JPH0559156U - 給湯機の出湯温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 給湯機の出湯温度特性において、流量変化あ
るいは設定温度変化に対する応答を向上させる。 【構成】 フィードフォワード変化量（ΔＦＦ）を基に
ＳＥＫ＝ＳＥＫ＋α×ΔＦＦ、さらには設定温度に変化
があればＳＥＫ＝ＳＥＫ＋β／Ｑ×ΔＦＦ、により遅れ
補償量（ＳＥＫ）を算出する（ａ）〜（ｃ）。ＦＦＤ＝
ＦＦＤ＋Ｋ×ΔＦＦより遅れ補償出力値（ＦＦＤ）を算
出し、｜ＦＦＤ｜＞｜ＳＥＫ｜であれば遅れ補償量（Ｓ
ＥＫ）を遅れ補償出力値（ＦＦＤ）とする。（ｅ）〜
（ｆ）。遅れ補償量（ＳＥＫ）より遅れ補償出力値（Ｆ
ＦＤ）を減じる。（ｇ）。以上により算出された遅れ補
償出力値（ＦＦＤ）とフィードフォワード量（ＦＦ）の
和（ＣＱ）により駆動手段（１０）を制御し加熱量を調
節する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、給湯機の出湯温度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、給湯機の出湯温度制御装置としては、給水路１に設けた流量Ｑのセンサ ー２と、出湯の温度Ｔ_oを検知する手段１３と、予め必要とする温度Ｔ_sを設定す る温度設定手段７と、前記熱交換器４を加熱する加熱量を調節する手段６とを備 え、Ｑ＊（Ｔｓ−Ｔｏ）に比例した加熱量を制御することが行なわれていた。こ れを、給湯機全体の系において、出力の一部を制御に用いることからフィードバ ック制御という。

【０００３】 また、従来の給湯機の出湯温度制御装置として、給水路１に設けた流量Ｑのセ ンサー２と、入水の温度Ｔｉを検知する手段３と、予め必要とする温度Ｔ_sを設 定する温度設定手段７と、前記熱交換器４を加熱する加熱量を調節する手段６と を備え、Ｑ＊（Ｔｓ−Ｔｉ）に比例した加熱量を制御することが行なわれていた 。これを、給湯機全体の系において、入力の一部を制御に用いることからフィー ドフォワード制御という。

【０００４】 ところで、このフィードフォワード制御における遅れ補償の方法としては、一 律にフィードフォワード変化量（ΔＦＦ）に一定倍率Ｋを乗じた量を一定時間Ｔ 秒間、フィードフォワード量に加算する方法がある。 例えば、図２に示すように、１は給水路、２は給湯量を検知する流量センチ、 ３は入水温度を検知する入水温度センサ、４は供給される水を加熱する熱交換器 、５は熱交換器４を加熱するバーナ、６は熱交換器４の加熱量を調節すべくバー ナ５の燃焼量を調節する加熱量調節手段である。７は出湯温度を設定する出湯温 度設定手段で、１９はフィードフォワード制御を行なう制御回路である。制御回 路１９は流量センサ２で検知した流量、入水温度センサ３で検知した入水温度、 出湯温度設定手段７で設定された設定温度から必要な加熱量をフィードフォワー ド量（ＦＦ）として算出するフィードフォワード演算手段８と、フィードフォワ ード量（ＦＦ）の変化量を算出するフィードフォワード変化量演算手段１１と、 フィードフォワード変化量 （ΔＦＦ）が一定値以上であると遅れ補償出力値（ＦＦＤ）として ＦＦＤ＝Ｋ×ΔＦＦ （Ｋは定数） なる量を算出し一定時間Ｔ秒間出力する遅れ補償制御手段２１と、フィードフォ ワード量（ＦＦ）と遅れ補償出力値（ＦＦＤ）を加算する加算手段９と、加算手 段９の出力に応じ加熱量調節手段６を駆動する駆動手段１０とよりなる。遅れ補 償制御手段２１は、遅れ補償出力値（ＦＦＤ）の演算および演算の制御を行なう 遅れ補償出力値演算手段１７と、時間Ｔをつかさどる計数手段１８とよりなる。

【０００５】 このような構成によって、図４に示すように、流量と設定温度と入水温度によ りフィードフォワード量（ＦＦ）およびフィードフォワード変化量（ΔＦＦ）を 算出する（図４のイ部）。フィードフォワード変化量（ΔＦＦ）が一定値以上で あれば計数手段１８の計数値を初期化し、つぎに計数値が定数Ｔ未満であれば計 数値を更新し遅れ補償出力値（ＦＦＤ）を算出する、定数Ｔ以上であれば計数値 は更新せず遅れ補償出力値（ＦＦＤ）は０とする（図４のニ部）。フィードフォ ワード量（ＦＦ）と遅れ補償出力値（ＦＦＤ）の和により加熱量を調節する（図 ４のホ部）。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

