JPH0712331A - Method and device for controlling combustion of combustor - Google Patents
Method and device for controlling combustion of combustorInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、燃焼器の空気比制御と
火炎感知を行なう燃焼器の燃焼制御装置及び方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion control apparatus and method for a combustor, which performs air ratio control and flame detection of the combustor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の燃焼器は、種々の空気比制御方法
を採択しているが、その原理は一般的に流入燃料量と流
入空気量の関係に対して予め実験的に求められた燃焼情
報を利用して制御するものであった。2. Description of the Related Art A conventional combustor adopts various air ratio control methods. The principle of combustion is generally determined by experimentally obtaining the combustion amount obtained from the relationship between the inflow fuel amount and the inflow air amount. It was controlled by using information.
【０００３】即ち、燃焼器製作の際、出力別に燃料量を
設定して、その燃料量に対して該当システムの空気比を
満たす空気の量を予め実験的に求めて、これをテーブル
化し、メモリーにストックしておく。その後、ユーザー
が選んだ出力に該当する燃料量がバーナに流入する場
合、その燃料量に該当する空気量がメモリーにストック
されている燃焼情報から選ばれて、この選ばれた量だけ
の空気がバーナに供給される。That is, when a combustor is manufactured, a fuel amount is set for each output, the amount of air that satisfies the air ratio of the relevant system is experimentally obtained in advance for that fuel amount, and this is tabulated and stored in a memory. I will stock it. After that, when the amount of fuel corresponding to the output selected by the user flows into the burner, the amount of air corresponding to that amount of fuel is selected from the combustion information stored in the memory, and only this selected amount of air is available. Supplied to the burner.
【０００４】なお、従来の燃焼器はバーナの火炎を感知
するために空気比制御とは関係のない、別途の火炎感知
センサー（flame sensor）を備えている。この火炎感知
センサーは、燃焼火炎の電気的導伝性及び整流性を利用
するものである。すなわち、燃料の燃焼の際、火炎の中
には種々のイオンが存在し、このイオンの反応によって
電子の移動が生じることにより、炎電流（flame-curren
t ）が流れ出すことを利用している。The conventional combustor has a separate flame sensor which is not related to the air ratio control in order to detect the flame of the burner. This flame detection sensor utilizes the electrical conductivity and rectification of combustion flame. That is, when the fuel burns, various ions are present in the flame, and the reaction of these ions causes the movement of electrons, resulting in the flame current (flame-curren).
t) is flowing out.
【０００５】図１を参照すると、従来の燃焼器は、目標
空気比を満たすように予め実験的に求められた燃焼情報
をストックし、そのストックされた燃焼情報によって燃
焼器の各システムを制御するマイクロコンピュータ(1)
と、前記マイクロコンピュータ(1) の制御により流入空
気量を調節する燃焼用ファン(2) と、前記マイクロコン
ピューター(1) の制御により流入燃料量を調節する燃料
調節弁(3) と、流入される燃料と空気とを混合して燃焼
させるバーナ(4) とを含む。従来の燃焼器は、また、冷
水を熱湯に変える熱交換器(5) 、前記燃焼用ファン(2)
の回転数を検知する回転数感知センサー(6) 、空気を供
給する空気供給管(7) 、燃料を供給する燃料管(8) 、そ
れから冷水を供給する冷水供給管(9) を備えている。Referring to FIG. 1, a conventional combustor stocks combustion information that is experimentally obtained in advance so as to satisfy a target air ratio, and controls each system of the combustor according to the stocked combustion information. Microcomputer (1)
A combustion fan (2) for adjusting the inflow air amount by the control of the microcomputer (1), and a fuel control valve (3) for adjusting the inflow fuel amount by the control of the microcomputer (1). A burner (4) for mixing and burning the fuel and air. The conventional combustor also includes a heat exchanger (5) for converting cold water into hot water and the combustion fan (2).
It has a rotation speed sensor (6) for detecting the rotation speed of the engine, an air supply pipe (7) for supplying air, a fuel pipe (8) for supplying fuel, and a cold water supply pipe (9) for supplying cold water. .
【０００６】従来の燃焼器は、また、バーナ(4) の火炎
を感知するためのセンサーとしてフレームロッド（flam
e rod ）(10)と、このフレームロッド(10)の感知信号を
インターフェース（interface ）してマイクロコンピュ
ーター(1) に入力させるためのインターフェース部(11)
を備えている。The conventional combustor also uses a flame rod (flam) as a sensor for sensing the flame of the burner (4).
e rod) (10) and an interface part (11) for inputting the sensing signal of this frame rod (10) to the microcomputer (1) by interfacing.
Is equipped with.
【０００７】前記のように成る従来の燃焼器の作用を具
体的に説明すると次の通りである。The operation of the conventional combustor constructed as above will be described in detail below.
