JPH0481087B2 - - Google Patents
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- JPH0481087B2 JPH0481087B2 JP58187796A JP18779683A JPH0481087B2 JP H0481087 B2 JPH0481087 B2 JP H0481087B2 JP 58187796 A JP58187796 A JP 58187796A JP 18779683 A JP18779683 A JP 18779683A JP H0481087 B2 JPH0481087 B2 JP H0481087B2
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- JP
- Japan
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- temperature
- amount
- target
- control
- water
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2225/00—Measuring
- F23N2225/08—Measuring temperature
- F23N2225/19—Measuring temperature outlet temperature water heat-exchanger
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2235/00—Valves, nozzles or pumps
- F23N2235/12—Fuel valves
- F23N2235/16—Fuel valves variable flow or proportional valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/18—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel
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】
≪発明の分野≫ この発明は、出湯温度を目標温
度に制御保持する湯沸器の燃焼制御装置に係り、
特に各機器の状態監視が行なえるようにしたもの
に関する。
度に制御保持する湯沸器の燃焼制御装置に係り、
特に各機器の状態監視が行なえるようにしたもの
に関する。
≪発明の背景≫
本出願人が現在開発中（未公開）の湯沸器の燃
焼制御装置は、マイクロコンピユータにより実施
されるもので、目標温度と熱交換器の入水温度お
よび流入水量から求められる目標制御量F1（目標
燃焼量に対応する）と、出湯温度と目標温度の偏
差に応じてPID演算により求められる所定制御量
F2との偏差Ｆによりバーナの燃焼量を制御し、
もつて出湯温度を目標温度に一致させるようにす
るものである。
焼制御装置は、マイクロコンピユータにより実施
されるもので、目標温度と熱交換器の入水温度お
よび流入水量から求められる目標制御量F1（目標
燃焼量に対応する）と、出湯温度と目標温度の偏
差に応じてPID演算により求められる所定制御量
F2との偏差Ｆによりバーナの燃焼量を制御し、
もつて出湯温度を目標温度に一致させるようにす
るものである。
従つて、ここで行なわれる湯温制御動作は
Ｆ＝F1＋F2 ……(1)
と表せる。ここで、F1はフイードフオワード制
御により次式で与えられる。
御により次式で与えられる。
F1＝Ｗ・（SPn−WPn） ……(2)
Ｗ：流入水量
SPn：設定温度
WPn：入水温度
また、F2はフイードバツク制御により次式で
与えられる（PID演算式）。
与えられる（PID演算式）。
F2＝Kp｛△En＋θ／Tio
〓i=0
△Ei＋Td／θ（△En−△Eo-1）｝ ……(3)
△Ei＝SPi−MPi
Kp：比例ゲイン
Ti：積分時間
Td：微分時間
θ：サンプリング時間
△Ei：偏差
SPi：設定温度
MPi：出湯温度
なお、添字ｎは今回サンプリング値であり、ま
た添字o-1は前回サンプリング値である。
た添字o-1は前回サンプリング値である。
上記(1)式より、この湯温制御動作は、PID演算
値でもつて目標制御量に修正を加えていることが
理解される。これは次の理由に因つている。第１
図は、設定温度を40℃から80℃に変更した場合の
湯温制御特性を示す。同図において、出湯温度を
検出する温度センサや流入水量を検出する水量セ
