JPH062942A - 給湯器の出湯温度制御装置 - Google Patents

給湯器の出湯温度制御装置

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JPH062942A
JPH062942A JP18432492A JP18432492A JPH062942A JP H062942 A JPH062942 A JP H062942A JP 18432492 A JP18432492 A JP 18432492A JP 18432492 A JP18432492 A JP 18432492A JP H062942 A JPH062942 A JP H062942A
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広久 成田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 給湯器のフィードバック制御において、出湯
温度のハンチング現象をなくし、かつ出湯温度を設定温
度にもってくるまでの応答性を良くすることを目的とす
る。 【構成】 熱交換器12からの出湯温度信号と湯温調整
ボリューム28からの設定温度信号がバーナコントロー
ラ26に入力されると、バーナコントローラ26では燃
焼バーナ30のガス比例弁34からのフィードバック信
号に基づきフィードバック演算を行うが、その場合に前
回インプット量(INPn-1 )に加算されるフィードバ
ック量(INPFB)の補正係数によって低インプット量
のときには今回インプット量(INPn )が低い値とな
り、高インプット量のときには高い値となるように数値
制御された構成をなすものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フィードバック制御に
よる給湯器の出湯温度制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、器具にマイクロコンピュータを搭
載してそのマイクロコンピュータの制御により燃焼バー
ナへのガス比例弁の開度、すなわち比例弁電流値を制御
するようにした給湯器が知られており、またその出湯温
度の制御にはマイクロコンピュータによるフィードバッ
ク制御が広く用いられている。すなわち、給湯器に備え
られる熱交換器からの出湯温度を検知し、その検知信号
と湯温調節ボリュームからの設定温度信号との比較によ
りマイクロコンピュータによるフィードバック制御を行
ない、これによって燃焼バーナへのガス比例弁の開度
(ガス量)、すなわち比例弁電流値を制御しようとする
ものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
フィードバック制御は、フィードバック演算式に用いら
れる定数を一定で変わらない値に定め、すなわち一定の
定数を用いてフィードバック演算を行ない、この演算結
果に基づきガス比例弁への比例弁電流値を決定し制御す
るものであった。
【0004】その従来のフィードバック制御式は、数1
に示すとうりである。
【0005】
【数1】
【0006】この数1に示した従来のフィードバック制
御式によれば、フィードバック量(INPFB)は一定の
温度変化状態では一定の値となる。図4は、この現行の
フィードバック制御式に基づくインプット量(今回イン
プット量INPn 、前回インプット量INPn-1 )の変
化状態を示している。
【0007】この図において、例えば、インプット量が
10,000Kcal/hと20,000Kcal/hの時とで温度変化が一
定で、かつフィードバック量(INPFB)が5,000 Kca
l/hとなったとすると、10,000Kcal/hのインプット量
のときには、フィードバック量(INPFB)は、5,000
/10,000×100=50%変化することとなり、20,000Kcal
/hのインプット量のときには、フィードバック量(I
NPFB)は、5,000/20,000×100=25%変化することと
なる。すなわち、低インプット量のときにはインプット
量の変化の割合が大きく、フィードバック定数のゲイン
が上がったことと同じこととなり、出湯温度がハンチン
グしやすい状況になる。
【0008】また逆に高インプット量のときにはインプ
ット量の変化の割合が小さくなるので、フィードバック
定数のゲインが下がったことと同じこととなり、設定温
度に達するまでの時間が長くなり応答性が悪い結果とな
る。
【0009】したがって高いフィードバック定数を定め
ると、低い給水量(流量)のときには出湯温度のハンチ
ングが発生し、低いフィードバック定数を定めると、高
い流量の時に出湯温度になるまでの温度調整に時間がか
かり応答性が悪いという問題があった。
【0010】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、その目的とするところは、燃焼
バーナへのガス量を調整するガス比例弁への比例弁電流
値の高いときにはフィードバック定数を高く定め、比例
弁電流値の低いときにはフィードバック定数を低く設定
したと同様の効果を得られる給湯器の出湯温度制御装置
を提供することにある。これにより出湯温度のハンチン
グの発生を阻止すると共に、出湯温度になるまでの時間
の短縮を図り、出湯温度調整の応答性をも高めんとする
ものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明に係る給湯器の出湯温度制御装置は、熱交換器か
らの出湯温度を検知する湯温検知手段と、出湯温度を設
