JPH0799259B2 - 燃焼制御装置 - Google Patents

燃焼制御装置

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JPH0799259B2
JPH0799259B2 JP61220102A JP22010286A JPH0799259B2 JP H0799259 B2 JPH0799259 B2 JP H0799259B2 JP 61220102 A JP61220102 A JP 61220102A JP 22010286 A JP22010286 A JP 22010286A JP H0799259 B2 JPH0799259 B2 JP H0799259B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ガスや石油を燃料とする燃焼機器において空
燃比制御をおこなう燃焼制御装置に関するものである。
従来の技術 ガスや石油を燃料として燃焼させるとき、燃料と空気量
を最適な比率にして供給することにより逆火や失火、あ
るいは不完全燃焼の発生を防ぎ安定な燃焼を維持でき
る。この燃料と空気量の比を空燃比と呼び、従来より燃
焼状態を検知して常に最適な空燃比を保つように燃料、
あるいは空気量を制御する手段が考えられていた。
空燃比制御の方式は、例えば特公昭61-6292号公報に記
載されているものがある。これは強制給排気型燃焼装置
において、給気温度と排気温度との差が予め定めた範囲
にはいるように空気量、あるいは燃料供給量を加減する
方式であり、そのシステムブロック図を第7図に、給気
温度と排気温度との差と排気ガス中のCO2濃度との特性
を第8図に示す。燃焼を開始すると給気温度と排気温度
は給気温度検出器1a、排気温度検出器1bによって検出さ
れ、差動増幅器2に入力されてその差が検出され、更に
その出力は演算器3によって最適温度差範囲である例え
ばT1、T2の値と比較され、その範囲に入っていればCO2
濃度がa1〜a2の範囲に入った良好な燃焼と判断されて、
燃料量、空気量の変動は強制的になされず、又その範囲
に入っていなければその範囲に入るように演算器3から
の出力がバーナモータ制御回路4、ポンプ制御回路5の
いずれか一方又は双方へ送られ、バーナモータ6、ポン
プ7のいずれか又は双方の駆動を変化させて最適燃焼範
囲で燃焼がなされるというものである。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような方式では、燃焼状態の変化を
温度の変化により検出するので応答が遅いために、不適
切な燃焼状態になっても給気温度と排気温度との差がT1
〜T2の範囲を外れるまでに時間がかかり、その間不完全
燃焼や逆火が起こる可能性があり、またT1〜T2の範囲を
外れている時にバーナモータ6やポンプ7の駆動を変化
して良好な燃焼状態になっても給気温度と排気温度との
差がT1〜T2の範囲に入るまで時間がかかるので、その間
更にバーナモータ6やポンプの駆動を変化させてしまい
ハンチングを起こす可能性があるなど、安全性を十分に
保証できないという問題点を有していた。
本発明はかかる従来の問題点を解消するもので、検知手
段の応答性に関わらず、素早い空燃比制御を行うことを
目的とする。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の燃焼制御装置は、
燃料を燃焼するバーナと、前記バーナへの燃料の供給量
を制御する燃料制御手段と、燃焼空気を供給する給気手
段と、前記バーナの燃焼状態を検知する検知手段と、前
記燃料制御手段および前記給気手段を駆動制御するコン
トローラからなり、前記コントローラは、前記検知手段
の信号を記憶する記憶部と、記憶後一定時間経過後の前
記検知手段からの信号と前記記憶部の記憶内容を入力と
して検知手段からの信号の収束値を推定する演算部と、
前記演算部の出力と燃料供給量または給気量により定ま
る固定値との偏差に応じて前記給気手段の給気量あるい
は前記燃料制御手段の燃料供給量を制御する空燃比制御
部を有し、前記演算部は前記検知手段からの信号と前記
記憶部の記憶内容の偏差を増幅する差動増幅部と、前記
変動増幅部の出力と前記記憶部の記憶内容を加算し前記
空燃比制御部に出力する加算部を有する構成としたもの
である。
作用 本発明は上記した構成によって、検知手段からの信号を
記憶部に記憶し演算部は一定時間経過後の検知手段から
の信号と記憶部の記憶内容を入力として検知手段からの
信号の収束値を推定し、その推定結果により燃料供給手
段または給気手段を制御するので、素早い空燃比制御が
可能になるのである。
実施例 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。なお、実施例では灯油を燃料とする石油ファンヒー
タを例にして説明していく。
第1図で燃料油は燃料ポンプ7によりヒータ8で予熱さ
れた気化器9に供給され、バーナモータ6で供給された
空気と混合され、バーナ10で燃焼する。燃焼排ガスは送
