JPS59231353A - 燃焼制御装置 - Google Patents

燃焼制御装置

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JPS59231353A
JPS59231353A JP58106919A JP10691983A JPS59231353A JP S59231353 A JPS59231353 A JP S59231353A JP 58106919 A JP58106919 A JP 58106919A JP 10691983 A JP10691983 A JP 10691983A JP S59231353 A JPS59231353 A JP S59231353A
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JP
Japan
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temperature
flow rate
heated
fluid
control valve
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Application number
JP58106919A
Other languages
English (en)
Inventor
Toru Shimomura
徹 下村
Shinichi Murashige
村重 伸一
Takeshi Yamada
武 山田
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Omron Corp
Original Assignee
Tateisi Electronics Co
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
Application filed by Tateisi Electronics Co, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Tateisi Electronics Co
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00Regulating fuel supply
    • F23N1/08Regulating fuel supply conjointly with another medium, e.g. boiler water
    • F23N1/082Regulating fuel supply conjointly with another medium, e.g. boiler water using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2223/00Signal processing; Details thereof
    • F23N2223/36PID signal processing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2225/00Measuring
    • F23N2225/08Measuring temperature
    • F23N2225/18Measuring temperature feedwater temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2225/00Measuring
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    • F23N2225/19Measuring temperature outlet temperature water heat-exchanger
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2233/00Ventilators
    • F23N2233/06Ventilators at the air intake
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2235/00Valves, nozzles or pumps
    • F23N2235/12Fuel valves
    • F23N2235/16Fuel valves variable flow or proportional valves

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Combustion (AREA)
  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、たとえば湯沸器などのように7<−すによっ
て熱交換器を流過する被加熱流体を加熱するようにした
燃焼制御装置に関する。
背景技術 第1図は本発明の一実施例の全体の系統図であり、併せ
