JP3067498B2 - 給湯器 - Google Patents
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Landscapes
- Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、バイパスミキシング方
式の給湯器に関する。
式の給湯器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の給湯器では、熱交換器と
並列に配置されたバイパス路の途中にバイパス弁を設
け、熱交換器で加熱された湯とバイパス路を経由した水
とを混合して所定の給湯温度になるように調整する。
並列に配置されたバイパス路の途中にバイパス弁を設
け、熱交換器で加熱された湯とバイパス路を経由した水
とを混合して所定の給湯温度になるように調整する。
【０００３】このようなバイパスミキシング方式の給湯
器として、特開平３−１８６１５０号公報に記載されて
いる従来技術では、熱交換器の出湯温度と予め設定され
る所望の給湯温度との偏差に基づいて加熱量(ガスバー
ナの燃焼量等)を制御するとともに、バイパス弁の開度
を制御して湯水を混合する分配比を変化させ、これによ
って、給湯温度制御を行うようにしている。
器として、特開平３−１８６１５０号公報に記載されて
いる従来技術では、熱交換器の出湯温度と予め設定され
る所望の給湯温度との偏差に基づいて加熱量(ガスバー
ナの燃焼量等)を制御するとともに、バイパス弁の開度
を制御して湯水を混合する分配比を変化させ、これによ
って、給湯温度制御を行うようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
上記構成の給湯器では、所定の給湯温度の湯が得られる
ように温度制御を行う場合、加熱量の調節と、バイパス
路のバイパス弁の弁開度の調節との双方を制御すること
から、両調節が互いに干渉し合い、所望の給湯温度にな
るように制御することが円滑に行われないという不具合
がある。
上記構成の給湯器では、所定の給湯温度の湯が得られる
ように温度制御を行う場合、加熱量の調節と、バイパス
路のバイパス弁の弁開度の調節との双方を制御すること
から、両調節が互いに干渉し合い、所望の給湯温度にな
るように制御することが円滑に行われないという不具合
がある。
【０００５】また、加熱量の調節と弁開度の調節との双
方を制御するために、制御装置が複雑になるという問題
もあった。
方を制御するために、制御装置が複雑になるという問題
もあった。
【０００６】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、所望の給湯温度の湯が容易かつ確実に
得られ、給湯温度制御の応答性も高く、しかも、構成が
比較的簡単で安価な給湯器が得られるようにすることを
課題とする。
なされたもので、所望の給湯温度の湯が容易かつ確実に
得られ、給湯温度制御の応答性も高く、しかも、構成が
比較的簡単で安価な給湯器が得られるようにすることを
課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、熱交換器と並列に配置されたバイパス
路の途中にバイパス弁が設けられ、熱交換器で加熱され
た湯とバイパス路を経由した水とを混合して所定の給湯
温度に調整するバイパスミキシング方式の給湯器におい
て、次の構成を採る。
解決するために、熱交換器と並列に配置されたバイパス
路の途中にバイパス弁が設けられ、熱交換器で加熱され
た湯とバイパス路を経由した水とを混合して所定の給湯
温度に調整するバイパスミキシング方式の給湯器におい
て、次の構成を採る。
【０００８】すなわち、第１発明では、バイパス弁は、
ステッピングモータにより弁体が開閉駆動されるように
構成される一方、給湯温度制御を行うコントローラを備
え、このコントローラは、バイパス弁の弁開度を決める
ステッピングモータのステップ数と、各ステップ数に応
じて予め求められた湯水混合の分配率との関係を決める
データが記憶された記憶手段と、入水温度、熱交換器か
らの出湯温度、および予め設定された給湯温度に基づい
て、目標となる湯水混合の分配率を算出し、この目標分
配率と前記記憶手段のデータとに基づいて目標ステップ
数ＳFFを算出する目標ステップ数算出手段と、入水温
度、熱交換器からの出湯温度、および湯水混合後の実際
