JP2800504B2 - 貯湯式給湯器の制御方法 - Google Patents

貯湯式給湯器の制御方法

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JP2800504B2
JP2800504B2 JP27731891A JP27731891A JP2800504B2 JP 2800504 B2 JP2800504 B2 JP 2800504B2 JP 27731891 A JP27731891 A JP 27731891A JP 27731891 A JP27731891 A JP 27731891A JP 2800504 B2 JP2800504 B2 JP 2800504B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、貯湯式給湯器の制御方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】貯湯缶体に付加した出湯温度センサーに
より出湯温度を検出し、燃焼オフ温度を出湯設定温度T
S とし、燃焼オン温度を出湯設定温度TS から一定温度
低い温度として、バーナのオンとオフを行う従来の単純
なフィードバック(FB)制御では、使用水量が多くな
ると平均出湯温度が出湯設定温度TS よりも低めにシフ
トし、また使用水量が少なくなると平均出湯温度が出湯
設定温度TS よりも高めにシフト(オフセットが生じ
る)したり、長い周期で出湯温度が変動する(ディファ
レンシャルが大きくなる)問題があった。また入水温度
センサーを有さないものでは、出湯温度が入水温度の影
響を受けやすいにもかかわらす、入水温度が未知数であ
るために、出湯設定温度と入水温度の差によって湯温変
動(ディファレンシャル)が大きくなるなどの問題があ
った。この問題を解決するため、本出願人は本出願と同
日の出願において、予め仮定した入水温度TC を用い、
また該仮定入水温度TC をより適切な値に補正して、必
要出湯号数Gを求め、フィードフォワード制御を行う制
御方法を提供した。即ち、出湯温度センサーと入水流量
センサーを有する貯湯式給湯器で、予め仮定した入水温
度TC と出湯設定温度TS と入水流量Qから必要出湯号
数Gを演算し、該出湯号数Gとなるようにバーナーをオ
ンオフ燃焼でフィードフォワード制御し、出湯が安定し
た時点で、出湯設定温度TS から出湯温度TH を差し引
いた値を前記仮定入水温度TC に加えて仮定入水温度T
C を補正し、該補正した仮定入水温度TC を用いて更に
必要出湯号数Gを演算し、燃焼のフィードフォワード制
御を行うようにしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記従来にお
ける制御方法では、電源投入後の立ち上がりにおいて、
仮定入水温度TC (初期値)と実際の入水温度との差が
大きい場合には、前記仮定入水温度TC が良好な値に補
正されるまでに時間がかかり、またその間に出湯温度の
オーバシュートが生じ易く、また出湯の立ち上がり特性
が悪くなる欠点があった。
【0004】そこで、本発明は上記従来の貯湯式給湯器
の制御方法の欠点を解消し、入水温度センサーを付加し
ていない貯湯式給湯器において、入水温度を予測、補正
する場合の良好な仮定入水温度への補正にかかる時間を
短縮し、また電源投入後の仮定入水温度(初期値)での
出湯の立ち上がり特性を改善できる貯湯式給湯器の制御
方法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、本発明の貯湯式給湯器の制御方法は、少なくとも連
続燃焼とオンオフ燃焼による加熱能力の切り換えができ
るバーナと、入水流量センサーと、出湯温度センサーと
を有する貯湯式給湯器の制御方法であって、出湯設定温
度TS に対して、その上下に第1の温度領域Aを、該第
1の温度領域Aの上下に第2の温度領域Bを設定し、さ
らに前記第2の温度領域Bを越える上下を第3の温度領
域C1 、C2 とし、前記出湯設定温度TS より下にある
前記第3の領域C1 では連続燃焼を行い、前記出湯設定
温度TS より上にある第3の領域C2 では燃焼停止し、
前記第1、第2の領域A、Bでは、出湯設定温度TS
入水流量と予め仮定した入水温度TC とから演算した必
