JPH10141765A

JPH10141765A - 一缶二水路風呂給湯器

Info

Publication number: JPH10141765A
Application number: JP8311295A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Muneta; 佳宏棟田; Hisayasu Watanabe; 久恭渡辺
Original assignee: Gastar Co Ltd
Current assignee: Gastar Co Ltd
Priority date: 1996-11-07
Filing date: 1996-11-07
Publication date: 1998-05-29
Anticipated expiration: 2016-11-07
Also published as: JP3811531B2

Abstract

(57)【要約】【課題】風呂設定温度の湯を正確に張る。【解決手段】フィードフォワード熱量設定手段31は給
水温度を設定温度に高めるのに要するフィードフォワー
ド熱量を設定する。フィードバック熱量設定手段32は給
湯設定温度に対する出湯温度の偏差を零にするフィード
バック熱量を設定する。フィードバック熱量学習補正手
段33はフィードフォワード熱量のずれ量を学習補正す
る。運転モード判別部42は運転モードが給湯単独運転か
湯張り単独運転かを判別し、制御モード切り替え部41は
給湯単独運転時には制御手段を給湯制御手段36に、湯張
り単独運転時にはフィードフォワード湯張り制御手段35
に切り替える。給湯制御手段36はフィードバック熱量と
学習補正されたフィードフォワード熱量のトータル熱量
でもって給湯の燃焼熱量を制御する。フィードフォワー
ド湯張り制御手段35は学習補正されたフィードフォワー
ド熱量のみによって湯張りの燃焼熱量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、風呂の追い焚き機
能と浴槽への湯張り機能と給湯機能を備えた一缶二水路
風呂給湯器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７には出願人が開発している一缶二水
路風呂給湯器のシステム構成が示されている。同図にお
いて、器具ケース１内には給湯熱交換器２と追い焚き熱
交換器３とが一体化されて配設されている。すなわち、
複数の共通のフィンプレート４に給湯側の管路を貫通装
着して給湯熱交換器２と成し、同じくフィンプレート４
に追い焚き側の管路を貫通装着して追い焚き熱交換器３
と成している。

【０００３】これら一体化された熱交換器の下方側には
給湯熱交換器２と追い焚き熱交換器３を共通に加熱する
バーナ５が配置されており、このバーナ５の燃焼の給排
気を行う燃焼ファン６が下側に配置されている。バーナ
５にはガス通路19が接続されており、このガス通路19に
は通路の開閉を行う電磁弁７，８とガスの供給量（バー
ナの燃焼熱量）を開弁量によって制御する比例弁10が介
設されている。なお、前記比例弁10の開弁量制御は、具
体的には、比例弁10に印加される電流（開弁駆動電流）
の可変制御によって行われている。

【０００４】前記給湯熱交換器２の入側には給水管11が
接続されており、この給水管11には給水温度を検出する
給水温度検出センサ12と、給水流量（湯張りの場合には
湯張り流量）を検出する流量検出センサ13が設けられて
いる。なお、給水管11の入口側は水道管に接続されてい
る。

【０００５】前記給湯熱交換器２の出側には給湯管14が
接続されており、この給湯管14は外部配管を介して台所
等の所望の給湯場所に導かれている。前記給湯熱交換器
２の出側の流路には給湯温度を検出する給湯温度センサ
15が設けられている。

【０００６】前記追い焚き熱交換器３の入側には管路16
の一端側が接続され、管路16の他端側は循環ポンプ17の
吐出側に接続されている。そして、循環ポンプ17の吸込
側と浴槽18は戻り管20によって接続されており、この戻
り管20には浴槽18の循環湯水の温度を風呂温度として検
出する風呂温度センサ21と循環水流を検出する流水セン
サ（流水スイッチ）９が設けられている。前記追い焚き
熱交換器３の出側には往管22の一端側が接続され、往管
22の他端側は浴槽18に接続されており、浴槽18から戻り
管20を介して循環ポンプ17、管路16、追い焚き熱交換器
３および往管22を介して浴槽18に至る通路は追い焚き循
環通路23を構成している。

【０００７】前記給湯熱交換器２の給湯管14は給湯通路
として機能し、この給湯管14と追い焚き循環通路23（図
７においては管路16）は湯張り通路24によって連通接続
されており、この湯張り通路24には通路の開閉を行う電
磁弁等により構成される注湯弁25が介設され、この注湯
弁25の下流側の湯張り通路24には浴槽18の水位を水圧に
よって検出する水位センサ（圧力センサ）26が設けられ
ている。

【０００８】流水センサ９、前記流量検出センサ13、温
度センサ12，15，21、水位センサ26等のセンサ検出信号
は制御装置27に加えられており、この制御装置27にはリ
モコン28が接続されている。このリモコン28には給湯温
度を設定する給湯温度設定手段や、風呂温度を設定する
風呂温度設定手段や、湯張り運転を指令するボタンや、
湯張りから追い焚きを経て保温に至る一連の動作を指令
する自動ボタンや、必要な情報を表示する表示部等が設
けられている。

【０００９】前記制御装置27は各種センサ検出信号とリ
モコン28の情報を取り込み、内部に与えられているシー
ケンスプログラムに従い、給湯運転と、湯張り運転と、
追い焚き運転と、保温運転を次のように制御する。