【０００８】ユーザーが入力部（図示せず）を通じて所
用の出力レベルを設定すると、その設定された出力レベ
ルに該当する燃料量および空気量がマイクロコンピュー
ター(1) にストックされた燃焼情報によって決定され、
このマイクロコンピューター(1) の制御信号により燃焼
用ファン(2) および燃料調節弁(3) は該当分量の燃料お
よび空気をバーナ(4) に供給することになる。When the user sets the required output level through the input unit (not shown), the fuel amount and the air amount corresponding to the set output level are determined by the combustion information stored in the microcomputer (1). ,
By the control signal of the microcomputer (1), the combustion fan (2) and the fuel control valve (3) supply the corresponding amount of fuel and air to the burner (4).
【０００９】この後、バーナ(4) は供給された燃料と空
気とを混合して燃焼させ、熱を発生させる。その熱は熱
交換器(5) を通じて水を加熱し、燃焼ガスは排気パイプ
を介して排気される。After this, the burner (4) mixes the supplied fuel and air and burns them to generate heat. The heat heats the water through the heat exchanger (5), and the combustion gas is exhausted through the exhaust pipe.
【００１０】前記ファン(2) の回転数を調節するための
アルゴリズム（algorithm ）を示す図２を参照すると、
バーナ(4) が点火されて、燃焼器システムが作動した
後、回転数検知センサー(6) で検知された燃焼用ファン
(2) の回転数はマイクロコンピューター(1) で目標回転
数と比較される。この時、燃焼用ファン(2) の回転数が
目標回転数より大きければファン(2) の回転数を減少さ
せて、目標回転数より小さければファン(2) の回転数を
増加させることによって常に一定目標回転数と同一にフ
ァン(2) の回転数を調節する。Referring to FIG. 2, which shows an algorithm for adjusting the rotation speed of the fan (2),
Combustion fan detected by the RPM sensor (6) after the burner (4) is ignited and the combustor system is activated
The rotation speed of (2) is compared with the target rotation speed by the microcomputer (1). At this time, if the rotation speed of the combustion fan (2) is larger than the target rotation speed, the rotation speed of the fan (2) is decreased, and if it is smaller than the target rotation speed, the rotation speed of the fan (2) is increased to keep the rotation speed constant. Adjust the speed of the fan (2) to be the same as the constant target speed.
【００１１】しかし、燃焼用空気量は、外的な変化が無
い際には燃焼用ファン(2) の回転数に応じて一定して比
例的に変化するが、燃焼炉の内圧やシステムの圧力等の
外的要因が変化すると、目標回転数が同じであっても燃
焼用空気量は変化する。従って、予め目標とされた空気
量と実際の空気量との差異が生じて燃焼状態が不安定に
なり、不完全燃焼が生じて燃焼器自体の作動が困難にな
る。However, when there is no external change, the combustion air amount changes constantly and proportionally according to the rotation speed of the combustion fan (2), but the internal pressure of the combustion furnace and the system pressure When external factors such as change, the combustion air amount changes even if the target rotation speed is the same. Therefore, a difference between the target air amount and the actual air amount occurs, the combustion state becomes unstable, incomplete combustion occurs, and it becomes difficult to operate the combustor itself.
【００１２】即ち、図３に示すように、燃焼器の外部か
ら燃焼器の内部に入って来る逆風によりボイラー内部の
圧力が増加する場合、ボイラーに流入する実際空気量が
減少して実際空気比が目標空気比より小さくなることが
ある。なお、過度の急速なる排気によってボイラー内部
の圧力が減少してボイラーに流入する実際の空気量が増
加し、実際空気比が目標空気比より大きくなることもあ
る。That is, as shown in FIG. 3, when the pressure inside the boiler increases due to the back wind coming from the outside of the combustor into the inside of the combustor, the actual air amount flowing into the boiler decreases and the actual air ratio decreases. May be smaller than the target air ratio. It should be noted that excessive rapid exhaustion may reduce the pressure inside the boiler, increase the actual amount of air flowing into the boiler, and cause the actual air ratio to become greater than the target air ratio.
【００１３】これにより最適の空気比を保持することが
出来なくなるので、不完全燃焼となり、その結果有害ガ
スが発生する。As a result, the optimum air ratio cannot be maintained, resulting in incomplete combustion, resulting in the generation of harmful gas.
【００１４】以上のように、従来の燃焼制御装置は製作
者が燃焼情報を求める際の条件とユーザーが燃焼器を使
用する時の条件が異なる時、最適の空気比を保持するこ
とができなくなる。As described above, the conventional combustion control device cannot maintain the optimum air ratio when the condition for the manufacturer to obtain the combustion information is different from the condition for the user to use the combustor. .
