JPH0697118B2

JPH0697118B2 - 給湯装置

Info

Publication number: JPH0697118B2
Application number: JP18806287A
Authority: JP
Inventors: 健策井上
Original assignee: 株式会社ハ−マン
Priority date: 1987-07-28
Filing date: 1987-07-28
Publication date: 1994-11-30
Anticipated expiration: 2009-11-30
Also published as: JPS6433465A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は水加熱用熱交換器への給水量Ｑ、及び、給水温
度tiに基づき、前記熱交換器からの出湯温度を設定出湯
温度txとするに要する加熱量Ｇを算出して、前記熱交換
器に対するバーナの加熱量をその算出加熱量に自動調整
するフイードフォワード制御手段、並びに、そのフイー
ドフォワード制御手段による加熱量調整後において前記
熱交換器からの出湯温度の検出値toと設定出湯温度txと
の偏差に基づき、検出出湯温度toが設定出湯温度txとな
るように前記バーナの加熱量Ｇを自動微調整するフイー
ドバック制御手段とを備えた給湯装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、上記の如き給湯装置においては、フイードフォワ
ード制御手段に必要加熱量を算出させるに、その算出に
要する給水温度はセンサーによる検出値をフイードフォ
ワード制御手段に付与するようにしていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、フイードフォワード制御並びにフイードバック
制御を実行させるに、熱交換器への給水量を検出するセ
ンサーや熱交換器からの出湯温度を検出するセンサーを
要するに加えて、給水温度を検出するセンサーを要する
ために、装置コストが嵩む問題があり、又、その給水温
度検出センサーの付設や、それに接続する信号線等のた
めに装置内部構造が複雑化して組立・生産能率が低下す
る問題もあった。

本発明の目的は、フイードバック制御のために実行する
出湯温度検出、又は、フイードバック制御の実行そのも
のを利用した合理的な改良により、フイードフォワード
制御に要する給水温度検出センサーを省略できるように
する点にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による給湯装置の特徴構成は、水加熱用熱交換器
への給水量Ｑ、及び、給水温度tiに基づき、前記熱交換
器からの出湯温度を設定出湯温度txとするに要する加熱
量Ｇを算出して、前記熱交換器に対するバーナの加熱量
をその算出加熱量に自動調整するフイードフォワード制
御手段、並びに、そのフイードフォワード制御手段によ
る加熱量調整後において前記熱交換器からの出湯温度の
検出値toと設定出湯温度txとの偏差に基づき、検出出湯
温度toが設定出湯温度txとなるように前記バーナの加熱
量Ｇを自動微調整するフイードバック制御手段とを備え
た給湯装置において、前記フイードフォワード制御手段
により調整された前記バーナの加熱量Ｇと、前記熱交換
器への給水量Ｑと、検出出湯温度toとに基づき、又は、
前記フィードバック制御手段により微調整された前記バ
ーナの加熱量Ｇと、前記熱交換器への給水量Ｑと、検出
出湯温度toあるいは設定出湯温度txとに基づき、前記熱
交換器への給水温度tiを逆算するとともにその算出給水
温度tiを次回の前記フイードフォワード制御手段におけ
る必要加熱量算出のための情報として前記フイードフォ
ワード制御手段に付与する補正手段を設けたことにあ
り、その作用・効果は次の通りである。

〔作用〕

つまり、熱交換器への給水温度tiは、フイードフォワー
ド制御手段により調整されたバーナの加熱量Ｇと、熱交
換器への給水量Ｑと、検出出湯温度toとに基づき、又
は、フイードバック制御手段により微調整されたバーナ
の加熱量Ｇと、熱交換器への給水量Ｑと、検出出湯温度
toとに基づき、あるいは、フイードバック制御手段によ
る加熱量微調整後であれば検出出湯温度toは設定出湯温
度txに等しくなっているとみなさせることから、フイー
ドバック制御手段により微調整されたバーナの加熱量Ｇ
と、熱交換器への給水量Ｑと、設定出湯温度txとに基づ
き、下記式により但し、t:検出出湯温度to、又は、設定出湯温度tx（≒to） η：熱効率（特性定数）逆算することができる。

すなわち、フイードバック制御のための出湯温度検出に
より得られる実測の出湯温度toを用いて、あるいは、フ
イードバック制御の実行により実際の出湯温度toと等し
くなっているとみなせる設定出湯温度txを用いて給水温
度tiを算出させ、そして、フイードフォワード制御手段
による加熱量調整において調整目標とするバーナの必要
加熱量をその算出給水温度tiに基づき算出させるのであ
る。

