JP2001355841A - バーナー用制御装置及びその制御装置の設定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 付加的なセンサを必要とすることなく、バー
ナーを効率よくしかも最適な空燃比で運転することを可
能にする。 【解決手段】 制御ユニット２３は、出力要求量２２に
応じて特性曲線で示される特性データに従って第１と第
２の制御信号２４、２５を発生する。レギュレータ２６
は、第１と第２の制御信号、並びに制御偏差に基づいて
ガス弁１７を調節する調節信号１８を発生する。要求出
力が急激に変化した場合、複数の特性データから得られ
る制御信号により、遅延を発生することなく調節信号が
形成される。イオン化信号１３がまだ目標値からずれて
いる場合には、閉ループ制御により調節信号が微調節さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バーナー用制御装
置及びその制御装置の設定方法、更に詳細には、バーナ
ーの火炎（フレーム）領域に配置されたイオン化電極
と、調節信号に従って燃料供給量あるいは空気供給量を
調節する調節部材を有するバーナー用制御装置及びその
制御装置の設定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】すでに長期間にわたって、バーナーの火
炎監視のためにイオン化電極が使用されている。しか
し、通常、ラムダ値とよばれる空燃比は、それぞれ出力
が要求されたとき開ループ制御によって、あるいはセン
サを用いた閉ループ制御によって調整される。通常、ラ
ムダ値は、各出力要求量において理論値１のやや上に、
たとえば１．３に調節される。

【０００３】ラムダ値を用いてフィードバック制御され
るバーナーは、フィードバック制御のないバーナーとは
異なり、燃焼を変化させる他の影響量にも反応する。従
って、バーナーは、効率が高く、仕事率も高く、また有
害物質の放出が少なく、環境負荷は小さい。しかし、そ
れに必要とされるセンサ、多くはガスセンサ、特に酸素
センサまたは温度センサは、この目的のためには高価
で、信頼できず、手入れが必要であり、かつ／または寿
命が短い。

【０００４】従って長年の間、バーナーメーカーと制御
装置メーカーは、すでに設けられているイオン化電極を
火炎監視のためだけでなく、バーナー制御のためのセン
サとしても使用する努力を重ねている。ドイツ公開公報
ＤＥ−Ａ１−３９３７２９０には、イオン化電極に直流
電圧を供給する空燃比制御装置が記載されている。この
方法は、大量生産にはあまり適していない。同一のイオ
ン化電極を用いて火炎を監視するのは、そのために火炎
の整流特性しか使用できないので、不可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】数年前に、ガスバーナ
ー用制御装置を記載したイタリアの公報ＩＴ−９５Ｕ０
００５６６と欧州公開公報ＥＰ−Ａ１−９０９９２２が
発行されている。同公報には、ガスまたは空気流量が動
的に急激に変化した場合、調節部材が格納されている特
性曲線を用いてどのように制御されるかが、簡単な図示
で記載されている。それに対してガスまたは空気流量が
緩慢に変化する場合には、測定量としてのイオン化信号
を用いた閉ループ制御により微調整が行われる。

【０００６】燃料供給量または空気供給量の急激な変化
は、代表的には、出力要求量が飛躍的に変化することに
よって発生する。さらに、空気比（ラムダ値）の変化、
従ってガスまたは空気流量の変化は、燃料組成の変化に
よって、また気圧変化、ガス圧変化、温度変化、機械的
なバーナー部品の汚れや摩耗などによってもたらされ
る。

【０００７】ＩＴ−９５Ｕ０００５６６およびＥＰ−Ａ
１−９０９９２２に記載の制御装置に格納された特性曲
線により、送風機の各空気圧毎に、すなわちそれぞれ要
求された出力毎に、ガス弁用調節部材をほぼ所望の状態
に駆動する調節信号が形成される。また、空気流量をガ
ス流量に適合させる他の制御装置も記載されており、こ
の場合には、特性曲線によりほぼガス弁の操作量に従っ
て所望の送風機回転数が設定される。

【０００８】バーナー固有の特性曲線は、次のようにし
て、すなわち、バーナーをそれぞれ異なる負荷の元で、
調節部材の状態を変化させて運転することによって求め
られ、その場合、付加的なセンサによって排ガス放出値
と効率が測定され、所望の操作量が求められる。