【００１５】なお、前記のような従来の空気比制御方法
は、燃料の種類によって燃料と空気との関係である燃焼
情報が異なることがあるので、一種類の燃料に限定する
のが一般的であった。In the conventional air ratio control method as described above, since the combustion information, which is the relationship between the fuel and air, may differ depending on the type of fuel, it is common to limit it to one type of fuel. there were.
【００１６】それから、従来の空気比制御は燃焼器のモ
デル毎に目標空気比が異なることがあるので、製作者が
各モデル毎に燃焼情報を実験的に求めなければならない
という煩わしさがあった。Further, in the conventional air ratio control, since the target air ratio may differ for each combustor model, there is a trouble that the manufacturer has to experimentally obtain the combustion information for each model. .
【００１７】一方、バーナ(4) が燃焼中にある場合には
燃焼火炎が発生し、これによってフレームロッド(10)を
介して炎電流が流れることになるが、この炎電流はイン
タフェース部(11)を介してマイクロコンピューター(1)
に入力するので、現在バーナ(4) が燃焼中であることが
わかる。On the other hand, when the burner (4) is burning, a combustion flame is generated, which causes a flame current to flow through the frame rod (10). ) Via microcomputer (1)
It can be seen that the burner (4) is currently burning.
【００１８】若し、バーナ(4) による燃焼が中断すれ
ば、燃焼火炎がなくなるので、フレームロッド(10)を介
しての炎電流の流れは遮断され、これによりマイクロコ
ンピューター(1) は、これを感知して燃料供給を遮断す
るなどの必要な処置を取ることになる。If the combustion by the burner (4) is interrupted, the combustion flame disappears, so that the flow of flame current through the flame rod (10) is interrupted, which causes the microcomputer (1) to Will be taken and necessary measures will be taken, such as cutting off the fuel supply.
【００１９】しかし、このような従来の火炎感知センサ
ー、即ちフレームロッドは火炎に直接接触するので、長
期間使用の場合にはフレームロッドが劣化するという欠
点がある。However, since such a conventional flame detecting sensor, that is, the frame rod is in direct contact with the flame, there is a drawback that the frame rod deteriorates when used for a long period of time.
【００２０】また、燃焼器本体が接地連結されているの
で、漏電の場合マイクロコンピューター(1) に火炎感知
信号が誤入力されるなどの誤った作動が発生することが
あった。Further, since the main body of the combustor is connected to the ground, an erroneous operation such as an erroneous input of a flame detection signal to the microcomputer (1) may occur in the case of an electric leakage.
【００２１】一方、米国特許第４，９９４，９５９号は
酸素センサーを使用して排気ガス中の未燃焼酸素の温度
または量を求めて、予め実験的に求められたテーブルの
値を参照して現在の空気比を求めて空気比を制御する燃
焼器を提示している。On the other hand, US Pat. No. 4,994,959 uses an oxygen sensor to determine the temperature or amount of unburned oxygen in the exhaust gas, and refers to the values in a table obtained experimentally in advance. It presents a combustor that determines the current air ratio and controls the air ratio.
【００２２】しかしながら、このような燃焼器も予め実
験的に求めなければならない燃焼情報を利用して空気比
を制御するので、上述の従来の問題点を解決することが
できない。However, even in such a combustor, since the air ratio is controlled by utilizing the combustion information which must be experimentally obtained in advance, the above-mentioned conventional problems cannot be solved.
【００２３】[0023]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の燃焼器の前記問題点を解決するために、システム圧力
が変わっても目標空気比を保持することのできる燃焼器
の燃焼制御装置及び方法を提供するものである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional combustor, and to maintain the target air ratio even if the system pressure changes, the combustion control device of the combustor. And a method.
【００２４】発明の他の目的は、燃料の種類が異なって
も目標空気比を保持できる燃焼器の燃焼制御装置及び方
法を提供するものである。Another object of the present invention is to provide a combustion control device and method for a combustor which can maintain a target air ratio even if the type of fuel is different.
【００２５】本発明の更に他の目的は、燃焼器の種類に
関係なく、すべての燃焼器に適用可能の燃焼制御装置及
び方法を提供するものである。Yet another object of the present invention is to provide a combustion control device and method applicable to all combustors regardless of the type of combustor.
【００２６】本発明の他の目的は、空気比を制御するセ
ンサーが火炎感知機能も果すことができ、したがって別
途の火炎感知センサーを使用しないで済む燃焼制御装置
及び方法を提供するものである。Another object of the present invention is to provide a combustion control device and method in which the sensor for controlling the air ratio can also perform a flame sensing function, and thus a separate flame sensing sensor can be dispensed with.