尚、補正手段での給水温度算出が未だ実行されていない
初期時のフイードフォワード制御には、給水温度として
適宜仮定値をフイードフォワード制御手段に入力する等
すれば良い。

〔発明の効果〕

その結果、従前と同様のフイードフォワード制御を実行
させながらも給水温度検出センサーを省略できるように
なり、それに対し、給水温度を算出させる補正手段は、
フイードフォワード制御手段及びフイードバック制御手
段を構成する制御回路上での簡単な改良により具備させ
ることができるから、全体として、装置コストを従来に
比して安価にし得るに至った。

又、生産工程において給水温度検出センサーの組付や、
それに対する配線が無くなることから、組付・生産能率
をも向上し得るに至った。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は給湯装置の全体構成を示し、（１）はフィンチ
ューブ型の水加熱用熱交換器、（２）はバーナ、（３）
は燃焼用空気供給用のファン、（４）は自動運転制御の
ための制御装置、（５）はリモートコントローラであ
る。

熱交換器（１）への給水路（６）には、フィルター
（７）、給水量を検出する水量センサー（８）、給水温
度に応じて給水量を調整する水温補正弁（９）を付設し
てあり、熱交換器（１）からの出湯路（10）には、出湯
温度センサー（11）、圧力逃し弁（12）を付設してあ
る。

出湯路（10）は外部配管（13）を介して給湯栓（14）に
接続する。

水温補正弁（９）は、給水温度の変化に伴い伸縮する感
温体（9a）を内蔵するものであり、その感温体（9a）の
伸縮により、給水温度が低温となるほど給水路（６）を
自動的に絞る構成となっている。

図中（15）は給水路（６）と出湯路（10）とを短絡する
バイパス水路であり、そのバイパス水路（15）には給湯
運転開始後に設定時間（例えば５秒程度の設定）だけ開
弁するバイパス電磁弁（16）を介装してあり、給湯運転
開始後に設定時間だけバイパス電磁弁（16）を開弁して
給水路（６）から給水の一部を短絡的に出湯路（10）へ
供給することにより、繰返し給湯の際のいわゆる後沸き
と称される給湯栓（14）からの不測の高温湯吐出を防止
するようにしてある。

バーナ（２）への燃料ガス供給路（17）には、フレーム
ロッド（18）によりバーナ不着火や立消えが検出された
際に自動的に閉弁する安全電磁弁（19）、バーナ（２）
への燃料供給を断続するメイン電磁弁（20）、及び、バ
ーナ（２）の加熱量調整として燃料ガス供給量を調整す
る比例弁（21）を付設してある。

リモートコントローラ（５）には、給湯運転待期状態へ
の移行を指令する運転スイッチ（22）、給湯温度を調整
する湯温調整スイッチ（23）、給湯運転待期状態である
ことを点灯表示する運転ランプ（24）、並びに、燃焼運
転状態であることを表示する燃焼ランプ（25）を付設し
てある。

制御装置（４）は下記の如き運転制御を実行させるよう
に構成してある。

（イ）運転スイッチ（22）がON操作されると、装置が、
給湯運転待期状態に入り、運転ランプ（24）が点灯す
る。

（ロ）給湯運転待期状態で給湯栓（14）が開栓される
と、それに伴う水流発生を水流センサー（８）が検知
し、その水流発生検知に基づき、ファン（３）及び点火
プラグ（26）が起動されると共に、安全電磁弁（19）及
びメイン電磁弁（20）が開弁されて、バーナ（２）が着
火し給湯運転が開始される。

（ハ）バーナ（２）の着火の際、比例弁（21）は緩点火
用の設定開度に調整されており、それにより緩点火が実
行されて、フレームロッド（18）により着火が確認され
ると、点火プラグ（26）の点火作動が停止されると共に
燃焼ランプ（25）が点灯する。

又、給湯開始後、設定時間の間だけバイパス電磁弁（1
6）が開弁される。

（ニ）給湯温度調整については、先ず、制御装置（４）
に具備したフイードフォワード制御回路（4A）におい
て、水量センサー（８）により検出される給水量Ｑと後
述する給水温度tiとに基づき、出湯温度toを湯温調整ス
イッチ（23）により指定された設定出湯温度txとするに
要する必要加熱量Ｇが下記式により但し η：熱効率（定数）算出されると共に、バーナ（２）の加熱量Ｇをその算出
加熱量に調整する比例弁（21）自動調整（燃料ガス供給
量調整）が実行され、又、ファン（３）の回転数も、調
整された燃料ガス供給量に応じた回転数に自動調整され
る。

