JP3189544B2 - 温度制御弁の弁制御装置 - Google Patents
温度制御弁の弁制御装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、給湯温度を調整するた
めに使用される温度制御弁の弁制御装置に係り、特に
は、弁動作の異常の有無を判定するための技術に関す
る。
めに使用される温度制御弁の弁制御装置に係り、特に
は、弁動作の異常の有無を判定するための技術に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、たとえば、バイパスミキシング
方式の給湯器は、熱交換器と並列に配置されたバイパス
路の途中に比例式の温度制御弁を設け、熱交換器で加熱
された湯とバイパス路を経由した水とを所定の分配率で
混合して所望温度の湯が給湯されるように調整する。
方式の給湯器は、熱交換器と並列に配置されたバイパス
路の途中に比例式の温度制御弁を設け、熱交換器で加熱
された湯とバイパス路を経由した水とを所定の分配率で
混合して所望温度の湯が給湯されるように調整する。
【０００３】このようなバイパス路に配置される温度制
御弁は、その弁駆動用モータが脱調したり、故障して動
かなくなると、湯水の配分率が所期の値からずれてしま
い、所望温度の湯が得られなくなるばかりでなく、高温
の湯が出湯された場合には人体に危険でもある。
御弁は、その弁駆動用モータが脱調したり、故障して動
かなくなると、湯水の配分率が所期の値からずれてしま
い、所望温度の湯が得られなくなるばかりでなく、高温
の湯が出湯された場合には人体に危険でもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このため、従来技術で
は、弁駆動用モータに、弁開度の全閉位置と全開位置と
にそれぞれ対応するリミットスイッチを設け、弁駆動用
モータを弁開度の全開方向または全閉方向に駆動しても
設定時間内にリミットスイッチから検出信号が出力され
なければ、弁異常が発生したとみなして、警報を発した
り、温度制御動作を停止させたりしている。
は、弁駆動用モータに、弁開度の全閉位置と全開位置と
にそれぞれ対応するリミットスイッチを設け、弁駆動用
モータを弁開度の全開方向または全閉方向に駆動しても
設定時間内にリミットスイッチから検出信号が出力され
なければ、弁異常が発生したとみなして、警報を発した
り、温度制御動作を停止させたりしている。
【０００５】しかしながら、このように、弁駆動用モー
タに対して別途リミットスイッチを設けるのは、コスト
アップを招来するばかりでなく、リミットスイッチを取
り付けるためにモータ構造も複雑化するという不具合が
ある。
タに対して別途リミットスイッチを設けるのは、コスト
アップを招来するばかりでなく、リミットスイッチを取
り付けるためにモータ構造も複雑化するという不具合が
ある。
【０００６】そこで、リミットスイッチを省略し、この
代わりに、実際の給湯温度を検出する給湯温度センサを
設け、所望の給湯温度が設定されるのに応じてコントロ
ーラが内部タイマを起動するとともに、給湯温度センサ
の検出出力を取り込み、内部タイマがタイムアップする
までの時間内に出湯温度センサの検出出力が、予め設定
された所望の出湯温度に到達しない場合には、弁に異常
が発生していると判定するようにした技術が提案されて
いる。
代わりに、実際の給湯温度を検出する給湯温度センサを
設け、所望の給湯温度が設定されるのに応じてコントロ
ーラが内部タイマを起動するとともに、給湯温度センサ
の検出出力を取り込み、内部タイマがタイムアップする
までの時間内に出湯温度センサの検出出力が、予め設定
された所望の出湯温度に到達しない場合には、弁に異常
が発生していると判定するようにした技術が提案されて
いる。
【０００７】この場合には、リミットスイッチが不要と
なるので、簡単かつ安価な温度制御弁を用いることがで
きる利点があるものの、内部タイマに設定されるタイム
アップ時間としては、実際の給湯温度が予め設定された
給湯温度に到達すると想定される時間に、一定の余裕時
間を加えた値が用いられるために、異常の有無の判定に
時間がかかり、迅速な判定を行えないという問題があ
る。
なるので、簡単かつ安価な温度制御弁を用いることがで
きる利点があるものの、内部タイマに設定されるタイム
アップ時間としては、実際の給湯温度が予め設定された
給湯温度に到達すると想定される時間に、一定の余裕時
間を加えた値が用いられるために、異常の有無の判定に
時間がかかり、迅速な判定を行えないという問題があ
る。
