JP3005317B2 - 給湯器 - Google Patents

給湯器

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JP3005317B2
JP3005317B2 JP3125206A JP12520691A JP3005317B2 JP 3005317 B2 JP3005317 B2 JP 3005317B2 JP 3125206 A JP3125206 A JP 3125206A JP 12520691 A JP12520691 A JP 12520691A JP 3005317 B2 JP3005317 B2 JP 3005317B2
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義生 鈴木
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  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、流量が急激に変化した
場合、応答性が良好で出湯温度の早期安定化を可能とな
す給湯器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、給湯器において、流量が急激に変
化した場合には、出湯温度が設定温度を一時的に大きく
上回ったり下回ったりして不安定になることがあり、こ
れを解決する技術が特開昭58ー79928号公報に開
示されているが、これは出湯温度の変化に応答している
ため応答性が悪いものであった。即ち、これは常時FF
制御とFB制御(PID制御)とを併用しているので、
流量が急激に変化した時でも、PID制御を行なってい
るため、オーバーシュートの時の積分項がどんどん蓄積
されてアンダーシュートが発生してしまうのである。
【0003】そこで、この応答性が悪いという欠点を解
消するものとして、流量変化によって発生する出湯特性
の劣化防止を応答性良く行なう給湯器が、実公平2ー2
5081号公報に開示されている。これは、図3示の如
く、給湯器に次のように構成される温湯制御装置を設け
たものである。即ち、出湯温検出回路40、入水量検出
回路41、入水温検出回路42、温度設定回路43、燃
焼量演算回路44、比例積分回路45及び燃焼量補正回
路46を備え、更に前記入水量検出回路41と前記比例
積分回路45との間に入水量の急激な変化を捉える入水
量変化検出回路47と、不要な積分量を取り除く積分量
キャンセル回路48とを設けたものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、実公平2ー25081号公報の公知技術は、入水量
変化検出回路47と、不要な積分量を取り除く積分量キ
ャンセル回路48とを設けて、入水量の急激な変化を捉
え不要な積分量を取り除くことによって安定した出湯特
性を得、且つその応答性は比較的良いものであるが、流
量が急激に変化した時、出湯温によってP制御又はPD
制御を行なうので、流量変化初期時に遅れを生ずるため
オーバーシュートが改善されず、アンダーシュートが完
全に解消されないという欠点があった。
【0005】
【議題を解決するための手段】本発明は、上記従来技術
の実情に鑑み、流量が急激に変化した時は、FB制御
影響を少なくし、流量激減時はFF量を計算FF量より
少なくし、又、流量激増時はFF量を計算FF量より多
くし、流量変化初期から対応して至短時間でオーバーシ
ュート及びアンダーシュートを解消させることを目的と
するもので、その構成は、入水路から熱交換器を経て出
湯路へ通ずる流路の適宜位置に流量検出器を、前記入水
路に入水温検出器を、前記出湯路に出湯温検出器を、
又、前記熱交換器を加熱するバーナへのガス路に燃焼量
を制御する比例弁を夫々設けると共に、湯温度を設定す
る温度設定器を備え、流量、入水温及び設定温度より燃
焼量を演算出力する燃焼量演算回路と、出湯温と設定温
度との差若しくは熱交換器出口温度と熱交換器の設定温
度との差を少なくとも比例積分演算により補正する比例
積分回路と、前記燃焼量演算回路の出力と前記比例積分
回路との両出力を合成して比例弁駆動信号を出力する
焼量補正回路とを備えた給湯器において、前記流量検出
器により検出された流量の変化度合いを検出する流量変
化検出回路と、前記検出した流量変化の度合いが基準値
を越える場合には、前記比例積分回路の演算量を少ない
側に補正するもしくは演算の更新を行なわないようにす
る比例積分量補正回路と、前記流量変化が増大側であれ
ば前記燃焼量演算回路の演算量を通常より増大側に補正
し、前記流量変化が減少側であれば前記燃焼量演算回路
の演算量を通常より減少側に補正する燃焼量演算変更回
路とを備えたことにある。また、前記流量変化の度合い
が基準値を越えてから所定時間経過後、もしくは出湯温
又は熱交換器出口温度が所定の条件になった時に、前記
比例積分量補正回路及び前記燃焼量演算変更回路による
補正を終了することにある。
【0006】
【作用】一定の流量、入水温及び設定温度で使用してい
る時は、出湯温検出器と温度設定器との出力を常に比例
