JP3431054B2 - Combustion equipment - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術の分野】本発明は、給湯器等の燃焼
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion device such as a water heater.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば給湯器において、使用者により設
定された出湯温度と、出湯温度センサによって検出され
る実際の出湯温度とを一致させるのに必要なバーナの燃
焼量を算出し、該バーナに該燃焼量に応じた流量の燃焼
用空気と燃料ガスを供給するようにしたものが知られて
いる。該給湯器では、燃焼用空気を供給する燃焼ファン
の回転数を該バーナの燃焼量に応じて制御すると共に、
該燃焼量あるいは該燃焼ファンの実回転数に応じて該バ
ーナへの燃料供給路に設けたガス比例弁の開度を制御す
る。2. Description of the Related Art For example, in a water heater, the burner combustion amount required to match the hot water temperature set by the user with the actual hot water temperature detected by the hot water temperature sensor is calculated, It is known to supply combustion air and fuel gas at a flow rate according to the combustion amount. In the water heater, the rotation speed of a combustion fan that supplies combustion air is controlled according to the combustion amount of the burner,
The opening of the gas proportional valve provided in the fuel supply path to the burner is controlled according to the combustion amount or the actual rotation speed of the combustion fan.
【０００３】この種の燃焼装置は、燃焼ファンの回転数
と燃焼ファンからバーナへの風量（空気の供給量）とが
常に一定の関係で互いに対応することを前提として、燃
焼ファンの回転数を制御する。しかし、実際には、バー
ナを収容した燃焼室の給気口や排気口の詰まり等が生じ
て燃焼ファンの負荷が当初の正常な場合に対して変化す
ると、燃焼ファンの回転数が同一であっても、燃焼ファ
ンからバーナへの実際の燃焼用空気の風量が変化する。In this type of combustion device, the rotation speed of the combustion fan is set on the assumption that the rotation speed of the combustion fan and the air flow rate (air supply amount) from the combustion fan to the burner always correspond to each other. Control. However, in reality, if the load on the combustion fan changes from the initially normal case due to blockage of the air supply port and exhaust port of the combustion chamber housing the burner, the rotation speed of the combustion fan will be the same. However, the actual air volume of the combustion air from the combustion fan to the burner changes.
【０００４】このため、近年においては、燃焼ファンか
らバーナへの送風通路に配置した風量センサによりバー
ナへの実際の燃焼用空気の風量を随時検出し、その検出
風量がバーナの必要燃焼量に対応した設定風量と一致す
るように燃焼ファンの回転数を制御するものが提案され
ている（実開平１─１２９５６１号、実開昭６０─１４
３２５１号等）。For this reason, in recent years, the actual air volume of the combustion air to the burner is detected at any time by an air volume sensor arranged in the air passage from the combustion fan to the burner, and the detected air volume corresponds to the required combustion amount of the burner. It has been proposed to control the number of revolutions of the combustion fan so as to match the set air flow rate (Actual No. 1-129561, No. 60-14).
3251).
【０００５】上記のように風量センサを用いて燃焼ファ
ンの回転数を制御することで、燃焼室の給気口や排気口
がある程度詰まっても、バーナの必要燃焼量に対応した
風量の燃焼用空気を燃焼ファンからバーナに供給するこ
とができる。そのため、燃焼時の空気と燃料ガスの比率
を一定範囲値に保って安定な燃焼を行うことができる。
しかし、燃焼ファンの応答周波数は低いため、速い外乱
によりバーナへの空気の風量が変化したときには、燃焼
ファンの回転数の制御では追従できず、燃焼用空気と燃
料ガスの比率が変動してしまう。そのため、特に完全燃
焼に必要な空気量の全てを一次空気として燃料ガスと混
合させて燃焼を行う全一次燃焼式の燃焼装置では、安定
な燃焼状態を維持できないという不都合があった。By controlling the rotation speed of the combustion fan by using the air flow sensor as described above, even if the air supply port or the exhaust port of the combustion chamber is blocked to some extent, the burner can burn the air flow corresponding to the required combustion amount of the burner. Air can be supplied to the burner from a combustion fan. Therefore, stable combustion can be performed by maintaining the ratio of air and fuel gas during combustion within a certain range.
However, since the response frequency of the combustion fan is low, when the air volume to the burner changes due to rapid disturbance, it cannot be followed by controlling the rotation speed of the combustion fan, and the ratio of combustion air to fuel gas fluctuates. . Therefore, there is a disadvantage in that a stable combustion state cannot be maintained in a combustion apparatus of all primary combustion type in which all of the air amount required for complete combustion is mixed with fuel gas as primary air to perform combustion.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記不都合
を解消し、速い外乱によってバーナへの空気の風量が変
化したときでも、燃焼時の空気と燃料ガスの比率を所定
範囲値に保って安定な燃焼を行うことができる燃焼装置
を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above inconvenience and keeps the ratio of air and fuel gas during combustion within a predetermined range value even when the air flow rate to the burner changes due to rapid disturbance. An object of the present invention is to provide a combustion device capable of performing stable combustion.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、バーナを収容した燃焼室と、該バーナに燃
焼用空気を送風する燃焼ファンと、該燃焼ファンの回転
数を検出する回転数検出手段と、該バーナに供給する燃
料ガスの流量を可変するガス比例弁と、該燃焼ファンか
ら該バーナへの燃焼用空気の風量を検出する風量センサ
と、前記バーナの燃焼運転時に該風量センサより検出さ
れる検出風量を該バーナの必要燃焼量を得るために設定
された目標風量に一致させるように前記燃焼ファンの回
転数を制御するファン制御手段とを備えた燃焼装置にお
いて、前記風量センサにより検出される燃焼用空気の検
出風量の変動量が所定範囲値内にあるときは、前記目標
風量に対応した燃料ガスが供給されるように前記ガス比
例弁の開度を設定し、前記風量センサにより検出される
燃焼用空気の検出風量の変動量が前記所定範囲値を逸脱
するときには、前記風量センサによって検出される燃焼
用空気の検出風量と燃料ガスの供給流量との比率が所定
範囲値内に保たれるように、前記ガス比例弁の開度を設
定するガス比例弁制御手段を設けたことを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention detects a combustion chamber accommodating a burner, a combustion fan for blowing combustion air to the burner, and a rotation speed of the combustion fan. Rotation speed detection means, a gas proportional valve that varies the flow rate of the fuel gas supplied to the burner, an air volume sensor that detects the air volume of the combustion air from the combustion fan to the burner, and the burner during the combustion operation of the burner. In a combustion device comprising: a fan control unit that controls a rotation speed of the combustion fan so that a detected air volume detected by an air volume sensor matches a target air volume set to obtain a required combustion amount of the burner, When the fluctuation amount of the detected air volume of the combustion air detected by the air volume sensor is within the predetermined range,
The gas ratio is adjusted so that the fuel gas corresponding to the air volume is supplied.
