JPH01252814A - 燃焼装置 - 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〕 本発明は燃焼１を調整する手段、調整燃焼量に見合った
燃焼用ファンの謹１転数を指定する回転数指定手段、及
び、実回転数検出に基づいて前記燃焼用ファンに対する
印加電圧を調整するこ２−により前記燃焼用ファ：／の
回転数を前記回転数指定手段による指定回転数とするフ
ァンフィードバック制御子段を設け、もって、燃焼量変
更にかかわらず空燃比を適切値に保つようにした燃焼装
置に関する。

〔従来の技術〕

上記の如き燃焼装置は、」二連機能の反面、排気部に外
風による逆風圧ががかったり、又、給排気径Ｖδに閉塞
トラブルが生じたりした場合、燃焼用ファンの負荷が減
少してファン回転数が自ずと増大側に変化する傾向にな
るにもかかわらず、実回転数検出に基づいたファンフィ
ードバック制御によりファンに対する印加電圧が減少側
に調整されてファン回転数が燃焼量に応じて指定された
回転数に維持されてしまい、そのために、逆風圧や閉塞
に起因した給排気量不足（すなわち、空燃比の悪化）が
かえって顕著に生じるという面があり、それに対処する
ために、従来、特開昭６２−２５８９２９号公報に示さ
れる技術が提案されている。

すなわち、特開昭６２−２５８９２９号のものは、ファ
ンフィードバック制御系の系内において、逆風圧や閉塞
に起因したファン負荷減少による検出回転数（実回転数
）の増大に対して回転数を燃焼量に応じた指定回転数と
するように印加電圧（トリガ値）が低下した際、その調
整印加電圧（トリガ値）が燃焼量に応じて別途指定され
た印加電圧下限値（トリガリミッタ値）よりも小さくな
った場合には、ファンに対する印加電圧（トリガ値）を
印加電圧下限値（トリガリミッタ値）に保持し、それに
よって、ファン回転数を指定回転数よりも大きい増大側
変化回転数に保つことにより、逆風圧や閉塞に起因した
給排量不足（空燃比悪化）を抑制するようにしたもので
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、一般に燃焼装置におけるファンフィードバック
制御においては燃焼量の変更に対するファン回転数制御
の応答性を良くするために、燃焼量変更に対して印加電
圧の変更比が燃焼量の変更比よりも一時的に大きくなる
ような状況（オーバーシュート的な印加電圧変更）が生
じる制御形態が採用されるが、前述従来のものでは、燃
焼量が低下側へ変更調整され、それに対してオーバーシ
ュート的に低下する印加電圧が変更燃焼量に対する印加
電圧下限値よりも一時的に小さくなったときにもファン
に対する印加電圧が印加電圧下限値に保持されてしまい
、そのために、ファンフィードバック制御系におけるオ
ーバーシュート的な印加電圧低下が無意味となって、燃
焼量の低下側への変更に対するファン回転数制御の応答
性（換言すれば空燃比制御の応答性）が低下してしまう
問題があった。

本発明の目的は、合理的な改良により、ファン回転数制
御の応答性低下を回避しながら、逆風圧や閉塞に起因し
た空燃比悪化に対処できるようにする点にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による燃焼装置の特徴構成は、燃焼量を調整する
手段、調整燃焼量に見合った燃焼用ファンの回転数を指
定する回転数指定手段、及び、実回転数検出に基づいて
前記燃焼用ファンに対する印加電圧を調整することによ
り前記燃焼用ファンの回転数を前記回転数指定手段によ
る指定回転数とするファンフィードバック制御手段を設
ける基本構成に対して、調整燃焼量に応じた印加電圧下
限値を指定する下限指定手段、前記燃焼用ファンに対す
る印加電圧を検出する電圧検出手段、指定された印加電
圧下限値と検出印加電圧とを大小比較する比較手段、並
びに、その比較手段による比較結果に基づいて、検出印
加電圧が指定された印加電圧下限値よりも小さくなった
ときに、検出印加電圧を印加電圧下限値以上へ移行させ
るように、前記回転数指定手段から前記ファンフィード
バック制御手段に指定する回転数を増大側に補正する補
正手段を設けたことにあり、その作用・効果は次の通り
である。