【０００９】空燃比フィードバック制御が行なわれるバ
ーナーは、特性曲線を用いて制御される装置に比較し
て、利点を有している。出力が一定であれば、温度、燃
料圧力、空気圧力、燃料組成の変化、機械的な部品の摩
耗並びに汚れなどがあっても、動作点を最適に調節する
ことができる。

【００１０】従ってＩＴ−９５Ｕ０００５６６およびＥ
Ｐ−Ａ１−９０９９２２に記載の制御装置では、急激な
出力変化が発生した場合には、格納されている特性曲線
により制御を行い、その不完全性を、調節信号の最後の
値をまず特性曲線に沿って一定の距離シフトさせ、新し
い値にすることによって、補償している。

【００１１】欧州公開公報ＥＰ−Ａ２−８０６６１０の
出願人は、同様に調節信号を形成するための特性曲線を
格納した制御装置をほぼ同時に開発している。特性曲線
は、基本的には、出力が急激に変化した場合に調節信号
を予め形成するのに用いられており、イオン化電流によ
ってさらに微調節が行なわれている。

【００１２】最後に述べた制御装置は、イオン化電極の
後段に接続されていて、イオン化信号を発生するイオン
化信号形成装置と、調節部材の第１の動作特性を定める
特性データを格納し、少なくとも所定時に第１の制御信
号を発生する制御ユニットと、上述した調節信号を少な
くとも所定時にイオン化信号に従って、また少なくとも
所定時に第１の制御信号に従って発生させるレギュレー
タとを有している。

【００１３】従来技術から知られている上述した制御装
置の幾つかは、市場に出ているが、顕著な欠点を有して
いる。すなわち、それらはそれにもかかわらず付加的な
センサを必要とし、かつ／または出力が動的に変化する
場合には、空燃比を安定した値に維持できない。従って
市場価値は、少ない。

【００１４】従って、本発明は、このような問題を解決
するためにさなれたもので、付加的なセンサを必要とす
ることなく、バーナーを効率よくしかも最適の空燃比で
運転することが可能なバーナー用制御装置並びにその制
御装置の設定方法を提供することをその課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、バーナーの火炎領域に配置されたイオン
化電極（１６）と、調節信号（１８）に従って燃料供給
量または空気供給量を調節する調節部材（１７）と、イ
オン化電極（１６）の後段に接続されていて、イオン化
信号（１３）を発生するイオン化信号形成装置（１４）
と、調節部材（１７）の第１の動作特性を定める特性デ
ータを格納し、少なくとも所定時に第１の制御信号（２
４）を発生する制御ユニット（２３）と、少なくとも所
定時にイオン化信号（１３）に従って、また少なくとも
所定時に第１の制御信号（２４）に従って調節信号（１
８）を発生するレギュレータ（２６）と、を有するバー
ナー用制御装置（１５）において、前記制御ユニット
（２３）に、さらに、調節部材（１７）の第２の動作特
性を定める特性データが格納されており、前記制御ユニ
ット（２３）は、少なくとも所定時に第２の制御信号
（２５）を発生し、かつレギュレータ（２６）は少なく
とも所定時に第２の制御信号（２５）に従って調節信号
（１８）を発生する構成を採用している。

【００１６】イオン化電極を介してバーナーを制御する
ための著しい改良は、制御ユニットにさらに、調節部材
の第２の動作特性を定めるための特性データが格納され
ており、制御ユニットは少なくとも所定時に第２の制御
信号を発生し、またレギュレータ（調整器）が少なくと
も所定時に第２の制御信号に従って調節信号を発生す
る、という本発明の特徴にあることが、明らかにされ
た。

【００１７】それ自体容易に実施可能な本発明により、
長い間望まれてきた制御品質が飛躍的に向上する。本発
明による制御装置の構成では、電子的な構成部品並びに
マイクロプロセッサの容量のようなリソースは余り必要
としない。制御装置を最初初期設定して所定のバーナー
タイプに合わせるには、１つではなく、２つあるいはそ
れ以上のバーナー固有の特性曲線を前もって定めておく
必要がある。

【００１８】事実、第２の制御信号により、調節信号
は、平均以上に正確に制御されるようになる。

【００１９】そのほか、制御装置は、好適な運転状態を
検出したときには、制御装置自体により新しい特性デー
タを求めるための設定方法が実施されるように、構成す
ることができる。

