JPS59229127A - 湯沸器 - Google Patents

湯沸器

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JPS59229127A
JPS59229127A JP59009680A JP968084A JPS59229127A JP S59229127 A JPS59229127 A JP S59229127A JP 59009680 A JP59009680 A JP 59009680A JP 968084 A JP968084 A JP 968084A JP S59229127 A JPS59229127 A JP S59229127A
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JP
Japan
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temperature
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water
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control means
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JP59009680A
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JPH0144977B2 (ja
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Yasukiyo Ueda
上田 康清
Keiichi Mori
慶一 森
Keijiro Mori
森 継治郎
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00Regulating fuel supply
    • F23N1/08Regulating fuel supply conjointly with another medium, e.g. boiler water
    • F23N1/082Regulating fuel supply conjointly with another medium, e.g. boiler water using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2225/00Measuring
    • F23N2225/08Measuring temperature
    • F23N2225/18Measuring temperature feedwater temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2235/00Valves, nozzles or pumps
    • F23N2235/12Fuel valves

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)

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】 本発明は温度制御装置付湯沸器に関し、過渡的な温度変
化、特に急激な温度上昇を少なくし、シャワーなとの安
全性と快適性を飛躍的に向上させんとするものである。
従来の温度制御装置付湯沸器およびその温度制御特性を
第1図〜第5図に従って説明する。
第1図は最も一般的なガス湯沸器の制御システムである
。給水は、給水パイプ2から熱交換器1へ送られ、つい
で水栓6へ送られる。ガスはガスパイプ3から入り、比
例制御弁4を介して熱源であるバーナ6で燃焼し、熱交
換器1内の水を加熱する。比例制御弁4は、例えばコイ
ルに流す電流量で磁力を可変し、弁を上下させてガス流
量を連続的に制御するものである。出湯温度を第2の温
度センサ7で検知し、制御回路8において温度設定器9
によって決められた設定温度と比較し、その差に応じて
比例制御弁4を駆動し、燃焼量を制御して、出湯温度を
設定値に保つものである。しかし、この場合にはクロー
ズトループ制御の問題として本体の加熱遅れのため、特
に出湯量可変時、即用湯温度の変化として現れないため
、制御の安定性が悪く、第2図に示すようが特性になる
。縦軸Tは出湯温度、横軸tは経過時間、T敵役定温度
、 TiU初期温度であり、図示の如く設定温度T。
を境にして減衰振動を起こす。はなはだしい場合には永
久に振動し、いずれにしてもシャワー使用時には不快感
を与え、火傷の危険さえ生ずる。
そこで、本発明者らは第3図に示す如く、給水温度を第
1の温度センサ11で検出し、出湯量を流量センサ10
で検出して制御回路12で(設定温度−給水温度)×出
湯量 を演算し、その結果を比例制御弁4に与え燃焼量を決定
する方式を提案しだが、オープンループ制御であるため
第4図に示す如く、どうしても設定温度To  との偏
差ΔTを生じてしまい好ましくない。偏差ΔTを生ずる
原因は、熱交換器1や比例制御弁4やバーナ6などの機
構部品、センサ7や制御回路8などの回路部品等の特に
直線的変化性のバラツキによるものであシ、その値は不
定(つまり例えば燃焼量が多いときにはマイナスの値を
とり、燃焼量が少なくなるとプラスの値になる)である
ため、夏場にシャワーを使うと、予定していた温度よシ
熱い湯が突然量て来るということが多々発生する。
又、その他の従来例としては、第6図に示すような方式
のものが知られている。第2の温度センサ7が検出する
出湯温量、流量センサ10が検出する出湯量、温度設定
器9で決める温度設定値を制御回路13で処理し、 (設定温度−出湯温度)×出湯量 の演算結果を比例制御弁4に出力し、燃焼量を制御する
ものである。しかしこの方式は給水温度のファクターが
無いだめ、季節によってその制御特性が変化し1、結局
、第2図に示すような場合が生ずる。その理由は、同一
温度設定、同一出湯量変化でも、給水温度が高い(夏場
)場合には少ない燃焼量変化を、給水温度が低い(冬場
)場合には多い燃焼量変化を行わないと、過渡的な変化
を小さく押えることができないことによる。
本発明は従来の上記欠点を解決するものであり、その一
実施例を第6図に示す。本発明は制御器10oを設け、
その制御器10oは、第2の温度センサ7で検出された
出湯温度と温度設定器9による設定温度とを比較しその
温度差に応じて出力するクローズトループ制御手段8と
、第1の温度センサで検出された水の温度と温度設定器
9による設定温度とを比較しその温度差に流量センサ1
0で検出された出湯量を乗算するという次式に示す演算
を行い、 (設定温度−給水温度)×出湯量 その値を出力するオープンループ制御手段14を、オー
プンループ制御手段の出力を所定の値に減少させる出力
減少制御手段101と、出力減少制御手段の出力とクロ
