JPH02178813A - Temperature controller using temperature detecting element - Google Patents

Temperature controller using temperature detecting element

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JPH02178813A
JPH02178813A JP63332009A JP33200988A JPH02178813A JP H02178813 A JPH02178813 A JP H02178813A JP 63332009 A JP63332009 A JP 63332009A JP 33200988 A JP33200988 A JP 33200988A JP H02178813 A JPH02178813 A JP H02178813A
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JP
Japan
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temperature
hot water
control
detected
differential
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Application number
JP63332009A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ikuro Adachi
郁朗 足立
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Rinnai Corp
Original Assignee
Rinnai Corp
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Publication date
Application filed by Rinnai Corp filed Critical Rinnai Corp
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Priority to KR1019890015333A priority patent/KR920010741B1/en
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
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  • Control Of Temperature (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the supply hot water temperature characteristic by performing the differential control in the feedback control and quickly changing the extent of combustion based on the change of the supply hot water temperature. CONSTITUTION:A temperature estimating part 51 to estimate the actual supply hot water temperature and a differential value estimating part 52 to estimate the differential value of the supply hot water temperature are provided as the function part which processes the detected temperature detected by a supply hot water thermistor (temperature detecting element) 19. Since the differential control is performed in the feedback control based on this estimated differential value, this controller quickly reacts on the change of temperature to change the controlled variable of the fuel control operation without being affected by the detection delay of the temperature detecting element 14. Thus, an excellent supply hot water temperature characteristic is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、温度検知素子を設け、温度検知素子の検知信
号に基づいて加熱量を制御する温度制御装置に関し、主
にマイクロコンピュータ(マイコン)によって加熱装置
の加熱量をフィードバック制御する給湯器や湯沸器にお
ける、応答遅れの改良に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a temperature control device that is provided with a temperature detection element and controls the amount of heating based on a detection signal from the temperature detection element, and is mainly applied to a microcomputer (microcomputer). This invention relates to improving response delays in water heaters and water heaters that feedback control the amount of heat from a heating device.

[従来の技術] 例えば、ガス給湯器等の燃焼式給湯器では、使用者の希
望する出湯温度が得られるようにするために、出湯温度
を検知するための温度検知素子としてサーミスタを設け
、バーナの燃焼による加熱量は、出湯温度と設定温度と
の偏差に基づいたフィードバック制御がオペアンプを中
心とする電子回路によって行われている。
[Prior Art] For example, in a combustion water heater such as a gas water heater, a thermistor is installed as a temperature detection element to detect the hot water temperature in order to obtain the hot water temperature desired by the user. The amount of heat generated by combustion is controlled through feedback control based on the deviation between the hot water temperature and the set temperature using an electronic circuit centered on an operational amplifier.

このフィードバック制御では、単に出湯温度と設定温度
との偏差による比例動作の制御のみでなく、熱交換器等
の熱容量等に伴う残留偏差(または定常偏差)によって
出湯温度が不安定にならないようにするために、比例動
作とともに積分動作が行われるPI動作(比例士積分動
作)の制御が行われ、さらに、給湯量の変更や熱交換器
内への入水温度の変化等の外乱かあった場合にも、出湯
温度に変化が少なく、応答遅れのないようにするために
、微分動作を組み合わせたPID動作(比例士積分士微
分動作)によって制御することによって優れた出湯温度
特性が得られる。
This feedback control not only controls the proportional operation based on the deviation between the hot water outlet temperature and the set temperature, but also prevents the hot water outlet temperature from becoming unstable due to residual deviation (or steady deviation) caused by the heat capacity of the heat exchanger, etc. Therefore, the PI operation (proportionalist integral operation) is controlled in which integral operation is performed in addition to proportional operation. In order to ensure that there is little change in the tapping temperature and no response delay, excellent hot water tapping temperature characteristics can be obtained by controlling by PID operation (proportionalist-integrator-differential operation) combined with differential operation.

一方、最近では、各種の制御装置にマイクロコンピュー
タ(以下マイコンとする〉が導入され、制御量を自由に
設定することができるようになり、ガス給湯器等におけ
る温度制御装置にも、マイコンが導入されつつある。
On the other hand, recently, microcomputers (hereinafter referred to as microcomputers) have been introduced into various control devices, making it possible to freely set the control amount, and microcomputers have also been introduced into temperature control devices in gas water heaters, etc. It is being done.

このため、従来、オペアンプ等によって行われていたフ
ィードバック微分制御を、マイコンに置き換えて行うこ
とが考えられる。
For this reason, it is conceivable to replace the feedback differential control conventionally performed by an operational amplifier or the like with a microcomputer.

