JP3181141B2 - リンクレスバーナ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料制御弁用コントロ
ールモータとエアダンパ用コントロールモータとを、機
械的な連結機構を設けることなく、別個に設けるととも
に、これらを個別に動作させることにより、燃料制御弁
の開度とエアダンパの開度とを制御して、燃焼させるエ
ア（空気）と燃料との比率、すなわち、空燃比を所定の
比率に保つようにしたバーナ装置（この発明において、
リンクレスバーナ装置という）に関するものである。

【０００２】さらに詳しくは、現場設置時や、経時変化
などにより、設定した空燃比にズレが生じた場合に、既
に記憶されている燃料制御弁の開度とエアダンパの開度
との開度制御用メモリを部分的に修正する機能と動作状
態を実測して空燃比にズレを修正する機能とを設けたリ
ンクレスバーナ装置に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】この種のリンクレスバーナ装置として、
予め設定した燃料制御弁の開度と流量計により計測した
燃料の流量とを対応させた制御特性、予め設定したエア
ダンパの開度と酸素濃度分析装置による排気ガス中の酸
素濃度により求めた空気流量とを対応させた制御特性、
燃料流量に対する空気過剰率Ｍの特性などを、コンソー
ルの手動操作部分から入力したデータにもとづいて記憶
させた複数の開度制御用メモリを設けおき、この開度制
御用メモリにもとづいて燃料制御弁用コントロールモー
タとエアダンパ用コントロールモータとを制御するとと
もに、この制御を燃料制御弁の開度の検出値とエアダン
パの開度の検出値と流量計の検出値とを照合させながら
空燃比を所定の比率に保つように制御する構成（以下、
第１従来技術という）が特開昭５８−９５１１７号公報
などにより開示されている。

【０００４】また、リンクレスバーナ装置では、加熱対
象の負荷率が変化すると、その都度、負荷率に対応させ
るための演算を行う必要があり、制御に遅れが生ずるな
どの理由から、燃料制御弁の開度とエアダンパの開度と
を、例えば、吸収式冷凍機、ボイラーなどの加熱対象に
おける負荷率に対応させて記憶させることにより、負荷
率に直接的に対応させて空燃比を所定の比率に保ち得る
ようにしたリンクレスバーナ装置の構成（以下、第２従
来技術という）が本願出願人による特願平３−２４４０
３５号にもとづく特開平５−６０３２１号公報などによ
り開示されている。

【０００５】そして、こうしたガスバーナ装置での加熱
負荷の負荷率、例えば、吸収式冷凍機の負荷率は、実際
の冷水出口・入口の温度差と、１００％負荷時の冷水出
口・入口の温度差、例えば、５℃とから負荷率（％）が
演算され、例えば、冷水入口の温度が１０℃で、冷水出
口の温度が７℃とすると温度差は３℃であり、このとき
の負荷率（％）は、３℃／５℃＝０．６＝６０％として
演算する構成（以下、第３従来技術という）が、例え
ば、本願出願人の特願平３−３３１９３８号の出願にも
とづく特開平５−１６４４３８号公報などにより開示さ
れている。

【０００６】さらに、酸素濃度を検出するための酸素濃
度センサとして、安定化ジルコニアを固体電解質として
用いた起電力型の酸素センサの構成（以下、第４従来技
術という）が昭和５７年８月産調企画社発行「メカトロ
システム事典 第４５３〜４５６ページ、III.９．
（２）酸素センサ」などによって周知であり、また、導
電材料の基板上に酸素のインターカレート、ディインタ
ーカレートの可能な層状物質を形成し、その上に電極を
設けた酸素濃度センサの構成（以下、第５従来技術とい
う）が特開平５−３４３０４号公報により開示されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の第１従来技術と
第２従来技術とを組み合わせによれば、負荷率に対応さ
せて空燃比を所定の比率に保ちながら燃焼を行わせると
ともに、上記の空燃比のズレを修正できるようにしたリ
ンクレスバーナ装置を構成し得る。

【０００８】しかし、こうした構成では、上記の空燃比
にズレを修正する場合に、コンソールの手動操作部分に
よって開度制御メモリの記憶内容の全体を記憶させ直す
操作が必要なほか、燃料流量に対する空気過剰率Ｍの特
性をも修正する操作が必要なので、修正作業に多大の時
間を要するという不都合がある。

