JPS60202233A - 燃焼制御装置 - Google Patents

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】 詳しくは、湯温を設定温度に維持すべく、前記設定温度
と検出温度との比較結果に観いて燃・竹供給量を比例制
御する少なくとも積分手段を含む制御手段を備えた燃焼
制御装置に関する。

従来より、この種の燃焼制御装置においては、省エネル
ギーの観点から設定温度と検出温度との偏差に対して燃
焼供給量すなわち供給熱量を自動調節可能な比例制御手
段が採用される例が多くなっている。

上記庇例制御手段は、湯温を自由に調節できるとともに
、不必要な燃料を供給することなく安定した温度制御が
できるのであるが、過度的な負荷変動、例えば出湯量の
急激な変化等、が発生した場合は制御にオーバージニー
トやアンダーシュート等の過渡応答を生じて制御が安定
するまでに設定温度に対して大きく異なる温度の湯が高
温される欠点が有り、仁の過渡応答を防止する手段が必
要であった。

この種の過渡応答を防止する手段としては、例えば、特
願昭５５−１０５７１０号（特開昭５７−８１７２２号
）公報に開示されている燃焼制御装置があるが、この手
段では十分ではなく、以下に示すような欠点があった。

即ち、第７図に示すように、電源電圧（Ｖｃｃ）を抵抗
分割された基準電圧（Ｖａ’）と温度検出手段としての
サーミスタ（ＲＴ’）の出力電圧（ｖｔ＋’）との偏差
を積分器（ＡＩ’）を含むＰＩＤ制御回路（１つに壬っ
て演算し、その出力（ｖ′）によって燃料供給量を調節
する比例弁（２′）の開度を決定する定電流駆動回路（
８つの駆動電流を制御するように構成するとともに、前
記基準電圧（Ｖａ’）に対して所定値低く設定した電圧
（Ｖｃりすなわちオーバーシュート基準電圧と前記検出
電圧（ｖｂりとを比較して温度変化のオーバーシュート
発生を判別するオーバーシュート検出回路（４つを設け
、このオーバーシュート検出回路（４′）の出力によっ
て、前記積分器（Ａ１つの入力レベルをシフトして、Ｐ
ＩＤ制御回路（１′）の出力（Ｖ′）を強制的に下げる
ことによって前記比例弁（２つを、燃焼を維持する最低
開度に復帰させるように構成しである。

しかしながら、上記オーバーシュート検出回路（４′）
は、前記積分器（ＡＩ勺をその出力が下限値に飽和する
状態にまでシフトして非能動状態にしてしまうこと、お
よび、前記比例弁（２つの最低開度は２つの抵抗（Ｒ２
’）ｌ　（Ｒ３つによってＰＩＤ制御回路（１′）の動
作とは無関係に設定しであることに起因して、オーバー
シュート発生後、検出電圧（ｖｂ’）が前記オーバーシ
ュート判別電圧（Ｖｃ’）以上になってもＰＩＤ制御回
路（ｌりが能動状態に復帰するのが遅れて、大きなアン
ダーシュートが発生する欠点があった。

つまり、出湯量が急に変動すると設定温度に対して湯温
か上下動して安定するまでに時間がかかるという不都合
がある。

そこで、上記不都合を解消すべく、本出願人は既に検出
温度が設定温度に対して所定値以上異なる場合は、前記
検出温度に拘らず、前記燃料供給量が予め設定しである
所定量となるように、前記比例制御手段の出力レベルを
前記所定量に維持すべく制御する飽和防止手段を設けて
（ 過渡応答発生後の正常な温度制御への復帰時間を短縮し
、もって、過渡応答の少々い燃焼制御装置を提案しであ
る。

