JPH06159660A - 燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 燃焼用空気ａを供給するファン４の出力Ｎを
燃料供給量Ｉｐに応じて調整するファン制御手段１２ｃ
と、燃焼排ガスｅｇ中の酸素濃度ｘを検出する検出手段
１６と、その酸素濃度検出情報に基づいてファン制御手
段１２ｃによるファン出力調整を補正する補正手段１２
ｄとを設けた燃焼制御装置において、検出手段１６によ
る酸素濃度検出の状況が設定条件を満たす適正状況にあ
るか否かを判定する判定手段１２ｅと、その判定手段１
２ｅにより適正状況と認知されたときの酸素濃度検出情
報、又は、その時の酸素濃度検出情報に対して補正手段
１２ｄが実行する補正の情報を記憶する記憶手段１２ｆ
とを設け、補正手段１２ｄを、判定手段１２ｅによる判
定状況が不適正状況にあるときにファン出力調整の補正
を記憶手段１２ｆの記憶情報に従って実行する構成とし
てある。 【効果】 良好な空燃比を安定して維持できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃焼制御装置に関し、詳
しくは、燃焼用空気を供給するファンの出力を燃料供給
量に応じて調整するファン制御手段と、燃焼排ガス中の
酸素濃度を検出する検出手段と、その酸素濃度検出情報
に基づいて前記ファン制御手段によるファン出力調整を
補正する補正手段とを設けた燃焼制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記の如き燃焼制御装置において
ファン制御手段１２ｃは図４に示す如く、適切な空燃比
を得るように予め設定された燃料供給量Ｉｐと燃焼用空
気供給ファン４の出力Ｎとの相関関係Ｆ２に基づいて、
燃料供給量Ｉｐの変更に応じファン出力Ｎを調整する構
成とし、そして、燃焼装置個々の装置特性のバラツキや
装置特性の経年変化、或いは、空気供給路や燃焼排ガス
路３における通風障害の発生等によりファン出力Ｎと実
際の空気供給量との関係に変化が生じて、それが原因で
空燃比が最適値から外れてしまうことに対処するため、
燃焼運転中において検出手段１６により燃焼排ガス中の
酸素濃度ｘを常時監視して、補正手段１２ｄにより各時
点の酸素濃度検出値と最適の空燃比を与える酸素濃度目
標値との偏差Δｘに基づき、酸素濃度ｘが目標値になる
ように逐次、上記のファン制御手段１２ｃによるファン
出力調整に対し補正を加えていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、酸素濃度ｘを
検出する検出手段１６が、その作動開始後、検出値が安
定するまでの立ち上がり期間や、燃料供給量Ｉｐの変更
に対し燃焼状態が過渡的に変化する過程期間等におい
て、その特性上、実際の燃焼排ガス中酸素濃度と検出値
との間に大きな誤差を生じることに対し、従来装置で
は、それら誤差のある酸素濃度検出情報も定常時におけ
る適切な酸素濃度検出情報と区別なく扱われて、酸素濃
度検出情報に基づくファン出力調整の補正が為されるた
め、これら立ち上がり期間や燃焼状態の過渡変化過程等
において、空燃比が適正値から大きく外れ一時的に燃焼
不良を招く問題があった。

【０００４】本発明の目的は、酸素濃度検出情報に基づ
くファン出力調整の補正を合理的な形態で行うことによ
り、上記問題の解消を図る点にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による燃焼制御装
置の第１の特徴構成は、燃焼用空気を供給するファンの
出力を燃料供給量に応じて調整するファン制御手段と、
燃焼排ガス中の酸素濃度を検出する検出手段と、その酸
素濃度検出情報に基づいて前記ファン制御手段によるフ
ァン出力調整を補正する補正手段とを設ける構成におい
て、前記検出手段による酸素濃度検出の状況が設定条件
を満たす適正状況にあるか否かを判定する判定手段と、
その判定手段により適正状況と認知されたときの酸素濃
度検出情報、又は、その時の酸素濃度検出情報に対して
前記補正手段が実行する補正の情報を記憶する記憶手段
とを設け、前記補正手段を、前記判定手段による判定状
況が不適正状況にあるときにはファン出力調整の補正を
前記記憶手段の記憶情報に従って実行する構成としてあ
ることにある。

【０００６】本発明による第２の特徴構成は、前記判定
手段は、前記検出手段の作動開始時点から設定立ち上が
り時間を経過した後で、かつ、燃料供給量の変更操作が
あった時点から設定安定化時間を経過した後を前記の適
正状態と判定する構成としてあることにあることにあ
る。

