JPH0449478Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本考案はガス圧力比例弁を用いた強制通風式燃
焼装置に関する。

(ロ) 従来の技術 従来此種燃焼装置は、出湯温度と設定温度を比
較し、その差に基づいて、ガス比例弁を調節して
バーナへの供給ガス量を変化させるとともに、ダ
ンパ等の風量調節装置を制御して燃焼空気量を変
化させて、出湯温度が設定温度になるようにして
いる。しかし、この例にあつて、温度差に基づい
た変化において、ガス比例弁の応答性に比べ風量
調節装置の応答性が悪く、特に燃焼を大能力から
小能力に切り換える場合には、空気過剰となり、
不完全燃焼や消炎を発生する問題があつた。そこ
で、この問題を解決すべく、特開昭58−138806号
公報に開示されるように、風量調節装置に開度検
出手段を設け、ガス比例弁によるガス量変化が風
量調節装置の開度変化に比べ設定以上大なるとき
にガス比例弁を緩速制御させる回路を設けた燃焼
装置が提案されている。

(ハ) 考案が解決しようとする問題点 前記従来の技術にあつては、出湯温度と設定温
度との差に基づいた、ガス比例弁によるガス量変
化が、風量調節装置による開度すなわち空気量変
化より、設定値以上の値となつたときはガス比例
弁によるガス量変化の割合を緩めるようにして、
空気過剰の状態や空気過少の状態が発生しないよ
うにしているが、空気量に対してある設定値を減
じた（或いは加えた）量を漸近線とするようにガ
ス量が変化することになり、最適燃焼が行なわれ
る量を漸近線となすように変化するものではなか
つた。

また、特開昭60−122818号公報に記載されてい
るものでは、出湯温度と設定温度との差に応じて
燃焼量を変化させる際、ガス量の変化を応答の遅
い空気量の変化に合わせて一定時間遅延させてい
る。しかしながら、このものでは、燃焼量を増
加、または減少させる際、ガス量の変化を遅延さ
せても、ガス量は空気量に比べて急激に変化する
ため、空燃比が空気不足方向にずれ、ススやCO₂
が増え、燃焼性が悪くなつたり、空燃比が空気過
剰方向にずれ、リフテイングが生じ、燃焼が不安
定になるなど、遅延時間の多少に拘らず、燃焼量
を変化させる過程での空燃比のずれを回避するこ
とは困難であつた。

本考案は上述した事実に鑑みてなされたもので
あり、出湯温度等の負荷温度と所望の温度との差
に応じて燃焼量を変化させる際、ガス量と空気量
に、極力過不足が生じないようにし、送風装置に
よる燃焼空気量変化がガス比例弁によるガス量変
化に比べて遅く、かつ、ガス量の変化が急峻であ
ることに起因して燃焼状態が悪化したり、燃焼が
不安定になるのを防止することを目的とする。

(ニ) 問題点を解決するための手段 この考案では、比例弁を介して供給されるガス
燃料と送風装置によつて供給される燃焼空気とを
混合して燃焼させる強制通風式燃焼装置におい
て、負荷温度と所望の温度との差を検出する温度
差検出手段を有し、この検出手段が検出した温度
差に応じて送風装置による燃焼空気量を変化させ
るとともに、比例弁のガス通過量を前記温度差の
大きさに応じた段数で、かつ、送風装置の応答特
性に従つて所定量ずつ増加、または減少させる制
御手段を備えた構成である。

(ホ) 作用 このように構成すると、負荷温度と所望の温度
との差に応じてガス量と空気量とを変化させる
際、応答速度の速い比例弁のガス通過量が前記温
度差の大きさに応じた段数で、かつ、応答速度の
遅い送風装置の空気量変化に合わせて、所定量ず
つ増加、または減少するので、ガス量が急激に変
化することなく、応答の遅い空気量に合わせて空
気量と互いに調和しながら変化するようにでき、
燃焼量が変化する過渡期に燃焼状態が悪化した
り、燃焼が不安定になる心配がない。

(ヘ) 実施例 以下本考案の一実施例についてその代表的機器
としての給湯器をとりあげ、第１図〜第４図を参
照して説明する。

４はその下方にバーナ１並びに燃焼室２を配設
し、内部を水が循環する熱交換パイプ３をその外
周にめぐらせた熱交換器であり、熱交換パイプ３
の出湯側適所には温湯を検知するサーミスタ等の
感温素子５を配設しておく。６はその内部に設け
たフアン（図示せず）を回転させて、空気吸込口
７から燃焼用空気を取り入れて、バーナ１へ供給
する送風装置である。８は電磁弁９を介するがバ
ーナ１に供給するガス量を調節して燃焼能力を可
変するガス比例弁、１０は送風装置６に対して空
気吸込口７の開口率（＝開度）を変化させて吸込
空気量を可変するダンパ１１と、ダンパ１１を駆
動するギヤードモータ１２とから成る風量調節装
置である。１３はダンパ１１の開度検出手段とし
てのポテンシヨメータであり、ダンパ１１による
空気吸込口７の開度（以後ダンパ１１の開度とい
う）に応じて抵抗値が変化する。１４はガス比例
弁８を制御したり、ダンパ１１の開度を可変した
りする制御回路１５を備えた制御部であり、給湯
器本体を構成する外装ケース１６において、送風
装置６より上部の側壁に設けられる複数の給気孔
１７，１７…に対応させて止着される。

