JP2577477B2 - 流体加熱制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流体加熱器と、その流体加熱器の出口側に
おける被加熱流体の目標温度を設定する目標温度設定手
段と、前記流体加熱器の入口側における被加熱流体の温
度を測定する入口温度検出手段と、前記流体加熱器の出
口側における被加熱流体の温度を測定する出口温度検出
手段とが設けられ、前記両温度検出手段の検出情報に基
づいて、前記被加熱流体が前記目標温度になるように前
記流体加熱器の加熱状態を調節する制御手段が設けられ
た流体加熱制御装置に関する。

〔従来の技術〕

流体加熱器としては、例えば、給湯装置を挙げること
ができる。つまり、加熱前の水温と、加熱後の湯温とを
検出して、加熱量や通水量を自動的に制御することによ
って給湯温度を目標温度に一致させるように構成されて
いる。

従来、上記のような流体加熱制御装置において、流体
加熱器の加熱状態は常に入口温度検出手段と出口温度検
出手段との両方の検出情報に基づいて制御され、入口温
度検出手段あるいは出口温度検出手段のいずれかが故障
すると、流体加熱制御を停止するように構成していた。

しかしながら、このような従来の構成では、入口温度
検出手段が出口温度検出手段のいずれかが故障すると使
用不能となる不便さがあり、かかる不便さを解消するも
のとして、実開昭61−181942号公報に開示の給湯装置が
提案された。

その給湯装置においては、入口温度検出手段が故障す
ると、設定した目標温度と出口温度検出手段による検出
温度とに基づいてフィードバック制御を行い、出口温度
検出手段が故障すると、目標温度と入口温度検出手段に
よる検出温度とに基づいてフィードフォワード制御を行
うように構成し、入口温度検出手段あるいは出口温度検
出手段のいずれかが故障しても、給湯装置を使用し得る
ように構成したものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記公報に開示の給湯装置では、出口温度
検出手段が故障して加熱後の実際の湯温を検出できない
状況下において、設定した目標温度をそのまま使用して
フィードフォワード制御を行うものであるから、加熱後
の実際の湯温と目標温度との間に偏差が生じて、目標温
度よりも高温の湯が給湯される可能性がある。

つまり、目標温度の湯を給湯するためには、加熱器を
流通する水の量や熱源の加熱状態などを所望通りに確実
に制御する必要があるが、実際問題として不可能に近
く、そのため、通常、フィードフォワード制御と並行し
てフィードバック制御を実行しているのが実状である。
かかる実状において、設定した目標温度をそのまま使用
してフィードフォワード制御のみを実行すると、実際の
湯温と目標温度との間に偏差が生じるのは避けがたく、
当然のことながら、目標温度よりも高温の湯が給湯され
る危険性がある。

本発明の目的は、入口温度検出手段と出口温度検出手
段とのいずれか一方が故障しても使用し得るのみなら
ず、その故障時における使用に際しても、目標温度以上
の高温の被加熱流体が供給されることを極力回避して安
全に使用し得る流体加熱制御装置の提供にある。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するため、本発明による流体加熱制御
装置の第１の特徴構成は、前記両温度検出手段の故障を
検出する故障検出手段が設けられ、前記制御手段は、前
記故障検出手段の検出情報に基づいて、前記入口温度検
出手段が故障したときには前記目標温度と前記出口温度
検出手段の検出温度とに基づいて前記流体加熱器の加熱
状態を調節し、且つ、前記出口温度検出手段が故障した
ときには前記目標温度と前記入口温度検出手段の検出温
度とに基づいて前記目標温度よりも低い温度を目標とし
て前記流体加熱器の加熱状態を調節するように構成され
ていることである。

第２の特徴構成は、前記入口温度検出手段が故障した
ときには、前記流体加熱器の入口側における被加熱流体
の温度を予め設定された仮定温度とし、その仮定温度と
前記出口温度検出手段の検出温度とに基づいて、前記被
加熱流体が前記目標温度になるように加熱器の加熱状態
を調節するように構成されていることである。

尚、前記流体加熱器の加熱状態の調節は、具体的には
熱源を最大加熱状態にした状態で被加熱流体の流量を調
節することによって行われる場合や熱源の加熱状態の調
節によって行われる場合がある。

第３の特徴構成は、前記故障検出手段の検出情報に基
づいて入口温度検出手段あるいは出口温度検出手段のい
ずれかが故障したときに、その故障情報を表示する表示
手段が設けられていることである。

