JPS6157976B2 - - Google Patents
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- JPS6157976B2 JPS6157976B2 JP15565178A JP15565178A JPS6157976B2 JP S6157976 B2 JPS6157976 B2 JP S6157976B2 JP 15565178 A JP15565178 A JP 15565178A JP 15565178 A JP15565178 A JP 15565178A JP S6157976 B2 JPS6157976 B2 JP S6157976B2
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- Japan
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- hot water
- temperature
- heat exchanger
- flow rate
- circuit
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- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 53
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 17
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 10
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000007562 laser obscuration time method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Combustion (AREA)
- Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、熱交換器の給湯温度を検出して給湯
温度が任意に設定した設定温度に制御されるよう
にする温度制御装置を有する湯沸器に関し、特に
瞬間ガス湯沸器に関するものであり、その制御回
路がフイードバツク制御系で内部に積分要素を含
む場合、最大供給エネルギー以上の要求エネルギ
ーになつた場合に積分量が過度に増加して、次に
要求エネルギーを最大供給エネルギー以下に設定
した場合の応答特性に悪影響を及ぼす事を防ぐ回
路を提供する事を目的とする。
温度が任意に設定した設定温度に制御されるよう
にする温度制御装置を有する湯沸器に関し、特に
瞬間ガス湯沸器に関するものであり、その制御回
路がフイードバツク制御系で内部に積分要素を含
む場合、最大供給エネルギー以上の要求エネルギ
ーになつた場合に積分量が過度に増加して、次に
要求エネルギーを最大供給エネルギー以下に設定
した場合の応答特性に悪影響を及ぼす事を防ぐ回
路を提供する事を目的とする。
湯沸器の出湯温度は燃焼量／給湯量＋水温の式で求ま
る。また湯沸器はバーナにより最大燃焼量が決定
され、同時に安定燃焼を確保するための最少燃焼
量も決まつている。このため燃焼比例制御を行な
う場合には比例制御弁を閉じても最少燃焼量はバ
イパスして流す必要がある。
され、同時に安定燃焼を確保するための最少燃焼
量も決まつている。このため燃焼比例制御を行な
う場合には比例制御弁を閉じても最少燃焼量はバ
イパスして流す必要がある。
第１図によつてさらに詳しく説明すると、Ａは
最大燃焼量のカーブ、Ｂは最少燃焼量のカーブで
あり、横軸Ｑは給湯流量、縦軸Ｔは給湯温度上昇
（給湯温度−給水温度）を示す。図でＡ，Ｂには
さまれた部分が制御域であり、例えば燃焼量比例
制御弁により燃焼量を増減して流量の変化があつ
ても一定の設定温度T1を得る事が可能となる。
しかし温度T1で流量Q3を流すと、最大燃焼量以
上の負荷となり、湯温はカーブＡ上をT3まで低
下する。また流量Q2なると負荷は最少燃焼量以
下となり、カーブＢ上をT2まで上昇する。これ
等を非制御域と呼ぶ。
最大燃焼量のカーブ、Ｂは最少燃焼量のカーブで
あり、横軸Ｑは給湯流量、縦軸Ｔは給湯温度上昇
（給湯温度−給水温度）を示す。図でＡ，Ｂには
さまれた部分が制御域であり、例えば燃焼量比例