【０００８】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、温度制御弁の異常の有無を、コストア
ップを招来することなく、確実かつ迅速に判定できるよ
うにすることを課題とする。
なされたもので、温度制御弁の異常の有無を、コストア
ップを招来することなく、確実かつ迅速に判定できるよ
うにすることを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、次の構成を採る。
解決するために、次の構成を採る。
【００１０】すなわち、本発明に係る弁制御装置は、給
湯温度制御の目標値と、実際の給湯温度の検出に基づい
て決まる実際値との偏差に基づいて弁駆動用モータを駆
動して前記温度制御弁の弁開度をフィードバック制御す
るフィードバック制御部を有し、このフィードバック制
御部は、前記偏差を所定のサンプリング周期ごとに算出
する偏差算出手段と、この偏差算出手段で算出された偏
差を積分する偏差積分演算手段と、この偏差積分演算手
段で得られる偏差の積分値と予め設定された基準値とを
比較し、積分値が基準値を越えた場合に温度制御弁が異
常と判定する判定手段とを備えている。
湯温度制御の目標値と、実際の給湯温度の検出に基づい
て決まる実際値との偏差に基づいて弁駆動用モータを駆
動して前記温度制御弁の弁開度をフィードバック制御す
るフィードバック制御部を有し、このフィードバック制
御部は、前記偏差を所定のサンプリング周期ごとに算出
する偏差算出手段と、この偏差算出手段で算出された偏
差を積分する偏差積分演算手段と、この偏差積分演算手
段で得られる偏差の積分値と予め設定された基準値とを
比較し、積分値が基準値を越えた場合に温度制御弁が異
常と判定する判定手段とを備えている。
【００１１】
【作用】上記構成において、所望の給湯温度が設定され
てカラン等が開かれると、フィードバック制御部は、給
湯温度制御の目標値と、実際の給湯温度の検出に基づい
て決まる実際値との偏差に基づいて温度制御弁の弁開度
をフィードバック制御する。
てカラン等が開かれると、フィードバック制御部は、給
湯温度制御の目標値と、実際の給湯温度の検出に基づい
て決まる実際値との偏差に基づいて温度制御弁の弁開度
をフィードバック制御する。
【００１２】すなわち、偏差算出手段は、給湯温度制御
の目標値と実際の給湯温度の検出に基づいて決まる実際
値との偏差を所定のサンプリング周期ごとに算出し、続
いて、偏差積分演算手段は、先の偏差算出手段で算出さ
れた偏差を積分する。
の目標値と実際の給湯温度の検出に基づいて決まる実際
値との偏差を所定のサンプリング周期ごとに算出し、続
いて、偏差積分演算手段は、先の偏差算出手段で算出さ
れた偏差を積分する。
【００１３】ここで、温度制御弁が正常に動作する場合
には、フィードバック制御に伴ってサンプリング周期ご
とに偏差は順次小さくなるため、その積分値も次第に一
定値に収束される。
には、フィードバック制御に伴ってサンプリング周期ご
とに偏差は順次小さくなるため、その積分値も次第に一
定値に収束される。
【００１４】これに対して、温度制御弁が異常であれ
ば、フィードバック制御を行ってもサンプリング周期ご
との偏差は小さくならないため、その積分値は短時間の
内に急速に増大することになる。
ば、フィードバック制御を行ってもサンプリング周期ご
との偏差は小さくならないため、その積分値は短時間の
内に急速に増大することになる。
【００１５】そこで、判定手段は、偏差積分演算手段で
得られる偏差の積分値と予め設定された基準値とを比較
し、積分値が基準値を越えた場合に温度制御弁が異常と
判定する。
得られる偏差の積分値と予め設定された基準値とを比較
し、積分値が基準値を越えた場合に温度制御弁が異常と
判定する。
【００１６】このように、フィードバック制御の過程で
得られる目標値と実際値との偏差を積分した積分値を利
用することで、温度制御弁の異常の有無を確実かつ迅速
に判定することができる。
得られる目標値と実際値との偏差を積分した積分値を利
用することで、温度制御弁の異常の有無を確実かつ迅速
に判定することができる。
【００１７】
【実施例】図１は本発明が適用される給湯装置の全体を
示す概略構成図である。
示す概略構成図である。
【００１８】この実施例における給湯器１は、熱交換器
６と、これを加熱するガスバーナ８を有している。
６と、これを加熱するガスバーナ８を有している。
【００１９】そして、熱交換器６の入水側には図示しな
い水道管等に連通された入水路１０が、また、熱交換器
６の出湯側には図示しないカランやシャワー等に連通さ
れた出湯路１２がそれぞれ接続され、また、入水路１０
と出湯路１２との間は熱交換器６をバイパスするための
