(57)【要約】【課題】燃焼用ファンを回転駆動するファンモータの駆動電圧のフィードバック制御において、制御の安定性と制御の応答性との両立を実現する。【解決手段】制御装置は、制御周期毎に検出値の移動平均値ＶＦＭを演算し、目標値ＶＦ＊に対する移動平均値ＶＦＭの偏差に基づいてフィードバック制御を実行する第１のモードと、前回の制御周期までの検出値ＶＦＤに基づいて、今回の制御周期における駆動電圧の予測値ＶＦＥを演算し、目標値ＶＦ＊に対する予測値ＶＦＥまたは検出値ＶＦＤの偏差に基づいてフィードバック制御を実行する第２のモードとを有しており、第１および第２のモードを選択的に実行する。制御装置は、前回の制御周期と今回の制御周期との目標値ＶＦ＊の差が第１閾値より小さいときに第１のモードを実行し、第１のモードの実行中目標値ＶＦ＊の差が第１閾値よりも大きくなると、第２のモードに切り換える。【選択図】図４
2019203673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼部と、
前記燃焼部へ燃焼用の空気を供給するための燃焼用のファンと、
前記ファンを回転駆動するファンモータに駆動電圧を供給する駆動部と、
前記駆動電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部による前記駆動電圧の検出値が前記ファンモータの目標回転速度に応じた目標値に一致するように、前記駆動電圧をフィードバック制御するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、
制御周期毎に前記検出値の移動平均値を演算し、前記目標値に対する前記移動平均値の偏差に基づいて前記フィードバック制御を実行する第１のモードと、
前回の制御周期までの前記検出値に基づいて、今回の制御周期における前記駆動電圧の予測値を演算し、前記目標値に対する前記予測値または前記検出値の偏差に基づいて前記フィードバック制御を実行する第２のモードとを有しており、制御周期毎に前記第１のモードおよび前記第２のモードのいずれかを選択的に実行するように構成され、
前記制御装置は、前回の制御周期と今回の制御周期との前記目標値の差が第１閾値より小さいときには、前記第１のモードを実行し、
前記第１のモードの実行中、前記目標値の差が前記第１閾値よりも大きくなると、前記第１のモードから前記第２のモードに切り換える、燃焼装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第２のモードの実行中、前記目標値に対する前記検出値の偏差が第２閾値より小さくなると、前記第２のモードから前記第１のモードに切り換える、請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記第２のモードの実行中、前記制御装置は、
前記予測値と前記検出値との差が第３閾値より大きいときには、前記目標値に対する前記予測値の偏差に基づいて前記フィードバック制御を実行し、
前記予測値と前記検出値との差が前記第３閾値より小さいときには、前記目標値に対する前記検出値の偏差に基づいて前記フィードバック制御を実行する、請求項１または２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記制御装置は、制御周期毎に前記検出値を格納するための記憶部を有し、
前記第２のモードの実行中、前記制御装置は、前記予測値と前記検出値との差が前記第３閾値より大きいときには、前記記憶部に格納される前記検出値を破棄するとともに、前記予測値を前記検出値として格納する、請求項３に記載の燃焼装置。
【請求項５】
前記第１のモードの実行中、前記制御装置は、今回の制御周期までの少なくとも３個の前記検出値から最大値および最小値を除いた、残りの前記検出値に基づいて前記移動平均値を演算する、請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項６】
前記第２のモードの実行中、前記制御装置は、前回の制御周期までの少なくとも２個の前記検出値を線形近似して得られる近似式を用いて、前記予測値を演算する、請求項１から４のいずれか１項に記載の燃焼装置。
【請求項７】
前記制御装置は、第１マイコンおよび第２マイコンで構成され、
前記第１マイコンは、前記燃焼部の目標発熱量に応じて目標回転速度を設定し、設定した前記目標回転速度を前記第２マイコンへ出力し、
前記第２マイコンは、制御周期毎に、前記目標回転速度に基づいて前記目標値を生成するとともに、前記目標値および前記検出値に応じて、前記第１のモードおよび前記第２のモードのいずれかを選択的に実行する、請求項１から６のいずれか１項に記載の燃焼装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の燃焼装置と、
前記燃焼装置によって発生した熱量によって通流する湯水の温度を上昇させるための熱交換器とを備える、給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃焼装置および給湯装置に関し、より特定的には、燃焼装置の運転に伴い動作する燃焼用ファンを備えた燃焼装置および給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料燃焼によって熱量を発生する燃焼装置においては、燃焼運転に伴い燃焼用ファンを動作させることによって、燃焼バーナに燃焼用の空気を供給している。
【０００３】
特開２０１５−１５９６３０号公報（特許文献１）には、燃焼用ファンを回転駆動するファンモータの駆動電圧の検出値が、ファンモータの目標回転速度に応じて決定された目標値に一致するように、ファンモータの駆動電圧をフィードバック制御することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１５９６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したファンモータの駆動電圧のフィードバック制御においては、駆動電圧の検出値にノイズが発生している場合、フィードバック制御の安定性が低下するおそれがある。これには、検出値の波形を平滑化するノイズ低減処理を行ない、当該処理が施された検出値を用いてフィードバック制御を行なうことで、制御の安定性を確保することができる。
【０００６】
しかしながら、一方で、検出値にノイズ低減処理を施した場合、検出値が目標値に向かって変化している過渡状態において、実際の駆動電圧の変化に対して、検出値が遅れを有するように変化するため、フィードバック制御の応答性が低下することが懸念される。
