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公開番号2025082145
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-28
出願番号2023195419
出願日2023-11-16
発明の名称給湯器
出願人株式会社パロマ
代理人個人,個人
主分類F24H 1/12 20220101AFI20250521BHJP(加熱;レンジ;換気)
要約【課題】各センサの誤差を吸収してフィードフォワード制御の精度を高め、設定温度と出湯温度との差をできるだけ小さくする。
【解決手段】給湯器1において、コントローラ30は、バーナ3の燃焼中に、フィードフォワード演算値F_Fnとフィードバック演算値F_Bnとに基づいて、バーナ3の点火初期のフィードフォワード制御量であるガスインプットIpを補正するためのフィードフォワード学習補正率C_n0dを演算して記憶し、次回のバーナ3の点火初期には、フィードフォワード演算値F_Fnと、記憶されたフィードフォワード学習補正率C_n0dとに基づいてガスインプットIpを演算する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
器具内を通水する水を加熱する加熱手段と、
前記器具内の水の通水量を検出する通水量検出手段と、
前記器具内に通水される水の温度を取得する入水温度取得手段と、
前記加熱手段により加熱された湯水の温度を検出する出湯温度検出手段と、
前記器具から出湯される湯水の温度を設定する出湯温度設定手段と、
前記加熱手段を制御する制御手段と、を含み、
前記制御手段は、前記通水量検出手段により検出された通水量と、前記出湯温度設定手段で設定された設定温度と、前記入水温度取得手段により取得された入水温度とに基づいてフィードフォワード演算値を演算し、前記フィードフォワード演算値に基づいて前記加熱手段の加熱量であるフィードフォワード制御量を決定すると共に、
前記出湯温度設定手段で設定された設定温度と、前記出湯温度検出手段により検出された出湯温度とに基づいてフィードバック演算値を演算して、前記フィードフォワード演算値と前記フィードバック演算値とに基づいて前記フィードフォワード制御量を補正して前記出湯温度を前記設定温度に一致させる出湯温制御を実行する給湯器であって、
前記制御手段は、前記加熱手段による加熱中に、前記フィードフォワード演算値と前記フィードバック演算値とに基づいて、前記加熱手段による加熱初期の前記フィードフォワード制御量を補正するためのフィードフォワード学習補正率を演算して記憶する学習補正率演算手段を備え、次回の前記加熱初期には、前記フィードフォワード演算値と、前記学習補正率演算手段で記憶された前記フィードフォワード学習補正率とに基づいて前記フィードフォワード制御量を演算することを特徴とする給湯器。
続きを表示（約 650 文字）【請求項２】
前記学習補正率演算手段は、前記フィードフォワード演算値と前記フィードバック演算値との合計を前記フィードフォワード演算値で除して前記フィードフォワード学習補正率を演算することを特徴とする請求項１に記載の給湯器。
【請求項３】
前記学習補正率演算手段は、演算した前記フィードフォワード学習補正率が所定範囲内にない場合は、前記フィードフォワード学習補正率を前記所定範囲の上限値又は下限値に制限して記憶することを特徴とする請求項２に記載の給湯器。
【請求項４】
前記学習補正率演算手段は、演算した前記フィードフォワード学習補正率と、前記加熱初期に用いた前記フィードフォワード学習補正率とに基づいて、次回の前記加熱初期に用いる前記フィードフォワード学習補正率を修正して記憶することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の給湯器。
【請求項５】
前記加熱手段は、複数のバーナからなるバーナユニットを複数配置してなり、前記制御手段は、前記加熱量に応じて燃焼させる前記バーナユニットを切り替える燃焼段数の切替制御を実行するものであり、
前記制御手段は、前記フィードフォワード学習補正率を前記燃焼段数毎に演算して記憶し、次回の前記加熱初期となる前記バーナユニットの点火初期には、前記燃焼段数に応じた前記フィードフォワード学習補正率に基づいて前記フィードフォワード制御量を演算することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の給湯器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、器具内に通水される水をバーナ等の加熱手段で加熱して設定温度で出湯する給湯器に関する。