〔作　用〕

つマリ、ファンフィードバック制御系において逆風圧や
閉塞に起因したファン負荷減少による検出回転数の増大
に対し回転数を燃焼量に応じた指定回転数とするように
印加電圧が低下しても、その印加電圧（検出印加電圧）
が燃焼量に応じて別途指定された印加電圧下限値よりも
小さくなったときには、検出印加電圧を印加電圧下限値
以上へ移行させるように、回転数指定手段からファンフ
ィードバック制御手段に指定される指定回転数そのもの
が増大側に補正されることで、ファン回転数は増大側変
化回転数に保たれ、それによって、逆風圧や閉塞に起因
した給排気不足（空燃比悪化）は抑制される。

一方、燃焼量の低下側への変更調整については、 従来のものは、オーバーシュート的に低下させるべき印
加電圧がフィードバック制御系内において印加電圧下限
値に保持されてしまうために、換言すれば、この保持状
態においては、フィードバック制御機能そのものが実質
的に停止された状態となり、燃焼量の変更比に対して印
加電圧の変更比を一時的に大きくして回転数制御の応答
性を良くするという制御形態が実行されない状態となる
ために、燃焼量の低下側への変更に対する回転数制御の
応答性が低下したが、前述本発明構成であれば、回転数
指定手段からファンフィードバック制御手段に指定する
指定値を補正するものであることから、その補正時にお
いてもフィードバック制御機能は維持され、したがって
、燃焼量の低下側への変更に対しオーバーシュート的に
低下する印加電圧（検出印加電圧）が印加電圧下限値よ
りも一時的に小さくなって指定回転数増大側への補正が
かかるにしても、フィードバック制御系内における印加
電圧（ファンに対する実際の印加電圧）のオーバーシュ
ート的な低下そのものは許され、これによって、燃焼量
の低下側への変更に対する回転数制御の応答性低下は回
避されて、本来の空燃比制御の応答性が高く維持される
。

〔発明の効果〕

以上の結果、全体として、通常運転時における空燃比制
御の応答性を損なうことなく、逆風圧や閉塞トラブルに
起因した給排気量不足（空燃比の悪化）を防止でき、良
好な燃焼状態を極めて安定的に保ち得る優れた燃焼装置
とすることができた。

尚、この種の燃焼装置においで、ファンの回転数制御が
燃焼量制御（具体的には燃料制御）に比して本来的にか
なり応答速度が遅いということに対処するために、燃焼
＠変更指令に対して、指定回転数と検出実回転数との偏
差に応じて燃焼量をシフトし、それによって、燃焼量変
更時における回転数制御の遅れに起因した空燃比の一時
的悪化を効果的に防止するという方法が考えられている
が、特開昭６２−２５８９２９号公報に示された従来の
制御構成では、ファンフィードバック制御系に対し指定
された回転数と検出実回転数との偏差が、ファン回転数
制御の過渡応答により純粋に生じる場合、フィードバッ
ク制御系内での印加電圧（トリガ値）の下限値（トリガ
リミッタ値）保持により回転数補正−１−で生じる場合
、並びに、それらの両方により生じる場合があり、その
ように偏差の原因が不確定であるために上述の方法を採
用できない制約がある。

その点、本発明構成であれば、検出印加電圧と印加電圧
下限値との比較に基づく補正はファンフィードバック制
御系に対する回転数指定の段階で実行されるから、ファ
ンフィードバンク制御系に対し、指定された回転数と検
出実回転数との偏差は、補正の有無にかかわらずファン
回転数制御の過・渡応答のみにより生じる純粋な偏差と
なり、したがって、燃焼量変更時における回転数制御の
遅れに起因した空燃比の一時的悪化を防止するために、
指定回転数と検出実回転数との偏差に応じて燃焼量をシ
フトするという前述の方法を有効に適用できる利点も合
わせ有する。

〔実施例〕

次に実施例を説明する。

第１図はガス瞬間湯沸器等の燃焼装置における燃焼制御
回路のブロック図であり、（１）は負荷検出や人為指令
に基づき燃焼量（Ｇａ）を指定する燃焼量指定（調整）
手段、（２）はその指定に基づきバーナ（３）に対する
燃料供給量を指定燃焼量（Ｇａ）に見合った量とするよ
うに燃料調整弁（４）を自動調整するす然ネ斗卿１ｊ卸
手段であり、これら燃焼量指定手段（１）及び燃料制御
手段（２）により燃焼量が自動調整される。

又、（５）は予め内部指定された空燃比コントロール特
性（第２図参照）に照して燃焼量指定手段（１）からの
指定燃焼量（Ｇａ）に見合ったファン回転数（Ｎａ）を
指定する回転数指定手段、（６）は燃焼用ファン（７）
の回転数を指定回転数（Ｎａ）に調整するファンフィー
ドバック制御手段であり、これら回転数指定手段（５）
及びファンフィードバック制御手段（６）により燃焼量
調整にかかわらず空燃比が適切に維持される。

