JPH0626637A - ガス燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ ガバナの機能劣化及び供給ガスの圧力変動な
どに対して燃焼トラブルを未然に防止し、ガス量のター
ンダウン性能の向上を計り、ガス燃焼機器の仕様変更の
ために必要なガス圧力調整作業を簡略化する。 ［構成］ バーナ９のガス供給系への圧力調整機構Ａの
１次側及び２次側夫々またはいずれか一方に圧力センサ
ー２を設ける。中央演算装置２１に記憶させたプログラ
ム及びデータに従って電気式ガス量制御部２０を制御す
る。バーナへの燃焼空気供給用送風機６に回転数検知部
７を設け圧力センサー２の圧力値により中央演算装置２
１に記憶させたプログラム及びデータに従い送風機６を
制御する。送風機６の回転数によって供給ガスの２次圧
力が所定値となるよう圧力センサー２を介して燃焼を制
御する。 ［効果］ ガス量制御部近傍の圧力センサーの値をガス
量制御部へフィードバック制御及び燃焼空気供給用送風
機制御に利用してバーナの燃焼性能の安定向上が計れる
と共にガス転換作業の内のガス圧力調整作業の自動化に
も応用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はガスバーナのガス量制
御装置及び燃焼空気供給用送風機に関し、ガバナ及び電
気式ガス量制御装置の経年変化等による劣化や、供給ガ
スの圧力が変化する際、バーナの燃焼性を安定化させる
と共に、従来より高いターンダウン性能を、能力に応
じ、バーナを切換える等の特殊な方法を用いなくても容
易に実現できるようにし、更に別の利用分野としてはガ
ス燃焼機器へ供給される燃料ガスの熱量が変更される
際、比較的簡単な手段でバーナの燃焼熱量を変更前とほ
ぼ同一にするガス燃焼制御装置を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガス量制御部のガバナは、供給されるガ
スの圧力が変動するような場合にも、２次圧が変化しな
いよう圧力制御を行うが、供給圧力の最低圧力付近で
は、一般にこの働きは不十分であり、燃焼性の悪化のト
ラブルを引き起こす大きな原因となっていた。

【０００３】また、ガバナは、長年使用すると機能が劣
化し、供給一次圧やその変化に対応する２次圧が自然に
変化する場合があるが、そのまま放置される状況であ
り、この場合は、ガス機器の燃焼及び性能への悪影響は
容易に避けられるものではない。

【０００４】更に、ガバナの２次圧の設定については、
供給ガスの圧力変化を考慮して、設定２次圧力はせいぜ
い供給ガスの最低圧力程度に抑えられており、これがた
めに能力に応じてバーナを切換える等の特殊な方法を用
いない限り、ターンダウン比を大きくとれないという状
況である。

【０００５】更にまた、ガス燃焼機器へ供給されるガス
がガス事業者の都合で成分を変更して発熱量を増大され
るいわゆる「ガス転換」が順次行われているが、その
際、ガス燃焼機器において性能と安全性を維持するため
バーナへのガス供給量を変更する必要があり、ノズルの
ガス吐出量の異なるもの（小さいもの）への取替えと燃
焼用空気の調整及びガス圧力の調整の３つの作業が必要
である。

【０００６】しかし、これらの「ガス転換」作業は、ノ
ズル数の多いものや比例制御機能付きのガバナを用いた
機器では、特に厄介であり、長い作業時間を必要とした
り、作業ミスを誘発したり、レベルの高い技能を必要と
するなどの不便、不都合がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、通常運転時において、ガバナの機能劣化
及び供給ガスの圧力などの変動に対してガス量制御装置
及び燃焼空気供給用送風機を制御することにより、燃焼
に関するトラブルの発生を未然に防止すると共に、ガス
量のターンダウン性能の向上を計るものである。

【０００８】また、「ガス転換」作業に関しては、ガス
燃焼機器の仕様変更のために必要なガス圧力調整作業を
簡略化することにより、短時間でかつ確実に作業を行う
ことができるように改善することを課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するためになされたものであって、次のように構成し
てある。

