JPH01142317A - ガス燃焼装置の燃焼量制御システム - 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］ この発明は、ガス燃焼装置の燃焼量制御システムに係り
、特には低燃焼量設定領域でも比較的正確に調節できる
ように改良したガス燃焼装置の燃焼量制御システムに関
する。

［従来の技術］ ガス湯沸器など燃焼装置にあっては、バーナには燃料ガ
スが比例弁を介してノズルから送られるようになってい
る。そして、給温湿度の″ＪＡ節時には、温度検出（ｉ
号に基づいて比例弁を制御して二次ガス圧を変化させる
ことによりノズルを通過するガス標を調節する。

ところが、供給源を都市ガスに求める地域にあっては、
燃料ガスの供給圧力は比較的低く、５０１ＩＩＩｌｌＨ
２０から２００１１１８２０の範囲で標準圧力が１００
１１１Ｈ２０となっている。こういった低圧の燃料ガス
でガス量を増減して燃焼量を大から小にわたって調節す
るにあたって、特に小燃焼爆では設定圧が低い範囲で行
うこととなり、比例弁に対する制御電流を小さくしなけ
ればならず、正確な燃焼間の制御が得られなくなる。

そこで、二次圧をそれほど低下させることなく燃焼量制
御範囲の拡大を図ろうとするものが実公昭６１−１９３
２０号公報に記載されている。

［発明が解決しようとする問題点］ この公報によれば、二次圧をそれ程低下させなくてもバ
イパス流路によって最小ガス量を確保できるが、出湯温
度を検知して設定温度となるように比例弁を制御してガ
ス量を定めるものでは、必ずしも所定の位置で固定され
ず、ある若干の幅で変動している。

このため温度設定に伴い、バイパス流路（側路）に切替
えるときの付近が必要なガス量となると、バイパス流路
に対する開閉が頻繁に行なわれ、いわゆるチャタリング
現染が生ずるようになる。

［発明の目的］ この発明は上記事情を考慮してなされ、その目的は燃料
ガスの供給圧力が相対的に低い場合でも、比較的簡素な
構造でもって燃焼量を正確に設定できると同時に側路に
対する切替えに伴うチャタリング現染を低減し得るとい
った優れた効果を有するガス燃焼ｉ四の燃焼多制御シス
テムを提供するにある。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、燃焼量調節手段の設定状態に応じて燃料ガ
スをバーナに送る供給路と、この供給路に設けられ該供
給路を通過する燃料ガス量を調節する比例弁と、この比
例弁の燃料ガスに対する下流側に設けられ、通電および
断電により前記供給路を閉鎖および開放する電磁弁と、
この電磁弁に対して並列状態に設けられ、該電磁弁によ
る前記供給路の閉鎖時に燃料ガスの通過量を制限する側
路と、前記燃焼量調節手段の設定状態により前記比例弁
を制御し、所定の燃焼量で前記電磁弁により前記供給路
を閉鎖する制御装置と、この制御装置による前記電磁弁
の閉鎖時にＩＷｌ鎖以前よりも前記バーナに対する燃料
ガスの供給量を所定だけ増量させるようにυ制御するこ
ととを備えるように構成している。

［発明の作用および効果］ 上記のように構成した本発明によれば、燃料ガスの燃焼
量を調節する際に、小さく設定したときには、電磁弁を
切替えることにより供給路がｒ！ｌ′ｍされるので、燃
料ガスは側路のみを介してバーナに供給される。このた
め比例弁の二次圧力が高くなり、比例弁の制御できる圧
力範囲が広くなり、燃焼量を正確に設定できる。しかも
、電磁弁の閉鎖への切替え時には、閉鎖以前よりもバー
ナに対する燃料ガスの供給量を所定だけ増大させるよう
にしたことから、電磁弁や比例弁に対して生ずるチャタ
リングの回数を減少させるように抑制できる。

