JPH0233558A

JPH0233558A - 給湯器

Info

Publication number: JPH0233558A
Application number: JP18069788A
Authority: JP
Inventors: Yoichiro Murakami; 陽一郎村上; Hirokazu Ueda; 植田　裕和; Hideki Ohara; 秀樹大原; Shinichi Chikada; 近田　真一
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 1988-07-20
Filing date: 1988-07-20
Publication date: 1990-02-02

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）本発明は給湯器に関するものである。

（従来の技術）従来より、設定温度と入水温度と通水流量とに基づいて
必要号数を演算・しガス量を制御するフィードフォワー
ド制御と、設定温度と出湯温度との偏差を解消するため
に増減させる号数を演算しガス量を制御するフィードバ
ック制御とを併用し、フィードフォワード号数とフィー
ドバンク号数とを合成した出力号数に基づいてガス量を
制御するようにした給湯器が知られている。

（発明が解決しようとする課題）この種従来の給湯器では、例えば供給されるガスの単位
発熱量が予定の値と異なる場合には、フィードフォワー
ド制御で常に大きな温度偏差を生じるためにフィードバ
ーク制御に依存する割合が大きくなり、フィードバック
制御で大きな温度偏差を解消するため、出ｍ温度が設定
温度に合致するまでには時間がかかり温度制御特性が大
幅に悪化する問題点があった。また、バーナの燃焼本数
を切り換えて小加熱量までターンダウンできるようにし
たものでは前記フィードフォワード制御で生じる温度偏
差は一層大きくなる。すなわち、フィードフォワード制
御においては演算した号数の出湯能力を得るために熱交
換の効率を定数としてあらかじめ熱損失を考慮したガス
量を計算しバーナに供給するようにしているが、バーナ
の燃焼本数が変化すれば熱交換の効率が変化し、結果と
してフィードフォワード制御で生じる温度偏差が一層大
き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、ガスの発熱盆が予
定と異なるような不慮の場合にも温度制御特性の悪化を
防ぎ、バーナの燃焼本数を切り換えても良好な温度制御
特性が得られる給湯器の提供を目的としている。

（課題を解決するための手段〉上記の目的を達成させるために本発明の給湯器は次のよ
うな構成としている。すなわち、入水温度検出手段と、
出湯温度検出手段と、通水流量検出手段と、出湯温度設
定手段とを備え、設定温度と入水温度と通水流量とに基
づいて演算されるフィードフォワード号数と、設定温度
と出湯温度との偏差に基づ、いて演算されるフィードバ
ック号数とを合成した出力号数に基づいてガス比例制御
弁を制御すると共にバーナの燃焼本数を切り換えて加熱
量を制御するものであって、前記出力号数と出湯温度と
が共に安定したとき、出湯温度と入水温度と通水流量と
に基づいて実出湯号数を演算し、そのときのバーナの燃
焼本数に応じて出力号数と実出湯号数との関係を記憶す
る手段を設けている。

（作用ンフィードフォワード号数とフィードバック号数とを合成
した出力号数と出湯温度とが共に安定すなわち一定値を
維持連続したとき、出湯温度と入水温度と通水流量とを
検出し、実出湯号数を演算し、そのときの出力号数と実
出湯号数との関係（例えば出力号数／実出湯号数）をそ
のときのバーナの燃焼本数に応じて記憶する。

こうしてバーナの燃焼本数に応じて記憶された出力号数
と実出湯号数との関係は必要に応じて読み出し、フィー
ドフォワード号数の演算において補正値として利用する
。補正値はバーナの燃焼本数に対応したものが読み出さ
れ、燃焼本数が切り換わると補正値も切り換わって最適
な補正を行なうことができる。

（実施例）本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、給湯器（１）は熱交換器（均の下方に
バーナ（２）が設置され、バーナ（２）の下方に給気用
のファン（３）を備える給気路（４）が設けられている
Ｏバーナ（２）は中央に５本の燃焼管からなる第１のバー
ナ群ｃ！〃が設けられ、その両側に、４本の燃焼管から
なる第２のバーナ群四と１１本の燃焼管からなる第３の
バーナ群四とがそれぞれ配置されており、第１のバーナ
群（ロ）の直上に点火器（５）と炎検出器（６）とが位
置している。

第１のバーナ群（ハ）には第１ガス供給路（７１）が、
第２のバーナ群四には第２ガス供給路（７２）が、第３
のバーナ群＠には第３ガス供給路（７３）がそれぞれ接
続されており、第１乃至第３ガス供給路（７１）、（７
２）、（７３）は１．ガス通路（７）端に形成された室
（７４）内に連通開口し、室（７４）内の第２ガス供給
路（７２）の開口には能力切換弁αＭが設けられ、同じ
く第３ガス供給路（７３）の開口には能力切換弁（ロ）
が設けられている。室（７４〕の上流側のガス通路（７
）には、上流側から順に元ガス電磁弁（８）、緊急ガス
電磁弁（９）及びガス比例制御弁Ｏｑが設けられている
。