【００２７】[0027]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による燃焼器の燃焼制御装置は、バー
ナを備えた燃焼機の燃焼制御装置において、前記燃焼器
の排気パイプを介して排気される排気ガス中に露出され
て、前記排気ガスの構成成分及び前記排気ガスの温度に
応じて抵抗値が変化するガスセンサーを含み、前記抵抗
値を基に現在の空気比を検出する手段と、前記バーナの
空気流入量を制御する手段と、前記バーナの燃料流入量
を制御する手段と、前記燃焼器に対して予め設定された
目標空気比をストックするための手段と、前記現在の空
気比と前記目標空気比を比較する手段と、それから、前
記現在の空気比を前記目標空気比に調節するため、前記
空気流入量制御手段を制御する手段とで構成されたこと
を特徴とするものである。In order to achieve such an object, a combustion control device for a combustor according to the present invention is a combustion control device for a combustor equipped with a burner, wherein an exhaust pipe of the combustor is used. A gas sensor that is exposed in the exhaust gas to be exhausted and whose resistance value changes according to the constituent components of the exhaust gas and the temperature of the exhaust gas, and detects the current air ratio based on the resistance value. Means, means for controlling the air inflow rate of the burner, means for controlling the fuel inflow rate of the burner, means for stocking a target air ratio preset for the combustor, and And a means for controlling the air inflow amount control means for adjusting the current air ratio to the target air ratio. What to do A.
【００２８】また、前記の目的を達成するために、本発
明による燃焼器の燃焼制御方法は、バーナを備えた燃焼
器の燃焼制御方法において、前記燃焼器の排気パイプを
介して排気するガス中に露出されて、前記排気ガスの構
成成分及び前記排気ガスの温度に応じて抵抗値が変化す
るガスセンサーを用いて、排気ガスから現在の空気比を
直接検出する段階と、前記現在の空気比を前記燃焼器に
対して、予め設定された目標空気比と比較する段階と、
それから前記現在の空気比を前記目標空気比に調節する
ために、前記バーナの空気供給量を制御する段階とでな
ることを特徴とするものである。In order to achieve the above-mentioned object, the combustion control method for a combustor according to the present invention is the combustion control method for a combustor equipped with a burner, wherein the gas exhausted through an exhaust pipe of the combustor is used. Exposed to the exhaust gas and directly detecting the current air ratio from the exhaust gas using a gas sensor whose resistance value changes according to the constituent components of the exhaust gas and the temperature of the exhaust gas, and the current air ratio. For the combustor with a preset target air ratio,
Then, in order to adjust the present air ratio to the target air ratio, the air supply amount of the burner is controlled.
【００２９】ガスセンサーとしては、酸化物半導体セン
サーが好ましい。The gas sensor is preferably an oxide semiconductor sensor.
【００３０】[0030]
【作用】このように構成された本発明は、ガスセンサー
を利用して、燃焼中の空気比を直接検出し、検出された
情報によって燃焼器に供給される空気量と燃料量とを調
節し、燃焼中の空気比を該当燃焼器にマッチするように
設定された最適の空気比に保つ。The present invention thus constructed utilizes a gas sensor to directly detect the air ratio during combustion and adjust the amount of air and the amount of fuel supplied to the combustor based on the detected information. , Keep the air ratio during combustion at the optimum air ratio set to match the combustor.
【００３１】[0031]
【実施例】この発明の実施例を、以下図面を参照して説
明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００３２】図４（イ）には、本発明に関する燃焼器の
燃焼制御装置が示されている。その構成は図１に示す従
来の燃焼器と類似するが、従来の燃焼器で用いられてい
た回転数検知センサーの代わりに燃焼ガスから現在の空
燃比を検知するガスセンサー(12)が燃焼ガスの排気路に
設けられている。現在の空燃比は理論空燃比と比較さ
れ、理論空燃比に対する実際空燃比の割合である空気比
が求められる。本発明で用いられるガスセンサー(12)は
韓国特許出願第９２−５７２９号で、その製造方法が記
載されていて、これは酸化物半導体でなるガスセンサー
である。FIG. 4A shows a combustion control device for a combustor according to the present invention. The configuration is similar to the conventional combustor shown in Fig. 1, but the gas sensor (12) that detects the current air-fuel ratio from the combustion gas is used instead of the rotation speed detection sensor used in the conventional combustor. It is provided in the exhaust path. The current air-fuel ratio is compared with the stoichiometric air-fuel ratio, and the air ratio, which is the ratio of the actual air-fuel ratio to the theoretical air-fuel ratio, is obtained. The gas sensor 12 used in the present invention is described in Korean Patent Application No. 92-5729, and its manufacturing method is described, which is an oxide semiconductor gas sensor.
