JPS61295458A - 給湯器の燃焼制御装置 - 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】 （発明の分野） 本発明は、出湯温度についての目標温度設定手段と、出
湯温度検出手段と、前記目標温度設定手段からの目標温
度信号と前記出湯温度検出手段からの検出温度信号との
偏差に基づいて燃料制御弁の開度を演算しこの燃料制御
弁に弁駆動電流を出力するＰＴＤ（比例積分微分）制御
手段とを備えた給湯器の燃焼制御装置に関する。

（発明の概要） 本発明は、目標温度信号と検出温度信号との偏差がかな
り小さい場合に、ＰＩＤ？ＩＪＩ御手段におけるＤ（微
分）動作制御手段の微分定数を実質上ゼロに切換えるこ
とにより、目標温度の変更がない状態で水量変化が小さ
い場合であっても、出湯温度の不安定な変動を防止する
とともに、省エネルギーを図り、かつ、水量変化が所定
値以上の場合には、出＞ａ　？ＦＡ度の高い応答性を確
保するようにしたものである。

（従来技術とその問題点） （発明の分野）の項で述べた構成を有する従来の給湯器
の燃焼制御装置の動作を第７図のフローチャートに基づ
いて説明する。

ステップ■で目標温度設定手段において目標温度ＴＳを
入力し、ステップ■で出湯温度検出手段からの検出温度
ＴＮを人力し、ステップ■でＰＩＤ演算を実行してＰＩ
Ｄ出力Ｍ７を算出する。ステップ■では、ＰＩＤ出力出
力に基づいて燃料制御弁に対する弁駆動電流を算出し、
ステップ■で、その弁駆動電流によって燃料制御弁を駆
動して、その弁開度を検出温度ＴＮが目標温度ＴＳにな
るように制御する。

前記ＰＩＤ演算は、次式によって行われる。

Ｍ、ｌ（χ’）−Ｋｐ　　−ｅ、。

＋　Σに、・ｅｌｌ ＋）（Ｉｌ（ｅ、ｌ−６ｆｌ−１）　　−・−−−−・
−・１１１式（］）において、Ｍ、はサンプリングタイ
ミングｔ７における燃料制御弁の開度制御のための操作
量即ちＰＩＤ出力、ｅ、はタイミング１における目標温
度ＴＳ、と検出温度ＴＮｎとの偏差、即ち、 ｅ、””ＴＳａ　　　ＴＮｆｉ　　　　　　　”・・・
・”””（２１である。

また、第１項のに、・ｅ７は比例項、Ｋ、は比例定数で
ある。第２項の Σに１　・ｅゎ は積分項、Ｋ１は積分定数である。第３項のＫ。

（ｅ、、”＋１−１　）は微分項で、ｅａ−１はタイミ
ング【７−７における温度偏差、Ｋｏは微分定数である
。

微分項Ｍｏ　＝Ｋｏ　　（＋！ｎ　　ｅｍ−＋　）は、
急激な変化に対する応答性を高くするためのものである
。

例えば、水量が変化したときに、出湯温度（検出温度Ｔ
Ｎ）の安定化を速やかに行う。

式（２）から、 ｅｎ−＋　−ＴＳ、ｌ−＋　−ＴＮａ−＋　　　　−・
＝−−（３＋従って、 Ｍ６　＝Ｋｏ　　（ｅｌ１６ａ−１） ＝Ｋｏ　　（ＴＳＲＴＳ、−＋　） ＋　Ｋｎ　　（Ｔ　Ｎａ−＋　　Ｔ　Ｎ、ｌ）　　・・
・・・・・・・・・・（４）となる。

目標温度ＴＳの変更がなく、 ＴＳｎｘＴＳ、ｌ−。

の場合には、 Ｍａ　−Ｋｎ　　（ＴＮｌｌ−＋　　ＴＮ−）　　・・
・・・・・・・・・・（５）となる。

目標温度ＴＳの変更がない場合において、第８図に示す
ように、水量が増加した結果、出湯温度（検出温度ＴＮ
）が低下したとすると（ＴＮ、ｌ−＋＞ＴＮ、）　、式
（５）により微分項ＭＤが増大する。

