JP2664007B2 - 燃焼機器の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼機器を制御するた
めの制御値を制御演算式によって演算する燃焼機器の制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】給湯器や暖房機等の燃焼機器では、燃焼
機器の燃焼状態を制御するためにマイクロコンピュータ
（マイコン）が用いられ、マイコン内のプログラムによ
って構成された所定の演算式によって、設定温度等に基
づいてバーナの燃焼量が決定され、さらに、その決定さ
れた燃焼量に対応して送風機や比例弁の制御値が演算さ
れ、各制御値に基づいて送風機や比例弁が制御される。
従来、各制御値を演算するための演算式は、バーナの能
力その他に基づいて給湯器や暖房機の機種毎に設定され
ており、そのために、各演算式を特定するためにメモリ
には、演算式およびその演算範囲を指定するための複数
のデータが記憶されており、これらのデータは、類似し
た機種であっても、それぞれの機種に対応した固有のデ
ータとして記憶されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記に示したように、
燃焼機器の制御に用いられる演算式は、バーナ単体、燃
料供給系、送風系その他が燃焼機器として組み合わせら
れた後に行われる燃焼試験等に基づいて適切に決められ
る制御値が得られるように設定されるものである。従っ
て、燃焼試験が必要な開発段階では、マイコンのメモリ
には、例えば、燃焼シーケンス、燃焼量の決定等のみの
プログラムは含まれるが、燃焼状態に影響を与えるよう
な送風機の制御値や比例弁の制御値を決定する演算式に
ついては、適切な燃焼特性を決定した後に初めて演算式
のデータとして含む方が好ましいものであるため、プロ
グラムに含まれていない。このため、燃焼試験では、例
えば、一次式で表されるような演算式を与える場合に
は、燃焼機器に設定された最小燃焼量および最大燃焼量
に対応して想定した最小制御値および最大制御値とか
ら、一次式の係数および定数を算出して試験を行う必要
があった。また、これらの係数および定数を決定した後
に、決定された演算式をプログラムのデータとしてメモ
リに記憶させた場合に、演算式を特定するためのデータ
は、燃焼量およびそれに対応する制御値の各最大値、各
最小値と、一次式における係数および定数となり、その
データ数は、１つの一次式について６個必要であり、こ
れらのデータをメモリに記憶させた後の確認に当たって
も、一次式による算出が必要である。

【０００４】本発明は、データの単純化を図りその確認
を容易にするとともに、燃焼試験等が容易で開発の負担
が少ない燃焼機器の制御装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、制御対象とな
る燃焼機器における最大燃焼量データおよび最小燃焼量
データと、前記最大燃焼量データおよび前記最小燃焼量
データにそれぞれ対応した前記燃焼機器の最大制御値デ
ータおよび最小制御値データとをそれぞれ記憶するデー
タ記憶手段と、該データ記憶手段に記憶された前記最大
制御値データおよび前記最小制御値データに基づいて前
記最大燃焼量データおよび前記最小燃焼量データ間の各
燃焼量に対応した前記燃焼機器の制御値データを決定す
るための制御演算式を算出する演算式算出手段と、設定
温度、サーミスタの検知温度その他に基づいて決定され
る目標燃焼量に対応した燃焼機器の制御値を、前記演算
式算出手段によって算出された制御演算式に基づいて演
算する制御値演算手段と、該制御値演算手段によって演
算された制御値に基づいて前記燃焼機器を制御する燃焼
制御手段とを具備することを技術的手段とする。

