JPH01247947A - 湯温制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は水を加熱して湯として供給する給湯装置の湯温
制御装置に関する。

従来の技術 従来の給湯装置及びその湯温制御装置は、例えば特公昭
６１−５７５２９号公報に示されているように、第４図
のような構成となっている。

すなわち、給水路中に設けられ給水温を検知する水温セ
ンサ１、給湯量を検知する流量センサ２と、水を加熱す
る加熱部３と、給湯路中に設け湯温を検知する湯温セン
サ４と、湯温を設定する設定部５と、各センナ及び設定
湯温とに基づき加熱部３の加熱量を湯温が設定温度と等
しくなるよう制御する加熱量制御部６とで構成する。こ
こで加熱部３の典型的な例は、ガスバーナ、熱交換器。

ガス流量を制御する流量制御弁とで構成されたガス給湯
機である。湯温制御装置７は、各センサ１゜２．４と、
設定部５と、加熱量制御部６とで構成する。加熱量制御
部６は、設定部５からの設定湯温ＴＲと、湯温センサ４
からの湯温Ｔ０とを入力とし所要加熱量を演算するフィ
ードバック制御部（以下Ｆ８部と略記）８と、設定湯温
ＴＲと、水温センサ１からの給水温Ｔ１と、流量センサ
２からの給湯量ＦＷを入力とし所要加熱量を演算するフ
ィードフォワード制御部（以下ＦＦ部と略記）９と、Ｆ
Ｂ部８．ＦＦ部９の両出力を加算出力する加算部１０と
で構成する。ｒｅ部８の演算の典型的なものは、設定湯
温ＴＲと湯温Ｔ０の差（ＴＲ−丁。）を比例、微分、積
分するいわゆるＰ２Ｏ則である。ＦＦ部９の演算の典型
的なものは、設定湯温ＴＲと給水温Ｔｌの差に給湯量Ｆ
Ｗを乗じたもの、すなわち（ＴＲ−ＴＩ　）ＸＦＷであ
る。このように、湯温を、ＦＢ部８によるフィードバッ
ク制御に、ＦＦ部９によるフィードフォワード制御を付
加することにより、一般に速い過疲応答特性と共に安定
な湯温制御性能を得ることができる。

発明が解決しようとする課題 しかし、このような構成のものでは、フィードフォワー
ド制御を行なわせるために高価な流量センナを必要とし
、従がって給湯装置としては高価にならざるを得なかっ
た。また流量センサとしては、例えば、永久磁石の羽根
車を給水路中に設け、給湯量に応じてこの羽根車が回転
するので、この羽根車の回転を磁界検出手段により電気
信号に変換する構成のものが多いが、永久磁石を用いる
ため磁性ゴミの羽根車への付着堆積により経時的に誤差
が増大していくといった課題があった。

本発明はかかる従来の課題を解消するもので、流量セン
サを用いることなくフィードフォワード制御を実現した
湯温制御装置を提供するものである。

課題を解決するための手段 そして上記課題を解決する本発明の技術的な手段は、給
湯開始時に加熱部の加熱量を例えば最大加熱量のように
一定値に保持する加熱量保持部と、前記加熱量保持部に
より加熱部の加熱量が一定値に保たれる間の湯温の時間
勾配を演算する勾配演算部と、この勾配に基づいて給湯
量を推定する流量推定部と、この推定給湯量を小さい量
に補正しＦＦ部に出力する補正部とを備えたもので、流
量センサを除去している。

作　　用 この技術手段による作用は次のようになる。

すなわち、加熱量保持部は、給湯開始とともに動作を開
始して加熱部の加熱量を一定値に保つ。

加熱量が一定なので、この間の湯温はいわゆるステップ
応答を示す。このステップ応答は、給湯量に応じて変化
し、例えば第２図に示すような応答を示す。第２図の実
線は給湯量が１０１／ｍの場合、点線は５１　／　ｍの
場合を示す。第２図で明らかなように、湯温の加熱開始
後上昇速度即ち時間勾配に依存する。従って加熱量一定
期間の湯温の時間勾配を勾配演算部にて演算し、この時
間勾配に基づいて流量推定部が給湯量を推定し、補正部
はこの推定給湯量をもとに推定給湯量よりも小さい量に
補正し、これを推定流量としてＦＦ部に出力するＯＦＦ
部は推定流量に基づいてフィードフォワード演算を行な
い、ＦＢ部の出力と加算部で加算し加熱部の加熱量を制
御する。この結果、流量センサを用いることなくフィー
ドフォワード制御を実現できる。ここで、一般に流量推
定部にて推定する流量には誤差がある。この誤差がＯ側
すなわち実際の流量よりも大きく推定した場合、この推
定流量を用いてＦＦ部が演算する所要燃焼量は、実際に
必要な所要燃焼量よりも大きくなる。

ＦＦ部の出力が大きくなれば、加熱部での加熱量が過大
となり、湯温に大きなオーバシュートを生じ、また整定
時間が長くなる。補正部はこのような欠点を解消するも
ので、流量推定部での推定給湯量をもとにこの推定給湯
量よりも小さい量に補正して、ＦＦ部の演算に使用する
推定流量として流量推定部にて推定した給湯量よりも小
さい量を使うようにするものである。