バイパス路１４で短絡されている。
い水道管等に連通された入水路１０が、また、熱交換器
６の出湯側には図示しないカランやシャワー等に連通さ
れた出湯路１２がそれぞれ接続され、また、入水路１０
と出湯路１２との間は熱交換器６をバイパスするための
バイパス路１４で短絡されている。
【００２０】上記の入水路１０には、入水温度Ｔcを検
出する入水温度センサ１６が設けられる一方、出湯路１
２には、熱交換器６で加熱された湯の出湯温度Ｔhを検
出する出湯温度センサ２２と、熱交換器６で加熱された
湯とバイパス路１４を通過した水とが混合された後の給
湯温度Ｔmを検出する給湯温度センサ２４とが設けられ
ている。なお、２６は熱交換器６への通水量が最大加熱
能力を越えた場合に湯水の吐出水量を制限する過流出サ
ーボ弁である。
出する入水温度センサ１６が設けられる一方、出湯路１
２には、熱交換器６で加熱された湯の出湯温度Ｔhを検
出する出湯温度センサ２２と、熱交換器６で加熱された
湯とバイパス路１４を通過した水とが混合された後の給
湯温度Ｔmを検出する給湯温度センサ２４とが設けられ
ている。なお、２６は熱交換器６への通水量が最大加熱
能力を越えた場合に湯水の吐出水量を制限する過流出サ
ーボ弁である。
【００２１】また、バイパス路１４の途中には、このバ
イパス路１４を開閉する温度制御弁としてのバイパス弁
２８が設けられている。
イパス路１４を開閉する温度制御弁としてのバイパス弁
２８が設けられている。
【００２２】このバイパス弁２８は、図２に示すよう
に、入水口３０aと出水口３０bを有するケース３０内に
弁軸３２が軸方向に沿って出退可能に設けられており、
この弁軸３２の先端部分に弁体３４が取り付けられ、ま
た、ケース３０の外側部にはステッピングモータ３６が
固定され、このステッピングモータ３６の出力軸に上記
弁軸３２の基端部が取り付けられて構成されている。そ
して、ステッピングモータ３６が回転することで弁軸３
２が出退し、これによって弁体３４がケース３０内の通
水路の開度を変化させるようになっている。
に、入水口３０aと出水口３０bを有するケース３０内に
弁軸３２が軸方向に沿って出退可能に設けられており、
この弁軸３２の先端部分に弁体３４が取り付けられ、ま
た、ケース３０の外側部にはステッピングモータ３６が
固定され、このステッピングモータ３６の出力軸に上記
弁軸３２の基端部が取り付けられて構成されている。そ
して、ステッピングモータ３６が回転することで弁軸３
２が出退し、これによって弁体３４がケース３０内の通
水路の開度を変化させるようになっている。
【００２３】さらに、この給湯器１には、弁制御装置と
してのコントローラ４０が接続され、このコントローラ
４０に所定の指令を与えるための操作部４２が設けられ
ている。
してのコントローラ４０が接続され、このコントローラ
４０に所定の指令を与えるための操作部４２が設けられ
ている。
【００２４】コントローラ４０は、フィードフォワード
制御部４４、フィードバック制御部４６、および弁駆動
部４８を含む。
制御部４４、フィードバック制御部４６、および弁駆動
部４８を含む。
【００２５】フィードフォワード制御部４４は、図３に
示すように、ＲＯＭ等のメモリで構成される記憶手段４
４aと、フィードフォワード制御量としての目標ステッ
プ数ＳFFを算出する目標ステップ数算出手段４４bとか
らなる。
示すように、ＲＯＭ等のメモリで構成される記憶手段４
４aと、フィードフォワード制御量としての目標ステッ
プ数ＳFFを算出する目標ステップ数算出手段４４bとか
らなる。
【００２６】記憶手段４４aには、図４に示すように、
ステッピングモータ３６がどれだけのステップ数だけ回
転した場合に、バイパス路１４を経由する水量Ｑcと、
加熱器２を経由して出湯する湯量Ｑhとが分配されるか
を予め調べた結果である分配率ρ(＝Ｑc／Ｑh)とステッ
プ数との関係が記憶されている。
ステッピングモータ３６がどれだけのステップ数だけ回
転した場合に、バイパス路１４を経由する水量Ｑcと、
加熱器２を経由して出湯する湯量Ｑhとが分配されるか
を予め調べた結果である分配率ρ(＝Ｑc／Ｑh)とステッ
プ数との関係が記憶されている。
【００２７】また、目標ステップ数算出手段４４bは、
入水温度Ｔc、熱交換器６からの出湯温度Ｔh、および操
作部４２で予め設定された給湯温度Ｔsに基づいて、制
御目標となる湯水混合の分配率ρを算出し、この目標分
配率ρから記憶手段４０aのデータによって目標ステッ
プ数(目標値)ＳFFを算出するように構成されている。
入水温度Ｔc、熱交換器６からの出湯温度Ｔh、および操
作部４２で予め設定された給湯温度Ｔsに基づいて、制