の給湯温度に基づいて、実際の湯水混合の分配率を算出
し、この実際分配率と前記目標分配率との偏差に基づい
て補正ステップ数ＳFBを算出する補正ステップ数算出手
段と、前記目標ステップ数ＳFFを補正ステップ数ＳFBで
補正した実動ステップ数Ｓ(＝ＳFF＋ＳFB)を求め、この
実動ステップ数Ｓに基づいてステッピングモータを駆動
する弁駆動手段とを含む。
ステッピングモータにより弁体が開閉駆動されるように
構成される一方、給湯温度制御を行うコントローラを備
え、このコントローラは、バイパス弁の弁開度を決める
ステッピングモータのステップ数と、各ステップ数に応
じて予め求められた湯水混合の分配率との関係を決める
データが記憶された記憶手段と、入水温度、熱交換器か
らの出湯温度、および予め設定された給湯温度に基づい
て、目標となる湯水混合の分配率を算出し、この目標分
配率と前記記憶手段のデータとに基づいて目標ステップ
数ＳFFを算出する目標ステップ数算出手段と、入水温
度、熱交換器からの出湯温度、および湯水混合後の実際
の給湯温度に基づいて、実際の湯水混合の分配率を算出
し、この実際分配率と前記目標分配率との偏差に基づい
て補正ステップ数ＳFBを算出する補正ステップ数算出手
段と、前記目標ステップ数ＳFFを補正ステップ数ＳFBで
補正した実動ステップ数Ｓ(＝ＳFF＋ＳFB)を求め、この
実動ステップ数Ｓに基づいてステッピングモータを駆動
する弁駆動手段とを含む。
【０００９】第２発明に係る給湯器では、第１発明の給
湯器の弁駆動手段に代えて、目標ステップ数ＳFFと補正
ステップ数ＳFBとに基づいて、 Ｓ＝ＳFF・(１＋ＳFB／Ａ) (ただし、Ａは定数) によって実動ステップ数Ｓを求め、この実動ステップ数
Ｓに基づいてステッピングモータを駆動する弁駆動手段
を備えている。
湯器の弁駆動手段に代えて、目標ステップ数ＳFFと補正
ステップ数ＳFBとに基づいて、 Ｓ＝ＳFF・(１＋ＳFB／Ａ) (ただし、Ａは定数) によって実動ステップ数Ｓを求め、この実動ステップ数
Ｓに基づいてステッピングモータを駆動する弁駆動手段
を備えている。
【００１０】
【作用】第１発明に係る構成の給湯器では、給湯温度が
設定されてカラン等が開かれると、コントローラを構成
する目標ステップ数算出手段は、入水温度、熱交換器か
らの出湯温度、および予め設定された給湯温度に基づい
て、目標となる湯水混合の分配率を算出し、この目標分
配率と記憶手段に予め記憶されているデータに基づいて
目標ステップ数ＳFFを算出する。
設定されてカラン等が開かれると、コントローラを構成
する目標ステップ数算出手段は、入水温度、熱交換器か
らの出湯温度、および予め設定された給湯温度に基づい
て、目標となる湯水混合の分配率を算出し、この目標分
配率と記憶手段に予め記憶されているデータに基づいて
目標ステップ数ＳFFを算出する。
【００１１】また、補正ステップ数算出手段は、入水温
度、熱交換器からの出湯温度、および湯水混合後の実際
の給湯温度に基づいて、実際の湯水混合の分配率を算出
し、この実際分配率と目標ステップ数算出手段の算出過
程で得られる目標分配率との偏差に基づいて補正ステッ
プ数ＳFBを算出する。
度、熱交換器からの出湯温度、および湯水混合後の実際
の給湯温度に基づいて、実際の湯水混合の分配率を算出
し、この実際分配率と目標ステップ数算出手段の算出過
程で得られる目標分配率との偏差に基づいて補正ステッ
プ数ＳFBを算出する。
【００１２】弁駆動手段は、上記の目標ステップ数ＳFF
を補正ステップ数ＳFBで補正した実動ステップ数Ｓ(＝
ＳFF＋ＳFB)を求め、この実動ステップ数Ｓに基づいて
ステッピングモータを駆動する。
を補正ステップ数ＳFBで補正した実動ステップ数Ｓ(＝
ＳFF＋ＳFB)を求め、この実動ステップ数Ｓに基づいて
ステッピングモータを駆動する。
【００１３】このように、バイパス路に設けたバイパス
弁の開度のみを調節して、湯水を混合する分配率を変化
させることで所望の給湯温度が得られるように温度制御
を行うので、温度制御機構の構成が簡単になるだけでな
く、温度制御の応答性も高まり、所望の給湯温度の給湯
を容易かつ正確に行える。
弁の開度のみを調節して、湯水を混合する分配率を変化
させることで所望の給湯温度が得られるように温度制御
を行うので、温度制御機構の構成が簡単になるだけでな
く、温度制御の応答性も高まり、所望の給湯温度の給湯
を容易かつ正確に行える。
【００１４】また、第２発明に係る給湯器では、目標ス