An example valve opening is set and detected by the air flow sensor.
Fluctuation amount of detected air volume of combustion air deviates from the above specified range
The combustion detected by the air flow sensor
The ratio between the detected air volume of the working air and the supply flow rate of the fuel gas is predetermined
It is characterized in that gas proportional valve control means for setting the opening of the gas proportional valve is provided so as to be maintained within the range value .
【０００８】一般に、風量センサの応答周波数の上限は
１０Hz程度であるが、ファンモータによる空気流量変化
の応答周波数の上限は０．１Hz程度である。そのため、
前記ファン制御手段によるファンモータの制御では、
０．１Hzを越える速さの外乱による燃焼用空気の風量の
変動を抑制することはできない。かかる場合に、本発明
によれば、前記ガス比例弁制御手段によって燃焼用空気
の風量と燃料ガスの供給流量との比率が所定範囲値を保
つように、前記ガス比例弁の開度が調節される。したが
って、ガス比例弁によるガス流量変化の応答周波数の上
限である１〜数Hz程度までの燃焼用空気の風量の変動に
対して、燃焼用空気の検出風量と燃料ガスの供給流量と
の比率を所定範囲値に保ち、良好な燃焼を行うことがで
きる。Generally, the upper limit of the response frequency of the air flow sensor is about 10 Hz, but the upper limit of the response frequency of the air flow rate change by the fan motor is about 0.1 Hz. for that reason,
In controlling the fan motor by the fan control means,
It is not possible to suppress the fluctuation of the air volume of the combustion air due to the disturbance having a speed exceeding 0.1 Hz. In such a case, according to the present invention, the opening of the gas proportional valve is adjusted by the gas proportional valve control means so that the ratio of the air volume of the combustion air and the supply flow rate of the fuel gas maintains a predetermined range value. It Therefore, the ratio of the detected air flow rate of combustion air to the supply flow rate of fuel gas is set to the fluctuation of the air flow rate of combustion air up to about 1 to several Hz which is the upper limit of the response frequency of the gas flow rate change by the gas proportional valve. Good combustion can be performed by keeping the value within a predetermined range.
【０００９】また、バーナを収容した燃焼室と、該バー
ナに燃焼用空気を送風する燃焼ファンと、該燃焼ファン
の回転数を検出する回転数検出手段と、該バーナに供給
する燃料ガスの流量を可変するガス比例弁と、該燃焼フ
ァンから該バーナへの燃焼用空気の風量を検出する風量
センサと、前記バーナの燃焼運転時に該風量センサより
検出される検出風量を該バーナの必要燃焼量を得るため
に設定された目標風量に一致させるように前記燃焼ファ
ンの回転数を制御するファン制御手段と、前記回転数検
出手段によって検出された前記燃焼ファンの回転数に応
じて、前記ガス比例弁の開度を設定するガス比例弁制御
手段とを備えた燃焼装置において、該ガス比例弁制御手
段は、前記バーナの燃焼運転時に、前記ファン制御手段
により、前記燃焼ファンの回転数を増減する補正がなさ
れたときに、該回転数の増減分を打ち消すように前記ガ
ス比例弁の開度を設定し、また、前記風量センサによっ
て検出される燃焼用空気の検出風量の変動量が所定範囲
値を逸脱したときに、燃焼用空気の検出風量と燃料ガス
の供給流量との比率が該所定範囲値内に入るように、前
記ガス比例弁の開度を設定することを特徴とする
かかる本発明によれば、前記給気口や排気口にごみ等が
つまり、前記燃焼ファンから前記バーナへの燃焼用空気
の風量が変動すると、前記ファン制御手段によって燃焼
用空気の検出風量を前記目標風量と一致させるために前
記燃焼ファンの回転数の補正が行われる。このとき、前
記ガス比例弁制御手段は、燃焼ファンの回転数に応じて
前記ガス比例弁の開度を設定するため、燃焼ファンの回
転数の補正に応じて該電流指示値も変更される。かかる
場合に、前記ガス比例弁制御手段は、該燃焼ファンの回
転数の補正による回転数の増減を打ち消すように前記ガ
ス比例弁の開度を設定する。したがって、前記燃焼ファ
ンが燃焼用空気の検出風量を前記目標風量と一致させる
ために、前記燃焼ファンの回転数を変更しても、前記ガ
ス比例弁の開度はほぼ一定に保たれるので、燃焼時の空
気と燃料ガスの比率は変わらず、良好な燃焼状態を維持
することができる。Further, a combustion chamber accommodating a burner, a combustion fan for blowing combustion air to the burner, a rotation speed detecting means for detecting a rotation speed of the combustion fan, and a flow rate of fuel gas supplied to the burner. A gas proportional valve for varying the air flow rate, an air volume sensor for detecting the air volume of the combustion air from the combustion fan to the burner, and a detected air volume detected by the air volume sensor during the combustion operation of the burner, the required combustion amount of the burner. In accordance with the fan control means for controlling the rotation speed of the combustion fan so as to match the target air volume set to obtain the gas flow rate, and the gas proportionality in accordance with the rotation speed of the combustion fan detected by the rotation speed detection means. In a combustion apparatus provided with a gas proportional valve control means for setting a valve opening degree, the gas proportional valve control means is configured to perform the combustion by the fan control means during a combustion operation of the burner. When correction is made to increase or decrease the rotation speed of the fan, the opening of the gas proportional valve is set so as to cancel the increase or decrease in the rotation speed, and the combustion air detected by the air flow sensor is detected. The opening of the gas proportional valve is set so that the ratio between the detected air volume of the combustion air and the supply flow rate of the fuel gas falls within the predetermined range value when the fluctuation amount of the air volume deviates from the predetermined range value. According to the present invention, which is characterized in that dust is clogged in the air supply port and the exhaust port, that is, when the air volume of the combustion air from the combustion fan to the burner fluctuates, the combustion air is controlled by the fan control unit. The rotational speed of the combustion fan is corrected in order to make the detected air volume of 1) match the target air volume. At this time, the gas proportional valve control means sets the opening degree of the gas proportional valve according to the rotation speed of the combustion fan, so the current instruction value is also changed according to the correction of the rotation speed of the combustion fan. In such a case, the gas proportional valve control means sets the opening of the gas proportional valve so as to cancel the increase or decrease in the rotation speed due to the correction of the rotation speed of the combustion fan. Therefore, in order for the combustion fan to match the detected air volume of the combustion air with the target air volume, even if the rotation speed of the combustion fan is changed, the opening of the gas proportional valve is kept substantially constant, The ratio of air and fuel gas during combustion does not change, and a good combustion state can be maintained.