ファンフィードバック制御手段（６）は、燃焼用ファン
（７）の実回転数（ＮＩｌ）を検出する回転数検出手段
（８）、指定回転数（Ｎａ）と検出実回転数（Ｎ、）と
の偏差に基づいたＰＩ制御演算によりファン操作量を指
定する操作量指定手段（９）、並びに、指定操作量に基
づいた印加電圧調整（具体的には点弧角調整による位相
制御を採用）によりファン回転数調整を実行するファン
モータ駆動手段（１０）を備えたクローズド回路構成と
しである。

一方、上述回転数指定手段（５）、及び、ファンフィー
ドバック制御手段（６）による空燃比制御では、通常燃
焼時は空燃比が適切に維持されるものの、排気部に外風
による逆風圧がかかったり、又、給排気経路に閉塞トラ
ブルが生じたりした場合、それら逆風圧や閉塞に起因し
たファン（７）の負荷減少によりファン回転数が自ずと
増大側に変化しようとするが、実回転数検出に基づいた
ファンフィードバック制御によりファン（７）に対する
印加電圧が減少側に調整されてファン回転数が指定燃焼
量（Ｇａ）に応じて指定された回転数（Ｎａ）に維持さ
れてしまい、そのために、逆風圧や閉塞に起因した給排
量不足がかえって顕著に生じてしまう。

そこで、本例の燃焼制御回路においては前述の構成に加
えて、 燃焼量指定手段（１）からの指定燃焼量（Ｇａ）に応じ
た印加電圧下限値（Ｖｍｉｎ）を指定する下限指定手段
（１１）、ファン（７）に対する印加電圧（ＶＲ）を検
出する電圧検出手段（１２）、指定された印加電圧下限
値（Ｖｍｉｎ）と検出印加電圧（Ｖａ）とを大小比較す
る比較手段（１３）、並びに、その比較結果に基づいて
、検出印加電圧（ＶＲ）が指定された印加電圧下限値（
Ｖ＋ｍ１ｎ）よりも小さく　（Ｖｕ　＜Ｖｍｉｎ）なっ
たときに、検出印加電圧（Ｖｉ）を印加電圧下限値（Ｖ
ｍｉｎ）以上へ移行させるように、回転数指定手段（５
）からファンフィードバック制御手段（６）に指定する
回転数（Ｎａ）を増大側にシフト補正する補正手段（１
４）を設けである。

つまり、ファンフィードバック制御系において逆風圧や
閉塞に起因したファン負荷減少による検出回転数（Ｎ、
）の増大に対し回転数を指定燃焼量（Ｇａ）に応じた指
定回転数（Ｎａ）とするように印加電圧が低下しても、
その印加電圧（検出印加電圧（ＶＲ））が指定燃焼量（
Ｇａ）に応じて別途指定された印加電圧下限値（Ｖ＋ｎ
１ｎ）よりも小さくなったときには、検出印加電圧（Ｖ
Ｒ）を印加電圧下限値（Ｖｍｉｎ）以上へ移行させるよ
うに、回転数指定手段（５）からファンフィードバック
制御手段（６）に指定される指定回転数（Ｎａ）そのも
のが補正手段（１４）により増大側にシフト補正される
ことで、ファン回転数は増大側変化回転数に保たれ、そ
れによって、逆風圧や閉塞に起因した給排気量不足は抑
制される。

印加電圧下限値（Ｖｍｉｎ）は、指定燃焼量（Ｇａ）で
の燃焼に必要な最小空気量を得るためのファン回転数に
対応した印加電圧値であり、正常運転状態においては、
空燃比コントロール特性に基づき調整される印加電圧（
ＶＲ）よりも小さい値である。

