JPS6115017A - 燃焼制御装置における水量デ−タ及び風量デ−タ取込方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｉｌ、産業上の利用分野］ 本発明は、給湯機用燃焼制御装置において、水量センサ
及び風量センサから発せられる信号パルス列に“基き、
燃焼の制御に必要な水量データ、風量データを当該制御
装置に取込むための取込方法に関する。

［１１，従来の技術］ 各種給湯機器にあっても、昨今、設定温度と出湯温度の
差と水量とにより、その時々の燃焼量を決定すると共に
、ファン・モータを制御して、上記決定した燃焼量に応
じた量の空気をバーナ乃至燃焼部へ供給する制御回路を
持った型のものが増えてきている。

従って勿論、こうしたものでは、供給乃至出湯される水
量やファン・モータの送り出す風量を常に監視しなけれ
ばならない。

一般にこのために使用される水量、風量センサは回転量
対周波数変換型のもの、換言すれば単位時間当たりの回
転量対出力パルス数変換型のものが普通である。即ち、
水乃至空気の流量に応じて出力パルス周波数を変化させ
るか、或いは単位時間当たりの出力パルス数を変化させ
るのである。

実際にも水量センサとしては流路内に回転型アクチュエ
ータを臨ませる等して水の流れに応じ出力パルス数乃至
周波数を変えるものが、風量センサとしてはファン・モ
ータに取付けられて当該ファン・モータの回転数をパル
ス数乃至パルス周期として検出するものが多く用いられ
る。

このような水量センサ及び風量センサから出力されるパ
ルス列に基き、燃焼量決定のために所用の水量データを
、そして決定した燃焼量に対応した空気量が正しく送給
されているか否かの監視のために風量データを各取出す
方法は、従来、代表的に次の二通りに分けられた。

第一の方法は、水量センサ、風量センサの各市カパルス
ー周期乃至パルス幅（半周期）の中に、別途設けである
基本クロック発振器からのクロックをそれぞれ幾つカウ
ントするかによって水量データ、風量データを取込む方
法である。

即ちこの方法は、水量及び風量の変化を、共に基本クロ
ックの数の変化に化体し、水量及び風量センサの出力パ
ルス周期乃至パルス幅の変化として捕える方法であり、
言わば被測定パルスの波長第二の方法は、予め定めた一
定時間内に水量センサ及び風量センサからの出力パルス
をそれぞれ幾つカウントできるかで水量データ、風量デ
ータを各取込む方法である。従ってこの方法は、水量及
び風量の変化を共に単位時間当たりのセンサ出力パルス
の数の変化として捕える方法であるから、被測定パルス
の波数乃至周波数検出方法と言える。

［１０発明が解決しようとする問題点］しかして上記の
ような従来法を採用した場合、第一、第二のいづれの方
法によるにしても、問題となるのは水量センサと風量セ
ンサの実動状態における周波数帯域の相違である。

実際に用いられる水量センサと風量センサとは一般にそ
の実動状態における周波数帯域が大きく異なる０例えば
水量センサはその時々の水量に応じ、２〜３Ｈｚからせ
いぜい８０Ｈｚ程度の比較的低周波撒帯域にてのみ、水
量に応じてその出力パルス周波数を変えるのに対し、フ
ァン・モータに取付けられる等した風量センサの方はそ
の時々のファン・モータ回転数に応じて４００Ｈｚから
ＩＫ）ｌｚ程度の相対的に高周波数帯域内でその出力パ
ルス周波数を変えるようになる。

従って、このように実動周波数帯域に一桁から三桁もの
相違があるセンサに対して共に波侵検出モードを適用す
る上記第一の方法を採用した場合、基本クロック−発会
のカウント誤差は水量データと風量データとでそれらに
全く異なった影響を与えることになる。水量センサの発
する相対的に低周波数帯域でのパルス−周期内の基本ク
ロックのカウント誤差は水量データにそれ程重大な影響
を与えないが、風量センサの発する出力パルス−周期内
の基本タロツクのカウント誤差は大きなデータ誤差を生
む。

つまり、上記第一の従来法では風量データの取込みに難
があり、ファン・モータの最適制御に問題を生じたり燃
焼効率を低下させ、不完全燃焼の危険さえ生ずる場合が
あったのである。

