JP2002162028A - 燃焼制御方法及び燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面燃焼型ガス燃焼器において、予混合燃料
ガスを燃焼する際の逆火或は吹き消え発生の兆候を検知
し、燃焼用空気フィルターの目詰まり等の外乱に対して
安定燃焼を確保する制御方法及び燃焼装置を提供する。 【解決手段】 予混合燃料ガスを表面燃焼するガス燃焼
器の表面燃焼板の温度又は表面燃焼板から燃焼域に関し
て上流側に発する輻射熱を継続的に検知し、温度又は温
度上昇速度若しくは輻射熱量上昇速度が所定限度を超え
て変化するとき燃焼用空気の送入量を増加させ、また温
度又は温度下降速度若しくは輻射熱量下降速度が所定限
度を超えて変化するとき燃焼用空気の送入量を減少させ
るように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、予混合燃料ガスを
表面燃焼板を使用して表面燃焼させるガス燃焼器におい
て、逆火・吹き消えを防止して安定燃焼を確保する制御
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】天然ガス、メタンハイドレートから分離
したガス、都市ガス、或はＬＰＧ等のガス燃料（以下、
燃料と略称）と燃焼用空気とを予め混合してなる予混合
燃料ガスを用いる燃焼は、ＮＯ_ｘの発生が低減されるた
め、給湯器等のガス燃焼器に用いられている。

【０００３】予混合燃料ガスは火炎伝播速度が速く、安
定燃焼を継続するために、通常は表面燃焼型ガス燃焼器
を用いて燃焼している。その一例を図３に沿って説明す
る。図中、燃料流量制御弁７を通して燃料管５に導入さ
れた燃料は、通風路８からガス混合室４に導入された燃
焼用空気と混合されて予混合燃料ガスとなり、金属製の
表面燃焼板１に多数個開設された微小なガス噴出孔から
吹き出すと同時に、燃焼により火炎を形成する。図４
（ａ）は、多孔板型表面燃焼板１１の一例を示す断面図
である。このような表面燃焼板１１のガス噴出孔１１１
のサイズや形状が適切であり、予混合燃料ガスの流速や
燃焼用空気と燃料との体積混合比（以下、空燃比と略
称）がガス噴出孔とマッチすると、火炎と表面燃焼板と
の相対的位置関係が一定に保持され、安定燃焼が継続さ
れる。

【０００４】もし、ガス噴出孔から吹き出す予混合燃料
ガスの流速と火炎伝播速度のバランスが崩れると火炎が
ガス噴出孔の中まで後退し、更に上流側に逆行すること
により消火する逆火が発生する。或は予混合燃料ガスの
流速によっては火炎がガス噴出孔から下流側に過度に離
れ（以下、リフトと云う）、遂には吹き流されて消火す
る吹き消え等が発生する。

【０００５】逆火の発生は、ガス噴出孔より上流側にあ
る予混合燃料ガスが表面燃焼板により過熱され難い構造
の単位バーナを使用することにより、或る程度は防止す
ることができる。このため、上記金属製多孔板型のほ
か、セラミック製多孔板型（商品名シュバンクバーナ、
株式会社成田製陶所製）、図４（ｂ）に示す耐熱鋼製繊
維の不織布を用いたもの（例えば、特開２０００−５５
３１６号）、金属製並板をサンドイッチ状に積層したも
の（商品名コルゲートバーナ、三浦工業社製）等が使用
されている。しかし、バーナの構造に依存するのみで
は、予混合燃料ガスに加わる外乱に対する燃焼安定化は
充分ではない。

【０００６】そこで、上記各条件を適切に選択した上
で、図３に示すように表面燃焼板１より下流側の空間、
つまり火炎３０の中に位置するように温度検知センサ２
０を設け、ガス噴出孔から一定距離における火炎の温度
を検知し、燃焼用空気の給気フィルタ目詰まり等による
外乱が加わっても空燃比が一定値を保持するように、フ
ァン２６の回転数をフィードバック制御する技術を開発
した。