（ホ）そして、上述（ニ）の如きいわゆるフイードフォ
ワード制御に続いて、同じく制御装置（４）に具備した
フイードバッグ制御回路（4B）において、出湯温度セン
サー（11）による検出出湯温度toと設定出湯温度txとの
偏差に基づき、検出出湯温度toが設定出湯温度txとなる
ように、かつ、その状態を維持するようにバーナ（２）
の加熱量Ｇを微調整する比例弁（21）の自動微調整が実
行され、又、ファン（３）の回転数もそれに応じて自動
微調整され、もって、給湯温度が設定出湯温度txに維持
された状態の給湯運転が継続される。

（ヘ）その後、給湯栓（14）が閉栓されると、それに伴
う水流停止を水量センサー（８）が検知し、その水量停
止検知に基づき、安全電磁弁（19）及びメイン電磁弁
（20）が閉弁されてバーナ（２）が消火すると共に燃焼
ランプ（25）が消灯し、又、バーナ（２）の消火から設
定時間の後にファン（３）が停止される。

給湯温度調整のための制御回路としては、前述フイード
フォワード制御回路（4A）及び、フイードバッグ制御回
路（4B）に加えて、フイードフォワード制御回路（4A）
に対し必要加熱量算出のための給水温度ti情報を付与す
る補正回路（4C）を制御装置（４）に具備してあり、そ
の補正回路（4C）は次の如く情報を処理する回路に構成
してある（第２図参照）。

〈STEP1〉運転スイッチ（22）がONされると給水温度ti
として15℃（ti＝15）をフイードフォワード制御回路
（4A）に入力する。

尚、この15℃は年間を通じての給水温度を平均温度が15
℃前後であることから決定してある。

〈STEP2〉給湯運転の開始まで待機する。具体的にはフ
レームロッド（18）からの着火確認情報を待つ。

〈STEP3〉給湯運転が開始されると、検出出湯温度toと
設定出湯温度txとの偏差が±２℃以下か否かを判断する
と共に、偏差が±２℃以下に維持される状態が10秒以上
継続したか否かを判別する。そして、上述条件が満足さ
れない場合には、〈STEP7〉に移行して給水温度tiを先
の初期入力値である15℃としたままでフイードフォワー
ド制御回路（4A）に加熱量調整を実行させ、かつ、それ
に続いてフイードバック制御回路（4B）に加熱量微調整
を実行させる。

〈STEP4〉上述〈STEP3〉において判別条件が満足された
場合、すなわち、〈STEP3〉から〈STEP7〉へ移行しての
フイードフォワード制御及びフイードバック制御の実行
により、検出出湯温度toと設定出湯温度txとの偏差が±
２℃以下となり、かつ、その状態が10秒以上継続される
ようになった場合、フイードバック制御手段（4B）によ
り微調整されたバーナ（２）の加熱量Ｇと、水量センサ
ー（８）による検出量水量Ｑと、出湯温度センサー（1
1）による検出出湯温度toとに基づき、下記式により給水温度tiを逆算算出する。

〈STEP5〉そして、算出した給水温度tiが０℃〜35℃の
範囲内に入っているか否かを判別し、算出給水温度tiが
０℃〜35℃の範囲を逸脱している場合には、その算出給
水温度tiの適用は不可として再び〈STEP7〉に移行し、
給水温度tiを初期入力値15℃としたままのフイードフォ
ワード制御及びフイードバック制御を各回路（4A），
（4B）に実行させる。

〈STEP6〉一方、〈STEP4〉での算出給水温度tiが〈STEP
5〉において０℃〜35℃の範囲内に入っていると判別さ
れた時には、その算出給水温度tiが現在の実際の給水温
度であるとして、先の初期入力値15℃に代えて、この算
出給水温度tiをフイードフォワード制御回路（4A）に入
力し、もって、〈STEP7〉において、給水温度をこの算
出給水温度tiとした加熱量調整をフイードフォワード制
御回路（4A）に実行させ、又、それに続いて、フイード
バック制御回路（4B）による加熱量微調整を実行させ
る。

