JPH046346A - 給湯器のガス量制御方式 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、給湯器における燃焼器へのガス供給量を制御
する給湯器のガス量制御方式に関する。

（従来技術〕 一般に、給湯器における燃焼器へのガス供給量制御方式
は、（１）フィードバック制御のみを用いた方式、（２
）フィードフォワード制御のみを用いた方式、及び（３
）フィードバック制御とフィードフォワード制御とを併
用した方式に大別できる。

ここで、フィードバック制御においては、比例（Ｐ）動
作と積分（１）動作を組み合わせ、Ｐ動作によって安定
性の確保を図り、■動作によってオフセットの逓減を図
るＰＩ動作によるもの、或いはＰＩ動作に微分（Ｄ）動
作を組み合わせて応答性を向上させたＰＩＤ動作による
ものが用いられている。

ところで、フィードバック制御のみを用いた給湯器のガ
ス供給量制御方式においては、入水温度や入水量等の条
件変化があった時に、その条件変化に対応する応答速度
が低下するという問題があり、また、フィードフォワー
ド制御のみを用いた方式においては、出力値の目標値に
対する精度を確保することが困難であるという問題があ
った。

上記の問題を解決し、入水温度や入水量等の条件変化に
対する応答速度を向上させ、精度を向上させるために、
フィードバック制御とフィードフォワード制御とを併用
した給湯器のガス供給量制御方式が知られている。

〔発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記フィー　ドバンク制御とフィードフ
ォワード制御とを併用した給湯器のガス供給量制御方式
においては、フィードバック制御は応答性を向上させる
とともに、オフセットを解消する効果を有するものであ
り、フィードバンク制御におけるｌ動作がオフセットを
解消するに有効であるが、このｌ動作は、 ［＝（θ／に１）Σ（Ｔｓ　　Ｔｈ） 但し、Ｔ、：出湯温度 Ｔｈ　：設定温度 θ　：サンプリング回数、 Ｋ１　：積分時定数、 番こ基づいて演算されて行われるものであるが、再出湯
、流量変化、設定温度変更等を生じた際の過渡期に、出
湯温度と設定温度との間に制御遅れ及び熱交換器特有の
時間遅れに起因する大きな温度偏差を生じ、この温度偏
差量をそのまま積分加算することにより、オーバーシユ
ートを生し、出湯温度が安定するまでに要する時間が大
であるという問題があった。

本発明の目的は、上記問題点を解決し、流量変化や設定
温度変更等の過渡期における出湯性能を向上させること
のできる給湯器のガス量制御方式を提供することである
。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明の給湯器のガス量制御
方式は、フィードバック制御とフィードフォワード制御
とを併用した給湯器のガス量制御方式であって、フィー
ドバック制御におけるｌ動作として、出湯温度Ｔｈと設
定温度Ｔ５との差である温度偏差量（Ｔ＝　　Ｔｈ）に
対する関数ｆ　（Ｘ）（但し、ｘ　＝Ｔｓ　　Ｔｈ　）
を該温度偏差量（ＴｓＴｈ）に乗じて重みづけを行った
ものを積分加算するものである。

或いは上記温度偏差量（’ｒ、　−”ｒ、　）と、入水
温度Ｔｃと設定温度Ｔ８の差（Ｔ、−Ｔｃ）との比であ
る温度偏差比率（（Ｔ、−Ｔｈ　）八ＴｓＴｃ）ｔに対
する関数ｇ（ｙ）　Ｉ但し、ｙ−（ＴｓＴｋ）バＴ、−
ＴＣ））を上記温度偏差（Ｔ、−Ｔ、）に乗じて重みづ
けを行ったものを積分加算するものである。