【０００９】また、燃料制御弁の開度の検出値とエアダ
ンパの開度の検出値と流量計の検出値とを照合させなが
ら空燃比を所定の比率に保つように制御しているため、
燃料の供給量については流量計により動作状態でのデー
タが入力されているが、酸素濃度分析装置による酸素濃
度は動作状態でのデータが入力されていないので、酸素
濃度の実際の値によってエアダンパの特性を補正するに
は、その都度、酸素濃度のデータをコンソールなどから
手動操作により入力しなければならないため、制御遅れ
による不測の事故を招いてしまうなどの不都合がある。
このため、こうした不都合のないリンクレスバーナ装置
の提供が望まれているという課題がある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
負荷率に対応させて、燃料制御弁用コントロールモータ
による燃料制御弁の開度、すなわち、燃料制御弁用コン
トロールモータ開度と、エアダンパ用コントロールモー
タによるエアダンパの開度、すなわち、エアダンパ用コ
ントロールモータ開度とを記憶させたメモリの記憶内容
にもとづいて上記の燃料制御弁用コントロールモータと
上記のエアダンパ用コントロールモータとを制御する自
動制御運転により所定の空燃比を保つようにしたリンク
レスバーナ装置において、

【００１１】流量センサで計測した燃料流量によって上
記の燃料制御弁用コントロールモータを制御することに
より上記の燃料制御弁の特性の補正を行うとともに、酸
素濃度センサにより検出した検出値にもとづいて上記の
エアダンパ用コントロールモータを制御することにより
上記のエアダンパの特性の補正を行う特性補正手段と、

【００１２】上記の記憶内容の所要の上記の負荷率に対
する上記の燃料制御弁用コントロールモータ開度または
上記のエアダンパ用コントロールモータ開度の値を微調
整するとともに、上記の微調整した値を上記のメモリに
記憶させる微調整記憶手段とを設ける第１の構成と、

【００１３】この第１の構成において、上記の微調整記
憶手段を、上記の微調整を行うための上記の負荷率の状
態で上記の燃料制御弁用コントロールモータまたは上記
のエアダンパ用コントロールモータを停止して、手動操
作により上記の微調整を行った後に、上記の自動制御運
転にするときに、上記の微調整した値を上記のメモリに
記憶させるように構成した第２の構成と、

【００１４】上記の第１の構成・第２の構成において、
上記の微調整記憶手段を、所要の範囲にわたる上記の負
荷率の部分に対して上記の微調整を行うように構成した
第３の構成と、

【００１５】上記の第１の構成・第２の構成において、
上記の微調整記憶手段を、所要の複数の負荷率に対して
上記の微調整を行うとともに、上記の微調整を行った点
を結ぶ直線に修正して上記のメモリに記憶させるように
構成した第４の構成とにより上記の課題を解決したもの
である。

【００１６】

【作用】（１）本発明のリンクレスバーナ装置は、燃料
制御弁とエアダンパとの開度に対する流量特性に応じ
て、それぞれのコントロールモータによる開度を、現場
で微調整し得る機能を付加したものである。

【００１７】（２）自動制御運転中、必要調整点にてコ
ントロールモータを停止にし、手動操作にてコントロー
ルモータを動作させて燃料制御弁またはエアダンパの開
度を適性な開度位置に移動する微調整を行う。微調整終
了後に、自動制御モードにすることにより、新しい微調
整後のデータが自動読み込みされ、コントロールモータ
の制御データが自動修正され適正な自動制御運転へ移行
する。

【００１８】つまり、微調整を行うための後記の負荷率
の状態で燃料制御弁用コントロールモータまたはエアダ
ンパ用コントロールモータを停止して、手動操作により
上記の微調整を行った後に自動制御運転にするときに、
上記の微調整した値を後記のメモリ１１に記憶させるよ
うに構成してある。

【００１９】（３）新しいデータ（現場データ）を読み
込んだ後の制御データは、新しいデータを中心としたあ
る範囲内の旧データをキャンセルし、新データと入れ替
え、連結したデータとして修正する。 （４）初期データを数点の点入力とした場合の新データ
は、読み込みデータ（点）増加型の多点入力として扱
う。