【００３３】一般的に、ガスセンサー(12)はあるガスと
接触すると、そのガスの構成成分の濃度に応じて抵抗値
が変わる。図５（イ）に示すように、本発明の酸化物半
導体センサー(12)は、特に空気比が１．１〜１．５範囲
である燃焼ガスと接触するとき、抵抗値がほとんど線型
（Linear）に変わり、そのほかの空気比領域ではほとん
ど変わらない。Generally, when the gas sensor (12) comes into contact with a gas, its resistance value changes depending on the concentration of the constituent components of the gas. As shown in FIG. 5 (a), the oxide semiconductor sensor (12) of the present invention has an almost linear resistance value when it comes into contact with a combustion gas having an air ratio of 1.1 to 1.5. ), And hardly changes in other air ratio regions.
【００３４】それ故、本発明においては、１．１〜１．
５の空気比領域を制御領域とする。若し、求められた空
気比がこの領域外であれば、空気の流入量を調節して、
先に空気比領域を制御領域に入れておいてから、制御領
域にある現在の空気比を目標空気比に一致するように空
気比を調節する。Therefore, in the present invention, 1.1 to 1.
The air ratio region of 5 is set as the control region. If the calculated air ratio is outside this range, adjust the inflow of air,
The air ratio region is first put in the control region, and then the air ratio is adjusted so that the current air ratio in the control region matches the target air ratio.
【００３５】なお、本発明の酸化物半導体ガスセンサー
(12)は図５（ロ）に示すように５００〜６００℃の温度
範囲内でその作動特性が最も良好であるので、酸化物半
導体ガスセンサー(12)は燃焼ガスの排気路中で５００〜
６００℃の温度が保持される所に設けることが好まし
い。The oxide semiconductor gas sensor of the present invention
As shown in FIG. 5B, since (12) has the best operating characteristics in the temperature range of 500 to 600 ° C., the oxide semiconductor gas sensor (12) is 500 to 600 ° C. in the exhaust passage of the combustion gas.
It is preferably provided in a place where the temperature of 600 ° C. is maintained.
【００３６】図５（ロ）に示すように、低い温度（例え
ば、２００℃付近）では酸化物半導体ガスセンサー(12)
の抵抗値が高くなるが、以下に説明するようにこれを利
用して火炎を感知することができる。As shown in FIG. 5B, at a low temperature (for example, around 200 ° C.), the oxide semiconductor gas sensor (12) is
Has a higher resistance value, which can be used to detect a flame as described below.
【００３７】バーナ(4) が燃焼中に不測の理由によって
燃焼が中断する場合があっても、ファン(2) は続けて作
動するので、空気がバーナ(4) に供給され、これが排気
パイプを介して外部に排出される。したがって、ガスセ
ンサー(12)の周辺温度が急激に下降することになり、そ
の結果ガスセンサー(12)の抵抗値が大きくなる。この時
の抵抗値は上述の空気比に関する抵抗値とは大きい差が
あるので、これを遮断抵抗値として火炎感知機能を行な
うことができる。Even if the burner (4) may be interrupted for some unforeseen reason during combustion, the fan (2) continues to operate, so that air is supplied to the burner (4), which causes the exhaust pipe to flow. It is discharged to the outside through. Therefore, the ambient temperature of the gas sensor (12) drops rapidly, and as a result, the resistance value of the gas sensor (12) increases. Since the resistance value at this time has a large difference from the resistance value related to the air ratio, the flame sensing function can be performed by using this as a cutoff resistance value.
【００３８】一方、上記の大きい抵抗値はバーナの燃料
供給を遮断して、ボイラーの運転を停止または一時的に
停止させるための遮断抵抗値とできる。すなわち、遮断
抵抗値を越えた時には、バーナ(4) が燃焼中に不測の理
由によって燃焼が中断したというようにマイクロコンピ
ューター(1) が判断して、燃料供給を遮断し、これによ
り、事故などを未然に防ぐことが可能となる。On the other hand, the above large resistance value can be used as a cutoff resistance value for cutting off the fuel supply of the burner and stopping or temporarily stopping the operation of the boiler. That is, when the cutoff resistance value is exceeded, the microcomputer (1) judges that the combustion was interrupted during the combustion of the burner (4) due to an unexpected reason, and cuts off the fuel supply. It is possible to prevent this.
【００３９】図４（ロ）は、図４（イ）のインターフェ
ース部(13)の実施回路図であり、このインターフェース
(13)は酸化物半導体ガスセンサー(12)と直列連結されて
Ｂ＋電源電圧を分圧させる分圧抵抗（Ｒ１）、前記酸化
物半導体ガスセンサー(12)と前記分圧抵抗（Ｒ１）の接
続点に連結する平滑コンデンサー（Ｃ１）及び電流制限
抵抗（Ｒ２）で構成される。FIG. 4B is an implementation circuit diagram of the interface section 13 of FIG. 4A.
Reference numeral (13) is a voltage divider resistor (R1) connected in series with the oxide semiconductor gas sensor (12) to divide the B + power supply voltage, and the oxide semiconductor gas sensor (12) and the voltage divider resistor (R1). It is composed of a smoothing capacitor (C1) and a current limiting resistor (R2) connected to a connection point.
