JP3296581B2 - 機器の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、入切スイッチが
「切」のときのオフモード中に入切スイッチが「入」の
ときのオンモードのための準備動作を行う機器、例え
ば、液体燃料を電気ヒータで気化する気化器を有し、こ
の気化器をオフモード中に予熱する温風暖房器、給湯器
等の燃焼機器や、運転停止中に圧縮機を低回転数で運転
させたり、冷媒を電気ヒータで予熱することにより運転
開始と同時に温風を出せるようにした空気調和機や、オ
フモード中にブラウン管を予熱しておき、スイッチの投
入と同時に画像が見られるようにしたテレビジョン機器
などに利用される機器の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃焼機器では、例えば特開昭６２
−４６１２４号公報に開示されているように、燃焼中は
気化器の温度が液体燃料の気化温度以上になるように電
気ヒータを通電制御し、ガス化燃焼を行えるようにして
いる。また、燃焼停止中も、予熱スイッチを投入すれ
ば、気化器の温度を燃焼時の温度よりも低い温度に維持
し、運転スイッチの投入後、速やかにガス化燃焼を行え
るようにした制御装置を備えている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た燃焼機器の制御装置では、運転スイッチがオフとなる
運転停止中（オフモード中）に、予熱スイッチを投入す
ると、気化器が常に所定の温度で加熱されるため、次の
燃焼開始までに時間がある場合には、電力が無駄に消費
され、大変不経済であった。

【０００４】この発明は上述した事実に鑑みてなされた
ものであり、運転スイッチ等の入切スイッチが「切」の
ときのオフモード中に入切スイッチが「入」のときのオ
ンモードのための準備動作を行う機器において、使用者
の使い勝手を損わないようにしつつ、電力消費を低減さ
せることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明では、入切スイ
ッチが「切」のときのオフモード中に入切スイッチが
「入」のときのオンモードのための準備動作を行う機器
において、機器の使用時間データを繰り返し入力すると
共に、このデータに適した制御データを学習し、出力す
る制御データ発生手段と、この制御データ発生手段の制
御データに基づいてオフモードでの準備動作を制御する
制御手段とを備え、制御データ発生手段では、機器の運
転スイッチがオンのモードにおけるデータを、運転スイ
ッチがオフのモードにおけるデータより高い温度に設定
される教師データに基づいて学習が行われるようにして
いる。

【０００６】また、この発明では、入切スイッチが
「切」のときのオフモード中に入切スイッチが「入」の
ときのオンモードのための準備動作を行う機器におい
て、機器の使用時間データを繰り返し入力すると共に、
このデータに適した制御データを学習し、出力する制御
データ発生手段と、この制御データ発生手段の制御デー
タに基づいてオフモードでの準備動作を制御するヒータ
制御手段とを備え、該ヒータ制御手段には、制御データ
発生手段からの制御データが一定値以下の時は、ヒータ
通電を停止させる判断機能を備えている。

【０００７】

【作用】制御データ発生手段は使用時間データを繰返し
入力しながら、このデータに適した制御データを学習
し、出力する。そして、制御手段はこの制御データに基
づいてオフモードでの準備動作を制御する。制御データ
発生手段では、機器の運転スイッチがオンのモードにお
けるデータを、運転スイッチがオフのモードにおけるデ
ータより高い温度に設定される教師データに基づいて学
習が行われるため、例えば、機器がオンモードにあると
きには、過去の使用時間データからは教師データが小さ
くなり、通常、準備動作が行われにくくなる学習が行れ
る場合でも、オフモードにあるときに比べて教師データ
を大き目にし、その時間帯で準備動作が行われやすくな
るような学習を行うことができる。このため、オフモー
ドでの準備動作のための制御データが機器の使用時間デ
ータに合わせて変更され、準備動作のための電力消費が
低減されるばかりでなく、過去の使用時間データがない
時間帯に機器が使用された場合には、次のその時間帯で
準備動作が行われるようにでき、使用者の使い勝手を極
力損わないようにできる。