【０００７】しかし、火炎の温度は空燃比のみならず予
混合燃料ガスの噴出速度に依って変化し、また、火炎伝
播速度も空燃比によって大きく変化する。このため、上
記測定位置における火炎の温度或は温度変化の速度と、
空燃比の変化を高精度で関係付けすることは、容易では
ない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記各種型
式の表面燃焼板を有する予混合燃料ガス表面燃焼器に関
して、前記のような燃焼不安定化の兆候を迅速に捉え、
燃焼用空気の送入量を高精度に調整することにより、逆
火或は吹き消えを防止し、安定燃焼を継続する制御方法
を提供することを課題とする。また、このような燃焼不
安定化の兆候を確実且つ迅速に捉え、この検知情報を用
いて燃焼安定化制御を実施する燃焼装置の提供を課題と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、予混合
燃料ガスの表面燃焼中に、何らかの外乱により火炎が表
面燃焼板のガス噴出孔に過度に接近若しくは過度にリフ
トした場合に、火炎の温度に代わり、表面燃焼板自体に
起る急激な温度上昇または温度降下を精度良く検知し、
この温度変化を打ち消す方向へ燃焼用空気の送入量を制
御することにより、上記課題を達成することができる。

【００１０】即ち第１の本発明は、予混合燃料ガスを表
面燃焼するガス燃焼器において、表面燃焼板の温度を継
続的に検知し、該板温度の上昇速度が所定限度を超えて
変化するとき燃焼用空気の送入量を増加させ、また該板
温度の下降速度が所定限度を超えて変化するとき燃焼用
空気の送入量を減少させるように燃焼用空気の送入量を
フィードフォワード制御することを特徴とする予混合燃
料ガスの安定燃焼制御方法の発明である。本来の制御量
は板温度であり操作量は空気送入量であるが、特定の板
温度を目標値として設定するのではなく、外乱で空気送
入量と送風ファン回転数の関係が崩れた場合に、逆火・
吹き消えの予兆である板温度の変化速度をゼロに収斂さ
せるために、予兆を打ち消す方向に前もって対応し、回
転数を操作する。従って、以下、フィードフォワード制
御と呼ぶことにする。

【００１１】また第２の本発明は、複数または単数の表
面燃焼板により構成されるガス燃焼器により予混合燃料
ガスを表面燃焼するに当り、ガスの流れに関して表面燃
焼板の上流側であって且つ全表面燃焼板を所定の立体角
内に収めて監視できる位置において表面燃焼板の輻射熱
を継続的に検知し、該輻射熱の増加速度が所定限度を超
えて変化するとき燃焼用空気の送入量を増加させ、また
該輻射熱の減少速度が所定限度を超えて変化するとき燃
焼用空気の送入量を減少させるように燃焼用空気の送入
量をフィードフォワード制御することを特徴とする予混
合燃料ガスの安定燃焼制御方法の発明である。

【００１２】また第３の本発明は、複数または単数の表
面燃焼板により構成されるガス燃焼器により予混合燃料
ガスを表面燃焼するに当り、ガスの流れに関して表面燃
焼板の上流側であって且つ全表面燃焼板を所定の立体角
内に収めて監視できる位置において該表面燃焼板の輻射
熱に由来する温度を継続的に検知し、該温度が所定限度
を超えて上昇するとき燃焼用空気の送入量を増加させ、
また該温度が所定限度を超えて下降するとき燃焼用空気
の送入量を減少させるように燃焼用空気の送入量をフィ
ードフォワード制御することを特徴とする予混合燃料ガ
スの安定燃焼制御方法の発明である。

【００１３】更に、前記空燃比の調整は燃焼用空気の送
入量を調整するのみでも良いが、第４の本発明は、第１
又は第２の発明においてフィードフォワード制御により
燃焼用空気の送入量が所定値を超えて増加するとき、燃
料送入量を減少させることにより空燃比を保持しながら
燃焼用空気送入量を所定値に収めることを特徴とする予
混合燃料ガスの安定燃焼制御方法である。

【００１４】また、第１発明を実施する燃焼装置とし
て、第５の本発明は、予混合燃料ガスを表面燃焼する表
面燃焼板と、該表面燃焼板の上流側表面に着設したガス
混合室と、該ガス混合室内へガス燃料を導く燃料管と該
燃料管に配設した燃料流量制御弁と、前記ガス混合室の
上流側壁に開設された通風路に着設した燃焼用空気ファ
ンと、燃料の所要送入量に応じて空燃比を一定値に保持
するファン回転数制御装置とを備えた予混合燃料ガス燃
焼器において、表面燃焼板の側面に温度検知センサを着
設し、該側面温度の変化速度を燃焼用空気送入量の調整
により所定範囲内に制御する制御手段を設けたことを特
徴とする予混合燃料ガス燃焼装置の発明である。