御目標となる湯水混合の分配率ρを算出し、この目標分
配率ρから記憶手段４０aのデータによって目標ステッ
プ数(目標値)ＳFFを算出するように構成されている。
【００２８】フィードバック制御部４６は、図５に示す
ように、偏差算出手段４６a、偏差比例演算手段４６b、
偏差積分演算手段４６c、補正ステップ数演算手段４６
d、および判定手段４６eからなる。
ように、偏差算出手段４６a、偏差比例演算手段４６b、
偏差積分演算手段４６c、補正ステップ数演算手段４６
d、および判定手段４６eからなる。
【００２９】偏差算出手段４６aは、入水温度Ｔc、加熱
器２からの出湯温度Ｔh、および湯水混合後の実際の給
湯温度Ｔmに基づいて、実際の湯水混合の分配率ρ'を算
出し、この実際分配率(実際値)ρ'と目標ステップ数算
出手段４４bで得られる目標分配率ρ(目標値)との偏差
Δρ(＝ρ'−ρ)を所定のサンプリング周期Δtごとに算
出する。
器２からの出湯温度Ｔh、および湯水混合後の実際の給
湯温度Ｔmに基づいて、実際の湯水混合の分配率ρ'を算
出し、この実際分配率(実際値)ρ'と目標ステップ数算
出手段４４bで得られる目標分配率ρ(目標値)との偏差
Δρ(＝ρ'−ρ)を所定のサンプリング周期Δtごとに算
出する。
【００３０】また、偏差比例演算手段４６bは、偏差算
出手段４６aで所定のサンプリング周期Δtごとに得られ
る偏差Δρに対して、一定の比例係数ＫPを乗じて比例
成分Ｐ(＝ＫP・Δρ)を算出する。
出手段４６aで所定のサンプリング周期Δtごとに得られ
る偏差Δρに対して、一定の比例係数ＫPを乗じて比例
成分Ｐ(＝ＫP・Δρ)を算出する。
【００３１】偏差積分演算手段４６cは、偏差算出手段
４６aで所定のサンプリング周期Δtごとに得られる偏差
Δρを積分しつつ、その積分値に一定の積分係数ＫIを
乗じて積分成分Ｉ(＝ＫI・ΣΔρ)を算出する。
４６aで所定のサンプリング周期Δtごとに得られる偏差
Δρを積分しつつ、その積分値に一定の積分係数ＫIを
乗じて積分成分Ｉ(＝ＫI・ΣΔρ)を算出する。
【００３２】補正ステップ数算出手段は、比例演算手段
４６bで得られる比例成分Ｐと、偏差積分演算手段４６c
で得られる積分成分Ｉとを加算して補正ステップ数ＳFB
(＝Ｐ＋Ｉ)を算出するものである。
４６bで得られる比例成分Ｐと、偏差積分演算手段４６c
で得られる積分成分Ｉとを加算して補正ステップ数ＳFB
(＝Ｐ＋Ｉ)を算出するものである。
【００３３】判定手段４６eは、偏差積分演算手段４６c
で得られる積分値と予め設定された基準値Ｌshとを比較
し、積分値ΣΔρが基準値Ｌshを越えた場合(ΣΔρ≧
Ｌsh)にバイパス弁２８が異常と判定するものである。
で得られる積分値と予め設定された基準値Ｌshとを比較
し、積分値ΣΔρが基準値Ｌshを越えた場合(ΣΔρ≧
Ｌsh)にバイパス弁２８が異常と判定するものである。
【００３４】一方、弁駆動手段４８は、フィードフォワ
ード制御部４４で得られる目標ステップ数ＳFFをフィー
ドバック制御部４６で得られる補正ステップ数ＳFBで補
正した実動ステップ数Ｓ(＝ＳFF＋ＳFB)Ｓに基づいてバ
イパス弁２８のステッピングモータ３６を駆動制御する
ようになっている。
ード制御部４４で得られる目標ステップ数ＳFFをフィー
ドバック制御部４６で得られる補正ステップ数ＳFBで補
正した実動ステップ数Ｓ(＝ＳFF＋ＳFB)Ｓに基づいてバ
イパス弁２８のステッピングモータ３６を駆動制御する
ようになっている。
【００３５】次に、上記構成の給湯器１における給湯温
度制御動作について説明する。
度制御動作について説明する。
【００３６】いま、カラン等が開かれて入水路１０を通
って水が供給されるようになると、図示しない水流セン
サによってこれが検出されてバーナ８の燃焼が開始され
る。
って水が供給されるようになると、図示しない水流セン
サによってこれが検出されてバーナ８の燃焼が開始され
る。
【００３７】この場合、熱交換器６で加熱される湯温
は、次式(a)，(b)に基づいて与えられる所定目標の出湯
温度Ｔhoとなるように、ガスバーナ８による加熱量がフ
ィードフォワード制御ならびにフィードバック制御され
る。
は、次式(a)，(b)に基づいて与えられる所定目標の出湯
温度Ｔhoとなるように、ガスバーナ８による加熱量がフ
ィードフォワード制御ならびにフィードバック制御され
る。
【００３８】ここに、ρ＝(Ｔh−ＴS)／(ＴS−ＴC)とし
たとき、図４においてρmax≧ρ≧ρminのときには、 Ｔho＝ＴS＋β (βは定数) (a) また、ρ＞ρmax，ρ＜ρminの場合は、 Ｔho＝ρ0・(ＴS−ＴC)＋ＴS (ρ0は定数) (b) 一方、フィードフォワード制御部４４を構成する目標ス
