JPS6256739A - 出湯温度制御装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、家庭用給湯機の出湯温度制御において特に出
湯温度が設定温度に到達するまでの応答性と安定性の向
上を図る出湯温制御装置に関する。

〈従来の技術〉 第６図は、給湯機の基本構底図である。第６図において
本体１内のバーナ２に到るガス供給路には、ガスの供給
を入・切する’ａ磁弁５とその下流にガス１に全任意に
調整可能なガス比例弁４が設置しである。そして、熱交
換器５０入口側通水路には、入水温産金検知する入水温
度セン？６及び水量を検知する水量セン？８が、さらに
出口側通水路には出湯温度を検知する出湯温度セン＋７
が取付けである。ま几、出湯温度制御器９は号数演算部
１１、フ（−ドフォワード回路（以下ＦＦ回路とする）
１２、フィードバック回路（以下ＦＢ回路とする）１６
等で構成されている。さらに、前記出湯温度制御器９に
は、入力借号源として水量セン？８、入水温度センサ６
、出湯温度センｔ７及び湯温設定器１０が接続され、ま
友出力信号先としてガス比例弁４が接続されている。こ
の工うな構成において号数演算部１１では、設定温度と
入水温度の温度差に水量と定数Ａ’ｔ−掛けた目標号数
（以下ＦＦ−Ｑとする］と、出湯温度と入水温度の温度
差に水量と定数Ａを掛は念夾号数（以下ＲＥ−Ｑとする
）が演算され、出湯条件が変化した直後はＦＦ−Ｑの値
により決まるフィードフォワード信号をＦＦ回路１２か
らガス比例弁４差の積分値であるフィードバック信号”
５ＦＢ回路１５からガス比例弁４へ出力して出湯温度制
御を行なう。

次に前述した出湯温度制御器９内の制御１Ｓ号の流れを
第７図に従って具体的に説明する。出湯温度制御中は、
号数演算ｓ１１により常時ＦＦ−ＱとＲＥ−Ｑが演算さ
れる。そこで、燃焼開始時、設定温度変更時、水量変動
時等でＦＦ−Ｑが変化する。このとき出湯温を設定温に
より早く等しくするためＦＦ−Ｑの変化後すぐに号数演
算部１１で変化し７’ｊＦＦ−Ｑの大きさを判断しその
大きさの何倍かに相当するフィードフォワード信号がＦ
Ｆ回路１２から一定時間又は設定温度と出湯温度の温度
偏差が一定値以内になるまでの時間、あるいは又、ＦＦ
−ＱとＲＥ−Ｑの号数偏差が一定値以内になるまでの時
間だけガス比例弁４へ出力される。その後ＦＦ−Ｑによ
り求　る必要熱量に相当したガス比例弁４へのフィード
フォワード信号を出力すればフィードフォワード制御の
みで出湯温度を設定温度に等しくすることができるが、
一般的にガス比例弁４０入力信号に対して、出力である
ガスｆｉｔは固体間のバラツキで一様でなくまた、ガス
比例弁４に使用さｎるコイル（図示せず）の発熱による
特性変化によって前述のフィードフォワード制御のみで
は、出湯温度が設定温度と一致しない。そこで従来では
、前述０ＦＦ−Ｑ変化後の所定時間内におけるフィード
フォワード制御実施後、出湯温度と設定温度が必ず等し
くなる様にＦＦ−ＱとＲＥ−Ｑの号数偏差が解消される
まで、前記号数偏差の積分値をフィードバック信号とし
て、ＦＢ回路１５からガス比例弁４へ出力している。こ
のようにフィードフォワード制御に加えてフィードバッ
ク制御を行なうことでガス比例弁のバラツキや特性変化
の影響をなくし出湯温度がより速く設定温度となるよう
制御される。

〈発明が解決しようとする問題点〉 従来例では、フィードバックゲインを一定に固定してい
７ｔ７ｔめ、下記に述べる問題点があった。すなわち、
熱交換器５内を通過する水量によって熱交換系の遅れに
大小があること、水が熱交換器５内でバーナ２により加
熱され湯となって出湯温度センｔ７が定常時の出湯温度
を検知するまでのむだ時間に通過水量によって差がある
こと、出湯温度センサ自身の熱容量による応答遅れがあ
ることなどの念め、ＦＢ回路１６のフィードバックゲイ
ンが強いと出湯温度センｆ７のフィードバック信号遅れ
のためフィードバック出力に行き過ぎが生じ出湯温度の
オーバーシュート及びアンダーシュートが生じ易く、逆
にフィードバックゲインが弱いと設定温度までの応答時
間が長くなる出湯特性の傾向があった。