一方、上記第二の従来法では、風量データのみならず、
相対的に低周波数で長波長な水量センサからの水量パル
スをも風量パルスと同程度の分解能及びダイナミック・
レンジで測定しようとすれば、そのための単位の測定時
間を長く採らねばならず、結局は測定から制御回路によ
る相応の処理にまで及ぶ全制御時間を長くする不利を生
む。

こうしたことを考えると分かるように、上記従来法のよ
うに単に簡単であるという理由だけで両センサの使用帯
域を考慮に入れず、両センサ共に同様の検出モード下に
置くということは、一方の測定分解能を低下させるか、
及び或いは流量測定範囲、即ちダイナミック・レンジを
狭める要因となる。

［１７，問題点解決手段］ 本発明はこの点に鑑みて為されたもので、水量センサと
風量センサとの一方にのみ都合の良い検出モードを採用
するを止め、両者共に同程度の分解能、ダイナミック・
レンジを得ることができる水量及び風量データ取込方法
を提供せんとするものである。

本発明ではこの目的の達成のため、次のような構成乃至
問題点解決手段を提案する。

基本クロックＣ１の発振器２０・を設け；水量センサか
らの出力パルス、即ち水量パルスＰＩの一周期またはパ
ルス幅中、上記基本クロックＣ１をカウントし、該カウ
ント値ＮｃまたはＮｃ／２によって該水量パルスの一周
期またはパルス幅を計測し、これを水量データＳ１とす
る一方；風量測定単位時間Ｔ２を経時的に指定する第二
のクロックを発振する手段２１を設け； 該各風量測定単位時間丁２中、風量センサからの風量パ
ルスＰ２をカウントし、該カウント値ＮｐまたはＭＰ／
２を風量データＳ２として出力する。

［Ｖ、作用］ 以上のようにすると、水量センサの発する水量パルスに
よる水量情報と風量センサの発する風量パルスによる風
量情報とは結局は数値に変換されたデータとなる点では
共通するも゛のの、そうしたデータを何を媒体として得
たか、即ち適用された検出モードは夫々に適した異なる
ものとする４と即ち、一般に低周波数帯域で−の変動を
示す水量パルス列に就いては、通常の周波数範囲での基
本クロックを当該水量パルスの一周期またはパルス幅内
に幾つカウントするかによって水量データとする。従っ
てこの水量パルスに関しては、その−周期乃至パルス幅
の時間的な長さを検出する波長検出モードが採用される
。

そのため、水量が最大となって水量パルス周波数も最高
（水量パルス幅最短）となった場合でも、十分な分解能
を保証することは極めて容易になる。

一方、通常の周波数範囲にある基本クロックでも尚且つ
分解能が心配される相対的に高周波数な風量パルスに対
しては、当該基本クロックで風量パルス幅を計測するの
ではなく、逆に単位の測定時間当たりの風量パルス数を
カウントする。つまり、この風量パルスに関しては周波
数検出モード乃至波数検出モードが採用される。

そのため、風量最低で風量パルスが最低周波数にある時
、つまり最長パルス幅にある時でも、当該風量パルスを
十分な個数、カウントできるように当該測定単位時間を
設計的に定めるだけで水量データに影響を及ぼすことな
く十分な分解能をもって風量データを得ることができる
。

上述した作用は、後に詳しく説明するが、第２図に示さ
れている。

［Ｖｌ、実施例］ 第１図は本発明の方法を実現するための装置の一構成例
を示しており、第２図はその要部の信号波形を示してい
る。

基本クロック発振器２０は第２図示のように適当な周期
〒１のクロックＣＩを発振し、このクロックＣ１は第一
アンド・ゲート３１の一人力に与えられている。アンド
・ゲート３１の低入力には図示してい敬い水量センサか
らの水量パルスＰｉが印加され、従ってアンド・ゲート
３１の出力にはその時の水量パルスのパルス幅〒（Ｐｉ
）　／２の期間に亘って基本クロックＣＩが来る度に論
理“Ｈ”が現れる。

