JPH0268601A - 制御器 - 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） 本発明は制御ポテンショメータとモータ平衡ポテンショ
メータを用いた平衡式制御器の改良に係り、ボイラの燃
焼制御や冷凍機の運転制御、空気圧縮機の運転制御等に
利用されるものである。

（従来の技術） ボイラや冷凍機、空気圧縮機等を設備する場合、時間帯
によって負荷に大きな差があっても、設備としては最大
負荷に見合う容量の大きなものを設置するのが普通であ
る。

ところが、大容量のものを設備した場合、例えばボイラ
設備の場合を想定すると、夜間等の低負荷時になるとボ
イラが発停を繰り返し、投入エネルギーの大部分が所謂
プレパージやボストパージによって大気中へ放出されて
しまうという問題がある。

また、発停の繰り返しにより、ボイラ圧力部に加熱・冷
却が交互に加えられることになり、水管及び煙管等の拡
管部の水洩れや亀裂の発生原因になるという問題がある
。

而して、上述の様に低負荷時に発停を繰り返すのは、ボ
イラの最大燃焼量が負荷の大小に拘わらず常に一定に保
持されているからであり、最大燃焼量を負荷の状態に応
じて適宜な値に変更することにより、発停回数を零にし
たり或は発停回数を大幅に減少することが可能となる。

ところで、前記ボイラ設備や冷凍機等に於いては、その
燃焼制御や運転制御用の制御器として。

制御ポテンショメータＡとモータ平衡ポテンショメータ
ＢとコントロールモータＣＭとを組み合わせた所謂平衡
式制御器が多く使用されている。

この種の平衡式制御器は通常第８図及び第゛９図に示す
如く、制御ポテンショメータＡとモータ平衡ポテンショ
メータＢとバランシングリレーＣとコントロールモータ
ＣＭ等から構成されており、例えば第８図の制御器によ
りボイラの燃焼制御を行う場合には１次のような作動が
行なわれる。

即ち、ボイラ圧力Ｐが低下すると、プレッシャコントロ
ーラＰＣの要部を形成する制御ポテンショメータＡの接
触子Ａ工が矢印イ方向へ移動され、バランシングリレー
Ｃを形成するコイルＣ工側の電流が増加してバランシン
グリレーＣが作動する。

そして、バランシングリレー〇の作動によりコントロー
ルモータＣＭによってモータ平衡ポテンショメータＢの
接触子Ｂ工が矢印イ方向へ移動され、燃料供給量が増加
されると共に、回路が平衡（Ｒ工＋　Ｒｓ　＝Ｒ２＋　
Ｒ４）　したところで、バランシングリレーＣがオフと
なり、燃料増信号が解除されると共にコントロールモー
タＣＭが停止される。

今、−例として両ポテンショメータの抵抗値Ｒ□＋Ｒ，
＝Ｒ，十Ｒ４＝　１３５（Ω）として、前記第８図の制
御器のボイラ燃焼制御に於ける作動特性を図示すると、
第１０図及び第１１図の如き状態となる。尚、前記抵抗
値はＲよ＋Ｒ２≠Ｒ，＋Ｒ４であってもよいことは勿論
である。

即ち、ボイラ圧力Ｐが低圧着火圧力Ｐｉｓまで低下する
と、プレパージの後にバーナに着火され、燃焼量Ｆはた
ちまち最大燃焼量Ｆ　ｗａｘに近い状態（Ｒ２＝ＯＱ、
Ｒ４＝１３５Ω）となる。そして、燃焼によりボイラ圧
力Ｐが上昇すると、それと共に燃焼量Ｆが減少し、最後
には最小燃焼量Ｆ　ｍｉｎの状態　（Ｒ，＝１３５Ω、
Ｒ，＝ＯΩ）に落ち着いて行く。

しかし、ボイラ負荷が小さいと、所謂制御慣性によって
燃料制御の方がこれに追従しきれず、その結果ボイラ圧
力Ｐが高圧新人圧力Ｐｈｓにまで達してしまい、新人す
ることになる。

又、−旦新人すると、その後ボストパージが行なわれる
。このボストパージが行なわれると、大気中へ熱を放散
することによりボイラ圧力Ｐが大きく下降し、わずかな
時間内に圧力Ｐが低圧着火圧力Ｐｉｓにまで達すること
になり、バーナの発停回数が極めて多くなる。