ンサ等の各機器には、所定のばらつきがあるのが
通例である。従つて、目標制御量のみで燃焼量を
制御すると、出湯温度が目標温度を大きく越えた
り（図示曲線Ａ）、また目標温度に達しなかつた
りする（図示曲線Ｂ）。つまり、出湯温度の制御
特性は曲線Ａと曲線Ｂの範囲内でばらつく。そこ
で、出湯温度をフイードバツクし、これと目標温
度の偏差に基づき積分演算動作を行ない、この演
算値で逐次修正を加える。すると、出湯温度は、
曲線Ｃに示すように、機器のばらつきに拘わらず
目標温度に制御保持される。つまり、修正動作は
積分演算だけで充分行なえる。しかし、積分演算
動作だけだと、応答特性が悪いので、これに比例
演算動作と微分演算動作を加えたPID制御とした
のである（図示曲線Ｄ）。
値でもつて目標制御量に修正を加えていることが
理解される。これは次の理由に因つている。第１
図は、設定温度を40℃から80℃に変更した場合の
湯温制御特性を示す。同図において、出湯温度を
検出する温度センサや流入水量を検出する水量セ
ンサ等の各機器には、所定のばらつきがあるのが
通例である。従つて、目標制御量のみで燃焼量を
制御すると、出湯温度が目標温度を大きく越えた
り（図示曲線Ａ）、また目標温度に達しなかつた
りする（図示曲線Ｂ）。つまり、出湯温度の制御
特性は曲線Ａと曲線Ｂの範囲内でばらつく。そこ
で、出湯温度をフイードバツクし、これと目標温
度の偏差に基づき積分演算動作を行ない、この演
算値で逐次修正を加える。すると、出湯温度は、
曲線Ｃに示すように、機器のばらつきに拘わらず
目標温度に制御保持される。つまり、修正動作は
積分演算だけで充分行なえる。しかし、積分演算
動作だけだと、応答特性が悪いので、これに比例
演算動作と微分演算動作を加えたPID制御とした
のである（図示曲線Ｄ）。
ところで、積分演算動作は、偏差が存在する限
り継続されるが、目標制御量に対する修正動作で
あるから、前記ばらつきが所定範囲を越えている
ときには、過積分となる虞れがある。これは出湯
温度の飽和時安定性を害する原因となる。
り継続されるが、目標制御量に対する修正動作で
あるから、前記ばらつきが所定範囲を越えている
ときには、過積分となる虞れがある。これは出湯
温度の飽和時安定性を害する原因となる。
しかし、現実に出湯温度が安定しない事態が発
生したとしても、その原因がどこにあるかは、前
述した構成では検出できない。
生したとしても、その原因がどこにあるかは、前
述した構成では検出できない。
≪発明の目的≫
この発明の目的は、温度センサや水量センサな
どの各機器の状態監視が行なえるようにするとと
もに、湯温の安定性向上を図ることができる湯沸
器の燃焼制御装置を提供することにある。
どの各機器の状態監視が行なえるようにするとと
もに、湯温の安定性向上を図ることができる湯沸
器の燃焼制御装置を提供することにある。
≪発明の構成と効果≫
上記目的を達成するために、本発明は、目標温
度、熱交換器の入水温度および流入水量に基づき
バーナでの必要燃焼量を定める目標制御量を演算
するフイードフオワード制御による演算手段と、
出湯温度の変化に追従し出湯温度と目標温度の偏
差に応じて所定制御量を演算するフイードバツク
制御によるPID演算手段と、前記目標制御量と前
記所定制御量の偏差に応じてバーナでの燃焼量を
演算する手段とを備える湯沸器の燃焼制御装置で
あつて、前記PID演算手段の積分演算動作では、
積分範囲が前記フイードフオワード制御によつて
演算される目標制御量の最大誤差範囲内に制限さ
れていることを特徴とする。
度、熱交換器の入水温度および流入水量に基づき
バーナでの必要燃焼量を定める目標制御量を演算
するフイードフオワード制御による演算手段と、
出湯温度の変化に追従し出湯温度と目標温度の偏
差に応じて所定制御量を演算するフイードバツク
制御によるPID演算手段と、前記目標制御量と前
記所定制御量の偏差に応じてバーナでの燃焼量を
演算する手段とを備える湯沸器の燃焼制御装置で
あつて、前記PID演算手段の積分演算動作では、
積分範囲が前記フイードフオワード制御によつて
演算される目標制御量の最大誤差範囲内に制限さ
れていることを特徴とする。
この構成によれば、フイードバツク制御による
積分演算範囲はフイードフオワード制御によつて
演算される目標制御量の最大誤差範囲内に制限さ
れる。従つて積分演算動作では、過積分となるこ
とがなくなり、出湯の安定性が向上する。また、
制限範囲を越えて積分演算動作が行われようとす
る場合には、これにより温度センサや水量センサ
等各機器のばらつきが所定値よりも大きいもので
あることがわかる。
積分演算範囲はフイードフオワード制御によつて