風用ファンモータ11からの空気と混合して吹出口(図示
せず)から室内に放出して室内を暖房する。コントロー
ラ12はこれらバーナの燃焼制御をおこなう。室温センサ
13からの室温信号と室温設定値14を比較し、必要な燃焼
量に対応した燃焼係数Kを燃焼係数決定部15で求め、こ
の値Kに応じて燃焼量設定部16で燃焼量を決定し、燃料
ポンプ7を駆動するポンプ駆動部17へ信号を送る。燃料
ポンプ7はここではパルスポンプを使用しているため、
ポンプ駆動部17は、燃焼量に対応したパルス周波数を出
力する。また燃焼係数決定部15で決定した係数Kはファ
ンモータ回転数設定部18により対流ファンモータ11の回
転数を設定し、ファンモータ駆動部19に信号を出力す
る。これは燃焼量に適した風量として冷風感や熱風感を
使用者に感じさせることを防ぐ。1は燃焼状態を検知す
るためにバーナ10の内部に設けた温度センサ(ここでは
サーモカップルを使用)であり、サーモカップル1の温
度は記憶部20に記憶され、その記憶値は記憶後一定時間
経過後のサーモカップル1の温度信号とともに演算部21
に出力する。演算部21では差動増幅部22がサーモカップ
ル1の温度信号と記憶部20の記憶値の差を増幅して出力
し、更に加算部23が差動増幅部22の出力と記憶部20の記
憶値を加算することにより、サーモカップル1の推定収
束温度として出力する。空燃比制御部24は燃料係数Kよ
りサーモカップル1の温度をバーナ温度設定部25で決定
し、加算部23の出力がバーナ温度設定部25で定めた温度
を維持するようにバーナモータ回転数設定部26により回
転数を設定し、バーナモータ駆動部27でバーナモータ11
を駆動する。第2図はサーモカップル1で検知したバー
ナ温度TBが空燃比mに対してどの様に変化するかを示し
ている。図でH,M,Lの線は燃焼量の異なる場合を示す。
図から温度TBは空燃比mと一定の相関があることがわか
る。第2図の特性を横軸燃焼量QFで書き換えたものが第
3図である。ここで例えば温度TBを一定値TS1に制御す
れば、燃焼量QFがLの時には空燃比がm1、QFがMの時に
は空燃比がm2、QFがHの時にはm2とm3の中間となる破線
aが得られる。これは第1図でサーモカップル1の温度
がTS1になるようにバーナモータの回転数設定部26で制
御すればよい。また第3図で燃焼量QFがHの時はバーナ
温度TBがTS2、QFがLの時にはTS3になる破線bに制御す
れば燃焼量QFの値が変化しても空燃比はほぼm3一定に制
御可能である。これは第1図で燃焼係数決定部15により
決定した燃焼係数Kに応じてバーナ温度設定部25で設定
値TSを可変し、係数Kが一定の時には常にこの設定値に
保つようにバーナモータ回転数を制御することになる。
以上で空燃比mの制御が実現できるが、サーモカップル
1の温度変化は非常に緩慢であり、着火時から空燃比が
設定値を大きく外れていてもバーナ温度TBの変化を待っ
ている間に不完全燃焼発生の危険があり、また急激な空
燃比変化の場合も同様である。そこで第1図に示したよ
うに記憶部20と演算部21によりバーナ温度TBの収束温度
を推定するのである。第4図にバーナ10の着火時のバー
ナ温度TBの応答特性を示す。時刻t0のバーナ温度TB0
サーモカップル1が検知し記憶部20に記憶する。一定時
間Δt経過後のバーナ温度TB1をサーモカップル1が検
知し差動増幅部22はTB1とTB0の偏差を適当な定数倍増幅
しp×(TB1−TB0)を演算する(pは定数)。更にこの
演算結果に記憶値TB0を加算部23で加算してTBの収束温
度 TBS=TB0+p×(TB1−TB0)を推定するここで定数pは
TBの応答時定数とΔtにより定まるものでバーナ固有の
定数である。例えば、p=1/{1−EXP(−Δt/tL)} の式で定めることができる。ここでtLは着火時の温度か
ら収束温度までの全変化量の63.2%変化するのに要する
時間である。この加算部の出力結果がバーナ温度設定部
25の設定値置TSとなるように制御することにより、バー
ナ温度TBの変化の応答に無関係に素早い空燃比制御が可
能になるのである。第5図は以上の制御をマイクロコン
ピュータ等で実現する場合の要部流れ図を示し、第1図
に対応した番号を付す。
上記構成は、燃料を一定にして空気量を制御する燃料基
準式空燃比制御をおこなっているので、製品製造時に燃
料ポンプを単体で検査すれば製品の燃焼量は決定でき、
製造工程を簡略化できる効果がある。
次に本発明の他の実施例を第6図を用いて説明する。第
6図において前記実施例と異なる点は、空燃比制御部24
が演算部21の出力に応じて燃焼量Qを制御する構成であ
り、前記実施例が燃料基準式空燃比制御であるのに対し
て第6図は空気量つまりバーナモータ回転数を一定にし
て燃焼量を制御する空気量基準式空燃比制御の例であ
る。この構成によればポンプを制御するので応答が早
く、突発的な異常で空燃比がずれてもすぐに調整できる
という効果がある。
本実施例では石油ファンヒータを例に説明したが、給湯
機器その他の燃焼機器にも応用可能である。またガス燃