要出湯号数Gとなるようバーナのオンオフ燃焼をフィー
ドフォワード制御し、且つ出湯温度TH が前記第3の領
域C2 まで上昇した場合及び前記出湯設定温度TS より
下の前記第3の領域C1 まで降下した場合には、出湯設
定温度TS と第3の領域までの温度差−b2 、b1 を前
記仮定入水温度TCに加えて仮定入水温度TC を補正
し、また出湯温度TH が前記第2の温度領域Bにある場
合には、該領域に達した後一定時間毎に出湯設定温度T
S と出湯温度TH との差を前記仮定入水温度TC に加え
て仮定入水温度TC を補正し、これにより必要出湯号数
Gを演算し直してバーナのオンオフ燃焼を改めてフィー
ドフォワード制御し、出湯温度TH が前記第1の温度領
域Aにある場合には前記仮定入水温度TC を補正するこ
となくオンオフ燃焼を続ける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、出湯温度TH が出
湯設定温度TS よりもかなり低い温度(領域C1 )にあ
る間はバーナによる連続燃焼がなされるので、出湯温度
の立ち上がりがスムーズになる。また一旦出湯設定温度
S 付近(領域A、B)になった後は、入水してくる水
量分が出湯設定温度TS になるのに必要な出湯号数でオ
ンオフ燃焼がなされるで、出湯設定温度TS に対する出
湯温度TH の温度変動(ティファレンシャル)の小さい
出湯特性を得ることができる。また出湯温度TH が領域
1 、C2 となる場合は、仮定入水温度TC と実際の入
水温度(実際の入水温度は測定手段がないので測定でき
ない)との差が大きい場合であるが、この場合には、そ
の時点で仮定入水温度TC が予め大まかに補正されるの
で、その後領域Bに入ったときに行われる仮定入水温度
C を用いたオンオフ燃焼によるフィードフォワード制
御において、更なる仮定入水温度TC の補正に要する時
間を短縮することができ、出湯温度TH を早く出湯設定
温度TS に近づけることができる。また前記仮定入水温
度TC の補正は、電源投入直後の出湯の立ち上がり特性
を良くする以外は、主として入水温度の季節変化を補正
するのが目的であることから、細かい温度差の補正は出
湯温度のハンチングをまねくことから避けたい。そこで
出湯設定温度TS に一番近い領域Aでは、仮定入水温度
C の補正は行わないようにしているので、補正入水温
度TC のハンチングがなくなり、出湯温度TH の安定を
はかることができる。
【0007】
【実施例】以下に本発明を図面に示す実施例に基づいて
説明する。図1は貯湯式給湯器の例を示す全体概略構成
図で、図2は貯湯式給湯器の制御ブロック図、図3は制
御方法の例を説明する図である。
【0008】図1において、1は貯湯缶体で、2はバー
ナである。このバーナ2は連続燃焼のほか種々のオンオ
フ比とオンオフ周期でオンオフ燃焼ができる。3は入水
流量センサー、4は出湯温度センサーで、前記貯湯缶体
1内の湯温を検出する。5はコントローラ、6はリモコ
ンである。また図2において、前記コントローラ5はマ
イコンを内蔵した制御部8と、入力部7と、出力部9を
有し、前記入力部7へは前記入水流量センサー3からの
入水流量Q情報、前記出湯温度センサー4からの出湯温
度TH 情報が入力され、またリモコン6の出湯温度設定
部14からの出湯設定温度TS が入力される。また前記出
力部9にはバーナ2の能力切り換え器10、燃料(石油)
を供給する電磁ポンプ11、点火装置12、送風ファン13が
接続されている。また前記リモコン6には運転状態を示
す表示部15が設けられている。
【0009】図3に沿って、本発明の制御方法の例を説
明する。先ずこの貯湯式給湯器には入水温度センサーが
ないので、入水温度TC 仮定する必要がある。この入水
温度TC は電源投入時に初期値が適当に与えられる。
今、運転が開始されると、先ず出湯温度TH が出湯設定
温度TS より一定温度b1 低い温度未満(領域C1)にあ
る間は、入水流量、入水温度の如何に係わらず最大入力
(或いは強入力)による連続燃焼を行う。また出湯温度
H が出湯設定温度TS より一定温度b2 を越える温度
(領域C2 ) にある間は、燃焼を停止する。そして出湯
温度TH が出湯設定温度TS より一定温度b1 低い温度
以上( TH ≧TS −b1)で且つ出湯温度TH が出湯設定
