JPS6069451A - ガス湯沸器の温度制御装置 - 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】 （発明の分野） この発明は、設定温度を急激に１背さぜた場合にも、出
湯温度が直ちにこれに追従づるようにしたガス湯沸器に
関りる。

（従来技術とその問題点） 従来、一般のガス湯沸器におりる湿度制御は、水量調整
弁の開度を固定したままの状態で、温度設定器で設定さ
れた設定温度と出湯温度検出器で検出された出湯温度と
の偏差を補正リ−へく、例えばＰＩＤ演紳４どを行ない
、この演９）結果でカス流量調整弁の開度を制御するよ
うにしている。

しかしながら、このような温度制御り式にあっては、設
定温度を＠激にＪ：１ｊｆさせノζような場合、これに
制御系が迅速に追従することかできず、実際に出湯温度
が設定温度に達するまでの時間がかかり、例えば４０℃
で食器洗いなどをしている状態から、急に８０℃程度の
熱湯が必要となったような場合に使い勝手が悪いなどの
問題点を有していた。

また、使用中に設定温度を急激に上昇させた場合に限ら
ず、当初から設定温度を高くしてガス湯沸器を起動さけ
たような場合にも、このよう４１制御方式では出湯温度
が上昇するのに時間がかかり、殊に少量の熱湯が欲しい
ような場合温度が上昇づるまでに水道水を無駄に浪費す
るなどの問題点があった。

（発明の目的） この発明の［１的は、ガス湯沸器の使用中に、設定温度
を急激に上昇させたような場合あるいは、当初から設定
温度を高くしてガス湯沸器を起動させたような場合に、
出湖湿亀が迅速に設定湿度まで上ｐするようなガス湯沸
器の温度制御装置を提供することにある。

（発明の構成と効果） のように急激に出湯温度を」−昇させる場合等には、ガ
ス流量調整弁の開度を最大に固定したままの状態で、制
御ｖ■始時点におｔノる入水Ｗｆｉ度、設定出渇温度お
よびガス流量調整弁全開時の燃焼にａ３１Ｊる光熱ｍに
基づいて、所些人水ＩＩＨを先ｉう演算によりめ、該演
算結果により対応づる開度に水量調整ブ↑を固定し、い
わゆるフィー１〜フＡワード（先行）制御によって出湯
温度を急激に高め、次いで出湯温度が安定化したならば
、同様にカス流量調整弁の開度を最大に固定しＩζまま
の状態で、調度設定器で設定された設定温度と出湯温度
検出器で検出された出湯温度との偏差を補正ゴへく水石
調整弁の開度を制御し、さらにフィードフォワード制御
によって出湯温度の安定化が達成されるたびに、該出湯
温度安定値と出湯温度設定１ｉｆｉどに阜ついて、フィ
ードフォワード制御系自体の誤差を修」丁ηる学習桟能
を設（プたことを特徴とづるしのである。

このような構成によれば、；Ｊ、づ“フィードフォワー
ドＩｔＩｌｌ　ｔｉｌｌにより出湯温度を急激に高め、
はぼ設定温度に近刊１プた後、フィードバック制御によ
ってざらに設定温度に近付番」るようにしたため、ガス
湯沸器の使用中に設定温度を急激に上Ｒさ「たような場
合、あるいは当初から高い設定温度で起動さ拷たような
場合に、出湯温度を迅速に上昇させることができる。

さらに、フィードフォワード制御を構成プる制御系の誤
差を、フィードフォワード制御により出湯温度が安定化
するたびに、設定値と安定値との偏差で修正するように
したため、フィードフォワード制御を力弓プるたびに制
御精度が向上し、迅速かつ正確に出湯温度を高めること
が可能となる。

（実施例の説明） 第１図はこの発明の一実施例であるガス湯沸器のシステ
ム構成を示す図である。

同図において、炉体１は縦型円筒状に形成され、その底
部にはバーナ２が配置されるとともに、その上方には熱
交換器３が配置され、さらに炉体１の上部に形成された
排気口４には、モータＭで駆動される排気ファン５が取
り付番ノられている。

熱交換器３の入口側には、給水包絡６が接続されるとと
しに、出口側には給湯管路７か接続され、この給湯管路
７は先端側において３木に分岐され、各分岐管路７ａ、
７ｂ、７ｃには、それぞれノ」う＞８ａ　、８ｂ　、８
ｃが取りイリ【ノられている。