定する湯温設定手段と、湯温検知手段からの出湯温度の
信号と湯温設定手段からの設定温度の信号を入力し、出
湯温度が設定温度となるようにフィードバック制御によ
り燃焼バーナへのガス比例弁の開度を制御するバーナ制
御手段とを備えた給湯器において、前記バーナ制御手段
は、前記ガス比例弁からのフィードバック信号に基づき
前回インプット量とインプット量の増加に伴い漸次大き
い値となるような補正係数をもつフィードバック量との
加算演算により今回インプット量を算出するフィードバ
ック演算手段を備えている。
【0012】そのときのフィードバック量の補正係数
は、ガス比例弁の最大開度(すなわち最大比例弁電流
値)に対する前回インプット量に関連づけた値としても
よく、あるいは、湯温設定温度に対する最高湯温設定温
度に関連づけた値としてもよい。また両者を相乗的に関
連づけた値とすることも可能である。
【0013】
【作用】上記の構成を有する本発明の給湯器によれば、
湯温検知手段からの出湯温度信号と湯温設定手段からの
設定温度信号がバーナ制御手段に入力されると、フィー
ドバック演算手段によって燃焼バーナの前回インプット
量とフィードバック量とから今回インプット量が算出さ
れるが、そのときに低いインプット量のときにはフィー
ドバック量に掛けられる補正係数が小さい値であり、高
いインプット量のときにはその補正係数が大きい値であ
るのでそのインプット量の演算結果により燃焼バーナの
ガス比例弁は低インプット量のときには開度すなわち比
例弁電流値の変化量が小さく、高インプット量のときに
は開度すなわち比例弁電流値の変化量が大きい値とな
る。そのため低インプット量のときには出湯温度のハン
チングが回避され、高インプット量のときには速やかに
出湯温度に達することとなる。
【0014】
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。図1は、本発明に係る出湯温度制御
装置が適用される給湯器の概略構成を示している。図示
のように、この給湯器10は、熱交換器12に通じる給
水管14に水ガバナ16及び水流検知スイッチ18が設
けられる。また熱交換器12の出湯側の出湯管20に
は、その出湯管20を流れる出湯水の温度を検知する出
湯サーミスタ22が設けられる。そして出湯管20の出
湯口に設けられる蛇口24を開くことにより水ガバナ1
6が開き、給水管14に水が流れると共にその流水が水
流検知スイッチ18によって検知されるようになってい
る。
【0015】前記水流検知スイッチ18からのオン信号
及び出湯サーミスタ22による出湯温度の検知信号は、
バーナコントローラ26へ送信される。またこの給湯器
10には、出湯温度を調整するための湯温調整ボリュー
ム28が設けられ、この湯温調整ボリューム28による
出湯温度設定信号もバーナコントローラ26へ送信され
るようになっている。
【0016】一方、前記熱交換器12を加熱する燃焼バ
ーナ30には、燃料ガスを供給するガス管路32にガス
比例弁34が設けられる。燃焼バーナ30へは、燃焼用
空気も送り込まれるようになっている。ガス比例弁34
の開度(ガス量)、すなわち比例弁電流値はバーナコン
トローラ26からの信号に基づいて調整される。
【0017】バーナコントローラ26は、前述のように
湯温調整ボリューム28から送信されてくる湯温設定信
号と出湯サーミスタ22から送信されてくる出湯温度信
号とを比較し、またガス比例弁34への出力値を考慮し
て後述するフィードバック制御式に基づきフィードバッ
ク制御を行なうものである。
【0018】このような構成の給湯器において、本発明
では、フィードバック制御式として数2をバーナコント
ローラ26の制御部に設定している。
【0019】
【数2】
【0020】ここに、 INPn :今回出力するインプット量 INPn-1 :前回出力したインプット量 INPmax :比例弁電流値が最大のときのインプット量 INPFB :今回計算したフィードバック量 A,B :係数(A>0,B≧0)
【0021】かくして本発明のフィードバック制御式に
よれば、フィードバック量(INPFB)の補正係数(A
×INPn-1 +B)/INPmax が挿入されているので
低インプット量のときにはフィードバック量(INPF
B)の変化の割合を小さくでき、フィードバック定数の
ゲインが下がったことと同じになり出湯温度のハンチン
グが起こりにくい状態が得られる。また、高インプット
量のときにはフィードバック量(INPFB)の変化の割
合を大きくでき、フィードバック定数のゲインが上がっ
たことと同じになり設定温度に達するまでの時間の短
縮、すなわち、応答性の良い出湯温度制御が果たされる
こととなる。
【0022】一方、設定温度によっても出湯温度の上昇
が大きく変わる。したがって設定温度による補正を行な
うことも有効である。これは燃焼バーナ30のアウトプ
ット量が同じでも設定温度によりガス流量が変わってく
る為で、ガス流量が少ない時にはフィードバック量(I
NPFB)により影響が大きいのでこれを補正することが
望ましい。
【0023】数3は、フィードバック制御式として数2
に示した制御式に設定温度の補正係数を挿入している。
【0024】
【数3】
【0025】ここに、 Nmax :設定最高温度 N´ :補正設定温度 15 :平均水温
【0026】また、補正設定温度は、次の数4で表わせ
る。
【0027】
【数4】
【0028】ここに、 C,D:係数
【0029】この数3及び数4に示したフィードバック
制御式によれば、インプット量は設定温度に関連した式
