JP2880398B2 - 燃焼制御装置 - Google Patents
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Description
湯器などの燃焼器で発生する燃焼振動を防止するための
燃焼制御装置に関するものである。
たファンモータからの燃焼用空気と、ガス(都市ガス、
プロパンガス)とを混合してバーナで燃焼させ、バーナ
近傍に設けられた熱交換器により湯を得るガス燃焼式給
湯器が知られている。
を局所的に加熱する給湯器では、バーナの火炎が小さく
なったり、大きくなったりする、いわゆる燃焼振動が発
生することが知られている。該燃焼振動は、不快な騒音
を発生すると共に、状況によってはバーナもしくは熱交
換器を破壊する場合もある。そこで、従来より、燃焼振
動を防止するために、バーナ面と熱交換器との間に流れ
る火炎電流の振動を検出することにより燃焼振動の発生
の有無を判別し、上記火炎電流の振動に応じて燃焼状態
を制御して、該燃焼振動の発生を防止する方式が考えら
れている。
以上のように構成されているので、燃焼振動が小さい場
合には十分に検出できるが、燃焼振動が大きくなると、
火炎電流が乱れてしまい、正確に検出できなくなるとい
う問題点があった。また、小さな燃焼振動が短時間続い
た後、急に騒音となる程の大きな燃焼振動へ移るような
場合には、火炎電流で燃焼振動の振動数を検出すること
が困難であるため、燃焼振動の大きさに応じた制御を行
なうことができず、燃焼振動を防止できないという問題
点があった。
ためになされたもので、燃焼振動の大きさに応じて燃焼
状態を制御することにより、燃焼振動を効果的に防止で
きる燃焼制御装置を提供することを目的としている。
装置は、ダクト内の圧力分布における節の近傍に、ダク
ト内を流れる燃焼用空気の流量を検出する検出手段を備
えるとともに、上記流量の変動から燃焼振動の大きさを
判別し、燃焼振動が小さいときには燃焼用空気の流量を
制御し、燃焼振動が大きくなると、燃焼用空気の流量制
御に加えて、燃料の流量をも制御する制御手段を具備し
たものである。
圧力分布における節の近傍に設けた検出手段により、燃
焼用空気の流量を検出しているので、安定した流量検出
ができるとともに、僅かな流量変動でも検出するという
高精度な検出が可能である。また、制御手段により、上
記流量の変動から燃焼振動の大きさを判別し、燃焼振動
が小さいときには燃焼用空気の流量を制御し、燃焼振動
が大きくなると、燃焼用空気の流量制御に加えて、燃料
の流量をも制御するため、燃焼振動を効果的に防止でき
る。
て説明する。図1はこの発明の一実施例の構成を示す部
分断面図である。図において、1はダクトであり、一端
にファンモータ2が設けられている。ファンモータ2は
一定の回転数で回転するファンを備えている。該ファン
によって外気が吸入され、上記ダクト1内へ空気が送出
される。ファンモータ2の吹出し口には、ダクト1内に
流れ込む燃焼用空気の流量を調節するためのダンパ3が
設けられている。ダンパ3は、駆動部4により軸5を中
心に回転するようになっている。そして、ガスバーナに
おける空燃比(空気:燃料)が約1.2となるように、
ダンパ3の開度が調整されている。空燃比を約1.2と
したのは、この比率での燃焼が最も良好であるためであ
る。
られている。該ガスバーナ6にはダクト外部から所定量
のガス(都市ガス、プロパンガス)が供給されている。
燃焼ガスとして、プロパンガスを用いる場合には、ガス
ボンベ7からガスが供給される。ガスバーナ6では、上
記燃焼用空気とガスとが混合され燃焼される。該ガスバ
ーナ6の下流には熱交換器8が設けられている。該熱交
換器8は銅製の冷却管と、これらを連結するフィンとで
構成されている。冷却管は、一端から供給される水が該
冷却管内を通り他端から排出されるようになっている。
ダクト1の他端は、排気口(煙突)として、ダクト1内
を通ってきた燃焼ガスを排気するようになっている。
流量センサ(検出手段)9a、ガスバーナ6の上流側
に、ガスバーナ6に隣接して流量センサ(検出手段)9
bが設けられる。該流量センサ9a,9bは、ダクト1
内の燃焼用空気の流量を検出し、該流量に応じた流量信
号FSを制御回路10へ供給する。流量センサ9a,9
bとして、例えば図2に示す熱式流量センサを用いる。
ただし、図1には、以下の説明を容易にするために、1
つの流量センサ9が図示されている。図2は、熱式流量
センサの構成を示す正面図である。この熱式流量センサ
は、ダクト1内において空気の流れる方向に直交して並
設された2本の筒体21,22と、ダクト1の外部に突
出した筒体端部とセンサ本体24の貫通穴25とがチュ
ーブ26,27で接続された部分と、センサ本体24の
貫通穴25内に設けられた流量センサ部28とを備え
る。流量センサ部28の構成を図3に示す。図3は上記
熱式流量センサの流量センサ部を示す斜視図である。図
3に示すように、該流量センサ部28は、1.7mm角
の半導体チップ31上に厚さ20μm以下のダイアフラ
ム32が設けられ、かつ、該ダイアフラム32上に発熱
抵抗パターンと感温抵抗パターンが配されたマイクロフ
ローセンサが取付けられたものである。
定の電流を発熱抵抗パターンに供給して発熱させてお
き、感温抵抗パターンの抵抗値をある一定の値にしてお
く。ダクトを流れる燃焼用空気は、一方の筒体21の穴
21aから流入し、チューブ26、貫通穴25、チュー
ブ27を経て筒体22の穴22aから流出する。このと
き、このマイクロフローセンサに流れる空気の流量に応
じて、半導体チップ上の熱が変化する。よって、感温抵
抗パターンの抵抗値が変化する。この抵抗値の変化は制
