JPH07219647A - 給湯器 - Google Patents
給湯器Info
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- JPH07219647A JPH07219647A JP6014357A JP1435794A JPH07219647A JP H07219647 A JPH07219647 A JP H07219647A JP 6014357 A JP6014357 A JP 6014357A JP 1435794 A JP1435794 A JP 1435794A JP H07219647 A JPH07219647 A JP H07219647A
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- JP
- Japan
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- distribution ratio
- hot water
- valve
- temperature
- hot
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- Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 給湯器において、湯水の配分率を代えて給湯
温度を調整する温度調整弁の操作量を算出する場合の演
算係数を、給湯器の機種や温度調整弁の種類に応じて逐
一変更しなくても、統一した使用ができるようにして、
制御シーケンスに汎用性をもたせるようにする。 【構成】 目標分配率算出手段４０bで算出されるフィ
ードフォワード制御量となる目標分配率ρFF、補正分配
率算出手段４０cで算出されるフィードバック制御量と
なる補正分配率ρFB、および操作分配率算出手段４０d
で両分配率ρFF，ρFBから算出される操作分配率ρ
FF.FB(これらは全て無次元数)を得た後、最後の段階
で、初めて記憶手段４０aのデータを用いて操作分配率
ρFF.FBを温度調整弁２８を実際に操作するに必要な操
作量θFF.FB(ＳFF.FB)に変換するようにして、操作分配
率ρFF.FB(ＳFF.FB)を求めるまでの過程、特に、補正分
配率ρFBを求める段階で使用する演算係数を無次元数と
して扱えるようにする。
温度を調整する温度調整弁の操作量を算出する場合の演
算係数を、給湯器の機種や温度調整弁の種類に応じて逐
一変更しなくても、統一した使用ができるようにして、
制御シーケンスに汎用性をもたせるようにする。 【構成】 目標分配率算出手段４０bで算出されるフィ
ードフォワード制御量となる目標分配率ρFF、補正分配
率算出手段４０cで算出されるフィードバック制御量と
なる補正分配率ρFB、および操作分配率算出手段４０d
で両分配率ρFF，ρFBから算出される操作分配率ρ
FF.FB(これらは全て無次元数)を得た後、最後の段階
で、初めて記憶手段４０aのデータを用いて操作分配率
ρFF.FBを温度調整弁２８を実際に操作するに必要な操
作量θFF.FB(ＳFF.FB)に変換するようにして、操作分配
率ρFF.FB(ＳFF.FB)を求めるまでの過程、特に、補正分
配率ρFBを求める段階で使用する演算係数を無次元数と
して扱えるようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、給湯器に係り、特には
給湯器の湯水の分配率を変えて給湯温度を調整する温度
調整弁の制御技術に関する。
給湯器の湯水の分配率を変えて給湯温度を調整する温度
調整弁の制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、たとえば、バイパスミキシング
方式の給湯器では、熱交換器と並列に配置されたバイパ
ス路の途中にバイパス弁を設け、熱交換器で加熱された
湯とバイパス路を経由した水とを混合して所定の給湯温
度になるように調整する。
方式の給湯器では、熱交換器と並列に配置されたバイパ
ス路の途中にバイパス弁を設け、熱交換器で加熱された
湯とバイパス路を経由した水とを混合して所定の給湯温
度になるように調整する。
【０００３】このようなバイパスミキシング方式の給湯
器として、特開平３−１８６１５０号公報に記載されて
いる従来技術では、熱交換器の出湯温度と予め設定され
る所望の給湯温度との偏差に基づいて加熱量(ガスバー
ナの燃焼量等)を制御するとともに、バイパス弁の開度
を制御して湯水を混合する分配比を変化させ、これによ
って、給湯温度制御を行うようにしている。
器として、特開平３−１８６１５０号公報に記載されて
いる従来技術では、熱交換器の出湯温度と予め設定され
る所望の給湯温度との偏差に基づいて加熱量(ガスバー
ナの燃焼量等)を制御するとともに、バイパス弁の開度
を制御して湯水を混合する分配比を変化させ、これによ
って、給湯温度制御を行うようにしている。
【０００４】しかしながら、従来の上記構成の給湯器で
は、所定の給湯温度の湯が得られるように温度制御を行
う場合、加熱量の調節と、バイパス路のバイパス弁の弁
開度の調節との双方を制御することから、両調節が互い
