JPH0452454A

JPH0452454A - 瞬間湯沸器に於ける湯温制御装置

Info

Publication number: JPH0452454A
Application number: JP16336190A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Miyamoto; 昌幸宮本
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1990-06-21
Filing date: 1990-06-21
Publication date: 1992-02-20

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）本発明は瞬間湯沸器の湯温制御装置に関するものである
。

（従来の技術）瞬間湯沸器の湯温を制御する従来の方法としては、熱交
換器の下流側に設けた湯温センサにより湯温を測定し、
それに応じてバーナの燃焼の０Ｎ−ＯＦＦを行うＯＮ−
〇ＦＦ制御方法や、前記湯温に応じてバーナの燃焼量を
連続的に制御する、いわゆるＰＩＤ制御等がある。

（発明が解決しようとする課題）前者の方法では湯温の安定化が難しい。また後者の方法
では、前者の方法と比較して湯温の安定性は優れている
が、流量が変化した場合の制御性は悪く、多入力制御が
できないのでセンサの数を増やすことによる制御性の改
善にも限度がある。

本発明はこのような課題を解決することを目的とするも
のである。

（課題を解決するための手段）上述した課題を解決するための手段を説明すると、本発
明は、熱交換器を通る経路に設けた湯温センサと流量セ
ンサからの湯温信号と流量信号を制御手段に入力し、該
制御手段の出力によりバーナへの燃料ガスの流量制御弁
を操作する瞬間湯沸器に於ける湯温制御装置に於いて、
前記制御手段には、信号入力部とファジィ推論部と非フ
ァジィ化演算部を設け、該信号入力部には、設定湯温と
前記湯温センサにより測定した湯温とを比較してその偏
差を得る比較手段と、該比較手段からの偏差信号と前記
流量センサからの流量信号の夫々の微分手段とを設ける
と共に、前記ファジィ推論部は前記偏差信号、該偏差信
号の微分信号、前記流量信号及び該流量信号の微分信号
を前件部変数とし、前記流量制御弁の開度を後件部変数
としてファジィ制御規則を構成したものである。

（作用）湯温センサにより測定した湯温と設定湯温との偏差信号
と、その微分信号、即ち変化分を前件部変数とするファ
ジィ制御規則では、従来のＰＩＤ制御と類似した応答の
制御を行うことができ、流量が大きく制御系として比較
的鈍感な場合には、安定した制御を行うことができる。

瞬間湯沸器は、熱交換器を流れる流量が少ない場合には
比較的敏感な制御系となるので、前述したファジィ制御
規則のみでは、少流量時の安定性が良くない。

そこで、ファジィ推論部に於けるファジィ制御規則は、
前記偏差信号及びその微分信号に加えて流量センサかも
の流量信号を前件部変数とすると共に、後件部変数のフ
ァジィ変数を多くした構成とする。かかる制御では、流
量が少ない場合に、流量制御弁を微妙に操作することが
でき、安定性に優れた制御を行うことができる。

更に、上述したファジィ制御規則に、流量信号の微分信
号、即ち流量信号の変化分を前件部変数とするファジィ
制御規則を加えて制御を行うことにより、流量変化に伴
うオーバーシュートを防止することができる。

（実施例）次に本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明を適用した瞬間湯沸器の構成を表した系
統説明図であり、符号１は熱交換器、２はこの熱交換器
１を通る給水及び給湯経路であり、この経路２の下流側
には湯温センサ３を設けると共に、経路２の適所に流量
センサ４を設けている。

符号５は熱交換器ｌの加熱用のバーナであり、このバー
ナ５の燃料ガス供給経路６には流量制御弁７を設けてい
る。

符号８は制御手段であり、この制御手段８には信号入力
部９とファジィ推論部１０と非ファジィ化演算部１１を
設けている。信号入力部９には、設定湯温と前記湯温セ
ンサ３により測定した湯温とを比較してその偏差を得る
比較手段１２と、該比較手段１２からの偏差信号ＴＥと
前記流量センサ４からの流量信号Ｆの夫々の微分手段１
３．１４とを設けると共に、前記ファジィ推論部１０は
前記偏差信号ＴＥ、該偏差信号ＴＥの微分信号ＴＥＣ、
ｎ記流量信号Ｆ及び該流量信号の微分信号ＦＣを前件部
変数とし、前記流量制御弁７の開度Ｖを後件部変数とし
てファジィ制御規則を構成している。そして、このファ
ジィ推論部１０は、前記ファジィ制御規則に基づき、Ｍ
　ｉ　ｎ　−Ｍ　ａ　ｘ合成法による推論を行ってファ
ジィ値の出力信号を得る構成としている。そして非ファ
ジィ化演算部１１は、このファジィ値の出力信号を、重
心法による非ファジィ化演算を行って、前記流量制御弁
７の開度Ｖの操作量を出力する構成としている。