次に制御回路制御手段１５について説明する
が、制御回路１５は大きく分けて、温度差検出回
路温度差検出手段２１、演算回路２２、電流制御
回路である比例弁制御回路２３、ダンパ角制御回
路２４から構成されている。温度差検出回路２１
は、抵抗２５と感温素子５を直列接続した出湯温
度検出部２６と、抵抗２７と可変抵抗２８を直列
接続した希望湯温設定部２９と、検出部２６及び
設定部２９からの信号の差を読みとる差動増幅器
３０とを備えている。

演算回路２２は、差動増幅器３０より出力され
るアナログ信号をデイジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変換器３１と、このＡ／Ｄ変換器３１の信号に
より、比例弁８の開度を変化させてガス量を可変
するための出力Ｐ、及びダンパ１１の開度を変化
させて空気量を可変するための出力Ｑ、を演算し
て送出する中央演算装置３２と、出力Ｐをアナロ
グ信号に変換する第１のＤ／Ａ変換器３３と、出
力Ｑをアナログ信号に変換する第２のＤ／Ａ変換
器３４とを備えている。

比例弁制御回路２３は、流れる電流の大きさに
より比例弁８の開度を変化させる比例弁制御コイ
ル３５と第１のＤ／Ａ変換器３３の出力信号に基
づき比例弁コイル３５に定電流を流すための定電
流回路３６とを備えている。

ダンパ制御回路２４は、第２のＤ／Ａ変換器３
４からの信号を平滑回路３７で平滑して一方の入
力とし、ポテンシヨメータ１３による検出信号を
他方の入力とする差動増幅器３８と、この差動増
幅器３８の出力に応じて、ギヤードモータ１２の
動作を制御して、ダンパ１１の開度を可変するド
ライブ回路３９とを備えている。尚、ドライブ回
路３９は、２つのPNPトランジスタ４０，４１
と、２つのNPNトランジスタ４２，４３とを対
称的に接続し、NPNトランジスタ４２，４３の
両コレクタ間にギヤードモータ１２を接続してお
り、差動増幅器３８からの出力が正である場合に
は、ギヤードモータ１２をダンパ１１の開度を大
きくするように駆動し、負である場合には、ダン
パ１１の開度を小さくするように駆動する。

本考案の構成は以上の如くで、その動作につい
て、第３図に示す燃焼開始後のフローチヤートを
参照して説明する。

電源スイツチ（図示せず）を投入すると、所定
のモードによつて、送風装置６が駆動し、バーナ
１へのガス及び空気の供給並びに点火が行なわれ
て、燃焼が開始する。ここで熱交換パイプ３適所
に取り付けた感温素子５が、随時湯温を検知し、
その検知温度に基づいた抵抗値を示す（感温素子
５として例えば負特性サーミスタを使用すると、
湯温の上昇に伴ない抵抗値は減少する）。この抵
抗値により、出湯温度検出部２６におけるイ点電
圧が変化し、これが差動増幅器３０の一方の入力
になる（）。他方、使用者が湯温設定手段（図
示せず）により希望の湯温を設定すると、希望湯
温設定部２９におけるロ点電圧が変化し、これが
差動増幅器３０の他方の入力となる（）。そし
て、差動増幅器３０が両入力の差を出して演算回
路２２に入力する（）。演算回路２２はこの差
に基づき火力（ダンパ開度と比例弁電流）を演算
し（）。まずダンパ開度出力Ｑを送出する。こ
の出力によりダンパ制御回路２４が起動する
（）。すなわち、第２のＤ／Ａ変換器３４の出力
を平滑回路３７で平滑して、ポテンシヨメータ１
３によるダンパ開度との差を差動増幅器３８にて
読み取る。この差が正である場合、NPNトラン
ジスタ４２及びPNPトランジスタ４１が導通し、
ギヤードモータ１２に第１図において右方向への
電流が流れ、ダンパ開度を大となす（その変化量
は電流の大きさで決まる）。この大となつたダン
パ開度はポテンシヨメータ１３で検知され差動増
幅器３８にて再度差を出し、その差が正である場
合には前述と同様の動作を為す。一方、負である
場合にはNPNトランジスタ４３及びPNPトラン
ジスタ４０が導通し、ギヤードモータ１２に左方
向の電流を流し、ダンパ開度を小となす。いずれ
の場合においても、差動増幅器３８による差の読
みとりが零になるまで上述の動作が繰り返され、
ダンパ開度を演算回路２２にて演算された値とな
す。

