JPS63169441A - 給湯機の出湯温度制御装置 - 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、給湯の出湯温度制御装置に関し、特にフィー
ドフォワード制御を用いた出湯温度制御装置に関するも
のである。

従来の技術 従来のこの種出湯温度制御装置としては、例えば特開昭
６１−２２８２４９号公報に示されているように、第２
図のような構成になっていた。

すなわち給湯機の給水路１に給湯量を検知する流量セン
サ２と、入水温度を検知する入水温度センサ３を設ける
。４は熱交換部、５は熱交換器で、熱交換部４で供給さ
れる水が加熱され湯として給湯される。６は熱交換部の
出口部に設けた出湯温度センサで、出湯温度を検知し、
７はガス通路、８は熱交換部４に供給される加熱量を調
節する加熱量調節部としてのガス比例弁、９はガスバー
ナである。１０はフィードフォワード制御、フィードバ
ック制御を行なう制御部で、１１は出湯温度を設定する
温度設定部である。制御部１０は、流量センサ２からの
流量、入水温度センサ６からの入水温度、温度設定部１
１からの設定温度から、予め必要な加熱量をフィードフ
ォワード量として演算を行なうフィードフォワード演算
部１２と、設定温度と出湯温度との差を補償するのに必
要なフィードバック量を演算するフィードバック演算部
１３、フィードフォワード演算量とフィードバック演算
量を加算する加算部１４とより成る。加算部１４の出力
が制御部１０の出力であり、これら２つの演算部１２．
１３の演算結果の和が、ガス比例弁８の弁開度すなわち
調節量、すなわちガス流量、すなわち加熱量を決定して
いる。

発明が解決しようとする問題点 上述した従来装置においては、フィードフォワード制御
のためには入水温度センサが不可欠であシ、このため装
置は、入水温度センサのみならず、これを給水路に取付
けるための取付部材、給水路そのものの加工等が必要と
なるため、装置全体が高価なものとなるばかりでなく組
立てが煩雑であった。

そこで本発明は、入水温度センサを用いることなく、出
湯温度センサにより入水温度を推定し、この推定した入
水温度によりフイードフォワード演算を行なおうとする
ものである。

問題点を解決するための手段 そして上記問題点を解決する本発明の技術的な手段は、
制御部に流量センサが給湯量を検知した時に出湯温度セ
ンサが検知する出湯温度を入水温度として出力する入水
温度推定部と、出湯温度の勾配を演算する勾配演算部と
、出湯温度の勾配が所定範囲外の時入水温度推定部の推
定動作を禁止する比較部を設け、この推定した入水温度
と流量センサで検知する給湯量と設定温度とからフィー
ドフォワード演算を行なうフィードフォワード演算部を
備えるものである。

作　　用 この技術的手段による作用は次のようになる。

すなわち、通常給湯が開始されて流量センサが給湯量を
検知してから、熱交換部を加熱するまでにはいくばくか
の時間遅れが発生する。例えば熱交換部に上記従来例の
ようにガスバーナを使用すれば、ガスバーナに着火する
までには、ガスバーナの着火遅れのため時間遅れが生ず
る。この期間、すなわち、流量センサが給湯を検知して
から熱交換部が加熱されるまでの間は、水は熱交換部で
熱交換されることなく給湯されることとなシ、出湯温度
センサが検知する出湯温度は、この間は入水温度と等し
くなる。従ってこの期間の出湯温度センサの検知する温
度を入水温度とすることができる。