【００１０】そして、上記述べたように、燃焼ファンに
よる空気流量変化の応答周波数の上限よりも、前記ガス
比例弁によるガス流量変化の応答周波数の上限のほうが
高い。そのため、前記ファン制御手段による前記燃焼フ
ァンの制御では追従できない速さで燃焼用空気の風量が
変化したときでも、燃焼用空気の風量を増減する代わり
に、前記ガス比例弁制御手段により、前記ガス比例弁の
開度を調節することで、燃焼用空気の風量と燃料ガスの
供給流量との比率を所定範囲値内に保って良好な燃焼を
行うことができる。As described above, the upper limit of the response frequency of the air flow rate change by the combustion fan is higher than the upper limit of the response frequency of the gas flow rate change by the gas proportional valve. Therefore, even when the air volume of the combustion air changes at a speed that cannot be followed by the control of the combustion fan by the fan control means, instead of increasing or decreasing the air volume of the combustion air, the gas proportional valve control means causes the gas By adjusting the opening of the proportional valve, good combustion can be performed while maintaining the ratio between the air volume of the combustion air and the supply flow rate of the fuel gas within a predetermined range value.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】本発明の第一の実施形態を図１〜
図３を参照して説明する。図１は本第一の実施形態の燃
焼装置である給湯器の構成図、図２は図１に示した給湯
器の制御ブロック図、図３ａは図１に示した給湯器に備
えた風量センサの出力変動、即ち燃焼用空気の風量の変
動を示すグラフ、図３ｂは図３ａに対応したガス比例弁
への電流指示値を示すグラフである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A first embodiment of the present invention is shown in FIGS.
This will be described with reference to FIG. 1 is a block diagram of a water heater which is a combustion apparatus of the first embodiment, FIG. 2 is a control block diagram of the water heater shown in FIG. 1, and FIG. 3a is an air flow sensor provided in the water heater shown in FIG. 3b is a graph showing the output fluctuation, that is, the fluctuation of the air volume of the combustion air, and FIG. 3b is a graph showing the current instruction value to the gas proportional valve corresponding to FIG. 3a.
【００１２】図１を参照して、１は熱交換器２及びこれ
を加熱するバーナ３を内蔵した給湯器本体、４は熱交換
器２を通って配管された通水管、５は通水管４を流れる
水の流量を熱交換器２の上流側で検出する流量センサ、
６は熱交換器２の下流側で通水管４を流れる水の出湯温
度を検出する温度センサ、７はバーナ３に燃料ガスを供
給するガス供給管、８，９はガス供給管７にその上流側
から順に介装された開閉電磁弁及びガス比例弁、１０は
バーナ３に燃焼用空気を送風する燃焼ファン、１１は燃
焼ファン１０を駆動するファンモータ、１２は燃焼ファ
ン１０の回転数を検出するためのホール素子等により構
成された回転数センサ、１３は燃焼ファン１０からバー
ナ３への燃焼用空気の風量を検出する風量センサ、１４
は使用者が出湯温度の設定等を行うための操作部、１５
は操作部１４により設定された湯の設定温度や前記各セ
ンサ５，６，１２，１３の検出信号等に応じてファンモ
ータ１１や電磁弁８、ガス比例弁９等を制御するコント
ローラ、１６はバーナ３の点火を行うためのイグナイ
タ、１７はバーナ３の失火の有無等の燃焼状態を検知す
るフレームロッドである。Referring to FIG. 1, reference numeral 1 is a water heater body having a heat exchanger 2 and a burner 3 for heating the heat exchanger 2, 4 is a water pipe piped through the heat exchanger 2, and 5 is a water pipe 4. A flow sensor for detecting the flow rate of water flowing through the heat exchanger 2 on the upstream side of the heat exchanger 2,
6 is a temperature sensor for detecting the temperature of the hot water flowing through the water passage pipe 4 downstream of the heat exchanger 2, 7 is a gas supply pipe for supplying the fuel gas to the burner 3, and 8 and 9 are upstream of the gas supply pipe 7. An on-off solenoid valve and a gas proportional valve that are interposed in order from the side, 10 is a combustion fan that blows combustion air to the burner 3, 11 is a fan motor that drives the combustion fan 10, and 12 is the rotation speed of the combustion fan 10. A rotation speed sensor composed of a Hall element or the like for controlling the air flow rate, 13 is an air volume sensor for detecting the air volume of the combustion air from the combustion fan 10 to the burner 3, and 14
Is an operating unit for the user to set the hot water temperature, 15
Is a controller for controlling the fan motor 11, the solenoid valve 8, the gas proportional valve 9 and the like in accordance with the set temperature of the hot water set by the operation unit 14 and the detection signals of the respective sensors 5, 6, 12 and 13, and 16 is An igniter for igniting the burner 3 and a frame rod 17 for detecting a combustion state such as whether or not the burner 3 has misfired.