【０００８】また、請求項２に記載のものでは、同様に
オフモード中に入切スイッチが「入」のときのオンモー
ドのための準備動作を行う機器において、機器の使用時
間データを繰り返し入力すると共に、このデータに適し
た制御データを学習し、出力する制御データ発生手段
と、この制御データ発生手段の制御データに基づいてオ
フモードでの準備動作を制御するヒータ制御手段とを備
え、該ヒータ制御手段には、制御データ発生手段からの
制御データが一定値以下の時は、ヒータ通電を停止させ
る判断機能を備えているので、使用者の使い勝手を極力
損わないようにしつつ、準備動作のための電力消費を低
減させることができる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明を、液体燃料を電気ヒータで
気化する気化器を有し、この気化器をオフモード中に予
熱する石油ファンヒータに適用した実施例について図面
を参照して説明する。

【００１０】図２は石油ファンヒータに使用される液体
燃料燃焼装置を示すものである。図２において、１はバ
ーナモータで、その回転軸２の一端には灯油を微粒子化
する回転霧化体３を設けると共に他端には燃焼空気を供
給するバーナファン４を設けている。５は回転霧化体３
によって微粒子化された燃料を気化する気化室６を内部
に設けた気化器で、この気化器５は鉄鋳物やアルミダイ
キャスト等にて作られている。

【００１１】７は気化器５の下部に埋設された電気ヒー
タ、８は気化室６の上部に設けられた絞り板、９は気化
器５に載置されたバーナヘッド（燃焼部）であり、絞り
板８を介して流入する気化燃料と空気の混合気体を噴出
させ、ガス化燃焼させる複数の炎口１０を有している。
１１はバーナヘッド９の外周に炎口１０と対峙して設け
られた熱回収リングであり、気化器５と一体形成されて
いる。１２はカートリッジタンクから油受け皿（図示せ
ず）に給油された油を燃料供給管１３を介して回転霧化
体３に供給する電磁ポンプ、１４は気化器５の温度を検
知する温度センサ、１５は制御装置、１６は点火装置、
Ｆは送風ファンである。

【００１２】図３は上述した制御装置１５の基本構成を
示すものである。図３において、１８は時計機能を有
し、Ａ／Ｄ変換器や不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）を
内蔵したマイクロコンピュータ（以下、マイコンとい
う）であり、このマイコン１８の入力側には運転スイッ
チ１９、予熱スイッチ２０、タイマースイッチ２１、温
度設定器２２、温度センサ１４及び室温センサ２３が設
けられている。また、マイコン１８の出力側には電気ヒ
ータ７、点火装置１６、バーナモータ１、電磁ポンプ１
２及び送風ファンＦが設けられている。

【００１３】マイコン１８には図３に示すように、時
間、温度等のデータを記憶するデータ記憶装置ＲＡＭ
と、中央処理装置ＣＰＵと、プログラム記憶装置ＲＯＭ
とが内蔵されている。また、図１に示すように、運転ス
イッチ１９がオフ（切）となるオフモード中で、かつ、
予熱スイッチ２０がオンのときの電気ヒータ７の制御デ
ータを発生する制御データ発生手段２４と、運転スイッ
チ１９がオン（入）となるオンモード中は、温度センサ
１４からの信号に基づいて気化器５が所定温度になるよ
うに電気ヒータ７の通電を制御するとともに、運転スイ
ッチ１９がオフ（切）となるオフモード中で、かつ、予
熱スイッチ２０がオンのときに制御データ発生手段２４
の制御データに基づいて電気ヒータ７の通電を制御する
ヒータ制御手段２５とが設けられている。

【００１４】制御データ発生手段２４は３つの入力層Ｉ
１ないしＩ３と、４つの中間層Ｈ１ないしＨ４と、２つ
の出力層Ｓ１及びＳ２と、教師データ発生手段２６と、
教師データ発生手段２６からの教師データと出力層Ｓ１
及びＳ２の制御データとを比較し、教師データと制御デ
ータとの誤差に応じて出力層−中間層間、並びに中間層
−入力層間の結合係数を更新させる誤差補正手段２７
と、モード判定手段ＭＪとからなり、学習機能を有する
ニューラルネット構成となっている。モード判定手段Ｍ
Ｊは運転スイッチ１９の入り切りによってオンモードか
オフモードかを判定するもので、後述するように、オン
モードとオフモードとで教師データ発生手段２６に異な
る教師データを発生させるものである。