に干渉し合い、所望の給湯温度になるように制御するこ
とが円滑に行われないという不具合がある。
は、所定の給湯温度の湯が得られるように温度制御を行
う場合、加熱量の調節と、バイパス路のバイパス弁の弁
開度の調節との双方を制御することから、両調節が互い
に干渉し合い、所望の給湯温度になるように制御するこ
とが円滑に行われないという不具合がある。
【０００５】また、加熱量の調節と弁開度の調節との双
方を制御するために、制御装置が複雑になるという問題
もあった。
方を制御するために、制御装置が複雑になるという問題
もあった。
【０００６】そこで、本発明者らは、バイパス路に設け
たバイパス弁の開度のみを調節して、所望の給湯温度が
得られるように、次のような給湯器を提供した(特願平
５−３２７８１５号参照)。
たバイパス弁の開度のみを調節して、所望の給湯温度が
得られるように、次のような給湯器を提供した(特願平
５−３２７８１５号参照)。
【０００７】すなわち、バイパス弁の弁体がステッピン
グモータで駆動される構成であるとしたとき、図３に示
すように、予めステッピングモータのステップ数と湯水
混合の分配率との関係を調べておき、所望の給湯温度Ｔ
sが設定されたならば、この温度Ｔsに基づいてフィード
フォワード制御量となる湯水混合の目標分配率ρFFの値
を算出し、図３の関係を用いて、これに対応するステッ
ピングモータの目標ステップ数ＳFFを求める。
グモータで駆動される構成であるとしたとき、図３に示
すように、予めステッピングモータのステップ数と湯水
混合の分配率との関係を調べておき、所望の給湯温度Ｔ
sが設定されたならば、この温度Ｔsに基づいてフィード
フォワード制御量となる湯水混合の目標分配率ρFFの値
を算出し、図３の関係を用いて、これに対応するステッ
ピングモータの目標ステップ数ＳFFを求める。
【０００８】さらに、実際の給湯温度Ｔmを検出して得
られる湯水混合の分配率ρAの値を算出し、この実際分
配率ρAと上記の目標分配率ρFFとの偏差Δρ(＝ρA−
ρFF)を求める。そして、この偏差Δρの値から、次式
に基づいて、フィードバック制御量となるステッピング
モータの補正ステップ数ＳFBを算出する。
られる湯水混合の分配率ρAの値を算出し、この実際分
配率ρAと上記の目標分配率ρFFとの偏差Δρ(＝ρA−
ρFF)を求める。そして、この偏差Δρの値から、次式
に基づいて、フィードバック制御量となるステッピング
モータの補正ステップ数ＳFBを算出する。
【０００９】 ＳFB＝ＫP・Δρ＋ＫI・Σ(Δρ) (a) ここに、ＫPは比例係数、ＫIは積分係数であり、各係数
ＫP，ＫIは、共に分配率の偏差Δρをステッピングモー
タのステップ数に換算する値が含まれている。
ＫP，ＫIは、共に分配率の偏差Δρをステッピングモー
タのステップ数に換算する値が含まれている。
【００１０】続いて、この補正ステップ数ＳFBで先の目
標ステップ数ＳFFを補正して操作ステップ数ＳFF.FBを
求め、この操作ステップ数ＳFF.FBに基づいてステッピ
ングモータを駆動制御し、所定の給湯温度の湯が得られ
るようにしている。
標ステップ数ＳFFを補正して操作ステップ数ＳFF.FBを
求め、この操作ステップ数ＳFF.FBに基づいてステッピ
ングモータを駆動制御し、所定の給湯温度の湯が得られ
るようにしている。
【００１１】このように、上記の給湯器は、バイパス路
に設けたバイパス弁の開度のみを調節して、湯水を混合
する分配率を変化させることで所望の給湯温度が得られ
るように温度制御を行うので、温度制御機構の構成が簡
単になるだけでなく、温度制御の応答性も高まり、所望
の給湯温度の給湯を容易かつ正確に行えるという利点が
ある。
に設けたバイパス弁の開度のみを調節して、湯水を混合
する分配率を変化させることで所望の給湯温度が得られ
るように温度制御を行うので、温度制御機構の構成が簡
単になるだけでなく、温度制御の応答性も高まり、所望
の給湯温度の給湯を容易かつ正確に行えるという利点が
ある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らは、上記提供の給湯器についてさらに検討を加えた
ところ、次の問題が生じることが判明した。
者らは、上記提供の給湯器についてさらに検討を加えた
ところ、次の問題が生じることが判明した。
【００１３】すなわち、ある一つの機種の給湯器につい
て、バイパス弁を構成するステッピングモータのステッ
プ数と湯水混合の分配率との関係が、たとえば図３の実
線で示す曲線として得られている場合、目標分配率ρFF
の値が得られたならば、フィードフォワード制御量とな
る目標ステップ数ＳFFは、図３の関係から一義的に決定
することができる。
て、バイパス弁を構成するステッピングモータのステッ
プ数と湯水混合の分配率との関係が、たとえば図３の実
線で示す曲線として得られている場合、目標分配率ρFF
の値が得られたならば、フィードフォワード制御量とな
る目標ステップ数ＳFFは、図３の関係から一義的に決定
することができる。
【００１４】これに対して、フィードバック制御量とな
る補正ステップ数ＳFBは、前述の(a)式から分かるよう
に、実際分配率ρAと目標分配率ρFFとの偏差Δρから
求めている。そして、この場合に使用される比例係数Ｋ