【００１０】例えば、台所等に導かれた給湯通路の水栓
30が開けられ、流量検出センサ13により作動流量が検出
されると、燃焼ファン６の回転が行われ、電磁弁７，８
の開動作が行われてバーナ５に燃料ガスが供給されると
共に、図示されていない点着火手段によりバーナ５の燃
焼が行われ、給湯温度センサ15で検出される給湯温度が
リモコン28で設定される給湯設定温度に一致するように
比例弁10への開弁駆動電流を制御し、給湯熱交換器２を
通る水をバーナ５の火炎により加熱して設定温度の湯を
作り出し、この湯を給湯管14を介して給湯場所へ給湯す
る。

【００１１】そして、水栓30が閉められて、流量検出セ
ンサ13からオフ信号が出力されたときに、バーナ燃焼を
停止し、給湯運転モードの動作を終了する。

【００１２】また、リモコン28により湯張り運転モード
が指令されると、注湯弁25が開けられる。そして、流量
検出センサ13により作動流量が検出されると、給湯運転
の場合と同様にバーナ５の燃焼が開始し、給湯熱交換器
２で作り出された湯は給湯管14、湯張り通路24を通り、
さらに分岐して管路16から追い焚き熱交換器３を経て往
管22を通る通路と戻り管20を通る通路の両側から浴槽18
に湯が落とし込まれる。そして、設定水位までの湯の水
量が落とし込まれたとき、又は水位センサ26により設定
水位が検出されたときに注湯電磁弁25が閉じられバーナ
５の燃焼が停止して湯張り運転モードの動作が終了す
る。

【００１３】追い焚き運転モードの動作においては、注
湯弁25が閉じられている状態で、循環ポンプ17が回転駆
動され、浴槽18内の湯水の循環が追い焚き循環通路23を
介して行われ、風呂温度センサ21により浴槽の風呂温度
が検出される。そして、風呂検出温度が風呂設定温度よ
りも低いときには、バーナ５の燃焼が行われ、追い焚き
循環通路23を通して循環する浴槽湯水を追い焚き熱交換
器３で加熱する。風呂温度センサ21により浴槽湯水の温
度が風呂設定温度に達したことが検出されたときに、循
環ポンプ17の停止とバーナ５の燃焼停止が行われて追い
焚き運転モードの動作が終了する。

【００１４】保温モードの動作では、追い焚き後、予め
与えられる保温時間（例えば３時間）の間、所定のイン
ターバル時間（例えば30分）毎にバーナ５を燃焼させな
いで循環ポンプ17を駆動して浴槽湯水を追い焚き循環通
路を循環させて浴槽内湯温を風呂温度センサ21で検出
し、その検出温度が風呂設定温度よりも予め与えられる
許容範囲を越えて低下していたときには、バーナ５を燃
焼させて追い焚きを行い、浴槽内湯温を風呂設定温度に
維持し、保温モードの時間はいつでも浴槽18に入浴可能
状態に浴槽湯温を保温する。

【００１５】上記の如く、一缶二水路風呂給湯器は、共
通のバーナ５を用いて一体化された給湯熱交換器２と追
い焚き熱交換器３を加熱する方式なので、別体に設けら
れた給湯熱交換器と追い焚き熱交換器をそれぞれ別個の
バーナを用いて燃焼加熱する方式に比べ、装置構成の簡
易化が図れ、これに伴い、装置（器具）の小型化とコス
ト低減が図れることになる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一缶二
水路風呂給湯器においては、浴槽18への湯張りを行う場
合、給湯熱交換器２で風呂設定温度の湯を作り出して浴
槽18へ落とし込むと、湯張り通路24を通った湯の一部が
管路16側から追い焚き熱交換器３を経由して浴槽18に落
とし込まれるために、この追い焚き熱交換器３を通ると
きに再びバーナ５の燃焼火炎でもって再加熱されて浴槽
18に落とし込まれる結果、浴槽内湯水の温度は風呂設定
温度よりも高くなってしまい、浴槽の湯張り温度が目標
温度からずれてしまうという問題が生じる。

【００１７】このような浴槽湯張り温度のずれを解消す
るものとして、特開平６−１５９７９８号公報や、特開
平６−２０１１８５号公報の装置が提案されている。こ
れらの提案装置は、給湯熱交換器２から出た湯が追い焚
き熱交換器３を通るときに再加熱される吸熱量を見込ん
だ分だけ給湯熱交換器２での燃焼熱量を低く設定し、そ
の低く設定した熱量に対応する出湯温度が得られるよう
にバーナ５の燃焼熱量を制御して湯張りを行うものであ
る。

【００１８】しかしながら、追い焚き循環通路側での再
加熱による吸熱量の大きさは、追い焚き熱交換器３を通
る流量の違いや、給湯熱交換器２側から追い焚き循環通
路23を介して浴槽18に至る配管管路の長さや、熱交換器
の構造等の違いにより異なるため、風呂設定温度の湯を
正確に張ることは困難であった。もちろん、追い焚き循
環通路23側の再加熱による吸熱量に影響を与える流量、
配管管路の長さ、熱交換器の構造等の違いにより吸熱量
がどのように変化するかのデータを予め実験等により求
めて記憶しておくことにより、湯張り温度の制御精度を
高めることは可能であるが、そのようにすると、膨大な
記憶データが必要となり、湯張りの制御構成が極めて複
雑化し、器具のコストも高価になってしまうという新た
な問題が生じる。