制御弁により燃焼量を増減して流量の変化があつ
ても一定の設定温度T1を得る事が可能となる。
しかし温度T1で流量Q3を流すと、最大燃焼量以
上の負荷となり、湯温はカーブＡ上をT3まで低
下する。また流量Q2なると負荷は最少燃焼量以
下となり、カーブＢ上をT2まで上昇する。これ
等を非制御域と呼ぶ。
第２図に瞬間ガス湯沸器の制御システム図を示
す。水は給水入口１から入り熱交換器２で加熱さ
れて蛇口３から給湯される。ガスはガス入口４か
ら入り電磁式比例制御弁５を通りバーナ６で燃焼
する。５′は前記最少燃焼量を確保するバイパス
路である。７は給湯出口に設けられた給湯温度検
知センサで、これからの信号を制御器８で受け、
比例制御弁５へ出力を出す。
す。水は給水入口１から入り熱交換器２で加熱さ
れて蛇口３から給湯される。ガスはガス入口４か
ら入り電磁式比例制御弁５を通りバーナ６で燃焼
する。５′は前記最少燃焼量を確保するバイパス
路である。７は給湯出口に設けられた給湯温度検
知センサで、これからの信号を制御器８で受け、
比例制御弁５へ出力を出す。
第３図は制御回路８の従来例である。９は直流
電源で、電圧Vzを出す。センサ（ここでは負特
性感温抵抗素子を使用した）７及び抵抗１０，２
１，２２はブリツジ回路を形成し、各々の中点
DEはそれぞれ演算増幅器（以下オペアンプと呼
ぶ）１２の入力端子１２ａ，１２ｂに入力され
る。オペアンプ１２では前記DEの電位差を抵抗
１４と１１の比で増幅して出力端子１２ｃから出
力され、これを抵抗１５，１６で分圧した中点の
電位をトランジスタ１３のベースへ印加してい
る。トランジスタ１３のコレクタは比例制御弁５
のコイルに接続されて電源９のプラスへ至る。ま
たエミツタは電位Ｖを抵抗１４を通してフイード
バツクすると共に抵抗１７から電源９のマイナス
に至る。コンデンサ１９は積分コンデンサであ
り、電位DE間に差があれば、その差電圧を充電
してゆき、比例弁電流を増減させて、Ｄ＝Ｅとな
つた点まで充電される。DEの電位の大きさによ
りコンデンサ１９の充電電流の方向は異なる。
電源で、電圧Vzを出す。センサ（ここでは負特
性感温抵抗素子を使用した）７及び抵抗１０，２
１，２２はブリツジ回路を形成し、各々の中点
DEはそれぞれ演算増幅器（以下オペアンプと呼
ぶ）１２の入力端子１２ａ，１２ｂに入力され
る。オペアンプ１２では前記DEの電位差を抵抗
１４と１１の比で増幅して出力端子１２ｃから出
力され、これを抵抗１５，１６で分圧した中点の
電位をトランジスタ１３のベースへ印加してい
る。トランジスタ１３のコレクタは比例制御弁５
のコイルに接続されて電源９のプラスへ至る。ま
たエミツタは電位Ｖを抵抗１４を通してフイード
バツクすると共に抵抗１７から電源９のマイナス
に至る。コンデンサ１９は積分コンデンサであ
り、電位DE間に差があれば、その差電圧を充電
してゆき、比例弁電流を増減させて、Ｄ＝Ｅとな
つた点まで充電される。DEの電位の大きさによ
りコンデンサ１９の充電電流の方向は異なる。
第１図のT1は上記制御回路で湯温制御した場
合の特性を示す。第４図は制御域で流量変化させ
た場合に応答図で、給湯温度Ｔと比例弁コイル電
流Ｉを縦軸に、時間ｔを横軸に示す。図では第１
図のQ1からQ4に流量変化した場合の応答を示し
ている。流量変化と同時に電流Ｉは積分時間によ
り増加する。一方、温度Ｔは一時低下するが、や
がて上昇し、元の温度に戻る。この時、第３図の
電位Ｄ＝Ｅとなり積分量の増加は停止して、その
電流を保つ。
合の特性を示す。第４図は制御域で流量変化させ
た場合に応答図で、給湯温度Ｔと比例弁コイル電
流Ｉを縦軸に、時間ｔを横軸に示す。図では第１
図のQ1からQ4に流量変化した場合の応答を示し
ている。流量変化と同時に電流Ｉは積分時間によ
り増加する。一方、温度Ｔは一時低下するが、や
がて上昇し、元の温度に戻る。この時、第３図の
電位Ｄ＝Ｅとなり積分量の増加は停止して、その
電流を保つ。
また第５図は非制御域Q3から制御域Q1へ流量
変化した場合の応答を示している。非制御域Q3
では温度はT3しか出ない。しかしこの場合いく
ら積分量を増加しても電位Ｄ＝Ｅにはならないた
め、積分量はいくらでも増加してゆく。ここで流
量Q1に変更すればＩは積分時間で徐々に低下し
て来るため、なかなかI1にならない。この間、温
度は能力カーブＡ上を移行して温度はT4まで上
