JPH028904A - 燃焼制御装置 - Google Patents
燃焼制御装置Info
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- JPH028904A JPH028904A JP15989188A JP15989188A JPH028904A JP H028904 A JPH028904 A JP H028904A JP 15989188 A JP15989188 A JP 15989188A JP 15989188 A JP15989188 A JP 15989188A JP H028904 A JPH028904 A JP H028904A
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- Control Of Combustion (AREA)
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
、各種燃焼炉等の燃焼制御装置に係り、特に負荷変化等
に伴う燃焼量変化の過渡応答特性を改善した燃焼制御装
置に関する。
気とを混合して燃焼を行なわせているが、燃焼には燃料
と空気とが関係し、燃焼のための空気と燃料との比率(
空燃比または空気過剰率等で表わす)によって大きく変
化する。すなわち、燃料の理論的な完全燃焼条件の理論
空気量を基準として、 空気過剰率μ−実際空気量/理論空気量と表わされ、実
際空気量の大小によって、換言すると空気過剰率μの大
小によって燃焼状態が変化する。
に最適燃焼ゾーンがあり、μがこの最適燃焼ゾーンより
も大きくなると、燃焼に関与しない空気が加熱されて煙
突から逃げる排ガス熱損失が大きくなり、燃焼効率が低
下すると共にNOx等の公害も増大する。また、逆にμ
が最適燃焼ゾーンよりも小さくなると、不完全燃焼によ
る熱損失が大きくなり、燃焼効率が低下すると共に公害
面では黒煙が発生することになる。従って、燃焼は定常
時も過渡状態でも最適燃焼ゾーンを逸脱しないように、
すなわち空気過剰率μを所定の範囲内に保つように燃焼
制御を行なわなければならない。
焼制御装置の構成例を示すブロック図である。第6図に
おいて、燃焼装置であるボイラ1のバーナ1−1には、
図示しない燃料供給源から燃料輸送管2を介して燃料が
供給されると共に、図示しない空気供給源から空気輸送
管3を介して空気が供給される。そして、このバーナ1
−1で燃料が空気とともに燃焼してボイラ1の蒸発管1
−2が加熱され、被加熱流体である水を加熱蒸発させて
蒸気が発生し、この蒸気は蒸気パイプ4を介して図示し
ない負荷(需要家)側に供給される。
らの発生蒸気圧力を制御量検出手段である圧力検出器5
で検出し、これを制御量調節手段である圧力調節手段6
にフィードバック信号PVとして人力する。圧力調節手
段6では、圧力目標値S■と上記フィードバック信号P
■との偏差(SV−PV)を算出してこの偏差が零とな
るように調節演算を行ない、この調節演算信号を燃料流
量および空気流量指令信号Aとして出力する。
1の制限手段7を介して燃料流量調節手段8に入力する
と共に、空気流量指令信号Aを第2の制限手段9に人力
して信号Hとし、さらに係数(予定空燃比)μSを有す
る係数手段10を介して空気流量調節手段11に入力す
る。
12で検出し、この燃料流量検出信号FFを燃料流量調
節手段8に人力する。燃料流量調節手段8では、目標値
信号である第1の制限手段7からの制限信号りと、フィ
ードバック信号である燃料流量検出信号FPを導入し、
両者が一致するように調節演算を行なって調節演算信号
を得、この調節演算信号を燃料輸送管2上に設けられた
燃料操作端である流量調節弁(電動弁あるいは可変速ポ
ンプ等でもよい)13に与えて燃料流量を可変調整する
。また、空気輸送管3を通過する空気の流量を流量検出
器14で検出し、この空気流量検出信号FAを開平演算
手段15を介して空気流量調節手段11に入力する。空
気流量調節手段11では、目標値信号である係数手段1
0からの出力信号Mと、フィードバック信号である空気
流量検出tS号FAを導入し、両者が一致するように調
節演算を行なって調節演算信号を得、この調節演算信号
を空気輸送管3上に設けられた空気操作端である流量調
節弁(電動弁あるいは可変速ポンプ等でもよい)16に
与えて空気流量を可変調整する。
