JP2710541B2 - 燃焼制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、要求熱量に応じて制御
される送風機によって燃焼用空気をバーナへ供給すると
ともに、送風機の作動状態（回転数）を検出して、バー
ナへの燃料供給量を調節する比例弁を送風機の作動に合
わせて制御する送風機先行式の燃焼制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】給湯器等の燃焼装置では、設定温度、水
量、水温等に応じてそれぞれ異なる要求熱量に応じてバ
ーナの燃焼量が制御される。この場合、バーナにおける
空燃比を適切に維持するために、燃焼用空気を供給する
送風機と燃料ガスを供給する比例弁の各作動状態を整合
させる必要があり、燃焼用空気の供給量を送風機の回転
数から換算し、送風機の検出回転数に対応させて比例弁
の電流値を制御することによって、空燃比を適切に維持
するものがある。このものは、通常、回転数に対応して
比例弁電流値が決定し、比例弁が迅速に開閉されるた
め、応答性のよい空燃比制御ができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、送風機によっ
てバーナへ送られる燃焼用空気の供給量は、屋外の風圧
や換気扇の使用時など燃焼装置の排気口に対する外気圧
力によって変化し、送風機が同一回転数で回転している
場合であっても、バーナへ供給される燃焼用空気量が異
なり、同等量の燃焼用空気が供給されない場合が生じる
ことがある。この結果、従来の燃焼装置では、上記外気
圧力等の発生時に精度のよい空燃比制御ができなかっ
た。

【０００４】本発明は、送風機を備えた燃焼装置におい
て、燃焼用空気の供給量と燃料の供給量とを相互に適切
に制御し、バーナにおける適切な空燃比となるように、
精度よく補正することができる燃焼制御装置を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、バーナへの燃
料供給量を調節するための比例弁と、前記バーナへの燃
焼用空気の供給量を調節するための送風機とを備え、要
求熱量に応じて前記送風機を制御するとともに、前記送
風機の作動に応じて前記比例弁を制御する燃焼制御装置
において、前記要求熱量に応じて前記送風機を制御する
ための基本回転数を算出する基本回転数算出手段と、前
記送風機の回転数を検出する回転数検出手段と、この回
転数検出手段の検出回転数に基づいて前記送風機を制御
回転数に制御する送風機制御手段と、前記送風機の作動
により気流が生じ前記バーナと連通する送風通路内に設
けられ、前記バーナへ供給される燃焼用空気の送風量を
検出するための送風量検出手段と、前記回転数検出手段
の検出回転数より換算された換算送風量と前記送風量検
出手段の検出送風量とから、前記要求熱量に応じた燃焼
用空気を前記バーナに供給するために前記基本回転数を
補正するための補正値を算出する補正値算出手段と、前
記基本回転数を前記補正値で補正して前記制御回転数を
算出する制御回転数算出手段と、前記回転数検出手段の
検出回転数に対応した前記比例弁の電流値を換算し、そ
の検出回転数または電流値を、前記補正値を相殺する値
で補正して前記比例弁の通電用電流値を算出する電流値
算出手段と、前記通電用電流値で前記比例弁を通電する
比例弁通電手段とを具備することを技術的手段とする。

【０００６】

【作用】本発明では、要求熱量に応じて基本回転数が算
出され、送風機は、当初、この基本回転数を制御回転数
として制御される。その後、送風量検出手段によって送
風量が検出されると、検出回転数より換算された換算送
風量と実際の送風量とに差が生じた場合には、要求熱量
に応じた燃焼用空気をバーナに供給するために、送風機
の検出回転数より換算された換算送風量と送風量検出手
段の検出送風量とから算出された補正値で基本回転数が
補正された制御回転数が算出され、その回転数で制御さ
れる。ここで、制御回転数は、外部から例えば燃焼機器
の排気口への圧力により送風量が減少した場合には、基
本回転数に対して大きくなり、排気口に対して負圧が加
わって送風量が増大した場合には、基本回転数に対して
小さくなる。