【０００６】

【作用】本発明の燃焼機器の制御装置では、燃焼機器の
最大燃焼量および最小燃焼量の各データに対応した最大
制御値および最小制御値の各データをデータ記憶手段に
記憶させると、これらのデータから最大燃焼量と最小燃
焼量間の各燃焼量に対応した制御値を決定するための制
御演算式が演算式算出手段によって算出される。 従っ
て、燃焼機器の作動時に、目標燃焼量が設定温度、サー
ミスタの検知温度等によって決定されると、その決定さ
れた目標燃焼量に対応した制御値が演算され、燃焼機器
は、その制御値により制御される。 この結果、制御装置
の開発段階では、燃焼機器における最大燃焼量と最小燃
焼量とを任意に選択して、それぞれのデータと各燃焼量
に対応した最大制御値および最小制御値のデータをデー
タ記憶手段に記憶させることによって任意の制御特性を
容易に選択して燃焼試験等を行うことができるため、最
も適切な燃焼特性を設定することができる。その際、例
えば、制御演算式が一次式で与えられるものであれば、
最大燃焼量および最小燃焼量とこれらに対応する２つの
制御値を与えることによって一次式を特定することがで
きるため、一次式の係数や定数などの情報が不要とな
り、燃焼特性を特定するために必要な情報の数を少なく
することができる。燃焼試験等を行った後に、燃焼特性
が決定された場合には、制御演算式を特定するための最
大燃焼量および最小燃焼量の各データに対応した最大制
御値および最小制御値の各データをデータ記憶手段に記
憶させることによって、最適な燃焼特性を有する制御装
置とすることができる。

【０００７】

【発明の効果】本発明では、燃焼特性を決定するための
制御演算式は、最大燃焼量および最小燃焼量とこれらに
対応する２つの制御値を与えることによって算出される
ため、制御演算式を特定するために必要な情報（デー
タ）の数を少なくすることができる。従って、開発にお
ける燃焼試験等が容易になり、また、制御特性の決定後
の情報（データ）の確認が容易にできる。

【０００８】

【実施例】次に本発明を図に示す実施例に基づいて説明
する。図１に概略を示すガス給湯器１において、１０は
バーナ、１１はバーナ１０へ燃焼用空気を供給する送風
機であり、バーナ１０の燃焼量は、ガス供給管１１に設
けられた比例弁１２によって調節される。なお、ガス供
給管１１において、１３、１４はガス電磁弁であり、バ
ーナ１０にそれぞれ近接して、点火電極１５、フレーム
ロッド１６、サーモカップル１７が備えられている。

【０００９】一方、２０はバーナ１０の燃焼熱で加熱さ
れる熱交換器、２１は熱交換器２０へ水を供給する給水
管、２２は熱交換器２０で加熱された湯水が流出する出
湯管、２３は熱交換器２０で加熱されない水を出湯管２
２へ直接導くバイパス管、２４は必要に応じて開度を変
更してバイパス管２３を通過する水量を調節するバイパ
ス混合弁である。給水管２１において２５は水量制御
弁、２６は流量を検出する水量センサ、２７は給水温を
検知する給水温サーミスタ、出湯管２２において２８は
出湯温サーミスタ、熱交換器２０の下流側の２９は加熱
温サーミスタである。以上の構成からなるガス給湯器１
において、バーナ１０の燃焼制御、給水管２１の流量を
調節する流量制御、バイパス管２３の通過水量を調節す
るバイパス水量制御は、制御装置３０によって行われ
る。

【００１０】制御装置３０は、マイクロコンピュータ
（以下マイコンという）４０、入力回路３１、駆動回路
３２を中心として構成され、ガス給湯器１の運転状態を
設定するメーンリモコン３３、風呂リモコン３４を備え
ている。マイコン４０は、入出力インターフェース回路
や記憶装置としてのメモリ５０が同一のチップ内に収め
られた集積回路素子によるもので、メモリ５０内には、
各制御のためのプログラムおよび機種に応じて設定され
た各種のデータが記憶されている。制御装置３０による
制御では、出湯管２２の下流端に設けられる図示しない
水栓の開栓操作に応じて通水が始まり、水量センサ２６
の流量信号に基づいて通水が検知されると、所定のシー
ケンスでバーナ１０の燃焼を開始して、各リモコン、各
サーミスタ等の信号に基づいてバーナ１０の燃焼量を制
御するとともに、給水管２１を通過する水量、バイパス
管２３を通過する水量をそれぞれ制御し、通水停止を検
知すると、バーナ１０の燃焼を停止する。

【００１１】以下、マイコン４０におけるバーナ１０の
燃焼制御について説明する。燃焼制御を行うために、マ
イコン４０では、図３に示すとおり、燃焼量決定部４
１、送風機制御部４２、比例弁制御部４３の各機能部が
設けられている。燃焼量決定部４１では、バーナ１０の
燃焼量Ｑを、始め、フィードフォワード制御によって給
水温サーミスタ２７、水量センサ２６の各検知信号およ
びいずれかのリモコンによる設定温度に基づいて決定
し、その後、出湯温サーミスタ２８の検知信号が所定の
条件を満たすと、フィードバック制御によって加熱温サ
ーミスタ２９、出湯温サーミスタ２８の検知信号を加え
た各信号に基づいて燃焼量Ｑを決定して、設定温度に応
じた出湯温度が得られるように補正を行う。

