JPH0724469B2

JPH0724469B2 - 制御器

Info

Publication number: JPH0724469B2
Application number: JP1131746A
Authority: JP
Inventors: 琢磨戸井; 利勝中元
Original assignee: Takuma Co Ltd
Current assignee: Takuma Co Ltd
Priority date: 1989-05-25
Filing date: 1989-05-25
Publication date: 1995-03-15
Anticipated expiration: 2010-03-15
Also published as: JPH02311196A

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）ボイラ設備や冷凍機設備等に於いては、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Ｍ
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。

第６図はこの種の平衡式制御器の一例を示すものであ
り、図に於いて、Ａは制御ポテンショメータ、A₁は接触
子、R₁,R₂は抵抗、Ｂはモータ平衡ポテンショメータ、B
₂は接触子、R₃及びR₄は抵抗、C₁及びC₂はバランシング
リレーＣを形成するコイル、l₁及びl₂はリミットスイッ
チ、l₃及びl₄はモータ運転用接点（l₃:燃料増用接点、l
₄:燃料減用接点）、Ｍはコントロールモータ、D₁及びD₂
はブースターコイル、D₁及びD₂はモータコイル、Ｅは接
触子A₁,B₁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。

また、前記第６図の制御器をボイラの燃焼制御に用いた
場合には、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の要部を
形成する制御ポテンショメータＡの接触子A₁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
C₁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Ｃの作動によりコント
ロールモータＭによってモータ平衡ポテンショメータＢ
の接触子B₁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（R₁＋R₃＝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
が解除され且つコントロールモータＭが停止する。

今、一例として両ポテンショメータの抵抗値R₁＋R₂＝R₃
＋R₄＝135（Ω）として、前記第６図の制御器によるボ
イラ燃焼制御の作動特性を図示すると、第７図の如き状
態となる。即ち、ボイラ圧力Ｐが低圧着火圧力Pl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Fmaxに近い状態（R₂＝0,R₄＝13
5Ω）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Fminの状態（R₂＝135Ω,R₄＝０Ω）に落ち着いて行
く。

（発明が解決しようとする課題）上述の如く、蒸気負荷が適当な大きさの範囲内にある場
合には、燃焼量Ｆとボイラ圧力Ｐとは具合よくバランス
する。

しかし、蒸気負荷が小さく、最小燃焼量Fminに対応する
蒸発量よりも蒸気負荷が小さくなると、ボイラ圧力Ｐは
急激に上昇し、高圧断火圧力Phにまで到達して断火す
る。

一旦断火すると、その後にポストパージが行なわれる。
このポ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は低圧着火圧力Plにまで達して着火するこ
とになる。

この様に、着火するとたちまちの内に最大燃焼量Fmaxの
状態となり、また燃焼量Ｆが大きいため、ボイラ圧力Ｐ
は急激に高圧断火圧力Phにまで達することになり、ボイ
ラが発停を繰り返すことになる。

一方、ボイラが発停を繰り返すと、投入エネルギーの大
部分が所謂プレパージやポストパージによって大気中へ
放出されてしまい、エネルギー損失が大幅に増加する。

また、発停の繰返しにより、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
部の水漏れや亀裂を発生することになる。

本発明は、従前の平衡式制御器を用いたボイラの燃焼制
御等に於ける上述の如き問題を解決せんとするものであ
り、蒸気負荷が著しく小さい場合に於いても、ボイラの
発停の繰返しを零にしたり、或いは繰返し回数を大幅に
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。

尚、前記に於いては、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問題点を述べたが、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。

（課題を解決するための手段）而して、上述の様に、蒸気負荷が小さい場合にボイラが
発停を繰り返すのは、ボイラが再着火した際に、蒸気負
荷の大小に拘わらず常に燃焼量が増加する方向に制御さ
れるからであり、ボイラの蒸気負荷が最小燃焼量Fminに
見合う蒸発量より小さい時には、ボイラが再着火をして
も燃焼量Ｆを最小燃焼量Fminの状態に保持することによ
り、発停の繰返し回数を零にしたり或はこれを大幅に減
少することが可能となる。

本件発明は前述の如き技術的思想をベースにして創作さ
れたものであり、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Ｍを備え、前記両ポテンショメータA,
Bの各接触子A₁,B₁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C₁,C₂を介挿してなる平衡式制御器に於
いて、前記制御ポテンショメータＡを駆動する検出量Ｐ
の検出信号値がその上限設定値Phと下限設定値Plより僅
かに低い値Pllの間は、モータ平衡ポテンショメータＢ
による制御量Ｆを最低設定値Fminに保持することを発明
の基本構成とするものである。