【００１９】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、簡易な制御構成のもとで、
湯張り温度の制御精度を十分に高めることが可能な一缶
二水路風呂給湯器を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のような手段を講じている。すなわち、
第１の発明は、給水通路から供給される水を加熱して給
湯通路へ送出する給湯熱交換器と、浴槽湯水の追い焚き
循環通路に組み込まれ循環湯水の追い焚きを行う追い焚
き熱交換器とが一体化され、この一体化された給湯熱交
換器と追い焚き熱交換器を加熱する共通のバーナを備
え、前記給湯通路と追い焚き循環通路は注湯弁を介して
湯張り通路によって連通接続され、給湯モードと湯張り
モードの運転制御が可能な一缶二水路風呂給湯器におい
て、フィードフォワード熱量とフィードバック熱量との
トータル熱量による給湯モードの単独定常運転時にフィ
ードフォワード熱量のずれを学習補正するフィードフォ
ワード熱量学習補正手段と、湯張りモードの単独運転時
には前記給湯モードの単独定常運転時に学習補正された
フィードフォワード熱量のみの熱量制御によって湯張り
単独運転を制御するフィードフォワード湯張り制御手段
とを有する構成をもって課題を解決する手段としてい
る。

【００２１】また、第２の発明は、前記第１の発明の構
成を備えたものにおいて、フィードフォワード熱量学習
補正手段は、フィードバック熱量の変動許容範囲とフィ
ードフォワード熱量の補正係数と補正係数の補正値とが
与えられているデータ格納部と、前記フィードバック熱
量が変動許容範囲をプラス側に越えたときには補正係数
を補正値だけ増加する方向に更新補正しフィードバック
熱量が変動許容範囲をマイナス側に越えたときには補正
係数を補正値だけ減少する方向に更新補正する補正係数
更新補正部と、給水温度を給湯設定温度に高めるのに要
する熱量として演算設定されるフィードフォワード熱量
に前記更新補正された補正係数を乗算してフィードフォ
ワード熱量を補正するフィードフォワード熱量補正部と
を有して構成されていることをもって課題を解決する手
段としている。

【００２２】上記構成の発明において、給湯モードの単
独定常運転においては、フィードフォワード熱量とフィ
ードバック熱量とのトータル熱量によって熱量制御、つ
まり、バーナの燃焼熱量が制御されるが、この給湯モー
ドの単独定常運転中に、フィードフォワード熱量のずれ
がフィードフォワード熱量学習補正手段によって学習補
正される。このフィードフォワード熱量の学習補正は給
湯モードの単独定常運転が行われる毎に行われ、フィー
ドフォワード熱量はずれのない正しい値に収束してい
く。

【００２３】湯張りモードの単独運転時には、給湯モー
ドの前記単独定常運転によって学習補正されたフィード
フォワード熱量のみの熱量制御によって湯張り単独運転
がフィードフォワード湯張り制御手段により制御される
ことで、給水温度を湯張り設定温度に高めるのに要する
正確なフィードフォワード熱量が給湯熱交換器での吸熱
量と追い焚き熱交換器での再加熱の吸熱量とのトータル
熱量として与えられる結果、浴槽に落とし込まれる湯の
温度は正確な風呂設定温度の湯となり、風呂設定温度の
湯を正確に張ることが可能となり、湯張り温度の制御精
度を格段に高めることが可能となるものである。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図面
に基づき説明する。なお、本実施形態例における一缶二
水路風呂給湯器のシステムは前記図７に示したものと同
様であり、同一部分には同一符号を用い、その重複説明
は省略する。本実施形態例において特徴的なことは、給
湯モードの単独定常運転時にフィードフォワード熱量の
ずれを学習補正し、湯張りモードの単独運転時にはその
学習補正された正しいフィードフォワード熱量を用いて
湯張り単独運転を制御する構成としたことである。この
特徴的な構成は制御装置27に設けられており、そのブロ
ック構成が図１に示されている。

【００２５】本実施形態例の制御構成部分は、フィード
フォワード熱量設定手段31と、フィードバック熱量設定
手段32とを有する他に、フィードフォワード熱量学習補
正手段33と燃焼制御部34と運転モード判別部42とを有
し、燃焼制御部34はフィードフォワード湯張り制御手段
35と、給湯制御手段36と、制御モード切り替え部とを有
して構成されていることを特徴とする。

【００２６】前記フィードフォワード熱量設定手段31
は、給水温度Ｔ_Wを設定温度Ｔ_Sに高めるのに要する理
論熱量をフィードフォワード熱量Ｐ_FFとして次の（１）
式によって設定する。