【００４０】酸化物半導体ガスセンサー(12)は、燃焼ガ
スの空気比に応じて、その抵抗値が変化し、これに応じ
てインターフェース部(13)にて分圧される電圧値も変化
する。この電圧値は、空気比検出信号としてマイクロコ
ンピューター(1) に入力されるが、マイクロコンピュー
ター(1) は空気比を判断するために、この電圧値をデジ
タル信号に変化させることもできる。即ち、本発明の酸
化物半導体ガスセンサー(12)は、従来のセンサーのよう
に排気ガス中の酸素または二酸化炭素などの濃度を感知
して、感知の濃度値を利用した一連の計算過程によって
空気比を算出するものでなく、燃焼ガスと接触するとき
変化する酸化物半導体ガスセンサー(12)の抵抗値から直
接空気比を検出する。The resistance value of the oxide semiconductor gas sensor (12) changes according to the air ratio of the combustion gas, and the voltage value divided by the interface section (13) also changes accordingly. This voltage value is input to the microcomputer (1) as an air ratio detection signal, but the microcomputer (1) can change this voltage value into a digital signal in order to determine the air ratio. That is, the oxide semiconductor gas sensor (12) of the present invention detects the concentration of oxygen or carbon dioxide in the exhaust gas like a conventional sensor, and the air is calculated by a series of calculation processes using the detected concentration value. The ratio is not calculated, but the air ratio is directly detected from the resistance value of the oxide semiconductor gas sensor (12) which changes when it comes into contact with the combustion gas.
【００４１】図４（イ）（ロ）及び図６を参照して、本
発明に関する空気比制御作動を詳細に説明する。先ず、
ユーザーの所望の出力に該当する量の燃料とファン(2)
の回転による空気とがバーナ(4) に流入して燃焼が始ま
る。このとき、燃料供給量の調節はマイクロコンピュー
ター(1) 、またはユーザーの燃料調節弁(3) の直接操作
によって可能である。The air ratio control operation according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 (a), (b) and FIG. First,
Amount of fuel and fan to meet the user's desired power output (2)
The air generated by the rotation of the air flows into the burner (4) and combustion begins. At this time, the fuel supply amount can be adjusted by directly operating the microcomputer (1) or the user's fuel control valve (3).
【００４２】燃焼の結果、燃焼ガスが排気路を通って排
気され、酸化物半導体ガスセンサー(12)により排気ガス
から空気比値を求める。この求めた空気比値は、マイク
ロコンピューター(1) で燃焼器の製作当時該当燃焼器に
最適に求められた目標空気比と比較される。As a result of the combustion, the combustion gas is exhausted through the exhaust passage, and the oxide semiconductor gas sensor (12) determines the air ratio value from the exhaust gas. The calculated air ratio value is compared with the target air ratio optimally calculated for the combustor at the time of manufacturing the combustor by the microcomputer (1).
【００４３】比較の結果、求められた空気比が空気比制
御領域に無いときは、マイクロコンピューター(1) は燃
焼用ファン(2) を制御して、空気供給管(7) を介して供
給される空気の量を調節することにより空気比が空気比
制御領域に入るようにする。As a result of the comparison, when the obtained air ratio is not in the air ratio control region, the microcomputer (1) controls the combustion fan (2) to supply the air through the air supply pipe (7). The air ratio is adjusted to the air ratio control area by adjusting the amount of air to be supplied.
【００４４】即ち、現在の空気比が１．１より小さけれ
ば、空気比を増加させ、空気比が１．５より大きければ
空気比を減少させることになる。That is, if the current air ratio is less than 1.1, the air ratio is increased, and if the air ratio is greater than 1.5, the air ratio is decreased.
【００４５】前記混合ガスの燃焼に従って燃焼中の空気
比を酸化物半導体センサー(12)により検出すると、マイ
クロコンピューター(1) は、検出された空気比が本発明
の空気比制御領域である１．１〜１．５空気比値である
かを判断することになるが、その結果が空気比制御領域
内であれば、更に現在空気比と目標空気比とを比較す
る。現在空気比が目標空気比より大きければ、燃焼用フ
ァン(2) を制御して供給空気量を減少させることによ
り、現在空気比を減少させる。また、現在空気比が目標
空気比より小さければ、燃焼用ファン(2) を制御して供
給空気量を増加させることにより、現在空気比を増加さ
せる。このようにして、現在の空気比が最適空気比であ
る目標空気比になるように調節する。When the air ratio during combustion according to the combustion of the mixed gas is detected by the oxide semiconductor sensor (12), the detected air ratio of the microcomputer (1) is in the air ratio control region of the present invention. Although it is determined whether the air ratio value is 1 to 1.5, if the result is in the air ratio control region, the current air ratio and the target air ratio are further compared. If the current air ratio is larger than the target air ratio, the current fan ratio is reduced by controlling the combustion fan (2) to reduce the supply air amount. If the present air ratio is smaller than the target air ratio, the present air ratio is increased by controlling the combustion fan (2) to increase the supply air amount. In this way, the current air ratio is adjusted to the target air ratio which is the optimum air ratio.