〔作用〕

上記のように構成された本発明の給湯器のガス量制御ｎ
方式においては、出湯温度Ｔｈと設定温度Ｔ、との差で
ある温度偏差量（Ｔｋ　　Ｔｓ）を用いてフィードバッ
ク制御のｌ動作を行う場合に、［＝（θ／に１）Σ（ｆ
（ｘ）・（Ｔ、　＝Ｔ、　）　１但し、ｘ＝Ｔ、−Ｔ、
、 θ　：サンプリング回数、 Ｋ１　：積分時定数、 に基づいて演算し、ｌ動作を行う。

また、上記温度偏差量（”ｒｇ−Ｔｈ）と、入水温度Ｔ
ｃと設定温度Ｔ、の差（Ｔ、−Ｔｃ）との比である温度
偏差比率（（ＴＳ　−Ｔｂ　＞パＴ。

Ｔｅ））を用いてフィードバック制御のｌ動作を行う場
合には、 １＝（θ／に１）Σ（ｇ（ト）・　（Ｔｓ　−’ｒｈ　
）　１但し、ｙ＝　（Ｔｓ　−Ｔｈ　）／（Ｔ、−Ｔｃ
）に基づいて演算し、ｌ動作を行う。

（実施例〕 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、熱交換器Ｉに入水路２及び出湯路３を
連通させ、入水路２に入水温度検知部４と大水量検知部
５を設け、出湯路３に出湯温度検知部６を設けるととも
に、熱交換器１を加熱するバーナ７へのガス供給路８に
比例制御弁９を配設する。

入水温度検知部４が検知した入水温度Ｔｏ、大水量検知
部５が検知した入水量Ｑ、及び出湯温度検知部６が検知
した出湯温度Ｔ６を、マイクロプロセッサ等より構成さ
れるコントローラ１０に入力し、湯温設定部１１から設
定温度Ｔｓを人力して演算し、比例制御弁９に制御信号
を出力してバーナ７の燃焼量を制御する。

制御動作について第２図を参照して説明する。

入水温度検知部４が検知した入水温度Ｔｃ、大水量検知
部５が検知した入水量Ｑ、及び湯温設定部１１から設定
温度Ｔ、を入力し、コントローラ１０のフィードフォワ
ード制御演算部１０１に入力し、必要燃焼量を演算して
、第１加算部１０３にフィードフォワード制御信号とし
て必要燃焼量信号を出力する。

一方、出湯温度検知部６からの出湯温度Ｔｈと湯温設定
部１１からの設定温度Ｔ、とを、コントローラ１０のフ
ィードバック制御演算部１０２に入力する。

フィードバンク制御演算部１０２は、ＰＩＤＩＩＪ御動
作を行うものであり、先ず入力された出湯温度Ｔｈと設
定温度Ｔ、、を偏差演算部１１１に入力し、温度偏差量
（Ｔ、−Ｔ、）を算出する。

次に、偏差演算部１１１から出力される温度偏差量（Ｔ
ｓ−Ｔ、）を比例演算部１１２．開数ｆ　（Ｘ）乗算部
１１３及び微分演算部１１５に入力する。

比例演算部１１２において、Ｐ　−Ｋ　Ｐ　　・　（Ｔ
、−Ｔ、）（但し、ＫＰ　：比例動作係数）を夏出し、
算出されたＰ動作制御信号を第２加算部１１６に出力す
る。

また、間数ｆ　（Ｘ）乗算部において、入力された温度
偏差量（Ｔｓ　　Ｔｈ）に応して、関数／　（ｘ）　４
Ｉｉを算出し、温度偏差量（”ｒｓ　　Ｔゎ）に算出し
た関数ｆ　（Ｘ）値を乗し、その結果得られたｆ　（ｘ
）・　（Ｔ。