【００２０】従って、制御システムの経時変化、たとえ
ばイオン化電極の摩耗または汚れを補償するために、時
期を見て、あるいは定期的に再キャリブレーションが行
われる。そのほか、前に設定された特性曲線ではカバー
できないガスに対しても、特性曲線を自動的に求めるよ
うにすることもできる。

【００２１】特性データは、たとえば３次までの多項式
展開の定数の形で、形成することができる。多項式展開
によって近似的に示される関数により、入力パラメータ
と調節信号間の関係が定められる。

【００２２】制御用特性曲線用の入力パラメータとして
は、まず、出力に対応する、例えば送風機（ブロワー）
回転数に対する設定値または測定値で表される要求され
た出力が用いられる。もちろん、たとえばバーナー温
度、還流温度などのようなすべての種類の温度信号など
の他のパラメータを特性曲線の入力量として使用するこ
ともできる。他の入力パラメータの例は、ガス体積流量
または空気体積流量を求めるための圧力差測定値、ある
いはガス体積流量または空気体積流量測定装置、あるい
は、直接ガス弁またはオイルポンプを駆動する駆動信号
である。

【００２３】好ましくは、調節部材の第１と第２の動作
特性は、同じ量を示す入力パラメータに関係する。要求
された出力の値、あるいは他の物理量は、送風機回転数
の設定値のような単一の入力パラメータを介して、ある
いは送風機回転数の設定値と測定値のような異なる種類
の第１と第２の入力パラメータを介して、制御ユニット
に供給することができる。この場合、第１の入力パラメ
ータは、第１の動作特性を決める第１の制御信号を出力
させるのに、また第２の入力パラメータは、第２の動作
特性を決める第２の制御信号を出力させるのに用いられ
る。

【００２４】しかし、これに必ずしも限定されるもので
はない。特に、運転中に他の測定値が制御装置に供給さ
れ、それからたとえば供給される燃料の実際のエネルギ
ー量または実際の圧力が制御装置により直接または間接
的に求めることができる場合には、第２の入力パラメー
タを、その求められた変量としてもよい。

【００２５】バーナーは、ボイラー温度を検出する温度
センサを有していることが多い。供給される燃料のエネ
ルギー量が変化すると、ボイラー温度が変化する。この
種のバーナーにおいては、たとえば送風機回転数に対す
る設定値が、第１の入力パラメータであって、ボイラー
温度の時間的な変化が、第２の入力パラメータである。
制御ユニットには、燃料のエネルギー量並びに他の影響
量が一定で、それぞれ出力が異なる場合に、調節部材の
所望の第１の動作特性を定める特性データが格納されて
いる。また、出力が一定の場合でエネルギー量が異なる
場合に対して所望の第２の動作特性を定める特性データ
も格納されている。

【００２６】このような構成において、制御装置は、送
風機回転数の設定値の時間的な変化には対応しないボイ
ラー温度の変化から、供給燃料の実際のエネルギー量の
変化を求め、第２の動作特性を定める特性データを用い
て、かつイオン化信号を参照して、出力に依存した特性
曲線を補正し、補正された特性曲線を発生する。調節信
号は、出力が動的に変化する場合には、このようにして
補正された制御特性曲線に例えば同じ距離隔てて追従す
る。

【００２７】バーナーとしては、様々な構造のバーナ
ー、たとえば予混合バーナーまたは補助送風機付き、あ
るいは付かない大気圧バーナーが考えられる。補助送風
機なしの大気圧ガスバーナーにおいては、空気体積流量
は、たとえば空気弁などを介して制御することができ
る。

【００２８】本発明の他の好ましい実施形態において
は、レギュレータは、少なくとも所定時に各制御信号を
処理することによって調節信号を発生し、またレギュレ
ータは、少なくとも所定時にイオン化信号に従ってその
処理を行なう。

【００２９】また、本発明では、幾つかの変形実施形態
を有しており、たとえば、制御ユニットは準安定状態に
おいては制御信号を発生しないようにすることができ
る。その場合には制御装置は、イオン化信号を介して純
粋なフィードバック制御を行う。しかし、急激な状態変
化が発生した場合には、制御装置は、制御ユニットから
の各制御信号を処理することにより急速に反応する正確
な制御に切り替る。各制御信号がどのような方法で処理
されるかは、たとえば前もってイオン化信号によって定
められており、全体の制御周期の間変化することはな
い。状態が安定し、イオン化信号が実際の状態に追従し
た場合に初めて、制御にフィードバック制御が導入され
る。しかし他の実施形態では、各制御信号を常時、すわ
なち継続して発生させ、各制御信号並びにイオン化信号
を継続して用い、調節信号を形成するようにしてもよ
い。組み合わせた変形例も、可能である。

