JPH02123408A - 加熱装置の温度制御装置 - 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］ 本発明は給湯器等の加熱装置における温度制御装置に関
し、特に速やかに目的温度が得られるように改良された
温度制御装置に係る。

［従来の技術］ 給湯器等では、給湯量に応じて加熱装置の負荷が変化す
るため、例えば出湯温度を検知して、その温度に基づい
て加熱量を補正するフィードバック制御が行われる。こ
のフィードバック制御としては、例えば特公昭５７−２
９７３号公報および特公昭５７−２９７４号公報にそれ
ぞれ記載された発明のように、検出温度が設定温度に対
して高いか低いかを判別し、その結果に応じて加熱量を
現状より多くするか少なくするかを決定し、出湯温度を
基準温度に確実に一致させるものがある。この発明では
、検出温度と設定温度とを比較した結果を積分記憶し、
その記憶値に基づいて加熱量を制御している。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、前者の発明では、積分記憶値は、出湯温度と基
準温度との比較結果により常にその値が更新され、出湯
温度が基準温度に僅かに近付いただけても加熱量か補止
されるため、安定性に欠ける。それを解決するために後
名の発明では、基準温度に一定幅を持たせているが、い
ずれにせよ、ｌ−記の各発明では、出湯温度と基準温度
との比較結果に。Ｌり常にその記憶値か更新される。従
って、例えば出湯温度が基準温度より低く、出湯温度と
基準温度との温度差が大きい場合には、出湯温度が１−
昇すると、それに伴って速やかに加熱量の補正が行われ
て加熱量が減少し、その後の加熱量が基準温度に対して
不足するため、出湯温度が基準温度に近付くのに時間が
掛かり、応答性が悪いという問題がある。

本発明は、給湯器等において、出湯温度を基準温度に速
やかにかつ確実に一致させることができる加熱装置の温
度制御装置を提供することを目的とぐる。

を課題を解決するための手段］ 本発明は、加熱装置の発生ずる熱によって加熱される非
加熱体の温度を検知する温度検知手段と、該温度検知手
段による検知温度と基準温度ど：ｅｔｔ較して、その温
度差が大きいほど長く、小さいほど短く更新時間を決定
する更新時間決定手段と。

前記検知温度ど前記基準温度との温度差に基ついて前記
更新時間毎に前記加熱装置の加熱メ、を決定する加熱量
決定１段と、該加熱量決定手段により決定された加熱量
を加熱量情報として記憶し１、該加熱量情報を前記更新
時間毎に更新する記憶手段と、該記憶手段に記憶された
前記加熱量情報に基づいて前記加熱装置を制御する加熱
量制御手段とからなる技術的手段を採用する。

［作用］ 本発明では、温度検知手段による検知温度と基準温度と
の温度差に基づいて、その温度差が大きいほど長く、小
さいほど短く更新時間が決定され、この更新時間毎に、
検知温度と基準温度との温度差に基づいて加熱装置の加
熱量が決定される。決定された加熱量は、加熱量情報と
して記憶手段により更新されるまで継続して記憶される
。加熱量制御手段は、記憶手段に記憶された加熱量情報
に基づいて加熱装置を制御し、加熱量情報が更新される
と、加熱装置を新たな加熱量に制御する。

［発明の効果］ 本発明では、更新時間が温度差に応じて、その温度差が
大きいほど長く、小さいほど短く決定されるため、加熱
装置は、検知温度と基準温度との温度差が大きいほど一
旦決定された加熱量に基づいて加熱される時間が長く、
検知温度と基準温度との温度差が小さいほど一旦決定さ
れた加熱量に基づいて加熱される時間が短くなる。

このため、検知温度と基準温度との温度差が大きい場合
、例えば基準温度より検知温度が低い場合には、加熱装
置は、その温度差に基づいて決定された大きな加熱量に
基づいて長い時間制御され、非加熱体に対して大きな加
熱量を与える時間が長くなり、効果的に加熱するため、
非加熱体の温度をより堅く基準温度に近イ４けることが
できる。

また、検知温度と基準温度との温度差が小さくなった場
合には、加熱装置は、その温度差に基づいて決定された
加熱量に基づいて制御され、加熱量が変更されるまで時
間が短くなるため、加熱装置に温度差に応じた加熱量で
細かい制御を行うことができ、過剰な加熱や加熱不足が
継続することがなく、非加熱体を基準温度にさらに近付
（Ｊることかできる。