テップ数算出手段４４bは、入水温度センサ１６からの
入水温度Ｔc、出湯温度センサ２２からの出湯温度Ｔh、
および使用者によって操作部４２で予め設定された給湯
温度Ｔsに基づいて、バイパス路１４を経由する水量Ｑc
と、加熱器２を経由して出湯する湯量Ｑhとの目標とな
る分配率ρを次式に基づいて算出する。
たとき、図４においてρmax≧ρ≧ρminのときには、 Ｔho＝ＴS＋β (βは定数) (a) また、ρ＞ρmax，ρ＜ρminの場合は、 Ｔho＝ρ0・(ＴS−ＴC)＋ＴS (ρ0は定数) (b) 一方、フィードフォワード制御部４４を構成する目標ス
テップ数算出手段４４bは、入水温度センサ１６からの
入水温度Ｔc、出湯温度センサ２２からの出湯温度Ｔh、
および使用者によって操作部４２で予め設定された給湯
温度Ｔsに基づいて、バイパス路１４を経由する水量Ｑc
と、加熱器２を経由して出湯する湯量Ｑhとの目標とな
る分配率ρを次式に基づいて算出する。
【００３９】 ρ＝Ｑc／Ｑh＝(Ｔh−Ｔs)／(Ｔs−Ｔc) (１) この目標分配率ρが得られると、目標ステップ数算出手
段４４bは、引き続いて、記憶手段４４aに予め記憶され
ているデータに基づいて目標ステップ数ＳFFを求める。
これは、図４において、縦軸の分配率を目標分配率ρと
して、これに対応する横軸の一つのステップ数を読み取
ることにより決定される。そして、この目標ステップ数
ＳFFの値がバイパス弁２８に対するフィードフォワード
制御量として、弁駆動手段４８に送出される。
段４４bは、引き続いて、記憶手段４４aに予め記憶され
ているデータに基づいて目標ステップ数ＳFFを求める。
これは、図４において、縦軸の分配率を目標分配率ρと
して、これに対応する横軸の一つのステップ数を読み取
ることにより決定される。そして、この目標ステップ数
ＳFFの値がバイパス弁２８に対するフィードフォワード
制御量として、弁駆動手段４８に送出される。
【００４０】一方、フィードバック制御部４４を構成す
る偏差算出手段４６aは、上記の入水温度Ｔc、出湯温度
Ｔh、および給湯温度センサ２４で検出される湯水混合
後の実際の給湯温度Ｔmに基づいて、実際の湯水混合の
分配率ρ'を所定のサンプリング周期Δtごとに、次式に
基づいて算出する。
る偏差算出手段４６aは、上記の入水温度Ｔc、出湯温度
Ｔh、および給湯温度センサ２４で検出される湯水混合
後の実際の給湯温度Ｔmに基づいて、実際の湯水混合の
分配率ρ'を所定のサンプリング周期Δtごとに、次式に
基づいて算出する。
【００４１】 ρ'＝(Ｑc／Ｑh)'＝(Ｔh−Ｔm)／(Ｔm−Ｔc) (２) この実際分配率ρ'が得られると、偏差算出手段４６a
は、引き続いて、目標ステップ数算出手段４４bによっ
て(１)式に基づいて算出された目標分配率ρと実際分配
率ρ'の偏差Δρ(＝ρ'−ρ)を求める。
は、引き続いて、目標ステップ数算出手段４４bによっ
て(１)式に基づいて算出された目標分配率ρと実際分配
率ρ'の偏差Δρ(＝ρ'−ρ)を求める。
【００４２】この偏差Δρは、偏差比例演算手段４６b
および偏差積分演算手段４６cにそれぞれ送出される。
および偏差積分演算手段４６cにそれぞれ送出される。
【００４３】偏差比例演算手段４６bは、偏差算出手段
４６aで所定のサンプリング周期Δtごとに得られる偏差
Δρに対して、一定の比例係数ＫPを乗じて比例成分Ｐ
(＝ＫP・Δρ)を算出する。
４６aで所定のサンプリング周期Δtごとに得られる偏差
Δρに対して、一定の比例係数ＫPを乗じて比例成分Ｐ
(＝ＫP・Δρ)を算出する。
【００４４】偏差積分演算手段４６cは、偏差算出手段
４６aで所定のサンプリング周期Δtごとに得られる偏差
Δρを積分しつつ、その積分値に一定の積分係数ＫIを
乗じて積分成分Ｉ(＝ＫI・ΣΔρ)を算出する。
４６aで所定のサンプリング周期Δtごとに得られる偏差
Δρを積分しつつ、その積分値に一定の積分係数ＫIを
乗じて積分成分Ｉ(＝ＫI・ΣΔρ)を算出する。
【００４５】補正ステップ数算出手段４６dは、比例演
算手段４６bで得られる比例成分Ｐと、偏差積分演算手
段４６cで得られる積分成分Ｉとを加算して補正ステッ
プ数ＳFB(＝Ｐ＋Ｉ)を算出する。すなわち、補正ステッ
プ数ＳFBは、次式となる。
算手段４６bで得られる比例成分Ｐと、偏差積分演算手
段４６cで得られる積分成分Ｉとを加算して補正ステッ
プ数ＳFB(＝Ｐ＋Ｉ)を算出する。すなわち、補正ステッ
プ数ＳFBは、次式となる。
【００４６】ＳFB＝Ｐ＋Ｉ ＝ＫP・Δρ＋ＫI・ΣΔρ (３) そして、この補正ステップ数ＳFBの値がバイパス弁２８
に対するフィードバック制御量として、同じく弁駆動手