【０００７】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、燃焼用ファンを回転駆動するファンモータの駆動電圧のフィードバック制御において、制御の安定性と制御の応答性との両立を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による燃焼装置は、燃焼部と、燃焼部へ燃焼用の空気を供給するための燃焼用のファンと、ファンを回転駆動するファンモータに駆動電圧を供給する駆動部と、駆動電圧を検出する電圧検出部と、制御装置とを備える。制御装置は、電圧検出部による駆動電圧の検出値がファンモータの目標回転速度に応じた目標値に一致するように、駆動電圧をフィードバック制御するように構成される。制御装置は、制御周期毎に検出値の移動平均値を演算し、目標値に対する移動平均値の偏差に基づいてフィードバック制御を実行する第１のモードと、前回の制御周期までの検出値に基づいて、今回の制御周期における駆動電圧の予測値を演算し、目標値に対する予測値または検出値の偏差に基づいてフィードバック制御を実行する第２のモードとを有している。制御装置は、制御周期毎に、第１のモードおよび第２のモードのいずれかを選択的に実行するように構成される。制御装置は、前回の制御周期と今回の制御周期との目標値の差が第１閾値より小さいときには、第１のモードを実行する。第１のモードの実行中、目標値の差が第１閾値よりも大きくなると、制御装置は、第１のモードから第２のモードに切り換える。
【０００９】
上記燃焼装置によれば、制御装置は、燃焼用ファンを回転駆動するファンモータの駆動電圧のフィードバック制御において、駆動電圧の移動平均値を用いる第１のモードおよび、駆動電圧の予測値または検出値を用いる第２のモードのいずれかを選択的に実行するように構成される。これによると、目標値が安定している場面では、第１のモードを実行することで、検出値のノイズが低減されるため、フィードバック制御の安定性を高めることができる。また、第１のモードの実行中に目標値が変化すると、目標値の変化に対して実際の駆動電圧が遅れて追従する過渡状態の期間においては、第１のモードから第２のモードに切り換えることで、検出値のノイズを低減しつつ、フィードバック制御の応答性が低下することを抑制することができる。この結果、ファンモータの駆動電圧のフィードバック制御において、制御の安定性と制御の応答性との両立を実現することができる。
【００１０】
好ましくは、制御装置は、第２のモードの実行中、目標値に対する検出値の偏差が第２閾値より小さくなると、第２のモードから第１のモードに切り換える。
【００１１】
これによると、過渡状態の期間が過ぎると、第２のモードから再び第１のモードに切り換えることで、フィードバック制御の安定性を保つことができる。
【００１２】
好ましくは、第２のモードの実行中、制御装置は、予測値と検出値との差が第３閾値より大きいときには、目標値に対する予測値の偏差に基づいてフィードバック制御を実行する。予測値と検出値との差が第３閾値より小さいときには、制御装置は、目標値に対する検出値の偏差に基づいてフィードバック制御を実行する。
【００１３】
これによると、第２のモードの実行中においても、検出値のノイズが低減されるため、フィードバック制御の安定性を確保することができる。
【００１４】
好ましくは、制御装置は、制御周期毎に検出値を格納するための記憶部を有する。第２のモードの実行中、制御装置は、予測値と検出値との差が第３閾値より大きいときには、記憶部に格納される検出値を破棄するとともに、予測値を検出値として格納する。
【００１５】
このようにすると、記憶部にはノイズが低減された検出値が格納されるため、移動平均値および予測値を精度良く演算することができる。
【００１６】
好ましくは、第１のモードの実行中、制御装置は、今回の制御周期までの少なくとも３個の検出値から最大値および最小値を除いた、残りの検出値に基づいて移動平均値を演算する。
【００１７】
このようにすると、第１のモード時において移動平均値を精度良く演算することができるため、フィードバック制御の安定性を高めることができる。
【００１８】
好ましくは、第２のモードの実行中、制御装置は、前回の制御周期までの少なくとも２個の検出値を線形近似して得られる近似式を用いて、予測値を演算する。
【００１９】
このようにすると、第２のモード時に予測値を精度良く演算することができるため、検出値のノイズを低減することができる。その結果、フィードバック制御の安定性を確保しながら、フィードバック制御の応答性を高めることができる。
【００２０】
好ましくは、制御装置は、第１マイコンおよび第２マイコンで構成される。第１マイコンは、燃焼部の目標発熱量に応じて目標回転速度を設定し、設定した目標回転速度を第２マイコンへ出力する。第２マイコンは、制御周期毎に、目標回転速度に基づいて目標値を生成するとともに、目標値および検出値に応じて、第１のモードおよび第２のモードのいずれかを選択的に実行する。
【００２１】
このようにすると、第１マイコンおよび第２マイコンは、制御プログラムに従ってファンモータの駆動電圧のフィードバック制御を実行することができる。
【００２２】
本発明による給湯装置は、上記のいずれかの燃焼装置と、燃焼装置によって発生した熱量によって通流する湯水の温度を上昇させるための熱交換器とを備える。
【００２３】
上記給湯装置によれば、燃焼用ファンを回転駆動するファンモータの駆動電圧のフィードバック制御において、制御の安定性と制御の応答性との両立を実現することができる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、燃焼用ファンを回転駆動するファンモータの駆動電圧のフィードバック制御において、制御の安定性と制御の応答性との両立を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の実施の形態に従う燃焼装置を含む給湯装置の概略構成図である。
【図２】図１に示したコントローラの構成例を示すブロック図である。
【図３】図２に示したデジタル制御ＩＣの詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】駆動電圧のフィードバック制御と検出値のノイズ低減処理との関係を説明するための図である。
【図５】デジタル制御ＩＣによる過渡状態における検出値のノイズ低減処理を説明するための概念的な波形図である。
【図６】デジタル制御ＩＣによる過渡状態における検出値のノイズ低減処理を説明するための概念的な波形図である。
【図７】デジタル制御ＩＣによる駆動電圧ＶＦのフィードバック制御を説明するためのフローチャートである。
【図８】図７のステップＳ６０の通常モード時におけるフィードバック制御の処理手順を詳細に示すフローチャートである。