これによって、燃料制御弁の弁開度が増大し、出湯温度
が上昇し、微分項ＭＤが次第に減少する。

出湯温度が元の出湯温度まで上昇して、Ｔ　Ｎ、　＝　
Ｔ　Ｎ、ｌ−ｒ となって、出湯温度が安定化すると、微分項Ｍ０がゼロ
となる。

応答性を高いものにするためには、微分定数Ｋ。

を大きく設定しておく必要がある。水量変化がある程Ｊ
ｊｌＬＩ：！１人きい場合には、この高い応答性によっ
て、出湯温度の立ち上がり特性が良好なものとなる。

しかしながら、このような構成を有する従来例には、次
のような問題点がある。

即ち、目標温度の変更がない状態で水量変化が小さい場
合にも、その水量変化に対応した出湯温度の変動量に応
じて微分項ＭＩｌが作用することになる。微小な水量変
化は、例えば、その家のなかでの温水使用量の微妙な変
化や、近所の家庭での温水使用量の微妙な変化によって
、絶えず生じているのが常である。

第９図に示すように、このような微小な水量変化が絶え
ず生じている状態では、出湯温度も微妙に変動するため
、微′分項Ｍ０も頻繁に作用し、結果として出湯温度が
絶えず変動して安定化しないという事態が発生する。

このような状態において、温水を使用すると、その温水
による機能自体も不安定になってしまう。

特に、シャワーを使用している場合には、不快感が大き
いという問題がある。また、燃料制御弁を顧緊に駆動し
てバーナ出力を調整するため、エネルギー消費に無駄が
発生するという問題がある。

この問題を避けるには、微分定数に、を小さく設定して
おけば良いのであるが、そうすると、出湯温度の応答性
が悪化してしまうという根本的な問題がある。

（発明の目的） 本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、微小な水量変化が絶えず生じている状態であっても
、出湯温度の不安定な変動を防止し、かつ、水量変化が
所定値以上の場合には、出湯温度の高い応答性を確保す
るようにして、温水の使用者に不快感を与えないように
するとともに、省エネルギーを図ることを目的とする。

（発明の構成と効果） 本発明は、このような目的を達成するために、次のよう
な構成をとる。

即ち、本発明の給湯器の燃焼制御装置は、第１図に示す
ように、 出湯温度についての目標温度設定手段１７と、出ｔｑ　
ｌ！、！ｌ　Ｉ！３−ｌ　％山手段１８と、前記目標温
度設定手段１７からの目標温度信号と前記出湯温度検出
手段１８からの検出温度信号との偏差に基づいて燃料制
御弁４の開度を演算しこの燃料制御弁４に弁駆動Ｔｉ流
を出力するＰＩＤ制御手段２５とを備えた給湯器の燃焼
制御装置において、 前記偏差が所定値以下のときにｆｉ？ｉ記ＰＩＤ制御手
段２５におけるＤ動作制御手段２４の微分定数を実質上
ゼロに切換える微分定数切換手段２７を備えたものであ
る。

この構成による作用は、次の通りである（第６図参照）
。

微小な水を変化が絶えず生じている状態では、出湯温度
も微妙に変動するため、目標温度信号と検出温度信号と
の偏差が生じる。

しかし、その偏差が所定値以下であるため、微分定数切
換手段２７が微分定数につを実質上ゼロに切換える。従
って、微分項Ｍｎは作用せず、その結果として出湯温度
の不安定な変動が防止され、安定状態に維持される。ま
た、出湯温度の不安定な変動の防止によって、省エネル
ギーが図られる。

以上のことから、微分定数に、を小さく設定する必要が
なく、大きな値に設定することができる。

そして、比較的大きな水量変化があり、目標温度信号と
検出温度信号との偏差が所定値を超えると、大きな値に
設定された微分定数に０をもつ微分項Ｍ０が作用し、燃
料制御弁４の弁開度が制御される。従って、水量変化に
起因して生じる出湯温度の変動を短時間の内に抑制する
ことになる。

即ち、応答性を高い状態に維持して、出湯温度の立ち上
がり特性を良好なものにする。

以上のように、本発明によれば、微小な水量変化が絶え
ず生じている状態であっても、出湯温度の不安定な変動
を防止し、かつ、水量変化が所定値以上の場合には、出
湯温度の高い応答性を確保して、温水の使用者に不快感
を与えないようにすることができるとともに、出湯温度
の不安定な変動の防止によって、省エネルギーを図るこ
とができるという効果が発揮される。

