JPH0379611B2 - - Google Patents

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JPH0379611B2
JPH0379611B2 JP28722288A JP28722288A JPH0379611B2 JP H0379611 B2 JPH0379611 B2 JP H0379611B2 JP 28722288 A JP28722288 A JP 28722288A JP 28722288 A JP28722288 A JP 28722288A JP H0379611 B2 JPH0379611 B2 JP H0379611B2
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JP
Japan
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air
fuel ratio
combustion
fuel
amount
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JP28722288A
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Japanese (ja)
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JPH02133708A (en
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Hideo Okamoto
Hidehiko Takagi
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Rinnai Corp
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Rinnai Corp
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Publication date
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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

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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、燃焼部に形成される炎の温度により
空燃比を検出し、その検出した空燃比が適正な範
囲の空燃比を保つように、燃料の供給量または燃
焼用空気量の少なくとも一方を制御する強制燃焼
式燃焼装置の制御装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention detects an air-fuel ratio based on the temperature of a flame formed in a combustion section, and maintains the detected air-fuel ratio within an appropriate range. The present invention relates to a control device for a forced combustion combustion device that controls at least one of the amount of fuel supplied and the amount of combustion air.

[従来の技術] 燃焼部に燃料を供給するとともに、燃焼部に供
給された燃料を完全燃焼させるのに必要な燃焼用
の空気を強制的に燃焼部へ供給して、燃焼部で燃
料の燃焼を行う強制燃焼式の燃焼装置がある。
[Prior art] In addition to supplying fuel to the combustion section, combustion air necessary for complete combustion of the fuel supplied to the combustion section is forcibly supplied to the combustion section, and the fuel is combusted in the combustion section. There is a forced combustion type combustion device that performs this.

この強制燃焼式の燃焼装置は、燃焼部に強制的
に供給された燃焼用の空気によつて、燃焼部に供
給された燃料を完全燃焼する必要がある。このた
め、空燃比が空気過剰(リーン)のある適正な範
囲に保たれるように燃料の供給量、あるいは燃焼
用の空気量の少なくとも一方が制御装置によつて
制御されている。
In this forced combustion type combustion device, the fuel supplied to the combustion section must be completely combusted by the combustion air forcibly supplied to the combustion section. Therefore, at least one of the fuel supply amount and the combustion air amount is controlled by the control device so that the air-fuel ratio is maintained within an appropriate range with excess air (lean).

なお、この制御装置は、空燃比を検出するため
に空燃比検出手段を必要とする。この空燃比検出
手段として、燃焼部に形成される炎の温度から空
燃比を検出するものがある。これは、第5図に示
すように、ほぼ空燃比0.9で炎の燃焼速度が速く、
空燃比が0.9から遠のくにつれて燃焼速度が遅く
なることを利用したものである。これは炎の温度
を検出した際(理論空燃比よりもリーン側で燃焼
していると仮定して)、温度が上昇するにしたが
つて空燃比が小さくなり(リツチ側へ移行し)、
逆に温度が下降するにしたがつて空燃比が大きく
なる(リーン側へ移行する)ものである。つま
り、炎の温度と燃焼量とを比較することにより、
空燃比を検出することができるものである。
Note that this control device requires an air-fuel ratio detection means to detect the air-fuel ratio. As this air-fuel ratio detection means, there is one that detects the air-fuel ratio from the temperature of the flame formed in the combustion section. As shown in Figure 5, this is because the air-fuel ratio is approximately 0.9 and the flame combustion speed is fast.
This takes advantage of the fact that the combustion rate slows down as the air-fuel ratio moves away from 0.9. This is because when the temperature of the flame is detected (assuming that combustion is on the lean side of the stoichiometric air-fuel ratio), as the temperature rises, the air-fuel ratio decreases (shifts to the rich side).
Conversely, as the temperature decreases, the air-fuel ratio increases (shifts to the lean side). In other words, by comparing the flame temperature and combustion amount,
It is capable of detecting the air-fuel ratio.

炎の温度を検出する手段として例えばサーモカ
ツプル(熱電対)を用いたものがある。このサー
モカツプルは、空燃比が変化し、炎の温度が変化
した際、加熱または冷却されるのに時間を要す
る。同様に、燃焼量が変化した際も、サーモカツ
プルが加熱または冷却されるのに時間を要する。
このため、実際の燃焼状態の変化とサーモカツプ
ルが検出した燃焼状態の変化との間に時間的な誤
差が生じてしまう。
For example, a thermocouple is used as a means for detecting the flame temperature. This thermocouple takes time to heat up or cool down when the air/fuel ratio changes and the flame temperature changes. Similarly, when the amount of combustion changes, it takes time for the thermocouple to heat up or cool down.
Therefore, a time error occurs between the actual change in the combustion state and the change in the combustion state detected by the thermocouple.

このため、空燃比が変化したり、燃焼量が変化
したりすると、実際の燃焼状態と、サーモカツプ
ルの検出する燃焼状態とは異なつてしまう。そし
て、制御装置は、サーモカツプルの検出する実際
の燃焼状態とは異なつた値によつて燃料の供給量
か、あるいは燃焼用空気の供給量の少なくとも一
方を制御し、空燃比を適正な範囲に保とうとす
る。この結果、第10図に示すように、目標の空
燃比にオーバーシユートを繰り返して収束する。
Therefore, if the air-fuel ratio changes or the combustion amount changes, the actual combustion state and the combustion state detected by the thermocouple will differ. Then, the control device controls at least one of the fuel supply amount or the combustion air supply amount based on a value different from the actual combustion state detected by the thermocouple, and keeps the air-fuel ratio within an appropriate range. try to keep it. As a result, as shown in FIG. 10, the air-fuel ratio repeatedly overshoots and converges to the target air-fuel ratio.

そして、従来の空燃比をリツチ側へ移行させる
速度と、空燃比をリーン側へ移行させる速度は、
同様な速度としていた。つまり、制御装置は、空
燃比制御を行うため、燃料の増減する速度、ある
いは送風量の増減する速度を同じにしていた。こ
の結果、従来の制御装置の制御では、燃焼状態が
オーバーシユートにより目標の空燃比からリツチ
側に存在する時間と、リーン側に存在する時間と
が基本的に同じ長さであつた。
The speed at which the conventional air-fuel ratio shifts to the rich side and the speed at which the air-fuel ratio shifts to the lean side are:
It was at a similar speed. In other words, in order to control the air-fuel ratio, the control device maintains the same speed at which the fuel increases or decreases or the speed at which the air flow increases or decreases. As a result, under the control of the conventional control device, the time period during which the combustion state exists on the rich side from the target air-fuel ratio due to overshoot and the time period during which the combustion state exists on the lean side are basically the same length.

第8図に空燃比を変化させた場合のサーモカツ
プルの出力と、炎の状態との関係を表すタイムチ
ヤートを示す。なお、図中実線は、空燃比を適
正な値からリツチ側へ移行させたもので、実線
は、空燃比を適正な値からリーン側へ移行させた
ものを示す。また、燃料はプロパンガスを使用し
た例である。
FIG. 8 shows a time chart showing the relationship between the output of the thermocouple and the state of the flame when the air-fuel ratio is changed. In addition, the solid line in the figure shows the air-fuel ratio shifted from an appropriate value to the rich side, and the solid line shows the air-fuel ratio shifted from the appropriate value to the lean side. In this example, propane gas is used as the fuel.

この第8図のタイムチヤートから判るように、
空燃比をリーン側へ移行させると、燃焼速度が遅
くなつて炎がリフトし、短い時間(この例では15
秒)失火してしまう。また逆に、空燃比をリツチ
側へ移行させると、燃焼速度が速くなり、逆火
(例えばセラミツク製バーナの裏面に炎が形成さ
れること)が発生するには長い時間(この例では
200秒)の余裕がある。
As you can see from the time chart in Figure 8,
Shifting the air-fuel ratio to the lean side slows the combustion rate and lifts the flame for a short period of time (in this example, 15
sec) Misfire occurs. Conversely, shifting the air-fuel ratio toward the richer side increases the combustion rate and takes a longer time (in this example
200 seconds).

