JPH01137105A - 燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、給湯器や暖房機等に使用され、その燃料ガス
の供給量をガバナ比例弁によって調節する燃焼制御装置
に関し、特に２本または２連（以下単に「２本」と記す
ンのバーナを使用し、バーナの使用数を切習えて燃焼を
行うものに保る。

［従来の技術］ 給湯器等では、設定される燃焼量に応じて、大発熱量を
確保するとともに、小発熱量にも対応できるように、２
本のバーナを備えた燃焼装置が使用され、小発熱量の場
合には１本または１連（以下単に「１本」と記す）のバ
ーナを、大発熱量の場合には２本のバーナを使用するな
ど、必要燃焼量に応じて使用するバーナの数を切替えて
いる。

そして、ガバナ比例弁でバーナに燃料ガスを噴出するノ
ズルに加わる燃料ガスの圧力を調節することによって、
バーナへの燃料供給量を調節している。また近年では、
マイクロコンピュータの普及による燃焼装置の制御が可
能になり、必要燃焼量に応じて使用するバーナ数を自動
的に切替えられている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、ガバナ比例弁では同じ電流を通電しても通過す
る燃料ガス量によって制御される圧力が異なってしまう
。従って、２本のバーナを切替えて使用すると、切替え
によってノズル数が異なり通過する燃料ガス量が変化す
るため、同じ電流を通電すると、単にバーナ数を切替え
るだけでは燃料ガスの供給量を特定しに＜＜、圧力変化
に伴う供給量の変化分を加味して制御しなければならな
い、そのため制御が複雑になり追随性のよい燃焼制御装
置が得られにくいという問題点がある。

しかし、プロパンガス等の発熱量の大きな燃料ガスを２
本バーナで使用する場合に限ってみると、これらの燃料
ガスでは、大燃焼時においても燃料供給量が比較的少な
くノズルに加わる燃料圧力が全体に高いため、バーナの
使用数を切替えることに伴ってガバナ比例弁への電流値
を変更することが必ずしも必要でないこと分本頭発明者
は見出だした。

本発明は、発熱量の大きな燃料ガスを使用し、ガバナ比
例弁によって２本のバーナへの燃料供給量を調節する燃
焼制御装置において、バーナの使用数を変更しても容易
に燃料ガスの供給量を特定でき、追随性のよい燃焼制御
装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、第１バーナおよび第２バーナへ発熱量の大き
な燃料ガスをそれぞれ噴出して供給する第１ノズルおよ
び第２ノズルと、前記第１ノズルおよび前記第２ノズル
へ供給される燃料ガスの供給圧力をその通電電流に応じ
て調節するガバナ比例弁と、該ガバナ比例弁と前記第１
ノズルとの間に設けられ、通電時には前記第１バーナへ
燃料ガスを供給し非通電時には前記第１バーナへの燃料
ガスの供給を停止する電磁弁と、前記第１バーナおよび
前記第２バーナの燃焼量を設定するための燃焼量設定手
段と、該燃焼量設定手段の設定状態に基づいて前記電磁
弁の通電状態を制御するとともに、前記燃焼量設定手段
の設定状態に応じて前記ガバナ比例弁の通電電流を制御
し、前記電磁弁の通電時と非通電時とに前記ガバナ比例
弁の通電電流を同じ範囲で変化させる制御手段とからな
る技術的手段を採用する。

［作用］ 本発明では、供給される燃料ガスは、ガバナ比例弁によ
って圧力が調節され第１ノズルと第２ノズルとからそれ
ぞれ第１バーナと第２バーナへ噴出される。燃焼量設定
手段で設定される燃焼量が少なく１本のバーナでのみ燃
焼される場合には、電磁弁は通電されず開状態になり、
その設定状態に応じてガバナ比例弁が通電され、その通
電量に応じた燃料が供給される。また、設定される燃焼
量が多く２本のバーナによる燃焼が必要な場合には、電
磁弁が通電されて開状態にされ、その設定状態に応じて
ガバナ比例弁が通電される。ガバナ比例弁は電磁弁が閉
状態のときと開状態のときと同じ範囲で通電電流を変化
される。