テップ数ＳFFと補正ステップ数ＳFBとに基づいて、Ｓ＝
ＳFF・(１＋ＳFB／Ａ)によって実動ステップ数Ｓを求め
るので、給湯温度が変更されたような場合でも、給湯器
の出湯特性の経時変化等に起因するドリフト分の影響が
低減されるために、短時間の内に変更後の給湯温度の湯
に安定化することになる。
テップ数ＳFFと補正ステップ数ＳFBとに基づいて、Ｓ＝
ＳFF・(１＋ＳFB／Ａ)によって実動ステップ数Ｓを求め
るので、給湯温度が変更されたような場合でも、給湯器
の出湯特性の経時変化等に起因するドリフト分の影響が
低減されるために、短時間の内に変更後の給湯温度の湯
に安定化することになる。
【００１５】
【実施例】図１は本発明の実施例に係る給湯器の概略構
成図である。
成図である。
【００１６】この実施例の給湯器１は、熱交換器６と、
これを加熱するガスバーナ８とを有している。
これを加熱するガスバーナ８とを有している。
【００１７】そして、熱交換器６の入水側には図示しな
い水道管等に連通された入水路１０が、また、熱交換器
６の出湯側には図示しないカランやシャワー等に連通さ
れた出湯路１２がそれぞれ接続され、また、入水路１０
と出湯路１２との間は熱交換器６をバイパスするための
バイパス路１４で短絡されている。
い水道管等に連通された入水路１０が、また、熱交換器
６の出湯側には図示しないカランやシャワー等に連通さ
れた出湯路１２がそれぞれ接続され、また、入水路１０
と出湯路１２との間は熱交換器６をバイパスするための
バイパス路１４で短絡されている。
【００１８】上記の入水路１０には、入水温度Ｔcを検
出する入水温度センサ１６が設けられる一方、出湯路１
２には、熱交換器６で加熱された湯の出湯温度Ｔhを検
出する出湯温度センサ２２と、熱交換器６で加熱された
湯とバイパス路１４を通過した水とが混合された後の給
湯温度Ｔmを検出する給湯温度センサ２４が設けられて
いる。なお、２６は熱交換器６への通水量が最大加熱能
力を越えた場合に湯水の吐出水量を制限する過流出サー
ボ弁である。
出する入水温度センサ１６が設けられる一方、出湯路１
２には、熱交換器６で加熱された湯の出湯温度Ｔhを検
出する出湯温度センサ２２と、熱交換器６で加熱された
湯とバイパス路１４を通過した水とが混合された後の給
湯温度Ｔmを検出する給湯温度センサ２４が設けられて
いる。なお、２６は熱交換器６への通水量が最大加熱能
力を越えた場合に湯水の吐出水量を制限する過流出サー
ボ弁である。
【００１９】また、バイパス路１４には、このバイパス
路１４を開閉するバイパス弁２８が設けられている。
路１４を開閉するバイパス弁２８が設けられている。
【００２０】このバイパス弁２８は、図２に示すよう
に、入水口３０aと出水口３０bを有するケース３０内に
弁軸３２が軸方向に沿って出退可能に設けられており、
この弁軸３２の先端部分に弁体３４が取り付けられ、ま
た、ケース３０の外側部にはステッピングモータ３６が
固定され、このステッピングモータ３６の出力軸に弁軸
３２の基端部が取り付けられて構成されており、ステッ
ピングモータ３６が回転することで弁軸３２が出退し、
これによって弁体３４がケース３０内の通水路の開度を
変化させるようになっている。
に、入水口３０aと出水口３０bを有するケース３０内に
弁軸３２が軸方向に沿って出退可能に設けられており、
この弁軸３２の先端部分に弁体３４が取り付けられ、ま
た、ケース３０の外側部にはステッピングモータ３６が
固定され、このステッピングモータ３６の出力軸に弁軸
３２の基端部が取り付けられて構成されており、ステッ
ピングモータ３６が回転することで弁軸３２が出退し、
これによって弁体３４がケース３０内の通水路の開度を
変化させるようになっている。
【００２１】さらに、この給湯器１は、給湯温度制御を
行うコントローラ４０を有し、このコントローラ４０に
接続されて所定の指令を与えるための操作部４２が別途
備えられている。
行うコントローラ４０を有し、このコントローラ４０に
接続されて所定の指令を与えるための操作部４２が別途
備えられている。
【００２２】コントローラ４０は、記憶手段４０a、目
標ステップ数算出手段４０b、補正ステップ数算出手段
４０c、および弁駆動手段４０dを含む。
標ステップ数算出手段４０b、補正ステップ数算出手段
４０c、および弁駆動手段４０dを含む。
【００２３】記憶手段４０aは、ＲＯＭ等で構成されて