【００１５】次に、第２発明を実施する燃焼装置とし
て、第６の本発明は、予混合燃料ガスを表面燃焼する表
面燃焼板と、該表面燃焼板の上流側表面に着設したガス
混合室と、該ガス混合室内へガス燃料を導く燃料管と、
前記ガス混合室の上流側壁に開設された通風路からなる
単位バーナを複数個又は単数個用いて構成された予混合
燃料ガス燃焼装置において、前記各単位バーナの通風路
を一体に形成し、前記各燃料管を接続した幹燃料管に燃
料流量制御弁を配設し、ガスの流れに関して表面燃焼板
の上流側であって且つ全表面燃焼板を所定の立体角内に
収めて監視できる位置において表面燃焼板の輻射熱を継
続的に検知する輻射熱センサを持設し、該表面燃焼板が
発する輻射熱の変化速度を燃焼用空気送入量の調整によ
り所定範囲内に制御する制御手段を設けたことを特徴と
する予混合燃料ガス燃焼装置の発明である。

【００１６】更に、第６発明に係る輻射熱センサは、サ
ーミスタ等を用いても良いが、広角レンズにより集光し
た赤外線を検知する広角レンズ付赤外線センサを用いた
予混合燃料ガス燃焼装置は、温度変化に係る感度が鋭敏
であり、特に好ましい。広角レンズを使用することによ
り監視できる立体角が拡大され、多数個の表面燃焼板を
用いても足りる程度に輻射熱センサの視野が拡大され
る。

【００１７】更に、第７の本発明は、予混合燃料ガスを
表面燃焼する表面燃焼板と、該表面燃焼板の上流側表面
に着設したガス混合室と、該ガス混合室内へガス燃料を
導く燃料管と、前記ガス混合室の上流側壁に開設された
通風路からなる単位バーナを複数個又は単数個用いて構
成された予混合燃料ガス燃焼装置において、前記各単位
バーナの通風路を一体に形成し、前記各燃料管を接続し
た幹燃料管に燃料流量制御弁を配設し、ガスの流れに関
して表面燃焼板の上流側であって且つ全表面燃焼板を所
定の立体角内に収めて監視できる位置に温度センサを持
設し、該温度センサが検知する温度を燃焼用空気送入量
の調整により所定範囲内に制御する制御手段を設けたこ
とを特徴とする予混合燃料ガス燃焼装置の発明である。

【００１８】第１の本発明において、表面燃焼板の温度
変化を検知する技術的意味は次の通りである。即ち、逆
火が発生する兆候として火炎がガス噴出孔に接触し、更
に僅かでも孔内へ後退すると、表面燃焼板が加熱されて
板自体の温度が急激に上昇する。そこで、板温度の変化
速度を検知することで逆火発生の兆候を迅速に捉えるこ
とができる。リフトが発生した場合は、板自体の温度が
降下するので、板温度の変化速度を検知することで吹き
消え発生の兆候を捉えることができる。特に表面燃焼板
が熱伝導性の良い金属製である場合、板のどの部分が加
熱又は冷却されても伝導伝熱により板側面の温度も追随
して迅速に上昇又は下降する。従って、温度センサを設
置し易い板側面の温度を検知するのは、実用上好まし
い。

【００１９】第２の本発明において、表面燃焼板の上流
側であって且つ全表面燃焼板を所定の立体角内に収めて
監視できる位置において輻射熱を検知する意味は、次の
通りである。即ち、逆火が発生する兆候として表面燃焼
板自体の温度が急激に上昇すると、この板が発する輻射
熱も急激に増加する。この板の上流側には火炎が存在し
ないため、熱線を遮蔽する障害物が無い限り、板自体が
発する輻射熱の変化のみを精度良く検知することができ
る。

【００２０】なお、第３の本発明において上記輻射熱の
検知に代えて、表面燃焼板の上流側における輻射熱に由
来する温度を検知し、経験的に或る指標となる温度を求
め、この温度を制御の目標とすることも実用上の価値が
ある。

【００２１】リフトの発生は、バーナ側壁１４に近い表
面燃焼板の部分、即ち円形の表面燃焼板では円周に近い
部分において発生し易い。従って、輻射熱センサは表面
燃焼板全体、特に複数個の表面燃焼板を用いる場合は全
表面燃焼板を視野に入れる位置に設ける必要がある。即
ち、センサの最大視野が立体角の所定角度となる。