この−発当たりの水量パルスのパルス幅内における基本
クロックＣ１のカウント値Ｍｅ／２は第一カウンタ１１
を経て第一ラッチ回路１５に格納される。

そして、経時的に見て水量パルス−発当たりのパルス幅
中の基本タロツクカウント値を更新するため、水量パル
スＰ１は第一タイミング制御回路１３にも入力されてお
り、当該第一タイミング制御回路１３ではクリア信号Ｐ
３とラッチ・パルスＰ５を出力する。

これらのタイミングは、水量パルスＰｉが立ち下がった
時にラッチ・パルスＰ５を出力してその時のカウンタ１
１の内容を第一ラッチ回路１５に記憶させ、当該ラッチ
動作が終了したら力ヴンタ１１をクリア信号Ｐ３でクリ
アできるように選ぶ。

このようにして、上記した動作が水量パルスＰ１が来る
度に行なわれれば、その時々の第一ラッチ回路１５の出
力はその時々の最新の水量データＳｌを表すことになる
から、主制御回路１０では常に更新を続ける最新の水量
データを取込むことができる。勿論、基本クロックＣＩ
の周期Ｔ１は、水量パルスのパルス幅を測定するのに必
要にして十分な分解能な得られる周期とする。

また、図示の場合は水量パルス半周期内の基本クロック
ＣＩの数Ｍｅ／２をカウントしていたが、公知既存の回
路技術の援用により、水量パルスＰＩの一周期Ｔ（Ｐｉ
）内の基本タロツクＣ１のカウント値Ｎｃを水量データ
Ｓｌとして用いても良い。

尚、予め述べて置けば、主制御回路ｌＯの形態乃至構成
は本発明がこれを直接に規定するものではなく、既存の
ものであって良い、但し昨今においては、一般にマイク
ロ・コンピュータがこの種燃焼機器の主制御回路ｌＯと
して用いられることが多い。

一方、風量データ取込みのためには単位の測定時間Ｔ２
または丁２／２を指定する第二のパルス列が必要とされ
る。この実施例においては基本クロックＣ１を分周器２
１にて１／ｎに分周することにより基本クロック周期の
ｎ倍の周期〒２（Ｐｎ・丁１）の第二クロックＣ２とし
てこれを得ている。

この第二クロックＣ２と風量パルスＰ２は第二アンド・
ゲート３２の各入力に加えられ、従って当該アンド・ゲ
ート３２の出力を受ける第二カウンタ１２では、第二ク
ロックＣ２が論理“Ｈ″を保っている時間範囲、即ち単
位の測定時間としての第二クロック・パルス幅Ｔ２／２
内において、入力してくる風量パルスＰ２の数Ｎｐ／２
をカウントするようになる。

第二クロックＣ２は第二タイミング制御回路１４にも加
えられ、第二タイミング制御回路１４では第二クロック
Ｃ２が立ち下がる度にラッチ・パルスＰθを発してその
時の第二カウンタ１２の内容Ｎｐ／２を第二ラッチ回路
１８に転送させる一方で、当該第二ラッチ回路ＩＢへの
転送、記憶が完了したら第二カウンタ１２をクリアする
クリア信号Ｐ４を発する。

従って、第二ラッチ回路１Ｂの出力は、各単位の測定時
間Ｔ２／２を渡過する毎に更新される最新の風量データ
Ｓ２となり、これを主制御回路１０に取込むことができ
る。

勿論、この風量データの取込みに関しても、第二クロッ
クＣ２のパルス幅Ｔ２／２は風量センサからの風量パル
ス数Ｎｐ１２が風量データとして十分な分解能を持った
値となるように設定する。また、これも水量データに関
してと同様、第二クロックＣ２の一周期Ｔ２内における
風量パルスの数Ｎｐの測定に変えても良い。

第２図の場合、水量パルスの周期Ｔ（Ｐｉ）も風量パル
スの周期Ｔ（Ｐ２）も、共に一定の形で描かれている。

これは水量及び風量に有意の変化が生じていないことを
表している。水量乃至風量に変化が生じれば、それは第
一、第二カウンタ１１．１２における各カウント値の羨
となって現れることは上記説明からして明白である。

