JP3069157B2 - 燃焼装置、及び同装置の制御方法 - Google Patents

燃焼装置、及び同装置の制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は燃焼装置、及び同装置の
制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、給湯機のように、バーナに燃料と
燃焼風とを送給して燃焼を行わせ、しかも、燃料と燃焼
風との量を連続的に変更することにより発熱量を無段階
に変更可能とした比例制御装置を具備した燃焼機器があ
り、かかる燃焼機器では、燃料の送給量を比例弁開度で
制御し、燃焼風送給量を送風フアンを駆動するモータの
回転数によって制御している。
【0003】ここで燃焼風量の変更速度と比例弁開度の
変更速度とを比較すると、比例弁開度の変更は同比例弁
に印加する電流値の変更によるものであるから極めて速
やかに行われるが、燃焼風量の変更は送風フアン及び駆
動モータの慣性モーメントが大きい場合は速やかに行う
ことができなかった。
【0004】例えば、設定温度を変更する場合、燃焼量
の変更と共に、燃焼風量つまり送風フアンの回転数を変
更する必要があるが、回転数の変化の割合 dN/dtは次式
で決定されるため、慣性モーメントJが大きい場合は、
dN/dt の値を大きくとることができず、燃焼量に適した
回転数に達するまでには相当の時間を要していた。
【0005】dN/dt =(TM−TL)/ J なお、TMは駆動トルク、TLは負荷トルクである。
【0006】そこで、従来は燃焼風量の変更速度に比例
弁開度を追従させることによって、空燃比を一定に保持
している。(特開昭62-26416)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、必要燃焼量
を急激に減少させた場合、従来の技術では、燃焼風量の
変更速度に比例弁開度を追従させているので、空燃比は
一定に保持されるが、必要燃焼量に対し実際の燃焼量変
更が遅れ、余剰の燃焼量で加熱されるため、出湯温度が
急激に上昇するという不具合があり、また、かかる給湯
機をシャワー等に使用すると、出湯量を急に減少させた
とき高温の湯を出湯することがあるなどの危険性があっ
た。
【0008】そこで、本発明では、送風フアン駆動モー
タ回転数の急激な変更を可能にすることによって、上記
の不具合及び危険性を防止することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】そこで本発明では、燃焼
機器のバーナに燃焼に適した風量を送給する送風ファン
と、設定された回転数に基づいて前記送風ファンの駆動
トルクを発生する駆動回路と、同駆動回路への通電を制
御する制御装置とを備えた燃焼装置であって、前記制御
装置には、必要燃焼量に基づいて前記送風ファンの回転
数を設定する回転数設定手段と、前記送風ファンの実回
転数を検出する回転数検出手段を備え、前記実回転数が
前記設定回転数よりも高い場合において、前記設定され
た回転数と前記実回転数との差が所定値より大きくなる
と、前記駆動回路への通電を停止する駆動停止手段とを
設けたことを特徴とする燃焼装置、及び、同燃焼装置に
おいて、燃焼中に燃焼量が急激に減少したとき、燃焼中
の送風ファンの実回転数と減少後の燃焼量に見合う送風
ファンの設定回転数との差に基づいて、送風ファンが可
及的に速やかに設定回転数になるように駆動回路を制御
することを特徴とする燃焼装置の制御方法を提供せんと
するものである。
【0010】また、上記制御装置に、前記の設定された
回転数と前記実回転数との差を、前記実回転数との大き
さを比較し、その差が前記実回転数の所定割合値より小
さくなると、前記駆動停止手段へ作動開始信号を出力す
る作業開始手段とを設けたこと、及び、燃焼中に燃焼量
が急激に減少したとき、燃焼中の送風ファンの実回転数
と減少後の燃焼量に見合う送風ファンの設定回転数との
差と、前記実回転数との大きさの比較に基づいて、送風
ファンが可及的に速やかに設定回転数になるように駆動
回路を制御することにも特徴を有するものである。
【0011】
【実施例】本発明の実施例をガス給湯機を例にとり図面
に基づいて説明する。
【0012】図1、図2はガス給湯機Aを示し、略直方
体形状のケース1内部の下方に燃焼装置B、同燃焼装置
Bの上方に熱交換部Cを配設している。
【0013】燃焼装置Bは略方形筒状の燃焼室2の内部
に、熱源Nとしてのバーナbを配設しており、同バーナ
bは空気室3を介して送風フアン4と連通しており、バ
ーナbの空気室3に面した開口部に、ガス供給管5と連
通した多数のノズルnを臨ませており、各ノズルnから
噴出するガスと、送風フアン4で圧入された空気室3か
らの空気とを、各バーナbの内部で混合しながら各バー
ナbの上部から燃焼室2中に噴出させ、これを燃焼させ
るようにしている。10は排気口である。
【0014】熱交換部Cは、略方形筒状の燃焼筒6と、
ケース1の下面を貫通した給水管7と出湯管8との間に
設けた受熱管9とで構成されており、受熱管9は給水管