[発明が解決しようとする課題] しかし、出湯温度を検知するサーミスタの検知温度信号
をディジタル信号にAD変換してマイコンに入力すると
き、例えば、0.l5eC周期で読取られる場合には、
P動作および■動作では、サーミスタ等の温度検知素子
によって検知される被測定温度が、出湯温度が0.5℃
程度の差で検出できればよいが、D動作を確実に行うた
めには、サーミスタによる検知温度について、例えば0
゜03℃程度まで細分化されて、その差が検出される必
要がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, when the detected temperature signal of the thermistor that detects the hot water temperature is AD converted into a digital signal and inputted to the microcomputer, for example, 0. When read at l5eC period,
In P operation and ■ operation, the temperature to be measured detected by a temperature detection element such as a thermistor is 0.5℃ when the hot water temperature is 0.5℃.
It is sufficient if the temperature can be detected by a difference in degree, but in order to reliably perform the D operation, the temperature detected by the thermistor must be set to 0, for example.
It is necessary to subdivide the temperature down to about 0.03°C and detect the difference.

このため、このように細分化してマイコンに入力するに
は、サーミスタの検知温度信号をディジタル信号にAD
変換して入力するための入力ボートが多数必要になり、
マイコンのハードの負担が多くなる。また、ボート数の
増加数に応じてプログラムも同時に複雑になるなめ、開
発期間が長くなり開発費用が増大するという問題がある
Therefore, in order to subdivide the temperature signal and input it to the microcontroller, the temperature signal detected by the thermistor must be converted into a digital signal by AD.
A large number of input boats are required to convert and input,
The burden on the microcomputer hardware increases. Furthermore, as the number of boats increases, the program becomes more complex, resulting in longer development times and increased development costs.

本発明は、温度変化に対応して速やかに温度調節ができ
、優れた温度特性が得られるとともに、そのためのフィ
ードバック微分制御をマイコンのみで確実に行うことが
でき、開発における費用や期間等の負担を減少させるこ
とができる温度制御装置を提供することを目的とする。
The present invention enables rapid temperature adjustment in response to temperature changes, provides excellent temperature characteristics, and enables reliable feedback differential control using only a microcomputer, reducing development costs and time. An object of the present invention is to provide a temperature control device that can reduce the temperature.

[課題を解決するための手段] 本発明は、上記の目的を達成するために、被測定温度を
検知するための温度検知素子を備え、該温度検知素子に
よって検知された検知信号に基づいて温度調節手段をフ
ィードバック制御する温度制御装置において、前記温度
検知素子によって検知された検知温度の所定時間におけ
る温度差を求める温度差算出部と、該温度差に基づいて
前記被測定温度の微分値を推定する微分値推定部と、フ
ィードバック微分制御する微分制御部とを有し、前記微
分値に基づいてフィードバック微分制御することを技術
的手段とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention includes a temperature detection element for detecting a temperature to be measured, and detects the temperature based on a detection signal detected by the temperature detection element. In a temperature control device that performs feedback control of an adjustment means, a temperature difference calculation unit that calculates a temperature difference in a predetermined time period between detected temperatures detected by the temperature sensing element, and estimates a differential value of the measured temperature based on the temperature difference. The present invention has a differential value estimating section that performs feedback differential control, and a differential control section that performs feedback differential control, and the technical means is to perform feedback differential control based on the differential value.

[作用] 本発明の温度制御装置では、被測定温度を検知する温度
検知素子の検知温度の所定時間毎の温度差が算出される
[Operation] In the temperature control device of the present invention, the temperature difference between the temperatures detected by the temperature detection element that detects the temperature to be measured is calculated for each predetermined time period.

また、算出された検知温度の温度差に基づいて被測定温
度の微分値が推定され、その微分値に基づいてフィード
バック微分制御が行われる。
Furthermore, a differential value of the measured temperature is estimated based on the calculated difference in the detected temperatures, and feedback differential control is performed based on the differential value.

[発明の効果] 本発明では、所定時間における検知温度の温度差に基づ
いて被測定温度の微分値が推定される。
[Effects of the Invention] In the present invention, the differential value of the measured temperature is estimated based on the difference in detected temperatures over a predetermined period of time.

このため、温度検知素子の検知温度を読取るための入力
装置における温度に対する細分化は、所定時間をおいて
読取られたときに、検知温度の変化が識別できる程度で
あればよいため、比例制御や積分制御における程度の細
分化をするだけで、応答性のよいフィードバック微分制
御を備えたマイコンによる温度制御を達成することがで
きる。
For this reason, it is only necessary to subdivide the temperature in the input device for reading the temperature detected by the temperature sensing element to the extent that changes in the detected temperature can be discerned when the temperature is read after a predetermined period of time. Temperature control using a microcomputer with responsive feedback differential control can be achieved by simply subdividing the integral control.