尚、上述の如き事象は、第９図の制御器によるボイラ燃
焼制御に於いてもほぼ同じである。

即ち、第９図の制御器に於いて、ボイラ圧力Ｐが低下す
ると、プレッシャーコントローラＰＣを構成する制御ポ
テンショメータＡの接触子Ａ、が矢印（イ）方向へ移動
され、ブリッジ回路の平衡が破れる。これにより、バラ
ンシングリレー〇を構成するトランジスタＴＲ，のベー
ス電位が上昇し。

トランジスタＴＲｏが導通する。その結果、リレー接点
Ｘ０がＯｎになって燃料供給量が増されると共に、コン
トロールモータＣＭが作動し、モータ平衡ポテンショメ
ータＢの接触子Ｂ工が矢印（イ）方向へ移動され、ブリ
ッジ回路が平衡（Ｒ１・Ｒ４＝Ｒ，・Ｒ３）シた点でト
ランジスタＴＲ，がｏｆｆとなり、コントロールモータ
ＣＭが停止される。

今、−例として、第９図に於いてＲ工＋Ｒ２＝　Ｒ。

＋Ｒ４＝１３５Ω（Ｒ工＋Ｒ２≠Ｒ，＋Ｒ４であっても
よい）とすると、そのボイラ燃焼制御に於ける制御特性
は第１２図及び第１３図の様な状態となり、前記第８図
の場合と同様に、ボイラ圧力Ｐが低圧着火圧力Ｐｌｓま
で低下すると、プレパージ後に着火され、燃焼量Ｆはた
ちまちの内に最大燃焼量Ｆ　ｗａｘに近い状態となる。

その後、ボイラ圧力Ｐが上昇すると、最小燃焼量Ｆ　１
１ｉｎの状態に落ち着くが、ボイラ負荷が小さいと所謂
制御慣性によって燃料制御の方がこれに追従しきれず、
その結果ボイラ圧力Ｐが高圧新人圧力Ｐｈｓにまで達し
て新人すると共に、ポストパージによってボイラ圧力Ｐ
が大きく下降するため、わずかな時間内にボイラ圧力Ｐ
が低圧着火圧力Ｐｉｓまで下降することになり、ボイラ
の発停回数が著しく増加する。

尚、前記発明に於いては、従前の平衡式制御器によるボ
イラの燃焼制御を例に挙げてその間悪意を述べたが、当
該制御器による冷凍機の運転制御や空気圧縮機の運転に
於いても、同様な問題が内存する。

（発明が解決しようとする課題） 本考案は、従前の平衡式制御器を用いたボイラの燃焼制
御や冷凍機、空気圧縮機等の運転制御に於ける上述の如
き問題、即ち、■軽負荷時になるとボイラ等の設備の発
停が頻繁に繰り返され、エネルギー損失が大幅に増加す
ること、■ボイラ等では、圧力部に加熱・冷却が交互に
しかも頻繁に加わるため、水洩れや亀裂を生じ易いこと
等の問題を解決せんとするものであり、平衡式制御器の
回路に適宜の値を有する可変抵抗器Ｒを挿入してこれを
負荷の大・小に応じて調整することにより、制御信号（
ボイラ圧力部等）に対する制御量（燃焼量Ｆ等）の最大
値を適当な値に変更することにより、設備の発停回数を
零にしたり、或は発停回数を大幅に少なくすることを可
能とした平衡式制御器を提供するものである。

（課題解決するための手段） 本件請求項（１）に記載の発明は、制御ポテンショメー
タＡとモータ平衡ポテンショメータＢとコントロールモ
ータＣＭを備え、前記両ポテンショメータＡ、Ｂの各接
触子Ａ１．Ｂ□間に電源電圧Ｅを印加すると共に、両ポ
テンショメータＡ、Ｂ間にバランシングリレーＣのバラ
ンシングコイルＣよＣ２を接続して成る平衡式制御器に
於いて、前記一方のバランシングコイルと直列に可変抵
抗Ｒを接続し、該可変抵抗Ｒにより、コントロールモー
タＣＭの回転量を調整してモータ平衡ポテンショメータ
Ｂの接触子Ｂ１の停止位置を規制することを発明の基本
構成とするものである。

