JPH09152182A - 燃焼機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の燃焼機の熱制御では機器精度のバラ付
きやガス種や環境条件等に対する補正が不十分で、幅広
い環境条件下での安定した制御が難しいため、これを改
善する。 【解決手段】 給水側管路Ｃ1 を通して給水される水を
熱交換器１で熱交換し、加熱された高温水を出湯側管路
Ｃ2 を介して出湯する燃焼機において、温度設定手段１
３と流量センサ７と入水センサ８と出湯センサ５を備
え、前記入水センサ８の検出する入水温度と前記流量セ
ンサ７の検出流水量と被加熱流体の比熱と設定温度とに
基づき入熱量を算出し、前記熱交換器１の熱入力を制御
する燃焼機の制御装置であって、前記入熱量の算出には
フィードフォワード制御の補正量とフィードバック制御
の補正量とが考慮されて成り、該フィードフォワード制
御の補正量と前記フィードバック制御の補正量は前記設
定温度と前記出湯センサ５が検出する出湯温度との差分
が最小になるように補正されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、給湯機や暖房機等
の燃焼機に関し、詳しくは高精度で安全性の高い燃焼を
実現する燃焼機の制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、この種の燃焼機では機器の運
転が開始されると、設定温度をもとにして熱交換器への
入水量と入水温度と比熱から一義的に決定されるフィー
ドフォワード制御量と、熱交換器の出湯温度に基づいて
設定されるフィードバック制御量とを合成した形で入熱
量が算出され、算出された入熱量に応じて、例えばガス
燃焼機等ではガス供給管に付設されたガス比例弁の開度
が制御され、バーナへのガス供給量をコントロールする
ことによって出湯温度が自動調整される。

【０００３】又、算出された入熱量は機器の精度のバラ
付きや使用されるガス種、或いは機器の設置環境条件の
変動でしばしば誤差を生ずることとなるが、従来では、
上述のように、フィードフォワード制御量とフィードバ
ック制御量が合成された制御が行われることから、この
入熱量の誤差補正はフィードバック制御量のみに成され
ていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱制御
の応答性を良くするには、フィードフォワード制御量の
ウエートを大きくしてフィードバック制御量を極力減ら
す必要があるが、そうすると機器の精度のばらつきやガ
ス種や環境条件等が出力にそのまま影響し、設定温度と
出湯温度の差が大きくなって安定した給湯が得られなく
なるといった不都合が生ずる。

【０００５】本発明の目的は、上記不都合を解消し、機
器の性能・ガス種・環境条件によって左右されず、精度
良く、安定した燃焼制御を実現可能とする燃焼機の制御
装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち、請求項１に記載の
本発明では、給水側管路を通して給水される水を熱交換
器で熱交換し、加熱された高温水を出湯側管路を介して
出湯する燃焼機において、温度設定手段と流量センサと
入水センサと出湯センサを備え、前記入水センサの検出
する入水温度と前記流量センサの検出流水量と被加熱流
体の比熱と設定温度とに基づき入熱量を算出し、前記熱
交換器の熱入力を制御する燃焼機の制御装置であって、
前記入熱量の算出にはフィードフォワード制御の補正量
とフィードバック制御の補正量が考慮されて成り、該フ
ィードフォワード制御の補正量と前記フィードバック制
御の補正量は前記設定温度と前記出湯センサが検出する
出湯温度との差分が最小になるように補正されることを
特徴とする。

【０００７】又、請求項２に記載の本発明では、燃焼機
が定常運転状態となった後に前記出湯温度が検出され、
設定温度と出湯温度との差分が算出されることを特徴と
する。

【０００８】又、請求項３に記載の本発明では、前記フ
ィードフォワード制御の補正量又は前記フィードバック
制御の補正量が所定値を越えた時、異常表示されること
を特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明が適用されたガス給
湯機の構成を示す概略図である。

【００１０】図中１は熱交換器で、そのバーナ２にはガ
ス量調整用のガス比例弁４とガス供給用のガス弁６を介
して燃焼用のガス管が接続されており、下部にバーナ２
に燃焼空気を供給するファンモータ３が取り付けられて
いる。又、この熱交換器１の入水側は給水側管路Ｃ1 を
介して給水管に接続され、更に、この給水側管路Ｃ1に
は給水量を検知する流量センサ７や水温検知用の入水セ
ンサ８が順次配設されている。一方、熱交換器１の出湯
側には、流量調整弁９を付設した給湯側管路Ｃ2 が配管
され、その先端に蛇口栓１２が取り付けられている。更
に、この給湯側管路には熱交換器１内の湯温検知用の出
湯センサ５や給湯水温検知用の給湯センサ１１が配設さ
れている。