実施例 以下本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図において、１１は湯温制御装置で、水温センサ１
．湯温センサ４．設定部５．加熱量制御部１２で構成す
る。加熱量制御部１２は、ＦＢ部８、ＦＦＦｅ２加算部
１０．加熱量を給湯開始時に一定値に保持する加熱量保
持部１３．湯温センサ４からの湯温を入力としその時間
勾配を演算する勾配演算部１４．勾配演算部１４で演算
した勾配に基づいて給湯量を推定し推定給湯量ＦＷＥを
補正部の実施例の乗算部１６に出力するとともに、推定
終了時に加熱量保持部１３に解除信号を出力する流量推
定部１５と推定給湯量ＦＷＥに１よりも小さい所定値Ａ
を乗じ結果ＦＥをＦＦＦｅ２出する乗算部１６とで構成
する。

次にこの実施例の構成における作用を説明する。

給湯を開始すると、加熱量保持部１３は加熱部３の加熱
量を一定値（例えば最大加熱量）に保つ。

この間湯温センサ４で検知する湯温は給湯量に依存して
第２図のように上昇する。勾配演算部１４はこの湯温の
時間勾配を演算出力する。流量推定部１５はこの時間勾
配から流量を推定し、推定給湯量ＦＷＥとして出力する
。推定は、例えば勾配と流量との対比表を予め記憶させ
ておき、この対比表を用いて勾配から流量を推定する方
法、勾配と流量との関係を数式化し、この数式を用いて
流量を演算推定する方法等各種の方法が考えられ、これ
らの方法は例えばマイクロコンピュータのプログラムと
して容易に実現できる。流量推定部１５は流量推定が終
了すると加熱量保持部１３に解除信号を出力する。加熱
量保持部１３は、解除信号により加熱量を一定値に保持
することを停止し、加算部１０の出力をその出力とし、
以降加熱部３の加熱量は加算部１０出力により制御され
ることとなる。加熱量保持部１３の動作をフローチャー
トで示すと第３図のようになる。乗算部１６は、流量推
定部１５からの推定給湯量ＦＷＥに１よりも小さい所定
値Ａを乗じて、結果の推定流量ＦＥをＦＦＦｅ２出力す
る。ＦＦＦｅ２、乗算部からの推定流量ＦＥと、水温セ
ンサ１からの給水温”Ｉｙ設定部５からの設定湯温ＴＲ
を用いて所要加熱量を演算し加算部１０に出力する。

上記実施例では補正部に乗算部を用いたが、これは例え
ば推定給湯量ＦＷＥから一定値を減する減算部であって
もよい。

発明の効果 以上のように本発明の湯温制御装置は次のような作用効
果を有する。

（１）流量センナを用いることなく、湯温のフィードフ
ォワード制御を実現できる。

＠）高価な流量センサを用いないので、給湯装置を安価
に実現できる。

（３）永久磁石を用いた流量センサに見られる特性の経
時変化がなく動作信頼性が高くなる。

４）　推定誤差により過大なオーバシュートが発生する
ということなく、安全性が増す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の湯温制御装置の構成図、第
２図は湯温のステップ応答図、第３図は加熱量保持部の
動作を示すフローチャート、第４図は従来の湯温制御装
置の構成図である。 １・・・・・・水温センサ、３・・・・・・加熱部、４
・・・・・・湯温センサ、５・・・・・・設定部、８・
・・・・・フィードバック部、９・・・・・・フィード
フォワード部、１０・・・・・・加算部、１１・・・・
・・湯温制御装置、１２・・・・・・加熱量制御部、１
３・・・・・・加熱量保持部、１４・・・・・・勾配演
算部、１５・・・・・・流量推定部、１６・・・・・・
乗算部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名／−
−−Ａ（Ａセンサ 第２図 湯１ 門 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 給湯装置の給水路中に設け給水温度を検知する水温セン
   サと、給湯路中に設け湯温を検知する湯温センサと、湯
   温を設定する設定部と、前記水温センサからの給水温度
   と湯温センサからの湯温と設定部からの設定湯温に基づ
   き給湯装置の加熱部の加熱量を制御する加熱量制御部と
   で構成し、前記加熱量制御部は、設定湯温と湯温とに基
   づき所要加熱量を演算するフィードバック部と、加熱量
   を一定値に保持する加熱量保持部と、前記加熱量保持部
   により加熱量が一定値に保持されている間の湯温の時間
   勾配を演算する勾配演算部と、前記勾配演算部にて演算
   した勾配に基づいて給湯量を推定する流量推定部と、前
   記流量推定部からの推定給湯量をもとに推定給湯量より
   も小さい量に補正し推定流量として出力する補正部と、
   前記設定湯温、給水温および推定流量に基づいて所要加
   熱量を演算するフィードフォワード部と、前記フィード
   バック部およびフィードフォワード部の各出力を加算し
   加熱部の加熱量を制御する加算部とで構成した湯温制御
   装置。