DE3705005A1

DE3705005A1 - Verbrennungssteuervorrichtung fuer einen gasbrenner

Info

Publication number: DE3705005A1
Application number: DE19873705005
Authority: DE
Inventors: Shigeo Naruse; Shinju Kuroda
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 1986-02-18
Filing date: 1987-02-17
Publication date: 1987-08-27
Also published as: GB2187000A; GB8703374D0; KR870008151A; KR910002743B1; FR2594524A1; FR2594524B1; JPS62190322A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungs- oder Brandsteueranordnung in einem Gas-Verbrennungs- oder Gas-Brandgerät des Typs, bei dem ein elektromagnetisches Proportionalsteuerventil in eine Gaszuleitung für einen Brenner eingefügt ist und bei dem ein Gebläse für die Zuführung von Verbrennungsluft an den Brenner vorgesehen ist.

Als Anordnung bzw. Vorrichtung dieser Art ist bisher ein Anordnungs- bzw. Vorrichtungstyp bekannt geworden, der einen Proportionalsteuerkreis aufweist, mit dessen Hilfe ein fließender elektrischer Strom eines elektromagnetischen Proportionalsteuerventils in Übereinstimmung mit einer Temperaturdifferenz zwischen einer Lasttemperatur eines Brenners und einer voreingestellten Temperatur des Brenners geändert wird. Ein Gebläse-Antriebskreis erhält eingangsseitig ein Ausgangssignal von der Proportionalsteuerschaltung her zugeführt; er dient dazu, die Drehzahl eines Motors für ein Gebläse, d. h. für einen Gebläsemotor, in Übereinstimmunt mit einer Größe eines Eingangssignals derart zu ändern, daß die Drehzahl des Gebläsemotors in Übereinstimmung mit dem fließenden elektrischen Strom des elektromagnetischen Proportionalsteuerventils geändert werden kann. Dem Brenner kann die Luftmenge zugeführt werden, die der Abgabegasmenge entspricht, wodurch der Brenner einen der voreingestellten Temperatur entsprechenden bestimmten Verbrennungswert aufweist. Die Lasttemperatur wird so gesteuert, daß sie die eingestellte Temperatur wird.

Dieser konventionelle Typ der Verbrennungssteueranordnung ist jedoch insofern mangelhaft, als zum Zeitpunkt der Änderung der tatsächlich eingestellten Temperatur auf eine neue Temperatur infolge der Differenz im Ansprechvermögen zwischen dem elektromagnetischen Proportionalsteuerventil und dem Gebläsemotor innerhalb einer gewissen Zeitspanne nach Erreichen eines elektrischen Dauerstroms entsprechend der neu eingestellten Temperatur durch den elektrischen Strom des elektromagnetischen Proportionalsteuerventils und dem damit verbundenen Dauer-Öffnungsmaß des elektromagnetischen Steuerventils entsprechend der neu eingestellten Temperatur die tatsächliche Drehzahl des Gebläsemotors eine der neu eingestellten Temperatur entsprechende Dauerdrehzahl erreicht. Demgemäß wird während einer Übergangszeitspanne bis zum Erreichen der neuen Dauerdrehzahl durch den Gebläsemotor die Abgabe der Gasmenge und die Abgabe der Luftmenge nicht zueinander ausgeglichen sein, und der Brenner befindet sich im Zustand unvollständiger Verbrennung, wobei ein der neu eingestellten Temperatur entsprechender bestimmter Verbrennungswert nicht erzielt werden kann.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, die frei ist von dem vorstehend aufgezeigten Mangel und mit der ein Antriebszustand eines Gebläses oder Gebläsemotors, dessen Ansprechvermögen verhältnismäßig langsam ist, auf der Grundlage des fließenden elektrischen Stroms des elektromagnetischen Proportionalsteuerventils ermittelt wird, welches hinsichtlich seines Ansprechvermögens relativ schnell gesteuert wird. Gelöst wird die vorstehend bezeichnete Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß ein elektromagnetisches Proportionalsteuerventil in eine Gasabgabeleitung für einen Brenner eingefügt ist, daß ein Gebläse für die Abgabe von Verbrennungsluft an den Brenner vorgesehen ist, daß ein Temperatursteuerkreis vorgesehen ist, der ein einer Temperaturdifferenz zwischen einer Lasttemperatur des Brenners und einer eingestellten Temperatur des Brenners entsprechendes Signal abgibt, daß eine Gebläse-Steuerschaltung vorgesehen ist, der eingangsseitig das Ausgangssignal von dem Temperatursteuerkreis her zugeführt wird und die dazu dient, die Abgabemenge der Verbrennungsluft durch das Gebläse in Übereinstimmung mit einer Größe des Eingangssignals zu ändern, daß eine Detektoreinrichtung vorgesehen ist, die einen Steuerungs- bzw. Antriebszustand des Gebläses oder eines Motors für das Gebläse ermittelt, und daß ein Proportionalsteuerventil- Steuerkreis vorgesehen ist, der einen in dem elektromagnetischen Proportionalsteuerventil fließenden elektrischen Strom in Übereinstimmung mit einer Größe eines Signals von der Detektorschaltung her ändert.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt in einem Blockdiagramm einen wesentlichen Teil der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 3 veranschaulicht in einem Blockdiagramm eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert, welches für ein gasbeheiztes Wasserheizgerät geeignet ist, wobei eine Drehzahl eines Gebläsemotors ermittelt wird, um dessen Antriebs- bzw. Steuerzustand zu ermitteln.

