JP2000146166A - 燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バーナの燃焼を開始するときに、異常音の発
生を防止しながら、バーナの燃焼状態を安定させること
が可能となる燃焼制御装置を提供する点にある。 【解決手段】 バーナ３への燃料供給量を調節する燃料
調節手段１３と、バーナ３への燃焼用空気供給量を調節
する空気量調節手段４と、燃料調節手段１３と空気量調
節手段４の作動を制御する制御手段Ｈの制御モードに、
空燃比を定常目標値に制御する定常モード、空燃比を点
火目標値に制御する点火モードが備えられ、制御手段Ｈ
が、バーナ３の燃焼を開始するときに、点火モードを実
行した後、定常モードを実行するように構成され、制御
モードに、空燃比を定常目標値よりも小さい中間目標値
に制御する中間モードを備え、制御手段Ｈが、バーナ３
の燃焼を開始するときに、点火モードを実行した後、中
間モードを設定時間実行し、その後定常モードを実行す
るように構成されている燃焼制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バーナへの燃料供
給量を調節する燃料調節手段と、前記バーナへの燃焼用
空気供給量を調節する空気量調節手段と、前記燃料調節
手段と前記空気量調節手段の作動を制御する制御手段と
が設けられ、前記制御手段の制御モードに、空燃比を定
常目標値に制御する定常モード、空燃比を点火目標値に
制御する点火モードが備えられ、前記制御手段が、前記
バーナの燃焼を開始するときに、前記点火モードを実行
した後、前記定常モードを実行するように構成されてい
る燃焼制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のような燃焼制御装置において、従
来、バーナの燃焼を開始するときには、空燃比が点火目
標値になるように燃料調節手段と空気量調節手段の作動
を制御する点火モードを実行して、バーナに点火される
と、すぐに空燃比が定常目標値になるように燃料調節手
段と空気量調節手段の作動を制御する定常モードを実行
するものが知られている。なお、点火目標値は、使用す
るバーナの点火特性に応じて変更され、そのバーナの点
火しやすい空燃比の値であり、定常目標値は、使用する
バーナの燃焼特性に応じて変更され、そのバーナの燃焼
状態を安定させることができる空燃比の値である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術のように、バーナに点火された後、すぐに定
常モードを実行すると、バーナに生成される炎が小さく
なったり、大きくなったりして、バーナの燃焼状態が安
定せず、異常音を発生する虞があった。

【０００４】つまり、図３において説明すると、定常モ
ードでは、空燃比が定常目標値になるように、すなわ
ち、空燃比が定常ラインＬｔ上になるように、バーナへ
の燃料供給量と燃焼用空気供給量が制御されるが、バー
ナに点火された後一定時間内に異常音を発生する異常音
域が定常ラインＬｔの一部を含む状態で存在することが
実験の結果判明した。したがって、従来のように、バー
ナに点火された後、すぐに定常モードを実行して、空燃
比が定常ラインＬｔ上になるように制御すると、異常音
を発生する虞があった。ちなみに、上述の異常音が発生
する原因は、明確ではないものの、燃焼後一定時間が経
過するまでは、定常燃焼時に較べて各部の温度が低いた
め起こるものであると考えることができる。

【０００５】本発明は、かかる点に着目してなされたも
のであり、その目的は、バーナの燃焼を開始するとき
に、異常音の発生を防止しながら、バーナの燃焼状態を
安定させることが可能となる燃焼制御装置を提供する点
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明によれば、制御モードに、空
燃比を定常目標値よりも小さい中間目標値に制御する中
間モードを備え、制御手段が、バーナの燃焼を開始する
ときに、点火モードを実行した後、中間モードを設定時
間実行し、その後定常モードを実行するように構成され
ている。つまり、バーナの燃焼を開始するときには、ま
ず、点火モードを実行してバーナに点火させた後、すぐ
に定常モードを実行するのではなく、空燃比を定常目標
値よりも小さい、すなわち、異常音域に含まれない中間
目標値に制御する中間モードを設定時間実行し、その後
定常モードを実行する。したがって、異常音が発生する
バーナに点火された後一定時間に対応するように設定時
間を設定して、中間モードを点火モード実行後設定時間
することにより、異常音の発生を防止することができ、
点火モード実行後設定時間経過すると、定常モードを実
行してバーナの燃焼状態を安定させることが可能とな
る。

