JPH033852B2 - - Google Patents

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JPH033852B2
JPH033852B2 JP57180745A JP18074582A JPH033852B2 JP H033852 B2 JPH033852 B2 JP H033852B2 JP 57180745 A JP57180745 A JP 57180745A JP 18074582 A JP18074582 A JP 18074582A JP H033852 B2 JPH033852 B2 JP H033852B2
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JP
Japan
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air
differential pressure
gas
temperature
fuel ratio
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JP57180745A
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JPS5969613A (ja
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Takeshi Natsumeda
Yoshio Yamamoto
Hideo Uematsu
Yoshuki Yokoajiro
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH033852B2 publication Critical patent/JPH033852B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00Regulating fuel supply
    • F23N1/02Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • F23N1/022Regulating fuel supply conjointly with air supply using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2225/00Measuring
    • F23N2225/02Measuring filling height in burners
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2225/00Measuring
    • F23N2225/08Measuring temperature
    • F23N2225/18Measuring temperature feedwater temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2233/00Ventilators
    • F23N2233/06Ventilators at the air intake
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2235/00Valves, nozzles or pumps
    • F23N2235/12Fuel valves
    • F23N2235/14Fuel valves electromagnetically operated

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)
  • Control Of Combustion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、負荷に応じて燃焼量を連続可変する
とともに、燃焼用空気量(以下、単に空気量とい
う)とガス量の比(以下、空燃比という)をほぼ
一定に保ち、燃焼の安定性と高効率を実現するた
めの、特に家庭用機器に用いられる高負荷ガス燃
焼制御装置に関する。
従来例の構成とその問題点 従来のこの種の高負荷ガス燃焼制御装置として
第1図に示す均圧弁方式あるいはゼロガバナ方
式)がよく知られている。すなわち送風機31に
り送られた空気は空気絞り32を経て混合部33
へ、ガスは均圧弁34、ガス絞り35を経て混合
部33へ入り空気とガスとが混合され、バーナ3
6へ導かれて燃焼する。
均圧弁34の背圧室37には空気絞り32の上
流の圧力が導かれており、均圧弁34は均圧弁出
口の圧力を背圧室37の圧力と等しくなる様に自
動調節する。
ここで、空気絞りの上流の圧力をPA、空気量
をQA、ガス絞りの上流の圧力をPG、ガス量をQG
混合部の圧力をPMとすると空燃比QA/QG(K1、K2はそれぞれ空気絞り、ガス絞りによつ
て決まる定数) の関係がある。
均圧弁が理想的にPG=PAに調節できれば、 となり、QAを変化させても空燃比は常に一定と
なるはずである。しかし均圧弁はダイアフラム3
8でPAとPGとの差圧を受けて弁39を機械的に
動かすものであるから、ダイアフラムの剛性、変
位に伴うダイアフラムの有効面積の変化、弁39
が受ける均圧弁入口圧力の影響等により、必ず圧
力調節誤差ΔPGを生じる。すなわちPG=PA+ΔPG
であるので、 となり、圧力調節誤差による空燃比の変動はPA
−PMの値が小さくなるほど大きくなるため、空
気量の少ない領域で空燃比が急激に変化するので
ある。
したがつて、空燃比誤差を一定の範囲内に保ち
ながら燃焼量調節比を大きくとろうとすれば、
