JPH01263456A - 給湯器 - 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） 本発明は設定温度、入水温度、通水量に基づいて必要号
数を演算して加熱量を制御する、いわゆるフィードフォ
ワード制御を適用した給湯器に関するものである。

（従来の技術） 従来のフィードフォワード制御を適用し１こ給湯器は、
設定温度と入水湿度と通水量とを検知し・　　　　　　
　　（設定温度−人水温度）×通水量必要号数＝□ なる演算により必要号数を求めてカス比例制御弁を制御
し、燃料・ガスの流量を調節している。

しかしフィードフォワード制御だけでは、例えば燃料カ
スの発熱用が予定の価よりイ１（い場合には前記演算で
求めた必要号数に基づいてカス量を制御するとこの必要
号数に相当する熱量は得られず、出湯温度は設定温度よ
りも低くなってしまう。現実に都市カスを燃料とするも
のでは、例えば１２　Ａカスと呼ばオ］るカスと１．３
　Ａと呼ばれるカスとは］つのカスクループとしてカス
ノズル径の変更等なしに全く同一の給源器が使用されて
いる。したがって発熱用の大きい１３　Ａカスに合オつ
せて調整すると１．２　Ａカスを使用された場合には設
定温度の出湯が得られないのである。それ故、このよう
な場合にはＰ　Ｉ、ＰＩＤ制御等を用いるいわゆるフィ
ードバック制御をａ＋用し、出湯湿度と設定温度との偏
差を検知してカス量を制御していた。

（発明が解決しようとする諜爬） このように従来、フィードバック制御を併用しなければ
カスの発熱量の相違によって、ｉｏｒ；Ｊ′７，１．．
１１度の出湯が不ｉＪ能になる問題点があり、−力、フ
ィードバック制御を併用するものでも、ガスの発ＫＡ　
ＩＢ＋が相違するような場合にはフィー１くフォワード
制御で大きな温度偏差を生しるから、このｆｆ＋＋’を
度偏差の解消に大きな時間を要し、しかもＰｌ、ＰＩＩ
）制御ではγ晶度偏差解消のために出湯温度を上げる方
向か下げる方向のどちらかに積分（ｉｒ＋が畜積される
から設定温度が変更されて積分佃を減らしてゆく場合に
極めて時間がかかり、結局フィードフォワード制御特有
のと↓冒易ｒ！；Ａ度特性の利点は失われて出湯温度の
安定に時間を要し使用勝手が悪くなるという問題点を有
していた。

本発明は上記従来の問題点を解決し、Ｐ　Ｉ　Ｉ）制御
等のいわゆるフィードバック制御を用いることなくカス
坤が相違しても設定温度の出湯ができ、フィードフォワ
ード制御特有の迅速な出湯温度の安定を期待できる給湯
器の提供をｌ二ｌ的としている。

（課題を解決する１こめの手段） 本発明の給湯器は上記の目的を達成するために次のよう
な構成としている。すなわち、熱交換器入口側及び出口
側通水路にそれぞれ設けた入水温度センサと出湯温度セ
ンサと、通水量を検出する流量センサと、出湯温度を設
定する湯温設定器とを備え、測温設定器により設定され
た設定温度と、入水温度センサにより検出した入水温度
と、流量センサにより検出した通水量とに基づいて必要
号数を演算する号数演算部と、出湯湿度センサにより検
出した出湯温度と前記入水温度と通水量とに基づいて実
出湯号数を演算する実号数演算部と、該実出湯号数と前
記必要号数とに基づいて補正係数を演算し記憶する補正
係数演算部と、該補止係数を前記必要号数に掛け１こ補
正号数を出力する号数出力部とを有する制御手段を設け
、前記補正号数出力に基づいて加熱量を制御している。

そして、補止係数演算部は、号数演算部で演算される必
要ぢ数を複数の号数Ｖ域に区別し各々の号数区域に対応
して補正係数を記憶するようにしている。

また、熱交換器入口側または出口側通水路に通水量を可
変する水量調？Ｂｒ器を設け、設定温度と入水温度と最
大号数と補正係数とに基づいて前記水量調節器を制御す
ることが好ましい。

（作用） 補正係数演算部には補正係数（Ｋ）の初期値１（＝１が
記憶され、当該給湯器の最初の使用に際しては設定温度
と入水温度と通水量とに基づいて号数演算部で演算され
プこ必要号数にに−１を掛けた補正号数が号数出力部か
ら出力され、Ｚこの出力に基づいて加熱量が制窃１され
る。そして出湯温度を検出し、該出湯温度と入水温度と
通水量とに基づいて実出湯号数が演算され、この実出湯
号数と前記必要号数とに基づいて補正係数（■（）を演
算する。すなオつち、Ｋ＝必要号数／実出湯号数と演算
され、この補正係数（Ｋ）を必要号数に掛けた補正号数
が出力されて加熱量が補正され設定温度の出湯ができる
のである。

