JPS6115579A - 燃焼制御装置用ファン・モータ制御兼異常検出方法 - Google Patents

燃焼制御装置用ファン・モータ制御兼異常検出方法

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JPS6115579A
JPS6115579A JP59135200A JP13520084A JPS6115579A JP S6115579 A JPS6115579 A JP S6115579A JP 59135200 A JP59135200 A JP 59135200A JP 13520084 A JP13520084 A JP 13520084A JP S6115579 A JPS6115579 A JP S6115579A
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fan motor
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武司 坂田
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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】 [1,産業上の利用分野] 本発明は給湯器等の燃焼制御装置にあって、その時々に
要求される燃焼量に応じた量の空気を燃焼部に供給する
ためのファン・モータ回転制御系を有する燃焼装置に最
適なファン・モータ制御方法に関する。
[rr、従来の技術] 昨今の給湯器用燃焼装置にあっては、供給される給水温
及び給水量、出湯する出湯温を各検出し、これらのデー
タに基いて当該出湯温を使用者が臨む設定温に極力近づ
けるよう制御する主制御装置を有するものが多くなって
きた。
そのため、こうしたものでは、上記のようにその時々に
定められる要求燃焼量に応じ、燃焼部に供給する空気の
量をも最適に制御しなければならない。そうでないと燃
焼効率を低下させるだけでなく、不完全燃焼を起こす虞
れも生ずるからである。即ちこれは、ファン・モータの
回転をも精度良く制御できる帰還型の制御系を必要とす
ることを70、味する。
従来からも、こうしたことからファン・モータ帰ぶ制御
系が採用されていたが、当該局逆制御系は殆と帰還制御
の原理そのものを用いただけで、1−制御回路から送出
される設定回転数データ(目標回転数データ)とファン
・モータから適当な回転センサを介して送り戻されてく
る実際の回転数データとを比較し、その偏差に応じてそ
の偏ノη量を補うだけの補正を加えて補正済み乃至更新
された設定回転数データとし、これを内爪ファン・モー
タ駆動回路へ送出するという閉ルー プとなっている。
[■1発明が解決しようとする問題点]然して、従来の
ように単にその115にの設定回転数データと実際の回
転数データとの偏差111.に相当するjllの補正を
掛けるというだけでC]、応答曲間は偏差11(に比例
して変わり、偏差にか大きい程、ファン・モータの回転
数が設定回転数と略(同しと石做せる許容範囲に引き込
まれるまでの時間は長くなる。
これは極めて望ましくない。偏差量が大きい時好、有害
ガスの発生確率は高く、また燃焼効率も大きく低下する
ため、逆にこのような時好、短い時間でファン・モータ
の回転を設定回転数に対するj1容範囲に持っていかね
ばならないからである。
にも拘らず、従来、こうした点にまで鑑みて構成された
制御系は無い。
本発明はまさしくこうした問題点を解決すへ〈成された
ものであり、閉ループによる通常の帰還制御系による補
正に加えて追加補正系を設け、偏差量が大きい時好、補
正量を増加できるようにするものである。
[■、問題点を解決するための手段] 本発明では上記目的を達成するため、偏差量の大きさは
、当該偏差が生じてから帰還制御系により帰還制御され
てファン・モータが目標の設定回転数に落ち清くまでの
時間の長さに比例することに着11した。
従って、予定の大きさ以上の偏差を検出した場合、その
検出時点からの経過時間に応じて漸次、追加の補正量を
増大させ、これを帰還制御系によるその時の1没定回転
数データに重畳するようにした。
