JPS60169016A - 燃焼制御装置 - 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】 零発＃！Ｊ４は、燃焼機器の燃焼を比例制御するだめの
燃焼制御装置、詳しくは、湯温を設定温度に維持すべく
、前記設定温度と検出温度との比較結果に基いて燃料供
給量を比例制御する少なくとも積分手段を含む制御手段
を備えた燃焼制御装置に胸する。

°　従来より、この種の燃焼制御装置においては、省エ
ネルギーの観点から設定温度と検出温度との１１．ｉ差
に対して燃料供給量すなわち供給熱量を自動調節ｉ１Ｊ
能な比例制御手段が採用される例が多くなっている。

上記比例制御手段は、湯温を自由に調節できるとともに
１不必要な燃料を供給することなく安定した温度制御が
できるのであるが、過渡的な負荷変動、例えば出湯量の
急激な変化等、が発生した場合は制御にオーバーシュー
トやアンダーシュート等の過渡応答を生じて制御が安定
するまでに設定温度に対して大きく異なる温度の湯が出
湯される欠点が有り、この過渡応答を防止する手段が必
要であった。

この種の過渡応答を防止する手段としては、例えば、特
＠昭５５−１０５７１０号（特開昭５７−３１７２２号
）公報に開示されている燃焼制御装置があるが、この手
段では十分ではなく、以下に示すような不都合が有った
。

即ち、第７図に示すように、電源電圧（ＶＣＣ）を抵抗
分割された基準電圧（Ｖａ’）と温度検出手段としての
サーミスタ（ＲＴ’）の出力電圧（ｖｂ’）との偏差を
積分器（Ａｌ’）を含むＰＩＤ制御回路（１′）によっ
て演算し、その出力（Ｖ’）によって燃料供給量を調節
する比例弁（２′）の開度を決定する定電流駆動回路（
８′）の駆動電流を制御するように構成するとともに、
前記基準電圧（Ｖａ’）に対して所定値低く設定した電
圧（Ｖ　ｃ’　）すなわちオーバーシュート基＃１電圧
と前記検出電圧（ｖｂ’）とを比較して温度変化のオー
バーシュート発生を判別するオーバーシュート検出回路
（４′）を設け、このオーバーシュート検出回路（４′
）の出力によって、前記積分器（ＡＩ’）の人力レベル
をシフトして、ＰＩＤ制御回路（１′）の出力（Ｖ’）
を強制的に下げることによって１１１記比例介（２′）
を、燃焼を維持する最低開度に後方υさせるように構成
しである。

しかしながら、上記オーバーシュート検出回路（４′）
は、前記積分器（ＡＩ’）をその出力が下限値に飽和す
る状励にまでシフトして非能動状態にしてしまうこと、
および、前記比例弁（２’）の最低開度はλつの抵抗（
Ｒ２’）、’（Ｒぎ）によってＰＩＤ制御回路（ｌ′）
の動作とは無闇係に設定しであることに起因して、オー
バーシュート発生後、検出電圧（Ｖｂ’）Ａｌ　ｒ４ｆ
Ｊ記オーバーシュート判別電圧（Ｖｃ’）以上になって
もＰＩＤ制御回路（１′）が能動状綿に復帰するのが遅
れて、大きなアシグーシュートが発生する不都合が有っ
た。

つまり、出湯量が急に変動すると設定温度に対して湯温
か上下動して安定するまでに時間がかかるという不都合
が有る。

本発明け、上記実情に鑑みてなされたものであって、そ
の目的は、急な負荷変動に対して過渡応答の少ない制御
手段を備えた燃焼制御装置を提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明による燃焼制御装置は、
前記検出温度が設定温度に対して所定値以上異なる場合
は、ＩｆＪ記検出温度に拘らず、前記燃料供給量が予め
設定しである所定量となるように、ｇｔＪ記比例制御手
股平膜力レベルをｒ＋＋Ｊ記所定量忙維持すべく制御す
る飽和防止手段を設けである点に特徴を有する。

以下、上記構成を第１図に示すブロック図に基いて説明
する。

第１図はガス湯沸器等のように出湯温度をガス燃焼量を
比例制御することによって調節するための燃焼制御装置
のブロック図であって、基本的には、サーミスタ等の温
度検出手段（ＲＴ）に□よる検出温度（ｔｌと湯温をｉ
ｆ／ｎ　（Ｉｊするだめの温度設定手段（ＶＲ）による
設定温度（ｔｏ）との偏差に基いて積分器（ＡＩ　）を
備えたＰＩＤ制御手段＋１１によって、燃料供給量を調
節する手段としての比例弁（２）の開度を比例制御すべ
く構成しである。