演算される目標制御量の最大誤差範囲内に制限さ
れる。従つて積分演算動作では、過積分となるこ
とがなくなり、出湯の安定性が向上する。また、
制限範囲を越えて積分演算動作が行われようとす
る場合には、これにより温度センサや水量センサ
等各機器のばらつきが所定値よりも大きいもので
あることがわかる。
つまり、各機器の経年変化等の状態監視が行な
える。
える。
≪実施例の説明≫
第２図はこの発明の一実施例に係る燃焼制御装
置を備えた湯沸器の基本構成図である。同図にお
いて、湯沸器の本体１は縦型円筒状に形成され、
底部側にはバーナ２が、またその上部には熱交換
器３がそれぞれ配設されている。なお、熱交換器
３の上部排気口には図示しない排気フアンが取り
付けられる。
置を備えた湯沸器の基本構成図である。同図にお
いて、湯沸器の本体１は縦型円筒状に形成され、
底部側にはバーナ２が、またその上部には熱交換
器３がそれぞれ配設されている。なお、熱交換器
３の上部排気口には図示しない排気フアンが取り
付けられる。
熱交換器３の水入口側には給水管路４が設けら
れ、この給水管路４には水量センサ５、水流スイ
ツチ６および入水温度センサ７がそれぞれ取り付
けられている。また熱交換器３の出湯口側には複
数のカラン（この実施例では３個）に分岐接続さ
れる給湯管路８が設けられ、この給湯管路８の分
岐点には温度センサ９が取り付けられている。
れ、この給水管路４には水量センサ５、水流スイ
ツチ６および入水温度センサ７がそれぞれ取り付
けられている。また熱交換器３の出湯口側には複
数のカラン（この実施例では３個）に分岐接続さ
れる給湯管路８が設けられ、この給湯管路８の分
岐点には温度センサ９が取り付けられている。
バーナ２に至るガス供給管路１０には、バーナ
２側からガス流量調整弁１１、ガスガバナ１２お
よび電磁切替弁１３がそれぞれ配設されている。
そしてバーナ２に関連して点火器１４、炎検出器
１５がそれぞれ設けられる。
２側からガス流量調整弁１１、ガスガバナ１２お
よび電磁切替弁１３がそれぞれ配設されている。
そしてバーナ２に関連して点火器１４、炎検出器
１５がそれぞれ設けられる。
水量センサ５は、給水管路４内の水量を連続的
に検出し、これをコントローラ１６に出力する。
に検出し、これをコントローラ１６に出力する。
水流スイツチ６は、カランの開閉操作による給
水管路４内の水流の発生・消失に応答してコント
ローラ１６に水流あり・水流なしの信号を出力す
る。コントローラ１６は水流スイツチ６の水流あ
り・水流なしの信号を受けて所定の動作を起動
し、あるいは停止する。
水管路４内の水流の発生・消失に応答してコント
ローラ１６に水流あり・水流なしの信号を出力す
る。コントローラ１６は水流スイツチ６の水流あ
り・水流なしの信号を受けて所定の動作を起動
し、あるいは停止する。
入水温度センサ７は、例えばサーミスタ等で構
成され、水温を検出してコントローラ１６に出力
する。
成され、水温を検出してコントローラ１６に出力
する。
温度センサ９は、例えばサーミスタ等で構成さ
れ、コントローラ１６内の処理回路に温度設定器
１７とともに接続される。
れ、コントローラ１６内の処理回路に温度設定器
１７とともに接続される。
ガス流量調整弁１１は、コントローラ１６に駆
動され、弁開度が全閉から全開に至り連続的に変
化し、バーナ２に供給されるガス量を調節する。
動され、弁開度が全閉から全開に至り連続的に変
化し、バーナ２に供給されるガス量を調節する。
ガスガバナ１２は、燃焼ガスの圧力を一定に保
つ機能を有する。
つ機能を有する。
電磁切替弁１３は、コントローラ１６により駆
動され、全閉と全開の動作を行なう。
動され、全閉と全開の動作を行なう。
点火器１４は、コントローラ１６に駆動され、
バーナ２から噴出するガスに点火を試みる。
バーナ２から噴出するガスに点火を試みる。
炎検出器１５は、バーナ２に生ずる火災を受け
て炎電流を２値信号に変換し、これをコントロー
ラ１６に出力する。
て炎電流を２値信号に変換し、これをコントロー
ラ１６に出力する。
コントローラ１６は、燃焼の開始から停止に至
るシーケンスを制御するシーケンス回路と、出湯
温度を目標温度に維持する湯温制御回路とで構成
され、各回路動作はマイクロコンピユータにより
実施される。
るシーケンスを制御するシーケンス回路と、出湯
温度を目標温度に維持する湯温制御回路とで構成
され、各回路動作はマイクロコンピユータにより
実施される。
第３図は上記コントローラ１６の構成のうち湯
温制御回路の構成をその湯温制御の動作系統図と
して示すブロツク図である。この湯温制御回路３