Pおよび積分係数ＫIは、共に分配率の偏差Δρをステッ
ピングモータのステップ数に換算する値が含まれてい
る。
る補正ステップ数ＳFBは、前述の(a)式から分かるよう
に、実際分配率ρAと目標分配率ρFFとの偏差Δρから
求めている。そして、この場合に使用される比例係数Ｋ
Pおよび積分係数ＫIは、共に分配率の偏差Δρをステッ
ピングモータのステップ数に換算する値が含まれてい
る。
【００１５】ここで、比例係数ＫPと積分係数ＫIに含ま
れる換算値は、給湯器の機種やバイパス弁の種類に応じ
てそれぞれ異なった値をとることになるので、給湯器の
機種やバイパス弁の種類を考慮して、それぞれ両係数Ｋ
P，ＫIを適切なものに設定し直すことが必要となる。
れる換算値は、給湯器の機種やバイパス弁の種類に応じ
てそれぞれ異なった値をとることになるので、給湯器の
機種やバイパス弁の種類を考慮して、それぞれ両係数Ｋ
P，ＫIを適切なものに設定し直すことが必要となる。
【００１６】このため、給湯器の機種やバイパス弁の種
類が変われば、そのたびに、両係数ＫP，ＫIが妥当なも
のか否かを検証したり、給湯制御プログラムにおける両
係数ＫP，ＫIに関する初期設定値をそれぞれ変更するこ
とが必要となり、極めて面倒である。
類が変われば、そのたびに、両係数ＫP，ＫIが妥当なも
のか否かを検証したり、給湯制御プログラムにおける両
係数ＫP，ＫIに関する初期設定値をそれぞれ変更するこ
とが必要となり、極めて面倒である。
【００１７】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、本発明者からが提供した先の給湯器の
利点を損なうことなく、かつ、温度調整弁の操作量を算
出する場合の演算係数を、給湯器の機種や温度調整弁の
種類に応じて逐一変更しなくても、統一して使用できる
ようにして、制御シーケンスに汎用性をもたせることを
課題とする。
なされたもので、本発明者からが提供した先の給湯器の
利点を損なうことなく、かつ、温度調整弁の操作量を算
出する場合の演算係数を、給湯器の機種や温度調整弁の
種類に応じて逐一変更しなくても、統一して使用できる
ようにして、制御シーケンスに汎用性をもたせることを
課題とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、次の構成を採る。
解決するために、次の構成を採る。
【００１９】すなわち、本発明に係る給湯器は、給湯温
度制御を行うコントローラと、このコントローラからの
制御信号に基づいて湯水の分配率を変えて給湯温度を調
整する温度調整弁とを備え、コントローラは、給湯器の
機種に応じた温度調整弁の弁駆動に必要な操作量と湯水
の分配率との関係が予め記憶された記憶手段と、目標と
なる湯水混合の分配率ρFFを算出する目標分配率算出手
段と、給湯温度を検出して得られる実際の湯水混合の分
配率ρAを求め、この実際分配率ρAと前記目標分配率ρ
FFとに基づいて補正分配率ρFBを算出する補正分配率算
出手段と、目標分配率ρFFを前記補正分配率ρFBで補正
した操作分配率ρFF.FBを求める操作分配率算出手段
と、記憶手段のデータを用いてこの操作分配率ρFF.FB
をこれに対応した操作量θFF.FBに換算し、この操作量
θFF.FBに基づい前記温度調整弁を駆動する弁駆動制御
手段とを含む。
度制御を行うコントローラと、このコントローラからの
制御信号に基づいて湯水の分配率を変えて給湯温度を調
整する温度調整弁とを備え、コントローラは、給湯器の
機種に応じた温度調整弁の弁駆動に必要な操作量と湯水
の分配率との関係が予め記憶された記憶手段と、目標と
なる湯水混合の分配率ρFFを算出する目標分配率算出手
段と、給湯温度を検出して得られる実際の湯水混合の分
配率ρAを求め、この実際分配率ρAと前記目標分配率ρ
FFとに基づいて補正分配率ρFBを算出する補正分配率算
出手段と、目標分配率ρFFを前記補正分配率ρFBで補正
した操作分配率ρFF.FBを求める操作分配率算出手段
と、記憶手段のデータを用いてこの操作分配率ρFF.FB
をこれに対応した操作量θFF.FBに換算し、この操作量
θFF.FBに基づい前記温度調整弁を駆動する弁駆動制御
手段とを含む。
【００２０】特に、温度調整弁がステッピングモータに
より弁体が開閉駆動される構成のものである場合には、
弁駆動制御手段によって操作分配率ρFF.FBから換算さ
れる操作量θFF.FBは、ステッピングモータの操作ステ
ップ数ＳFF.FBが用いられる。
より弁体が開閉駆動される構成のものである場合には、
弁駆動制御手段によって操作分配率ρFF.FBから換算さ
れる操作量θFF.FBは、ステッピングモータの操作ステ
ップ数ＳFF.FBが用いられる。
【００２１】
【作用】上記構成において、給湯制御が開始されると、
目標分配率算出手段は、制御目標となる湯水混合の分配
率ρFFを算出する。
目標分配率算出手段は、制御目標となる湯水混合の分配
率ρFFを算出する。
【００２２】また、補正分配率算出手段は、給湯温度を
検出して得られる実際の湯水混合の分配率ρAを求め、
この実際分配率ρAと前記目標分配率ρFFとに基づいて
補正分配率ρFBを算出する。
