JPH0440607B2 - - Google Patents

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JPH0440607B2
JPH0440607B2 JP63081244A JP8124488A JPH0440607B2 JP H0440607 B2 JPH0440607 B2 JP H0440607B2 JP 63081244 A JP63081244 A JP 63081244A JP 8124488 A JP8124488 A JP 8124488A JP H0440607 B2 JPH0440607 B2 JP H0440607B2
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Kazuo Seki
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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00Regulating fuel supply
    • F23N1/08Regulating fuel supply conjointly with another medium, e.g. boiler water
    • F23N1/10Regulating fuel supply conjointly with another medium, e.g. boiler water and with air supply or draught
    • F23N1/102Regulating fuel supply conjointly with another medium, e.g. boiler water and with air supply or draught using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2221/00Pretreatment or prehandling
    • F23N2221/10Analysing fuel properties, e.g. density, calorific
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2225/00Measuring
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    • F23N2225/06Measuring pressure for determining flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2225/00Measuring
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23N2233/08Ventilators at the air intake with variable speed
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    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2235/00Valves, nozzles or pumps
    • F23N2235/02Air or combustion gas valves or dampers
    • F23N2235/06Air or combustion gas valves or dampers at the air intake
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23N2235/00Valves, nozzles or pumps
    • F23N2235/12Fuel valves
    • F23N2235/16Fuel valves variable flow or proportional valves

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、空気比、火炎(フレーム)の位置
を検出して適正な燃焼が行なえるように制御する
燃焼制御装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、例えば給湯システム等に使用されている
燃焼制御装置は、バーナにフレームロツド等の電
極を対向させて設け、バーナと電極との間に電圧
を印加してフレーム電流を火炎検出回路で検出す
る構成になつている。
したがつて、燃料の燃焼時に発生するイオンに
よつてバーナ、電極間にフレーム電流が流れるの
で、フレーム電流を検出することによつて燃料が
適正に燃焼しているか、否かが判定できる。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の燃焼制御装置は以上のように構成されて