つまり、実際の燃焼状態は、目標の空燃比から
リツチ側に存在する時間は長くても良いが、リー
ン側に存在する時間が長くなるとリフトして失火
してしまう可能性が高くなる。
In other words, the actual combustion state may be on the rich side from the target air-fuel ratio for a long time, but the longer the time on the lean side, the higher the possibility of lift and misfire.

このため、従来の制御装置では、上述のごと
く、実際の燃焼状態がオーバーシユートにより目
標の空燃比からリツチ側に存在する時間と、リー
ン側に存在する時間とが基本的に同じ長さであつ
たがゆえ、実際の燃焼状態がリーン側に存在する
時間が長く、失火する可能性が高かつた。
For this reason, in conventional control devices, as mentioned above, the time when the actual combustion state exists on the rich side from the target air-fuel ratio due to overshoot is basically the same as the time when the actual combustion state exists on the lean side. Because of the heat, the actual combustion state remained on the lean side for a long time, increasing the possibility of misfire.

そこで、実際の空燃比がオーバーシユートを繰
り返して目標の空燃比に収束する際に、リツチに
存在する時間を長く、逆にリーンに存在する時間
を短くすることが考えられる。この具体的な手段
として、空燃比をリツチに移行させる際の移行速
度を速くし、逆にリツチに移行させる際の移行速
度を遅くすることが考えられる。
Therefore, when the actual air-fuel ratio repeatedly overshoots and converges to the target air-fuel ratio, it is conceivable to lengthen the time the air-fuel ratio remains rich and conversely shorten the time it remains lean. As a specific means for this, it is conceivable to increase the speed at which the air-fuel ratio shifts to rich, and conversely to slow down the speed at which the air-fuel ratio shifts to rich.

そこで本出願人は、制御装置に、空燃比をリツ
チに移行させる際の移行速度を速くするリツチ制
御手段を設けるとともに、空燃比をリーンに移行
させる際の移行速度を遅くするリーン制御手段を
設けることを提案する。
Therefore, the present applicant provides a control device with a rich control means for increasing the transition speed when the air-fuel ratio is transitioned to rich, and also provides a lean control means for slowing down the transition speed when transitioning the air-fuel ratio to lean. suggest something.

[発明が解決しようとする課題] 第8図に示すタイムチヤートに使用された燃焼
はプロパンガスなどの、燃焼速度の遅いいわゆる
Aガスである。しかるに、都市ガスや天然ガスな
どの、燃焼速度の速いいわゆるCガスは、第9図
の実線に示すように、逆火が比較的短い時間
(この例では90秒)で発生する。
[Problems to be Solved by the Invention] The combustion used in the time chart shown in FIG. 8 is so-called A gas, such as propane gas, which has a slow combustion rate. However, with so-called C gases, such as city gas and natural gas, which burn at a high rate, flashback occurs in a relatively short period of time (90 seconds in this example), as shown by the solid line in FIG.

このため、リーン制御手段によるリーンに移行
する速度は、使用される燃料の燃焼状態に応じて
変える必要がある。
Therefore, it is necessary to change the speed at which the lean control means shifts to lean depending on the combustion state of the fuel used.

つまり、使用する燃料の燃焼速度など、燃料の
燃焼状態に応じた専用の制御装置が必要となる。
この結果、ガス種が異なるなど、燃焼状態が異な
つた燃料を使用することができなくなる問題点を
備えていた。
In other words, a dedicated control device is required depending on the combustion state of the fuel, such as the combustion speed of the fuel used.
As a result, there is a problem in that fuels with different combustion states, such as different gas types, cannot be used.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、
その目的は、実際の燃焼状態が目標の空燃比から
リーン側に存在する時間を燃料の燃焼状態に応じ
て変化させ、燃料の燃焼状態毎に炎のリフトによ
り失火するのを防ぐ強制燃焼式燃焼装置の制御装
置の提供にある。
The present invention was made in view of the above circumstances, and
Its purpose is to change the time during which the actual combustion state is on the lean side from the target air-fuel ratio depending on the fuel combustion state, and to prevent misfires due to flame lift in each fuel combustion state. The purpose is to provide a control device for the device.

[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するために、本発明の強制燃
焼式燃焼装置の制御装置は、第1図の概略ブロツ
ク図に示すように、燃料の燃焼を行う燃焼部1
と、該燃焼部1に燃料を供給する燃料供給手段2
と、該燃料供給手段2によつて前記燃焼部1に供
給される燃料を燃焼させるに必要な燃焼用の空気
を、制御的に前記燃焼部1へ供給する送風機3
と、燃焼部1に形成される炎の温度により空燃比
を検出する空燃比検出手段4を備え、該空燃比検
出手段4の検出する空燃比に応じて前記燃料供給
手段2による燃料の供給量、または前記送風機3
による送風量の少なくとも一方を補正制御し、空
燃比を適正な範囲に保つ制御装置5とを具備する
強制燃焼式燃焼装置において、前記制御装置5
は、空燃比をリツチ側へ移行させる際に、燃料を
増加、あるいは送風量を減少させるリツチ制御手
段6を備えるとともに、空燃比をリーン側へ移行
させる際に、燃料の減少、あるいは送風量を増加
させるリーン制御手段7を備え、前記リーン制御
手段7は、空燃比をリーン側へ移行させる際の、
燃料の減少速度、あるいは送風量の増加速度を変
化させるリーン移行速度可変手段8を備えたこと
を技術的手段とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a control device for a forced combustion type combustion apparatus of the present invention includes a combustion section that burns fuel, as shown in the schematic block diagram of FIG. 1
and a fuel supply means 2 for supplying fuel to the combustion section 1.
and a blower 3 that supplies combustion air necessary for burning the fuel supplied to the combustion section 1 by the fuel supply means 2 to the combustion section 1 in a controlled manner.
and air-fuel ratio detection means 4 for detecting the air-fuel ratio based on the temperature of the flame formed in the combustion section 1, and the amount of fuel supplied by the fuel supply means 2 according to the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detection means 4. , or the blower 3
In the forced combustion type combustion apparatus, the forced combustion type combustion apparatus includes a control device 5 that corrects and controls at least one of the air flow rates and maintains the air-fuel ratio within an appropriate range.
is equipped with a rich control means 6 that increases the fuel or decreases the amount of air blown when the air-fuel ratio shifts to the rich side, and also includes a rich control means 6 that increases the amount of fuel or decreases the amount of air blown when the air-fuel ratio shifts to the lean side. The lean control means 7 includes a lean control means 7 for increasing the air-fuel ratio, and the lean control means 7 performs the following steps when shifting the air-fuel ratio to the lean side.
The technical means is that a lean transition speed variable means 8 is provided to change the speed at which the fuel decreases or the speed at which the air flow increases.

[作用] 上記のように構成された強制燃焼式燃焼装置の
制御装置の作用を説明する。
[Operation] The operation of the control device for the forced combustion type combustion device configured as described above will be explained.

リーン移行速度可変手段によつて、空燃比をリ
ーン側へ移行させる速度を遅くすると、空燃比が
オーバーシユートを繰り返して目標の空燃比に収
束する際、実際の空燃比が目標の空燃比よりリツ
チ側に移行している時間が長くなる。
When the speed at which the air-fuel ratio is shifted to the lean side is slowed down by the lean shift speed variable means, when the air-fuel ratio repeatedly overshoots and converges to the target air-fuel ratio, the actual air-fuel ratio becomes lower than the target air-fuel ratio. The time it takes to shift to the rich side becomes longer.

