JPH0996417A - 給湯機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本来与えなければならない燃焼量が制限され
てしまい，本来補正されるべき補正量にずれが生じてし
まい，必要燃焼量の変化による出湯温度の乱れを小さく
できなくなってしまうという課題について解決する。 【解決手段】 出湯温度を設定温度にするために必要な
理論熱量を演算する理論熱量演算部を備えた燃焼装置に
おいて，理論熱量が実際に燃焼可能な実効熱量の範囲を
越える時，実効熱量の範囲内で理論熱量の近似値に制限
した熱量に相当する制御信号を加熱部へ送信する熱量演
算部を備えたことにより本来与えるべき熱量を与えるこ
とができ，出湯温度の乱れを小さくできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は給湯機の制御装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来熱交換器を流れる水量，入水温度及
び設定温度などにより理論熱量算出し燃焼を制御するも
のがあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来のような給
湯機の制御装置においては，燃焼開始時やバーナ切替動
作などの着火動作時や，給湯機の最大負荷燃焼量や最小
負荷燃焼量近傍で燃焼している時などは，本来与えなけ
ればならない燃焼量が制限されてしまい，本来補正され
るべき補正量にずれが生じてしまい，必要燃焼量の変化
による出湯温度の乱れを小さくできなくなってしまうと
いう問題があった。

【０００４】つまり図２に示すように，燃焼開始時には
図２の点線の適切な燃焼制御量で燃焼されなければなら
ないのにもかかわらず，燃焼開始時には所定の着火動作
が行われるため実際は図２の実線の制限された燃焼制御
量で燃焼されてしまい，斜線部分の燃焼制御量は制限さ
れてしまう。

【０００５】また上記燃焼開始時と同様にバーナ切替動
作時には所定の着火動作が行われるために燃焼制御量が
制限されてしまい，前記同様に燃焼制御量は制限されて
しまう。

【０００６】図５，６は給湯機の最小負荷燃焼量及び最
大負荷燃焼量付近での燃焼制御量が制限される状態を示
すグラフである。本来与えられるべき燃焼制御量が給湯
機の最小負荷燃焼量または最大負荷燃焼量を越えてしま
うと図５，６の斜線部分の燃焼制御量は制限されてしま
う。

【０００７】従って，本発明の目的は，燃焼制御量が制
限される場合であっても，制限された燃焼制御量を補う
ことにより適切な燃焼量を与えることをその目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は，出湯温度を設
定温度にするために必要な理論熱量を演算する理論熱量
演算部を備えた燃焼装置において，前記理論熱量が実際
に燃焼可能な実効熱量の範囲を越える時，前記実効熱量
の範囲内で前記理論熱量の近似値に制限した熱量に相当
する制御信号を加熱部へ送信する熱量演算部を備えたこ
とを特徴とする。

【０００９】さらに前記理論熱量演算部は，熱交換器に
流れる水量と入水温度及び設定温度とから必要熱量を演
算する必要燃焼量演算部と，前記必要熱量の急変を検知
して前記必要熱量を補正する必要熱量補正部の入力信号
により前記理論熱量を演算することを特徴とする。

【００１０】本発明の第一の側面に係る１つの好適な実
施形態によれば，前記理論熱量演算部が，熱交換器に流
れる水量と入水温度及び設定温度とから必要熱量を演算
する必要燃焼量演算部と，前記必要熱量の急変を検知し
て前記必要熱量を補正する必要熱量補正部とからなる場
合で特に熱量が制限される可能性が高い場合において
も，適切な燃焼量を与えることができ，いち早く出湯温
度を設定温度に近づけることができる。

【００１１】また，本発明の第一の側面に係る１つの好
適な実施形態では，前記熱量演算部は複数バーナの切替
に伴う発生熱量又は前記加熱部の最大負荷熱量又は最小
負荷加熱量を前記実効熱量の範囲とすることを特徴とす
る。

【００１２】また前記熱量演算部は前記加熱部の最大熱
量又は最小熱量を近似値として用いることを特徴とす
る。

【００１３】本発明によれば，前記理論熱量が実際に燃
焼可能な実効熱量の範囲を越える時，前記実効熱量の範
囲内で前記理論熱量の近似値に制限した熱量に相当する
制御信号を加熱部へ送信する熱量演算部を備えたので，
燃焼量が制限されても適切な燃焼量を与えることがで
き，いち早く出湯温度を設定温度に近づけることができ
る。