【０００７】

【作用】すなわち、上記の第１特徴構成においては、酸
素濃度の検出状況が設定条件を満たすか否かによって、
検出手段が実際の酸素濃度を正確に検出できる適正状況
にあるか、あるいは、実際の酸素濃度に対して許容範囲
よりも大きな検出誤差を生じる不適正状況にあるかを判
定させる。

【０００８】そして、実際の酸素濃度を正確に検出でき
る適正状況において、その時の酸素濃度検出情報を、或
いは、その時の酸素濃度検出情報に基づきファン出力調
整に対し補正手段が実行する補正の情報（すなわち、実
際の酸素濃度に合致する正しい酸素濃度検出情報、或い
は、その正しい酸素濃度検出情報に基づき実行される適
切な補正の情報）を記憶させておき、その上で、実際の
酸素濃度を正確に検出できない不適正状況が生じたとき
には、記憶してある正しい酸素濃度検出情報または記憶
してある正しい補正情報に従って、ファン制御手段によ
るファン出力調整に対し補正を実行させる。

【０００９】上記の第２特徴構成においては、検出手段
がその作動後、検出値が実際の酸素濃度に一致して安定
するまでに要する立ち上がり時間、及び、燃料供給量の
変更（つまり、燃焼量の変更）に対し燃焼状態が過渡変
化を経て安定するまでに要する安定化時間を設定してお
く。

【００１０】そして、検出手段の作動開始時点から上記
の設定立ち上がり時間を経過した後で、かつ、燃料供給
量の変更操作があった時点から上記の設定安定化時間を
経過した後を、正確な酸素濃度検出が可能となる適正状
態として判定させることで、立ち上がり過程や燃焼状態
の過渡変化過程での酸素濃度検出誤差が原因となる不適
切なファン出力補正を上記の第１特徴構成において回避
する。

【００１１】

【発明の効果】つまり、本発明よれば、検出手段が燃焼
排ガス中の酸素濃度を正確に検出できない不適正状況に
おいて従来装置で生じていた空燃比の一時的悪化を防止
できて、空燃比を適正値に継続して安定的に維持できる
ようになり、燃焼運転性能を従来に比べ大きく向上し得
る。

【００１２】

【実施例】図１は給湯装置を示し、水管式の熱交換器
１、その熱交換器１を加熱するバーナ２、及び、バーナ
２に対し燃焼用空気ａを供給するとともに熱交換器通過
後の燃焼排ガスｅｇを排気路３を介し外部に排出させる
ファン４を装備してある。

【００１３】熱交換器１への給水路５には、給水温ｔｉ
を検出する水温センサ６と給水量Ｗを検出する水量セン
サ７を設け、又、熱交換器１からの給湯路８には給湯温
ｔｏを検出する湯温センサ９を設けてある。

【００１４】１０はバーナ２に対し燃料ガスｇを供給す
る燃料供給路、１１は燃料ガス供給の断続、及び、燃料
ガス供給量Ｉｐの調整を行う電磁比例弁である。

【００１５】１２は制御装置であり、この制御装置１２
には、燃焼運転の発停を行う着火消火操作部１２ａ、燃
料供給量Ｉｐの調整（すなわち、燃焼量の調整）により
給湯温ｔｏを調整する湯温調整部１２ｂ、並びに、ファ
ン４の出力調整（本例では回転数調整）により燃焼用空
気ａの供給量を調整するファン制御部１２ｃ等を装備し
てある。

【００１６】着火消火操作部１２ａは、給湯栓１３の開
栓に伴う水量センサ７での水量検知により電磁比例弁１
１を開弁するとともに点火機構１４を作動させてバーナ
２の燃焼運転を開始させ、又、給湯栓１３の閉栓に伴う
水量センサ７での水量非検知により電磁比例弁１１を閉
弁してバーナ２の燃焼運転を停止させる。

【００１７】湯温調整部１２ｂは（図２参照）、検出給
水温ｔｉ、検出給水量Ｗ、及び、設定された目標給湯温
ｔｓから下記式によるフィードホワード演算により、目
標給湯温ｔｓを得るに必要な燃料供給量Ｉｐ’を算出す
るとともに、 Ｉｐ’＝ｋ・Ｗ・（ｔｓ−ｔｉ） 検出給湯温ｔｏと目標給湯温ｔｓとの偏差Δｔｏに基づ
くフィードバック演算により必要補正値ΔＩｐを算出し
て、上記のフィードホワード演算による算出燃料供給量
Ｉｐ’に対しフィードバック演算による必要補正値ΔＩ
ｐを加算することで、燃料供給量Ｉｐの調整目標値（＝
Ｉｐ’＋ΔＩｐ）を決定する。