段４８に送出される。
に対するフィードバック制御量として、同じく弁駆動手
段４８に送出される。
【００４７】弁駆動手段４８は、上記の目標ステップ数
ＳFFを補正ステップ数ＳFBで補正した実動ステップ数Ｓ
を次式によって求める。
ＳFFを補正ステップ数ＳFBで補正した実動ステップ数Ｓ
を次式によって求める。
【００４８】 Ｓ＝ＳFF＋ＳFB (４) そして、この実動ステップ数Ｓ分だけバイパス弁２８の
ステッピングモータ３６を回転させる。
ステッピングモータ３６を回転させる。
【００４９】このように、バイパス路１４に設けたバイ
パス弁２８の開度のみを調節して湯水を混合する分配率
を変化させるので、迅速かつ正確な給湯温度制御が行わ
れることになる。
パス弁２８の開度のみを調節して湯水を混合する分配率
を変化させるので、迅速かつ正確な給湯温度制御が行わ
れることになる。
【００５０】ここで、フィードフォワード制御量である
目標分配率ρに対して、実際の分配比ρ'が若干ずれて
いた場合には偏差Δρが生じるが、バイパス弁２８が正
常に動作する限り、図６の実線で示すように、フィード
バック制御に伴ってサンプリング周期ごとに得られる偏
差Δρは、Δρ0，Δρ1，Δρ2，…と次第に小さくな
る。このため、偏差積分演算手段４６cで算出される積
分値(＝ΣΔρ)も時間経過に伴って一定値に収束され
る。
目標分配率ρに対して、実際の分配比ρ'が若干ずれて
いた場合には偏差Δρが生じるが、バイパス弁２８が正
常に動作する限り、図６の実線で示すように、フィード
バック制御に伴ってサンプリング周期ごとに得られる偏
差Δρは、Δρ0，Δρ1，Δρ2，…と次第に小さくな
る。このため、偏差積分演算手段４６cで算出される積
分値(＝ΣΔρ)も時間経過に伴って一定値に収束され
る。
【００５１】これに対して、ステッピングモータ３６
が、脱調したり、故障して動かなくなるなどの異常が生
じている場合には、図６の破線で示すように、フィード
バック制御を行っても、そのフィードバック制御量であ
る補正ステップ数ＳFBに応じた開度にバイパス弁２８が
調整されないので、サンプリング周期Δtごとに得られ
る偏差Δρは小さくならず、たとえばΔρ0，Δρ0，Δ
ρ0，…と同じ程度の偏差値が継続する。このため、偏
差積分演算手段４６cで算出される積分値(＝ΣΔρ)
は、短時間の内に急速に増大することになる。
が、脱調したり、故障して動かなくなるなどの異常が生
じている場合には、図６の破線で示すように、フィード
バック制御を行っても、そのフィードバック制御量であ
る補正ステップ数ＳFBに応じた開度にバイパス弁２８が
調整されないので、サンプリング周期Δtごとに得られ
る偏差Δρは小さくならず、たとえばΔρ0，Δρ0，Δ
ρ0，…と同じ程度の偏差値が継続する。このため、偏
差積分演算手段４６cで算出される積分値(＝ΣΔρ)
は、短時間の内に急速に増大することになる。
【００５２】そこで、判定手段４６eに予め基準値Ｌsh
を設定しておけば、バイパス弁２８が正常の場合には、
積分値ΣΔρは収束されて基準値Ｌshを越えることはな
いが(図６の実線)、バイパス弁２８が異常の場合には、
積分値ΣΔρは発散して短時間の内に基準値Ｌshを越え
ることになる(図６の破線)。このため、判定手段４６e
は、積分値ΣΔρが基準値Ｌshを越えた場合には、バイ
パス弁２８の動作が異常と判定し、警報信号を出力した
り、ガスバーナ８の燃焼を停止する。
を設定しておけば、バイパス弁２８が正常の場合には、
積分値ΣΔρは収束されて基準値Ｌshを越えることはな
いが(図６の実線)、バイパス弁２８が異常の場合には、
積分値ΣΔρは発散して短時間の内に基準値Ｌshを越え
ることになる(図６の破線)。このため、判定手段４６e
は、積分値ΣΔρが基準値Ｌshを越えた場合には、バイ
パス弁２８の動作が異常と判定し、警報信号を出力した
り、ガスバーナ８の燃焼を停止する。
【００５３】このように、フィードバック制御の過程で
得られる積分値ΣΔρを利用すれば、従来のように、実
際の給湯温度Ｔmが予め設定された給湯温度Ｔcに完全に
一致するまで待たなくても、フィードバック制御の制御
途中の段階で確実かつ迅速に弁異常を判定することがで
きる。
得られる積分値ΣΔρを利用すれば、従来のように、実
際の給湯温度Ｔmが予め設定された給湯温度Ｔcに完全に
一致するまで待たなくても、フィードバック制御の制御
途中の段階で確実かつ迅速に弁異常を判定することがで
きる。
【００５４】なお、上記の実施例において、フィードフ
ォワード制御部４４の記憶手段４４aには、図４に示す
ような特性曲線が予め格納されているが、製品寸法誤