熱交換器（６）への入水路には入水温度検出手段Ｑ３と
通水流量検出手段α◆とが設けられ、出湯路には出湯温
度設定手段四が設けられている。α１は給湯器（１）の
諸機能を制御する制御器、Ｏηは使用者により設定操作
される出湯温度設定手段である。

第２図は制御器σＱに内蔵されたマイクロコンピュータ
の働きを示す制御ブロック図であり、以下、第１図と第
２図に基づいて給湯器（１）の動作を説明する。

給湯時、出湯温度設定手段σ力にて設定された設定温度
（ＴＳ）と、入水温度検出手段時にて検出した入水温度
（ＴＣ）と、通水流量検出手段σ◆にて検出した通水流
ｆｆ１（Ｑ）とに基づいてフィードフォワード号数（Ｏ
ＦＦ）が演算され、給湯開始当初の一定時間はフィー１
７才ワード号数（ＧＦＩＦ）を出力ｔ　ｉ　（Ｇ）とす
る。フィードフォワード号数（Ｇ／ＰＩＦ〕は、ＴＳ−Ｔ。

と演算される。

その後、出湯温度検出手段ａ９にて出湯温度（ＴＨ）を
検出し、設定温度（ＴＳ）と出湯温度（ＴＨ）との偏差
に基づいてフィードバック号ｒ＆（ａＦＦ）が演算され
、出力号数（ｑはフィードフォワード号数（ＯＦＦ）と
フィードバック号数ＣＧＦＢ）との合成出力となる。尚
、フィードバック号数（ＧＦＢ〕の演算のアルゴリズム
はＰより制御を用いており、フィードバック積分値は最
大値を限定しである。

出湯温度（ＴＨ）が設定温度（ＴＳ）に達して安すると
出湯温度勾配検出部（１６１）と出力号数勾配検出部（
１６２）が共に勾配ゼロを検出し、所定時間毎に通水流
量（り等のデータをサンプリングさせるサンプリングタ
イマ部（１６０）のサンプリングタイムと一致したとき
実出湯号数演算の条件が満たされ、出湯温度（ＴＨ）と
入水温度（Ｔｏ）と通水流量（旬とに基づいて実出湯号
数演算部（１６３）で実出湯号数（ＧＲ）を演算し、出
力号数（Ｇｌと実出湯号数（ＧＲ）との関係値に−Ｇ／
ＧＲを能力範囲判定部（１６４）で定められたバーナ（
２）の燃焼本数に応じて記憶部（１６５）に記憶させる
のである。つまり、能力範囲判定部（１６４）は、出力
号数（Ｇ）に応じてバーナ（２）の燃゛焼本数を決定す
るものであり、能力切換弁ａυ、□□□）を共に閉にし
て第１のバーナ群ｃ２１）のみ使用する５本燃焼と、能
力切換弁ａυを開にして第１、第２のバーナ群ぐυ、＠
を使用する９本燃焼と、能力切換弁（ロ）のみ開にして
第１１第３のバーナ群Ｃυ、四を使用する１６本（燃焼
と、能力切換弁０υ、（ロ）共に開にする２０本燃焼と
の４段階の能力があり、出力号数（Ｇ）と実出湯号数（
ＧＲ）との関係値（Ｋ）はそのときの燃焼本数に応じて
記憶させるのであり、記憶部（１６５）には４種類の関
係値（Ｋ）が記憶されることになる。

こうして記憶された関係値（ト））は、以降のフィード
フォワード号数ＣＧＦＦ）の演算において補正値として
用いられる。すなわち、前述の（Ａ）式で求めたフィー
ドフォワード号数（ＯＦＦ）に応じて能力範囲判定部（
１６４）で燃焼本数が決定され、その燃焼本数に応じた
関係値（埒が記憶部（１６５）から読み出されてＧＦＦ
’−ＫＸＧＦＦなる補正フィードフォワード号’ｌ＆（
ＧＦｚ）を採用するのである。

したがって給湯器（１）の電源投入後の使用開始当初に
は何らかの原因でフィードフォワード制御の精度が悪く
ても、関係値（８））が記憶されて以降はフィードフォ
ワード制御の精度が向上し、且つ燃焼本数に応じた関係
値ＣＫ）を用いるので小能力から大能力まで温度制御特
性は良好なものとなるのである。