即ち、本発明の制御方法は、 1、制御装置から送出されるその時々の1記フアン・モ
ータ設定回転数データとゝ’(+該その萌々のファン・
モータの実際の設定回転数データとの偏X: j’lj
、’が予定の大きさを越えた場合、こ才1を検出した1
19点からの経過時間に応じて増大する追加の補1]゛
量データを作成し; その時のファン・モータ制御が加速制御であるか減速制
御であるかに応じて上記追加補+E ji!データを」
1記設定回転数データに対し1[負いづれかの方向に重
畳する一方で; 1記偏差量が上記予定の大きさ以内に人〕I、−場合は
追加補正量データの重畳を市めることを15徴とする。
尚、予定の大きさ以」二の偏差量検出時点から偏差量デ
ータを増大させる場合、その増大のさせ方はアナログ的
、連続的でも良いし、デジタル的、段階的でも良い。
[V、作 用] 本発明においては、上記構成に顕かなように、ファン・
モータの回転数が設定回転数データに対して予定の偏差
以下の許容範囲に入る場合は既存の帰還制御系による帰
還制御に任しても、当該許容範囲を外れて予定の大きさ
以」二となった場合には追加補止間データ変更回路等を
して時間の経過を追加補正量データの増大に変換し、か
くして生成された絶対値において哲理する追加補正量デ
ータを主たる帰還制御系による設定回転数データに重畳
するようにできる。
従って偏差量が大きく、通常の主たる帰還制御系のみで
は応答時間も比例的に長くなってしまう状況下において
も、逆に時間の経過と共に補正量が絶対値において大き
くなって行くので、偏差量か小さな場合と同様、実際の
ファン・モータ回転数を素早く設定回転数に引−き込む
ことができる。
また、電源電圧の長時間に亘る変動があり、主たる帰還
制御系による補正だけではファン・モータを設定回転数
に引き込むことができない場合でも、追加の補正量が哲
理するので、強制的に許容回転数変動範囲内に引き込む
ことができる。
[Vl、実施例コ 本発明方法を実施するための回路系は既イfの電子回路
技術をして各種各様のものを組むことができる。第1図
中にはそうした中から選んだ望ましい一構成例が示され
ているが、この追加袖11−回路10の説明の前に、先
づもって)7ンーモー・夕に関する通常の主たる帰還制
御系や燃焼埴決定に伴う燃焼部制御等、既存のこの種給
湯器に′A、3ける1山の制御態様及び装置概要も併せ
て説明するため、第4図を参照する。
主制御回路lは、給水路中に設けである水量センサ6か
ら水量信号S6を受は取ると、使用者が望みの出湯一度
を指令する設定温信号Ss、給水路中に設けである給水
温センサ7からの給水温信号S7、そして出湯路中に設
けである実際の出湯温度を検出するための出湯温センサ
8からの出湯温信号S8の各信号を夫々取り込み、これ
らからガス・バーナ等の燃焼部3へ与えるべき燃焼量を
演算する。
そして、その結果に応じ、ガス比例弁制御信号S4をガ
ス比例弁4に送って燃料ガス供給量を制御すると共に、
当該燃焼量に応じた空気送給量乃至ノ7ン・モータ設定
回転数データに基き、ファン・モータ5ヘフアン・モー
タ回転制御信号Scを送出する。
ファン・モータ5からはこれに適当なセンサを伺す等し
て実際の回転数を示すファン・モータ回転数データFr
p層が主制御回路へフィード・バックされ、この実際の
回転数データと先の設定回転数データとの偏差に応じ、
帰還制御が図られる。
また、」1記において算出した燃焼量がカス・バーナの
容量を越えている場合には、主制御回路lから水量バル
ブ制御信号S8が出力され、これを受けた水量/ヘルプ
9では出湯路を絞って出湯l、1を規制する。
次に第1図中の既存構成で良いIEたる(nl a制御
系に就いて更に詳しく説明すると、ト制御回路lからは
1−記のようにその時々に演算、i): ′)i、:し
た燃焼量に応した空気送給量に対応するファン・モータ
設定回転数データが電圧信号Vsoとして送られてくる
既存構成では図中に示されている演q器19はなく、こ
のファン・モータ設定回転数データVsoは適当な駆動
回路11を介してファン・モータ5の駆動に都合の良い
設定回転数周波数信号乃’I> iiQ :11.′回
転数電力信号Scに変換され、当該ファン・七−タ5に
送られてこれを制御する。
−・方、ファン・モータ5からはこれに伺した適当な回