7の側から燃焼筒6の下部外周面に巻回し、次いで燃焼
筒6の上方内部を蛇行状に往復しており、燃焼室2から
の燃焼ガスで同受熱管9中を流れる水を加熱して出湯管
8からガス給湯機Aの外部に吐出するようにしている。
【0015】QとT1とは、それぞれ給水管7から熱交換
部Cに供給される水の流量と温度を検出する水量センサ
と水温センサであり、T2は熱交換部Cから吐出される湯
の温度を検出する湯温センサである。
【0016】図3は、バーナbのノズルnとガス供給管
5との接続及び点火構造の概略を示しており、Pvはガス
流量を調節することにより熱源Nとしてのバーナbの発
熱量を調節するガバナ付比例弁、Sはガス流通をON・
OFFする電磁弁、mはガス供給管5と各ノズルn間に
介設したマニフォルド、Igはバーナbの端部に配設した
イグナイタ、Frはノズルの燃焼状態を検出するためのフ
レームロッドである。図4は、制御装置Dの構成を示し
ており、回転数設定手段D1と、比較手段D2と、回転数検
出手段D3と、駆動停止手段D4とで構成されており、制御
装置Dに必要燃焼量と送風フアンの回転数が入力される
と、上記各手段で演算処理して駆動回路D5を介して送風
フアン4を駆動するモータ41に制御出力するようにして
いる。
【0017】次式は、送風フアン4を駆動するモータ41
の動特性を示しており、dN/dt は回転加速度、TMは駆動
トルク、TLは負荷トルク、J は慣性モーメントである。
【0018】dN/dt=(TM-TL)/J 上式において、燃焼を開始すると、必要燃焼量に応じた
送風フアンの回転数が設定され、駆動回路D5にて上記設
定回転数NSに応じたトルクTMを発生する。
【0019】燃焼初期においては負荷トルクTLは駆動ト
ルクTMに比して十分小さく、回転加速度dN/dt はほぼ駆
動トルクTMの大きさだけに依存して充分大きな値を取る
ことができるため、送風フアンの実回転数NRは急激に増
加する。実回転数NRにつれて負荷トルクTLも急速に増加
し、駆動トルクTMと負荷トルクTLが等しくなると、回転
加速度 dN/dt=0となり、実回転数NRは設定回転数NSに維
持される。
【0020】その後、必要燃焼量を減少させると、設定
回転数NSが実回転数NRより小さくなるのにつれて、駆動
トルクTMが負荷トルクTLより小さくなるため回転加速度
dN/dtが負の値をとり、実回転数NRを減少させる。
【0021】しかし、燃焼途中においては、上記回転加
速度 dN/dtの絶対値は駆動トルクTMと負荷トルクTLの差
に依存しているため、回転加速度 dN/dtの絶対値を充分
に大きくすることができず、燃焼初期のように実回転数
NRを急速に変化させることができない。
【0022】そこで、上記のような場合には、駆動トル
クTM=0にすることにより燃焼途中でも回転加速度 dN/dt
の絶対値を充分に大きくして、実回転数NRを急速に減少
させることができる。
【0023】dN/dt=(-TL)/J 図4に示す実施例における本発明の動作を図5に即して
説明すれば、図5a点において、回転数検出手段D3で検
出された実回転数NRと回転数設定手段D1で設定された設
定回転数NSの差が600rpmになる。すると駆動停止手段D4
は駆動回路D5への通電を停止し、実回転数NRは急速に減
少する。その後、図5b点において、実回転数NRと設定
回転数NSの差が300rpmまで小さくなると、駆動停止手段
D4の作動を終了させ、駆動回路D5への通電を再開する。
すると、実回転数NRは緩やかに減少するようになり、や
がて設定回転数NSに達する。
【0024】上記動作を図6のフローチャートを参照し
て説明すると、実回転数NRと設定回転数NSとを比較して
(201)、その差が300rpmより大であると(201Y)、駆動回
路D5への通電を停止し (202)、ステップ (201)に戻る
(203)。
【0025】また、上記の差が300rpmより小であると(2
01N)、駆動回路D5へ通電し (204)、ステップ (201)に戻
る (203)。
【0026】図7は、制御装置Dの他の構成を示してお
り、回転数設定手段D1と、比較手段D2と、回転数検出手
段D3と、駆動停止手段D4と、作動開始手段D6とで構成さ
れており、制御装置Dに必要燃焼量と送風フアンの回転
数が入力されると、上記各手段で演算処理して駆動回路
D5を介して送風フアン4を駆動するモータ41に制御出力
するようにしている。
【0027】この実施例における本発明の動作を図8に
即して説明すれば、図8c点において、回転数検出手段
D3で検出された実回転数NRと回転数設定手段D1で設定さ
れた設定回転数NSの差が600rpmになる。しかし、実回転
数NRは700rpmであり、前述の回転数の差600rpmに比して
大差ないため(実回転数NRの80%以内)、作動開始手段
D6は駆動停止手段D4を作動させない。これは駆動停止手
段D4を作動させたとしても、700rpmに応じた回転加速度
dN/dtしか得られず、駆動停止手段D4を作動させない場
合の600rpmに応じた回転加速度 dN/dtに比して大差ない