更に、前記検出温度（１）と設定温度（ｔｏ）とを比較
し、検出温度（１）が設定温度（ｔｏ）に対して所定値
（αｌ）以上ｖ４なる場合には温度制御に過渡応答が発
生したことを検知して前記ＰＩＤ制御手段（１）の動作
を一時停止させ、予め設定しである所定の燃料供給量（
α２）に維持させるべく制御する過渡応答検出手段（４
）を設けである。

そして、１１１　Ｄ制御手段（１）の出力（Ｖ）である
積分器（ＡＩ　）の出力と、前記過渡応答検出手段（４
）によってＰＩＤ制御手段（１１の動作が一時停止され
た場合に１１０記比例弁（２）の開度を予じめ設定しで
あるＵ「定の供給量に対応する基準電圧（Ｖａ）とを比
較して、前記出力（Ｖ）がこの基準電圧（Ｖａ）を越え
て出力される場合は、前記積分器（ＡＩ　）の出力（Ｖ
）をその入力端子に拘らず前記基準電圧（Ｖａ）に維持
すべく前記出力（Ｖ）を積分器（ＡＩ　）の入力側に帰
還して１１（１＆！積分器（ＡＩ　）の動作が飽和しな
いよう釦制御する飽和防止手段（５）を設けである。

尚、１「１記飽（（］防防止膜とし−Ｃは、前記積分器
（ＡＩ　）のｆＥ　＃）ｐＵ、囲を規制すべく出力（Ｖ
）を前記所定量（Ｃ２−）に維持すべく所定値以上また
はｊｊＦ定イ１ム以下の出力にならないようにする負帰
還手段等、どのような構成でもよい。

上記構成故に下記の如き優れた効呆が発揮されるに至っ
た。

即ち、出湯徂の急な駆動等によってオーバーシュート等
の負荷変動の過渡応答か発生して、Ｐ　Ｉ　Ｄ　ｆｌｉ
制御手段の動作が一時的に停止されるような飽和動作状
１とになっても、飽和防止手段によってＰ　Ｉ　Ｄ　Ｉ
’Ｈｊｌ１手段の出力レベルが自ＶＪ　的ｖｃ予め設定
された所定の供給量に対応したレベルに維持されて、そ
の１ｌｌ）１作が飽和状態になることはない。　従って
、正常なＰ　Ｉ　Ｄ　ｆｌｔｌＪ御状態に復Ｊ＋［ｔす
るときの動作遅れが少なくなって、実１祭の温度変化の
過渡変動を非常に少ないものにできたのである。

以下、本発明の具体的な実施例を図面に基いて説グｊす
る。

第２図に示すように、電源（Ｖｃｃ）と接地点との間に
、一つの抵抗（Ｒ１）　、　（１）と温度検出手段とし
てのツーミスタ（ＲＴ）および温度設定手段としてのｒ
ｉＪ変抵抗器（ＶＲ）を直列接続するとともに、電源（
Ｖｃｃ）と接地点との間に、３つの抵抗（Ｒ８）。

（Ｒ４）、（Ｒ５）　ｆｔ直列接続したブリッジ回路の
前記２つの抵抗（Ｒ１）、（Ｒ２）の接続点（Ａ）より
得られる検出電圧（Ｖａ）をバッファ（ＡＯ）を介して
後記構成になるｐＨ）制御回１＠　（１）に入力すると
ともに、過渡応答検出手段（４）としてのコンパレータ
（Ａ４）に人力しである。　一方、前記３つの抵抗（Ｒ
８）　、　（Ｒ４）　、　（Ｒ５）の′４源側接続点（
Ｂ）より得られる基準電圧（ｖｂ）を前記検出電圧（Ｖ
ａ）に対する比較基ノ１（とじてＰＩＤ制御回路ｔｌ）
に入力するとともに、接地点側接続点（Ｃ１より得られ
る基準電圧（Ｖｃ）を＋ｊｔｓ　ｄ己コンパレータ（Ａ
４）にオーバーシュート検出の比較基牛として入力しで
ある。