検出して得られる実際の湯水混合の分配率ρAを求め、
この実際分配率ρAと前記目標分配率ρFFとに基づいて
補正分配率ρFBを算出する。
【００２３】続いて、操作分配率算出手段は、上記の目
標分配率ρFFを補正分配率ρFBで補正した操作分配率ρ
FF.FBを求める。
標分配率ρFFを補正分配率ρFBで補正した操作分配率ρ
FF.FBを求める。
【００２４】そして、操作分配率ρFF.FBが最終的に得
られた時点で、弁駆動制御手段は、この操作分配率
ρFF.FBを、これに対応した温度調整弁の弁駆動に必要
な操作量θFF.FB(ステッピングモータを弁駆動源とする
場合には操作ステップ数ＳFF.FB)に換算し、この操作量
θFF.FB(ＳFF.FB)に基づい温度調整弁を制御する。
られた時点で、弁駆動制御手段は、この操作分配率
ρFF.FBを、これに対応した温度調整弁の弁駆動に必要
な操作量θFF.FB(ステッピングモータを弁駆動源とする
場合には操作ステップ数ＳFF.FB)に換算し、この操作量
θFF.FB(ＳFF.FB)に基づい温度調整弁を制御する。
【００２５】このように、フィードフォワード制御量と
なる目標分配率ρFF、フィードバック制御量となる補正
分配率ρFBは、全て無次元数であり、最後の段階で、初
めて記憶手段のデータを用いて操作分配率ρFF.FBを温
度調整弁を実際に操作するに必要な操作量θFF.FB(Ｓ
FF.FB)に変換するので、操作分配率ρFF.FBを求めるま
での過程、特に、補正分配率ρFBを求める段階で使用す
る演算係数も無次元数でよい。
なる目標分配率ρFF、フィードバック制御量となる補正
分配率ρFBは、全て無次元数であり、最後の段階で、初
めて記憶手段のデータを用いて操作分配率ρFF.FBを温
度調整弁を実際に操作するに必要な操作量θFF.FB(Ｓ
FF.FB)に変換するので、操作分配率ρFF.FBを求めるま
での過程、特に、補正分配率ρFBを求める段階で使用す
る演算係数も無次元数でよい。
【００２６】このため、給湯器の機種や温度調整弁の種
類によらずに、演算係数として統一した値をとることが
できる。
類によらずに、演算係数として統一した値をとることが
できる。
【００２７】
【実施例】図１は本発明の実施例に係る給湯器の概略構
成図である。
成図である。
【００２８】この実施例の給湯器１は、熱交換器６と、
これを加熱するガスバーナ８とを有している。
これを加熱するガスバーナ８とを有している。
【００２９】そして、熱交換器６の入水側には図示しな
い水道管等に連通された入水路１０が、また、熱交換器
６の出湯側には図示しないカランやシャワー等に連通さ
れた出湯路１２がそれぞれ接続され、また、入水路１０
と出湯路１２との間は熱交換器６をバイパスするための
バイパス路１４で短絡されている。
い水道管等に連通された入水路１０が、また、熱交換器
６の出湯側には図示しないカランやシャワー等に連通さ
れた出湯路１２がそれぞれ接続され、また、入水路１０
と出湯路１２との間は熱交換器６をバイパスするための
バイパス路１４で短絡されている。
【００３０】上記の入水路１０には、入水温度Ｔcを検
出する入水温度センサ１６が設けられる一方、出湯路１
２には、熱交換器６で加熱された湯の出湯温度Ｔhを検
出する出湯温度センサ２２と、熱交換器６で加熱された
湯とバイパス路１４を通過した水とが混合された後の給
湯温度Ｔmを検出する給湯温度センサ２４が設けられて
いる。なお、２６は熱交換器６への通水量が最大加熱能
力を越えた場合に湯水の吐出水量を制限する過流出サー
ボ弁である。
出する入水温度センサ１６が設けられる一方、出湯路１
２には、熱交換器６で加熱された湯の出湯温度Ｔhを検
出する出湯温度センサ２２と、熱交換器６で加熱された
湯とバイパス路１４を通過した水とが混合された後の給
湯温度Ｔmを検出する給湯温度センサ２４が設けられて
いる。なお、２６は熱交換器６への通水量が最大加熱能
力を越えた場合に湯水の吐出水量を制限する過流出サー
ボ弁である。
【００３１】また、バイパス路１４には、このバイパス
路１４を開閉する温度調整弁としてのバイパス弁２８が
設けられている。
路１４を開閉する温度調整弁としてのバイパス弁２８が
設けられている。
【００３２】このバイパス弁２８は、図２に示すよう
に、入水口３０aと出水口３０bを有するケース３０内に
弁軸３２が軸方向に沿って出退可能に設けられており、
この弁軸３２の先端部分に弁体３４が取り付けられ、ま
た、ケース３０の外側部にはステッピングモータ３６が
固定され、このステッピングモータ３６の出力軸に弁軸
３２の基端部が取り付けられて構成されており、ステッ
ピングモータ３６が回転することで弁軸３２が出退し、
これによって弁体３４がケース３０内の通水路の開度を
変化させるようになっている。
に、入水口３０aと出水口３０bを有するケース３０内に
弁軸３２が軸方向に沿って出退可能に設けられており、
この弁軸３２の先端部分に弁体３４が取り付けられ、ま
た、ケース３０の外側部にはステッピングモータ３６が
固定され、このステッピングモータ３６の出力軸に弁軸
３２の基端部が取り付けられて構成されており、ステッ
ピングモータ３６が回転することで弁軸３２が出退し、
これによって弁体３４がケース３０内の通水路の開度を