１は、目標制御量演算部３１１と、温度偏差検出
部３１２と、PID演算部３１３と、制御量偏差検
出部３１４と、燃焼制御部３１５とで構成され
る。
温制御回路の構成をその湯温制御の動作系統図と
して示すブロツク図である。この湯温制御回路３
１は、目標制御量演算部３１１と、温度偏差検出
部３１２と、PID演算部３１３と、制御量偏差検
出部３１４と、燃焼制御部３１５とで構成され
る。
今、１つのカランが開けられて、水流スイツチ
６から水流あり信号が入力されると、上記シーケ
ンス回路の動作により、電磁切替弁１３が開、ガ
ス流量調整弁１１が微開にされるとともに、点火
器１４が駆動され、バーナ２での燃焼が開始す
る。その後は湯温制御回路３１の動作によつて、
出湯温度が目標温度になるように制御される。
６から水流あり信号が入力されると、上記シーケ
ンス回路の動作により、電磁切替弁１３が開、ガ
ス流量調整弁１１が微開にされるとともに、点火
器１４が駆動され、バーナ２での燃焼が開始す
る。その後は湯温制御回路３１の動作によつて、
出湯温度が目標温度になるように制御される。
目標制御量演算部３１１では、水量センサ５に
よる検出流入水量ｅと入水温度センサ７による検
出水温ｆと温度設定器１７による設定温度ｂとに
基づいて、バーナ２での必要燃焼量を規定する目
標制御量F1を演算算出する。この演算式は前記
第２式である。
よる検出流入水量ｅと入水温度センサ７による検
出水温ｆと温度設定器１７による設定温度ｂとに
基づいて、バーナ２での必要燃焼量を規定する目
標制御量F1を演算算出する。この演算式は前記
第２式である。
温度偏差検出部３１２では、温度センサ９によ
る検出湯温ａと温度設定器１７による設定温度ｂ
との偏差ｃが求められる。
る検出湯温ａと温度設定器１７による設定温度ｂ
との偏差ｃが求められる。
PID演算部３１３では、偏差ｃに基づいて所定
制御量F2を算出する。このPID演算の演算式は前
記第３式に対応し、異なるところは積分項（第２
項）において積分範囲が制限されていることであ
る。
制御量F2を算出する。このPID演算の演算式は前
記第３式に対応し、異なるところは積分項（第２
項）において積分範囲が制限されていることであ
る。
すなわち、前述したように、水量センサ５や入
水温度センサ７および温度センサ９等の各機器の
検出値には所定のばらつきがあり、このばらつき
は通常一定の範囲内に収まるものである。従つ
て、目標制御量演算部３１１で演算算出した目標
制御量F1は所定の範囲内でばらつくことになる
が、この範囲は予め知ることができる。一方、積
分演算動作は、前述したように、目標制御量に対
して修正を加えるものであるから、積分演算動作
の動作範囲は目標制御量がばらつく範囲内であれ
ば良いことになる。具体的には、積分演算のレジ
スタのビツト数に制限を設けるのである。これに
より、演算レジスタのビツト数が大幅に削減され
るだけでなく、この演算レジスタの状態を監視す
ることによつて、積分演算の動作状態従つて各機
器の経年変化等の状態がチエツクできるのであ
る。
水温度センサ７および温度センサ９等の各機器の
検出値には所定のばらつきがあり、このばらつき
は通常一定の範囲内に収まるものである。従つ
て、目標制御量演算部３１１で演算算出した目標
制御量F1は所定の範囲内でばらつくことになる
が、この範囲は予め知ることができる。一方、積
分演算動作は、前述したように、目標制御量に対
して修正を加えるものであるから、積分演算動作
の動作範囲は目標制御量がばらつく範囲内であれ
ば良いことになる。具体的には、積分演算のレジ
スタのビツト数に制限を設けるのである。これに
より、演算レジスタのビツト数が大幅に削減され
るだけでなく、この演算レジスタの状態を監視す
ることによつて、積分演算の動作状態従つて各機
器の経年変化等の状態がチエツクできるのであ
る。
制御量偏差検出部３１４では、目標制御量F1
と所定制御量F2との偏差Ｆを求める。つまり、
前記第１式の演算が行なわれる。
と所定制御量F2との偏差Ｆを求める。つまり、
前記第１式の演算が行なわれる。
燃焼制御部３１５では、この制御量偏差Ｆに基
づいて、ガス流量調整弁１１の弁開度従つてバー
ナ２での燃焼量を調節する。
づいて、ガス流量調整弁１１の弁開度従つてバー
ナ２での燃焼量を調節する。
以上の動作が繰り返されて出湯温度は設定温度
に制御保持される。
に制御保持される。
第１図は本出願人が開発中（未公開）の湯沸器
の燃焼制御装置の湯温制御特性を説明する特性
図、第２図はこの発明の一実施例に係る湯沸器の
燃焼制御装置を示す基本構成図、第３図は上記実
施例装置の湯温制御の動作系統図を示すブロツク