このような従来の技術においては、フィードフォワード変化量（ΔＦＦ）に対 し前記倍率Ｋと前記加算時間Ｔがそれぞれ一定である。よって、ある一定のフィ ードフォワード変化量（ΔＦＦ）に対し、それの原因が設定温度変化であろうと 流量変化であろうと一定の遅れ補償量となる。そこで、倍率Ｋと加算時間Ｔを流 量変化に対する出湯温度特性がもっとも良くなるように設定すると、設定温度変 化では遅れ補償量の不足を生じ、流量変化の出湯温度特性より目標への収束が遅 れる。逆に設定温度変化により倍率Ｋと加算時間Ｔを設定した場合、流量変化で は遅れ補償量の過剰を生じ、オーバーシュートが大きくなる。 一般には流量変化に対する応答を重視するため、設定温度変化時の応答が遅く なることが多い。

【０００７】 本考案は、応答特性に優れた給湯機の出湯温度制御装置を提供することを目的 とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案の給湯機の出湯温度制御装置は、給水路１に設けた流量Ｑのセンサー２ と、熱交換器４の入水側の温度Ｔ_iを検知する手段３と、予め必要とする温度Ｔ_s を設定する温度設定手段７と、前記熱交換器４を加熱する加熱量を調節する手段 ６とを備え、Ｑ＊（Ｔｓ−Ｔｉ）に比例した加熱量を制御する給湯機の出湯温度 制御装置において、 流量Ｑの変化に対しては、変化前後のＱ＊（Ｔｓ−Ｔｉ）の変化量ΔＦＦに比 例した補償量を算出し、 設定温度Ｔｓあるいは入水温度Ｔｉの変化に対しては、変化前後のＱ＊（Ｔｓ −Ｔｉ）の変化量ΔＦＦに比例した量と温度差（Ｔｓ−Ｔｉ）に比例した量の和 を補償量として算出し、 Ｑ＊（Ｔｓ−Ｔｉ）に加算した量に比例して加熱量を調節することを特徴とす る。 すなわち、フィードフォワード制御を行なう上で、流量の変化に対しては、 補償量ＳＥＫを、 ＳＥＫ＝α×ΔＦＦ 設定温度あるいは入水温度の変化に対しては、 ＳＥＫ＝（α＋β／Ｑ）×ΔＦＦ とするものである（但し、α，βは係数。）。

【０００９】

【作用】

フィードフォワード変化量（ΔＦＦ）が同量時、遅れ補償量を流量に合わせた 場合、設定温度変化に対する遅れ補償量が不足することから、設定温度変化時に は流量変化時の遅れ補償量にさらにβ／Ｑ×ΔＦＦなる量を加えた量を遅れ補償 量とすることで不足を解消する。 流量が大時より小時のほうが応答が遅くなるが、これは水が熱交換器を通過す る時の流速に起因し、流速は流量に反比例する。このことから、異なる流量で設 定温度変化があっても同じ特性が得られるよう、β／Ｑ×ΔＦＦと流量に反比例 する量とした。

