JPH0427444B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ガス燃焼装置の燃焼量制御システ
ムに係り、特には低燃焼量設定領域でも比較的正
確に調節できるように改良したガス燃焼装置の燃
焼量制御システムに関する。

［従来の技術］ ガス湯沸器など燃焼装置にあつては、バーナに
は燃料ガスが比例弁を介してノズルから送られる
ようになつている。そして、給湯温度の調節時に
は、温度検出信号に基づいて比例弁を制御して二
次ガス圧を変化させることによりノズルを通過す
るガス量を調節する。

ところが、供給源を都市ガスに求める地域にあ
つては、燃料ガスの供給圧力は比較的低く、50mm
H₂Oから200mmH₂Oの範囲で標準圧力が100mm
H₂Oとなつている。こういつた低圧の燃料ガス
でガス量を増減して燃焼量を大から小にわたつて
調節するにあたつて、特に小燃焼量では設定圧が
低い範囲で行うこととなり、比例弁に対する制御
電流を小さくしなければならず、正確な燃焼量の
制御が得られなくなる。

そこで、二次圧をそれほど低下させることなく
燃焼量制御範囲の拡大を図ろうとするものが実公
昭61−19320号公報に記載されている。

［発明が解決しようとする問題点］ この公報によれば、二次圧をそれ程低下させな
くてもバイパス流路によつて最小ガス量を確保で
きるが、出湯温度を検知して設定温度となるよう
に比例弁を制御してガス量を定めるものでは、必
ずしも所定の位置で固定されず、ある若干の幅で
変動している。

このため温度設定に伴い、バイパス流路（側
路）に切替えるときの付近が必要なガス量となる
と、バイパス流路に対する開閉が頻繁に行なわ
れ、いわゆるチヤタリング現象が生ずるようにな
る。

［発明の目的］ この発明は上記事情を考慮してなされ、その目
的は燃料ガスの供給圧力が相対的に低い場合で
も、比較的簡素な構造でもつて燃焼量を正確に設
定できると同時に側路に対する切替えに伴うチヤ
タリング現象を低減し得るといつた優れた効果を
有するガス燃焼装置の燃焼量制御システムを提供
するにある。

［問題点を解決するための手段］ この発明は、燃焼量調節手段の設定状態に応じ
て燃料ガスをバーナに送る供給路と、この供給路
に設けられ該供給路を通過する燃料ガス量を調節
する比例弁と、この比例弁の燃料ガスに対する下
流側に設けられ、通電および断電により前記供給
路を閉鎖および開放する電磁弁と、この電磁弁に
対して並列状態に設けられ、該電磁弁による前記
供給路の閉鎖時に燃料ガスの通過量を制限する側
路と、前記燃焼量調節手段の設定状態により前記
比例弁を制御し、所定の燃焼量で前記電磁弁によ
り前記供給路を閉鎖する制御装置と、この制御装
置による前記電磁弁の閉鎖時に閉鎖以前よりも前
記バーナに対する燃料ガスの供給量を所定だけ増
量させるように制御する燃焼ガス供給量調節手段
とを備えるように構成している。

［発明の作用および効果］ 上記のように構成した本発明によれば、燃料ガ
スの燃焼量を調節する際に、小さく設定したとき
には、電磁弁を切替えることにより供給路が閉鎖
されるので、燃料ガスは側路のみを介してバーナ
に供給される。このため比例弁の二次圧力が高く
なり、比例弁の制御できる圧力範囲が広くなり、
燃焼量を正確に設定できる。しかも、電磁弁の閉
鎖への切替え時には、閉鎖以前よりもバーナに対
する燃料ガスの供給量を所定だけ増大させるよう
にしたことから、電磁弁や比例弁に対して生ずる
チヤタリングの回数を減少させるように抑制でき
る。