差、取り付け誤差、経年変化等に起因して、実際には、
図４の特性曲線からある程度のドリフトを生じることが
ある。その場合に、給湯温度ＴSの設定変更等の給湯条
件が変更されると、当然、目標ステップ数ＳFFならびに
補正ステップ数ＳFBも変更されることになるが、その変
更温度には変更前の補正ステップ数ＳFBが変更後の目標
ステップ数ＳFFがそのまま残るので、過剰な補正となる
可能性がある。
ォワード制御部４４の記憶手段４４aには、図４に示す
ような特性曲線が予め格納されているが、製品寸法誤
差、取り付け誤差、経年変化等に起因して、実際には、
図４の特性曲線からある程度のドリフトを生じることが
ある。その場合に、給湯温度ＴSの設定変更等の給湯条
件が変更されると、当然、目標ステップ数ＳFFならびに
補正ステップ数ＳFBも変更されることになるが、その変
更温度には変更前の補正ステップ数ＳFBが変更後の目標
ステップ数ＳFFがそのまま残るので、過剰な補正となる
可能性がある。
【００５５】そのために、弁駆動手段４８においては、
フィードフォワード制御部４４で得られる目標ステップ
数ＳFFと、フィードバック制御部４６で得られる補正ス
テップ数ＳFBに基づいて、前記(４)式に代えて、次の
(５)式で与えられる実動ステップ数Ｓを算出するように
するのが好ましい。
フィードフォワード制御部４４で得られる目標ステップ
数ＳFFと、フィードバック制御部４６で得られる補正ス
テップ数ＳFBに基づいて、前記(４)式に代えて、次の
(５)式で与えられる実動ステップ数Ｓを算出するように
するのが好ましい。
【００５６】 Ｓ＝ＳFF・(１＋ＳFB／Ａ) (Ａ：定数) (５) 上記の実施例では、バイパスミキシング方式の給湯装置
１において、バイパス路１４に設けられたバイパス弁２
８を制御する場合について説明したが、これに限定され
るものではなく、たとえば、カランに設けられる湯水混
合弁の弁制御装置においても、本発明を適用することが
できる。
１において、バイパス路１４に設けられたバイパス弁２
８を制御する場合について説明したが、これに限定され
るものではなく、たとえば、カランに設けられる湯水混
合弁の弁制御装置においても、本発明を適用することが
できる。
【００５７】
【発明の効果】本発明によれば、フィードバック制御量
の積分値を利用しているので、従来のようなリミットス
イッチは不要であり、また、実際の給湯温度Ｔmが予め
設定された給湯温度Ｔcに到達しない状態を長時間にわ
たって確認せずとも、フィードバック制御の制御途中の
段階で弁異常の有無を判定することができる。
の積分値を利用しているので、従来のようなリミットス
イッチは不要であり、また、実際の給湯温度Ｔmが予め
設定された給湯温度Ｔcに到達しない状態を長時間にわ
たって確認せずとも、フィードバック制御の制御途中の
段階で弁異常の有無を判定することができる。
【００５８】つまり、温度制御弁の異常の有無を、コス
トアップを招来することなく、確実かつ迅速に判別でき
るようになる。
トアップを招来することなく、確実かつ迅速に判別でき
るようになる。
【図１】本発明が適用される給湯器の概略構成図であ
る。
る。
【図２】図１の給湯器に使用される温度制御弁の具体的
な構成を示す縦断面図である。
な構成を示す縦断面図である。
【図３】図１のフィードフォワード制御部の構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図４】図３のフィードフォワード制御部に記憶されて
いるステッピングモータのステップ数と湯水混合の分配
率との関係を示す特性図である。
いるステッピングモータのステップ数と湯水混合の分配
率との関係を示す特性図である。
【図５】図１のフィードバック制御部の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図６】バイパス弁の異常の有無を積分値に基づいて判
定する手法の説明図である。
定する手法の説明図である。
１…給湯器、６…熱交換器、１０…入水路、１２…出湯
路、１４…バイパス路、２２…出湯温度センサ、２４…
給湯温度センサ、２８…バイパス弁、３６…ステッピン
グモータ、４０…コントローラ(弁制御装置)、４２…操
作部、４４…フィードフォワード制御部、４４a…記憶
手段、４４b…目標ステップ数算出手段、４６…フィー
ドバック制御部、４６a…偏差算出手段、４６b…偏差比
例演算手段、４６c…偏差積分演算手段、４６d…補正ス
テップ数演算手段、４６e…判定手段。
路、１４…バイパス路、２２…出湯温度センサ、２４…
給湯温度センサ、２８…バイパス弁、３６…ステッピン
グモータ、４０…コントローラ(弁制御装置)、４２…操