また、本件請求項（４）に記載の発明は、制御ポテンシ
ョメータＡとモータ平衡ポテンショメータＢとコントロ
ールモータＣＭを備え、前記両ポテンショメータＡ、Ｈ
の各接触子Ａ□、Ｂ□間にバランシングリレーＣを介設
すると共に、各ポテンションメータＡ、Ｂへ電源電圧を
印加して成る平衡式制御器に於いて、両ポテンショメー
タＡ、Ｂ間に可変抵抗Ｒを介挿し、該可変抵抗Ｒにより
コントロールモータＣＭの回転量を調整してモータ平衡
ポテンションメータＢの接触子Ｂ工の停止位置を規制す
ることを発明の基本構成とするものである。

（作用） 請求項（１）に記載の制御器於いては、制御ポテンショ
メータＡの抵抗Ｒ工＋Ｒ２、モータ平衡ポテンショメー
タＢの抵抗Ｒ，＋Ｒ４、可変抵抗Ｒとすれば、Ｒ２＋Ｒ
４＋Ｒ＝Ｒ工＋Ｒ３（回路のバランス条件）、Ｒ工＋Ｒ
，＝Ｒ，＋Ｒ４＝Ｃ（一定値）若しくはＲ工＋Ｒ２＝Ｃ
工、Ｒ３＋Ｒ４＝Ｃ′２の関係から、Ｒ２＋Ｒ４＝Ｃ’
　（一定値）となる方向にコントロールモータＣＭが回
転し、Ｒ２＞Ｃ’では常にＲ９＝Ｏとなる位置に、また
Ｒ２＝０に於いては、Ｒ４＝Ｃ′の位置へコントロール
モータＣＭが回転する。

その結果、ボイラ燃焼制御等に於いて、制御ポテンショ
メータＡの抵抗Ｒ２でボイラ圧力Ｐを。

またモータ平衡ポテンショメータＢの抵抗Ｒ４で燃焼量
Ｆを代表させた場合には、可変抵抗Ｒを負荷の大・小に
応じて変更することにより、ボイラ圧力Ｐの比例帯に対
応する最大燃焼量Ｆ　ｍａｘが変えられることになる。

また、請求項（４）に記載の制御器に於いては、制御ポ
テンショメータＡの抵抗Ｒ１＋　Ｒ２、モータ平衡ポテ
ンショメータＢの抵抗Ｒ，＋　Ｒ４、可変抵条件）とな
る方向にコントロールモータＣＭが回転し、バランスし
た位置でコントロールモータＣＭは停止する。

例えば、今Ｒ□＋Ｒ２＝Ｒ３＋Ｒ４＝Ｃ（一定値）ルモ
ータＣＭが回転する。

そこで、ボイラ燃焼制御等に於いて、制御ポテンショメ
ータＡの抵抗Ｒ工でボイラ圧力Ｐを、またモータ平衡ポ
テンショメータＢの抵抗Ｒ４で燃焼量Ｆを代表させた場
合には、可変抵抗Ｒを負荷の大・小に応じて変化するこ
とにより、ボイラ圧力Ｐに対応する最大燃焼量Ｆ　ｍａ
ｘが変えられることになる。

（実施例） 以下、第１図乃至第７図に基づいて１本件各発明の詳細
な説明する。

第１図乃至第３図は請求項（１）に記載の発明の実施例
を示すものであり、第１図は平衡式制御器の構成図、第
２図はその基本結線図、第３図は制御特性図である。

第１図及び第２図に於いて、Ａは制御ポテンショメータ
、Ａ１は接触子、Ｒ工、Ｒ２は抵抗、Ｂはモータ平衡ポ
テンショメータ、Ｂ２は接触子、Ｒ３及びＲ４は抵抗、
Ｃ工及び′Ｃ２はバランシングリレーＣを形成するコイ
ル、Ω□及びＱ２はリミットスインチ、Ｑ３及びα、は
モータ運転接点（Ｑ、：燃料増用接点、Ｑ、：燃料減用
接点）、（、Ｍはコントロールモータ、Ｄｌ及びＢ２は
ブースターコイル。