In Fig. 1 ist ein Hauptkörper 1 eines gasbeheizten Wasserheizgeräts gezeigt, der in seinem unteren Teil mit einer Luftverbindungsöffnung 2 und an seinem oberen Teil mit einem Abgasrohr 3 versehen ist. Der Hauptkörper 1 enthält ein Verbrennungsgehäuse 8, welches im mittleren Bereich einen Wärmetauscher 4 und einen Brenner 5 für die Erwärmung dieses Wärmetauschers aufweist. Im unteren Teil weist der Hauptkörper ein Gebläse 6 auf, mit dessen Hilfe Verbrennungsluft an den Brenner 5 abgegeben wird. In seinem oberen Teil weist der Hauptkörper eine Abgasöffnung 7 auf, die mit dem zuvor erwähnten Abgasrohr 3 verbunden ist, so daß von einem Wasserzuführrohr 9 auf einer Eintrittsseite des Wärmetauschers 4 abgegebenes Wasser erwärmt und heißes Wasser von einem Heißwasser- Abgaberohr 10 auf der Austrittsseite des Wärmetauschers 4 erhalten werden kann, und zugleich kann heißes Abgas durch das Abgasrohr 3 zur Außenseite hin abgeführt werden.

Mit 11 ist eine Gasabgabeleitung bezeichnet, die mit dem Brenner 5 verbunden ist. Ein elektromagnetisches Öffnungs- und Schließventil 12 ist auf der Eintrittsseite vorgesehen, und ein elektromagnetisches Proportionalsteuerventil 13 ist auf der Austrittsseite in die Gaszuführleitung 11 eingefügt.

Eine zunehmende und abnehmende Steuerung der Luftabgabemenge für den Brenner 5 wird mittels eines Gebläse- Steuerkreises 16 vorgenommen, der so angeordnet ist, daß er ein Signal von einer Temperatursteuerschaltung 15 in einer Steuerschaltung 14 aufnimmt, wie dies aus Fig. 2 hervorgeht.

Die Temperatursteuerschaltung 15 ist ihrerseits allgemein bekannt; ein einer Temperaturdifferenz zwischen der tatsächlichen Heißwasser-Abgabetemperatur, d. h. der Lasttemperatur, die mittels eines in dem Heißwasser-Abgaberohr 10 vorgesehenen temperaturempfindlichen Elements 17 ermittelt wird, und der eingestellten Temperatur in der Temperatursteuerschaltung 15 entsprechendes Signal wird von der Temperatursteuerschaltung 15 abgegeben. Dieses Ausgangssignal wird dem Eingang der Gebläse-Steuerschaltung 16 zugeführt, so daß eine einer Größe des Signals entsprechende elektrische Leistung an einen Elektromotor 18 des Gebläses 6 abgegeben werden kann, dessen Drehzahl in Übereinstimmung damit geändert werden kann.

Demgegenüber wird eine zunehmende und abnehmende Steuerung der Gasabgabemenge an den Brenner 5 mittels einer Proportionalsteuerventil- Steuerschaltung 20 vorgenommen, die so angeordnet bzw. ausgelegt ist, daß sie ein Signal von einer Detektorschaltung 19 in der Steuerschaltung 14 her aufnimmt, wie dies aus Fig. 2 hervorgeht.