いるので、火炎の有無しか検出できず、燃焼を効
率的に行なわせる空気比、フレームの位置が検出
できないという問題点があつた。
この発明は、上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、検出したフレーム電流等を
用いて現状空気比を演算して適正な燃焼状態に制
御するとともに、火炎の位置をも適正な位置に制
御できる燃焼制御装置を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る燃焼制御装置は、燃料流量検出
手段で検出した燃料流量、燃料種別設定手段で設
定した燃料の種類、空気比演算手段で算出した現
状空気比、第1の記憶手段が出力する目標空気比
等で算出した必要空気量、火炎位置演算手段で算
出した火炎位置、およびバーナの状態を検出する
赤色検出手段の出力の3系統でブロワ、バルブを
調整して燃焼状態を制御する構成としたものであ
る。
〔作用〕
この発明における燃焼制御装置は、燃料流量検
出手段で検出した燃料流量、燃料種別設定手段で
設定した燃料の種類、空気比演算手段で算出した
現状空気比、第1の記憶手段が出力する目標空気
比等で必要空気量を算出し、この必要空気量に基
づいてブロワ、バルブを調整して燃焼状態を制御
する。
また、火炎位置演算手段で算出した火炎位置に
基づいてブロワ、バルブを調整して焼結状態を制
御する。
さらに、バーナの状態を検出する赤色検出手段
の出力に基づいてブロワ、バルブを調整して燃焼
状態を制御する。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。
第1図はこの発明のクレーム対応図であり、1
はバーナ、2はバーナ1に対向させて設けたフレ
ームロツド等の電極、3はバーナ1と電極2との
間にフレーム電流の飽和値を得るための第1の電
圧値およびフレーム電流の不飽和値を得るための
第2の電圧値を時分割で交互に印加する電圧印加
手段、4は電圧印加手段3で印加した第1、第2
の電圧値に対応するフレーム電流を検出するフレ
ーム電流検出手段、5はバーナ1への燃料流量を
検出する燃料流量検出手段、6は燃料の種類を設
定する燃料種別設定手段、7はバーナ1への空気
流量を検出する空気流量検出手段、8は空気比演
算手段を示し、フレーム電流検出手段4で検出し
たフレーム電流の飽和値と、燃料流量検出手段5
で検出した燃料流量と、燃料種別設定手段6で設
定した燃料の種類と、空気流量検出手段7で検出
した空気流量とを入力として現状空気比を算出す
るものである。
9は複数の燃料に対する目標空気比を記憶した
第1の記憶手段を示し、燃料流量検出手段5で検
出した燃料流量と、燃料種別設定手段6で設定し
た燃料の種類とを入力とし、対応する目標空気比
を出力するものである。
10は第2の記憶手段を示し、燃料流量検出手
段5で検出した燃料流量と、燃料種別設定手段6
で設定した燃料の種類とを入力とし、火炎の位置
を算出するために電圧印加手段3が出力する第2
の電圧値に対する複数のフレーム電流の不飽和値
を出力するものである。
11は火炎位置演算手段を示し、電圧印加手段
3が出力する第2の電圧値、フレーム電流検出手
段4で検出したフレーム電流の不飽和値および第
2の記憶手段10が出力する複数のフレーム電流
の不飽和値に基づいて火炎の位置を算出するもの
である。
12は燃焼によるバーナ1の異常状態を示す赤
色を検出するCdS等の赤色検出手段、13は空気
量演算手段を示し、燃料流量検出手段5で検出し
た燃料流量、燃料種別設定手段6で設定した燃料
の種類、空気流量検出手段7で検出した空気流
量、空気比演算手段8で算出した現状空気比、火
炎位置演算手段11で算出した火炎位置および赤
色検出手段12の出力に基づいて必要空気量を算
出し、空気流量検出手段7で検出する空気流量を
必要空気量とするため、または火炎位置演算手段
の出力を正常位置とするため、または赤色検出手
段の出力を正常とするためにブロワ14を制御す
るものであるが、現状空気比と目標空気比との間
に所定値以上の差があるときは燃料流量を調整す
るためにバルブ15の開閉をも制御するものであ
る。
なお、電圧印加手段3からフレーム電流検出手
段4への入力は、検出したフレーム電流を飽和値
か、不飽和値かを識別するためのものである。
第2図はフレーム電流の特性図であり、曲線A
はバーナ1に対して火炎の燃焼反応帯が近い場
合、曲線Bはバーナ1に対して火炎の燃焼反応帯
が適正な場合、曲線Cはバーナ1に対して火炎の
燃焼反応帯が遠い場合を示し、バーナ1と電極2
との間に印加する電圧を上昇させると、フレーム
電流は飽和値Isに向つて漸近する。
したがつて、バーナ1と電極2との間に第2の
電圧値として電圧V2を印加すると、火炎の位置
によつてフレーム電流IA,IB,ICが検出できるの
で、電圧V2を印加したときのフレーム電流を検
出することによつて火炎の位置が算出できる。