て本発明の基礎となる階数を説明する。
湯沸器では基本的には、(a)熱交換器1の出湯温度を
検出して湯温検出信号を導出する温度検出器としてのサ
ーミスタ2と、(b)熱交換器1からの出湯温度を設定
する温度設定器3と、(C)バーナ4に燃焼空気を供給
するファン5と、(d)サーミスタ2による湯温検出信
号と温度設定器3からの温度設定信号との偏差から、フ
ァン50回転数したがって燃焼空気の流量を制御する制
御回路6と (6) )< −す4へのガス燃料の供給
経路15に介在されてファ゛ン5の送風空気圧に応じて
開度が変わりノ々−す4に供給されるガス燃料の圧力が
ファン5による空気圧に比例するように作動する比例制
御弁7とを含む。熱交換器1からの湯は、管路15力・
ら蛇口14を峠て使用される。ガス燃料の管路16には
、ガス燃料を供給・遮断するための元ノ<Iレフ゛9、
および部力制佃を行なうガバナ10が介在される。
加熱されるべき水は、管路16から熱交換器IK導かれ
る。この管1i’i’、17の途中には、熱交換器1合
流過する水の流かを検出する流量検出器8が介在される
バーナ4に関連して、点火火花を発生する点火2g11
と、点火り01作によって正常に着火した〃・否かを検
出する炎検出器12と、ファン5の作動確認を行なうた
めの風圧スイッチ13とが設けられる。
蛇口14がIJMかれて水が排出されると、流量検出器
8によって熱交換器1へ水が流れることが検出される。
これによって制御回路6け元ノ(ルプ9全開き、点火器
11を作動させるとともに、ファン5を駆動する。ファ
ン5の送風流量が予め定めた値に向かって増大するに伴
い、その空気圧に比例した開度で比例制al弁7が動作
される。このようにしてバーナ4におけるガス燃焼状物
7% 5文長して安定化する。
第2図は、制御回路6によって行なわれる湯温制動のた
めの基本的な動作を示すプロ・ンク図である。熱交換器
1による出湯温度がダ′−ミスタ2によって検出される
と、その場i’I114黄出信号aと、温度設定器3に
よって設定された温度設定信号すとの偏差Cが演算され
る。この((i6差Cは、いわゆる比例、積分および微
分(以下、PfDと略称する)の演算が行なわれて、制
御信@d力;得られる。
この制御信号dに基づいて、ファン5を瓜メ動するモー
タの回転数に対応した回転磁界のU1磁位牟口角が演算
される。ファン5を駆動するモータ14 、交流電源か
らスイッチング素子を介して電力カ5与えられ、このス
イッチング素子の導通角のj91J 御によってモータ
の回転速度に対応したファン5の送風量が’MJFmJ
される。スイ・ンチンク゛素子の111ftj角をm1
j御するトリガ信号eによって定筐る導通角で、ファン
5を駆動するモータの駆動電力がル制御される。
このようにして、ファン5の送風量が適切な値になる。
その結果、ファン5の空気圧fが比例制御弁7に伝達さ
れる。これによって比例制御弁7の開度が、ファン5の
空気圧に対応した伯になる。
したがってバーナ4に供給されるガス燃料の流量が適(
−リな哨となって、出湯温度は設定温度となるように制
i+tilされる。このような動作が繰返えされて、出
湯温1度1l−1:設゛定温度に保持され、バーナ4は
適切なガス燃料の流量で燃焼を継続する。設定温度ある
いは出湯量の変更があったときには、出湯温度の変化が
フィードバックされ、上述の制能1動作によって出湯温
度が修正される。
ところで眉知のように出湯流量の変更があってから、そ
れが出湯温度の変化として表われ、その結果サーミスタ
2によって出湯温度が検出される捷でには時間遅れがあ
る。この時間遅れによって、次のような解決すべき問題
が生じる。
第3図は、制御回路6の第2図に示される動作によって
生じる現象を示す波形図である。出湯流量を示す第3図
Uにおいて、時刻TIで蛇口]4からの出湯流量を減少
したときを想定する。サーミスタ2によって検出される
出湯温度は第3図(2)に示されており、比例制御弁7
の開度に依存した流量でガス燃料がバーナ4に供給され
る。ガス燃料の流量の時間経過は第3図(3)に示され
ている。
時刻T1において出湯流量が減少しても、サーミスタ2
によって検出される出湯温度は時間遅れΔT1後の時刻
T2までは一定である。したがってガス燃料の流量は時
刻T1直後VCおいては変化しない。そのため時刻T2
において、ブーミスタ2によって検出される出湯温度が
過渡的に急上昇してオーバシュートする。したがって、
ファン5駁よび比例制御弁7が制御され、時刻T2以降
においてガス燃料の流量が低下される。このようにして
出湯温度の上昇した湿度差は、第3図(2)の参照符W
1で示される。この温度差W1が生じるオーバシュート
の継続期間が知いときには、熱交換器lから蛇口14に
渦が管路15を経て導かれる途中に、温度が充分に低下
し、したがって蛇口】4カ・ら出湯される湯温の上昇は
、小さく抑えられる。
シ〃・シなからオーバシュートの継続期間が長く、たと
えは数秒以上となると、出湯温度の温度差W1が大きく
なり、¥f路I5を通過しても湯温が充分に低下されず
、したがって蛇口14から出湯さノ1.る湯温1dカ・