【００２７】Ｐ_FF＝｛（Ｔ_S−Ｔ_W）×Ｑ｝／η・・・・・（１）

【００２８】なお、この（１）式でＱは給水流量（給湯
流量）であり、ηは熱効率である。

【００２９】フィードバック熱量設定手段32は給湯の設
定温度Ｔ_Sに対する出湯温度Ｔ_OUTの偏差を相殺して零
に補正するフィードバック熱量Ｐ_FBを設定する。

【００３０】ところで、一般的には、給湯モードでの定
常運転時にはフィードフォワード熱量設定手段31で設定
されたフィードフォワード熱量Ｐ_FFとフィードバック熱
量設定手段32で設定されたフィードバック熱量Ｐ_FBとを
加算したトータル熱量Ｐ_T（Ｐ_T＝Ｐ_FF＋Ｐ_FB）の熱量
を発生するようにバーナ５の燃焼熱量を制御する。具体
的には、燃焼熱量Ｐ_Tを発生するのに要するガス量をバ
ーナ５に供給すべく比例弁10の開弁駆動電流を制御す
る。

【００３１】このフィードフォワード熱量Ｐ_FFとフィー
ドバック熱量Ｐ_FBを用いた燃焼制御においては、理想的
には、フィードバック熱量Ｐ_FBが零となり、フィードフ
ォワード熱量Ｐ_FFのみによって燃焼制御されることが望
ましい。しかしながら、給湯流量Ｑを検出する流量検出
センサ13や、給水温度Ｔ_Wを検出する給水温度検出セン
サ12に検出誤差があり、また熱効率ηも時間的に変動す
ることから、フィードフォワード熱量Ｐ_FFに誤差が生
じ、フィードフォワード熱量Ｐ_FFのみによっては設定温
度の湯を出湯させることは困難となり、フィードバック
熱量Ｐ_FBが必要となる。しかし、フィードバック熱量Ｐ
_FBが大きくなると、そのフィードバック熱量Ｐ_FBの変化
に伴う出湯温度制御の時間遅れが生じ、出湯温度が不安
定となり、出湯温度の制御精度が低下するという問題が
生じる。

【００３２】このような問題を解消するために、本実施
形態例ではフィードフォワード熱量Ｐ_FFの学習補正手段
33を設けている。なお、給湯モードの運転に際しては、
バーナ５の点着火時はフィードフォワード熱量Ｐ_FFによ
って燃焼量を制御し、出湯湯温（給湯湯温）が給湯設定
温度に近づいて出湯湯温が安定した以降の給湯定常運転
時には、フィードフォワード熱量Ｐ_FFとフィードバック
熱量Ｐ_FBとのトータル熱量Ｐ_Tによって給湯運転を制御
する。

【００３３】前記フィードフォワード熱量学習補正手段
33は図２に示すように、フィードフォワード熱量補正部
37と、補正係数更新補正部38と、データ格納部40とを有
して構成されている。前記データ格納部40には、フィー
ドバック熱量の変動許容範囲と、フィードフォワード熱
量の補正係数Ｋの初期値と、補正係数Ｋの補正値αの値
と、補正係数Ｋの上限値Ｋ_MAXおよび下限値Ｋ_MINの値
がそれぞれ格納されている。前記フィードバック熱量の
変動許容範囲は、例えば、±ａ（ａは正の有理数）の値
として与えられる。また、補正係数Ｋの初期値として例
えば1.0 の値が格納される。

【００３４】データ格納部40に格納される補正係数Ｋの
補正値αの値は、例えば、図４に示すようなパターンの
データで与えられる。図４の（ａ）は、フィードフォワ
ード熱量の大きさにかかわらず、補正値αを例えば、0.
01〜0.02の範囲内の固定値（微小固定値）で与えるもの
である。図４の（ｂ）は補正値αをフィードフォワード
熱量設定手段31で設定されるフィードフォワード熱量Ｐ
_FFの大きさに比例した値で与えるものである。

【００３５】フィードバック熱量Ｐ_FBの大きさはフィー
ドフォワード熱量Ｐ_FFの大きさとほぼ比例した傾向とな
り、フィードフォワード熱量Ｐ_FFが大きくなるにつれフ
ィードバック熱量Ｐ_FBも大きくなり、フィードフォワー
ド熱量Ｐ_FFに対するフィードバック熱量Ｐ_FBの割合がほ
ぼ一定の関係となる。つまり、フィードフォワード熱量
Ｐ_FFが大きくなるにつれ、フィードバック熱量Ｐ_FBも大
きくなるので、フィードフォワード熱量Ｐ_FFが大きくな
るに伴い、フィードフォワード熱量Ｐ_FFの補正量を大き
くすることで、フィードフォワード熱量Ｐ_FFに対するフ
ィードバック熱量Ｐ_FBの割合を小さくできる。この点に
着目し、図４の（ｂ）では、フィードフォワード熱量Ｐ
_FFの値に比例した補正値αを与えるものである。