従って、非加熱体の温度を早く基準温度に近付けること
ができるとともに、基準温度に一致させることができ、
また基準温度に近付いたとき、非加熱体の温度がＪ□、
昇しすぎることがない。

「実施例］ 次に本発明を実施例に基づいて説明する。

第２図は本発明の加熱装置の温度制御装置を搭載したガ
ス給湯器１の概略を示すもので、燃焼器１０、ガス管２
０、水管３０、制御装ｆｆ４０、コントローラ５０から
なる。

燃焼器１０は、燃焼器ケース］、　Ｏａ内の平方に２列
に設けられたバーナ］１と送風機１２とを主要部とし、
バーナ１１には２本に分岐したノズル管１３の噴出口か
ら燃料ガスが噴出され、送風機１２によって燃焼用空気
が供給され、燃焼ガスはＩ：ＩＡ− 排気口２から排出される。

燃焼器ケース１０ａ内には、他にバーナ１１に近接して
スパーカ１４、フレームロッド１５、サーモカップル１
６が備えられる。

ガス管２０には、燃料ガスを遮断する元電磁弁２１、主
電磁弁２２と燃料ガスの供給圧力を調節する比例弁２３
が上流側から順に設けられ、２本のノズル管１３に対応
して比例弁２３の下流で２本に分岐したガス管２０の一
方のガス管２０ａには電磁弁２４が設けられている。

水管３０は、上水道等の水供給源等と接続される供給管
３１と、図示しない給湯口が設けられる給湯管３１ａと
、供給管３１と給湯管３１ａとの間に互いに分岐して設
けられた熱交換器３２およびバイパス管３２ａからなり
、熱交換器３２とバイパス管３２ａとの合流部にはそれ
ぞれの流出量の割合を調節するバイパス弁３３が設けら
れる。

供給管３１には、流入水量を調節する水量制御弁３４、
流入水量を検知する水量センサ３５、流入水温を検知す
る入水温サーミスタ３６が、熱交換器３２の下流には加
熱された湯水の温度を検知する熱交換サーミスタ３７が
、給湯管３１ａには給湯水温を検知する出湯温サーミス
タ３８がそれぞれ備えられている。

制御装置ｆｆｆｉ４０は、マイクロコンピュータを中心
とするもので、第１図に示すとおり、点火制御部４１、
温調制御部４２、燃焼器制御部４６、水量制御部４７の
各機能部がら構成され、さらに使用者により操作される
コントローラ５ｏおよび図示しない安全回路を備え、そ
れぞれ次のとおり機能する。

点火制御部４１は、水量センサ３５に基づく通水信号が
伝えられると、スパーカ１４および各電磁弁２１．２２
を予め設定されたシーケンスで点火制御を行い、フレー
ムロッド１５によって着火検知を行う。

温調制御部４２は、出力決定部４３、出力記憶部４４、
出力更新部４５の各機能部がらなり、熱交換器３２が水
を加熱するのに必要な燃焼量を決定し、燃焼器制御部４
６を制御する。

出力決定部４３は、水管３０に配された各サーミスタの
抵抗値から得られる温度信号と、水管３０内を通過する
水量に応じて発生される水量センサ３５からのパルス信
号およびコントローラ５０による設定温度信号に基づい
て、出力更新部４５で決定される更新時間毎に送風機１
２に印加する電圧を決定する。

ここでは、フィードフォワード制御として、設定温度Ｔ
Ｈ８ｅｔ　、入水温サーミスタ３６で検知される入水温
度ＴＨｉｎと入水量Ｗから、Ｑ＝　（ＴＨｓｅｔ−ＴＨ
ｉｎ）ＸＷ で必要加熱量Ｑを計算し、その必要加熱量Ｑに基づいて
送風機１２への印加電圧値を決定する。

また−・定時間経過後には、フィードバック制御として
、出湯温サーミスタ３８で検知される出湯温度ＴＨＯＩ
Ｉｔ　、入水温度ＴＨｉｎと入水量Ｗから、ｑ＝　（’
ｒＨｏｕｔ−ＴＨｉｎ）ＸＷで燃焼器１０の実際の加熱
能力ｑを計算し、必要加熱量Ｑと加熱能力ｑとから送風
機１２への印加電圧値を決定する。

出力記憶部４４は、出力決定部４３で決定された送風機
１２への印加電圧値を出力更新部４５で設定される更新
時間が経過するまで加熱量情報として記憶維持し、更新
時間が経過すると出力決定部４３の新たに決定される印
加電圧値を記憶し、記憶された情報を更新する。