、2つの係数手段7−2.7−3とからなり、係数手段
7−2は係数(1+に、)(但し、k、>Q)を、係数
手段7−3は係数(1−に2)(但し、k2〉0)を夫
々有している。そして、各係数手段7−2.7−3には
、空気流量検出信号FAを除算手段17により係数(予
定空燃比)μSで除した信号FAをそれぞれ入力する。
の出力信号Cは次式となる。
と出力信号Bと出力信号Cとを比較し、これらのうちの
中間値のものを選択して制限信号りとして出力する。す
なわち、 (a)C≦A≦Bの時: D−A (b)C<B<Aの時: D−B (c)A<C<Bの時: D−C となり、このことは燃料流量指令信号Aが予定の上限B
および下限Cにより制限されることを示している。ここ
で、FA/μSは空気流量から計算した理論燃料流量を
示し、燃料流量指令信号Aがこの理論燃料流量に対する
所定の上下限内に制限されることを意味する。
2つの係数手段9−2.9−3とからなり、係数手段9
−2は係数(1+に、1)(但し、k、1>Q)を、係
数手段9−3は係数(1−に3)(但し、k3 >o)
を夫々自゛シている。そして、各係数手段9−2.9−
3には、燃料流量検出信号FFをそれぞれ人力する。従
って、係数手段9−2の出力信号E、係数手段9−3の
出力信号Gは次式となる。
と出力信号Eと出力信号Gとを比較し、これらのうちの
中間値のものを選択して制限信号Hとして出力する。す
なわち、 (a)G≦A≦Eの時: H−A (b)G<E<Aの時: H−E (c)A<G<Eの時: H−G となり、このことは空気流量指令信号Aが燃料流量検出
信号FFに比例した上限Eおよび下限Gにより制限され
、これに予定空燃比μSを乗じて得られる空気流量の目
標値信号Mも同様に制限されることを示す。
制限手段7.第2の制限手段9で、燃料流量および空気
流量指令信号Aが選択されていることを示している。ま
た第8図は、第7図においてkI ””3 + k2
=に4とし、燃料供給系の応答が空気供給系の応答、
よりも若干速い場合の空燃比μの時間的変化を示す図で
ある。すなわち、定常状態では空燃比は予定空燃比μS
に制御されているが、目標値の急変または負荷の急変に
より、例えば時刻t1で燃料流量および空気流量指令信
号Aが急増したとすると、空燃比は過渡的に(μSk、
)まで低下し、しばらくして再び定常状態に戻る。また
、時刻t2て燃料流量および空気流量指令信号Aが急減
したとすると、空燃比は過渡的に(μs+に2)まで上
昇し、しばらくして再び定常状態に戻る。なお、燃料供
給系の応答が空気供給系の応答よりも若干遅い場合には
、空燃比μの時間的変化は第8図の逆になるが、いずれ
にしても空燃比は予定空燃比μSの上下に所定の範囲で
制限される。
速化が非常に重要なポイントとなってきている。従って
、燃焼制御装置についても、負荷の急変等に対して即応
することが要請され、製品の品質等と関連して即応の限
界を極めることが強く求められてきている。しかしなが
ら、従来の燃焼制御装置は前述したように、定常状態や
負荷変化の小さい場合には、空燃比を所定範囲内に保持
して燃焼効率が高く、公害の少ない燃焼を実現できるが
、負荷変化が大きく燃料流量および空気流量指令信号A
が大きく変化する場合には、応答が大きく遅れるという
問題を有している。この理由は、燃料流量および空気流
量指令信号Aが大きく変化した時、燃料流量制御系と空
気流量制御系とが互いに相手の実71Ill値に応じて
自制開渠の上下限制限を加えながら、燃料流量および空
気流量指令信号Aに追従していくようになっているため
に、制限手段7,9の制限動作に引掛かると燃料流量制
御系と空気流量制御系の応答が遅い方に引きずられ、燃
料流量および空気流量指令信号Aの変化−空気流量の応
答−燃料流量の目標値制限解除→燃料流量の応答−燃焼
変化という順序で応答するからである。
荷変化に対して応答が大きく遅れるという問題があり、
燃焼の応答特性の改善が強く要望されている。
適燃焼ゾーンを維持しながら、負荷変化等に伴う燃焼量
変化の過渡応答特性を改善することが可能な信頼性の高
い燃焼制御装置を提供することにある。
ら供給される燃料を、空気供給源から供給される空気と
ともに燃焼させて被加熱流体を加熱するようにした燃焼
装置において、燃焼装置に関係する制御量を検出する制
御量検出手段と、制御量検出手段からの制御量とこの目
