JPS649527B2 - - Google Patents

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JPS649527B2
JPS649527B2 JP57233637A JP23363782A JPS649527B2 JP S649527 B2 JPS649527 B2 JP S649527B2 JP 57233637 A JP57233637 A JP 57233637A JP 23363782 A JP23363782 A JP 23363782A JP S649527 B2 JPS649527 B2 JP S649527B2
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JP
Japan
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air
gas
differential pressure
temperature
output
Prior art date
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Application number
JP57233637A
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English (en)
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JPS59125322A (ja
Inventor
Hideo Uematsu
Yoshio Yamamoto
Takeshi Natsumeda
Yoshuki Yokoajiro
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP57233637A priority Critical patent/JPS59125322A/ja
Publication of JPS59125322A publication Critical patent/JPS59125322A/ja
Publication of JPS649527B2 publication Critical patent/JPS649527B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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
    • F23N1/10Regulating 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
    • F23N2225/00Measuring
    • F23N2225/02Measuring filling height in burners
    • 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
    • F23N2235/00Valves, nozzles or pumps
    • F23N2235/12Fuel valves

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)
  • Control Of Combustion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、負荷に応じて燃焼出力を連続可変す
るとともに、燃焼用空気量(以下単に空気量とい
う)とガス量の比(以下空燃比という)をほぼ一
定に保ち、燃焼の安定性と高効率を実現するため
の特に家庭用燃焼機器に用いられるガス燃焼制御
装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点 従来のこの種のガス燃焼制御装置として、第1
図に示す均圧弁方式(あるいはゼロガバナ方式)
がよく知られている。すなわち送風機1により送
られた空気は空気絞り2を経て混合部3へ、ガス
は均圧弁4、ガス絞り5を経て混合部3へ入り空
気とガスとが混合され、バーナ6へ導かれて燃焼
する。
均圧弁4の背圧室7には空気絞り2の上流の圧
力が導びかれており、均圧弁4は均圧弁出口の圧
力を背圧室7の圧力と等しくなる様に自動調節す
る。
ここで空気絞りの上流の圧力をPA、空気量を
QA、ガス絞りの上流の圧力をPG、ガス量をQG
混合部の圧力をPMとすると、空燃比QA/QG (K1,K2は、それぞれ空気絞り、ガス絞り及
びガス種によつて決まる定数) の関係がある。
均圧弁4が理想的にPG=PAに調節できれば となり、QAを変化させても空燃比は常に一定と