【００１０】即ちこの発明は、請求項１については、被
温度検出部の温度によりガス燃焼量を制御する電気式ガ
ス量制御部を有するガス燃焼制御装置において、バーナ
へのガス供給系への圧力調整機構の１次側及び２次側そ
れぞれまたは、いずれか一方に圧力センサーを設け、予
め中央演算装置に記憶させたプログラム及びデータに従
って電気式ガス制御部を制御することを特徴とする。ま
た、請求項２については、上記請求項１の発明のガス燃
焼制御装置において、バーナへの燃焼空気供給用送風機
を設置すると共にこれに回転数検知部を設け、圧力セン
サーの圧力値により、予め中央演算装置に記憶させたプ
ログラム及びデータに従い前記送風機を制御することを
特徴とする。更に、請求項３については、上記請求項１
の発明のガス燃焼制御装置において、バーナヘの燃焼空
気供給用送風機を設置すると共に、これに回転数検知部
を設け、予め中央演算装置に記憶させたプログラム及び
データに従い前記送風機の回転数によって供給ガスの２
次圧が所定の圧力値となる様に圧力センサーを介して燃
焼を制御することを特徴とする。

【００１１】

【作用及び発明の効果】この発明は上記構成によるもの
で、これによれば以下のように作用する。

【００１２】

【請求項１の発明について】バーナへのガス供給系への
圧力調整機構の１次側及び２次側それぞれまたはいずれ
か一方に圧力センサーを設けることで従来のガバナを用
いた圧力制御部にたよってきたなりゆき制御に対して、
圧力センサーによる圧力制御部への２次圧力フィードバ
ックが可能となり、圧力制御部の機能劣化及び供給ガス
の圧力変動に対して、２次圧力の補正制御ができ、安定
した燃焼が得られる。またガス燃焼機器へ供給される燃
料ガスの熱量が変更される際にも予め中央演算装置に記
憶させたプログラム及びデータに従い、この圧力制御方
式により圧力を監視しつつガス転換を行うことが可能と
なる。

【００１３】請求項１の発明によって、以下のような効
果がある。 ２次圧力制御は、ガバナを用いることが主流であった
が供給圧力値や２次圧力値等ガス圧力を監視することに
より、電磁式比例制御弁のようなガス流量を、制御する
弁で代用できる。 供給圧力値や２次圧力値を監視することによりガバナ
及びガバナ付比例弁を使用するガス燃焼機器において、
供給圧力が変化した場合の１次圧力の変化方向による２
次圧力のバラツキ（ヒステリシス）が無視できるため燃
焼性能が安定する。 上記のような圧力監視により、ガバナ付比例弁の制
御電流の変化方向による２次圧力のバラツキ（ヒステリ
シス）が無視でき燃焼性能が安定する。 機器製造時の調圧設定作業に対してこの方式を利用す
ることにより機器の組付調整作業の作業能率及び品質の
改善ができる。 上記のような圧力監視により最適な２次圧力となる
ため、常に安定した燃焼状態で運転できる。 ガス種変更の際最も手間のかかる２次圧力調整作業を
必要としない。 ガバナの２次圧力調整作業がワンボタン操作で自動的
に行える。

【００１４】

【請求項２の発明について】バーナへのガス供給系の圧
力調整機構近傍の上記圧力センサーの値をもとに予め中
央演算装置に記憶させたプログラム及びデータに従いバ
ーナへの燃焼空気供給用送風機及びガス量制御部を制御
することにより、ガス燃焼量に最も適正な風量を供給で
きる他、更に発展して従来のガバナにおいては不可能で
あった２次圧力設定値の大幅引き上げが可能であり、こ
のことから最小能力時の２次圧力も最大能力時のそれに
比べて大きく絞ることができ、いわゆるガス量のターン
ダウン性能が向上する。

【００１５】請求項２の発明によって、請求項１で示し
たもの以外に以下のような効果がある。 圧力センサーからの入力信号及び燃焼空気供給用送風
機の回転数をガス量調整装置及び燃焼空気供給用送風機
へフィードバックすることにより、最適な２次圧力と燃
焼空気量で運転可能となり、常に安定した燃焼状態で運
転できる。 上記に示す制御装置とすることにより、特殊な方法
（能力に応じた燃焼バーナの切換え等）により実現され
ていたターンダウン性能の向上が計れる。