なりの高温rすであり、はなはだ危険である。
時刻T3において蛇口】4が絞られ、出湯BE量が減少
すると、時間遅れΔT2後の時刻T41Cおいて、ブー
ミスタ2によって検出される出湯温度が低下する。これ
によって比例1iiIJ a弁7の開1題が大きく変化
される。そのため出湯温度が、時刻T4以降において、
一時的に設定温度よりも温度差W2だけ低下してアンダ
ーシュートが生じる。
このような問題を解決するために先行技術では、j+I
J佃1υ1路6においてブーミスタ2によって検出され
る出湯温度が温度設定器3によって設定された&i(+
(iから予め定めた値以上上昇してずれて危険でアルと
@に、ファン5を駆動するモータの導通角を制御するス
イッチングダそ子の@記導通角を、予め定めた最小値と
し、ファン5の回転数を速やかに降下させるように位相
演算を行なっている。このような先行技術によれは、出
湯流月1の減少時における出湯温度のオーバシュートは
成る程度は低itできるものの、オーバシュートが余生
して出7易温変が上って初めて、出1易温度が低下する
ように制御するPIti成を有1.ているので、オーバ
シュートを完全になくすことができず、上述し7た勤向
だけでは不充分であり、有効な対策が切望されていた。
目   的 本発明の目的は、被加熱流体の流量が減少したときに熱
交換器によって加熱される被加熱流1体の温度が可及的
に一定に保たれ、上述のオーバシュート現象を充分に低
減させることができるようにした燃焼制御装置を提供す
ることである。
全期の構成と効果 本発明は、上述の目的を達成するためにバーナによって
熱交換器を流過する被加熱流体を加熱する燃焼制御装置
であって、熱交換器からの被加熱流体の温度を検出する
温度検出器と、熱交換器からの被加熱流体の温度を設定
する温度設定器と、バーナに供給される燃料の流量を制
御する制御弁と、熱交換器を流過する被加熱流体の流量
を検出する流量検出器と、温度検出器と温度設定器と流
f、4検出器とからの出力に応答し、被加が〜流体の流
Htが減少してその流量の時間変化率が予め定めた値以
上であるとき、制御弁の911度を小さく絞り、その時
間変化率がArt記予め定めた個未満であるとき、熱交
換2gからの被加熱流体の温度が温度設定器によって設
定された温度となるように制向弁の開度を制御する制御
1手段とを含むことを特徴とする。
このような構成によれは、被加熱流体の流量がZ或少し
′Cその流量の時間変化率が予め定めた値以上であ小と
き、流量制御弁の開度を小さく絞り、これによって被加
熱流体の温度が′im度設定設定器って設定された温度
から大きく上昇してオーバシュートすることが抑制され
、その設定温度力)らの温度のずれヲ極めて小さい値と
することができる。
したがって熱交換器からの被加熱流体の流量が急激に低
減変更しても、その温度が急激に上昇するおそれがない
。また七〇オーバシュートの継続時間が短く、被加熱流
体の流@変更後の短時間に、11i1度設定器によって
設定された扁変を有する被加熱流体を得ることができる
ようになる。
実施例 以下、本発明の一実施例を図面Vこ基づいて説明する。
湯沸器の燃焼制御装置は前述のように第1図に示された
WR成を有し、制御回路6の動作は第4図のブロック図
に示されるとおりである。制御回路6は、マイクロコン
ピュータなどヲ含み、第5図に示されるフローチャート
に従って動作を行なう。蛇口14がIIIIかれた後V
′こは、バーナ4の燃焼が行なわれ、熱交換器1刀jら
は温度設定器3vこよって設定された出湯温度を有する
湯が供給される。ブーミスタ2によって検出される出湯
温度信号aと瀧度投定どg3によって設定された潤度設
定信号すとの0rii差Cは、PID演算が行なわれ、
その制御信号dに基づいて位相演算が行なわれてトリガ
信号eが寿られ、ファン5を1駆動するモータに接続さ
れているスイッチング素子の導通角が制鎗1される。こ
れによってファン50空気匡fに対応した開度で比例制
御弁7が制御され、バーナ4へのカス燃料の供給流L1
が制御される。このような動作は前述と同様である。
制御回路6では、第5図のステップ101においてプ′
−ミスタ2によって検出される出湯温度を読み込む。次
のステップ102では、流量検出器8によって検出され
る9路16を介する被加熱流体としての水道水などの水
の流>(を読み込む。ステップ103では、過去に水の
流≠変化があったかどうか全流計変化フラグの論理状部
で判断する。
第5図では、フラグは参照符F/F  で示す。過去に
おいて供給されている水の流h)変化がないときVこは
、流4R1変化フラグは論理「0」であり、そのため次
のステップ104に進み、現在の水の流量変化の有無全
や]定する。水の流、量斐化があればステップ106&
n進み、1舟h(変化フラグを論理「l」とする。次の
ステップ107では流量検出器8によって検出された流
量信号gを歇号して、流量の時間変化率を表わす微分信
号りを)部計3する。ステップ108では、微分信号り
を予め定めた弁髪1ルベルでレベル弁別して弁別信号i
 75; ?4.jら−rLる。
流量の時間変化率が予め定めたf+υ1ルべIし未?u