一方、演算回路２２では、火力演算（）に基
づき、ダンパ角度の変化量及び比例弁電流の変化
量を演算し、応答速度の早い比例弁の段階的変化
を実現するための段階数△Ｓを算出する（）。
ただし、この△Ｓは比例弁を広げる方向に制御す
べきときには正の自然数をとり、狭める方向に制
御すべきときには負の自然数をとるものである。
そこで△Ｓが零か否かを判別し（参照）、△Ｓ
＝０の場合ステツプに戻り、△Ｓ≠０の場合△
Ｓが正か負かを判別する（参照）。△Ｓ＞０の
場合、比例弁電流を１ステツプ分上昇させて（
参照）比例弁の開度を広げ、次に△Ｓから１を引
いて△S₁となす（）。次に△S₂が零か否かを判
別し（）、△S₁＝０の場合ステツプへ戻る。
△S₁≠０の場合比例弁電流を予め定められた遅延
時間だけ保持し（）、ステツプに戻る。一方、
△Ｓ＜０の場合比例弁電流を１ステツプ分減少さ
せて比例弁の開度を狭め、ガス量を１ステツプ
分減少させる。そして△Ｓに１を足して△S₂とな
す。次に△S₁が零か否かを判別し、△S₂＝０
の場合ステツプに戻る。△S₂≠０の場合比例弁
電流を予め定められた遅延時間だけ保持し、ス
テツプに戻る。

燃焼開始後の動作をフローチヤートに基づき説
明したが、火力を減少する場合のダンパ開度とガ
ス量の変化状態の一例を第４図に示しておく。

尚、本実施例にあつては、比例弁電流値を変化
させた後で、遅延時間をもたせる例を示したが、
この順序を逆にしてもよい。

本考案は以上の如くであり、ガス比例弁と風量
調節装置との応答速度に差があることに着目し、
応答速度の遅い風量調節装置の動きに合うよう
に、ガス比例弁を段階的に変化させたので、燃焼
における空気量とガス量との間に過不足状態が起
こりにくく、完全燃焼を実現できる。また、出湯
温度と設定温度との差に基づいて、演算回路が最
適な状態の燃焼を実現するためのガス量並びに空
気量を演算し、かつ、ガス量は段階的な変化、空
気量は連続的な変化を経て最適状態に移行するよ
うにし、更に、段階的な変化をするガス量の１回
分の変化量を、空気量に対して燃焼可能範囲分と
したので、空気量とガス量とのマツチングが良好
であり、燃焼も良好に継続される。

(ト) 考案の効果 本考案は以上説明したように、負荷温度と所望
の温度との差に応じてガス量と空気量とを変化さ
せる際、応答速度の速い比例弁のガス通過量が温
度差の大きさに応じた段数で、かつ、応答速度の
遅い送風装置の空気量変化に合わせて、所定量ず
つ増加、または減少するので、ガス量が急激に変
化することなく、応答の遅い空気量に合わせて空
気量と互いに調和しながら変化するようにでき、
燃焼量が変化する過渡期に不完全燃焼や消炎が起
きないようにでき、燃焼状態を良好に維持できる
とともに、燃焼の安定化を図れるものである。

また、上述した実施例では、ガス比例弁を段階
的に変化させる段階数を、出湯温度と設定温度と
の差に基づき演算回路にて（瞬時に）演算して信
号化しているので、設定温度や出湯温度の変化に
伴なう応答性は良好となり迅速な制御が行なえ
る。

【図面の簡単な説明】

各図は本考案の一実施例を示し、第１図は要部
電気回路図、第２図は燃焼装置の前面パネルを外
した状態の正面図、第３図は燃焼開始後の制御を
実行するフローチヤート、第４図はガス量と空気
量の変化状態を示す図である。 １……バーナ、３……熱交換パイプ、５……感
温素子、６……送風装置、８……ガス比例弁、１
０……風量調節装置、１１……ダンパ、１３……
ポテンシヨメータ、１５……制御回路、２１……
温度差検出回路、２２……演算回路、２３……比
例弁制御回路、２４……ダンパ角制御回路、２６
……出湯温度検出部、２９……希望湯温設定部、
３０……差動増幅器、３１……Ａ／Ｄ変換器、３
２……中央演算装置、３３……第１のＤ／Ａ変換
器、３４……第２のＤ／Ａ変換器、３５……比例
弁制御コイル、３６……定電流回路、３８……差
動増幅器、３９……ドライブ回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 比例弁を介して供給されるガス燃料と送風装置
   によつて供給される燃焼空気とを混合して燃焼さ
   せる強制通風式燃焼装置において、負荷温度と所
   望の温度との差を検出する温度差検出手段を有
   し、この検出手段が検出した温度差に応じて送風
   装置による燃焼空気量を変化させるとともに、比
   例弁のガス通過量を前記温度差の大きさに応じた
   段数で、かつ、送風装置の応答特性に従つて所定
   量ずつ増加、または減少させる制御手段を備えた
   ことを特徴とする強制通風式燃焼装置。