ところで、第２図のものでは出湯温度（ＴＨ）と出力号
数（Ｇ）が共に安定した状態においてはサンプリングタ
イマ部（１６０）のサンプリング時間毎に実出湯号数（
ＧＲ）が演算されて記憶部（１６５）の関係値（埒のデ
ータがその都度更新されることになるが、第３図に示す
ように条件を加えて演算回数を減らすようにしてもよい
。すなわち、前回の実出湯号数（ＧＲ）の演算以後に通
水流量（すが変化したことを流量変化検出部（１６６〕
で検出した場合と、出力号数（Ｇ）が給湯器（１）の最
大能力号数であることを最大号数検出部（１６７）で検
出した場合と、フィードバック制御における積分値が最
大値になったことを積分値最大検出部（１６８）で検出
した場合とのうちの少くとも１つが成り立つことを条件
として加え、出湯温度（ＴＨ）と出力号数（Ｇ）とが共
に安定するという条件と共に成立したとき実出湯号数（
ＧＲ）を演算するのである。つまり、前回の演算後、出
湯量を変えた場合や出湯を停止してその後新たに出湯を
開始した場合には流量変化検出部（１６６）が検出し、
また、何らかの原因で出湯温度が低下し、そのためフィ
ードバック号数（ＧＦＢ　）が増加して出力号数（Ｇ）
が最大号数に達した場合、あるいはその前にフィードバ
ック積分値が最大値に達した場合には最大号数検出部（
１６７）あるいは積分値最大検出部（：Ｌ６８）が検出
し、出湯湿度（ＴＨ）と出力号数（Ｇ）とが安定した時
点で演算を行なうのである。

そして関係値（８））は、バーナ（２）の燃焼本数と出
力号数（Ｇ）との組合せに応じて記憶させるようにして
もよく、フィードフォワード制御の精度を一層向上させ
ることができる。

また、給湯器（１）への電源投入後の最初の給湯時には
、記憶部（１６５）に関係ｔ＋Ｍ　ＣＫ）が記憶されて
いないので、フィードフォワード制御の精度が悪い場合
にはフィードバック制御によって出力号数ＣＧ＋と出湯
温度（ＴＨ）とが共に安定するまでに時間がかかる。そ
こで、関係値＠）が記憶されていない場合には、給湯開
始当初フィードフォワード制御のみで出湯温度（Ｔｌ（
）が安定するまで制御し、出湯温度（ＴＨ）が設定温度
（ＴＳ）に一致していなくてもフィードバック制御を行
なわず、出力号数（Ｇ）（このときはＧ−Ｇｐｐ）と出
湯温度（ＴＨ）とが共に安定したときに実出湯号数（Ｇ
Ｒ）を演算して仮の関係値（Ｋ′）を算出し、フィード
フォワード号数（ＧＦＰ　）の演算を補正した後にフィ
ードバック制御を開始するようにしてもよい。このよう
にすると、給湯開始当初フィードフォワード制御のみで
あるから出力号１（Ｇ）と出湯温度（ＴＨ）とが安定す
るまでの時間が速く、仮の関係値（Ｋ′）によるフィー
ドフォワード制御の補正によって温度偏差が少なくなっ
てからフィードバック制御が開始されるため、結果的に
出湯温度（ＴＨ）が設定温度（ＴＳ）に合致するまでの
時間を短縮することができるのである。

（発明の効果ン本発明の給湯器は以下に示すようなすぐれた効果を奏す
るものである。すな・わち、出湯号数を実測してフィー
ドフォワード制御の精度を向上させることができ、ガス
の発熱量が予定と異なる場合のように従来においてはフ
ィードバック制御成分が大きくなってしまう場合でもフ
ィードフォワード制御でほとんど誤差を生じないように
することができ、フィードバック制御は僅かな誤差を解
消するだけにできるので出湯温度の安定が速く、優れた
温度制御特性を得られるのである。しかも出湯号数の実
測に基づくフィードフォワード制御の補正がバーナの燃
焼本数に適応した補正値を用いて行なわれるので能力切
換を行なって熱交換効率等が変わっても最適のフィード
フォワード制御を行なうことができ、小能力から大能力
まで優れた温度制御特性を得ることができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１［Ｊは本発明の実施例を示す給湯器の全体構成図、
第２図は同実施例の制御ブロック図、第３図は他の実施
例を示す制御ブロック図である。（２）・　・ＱＯ・　・０ｖ１（ロ）・曹　・　・０４１　　・　・ａト・ＯＱ　　・　・ σ力　・　・・バーナ・ガス比例制御弁・能力切換弁・入水温度検出手段・通水流量検出手段・出湯温度検出手段・制御器・出湯温度設定手段

Claims

【特許請求の範囲】

入水温度検出手段と、出湯温度検出手段と、通水流量検
出手段と、出湯温度設定手段とを備え、設定温度と入水
温度と通水流量とに基づいて演算されるフイードフオワ
ード号数と、設定温度と出湯温度との偏差に基づいて演
算されるフィードバック号数とを合成した出力号数に基
づいてガス比例制御弁を制御すると共にバーナの燃焼本
数を切り換えて加熱量を制御するものであつて、前記出
力号数と出湯温度とが共に安定したとき、出湯温度と入
水温度と通水流量とに基づいて実出湯号数を演算し、そ
のときのバーナの燃焼本数に応じて出力号数と実出湯号
数との関係を記憶する手段を設けたことを特徴とする給
湯器。