［実施例］ 以下本発明をガス湯沸器に適用した一実施例を図面を参
照して説明する。このガス温情型は第１図に示すように
燃焼器１０、ガス管２０および制御装＠３０を備えてい
る。燃焼器１０の外ケース１１内には、下部に位置する
多孔性のセラミックバーナプレート１２が設けられ、多
数の透孔を炎口１２ａとしている。このバーナプレート
１２の上方には、スパーカ電極１３およびフレー・ムロ
ラド１４とともに熱電対１４ａがバーナプレート１２に
近接状態に設けられている。１５は伝熱用のフィン１５
ａを有する熱交換器で、水供給管（図示せず）より給水
されるようになっている。１６はバーナプレート１２と
ともにバーナをＩ或するバーナケースで、これは偏平な
漏斗状を成し、外ケース１１の下端開口部を閉鎖するよ
うに取り付けられている。バーナケース１６の）端開口
部には、内部に送風１１１７を配設したスクロールケー
シング１８の吹出口が連結されている。１９は多孔性の
整流板で、これはバーナケース１６とバーナプレートの
間に配設され、ここを通過する混合ガスを均等に分散す
る。２０は供給路としてのガス管で、これはガス供給源
（図示せず）を径寸法が例えば１０ＩｌｌＩ１１に設定
されたノズル２１を介してスクロールケーシング１８内
に連通させている。２２は切替用の電磁弁で、これはノ
ズル２１に対して燃料ガスの上流側に位置するようにガ
ス管２Ｑに設けられ、後述する制御装置３０により通断
電制御されガス管２０を開開するようになっている。

２３は電磁弁２２と並列関係となる側路で、これは燃料
ガスに対して電磁弁２２の上流側および下流側になる位
置２３ａ　、２３ｂで連結され、この側路２３にはオリ
フィス２４が制限部材として配設されている。このオリ
゛ノイス２４の径寸法はノズル２１の径寸法より小とな
る７ｍｍに設定され、電磁弁２２が通電されて閉鎖とな
ったときに、燃料ガスをオリフィス２４の存する側路２
３を介してノズル２１に流す、、２５は通電聞により開
放度合を変化させる二次汗制御形比例弁で、これは燃料
ガスに対して側路２３の接続位置２３ａよりも上流側に
位置するようにガス管２０に設けられ、通過する燃料ガ
スのｍを通電面に応じて調節する。

２６は緩点火実施用の補助電磁弁で、これは比例弁２５
の上流側に設けられ、スパーカ電極１３の作動検知後に
比例弁２５への通電に先立って通電されるようになって
いる。これにより比例弁２５は、点火時に燃料ガスの圧
力が加わる前に通電されることがなくなり、弁の開放度
合が制御以上になってしまうことが防がれ、多量の燃料
ガスの流入による逆火の発生が防止される。２７は主電
磁弁で、これはガス管２０でガス供給源と補助電磁弁２
６との間に設けられ、ガス湯沸器の作動時にのみ開放さ
れ、異常−燃焼時には自動的に開鎖され安全性を確保で
きるようになっている。

さて、制御装置３０は第２図にブロック図で示す如く、
送風機制御回路３１、回転数検出回路３２、比例弁制御
回路３３およびシーケンス制御回路３４を備えている。

送）ＭＨＩ制御回路３１は燃焼量調節手段としての湯温
設定部材３５および熱交換器１５により湯温を検知する
湯温センサ３６を有し、これらにより発生する信号に応
じて送！ａ機１７の回転数を制御する。この送風ｖｓ１
７の回転数は回転数検出回路３２により検出され、検出
信号として比例弁制御回路３３に送られる。この比例弁
制御回路３３は、熱電対１４ａおよび回転数検出回路３
２からの信号に基づき、熱雷対１４ａに関係する比例弁
補正回路１４ｂを介して比例弁２５を制御するようにな
っている。シーケンスＩ制御回路３４は、補助電磁弁２
６および主電磁弁２７の各開閉動作、ならびに比例弁制
御回路３３の作動タイミングを１御する一方、電磁弁２
２を開閉制御し、湯温設定部材３５の操作により後述す
る如く電磁弁２２が閉状態になるに伴い、シーケンス制
御回路３４がｍ信号を通電制御部３９に送り、この通電
制御部３９が比例弁２５に対する供給電流量を増加する
ように働いて該比例弁２５の開放度合を大きくするよう
になっている。

ここで、上記の態様を第３図および第４図で考察すると
、負荷に換算した送風機１７の回転数（ｒｐｍ）が設定
値、例えば、２７００ｒｐ−以上であるとぎには、電磁
弁２２は開状態にされ、比例弁２５は第３図に実線Ａで
示す如く制御される。ま□　　た、送風１１１１７の回
転数に相当する値Ｘを下回るようになると、電磁弁２２
は閉鎖される。これに伴い、通電制御部３９により比例
弁２５は、第３図の実線Ｂ中で示す如くυ制御される。