おり、図３の実線に示すように、バイパス弁２８の弁開
度を決めるステッピングモータ３６のステップ数と、各
ステップ数に応じて予め求められた湯水混合の分配率と
の関係を決めるデータが記憶されている。すなわち、ス
テッピングモータ３６がどれだけのステップ数だけ回転
した場合に、バイパス路１４を経由する水量Ｑcと、熱
交換器６を経由して出湯する湯量Ｑhとが分配されるか
を予め調べておき、その湯水混合の分配率ρ(＝Ｑc／Ｑ
h)とステップ数との関係をプロットして得られるデータ
がテーブル化されて記憶手段４０aに予め格納されてい
る。
おり、図３の実線に示すように、バイパス弁２８の弁開
度を決めるステッピングモータ３６のステップ数と、各
ステップ数に応じて予め求められた湯水混合の分配率と
の関係を決めるデータが記憶されている。すなわち、ス
テッピングモータ３６がどれだけのステップ数だけ回転
した場合に、バイパス路１４を経由する水量Ｑcと、熱
交換器６を経由して出湯する湯量Ｑhとが分配されるか
を予め調べておき、その湯水混合の分配率ρ(＝Ｑc／Ｑ
h)とステップ数との関係をプロットして得られるデータ
がテーブル化されて記憶手段４０aに予め格納されてい
る。
【００２４】目標ステップ数算出手段４０bは、入水温
度Ｔc、熱交換器６からの出湯温度Ｔh、および操作部４
２で予め設定された給湯温度Ｔsに基づいて、制御目標
となる湯水混合の分配率ρを算出し、この目標分配率ρ
と記憶手段４０aのデータとに基づいて目標ステップ数
ＳFFを算出するものである。
度Ｔc、熱交換器６からの出湯温度Ｔh、および操作部４
２で予め設定された給湯温度Ｔsに基づいて、制御目標
となる湯水混合の分配率ρを算出し、この目標分配率ρ
と記憶手段４０aのデータとに基づいて目標ステップ数
ＳFFを算出するものである。
【００２５】補正ステップ数算出手段４０cは、入水温
度Ｔc、熱交換器６からの出湯温度Ｔh、および湯水混合
後の実際の給湯温度Ｔmに基づいて、実際の湯水混合の
分配率ρ'を算出し、この実際分配率ρ'と目標ステップ
数算出手段４０bで得られる目標分配率ρとの偏差Δρ
(＝ρ'−ρ)に基づいて補正ステップ数ＳFBを算出する
ものである。
度Ｔc、熱交換器６からの出湯温度Ｔh、および湯水混合
後の実際の給湯温度Ｔmに基づいて、実際の湯水混合の
分配率ρ'を算出し、この実際分配率ρ'と目標ステップ
数算出手段４０bで得られる目標分配率ρとの偏差Δρ
(＝ρ'−ρ)に基づいて補正ステップ数ＳFBを算出する
ものである。
【００２６】弁駆動手段４０dは、目標ステップ数ＳFF
を補正ステップ数ＳFBで補正した実動ステップ数Ｓ(＝
ＳFF＋ＳFB)を求め、この実動ステップ数Ｓに基づいて
ステッピングモータ３６を駆動するようになっている。
を補正ステップ数ＳFBで補正した実動ステップ数Ｓ(＝
ＳFF＋ＳFB)を求め、この実動ステップ数Ｓに基づいて
ステッピングモータ３６を駆動するようになっている。
【００２７】次に、上記構成の給湯器１における給湯温
度制御動作について説明する。
度制御動作について説明する。
【００２８】いま、カラン等が開かれて入水路１０を通
って水が供給されるようになると、図示しない水流セン
サによってこれが検出されてバーナ８の燃焼が開始され
る。
って水が供給されるようになると、図示しない水流セン
サによってこれが検出されてバーナ８の燃焼が開始され
る。
【００２９】この場合、熱交換器６で加熱される湯温
は、次式(a)，(b)に基づいて与えられる所定目標の出湯
温度Ｔhoとなるように、バーナ８による加熱量がフィー
ドフォワード制御ならびにフィードバック制御される。
は、次式(a)，(b)に基づいて与えられる所定目標の出湯
温度Ｔhoとなるように、バーナ８による加熱量がフィー
ドフォワード制御ならびにフィードバック制御される。
【００３０】ここに、ρ＝(Ｔh−Ｔs)／(Ｔs−Ｔc)とし
たとき、図３において、ρmax≧ρ≧ρminのときには、 Ｔho＝Ｔs＋β (ただし、βは定数) (a) また、ρ＞ρmax，ρ＜ρminの場合は、 Ｔho＝ρ0・(Ｔs−Ｔc)＋Ｔs (ただし、ρ0は定数) (b) 一方、コントローラ４０を構成する目標ステップ数算出
手段４０bは、入水温度センサ１６からの入水温度Ｔc、
出湯温度センサ２２からの出湯温度Ｔh、および使用者
によって操作部４２で予め設定された給湯温度Ｔsに基
づいて、バイパス路１４を経由する水量Ｑcと、熱交換