【図９】図７のステップＳ５０の過渡モード時におけるフィードバック制御の処理手順を詳細に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当する部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２７】
図１は、この発明の実施の形態に従う燃焼装置を含む給湯装置１００の概略構成図である。
【００２８】
図１を参照して、給湯装置１００の筐体１１０内には、燃焼バーナ１１５（燃焼部）と、熱交換器１２０と、燃焼用ファン１２５と、コントローラ１３０と、防雨板１３５と、図示されない多数の配管およびセンサとが格納されている。筐体１１０の一面（例えば前面）には、前板１４０が設けられ、前板１４０には、吸気口（「給気口」とも称する）１４５と、排気口１５０とが設けられている。
【００２９】
燃焼バーナ１１５は、図示されないガス配管から供給されるガスと、燃焼用ファン１２５から供給される空気との混合気を燃焼する。燃焼バーナ１１５でのガス燃焼により発生された熱量は、熱交換器１２０に与えられ、熱交換器１２０において給湯配管内の湯水の温度上昇に用いられる。
【００３０】
燃焼用ファン１２５は、ファンモータ（図示せず）によって回転駆動され、燃焼バーナ１１５への燃焼用の空気を供給するためのものである。燃焼用ファン１２５は、コントローラ１３０からの指令に基づいて作動し、吸気口１４５から取り込まれる空気を燃焼バーナ１１５に向けて供給する。
【００３１】
コントローラ１３０は、電源部および制御部（いずれも図示せず）を含み、制御部に記載された制御プログラムに従って給湯装置１００の各種制御を実行する。制御プログラムには、燃焼バーナ１１５および燃焼用ファン１２５等の運転に関する各種プログラムが含まれており、これらのプログラムに基づいて燃焼バーナ１１５および燃焼用ファン１２５等の制御が実行される。コントローラ１３０は「制御装置」の一実施例に対応する。
【００３２】
吸気口１４５は、燃焼用ファン１２５の作動時に筐体１１０内に外気を取り込むために設けられる。燃焼用ファン１２５の作動に伴い吸気口１４５から取り込まれた空気は、燃焼用ファン１２５によって燃焼バーナ１１５に供給される。この吸気口１４５から燃焼用ファン１２５への吸気経路にはコントローラ１３０が配設される。一例として、図１に示されるように、コントローラ１３０は、防雨板１３５を介して吸気口１４５の近傍に配設される。そして、燃焼用ファン１２５の作動に伴い吸気口１４５から吸入される空気は、まずコントローラ１３０を冷却し、その後、燃焼用ファン１２５へ供給される。詳細には、吸気口１４５から筐体１１０内へ導入された空気の大部分は、防雨板１３５の周辺を通って燃焼用ファン１２５へ導入される。また、筐体１１０内へ導入された空気の一部は、防雨板１３５の図示しない開口部を通ってコントローラ１３０側へ導入され、その後、燃焼用ファン１２５へ導入される。
【００３３】
排気口１５０は、燃焼用ファン１２５の作動時に筐体１１０外へ空気（または、燃焼運転による排ガス）を排出するために設けられる。排気口１５０が設けられることにより、燃焼用ファン１２５の作動時に図中に矢印で示されるような空気流が形成される。
【００３４】
コントローラ１３０には、図示しない外部の電源（例えば系統交流電源であり、以下「外部電源」とも称する）から電力が供給され、コントローラ１３０の電源部によって、給湯装置１００で用いられる電源（例えば１５Ｖ電源）が生成される。電源部により生成される電力は、必要に応じて電圧変換されて、制御部ならびに、燃焼用ファン１２５、燃焼バーナ１１５、各種電磁弁、各種センサおよびリモコン等の各機器へ供給される。
【００３５】
図２は、図１に示したコントローラ１３０の構成例を示すブロック図である。なお、図２では、燃焼用ファン１２５の制御に関する部分について示されており、燃焼バーナ１１５および各種制御弁等のその他の制御に関する部分については省略されている。
【００３６】
図２を参照して、コントローラ１３０は、電源部２００と、三端子レギュレータ２２５と、マイクロコンピュータ（以下「マイコン」とも称する）３００と、リモコン３３０とを含む。また、コントローラ１３０は、ファン駆動部２３５と、ファン電圧検出部２４５と、ファン電流検出部２５０と、デジタル制御ＩＣ３１０と、１２Ｖ出力回路２６０と、絶縁部２７５，２８０とをさらに含む。
【００３７】
電源部２００は、図示しない外部電源から交流電力を受けて、給湯装置１００で用いられる電源を生成する。本実施の形態では、電源部２００は、直流１５Ｖの電圧を生成するものとするが、電源部２００が生成する電圧はこれに限定されるものではない。一例として、電源部２００は、フライバック方式のスイッチングトランスによって構成され、整流・平滑回路２０５と、１５Ｖ出力部２１０とを含む。
【００３８】
整流・平滑回路２０５は、外部電源から受ける交流電力を整流するとともに、整流された直流電力に含まれる変動成分を平滑化する。整流・平滑回路２０５は、例えば、外部電源から受ける交流電力を整流する整流ブリッジ回路と、整流された直流電力に含まれる変動成分を平滑化する平滑コンデンサとによって構成される。
【００３９】
１５Ｖ出力部２１０は、整流・平滑回路２０５から受ける電力を１５Ｖの直流電力に変換して出力する。１５Ｖ出力部２１０は、例えば、整流・平滑回路２０５から受ける電力を所定の周波数の交流に変換するトランス部と、トランス部から出力される交流電力を整流する整流部と、整流部によって整流される直流電力に含まれる変動成分を平滑化する平滑コンデンサとによって構成される。
【００４０】
トランス部は、例えば、絶縁機能を有する高周波トランスと、高周波トランスの一次コイルに接続されてオンオフ制御されるスイッチング素子とによって構成される。なお、図２に示される「一次側」とは上記高周波トランスの一次コイル側を表し、「二次側」とは上記高周波コイルの二次コイル側を表している。整流部は、例えばダイオードによって構成される。
【００４１】
三端子レギュレータ２２５は、電源部２００から１５Ｖの直流電力を受け、マイコン用Ｖｃｃに電圧変換してマイコン３００へ供給する。１２Ｖ出力回路２６０は、電源部２００から出力される１５Ｖ直流出力を、燃焼用ファン１２５用に１２Ｖに降圧して燃焼用ファン１２５へ供給する。
【００４２】
ファン駆動部２３５は、デジタル制御ＩＣ３１０から受けるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に基づいて、燃焼用ファン１２５のファンモータ（ＦＭ）１６０を駆動するための駆動電圧ＶＦを生成し、その生成した駆動電圧ＶＦをファンモータ１６０へ出力する。ファン駆動部２３５は「駆動部」の一実施例に対応する。
【００４３】