なお、V1はフレーム電流の飽和値を得るため
の第1の電圧値に対応する電圧を示し、火炎がど
の位置にあつても飽和値Isが得られる値である。
そして、フレーム電流の飽和値Isは燃料流量、燃
料の種類等によつて変化する。
第3図はこの発明を給湯システムに適用した構
成を示すブロツク図であり、第1図と同一部分に
は同一符号が付してあり、2Aは電極としてのフ
レームロツド、5Aは燃料流量検出手段としての
第1の流量計、6Aは燃料の種類を設定する燃料
の種別設定器、7Aは空気流量検出手段としての
第2の流量計、12Aは赤色検出手段としての赤
色検知センサ、21はコントローラを示し、電圧
印加手段、フレーム電流検出手段、空気比演算手
段、第1の記憶手段、第2の記憶手段、火炎位置
検出手段および空気量演算手段の機能を備え、バ
ーナ1、フレームロツド2Aを備えた熱交換器2
2への水流量を検出する第3の流量計23の出力
を入力とし、湯温を所定の温度とするためのカロ
リ計算等をも行なうものである。なお、図示して
いないが、熱交換器22の排出側に配置された湯
温検出用のサイリスタは、熱交換器22から出た
湯の温度を検出し、この検出した湯温をコントロ
ーラ21へ入力する。
第4図は第3図に示した赤色検知センサ
(CdS)12Aの特性図であり、Wvは可視光領
域、WBはバーナの赤熱検知のために必要な検出
範囲を示す。
次に、第3図に基づいて動作を説明する。
所定の温度の湯を供給する場合、第3の流量計
23が検出した水流量、熱交換器22の排出側に
配置したサイリスタで検出された湯温、燃料の種
別設定器6Aで設定した燃料の種類を入力とする
コントローラ21はカロリ計算を行ない、必要な
燃料量、空気比に基づいた必要な空気量を決定
し、ブロア14、バルブ15を制御して燃料を燃
焼させる。
上記のように燃料を正常に燃焼させている状態
では、コントローラ21は各入力に基づいて現状
空気比、火炎位置を算出するとともに、現状空気
比、目標空気比、火炎位置等に基づいて必要空気
量を算出してブロワ14を調整、制御する。
このように燃焼を制御している状態で、例えば
現状空気比が目標空気比に対して不足している場
合は、火炎位置がバーナ1に近くなるため、フレ
ーム電流は多くなるので、火炎位置はバーナ1に
近くなつたことが検出でき、バーナ1が燃焼によ
つて一部分的でも赤色になると、赤色検知センサ
12Aは異常を知らせる信号を出力する。
したがつて、コントローラ21は現状空気比を
算出し、現状空気比、目標空気比等に基づいて必
要空気量を算出し、ブロワ14を調整、制御して
空気比を目標空気比へ戻すことができる。
また、火炎位置も正常位置へ戻るため、火炎位
置を算出する系統からも空気比が正常に戻つたこ
とが検出できるとともに、赤色検知センサ12A
の系統からも空気比が正常に戻つたことが検出で
きる。
このように、空気比が正常に戻るのを3系統で
検出できるので、1つの系統が故障しても燃焼を
正常に制御できる。
そして、トータル的な空気量は適正であつて
も、バーナ1の状態によつて部分的に異常な燃焼
が発生すると、赤色検知センサ12Aによつても
空気量が制御できるので、バーナ1を破損させる
逆火を抑制してできる効果がある。
また、現状空気比が目標空気比に対して過剰で
ある場合は、火炎位置がバーナ1に遠くなるた
め、フレーム電流は少なくなる。
この場合も、現状空気比が目標空気比に対して
不足している場合と同様に、燃焼を正常に制御で
きる。
なお、現状空気比が目標空気比に対して過剰で
ある場合は、バーナ1が赤色になることはないの
で、赤色検知センサ12Aで燃焼が正常に戻つた
ことを検出することはできなくなる。
そして、現状空気比と目標空気比との間に所定
値以上の差があるときは、空気流量のみを調整、
制御しても応答性が悪いので、燃料流量を調整す
るためにバルブ15の制御をも同時に行ない、迅
速に目標空気比とすることによつて適正な燃焼状
態にできる。
しかし、元のカロリへ戻す制御も行なわれる。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、燃焼状態が
3系統で制御できるので、広範囲にわたつて燃焼
制御ができるとともに、1つの系統が故障しても
燃焼を正常に制御できる。
また、トータル的な空気量は適正であつても、
バーナの状態によつて部分的に異常な燃焼が発生
した場合、赤色検出手段の出力によつて逆火を抑
制し、バーナの破損を防止できる。
さらに、現状空気比と目標空気比との間に所定
値以上の差があるときは、空気流量、燃料流量を
調整することにより、迅速に適正な燃焼状態とす
ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明のクレーム対応図、第2図は
フレーム電流の特性図、第3図はこの発明る給湯
システムに適用した構成を示すブロツク図、第4
図は第3図に示した赤色検知センサの特性図であ
る。 図において、1はバーナ、2は電極、3は電圧
印加手段、4はフレーム電流検出手段、5は燃料