次に給湯を停止し再び給湯を開始した場合、熱交換部に
加熱された水すなわち湯が残留していて、この残留湯の
温度が最初に出湯温度センサにより検知され、この湯の
温度が入水温度となってしまうことが予想される。しか
し勾配演算部が、出湯温度の時間勾配を演算しており、
このように給湯停止直後に給湯を再開したような場合、
出湯温度センサで検知している温度は、熱交換部残留湯
の温度から次第に入水温度に近づき、比較的大きな勾配
となる。この勾配を比較部が所定範囲と比較しており、
もし勾配が所定範囲外にあれば禁止信号を出力し、入水
温度推定部の推定動作を禁止する。従って給湯停止後に
給湯を再開した場合、もしも熱交換部に残留湯があれば
、そのときの出湯温度センサで検知する温度は、残留湯
の温度から急速に入水温度に向かって下降しその時間勾
配は大きく、比較部は禁止信号を出力し、入水温推定動
作を禁止する。また給湯停止後比軟的長時間が経過すれ
ば、熱交換部の残留湯の温度が低下し、はぼ水入温度と
等しくなるので、このような状態で給湯を再開すると、
出湯温度センサで検知する温度は、あまシ変化がなく、
従ってその時間勾配も小となり、比較部は禁止信号を出
力せず、従って入水温推定部は推定動作を行ない、その
ときの出湯温度センサで検知する温度を入水温度として
出力する。

この結果従来必要であった入水温度センサが不要となシ
、もって装置全体を安価なものとし、組立てが従来より
は容易なものとなるのである。また給湯停止直後に給湯
再開した場合、勾配演算部、比較部により入水温推定部
の動作が禁止されるので、誤って熱交換部に残留してい
る湯の温度を入水温度と推定することもなく、比較的正
確に入水温度を推定できる。

実施例 以下本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明する
。

第１図において、１５は制御部で、１６の入水温度推定
部、１２のフィードフォワード演算部、１３のフィード
バック演算部、１４の加算器、２０のスイッチ手段を備
えている。ここで入水温度推定部１６は、流量センサ２
の流量と、出湯温度センサ６からの出湯温度とを入力と
して入水温度を推定しフィードフォワード演算部１２に
出力する。

入水温度推定部１６の具体構成例は、図示する如く、流
量センサ２からの流量が所定値２３１．以上になるとそ
の出力がローからハイに変化する比較器１７、比較器１
７の出力のローからハイへの変化を正パルスに変換する
微分器１８、微分器１８の出力を比較部２２の一部を形
成するスイッチ２３を経由してクロック入力とし、出湯
温度センサ６からの出湯温度をデータ入力とし、前記ク
ロック入力が入力時の出湯温度を記憶保持するデータラ
ッチ１９とで構成する。２０は比較器１７の出力がハイ
でオン、ローでオフするスイッチ手段である。

２１は勾配演算部で、出湯温度センサ６で検知する温度
の時間勾配を演算する。２２は比較部で、勾配演算部２
１にて演算する時間勾配が所定範囲外のときに禁止信号
を出力してスイッチ２３をオフする。

次にこの一実施例の構成における作用を説明する。まず
流量センサ２が給湯を検知し、これが所定値Ｆｇ以上に
なった瞬間に比較器１７の出力がローからハイに変化す
る。この変化は微分器１８により正パルスに変換され、
スイッチ２３を介してデータラッチ１９のクロック入力
となる。この時の出湯温度センサ６で検知する温度がデ
ータラッチ１９のデータ入力となり、この温度が記憶保
持される。同時にこの時にスイッチ手段２０がオフから
オンとなり、制御部１５の出力が加熱量調節部としての
ガス比例弁８に入力され、ガスバーナ９がそれに基づき
燃焼を開始する。この瞬間の出湯温度センサ６が検知し
ている温度は、ガス比例弁８やガスバーナ９の物理的遅
れにより未だ熱交換器５が加熱されていないがために、
入水温度と等しい。従って、この時データラッチ１８が
記憶保持する温度は入水温度となる。

給湯停止直後に給湯を再開すると、まず熱交換器５に残
留している湯の温度が出湯温度センサ６で検知され、続
いて入水温度に急速に近づいていく。従ってこの場合の
出湯温度センサ６で検知する温度の勾配演算部２１で演
算する時間勾配は大きくなり、比較部２２の所定範囲外
となるため、比較部２２は禁止信号を出力し、スイッチ
２３がオフする。このため、このような場合、微分器１
８の正パルスがデータラッチ１９に入力されないので、
トークラッチ１９の記憶保持されているデータは保存さ
れ更新されない。すなわち前に推定した入水温度がその
まま出力される。