変化させるようになっている。
【００３３】また、ステッピングモータ３６内には、図
示しないが、弁体３４の全開および全閉位置にそれぞれ
対応して弁軸３２の進退量を機械的に制限するロック機
構(たとえば、歯車を組み合わせたゼネバ・ストップ機
構など)が設けられている。
示しないが、弁体３４の全開および全閉位置にそれぞれ
対応して弁軸３２の進退量を機械的に制限するロック機
構(たとえば、歯車を組み合わせたゼネバ・ストップ機
構など)が設けられている。
【００３４】さらに、この給湯器１は、給湯温度制御を
行うコントローラ４０を有し、このコントローラ４０に
接続されて所定の指令を与えるための操作部４２が別途
備えられている。
行うコントローラ４０を有し、このコントローラ４０に
接続されて所定の指令を与えるための操作部４２が別途
備えられている。
【００３５】コントローラ４０は、記憶手段４０a、目
標分配率算出手段４０b、補正分配率算出手段４０c、操
作分配率算出手段４０d、および弁駆動制御手段４０eを
含む。
標分配率算出手段４０b、補正分配率算出手段４０c、操
作分配率算出手段４０d、および弁駆動制御手段４０eを
含む。
【００３６】記憶手段４０aは、ＲＯＭ等で構成されて
おり、図３に示すように、給湯器の機種に応じて、バイ
パス弁２８の弁開度を決めるステッピングモータ３６の
ステップ数Ｓと、各ステップ数Ｓに応じて予め求められ
た湯水混合の分配率ρ(＝Ｑc／Ｑh)との関係を決めるデ
ータが記憶されている。
おり、図３に示すように、給湯器の機種に応じて、バイ
パス弁２８の弁開度を決めるステッピングモータ３６の
ステップ数Ｓと、各ステップ数Ｓに応じて予め求められ
た湯水混合の分配率ρ(＝Ｑc／Ｑh)との関係を決めるデ
ータが記憶されている。
【００３７】すなわち、給湯器の機種ごとに、ステッピ
ングモータ３６がどれだけのステップ数だけ回転した場
合に、バイパス路１４を経由する水量Ｑcと、熱交換器
６を経由して出湯する湯量Ｑhとが分配されるかを予め
調べておき(たとえば、図３の実線およ一点鎖線の各デ
ータ)、機種が決まれば、その機種に適応した一つの曲
線のデータ(たとえば、図３の実線の曲線のデータ)を選
定し、これをテーブル化して記憶手段４０aに格納して
おく。
ングモータ３６がどれだけのステップ数だけ回転した場
合に、バイパス路１４を経由する水量Ｑcと、熱交換器
６を経由して出湯する湯量Ｑhとが分配されるかを予め
調べておき(たとえば、図３の実線およ一点鎖線の各デ
ータ)、機種が決まれば、その機種に適応した一つの曲
線のデータ(たとえば、図３の実線の曲線のデータ)を選
定し、これをテーブル化して記憶手段４０aに格納して
おく。
【００３８】目標分配率算出手段４０bは、入水温度Ｔ
c、熱交換器６からの出湯温度Ｔh、および操作部４２で
予め設定された給湯温度Ｔsに基づいて、制御目標とな
る湯水混合の目標分配率ρFFを、次式に基づいて算出す
るものである。
c、熱交換器６からの出湯温度Ｔh、および操作部４２で
予め設定された給湯温度Ｔsに基づいて、制御目標とな
る湯水混合の目標分配率ρFFを、次式に基づいて算出す
るものである。
【００３９】 ρFF＝Ｑc／Ｑh＝(Ｔh−Ｔs)／(Ｔs−Ｔc) (１) 補正分配率算出手段４０cは、入水温度Ｔc、熱交換器６
からの出湯温度Ｔh、および湯水混合後の実際の給湯温
度Ｔmに基づいて、実際の湯水混合の分配率ρAを算出
し、この実際分配率ρAと目標分配率算出手段４０bで得
られる目標分配率ρFFとの偏差Δρ(＝ρA−ρFF)を求
めて、補正分配率ρFBを算出するものである。この場合
の実際分配率ρAおよび補正分配率ρFBは、次式によっ
て算出される。
からの出湯温度Ｔh、および湯水混合後の実際の給湯温
度Ｔmに基づいて、実際の湯水混合の分配率ρAを算出
し、この実際分配率ρAと目標分配率算出手段４０bで得
られる目標分配率ρFFとの偏差Δρ(＝ρA−ρFF)を求
めて、補正分配率ρFBを算出するものである。この場合
の実際分配率ρAおよび補正分配率ρFBは、次式によっ
て算出される。
【００４０】 ρA＝(Ｑc／Ｑh)'＝(Ｔh−Ｔm)／(Ｔm−Ｔc) (２) ρFB＝ＭP・Δρ＋ＭI・Σ(Δρ) (３) ただし、Δρ＝ρA−ρFF ここに、ＭPは比例係数、ＭIは積分係数であり、各係数
ＭP，ＭIは、無次元数であって、従来のように、分配率
の偏差Δρをステッピングモータのステップ数に換算す
るような換算率は含まれておらず、かつ、給湯器の機種
やバイパス弁の種類によらず、統一された値となってい
る。
ＭP，ＭIは、無次元数であって、従来のように、分配率
の偏差Δρをステッピングモータのステップ数に換算す
るような換算率は含まれておらず、かつ、給湯器の機種
やバイパス弁の種類によらず、統一された値となってい
る。
【００４１】操作分配率算出手段４０dは、目標分配率
ρFFを補正分配率ρFBで補正した操作分配率ρFF.FBを
次式に基づいて算出するものである。
ρFFを補正分配率ρFBで補正した操作分配率ρFF.FBを
次式に基づいて算出するものである。
【００４２】 ρFF.FB＝ρFF＋ρFB (４) 弁駆動制御手段４０eは、記憶手段４０aのデータ(本例