Ｔ、）を積分演算部１１４に出力する。

ここで、関数ｆ　（Ｘ）は、−例として第３図に示す曲
線を描くものとし、関数ｆ　（Ｘ）値は、Ｘ＝Ｔ。

Ｔ、として算出するものである。

積分演算部１１４において、関数ｆ　（ｘ）乗算部から
入力されたｆ、（Ｘ）・　（Ｔｓ　　Ｔｈ）を次式に基
づいて積分し、■動作信号を第２加算部１１６に出力す
る。

１−（θ／に１）Σ（ｆ（ｘ）　−（Ｔ、　−Ｔ、　）
　　１但し、ｘ＝Ｔｓ−Ｔ、、 θ　：サンプリング回数、 ＫＩ　：積分時定数、 上述の如く、温度偏差量（Ｔ、−Ｔｈ）に関数／　（Ｘ
）値を乗じたことにより、温度偏差量（ＴｓＴ、）に重
みを加えたことになり、オーバーシュートを防止するこ
とができるものである。

さらに、微分演算部＋１５において、温度偏差量（Ｔ、
−Ｔ、　）を微分演算し、Ｄ動作信号を第２加算部１１
６に出力する。

第２加算部１１６において、比例演算部１１２からのＰ
動作信号と、積分演算部１１４からの１動作信号と、微
分演算部１１５からのＤ動作信号とを加算し、ＰＩＤｆ
制御動作のフィードバック制御信号としてフィードバッ
ク制御演算部１０２より第１加算部１０３に入力する。

第１加算部１０３において、フィードフォワード制御演
算部１０１から入力された必要燃焼量（フィードフォワ
ード制御信号）と、フィードバック制御演算部１０２か
ら人力されたＰＩＤ制御動作信号（フィードハック制御
信号）とを加算して、比例制御弁駆動回路９Ｉに駆動信
号を出力し、比例制御弁９の開度を制御する。

また、■動作における重みづけとして、温度偏差量（Ｔ
ｓ　　Ｔ、）と、入水温度Ｔｃと設定温度ＴｓＯ差（Ｔ
、−Ｔｃ）との比である温度偏差比率＋　（”ｒｓ−Ｔ
、）／（Ｔ、−Ｔｃ）ｌを用いた関数ｇ（ｙ）Ｊを採用
した場合には、 １−（θ／に＋）　　ΣＩ　ｇ（ｙ）・　（ＴＳ　−”
ｒｔ、　）　１但し、ｙ−（Ｔｓ−”ｒ、）／（Ｔ、−
Ｔｃ）に基づいて演算し、■動作制御信号を出力するも
のである。

この構成により、積分制御動作に関数ｆ　（Ｘ）または
ｇ（ｙ）による重みづけを行うために、温度偏差量（Ｔ
ｓ　　Ｔｈ）の変動に対する制御信号がオーバーシュー
トすることを防止できるものである。

〔発明の効果］ 本発明の給湯器のガス量制御方式は、上述のとおり構成
されているから、次に述べるこうかを奏するものである
。

フィードバック制御とフィードフォワード制御とを併用
した給湯器のガス量制御方式であって、温度偏差量に応
じた関数、或いは温度偏差比率に応じた間数を、上記温
度偏差量に乗じて重みづけを行ったものを積分加算する
ことにより、オーバーシュートを防ぎ、オフセットを解
消することができ、出湯温度の安定を速やかに行うこと
ができるもので、流量変化や設定温度変更等の過渡期に
おける出湯性能を向上させることのできるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する給湯器の回路図、第２図は本
発明の一実施例を示すブロック図、第３図は温度偏差量
に乗じる関数の一例を示すグラフである。 １・・・熱交換器、２・・・入水路、 ３・・・出湯路、４・・・入水温度検知部、５・・・大
水量検知部、 ６・・・出湯温度検知部、 ９・・・比例制御弁、１０・・・コントローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）フィードバック制御とフィードフォワード制御と
   を併用した給湯器のガス量制御方式であって、フィード
   バック制御の積分制御動作において、出湯温度と設定温
   度との差である温度偏差量に応じた関数、或いは該温度
   偏差量と、入水温度と設定温度の差との比である温度偏
   差比率に応じた関数を、上記温度偏差量に乗じて重みづ
   けを行ったものを積分加算することを特徴とする給湯器
   のガス量制御方式。