図である。 ２……バーナ、３……熱交換器、５……水量セ
ンサ、６……水流スイツチ、７……入水温度セン
サ、９……温度センサ、１１……ガス流量調整
弁、１４……点火器、１６……コントローラ、１
７……温度設定器、３１……湯温制御回路、３１
１……目標制御量演算部、３１２……温度偏差検
出部、３１３……PID演算部、３１４……制御量
偏差検出部、３１５……燃焼制御部。
の燃焼制御装置の湯温制御特性を説明する特性
図、第２図はこの発明の一実施例に係る湯沸器の
燃焼制御装置を示す基本構成図、第３図は上記実
施例装置の湯温制御の動作系統図を示すブロツク
図である。 ２……バーナ、３……熱交換器、５……水量セ
ンサ、６……水流スイツチ、７……入水温度セン
サ、９……温度センサ、１１……ガス流量調整
弁、１４……点火器、１６……コントローラ、１
７……温度設定器、３１……湯温制御回路、３１
１……目標制御量演算部、３１２……温度偏差検
出部、３１３……PID演算部、３１４……制御量
偏差検出部、３１５……燃焼制御部。
Claims (1)
- １ 目標温度、熱交換器の入水温度および流入水
量に基づきバーナでの必要燃焼量を定める目標制
御量を演算するフイードフオワード制御による演
算手段と、出湯温度の変化に追従し出湯温度と目
標温度の偏差に応じて所定制御量を演算するフイ
ードバツク制御によるPID演算手段と、前記目標
制御量と前記所定制御量の偏差に応じてバーナで
の燃焼量を演算する手段とを備える湯沸器の燃焼
制御装置であつて、前記PID演算手段の積分演算
動作では、積分範囲が前記フイードフオワード制
御によつて演算される目標制御量の最大誤差範囲
内に制限されていることを特徴とする湯沸器の燃
焼制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58187796A JPS6080019A (ja) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | 湯沸器の燃焼制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58187796A JPS6080019A (ja) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | 湯沸器の燃焼制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6080019A JPS6080019A (ja) | 1985-05-07 |
| JPH0481087B2 true JPH0481087B2 (ja) | 1992-12-22 |
Family
ID=16212375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58187796A Granted JPS6080019A (ja) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | 湯沸器の燃焼制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6080019A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2049839B1 (de) * | 2006-08-02 | 2018-06-13 | Glutz AG | Verfahren zur regelung eines brenners |
| CN112556192A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-03-26 | 樱花卫厨（中国）股份有限公司 | 燃气热水器的水龙头智控方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5582252A (en) * | 1978-12-14 | 1980-06-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Water heater |
-
1983
- 1983-10-07 JP JP58187796A patent/JPS6080019A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6080019A (ja) | 1985-05-07 |
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