【０００７】請求項２に記載の発明によれば、制御手段
は、中間モードおよび定常モードのそれぞれにおいて、
バーナの目標燃焼量が変更設定されるように構成され、
そして、空燃比を中間モードにおいては中間目標値に、
定常モードにおいては定常目標値に維持しながら、変更
される目標燃焼量で燃焼させるように、燃料調節手段お
よび空気量調節手段の作動を制御するように構成されて
いる。したがって、バーナの目標燃焼量が変更されたと
きには、空燃比を中間モードにおいては中間目標値に、
定常モードにおいては定常目標値に維持しながら、変更
される目標燃焼量で燃焼させるように制御するので、バ
ーナの燃焼を開始するときに、バーナの目標燃焼量が変
更されても、異常音の発生を防止しながら、バーナの燃
焼状態を安定させることが可能となる。

【０００８】請求項３に記載の発明によれば、中間モー
ドにおける中間目標値として、目標燃焼量が設定値以上
のときには、定常目標値よりも小さな値が設定され、目
標燃焼量が設定値未満のときには、定常目標値と同じ値
が設定されている。つまり、バーナに点火された後の一
定時間内において、異常音が発生する可能性のあるとき
には、すなわち、目標燃焼量が設定値以上のときには、
中間目標値を定常目標値よりも小さな値を設定して、異
常音の発生を確実に防止し、異常音が発生する可能性の
ないときには、すなわち、目標燃焼量が設定値未満のと
きには、中間目標値を定常目標値と同じ値を設定し、バ
ーナの燃焼状態を安定させることができる。したがっ
て、通常は空燃比を定常目標値に制御しながら、異常音
が発生する可能性のあるときのみ、その異常音の発生を
防止するように空燃比を定常目標値よりも小さい値に制
御されるので、異常音の発生を確実に防止しながら、バ
ーナの燃焼状態をより一層安定させることが可能とな
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明にかかる燃焼制御装置を給
湯装置に適応した例を図面に基づいて説明する。この給
湯装置は、図１に示すように、供給される水を加熱して
出湯栓７に給湯する給湯部Ｋ、この給湯部Ｋの動作を制
御する制御手段としての制御部ＨをケーシングＳ内に備
え、この制御部Ｈに動作情報を指令するリモコン操作部
Ｒを備えて構成されている。

【００１０】前記給湯部Ｋは、燃焼室１内に設けられて
いる水加熱用の熱交換器２、この熱交換器２を加熱する
ガス燃焼式のバーナ３などから構成され、このバーナ３
の上流側から燃焼用空気を通風するとともに、その通風
量を変更調整自在な空気量調節手段としてのファン４も
設けられ、ファン４の回転数を検出する回転数センサ４
ａも設けられている。

【００１１】そして、熱交換器２には、例えば家庭用の
水道などから水が供給される入水路５、加熱後の湯水を
手動式の給湯栓７に出湯する出湯路６がそれぞれ接続さ
れている。前記入水路５には、熱交換器２への通水量を
検出する通水量センサ８、入水路５を通して供給される
水の温度を検出する入水温サーミスタ９がそれぞれ備え
られている。また、出湯路６には、出湯栓７から出湯さ
れる湯水の温度を検出する出湯温サーミスタ１０が設け
られている。

【００１２】バーナ３に対する燃料供給路１１には、燃
料供給を断続する電磁操作式の断続弁１２、燃料供給量
（バーナ３の燃焼量）を変更調節自在な電磁操作式の燃
料調節手段としてのガス量調節弁１３が備えられ、バー
ナ３の近くには、バーナ３に対する点火動作を実行する
イグナイタ１４と、バーナ３が着火されているか否かを
検出するフレームロッド１５とがそれぞれ備えられてい
る。

【００１３】また、燃焼室１の上部には、図１および２
に示すように、バーナによる排ガスを排気するための円
筒状の内円管２２が接続され、ケーシングＳの上部に
は、バーナ３への燃焼用空気を吸気するための円筒状の
外円管２３が接続されている。つまり、バーナ３への燃
焼用空気を吸気し、かつ、燃焼室１からの排気ガスを排
気するための円筒状の管が、内円管２２および外円管２
３の二重管で構成され、内円管２２の外部で、かつ、外
円管２３の内部をバーナ３への燃焼用空気を吸気する吸
気路２５として形成し、内円管２２の内部を燃焼室１か
らの排気ガスを排気する排気路２４として形成されてい
る。そして、バーナ３で燃焼されるときには、ファン４
の作動により、吸気路２５を介して吸気された燃焼用空
気が燃焼室１とケーシングＳとの間の空間を案内されて
ファン４によりバーナ３に供給され、バーナ３による排
ガスが排気路２４を介してケーシングＳの外部に排気さ
れる。