［発明の効果コ 本発明では、電磁弁が開状態のときと閉状態のときのガ
バナ比例弁への通電電流の変化範囲が同じである。しか
し、発熱量が大きい燃料ガスを使用するなめ、ガバナ比
例弁を通過する量が少なく各ノズルに加わる圧力が高い
ため、バーナを１本のみ使用した場合の最少電流値をバ
ーナを２本使用した場合に通電しても、各ノズルへの燃
料ガスの圧力が低下しすぎることはない。また、バーナ
を１本使用した場合の最大電流値をバーナを２本使用し
た場合に通電すれば、十分な量の燃料ガスを供給するこ
とができる。このように、１本のバーナの使用時と、２
本のバーナの使用時ともガバナ比例弁への通電電流は同
じ範囲で変化させることができるため、ガバナ比例弁の
通電電流を制御する制御手段の構成を簡単にすることが
でき、追随性のよい燃焼制御装置を提供することができ
る。

［実施例］ 次に本発明の燃焼制御装置を図面に示す実施例に基づき
説明する。

第２図に示すガス燃焼式給湯器１は、発熱量が大きいプ
ロパンガスを燃料とするもので、図示しない給湯器ケー
ス内には燃焼器ケース１０が設けられ、さらにその内部
にはガス供給管２０により供給される燃料ガスを燃焼さ
せる２連式バーナ１１が設けられている。また、燃焼器
ケース１０には３相Ｙ結線のブラシレスＤＣモータを使
用した燃焼用ファン１２が備えられ、２連式バーナ１１
はこの燃焼用ファン１２によって供給される燃焼用空気
によって燃焼する強制送風式燃焼器となっており、燃焼
後の燃焼排ガスは排気口２から外部へ排気される。

燃焼器ケース１０内の上方には図示しない水供給管と接
続された熱交換器１３が設けられ、内部を通過する水は
２連式バーナ１１の燃焼に伴って発生する熱で加熱され
る。また燃焼器ケース１０内の２連式バーナ１１の近傍
には、点火装置としてのスパーカ１４と、炎検知手段と
してのフレームロッド１５とが設けられている。

ガス供給管２０には、上流側より通電時に燃料ガスを通
過させる元電磁弁２１、主電磁弁２２、燃料ガスの供給
量を供給圧力を制御することにより調節するガバナ比例
弁２３が設けられ、その下流端には２連式バーナ１１へ
燃料を噴出する２連式ノズル１６が備えられている。

また、本実施例では給湯器の使用状態に応じて使用する
バーナ数を切替えるために、２連式ノズル１６の一方で
ある第１ノズル１６ａへ燃料ガスを供給するのガス供給
管２０中には本発明の電磁弁である切替用電磁弁２４が
設けられている。

この第１ノズル１６ａは、第１図に水子ように２連式バ
ーナ１１の一方である第１バーナＩｌａへ燃料を噴出す
るもので、２連式バーナ１１の他方である第２バーナ１
１ｂへ燃料を噴出するためには、第２ノズル１６ｂが設
けられている。そして切替用電磁弁２４を開状態にする
ときには第２バーナ１１ｂのみの燃焼が行われ、開状態
のときには第１バーナ１１ａ、第２バーナＨｂともに燃
焼が行われる。このときガバナ比例弁２３は、それぞれ
の状態において通電電流に応じて下流の各ノズルへの供
給圧力を調節する。

なお熱交換器１３の下流側には、加熱された水の温度を
検出する出湯温サーミスタ２５が設けられている。

制御装置３０は本発明の燃焼量設定手段と制御手段であ
り、第３図に示すとおり、マイクロコンピュータ４０を
中心として次の各回路から構成される。

スパーカ回路３１は、スパーカ１４の放電ギャップに火
花放電を発生するための高電圧発生回路を、リレーを介
して通電するための回路である。

ファン回路３２は、燃焼用ファン１２のブラシレスＤＣ
モータを設定された燃焼量に応じて駆動するとともに、
燃焼用ファン１２の回転数を検出するものである。

比例弁回路３３は、２連式バーナ１１へ供給される燃料
ガスの量が、燃焼用ファン１２によって供給される燃焼
用空気と適正な空燃比となるように、ガバナ比例弁２３
を通電するための回路であり、ファン回路３２で検出さ
れた回転数に基づいて通電される。