積分回路によって比較して比例積分を行ない、燃焼量演
算回路からの出力に燃焼量補正分を付加して燃焼量補正
回路に供給する。ところが、流量が急激に変化すると流
量変化検出回路がこれを検出し、比例積分量補正回路
より比例積分回路の演算量を少ない側に補正するもしく
は演算の更新を行なわないようにすると共に、燃焼量演
算変更回路により流量変化が増大側であれば燃焼量演算
回路の演算量を通常より増大側に補正し、流量変化が減
少側であれば燃焼量演算回路の演算量を通常より減少側
に補正する。このように、FB制御の影響を少なくし、
しかも流量増大時と減少時とでFF制御量を通常より増
大側或いは減少側に補正するので、至短時間でオーバー
シュート及びアンダーシュートが解消され、出湯温度の
早期安定化が可能となる。そして、流量変化の度合いが
基準値を越えてから所定時間経過後、もしくは出湯温又
は熱交換器出口温度が所定の条件になった時に、比例積
分量補正回路及び燃焼量演算変更回路による補正を終了
し、通常の制御作用に復帰する。
【0007】
【実施例】本発明に係る給湯器の一実施例を添付図面に
基づいて説明する。図1は本発明の給湯器の実施例の全
体回路図で、熱交換器1に接続される入水路2には流量
検出器としての入水量検出器3及び入水温検出器4が設
けられ、又、熱交換器1からの出湯路5には出湯温検出
器6が設けられ、熱交換器1を加熱するバーナ7へのガ
ス路8には燃焼量を制御する比例弁9が設けられ、更
に、湯使用場所の湯温度若しくは熱交換器1の湯温度を
設定する温度設定器10が設けられている。そして、入
水量検出器3、入水温検出器4及び温度設定器10から
の各信号を入力して、比例弁9へ駆動信号を出力する湯
温制御装置11が備えられている。尚、流量検出器とし
ては、上記入水量検出器3の代りに出湯路5に出湯量検
出器(図示省略)を設けて、入水量検出器3と同様に機
能させることが出来る。
【0008】湯温制御装置11は、図2に示すように回
路が構成されている。即ち、前記の入水量検出器3、入
水温検出器4、出湯温検出器6の各検出器からの信号を
検出する流量検出回路23、入水温検出回路24、出湯
温検出回路26及び温度設定器10からの設定温度信号
を検出し演算する温度設定回路30が設けられると共
に、流量検出回路23、入水温検出回路24及び温度設
定回路30の出力信号から燃焼量を演算出力する燃焼量
演算回路31と、出湯温検出回路26と温度設定回路3
0との出力信号から出湯温と設定温度との差若しくは熱
交換器1出口温度と熱交換器1の設定温度との差を補正
する比例積分回路32と、前記燃焼量演算回路31の出
力と前記比例積分回路32との出力を合成して比例弁駆
動出力を出す燃焼量補正回路33とを備えている。
【0009】更に、比例積分回路32と燃焼量補正回路
33との間に不要な比例積分量を補正する比例積分量補
正回路34を、流量検出回路23と比例積分量補正回路
34との間に入水量の急激な変化を捉える流量変化検出
回路35を、又、燃焼量演算回路31と燃焼量補正回路
33との間に流量変化の割合分又は一定の割合分だけ加
算、減算、又は乗算、徐算を行なう燃焼量演算変更回路
36を、流量変化検出回路35と燃焼量演算変更回路3
6及び比例積分量補正回路34との間にタイマ回路37
を備えている。
【0010】以上のように構成された給湯器は次のよう
に動作する。即ち、一定の入水量、入水温及び設定温度
で使用している時は、出湯温検出器6と温度設定器10
との出力を常に比例積分回路32によって比較し、比例
積分を行ない、燃焼量演算回路31からの出力に燃焼量
補正分を付加して燃焼量補正回路33に供給し、燃焼量
補正回路33は比例弁9へ駆動信号を出力する。ところ
が、入水量が急激に変化すると流量変化検出回路35が
これを検出し、比例積分量補正回路34を作動させて比
例積分量を0にすると共に、燃焼量演算変更回路36が
出湯温検出回路26、流量変化検出回路35及び燃焼量
演算回路31からの出力に基いて、流量変化の割合分又
は一定の割合分だけ加算、減算、又は乗算、徐算を行な
って燃焼量を演算し、燃焼量補正回路33にその制御信
号を出力し、燃焼量補正回路33は比例弁9へ駆動信号
を出力する。そして、出湯温度が一定条件を満たした場
合には燃焼量演算変更回路36から、或は制御開始後一
定時間経過するとタイマ回路37から燃焼量演算変更回
路36を経て燃焼量補正回路33へ制御解除信号が送ら
れて、湯温制御装置11は通常の制御作用に復帰する。
【0011】このように、FF制御によって燃焼量が演
算されるが、流量変化時のFF制御の一例について更に
詳細に説明すると、 (1-1) 成立条件 (前回の流量−今回の流量)>K1 で、 且つ、コールドスタート制御終了後 但し、1≦K1 ≦20(L/min) (1-2) 状態 前記条件が成立した場合は、流量が急激に減少した状態
である。 (1-3) その状態時の制御要領 次式によって算定されるFF量を供給する。 Ipt=IPF×K2 (1-4) 制御解除の成立条件 今、en :今回の(出湯設定温度−出湯温度) en-1 :前回の(出湯設定温度−出湯温度)とすると、 出湯設定温度<出湯温度で、 且つ、(en-1 −en )が正から負に変化した後、 出湯温度<(出湯設定温度+5)が成立するか、 又は、制御開始後T1 時間以上経過した時に制御が解除
