JP6895170B2 - フィードフォワード制御型給湯システムおよび給湯方法 - Google Patents
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- Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
Description
Er=C×ΔT×Mc……(1)(Cは水の比熱)
ここで、給水流量Mcと給湯通路25を流れる温水流量とは同一であるから、給湯通路25に水流量計の一種である温水流量計を設けて、検出された温水流量を給水流量の代わりに用いてもよい。
設定手段36を備えている。この温度設定手段36は図示するようにアナログタイプのダイヤルであるが、この他、デジタルタイプのタッチパネル操作ボタンであってもよい。設定温度は、例えば、60℃、70℃または90℃など、用途に応じて適宜選択される。
蒸気圧力と最大熱交換量Emaxの関係式は、絶対圧の蒸気圧力をPstA、ゲージ圧の蒸気圧力をPstGとすると、下記のようになる。
絶対圧のとき、
Emax=aPstA (2)
ゲージ圧のとき、
Emax=aPstG+b (3)
このとき、aとbは常数である。bは大気圧における熱交換量EA(図9)である。
また、大気圧力(絶対圧)をPAとすると、絶対圧とゲージ圧の蒸気圧力の関係式は
PstA=PstG+PA (4)
となる。
前述した2つの指定バルブ開度に加えて、さらに2〜5回の異なるバルブ開度についてデータを取得し、図10の相関特性曲線を得る。それぞれ取得した蒸気圧力、給水温度、給湯温度および給湯流量の動作パラメータを使用し、蒸気圧力から最大熱交換量を算出し、給水温度、給湯温度および給湯流量から熱交換量Eを算出する。算出したバルブ開度と熱交換量E/最大熱交換量Emaxとの関係をメモリに記憶させる。それぞれの指定バルブ開度において同様の計算を実施することで、図10に示すバルブ開度と熱交換量/最大熱交換量(E/Emax)の相関特性曲線を作成する。この図10で表された制御パラメータを用い、この制御パラメータの縦軸の熱交換量Eが演算式(1)で求めた必要熱量Erとなるときのバルブ開度を求め、第1実施形態で説明した蒸気制御弁3の開度を前記求めたバルブ開度に調整する。
2…熱交換器
3…蒸気制御弁
23…給水流量計(水流量計)
24…給水温度センサ
26…給湯調整弁
30…温水温度センサ
33…コントローラ
34…温度調整手段
34A…FF・FB切替温度調整手段
35…修正手段
36…温度設定手段
40…自動調整手段
41…給水開始部
42…弁開度設定部
43…パラメータ作成部
45…安全弁
Claims (9)
- 蒸気と冷水との熱交換により温水を生成する熱交換器と、
前記熱交換器に導入される給水の温度を検出する給水温度センサと、
前記熱交換器への蒸気供給量を調整する蒸気制御弁と、
前記熱交換器を流れる水の流量を検出する水流量計と、
前記熱交換器に供給される前記蒸気の圧力または温度を検出する蒸気センサと、
前記温水の温度を検出する温水温度センサと、
前記温水温度センサで検出された温水温度が設定温度となるように前記蒸気制御弁の開度を調整する温度調整手段とを備え、
前記温度調整手段は、前記給水温度センサで検出された給水温度と前記設定温度との差、前記水流量計で検出された水流量および前記蒸気センサで検出された蒸気圧力または蒸気温度を含む動作パラメータに基づき、前記蒸気制御弁の開度を決定して、この開度となるように前記蒸気制御弁の開度を調整するフィードフォワード制御を行い、
前記温度調整手段は、前記給水温度センサで検出された給水温度と前記設定温度との差ΔTと、前記水流量Mとから、前記熱交換器から導出される給水を前記設定温度に加熱するのに必要な必要熱量Erを求め、前記蒸気圧力または蒸気温度から前記蒸気制御弁の全開時に得られる最大熱交換量Emaxを求め、前記必要熱量Erと前記最大熱交換量Emaxとの比から前記蒸気制御弁の開度を決定するフィードフォワード制御を行うフィードフォワード制御型給湯システム。 - 蒸気と冷水との熱交換により温水を生成する熱交換器と、