からであり、不要な通電制御を省略しているものであ
る。
【0028】上記動作を図9のフローチャートを参照し
て説明すると、実回転数NRと設定回転数NSとを比較して
(211)、その差が300rpmより大であり(211Y)、かつ、そ
の差が実回転数NRの80%以下である場合(212Y)、駆動回
路D5への通電を停止し (213)、ステップ (211)に戻る
(214)、また、上記以外の場合(211N)(212N)、駆動回路D
5へ通電し(215)、ステップ (211)に戻る (214)。
【0029】なた、上記フローチャートで実回転数NRが
1200rpm の場合において、回転数検出手段D3で検出され
た実回転数NRと回転数設定手段D1で設定された設定回転
数NSの差が600rpmになったときには、1200rpm と600rpm
の差が大きいため、作動開始手段D6は駆動停止手段D4を
作動させ、図5と同様の動作をする。
【0030】以上の実施例に用いた所定値については小
さくなり過ぎないように設定されている。この事を図1
0の例で示せば、所定値を100rpmにとった場合、図10
d点において駆動停止を終了させても、送風ファンの回
転数が急激に減少しすぎてハンチングを起こすため、実
回転数NRが設定回転数NSに収束するのにかえって時間が
かかってしまう。
【0031】上記において、所定値が100rpmの場合には
図10のごとくハンチングを起こすのに対して、300rpm
の場合はハンチングを起こさないとしたが、実回転数NR
が設定回転数NSに最も速く収束する所定値は送風フアン
の特性等、使用する燃焼機器によって異なるものであ
り、本発明の実施例の値に限定されるものではない。
【0032】なお、上記はガスを燃料とした給湯機を実
施例として説明したが、本発明を灯油などの油類を燃料
とした給湯機等の燃焼機器にも適用することができる。
【0033】
【発明の効果】本発明では、燃焼機器のバーナに燃焼に
適した風量を送給する送風フアンと、設定された回転数
に基づいて前記送風フアンの駆動トルクを発生する駆動
回路と、上記駆動回路への通電を制御する制御装置を備
えた燃焼装置であって、上記制御装置には、必要燃焼量
に基づいて前記送風フアンの回転数を設定する回転数設
定手段D1と、上記送風フアンの実回転数を検出する回転
数検出手段と、上記設定された回転数と前記実回転数と
の差が所定値以上になると、上記駆動回路への通電を停
止する駆動停止手段を設けたことによって、送風フアン
回転数を急減速させることができ、これを追従する燃料
送給量を急激に減少させることができることから、急激
に燃焼量を減少させることができ、一時的出湯温度上昇
などの不具合を防止することができる。
【0034】また、上記制御装置に、設定された回転数
と上記実回転数の差と上記実回転数の大きさを比較して
前記駆動停止手段へ作動開始信号を出力する作動開始手
段を付加したことで、不要な通電制御を省略できると共
に、ハンチングを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る燃焼装置を具備したガス給湯機の
全体正面図。
【図2】同側面図。
【図3】バーナとガス供給管との接続及び点火構造を示
す模式図。
【図4】制御装置の構成を示すブロック図。
【図5】送風フアン回転数制御動作を示すグラフ。
【図6】送風フアン回転数制御のフローチャート。
【図7】制御装置の構成を示すブロック図。
【図8】送風フアン回転数制御動作を示すグラフ。
【図9】送風フアン回転数制御のフローチャート。
【図10】ハンチングを示すグラフ。
【符号の説明】
B 燃焼装置 b バーナ D 制御装置 D1 回転数設定手段 D3 回転数検出手段 D4 駆動停止手段 D5 駆動回路 D6 作動開始手段 4 送風フアン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 和彦 兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番1号 日本ユプロ株式会社内 (72)発明者 石田 佳根 兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番1号 日本ユプロ株式会社内 (72)発明者 橋井 伸治 兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番1号 日本ユプロ株式会社内 (72)発明者 川崎 義則 兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番1号 日本ユプロ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−16717(JP,A) 特開 平4−86410(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23N 3/08 F23N 1/02 F23N 5/18 101

