JPH0349012B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 この発明は加熱装置にて加熱される熱交換器の
出口側温水温度と設定温度の偏差を求め、この偏
差に応じてポンプの回転数を調節し、熱交換器の
単位時間当りの通過流量を抑制する給湯機の流量
制御方法に関する。

(ロ) 従来の技術 従来のこの種の給湯機の流量制御方法は特開昭
59−24317号公報に開示されているように、熱交
換器の出口部に温度センサを配設し、この温度セ
ンサが検出する温水温度と所望の設定温度の偏差
を求め、この偏差に応じて温水温度が設定温度に
近づくように流量信号を演算して定め、この流量
信号に応じてポンプの回転数を調整することによ
り、熱交換器の単位時間当りの通過流量を制御し
ていた。

上述した給湯機の流量制御方法は温度センサが
１個で済むなど、安価に構成できる利点を有す
る。しかしながら、そのときの流量に拘らず、等
しい偏差条件に対しては流量変化量が一定になる
ため、流量の多いときと、少ないときとで流量制
御による温度特性が異なる欠点があつた。すなわ
ち、等しい偏差条件に対して流量変化量を一定に
すると、流量の多いときは温度変化が小さくな
り、流量の少ないときは温度変化が大きくなる。
このため、ポンプの回転数の調節を高頻度で行な
わなければならず、ポンプや制御装置の寿命に悪
影響を与えていた。特に、流量信号をPID（比例、
積分、微分）要素を含む演算回路で演算して定め
る場合、流量によつては流量信号が振動（発振）
状態になることがあつた。そこで、演算回路のゲ
インを下げたり、時定数を遅くするなどして、制
御特性を犠牲にする必要があつた。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点 上述した従来技術に鑑みてなされたこの発明の
課題は流量によつて振動を起したり、制御特性犠
牲にすることなく、安定した湯温での給湯を行な
わせることである。

(ニ) 問題点を解決するための手段 上記の課題を解決するための、この発明の流量
制御方法は加熱装置にて加熱される熱交換器の出
口側温水温度と設定温度の偏差を求め、この偏差
に応じてポンプの回転数を調整し、熱交換器を出
口側温水温度が設定温度になるように熱交換器の
単位時間当りの通過流量を制御する給湯機の流量
制御方法において、熱交換器の通過流量が大きい
ときはある偏差に対する流量変化量を大きくし、
熱交換器の通過流量が小さいときは前記偏差に対
する流量変化量を小さくする構成である。

(ホ) 作用 等しい偏差条件に対して、流量が多いときは流
量変化量を大きくし、逆に流量が少ないときは流
量変化量を比較的に小さくする。このようにする
と、等しい偏差条件に対しては流量の多少に拘ら
ず、同等な温度制御特性が得られる。

(ヘ) 実施例 以下、この発明を図面に示す実施例について説
明する。

第１図はこの発明を適用した給湯機の１例を示
すものである。第１図において、１は加熱装置と
してのガスバーナ、２はガスバーナ１にて加熱さ
れる熱交換器、３は貯湯タンク、４は給水管、５
は給湯管、６は貯湯タンク３の水を熱交換器２に
循環供給する水回路、７は熱交換器２入口側の水
回路６に装設された循環ポンプ、８は熱交換器２
の出口部近傍の水回路６に装設された温度セン
サ、９は温度設定器、１０は温度センサ８が検出
した温水温度と温度設定器９による所望の設定温
度との偏差応じてポンプ７の回転数を調整し、も
つて熱交換器２の単位時間当りの通過流量を制御
する制御装置である。

第２図制御装置１０の具体回路例を示すもので
ある。第２図において、１１，１２は電源（図示
せず）に接続された母線であり、母線１１，１２
間に可変抵抗からなる温度設定器９と、負特性サ
ーミスタからなる温度センサ８とがそれぞれ抵抗
１３，１４を介して接続されている。１５はこれ
らの接続点１６，１７の電圧から熱交換器２の出
口側温水温度と設定温度の偏差を求め、この偏差
に応じて温水温度を設定温度に近づけるのに必要
な制御信号Ｘ（電圧）を演算して定める演算回路
であり、例えばPID（比例、積分、微分）回路と
加算回路とで内部構成されている。１８は演算回
路１５の制御信号Ｘを第３図に示すように指数変
換して流量信号Ｙ（電圧）を定る指数変換回路で
あり、例えば第４図に示すように増巾器１９と、
ダイオード２０と、抵抗２１とから構成されてい
る。２２は流量信号Ｙに応じてポンプ７の回転数
を調整するポンプ制御回路である。

今、ガスバーナ１が燃焼し、ポンプ７がある回
転数で運転しているものとすると、貯湯タンク３
の下部の水が熱交換器２へ送られ、温水となる。
そして、熱交換器２の温水は貯湯タンク３に戻
り、上部から順に貯湯される。