標値との偏差を算出して当該偏差が零となるように調節
演算を行ない、この調節演算信号を燃料流量および空気
流量指令信号として出力する制御量調節手段と、制御量
調節手段からの燃料流量指令信号に対して燃焼装置に供
給される空気流量に関連した予定の制限を与え、この制
限信号を燃料流量を制御する燃料流量制御手段への目標
値信号として出力する第1の制限手段と、制御量調節手
段からの空気流量指令信号に対して燃焼装置に供給され
る燃料流量に関連した予定の制限を与え、この制限信号
を空気流量を制御する空気流量制御手段への目標値信号
として出力する第2の制限手段と、第1または第2の制
限手段のうち少なくとも一方の制限手段に設けられ、当
該制限手段の入力信号と出力信号との偏差を求め、かつ
当該制限手段の制限動作に引掛かった場合に偏差の大き
さと時間的変化速度に対応して応答補償分を演算する応
答補償手段を備え、応答補償手段からの応答補償信号を
第1または第2の制限手段からの目標値信号に加算合成
するようにしている。
り、燃料流量および空気流量指令信号の変化が小さい場
合には、制限手段の制限動作に引掛からないため、制限
手段の入出力信号の偏差は零であり、流量制御手段に対
する応答補償は行なわれない。一方、燃料流量および空
気流量指令信号が大きく変化した場合には、制限手段の
制限動作に引掛かる。そして、制限手段の制限動作が働
くと、制限手段の入出力信号の偏差が発生し、この偏差
の大きさが制限動作の大きさを表わすことになる。従っ
てこの場合には、この偏差の大きさと時間的変化速度に
対応して応答補償手段で応答補償分が演算され、この応
答補償分が応答の遅い方の流量制御手段の目標値に加え
られて、応答速度の補償が行なわれる。これにより、定
常状態で負荷変化のない時や負荷変化の小さい時には、
動特性補償が全く作用せずに前述した従来の燃焼制御装
置の長所が十分に生かされ、また負荷変化が大きくて制
限手段の制限動作に引掛かった時には、その制限された
量の大きさと時間的変化速度に対応して応答補償が加え
られ、応答の遅い方の流量制御手段の応答速度を速めて
、燃焼の応答特性を改善することが可能となる。
る。
の構成例を示すブロック図であり、第6図と同一部分に
は同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる
部分についてのみ述べる。
に、当該制限手段9の入力信号である燃料流量および空
気流量指令信号Aと、その出力信号である制限信号Hと
の偏差を求め、がっ当該制限手段9の制限動作に引掛か
った場合に当該偏差の大きさと時間的変化速度に対応し
て応答補償分を演算する応答補償手段18を設け、さら
にこの応答補償手段18からの応答補償信号を加算手段
1つに導入して、第2の制限手段9からの制限信号Hに
加算合成し、この合成信号Nを前記係数手段10に人力
する構成としている。
調節手段6からの燃料流量および空気流量指令信号Aの
変化が小さい場合には、第2の制限手段9の制限動作に
引掛からないため、第2の制限手段9の人力信号Aと出
力信号Hとの偏差は零であり、空気流量調節手段11に
対する応答補償は同ら行なわれず、前述した従来のボイ
ラ燃焼制御装置の長所が十分に生かされる。一方、圧力
調節手段6からの燃料流量および空気流量指令信号Aが
大きく変化した場合には、第2の制限手段9の制限動作
に引掛かる。そして、第2の制限手段9の制限動作が働
くと、第2の制限手段9の入力信号Aと出力信号Hとの
偏差が発生し、この偏差の大きさと時間的変化速度に対
応して応答補償手段18で応答補償分が演算される。こ
の応答補償分信号は、加算手段1つで第2の制限手段9
からの出力信号である制限信号Hに加算合成され、さら
にこの合成信号Nに係数手段10で空燃比μSが乗じら
れ、応答の遅い方の流量調節手段である空気流量調節手
段11にその目標値信号Mとして加えられる。これによ
り、応答速度の補償動作を行なって空気流量調節手段1
1の応答速度が速められ、ボイラ燃焼の応答特性を改善
することができる。
圧力ffi調節手段6からの空気流量指令信号Aに対し
て燃焼装置に供給される燃料流量の検出信号FFに関連
した予定の上限、下限の制限を与え、この制限信号Hを
空気流量を制御する空気流量調節手段11への目標値信
号として出力する第2の制限手段9に、当該第2の制限
手段9の入力信号Aと出力信号Hとの偏差を求め、かつ
