JPH0518532A

JPH0518532A - 燃焼装置

Info

Publication number: JPH0518532A
Application number: JP17111291A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Okada; 和彦岡田; Yoshine Ishida; 佳根石田; Shinji Hashii; 伸治橋井; Yoshinori Kawasaki; 義則川崎
Original assignee: NIPPON UPRO KK; NIPPON YUPURO KK; Toto Ltd; Kawasaki Steel Corp
Current assignee: NIPPON UPRO KK; NIPPON YUPURO KK; JFE Steel Corp; Toto Ltd
Priority date: 1991-07-11
Filing date: 1991-07-11
Publication date: 1993-01-26
Anticipated expiration: 2015-07-24
Also published as: JP3069157B2

Abstract

(57)【要約】【目的】必要発熱量が急激に減少したとき、適切な空
燃比を保持しながら燃焼量の急速な減少を可能にする。【構成】燃焼機器のバーナに燃焼に適した風量を送給
する送風フアンと、設定された回転数に基づいて前記送
風フアンの駆動トルクを発生する駆動回路と、上記駆動
回路への通電を制御する制御装置を備えた燃焼装置であ
って、上記制御装置には、必要燃焼量に基づいて前記送
風フアンの回転数を設定する回転数設定手段と、上記送
風フアンの実回転数を検出する回転数検出手段と、上記
設定された回転数と前記実回転数との差が所定値以上に
なると、上記駆動回路への通電を停止する駆動停止手段
を設けた。また、上記制御装置に、上記設定された回転
数と上記実回転数の差と上記実回転数の大きさを比較し
て前記駆動停止手段へ作動開始信号を出力する作動開始
手段を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、給湯機のように、バーナに燃料と
燃焼風とを送給して燃焼を行わせ、しかも、燃料と燃焼
風との量を連続的に変更することにより発熱量を無段階
に変更可能とした比例制御装置を具備した燃焼機器があ
り、かかる燃焼機器では、燃料の送給量を比例弁開度で
制御し、燃焼風送給量を送風フアンを駆動するモータの
回転数によって制御している。

【０００３】ここで燃焼風量の変更速度と比例弁開度の
変更速度とを比較すると、比例弁開度の変更は同比例弁
に印加する電流値の変更によるものであるから極めて速
やかに行われるが、燃焼風量の変更は送風フアン及び駆
動モータの慣性モーメントが大きい場合は速やかに行う
ことができなかった。

【０００４】例えば、設定温度を変更する場合、燃焼量
の変更と共に、燃焼風量つまり送風フアンの回転数を変
更する必要があるが、回転数の変化の割合 dN/dtは次式
で決定されるため、慣性モーメントＪが大きい場合は、
dN/dt の値を大きくとることができず、燃焼量に適した
回転数に達するまでには相当の時間を要していた。

【０００５】dN/dt ＝（TM−TL）/ Ｊなお、TMは駆動トルク、TLは負荷トルクである。

【０００６】そこで、従来は燃焼風量の変更速度に比例
弁開度を追従させることによって、空燃比を一定に保持
している。（特開昭62-26416）

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、必要燃焼量
を急激に減少させた場合、従来の技術では、空燃比は一
定に保持されるが、必要燃焼量に対し実際の燃焼量変更
が遅れ余剰の燃焼量で加熱されるため、出湯温度が急激
に上昇するという不具合があり、また、かかる給湯機を
シャワー等に使用すると、出湯量を急に減少させたとき
高温の湯を出湯することがあるなどの危険性があった。

【０００８】そこで、本発明では、送風フアン駆動モー
タ回転数の急激な変更を可能にすることによって、上記
の不具合及び危険性を防止することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では、燃焼機器の
バーナに燃焼に適した風量を送給する送風フアンと、設
定された回転数に基づいて前記送風フアンの駆動トルク
を発生する駆動回路と、上記駆動回路への通電を制御す
る制御装置を備えた燃焼装置であって、上記制御装置に
は、必要燃焼量に基づいて前記送風フアンの回転数を設
定する回転数設定手段と、上記送風フアンの実回転数を
検出する回転数検出手段と、上記設定された回転数と前
記実回転数との差が所定値以上になると、上記駆動回路
への通電を停止する駆動停止手段を設けたことを特徴と
する燃焼装置を提供せんとするものである。