Ｄ、及びり。はモータコイル、Ｅは接触子Ａ工、Ｂ工間
に印加された交流電源であり、上記の各構成は全て公知
のものである。

而して、本発明に於いては、制御ポテンショメータＡと
モータ平衡ポテンショメータＢとの接続回路に可変抵抗
Ｒが挿入されている点が新規な点であり、本実施例では
当該可変抵抗Ｒの値が２・（Ｒよ＋Ｒ，）＝２・　（Ｒ
３＋Ｒ４）に選定されている。即ち、ポテンショメータ
Ａ、Ｂの抵抗ＲＬ＋Ｒｚ　＝Ｒ！　＋　Ｒ４は１３５Ω
に設定されており、且つ２ｘ１３５Ω＝２７０Ωの可変
抵抗Ｒが両ポテンショメータＡ、Ｂの抵抗Ｒ２とＲ４を
接続するラインＬ工に挿入されている。

■　ところで、前記可変抵抗Ｒが零の場合、前記第１図
及び第２図に示す制御器の作動は従来例（第８図）の場
合と全く同一となり、例えばボイラの燃焼制御の場合に
は、ボイラ圧力Ｐが下降するとプレッシャコントローラ
ＰＣを形成する制御ポテンショメータＡの接触子が矢印
（イ）方向へ移動し、ブリッジのバランスが破れてコイ
ルＣ１を流れる電流がコイルＣ２を流れる電流よりも大
となり、バランシングリレーＣが作動して燃料増用接点
Ｑ３及びモータＣＭを（イ）方向へ回転するための接点
２．が入り、燃焼量Ｆが増加されると共に。

コントローラモータＣＭによってモータ平衡ポテンショ
メータＢの接触子Ｂ□が矢印（イ）方向へ移動され、Ｒ
□＋Ｒ３＝Ｒ，＋Ｒ，どなった点でモータＣＭが停止す
る。

又、この場合の燃焼量Ｆは、第３図の曲線Ｆ工に示す如
く、最小燃焼量Ｆ　ｍｉｎから最大燃焼度Ｆｍａｘ特性
となる。

■　また、前記可変抵抗Ｒを２７０Ωとした場合には、
Ｒ２＋２７０＋Ｒ４＝Ｒよ＋Ｒ，，Ｒ１＋Ｒ２＝Ｒ３＋
Ｒ４＝Ｌ３５Ωの関係から、Ｒ２＋Ｒ，＝Ｏとなる方向
にコントロールモータＣＭが回転する。

即ち、Ｒ２が如何なる位置（例えばＲ２＝○でボイラ圧
力Ｐが最低の場合）でも、常にＲ４＝Ｏ（燃焼量Ｆが最
小燃焼量Ｆｍ１ｎ）となる位置へ、コントロールＣＭは
回転する。

また、この場合の制御特性は第３図の曲線Ｆ２となる。

■　更に、第１図に於いて可変抵抗Ｒ＝１３５（Ω）と
すると、Ｒ２＋１３５＋Ｒ４＝Ｒ工＋Ｒ３゜Ｒ０＋Ｒ２
＝Ｒ，＋Ｒ４＝　１３５（Ω）の関係から、Ｒ２＋Ｒ，
＝６７．５（Ω）となるようにコントロールモータＣＭ
が回転する。即ち、Ｒ２上６７．５Ω（ボイラ圧力Ｐの
比例帯の中央値）では、常にＲ，、＝Ｏ（燃焼量Ｆ＝最
小燃焼量Ｆ　ｍｉｎ　）となる位置へコントロールモー
タＣＭが回転する。

また、Ｒ２＝○（ボイラ圧力Ｐ＝圧力比例帯の最低圧力
）にあっては、Ｒ，＝６７．５Ωの点にコントロールモ
ータＣＭが位置することになり、ボイラ圧力Ｐが圧力比
例帯の最低圧力にあるにも拘わらず、燃焼量Ｆは１／２
燃焼しかしないことになる。

尚、この場合の制御特性は第３図の曲線Ｆ。

となる。

上述の如く、可変抵抗Ｒを○〜２７０（Ω）の間で変え
ることにより、最大燃焼量Ｆｍａｘを自由に任意の値に
設定することが出来、夜間等の負荷減少時に、可変抵抗
Ｒを増して最大燃焼量Ｆｍａｘを低く設定することによ
り、発停の繰り返しを零若しくは大幅に減少させること
が出来る。