従って、温度検知素子によって検知される検知温度信号
をAD変換してディジタル信号にするに際して、ボート
数を多数にする必要がないため、マイコンのハードにお
ける負担を少なくすることができる。また、それを処理
するためのプログラムの簡略化されるため、システムの
開発期間が短縮でき、開発費用を削減することができる
Therefore, when converting the detected temperature signal detected by the temperature detection element into a digital signal by AD converting it, there is no need to increase the number of ports, so the burden on the hardware of the microcomputer can be reduced. Furthermore, since the program for processing it is simplified, the system development period can be shortened and development costs can be reduced.

また、上記の推定された微分値に基づいてフィードバッ
ク制御において微分制御が行われるため、温度検知素子
の検知遅れの影響をうけることなく、温度変化に対して
速やかに反応して、制御量を変更することができる。
In addition, since differential control is performed in feedback control based on the above estimated differential value, the control amount can be changed by quickly responding to temperature changes without being affected by the detection delay of the temperature sensing element. can do.

[実施例] 次に本発明の温度検知素子による温度制御装置を、実施
例に基づき説明する。
[Example] Next, a temperature control device using a temperature sensing element of the present invention will be described based on an example.

第2図にその概略を示すガス給湯器1では、給湯器ケー
ス10の内部にバーナプレート11が配され、給湯器ケ
ース10によって燃焼室1.0 aと混合室10bが形
成されて、給湯器ケース10の下方に、燃焼用空気を供
給する送風機12を備えている。
In the gas water heater 1, the outline of which is shown in FIG. A blower 12 is provided below the case 10 to supply combustion air.

送風機12は、スクロールケーシンク12a内に羽根車
12bを備え、図示しないモータによって羽根車12b
を回転駆動する。
The blower 12 includes an impeller 12b inside a scroll casing 12a, and a motor (not shown) drives the impeller 12b.
drive the rotation.

スクロールケーシング12aには燃料カスを噴出するノ
ズル13が設(つられ、給湯器ケース1゜およびバーナ
プレート11は、送風機12によって供給される一次空
気のみで燃焼する全−次空気燃焼器を形成し、燃焼ガス
は図示しない排気口から給湯器ケース10外へ排出され
る。
The scroll casing 12a is provided with a nozzle 13 for ejecting fuel scum, and the water heater case 1° and the burner plate 11 form a total air combustor that burns only with the primary air supplied by the blower 12. The combustion gas is discharged to the outside of the water heater case 10 from an exhaust port (not shown).

燃焼室10a内には、バーナプレート11の近傍に、火
花放電を行うスパーカ電極14、炎検知のためのフレー
ムロッド15が設けられている。
In the combustion chamber 10a, a sparker electrode 14 for generating spark discharge and a flame rod 15 for flame detection are provided near the burner plate 11.

また燃焼室10a内には、図示しない水供給源および給
湯口とそれぞれ接続された熱交換器16が設けられ、熱
交換器16の上流には、熱交換器16へ流入する水の流
量と水温をそれぞれ検知する流量センサ17と入水温サ
ーミスタ18が、熱交換器16の1流には、加熱された
湯水の温度を検知するための出湯温サーミスタ19がそ
れぞれ備えられている。
Further, a heat exchanger 16 connected to a water supply source and a hot water inlet (not shown) is provided in the combustion chamber 10a, and upstream of the heat exchanger 16, the flow rate and water temperature of water flowing into the heat exchanger 16 are provided. The first stream of the heat exchanger 16 is equipped with a flow rate sensor 17 and an inlet water temperature thermistor 18 for detecting the temperature of heated hot water, respectively, and an outlet water temperature thermistor 19 for detecting the temperature of heated hot water.

なお混合室10b内には、送風機12によっ°C供給さ
れる混合気を均等にバーナプレート11へ供給するなめ
に、多数の穴が設けられた整流板10cが配されている
In addition, in the mixing chamber 10b, a rectifying plate 10c provided with a large number of holes is disposed in order to uniformly supply the air-fuel mixture supplied by the blower 12 to the burner plate 11.