【００３０】特に、レギュレータが、少なくとも所定時
に各制御信号に重みをつけて加算し、またレギュレータ
が少なくとも所定時にイオン化信号に従って重み付けを
行なうと、効果的であることが明らかにされている。

【００３１】本発明の好ましい実施形態においては、レ
ギュレータは各制御信号を処理する前に、緩慢な変動に
比較してイオン化信号の急速な変動を減衰させる。特
に、レギュレータはイオン化信号、あるいはその信号処
理の結果発生する信号を濾過するローパスフィルタを有
しており、あるいはイオン化信号、またはその信号処理
の結果発生する信号を積分する積分ユニットを有してい
る。

【００３２】このようなフィルター処理並びに積分処理
により、イオン化信号はある程度の遅延を発生して、あ
るいは平滑化されて、各制御信号が処理されるので、突
然の状態変化後、イオン化信号は鈍った波形になり、調
節信号には影響を与えない。状態が再び沈静化して安定
した場合に初めて、イオン化信号は緩慢に各制御信号の
処理に作用し、微調節を開始する。

【００３３】本発明の他の実施形態においては、制御ユ
ニットに、さらに、イオン化信号の特性を定めるための
特性データが格納されており、制御ユニットは、少なく
とも所定時に目標値信号を発生し、レギュレータは、少
なくとも所定時にこの目標値信号に従って調節信号を発
生する。

【００３４】この手段によって、制御装置ないしはその
制御プログラムの構成は簡単になり、信頼性が高くな
る。必要に応じて、あるいは定期的に各特性データを制
御装置自体にってキャリブレーションすることも可能で
ある。

【００３５】本発明の上述の実施形態においては、レギ
ュレータは、好ましくは比較ユニットを有しており、そ
の比較ユニットは、少なくとも所定時にイオン化信号か
ら、目標値信号あるいはその信号処理の結果発生する信
号を引き算する。この実施形態においては、レギュレー
タは、調節信号を発生して、それによりイオン化信号が
目標値信号に調節される。上述した積分ユニットによっ
て、この制御偏差をゼロに制御することができる。

【００３６】本発明の他の実施形態は、格納された特性
データに関する。好ましくは調節部材の第１の動作特性
は、第１の燃料を用いたバーナー運転中に定められる動
作特性であり、調節部材の第２の動作特性は、バーナー
運転中にエネルギー量が異なる第２の燃料を用いると
き、特に、一方の燃料の固有エネルギー量が、他方の燃
料のそれよりも少なくとも５％高いときに、定められる
動作特性である。

【００３７】特性曲線はこの限界値を超えると、互いに
異なるようになり、特性曲線が一つだけしか格納されて
いない制御装置に比べて、本発明の制御装置には重要な
付加情報が与えられるので、本発明によってもたらされ
る利点は顕著に増大する。

【００３８】本発明の実施形態において、調節部材の両
動作特性を定める特性データは、測定から得られる。あ
るいは、調節部材の第１の動作特性を定める特性データ
のみを、測定結果によって定めるようにしてもよい。そ
の場合には、第２の動作特性を定める特性データは、第
１の動作特性を定める特性データから計算される。これ
は、当業者が調節部材の動作特性に関する豊富な知識を
有する場合にのみ、可能である。

【００３９】上述した実施形態の変形例においては、第
２の動作特性を定める特性データを、バーナーに特有な
測定を行なう代わりに、実際に供給される燃料混合物に
関する専門的な知識に基づいて決めるようにしてもよ
い。

【００４０】従って、所定のバーナータイプに合わせて
制御装置を設定することは、好ましくは、運転中に異な
る燃料、たとえば割合の異なるガス混合物を用いて２つ
あるいはそれ以上のバーナー固有の特性曲線を求めるこ
とによって、行われる。