当該第2の制限手段9の制限動作に引掛かった場合に偏
差の大きさと時間的変化速度に対応して応答補償分を演
算する応答補償手段18を備え、この応答補償手段18
からの応答補償信号を第2の制限手段9からの出力信号
Hである目標値信号に加算手段19で加算合成するよう
にしたので、燃料流量および空気流量指令信号Aすなわ
ち負荷が大きく変化して、第2の制限手段9の制限動作
に引掛かった時には、その制限された量の大きさと時間
的変化速度に対応して応答補償が加えられ、応答の遅い
方の空気tTr、m調節手段11の応答速度を速めるこ
とができる。これにより、負荷変化等に伴う燃焼量の変
化の過渡応答特性を、安全かつ安定な燃焼を確保しつつ
、最適燃焼ゾーンを維持しながら改善することが可能と
なり、今後21世紀に向けて本格的フレキシブル時代を
迎えようとしている産業界に大いに貢献することが期待
できるものである。
する。
を示すブロック図であり、第1図と同一部分には同一符
号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につ
いてのみ述べる。
手段9の入力信号である燃料流量および空気流量指令信
号Aと、その出力信号である制限信号Hとの偏差を求め
る減算手段18−1と、減算手段18−1からの出力信
号を不完全微分して静特性および動特性補償分を演算す
る不完全微分手段18−2と、不完全微分手段18−2
からの出力信号Uの正、負の極性によってゲインの大き
さを変える方向性手段18−3とから構成し、不完全微
分手段18−2からの出力信号Uの極性によって方向性
を持たせて、方向性手段18−3の出力信号Wを前記加
算手段1つに入力している。
2からの出力信号Uを2つに分岐し、その一方を係数α
(0≦αく1)を有する係数手段18−3aを介して信
号Vとして、また他方をそのまま信号Uとして高位信号
選択手段18−3bに導入し、信号Vと信号Uのうちの
高い方の信号を選択して信号Wとして出力する構成とし
ている。
図を示すように、係数手段18−3aの係数αを(0≦
αく1)の間に設定すると、信号Vと信号Uは第3図に
示すような状態となり、この2本の直線の高い方の信号
を選択すると、第3図の斜線で示すように不完全微分手
段18−2からの出力信号Uの正、負の極性によってゲ
インの大きさを変え、方向性を持たせることができる。
量指令信号Aすなイ)ち燃焼の負荷が大きく変化すると
、第2の制限手段9が動作して、その入力信号である燃
料流量および空気流量指令信号Aと、その出力信号であ
る制限信号Hとの偏差を求めるための応答補償手段18
0減算手段181に出力信号が現われる。そして、この
出力信号は不完全微分手段18−2に入力され、不完全
微分して静特性および動特性補償分の演算が行なわれる
。さらに、この不完全微分手段18−2からの出力信号
Uは、その正、負の極性によってゲインの大きさを変え
る方向性手段18−3に入力され、方向性を持たせて応
答補償信号Wとして加算手段19に出力されることにな
る。ここで、応答補償信号Wに、不完全微分手段18−
2からの出力信号Uの極性によってゲインの大きさを変
えて方向性を持たせているのは、次のような理由による
ものである。すなわち、燃焼負荷が増加する時には、黒
煙が発生しないように空気を先行して増加させ、また燃
焼負荷が減少する時には、空気を先行して減少させると
、黒煙が発生したり極端な場合には失火して非常に危険
となるため、空気を後行して減少させなければならない
ためである。
手段18−2からの出力信号Uの正、負の極性、つまり
負荷上昇時と負荷減少時とて、補償の強さに方向性を持
たせることが安全燃焼を確保する上で望ましい。
例構成を示すブロック図であり、第2図と同一部分には
同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部
分についてのみ述べる。
手段18−2.方向性手段18−3からなる第2図の応
答補償手段18の出力段に、減算手段18−1の出力信
号に関連した予定の上限および下限をHして応答補償手
段18からの応答補償信号Wを制限する補償制限手段2
0を設け、この出力信号2を前記加算手段1つに入力す
る構成としている。
有し、減算手段18−1の出力信号を入力する係数手段
20−1と、信号y、倍信号、およびO(セロ)信号の
3つの信号を人力し、これらのうちの中間値の信号を選