逆に、リーン移行速度可変手段によつて、空燃
比をリーン側へ移行させる速度を速くすると、空
燃比がオーバーシユートを繰り返して目標の空燃
比に収束する際、実際の空燃比が目標の空燃比よ
りリツチ側に移行している時間が短くなる。
Conversely, if the speed at which the air-fuel ratio is shifted to the lean side is increased by the lean shift speed variable means, when the air-fuel ratio repeatedly overshoots and converges to the target air-fuel ratio, the actual air-fuel ratio will be lower than the target. The time during which the air-fuel ratio shifts to the rich side becomes shorter.

[発明の効果] 本発明は、以上に説明したように構成されてい
るので、以下に記載されたような効果を奏する。
[Effects of the Invention] Since the present invention is configured as described above, it produces the effects described below.

リーン移行速度可変手段によつて、空燃比をリ
ーン側へ移行させる速度を変化させることによ
り、空燃比がオーバーシユートを繰り返して目標
の空燃比に収束する際、実際の空燃比が目標の空
燃比よりリツチ側に移行している時間を変化させ
ることができる。
By changing the speed at which the air-fuel ratio shifts to the lean side using the lean transition speed variable means, when the air-fuel ratio repeatedly overshoots and converges to the target air-fuel ratio, the actual air-fuel ratio changes to the target air-fuel ratio. The time during which the fuel ratio shifts to the rich side can be changed.

これにより、燃焼状態の異なる燃料を使用する
際、リーン移行速度可変手段によつて、燃料に応
じたリツチ側の存在時間を設定することができ
る。この結果、燃焼状態の異なる燃料を用いる
際、制御装置を交換することなく、炎のリフトに
より失火するのを防ぐことができる。
As a result, when using fuels with different combustion states, the rich side existence time can be set according to the fuel by means of the lean transition speed variable means. As a result, when using fuels with different combustion states, misfires due to flame lift can be prevented without replacing the control device.

[実施例] 次に、本発明の強制燃焼式燃焼装置の制御装置
を図に示す一実施例に基づき説明する。
[Embodiment] Next, a control device for a forced combustion type combustion apparatus of the present invention will be described based on an embodiment shown in the drawings.

第2図に本発明を適用したバイパスミキシング
式のガス給湯器の概略図を示す。
FIG. 2 shows a schematic diagram of a bypass mixing type gas water heater to which the present invention is applied.

このガス給湯器は、大別してガスの燃焼を行う
燃焼部11を備えた燃焼通路10と、ガス供給配
管20と、水配管30と、制御装置40とから構
成されている。
This gas water heater is broadly divided into a combustion passage 10 having a combustion section 11 for burning gas, a gas supply pipe 20, a water pipe 30, and a control device 40.

燃焼通路10、セラミツク製の表面燃焼式バー
ナ12を内部に配設している。このバーナ12の
上流には、ガス供給配管20から供給されるガス
を、バーナ12の上面の燃焼部11で燃焼させる
に必要な燃焼用の空気を、強制的に燃焼部11へ
供給する送風機13から取り付けられている。ま
た、燃焼通路10の下流には、燃焼部11で発生
した燃焼ガスを排出する排気口(図示しない)が
設けられている。
A combustion passage 10 and a ceramic surface combustion type burner 12 are arranged inside. Upstream of this burner 12 is a blower 13 that forcibly supplies combustion air necessary for combusting the gas supplied from the gas supply pipe 20 in the combustion section 11 on the upper surface of the burner 12 to the combustion section 11. It is installed from. Further, downstream of the combustion passage 10, an exhaust port (not shown) is provided for discharging the combustion gas generated in the combustion section 11.

ガス供給配管20は、本発明の燃料供給手段
で、送風機13の遠心式フアン14の内周に開口
するノズル21へ、燃料のガスを供給する。な
お、ノズル21より流出したガスは、送風機13
の発生する空気流によつて燃焼用空気と撹拌さ
れ、燃焼部11に供給される。ガス供給配管20
は、上流側より元電磁弁22、主電磁弁23、比
例弁24が順次設けられている。比例弁24の下
流は2つに分岐され、一方には切替用電磁弁2
5、他方にはオリフイス26が設けられている。
なお、元電磁弁22、主電磁弁23および切替用
電磁弁25は、通電制御によつてガス供給配管2
0を開閉するもので、比例弁24は通電量に応じ
て開口比が変化し、ノズル21に供給されるガス
量を調節するものである。
The gas supply pipe 20 is a fuel supply means of the present invention, and supplies fuel gas to a nozzle 21 that opens on the inner circumference of the centrifugal fan 14 of the blower 13. Note that the gas flowing out from the nozzle 21 is transferred to the blower 13.
The combustion air is mixed with the combustion air by the air flow generated by the combustion air, and is supplied to the combustion section 11. Gas supply piping 20
A main solenoid valve 22, a main solenoid valve 23, and a proportional valve 24 are provided in this order from the upstream side. The downstream side of the proportional valve 24 is branched into two parts, one of which has a switching solenoid valve 2.
5. An orifice 26 is provided on the other side.
The main solenoid valve 22, the main solenoid valve 23, and the switching solenoid valve 25 are connected to the gas supply pipe 2 by energization control.
The proportional valve 24 has an opening ratio that changes depending on the amount of electricity supplied, and adjusts the amount of gas supplied to the nozzle 21.

水配管30は、一方が水の供給源に接続され、
他方が給湯口に接続されるもので、ガスの燃焼に
よつて発生する熱と内部を流れる水とを熱交換
し、内部を通過する水を加熱する熱交換器31
と、この熱交換器31をバイパスするバイパス水
路32とを備える。
One end of the water pipe 30 is connected to a water supply source,
The other side is connected to the hot water supply port, and heat exchanger 31 exchanges heat generated by combustion of gas with water flowing inside to heat the water passing through the inside.
and a bypass waterway 32 that bypasses this heat exchanger 31.

熱交換器31とバイパス水路32との分岐路の
上流の水配管30には、熱交換器31とバイパス
水路32とに流入する水圧が変化しても、流水す
る水量を一定に保つガバナ弁の機能と、水量を調
節する水量調節弁の機能とが組み合わされた電動
水量制御装置33が設けられている。また、バイ
パス水路32には、バイパス水路32を通過する
水量の調節、およびバイパス水路32の開閉が可
能な絞り弁34が設けられている。
The water pipe 30 upstream of the branch path between the heat exchanger 31 and the bypass waterway 32 is equipped with a governor valve that keeps the amount of water flowing constant even if the water pressure flowing into the heat exchanger 31 and the bypass waterway 32 changes. An electric water flow control device 33 is provided which combines the function of a water flow control valve and the function of a water flow control valve that adjusts the water flow. Further, the bypass waterway 32 is provided with a throttle valve 34 that can adjust the amount of water passing through the bypass waterway 32 and open and close the bypass waterway 32 .

なお、電動水量制御装置33の絞り比は、熱交
換器31およびバイパス水路32へ流入する水の
総量を規制するため、絞り弁34と同じか、絞り
弁34より小さく設けられている。また、電動水
量制御装置33と絞り弁34は、水量を調節する
手段として、水路を開閉可能な弁体をギアドモー
タを用いて駆動している。
Note that the throttle ratio of the electric water flow control device 33 is set to be the same as or smaller than the throttle valve 34 in order to regulate the total amount of water flowing into the heat exchanger 31 and the bypass waterway 32. Further, the electric water flow control device 33 and the throttle valve 34 use a geared motor to drive a valve body that can open and close the waterway as means for adjusting the water flow.