しかしながら、上記燃焼制御装置にあっては、飽和防止
手段を設けたために、この手段が無い場合に比較し′て
ＰｒＤ制御回路の出力初期値が大きくなり、従って、初
期点火時における加熱速度が従来より速くなるため、初
期点火時に過渡応答である大きなオーバーシュートが発
生するという新たな不都合が生じる。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、そ
の目的は、急な負荷変動に対して過渡応答の少ない制御
手段を備えなか、ら１．かつ、初期点火時にも誤動作す
ることの無い過渡応答防止手段を備えだ燃焼制御装置を
提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明による燃焼制御装置は、
前記検出温度が設定温度に対して所定値以上異なる場合
は、前記検出温度に拘らず、前記溶料供給量が予め設定
しである所定量となるように、前記比例制御手段の出力
レベルを前記所定量に維持すべく制御飽和防止手段を設
けるとともに、初期点火時には前記飽和防止１段の設定
レベル＼を所定時間の間最低値・に°維持すべく制御す
る出力制限手段を設けである点に特徴を有する。

以下、上記構成を第１図に示すブロック図に基いて説明
する。

第１図はガス湯沸器等のように出湯温度をガス燃焼量を
比例制御することによって調節するだめの燃焼制御装置
のブロック図であって、基本的には、サーミスタ等の温
度検出手段（ＲＴ）による検出温度（１）と湯温を調節
する＼ための温度設定手段（ＶＲ）による設定温度（１
，）との偏差いｔ）に基いて積分器（ＡＩ）を備えたＰ
ＩＤ制御手段（１）によって、燃料供給量を調節する手
段としての比例弁（２）の開度を比例制御すべく構成し
である。

更に、前記検出温度（ｔ）と設定温度（ｔｏ）とを比較
し、検出温度（１）が設定温度（ｔｏ）に対して所定値
（α、）以上具なる場合には温度制御に過渡応答が発生
したことを検知して前記ＰＩＤ制御手段ｆｉｌの動作を
一時停止させ、予め設定しである所定の燃料供給量（α
２）に維持させるべく制御する過渡応答検出手鎖（４）
を設定である。

そして、前記ＰＩＤ制御手段（１）の出力（Ｖ）である
積分器（ＡＩ）の出力と、前記・過渡応答検出手段（４
）によってＰＩＤ制御手段ｆｌ）の動作が一時停止され
た場合に前記比例弁（２）の開度を予め設定しである所
定の供給量に対応する基準電圧（Ｖａ）とを比較して、
前記出力（ｖ）がこの基準電圧（ＶＳ）を越えて出力さ
れる場合は、前記積分器（ＡＩ）の出力（Ｖ）をその入
力電圧に拘らず前記基゛準電圧（初に維持すべく前記出
力（Ｖ）を積分器（ＡＩ）の入力側に帰還して前記積分
器（ＡＩ）の動作が飽和しりいように制御する飽和防止
手段（５）を設けである。

一方、初期点・火時には、点火信号（Ｓｔ）により起動
され、前記ＰＩＤ制御手段（１）の出力■）を前記基準
電圧（Ｖａ）より低い最低値（Ｖｏ）に維持すべくＰＩ
Ｄ制御手段＋１１の動作を一時停止させるとともに、そ
の間の所定時間（τ）経過するまでは前記所定値（Ｖａ
）に拘、らす、前記飽和防止手段（５）の設定レベルが
最低値（Ｖｏ）となるように制御する出力制限手段（６
）を設けである。

尚、前記飽和防止手段としては、前記積分器（ＡＩ）の
能動範囲゛°：・を規制すべく出力（ｖ）を前記所定量
（α２）に維持すべく所定値以上または所定値以下の出
力にならないようにする負帰還手段等、どのような構成
でもよい。

上記構成数に下記の如き優れた効果が発揮されるに至っ
た。

即ち、出湯量の急な変動等によってオーバーシュート等
の負荷変動の過渡応答が発生して、ＰＩＤ制御手段の動
作が一時的に停止されるような飽和動作状態になっても
、飽和防止手段によってＰＩＤ制御手段の出力レベルが
自動的に予め設定された所定の供給量に対応したレベル
に維持されて、その動作が飽和状態になることはない。