【００２２】逆火或は吹き消えに対する空燃比の作用
は、次の通りである。一般に空燃比が大きい場合、つま
り燃料リーンな予混合燃料ガスの火炎伝播速度は速く、
空燃比が小さい場合、つまり燃料リッチな予混合燃料ガ
スの火炎伝播速度は比較的遅いことが知られている。従
って、火炎がガス噴出孔の極めて近くまで後退し、表面
燃焼板の温度が僅かでも上昇を始めた時、燃焼用空気の
送入量を増加させて火炎を表面燃焼板から引き離すため
には、板温度の微小変化の迅速な検知と、空燃比の高精
度な調整が要求され、本発明による制御方法の効果が大
きい。

【００２３】

【発明の実施の形態】第１の本発明を実施する燃焼装置
を例示した図１に沿って、第１の本発明の実施態様を説
明する。燃料は、燃料流量制御弁７を通り、燃料管５を
通ってガス混合室４に導かれ、燃焼用空気はファン２６
により、通風路８を通ってガス混合室４へ送風され、こ
こで燃料と空気が混合して予混合燃料ガスとなる。予混
合燃料ガスは、表面燃焼板１のガス噴出孔を通り、点火
制御装置（図示せず）により点火されて、火炎３０を形
成する。空燃比は、制御器２７に格納された空燃比制御
手段（図示せず）により、燃料制御弁７を通過する燃料
流量に対し空燃比が所定値に維持されるように、ファン
２６の送風量すなわち回転数を比例制御することで一定
値に保持する。

【００２４】図１の事例では、逆火或は吹き消えの兆候
は、表面燃焼板１の側面、すなわち表面燃焼板１がバー
ナ側壁１４に接する部位に密着して設けた温度センサ２
１により、燃焼板自体の温度を継続的に検知することで
捉える。温度センサ２１からの信号の時間的変化を制御
器２７に格納された燃焼制御手段（図５参照）が判断
し、温度変化の速度が所定値を超える場合に、ファン２
６の回転数を増減させ、燃焼用空気の送入量を優先的に
フィードフォワード制御する。ここで云うフィードフォ
ワード制御は、逆火或は吹き消え発生の兆候を温度の変
化速度として検知し、空気送入量が外乱によりファン回
転数とマッチしなくなっても、回転数を調整することで
ガス噴出口を通過する予混合燃料ガスの流速と空燃比を
兆候の打ち消しに望ましい数値へ、逆火或は吹き消え発
生に先駆けて調整する。

【００２５】上記第１の本発明に係る制御手段の機能を
説明するブロック図を、図５に示した。まず、所要熱量
に対応する燃料送入量は、例えば給湯器の場合、入水温
度や入水流量を判断して所要燃焼量を演算する別の演算
部（図示せず）からの外部データを、データ入力部９２
から燃料送入量演算部９５に伝達する。また、例えばガ
スオーブン等ではダイヤル等により加熱温度設定値を、
エアコンディショナー等ではリモコンにより室温設定値
を、燃料送入量演算部９５に入力する。

【００２６】これらのデータに基づき、燃料送入量演算
部９５は燃料送入量を演算し、予め燃料のガス種に対応
して最適に設定された所定の空燃比に相当する燃焼用空
気の送入量を算出し、燃焼用空気制御部９６に伝達す
る。同部９６は、燃焼用空気の送入量に対応するファン
回転数をファン２６に指令し、作動させる。

【００２７】一方、温度センサ２１は、温度の測定値を
フィードフォワード演算部９４に伝達する。同部９４
は、この測定値に基づき温度変化速度を算出し、ガス種
及びガス燃焼器の機器特性により決定され予め設定され
た温度変化速度の所定限度と比較し、その偏差から燃焼
用空気の修正送入量を演算し、燃焼用空気制御部９６に
伝達する。

【００２８】燃焼用空気制御部９６は、前記空燃比維持
の制御に優先して、上記燃焼用空気の修正送入量に対応
するファン回転数をファン２６に指令し、ファン回転数
を調整する。また、調整の後、ファン回転数センサ９３
からの測定値信号と上記指令を比較し、ファン２６の回
転数を指令の通り制御する。

【００２９】上記温度センサ２１は、時々刻々、温度の
測定値をフィードフォワード演算部９４に伝達し、同部
９４はこの測定値に基づき燃焼用空気の修正送入量の演
算を繰り返し、燃焼用空気制御部９６は温度変化速度が
所定値内に収まるまで回転数の調整を繰り返す。この反
復動作により、逆火或は吹き消えが防止される。

