JPH01310225A - 強制送風式燃焼装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、送風機によって燃焼用空気を供給するととも
に、バーナの燃焼時の空燃比を補正する強制送風式燃焼
装置に関する。

［従来の技術］ 強制送風式燃焼装置では、燃焼用空気を供給する送風機
の応答遅れがあるなめ、例えば必要な燃焼量に応じて送
風機を制御し、送風機の作動状態を検出して燃料併給量
を調節する比例弁を制御するようにしたものがある。ま
た、特に全−次空気燃焼を行う燃焼装置では、空燃比が
適正に制御されていないと、失火等を起こす可能性があ
るため、燃焼用空気と燃料とをバーナへ適正な比で供給
するために、バーナにおける燃焼温度をサーモカップル
等で検知することによって燃料供給量を補正するものが
ある。

さらに、特に給湯器等においては、熱交換器への大水温
、入水量あるいは熱交換器からの出湯温、設定された出
湯温等に基づいて必要な燃焼量を計算し、その計算値に
基づいて燃焼装置を制御するものがある。

［発明が解決しようとする課題］ ここで、所望の空燃比を得るための送風機の回転数と、
比例弁の電流値との関係が、例えば第４図に示すように
、実線りに示され、検知される空燃比に応じて比例弁の
電流値が送風機の回転数に対して破線Ｅ、Ｆの範囲で変
化して補正されるものでは、実際にバーナへ供給される
燃料が、計算された必要燃焼量に相当する供給量と異な
り、設定された出湯温に相当する燃焼が行われないが、
通常では、出湯温に基づいた燃焼量の補正が行われるた
め、必要な燃焼量をある程度確保することができる。し
かし、例えば破線Ｅに示されるように、空燃比が燃料過
剰として検知された場合において、最大能力が要求され
る回転数Ｎ　ＩｎａＸの点Ｇにおいては、比例弁の電流
値が、正常燃焼時の電流値Ｉｎに対して不足した電流値
１１になり、加熱力不足をもたらすことになるという問
題がある。

本発明は、必要燃焼量に応じた燃焼量が得られるととも
に、適正な空燃比で燃焼が行われる強制送風式燃焼装置
を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、バーナへ燃焼用空気を供給する送風機と、前
記バーナへの燃料供給量を制御する比例弁とを備え、決
定される燃焼量に応じて前記送風機を制御し、前記送風
機の回転数を検出して前記比例弁を制御するとともに、
前記バーナの燃焼時の空燃比を補正する空燃比補正手段
を備えた強制送風式燃焼装置において、前記空燃比補正
手段は、前記バーナの空燃比を検知するための空燃比検
知手段を備え、該空燃比検知手段の検知信号に基づいて
前記送風機の回転数を補正することを技術的手段とする
。

［作用］ 本発明では、決定される燃焼量に応じて送風機が制御さ
れ、その回転数を検出して比例弁が制御される。またバ
ーナの燃焼時の空燃比は空燃比検知手段によって検知さ
れ、その検知信号に基づいてこの送風機の回転数が補正
されることによって空燃比が補正される。

［発明の効果コ 本発明では、空燃比の補正は、送風機の回転数を補正す
ることによって行われるため、空燃比の補正によってバ
ーナの燃焼量が変化することがない、また、比例弁は送
風機の回転数を検出して制御されるため、送風機の応答
遅れがあっても、燃料供給量をその遅れに合せることが
できる。

［実施例］ 次に本発明を第２図にその概略を示すガス給湯器の実施
例に基づき説明する。

燃焼器１０は、給湯器ケース１内に設けられたバーナプ
レート１１と、燃焼用空気を供給する送風機１２とから
なり、送風機１２の作動によって燃焼用空気が送風機ケ
ース１２ａからバーナケースｌｌａへ供給される。また
ノズル１３からは燃料ガスが供給され、送風機１２によ
って供給される一次空気のみで燃焼する全−次空気燃焼
を行い、燃焼ガスは排気口から排出される。バーナプレ
ート１１近傍の上方には、点火装置であるスパーカ１４
、炎検知のためのフレームロッド１５、燃焼温度を検知
するサーモカップル１６がそれぞれ設けられている。

燃料管２０は、燃料ガスをノズル１３へ供給するガス管
で、その上流側から順に元電磁弁２１、主電磁弁２２が
、さらに燃焼器１０への燃料供給量を調節する比例弁２
３とがそれぞれ設けられ、燃料管２０は比例弁２３の下
流では分岐しており、分岐した一方の燃料管２０には燃
料を遮断して燃料供給量を調整するための切替用の電磁
弁２４が備えられ、他方には燃焼器１０への燃料供給量
を制限するためのオリフィス２５が備えられている。

