JP2531230B2 - 比例制御バ―ナの空燃比制御装置 - Google Patents

比例制御バ―ナの空燃比制御装置

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JP2531230B2 JP63043667A JP4366788A JP2531230B2 JP 2531230 B2 JP2531230 B2 JP 2531230B2 JP 63043667 A JP63043667 A JP 63043667A JP 4366788 A JP4366788 A JP 4366788A JP 2531230 B2 JP2531230 B2 JP 2531230B2
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  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)
  • Control Of Combustion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、燃料供給量と空気供給量を各々別個に制御
して供給することができる比例制御バーナにおける空燃
比制御装置に関する。
<従来の技術とその課題> 必要に応じて燃焼熱量を自由に変化させることができ
る比例制御バーナにおいては、所定の熱量を正確に得る
ことは勿論のこと、燃料供給量と空気供給量との比、す
なわち空燃比が最適に維持されることが重要である。
ところがある発熱量を目指して燃料供給量をきめ、そ
れに対応して空気供給量をきめて、これらをフィードフ
ォワード制御により供給する場合、実際に供給されてい
る燃料の量は必じしも目標とする量に正確に一致すると
は限らない。すなわち、例えば、燃料供給調節弁に加え
る駆動電圧と燃料供給量との間には組立上の誤差等に基
づく誤差があり、この誤差によって目標値に対しての実
際の燃料供給量がズレてしまうわけである。このような
場合、フィードフォワード制御による燃料と空気の供給
において、見かけ上は空燃比が最適に制御されていて
も、実際の空燃比は最適比からズレた状態となってしま
う欠点が従来の装置にはあった。
このような最適空燃比のズレを是正する方法として、
燃焼排ガスのCO2濃度を検知し、これを空気量にフィー
ドバックする方法が理想的ではあるが、CO2センサが高
価でコスト高となる欠点がある。
そこで本発明はCO2センサを用いることなく、上記従
来技術の欠点である空燃比のズレを是正することのでき
る比例制御バーナの空燃比制御装置の提供を目的とす
る。
<課題を解決するための手段> 本発明は、燃料供給量と空気供給量とを別々に制御し
て供給することができる比例制御バーナにおける空燃比
制御装置であって、必要入熱量に対応して演算される燃
料供給量と空気供給量とでフィードフォワード制御する
と共に、燃焼によって実際に得られた出熱量とその缶体
の有する缶体効率、すなわち実際の出熱量と実際の入熱
量との比、とから実際の入熱量を演算し、更に該実際の
入熱量から実際の燃料供給量に対して最適空燃比となる
最適空気供給量を演算し、この最適空気供給量になるよ
う空気供給量をフィードバック制御するコントローラを
設けたことを特徴としている。
<作用> 本発明によれば、必要入熱量に対応して演算された燃
料供給量と空気供給量とがフィードフォワード供給され
ると共に、前記フィードフォワード供給された空気供給
量が、フィードバック制御により、燃焼中の実際の燃料
供給量に対して最適空燃比となる最適空気供給量になる
ように補正されるので、実際の燃焼においての空燃比の
ズレを是正し、最適空燃比をもって実際の燃焼を行うこ
とができる。
予めその比例制御バーナが有する缶体効率、すなわち
実際の出熱量と実際の入熱量との比をデータとして得て
おくことにより、実際の燃焼による出熱量が得られると
実際の入熱量を演算することができる。この実際の入熱
量は実際の燃料供給量に対応するので、この実際の入熱
量から実際の燃料供給量に対して最適空燃比となる最適
空気供給量を演算できる。実際の燃料供給量に対する最
適空気供給量が得られることで、燃焼中において空気供
給量が前記最適空気供給量になるようフィードバック制
御することができる。
いま、希望の出湯温度が設定され、運転が開始される
と、コントローラは、設定出湯温度と入水温度と流量等
とから必要入熱量を演算し、その必要入熱量に対応して
燃料供給量と通気供給量を演算し、これをフィードフォ
ワード燃料供給量、フィードフォワード空気供給量とし
て燃焼を開始させる。そして燃焼中においては、コント
ローラは、実際の出湯温度と実際の入水温度の流量等と
から実際の出熱量を演算し、この実際の出熱量と缶体効
率とから実際の入熱量を演算し、更にこの演算された実
際の入熱量から実際の燃料供給量に対して最適空燃比と
なる最適空気供給量を演算する。そしてコントローラ
は、この最適空気供給量と前記フィードフォワード空気
供給量とから、燃焼中の空気供給量が前記最適空気供給
量になるようにフィードバック制御する。
<実施例> 第1図は本発明の装置を給湯器に適用した例を示す全
体構成図、第2図は本発明装置を給湯器に適用した場合
の空燃比制御フローチャートである。
1は燃焼缶体で、内部に熱交換部2を備えており、入
水管3からの水が熱交換部2を通って加熱され、温水と
なって出湯管4に流れる。5は入水管3に設けられる入
水流量センサ、6は入水管3に設けられる入水温度セン
サ、7は出湯管4に設けられる出湯温度センサである。
これらセンサ5、6、7の情報はコントローラ10に入力
される。コントローラ10はマイクロコンピュータ11を内
蔵している。
20は比例制御バーナで、燃料供給管9の途中に燃料供
給調節弁21を有し、また送風器22に空気量調節ダンパ23
を有している。24は点火器、25は燃料噴出ノズルであ
る。
燃焼に供される燃料の供給量は、燃料供給調節弁21の
開き具合で定まり、その開き具合は燃料供給調節弁21に
対する駆動電圧によって定まる。また燃焼に供される空