【００１６】

【請求項３の発明について】燃焼空気供給用送風機を設
けたガス機器においては、一般に前記送風機の応答遅れ
のために、送風機の回転数が所定の値に達するまでの過
度期において、燃焼空気量の不足あるいは過多のため
に、燃焼不良や失火といったトラブルを招くという問題
があるため、対策として送風機を優先的に制御し、この
回転数に対応するようにガス量の供給制御を行う方法に
より、送風機の応答遅れという不具合を改善している。
また、従来技術において、ガス量を比例制御弁の電流値
等で代用して制御しているが、この方法では機器への供
給圧力の変化やガバナの経年変化等により、２次圧すな
わちガス量が変化するため、良好な燃焼を維持できない
という不具合がある。そこで、ガス量のより直接的な計
測手段であるガス圧力を検知することにより、ガス量制
御部を制御するものである。具体的には、優先制御させ
た燃焼空気供給用送風機に取付けた回転数検知部の値を
もとに、予め中央演算装置に記憶させたプログラム及び
データに従い、ガス量制御部（及び前記燃焼空気供給用
送風機）を制御することにより、供給風量に最も適正な
ガス燃焼量を供給できる他、更に発展して機器に供給さ
れる圧力を監視し、圧力低下時においてはファン回転数
を下げるようなシーケンスにしておけば、請求項２のよ
うに２次圧力の設定値を大幅に引き上げることが可能と
なり、いわゆるガス量のターンダウン性能が向上する。

【００１７】請求項３の発明によって請求項１で示した
もの以外に以下のような効果がある 。燃焼空気供給用送風機の回転数及び圧力センサーか
らの入力信号を燃焼空気供 給用送風機及びガス量制御
装置ヘフィードバックすることにより、最適な燃焼 空
気量及び２次圧力で運転可能となり常に安定した燃焼状
態で運転できる。 上記に示す制御装置とし機器へ供給されるガスの圧
力を燃焼空気供給用送風機及びガス量調整装置へフィー
ドバックすることにより特殊な方法（能力に応じた燃焼
バーナの切換え等）により実現されていたターンダウン
性能の向上が計れる。

【００１８】

【実施例】次にこの発明を以下実施例について図面を参
照しながら説明する。先ず、ガス給湯機を例にとり、図
１に従って説明する。

【００１９】ガスインレット１よりメーンバーナ９への
ガス供給系に介装された比例制御機能付ガバナ４に２次
圧力調整用の圧力調整機構Ａを設け、ギアドモーター１
３により自動的に調節できるようにしてある。またノズ
ルを交換（または切替）する手段の代りにノズルのガス
圧力を下げる手段としてのガス圧力切替弁５がガバナ１
５の２次側の通路に装着されている。なお３、３´はそ
れぞれ元電磁弁である。

【００２０】また、ガス供給系のガバナ１５の１次側及
び２次側にそれぞれ圧力センサー２、２´がそして燃焼
空気供給用送風機６にファン回転数検出装置７がそれぞ
れ設けられている。そこで、上記の１次側及び２次側の
圧力センサー２、２´を制御回路ユニット１４を介して
ギアドモーター１３に関連させて構成している。なお、
８はマニホールド、１０はフレームロッド、１１は燃焼
室、１２は電極である。

【００２１】図２、図３は上記圧力調整機構Ａの１例で
あり、それぞれギアドモーター式のものとソレノイド式
のものである。この発明はかかる構成のガス燃焼機器に
おいて、制御装置は、図５に示すように主として中央演
算装置２１を中心とし入力側には、温度検出素子１９、
１次側圧力センサー２、２次側圧力センサー２´ファン
回転数検出装置７、出力側には、ガス量制御部２０燃焼
空気供給用送風機６とで構成される。具体的な制御内容
及び動作は、各請求項ごとに以下の通りである。

【００２２】

【請求項１の発明について】本項の発明については、ガ
ス量制御部２０の１次側と２次側に圧力センサー２、２
´を設けることで、ガス量制御部２０への２次圧力フィ
ードバックが可能となり、必要な２次圧力補正の制御を
行うものである。

