JPH02213644A - 給湯器の温度制御装置 - 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、水温を検知するための温度センサとして、熱
交換器から流出する湯水の温度を検知する流出温度セン
サのみを備え、熱交換器へ流入する水の温度を検知する
入水温度センサを設けない給湯器の温度制御装置ルこ関
し、特にフィードフォワード制御を行うなめに、流出温
度センサの検知温度に基づいて熱交換器への入水温度を
推定する給湯器の温度制御装置にかかる。

［従来の技術］ 給湯器の構造を簡単にして製造工程を簡略化するととも
に、製造コストを低減するために、熱交換器への入水温
度を検知する温度センサを省略し、かつ安定した出湯特
性を得るためにフィードフォワードの温度制御機能を有
する制御装置としては、特開昭６３−１５３３６１号公
報に記載された発明がある。

この発明では、熱交換器から流出する湯水の温度を検知
する出湯温度センサに検知される温度を、給水路に設け
られた流量センサが給湯を検知したときに記憶手段に記
憶し、このとき記憶された温度を入水温度としてフィー
ドフォワード制御を行っている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、一般（こ、給湯を一旦停止した後に再び給湯を
行う場合には、熱交換器内に停滞した水は余熱によって
加熱されるため、再給湯時に熱交換器から流出して出湯
温度センサによって検知される湯水の温度は、熱交換器
へ流入する入水温度とは大きく異なる。

従って、上記の発明によると、再給湯の開始時には、余
熱によって加熱された湯水の流出温度が、フィードフォ
ワード制御のための入水温度としてそのまま記憶されて
しまうため、適切なフィードフォワード制御が行われな
いという問題がある。

本発明は、入水温度センサを省略して給湯器の構造を簡
略化してコストダウンを図るとともに、再給湯の場合に
も安定した温度制御ができるフィードフォワード制御機
能を有する給湯器の温度制御装置を提供することを目的
とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、熱交換器を通過する水量を検知するための流
量センサと、前記熱交換器の流出部に設けた温度センサ
とを備え、前記熱交換器を加熱する加熱手段の加熱量を
目標温度に基づいてフィードフォワード制御する給湯器
の温度制御装置において、前記温度センサの検知温度お
よび前記流量センサの検知水量とに基づいて前記熱交換
器へ流入する水の温度を推定する入水温度推定手段と、
該入水温度推定手段によって推定された入水温度を記憶
するための温度記憶手段とを備え、該温度記憶手段に記
憶された記憶温度に基づいてフィードフォワード制御す
るとともに、前記温度記憶手段に記憶された前記記憶温
度は、前記温度センサによって検知される温度が安定し
たとき更新されることを技術的手段とする。

［作用］ 本発明では、温度センサと流量センサとが備えられてい
るなめ、これらによる検知温度、検知水量および加熱手
段の加熱量から熱交換器へ流入する水の入水温度が推定
される。また、推定された入水温度を記憶するために温
度記憶手段が備えられていて、給湯中に温度センサによ
って検知される温度が安定すると、その都度温度記憶手
段には新たな入水温度が記憶され、記憶温度は更新され
る。

給湯器は、通常では、毎日あるいは大きな期間を経るこ
となく繰り返し使用されるものであるため、前回あるい
はそれ以前の使用時において推定された入水温度は、そ
の次に使用されるときの入水温度にほぼ等しい温度と見
なすことができ、実際の入水温度と記憶された記憶温度
との温度差は問題にならない。

従って、前回あるいはそれ以前の使用時に熱交換器から
の流出温度が安定したときに、温度記憶手段の記憶温度
が更新されれば、常に実際の入水温度とほぼ等しい温度
を得ることができる。

熱交換器を加熱する加熱手段の加熱量は、このようにし
て温度記憶手段に記憶された記憶温度に基づいてフィー
ドフォワード制御され、さらに、例えば、熱交換器の流
出部に設けた温度センサの検知温度に応じて目標温度に
基づいたフィードバック制御によって調節される。