【０００７】一方、比例弁の通電用の電流値は、送風機
の検出回転数から換算され、バーナへの送風量が要求熱
量に対応している場合には、送風機の基本回転数が補正
されないため、検出回転数に応じた電流値が通電され、
要求熱量に応じた燃料がバーナへ供給される。バーナへ
の送風量が要求熱量に対応しなくなり、送風機の基本回
転数が補正された場合には、補正された制御回転数が検
出回転数となるため、基本回転数を補正した補正値を相
殺する値で検出回転数または換算された電流値が補正さ
れるため、要求熱量に対応した通電用電流値が算出され
て、要求熱量に対応した燃料をバーナへ供給することが
できる。従って、バーナへは、要求熱量に応じた燃焼用
空気および燃料が供給されるため、空燃比を精度よく適
正に維持することができる。

【０００８】

【発明の効果】本発明では、送風機によってバーナへ供
給される燃焼用空気が、燃焼機器に対する外部の圧力変
化によって要求熱量に対応しなくなると、送風量検出手
段の検出送風量等に基づいた補正値によって送風機の制
御回転数が決定（算出）されるため、要求熱量に応じた
燃焼用空気をバーナへ常時供給することができる。この
送風機の制御回転数が決定（算出）されるとき、比例弁
の通電用電流値に対しては、通電用電流値を算出するた
めの送風機の検出回転数または算出された電流値が、補
正値を相殺する値で補正されるため、比例弁への通電電
流値は、常に、要求熱量に応じた電流値が得られるた
め、熱量変動がない。従って、検出回転数に対応して比
例弁電流値を決めるため、空燃比の応答性がよいととも
に、送風量の変動時には、送風機の回転数のみを変更し
て送風量を修正できるため、空燃比を精度よく適正に維
持することができ、このとき、熱量変動のない安定した
燃焼装置とすることができる。

【０００９】

【実施例】次に本発明を図に示す実施例に基づいて説明
する。図１は、本発明の燃焼制御装置を給湯器において
適用したガス給湯器１の概略を示す。ガス給湯器１にお
いて、加熱器ケーシング１０内には、複数の板金バーナ
からなる２組のバーナ１１、１１ａが下部に配され、そ
の上方に熱交換器２０が配されている。加熱器ケーシン
グ１０の下方には、加熱器ケーシング１０内に燃焼用空
気を供給するための送風機１２が備えられ、他方、各バ
ーナ１１、１１ａに対してそれぞれ燃料ガスを供給する
燃料分岐管１３、１３ａには、それぞれ燃料ガスの供給
を制御する小電磁弁１４、１４ａが設けられ、燃料分岐
管１３、１３ａの上流の燃料ガス管１５には、通電電流
に応じて燃料ガスの供給量を調節する比例弁１６と、燃
料ガスを遮断する元電磁弁１７が設けられている。な
お、１８は点火電極、１９はフレームロッドである。

【００１０】熱交換器２０の上流側に接続された給水管
２１には、水の給水温度に応じて通過流量を自動的に制
限する自動水量制御装置２２と、水流スイッチ２３とが
備えられ、熱交換器２０の下流側の出湯管２４には出湯
温サーミスタ２５が備えられている。さらに、本実施例
では、送風機１２から加熱器ケーシング１０への燃焼用
空気の送風通路１０ａには、送風機１２によって加熱器
ケーシング１０へ実際に供給される燃焼用空気量を検知
するためのエアフローセンサ２６が備えられている。エ
アフローセンサ２６は、図３に示すように、ヒートレジ
スタ式のもので、Ｘ−Ｙ間の電位が平衡に維持されるよ
うに形成されたブリッジ回路内の発熱体Ｒｈを、流管と
しての送風通路１０ａ内に配置し、流管内の空気流量に
応じて変化する電流Ｉｈに応じて現れる抵抗Ｒｍの両端
電圧Ｖから流量を検知するものである。なお、Ｒ１、Ｒ
２はブリッジ抵抗、Ｒｋは空気温度補償用抵抗である。

【００１１】以上の構成を有するガス給湯器１は、制御
装置４０によって燃焼制御が行われ、それによって出湯
温の温度制御が行われる。以下、図２に基づいて制御装
置４０について説明する。制御装置４０は、マイクロコ
ンピュータとそれによって各部を駆動する駆動回路とか
らなり、要求熱量算出部４１、送風制御部４２、送風量
補正部４３、ガス量制御部４４の各機能部から構成され
る。