【００１０】また、上記制御装置に、前記の設定された
回転数と実回転数の差と実回転数の大きさを比較して前
記駆動停止手段へ作動開始信号を出力する作動開始手段
を設けたことにも特徴を有する。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例をガス給湯機を例にとり図面
に基づいて説明する。

【００１２】図１、図２はガス給湯機Ａを示し、略直方
体形状のケース１内部の下方に燃焼装置Ｂ、同燃焼装置
Ｂの上方に熱交換部Ｃを配設している。

【００１３】燃焼装置Ｂは略方形筒状の燃焼室２の内部
に、熱源Ｎとしてのバーナｂを配設しており、同バーナ
ｂは空気室３を介して送風フアン４と連通しており、バ
ーナｂの空気室３に面した開口部に、ガス供給管５と連
通した多数のノズルｎを臨ませており、各ノズルｎから
噴出するガスと、送風フアン４で圧入された空気室３か
らの空気とを、各バーナｂの内部で混合しながら各バー
ナｂの上部から燃焼室２中に噴出させ、これを燃焼させ
るようにしている。10は排気口である。

【００１４】熱交換部Ｃは、略方形筒状の燃焼筒６と、
ケース１の下面を貫通した給水管７と出湯管８との間に
設けた受熱管９とで構成されており、受熱管９は給水管
７の側から燃焼筒６の下部外周面に巻回し、次いで燃焼
筒６の上方内部を蛇行状に往復しており、燃焼室２から
の燃焼ガスで同受熱管９中を流れる水を加熱して出湯管
８からガス給湯機Ａの外部に吐出するようにしている。

【００１５】ＱとT1とは、それぞれ給水管７から熱交換
部Ｃに供給される水の流量と温度を検出する水量センサ
と水温センサであり、T2は熱交換部Ｃから吐出される湯
の温度を検出する湯温センサである。

【００１６】図３は、バーナｂのノズルｎとガス供給管
５との接続及び点火構造の概略を示しており、Pvはガス
流量を調節することにより熱源Ｎとしてのバーナｂの発
熱量を調節するガバナ付比例弁、Ｓはガス流通をＯＮ・
ＯＦＦする電磁弁、ｍはガス供給管５と各ノズルｎ間に
介設したマニフォルド、Igはバーナｂの端部に配設した
イグナイタ、Frはノズルの燃焼状態を検出するためのフ
レームロッドである。図４は、制御装置Ｄの構成を示し
ており、回転数設定手段D1と、比較手段D2と、回転数検
出手段D3と、駆動停止手段D4とで構成されており、制御
装置Ｄに必要燃焼量と送風フアンの回転数が入力される
と、上記各手段で演算処理して駆動回路D5を介して送風
フアン４を駆動するモータ41に制御出力するようにして
いる。

【００１７】次式は、送風フアン４を駆動するモータ41
の動特性を示しており、dN/dt は回転加速度、TMは駆動
トルク、TLは負荷トルク、J は慣性モーメントである。

【００１８】dN/dt=(TM-TL)/J 上式において、燃焼を開始すると、必要燃焼量に応じた
送風フアンの回転数が設定され、駆動回路D5にて上記設
定回転数NSに応じたトルクTMを発生する。

【００１９】燃焼初期においては負荷トルクTLは駆動ト
ルクTMに比して十分小さく、回転加速度dN/dt はほぼ駆
動トルクTMの大きさだけに依存して充分大きな値を取る
ことができるため、送風フアンの実回転数NRは急激に増
加する。実回転数NRにつれて負荷トルクTLも急速に増加
し、駆動トルクTMと負荷トルクTLが等しくなると、回転
加速度 dN/dt=0となり、実回転数NRは設定回転数NSに維
持される。