PA−PMの値を大きくするか、ΔPGを小さくしな
ければならない。
一方、家庭用のガス燃焼器として給湯用あるい
は暖房用の用途では燃焼量調節比が1/5ないし
1/10程度必要である。そのためにPA−PGを大
きくすると送風機がきわめて大きくなるだけでな
く、供給圧の低い都市ガス等では、PAがガス供
給圧より高くなり実現不可能である。また、ΔPG
を小さくするにも均圧弁の大きさから限度があ
り、経時変化の影響、調整の困難であるなど家庭
用燃焼機器への適用は難しかつた。
発明の目的 本発明はかかる観点にたつてなされたもので、
送風機や弁装置を大型化することなく、燃焼量調
節比が大きくて空燃比制御の安定性が高く、燃焼
量が最大定格に達すると燃焼量を強制的に制限す
るとともに燃焼用空気もそれに連動させて制限
し、空燃比を一定に保ち、燃焼性能を良好に保つ
ようにする燃焼制御装置を実現することを目的と
する。
発明の構成 この目的を達成するために本発明は、燃焼装置
の燃焼用空気通路にその上流側より、燃焼用空気
供給手段、空気量調節手段、空気絞り部を設け、
一方燃料ガス通路にはその上流側より、ガス量調
節手段、ガス絞り部を設け、空気絞り部とガス絞
り部の下流側を合流して混合部を構成し、前記の
空気絞り部とガス絞り部の上流側の圧力を差圧セ
ンサに導き両者の差圧に応じた電気信号を得られ
るようにしている。一方前記燃料ガスを燃焼する
バーナによつて加熱される被加熱流体の出口温度
を検出する温度検出器、被加熱流体の出口温度を
設定する温度設定器、温度検出器の信号と温度設
定器の信号の差を演算増巾して空気量調節手段を
制御する温度調節回路を設け、さらに前記差圧セ
ンサの信号によつてガス量調節手段を駆動する空
燃比調節回路及びその駆動信号のあらかじめ定め
られた最大値を検出する最大値検出回路、空燃比
調節回路の駆動信号の上限値を制限するリミツ
タ、前記の差圧センサの出力の絶対値が一定値以
上のとき出力を発生する差圧比較器が設けられて
いる。
この構成によつて、先ず温度設定器と温度検出
器の差に応じて、すなわち検出された温度が、設
定された温度よりも低い場合は温度調節回路によ
つて空気量調節手段を空気量が増加するように制
御する。その結果差圧センサは燃焼用空気側の圧
力が高いという極性の出力を空燃比調節回路へ出
力し、ガス量調節手段を制御してガス量を増加し
て差圧センサの出力を零にしてPA=PGとし空燃
比を一定値Aoに制御する。上述の場合と逆に検
出された温度が、設定された温度よりも高い場合
にも上記の制御部により差圧センサの出力を零に
してPA=PGとしやはり空燃比を一定値Aoに制御
する。上述のような制御動作中、空燃比調節回路
からのガス量調節手段を駆動する駆動信号があら
かじめ定められた最大値に達したときリミツタが
動作してその上限値を制御すると同時に最大値検
出回路が動作して差圧比較器を温度調節回路に優
先させて動作させ、やはり空燃比を一定値に保つ
ようにする。作用効果をいま一度まとめると燃焼
器負荷に応じて燃焼量と空燃比を自動制御し、燃
焼量の最大値をガス量調節手段の駆動信号を利用
して定め、燃焼量が最大値に達して強制的に制限
されている場合を含めて広い燃焼量範囲にわたつ
て空燃比を安定的に制御するものである。
実施例の説明 以下本発明の一実施例を第2図によつて説明す
る。先ず構成を説明する。1は燃焼用空気供給手
段として設けられた送風機で、2は燃焼用空気通
路3に設けられた空気絞り部、4は燃料ガス通路
5に設けられたガス量調節手段としての圧力制御
弁、6はガス絞り部で、燃焼用空気通路3と燃料
ガス通路5が混合部7で合流し、給湯機8のバー
ナ9に至り熱交換器10を加熱する。給湯機の出
湯口11には温度検出器としてのサーミスタ12
が設けられている。13は空気絞り部2とガス絞
り部6の入口部の差圧を検出する差圧センサであ
る。次に制御部の構成を説明する。14は温度検
出回路15と温度設定器16の信号の加え合せ点
Aで17の温度調節回路で信号を送る。一方18
は差圧センサ13からの信号を受ける差圧センサ
検出回路で、空燃比調節回路19と差圧比較器2
0に接続されている。21は空燃比調節回路から
の圧力制御弁4の駆動信号のリミツタでその出力
は最大値検出回路22とガス圧力制御弁4に送ら
れている。また23は最大値検出回路22により
制御されるON−OFFスイツチでその通過信号は
前記温度調節回路17からの信号とともに24の
加え合め点Bに達しその加え合せられた信号は送
風機1の回転数を制御する回転数調節回路25に
伝えられるように構成されている。なおPA、PG
PMはそれぞれガス絞り部6の入口圧力、空気絞
り部2の入口圧力、混合部7の圧力を示してい
る。以上のように構成された燃焼制御装置の動作
効果を説明する。サーミスタ12からの出湯温度
に対応した信号は温度検出回路15で検出され、
加え合せ点Aにて温度設定器16で設定された信
号から減算され温度調節回路17に送られ、24
の加え合せ点Bに送られ、途中にON−OFFスイ
ツチ23を介して差圧比較器20の出力も24の
加え合せ点Bにマイナスで送られて加え合され、
その合成信号がプラスであれば出湯温度が温度設
定器16で設定された温度に達していないと判断
し、回転数調節回路25によつて送風機1の回転
数を増加させ燃焼用空気量を増加させる。その結
果、PAが上昇し、PA>PGなる状態に対応した信
号が差圧センサ13から出力され、差圧センサ検
出回路18に送られ次段の空燃比調節回路19に
てPGを増加(すなわちPA−PG=0となるような)
するような駆動信号が圧力制御弁4に伝達されて
弁を開きPA=PG=0となつて空燃比も一定値Ao
となつて平衡状態に達する。
上述の説明は加え合せ点B24に於ける合成信