尚、本発明の要旨に加える望ましい実施例的な配慮とし
ては、水量“０”を検出できるようにするのが良い。

そのためには、例えば第二クロックＣ２のパルス幅Ｔ２
／：２内において水量パルスＰ１が一発も検出され。

なければ水量“０”、つまり水が流れていない状態とし
て検出することができる。

従って図示の°場合は、第二クロックＣ２と水量パルス
Ｐ１とを水量“０”検出回路４０に入力させ、上記検出
を行なわせて、いる、具体的な回路構成は限定されない
が、図示のような場合には単なるアンド・ゲートと適邑
なるレジスタ等により組むことができる。

このようにすれば主制御回路１０では水量“０″が検出
されたらその時の水量データＳ１は取込まないようにす
ることができる。

逆に水量が“０″でないことが確認された時に始めて水
量データＳ１を第一ラッチ回路１５から取込むようにす
れば、流水量が極端に少なくなったり、或いは流れてい
ない時に水量データを更新できないという理由で制御の
信頼性を低下させる虞れは回避することができる。

ところで、先に゛も述べたように、一般に昨今のこの種
燃焼機器では主制御回路としてマイクロ・コンピュータ
が採用される傾向にある。従って、そうしたものにおい
ては、第１図中、仮想線１０′で囲って示す回路部分は
当該マイクロ・コンピュータ１０に含めて考えることが
できる。

そこで１次にこうした場合のマイクロ・コンピュータ１
０に施す流れ工程に就き考えてみる。

第３図はその一例のフロー・チャートを示している。

通常、マイクロ・コンピュータはメイン・ルーチン（Ｍ
ＡＩＮ）のフローに従って走っているが、風量パルス及
び水量パルスのエッヂを検出した時、及び時間Ｔ８毎に
タイム・アップ信号を出す内部タイマの当該タイム・ア
ップ信号を検出した時には、メイン・ルーチンを一旦そ
こで停止させ、検出したものに応じたルーチンに飛んで
対応する処理を施した後、再びメイン・ルーチンに戻る
ようにする。尚、上記の時間子Ｓは先に述べた第二クロ
ックＣ２に関する一周期〒２またはパルス幅Ｔ２／２に
対応する。

先づ風量エッヂを検出した際には、記述の第二カウンタ
１４の機能に相当するラベル（ＦＭＣＮＴＲ）で丞した
ファン・モータ・カウンタの内容を“ｌ”だけインクリ
メントし、このルーチンを終える。

次に水量パルスのエッヂを検出した際には、ラベル（Ｓ
ｕｒＯＩＴ）で示した水量カウンタの内容を同様に“＋
１”し、マイクロ・コンピュータ内で発振器出力を分周
したマスター・クロックで走っているフリー・ラニング
・カウンタの内容（ＦＲＣＮＴＲ）をレジスタ（ＮＯＩ
ＩＩＤＡＴ）　ニ転送Ｌ　？、　上−１’　コ（７）　
（ＮＯＶＤＡＴ）カら（ＰＲＥＤＡＴ）を減算し、ラベ
ル（ＳＵＩＤＡ？）で示すようにその結果を水量データ
Ｓ１とした後、（ＰＲＥＤＡＴ）をこの（ＮＯｖＤＡＴ
）に更新する。

以上のことは、水量パルスのエッヂを検出した時のフリ
ー・ラニング・カウンタの値を（ＮＯＶＤＡＴ）として
記憶し、その前の水量パルスのエッヂ検出の時のフリー
・ラニング・カウンタの値（ＰＲＥＤＡＴ）との減算を
行い、もって水量パルスエッヂ間隔、即ち先に述べた水
量パルス−周期Ｔ（Ｐｉ）間のクロックＣＩの数Ｎｃを
測定することになり、従ってその結果を水量データとし
て利用できるのである。

次にフリー・ラニング・カウンタを利用して時間Ｔｓ毎
に出力されるようにした内部タイマのカウント・アップ
信号が検出された際には、その時の（ＦＭＣＭＴＲ）の
内容を風量データとして（ＦＡＮＲＰＩＩ）に記憶させ
ると共に、次回のタイム・アップに際しては新たな風量
データを得るため、（ＦＭＣＮＴＲ）の内容を帰零する
。