【００１５】入力層Ｉ１には２４時間タイマー２８が接
続されている。この２４時間タイマー２８は時刻０：０
０に初期値が０となり、以後１０分毎に１ずつ加算した
計数信号を発するもので、入力層Ｉ１に現在時刻を入力
するものである。例えば、時刻６：００には２４時間タ
イマー２８から入力層Ｉ１に３６が入力される。この現
在時刻入力は、午前と午後の時間帯における使用頻度の
差を吸収するためのものである。

【００１６】入力層Ｉ２には時間差信号発生手段２９が
接続されている。この時間差信号発生手段２９はデータ
記憶装置ＲＡＭに記憶された石油ファンヒータの過去５
日分（新しいもの優先）の使用時間データと２４時間タ
イマー２８の現在時刻データとの偏差時間の各日毎の最
小値の平均値を求めるものであり、この平均時間差信号
を１０分単位の計数値（例えば０〜１２５）として入力
層Ｉ２に発している。この時間差入力は、後述するヒー
タ制御温度やヒータ通電の要否を決める上で最も重要な
要素である。例えば、過去５日分の時間差データの最小
値が２４，１８，１８，２４，３０である場合、その平
均値は２２．８となり、四捨五入して２３となる。そし
て、この２３（３時間５０分に相当）が時間データとし
て入力層Ｉ２に入力される。

【００１７】入力層Ｉ３にはデータ記憶装置ＲＡＭに記
憶された前日の最低室温を０．２℃ステップのデジタル
信号として発する温度信号発生手段３０が接続されてい
る。この温度信号発生手段３０は１日（０：００〜２
４：００）のうちで室温センサ２３が検出した室温のう
ち最も低いものを記憶しておき、翌日、これを温度信号
として発するものである。この最低室温入力は季節によ
る使用時間帯を判断する上で有効である。

【００１８】このようにして入力層Ｉ１ないしＩ３に入
力されたデータは結合係数によって調整された後、中間
層Ｈ１ないしＨ４に伝達される。中間層Ｈ１ないしＨ４
では入力層Ｉ１ないしＩ３からの入力の和が求められ、
これらの入力の和に基づいて出力が演算（例えばシグモ
ンド関数）される。中間層Ｈ１ないしＨ４の出力は結合
係数によって調整された後、出力層Ｓ１及びＳ２に伝達
される。出力層Ｓ１及びＳ２では全ての入力の総和が求
められ、これらの入力の総和に基づいて出力が演算（例
えばシグモンド関数）され、それぞれ、ヒータオフレベ
ルＴｏｆｆ、ヒータオンレベルＴｏｎとして出力され
る。

【００１９】上述した制御データ発生手段２４の学習に
は工場で行われるものと、現場で行われるものとがあ
る。工場学習とはマイコン１８に上述した現在時刻、時
間差及び最低室温のデータとこれに好ましい制御データ
（教師データ）とを繰返し入力し、例えば、標準的な家
庭での使用時間帯に適した制御データを発生させるもの
である。図４はこの１例を示すものであり、午前０時か
ら午前５時まではＴｏｆｆ及びＴｏｎのレベルを低く
し、省エネを図ったものである。

【００２０】一方、現場学習とは、使用者が運転スイッ
チ１９やタイマースイッチ２１で指示した燃焼時間帯や
実際の最低室温のデータを入力し、マイコン１８内で理
想的な教師データを求め、実際の使用状況に合わせた学
習を行わせるものであり、本実施例では工場学習と現場
学習の両方を行わせている。

【００２１】本実施例では、運転スイッチ１９のオン、
オフに応じて、すなわち、オンモードか、オフモードか
によって異なる教師データが設定されるようにしてい
る。すなわち、オフモードの場合、時間差信号発生手段
２９の時間データに対して表１に示す教師データが設定
されている。一方、オンモードの場合、時間差信号発生
手段２９の時間データに対して表２に示す教師データが
設定されている。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】例えば、時間データが上述した２３（３時
間５０分）のとき、オフモードであれば、教師データが
１００（℃）となり、電気ヒータ７の通電量が抑えら
れ、気化器５の温度が低められるように学習が行われる
のに対し、オンモードであれば、教師データが１５０
（℃）となり、電気ヒータ７の通電量を比較的大きく
し、気化器５の温度が比較的高められるように学習が行
われる。このため、次のこの時間帯では制御データが大
きくなり、気化器５の温度を比較的高い温度に維持する
ことができる。このようにして、工場学習と現場学習と
を併用すると、ＴｏｆｆとＴｏｎの制御レベルは図５の
ようになる。

