JPH01174820A - ガス燃焼機器の空燃比調整装置 - 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） 本発明は、装置をコンパクト化するために、ガス供給量
に比例した量の空気を強制的にガスバーナに供給するよ
うにした、電気比例制御方式によるガス燃焼機器の空燃
比調整装置に関する。

（従来技術） この種のガス燃焼機器においては、良好な燃焼状態を得
るためには、ガスバーナに対するガス供給量と空気供給
量の比率（以下単に空燃比という）が所定の値となるよ
うに、各供給量を互いに関連して正確に制御する必要が
あり、この空燃比が所定の値から離れると炎のリフトや
バンクファイアあるいは不完全燃焼等の異常燃焼を生ず
る。しかしてこの空燃比はガス燃焼機器に供給されるガ
ス種により異なった値とする必要があるので、ガス燃焼
機器が設置された地域のガス種が転換される場合等には
空燃比の調整を行う必要がある。

この種の空燃比を正確に制御する必要があるガス燃焼機
器においては、この種の調整をメインノズルの交換やガ
ス圧ガバナの調整等のみによって済ませることはできず
、ガス供給路に設けた比例電磁弁の最小及び最大開度な
らびに空気を供給する電動ファンの最小及び最大回転数
の調整をも行う必要がある。しかしてこのような調整は
ガス燃焼機器を最小負荷状態と最大負荷状態において実
際に作動させ、バーナに点火して行っている。このよう
な空燃比の調整は、ガス燃焼機器の出荷時や修理点検の
際等にも必要である。

（発明が解決しようとする問題点） このような従来技術においては、実際にガスバーナに点
火して空燃比の調整を行っているので、その調整の過程
において空燃比が所定の値から大きく離れると異常燃焼
を生ずる。このような異常燃焼は好ましくないのみなら
ず、場合によっては一旦ガス燃焼機器の作動を停止させ
てから再び作動させて調整を行う必要があり、調整に手
間がか＼るという問題がある。本発明はこのような問題
を解決しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） このために、本発明によるガス燃焼機器の空燃比調整装
置は、添付図面に例示する如く、ガスバーナ１０へのガ
ス供給路２０に設けられ印加電流に応じて開度が連続的
に変化して前記ガスバーナ１０へのガス供給量を制御す
る比例電磁弁３０と、入力電力に応じて回転数が連続的
に変化して前記ガスバーナ１０への空気供給量を制御す
る電動ファン４０と、前記ガス供給路２０に設けられた
開閉電磁弁２５と、前記比例電磁弁３０の最小及び最大
開度をそれぞれ調整する最小及び最大開度調整装置６０
．６２と、前記電動ファン４０の最小及び最大回転数を
それぞれ調整する最小及び最大回転数調整装置６４．６
６と、前記調整された最小及び最大開度ならびに最小及
び最大回転数の範囲内において前記ガス供給量の増大に
応じて前記空気供給量が増大するように前記比例電磁弁
３０への印加電流と前記電動ファン４０への入力電力を
関連して制御すると共に前記開閉電磁弁２５を開閉制御
する電子制御装置５０を備えたガス燃焼機器の空燃比調
整装置において、前記電子制御装置５０に接続された第
１端子７１と、この第１端子とは別個に前記電子制御装
置５０に接続された第２端子７２と、所定の電位部に接
続された中間端子７３を有する負荷設定装置７０を備え
、前記電子制御装置５０は、前記第１端子７１が前記中
間端子７３に接続された場合は前記開閉電磁弁２５を閉
じると共に前記比例電磁弁３０の開度と前記電動ファン
４０の回転数を最小状態に設定し、また前記第２端子７
２が前記中間端子７３に接続された場合は前記開閉電磁
弁２５を閉じると共に前記比例電磁弁３０の開度と電動
ファン４０の回転数を最大状態に設定するよう構成した
ことを特徴とするものである。

