JPH0532655B2 - - Google Patents
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- JPH0532655B2 JPH0532655B2 JP6127089A JP6127089A JPH0532655B2 JP H0532655 B2 JPH0532655 B2 JP H0532655B2 JP 6127089 A JP6127089 A JP 6127089A JP 6127089 A JP6127089 A JP 6127089A JP H0532655 B2 JPH0532655 B2 JP H0532655B2
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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.
[発明が解決しようとする課題]
第11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、炎の状態との関係とを表すタイ
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。[Problems to be Solved by the Invention] FIG. 11 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. Note that 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.
この第11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)で失火してしまう。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 can be seen from the time chart in Figure 11, when the air-fuel ratio is shifted to the lean side, the combustion speed slows down, the flame lifts, and misfire occurs in a short time (15 seconds in this example). Conversely, when the air-fuel ratio is shifted to the rich side, the combustion speed increases,
There is a long margin of time (200 seconds in this example) for a flashback (for example, the formation of a flame on the back side of a ceramic burner) to occur.
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 length as the time when the actual combustion state exists on the lean side. Therefore, the actual combustion state remains on the lean side for a long time, increasing the possibility of misfire.
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短くし、炎のリフト
により失火するのを防ぐことのできる強制燃焼式
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
The purpose is to provide a control device for a forced combustion type combustion device that can shorten the time during which the actual combustion state exists on the lean side from the target air-fuel ratio, and can prevent misfires due to flame lift.
[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に、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、強制的に前記燃焼部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、燃料の
増加速度を速くする、あるいは送風量の減少速度
を速くするリツチ制御手段6を備え、空燃比をリ
ーン側へ移行させる際に、燃料の減少速度を遅く
する、あるいは送風量の増加速度を遅くするリー
ン制御手段7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, the control device for the 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 forcibly 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.
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 rate of increase in fuel or decreases the rate of air flow when shifting the air-fuel ratio to the rich side, and controls the rate of increase in fuel when shifting the air-fuel ratio to the lean side. The technical means is to include lean control means 7 that slows down the rate of decrease or slows down the rate of increase in air flow.
[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.
(イ) 燃焼部に供給される燃料の供給量が増加した
り、燃焼用空気の供給量が減少して実際の空燃
比がリツチ側へ移行したり、あるいは燃焼量が
増加して、炎の温度が上昇した場合の空燃比制
御について説明する。(b) The amount of fuel supplied to the combustion section increases, the amount of combustion air supplied decreases and the actual air-fuel ratio shifts to the rich side, or the amount of combustion increases and the flame Air-fuel ratio control when the temperature rises will be explained.
実際の炎の温度の上昇にともなつて、空燃比
検出手段の検出する炎の温度も上昇する。しか
るに、空燃比検出手段で検出する炎の温度は、
実際の炎の温度の変化に対し、時間遅れを生じ
るため、実際の温度より低い温度を検出する。 As the actual temperature of the flame increases, the temperature of the flame detected by the air-fuel ratio detection means also increases. However, the temperature of the flame detected by the air-fuel ratio detection means is
Since there is a time delay with respect to the actual change in flame temperature, a temperature lower than the actual temperature is detected.
空燃比検出手段が、実際の温度よりも低い温
度を検出すると、制御装置は、実際の炎の温度
より低い温度に基づいて空燃比を適正な範囲に
保とうとする。つまり、空燃比をリツチ側へ移
行させて、空燃比を適正な値に戻すリツチ制御
手段が作動する。 When the air-fuel ratio detection means detects a temperature lower than the actual temperature, the control device attempts to maintain the air-fuel ratio within an appropriate range based on the temperature lower than the actual flame temperature. In other words, the rich control means operates to shift the air-fuel ratio to the rich side and return the air-fuel ratio to an appropriate value.
リツチ制御手段は、燃料の増加速度を速くす
る、あるいは送風量の減少速度を速くすること
により、空燃比を短い時間でリツチ側へ移行さ
せる。この結果、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、従来に比較し
て長くなる。 The rich control means shifts the air-fuel ratio to the rich side in a short time by increasing the rate of increase in fuel or increasing the rate of decrease in air flow. As a result, the air-fuel ratio is lower than the target air-fuel ratio.