【００４６】なお、燃焼器の運転中にユーザーがその出
力を変化させて、流入燃料量が変化すると現在の空気比
の目標空気比が変更する。しかしながら、前述のように
本発明の制御過程を経るに従って現在の空気比は再び目
標空気比と一致するようになる。When the user changes the output of the combustor while the combustor is in operation and the amount of inflow fuel changes, the target air ratio of the current air ratio changes. However, as described above, the current air ratio becomes equal to the target air ratio again through the control process of the present invention.
【００４７】[0047]
【発明の効果】前述のように本発明は、酸化物半導体セ
ンサーを利用して、燃焼中の空気比をシステムに適合す
るように設定された最適の空気比に保つことができる。As described above, the present invention can utilize an oxide semiconductor sensor to maintain the air ratio during combustion at an optimum air ratio set to suit the system.
【００４８】なお、燃料がＬＮＧ、ＬＰＧ及び石油な
ど、どのような燃料にかわってもセンサーが自動的に空
気比を検出して制御するので、常に最適の火炎を保持す
ることが可能で、従って不完全燃焼による有害ガスの発
生を抑制し、燃焼器の安全を維持することができる。な
お、本発明の燃焼制御装置及び方法はセンサーと連結す
る分圧抵抗値を調節して目標空気比を調節することがで
き、これに応じて他の燃焼器モデルにも適用が可能であ
る。しかも、本発明によると、別途の火炎感知センサー
が不必要でコストダウンの利点を有する。Since the sensor automatically detects and controls the air ratio regardless of the fuel such as LNG, LPG and petroleum, it is possible to always maintain the optimum flame. Generation of harmful gas due to incomplete combustion can be suppressed, and safety of the combustor can be maintained. The combustion control apparatus and method of the present invention can adjust the target air ratio by adjusting the partial pressure resistance value connected to the sensor, and accordingly can be applied to other combustor models. Moreover, according to the present invention, a separate flame detection sensor is unnecessary, which has the advantage of cost reduction.
【図１】従来燃焼器の燃焼制御装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a combustion control device for a conventional combustor.
【図２】図１の装置による燃焼制御を示すアルゴリズム
図である。FIG. 2 is an algorithm diagram showing combustion control by the apparatus of FIG.
【図３】空気量と回転数によるシステム圧力状態を示す
グラフである。FIG. 3 is a graph showing a system pressure state according to an air amount and a rotation speed.
【図４】イ図は、本発明に関する燃焼制御装置の概略的
構成図である。ロ図は、図４イ図中のインターフェース
部の実施回路図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a combustion control device according to the present invention. B is an implementation circuit diagram of the interface unit in FIG.
【図５】イ図は、本発明に使用された酸化物半導体ガス
センサーの空気比に対する抵抗特性を示すグラフであ
る。ロ図は、本発明に使用された酸化物半導体ガスセン
サーの温度に対する抵抗特性を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a resistance characteristic of an oxide semiconductor gas sensor used in the present invention with respect to an air ratio. Fig. 2B is a graph showing the resistance characteristics with respect to temperature of the oxide semiconductor gas sensor used in the present invention.
【図６】本発明に関する燃焼制御方法を具現するための
アルゴリズム図である。FIG. 6 is an algorithm diagram for implementing a combustion control method according to the present invention.
１：マイクロコンピューター ２：燃焼用ファン ３：燃料調節弁 ４：バーナ １２：酸化物半導体センサー １３：インターフェース部 Ｒ１、Ｒ２：抵抗 Ｃ１：コンデンサ 1: Microcomputer 2: Combustion fan 3: Fuel control valve 4: Burner 12: Oxide semiconductor sensor 13: Interface part R1, R2: Resistor C1: Capacitor
Claims (11)
おいて、 前記燃焼器の排気パイプを介して排気される排気ガス中
に露出されて、前記排気ガスの構成成分及び前記排気ガ
スの温度に応じて抵抗値が変化するガスセンサーを含
み、前記抵抗値を基に現在の空気比を検出する手段と、 前記バーナの空気流入量を制御する手段と、 前記バーナの燃料流入量を制御する手段と、 前記燃焼器に対して予め設定された目標空気比をストッ
クするための手段と、 前記現在の空気比と前記目標空気比を比較する手段と、 前記現在の空気比を前記目標空気比に調節するため、前
記空気流入量制御手段を制御する手段とで構成されたこ
とを特徴とする燃焼器の燃焼制御装置。1. A combustion control device for a combustor including a burner, wherein the combustor is exposed in exhaust gas exhausted through an exhaust pipe of the combustor, and a component of the exhaust gas and a temperature of the exhaust gas are exposed. A means for detecting the current air ratio based on the resistance value, a means for controlling the air inflow rate of the burner, and a means for controlling the fuel inflow rate of the burner. A means for stocking a preset target air ratio for the combustor, a means for comparing the current air ratio and the target air ratio, and the current air ratio to the target air ratio A combustion control device for a combustor, comprising: means for controlling the air inflow control means for adjustment.