ファンモータ１６０は、直流モータである。ファンモータ１６０の回転速度は、ファン駆動部２３５からファンモータ１６０に供給される駆動電圧ＶＦによって制御される。燃焼用ファン１２５から燃焼バーナ１１５に供給される空気量は、ファンモータ１６０の回転速度に応じて変化する。なお、ファン駆動部２３５に与えるＰＷＭ信号のパルス幅を変化させることによって駆動電圧ＶＦを制御することができる。
【００４４】
ファン電圧検出部２４５は、ファンモータ１６０の駆動電圧ＶＦを検出し、その検出値をデジタル制御ＩＣ３１０へ出力する。以下の説明では、ファン電圧検出部２４５により検出される駆動電圧ＶＦの検出値を「検出値ＶＦＤ」とも称する。ファン電圧検出部２４５は「電圧検出部」の一実施例に対応する。
【００４５】
ファン電流検出部２５０は、ファンモータ１６０に流れる電流（駆動電流）を検出し、その検出値をデジタル制御ＩＣ３１０へ出力する。
【００４６】
デジタル制御ＩＣ３１０は、マイコン３００と絶縁部２７５，２８０を経由して通信線（図示せず）で接続されており、マイコン３００との間で有線通信を行なう。図２では、マイコン３００とデジタル制御ＩＣ３１０との間の通信を全２重通信で構成した場合を例示したが、半２重通信としてもよい。デジタル制御ＩＣ３１０は、例えば、電源２００で生成される図示しないＤＣ３．３Ｖを電源として動作する。マイコン３００は「第１マイコン」の一実施例に対応し、デジタル制御ＩＣ３１０は「第２マイコン」の一実施例に対応する。
【００４７】
デジタル制御ＩＣ３１０は、ファンモータ１６０の駆動電圧の検出値ＶＦＤ、駆動電流および、ファンモータ１６０の実際の回転速度（以下、「実回転速度」とも称する）の検出値（アナログ値）をデジタル値に変換することにより、ファン電圧監視信号、ファン電流監視信号およびファン回転速度監視信号を生成する。なお、ファンモータ１６０の実回転速度は、図示しない回転速度センサによって検出される。回転速度センサは、例えば、燃焼用ファン１２５またはファンモータ１６０の回転体に取り付けられた電磁ピックアップ式のセンサによって構成される。ファン回転速度監視信号は、ファンモータ１６０の実回転速度を示す信号である。
【００４８】
デジタル制御ＩＣ３１０は、生成したファン電圧監視信号、ファン電流監視信号およびファン回転速度監視信号を、絶縁部２８０を経由してマイコン３００へ送信する。
【００４９】
絶縁部２７５，２８０の各々は、例えばフォトカプラによって構成されており、デジタル制御ＩＣ３１０およびマイコン３００の電気的絶縁を確保しながら、両者間で通信信号を送受信する。
【００５０】
マイコン３００は、給湯装置１００の構成機器の動作を制御する。マイコン３００は、燃焼バーナ１１５の燃焼の開始／停止および燃焼バーナ１１５への燃焼ガス供給量を制御する。また、マイコン３００は、燃焼用ファン１２５の作動／停止を制御するとともに、燃焼用ファン１２５の作動時にはファンモータ１６０の目標回転速度を決定する。
【００５１】
ファンモータ１６０の目標回転速度は、燃焼バーナ１１５の目標発熱量に応じて決定される。給湯装置１００では、一般的に目標号数として算出される。なお、目標号数は、給湯装置１００の設定温度、入水温度および入水流量に基づいて算出される。目標回転速度は、目標号数に応じたガス量が燃焼バーナ１１５に供給されたときに、当該ガス量との空燃比が所定値（例えば理論空燃比）となる空気量を燃焼用ファン１２５に供給するときの回転速度に相当する。マイコン３００には、例えば、目標号数に対応する空気量を発生するのに必要な回転速度を決定するためのテーブルが予め作成されている。したがって、マイコン３００は、当該テーブルの参照によって、目標号数に対応する回転速度を読み出すことにより、目標回転速度を決定することができる。
【００５２】
マイコン３００は、ファンモータ１６０の目標回転速度を示す目標回転速度入力信号を生成し、その生成した目標回転速度入力信号を、絶縁部２７５を経由してデジタル制御ＩＣ３１０へ送信する。マイコン３００は、デジタル制御ＩＣ３１０から絶縁部２８０を経由してファンモータ１６０の実回転速度を示すファン回転速度監視信号を受ける。マイコン３００は、ファンモータ１６０の回転速度の制御の実行中、ファン電圧監視信号、ファン電流監視信号およびファン回転速度監視信号に基づいて、ファンモータ１６０の状態を監視することができる。
【００５３】
デジタル制御ＩＣ３１０は、制御周期毎に、マイコン３００から受ける目標回転速度入力信号に基づいてＰＷＭ信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号をファン駆動部２３５へ出力する。なお、以下では、デジタル制御ＩＣ３１０が制御周期毎にファンモータ１６０の駆動電圧ＶＦを制御するものとして、現在の制御周期を第ｎ番目（ｎ：自然数）の制御周期として表記する。
【００５４】
デジタル制御ＩＣ３１０は、制御周期毎に、目標回転速度入力信号に示される目標回転速度に基づいて、今回の制御周期におけるファンモータ１６０の駆動電圧ＶＦの目標値を生成する。以下の説明では、駆動電圧ＶＦの目標値を「目標値ＶＦ＊」とも称する。デジタル制御ＩＣ３１０は、今回の制御周期における目標値ＶＦ＊［ｎ］に対する検出値ＶＦＤの偏差に応じて、ＰＷＭ信号のパルス幅を変化させる。このようにして、デジタル制御ＩＣ３１０は、ファンモータ１６０の実回転速度が目標回転速度に一致するように、駆動電圧ＶＦのフィードバック制御を実行する。
【００５５】
図３は、図２に示したデジタル制御ＩＣ３１０の詳細な構成を示すブロック図である。
図３を参照して、デジタル制御ＩＣ３１０は、目標値生成部３１２、減算器３１４、フィードバック（ＦＢ）制御部３１６、演算部３１８、および記憶部３２０を有する。
【００５６】
目標値生成部３１２は、マイコン３００から受ける目標回転速度入力信号に示される目標回転速度に基づいて、今回の制御周期における目標値ＶＦ＊［ｎ］を生成する。目標値生成部３１２は、生成した目標値ＶＦ＊［ｎ］を減算器３１４および演算部３１８へ出力する。
【００５７】
記憶部３２０は、制御周期毎に、駆動電圧の検出値ＶＦＤをファン電圧検出部２４５から受ける。記憶部３２０は、検出値ＶＦＤを時々刻々と格納する。記憶部３２０は、例えば、読み書き可能な不揮発性メモリ等によって構成される。記憶部３２０は、少なくとも最新の複数個の検出値ＶＦＤを格納するように構成される。
【００５８】
演算部３１８は、制御周期毎に、記憶部３２０に格納された検出値ＶＦＤを読み出すと、読み出した検出値ＶＦＤのノイズを低減するためのノイズ低減処理を実行する。演算部３１８は、ノイズ低減処理が施された演算値ＶＦＭまたはＶＦＥを減算器３１４へ出力する。演算部３１８は、これらの値に代えて、今回の制御周期における検出値ＶＦＤ［ｎ］を直接に減算器３１４へ出力することもできる。
【００５９】