【００２０】その後、必要燃焼量を減少させると、設定
回転数NSが実回転数NRより小さくなるのにつれて、駆動
トルクTMが負荷トルクTLより小さくなるため回転加速度
dN/dtが負の値をとり、実回転数NRを減少させる。

【００２１】しかし、燃焼途中においては、上記回転加
速度 dN/dtの絶対値は駆動トルクTMと負荷トルクTLの差
に依存しているため、回転加速度 dN/dtの絶対値を充分
に大きくすることができず、燃焼初期のように実回転数
NRを急速に変化させることができない。

【００２２】そこで、上記のような場合には、駆動トル
クTM=0にすることにより燃焼途中でも回転加速度 dN/dt
の絶対値を充分に大きくして、実回転数NRを急速に減少
させることができる。

【００２３】dN/dt=(-TL)/J 図４に示す実施例における本発明の動作を図５に即して
説明すれば、図５ａ点において、回転数検出手段D3で検
出された実回転数NRと回転数設定手段D1で設定された設
定回転数NSの差が600rpmになる。すると駆動停止手段D4
は駆動回路D5への通電を停止し、実回転数NRは急速に減
少する。その後、図５ｂ点において、実回転数NRと設定
回転数NSの差が300rpmまで小さくなると、駆動停止手段
D4の作動を終了させ、駆動回路D5への通電を再開する。
すると、実回転数NRは緩やかに減少するようになり、や
がて設定回転数NSに達する。

【００２４】上記動作を図６のフローチャートを参照し
て説明すると、実回転数NRと設定回転数NSとを比較して
(201)、その差が300rpmより大であると(201Y)、駆動回
路D5への通電を停止し (202)、ステップ (201)に戻る
(203)。

【００２５】また、上記の差が300rpmより小であると(2
01N)、駆動回路D5へ通電し (204)、ステップ (201)に戻
る (203)。

【００２６】図７は、制御装置Ｄの他の構成を示してお
り、回転数設定手段D1と、比較手段D2と、回転数検出手
段D3と、駆動停止手段D4と、作動開始手段D6とで構成さ
れており、制御装置Ｄに必要燃焼量と送風フアンの回転
数が入力されると、上記各手段で演算処理して駆動回路
D5を介して送風フアン４を駆動するモータ41に制御出力
するようにしている。

【００２７】この実施例における本発明の動作を図８に
即して説明すれば、図８ｃ点において、回転数検出手段
D3で検出された実回転数NRと回転数設定手段D1で設定さ
れた設定回転数NSの差が600rpmになる。しかし、実回転
数NRは700rpmであり、前述の回転数の差600rpmに比して
大差ないため（実回転数NRの80％以内）、作動開始手段
D6は駆動停止手段D4を作動させない。これは駆動停止手
段D4を作動させたとしても、700rpmに応じた回転加速度
dN/dtしか得られず、駆動停止手段D4を作動させない場
合の600rpmに応じた回転加速度 dN/dtに比して大差ない
からであり、不要な通電制御を省略しているものであ
る。

【００２８】上記動作を図９のフローチャートを参照し
て説明すると、実回転数NRと設定回転数NSとを比較して
(211)、その差が300rpmより大であり(211Y)、かつ、そ
の差が実回転数NRの80％以下である場合(212Y)、駆動回
路D5への通電を停止し (213)、ステップ (211)に戻る
(214)、また、上記以外の場合(211N)(212N)、駆動回路D
5へ通電し(215)、ステップ (211)に戻る (214)。

【００２９】また、実回転数NRが 1200rpmの場合におい
て、回転数検出手段D3で検出された実回転数NRと回転数
設定手段D1で設定された設定回転数NSの差が600rpmにな
ったときには、1200rpn と600rpmの差が大きいため、作
動開始手段D6は駆動停止手段D4を作動させ、図５と同様
の動作をする。

【００３０】以上の実施例に用いた初定値については小
さくなり過ぎないように設定されている。この事を図１
０の例で示せば、所定値を100rpmにとった場合、図１０
ｄ点において駆動停止を終了させても、送風フアンの回
転数が急激に減少しすぎてハンチングを起こすため、実
回転数NRが設定回転数NSに収束するのにかえって時間が
かかってしまう。