［実施例］ 以下本発明をガス湯沸器に適用した一実施例を
図面を参照して説明する。このガス湯沸器は第１
図に示すように燃焼器１０、ガス管２０および制
御装置３０を備えている。燃焼器１０の外ケース
１１内には、下部に位置する多孔性のセラミツク
バーナプレート１２が設けられ、多数の透孔を炎
口１２ａとしている。このバーナプレート１２の
上方には、スパーカ電極１３およびフレームロツ
ド１４とともに熱電対１４ａがバーナプレート１
２に近接状態に設けられている。１５は伝熱用の
フイン１５ａを有する熱交換器で、水供給管（図
示せず）より給水されるようになつている。１６
はバーナプレート１２とともにバーナを構成する
バーナケースで、これは偏平な漏斗状を成し、外
ケース１１の下端開口部を閉鎖するように取り付
けられている。バーナケース１６の下端開口部に
は、内部に送風機１７を配設したスクロールケー
シング１８の吹出口が連結されている。１９は多
孔性の整流板で、これはバーナケース１６とバー
ナプレート１２の間に配設され、ここを通過する
混合ガスを均等に分散する。２０は供給路として
のガス管で、これはガス供給源（図示せず）を径
寸法が例えば10mmに設定されたノズル２１を介し
てスクロールケーシング１８内に連通させてい
る。２２は切替用の電磁弁で、これはノズル２１
に対して燃料ガスの上流側に位置するようにガス
管２０に設けられ、後述する制御装置３０により
通断電制御されガス管２０を閉開するようになつ
ている。２３は電磁弁２２と並列関係となる側路
で、これは燃料ガスに対して電磁弁２２の上流側
および下流側になる位置２３ａ，２３ｂで連結さ
れ、この側路２３にはオリフイス２４が制限部材
として配設されている。このオリフイス２４の径
寸法はノズル２１の径寸法より小となる７mmに設
定され、電磁弁２２が通電されて閉鎖となつたと
きに、燃料ガスをオリフイス２４の存する側路２
３を介してノズル２１に流す。２５は通電量によ
り開放度合を変化させる二次圧制御形比例弁で、
これは燃料ガスに対して側路２３の接続位置２３
ａよりも上流側に位置するようにガス管２０に設
けられ、通過する燃料ガスの量を通電量に応じて
調節する。２６は緩点火実施用の補助電磁弁で、
これは比例弁２５の上流側に設けられ、スパーカ
電極１３の作動検知後に比例弁２５への通電に先
立つて通電されるようになつている。これにより
比例弁２５は、点火時に燃料ガスの圧力が加わる
前に通電されることがなくなり、弁の開放度合が
制御以上になつてしまうことが防がれ、多量の燃
料ガスの流入による逆火の発生が防止される。２
７は主電磁弁で、これはガス管２０でガス供給源
と補助電磁弁２６との間に設けられ、ガス湯沸器
の作動時にのみ開放され、異常燃焼時には自動的
に閉鎖され安全性を確保できるようになつてい
る。

さて、制御装置３０は第２図にブロツク図で示
す如く、送風機制御回路３１、回転数検出回路３
２、比例弁制御回路３３およびシーケンス制御回
路３４を備えている。送風機制御回路３１は燃焼
量調節手段としての湯温設定部材３５および熱交
換器１５により湯温を検知する湯温センサ３６を
有し、これらにより発生する信号に応じて送風機
１７の回転数を制御する。この送風機１７のの回
転数は回転数検出回路３２により検出され、検出
信号として比例弁制御回路３３に送られる。この
比例弁制御回路３３は、熱電対１４ａおよび回転
数検出回路３２からの信号に基づき、熱電対１４
ａに関係する比例弁補正回路１４ｂを介して比例
弁２５を制御するようになつている。シーケンス
制御回路３４は、補助電磁弁２６および主電磁弁
２７の各開閉動作、ならびに比例弁制御回路３３
の作動タイミングを制御する一方、電磁弁２２を
開閉制御し、湯温設定部材３５の操作により後述
する如く電磁弁２２が閉状態になるに伴い、シー
ケンス制御回路３４が閉信号を燃料ガス供給量調
節手段である通電制御部３９に送り、この通電制
御部３９が比例弁２５に対する供給電流量を増加
するように働いて該比例弁２５の開放度合を大き
くするようになつている。