出力更新部４５は、出湯温度ＴＨＯｔＪｔと設定温度Ｔ
’Ｈ３ｅｔとを比較し、その温度差に応じて更新時間を
第３図に示すとおり次のように設定する。

ア）出湯温度’Ｉ”ＨＯｕｔと設定温度’１”Ｈ３ｅＬ
との温度差がｙ′Ｃ未満のときには、短時間に設定され
た固定更新時間Ｔ１を更新時間とする。

イ）出湯温度ＴＨＯｔｌｔと設定温度Ｔ　ＨＳｅｔとの
温度差が３／’Ｃ以上のときには、その温度差に応じて
、温度差が大きいほど長く、小さいほど短い変動更新時
間Ｔｎを、上記の固定更新時間Ｔ１より長い時間の範囲
で設定する。

また出力更新部４５にはタイマ４５ａか備えられ、温度
差に応じてそれぞれ設定された更新時間を計時して、出
力決定部４３および′出力記憶部４４を制御する。

燃焼器制御部４６は、送風機制御部４６ａ、比例弁制御
部、１６ｂ、空燃比補正部４６ｃからなる。

送風機制御部＝、１６　ａは、出力記憶部４４に記憶さ
れ７：：印加電圧値に基づいて送風＠１２を駆動制御す
る。また、空燃比補正部・４６ｃからの補正を受りる場
合には、袖正さノした電圧値に基づいて送風機１２を駆
動制御する。

比例弁制御部４６ｂは、送風機１２の回転数を検出し　
その回転数に対応ｌ１．た電流値で比例弁２３を通電制
御する。また、空燃比補止部４６ｃからのｈｌｔ正を受
ける場合には、補１丁された電流値に基づいて比例弁２
３を通電制御する。

空燃比部ｉＥ部４６（：は、サーモカップル１６の出力
電圧（、コ基づいて送風機１２と比例弁２３の各制御状
態を補正し、適正な空燃比で燃焼用空気と燃料ガスとか
バーナ１１へ供給されるようにする。

７１ｃＭ：制御部７１７は、入水温度に基づいてバイパ
ス弁３３および水量制御弁３４の開度を調節し、加熱催
力以十、の水量が熱交換器３２内〕＼流入するのを制限
する。

以上の構成からなる本実施例のカス給湯器１（５１次の
とおり作動する。

使用者がコン（−ローラ５０を操作して、出湯温度を設
定１−１図示１−７ない水栓を操作すると、供給管３１
によ−）で供給される水は、水量制御弁３４、水量セン
サ３５を通過し、で、熱交換器３２およびバイパス管３
２ａへ流入し、バイパス弁３３でそれぞれの流出量か調
節さねで、給湯管３１　ａを介して図示しない給湯口か
ら流出する、 供給管３］−内の水の通過が水量センサ３５で検知され
ると、送風機１２に所定の緩点火電圧が印加され、緩点
火回転数で回転を開始する。

また、水量センサ３５からの信号に基づいて点火制御部
４１によって点火制御が開始され、スパーカ１４に火花
放電が行われる。さらに元電磁弁２１と主電磁弁２２が
開状態にされ、比例弁２３に所定の緩点火電流値で通電
が行われると、燃料ガスはノズル管１３から噴出１−で
燃焼用空気と混合され、スパーカ１４によって点火され
る。

着火がフ１／−ムロッド１５によって検知され、一定時
間が経過すると、温調制御部４２の出力決定部・１３に
おいて送風機１２への印加電圧値が決定され、その電圧
値は出力記憶部４４に記憶される。

その後、出力決定部４３および出力記憶部４４は、出湯
温度Ｔ’ＨＯＩＪｔと設定温度”Ｉ’Ｈ３ｅｔとの温度
差（、こ応して、出力更新部４５で設定される更新時間
毎に、送風機１２への印加電圧値を決定し、記憶する電
圧値を更新する。

以下に、第４図に基づいて、温調制御部４２にお（′す
る送風機１．２への印加電圧値の更新制御を説明する６ 出湯温度”Ｔ”　Ｉ　０ＩＪｔと設定温度１”Ｈ３ｅｔ
との温度差に基づいて送風機１２の印加電圧値が出力決
定部４３で決定され、その電圧値情報は出力記憶部４４
に記憶さｈる（ステップ１）。出湯温度ＴＨｏｔｉｔと
設定温度Ｔ　ＨＳｅｔとの温度差がｙ’ｃ以七ある場合
（スデッ１２においてＹＥＳ）には、出力更新部４５は
、その温度差に応じて変動更新時間〕　３ Ｔｎを設定する（ステップ３）。変動更新時間″１゛ｎ
が経過する（ステップ４）と、メインルーチンを経て新
たに印加電圧値が決定され、出力記憶部４４は記憶情報
を更新（ステップ１）する。

