JPS6172902A - モジユレーテングモータとバーナの制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はボイラー用のモノュレーテングモータとバーナ
の制御装置に関する。

〔従来の技術〕

動作流体とのエネルギーの授受は、通常部質検出ユニッ
トあるいは圧力検出ユニットなどの状態検出手段の制御
の下で行わｎる。通常状態検出手段は動作流体の１状Ｈ
量を測定し、設定値からの偏差に比例して動作流体との
エネルギーの授受量全制御する。この種の制御装置は、
ボイラー装置（以下装置と略記する。）の運転のために
設定さｆＬ、た所望の設定値からのオフセット（ｐｒｏ
ｐｏｒｔｉｏｎａｌｏｆｆｓｅｔＪ　ｆ生じる。多くの
装置には、固定さｎだエネルギー授受可能な最小量があ
る。その最小量以上では、装置は通常、ある固定上限値
まで連続的に調節することができる。完全な停止状態と
最小量の間の移行には、起動エネルギー損失があるので
、装置が運転サイクル金くり返す度に、かなりの起動損
失をともなう。

起動損失およびオフセラトラもつ装置グ）運転において
は１通常ある種の非効率を生じる。

装置の起動回数全最少にし、また動作流体に特定の負荷
ｋｍ足させる最小エネルギーを供給して。

必要以上に加熱しないような運転制御を行うことにより
、このような装置の運転音より効率的にすることができ
る。

後述する実施例の中で従来技術による制御方式を第１図
を用いて説明する。そこでは、従来技術とはどういうも
のか、何故効率が悪いか全説明する。実施例では、バー
ナ制ｉ！ｇｌ装置に応答して蒸気を負荷に供給するボイ
ラーについて記述している。

経済的かつ効率的運転方法金与える他の従来技術として
、ジエイ・エム・ハマーによる米国特許第４，３７３．
Ｆｔ　６３号（１９８３年２月１５日発行）が開示され
ている。

本発明は主として水を蒸気に変換し動作流体として負荷
に供給するボイラー装置に関する。

このような装置では圧力センサーは動作流体の状態を判
定し、最初は低燃焼量で、次いで高燃焼量で作動するバ
ーナで運転される。

通常、２つの固定さｆｉた燃焼量の間で（・ま、ボイラ
ー蒸気に対する需要′ｆｋ全溝だすために、調節モード
で運転される。圧力センサーは燃料バーナ全制御−「る
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この種の装置ｉｔはバーナの起動毎に、損失をともない
、さらに圧力センサーは負荷全効率よく満足させるに必
要である圧力より高い圧力を通常与える点で非効率的で
ある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

、）エイ・エム・ハマーによる米国特許第４，３７３゜
６６３　号に開示さｊたものに類似したゼイラー運転装
＃全夏存の圧力作動式調節器（ｐｒｅｓｓｕｒｅｏｐｅ
ｒ−ａｔｅｄ　ｍｏｄｕｌａｔｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏ’
ｌ）とリレースイッチング回路を用いた極めてンンプル
な構成で実現できた。

通常ボイラー装置は圧力応答制御器金有するが。

この圧力応答制御器と修正さｆしたバーナ制御装置を用
いてボイラーの負荷需要に適付したバーナ出力すなわち
燃焼量に調節できるボイラー運転装置が得らｎる。

ボイラー燃焼量は、ボイラー圧力の間者りであるが、本
発明による極めて簡単化した構成により、ボイラーの低
燃焼運転が負荷需要を満足できるか゛どうかを決める機
能をもったより効率的なホ８イラー運転装置が得られる
。

もし、低燃焼運転が、負荷需要全満足できるならば、そ
のボイラー運転サイクルは持続され、必要な運転サイク
ル回数を減らし、各運転サイクルケ相対的に長い時間と
することができるのでエネルギー全節減できる。

もし、低燃焼運転が負荷需９を満足できないならば、装
置は自動的に正規の高燃焼運転そして調節モード（ｍｏ
ｄｕｌａｔｉｎｇ　ｍｏｄｅ）運転に切換える。

バーナを起動する毎に、低燃焼運転が負荷需要全満足さ
せ得るか否かのチェックが自動的に行われる。

木精明け、ボイラー圧力に応答する単一のポテンシオメ
ータ金もつ吃存の機構１例えばハネウェル社のＬ９１　
　モジュレーテンクフレッシャトロール金用いて達成さ
れる。