熱交換器３の入口側に近い給水管路６上には、水量調整
弁９．水流スイッチ１０．入水温度検出器１１が順に取
り付けられている。

水石調整弁９は、仝ＩｊｌＪ状態から全開状態まで開度
を連続的に調整可能な例えばモータ駆動式のり−ボ弁で
構成されて、Ｊ、たその現在開度は該水ｆｆｌ調整弁９
に備え付けられたボデンショメターなどを介してコント
ローラ１２側へと送られる。

水流スイッチ１０はカラン８ａ〜８ｃの伺れかが【１０
かれて、給水包餡６内に一定１１（１以上の水流が生ず
ると、これを検出してオンづるスイッチである。

入水温度検出器１１は、例えはチーミスタなどの感温素
子で構成され、コント【」−ン１２内の処理回路に接続
されて、入水温度に対応したアナ［１グミ圧を出力づる
。

熱交換器３の出口側に近い給湯管路７上には、出湯温度
検出器１３が取り付けられている。この検出器１３も、
例えばサーミスタなどの感温素子で構成され、コントロ
ーラ１２内の処理回路に接続されて、出湯温度に対応し
たアナログ電圧を出力する。

バーナ２へと燃料ガスを供給するガス供給管路１４上に
は、ガス遮断弁１５．ガスガバプづ６およびガス流量調
整弁１７が順に取りイ１（プられている。

遮断弁１５は、全開状態と全開状態との２つの状態を取
り得る電磁弁で構成され、コン１−ローラ１２からの信
号で開閉制御される。

ガスガバナ１６は、燃料ガスと空気とを適当な割合で混
合させる機能を有するものである。

流量調整弁１７は全開状態から全開状態まで開度を連続
的に調整可能な例えばモータ駆動式のサーボ弁で構成さ
れ、またその現在開度は流量調整弁１７に備えイ」けら
れたポテンショメータなどを介してコントローラ１２側
へと送られる１、点火器１８は、コントローラ１２から
の指令て火花を発し、バーナ２から噴出する燃料刀スに
６火づるものである。

火炎検出Ｉｉ！ｉ１９は、バーブ２から光する火花１８
に近接して、炎電流おＪ：びその整流作用を利用して火
炎を電気信号に変換りるどともに、この信号を適宜増幅
した後これを比較的大きな時定数を有する平滑回路で平
滑し、さらに基環レベルをもって２値化覆るとともに、
その出力でドライバを介してリレーを駆動し、接点信号
を出力づる。

コントローラ１２は、燃焼開始から燃焼停止に至るシー
クンス動作を制御づるシークンス回路と、出ｉ＠渇度を
設定温度に利持づる温度制御回路とから構成されており
、これらの回路はマイクロニ１ンピゴータで実施されて
いる。

次に、第２図はマイクロコンビ１−タで実（−１される
制御手順を示す−フローヂャートであり、このフローチ
ャートに従って湯沸器の全体的な動作を簡単に説明する
。

まず、ステップ（１）で、水流スイッチ１０の状態を読
込み、水流があれば燃焼開始処理へ移行する。

燃焼開始処理では、まずステップ（３）でプレパージを
行ない、プレパージ時間が経過すれば、ステップ（／Ｉ
）について緩点火処理へ移行する。

緩点火処理５では、ガス遮断弁１５を全開、ガス流Ｉｎ
調整弁１７を微開とし、バーナ２から燃料ガスを微かに
噴出させつつ、点火器１８を駆動して、安全スイッチ時
間に亘って点火を試みる。

安全スイッチ時間が経過しても、バーナに着火しない場
合には、ステップ（６）に続いてステップ（７）を実行
し、な／υらかのエラー処理を行なう３゜ 安全スイッチ時間経過前に着火が確認されれば、その後
ステップ（１０）、ｔｊよびステップ（１１）で点火（
１５よび水流なしがそれぞれ検出されるまでの間、ステ
ップ（９）で本発明に係わる湯温制御処理を繰り返し行
なう。