続きを表示（約 4,000 文字）【背景技術】
【０００２】
給湯器では、給湯栓が開かれて器具内に通水すると、コントローラが、通水される水量と、リモコン等で設定された設定温度と、通水された入水温度とに基づいてバーナの加熱量（燃焼量）を演算し、演算した加熱量に基づいてバーナへのガス量及びファンの回転数（空気量）を制御するフィードフォワード制御を実行する。
また、コントローラは、出湯管に設けられた出湯温センサから取得される出湯温度と設定温度との差に基づいてバーナの加熱量を補正するフィードバック制御を実行する。
通水される水量は、器具内の給水管に設けられた水量センサから取得し、入水温度は、同じく給水管に設けられた入水温センサから得る場合が知られている。また、引用文献１には、コストアップや誤差の防止のために入水温センサを用いず、出湯管に設けた温度センサによって検出された出湯温度に基づいて入水温度を推定してフィードフォワード制御を行う発明が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第３７３３９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
入水温センサを用いる場合や入水温センサを用いずに推定する場合の何れにしても、水量センサや出湯温センサ等の検出精度のばらつき等に起因して、設定温度と実際の出湯温度との間に差が生じることは避けられず、フィードバック制御による設定温度到達までに時間がかかるという問題があった。
【０００５】
そこで、本開示は、各センサの誤差を吸収してフィードフォワード制御の精度を高め、設定温度と出湯温度との差をできるだけ小さくすることができる給湯器を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本開示は、器具内を通水する水を加熱する加熱手段と、
前記器具内の水の通水量を検出する通水量検出手段と、
前記器具内に通水される水の温度を取得する入水温度取得手段と、
前記加熱手段により加熱された湯水の温度を検出する出湯温度検出手段と、
前記器具から出湯される湯水の温度を設定する出湯温度設定手段と、
前記加熱手段を制御する制御手段と、を含み、
前記制御手段は、前記通水量検出手段により検出された通水量と、前記出湯温度設定手段で設定された設定温度と、前記入水温度取得手段により取得された入水温度とに基づいてフィードフォワード演算値を演算し、前記フィードフォワード演算値に基づいて前記加熱手段の加熱量であるフィードフォワード制御量を決定すると共に、
前記出湯温度設定手段で設定された設定温度と、前記出湯温度検出手段により検出された出湯温度とに基づいてフィードバック演算値を演算して、前記フィードフォワード演算値と前記フィードバック演算値とに基づいて前記フィードフォワード制御量を補正して前記出湯温度を前記設定温度に一致させる出湯温制御を実行する給湯器であって、
前記制御手段は、前記加熱手段による加熱中に、前記フィードフォワード演算値と前記フィードバック演算値とに基づいて、前記加熱手段による加熱初期の前記フィードフォワード制御量を補正するためのフィードフォワード学習補正率を演算して記憶する学習補正率演算手段を備え、次回の前記加熱初期には、前記フィードフォワード演算値と、前記学習補正率演算手段で記憶された前記フィードフォワード学習補正率とに基づいて前記フィードフォワード制御量を演算することを特徴とする。
本開示の別の態様は、上記構成において、前記学習補正率演算手段は、前記フィードフォワード演算値と前記フィードバック演算値との合計を前記フィードフォワード演算値で除して前記フィードフォワード学習補正率を演算することを特徴とする。
本開示の別の態様は、上記構成において、前記学習補正率演算手段は、演算した前記フィードフォワード学習補正率が所定範囲内にない場合は、前記フィードフォワード学習補正率を前記所定範囲の上限値又は下限値に制限して記憶することを特徴とする。
本開示の別の態様は、上記構成において、前記学習補正率演算手段は、演算した前記フィードフォワード学習補正率と、前記加熱初期に用いた前記フィードフォワード学習補正率とに基づいて、次回の前記加熱初期に用いる前記フィードフォワード学習補正率を修正して記憶することを特徴とする。
本開示の別の態様は、上記構成において、前記加熱手段は、複数のバーナからなるバーナユニットを複数配置してなり、前記制御手段は、前記加熱量に応じて燃焼させる前記バーナユニットを切り替える燃焼段数の切替制御を実行するものであり、