The time it takes to shift to the rich side is longer than before.
(ロ) 逆に、燃焼部に供給される燃料の供給量が減
少したり、燃焼用空気の供給量が増加して実際
の空燃比がリーン側へ移行したり、あるいは燃
焼量が減少して、炎の温度が降下した場合の空
燃比制御について説明する。(b) Conversely, if the amount of fuel supplied to the combustion section decreases, the amount of combustion air increases and the actual air-fuel ratio shifts to the lean side, or the amount of combustion decreases. , air-fuel ratio control when the flame temperature drops will be explained.
実際の炎の温度の降下にともなつて、空燃比
検出手段の検出する炎の温度も降下する。しか
るに、空燃比検出手段で検出する炎の温度は、
実際の炎の温度の変化に対し、時間遅れを生じ
るため、実際の温度より高い温度を検出する。 As the actual flame temperature decreases, the flame temperature detected by the air-fuel ratio detection means also decreases. However, the temperature of the flame detected by the air-fuel ratio detection means is
Since there is a time delay with respect to the actual change in flame temperature, a temperature higher than the actual temperature is detected.
空燃比検出手段が、実際の炎の温度よりも高
い温度を検出すると、制御装置は、実際の炎の
温度より高い温度に基づいて空燃比を適正な範
囲に保とうとする。つまり、空燃比をリーン側
へ移行させて、空燃比を適正な値に戻すリーン
制御手段が作動する。 When the air-fuel ratio detection means detects a temperature higher than the actual flame temperature, the control device attempts to maintain the air-fuel ratio within an appropriate range based on the temperature higher than the actual flame temperature. In other words, the lean control means operates to shift the air-fuel ratio to the lean side and return the air-fuel ratio to an appropriate value.
リーン制御手段は、燃料の減少速度を遅く、
あるいは送風量の増加速度を遅くすることによ
り、空燃比をゆつくりリーン側へ移行させる。
この結果、空燃比が目標の空燃比より、リーン
側に移行している時間を従来に比較して短く抑
えることができる。 The lean control means slow down the rate of fuel loss;
Alternatively, the air-fuel ratio is slowly shifted to the lean side by slowing down the rate of increase in the amount of air blown.
As a result, the time during which the air-fuel ratio is leaner than the target air-fuel ratio can be suppressed to be shorter than in the past.
[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.
空燃比検出手段によつて、空燃比をリツチ側へ
移行させる際はリツチ側に移行する時間が長くな
り、逆に、空燃比をリーン側へ移行する際はリー
ン側に移行する時間が短くなる。 When the air-fuel ratio is shifted to the rich side by the air-fuel ratio detection means, the time to shift to the rich side becomes longer, and conversely, when the air-fuel ratio is shifted to the lean side, the time to shift to the lean side is shortened. .
このため、目標の空燃比からリーン側に存在す
る時間を短くし、炎のリフトにより失火するのを
防ぐことができる。なお、逆にリツチ側に存在す
る時間は従来より長くなるが、リツチ側に存在す
ることによる不具合(例えば、失火や逆火)が発
生するには、長い時間の余裕があるため、リツチ
側に存在する時間が従来より少し長くなつても不
具合は生じない。 Therefore, it is possible to shorten the time that the air-fuel ratio exists on the lean side from the target air-fuel ratio, and prevent misfires due to flame lift. In addition, conversely, the time required to exist on the rich side is longer than before, but there is a long margin of time for problems (for example, misfires and backfires) to occur due to being on the rich side. Even if the existing time is a little longer than before, no problem will occur.
[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1実施例)
第2図に本発明を適用するバイパスミキシング
式のガス給湯器の概略図を示す。(First Embodiment) 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は、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が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。 The combustion passage 10 has a ceramic surface combustion type burner 12 disposed therein. This burner 12
Upstream of the gas supply pipe 20, the combustion air necessary for combusting the gas supplied from the gas supply pipe 20 in the combustion part 11 on the upper surface of the burner 12 is forced into the combustion part 11.