第４図、第５図、第６図及び第７図は１本発明の請求項
２に記載の発明の実施例を示すものである。本発明は、
第４図及び第５図に示す如く、モータ平衡ポテンショメ
ータＢの抵抗Ｒ１と直列に可変抵抗器Ｒを挿入した点に
特徴を有するものであり、前記可変抵抗器ＲとしてはＱ
〜の（Ω）（現実には０〜１ＫΩ程度）の抵抗が使用さ
れる。

■　今、第４図及び第５図の制御器に於いて。

−例としてＲよ＋Ｒ２＝Ｒ，＋Ｒ４＝　１３５（Ω）と
し、可変抵抗Ｒを０（Ω）とすると、従前の場合（第９
図）と同様に、圧力比例帯に対応して、燃焼ｉＦは最小
燃焼量Ｆ　ｍｉｎから最大燃焼量Ｆ　ｍａｘの範囲に亘
って変化する、。尚。

この時の制御特性は第７図のＦｌで示される。

又、この時の制御特性は、第７図のＲ７，の如き状態と
なる。

■　更に、可変抵抗Ｒを１００（Ω）とすると、トロー
ルモータＣＭは作動し例えばＲ１＝０（ボイラ圧力Ｐが
圧力比例帯の最低値）のとその時の最大の燃焼量Ｆは、
Ｒ９＝○の時の最大燃焼量Ｆ　ｍａｘの約６ｏ％（７８
／１３５）に低減することになる。

尚、この場合の制御特性は第７図のＲ３で表される。

ポテンショメータＡのＲ１の値に拘わらず、常にＲ，＝
○（燃焼量Ｆが最小燃焼量Ｆｍ１ｎ）となる方向にコン
トロールモータＣＭは作動し、燃焼量Ｆは常に最小燃焼
量Ｆ　ｍｉｎの状態となる。

最大燃焼量を要求している状態にて）として表示され、
これをグラフ化すると第６図の如き状態となり、前記可
変抵抗Ｒを変えることにより、第７図に示す如く、最大
燃焼量Ｆ　ｍａｘを自由に設定することが出来る。

尚、前記各実施例に於いて、プレパージやボストパージ
に際してはその信号で可変抵抗器Ｒをバイパスさせ、ダ
ンパーを全開できるようにしておくことは勿論である。

又、前記各実施例に於いては、可変抵抗器Ｒをバーナ制
御盤上に設置し、これを手動で負荷の大小に応じて適宜
の値に設定するようにしているが、タイマーや蒸気流量
計、データーロガー装置等からの信号により自動的に、
負荷の程度に応じて最大燃焼量Ｆｍａｘを適宜の値に設
定することも可能である。

（発明の効果） 本発明に於いては、制御ポテンショメータＡとモータ平
衡ポテンショメータＢとコントロールモータＣＭとを用
いた平衡式制御器に於いて、モータ平衡ポテンショメー
タＢと制御ポテンショメータＡとの間に可変抵抗Ｒを接
続し、該可変抵抗Ｒを調整することにより、検出信号（
例えばボイラ圧力Ｐ）に対応する制御量（例えばバーナ
燃焼量Ｆ）の最大値を任意の値に設定する構成としてい
るため、大容量の設備に於いて夜間等に負荷が大幅に軽
減したような場合でも、前記制御量の最大値を引き下げ
ることにより設備の起動・停止の繰り返しをほぼ完全に
防止することが出来る。

その結果、例えばボイラ設備に於いては、軽負荷時に於
けるボイラ発停の繰り返しが防止されることにより、プ
レパージやボストパージによるエネルギー損失が少なく
なると共に、熱負荷サイクルの印加による水管等の亀裂
が大幅に減少する。