【００１３】バーナ３は、熱交換器２の下方で給湯器本
体１に形成された燃焼室１８に収容され、その燃焼室１
８には、給湯器本体１の上部に設けられた排気口１９と
下部に設けられた給気口２０とが連通している。そし
て、給気口２０側に燃焼ファン１０が設けられ、給気口
２０から前記燃焼室１８に至る送風通路２１に風量セン
サ１３が配置されている。The burner 3 is housed in a combustion chamber 18 formed in the water heater body 1 below the heat exchanger 2, and the combustion chamber 1
An exhaust port 19 provided at an upper portion of the water heater body 1 and an air supply port 20 provided at a lower portion of the water heater body 1 communicate with each other. The combustion fan 10 is provided on the air supply port 20 side, and the air flow sensor 13 is arranged in the air passage 21 from the air supply port 20 to the combustion chamber 18.
【００１４】尚、通水管４の上流側は水道管（図示しな
い）に接続され、下流側は台所や浴室の給湯栓（図示し
ない）に接続されている。また、風量センサ１３は、例
えば熱線式風量センサである。尚、風量センサには、熱
線式の他、熱式、カルマン渦式、ベーン式等を用いるこ
とができる。The upstream side of the water pipe 4 is connected to a water pipe (not shown), and the downstream side is connected to a hot water tap (not shown) of a kitchen or a bathroom. The air volume sensor 13 is, for example, a hot-wire air volume sensor. The air flow sensor may be of a hot wire type, a thermal type, a Karman vortex type, a vane type, or the like.
【００１５】コントローラ１５はファン制御手段２２
と、ガス比例弁制御手段２３とを有する。使用者が湯の
使用を開始すると、コントローラ１５は、操作部１４で
設定された出湯温度と、流水センサ５により検出される
通水管４に流れる通水湯量と、温度センサ６によって検
出される実際の出湯温度とからバーナ３の必要燃焼量を
決定する。ファン制御手段２２は、該必要燃焼量に応じ
たバーナ３への燃焼用空気の風量を得るために必要とな
る燃焼ファン１０の目標回転数を算出し、該目標回転数
で燃焼ファン１０が回転するようにファンモータ１１を
制御する。また、ガス比例弁制御手段２３は、風量セン
サ１３による燃焼用空気の検出風量値に応じてガス比例
弁９の開度を調節する。The controller 15 is a fan control means 22.
And a gas proportional valve control means 23. When the user starts using the hot water, the controller 15 causes the hot water temperature set by the operation unit 14, the hot water flow amount flowing in the water flow pipe 4 detected by the water flow sensor 5, and the actual temperature detected by the temperature sensor 6. The required combustion amount of the burner 3 is determined from the hot water discharge temperature. The fan control means 22 calculates a target rotation speed of the combustion fan 10 necessary to obtain the air volume of the combustion air to the burner 3 according to the required combustion quantity, and the combustion fan 10 rotates at the target rotation speed. To control the fan motor 11. Further, the gas proportional valve control means 23 adjusts the opening degree of the gas proportional valve 9 according to the detected air volume value of the combustion air by the air volume sensor 13.
【００１６】次に、図２の制御ブロック図を参照してコ
ントローラ１５の動作を説明する。図２に示すように、
本第一の実施形態におけるコントローラ１５の制御ブロ
ックは、ファン制御手段２２に対応するファン制御ブロ
ック３０と、ガス比例弁制御手段２３に対応するガス比
例弁制御ブロック３１とからなる。Next, the operation of the controller 15 will be described with reference to the control block diagram of FIG. As shown in FIG.
The control block of the controller 15 in the first embodiment comprises a fan control block 30 corresponding to the fan control means 22 and a gas proportional valve control block 31 corresponding to the gas proportional valve control means 23.
【００１７】ファン制御ブロック３０は、前記必要燃焼
量に応じて決定される目標回転数で燃焼ファン１０が回
転するように、ファンモータ１１を制御する。通常、フ
ァンモータ１１の回転数と風量センサ１３によって検出
されるバーナ３への燃焼用空気の風量とは、一定の関係
で互いに対応する。そのため、Ａに示すフィードバック
ループにより、前記目標回転数と回転数センサ１２によ
って検出される実際のファンモータ１１の回転数とを第
１の加え合わせ点３３で比較し、比較結果に応じて第１
のＰＷＭ変換部３４への出力電圧を増減することで、フ
ァンモータ駆動回路部３５を介してファンモータ１１の
回転数を一定に保てば、バーナ３への燃焼用空気の流量
を一定に保つことができる。したがって、風量センサ１
３からの出力が、ファンモータ回転数補正手段３７に入
力されても、目標回転数を変化させることはない。尚、
ＰＩ制御部３６及びループＣはファンモータ１１の回転
数制御の安定性を向上するためのものである。The fan control block 30 controls the fan motor 11 so that the combustion fan 10 rotates at a target rotation speed determined according to the required combustion amount. Normally, the rotation speed of the fan motor 11 and the air volume of the combustion air to the burner 3 detected by the air volume sensor 13 correspond to each other in a certain relationship. Therefore, by the feedback loop shown in A, the target rotational speed and the actual rotational speed of the fan motor 11 detected by the rotational speed sensor 12 are compared at the first addition point 33, and the first rotational speed is determined according to the comparison result.
If the rotation speed of the fan motor 11 is kept constant via the fan motor drive circuit unit 35 by increasing / decreasing the output voltage of the PWM converter 34, the flow rate of the combustion air to the burner 3 is kept constant. be able to. Therefore, the air volume sensor 1
Even if the output from 3 is input to the fan motor rotation speed correction means 37, the target rotation speed is not changed. still,
The PI control unit 36 and the loop C are for improving the stability of the rotation speed control of the fan motor 11.
