JPH0442575B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、バーナへ燃焼用空気を供給する送風
機を備えた強制送風式燃焼装置において、送風機
および比例弁を制御する制御装置に係り、特に異
なつた燃料種にも対応して目的燃焼量に応じた燃
焼量が得られるよう改良された制御装置に関す
る。

［従来の技術］ 給湯器や暖房機等の燃焼機器では、使用する燃
料種によつて発熱量が異なる。そのため、例えば
ガスを燃料とする場合には、同じ発熱量を得るた
めの燃料供給量がガス種によつて異なる。また、
供給されるガスの圧力がガス種によつて異なるた
め、ガス量を調節する比例弁が同じ制御量に制御
されても、バーナへ供給されるガス量が異なる。
燃焼機器では、こうした燃料種の差による影響を
受けずに、複数のガス種に対応して使用するため
に、ガス種に応じてガス通路を変更して、制御装
置には同じものを使用する方法と、特公昭57−
3844号公報の発明のように、ガス通路をそのまま
にして、ガス制御弁の駆動において、ガス種に応
じて制御装置のゲインを切り替える方法とがあ
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、燃焼用空気を送風機によつて供給する
強制送風式燃焼装置、特に全一次空気燃焼等を行
い燃焼プレートを備えた強制送風式燃焼装置で
は、ガス種に応じてノズル等を変更するととも
に、燃焼プレートの炎口径を変更すると、それに
伴つて燃焼用空気の通過流量が変化してしまうこ
とになる。従つて、送風機による供給空気を目的
燃焼量に合わせるためには、送風機の制御特性を
変更する必要がある。また、燃料供給量を調節す
る比例弁が、検出される送風機の回転数に応じて
制御される場合には、送風機の制御特性が変更さ
れると、それに伴つて比例弁の制御特性が変化し
てしまうため、各目的燃焼量に応じた燃料が供給
されないため、目的の燃焼量が速やかに得られな
いという問題がある。

本発明は、強制送風式燃料装置において、異な
つた燃料種に対しても目的燃焼量に応じた燃焼量
が速やかに得られる制御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ため
の送風機と前記バーナへの燃料供給量を制御する
ための比例弁とを備えた強制送風式燃焼装置の制
御装置において、バーナの燃焼量を決定する燃焼
量決定手段と、前記送風機を燃料種に対応して制
御するために燃料種毎に前記燃焼量決定手段の決
定燃焼量に対応した多数の送風機御値を記憶した
送風機制御値記憶手段を有する送風機制御手段
と、前記送風機の回転数を検出する回転数検出手
段と、前記比例弁を燃料種に対応して制御するた
めに燃料種毎に前記回転数検出手段の検出回転数
に対応した多数の比例弁制御値を記憶した比例弁
制御値記憶手段を有する比例弁制御手段と、前記
送風機制御値記憶手段の送風機制御値と前記比例
弁制御値記憶手段の比例弁制御値とをそれぞれ燃
料種に応じて選択する制御値選択手段とを有し、
前記決定燃焼量に応じて前記送風機制御値を選択
し、該送風機制御値により前記送風機を制御する
とともに、前記回転数検出手段の検出回転数に応
じて前記比例弁制御値を選択し、該比例弁制御値
により前記比例弁を制御することを技術的手段と
する。

［作用］ 本発明では、燃焼量決定手段によつて燃焼量が
決定されると、燃料量に応じて決定燃焼量に対応
した送風機制御値が制御値選択手段により選択さ
れ、その制御値により送風機が制御される。

一方、送風機の回転数が回転数検出手段によつ
て検出されると、燃料種に応じてその検出回転数
に対応した比例弁制御値が制御値選択手段により
選択され、その制御値により比例弁が制御され
る。

ここで、比例弁制御値は、燃料種に応じて選択
された送風機制御値により制御される送風機の回
転数に対応した値であるため、その選択された燃
料種において決定燃焼量に対応した燃料をバーナ
へ供給することができる。

従つて、送風機および比例弁は、選択された燃
料種において決定燃焼量に応じた燃焼用空気およ
び燃料をバーナへそれぞれ供給する。この結果、
バーナでは燃焼量決定手段によつて決定された燃
焼量が得られる。

［発明の効果］ 本発明では、使用される燃料種が異なつても、
燃焼用空気および燃料が、決定された燃焼量に応
じて供給され、各供給量に時間のずれがないた
め、目的の燃焼量が速やかに得られる。