燃料ガスをノズル13へ供給する燃料管20には、十流
側から順に元電磁弁21、主電磁弁22、燃料ガスの下
流側の圧力を電流値に応じて調節するガバナ比例弁23
、燃料ガスを遮断するための電磁弁24がそれぞれ設け
られ、電磁弁24の上流と下流とはオリフィス25を備
えたバイパス管20aによって連通されている。オリフ
ィス25は絞り性能を高めるなめに設けられたもので、
電磁弁24が閉状態の場合には、ノズル13に代わって
オリフィス25によって燃料供給量が制限され、小燃焼
量が得られる。
The fuel pipe 20 that supplies fuel gas to the nozzle 13 includes, in order from the tenth flow side, a main solenoid valve 21, a main solenoid valve 22, and a governor proportional valve 23 that adjusts the pressure on the downstream side of the fuel gas according to the current value.
, a solenoid valve 24 for shutting off fuel gas is provided, and the upstream and downstream sides of the solenoid valve 24 are communicated through a bypass pipe 20a having an orifice 25. The orifice 25 is provided to improve the aperture performance.
When the electromagnetic valve 24 is in the closed state, the amount of fuel supplied is limited by the orifice 25 instead of the nozzle 13, and a small combustion amount is obtained.

制御装置40は、第1図に示すとおり、マイクロコンピ
ュータ(マイコン)としての中央処理装置(CPU)5
0、ROM4]、RAM42、各センサおよびサーミス
タからのアナログ信号を処理するためのマルチプレクサ
やティジタル信号に変換するためのAD変換器等を有す
る入力インターフェース43、出力インターフェース4
4を主構成とし、使用者によって操作され希望する出湯
温度を設定するためのコントローラ40aと図示しない
安全回路を備え、点火制御、燃焼制御の各制御を行う。
As shown in FIG. 1, the control device 40 includes a central processing unit (CPU) 5 as a microcomputer.
0, ROM4], RAM42, an input interface 43 having a multiplexer for processing analog signals from each sensor and thermistor, an AD converter for converting into digital signals, etc., and an output interface 4
4 is the main configuration, and includes a controller 40a operated by the user to set the desired hot water temperature and a safety circuit (not shown), and performs ignition control and combustion control.

CPU50は、ROM41内のプログラムによって必要
な各制御動作を行うものて、入力インターフェース43
がらの各入力に基づいた演算処理を行い、演算結果に応
じて出力インターフェース44を介して、各部を次のと
おり駆動制御する。
The CPU 50 performs each necessary control operation according to the program in the ROM 41, and the input interface 43
It performs arithmetic processing based on each input of the controller, and drives and controls each part as follows via the output interface 44 according to the arithmetic results.

点火制御では、流量センサ17による通水信号が伝えら
れると、予め設定されたシーケンスで送風8!12、ス
パーカ電極14、元電磁弁21、主電磁弁22をそれぞ
れ制御して点火を行う。
In the ignition control, when a water flow signal is transmitted from the flow rate sensor 17, the air blower 8!12, the sparker electrode 14, the main solenoid valve 21, and the main solenoid valve 22 are controlled respectively in a preset sequence to ignite.

燃焼制御では、各サーミスタの抵抗値から得られる温度
信号と、熱交換器16を通過する水量に応じて発生され
る流量センサ17からのパルス信号およびコントローラ
40aによる設定温度に基づいて燃焼量Qを決定し、こ
の決定された燃焼量Qに基づいて送風機12、電磁弁2
4、ガバナ比例弁23を制御する。
In combustion control, the combustion amount Q is determined based on a temperature signal obtained from the resistance value of each thermistor, a pulse signal from the flow rate sensor 17 generated according to the amount of water passing through the heat exchanger 16, and the temperature set by the controller 40a. Based on the determined combustion amount Q, the blower 12 and the solenoid valve 2
4. Control the governor proportional valve 23.

ここでは、第1図に示すとおり、出湯温サーミスタ1っ
で検知される検知温度を処理するための機能部として、
実際の出湯温度を推定する温度推定部51と、出湯温度
の微分値を推定する微分値推定部52の各機能部とを備
え、これらの推定された微分値に基づいて、燃焼制御動
作を行って、給湯量が変更された場合に、出湯温サーミ
スタ19の応答遅れによって、出湯温度が不安定になら
ないように、その変化をできる限り少なくしている。
Here, as shown in Fig. 1, as a functional unit for processing the detected temperature detected by the hot water temperature thermistor 1,
It includes a temperature estimation section 51 that estimates the actual hot water temperature, and a differential value estimation section 52 that estimates the differential value of the hot water temperature, and performs combustion control operations based on these estimated differential values. Therefore, when the amount of hot water supplied is changed, the change is kept as small as possible so that the hot water temperature does not become unstable due to the response delay of the hot water temperature thermistor 19.

一般に、サーミスタにより検知される検知温度には被測
定温度に対して応答遅れがある。
Generally, there is a response delay in the detected temperature detected by a thermistor with respect to the temperature to be measured.

このため、温度推定部51では、出湯温サーミスタ19
の検知温度の変化を利用して、実際の出湯温度を推定す
るものである。
Therefore, in the temperature estimating section 51, the hot water temperature thermistor 19
The actual hot water temperature is estimated by using changes in the detected temperature.