【００２０】

【実施例】次に本発明を詳細に説明するが、本発明の主
旨を逸脱しない限り実施例に限定されるものではない。

【００２１】図１に本発明のリンクレスバーナ装置にお
ける自動制御のブロック構成を示す。流量センサ８によ
って、燃料流量を計測し、これを開度制御装置１０へフ
ィードバックして、燃料制御弁５の特性の補正を行うた
めの開信号、閉信号を燃料制御弁用コントロールモータ
６へ出力し、逆に開度信号を受け、燃料制御弁５を動作
する。また、開度制御装置１０は、酸素濃度センサ９、
すなわち、Ｏ₂ センサ９の検出値を所定の値と比較して
空燃比を一定に保つようにエアダンパー３の開度を調節
するための開信号、閉信号をエアダンパ制御モータ４へ
出力し、逆に開度信号を受け、エアダンパー３を動作す
る。なお、酸素濃度センサ９は、例えば、上記の第４従
来技術または第５従来技術の構成による酸素濃度センサ
を用いて構成する。

【００２２】つまり、流量センサ８で計測した燃料流量
によって燃料制御弁用コントロールモータ６を制御する
ことにより燃料制御弁５の特性の補正を行うとともに、
酸素濃度センサ９により検出した検出値にもとづいてエ
アダンパ用コントロールモータ４を制御することにより
エアダンパ３の特性の補正を行うように構成してある。
なお、特性の補正とは、特性による開度のズレを補正す
る動作を行うものであることは言うまでもない。

【００２３】開度制御装置１０のメモリ１１には、例え
ば、図４・図５のように、負荷率（１５）と、エアダン
パー３のコントロールモータ４、すなわち、エアダンパ
用コントロールモータによるエアダンパ３の開度（以
下、エアダンパ用コントロールモータ開度という）との
関係、負荷率（１５）と、燃料制御弁５のコントロール
モータ６による燃料制御弁５の開度（以下、燃料制御弁
用コントロールモータ開度という）との関係が記憶され
ている。

【００２４】なお、図４〜図１２において、縦軸方向の
コントロールモータ開度は、エアダンパ用コントロール
モータ開度または燃料制御弁用コントロールモータ開度
を示しているものである。また、負荷率（１５）は、例
えば、上記の第３従来技術などにより求める。

【００２５】つまり、負荷率に対応させて、燃料制御弁
用コントロールモータ開度と、エアダンパ用コントロー
ルモータ開度とを記憶させたメモリ１１の記憶内容にも
とづいて燃料制御弁用コントロールモータ６とエアダン
パ用コントロールモータ４とを制御する自動制御運転に
より所定の空燃比を保つように構成してある。

【００２６】また、開度制御装置１０には、燃料制御弁
用コントロールモータ開度を微調整する燃料制御弁調整
装置（ボタン式スイッチ）１２およびエアダンパ用コン
トロールモータ開度を微調整するエアダンパー調整装置
（ボタン式スイッチ）１３と、これらの調整装置１２、
１３にて調整した値に基づいて、前記関係、すなわち、
メモリ１１に記憶されている負荷率に対応させた燃料制
御弁用コントロールモータ開度とエアダンパ用コントロ
ールモータ開度との記憶内容を修正してメモリ１１に記
憶させる修正装置１４とが備えられている。

【００２７】つまり、メモリ記憶内容の所要の負荷率に
対する燃料制御弁用コントロールモータ開度またはエア
ダンパ用コントロールモータ開度の値を微調整するとと
もに、その微調整した値をメモリ１１に記憶させるよう
に構成してある。

【００２８】スイッチ１６は燃料制御弁調整装置１２お
よびアダンパー調整装置１３の切り替えスイッチ、表示
部１７はガス流量または空燃比の表示部である。表示部
１７を確認しながら開度調整装置１２または１３を使用
して調整する。

【００２９】図２は本発明で用いるリンクレスバーナ装
置の概略構成の説明図で、バーナ本体１、送風機２、エ
アダンパー３、コントロールモータ４、機械的リンケー
ジ７、燃料制御弁５、コントロールモータ６などからな
る。

【００３０】図３は従来のバーナ装置の略構成の説明図
で、バーナ本体１ａ、送風機２、エアダンパー３、コン
トロールモータ６ａ、機械的リンケージ７、燃料制御弁
５などからなる。

【００３１】従来、吸収式冷温水機やボイラーのバーナ
装置などで消費する燃料の流量は、図３に示すような機
械的リンケージシステムにより制御されており、例えば
吸収式冷凍機の場合は蒸発器からの冷水出口温度をセン
サー（図示せず）により検知してそれに対応するように
制御装置（図示せず）からコントロールモータ６ａへ信
号出力し、コントロールモータ６ａによって機械的リン
ケージ７を介して燃料制御弁５とエアーダンパー３の開
度を調節する。