【００１２】ここで、決定される燃焼量Ｑの範囲は、機
種毎にバーナ１０の能力範囲その他に対応して、最小燃
焼量Ｑｍｉｎと最大燃焼量Ｑｍａｘとが、メモリ５０に
おいて燃焼量範囲データとして与えられている。燃焼制
御では、上記のように決まる燃焼量Ｑに応じて、送風機
１１および比例弁１２が制御されるが、バーナ１０へ供
給される燃焼用空気量と燃料ガス量との割合が適切にな
るようにするために、本実施例では、決定された燃焼量
Ｑに応じて送風機制御部４２によって送風機１１を駆動
制御し、その回転数を検出して比例弁制御部４３によっ
て比例弁１２の通電電流値を制御している。

【００１３】送風機制御部４２では、燃焼量決定部４１
において決定される最小燃焼量Ｑｍｉｎから最大燃焼量
Ｑｍａｘまでの各燃焼量Ｑに対応して送風機１１の回転
数Ｎを決定するための送風機制御演算式が設けられてお
り、燃焼量Ｑが与えられると、それに対応した回転数Ｎ
が算出されて、その回転数Ｎが得られるように、送風機
１１の電流値が制御される。ここで、送風機制御演算式
は、あらかじめプログラムによって機種に応じて直接与
えられているものではなく、機種毎に設定される送風機
１１の最高回転数Ｎｍａｘおよび最低回転数Ｎｍｉｎと
してメモリ５０に与えられている回転数範囲データと、
前述の燃焼量範囲データとから機種に応じてマイコン４
０内で算出されて機能するもので、送風機制御部４２に
は、送風機制御演算式を算出するための送風機制御式算
出部４２ａがプログラムにより設けられている。

【００１４】同様に、比例弁制御部４３においては、上
記のとおり制御された送風機１１の作動に応じて検出さ
れる最低回転数Ｎｍｉｎから最高回転数Ｎｍａｘまでの
各回転数Ｎに対応して比例弁１２の電流値Ｉを決定する
ための比例弁制御演算式が設けられていて、回転数検出
回路によって送風機１１の回転数Ｎが検出されると、そ
れに対応した電流値Ｉが算出されて、その電流値Ｉが得
られるように、比例弁１２の電流値が制御される。ここ
で、比例弁制御演算式は、上記の送風機制御演算式と同
様に、メモリ５０内のプログラムによって直接与えられ
ているものではなく、上記の回転数範囲データと、機種
毎に設定される比例弁１２の最大電流値Ｉｍａｘおよび
最小電流値Ｉｍｉｎとしてメモリ５０に与えられている
電流値範囲データとから機種に応じてマイコン４０内で
算出されて機能するもので、比例弁制御部４３には、比
例弁制御演算式を算出するための比例弁制御式算出部４
３ａが設けられている。

【００１５】以上を整理すると、本実施例においては、
燃焼量Ｑと送風機１１の回転数Ｎが、例えば、図４の直
線Ａに示すように、最大値と最小値との間で一次式でそ
れぞれ対応する関係を有しており、送風機１１の回転数
Ｎと比例弁１２の電流値Ｉが、例えば、図５の直線Ｂに
示すように、最大値と最小値との間で一次式でそれぞれ
対応する関係を有している。従って、これら上記の各制
御演算式は、それぞれ一次関数の一部として表現できる
ものであって、送風機制御式算出部４２ａでは、直線Ａ
を示す送風機制御演算式を燃焼量Ｑと回転数Ｎの最大値
および最小値によって決まる２点の座標ａ（Ｑｍａｘ、
Ｎｍａｘ）、ｂ（Ｑｍｉｎ、Ｎｍｉｎ）から算出し、比
例弁制御式演算部４３ａでは、直線Ｂを示す比例弁制御
演算式を回転数Ｎと電流値Ｉの最大値および最小値によ
って決まる２点の座標ｃ（Ｎｍａｘ、Ｉｍａｘ）、ｄ
（Ｎｍｉｎ、Ｉｍｉｎ）から算出する。