制御装置40は、第3図に示すように、マイク
ロコンピユータ41、リレー回路42および駆動
回路43から構成されるもので、使用者によつて
操作されるコントローラ44や各種センサの出力
に応じて、バーナ12に着火を行うスパーカ4
5、元電磁弁22、主電磁弁23、比例弁24、
切替用電磁弁25、電動水量制御装置33、絞り
弁34を通電制御するものである。
As shown in FIG. 3, the control device 40 is composed of a microcomputer 41, a relay circuit 42, and a drive circuit 43, and according to the outputs of a controller 44 and various sensors operated by the user, Sparker 4 ignites burner 12
5, original solenoid valve 22, main solenoid valve 23, proportional valve 24,
The switching solenoid valve 25, the electric water flow control device 33, and the throttle valve 34 are energized and controlled.

制御装置40の各種センサは、バーナ12の炎
の温度を検出するフレームロツド46、バーナ1
2の炎の温度を検出することにより空燃比を検出
する、本発明の空燃比検出手段であるサーモカツ
プル47、電動水量制御装置33および絞り弁3
4の弁体に連動し、弁体の開度を検出するポテン
シヨメータ48,49、送風機13の回転速度を
検出する回転速度センサ50、熱交換器31およ
びバイパス水路32の上流の水の温度を検出する
入水温度センサ51、熱交換器31を通過した湯
温を検出する温度センサ52、熱交換器31およ
びバイパス水路32を通過し、混合された湯温を
検出する出湯温度センサ53、熱交換器31およ
びバイパス水路32に流入する水量を検出する水
量検出センサ54を備える。
Various sensors of the control device 40 include a flame rod 46 that detects the temperature of the flame of the burner 12;
The thermocouple 47, the electric water flow control device 33, and the throttle valve 3, which are air-fuel ratio detection means of the present invention, detect the air-fuel ratio by detecting the temperature of the flame of No. 2.
potentiometers 48 and 49 that are linked to the valve body No. 4 and detect the opening degree of the valve body, a rotation speed sensor 50 that detects the rotation speed of the blower 13, the temperature of water upstream of the heat exchanger 31 and the bypass water channel 32. An incoming water temperature sensor 51 detects the temperature of hot water that has passed through the heat exchanger 31, a temperature sensor 52 that detects the temperature of hot water that has passed through the heat exchanger 31 and the bypass waterway 32, and an outlet temperature sensor 53 that detects the temperature of the mixed hot water that has passed through the heat exchanger 31 and the bypass waterway 32. A water amount detection sensor 54 is provided to detect the amount of water flowing into the exchanger 31 and the bypass waterway 32.

次に、コンピユータ41による燃焼制御につい
て簡単に説明する。
Next, combustion control by the computer 41 will be briefly explained.

本実施例の燃焼制御は、フアン先行型である。
本実施例のフアン先行型は、制御装置40で決定
された燃焼量に応じて送風量が得られるようい送
風機13の回転速度を決定し、送風機13の回転
速度から、送風量に応じたガスが燃焼部11で得
られるように、比例弁24の開度や切替用電磁弁
25の開閉を決定する。そして、サーモカツプル
47の検出する炎の温度に基づいて燃焼部11に
供給されるガス量を補正して空燃比を一定に保つ
ものである。なお、サーモカツプル47の検出す
る炎の温度に基づいて、送風機13の回転速度を
補正して、ガスの供給量が変化しないように設け
ても良い。
The combustion control in this embodiment is a fan-driven type.
The fan advance type of this embodiment determines the rotational speed of the blower 13 so that the amount of air blown can be obtained according to the combustion amount determined by the control device 40, and from the rotational speed of the blower 13, the amount of gas that is The opening degree of the proportional valve 24 and the opening/closing of the switching solenoid valve 25 are determined so that the combustion section 11 obtains the following. The amount of gas supplied to the combustion section 11 is corrected based on the temperature of the flame detected by the thermocouple 47 to keep the air-fuel ratio constant. Note that the rotational speed of the blower 13 may be corrected based on the temperature of the flame detected by the thermocouple 47 so that the amount of gas supplied does not change.

具体的には、使用者が給湯口に接続されたカラ
ンを操作し、水配管30に水流が生じると、水量
検出センサ54が水の流れを検出し、燃焼が開始
される。燃焼開始後の燃焼量は、コントローラ4
4によつて設定された設定温度が得られるよう
に、各種センサによつて得られた水量、入水温
度、熱交換器31を通過した湯温、ミキシング湯
温(出湯温度)等より決定される。送風機13は
決定された燃焼量に応じ風量をバーナ12に供給
するように電圧が制御される。そして、送風機1
3の回転速度やバーナ12の炎の温度に応じたガ
ス量が得られるように、比較弁24および切替用
電磁弁25が通電制御される。なお、燃焼量は、
熱交換器31を通過したが湯温が、燃焼によつて
発生した水(ドレン水)が熱交換器31に付着し
ない温度(例えば60℃)以上に維持されるように
決定される。
Specifically, when the user operates a collar connected to the hot water supply inlet and a water flow is generated in the water pipe 30, the water amount detection sensor 54 detects the water flow and combustion is started. The amount of combustion after combustion starts is determined by controller 4.
In order to obtain the set temperature set by step 4, the temperature is determined from the amount of water obtained by various sensors, the temperature of incoming water, the temperature of hot water passing through the heat exchanger 31, the temperature of mixing hot water (temperature of hot water coming out), etc. . The voltage of the blower 13 is controlled so that the amount of air is supplied to the burner 12 according to the determined combustion amount. And blower 1
The comparison valve 24 and the switching solenoid valve 25 are energized and controlled so that a gas amount corresponding to the rotational speed of the burner 12 and the flame temperature of the burner 12 is obtained. In addition, the amount of combustion is
The temperature of the hot water that has passed through the heat exchanger 31 is determined so as to be maintained above a temperature (for example, 60° C.) at which water generated by combustion (drain water) does not adhere to the heat exchanger 31.

次に、コンピユータ41による水量制御につい
て簡単に説明する。
Next, the water amount control by the computer 41 will be briefly explained.

絞り弁34は、入水温度、設定温度、熱交換器
31を通過した湯温、出湯温度より算出された適
切な開度で固定される。なおこの固定は、バイパ
ス水路32を流れる流量が、熱交換器31を流れ
る水量の2倍となるように設定されている。つま
り、バイパス水路32と熱交換器31との流通抵
抗の比は、絞り弁34により約2:1とされる。
また、絞り弁34の開度の固定は、入水量が少な
い場合や、出湯温度を低下させる場合に解除さ
れ、入水量、出湯温度に応じて算出された開度と
なるように絞り弁34が通電制御される。
The throttle valve 34 is fixed at an appropriate opening calculated from the incoming water temperature, the set temperature, the temperature of the hot water that has passed through the heat exchanger 31, and the outlet temperature. Note that this fixation is set so that the flow rate flowing through the bypass waterway 32 is twice the amount of water flowing through the heat exchanger 31. That is, the ratio of flow resistance between the bypass waterway 32 and the heat exchanger 31 is set to about 2:1 by the throttle valve 34.
Further, the opening degree of the throttle valve 34 is fixed when the amount of water entering is small or when the temperature of hot water coming out is lowered, and the opening degree of the throttle valve 34 is fixed so that the opening degree is calculated according to the amount of water entering and the temperature of hot water coming out. Energization is controlled.

また、電動水量制御装置33は、出湯温度が得
られるのに必要な最大流量を越えないように通電
制御される。
Further, the electric water flow rate control device 33 is controlled to be energized so as not to exceed the maximum flow rate required to obtain the hot water temperature.

次に、コンピユータ41内にプログラムされた
リツチ制御手段55、リーン制御手段56につい
て説明する。
Next, the rich control means 55 and lean control means 56 programmed in the computer 41 will be explained.

上述のように、燃焼部11における空燃比は、
サーモカツプル47の出力に応じて、ガスの供給
量を変化させて制御している。
As mentioned above, the air-fuel ratio in the combustion section 11 is
The gas supply amount is changed and controlled according to the output of the thermocouple 47.

