JP2833223B2 - 燃焼器のファンモータ制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃焼器のファンモータ制
御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガス給湯器等の燃焼器において
は、目標回転数と複数の定数との関係により操作量を決
定するフィードフォワード制御と、実回転数に基づいて
操作量を変更するフィードバック制御とを組み合わせ
て、ファンの回転数すなわち直流ファンモータの回転数
を制御していた。この制御方法においては、各機種毎に
定数を実験で求め、固定データとして各燃焼器の制御装
置に記憶させており、定数を変更することは行われてい
なかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来のファンモ
ータ制御方法では、各燃焼器毎の、ファンモータ自身
や、ファンモータの直流電源や、排気抵抗等のばらつ
き、あるいは経年変化等により、フィードフォワード制
御の定数が適正値から大きくはずれることがあった。こ
の場合、フィードバック制御により最終的には目標回転
数に制御されるのであるが、プリパージ時にファン回転
数が規定回転数に到達するのに時間がかかり、着火が遅
れたり、最悪の場合ファン異常の安全動作に入ってしま
うという問題があった。

【０００４】本発明は、フィードフォワード制御の定数
を最適値に変更できる燃焼器のファンモータ制御方法を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、目標回転数と
複数の定数との関係により操作量を決定するフィードフ
ォワード制御と、実回転数に基づいて前記操作量を変更
するフィードバック制御とを組み合わせてファンの回転
数を制御する燃焼器のファンモータ制御方法において、
プリパージ時に、相互に異なる複数の回転数で順次ファ
ンを回転させ、各回転数における操作量に基づいて前記
定数の最適値を演算し、演算により得られた定数を新た
な定数として用いることを特徴としている。

【０００６】

【作用】プリパージ時に、相互に異なる複数の回転数
で、時を異にして順次ファンを回転させる。そして、フ
ァンを各回転数に制御するのに要する操作量から定数の
最適値を演算し、演算により得られた定数を新たな定数
として用いる。よって、フィードフォワード制御の定数
を最適値に変更できる。

【０００７】

【実施例】以下に本発明を図面に示す実施例に基づいて
説明する。図１は本発明の一実施例における燃焼器のフ
ァンモータ制御方法を採用した制御装置の概略構成図
で、マイクロコンピュータ１の制御信号出力端１ａは、
入力パルスをそのパルス幅に応じた直流電圧に変換する
変換回路２の入力端に接続されている。この変換回路２
は、ヒステリシス特性を有する反転増幅器２ａと、抵抗
器２ｂ，２ｃと、キャパシタ２ｄ，２ｅと、演算増幅器
２ｆとにより構成されている。変換回路２の出力端は電
源回路３の制御電圧入力端に接続されており、電源回路
３の出力端は図外のファンを駆動するファンモータ４の
電源入力端に接続されている。マイクロコンピュータ１
の回転数信号入力端１ｂには、ファンモータ４により駆
動されるファンの回転数を検出してそれに応じたパルス
信号を出力する回転数センサ５の出力端が接続されてい
る。

【０００８】次に動作を説明する。マイクロコンピュー
タ１の制御信号出力端１ａからは、図２のようなパルス
信号が出力される。このパルス信号は、周期Ｔが一定
で、パルス幅ＷＰＬＳがファンの目標回転数と実回転数
とに応じて変化するのであるが、これについては後述す
る。マイクロコンピュータ１の制御信号出力端１ａから
出力されたパルス信号は、変換回路２により、パルス幅
ＷＰＬＳに応じた０〜５ボルトの直流電圧に変換され、
電源回路３の制御電圧入力端に供給される。これにより
電源回路３は、変換回路２からの入力電圧に応じた０〜
４０ボルトの直流電圧をファンモータ４に供給する。そ
してファンモータ４は、電源回路３により供給された電
圧および負荷に応じた回転数で回転し、ファンを駆動す
る。ファンの回転数は、回転数センサ５により検出さ
れ、パルス信号としてマイクロコンピュータ１の回転数
信号入力端１ｂに供給される。