では図３の実線のデータ)を用いて操作分配率ρFF.FBを
これに対応した操作量である操作ステップ数ＳFF.FBに
換算し、この操作ステップ数ＳFF.FBに基づいて、バイ
パス弁２８のステッピングモータ３６を駆動するように
なっている。
では図３の実線のデータ)を用いて操作分配率ρFF.FBを
これに対応した操作量である操作ステップ数ＳFF.FBに
換算し、この操作ステップ数ＳFF.FBに基づいて、バイ
パス弁２８のステッピングモータ３６を駆動するように
なっている。
【００４３】次に、上記構成の給湯器１における給湯温
度制御動作について説明する。
度制御動作について説明する。
【００４４】いま、カラン等が開かれて入水路１０を通
って水が供給されるようになると、図示しない水流セン
サによってこれが検出されてバーナ８の燃焼が開始され
る。
って水が供給されるようになると、図示しない水流セン
サによってこれが検出されてバーナ８の燃焼が開始され
る。
【００４５】この場合、熱交換器６で加熱される湯温
は、所定目標の出湯温度Ｔhとなるように、次の(a)，
(b)式に基づいてバーナ８による加熱量がフィードフォ
ワード制御ならびにフィードバック制御される。
は、所定目標の出湯温度Ｔhとなるように、次の(a)，
(b)式に基づいてバーナ８による加熱量がフィードフォ
ワード制御ならびにフィードバック制御される。
【００４６】 ＧFF＝ＫFF・(Ｔho−Ｔc)・Ｑh (a) ＧFB＝ＫFB・(Ｔho−Ｔha) (b) ただし、Ｔho＝Ｔs＋２５、ＫFF，ＫFBは定数、Ｔsはバ
イパスミキシング後の目標値として設定された給湯温
度、Ｔcは入水温度、Ｔhaは出湯温度センサ２２で検出
される実際の出湯温度、Ｑhは熱交換器６を経由して出
湯する実際の湯量である。
イパスミキシング後の目標値として設定された給湯温
度、Ｔcは入水温度、Ｔhaは出湯温度センサ２２で検出
される実際の出湯温度、Ｑhは熱交換器６を経由して出
湯する実際の湯量である。
【００４７】一方、コントローラ４０を構成する目標ス
テップ数算出手段４０bは、入水温度センサ１６からの
入水温度Ｔc、出湯温度センサ２２からの出湯温度Ｔh、
および使用者によって操作部４２で予め設定された給湯
温度Ｔsに基づいて、バイパス路１４を経由する水量Ｑc
と、熱交換器６を経由して出湯する湯量Ｑhとの目標分
配率ρFFを(１)式に基づいて算出する。
テップ数算出手段４０bは、入水温度センサ１６からの
入水温度Ｔc、出湯温度センサ２２からの出湯温度Ｔh、
および使用者によって操作部４２で予め設定された給湯
温度Ｔsに基づいて、バイパス路１４を経由する水量Ｑc
と、熱交換器６を経由して出湯する湯量Ｑhとの目標分
配率ρFFを(１)式に基づいて算出する。
【００４８】そして、この目標分配率ρFFをフィードフ
ォワード制御量として、補正分配率算出手段４０cおよ
び操作分配率算出手段４０dにそれぞれ送出する。
ォワード制御量として、補正分配率算出手段４０cおよ
び操作分配率算出手段４０dにそれぞれ送出する。
【００４９】補正分配率算出手段４０cは、上記の入水
温度Ｔc、出湯温度Ｔh、および給湯温度センサ２４で検
出される湯水混合後の実際の給湯温度Ｔmに基づいて、
実際の湯水混合の分配率ρAを(２)式に基づいて算出す
る。
温度Ｔc、出湯温度Ｔh、および給湯温度センサ２４で検
出される湯水混合後の実際の給湯温度Ｔmに基づいて、
実際の湯水混合の分配率ρAを(２)式に基づいて算出す
る。
【００５０】この実際分配率ρAが得られると、補正分
配率算出手段４０cは、引き続いて、上記の実際分配率
ρAと目標分配率ρFFとの偏差Δρ(＝ρA−ρFF)を求
め、(３)式によって補正分配率ρFBを算出する。
配率算出手段４０cは、引き続いて、上記の実際分配率
ρAと目標分配率ρFFとの偏差Δρ(＝ρA−ρFF)を求
め、(３)式によって補正分配率ρFBを算出する。
【００５１】そして、この補正分配率ρFBの値がバイパ
ス弁２８に対するフィードバック制御量として、同じく
操作分配率算出手段４０dに送出される。
ス弁２８に対するフィードバック制御量として、同じく
操作分配率算出手段４０dに送出される。
【００５２】操作分配率算出手段４０dは、上記の目標
分配率ρFFを補正分配率ρFBで補正した操作分配率ρ
FF.FBを(４)式によって求める。
分配率ρFFを補正分配率ρFBで補正した操作分配率ρ
FF.FBを(４)式によって求める。
【００５３】そして、この操作分配率ρFF.FBが弁操作
制御手段４０eに送られるので、弁操作制御手段４０e
は、記憶手段４０aに記憶されている図３に示す関係の
曲線(本例では実線の曲線)を利用して、この操作分配率
ρFF.FBをこれに対応するステッピングモータの操作ス
テップ数ＳFF.FBに換算し、この操作ステップ数ＳFF.FB
に基づいてバイパス弁２８のステッピングモータ３６を
駆動する。
制御手段４０eに送られるので、弁操作制御手段４０e
は、記憶手段４０aに記憶されている図３に示す関係の
曲線(本例では実線の曲線)を利用して、この操作分配率
ρFF.FBをこれに対応するステッピングモータの操作ス
テップ数ＳFF.FBに換算し、この操作ステップ数ＳFF.FB
に基づいてバイパス弁２８のステッピングモータ３６を
