Ｂで行う。前記領域Ａの
最大値Ｙは単位時間当たりのノズル20の噴霧流量等を考
慮して定められる。即ち、例えば低運転能力領域Ａの場
合、単位時間当たりの噴霧流量を最低流量としても、そ
れによる燃焼熱量が必要燃焼熱量を上回る場合が考えら
れることから、そのような場合には一定時間の燃焼オン
時間と一定時間の燃焼オフ時間との組み合わせによるサ
イクル燃焼が必要となる。この場合、サイクル燃焼は比
較的短時間のサイクルとすることで、出湯温度の変動を
最小限度に抑えることができる。また前記ヒステリシス
領域Ｂは、高運転能力領域Ｃでの比例制御運転と低運転
能力領域Ａでのオンオフサイクル燃焼運転との切り換え
を行う際のハンチングを予防するための緩衝領域として
設けられるものである。本発明ではこのヒステリシス領
域Ｂの幅を小さくすることができるように構成してい
る。

【００１１】前記フィードフォワード制御とフィードバ
ック制御とを組み合わせた比例制御運転が開始される
と、先ずコントローラ80は、前記演算された必要燃焼熱
量Ｑに対応する送風量で送風を開始すると共に点火器50
による点火火花を飛ばしながら、前記必要燃焼熱量Ｑに
対応する石油流量を連続噴霧し、フィードフォワード制
御による燃焼を開始する。そしてフィードフォワード制
御による燃焼を開始した後は、コントローラ80は前記出
湯管42に設けられた出湯温度センサ45が検出する出湯温
度と演算上得られる必要出湯温度とを比較し、その差が
ゼロになる方向に石油噴霧流量をフィードバック制御す
る。前記出湯管42を通った温水は、必要に応じてサーモ
ミキシング器46によって混水され、所定の給湯温度に調
節されて給湯される。

【００１２】前記比例制御運転におけるフィードフォワ
ード制御は、一定時間間隔毎に更新するようにし、その
一定時間が経過する毎に（Ｓ５でイエス）、コントロー
ラ80は再度必要燃焼熱量（運転能力値）Ｑを演算し（Ｓ
６）、その値Ｑがヒステリシス領域Ｂの最低値、即ち運
転能力値Ｙ以上に引き続き維持しているか否かを判定し
（Ｓ７）、イエスであればさらにフィードフォワード制
御とフィードバック制御とを組み合わせた比例制御運転
を継続する（Ｓ４に戻る）。一方、ノーであれば、コン
トローラ80は運転をフィードフォワード制御によるオン
オフサイクル燃焼運転に切り換える（Ｓ８）。上記にお
いて、本発明では、比例制御運転をオンオフサイクル燃
焼運転に切り換えるか否かの判断は、比例制御運転にお
けるフィードフォワード制御のための演算された必要燃
焼熱量Ｑを基準にして判断するようにしている。この必
要燃焼熱量Ｑは、設定給湯温度と入水温度と入水流量と
からのみ演算されるので、演算値の変動要因としては、
入水温度と入水流量のみに限定されるため、値Ｑの演算
毎の変動幅は余り大きくならない。よってヒステリシス
領域Ｂの幅をその分だけ狭くしても、ハンチング現象は
生じ難い。もしフィードバック制御運転における実際の
燃焼熱量をもって前記運転能力値Ｙと比較する場合に
は、前記実際の燃焼熱量が入水流量、入水温度の変動の
他、石油供給流量の変動やセンサの検出のバラツキ等を
も拾った形の値となるため、値の変動が大きくなり、ヒ
ステリシス領域Ｂの幅を大きく採らないと、ハンチング
が頻繁に生じやすくなる。ヒステリシス領域Ｂの幅を大
きく採ると、オンオフサイクル燃焼運転領域が高能力運
転側に広がり、それだけ出湯特性が悪くなる。即ち出湯
温度の変動が大きくなる。