ここで、検出値ＶＦＤをフィードバック値として、検出値ＶＦＤが目標値ＶＦ＊に近づくようにＰＷＭ信号のパルス幅を調整するフィードバック制御においては、検出値ＶＦＤにノイズが発生していると、フィードバック制御が不安定になるおそれがある。そのため、演算部３１８では、検出値ＶＦＤにノイズ低減処理を施すことで、フィードバック制御の安定性が低下することを抑制している。
【００６０】
演算部３１８からは、ノイズ低減処理で得られた演算値ＶＦＭまたはＶＦＥ、もしくは検出値ＶＦＤ自体が出力される。演算値ＶＦＭは、記憶部３２０から読み出された最新の複数個の検出値ＶＦＤの移動平均値に相当する。演算値ＶＦＥは、前回までの制御周期における検出値ＶＦＤに基づいて算出される、今回の制御周期における駆動電圧ＶＦの予測値に相当する。以下では、演算値ＶＦＭを「移動平均値ＶＦＭ」とも称し、演算値ＶＦＥを「予測値ＶＦＥ」とも称する。演算部３１８におけるノイズ低減処理の詳細については後述する。
【００６１】
減算器３１４は、制御周期毎に、目標値ＶＦ＊に対する演算部３１８の出力値の偏差ΔＶＦを演算する。フィードバック制御部３１６は、偏差ΔＶＦに基づいて、今回の制御周期におけるＰＷＭ信号のパルス幅を設定する。例えば、フィードバック制御部３１６は、ＰＩ演算によってＰＷＭ信号のパルス幅を設定することにより、偏差ΔＶＦを低減するためのフィードバック制御を実現できる。なお、フィードバック制御による制御量は、演算部３１８によって演算される移動平均値ＶＦＭ、予測値ＶＦＥまたは検出値ＶＦＤの偏差ΔＶＦに基づく、Ｐ制御、ＰＩ制御またはＰＩＤ制御等の公知の制御演算によって算出することができる。フィードバック制御部３１６は、設定されたパルス幅に基づいてＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号をファン駆動部２３５へ出力する。
【００６２】
ファン駆動部２３５は、ＰＷＭ信号に基づいて、燃焼用ファン１２５のファンモータ１６０を駆動するための駆動電圧ＶＦを生成し、その生成した駆動電圧ＶＦをファンモータ１６０へ出力する。
【００６３】
次に、図４を用いて、デジタル制御ＩＣ３１０における検出値ＶＦＤのノイズ低減処理について説明する。
【００６４】
図４は、駆動電圧ＶＦのフィードバック制御と検出値ＶＦＤのノイズ低減処理との関係を説明するための図である。図４には、ファン電圧検出部２４５による駆動電圧の検出値ＶＦＤ、および目標値生成部３１２により生成される駆動電圧の目標値ＶＦ＊の波形が示されている。
【００６５】
図４の例では、目標値ＶＦ＊は、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間においてＶＦ＊＝ＶＡであり、時刻ｔ１にてＶＡからＶＢに増加している。このような目標値ＶＦ＊の変化は、給湯装置１００の設定温度や流量の変化によって目標号数が変化し、これに対応して燃焼用ファン１２５の目標回転速度が変化することによって生じる。なお、時刻ｔ１以降、目標値ＶＦ＊＝ＶＢに保たれている。
【００６６】
デジタル制御ＩＣ３１０は、上述したように、検出値ＶＦＤが目標値ＶＦ＊に一致するように、ファンモータ１６０の駆動電圧ＶＦを制御する。このフィードバック制御に用いられる検出値ＶＦＤにはノイズ低減処理が施される。
【００６７】
デジタル制御ＩＣ３１０において、演算部３１８は、検出値ＶＦＤのノイズ低減処理の一形態として、検出値ＶＦＤの移動平均値ＶＦＭを演算する。具体的には、演算部３１８は、今回の制御周期までの一定時間内における検出値ＶＦＤの平均値を演算する。例えば、演算部３１８は、記憶部３２０から今回の制御周期までの６個の検出値ＶＦＤ［ｎ］〜ＶＦＤ［ｎ−５］を読み出すと、この読み出された６個の検出値ＶＦＤ［ｎ］〜ＶＦＤ［ｎ−５］のうちの最大値および最小値を除いた、４個の検出値ＶＦＤの平均値を演算する。演算部３１８は、制御周期毎に期間をずらしながら、平均値を演算する。
【００６８】
図４には、検出値ＶＦＤから算出された移動平均値ＶＦＭの波形が一点鎖線で示されている。移動平均値ＶＦＭの波形は、検出値ＶＦＤの波形を平滑化した滑らかなものとなり、検出値ＶＦＤのノイズを低減することができる。なお、平均値を演算する期間を長くすると、移動平均値ＶＦＭの波形はより滑らかなものとなる。したがって、移動平均値ＶＦＭに基づいたフィードバック制御においては、検出値ＶＦＤのノイズが低減されるため、駆動電圧の制御の安定性を高めることができる。
【００６９】
しかしながら、一方で、移動平均値ＶＦＭは、今回の制御周期までの一定期間内における検出値ＶＦＤに基づいて演算されたものであるため、検出値ＶＦＤが目標値ＶＦ＊に向かって変化している過渡状態では、移動平均値ＶＦＭは、検出値ＶＦＤの変化に対して遅れを有する。なお、平均値を演算する期間が長くなるほど、この遅れは大きくなる。
【００７０】
ここで、駆動電圧ＶＦのフィードバック制御において、時刻ｔ１において、目標値ＶＦ＊がＶＡからＶＢに変化すると、デジタル制御ＩＣ３１０は、目標値ＶＦ＊の変化に追従するように、駆動電圧ＶＦを制御する。検出値ＶＦＤは、目標値ＶＦ＊の変化に対して一定の遅れを有するように変化する。そのため、フィードバック制御には、目標値ＶＦ＊と検出値ＶＦＤとが一致しない過渡状態が生じる。
【００７１】
この過渡状態では、移動平均値ＶＦＭは、検出値ＶＦＤの変化に対して遅れを有するように変化する。検出値ＶＦＤが上昇している図４の例では、移動平均値ＶＦＭは、検出値ＶＦＤよりも低い値となる。このため、移動平均値ＶＦＭと目標値ＶＦ＊との偏差ΔＶＦに基づいて生成されたＰＷＭ信号に従って駆動電圧ＶＦを制御すると、駆動電圧ＶＦの供給が過剰となるおそれがある。反対に、目標値ＶＦ＊よりも検出値ＶＦＤが高い過渡状態では、駆動電圧ＶＦの供給が不足するおそれがある。したがって、過渡状態では、理論空燃比から外れた燃焼状態が発生することが懸念される。
【００７２】
このように、過渡状態においては、移動平均値ＶＦＭの遅れに起因してフィードバック制御の応答性が低下するおそれがある。したがって、目標値ＶＦ＊が変化した場面では、移動平均値ＶＦＭに代えて、検出値ＶＦＤを用いてフィードバック制御を行なう構成とすれば、制御の応答性の低下を抑制することができる。
【００７３】
そこで、演算部３１８は、検出値ＶＦＤが目標値ＶＦ＊に到達するまでの過渡状態期間では、検出値ＶＦＤのノイズ低減処理の別の形態として、前回の制御周期までの検出値ＶＦＤに基づいて今回の制御周期における検出値の予測値ＶＦＥ［ｎ］を演算し、この予測値ＶＦＥ［ｎ］に基づいて今回の制御周期における検出値ＶＦＤ［ｎ］がノイズであるか否かを判定する。検出値ＶＦＤ［ｎ］がノイズであると判定されると、演算部３１８は、検出値ＶＦＤ［ｎ］に代えて、予測値ＶＦＥ［ｎ］を減算器３１４へ出力する。したがって、予測値ＶＦＥ［ｎ］を用いて駆動電圧ＶＦのフィードバック制御が行なわれることになる。