気供給量は、空気量調節ダンパ23の開口度で定まり、そ
の開口度は空気量調節ダンパ23に対する印加電圧によっ
て定まる。
今、希望の出湯温度が図示しない温度設定器で設定さ
れ、運転スイッチがオンされと、入水流量センサ5から
の入水流量と、入水温度センサ6からの入水温度と、及
び前記設定出湯温度とから、必要入熱量Q0がマイクロコ
ンピュータ11内で演算される(フロー(イ))。前記必
要入熱量Q0は例えば次の式を演算することにより得るこ
とができる。
Q0=(設定温度−入水温度)×入水量×比熱 必要入熱量Q0が得られると、その値からダンバ駆動電
圧V0が決定され、また燃料供給調節弁駆動電圧V′
決定されて、この決定された各値でフィードフォワード
制御による燃焼が開始される(フロー(ロ))。前記ダ
ンパ駆動電圧の決定は次の様にして決定される。すなわ
ち第3図に示すような入熱量とダンパ最適開度角度(最
適空気供給量となる開度)との関係を予め実験的に得て
おき、これをマイクロコンピュータ11に記憶させてお
く。同様に第4図に示すダンパ開度角度とダンパ駆動電
圧との関係を予め実験的に得ておき、これをマイクロコ
ンピュータ11に記憶させておく。この記憶から、前記必
要入熱量が決定されればそれに対応するダンパ最適開度
角度が選択され、引き続きダンパ駆動電圧が選択されて
決定される。また前記燃料供給調節弁駆動電圧の決定
は、同様に第5図に示すように、入熱量とそれに対応す
る燃料供給調節弁駆動電圧との関係を実験的に得て、こ
れを予めマイクロコンピュータ11に記憶させておくこと
により行う。
フィードフォワード制御による燃焼が開始されると、
出湯管4に湯が流れるので、出湯温度センサ7からの出
湯温度情報をマイクロコンピュータ11内に取り入れ、実
際に得られた出熱量Q1が演算される(フロー(ハ))。
この出熱量Q1は例えば次の式を演算することにより得る
ことができる。
Q1=(出湯温度−入水温度)×入水量×比熱 そして演算された実際の出熱量Q1と缶体効率とから実
際の入熱量Q2が演算される(フロー(ニ))。ここで缶
体効率はQ1/Q2で表され、第6図に示すように、出熱量
に対する缶体効率という形で予め実験的に得ておき、こ
れをマイクロコンピュータ11に記憶させておく。前記実
際の入熱量Q2というのは、前記フィードフォワード制御
にもかかわらず、現に供給された燃料供給量において実
際に発生せられた熱量である。よって前記実際の入熱量
Q2に対しての最適の空気供給量を新たに補正して提供す
ることにより、最適な空燃比を得ることができる。
すなわち、前記実際の入熱量Q2から第3図に基づくマ
イクロコンピュータの記憶によってダンパ最適開度角度
を選出すると共に、引き続いて第4図に基づく記憶から
対応するダンパ駆動電圧V2を選出し、決定し、ダンパ駆
動電圧がフィードフォワード制御での値V0からV2になる
ようにフィードバック制御を行う。
このように本発明では、フィードフォワード制御によ
って実際に供給される燃料供給量が、目標とされた値か
らズレる場合でも、そのズレに基づく実際の入熱量を得
ることにより、その実際の入熱量に対応する最適空気供
給量を新たにフィードバック制御することができる。よ
って空燃比を実質的により最適な状態に調整できる。
なお実施例ではダンパ開度を補正する構成であるが、
これは勿論送風器22のモータ回転数を補正する構成であ
ってもよい。
<効果> 以上の構成からなる本発明によれば、フィードフォワ
ード供給された実際の燃料供給量がフィードフォワード
供給されるべき燃料供給量と異なる場合においても、燃
焼中において実際の入熱量を演算し、該実際の入熱量か
ら実際の燃料供給量に対する最適空気供給量を演算し、
その最適空気供給量になるように、空気供給量をフィー
ドバック制御するようにしたコントローラを設けている
ので、空燃比を燃焼中の実際の燃料供給量に合わせて最
適空燃比に調整、維持し、良好な燃焼を行うことができ
る。加えてCO2濃度センサの如き特別のセンサを必要と
しないので低コストである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の装置を給湯器に適用した例を示す全体
構成図、第2図は本発明装置を給湯器に適用した場合の
空燃比制御フローチャート、第3図から第6図まではそ
れぞれ実験的に得ることができる各制御量の関係を示す
図である。 1:燃焼缶体 5:入水流量センサ 6:入水温度センサ 7:出湯温度センサ 10:コントローラ 11:マイクロコンピュータ 20:比例制御バーナ 21:燃料供給調節弁 22:送風器 23:空気量調節ダンパ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃料供給量と空気供給量とを別々に制御し
    て供給することができる比例制御バーナにおける空燃比
    制御装置であって、必要入熱量に対応して演算される燃
    料供給量と空気供給量とでフィードフォワード制御する
    と共に、燃焼によって実際に得られた出熱量とその缶体
    の有する缶体効率、すなわち実際の出熱量と実際の入熱
    量との比、とから実際の入熱量を演算し、更に該実際の
    入熱量から実際の燃料供給量に対して最適空燃比となる
    最適空気供給量を演算し、この最適空気供給量になるよ
    う空気供給量をフィードバック制御するコントローラを
    設けたことを特徴とする比例制御バーナの空燃比制御装
    置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59221518A (ja) * 1983-05-31 1984-12-13 Hanshin Electric Co Ltd ガス燃焼制御方式
JPS6219641A (ja) * 1985-07-19 1987-01-28 Hanshin Electric Co Ltd 給湯機用燃焼制御方法

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