転数検出センサを介する等して実際の回転数データか送
り出されるが、第4図に即1.て既に述へたように、こ
の回転数データは回転数対周波数変換信号Frpmの形
を採ることが多い。
そこで、一般には各信号は電圧次元の信りとして取扱わ
れるので、当該周波数変換された実際の回転数データF
rpmは更に適当なF/Vコンバータ12により、対応
した電圧次元の回転数データVrpmに変換される。
主制御回路1によるファン・モータ主帰還制御系におい
ては、この実際のファン・モータ回転数データVrpm
と上記その時の設定回転数データVs。
とを比較し、偏差量に応じた補正を加えて補正済乃至更
新された設定回転数データVsoを作り、このデータで
再度、ファン・モータを制御する。
このような既存構成で良い主帰還制御系に加えて、本発
明のファン・モータ制御方法を組み込むとすれば、第1
図示中、追加補正回路10で示す構成を採ることができ
る。
先づ、主制御回路lから送り出されるその時々のファン
・モータ設定回転数電圧信号Vsoに基き、主たる帰還
制御系の制御にのみ任せても良い微小偏差量範囲、即ち
許容範囲を規定するため、当該範囲の上限臨界値Vup
 r、下限臨界値V1wrを作り出す。
これは例えば上限臨界電圧値Vupr形成川の第用ポテ
ンショ・メータP1と下限臨界電圧値vIwr形成川の
第用ポテンシゴ・メータP2の採用でfiti ”nに
できる。従って勿論、本発明による追加の補正を要さな
い許容範囲を中心値から上下に均等な許容幅とすれば、
当該中心値Vctr=(Vupr+VI++r)/2が
設定回転数時の電圧値に対応する。
こうして作られた上限臨界電圧値(以ドQiに」−眼(
fi)Vuprは上限値比較器CMP Iの正相入力に
加えられ、下限値V1wrは下限値比較器GMP2の正
相人力に加えられる。
一方、両比較器CMPI、C:にP2の各逆相人力には
、F/Vコンバータ12からのファン・モータ回転数電
圧信号Vrpmを入力し、この際、設定回転数データV
soに対してファン・モータが正しくこれに応じた設定
回転数で回っている時の邑該回転数デー、りVrpmの
値が既述した中心値Vctrになるように調整する。こ
の調整は既述の第一、第二の各ポテンショ・メータPI
 、P2でできるし、必要に応し−Cは図示していない
が実際のファン・モータ19,1転数電圧値号Vrpm
に対してポテンショ・メータを付すことによっても行な
える。
勿論、これら各ポテンショ・メータの調整により、追加
補正を要さない許容範囲内においても上下で違う偏差量
幅を指定することもできるし、意図的にこれを極めて狭
めて、極めて僅かな偏差量範囲のみを主たる制御系の制
御に任せる領域とし、有意の偏差が生じた時には殆ど後
述する追加補正系を稼動させるように設定することもで
きる。
両比較器CにPI 、CHF2の出力は、共に排他的論
理和ゲー) (EX、0R)15の各入力に接続され、
当該排他的論理和ゲート15の出力はスイッチング素子
16を介してこの場合、抵抗RとキャパシタCで簡単に
構成された追加補正量データ変更回路17を選択的に起
動する。また、スイッチング素子16はやはり〜この場
合、 npn型トランジスタで構成され、従って排他的
論理和ゲー)15で排他的論理和が採れている時にはオ
ン状態にある。
してみるに、上記構成から顕かなように、その1111
の実際のファン・モータ回転散型LE K ’j V 
T p mがその時の」−限値Vuprと下限値V1w
rとの間1こめる場合には、1−限値比較回路GNP 
lの出力は論理“11′′であり、TI”II!値比較
回路CMP2の出力は論理゛L″であるから、排他的論
理和グー1暑5の出力(図中、(a)点)は論理゛°H
゛である。
従って、トランジスタ16はオン状51ζを葬十鴇2、
この回路例では追加補正量データ変更回路17中のキャ
パシタCの両端が短絡されるため、゛1′1該1,11
1端電位である追加補正量データ信″−′fVmも電圧
次元に化体して零である。
而して、本回路系では主制御回路1が発する設定回転数
データVsoに重畳して追加補11すC髪データを追択
的に重畳するために演算器19が設けられているが、当
該演算器19は排他的論理和ゲー 1・15でυ1他的
論理和が採られている時、即ちL限イメ1比較器C1!