また、請求項（５）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Ｍを備え、前記両ポテンショメータA,Bの各接触
子A₁,B₁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、前記制御ポテンショメータＡを駆
動する検出量Ｐの検出信号値がその上限設定値Phと下限
設定値Plより僅かに低い値Pllの間は、モータ平衡ポテ
ンショメータＢによる制御量Ｆを最低設定値Fminに保持
するようにしたことを発明の基本構成とするものであ
る。

（作用）回路Ｓの接点ｙは、制御ポテンショメータＡを駆動する
検出量Ｐの上限設定値Ph以上の値でoffになると共に、
その下限設定値Plより僅かに低い値Pllでonとなる。

請求項（１）に記載の発明に於いては、接点ｙがoffに
なることにより、制御ポテンショメータＡの抵抗が増加
することになり、これによりコントロールモータＣの回
転量が所定位置へ規制される。

今、ボイラの燃焼制御に於いて、前記上限設定値Phをボ
イラの断火圧力に、また前記下限設定値Plをボイラの着
火圧力に夫々設定し、更に制御ポテンショメータＡの抵
抗R₂でボイ圧力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、ボイラ圧
力Ｐが断火圧力Phから着火圧力Plより僅かに低い圧力Pl
lのあいだ、抵抗Ｒが制御ポテンショメータＡの抵抗R₂
に付加されることになり、その結果、コントロールモー
タＭはその接触子B₁を最低燃焼量Fminの位置に保持する
ことになる。

即ち、軽蒸気負荷時に前記接点ｙをoffの状態とするこ
とにより、ボイラ圧力Ｐが断火圧力Phに達した後着火圧
力Plで着火されても、バーナが最低燃焼量Fminに保持さ
れているので蒸気圧力の上昇は極めてゆっくりとしたも
のとなり、ボイラの発停の過度の繰り返しが防止され
る。

尚、このことは本件請求項（５）に記載の発明に於いて
も全く同様であり、ボイラ圧力Ｐが断火圧力Phから着火
圧力Plより僅かに低い圧力Pllのあいだ、抵抗Ｒが制御
ポテンショメータＡの抵抗に付加されることになり、こ
れによりコントロールモータＭは、その接触子B₁を最低
燃焼量Fminの位置に保持することになる。

（実施例）以下、図面に基づいて本件発明の実施例を説明する。

第１図乃至第４図は、請求項（１）に記載の発明によっ
てボイラの燃焼制御を行なう場合を示すものであり、第
１図は平衡式制御器の構成図、第２図はその等価回路
図、第３図は接点ｙの操作回路図、第４図は燃焼特性図
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、R₁,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、C₁及びC₂は
バランシングリレーＣを形成するコイル、l₁及びl₂はリ
ミットスイッチ、l₃及びl₄はモータ運転探点（l₃:燃料
増用接点、l₃:燃料減用接点）、CMはコントロールモー
タ、D₁及びD₂はブースターコイル、D₀及びD₀はモータコ
イル、Ｅは接触子A₁,B₂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、抵抗Ｒ
と接点ｙとの並列回路ＳがラインL₁に直列状に介挿され
ている点が新規な点であり、本実施例ではR₁＋R₂＝R₃＋
R₄＝135（Ω）、Ｒ＝270（Ω）に選定されている。

前記接点ｙは第３図に示す如き制御回路によって操作さ
れ、リレーＹの接点がｙである。第３図に於いてSW₁,SW
₂,SW₃は圧力スイッチ、Ｘ・Ｙ・Ｚは操作用リレー、ｘ
・ｙ・ｚはリレー接点、Ｑはプロテクトリレー、E₀は操
作用電源である。

前記圧力スイッチSW₁はボイラ等の上限圧力設定値Phを
検出するものであり、ボイラ圧力Ｐが上限設定値Ph以上
になると、スイッチSW₁はonになる。

又、圧力スイッチSW₂はボイラ等の下限圧力設定値Pl以
下になるとoffとなる。

更に、圧力スイッチSW₃はバーナの着火圧力Plより僅か
に低い圧力Pll以下になるとoffになる。

尚、ここでは、圧力スイッチSW₁〜SW₃のデッドバンド
は、実用上差しつかえない範囲の小さな値とする。

又、前記リレーＺはバーナの着火及び断火用のリレーで
あり、接点ｚによってバーナの着火又は断火が行なわわ
れる。

次に、本件制御器をボイラの燃焼制御に適用した場合に
ついて、その作動を説明する。

先ず、蒸気負荷が適当な範囲にある場合には、リレ
ー接点ｙはonの状態となる。その結果、回路Ｓの合成抵
抗Roは零となり、制御器の作動は、従来例（第６図）の
場合と全く同一となる。即ち、ボイラ圧力Ｐが下降する
とプレッシャコントローラを形成する制御ポテンショメ
ータＡの接触子A₁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l₃及びモータＭを（イ）方向へ回転
するための接点l₃が入り、燃焼量Ｆが増加されると共
に、コントロールモータＭによってモータ平衡ポテンシ
ョメータＢの接触子B₁が矢印（イ）方向へ移動され、R₁
＋R₃＝R₂＋R₄となった点でモータＭが停止する。