【００３０】次に、第２の本発明を実施する燃焼装置を
例示した図２に沿って、実施態様を説明する。図２は、
複数個の表面燃焼板１Ａ、１Ｂ、１Ｃを支持材１３Ａ、
１３Ｂ上で接するように固定して構成された大型ガス燃
焼器の概略断面図である。このようなガス燃焼器におい
ては、前記板側面の温度検知センサの着設部位と表面燃
焼板の温度変化が発生する位置とが上記板相互の接触面
により隔てられる場合があり、伝導伝熱による温度変化
の検知より、本発明による輻射熱変化の検知が特に効果
的である。また、単数個の多孔板型表面燃焼板であって
も、表面燃焼板の材質がセラミック等の熱伝導性が良好
でない場合にも、第２の本発明が効果的である。

【００３１】図２において、燃料の送入、燃焼用空気の
送入、予混合燃料ガスの生成、火炎３０の形成について
は、第１の本発明の説明と同様である。空燃比は、制御
器２７に格納された空燃比制御手段（図示せず）によ
り、燃料制御弁７を通過して燃料管５Ａ、５Ｂ、５Ｃに
供給される燃料の合計流量に対し所定値に維持されるよ
うに、ファン２６の送風量、すなわち回転数を比例制御
することにより標準値に保持する。

【００３２】図２において、ガスの流れに関して表面燃
焼板１Ａ、１Ｂ、１Ｃの上流側であって且つこれ等全て
の表面燃焼板を所定の立体角（点線で図示）内に収めて
監視できる位置に設けられた輻射熱センサ２２により、
表面燃焼板全体が発する輻射熱を継続的に検知すること
で、逆火或は吹き消えの兆候を捉える。輻射熱センサ２
２からの測定値信号の時間的変化を制御器２７に格納さ
れた燃焼制御手段（図５参照）が判断し、輻射熱量変化
の速度が所定値を超える場合に、ファン２６の回転数を
増減させ、前記空燃比維持に優先して燃焼用空気の送入
量をフィードフォワード制御する。なお、第３の本発明
の実施態様として、輻射熱センサに代えてサーミスタ等
の温度センサを用いても、効果が得られる。しかし、伝
導伝熱や対流伝熱を利用するより輻射熱量を測定する方
が精度が良い。

【００３３】上記第２の本発明に係る制御手段は、前記
図５に示したブロック図の説明において、温度センサ２
１を輻射熱センサ２２と読み替え、温度を輻射熱と、ま
た温度変化を輻射熱量の変化と読み替える以外は、前記
図５に示した第１発明の説明と同様である。何れの表面
燃焼板において輻射熱量の変化が発生しても、輻射熱セ
ンサ２２が迅速且つ鋭敏に検知し、フィードフォワード
演算部９４に測定信号を伝達する。

【００３４】次に、第４の本発明の実施態様を、図５に
より説明する。表面燃焼板１に存在する全ガス噴出孔の
合計孔面積、或は表面燃焼板１Ａ、１Ｂ、１Ｃに存在す
る全てのガス噴出孔の合計孔面積は変化しないから、空
燃比が安定燃焼に適当であっても、燃料及び燃焼用空気
の合計送入量が或る限度以上に増加すると、ガス噴出孔
から吹き出す予混合燃料ガスの流速と火炎伝播速度との
バランスが崩れ、リフト更には吹き消えが発生する。こ
の限度に相当する予混合燃料ガス流量は、ガス種及び機
器特性等により定められる。

【００３５】そこで、第４の本発明においては、最適空
燃比における上記限度値に相当する燃焼用空気送入量を
予めフィードフォワード演算部９４に所定限度値として
入力しておく。もし、温度センサ２１又は輻射熱センサ
２２が逆火発生の兆候を検知し、フィードフォワード演
算部９４が燃焼用空気の修正送入量を演算し、この流量
が所定限度を超えると判断すると、フィードフォワード
演算部９４から燃料送入量演算部９５へ、燃焼用空気量
が上記所定限度を下回るまで燃料送入量を削減する指令
が伝達される。この指令により燃料送入量演算部９５
は、適正な送入量を演算し、これに見合う燃焼用空気量
を燃焼用空気制御部９６に指令し、ファン回転数が調整
される。