流量検出手段、6は燃料種別設定手段、7は空気
流量検出手段、8は空気比演算手段、9は第1の
記憶手段、10は第2の記憶手段、11は火炎位
置演算手段、12は赤色検出手段、13は空気量
演算手段、14はブロワ、15はバルブを示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 バーナと、このバーナに対向させて設けた電
    極と、前記バーナと前記電極との間にフレーム電
    流の飽和値を得るための第1の電圧値および前記
    フレーム電流の不飽和値を得るための第2の電圧
    値を交互に印加する電圧印加手段と、前記フレー
    ム電流を検出するフレーム電流検出手段と、この
    フレーム電流検出手段で検出したフレーム電流の
    飽和値、燃料流量検出手段で検出した前記バーナ
    への燃料流量、燃料種別設定手段で設定した燃料
    の種類および空気流量検出手段で検出した前記バ
    ーナへの空気流量に基づいて現状空気比を算出す
    る空気比演算手段と、前記燃料流量検出手段で検
    出した燃料流量、前記燃料種別設定手段で設定し
    た燃料の種類を入力とし、対応する目標空気比を
    出力する第1の記憶手段と、前記燃料流量検出手
    段で検出した燃料流量、前記燃料種別設定手段で
    設定した燃料の種類を入力とし、火炎の位置を算
    出するために前記電圧印加手段が出力する第2の
    電圧値に対する複数のフレーム電流の不飽和値を
    出力する第2の記憶手段と、前記電圧印加手段が
    出力する第2の電圧値、前記フレーム電流検出手
    段で検出したフレーム電流の不飽和値および前記
    第2の記憶手段が出力する複数のフレーム電流の
    不飽和値に基づいて火炎の位置を算出する火炎位
    置演算手段と、前記燃料流量検出手段で検出した
    燃料流量、前記燃料種別設定手段で設定した燃料
    の種類、前記空気流量検出手段で検出した空気流
    量、前記空気比演算手段で算出した現状空気比お
    よび前記火炎位置演算手段で算出した火炎位置に
    基づいて必要空気量を算出し、前記空気流量を前
    記必要空気量とするため、または/および前記火
    炎の位置を正常位置とするためにブロワを制御す
    る空気量演算手段とを備えた燃焼制御装置。 2 バーナと、このバーナに対向させて設けた電
    極と、前記バーナと前記電極との間にフレーム電
    流の飽和値を得るための第1の電圧値および前記
    フレーム電流の不飽和値を得るための第2の電圧
    値を交互に印加する電圧印加手段と、前記フレー
    ム電流を検出するフレーム電流検出手段と、この
    フレーム電流検出手段で検出したフレーム電流の
    飽和値、燃料流量検出手段で検出した前記バーナ
    への燃料流量、燃料種別設定手段で設定した燃料
    の種類および空気流量検出手段で検出した前記バ
    ーナへの空気流量に基づいて現状空気比を算出す
    る空気比演算手段と、前記燃料流量検出手段で検
    出した燃料流量、前記燃料種別設定手段で設定し
    た燃料の種類を入力とし、対応する目標空気比を
    出力する第1の記憶手段と、前記燃料流量検出手
    段で検出した燃料流量、前記燃料種別設定手段で
    設定した燃料の種類を入力とし、火炎の位置を算
    出するために前記電圧印加手段が出力する第2の
    電圧値に対する複数のフレーム電流の不飽和値を
    出力する第2の記憶手段と、前記電圧印加手段が
    出力する第2の電圧値、前記フレーム電流検出手
    段で検出したフレーム電流の不飽和値および前記
    第2の記憶手段が出力する複数のフレーム電流の
    不飽和値に基づいて火炎の位置を算出する火炎位
    置演算手段と、前記燃料流量検出手段で検出した
    燃料流量、前記燃料種別設定手段で設定した燃料
    の種類、前記空気流量検出手段で検出した空気流
    量、前記空気比演算手段で算出した現状空気比、
    燃焼による前記バーナの異常状態を示す赤色を検
    出する赤色検出手段の出力および前記火炎位置演
    算手段で算出した火炎位置に基づいて必要空気量
    を算出し、前記空気流量を前記必要空気量とする
    ため、または/および前記火炎の位置を正常位置
    とするため、または/および前記赤色検出手段の
    出力を正常とするためにブロワを制御する空気量
    演算手段とを備えた燃焼制御装置。 3 空気量演算手段は、空気比演算手段で算出し
    た現状空気比と第1の記憶手段が出力する目標空
    気比との間に所定値以上の差があるときは燃料流
    量を調整するためにバルブをも制御することを特
    徴とする請求項第1項または第2項記載の燃焼制
    御装置。
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