【００１８】しかし、給気口２０や排気口１９にごみ等
が詰まったときに、ごみ等が負荷となって燃焼用空気の
流れが妨げられ、ファンモータ１１の回転数を一定に保
っても、バーナ３への燃焼用空気の流量が減少するとい
う不都合を生じる場合がある。フィードバックループＢ
はこのような不都合を解消するためのもので、給気口２
０付近に設けた風量センサ１３によって、実際にバーナ
３に供給される燃焼用空気の風量を検出し、ごみ等によ
る負荷で風量が減少したときには、ファンモータ回転数
補正手段３７はフィードバックループＢにより、目標回
転数を風量の減少分に応じて増加させる。これにより、
第１のＰＷＭ変換部３４への指示電圧値が増加するの
で、ファンモータ１１の回転数が増加し、ごみ等による
負荷の増加によって生じるバーナ３への燃焼用空気の流
量の減少分を補って、該燃焼用空気の流量を一定に保つ
ことができる。However, when dust or the like is clogged in the air supply port 20 or the exhaust port 19, the dust or the like acts as a load to impede the flow of combustion air, and even if the rotation speed of the fan motor 11 is kept constant. However, there may be a problem that the flow rate of the combustion air to the burner 3 decreases. Feedback loop B
Is for eliminating such an inconvenience.
The air volume sensor 13 provided near 0 detects the air volume of the combustion air actually supplied to the burner 3, and when the air volume decreases due to a load such as dust, the fan motor rotation speed correction means 37 uses the feedback loop B. , The target number of revolutions is increased according to the decrease in the air volume. This allows
Since the instruction voltage value to the first PWM conversion unit 34 increases, the rotation speed of the fan motor 11 increases, and the decrease in the flow rate of combustion air to the burner 3 caused by the increase in load due to dust or the like is compensated for. The flow rate of the combustion air can be kept constant.
【００１９】一方、ガス比例弁制御ブロック３１を構成
する電流指示値算出手段４０には、風量センサ１３によ
る燃焼用空気の検出風量が入力され（経路Ｄ）、電流指
示値算出手段４０は、燃焼用空気の風量と燃料ガスの供
給流量との比率が所定の範囲値内に収まるように、ガス
比例弁９への電流指示値を算出する。On the other hand, the detected air volume of the combustion air by the air volume sensor 13 is input to the current instruction value calculation means 40 constituting the gas proportional valve control block 31 (path D), and the current instruction value calculation means 40 is burned. The current instruction value to the gas proportional valve 9 is calculated so that the ratio between the air volume of the working air and the supply flow rate of the fuel gas falls within a predetermined range value.
【００２０】以上の動作を図３ａ、図３ｂのグラフを参
照して説明すると、通常の燃焼運転時や、ごみ等の負荷
が排気口１９や給気口２０に徐々に詰まっていく経時変
化時等では、図３ａの０〜Ｔ1 及びＴ2 以降のように、
ファン制御ブロック３０により、風量センサ１３の出力
変動（バーナ３への燃焼用空気の風量の変動）はＵ1〜
Ｕ2 の一定範囲に抑制される。そして、この一定範囲Ｕ
1 〜Ｕ2 に対応した燃料ガスの供給流量を設定するため
の電流指示値Ｉ1 が電流指示値算出手段４０で算出され
る。その結果、バーナ３への燃焼用空気の風量と燃料ガ
スの供給流量との比率が一定範囲値内に保たれ、良好な
燃焼が行われる。The above operation will be described with reference to the graphs of FIGS. 3a and 3b. During normal combustion operation, or when the load such as dust is gradually clogged in the exhaust port 19 or the intake port 20, it changes with time. Etc., like 0-T 1 and T 2 onwards in FIG.
Due to the fan control block 30, the output fluctuation of the air flow sensor 13 (fluctuation of the air flow of the combustion air to the burner 3) is from U 1 to
It is suppressed within a certain range of U 2 . And this fixed range U
A current instruction value I 1 for setting the supply flow rate of the fuel gas corresponding to 1 to U 2 is calculated by the current instruction value calculation means 40. As a result, the ratio of the flow rate of the combustion air to the burner 3 and the supply flow rate of the fuel gas is kept within a certain range, and good combustion is performed.
【００２１】そして、図３ａのＴ1 〜Ｔ2 に示すよう
な、ファンモータ１１による空気流量変化の応答周波数
の上限（０．１Hz程度）を越え、ファン制御ブロック３
０による制御では抑制できない燃焼用空気の減少が風量
センサ１３によって検出されたとき、即ち、電流指示値
算出手段４０で任意に設定されたＶ1 〜Ｖ2 の範囲を越
える燃焼用空気の減少が風量センサ１３によって検出さ
れたときには、電流指示値算出手段４０は、図３ｂに示
すように、燃焼用空気の減少分に応じて電流指示値を減
少させる。その結果、ガス比例弁９の開度が小さくな
り、バーナ３への燃焼ガスの流量が減少する。ガス比例
弁９によるガス流量変化の応答周波数の上限（１〜数Hz
程度）は、ファンモータ１１による空気流量変化の応答
周波数の上限（０．１Hz程度）よりも高いため、ファン
制御ブロック３０による制御では追従できない速度で燃
焼用空気の流量の変化が生じたときでも、この電流指示
値算出手段４０の動作により、バーナ３への燃焼用空気
の風量と燃料ガスの供給流量との比率を所定範囲値に保
って、安定した燃焼を行うことができる。Then, the upper limit (about 0.1 Hz) of the response frequency of the air flow rate change by the fan motor 11 as shown by T 1 to T 2 in FIG.
When the decrease of the combustion air that cannot be suppressed by the control by 0 is detected by the air flow sensor 13, that is, the decrease of the combustion air that exceeds the range of V 1 to V 2 arbitrarily set by the current instruction value calculation means 40 is detected. When detected by the air volume sensor 13, the current instruction value calculation means 40 reduces the current instruction value according to the decrease amount of the combustion air, as shown in FIG. 3b. As a result, the opening of the gas proportional valve 9 becomes smaller and the flow rate of the combustion gas to the burner 3 decreases. Upper limit of response frequency of gas flow rate change by gas proportional valve 9 (1 to several Hz
Is higher than the upper limit (about 0.1 Hz) of the response frequency of the air flow rate change by the fan motor 11, so even when the flow rate of the combustion air changes at a speed that cannot be followed by the control by the fan control block 30. By the operation of the current instruction value calculation means 40, stable combustion can be performed by maintaining the ratio of the air volume of the combustion air to the burner 3 and the supply flow rate of the fuel gas within a predetermined range value.