［実施例］ 次に本発明の強制送風式燃焼装置の制御装置
を、実施例に基づき説明する。

第２図にその概略を示すガス給湯器では、燃焼
器１０は、給湯器ケース１とその内部に設けられ
たバーナプレート１１とからなり、燃焼用空気を
供給する送風機１２とを備え、送風機１２の作動
によつて燃焼用空気が送風機ケース１２ａからバ
ーナケース１１ａへ供給される。またノズル１３
からは燃焼ガスが供給され、送風機１２によつて
供給される一次空気のみで燃焼する全一次空気燃
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ツド
１５、燃焼温度を検知するサーモカツプル１６が
それぞれ設けられている。

燃料ガスをノズル１３へ供給する燃料管２０に
は、その上流側から順に元電磁弁２１、主電磁弁
２２が、さらに圧力を調節して燃焼器１０への燃
料供給量を調節する比例弁２３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
のオリフイス２５が備えられている。

水管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３
１ａと、これらの間を連通して設けられた熱交換
器３２およびバイパス管３２ａ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の合流部にはバイパス管３３が設けら
れ、熱交換器３２によつて加熱される水と、バイ
パス管３２ａによつてそのまま導かれる水の割合
を適切に調節する。

一方、供給管３１には上流側より水量制御弁３
４、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４０は、マイクロコンピユータを中心
とするもので、第１図に示すとおり、温調制御部
４１、点火制御部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
によつ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。

温調制御部４１は、水管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３
０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
による設定温度に基づいて、熱交換器３２が水の
加熱をするのに必要な目標燃焼量を決定し、送風
機１２に印加するための基礎電圧値を決定する。

点火制御部４２は、水量センサ３５に基づく通
水信号が伝えられると、予め設定されたシーケン
スで点火制御を行う。

燃焼制御部４３は、送風機制御部５１、回転数
検出部５２、比例弁制御部５３、空燃比補正部５
４、ガス種設定部５５の各機能部を有し、各機能
部はそれぞれ次のとおり機能する。

送風機制御部５１は、温調制御部４１の基礎電
圧値に基づいて送風機１２の印加電圧を制御す
る。

ここでは、温調制御部４１で決定される基礎電
圧値に対応した送風機１２の制御電圧データが、
ガス種毎に記憶装置にそれぞれ記憶されていて、
基礎電圧値が与えられると、それに対応したデー
タが使用されるガス種に応じてマイクロコンピユ
ータの演算処理により読み出され、それに基づい
た電圧が送風機１２に印加される。

従つて、送風機１２には、同じ目標燃焼量Ｑ１
〜Ｑ２に対応して、例えば都市ガス６Ｃ、天然ガ
ス１３Ａ、プロパンガスLPGでは、第３図の実
線Ａ，Ｂ，Ｃに示すとおり、ガス種に応じて異な
つた電圧範囲Ｖ１〜Ｖ２，Ｖ３〜Ｖ４，Ｖ５〜Ｖ
６で制御電圧が印加され、それぞれ異なつた回転
数で駆動される。なお、送風機制御部５１におけ
る演算処理の内容は、後述するガス種設定部５５
により設定される。

回転数検出部５２は、送風機１２の回転数を検
出して、その回転数に基づいて比例弁２３への通
電電流値を示す基礎電流値を決定する。

比例弁制御部５３は、回転数検出部５２の基礎
電流値に基づいて比例弁２３への通電電流を制御
する。ここでは、各ガス種毎に、回転数検出部５
２の検出回転数に対応した比例弁２３の通電電流
データが、記憶装置にそれぞれ記憶されていて、
基礎電流値が与えられると、それに対応したデー
タが使用されるガス種に応じてマイクロコンピユ
ータの演算処理により読み出され、それに基づい
た電流が比例弁２３に通電される。この演算処理
においては、目標燃焼量が同じ場合でも、送風機
１２がガス種に応じて異なつた回転数に制御され
ているため、検出される回転数は、ガス種に応じ
て異なつており、また、同じ目標燃焼量に対する
ガスの供給量も、ガス種に応じて異なるため、比
例弁２３には、第４図の実線Ｄ，Ｅ，Ｆにそれぞ
れ示すとおり、異なつた回転数Ｎ１〜Ｎ２、回転
数Ｎ３〜Ｎ４、回転数Ｎ５〜Ｎ６にそれぞれ対応
して、目標燃焼量が得られるように、それぞれ異
なつた電流値Ｉ１〜Ｉ２、電流値Ｉ３〜Ｉ４、電
流値Ｉ５〜Ｉ６が与えられる。

その結果、比例弁２３はそれぞれの電流値に応
じた開度を呈し、燃焼器１０には、各ガス種にお
いて、目標燃焼量が得られる量の燃料ガスがそれ
ぞれ供給されることになる。なお、比例弁制御部
５３における演算処理の内容は、後述するガス種
設定部５５により設定される。