【００４１】本発明は、また、本発明の制御装置を設定
する方法に関する。この本発明方法によれば、まず、バ
ーナーに、本発明の制御装置と燃焼の品質を検出する付
加的なセンサが設けられる。その後、バーナーが所定の
エネルギー量を有する第１の燃料を用いて異なる各出力
値でそれぞれ調節部材の状態を変化させて運転され、そ
の場合、各出力値でのセンサの値から、所望の調節部材
の状態が求められる。この所望の調節部材の状態から、
調節部材の第１の動作特性を定める特性データが求めら
れる。その後、バーナーは異なるエネルギー量を有する
第２の燃料を用いて、異なる各出力値でそれぞれ調節部
材の状態を変化させて運転される。その場合、各出力値
でのセンサの値から、所望の調節部材の状態が求めら
れ、その所望の調節部材の状態から、調節部材の第２の
動作特性を定める特性データが求められる。必要に応じ
て、これらのステップが第３の、あるいはさらに他の燃
料に対して繰り返される。最後に、このようにして求め
られた各特性データが、１つまたは複数の制御装置に格
納される。上述したように、１つの燃料の固有のエネル
ギー量が他の燃料のそれよりも少なくとも５％高い場合
に、利点が得られる。

【００４２】あるいは、バーナーは、第１の圧力で燃料
供給して、異なる各出力値でそれぞれ調節部材の状態を
変化させて運転され、その場合、各出力値でのセンサ値
から、所望の調節部材の状態が求められる。この所望の
調節部材の状態から、調節部材の第１の動作特性を定め
る特性データが求められる。その後、バーナーは、異な
る第２の圧力で燃料供給して、異なる各出力値でそれぞ
れ調節部材の状態を変化させて運転される。その場合、
各出力値でのセンサの値から、所望の調節部材の状態が
求められる。この所望の調節部材の状態から、調節部材
の第２の動作特性を定める特性データが求められる。最
後に、このようにして求めた各特性データが、制御装置
に格納される。本発明では、特に、燃料供給圧力の差が
９％を越える場合、すなわち一方の燃料供給圧力が他の
それよりも少なくとも９％高い場合に、効果的な作用が
得られる。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施形態に基づ
いて本発明を詳細に説明する。

【００４４】図１は、本発明による制御装置に用いられ
るイオン化を評価してイオン化信号を形成するイオン化
信号形成装置１４の動作原理を概略的に示すブロック回
路図である。等価回路で、火炎１は、ダイオード１ａと
抵抗１ｂによって図示されている。ＬとＮを介して、た
とえば２３０Ｖの交流電圧が印加される。火炎１が存在
する場合には、火炎ダイオード１ａによって正の半波の
ときには、負の半波のときよりもに阻止コンデンサ３に
大きい電流が流れる。それによってＬと接触時の保護の
ために接続された抵抗２間において、阻止コンデンサ３
に正の直流電圧ＵＢが形成される。

【００４５】従って減結合抵抗４を通ってＮから阻止コ
ンデンサ３へ直流が流れる。その場合、直流のレベル
は、ＵＢ、すなわち、直接火炎抵抗１ｂに関係する。火
炎抵抗１ｂは、もちろん直流に比べて程度は異なるが、
減結合抵抗４に流れる交流にも影響を与える。従って抵
抗４には、上述したように直流と交流が流れる。

【００４６】抵抗４には、ハイパスフィルタ５とローパ
スフィルタ６が接続されている。ハイパスフィルタ５に
よって交流が取り出されて、直流電圧分はカットされ
る。ローパスフィルタ６によって、火炎抵抗１ｂに依存
する直流電圧分が取り出されて、一方交流はほぼカット
される。増幅器７において、ハイパスフィルタ５から得
られる交流が増幅されて、基準電圧ＵＲｅｆが加算され
る。増幅器８において、場合によってはわずかな交流分
を有するローパスフィルタ６からの直流が増幅されて、
基準電圧ＵＲｅｆが加算される。

【００４７】基準電圧ＵＲｅｆは、任意に、たとえばＵ
Ｒｅｆ＝０に選択することができるが、好ましくは増幅
器と比較器に必要となる電源が一つだけになるように、
選択される。

【００４８】比較器９においては、増幅器７から得られ
る交流電圧と、増幅器８から得られる直流電圧が互いに
比較されて、パルス幅変調された（ＰＷＭ）信号が形成
される。電源電圧の振幅が変化する場合には、交流電圧
と直流電圧は同一の比率で変化するので、ＰＷＭ信号は
変化しない。ＰＷＭ信号の信号変化は、増幅器７と８に
よって、τ＝０とτ＝５０％のパルスデューティー比
（パルス占有率）の間の広い範囲で調節することができ
る。