（作用） 最小負荷状態における比例電磁弁３０の開度と電動ファ
ン４０の回転数の調整は、プラグ等により第１端子７１
を中間端子７３に接続し、ガス燃焼機器を作動状態とし
て行う。この状態においては比例電磁弁３０の開度及び
電動ファン４０の回転数は何れも最小状態となっている
が、開閉電磁弁２５は閉じているのでガスバーナ１０に
ガスは供給されず、従って点火されない。この状態にお
いて比例電磁弁３０への印加電流及び電動ファン４０の
回転数を測定器により測定し、最小開度調整装置６０と
最小回転数調整装置６４を手動により調整して、それぞ
れの値がそのガス種に応じた所定の最小値となるように
する。最大負荷状態における前記開度と回転数の調整は
、プラグ等により第２端子７２を中間端子７３に接続し
、前記同様にして最大開度調整装置６２と最大回転数調
整装置６６を手動により調整して、それぞれの値がその
ガス種に応じた所定の最大値となるようにする。以上に
よりガス燃焼機器の空燃比はそのガス種に応じた所定の
値に調整される。

（発明の効果） 上述の如く、本発明によればガスバーナに点火すること
なく空燃比の調整を行うことができるので、調整の過程
において好ましくない異常燃焼が生ずるという問題はな
く、またガス燃焼機器の作動状態を中断することなく調
整を行ことができるので、空燃比調整に要する手間を減
少させることができる。

（実施例） 以下に添付図面に示す実施例により、本発明の説明をす
る。

先ず、本発明が通用される瞬間ガス湯沸器の構造につき
説明する。

第１図に示す如く、瞬間ガス湯沸器の内胴１９内の下部
には、並列に配置された第１部分バーナ１１と第２部分
バーナ１６よりなるメインバー・す１０が設けられ、内
胴１９の下側には電動ファン４０が設けられている。電
動ファン４０により内胴１９内に送り込まれた燃焼用空
気は、第１及び第２メインノズル２３．．２４から噴出
する各ガス量とはｙ′比例した量が一次空気として各供
給口１２．１７から各部分バーナ１１．１６内に吸入さ
れ、ガスと一次空気の混合ガスは各バーナヘッド１３．
１８から噴出し、残りの燃焼用空気と混合して燃焼する
。メインバーナ１０へのガス供給通路２０には供給源側
より元電磁弁２５と比例電磁弁３０が設けられ、その下
流側は第１及び第２分岐路２１．２２に分岐され、各分
岐路２１．２２の途中にはそれぞれ第１及び第２切替電
磁弁２６゜２７が設けられ、各先端には前記第１及び第
２メインノズル２３．２４が設けられている。

比例電磁弁３０は、ソレノイド３２への印加電流に応じ
てガス弁体３３を制御し、弁本体３１に形成した弁口３
１ａの開度を連続的に変化させてガスの二次圧を制御し
、メインバーナ１０へのガス供給量を変化させるもので
ある。この比例電磁弁３０は、ソレノイド３２への印加
電流とガスの二次圧とが常にはソ°一定の関係になるよ
うに制御するガバナ機能を有するもので、例えば第１部
分バーナ１１のみを使用する場合と、両部分バーナ１１
．１６を使用する場合に、印加電流は同一でも、開度が
変化してガスの二次圧は変らないので、ガスの供給量は
二倍となる。後述の如く、両部分バーナ１１，１６を使
用した状態におけるこのガス供給量の変化に応じて前記
電動ファン４ｏの回転速度も変化し、各部分バーナ１１
，１６に供給されるガスと空気の混合比は常に所定の範
囲内に保たれるようになっている。本実施例の比例電磁
弁３０においては、ロッド３５とハウジング３１の間に
ダイヤフラム３７を設け、その−例をガス源に連通ずる
弁室と共に他側を大気に連通し、これによりガス源の圧
力が上昇した場合には大気との圧力差により比例電磁弁
３０の開度を減少するようにして、ガス源圧力の変動に
よるメインバーナ１０へのガス供給量の変動を減少させ
ている。