Im einzelnen wird ein der tatsächlichen Drehzahl des Gebläsemotors 18 entsprechendes Signal von der Detektorschaltung 19 abgegeben; dieses Signal wird der Proportionalsteuerventil- Steuerschaltung 20 eingangsseitig zugeführt, so daß ein der Größe dieses Signals entsprechender elektrischer Strom durch eine Spule des elektromagnetischen Öffnungs- und Schließventils 12 und eine Spule des zuvor erwähnten elektromagnetischen Proportionalsteuerventils 13 fließen kann, und zwar mit dem Ergebnis, daß das elektromagnetische Öffnungs- und Schließventil 12 geöffnet wird und daß ein Öffnungsgrad des elektromagnetischen Proportionalsteuerventils 13 eingestellt wird.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Anordnung bzw. Vorrichtung erläutert.

Wenn im Zuge der Steuerung der Luftabgabemenge und der Gasabgabemenge, wie dies oben erwähnt worden ist, die neu eingestellte Temperatur der gasbeheizten Wasserheizeinrichtung die Gasverbrennungseinrichtung von der zuvor eingestellten Temperatur ausgehend auf eine höhere Temperatur bringt, wird eine einer Temperaturdifferenz zwischen der Heißwasser-Abgabetemperatur, welche die Lasttemperatur darstellt, und der neu eingestellten Temperatur entsprechende elektrische Leistung an den Motor 18 des Gebläses 6 über die Gebläse-Steuerschaltung 16 abgegeben. Der Gebläsemotor 18, der aufgrund seines Trägheitsvermögens langsam anspricht, erhöht seine Drehzahl allmählich und erreicht den der neu eingestellten Temperatur entsprechenden Zustand der Dauer-Drehzahl.

Die Übergangsdrehzahl des Gebläsemotors 18 während der Übergangszeitspanne bis zum Erreichen der Dauer-Drehzahl durch die vorherige Drehzahl wird von Augenblick zu Augenblick mittels der Detektorschaltung 19 ermittelt, so daß der fließende elektrische Strom des elektromagnetischen Proportionalsteuerventils 13, dessen Ansprechvermögen schnell ist, in Übereinstimmung mit der Drehzahl des Gebläsemotors 18 durch die Proportionalsteuerventil- Steuerschaltung 20 ebenfalls allmählich vergrößert wird. Der Öffnungsgrad des elektromagnetischen Proportionalsteuerventils 13 wird ebenfalls allmählich vergrößert, und gleichzeitig damit wird die Drehzahl des Gebläsemotors 18 zu der Dauer-Drehzahl. Das Öffnungsmaß des elektromagnetischen Proportionalsteuerventils 13 wird zu einem Dauerzustands-Öffnungsmaß.

Wenn die eingestellte Temperatur somit auf eine neue, höhere Einstelltemperatur geändert wird bzw. ist, werden sogar während der Übergangszeitspanne bis zum Erreichen der neuen Dauerzustands-Drehzahl von der vorhergehenden Drehzahl des Gebläsemotors 18 aus die an den Brenner 5 abgegebene Luft und das an den Brenner 5 abgegebene Gas in einem passenden Verhältnis zueinander gemischt, und der Brenner 5 wird während der zuvor erwähnten Zeitspanne nicht in einen Zustand unvollständiger Verbrennung gebracht.

Wenn die tatsächliche oder vorhandene Einstelltemperatur auf eine neue Einstelltemperatur gebracht wird, die niedriger ist als die tatsächliche Temperatur, dann wird im übrigen der Gebläsemotor 18 in seiner Drehzahl allmählich verlangsamt, um eine Dauer-Drehzahl zu erreichen. Der allmählichen Abnahme der Drehzahl folgend wird das Öffnungsmaß des elektromagnetischen Proportionalsteuerventils 13 ebenfalls allmählich kleiner, um einen Dauerzustands- Öffnungsgrad zu erreichen. Auf diese Weise werden in entsprechender Weise wie im Falle der Erhöhung der tatsächlichen oder existierenden Einstelltemperatur auf eine neue Einstelltemperatur die Luft und das Gas in einem passenden Verhältnis zueinander gemischt, und es tritt keine unvollständige Verbrennung im Brenner 15 während der Übergangszeitspanne und auch nicht zum Zeitpunkt des Erreichens des Dauerzustands auf.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel ist von dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel nicht generell verschieden; eine Ausnahme bildet lediglich die Detektorschaltung 19, die den tatsächlichen Luftdruck, die Luftgeschwindigkeit, die Luftmenge oder dgl. des Gebläses 8 anstatt der Drehzahl des Gebläsemotors 18 ermittelt.