補正手段（１４）は具体的には、比較手段（１３）の比
較結果に基づきシフト回転数（Ｎｂ）を演算する演算部
分（１４Ａ）と、その演算部分（１４八）により演算さ
れたシフト回転数（Ｎｂ）を回転数指定手段（５）から
の指定回転数（Ｎａ）に加算して、その加算回転数（Ｎ
ａ＋Ｎｂ）を補正指定回転数としてファンフィードバッ
ク制御手段（６）に対し指定する補正実行部分（１４Ｂ
）とを備えており、演算部分（１４Ａ）においては、比
較手段（１３）の比較結果に基づき、検出印加電圧（Ｖ
Ｒ）が印加電圧下限値（Ｖｍｉｎ）よりも小さい状態で
は、実行部分（１４Ｂ）に対し指定するシフト回転数（
Ｎｂ）を所定時間ごとに設定回転数（ΔＮ）づつ増大さ
せ、かつ、検出印加電圧（ＶＲ）が印加電圧下限ｌ（Ｖ
ｍｉｎ）よりも大きい状態ではシフト回転数（Ｎｂ）を
所定時開ごとに設定回転数（ΔＮ）づつ減少させるとい
った演算を行わせるようにしである。

つまり、（第３図参照）逆風圧や閉塞に起因したファン
回転数増大に対するファンフィー　ドパツク制御手段（
６）での印加電圧調整により検出印加電圧（ＶＲ）が印
加電圧下限値（Ｖｍｉｎ）よりも小さくなると、上述演
算部分く１４八）での演算によるシフト回転数（Ｎｂ）
の逐次増大と補正実行部分（１４Ｂ）での加算補正とに
より、検出印加電圧（ＶＲ）が印加電圧下限値（Ｖｍｉ
ｎ）を超えるまで、ファンフィードバック制御手段（６
）に刻する指定回転数（Ｎａ＋Ｎａ　＋　Ｎｂ）が順次
増大し、その後、比較手段（１３）の比較結果に基づき
演算部分（１４八）でシフト回転数（Ｎｂ）に対する指
定回転数（ΔＮ）の加算と減算が交互に繰返されること
で、ファン回転数が増大側変化回転数に保たれ、検出印
加電圧（ＶＲ）がほぼ印加電圧下限値（Ｖｍｉｎ）に保
たれる状態となる。

次に、送風圧や閉塞が解除されてファン負荷が増大する
と、ファン回転数減少に対するファンフィードバック制
御手段（６）での印加電圧調整により検出印加電圧（Ｖ
Ｒｔ）が大きく増大するが、それに対し、比較手段（１
３）の比較結果に基づき演算部分（１４人）でシフト回
転数（Ｎｂ）が逐次減算されることにより、ファンフィ
ードバック制御手段（６）に対する指定回転数（Ｎａ＋
Ｎａ＋Ｎｂ）が順次減少する。

そして、シフト回転数（Ｎｂ）の最小値は０に規定しで
あることから、ファンフィードバック制御手段（６）に
対する指定回転数（Ｎａ　４−Ｎａ　＋　Ｎｂ）は、最
終的には回転数指定手段（５）からの指定回転数（Ｎａ
）に一致するまで減少し、その結果、ファン回転数が指
定燃焼１（Ｇａ）に応じて指定された回転数（Ｎａ）に
維持され、検出印加電圧（ＶＲ）が印加電圧下限値（Ｖ
ｍｉｎ）よりも大きい状態に維持される通常運転状態と
なる。

一方、電圧検出手段（１２）は、位相制御における調整
点弧角を電圧値に変換して印加電圧（ＶＲ）を検知する
構成（第４図参照）としてあり、具体的には、ファン（
７）に印加する交流電源電圧（位相制御電圧、波形１）
をトランスを介１−て全波整流し、その全波整流波形（
波形３）を適当値でコンパレートしてゼロクロス波形（
波形４）を作成する。そして、交流電源電圧の値によっ
てパルス巾が変化するこのゼロクロス波形と、ファン（
７）の点弧時間を示すファンＯＮパルス波形（波形２）
との論理債をとった波形（波形５）を、第５図に示す如
きＣＲフィルターにかけて電圧値に変換し、この変換電
圧値をファン印加電圧（ＶＲ）として検出している。

尚、上述の如き印加電圧検出形態であれば、交流電源電
圧の上昇に伴い検出印加電圧（ＶＲ）も上昇［７、又、
交流電源電圧の低下に伴い検出印加電圧（Ｖａ）も低下
することどなり、適当なコンパレート値を選ぶことによ
り、印加電圧検出手段（１２）に交流電源電圧の変動に
対する補正機能を持たせることができて、使用電源電圧
の範囲を広いものとすることができる利点がある。

第１図において、（１５）は、指定燃焼量（Ｇａ）の変
更に対し、ファンフィードバック制御手段（６）への指
定回転数（Ｎａ＋Ｎａ　＋Ｎｂ）と検出実回転数（Ｎ１
１）との偏差に応じて燃焼量（燃料供給量）をシフトさ
せる手段、換言すれば、回転数偏差に基づき、燃料制御
の時定数をファン回転数制御の時定数に見合うように調
整する手段であり、この時定数調整により、指定燃焼量
変更に対するファン回転数制御の応答速度と燃料制御の
応答速度とがマツチングし、ファン回転数制御の遅れに
起因し７た、燃焼量変更時における過渡的な空燃比悪化
が効果的に抑制・防止される。

〔別実施例〕

次に別実施例を説明する。

前述実施例においては、検出印加電圧（ＶＲｌ）が印加
電圧下限値（Ｖｍｉｎ）よりも小さくなったとき、回転
数指定手段（５）からの指定回転数（Ｎａ）に対して加
算するシフト回転数（Ｎｂ）を所定時間ごとに設定回転
数（ΔＮ）づつ増大させ、それによって、ファンフィー
ドバック制御手段（６）に対して指定する回転数（Ｎａ
−Ｎａ＋Ｎｂ）を順次的に増大側に補正するようにした
が、それに代えて、検出印加電圧（ＶＲ）と印加電圧下
限値（Ｖｍｉｎ）との偏差に応じたシフト回転数（Ｎｂ
）をＰＩ制御演算等により算出させて、その算出シフト
回転数（Ｎｂ）を回転数指定手段（５）からの指定回転
数（Ｎａ）に加算させるようにしても良く、その他、検
出印加電圧（ＶＲ）が指定された印加電圧下限値（Ｖｍ
ｉｎ）よりも小さくなったとき、検出印加電圧（ＶＲ）
を印加電圧下限値（ｖｍｌｎ）以上へ移行させるように
、回転数指定手段（５）からファンフィードバック制御
手段（６）に指定する回転数（Ｎａ）を増大側に補正す
るための具体的補正形態は種々の変更が可能である。

又、ファン（７）に対する印加電圧（ＶＲ）を検出する
検出手段（１２）の具体的検出形態も種々の変更が可能
である。

本発明は、湯沸器や暖房器、あるいは、各種産業用加熱
装置等々、強制通気式の種々の燃焼装置に対して適用で
きる。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の実施例を示し、第１図は
ブロック回路図、第２図は空燃比コントロール特性を示
すグラフ、第３図はファン回転数及びファン印加電圧の
推移を示すグラフ、第４図は印加電圧検出の検出形態を
説明するための波形図、第５図はＣＲフィルターの回路
図である。 （１）・・・・・・燃焼量調整手段、（５）・・・・・
・回転数指定手段、（６）・・・・・・ファンフィード
バック制御手段、（７）・・・・・・ファン、（１１）
・・・・・・下限指定手段、（１２）・・・・・・電圧
検出手段、（１３）・・・・・・比較手段、（１４）・
・・・・・補正手段、（Ｇａ）・・・・・・燃焼量、（
Ｎａ）・・・・・・指定回転数、（Ｖｍｉｎ）・・・・
・・印加電圧下限値、（ＶＲ）・・・・・・検出印加電
圧。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　燃焼量を調整する手段（１）、調整燃焼量（Ｇａ）に
   見合った燃焼用ファン（７）の回転数（Ｎａ）を指定す
   る回転数指定手段（５）、及び、実回転数検出に基づい
   て前記燃焼用ファン（７）に対する印加電圧を調整する
   ことにより前記燃焼用ファン（７）の回転数を前記回転
   数指定手段（５）による指定回転数（Ｎａ）とするファ
   ンフィードバック制御手段（６）を設けた燃焼装置であ
   って、調整燃焼量（Ｇａ）に応じた印加電圧下限値（Ｖ
   ｍｉｎ）を指定する下限指定手段（１１）、前記燃焼用
   ファン（７）に対する印加電圧を検出する電圧検出手段
   （１２）、指定された印加電圧下限値（Ｖｍｉｎ）と検
   出印加電圧（Ｖ＿Ｒ）とを大小比較する比較手段（１３
   ）、並びに、その比較手段（１３）による比較結果に基
   づいて、検出印加電圧（Ｖ＿Ｒ）が指定された印加電圧
   下限値（Ｖｍｉｎ）よりも小さくなったときに、検出印
   加電圧（Ｖ＿Ｒ）を印加電圧下限値（Ｖｍｉｎ）以上へ
   移行させるように、前記回転数指定手段（５）から前記
   ファンフィードバック制御手段（６）に指定する回転数
   （Ｎａ）を増大側に補正する補正手段（１４）を設けた
   燃焼装置。