制御装置１０はこのようにして貯湯タンク３に
貯湯される温水が設定温度になるように、温度セ
ンサ８の検出温度と温度設定器９による設定温度
との偏差に応じてポンプ７の回転数を調節し、熱
交換器２の単位時間当りの通過流量を増減させて
いる。例えば、熱交換器２の出口側温水温度が設
定温度より低いとき、演算回路１５はその温度差
（接続点１６，１７の電圧差）に応じて制御信号
Ｘを小さくする。逆に、温水温度が設定温度より
高いとき、その温度差に応じて制御信号Ｘが大き
くなる。そして、演算回路１５の制御信号Ｘは指
数変換回路１８で指数変換されて流量信号Ｙとな
り、ポンプ制御回路２２はこの流量信号Ｙに応じ
てポンプ７の回転数を調整する。この結果、偏差
が小さくなる方向に熱交換器２の単位時間当りの
通過流量が増減され、熱交換器２の出口側温水温
度が設定温度に維持されるようになる。

本実施例によれば、熱交換器２の出口側温水温
度と設定温度の偏差な応じて演算された演算回路
１５の制御信号Ｘを指数変換回路１８に通し、流
量信号Ｙに変換したので、制御信号Ｘに対する流
量信号Ｙの変化率は常に一定になる。

すなわち、指数変換回路１８の指数関数は例え
ば(1)式で示される。ただし、(1)式において、ａ、
ｂは定数である。

Ｙ＝aexp（bX） ……(1) (1)式をＸで微分すると、(2)式が得られる。

dY／dX＝ａ・bexp（bX） ……(2) よつて変化率は(3)式で示される。

１／Ｙ・dY／dX＝ｂ ……(3) 従つて、両温度の等しい偏差条件に対して、熱
交換器２の単位時間当りの通過流量が多いときは
流量変化量を大きくでき、逆に流量が少ないとき
は流量変化量を比例的に小さくできる。このた
め、流量に拘らず、等しい偏差条件に対しては同
等な温度制御特性が得られ、ポンプ７の回転数の
調整を適切に行なうことができる。しかも、ある
流量のときの制御信号Ｘと流量信号Ｙとの関係が
適当になるように設定すれば、他の流量のときで
も同様な相関関係が得られるので、設計が容易で
あり、従来のように制御特性を犠牲にする必要が
なく、発振などの現象も回避できる。また、演算
回路１５とポンプ制御回路２２との間に指数変換
回路１８を挿入することにより、本発明による方
法が実現され、指数変換回路１８が例えば第４図
に示すように簡単な構成のもので良いなど、コス
トを然程上昇させることなく、制御特性の大幅な
改善が図れる。

なお、貯湯タンク３の下部な配設した温度セン
サ２３ほ温水の沸上げを検出するためのものであ
り、例えば温度センサ２３の検出温度が設定温度
以上になつたらガスバーナ１の燃焼を停止させる
のに使用する。また、貯湯タンク３の温水は随
時、給湯管５から利用部へ送られる。そして、出
場が行なわれるのと、その分、給水管４から貯水
タンク３へ水が補給される。

(ト) 発明の効果 この発明は以上説明したように、加熱装置にて
加熱される熱交換器の出口側温水温度が設定温度
になるように熱交換器の単位時間当りの通過流量
を制御する給湯機の流量制御方法において、熱交
換器の通過流量が大きいときはある偏差に対する
流量変化量を大きくし、熱交換器の通常流量が小
さいときは前記偏差に対する流量変化量を小さく
したので、等しい偏差条件に対しては流量の多少
に拘らず、同等な温度制御特性が得られることに
なり、制御特性を犠牲にしたり、振動現象を起こ
すことなく安定した湯温での給湯を行なわせるこ
とができる。また、流量制御を安価に、かつ、容
易に行うことができ、ポンプの調節頻度を少なく
し、ポンプや制御装置の寿命に悪影響を与えない
ようにできるなど、経済性や信頼性にも優れてい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を適用した給湯機の１例を示
す概略構成図、第２図はこの発明の一実施例を示
す電気回路図、第３図は第２図で使用した指数変
換回路の特性説明図、第４図は同じく指数変換回
路の電気回路図である。 １……ガスバーナ（加熱装置）、２……熱交換
器、７……ポンプ、８……温度センサ、９……温
度設定器、１０……制御装置、１５……演算回
路、１８……指数変換回路、２２……ポンプ制御
回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 加熱装置にて加熱される熱交換機の出口側温
   水温度と設定温度の偏差を求め、この偏差に応じ
   てポンプの回転数を調整し、熱交換器の出口側温
   水温度が設定温度になるように熱交換器の単位時
   間当りの通過流量を制御する給湯機の流量制御方
   法において、熱交換器の通過流量が大きいときは
   ある偏差に対する流量変化量を大きくし、熱交換
   器の通過流量が小さいときは前記偏差に対する流
   量変化量を小さくすることを特徴とする給湯機の
   流量制御方法。