本発明においては、ハネウェル社のＲＯ７０００マイク
ロコンピュータバーナ制例装置などとともにインピーダ
ンス検出回路手段が組込ま八る。マイクロコンピュータ
バーナ制御装置°は種々の限界（ｔｌｌ、　安全、バー
ナやダンノソーのシーケンス制御のための圧力制御器に
応答するマイクロコンピュータベースのプログラムバー
ナ制御装置である。この程の装置に本発明を付加するこ
とは、低燃焼モードが負荷を満足させるときにはバーナ
の低燃焼モード全維持し、低燃焼モードが負荷全満足さ
せらｆないときには、従来この種の装Ｆｌｉで採用され
ていて高燃焼を含む調節モードの運転をさせるインピー
ダンス検出回路手段金付加すること？見込んでいる。

本発明は最小の変更で既存の機器に適用できるので、実
用的、低費用、エネルギー節約型の装置が得らｊること
は明らかである。

本発明により、低燃焼モードと２高燃焼金含む調節モー
ドとを持つボイラー用バーナとモノユレーテングモータ
を制御する制ａｌ装置であって、上記ボイラーの流体圧
力に応答１−て変化する可変インピーダンス手段を持つ
圧力応答手段と。

上言ｅモジユレーテングモータと上記バーナとと制御す
るための出力手段を持つプログラム手段を含み、上記可
変インピーダンス手段に応答して上記モジユレーテング
モータト上記バーナのシーケンス制創全行うバーナシー
ケンサ手段と。

上月ｅ可変インピーダンス手段に応答する入力および土
日ｅバーナシーケンサ手段に接続される出力を有するイ
ンピーダンス検出回路手段とを具備し。

上部１インビーグンス検出回路手Ｒ（’！　上記−ぐ−
ナンーケンサ手股により、上記バーナの起動時に低燃焼
モードにさｎだバーナ全上記可変インピーダンス手段を
通して検出し、江上記流体圧カが安定ないし上昇中であ
る場合には。

そのオま上記低燃焼モードに維持し、。

上ｏＦ流体圧力が下降中である場合には。

上記調節モード（すること全特徴とするモジュレー子ン
グモータとバーナの制御装置が提供される。

〔実施例〕

第１図に代表的なボイラー運転サイクルを示す。

燃焼＠ｌｌに対するボイラー圧力１０が図示さｎている
。ボイラー圧力は左から右へ増加し、・燃焼量は点１２
のオフ、点１３の低燃焼量０点１４の高燃焼量のいずれ
かで示される。高燃焼量１４と低燃焼量１３の間の調節
範囲（ｍｏｄｕｌａｔｉｎｇ　ｒａｎｇｅ）を範囲１５
で示す。

ボイラーが圧力ＰＢＲＥＡＫ　　で運転停止したと仮定
する。ボイラーに負荷があｎば圧力は線Ａに沿って降下
するであろう。圧力がＰＭＡＫＥに違するとバーナは最
高燃焼量１４でスタートする。圧力は点Ｂまで上昇する
であろう。この点でバーナ燃焼量を絞る制御が開始さｉ
る。バーナは高燃焼量１４の点Ｂと低燃焼量の点００間
で、ボイラー負荷にＪ甘するように調節されるであろう
。しがし、軽負荷であると、低燃焼量であっても圧力は
線０に沿って点りまで上昇を続け゛るであろう。点りで
は圧力は充分に高くバーナを停止しボイラーの運転サイ
クルが完了する。この制御方法は調節範囲１５内にある
負荷に対しては極めて安定した運転全可能にする。

けｎども、この運転方式は軽負荷に対（−では好ましく
ない。なぜならば、燃焼可能な最小量以上のバーナ燃焼
で負荷条件に適せするようにすることは、効率を低下さ
せ、バーナ装置の頻繁なサイクリングを生じさせるから
である。このサイクリングは機構部品の摩耗を促進し、
燃焼生成物のもつ熱ｉｆ利用することなく大気中に放出
してしまうプレパージやポストパージ全必要とする大型
バーナでは起動の効率を低下させる。