A blower 13 is attached to supply air to the air. 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攪拌さ
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、通電制御によつてガス供給配管20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 opening on the inner periphery 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, the other is provided with an orifice 26. The main solenoid valve 22, the main solenoid valve 23, and the switching solenoid valve 25 open and close the gas supply pipe 20 through energization control, and the proportional valve 24 has an opening ratio that changes depending on the amount of energization, and This is to adjust the amount of gas supplied to the
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、流入す
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
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 into the heat exchanger 31 and the bypass waterway 32 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
の検出するフレームロツド46、バーナ12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4
7、電動水量制御装置33および絞り弁34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 flame of the burner 12, and a flame rod 46 that detects the air-fuel ratio by detecting the temperature of the flame of the burner 12.
Thermocouple 4 which is the air-fuel ratio detection means of the present invention
7. Potentiometers 48 and 49 that are linked to the electric water flow control device 33 and the valve body of the throttle valve 34 to detect the opening degree of the valve body, a rotation speed sensor 50 that detects the rotation speed of the blower 13, and a heat exchanger 31 an incoming water temperature sensor 51 that detects the temperature of water upstream of the bypass waterway 32; a temperature sensor 52 that detects the temperature of the hot water that has passed through the heat exchanger 31; It includes an outlet hot water temperature sensor 53 that detects the temperature, a water amount detection sensor 54 that detects the amount of water flowing into the heat 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に送
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 preceding type of this embodiment determines the rotational speed of the blower 13 so that the airflow amount is obtained according to the combustion amount determined by the control device 40, and from the rotational speed of the blower 13, the gas 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
定定されれた燃焼量に応じた風量をバーナ12に
供給するように電圧が制御される。そして、送風
機13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、比例弁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 as to supply the burner 12 with an air volume corresponding to a determined combustion amount. Then, the proportional valve 24 and the switching solenoid valve 25 are controlled to be energized so that a gas amount corresponding to the rotational speed of the blower 13 and the temperature of the flame of the burner 12 is obtained. The amount of combustion is determined so that the temperature of the hot water passing through the heat exchanger 31 is maintained at a temperature (e.g., 60°C) or higher at which water generated by combustion (drain water) does not adhere to the heat exchanger 31. be done.
次に、コンピユータ41による水量制御につい
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 fixed opening degree of the throttle valve 34 is released when the amount of water entering is small or when the temperature of hot water exiting is to be lowered.
The throttle valve 34 is energized and controlled so as to have an opening degree calculated according to the amount of water entering and the temperature of hot water exiting.
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 into 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の起動力は、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
応じた起動力が得られるようにガス量を補正制御
ることにより、空燃比を適正な値に保つことがで
きる。 The starting 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. Then, when the combustion speed shifts to the rich side compared to the target air-fuel ratio, the combustion speed becomes faster and the flame temperature becomes higher. Conversely, when the combustion speed shifts to the lean side, the combustion speed becomes slower and the flame temperature becomes lower. Therefore, the air-fuel ratio can be maintained at an appropriate value by correcting and controlling the gas amount so that a starting force corresponding to the combustion amount is obtained.
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、つまり起動力が、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早く、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 starting 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、つまり起動力
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、例えば30kcal/sに制限されてい
る。 Conversely, the microcomputer 41 determines that when the temperature of the flame detected by the thermocouple 47, that is, the starting 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 above-mentioned rich control means 55, and the rate of decrease is limited to, for example, 30 kcal/s.
なお、サーモカツプル47は、炎の温度の変化
により、加熱あるいは冷却されても、急激に温度
が変化しない。このため、空燃比が変動したり、
燃焼量が変化して、実際の炎の温度が変化する
と、サーモカツプル47の検出する炎の温度は、
実際の炎の温度との間に時間的な誤差を生じる。 Note that the temperature of the thermocouple 47 does not suddenly change even if it is heated or cooled due to a change in the temperature of the flame. As a result, the air-fuel ratio fluctuates,
When the combustion amount changes and the actual flame temperature changes, the flame temperature detected by the thermocouple 47 will be
A time error occurs between the temperature and the actual flame temperature.