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼機器のバーナに燃焼に適した風量を
    送給する送風ファンと、設定された回転数に基づいて前
    記送風ファンの駆動トルクを発生する駆動回路と、同駆
    動回路への通電を制御する制御装置とを備えた燃焼装置
    であって、 前記制御装置には、必要燃焼量に基づいて前記送風ファ
    ンの回転数を設定する回転数設定手段と、前記送風ファ
    ンの実回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記実
    回転数が前記設定回転数よりも高い場合において、前記
    設定された回転数と前記実回転数との差が所定値より大
    きくなると、前記駆動回路への通電を停止する駆動停止
    手段とを設けたことを特徴とする燃焼装置。
  2. 【請求項2】 燃焼機器のバーナに燃焼に適した風量を
    送給する送風ファンと、設定された回転数に基づいて前
    記送風ファンの駆動トルクを発生する駆動回路と、同駆
    動回路への通電を制御する制御装置とを備えた燃焼装置
    の制御方法であって、 前記制御装置には、必要燃焼量に基づいて前記送風ファ
    ンの回転数を設定する回転数設定手段と、前記送風ファ
    ンの実回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記実
    回転数が前記設定回転数よりも高い場合において、前記
    設定された回転数と前記実回転数との差が所定値より大
    きくなると、前記駆動回路への通電を停止する駆動停止
    手段とを設け、 燃焼中に燃焼量が急激に減少したとき、燃焼中の送風フ
    ァンの実回転数と減少後の燃焼量に見合う送風ファンの
    設定回転数との差に基づいて、送風ファンが可及的に速
    やかに設定回転数になるように駆動回路を制御すること
    を特徴とする燃焼装置の制御方法。
  3. 【請求項3】 燃焼機器のバーナに燃焼に適した風量を
    送給する送風ファンと、設定された回転数に基づいて前
    記送風ファンの駆動トルクを発生する駆動回路と、同駆
    動回路への通電を制御する制御装置とを備えた燃焼装置
    であって、 前記制御装置には、必要燃焼量に基づいて前記送風ファ
    ンの回転数を設定する回転数設定手段と、前記送風ファ
    ンの実回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記実
    回転数が前記設定回転数よりも高い場合において、前記
    設定された回転数と前記実回転数との差が所定値より大
    きくなると、前記駆動回路への通電を停止する駆動停止
    手段と、前記設定された回転数と前記実回転数との差
    と、前記実回転数との大きさを比較し、その差が前記実
    回転数の所定割合値より小さくなると、前記駆動停止手
    段へ作動開始信号を出力する作業開始手段とを設けたこ
    とを特徴とする燃焼装置。
  4. 【請求項4】 燃焼機器のバーナに燃焼に適した風量を
    送給する送風ファンと、設定された回転数に基づいて前
    記送風ファンの駆動トルクを発生する駆動回路と、同駆
    動回路への通電を制御する制御装置とを備えた燃焼装置
    であって、 前記制御装置には、必要燃焼量に基づいて前記送風ファ
    ンの回転数を設定する回転数設定手段と、前記送風ファ
    ンの実回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記実
    回転数が前記設定回転数よりも高い場合において、前記
    設定された回転数と前記実回転数との差が所定値より大
    きくなると、前記駆動回路への通電を停止する駆動停止
    手段と、前記設定された回転数と前記実回転数との差
    と、前記実回転数との大きさを比較し、その差が前記実
    回転数の所定割合値より小さくなると、前記駆動停止手
    段へ作動開始信号を出力する作業開始手段とを設け、 燃焼中に燃焼量が急激に減少したとき、燃焼中の送風フ
    ァンの実回転数と減少後の燃焼量に見合う送風ファンの
    設定回転数との差と、前記実回転数との大きさの比較に
    基づいて、送風ファンが可及的に速やかに設定回転数に
    なるように駆動回路を制御することを特徴とする燃焼装
    置の制御方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7660545B2 (en) 1995-03-27 2010-02-09 Canon Kabushiki Kaisha Coupling part, photosensitive drum, process cartridge and electrophotographic image forming apparatus

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