元電磁弁２５及び各切替電磁弁２６．２７は単に開閉の
みを行うものである。

第１図に示す如く、内胴１９の上方には熱交換器４５が
設けられ、その一端には給水管４６が接続され、他端に
は先端部に給湯栓４８を有する給湯管４７が接続されて
いる。給湯栓４８を開いた状態において給水管４６から
供給される給水は熱交換器４５を通過する際にメインバ
ーナ１０により加熱されて所定の出湯温度となり、給湯
栓４８より出湯される。給水管４６には通水量が所定の
最低通水量以上となったことを検出する水流スイッチ等
の水流センサ５６が設けられ、給湯管４７には出湯温度
を検出するサーミスタ等の湯温センサ５７が設けられて
いる。

瞬間ガス湯沸器の作動を制御する電子制御装置５０は、
マイクロプロセッサ（以下単にＣＰＵという）５１と、
記憶装置５２とインターフェイスを主要な構成要素とし
ている。ＣＰＵ５１にはインターフェイスを介して、出
湯温度を設定する湯温設定装置５５と、前記水流センサ
５６及び湯温センサ５７と、電動ファン４０の回転速度
を検出する回転速度センサ４１と、本発明の要部をなす
負荷設定装置７０が接続されている。負荷設定装置７０
は、第１図に示す如く、第１及び第２端子７１．７２な
らびに中間端子７３を有し、第１及び第２端子７１．７
２は互いに別個にインターフェイスを介してＣＰＵ５１
に接続されると共にそれぞれ高抵抗７４．７５を介して
Ｅなる電圧の電源に接続され、一方中間端子７３は接地
されている。

また、ＣＰＵ５１には、比例電磁弁３０の最小及び最大
開度をそれぞれ調整する最小及び最大開度調整装置６０
．６２ならびに電動ファン４０の最小及び最大回転数を
それぞれ調整する最小及び最大回転数調整装置６４．６
６がインターフェイスを介して接続されている。各調整
装置６０，６２．６４．６６は、何れも一方の端子を抵
抗を介してＥなる電圧の電源に接続すると共に他方の端
子を抵抗を介して接地し、各スライド接点６１ａ。

６３　ａ、　　６５　ａ、　　６７　ａをインターフェ
イスを介してＣＰＵ５１に接続したポテンショメータ６
１゜６３．６５．６７よりなり、各スライド接点６１ａ
、６３ａ、６５ａ、６７ａの位置を調整すれば、ＣＰＵ
５１より出力される前記最小及び最大開度ならびに最小
及び最大回転数の指令値が変更されるようになっている
。更に、ＣＰＵ５１にはインターフェイスを介して、元
電磁弁２５と、比例電磁弁３０と、第１及び第２切替電
磁弁２６．２７と、電動ファン４０が接続されている。

電子制御装置５０は、第１図に示す瞬間ガス湯沸器の作
動に際し、第３図のフローチャートに示す如く、給湯栓
４８を開いてこの通水量が所定の最低通水量以上となれ
ば先ずステップ１００において水流センサ５６により給
水管４６の通水量を検知して、ステップ１０１に進み電
動ファン４０を作動させて所定時間のプリパージを行っ
た後、ステップ１０２において元電磁弁２５と第１切替
電磁弁２６を開いて点火装置（図示省略）により第１部
分バーナ１１より噴出するガスに点火し、続いてステッ
プ１０３において第２切替電磁弁２７を開いて第２部分
バーナ１６より噴出するガスにも点火する。この間は比
例電磁弁３０は緩点火に必要なガス量に設定した開度と
なっている。以上により緩点火動作が終了した後は、ス
テップ１０４に進んで電子制御装置５０は通常燃焼制御
を行い、ステップ１０５により給水管４６の通水量が所
定の最低通水量以上であればステップ１０４を繰り返し
て通常燃焼制御を行い、給湯栓４８を閉じて給水管４６
の通水量が最低通水量以下となれば作動を停止する。