器６を経由して出湯する湯量Ｑhとの目標となる分配率
ρを次式に基づいて算出する。
たとき、図３において、ρmax≧ρ≧ρminのときには、 Ｔho＝Ｔs＋β (ただし、βは定数) (a) また、ρ＞ρmax，ρ＜ρminの場合は、 Ｔho＝ρ0・(Ｔs−Ｔc)＋Ｔs (ただし、ρ0は定数) (b) 一方、コントローラ４０を構成する目標ステップ数算出
手段４０bは、入水温度センサ１６からの入水温度Ｔc、
出湯温度センサ２２からの出湯温度Ｔh、および使用者
によって操作部４２で予め設定された給湯温度Ｔsに基
づいて、バイパス路１４を経由する水量Ｑcと、熱交換
器６を経由して出湯する湯量Ｑhとの目標となる分配率
ρを次式に基づいて算出する。
【００３１】 ρ＝Ｑc／Ｑh＝(Ｔh−Ｔs)／(Ｔs−Ｔc) (１) この目標分配率ρが得られると、目標ステップ数算出手
段４０bは、引き続いて、記憶手段４０aに予め記憶され
ているデータに基づいて目標ステップ数ＳFFを求める。
これは、図３において、縦軸の分配率を目標分配率ρと
して、これに対応する横軸の一つのステップ数を読み取
ることにより決定される。そして、この目標ステップ数
ＳFFの値がバイパス弁２８に対するフィードフォワード
制御量として、弁駆動手段４０dに送出される。
段４０bは、引き続いて、記憶手段４０aに予め記憶され
ているデータに基づいて目標ステップ数ＳFFを求める。
これは、図３において、縦軸の分配率を目標分配率ρと
して、これに対応する横軸の一つのステップ数を読み取
ることにより決定される。そして、この目標ステップ数
ＳFFの値がバイパス弁２８に対するフィードフォワード
制御量として、弁駆動手段４０dに送出される。
【００３２】一方、補正ステップ数算出手段４０cは、
上記の入水温度Ｔc、出湯温度Ｔh、および給湯温度セン
サ２４で検出される湯水混合後の実際の給湯温度Ｔmに
基づいて、実際の湯水混合の分配率ρ'を次式に基づい
て算出する。
上記の入水温度Ｔc、出湯温度Ｔh、および給湯温度セン
サ２４で検出される湯水混合後の実際の給湯温度Ｔmに
基づいて、実際の湯水混合の分配率ρ'を次式に基づい
て算出する。
【００３３】 ρ'＝(Ｑc／Ｑh)'＝(Ｔh−Ｔm)／(Ｔm−Ｔc) (２) この実際分配率ρ'が得られると、補正ステップ数算出
手段４０cは、引き続いて、目標ステップ数算出手段４
０bによって(１)式に基づいて算出された目標分配率ρ
と実際分配率ρ'の偏差Δρ(＝ρ'−ρ)を求め、次式に
よって補正ステップ数ＳFBを算出する。
手段４０cは、引き続いて、目標ステップ数算出手段４
０bによって(１)式に基づいて算出された目標分配率ρ
と実際分配率ρ'の偏差Δρ(＝ρ'−ρ)を求め、次式に
よって補正ステップ数ＳFBを算出する。
【００３４】 ＳFB＝ＫP・Δρ＋ＫI・Σ(Δρ) (３) ここに、ＫP：比例係数 ＫI：積分係数 そして、この補正ステップ数ＳFBの値がバイパス弁２８
に対するフィードバック制御量として、同じく弁駆動手
段４０dに送出される。
に対するフィードバック制御量として、同じく弁駆動手
段４０dに送出される。
【００３５】弁駆動手段４０dは、上記の目標ステップ
数ＳFFを補正ステップ数ＳFBで補正した実動ステップ数
Ｓを次式によって求める。
数ＳFFを補正ステップ数ＳFBで補正した実動ステップ数
Ｓを次式によって求める。
【００３６】 Ｓ＝ＳFF＋ＳFB (４) そして、この実動ステップ数Ｓ分だけバイパス弁２８の
ステッピングモータ３６を回転させる。
ステッピングモータ３６を回転させる。
【００３７】このように、バイパス路１４に設けたバイ
パス弁２８の開度のみを調節して湯水を混合する分配率
を変化させるので、迅速かつ正確な給湯温度制御が行わ
れることになる。
パス弁２８の開度のみを調節して湯水を混合する分配率
を変化させるので、迅速かつ正確な給湯温度制御が行わ
れることになる。
【００３８】上記の実施例において、記憶手段４０aに
は、湯水混合の分配率ρ(＝Ｑc／Ｑh)とステッピングモ
ータ３６のステップ数との関係を予め求めたデータ(図
３の実線に相当)が格納されているが、製品寸法誤差、
取り付け誤差、経年変化等に起因して、実際は、分配率
ρとステップ数との関係が図３の一点鎖線で示すように
変化することが考えられる。この対策として、目標ステ
ップ数算出手段４０bにおいて、以下の処理が行われる
ようにするのが好ましい。
は、湯水混合の分配率ρ(＝Ｑc／Ｑh)とステッピングモ