【００１６】ここで明らかなとおり、各制御演算式を特
定するための情報としては、燃焼量Ｑ、回転数Ｎ、電流
値Ｉについて、それぞれ最大値と最小値とを示す６つの
データのみであり、従来において、直線を示すために必
要であった係数や定数は含まれていない。従って、基本
設計が同じように設計された複数種の給湯器に設けられ
る制御装置３０において、マイコン４０に備えられたメ
モリ５０に与えられるデータのうち、機種毎に異なるデ
ータは、上記の燃焼量Ｑ、回転数Ｎ、電流値Ｉの各最大
値と最小値とを示す６つのデータのみであることになる
ため、機種毎に、そのデータを確認する場合に、確認す
る必要のあるデータ数が従来に比べて少なくなる。

【００１７】また、各データが決定される前の燃焼試験
等においては、２つの燃焼量Ｑに対応した任意の回転数
Ｎ、またこれら２つの回転数Ｎに対応した任意の電流値
Ｉをそれぞれ制御値情報として与えるだけで、任意の制
御特性に関する試験を容易に行うことができるため、試
験のためのデータを与える際の負担が軽減できる。この
結果、機器の開発段階で燃焼試験等が容易になり、ま
た、燃焼特性を決定した後に、メモリ５０のデータを確
認する場合にも、確認の負担が少なく、データ確認が簡
単にできる。

【００１８】以上の構成からなる本実施例のガス給湯器
１においては、メモリ５０に燃焼量Ｑ、回転数Ｎ、電流
値Ｉの各最大値と最小値とを示す６つのデータを記憶さ
せない状態で、燃焼試験等を容易に行うことができ、適
切なデータを容易に決定できる。また、各データがメモ
リ５０に記憶された後に、そのデータを確認する場合に
も、確認するデータ数が少ないため、容易に確認するこ
とができる。上記実施例では、決定された燃焼量Ｑに対
応して送風機１１を制御し、さらに、送風機１１の回転
数Ｎに対応して比例弁１２を制御したが、送風機１１と
比例弁１２をともに燃焼量Ｑに直接対応して制御しても
よい。上記実施例では、ガス給湯器１を示したが、温風
暖房機や床暖房機等でもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すガス給湯器の概略構成図
である。

【図２】本発明の実施例を示すガス給湯器の制御装置を
示すブロック図である。

【図３】本発明の実施例の制御装置におけるマイクロコ
ンピュータの機能構成を示す機能ブロック図である。

【図４】本発明の実施例におけるマイクロコンピュータ
による燃焼量に対する送風機の回転数を示す制御特性図
である。

【図５】本発明の実施例におけるマイクロコンピュータ
による送風機の回転数に対する比例弁の電流値を示す制
御特性図である。

【符号の説明】

１ ガス給湯器（燃焼機器） ３０ 制御装置（燃焼機器の制御装置） ４２ 送風機制御部（制御値演算手段、燃焼制御手段） ４２ａ 送風機制御式算出部（演算式算出手段） ４３ 比例弁制御部（制御値演算手段、燃焼制御手段） ４３ａ 比例弁制御式算出部（演算式算出手段） ５０ メモリ（データ記憶手段）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御対象となる燃焼機器における最大燃
   焼量データおよび最小燃焼量データと、前記最大燃焼量
   データおよび前記最小燃焼量データにそれぞれ対応した
   前記燃焼機器の最大制御値データおよび最小制御値デー
   タとをそれぞれ記憶するデータ記憶手段と、 該データ記憶手段に記憶された前記最大制御値データお
   よび前記最小制御値データに基づいて前記最大燃焼量デ
   ータおよび前記最小燃焼量データ間の各燃焼量に対応し
   た前記燃焼機器の制御値データを決定するための制御演
   算式を算出する演算式算出手段と、 設定温度、サーミスタの検知温度その他に基づいて決定
   される目標燃焼量に対応した燃焼機器の制御値を、前記
   演算式算出手段によって算出された制御演算式に基づい
   て演算する制御値演算手段と、 該制御値演算手段によって演算された制御値に基づいて
   前記燃焼機器を制御する燃焼制御手段と を具備すること
   を特徴とする 燃焼機器の制御装置。