サーモカツプル47の起電力は、第4図に示す
ように、燃焼量に対応している。また、第5図に
示すように、空燃比が変化すると燃焼速度が変化
する。そして、目標の空燃比よりもリツチ側へ移
行すると燃焼速度が早くなつて炎の温度が高くな
り、逆にリーン側へ移行すると燃焼速度が遅くな
つて炎の温度が低くなる。このため、燃焼量に応
じた起電力が得られるようにガス量を補正制御す
ることにより、空燃比を適正な値に保つことがで
きる。
The electromotive force of the thermocouple 47 corresponds to the combustion amount, as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 5, when the air-fuel ratio changes, the combustion rate changes. When the air-fuel ratio shifts to a richer side than the target air-fuel ratio, the combustion speed becomes faster and the flame temperature becomes higher.On the other hand, when the air-fuel ratio shifts to a leaner side, the combustion speed becomes slower and the flame temperature becomes lower. Therefore, by correcting and controlling the gas amount so that an electromotive force corresponding to the combustion amount is obtained, the air-fuel ratio can be maintained at an appropriate value.

そして、本実施例の制御装置40のマイクロコ
ンピユータ41は、サーモカツプル47で検出し
た炎の温度、つまり起電力が、燃焼量に応じた起
電力より低いときに、燃焼状態が目標の空燃比よ
りもリーン側に移行していると判断し、リツチ制
御手段55を作動させる。このリツチ制御手段5
5は、空燃比をリツチ側へ移行させるもので、本
実施例では、比例弁24および切替用電磁弁25
を制御し、ガスの供給量を増加させる。そしてそ
の増加速度は下述するリーン制御手段56による
減少速度に比較して速く、その増加速度は、例え
ば500kcal/sに制限されている。
The microcomputer 41 of the control device 40 of this embodiment controls the combustion state to be lower than the target air-fuel ratio when the temperature of the flame detected by the thermocouple 47, that is, the electromotive force is lower than the electromotive force corresponding to the combustion amount. The rich control means 55 is activated. This richness control means 5
5 shifts the air-fuel ratio to the rich side, and in this embodiment, the proportional valve 24 and the switching solenoid valve 25
control and increase the amount of gas supplied. The rate of increase is faster than the rate of decrease by the lean control means 56 described below, and the rate of increase is limited to, for example, 500 kcal/s.

逆に、マイクロコンピユータ41は、サーモカ
ツプル47で検出した炎の温度、つまり起電力
が、燃焼量に応じた起電力より高いときに、燃焼
状態が目標の空燃比よりもリツチ側に移行してい
ると判断し、リーン制御手段56を作動させる。
このリーン制御手段56は、空燃比をリーン側へ
移行させるもので、本実施例では、比例弁24お
よび切替用電磁弁25を制御し、ガスの供給量を
減少させる。そしてその減少速度は上述のリツチ
制御手段55による増加速度に比較して遅く、そ
の減少速度は、ガス種に応じて変更できるよう
に、リーン移行速度可変手段57によつて変更可
能に設けられている。
Conversely, the microcomputer 41 determines that when the temperature of the flame detected by the thermocouple 47, that is, the electromotive force is higher than the electromotive force corresponding to the combustion amount, the combustion state shifts to the richer side than the target air-fuel ratio. The lean control means 56 is activated.
The lean control means 56 shifts the air-fuel ratio to the lean side, and in this embodiment controls the proportional valve 24 and the switching solenoid valve 25 to reduce the amount of gas supplied. The rate of decrease is slower than the rate of increase by the rich control means 55 described above, and the rate of decrease is changeable by the lean transition speed variable means 57 so that it can be changed according to the type of gas. There is.

リーン移行速度可変手段57は、組付者、また
はガス給湯器の取り付けを行う設置者によつて手
動により抵抗値を可変する可変ボリユーム58を
備えている。そして、リーン移行速度可変手段5
7は、可変ボリユーム58によつて設定された抵
抗値に応じて、リーン制御手段56によるガスの
減少速度を、リツチ制御手段55のガスの供給量
を増加させる速度の1/5〜1/20の速度に遅くする
ものである。
The lean transition speed variable means 57 includes a variable volume 58 whose resistance value is manually varied by an assembler or an installer who installs the gas water heater. And lean transition speed variable means 5
7, the rate at which the gas is reduced by the lean control means 56 is set to 1/5 to 1/20 of the rate at which the rich control means 55 increases the amount of gas supplied, depending on the resistance value set by the variable volume 58. It slows down the speed to .

そして、本実施例では、燃料にプロパンガスを
用いる。プロパンガスの空燃比を変化させた場合
のサーモカツプル47の出力と、炎の状態との関
係を第8図のタイムチヤートに示す。この図の実
線に示すように、空燃比をリツチ側へ移行させ
た際、逆火が発生するのに約200秒の長い時間を
要する。
In this embodiment, propane gas is used as fuel. The time chart in FIG. 8 shows the relationship between the output of the thermocouple 47 and the state of the flame when the air-fuel ratio of propane gas is changed. As shown by the solid line in this figure, when the air-fuel ratio is shifted to the rich side, it takes a long time, about 200 seconds, for flashback to occur.

そこで本実施例では、実際の空燃比がオーバー
シユートを繰り返して目標の空燃比に収束する際
のリツチ側に存在する時間を長くするために、リ
ーン制御手段56によるガスの減少速度を、リツ
チ制御手段55のガスの供給量を増加させる速度
の1/16の速度に遅くする。つまり、給湯器の製造
ラインまたは給湯器の取付時に可変ボリユーム5
8を繰作して、リーン移行速度可変手段57によ
る燃料の減少速度をプロパンガス用に設定するも
のである。具体的には、ガスの減少速度を、約
30kcal/sに制限する。
Therefore, in this embodiment, in order to prolong the time that the actual air-fuel ratio remains on the rich side when it repeatedly overshoots and converges to the target air-fuel ratio, the rate at which the gas is reduced by the lean control means 56 is adjusted to be rich. The gas supply rate of the control means 55 is slowed down to 1/16 of the rate of increase. In other words, the variable volume 5
8 to set the fuel reduction rate by the lean transition speed variable means 57 for propane gas. Specifically, the rate of gas decrease is approximately
Limit to 30kcal/s.

次に、空燃比補正の作動を簡単に説明する。 Next, the operation of air-fuel ratio correction will be briefly explained.

(α) 水量検出センサ54の検出する水量が増加
した直後や、コントローラ44の設定温度が高
温側へ設定された直後など、燃焼量が増加した
直後は、第6図の時間a〜bに示すように、サ
ーモカツプル47の検出する温度が、実際の炎
の温度に追従せず、遅れる。
(α) Immediately after the amount of combustion increases, such as immediately after the amount of water detected by the water amount detection sensor 54 increases, or immediately after the set temperature of the controller 44 is set to a high temperature side, the times a to b in FIG. As such, the temperature detected by the thermocouple 47 does not follow the actual flame temperature and lags behind.

つまり、サーモカツプル47の検出速度の遅
れにより、サーモカツプル47は実際の炎の温
度より低い温度に相当する起電力を出力する。
このため、マイクロコンピユータ41は、燃焼
状態が目標の空燃比よりもリーン側へ移行して
いると誤判定し、リツチ制御手段55を作動さ
せる。このリツチ制御手段55の働きにより、
急速にガスの供給量を増加させる。このガスの
供給量が急速に増えることにより、空燃比が素
早くリツチ側へ移行して燃焼速度が短い時間で
速くなるとともに、実際の燃焼量も短い時間で
増加する。この結果、実際の炎の温度が急速に
上昇する。
In other words, due to the delay in the detection speed of the thermocouple 47, the thermocouple 47 outputs an electromotive force corresponding to a temperature lower than the actual flame temperature.
Therefore, the microcomputer 41 erroneously determines that the combustion state is moving toward a leaner side than the target air-fuel ratio, and activates the rich control means 55. Due to the function of this rich control means 55,
Rapidly increase gas supply. By rapidly increasing the amount of gas supplied, the air-fuel ratio quickly shifts to the rich side, the combustion speed increases in a short period of time, and the actual amount of combustion also increases in a short period of time. As a result, the actual flame temperature increases rapidly.