駆動する。
【００５４】なお、記憶手段４０aに記憶されているあ
る一つの機種のデータが図３の一点鎖線で示す場合に
は、(４)式で得られる操作分配率ρFF.FBは同じでも、
操作ステップ数は、Ｓ´FF.FBとなり、各機種に適合し
た操作ステップ数に換算されることになる。
る一つの機種のデータが図３の一点鎖線で示す場合に
は、(４)式で得られる操作分配率ρFF.FBは同じでも、
操作ステップ数は、Ｓ´FF.FBとなり、各機種に適合し
た操作ステップ数に換算されることになる。
【００５５】このように、(１)式から(４)式までは全て
分配率ρFF，ρA，ρFB，ρFF.FBの算出であり、これら
の分配率ρFF，ρA，ρFB，ρFF.FBは全て無次元の数値
であるから、フィードバック制御量となる補正分配率ρ
FBを算出するのに用いる(３)式の各係数ＭP，ＭIも無次
元数となる。このため、各係数ＭP，ＭIは、給湯器に機
種に応じて変更する必要はなく、それぞれ統一した値を
とることができる。つまり、給湯器の各機種に応じて変
更が必要なデータは、記憶手段４０aに記憶されている
データ(図３の実線や一点鎖線のような曲線)のみとな
る。
分配率ρFF，ρA，ρFB，ρFF.FBの算出であり、これら
の分配率ρFF，ρA，ρFB，ρFF.FBは全て無次元の数値
であるから、フィードバック制御量となる補正分配率ρ
FBを算出するのに用いる(３)式の各係数ＭP，ＭIも無次
元数となる。このため、各係数ＭP，ＭIは、給湯器に機
種に応じて変更する必要はなく、それぞれ統一した値を
とることができる。つまり、給湯器の各機種に応じて変
更が必要なデータは、記憶手段４０aに記憶されている
データ(図３の実線や一点鎖線のような曲線)のみとな
る。
【００５６】また、この実施例の給湯器１では、バイパ
ス路１４に設けたバイパス弁２８の開度のみを調節して
湯水を混合する分配率を変化させるので、本発明者らが
先に提供したものと同様に、迅速かつ正確な給湯温度制
御が行われることになる。
ス路１４に設けたバイパス弁２８の開度のみを調節して
湯水を混合する分配率を変化させるので、本発明者らが
先に提供したものと同様に、迅速かつ正確な給湯温度制
御が行われることになる。
【００５７】なお、上記の実施例において、記憶手段４
０aには、湯水混合の分配率ρ(＝Ｑc／Ｑh)とステッピ
ングモータ３６のステップ数Ｓとの関係を予め求めたデ
ータ(本例では図３の実線に相当)が格納されているが、
再出湯時のように、フィードフォワード制御量となる目
標分配率ρFFが頻繁に変更されるような場合には、変更
前の前回の目標分配率が今回の目標分配率の設定の際の
補正量として一部取り込まれるために、補正量が常に前
回の目標分配率に引きずられるかたちとなり、そのまま
では、良好な制御とならないことがある。その対策とし
て、操作分配率算出手段４０dにおいて、(４)式に代え
て、次式によって操作分配率ρFF.FBを求めることもで
きる。
０aには、湯水混合の分配率ρ(＝Ｑc／Ｑh)とステッピ
ングモータ３６のステップ数Ｓとの関係を予め求めたデ
ータ(本例では図３の実線に相当)が格納されているが、
再出湯時のように、フィードフォワード制御量となる目
標分配率ρFFが頻繁に変更されるような場合には、変更
前の前回の目標分配率が今回の目標分配率の設定の際の
補正量として一部取り込まれるために、補正量が常に前
回の目標分配率に引きずられるかたちとなり、そのまま
では、良好な制御とならないことがある。その対策とし
て、操作分配率算出手段４０dにおいて、(４)式に代え
て、次式によって操作分配率ρFF.FBを求めることもで
きる。
【００５８】 ρFF.FB＝ρFF・(１＋ρFB／Ｃ) (Ｃは定数) (５） 上記の実施例では、バイパスミキシング方式の給湯器１
において、バイパス路１４に設けられたバイパス弁２８
を制御する場合について説明したが、これに限定される
ものではなく、たとえば、カランに設けられる湯水混合
弁の弁制御に関しても本発明を適用することができる。
において、バイパス路１４に設けられたバイパス弁２８
を制御する場合について説明したが、これに限定される
ものではなく、たとえば、カランに設けられる湯水混合
弁の弁制御に関しても本発明を適用することができる。
【００５９】また、実施例ではステッピングモータ３６
によって弁体３４が開閉動作されるものについて説明し
たが、直流モータなどによって弁体が開閉動作されるも
のについても本発明は適用可能である。この場合は、図
３の横軸のステップ数をモータ駆動電流の通電時間に対
応させればよい。
によって弁体３４が開閉動作されるものについて説明し
たが、直流モータなどによって弁体が開閉動作されるも
のについても本発明は適用可能である。この場合は、図
３の横軸のステップ数をモータ駆動電流の通電時間に対
応させればよい。
【００６０】
【発明の効果】本発明によれば、本発明者からが提供し
た先の給湯器の利点を損なうことなく、温度調整弁の操
作量を算出する場合の演算係数を、給湯器の機種や温度
調整弁の種類に応じて逐一変更しなくても、統一した使
用ができる。このため、制御シーケンスに汎用性をもた
せることができる。