ータ３６のステップ数との関係を予め求めたデータ(図
３の実線に相当)が格納されているが、製品寸法誤差、
取り付け誤差、経年変化等に起因して、実際は、分配率
ρとステップ数との関係が図３の一点鎖線で示すように
変化することが考えられる。この対策として、目標ステ
ップ数算出手段４０bにおいて、以下の処理が行われる
ようにするのが好ましい。
【００３９】いま、予め設定された給湯温度Ｔsaと実際
の給湯温度Ｔmaとが等しくなっているとし(Ｔsa＝Ｔm
a)、このとき(１)式で求まる目標分配率をρaとすれ
ば、図３の対応関係から、目標ステップ数算出手段４０
bで得られる目標ステップ数はＳFFaであり、また、補正
ステップ数算出手段４０cで得られる補正ステップ数は
−ＳFBaとなるから、(４)式で決まる実動ステップ数Ｓa
は、Ｓa＝ＳFFa−ＳFBaとなって制御が安定している。
の給湯温度Ｔmaとが等しくなっているとし(Ｔsa＝Ｔm
a)、このとき(１)式で求まる目標分配率をρaとすれ
ば、図３の対応関係から、目標ステップ数算出手段４０
bで得られる目標ステップ数はＳFFaであり、また、補正
ステップ数算出手段４０cで得られる補正ステップ数は
−ＳFBaとなるから、(４)式で決まる実動ステップ数Ｓa
は、Ｓa＝ＳFFa−ＳFBaとなって制御が安定している。
【００４０】ところで、操作部４２で設定される給湯温
度がＴsaからＴsbに変更されたような場合を考えると、
これに応じて目標となる分配率もρaからρbに変更され
る。
度がＴsaからＴsbに変更されたような場合を考えると、
これに応じて目標となる分配率もρaからρbに変更され
る。
【００４１】このとき、上述したように分配率とステッ
プ数との関係が図３の一点鎖線で示すように変化してい
ても、(１)式で目標分配率ρが決まれば、フィードフォ
ワード制御量としての目標ステップ数ＳFFbは、図３の
実線の関係によって一義的に決定されることになる。
プ数との関係が図３の一点鎖線で示すように変化してい
ても、(１)式で目標分配率ρが決まれば、フィードフォ
ワード制御量としての目標ステップ数ＳFFbは、図３の
実線の関係によって一義的に決定されることになる。
【００４２】これに対して、フィードバック制御量とし
ての補正ステップ数ＳFBは、何等の補正をしない場合、
(３)式に積分項が含まれていることもあって、変更直後
の補正ステップ数は、変更直前の値、すなわちＳFBaが
そのまま保持された状態となる。そして、このＳFBaの
値は、分配率とステップ数との関係が図３の実線から一
点鎖線のように変化している分だけ大きな値をもつこと
になるから、(４)式で得られる実動ステップ数Ｓは、Ｓ
＝ＳFFb−ＳFBaとなって、過剰な補正となってしまう。
ての補正ステップ数ＳFBは、何等の補正をしない場合、
(３)式に積分項が含まれていることもあって、変更直後
の補正ステップ数は、変更直前の値、すなわちＳFBaが
そのまま保持された状態となる。そして、このＳFBaの
値は、分配率とステップ数との関係が図３の実線から一
点鎖線のように変化している分だけ大きな値をもつこと
になるから、(４)式で得られる実動ステップ数Ｓは、Ｓ
＝ＳFFb−ＳFBaとなって、過剰な補正となってしまう。
【００４３】この場合でも、時間経過に伴って補正ステ
ップ数はＳFBaからＳFBbに次第に収束されてきて安定す
るが、その安定化には余分な時間がかかり、温度制御の
応答性が悪くなる。
ップ数はＳFBaからＳFBbに次第に収束されてきて安定す
るが、その安定化には余分な時間がかかり、温度制御の
応答性が悪くなる。
【００４４】そこで、給湯温度の変更等があった場合で
も短時間の内に変更後の給湯温度の湯が得られるように
するために、弁駆動手段４０dにおいて、目標ステップ
数算出手段４０bからの目標ステップ数ＳFFと、補正ス
テップ数算出手段４０cからの補正ステップ数ＳFBとに
基づいて、次の(５)式によって実動ステップ数Ｓを算出
する。
も短時間の内に変更後の給湯温度の湯が得られるように
するために、弁駆動手段４０dにおいて、目標ステップ
数算出手段４０bからの目標ステップ数ＳFFと、補正ス
テップ数算出手段４０cからの補正ステップ数ＳFBとに
基づいて、次の(５)式によって実動ステップ数Ｓを算出
する。
【００４５】 Ｓ＝ＳFF・(１＋ＳFB／Ａ) (ただし、Ａは定数) (５) たとえば、Ａ＝１４５に設定されている場合、図３にお