次に、蒸気負荷が減少し、これが最低燃焼量Fminに
相当する蒸発量よりも小さくなる様な場合には、先ず、
回路Ｓの接点ｙがoffの状態となる。即ち、第３図の制
御回路のリレーＹが励磁され、これにより回路Ｓの接点
ｙがoffとなる。

イ今冷間状態からボイラに着火すると、圧力スイッチ
SW₁・SW₂・SW₃がともにoffであるのでリレーＹは励磁さ
れず、第４図のに示す如く、従来どおりの動きをしつ
つボイラ圧力Ｐが上昇する。

ロ圧力上昇過程で圧力スイッチSW₃及びSW₂はon（夫々
Pll以上及びPl以上）となるが、リレーＹは励磁されぬ
ままに保持される。ボイラ圧力Ｐが断火圧力Ph以上にな
れば、圧力スイッチSW₁がonとなり、リレーＸが励磁さ
れ、これによりリレーＹが励磁、リレーＺが非励磁とな
る。

ハリレーＺによりバーナは断火され、ポストパージを
経て待機状態に入る。また、リレーＹの励磁により、回
路Ｓのリレー接点ｙがoffとなり、抵抗Ｒ＝270Ωがライ
ンL₁へ直列に入る。これにより、コントロールモータＭ
は最低燃焼位置Fminにロックされた状態になる。尚、こ
の状態は第４図のの状態に相当する。

ニボイラ圧力Ｐが下降して着火圧力Plに達すると、圧
力スイッチSW₂がoffとなり、リレーＸが非励磁となる。
これにより、リレーＺが励磁され着火行程に入る。

しかし、リレーＹは自己保持の状態にあるので励磁状態
にあり、依ってコントロールモータＭは最低燃焼量Fmin
の位置にロックされたままである。この状態は第４図の
の状態に相当する。

ホこの後、最低燃焼位置で着火をする。この時、従来
の技術だとたちまち最大燃焼方向へ移ってゆくが（第４
図の）、この発明では回路Ｓの接点ｙがoffの状態に
あり、燃焼量Ｆが最低燃焼量にキープされている。

蒸気負荷が相変らず最低燃焼量にみあった蒸発量より小
さければ、ボイラ圧力Ｐはゆっくりと上昇して圧力Phに
達し、第４図の→→の行程を経ることになる。

ヘもし、第４図の行程の途中もしくは，行程の
途中で蒸気負荷が増えると、最低燃焼量Fminのままでは
負荷に追従できず、その結果ボイラ圧力Ｐは下降してゆ
く。ボイラ圧力Ｐが圧力Pllまで下降すると、圧力スイ
ッチSW₃がoffとなり、リレーＹは非励磁となる。その結
果、第３図の接点ｙはonとなり、燃焼量Ｆはたちまち最
大燃焼量Fmaxの位置へ移行してゆく（第４図の）。

また、この後は第４図のを経て、蒸気負荷にみあった
圧力Ｐと燃焼量Ｆで平衡運転されることになる。

第５図は、本件請求項（５）に記載の発明の実施例を示
すものであり、所謂ホイートストンブリッジ型の制御器
の制御ポテンショメータＡの抵抗R₁と直列に、抵抗Ｒと
接点ｙとの並列回路Ｓを挿入した点に特徴を有するもの
であり、前記抵抗Ｒとしては１〜20KΩ程度の抵抗が使
用される。

当該制御器の作動は、前記第１図〜第４図の場合と全く
同じであり、ボイラ圧力Ｐが断火圧力Phを越えた後は接
点ｙがoffとなり、抵抗Ｒが制御ポテンショメータＡの
抵抗R₁と直列に挿入される。

これにより、コントロールモータＭは、抵抗Ｒを∞とす
るとを成立させる方向、即ち、制御ポテンショメータＡのR₁
の値に拘わらず、常にR₄＝０（燃焼量Ｆが最小燃焼量Fm
in）となる方向に作動し、燃焼量Ｆは常に最小燃焼量Fm
inの状態にロックされることになる。

尚、前記各実施例に於いては、プレパージやポストパー
ジに際して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。

（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Ｍとを用い
た平衡式制御器に於いて、前記制御ポテンショメータＡ
を駆動する検出量Ｐの検出信号値がその上限設定値Phと
下限設定値Plより僅かに低い値Pllの間、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との間に抵
抗Ｒを介挿することにより、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）を最
低値に保持する構成としている。その結果、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、前記制御量を最低値に保持することにより、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、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
ジやポ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。