また本実施例では、切替用電磁弁２４を閉状態にして２
連式バーナ１１の一方である第１バーナ１１ａの使用を
停止して第２バーナ１１ｂのみを使用する場合と、切替
用電磁弁２４を開状態にして第１バーナＩｌａおよび第
２バーナ１１ｂをともに使用する場合ともに、同じ範囲
でガバナ比例弁２３の通電電流を変化させている。これ
は、本実施例では発熱量の大きいプロパンガスを燃料ガ
スとして使用しており、各ノズルに加わる燃料圧力が高
く、また通過するガス量が少ないためである。すなわち
、第４図に示すとおり、２連式バーナ１１をともに使用
するときのガバナ比例弁２３への通電電流とノズル圧力
の関係を実線Ａで、第２バーナ１１ｂのみを使用すると
きのガバナ比例弁２３への通電電流とノズル圧力の関係
を破線Ｂでそれぞれ示すと、最少燃焼量を得るために第
２バーナ１１ｂのみの使用時の最少電流値Ｉ　ｍｉｎを
２連式バーナ１１の使用時に通電したときのノズル圧力
は実線Ａで示されるとおリノズル圧力Ｐ工となり、この
ノズル圧力Ｐ０は破線Ｂにおけるノズル圧力Ｐ２と比較
して大きな差を生じていない。

また逆に２連式バーナ１１の使用時の最大電流値Ｉ　ｍ
ａＸを第２バーナ１１ｂのみの使用時にに通電すると、
ノズル圧力Ｐ、となり実線Ｂにおけるノズル圧力Ｐ４と
比較して高くなりすぎることはない。

そして、ガバナ比例弁２３への通電量をｒ　ｍｉｎがら
Ｉ　ＩｎａＸまで変化させた場合の燃料ガスの供給量は
、第５図に示すとおり、第２バーナ１１ｂのみを使用し
た場合には実線Ｃで、２連式バーナ１１をともに使用し
た場合には破線りでそれぞれ示される。

特に２連式バーナ１１をともに使用した場合の各バーナ
による供給量は、鎖線Ｅに示すとおり、第２バーナ１１
ｂのみを使用した場合の実線Ｃと大きな差がない、そし
て、切替用電磁弁２４を閉状態にした場合には燃料供給
量は実線Ｃに示すとおりＱｌからＱ２まで変化し、切替
用電磁弁２４を開状態にした場合には破線りに示すとお
りＱ、からＱ４まで変化する。

このように、本実施例のようにプロパンガス等の発熱量
の大きい燃料ガスを使用する燃焼機器では、ノズル圧力
が多少高くなっても、各バーナからの燃料の供給量には
大きな変化が生じない。

この結果、必要な燃料供給量が得られるように切替用電
磁弁２４を切替え、ガバナ比例弁２３への通電電流は、
燃焼用ファン１２の回転数に応じて一義的に変化させる
だけで、必要な燃焼量を得ることができる。

水量検出回路３４は、熱交換器１３の上流の図示しない
水供給管内に設けられた水量センサの羽根車の回転数を
検出することによって流入する水量を検出するものであ
る。

水弁回路３５は、水量センサの上流の水供給管に設けら
れた図示しない水量制御弁のギヤドモータを駆動するた
めの回路で、水量制御弁にはその開度を検出するための
ポテンショメータが備えられていて、水量制御弁はポテ
ンショメータによる検出信号に基づいて制御状態に応じ
た適正な開度に制御される。

水温検出回路３６は、前述の出湯温サーミスタ２５から
の信号と、熱交換器１３の上流に設けられた図示しない
入水温サーミスタからの信号とから、熱交換器１３で加
熱された水の温度と熱交換器１３へ流入する水の温度と
をそれぞれ検出するための回路である。

コントロール回路３７は、このガス燃焼式給湯器１の運
転状態を操作するための操作部で、運転スイッチ、温度
設定スイッチを備えている。このコントロール回路３７
は、遠隔操作ができるように図示しない省線式の２線配
線で接続されていて、この２線配線から供給される電力
によって作動する。

そして、運転信号および温度設定信号をディジタルで発
生し、それを所定の搬送波に変調して送出している。

インターフェース回路３８は、以上の各回路、元電磁弁
２１、主電磁弁２２、切替用電磁弁２４およびフレーム
ロッド１５と後述するＣＰＵ４０との間で信号を伝送す
るための回路であり、特に元電磁弁２１および主電磁弁
２２への通電回路には、２連式バーナ１１の炎が検知さ
れなくなったときに燃料を停止するための安全回路３つ
が備えられている。