＠２図は改善さｔ″した圧力制御の方法？示す。ボイラ
ー圧力は左から右へ増加しボイラーの燃焼量は点１２の
ＯＦＦ、点１３の低燃焼量０点１４の高燃焼量で示さｎ
、調節範囲１５もまた示さｎている６ボイラーが運転を
停止し、圧力が線Ｅに沿って降下すると仮定する。圧力
がＰＭＡＫＢまで降下するとボイラーは点Ｆで示される
燃焼可能な最小量１３になる。負荷が充分に大きい場合
には、圧力汀点Ｆから点Ｇへと降下金紗けるであろう。

この圧力で制御装置は負荷が高燃焼量を必要としている
ことを認識し、高燃焼量１４にし、続いて、調節範囲１
５に入る。調節範囲１５では第１図と口１様に点Ｈから
点Ｊへの線に沿って運転される。低負荷の場合には、圧
力は点Ｆから点Ｇへ降下せず、バーナが低燃焼量に保た
れても圧力は点Ｆから点Ｊの方向へ上昇する。圧力がＰ
　ＢＲＥＡＫ　’ｊで上昇するとバーナは停止し、運転
サイクルを完了する。

この運転サイクル全完了するまでの時間は、従来の運転
サイクルに較べて極めて長い。なぜならば低燃焼量１３
では高燃焼量１４に較べて圧力はより緩やかに上昇する
からである。調節モードにおける元々の制御の所望の安
定性は損わｆ′Ｌない。

この制御方法の他の利点は実施が容易なことである。す
なわち市販品全利用して第３図に示すような制御回路を
実現できる。

第３図に制御装置２０を示す。制御装置２０は従来形の
モジユレーテングモータ２１．Ｌ９１　　ブレツ／ヤト
ロールのような圧力応答ポテンシオメータ２２およびＢ
Ｏ７０００マイクロコンピュータバーナ制御装置などの
バーナシーケンサ手段２３を含む。制御装置２０はボイ
ラー・バーナ装置２４全制調する。モノュレーテングモ
ータ２１はリンク２５でボイラー・バーナ装置２４に接
続され。

燃料弁と通風手段とを制御する。ボイラー圧力はリンク
２６でポテンシオメータ２２に伝達される。

ボイラー・バーナ装置２４は基本的にはバーナシーケン
サ手段２３から電気的接続２７を経て制御さノする。他
の相互接続手段は回路の説明とともに説明さｎ７Ｓ、モ
ジユレーテングモータ２１は、ワイノξ−３１，３個の
端子３２，３３．３４をもつポテンシオメータ３０を含
む従来形の市販品である。

モジユレーテングモータ２１は再平衡形であり。

ポテンシオメータは動作中のモータの位置？端子３２．
３３．３４に経て制御装置にフィードバックする。

圧力応答手段２２はワイノぞ−３６をもつポテンシオメ
ータ３５を含む。ポテンシオメータ３５は端子４０，４
１．４２ｉもつ６仙述の如く圧力応答手段２２は従来形
のポテンシオメータであり従来形のバーナ制御装置ｉ／
（適曾するように通常Ｏ〜１５０Ωの値をもつ。すｊゼ
テンシオメータ３０および３５の幼子４０および３２は
線４３で、また内子３４および４２は線４４で直接に接
続さｎている。

バーナシーケンサ手段２］Ｋは、そＱｆ付勢しプログラ
ミングするのに用いら几るマイクロプロセッサペースの
プログラム手段５０が含寸れる。

プログラム手段５０によって駆動さする３個のリレー５
１．５２および５３のみが特に示されている。リレー５
１は常開ＣＮ０）接点ｆｉｔ、　　リレー５２け常開（
ＮＯＪ接点６２．常閉（ＮＯＪ接点６３をもつ。リレー
５３けＮｏ接点６４、Ｎ（’）接点６５をもつ。こｎら
のリレーは線５４で示される内部電圧源５４によって付
勢される。プログラム手段５０の多くの入力回路のうち
■入力のみが導線５５として示さｎ、ている。導線５５
はプログラム手段５０をインピーダンス検出回路手段５
６に接続する。