号がプラスの場合の説明であるが、これがマイナ
スの場合には送風機1の回転数を減少させるとと
もに圧力制御弁を閉じるように制御回路が動作
し、最終的にPA−PG=0となつて空燃比も一定
値A0で安定する。差圧比較器20、リミツタ2
1、最大値検出回路22、ON−OFFスイツチ2
3は燃焼量の上限値制限とその場合の空燃比制御
に関連する部分であり以下その動作を説明する。
通常はON−OFFスイツチ23はOFFであり、
出湯温度が設定温度に達しない場合加え合せ点B
の合成信号はプラスであり送風機の回転数は次第
に増加し、圧力制御弁4に送られる空燃比調節回
路19からの駆動信号も増加するが、ある定めら
れた最大値に達するとリミツタ21が動作して圧
力制御弁4の駆動信号が制限されて弁開度が制限
され、燃焼量がそれ以上増加しなくなり燃焼量の
最大定格が設定される。一方圧力制御弁4に送ら
れる駆動信号が最大値に達してリミツタ21が動
作するとそれと連動して最大値検出回路22が動
作してON−OFFスイツチ23がONの状態にし、
差圧比較器20の出力をマイナスの信号として加
え合せ点Bに送り、差圧比較器20の信号の方を
優先的に作用させて回転数調節回路25を制御す
る。差圧比較器20はすでに説明したように差圧
センサ13の出力の絶対値が一定値を越えたとき
出力を発生するものであり、その出力がマイナス
信号として送風機1の回転数調節回路25に加え
られているため上記差圧センサ13の出力は定め
られた一定値を越えることがない。すなわち空燃
比も一定範囲内におさえられることになる。
ガス供給圧力が低下して所定のPG(ガス絞り部
の上流側圧力)が得られない場合には圧力制御弁
4の駆動信号は自動的に最大値に達するためON
−OFFスイツチ23がONとなり、差圧比較器2
0が回転数調節回路25を制御してやはり空燃比
を一定範囲内におさえる。すなわち本発明にもと
ずく空燃比制御方法はガス供給圧力が低下した場
合にもその影響を受けることなく空燃比を一定範
囲内におさえるという利点を併せもつものであ
る。
発明の効果 以上のように本発明の燃焼制御装置は、燃焼用
空気通路に燃焼用空気供給手段、空気量調節手段
と空気絞り部を設け、燃料ガス通路にガス量調節
手段とガス絞り部を設けてその下流側を合流する
とともに空気絞り部とガス絞り部の上流側の差圧
を検出する差圧センサを設けてその出力を略零に
するようにして空燃比を一定に定めるようにし、
さらに前記差圧センサの出力の絶対値が一定値以
上のとき出力を発生する差圧比較器を設け、ガス
量調節手段の駆動信号が最大定格燃焼量に相当す
る値になつたときその値を強制的に制限し、同時
に差圧比較器を動作させて燃焼用空気量も強制的
に制限するようにして、燃焼量が最大定格に達し
て強制的に制限された場合を含めて、広範囲の燃
焼量変化に対応して安定性の極めて高い空燃比制
御を実現するものであり、加えてガス供給圧力の
低下に対しても空燃比をやはり一定範囲内に保つ
という利点を併せもつものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例の構成図、第2図は本発明の一
実施例を示す燃焼制御装置の構成図である。 1……送風機(燃焼用空気供給手段)、2……
空気絞り部、3……燃焼用空気通路、4……圧力
制御弁(ガス量調節手段)、5……燃料ガス通路、
6……ガス絞り部、7……混合部、9……バー
ナ、12……サーミスタ(温度検出器)、13…
…差圧センサ、16……温度設定器、17……温
度調節回路、19……空燃比調節回路、20……
差圧比較器、21……リミツタ、22……最大値
検出回路、23……ON−OFFスイツチ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 燃焼用空気通路に燃焼用空気供給手段、空気
    量調節手段、空気絞り部を設け、燃料ガス通路に
    ガス量調節手段、ガス絞り部を設け、空気絞り部
    とガス絞り部の下流側を合流して混合部を構成す
    るとともに、空気絞り部とガス絞り部の上流側の
    圧力差に応じて電気信号を発生する差圧センサ、
    前記燃料ガスを燃焼するバーナによつて加熱され
    る被加熱流体の出口温度を検出する温度検出器、
    被加熱流体の出口温度を設定する温度設定器、温
    度検出器の信号と温度設定器の信号の差を演算増
    巾して空気量調節手段を制御する温度調節回路、
    差圧センサの信号によつて前記ガス量調節手段を
    駆動する空燃比調節回路、及びその駆動信号の最
    大値を検出する最大値検出回路、空燃比調節回路
    の駆動信号を制限するリミツタ、差圧センサの出
    力の絶対値が一定値を越えたとき出力を発生する
    差圧比較器を有し、前記温度調節回路の信号で空
    気量調節手段を駆動し、空燃比調節回路で差圧セ
    ンサの出力を一定値以下に保つようにし、さらに
    空燃比調節回路の駆動信号が定められた最大値に
    達した場合リミツタにより駆動信号を強制的に制
    限し、差圧比較器を温度調節回路に優先させて動
    作させ、空気量調節手段を制御して差圧センサの
    出力を一定値以下に保つようにしてなる燃焼制御
    装置。
JP57180745A 1982-10-14 1982-10-14 燃焼制御装置 Granted JPS5969613A (ja)

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JPS5969613A JPS5969613A (ja) 1984-04-19
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