空燃比補正部５４は、燃焼温度に応じて出力さ
れるサーモカツプル１６の出力電圧に基づいて空
燃比の誤差を求め、それに基づいて送風機１２の
印加電圧を補正し、供給される燃焼用空気量を補
正することにより、適正な空燃比に維持する。ま
た、補正によつて変化した送風機１２の回転数に
相当する比例弁２３への基礎電流値の変化分を修
正する信号を比例弁制御部５３へ出力する。

ガス種設定部５５は、使用されるガス種に応じ
て送風機制御部５１および比例弁制御部５３の各
目標値を変更させるために、送風機制御部５１お
よび比例弁制御部５３の各制御特性、すなわち演
算式を設定、変更する部分である。

水量制御部４４は、入水温度に基づいてバイパ
ス弁３３および水量制御弁３４の開度を調節し、
加熱能力以上の水量が熱交換器３２内へ流入する
のを制限する。

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。

工場での出荷時、あるいは、ガス給湯器の設置
時に、使用されるガス種に応じて制御装置４０の
特性がガス種設定部５５で、あらかじめ設定され
る。

使用者がコントローラ４５によつて出湯温度を
設定し、図示しない水栓を操作すると、供給管３
１によつて供給される水は、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３２ａ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。供給管３１内
の水の通過が水量センサ３５で検知され、送風機
１２が回転を開始する。

また、水量センサ３５からの信号に基づいて点
火制御部４２によつて点火制御が開始され、スパ
ーカ１４に火花放電が行われる。さらに元電磁弁
２１と主電磁弁２２が開状態にされ、比例弁２３
に所定の緩点火電流値が通電されると、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
てバーナプレート１１を通過して、スパーカ１４
によつて点火される。

着火がフレームロツド１５によつて検知される
と、温調制御部４１において必要な燃焼量が計算
され、送風機１２の基礎電圧値が決定される。

送風機１２には、基礎電圧値をガス種に応じて
演算処理された印加電圧に基づいた電圧が印加さ
れ、その電圧に応じた回転数で回転する。

送風機１２の回転数が検出されると、比例弁２
３を制御するための演算処理が行われ、比例弁２
３にはガス種に応じた通電電流値が決定され、そ
の電流値に基づいて比例弁２３が通電される。

比例弁２３は、通電電流に応じた開度を呈し、
燃焼器１０には、目標燃焼量に応じた量の燃料ガ
スが供給される。

その後、出湯量や設定温度の変更があると、そ
の変更に応じて燃焼量が変更される。

以上のとおり、本発明では、使用されるガス種
に対応して、送風機と比例弁の制御特性がそれぞ
れ変更されるため、燃焼量がガス種によつて変化
することがなく、目標燃焼量に応じた燃焼量を得
ることができる。

本実施例では、ガス給湯器を示したが、強制送
風式燃焼装置を備えた暖房機や調理器でもよい。

また、燃料がガスに限定されず、ガス化して使
用される石油でもよい。

【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ツク図、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
目標燃焼量と送風機への印加電圧との関係を示す
特性図、第４図は送風機の回転数と比例弁の電流
との関係を示す特性図である。 図中、４１……温調制御部（燃焼量決定手段）、
１２……送風機、２３……比例弁、４０……制御
装置（強制送風式燃焼装置の制御装置）、５１…
…送風機制御部（送風機制御手段）、５２……回
転数検出部（回転数検出手段）、５３……比例弁
制御部（比例弁制御手段）、５５……ガス種設定
部（制御特性選択手段）。

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ための送風機
   と前記バーナへの燃料供給量を制御するための比
   例弁とを備えた強制送風式燃焼装置の制御装置に
   おいて、 バーナの燃焼量を決定する燃焼量決定手段と、
   前記送風機を燃料種に対応して制御するために燃
   料種毎に前記燃焼決定手段の決定燃焼量に対応し
   た多数の送風機制御値を記憶した送風機制御値記
   憶手段を有する送風機制御手段と、 前記送風機の回転数を検出する回転数検出手段
   と、 前記比例弁を燃料種に対応して制御するために
   燃料種毎に前記回転数検出手段の検出回転数に対
   応した多数の比例弁制御値を記憶した比例弁制御
   値記憶手段を有する比例弁制御手段と、 前記送風機制御値記憶手段の送風機制御値と前
   記比例弁制御値記憶手段の比例弁制御値とをそれ
   ぞれ燃料種に応じて選択する制御値選択手段とを
   有し、 前記決定燃焼量に応じて前記送風機制御値を選
   択し、該送風機制御値により前記送風機を制御す
   るとともに、前記回転数検出手段の検出回転数に
   応じて前記比例弁制御値を選択し、該比例弁制御
   値により前記比例弁を制御することを特徴とする
   強制送風式燃焼装置の制御装置。