【００１１】このように、給水管→給水側管路Ｃ1 →熱
交換器１→給湯側管路Ｃ2 →蛇口栓１２といった流路で
給水から給湯に至る一連の湯水配管路が形成されてお
り、この湯水配管路には上述の給水管路Ｃ1 から直接給
湯側管路Ｃ2 に供給するバイパス管路Ｃ3 が設けられ、
給湯側管路Ｃ2 との合流箇所に流水量調節用の湯水混合
弁１０が付設されている。この湯水混合弁１０は、給湯
センサ１１で検出される給湯温度が設定温度になるよう
に、混合される湯と水の混合具合を調整すべく各流路の
開口率を変化させたり、一方の流路の開口率を変化させ
たりするものである。

【００１２】１３は温度設定手段としての温度設定キー
を有するリモコンパネルで、通常台所などに設置されて
おり、機内に取り付けられた運転制御装置１４を介して
機器の運転や停止、或いは給湯温度の設定等が遠隔操作
できるようになっている。

【００１３】ガス給湯機の構成は以上であり、以下にそ
の動作について説明するが、その制御は上記運転制御装
置１４に搭載されているマイクロコンピュータ（以下マ
イコンという）によって行われる。

【００１４】リモコンパネル１３に設けた運転スイッチ
を操作して機器を起動し、蛇口栓１２を開けて給水管よ
り水を流入させると、これが流量センサ７で検出されて
バーナ２が着火され、給湯器が運転が開始する。給水側
管路Ｃ1 を介して熱交換器１に流れ込んだ水は、出湯セ
ンサ５によって随時出湯温度がチェックされながら運転
制御装置１４の制御の基、設定温度に基づいて熱交換器
１への熱入力が制御され、所定の給湯温度に加熱保持さ
れる。

【００１５】ところで、本発明の特徴とするところは、
上述した熱交換器１への熱入力制御であり、入水センサ
８が検出する入水温度Ｔinや流量センサ７の検出流量Ｗ
や出湯センサ５が検出する出湯温度ＴOUT やリモコンパ
ネル１３からの設定温度Ｔs等を入力パラメータとして
熱交換温度が効率的に制御される。本実施例では、熱交
換器１への熱入力が運転制御装置１４に搭載されたマイ
コンによって例えばＰＩＤ制御されるが、その制御ブロ
ックの概略が図２に示されている。

【００１６】図２において、Ｍは機器の運転を制御する
マイコンで、このマイコンＭにはリモコンパネル１３が
接続されている。又、マイコンＭの入力ポートには、入
水センサ８、出湯センサ５、給湯センサ１１、流量セン
サ７等が接続され、出力ポートにはガス比例弁４、ガス
弁６、ファンモータ３等が接続されている。以上の構成
で熱交換器１の熱入力制御が実行される。

【００１７】即ち、給湯が開始されると、マイコンＭは
設定温度Ｔs と入水温度Ｔinと流水量Ｗと被加熱流体の
比熱Ｃp から熱交換に必要とされる熱交換器１への入熱
量Ｑを算出し、その入熱量Ｑに応じて比例弁電流を増減
することでガス２次圧をコントロールし、出湯温度を調
整する。

【００１８】因みに、マイコンＭは入熱量Ｑ＝（設定温
度Ｔs −入水温度Ｔin）×流水量Ｗ×比熱Ｃp ×Ａ＋Ｂ
の演算処理を実行する。

【００１９】ここで、定数Ａは設定温度Ｔs 、入水温度
Ｔin、流水量Ｗ、比熱Ｃp 等の入力条件に基づいて算出
されるフィードフォワード制御の補正量であり、Ｂは出
湯温度Ｔout より決定されるフィードバック制御の補正
量である。

【００２０】本演算処理では、検出された出湯温度Ｔou
t と設定温度Ｔs の差が求められ、その差分に応じて上
記したフィードフォワード制御量の補正量Ａ及びフィー
ドバック制御量の補正量Ｂが適格な値、例えば最小２乗
法で差分を最小にするための値Ａ、Ｂに補正される。