燃焼器制御部４６は、出力記憶部４４に記憶された電圧
値に基づいて送風機１２を制御１〜、さらに比例弁２３
を制御する。

従って、例えば、給湯中に水栓の開度が変更されて、出
湯温度ＴＩ（Ｏｌｊｔが設定温度Ｔ’Ｈ８（！ｔに比べ
て低く、その温度差が大きい場合には、第５図の実線Ａ
に示すとおり、送風機１２への印加電圧は、例えば破線
Ｂで示すように短時間の固定更新時間Ｔａによって更新
される場合と比較して、同じ電圧が長い時間印加され、
燃焼器１０は大きな燃焼量に制御されるため、熱交換器
３２へは、多くの熱量が与えられ、出湯温度′Ｔ’　Ｈ
０１１ｔは、実線Ｃに示すように、破線りで示ず短時間
て゛更新された場合より設定温度’Ｔ’　Ｈｓｅｔに早
く近付く。

出湯温度１’　Ｈｏｕｔと設定温度′丁Ｈ３ｅｔとの温
度差がｙ℃未満の場合（ステップ２においてＮｏ）には
、更新時間Ｔ１が設定され（ステップ５）、更新時間Ｔ
１が経過する（ステップ６）と、メインルーチンを経て
新たに印加電圧値が決定され、出力記憶部４４は記憶情
報を更新する（ステップ１）。

燃焼器制御部４６は、出力記憶部４４に記憶された電圧
値に基づいて送風機１２および比例弁２３をそれぞれ制
御する。

従って、少ない温度変化に対応して、速やかに送風機１
２への印加電圧値が更新されるなめ、きめ細かい制御が
行われ、出湯温度１’　Ｈｏｕ　ｔを設定温度Ｔ　ＨＳ
ｅｔに近付けることができる。

以上のとおり、本実施例では、出湯温度’ｌ’１（ＯＩ
Ｊｔと設定温度ＴＨｓｅｔとの温度差が大きい場合には
、その温度差に基づいて一旦決定された燃焼量で加熱さ
れる時間が長くなるなめ、出湯温度ＴＨｏｕｔが低い場
合には、早く設定温度Ｔ　ＨＳｅｔに近付けることがで
きる。

また、温度差が小さい場合には、短時間に燃焼量の更新
が行われるため、温度差に応じた燃焼量で細かい制御を
行うことができ、出湯温度Ｔ　ｌ−］　ＯＬＩ℃を設定
温度’１”　Ｈｓｅｔにさらに近付けることができ、過
剰な加熱による温度上昇かなく、シャワー等にも安全に
使用することができる。

上記実施例では、ガス給湯器を示したが、水管式暖房用
給湯器等の暖房機でもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のガス給湯器の制御装置の機能
的構成を示すブロック図、第２図は本実施例のガス給湯
器を示す概略構成図、第３図は本実施例の出力更新部に
よる更新時間の設定特性を示す特性図、第４図は本実施
例の出力更新部の作動を示す流れ図、第５図は本実施例
の制御装置の作動説明のためのタイムチャートである。 図中、１０・・燃焼器（加熱装置）、３８・・・出湯温
サーミスタ（温度検知手段〉、４０・・・制御装置（加
熱装置の温度制御装置）、４３・・・出力決定部（加熱
量決定手段）、４４・・・出力記憶部（記憶手段）、４
５・・・出力更新部（更新時間決定手段）、４６・・・
燃焼器制御部（加熱量制御手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）加熱装置の発生する熱によって加熱される非加熱体
   の温度を検知する温度検知手段と、該温度検知手段によ
   る検知温度と基準温度とを比較して、その温度差が大き
   いほど長く、小さいほど短く更新時間を決定する更新時
   間決定手段と、前記検知温度と前記基準温度との温度差
   に基づいて前記更新時間毎に前記加熱装置の加熱量を決
   定する加熱量決定手段と、 該加熱量決定手段により決定された加熱量を加熱量情報
   として記憶し、該加熱量情報を前記更新時間毎に更新す
   る記憶手段と、 該記憶手段に記憶された前記加熱量情報に基づいて前記
   加熱装置を制御する加熱量制御手段とからなる加熱装置
   の温度制御装置。