!iであるときには、次のステ′クプ109に移り、温
I對の偏差Cがあるか否かが判定される。(Iiit 
i漕C力3あるときには、ステ・ンブ110に1角み、
pxv5A’Jh:を行なう。次のステ・ンブ111に
おいて、ファン5を駆動するモータに訃゛力を供給する
スイ゛ンチング素子の導通角が最適な値となるように、
しため3つて偏差Cが無くなるように位(口演算をン′
rなう。
このようにしてファン5をスチ゛ン7°11211こお
いて駆動し、再びステ・ンブ101に尺る。
ステップ104において水の流量”変化753ないこと
が判定されると、ステップ109に移る。
ステップ109vCおいて温度の偏差C力;なければ、
ステップ400に移り、以前の偏差演算gを保持してス
テップ112に進む。
第6図を参照して、1fil検出器8によってイ灸出さ
れる水の流量が第6図(])で示されるように日寺亥υ
Tllにおいて大幅に減少したときを想定する。
ステップ108では、微分信号りが予め定めた弁別レベ
ル以上であることが判定される。これによってステップ
201に進む。このステップ201では、ツーーミヌタ
2(でよって検出される出湯温度と、湯度設定器3によ
って設定された設定温度との大小関係が比較されてOn
t差判定信号jが得られる。出湯温咽が設定1’以上で
あれば、ステップ202に進み、オーバシュート抑制の
ために最低燃焼状態となるように優先的な制御が行なわ
れる。
−iなわちファン5を駆動するモータに電力を供給する
スイッチング素子に与えられるトリガ信号にの導通角は
予め定めた最小啼となり、ファン5は予め定めた最も低
い速度で回転可動される。そのため化例制誼11弁7の
IJiQ度は最小値となり、ガス燃tトの供給流量は第
6図(2)で示されるように予め定めた最小の(l(i
Qとなる。これによってサーミスタ2によって検出さi
する出湯温度は、第6図(3)で示されるようにごくわ
ずかオーバシュートするだけである。ガス燃料の供給流
量が最1氏@Qに維持されることによって、出湯温度は
わずかなオーツくシュート後に直ちに低下していく。
ファン5が最低速度で回転されガス燃料の供給流量が最
小@Qのままであること1だよって、I寺刻T12にお
いて偏差Cに基づいて出湯温度が設定温度未満となった
ことが#′4j定されると、ステ′ノフ。
201からステップ300に前む。これしてよって流量
変化フラグは論理「0」とさね7、その後、ステップ1
09に移る。このようにして、時刻T11〜TI2の期
間において出?M i1度がオーツくシュートすること
が抑、えられる。
本発明1d、湯沸器に関迎して実施されるだけでなく、
その池の被加熱流体を加熱するために広範囲に実施、さ
れることができる。
以上のように本発明によれば、被加熱流体の流量の減少
の時間変化率が予め定めた値以上であるとき、燃N流矩
が小さくされるので、被加熱流体ノ温度のオーバシュー
トが抑制される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示し併せて先行技術を説明
するための系統図、第2図は出湯温度の制御を行なうた
めの基本的動作を説明するためのブロック図、第3Mは
先行技術の出湯温度特性を示す波形図、第4図は本発明
の一実施例の動作を示すブロック図、第5図は本拍明の
一実施例の動作を示すフローチャート、第6図は本発明
の一実施例の出湯温度の特性を示す波形図である。 1・・・熱交換器、2・・・サーミスタ、3・・・温度
設定器、4・・・バーナ、5・・・ファン、6・・・制
御回路、7・・・比例制御弁、8・・・流量検出器代理
人   弁理士 西教圭一部 第3図 0□−□−□−□− 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 バーナによって熱交換器を流過する被加熱流体を加熱す
    る燃焼制能1装置において、 熱交換器からの被加熱流体の温度を検出する温度検出器
    と、 熱交換器からの被加熱流体の温度を設定する温度設定器
    と、 バーナに供給される燃料の流量を制御する制御弁と、 熱交換t5を流過する被加熱流体の流量を検出する流量
    検出器と、 温度検出器と温度設定器とIN、、M検出器とからの出
    力に応答し、被加熱流体の流量が減少してその流量の時
    ffA1変化率が予め定めた値以上であるとき、制御弁
    の開度を小さく絞り、その時開変化率が前記予め定めた
    1心未満であるとき、熱交換器からの被加熱流体の温度
    が温度設定器によって設定された温度となるように制御
    弁の開度を制御する制御手段とを含むことを特徴とする
    燃焼制御装置。
JP58106919A 1983-06-14 1983-06-14 燃焼制御装置 Pending JPS59231353A (ja)

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Cited By (3)

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