（実施例の説明） 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第２図は本発明を適用する給湯器のプロ・ツク回路図、
第３図は本発明の実施例に係る給湯器の燃焼制御装置の
ブロック図である。

第２図において、１はバーナ、２はバーナ１に連絡され
た燃料供給経路であり、燃料供給経路２にはバーナ１へ
の燃料供給を司る電磁弁（元弁）３および燃料制御弁（
比例弁）４が介装されている。バーナ１の近傍には、点
火プラグ５およびフレームロフト６が配置されている。

バーナ１の上方には燃焼室７が設けられ、燃焼室７に連
通する排気路にファンモータ８が設けられている。ファ
ンモータ８は、排気を司るとともに、バーナ１に燃焼用
空気を供給するものである。

９は、燃焼室７に給水管を巻回することにより構成され
た熱交換器であり、この熱交換器９は、カランやシャワ
ーなどの複数の出湯口１０に連絡されている。

１１は安定化電源回路、１２は電磁弁３の駆動回路、１
３はファンモータ８の制御回路、１４は点火プラグ５の
駆動回路、１５はフレームロッド６に接続された炎検出
回路、１６は本発明の実施例に係る給湯器の燃焼制御装
置である。

この燃焼制御装置１６の構成を第３図に基づいて説明す
る。

第３図において、１７は出湯温度についての目標温度設
定手段、１８は出湯温度検出手段、１９は比例定数に１
．積分定数に１および微分定数Ｋ。

を記憶しているＲＯＭ　（リードオンリメモリ）、２０
は、目標温度設定手段１７からの目標温度信号すと出湯
温度検出手段１８からの検出温度信号ａとの偏差ｅ１１
に基づいてＰＩＤ出力出力ｌを算出するＰＩＤ演算処理
手段、２１はＰＩＤ出力Ｍ７に基づいて燃料制御弁４の
弁駆動電流値ｉｗを算出する弁駆動電流算出手段である
。

ＰＩＤ演算処理手段２０は、Ｐ（比例）動作制御手段２
２．１（積分）動作制御手段２３およびＤ　（ｍ分）動
作制御手段２４を有していて、これらは、それぞれ偏差
ｅ７に基づいてＲＯＭ１９から比例定数Ｋｐ、積分定数
に９．微分定数に０を読み出して、式（１）に示す比例
項、積分項、微分項を算出する。ＰＩＤ演算処理手段２
０は、これらを合計し、ＰＩＤ出力Ｍ７を算出する。

これらのＲＯＭ１９．ＰＩＤ演算処理手段２０および弁
駆動電流算出手段２１が、発明の構成にいうＰＩＤ制御
手段２５を構成している。

２６は、弁駆動電流算出手段２１からの弁駆動電流値ｉ
ｖに基づいて、その弁駆動電流値ｉｖに対応した弁開度
まで燃料制御弁４を駆動する燃料制御弁駆動手段である
。

２７は、偏差ｅ７を入力して、その値を所定値Ｔｈと比
較し、所定値Ｔｈ以下のときにＤ動作禁止信号り、をＤ
動作制御手段２４に出力して、Ｄ動作制御手段２４の動
作を禁止することにより、Ｄ動作制御手段２４の微分定
数ＫＤを実質上ゼロに切換える微分定数切換手段である
。

例えば、第４図に示すように、目標温度と検出温度との
偏差ｅ７の絶対値が、所定値Ｔｈ以下のときには、Ｋｏ
−０に設定し、所定値Ｔｈを超えるときには、微分定数
に、を例えば、ＫＤ−１０に設定しである。

以下、この燃焼制御装置の動作を第５図のフローチャー
トに基づいて説明する。

ステップ■で目標温度設定手段１７において目標温度Ｔ
Ｓを入力し、ステップ■で出湯温度検出手段１８からの
検出温度ＴＮを入力し、ステップ■で目標温度ＴＳと検
出温度ＴＮとの偏差ｅ７を算出する。ステップ■で偏差
ｅ１の絶対値が所定値Ｔｈ以下かどうかを判断する。