このときの比例弁２５への電流値は点Ｘでの正規の燃焼
号相当値よりも燃焼ガスが増加した吊で、例えば１２０
ｍｍＡである。これによれば、第４図に示すように燃焼
部は実線Ｂの如く増加分が生じ、例えば切替え時に燃焼
部が１００００Ｋｃａｌ／　ｈから１２０００にｃａｌ
／ｈになる。なお、３７はスパーカ電極１３の作動状態
を検知するスパーク検知回路、３８はガス湯沸器の作動
スイッチである。

しかして、ガス湯沸器を作動さぜるにあたっては、スイ
ッチ３８とともに湯温設定部材３５を操作すると、設定
湯温と出湯温に応じた値が、送風機制御回路３１に入力
され、これにより送風１１７が駆動され、スパーカ電極
１３が作動して主電磁弁２７が開放される。スパーカ電
極１３の作動によりスパーク検知回路３７からの検知信
号により補助電磁弁２６および比例弁制御回路３３に通
電される。この通電に伴い補助電磁弁２６が開放される
一方、回転数検出回路３２からの信号により比例弁２５
が開度設定される。このとき、負荷として捕えられる回
転数が点Ｘの値以上であれば、電磁弁２２は開放されて
おり、燃料ガスはガス管２０における比例弁２５により
調節されて電磁弁２２およびノズル２１を介してスクロ
ールケーシング１８内に供給される。このようにスクロ
ールケーシング１８内に供給された燃料ガスは、空気と
混合され、混合ガスとなってバーナケース１６および整
流板１９を順に介してバーナプレート１２に送られる。

このバーナプレート１２に送られた混合ガスはスパーカ
電極１３により点火され、回転数検出回路３２および熱
電対１４ａからの検知信号に基づき、所定の空燃比で燃
焼し、熱交換器１５に熱を与える。

つぎに、負荷を小とすべく湯温設定部材３５を再操作し
、燃焼量相当の回転数を点Ｘの値よりも低くすると、シ
ーケンス制御回路３４により＠磁弁２２が閉じられ、こ
の状態で比例弁制御回路３３は回転数検出回路３２から
の信号に基づいて比例弁２５には、電磁弁２２が開状態
の時に加えた電流値よりも高い電流値で制御するように
信用する。このため比例弁２５の開放度合が大になり、
燃料ガスは開放度合が大となった比例弁２５から高いガ
ス圧となってオリフィス２４に加わり、このオリフィス
２４およびノズル２１からスクロールケーシング１８内
に送られる。

このようにオリフィス２４には、高い圧力の燃料ガスを
加えても、ガス流量はオリフィス２４により制限される
ようになり、負荷燃焼♀が低い場合でも、第３図に点Ｙ
から実線Ｂで示す如く、実線Ａで示す図と同様に高い電
流値で制御でき、ノズル２１から供給される燃焼間を正
確に調節できる。

しかも、このとき比例弁２５に対する通Ｎｍを第３図の
実線中で示した如く通常の通電子よりも大となるように
して燃料ガスを増量して燃焼量を増加させたので、電磁
弁２２やガバナー比例弁２５に対するチャタリングの発
生率を低減させることができる。

また、湯温設定部材３５の操作に伴い、第４図の点Ｘで
燃焼量が一時的に増加し、空燃比がくずれて熱雷対１４
ａからの出力が一時的に増えるが、熱電対１４ａからの
出力は、応答性の遅い関係のため比例制御回路３３に直
ちに作用せず、その後に第３図の実線Ｂの如く制御され
る過程では、熱電対１４ａからの出力を受けた比例弁補
正回路１４ｂにより、空燃比は例えば１．４を中心にし
て±０２の許容範囲で補正され、第３図の実線へにより
制御されたときと略同様な値を維持する。