料であっても燃料ポンプにかえてガス比例弁制御等を利
用することにより容易に実現可能である。
発明の効果 以上のように本発明の燃焼制御装置によれば次の効果が
得られる。
(1)空燃比最適点に自動設定されるため、手動の調整
手段が不要で安定した燃焼状態を維持できる。
(2)検知手段の信号の時間的変化より演算により信号
の収束値を推定し、その収束値で燃焼状態の推定を行う
ので、検知手段の応答性に無関係に素早い空燃比制御を
おこなうことができ異常燃焼を継続しない安全な燃焼機
器を提供できる。
(3)検知手段の応答性に無関係に素早い空燃比制御を
おこなえるので、検知手段の選択範囲を広げる他、応答
性を意識しない容易なバーナ設計が可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す燃焼制御装置のブロッ
ク図、第2図はバーナ温度特性図、第3図は空燃比制御
特性図、第4図はバーナ温度の応答を示す特性図、第5
図は第1図を実現するための流れ図、第6図は同他の実
施例を示すブロック図、第7図は従来の燃焼制御装置の
ブロック図、第8図は従来例を説明する特性図である。 1……サーモカップル(検知手段)、7……燃料ポンプ
(燃料制御手段)、10……バーナ、6……バーナモータ
(給気手段)、12……コントローラ、20……記憶部、21
……演算部、24……空燃比制御部。
フロントページの続き (72)発明者 粉川 勝蔵 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 平田 康 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−87531(JP,A) 特開 昭58−28922(JP,A) 特開 昭60−103223(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃料を燃焼するバーナと、前記バーナへの
    燃料の供給量を制御する燃料制御手段と、燃焼空気を供
    給する給気手段と、前記バーナの燃焼状態を検知する検
    知手段と、前記燃料制御手段および前記給気手段を駆動
    制御するコントローラからなり、前記コントローラは、
    前記検知手段の信号を記憶する記憶部と、記憶後一定時
    間経過後の前記検知手段からの信号と前記記憶部の記憶
    内容を入力として検知手段からの信号の収束値を推定す
    る演算部と、前記演算部の出力と燃料供給量または給気
    量により定まる固定値との偏差に応じて前記給気手段の
    給気量あるいは前記燃料制御手段の燃料供給量を制御す
    る空燃比制御部を有し、前記演算部は前記検知手段から
    の信号と前記記憶部の記憶内容の偏差を増幅する差動増
    幅部と、前記差動増幅部の出力と前記記憶部の記憶内容
    を加算し前記空燃比制御部に出力する加算部を有する燃
    焼制御装置。
JP61220102A 1986-09-18 1986-09-18 燃焼制御装置 Expired - Lifetime JPH0799259B2 (ja)

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JPS6375416A JPS6375416A (ja) 1988-04-05
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0614048A1 (de) * 1993-03-05 1994-09-07 Landis & Gyr Technology Innovation AG Einrichtung mit einem Feuerungsautomaten
PT1923634T (pt) * 2006-11-15 2017-09-01 Vaillant Gmbh Regulação da mistura ar-gás combustível através da temperatura do queimador ou temperatura de chama de um aparelho de aquecimento

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JPS5828922A (ja) * 1981-08-17 1983-02-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃焼機の制御装置
JPS60103223A (ja) * 1983-11-10 1985-06-07 Kaneko Agricult Mach Co Ltd バ−ナにおける燃焼制御方法およびその装置

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JPS6375416A (ja) 1988-04-05

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