マイクロコンピュータ４０（以下ＣＰＵ４０とする）は
、以上の各回路の作動状態を総合的に制御するもので、
記憶装置としてＲＯＭ４１とＲＡＭ４２を備え、コント
ロール回路３７からの運転信号により、ＲＯＭ　４１に
予め設定された作動順序でガス燃焼式給湯器１の運転を
行うとともに、コントロール回路３７の設定状態、水量
検出回路３４および水温検出回路３６からの各信号に基
づいて２連式バーナ１１の燃焼１を設定するために必要
燃焼量を計算して設定し、ファン回路３２、比例弁回路
３３および切替用電磁弁２４を制御している。

次に以上の構成からなる本実施例のガス燃焼式給湯器１
の作動を第１図に基づいて説明する。

使用者が運転スイッチを入れると、その信号により制御
装置３０が作動して、所定のシーケンスで運転が開始さ
れる。

制御装置３０は、設定された燃焼量に応じて燃焼用ファ
ン１２およびガバナ比例弁２３を制御する。ガバナ比例
弁２３によって供給圧力を調節された燃料ガスは第１ノ
ズル１６ａおよび第２ノズル１６ｂからソレソれ第１バ
ーナ１１ａおよび第２バーナ１１ｂへ噴出される９この
とき各ノズルから噴出される燃料ガスの量は、ガバナ比
例弁２３の通電電流に応じた量であり、切替用電磁弁２
４の開状態および閉状態には大きく影響されていない。

また、ガバナ比例弁２３の通電電流は、切替用電磁弁２
４が開状態のときと閉状態のときに同じ範囲で変化する
ため、切替用電磁弁２４を開状態にすると燃料供給量は
単純に２倍にできることになる。

従って、設定燃焼量に応じて燃料供給量を簡単に制御で
きる。

各バーナに供給された燃料ガスは、燃焼用ファン１２に
よって供給される燃焼用空気と混合されて燃焼し、設定
された燃焼量とすることができる。

以上のとおり、本発明では、２本または２連のバーナを
使用し、使用状態に応じてその一方を閉じる燃焼機器に
おいて、発熱量が大きい燃料ガスを使用する場合には、
切替用電磁弁の切替えをするだけで、使用するバーナ数
に応じた燃料供給量に簡単にすることができるため、ガ
バナ比例弁への通電回路やＣＰＵの制御内容が簡単にで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の作動説明のためのブロック図、第２
図は本実施例のガス燃焼式給湯器を示す概略構成図、第
３図は本実施例の制御装置を示すブロック図、第４図は
本実施例のガバナ比例弁の通電電流とノズル圧力の関係
を示す特性図、第５図は本実施例のガバナ比例弁の通電
電流と燃料ガス供給量の関係を示す特性図である。 図中、１１ａ・・・第１バーナ、１１ｂ・・・第２バー
ナ、１６ａ・・・第１ノズル、１６ｂ・・・第２ノズル
、２３・・・ガバナ比例弁、２４・・・切替用電磁弁（
電磁弁）、３０・・・制御装置（燃焼量設定手段、制御
手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）第１バーナおよび第２バーナへ発熱量の大きな燃料
   ガスをそれぞれ噴出して供給する第１ノズルおよび第２
   ノズルと、 前記第１ノズルおよび前記第２ノズルへ供給される燃料
   ガスの供給圧力をその通電電流に応じて調節するガバナ
   比例弁と、 該ガバナ比例弁と前記第１ノズルとの間に設けられ、通
   電時には前記第１バーナへ燃料ガスを供給し非通電時に
   は前記第１バーナへの燃料ガスの供給を停止する電磁弁
   と、 前記第１バーナおよび前記第２バーナの燃焼量を設定す
   るための燃焼量設定手段と、 該燃焼量設定手段の設定状態に基づいて前記電磁弁の通
   電状態を制御するとともに、前記燃焼量設定手段の設定
   状態に応じて前記ガバナ比例弁の通電電流を制御し、前
   記電磁弁の通電時と非通電時とに前記ガバナ比例弁の通
   電電流を同じ範囲で変化させる制御手段と からなる燃焼制御装置。