【００３６】図４の（ｃ）はフィードフォワード熱量設
定段31で設定されるフィードフォワード熱量Ｐ_FFが小さ
い区間、つまり、フィードフォワード熱量Ｐ_FFが補正可
否基準値Ｐ_FFLよりも小さい範囲では補正値αを零とし
フィードフォワード熱量Ｐ_FFが補正可否基準値Ｐ_FFL以
上の範囲で補正値αを破線で示すように一定の固定値で
与えるか、あるいは実線で示すようにフィードフォワー
ド熱量Ｐ_FFに対して比例する値で与えるものである。フ
ィードフォワード熱量Ｐ_FFが小さい範囲では、フィード
バック熱量Ｐ_FBの大きさも小さくなり、フィードフォワ
ード熱量Ｐ_FFの補正量も極めて小さな値となり、フィー
ドフォワード熱量Ｐ_FFの補正量がフィードフォワード熱
量Ｐ_FFの演算の誤差範囲となる場合が想定され、このよ
うな微小のフィードフォワード熱量Ｐ_FFの区間でフィー
ドフォワード熱量Ｐ_FFの補正を行うことは殆ど意味がな
く、この点を考慮し、図４の（ｃ）では、フィードフォ
ワード熱量Ｐ_FFが補正可否基準値Ｐ_FFLよりも小さい範
囲では補正値零としてフィードフォワード熱量Ｐ_FFの補
正を行わないようにするものである。

【００３７】補正係数更新補正部38は、フィードバック
熱量設定手段32で設定されるフィードバック熱量Ｐ_FBを
モニタし、そのフィードバック熱量Ｐ_FBがデータ格納部
40に与えられているフィードバック熱量の変動許容範囲
内にあるか否かを判断し、フィードバック熱量Ｐ_FBが変
動許容範囲から外れたときには補正係数Ｋの更新補正動
作を行う。すなわち、補正値αのデータが図４の（ａ）
に示すようなパターンで与えられている場合には、フィ
ードバック熱量Ｐ_FBが変動許容範囲を＋側に越えて外れ
たときには、データ格納部20に格納されている補正係数
Ｋに補正値αを加算して、補正係数ＫをＫ＋αに更新補
正する。また、フィードバック熱量Ｐ_FBが変動許容範囲
を−側に越えて外れたときには、補正係数Ｋから補正値
αを減算し、補正係数ＫをＫ−αの値に更新補正する。

【００３８】また、補正係数Ｋが図４の（ｂ）や（ｃ）
のパターンで与えられている場合には、フィードフォワ
ード熱量設定手段31で設定されるフィードフォワード熱
量Ｐ_FFの値を取り込み、このフィードフォワード熱量Ｐ
_FFに対応する補正値αを図４の（ｂ）や（ｃ）のグラフ
データから読み取り、同様に補正係数Ｋを更新補正す
る。なお、補正係数の更新補正動作は、出湯温度が安定
した状態、つまり、設定温度に対する出湯温度の偏差が
予め与えられている許容範囲に入っているときに行われ
るが、その更新補正のタイミングは、予め与えられるイ
ンターバル期間（例えば30秒あるいは１分）毎に行う
か、あるいは１回の燃焼運転につき１回行う。インター
バル期間毎に更新補正動作を行う場合は、例えば、出湯
温が設定温度に対して許容範囲に入ったときに第１回目
の更新補正動作を行い、この１回目の更新補正動作時に
タイマを駆動し、次のインターバル期間が経過するとき
に、２回目の更新補正動作を行うという如く、タイマが
インターバル期間のタイプアップ信号を出力する毎に補
正係数の更新補正動作を行えばよい。

【００３９】図５は補正係数の更新補正動作をより具体
的に示すものである。１の区間では、フィードバック熱
量Ｐ_FBは、±ａの変動許容範囲内に入っているので、補
正係数Ｋの初期値1.0 は補正されない。２の区間では、
フィードバック熱量Ｐ_FBが変動許容範囲の上限値＋ａを
越えているので、補正係数Ｋは初期値の1.0 にデータ格
納部40から得られる補正値αの0.01だけ加算した1.01に
更新補正される。３、４の区間では、フィードバック熱
量Ｐ_FBは変動許容範囲内に入っているので補正係数Ｋの
補正動作は行われない。５の区間では、フィードバック
熱量Ｐ_FBは変動許容範囲を−側に越えているので、補正
係数Ｋ＝1.01は補正値の0.01が差し引かれてＫ＝1.00に
更新補正される。また、６の区間においても、フィード
バック熱量Ｐ_FBは変動許容範囲を−側に越えているの
で、補正係数Ｋ＝1.00は補正値の0.01が差し引かれてＫ
＝0.99に更新補正される。なお、補正係数Ｋの値として
上限値Ｋ_MAXと下限値Ｋ_MINが与えられており、更新補
正された補正係数Ｋの値が上限値Ｋ_MAXを越えるときに
は、その上限値Ｋ_MAXの値が採用され、更新補正された
補正係数Ｋが下限値Ｋ_MINを下側に越えたときには、そ
の下限値Ｋ_MINが採用され、補正係数Ｋは上限値Ｋ_MAX
と下限値Ｋ_MINの範囲から外れないようにしてある。