【００３６】第１及び第２の本発明に係る制御ロジック
を図６に示したフロー図により説明する。ガス燃焼器の
運転スイッチ（図示せず）をオンにすると、図５におい
て説明した制御機能を持ち制御器２７に格納された制御
回路が始動し、制御がスタートする。ステップ１（Ｓ
１）で、火炎センサ（図示せず）からの信号により、燃
焼を開始したか判断し、Ｓ２で温度センサ２１或は輻射
熱センサ２２からの信号により、表面燃焼板１に温度上
昇が発生したか判断する。温度上昇がなければ、Ｓ４で
表面燃焼板１に温度下降が発生したか判断する。温度下
降も認識されなければ、燃焼は正常で安定していると判
断し、Ｓ２へ戻る。

【００３７】一方、Ｓ２で温度上昇が認識されると、Ｓ
３で温度上昇速度が所定限度を超えたか判断する。上昇
速度が所定限度内であれば、逆火の兆候がないと判断
し、Ｓ２へ戻る。Ｓ３で温度上昇速度が所定限度を超え
たと判断されると、Ｓ６でフィードフォワード演算部９
４において、燃焼用空気の送入量を増加するように修正
送風量演算を行い、次のＳ７でファン回転数を増加する
ように、燃焼用空気制御部９６が回転数修正を行う。

【００３８】もし、Ｓ４で温度下降が認識されると、Ｓ
５で温度下降速度が所定限度を超えたか判断する。温度
下降速度が所定限度内であれば、吹き消えの兆候がない
と判断し、Ｓ４へ戻る。Ｓ５で下降速度が所定限度を超
えたと判断されると、Ｓ６でフィードフォワード演算部
９４において、燃焼用空気の送入量を減少するように修
正送風量演算を行い、次のＳ７でファン回転数を減少す
るように、燃焼用空気制御部９６が回転数修正を行う。

【００３９】Ｓ７で回転数修正を行うとＳ８でファン回
転数センサ９３からの信号により回転数が変化したか判
断し、未達であればＳ７に戻り、燃焼用空気制御部９６
が更に修正を行う。Ｓ８で回転数が指令の通り変化した
と認識されると、Ｓ９で温度センサ或は輻射熱センサか
らの信号により、温度上昇速度がまだ所定限度を超える
か判断する。限度を超えている場合は、Ｓ６へ戻り送風
量修正を繰り返す。

【００４０】送風量修正の結果、Ｓ９で温度上昇速度が
所定限度を超えていないと判断すると、Ｓ１０で温度下
降速度が所定限度を超えるか判断する。限度を超えてい
る場合は、Ｓ６へ戻り送風量修正を繰り返す。Ｓ９とＳ
１０を設けたことにより、温度変化速度が正負にいつま
でも振れる変動を早く収斂させることができる。但し実
用上、このような振動が起りにくい場合は、Ｓ９とＳ１
０を省略して直接Ｓ８からＳ１１へ進んで良い。Ｓ１０
で限度を超えていない場合は、Ｓ１１で燃焼停止と共に
終了する。燃焼継続中であればＳ２へ戻り、制御手順を
反復する。

【００４１】第４の本発明に係る制御手順を図７のフロ
ー図により説明する。図７においてＳ３又はＳ５で燃焼
不安定化の兆候を認識し、次にＳ６に進み修正送風量演
算を行うところまでは、前記第１及び第２の本発明の説
明と同様である。第４の本発明においては、Ｓ６で行っ
た修正送風量演算の結果に基づき、次のＳ１２でこの修
正送風量が予めフィードフォワード演算部９４に入力さ
れている燃焼用空気流量の限度値を超えるか判断する。

【００４２】Ｓ１２で燃焼用空気流量が所定限度を超え
ると判断した場合、Ｓ１３で燃料の送入量を削減する修
正演算を行い、空燃比を適正範囲内に維持しつつも結果
的に燃焼用空気流量が所定限度内に収まるまで、演算を
繰り返す。Ｓ１２で燃焼用空気流量が所定限度内と判断
されるとＳ７に進み、以下、前記第１及び第２の本発明
の説明と同様になる。

【００４３】第５の本発明に係る燃焼装置の概略構成に
ついては、図１により一例を既に説明した。表面燃焼板
１としては、図４（ａ）に例示した多孔板型、（ｂ）に
例示した耐熱性繊維不織布型など、通常用いられるもの
を使用できる。温度検知センサとしては、熱電対、サー
ミスタ等、通常用いられるものを使用できる。検知端の
着設については、板側面に密着させても良く、また板側
面に浅い小孔を穿ち、この小孔に挿入しても良い。更
に、着設した部分を熱良導性ペースト等で封止しても良
い。制御器２７は、図５に示した機能を発揮する通常の
部品と公知の回路構成を用いて構成されている。