御回路10によって検出される。上述した流量センサ部
28は、非常に小型に構成されているため、感度が非常
によく、応答性に優れ(数msec)、常に正確な流量測定
ができる。なお、燃焼用空気に含まれるゴミを捕集する
ために、上述したマイクロフローセンサの筒体21,2
2の内部には、表面に梨地等の微細な凹凸面を設ける
か、トラップを設けるかあるいは粘着剤または吸湿剤を
塗布した仕切板や集塵板を設けるようにしてもよい。
感温抵抗パターンの抵抗値の変化に応じた燃焼用空気の
流量変動を測定する。制御装置10は、該燃焼用空気の
流量変動が一定値(しきい値)を越えると、燃焼振動が
発生していると判別して制御信号S1,S2を送出す
る。制御信号S1は、駆動部4へ供給され、制御信号S
2はガス流量の調整バルブ11へ供給される。駆動部4
は、ダクト1内を流れる燃焼用空気の流量を制御するた
めに、制御信号S1に応じてダンパ3を駆動し開度を調
整する。または、ファンモータ2の回転数を変更してダ
クト1内を流れる燃焼用空気の流量を制御してもよい。
一方、調整バルブ11は制御信号S2に応じてガスバー
ナ6へ供給されるガス流量を制御する。
ンサ9a,9bの取付け位置について図4を参照して説
明する。図4はガスバーナおよび流量センサの取付け位
置を決定する方法を説明するための図であり、図4
(a)は図1と同様の給湯器の部分断面図であり、同図
(b)はダクト内の燃焼用空気の圧力分布を示す特性
図、同図(c)はダクト内の燃焼用空気の流速分布を示
す特性図である。これらの特性は、ダクト1内のガスバ
ーナ上流側に設けた複数の圧力センサ(この実施例では
3つ)30,31および32によって測定した。燃焼用
空気の圧力分布は、図4(b)に示すように、正弦波状
の分布をとる。これに対して流速分布は、図4(c)に
示すように、圧力分布に対して約90°位相がずれた余
弦波状の分布をとる。
位置、言換えると、流速振幅が最も大きくなる位置の近
傍に流量センサ9a,9bを設置している。この位置で
は、圧力変動が小さいので、安定した流量検出ができる
とともに、僅かな流量変動でも検出できる。また、流速
振動が最大であるため、高精度な検出が可能である。燃
焼振動の発生の有無は、流量センサ9a,9bによって
検出される流量の変化、すなわち圧力振幅もしくは流速
振幅のずれによって判別される。
する。給湯器が運転されている間は、ファンモータ2に
より供給されるほぼ一定量の燃焼用空気と、所定量のガ
スとが混合され、ガスバーナ6において燃焼させられ
る。また、熱交換器8では、流入した水がガスバーナ6
の火炎により熱せられて湯となり外部へ排出させられ
る。燃焼振動が生じていない場合には、流量センサ9
a,9bによって検出される燃焼用空気の流量に殆ど変
化がない。したがって、ダンパ3もしくは調整バルブ1
1はその状態を保持する。
発生すると、該燃焼振動による燃焼用空気の流量変動が
流量センサ9a,9bによって検出される。流量変動が
小さい場合、すなわち燃焼振動が小さい場合には、制御
回路10は、流量変動に応じた制御信号S1により、駆
動部4を駆動して、ダンパ3の開度又はファンの回転数
を調節する。この結果、ガスバーナ6における空燃比が
変って燃焼状態が変化し、燃焼振動が抑制される。ま
た、燃焼振動が大きくなり、騒音が生じるようになる
と、流量センサ9a,9bによって検出される流量の変
動も大きくなる。この場合、すなわち燃焼振動が大きく
なった場合には、制御回路は、上記制御信号S1に加
え、流量変動に応じた制御信号S2により、調整バルブ
11を駆動して、ガスの流量を調節する。この結果、ダ
ンパの開度制御又はファンの回転数制御に加え、調整バ
ルブによりガスの流量が調整され、ガスバーナ6におけ
る空燃比が変って燃焼状態が変化し、燃焼振動がさらに
抑制される。
ス、プロパンガス)を用いた燃焼器について述べたが、
これに限定されることなく、灯油、軽油等、他の燃料を
用いるものでもよい。
における節の近傍に、ダクト内を流れる燃焼用空気の流
量を検出する検出手段を備えるとともに、上記流量の変
動から燃焼振動の大きさを判別し、燃焼振動が小さいと
きには燃焼用空気の流量を制御し、燃焼振動が大きくな
ると、燃焼用空気の流量制御に加えて、燃料の流量をも
制御する制御手段を備えて構成したので、小さな燃焼振
動でも、大きな燃焼振動でも検出できるとともに、燃焼
振動の大きさに応じて燃焼状態を制御できるため、燃焼
振動を非常に効果的に防止できる。
る。
る。
る。
り、(b)はダクト内の燃焼用空気の圧力分布を示す特
性図、(c)はダクト内の燃焼用空気の流速分布を示す
特性図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 ダクト内の圧力分布における節の近傍に
設けられ、前記ダクト内を流れる燃焼用空気の流量を検
出する検出手段と、 前記検出手段により検出された流量の変動から燃焼振動
の大きさを判別し、燃焼振動が小さいときには前記燃焼
用空気の流量を制御し、燃焼振動が大きくなると、前記
燃焼用空気の流量制御に加えて、燃料の流量をも制御す
る制御手段とを具備することを特徴とする燃焼制御装
置。
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- 1995-03-14 EP EP95103639A patent/EP0682210B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE69500945D1 (de) | 1997-12-04 |
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