実際の炎の温度の上昇に伴つて、サーモカツ
プル47の起電力が、送風機13の回転速度に
応じて設定された起電力を越してしまう(時間
b)。
As the temperature of the actual flame increases, the electromotive force of the thermocouple 47 exceeds the electromotive force set according to the rotational speed of the blower 13 (time b).

時間a〜bの間、実際の空燃比はリツチの状
態とされていたため、サーモカツプル47は、
オーバーシユートし、送風機13の回転速度に
応じて設定された起電力より、高い起電力を出
力する(時間b〜c)。このため、マイクロコ
ンピユータ41は、燃焼状態が目標の空燃比よ
りもリツチ側へ移行していると判定し、リーン
制御手段56を作動させる。このリーン制御手
段56の働きにより、ゆつくりとガスの供給量
を減少させる。ガスの供給量が減少することに
より、空燃比がリーン側へゆつくり移行し、燃
焼速度がゆつくりと遅くなるとともに、実際の
燃焼量もゆつくりと減少する。この結果、実際
の炎の温度が長い時間をかけて下降する。
Since the actual air-fuel ratio was in a rich state between times a and b, the thermocouple 47
It overshoots and outputs an electromotive force higher than the electromotive force set according to the rotational speed of the blower 13 (times b to c). Therefore, the microcomputer 41 determines that the combustion state has shifted to the richer side than the target air-fuel ratio, and operates the lean control means 56. The lean control means 56 slowly reduces the amount of gas supplied. As the amount of gas supplied decreases, the air-fuel ratio gradually shifts to the lean side, the combustion speed gradually slows down, and the actual combustion amount also gradually decreases. As a result, the actual flame temperature decreases over a long period of time.

実際の炎の温度の下降に伴つて、サーモカツ
プル47の起電力が、送風機13の回転速度に
応じて設定された起電力を下回つてしまう(時
間c)。
As the actual temperature of the flame decreases, the electromotive force of the thermocouple 47 falls below the electromotive force set according to the rotational speed of the blower 13 (time c).

時間b〜cの後半は、実際の空燃比はリーン
の状態とされていたため、サーモカツプル47
は、再びオーバーシユートし、送風機13の回
転速度に応じて設定された起電力より、低い起
電力を出力する(時間c〜d)。このため、マ
イクロコンピユータ41は、燃焼状態が目標の
空燃比よりもリーン側へ移行していると判定
し、リツチ制御手段55を作動させる。
In the latter half of times b to c, the actual air-fuel ratio was considered to be lean, so the thermocouple 47
overshoots again and outputs an electromotive force lower than the electromotive force set according to the rotational speed of the blower 13 (times c to d). Therefore, the microcomputer 41 determines that the combustion state has shifted to the leaner side than the target air-fuel ratio, and operates the rich control means 55.

上記リツチ制御手段55とリーン制御手段5
6が交互に働き、実際の空燃比がオーバーシユ
ートを繰り返し、目標の空燃比に収束する。
The rich control means 55 and the lean control means 5
6 work alternately, the actual air-fuel ratio repeatedly overshoots, and converges to the target air-fuel ratio.

(β) 水量検出センサ54の検出する水量が減少
した直後や、コントローラ44の設定温度が低
温側へ設定された直後など、上記の例とは逆
に、燃焼量が減少した直後は、第7図の時間e
〜fに示すように、サーモカツプル47の検出
する温度が、実際の炎の温度に追従せず、遅れ
る。
(β) Contrary to the above example, immediately after the amount of water detected by the water amount detection sensor 54 decreases, or immediately after the set temperature of the controller 44 is set to a low temperature side, immediately after the combustion amount decreases, the seventh Figure time e
As shown in ~f, the temperature detected by the thermocouple 47 does not follow the actual flame temperature and lags behind.

つまり、サーモカツプル47の検出速度の遅
れにより、サーモカツプル47は実際の炎の温
度より高い温度に相当する起電力を出力する。
このため、マイクロコンピユータ41は、燃焼
状態が目標の空燃比よりもリツチ側へ移行して
いると誤判定し、リーン制御手段56を作動さ
せる。このリーン制御手段56の働きにより、
ガスの供給量をゆつくり減少させる。このガス
の供給量がゆつくり減少することにより、空燃
比が目標の空燃比よりゆつくりリーン側へ移行
し、燃焼速度がゆつくりと遅くなるとともに、
実際の燃焼量もゆつくりと減少する。この結
果、実際の炎の温度もゆつくりと下降する。
In other words, due to the delay in the detection speed of the thermocouple 47, the thermocouple 47 outputs an electromotive force corresponding to a temperature higher than the actual flame temperature.
Therefore, the microcomputer 41 erroneously determines that the combustion state has shifted to the richer side than the target air-fuel ratio, and activates the lean control means 56. Due to the function of this lean control means 56,
Slowly reduce the gas supply. As the supply amount of this gas gradually decreases, the air-fuel ratio gradually shifts to the lean side from the target air-fuel ratio, and the combustion speed gradually slows down.
The actual combustion amount also decreases slowly. As a result, the actual temperature of the flame also slowly decreases.

実際の炎の温度の下降に伴つて、サーモカツ
プル47の起電力が、送風機13の回転速度に
応じて設定された起電力より低下してしまう
(時間f)。
As the actual temperature of the flame decreases, the electromotive force of the thermocouple 47 becomes lower than the electromotive force set according to the rotational speed of the blower 13 (time f).

時間e〜fの間、実際の空燃比はリーンの状
態とされていたため、サーモカツプル47は、
リーン側へオーバーシユートし、送風機13の
回転速度に応じて設定された起電力より、低い
起電力を出力する(時間f〜g)。このため、
マイクロコンピユータ41は、燃焼状態が目標
の空燃比よりもリーン側へ移行していると判定
し、リツチ制御手段55を作動させる。このリ
ツチ制御手段55の働きにより、ガスの供給量
が素早く増加される。ガスの供給量が増加する
ことにより、空燃比がリツチ側へ素早く移行
し、燃焼速度が短い時間で速くなるとともに、
実際の燃焼量も素早く増加する。この結果、実
際の炎の温度も素早く上昇する。
Since the actual air-fuel ratio was in a lean state during times e to f, the thermocouple 47
It overshoots to the lean side and outputs an electromotive force lower than the electromotive force set according to the rotational speed of the blower 13 (times f to g). For this reason,
The microcomputer 41 determines that the combustion state is moving toward a leaner side than the target air-fuel ratio, and operates the rich control means 55. Due to the function of the rich control means 55, the amount of gas supplied is quickly increased. By increasing the amount of gas supplied, the air-fuel ratio quickly shifts to the rich side, and the combustion rate increases in a short period of time.
The actual amount burned also increases quickly. As a result, the actual flame temperature also rises quickly.