【００１０】

【実施例】

本考案による一実施例について図１、３を用いて説明する。 まず構成を図１を用い説明する。新規となる遅れ補償制御手段２０について説 明し、それ以外はすべて従来の技術と同じであるため省略する。 遅れ補償制御手段２０は、フィードフォワード変化量（ΔＦＦ）により遅れ補 償量（ＳＥＫ）を算出する遅れ補償量演算手段１４と、遅れ補償量（ＳＥＫ）を 記憶する遅れ補償量記憶手段１５と、フィードフォワード変化量（ΔＦＦ）によ り遅れ補償出力値（ＦＦＤ）を算出するとともに算出結果を遅れ補償量（ＳＥＫ ）から減算する遅れ補償出力値演算手段１２と、遅れ補償出力値を記憶する遅れ 補償出力値記憶手段１３とよりなる。 動作を図３を用い説明する。新規となる（ロ）部について説明し、従来の技術 と同じである（イ）、（ハ）部については省略する。 フィードフォワード変化量（ΔＦＦ）より遅れ補償量の流量、温度変化共通項 を遅れ補償量（ＳＥＫ）に積算する（ａ）。設定温度あるいは入水温度に変化が あったか検証し（ｂ）、変化があれば設定温度あるいは入水温度に変化単独項を 遅れ補償量（ＳＥＫ）に積算する。フィードフォワード変化量（ΔＦＦ）より遅 れ補償出力値（ＦＦＤ）を算出し積算する（ｄ）。遅れ補償量（ＳＥＫ）の絶対 値と遅れ出力値（ＦＦＤ）の絶対値を比較し（ｅ）、遅れ補償出力値（ＦＦＤ） の絶対値のほうが大きければ遅れ補償量（ＳＥＫ）を遅れ補償出力値（ＦＦＤ） とする（ｆ）。遅れ補償量（ＳＥＫ）より遅れ補償出力値（ＦＦＤ）を減じる（ ｇ）。（ｅ）から（ｇ）の動作はフィードフォワード量（ＦＦ）に加算される遅 れ補償出力値（ＦＦＤ）の総和を遅れ補償量（ＳＥＫ）と等しくするための動作 である。以上により算出された遅れ補償出力値（ＦＦＤ）とフィードフォワード 量（ＦＦ）の和により駆動手段（１０）を制御し加熱量を調節する。 （ａ）（ｃ）（ｄ）において積算を用いたのは、フィードフォワード量（ＦＦ） の連続的な変化に対応するためで、リアルタイム制御を行なう上で必要である。 以上のような本発明による動作と従来技術による動作を比較したタイムチャー ト図を図５に示す。（ａ）は本発明および従来技術における流量変化時の動作、 （ｂ）は従来技術における入水温度変化時の動作、（ｃ）は本発明における入水 温度変化時の動作である。但し、（ａ）（ｂ）（ｃ）間で、設定温度と、変化前 後のフィードフォワード量（ＦＦ）とフィードフォワード変化量（ΔＦＦ）はそ れぞれ同じとする。また、従来技術では流量変化における出湯特性が最適となる よう定数ＫおよびＴを設定したものとする。 従来技術では入水温度変化時に（ｂ）のように応答遅れが生ずるが、本発明で は流量変化、入水温度変化ともに同様の応答を得られる。

【００１１】

【考案の効果】

以上に説明したように、本考案によって、流量変化と設定温度あるいは入水温 度の変化に対しそれぞれに適した遅れ補償を行なうものであるから、流量変化と 設定温度あるいは入水温度の変化に対しバランスのとれた出湯温度特性が得られ 、使い勝手の良い給湯機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す制御装置のブロック図
である。

【図２】従来技術の一例を示す制御装置のブロック図で
ある。

【図３】本考案の一実施例を示す制御装置のフローチャ
ー図である。

【図４】従来技術の一例を示す制御装置のフローチャー
図である。

【図５】本考案の一実施例および従来技術の一例におけ
る動作を示すタイムチャート図である。

【符号の説明】

１ 給水路 ２ 流量センサ ３ 入水温度センサ ４ 熱交換器 ５ バーナ ６ 加熱量調節手 段 ７ 出湯温度設定手段 ８ フィードフォ ワード演算手段 ９ 加算手段 １０ 駆動手段 １１ フィードフォワード変化量演算手段 １２ 遅れ補償出力値演算手段 １３ 遅れ補償出 力値記憶手段 １４ 遅れ補償量演算手段 １５ 遅れ補償量 記憶手段 １６ 制御回路 １７ 遅れ補償出 力値演算手段 １８ 計数手段 １９ 制御回路 ２０ 遅れ補償制御手段 ２１ 遅れ補償制 御手段

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】給水路１に設けた流量Ｑのセンサー２と、
   熱交換器４の入水側の温度Ｔ_iを検知する手段３と、予
   め必要とする温度Ｔ_sを設定する温度設定手段７と、前
   記熱交換器４を加熱する加熱量を調節する手段６とを備
   え、Ｑ＊（Ｔｓ−Ｔｏ）に比例した加熱量を制御する給
   湯機の出湯温度制御装置において、 流量Ｑの変化に対しては、変化前後のＱ＊（Ｔｓ−Ｔ
   ｉ）の変化量ΔＦＦに比例した補償量を算出し、 設定温度Ｔｓあるいは入水温度Ｔｉの変化に対しては、
   変化前後のＱ＊（Ｔｓ−Ｔｉ）の変化量ΔＦＦに比例し
   た量と温度差（Ｔｓ−Ｔｉ）に比例した量の和を補償量
   として算出し、 Ｑ＊（Ｔｓ−Ｔｉ）に加算した量に比例して加熱量を調
   節することを特徴とする給湯機の出湯温度制御装置。