【００１２】要求熱量算出部４１は、図示しないリモコ
ンによって設定される設定温度および出湯温サーミスタ
２５に検知される出湯温度に基づいて、熱交換器２０を
通過する水の温度を設定温度にするために必要な熱量
を、熱交換器２０の要求熱量として算出する温調制御機
能部である。

【００１３】送風制御部４２は、加熱器ケーシング１０
に対して外気の影響が少ない場合に、送風機１２がその
回転数で作動すれば、要求熱量に対応した燃焼用空気が
加熱器ケーシング１０に供給されるような基本回転数を
要求熱量から換算する基本回転数換算部４５と、送風機
１２をある基本回転数に制御したとき、実際の燃焼用空
気の供給量（以下送風量という）が、要求熱量に対応し
た送風量にならない場合に、送風機１２の基本回転数を
後述する送風量補正部４３で得られる補正率で補正し
て、要求熱量に対応した送風量が得られるような制御回
転数を決定する制御回転数決定部４６と、後述する回転
数検出部４８に検出される送風機１２の回転数が制御回
転数になるように、送風機１２の駆動状態を制御する送
風機制御部４７と、送風機１２の実際の回転数を回転検
出器の信号に基づいて検出し、他の各機能部へ回転数信
号を送出する回転数検出部４８とからなる。これによ
り、送風制御部４２は、要求熱量算出部４１で算出され
る要求熱量と後述する送風量補正部４３で算出される補
正率とに基づいて送風機１２を制御し、算出された要求
熱量に対応した燃焼用空気量が、加熱器ケーシング１０
内へ供給されるように制御を行う。

【００１４】送風量補正部４３は、図示しないＡＤ変換
器を介して伝送されるエアフローセンサ２６の出力信号
に基づいて実際の送風量を検出する送風量検出部４９
と、回転数検出部４８で検出された送風機１２の回転数
から、外部の影響を受けない場合にその回転数に相当す
る送風量を換算する送風量換算部５０と、換算された送
風量と実際に検出された送風量とから送風機１２の基本
回転数を補正するための補正率を算出する補正率算出部
５１とからなり、検出される送風機１２の回転数が、送
風通路１０ａに備えられたエアフローセンサ２６の出力
信号に基づいて検出された送風量に対応していない場合
に、その誤差の比率を補正率として算出して、前述の送
風制御部４２と後述するガス量制御部４４へ伝送する。

【００１５】ガス量制御部４４は、回転数検出部４８で
検出された送風機１２の回転数を、送風機１２の作動に
対応した燃料ガス量が供給されるための比例弁１６の電
流値に換算する電流値換算部５２と、換算された電流値
を補正率の逆数で補正して補正電流値を得る電流値補正
部５３と、比例弁１６を補正電流値に応じて駆動する比
例弁駆動出力部５４からなる。これにより、比例弁１６
に通電される電流値は、要求熱量に応じて換算された基
本回転数に対応した電流値となる。

【００１６】なお、送風制御部４２およびガス量制御部
４４では、要求熱量に応じて開閉される各小電磁弁１
４、１４ａの制御も同時に行われ、各小電磁弁１４、１
４ａの開閉状態に応じて、基本回転数換算部４５および
電流値換算部５２における換算のための係数が変更され
る。

【００１７】以上の構成により、本実施例のガス給湯器
１では、水栓が開かれ通水が開始されて水流スイッチに
より通水が検知されると、所定のシーケンスにより送風
機１２が駆動されてプレパージが行われた後、元電磁弁
１７、各小電磁弁１４、１４ａが開いて燃料ガスがバー
ナへ供給されて点火が行われる。着火後、所定の条件に
より温度制御が開始されると、要求熱量算出部４１で要
求熱量が算出され、それに応じて送風機１２、比例弁１
６、各小電磁弁１４、１４ａが制御される。燃焼中に、
例えば、加熱器ケーシング１０の排気口１０ｂに対して
風圧が加わったり、換気扇の使用によって排気口１０ｂ
付近が負圧になったりしたとき、送風機１２の作動によ
る送風量に変化が生じても、エアフローセンサ２６によ
って検出される送風量等から送風機１２の回転数が補正
されて、要求熱量に対応した送風量が得られるため、バ
ーナ１１、１１ａの空燃比が適切に維持される。このと
き、送風機１２の回転数のみが補正され、比例弁１６の
電流値は、要求熱量に対応したものとなるため、出湯温
度の変化はほとんどなく、安定した出湯温度特性が得ら
れる。