【００１８】そして、湯温調整部１２ｂは、燃料供給量
Ｉｐと比例弁電流ｉ（電磁比例弁１１に対する操作電流
値）との設定関数Ｆ１に基づき、電磁比例弁１１に対す
る操作電流値ｉを燃料供給量Ｉｐの上記目標値に対応す
る値に調整し、これにより、バーナ２に対する実際の燃
料供給量Ｉｐを目標値に調整して、給湯温ｔｏを目標給
湯温ｔｓに調整・維持する。

【００１９】一方、ファン制御部１２ｃは、燃料供給量
Ｉｐと、各燃料供給量Ｉｐに対し適切空燃比の空気供給
量を与えるファン出力Ｎ（ファン回転数）との設定関数
Ｆ２において、燃料供給量Ｉｐの上記目標値に対応する
ファン出力値をファン出力Ｎの調整目標値として決定す
ること、並びに、ファン出力Ｎ（回転数）について調整
目標値と回転数センサ１５により検出される検出値との
偏差ΔＮに基づき、その検出値が調整目標値に一致する
ようにファン出力Ｎを調整することを実行する。

【００２０】又、装置個々の装置特性のバラツキや装置
特性の経年変化、或いは、空気経路や排気路３における
通風障害の発生等によりファン出力Ｎと実際の空気供給
量Ｑとの関係に変化が生じ、それが原因で空燃比が最適
値から外れてしまうことを防止するため、この給湯装置
では、燃焼排ガスｅｇ中における酸素濃度ｘを検出する
酸素センサ１６を排気路３に設けるとともに、この酸素
センサ１６の検出情報に基づいて上記のファン制御部１
２ｃによるファン出力Ｎの調整に対し補正を加える補正
部１２ｄを制御装置１２に装備してある。

【００２１】この補正部１２ｄは、燃料供給量Ｉｐと、
各燃料供給量Ｉｐにおいて最適空燃比で生じる燃焼排ガ
ス中酸素濃度ｘとの設定関数Ｆ３に基づき、前記の燃料
供給量Ｉｐの目標値に対応する濃度値を酸素濃度ｘの調
整目標値とし、そして、この酸素濃度ｘの目標値と酸素
センサ１６による検出値との偏差Δｘに応じ、前記ファ
ン制御部１２ｃでのファン出力Ｎの目標値を、この濃度
偏差Δｘを解消する側へ補正（すなわち、酸素濃度ｘに
ついて検出値が目標値より小さい場合にはファン出力Ｎ
の目標値を増加側へ補正し、又、酸素濃度ｘについて検
出値が目標値より大きい場合にはファン出力Ｎの目標値
を減少側へ補正）する。

【００２２】尚、具体的補正形態としては下記式に基づ
く補正形態を一例として挙げることができる。

【００２３】Ｎ（補正値）←Ｎ（設定関数Ｆ２に基づく
決定値）＋ｋ・Δｘ （ｋ定数）

【００２４】ファン出力Ｎの上記補正に関連して制御装
置１２にはさらに、酸素センサ１６による酸素濃度検出
の状況が正確な酸素濃度検出を行える適正状況か否かを
判定する判定部１２ｅ、並びに、その判定部１２ｅによ
り適正状況と認知されたときの酸素濃度ｘの検出値と目
標値との偏差Δｘを適正状況における酸素濃度検出情報
として記憶する記憶部１２ｆを装備してある。

【００２５】上記の判定部１２ｅは、酸素センサ１６の
作動開始時点からの設定立ち上がり時間Ｔａ（本例では
バーナ２の燃焼運転開始に伴い酸素センサ１６における
温度補償用ヒータ１６ａへの通電が開始された時点か
ら、そのヒータ１６ａの温度が安定温度ｔｈに立ち上が
る（図３参照）までに要する設定時間Ｔａ）の経過後
で、かつ、燃料供給量Ｉｐの変更があった場合にはその
燃料供給量の変更に対し燃焼状態が過渡変化を経て安定
するまでに要する設定安定化時間Ｔｂの経過後を、適正
状況として判定する。

【００２６】又、記憶部１２ｆは、判定部１２ｅの判定
が不適切状況から適正状況へ移行するごとに、記憶情報
の更新として、その移行後の適正状況における酸素濃度
ｘの検出値と目標値との偏差Δｘを以前の記憶内容に入
れ換えて記憶する。