上記の状態から燃焼量が高くなる場合も上記と同様に電
磁弁２２やガバナー比例弁２５に対するチャタリングの
発生率を低減できる。

ところで、第５図および第６図は他の例を示し、負荷信
号である送１１１１の回転数が点Ｘで示す値以上のとぎ
は、電磁弁は開放状態にされ比例弁は第５図に実線へで
示す如く制御される。送ｌｉｔ機の回転数が点Ｘの値を
下回ると、電磁弁は開鎖され、これに伴い比例弁２５は
第５図に実線Ｂで示す如く制御される。この実線Ｂにお
いては、送風１１７の回転数がＷ（Ｖ）ｒｏｍになると
、電磁弁は開放され、これに伴い比例弁２５は実線Ａ　
１．ニアｆ＜す如く制御される。これはシーケンス制御
回路３４にヒステリシス特性をもたせたもので、具体的
には第７図（ａ）、（ｂ）のようになる。この時も本実
施例では、電磁弁が閉鎖され側路２３のみ通過を許され
たときには、燃焼量が切替え）↑前よりも増量している
ようになっている。これによれば、送風機１７の回転数
が減少して点Ｘの位置で電磁弁２２が閉鎖され、側路２
３のみ通過を許容されたとき、仮に燃焼量が切替え前よ
りも減少していると、（例えば、側路２３のオリフィス
２４のばらつきとか、比例弁のばらつきに起因して）ガ
ス量がさらに減少する傾向のとぎには問題ないが、絞り
過ぎたときには、絞り過剰により送風機１７の回転数が
上昇してガス８を増やして燃焼量を増量する方向に働き
、極端な場合には、点Ｗまで移動してしまい、再び電磁
弁２２が開放され比例弁２５は再度、実線Ａで示す如く
制御されるようになる。また、この時もガス量が増大側
にばらつくと、送風機の回転数を低下させる方向となり
、再び点Ｘの装置まで移動し、点１−Ｙ・−Ｖ−一の循
１Ｍが生じてしまう。

これに対して本発明では、電磁弁２２が閉鎖したときに
は、開放時よりも燃焼量を増加させたので、送風１１１
７に対する回転数変化の方向づけが可能になり、この結
果チャタリングを抑制する傾向が強化されるようになる
。

なお、上記実施例では、強制送風式ガス燃焼装置として
説明し、しかも出湯温と設定温からの信号を送風機１７
の回転数に代え、この回転数により比例弁２５を制御す
るようにしているが、出湯温と設定温からの信号により
直接的に比例弁を制御するようにしてもよい。

また、適用対像としては強制送風式ガス燃焼装置ばかり
でなく自然吸気式ガス燃焼装置であってもよい。

さらには、上記実施例では、電流値によりガス世を増大
させて燃焼量を増加させるようにしたが、側路を径大に
して燃焼量を増加させるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の・一実施例を示し、第１
図はガス湯沸器に縦断面図、第２図は制御装置のブロッ
ク図、第３図は送風機の回転数（ｒｐｍ）とガバナー比
例弁に対する電流値（ＩｍｍＡ＞との関係を示すグラフ
、第４図は燃焼ｆｉｌ　（ｋｃａｌ／ｈ　）とガバナー
比例弁に対する電流値（ＩｍｍＡ）との関係を示すグラ
フ、第５図および第６図は本発明と比較するために用い
た他の制御例を示す第３図および第４図相当図、第７図
（ａ）、（ｂ）はヒステリシスを示す概略図である。 図中、１２・・・バーナプレート　１６・・・バーナケ
ース　１７・・・送風機　２１・・・ノズル　２２・・
・切替用の電磁弁　２３・・・側路　２４・・・オリフ
ィス　２５・・・ガバナー比例弁　３０・・・制御装置
　３５・・・湯温設定部材（燃焼■調節手段）　３つ・
・・通電制御部 第３図 地殊Ｈ寓流 比例弁への電流

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 燃焼量調節手段の設定状態に応じて燃料ガスをバーナに
   送る供給路と、 この供給路に設けられ該供給路を通過する燃料ガス量を
   調節する比例弁と、 この比例弁の燃料ガスに対する下流側に設けられ、通電
   および断電により前記供給路を閉鎖および開放する電磁
   弁と、 この電磁弁に対して並列状態に設けられ、該電磁弁によ
   る前記供給路の閉鎖時に燃料ガスの通過量を制限する側
   路と、 前記燃焼量調節手段の設定状態により前記比例弁を制御
   し、所定の燃焼量で前記電磁弁により前記供給路を閉鎖
   する制御装置と、 この制御装置による前記電磁弁の閉鎖時に閉鎖以前より
   も前記バーナに対する燃料ガスの供給量を所定だけ増量
   させるように制御することとを備えたことを特徴とする
   ガス燃焼装置の燃焼量制御システム。