JPS58160762A - 給湯機制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガス、石油、電気等を熱源とする給湯機の温
度制御に関わり、給湯口での通水停止に伴う熱量供給停
止後、所定時間内に再度給湯を開始したとき所定の熱量
供給値から制御することにより、目標とする湯温への収
束時間の短縮を図るとともに、設定値からの湯温偏差を
極力抑制する制御装置の提供を目的とする。

ここでは、ガスを燃料とするガス瞬間式給湯機を例に挙
げ、本発明の詳細な説明する・第１図で、給湯機の構成
を示す。ガスバーナ１での燃焼熱は熱交換器２で水と置
換され、湯となって供給される。温度制御器３では、出
湯温度検知器４からの信号ＴＷＯと、温度設定器６がら
の信号ＴＷＲとを入力し、その温度偏差ＴＥＲ−丁Ｗ　
Ｒ−Ｔ　Ｗ　０２　から所定の燃焼ｔを決定し、供給熱
量制御器６を制御して出湯温度コントロールを実施して
いる。一般に、出湯温度検知器としてはサーミスタや熱
電対が、また、湯温制御アルゴリズムには比例・積分・
微分制御（ＰｉＤ方式）やその組み合わせが用いられて
いる。７は給湯口を示す。

第２図では、第１図の湯温制御システムをブロック化し
て表わしている。８はコントローラのゲイン（ＰｉＤ方
式による演算制御等）、９はプロセスである熱交換器を
主体としたゲイン、１０は出湯温度検知器の応答とゲイ
ンを示すブロックであり、湯温偏差ＴＥＲを入力したコ
ントローラが出力ＴＯ（燃焼量に相当する）をプロセス
に与え、その結果湯温かＴＷＯとして表われる。ＴＷＯ
２は出湯温度検知器４を介して入力される出湯温度であ
り、ＴＷＯに対して応答遅れの要素を含んでいる。

第５図は、従来の温度制御器での出湯温度特性を示して
いる。ａは出湯温度、ｂは給水量、Ｃはコントローラ出
力および積分項の時間特性である。

ｔ’＜　ｔ、まで定常状態の燃焼を続行し、その時の給
水量はＷｌ、コントローラ出力はＴＣｌ　である。

温度の定常的偏差が残らないＰｉＤ方式では、定常状態
におけるコントローラ出方は積分項の値にである。１　
＝　１．で給湯を停止すれば、瞬間式給湯機では直ちに
燃焼を停止し、余分な燃焼は行わない。つまり、コント
ローラ出力Ｔ、Ｃは零となる。

１　＝　１２で給湯口から再び通水を開始すると、出湯
温度ＴＷＯには給湯機内に捕っていた機器本体の熱容量
で加熱された分が初めに現われ（Ｔｏｖｌ）、その後、
燃焼制御にしたがって水温から熱められた湯が現われる
。ＴＤＷ、はアンダーシュートでるり制御出力に大きく
左右される。ＣのＶＴｉ　はコントローラ内の積分量を
示し、このＶＴｉを含んだＰｉＤ方式での出力がＴＯと
なっている。従来方式では、再着火時は給湯機使用開始
時と同様の制御を実施するので、積分項は零から演算ス
タートしている。電子回路ではコンデンサへの充放電が
積分量に相当している。このため、図ａのように大きな
アンダーシュー）　ＴＤＷｊが生じ、頻繁に給湯口を開
閉して給湯機を利用する際には問題と　　　　　。

なっている。

第６図は別の従来例であシ、１＝１２での再着火時の給
水量がＷ３−Ｗ２と通水停止以前の流量に比べて少ない
場合である。このように再着火時の流量が少ないと、熱
交の容量等に依存したオーバーシュート分子ＯＶ２は絶
対値が大きくなる。さらに設定温度ＴＷＲ２が高温のと
きには、出給温が給湯機としての危険温度Ｔ、　（例え
ば９６℃）に達することもある。この場合も、従来の方
法ではオーバーシュートの後に大きなアンダーシュート
ＴＤＷ２が発生している。このため、整定時間も長くな
っている。

このような従来の欠点を解消し、アンダーシュートを抑
え、収束の早い質の良い湯を供給するのが本発明の目的
である。

第３図で、本発明の湯温制御を説明する。ａ。

ｂ、ｃはそれぞれ出湯温度、給水量、コントローラ出力
の時間特性であり、第６図と同様に１＝１゜で給湯を停
止【７、ｔ　＝　ｔ２で給湯を再開するモードを表わし
ている。給湯再開に伴う再着火後のオーバ、’／ニート
ＴＯｖ５は給湯機の熱容量、設定温度および給湯量に依
符するもので、再給湯時の湯量が第５図同様のＷｌであ
れば従来の方式と差はない。ところがＣで示すように、
１２時点での積分量セットを通水停止直前の定常状態に
おける積分量ＴＯ＋　（前述したように、定常状態での
コントローラ出力は積分量そのものと考えて良い）とし
て積分動作を開始すれば、ａで示すようにアンダーシュ
ートＴＤｗ５はほとんど無くなる。Ｃの１　＞　１２で
ＶＴｉ　　が少し低下しているのは、オーバーシュート
分の影響である。