択して信号2として出力する中間値選択手段20−2と
から構成している。すなわち、この補償制限手段20の
中間値選択手段20−2は、次の3つの信号 (a)係数手段20−1の出力信号y−β・X(b)応
答補償手段18の応答補償信号W(c) 0 (ゼロ)
信号 を入力し、これらのうちの中間値の信号を選択して信号
2として出力する。
Y (”−βox)<wの時:z−y(−β X) (c)w<O<y (−β・X)の時:z−0(ゼロ) を信号Zとして出力する。また、x<0の時は第5図(
b)に示すように、 (a) y (−βφX)≦W≦0の時二z−w(b)
w<y(−β・x)く0の時: Z m Y(−β・X
) (c)w<O<y (−β・x)の時:z−0(ゼロ) を信号2として出力する。なお第5図で、信号2は斜線
で施した曲線となる。
の応答補償信号Wを、第2の制限手段9によって制限さ
れた大きさに関連して制限することにより、ボイラ燃焼
の応答特性を安全に改泌することができる。また、第2
の制限手段9の入出力信号の偏差の極性の範囲に制限す
ることにより、オーバー補償とか乱調等を生じることが
ない(X≧Oの時W≧0、x<0の時w < O)。
のようにしても同様に実施できるものである。
た第2の制限手段9の入出力信号から応答補償信号を演
算し、この応答補償信号によって自制開渠側である空気
流量調節手段11の目標値信号を補償して応答を速める
場合を述べたが、これに限らず上記応答補償信号を第1
の制限手段7の出力信号に加算合成することによって、
他制開渠側である燃料流量調節手段8の目標値信号を補
償して応答を速めるようにしてもよい。
た第2の制限手段9に応答補償手段9を設けた場合を述
べたが、これに限らず燃料制御系に対応して設けられた
第1の制限手段7に応答補償手段を設けて、この応答補
償信号によって燃料流量調節手段8の目標値信号または
空気流量調節手段11の目標値信号を補償して応答を速
めるようにしてもよい。
にそれぞれ個別に設け、これらの応答補償信号によって
応答の遅い方の流量制御系の目標値信号を補償して応答
を速めるようにしてもよい。
−2に代えて、進み/遅れ手段を用いるようにしてもよ
い。
としては、第2図の構成に代えて折れ線関数手段を用い
るようにしてもよい。
適用した場合について述べたが、これに限らず各種燃焼
炉燃焼制御装置についても本発明を同様に適用できるも
のである。
気流量指令信号に対して予定の制限を与える第1または
第2の制限手段のうち少なくとも一方の制限手段に、当
該制限手段の入力信号と出力信号との偏、差を求め、か
つ当該制限手段の制限動作に引掛かった場合に偏差の大
きさと時間的変化速度に対応して応答補償分を演算する
応答補償手段を備え、応答補償手段からの応答補償信号
を第1または第2の制限手段からの1」標値信号に加算
合成するようにしたので、安全かつ安定な燃焼を確保し
つつ、最適燃焼ゾーンを維持しながら、負荷変化等に伴
う燃焼量変化の過渡応答特性を改遷することが可能な極
めて信頼性の高い燃焼制御装置が提供できる。
一実施例を示すブロック図、第2図は本発明における応
答補償手段の一構成例を示すブロック図、第3図は第2
図における方向性手段の動作を説明するための図、第4
図は本発明における応答補償手段の他の構成例を示すブ
ロック図、第5図は第4図における補償制限手段の動作
を説明するための図、第6図は従来のボイラ燃焼制御装
置の構成例を示すブロック図、第7図は燃料流量および
空気流量指令信号に対する上限および下限の関係を説明
するための図、第8図は空燃比の時間的な変化の一例を
示す図である。 1・・・ボイラ、1−1・・・バーナ、1−2・・・蒸
発管、2・・・燃料輸送管、3・・・空気輸送管、4・
・・蒸気パイプ、5・・・圧力検出器、6・・・圧力調
節手段、7・・・第1の制限手段、7−1・・・中間値
選択手段、7−2゜7−3・・・係数手段、8・・・燃
料流量調節手段、9・・・第2の制限手段、9−1・・
・中間値選択手段、9−2.9−3・・・係数手段、1
0・・・係数手段、11・・・空気流量調節手段、12
.14・・・流量検出器、1.3.16・・・tTc量
調節弁、15・・・開平演算手段、17・・・除算手段
、18・・・応答補償手段、18−1・・・減算手段、
18−2・・・不完全微分手段、18−3・・・方向性