た先の給湯器の利点を損なうことなく、温度調整弁の操
作量を算出する場合の演算係数を、給湯器の機種や温度
調整弁の種類に応じて逐一変更しなくても、統一した使
用ができる。このため、制御シーケンスに汎用性をもた
せることができる。
【００６１】さらに、フィードバック制御量を分配率ρ
ＦＢの値で認識できるので、実際の給湯温度Ｔmが予め
設定した給湯温度Ｔsに一致しないような場合には、こ
の分配率ρFBを給湯器の異常判定用のパラメータとして
用いるなどの応用が可能となる。
ＦＢの値で認識できるので、実際の給湯温度Ｔmが予め
設定した給湯温度Ｔsに一致しないような場合には、こ
の分配率ρFBを給湯器の異常判定用のパラメータとして
用いるなどの応用が可能となる。
【図１】本発明の実施例に係る給湯器の概略構成図であ
る。
る。
【図２】図１の給湯器に使用されるバイパス弁の具体的
な構成を示す縦断面図である。
な構成を示す縦断面図である。
【図３】コントローラを構成する記憶手段に記憶されて
いるステッピングモータのステップ数と湯水混合の分配
率との関係を示す特性図である。
いるステッピングモータのステップ数と湯水混合の分配
率との関係を示す特性図である。
１…給湯器、６…熱交換器、１０…入水路、１２…出湯
路、１４…バイパス路、２２…出湯温度センサ、２４…
給湯温度センサ、２８…バイパス弁、３６…ステッピン
グモータ、４０…コントローラ、４０a…記憶手段、４
０b…目標分配率算出手段、４０c…補正分配率算出手
段、４０d…操作分配率算出手段、４０e…弁駆動制御手
段、４２…操作部。
路、１４…バイパス路、２２…出湯温度センサ、２４…
給湯温度センサ、２８…バイパス弁、３６…ステッピン
グモータ、４０…コントローラ、４０a…記憶手段、４
０b…目標分配率算出手段、４０c…補正分配率算出手
段、４０d…操作分配率算出手段、４０e…弁駆動制御手
段、４２…操作部。
Claims (3)
- 【請求項１】 給湯温度制御を行うコントローラと、こ
のコントローラからの制御信号に基づいて湯水の分配率
を変えて給湯温度を調整する温度調整弁とを備え、 前記コントローラは、 給湯器の機種に応じた温度調整弁の弁駆動に必要な操作
量と湯水の分配率との関係が予め記憶された記憶手段
と、 目標となる湯水混合の分配率ρFFを算出する目標分配率
算出手段と、 給湯温度を検出して得られる実際の湯水混合の分配率ρ
Aを求め、この実際分配率ρAと前記目標分配率ρFFとに
基づいて補正分配率ρFBを算出する補正分配率算出手段
と、 前記目標分配率ρFFを前記補正分配率ρFBで補正した操
作分配率ρFF.FBを求める操作分配率算出手段と、 前記記憶手段のデータを用いてこの操作分配率ρFF.FB
を、これに対応した操作量θFF.FBに換算し、この操作
量θFF.FBに基づい前記温度調整弁を駆動する弁駆動制
御手段と、 を含むことを特徴とする給湯器。 - 【請求項２】 前記温度調整弁は、ステッピングモータ
により弁体が開閉駆動される構成のものであり、 前記弁駆動制御手段によって操作分配率ρFF.FBから換
算される操作量θFF.FBは、ステッピングモータの操作
ステップ数ＳFF.FBである、 ことを特徴とする請求項１記載の給湯器。 - 【請求項３】 給湯器は、熱交換器で加熱された湯とバ
イパス路を経由した冷水とを混合するバイパスミキシン
グ方式のものであり、 前記温度調整弁は、前記バイパス路に設置されたバイパ
ス弁である、 ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の給湯
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6014357A JPH07219647A (ja) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | 給湯器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6014357A JPH07219647A (ja) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | 給湯器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07219647A true JPH07219647A (ja) | 1995-08-18 |
Family
ID=11858828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6014357A Pending JPH07219647A (ja) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | 給湯器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07219647A (ja) |
-
1994
- 1994-02-08 JP JP6014357A patent/JPH07219647A/ja active Pending
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