【００２５】ヒータ制御手段２５は運転スイッチ１９が
オフで、予熱スイッチ２０がオンのとき、制御データ発
生手段２４からの制御データ（Ｔｏｆｆ及びＴｏｎ）と
温度センサ１４の検出温度とを比較し、気化器５の温度
がＴｏｆｆとＴｏｎの間に維持されるように電気ヒータ
７の通電を制御する。制御データは使用者の実際の使用
時間帯を学習して決められているので、運転スイッチ１
９の投入時には速やかにガス化燃焼が行われるようにし
つつ、電気ヒータ７の通電量を極力抑えることができ
る。しかも、時刻と季節を判断しながら、ヒータ制御温
度が決められるので、春先と厳冬期では消費電力に差が
生じ、省エネ効果が一層良好となる。

【００２６】尚、ヒータ制御手段２５に判断機能を持た
せ、Ｔｏｆｆ及びＴｏｎが一定値以下のときにはヒータ
通電不要と判断して電気ヒータ７の通電を停止させるよ
うにしても良い。このようにすると、例えば図６に示す
ように、一層、電力が節約される。

【００２７】本実施例によれば、制御データ発生手段２
４に学習させる際、現在時刻データ、過去の使用時間に
基づく時間データ（データ記憶装置ＲＡＭに記憶された
石油ファンヒータの過去５日分の使用時間データと２４
時間タイマー２８の現在時刻データとの偏差時間の各日
毎の最小値の平均値データ）、及び最低室温データを繰
り返し入力しするとともに、ニューラルネット構成の制
御データ発生手段２４においてオンモードとオフモード
とで異なる教師データに基づいて学習が行われるように
したので、石油ファンヒータがオンモードにあるときに
は、過去の使用時間データからは教師データが小さくな
り、通常、気化器５の予熱が行われにくくなる学習が行
れる場合でも、オフモードにあるときに比べて教師デー
タを大き目にし、その時間帯で予熱が行われやすくなる
ような学習を行うことができる。

【００２８】このため、石油ファンヒータの使用状況に
合わせてオフモードでの制御データが石油ファンヒータ
の使用時間データに合わせて変更され、気化器５の予熱
のための電力消費が低減されるばかりでなく、過去の使
用時間データから離れた時間帯に石油ファンヒータが使
用された場合には、次のその時間帯で予熱が行われやす
くなるようにでき、使用者の使い勝手を極力損わないよ
うにできる。

【００２９】尚、上述した実施例では、ニューラルネッ
ト構成の制御データ発生手段２４の教師データが過去の
使用時間に基づく時間データに対してオンモードと、オ
フモードとで異なるようにしたが、表３示すように、オ
ンモードのときには教師データが制御データに対して所
定の値になるようにしたり、表４に示すように、オンモ
ードのときには教師データが時間帯（例えば、朝、昼、
夜）によって所定の値になるようにしてもよい。

【００３０】

【表３】

【００３１】

【表４】

【００３２】また、上述した実施例では、制御データ発
生手段２４ではオンモードとオフモードとで異なる教師
データに基づいて学習が行われるようにしたが、制御デ
ータ発生手段２４ではオンモードとオフモードとで異な
る学習率での学習が行われるようにしても良い。すなわ
ち、図７に示すように、教師データ発生手段２６からの
教師データと出力層Ｓ１及びＳ２の制御データとが誤差
補正手段２７で比較され、教師データと制御データとの
誤差に応じて出力層−中間層間、並びに中間層−入力層
間の結合係数を更新させる際、例えば、学習係数（学習
率）を通常（オフモードを含む）５％とし、オンモード
で、かつ、教師データに比べて制御データが低いときに
は学習係数（学習率）を５０％としてその時間帯で気化
器５の予熱が行われやすくなるような学習を行わせるこ
とができる。