【０００９】マイクロコンピュータ１の制御信号出力端
１ａから出力されるパルス信号のパルス幅ＷＰＬＳは、
下記数１により演算される。

【００１０】

【数１】

【００１１】 ＷＩ：パルス幅ＷＰＬＳを補正するための積分項 ＷＳ：目標回転数 ＦＦＡ：定数 ＦＦＢ：定数 ＦＦＣ：定数

【００１２】すなわち数１において、目標回転数ＷＳと
定数ＦＦＡ，ＦＦＢ，ＦＦＣとにより決定される項がフ
ィードフォワード制御による部分で、定数ＦＦＡ，ＦＦ
Ｂ，ＦＦＣは、各機種毎に実験的に求められた値がマイ
クロコンピュータ１に内蔵されたメモリに記憶されてい
る。本発明の要旨は定数ＦＦＡ，ＦＦＢ，ＦＦＣを適宜
最適値に変更することにあるが、これについては後述す
る。また積分項ＷＩはフィードバック制御による部分で
あり、目標回転数ＷＳと回転数センサ５により検出され
る実回転数ＮＷとに差が生じた場合、マイクロコンピュ
ータ１はその差を時分割して積分項ＷＩに蓄積し、実回
転数ＮＷが目標回転数ＷＳと一致するように制御する。
したがって、定数ＦＦＡ，ＦＦＢ，ＦＦＣが適正値から
大きくはずれると、積分項ＷＩが大きくなり、実回転数
ＮＷが目標回転数ＷＳと一致するのに時間がかかり過
ぎ、上記のような不都合を生じる。

【００１３】次に本発明の要旨である定数ＦＦＡ，ＦＦ
Ｂ，ＦＦＣの変更に際してのマイクロコンピュータ１の
動作について、図３を参照しながら説明する。電源がオ
ンされると、まずステップ１で学習要求、すなわち定数
ＦＦＡ，ＦＦＢ，ＦＦＣの変更要求があるか否かを判断
する。この学習要求は、例えば積分項ＷＩが所定値を超
えて大きくなった時に、学習要求フラグをオンして、そ
れをマイクロコンピュータ１に内蔵されたバックアップ
電源付のＲＡＭ等に記憶させておくことにより得られ
る。ステップ１において学習要求があればステップ２に
進んで、燃焼要求があるか否か、すなわち運転スイッチ
が操作されたか否かを判断する。ステップ２において燃
焼要求がなければステップ３に進んで、目標回転数ＷＳ
をプリパージ回転数に設定し、ファンモータ４を駆動す
る。このとき、フィードバック制御は行わず、積分項Ｗ
Ｉを常に０にしておいて、回転数センサ５により検出さ
れる実回転数ＮＷと目標回転数ＷＳとの差に応じてマイ
クロコンピュータ１の制御信号出力端１ａから出力され
るパルス信号のパルス幅ＷＰＬＳを適当に変更する。こ
れは、フィードバック制御を行うと、もしも定数ＦＦ
Ａ，ＦＦＢ，ＦＦＣが適正値から大きくはずれていた場
合、実回転数ＮＷが目標回転数ＷＳと一致するのに時間
がかかり過ぎ、上記のような不都合を生じるからであ
る。このときの最初のパルス幅ＷＰＬＳは、前回の学習
時に変更した定数ＦＦＡ，ＦＦＢ，ＦＦＣを用いて決定
する。今回が最初の学習である場合には、出庫前に設定
された初期値を用いる。次にステップ４に進んで、実回
転数ＮＷが目標回転数ＷＳに一致して安定したか否かを
判断し、安定していればステップ５に進んで、現在の目
標回転数ＷＳ１とパルス幅ＷＰＬＳ１とをマイクロコン
ピュータ１に内蔵されたメモリに記憶する。次にステッ
プ６に進んで、目標回転数ＷＳを最大回転数付近に設定
し、ファンモータ４を駆動する。このときステップ３と
同様に、フィードバック制御は行わず、積分項ＷＩを常
に０にしておいて、回転数センサ５により検出される実
回転数ＮＷと目標回転数ＷＳとの差に応じてマイクロコ
ンピュータ１の制御信号出力端１ａから出力されるパル
ス信号のパルス幅ＷＰＬＳを適当に変更する。この理由
はステップ３の場合と同様である。このときの最初のパ
ルス幅ＷＰＬＳは、前回の学習時に変更した定数ＦＦ
Ａ，ＦＦＢ，ＦＦＣを用いて決定する。今回が最初の学
習である場合には、出庫前に設定された初期値を用い
る。次にステップ７に進んで、実回転数ＮＷが目標回転
数ＷＳに一致して安定したか否かを判断し、安定してい
ればステップ８に進んで、現在の目標回転数ＷＳ２とパ
ルス幅ＷＰＬＳ２とをマイクロコンピュータ１に内蔵さ
れたメモリに記憶する。次にステップ９に進んで、ステ
ップ５，８で記憶した目標回転数ＷＳ１，ＷＳ２とパル
ス幅ＷＰＬＳ１，ＷＰＬＳ２とから定数ＦＦＡ，ＦＦ
Ｂ，ＦＦＣの最適値を演算し、マイクロコンピュータ１
に内蔵されたメモリに記憶する。すなわち、目標回転数
ＷＳとパルス幅ＷＰＬＳとは図４のような関係であり、
定数ＦＦＢを１００に固定すると、上記数１より、下記
数２および数３の関係が得られ、これから定数ＦＦＡが
下記数４のように、また定数ＦＦＣが下記数５のように
得られる。