【００３１】上記において、所定値が100rpmの場合には
図１０のごとくハンチングを起こすのに対して、300rpm
の場合はハンチングを起こさないとしたが、実回転数NR
が設定回転数NSに最も速く収束する所定値は送風フアン
の特性等、使用する燃焼機器によって異なるものであ
り、本発明の実施例の値に限定されるものではない。

【００３２】なお、上記はガスを燃料とした給湯機を実
施例として説明したが、本発明を灯油などの油類を燃料
とした給湯機等の燃焼機器にも適用することができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明では、燃焼機器のバーナに燃焼に
適した風量を送給する送風フアンと、設定された回転数
に基づいて前記送風フアンの駆動トルクを発生する駆動
回路と、上記駆動回路への通電を制御する制御装置を備
えた燃焼装置であって、上記制御装置には、必要燃焼量
に基づいて前記送風フアンの回転数を設定する回転数設
定手段D1と、上記送風フアンの実回転数を検出する回転
数検出手段と、上記設定された回転数と前記実回転数と
の差が所定値以上になると、上記駆動回路への通電を停
止する駆動停止手段を設けたことによって、送風フアン
回転数を急減速させることができ、これを追従する燃料
送給量を急激に減少させることができることから、急激
に燃焼量を減少させることができ、一時的出湯温度上昇
などの不具合を防止することができる。

【００３４】また、上記制御装置に、設定された回転数
と上記実回転数の差と上記実回転数の大きさを比較して
前記駆動停止手段へ作動開始信号を出力する作動開始手
段を付加したことで、不要な通電制御を省略できると共
に、ハンチングを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃焼装置を具備したガス給湯機の
全体正面図。

【図２】同側面図。

【図３】バーナとガス供給管との接続及び点火構造を示
す模式図。

【図４】制御装置の構成を示すブロック図。

【図５】送風フアン回転数制御動作を示すグラフ。

【図６】送風フアン回転数制御のフローチャート。

【図７】制御装置の構成を示すブロック図。

【図８】送風フアン回転数制御動作を示すグラフ。

【図９】送風フアン回転数制御のフローチャート。

【図１０】ハンチングを示すグラフ。

【符号の説明】

Ｂ燃焼装置ｂバーナＤ制御装置 D1 回転数設定手段 D3 回転数検出手段 D4 駆動停止手段 D5 駆動回路 D6 作動開始手段４送風フアン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡田和彦兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号日本ユプロ株式会社内 (72)発明者石田佳根兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号日本ユプロ株式会社内 (72)発明者橋井伸治兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号日本ユプロ株式会社内 (72)発明者川崎義則兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号日本ユプロ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼機器のバーナに燃焼に適した風量を
送給する送風フアンと、設定された回転数に基づいて前
記送風フアンの駆動トルクを発生する駆動回路と、上記
駆動回路への通電を制御する制御装置を備えた燃焼装置
であって、上記制御装置には、必要燃焼量に基づいて前
記送風フアンの回転数を設定する回転数設定手段と、上
記送風フアンの実回転数を検出する回転数検出手段と、
上記設定された回転数と前記実回転数との差が所定値以
上になると、上記駆動回路への通電を停止する駆動停止
手段を設けたことを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】燃焼機器のバーナに燃焼に適した風量を
送給する送風フアンと、設定された回転数に基づいて前
記送風フアンの駆動トルクを発生する駆動回路と、上記
駆動回路への通電を制御する制御装置を備えた燃焼装置
であって、制御装置には、必要燃焼量に基づいて前記送
風フアンの回転数を設定する回転数設定手段と、上記送
風フアンの実回転数を検出する回転数検出手段と、上記
設定された回転数と前記実回転数との差が所定値以上に
なると上記駆動回路への通電を停止する駆動停止手段
と、上記設定された回転数と上記実回転数の差と上記実
回転数の大きさを比較して前記駆動停止手段へ作動開始
信号を出力する作動開始手段を設けたことを特徴とする
燃焼装置。