【００３３】さらにまた、この発明は上述した石油ファ
ンヒータ等の燃焼機器の他に、運転停止中に圧縮機を低
回転数で運転させたり、冷媒を電気ヒータで予熱するこ
とにより運転開始と同時に温風を出せるようにした空気
調和機や、オフモード中にブラウン管を予熱しておき、
スイッチの投入と同時に画像が見られるようにしたテレ
ビジョン機器などにも同様に適用可能である。

【００３４】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、入切ス
イッチが「切」のときのオフモード中に入切スイッチが
「入」のときのオンモードのための準備動作を行う機器
において、機器の使用時間データを繰り返し入力すると
共に、このデータに適した制御データを学習し、出力す
る制御データ発生手段と、この制御データ発生手段の制
御データに基づいてオフモードでの準備動作を制御する
制御手段とを備え、制御データ発生手段では、機器の運
転スイッチがオンのモードにおけるデータを、運転スイ
ッチがオフのモードにおけるデータより高い温度に設定
される教師データに基づいて学習が行われるようにした
ので、オフモードでの準備動作のための制御データが機
器の使用時間データに合わせて変更され、準備動作のた
めの電力消費を低減できるばかりでなく、過去の使用時
間データがない時間帯に機器が使用された場合には、次
のその時間帯で準備動作が行われるようにでき、使用者
の使い勝手を極力損わないようにできるものである。ま
た、制御データ発生手段の制御データに基づいてオフモ
ードでの準備動作を制御するヒータ制御手段を備え、該
ヒータ制御手段には、制御データ発生手段からの制御デ
ータが一定値以下の時は、ヒータ通電を停止させる判断
機能を備えたので、使用者の使い勝手を極力損わないよ
うにしつつ、準備動作のための電力消費を低減させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】制御データ発生手段及び制御手段を兼ねるマイ
クロコンピュータの内部構成説明図である。

【図２】この発明の一実施例装置の概略構造説明図であ
る。

【図３】制御装置の基本構成を示すブロック図である。

【図４】工場学習によるヒータ制御特性の説明図であ
る。

【図５】工場学習と現場学習の併用によるヒータ制御特
性の説明図である。

【図６】電気ヒータの消費電力についての説明図であ
る。

【図７】マイクロコンピュータの内部構成の他の１例を
示す説明図である。

【符号の説明】

５ 気化器 ７ 電気ヒータ １８ マイクロコンピュータ（制御手段） １９ 運転スイッチ（入切スイッチ） ２４ 制御データ発生手段 ２５ ヒータ制御手段 ２９ 時間差信号発生手段（演算手段） ＭＪ モード判定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−28627（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−191834（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−72426（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−289863（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−1855（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−240973（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−240974（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 13/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入切スイッチが「切」のときのオフモー
   ド中に入切スイッチが「入」のときのオンモードのため
   の準備動作を行う機器において、機器の使用時間データ
   を繰り返し入力すると共に、このデータに適した制御デ
   ータを学習し、出力する制御データ発生手段と、この制
   御データ発生手段の制御データに基づいてオフモードで
   の準備動作を制御する制御手段とを備え、制御データ発
   生手段は、機器の運転スイッチがオンのモードにおける
   データを、運転スイッチがオフのモードにおけるデータ
   より高い温度に設定される教師データに基づいて学習が
   行われるように構成されていることを特徴とする機器の
   制御装置。
2. 【請求項２】 入切スイッチが「切」のときのオフモー
   ド中に入切スイッチが「入」のときのオンモードのため
   の準備動作を行う機器において、機器の使用時間データ
   を繰り返し入力すると共に、このデータに適した制御デ
   ータを学習し、出力する制御データ発生手段と、この制
   御データ発生手段の制御データに基づいてオフモードで
   の準備動作を制御するヒータ制御手段とを備え、該ヒー
   タ制御手段には、制御データ発生手段からの制御データ
   が一定値以下の時は、ヒータ通電を停止させる判断機能
   を備えていることを特徴とする機器の制御装置。