［発明の効果］ 本発明では、フィードフォワード制御するための入水温
度は、熱交換器からの流出温度が安定したときに更新さ
れるが、給湯器は繰り返し使用されるものであるため、
通常の使用状態では、使用時以前に推定された入水温度
に基づいてフィードフォワード制御を行えば、実際の温
度にほぼ等しい入水温度に基づいた制御を行うことがで
きる。

また、温度記憶手段に記憶された温度は、年間の入水温
度の変化に対しては徐々に更新されるため、夏や冬のそ
れぞれの季節に応じた入水温度として記憶しておくこと
ができ、優れたフィードフォワード制御を行うことがで
きる。

また、−旦給湯を中止して、再び給湯を行うような場合
には、熱交換器からの流出温度が不安定になるが、この
ときには、温度記憶手段の記憶温度の更新は行われない
で、フィードフォワード制御における入水温度は同じ温
度を示すため、短時間後に繰り返し給湯を行っても、常
に安定したフィードフォワード制御を行うことができる
。

［実施例］ 次に本発明の給湯器の温度制御装置を図面に示す実施例
に基づいて説明する。

第２図に示すガス燃焼式給湯器１の燃焼器ケース１０内
には、複数のバーナを配してなるバーナ群１１が設けら
れている。燃焼器ケース１０の下方には、バーナ群１１
へ燃焼用空気を供給するための送風機１２が設けられて
いる。燃焼器ケース１０内のバーナ群１１の上方には木
管式の熱交換器１３が設けられ、内部を通過する水はバ
ーナ群１１による燃焼熱により加熱される。燃焼器ケー
ス１０内のバーナ群１１の近傍には、バーナ群１１を点
火するスパーカ１４と、バーナ群１１の着火を検知する
フレームロッド１５とが備えられている。また、燃焼器
ケース１ｏの上方には、燃焼排ガスを外部へ排出するた
めの排気口２が設けられている。

バーナ群１１の下方には、燃料ガスを供給するためのノ
ズル管１６が備えられ、ノズル管１６にはバーナ群１１
の各バーナにそれぞれ対応して燃料ガスを噴出する複数
の燃料噴出口１６ａが設けられている。

ノズル管１６へ燃料ガスを導く燃料管２０には、通電時
に燃料ガスを通過させる２つの電磁弁２１．２２、通！
電流に応じて供給圧力を制御することによって燃料ガス
の供給量を調節するガバナ比例弁２３が上流側より順に
それぞれ設けられている。

図示しない水供給源から熱交換器１３へ水を導く水供給
管１７には、給湯水量を調節するための電動水量制御装
置１８、入水量を検出する流量センサ１９が上流側から
順に備えられ、また熱交換器１３から流出する温水を図
示しない給湯口へ導く給湯管１７ａには、熱交換器１３
から流出する湯水の出湯温度’１’Ｏｕｔを検知する出
湯温サーミスタ２５が備えられている。

制御装置３０は、マイクロコンピュータを中心とする制
御回路を有し、所定のシーケンスで燃焼の開始および停
止を行うとともに、第１図に示す機能構成によって、出
湯水の温度制御を行う。

ここでは、使用者によって目標温度ＴＳｅｔを任意に設
定することができるコントローラ４０は、給湯器の仕様
に応じて設置され、コントローラ４０が設けられた場合
には、使用者の操作に応じて目標温度’ｒ’ｓｅｔが設
定され、コントローラ４０が設置されない場合には、一
定の温度（例えば６０℃）が目標温度’１”Ｓｅｔとさ
れる。

制御装置３０において、目標温度ＴＳｅｔに基づいて温
度制御を行うための温調制御部３１は、フィードフォワ
ード制御部（ＦＦ制御部）３２とフィードバック制御部
（ＦＢ制御部）３３との各機能部を有しており、出湯温
サーミスタ２５の検知温度Ｔに基づいたフィードバック
制御のみでなく、出湯温サーミスタ２５の検知温度Ｔか
ら推定した入水温度’Ｉ”ｉｎに基づいたフィードフォ
ワード制御も行う。