【００３２】本発のリンクレスバーナ装置における図１
の開度制御装置１０を用いて現場でデータを入力し、制
御データを自動修正する実施例として次の２方式を例示
する。

【００３３】〔方式（１）〕 現場データＢ、Ｄを入力して、制御データを自動修正す
る場合を図４〜６に示す。 図４において、初期設定
データ（太い実線）は図５における初期の自動制御状態
における設定データであり、この初期設定データ（太い
実線）上のＡ点をＢ点に微調整する場合、Ａ点とＢ点の
コントロールモータ開度の変位量ｔの数倍（２〜４倍程
度）の変位量Ｓに相当する範囲をＡ点の負荷率ｘの前後
に範囲ｙとしてとり、範囲ｙ間のデータをキャンセル
し、新データＢ入力によるｂ1 −Ｂ−ｂ2 を新制御ライ
ンとして更新する。

【００３４】 Ｃ点をＤ点に微調整する場合には、
項と同様に変位量ｎの数倍（２〜４倍程度）の変位量ｍ
に相当する負荷範囲ｚをとり、範囲ｚ間のデータをキャ
ンセルし、新データＤ入力によるｄ1 −Ｄを新制御ライ
ンとして更新する。

【００３５】 この微調整は、上記の作用における
（１）項のように行われるので、結果として、メモリ１
１に記憶されていた図５の初期設定データ（太い実線）
を手動操作で微調整した後、自動制御運転に戻されたと
き、図６の設定データ（太い実線）ようにメモリ１１の
記憶内容が修正される。つまり、この〔方式（１）〕に
よる微調整は、所要の範囲にわたる負荷率の部分に対し
て微調整を行うように構成したものである。

【００３６】〔方式（２）〕 現場データＡ〜Ｆを入力し、制御データを自動修正する
場合を図７〜１２に示す。そして、図７〜１２中の破線
が初期設定データの制御ラインであり、現場データＡ〜
Ｆ入力による新ラインを実線で示している。 初期設
定データの制御ラインが負荷率０％、５０％、１００％
時の初期データｘ、ｙ、ｚをもとに構成されている場合
の実施例である。 図７で、ｘ点をＡ点に微調整した
場合、新制御ラインはＡ−ｙ−ｚとなる。 自動制御
（Ａ−ｙ−ｚ）により負荷率５０％へ移行し、図８でｙ
点をＢ点に微調整した場合、新制御ラインはＡ−Ｂ−ｚ
となる。

【００３７】 自動制御（Ａ−Ｂ−ｚ）により負荷率
１００％へ移行し、図９でｚ点をＣ点に微調整した場
合、新制御ラインはＡ−Ｂ−Ｃとなる。 自動制御
（Ａ−Ｂ−Ｃ）により負荷率を下げて図１０でＤ点へ微
調整した場合、新制御ラインはＡ−Ｂ−Ｄ−Ｃとなる。
自動制御（Ａ−Ｂ−Ｄ−Ｃ）により負荷率を下げて
図１１でＥ点へ微調整した場合、新制御ラインはＡ−Ｅ
−Ｂ−Ｄ−Ｃとなる。

【００３８】 自動制御（Ａ−Ｅ−Ｂ−Ｄ−Ｃ）によ
り、負荷率を上げて図１２でＦ点へ微調整した場合、新
制御ラインはＡ−Ｅ−Ｂ−Ｄ−Ｆ−Ｃとなる。 結果
として、メモリ１１に記憶されていた初期設定データの
制御ラインは、微調整後、例えばバーナの自動制御運転
に切り替えられた時、図１２に実線で示したような制御
のラインに修正される。

【００３９】つまり、この〔方式（２）〕による微調整
は、所要の複数の負荷率に対して微調整を行うととも
に、これらの微調整を行った点を結ぶ直線に修正してメ
モリ１１に記憶させるように構成したものである。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、流量センサで計測した
燃料流量にもとづいて燃料制御弁の特性を補正するとと
もに、酸素濃度センサにより検出した検出値をもとづい
てエアダンパのエアダンパの特性を補正しているため、
実際の自動制御運転状態でこれらの補正を行えるので、
手動操作による酸素濃度の入力が不要なになり、簡便で
能率的な自動制御を行えるほか、制御遅れによる不測の
事故を未然に防止できるという特長がある。