【００４９】直流電圧分Ｕｄは、比較器１０において基
準電圧ＵＲｅｆと比較される。火炎が存在する場合に
は、直流電圧分は基準電圧よりも大きく（Ｕｄ＞ＵＲｅ
ｆ）、比較器１０の出力は０に切り替る。火炎が存在し
ない場合には、直流電圧分は基準電圧とほぼ等しい（Ｕ
ｄ≒ＵＲｅｆ）。ローパスフィルタ６によって除去され
ないわずかな交流電圧分が直流電圧分に重畳されるの
で、直流電圧分は短時間基準電圧を下回り、比較器１０
の出力にはパルスが発生する。このパルスは、再トリガ
ー可能な単安定マルチバイブレータ１１に入力される。

【００５０】単安定マルチバイブレータ１１は、比較器
１０から出力されるパルス列が、単安定マルチバイブレ
ータのパルス持続期間よりも速く来るので、続けてトリ
ガーされる。それによって、火炎が存在しない場合に
は、単安定マルチバイブレータの出力には常に１が現れ
る。火炎が存在する場合には、単安定マルチバイブレー
タはトリガーされず、出力には継続的に０が現れる。従
って再トリガー可能な単安定マルチバイブレータ１１
は、「ミッシングパルス検出器」を形成し、それにより
動的なオンオフ信号が静的なオンオフ信号に変換され
る。

【００５１】両信号、すなわちＰＷＭ信号と火炎信号
は、別々に処理することができるが、オア素子１２によ
って論理結合することもできる。オア素子１２の出力に
は、火炎が存在する場合にはＰＷＭ信号が現れ、そのパ
ルスデューティー比は火炎抵抗１ｂの大きさを示す尺度
となっている。このイオン化信号１３は、図２に示すレ
ギュレータ２６へ供給される。火炎が存在しない場合に
は、オア素子の出力は、常に１である。イオン化信号１
３は、電源側と低電圧側間を分離して保護するために、
フォトカプラ（不図示）を介して伝達することができ
る。

【００５２】図２は、本発明による制御装置１５のブロ
ック回路図を示している。イオン化電極１６は、火炎１
内に配置される。燃料供給量を調節する調節部材として
のガス弁１７は、調節信号１８によって直接または間接
的な方法で、アクチュエータ（例えばモータ）を介し
て、調節される。必要な場合には、さらに機械的な圧力
調整器が設けられる。

【００５３】送風機（ブロワー）１９は、所定の回転数
に駆動され、その回転数が入力パラメータとして使用さ
れる。回転数は、出力要求量（要求出力）２２に対応す
る。回転数信号２０は、フィルタ２１を介して制御ユニ
ット２３へ供給され、その制御ユニットはマイクロプロ
セッサで実行されるプログラム部分として構成されてい
る。制御ユニット２３には、第１と第２の制御信号２４
と２５の特性曲線を定める特性データが格納されてい
る。レギュレータ（調整器）２６は、両制御信号に重み
をつけて加算し、それによって調節信号１８を形成す
る。各制御信号の重み付け処理は、イオン化信号１３に
関係する。

【００５４】イオン化信号１３は、ノイズとちらつき
（フリッカ）を抑圧するために、まずレギュレータ２６
においてローパスフィルタ２７によって平滑化される。
比較ユニット２８において、イオン化信号から、制御ユ
ニット２３によって発生されて補正ユニット２９を介し
て導かれる目標値信号３０が引き算され、偏差が形成さ
れる。イオン化信号をこのように処理して得られる信号
から、比例制御器３１とそれに並列に設けられた積分ユ
ニット３２によって調整値（補正係数）ｘが求められ、
この調整値により両制御信号２４と２５が重み付けさ
れ、それによって調節信号１８が微調整される。

【００５５】調整値ｘは、他の方法でＰＩＤ制御器また
は状態制御器を用いてイオン化信号を処理することにっ
て得られる信号から形成することもできる。

【００５６】図３には、本発明の制御装置１５の調節信
号１８が回転数信号２０に従ってどのような特性になる
かが、図示されている。制御信号２４と２５の特性曲線
は、それぞれかなり低い熱量値、比較的高い熱量値を有
する燃料ガスに対応している。