給湯が停止してから比較的長時間が経過して、熱交換部
４の残留湯の温度が低下し、入水湿度とほぼ等しい状態
で給湯を再開すると、このときに出湯温度センサ６で検
知している温度の勾配演算部２１で演算する時間勾配は
ほぼゼロとなり、比較部２２の所定範囲内となるので、
比較部２２はスイッチ２３をオンしている。従ってこの
ような場合は、微分器１８の出力たる正パルスがデータ
ラッチ１９のクロック入力となシ、データラッチ１９は
そのときに出湯温度センサ６が検知する温度を新たな入
水温度として記憶保持し出力する。

このようにして、給湯開始時に入水温度検知部１６で推
定した入水温度を用いて、フィードフォワード演算部１
２がフィードフォワード演算を行なう。入水温度の変化
は通常季節によって変動する程度の緩慢なものであるの
で、本実施例で推定した入水温度で大きな誤差はでない
。また仮に、推定した時点での入水温度から時間的に入
水温度が変化しても、入水温度推定部１６からは推定時
点での入水温度が出力されているため、フィードフォワ
ード演算部１２の演算結果には誤差が生ずるが、この誤
差はフィードバック制御により補償されるので、実用上
問題となることはない。

本実施例では、熱交換部にガスバーナを用い、加熱量調
節部にガス比例弁を用いた場合につき説明しだが、ガス
バーナのかわ°りにオイルバーナ、電気ヒータ等の他の
加熱器を用い、また加熱量調節部に他の然るべき手段を
用いること等の変更は、本発明の主旨にいつ脱すること
なく容易に実施できることがらである。

発明の効果 本発明によれば、入水温度センサを用いることなく出湯
温度センサにより入水温度を推定するものであるから、
従来の如く入水温度センサを用いるもの比し、安価にす
ることができ、しかも容易な組立を実現できる。また入
水温度の推定は、給湯開始時に常に行なわれるので、大
きな誤差が発生することはない。

また、給湯停止直後に給湯を再開するような場合、熱交
換部の残留湯の温度を誤って入水温度と推定することが
なく、比較的正確な推定が行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の給湯機の出湯温度制御装置
の構成図、第２図は従来の給湯機の出湯温度制御装置の
構成図である。 ２・・・・・流量センサ、４・・・・・・熱交換部、６
・・・・・・出湯温度センサ、８・・・・・加熱量調節
部としてのガス比例弁、１１・・・・・温度設定部、１
２・・・・・・フィードフォワード演算部、１５・・・
・・・制御部、１６・・・・・・入水温度推定部、２１
・・・・・・勾配演算部、２２・・・・・・比較部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 給湯機の給水路に設けた流量センサと、給湯機の熱交換
   部の出口部に設けた出湯温度センサと、前記熱交換部に
   供給する加熱量を調節する加熱量調節部と、出湯温度を
   設定する温度設定部と、前記流量センサにより検知する
   給湯量と前記出湯温度センサにより検知する出湯温度と
   前記温度設定部にて設定した設定温度とから前記加熱量
   調節部の調節量を決定する制御部とを備え、前記制御部
   は、前記流量センサが給湯を検知したときに出湯温度セ
   ンサが検知する出湯温度を入水温度として出力する入水
   温度推定部と、前記給湯量、入水温度、設定温度からフ
   ィードフォワード演算を行なうフィードフォワード演算
   部と、前記出湯温度の勾配を演算する勾配演算部と、勾
   配演算部で演算する出湯温度の勾配が所定の範囲以上の
   時に前記入水温度推定部の推定動作を禁止する比較部と
   を備える構成とした給湯機の出湯温度制御装置。