Piの出力が論理“H”で下限4fi比較器CM P 
2の出力か論理“L”である場合には等価的に設)に回
転数データVsoを通過させる・ そのため、既述したように上限、上限の名臨界値により
その時々に応じ予め定められた微小偏差量範囲では、例
え偏差が生じたにしても主たる制御回路1のみによる帰
還制御に任される。
然し、主制御回路lから送出される設定回転数データV
soが変化し、この変化にファン・モータ5の実際の回
転がまだ追い付かない帰還制御応答過渡期とか、或いは
他の何等かの外乱等により、ファン・モータ5のその時
の実際の回転数Vrpmがその昨の許容範囲の上限値V
uprを」1回るか、或いZま下限値V Iwrを下回
ると、排他的論理和ゲー)15の出力は論理“L”に反
転する。この時点を第2図の時点toで示す。
すると、それまでオン状態にあったトランジスタ16は
ターン・オフし、追加補正量データ変更回路17が起動
する。具体的にはこの場合、抵抗Rを介して電源電位V
ccによるキャパシタCの充電が開始し、その両端電位
としての追加補正量データVmはf52図中に示すよう
に時定数Reで電位的に増加11.始める。
演η器19はファン・モータ5の回転偏差量がこのよう
に非追加補正範囲乃至許容範囲を逸脱した状疋:におい
て、」−限値比較器CMPIの出力が” L ”である
場合、即ちファン・モータ5の回転数Vrpmの方が設
定回転数データVsoよりも高くて減速制御を要する場
合には設定回転数データVsoから追加補正量データV
mを減算し、下限イメi比較器CMP2の出力がH″で
ある場合、即ちファン・モータ5の回転数Vrpmの方
が設定回転数データVsoよりも低くて加速制御を要す
る場合には、:;r定回転数1−タVsoに追加補正量
データVmを加算する。
例えばファン・モータ5の実際の回転数vrIIII+
の方か低かったとすると、演算器19の出力と17での
追加補正された補正量データVcは第2図に・1\1−
ように時間の経過と共に哲理する形となり、ノアン・モ
ータ5に対する加速制御は拍車が川1′Jられて当1該
ファン・モータ5の回転数を素’lI< ijl容範囲
に引き入れようとする。
その結果、仮に第2図中の時刻tlで許容範囲への引き
込みが完了したとすると、υ1他的論理和ケート15の
出力■は再度論理°“H”に反転し、トランジスタ16
をターン・オンする。
すると、それまでに充電されてきていた追加補正量デー
タ変更回路17中のキャパシタCの両端は速やかに短絡
され、初期状態にリセットされるから、当該追加量デー
タVmも電位的に零になり、演算器19も設定回転数デ
ータVsoの等価的な通過モードとなって、補正量デー
タVcは主制御回路l     ゛の送り出す設定回転
数データVsoそのものとなる。
一1二記動作はファン・モータ5の減速制御の時にも同
様であって、但し設定回転数データVsoに対する追加
補正借出V+mの演算器18における重畳方向が正から
負に異なるだけである。
また、この回路例のような追加補正量データ変更回路1
7を用いると、ファン・モータの異常回転も検出するこ
とができる。
例えば、許容範囲を外れたファン・モータ回転数Vrp
m’が上記した本発明方法による追加補正を適用をした
にも拘らず、いつまで経っても許容範囲に入ってこない
場合には、第2図中で各信号を仮想線で示すように、キ
ャパシタ両端°屯位、即ち追加補正量データVmは電位
的に増大し続(Jるから。
この電位増加を適当な閾値Ethoを持つインバータ1
8で監視すれば、通常は論理” H”であるが異常を検
出すると論理°“L”に立ち下がる異常検出信号Saを
得ることができる。
この異常検出信号Saが発せられた場合には、一般には
主制御回路1をして燃焼部における燃焼の停止及び或い
は燃料送給の遮断を図れば良い。
従って第1図に示す追加補正量デー・夕変更回路17は
、ファン・モータ5の回転異常の検出に対してはタイマ