また湯温制御処理中に前人が検出されると、ステップ（
１０）に続いてステップ（３）に戻り、再びプレパージ
処理を行なう。

他方、湯温制御処理中に水流なしか検出されると、ステ
ップ（１１）に続いてステップ（１２）を実行し、アフ
ターパージ始期を行なう。

また、アフターパージ処理中に、水流有りが再び検出さ
れると、ステップ（１３）に続いてステップ（５）へ戻
り、緩点火処理からの実行を行ない、アフターパージ処
坤が所定時間経過づれば、ステップ（１４，）に続いて
ステップ（１）の使用持ち処理へ戻る。

次に、ステップ（９）でｔｊなわれる湯温制御＋１１処
理の詳細を第３図〜第５図に基づい（説明する。

第３図は、本発明に係わる湯温制御処理の制御手順を示
すフローチャート、第４図（よ先行制御処理の詳細を示
ず〕Ｃ＋−チｖ　−ｌ−１第５図は水星補正処理の詳細
を示すフローチｐ−１〜、第６図は本発明制御により出
湯温度と設定温度どの関係を示すグラフである。

まず、譚５３図のフローチレ−１−にＪメいて、湯記制
御が開始されると、ステップ（１００）で各検出器およ
び設定器の出力を読込み、次いでステップ（’１０１）
、（１０２）ｒ水量　補正子Ｆ　、先行制御モード（後
述する）゛の確認を行なう。

ここで、何れのモードにも該当しない場合、ステップ＜
１０３）へ進み、設定温度のＤ変有無を確認する。

５ここで、設定湿度に急変がなければ、ステップ（１０
４）で水量調整弁１７を全問とし、ステップ＜１０５＞
で所要ガス流ｍを演算する。

この演算は、出湯温度検出器１３で検出された出湯温１
ｍＭＰと湿度設定器２０で設定された設定温度ＳＰとに
基づいて行なわれ、これらの偏差を補正づるに必要な所
要ガス流量をめる。

次いで、ステップ＜１０６）では請求められたガス流量
に対応して、流量調整弁１７の開度をめ、該開度に一致
するように燃料調整用サーボ弁１７を１ｉＩＩＪ御する
。以上、一連の動作を通常モードの動作と称する。

次に、以上の通常モードの動作中に、設定′ＩｉＡ度の
急変が検出されると、ステップ（１０３）に続いてステ
ップ（１０７）が実行され、カス流量調整弁１７の開度
は全開に固定される。

次いて、ステップ（ＩＱ８）では、当該時点の設定温度
ＳＰ、入水温度ＷＰおＪ、びカス流り調整弁全問に対応
した最大制御出力［Ｕｍａｘとに基づいて、出湯温度Ｍ
Ｐを設定温度ＳＰに一致させるに必要な流入水ｆｆ１Ｑ
ａが先行演算によりめられる。

サーなわら、第４図の）［１−ヂト一トに示？ｌ如く、
ステップ（２００）で初回と判定されれば、補正値△Ｑ
＝ＯどＪ３いて、ステップ（２０２）τ先ｉ）演算デー
タＱａをめ、ステップ（２０３）ではその時点にお【ノ
る先行制御データＱａど補ｉｔ　１ｉ（ｉ△Ｑとを加昇
して水量調整テ゛−タＱｗをめ、次いで初回フラグをス
テップ（２０／ｌ　）　Ｔ’　Ｉ：ッ１〜４る。

次いで、ステップ（１０９）では請求められた水量調整
データに対応し°（水量調整弁Ｑの聞瓜をめ、該開度に
１ナーボ系を介しく水ｔｌ調整弁Ｑを制御する。

次いで、ステップ＜１１０）では、先行制御モードフラ
グをセットし、以後ステップ（１１１）で出湯温度の安
定化が検出されるまで待機状態となる。

次いで、この状態で出湯温度の安定化が検出されると、
ステップ（１１２）以降では水量補正モードへの動作へ
の移行が行なわれる。

ずなわち、ステップ（１１２）では、第５図に承り如く
、まずステップ（３０’Ｏ）でタイマをスター１〜する
。このタイマは、出ｉｔ度が設定温度に対りるＭ容幅に
入ったことを確認づるためである。

次いで、ステップ（３０１）では、出ｓ温度ＭＰ、入水
温度ＷＰ、接点渇度ＳＰ、制御比ツノＦｔＪＪ３よび最
大制御用ノｒＦＬ１ｍａｘ、水量調整データＱＷに基づ
いて、補正演算データＱｂをめる。

そして、ステップ（３０２＞では請求められた補正演算
データＱｂとその時点の水量調整データＱｗとの偏差を
め、この偏差が許容範囲内に入ったかどうかを、続くス
テップ（３０３）で確認する。