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る起動力を出力する。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 a starting force corresponding to a temperature lower than the actual flame temperature. 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. The rich control means 55 rapidly increases the amount of gas supplied. By rapidly increasing the amount of gas supplied, the air-fuel ratio quickly shifts to the rich side, the combustion speed increases over time, and the actual combustion amount 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
が減少させる。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. By the function of this lean control means 56, the amount of gas supplied is gradually reduced. 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、実際の空燃比が目標の空燃比
のオーバーシユートを繰り返し、実際の空燃比
が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 the target air-fuel ratio, and the actual air-fuel ratio 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
供給量がを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 higher temperature than the actual flame temperature. 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 gradually reduces the amount of gas supplied. As the amount of gas supplied increases and 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55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 55.
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、焼焼量が変化した際、
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 amount of sintering 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従来よ
り長くなるが、リツチ側に存在することによる
逆火が発生するには、長い時間の余裕があるた
め、リツチ側に存在する時間が従来より長くな
つても逆火は生じない。 On the other hand, the time it remains on the rich side is longer than before, but since there is a long margin of time for backfire to occur due to its presence on the rich side, the time it remains on the rich side is longer than before. No backfire occurs even after aging.
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.
なお、上記の実施例では、燃焼量が変化した
際に例に示したが、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 example was shown when the combustion amount changed, but when the gas supply amount or the combustion air amount changes,
Through the same operation as above, the actual 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. In addition, even if the rotational speed of the blower is constant, the amount of combustion air supplied during combustion changes.
Possible causes include a change in the amount of air blown that occurs during the transition to combustion, and a case where an air resistance object is placed at the opening that takes in combustion air into the combustion passage 10.
(第2実施例) 第8図に第2実施例の概略構成図を示す。(Second example) FIG. 8 shows a schematic configuration diagram of the second embodiment.
本実施例は、リーン制御手段56によつて空燃
比をリーン側へ移行させる際、初めは速くリーン
側へ移行させ、のちにゆつくりとした速度でリー
ン側へ移行させるものである。 In this embodiment, when the air-fuel ratio is shifted to the lean side by the lean control means 56, the air-fuel ratio is shifted to the lean side quickly at first, and then shifted to the lean side at a slow speed.
また、本実施例の強制燃焼式燃焼装置も、上記
実施例同様、制御装置40によつて決定された燃
焼量に応じた回転速度で送風機が駆動され、送風
機13の回転速度、およびサーモカツプル47の
検出する炎の温度によつて比例弁24の開度が決
定されるフアン先行型のものである。 Further, in the forced combustion type combustion apparatus of this embodiment, as in the above embodiment, the blower is driven at a rotational speed according to the combustion amount determined by the control device 40, and the rotational speed of the blower 13 and the thermocouple 47 are controlled. The opening of the proportional valve 24 is determined by the temperature of the flame detected by the fan.
リーン制御手段56は、上述の実施例のごと
く、サーモカツプル47の検出温度が、目標の温
度を越えると、空燃比がリツチであると判断して
比例弁24の通電量の減算を開始するもので、本
実施例のリーン制御手段56は、リーン側への移
行速度を変化させるべくリーン移行速度切替手段
57を備える。このリーン移動速度切替手段57
は、カウント手段58と、急速移行手段59と、
低速移行手段60とからなる。なお、カウント手
段58、急速移行手段59および低速移行手段6
0を含むリーン移動速度切替手段57は、制御装
置40のマイクロコンピユータ41にプログラミ
ングされたものである。 As in the embodiment described above, the lean control means 56 determines that the air-fuel ratio is rich and starts subtracting the amount of current supplied to the proportional valve 24 when the temperature detected by the thermocouple 47 exceeds the target temperature. The lean control means 56 of this embodiment includes a lean transition speed switching means 57 to change the transition speed to the lean side. This lean moving speed switching means 57
includes a counting means 58, a rapid transition means 59,
It consists of a low speed transition means 60. Note that the counting means 58, the rapid shifting means 59, and the slow shifting means 6
The lean movement speed switching means 57 including 0 is programmed into the microcomputer 41 of the control device 40.