なるはずである。しかし、均圧弁4はダイアフラ
ム8でPAとPGとの差圧を受けて弁9を機械的に
動かすものであるから、ダイアフラムの剛性、変
位に伴なうダイアフラムの有効面積の変化、弁9
が受ける均圧弁入口圧力の影響等により、必ず圧
力調節誤差ΔPGを生じる。すなわち PG=PA+ΔPGであるので となり、圧力調節誤差による空燃比の変動はPA
−PMの値が小さくなるほど大きくなる。
したがつて、空燃比誤差を一定の範囲内に保ち
ながら燃焼出力の調節比を大きくとろうとすれ
ば、PA−PMの値を大きくするか、ΔPGを小さく
しなければならない。一方家庭用のガス燃焼機器
として給湯用あるいは暖房用の用途では燃焼出力
の調節比が1/5ないし1/10程度必要である。
そのためにPA−PMを大きくすると送風機がきわ
めて大きくなるだけでなく、電源電圧の低下や空
気側通路に異物がつまつたり、あるいは送風機に
異常が生じて空気量が不足した場合には、空燃比
が小さくなつて不完全燃焼をおこしてしまう恐れ
があるという問題があつた。
更にまた空燃比制御精度をあげるためにΔPG
小さくするにも均圧弁の大きさから限度があり、
経時変化の影響、調整の困難さがあるなど家庭用
燃焼機器への適用は難しかつた。
発明の目的 本発明は上記従来の問題を解消するもので、送
風機や弁装置を大型化することなく、燃焼量調節
比が大きく、かつ空燃比安定性に優れたガス燃焼
制御装置を提供することを目的とするものであ
る。
発明の構成 この目的を達成するために本発明は、ガス側通
路と空気側通路にそれぞれの流量に応じた圧力損
失を生じさせるガス絞りと空気絞りを設け、その
下流側を合流して共通圧力にするとともに、前記
二つの絞り上流側の圧力を圧力差に応じて電気信
号を発生する差圧センサに導くとともに被加熱体
の温度を検出する温度検出器と、温度設定器と、
前記温度検出器の信号と前記温度設定器の信号と
の差を増幅演算する温度調節回路と、前記差圧セ
ンサの出力の絶対値が一定値以上のとき出力を発
生する差圧比較器を有し、前記温度調節回路の出
力で前記ガス絞り上流に設けられたガス量調節手
段を制御し、かつ前記差圧センサの出力に応じて
空気絞り上流に設けられた空気量調節手段を制御
するとともに、前記差圧比較器の出力が発生した
時は、前記温度調節回路に優先して差圧センサの
信号に応じた前記ガス量調節手段を制御するよう
に構成したものである。
この構成によつて、ガス側、空気側二つの絞り
上流側の差圧を検出する差圧センサを備え、この
差圧センサ出力に応じて空燃比が一定になるよう
に空気量を空気量調節手段によつて制御し、差圧
センサの出力がガス量に対応した比較基準値より
も大きくなつた場合には、温度調節回路に優先し
てガス量をガス量調節手段で制御することで空気
量が不足した場合でも、空燃比を補正制御するの
で常に安定した燃焼状態を可能にする。
実施例の説明 以下、本発明の一実施例を第2図〜第4図の図
面を用いて説明する。なお、第2図中、第1図と
同一部品については同一番号を付している。
第2図において、4は差圧センサ、7Gはガス
圧力比例制御弁等のガス量調節手段(以下7Gを
ガス圧力比例制御弁と呼ぶ)、7Aはダンパ等の
空気量調節手段(以下7Aをダンパと呼ぶ)、8
は熱交換器8、9は出湯管、10は出湯管上に設
置されているサーミスタ等の温度検出器であり、
11、及び12はそれぞれガス側通路及び空気側
通路である。
そして、電気制御系として、温度検出器10の
信号に応じて1の送風機を制御する為に、13の
温度検出回路、14の温度設定器、15の温度調
節回路、16のガス量調節手段回路から構成する
と共に、4の差圧センサの出力に応じて7Aのダ
ンパを制御する為に17の差圧センサ検出回路、
18の空燃比調節回路で構成し、更に空気量が不
足した場合に空燃比が許容範囲を越えないように
制御する為の手段として、差圧比較器19で構成
している。
第3図のイに於いて、AB′BCの直線は異常な
空気量不足のない場合の空気過剰率(mとする)
一定(本実施例の場合にはm=1.6)の空燃比制
御特性を示している。
BDEの直線、及びB′D′E′の直線は異常な空気
量不足が発生した場合にガス量がG1からG2へあ
るいはG1′からG2′へ増加しても空気量が、AL
るいはAL′より増加しない状態を示している。
そして、OD′Dを結ぶ直線は、空気過剰率mが
m=1.6より小さく(本実施例ではm=1.2)か
つ、バーナの燃焼特性等から決定される安定燃焼
域限界付近にある空燃比制御特性を示す。逆に、
D点及びD′点は、燃焼出力が変化した場合でも、
空燃比が等しい点を示している。
また、第3図のロ及びハはこのような場合に、
ガス量に対応して発生する差圧比較器の出力及
び、差圧センサの出力の状況を示している。