　一方、初期点火時には出力制限手段によって、前記飽
和防止手段の動作が実質的に禁止され、制御手段の出力
の初期値が所定時間の量目動的に最低値に維持される。

従って、初期点火時にも誤動作すること無く、正常なｐ
’ｒｆｔ制御状態に復帰゛するときの動作遅れが少なく
なって、実際の温度変化の過渡変動を非常に少ないもの
にできたのである。

以下、本発明の具体的な実施例を図面に基いて説明する
。

第２図に示すように、電源（Ｖｃｃ）と接地点との間に
、２つの抵抗（Ｒｓ）　、　（Ｒ２）と温度検出手段と
してのサーミスタ（ＲＴ）および温度設定手段としての
可変抵抗器（ＶＲ）を直列接続するとともに、電源（Ｖ
ｃｃ）と接地点との間に、３つの抵抗（Ｒ３）。

（Ｒ４）　、　（Ｒｓ）を直列接続したブリッジ回路の
前記２つの抵抗（Ｒ１）　、　（Ｒ２）の接続点（４）
より得られる検出電圧（Ｖａ）をバッファ（Ａｏ）を介
して後記構成になるＰＩＤ制御回路ｆｉｌに入力すると
ともに、過渡応答検出手段（４）としてのコンパレータ
（Ａ４）に入力しである。　一方、前記３つの抵抗（Ｒ
ｓ）　。

（Ｒ４）　、’　（Ｒｓ）の電源側接続点（Ｂ）より得
られる基準電圧（ｖｂ）を前記検出電圧（Ｖ；ｔ）に対
−する比較基準として／ＰＩＤ制御回路ｆ１＋に入力す
るとともに、接地点側接続点（Ｃ）より得られる基準電
圧（Ｖｃ）を前記コンパレータ（Ａ４）にオーバーシュ
ート検出ノ比較基準として入力し゛である。

そして、前記基準電圧（ｖｂ）と検出電圧（Ｖａ）との
偏差に対応した電圧（Ｖ）を、燃料供給量を調節する比
例弁（２）の開度を決定する定電流駆動回路（３）に出
力すべく構成するとともに、前記基準電圧（Ｖｃ）より
検出電圧（Ｖａ）が低くなる、すなわち、検出温度（１
）が設定温度（ｔｏ）に対して所定量（α１）を越えて
オーバーシュート基準温度（ｔ、’）よりも高くなると
前記コンパレータ（Ａ４）の出力（Ｄ）によってＰＩＤ
制御回路（１）の出力電圧（Ｖ）を強制的に低下させ、
前記比例弁（２）を閉じる方向に制御してオーバーシュ
ートの発生を防止するようにしである。

前記ＰＩＤ制御回路＋ｉ＋は、微分器を構成する第１の
演算増幅器（Ａｓ）　＋積分器（ＡＩ）を構成する第２
の演算増幅器（Ａ２）、および後記構成に、なる飽和防
止手段（５）としての第３の演算増幅器（Ａ３）によっ
て構成し゛てあり、前記コンパレータ（Ａ４）の出力（
Ｄ）をダイオード（Ｄｌ）と抵抗（Ｒ６）を介して積分
器（Ａ２）の入力に接続し、オーバーシュートを検出し
た場合には、前記積分器（Ａ２）の入力に前記抵抗（Ｒ
６）に対応する所定電圧を加算することによって、ＰＩ
Ｄ制御回路（１）の出力すなわち積分Ｂ？ｒ　（Ａ２）
の出力（■のレベルを強制的に低下させるようにしであ
る。

そして、前記コンパレータ（Ａ４）の作動によって、積
分器（Ａ２）の動作が飽和しないように、前記増幅器（
Ａ３）により電源（Ｖｃｃ）を抵抗（Ｒ７）　、　（Ｒ
ｓ）によって分圧した所定量（α２）である最低燃料供
給量に対応する下限電圧（Ｖｒ、）と前記積分器（Ａ２
）の出力（Ｖ）との偏差を増幅してこの積分器（Ａ２）
の入力側へダイオード（Ｄ２）を介して負帰還すること
によって、入力レベルに拘らず積分器（Ａ２）の出力（
Ｖ）が前記電圧（Ｖｚ、）以下にはならないようにしで
ある。　尚、前記ダイオード（Ｄ２）は、積分器（Ａ２
）の出力（Ｖ）が前記電圧（ｖＬ）より大きい場合には
入力側への帰還を阻止すべく動作するものである。