昇してしまう。やがてI1になつた時、温度はT1に
戻るが、この場合、例えT3でシヤワーを使用し
ていて流量をQ1に絞つた場合、T4の高温が一定
時間出て来るため、非常に危険であつた。
変化した場合の応答を示している。非制御域Q3
では温度はT3しか出ない。しかしこの場合いく
ら積分量を増加しても電位Ｄ＝Ｅにはならないた
め、積分量はいくらでも増加してゆく。ここで流
量Q1に変更すればＩは積分時間で徐々に低下し
て来るため、なかなかI1にならない。この間、温
度は能力カーブＡ上を移行して温度はT4まで上
昇してしまう。やがてI1になつた時、温度はT1に
戻るが、この場合、例えT3でシヤワーを使用し
ていて流量をQ1に絞つた場合、T4の高温が一定
時間出て来るため、非常に危険であつた。
そこで本発明では第６図に示すような回路によ
り、前記非能力域から制御域への移行時における
オーバーシユートを改善したものである。
り、前記非能力域から制御域への移行時における
オーバーシユートを改善したものである。
第６図は本発明の一実施例における回路を示
し、制御回路は第３図で説明したのでここでは
説明を省く。ここでは給湯温度と給水温度および
給湯流量により現在供給している負荷量を演算す
る負荷演算回路を設け、比較回路により負荷
量が能力カーブＡ以上になつたことを検出して、
この時に積分量を増加させないように動作する積
分量制限回路−１を設けて、第５図に示す様な
オーバシユートをなくした。第６図において２
１′はブリツジの一辺に設けた可変抵抗器で、湯
温を設定するものである。電位Ｄは給湯温度に対
応している。電位Ｄをオペアンプ２３の負入力端
子に入力し、正入力端子には給水温度検知センサ
２４と抵抗２５の分圧電位を入力する。また抵抗
２６と給湯流量センサ２７の抵抗値によりオペア
ンプ２３のゲインを決定している。つまりオペア
ンプ２３は（給湯温度−給水温度）×給湯流量を
演算して、いま供給されている負荷量を電圧Ｇと
して出力される。２８は比較器で、抵抗２９，３
０で分圧された電位Ｈと電位Ｇを比較している。
電位Ｈは湯沸器の最大能力Ａの値を電圧に換算し
ている。今、Ｇ＞Ｈの場合には負荷量が能力を越
えている時、つまり非制御域である事になる。こ
の時、比較器２８は出力されて抵抗３１を通しコ
ンデンサ３２へ充電する。コンデンサ３２の電位
はＨに帰還され、充電とともに比較器２８の負入
力電位を上昇させる。比較器２８の負入力電位が
Ｇ電位より大となつた時、比較器２８は再び出力
を零にする。つまり単安定マルチバイブレータ回
路になつている。比較器２８の出力はリレー３３
に接続されている。リレー３３の接点３４はトラ
ンジスタ１３のエミツタ電位Ｖに接続されてお
り、接点オンと同時に記憶コンデンサ３５に電位
Ｖを記憶し、この値はリレー接点３４がオフして
も保持される。オペアンプ３６はボルテージフオ
ロア回路を構成し、負入力電位Ｖが正入力電位
（コンデンサ３５の電位）を越えない様に出力さ
れる。この時（給湯負荷が最大能力よりも大き
く、電位Ｇ＞Ｈの時）には制限解除回路−２の
比較器３７の出力が低くなり、ダイオード３９が
オペアンプ３６の出力電圧に対して逆バイアスに
なり、電位Ｖが充電電位にロツクされ、積分量も
ロツクされる。次に負荷が能力以下となればオペ
アンプ２３の出力は低下し、電位Ｈよりも低下す
ると制限解除回路−２の比較器３７の出力が高
くなり、ダイオード３９を通してダイオード３８
が逆バイアスとなりロツク解除され通常の制御に
戻る。
し、制御回路は第３図で説明したのでここでは
説明を省く。ここでは給湯温度と給水温度および
給湯流量により現在供給している負荷量を演算す
る負荷演算回路を設け、比較回路により負荷
量が能力カーブＡ以上になつたことを検出して、
この時に積分量を増加させないように動作する積
分量制限回路−１を設けて、第５図に示す様な
オーバシユートをなくした。第６図において２
１′はブリツジの一辺に設けた可変抵抗器で、湯
温を設定するものである。電位Ｄは給湯温度に対
応している。電位Ｄをオペアンプ２３の負入力端
子に入力し、正入力端子には給水温度検知センサ
２４と抵抗２５の分圧電位を入力する。また抵抗
２６と給湯流量センサ２７の抵抗値によりオペア
ンプ２３のゲインを決定している。つまりオペア
ンプ２３は（給湯温度−給水温度）×給湯流量を
演算して、いま供給されている負荷量を電圧Ｇと