ーズトループ制御手段の出力を合成しその合成出力に応
じて熱源であるバーナ6の燃焼量を制御する出力合成制
御手段102とで構成したものである。この制御器を用
いた湯沸器においては、オープンループ制御とクローズ
トループ制御の各々の特長のみが引き出され、欠点は相
殺されて極めて小さくなり、したがってその出湯特性は
第7図に示すように過渡的なアンダーシュートおよび特
に危険をまねくオーバシュートがなくなるとともに常に
設定温度に等しい温度が得られるという、湯沸器として
は理想に近い制御特性が得られるものである。時間tp
までは主にオープンループ制御出力によって設定温度T
oの近傍まで急速に引き上げられるが、その値は各構成
部品のバラツキを考慮して出力減少制御器101によっ
て減じられているため、設定温度TOを越えることはな
い。しかも、設定温度への未到達分はクローズトループ
制御出力によってすみやかに補正されるために、設定温
度Toの出湯が確実に得られるものである。
上述のアンダーシュート・オーバシュートが小さくなる
具体的理由は、例えば出湯量を減少させた場合には (設定温度−給水温度)×出湯量×減少値−但し、減少
値<1.0− もしくは (設定温度−給水温度)×出湯量−減少値で示されるオ
ープンループ制御出力が即座に変化して必要出力に近い
が偏差のバラツキを含めても必要出力を越えないイ直を
出力(2、この出力で出湯温度をほとんど設定温度に近
い低目の値に急速に移動させられるとともに、このオー
プンループ制御出力は出湯温度の変化に影響を受けない
固定出力、つまり底上げ出力とじて安定して存在する。
その上で出湯温度と設定温度との微少なマイナスの偏差
分がクローズトループ制御出方によって自動的に補正さ
れるので、出湯温度は設定温度と必ず一致するとともに
、微少偏差分の補正として働くクローズトループ制御出
力の変化は必然的に小さな値になり、その結果、過渡的
なアンダーシュート・オーバシュートを発生させる原因
がとシ除かれて、その値が少なくなるものである。上述
のクローズトループ制御出方の変化が必然的に小さな値
になる点が、オープンループ制御とクローズトループ制
御の合成によって始めて生ずる効果であり、しかもその
効果は出湯量変化の大小や設定温度変化の大小にほとん
ど影響を受けずに安定して発揮できるものである。
この具体的な制御回路例を第8図に示す。1は出湯温度
を検知する第2の温度センサ7の負性感温抵抗素子(以
下、サーミスタと称す)である。
11′は給水温度を検知する第1の温度センサー11の
サーミスタである。1σは出湯量を検知する流量センサ
10の感圧抵抗素子であり、例えば流量を差圧に変換し
、その圧力で抵抗値変化を起こさせるものである。9′
は温度設定器9に用いられる二連の可変抵抗器である。
4′は比例制御弁4のコイルである。20.33は演算
増幅器、32は回路用の電源である。
まずオープンループ制御手段14の説明を行う。
抵抗t8.17.温度設定用可変抵抗器9′、給水温度
検知用サーミスタ11′でブリッジを構成し、中点電位
の差を演算増幅器2oで比較増幅している。抵抗16は
サーミスタ変化を直線化するだめのものである。この回
路の増幅率は、抵抗18と、流量センサ1dおよび抵抗
19の並列合成値との比で決定される。抵抗19は流量
センサ10′の変化を直線化するものである。以上の回
路構成により、演算増幅器2oの出力として、 (設定温度−給水温度)×出湯量 に比例した値がオープンループ制御手段14の出力とし
て得られる。
次に出力減少制御手段101の説明を行う。演算増幅器
20の出力を抵抗34.35で分割し。
その中点を出力減少制御手段101の出力としている。
例えばバラツキ、変動分等を考慮し演算値の8Q%で駆
動すると出湯温度が上がり過ぎることが無い場合には、
抵抗34と36の比を2:8に設定することで目的を達
成できる。この例では演算値に一定比0.8を乗算して
減少させるものであり、この他にも一定値を引いたり、
その値をある関数値にしたり等、色々な構成が考えられ
るものではあるが、設定温度にすみやかに一致させるた
めには、その減少値は極力少ない方が良いのは当然であ
り、その為に例えば各センサの直線化を促す並列抵抗t
5. 19.21等が接続されているものである。
次にクローズトループ制御手段8の説明を行う。
抵抗22.23. 温度設定用可変抵抗器9′と出湯温
度検知用サーミスタ7′とでブリッジを構成し、中点電
位の差を演算増幅器33で比較増幅している。抵抗21
はサーミスタ7′の変化を直線化するだめのものである
。この回路の増幅率は抵抗24と25の比で決定される
と同時に、積分用コンデンサ2θが接続されているため
、設定温度と検出温度との差がある限り積分が行われ、
演算増幅器33の出力を変化させ、これがクローズトル
ープ制御手段8の出力となる。出力合成制御手段102
は、抵抗27.28’i介してトランジスタ30のベー
スを駆動し、比例制御弁コイル4′の電流を加減するも
のであり、抵抗29はトランジスタ30のエミッタ抵抗
、31はコイル4′の誘起電圧吸収用ダイオードである
本発明の作用効果を以下にまとめる。
(1)  オープンループ制御手段の出力は出力減少側
  −両手段によって所定の値に減少されて出力される
ので、機構部品や回路部品のバラツキや直線的変化性の
バラツキなどによって間違って設定温度よりも高い温度
が出てしまう危険性が無くなり、しかもオープンループ
制御手段の出力による温度未到遅発はクローズトループ
制御手段の出力によってすみやかに補正されるだめに設
定温度の出湯が確実に得られる。
(2)オープンループ制御出力が底上げ出力として安定
して存在し、その上で出湯温度と設定温度との微少なマ
イナスの偏差分がクローズトループ制御出力によって自
動的に補正される構成なので、微少偏差分の補正として
働くクローズトループ制御出力の変化は必然的に小さな
値になり、その結果、過渡的なアンダーシュート・オー
バシュートを発生させる原因がとり除かれてその値が小
さくなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例の構成図、第2図はその温度制御特性を
示す図、第3図は別の従来例の構成図、第4図はその温
度制御特性を示す図、第5図はさらに別の従来例の構成
図、第6図は本発明の湯沸器の構成図、第7図はその温
度制御特性を示す図、第8図は制御回路の実施例を示す
回路図である。 1・・・・熱交換器、2・・・給水パイプ、4・・・・
比例制御弁、6・・・・・熱源(バーナ)、7・・・・
第2の温度センサ、8・・・・・・クローズトループ制
御手段、9・・・・温度設定器、10・・・流量センサ
、11・・・・・・第1の温度センサ、14・・・オー
プンループ制御手段、100・・・・・制御器、101
・・・・・出力減少制御手段、102・・・・・・出力
合成制御手段。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 t□ も  □