く問題点を解決する手段〉 この発明は、上記問題点を解決するｔめ、給湯機の出湯
条件及び出湯状態を把握しつつＦＢ回路１６のフィード
バックゲインを増減することで達成し工５とするもので
あり、下記にその手段を説明する。前記手段は、６通り
ある。

１つは、ＦＦ−Ｑの値によって目標の出湯条件を区別し
フィードバックゲインの大きさを選択する手段であり、
これに関して第１図のブロック図に従って説明する。出
湯温度制御器９０号数演算部１１にＦＦ−Ｑの大小を少
なくとも２つ以上判別する目標号数大小判別部Ａと前記
目標号数大小判別部Ａの判別結果を基にＦＢ回路１６の
フィードバックゲインの大きさを決定するフィードバッ
クゲイン選択部Ｃを設け、前記フィードバックゲイン選
択部Ｃより決定された大きさのゲインのフィードバック
信号をガス比例弁４へ出力し制御する。

又、１つは、ＦＦ−ＱとＲＥ−Ｑの号数偏差によって制
御中の出湯状態を区別しフィードバックゲインの大きさ
全決定する手段でありこれに関して第２図に従って説明
する。出ｉ温度制御部９０号数演算部１１にＦＦ−Ｑと
ＲＥ−ｃ２の号数偏差の大小を少なくとも２つ以上判別
する号数偏差大小判別部Ｂと前記号数偏差大小判別部Ｂ
の判別結果を基に第１図の場合と同様にフィードバック
ゲインの大きさを決定するフィードバック選択部Ｃｔ−
設け、前記フィードバックゲイン選択部Ｃより決定され
几大きさのゲインでフィードバック信号をガス比例弁４
へ出力し制御する。

さらに１つは、第５図に示すよう目標号数大小判別部Ａ
の下位に号数偏差大小判別部Ｂｔ−構放し、ＦＦ−Ｑの
大きさを上位条件、ＦＦ−ＱとＲＥｌ−Ｑの号数偏差の
大きさを下位条件とし、前記ＦＦ−Ｑ及び号数偏差の２
つの大きさの判別結果を基ＫＦＢ回＄１３のフィードバ
ックゲインの大きさを決めるフィードバックゲイン選択
部Ｃを設け、前記フィードバックゲイン選択部Ｃによシ
決定され之フィードバックゲインでガス比例弁４ヘフイ
ードバツク信号を出力し制御する。

く作用及び実施例〉 本発明による給湯機の出湯温度制御装置について出湯温
度制御器９内の信号の流れとフィードバックゲイン選択
による出湯温度制御への作用を目標号数が五５〜１６号
の給湯機の場合について第１〜第５図のブロック図と第
４〜第５囚の出湯温度制御モデル図に従って説明する。

第６必に示す湯温設定器１０で設定温度を変更あるいは
、水量が変化して出湯特性が定常状態から変化し念場合
ＦＦ−Ｑが変更する。また、給湯機使用開始後もＦＦ−
Ｑが変更し友とみなされる。このような変更後０ＦＦ−
Ｑの大きさに応じたフィードフォワード信号がＦＦ回路
１２より所定時間ガス比例弁４へ出力される。フィード
フォワード制御が終了した後ＦＦ−ＱとＲＥ−Ｑの号数
偏差の積分値であるフィードバック信号が、号数偏差が
なくなるまでガス比例弁４へ出力されるが、フィードバ
ックゲインが一定である従来例においては、例えば、第
４図においでフィードバックゲインの大きさヲＦＦ−Ｑ
が大きい場合に最も適するＫｌのみでＦＦ−Ｑの五５〜
１６号の全域を制御するとすれば、実線に示す工５に水
量が少なくてＦＦ−Ｑが小さい条件時に４、熱交換器系
のゲインが小さくまた出湯温度センｆ″７の応答遅れ等
にニジその出湯特性が・・ンチング傾向となり安定性が
悪い。

一方、ＦＦ−Ｑが小さい場合に最も適切であるフィード
バックゲインに２　で制御すると、ＦＦ−Ｑが大きい条
件時には、出湯特性が点線で示すように応答性が悪いも
のになりでしまう。しかし、第１図に示すようＦＦ−Ｑ
大小判別ｓＡとその結＋ｅ基にフィードバックゲインの
大きさを選択するフィードバックゲイン選択部Ｃ′ｊｋ
設ければ、例えばＦＦ−Ｑ太小判別部ＡでＦＦ−Ｑを５
号以上５号未満を判別して、フィードバックゲイン選択
部ＣでＦＦ−Ｑが５号以上にフィードバックゲインＫｌ
’ｔ”、５号未満は前記に１　より小さいフィードバッ
クゲインに２　ｆ選択するようにすれば、ＦＦ−Ｑが５
号未満と小さい場合は、第４図の点線の出ｉ特性となり
また、ＦＦ−Ｑが５号以上と大きい場合は実線の出湯特
性を示すようになる。従ってＦＦ−Ｑの５５〜１６号の
全域で同一レベルの出湯特性を得ることが可能となる。