【００２３】具体的な動作としては、ガス供給圧力が変
動したり、圧力制御部２０が劣化することにより、ガバ
ナ２次側の圧力センサー２´の圧力値が所定の範囲を外
れると、この入力を受けた中央演算装置２１で外れた分
に相当する補正制御を、ガス量制御部２０に対して行
う。この結果を更に圧力センサー２´により、監視・フ
ィードバックすることにより、所定の圧力範囲内への２
次圧制御を完了する。

【００２４】また、以上の制御・動作は「ガス転換」作
業の内、ガス圧力調整作業の自動化にも応用が可能であ
る。制御内容は、予め中央演算装置に記憶されているシ
ーケンスに従って、圧力センサー２、２´からの信号を
入力しつつ、圧力調整機構Ａ及びガス圧力切替弁５を制
御するものであり、具体的な動作としては、まずガス
種転換開始のためのスイッチ操作をする、予め中央演
算装置に記憶されているシーケンスに従って動作が開始
する。はじめに、ガス量制御部と燃焼空気供給用送風
機の制御データがガス転換後のデータに変更になる。
ガス圧力切替弁５が作動する。点火動作に入る。点
火動作完了後、前記シーケンスに従って圧力センサーに
よるフィードバックを行いながら最小ガス量時と、定格
ガス量時のガバナ調圧値設定制御をそれぞれ行う。以上
の〜の動作により、ガス圧力調整作業が自動的に行
われる。

【００２５】

【請求項２について】本項の発明については、圧力セン
サー２及びファン回転数検出装置７からの信号を入力し
つつ圧力センサーによる圧力値をもとに予め中央演算装
置２１に記憶されているプログラム及びデータに従って
燃焼空気供給用送風機６及びガス量制御部２０を制御す
るものである。

【００２６】具体的に説明すると、燃焼ガス量は２次圧
力と、燃焼用空気量は燃焼空気供給用送風機の回転数と
深く関係しているが、従来技術では、燃焼ガス量は比例
制御機能付ガバナ４の制御電流値と置き換えている。こ
の方法によると特に供給圧力の低下や経年変化によるガ
バナの劣化等により、２次圧力が変動・変化するために
常に同じ燃焼性能とはならないという不都合がある。し
かしこの発明によれば２次圧力センサー値を入力し、そ
れを中央演算装置２１を介し燃焼空気供給用送風機６及
びガス量制御部２０にフィードバックすることにより、
ガス機器への供給圧力の低下や、経年変化によるガバナ
の劣化等があっても燃焼性能の悪化等のトラブルが無
い。さらに従来技術におていは被温度検出部の温度によ
り、前記燃焼空気供給用送風機６のファン回転数及び比
例制御機能付ガバナ４の電流値を算出しガス燃焼量を決
定していたが、この発明においては被温度検出部の温度
により中央演算装置２１を介して２次圧力を算出しガス
量制御部２０にフィードバックすることにより、より確
実な熱量制御が可能である。

【００２７】更に発展し、従来技術においては供給圧力
の変化があるため、ガス機器のガス消費量最大時の２次
圧はせいぜい最低供給圧力近くで抑えられておりあまり
高くは設定できない。これは最低供給圧力にて燃焼性能
を確保するため、これ以上上げられないためである。

【００２８】一方、ガス消費量の最小時の２次圧は、せ
いぜい燃焼室内圧＋２ｍｍＨ₂Ｏ程度が限度であり、さ
ほど高くは設定できない。このため、ガス機器のターン
ダウン性能は、特殊な方法（能力による燃焼バーナの切
換え等）を用いない限り、供給されるガスで定められた
最低圧力によってほぼ決定される。この発明によると、
２次圧力センサー値を常に入力し中央演算装置２１を介
し燃焼空気供給用送風機６にフィードバックすることに
より、２次圧が供給ガスの変化により変動しても、より
良い燃焼を確保できるため、２次圧力の設定値を従来の
設定値よりはるかに高く設定することが可能となり、特
殊な方法を用いなくてもターンダウン性能の向上が容易
にはかれる。図４は従来の技術による１次圧力及び２次
圧力の関係及びこの発明により可能となった１次圧力及
び２次圧力の関係を示したものである。