して出力される。２８は比較器で、抵抗２９，３
０で分圧された電位Ｈと電位Ｇを比較している。
電位Ｈは湯沸器の最大能力Ａの値を電圧に換算し
ている。今、Ｇ＞Ｈの場合には負荷量が能力を越
えている時、つまり非制御域である事になる。こ
の時、比較器２８は出力されて抵抗３１を通しコ
ンデンサ３２へ充電する。コンデンサ３２の電位
はＨに帰還され、充電とともに比較器２８の負入
力電位を上昇させる。比較器２８の負入力電位が
Ｇ電位より大となつた時、比較器２８は再び出力
を零にする。つまり単安定マルチバイブレータ回
路になつている。比較器２８の出力はリレー３３
に接続されている。リレー３３の接点３４はトラ
ンジスタ１３のエミツタ電位Ｖに接続されてお
り、接点オンと同時に記憶コンデンサ３５に電位
Ｖを記憶し、この値はリレー接点３４がオフして
も保持される。オペアンプ３６はボルテージフオ
ロア回路を構成し、負入力電位Ｖが正入力電位
（コンデンサ３５の電位）を越えない様に出力さ
れる。この時（給湯負荷が最大能力よりも大き
く、電位Ｇ＞Ｈの時）には制限解除回路−２の
比較器３７の出力が低くなり、ダイオード３９が
オペアンプ３６の出力電圧に対して逆バイアスに
なり、電位Ｖが充電電位にロツクされ、積分量も
ロツクされる。次に負荷が能力以下となればオペ
アンプ２３の出力は低下し、電位Ｈよりも低下す
ると制限解除回路−２の比較器３７の出力が高
くなり、ダイオード３９を通してダイオード３８
が逆バイアスとなりロツク解除され通常の制御に
戻る。
第７図は本発明を実施した場合の応答特性を示
し、非制御域Q3になつた場合には積分量をロツ
クして電流はI5で制限される。次に制御域Q4に戻
した場合のオーバシユートも少なくT1に戻る時
間も速い。
し、非制御域Q3になつた場合には積分量をロツ
クして電流はI5で制限される。次に制御域Q4に戻
した場合のオーバシユートも少なくT1に戻る時
間も速い。
以上説明した様に本発明によれば、現在の負荷
量を演算して、これが湯沸器の能力以上である場
合には積分量をクリツプして、不必要なオーバシ
ユートの発生を防ぐ事が可能となり、オーバシユ
ートによる高温の湯の出湯により火傷の危険性を
解決でき、安全で使用勝手のよい湯沸器を提供す
る事ができる。
量を演算して、これが湯沸器の能力以上である場
合には積分量をクリツプして、不必要なオーバシ
ユートの発生を防ぐ事が可能となり、オーバシユ
ートによる高温の湯の出湯により火傷の危険性を
解決でき、安全で使用勝手のよい湯沸器を提供す
る事ができる。
第１図は湯沸器の給湯特性図、第２図は湯沸器
の制御システム図、第３図は従来の比例積分制御
回路を示す図、第４図と第５図は従来の過渡応答
性図、第６図は本発明の一実施例における回路
図、第７図は本発明実施例の過渡応答特性図であ
る。 １……給水入口（水路）、２……熱交換器、５
……比例制御弁（燃焼制御器）、６……バーナ、
７……湯温検知センサ、２４……給水温度検知セ
ンサ、２７……流量検知センサ、……制御回
路、……負荷演算回路、……比較回路、−
１……積分量制限回路。
の制御システム図、第３図は従来の比例積分制御
回路を示す図、第４図と第５図は従来の過渡応答
性図、第６図は本発明の一実施例における回路
図、第７図は本発明実施例の過渡応答特性図であ
る。 １……給水入口（水路）、２……熱交換器、５
……比例制御弁（燃焼制御器）、６……バーナ、
７……湯温検知センサ、２４……給水温度検知セ
ンサ、２７……流量検知センサ、……制御回
路、……負荷演算回路、……比較回路、−
１……積分量制限回路。
Claims (1)
- １ 熱交換器を途中に有する水路と、熱交換器を
加熱するバーナと、バーナの燃焼量を制御する燃
焼制御器と、熱交換器からの給湯温度を検出する
湯温検知センサと、湯温検知センサの出力信号に
応じて比例積分を行ない燃焼制御器を駆動する制
御回路と、熱交換器への給水温度を検出する給水
温度検知センサと、熱交換器を通る水流量を検出
する流量検知センサと、給湯温度検知センサの出
力信号と給水温度検知センサの出力信号との差に
流量検知センサの出力信号を乗じた値の信号によ
り給湯負荷を演算する負荷演算回路と、前記負荷
演算回路の出力が給湯機の最大負荷を越えたこと
を検出する比較回路と、前記比較回路の出力によ
り前記制御回路の積分量が最大負荷以上にならな