【００７４】
図５および図６には、デジタル制御ＩＣ３１０による過渡状態における検出値ＶＦＤのノイズ低減処理を説明するための概念的な波形図が示される。
【００７５】
最初に図５を用いて、予測値ＶＦＥを演算する処理について説明する。図５には、制御周期毎にファン電圧検出部２４５から受ける検出値ＶＦＤが黒丸で示されている。演算部３１８は、前回の制御周期までの一定期間内における検出値ＶＦＤに基づいて、今回の制御周期における予測値ＶＦＥ［ｎ］を演算する。
【００７６】
具体的には、演算部３１８は、記憶部３２０から前回の制御周期までの３個の検出値ＶＦＤ［ｎ−１］〜ＶＦＤ［ｎ−３］を読み出すと、この読み出された３個の検出値ＶＦＤ［ｎ−１］〜ＶＦＤ［ｎ−３］を、図５に示すように２次元座標系にプロットする。演算部３１８は、このプロットした３個の検出値ＶＦＤを最小二乗法により線形近似して得られた近似式から求められる直線（図中の直線Ｌ１に相当）を用いて、今回の制御周期における駆動電圧の予測値ＶＦＥ［ｎ］を演算する。図５では、今回の制御周期における予測値ＶＦＥ［ｎ］が白丸で示されている。なお、線形近似に用いる検出値ＶＦＤは少なくとも２個であればよい。
【００７７】
次に図６を用いて、過渡状態における検出値ＶＦＤのノイズ低減処理を説明する。
演算部３１８は、ファン電圧検出部２４５から今回の制御周期における検出値ＶＦＤ［ｎ］を受けると、検出値ＶＦＤ［ｎ］と予測値ＶＦＥ［ｎ］とを比較し、その比較結果に基づいて検出値ＶＦＤ［ｎ］がノイズであるか否かを判定する。
【００７８】
具体的には、演算部３１８は、予測値ＶＦＥ［ｎ］を中央値とした電圧範囲を設定し、検出値ＶＦＤ［ｎ］がこの電圧範囲に含まれるか否かを判定する。電圧範囲の上限値ＶＦＨは予測値ＶＦＥ［ｎ］よりも閾値Ｖ３大きい値に設定され、下限値ＶＦＬは予測値ＶＦＥ［ｎ］よりも閾値Ｖ３小さい値に設定される。閾値Ｖ３は「第３閾値」に対応する。
【００７９】
検出値ＶＦＤ［ｎ］が上記電圧範囲に含まれる場合、言い換えれば、検出値ＶＦＤ［ｎ］と予測値ＶＦＥ［ｎ］との差（｜ＶＦＤ［ｎ］−ＶＦＥ［ｎ］｜）が閾値Ｖ３以下である場合、演算部３１８は、検出値ＶＦＤ［ｎ］が正常値であって、ノイズでないと判定する。一方、検出値ＶＦＤ［ｎ］が電圧範囲から外れている場合、言い換えれば、検出値ＶＦＤ［ｎ］と予測値ＶＦＥ［ｎ］との差（｜ＶＦＤ［ｎ］−ＶＦＥ［ｎ］｜）が閾値Ｖ３よりも大きい場合、演算部３１８は、検出値ＶＦＤ［ｎ］がノイズであると判定する。
【００８０】
検出値ＶＦＤ［ｎ］がノイズでないと判定された場合には、演算部３１８は、検出値ＶＦＤ［ｎ］を減算器３１４へ出力する。したがって、減算器３１４は、目標値ＶＦ＊［ｎ］に対する検出値ＶＦＤ［ｎ］の偏差ΔＶＦ［ｎ］を演算する（ΔＶＦ＝ＶＦ＊［ｎ］−ＶＦＤ［ｎ］）。フィードバック制御部３１６は、偏差ΔＶＦ［ｎ］を低減するためのフィードバック制御を実行する。
【００８１】
一方、検出値ＶＦＤ［ｎ］がノイズであると判定された場合、演算部３１８は、予測値ＶＦＥ［ｎ］を減算器３１４へ出力する。したがって、減算器３１４は、目標値ＶＦ＊［ｎ］に対する予測値ＶＦＥ［ｎ］の偏差ΔＶＦ［ｎ］を演算する（ΔＶＦ＝ＶＦ＊［ｎ］−ＶＦＥ［ｎ］）。フィードバック制御部３１６は、偏差ΔＶＦ［ｎ］を低減するためのフィードバック制御を実行する。
【００８２】
なお、検出値ＶＦＤ［ｎ］がノイズであると判定された場合、演算部３１８は、記憶部３２０から検出値ＶＦＤ［ｎ］を破棄し、予測値ＶＦＥ［ｎ］を今回の制御周期における検出値ＶＦＤ［ｎ］として記憶部３２０に格納する。すなわち、演算部３１８は、記憶部３２０に格納される検出値ＶＦＤ［ｎ］を、予測値ＶＦＥ［ｎ］に書き換える。したがって、次回の制御周期における予測値ＶＦＥ［ｎ＋１］は、この書き換えられた検出値ＶＦＤ［ｎ］を用いて演算されることになる。これによると、制御周期毎に、ノイズが低減された検出値ＶＦＤを用いて予測値ＶＦＥを演算することができるため、精度の高い予測値ＶＦＥを得ることができる。
【００８３】
再び図４を参照して、時刻ｔ１に目標値ＶＦ＊がＶＡからＶＢに変化すると、駆動電圧ＶＦのフィードバック制御によって、検出値ＶＦＤは、ＶＡから目標値ＶＦ＊に向かって変化する。そして、時刻ｔ２において、検出値ＶＦＤが目標値ＶＦ＊まで上昇する。
【００８４】
デジタル制御ＩＣ３１０において、演算部３１８は、目標値ＶＦ＊が変化した時刻ｔ１から時刻ｔ２より後の時刻ｔ３までの過渡状態の期間、制御周期毎に、予測値ＶＦＥを演算する。図４には、過渡状態の期間における予測値ＶＦＥの波形が点線で示されている。デジタル制御ＩＣ３１０は、予測値ＶＦＥを用いたノイズ低減処理を行なうことによって、予測値ＶＦＥまたは検出値ＶＦＤを減算器３１４へ出力する。これにより、目標値ＶＦ＊に対する予測値ＶＦＥまたは検出値ＶＦＤの偏差ΔＶＦに基づいて、駆動電圧ＶＦのフィードバック制御が行なわれる。
【００８５】
なお、時刻ｔ３は、検出値ＶＦＤが目標値ＶＦ＊に到達した時刻ｔ２から基準時間Ｔ１が経過した時刻に設定される。この基準時間Ｔ１は、検出値ＶＦＤが目標値ＶＦ＊付近で安定するのに要する時間に対応するように設定される。基準時間Ｔ１は、例えば制御周期の２倍程度の長さに設定される。
【００８６】
このようにデジタル制御ＩＣ３１０は、検出値ＶＦＤのノイズ低減処理として、制御周期毎に移動平均値ＶＦＭを演算する処理と、制御周期毎に予測値ＶＦＥを演算し、予測値ＶＦＥを用いて検出値ＶＦＤのノイズを低減する処理とを選択的に実行するように構成される。以下の説明では、前者のノイズ低減処理を適用したフィードバック制御を「通常モード」とも称し、後者のノイズ低減処理を適用したフィードバック制御を「過渡モード」とも称する。なお、通常モードは「第１のモード」の一実施例に対応し、過渡モードは「第２のモード」の一実施例に対応する。
【００８７】
すなわち、デジタル制御ＩＣ３１０は、駆動電圧ＶＦのフィードバック制御として、通常モードと過渡モードとを選択的に実行するように構成される。通常モード時、デジタル制御ＩＣ３１０は、制御周期毎に移動平均値ＶＦＭを演算し、目標値ＶＦ＊に対する移動平均値ＶＦＭの偏差ΔＶＦに基づいてフィードバック制御を行なう。一方、過渡モード時には、デジタル制御ＩＣ３１０は、制御周期毎に予測値ＶＦＥを演算し、目標値ＶＦ＊に対する予測値ＶＦＥまたは検出値ＶＦＤの偏差ΔＶＦに基づいてフィードバック制御を行なう。
【００８８】
過渡モードの実行中、デジタル制御ＩＣ３１０は、予測値ＶＦＥと検出値ＶＦＤとの差が閾値Ｖ３よりも大きいときには、目標値ＶＦ＊に対する予測値ＶＦＥの偏差ΔＶＦに基づいてフィードバック制御を実行する。一方、予測値ＶＦ＊と検出値ＶＦＤとの差が閾値Ｖ３以下のときには、目標値ＶＦ＊に対する検出値ＶＦＤの偏差ΔＶＦに基づいてフィードバック制御を実行する。これにより、検出値ＶＦＤのノイズが低減されるため、フィードバック制御の安定性を確保することができる。ただし、検出値ＶＦＤに含まれ得る微小なノイズまでは排除することが難しいため、移動平均値ＶＦＭに比べてノイズの影響を受けやすくなる。