更に、初期点火時ｉ　ｐｔｐ制御回路ｆｉ＋の動作を制
御するために、点火時に／／　Ｌ　／／レベルとなる点
火信号（Ｓｔ）　Ｋより前記微分器（Ａｌ）の入力に抵
抗（Ｒ９）に対応する所定電圧を加算するとともに、前
記点火信号（ｓｔ）Ｋ、’より入力をリセットされるタ
イマとしての演算増幅Ｒｉ　（Ａｓ）を設け、その出力
（Ｅ）をダイオード（Ｄｌ）を介して前記飽和防止手段
としての増幅器（Ａ３）の入力に接続した出力制限回路
（６）を設けである。

前記出力制限回路（６）は、前記点火信号（Ｓｔ）によ
り起動さ・れ、ＰＩＤ制御回路（１）の出力（至）を前
記所定電圧（ｖＬ）より更に低い最低値（Ｖｏ）に低下
させるとともに、その後の所定時間（τ）経過するまで
は前記飽和防止手段（５）の設定レベルを最低値（Ｖｏ
）に維持すべく前記タイマ（Ａ５）によって前記増幅器
（Ａ３）の入力電圧をシフトすべく構成しである。

尚、前記所定時間（τ）は電源（Ｖｃｃ）に一端を接続
した抵抗（Ｒｌｏ）および一端を接地したコンデンサ（
Ｃｏ）による時定数回路によって設定しである。

又、ダイオード（Ｄｌ）〜（Ｄ７）は・夫々逆流防止用
に設けたものであって、その極性は夫々の接続点の動作
方向によって決定されるものである。

又、抵抗（Ｒ１１）　’、　（Ｒｔｇ）−は、前記Ｐｒ
Ｄ制御回路（１）の出力（ｖ）に拘らず定電流駆動回路
（３）の出力電流の下限値を設定するものであるが、省
略して本よい。

又、第８図０）、（ロ）は、第、２図に示す実施例にお
いて、初期点火時の温度変化を示すタイムチャートであ
って、同図（イ）は制御回路ｆｔｌの出力（Ｖ）すなわ
ち燃料供給量の変化を示し、同図（ロ）は出湯温度の変
化を示すものである。　尚、図中破線で示す応答は、出
力制限手段が無い場合の応答を示すものである。

以下、別実施例を図面に基いて説明する。

第４図に示す、ように、前記第２図の実施例とＵ的には
同一構成になるものであって、オーバーシュート検出手
段としてのコンパレータ（Ａ４）の出力の）によってＰ
ＩＤ制御回路ｉｌ＋を構成する微分器（Ａ１）の入力に
前記抵抗（Ｒ６）に対応する所定電圧を加算することに
よって、前記第２図に示す実施例と同様の動作を行なう
ように構成しである。　尚、図中、第２図と同一の伸号
お・よび番号を付したものは、第２図に示す実施例と同
−構ｖｉまたは同一機能を有するものである。

即ち、微分器（Ａ１）の入力と積分器（Ａ２）の入力で
は信号の極性が反転するために、コンパレータ（Ａ４）
の出力Φ）の能動極性を反転すべく前記ダイオード（Ｄ
ｌ）の極性を反転して接続するとともに、前記コンパレ
ータ（Ａ４）の入力信号である基準電圧（Ｖｃ）と検出
電圧（Ｖａ）の入力を入れ換えて接続しである。

次に、オーバーシュートとアンダーシュートの両方を検
出するとともに、前記飽和防止手段　Ｃ）（６）を前記
積分器（ＡＩ）の能動範囲の上限と下限の両方を規制す
るように構成した別実施例を第５図に基いて説明する。