この補」Ｆ係数（１＜）か初期値に＝１にかわって記記
憶され、次回の使用時にはこの補正係数（Ｋ）が用いら
れて出湯当初から補正された適正な加熱片１に制御する
ことができる。

そして号数演算部で演算される必要号数を複数の号数区
域に区別して各々の号数区域に対応して補正係数を設け
、例えば必要号数がｍ号と演算されたときにはその号数
区域に対応する補正係数（ｋＸｌ）をもつようにすれば
、Ｊ＼能力域でも大能力域でもそれぞれに最も適した加
熱量に制御することができ、全域に亘って出湯温度を高
精度にする。

また、水量調節器を設けて過大通水量を防止する場合に
は、給湯器の最大号数と補正係数と設定温度と入水温度
とに基づいて最大通水量を演算し、最大実出湯号数を越
えないように通水量を制御し、能力オーバーによる出湯
温度の低下を防止する。

（実施例） 本発明の実施例を図面と共に説明する。第３図は本発明
の給湯器の概略構成を示し、（１）は熱交換器、（２）
はバーナである。熱交換器（１）の入口側通水路（３）
には入水温度センサ（４）、流量センサ（５）、そして
サーボモータ等の駆動装置を備える水量調節器（６）を
設け、熱交換器（１）の出口側通水路（７）には出湯温
度センサ（８）を設けている。（９）は湯温設定器、（
１０）はバーナ（２）へのガス供給路中に設けた比例制
御弁である。（１１）はマイクロコンピュータを備える
制御器であり、前記入水温度センサ（４）、流量センサ
（５）、出湯温度センサ（８）、湯温設定器（９）から
信号を入力し、比例制御弁（１０）、水量調節器（６）
に印加する電圧を制御する。

第１図は制御器（１１）の要部を示すブロック図、第２
図は同フローチャートであり、マイクロコンピュータの
プログラムに従って動作する。

補正係数演算部（１１１）は、号数演算部（１１２）か
ら出力される必要号数（Ｇ）を複数の号数区域に区別し
各々号数区域に対応する複数の補正係数（Ｋ）を有し、
初期値として全ての補正係数（Ｋ）を■（＝１と記憶し
ている。いま、湯温設定器（９）で設定温度（Ｔｓ　）
が設定され出口側通水路（７）の末端に接続される給湯
栓が開かれると流量センサ（５）が通水を検出し、その
通水量（Ｑ）が給湯器の最低作動水量以上の場合には入
水温度センサ（４）が検出する入水温度（Ｔｃ）と、前
記設定温度（Ｔｓ）と、通水量（Ｑ）とを入力して号数
演算部（１１２）にて、　　　（Ｔｓ−Ｔ。）ＸＱＣ＝
　　□ なる必要号数（Ｇ）が演算される。そしてこの必要号数
（Ｇ）が補正係数演算部（１１１）に入力され、例えば
Ｇ−１０号の場合にはその号数区域（ＧＩＯ）に対応す
る補正係数（Ｋｌｏ　）を出力し、必要号数（Ｇ）と掛
算してＧ’＝Ｋ］ＱＧなる補正号数（Ｇ′）が号数出力
部（１１３）から出力される。この出力に基づいて比例
制御弁（１０）に印加する電圧が制御され、バーナ（２
）の燃焼量が決められるのである。

給湯器の最初の使用時にはＫＩＯ：１であり、必要号数
ＣＧ）に等しい号数が出力されるが、供給されるガスの
発熱量が予定と異なる場合には出湯温度（ＴＨ）は設定
温度（ＴＳ）にはならない。この出湯温度（ＴＨ）と入
水温度（ＴＣ）と通水量（Ｑ）とに基づいて実号数演算
部（１１４）にて、なる実出湯号数（Ｇｏ）が演算され
、この出力に基づいて補正係数演算部（Ｉｌｌ）にて補
正係数（Ｋ＋ｏ）が演算される。すなわち、Ｋ１０−Ｇ
／Ｇｏであり、Ｇｏ−８号とすればＫＩＯ＝　１．２５
として再び必要号数（Ｇ）と掛算され、補正号数Ｇ’＝
　Ｋ　ＬＯＧ　：１２．５号が出力されて比例制御弁（
１０）を介してバーナ（２）の燃焼量が適正化される。

その結果、出湯温度（ＴＨ）が設定温度（Ｔｓ）に等し
くなり、実出湯号数（Ｇｏ）が１０号となって必要号数
（Ｇ）と等しくなれば、このときの補正係数ＫＩＯ＝　
１．２５を記憶する。