【００１４】

【数２】

【００１５】

【数３】

【００１６】

【数４】

【００１７】

【数５】

【００１８】ステップ９の実行によりこの学習ルーチン
を終了し、通常のルーチンに戻る。なお、ステップ１に
おいて学習要求がなければ、この学習ルーチンを終了し
て通常のルーチンに戻る。ステップ２において燃焼要求
があれば、この学習ルーチンを終了して燃焼制御のルー
チンを実行する。このとき、前回の学習時に変更した定
数ＦＦＡ，ＦＦＢ，ＦＦＣを用いて制御を行う。今回が
最初の学習である場合には、出庫前に設定された初期値
を用いる。ステップ４において実回転数ＮＷが目標回転
数ＷＳに一致して安定していないと判断すれば、ステッ
プ４に戻る。ステップ７において実回転数ＮＷが目標回
転数ＷＳに一致して安定していないと判断すれば、ステ
ップ７に戻る。

【００１９】このように、定数ＦＦＡ，ＦＦＢ，ＦＦＣ
を適宜最適値に変更するので、プリパージ時にファン回
転数が規定回転数に到達するのに時間がかかり、着火が
遅れたり、最悪の場合ファン異常の安全動作に入ってし
まう、というような従来の問題が解消される。また本実
施例のように、定数ＦＦＡ，ＦＦＢ，ＦＦＣの変更時に
フィードバック制御を行なわないようにすれば、定数Ｆ
ＦＡ，ＦＦＢ，ＦＦＣが適正値から大きくはずれていた
場合でも、時間がかかり過ぎてファン異常の安全動作に
入って学習動作が中断されるというような不都合を生じ
ることがない。

【００２０】なお、上記実施例では学習要求がある場合
にのみ定数ＦＦＡ，ＦＦＢ，ＦＦＣを変更したが、プリ
パージの度に定数ＦＦＡ，ＦＦＢ，ＦＦＣを変更しても
よい。また学習要求を手動操作により入力するようにし
てもよい。また、上記実施例では目標回転数ＷＳをプリ
パージ回転数と最大回転数付近とに設定して学習を行っ
たが、これは定数ＦＦＡ，ＦＦＢ，ＦＦＣの最適値をよ
り正確に求めるためであり、必ずしもこのようにする必
要はない。また、本発明は上記数１のような式以外の計
算式に基づいて制御を行う燃焼器にも適用できることは
勿論である。

【００２１】

【発明の効果】本発明は以上の構成よりなり、請求項１
に記載の方法によれば、目標回転数と複数の定数との関
係により操作量を決定するフィードフォワード制御と、
実回転数に基づいて前記操作量を変更するフィードバッ
ク制御とを組み合わせてファンの回転数を制御する燃焼
器のファンモータ制御方法において、プリパージ時に、
相互に異なる複数の回転数で順次ファンを回転させ、各
回転数における操作量に基づいて前記定数の最適値を演
算し、演算により得られた定数を新たな定数として用い
るので、プリパージ時にファン回転数が規定回転数に到
達するのに時間がかかり、着火が遅れたり、最悪の場合
ファン異常の安全動作に入ってしまう、というような問
題が解消される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における燃焼器のファンモー
タ制御方法を採用した制御装置の概略構成図である。

【図２】マイクロコンピュータの制御信号出力端から出
力されるパルス信号の波形図である。

【図３】学習時のマイクロコンピュータの動作を説明す
るフローチャートである。

【図４】ファンの目標回転数ＷＳとマイクロコンピュー
タの制御信号出力端から出力されるパルス信号のパルス
幅ＷＰＬＳとの関係の説明図である。

【符号の説明】

１ マイクロコンピュータ ２ 変換回路 ３ 電源回路 ４ ファンモータ ５ 回転数センサ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 目標回転数と複数の定数との関係により
   操作量を決定するフィードフォワード制御と、実回転数
   に基づいて前記操作量を変更するフィードバック制御と
   を組み合わせてファンの回転数を制御する燃焼器のファ
   ンモータ制御方法において、プリパージ時に、相互に異
   なる複数の回転数で順次ファンを回転させ、各回転数に
   おける操作量に基づいて前記定数の最適値を演算し、演
   算により得られた定数を新たな定数として用いることを
   特徴とする燃焼器のファンモータ制御方法。