JPH0359332B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、バーナに燃料の供給を行なう比例制
御弁を備えるとともに、バーナに燃焼用の空気の
供給を行なう送風機を備えた燃焼装置に関する。

［従来の技術］ ガスや石油等の燃料を比例制御弁の開度に応じ
てバーナに供給するとともに、送風機により燃焼
用の空気をバーナに供給する燃焼式湯沸器、燃焼
式暖房装置等と燃焼装置が用いられている。

従来この種の装置は、使用者により設定される
燃焼量可変手段（例えば温度設定手段）に応じて
比例制御弁の開度が設定されてバーナに燃料が供
給されると共に、送風機によりバーナに空気が供
給され、バーナで燃料の燃焼が行なわれる。この
時、送風機による燃焼用空気の供給量は、バーナ
の炎の状態を検出する燃焼検知センサー（例えば
サーモカツプル）の出力に応じて制御される。

［発明が解決しようとる問題点］ しかしながら従来の燃焼装置は、上記のよう
に、比例制御弁を制御する回路と、送風機を制御
する回路とがそれぞれ独立した別の回路となつて
いるため、例えば、燃焼量可変手段を変化させる
場合、比例制御弁の開度は燃焼量可変手段の変化
に素早く対応して変化するが、送風機による燃焼
用空気の供給量は、まず比較制御弁の開度の変化
による炎の変化を燃焼検知センサーが検出し、そ
の燃焼検知センサーの出力変化により送風機の送
風層を変化させるため、燃焼量可変手段の変化に
対する送風機の応答性が非常に悪い問題点を有し
ていた。

そこで、燃焼量可変手段により送風機の送風量
を制御し、その燃焼用空気の供給量により比例制
御弁の開度を制御することにより、燃焼量可変手
段の変化に対して比例制御弁の開度と送風機によ
る燃焼用空気の供給量とを素早く対応させること
のできる燃焼装置を考案した。

しかるにこの燃焼装置は、比例制御弁の開度を
燃焼用空気の供給量に応じて制御するため、燃焼
量可変手段の設定した値と送風機による空気の供
給量とが異なる可能性があり、その場合、比例制
御弁は、燃焼量可変手段の設定した値と異なつた
開度とされる。このため、この燃焼装置は、燃焼
可変手段を最大値または最小値に設定した場合、
最大燃焼量と最小燃焼量とがあらかじめ設定でき
ない問題点を有している。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、
その目的は、燃焼空気の供給量に応じて比例制御
弁の開度を制御する装置において、最大燃焼値と
最小燃焼値とを設定することのできる燃焼装置の
提供にある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、次の技術
的手段を採用する。

燃焼装置は、バーナと、該バーナに供給される
燃料の制御を行なう比例制御弁と、前記バーナに
燃焼用の空気の供給を行なう送風機と、前記バー
ナの燃焼状態を検知する燃焼検知センサーと、燃
焼量可変手段と、該燃焼量可変手段の設定に応じ
て前記送風機を制御する送風機制御回路と、前記
送風機による燃焼用空気の供給量に応じて前記比
例制御弁の開度を制御するとともに、前記燃焼検
知センサーの出力によつて空燃比を適正な値に保
つように前記比例制御弁の開度の補正制御を行な
う比例弁制御回路とを備える。そして、前記送風
機制御回路は、前記比例制御弁の開度が設定範囲
内とされるように前記送風機を制御する。

［作用および発明の効果］ 上記構成よりなる本発明は、燃焼量可変手段の
出力に応じて送風機制御回路を制御することによ
り、送風機による燃焼用空気の供給量を燃焼量可
変手段の変化に応じて素早く制御することができ
る。また、送風機による燃焼用空気の供給量に応
じて比例弁制御回路を制御することにより、比例
制御弁の開度を送風機による燃焼用空気の供給量
の変化に応じて素早く制御することができる。こ
れにより、燃焼量可変手段の変化に応じて比例制
御弁の開度と送風機による燃焼用空気の供給量と
を素早く対応させることができる。

また、燃焼検知センサーの検知したバーナーの
燃焼状態に応じて比例制御弁の開度を補正制御す
ることにより、送風機による燃焼用空気の供給量
に関する信号が誤つていても比例制御弁の開度が
適切な開度に補正され、炎は適正な空燃比で燃焼
される。

さらに、比例制御弁の開度があらかじめ設定し
た範囲内とされるように送風機制御回路が比例弁
制御回路を制御することにより、最大燃焼量と最
小燃焼量とを設定することができる。