こうしである号数区域で使用すると次回、同じ号数区域
で使用する際には当初から適正な補正係数を用いて出湯
温度を制御することができ、フィードフォワード制御だ
けで１確な出腸温度制窃１が可會訛となる。

また、このように実出湯号数を求めて補正を加えること
は、通水量制御にも適用することが好ましい。すなわち
、給湯器の最大号数（ｎ）を越えないように水量調節器
（６）を駆動するに当って、最大通水［１（Ｑｍａｘ）
を次のように演算する。

例えば最大号数ｎ−１６号の場合、号数演算部（＋１２
）で演算される必要号数（Ｇ）が１６号を越えてしまう
ような過大流量が通水されているときにはあらかじめ水
量調節器（６）を駆動して最大通水量（Ｑｍａｘ　）ま
で絞る。補止係数に＝１の初通水量に制御することによ
って号数演算部（１１２）で演算される必要号数（Ｇ）
は最大の１６号となり、補正号数Ｇ’＝　ｌ（Ｇ　＝　
１６号が出力される。ところがカスの発熱用が小さく実
出耐号数ＧＯ＝１４号と演算された場合には、補正係数
Ｋ　＝　１６７１４と演算される。そうすると補正号数
Ｇ’：１（Ｇａ；１８．３号となり制御不可能となるた
め、あらかしめ最大通水ｆｆｉ（Ｑｍａｘ）が補正され
る。すなわとなり、通水量は更に絞られる。ここで通水
量（Ｑ）が１４　／　１６の割合に減少するのであるか
ら号数演算部（１１２）で演算される必要号数（Ｇ）も
］４／］６の割合に減少してＧ　＝　１４号となり、し
１こがって補１モ号数Ｇ’　＝　Ｋ　に　＝　１６　／
　１４　Ｘ　１１　：”　１６号となって制御可能にな
り、実際には］４号の出湯能力となる。つまり、結果的
に最大実出湯号数］４号を越えないように通水量が制限
されるのである。

（発明の効果） 本発明の給闘器は以下に丞すようなすぐれた効果を奏す
るものである。すなわち、 異なるカス種が用いられるような場合でもフィードフォ
ワード制御だけで設定Ｉ？ｌ□１反の出湯が可能になり
、ＰＩＤ制御等のいわゆるフィードバック制御を省略す
ることができる。またそれ故フィードフォワード制御特
有の迅速な出湯温度の安定を得ることができ、使用勝手
に優れる。

また、補止係数を号数区域に応して襟数角するため、小
能力域から大能力域までとの領域で使用されても最適の
加熱量制御が行なえ、能力範囲全般に戸って精度の良い
出ｌ易Ｉ′！ｌｌ’１度制御ができる。

そして通水量制御においても実出湯号数の演算を利用し
て実際の能力に適合した制御ができ、過大通水を防止し
て能力オーバーによる出湯温度の低下を解消することが
できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は要部の制御ブロ
ック図、第２図は同フローチャーｈ、第３図は給湯器の
全体構成図である。 （１）　　・・熱交換器 （３）・・・入口側通水路 〈４）・・・入水温度センサ （５）・・・流用センサ （６）・・・水量調節器 （７）・・・出口側通水路 （８）・・・出隅温度センサ （９）・・・湯温設定器 （ＪＯ）・・・比例制御弁 （１１）・　・制御器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱交換器入口側及び出口側通水路にそれぞれ設けた
   入水温度センサと出湯温度センサと、通水量を検出する
   流量センサと、出湯温度を設定する湯温設定器とを備え
   、湯温設定器により設定された設定温度と、入水温度セ
   ンサにより検出した入水湿度と、流量センサにより検出
   した通水量とに基づいて必要号数を演算する号数演算部
   と、出湯温度センサにより検出した出湯温度と前記入水
   温度と通水量とに基づいて実出湯号数を演算する実号数
   演算部と、該実出湯号数と前記必要号数とに基づいて補
   正係数を演算し記憶する補正係数演算部と、該補正係数
   を前記必要号数に掛けた補正号数を出力する号数出力部
   とを有する制御手段を設け、前記補正号数出力に基づい
   て加熱量を制御することを特徴とする給湯器。 ２、補正係数演算部は、号数演算部で演算される必要号
   数を複数の号数区域に区別し各々の号数区域に対応して
   補正係数を記憶することを特徴とする請求項１記載の給
   湯器。 ３、熱交換器入口側または出口側通水路に通水量を可変
   する水量調節器を設け、設定温度と入水温度と最大号数
   と補正係数とに基づいて前記水量調節器を制御すること
   を特徴とする請求項１または２記載の給湯器。