ここで、Ｑｃが晶り容範囲外の場合、前記求められた補
正演算データＱｂをステップ（３０４，）でそのまま水
量調整データＱｗとして外部へ出力さＶｔζ後、ステッ
プ（３０７）でタインをリセットして以上の動作を繰り
返り。

これに対して、Ｑ　ｃ　／Ｊ＜　ｉｆ　ＩＪ範囲内に入
つ１．−場合、ステップ（３０３）に続いてステップ（
３０５）へ進み、ここでタイマのタイムアツプが確ル２
されるまでの間以上の動作を繰り返り。

そして、タイマのタイムアツプが検出された場合、ステ
ップ（３０６）へ進み、その時点に６３１Ｊろ水量調整
データＱｖｒと先行演算データＱａとのｆｌｉｔ差を補
正値△Ｑとして記憶させた後、スランプ（３０７）でタ
イマをリレン１−シて次の処理へと至る。

次いで、ステップ（１１３）では、補正後の水量調整弁
１７１１度を出力し、これににつり一−ボ系を介して水
量調整弁９の開度か制御される。

以上一連の動作を、初回の先行制御および水吊補正制御
とすると、２回目の先行制御および水量補正制御につい
ては、第４図のステップ（２０３）には既に前回の水量
補正制御、すなわちステップ（３０６）で得られた補正
値ΔＱが記憶されており、このため２回目の先行制御に
際しては、このΔＱで補正されｌｃ水量調整データＱｗ
が出力される。

従って、以上の動作を２回目、３回目、４回目・・・と
繰り返すと、そのたびに先行制御における水量調整デー
タＱｗの値は正確に補正されて行き、先行制御の際に安
定する出湯温度安定値とその時点の出湯温度設定値との
誤差は可及的に縮少化されることとなる。

すなわち、第６図に示す如く、第１回目の先行モードで
は、図中点線で示す出湯温度設定値と図中実線で示す出
湯温度との誤差Δ１−は比較的大きいが、２回目になる
と前記誤差ΔＴ′は縮少化され、以上が繰り返されるこ
とによって、先行モードにおける出湯温度安定値は出湯
温度設定値へと近イ」き、すなわちガス湯沸器使用中に
急激に設定温度を上昇さＶたような場合、出湯温度は迅
速にかつ正確に設定温度へ急」上昇することとなるので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されるカス湯沸器のシステム構成
を示す図、第２図は同ガス湯沸器の制御手順の全体を概
略的に示覆７１コーチヤード、第３図は本発明に係わる
制御をマイクロコンピュータで実行するためのフローヂ
ｖ−ｔ〜、第４図は先行制御モー１：の詳細を示すフロ
ーヂｐ−１〜、第５図は水が補正モードの詳細を示タフ
ロープレー１〜、第６図は制御結果である設定温度と出
湯温度との関係を示すグラフである。 ２・・・バーナ ３・・・熱交換器 ６・・・給水管路 ７・・・給湯管路 ９・・・水量調整弁 １１・・・入水温度検出器 １２・・・コンｌ−ローラ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〈１）ガス流量調整弁の開度を最大に固定したままの状
   態で、制御開始時点における入水温度、設定出湯温度ａ
   ３よびガス流ｆｆ１ｖＡ整弁全開時の燃焼における発熱
   量に基づいて、所要大水量を先行４斡によりめ、該４棹
   結果に対応する開度に水量調整弁を固定する第１の温度
   制御手段と：ガス流量調整弁の開度を最大に固定したま
   まの状態で、温度設定器で設定された設定湿度と出湯温
   度検出器で検出された出湯温度との偏差を補正すべく水
   量調整弁の開度を制御する第２の温度制御手段と； 前記第２の温度制御手段で制御中に、出湯温度の安一定
   化が検出されたときには、前記第１の温度制御手段から
   第２の温度制御手段へと制御を切替える切替制御手段と
   を備えたガス湯沸器の温度制御装置であって； 前記第１の温度制御手段は、該第１の渇１夷制御手段に
   より出湯湿度の安定化か連成されるたびに、出湯温度安
   定値と出湯渇麿設定値とに基づいて、制御系の誤差を修
   ■づる学習機能を右することを特徴とするガス湯沸器の
   調度制御装置。