カウント手段58は、サーモカツプル47の検
出温度が目標の温度を越え、比例弁24の通電量
の減算が開始されると、その減算した通電量の総
量をカウントするものである。 When the detected temperature of the thermocouple 47 exceeds the target temperature and the subtraction of the energization amount of the proportional valve 24 is started, the counting means 58 counts the total amount of the subtracted energization amount.
急速移行手段59は、カウント手段58のカウ
ントする減算量の総量が所定値に達するまでは、
比例弁24への通電量の減算速度を速くするもの
である。この減算速度の勾配は、リツチ制御手段
55による比例弁通電量の加算速度の勾配より
も、例えば2/3ほど緩かに設定されている。つま
り、空燃比がリツチ側へ移行する速度よりも、リ
ーン側へ移行する速度のほうがやや遅く設定され
ている。 The rapid transition means 59 operates until the total amount of subtraction counted by the counting means 58 reaches a predetermined value.
This is to increase the speed at which the amount of current supplied to the proportional valve 24 is subtracted. The gradient of this subtraction speed is set to be gentler, for example, by 2/3, than the gradient of the addition speed of the proportional valve energization amount by the rich control means 55. In other words, the speed at which the air-fuel ratio shifts to the lean side is set to be slightly slower than the speed at which the air-fuel ratio shifts to the rich side.
低速移行手段60は、カウント手段58のカウ
ントした減算量の総量が所定値に達すると、比例
弁通電量の減算速度を遅くするものである。具体
的な一例を上げると、急速移行手段59による比
例弁通電量の減算速度1/10程に低下させたもので
ある。この結果、カウント手段58のカウントし
た減算量の総量が所定値に達すると、空燃比がリ
ーン側へ移行する速度が大変遅くなる。 The low-speed shifting means 60 slows down the speed at which the proportional valve energization amount is reduced when the total amount of subtraction counted by the counting means 58 reaches a predetermined value. To give a specific example, the speed at which the proportional valve energization amount is subtracted by the rapid transition means 59 is reduced to about 1/10. As a result, when the total amount of subtraction counted by the counting means 58 reaches a predetermined value, the speed at which the air-fuel ratio shifts to the lean side becomes very slow.
次に、上記の作動を第9図のタイムチヤートを
用いて簡単に説明する。 Next, the above operation will be briefly explained using the time chart shown in FIG.
制御装置40の働きにより燃焼量が増加した直
後は、第9図の時間a1〜b1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。 Immediately after the combustion amount increases due to the action of the control device 40, the temperature detected by the thermocouple 47 does not follow the actual flame temperature and lags behind, as shown at times a1 to b1 in FIG.
その結果、サーモカツプル47は、サーモカツ
プル47の検出速度の遅れにより、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
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は、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、実際
の炎の温度が急速に上昇する。 As a result, the thermocouple 47 outputs an electromotive force corresponding to a temperature lower than the actual flame temperature due to the delay in the detection speed of the thermocouple 47. 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. This rich control means 55 rapidly increases the amount of gas supplied. By rapidly increasing the amount of gas supplied, the air-fuel ratio quickly shifts to the rich side, causing the actual flame temperature to rise 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b1)。 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 b1).
時間a1〜b1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b1〜d1)。 Since the actual air-fuel ratio was in a rich state between times a1 and b1, 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 b1 to d1).
サーモカツプル47の起電力が、設定起電力を
越えると(時間b1)、カウント手段58によつ
て比例弁通電量の減算量の総量のカウントを開始
するとともに、急速移行手段59が作動する。急
速移行手段59は、比例弁24の開度を速い速度
で小さくするものであるため、実際の空燃比が急
速にリーン側へ移行する。この結果、素早く実際
の空燃比が目標の空燃比に近付く。 When the electromotive force of the thermocouple 47 exceeds the set electromotive force (time b1), the counting means 58 starts counting the total amount of the proportional valve energization amount subtracted, and the rapid transition means 59 is activated. Since the rapid transition means 59 reduces the opening degree of the proportional valve 24 at a high speed, the actual air-fuel ratio rapidly shifts to the lean side. As a result, the actual air-fuel ratio quickly approaches the target air-fuel ratio.