〔作 用〕

第１の特徴構成では、入口温度検出手段と出口温度検
出手段とのいずれか一方が故障しても、他方の温度検出
手段の検出情報を利用して流体加熱器の加熱状態を調節
することによって装置の使用が可能となる。

その場合、入口温度検出手段の故障時には、設定した
目標温度に加えて、出口温度検出手段により加熱後の実
際の温度を検出し、その検出温度とに基づいて流体加熱
器の加熱状態を調節するものであるから、目標温度より
も高温の被加熱流体の供給が回避される。更に、出口温
度検出手段の故障時には、目標温度をそのまま使用せず
に、その目標温度よりも低い温度を目標とし、その低い
目標温度と入口温度検出手段の検出温度とに基づいて加
熱状態を調節するものであるから、出口温度検出手段の
故障時においても、設定した目標温度より高温の被加熱
流体の供給が回避されるのである。

第２の特徴構成では、入口温度検出手段の故障時に、
流体加熱器の入口側における温度をある値に仮定し、そ
の入口側の仮定温度を利用して加熱状態を調節するもの
であるから、設定した目標温度に至るまでの時間を短縮
することができ、それでいて、入口側の仮定温度を通常
よりも高く設定することで、この場合にも高温に被加熱
流体の供給が回避される。

第３の特徴構成では、温度検出手段のどちらか一方が
故障しているのを知ることができるので、その流体加熱
制御装置を使用しながら修理の準備を整えることができ
る。

〔発明の効果〕

第１の特徴構成では、入口温度検出手段と出口温度検
出手段とのいずれか一方が故障しても使用可能で、しか
も、その故障時の使用に際し、設定した目標温度より高
温の被加熱流体の供給を回避して安全に使用することが
できる。

第２の特徴構成では、第１の特徴構成による効果に加
えて、入口温度検出手段の故障時においても、設定した
目標温度に近い温度に至るまでの時間を短縮して、いわ
ゆる立ち上がりを早くすることができる。

第３の特徴構成では、温度検出手段の故障時にも使用
可能でありながら、その故障を知ることができ、修理な
どのその後の対処を迅速に行うことができる。

〔実施例〕

以下、本発明を流体加熱制御装置の一例としての給湯
制御装置に適用した実施例について図面に基づいて説明
する。

第１図に示すように、熱源としてのカスバーナ（１）
により加熱される流体加熱器としての水加熱用熱交換器
（２）が、給湯栓（４）に給湯路（３）を介して接続さ
れている。図中（６）は熱交換器（２）に対する給水器
である。

前記ガスバーナ（１）に対する燃料ガス供給路（８）
には、燃料ガス供給を断続するガス弁（９）、及び燃料
ガス供給量を調整する電磁式のガス量調整弁（10）が介
装されている。

前記給湯路（３）には、給湯量を調整する電磁式の流
量調整弁（11）が介装されている。

マイクロコンピュータを利用して構成される制御手段
としての制御装置（15）が設けられ、この制御装置（1
5）によって給湯制御が実行されるようになっており、
以下この給湯制御について説明する。

熱交換器（２）の通水量を検出する水量センサ（1
6）、熱交換器（２）への給水温度を検出する入口温度
検出手段としての入水温センサ（17）、並びに熱交換器
（２）の出口湯温を検出する出口温度検出手段としての
湯温センサ（18）が設けられ、これらセンサ類の検出情
報が制御装置（15）に入力される。

又、前記制御装置（15）に運転情報を指令するリモー
トコントローラ（20）が設けられており、このリモート
コントローラ（20）には、給湯運転の開始・停止を指令
する運転スイッチ（21）と、給湯温度を設定する目標温
度設定手段としての給湯温度設定器（22）と、両温度検
出手段（17），（18）の故障情報を表示する表示手段と
しての表示ランプ（23）とが設けられている。

給湯運転は、制御装置（15）に電源が投入されて運転
スイッチ（21）が入り操作されると開始される。そし
て、給湯栓（４）の開栓に伴い水量センサ（16）が通水
開始を検出すると、その通水開始検出に基づきガス弁
（９）を開いてガスバーナ（１）を着火し給湯を開始す
る。