ここでは、出湯温サーミスタ２５の検知温度Ｔから入水
温度Ｔｉｎを推定するために、出湯温変動検出部３４と
入水温演算部３５とを備えている。

出湯温変動検出部３４は、温調制御部３１による出湯水
の温度制御の結果、出湯温度］’ｏｕｔの変化がなくな
り、出湯温サーミスタ２５の検知温度］゛が安定したか
どうかを検出するための機能部で、入水温演算部３５は
、出湯温サーミスタ２５の検知温度Ｔが安、定したとき
、温調制御部３１の出力としての加熱量Ｑ、出湯温サー
ミスタ２５の検知温度Ｔ、流量センサによる検知水ｌＷ
とから逆算して熱交換器１３への入水温度Ｔｉｎを算出
するための機能部である。

また、入水温演算部３５には、算出された入水温度Ｔｉ
ｎの温度情報を記憶するためのメモリ３５ａがあり、算
出された入水温度Ｔｉｎは、新たな入水温度Ｔｉｎが演
算されるまでメモリ３５ａに記憶される。

ここでは、出湯温サーミスタ２５の検知温度Ｔが目標温
度］’ｓｅｔより低い所定温度Ｔａ（例えばＴａ＝Ｔｓ
ｅｔ　−２）に上昇するまでは、ＦＦ制御部３２による
フィードフォワード制御として、目標温度ＴＳｅｔ、水
量Ｗ、メモリ３５ａに記憶された入水温度Ｔｉｎに基づ
いて加熱量Ｑを決定して、出湯温サーミスタ２５の検知
温度］゛が所定温度Ｔａに上昇してからは、ＦＢ制御部
３３によるフィードバック制御として、目標温度ＴＳｅ
ｔ　、検知温度Ｔ、水量Ｗに基づいて、加熱量Ｑを決定
する。

駆動部３６は、温調制御部３１の加熱量Ｑに基づいて、
送風８１１２および比例弁２３を駆動制御する。ここで
は、温調制御部３１による加熱量Ｑに基づいた電圧を送
風機１２に印加して駆動し、検出される送風機１２の回
転数に基づいてガバナ比例弁２３への電流値を通電制御
する。

さらに、制御部Ｗ３０では、給水量が加熱能力を越えな
いようにするなめに、出湯温サーミスタ２５の検知温度
に基づいて電動式水量制御装置１８の開度を調節して、
通過流量を制限する。

次に、以上の構成からなる本実施例のガス燃焼式給湯器
１における温度制御について、第３図に基づいて説明す
る。

使用者が給湯管１７ａの下流に設けられた図示しない給
湯栓を開くと、水供給管１７内を水が通過して熱交換器
１３内へ流入する。このとき、流量センサ１９によって
流入水散に応じたパルスが発生し、ガス燃焼式給湯器１
の作動水量以上の水量Ｗが検知されると、所定のシーケ
ンスで点火制御が行われ、燃焼が開始される（ステップ
１）。

フレームロッド１５によってバーナ群１１の着火が検知
されると、温調制御部３１による温度制御が行われる（
ステップ２）。

この温度制御（ステップ２）では、出湯温サーミスタ２
５の検知温度］゛が所定温度］゛ａに到達するまでは、
ＦＦ制御部３２によって、目標温度Ｔｓｅｔ　＋メモリ
３５ａに記憶された入水温度Ｔｉｎ、水量Ｗに基づいて
加熱量Ｑが決定されるフィードフォワード制御が行われ
、加熱の結果、検知温度Ｔが所定温度Ｔａに到達した後
は、ＦＢ制御部３３によって、目標温度ＴＳｅｔ、検知
温度Ｔに基づいて加熱量Ｑが決定されるフィードバック
制御が行われる。