【００２２】尚、図３ａ、図３ｂでは、外乱により風量
センサ１３の検出風量が減少した場合を示したが、風量
センサ１３の検出風量が増加した場合は、ガス比例弁９
の開度を大きくしてバーナ３への燃料ガスの流量を増加
させることで、バーナ３への燃焼用空気の風量と燃料ガ
スの供給流量との比率を所定範囲値に保つことができ
る。3A and 3B show the case where the air volume detected by the air volume sensor 13 decreases due to the disturbance, but when the air volume detected by the air volume sensor 13 increases, the gas proportional valve 9
By increasing the degree of opening of the burner 3 to increase the flow rate of the fuel gas to the burner 3, it is possible to maintain the ratio between the flow rate of the combustion air to the burner 3 and the supply flow rate of the fuel gas within a predetermined range value.
【００２３】次に、本発明の第二の実施形態を図１、図
３、図４を参照して説明する。本第二の実施形態の装置
構成は、図１に示した前記第一の実施形態と同じであ
り、コントローラ１５に備えたガス比例弁制御手段２３
の構成のみが異なる。図４は、コントローラ１５の動作
を示す制御ブロック図である。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 3 and 4. The device configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, and the gas proportional valve control means 23 provided in the controller 15 is provided.
Only the configuration of is different. FIG. 4 is a control block diagram showing the operation of the controller 15.
【００２４】図４に示すように、本第二の実施形態にお
けるコントローラ１５の制御ブロックは、ファン制御手
段２２に対応するファン制御ブロック３０と、ガス比例
弁制御手段２３に対応するガス比例弁制御ブロック５０
とからなる。ファン制御ブロック３０の構成、動作は前
記第一の実施形態と同じであり、風量センサ１３による
燃焼用空気の風量の検出値が所定範囲内に保たれるよう
に、ファンモータ１１の回転数制御を行う。As shown in FIG. 4, the control block of the controller 15 in the second embodiment is the fan control block 30 corresponding to the fan control means 22 and the gas proportional valve control corresponding to the gas proportional valve control means 23. Block 50
Consists of. The configuration and operation of the fan control block 30 are the same as those of the first embodiment, and the rotation speed control of the fan motor 11 is performed so that the detected value of the air volume of the combustion air by the air volume sensor 13 is kept within a predetermined range. I do.
【００２５】一方、ガス比例弁制御ブロック５０は、フ
ァンモータ回転数センサ１２により検出されるファンモ
ータ１１の回転数に応じて、バーナ３への燃焼用空気の
風量と燃料ガスの供給流量との比率が所定の範囲値を保
つように、ガス比例弁９の開度を調節する。即ち、ガス
比例弁制御ブロック５０を構成する電流指示値算出手段
４０はファンモータ１１の回転数に応じて、ガス比例弁
９の開度を調節するための電流指示値を算出し、第２の
ＰＷＭ変換部４１で該電流指示値に応じたＯＮ／ＯＦＦ
比のパルス波形を生成し、該パルス波形でガス比例弁駆
動回路部４２を介してガス比例弁９を駆動する。On the other hand, the gas proportional valve control block 50 controls the flow rate of combustion air and the supply flow rate of fuel gas to the burner 3 in accordance with the rotation speed of the fan motor 11 detected by the fan motor rotation speed sensor 12. The opening of the gas proportional valve 9 is adjusted so that the ratio maintains a predetermined range value. That is, the current instruction value calculation means 40 that constitutes the gas proportional valve control block 50 calculates the current instruction value for adjusting the opening of the gas proportional valve 9 according to the rotation speed of the fan motor 11, and the second ON / OFF according to the current instruction value in the PWM conversion unit 41
A pulse waveform of the ratio is generated, and the gas proportional valve 9 is driven via the gas proportional valve drive circuit unit 42 with the pulse waveform.
【００２６】尚、給気口２０や排気口１９にごみ等が詰
まり、ファンモータ回転数補正手段３７によるファンモ
ータの回転数の補正制御が行われると、燃焼用空気の風
量が一定であるにも拘らず、ファンモータ１１の回転数
が変化するという状態が生じる。このとき、電流指示値
算出手段４０は、ファンモータ１１の回転数に応じてガ
ス比例弁９への電流指示値を決定するため、燃焼用空気
の風量と燃料ガスの供給流量との比率が変化する。その
ため、燃焼状態が悪化し、不完全燃焼等を生じる虞れが
ある。電流指示値変更手段４３は、このような状態が生
じるのを防止するためのものであり、ファンモータ回転
数補正手段３７による目標回転数の補正量を入力し（経
路Ｅ）、該補正量を打ち消すように電流指示値算出手段
４０からの電流指示値を変更する。これにより、ファン
モータ回転数補正手段３７により目標回転数の補正がな
されたときでも、燃焼用空気の風量と燃料ガスの供給流
量との比率を一定に保つことができる。When the air supply port 20 and the exhaust port 19 are clogged with dust or the like, and the fan motor rotation speed correction means 37 performs the correction control of the rotation speed of the fan motor, the air volume of the combustion air becomes constant. Nevertheless, a state occurs in which the rotation speed of the fan motor 11 changes. At this time, the current instruction value calculation means 40 determines the current instruction value to the gas proportional valve 9 according to the rotation speed of the fan motor 11, so that the ratio between the air volume of the combustion air and the supply flow rate of the fuel gas changes. To do. Therefore, the combustion state may deteriorate, and incomplete combustion or the like may occur. The current instruction value changing means 43 is for preventing such a state from occurring, and inputs the correction amount of the target rotation speed by the fan motor rotation speed correction means 37 (path E), and sets the correction amount. The current instruction value from the current instruction value calculation means 40 is changed so as to cancel it. As a result, even when the target rotation speed is corrected by the fan motor rotation speed correction means 37, the ratio between the air volume of the combustion air and the supply flow rate of the fuel gas can be kept constant.