いように制限する積分量制限回路とからなる湯沸
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15565178A JPS5582252A (en) | 1978-12-14 | 1978-12-14 | Water heater |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15565178A JPS5582252A (en) | 1978-12-14 | 1978-12-14 | Water heater |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5582252A JPS5582252A (en) | 1980-06-20 |
| JPS6157976B2 true JPS6157976B2 (ja) | 1986-12-09 |
Family
ID=15610614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15565178A Granted JPS5582252A (en) | 1978-12-14 | 1978-12-14 | Water heater |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5582252A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6476885A (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-22 | Nippon Kokan Kk | Ski plate |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5760139A (en) * | 1980-09-30 | 1982-04-10 | Hitachi Chem Co Ltd | Hot water feeding equipment |
| JPS5775353U (ja) * | 1980-10-24 | 1982-05-10 | ||
| JPS5824751A (ja) * | 1981-08-06 | 1983-02-14 | Yamatake Honeywell Co Ltd | 瞬間湯沸器の制御装置 |
| JPS5976849U (ja) * | 1982-11-09 | 1984-05-24 | リンナイ株式会社 | 給湯器 |
| JPS59180230A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-13 | Yamatake Honeywell Co Ltd | 湯沸器の温度制御方式 |
| JPS6050333A (ja) * | 1983-08-29 | 1985-03-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 瞬間ガス湯沸器の湯温制御装置 |
| JPS6080019A (ja) * | 1983-10-07 | 1985-05-07 | Omron Tateisi Electronics Co | 湯沸器の燃焼制御装置 |
| JPS6256739A (ja) * | 1985-09-02 | 1987-03-12 | Hitachi Chem Co Ltd | 出湯温度制御装置 |
| JPH0416115Y2 (ja) * | 1987-11-21 | 1992-04-10 |
-
1978
- 1978-12-14 JP JP15565178A patent/JPS5582252A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6476885A (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-22 | Nippon Kokan Kk | Ski plate |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5582252A (en) | 1980-06-20 |
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