そして、カウント手段58のカウントした減算
量の総量が所定値に達すると(時間c1)、急速
移行手段59に代わり、低速移行手段60が作動
する。この低速移行手段60は、比例弁24の開
度をゆつくりとした速度で小さくするものである
ため、実際の空燃比がゆつくりとリーン側へ移行
し、実際の炎がゆつくりとした速度でリフトへ向
かう。 Then, when the total amount of subtraction counted by the counting means 58 reaches a predetermined value (time c1), the slow shifting means 60 operates instead of the rapid shifting means 59. Since this low-speed transition means 60 reduces the opening degree of the proportional valve 24 at a slow speed, the actual air-fuel ratio slowly shifts to the lean side, and the actual flame moves at a slow speed. Head to the lift.
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、時間d1で設定起電力を下回
る。時間c1〜d1の後半は、実際の空燃比がリ
ーンの状態とされていたため、サーモカツプル4
7の出力は、リーン側へオーバーシユートする。
すると、リツチ制御手段55が作動し、比較的速
い速度で比例弁24を開く。すると、実際の空燃
比がリツチ側へ移行し、実際の炎が逆火に向かつ
て小さくなつて行く。 As the actual temperature of the flame decreases, the electromotive force of the thermocouple 47 falls below the set electromotive force at time d1. During the second half of time c1 to d1, the actual air-fuel ratio was considered to be lean, so the thermocouple 4
The output of 7 overshoots to the lean side.
The rich control means 55 is then actuated to open the proportional valve 24 at a relatively high speed. Then, the actual air-fuel ratio shifts to the rich side, and the actual flame becomes smaller as it approaches backfire.
その後、リツチ制御手段55とリーン制御手段
56が交互に働き、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、実際の空燃比が
目標の空燃比に収束する。なお、2度目にリツチ
側へオーバーシユートする際は、オーバーシユー
ト時間が短いため、急速移行手段59から低速移
行手段60へ切替わる前にリツチ制御手段55が
作動する。 Thereafter, the rich control means 55 and the lean control means 56 work alternately, causing the actual air-fuel ratio to repeatedly overshoot the target air-fuel ratio, until the actual air-fuel ratio converges to the target air-fuel ratio. When overshooting to the rich side for the second time, since the overshoot time is short, the rich control means 55 operates before switching from the rapid shift means 59 to the low speed shift means 60.
なお、本実施例は、リフトによる失火を抑える
とともに、リツチ側へオーバーシユートしている
時間を短くすることができる。つまり、実際の空
燃比と目標の空燃比との差を小さくし、実際の燃
焼状態を、第1実施例に比較して理想の燃焼状態
に近付けることができる。 Note that this embodiment can suppress misfires due to lift and shorten the time during which the engine overshoots toward the rich side. In other words, the difference between the actual air-fuel ratio and the target air-fuel ratio can be reduced, and the actual combustion state can be brought closer to the ideal combustion state than in the first embodiment.
なお、本実施例では、減算量の総量をカウント
してリーン側へ移行する速度を切り替えたが、タ
イマーを用いて切り替えても良い。 In this embodiment, the speed at which the shift to the lean side shifts is changed by counting the total amount of subtraction, but the speed may be switched using a timer.
(変形例)
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、炎の温度が検出できうるものであれ
ば、他の温度検出手段を用いても良い。(Modification) Although an example is shown in which a thermocouple is used as the air-fuel ratio detection means, other temperature detection means may be used as long as the temperature of the flame can be detected.
リツチ制御手段やリーン制御手段をマイクロコ
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、マイクロコンピユータを用いることな
く、例えばオペアンプなどを組み合わせたデイス
クリートの回路により、リツチ制御手段やリーン
制御手段を構成しても良い。 Although we have shown an example in which the rich control means and lean control means are programmed into a microcomputer, the rich control means and lean control means can be configured using discrete circuits that combine operational amplifiers, etc., without using a microcomputer. You may do so.
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
など、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 first (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.