【００４０】フィードフォワード熱量補正部37は補正係
数更新補正部38で更新補正された補正係数を用いてフィ
ードフォワード熱量設定手段31で設定されるフィードフ
ォワード熱量Ｐ_FFを補正する。この補正は、フィードフ
ォワード熱量設定手段31で設定されたフィードフォワー
ド熱量Ｐ_FFに補正係数更新補正部38で更新補正された補
正係数を乗算することにより行われる。このフィードフ
ォワード熱量補正部37の補正動作は、前記補正係数更新
補正部38により所定のインターバル期間毎に補正係数が
求められる場合は、その補正係数が更新補正される毎に
その更新補正された補正係数を用いて行われるが、補正
係数更新補正部38により１回の燃焼運転で１回補正係数
の更新補正が行われる場合には、その更新補正された補
正係数を用いてのフィードフォワード熱量の補正は次回
の燃焼運転で行われ、今回のフィードフォワード熱量補
正は、前回の燃焼運転において更新補正された補正係数
を用いてフィードフォワード熱量の補正が行われるよう
にしている。

【００４１】運転モード判別部42は、給湯単独運転状態
と、湯張り単独運転状態を区別判別する。例えば、注湯
弁25に閉信号が出力されている状態でバーナ５の燃焼運
転が行われる場合は給湯単独運転状態と判断し、注湯弁
25に開信号が出力されている状態でバーナ５の燃焼運転
が行われる場合は湯張りの単独運転状態と判別する。そ
して、この運転モードの判別信号は燃焼制御部34の制御
モード切り替え部41へ加えられる。

【００４２】制御モード切り替え部41は前記運転モード
判別部42からの運転モード判別信号を受け、給湯の単独
運転状態のときには給湯制御手段36を動作させて燃焼運
転を行わせ、湯張りの単独運転動作状態の場合にはフィ
ードフォワード湯張り制御手段35を動作させて湯張り単
独運転の燃焼制御を行わせる。

【００４３】給湯制御手段36はフィードバック熱量設定
手段32で設定されるフィードバック熱量Ｐ_FBと前記フィ
ードフォワード熱量補正部37で補正されたフィードフォ
ワード熱量Ｐ_FFとのトータル熱量Ｐ_Tによって給湯の運
転（給湯の定常運転）を制御する。より詳しく説明すれ
ば、バーナの点着火時にはフィードフォワード熱量補正
部37で補正されたフィードフォワード熱量Ｐ_FFを発生す
べく比例弁10の開弁駆動電流を供給してバーナ５の燃焼
熱量を制御し、出湯温度（給湯温度）が給湯設定温度に
近づいた以降の定常給湯運転時には、フィードフォワー
ド熱量補正部37で補正されたフィードフォワード熱量Ｐ
_FFとフィードバック熱量Ｐ_FBとのトータル熱量Ｐ_Tの熱
量を発生すべく比例弁10の開弁駆動電流を制御し給湯モ
ードの定常運転の燃焼量制御を行う。

【００４４】フィードフォワード湯張り制御手段35は前
記フィードフォワード熱量補正部37で補正されたフィー
ドフォワード熱量Ｐ_FFのみの熱量でもって湯張り単独運
転の燃焼制御を行う。すなわち、フィードフォワード熱
量設定手段31で設定されたフィードフォワード熱量Ｐ_FF
に補正係数更新補正部38で更新補正された補正係数Ｋを
乗算してフィードフォワード熱量を補正し、この補正さ
れたフィードフォワード熱量Ｐ_FFの熱量を発生すべく比
例弁10への開弁駆動電流を制御しバーナ５の燃焼熱量を
制御するのである。

【００４５】本実施形態例は上記のように構成されてお
り、次に、図３のフローチャートに基づきその動作を簡
単に説明する。まず、燃焼運転に際し、ステップ101 で
運転モードの判別判断が運転モード判別部42により行わ
れる。その判別の結果、燃焼運転が給湯単独運転と判断
されたとき（ステップ102 ）には、ステップ103 でフィ
ードフォワード熱量の学習補正が行われ、センサの検出
ずれや熱効率の変動等に起因するフィードフォワード熱
量のずれが学習補正され、補正されたフィードフォワー
ド熱量Ｐ_FFとフィードバック熱量Ｐ_FBのトータル熱量Ｐ
_Tでもって給湯モードの定常運転が行われる。

【００４６】一方、ステップ101 での運転モードの判別
判断の結果、燃焼運転が湯張り単独運転と判断されたと
き（ステップ105 ）には、ステップ106 で補正されたフ
ィードフォワード熱量Ｐ_FFのみの熱量制御によって湯張
りの単独運転を制御する。前記ステップ104 での給湯運
転の終了時およびステップ107 での湯張り運転の終了時
には、次の燃焼運転に備え、次の燃焼運転が行われると
きにはステップ101 以降の動作を行う。

【００４７】本実施形態例では、給湯モードの定常運転
時には、補正係数を正しい値に更新補正して学習してい
き、この更新補正された補正係数を用いてフィードフォ
ワード熱量を補正するので、センサの検出誤差や熱効率
の変動等に起因するフィードフォワード熱量のずれが修
正され、燃焼運転を繰り返し行っていくうちに、そのフ
ィードフォワード熱量のずれがほぼ零になり、フィード
フォワード熱量の設定精度を格段に高めることが可能と
なる。したがって、給湯の定常運転時には、フィードバ
ック熱量Ｐ_FBはほぼ零となる理想的な熱量制御となり、
フィードバック熱量が極めて小さくなることで、フィー
ドバック熱量の変動に伴う湯温制御の遅れの影響がなく
なり、これにより、給湯湯温の安定化制御精度を十分に
高めることが可能となる。