ここで、上記の態様を第３図および第４図で考
察すると、負荷に換算した送風機１７の回転数
（rpm）が設定値、例えば、2700rpm以上である
ときには、電磁弁２２は開状態にされ、比例弁２
５は第３図に実線Ａで示す如く制御される。ま
た、送風機１７の回転数に相当する値Ｘを下回る
ようになると、電磁弁２２は閉鎖される。これに
伴い、燃料ガス供給量調節手段である通電制御部
３９により比例弁２５は、第３図の実線Ｂ中で示
す如く制御される。このときの比例弁２５への電
流値は点Ｘでの正規の燃焼量相当値よりも燃料ガ
スが増加した量で、例えば、120mmＡである。こ
れによれば、第４図に示すように燃焼量は実線Ｂ
の如く増加分が生じ、例えば切替え時に燃焼量が
10000Kcal／ｈから12000Kcal／ｈになる。なお、
３７はスパーカ電極１３の作動状態を検知するス
パーク検知回路、３８はガス湯沸器の作動スイツ
チである。

しかして、ガス湯沸器を作動させるにあたつて
は、スイツチ３８とともに湯温設定部材３５を操
作すると、設定湯温と出湯温に応じた値が、送風
機制御回路３１に入力され、これにより送風機１
７が駆動され、スパーカ電極１３が作動して主電
磁弁２７が開放される。スパーカ電極１３の作動
によりスパーク検知回路３７からの検知信号が出
され、これによつて補助電磁弁２６および比例弁
制御回路３３に通電される。この通電に伴い補助
電磁弁２６が開放される一方、回転数検出回路３
２からの信号により比例弁２５が開度設定され
る。このとき、負荷として捕えられる回転数が点
Ｘの値以上であれば、電磁弁２２は開放されてお
り、燃料ガスはガス管２０における比例弁２５に
より調節されて電磁弁２２およびノズル２１を介
してスクロールケーシング１８内に供給される。
このようにスクロールケーシング１８内に供給さ
れた燃料ガスは、空気と混合され、混合ガスとな
つてバーナケース１６および整流板１９を順に介
してバーナプレート１２に送られる。このバーナ
プレート１２に送られた混合ガスはスパーカ電極
１３により点火され、回転数検出回路３２および
熱電対１４ａからの検知信号に基づき、所定の空
燃比で燃焼し、熱交換器１５に熱を与える。

つぎに、負荷を小とすべく湯温設定部材３５を
再操作し、燃焼量相当の回転数を点Ｘの値よりも
低くすると、シーケンス制御回路３４により電磁
弁２２が閉じられ、この状態で比例弁制御回路３
３は回転数検出回路３２からの信号に基づいて比
例弁２５には、電磁弁２２が開状態の時に加えた
電流値よりも高い電流値で制御するように作用す
る。このため比例弁２５の開放度合が大になり、
燃料ガスは開放度合が大となつた比例弁２５から
高いガス圧となつてオリフイス２４に加わり、こ
のオリフイス２４およびノズル２１からスクロー
ルケーシング１８内に送られる。

このようにオリフイス２４には、高い圧力の燃
料ガスを加えても、ガス流量はオリフイス２４に
より制限されるようになり、負荷燃焼量が低い場
合でも、第３図に点Ｙから実線Ｂで示す如く、実
線Ａで示す図と同様に高い電流値で制御でき、ノ
ズル２１から供給される燃焼量を正確に調節でき
る。

しかも、このとき比例弁２５に対する通電量を
第３図の実線中で示した如く通常の通電量よりも
大となるようにして燃料ガスを増量して燃焼量を
増加させたので、電磁弁２２やガバナー比例弁２
５に対するチヤタリングの発生率を低減させるこ
とができる。

また、湯温設定部材３５の操作に伴い、第４図
の点Ｘで燃焼量が一時的に増加し、空燃比がくず
れて熱電対１４ａからの出力が一時的に増える
が、熱伝対１４ａからの出力は、応答性の遅い関
係のため比例制御回路３３に直ちに作用せず、そ
の後に第３図の実線Ｂの如く制御される過程で
は、熱電対１４ａからの出力を受けた比例弁補正
回路１４ｂにより、空燃比は例えば1.4を中心に
して±0.2の許容範囲で補正され、第３図の実線
Ａにより制御されたときと略同様な値を維持す
る。