【００５７】燃料ガスが平均的な燃焼値を有していて、
燃焼値が状況次第で特性曲線からずれるような準安定状
態にあるときは、制御装置１５は、制御信号２４と２５
の重み付けを介して空燃比がほぼ最適な値３３になるよ
うに、調節信号を調整する。この微調節は、図３におい
て調節信号値の垂直移動に相当する。

【００５８】今、出力要求量２２がステップ状に上昇
し、それに対応して回転数信号２０が変化した場合は、
両制御信号の重み付けは、最初は殆ど影響がでない。し
かし制御信号２４と２５自体は、それぞれ回転数変化と
共に特性曲線に沿って対応するより高い値へ急速に上昇
し、調節信号１８も同様に急速に値３４へ上昇する。こ
のように制御された調節信号の値３４は、遅延を発生す
ることなく即座に得られるとともに、すでに極めて正確
であり、空燃比はほぼ最適な値になっている。代表的に
は数秒後に、イオン化信号１３は、この新しい状態を反
映した信号値になるので、制御信号２４と２５の重みづ
けにより微調整が行なわれる。その場合、図３において
は、この微調節により調節信号１８は垂直に移動して値
３５になる。

【００５９】なお、レギュレータ２６により調整が行な
われる間、制御ユニット２３は、常時、継続して第１と
第２の制御信号２４と２５を発生する。しかし、制御ユ
ニット２３は、所定時にのみ、例えば、火炎の品質に変
動が発生し始めたことが別に燃料センサによって検出さ
れる時のように、バーナーないし火炎が非定常状態にな
る時にのみ、第１と第２の制御信号を発生するようにす
ることもできる。従って、安定ないし準安定状態では、
第１と第２の制御信号は発生せず、レギュレータ２６は
イオン化信号１３だけに基づいて調整を行なう。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、付加
的なセンサを必要とすることなく、要求出力が変化した
り、燃料が変化しても、バーナーを効率よくしかも最適
の空燃比で運転することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制御装置に設けられるイオン化信号形
成装置の回路構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の制御装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図３】本発明の制御装置により得られる制御信号並び
に調節信号の波形を示した線図である。

【符号の説明】

１ 火炎 ５ ハイパスフィルタ ６ ローバスフィルタ １１ 単安定マルチバイブレータ １２ オア素子 １４ イオン化信号形成装置 １５ 制御装置 １６ イオン化電極 １７ 調節部材（ガス弁） １８ 調節信号 １９ 送風機 ２３ 制御ユニット ２４、２５ 制御信号 ２６ レギュレータ