回路として働いていることか分かる。
即ち、成る程度の時間は余裕時間Txとしてこれを認め
ても、これを越えて尚、許容範囲に入ってこない場合に
は時刻t2で示すように当該タイマのタイム・アップと
して当該異常を検出櫨゛ることができる。
このような異常検出回路はそれ自体、極めて有効である
。従来においては単に最大ファン・モータ回転数−8仙
と最小ファン・モータ回転数許容値の二点をのみ定め、
その範囲内にあれば全て正常と看做していたが、その時
々の設定回転数に対して許容できるファン・モータ回転
数変動幅というのは比較的狭い場合が多く、従って従来
のこうした異常検出方法ではファン・モータが不適当な
回転数で回っていることは検出できなかった。
これに対して第1図示のような異常検出回路とすれば、
その時々の設定回転数毎に許容範囲を定めることができ
、従って燃焼効率の低下や不完全燃焼の虞れさえ起こし
兼ねない不適当なファン・モータの回転はこれを速やか
に検出できることになる。
上記実施例では追加補正量データ変更回路17は簡単な
RCメタ4回路型として構成しているが、その他、カウ
ンタを利用して構成することもできる。即ち設定回転数
データVsoの許容範囲からのファン・モータ回転数デ
ータVrpmの逸脱が検出された時点から時間を離散的
にカウントし、そのカラン)・値に応じて絶対値で増大
する補正量データVmを作るようにしても良いのである
。勿論、先にも述へたように、この絶対値においC増大
しくい〈追加補正量データVmも連続量でなく、f4散
bl、 ’を二あっても良い。
更に、本発明方法を実現するための追加補11−回路1
0は、一般に主制御回路1として用いられているマイク
ロ・コンピュータの内蔵し・ソスタやタイマ乃至カウン
タ類を流用し、適当なプIJグラノ、をMlむことによ
ってハード的に組み1−げたのと回し状jハ、とじて構
成することもできる。
第3図はそうした場合のフロー・チャー 1・を示して
いる。
−1−制御回路lとしてのマイクロ・コンビ」−タにお
ける制御がFAX (ファン)制御ルーグーンの所にく
ると、その時の燃焼量に応した一7rン・十−夕設定回
転数データである(SETRP)1)とフッ・ン・モー
タからの取込み回転数データである( F A N 1
711 M )との差を求め、回転数偏差量データ(D
IFRPM)として当該レジスタにこのデータを記憶す
る。
次にこの回転数偏差量データCDIF)IPM)の絶対
イめ1 (DIFPPM)lが予め定めである微小偏差
ら1範囲、即ち既述してきた許容範囲αより大きいかど
うかを同定し、小さい場合にはタイマ手段として使用す
るカウンタ(C:01lNTR)の内容をクリアし、1
1.つ当該(DIFRPM)の内容がパO“である場合
にはこのルーチンを終了する。
許容範囲αより小さいが偏差があることはあって、(D
IFRPM)の内容が°“0パではない場合には、前回
の補正量データに加速、減速いづれの制御モートである
かに応し、正負いづれかの方向に微小補正を加えて今回
の補正量データを作り、これをファン・モータ駆動回路
へ出力することによりこのルーチンを終了する。以上ま
では既存の帰還制御系を主帰還制御系として、これのみ
により制御した場合と実質的に同じである。
然し1回転数偏差量の絶対値+ (DIFPPM)l 
が許容範囲αより大きい場合には、上記カウンタ内容(
COUNTR)を“′1”だけイクリメントし、当該カ
ウンタ内容が“No“に等しいかどうか判定する。この
°゛N°“は予め定めである補正回数で、第1図示回路
系において第2図中の追加補正開始時刻toから時刻t
2におけるタイム・アンプまでの時間Txに相当する。
従ってカウンタ内容(C:0UNTR)が“N”に等し
い場合には、例えば燃焼を停止ト1,7.安全を図る。
カウンタ内容(COllNTR)が“N55に′号′シ