【００４８】また、湯張りの単独運転時には、フィード
フォワード熱量補正部37で補正されたフィードフォワー
ド熱量Ｐ_FFの熱量のみによって、つまり、フィードバッ
ク熱量Ｐ_FBを除外して湯張りの単独運転を制御するの
で、給水温度を風呂設定温度に高めるのに要する理論熱
量を正確に燃焼熱量として与えることができ、これによ
り、浴槽18には風呂設定温度の湯を正しく張ることがで
き、湯張り温度の制御精度を格段に高めることが可能と
なるものである。

【００４９】例えば、風呂設定温度Ｔ_Sを42℃、給水温
度Ｔ_Wを10℃、給水流量（給湯流量）Ｑを15リットル／
分、給水温度検出センサ12の検出誤差ΔＴを0.5 ℃、流
量検出センサ13の検出誤差ΔＱを1.8 リットル／分と
し、計算を簡単にするために熱効率ηを1.0 としたと
き、次の（２）式にこれらの値を代入して、実際に浴槽
18に張られる風呂温度Ｔ_Kを求めると、

【００５０】（Ｔ_K−Ｔ_W）Ｑ＝（Ｔ_S−Ｔ_W＋ΔＴ）（Ｑ＋ΔＱ）・・・・・（２）

【００５１】Ｔ_K＝46.4℃となり、風呂設定温度の42℃
に対し＋4.4 ℃の誤差が発生する。これに対し、この実
施形態例の一缶二水路風呂給湯器においては、給湯運転
時に補正係数Ｋが正しい値に更新補正され、湯張り運転
時にはこの更新補正された補正係数Ｋを用いて給水温度
検出センサ12や流量検出センサ13等の検出誤差の影響が
なくなるようにフィードフォワード熱量の補正が行われ
てその補正されたフィードフォワード熱量のみの燃焼制
御によって湯張りが行われるので、リモコン28で設定さ
れる風呂設定温度の湯が浴槽18に張られることとなり、
上記具体例で示した＋4.4 ℃の湯張りの誤差を生じるこ
となく風呂設定温度の湯を正確に浴槽18に張ることがで
きるのである。

【００５２】本実施形態例では、図６に示すように、給
湯熱交換器２の上段の水管43と追い焚き熱交換器３の下
段の水管44は接触させて、互いの水管43，44間の熱交換
が自在となるように構成しており、湯張り単独運転時に
は、給湯熱交換器２側から湯張り通路24を通って管路16
に入り込んだ湯のうち、追い焚き熱交換器３を通るとき
に、給湯側の水管43の熱が追い焚き側の水管44内の湯張
りの湯水に吸熱され、その結果、給湯熱交換器２の出湯
温度は低下することとなる。

【００５３】この場合、一般的なフィードバック制御が
行われると、出湯温度の低下分だけバーナ５の燃焼熱量
を高める方向に制御が行われるので、バーナ５の燃焼熱
量が過剰となり、浴槽18に熱い湯が張られてしまうとい
う問題が生じることとなるが、この実施形態例では、補
正されたフィードフォワード熱量のみによって湯張りの
燃焼熱量を制御するので、たとえ、追い焚き熱交換器を
通る湯張りの湯水に給湯熱交換器３側の熱が吸熱されて
給湯熱交換器の出湯温度が低下しても、その低下分を補
う熱量の追加制御は行われないので、給湯熱交換器２で
吸熱される熱量と追い焚き熱交換器３を通るときの吸熱
熱量とのトータル熱量が補正されたフィードフォワード
熱量に等しくなり、これにより、給水温度は風呂設定温
度に高められて浴槽18に落とし込まれることとなり、風
呂設定温度の湯を正確に湯張りすることが可能となるの
である。

【００５４】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
ることはなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、
上記実施形態例では、補正係数Ｋの補正値αを予めデー
タ格納部40に与えておき、フィードバック熱量Ｐ_FBが変
動許容範囲をプラス側あるいはマイナス側に外れたとき
に、補正値αを増減して補正係数Ｋを更新補正するよう
にしたが、フィードフォワード熱量学習補正手段33の構
成はそれ以外の他の公知の形態、例えば、特公平５−８
３３０号公報や、特公平７−１１３６１号公報等に開示
されている手段を用いてフィードフォワード熱量設定手
段31で設定されるフィードフォワード熱量Ｐ_FFを補正す
るようにしてもよい。ただ、本実施形態例に示す如く、
補正係数Ｋの補正値αを与えて補正係数Ｋを更新補正す
る構成とする場合には、補正値αを例えば0.01〜0.02と
いう如く微小な範囲の値に設定できるので、補正係数Ｋ
の１回当たりの補正量が小さくでき、これに伴い、１回
当たりのフィードフォワード熱量の補正量も小さくでき
るので、器具の排気側に逆風が当たる等の外乱が生じ、
その外乱によってフィードフォワード熱量の更新補正が
行われたとしても、その補正量は十分小さいので、外乱
によって補正係数が実状の値から大きくずれてしまうと
いう問題を解消できることとなり、本実施形態例のフィ
ードフォワード熱量学習補正手段33とすることにより、
好適な信頼性の高いフィードフォワード熱量の補正特性
を得ることができる。