Als Detektorschaltung 19 kann beispielsweise zur Ermittlung der Drehzahl des Gebläsemotors 18 ein konventionelles Hall-Element, eine Stroboskopeinrichtung, ein Fotokoppler, ein Tachometergenerator oder dgl. verwendet werden. Zur Ermittlung des Luftdrucks des Gebläses 6 kann ein Drucksensor verwendet werden; zur Ermittlung der Luftgeschwindigkeit des Gebläses 6 kann ein Strommesser oder dgl. verwendet werden; zur Ermittlung der Luftmenge des Gebläses 6 kann ein Strömungsmesser oder dgl. verwendet werden.

Im Falle der Verwendung des Tachometergenerators für die Detektorschaltung 19 ist es darüber hinaus möglich, eine EMK des Tachometergenerators direkt an die Spule des elektromagnetischen Proportionalsteuerventils 13 zur Steuerung des Steuerventils 13 abzugeben, wie dies durch eine gestrichelte Linie in Fig. 2 angedeutet ist.

Gemäß der Erfindung ist somit die Gebläse-Steuerschaltung so ausgestattet, daß die Menge der durch das Gebläse gelieferten Verbrennungsluft in Übereinstimmung mit einer Größe des Ausgangssignals der Temperatursteuerschaltung geändert wird. Die Detektorschaltung ermittelt den Antriebs- bzw. Steuerzustand des Gebläses oder des Gebläsemotors, und die Proportionalsteuerventil-Steuerschaltung ändert den fließenden elektrischen Strom des elektromagnetischen Proportionalsteuerventils in Übereinstimmung mit einer Größe des Steuerzustands-Detektorsignals von der Detektorschaltung her, und zwar derart, daß der fließende Strom des elektromagnetischen Proportionalsteuerventils, welches ein relativ langsames Ansprechverhalten aufweist, in Übereinstimmung mit dem Antriebs- bzw. Steuerzustand des Gebläses 6 oder des Gebläsemotors 18 geändert werden kann, das bzw. der ein verhältnismäßig schnelles Ansprechvermögen aufweist.

Infolgedessen kann sogar während der Übergangszeitspanne, bis die tatsächliche Drehzahl des Gebläsemotors, der tatsächliche Luftdruck oder dgl. des Gebläses die Dauerdrehzahl, den Dauer-Luftdruck oder dgl. entsprechend einer gewünschten Einstelltemperatur erreicht, dem Brenner ein Gemisch aus Gas und Luft in einem passenden Mischungsverhältnis zugeführt werden. Dadurch kann verhindert werden, daß im Brenner ein Zustand unvollständiger Verbrennung auftritt, wie er indessen bei der konventionellen Vorrichtung auftritt. Auf diese Weise kann die Sicherheit der Vorrichtung gesteigert werden.

Claims

1. Verbrennungssteuervorrichtung mit einem in eine Gaszuführleitung (11) für einen Brenner (5) eingefügten elektromagnetischen Proportionalsteuerventil (13),
mit einem Gebläse (6) für die Abgabe von Verbrennungsluft an den Brenner (5)
und mit einer Temperatursteuerschaltung (14), die ein einer Temperaturdifferenz zwischen einer Lasttemperatur des Brenners und einer eingestellten Temperatur entsprechendes Signal an eine Gebläsesteuerschaltung abgibt, derart, daß die von dem Gebläse (6) für die Verbrennung abgegebene Luftmenge entsprechend einer Größe des betreffenden Eingangssignals geändert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Detektoreinrichtung (19) vorgesehen ist, die einen Steuer- bzw. Antriebszustand des Gebläses (6) oder eines Gebläsemotors ermittelt,
und daß eine Proportionalsteuerventil-Steuerschaltung (20) vorgesehen ist, die einen fließenden elektrischen Strom des elektromagnetischen Proportionalsteuerventils (13) in Übereinstimmung mit einer Größe eines Signals von der betreffenden Detektorschaltung (19) her ändert.

2. Verbrennungssteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (19) eine die Drehzahl des Gebläsemotors (18) ermittelnde Detektorschaltung umfaßt.

3. Verbrennungssteuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (19) einen Tachometergenerator umfaßt und so angeordnet bzw. ausgelegt ist, daß eine EMK des Tachometergenerators direkt dem elektromagnetischen Proportionalsteuerventil (13) zugeführt wird.

4. Verbrennungssteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (19) eine einen Luftdruck, eine Luftgeschwindigkeit, eine Luftmenge oder dgl. bezüglich der von dem Gebläse (6) abgegebenen Luft ermittelnde Detektorschaltung umfaßt.