またこの場合においても、比例制御弁の開度を
送風機制御回路および比例制御弁回路を介して制
御するため、炎は適正な空燃比で燃焼される。

［実施例］ 次に、本発明をガス湯沸器に適用した場合の実
施例を図面に基づいて説明する。

第２図はガス湯沸器の概略図を示す。

このガス湯沸器１は、熱交換部２を備えた燃焼
部３と、ガス供給路４と、電子制御回路５とから
なる。

燃焼部３は、セラミツク製の表面燃焼式バーナ
３１を備えた燃焼室３２と、この燃焼室３２の下
部に取付けられ、バーナ３１に燃焼用の空気の供
給を行なう送風機３３を備えた燃焼用空気供給部
３４と、燃焼室３２の上方に設けられ、バーナ３
１で燃焼された燃焼ガスの排気を行なう排気口３
５とを備える。そして、前記交換部２は、熱交換
効率を高くするフイン２１と給水管２２とからな
り、バーナ３１と排気口３５の間に配置されて給
水管２２の上流から送られてくる水を燃焼室３２
内の燃焼ガスと熱交換してお湯として流出する。

ガス供給路４は、バーナ３１の上流でガスの吐
出を行なうガス噴出ノズルと、ガス噴出ノズル４
１にガスを供給するガス供給配管４２の上流側に
設けられ、通電および非通電により開閉する開閉
弁４３と、この開閉弁４３の下流側に設けられ、
ガスの流量の調節を行なうガス弁４４と、このガ
バナ弁４４の下流側に設けられ、通電量に応じて
開口比が可変する比例制御弁４５とからなる。

電子制御回路５は、着火時にバーナ３１の面で
火花を飛ばすスパーク電極５１、バーナ３１の上
方で炎の酸素供給状態を検知する燃焼検知センサ
ーであるサーモカツプル５２、熱交換部２の給水
管２２の流出部に取付けられた水温の検出を行な
う水温センサー５３、使用者により操作され、熱
交換部２の給水管２２の流出する水温を設定する
燃焼量可変手段である温度調節用ボリユーム５
４、送風機３３、開閉弁４３、比例制御弁４５な
どの駆動および制御を行なう。

次に、送風機３３による燃焼用空気の供給量の
制御と比例制御弁４５の開口比の制御を第１図に
示すブロツク図に基づいて説明する。

水温センサー５３からの出力信号と温度調節用
ボリユーム５４により得られる基準値とを比較増
幅し、送風機３３の電力供給量の制御を行なうこ
とにより、ガス湯沸器１より得られる湯の温度調
節を行なう送風機制御回路（温度調節回路）６１
と、送風機３３の回転速度を検出することにより
送風機３３による燃焼用空気の供給量を検出する
回転速度検出回路６２と、該回転速度検出回路６
２の出力とサーモカツプル５２の出力とに応じて
比例制御弁４５の開口比を制御する比例弁制御回
路６３とを備える。

そしてこの送風機制御回路６１は、比例弁制御
回路６３より比例制御弁４５へ供給される通電量
を検知し、この通電量があらかじめ設定されたバ
ーナ３１の最大燃焼量に相当する通電量よりも大
きい場合、比例弁制御回路６３が比例制御弁４５
の開度を小さくし、比例制御弁４５がある所定の
開度より大きくならないように送風機３３の通電
量をフイードバツク制御する。また、比例制御弁
４５の通電量がバーナ３１の最小燃焼量に相当す
る通電量よりも小さい場合、比例弁制御回路６３
が比例制御弁４５の開度を大きくし、比例制御弁
４５がある所定の開度より小さくならないように
送風機３３の通電量をフイードバツク制御するよ
うに設けられている。

これにより、送風機３３の回転速度と送風機３
３による燃焼用空気の供給量との誤差によるサー
モカツプル５２での比例制御弁のフイードバツク
制御により、比例制御弁４５の開度があらかじめ
設定された範囲外に設定される出力が生じても、
送風機制御回路６１で行われるフイードバツク制
御により、比例制御弁の開度をあらかじめ設定さ
れた範囲内に設定することができる。またこれに
より、燃焼部３の最大燃焼量および最小燃焼量を
決定することができると共に、比例制御弁４５の
開度を通電により比例開閉する範囲内に設定する
ことができる。さらに、温度センサー５３と温度
調節用ボリユーム５４との出力差が大きくても、
比例制御弁４５に供給される通電量が所定値以上
となるのを防ぐこともできる。

また、回転速度検出回路６２の一実施例を第３
図を用いて説明する。

本実施例の送風機３３は、駆動軸３３ａに取付
けられた永久磁石３３ｂの回転位置をホール素子
３３ｃで検出するブラシレスモータである。この
回転速度検出回路６２は、永久磁石３３ｂ、ホー
ル素子３３ｃ、コイルＣ０１〜Ｃ０４からなる信
号発生部６２Ａと、アナログスイツチ部６２Ｂ
と、デコーダ６２Ｃと、電圧変換部６２Ｄとから
なり、電圧変換部６２Ｄの出力電圧Ｖは、第４図
に示すように、送風機３３の回転速度Ｎに応じて
所定電圧まで比例的に変化する。

また、比例弁制御回路６３は、第５図に示すよ
うに、回転速度検出回路６２の出力する出力電圧
Ｖに応じて比例制御弁４５の通電量Ａをまず決定
し、ついで、サーモカツプル５２の検出する炎の
酸素供給状態（空燃比）に応じて比例制御弁４５
の通電量を補正し、バーナ３１に供給される燃焼
用空気の供給量とバーナ３１に供給されるガス量
との比を適正な値に保つように設けられている。