実際の炎の温度の上昇に伴つて、サーモカツ
プル47の起電力が、送風機13の回転速度に
応じて設定された起電力を上回つてしまう(時
間g)。つまり、時間f〜gの後半は、実際の
空燃比はリツチの状態とされていたため、サー
モカツプル47は、再びオーバーシユートし、
送風機13の回転速度に応じて設定された起電
力より、高い起電力を出力する(時間g〜h)。
このため、マイクロコンピユータ41は、燃焼
状態が目標の空燃比よりもリツチ側へ移行して
いると判定し、リーン制御手段56を作動させ
る。
As the temperature of the actual flame increases, the electromotive force of the thermocouple 47 exceeds the electromotive force set according to the rotation speed of the blower 13 (time g). In other words, in the second half of time f to g, the actual air-fuel ratio was in a rich state, so the thermocouple 47 overshot again.
A higher electromotive force is output than the electromotive force set according to the rotational speed of the blower 13 (times gh to h).
Therefore, the microcomputer 41 determines that the combustion state has shifted to the richer side than the target air-fuel ratio, and operates the lean control means 56.

つまり、上記リーン制御手段56とリツチ制
御手段55が交互に働き、実際の空燃比がオー
バーシユートを繰り返し、目標の空燃比に収束
する。
That is, the lean control means 56 and the rich control means 55 work alternately, and the actual air-fuel ratio repeatedly overshoots and converges to the target air-fuel ratio.

上記に示したように、燃焼量が変化した際、実
際の空燃比が目標の空燃比のオーバーシユートを
繰り返し、目標の空燃比に収束する。このオーバ
ーシユートを繰り返す際、実際の空燃比は、目標
の空燃比よりリツチ側に移行する時間が長くな
り、逆に、リーン側に移行する時間が短くなる。
As shown above, when the combustion amount changes, the actual air-fuel ratio repeatedly overshoots the target air-fuel ratio and converges to the target air-fuel ratio. When this overshoot is repeated, the actual air-fuel ratio takes a longer time to shift to the rich side than the target air-fuel ratio, and conversely, the time it takes to shift to the lean side becomes shorter.

つまり、実際の空燃比が目標の空燃比からリー
ン側に存在する時間を短くすることができる。こ
のため、炎のリフトにより失火するのを防ぐこと
ができる。
In other words, the time during which the actual air-fuel ratio exists on the lean side from the target air-fuel ratio can be shortened. Therefore, misfires due to flame lift can be prevented.

なお、逆にリツチ側に存在する時間は長いが、
リツチ側に存在することによる逆火が発生するに
は、長い時間(第8図より約200秒)の余裕があ
るため、リツチ側に存在する時間が長くても逆火
は生じない。
In addition, on the contrary, although it exists on the rich side for a long time,
Since there is a long margin of time (approximately 200 seconds from Figure 8) for flashback to occur due to the presence on the rich side, flashback will not occur even if the time on the rich side is long.

なお、オーバーシユートにより空燃比が変化す
るが、その変化する範囲は適正な空燃比の範囲内
とされ、燃焼に不都合は生じない。
Note that although the air-fuel ratio changes due to overshoot, the range of the change is within a proper air-fuel ratio range, and no problem occurs in combustion.

また、上記の実施例では、燃焼量が変化した際
を例に示したが、ガスの供給量が変化したり、あ
るいは燃焼用空気量が変化した場合も、上記と同
様な作動により、実際の空燃比がオーバーシユー
トを繰り返し、目標の空燃比に収束する。そし
て、オーバーシユートを繰り返す際、実際の空燃
比は、目標の空燃比よりリツチ側に移行する時間
が長くなり、逆に、リーン側に移行する時間が短
くなる。このため、目標の空燃比からリーン側に
存在する時間を短くすることができ、炎のリフト
により失火するのを防ぐことができる。
In addition, in the above embodiment, the case where the combustion amount changes is shown as an example, but when the gas supply amount or the combustion air amount changes, the actual The air-fuel ratio repeatedly overshoots and converges to the target air-fuel ratio. When overshooting is repeated, the actual air-fuel ratio takes a longer time to shift to the richer side than the target air-fuel ratio, and conversely, the time it takes to shift to the leaner side becomes shorter. Therefore, the time that the air-fuel ratio remains on the lean side from the target air-fuel ratio can be shortened, and misfires due to flame lift can be prevented.

なお、燃焼中にガスの供給量が変化する要因と
しては、同一のガス供給配管に接続された他のガ
ス機器のガスの使用量の変化や、ガスの供給圧の
変動などが考えられる。また、送風機の回転速度
が一定でも燃焼中に燃焼用空気の供給量が変化す
る要因としては、セラミツク製バーナ12が着火
初期の低温状態から高温(常温)に移行する際に
生じる送風量の変化や、燃焼用の空気を燃焼通路
10内へ取り入れる開口部に空気の抵抗物が置か
れた場合などが考えられる。
Note that possible causes of the change in the amount of gas supplied during combustion include changes in the amount of gas used by other gas appliances connected to the same gas supply pipe and fluctuations in the gas supply pressure. Furthermore, even if the rotational speed of the blower is constant, the amount of combustion air supplied during combustion changes due to the change in air amount that occurs when the ceramic burner 12 changes from a low temperature state at the initial stage of ignition to a high temperature (normal temperature). Alternatively, an air resistance object may be placed at the opening for introducing combustion air into the combustion passage 10.

次に、使用するガスが、プロパンガスから天然
ガスや都市ガスに変更される場合について説明す
る。天然ガスや都市ガス等のガスは第9図に示す
ように、燃焼速度が速く、空燃比がリツチ側へ移
行して逆火が起こるまでの時間が、プロパンガス
の約200秒に比較して約90秒と短い。
Next, a case where the gas used is changed from propane gas to natural gas or city gas will be described. As shown in Figure 9, gases such as natural gas and city gas have a fast combustion speed, and the time it takes for the air-fuel ratio to shift to the rich side and flashback to occur is about 200 seconds, compared to propane gas, which takes about 200 seconds. It is short at about 90 seconds.

そこで、ガス種を変更する際、可変ボリユーム
58を操作して、リーン移行速度可変手段57に
よる燃料の減少速度を天然ガスや都市ガスなどの
いわゆるCガス用に設定するものである。つま
り、リーン制御手段56によるガスの減少速度
を、リツチ制御手段55のガスの供給量を増加さ
せる速度の1/8の速度に遅くする。具体的には、
ガスの減少速度を、約60kcal/sに制限すもので
ある。
Therefore, when changing the gas type, the variable volume 58 is operated to set the fuel reduction rate by the lean transition speed variable means 57 for so-called C gas such as natural gas or city gas. In other words, the rate at which the gas is reduced by the lean control means 56 is reduced to 1/8 of the rate at which the rich control means 55 increases the gas supply amount. in particular,
This limits the gas reduction rate to approximately 60 kcal/s.

本実施例によれば、リーン移行速度可変手段5
7によつて、空燃比をリーン側へ移行させる速度
を変化させることにより、実際の空燃比がオーバ
ーシユートを繰り返して目標の空燃比に収束する
際、実際の空燃比が目標の空燃比よりリツチ側に
移行している時間を変化させることができる。
According to this embodiment, the lean transition speed variable means 5
7, by changing the speed at which the air-fuel ratio shifts to the lean side, when the actual air-fuel ratio repeatedly overshoots and converges to the target air-fuel ratio, the actual air-fuel ratio becomes lower than the target air-fuel ratio. You can change the time it takes to move to the rich side.

これにより、使用しているガスを燃焼状態の異
なるガスに変更する際、リーン移行速度可変手段
によつて、変更されるガス種に応じたリツチ側の
存在時間を設定することができる。
Thereby, when changing the gas being used to a gas having a different combustion state, the rich side existence time can be set according to the type of gas to be changed using the lean transition speed variable means.

この結果、燃焼状態の異なるガスに変更する
際、制御装置40を変換することなく、炎のリフ
トにより失火するのを防ぐことができる。
As a result, when changing to a gas with a different combustion state, misfires due to flame lift can be prevented without changing the control device 40.