即チ、前記オーバーシュートを検出するコンパレータ（
Ａ４）とともにアンダーシュートを検出するコンパレー
タ（Ａ４′）を設けて、抵抗器（Ｒｓ）。

（Ｒａ）　、　（ＲＪ　、　（Ｒｓ）によって設定され
た過渡応答判別゛電圧（Ｗｅ）　、　（Ｖｃ’）と検出
電圧（Ｖａ）とを比較させるとともに、抵抗器（Ｒ７′
）　、　（Ｒ７）　、　（Ｒｓ）によって設定された前
記積分器（Ａ２）の能動範囲の上限値（Ｖｎ）を負帰還
する演算増幅器（Ａ／）と下限値（ＶＴ、）を負帰還す
る演算増幅器（Ａ３）の両方を設けて、オーバーシュー
ト発生時には前記増幅器（Ａ３）によって積分器（Ａ２
）の出力（ｖ）を下限値（ＭＬ）に維持させるとともに
、アンダーシュート発生時には前記増幅器（Ａ８′）に
よって積分器（Ａ２）の出力（Ｖ）を上限値（Ｖωに維
持させるべく構成しである。

又、流量に対応してＰＩＤ制御回路（ｔｌのゲインを自
動的に調節すべく、第６図に示すように、前記バッツア
回路（Ａｏ）のゲインを決定する抵抗器（Ｒａ）を流量
に対応して抵抗値が変化する流量センサに構成してもよ
い。

又、前記ＰＩＤ制御回路ｉｌｌは微分器（ＡＩ）を省略
して積分器（Ａ２）のみによる比例制御回路として構成
してもよく、同様に、前記飽和防止手段（４）は演算増
幅器を用いる他、抵抗あるいはツェナーダイオード等の
帰還量のリミッタ動作が可能なものであればどのような
構成でもよい。

また、同様に、前記出力制限回路（６）によるＰＩＤ制
御囮路ｆｌ）の一時停止の制御を行なうに、前記抵抗（
Ｒ９）を微分器（Ａ１）の入力に加算するのではなく、
極性を反転して積分器（ＡＩ）の入力に加算すべく構成
してもよい。

更には、制御回路ｉｌ）あるいは燃焼制御装置全体をマ
イクロコンピュータによって構成してもよく、その構成
は各種変更可能である。

【図面の簡単な説明】

°　第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は
本発明による燃焼制御装置の具体的な構成を示す回路ブ
ロック図、第８図（イ）、（ロ）はその動作を示すタイ
ムチャート、第４図〜第６図は別実施例の回路図、そし
て、第７図は従来例の構成を示すブロック図である。 （１）・・・・・・比例制御手段、（５）・・・・・・
飽和防止手段、（６）・・・・・・出力制限手段、（Ａ
Ｉ）　、　’（ＡＩ）・・・・・・積分手段、（ｔｏ）
・・・・・・設定温度、（１）・・・・・・検出温度、
（Ｖ）・・・・・・燃料供給量、（α工）・・・・・・
所定値、（α２）・・・・・・所定量、（τ）・・・・
・・所定時間、（ｖｏ）・・・・・・最低値。 代理入　弁理士　北　村　修 第１　図。 第　７　図 、丁 薦３図 （イ） ■ （ロ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 湯温を設定温度（１，）に維持すべく、前記設定温度（
   １，）と検出温度＜１）との比較結果に基いて燃料供給
   量（■を比例制御する少なくとも積分手段（ＡＩ　）を
   含む制御手段（１）を備えた燃焼制御装置であって、前
   記検出温度（１）が設定温度（ｔｏ）に対して所定値（
   α１）以上異なる場合は、前記検出温度（１）に拘らず
   、前記燃料供給ｔ（Ｖ）が予め設定しである所定量（α
   ２）と々るように、前記比例制御手段（１）の出力レベ
   ルを前記所定量（α２）に維持すべく制御する飽和防止
   手段（５）を設けるとともに、初期点火時には前記飽和
   防止手段（５）の設定レベ／Ｌ／（α２）を所定時間（
   τ）の同最低値（Ｖｏ）に維持すべく制御する出力制限
   手段（６）を設けであることを特徴とす石燃焼制御装置
   。