リツチ側へ移行する速度とリーン側へ移行する
速度とを、燃料の供給量の増減のみによつて制御
した例を示したが、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ツチ側へ移行する速度とリー
ン側へ移行する速度とを制御しても良い。 Although we have shown an example in which the speed of transition to the rich side and the speed of transition to the lean side are controlled solely by increasing or decreasing the amount of fuel supplied, it is also possible to The speed of transition to the rich side and the speed of transition to the lean side may be controlled only by increasing or decreasing the supply amount of.
また、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ももちろ
ん、燃焼式の暖房装置等他の強制燃焼式燃焼装置
に本発明を適用しても良い。 Further, although a water heater with a bypass waterway is shown as an example, the present invention may be applied to a water heater without a bypass waterway, as well as other forced combustion type combustion devices such as a combustion type heating device.
さらに、燃料にガスを用いた例を示したが、灯
油や重油など液体燃料を用いた燃焼装置に適用し
ても良い。 Further, although an example using gas as fuel has been shown, the present invention may also be applied to a combustion device using liquid fuel such as kerosene or heavy oil.
第1図は本発明の構成を示すブロツク図であ
る。第2図ないし第7図は本発明の第1実施例を
示すもので、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図は燃焼量を減少させた際の
空燃比の変化を説明するためのタイムチヤートで
ある。第8図および第9図は本発明の第2実施例
を示すもので、第8図は強制燃焼式燃焼装置の概
略図、第9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である。第
10図は従来の制御装置によつて空燃比の補正を
行つた際の空燃比の変化を示すタイムチヤート、
第11図は空燃比と失火、および逆火の関係を表
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。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the present invention. 2 to 7 show a first embodiment of the present invention, in which FIG. 2 is a schematic block diagram of a bypass mixing type gas water heater, FIG. 3 is a schematic block diagram of a control device, and FIG. 4 is a schematic block diagram of a control device. 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 explains the change in the air-fuel ratio when increasing the combustion amount. FIG. 7 is a time chart for explaining changes in the air-fuel ratio when the combustion amount is reduced. Fig. 8 and Fig. 9 show a second embodiment of the present invention, Fig. 8 is a schematic diagram of a forced combustion type combustion device, and Fig. 9 shows a change in the air-fuel ratio when the combustion amount is increased. This is a time chart for explanation. FIG. 10 is a time chart showing changes in the air-fuel ratio when the air-fuel ratio is corrected by a conventional control device;
FIG. 11 is a time chart showing the relationship between air-fuel ratio, misfire, and flashback. 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.
Claims (1)
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、燃料の増
加速度を速くする、あるいは送風量の減少速度を
速くするリツチ制御手段を備え、 空燃比をリーン側へ移行させる際に、燃料の減
少速度を遅くする、あるいは送風量の増加速度を
遅くするリーン制御手段を備えた 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 burns 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 combustion 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 the rate of increase in fuel or decreases the rate of air flow when the air-fuel ratio shifts to the rich side, and increases the rate of increase in fuel when the air-fuel ratio shifts to the lean side. 1. A control device for a forced combustion type combustion device, characterized by comprising lean control means for slowing down the rate of decrease or slowing down the rate of increase in the amount of air blown.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1061270A JPH02223723A (en) | 1988-11-14 | 1989-03-14 | Controller of forced combustion type burning device |
KR1019890015211A KR930001173B1 (en) | 1989-03-14 | 1989-10-21 | Control device for forced air blowing type combustion apparatus |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63-287221 | 1988-11-14 | ||
JP28722188 | 1988-11-14 | ||
JP1061270A JPH02223723A (en) | 1988-11-14 | 1989-03-14 | Controller of forced combustion type burning device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02223723A JPH02223723A (en) | 1990-09-06 |
JPH0532655B2 true JPH0532655B2 (en) | 1993-05-17 |
Family
ID=26402314
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1061270A Granted JPH02223723A (en) | 1988-11-14 | 1989-03-14 | Controller of forced combustion type burning device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02223723A (en) |
-
1989
- 1989-03-14 JP JP1061270A patent/JPH02223723A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH02223723A (en) | 1990-09-06 |
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