そし−Ｃ，前記基準電圧（ｖｂ）と検出電圧（Ｖａ）と
の偏差に対応した電圧（Ｖ）を、燃料供給量を調節する
比例弁（２）のｂｉ度を決定する定’Ａ　ｍ、＋回路（
３）に出力すべく構成するとともに、前記基準電圧（Ｖ
ｃ　）より検出１ｎ圧（Ｖａ）が吐くなる、すなわち、
検出温度（１）が設定温度（ｔｏ）に対して所定Ｍ（Ｃ
１）を越えてオーバーシュート基１４ＬＩ７！度（ｔ　
Ｏ’）よりも高くなると前記コンパレータ（Ａ４）の出
力（ＤＩ　ＫよってＰＩＤ制御回路ｆｌ）の出力電圧ｔ
ｖ＋を強制的に低下させ、前記比例弁（２）を閉じる方
向に制御してオーバーシュートの発生を防止するように
しである。

前記ＰＩＤＩＤ同側回路＋は、微分器を構成す６第１の
演算項１肋器（ＡＩ）、積分器（ＡＩ　）を構１祝する
第２の演算項１而器（Ａ２）　、および後記構１戎にな
る飽和防止手段（６）としての第３の演算項１１Ｖｔｌ
Ｋ４（／Ｍ３）によって構成してあり、前記コンバータ
（Ａ４）の出力Ｅ＋をダイオード（Ｄｉ）と抵抗（Ｒ６
）を介して積分器（Ａ２）の入力に接わＢし、オーバー
シュートを検出した場合には、前記積分器（Ａ２）の入
力に前記抵抗（Ｒ６）Ｖコ対応する＋Ｊｒ定電圧を加算
することによって、ＰＩＤ制呻回路（１）の出力すなわ
ち積分器（Ａ２）の出力ｔｖ＋のレベルを強制的に低下
させるようにしである。

そして、前記コンパレーク（Ａ４）の作動によって、積
分器（Ａ２）の動作が飽和しないように、ｔ）１１記増
幅′／４（Ａ８）により電源（Ｖｃｃ）を抵抗（Ｒ７）
。

（Ｒ８）によって分圧した所定量（Ｃ２）である最低燃
料供給量に対応する下限電圧（ＶＬ）と曲記槓分器（Ａ
２）の出力ｆｆ）との偏差を増幅してこの積分器（Ａ２
）の入力側ヘダイオーＦ　（Ｄ２）を介して負帰還する
ことによって、入力レベルに拘らず積分器（Ａ２）の出
力ｔｖ＋が前記電圧（ＶＬ）以下にｔゴならないように
しである。　尚、前記ダイオード（Ｄ２）は、積分器（
Ａ２）の出力ｆｆ＋が前記電圧（ＶＬ）より大きい場合
には入力端への帰還を阻止ずべく　Ｕ、＋作するもので
ある。

又、抵抗（Ｒ９）　、　（ＲＩＯ）　Ｖｉ曲記ＰＩＤ制
御回路ｉｔ）の出力ｆｉｌに拘らず定電流駆動回路（３
）の出力電流の下限値を設定するものであるが、省略し
てもよい。

又、第８図は、第２図に示ｊ実施例において、流量が変
化した場合の温度の過渡応答を不す図面であって、図中
１ｉ！！：線で示す応答は、従来例のようＫＰＩＤ制御
手段に飽和防止手段が５１１ｊい場合の応答を示すもの
である。

以下、別実施例を図面に基いて説明する。

第４図に示すように、前記第２図の実施例と基本的には
同一構成になるものであって、オーバーシュート検出手
段としてのコンパレーク（Ａ４）の出力ｔＤｌによって
Ｐ　Ｉ　Ｄ　１ｔｔＪ両回路ｆｉ１を構成する微分器（
Ａ１）の入力にボＪ記抵抗（Ｒ６）に対応する所定電圧
を加算すること罠よって、ＱｊＳ記第２図に示す実施例
と同様の４１作を行なうように構成しｃｔりる。　尚、
図中、＊ｓ　２図と同一の符号およびｆ６号を１すした
ものは、第２図Ｖこ不す実施例と同一構成または同一機
能をイ］するものである。

即ち、微分器（ＡＩ　）の入力と積分器（八２）の入力
では１８号の極性が反転するためＶＣ、コンパレータ（
４）の出力ρ）の能−１極性を反転すべく　６ｉＪ記ダ
イオード（Ｄｌ）の極性を反転して接続するとともに、
前記コンパレータ（Ａ４）の入力信号である基準電圧（
ＶＣ）と検出電圧（Ｖａ）の入力を入れ換えて接続しで
ある。

次に、オーパーンニートとアンダーシュートの両方を検
出するとともに、前記飽和防止手段（５）をｆｊＩＪ記
禎分器（ＡΣ）の能＃１範囲の上限と下限の両方を規制
するように構成した別実施例を第５図に基いて説明する
。