第4図は、本発明の実施例としてガス給湯機器
に応用した場合に於ける給湯能力特性図を示して
いる。
上記構成に於いて、すでにバーナ6には点火さ
れ、そして出湯管9から流れでる出湯量が、第4
図におけるWMINである時に、丁度第3図に於け
るイのA点で制御されているものとする(すなわ
ち、この状態は、燃焼可変範囲の最小の状態であ
つてガス量はGMIN、空気量はAMINに制御されてい
る)。このような状態から温度設定器14をTMAX
そのままにしておいて、出湯量を増加させていく
と出湯温度が一時降下するように作用するので、
13の温度検出回路と14の温度設定器との間に
温度偏差信号ΔTが発生する。
そして、この温度偏差信号ΔTは15の出湯温
度設定回路、16のガス量調節手段回路で処理さ
れて7Gのガス圧力比例制御弁を開くように制御
する。
ガス量が刻々変化するこのような状態では、4
の差圧センサに差圧が発生するので、この差圧セ
ンサ検出回路17及び、空燃比調節回路18で電
気的に処理して、差圧センサ4に作用している差
圧が零になるように、7Aのダンパを開いて空気
量を増加させるように制御する。
この時、第3図イに於いて空燃比一定の制御す
なわちAからC方向にむかうほぼ直線に沿つた制
御になる。
また、第4図に於いては、eからe′にむかう線
上で、出湯温度がほぼTMAX一定に制御されてい
る。
さらに、湯量をW′MINになるように絞りさらに
温度設定器14をTMINになるように設定すると、
第4図のfの状態を維持する。そして、この状態
から出湯量を徐々にWMAX迄増加させると、前記
eからe′に制御された場合と同じように、出湯温
度がTMINをほぼ維持しつつ、fからf′の状態まで
制御される。
この状態を第3図イにもとづいて説明すると
ACの線上に沿つて最大定格値Cの状態、すなわ
ちガス量がGMAX空気量がAMAXの状態まで空燃比
一定で制御されることになる。
逆に、e′やf′またはその中間の状態から出湯量
を減少させたり、最低制御温度TMIN以上の状態
から温度設定器14で設定温度を低くした場合に
は逆にガス圧力比例制御弁7Gはガス量を減少す
るように制御され、第2図におけるPGの圧力が
低下する方向に作用するので差圧センサ4に差圧
が発生する。
したがつて、この差圧が零になるようにダンパ
7Aは空気量を減少するように自動制御される。
以上が空気量不足のない正常な制御状態に於け
る作用の説明である。
ところが、今第3図に於けるAC線上の中間の
燃焼状態、給湯状態、空燃比であるときに、電源
電圧が低下したり、送風機の1の回転部の摩擦が
増大する等の機械的異常をきたして空気量が不足
した場合には燃焼出力を増加させようとすると、
ガス量QGは、G1G2G3を増加するが空気量はB点
に於けるALより増加しないので空燃比制御特性
は、AB′BC線上に沿わないでB点から折り曲が
り、ABDEのように制御されることになる。つ
まり、空気量が不足して空燃比が減少するように
なる。
一方、このような状態にあるとき、燃焼出力を
可変させると、AB線上では所定の空燃比で制御
されているので差圧センサ4の出力は零になるよ
うに制御されa1〜a2の線に沿い、また、差圧比較
器19からの出力はb1〜b2の線に沿つて(すなわ
ち見かけ上出力零の状態で)制御される。
そして、空気量が不足している制御域B〜Dに
入ると、差圧センサ4からa2〜a3線上に沿う出力
が発生する。このときDEの線に沿つて更に空燃
比が減少する方向に変ろうとするが、一方、D点
を越えてすなわちガス量がG2から増加しようと
すると、差圧センサ4の出力がガス量G2によつ
て定まる比較基準値a3の点を越えるので、差圧比
較器19からb3〜b4線上に沿つた出力が発生す
る。
このような場合には圧力センサ4の出力または
差圧比較器19の出力により出湯温度設定回路1
5に優先してガス圧力比例制御弁7Gの弁開度を
減少させるように、すなわちE点からD点へ引き
戻すように制御するものである。
また、前述の場合よりも低燃焼域で空気量が不
足してしまい、第3図イのAL′より空気量が増大
しない場合には、同様にして、その空燃比制御特
性はB′点から折り曲がりAB′D′E′のように制御さ
れようとするが、この場合にもE′点が許容空燃比
の下限値m=1.2よりも減少する方向にあるので、
ガス量G2′に対応した比較基準値a3′点を越える
と、同様にして圧力センサ4の出力または差圧比
較器19の出力により、温度調節回路15に優先
してE′点からD′点へ、すなわち、m=1.2以下に
ならないように制御されるものである。
このように、ガス燃焼機器の空気量が不足した
場合に、差圧センサ4の出力がガス量によつて定
まる比較基準値を越えると、差圧比較器19の出