前記熱交換器に導入される給水の温度を検出する給水温度センサと、
前記熱交換器への蒸気供給量を調整する蒸気制御弁と、
前記熱交換器を流れる水の流量を検出する水流量計と、
前記熱交換器に供給される前記蒸気の圧力または温度を検出する蒸気センサと、
前記温水の温度を検出する温水温度センサと、
前記温水温度センサで検出された温水温度が設定温度となるように前記蒸気制御弁の開度を調整する温度調整手段とを備え、
前記温度調整手段は、前記給水温度センサで検出された給水温度と前記設定温度との差、前記水流量計で検出された水流量および前記蒸気センサで検出された蒸気圧力または蒸気温度を含む動作パラメータに基づき、前記蒸気制御弁の開度を決定して、この開度となるように前記蒸気制御弁の開度を調整するフィードフォワード制御を行い、
前記温度調整手段は、前記フィードフォワード制御が一定時間継続した後、前記温水温度と前記設定温度との差ΔT1が所定値以上であるとき、前記温水温度と前記設定温度との差ΔT1に基づき、この差ΔT1を小さくするように前記蒸気制御弁の開度を調整するフィードバック制御に切り替えるフィードフォワード制御型給湯システム。 - 請求項2に記載のフィードフォワード制御型給湯システムにおいて、さらに、フィードバック制御に切り替える際の前記温度差ΔT1と、前記水流量Mとから熱交換器での熱交換量の変動値を求め、この変動値が小さくなるようにフィードフォワード制御において求める前記蒸気制御弁の開度を修正する修正手段を有するフィードフォワード制御型給湯システム。
- 請求項1ないし3のいずれか一項に記載のフィードフォワード制御型給湯システムにおいて、前記設定温度を外部からの入力操作により設定する温度設定手段を備えたフィードフォワード制御型給湯システム。
- 蒸気と冷水との熱交換により温水を生成する熱交換器と、
前記熱交換器に導入される給水の温度を検出する給水温度センサと、
前記熱交換器への蒸気供給量を調整する蒸気制御弁と、
前記熱交換器を流れる水の流量を検出する水流量計と、
前記熱交換器に供給される前記蒸気の圧力または温度を検出する蒸気センサと、
前記温水の温度を検出する温水温度センサと、
前記温水温度センサで検出された温水温度が設定温度となるように前記蒸気制御弁の開度を調整する温度調整手段とを備え、
前記温度調整手段は、前記給水温度センサで検出された給水温度と前記設定温度との差、前記水流量計で検出された水流量および前記蒸気センサで検出された蒸気圧力または蒸気温度を含む動作パラメータに基づき、前記蒸気制御弁の開度を決定して、この開度となるように前記蒸気制御弁の開度を調整するフィードフォワード制御を行い、
さらに、前記動作パラメータに基づき、前記蒸気制御弁の開度を決定するための制御パラメータを作成する自動調整手段を備え、前記自動調整手段は、
動作指令を受けて作動し、前記冷水の前記熱交換器への供給を開始させる給水開始部と、前記蒸気制御弁を指定の複数の開度に設定する弁開度設定部と、
前記各開度における熱交換量と前記開度との関係を示す制御パラメータを作成するパラメータ作成部とを有する、
フィードフォワード制御型給湯システム。 - 蒸気と冷水との熱交換により温水を生成する熱交換器と、
前記熱交換器に導入される給水の温度を検出する給水温度センサと、
前記熱交換器への蒸気供給量を調整する蒸気制御弁と、
前記熱交換器を流れる水の流量を検出する水流量計と、
前記熱交換器に供給される前記蒸気の圧力または温度を検出する蒸気センサと、
前記温水の温度を検出する温水温度センサと、
前記温水温度センサで検出された温水温度が設定温度となるように前記蒸気制御弁の開度を調整する温度調整手段とを備え、
