JP6398504B2 - Heat source machine - Google Patents
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Description
この発明は、熱源機に関し、より特定的には、噴霧された液体燃料を燃焼させる燃焼機構を有する熱源機の燃焼開始時における制御に関する。 The present invention relates to a heat source machine, and more particularly to control at the start of combustion of a heat source machine having a combustion mechanism for burning sprayed liquid fuel.
灯油に代表される液体燃料を燃焼させる燃焼機構を有する熱源機が従来より用いられている。たとえば、燃焼機構としてオイルバーナを用い、オイルバーナによって水道水を加熱する給湯装置がその代表例として挙げられる。 Conventionally, a heat source machine having a combustion mechanism for burning liquid fuel represented by kerosene has been used. For example, a hot water supply apparatus that uses an oil burner as a combustion mechanism and heats tap water with the oil burner is a typical example.
一般に、熱源機における発生熱量は、燃焼機構において噴霧される燃料量によって制御される。燃焼機構では、一般的に、燃料量が少ない場合には燃料噴霧が不安定となってしまう。このため、発生熱量が低い領域では、燃料噴霧が安定的に実行できる一定燃料量の噴霧による燃焼期間と、燃料噴霧が停止される燃焼停止期間とを交互に設ける、いわゆるオンオフ燃焼制御が用いられている。 Generally, the amount of heat generated in the heat source unit is controlled by the amount of fuel sprayed in the combustion mechanism. In a combustion mechanism, generally, when the amount of fuel is small, fuel spray becomes unstable. For this reason, in a region where the amount of generated heat is low, so-called on-off combustion control is used, in which a combustion period by spraying with a certain amount of fuel that can stably perform fuel spraying and a combustion stop period in which fuel spraying is stopped are alternately provided. ing.
たとえば、特開2002−31334号公報(特許文献1)には、要求される熱量に応じた燃料量による液体燃料の噴霧燃焼を連続的に行なう比例燃焼制御と、上記オンオフ燃焼制御とを切換える熱源機が記載されている。特許文献1に記載された熱源機では、比例燃焼制御からオンオフ燃焼制御への切換に際し十分なチャタリング防止を行なうための制御が記載されている。 For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-31334 (Patent Document 1) discloses a heat source that switches between proportional combustion control that continuously performs spray combustion of liquid fuel with a fuel amount corresponding to a required amount of heat and the on-off combustion control. The machine is listed. In the heat source machine described in Patent Document 1, control for preventing chattering sufficiently when switching from proportional combustion control to on-off combustion control is described.
一般的に、噴霧燃料を燃焼させる熱源機では、燃焼停止状態からの燃焼開始時には、噴霧された燃料を確実に着火するために、着火に適した所定パターンに従って燃料量を制御する燃焼制御が実行される。 Generally, in a heat source machine that burns sprayed fuel, when starting combustion from a combustion stopped state, combustion control is performed to control the amount of fuel according to a predetermined pattern suitable for ignition in order to reliably ignite the sprayed fuel. Is done.
一方で、噴霧された燃料が燃焼機構の低温部位に付着すると、未燃のHC(炭化水素)の発生による臭気がユーザに感知される虞がある。このため、未燃HCを低減するためには、着火時に燃焼機構を早期に昇温することが好ましい。 On the other hand, if the sprayed fuel adheres to a low temperature portion of the combustion mechanism, there is a possibility that the user may perceive an odor due to generation of unburned HC (hydrocarbon). For this reason, in order to reduce unburned HC, it is preferable to raise the temperature of the combustion mechanism early at the time of ignition.
しかしながら、早期昇温のために着火時の燃料量を過剰に設定すると、発生熱量が過剰になることによって出湯温度の制御に悪影響が生じる虞がある。特に、上述したオンオフ燃焼制御では、自動的に燃焼期間および燃焼停止期間が交互に設けられるため、燃焼開始による着火の頻度が高くなるため、着火時の燃焼制御を適切化することが重要である。 However, if the amount of fuel at the time of ignition is set excessively for an early temperature rise, the amount of generated heat becomes excessive, which may adversely affect the control of the tapping temperature. In particular, in the above-described on-off combustion control, the combustion period and the combustion stop period are automatically provided alternately, so that the frequency of ignition due to the start of combustion increases. Therefore, it is important to optimize the combustion control at the time of ignition. .
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、噴霧された液体燃料を燃焼させる燃焼機構を有する熱源機の燃焼開始時における燃焼制御を適切に行なうことである。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to appropriately control combustion at the start of combustion of a heat source machine having a combustion mechanism for burning sprayed liquid fuel. To do.
この発明によれば、熱源機は、噴霧された液体燃料を燃焼させることによって燃焼熱を発生する燃焼機構と、燃焼機構を制御するための制御装置とを備える。制御装置は、演算
部と、第1の制御部と、着火制御部とを含む。演算部は、要求燃焼量を演算する。第1の制御部は、一定燃焼量での燃焼機構の燃焼期間と燃焼機構の燃焼停止期間とを自動的に交互に設けるオンオフ制御による燃焼期間および燃焼停止期間の比率の調整によって、要求燃焼量に従って燃焼熱を制御する。着火制御部は、燃焼機構の燃焼動作を開始するときに所定の着火パターンに従って燃焼機構における燃焼量を制御する。さらに、着火制御部は、着火パターンにおける燃焼量を、最小作動流量の検知に応答して燃焼動作が開始される場合には、オンオフ制御によって燃焼停止状態から燃焼動作が開始される場合よりも増加するように構成される。
According to the present invention, the heat source device includes a combustion mechanism that generates combustion heat by burning the sprayed liquid fuel, and a control device that controls the combustion mechanism. The control device includes a calculation unit, a first control unit, and an ignition control unit. The calculation unit calculates the required combustion amount. The first control unit adjusts the ratio of the combustion period and the combustion stop period by on / off control that automatically and alternately provides the combustion period of the combustion mechanism and the combustion stop period of the combustion mechanism at a constant combustion amount, thereby requesting the required combustion amount. To control the combustion heat. The ignition control unit controls the amount of combustion in the combustion mechanism according to a predetermined ignition pattern when starting the combustion operation of the combustion mechanism. Further, the ignition control unit increases the amount of combustion in the ignition pattern when the combustion operation is started in response to detection of the minimum operating flow rate than when the combustion operation is started from the combustion stop state by the on / off control. Configured to do.
上記熱源機によれば、燃焼期間および燃焼停止期間を交互に設けることにより着火パターンによる燃焼開始の頻度が高くなるオンオフ制御の適用時において、燃焼開始時における燃焼量を適切に制御できる。具体的には、最小作動流量(MOQ)の検出に応じた初回の点火時には、着火パターンにおける燃焼量を増加することによって噴霧された燃料が付着する部位の温度を早期に上昇させることによって未燃HCの発生を抑制できるとともに、オンオフ制御適用に伴う2回目以降の点火時には、燃焼開始時における燃焼熱が過剰となることを防止できる。 According to the heat source device, the combustion amount at the start of combustion can be appropriately controlled when the on / off control is applied in which the combustion start frequency is increased by the ignition pattern by alternately providing the combustion period and the combustion stop period. Specifically, at the first ignition according to the detection of the minimum operating flow rate (MOQ), the amount of combustion in the ignition pattern is increased to raise the temperature of the portion where the sprayed fuel adheres early, thereby causing unburned fuel. The generation of HC can be suppressed, and at the time of the second and subsequent ignition accompanying the application of on / off control, it is possible to prevent excessive combustion heat at the start of combustion.
好ましくは、制御装置は、第2の制御部と、制御モード選択部とをさらに含む。第2の制御部は、連続的に設けられた燃焼期間における燃焼量を調整する比例燃焼制御によって要求燃焼量に従って燃焼熱を制御する。制御モード選択部は、要求燃焼量が所定値よりも小さい場合に第1の制御部によるオンオフ制御を選択する一方で、要求燃焼量が所定値よりも大きい場合に、第2の制御部による比例燃焼制御を選択する。さらに、着火制御部は、最小作動流量の検知に応答して燃焼動作が開始される際に比例燃焼制御が選択される場合には、オンオフ制御の燃焼停止状態から燃焼動作が開始される場合と比較して、着火パターンにおける燃焼量を増加する。 Preferably, the control device further includes a second control unit and a control mode selection unit. The second control unit controls the combustion heat according to the required combustion amount by proportional combustion control that adjusts the combustion amount in a continuously provided combustion period. The control mode selection unit selects the on / off control by the first control unit when the required combustion amount is smaller than a predetermined value, while the proportionality by the second control unit when the required combustion amount is larger than the predetermined value. Select combustion control. Further, when the proportional combustion control is selected when the combustion operation is started in response to the detection of the minimum operation flow rate, the ignition control unit may start the combustion operation from the on-off control combustion stop state. In comparison, the amount of combustion in the ignition pattern is increased.
このようにすると、燃焼期間が連続的に設けられる比例燃焼制御が適用された場合にも、最小作動流量(MOQ)の検出に応じた初回の点火時には、着火パターンにおける燃焼量を増加することによって未燃HCの発生を抑制できる。 In this way, even when proportional combustion control in which the combustion period is continuously provided is applied, the amount of combustion in the ignition pattern is increased at the first ignition in response to detection of the minimum operating flow rate (MOQ). Generation of unburned HC can be suppressed.
また好ましくは、燃焼機構は、液体燃料をを噴霧するための噴射ノズルと、噴射ノズルによる液体燃料の噴霧口周囲に配設されたバーナコーンとを含む。制御装置は、燃焼動作が開始されるときのバーナコーンの温度を推定するための温度推定部をさらに含む。着火制御部は、推定されたバーナコーンの温度が所定温度よりも高いときには、所定温度よりも低いときと比較して、最小作動流量の検知に応答した燃焼動作の開始時での着火パターンにおける燃焼量を減少するように構成される。 Preferably, the combustion mechanism includes an injection nozzle for spraying the liquid fuel and a burner cone disposed around the spray port of the liquid fuel by the injection nozzle. The control device further includes a temperature estimation unit for estimating the temperature of the burner cone when the combustion operation is started. When the estimated burner cone temperature is higher than the predetermined temperature, the ignition control unit performs combustion in the ignition pattern at the start of the combustion operation in response to detection of the minimum operating flow rate, compared to when the temperature is lower than the predetermined temperature. Configured to reduce the amount.
このようにすると、噴霧された燃料が付着しても未燃HCが発生しないバーナコーンの高温時には、バーナコーンを早期に昇温するための燃焼熱が不要であるため、着火パターンにおける燃焼量を減少する。これにより、着火パターンにおける過剰な燃焼熱の発生をさらに回避できるので、燃焼開始時における燃焼をさらに適切に制御することができる。 In this way, at the high temperature of the burner cone where unburned HC is not generated even if the sprayed fuel adheres, the combustion heat for heating the burner cone at an early stage is unnecessary, so the amount of combustion in the ignition pattern is reduced. Decrease. Thereby, generation | occurrence | production of the excess combustion heat in an ignition pattern can further be avoided, Therefore Combustion at the time of a combustion start can be controlled more appropriately.
さらに好ましくは、温度推定部は、燃焼機構が前回の燃焼動作を停止してからの経過時間に基づいて、バーナコーンの温度を推定する。あるいは、温度推定部は、燃焼機構における燃焼および燃焼停止履歴に基づいて、バーナコーンの温度を推定する。 More preferably, the temperature estimation unit estimates the burner cone temperature based on an elapsed time since the combustion mechanism stopped the previous combustion operation. Or a temperature estimation part estimates the temperature of a burner cone based on the combustion in a combustion mechanism, and a combustion stop log | history.
このようにすると、温度センサを配置することなく、バーナコーンが未燃HCを生じさせない温度であるか否か(高温であるか否か)を燃焼機構の作動履歴に基づいて判断することができる。 In this way, it is possible to determine whether or not the burner cone has a temperature at which unburned HC is not generated (whether or not it is a high temperature) based on the operation history of the combustion mechanism without disposing a temperature sensor. .
好ましくは、着火パターンは、点火前に供給される第1の初期燃焼量と、点火確認後に所定時間供給される第2の初期燃焼量とによって規定される。着火制御部は、第2の初期燃焼量の調整によって、着火パターンにおける燃焼量を増減させる。 Preferably, the ignition pattern is defined by a first initial combustion amount supplied before ignition and a second initial combustion amount supplied for a predetermined time after the ignition is confirmed. The ignition control unit increases or decreases the amount of combustion in the ignition pattern by adjusting the second initial combustion amount.
このようにすると、点火されるまでの燃焼量については着火性を考慮した最適な燃料量を一律に設定する一方で、点火確認後の燃焼量の増大によって燃焼機構(バーナコーン)を速やかに昇温するための熱量を確保することができる。これにより、着火性の確保と、未燃HC発生防止のための燃焼機構(バーナコーン)の昇温とを両立するように燃焼開始時の燃焼量を制御することができる。 In this way, the optimal amount of fuel that takes into account the ignitability is uniformly set as the amount of combustion until ignition is performed, while the combustion mechanism (burner cone) is quickly increased by increasing the amount of combustion after the ignition is confirmed. The amount of heat for heating can be secured. This makes it possible to control the amount of combustion at the start of combustion so as to achieve both ensuring ignitability and increasing the temperature of the combustion mechanism (burner cone) for preventing the generation of unburned HC.
好ましくは、熱源機は、燃焼機構に対して回転数に応じた空気量を供給するように構成された送風ファンをさらに備える。制御装置は、燃焼機構における噴霧燃料量に対応させて送風ファンの回転数を制御するためのファン回転数制御部をさらに含む。ファン回転数制御部は、燃焼動作の停止から燃焼動作が再開されるまでの間に、着火パターンに対応した第1の回転数によって送風ファンが回転する第1の期間と、第1の回転数よりも低い第2の回転数で送風ファンが回転する第2の期間とを設けるように送風ファンの回転数を制御する。さらに、第2の期間よりも後に第1の期間が設けられる。 Preferably, the heat source device further includes a blower fan configured to supply an air amount corresponding to the rotational speed to the combustion mechanism. The control device further includes a fan rotation speed control unit for controlling the rotation speed of the blower fan in correspondence with the amount of sprayed fuel in the combustion mechanism. The fan rotation speed control unit includes a first period during which the blower fan rotates at a first rotation speed corresponding to the ignition pattern and a first rotation speed between the stop of the combustion operation and the restart of the combustion operation. The rotational speed of the blower fan is controlled so as to provide a second period during which the blower fan rotates at a lower second rotational speed. Further, the first period is provided after the second period.
このようにすると、燃焼動作の停止から燃焼動作が再開されるまでの間、燃焼再開に備えて送風ファンの作動を継続する際に、送風ファンの回転数を着火パターンに対応した第1の回転数に維持する場合と比較して、熱源機内での温度低下を抑制することができる。この結果、燃焼再開後における熱源機での熱効率を改善することができる。 In this case, when the operation of the blower fan is continued in preparation for the restart of the combustion from the stop of the combustion operation to the restart of the combustion operation, the rotation speed of the blower fan is set to the first rotation corresponding to the ignition pattern. Compared with the case where it maintains to a number, the temperature fall in a heat source machine can be suppressed. As a result, it is possible to improve the thermal efficiency in the heat source machine after the combustion is resumed.
さらに好ましくは、ファン回転数制御部は、最小作動流量の非検知に応じて燃焼動作が停止される場合に、燃焼動作の停止から所定のポストパージ時間が経過するまで送風ファンの回転数を第2の回転数に制御するとともに、ポストパージ時間が経過するまでに最小作動流量が再び検知されると、送風ファンの回転数を第1の回転数まで上昇させる。着火制御部は、ポストパージ時間が経過するまでに最小作動流量が再び検知されたときに、ファン回転数制御部によって送風ファンの回転数が第1の回転数で制御された状態となってから、燃焼機構における燃料燃焼を開始する。 More preferably, when the combustion operation is stopped in response to the non-detection of the minimum operating flow rate, the fan rotation speed control unit sets the rotation speed of the blower fan until a predetermined post purge time elapses after the combustion operation is stopped. When the minimum operating flow rate is detected again before the post-purge time elapses, the rotational speed of the blower fan is increased to the first rotational speed. When the minimum operating flow rate is detected again before the post-purge time elapses, the ignition control unit is in a state where the rotation speed of the blower fan is controlled at the first rotation speed by the fan rotation speed control unit. Then, fuel combustion in the combustion mechanism is started.
このようにすると、最小作動流量の非検知(MOQオフ)に応じて燃焼動作が停止される場合に、燃焼再開に備えて送風ファンが作動を継続するポストパージ期間において、送風ファンの回転数を着火パターンに対応した第1の回転数よりも低下することができる。この結果、ポストパージ期間における送風ファンの回転数を第1の回転数に維持する場合と比較して、熱源機内での温度低下を抑制することができる。 In this way, when the combustion operation is stopped in response to the non-detection of the minimum operating flow rate (MOQ off), the rotation speed of the blower fan is set during the post-purge period in which the blower fan continues to operate in preparation for resuming combustion. It can be lower than the first rotational speed corresponding to the ignition pattern. As a result, it is possible to suppress a temperature drop in the heat source device as compared with the case where the rotational speed of the blower fan during the post-purge period is maintained at the first rotational speed.
あるいは好ましくは、ファン回転数制御部は、オンオフ制御の選択時に燃焼期間の終了に応じて燃焼動作が停止される場合に、燃焼停止期間の開始から第1の時間が経過するまでの間、送風ファンの回転数を第2の回転数に制御するとともに、第1の時間の経過後において燃焼停止期間が終了するまでに送風ファンの回転数を第1の回転数まで上昇させる。 Alternatively, preferably, when the on-off control is selected and the combustion operation is stopped in accordance with the end of the combustion period, the fan rotation speed control unit is configured to supply air during the first time period from the start of the combustion stop period. The rotational speed of the fan is controlled to the second rotational speed, and the rotational speed of the blower fan is increased to the first rotational speed until the combustion stop period ends after the elapse of the first time.
このようにすると、オンオフ制御における燃焼期間の終了に応じて自動的に燃焼動作が停止される場合に、燃焼停止期間の前半において送風ファンの回転数を着火パターンに対応した第1の回転数よりも低下することができる。この結果、燃焼停止期間を通じて送風ファンの回転数を第1の回転数に維持する場合と比較して、熱源機内での温度低下を抑制することができる。 In this case, when the combustion operation is automatically stopped in accordance with the end of the combustion period in the on / off control, the rotation speed of the blower fan is set to the first rotation speed corresponding to the ignition pattern in the first half of the combustion stop period. Can also be reduced. As a result, it is possible to suppress a temperature drop in the heat source machine as compared with the case where the rotation speed of the blower fan is maintained at the first rotation speed throughout the combustion stop period.
さらに好ましくは、ファン回転数制御部は、第2の回転数および第1の時間を、オンオフ制御において要求燃焼量に従って調整された燃焼停止期間の長さに応じて可変に制御する。 More preferably, the fan rotation speed control unit variably controls the second rotation speed and the first time according to the length of the combustion stop period adjusted according to the required combustion amount in the on / off control.
このようにすると、燃焼停止期間の前半での送風ファンの回転数(第2の回転数)を、燃焼停止期間の終了(次の燃焼期間の開始)までに第1の回転数に復帰できる範囲内で、可能な限り低下させることができる。これにより、燃焼停止期間における熱源機内での温度低下をさらに抑制することができる。 In this way, the rotation speed (second rotation speed) of the blower fan in the first half of the combustion stop period can be returned to the first rotation speed by the end of the combustion stop period (start of the next combustion period). And can be reduced as much as possible. Thereby, the temperature fall in the heat source machine in a combustion stop period can further be suppressed.
この発明によれば、噴霧された液体燃料を燃焼させる燃焼機構を有する熱源機の燃焼開始時における燃焼制御を適切に行なうことができる。 According to the present invention, it is possible to appropriately perform the combustion control at the start of combustion of the heat source machine having the combustion mechanism for burning the sprayed liquid fuel.
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following, the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated in principle.
[実施の形態1]
図1は、本実施の形態に従う熱源機を含んで構成された給湯装置10の概略構成を説明するブロック図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a hot
図1を参照して、給湯装置10は、燃焼缶体6と、燃焼バーナ7と、点火トランス78と、送風ファン8と、入水管11と、熱交換器12と、出湯管16と、排煙筒30と、コントローラ100とを含む。図1の構成例では、給湯装置10のうちの燃焼バーナ7、送風ファン8およびコントローラ100によって、本実施の形態による熱源機を構成することができる。
Referring to FIG. 1, a hot
入水管11は、たとえば水道管と接続されて、水道水を被加熱媒体として熱交換器12に入力するように構成される。燃焼バーナ7の噴射ノズル70は、燃焼缶体6の上部に配設される。
The
燃焼バーナ7は、たとえば、液体燃料として石油(灯油)を噴霧する噴射ノズル70を有するガンタイプバーナによって構成される。燃焼バーナ7は、さらに、電磁開閉弁71と、電磁供給ポンプ72と、燃料供給管73と、リターン管74と、油温検出センサ75と、流量制御弁76とを有する。燃焼バーナ7は、「燃焼機構」の一実施例に対応する。送風ファン8は、燃焼バーナ7に燃焼用空気を供給する。
The
噴射ノズル70から噴霧された燃料は、送風ファン8からの燃焼用空気と混合される。点火トランス78によって着火されることにより、噴射ノズル70からの燃料が燃焼されて火炎が生じる。燃焼バーナ7からの火炎によって生じる燃焼熱は、燃料缶体6内で熱交換器12へ与えられる。燃焼缶体6の燃焼ガスの流れ方向下流側には熱交換後の燃焼排ガスを排出処理するための排煙筒30が開口されている。
The fuel sprayed from the
熱交換器12は、燃焼バーナ7からの燃焼熱によって、熱交換器12内を通流する入水管11からの水道水を加熱する。熱交換器12によって加熱された湯は、出湯管16を経由してカラン15等から出湯される。
The
入水管11には、入水温度Tw(℃)を検出するための温度センサ17と、通水流量Q(l/m)を検出する流量センサ18が設けられる。出湯管16には、出湯温度Th(℃)を検出するための温度センサ19が設けられている。
The
図2は、燃焼バーナ7の構成を詳細に説明するためのブロック図である。
図2を参照して、燃料供給管73は、図示しない燃料タンクから噴射ノズル70へ液体燃料(以下、単に燃料とも称する)を導く。燃料供給管73には、電磁開閉弁71および電磁供給ポンプ72が介装される。
FIG. 2 is a block diagram for explaining the configuration of the
Referring to FIG. 2, the
電磁開閉弁71は、図示しない燃料タンクから燃料供給管73への燃料供給をオンオフするために、コントローラ100からの制御指令Soに応じて開閉する。電磁供給ポンプ72は、コントローラ100からの制御指令Spに応じて、開状態の電磁開閉弁71を経由して供給された燃料を昇圧する。電磁供給ポンプ72によって昇圧された燃料は、噴射ノズル70から霧状に噴射される。
The electromagnetic open /
リターン管74は、燃料供給管73により供給された液体燃料の一部を、燃料供給管73に戻すように配設される。図2の例では、リターン管74は、電磁開閉弁71よりも下流側であって、電磁供給ポンプ72よりも上流側に燃料を戻すように構成される。
The
リターン管74には、リターン油の油温を検出する油温検出センサ75と、リターン油の流量を制御するための流量制御弁76と、リターン油の逆流を防止するための逆止弁77とが介装されている。
The
流量制御弁76の弁開度は、コントローラ100からの制御指令Svに応じて調整される。流量制御弁76によってリターン油の流量が調整されることにより、噴射ノズル70から噴霧される燃料量(以下、単に「燃料量」とも称する)が制御される。基本的には、燃焼バーナ7による燃焼量は、燃料量に比例する。したがって、流量制御弁76の弁開度
を制御することによって、燃焼バーナ7による燃焼量を制御できる。
The valve opening degree of the
噴射ノズル70による燃料噴霧口の周囲には、バーナコーン80が配設される。したがって、構造上、噴射ノズル70から噴霧された燃料の一部がバーナコーン80に付着する可能性がある。バーナコーン80には、送風ファン8から供給された燃焼用空気を導入するための孔(図示せず)が複数設けられている。導入された空気と噴霧後に蒸発した燃料との混合気が燃焼されることにより、各孔に火炎が形成される。燃焼量が増えると、バーナコーン80の外部まで、拡散火炎が形成される。
A
バーナコーン80の低温時に、噴射ノズル70から噴霧された燃料が付着すると、未燃HCの発生による臭気がユーザに感知される虞がある。一方で、バーナコーン80の温度が上昇していると、付着した燃料は即座に気化するため、未燃HCの発生による臭気の問題点は発生し難い。
If the fuel sprayed from the
再び図1を参照して、コントローラ100は、たとえばマイクロコンピュータによって構成される。コントローラ100は、ユーザ操作に応じて、給湯装置10の動作を制御する。たとえばユーザ操作は、給湯運転のオンオフ指示や、給湯の設定温度を含む。代表的な機能として、コントローラ100は、出湯温度Thが設定温度Trに従って制御されるように、燃焼バーナ7への燃焼制御指令を生成する。燃焼制御指令は、図2に示した制御指令So,Sp,Svを含む。燃焼制御指令に従って燃焼バーナ7による燃焼熱が制御されることにより、給湯装置10における出湯温度Thが制御される。
Referring to FIG. 1 again, the
図3は、実施の形態1に従う燃焼バーナ7の燃焼制御を説明するための機能ブロック図である。図3を始めとする各機能ブロック図に示された各ブロックの機能については、コントローラ100内に当該機能を有する回路(ハードウェア)を構成してもよいし、予め設定されたプログラムに従ってコントローラ100がソフトウェア処理を実行することにより実現してもよい。
FIG. 3 is a functional block diagram for illustrating the combustion control of the
図3を参照して、コントローラ100は、号数演算部110と、燃焼制御部120とを備える。燃焼制御部120は、オンオフ燃焼制御部130と、比例燃焼制御部140と、着火制御部150と、制御モード選択部160とを有する。
Referring to FIG. 3, the
号数演算部110は、設定温度Tr、入水温度Tw、出湯温度Thおよび流量Qに基づいて、要求号数Rgを演算する。要求号数Rgは、燃焼バーナ7に要求される発生熱量に相当する。
The
一般に、要求号数における号数=1(1号)とは、Q=1(L/min)の流量を25(℃)昇温させるのに必要な熱量を意味する。したがって、給湯装置10での水温上昇に必要な理論的熱量量(号数)Rg*は、たとえば、下記の式(1)に従って設定することができる。
In general, the number in the required number = 1 (No. 1) means the amount of heat necessary to raise the flow rate of Q = 1 (L / min) by 25 (° C.). Therefore, the theoretical calorific value (number) Rg * necessary for increasing the water temperature in the hot
Rg*=(Tr−Tc)・Q/25 …(1)
式(1)中において、(Tr−Tc)は熱交換器12での目標昇温量に相当する。当該目標昇温量と流量Qとの積により、上記Rg*が演算される。
Rg * = (Tr−Tc) · Q / 25 (1)
In the formula (1), (Tr−Tc) corresponds to a target temperature increase amount in the
さらに、出湯温度Thおよび設定温度Trの温度偏差(Tr−Th)のフィードバック制御をさらに組合せて要求号数Rgを設定することも可能である。この場合には、式(1)に従って算出された号数と、温度偏差(Tr−Th)のPI制御に基づく号数との和に従って、Rg*が設定される。 Furthermore, it is also possible to set the required number Rg by further combining feedback control of the temperature difference (Tr−Th) between the tapping temperature Th and the set temperature Tr. In this case, Rg * is set according to the sum of the number calculated according to Equation (1) and the number based on the PI control of the temperature deviation (Tr-Th).
なお、要求号数Rgは、給湯装置10での実際の熱効率ηを考慮して設定される(たとえば、Rg=Rg*/η)。熱効率ηは、燃焼バーナ7による燃焼熱量に対する被加熱媒体が受ける熱量の比で定義される。一例として、非潜熱回収型の給湯装置ではη=0.8前後であり、潜熱回収型の給湯装置ではη=0.9程度である。熱効率ηは、実験等によって予め求められた固定値であってもよく、運転中の温度および燃料量に基づいて逐次学習された値であってもよい。
The requested number Rg is set in consideration of the actual thermal efficiency η in the hot water supply apparatus 10 (for example, Rg = Rg * / η). The thermal efficiency η is defined by the ratio of the amount of heat received by the heated medium to the amount of combustion heat by the
燃焼制御部120は、給湯装置10の運転オンオフ指令に従って、号数演算部110によって演算された要求号数Rgに応じた燃焼熱を燃焼バーナ7が発生するように、燃焼バーナ7への制御指令So,Sp,Svを制御する。たとえば、給湯装置10の運転オン時には、給湯装置10の流量Qが所定の最小作動流量(MOQ)を超えると、燃焼バーナ7が作動される。一方で、燃焼バーナ7の作動中に、流量Qが最小作動流量(MOQ)よりも低くなると、あるいは、給湯装置10の運転がオフされると、燃焼バーナ7の作動が停止される。燃焼バーナ7の停止時には、燃焼も停止される。
The
たとえば、最低作動流量(MOQ)は、流量センサ18による検出が不正確になったり、熱交換器12内で沸騰が発生したりする不具合が生じることなく、給湯装置10が安定的に動作できる最小流量として予め設定される。
For example, the minimum operating flow rate (MOQ) is the minimum at which the hot
燃焼バーナ7の作動中には、燃焼制御部120は、要求号数Rgに応じた熱量を燃焼バーナ7が発生できるように、燃焼バーナ7での燃焼号数Gsを設定する。噴射ノズル70から噴霧される燃料量は、要求号数Rgに応じて設定された燃焼号数Gsに従って制御される。すなわち、以下の説明において、燃焼バーナ7における燃焼号数Gsは、噴射ノズル70から噴霧される燃料量に比例するパラメータである。燃焼バーナ7の制御指令So,Sp,Svは、燃焼号数Gsに従った燃料量が噴射されるように設定される。
During the operation of the
本実施の形態では、燃焼バーナ7の作動時には、オンオフ燃焼制御部130によるオンオフ燃焼制御と、比例燃焼制御部140による比例燃焼制御とが選択的に適用される。
In the present embodiment, when the
図4および図5を用いて、比例燃焼制御およびオンオフ燃焼における燃焼動作の態様を説明する。 A mode of combustion operation in proportional combustion control and on-off combustion will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
図4は、比例燃焼制御における燃焼バーナの動作例を示す波形図であり、図5はオンオフ燃焼制御における燃焼バーナ7の動作例を示す波形図である。
FIG. 4 is a waveform diagram showing an operation example of the combustion burner in the proportional combustion control, and FIG. 5 is a waveform diagram showing an operation example of the
図4を参照して、比例燃焼制御では、噴射ノズル70からの燃料噴霧が連続的に実行される。すなわち、燃焼バーナ7での燃焼が継続されて、燃焼期間が連続的に設けられる。さらに、燃焼号数Gsは、要求号数Rgに応じて連続的に調整される。
Referring to FIG. 4, in the proportional combustion control, fuel spray from
たとえば、燃焼号数Gsは、熱効率を考慮して設定された要求号数Rgに比例して逐次設定される。さらに、主に制御指令Svによって、噴射ノズル70から噴霧される燃料量が、燃焼号数Gsに比例して調整される。
For example, the combustion number Gs is sequentially set in proportion to the required number Rg set in consideration of thermal efficiency. Further, the amount of fuel sprayed from the
比例燃焼制御によれば、噴射ノズル70から噴霧される燃料量は、要求号数Rgに応じて変化する。このため、要求号数Rgが小さい領域では、噴射ノズル70から噴霧される燃料量を絞る必要がある。しかしながら、燃料量が低い領域では、噴射ノズル70からの噴霧態様が不安定になることにより、燃焼熱の制御が困難となる。
According to the proportional combustion control, the amount of fuel sprayed from the
したがって、本実施の形態による熱源機では、特許文献1と同様に、要求号数Rgが小さい領域では、図5に示すオンオフ燃焼制御を適用する。 Therefore, in the heat source apparatus according to the present embodiment, the on / off combustion control shown in FIG. 5 is applied in a region where the required number Rg is small, as in Patent Document 1.
図5を参照して、オンオフ燃焼制御では、燃焼バーナ7の作動中に、燃料が噴射される燃焼期間と、燃料噴射が停止される燃焼停止期間とが交互に設けられる。図5の例では、時刻t0〜t1、t2〜t3およびt4以降に燃焼期間が設けられる。各燃焼期間において、燃焼号数Gsは一定値Gonに設定される。燃焼号数Gonは、噴射ノズル70による燃焼噴霧態様が安定的である領域に設定されている。
Referring to FIG. 5, in the on / off combustion control, during the operation of
一方で、時刻t1〜t2間およびt3〜t4間の燃焼停止期間の各々では、噴射ノズル70からの燃料の供給が停止される。
On the other hand, the supply of fuel from the
オンオフ燃焼制御では、燃焼号数Gs=Gonである燃焼期間長Tonと、Gs=0である燃焼停止期間長Toffの比率Kt(Kt=Toff/Ton)を制御することによって、燃焼バーナ7から発生される燃焼熱が制御される。
In the on-off combustion control, the
オンオフ燃焼制御における実質的な燃焼号数Gs*は下記の式(2)で与えられる。式(2)を変形することにより、比率Ktは、燃焼号数Gs*を要求号数Rgに応じて設定することにより、式(3)に従って求めることができる。なお、オンオフ燃焼制御では、Gs*<Gonである。 The substantial combustion number Gs * in the on-off combustion control is given by the following equation (2). By modifying equation (2), the ratio Kt can be obtained according to equation (3) by setting the combustion number Gs * according to the required number Rg. In the on / off combustion control, Gs * <Gon.
Gs*=Gon・Ton/(Ton+Toff) …(2)
Kt=(Gon/Gs*)−1 …(3)
一般的には、燃焼期間長Tonを固定した上で、燃焼停止期間長Toffを制御するように上記比率Ktが制御される。
Gs * = Gon · Ton / (Ton + Toff) (2)
Kt = (Gon / Gs *) − 1 (3)
In general, the ratio Kt is controlled so as to control the combustion stop period length Toff after fixing the combustion period length Ton.
再び図3を参照して、制御モード選択部160は、号数演算部110によって演算された要求号数Rgに応じて、オンオフ燃焼制御および比例燃焼制御の一方を選択する。たとえば、要求号数Rgが大きい領域では比例燃焼制御が選択される一方で、要求号数Rgが小さい領域ではオンオフ燃焼制御が選択される。
Referring to FIG. 3 again, control
オンオフ燃焼制御の選択時には、オンオフ燃焼制御部130が、図5に示したような燃焼態様を実現するように、特に、要求号数Rgに応じた燃焼号数Gs*を得るための比率Ktが実現されるように、制御指令So,Sp,Svを生成する。オンオフ燃焼制御部130は「第1の制御部」に対応する。
When the on / off combustion control is selected, the ratio Kt for obtaining the combustion number Gs * corresponding to the required number Rg is particularly set so that the on / off
比例燃焼制御の選択時には、比例燃焼制御部140が、要求号数Rgに比例した燃焼号数Gsに従った燃料量の噴霧が連続的に実行されるように、制御指令So,Sp,Svを生成する。比例燃焼制御部140は「第2の制御部」に対応する。
When the proportional combustion control is selected, the proportional
燃焼停止状態からの燃焼開始時、すなわち点火時には、いずれの制御モードにおいても、着火制御部150によって燃焼が制御される。着火制御部150は、所定の着火パターンに従って、燃焼バーナ7における燃焼号数Gs、すなわち、噴射ノズル70から噴霧される燃料量を制御する。したがって、燃焼バーナ7の点火を伴う燃焼開始時には、要求号数Rgにかかわらず、着火パターンに従って燃焼バーナ7における燃焼号数Gsが制御される。
At the start of combustion from the combustion stopped state, that is, at the time of ignition, the
図6は、着火制御部150による点火時の着火パターン例を説明するための概念的な波形図である。
FIG. 6 is a conceptual waveform diagram for explaining an example of an ignition pattern at the time of ignition by the
図6を参照して、図4および図5の時刻t0,t2,t4において、燃焼停止状態から燃焼開始が指示されると、第1の初期燃焼号数Gaまで燃焼号数Gsが所定のレートで上
昇される。燃焼号数Gs=Gaに対応する燃料量になると、点火トランス78(図1)によって噴霧燃料が着火される。
Referring to FIG. 6, when the start of combustion is instructed from the combustion stopped state at times t0, t2, and t4 in FIGS. 4 and 5, the combustion number Gs is set at a predetermined rate up to the first initial combustion number Ga. Is raised at. When the amount of fuel corresponding to the combustion number Gs = Ga is reached, the sprayed fuel is ignited by the ignition transformer 78 (FIG. 1).
時刻taにおいて、図示しない炎検出センサによって炎が検出されると、燃焼号数Gsは、第2の初期燃焼号数Gbまで所定レートで変化する。そして、時刻tb=tbにおいて、燃焼号数Gsが第2の初期燃焼号数Gbに達する。燃焼号数Gsは、所定期間Tcの間、第2の初期燃焼号数Gbに維持される。 When flame is detected by a flame detection sensor (not shown) at time ta, the combustion number Gs changes at a predetermined rate up to the second initial combustion number Gb. At time tb = tb, the combustion number Gs reaches the second initial combustion number Gb. The combustion number Gs is maintained at the second initial combustion number Gb for a predetermined period Tc.
時刻tbから所定期間Tcが経過すると、時刻tcにおいて着火パターンは終了される。着火パターンの終了後は、燃焼号数Gsは、オンオフ燃焼制御または比例燃焼制御によって設定された燃焼号数(図4,図5)に向かって一定レートで変化する。 When the predetermined period Tc elapses from time tb, the ignition pattern is terminated at time tc. After completion of the ignition pattern, the combustion number Gs changes at a constant rate toward the combustion number (FIGS. 4 and 5) set by the on-off combustion control or the proportional combustion control.
このように、燃焼開始時には、燃料への確実な着火を優先して、着火制御部150が、その時点での要求号数Rgとは無関係に、図6に示した着火パターンに従って燃焼号数Gsを制御する。
Thus, at the start of combustion, priority is given to the reliable ignition of the fuel, and the
図7は、実施の形態1に従う燃焼バーナ7の燃焼制御を説明するフローチャートである。以下では、図7を始めとするフローチャートの各ステップにおける処理は、コントローラ100によるソフトウェア処理および/またはハードウェア処理によって実行されるものとする。
FIG. 7 is a flowchart illustrating combustion control of
コントローラ100は、給湯装置10の運転がオンされた状態で流量Qが最低作動流量(MOQ)を上回ると、MOQオンを検出して、燃焼バーナ7の作動を開始する。コントローラ100は、燃焼バーナ7の作動中には、図7に示すフローチャートに従う制御処理を繰返し実行する。
When the flow rate Q exceeds the minimum operating flow rate (MOQ) with the operation of the hot
コントローラ100は、ステップS110では、現在の設定温度Tr、入水温度Tw、出湯温度Thおよび流量Qに基づいて、要求号数Rgを演算する。すなわち、ステップS110による処理は、図3の号数演算部110の機能に相当する。
In step S110, the
コントローラ100は、ステップS120では、ステップS110で演算された要求号数Rgを所定の判定値Rtと比較する。コントローラ100は、Rg>Rtのとき(S120のYES判定時)、すなわち、要求号数Rgが比較的大きい場合には、ステップS130に処理を進める。
In step S120, the
コントローラ100は、ステップS130では、図4で説明した比例燃焼制御によって燃焼バーナ7による燃焼熱を制御する。上述のように、比例燃焼制御の適用時には、燃焼バーナ7における燃焼号数Gsは、要求号数Rgに応じて設定される。
In step S130, the
これに対して、コントローラ100は、Rg≦Rtのとき(S120のNO判定時)、すなわち、要求号数Rgが比較的小さい場合には、ステップS140に処理を進める。コントローラ100は、ステップS140では、図5で説明したオンオフ燃焼制御によって燃焼バーナ7による燃焼熱を制御する。上述のように、オンオフ燃焼制御の適用時には、燃焼バーナ7における燃焼号数Gsは、要求号数Rgに応じた比率Ktに従って燃焼期間(Gs=Ton)および燃焼停止期間(Gs=0)を交互に繰り返すように設定される。
In contrast, when Rg ≦ Rt (NO in S120), that is, when the required number Rg is relatively small, the
すなわち、ステップS120による処理は図3の制御モード選択部160の機能に相当し、ステップS130による処理は図3の比例燃焼制御部140の機能に相当し、ステップS140による処理は図3のオンオフ燃焼制御部130の機能に相当する。
That is, the process in step S120 corresponds to the function of the control
コントローラ100は、ステップS160により、燃焼開始時であるか否かを判定する。ステップS160は、最小作動流量の検知(MOQオン)に応じた燃焼開始の指示時に、YES判定とされる。さらに、ステップS160は、オンオフ燃焼制御の適用中における燃焼停止期間からの自動的な燃焼開始の指示時にもYES判定とされる。図4および図5の例では、ステップS160は、時刻t0、t2,t4の各々においてYES判定とされる。
In step S160, the
一方で、燃焼バーナ7の燃焼中を含め、燃焼開始が指示されない場合には、ステップS160はNO判定とされる。
On the other hand, if the start of combustion is not instructed, including during combustion of the
コントローラ100は、燃焼開始時でないとき(S160のNO判定時)には、ステップS200による処理をスキップする。この場合には、ステップS130ないしS140で設定された燃焼号数Gsに従って燃焼バーナ7の動作が制御されることになる。
The
これに対して、コントローラ100は、燃焼開始時(ステップS160のYES判定時)には、ステップS200に処理を進めて着火制御を実行する。着火制御では、所定の着火パターンに従って燃焼バーナ7の燃焼号数Gsが制御される。
On the other hand, at the start of combustion (when YES is determined in step S160), the
図8は、ステップS200に示した着火制御の処理シーケンスを説明するためのフローチャートである。図8には、着火制御部150による機能のうちの燃料量(燃焼号数)の設定に係る処理部分が示される。
FIG. 8 is a flowchart for explaining the processing sequence of the ignition control shown in step S200. FIG. 8 shows a processing portion related to setting of the fuel amount (combustion number) among the functions performed by the
図8を参照して、コントローラ100は、ステップS210により、今回の燃焼開始が、MOQオンに応じた初回の点火に該当するか否かを判定する。したがって、燃焼バーナ7の作動開始時における初回点火時には、オンオフ燃焼制御および比例燃焼制御のいずれが適用されていても、ステップS210はYES判定とされる。
Referring to FIG. 8, in step S210,
なお、燃焼バーナ7の作動中に、オンオフ燃焼制御の燃焼停止期間から燃焼期間へ遷移するとき、あるいは、オンオフ燃焼制御の燃焼停止期間中に比例燃焼制御への切り換えが指示されたときにも、燃焼開始が指示されて、ステップS160はYES判定となる。しかしながら、これらの燃焼開始のための点火時には、ステップS210はNO判定とされる。すなわち、燃焼バーナ7の作動開始時のみステップS210はYES判定とされるとともに、燃焼バーナ7の当該作動が終了されるまでの間、2回目以降の点火ではステップS210はNO判定とされる。
In addition, when the
たとえば、図4および図5の例では、時刻t0ではステップS210がYES判定とされる一方で、時刻t2,t4ではステップS210はNO判定とされる。 For example, in the example of FIGS. 4 and 5, step S210 is determined as YES at time t0, while step S210 is determined as NO at times t2 and t4.
コントローラ100は、2回目以降の点火時(S210のNO判定時)には、ステップS220に処理を進めて、図6に従った着火パターンを設定する。上述したように、図6の着火パターンに従えば、確実な着火に適した初期燃焼号数Ga,Gbが設定される(Ga=G0,Gb=G1)。
At the time of the second and subsequent ignition (when NO is determined in S210), the
一方で、コントローラ100は、初回点火時(S210のYES判定時)には、ステップS230に処理を進めて、図9に従った着火パターンを設定する。
On the other hand, at the time of the first ignition (when YES is determined in S210), the
図9を参照して、初回点火時には、図中に点線で示した図6の着火パターンと比較して、炎検知後の第2の初期燃焼号数Gbが増大される。図9の例では、2回目以降の点火時にはGb=G1であるのに対して、初回点火時にはGb=G2(G2>G1)に設定される。これにより、炎検知後では、着火のために本来必要な燃料量(Gb=G1)に対して過剰な燃料量が、噴射ノズル70から供給される。これにより、バーナコーン80を速やかに昇温するための余剰な熱量を発生させることができる。
Referring to FIG. 9, at the time of the first ignition, the second initial combustion number Gb after the flame detection is increased as compared with the ignition pattern of FIG. 6 indicated by a dotted line in the drawing. In the example of FIG. 9, Gb = G1 is set for the second and subsequent ignitions, whereas Gb = G2 (G2> G1) is set for the first ignition. Thus, after the flame detection, an excessive fuel amount is supplied from the
一方で、初回点火時においても、点火までの第1の初期燃焼号数Gaは、図6の着火パターンと同様に、Ga=G0に設定されることが好ましい。初回点火時においても、炎が検知されるまでの間は、着火性を考慮した最適な燃料量を設定するためである。
On the other hand, even at the time of the first ignition, it is preferable that the first initial combustion number Ga until the ignition is set to Ga =
このように、図6および図9の着火パターンを選択的に用いることにより、オンオフ燃焼制御が適用される場合において、MOQオンによる初回点火時には、燃焼停止期間からの再点火時と比較して、着火パターンにおける燃焼量を増加することができる。 As described above, by selectively using the ignition patterns of FIGS. 6 and 9, when on-off combustion control is applied, compared to the time of reignition from the combustion stop period at the time of initial ignition by MOQ on, The amount of combustion in the ignition pattern can be increased.
これにより、初回点火時には、バーナコーン80を早期に昇温できる。この結果、噴射ノズル70から噴霧された燃料が付着しても、未燃HCの発生による臭気を防止できる。なお、自動的に燃焼期間および燃焼作動期間が交互に設けられるオンオフ制御では、着火パターンによる点火が繰り返し実行される。このため、図9に示した着火パターンを常時使用すると、燃焼バーナ7による燃焼熱が過剰となって熱交換器12の出口での湯温が過上昇するのに応じて燃焼バーナ7による燃焼が禁止されることにより、出湯温度Thの制御に不具合を生じることが懸念される。
Thereby, the temperature of the
したがって、オンオフ燃焼制御中において、バーナコーン80の温度が既に上昇している2回目以降の点火時には、バーナコーン80を昇温するための熱量が除外された、初回点火時よりも燃焼量が抑制された着火パターン(図6)に従って燃焼開始時の燃焼が制御される。これにより、燃焼開始時における燃焼バーナ7による燃焼熱が過剰となることを防止できる。
Therefore, during on-off combustion control, during the second and subsequent ignition when the temperature of the
また、比例燃焼制御の適用時にも、初回点火時には、着火パターンにおける燃焼量を増加することによって、未燃HCの発生を抑制することができる。また、オンオフ燃焼制御から比例燃焼制御への切換えに伴って、オンオフ燃焼制御の燃焼停止期間から燃焼が開始される場合には、上記2回目以降の点火時とみなして図6の着火パターンに従って燃焼開始時の燃焼が制御される。これにより、燃焼開始時における燃焼バーナ7による燃焼熱が過剰となることを防止できる。
In addition, even when proportional combustion control is applied, the generation of unburned HC can be suppressed by increasing the amount of combustion in the ignition pattern at the time of initial ignition. Further, when the combustion is started from the combustion stop period of the on / off combustion control in accordance with the switching from the on / off combustion control to the proportional combustion control, the combustion is performed according to the ignition pattern shown in FIG. Combustion at the start is controlled. Thereby, it can prevent that the combustion heat by the
以上のように、本実施の形態1に従う熱源機を含む給湯装置10では、点火頻度が高くなるオンオフ燃焼制御が適用されても、初回点火時におけるバーナコーン80への燃料付着による未燃HC発生の抑制と、2回目以降の点火時における過剰な燃焼熱の発生防止とを両立するように、燃焼開始時における燃焼制御を適切に行なうことができる。また、比例燃焼制御の適用時においても同様に、燃焼開始時における燃焼を適切に制御することができる。
As described above, in hot
[実施の形態2]
実施の形態1では、初回点火時と2回目以降の点火時との間で燃焼開始時の着火パターンを変更する制御を説明した。しかしながら、初回点火時であっても、燃焼バーナ7の作動停止からの経過時間が短い場合等、バーナコーン80の温度が低下していない場合には、燃料が付着しても未燃HCは発生しない。したがって、実施の形態2では、バーナコーンの温度推定を反映した燃焼バーナ7の燃焼制御について説明する。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, the control for changing the ignition pattern at the start of combustion between the first ignition and the second and subsequent ignitions has been described. However, even when the ignition is performed for the first time, if the temperature of the
図10は、実施の形態2に従う燃焼バーナの燃焼制御を説明するためのブロック図である。 FIG. 10 is a block diagram for explaining the combustion control of the combustion burner according to the second embodiment.
図10を図3と比較して、実施の形態2では、コントローラ100によって構成される
燃焼制御部120は、バーナコーン80の温度を推定するための温度推定部155をさらに含む。温度推定部155は、バーナコーン80の温度を推定するためのカウント値CNT(t)を生成する。カウント値CNT(t)は、バーナコーン80の推定温度に応じた値となるように、温度推定部155によって増減される。カウント値CNT(t)は、着火制御部150に与えられる。図10中のその他の部分の構成は、実施の形態1(図3)と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
Comparing FIG. 10 with FIG. 3, in the second embodiment, the
実施の形態2に従う燃焼制御では、図7に示したフローチャートのステップS200での処理、すなわち、着火制御部150の機能として、図8のフローチャートに代えて、図11に示したフローチャートによる制御処理が実行される。
In the combustion control according to the second embodiment, the process in step S200 of the flowchart shown in FIG. 7, that is, the control process according to the flowchart shown in FIG. 11 is performed as a function of the
図11は、実施の形態2に従う燃焼制御における着火制御の処理シーケンスを説明するためのフローチャートである。 FIG. 11 is a flowchart for illustrating a processing sequence of ignition control in the combustion control according to the second embodiment.
図11を図8と参照して、実施の形態2に従う着火制御では、コントローラ100は、初回点火による燃焼開始時(S210のYES判定時)には、ステップS250により、温度推定部155によるカウント値CNT(t)を判定値CNtと比較する。
With reference to FIG. 11 and FIG. 8, in the ignition control according to the second embodiment, at the start of combustion by the first ignition (at the time of YES determination in S210),
図12および図13は、温度推定部155によって増減されるカウント値CNT(t)の変化の例を示す図である。
12 and 13 are diagrams illustrating examples of changes in the count value CNT (t) that is increased or decreased by the
図12を参照して、カウント値CNT(t)は、燃焼バーナ7の燃焼が停止されると(時刻tx)、所定値C0に設定される(CNT(t)=C0)。すなわち、燃焼バーナ7の作動停止による燃焼停止時、および、オンオフ燃焼制御における燃焼期間の終了時(燃焼停止期間の開始時)の各々において、CNT(t)=C0に設定される。
Referring to FIG. 12, count value CNT (t) is set to a predetermined value C0 (CNT (t) = C0) when combustion of
カウント値CNT(t)は、燃焼バーナ7の燃焼が停止されている間、一定の割合で減少される。この結果、再び燃焼が開始される時刻tyにおけるカウント値CNT(t)は、燃焼が停止された期間(時刻tx〜tyの経過時間)が長いほど小さくなる。したがって、時刻tyでのカウント値CNT(t)が判定値CNtよりも低いときに、バーナコーン80が低温であると判定することができる。
The count value CNT (t) is decreased at a constant rate while the combustion of the
あるいは、図13に示されるように、燃焼バーナ7での燃焼中にカウント値CNT(t)を増加させることも可能である。
Alternatively, as shown in FIG. 13, the count value CNT (t) can be increased during combustion in the
図13を参照して、燃焼が停止されている時刻tx〜tyにおけるカウント値CNT(t)の挙動は図12と共通である一方で、燃焼バーナ7での燃焼中(時刻txまで、および、時刻ty以降)では、燃焼熱によるバーナコーン80の加熱を考慮して、カウント値CNT(t)が増加される。この際に、バーナコーン80での熱容量に基づいて、温度飽和等を考慮してカウント値CNT(t)の増加を調整することが好ましい。
Referring to FIG. 13, the behavior of count value CNT (t) at times tx to ty when combustion is stopped is the same as that in FIG. 12, while combustion in combustion burner 7 (until time tx and After time ty), the count value CNT (t) is increased in consideration of the heating of the
このように、温度推定部155は、バーナコーン80に温度センサを設けることなく、燃焼バーナ7による燃焼の履歴に基づいて、バーナコーン80の温度を推定できる。すなわち、ステップS250では、等価的に、温度推定部155によるバーナコーン80の推定温度が所定の判定温度より低いか否かが判定される。
Thus, the
再び図11を参照して、コントローラ100は、カウント値CNT(t)が判定値CNtよりも低い場合には(S250のYES判定時)、バーナコーン80が低温であると判断して、ステップS230に処理を進める。これにより、図9に従った着火パターンが選択される。これにより、着火のために本来必要な燃料量(Gb=G1)に対して過剰な燃
料量が供給されることで、バーナコーン80を早期に昇温することができる。
Referring to FIG. 11 again, when count value CNT (t) is lower than determination value CNt (when YES is determined in S250),
一方、コントローラ100は、カウント値CNT(t)が判定値CNt以上である場合には(S250のNO判定時)、バーナコーン80が低温ではないと判断して、ステップS220に処理を進める。これにより、バーナコーン80を昇温するための熱量が除外された、初回点火時よりも燃焼量が抑制された着火パターン(図6)に従って燃焼開始時の燃焼が制御される。これにより、バーナコーンの低温時にのみ、バーナコーン80を昇温するための図9に従った着火パターンが選択される。
On the other hand, when the count value CNT (t) is greater than or equal to the determination value CNt (when NO is determined in S250), the
したがって、実施の形態2に従う燃焼制御によれば、初回点火時であっても、バーナコーン80の非低温時には過剰な燃料量が供給されることを防止できる。したがって、実施の形態1での効果に加えて、過剰な燃焼熱の発生をさらに確実に防止することができるので、燃焼開始時における燃焼をさらに適切に制御することができる。
Therefore, according to the combustion control according to the second embodiment, it is possible to prevent an excessive amount of fuel from being supplied when the
[実施の形態3]
実施の形態1および2では、燃焼開始時における好ましい着火パターンについて説明した。実施の形態3では、燃焼終了に伴う送風ファンの制御について説明する。
[Embodiment 3]
In the first and second embodiments, the preferred ignition pattern at the start of combustion has been described. In the third embodiment, control of the blower fan at the end of combustion will be described.
図1に示された送風ファン8から燃焼機構7へ供給される空気量は、送風ファン8の回転数(以下、単に「ファン回転数」とも称する)に応じて増減する。したがって、噴射ノズル70からの噴霧燃料量と、送風ファン8からの空気量(燃焼用空気)との比率(空燃比)が適正値(たとえば、理論空燃比)に維持されるように、送風ファン8の回転数は制御される必要がある。
The amount of air supplied from the blower fan 8 shown in FIG. 1 to the
図14は、実施の形態3に従うファン回転数制御のための構成を説明する機能ブロック図である。 FIG. 14 is a functional block diagram illustrating a configuration for fan rotation speed control according to the third embodiment.
図14を参照して、ファン回転数制御部170は、ファン回転数設定部180と、ファンモータ制御部190とを含む。ファン回転数設定部180は、燃焼動作時には、燃焼バーナ7における燃焼号数Gsに応じて、送風ファン8の目標回転数Nf♯を設定する。回転数センサ91は、送風ファン8のファン回転数Nfを検出する。ファンモータ制御部190は、検出されたファン回転数Nfが目標回転数Nf♯に一致するように、送風ファン8を回転駆動するためのファンモータ9への供給電圧Vsを制御する。
Referring to FIG. 14, fan rotation
たとえば、ファンモータ9が直流電動機で構成される場合には、供給電圧Vsは、レベル可変の直流電圧、あるいは、デューティ可変のパルス状電圧である。供給電圧Vsは、目標回転数Nf♯に基づくフィードフォワード制御および/または、ファン回転数Nfおよび目標回転数Nf♯の偏差に基づくフィードバック制御により設定される。
For example, when the
このようなファン回転数制御によって、送風ファン8からの燃焼用空気の供給量が適切な空燃比となるように制御されることによって、燃焼バーナ7での燃焼状態が良好に維持される。
By controlling the rotation speed of the fan so that the amount of combustion air supplied from the blower fan 8 becomes an appropriate air-fuel ratio, the combustion state in the
さらに、ファン回転数設定部180は、燃焼開始時および燃焼停止時には所定パターンに従ってファン回転数を制御する。
Furthermore, the fan rotation
図15は、燃焼開始時および燃焼停止時におけるファン回転数制御の比較例を説明するための概念的な波形図である。 FIG. 15 is a conceptual waveform diagram for explaining a comparative example of fan rotation speed control at the start and end of combustion.
図15を参照して、時刻tsにおける燃焼開始の指示に応じて、時刻t0から、図6または図9に示された着火パターンに従って生成された燃焼号数Gsに従って、噴射ノズル70からの燃料噴射が開始される。
Referring to FIG. 15, in response to an instruction to start combustion at time ts, fuel injection from
図6および図9で説明したように、時刻t0から燃料噴射が開始された後、燃焼号数Gs=Ga(第1の初期燃焼号数)となると点火トランス78によって噴霧燃料が着火され、炎検出センサ(図示せず)によって炎が検出されると(時刻ta)、第2の初期燃焼号数Gbまで燃焼号数Gsが変化する。実施の形態1および2で説明したように、MOQオンに対応した燃焼開始時と、オンオフ制御における燃焼開始時との間で、着火するまでの第1の初期燃焼号数Gaが共通値に設定される一方で、着火後の第2の初期燃焼号数Gbは異なる値に設定される。そして、時刻tcにおいて着火パターンは終了される。以降の斜線で囲まれた時間帯では、燃焼号数Gsは、オンオフ燃焼制御または比例燃焼制御による要求号数Rgに従って制御される。
As described in FIGS. 6 and 9, after the fuel injection is started from time t0, when the combustion number Gs = Ga (first initial combustion number), the sprayed fuel is ignited by the
そして、時刻teにおいて、カランの閉操作等によってMOQがオフされたこと(すなわち、出湯停止)に応じて、燃焼が停止される。これにより、燃焼バーナ7による燃料噴射が停止されるので、燃焼号数Gs=0となる。
Then, at the time te, the combustion is stopped in response to the MOQ being turned off by a curan closing operation or the like (that is, the hot water supply is stopped). Thereby, the fuel injection by the
燃焼停止の際には、燃焼停止(時刻te)から予め定められた時間Tppが経過するまで、送風ファン8の作動を継続するポストパージ運転が実行される。以下では、ポストパージ運転の継続時間Tppを、ポストパージ時間Tppとも称する。 When the combustion is stopped, a post-purge operation for continuing the operation of the blower fan 8 is executed until a predetermined time Tpp elapses from the combustion stop (time te). Hereinafter, the duration Tpp of the post purge operation is also referred to as a post purge time Tpp.
図15では、燃焼停止(時刻te)からポストパージ時間Tppが経過する前に、時刻trにおいて、再びカランの開栓等によってMOQがオンされて出湯が再開されたときの動作が示される。MOQの再オンに応じて、時刻t0♯から、着火パターンに従って燃焼号数Gs=Gaに設定されている。 FIG. 15 shows an operation when the MOQ is turned on again by reopening the currant and the hot water is resumed at time tr before the post-purge time Tpp elapses from the combustion stop (time te). In accordance with the re-on of MOQ, the combustion number Gs = Ga is set from time t0 # according to the ignition pattern.
比較例では、上記の燃焼開始、燃焼停止および、燃焼再開に応じて、送風ファン8の回転数は、図15に示されるように制御される。 In the comparative example, the rotation speed of the blower fan 8 is controlled as shown in FIG. 15 in accordance with the combustion start, combustion stop, and combustion restart.
燃焼開始時において、送風ファン8の目標回転数Nf♯は、時刻tsにおける燃焼開始の指示に応じて、燃料噴射が開始される時刻t0よりも前の時刻tfにおいて、着火パターンに対応した適正値に設定される(Nf♯=N1)。着火パターン中における回転数N1は、時刻ta〜tcにおける着火パターンにおいて、安定的な点火が得られるような値に予め調整されている。 At the start of combustion, the target rotational speed Nf # of the blower fan 8 is an appropriate value corresponding to the ignition pattern at time tf prior to time t0 at which fuel injection is started in response to an instruction to start combustion at time ts. (Nf # = N1). The number of revolutions N1 in the ignition pattern is adjusted in advance to a value that allows stable ignition in the ignition patterns at times ta to tc.
そして、時刻tcにおいて着火パターンが終了されると、時刻tc〜teの間(斜線で囲まれた時間帯)では、目標回転数Nf♯は、オンオフ燃焼制御または比例燃焼制御に従う燃焼号数Gsに応じて、適切な空燃比が維持されるように設定される。 When the ignition pattern is terminated at time tc, the target rotational speed Nf # is set to the combustion number Gs according to the on-off combustion control or the proportional combustion control between the times tc and te (the time period surrounded by the oblique lines). Accordingly, an appropriate air-fuel ratio is set to be maintained.
比較例によるファン回転数制御では、燃焼停止後のポストパージ期間(時刻te〜tp)において、送風ファン8の目標回転数Nf♯は、着火パターンに対応した適正値N1に設定される(Nf♯=N1)。なお、MOQオンが検出されないまま、燃焼停止からポストパージ時間Tppが経過すると、送風ファン8は停止される(Nf♯=0)。 In the fan rotational speed control according to the comparative example, the target rotational speed Nf # of the blower fan 8 is set to an appropriate value N1 corresponding to the ignition pattern (Nf #) in the post-purge period (time te to tp) after the combustion is stopped. = N1). Note that if the post-purge time Tpp elapses after the combustion is stopped without detecting the MOQ ON, the blower fan 8 is stopped (Nf # = 0).
ポストパージ期間では、燃焼時の未燃成分を送風によって除去するために送風ファン8の作動が維持される。未燃成分の除去に必要な送風ファン8の作動時間は、数秒程度であるが、実際のポストパージ時間Tppは、これよりも長く、たとえば、5分間前後設けられる。 In the post-purge period, the operation of the blower fan 8 is maintained in order to remove unburned components during combustion by blowing. The operation time of the blower fan 8 necessary for removing unburned components is about several seconds, but the actual post-purge time Tpp is longer than this, for example, around 5 minutes.
比較例によれば、ポストパージ期間内を通じて、送風ファン8の目標回転数Nf♯=N1に維持することにより、MOQオフ後の再出湯によるMOQの再オン(時刻tr)に対して、速やかに燃焼バーナ7による燃焼を再開することができる。これに対して、燃焼停止後早期に送風ファン8を停止すると、送風ファン8の回転数を0からN1に立ち上げるまでの間燃焼を開始できないため、MOQの再オンから燃焼開始までの所要時間が増大する。このため、出湯再開後に出湯温度が低下することが懸念される。
According to the comparative example, by maintaining the target rotational speed Nf # = N1 of the blower fan 8 throughout the post-purge period, the MOQ is quickly turned on (time tr) due to re-watering after the MOQ is turned off. Combustion by the
その一方で、比較例に従ったファン回転数制御では、ポストパージ期間内において、ファン回転数が、着火パターンに適した回転数N1に維持されるため、燃焼缶体6内の機器(特に、熱交換器12)の温度が低下することによって、出湯再開後における熱効率が低下することが懸念される。 On the other hand, in the fan rotation speed control according to the comparative example, the fan rotation speed is maintained at the rotation speed N1 suitable for the ignition pattern within the post-purge period. As the temperature of the heat exchanger 12) decreases, there is a concern that the thermal efficiency after restarting the hot water decreases.
図16には、MOQオフに応じた燃焼停止時における実施の形態3に従うファン回転数制御を説明するための概念的な波形図が示される。 FIG. 16 shows a conceptual waveform diagram for describing fan rotation speed control according to the third embodiment at the time of combustion stop in accordance with MOQ off.
図16を参照して、実施の形態3に従う熱源機では、ポストパージ期間において、送風ファン8の目標回転数Nf♯は、着火パターンに適した回転数N1も低い回転数N2に設定される期間が設けられる。たとえば、ポストパージ期間の開始(時刻te)からMOQが再びオンされる時刻trまでの間、Nf♯=N2(N2<N1)に設定される。 Referring to FIG. 16, in the heat source apparatus according to the third embodiment, in the post-purge period, target rotation speed Nf # of blower fan 8 is a period in which rotation speed N1 suitable for the ignition pattern is set to a lower rotation speed N2. Is provided. For example, Nf # = N2 (N2 <N1) is set from the start of the post-purge period (time te) to the time tr when the MOQ is turned on again.
そして、目標回転数Nf♯は、時刻trからN1へ向けて上昇される。そして、実際のファン回転数Nf=N1に復帰した後の時刻t0♯から、着火パターンに従って燃焼バーナ7による燃料噴射が再開される。
Then, target rotation speed Nf # is increased from time tr toward N1. Then, fuel injection by the
この結果、実施の形態3によれば、ポストパージ期間中に、ファン回転数Nfが比較例よりも低い期間が存在するため、当該期間において、燃焼缶体6内の機器(特に、熱交換器12)の温度低下を抑制することができる。なお、ポストパージ期間での回転数N2については、着火パターンに対応した回転数N1までの復帰に要する時間と、燃焼缶体6内での温度低下の抑制効果とがトレードオフの関係となるので、両者のバランスが取れるような適正値を実機実験等によって予め見出すことが好ましい。
As a result, according to the third embodiment, there is a period during which the fan rotation speed Nf is lower than that of the comparative example during the post-purge period. The temperature drop of 12) can be suppressed. Regarding the rotational speed N2 in the post-purge period, the time required for returning to the rotational speed N1 corresponding to the ignition pattern and the effect of suppressing the temperature decrease in the combustion can
これにより、MOQオフに対応した燃焼停止時におけるポストパージ期間において、出湯再開時における温度低下を抑えながら、熱源機における熱効率を改善することができる。 Thereby, in the post-purge period at the time of the combustion stop corresponding to MOQ off, the thermal efficiency in the heat source unit can be improved while suppressing the temperature drop at the time of resuming the hot water.
上記のポストパージ期間と同様のファン回転数制御は、オンオフ燃焼制御での自動的な燃焼停止時にも実行することができる。 The fan rotation speed control similar to the post-purge period can be executed even when the combustion is automatically stopped in the on / off combustion control.
図17には、オンオフ燃焼制御での燃焼停止時における比較例に従うファン回転数制御が示され、図18には、オンオフ燃焼制御での燃焼停止時における実施の形態3に従うファン回転数制御が示される。 FIG. 17 shows fan rotation speed control according to a comparative example when combustion is stopped in on / off combustion control, and FIG. 18 shows fan rotation speed control according to the third embodiment when combustion is stopped in on / off combustion control. It is.
図17を参照して、オンオフ燃焼制御では、時刻t1またはt3(図5)における燃焼期間(Gs=Gon)の終了に伴って、燃料噴射が停止される(Gs=0)。上述のように、オンオフ燃焼制御では、燃焼号数Gsに応じて、燃焼期間長Tonと燃焼停止期間長Toffとの比率が制御される。燃焼期間における送風ファンの目標回転数Nf♯は、燃焼期間の燃焼号数Gonに対して適切な空燃比が維持するための回転数Nonに設定される。 Referring to FIG. 17, in the on / off combustion control, fuel injection is stopped (Gs = 0) with the end of the combustion period (Gs = G on ) at time t1 or t3 (FIG. 5). As described above, in the on / off combustion control, the ratio between the combustion period length Ton and the combustion stop period length Toff is controlled according to the combustion number Gs. The target rotational speed Nf # of the blower fan during the combustion period is set to the rotational speed Non for maintaining an appropriate air-fuel ratio with respect to the combustion number Gon during the combustion period.
比較例では、図15の場合と同様に、燃焼停止期間における送風ファン8の目標回転数Nf♯は、着火パターンに適した回転数N1に維持される。これは、燃焼期間の再開時における速やかな燃焼の再開に備えるためである。 In the comparative example, similarly to the case of FIG. 15, the target rotational speed Nf # of the blower fan 8 during the combustion stop period is maintained at the rotational speed N1 suitable for the ignition pattern. This is to prepare for a quick restart of combustion when the combustion period is restarted.
しかしながら、燃焼停止期間長Toffが比較的長い場合には、ファン回転数をN1に維持することによる燃焼缶体6内の温度低下によって、出湯再開後における熱効率が低下することが懸念される。
However, when the combustion stop period length Toff is relatively long, there is a concern that the thermal efficiency after resuming the hot water decreases due to the temperature drop in the combustion can
図18を参照して、実施の形態3によれば、燃焼停止期間(時刻t1〜t2)の一部において、送風ファン8の目標回転数Nf♯は、着火パターンに適した回転数N1よりも低い回転数N2に設定される。たとえば、燃焼停止期間の開始時において、Nf♯=N2に設定することができる。 Referring to FIG. 18, according to the third embodiment, target rotation speed Nf # of blower fan 8 is higher than rotation speed N1 suitable for the ignition pattern during part of the combustion stop period (time t1 to t2). A low rotation speed N2 is set. For example, Nf # = N2 can be set at the start of the combustion stop period.
一方で、燃焼期間が再開される時刻t2またはt4においては、実際のファン回転数Nfは、着火パターンに適した回転数N1に復帰していることが必要である。したがって、ファン回転数NfがN2からN1へ復帰するのに要する時間を考慮して、燃焼停止期間の前半の時刻t1〜t10において、Nf♯=N2に設定することができる。 On the other hand, at the time t2 or t4 when the combustion period is resumed, the actual fan rotation speed Nf needs to return to the rotation speed N1 suitable for the ignition pattern. Therefore, in consideration of the time required for the fan rotation speed Nf to return from N2 to N1, Nf # = N2 can be set at times t1 to t10 in the first half of the combustion stop period.
そして、時刻t10から送風ファン8の目標回転数Nf♯をN2から上昇させて、時刻t11には、Nf♯=N1とする。これにより、時刻t2またはt4においては、実際のファン回転数Nfは、着火パターンに適した回転数N1に復帰される。この結果、燃料期間の再開に際して、着火パターンに従った燃焼を速やかに再開できる。 Then, by increasing the target rotational speed Nf♯ of the blower fan 8 from N2 from the time t10, the time t11, the a Nf♯ = N 1. Thereby, at the time t2 or t4, the actual fan rotation speed Nf is returned to the rotation speed N1 suitable for the ignition pattern. As a result, when the fuel period is restarted, combustion according to the ignition pattern can be restarted promptly.
オンオフ燃焼制御では、燃焼号数Gsに応じて燃焼停止期間長Toffが予め設定されている。したがって、ファン回転数をN2からN1まで復帰させるのに要する時間を考慮して、Nf♯=N2となる時間(回転数低下時間Tcnt)がなるべく長く確保できるように、燃焼停止期間長Toffに応じて時刻t10を決定することができる。 In the on-off combustion control, the combustion stop period length Toff is preset according to the combustion number Gs. Therefore, in consideration of the time required to return the fan rotation speed from N2 to N1, according to the combustion stop period length Toff so that the time when Nf # = N2 (rotation speed reduction time Tcnt) can be secured as long as possible. The time t10 can be determined.
これにより、燃焼停止期間長Toffを変化させることなく、燃焼停止期間における燃焼缶体6内の温度低下を、比較例(Nf♯=N1に維持)よりも低減することができる。これにより、オンオフ燃焼制御による出湯温度Thの制御に影響を与えることなく、熱源機における熱効率を改善することができる。 Thereby, the temperature drop in the combustion can 6 during the combustion stop period can be reduced more than that in the comparative example (maintained at Nf # = N1) without changing the combustion stop period length Toff. Thereby, the thermal efficiency in the heat source unit can be improved without affecting the control of the hot water temperature Th by the on / off combustion control.
なお、オンオフ燃焼制御において、燃焼停止期間長Toffの調整によって式(3)の比率Ktを制御する場合には、燃焼停止期間の前半における回転数N2を、燃焼停止期間長Toffに応じて可変に制御することも可能である。 In the on / off combustion control, when the ratio Kt of the equation (3) is controlled by adjusting the combustion stop period length Toff, the rotation speed N2 in the first half of the combustion stop period is made variable according to the combustion stop period length Toff. It is also possible to control.
ここで、ファン回転数をN2からN1まで復帰させるのに要する時間は、回転数差(N1−N2)に基づいて逆算することが可能である。したがって、燃焼停止期間長Toffに応じて、燃焼停止期間の終了までにファン回転数NfをN1まで復帰させることが可能な、ファン回転数N2および回転数低下時間Tcntの組を決定することができる。このような、ファン回転数N2および回転数低下時間Tcntの組についても、実機実験等によって、燃焼停止期間長Toffに応じた適正値を予め見出しておくことが可能である。 Here, the time required to return the fan rotational speed from N2 to N1 can be calculated backward based on the rotational speed difference (N1-N2). Therefore, according to the combustion stop period length Toff, a set of the fan rotation speed N2 and the rotation speed reduction time Tcnt that can return the fan rotation speed Nf to N1 by the end of the combustion stop period can be determined. . Also for such a set of the fan rotation speed N2 and the rotation speed decrease time Tcnt, it is possible to find in advance an appropriate value according to the combustion stop period length Toff by an actual machine experiment or the like.
このように、実施の形態3に従う熱源機によれば、燃焼動作の停止から燃焼動作が再開されるまでの間、具体的には、MOQオフに応じた燃焼停止によるポストパージ期間および、オンオフ燃焼制御での自動的な燃焼停止による燃焼停止期間の両方において、送風ファン8の回転数が着火パターンに対応した回転数N1よりも低下させる期間を設けることができる。これにより、当該期間での燃焼缶体6内の温度低下低減によって熱効率を改善することができる。
As described above, according to the heat source apparatus according to the third embodiment, from the stop of the combustion operation to the restart of the combustion operation, specifically, the post-purge period by the combustion stop corresponding to the MOQ off and the on-off combustion It is possible to provide a period in which the rotational speed of the blower fan 8 is lower than the rotational speed N1 corresponding to the ignition pattern in both of the combustion stop periods due to the automatic combustion stop in the control. Thereby, thermal efficiency can be improved by the temperature fall reduction in the combustion can
次に、図19および図20を用いて、本実施の形態3に従う熱源機における燃焼停止時のファン回転数制御の制御処理を説明する。図19および図20に示された処理は、コントローラ100によって周期的に実行される。
Next, referring to FIGS. 19 and 20, control processing for fan speed control at the time of combustion stop in the heat source unit according to the third embodiment will be described. The processing shown in FIGS. 19 and 20 is periodically executed by the
図19を参照して、コントローラ100は、ステップS100により、燃焼停止が指示されたかどうかを判定する。上述のように、燃焼停止指示には、カラン閉操作等による給湯停止(MOQオフ)に応じた燃焼停止と、オンオフ燃焼制御における自動的な燃焼停止とが存在する。燃焼停止が指示されていない場合(ステップS100のNO判定時)には、以下の処理は実行されない。
Referring to FIG. 19,
コントローラ100は、燃焼停止が指示された場合(S100のYES判定時)には、ステップS110により、MOQオフに伴う燃焼停止であるかどうかを判定する。MOQオフによる燃焼停止である場合(S110のYES判定時)には、コントローラ100は、図16に示したファン回転数制御を実現するために、ステップS120に処理を進める。
When the combustion stop is instructed (YES in S100), the
コントローラ100は、ステップS120により、燃焼停止からの経過時間を測定するためのタイマTを初期化する(T=0)とともに、ステップS130により、送風ファン8の目標回転数Nf♯を、着火パターンに対応した回転数N1よりも低いN2に設定する。さらに、コントローラ100は、ステップS140により、タイマTをカウントアップする。
In step S120, the
コントローラ100は、タイマTの計時中に、カランの開操作等によってMOQが再びオンされるのに応じて燃焼がオンされると、ステップS150のYES判定による割り込み処理によって、ステップS160に処理を進める。ステップS160では、目標回転数Nf♯が着火パターンに対応した回転数N1まで上昇される。これにより、実際のファン回転数NfがN1まで上昇すると、着火パターンに従った燃料噴射が再開される。
If the combustion is turned on in response to the MOQ being turned on again by a curan opening operation or the like while the timer T is counting, the
コントローラ100は、燃焼の非再開時(ステップS150のNO判定時)には、ステップS170により、タイマTによる計時がポストパージ時間Tppに達したか否かを判定する。燃焼停止からポストパージ時間Tppが経過するまでは(S170のNO判定時)、ステップS130〜S150の処理を繰返されることにより、送風ファン8の目標回転数Nf♯はN2に維持される。
When combustion is not restarted (NO in step S150),
コントローラ100は、タイマTによる計時がポストパージ時間Tppに達すると(S170のYES判定時)、ステップS180に処理を進めて、送風ファン8を停止する。
When the time measured by the timer T reaches the post-purge time Tpp (when YES is determined in S170), the
ステップS120〜S180の処理により、MOQオフに応じた燃焼停止からポストパージ時間Tppが経過するまでの間、ファン回転数Nfを着火パターンに対した回転数N1よりも低下させた状態(回転数N2)で、送風ファン8によるポストパージが実行される。また、燃焼が再開されると、ファン回転数NfがN1に復帰した後に燃料噴射を再開することにより、円滑に燃焼を再開することができる。 By the process of steps S120 to S180, the fan rotational speed Nf is reduced from the rotational speed N1 with respect to the ignition pattern until the post purge time Tpp elapses after the combustion stop corresponding to the MOQ off (the rotational speed N2). ), The post-purge by the blower fan 8 is executed. Further, when the combustion is resumed, the combustion can be smoothly resumed by resuming the fuel injection after the fan rotational speed Nf returns to N1.
これに対して、コントローラ100は、MOQオフによらない燃焼停止である場合、すなわち、オンオフ燃焼制御による自動的な燃焼停止の場合(S110のNO判定時)には、図18に示したファン回転数制御を実現するために、図20のステップS200に処理を進める。
On the other hand, when the combustion is not stopped by the MOQ off, that is, when the automatic combustion is stopped by the on / off combustion control (when NO is determined in S110), the
図20を参照して、コントローラ100は、ステップS200により、ステップS120と同様に、燃焼停止からの経過時間を測定するためのタイマTを初期化する(T=0)。さらに、コントローラ100は、ステップS210により、オンオフ燃焼制御の燃焼停止期間長Toffに基づいて、ファン回転数N2からN1に復帰させるために必要な所要時間を考慮して、燃焼停止期間における回転数低下時間Tcntを設定する。
Referring to FIG. 20,
なお、上述のように、ファン回転数N2(N2<N1)は、固定値であってもよいし、燃焼停止期間長Toffに応じた可変値であってもよい。ファン回転数N2が可変値である場合には、ステップS210によって、ファン回転数N2と回転数低下時間Tcntとの両方が設定される。ファン回転数N2を可変値とすることで、燃焼缶体6内の温度低下をさらに低減することが可能でとなる。
As described above, the fan rotation speed N2 (N2 <N1) may be a fixed value or a variable value corresponding to the combustion stop period length Toff. When the fan rotation speed N2 is a variable value, both the fan rotation speed N2 and the rotation speed decrease time Tcnt are set in step S210. By setting the fan rotation speed N2 to a variable value, it is possible to further reduce the temperature drop in the combustion can
コントローラ100は、ステップS230により、タイマTをカウントアップする。さらに、コントローラ100は、ステップ240により、タイマTによる計時が回転数低下時間Tcntに達したか否かを判定する。燃焼停止から回転数低下時間Tcntが経過するまでは(S240のNO判定時)、ステップS220,S230の処理が繰返されることにより、送風ファン8の目標回転数Nf♯はN2に維持される。
The
コントローラ100は、タイマTによる計時が回転数低下時間Tcntに達すると(S240のYES判定時)、ステップS250に処理を進めて、送風ファン8の目標回転数Nf♯を着火パターンに対応した回転数N1まで上昇させる。これにより、燃焼停止期間の終了(すなわち、次の燃焼時間の開始)までに、実際のファン回転数NfをN1まで上昇することができるので、出湯温度Thの制御のためのオンオフ燃焼制御に従った燃焼停止期間長Toffは、ファン回転数を一時的に低下させても変化しない。
When the time counted by the timer T reaches the rotation speed reduction time Tcnt (YES in S240), the
このように、実施の形態3に従う熱源機によれば、MOQオフに応じた燃焼停止によるポストパージ期間および、オンオフ燃焼制御での自動的な燃焼停止による燃焼停止期間の両方において、次回の燃焼開始に大きな影響を与えることなく、燃焼缶体6内の温度低下低減によって熱効率を改善することができる。 Thus, according to the heat source device according to the third embodiment, the next combustion start is performed both in the post-purge period due to the combustion stop according to the MOQ off and in the combustion stop period due to the automatic combustion stop in the on-off combustion control. The thermal efficiency can be improved by reducing the temperature drop in the combustion can 6 without significantly affecting the temperature.
なお、実施の形態3では、回転数N1は「第1の回転数」に対応し、回転数N2は「第2の回転数」に対応する。さらに、図16および図18に示されるように、回転数N2で送風ファン8が作動する期間(第2の期間)よりも後に、回転数N1で送風ファン8が作動する期間(第1の期間)が設けられている。また、回転数低下時間Tcntは「第1の時間」に対応する。 In the third embodiment, the rotational speed N1 corresponds to the “first rotational speed”, and the rotational speed N2 corresponds to the “second rotational speed”. Further, as shown in FIG. 16 and FIG. 18, a period (first period) in which the blower fan 8 operates at the rotational speed N1 after a period (second period) in which the blower fan 8 operates at the rotational speed N2. ) Is provided. Further, the rotation speed reduction time Tcnt corresponds to the “first time”.
なお、本実施の形態では、液体燃料として石油(灯油)を噴霧する燃焼バーナを有する給湯装置を代表例として説明したが、本発明の適用はこのような構成例に限定されるものではない。すなわち、液体燃料を噴霧する燃焼機構を有する熱源機に対して、本発明による燃焼開始時(点火時)における燃焼制御を共通に適用することが可能である。 In the present embodiment, a hot water supply apparatus having a combustion burner that sprays petroleum (kerosene) as liquid fuel has been described as a representative example, but the application of the present invention is not limited to such a configuration example. That is, the combustion control at the start of combustion (at the time of ignition) according to the present invention can be commonly applied to a heat source device having a combustion mechanism for spraying liquid fuel.
6 燃焼缶体、7 燃焼バーナ(燃焼機構)、8 送風ファン、10 給湯装置、11 入水管、12 熱交換器、16 出湯管、17,19 温度センサ、18 流量センサ、30 排煙筒、70 噴射ノズル、71 電磁開閉弁、72 電磁供給ポンプ、73 燃料供給管、74 リターン管、75 油温検出センサ、76 流量制御弁、77 逆止弁、78 点火トランス、80 バーナコーン、100 コントローラ、110 号数演算部、120 燃焼制御部、130 オンオフ燃焼制御部、140 比例燃焼制御部、150 着火制御部、155 温度推定部、160 制御モード選択部、170 ファン回転数制御部、180 ファン回転数設定部、190 ファンモータ制御部、CNT(t) カウント値、CNt 判定値、Ga,Gb 初期燃焼号数、Gs 燃焼号数、Nf ファン回転数、Nf♯ 目標回転数(送風ファン)、Q 通水流量、Rg 要求号数、So,Sp,Sv 制御指令(燃焼バーナ)、Tc 所定期間、Tcnt 回転数低下時間、Th 出湯温度、Toff 燃焼停止期間長、Ton 燃焼期間長、Tpp ポストパージ時間、Tr 設定温度、Tw 入水温度。 6 Combustion can body, 7 Combustion burner (combustion mechanism), 8 Blower fan, 10 Hot water supply device, 11 Water inlet pipe, 12 Heat exchanger, 16 Hot water outlet pipe, 17, 19 Temperature sensor, 18 Flow rate sensor, 30 Smoke stack, 70 Injection Nozzle, 71 Electromagnetic on-off valve, 72 Electromagnetic supply pump, 73 Fuel supply pipe, 74 Return pipe, 75 Oil temperature detection sensor, 76 Flow control valve, 77 Check valve, 78 Ignition transformer, 80 Burner cone, 100 Controller, 110 Number calculation unit, 120 combustion control unit, 130 on-off combustion control unit, 140 proportional combustion control unit, 150 ignition control unit, 155 temperature estimation unit, 160 control mode selection unit, 170 fan rotation number control unit, 180 fan rotation number setting unit 190 Fan motor controller, CNT (t) count value, CNt judgment value, Ga, Gb initial combustion Number, Gs Combustion Number, Nf Fan Speed, Nf # Target Speed (Blower Fan), Q Flow Rate, Rg Required Number, So, Sp, Sv Control Command (Combustion Burner), Tc Predetermined Period, Tcnt Rotation Number drop time, Th tapping temperature, Toff combustion stop period length, Ton combustion period length, Tpp post purge time, Tr set temperature, Tw incoming water temperature.
Claims (9)
前記燃焼機構を制御するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、
要求燃焼量を演算するための演算部と、
前記燃焼機構による一定燃焼量での燃焼期間と前記燃焼機構の燃焼停止期間とを自動的に交互に設けるオンオフ制御による前記燃焼期間および前記燃焼停止期間の比率の調整によって、前記要求燃焼量に従って前記燃焼熱を制御するための第1の制御部と、
前記燃焼機構の燃焼動作を開始するときに所定の着火パターンに従って前記燃焼機構における燃焼量を制御するための着火制御部とを含み、
前記着火制御部は、前記着火パターンにおける燃焼量を、最小作動流量の検知に応答して前記燃焼動作が開始される場合には、前記オンオフ制御によって燃焼停止状態から前記燃焼動作が開始される場合よりも増加するように構成され、
前記着火パターンは、点火前に供給される第1の初期燃焼量と、点火確認後に所定時間供給される第2の初期燃焼量とによって規定され、
前記着火制御部は、前記第2の初期燃焼量の調整によって、前記着火パターンにおける前記燃焼量を増減させる、熱源機。 A combustion mechanism that generates combustion heat by burning the sprayed liquid fuel;
A control device for controlling the combustion mechanism,
The control device includes:
A calculation unit for calculating the required combustion amount;
The adjustment of the ratio between the combustion period and the combustion stop period by on-off control that automatically and alternately provides a combustion period at a constant combustion amount by the combustion mechanism and a combustion stop period of the combustion mechanism according to the required combustion amount A first controller for controlling combustion heat;
An ignition control unit for controlling a combustion amount in the combustion mechanism according to a predetermined ignition pattern when starting a combustion operation of the combustion mechanism,
In the case where the combustion operation is started in response to detection of the minimum operation flow rate, the ignition control unit starts the combustion operation from the combustion stop state by the on / off control when the combustion amount in the ignition pattern is started in response to detection of the minimum operation flow rate. Configured to increase more than
The ignition pattern is defined by a first initial combustion amount supplied before ignition and a second initial combustion amount supplied for a predetermined time after ignition confirmation,
The ignition control unit increases or decreases the amount of combustion in the ignition pattern by adjusting the second initial combustion amount .
連続的に設けられた前記燃焼期間における燃焼量を調整する比例燃焼制御によって、前記要求燃焼量に従って前記燃焼熱を制御するための第2の制御部と、
前記要求燃焼量が所定値よりも小さい場合に前記第1の制御部による前記オンオフ制御を選択する一方で、前記要求燃焼量が前記所定値よりも大きい場合に、前記第2の制御部による前記比例燃焼制御を選択するための制御モード選択部とをさらに含み、
前記着火制御部は、前記最小作動流量の検知に応答して前記燃焼動作が開始される際に前記比例燃焼制御が選択される場合には、前記オンオフ制御の前記燃焼停止状態から前記燃焼動作が開始される場合と比較して、前記着火パターンにおける燃焼量を増加する、請求項1記載の熱源機。 The control device includes:
A second control unit for controlling the combustion heat in accordance with the required combustion amount by proportional combustion control for adjusting a combustion amount in the combustion period provided continuously;
When the required combustion amount is smaller than a predetermined value, the on / off control by the first control unit is selected, and when the required combustion amount is larger than the predetermined value, the second control unit performs the A control mode selection unit for selecting proportional combustion control,
When the proportional combustion control is selected when the combustion operation is started in response to the detection of the minimum operating flow rate, the ignition control unit starts the combustion operation from the combustion stop state of the on / off control. The heat source machine according to claim 1, wherein the amount of combustion in the ignition pattern is increased as compared with a case where the ignition pattern is started.
前記液体燃料を噴霧するための噴射ノズルと、
前記噴射ノズルによる前記液体燃料の噴霧口の周囲に配設されたバーナコーンとを含み、
前記制御装置は、
前記燃焼動作が開始されるときの前記バーナコーンの温度を推定するための温度推定部をさらに含み、
前記着火制御部は、推定された前記バーナコーンの温度が所定温度よりも高いときには、前記所定温度よりも低いときと比較して、前記最小作動流量の検知に応答した前記燃焼動作の開始時での前記着火パターンにおける燃焼量を減少するように構成される、請求項1記載の熱源機。 The combustion mechanism is
An injection nozzle for spraying the liquid fuel;
A burner cone disposed around the spray port of the liquid fuel by the injection nozzle,
The control device includes:
A temperature estimation unit for estimating a temperature of the burner cone when the combustion operation is started;
When the estimated temperature of the burner cone is higher than a predetermined temperature, the ignition control unit is at the start of the combustion operation in response to the detection of the minimum operating flow rate compared to when the temperature is lower than the predetermined temperature. The heat source machine according to claim 1, wherein the heat source machine is configured to reduce a combustion amount in the ignition pattern.
前記制御装置は、
前記燃焼機構における噴霧燃料量に対応させて前記送風ファンの回転数を制御するためのファン回転数制御部をさらに含み、
前記ファン回転数制御部は、前記燃焼動作の停止から前記燃焼動作が再開されるまでの間に、前記着火パターンに対応した第1の回転数で前記送風ファンが回転する第1の期間と、前記第1の回転数よりも低い第2の回転数で前記送風ファンが回転する第2の期間とを設けるように前記送風ファンの回転数を制御し、
前記第2の期間よりも後に前記第1の期間が設けられる、請求項1または2記載の熱源機。 A blower fan configured to supply an air amount corresponding to the rotational speed to the combustion mechanism;
The control device includes:
A fan rotation speed control unit for controlling the rotation speed of the blower fan in correspondence with the amount of fuel sprayed in the combustion mechanism;
The fan rotation speed control unit includes a first period in which the blower fan rotates at a first rotation speed corresponding to the ignition pattern between the stop of the combustion operation and the restart of the combustion operation. Controlling the rotational speed of the blower fan to provide a second period during which the blower fan rotates at a second rotational speed lower than the first rotational speed,
The heat source machine according to claim 1 or 2, wherein the first period is provided after the second period.
前記着火制御部は、前記ポストパージ時間が経過するまでに前記最小作動流量が再び検知されたときに、前記ファン回転数制御部によって前記送風ファンの回転数が前記第1の回転数で制御された状態となってから、前記燃焼機構における燃料燃焼を開始する、請求項6記載の熱源機。 When the combustion operation is stopped in response to the non-detection of the minimum operating flow rate, the fan rotation speed control unit adjusts the rotation speed of the blower fan until a predetermined post purge time elapses after the combustion operation is stopped. When the minimum operating flow rate is detected again before the post purge time elapses while controlling the second rotational speed, the rotational speed of the blower fan is increased to the first rotational speed,
When the minimum operating flow rate is detected again before the post-purge time elapses, the ignition control unit controls the rotation speed of the blower fan at the first rotation speed by the fan rotation speed control unit. The heat source apparatus according to claim 6 , wherein fuel combustion in the combustion mechanism is started after reaching the state.
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