又、夏期、夜間等に長時間に亘って低負荷状態が継続す
るプラントは多くある。しかし、これ等のプラントに於
いても軽負荷状態の発生時間を特定することは困難であ
り、また、その間に短時間だけ高負荷状態となることが
しばしばある。

従って、抵抗Ｒを回路に直列に介挿し、その入・切りを
手動で制御することは殆んど不可能である。

これに対して、本件発明では、検出器（圧力スイッチSW
₃）を追加し、これにより作動するリレーＹを制御盤に
設けるだけで自動的に本件制御器を作動させることが出
来る。即ち、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、抵抗Ｒと、上限設定値Ph以上
の値でoffとなると共に下限設定値Plより僅かに低い圧
力Pllでonになる接点ｙを並列に接続した回路Ｓを介挿
し、負荷が低い場合には前記接点ｙを作動可能なモード
にするだけでよく、付帯設備工事を殆んど要しないとい
う効用がある。

本発明は上述の通り優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
図はその等価回路図、第３図は接点ｙの操作回路図、第
４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５図は請求項５に記載の制御器の等価回路図である。第６図は従前の平衡式制御器の回路図であり、第７図は
従前の平衡式制御器によりボイラの燃焼制御を行った場
合の制御特性図である。Ａは制御ポテンショメータ、Ｂはモータ平衡ポテンショ
メータ、Ｍはコントロールモータ、A₁,B₁は接触子、Ｃ
はバランシングリレー、C₁,C₂はバランシングコイル、
Ｐは検出量、Phは上限設定値、Plは下限設定値、PllはP
lより僅かに低い値、Ｆは制御量、Ｓは並列回路、Ｒは
抵抗、ｙはリレーＹの接点。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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（Ｍ）を
備え、前記両ポテンショメータ（Ａ），（Ｂ）の各接触
子（A₁），（B₁）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（C₁），（C₂）を
介挿してなる平衡式制御器に於いて、前記制御ポテンシ
ョメータ（Ａ）を駆動する検出量（Ｐ）の検出信号値が
その上限設定値（Ph）と下限設定値（Pl）より僅かに低
い値（Pll）の間は、モータ平衡ポテンショメータ
（Ｂ）による制御量（Ｆ）を最低設定値（Fmin）に保持
するようにしたことを特徴とする制御器。
【請求項２】一方のバランシングコイルと直列に、抵抗
（Ｒ）と、検出量（Ｐ）の上限設定値（Ph）以上の値で
offになると共に下限設定値（Pl）より僅かに低い値（P
ll）でonになる接点（ｙ）とを並列に接続した回路
（Ｓ）を接続する構成とした請求項（１）に記載の制御
器。
【請求項３】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、且つ抵抗
（Ｒ）の値を両ポテンショメータ（Ａ），（Ｂ）の抵抗
値の和以上とした請求項（１）に記載の制御器。
【請求項４】制御ポテンショメータ（Ａ）を駆動する検
出量（Ｐ）をボイラ圧力（Ｐ）とすると共に、モータ平
衡ポテンショメータ（Ｂ）による制御量（Ｆ）をバーナ
燃焼量（Ｆ）とし、且つボイラの断火圧力を上限設定値
（Ph）とすると共にボイラの着火圧力を下限設定値（P
l）とするようにした請求項（１）に記載の制御器。
【請求項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）とコントロールモータ（Ｍ）を
備え、前記両ポテンショメータ（Ａ），（Ｂ）の各接触
子（A₁），（B₁）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、前記
制御ポテンショメータ（Ａ）を駆動する検出量（Ｐ）の
検出信号値がその上限設定値（Ph）と下限設定値（Pl）
より僅かに低い値（Pll）の間は、前記両ポテンショメ
ータ（Ａ），（Ｂ）の一側の端子間に高抵抗（Ｒ）を介
挿し、モータ平衡ポテンショメータ（Ｂ）による制御量
（Ｆ）を最低設定値（Fmin）に保持するようにしたこと
を特徴とする制御器。
【請求項６】両ポテンショメータ（Ａ），（Ｂ）の一側
の端子間に、高抵抗（Ｒ）と、検出量（Ｐ）の上限設定
値（Ph）以上の値でoffになると共に、下限設定値（P
l）より僅かに低い値（Pll）でonになる接点（ｙ）とを
並列に接続した回路（Ｓ）を介挿する構成とした請求項
（５）に記載の制御器。
【請求項７】制御ポテンショメータ（Ａ）を駆動する検
出量（Ｐ）をボイラ圧力（Ｐ）とすると共に、モータ平
衡ポテンショメータ（Ｂ）による制御量（Ｆ）をバーナ
燃焼量（Ｆ）とし、且つボイラの断火圧力を上限設定値
（Ph）とすると共に、ボイラの着火圧力を下限設定値
（Pl）とするようにした請求項（５）に記載の制御器。