いて、ρc＝１としたとき、ＳFB＝−４５であり、給湯
温度の変更に応じてρb＝０.８となったときには、ＳFF
b＝７０であるから、変更直後の実動ステップ数Ｓは、
(５)式により、Ｓ＝７０・(１−４５／１４５)＝４８.
３となる。
いて、ρc＝１としたとき、ＳFB＝−４５であり、給湯
温度の変更に応じてρb＝０.８となったときには、ＳFF
b＝７０であるから、変更直後の実動ステップ数Ｓは、
(５)式により、Ｓ＝７０・(１−４５／１４５)＝４８.
３となる。
【００４６】このようにすれば、分配率とステップ数と
の特性変化を考慮した実動ステップ数Ｓが決定されるた
めに、給湯温度が変更されたような場合でも、フィード
バック制御量としのて補正ステップ数ＳFBは最初から小
さな値となり、短時間の内に変更後の給湯温度の湯に安
定化することになる。
の特性変化を考慮した実動ステップ数Ｓが決定されるた
めに、給湯温度が変更されたような場合でも、フィード
バック制御量としのて補正ステップ数ＳFBは最初から小
さな値となり、短時間の内に変更後の給湯温度の湯に安
定化することになる。
【００４７】
【発明の効果】本発明によれば、バイバスミキシング方
式の給湯器において、バイパス路に設けたバイパス弁の
開度のみを調節して、湯水を混合する分配率を変化させ
ることで所望の給湯温度が得られるように温度制御を行
うので、加熱量を制御する手段とは無関係であり、温度
制御機構の構成が簡単になるだけでなく、温度制御の応
答性も高まり、所望の給湯温度の給湯を容易かつ正確に
行える。
式の給湯器において、バイパス路に設けたバイパス弁の
開度のみを調節して、湯水を混合する分配率を変化させ
ることで所望の給湯温度が得られるように温度制御を行
うので、加熱量を制御する手段とは無関係であり、温度
制御機構の構成が簡単になるだけでなく、温度制御の応
答性も高まり、所望の給湯温度の給湯を容易かつ正確に
行える。
【００４８】特に、ここではステッピングモータによっ
て弁体が駆動されるバイパス弁を採用しているので、ス
テップ数と湯水の分配率との関係を予め求めておき、こ
のデータに基づいて目標ステップ数を直ちに求めること
ができるため、正確かつ迅速な温度制御ができることに
なる。
て弁体が駆動されるバイパス弁を採用しているので、ス
テップ数と湯水の分配率との関係を予め求めておき、こ
のデータに基づいて目標ステップ数を直ちに求めること
ができるため、正確かつ迅速な温度制御ができることに
なる。
【００４９】また、特に第２発明に係る給湯器では、給
湯温度が変更されたような場合でも、給湯器の出湯特性
の経時変化等に起因するドリフト分の影響が低減される
ために、短時間の内に変更後の給湯温度の湯に安定化す
ることになる。
湯温度が変更されたような場合でも、給湯器の出湯特性
の経時変化等に起因するドリフト分の影響が低減される
ために、短時間の内に変更後の給湯温度の湯に安定化す
ることになる。
【図１】本発明の実施例に係る給湯器の概略構成図であ
る。
る。
【図２】図１の給湯器に使用されるバイパス弁の具体的
な構成を示す縦断面図である。
な構成を示す縦断面図である。
【図３】コントローラを構成する記憶手段に記憶されて
いるステッピングモータのステップ数と湯水混合の分配
率との関係を示す特性図である。
いるステッピングモータのステップ数と湯水混合の分配
率との関係を示す特性図である。
１…給湯器、６…熱交換器、１０…入水路、１２…出湯
路、１４…バイパス路、２２…出湯温度センサ、２４…
給湯温度センサ、２８…バイパス弁、３６…ステッピン
グモータ、４０…コントローラ、４０a…記憶手段、４
０b…目標ステップ数算出手段、４０c…補正ステップ数
算出手段、４０d…弁駆動手段、４２…操作部。
路、１４…バイパス路、２２…出湯温度センサ、２４…
給湯温度センサ、２８…バイパス弁、３６…ステッピン
グモータ、４０…コントローラ、４０a…記憶手段、４
０b…目標ステップ数算出手段、４０c…補正ステップ数
算出手段、４０d…弁駆動手段、４２…操作部。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F24H 1/10 302
Claims (2)
- 【請求項１】 熱交換器と並列に配置されたバイパス路
の途中にバイパス弁が設けられ、熱交換器で加熱された
湯とバイパス路を経由した水とを混合して所定の給湯温
度に調整するバイパスミキシング方式の給湯器におい