手段、19・・・加算手段、20・・・補償制限手段、 ・・・係数手段、 〇 − 2・・・中間値 選択手段。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 燃料供給源から供給される燃料を、空気供給源から供給
される空気とともに燃焼させて被加熱流体を加熱するよ
うにした燃焼装置において、前記燃焼装置に関係する制
御量を検出する制御量検出手段と、 前記制御量検出手段からの制御量とこの目標値との偏差
を算出して当該偏差が零となるように調節演算を行ない
、この調節演算信号を燃料流量および空気流量指令信号
として出力する制御量調節手段と、 前記制御量調節手段からの燃料流量指令信号に対して前
記燃焼装置に供給される空気流量に関連した予定の制限
を与え、この制限信号を燃料流量を制御する燃料流量制
御手段への目標値信号として出力する第1の制限手段と
、 前記制御量調節手段からの空気流量指令信号に対して前
記燃焼装置に供給される燃料流量に関連した予定の制限
を与え、この制限信号を空気流量を制御する空気流量制
御手段への目標値信号として出力する第2の制限手段と
、 前記第1または第2の制限手段のうち少なくとも一方の
制限手段に設けられ、当該制限手段の入力信号と出力信
号との偏差を求め、かつ当該制限手段の制限動作に引掛
かった場合に前記偏差の大きさと時間的変化速度に対応
して応答補償分を演算する応答補償手段を備え、 前記応答補償手段からの応答補償信号を、前記第1また
は第2の制限手段からの目標値信号に加算合成するよう
にした ことを特徴とする燃焼制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63159891A JP2577443B2 (ja) | 1988-06-28 | 1988-06-28 | 燃焼制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63159891A JP2577443B2 (ja) | 1988-06-28 | 1988-06-28 | 燃焼制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH028904A true JPH028904A (ja) | 1990-01-12 |
JP2577443B2 JP2577443B2 (ja) | 1997-01-29 |
Family
ID=15703435
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP63159891A Expired - Lifetime JP2577443B2 (ja) | 1988-06-28 | 1988-06-28 | 燃焼制御装置 |
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JP (1) | JP2577443B2 (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57127722A (en) * | 1981-01-30 | 1982-08-09 | Toshiba Corp | Combustion controlling device |
JPS60159516A (ja) * | 1984-01-30 | 1985-08-21 | Toshiba Corp | 多種燃料混焼制御装置 |
-
1988
- 1988-06-28 JP JP63159891A patent/JP2577443B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57127722A (en) * | 1981-01-30 | 1982-08-09 | Toshiba Corp | Combustion controlling device |
JPS60159516A (ja) * | 1984-01-30 | 1985-08-21 | Toshiba Corp | 多種燃料混焼制御装置 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP2577443B2 (ja) | 1997-01-29 |
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