そして、ガスバーナ（１）の燃焼量（Ｇ）を設定上限
値（G_M）とするようにガス量調整弁（10）を調整した状
態で、リモートコントローラ（20）から指令されている
設定給湯温度（T₁）、及び、入水温センサ（17）の検出
給水温度（Ti）に基づき、水量センサ（16）の検出通水
量（Ｗ）が次式を略満足する値となるように流量調整弁
（11）を調整する。

Ｗ＝G_M/（T₁−Ti） 但し、湯温センサ（18）の検出湯温（Tj）と設定給湯
温度（T₁）との偏差に基づき、湯温センサ（18）の検出
湯温（Tj）を設定温度（T₁）に一致させるように、上述
の流量調整弁（11）の調整制御に補正を加える。

すなわち、下記（イ）式に基づいて流量調整弁（11）
の調整制御が行われることになる。

Ｗ＝G_M/（T₁−Ti）＋K₁（Tj−T₁） ……（イ） 尚、K₁は予め設定された補正係数である。

給湯制御は、基本的には上述のように行われるのであ
るが、入水温センサ（17）と湯温センサ（18）のいずれ
かが故障した場合における給湯制御について以下に述べ
る。

制御装置（15）を利用して、両センサ（17），（18）
の故障を検出する故障検出手段（Ｆ）が設けられてい
る。

説明を加えると両センサ（17），（18）は夫々サーミ
スタで構成したものであって、それらサーミスタを利用
してブリッジ回路を構成している。つまり、温度変化に
伴ってサーミスタの抵抗値が変化する。その結果、ブリ
ッジ回路の出力電圧が変化し、もって温度を検出するよ
うになっている。尚、検出温度（Ti），（Tj）が大なる
ほどブリッジ回路の出力電圧は大なるものになる。とこ
ろで検出温度（Ti），（Tj）が所定範囲（例えば−20℃
〜120℃）から逸脱することは通常考えられない。そこ
で出力電圧が所定温度範囲の下限に対応する電圧以下で
ある場合又は所定温度範囲の上限に対応する電圧以上で
ある場合には、そのセンサ（17），（18）が故障したも
のと判断するのである。

入水温センサ（17）が故障したときには、設定目標温
度（T₁）と湯温センサ（18）の検出温度（Tj）とに基づ
いて熱交換器（２）の加熱状態を調節する。すなわち、
入水温を25℃と仮定して、下記（ロ）式に基づいて流量
調整弁（11）の調整制御が行われることになる。

Ｗ＝G_M/（T₁−25）＋K₁（Tj−T₁） ……（ロ） 湯温センサ（18）が故障したときには、設定目標温度
（T₁）と入水温センサ（17）の検出温度（Ti）とに基づ
いて熱交換器（２）の加熱状態を調節する。但し、設定
目標温度（T₁）よりも所定温度（T_K）低い温度を目標と
する。すなわち、下記（ハ）式に基づいて流量調整弁
（11）の調整制御が行われることになる。

Ｗ＝G_M/（T₁−T_K−Ti） ……（ハ） 次に、第２図に示すフローチャートに基づいて制御装
置（15）の作動について説明する。

電源が投入されるに伴って各種の記憶値をクリアする
初期設定の処理が実行される。

次に運転スイッチ（21）の情報に基づいて給湯の要否
が判別され、給湯不要の場合には、現在まで給湯中であ
るか否かが判別される。現在まで給湯中で無い場合に
は、前記初期設定の処理へ移行することになり、また、
現在まで給湯中である場合には、消火処理を実行したの
ちに前記初期設定の処理に移行する。

給湯要が判別された場合には、水量センサ（16）の検
出値に基づいて水量が設定値以下であるか否かが判別さ
れる。水量が設定値未満である場合には、現在まで給湯
中であるか否かが判別される。現在まで給湯中で無い場
合には、前記初期設定の処理へ移行することになり、ま
た、現在まで給湯中である場合には、消火処理を実行し
たのちに前記初期設定の処理に移行する。

前述の判別で水量が設定値以上であることが判別され
ると、点火中であるか否かが判別されることになり、点
火中で無い場合にのみ、ガスバーナ（１）を着火する点
火処理が実行される。

そして、設定給湯温度（T₁）に維持するように、ガス
バーナ（１）の燃焼状態や熱交換器（２）の通水状態を
調整する水比例処理が実行される。ここで、入水温セン
サ（17）及び湯温センサ（18）の検出情報に基づいて、
両センサ（17），（18）の故障状態が判別され、両方正
常のときは（イ）式、入水温センサ（17）が故障のとき
は（ロ）式、湯温センサ（18）が故障のときは（ハ）式
に基づいて流量調整弁（11）の調整制御が行われること
になる。尚、両センサ（17），（18）のどちらかが故障
したときは夫々故障表示される。水比例処理が実行され
たのち、給湯の要否を判別する処理に移行される。