通常燃焼制御状態においては、電子制御装置５０は湯温
センサ５７により検出される出湯温度を湯温設定装置５
５により使用者が設定した設定温度と比較し、比例電磁
弁３０への印加電流を変化させてその開度を変化させ、
メインバーナ１０に供給するガス量を変化させて出湯温
度が設定温度となるように制御する。また、電子制御装
置５０は比例電磁弁３０の開度の増大に応じて電動ファ
ン４０への印加電圧を増大させ、その回転数を増加させ
て空燃比を所定の値に保つようにするものであり、その
特性は例えば第２図の特性Ａに示す通りである。特性Ａ
は最小負荷状態ａ１と最大負荷状！３ａ２の間をそのガ
ス種に応じた所定の空燃比が常に得られるような曲線で
結んだものであり、単位発熱量、ガス圧、燃焼特性等が
異なるガス種毎に特性Ｂ、特性Ｃ等の如くそれぞれ特性
を設定する必要がある。本実施例においては、ＣＰＵ５
１はポテンショメータ６１及び６３のスライド接点６１
ａ及び６３ａの電位に基づいて比例電磁弁３０の最小開
度Ｖｌ及び最大開度■２を演算し、またポテンショメー
タ６５及び６７のスライド接点６５ａ及び６７ａの電位
に基づいて電動ファン４０の最小回転数Ｎ１及び最大回
転数Ｎ２を演算し、中間の形状を定める基準マツプによ
り特性Ａ。

Ｂ、Ｃ等を設定するようになっている。これにより各特
性は、瞬間ガス湯沸器の空燃比を使用するガス種に応じ
た所定の値に保つような特性となるように調整される。

以上の動作を行うための制御プログラム、調整プログラ
ム及び基準マツプ等は記憶装置５２のＲＯＭに記憶され
ている。

次に本実施例の空燃比調整装置の動作を、第４図に示す
フローチャートにより説明する。この動作は、第３図に
よる通常燃焼制御が行われる間中、所定の小時間毎に割
込信号が発せられる都度、繰り返して実行される。なお
、最小負荷状態に対する最小開度■１及び最小回転数Ｎ
１の調整は第１端子７１と中間端子７３を回路のプラグ
により短絡して行い、また最小負荷状態に対する最大開
度■２及び最大回転数Ｎ２の調整は第２端子７２と中間
端子７３を短絡して行う。各端子７１と７３及び７２と
７３を短絡していない状態においては、第１及び第２端
子７１．７２にはＥなる電圧が生じているが、短絡をす
れば、短絡された方の端子７１又は７３の電位は０とな
る。

先ずステップ１１０において、電子制御装置５０は中間
端子７３が第１又は第２端子７１．７２に短絡されてい
るか否かを両端子の電位により判断し、何れも短絡され
ていないすなわち空燃比調整状態でなけれは、第３図に
おける先の割込位置の次のステップに戻って通常燃焼制
御を続行する。

最小負荷状態の調整のために第１端子７１と中間端子７
３の間をプラグにより短絡すれば、電子制御装置５０は
ステップ１１０において短絡されている、すなわち空燃
比調整状態であると判断し、ステップ１１１において元
電磁弁２５、第１及び第２切替電磁弁２６．２７への印
加電流を０として此等の各電磁弁を閉じる（点火装置も
作動しないようにする）。次いでステップ１１２の判断
を経てステップ１１３に進んで、電子制御装置５０は比
例電磁弁３０の開度と電動ファン４０の回転数を最小状
態に設定して作動させるが、各電磁弁２５．２６．２７
は閉じているのでメインバーナ１０には点火されていな
い。この状態においてポテンショメータ６１を手動によ
り調整してステップ１１４の最小開度■１の調整を行い
、続いてポテンショメータ６５を手動により調整してス
テップ１１５の最小回転数Ｎ１の調整を行う。此等の調
整は比例電磁弁３０への印加電流及び電動ファン４０の
回転数（又は印加電圧）を測定器により測定し、それぞ
れの値がそのガス種に応じて予め実験等により定められ
た所定の最小値となるようにポテンショメータ６１．６
５を調整することにより行なう。このステップ１１４と
１１５は順序を入れ替えてもよいし、あるいはこの両ス
テップを１ステツプとして再調整を任意の順序で行える
ようにしてもよい。続くステップ１１９においてプラグ
を抜いて中間端子７３と第１端子７１間の短絡を解除す
れば、電子制御装置５０は、第３図の通常制御のスター
ト位置に制御動作を戻す。

次いで最大負荷状態の調整のために第２端子７２と中間
端子７３の間をプラグにより短絡すれば、前記同様にし
てステップ１１０〜１１２の作動がなされた後、ステッ
プ１１２からステップ１１６〜１１８に進む。ステップ
１１６〜１１８において、前記ステップ１１３〜１１５
と同様、ポテンショメータ６３及び６７を手動により調
整することにより最大開度Ｎ２及び最大回転数Ｎ２の調
整を行った後、ステップ１１９におい、てプラグを抜け
ば、第３図の通常制御のスタート位置に制御動作は戻る
。以上により空燃比の調整は終了する。

なお、この調整は最大負荷状態を先に、最小負荷状態を
後に行ってもよい。

以上の空燃比の調整は、メインバーナ１０に点火するこ
となく行われるので、調整の過程に異常燃焼が生ずると
いう問題はなく、従ってまた作動状態を中断することな
く調整を行うことができるので、空燃比調整に要する手
間を減少させることができる。

なお、上記実施例においては第１及び第２端子７１．７
２に電位を与え、中間端子７３を接地するようにして実
施したが、これに限らず、中間端子７３と第１及び第２
端子７１．７２とは互いに異なる電位であればよい。ま
た、第１及び第２端子７１．７２と中間端子７３間のプ
ラグによる接続は短絡に限らず、適当な回路を介して接
続してもよい。

なお、個々のガス燃焼機器の設置状態等の違いに対する
空燃比の最終的微調整は、上記実施例による空燃比調整
の後にガス燃焼機器を最小及び最大負荷状態において実
際に作動させ、メインバーナ１０の炎を目視しながら各
ポテンショメータ６１．６３，６５．６７を調整すれば
よい。この場合における空燃比の調整範囲は僅かである
ので、異常燃焼を生ずるおそれはない。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明によるガス燃焼機器の空燃比調整装置
の一実施例を示し、第１図は全体構成図、第２図は比例
電磁弁開度と電動ファン回転数の特性の説明図、第３図
は通常制御のフローチャート、第４図は空燃比調整のフ
ローチャートである。 符号の説明 １０・・・ガスバーナ（メインバーナ）、２０・・・ガ
ス供給路、２５・・・開閉電磁弁（元電磁弁）、３０・
・・比例電磁弁、４０・・・電動ファン、５０・・・電
子制御装置、６０・・・最小開度調整装置、６２・・・
最大開度調整装置、６４・・・最小回転数調整装置、６
６・・・最大回転数調整装置、７０・・・負荷設定装置
、７１・・・第１端子、７２・・・第２端子、７３・・
・中間端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ガスバーナへのガス供給路に設けられ印加電流に応じ
   て開度が連続的に変化して前記ガスバーナへのガス供給
   量を制御する比例電磁弁と、入力電力に応じて回転数が
   連続的に変化して前記ガスバーナへの空気供給量を制御
   する電動ファンと、前記ガス供給路に設けられた開閉電
   磁弁と、前記比例電磁弁の最小及び最大開度をそれぞれ
   調整する最小及び最大開度調整装置と、前記電動ファン
   の最小及び最大回転数をそれぞれ調整する最小及び最大
   回転数調整装置と、前記調整された最小及び最大開度な
   らびに最小及び最大回転数の範囲内において前記ガス供
   給量の増大に応じて前記空気供給量が増大するように前
   記比例電磁弁への印加電流と前記電動ファンへの入力電
   力を関連して制御すると共に前記開閉電磁弁を開閉制御
   する電子制御装置を備えたガス燃焼機器の空燃比調整装
   置において、前記電子制御装置に接続された第１端子と
   、この第１端子とは別個に前記電子制御装置に接続され
   た第２端子と、所定の電位部に接続された中間端子を有
   する負荷設定装置を備え、前記電子制御装置は、前記第
   １端子が前記中間端子に接続された場合は前記開閉電磁
   弁を閉じると共に前記比例電磁弁の開度と前記電動ファ
   ンの回転数を最小状態に設定し、また前記第２端子が前
   記中間端子に接続された場合は前記開閉電磁弁を閉じる
   と共に前記比例電磁弁の開度と電動ファンの回転数を最
   大状態に設定するよう構成したことを特徴とするガス燃
   焼機器の空燃比調整装置。