<ない場合には、当該カウンタ内容(COllNTR月
ご応した追加の袖]l仙を算出し、或いは追加補rE 
V直チー・プルから対応する追加の補正値を読み出し、
これをレジスタ(CNTCOM)に格納すると共に、C
DIFR)’M)の内容に応した主補止値を算出乃至導
出し、(DIFC[]H)レジスタ上記七伍する。
こうして(f:NTcOM)と(DIFII;OM)の
内容を加算し、袖11:、データ(COMPEN)を得
、これにより前回の補正量データを所定の方向に操作し
、ファン・モータ駆動回路へ出力することによってこの
ルーチンを終rする。
勿論、上記における補正@数カランクの内容に(fう補
正はタイマの計測する時間仙に)、(いて行なうように
しても良い。
[■8発明の効果] 本発明によればファン・モータの制御を最適に行なえる
。特に設定回転数データ乃至目標回転数からファン・モ
ータの実際の回転数が大きく外れている程、時間の経過
と共に補正量を絶対値において大きくするから、偏差量
が大きいからと計って1竹容篩囲内への引き込みに長い
時間を要するということがない。
そのため、人体にイ→害なガスの放出等は高い確実性を
もって防ぐことができるし、燃焼効率も良好に保つこと
ができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明方法を実施するための一回路例の回路構
成図、第2図は第1図中の要部信号波形図、第3図は本
発明方法をマイクロ・コンピュータを用いて実現する場
合のフロー・チャート、第4図は本発明を適用できる燃
焼装置の概要の説明図、である。 図中、■は主制御回路、2は熱変換器、3はガス・/(
−す等の燃焼部、4はガス比例弁、5はファン・モータ
、6は水量センサ、7は給水温セノサ、81J出湯温セ
ンサ、10は本発明方法を実施した回路における全体と
しての追加補正回路、11はファン・モータ駆動回路、
[2はF/Vコンバーク、l 5 +:j: Jfi他
的論的論理和ゲート7は追加補正量データ変更回路、1
Bはイン/ヘータ、 PI、P2はボテノショ・7−タ
、CMPI 、CMP2は比較器、である。 出 dfj  大    阪神エレクトリ、り株式会社
代  理  人         福   1■   
 信   行 □代  理  人         福
   1)  弐   連化  理  人      
   福   [Jコ   賢   三第2図 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ファン・モータの回転をその時々の設定回転数に合致さ
    せるべく主制御回路により帰還制御する燃焼装置におい
    て、上記主制御回路が該ファン・モータのその時々の回
    転数を指定すべく送出する設定回転数データに重畳し、
    追加的な補正を与えるファン・モータ制御方法であって
    、 上記主制御装置から送出されるその時々の上記ファン・
    モータ設定回転数データと当該その時々のファン・モー
    タの実際の設定回転数データとの偏差量が予定の大きさ
    を越えた場合、これを検出した時点からの経過時間に応
    じて増大する追加の補正量データを作成し; その時のファン・モータ制御が加速制御であるか減速制
    御であるかに応じて上記追加補正量データを上記設定回
    転数データに対し正負いづれかの方向に重畳する一方で
    ; 上記偏差量が上記予定の大きさ以内に入った場合は追加
    補正量データの重畳を止めることを特徴とする燃焼制御
    装置用ファン・モータ制御方法。
JP59135200A 1984-07-02 1984-07-02 燃焼制御装置用ファン・モータ制御兼異常検出方法 Granted JPS6115579A (ja)

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