【００２１】即ち、入熱制御のための比例弁電流（ガス
比例弁４の開度）とガス２次圧（ガス供給量）の相対誤
差等、機器精度のバラ付きを出湯温度Ｔout によるフィ
ードバック制御の補正量Ｂで補正し、一方、実用下にお
いて、機差のように固定可能でない誤差要因、例えば、
ガス種や環境条件によるガス温度、発熱量の変動をフィ
ードフォワード制御の補正量Ａで補正することにより、
出湯温度Ｔout と設定温度Ｔs のずれを極力抑えてフィ
ードバック量を小さくすることで熱制御の精度や応答性
を向上させるのである。

【００２２】本発明の制御装置では、実使用下で算出さ
れた補正量を適時記憶していく学習機能を備えており、
機器の性能や使用環境条件に応じ、最適な補正量をもっ
て熱交換器１の入熱量Ｑがコントロールされる。

【００２３】又、出湯温度Ｔout の検知は起動直後の変
動期間を避け、例えば、バーナ着火後２０秒以降のよう
に機器が定常状態となった後に実行するようにして、検
出データを確実なものとすることで、補正値Ａ、Ｂの精
度向上が図られている。

【００２４】更に、算出された補正値Ａ、Ｂの値は、例
えば、各補正値の絶対値、補正値のバラ付きや変化のス
ピード、或いは補正値の過去２０回分の平均値等マイコ
ン内に蓄積された学習データと随時比較・チェックさ
れ、算出値が許容値を越えた場合、これを機器の性能ダ
ウンとしてを判断することで、熱交換器１の煤の詰まり
や送風系の劣化等を未然に察知し、機器異常として警報
表示するように制御される。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
本発明によれば、熱交換器の入熱量の算出処理におい
て、フィードフォワード制御の補正量と前記フィードバ
ック制御の補正量を前記設定温度と前記出湯センサが検
出する出湯温度との差分に応じて補正するようにしたの
で、機差による精度のバラ付きや幅広い環境条件に対応
できる高精度で安定した熱制御が実現可能となる。

【００２６】又、請求項２に記載の本発明によれば、機
器が定常状態となった後に出湯温度を検出するようにし
たので、安定した温度データが得られるようになり、補
正値の算出精度が向上する。

【００２７】又、請求項３に記載の本発明によれば、算
出された補正値より機器の性能劣化を検知して異常表示
するようにしたので、機器の異常を未然に察知できるよ
うになり、安全性が一段と向上する。

【００２８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が実施されたガス給湯器の一実施形態を
示す概略図である。

【図２】同、ガス給湯器の制御装置のブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ 熱交換器 ５ 出湯センサ ７ 流量センサ ８ 入水センサ １３ 温度設定手段（リモコンパネル） Ａ フィードフォワード制御の補正量 Ｂ フィードバック制御の補正量 Ｃ1 給水側管路 Ｃ2 出湯側管路 ＣP 被加熱流体の比熱 Ｑ 入熱量 Ｔin 入水温度 Ｔout 出湯温度 Ｔs 設定温度 Ｗ 流水量

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給水側管路を通して給水される水を熱交
   換器で熱交換し、加熱された高温水を出湯側管路を介し
   て出湯する燃焼機において、温度設定手段と流量センサ
   と入水センサと出湯センサを備え、前記入水センサの検
   出する入水温度と前記流量センサの検出流水量と被加熱
   流体の比熱と設定温度とに基づき入熱量を算出し、前記
   熱交換器の熱入力を制御する燃焼機の制御装置であっ
   て、前記入熱量の算出にはフィードフォワード制御の補
   正量とフィードバック制御の補正量とが考慮されて成
   り、該フィードフォワード制御の補正量と前記フィード
   バック制御の補正量は前記設定温度と前記出湯センサが
   検出する出湯温度との差分が最小になるように補正され
   ることを特徴とする燃焼機の制御装置。
2. 【請求項２】 燃焼機が定常運転状態となった後に前記
   出湯温度が検出され、設定温度と出湯温度との差分が算
   出されることを特徴とする請求項１記載の燃焼機の制御
   装置。
3. 【請求項３】 前記フィードフォワード制御の補正量又
   は前記フィードバック制御の補正量が所定値を越えた
   時、異常表示することを特徴とする請求項１又は請求項
   ２記載の燃焼機の制御装置。