【００１４】前記リモコン操作部Ｒは、給湯部Ｋの運転
の開始・停止を指令する運転スイッチ１６、出湯用目標
温度を変更設定自在な温度設定スイッチ１７、出湯温度
や出湯用目標温度などを表示する表示部１８、運転状態
であることを表示する運転ランプ１９、バーナ３が燃焼
状態であることを表示する燃焼ランプ２０などを備えて
構成されている。

【００１５】前記制御部Ｈは、マイクロコンピュータを
備えて構成され、空燃比を点火目標値に制御する点火モ
ード、空燃比を定常目標値よりも小さい中間目標値に制
御する中間モード、空燃比を定常目標値に制御する定常
モードのそれぞれが備えられ、バーナ３の燃焼を開始す
るときに、点火モードを実行した後、中間モードを設定
時間実行し、その後定常モードを実行するように構成さ
れている。また、制御部Ｈは、中間モードおよび定常モ
ードのそれぞれにおいて、バーナ３の目標燃焼量が変更
設定されるように構成され、そして、空燃比を中間モー
ドにおいては中間目標値に、定常モードにおいては定常
目標値に維持しながら、変更される目標燃焼量で燃焼さ
せるように構成されている。

【００１６】つまり、ガス量Ｇｐとファン回転数Ｎｓの
関係を示す図３（横軸はガス量Ｇｐ、縦軸はファン回転
数Ｎｓ）に基づいて説明すると、点火モードでは空燃比
が点火目標値ＴＭになるように、中間モードでは空燃比
が中間ラインＬｃ上になるように、定常モードでは空燃
比が定常ラインＬｔ上になるように、それぞれのモード
においてガス量Ｇｐとファン回転数Ｎｓを制御する。そ
して、中間モードにおける中間目標値として、バーナ３
の目標燃焼量が設定値以上のときには、定常目標値より
も小さな値が設定され、バーナ３の目標燃焼量が設定値
未満のときには、定常目標値と同じ値が設定されるよう
にしている。

【００１７】具体的に説明すると、点火モードにおいて
は、点火目標値ＴＭに対応する目標燃焼量および目標回
転数になるように、ガス量調節弁１３の開度を調節し、
ファン４の回転数を回転数センサ４ａの検出情報に基づ
いて調節する。そして、空燃比が点火目標値ＴＭになる
ように制御された後、イグナイタ１４によってバーナ３
の点火動作を行い、フレームロッド１５によってバーナ
３の着火を確認する。

【００１８】また、中間モードおよび定常モードのそれ
ぞれにおいては、入水温サーミスタ９、出湯温サーミス
タ１０、通水量センサ８のそれぞれの検出情報、およ
び、温度設定スイッチ１７にて設定されている出湯用目
標温度の情報に基づいて、出湯温度を出湯用目標温度に
するためにバーナ３の目標燃焼量を演算する。そして、
バーナ３の目標燃焼量からガス量Ｇｐが決定すると、そ
のガス量Ｇｐに対応するファン回転数Ｎｓが各ラインＬ
ｃ，Ｌｔから目標回転数が決定され、回転数センサ４ａ
の検出情報に基づいてファン回転数Ｎｓが目標回転数に
なるように調節される。

【００１９】このようにして、バーナの燃焼を開始する
ときには、まず、点火モードを実行してバーナに点火さ
せた後、すぐに定常モードを実行するのではなく、空燃
比を定常目標値よりも小さい、すなわち、異常音域に含
まれない中間目標値に制御する中間モードを設定時間実
行し、その後定常モードを実行する。したがって、中間
モードを点火モード実行後設定時間することにより、異
常音の発生を防止することができ、点火モード実行後設
定時間経過すると、定常モードを実行してバーナの燃焼
状態を安定させることが可能となる。

【００２０】前記制御部Ｈの制御動作を図４に示すフロ
ーチャートに基づいて説明する。まず、給湯の要否が判
別され、給湯栓７が開操作されるに伴って通水量センサ
８にて検出される通水量が設定値以上になって給湯要と
判別されると、バーナ３が燃焼中でなければ、点火モー
ドを実行する（ステップ１〜３）。つまり、空燃比を点
火目標値ＴＭになるように制御して、イグナイタ１４に
よってバーナ３の点火動作を行い、フレームロッド１５
によってバーナ３の着火を確認する。

【００２１】そして、点火モードを実行した後、中間モ
ードを設定時間実行し、その後定常モードを実行する
（ステップ４〜６）。つまり、空燃比を中間目標値にな
るように、すなわち、空燃比が中間ラインＬｃ上になる
ように設定時間制御し、設定時間が経過すると、空燃比
を定常目標値になるように、すなわち、空燃比が定常ラ
インＬｔ上になるように制御する。なお、上記設定時間
は、例えば、６０秒など、空燃比を定常ラインＬｔ上に
なるように制御したときに、異常音が発生しないと予想
される時間が設定されている。このようにして、バーナ
３の燃焼が開始されるときには、点火モード、中間モー
ド、定常モードが順に実行され、給湯栓７が開操作され
るに伴って通水量センサ８にて検出される通水量が設定
値以上になって給湯要と判別されている状態で、バーナ
３に点火されてバーナ３が燃焼中であると、定常モード
を継続して実行する（ステップ１，２，６）。