【００２７】しかし、燃焼室１８への燃焼用空気の流量
が何らかの外乱によりファンモータ１１による空気流量
変化の応答周波数の上限（０．１Hz程度）を越える速度
で変化したときには、ファン制御ブロック３０によるフ
ァンモータ１１の制御では、該燃焼用空気の流量の変化
を抑制できない。However, when the flow rate of the combustion air to the combustion chamber 18 changes at a speed exceeding the upper limit (about 0.1 Hz) of the response frequency of the air flow rate change by the fan motor 11 due to some disturbance, the fan control block 30 causes The control of the fan motor 11 cannot suppress the change in the flow rate of the combustion air.
【００２８】このようなファンモータ１１の制御では抑
制できない燃焼用空気の風量の変化に対応するため、電
流指示値変更手段４３は、風量センサ１３による燃焼用
空気の風量を入力し（経路Ｆ）、燃焼用空気の流量の変
化に応じた電流指示値の変更を行う。図３ａ、図３ｂを
参照して電流指示値変更手段４３の動作を説明すると、
通常の燃焼運転時は、図３の０〜Ｔ1 、及びＴ2 以降の
ように、ファン制御ブロック３０により、風量センサ１
３の出力変動（バーナ３への燃焼用空気の風量の変動）
はＵ1 〜Ｕ2 の一定範囲に抑制される。In order to cope with the change in the air volume of the combustion air that cannot be suppressed by the control of the fan motor 11 as described above, the current instruction value changing means 43 inputs the air volume of the combustion air by the air volume sensor 13 (path F). , The current instruction value is changed according to the change in the flow rate of the combustion air. The operation of the current instruction value changing means 43 will be described with reference to FIGS. 3a and 3b.
During normal combustion operation, the fan control block 30 causes the air flow sensor 1 to operate as shown in 0 to T 1 and T 2 onward in FIG.
3 output fluctuation (fluctuation of combustion air volume to burner 3)
Is suppressed within a certain range of U 1 to U 2 .
【００２９】そして、図３ａのＴ1 〜Ｔ2 に示すよう
な、ファンモータ１１による空気流量変化の応答周波数
の上限（０．１Hz程度）を越え、ファン制御ブロック３
０による制御では抑制できない燃焼用空気の変動が風量
センサ１３によって検出されたとき、即ち、電流指示値
変更手段４３で任意に設定したＶ1 〜Ｖ2 の範囲を越え
て風量センサ１３の出力が変化したときには、電流指示
値変更手段４３は、図３ｂに示すように、電流指示値算
出手段４０で算出された電流指示値Ｉ1 を減少させる。
即ち、ガス比例弁９の開度を小さくしてバーナ３への燃
焼ガスの流量を減少させる。ガス比例弁９によるガス流
量変化の応答周波数の上限（１〜数Hz程度）は、ファン
モータ１１による空気流量変化の応答周波数の上限
（０．１Hz程度）よりも大きいため、ファン制御ブロッ
ク３０による制御では追従できない速度で燃焼用空気の
流量の変化が生じたときでも、この電流指示値変更手段
４３の動作により、バーナ３への燃焼用空気の風量と燃
料ガスの供給流量との比率を所定範囲値に保って、安定
した燃焼を行うことができる。Then, as shown in T 1 to T 2 of FIG. 3A, the upper limit (about 0.1 Hz) of the response frequency of the air flow rate change by the fan motor 11 is exceeded, and the fan control block 3
When the fluctuation of the combustion air that cannot be suppressed by the control of 0 is detected by the air volume sensor 13, that is, the output of the air volume sensor 13 exceeds the range of V 1 to V 2 arbitrarily set by the current instruction value changing means 43. When it changes, the current instruction value changing means 43 decreases the current instruction value I 1 calculated by the current instruction value calculating means 40, as shown in FIG. 3b.
That is, the opening of the gas proportional valve 9 is reduced to reduce the flow rate of the combustion gas to the burner 3. The upper limit of the response frequency of the gas flow rate change by the gas proportional valve 9 (about 1 to several Hz) is larger than the upper limit of the response frequency of the air flow rate change by the fan motor 11 (about 0.1 Hz). Even when the flow rate of the combustion air changes at a speed that cannot be followed by the control, the operation of the current instruction value changing means 43 causes the ratio of the air volume of the combustion air to the burner 3 and the supply flow rate of the fuel gas to be predetermined. By keeping the value within the range, stable combustion can be performed.
【図１】本発明の第一の実施形態の開放型燃焼装置であ
る給湯器の構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of a water heater which is an open type combustion device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第一の実施形態の制御ブロック図。FIG. 2 is a control block diagram of the first embodiment of the present invention.
【図３】図１に示した給湯器に備えた風量センサの出力
変動を示すグラフ。3 is a graph showing an output fluctuation of an air volume sensor provided in the water heater shown in FIG.
【図４】本発明の第二の実施形態の制御ブロック図。FIG. 4 is a control block diagram of a second embodiment of the present invention.
１…給湯器、２…熱交換器、３…バーナ、４…通水管、
５…流水センサ、６…温度センサ、７…ガス供給管、８
…開閉電磁弁、９…ガス比例弁、１０…燃焼ファン、１
１…ファンモータ、１２…回転数センサ、１３…風量セ
ンサ、１４…操作部、１５…コントローラ、１６…イグ
ナイタ、１７…フレームロッド、１８…燃焼室、１９…
排気口、２０…給気口、２１…送風通路、２２…ファン
制御手段、２３…ガス比例弁制御手段、３０…ファン制
御ブロック、３１…ガス流量制御ブロック、３３…第１
の加え合わせ点、３４…第１のＰＷＭ変換部、３５…フ
ァンモータ駆動回路部、３６…ＰＩ制御部、３７…ファ
ンモータ回転数補正手段、３８…第２の加え合わせ点、
４０…電流指示値算出手段、４１…第２のＰＷＭ変換
部、４２…ガス比例弁駆動回路部、４３…電流指示値変
更手段、５０…ガス比例制御弁制御ブロック1 ... Water heater, 2 ... Heat exchanger, 3 ... Burner, 4 ... Water pipe,
5 ... running water sensor, 6 ... temperature sensor, 7 ... gas supply pipe, 8
Open / close solenoid valve, 9 ... Gas proportional valve, 10 ... Combustion fan, 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fan motor, 12 ... Rotation speed sensor, 13 ... Air volume sensor, 14 ... Operation part, 15 ... Controller, 16 ... Igniter, 17 ... Frame rod, 18 ... Combustion chamber, 19 ...