すなわち、出湯温サーミスタ19で検知されて、読取ら
れる検知温度T(t)は、熱交換器16から流出する実
際の湯温”routに対して応答遅れがあり、給湯量の
変更等によって、例えば第3図において、時間t1に湯
温Toutが破線Aに示すように湯温TOからTaへ変
化したとすると、実線Bの出湯温サーミスタ19の応答
遅れは、一般に、Ta−T (t ) = (Ta−T
o ) eXp −”の関係で示される。(τはサーミ
スタの時定数)ここで、各値を時間ステップtの漸化式
に直して示すと、 実際の湯温’routは、 ・・・、’l”out n−2、Tout n−1、T
out n検知温度T’(t)は、 ・・、’l’n−2、’l”n−1、Tnとなり、また
出湯温サーミスタ19による検知温度による温度差Δ1
゛nは、 ΔT n =’rn −Tn−1 であるため、前各式を湯温’t’out nについて整
理すると、 Tout n =Tn−1+ (exp ” −1) 
−1xΔTnここで、r13XI) t/v−I Jは
、通常1より大きな定数となり、時間ステップtがt=
0.1秒の場合には、定数r=(expゝ/’−1)−
1は、r−10程度となるため、 ”’t’out n =’l’Q−i + t o x
ΔTnの関係が得られ、これを今回の湯温TOut n
としての推定値とする。
That is, the detected temperature T(t) detected and read by the outlet hot water temperature thermistor 19 has a response delay with respect to the actual hot water temperature "rout" flowing out from the heat exchanger 16, and due to changes in the amount of hot water supplied, etc. In FIG. 3, if hot water temperature Tout changes from hot water temperature TO to Ta as shown by broken line A at time t1, the response delay of the outlet hot water temperature thermistor 19 shown by solid line B is generally expressed as Ta-T (t) = (Ta-T
o) eXp -" (τ is the time constant of the thermistor) Here, when each value is converted into a recurrence formula of time step t, the actual hot water temperature 'rout is... 'l”out n-2, Tout n-1, T
The out n detected temperature T'(t) is..., 'l'n-2, 'l'n-1, Tn, and the temperature difference Δ1 due to the temperature detected by the outlet hot water temperature thermistor 19
Since 'n is ΔT n = 'rn - Tn-1, rearranging the previous equations with respect to the water temperature 't'out n, Tout n = Tn-1+ (exp ' -1)
-1xΔTn, where r13XI) t/v-I J is usually a constant larger than 1, and the time step t is t=
In the case of 0.1 seconds, constant r=(expゝ/'-1)-
1 is about r-10, so ``'t'out n ='l'Q-i + t ox
The relationship of ΔTn is obtained, and this is determined as the current water temperature TOut n
The estimated value is as follows.

従って、本実施例では、時間tnにおける検知温度1゛
bを湯温とするのではなく、前回の時間ステップtの検
知温度Tn−1と、温度差ΔTnとから求めた推定温度
TOut nを実際の湯温と見なす。
Therefore, in this embodiment, instead of using the detected temperature 1'b at time tn as the hot water temperature, the estimated temperature TOutn obtained from the detected temperature Tn-1 at the previous time step t and the temperature difference ΔTn is actually used. It is assumed that the water temperature is

また、微分値推定部52は、通常、一定の時間ステップ
t(0,1秒)で読取られる出湯温サーミスタ19の検
知温度からでは算出しにくい出湯温度の微分値を、上述
の検知温度による温度差ΔTnを利用して算出するもの
である。
Further, the differential value estimating unit 52 calculates the differential value of the outlet hot water temperature, which is difficult to calculate from the detected temperature of the outlet hot water temperature thermistor 19, which is normally read at a fixed time step t (0, 1 second), based on the above-mentioned detected temperature. This is calculated using the difference ΔTn.

すなわち、湯温TOut n 、検知温度Tn、ステッ
プ間の検知温度の温度差Δ]゛nとしたとき、時間ステ
ップtについての湯温TOut n 、 Tout n
−1、・・・は、 ’rout n ==Tn−1+ (r XΔTn)−
・・■’1’Out n−1= ’l’n−2+ (r
 XΔ’l”n−1)・・・■(r:サーミスタの応答
性に応じて決まる定数)の関係で、上述のとおり推定す
ることができる。
That is, when the hot water temperature TOut n , the detected temperature Tn, and the temperature difference Δ]n between the detected temperatures between steps, the hot water temperatures TOut n and Tout n for the time step t.
-1,... is 'rout n ==Tn-1+ (r XΔTn)-
・・■'1'Out n-1='l'n-2+ (r
It can be estimated as described above based on the relationship:

従って、上記各式の差(■・−■)より、湯温の微分値
Δ’x’outnは、 ΔTout n =Tout n −Tout n−1
=’l’n−1+ (r XΔTn)−(’l’n−2
+(r×ΔTn−1) )   ・・・■ここで、 Tn−1=Tn−2+ΔTn−1、−・・■であるため
、弐〇を式■へ代入すると、Δ’routn=rΔTn
+(1−r)ΔTn−1となる。
Therefore, from the difference (■・-■) in each of the above equations, the differential value Δ'x'outn of the water temperature is: ΔTout n = Tout n - Tout n-1
='l'n-1+ (r XΔTn)-('l'n-2
+(r×ΔTn-1) )...■Here, Tn-1=Tn-2+ΔTn-1, -...■So, by substituting 2〇 into the formula ■, Δ'routn=rΔTn
+(1-r)ΔTn-1.

このように、微分値Δ’rout nを、各時間ステッ
プ(所定時間毎)の検知温度の温度差ΔTnの関数とし
て求めることができる。
In this way, the differential value Δ'rout n can be obtained as a function of the temperature difference ΔTn between the detected temperatures at each time step (every predetermined time).

燃焼量Qを決定するためのCPU50の燃焼制御動作と
しては、フィードフォワード制御としてのフィードフォ
ワード動作(FF動作)53と、フィードバック制御と
しての比例動作(P動作)55、積分動作(I動作)5
6および微分動作(D動作)57が行われる。
The combustion control operations of the CPU 50 for determining the combustion amount Q include a feedforward operation (FF operation) 53 as feedforward control, a proportional operation (P operation) 55 as feedback control, and an integral operation (I operation) 5.
6 and a differential operation (D operation) 57 are performed.

FF動作53は、運転開始後に上記の温度推定部51で
推定された湯1Tout nが、設定温度Tsetに対
して所定条件になるまでの間に行われる制御動作で、コ
ントローラ40aによる設定温度’l’set、入水温
サーミスタ18で検知される入水温度Tin、流量セン
サ17で検知される水量W、熱交換率1 /effとか
ら、 Q(FF)= (TSet −Ti11) XW/ef
fで燃焼量Q(FF)を決定する。
The FF operation 53 is a control operation that is performed after the start of operation until the hot water 1Toutn estimated by the temperature estimating section 51 reaches a predetermined condition with respect to the set temperature Tset, and is a control operation that is performed until the hot water 1Toutn estimated by the temperature estimating section 51 reaches a predetermined condition with respect to the set temperature Tset. 'set, the inlet water temperature Tin detected by the inlet water temperature thermistor 18, the water amount W detected by the flow rate sensor 17, and the heat exchange rate 1/eff, Q (FF) = (TSet - Ti11) XW/ef.
The combustion amount Q (FF) is determined by f.

比例動作55および積分動作56は、湯温TOLItn
が設定温度TSetに対して所定条件になってから行わ
れる燃焼量補正制御動作で、比例動作55による比例補
正量Pは、設定温度”’t’setと湯温Tout n
との偏差と、水量Wとから、P=E (Tset −T
out n )  Wで求められる。ここでEは比例定
数。
The proportional action 55 and the integral action 56 are based on the water temperature TOLItn.
This is a combustion amount correction control operation that is performed after the set temperature TSet reaches a predetermined condition.
P=E (Tset −T
out n ) W. Here E is a constant of proportionality.

また積分動作56による積分補正量■は、設定温度TS
(!tと湯温TOut nとの偏差と、水量W nとか
ら、 I n = I n−1+bWn −(Tsct −T
out n )で求められる。ここでInは今回求めら
れる積分補正量、In−1は前回求められた積分補1景
、Wnは今回の水量、bは積分定数である。
Also, the integral correction amount ■ by the integral operation 56 is determined by the set temperature TS.
(From the deviation between !t and the hot water temperature TOut n and the water volume W n, I n = I n-1 + bWn - (Tsct - T
out n ). Here, In is the integral correction amount found this time, In-1 is the integral complement 1 scene found last time, Wn is the current amount of water, and b is the integral constant.

さらに、微分動作57による微分補iE量りが、D:Δ
’l’0LIj  n  X dで求められる。ここC
ΔTOut nは、上記の微分値推定部52で推定され
た出湯温度の微分値であり、dは負の定数である。
Furthermore, the differential compensation iE weighing by the differential operation 57 is D:Δ
'l'0LIj n X d. Here C
ΔTOut n is the differential value of the tapping temperature estimated by the differential value estimating section 52, and d is a negative constant.