同時に、時間Ｔｓ内の水量パルスの検出回数を記憶して
いるレジスタ（ＳＵＩＣＮＴ）の内容が０”である場合
には、水量“θ″検知レジスタ（ＳＵＩＲＹＯ）をＯ”
にした上で（ＳＤＩＣＮＴ）も“０″にし、一方、（Ｓ
ＤＩＣＮＴ）の内容が“０”でない場合には、当該水量
“０”検知レジスタ（ＳＵＩＲＹＯ）に“１”を入れた
上テ（ＳＵＩＣＭ？）を０”にし、このルーチンを終え
る。

以上のことは、第２図における単位測定時間Ｔ２または
Ｔ２／２に対応する時間Ｔｓ内において取込む風量パル
ス乃至ファン・モータ回転パルスの数を風量データとし
て利用できると共に、水量パルスの検出回数をチェック
することにより水量″０”をも検出できることを意味し
ている。

このようにして取込んだ水量データ、風量データをどの
ように制御に使うかはマイクロ・コンピュータ１０にお
ける既存の制御モードに従って良く、本発明がこれを直
接規定するものではない。

例えば燃焼量の算出においては先づ水量“０″検知レジ
ズタ（ＳＩＵＩｉＹＯ）の内容をチェックし、′Ｏ”の
際には燃焼量を０″とし、“０”でない時には得られた
水量データ（ＳＵＩＤ＾丁）と、別途束められる設定温
度と出湯温度の偏差とによって燃焼量を決定する。

そしてこの決定した燃焼量に応じ、ファン・モータの所
用回転数を算出し、（ＦＡＮＲＰＮ）との比較を行なっ
てファン・モータ駆動制御回路へ帰還情報を与える。

［■９発明の効果］ 本発明によれば、一般に低周波数帯域での変動を示す水
量パルス列に就いては、通常の周波数範囲での基本クロ
ックを当該水量パルスの一周期またはパルス幅内に幾つ
カウントするかによって水量データとする波長検出モー
ドが採用されているため、水量が最大となって水量パル
ス周波数も最高（水量パルス幅最短）となった場合でも
、十分な分解能を保証することが極めて容易である。

また一方、通常の周波数範囲にある基本クロッりでも尚
且つ分解能が心配される相対的に高周波数な風量パルス
に対しては、風量最低でそれが最低周波数にある時、つ
ま゛り最長パルス幅にある時でも、測定単位時間の設定
の如何により十分な個数をカウントできる周波数検出モ
ード乃至波数検出モードが採用されているため、同様に
この風量データに関しても高い分解能を保証することが
できる。

しかも、風量パルスに関しての測定単位時間を上記要件
を満たすため、当該風量パルスの周期に比せば十分長く
設定しても、水量パルスを同様のメカニズムで計測する
場合に比せば十分短い時間に収めることができ、結局、
両データ取込みに伴う制御系の応答を速めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実現する装置の基本的な一例の概
略構成図、第２図は第１図示実施例における要部信号波
形図、第３図は主制御回路にマイクロ・コンピュータを
用いる際のフロー・チャート、である。 図中、ｌＯは主制御回路、１１は第一カウンタ、１２は
第二カウンタ、１３は第一タイミング制御回路、１４は
第二タイミング制御回路、　１５は第一ラッチ回路、１
８は第二ラッチ回路、２０は基本クロック発振器、２１
は第二クロック発振器としての分周器、３１は第一アン
ド・ゲート、３２は第一アンド・ゲート、４０は水量“
０”検出回路、Ｐｌは水量パルス、Ｐ２は風量パルス、
　Ｃ１は第一クロック、　Ｃ２は第二クロック、である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定周期の基本クロック発振器を設け； 水量センサからの水量パルスの一周期またはパルス幅中
   、上記基本クロックをカウントし、該カウント値を水量
   データとする一方； 風量測定単位時間を経時的に指定する第二のクロックの
   発振手段を設け； 該各風量測定単位時間中、風量センサからの風量パルス
   をカウントし、該カウント値を風量データとして出力す
   る； ことを特徴とする燃焼制御装置における水量データ及び
   風量データ取込方法。