【００１３】前記ステップＳ３において、必要燃焼熱量
（運転能力値）Ｑが一定能力値Ｙ未満の場合（Ｓ３でノ
ー）には、フィードフォワード制御によるオンオフサイ
クル燃焼運転を開始する（Ｓ８）。フィードフォワード
制御によるオンオフサイクル燃焼運転では、コントロー
ラ80は、演算された必要燃焼熱量Ｑから、連続燃焼の場
合よりも低い燃焼熱量である必要燃焼熱量とするため、
予め定めた比較的短い一定時間の１サイクル中における
燃焼オン時間と燃焼オフ時間とを演算し、この燃焼オン
時間とオフ時間とからなるサイクルで、サイクル燃焼を
開始する。このオンオフサイクル燃焼運転では、フィー
ドバック制御は行わない。オンオフサイクル燃焼運転で
のフィードフォワード制御は、上記比例制御運転の場合
と同様に、一定時間間隔毎に更新するようにし、その一
定時間が経過する毎に（Ｓ９でイエス）、コントローラ
80は再度必要燃焼熱量（運転能力値）Ｑを演算し（Ｓ1
0）、その値Ｑがヒステリシス領域Ｂの最大値、即ち運
転能力値Ｘ以上であるか否かを判定し（Ｓ11）、Ｘ未満
に引き続き維持している場合（Ｓ11でノー）には、さら
にオンオフサイクル燃焼運転を継続する（Ｓ８に戻
る）。一方、値ＱがＸ以上（Ｓ11でイエス）であれば、
コントローラ80は運転をフィードフォワード制御とフィ
ードバック制御とを組み合わせた比例制御運転に切り換
える（Ｓ４）。

【００１４】以上の如くコントローラ80による制御機構
を構成することで、前記したようにヒステリシス領域Ｂ
を狭くしても、ハンチングの発生を抑制することができ
る。よって、例えばヒステリシス領域Ｂの幅を、入水流
量の変動に基づく必要燃焼熱量の変動によるハンチング
に対応できる幅として、0.5 号の幅とすることができ
る。ここで１号とは、１リットルの水を１分間に25℃上
昇させることができる燃焼熱量である。

【００１５】

【発明の効果】本発明は以上の構成よりなり、請求項１
に記載の石油給湯装置によれば、中間に一定のヒステリ
シス領域を設けて、運転能力が低い領域側ではフィード
フォワード制御によるオンオフサイクル燃焼運転を行う
と共に、運転能力が高い領域側ではフィードフォワード
制御とフィードバック制御とを組み合わせた比例制御運
転を行うようにした石油給湯装置であって、前記比例制
御運転からオンオフサイクル燃焼運転への運転切り換え
は、フィードフォワード制御において演算される運転能
力のみに基づいて行う構成としたので、石油供給量の変
動、入水流量の変動、センサの検出のバラツキ等による
燃焼熱量の変動に敏感に反応するフィードバック制御に
原因する運転切り換えのハンチングを除去することがで
き、入水温度と入水流量にのみ影響されるハンチング要
因だけを考慮すればよいので、ハンチング防止のための
ヒステリシス領域の幅を小さくすることができる。よっ
てオンオフサイクル燃焼運転領域を低運転能力領域に抑
制し、これによって出湯温度の変動を少なくし、出湯特
性を向上させることができる。勿論ハンチング現象が減
ることで、装置の耐久性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の石油給湯装置の全体構成図である。

【図２】実施装置の運転動作を説明するフローチャート
である。

【図３】高運転能力領域と低運転能力領域での運転の切
り換えを説明する図である。

【符号の説明】

10 燃焼缶体 20 リターン式ノズル 21 戻り管 23 供給管 24 ポンプ 26 ポンプ 40 熱交換器 43 水量センサ 44 入水温度センサ 45 出湯温度センサ 70 ファンモータ 80 コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朝野 公明 兵庫県神戸市中央区明石町32番地 株式会 社ノーリツ内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中間に一定のヒステリシス領域を設け
   て、運転能力が低い領域側ではフィードフォワード制御
   によるオンオフサイクル燃焼運転を行うと共に、運転能
   力が高い領域側ではフィードフォワード制御とフィード
   バック制御とを組み合わせた比例制御運転を行うように
   した石油給湯装置であって、前記比例制御運転からオン
   オフサイクル燃焼運転への運転切り換えは、フィードフ
   ォワード制御において演算される運転能力のみに基づい
   て行う構成としたことを特徴とする石油給湯装置。