力によりガス量を減少させるような出力を、ガス
圧力比例制御弁7Gに与えることで燃焼可変範囲
全域にわたつて許容空燃比の下限値、すなわち、
m=1.2以下にならないような制御が可能になる。
したがつて、一酸化炭素が許容限界値以上発生
したり、ススが発生したりするような燃焼特性を
悪化させることもなくなる。
発明の効果 以上のように、本発明のガス燃焼制御装置によ
れば、次の効果が得られるものである。
ガス側及び空気側の両通路にガス絞り及び空気
絞りを設け、その下流側を合流して共通圧力にす
るとともに、前記二つの絞り上流側の圧力を差圧
センサで検出し、燃焼出力に対応して発生する差
圧センサの出力で、空燃比が一定になるように制
御するので、従来のような機械式の均圧弁制御に
比較して、圧力調節誤差が小さくなり燃焼制御精
度が向上するばかりでなく、差圧センサの差圧を
小さくして制御することが出来るので送風機等が
小型化され、家庭用燃焼機器への適用を可能にす
るものである。
そしてまた、差圧センサの出力がガス量に対応
した比較基準値以上のとき出力を発生する差圧比
較器を備えたことにより、電源電圧の低下、空気
側通路内の異物づまり、あるいは送風機の異常等
によつて空気量が不足した場合でも、空気量調節
手段に優先してガス量調節手段を制御するように
したことにより、燃焼可変範囲全域にわたつて、
許容空燃比の限界値内になるように制御できる。
したがつて、常に燃焼状態を安定させることが
出来るので安全性の高い燃焼機器の実現を可能に
するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のガス燃焼制御装置の構成図、第
2図は本発明のガス燃焼制御装置の一実施例を示
す構成図、第3図イ,ロ,ハは同装置の制御動作
説明図、第4図は本発明の一実施例であるガス給
湯機器の給湯能力特性図である。 1……送風機、2……空気絞り、3……混合
部、4……差圧センサ、5……ガス絞り、6……
バーナ、7G……ガス量調節手段、7A……ガス
量調節手段、10……温度検出器、11……ガス
側通路、12……空気側通路、14……温度設定
器、15……温度調節回路、19……差圧比較
器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ガス側通路にはガス量調節手段とガス絞り
    を、空気側通路には燃焼用空気を供給する送風機
    と空気量調節手段と空気絞りとを配設し、このガ
    ス絞りと空気紋りとの下流を合流してガスと空気
    を混合する混合部と、前記ガス絞りの上流と空気
    絞りの上流との圧力差に対応した電気信号を発生
    する差圧センサを具備すると共に、バーナにより
    加熱される被加熱体の温度を検出する温度検出器
    と、前記被加熱体の出口温度を設定する温度設定
    器と、前記温度検出器の信号と前記温度設定器の
    信号との差を増巾演算する温度調節回路と、前記
    差圧センサの出力の絶対値がガス量に対応した比
    較基準値以上のとき出力を発生する差圧比較器を
    有し、前記温度調節回路からの出力で前記ガス量
    調節手段を制御し、かつ前記差圧センサの出力に
    応じて前記空気量調節手段を制御するとともに、
    前記差圧比較器の出力が発生した時は前記温度調
    節回路に優先して前記差圧センサの信号に応じて
    前記ガス量調節手段を制御する構成としたガス燃
    焼制御装置。
JP57233637A 1982-12-29 1982-12-29 ガス燃焼制御装置 Granted JPS59125322A (ja)

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JPS59125322A JPS59125322A (ja) 1984-07-19
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02222612A (ja) * 1989-02-23 1990-09-05 Komatsu Zenoah Co 草刈機
WO2019189631A1 (ja) 2018-03-30 2019-10-03 東レ株式会社 成形品およびその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02222612A (ja) * 1989-02-23 1990-09-05 Komatsu Zenoah Co 草刈機
WO2019189631A1 (ja) 2018-03-30 2019-10-03 東レ株式会社 成形品およびその製造方法

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