【００１４】また前記理論熱量演算部が，熱交換器に流
れる水量と入水温度及び設定温度とから必要熱量を演算
する必要燃焼量演算部と，前記必要熱量の急変を検知し
て前記必要熱量を補正する必要熱量補正部とからなる場
合で特に熱量が制限される可能性が高い場合において
も，適切な燃焼量を与えることができ，いち早く出湯温
度を設定温度に近づけることができる。本発明の第一の
側面に係る１つの好適な実施形態によれば，着火動作等
により熱量が制限された場合や熱量が給湯機の最大負荷
燃焼量または最小負荷燃焼量を越えた際に熱量が制限さ
れても適切な燃焼量を与えることができるのでいち早く
出湯温度を設定温度に近づけることができる。さらに
は，その近似値として，前記加熱部の最大熱量又は最小
熱量を用いることで，より一層いち早く出湯温度を設定
温度に近づけることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下，本発明の実施の形態を，図
面により詳細に説明する。

【００１６】図１は，本発明の一実施形態に係る給湯装
置の主要部分の概略構成であり，入水口２と出湯口４と
を結ぶ給湯水路に，入水口２から供給される水の温度を
検出する入水温度検出センサ２１及び熱交換器１７を流
れる水の量を検出する流量センサ２５が設けられてい
る。

【００１７】また，熱交換器１７を加熱するバーナ１，
３は，二段式のバーナを備え，この二つのバーナ１，３
の各々への分岐した給燃料管５，７には開閉弁９，１１
が設けられ，給燃料管５，７の分岐元の元燃料管１３に
は燃料調節用の比例弁１５が設けられている。またバー
ナ１，３の近傍にはファン２９が設けられており，バー
ナ１，３の燃焼に必要な空気を供給している。

【００１８】制御装置３１は図９のブロック図に示すよ
うに必要熱量演算部３３，必要熱量補正部３５，理論熱
量演算部３７，実効熱量３９，熱量演算部４１，開閉弁
駆動部４３及び比例弁駆動部４５を備える。

【００１９】図１０，１１は温度設定器５１の異常時に
おける表示モードを示した図である。高温の湯が出湯す
る可能性がある場合には図１０のように強制的に７５℃
を表示させても良いし，図１１のようにＬＥＤを点灯さ
せるように構成しても良い。

【００２０】必要熱量演算部３３は，入水温度Ｔｃ，流
量Ｑ及び温度設定器５１からの設定温度Ｔｓに基づいて
次の式で算出される必要熱量Ｆを演算して，これを必要
熱量補正部３５及び理論熱量演算部３７に出力する。 Ｆ＝Ｑ×（Ｔｓ−Ｔｃ）

【００２１】必要熱量補正部３５は必要熱量Ｆに対する
補正量αＦを出力するように構成されており，例えば必
要熱量Ｆの変化の割合とゲイン係数Ｋから次の式で算出
される補正量αＦを演算し，熱交換器１７の応答時間を
考慮した所定時間Ｔの間，燃焼量制御部３４に送る。 αＦ＝Ｋ×（Ｆ−Ｆ′）／Ｆ′ ここで，Ｆ′は所定時間（例えば１〜３秒程度）前の必
要熱量である。またゲイン係数Ｋは，燃焼開始からの燃
焼時間に応じて可変するようにしてもよい。

【００２２】理論熱量演算部３７は必要熱量Ｆと補正量
αＦを入力し，必要熱量Ｆを補正量αＦにより補正し，
次の式で算出される燃焼制御量ＦＯＵＴとして出力す
る。 ＦＯＵＴ＝Ｆ×αＦ

【００２３】開閉弁駆動部４３は，燃焼制御量ＦＯＵＴ
が予め記憶されている第一バーナ１の着火条件である最
低着火燃焼量を越えかつ流量Ｑが最低着火流量を越えた
とき作動して，第一開閉弁９に信号を送り第一バーナ１
を着火する。また上記着火後は燃焼制御量ＦＯＵＴが予
め記憶されている第二バーナ３の着火条件である火移り
燃焼量を越えたとき第二開閉弁１１に信号を送り第二バ
ーナ３を着火する。

【００２４】比例弁駆動部４５は，燃焼制御量ＦＯＵＴ
に応じた比例弁１５の開度に制御するような信号を比例
弁１５に出力する。

【００２５】熱量演算部４１は理論熱量演算部３７の出
力と実効熱量３９の出力を比較し，実効熱量３９の範囲
内であれば理論熱量演算部３７の出力をそのまま開閉弁
駆動部４３及び比例弁駆動部４５の送信する。理論熱量
演算部３７の出力が実効熱量３９の出力の範囲外のとき
は実効熱量３９の出力の範囲内で前記理論熱量の近似値
に制限した熱量に相当する信号を開閉弁駆動部４３及び
比例弁駆動部４５の送信し，図３の実線の熱量が得ら
れ，本来与えるべき熱量を与えることができる。また前
記理論熱量の近似値に制限した熱量に相当する信号とし
て，前記ゲイン係数Ｋよりも大きい値のゲイン係数Ｋ１
を熱量演算部４１に出力するようにしてもよい。このゲ
イン係数Ｋ１を使用することにより本来与えるべき燃焼
制御量を与えることが可能となる。また必要熱量演算部
３５で必要熱量補正部３５で演算された補正量αＦの出
力開始時間を熱量が制限されたを考慮した所定時間経過
後に出力するようにする。この時間Ｔ１の間補正量αＦ
を出力することにより，図４の実線に示すような燃焼制
御量が与えられることになり，制限された燃焼制御量を
補うようにした。