温度制御の結果、熱交換器１３から流出する出湯温度”
ｔ”ｏｕｔが目標温度’ｌ’ｓｅｔに接近し、あるいは
ｆｆ１Ｉ御上の平衡状態になって安定するまで行われ、
出湯温サーミスタ２５の検知温度Ｔの変動がなくなると
（ステップ３においてＹＥＳ）、出湯温サーミスタ２５
の検知温度Ｔ、温調制御部３１で決定される加熱量Ｑ、
流量センサ１９により検知される水量Ｗとから、熱交換
器１３へ流入する水の温度、すなわち入水温度Ｔｉｎが
逆算によって演算されて（ステップ４）、メモリ３５ａ
にそれまで記憶されていた入水温度に代わって新たに記
憶され、メモリ３５ａの記憶情報としての入水温度Ｔｉ
ｎが更新される（ステップ５）。

この入水温度Ｔｉｎの更新の後も、引き続き温度制御が
行われ（ステップ２）、検知温度Ｔが安定状態になる毎
に、入水温度Ｔｉｎの更新が繰り返し行われる。

給湯栓を閉めて給湯を停止すると、燃焼が停止する。

停止後の短時間後に、再び給湯を行うと、燃焼が再び開
始される。

この再給湯直後には、熱交換器１３内の水は、燃焼によ
るバーナ群１１および燃焼器ケース１０等の余熱によっ
て加熱されているため、出湯温サーミスタ２５の検知温
度Ｔは、実際に熱交換器１３へ流入する水の温度と比べ
て高くなっているが、ＦＦ制御部３２では、前回の使用
時に、出湯温度”’ｔ”ｏｕｔが安定したときに、検知
温度Ｔに基づいて算出されメモリ３５ａに記憶された入
水温度Ｔｉｎに基づいて加熱量の決定が行われ、出湯温
サーミスタ２５からの誤った情報によって加熱量が決定
されないため、実際の水の温度に応じた適切な加熱量を
決定することができる。

また、給湯器へ供給される水の温度は、季節の移り変わ
りに伴って徐々に変化するが、本発明では、給湯器が日
常経つ返し使用される実情を鑑みて、入水温度を確実に
かつ季節の変化に応じて徐々に更新できるようにしてい
るため、フィードフォワード制御を行ううえで、常に適
正な入水温度情報が提供される。

従って、優れた温度制御を行うことができる。

本実施例では、出湯温度の安定時に入水温度の算出とメ
モリの更新とをともに行うようにしたが、入水温度の算
出は温調時に常時行い、メモリの更新のみを出湯温度の
安定時におこなうようにしてもよい。

本実施例では、フィードフォワード制御とともに、フィ
ードバック制御を行う制御装置を示したが、フィードバ
ック制御を行わないで、フィードフォワード制御のみの
制御装置でも、同様に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すガス燃焼式給湯器の制御
装置の温度制御に係る機能構成を示す機能ブロック図、
第２図は本実施例のガス燃焼式給湯器の概略を示す概略
構成図、第３図は本実施例の制御装置における入水温度
の演算課程を説明するための流れ図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）熱交換器を通過する水量を検知するための流量セン
   サと、前記熱交換器の流出部に設けた温度センサとを備
   え、前記熱交換器を加熱する加熱手段の加熱量を目標温
   度に基づいてフィードフォワード制御する給湯器の温度
   制御装置において、前記温度センサの検知温度および前
   記流量センサの検知水量とに基づいて前記熱交換器へ流
   入する水の温度を推定する入水温度推定手段と、該入水
   温度推定手段によって推定された入水温度を記憶するた
   めの温度記憶手段とを備え、該温度記憶手段に記憶され
   た記憶温度に基づいてフィードフォワード制御するとと
   もに、前記温度記憶手段に記憶された前記記憶温度は、
   前記温度センサによって検知される温度が安定したとき
   更新されることを特徴とする給湯器の温度制御装置。