木管３０は、図示しない水供給源および給湯口とそれぞ
れ接続された供給管３１および給湯管３１ａと、これら
を連通して設けられた熱交換器３２およびバイパス管３
２ａとからなり、供給管３１から供給される水の一部は
熱交換器３２を介して、残る部分はバイパス管３２ａを
介して給湯管３１ａへ導かれ、熱交換器３２およびバイ
パス管３２ａの上流側の合流部にはバイパス弁３３が設
けられ、熱交換器３２によって加熱される水と、バイパ
ス管３２ａによってそのまま導かれる水の割合を適切に
調節して混合する。

一方、供給管３１には上流側より水量制御弁３４、水量
センサ３５および入水温サーミスタ３６が、また熱交換
器３２の下流には熱交換サーミスタ３７が、さらに給湯
管３１ａには出湯温サーミスタ３８がそれぞれ備えられ
ている。

なお、バイパス弁３３および水量制御弁３４は、それぞ
れ備えられたギヤドモータにより駆動され、答弁の位置
を検出するためにそれぞれポテンショメータを備えてい
る。また水量センサ３５は、供給管３１内を通過する水
流により回転する図示しない羽根車の回転数に応じた数
のパルスを出力する。

制御装置１Ｆ４０は、マイクロコンピュータを中心とす
るもので、第１図に示すとおり、シーケンス制御部４１
、燃焼量決定部４２、燃焼制御部４３、水量制御部４４
の各機能部から構成され、さらに使用者によって操作さ
れるコントローラ４５および図示しない安全回路を備え
、それぞれ次のとおり機能する。

シーケンス制御部４１は、コントローラ４５からの運転
信号によって予め設定されたシーケンスで点火作動を行
う。

燃焼量決定部４２は、木管３０に配された各サーミスタ
の抵抗値から得られる温度信号と、水管３０内を通過す
る水量に応じて発生される水量センサ３５からのパルス
信号およびコントローラ４５による設定水温に基づいて
、熱交換器３２によって加熱される水の加熱に必要な燃
焼量を決定する。

燃焼制御部４３は、燃焼量決定部４２の決定燃焼量に基
づいて送風機１２、電磁弁２４および比例弁２３を制御
して、燃焼器１０の燃焼量を制御する。ここでは、燃焼
量決定部４２の決定燃焼量に基づいて送風機１２の回転
数が決定され、その回転数になるように送風機１２の印
加電圧を制御し、さらに送風機１２の実際の回転数を検
出して、検出された回転数に基づいて比例弁２３を通電
制御している。これは、送風機１２に応答遅れがあるた
め印加電圧に応じた回転数が直ぐには得られないためで
、これによって比例弁２３による燃料ガスの供給量が送
風機１２による燃焼用空気の供給量に対応したものにな
る。

また、燃焼制御部４３では、燃焼用空気の供給量と燃料
ガスの供給量との割合である燃焼時の空燃比を、バーナ
プレート１１に近接して設けられたサーモカップル１６
の出力電圧を増幅して得られた燃焼温度信号に基づいて
補正している。

本実施例では、この空燃比の補正において、燃焼器１０
の燃焼量を決定燃焼量に維持するために、送風８１１２
を制御して、燃焼用空気の供給量を補正することによっ
て行っている。

すでに述べたとおり、本実施例では、比例弁２３の電流
値は送風機１２の回転数を検出して制御されているため
、空燃比制御のために送風機１２の制御状態を変更する
と、それに伴って比例弁２３の電流値も変化し、燃料供
給量が変化してしまうことになる。

そこで、燃焼制御部４３は、次に示す各機能部によって
、送風機１２の回転数のみを補正し、比例弁２３の電流
値を決定燃焼量に応じた電流値に制御している。

送風機駆動部５１では、空燃比の補正が必要ない場合に
は、燃焼量決定部４２によって決定された決定燃焼量に
応じた回転数になるように、送風機１２の印加電圧が制
御される。比例弁２３は、送風機１２の回転数を検出す
る回転数検出部５２からの信号に基づいて、送風機１２
の応答性に合せてその回転数に応じた電流値で、比例弁
駆動部５３によって通電される。

燃焼ｒｒ１０へ供給される混合気の空燃比が適正でなく
、決定燃焼量に応じた燃焼温度が得られない場合には、
空燃比補正部５４からサーモカップル１６の信号に基づ
いた回転数補正信号が送風機駆動部５１へ送出される。

そして送風ｆｉ１２は、送風ｍ駆動部５１により補正さ
れた回転数に制御される。

また空燃比補正部５４は、回転数検出部５２に検出され
る送風機１２の回転数のうち、補正によって変化する送
風機１２の回転数の変化分を相殺するために、比例弁補
正部５５を制御して、補正した回転数に相当する回転数
の信号を比例弁補正部５５へ伝送する。