〔別実施例〕

上記実施例では、入水温センサ（17）が故障した場
合、入水温（Ti）を25℃と仮定して熱交換器（２）の加
熱状態を調節するようにしていたが、バーナ（１）燃焼
前に検出した出水温を入水温とすることもできる。又、
入水温（Ti）を用いずに制御することもできる。この場
合、設定目標温度（T₁）と湯温センサ（18）の検出温度
（Tj）との偏差に基づいて通水量（Ｗ）の増減量を調節
することになる。

上記実施例では、通水量（Ｗ）を調節することによっ
て給湯温度を制御するようにしていたが、燃焼量（Ｇ）
を調節するようにしてもよい。この場合、流量調整弁
（11）の代わりに水ガバナを用いて通水量を一定に維持
するようにしてもよい。

又、通水量（Ｗ）の調節と燃焼量（Ｇ）の調節を併用
してもよい。

上記実施例では、給湯制御装置に適用した場合を示し
たが、暖房用ヒータ等にも適用することができる。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする
為に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構
造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る流体加熱制御装置の実施例を示し、
第１図は給湯制御装置の全体構成図、第２図は制御作動
のフローチャートである。 （１）……熱源、（２）……流体加熱器、（15）……制
御手段、（17），（18）……温度検出手段、（22）……
目標温度決定手段、（23）……表示手段、（Ｆ）……故
障検出手段、（T₁）……目標温度、（Ti），（Tj）……
検出温度。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体加熱器（２）と、その液体加熱器
   （２）の出口側における被加熱流体の目標温度（T₁）を
   設定する目標温度設定手段（22）と、前記流体加熱器
   （２）の入口側における被加熱流体の温度を測定する入
   口温度検出手段（17）と、前記流体加熱器（２）の出口
   側における被加熱流体の温度を測定する出口温度検出手
   段（18）とが設けられ、前記両温度検出手段（17），
   （18）の検出情報に基づいて、前記被加熱流体が前記目
   標温度（T₁）になるように前記流体加熱器（２）の加熱
   状態を調節する制御手段（15）が設けられた流体加熱制
   御装置であって、 前記両温度検出手段（17），（18）の故障を検出する故
   障検出手段（Ｆ）が設けられ、前記制御手段（15）は、
   前記故障検出手段（Ｆ）の検出情報に基づいて、前記入
   口温度検出手段（17）が故障したときには前記目標温度
   （T₁）と前記出口温度検出手段（18）の検出温度（Tj）
   とに基づいて前記流体加熱器（２）の加熱状態を調節
   し、且つ、前記出口温度検出手段（18）が故障したとき
   には前記目標温度（T₁）と前記入口温度検出手段（17）
   の検出温度（Ti）とに基づいて前記目標温度（T₁）より
   も低い温度を目標として前記流体加熱器（２）の加熱状
   態を調節するように構成されている流体加熱制御装置。
2. 【請求項２】前記制御手段（15）は、前記入口温度検出
   手段（17）が故障したときには、前記流体加熱器（２）
   の入口側における被加熱流体の温度を予め設定された仮
   定温度とし、その仮定温度と前記出口温度検出手段（1
   8）の検出温度（Tj）とに基づいて、前記被加熱流体が
   前記目標温度（T₁）になるように前記流体加熱器（２）
   の加熱状態を調節するように構成されている請求項１記
   載の流体加熱制御装置。
3. 【請求項３】前記流体加熱器（２）の加熱状態の調節
   が、熱源（１）を最大加熱状態にした状態で被加熱流体
   の流量を調節することによって行われるものである請求
   項１又は２記載の流体加熱制御装置。
4. 【請求項４】前記流体加熱器（２）の加熱状態の調節
   が、熱源（１）の加熱状態の調節によって行われるもの
   である請求項１又は２記載の流体加熱制御装置。
5. 【請求項５】前記故障検出手段（Ｆ）の検出情報に基づ
   いて入口温度検出手段（17）あるいは出口温度検出手段
   （18）のいずれかが故障したときに、その故障情報を表
   示する表示手段（23）が設けられている請求項１乃至４
   のいずれかに記載の流体加熱制御装置。