温度TS より一定温度b2 高い温度以下( TH ≦TS
2 ) の温度(領域A、B)にある間は、出湯設定温度
S と入水流量Qと予め仮定した入水温度TC とから下
記の式1で演算される必要出湯号数Gに相当する燃焼熱
量でバーナをオンオフ燃焼にてフィードフォワード制御
する。この場合、オンオフ比は前記演算された必要出湯
号数Gと給湯器のバーナの連続燃焼時の加熱能力( 燃焼
熱量) との比から得ることができる。またオンオフ燃焼
の1周期の時間をどの程度するかは、出湯号数と入水流
量とに応じて好ましい周期時間があるので、予めの実験
により、出湯号数と入水流量の各組合せに対する周期を
得ておき、これをテーブルとしてコントローラ8に記憶
させておく。なお1リットルを1分間に25℃加熱する燃
焼熱量が出湯号数1である。また前記一定温度b1 、b
2 は給湯器の持つ加熱能力に応じて、例えば数度から十
数度の範囲で予め適当な温度を実験的に得ておく
(b1 、b2 は数℃〜十数℃内の値)。 (TS −TC )×Q/25=G …式1
【0010】式1において、仮定入水温度TC は運転開
始時には、前回の運転時において最終的に補正され、記
憶せられた値が用いられる。従って、前記仮定入水温度
Cは今回の運転時における実際の入水温度とは必ずし
も一致しないことから、出湯温度が安定した(定常状態
になった)時点においても、出湯温度TH が出湯設定温
度TS と一致するとは限らない。そこで本発明では仮定
入水温度度TC の補正を一定の条件下行う。
【0011】仮定入水温度TC の補正は領域Aに出湯温
度TH がある場合には行わない。その理由は、本発明は
電源投入直後の立ち上がり不良を防止し、また季節変化
による入水温度変化をとらえて補正するのが主目的であ
り、また特に、領域Aは既に出湯設定温度TS に近い値
となっているので、それ以上の補正による出湯温度TH
のハンチングを防止するためである。前記領域Aは例え
ば出湯設定温度TS の上下にそれぞれ数℃の範囲とする
(a1 、 a2 が数℃) 。
【0012】仮定入水温度度TC の補正は、出湯温度T
H が加熱によって領域C2 まで上昇した場合(図3の
(イ)における符号pで示す)には、その時点で強制的
に行う。出湯温度TH が加熱によって領域C2 まで上昇
する場合は、図3の(イ)に示すように、仮定入水温度
C が実入水温度よりもかなり低く設定されている場合
に生じるが、電源投入直後等の出湯立ち上がり時に起こ
り易い。前記強制的補正は、現行の仮定入水温度度TC
に領域C2 までの温度差b2 を加えた値を新たな仮定入
水温度度TC とすることにより行う(TC =TC
2)。このようにすることで、仮定入水温度TC の大
きなズレを速やかに修正でき、出湯温度TH を出湯立ち
上がり時に出湯設定温度TS 方向に素早く導くことがで
きる。
【0013】同様に仮定入水温度TC の補正は、出湯温
度TH が領域C1 まで降下した場合(図3の(ロ)にお
ける符号qで示す)には、その時点で強制的に行う。出
湯温度TH が領域C1 まで降下する場合は、図3の
(ロ)に示すように、仮定入水温度TC が実入水温度よ
りもかなり高く設定されている場合に生じるが、これも
電源投入直後等の出湯立ち上がり時に起こり易い。前記
強制的補正は、現行の仮定入水温度度TC に領域C1
での温度差−b1加えた値を新たな仮定入水温度度TC
とすることにより行う(TC =TC −b1)。このよう
にすることで、仮定入水温度TC の大きなズレを速やか
に修正でき、出湯温度TH を出湯立ち上がり時に出湯設
定温度TS 方向に素早く導くことができる。
【0014】仮定入水温度TC の補正は、出湯温度TH
が領域Bにある場合にも行う。実際の入水温度は季節変
化等により徐々に変化していくが、それに伴い仮定入水
温度TC と実入水温度とのズレによる出湯温度TH と出
湯設定温度TS とのズレが生じるので、これを補正する
のに効果がある。補正は、出湯温度TH が領域Bにある
間は、領域Bに達した後一定時間毎に出湯設定温度TS
と出湯温度TH との差を前記仮定入水温度TC に加えて
仮定入水温度TC を補正する(TC =TC +(TS −T
H ))。この補正値はコントローラ5の制御部8に記憶
させる。そして補正後の仮定入水温度TC 用いて必要出