即ち、前記オーバーシュートを検出するコンパレーク（
Ａ４）とともにアンダーシュートを検出するフンパレー
タ（Ａ４’）を設けて、抵抗器（、Ｒ８）。

（Ｒ８’）　、　（Ｒ４）　、　（Ｒ５）によって設定
された過渡応答判別用の基準電圧（Ｖｃ）　、　（ＶＣ
つと検出電圧（Ｖａ）とを比較させるとともに、抵抗器
（Ｒ７’）。

（Ｒ７）　、　（Ｒ８）によって設定された前記積分器
（八２）の能！ｆｉｌｌ範囲の上限値（ＶＨ）を負帰還
する演算増幅器（Ａ８’）と下限値（ＶＬ）　ｋ負帰還
する演算増１面器（八８）の両方を設けて、オーバーシ
ュート発生時には前記増幅器（Ａ８）　Ｋよって積分器
（Ａ２）の出力ｔｖ＋を下限値（ＶＬ）　Ｋ維持さぜる
とともに、アンダーシュート発生時には前記増幅器（Ａ
Ｊ’）　Ｖこよって積分器（Ａ２）の出力（Ｖｌを上限
値（ＶＨ）に維持させるべく構成しである。

又、流星に対ｔ”　してＰＩＤ制御回路ｔｌ）のゲイン
を自！１ｉ１１的に調節すべく、第６図に示すように、
Ｉ］ｉＪ記バッファ回路（ＡＯ）のゲインを決定する抵
抗器（ＲＧ）を流量に対応して抵抗ｉａが変化する流量
セン丈に構成してもよい。

又、１ＪｆＪ記ＰＩＤ制御回路ｉｔ）は微分器（Ａ１）
を省略して積分器（Ａ２）のみによる比例制御回路とし
て構成してもよく、同様に、前記飽４０防止手段ｔｉ）
　ｌ−を演＃増幅器を用いる池、抵抗あるいはツェナー
ダイオード等の帰還量のリミック動作がｉＪ能なもので
あれはどのようなものでもよい。

丈には、制御回路ｉｌ＋あるいは燃焼制両装置全体ｒマ
イクロコンピュータによって構成してもよく、そ必１構
成は各種変更ｉＪ能である。

【図面の簡単な説明】 第１ｃＸＪは零発り」の構成を示すブロック図、第２図
は本発明による燃焼制御装置の具体的な構成を示す回路
ブロック図、第８図はその一１作の説明図、第４図〜第
６図は別実施例の回路ブロック図、そして、第７図は従
来例の構成を示すブロック図である。 ＋ｌ）・・・・・・比例制両手段、（５）・・・・・・
飽和防止手段、（ＡＩ）　、　（Ａｊ２）・・・・・・
積分手段、（ｔＯ）・・・・・・設定温度、（１）・・
・・・・検出温度、ＩＶ）・・・・・・燃料供給量、（
α１）・・・・・・所定値、（α２）・・・・・・所定
量、（ＶＨ）・・・・・・上限１１ｒ１、（ＶＬ）・・
・・・・下限値。 代理人　弁理士　北　村　修 笥　１　）５ｊ！ 第　３１弘 第　７　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　湯温を設定温度（ｔｏ）に維持すべく、前記設定温
   度（ｔｏ）と検出温度（１１との比較結果に基いて燃料
   供給ｆｔｉ：　（Ｖ）を比例制御する少なくとも積分手
   段（ＡＩ）を含む制御手段ｉｌ＋を備えた燃焼制御装置
   であって、１ｑ記検出温度（【）が設定温度（ｔｏ）に
   対して所定値（αｌ）以上異なる場合ｔま、前記検出温
   度（１）に拘らず、前記燃料供給、ｈｔ　（Ｖ）が予め
   設定しである所定量（α２）となるように、前記比例制
   御手段ｆｉ＋の出力レベルをＦ＋ｆＪ記所定置所定量）
   に維持すべく制御する飽和防止平膜（５）を設けである
   仁とを特徴とする燃焼制御装置。 ■　前記所定量（α２）は燃焼を維持するに必要な燃料
   供給量（Ｖ）の下限値（ＶＬ）および燃料供給量（Ｖ）
   の上限値（ｖｎ）の一方または両方であることを特徴と
   する特許請求の範囲第０）項に記載の燃焼制御装置。 ■　前記飽和防止手段（５）は、前記積分手段（Ａｔ　
   ）の能！［ｉＸ囲を規制するものであることを特徴とす
   る特Ｗ［請求の範囲第■項〜第■項に記載の燃焼制御装
   置。