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バーナーの火炎領域に配置されたイオン
   化電極（１６）と、 調節信号（１８）に従って燃料供給量または空気供給量
   を調節する調節部材（１７）と、 イオン化電極（１６）の後段に接続されていて、イオン
   化信号（１３）を発生するイオン化信号形成装置（１
   ４）と、 調節部材（１７）の第１の動作特性を定める特性データ
   を格納し、少なくとも所定時に第１の制御信号（２４）
   を発生する制御ユニット（２３）と、 少なくとも所定時にイオン化信号（１３）に従って、ま
   た少なくとも所定時に第１の制御信号（２４）に従って
   調節信号（１８）を発生するレギュレータ（２６）と、 を有するバーナー用制御装置（１５）において、 前記制御ユニット（２３）に、さらに、調節部材（１
   ７）の第２の動作特性を定める特性データが格納されて
   おり、 前記制御ユニット（２３）は、少なくとも所定時に第２
   の制御信号（２５）を発生し、かつレギュレータ（２
   ６）は少なくとも所定時に第２の制御信号（２５）に従
   って調節信号（１８）を発生することを特徴とするバー
   ナー用制御装置。
2. 【請求項２】 前記レギュレータ（２６）は、少なくと
   も前記各制御信号（２４、２５）を処理することによっ
   て調節信号（１８）を発生し、 レギュレータ（２６）は、少なくとも所定時にイオン化
   信号（１３）に従ってその処理を行なうことを特徴とす
   る請求項１に記載の制御装置。
3. 【請求項３】 前記レギュレータ（２６）は、少なくと
   も所定時に前記各制御信号（２４、２５）に重みをつけ
   て、加算し、レギュレータ（２６）は、少なくとも所定
   時にイオン化信号（１３）に従って重み付けを行なうこ
   とを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
4. 【請求項４】 前記レギュレータ（２６）は、前記各制
   御信号（２４、２５）を処理する前に、緩慢な変動に比
   較してイオン化信号（１３）の急速な変動を減衰させる
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の制御装置。
5. 【請求項５】 前記レギュレータ（２６）は、イオン化
   信号（１３）、あるいはその信号処理の結果発生する信
   号を濾過するローパスフィルタ（２７）を備えているこ
   とを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
6. 【請求項６】 前記レギュレータ（２６）は、イオン化
   信号（１３）、あるいはその信号処理の結果発生する信
   号を積分する積分ユニット（３２）を備えていることを
   特徴とする請求項４に記載の制御装置。
7. 【請求項７】 前記制御ユニット（２３）に、さらに、
   イオン化信号（１３）の特性を定めるための特性データ
   が格納されており、 前記制御ユニット（２３）は、少なくとも所定時に目標
   値信号（３０）を発生し、レギュレータ（２６）は、少
   なくとも所定時に前記目標値信号（３０）に従って調節
   信号（１８）を発生することを特徴とする請求項１から
   ６のいずれか１項に記載の制御装置。
8. 【請求項８】 前記レギュレータ（２６）は比較ユニッ
   トを有しており、前記比較ユニットは、少なくとも所定
   時にイオン化信号（１３）またはその信号処理の結果発
   生する信号から、目標値信号（３０）またはその信号処
   理の結果発生する信号を引き算することを特徴とする請
   求項７に記載の制御装置。
9. 【請求項９】 前記レギュレータ（２６）は、調節信号
   （１８）を発生し、それによりイオン化信号（１３）が
   目標値信号（３０）に調節されることを特徴とする請求
   項７または８に記載の制御装置。
10. 【請求項１０】 前記調節部材（１７）の第１の動作特
    性は、第１の燃料を用いたバーナー運転中に定められる
    動作特性であり、調節部材（１７）の第２の動作特性
    は、エネルギー量が異なる第２の燃料を用いたバーナー
    運転中に定められる動作特性であることを特徴とする請
    求項１から９のいずれか１項に記載の制御装置。
11. 【請求項１１】 一方の燃料の固有のエネルギー量は、
    他方の燃料のそれよりも少なくとも５％高いことを特徴
    とする請求項１０に記載の制御装置。
12. 【請求項１２】 請求項１から１１のいずれか１項に記
    載のバーナー用制御装置を設定する方法において、 バーナーに、制御装置（１５）と、燃焼の品質を検出す
    る付加的なセンサを設け、 バーナーを、所定のエネルギー量を有する第１の燃料を
    用いて異なる各出力値でそれぞれ調節部材の状態を変化
    させて運転し、その場合、各出力値でのセンサの値か
    ら、所望の調節部材の状態を求め、 前記所望の調節部材の状態から、調節部材（１７）の第
    １の動作特性を定める特性データを求め、 バーナーを、異なるエネルギー量を有する第２の燃料を
    用いて異なる各出力値でそれぞれ調節部材の状態を変化
    させて運転し、その場合、各出力値でのセンサの値か
    ら、所望の調節部材の状態を求め、 前記所望の調節部材の状態から、調節部材（１７）の第
    ２の動作特性を定める特性データを求め、 前記求めた各特性データを制御装置（１５）に格納する
    ことを特徴とするバーナー用制御装置を設定する方法。
13. 【請求項１３】 一方の燃料の固有のエネルギー量が、
    他の燃料のそれよりも、少なくとも５％高いことを特徴
    とする請求項１２に記載の方法。
14. 【請求項１４】 バーナーを、第１の圧力で燃料供給し
    て異なる各出力値でそれぞれ調節部材の状態を変化させ
    て運転し、その場合、各出力値でのセンサの値から、所
    望の調節部材の状態を求め、 前記所望の調節部材の状態から調節部材（１７）の第１
    の動作特性を定める特性データを求め、 バーナーを、異なる第２の圧力で燃料供給して異なる各
    圧力値でそれぞれ調節部材の状態を変化させて運転し、
    その場合、各出力値でのセンサの値から、所望の調節部
    材の状態を求め、 前記所望の調節部材の状態から、調節部材（１７）の第
    ２の動作特性を定める特性データを求め、 前記求めた各特性データを制御装置（１５）に格納する
    ことを特徴とする請求項１２または１３に記載のバーナ
    ー用制御装置を設定する方法。
15. 【請求項１５】 一方の燃料供給圧力が、他方のものよ
    りも少なくとも９％高いことを特徴とする請求項１４に
    記載の方法。