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 熱源と、前記熱源の熱を水に伝える熱交換器と、前記熱
    交換器へ向う水の温度を検出する第1の温度センサと、
    前記熱交換器から出て来た出湯の温度を検出する第2の
    温度センサと、前記の水の流量を検出する流量センサと
    、前記第1の温度センサによって検出された水の温度と
    設定温度とを比較しその温度差に前記流量センサ′で検
    出された流量を乗算した乗算値を出力するオープンルー
    プ制、両手段および前記第2の温度センサで検出された
    出湯温度と設定塩度とを比較しその温度差に応じて出力
    するクローズトループ制御手段および前記オーブンルー
    プ制御手段の出力を所定の値に減少させる出力減少制御
    手段および前記出力減少制御手段の出力と前記クローズ
    トループ制御手段の出力を合成しその合成出力に応じて
    前記熱源を制御する出力合成制御手段からなる制御器と
    を備えた湯沸器。
JP59009680A 1984-01-23 1984-01-23 湯沸器 Granted JPS59229127A (ja)

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JPS59229127A true JPS59229127A (ja) 1984-12-22
JPH0144977B2 JPH0144977B2 (ja) 1989-10-02

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6380116A (ja) * 1986-09-19 1988-04-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 給湯器

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JPH0144977B2 (ja) 1989-10-02

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