ンサーで構成されることを特徴とする請求項１記載の燃
焼器の燃焼制御装置。2. The combustion control device for a combustor according to claim 1, wherein the gas sensor is an oxide semiconductor gas sensor.
１〜１．５の空気比範囲内において、ほとんど線型的に
変化することを特徴とする請求項２記載の燃焼器の燃焼
制御装置。3. The resistance value of the gas sensor is 1.
The combustion control device for a combustor according to claim 2, wherein the combustion control device changes almost linearly within an air ratio range of 1 to 1.5.
イプ内の５００〜６００℃の温度となる位置に設けられ
ていることを特徴とする請求項２記載の燃焼器の燃焼制
御装置。4. The combustion control device for a combustor according to claim 2, wherein the oxide semiconductor gas sensor is provided at a position in the exhaust pipe where the temperature is 500 to 600 ° C.
を発生させるためのファンと、前記ファンの速度を制御
する手段と、前記空気の流れを前記バーナで案内する手
段とで構成されたことを特徴とする請求項１記載の燃焼
器の燃焼制御装置。5. The air inflow control means comprises a fan for generating an air flow, a means for controlling the speed of the fan, and a means for guiding the air flow by the burner. The combustion control device for a combustor according to claim 1, wherein:
断により温度が下降して、遮断抵抗値を有する時、前記
バーナの前記燃料供給を停止させる手段を更に備えたこ
とを特徴とする請求項１記載の燃焼器の燃焼制御装置。6. The gas sensor further comprises means for stopping the fuel supply of the burner when the temperature of the gas sensor drops due to interruption of combustion of the burner and has a cut-off resistance value. Combustion control device for the combustor described.
おいて、 前記燃焼器の排気パイプを介して排気するガス中に露出
されて、前記排気ガスの構成成分及び前記排気ガスの温
度に応じて抵抗値が変化するガスセンサーを用いて、排
気ガスから現在の空気比を直接検出する段階と、 前記現在の空気比を前記燃焼器に対して、予め設定され
た目標空気比と比較する段階と、それから前記現在の空
気比を前記目標空気比に調節するために、前記バーナの
空気供給量を制御する段階とでなることを特徴とする燃
焼器の燃焼制御方法。7. A combustion control method for a combustor having a burner, wherein the combustor is exposed to a gas exhausted through an exhaust pipe of the combustor, and is exposed to a constituent component of the exhaust gas and a temperature of the exhaust gas. Using a gas sensor whose resistance value changes, detecting the current air ratio directly from the exhaust gas, and comparing the current air ratio to the combustor with a preset target air ratio. And then controlling the amount of air supplied to the burner in order to adjust the current air ratio to the target air ratio.
ンサーでなることを特徴とする請求項７記載の燃焼器の
燃焼制御方法。8. The combustion control method for a combustor according to claim 7, wherein the gas sensor is an oxide semiconductor gas sensor.
ほとんど線型に変わる領域内にあるように現在の空気比
を調節するため、前記バーナの前記空気の流入量を制御
する段階を更に備えたことを特徴とする請求項８記載の
燃焼器の燃焼制御方法。9. The method further comprises the step of controlling the inflow rate of the air of the burner to adjust the current air ratio so that the resistance value of the gas sensor is in a region where the resistance value changes almost linearly with respect to the air ratio. The combustion control method for a combustor according to claim 8, wherein
囲であることを特徴とする請求項９記載の燃焼器の燃焼
制御方法。10. The combustion control method for a combustor according to claim 9, wherein the region is an air ratio range of 1.1 to 1.5.
前記酸化物半導体ガスセンサーによって感知されると、
前記バーナの燃焼中断と判断して、前記バーナの燃料供
給を中断する段階を更に備えたことを特徴とする請求項
８記載の燃焼器の燃焼制御方法。11. When a rapid temperature decrease in the exhaust pipe is detected by the oxide semiconductor gas sensor,
9. The combustion control method for a combustor according to claim 8, further comprising the step of interrupting the fuel supply of the burner when it is judged that the combustion of the burner has been interrupted.
Applications Claiming Priority (4)
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| Country | Link |
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| DE (1) | DE4316139A1 (en) |
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- 1993-05-14 DE DE4316139A patent/DE4316139A1/en not_active Ceased
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