インピーダンス検出回路手段５６の詳細回路は、第４図
に詳細に示され、同図の説明とともに説明される。

第３図の回路は多数の相互接続線を含む。導線６６け、
導体４３を端子６７に接続し、端子６７ば１点６８で接
点６２の片側および接点６１の片側に接続されている。

導線７０はバーナシーケンサ手段２３の端子７１と、圧
力応答手段すなわちポテンシオメータ２２のワイノぐ−
３６に接続さｎている端子４１を接続している。導線７
２はモノュレーテングモータ２１の端子３３とリレー接
点ｆｉ２，６３の間の接続点７３を接続している。導線
７４はモノュレーテングモータ２１の端子３４とリレー
５３の常閉（Ｎｏ）接点６４に接続さｎだ端子７５とを
接続している。Ｎｏ接点６４σ）他方は導線７６でリレ
ー接点Ｆ＋３．６５に接続さｎている、 第４図に含まｎる機能が第３図の動作を理解するのに役
立つので第３図より先に第４図を説明する。

第４図のインピーダンス検出回路手段５６は。

２個の部分からなっている。左側部はパルス発生手段８
０を示し、中央部ハノソルス検出手段８１を示す。パル
ス発生手段８０はへＣｔ源８９を含む。

ＡＯｆｉ源８９からのエネルギーは抵抗８２．コンデン
サ８３を通って、半導体スイッチ素子８４に供給される
。

半導体スイッチ素子８４は、導体８６上に波形８５で示
されるノξルス列を与えるように、ブレークダウン、導
通、非導通を繰返えす。導体８６上の、６ルス列は１ｗ
、流制限抵抗８７を通って出力導体８Ｂに出力される。

このノぐルスはダイオ−Ｐ２ＯおよびＬ　Ｅ　Ｄ　（Ｉ
　ｉｇｈｔ　ｅｍｉ口ｉｎｇ　ｄｉｏｄｒ）　９１　ｆ
交互に導通する。ＬＥＤ９１が導通する毎に光応答トラ
ンジスタ９２が導通状態になり、出力パルスが導体５５
に出力される。導体５５は第３図のプログラム手段５０
に接続さｉている。インピーダンス検出回路手段５６は
リレー５１のＮＯ接点６１をｊｒトつて端子６７に接続
さｎている。圧力応答手段２２にはポテンシオメータ３
５およびそのワイパー３６と端子４１が示される。端子
４１は端子７１と接続さｎている。ワイ／々−３６にリ
ンク２６を通じて圧力により作動される。ポテンシオメ
ータ３５のワイノξ−３６と端子４００間の部分はダイ
オード９００両端に実効的１ｃ接続されている。抵抗部
分が極めて小さくなると、インピーダンス検出回路手段
５６のノξルス発生部で発生される。６ルスは実効的に
短絡される。その結果導体５５上の、ｏルス列は停止す
る。すなわち、ワイパー３６と端子４０の間の抵抗が小
さいと、導体５５上のパルスは消失する。端子４０およ
び４１０間の抵抗が比較的大きいときに、は、端子ｆｉ
７．７１が実効的に短絡されていないことを示すように
導体５５上にノξルスが存在する。すなわち、インピー
ダンス検出回路手段５６は実効的に圧力応答手段２２に
覗われる抵抗値を反映する。

インピーダンス検出回路手段５６からのノξルスを除去
するに充分なほど抵抗が低い状態は、運転が調節モード
にあるべきであることをプログラム手段５０Ｖｃ示す、
、調節モードではリレー５１が付勢さｎ、接点６１が開
路さｎ、インピーダンス検出回路手段５６から圧力応答
手段２２を切り離丁。