以上により、使用者が温度調節用ボリユーム５
４を操作してガス湯沸器１より供給される湯の温
度の変化を希望する場合は、温度調節用ボリユー
ム５４の変化により温度調節用ボリユーム５４の
出力する基準電圧が水温センサー５３の出力に対
して素早く変化するため、送風機制御回路６１の
出力が温度調節用ボリユーム５４の操作に応じて
即時に変化して送風機３３の回転速度を変化させ
る。送風機３３の回転速度が変化すると、回転速
度検出回路６２の出力が変化すると即時に比例弁
制御回路６３が比例制御弁４５の開口比を第５図
に応じて変化させる。つまり、操作者が温度調節
用ボリユーム５４を操作すると、送風機３３の回
転速度と比例制御弁４５の開度とが即時的に変化
し、操作者の希望する温度の湯がガス湯沸器１よ
り素早く供給される。

またこのとき、送風機３３の回転速度と比例制
御弁４５の開度とがほぼ同時に変化するため、送
風機３３による燃焼用空気の供給量と比例制御弁
４５によるガスの供給量の比を適切な値に保た
れ、炎は適正な空燃比で燃焼される。

さらに、例えば、燃焼用空気の吸入口や排出口
などの流路の流通抵抗が増大するなど、バーナ３
１への空気の供給量と送風機３３の回転速度とが
一致せず、炎が適正な空燃比で燃焼しない場合
や、供給されるガスの成分変化により、炎が適正
な空燃比で燃焼しない場合においては、サーモカ
ツプル５２の出力に応じて比例弁制御回路６３が
比例制御弁４５の開度を補正制御するため、炎は
常に適正な空燃比で燃焼される。

（変形例） なお、上記実施例では比例制御弁の開度を比例
弁制御回路より比例制御弁に供給される通電量よ
り検出した例を示したが、他に比例制御弁の弁体
の移動量を検出して比例制御弁の開度を検出して
も良い。

上記実施例では炎が適正な空燃比で燃焼しない
場合、燃焼検知センサーの出力により比例制御弁
の開度を補正する例を示したが、他に燃焼検知セ
ンサーの出力に応じて炎が適正な空燃比になるよ
うに送風機制御回路および比例弁制御回路の両方
を補正制御して、送風機による燃焼用空気の供給
量と比例制御弁の開度とをフイードバツク制御す
るように設けても良い。

上記実施例では送風機の回転速度を検出する手
段としてホール素子を用いて検出した例を示した
が、回転エンコーダ、レゾルバ、周波数ジエネレ
ータ等により検出しても良い。

上記実施例では送風機による燃焼用空気の供給
量を検出する手段として送風機の回転速度を検出
する例を示したが、他に送風機の下流で送風機の
風圧を圧力センサー等で検出したり、送風機に供
給される通電量により送風機による燃焼用空気の
供給量を検出しても良い。

また、上記実施例では本発明を湯沸器に適用し
た例を示したが、暖房装置など他の燃焼装置に適
用しても良い。

さらに、上記実施例では燃料にガスを用いた例
を示したが、灯油などを燃料とする他の燃焼装置
に適用しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる制御回路のブロツク
図、第２図はガス給湯器の概略図、第３図は回転
速度検出回路の電気回路図、第４図は送風機の回
転速度と回転速度検出回路との関係を示すグラ
フ、第５図は回転速度検出回路の出力に対して設
定された比例制御弁の通電量を示すグラフであ
る。 図中１……ガス湯沸器、３１……バーナ、３３
……送風機、４５……比例制御弁、５２……サー
モカツプル、５３……水温センサー、５４……温
度調節用ボリユーム、６１……送風機制御回路、
６２……回転速度検出回路、６３……比例弁制御
回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ バーナと、 該バーナに供給される燃料の制御を行なう比例
   制御弁と、 前記バーナに燃焼用の空気の供給を行なう送風
   機と、 前記バーナの燃焼状態を検知する燃焼検知セン
   サーと、 燃焼量可変手段と、 該燃焼量可変手段の設定に応じて前記送風機を
   制御する送風機制御回路と、 前記送風機による燃焼用空気の供給量に応じて
   前記比率制御弁の開度を制御するとともに、前記
   燃焼検知センサーの出力によつて空燃比を適正な
   値に保つように前記比例制御弁の開度の補正制御
   を行なう比例制御回路とを備え、 前記送風機制御回路は、前記比例制御弁の開度
   が設定範囲内とされてるように前記送風機を制御
   することを特徴とする燃焼装置。 ２ 前記送風機制御回路は、前記比例弁制御回路
   の出力より前記比例制御弁の開度を検出すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の燃焼
   装置。 ３ 前記燃焼検知センサーは、炎の温度を検出
   し、炎の空気供給状態を検出するサーモカツプル
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項に記載の燃焼装置。 ４ 前記送風機による燃焼用空気の供給量は、該
   送風機の回転速度より検出することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに
   記載の燃焼装置。