(変形例) リーン側へ移行する速度を可変ボリユームの抵
抗値によつて変化させた例を示したが、マイクロ
コンピユータにガス種に応じたデータをインプツ
ト、そのデータを選択させる手段を設けても良
い。
(Modified example) Although we have shown an example in which the speed of transition to the lean side is changed by the resistance value of the variable volume, it is also possible to input data according to the type of gas into the microcomputer and provide a means to select that data. good.

リーン移行速度可変手段同様に、リツチ側へ移
行する速度を変化させるリツチ移行速度可変手段
を設けても良い。
Similarly to the lean transition speed variable means, a rich transition speed variable means for changing the speed of transition to the rich side may be provided.

空燃比検出手段にサーモカツプルを用いた例を
示したが、炎の温度を検出できるものであれば、
他の温度検出手段を用いても良い。
Although we have shown an example in which a thermocouple is used as the air-fuel ratio detection means, any device that can detect the temperature of the flame may be used.
Other temperature detection means may also be used.

マイクロコンピユータにプログラミングして実
施した例を示したが、オペアンプやトランジスタ
等を組み合わせて構成したデイスクリートの回路
によつて制御装置を構成しても良い。
Although an example has been shown in which the control device is implemented by programming a microcomputer, the control device may also be configured by a discrete circuit configured by combining operational amplifiers, transistors, and the like.

燃焼制御方式をフアン先行型としたが、燃料の
供給量の先行型(例えば、比例弁先行型)や、送
風量と燃料の供給量とを独立して制御する独立型
等、他の燃焼制御方式に本発明を適用しても良
い。
Although the combustion control method is a fan-driven type, other combustion control methods such as a type that controls the amount of fuel supplied in advance (for example, a proportional valve-driven type) or an independent type that controls the amount of air flow and the amount of fuel supplied independently may be used. The present invention may be applied to the system.

燃料の供給量の増減のみによつてリーン側へ移
行する速度と、リツチ側へ移行する速度とを制御
したが、燃焼用空気の供給量の増減を組み合わせ
たり、あるいは燃焼用空気の供給量の増減のみに
よつてリーン側へ移行する速度と、リツチ側へ移
行する速度とを制御しても良い。
The speed of transition to the lean side and the speed of transition to the rich side were controlled only by increasing or decreasing the amount of fuel supplied, but it is also possible to control the rate of transition to the lean side and the speed of transition to the rich side by increasing or decreasing the amount of combustion air supplied in combination, or by changing the amount of combustion air supplied. The speed of transition to the lean side and the speed of transition to the rich side may be controlled only by increase/decrease.

バイパス水路を備えた給湯器を例に示したが、
バイパス水路を有しない給湯器はもちろん、燃焼
式の暖房装置など、他の強制燃焼式燃焼装置に本
発明を適用しても良い。
We used a water heater equipped with a bypass waterway as an example;
The present invention may be applied not only to water heaters that do not have a bypass waterway, but also to other forced combustion combustion devices such as combustion heating devices.

燃料にガスを用いた例を示したが、灯油や重油
など他の燃料を用いた燃焼装置に本発明を適用し
ても良い。
Although an example using gas as fuel has been shown, the present invention may be applied to a combustion device using other fuels such as kerosene or heavy oil.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の構成を示すブロツク図、第2
図はバイパスミキシング式のガス給湯器の概略構
成図、第3図は制御装置の概略ブロツク図、第4
図は燃焼量とサーモカツプルの目標出力との関係
を表すグラフ、第5図は空燃比と燃焼速度とを表
したグラフ、第6図は燃焼量を増加させた際の空
燃比の変化を説明するためのタイムチヤート、第
7図は燃焼量を現象させた際の空燃比の変化を説
明するためのタイムチヤート、第8図は燃料にプ
ロパンガスを用いた空燃比と失火および逆火との
関係を表すタイムチヤート、第9図は燃料に天然
ガスや都市ガスを用いた空燃比と失火および逆火
との関係を表すタイムチヤート、第10図はサー
モカツプルの出力により空燃比の補正を行つた際
の実際の空燃比の変化を示すタイムチヤートであ
る。 図中1……燃焼部、2……燃料供給手段、3…
…送風機、4……空燃比検出手段、5……制御装
置、6……リツチ制御手段、7……リーン制御手
段、8……リーン移行速度可変手段。
Figure 1 is a block diagram showing the configuration of the present invention, Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the present invention.
The figure is a schematic block diagram of a bypass mixing type gas water heater, Figure 3 is a schematic block diagram of the control device, and Figure 4 is a schematic block diagram of the control device.
The figure is a graph showing the relationship between the combustion amount and the target output of the thermocouple, Fig. 5 is a graph showing the air-fuel ratio and combustion speed, and Fig. 6 is a graph showing the change in the air-fuel ratio when increasing the combustion amount. Figure 7 is a time chart to explain the change in air-fuel ratio when the combustion amount is varied. Figure 8 is a time chart to explain the change in air-fuel ratio when propane gas is used as fuel, and misfire and backfire. Figure 9 is a time chart showing the relationship between the air-fuel ratio and misfire and flashback when natural gas or city gas is used as the fuel. Figure 10 is a time chart showing the relationship between the air-fuel ratio and misfire and flashback when natural gas or city gas is used as fuel. This is a time chart showing the actual change in the air-fuel ratio when the air-fuel ratio changes. In the figure, 1... combustion section, 2... fuel supply means, 3...
...Blower, 4...Air-fuel ratio detection means, 5...Control device, 6...Rich control means, 7...Lean control means, 8...Lean transition speed variable means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 燃料の燃料を行う燃焼部と、 該燃焼部に燃料を供給する燃料供給手段と、 該燃料供給手段によつて前記燃料部に供給され
る燃料を燃焼させるに必要な燃焼用の空気を、強
制的に前記燃焼部へ供給する送風機と、 燃焼部に形成される炎の温度により空燃比を検
出する空燃比検出手段を備え、該空燃比検出手段
の検出する空燃比に応じて前記燃料供給手段によ
る燃料の供給量、または前記送風機による送風量
の少なくとも一方を補正制御し、空燃比を適正な
範囲に保つ制御装置と を具備する強制燃焼式燃焼装置において、 前記制御装置は、 空燃比をリツチ側へ移行させる際に、燃料を増
加、あるいは送風量を減少させるリツチ制御手段
を備えるとともに、空燃比をリーン側へ移行させ
る際に、燃料の減少、あるいは送風量を増加させ
るリーン制御手段を備え、 前記リーン制御手段は、空燃比をリーン側へ移
行させる際の、燃料の減少速度、あるいは送風量
の増加速度を変化させるリーン移行速度可変手段
を備えた ことを特徴とする強制燃焼式燃焼装置の制御装
置。
[Scope of Claims] 1. A combustion section that supplies fuel, a fuel supply means for supplying fuel to the combustion section, and a fuel supply means necessary for combusting the fuel supplied to the fuel section by the fuel supply means. A blower that forcibly supplies combustion air to the combustion section, and an air-fuel ratio detection means for detecting an air-fuel ratio based on the temperature of a flame formed in the combustion section, the air-fuel ratio being detected by the air-fuel ratio detection means. and a control device that corrects and controls at least one of the amount of fuel supplied by the fuel supply means or the amount of air blown by the blower in accordance with the control, and maintains the air-fuel ratio within an appropriate range. The device includes a rich control means that increases fuel or decreases the amount of air blown when the air-fuel ratio shifts to the rich side, and also includes a rich control means that increases the amount of fuel or decreases the amount of air blown when the air-fuel ratio shifts to the lean side. The present invention is characterized by comprising a lean control means for increasing the air-fuel ratio to the lean side, and the lean control means comprising a lean transition speed variable means for changing the speed at which the fuel decreases or the speed at which the air flow increases when the air-fuel ratio shifts to the lean side. Control device for forced combustion type combustion equipment.
JP28722288A 1988-11-14 1988-11-14 Control device for forced burning type burning apparatus Granted JPH02133708A (en)

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