【００５５】

【発明の効果】本発明は給湯モードの定常運転時にフィ
ードフォワード熱量のずれを学習補正するように構成し
たものであるから、その学習補正をしていくうちに、フ
ィードフォワード熱量をずれのない正しい値で求めるこ
とが可能となり、その分、フィードバック熱量を小さく
できるので、フィードバック熱量の変動に伴う湯温制御
の時間遅れの影響を解消することができ、これにより、
給湯湯温の安定化制御の精度を格段に高めることができ
るという効果が得られる。

【００５６】また、湯張りの単独運転時には、前記給湯
定常運転時に学習補正された正確なフィードフォワード
熱量のみを用いて湯張りの燃焼熱量を制御するようにし
たので、湯張り時の流量の違いや、熱交換器の構造の違
いや、給湯熱交換器側から浴槽に至る配管管路の長さ等
の影響によって浴槽に落とし込まれる湯の温度が大幅に
変動してしまうという一缶二水路風呂給湯器特有の問題
を効果的に解消することが可能となり、これにより、風
呂設定温度の湯を正しく浴槽へ落とし込むことが可能と
なり、湯張り温度の制御精度を格段に高めることが可能
である。

【００５７】しかも、湯張り単独運転時には、学習補正
されたフィードフォワード熱量のみの熱量によって湯張
りの燃焼熱量を制御する簡単な構成なので、制御構成も
極めて簡易となり、本発明の優れた性能を有する一缶二
水路風呂給湯器を安価に提供できるという効果が得られ
る。

【００５８】さらに、フィードフォワード熱量学習補正
手段を、フィードバック熱量が変動許容範囲をプラス側
あるいはマイナス側に越えたときに、補正係数を補正値
だけ増減して更新補正し、給水温度を給湯設定温度に高
めるのに要する熱量として演算設定されるフィードフォ
ワード熱量に前記更新補正された補正係数を乗算してフ
ィードフォワード熱量を補正する構成とした発明にあっ
ては、補正係数の補正値を例えば0.01〜0.02の範囲内の
小さい値に設定することにより、１回当たりのフィード
フォワード熱量の補正量を小さくすることができ、これ
により、外乱等の影響を受けてフィードフォワード熱量
が実状から離れた異常な値に補正されてしまうという現
象を防止でき、これにより、フィードフォワード熱量補
正の信頼性を高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態例の要部構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】図１のフィードフォワード熱量学習補正手段の
詳細ブロック構成を示す説明図である。

【図３】実施形態例の動作を示すフローチャートであ
る。

【図４】フィードフォワード熱量の学習補正を行うため
に与えられる補正係数の補正値αの各種パターンデータ
の説明図である。

【図５】本実施形態例における補正係数の補正動作を示
す説明図である。

【図６】本実施形態例における器具の給湯熱交換器の上
段の水管と追い焚き熱交換器の下段の水管との接触配置
構造を示す説明図である。

【図７】一管二水路風呂給湯器のシステム構成説明図で
ある。

【符号の説明】

31 フィードフォワード熱量設定手段 32 フィードバック熱量設定手段 33 フィードフォワード熱量学習補正手段 35 フィードフォワード湯張り制御手段 37 フィードフォワード熱量補正部 38 補正係数更新補正部 40 データ格納部 41 制御モード切り替え部 42 運転モード判別部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】給水通路から供給される水を加熱して給
湯通路へ送出する給湯熱交換器と、浴槽湯水の追い焚き
循環通路に組み込まれ循環湯水の追い焚きを行う追い焚
き熱交換器とが一体化され、この一体化された給湯熱交
換器と追い焚き熱交換器を加熱する共通のバーナを備
え、前記給湯通路と追い焚き循環通路は注湯弁を介して
湯張り通路によって連通接続され、給湯モードと湯張り
モードの運転制御が可能な一缶二水路風呂給湯器におい
て、フィードフォワード熱量とフィードバック熱量との
トータル熱量による給湯モードの単独定常運転時にフィ
ードフォワード熱量のずれを学習補正するフィードフォ
ワード熱量学習補正手段と、湯張りモードの単独運転時
には前記給湯モードの単独定常運転時に学習補正された
フィードフォワード熱量のみの熱量制御によって湯張り
単独運転を制御するフィードフォワード湯張り制御手段
とを有する一缶二水路風呂給湯器。
【請求項２】フィードフォワード熱量学習補正手段
は、フィードバック熱量の変動許容範囲とフィードフォ
ワード熱量の補正係数と補正係数の補正値とが与えられ
ているデータ格納部と、前記フィードバック熱量が変動
許容範囲をプラス側に越えたときには補正係数を補正値
だけ増加する方向に更新補正しフィードバック熱量が変
動許容範囲をマイナス側に越えたときには補正係数を補
正値だけ減少する方向に更新補正する補正係数更新補正
部と、給水温度を給湯設定温度に高めるのに要する熱量
として演算設定されるフィードフォワード熱量に前記更
新補正された補正係数を乗算してフィードフォワード熱
量を補正するフィードフォワード熱量補正部とを有して
構成されている請求項１記載の一缶二水路風呂給湯器。