作部、４４…フィードフォワード制御部、４４a…記憶
手段、４４b…目標ステップ数算出手段、４６…フィー
ドバック制御部、４６a…偏差算出手段、４６b…偏差比
例演算手段、４６c…偏差積分演算手段、４６d…補正ス
テップ数演算手段、４６e…判定手段。
Claims (1)
- 【請求項１】 給湯温度制御の目標値と、実際の給湯温
度の検出に基づいて決まる実際値との偏差に基づいて弁
駆動用モータを駆動して温度制御弁の弁開度をフィード
バック制御するフィードバック制御部を有し、 このフィードバック制御部は、前記偏差を所定のサンプ
リング周期ごとに算出する偏差算出手段と、この偏差算
出手段で算出された偏差を積分する偏差積分演算手段
と、この偏差積分演算手段で得られる偏差の積分値と予
め設定された基準値とを比較し、積分値が基準値を越え
た場合に温度制御弁が異常と判定する判定手段とを備え
ることを特徴とする温度制御弁の弁制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32781693A JP3189544B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 温度制御弁の弁制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32781693A JP3189544B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 温度制御弁の弁制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07180907A JPH07180907A (ja) | 1995-07-18 |
| JP3189544B2 true JP3189544B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=18203304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32781693A Expired - Fee Related JP3189544B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 温度制御弁の弁制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3189544B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003186530A (ja) * | 2001-12-20 | 2003-07-04 | Tokyu Car Corp | 製品の制御装置及び方法 |
| KR20180004160A (ko) | 2015-05-08 | 2018-01-10 | 코타로 나카시마 | 네일 팁, 네일 팁 배치 보조 도구 및 이들을 구비하는 전시용 네일 팁 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3447749B2 (ja) | 1996-08-29 | 2003-09-16 | 富士通株式会社 | 設備故障診断方法及びその装置並びにその方法に従った処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを格納した記緑媒体 |
| JP5204075B2 (ja) * | 2009-10-08 | 2013-06-05 | 横河電機株式会社 | 運転状況分析方法および運転状況分析システム |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP32781693A patent/JP3189544B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003186530A (ja) * | 2001-12-20 | 2003-07-04 | Tokyu Car Corp | 製品の制御装置及び方法 |
| KR20180004160A (ko) | 2015-05-08 | 2018-01-10 | 코타로 나카시마 | 네일 팁, 네일 팁 배치 보조 도구 및 이들을 구비하는 전시용 네일 팁 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07180907A (ja) | 1995-07-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |