JP6455044B2 - Combustion device - Google Patents
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Description
この発明は燃焼装置に関し、より特定的には、燃料供給を調整するための機器の制御に関する。 The present invention relates to combustion devices, and more particularly to control of equipment for regulating fuel supply.
燃料燃焼による燃焼熱を発生させる燃焼装置では、燃料供給量を指令どおりに制御することが、燃焼状態を良好に維持する上で重要である。代表的には、燃料供給量は、駆動電流に応じて開度が調整される調整弁(比例弁)によって制御される。 In a combustion apparatus that generates combustion heat by fuel combustion, it is important to control the fuel supply amount according to the command in order to maintain a good combustion state. Typically, the fuel supply amount is controlled by an adjustment valve (proportional valve) whose opening is adjusted according to the drive current.
特許第3646367号公報(特許文献1)には、調整弁の駆動電流を必要熱量に応じた開度に調整する際に、本来流れるべき駆動電流の基準値と、実際の駆動電流の検出値との電流差が大きいときに、異常を判定して燃焼を停止する制御が記載されている。 In Japanese Patent No. 3646367 (Patent Document 1), when adjusting the drive current of the regulating valve to an opening degree corresponding to the required amount of heat, the reference value of the drive current that should flow and the detected value of the actual drive current There is described a control for determining an abnormality and stopping combustion when the current difference between is large.
また、特開平11−118141号公報(特許文献2)には、比例弁の温度変化による燃料供給圧力の変動を抑制するために、二次圧力の検出値に応じて、比例弁の駆動電流を調整する制御が記載されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-118141 (Patent Document 2) discloses a proportional valve drive current in accordance with a detected value of the secondary pressure in order to suppress a change in fuel supply pressure due to a temperature change of the proportional valve. The control to be adjusted is described.
特許文献1,2にも記載されるように、燃料供給を調整するための機器の代表例である調整弁(比例弁)は、マイクロコンピュータによって構成される制御装置からの出力によって制御される。調整弁(比例弁)の開度は、駆動電流によって制御されるため、マイクロコンピュータからの指令に対して駆動電流に誤差が生じると、燃料供給量の変動によって燃焼状態が悪化することが懸念される。
As described in
この発明はこのような課題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、マイクロコンピュータからの指令に応じて正確に制御することによって、燃焼装置の燃焼状態を良好に維持することである。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to maintain the combustion state of the combustion apparatus satisfactorily by controlling accurately in accordance with instructions from the microcomputer. That is.
この発明のある局面では、燃焼装置は、燃焼機構と、制御機器と、共通の接地電圧を供給するための第1および第2の接地配線と、駆動回路とを備える。燃焼機構は、燃料燃焼によって熱量を発生するように構成される。制御機器は、駆動電流に応じて変化する作動量に応じて燃料供給量を制御するように構成される。第1および第2の接地配線は、平滑コンデンサと接続されたノードを経由して電気的に接続される。マイクロコンピュータは、制御機器の作動量を制御するように構成される。駆動回路は、マイクロコンピュータからの制御指令電圧に応じて制御機器の駆動電流を調整する。マイクロコンピュータは、第1の接地配線によって接地され、駆動回路は、第2の接地配線によって接地される。駆動回路は、制御指令電圧と第2の接地配線との電圧差に従って駆動電流を制御するように構成される。マイクロコンピュータは、第1および第2の接地配線の電圧差に依存して変化する電圧の入力を受けるとともに、当該入力電圧に基づいて制御指令電圧を補正する。 In one aspect of the present invention, a combustion apparatus includes a combustion mechanism, a control device, first and second ground wirings for supplying a common ground voltage, and a drive circuit. The combustion mechanism is configured to generate heat by fuel combustion. The control device is configured to control the fuel supply amount in accordance with the operation amount that changes in accordance with the drive current. The first and second ground wirings are electrically connected via a node connected to the smoothing capacitor. The microcomputer is configured to control the operation amount of the control device. The drive circuit adjusts the drive current of the control device in accordance with a control command voltage from the microcomputer. The microcomputer is grounded by the first ground wiring, and the drive circuit is grounded by the second ground wiring. The drive circuit is configured to control the drive current according to a voltage difference between the control command voltage and the second ground wiring. The microcomputer receives a voltage that varies depending on the voltage difference between the first and second ground wirings and corrects the control command voltage based on the input voltage.
上記燃焼装置によれば、駆動回路の接地電圧(第2の接地配線)が変動しても、第1および第2の接地配線の間の電圧差に依存して変化する電圧に基づいて、マイクロコンピュータから駆動回路への制御指令電圧を補正することができる。したがって、接地電圧変動の影響による駆動電流の変動を防止することにより、燃焼装置における燃料供給量を、マイクロコンピュータからの指令に応じて正確に制御することができる。この結果、燃焼装置の燃焼状態を良好に維持できる。 According to the above combustion apparatus, even if the ground voltage (second ground wiring) of the drive circuit fluctuates, the micro device is based on the voltage that changes depending on the voltage difference between the first and second ground wirings. The control command voltage from the computer to the drive circuit can be corrected. Therefore, by preventing fluctuations in the drive current due to the influence of ground voltage fluctuations, the fuel supply amount in the combustion apparatus can be accurately controlled in accordance with a command from the microcomputer. As a result, the combustion state of the combustion device can be maintained satisfactorily.
好ましくは、燃焼装置は、電圧検出回路をさらに備える。電圧検出回路は、第1および第2の接地配線の電圧差を増幅した電圧を出力するように構成される。マイクロコンピュータは、電圧検出回路の出力電圧を入力電圧として、第1および第2の接地配線の電圧差に応じて制御指令電圧を補正する。 Preferably, the combustion apparatus further includes a voltage detection circuit. The voltage detection circuit is configured to output a voltage obtained by amplifying the voltage difference between the first and second ground wirings. The microcomputer uses the output voltage of the voltage detection circuit as an input voltage and corrects the control command voltage according to the voltage difference between the first and second ground wirings.
このようにすると、第1および第2の接地配線の電圧差を増幅した電圧をマイクロコンピュータへ入力することによって、第2の接地配線の電圧変動による第1および第2の接地配線の電圧差を検出することができる。したがって、第1および第2の接地配線の間の電圧差に応じて、マイクロコンピュータから駆動回路への制御指令電圧を補正することができる
また好ましくは、燃焼装置は、電圧検出回路をさらに備える。駆動回路は、駆動電流が通過する抵抗素子を有する。電圧検出回路は、抵抗素子における電圧降下量を検出するように構成される。マイクロコンピュータは、電圧検出回路の出力電圧を入力電圧として、制御指令電圧に対応した電圧降下量の基準値と、電圧検出回路によって検出された電圧降下量との電圧差に応じて制御指令電圧を補正する。
In this way, by inputting the voltage obtained by amplifying the voltage difference between the first and second ground wirings to the microcomputer, the voltage difference between the first and second ground wirings due to the voltage fluctuation of the second ground wiring is reduced. Can be detected. Therefore, the control command voltage from the microcomputer to the drive circuit can be corrected according to the voltage difference between the first and second ground wirings. Preferably, the combustion apparatus further includes a voltage detection circuit. The drive circuit has a resistance element through which a drive current passes. The voltage detection circuit is configured to detect a voltage drop amount in the resistance element. The microcomputer uses the output voltage of the voltage detection circuit as an input voltage and sets the control command voltage according to the voltage difference between the voltage drop reference value corresponding to the control command voltage and the voltage drop detected by the voltage detection circuit. to correct.
このようにすると、駆動回路中の駆動電流が通過する抵抗素子の電圧降下量をマイクロコンピュータへ入力することによって、第2の接地配線の電圧変動による第1および第2の接地配線の電圧差を検出することができる。したがって、第1および第2の接地配線の間の電圧差に応じて、マイクロコンピュータから駆動回路への制御指令電圧を補正することができる。 In this way, by inputting the voltage drop amount of the resistance element through which the drive current in the drive circuit passes to the microcomputer, the voltage difference between the first and second ground wirings due to the voltage fluctuation of the second ground wiring is obtained. Can be detected. Therefore, the control command voltage from the microcomputer to the drive circuit can be corrected according to the voltage difference between the first and second ground wirings.
好ましくは、制御機器は、駆動電流に応じて開度が変化する比例弁を含む。
このようにすると、燃焼機構に対する燃料供給量を制御するための比例弁の開度を、接地電圧の変動の影響を排除して、マイクロコンピュータからの指令に応じて正確に制御することができる。
Preferably, the control device includes a proportional valve whose opening degree changes according to the drive current.
In this way, the opening degree of the proportional valve for controlling the amount of fuel supplied to the combustion mechanism can be accurately controlled in accordance with a command from the microcomputer, eliminating the influence of fluctuations in ground voltage.
この発明によれば、燃料供給を調整するための機器を、マイクロコンピュータからの指令に応じて正確に制御することによって、燃焼装置の燃焼状態を良好に維持することができる。 According to the present invention, the combustion state of the combustion device can be favorably maintained by accurately controlling the device for adjusting the fuel supply in accordance with a command from the microcomputer.
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、本発明の実施の形態に従う燃焼装置が適用された給湯装置の概略構成図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hot water supply apparatus to which a combustion apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
図1を参照して、給湯装置10は、入水管20と、出湯管30と、熱交換器40と、燃焼バーナ50と、マイクロコンピュータ100とを備える。さらに、給湯装置10は、燃焼バーナ50に対して燃料ガスを供給するための、ガス供給管55、ガス電磁弁60およびガス比例弁70を有する。
Referring to FIG. 1, hot
入水管20には、水道水等の非加熱水が給水される。熱交換器40は、燃焼バーナ50による燃料ガスの燃焼熱により入水管20からの非加熱水を熱交換によって加熱する。熱交換器40による加熱水は、出湯管30から出湯される。
The
燃焼バーナ50へのガス供給管55には、ガス電磁弁60およびガス比例弁70が介挿される。燃焼バーナ50から出力された燃料ガスは、図示しない燃焼ファンによって導入された燃焼用空気と混合されて、図示しない点火装置によって着火される。混合気が着火されることにより、燃料ガスが燃焼された火炎が生ずる。燃焼バーナ50からの火炎によって生じる燃焼熱は、熱交換器40に与えられる。
A
ガス電磁弁60は、マイクロコンピュータ100からの制御指令に応じて開閉される。ガス電磁弁60は、燃焼バーナ50への燃料ガスの供給をオンオフする機能を有する。ガス比例弁70の開度は、マイクロコンピュータ100からの制御指令に従って制御される。
The
ガス供給管55から燃焼バーナ50への燃料ガスの供給圧力(以下、単に「ガス圧」とも称する)は、ガス比例弁70の開度に応じて制御される。したがって、燃焼バーナ50からの燃料ガス供給量(厳密には、単位時間当たりの供給量、すなわち、流量)は、ガス比例弁70によって制御される。
The supply pressure of fuel gas from the
図1に示した構成において、燃焼バーナ50、ガス供給管55、ガス電磁弁60およびガス比例弁70、ならびにマイクロコンピュータ100によって、本実施の形態に従う燃焼装置が構成される。すなわち、燃焼バーナ50は「燃焼機構」の一実施例に対応し、ガス比例弁70は「制御機器」の一実施例に対応し、ガス比例弁70の開度は「制御機器」の「作動量」に対応する。ガス比例弁70の開度を制御するための構成については後程詳細に説明する。
In the configuration shown in FIG. 1, the
図2は、本実施の形態に係る燃焼装置が適用された給湯装置の電源構成を説明するためのブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram for explaining a power supply configuration of a hot water supply apparatus to which the combustion apparatus according to the present embodiment is applied.
図2を参照して、給湯装置10は、ダイオードブリッジ120と、平滑コンデンサ130と、トランジスタ140と、トランス150と、ダイオード160と、平滑コンデンサ170と、電源配線200,210と、接地配線205,215とを有する。
Referring to FIG. 2, hot
ダイオードブリッジ120は、コンセント等を経由して電気的に接続された外部電源110からの交流電圧を整流して、電源配線200および接地配線205の間に出力する。平滑コンデンサ130は、ダイオードブリッジ120によって整流された電圧を平滑する。この結果、平滑コンデンサ130は、外部電源110からの交流電圧振幅相当の直流電圧(たとえば140V程度)を保持する。
The
トランジスタ140は、周期的にオンオフされて、平滑コンデンサ130に保持された直流電圧を、パルス状の交流電圧に変換する。トランジスタ140によって変換された交流電圧は、トランス150の一次側巻線152に印加される。
The
トランス150の二次側巻線155には、一次側巻線152および二次側巻線155の巻数比に従って振幅が変換された、一次側巻線152と同一周波数の交流電圧が出力される。トランジスタ140によってスイッチングされた交流電圧を、トランス150に伝達することにより、トランス150を小型化することができる。
An AC voltage having the same frequency as that of the primary winding 152 is output to the secondary winding 155 of the
二次側巻線155に出力された交流電圧は、ダイオード160および平滑コンデンサ170によって、電源配線210および接地配線215の間の直流電圧Vsに変換される。以下では、直流電圧Vsを「電源電圧Vs」とも称する。平滑コンデンサ170は、電源配線210および接地配線215の間に電気的に接続される。平滑コンデンサ170は、ノードNaにおいて、接地配線215と接続される。トランス150を設けることにより、トランス一次側における接地電圧GND#と、トランス150の二次側における接地電圧GNDとの間で、電気的な絶縁を確保することができる。
The AC voltage output to the secondary winding 155 is converted into a DC voltage Vs between the
トランジスタ140のオンオフ制御により、一次側巻線152に入力される交流電圧の実効値を調整することによって、電源電圧Vsを制御することができる。電源電圧Vsは、たとえば15V程度に制御される。
The power supply voltage Vs can be controlled by adjusting the effective value of the AC voltage input to the primary winding 152 by the on / off control of the
電源配線210および接地配線215の間には、電源電圧Vsの供給を受けて作動する機器群が接続される。たとえば、ガス電磁弁60、ガス比例弁70、およびその他の負荷90が、電源配線210および接地配線215の間に接続される。
Between the
給湯装置10は、さらに、電圧レギュレータ180と、平滑コンデンサ190と、電源配線220と、接地配線225とを有する。
The hot
電圧レギュレータ180は、電源配線210および接地配線215と接続されて、直流電圧Vsを直流電圧Vcに変換する。電圧レギュレータ180の出力ノードは、電源配線220と接続される。平滑コンデンサ190は、電源配線220および接地配線215,225の間に電気的に接続される。以下では、直流電圧Vcを「電源電圧Vc」とも称する。電源電圧Vcは、たとえば5V程度に制御される。
図1に示されたマイクロコンピュータ100は、電源配線220および接地配線225と接続されて、電源電圧Vcの供給を受けて動作する。ここで、接地配線215および225は、平滑コンデンサ190と電気的に接続されたノードNbを経由して、電気的に接続されている。すなわち、電源配線215および225は、トランス二次側の接地電圧GNDを供給するために配置されている。
The
接地配線215において、ガス電磁弁60、ガス比例弁70および負荷90の動作時には、これらの機器の消費電流が流れ込むことによって、電圧レベルが本来の接地電圧GNDから上昇することが懸念される。これに対して、接地配線225は、消費電流の大きい機器群が接続されていないため、電圧レベルの変動が接地配線215よりも小さい。
When the gas
なお、接地配線215における電圧レベルの変動は、平滑コンデンサ190が接続されたノードNbを経由することにより、接地配線225には直接伝達されない。以下では、接地配線215の電圧をGND2と表記する一方で、接地配線215の電圧をGND1と表記する。すなわち、接地配線215と接続されたガス比例弁70の接地電圧GND2と、接地配線225と接続されたマイクロコンピュータ100の接地電圧GND1とは区別して表記される。通常時は、GND1=GND2であるが、上述のような接地電圧変動が生じると、GND2>GND1となる。
Note that the fluctuation of the voltage level in the
図3は、ガス比例弁の開度を制御するための構成を説明するための回路図である。
図3を参照して、駆動回路300は、マイクロコンピュータ100からの制御指令電圧Vsvに応じて、ガス比例弁70の駆動電流Idを制御する。ガス比例弁70の開度は、駆動電流Idに応じて変化する。
FIG. 3 is a circuit diagram for explaining a configuration for controlling the opening of the gas proportional valve.
Referring to FIG. 3,
駆動回路300は、オペアンプ310と、駆動トランジスタ320と、キャパシタC1と、抵抗素子R0〜R3とを有する。以下では、抵抗素子R0〜R3の電気抵抗値についてもR0〜R3で表記することとする。
The
駆動トランジスタ320は、電源配線210および接地配線215の間に、ガス比例弁70および抵抗素子R0と直列に接続される。抵抗素子R0は、ノードNdおよび接地配線215の間に電気的に接続される。ノードNdは、駆動トランジスタ320および抵抗素子R0の接続ノードに相当する。図3の構成例では、駆動トランジスタ320は、npnトランジスタによって構成される。オペアンプ310は、電源配線210および接地配線215と接続されて、電源電圧Vsの供給を受けて動作する。
The
オペアンプ310の非反転入力端子(+端子)には、抵抗素子R3を経由して、制御指令電圧Vsvが入力される。一方で、オペアンプ310の反転入力端子(−端子)は、抵抗素子R2を経由して、ノードNdと接続される。キャパシタC1は、オペアンプ310の非反転入力端子(+端子)および反転入力端子(−端子)の間に接続される。オペアンプ310の出力端子は、抵抗素子R1を経由して、駆動トランジスタ320の制御電極(ベース)と電気的に接続される。
The control command voltage Vsv is input to the non-inverting input terminal (+ terminal) of the
オペアンプ310によるフィードバックによって、駆動トランジスタ320による供給電流、すなわち、ガス比例弁70の駆動電流Idは、ノードNdの電圧が制御指令電圧Vsvと等しくなるように制御される。この結果、駆動回路300による駆動電流Idは、下記(1)式に従って制御される。
By the feedback from the
Id=(Vsv−GND2)/R0 …(1)
このように、駆動回路300は、制御指令電圧Vsvに応じて、厳密には、制御指令電圧Vsvおよび接地電圧GND2の電圧差に従って駆動電流Idを制御するように構成される。
Id = (Vsv−GND2) / R0 (1)
As described above, the
マイクロコンピュータ100は、燃焼バーナ50での必要発生熱量に応じてガス比例弁70の開度指令値を算出するとともに、当該開度指令値に対応した駆動電流Idを生じさせるための制御指令電圧Vsvを出力する。たとえば、ガス比例弁70の開度(指令値)と、駆動電流Idとの対応関係を、マップまたは演算式によって予め定めておけば、当該マップまたは演算式を都度参照することによって、式(1)に従って燃焼制御のための制御指令電圧Vsvを算出することができる。
The
図3に示されるように、マイクロコンピュータ100が接地配線225によって接地される一方で、駆動回路300は接地配線215によって接地される。すなわち、接地配線225は「第1の接地配線」に対応し、接地配線215は「第2の接地配線」に対応する。
As shown in FIG. 3, the
図2で説明したように、マイクロコンピュータ100の接地電圧GND1(接地配線225)が安定的である一方で、駆動回路300の接地電圧GND2(接地配線215)は、機器群の消費電流の流入により上昇する可能性がある。これにより、駆動電流Idが変動することが懸念される。
As described in FIG. 2, the ground voltage GND1 (ground wiring 225) of the
図4には、接地電圧の上昇に伴う駆動電流の変動を説明するための概念図が示される。
図4を参照して、正常時には、GND1=GND2である。このとき、式(1)に示されるように、駆動電流Idは、電圧差ΔV1(ΔV1=Vsv−GND1)に比例する。逆に言えば、マイクロコンピュータ100は、当該電圧差ΔV1を基準にして、制御指令電圧Vsvを生成する。
FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining the fluctuation of the drive current accompanying the rise of the ground voltage.
Referring to FIG. 4, GND1 = GND2 at the normal time. At this time, as shown in Equation (1), the drive current Id is proportional to the voltage difference ΔV1 (ΔV1 = Vsv−GND1). In other words, the
ここで、駆動回路300の接地電圧GND2が、ΔVgnd上昇した場合には、駆動電流Idは、電圧差ΔV2(ΔV2=ΔV1−ΔVgnd)に比例するようになる。この結果、同一の制御指令電圧Vsvに対して駆動電流Idが変動する。具体的には、ΔVgnd/R0だけ、駆動電流Idが減少する。このような駆動電流Idの変動により、マイクロコンピュータ100からの指令に対して、燃焼バーナ50からの供給ガス量に誤差が生じる。この影響により、燃焼バーナ50からの供給ガス量と燃焼用空気との空燃比が所望値から変化することによって、燃焼状態が悪化することが懸念される。
Here, when the ground voltage GND2 of the
したがって、実施の形態1では、駆動回路300の接地電圧に変動に対する駆動電流の変動を抑制するように、ガス比例弁70の開度を制御する。
Therefore, in the first embodiment, the opening degree of the gas
図5は、本実施の形態に従う燃焼装置における、ガス比例弁70の開度(差動量)を制御するための構成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration for controlling the opening degree (differential amount) of gas
図5を参照して、本実施の形態に従う燃焼装置には、電圧検出回路350がさらに設けられる。
Referring to FIG. 5,
電圧検出回路350は、オペアンプ360と、抵抗素子R4,R5を有する。抵抗素子R4,R5の電気抵抗値についてもR4,R5で表記することとする。オペアンプ360は、電源配線210および接地配線215と接続されて、電源電圧Vsの供給を受けて動作する。
The
オペアンプ360の反転入力端子(−端子)は、接地配線215と接続される。すなわち、反転入力端子(−端子)には、接地電圧GND2が入力される。オペアンプ360の非反転入力端子(+端子)は、抵抗素子R4を経由して、接地配線225(GND1)と電気的に接続される。さらに、抵抗素子R5は、オペアンプ360の非反転入力端子(+端子)と出力端子との間に接続される。
The inverting input terminal (− terminal) of the
これにより、オペアンプ360および抵抗素子R4,R5によって、反転増幅器が構成される。したがって、電圧検出回路350は、電圧差(GND2−GND1)を抵抗比(R5/R4)に従って増幅した、検出電圧Vdgを出力する。検出電圧Vdgは、GND1=GND2のとき(正常時)にはVdg=0である一方で、GND2の上昇に応じてVdg>0となる。すなわち、検出電圧Vdgは、GND2の変動量ΔVgnd(以下、GND電圧差ΔVgndとも称する)に比例した電圧となる。
As a result, the
マイクロコンピュータ100は、ノード101,105と、A/D変換器102と、CPU104と、D/A変換器106とを含む。
The
A/D変換器102は、ノード101に入力されたアナログ電圧を所定ビット数のデジタルデータに変換するように構成される。D/A変換器106は、CPU104から出力されたデジタルデータをアナログ電圧に変換するように構成される。
The A /
電圧検出回路350からの検出電圧Vdgは、マイクロコンピュータ100のノード101に伝達される。A/D変換器102は、検出電圧VdgをデジタルデータDVdgに変換して、CPU104に出力する。
Detection voltage Vdg from
CPU104は、デジタルデータDVdgを用いた制御演算によって、ガス比例弁70の開度指令値を示すデジタルデータDVsvを出力する。D/A変換器106は、CPU104からのデジタルデータDVsvをアナログ電圧である、制御指令電圧Vsvに変換する。制御指令電圧Vsvは、ノード105から駆動回路300(図2)へ入力される。
The
図6は、実施の形態1に従うガス比例弁の開度制御演算処理を説明するフローチャートである。図6に示されたフローチャートに従う制御処理は、制御周期毎(たとえば、100ms毎)に、マイクロコンピュータ100によって繰り返し実行される。
FIG. 6 is a flowchart illustrating opening degree control calculation processing of the gas proportional valve according to the first embodiment. The control process according to the flowchart shown in FIG. 6 is repeatedly executed by the
図6を参照して、マイクロコンピュータ100は、ステップS100により、燃焼バーナ50での燃焼制御により、ガス比例弁70の開度指令値を算出する。さらに、算出された開度指令値に対応させて、上述したマップまたは演算式に従って駆動電流Idが算出される。
With reference to FIG. 6, the
たとえば、給湯装置10からの出湯温度が設定湯温に制御されるように、温度情報および流量情報に基づいて燃焼バーナ50に対する要求発生熱量が算出される。さらに、算出された要求発生熱量に従って、燃焼バーナ50からの燃料ガス供給量が決定される。ガス比例弁70の開度指令値は、算出された燃料ガス供給量に対応して算出することができる。
For example, the required heat generation amount for the
マイクロコンピュータ100は、ステップS110により、ステップS100で算出された駆動電流Idを制御指令電圧Vsvに換算する。たとえば、式(1)に従って、Vsv=R0・Idとして算出することができる。
In step S110, the
さらに、マイクロコンピュータ100は、ステップS120により、A/D変換器102からのデジタルデータDVdgに基づいて、GND電圧差ΔVgndに依存して変化する検出電圧Vdgを読み込む。
Further, in step S120, the
マイクロコンピュータ100は、ステップS130により、ステップS120で読み込まれた検出電圧Vdgに応じて、ステップS110で算出された制御指令電圧Vsvに対する補正量ΔVsvを算出する。
In step S130, the
図4から理解されるように、GND電圧差ΔVgndに従って制御指令電圧Vsvを補正することにより、GND1=GND2のときと同じ駆動電流Idを確保することができる。したがって、補正量ΔVsvは、検出電圧Vdgから逆算されるGND電圧差ΔVgndを補償するように定めることができる。なお、駆動回路300の接地電圧GND2が変動していないとき(GND2=GND1)には、ΔVsv=0とされる。
As can be understood from FIG. 4, by correcting the control command voltage Vsv according to the GND voltage difference ΔVgnd, the same drive current Id as when GND1 = GND2 can be secured. Therefore, the correction amount ΔVsv can be determined so as to compensate for the GND voltage difference ΔVgnd calculated backward from the detection voltage Vdg. When the ground voltage GND2 of the
マイクロコンピュータ100は、ステップS140により、燃焼制御から求められた制御指令電圧(S110)と、ステップS130で算出された補正量ΔVsvとの和に従って、マイクロコンピュータ100からの制御指令電圧Vsvを算出する。
In step S140, the
再び図5を参照して、CPU104は、図6のステップS140で算出された制御指令電圧Vsvに従ってデジタルデータDVsvをD/A変換器106へ出力する。D/A変換器106は、CPU104からのデジタルデータDVsvをアナログ電圧に変換して、ノード105から出力する。これにより、図3に示された駆動回路300に対して、制御指令電圧Vsvが入力される。
Referring to FIG. 5 again,
このように本実施の形態1に従う燃焼装置によれば、ガス比例弁70の駆動回路300の接地電圧が変動しても、GND電圧差ΔVgnd(ΔVgnd=GND2−GND1)に依存して変化する検出電圧Vdgに基づいて、マイクロコンピュータ100から駆動回路300への制御指令電圧Vsvを補正することができる。したがって、接地電圧変動の影響によるガス比例弁70の駆動電流Idの変動を防止することにより、燃焼装置における燃料供給を制御するガス比例弁70を、マイクロコンピュータ100からの指令に応じて正確に制御することができる。
Thus, according to the combustion apparatus according to the first embodiment, even if the ground voltage of
[実施の形態2]
実施の形態1では、GND電圧差ΔVgnd(ΔVgnd=GND2−GND1)に依存して変化する電圧として、電圧検出回路350からの検出電圧Vdgをマイクロコンピュータ100に入力する例を説明した。実施の形態2では、GND電圧差ΔVgndの検知の変形例を説明する。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, an example in which the detection voltage Vdg from the
図7は、実施の形態2に従うガス比例弁の開度制御するためのブロック図である。
図7を参照して、ガス比例弁70の駆動回路300は、実施の形態1(図3)と同様に構成されている。すなわち、ガス比例弁70の駆動電流Idは、マイクロコンピュータ100からの制御指令電圧Vsvに応じて、駆動トランジスタ320によって制御される。
FIG. 7 is a block diagram for controlling the opening of the gas proportional valve according to the second embodiment.
Referring to FIG. 7,
実施の形態2に従う燃焼装置では、図5に示された電圧検出回路350に代えて、電圧検出回路400が設けられる。
In the combustion apparatus according to the second embodiment, a
電圧検出回路400は、オペアンプ410と、抵抗素子Ra,Rbとを有する。抵抗素子Ra,Rbの電気抵抗値としても、Ra,Rbで表記するものとする。オペアンプ410は、電源配線220および接地配線225と接続されて、電源電圧Vcの供給を受けて動作する。したがって、オペアンプ410は、マイクロコンピュータ100の近傍に配置されることが好ましい。
The
オペアンプ410の反転入力端子(−端子)は、配線240および抵抗素子Raを経由して、駆動回路300のノードNdと電気的に接続される。一方で、オペアンプ410の非反転入力端子(+端子)は、配線216を経由して、接地配線215と電気的に接続される。抵抗素子Rbは、オペアンプ410の反転入力端子(−端子)および出力端子の間に電気的に接続される。
The inverting input terminal (− terminal) of the
これにより、オペアンプ410および抵抗素子Ra,Rbによって、反転増幅器が構成される。したがって、電圧検出回路400は、抵抗素子R0での電圧降下量ΔV0(ΔV0=Id・R0)を抵抗比(Rb/Ra)に従って増幅した、検出電圧V0を出力する。電圧検出回路400からの検出電圧V0は、マイクロコンピュータ100のノード101に入力される。したがって、マイクロコンピュータ100は、A/D変換器102(図5)からのデジタルデータによって、検出電圧V0を取得することができる。
Thereby, the
ここで、図4に示されたように、GND電圧差ΔVgndが生じると、同一の制御指令電圧Vsvに対して、電圧降下量ΔV0が変化する。したがって、検出電圧V0についても、GND電圧差ΔVgndに依存して変化することが理解される。なお、配線216,240は、ノードNdおよび接地配線215の電圧をオペアンプ410に伝達する必要がある。このため、特に、配線216に対しては、電流を消費するような機器群を接続しないことが好ましい。
Here, as shown in FIG. 4, when the GND voltage difference ΔVgnd occurs, the voltage drop amount ΔV0 changes with respect to the same control command voltage Vsv. Therefore, it is understood that the detection voltage V0 also changes depending on the GND voltage difference ΔVgnd. Note that the
図8は、実施の形態2に従うガス比例弁の開度制御演算処理を説明するフローチャートである。図8に示されたフローチャートに従う制御処理についても、制御周期毎(たとえば、100ms毎)に、マイクロコンピュータ100によって繰り返し実行される。
FIG. 8 is a flowchart illustrating the opening degree control calculation process of the gas proportional valve according to the second embodiment. The control process according to the flowchart shown in FIG. 8 is also repeatedly executed by the
図8を参照して、マイクロコンピュータ100は、図6と同様のステップS100により、ガス比例弁70の開度指令値を算出するとともに、算出された開度指令値に対応させて駆動電流Idをさらに算出する。
Referring to FIG. 8,
マイクロコンピュータ100は、図6と同様のステップS110により、ステップS110で算出された駆動電流Idを制御指令電圧Vsvに換算する。
The
さらに、マイクロコンピュータ100は、ステップS125により、A/D変換器102からのデジタルデータに基づいて、GND電圧差ΔVgndに依存して変化する検出電圧V0を読み込む。
Further, in step S125, the
CPU130は、ステップS135により、検出電圧V0の基準値V0*と、読み込まれた検出電圧V0との電圧差(V0*−V0)に応じて、ステップS110で算出された制御指令電圧Vsvに対する補正量ΔVsvを算出する。ここで、基準値V0*は、GND1=GND2のときにおける検出電圧V0の値であり、本来の駆動電流Idを示す制御指令電圧Vsvから算出することができる。したがって、GND1=GND2(ΔVgnd=0)のときには、V0*=V0となる。一方で、GND電圧差ΔVgndが生じると、(V0*−V0)は、ΔVgndに比例して増加する。
In step S135, the
このため、ステップS135では、駆動回路300の接地電圧GND2が変動していないとき(GND2=GND1)には、ΔVsv=0とされる。これに対して、GND電圧差ΔVgndが生じたときには、電圧差(V0*−V0)に応じて制御指令電圧Vsvを補正することにより、GND1=GND2のときと同じ駆動電流Idを確保することができる。
For this reason, in step S135, when the ground voltage GND2 of the
マイクロコンピュータ100は、図6と同様のステップS140により、燃焼制御から求められた制御指令電圧(S110)と、ステップS135で算出された補正量ΔVsvとの和に従って、マイクロコンピュータ100からの制御指令電圧Vsvを算出する。駆動回路300は、ステップS140で算出された制御指令電圧Vsvに従って、ガス比例弁70の駆動電流Idを制御する。
The
これにより、実施の形態2に従う燃焼装置では、ガス比例弁70の駆動回路300の接地電圧が変動しても、GND電圧差ΔVgndに依存して変化する検出電圧V0に基づいて、マイクロコンピュータ100から駆動回路300への制御指令電圧Vsvを補正することができる。この結果、実施の形態1と同様に、接地電圧変動の影響によってガス比例弁70の駆動電流Idが変動することを防止できるので、燃焼装置における燃料供給を制御するガス比例弁70を、マイクロコンピュータ100からの指令に応じて正確に制御することができる。
Thereby, in the combustion apparatus according to the second embodiment, even if the ground voltage of the
なお、本実施の形態では、燃焼機構での燃料としてガスを例示したが、駆動電流に応じて作動量が変化する機器によって燃料供給量が制御されるものであれば、任意の燃料を用いる燃焼装置に対して、本発明の適用が可能である。 In this embodiment, gas is exemplified as the fuel in the combustion mechanism, but combustion using any fuel is possible as long as the fuel supply amount is controlled by a device whose operation amount changes according to the drive current. The present invention can be applied to an apparatus.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
10 給湯装置、20 入水管、30 出湯管、40 熱交換器、50 燃焼バーナ、55 ガス供給管、60 ガス電磁弁、70 ガス比例弁、90 負荷、100 マイクロコンピュータ、101,105 入出力ノード(マイクロコンピュータ)、102,106 変換器、110 外部電源、120 ダイオードブリッジ、130,170,190 平滑コンデンサ、140 トランジスタ、150 トランス、152 一次側巻線、155 二次側巻線、160 ダイオード、180 電圧レギュレータ、200,210,220 電源配線、205,215,225 接地配線、216,240 配線、300 駆動回路、310,360,410 オペアンプ、320 駆動トランジスタ、350,400 電圧検出回路、C1 キャパシタ、DVdg,DVsv デジタルデータ、Na,Nb,Nd ノード、GND 接地電圧(トランス二次側)、GND1 接地電圧(マイクロコンピュータ)、GND2 接地電圧(駆動回路)、GND♯ 接地電圧(トランス一次側)、Id 駆動電流(ガス比例弁)、R0〜R5,Ra,Rb 抵抗素子、V0,Vdg 検出電圧、V0* 基準値(検出電圧V0)、Vc,Vs 電源電圧、Vsv 制御指令電圧。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
燃料燃焼によって熱量を発生するように構成された燃焼機構と、
駆動電流に応じて変化する作動量に応じて燃料供給量を制御するように構成された制御機器と、
共通の接地電圧を供給するための第1および第2の接地配線と、
前記制御機器の前記作動量を制御するためのマイクロコンピュータと、
前記マイクロコンピュータからの制御指令電圧に応じて前記制御機器の前記駆動電流を調整するための駆動回路とを備え、
前記マイクロコンピュータは、前記第1の接地配線により接地され、
前記駆動回路は、前記第2の接地配線により接地され、
前記第1および第2の接地配線は、平滑コンデンサと接続されたノードを経由して電気的に接続され、
前記駆動回路は、前記制御指令電圧と前記第2の接地配線との電圧差に従って前記駆動電流を制御するように構成され、
前記マイクロコンピュータは、前記第1および第2の接地配線の電圧差に依存して変化する電圧の入力を受けるとともに、当該入力電圧に基づいて前記制御指令電圧を補正するように構成され、
前記燃焼装置は、
前記第1および第2の接地配線の電圧差を増幅した電圧を出力するように構成された電圧検出回路をさらに備え、
前記マイクロコンピュータは、前記電圧検出回路の出力電圧を前記入力電圧として、前記第1および第2の接地配線の電圧差に応じて前記制御指令電圧を補正する、燃焼装置。 A combustion device,
A combustion mechanism configured to generate heat by fuel combustion;
A control device configured to control a fuel supply amount according to an operation amount that changes according to a drive current; and
First and second ground wirings for supplying a common ground voltage;
A microcomputer for controlling the operation amount of the control device;
A drive circuit for adjusting the drive current of the control device according to a control command voltage from the microcomputer;
The microcomputer is grounded by the first ground wiring,
The drive circuit is grounded by the second ground wiring,
The first and second ground wirings are electrically connected via a node connected to a smoothing capacitor;
The drive circuit is configured to control the drive current according to a voltage difference between the control command voltage and the second ground wiring;
The microcomputer is configured to receive an input of a voltage that varies depending on a voltage difference between the first and second ground wirings, and to correct the control command voltage based on the input voltage.
The combustion device comprises:
A voltage detection circuit configured to output a voltage obtained by amplifying a voltage difference between the first and second ground wirings;
The microcomputer output voltage of the voltage detection circuit as the input voltage, to correct the control command voltage according to the voltage difference between the first and second ground wiring, combustion apparatus.
燃料燃焼によって熱量を発生するように構成された燃焼機構と、
駆動電流に応じて変化する作動量に応じて燃料供給量を制御するように構成された制御機器と、
共通の接地電圧を供給するための第1および第2の接地配線と、
前記制御機器の前記作動量を制御するためのマイクロコンピュータと、
前記マイクロコンピュータからの制御指令電圧に応じて前記制御機器の前記駆動電流を調整するための駆動回路とを備え、
前記マイクロコンピュータは、前記第1の接地配線により接地され、
前記駆動回路は、前記第2の接地配線により接地され、
前記第1および第2の接地配線は、平滑コンデンサと接続されたノードを経由して電気的に接続され、
前記駆動回路は、前記制御指令電圧と前記第2の接地配線との電圧差に従って前記駆動電流を制御するように構成され、
前記マイクロコンピュータは、前記第1および第2の接地配線の電圧差に依存して変化する電圧の入力を受けるとともに、当該入力電圧に基づいて前記制御指令電圧を補正するように構成され、
前記駆動回路は、前記駆動電流が通過する抵抗素子を有し、
前記燃焼装置は、
前記抵抗素子における電圧降下量を検出するための電圧検出回路をさらに備え、
前記マイクロコンピュータは、前記電圧検出回路の出力電圧を前記入力電圧として、前記制御指令電圧に対応した前記電圧降下量の基準値と、前記電圧検出回路によって検出された前記電圧降下量との電圧差に応じて前記制御指令電圧を補正する、燃焼装置。 A combustion device,
A combustion mechanism configured to generate heat by fuel combustion;
A control device configured to control a fuel supply amount according to an operation amount that changes according to a drive current; and
First and second ground wirings for supplying a common ground voltage;
A microcomputer for controlling the operation amount of the control device;
A drive circuit for adjusting the drive current of the control device according to a control command voltage from the microcomputer;
The microcomputer is grounded by the first ground wiring,
The drive circuit is grounded by the second ground wiring,
The first and second ground wirings are electrically connected via a node connected to a smoothing capacitor;
The drive circuit is configured to control the drive current according to a voltage difference between the control command voltage and the second ground wiring;
The microcomputer is configured to receive an input of a voltage that varies depending on a voltage difference between the first and second ground wirings, and to correct the control command voltage based on the input voltage.
The drive circuit has a resistance element through which the drive current passes,
The combustion device comprises:
A voltage detection circuit for detecting a voltage drop amount in the resistance element;
The microcomputer uses the output voltage of the voltage detection circuit as the input voltage, and a voltage difference between a reference value of the voltage drop corresponding to the control command voltage and the voltage drop detected by the voltage detection circuit It corrects the control command voltage in accordance with, combustion apparatus.
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