また、第２図に示すようにＦＦ−ＱとＲＥ−Ｑの号数偏
差大小判別部Ｂとその結果金基にフィードバックゲイン
の大きさを選択するフィードバックゲイン選択部Ｃ′５
１：設ければ、出湯温度が設定温度に近づくまでの出湯
特性の過渡期にゲインが段階的に変更できることになる
ので出湯温度と設定温度の差が大きい場合は、フィード
バックゲインを大きくして早目に出湯温度を設定温度に
近づけることができ、また出湯温度と設定温度の差が小
さくなるとフィードバックゲインを小さくして出湯特性
を安定させることができる。すなわち、第５図の突縁で
示す従来例のようＫＦＦ−Ｑが５５〜１６号の全域でフ
ィードバックゲインがＫｌ　のみで制御が行われる場合
に比較して、例えば、第２図の号数偏差部Ｂで号数偏差
を１．６号未満、１．６骨身」＝五５号未満、五２号以
上の、５つの区域で判別し、かつフィードバックゲイン
選択！１５ｃで号数偏差が１．６号未満の場合はフィー
ドバックゲインに３を、号数偏差が１．６骨身上人２号
未満の場合は、前記に３のより大きいフィードバックゲ
インに４を、さらに号数偏差が五２号以上の場合は、前
記に４　エフ大きいフィードバックゲインＫｓ　を選択
するようにすれば、第５図の点線に示す工うに従来例の
実線で示す出ｆＪｈ特性エリ応答性及び安定性の良好な
出湯特性を得ることが可能となる。

さらに、第６図に示すようにＦＦ−Ｑの大きさと号数偏
差の大きさの両方により出湯条件を判別してより細かく
段階的にフィードバックゲインの大きさを増減できるよ
うにすれば、出湯温度センサ７の応答遅れや水量の大小
に影響されず良好な出湯特性を・得ることができる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、不発明の給湯機の出湯温度制御に
よれば、出湯条件によりフィードバックゲイン金増減し
最適ゲインを選択するので、従来特定の出湯条件で現わ
れていたオーバーシュートやアンダーシュートまたは、
安定時間が長い出湯特性が効果的に改善され広範囲の出
湯範囲に渡って良好な出湯特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２因及び第５図は、本発明に係る出湯温制御
器９内の信号の流ｎを示すブロック図である。第４及び
第５図は出湯温制御モデル図である。第６図は、給湯機
の基本構成を示し、第７図は従来の出湯温制御器９内の
信号の流れを示すブロック図でおる。 符号の説明 １　本体　　　　　　　２　バーナ ５１！磁弁　　　　　　４　ガス比例弁５　熱交換器　
　　　　６　入水温度センサ７　出湯温度センサ　　８
　水量センサ９　出湯温度制御器　　１０易温股定器１
１　　　号数演算部　　　　　１２　　　フィードフォ
ワード回路（ＦＦ回路〕 １５　　フィードバック回路 （ＦＢ回路） 代坤人弁理士　若　林　邦　彦　、・′上１′鬼１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、熱交換器の入口側通水路に水量を検知する水量セン
   サと、前記熱交換器の入口及び出口側通水路にそれぞれ
   取付けられた入水温度と出湯温度を検知する温度センサ
   と、前記熱交換器を加熱するバーナと、前記バーナへの
   供給燃料量を調整する燃料制御弁と、前記出湯温度を設
   定する湯温設定器と、前記湯温設定器により設定される
   設定温度と前記入水温度の温度差に前記水量と定数を掛
   けた目標出湯号数（以下目標号数とする）及び前記出湯
   温度と入水温度の温度差に前記水量と定数を掛けた実出
   湯号数（以下実号数とする）を計算する号数演算部を含
   みかつ前記燃料制御弁に制御信号を与える出湯温度制御
   器とを具備し、前記目標号数に対応してフィードフォワ
   ード信号を前記燃料制御弁へ与え、また前記目標号数と
   前記実号数の号数偏差に基づいてフィードバック信号を
   補正信号として逐次前記燃料制御弁へ与えることにより
   前記バーナへの燃料供給量を調整しながら前記湯温設定
   器で設定した所望の出湯温度を得る給湯機の出湯温度制
   御装置において、前記出湯温度制御器により目標号数又
   は実号数と目標号数との号数偏差の大小を少なくとも２
   つ以上の目標号数区域又は号数偏差区域で区別し各々の
   目標号数区域又は号数偏差区域に対して異なるフィード
   バック信号のゲインを選択する手段を備えた給湯機の出
   湯温度制御装置。