【００１８】上記実施例では、ヒートレジスタ式のエア
フローセンサを用いたが、圧力検出形カルマン渦式のも
のなど、他の方式のものでもよい。上記実施例では、送
風機１２をバーナ１１、１１ａの上流側に設け、エアフ
ローセンサ２６を送風機１２からバーナ１１、１１ａへ
通ずる送風通路に設けたが、図４に示すように、エアフ
ローセンサ２６を送風機１２の上流に設けてもよい。ま
た、燃焼装置としては、図５に示すように、送風機１２
を排気用に用いたものでもよい。また、エアフローセン
サ２６を、バーナ１１、１１ａの燃焼により生じる燃焼
ガスを排出するための排気通路側に設けてもよい。上記
実施例では、熱交換器２０から流出する出湯温度のみを
検知するフィードバック制御により加熱制御を行うもの
を示したが、熱交換器２０への入水温度、熱交換器２０
へ流入する水の水量等から要求熱量を算出するフィード
フォワード制御による加熱制御を行うものや、熱交換器
２０にバイパス管を設けて、熱交換器２０で加熱されな
い水と熱交換器２０で加熱された温水とを混合するもの
でもよい。また、ガス給湯器を示したが、暖房機等の燃
焼機器でもよい。なお、上記実施例では、換算された電
流値を補正率の逆数で補正したが、電流値への換算前に
検出回転数を補正してもよい。なお、上記実施例では、
基本回転数を補正するための補正値を補正率とし、相殺
する値を逆数としたが、これに限らず、例えば加減算等
を利用して補正値を決定してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すガス給湯器の概略図であ
る。

【図２】本発明の実施例を示すガス給湯器におけるエア
フローセンサの概略を示す回路図である。

【図３】本発明の実施例を示すガス給湯器の制御装置を
示す機能ブロック図である。

【図４】本発明の他の実施例を示すガス給湯器の概略図
である。

【図５】本発明の他の実施例を示すガス給湯器の概略図
である。

【符号の説明】

１０ａ 送風通路 １１、１１ａ バーナ １２ 送風機 １６ 比例弁 ２６ エアフローセンサ（送風量検出手段） ４０ 制御装置（燃焼制御装置） ４５ 基本回転数換算部（基本回転数算出手段） ４６ 制御回転数決定部（制御回転数算出手段） ４７ 送風機制御部（送風機制御手段） ４８ 回転数検出部（回転数検出手段） ４９ 送風量検出部（送風量検出手段） ５１ 補正率算出部（補正値算出手段） ５２ 電流値換算部（電流値算出手段） ５３ 電流値補正部（電流値算出手段） ５４ 比例弁駆動出力部（比例弁通電手段）

Claims (1)

(57)【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ための
   比例弁と、前記バーナへの燃焼用空気の供給量を調節す
   るための送風機とを備え、要求熱量に応じて前記送風機
   を制御するとともに、前記送風機の作動に応じて前記比
   例弁を制御する燃焼制御装置において、 前記要求熱量に応じて前記送風機を制御するための基本
   回転数を算出する基本回転数算出手段と、 前記送風機の回転数を検出する回転数検出手段と、 この回転数検出手段の検出回転数に基づいて前記送風機
   を制御回転数に制御する送風機制御手段と、 前記送風機の作動により気流が生じ前記バーナと連通す
   る送風通路内に設けられ、前記バーナへ供給される燃焼
   用空気の送風量を検出するための送風量検出手段と、前記回転数検出手段の検出回転数より換算された換算送
   風量と前記送風量検出手段の検出送風量とから、前記要
   求熱量に応じた燃焼用空気を前記バーナに供給するため
   に前記基本回転数を 補正するための補正値を算出する補
   正値算出手段と、 前記基本回転数を前記補正値で補正して前記制御回転数
   を算出する制御回転数算出手段と、 前記回転数検出手段の検出回転数に対応した前記比例弁
   の電流値を換算し、その検出回転数または電流値を、前
   記補正値を相殺する値で補正して前記比例弁の通電用電
   流値を算出する電流値算出手段と、 前記通電用電流値で前記比例弁を通電する比例弁通電手
   段とを具備することを特徴とする燃焼制御装置。