【００８９】
言い換えれば、通常モードは、過渡モードに比べて、フィードバック制御の安定性に優れるという反面、目標値ＶＦ＊が変化したときに生じる過渡状態において制御の応答性が低下するという課題がある。そこで、図４に示すように、目標値ＶＦ＊が安定している定常時には通常モードを実行することで、駆動電圧ＶＦを高い精度で安定させるとともに、通常モードの実行中において目標値ＶＦ＊が変化したときには（時刻ｔ１）、検出値ＶＦＤが目標値ＶＦ＊に到達するまでの過渡状態期間において、通常モードから過渡モードに一時的に切り換えることで、フィードバック制御の応答性の低下を抑制する。この結果、駆動電圧ＶＦのフィードバック制御において、制御の安定性と制御の応答性との両立を実現することができる。
【００９０】
次に、図７から図９を用いて、本実施の形態に係る給湯装置１００におけるファンモータ１６０の駆動電圧ＶＦのフィードバック制御の処理手順について説明する。
【００９１】
図７は、デジタル制御ＩＣ３１０による駆動電圧ＶＦのフィードバック制御を説明するためのフローチャートである。図７のフローチャート中の各ステップについては、予め記憶されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定の制御周期毎に実行されることによって実現される。
【００９２】
図７を参照して、デジタル制御ＩＣ３１０は、ステップＳ１０により、制御周期毎に、マイコン３００から受ける目標回転速度入力信号に示される目標回転速度に基づいて、今回の制御周期における目標値ＶＦ＊［ｎ］を生成する。
【００９３】
デジタル制御ＩＣ３１０は、ステップＳ２０では、ファン電圧検出部２４５から今回の制御周期における駆動電圧の検出値ＶＦＤ［ｎ］を取得する。
【００９４】
デジタル制御ＩＣ３１０は、ステップＳ３０では、通常モードが実行中であるか否かを判定する。通常モードの実行中と判定された場合（Ｓ３０のＹＥＳ判定時）、デジタル制御ＩＣ３１０は、ステップＳ４０により、今回の制御周期における目標値ＶＦ＊［ｎ］が、前回の制御周期における目標値ＶＦ＊［ｎ−１］から変化したか否かを判定する。例えば、デジタル制御ＩＣ３１０は、目標値ＶＦ＊［ｎ］と目標値ＶＦ＊［ｎ−１］との差（｜ＶＦ＊［ｎ］−ＶＦ＊［ｎ−１］｜）を演算し、演算された差が閾値Ｖ１以上であるか否かを判定する。閾値Ｖ１は「第１閾値」に対応する。
【００９５】
ステップＳ４０において、差（｜ＶＦ＊［ｎ］−ＶＦ＊［ｎ−１］｜）が閾値Ｖ１以上である場合（Ｓ４０のＹＥＳ判定時）、デジタル制御ＩＣ３１０は、ステップＳ５０により、通常モードから過渡モードへ切り換える。
【００９６】
一方、ステップＳ４０において、差（｜ＶＦ＊［ｎ］−ＶＦ＊［ｎ−１］｜）が閾値Ｖ１よりも小さい場合（Ｓ４０のＮＯ判定時）、デジタル制御ＩＣ３１０は、ステップＳ６０により、引き続き通常モードを実行する。
【００９７】
ステップＳ３０において、通常モードの実行中でない場合、すなわち、過渡モードの実行中であると判定された場合（Ｓ３０のＮＯ判定時）、デジタル制御ＩＣ３１０は、ステップＳ７０に進み、今回の制御周期における検出値ＶＦＤ［ｎ］が目標値ＶＦ＊［ｎ］に到達したか否かを判定する。例えば、デジタル制御ＩＣ３１０は、目標値ＶＦ＊［ｎ］と検出値ＶＦＤ［ｎ］との差（｜ＶＦ＊［ｎ］−ＶＦＤ［ｎ］｜）を演算し、演算された差が閾値Ｖ２以下であるか否かを判定する。閾値Ｖ２は「第２閾値」に対応する。
【００９８】
ステップＳ７０において、差（｜ＶＦ＊［ｎ］−ＶＦＤ［ｎ］｜）が閾値Ｖ２以下である場合（Ｓ７０のＹＥＳ判定時）、デジタル制御ＩＣ３１０は、検出値ＶＦＤ［ｎ］が目標値ＶＦ＊［ｎ］に到達していると判定する。デジタル制御ＩＣ３１０は、続いてステップＳ８０により、検出値ＶＦＤ［ｎ］が目標値ＶＦ＊［ｎ］に最初に到達した時刻から基準時間Ｔ１が経過したか否かを判定する。
【００９９】
検出値ＶＦＤ［ｎ］が目標値ＶＦ＊［ｎ］に最初に到達した時刻から基準時間Ｔ１が経過していると判定された場合（Ｓ８０のＹＥＳ判定時）、デジタル制御ＩＣ３１０は、ステップＳ６０により、過渡モードから通常モードへ切り換える。
【０１００】
一方、ステップＳ７０において、差（｜ＶＦ＊［ｎ］−ＶＦＤ［ｎ］｜）が閾値Ｖ２よりも大きい場合（Ｓ７０のＮＯ判定時）、デジタル制御ＩＣ３１０は、検出値ＶＦＤ［ｎ］が目標値ＶＦ＊［ｎ］に到達していないと判定する。したがって、デジタル制御ＩＣ３１０は、ステップＳ５０により、引き続き過渡モードを実行する。
【０１０１】
また、ステップＳ８０において、検出値ＶＦＤ［ｎ］が目標値ＶＦ＊［ｎ］に最初に到達した時刻から基準時間Ｔ１が経過していないと判定された場合（Ｓ８０のＮＯ判定時）、デジタル制御ＩＣ３１０は、検出値ＶＦＤ［ｎ］が目標値ＶＦ＊［ｎ］付近で安定していないと判定する。したがって、デジタル制御ＩＣ３１０は、ステップＳ５０により、引き続き過渡モードを実行する。
【０１０２】
図８は、図７のステップＳ６０の通常モード時におけるフィードバック制御の処理手順を詳細に示すフローチャートである。
【０１０３】
図８を参照して、デジタル制御ＩＣ３１０は、ステップＳ６１により、今回の制御周期における移動平均値ＶＦＭ［ｎ］を演算する。ステップＳ６１では、デジタル制御ＩＣ３１０は、記憶部３２０から今回の制御周期までの少なくとも３個（例えば６個）の検出値ＶＦＤ［ｎ］〜ＶＦＤ［ｎ−５］を読み出すと、この読み出された少なくとも３個の検出値ＶＦＤ［ｎ］〜ＶＦＤ［ｎ−５］のうちの最大値および最小値を除いた、残りの検出値ＶＦＤの平均値を演算する。演算部３１８は、制御周期毎に期間をずらしながら平均値を演算する。
【０１０４】
デジタル制御ＩＣ３１０は、ステップＳ６２により、目標値ＶＦ＊［ｎ］に対する移動平均値ＶＦＭ［ｎ］の偏差ΔＶＦを演算する（ΔＶＦ＝ＶＦ＊［ｎ］−ＶＦＭ［ｎ］）。
【０１０５】
ステップＳ６２により偏差ΔＶＦが演算されると、デジタル制御ＩＣ３１０は、ステップＳ６３により、偏差ΔＶＦに基づいて、今回の制御周期におけるＰＷＭ信号のパルス幅を演算する。ステップＳ６３では、デジタル制御ＩＣ３１０は、偏差ΔＶＦに基づく制御演算によってパルス幅を設定し、その設定されたパルス幅に基づいてＰＷＭ信号を生成する。
【０１０６】
ステップＳ６４では、ファン駆動部２３５は、ステップＳ６３で生成されたＰＷＭ信号に基づいて、燃焼用ファン１２５のファンモータ１６０を駆動するための駆動電圧ＶＦを生成し、その生成した駆動電圧ＶＦをファンモータ１６０へ出力する。
【０１０７】