前述のファジィ制御規則は、次の１１の規則から構成し
ている。

もし流量が大きく、湯温が高くて、上昇しているならば
、流量制御弁を絞る。　　　　・・・・・（１）もし流
量が大きく、湯温が高くて、下降しているならば、流量
制御弁を少し開ける。　・・・・・・（２）もし流量が
大きく、湯温が低くて、上昇しているならば、流量制御
弁を少し絞る。　　・・・・・・（３）もし流量が大き
く、湯温が低くて、下降しているならば、流量制御弁を
開ける。　　　・・・・・・（４）もし流量が小さく、
湯温か高くて、上昇しているならば、流量制御弁を少し
絞る。　　・・・・・・（５）もし流量が小さく、湯温
が高くて、下降しているならば、流量制御弁を僅かに開
ける。・・・・・（６）もし流量が小さく、湯温が低く
て、上昇しているならば、流量制御弁を僅かに絞る。　
・・・・・・（７）もし流量が小さく、湯温か低くて、
下降しているならば、流量制御弁を少し開ける　　・・
・・・・（８）もし流量が小から大に変化したら、流量
制御弁を最大に開ける。　　　　　　　　　　　・・・
・・・（９）もし流量が大から小に変化したら、流量制
御弁を最小に絞る。　　　　　　　　　　　　・・・・
・（ｌＯ）湯温が適当ならば、流量制御弁はそのままの
状態を維持する。　　　　　　　　　　　　・・・・・
・（１１）以上のファジィ制御規則を１ｆ−ｔｈｅｎ形
式で表すと、次の如くなる。

ＩＦ　Ｆ＝Ｂ　ＡＮＤ　ＴＥ＝Ｐ　ＡＮＤ　ＴＥＣ＝Ｐ
　ＴＨＥＮ　Ｖ＝ＮにＢ　・・・（１）ＩＦ　Ｆ＝Ｂ　
ＡＮＤ　ＴＥ＝Ｐ　ＡＮＤ　ＴＥＣ＝Ｎ　ＴＨＥＮ　Ｖ
＝ＰＭＳ　　・・・（２）ＩＦ　Ｆ＝Ｂ　ＡＮＤ　ＴＥ
＝Ｎ　ＡＮＤ　ＴＥＣ＝Ｐ　ＴＨＥＮ　Ｖ＝ＮＭＳ　　
−（３）ＩＦ　Ｆ＝Ｂ　ＡＮＤ　ＴＥ＝Ｎ　ＡＮＤ　Ｔ
ＥＣ＝Ｎ　ＴＨＥＮ　Ｖ＝ＰＭＢ　　・・・（４）ＩＦ
　Ｆ＝Ｓ　ＡＮＤ　ＴＥ＝Ｐ　ＡＮＤ　ＴＥＣ＝Ｐ　Ｔ
ＨＥＮ　Ｖ＝ＮＭＳ　　・・（５）ＩＦ　Ｆ＝Ｓ　ＡＮ
Ｄ　ＴＥ＝Ｐ　ＡＮＤ　ＴＥＣ＝Ｎ　ＴＨＥＮ　Ｖ＝Ｐ
Ｓ　　　・・・（６）ＩＦ　Ｆ＝Ｓ　ＡＮＤ　ＴＥ＝Ｎ
　ＡＮＤ　ＴＥＣ＝Ｐ　ＴＨＥＮ　Ｖ＝ＮＳ　　　　・
・・（７）ＩＦ　Ｆ＝Ｓ　ＡＮＤ　ＴＥ＝Ｎ　ＡＮＤ　
ＴＥＣ＝Ｎ　ＴＨＥＮ　Ｖ＝ＰＭＳ　　　・・・（８）
ＩＦ　ＦＣ＝Ｐ　ＴＨＥＮ　Ｖ＝ＰＶ　　　　　　　　
　　　　　　　　　・・・（９）ＩＦ　ＦＣ＝Ｎ　ＴＨ
ＥＮ　Ｖ＝ＮＶ　　　　　　　　　　　　　　　　　−
・（１０）ＩＦ　ＴＥ＝ＺＯＴＨＥＮ　Ｖ＝ＺＯ・・（
１１）（但し、ＴＥ、湯温の偏差、　ＴＥＣ・湯温の偏
差の変化分、Ｆ：流量信号、　ＦＣ：流量信号の変化分
、■＝流量制御弁の開度、　Ｂ：ｂｉｇ、　Ｓ：ｓｍａ
ｌｌ、　Ｐ：ｐｏｓ＋ｔｉｖｅ。

Ｎ：ｎｅｇａｔｉｖｅ、　ＮＢ：ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｂ
ｉｇ、　ＮＭＢ：ｎｅｇａｔｉｖｅｍｅｄｉｕｍ　ｂｉ
ｇ、　ＮＭＳ：ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｍｅｄｉｕｍ　ｓｍ
ａｌｌ、　ＮＳ：ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｓｍａｌｌ、　Ｚ
Ｏ：　ｚｅｒｏ、　ＰＳ：ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｓｍａｌ
ｌ。