【００２６】実効熱量３９は熱交換器に流れる水に与え
ることができる理論的，実験的に求められた熱量をテー
ブル形式に記憶でき，本実施形態では熱量が制限された
を考慮した所定時間Ｔ１又は前記加熱部の最大負荷熱量
又は最小負荷加熱量が外部から設定される。その記憶内
容は前記熱量演算部４１にて読み出され，理論熱量ＦＯ
ＵＴとその読み出した内容とを適宜比較し，実際に加熱
部を駆動する。例えば理論熱量ＦＯＵＴと読み出した最
大負荷燃焼量ＦＭＡＸとを比較し，ＦＯＵＴがＦＭＡＸ
を越えると前記理論熱量の近似値に制限した熱量に相当
する制御信号で加熱部を駆動する。同様に理論熱量ＦＯ
ＵＴと読み出した最小負荷燃焼量ＦＭＩＮとを比較し，
ＦＯＵＴがＦＭＩＮ以下になると前記理論熱量の近似値
に制限した熱量に相当する制御信号で加熱部を駆動す
る。よって，図７，８の実線に示すような燃焼制御量が
与えられることになり，制限された燃焼制御量を補うこ
とができる。

【００２７】さらに他の実施形態では前記熱量演算部は
前記加熱部の最大熱量又は最小熱量を近似値として用い
ることによりいち早く出湯温度を設定温度に近づけるこ
とが可能となる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の給湯機の制
御装置によれば，燃焼開始時やバーナ切替動作などの着
火動作時や，給湯器の最大負荷燃焼量や最小負荷燃焼量
近傍で燃焼している時などは，本来与えなければならな
い熱量が制限されて本来補正されるべき補正量にずれが
生じてしまう際には，その制限された補正量を補うよう
に構成したので，必要燃焼量の変化による出湯温度の乱
れを小さくでき，いち早く出湯温度を設定温度に近づけ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される給湯装置の一実施形態の全
体構成図

【図２】燃焼開始時における制限された熱量を示すグラ
フ

【図３】同実施形態における燃焼開始時の発生熱量を示
すグラフ

【図４】バーナ切替時における制限された熱量を示すグ
ラフ

【図５】最小負荷燃焼量付近で制限された熱量を示すグ
ラフ

【図６】最大負荷燃焼量付近で制限された熱量を示すグ
ラフ

【図７】同実施形態における最小負荷燃焼量付近での発
生熱量を示すグラフ

【図８】同実施形態における最大負荷燃焼量付近での発
生熱量を示すグラフ

【図９】同実施形態における制御装置における制御ブロ
ック図

【図１０】同実施形態における温度設定器の異常状態時
の表示部の表示形態

【図１１】同実施形態における温度設定器の異常状態時
の表示部の表示形態

【符号の説明】

１ ，３ バーナ ２ 入水口 ４ 出湯口 ５，７ 給燃料管 ９，１１ 開閉弁 １３ 元燃料管 １５ 比例弁 １７ 熱交換器 ２１ 入水温度検出センサ ２５ 流量センサ ２９ ファン ３１ 制御装置 ５１ 温度設定器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】出湯温度を設定温度にするために必要な理
   論熱量を演算する理論熱量演算部を備えた燃焼装置にお
   いて，前記理論熱量が実際に燃焼可能な実効熱量の範囲
   を越える時，前記実効熱量の範囲内で前記理論熱量の近
   似値に制限した熱量に相当する制御信号を加熱部へ送信
   する熱量演算部を備えたことを特徴とする給湯機の制御
   装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の給湯機の制御装置におい
   て，前記理論熱量演算部は，熱交換器に流れる水量と入
   水温度及び設定温度とから必要熱量を演算する必要燃焼
   量演算部と，前記必要熱量の急変を検知して前記必要熱
   量を補正する必要熱量補正部の入力信号により前記理論
   熱量を演算することを特徴とする給湯機の制御装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の給湯機の制御装置におい
   て，前記熱量演算部は複数バーナの切替に伴う発生熱量
   又は前記加熱部の最大負荷熱量又は最小負荷加熱量を前
   記実効熱量の範囲とすることを特徴とする給湯機の制御
   装置。
4. 【請求項４】請求項１記載の給湯機の制御装置におい
   て，前記熱量演算部は前記加熱部の最大熱量又は最小熱
   量を近似値として用いることを特徴とする給湯機の制御
   装置。