そして、これ以後、上述と同様に、新しい給水温度tiが
算出されるごとにフイードフォワード制御回路（4A）へ
の入力給水温度が更新される。

尚、給湯栓（14）が閉栓されて給湯運転が停止されて
も、運転スイッチ（22）がOFFされない限り、先の給湯
運転で最後にフイードフォワード制御回路（4A）に入力
された算出給水温度tiは回路内に残り、次回の給湯運転
では、この残存給水温度tiを給水温度としたフイードフ
ォワード制御が先ず実行される。

〔別実施例〕

次に本発明の別実施例を列記する。

（イ）前述実施例においては給水温度tiをフイードバッ
ク制御回路（4B）により微調整されたバーナ（２）の加
熱量Ｇと、検出給水量Ｑと、検出出湯温度toとに基づき
逆算算出させるようにしたが、それに代えて、フイード
フォワード制御手段（4A）により調整されたバーナ加熱
量Ｇと、検出給水量Ｑと、検出出湯温度toとに基づき算
出させるようにしても良く、又、フイードバック制御手
段（4B）により微調整されたバーナ加熱量Ｇと、検出給
水量Ｑと、設定出湯温度txとに基づき算出させるように
しても良い。

（ロ）給水量が一定の場合には、給水量検出を省略し
て、給水温度ti算出に給水量の設定値を用いるようにし
ても良い。

（ハ）補正手段（4C）において算出した給水温度tiをそ
のまま用いてフイードフォワード制御手段（4A）に加熱
量調整を実行させるに代えて、例えば、先に用いた給水
温度ti′と次に算出された給水温度tiとの平均値を用いてフイードフォワード制御手段（4A）に加熱量調
整を実行させるようにしても良い。

（ニ）補正手段（4C）からの給水温度ti情報が未だ得ら
れない状態でフイードフォワード制御手段（4A）に入力
する給水温度tiの初期入力値は15℃に限定されるもので
はなく適宜決定すれば良い。

（ホ）給水温度ti算出の際に、その時のバーナ加熱量に
応じて熱効率を補正するようにしても良い。

（ヘ）運転スイッチのOFF操作後も算出給水温度tiを記
憶保持するようにしても良い。

（ト）フイードフォワード制御手段（4A）、フイードバ
ック制御手段（4B）、及び、補正手段（4C）を構成する
具体的制御回路構造は種々の構成変更が可能であり、マ
イクロコンピュータを適用したり、アナログシーケンス
回路をもって構成したりする等すれば良い。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の実施例を示し、第１図は全
体構成を示す図、第２図はフローチャートである。（１）……熱交換器、（２）……バーナ、（4A）……フ
イードフォワード制御手段、（4B）……フイードバック
制御手段、（4C）……補正手段、（ti）……給水温度、
（to）……検出出湯温度、（tx）……設定出湯温度、
（Ｑ）……給水量、（Ｇ）……バーナ加熱量。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水加熱用熱交換器（１）への給水量Ｑ、及
び、給水温度tiに基づき、前記熱交換器（１）からの出
湯温度を設定出湯温度txとするに要する加熱量を算出し
て、前記熱交換器（１）に対するバーナ（２）の加熱量
Ｇをその算出加熱量に自動調整するフイードフォワード
制御手段（4A）、並びに、そのフイードフォワード制御
手段（4A）による加熱量調整後において前記熱交換器
（１）からの出湯温度の検出値toと設定出湯温度txとの
偏差に基づき、検出出湯温度toが設定出湯温度txとなる
ように前記バーナ（２）の加熱量Ｇを自動微調整するフ
イードバック制御手段（4B）とを備えた給湯装置であっ
て、前記フイードフォワード制御手段（4A）により調整
された前記バーナ（２）の加熱量Ｇと、前記熱交換器
（１）への給水量Ｑと、検出出湯温度toとに基づき、又
は、前記フイードバック制御手段（4B）により微調整さ
れた前記バーナ（２）の加熱量Ｇと、前記熱交換器
（１）への給水量Ｑと、検出出湯温度toあるいは設定出
湯温度txとに基づき、前記熱交換器（１）への給水温度
tiを逆算するとともにその算出給水温度tiを次回の前記
フイードフォワード制御手段（4A）における必要加熱量
算出のための情報として前記フイードフォワード制御手
段（4A）に付与する補正手段（4C）を設けた給湯装置。