【００４４】第６の本発明に係る燃焼装置の概略構成に
ついては、図２により一例を既に説明した。表面燃焼板
１としては、図４（ａ）に例示した多孔板型、（ｂ）に
例示した耐熱性繊維不織布型など、通常用いられるもの
を使用できる。輻射熱センサとしては、耐熱性が充分で
ある限り通常用いられるものを使用できる。特に、赤外
線センサは実用性が高い。広角レンズ付のものは、狭い
ガス混合室の空間に設置する上で、便利である。持設の
態様としては、例えば、調節ネジ付の数本の細い金属棒
を使用するなど、センサを空間に浮かせて固定でき、且
つ表面燃焼板全体を視野に収めるように、傾き等を調整
できれば良い。

【００４５】

【発明の効果】本発明に係る制御方法は、予混合燃料ガ
スを表面燃焼するガス燃焼器における逆火や吹き消え等
の兆候を高精度で捉え、迅速に安定燃焼状態に復帰させ
ることができる。従って、本発明をガス燃焼器に採用す
ると、逆火による焼損等の故障や吹き消えによる給湯の
停止等を防止できる。

【００４６】本発明は、従来の表面燃焼型ガス燃焼器に
簡易な制御器とセンサを付加することで適用できるの
で、逆火や吹き消えを防止するために特別な新型式のガ
ス燃焼器を必要とするものではない。

【００４７】本発明に係る制御に使用する温度センサ若
しくは輻射熱センサを従来の燃焼器に付加しても、機器
サイズは大型にならず構造的に簡明であるため、本発明
に係る燃焼装置は温水ボイラー、蒸気ボイラー、吸収式
ガス冷凍機、ガス空調機、工業用加熱器、ガス調理器等
に適用できる。

【００４８】本発明を採用したガス燃焼器は、燃焼用空
気の不足等による逆火を防止できるので、燃焼用空気フ
ァンの吸気フィルタの目詰まり等、燃焼用空気量の不足
に関する監視が不要となり、実用上価値が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１及び第５の本発明を例示する概略断面図
である。