バーナ装置２４が消勢され、再び運転状態にもどったと
仮定する。ボイラー圧力が充分に高く、ワイパー３６ば
、端子４２の方にある。インピーダンス検出回路手段５
６は、パルス列全導体５５を経てプログラム手段５０に
出力し、ぎイラー・バーナ制御装置２４は第２図の点Ｆ
で示される低燃焼モードを維持する。この低燃焼モード
が圧力全維持するに充分でないと、圧力は点Ｇに降下す
る。この点でポテンシオメータ３５の抵抗に低くなり、
インピーダンス検出回路手段５６が導体５５にパルメタ
１］全供給すること全停止する。

その結果、プログラム手段５０は圧力が維持さハずボイ
ラー・バーナ装置２４が第２図の点ＧＫあること全知る
。この時点でプログラム手段５０はボイラー・バーナ装
置２４金正常な調節モードにする。すなわち、プログラ
ム手段５０け接点６１全開路し、ボイラー・バーナ装置
２４を高燃焼状態にし、次いで、その時点の負荷に必要
とされるＲイラー熱量を供給する調節モードにする。

ボイラー・バーナ装置２４の運に：全停止し、再起動す
る度に、ボイラー・バーナ装＠２４ば、低′燃焼運転が
圧力応答手段２２によって要求さｎ７（負荷を維持でき
るかどうかを決定する。もし、維持できるならば、運転
は暫くの間低燃焼モードで行わｎる。こｎにより、第１
図に示されるような従来の装置では得られないエネルギ
ー節約全達成できる。

本発明は、他の形式のバーナシーケンサ手段。

プログラム手段およびインピーダンス検出回路によって
も実現できる。ま九、セイラ〜圧力［応答する他の形式
の圧力応答手段を用いることもできる。

したがって、本発明は実施例のみによって限定されるべ
きではない。

【図面の簡単な説明】

第１図はオン・オフ制′＃Ｊ’を含む従来型の比例制御
方式を示す。 第２図は本発明をとり入ｆ′Ｌだ比例制御方式を示す。 第３図は本発明の一実施例を示すモジユレーテングモー
タとバーナの制御装置全体の構成図を示す。 ＷＪ４図は第３図に用いらｎるインピーダンス検出回路
手段の回路図を示す。 ２０・・・制御装置 ２１・・・モノュレーテングモータ ２２・・・圧力応答手段 ２３・・・バーナシーケンサ手段 ２４・・・ボイラー・バーナ装置 ３（１，３５・・・ポテンシオメータ ５０・・・プログラム手段 ５１．５２．５３　・・・　リ　　し　−５６・・・イ
ンピーダンス検出回路手段８４・・・半導体スイッチ素
子 ９０・・・ダイオード ９１・・・ＬＦＤ ９２・・・光応答トランジスタ 特許出願人　　ハネウェル・インコーボレーテツド代理
人弁理士　　　松　下　義　治 妻ブｊメこ３５；Ｊ二　　　　　　　　　　　　　　　
１珊４メ：４父ミくＦ〜 Ｎ　　　　　〜 し

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）低燃焼モードと、高燃焼を含む調節モードとを持
   つボイラー用バーナとモジユレーテングモータを制御す
   る制御装置であつて、 上記ボイラーの流体圧力に応答して変化す る可変インピーダンス手段を持つ圧力応答手段と、 上記モジユレーテングモータと上記バーナ とを制御するための出力手段を持つプログラム手段を含
   み、上記可変インピーダンス手段に応答して上記モジユ
   レーテングモータと上記バーナのシーケンス制御を行う
   バーナシーケンサ手段と、 上記可変インピーダンス手段に応答する入 力および上記バーナシーケンサ手段に接続される出力を
   有するインピーダンス検出回路手段とを具備し、 上記インピーダンス検出回路手段は上記バ ーナシーケンサ手段により、上記バーナの起動時に低燃
   焼モードにされたバーナを上記可変インピーダンス手段
   を通して検出した上記流体圧力が安定ないし上昇中であ
   る場合には、そのまま上記低燃焼モードに維持し、 上記流体圧力が下降中である場合には、 上記調節モードにすることを特徴とするモジユレーテン
   グモータとバーナの制御装置。
2. （２）プログラム手段の出力手段は、切換出力手段であ
   ることを特徴とする第（１）項に記載のモジユレーテン
   グモータとバーナの制御装置。