される。 但し、T1 :1〜60秒
【0012】(2-1) 成立条件 (今回の流量−前回の流量)>K1 で、 且つ、コールドスタート制御終了後 但し、1≦K1 ≦20(L/min) (2-2) 状態 前記条件が成立した場合は、流量が急激に増大した状態
である。 (2-3) その状態時の制御要領 次式によって算定されるFF量を供給する。 Ipt=IPF×K3 (2-4) 制御解除の成立条件 今、en :今回の(出湯設定温度−出湯温度) en-1 :前回の(出湯設定温度−出湯温度)とすると、 出湯設定温度>出湯温度で、 且つ、(en-1 −en )が負から正に変化した後、 出湯温度>(出湯設定温度−5)が成立するか、 又は、制御開始後T2 時間以上経過した時に制御が解除
される。 但し、T2 :1〜60秒
【0013】尚、入水量が急激に変化した場合のFB制
御において、比例積分量補正回路34は、次の二方法の
いずれでも行なうことが出来る。 (1) FB量計算の更新は行なわない。 Ipt=IPF×(K2 又はK3 )+(今回の流量/前回の
流量)×IPB 但し、Ipt:与える熱量 IPF:計算したFF熱量 IPB:計算したFB熱量 即ち、流量変化時のIPBは前回の数値をそのまま使用す
る。 (2) FB量を0にする。
【0014】以上説明の如く、本発明は、入水量が急激
に変化した場合には、燃焼量演算変更回路36において
FB制御によらずFF制御によって燃焼量が演算される
ので、制御解除の条件に至るまで、FF量を通常計算の
FF量より多く与えたり、少なく与えることによって、
FB制御により徐々に燃焼量を多くしたり少なくしたり
する方法よりも、至短時間でオーバーシュート及びアン
ダーシュートが解消され、出湯温度の早期安定化が可能
となる。
【0015】
【発明の効果】以上説明のように、本発明に係る給湯器
は、流量が急激に変化した時は、FB制御の影響を少な
くし、流量激減時にはFF量を計算FF量より少なく
し、又、流量激増時にはFF量を計算FF量より多く
し、流量変化初期から対応して至短時間でオーバーシュ
ート及びアンダーシュートを解消させ、出湯温度の早期
安定化を可能にするもので、その実用価値は大なるもの
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る給湯器の一実施例の全体回路図で
ある。
【図2】本発明に係る給湯器の一実施例を示すブロック
図である。
【図3】従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1・・熱交換器、2・・入水路、3・・入水量検出器、
4・・入水温検出器、5・・出湯路、6・・出湯温検出
器、7・・バーナ、8・・ガス路、9・・比例弁、10
・・温度設定器、11・・湯温制御装置。23・・流量
検出回路、24・・入水温検出回路、26・・出湯温検
出回路、30・・温度設定回路、31・・燃焼量演算回
路、32・・比例積分回路、33・・燃焼量補正回路、
34・・比例積分量補正回路、35・・流量変化検出回
路、36・・燃焼量演算変更回路、37・・タイマ回
路。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入水路から熱交換器を経て出湯路へ通ず
    る流路の適宜位置に流量検出器を、前記入水路に入水温
    検出器を、前記出湯路に出湯温検出器を、又、前記熱交
    換器を加熱するバーナへのガス路に燃焼量を制御する比
    例弁を夫々設けると共に、湯温度を設定する温度設定器
    を備え、流量、入水温及び設定温度より燃焼量を演算出
    力する燃焼量演算回路と、出湯温と設定温度との差若し
    くは熱交換器出口温度と熱交換器の設定温度との差を
    なくとも比例積分演算により補正する比例積分回路と、
    前記燃焼量演算回路の出力と前記比例積分回路との両出
    力を合成して比例弁駆動信号を出力する燃焼量補正回路
    とを備えた給湯器において、前記流量検出器により検出
    された流量の変化度合いを検出する流量変化検出回路
    と、前記検出した流量変化の度合いが基準値を越える場
    合には、前記比例積分回路の演算量を少ない側に補正す
    るもしくは演算の更新を行なわないようにする比例積分
    量補正回路と、前記流量変化が増大側であれば前記燃焼
    量演算回路の演算量を通常より増大側に補正し、前記流
    量変化が減少側であれば前記燃焼量演算回路の演算量を
    通常より減少側に補正する燃焼量演算変更回路とを備え
    ことを特徴とする給湯器。
  2. 【請求項2】 前記流量変化の度合いが基準値を越えて
    から所定時間経過後、もしくは出湯温又は熱交換器出口
    温度が所定の条件になった時に、前記比例積分量補正回
    路及び前記燃焼量演算変更回路による補正を終了するこ
    とを特徴とする請求項1記載の給湯器。
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