ＰＭＳ：ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｍｅｄｉｕｍ　ｓｍａｌｌ
、　ＰＭＢ：ｐｏｓｉｔｉｖｅｍｅｄｉｕｍ　ｂｉｇ、
　ＰＢ：ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｂｉｇ　）上記した通り、
制御規則の後件部のファジィ変数は、ＮＢ、　ＮＭＢ、
　ＮＭＳ、　ＮＳ、　ＺＯｌＰＳ、　ＰＭＳ、　ＰＭＢ
、　ＰＢの９個としている。

以上の構成に於いて、まず出湯量が大きく、流量センサ
４からの流量信号Ｆが大で、しかも流量が一定の場合に
は、湯温センサ３で測定した湯温と、設定湯温との偏差
ＴＥ並びに偏差の変化分子ＥＣに応じて前記制御規則（
１）、（２）、（３）、（４）または（１１）が適用さ
れて制御が行われる。この場合には、従来のＰＩＤ制御
と類似した応答の制御を行うことができ、流量が大きい
場合には制御系として比較的鈍感であるので、安定した
制御を行うことができる。

次に出湯量が小さく、従って流量センサ４からの流量信
号も小で、しかも流量が一定の場合には、湯温センサ３
で測定した湯温と、設定湯温との偏差ＴＥ並びに偏差の
変化分子ＥＣに応じて前記制御規則（５）、（６）、（
７）、（８）または（１１）が適用されて制御が行われ
る。即ち、小流量の場合に於いては、湯温が高くて上昇
している場合や、湯温が低くて下降している場合に於い
ても、大流量時よりも流量制御弁７の開度■の操作量を
小さくし、即ち、流量制御弁７を少し絞り、または開け
る制御を行う。また、湯温が高くて下降している場合や
、湯温が低くて上昇している場合には、前述の場合より
も開度の操作量を更に小さくし、即ち、流量制御弁７を
僅かに絞り、または開ける制御を行う。

このように微妙な操作量を得る制御を行うことにより、
流量が小さく、比較的敏感な制御系となっている場合で
も安定な制御を行うことができる。

以上の動作に於いて、出湯量が変化した場合には、変化
の方向、即ち流量が小がら大に変化するか、大から小に
変化するかにより制御規則（９）、（ｌＯ）が適用され
て制御が行われる。従ってかがる制御により、流量の変
化に伴う所要熱量の変化が補整され、オーバーシュート
を防止することができる。

第２図は本発明の上述した制御を行った実施結果を示す
ものであり、また第３図は同一の瞬間湯沸器に対して従
来のＰＩＤ制御を行った実施結果を示すものである。こ
れらの図に示されるように、本発明の制御では、従来の
ＰＩＤ制御に対して、低流量時の安定性やオーバーシュ
ート特性が向上していることがわかる。

（発明の効果）本発明は以上の通り、ファジィ制御を適用することによ
り、大流量時には従来のＰＩＤ制御と類似した応答の制
御を行うことができることに加えて、小流量時には大流
量よりも操作量を小さくして微妙な操作を行うことによ
り比較的敏感な制御系となっている小流量時でも安定な
制御を行うことができると共に、流量の変化分に対応し
た制御を行うことにより、流量変化に伴うオーバーシュ
ートを防止することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の構成を表した系統説明図、第２図は本
発明の実施結果を表した説明図、第３図は従来の制御を
表した説明図である。符号１・・・熱交換器、２・・・経路、３・・・湯温セ
ンサ、４・・流量センサ、５・・・バーナ、６・・・燃
料ガス供給経路、７・・・流量制御弁、８・・・制御手
段、９・・・信号入力部、】Ｏ・・・ファジィ推論部、
１】・・・非ファジィ化演算部、１２・・・比較手段、
１３．１４・・・微分手段。

Claims

【特許請求の範囲】

熱交換器を通る経路に設けた湯温センサと流量センサか
らの湯温信号と流量信号を制御手段に入力し、該制御手
段の出力によりバーナへの燃料ガスの流量制御弁を操作
する瞬間湯沸器に於ける出湯温度制御装置に於いて、前
記制御手段には、信号入力部とファジィ推論部と非ファ
ジィ化演算部を設け、該信号入力部には、設定湯温と前
記湯温センサにより測定した湯温とを比較してその偏差
を得る比較手段と、該比較手段からの偏差信号と前記流
量センサからの流量信号の夫々の微分手段とを設けると
共に、前記ファジィ推論部は前記偏差信号、該偏差信号
の微分信号、前記流量信号及び該流量信号の微分信号を
前件部変数とし、前記流量制御弁の開度を後件部変数と
してファジィ制御規則を構成したことを特徴とする瞬間
湯沸器に於ける湯温制御装置