【００２７】そして、これら判定部１２ｅによる判定、
及び、記憶部１２ｆによる記憶に対し、前記の補正部１
２ｄは、不適正状況から適正状況への移行があると、更
新された記憶部１２ｆの記憶濃度偏差Δｘに基づくファ
ン出力Ｎの目標値補正を、移行後の適正状況、更に、そ
の適正状況に続く不適正状況において実施（換言すれ
ば、ファン出力Ｎの目標値補正を常に記憶部１２ｆの記
憶濃度偏差Δｘに従って実施）する構成としてある。

【００２８】つまり、不適正状況でのファン出力Ｎの目
標値補正を、先の適正状況に続き、その適正状況への移
行で更新された記憶濃度偏差Δｘに従って実行させるこ
とにより、不適正状況下での酸素濃度誤検出が原因とな
る誤補正を回避して、良好な空燃比状態を保つようにし
てある。

【００２９】尚、前記の記憶部１２ｆはバーナ２の燃焼
運転が停止操作された後や停電時の停止期間も記憶の濃
度偏差Δｘを保持する形式とし、バーナ２の燃焼運転再
開時には、この停止期間中の記憶濃度偏差Δｘに基づい
てファン出力Ｎの目標値補正を実施する。

【００３０】〔別実施例〕次に別実施例を列記する。

【００３１】（１） ファン制御手段１２ｃによるファ
ン出力調整は、前述の実施例の如くファン回転数を調整
指標とする形態のものに代えて、ファン駆動電流や電圧
を調整指標とする形態のものとしてもよい。

【００３２】（２） 前述の実施例ではファン４を燃焼
用空気ａの供給経路側に装備して、そのファン４により
燃焼用空気ａをバーナ２に対し加圧供給する形態を示し
たが、ファン４を排気路３に装備して、ファン４による
燃焼排ガスｅｇの吸引排気に伴いバーナ２に対し燃焼用
空気ａを供給する形態を採用してもよい。

【００３３】（３） 判定手段１２ｅにおける適正状況
の判定条件は、燃焼排ガス中の酸素濃度ｘを検出する検
出手段１６の検出方式等に応じて適宜決定すればよい。

【００３４】（４） 記憶手段１２ｆに記憶させる情報
は、検出酸素濃度ｘと目標酸素濃度との偏差Δｘ、或い
は、検出酸素濃度ｘそのもの等の酸素濃度検出情報であ
ってもよく、又、適正状況での酸素濃度検出情報に基づ
き補正手段１２ｄが実行する補正段階の情報であっても
よい。

【００３５】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするため符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】給湯装置の構成図

【図２】制御ブロック図

【図３】酸素センサの立ち上がり特性を示すグラフ

【図４】従来例を示す制御ブロック図

【符号の説明】

４ ファン １２ｃ ファン制御手段 １２ｄ 補正手段 １２ｅ 判定手段 １２ｆ 記憶手段 １６ 検出手段 ａ 燃焼用空気 ｅｇ 燃焼排ガス Ｉｐ 燃料供給量 Ｎ ファン出力 ｘ 酸素濃度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神谷 宏 大阪府大阪市港区南市岡１丁目１番52号 株式会社ハーマン内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼用空気（ａ）を供給するファン
   （４）の出力（Ｎ）を燃料供給量（Ｉｐ）に応じて調整
   するファン制御手段（１２ｃ）と、燃焼排ガス（ｅｇ）
   中の酸素濃度（ｘ）を検出する検出手段（１６）と、そ
   の酸素濃度検出情報に基づいて前記ファン制御手段（１
   ２ｃ）によるファン出力調整を補正する補正手段（１２
   ｄ）とを設けた燃焼制御装置であって、 前記検出手段（１６）による酸素濃度検出の状況が設定
   条件を満たす適正状況にあるか否かを判定する判定手段
   （１２ｅ）と、その判定手段（１２ｅ）により適正状況
   と認知されたときの酸素濃度検出情報、又は、その時の
   酸素濃度検出情報に対して前記補正手段（１２ｄ）が実
   行する補正の情報を記憶する記憶手段（１２ｆ）とを設
   け、前記補正手段（１２ｄ）を、前記判定手段（１２
   ｅ）による判定状況が不適正状況にあるときにファン出
   力調整の補正を前記記憶手段（１２ｆ）の記憶情報に従
   って実行する構成としてある燃焼制御装置。
2. 【請求項２】 前記判定手段（１２ｅ）は、前記検出手
   段（１６）の作動開始時点から設定立ち上がり時間（Ｔ
   ａ）を経過した後で、かつ、燃料供給量（Ｉｐ）の変更
   操作があった時点から設定安定化時間（Ｔｂ）を経過し
   た後を前記の適正状態と判定する構成としてある請求項
   １記載の燃焼制御装置。