本発明は上述の通り偏れた実用的効用を発揮するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１に記載の制御器の回路図であり、第２
図はその要約回路図、第３図は、当該制御器をボイラ燃
焼制御に用いた場合の制御特性図である。 第４図は請求項４に記載の制御器の回路図であり、第５
図はその要約回路図である。 第６図は、可変抵抗Ｒと制御量の関係を示す曲線であり
、第７図は、当該制御器をボイラ燃焼制御に用いた場合
の制御特性図である。 第８図及び第９図は、従前の平衡式制御器の回路図であ
る。 第１０図及び第１１図は、第８図に示した従前の制御器
によるボイラ燃焼制御の制御特性図である。 第１２図及び第１３図は、第９図に示した従前の制御器
によるボイラ燃焼制御の制御特性図である。 八　　　　制御ポテンショメータ Ａ１　　　接触子 Ｂ　　　　モータ平衡ポテンショメータＢエ　　　接触
子 Ｃバランシングリレー ＣＭ　　　　コントロールモータ Ｐ　　　　ボイラ圧力 Ｆ　　　　燃焼量 Ｆｍａｘ　　　最大燃焼量 Ｆ　ｍｉｎ　　　最小燃焼量 Ｐｌｓ　　　　低圧着火圧力 ｈｓ Ｒ，Ｒ’ ｃ 高圧新人圧力 可変抵抗 プレッシャーコントローラ 特許出願人　株式会社　タ　り　マ 代理人　弁理士　岩越重雄　他１名 遂 Ｂ 第 図 第３図 第５図 第２図 第４図 第　８図 臨　／）（３ Ｍ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）制御ポテンショメータ（Ａ）とモータ平衡ポテン
   ショメータ（Ｂ）とコントロールモータ（ＣＭ）を備え
   、前記両ポテンショメータ（Ａ），（Ｂ）の各接触子（
   Ａ＿１），（Ｂ＿１）間に電源電圧（Ｅ）を印加すると
   共に、両ポテンショメータ（Ａ），（Ｂ）間にバランシ
   ングリレー（Ｃ）のバランシングコイル（Ｃ＿１），（
   Ｃ＿２）を介挿してなる平衡式制御器に於いて、前記一
   方のバランシングコイルと直列に可変抵抗（Ｒ）を接続
   し該可変抵抗（Ｒ）によりコントロールモータ（ＣＭ）
   の回転量を調整し、モータ平衡ポテンショメータ（Ｂ）
   の接触子（Ｂ＿１）の停止位置を規制するようにした制
   御器。
2. （２）制御ポテンショメータ（Ａ）とモータ平衡ポテン
   ショメータ（Ｂ）の抵抗値を等しくし、且つ可変抵抗（
   Ｒ）の最大値を両ポテンショメータ（Ａ），（Ｂ）の抵
   抗値の和に等しくした請求項（１）に記載の制御器。
3. （３）制御ポテンショメータ（Ａ）をボイラ圧力（Ｐ）
   によって作動させると共に、バランシングリレー（ｃ）
   を利用してバーナ燃焼量（Ｆ）を制御するようにした請
   求項（１）に記載の制御器。
4. （４）制御ポテンショメータ（Ａ）とモータ平衡ポテン
   ショメータ（Ｂ）とコントロールモータ（ＣＭ）を備え
   、前記両ポテンショメータ（Ａ），（Ｂ）の各接触子（
   Ａ＿１），（Ｂ＿１）間にバランシングリレー（Ｃ）を
   介設すると共に、各ポテンショメータ（Ａ），（Ｂ）に
   電源電圧（Ｅ）を印加して成る平衡式制御器に於いて、
   両ポテンショメータ（Ａ），（Ｂ）の一側の端子間に可
   変抵抗（Ｒ）を介挿し、該可変抵抗（Ｒ）によりコント
   ロールモータ（ＣＭ）の回転量を調整してモータ平衡ポ
   テンショメータ（Ｂ）の接触子（Ｂ＿１）の停止位置を
   規制するようにした制御器。
5. （５）制御ポテンショメータ（Ａ）とモータ平衡ポテン
   ショメータ（Ｂ）の抵抗値を等しくし、且つ可変抵抗（
   Ｒ）の最大値を１ＫΩ以上とした請求項（４）に記載の
   制御器。
6. （６）制御ポテンショメータ（Ａ）をボイラ圧力（Ｐ）
   によって作動させると共に、バランシングリレー（Ｃ）
   を利用してバーナ燃焼量（Ｆ）を制御するようにした請
   求項（２）に記載の制御器。