前記温度調整手段は、前記給水温度センサで検出された給水温度と前記設定温度との差、前記水流量計で検出された水流量および前記蒸気センサで検出された蒸気圧力または蒸気温度を含む動作パラメータに基づき、前記蒸気制御弁の開度を決定して、この開度となるように前記蒸気制御弁の開度を調整するフィードフォワード制御を行い、
前記温度調整手段は、前記給水温度センサで検出された給水温度と前記設定温度との差ΔTと、前記水流量Mとから、前記熱交換器から導出される給水を前記設定温度に加熱するのに必要な必要熱量Erを求め、前記蒸気圧力または蒸気温度から前記蒸気制御弁の全開時に得られる最大熱交換量Emaxを求め、前記必要熱量Erと前記最大熱交換量Emaxとの比から前記蒸気制御弁の開度を決定するフィードフォワード制御を行い、
さらに、前記動作パラメータに基づき、前記蒸気制御弁の開度を決定するための制御パラメータを作成する自動調整手段を備え、前記自動調整手段は、
動作指令を受けて作動し、前記冷水の前記熱交換器への供給を開始させる給水開始部と、前記蒸気制御弁を指定の複数の開度に設定する弁開度設定部と、
前記各開度における熱交換量と前記開度との関係を示す制御パラメータを作成するパラメータ作成部とを有し、
前記自動調整手段のパラメータ作成部は、前記給水温度センサで検出された給水温度と前記温水温度センサで検出された温水温度との差ΔTTと、前記水流量Mと、前記蒸気圧力または蒸気温度とから熱交換量Eを求めるとともに、前記蒸気制御弁の全開時に得られる最大熱交換量Emaxを求め、前記熱交換量Eと前記最大熱交換量Emaxとの比E/Emaxと、蒸気制御弁の開度との関係を示す制御パラメータを作成し、
前記温度調整手段は、前記制御パラメータにおける前記熱交換量Eが前記必要熱量Erとなるときの前記蒸気制御弁の開度を決定する、フィードフォワード制御型給湯システム。 - 蒸気と冷水との熱交換により設定温度の温水を生成する給湯生成方法であって、
前記冷水の温度である給水温度と前記設定温度との差、前記水流量および蒸気圧力または蒸気温度に基づき、前記蒸気の供給量を調整する蒸気制御弁の開度を決定して、この開度となるように前記蒸気制御弁の開度を調整するフィードフォワード制御を行い、
前記給水温度と前記設定温度との差ΔTと、前記水流量である水流量Mとから必要熱量Erを求め、前記蒸気圧力または蒸気温度から前記蒸気制御弁の全開時に得られる最大熱交換量Emaxを求め、前記必要熱量Erと前記最大熱交換量Emaxとの比から前記蒸気制御弁の開度を決定するフィードフォワード制御を行うフィードフォワード制御型給湯方法。 - 蒸気と冷水との熱交換により設定温度の温水を生成する給湯生成方法であって、
前記冷水の温度である給水温度と前記設定温度との差、前記水流量および蒸気圧力または蒸気温度に基づき、前記蒸気の供給量を調整する蒸気制御弁の開度を決定して、この開度となるように前記蒸気制御弁の開度を調整するフィードフォワード制御を行い、
さらに、動作指令を受けて前記冷水の供給を開始させ、前記蒸気制御弁を指定の複数の開度に設定し、各開度における熱交換量Eと前記開度との関係を示す制御パラメータを作成し、この制御パラメータを用いて、前記設定温度となるように蒸気制御弁の開度を決定するフィードフォワード制御型給湯方法。 - 請求項8に記載のフィードフォワード制御型給湯方法において、前記給水温度センサで検出された給水温度と前記温水の温度との差ΔTTと、前記水流量Mとから熱交換量Eを求め、前記蒸気圧力または蒸気温度から前記蒸気制御弁の全開時に得られる最大熱交換量Emaxを求め、前記熱交換量Eと前記最大熱交換量Emaxとの比E/Emaxと、前記開度との関係を示す制御パラメータを作成し、前記制御パラメータにおける前記熱交換量Eが前記必要熱量Erとなるときの前記蒸気制御弁の開度を決定するフィードフォワード制御型給湯方法。
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