前記制御手段は、前記フィードフォワード学習補正率を前記燃焼段数毎に演算して記憶し、次回の前記加熱初期となる前記バーナユニットの点火初期には、前記燃焼段数に応じた前記フィードフォワード学習補正率に基づいて前記フィードフォワード制御量を演算することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、加熱手段による加熱中に、加熱手段による加熱初期のフィードフォワード制御量を補正するためのフィードフォワード学習補正率を演算して記憶し、次回の加熱初期には、フィードフォワード演算値とフィードフォワード学習補正率とに基づいてフィードフォワード制御量を演算するので、各センサの誤差を吸収してフィードフォワード制御の精度を高め、設定温度と出湯温度との差をできるだけ小さくすることができる。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、フィードフォワード演算値とフィードバック演算値との合計をフィードフォワード演算値で除してフィードフォワード学習補正率を演算するので、センサ等にばらつきがある状態でのフィードフォワード学習補正率を適切に求めることができる。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、演算したフィードフォワード学習補正率が所定範囲内にない場合は、フィードフォワード学習補正率を所定範囲の上限値又は下限値に制限して記憶するので、外乱によるフィードフォワード学習補正率の適正値からのズレを抑えて補正精度を維持することができる。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、演算したフィードフォワード学習補正率と、加熱初期に用いたフィードフォワード学習補正率とに基づいて、次回の加熱初期に用いるフィードフォワード学習補正率を修正して記憶するので、外乱によるフィードフォワード学習補正率の適正値からのズレをより効果的に抑えて高い補正精度を得ることができる。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、制御手段は、フィードフォワード学習補正率をバーナユニットの燃焼段数毎に演算して記憶し、次回のバーナユニットの点火初期には、燃焼段数に応じたフィードフォワード学習補正率に基づいてフィードフォワード制御量を演算するので、燃焼段数を切り替えた場合でも設定温度と出湯温度との差をできるだけ小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
給湯器の概略を示す説明図である。
出湯温制御のフローチャートである。
フィードフォワード学習補正率の演算処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、給湯器１の概略を示す説明図である。燃焼室２内には、複数のバーナユニット３，３・・と熱交換器４とが設けられている。器具外のガス配管が接続されるガス管５は、分岐管６，６・・に分岐されて各バーナユニット３に接続されている。各分岐管６には切替電磁弁７が設けられ、分岐前のガス管５には、元電磁弁８と比例制御弁９とが設けられている。各バーナユニット３は、複数の扁平バーナからなり、各切替電磁弁７の開閉により燃焼させるバーナユニット３を選択することで、燃焼させる扁平バーナの総数を複数段（例えば５段）に切り替え可能となっている。燃焼室２の下部には、各バーナユニット３へ燃焼用空気を供給するファン１０が設けられている。バーナユニット３は、本開示の加熱手段の一例であり、バーナの一例でもある。
【００１０】
熱交換器４には、器具外の水道配管に接続される給水管１１と、加熱された湯を送り出す出湯管１２とがそれぞれ接続され、給水管１１と出湯管１２との間には、熱交換器４をバイパスするバイパス管１３が接続されている。
給水管１１には、給水管１１内の通水量を検出する水量センサ１４と、入水温度を検出する入水温センサ１５とが設けられている。バイパス管１３には、バイパス量を調整するバイパス制御弁１６が設けられている。出湯管１２において、燃焼室２の出口側でバイパス管１３の接続部よりも上流側には、出口温度を検出する出口温センサ１７が設けられている。出湯管１２において、バイパス管１３の接続部よりも下流側には、出湯温度を検出する出湯温センサ１８が設けられている。出湯管１２が接続される外部配管には、給湯栓１９が設けられている。
水量センサ１４は、本開示の通水量検出手段の一例である。入水温センサ１５は、本開示の入水温度取得手段の一例である。出湯温センサ１８は、本開示の出湯温度検出手段の一例である。
（【００１１】以降は省略されています）

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