これらの比例動作55、積分動作56、微分動作57は
、前述のFF動作53による燃焼量Q([F)に対して
、各補正量を加算する動作であり、フィードバック制御
としての燃(1ffiQ(FB)は、Q(FB)=Q(
FF)十Pf I +Dで求められる。
These proportional operation 55, integral operation 56, and differential operation 57 are operations that add each correction amount to the combustion amount Q ([F) by the above-mentioned FF operation 53, and the combustion amount (1ffiQ( FB) is Q(FB)=Q(
FF) 10Pf I +D.

燃焼制御では、こうして得られた燃焼量Qに対応するR
OM41内のデータに基づいて、送風機12を制御する
In combustion control, R corresponding to the combustion amount Q obtained in this way is
The blower 12 is controlled based on the data in the OM 41.

ここでは、決定された燃焼量Qに対応した送風機12の
制御電圧データが、ROM41に記憶されていて、燃焼
量Qが与えられると、それに対応したデータが使用され
るガス種に応じてCPU50の演算処理により読み出さ
れ、それに基づいた電圧が送風機12に印加される。
Here, the control voltage data of the blower 12 corresponding to the determined combustion amount Q is stored in the ROM 41, and when the combustion amount Q is given, the corresponding data is controlled by the CPU 50 according to the type of gas used. The voltage is read out through arithmetic processing, and a voltage based on it is applied to the blower 12.

またガバナ比例弁23への通電電流値は、検出される送
風機12の回転数に基づいて決定される。
Further, the value of current applied to the governor proportional valve 23 is determined based on the detected rotational speed of the blower 12.

以上の構成からなる本実施例のカス給湯器1は次のとお
り作動する。
The waste water heater 1 of this embodiment having the above configuration operates as follows.

使用者がコントローラ40aによって出湯温度を設定し
、図示しない水栓を操作して給湯を開始すると、所定の
シーケンスで点火が行われる。
When the user sets the hot water temperature using the controller 40a and operates a faucet (not shown) to start hot water supply, ignition is performed in a predetermined sequence.

名犬がフレームロット15によって検知されると、コン
トローラ40a、各センサおよびサーミスタの信号に基
づいてFF動作53の燃焼量Q(FF)が計算され、そ
れに基づいて送風機12とガバナ比例弁23が制御され
る。
When a famous dog is detected by the flame rod 15, the combustion amount Q (FF) of the FF operation 53 is calculated based on the signals of the controller 40a, each sensor, and the thermistor, and the blower 12 and governor proportional valve 23 are controlled based on it. Ru.

その後、湯温TOut nが所定条件になると、湯温”
’+”out nに基ついてフィードバック制御が行わ
れ、比例動作55、積分動作56および微分動作57に
よる各補正値か求められ、フィードバック制御における
燃焼量Q(FB)が決定され、必要な温度]゛0に加熱
される。
After that, when the hot water temperature TOutn reaches a predetermined condition, the hot water temperature "
Feedback control is performed based on '+''out n, each correction value by the proportional action 55, integral action 56, and differential action 57 is determined, the combustion amount Q (FB) in the feedback control is determined, and the required temperature] It is heated to 0.

給湯中に、例えば第4図の実線Cに示すように、時間t
1に使用者によって給湯量が変更され、給湯量が減少す
ると、実際の出湯温度は実線りに示すとおり」、昇する
During hot water supply, for example, as shown by the solid line C in FIG.
1, when the amount of hot water supplied is changed by the user and the amount of hot water supplied decreases, the actual hot water temperature increases as shown by the solid line.

このとき、出湯温サーミスタ19によって検知される検
知温度T (t)は、湯温には追随できず、破線Eに示
すとおり、緩やかに上昇する。
At this time, the detected temperature T (t) detected by the outlet hot water temperature thermistor 19 cannot follow the hot water temperature, and as shown by the broken line E, increases gradually.

この湯温の変化を示す微分値ΔTout nは、本実施
例では、湯温からではなく、検知温度’i”(t)の変
化量に基づいて算出されるため、実線ドに示すとおり、
実際の湯温の変化に応じた微分値が得られ、破線Gで示
した従来の場合のように、微分値に遅れが生ずることが
ない。従って、時間t1から時間t2において、実線H
に示すとおり、微分補正量D1が得られ、フィードバッ
ク制御における微分動作57が速やかに行われる。
In this embodiment, the differential value ΔTout n indicating the change in the hot water temperature is calculated not from the hot water temperature but based on the amount of change in the detected temperature 'i'' (t), so as shown by the solid line C,
A differential value corresponding to the actual change in water temperature is obtained, and there is no delay in the differential value as in the conventional case shown by the broken line G. Therefore, from time t1 to time t2, the solid line H
As shown in , the differential correction amount D1 is obtained, and the differential operation 57 in the feedback control is quickly performed.