【００４１】また、メモリの記憶内容における負荷率を
指定して負荷率に対応する燃料制御弁用コントロールモ
ータ開度とエアダンパ用コントロールモータ開度とを手
動操作で微調整し、自動制御運転にしたときに微調整し
た値をメモリに記憶させるようにしているので、部分的
な微調整を簡単な操作で行えるほか、現場でも微調整を
容易に行えるなどの特長が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリンクレスバーナ装置における自動制
御のブロック構成図である。

【図２】本発明のリンクレスバーナ装置の概略構成の説
明図である。

【図３】従来のバーナ装置の概略構成の説明図である。

【図４】本発明のコントロールモータ開度と負荷率の関
係と微調整動作を示すグラフである。

【図５】本発明のコントロールモータ開度と負荷率の初
期の設定データを示すグラフである。

【図６】本発明のコントロールモータ開度と負荷率の関
係と微調整動作を示すグラフである。

【図７】本発明のコントロールモータ開度と負荷率の関
係と微調整動作を示すグラフである。

【図８】本発明のコントロールモータ開度と負荷率の関
係と微調整動作を示すグラフである。

【図９】本発明のコントロールモータ開度と負荷率の関
係と微調整動作を示すグラフである。

【図１０】本発明のコントロールモータ開度と負荷率の
関係と微調整動作を示すグラフである。

【図１１】本発明のコントロールモータ開度と負荷率の
関係と微調整動作を示すグラフである。

【図１２】本発明のコントロールモータ開度と負荷率の
関係と微調整動作を示すグラフである。

【符号の説明】

１、１ａ バーナ本体 ２ 送風機 ３ エアダンパー ４ コントロールモータ ５ 燃料制御弁 ６、６ａ コントロールモータ ７ 機械的リンケージ ８ 流量センサ ９ 酸素濃度センサ（Ｏ₂ センサ） １０ 開度制御装置 １１ メモリ １２ 燃料制御弁調整装置 １３ エアダンパー調整装置 １４ 修正装置 １５ 負荷 １６ 切り替えスイッチ １７ 表示部

フロントページの続き (72)発明者 内田 英樹 大阪府守口市京阪本通２−18 三洋電機 株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−60321（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−95117（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−147472（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23N 1/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷率に対応させて、燃料制御弁用コン
   トロールモータによる燃料制御弁の開度（以下、燃料制
   御弁用コントロールモータ開度という）と、エアダンパ
   用コントロールモータによるエアダンパの開度（以下、
   エアダンパ用コントロールモータ開度という）とを記憶
   させたメモリの記憶内容にもとづいて前記燃料制御弁用
   コントロールモータと前記エアダンパ用コントロールモ
   ータとを制御する自動制御運転により所定の空燃比を保
   つようにしたリンクレスバーナ装置において、 流量センサで計測した燃料流量によって前記燃料制御弁
   用コントロールモータを制御することにより前記燃料制
   御弁の特性の補正を行うとともに、酸素濃度センサによ
   り検出した検出値にもとづいて前記エアダンパ用コント
   ロールモータを制御することにより前記エアダンパの特
   性の補正を行う特性補正手段と、 前記記憶内容の所要の前記負荷率に対する前記燃料制御
   弁用コントロールモータ開度または前記エアダンパ用コ
   ントロールモータ開度の値を微調整するとともに、前記
   微調整した値を前記メモリに記憶させる微調整記憶手段
   とを具備することを特徴とするリンクレスバーナ装置。
2. 【請求項２】 前記微調整記憶手段を、前記微調整を行
   うための前記負荷率の状態で前記燃料制御弁用コントロ
   ールモータまたは前記エアダンパ用コントロールモータ
   を停止して、手動操作により前記微調整を行った後に、
   前記自動制御運転にするときに、前記微調整した値を前
   記メモリに記憶させるように構成したことを特徴とする
   請求項１記載のリンクレスバーナ装置。
3. 【請求項３】 前記微調整記憶手段を、所要の範囲にわ
   たる前記負荷率の部分に対して前記微調整を行うように
   構成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載
   のリンクレスバーナ装置。
4. 【請求項４】 前記微調整記憶手段を、所要の複数の負
   荷率に対して前記微調整を行うとともに、前記微調整を
   行った点を結ぶ直線に修正して前記メモリに記憶させる
   ように構成したことを特徴とする請求項１または請求項
   ２記載のリンクレスバーナ装置。