比例弁駆動部５３は、回転数検出部５２で検出される送
風機１２の回転数を、比例弁駆動部５３からの信号で補
正し、その結果に基づいて比例弁２３を通電する。

このとき、空燃比補正部５４による空燃比の補正は、送
風機１２の応答遅れの影響が出ないように、空燃比のず
れに対して非常に小さな割合で徐々に補正される。

従って、燃焼器１０における燃焼量を決定する比例弁２
３の電流値が、送風機１２の基準回転数域（Ｎｍｉｎ　
−Ｎｍａｘ　）に対して第３図の実線Ａに示すとおり、
最小電流値■ｌｌ１ｉｎと最大電流値１１＋１８×の関
係があるとき、送風機１２の回転数がサーモカップル１
６による空燃比補正によって、破線り、Ｃで示されるよ
うに変化しても、決定燃焼量に応じた電流値となり、コ
ントローラ４５による設定温度に応じた燃焼量が得られ
ることになる。

制御装置４０は、図示しないプラグをコンセントに差込
むと常時供給される電力によって作動し、さらに、商用
電源と接続される電路中に、図示しない温度ヒユーズ、
オーバーヒートスイッチ、沸騰防止用スイッチを備えて
いて、さらに安全を確保している。

以上の構成からなる本実施例のガス給湯器は次のとおり
作動する。

使用者がコントローラ４５によって運転スイッチを入れ
、出湯温度を設定するとともに、図示しない水栓を操作
すると、送風機１２が回転を開始するとともに、供給管
３１によって供給される水は、水量制御弁３４、水量セ
ンサ３５を通過して、熱交換器３２およびバイパス管３
２ａへ流入し、バイパス弁３３でそれぞれの流出量が調
節されて、給湯管３１ａを介して図示しない給湯口から
流出する。

すると、水量センサ３５からの信号に基づいてシーケン
ス制御部４１によって運転が開始され、燃焼器１０の点
火作動として、スパーカ１４に火花放電を行う。

スパーカ１４での火花放電が検知されると、元電磁弁２
１と主電磁弁２２は通電され、燃料ガスはノズル１３か
ら噴出して燃焼用空気と混合されてバーナブレー１・１
１へ供給され、すでに作動しているスパーカ１４によっ
て点火される。

着火がフレームロッド１５によって検知され、炎検知信
号が送出されると、入水温サーミスタ３６、熱交換サー
ミスタ３７、出湯温サーミスタ３８の各サーミスタおよ
び水量センサ３５からの検知信号およびコントローラ４
５からの設定信号に基づいて必要な燃焼量が計算され、
その計算結果に基づいて送風８１１２、比例弁２３、電
磁弁２４、バイパス弁３３および水量制御弁３４が制御
される。

また、着火後には、サーモカップル１６からの信号に基
づいて空燃比の補正制御も行われ、このとき、送風機１
２の回転数が制御され、比例弁２３の電流値は決定燃焼
量に応じて決定される。従って、コントローラ４５によ
る設定温度に応じた燃焼が行われる。なお、この制御は
サーモカップル１６の温度が安定するまでの一定時間に
は行われない。

その後、出湯量や設定温度の変更があると、その変更に
応じてバイパス弁３３による熱交換器３２とバイパス管
３２ａとの通過流量の割合や燃焼量が変更される。ここ
で、空燃比の補正が必要であれば、それに応じて、燃焼
用空気の供給量が補正される。このとき、空燃比の補正
は、送風機１２の回転数のみが補正されて、比例弁２３
への通電電流値は変更されないため、燃焼量が変化する
ことはない。

以上のとおり、本発明の強制送風式燃焼装置によれば、
空燃比の補正は送風機による燃焼用空気の供給量を変更
して行われるため、燃焼量が変化することがなく、制御
状態に応じた必要燃焼量が得られるや 以上の実施例では、給湯器について説明したが、暖房機
などにおいても同様に適正な空燃比を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すガス給湯器の制御装置の
機能的構成を示す機能ブロック図、第２図は本実施例の
ガス給湯器の構成を示す概略図、第３図は本実施例の制
御装置の作動説明のための送風機の回転数と比例弁の電
流値との関係を示す特性図、第４図は従来技術による送
風機の回転数と比例弁の電流値との関係を示す特性図で
ある。 図中、１２・・・送風機、１６・・・サーモカップル（
空燃比検知手段）、２３・・・比例弁、４０・・・制御
装置（空燃比補正手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）バーナへ燃焼用空気を供給する送風機と、前記バー
   ナへの燃料供給量を制御する比例弁とを備え、決定され
   る燃焼量に応じて前記送風機を制御し、前記送風機の回
   転数を検出して前記比例弁を制御するとともに、前記バ
   ーナの燃焼時の空燃比を補正する空燃比補正手段を備え
   た強制送風式燃焼装置において、 前記空燃比補正手段は、前記バーナの空燃比を検知する
   ための空燃比検知手段を備え、該空燃比検知手段の検知
   信号に基づいて前記送風機の回転数を補正することを特
   徴とする強制送風式燃焼装置。