湯号数Gを演算し直し、バーナのオンオフ燃焼を改めて
フィードフォワード制御する。
【0015】
【発明の効果】本発明は以上の構成、作用よりなり、請
求項1に記載の貯湯式給湯器の制御方法によれば、出湯
温度TH が出湯設定温度TS よりもかなり低い温度(領
域C1)にある間はバーナによる連続燃焼がなされるの
で、出湯温度の立ち上がりがスムーズになる。また一旦
出湯設定温度TS 付近(領域A、B)になった後は、入
水してくる水量分が出湯設定温度TS になるのに必要な
出湯号数でオンオフ燃焼がなされるで、出湯設定温度T
S に対する出湯温度TH の温度変動(ディファレンシャ
ル)の小さい出湯特性を得ることができる。また出湯温
度TH が領域C1、C2 となる場合は、その時点で仮定
入水温度TC が大まかに補正されるので、出湯立ち上が
り時においての出湯温度を速やかに出湯設定温度方向に
導くことができ、またその後のフィードフォワード制御
において、更なる仮定入水温度TCの補正に要する時間
を短縮することができる。また領域Bでの仮定入水温度
Cの補正により、実入水温度の季節による変化等に追
従した良好な仮定入水温度をもって正確な出湯温度をフ
ィードフォワード制御することができる。また出湯設定
温度TS に一番近い領域Aでは、仮定入水温度TC の補
正は行わないようにしているので、補正入水温度TC
ハンチングがなくなり、出湯温度TH の安定をはかるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】貯湯式給湯器の例を示す全体概略構成図であ
る。
【図2】貯湯式給湯器の制御ブロック図である。
【図3】制御方法の例を説明する図である。
【符号の説明】
1 貯湯缶体 2 バーナ 3 入水量センサー 4 出湯温度センサー 5 コントローラ 6 リモコン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−263456(JP,A) 特開 昭61−138020(JP,A) 実開 昭57−152547(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F24H 1/18 302 F24H 1/10 301

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも連続燃焼とオンオフ燃焼によ
    る加熱能力の切り換えができるバーナと、入水流量セン
    サーと、出湯温度センサーとを有する貯湯式給湯器の制
    御方法であって、出湯設定温度TS に対して、その上下
    に第1の温度領域Aを、該第1の温度領域Aの上下に第
    2の温度領域Bを設定し、さらに前記第2の温度領域B
    を越える上下を第3の温度領域C1 、C2 とし、前記出
    湯設定温度TS より下にある前記第3の領域C1 では連
    続燃焼を行い、前記出湯設定温度TS より上にある第3
    の領域C2 では燃焼停止し、前記第1、第2の領域A、
    Bでは、出湯設定温度TS と入水流量と予め仮定した入
    水温度TC とから演算した必要出湯号数Gとなるようバ
    ーナのオンオフ燃焼をフィードフォワード制御し、且つ
    出湯温度TH が前記第3の領域C2 まで上昇した場合及
    び前記出湯設定温度TS より下の前記第3の領域C1
    で降下した場合には、出湯設定温度TS と第3の領域ま
    での温度差−b2 、b1 を前記仮定入水温度TCに加え
    て仮定入水温度TC を補正し、また出湯温度TH が前記
    第2の温度領域Bにある場合には、該領域に達した後一
    定時間毎に出湯設定温度TS と出湯温度TH との差を前
    記仮定入水温度TC に加えて仮定入水温度TC を補正
    し、これにより必要出湯号数Gを演算し直してバーナの
    オンオフ燃焼を改めてフィードフォワード制御し、出湯
    温度TH が前記第1の温度領域Aにある場合には前記仮
    定入水温度TC を補正することなくオンオフ燃焼を続け
    ることを特徴とする貯湯式給湯器の制御方法。
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