て、 前記バイパス弁は、ステッピングモータにより弁体が開
閉駆動されるように構成される一方、 前記給湯温度制御を行うコントローラを備え、このコン
トローラは、 バイパス弁の弁開度を決めるステッピングモータのステ
ップ数と、各ステップ数に応じて予め求められた湯水混
合の分配率との関係を決めるデータが記憶された記憶手
段と、 入水温度、熱交換器からの出湯温度、および予め設定さ
れた給湯温度に基づいて、目標となる湯水混合の分配率
を算出し、この目標分配率と前記記憶手段のデータとに
基づいて目標ステップ数ＳFFを算出する目標ステップ数
算出手段と、 入水温度、熱交換器からの出湯温度、および湯水混合後
の実際の給湯温度に基づいて、実際の湯水混合の分配率
を算出し、この実際分配率と前記目標分配率との偏差に
基づいて補正ステップ数ＳFBを算出する補正ステップ数
算出手段と、 前記目標ステップ数ＳFFを補正ステップ数ＳFBで補正し
た実動ステップ数Ｓ(＝ＳFF＋ＳFB)を求め、この実動ス
テップ数Ｓに基づいてステッピングモータを駆動する弁
駆動手段と、 を含むことを特徴とする給湯器。 - 【請求項２】 請求項１記載の給湯器において、前記弁
駆動手段に代えて、前記目標ステップ数ＳFFと補正ステ
ップ数ＳFBとに基づいて、 Ｓ＝ＳFF・(１＋ＳFB／Ａ) (ただし、Ａは定数) によって実動ステップ数Ｓを求め、この実動ステップ数
Ｓに基づいてステッピングモータを駆動する弁駆動手段
を備えることを特徴とする給湯器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5327815A JP3067498B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 給湯器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5327815A JP3067498B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 給湯器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07180906A JPH07180906A (ja) | 1995-07-18 |
| JP3067498B2 true JP3067498B2 (ja) | 2000-07-17 |
Family
ID=18203294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5327815A Expired - Fee Related JP3067498B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 給湯器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3067498B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018031562A (ja) * | 2016-08-26 | 2018-03-01 | 株式会社ノーリツ | 温水調温装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6390202B2 (ja) * | 2014-06-24 | 2018-09-19 | 株式会社ノーリツ | 給湯装置 |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP5327815A patent/JP3067498B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018031562A (ja) * | 2016-08-26 | 2018-03-01 | 株式会社ノーリツ | 温水調温装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07180906A (ja) | 1995-07-18 |
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| Date | Code | Title | Description |
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