このステップ■での判断がＹＥＳの場合、即ち、第６図
の前半部に示すように、微小な水量変化が絶えず生じて
いる場合には、次のフローを実行する。即ち、ステップ
■に移行し、ＲＯＭ１９から、比例定数に１．積分定数
に１を読み出すとともに、微分定数Ｋｏを、 Ｋ、＝０ にセットし、前出の弐（１）に基づいたＰＩＤ演算を実
行してＰＩＤ出力Ｍ７を算出する。この場合の演算式は
、Ｋｏ＝０であるため、 Ｍ、（χ）＝Ｋｐ’ｆｌ、。

＋　Σに１　・ｅｌｌ　　　　・・・・・・・・・・・
・（６）となる。ステップ■では、ステップ■で算出し
たＰＩＤ出力Ｍ７に基づいて燃料制御弁４に対する弁駆
動電流ｉｖを算出し、ステップ■で、その弁駆動電流ｉ
ｖによって燃料制御弁４を駆動して、その弁開度を検出
温度ＴＮが目標温度ＴＳになるように制御する。

以上のように、偏差ｅ１の絶対値が所定値Ｔｈ以下の場
合には、微分項Ｍ。が作用せず、その結果として出湯温
度の不安定な変動を防止して、安定状態に維持すること
ができる。また、出湯温度の不安定な変動の防止によっ
て、省エネルギーが図られる。

それゆえにまた、微分定数に、を大きな値に設定するこ
とができる。

前記ステップ■での判断がＮｏの場合、即ち、第６図の
後半部に示すように、比較的大きな水量変化があり、目
標温度信号と検出温度信号との偏差８７が所定値Ｔｈを
超えた場合には、次のフローを実行する。即ち、ステッ
プ■に移行し、ＲＯＭ＋９から、比例定数に６．積分定
数Ｋｌ　、ｍ分定数に０を読み出して、前出の式ｆｉ＋
、Ｍｌｌ　（χ）　　＝Ｋｐ　　”３ｎ ＋　　Σに、　・　ｅｌ ＋　Ｋｏ　　（ｅ　ｍ　　−ｅ　Ａ−１）　　　−−−
・・・（１１に基づいた通常のＰＩＤ演算を実行してＰ
ＩＤ出力Ｍいを算出する。ステップ■では、ステップ■
で算出したＰＩＤ出力Ｍ、、に基づいて燃料制御弁４に
対する弁駆動電流ｉｖを算出し、ステップ■で、その弁
駆動電流ｉ、によって燃料制御弁４を駆動して、その弁
開度を検出温度ＴＮが目標温度ＴＳになるように制御す
る。

以上のように、偏差８７が所定値Ｔｈを超えた場合には
、大きな値に設定された微分定数ＫＤをもつ微分項Ｍ０
が作用し、燃料制御弁４の弁開度が制御される。従って
、水量変化に起因して生じる出湯温度の変動を短時間の
内に抑制することになる。即ち、応答性を高い状態に維
持して、出湯温度の立ち上がり特性を良好なものにする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図ないし
第６図は本発明の実施例の給湯器の燃焼制御装置に係り
、第２図は本発明を適用する給湯器のブロック回路図、
第３図は本発明の実施例に係る給湯器の燃焼制御装置の
ブロック図、第４図は微分定数切換えの説明図、第５図
はフローチャート、第６図はタイムチャート、第７図な
いし第９図は従来例に係り、第７図はフローチャート、
第８図および第９図はタイムチャートである。 ４・・・燃料制御弁 １７・・・目標温度設定手段 １８・・・出湯温度検出手段 ２４・・・Ｄ動作制御手段 ２５・・・ＰＩＤ制御手段 ２７・・・微分定数切換手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）出湯温度についての目標温度設定手段と、出湯温
   度検出手段と、前記目標温度設定手段からの目標温度信
   号と前記出湯温度検出手段からの検出温度信号との偏差
   に基づいて燃料制御弁の開度を演算しこの燃料制御弁に
   弁駆動電流を出力するＰＩＤ制御手段とを備えた給湯器
   の燃焼制御装置において、 前記偏差が所定値以下のときに前記ＰＩＤ制御手段にお
   けるＤ動作制御手段の微分定数を実質上ゼロに切換える
   微分定数切換手段を備えた給湯器の燃焼制御装置。