となり、この制御式に従い出湯温度を制御すれば、出湯
温度のハンチング現象が無くなり、出湯温度調節の応答
性も良くなることが期待できる。
【0030】すなわち、数3のフィードバック制御式に
おいて、設定温度の高い時(これは水の流量の少ない時
に対応するものであるが)は、フィードバック量(IN
PFB)の補正係数である(Nmax −15)/(N´−1
5)の値が小さくなってフィードバック定数のゲインが
下がったことと同じとなり、出湯温度のハンチングを回
避できる。また設定温度の低い時(これは水の流量の多
い時に対応するものであるが)は、フィードバック量
(INPFB)の補正係数である(Nmax −15)/(N
´−15)の値が大きくなってフィードバック定数のゲ
インが上がったことと同じとなり、短い時間で設定温度
に達することができる。
【0031】図2は、数3に示した設定温度の補正係数
を挿入したフィードバック制御式に基づくインプット量
(INPn )の変化状態を示している。この図は、係数
A、Cがいづれも1、係数B,Dがいづれも零とした時
(A=1,B=0,C=1,D=0)の条件で示してい
る。この図に示されるように、最高温度設定時、及び最
低温度設定時ともに、フィードバック量(INPFB)が
インプット量の増加に伴い漸次増大していくことから、
最高温度設定時のインプット量、及び最低温度設定時の
インプット量ともに現行のフィードバック制御式(フィ
ードバック量一定)による変化と較べて低インプット量
のときはフィードバック定数のゲインが下がったことと
同じになり出湯温度のハンチングが起こりにくく、高イ
ンプット量のときにはフィードバック定数のゲインが上
がったことと同じになり出湯温度調節の応答性の良い状
態が得られる。
【0032】図3は、現在の設定温度(N)と補正後の
設定温度(N´)との関係を示している。前述の図2に
おいては係数C=1,係数D=0として補正後の設定温
度N´=現在の設定温度Nの状態を説明したが、この図
3に示したように、係数C,Dを測定し、この補正式を
前述の数3に示したフィードバック制御式に適用(導
入)すれば、更に出湯温度のハンチング現象の起こらな
い、かつ出湯温度調節応答性の良い制御が得られること
は言うまでもない。
【0033】
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の給湯器によれば、フィードバック制御により出湯
温度を調整するに際し、フィードバック量の補正係数を
低インプット量の時には小さい値としてフィードバック
演算を行なうことにより燃焼バーナのガス比例弁の開度
(ガス量)に対応する比例弁電流値を制御するものであ
るから、低インプット量の時には出湯温度のハンチング
現象を回避でき、また高インプット量の時にはフィード
バック量の補正係数を大きい値としてフィードバック演
算を行うものであるから、出湯温度が設定温度に達する
までの時間短縮を図ることができ、応答性の良い出湯温
度制御ができる効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る給湯器の概略構成図で
ある。
【図2】図1に示した給湯器において本発明のフィード
バック制御の場合のインプット量の変化状態を説明した
図である。
【図3】図2におけるフィードバック制御において設定
温度を補正する場合の補正関数を説明した図である。
【図4】従来(現行)のフィードバック制御におけるイ
ンプット量の変化状態を説明した図である。
【符号の説明】
10 給湯器 12 熱交換器 22 出湯サーミスタ 26 バーナコントローラ 28 湯温調整ボリューム 30 燃焼バーナ 34 ガス比例弁

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱交換器からの出湯温度を検知する湯温
    検知手段と、出湯温度を設定する湯温設定手段と、湯温
    検知手段からの出湯温度の信号と湯温設定手段からの設
    定温度の信号を入力し、出湯温度が設定温度となるよう
    にフィードバック制御により燃焼バーナのガス比例弁の
    開度を制御するバーナ制御手段とを備えた給湯器におい
    て、 前記バーナ制御手段は、前記ガス比例弁からのフィード
    バック信号に基づき前回インプット量とインプット量の
    増加に伴い漸次大きい値となるような補正係数をもつフ
    ィードバック量との加算演算により今回インプット量を
    算出するフィードバック演算手段を備えていることを特
    徴とする出湯温度制御装置。
JP04184324A 1992-06-18 1992-06-18 給湯器の出湯温度制御装置 Expired - Fee Related JP3103674B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9645585B2 (en) 2009-01-15 2017-05-09 Robertshaw Controls Company Variable flow digital gas valve

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9645585B2 (en) 2009-01-15 2017-05-09 Robertshaw Controls Company Variable flow digital gas valve

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