図９は、図７のステップＳ５０の過渡モード時におけるフィードバック制御の処理手順を詳細に示すフローチャートである。
【０１０８】
図９を参照して、デジタル制御ＩＣ３１０は、ステップＳ５１により、今回の制御周期における予測値ＶＦＥ［ｎ］を演算する。ステップＳ５１では、デジタル制御ＩＣ３１０は、記憶部３２０から前回の制御周期までの少なくとも２個の検出値ＶＦＤを読み出すと、この読み出された少なくとも２個の検出値ＶＦＤを２次元座標系にプロットし、最小二乗法により線形近似する。デジタル制御ＩＣ３１０は、得られた近似式から求められる直線を用いて、今回の制御周期における駆動電圧の予測値ＶＦＥ［ｎ］を演算する。
【０１０９】
ステップＳ５１により予測値ＶＦＥ［ｎ］が演算されると、デジタル制御ＩＣ３１０は、ステップＳ５２に進み、ファン電圧検出部２４５から受ける今回の制御周期における検出値ＶＦＤ［ｎ］と、予測値ＶＦＥ［ｎ］とを比較し、その比較結果に基づいて検出値ＶＦＤ［ｎ］がノイズであるか否かを判定する。具体的には、デジタル制御ＩＣ３１０は、検出値ＶＦＤ［ｎ］と予測値ＶＦＥ［ｎ］との差（｜ＶＦＤ［ｎ］−ＶＦＥ［ｎ］｜）が閾値Ｖ３より大きいか否かを判定する。
【０１１０】
検出値ＶＦＤ［ｎ］と予測値ＶＦＥ［ｎ］との差（｜ＶＦＤ［ｎ］−ＶＦＥ［ｎ］｜）が閾値Ｖ３よりも大きい場合（Ｓ５２のＹＥＳ判定時）、デジタル制御ＩＣ３１０は、検出値ＶＦＤ［ｎ］がノイズであると判定する。したがって、デジタル制御ＩＣ１３０は、ステップＳ５３により、目標値ＶＦ＊［ｎ］に対する予測値ＶＦＥ［ｎ］の偏差ΔＶＦを演算する（ΔＶＦ＝ＶＦ＊［ｎ］−ＶＦＥ［ｎ］）。
【０１１１】
これに対して、ステップＳ５２にて検出値ＶＦＤ［ｎ］と予測値ＶＦＥ［ｎ］との差（｜ＶＦＤ［ｎ］−ＶＦＥ［ｎ］｜）が閾値Ｖ３以下である場合、デジタル制御ＩＣ３１０は、検出値ＶＦＤ［ｎ］が正常値であって、ノイズでないと判定する。したがって、デジタル制御ＩＣ１３０は、ステップＳ５６により、目標値ＶＦ＊［ｎ］に対する検出値ＶＦＤ［ｎ］の偏差ΔＶＦを演算する（ΔＶＦ＝ＶＦ＊［ｎ］−ＶＦＤ［ｎ］）。
【０１１２】
ステップＳ５３またはＳ５６により偏差ΔＶＦが演算されると、デジタル制御ＩＣ３１０は、ステップＳ５４により、偏差ΔＶＦに基づいて、今回の制御周期におけるＰＷＭ信号のパルス幅を演算する。ステップＳ５４では、デジタル制御ＩＣ３１０は、偏差ΔＶＦに基づく制御演算によってパルス幅を設定し、その設定されたパルス幅に基づいてＰＷＭ信号を生成する。
【０１１３】
ステップＳ５５では、ファン駆動部２３５は、ステップＳ５４で生成されたＰＷＭ信号に基づいて、燃焼用ファン１２５のファンモータ１６０を駆動するための駆動電圧ＶＦを生成し、その生成した駆動電圧ＶＦをファンモータ１６０へ出力する。
【０１１４】
以上説明したように、この発明の実施の形態に従う給湯装置によれば、デジタル制御ＩＣ３１０は、燃焼用ファン１２５を回転駆動するファンモータ１６０の駆動電圧ＶＦのフィードバック制御において、駆動電圧の移動平均値ＶＦＭを用いる通常モード（第１のモード）および、駆動電圧の予測値ＶＦＥまたは検出値ＶＦＤを用いる過渡モード（第２のモード）のいずれかを選択的に実行するように構成されている。これによると、通常モードの実行中、駆動電圧の目標値ＶＦ＊の変化に対して実際の駆動電圧が遅れて追従する過渡状態の期間には、通常モードから過渡モードに切り換えることができる。これによると、過渡状態期間にも通常モードを実行することで、フィードバック制御の応答性が低下することを抑制することができる。過渡モードでは、予測値ＶＦＥを用いたノイズ低減処理が行なわれるため、フィードバック制御の安定性を確保することができる。この結果、駆動電圧ＶＦのフィードバック制御において、制御の安定性と制御の応答性との両立を実現することができる。
【０１１５】
［変更例］
上述した実施の形態では、目標値ＶＦ＊が変化したときの過渡状態における検出値ＶＦＤのノイズ低減処理として、予測値ＶＦＥを用いて検出値ＶＦＤのノイズを低減する構成について説明したが、このような構成に代えて、ノイズ低減処理を行なわない構成としてもよい。すなわち、過渡状態期間では、検出値ＶＦＤにノイズ低減処理を施さず、検出値ＶＦＤを直接用いて駆動電圧ＶＦのフィードバック制御を実行してもよい。この構成はノイズの影響を受ける可能性があるものの、制御周期毎の処理負荷を減らすことができる。したがって、過渡状態の期間中制御周期を一時的に短くすることができるため、フィードバック制御の応答性をさらに高めることができる。
【０１１６】
あるいは、過渡状態におけるノイズ低減処理の別の態様として、前回の制御周期における検出値ＶＦＤ［ｎ−１］に対する今回の制御周期における検出値ＶＦＤ［ｎ］の変化量が所定の閾値を超える場合には、検出値ＶＦＤ［ｎ］がノイズであると判定する構成としてもよい。この構成では、検出値ＶＦＤ［ｎ］がノイズであると判定されると、前回の制御周期における検出値ＶＦＤ［ｎ−１］を、今回の制御周期において再び用いて駆動電圧ＶＦのフィードバック制御を実行する。この構成は予測値ＶＦＥを演算する処理が不要となるため、制御周期毎の処理負荷を減らすことができる。よって、上記変更例と同様、過渡状態期間における制御周期を一時的に短くして、フィードバック制御の応答性をさらに高めることができる。
【０１１７】
上記の実施の形態に従う燃焼装置において、燃焼バーナ１１５はこの発明における「燃焼部」の一実施例に対応する。燃焼バーナ１１５としては、ガスバーナに代えて、例えばオイルバーナとすることもできる。また、本発明に係る給湯装置は、必ずしも給湯装置として構成されていなくてもよく、例えば暖房用などの給湯装置として構成されることもできる。
【０１１８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１９】
１００  給湯装置、１１０  筐体、１１５  燃焼バーナ、１２０  熱交換器、１２５  燃焼用ファン、１３０  コントローラ、１３５  防雨板、１４０  前板、１４５  吸気口、１５０  排気口、１６０  ファンモータ、２００  電源部、２０５  平滑回路、２１０  出力部、２２５  三端子レギュレータ、２３５  ファン駆動部、２４５  ファン電圧検出部、２５０  ファン電流検出部、２６５  出力回路、２７５，２８０  絶縁部、３００  マイコン、３１０  デジタル制御ＩＣ、３１２  目標値生成部、３１４  減算器、３１６  フィードバック制御部、３１８  演算部、３２０  記憶部、３３０  リモコン、ＶＦ  駆動電圧、ＶＦＤ  検出値、ＶＦＭ  移動平均値、ＶＦＥ  予測値。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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