Exhaust port, 20 ... Air supply port, 21 ... Blower passage, 22 ... Fan control means, 23 ... Gas proportional valve control means, 30 ... Fan control block, 31 ... Gas flow rate control block, 33 ... First
Addition point, 34 ... First PWM conversion section, 35 ... Fan motor drive circuit section, 36 ... PI control section, 37 ... Fan motor rotation speed correction means, 38 ... Second addition point,
40 ... Current instruction value calculation means, 41 ... Second PWM conversion section, 42 ... Gas proportional valve drive circuit section, 43 ... Current instruction value changing means, 50 ... Gas proportional control valve control block
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23N 1/00 - 1/02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F23N 1/00-1/02
Claims (2)
焼用空気を送風する燃焼ファンと、該燃焼ファンの回転
数を検出する回転数検出手段と、該バーナに供給する燃
料ガスの流量を可変するガス比例弁と、該燃焼ファンか
ら該バーナへの燃焼用空気の風量を検出する風量センサ
と、前記バーナの燃焼運転時に該風量センサより検出さ
れる検出風量を該バーナの必要燃焼量を得るために設定
された目標風量に一致させるように前記燃焼ファンの回
転数を制御するファン制御手段とを備えた燃焼装置にお
いて、 前記風量センサにより検出される燃焼用空気の検出風量
の変動量が所定範囲値内にあるときは、前記目標風量に
対応した燃料ガスが供給されるように前記ガス比例弁の
開度を設定し、前記風量センサにより検出される燃焼用
空気の検出風量の変動量が前記所定範囲値を逸脱すると
きには、前記風量センサによって検出される燃焼用空気
の検出風量と燃料ガスの供給流量との比率が所定範囲値
内に保たれるように、前記ガス比例弁の開度を設定する
ガス比例弁制御手段を設けたことを特徴とする燃焼装
置。1. A combustion chamber accommodating a burner, a combustion fan for blowing combustion air to the burner, a rotation speed detecting means for detecting a rotation speed of the combustion fan, and a flow rate of a fuel gas supplied to the burner. A gas proportional valve for varying the air flow rate, an air volume sensor for detecting the air volume of the combustion air from the combustion fan to the burner, and a detected air volume detected by the air volume sensor during the combustion operation of the burner, the required combustion amount of the burner. In order to obtain a target air flow rate set to obtain a combustion device equipped with a fan control means for controlling the rotation speed of the combustion fan, the detected air volume of the combustion air detected by the air volume sensor
When the fluctuation amount of is within the predetermined range,
Of the gas proportional valve so that the corresponding fuel gas is supplied.
For combustion set by opening and detected by the air flow sensor
When the fluctuation amount of the detected air volume of the air deviates from the predetermined range value
The combustion air detected by the air flow sensor.
The ratio between the detected air volume and the fuel gas supply flow rate is within the specified range
A combustion apparatus, wherein a gas proportional valve control means for setting the opening of the gas proportional valve is provided so as to be kept inside .
焼用空気を送風する燃焼ファンと、該燃焼ファンの回転
数を検出する回転数検出手段と、該バーナに供給する燃
料ガスの流量を可変するガス比例弁と、該燃焼ファンか
ら該バーナへの燃焼用空気の風量を検出する風量センサ
と、前記バーナの燃焼運転時に該風量センサより検出さ
れる検出風量を該バーナの必要燃焼量を得るために設定
された目標風量に一致させるように前記燃焼ファンの回
転数を制御するファン制御手段と、前記回転数検出手段
によって検出された前記燃焼ファンの回転数に応じて、
前記ガス比例弁の開度を設定するガス比例弁制御手段と
を備えた燃焼装置において、 該ガス比例弁制御手段は、前記バーナの燃焼運転時に、
前記ファン制御手段により、前記燃焼ファンの回転数を
増減する補正がなされたときに、該回転数の増減分を打
ち消すように前記ガス比例弁の開度を設定し、また、前
記風量センサによって検出される燃焼用空気の検出風量
の変動量が所定範囲値を逸脱したときに、燃焼用空気の
検出風量と燃料ガスの供給流量との比率が該所定範囲値
内に入るように、前記ガス比例弁の開度を設定すること
を特徴とする燃焼装置。2. A combustion chamber containing a burner, a combustion fan for blowing combustion air to the burner, a rotation speed detecting means for detecting the rotation speed of the combustion fan, and a flow rate of fuel gas supplied to the burner. A gas proportional valve for varying the air flow rate, an air volume sensor for detecting the air volume of the combustion air from the combustion fan to the burner, and a detected air volume detected by the air volume sensor during the combustion operation of the burner, the required combustion amount of the burner. In accordance with the fan control means for controlling the rotation speed of the combustion fan so as to match the target air volume set to obtain, and the rotation speed of the combustion fan detected by the rotation speed detection means,
In a combustion apparatus comprising a gas proportional valve control means for setting the opening of the gas proportional valve, the gas proportional valve control means, during combustion operation of the burner,
When the fan control means makes a correction to increase or decrease the rotation speed of the combustion fan, the opening of the gas proportional valve is set so as to cancel the increase or decrease in the rotation speed, and is detected by the air flow sensor. When the fluctuation amount of the detected air volume of the combustion air deviates from the predetermined range value, the gas proportionality is set so that the ratio of the detected air volume of the combustion air and the supply flow rate of the fuel gas falls within the predetermined range value. A combustion device characterized by setting the opening of a valve.
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|---|---|---|---|
| JP33601496A JP3431054B2 (en) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | Combustion equipment |
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| JP33601496A JP3431054B2 (en) | 1996-12-16 | 1996-12-16 | Combustion equipment |
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