【００２９】

【請求項３について】圧力センサー２及びファン回転数
検出装置７からの信号を入力しつつ、ファン回転数検出
装置６による回転数をもとに、予め中央演算装置に記憶
されているプログラム及びデータに従って、ガス量制御
部２０及び燃焼空気供給用送風機６を制御するものであ
る。

【００３０】具体的には、実施例の請求項２に述べた通
り、ガス機器においてはガス量及び燃焼用空気を管理す
ることが不可欠であるが、この発明はファン回転数を入
力しつつ、それを中央演算装置２１により圧力センサー
を介してガス量制御部２０及び燃焼用空気供給用送風機
６にフィードバックすることにより、燃焼性能の悪化等
のトラブルを防止する。

【００３１】また、現状技術でのターンダウン性能につ
いては、実施例の請求項２に述べた通りであるが、この
発明では例えば供給圧力を監視し、圧力低下した場合に
予め中央演算装置に記憶されているプログラム及びデー
タに従って、燃焼空気供給用送風機６及びガス量制御部
２０を制御することによって常に良好な燃焼を確保でき
る。更に、これ等の燃焼制御装置を使用すれば、請求項
２と同様２次圧力の設定値を従来の設定値よりはるかに
高く設定することが可能となり、特殊な方法を用いなく
ても、ターンダウン性能の向上が容易にはかれる。

【００３２】このようにこの発明によるときは、ガス量
制御部近傍のガス通路内に装着した圧力センサーの値を
ガス量制御部へフィードバック制御及び燃焼空気供給用
送風機制御に利用することにより、バーナの燃焼性能の
安定・向上が計れると共にガス転換作業の内のガス圧力
調整作業の自動化にも応用ができ、その効果は著しいも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の全体構造図である。

【図２】ギアドモーター式圧力調整機構付比例制御ガバ
ナの縦断面図である。

【図３】ソレノイド式圧力調整機構付ガバナの縦断面図
である。

【図４】従来技術及びこの発明により可能な１次圧、２
次圧の比較表である。

【図５】この発明の代表的なブロック図である。

【符号の説明】

１ ガスインレット ２ 圧力センサー ２´ 圧力センサー ３ 元電磁弁 ３´ 元電磁弁 ４ 比例制御機能付ガバナ ５ ガス圧力切替弁 ６ 燃焼空気供給用送風機 ７ ファン回転数検出装置 ８ マニホールド ９ メーンバーナ １０ フレームロッド １１ 燃焼室 １２ 電極 １３ ギアドモーター １４ 制御回路ユニット １５ ガバナ １６ アウトレット １７ ダイヤフラム １８ アクチュエータ １９ 温度検出素子 ２０ ガス量制御部 ２１ 中央演算装置 Ａ 圧力調整機構

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被温度検出部の温度により、ガス燃焼量
   を制御する電気式ガス量制御部を有するガス燃焼制御装
   置において、バーナへのガス供給系への圧力調整機構の
   １次側及び２次側それぞれまたは、いずれか一方に圧力
   センサーを設け、予め中央演算装置に記憶させたプログ
   ラム及びデータに従って電気式ガス量制御部を制御する
   ことを特徴とするガス燃焼制御装置。
2. 【請求項２】 バーナへの燃焼空気供給用送風機を設置
   すると共に、これに回転数検知部を設け、圧力センサー
   の圧力値により、予め中央演算装置に記憶させたプログ
   ラム及びデータに従い、前記送風機を制御することを特
   徴とする請求項１のガス燃焼制御装置。
3. 【請求項３】 バーナへの燃焼空気供給用送風機を設置
   すると共に、これに回転数検知部を設け、予め中央演算
   装置に記憶させたプログラム及びデータに従い、前記送
   風機の回転数によって供給ガスの２次圧力が所定の圧力
   値となる様に圧力センサーを介して燃焼を制御すること
   を特徴とする請求項１のガス燃焼制御装置。