この結果、破線Iに示す従来の場合のように、微分補正
値D1が遅れるようなことがなく、燃焼量を速やかに補
正することができ、出湯温度を安定させることができる
As a result, unlike in the conventional case shown by the broken line I, the differential correction value D1 is not delayed, the combustion amount can be quickly corrected, and the tapping temperature can be stabilized.

以上のとおり、本実施例では、フィードバック制御にお
いて微分制御か行われ、出湯温度の変化に基づいて燃焼
量が速やかに変更されるため、出湯温度を設定温度に確
実に近付けることができる。
As described above, in this embodiment, differential control is performed in the feedback control, and the combustion amount is quickly changed based on a change in the tapped water temperature, so that the tapped hot water temperature can be reliably brought close to the set temperature.

また、この微分制御のための出湯温度の微分値は、サー
ミスタに検知された検知IMt度の変化値に基づいて推
定されるため、出湯温サーミスタに検知される検知温度
をマイコンに入力するための入力ボート数を、比例制御
や積分制御において必要な程度に細分化するだけでよい
ため、入力ボート数を少なく設定でき、マイコンのハー
ドの負担を少なくすることができる。また、それを処理
するためのプログラムが簡略化されるため、開発期間が
短縮でき、開発費用を削減することができる。
In addition, since the differential value of the hot water outlet temperature for this differential control is estimated based on the change value of the detected IMt degree detected by the thermistor, it is necessary to input the detected temperature detected by the hot water outlet temperature thermistor into the microcontroller. Since it is only necessary to subdivide the number of input ports to the extent necessary for proportional control or integral control, the number of input ports can be set to a small number, and the burden on the microcomputer's hardware can be reduced. Furthermore, since the program for processing it is simplified, the development period can be shortened and development costs can be reduced.

本実施例では、ガス給湯器を示したが、温水式暖房機、
床暖房、セントラルヒーティングでもよい。また、加熱
源はガス、石油等による燃焼機器に限定されず、電気加
熱によるものでもよい。
In this example, a gas water heater is shown, but hot water heaters,
Floor heating or central heating may also be used. Further, the heating source is not limited to a combustion device using gas, oil, etc., and may be an electric heating source.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例を示すガス給湯器の制御装置の
機能的構成を示す機能ブロック図、第2図は本実施例の
ガス給湯器の構成を示す概略図、第3図は被測定温度と
検知温度との関係を示すタイムチャート、第4図は本発
明の作動説明のためのタイムチャートである。 図中、19・・・出湯温サーミスタ(温度検知素子)、
23・・・ガバナ比例弁(温度調節手段)、40・・・
制御装置(温度制御装置)、51・・・温度推定部(温
度差算出部)、52・・・微分値推定部、57・・・微
分動作(微分制御部)。
FIG. 1 is a functional block diagram showing the functional configuration of a control device for a gas water heater according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a gas water heater according to this embodiment, and FIG. FIG. 4 is a time chart showing the relationship between measured temperature and detected temperature. FIG. 4 is a time chart for explaining the operation of the present invention. In the figure, 19... Hot water temperature thermistor (temperature detection element),
23... Governor proportional valve (temperature control means), 40...
Control device (temperature control device), 51... Temperature estimation section (temperature difference calculation section), 52... Differential value estimation section, 57... Differential operation (differential control section).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)被測定温度を検知するための温度検知素子を備え、
該温度検知素子によって検知された検知信号に基づいて
温度調節手段をフィードバック制御する温度制御装置に
おいて、 前記温度検知素子によって検知された検知温度の所定時
間における温度差を求める温度差算出部と、該温度差に
基づいて前記被測定温度の微分値を推定する微分値推定
部と、フィードバック微分制御する微分制御部とを有し
、前記微分値に基づいてフィードバック微分制御するこ
とを特徴とする温度検知素子による温度制御装置。
[Claims] 1) A temperature detection element for detecting the temperature to be measured;
A temperature control device that performs feedback control of a temperature adjusting means based on a detection signal detected by the temperature detection element, comprising: a temperature difference calculation unit that calculates a temperature difference in a predetermined time period between the detected temperatures detected by the temperature detection element; Temperature detection comprising a differential value estimating section that estimates a differential value of the temperature to be measured based on a temperature difference, and a differential control section that performs feedback differential control, and performs feedback differential control based on the differential value. Temperature control device using elements.
JP63332009A 1988-12-29 1988-12-29 Temperature controller using temperature detecting element Pending JPH02178813A (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62143106A (en) * 1985-12-17 1987-06-26 Nishi Nippon Plant Kogyo Kk Process control system based on computer

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62143106A (en) * 1985-12-17 1987-06-26 Nishi Nippon Plant Kogyo Kk Process control system based on computer

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