【図２】 第２及び第６の本発明を例示する概略断面図
である。

【図３】 比較例の予混合燃料ガス燃焼器を例示する概
略断面図である。

【図４】（ａ）は多孔板型表面燃焼板を例示する断面
図、（ｂ）は金属繊維不織布型表面燃焼板を例示する断
面図である。

【図５】 第１及び第２の本発明に係る制御方法を説明
するブロック図

【図６】 第１及び第２の本発明に係る制御方法を説明
するフロー図

【図７】 第３の本発明に係る制御方法を説明するフロ
ー図である。

【符号の説明】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 表面燃焼板 １１ 多孔板型表面燃焼板 １１１ ガス噴出孔 １２ 不織布型表面燃焼板 １２１ 金属繊維製不織布 １２２ 多孔型支持材 １３Ａ、１３Ｂ 支持材 １４ バーナ側壁 ２０、２１ 温度検知センサ ２２ 輻射熱検知センサ ２６ 燃焼用空気ファン ２７ 制御器 ３０ 火炎 ４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ ガス混合室 ５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ 燃料管 ６ 幹燃料管 ７ 燃料流量制御弁 ８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ 通風路 ９１ リモコン、又はダイヤル ９２ データ入力部 ９３ ファン回転数センサ ９４ フィードフォワード演算部 ９５ 燃料送入量演算部 ９６ 燃焼用空気制御部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予混合燃料ガスを表面燃焼するガス燃焼器
   において、表面燃焼板の温度を継続的に検知し、該板温
   度の上昇速度が所定限度を超えて変化するとき燃焼用空
   気の送入量を増加させ、また該板温度の下降速度が所定
   限度を超えて変化するとき燃焼用空気の送入量を減少さ
   せるように燃焼用空気の送入量をフィードフォワード制
   御することを特徴とする予混合燃料ガスの安定燃焼制御
   方法。
2. 【請求項２】 前記表面燃焼板の温度の検知は、表面燃
   焼板の任意の側面における温度を検知するものである請
   求項１記載の予混合燃料ガスの安定燃焼制御方法。
3. 【請求項３】 複数または単数の表面燃焼板により構成
   されるガス燃焼器により予混合燃料ガスを表面燃焼する
   に当り、ガスの流れに関して表面燃焼板の上流側であっ
   て且つ全表面燃焼板を所定の立体角内に収めて監視でき
   る位置において該表面燃焼板の輻射熱を継続的に検知
   し、該輻射熱の増加速度が所定限度を超えて変化すると
   き燃焼用空気の送入量を増加させ、また該輻射熱の減少
   速度が所定限度を超えて変化するとき燃焼用空気の送入
   量を減少させるように、燃焼用空気の送入量をフィード
   フォワード制御することを特徴とする予混合燃料ガスの
   安定燃焼制御方法。
4. 【請求項４】 複数または単数の表面燃焼板により構成
   されるガス燃焼器により予混合燃料ガスを表面燃焼する
   に当り、ガスの流れに関して表面燃焼板の上流側であっ
   て且つ全表面燃焼板を所定の立体角内に収めて監視でき
   る位置において該表面燃焼板の輻射熱に由来する温度を
   継続的に検知し、該温度が所定限度を超えて上昇すると
   き燃焼用空気の送入量を増加させ、また該温度が所定限
   度を超えて下降するとき燃焼用空気の送入量を減少させ
   るように、燃焼用空気の送入量をフィードフォワード制
   御することを特徴とする予混合燃料ガスの安定燃焼制御
   方法。
5. 【請求項５】 前記フィードフォワード制御により燃焼
   用空気の送入量が所定値を超えて増加するとき、燃料送
   入量を減少させることにより空燃比を保持しながら燃焼
   用空気送入量を所定値に収めることを特徴とする請求項
   １、２、３又は４記載の予混合燃料ガスの安定燃焼制御
   方法。
6. 【請求項６】 予混合燃料ガスを表面燃焼する表面燃焼
   板と、該表面燃焼板の上流側表面に着設したガス混合室
   と、該ガス混合室内へガス燃料を導く燃料管と該燃料管
   に配設した燃料流量制御弁と、前記ガス混合室の上流側
   壁に開設された通風路に着設した燃焼用空気ファンと、
   燃料の所要送入量に応じて空燃比を一定値に保持するフ
   ァン回転数制御装置とを備えた予混合燃料ガス燃焼器に
   おいて、表面燃焼板の側面に温度検知センサを着設し、
   該側面温度の変化速度を燃焼用空気送入量の調整により
   所定範囲内に制御する制御手段を設けたことを特徴とす
   る予混合燃料ガス燃焼装置。
7. 【請求項７】予混合燃料ガスを表面燃焼する表面燃焼板
   と、該表面燃焼板の上流側表面に着設したガス混合室
   と、該ガス混合室内へガス燃料を導く燃料管と、前記ガ
   ス混合室の上流側壁に開設された通風路からなる単位バ
   ーナを複数個又は単数個用いて構成された予混合燃料ガ
   ス燃焼装置において、前記各単位バーナの通風路を一体
   に形成し、前記各燃料管を接続した幹燃料管に燃料流量
   制御弁を配設し、ガスの流れに関して表面燃焼板の上流
   側であって且つ全表面燃焼板を所定の立体角内に収めて
   監視できる位置に該表面燃焼板の輻射熱を継続的に検知
   する輻射熱センサを持設し、該表面燃焼板が発する輻射
   熱の変化速度を燃焼用空気送入量の調整により所定範囲
   内に制御する制御手段を設けたことを特徴とする予混合
   燃料ガス燃焼装置。
8. 【請求項８】 前記輻射熱センサは、広角レンズにより
   集光した赤外線を検知するものである請求項７記載の予
   混合燃料ガス燃焼装置。
9. 【請求項９】予混合燃料ガスを表面燃焼する表面燃焼板
   と、該表面燃焼板の上流側表面に着設したガス混合室
   と、該ガス混合室内へガス燃料を導く燃料管と、前記ガ
   ス混合室の上流側壁に開設された通風路からなる単位バ
   ーナを複数個又は単数個用いて構成された予混合燃料ガ
   ス燃焼装置において、前記各単位バーナの通風路を一体
   に形成し、前記各燃料管を接続した幹燃料管に燃料流量
   制御弁を配設し、ガスの流れに関して表面燃焼板の上流
   側であって且つ全表面燃焼板を所定の立体角内に収めて
   監視できる位置に温度センサを持設し、該温度センサが
   検知する温度を燃焼用空気送入量の調整により所定範囲
   内に制御する制御手段を設けたことを特徴とする予混合
   燃料ガス燃焼装置。