【００２２】また、通水量センサ８にて検出される通水
量が設定値未満であると給湯否と判別され、現在まで給
湯中であれば、停止処理を実行する（ステップ１，７，
８）。つまり、バーナ３が燃焼中であれば、断続弁１２
とガス量調節弁１３を閉弁して、バーナ３への燃料供給
を停止させ、ファン４の作動も停止させて、バーナ３の
燃焼を停止させる。

【００２３】〔別実施形態〕 （１）上記実施形態では、中間モードにおける中間目標
値として、バーナ３の目標燃焼量が設定値以上のときに
は、定常目標値よりも小さい値が設定され、目標燃焼量
が設定値未満のときには、定常目標値と同じ値が設定さ
れるようにしているが、中間モードにおける中間目標値
として、バーナ３の目標燃焼量とは無関係に、常に、定
常目標値よりも小さい値が設定されるようにしてもよ
い。

【００２４】（２）上記実施形態では、中間モードおよ
び定常モードのそれぞれにおいて、バーナ３の目標燃焼
量が変更設定されるように構成されているが、バーナ３
の目標燃焼量は予め設定されている固定値でもよい。

【００２５】（３）上記実施形態では、ガス量調節弁１
３の開度およびファン４の回転数を調節することにより
空燃比を調節しているが、全一次予混合型のバーナを用
いて、ファンの回転数のみを調節することにより空燃比
を調節するようにしてもよい。

【００２６】（４）上記実施形態では、本発明にかかる
燃焼制御装置を給湯装置に適応した例を示しているが、
暖房装置などのその他各種の装置に適応可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】給湯装置の概略構成図

【図２】給湯装置の要部を示す図

【図３】ガス量とファン回転数の関係を示す図

【図４】制御部の制御動作を示すフローチャート

【符号の説明】 ３ バーナ ４ 空気量調節手段 １３ 燃料調節手段 Ｈ 制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２３Ｎ 1/02 １０１ Ｆ２３Ｎ 1/02 １０１ (72)発明者 正田 一貴 大阪府大阪市港区南市岡１丁目１番52号 株式会社ハーマン内 Ｆターム(参考） 3K003 AB02 AB06 AC01 BC06 CA03 CA04 CA07 CB03 CB05 CC02 DA03 EA02 FA01 FB03 FC01 FC04 GA03 SA00 SB01 SB07 SC06 3K005 GA15 GB01 GB08 GC01 JA03 3K065 TA07 TA19 TB10 TC02 TD05

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バーナへの燃料供給量を調節する燃料調
   節手段と、 前記バーナへの燃焼用空気供給量を調節する空気量調節
   手段と、 前記燃料調節手段と前記空気量調節手段の作動を制御す
   る制御手段とが設けられ、 前記制御手段の制御モードに、空燃比を定常目標値に制
   御する定常モード、空燃比を点火目標値に制御する点火
   モードが備えられ、 前記制御手段が、前記バーナの燃焼を開始するときに、
   前記点火モードを実行した後、前記定常モードを実行す
   るように構成されている燃焼制御装置であって、 前記制御モードに、空燃比を前記定常目標値よりも小さ
   い中間目標値に制御する中間モードを備え、 前記制御手段が、前記バーナの燃焼を開始するときに、
   前記点火モードを実行した後、前記中間モードを設定時
   間実行し、その後前記定常モードを実行するように構成
   されている燃焼制御装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記中間モードおよび
   前記定常モードのそれぞれにおいて、前記バーナの目標
   燃焼量が変更設定されるように構成され、そして、空燃
   比を前記中間モードにおいては前記中間目標値に、前記
   定常モードにおいては前記定常目標値に維持しながら、
   前記変更される目標燃焼量で燃焼させるように、前記燃
   料調節手段および前記空気量調節手段の作動を制御する
   ように構成されている請求項１に記載の燃焼制御装置。
3. 【請求項３】 前記中間モードにおける前記中間目標値
   として、前記目標燃焼量が設定値以上のときには、前記
   定常目標値よりも小さい値が設定され、前記目標燃焼量
   が前記設定値未満のときには、前記定常目標値と同じ値
   が設定されている請求項２に記載の燃焼制御装置。