上記の状態から燃焼量が高くなる場合も上記と
同様に電磁弁２２やガバナー比例弁２５に対する
チヤタリングの発生率を低減できる。

ところで、第５図および第６図の他の例を示
し、負荷信号である送風機の回転数が点Ｘで示す
値以上のときは、電磁弁は開放状態にされ比例弁
は第５図に実線Ａで示す如く制御される。送風機
の回転数が点Ｘの値を下回ると、電磁弁は閉鎖さ
れ、これに伴い比例弁２５は第５図に実線Ｂで示
す如く制御される。この実線Ｂにおいては、送風
機１７の回転数がＷ（Ｖ）rpmになると、電磁弁
は開放され、これに伴い比例弁２５は実線Ａに示
す如く制御される。これはシーケンス制御回路３
４にヒステリシス特性をもたせたもので、具体的
には第７図ａ，ｂのようになる。この時も本実施
例では、電磁弁が閉鎖され側路２３のみ通過を許
されたときには、燃焼量が切替え寸前よりも増量
しているようになつている。これによれば、送風
機１７の回転数が減少して点Ｘの位置で電磁弁２
２が閉鎖され、側路２３のみ通過を許容されたと
き、仮に燃焼量が切替え前よりも減少している
と、（例えば、側路２３のオリフイス２４のばら
つきとか、比例弁のばらつきに起因して）ガス量
がさらに減少する傾向のときには問題ないが、絞
り過ぎたときには、絞り過剰により送風機１７の
回転数が上昇してガス量を増やして燃焼量を増量
する方向に働き、極端な場合には、点Ｗまで移動
してしまい、再び電磁弁２２が開放され比例弁２
５は再度、実線Ａで示す如く制御されるようにな
る。また、この時もガス量が増大側にばらつく
と、送風機の回転数を低下させる方向となり、再
び点Ｘの位置まで移動し、点Ｘ…Ｙ…Ｖ…Ｗの循
環が生じてしまう。

これに対して本発明では、電磁弁２２が閉鎖し
たときには、開放時よりも燃焼量を増加させたの
で、送風機１７に対する回転数変化の方向づけが
可能になり、この結果チヤタリングを抑制する傾
向が強化されるようになる。

なお、上記実施例では、強制送風式ガス燃焼装
置として説明し、しかも出湯温と設定温からの信
号を送風機１７の回転数に代え、この回転数によ
り比例弁２５を制御するようにしているが、出湯
温と設定温からの信号により直接的に比例弁を制
御するようにしてもよい。

また、適用対象としては強制送風式ガス燃焼装
置ばかりでなく自然吸気式ガス燃焼装置であつて
もよい。

さらには、上記実施例では、電流値によりガス
量を増大させて燃焼量を増加させるようにした
が、側路を径大にして燃焼量を増加させるように
してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示
し、第１図はガス湯沸器に縦断面図、第２図は制
御装置のブロツク図、第３図は送風機の回転数
（rpm）とガバナー比例弁に対する電流値（Ｉmm
Ａ）との関係を示すグラフ、第４図は燃焼量
（Kcal／ｈ）とガバナー比例弁に対する電流値
（ＩmmＡ）との関係を示すグラフ、第５図および
第６図は本発明と比較するために用いた他の制御
例を示す第３図および第４図相当図、第７図ａ，
ｂはヒステリシスを示す概略図である。 図中、１２…バーナプレート、１６…バーナケ
ース、１７…送風機、２１…ノズル、２２…切替
用の電磁弁、２３…側路、２４…オリフイス、２
５…ガバナー比例弁、３０…制御装置、３５…湯
温設定部材（燃焼量調節手段）、３９…通電制御
部（燃料ガス供給量調節手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃焼量調節手段の設定状態に応じて燃料ガス
   をバーナに送る供給路と、 この供給路に設けられ該供給路を通過する燃料
   ガス量を調節する比例弁と、 この比例弁の燃料ガスに対する下流側に設けら
   れ、通電および断電により前記供給路を閉鎖およ
   び開放する電磁弁と、 この電磁弁に対して並列状態に設けられ、該電
   磁弁による前記供給路の閉鎖時に燃料ガスの通過
   量を制限する側路と、 前記燃焼量調節手段の設定状態により前記比例
   弁を制御し、所定の燃焼量で前記電磁弁により前
   記供給路を閉鎖する制御装置と、 この制御装置による前記電磁弁の閉鎖時に閉鎖
   以前よりも前記バーナに対する燃料ガスの供給量
   を所定だけ増量させるように制御する燃料ガス供
   給量調節手段とを備えたことを特徴とするガス燃
   料装置の燃焼量制御システム。