このように、給湯口の開閉を頻繁に行うような使い方の
場合には通水停止後の所定時間内での再着火時Ｔ（、＋
　　の積分量セットから燃焼制御を再開することによシ
、アンダーシュートの抑制はもちろん、目標値への収束
を早めることができる。ＣのＴｉＪＣは積分量の所定範
囲の上限値を示すもので、その効果を次に説明する。

第７図では、前記の積分量の所定範囲を設けない場合の
応答を示している。第６図の給湯量モードと同様に、温
度設定でＴＷＲ２で高く、再着火時会給湯量Ｗ３が通水
停止前の給湯量Ｗ２より小さい場合の例である。このと
き、再着火時の積分量セットを定常時の値ＴＣ２にする
と、オーツく一シュー）　Ｔｏｖ３後の偏差面積が大き
くなり、特にＴ、をオーバーする時間が伸びて使い勝手
も悪く、危険度も高くなる。ＣのＴｉｘは前記の積分の
上限値を表わしている。ＴＣｓはＷ３での定常状態にお
けるコントローラ出力である。

そこで本発明は第４図のように、設定温度に依存した積
分の範囲を定めることにより、オーバーシュート続行の
危険度を低めるとともに、収束時間の短縮を図るもので
ある。第４図のａ、ｂ、ｃは前記第３図のａ、ｂ、ｃ同
様の特性図である。

再着火時、セットすべき積分量が上限値τＳｘを越して
いるときにはＴｉｘを積分セット値として用いるのであ
る。Ｃのｔ　＝　ｔ２の時点のように、Ｔｅ３＞’ｒｔ
！のときには、Ｔｉｘを積分セット値とし、図のＶＴｉ
のような時間特性を得ている。この所定範囲内に規制す
ることにより、オーバーシュー）　’ｒＯＶＪ後の偏差
オーバー面積を大幅に縮小し、またアンダーシュートＴ
ＤＷ４　も抑制している。

ところで、設定温度がＴＷＨ２と高温時に、再着火動作
後の給湯量がＷ３キＷ２と同等のときにはＴｅ３をＴｉ
ｘに限定することでアンダーシュート分は第４図の特性
より大きくなるが、給湯量を即座に検出する手段を特に
有しないシステムにおいては、流量変更モードでの高温
危険率を考慮してＴｉｘのように上限値を設けておくの
がよい。さらにこのＴｉｘ　をＴＷＨによって対応させ
れば、一層細かな湯温制御が可能となる。

また、以上の説明では所定範囲の上限値についで説明し
たが、下限値については、コントローラ出力とプロセス
応答との関係から所定値に制限することで、アンダーシ
ュートを抑制することかできる。特に前述とは逆に、再
着火時の流量が通水停止時に比べて増加した場合に有効
である。

以上説明したように、本発明の給湯機制御装置によれば
、再着火時のアンダーシュート分を大幅に抑制・あ６浦
零に７き６上・整定時間０短縮　　　　　　　・。

が図れる。さらに、温度設定器の信号ＴＷＨに依存した
積分量の所定範囲を設けることにょシ、特に高温設定時
の異常高湯温の危険度を低下させることができ、給湯性
能の大きな向上が実現できる。

ナオ、パイロットバーナ残しの機器に対しても、本発明
の効果は十分にある。

【図面の簡単な説明】

第１図はガス瞬間式給湯機の構成図、第２図は温度制御
のプロ、り構成図、第３図ａ、ｂ、ｃは本発明の一実施
例の給湯機制御装置による出湯温定範囲を設けない場合
の比較特性図である。 ３・・・・・・温度制御器、４・・・・・・出湯温度検
知器、５・・・・・・温度設定器、６・・・・・・供給
熱量制御器、Ｔｉｘ・・・・・・積分の所定範囲の上限
値。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第３図 Ｔ ム 第４図 第５図 了 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）給湯機の出湯温度検出器と、温度設定器と、前記
   温度設定器の信号と前記出湯温度検出器の信号の差に依
   存して前記給湯機供給熱量を制御する信号を出力する温
   度制御器と、前記温度制御器出力に応動する供給熱量制
   御器を有し、給湯停止に伴う熱量供給停止時直前の温度
   制御器出力値を保持するとともに、給湯再開時には所定
   範囲内の前記保持された温度制御器出力値から供給熱量
   を制御する給湯機制御装置。 ＠）熱量供給停止直前の温度制御器出力の積分値を保持
   するとともに、給湯再開時には所定範囲内の前記保持さ
   れた積分値から積分動作を開始する特許請求の範囲第１
   項記載の給湯機制御装置。 （３）温度設定値に応じて、所定範囲を可変する特許請
   求の範囲第２項記載の給湯機制御装置。