JPH0637971B2 - 燃焼機器の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、バーナへの燃料供給量を比例制御弁への通電
電流に応じて制御する燃焼機器の制御装置に関する。

〔従来の技術〕

給湯器や暖房機等の燃焼機器では、使用する燃料によっ
て発熱量が異なり、特にガスを燃料とする場合には、同
じ発熱量を得るためにバーナへ供給される燃料の流量が
ガス種によって大きく異なるため、その供給量を制御す
る比例制御弁ではそれぞれのガス種に応じた制御を行わ
なければならない。そのために、同一回路を利用してガ
ス種毎に比例制御弁の制御特性を変更できるようにした
もの（特公昭５７−３８４４号公報）や、比例制御弁の
通電回路の抵抗値を切り替えるもの（特公昭６０−２９
８５２号公報）などが知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記の各発明では、いずれも比例制御弁への電
通回路による電流値を直接変更するため、切替えによっ
て得られる特性では、それぞれのガス種に十分に適した
特性が得られにくく、最適の特性を切替えによって得る
ことは困難であるという問題がある。

本発明は、それぞれの燃料に応じた最適の比例制御弁へ
の通電電流特性を切替えによって得ることができる燃焼
機器の制御装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、バーナへ燃料を供給する燃料供給路中に設け
られ前記バーナへの燃料供給量を通電電流に応じて制御
する比例制御弁と、前記バーナへ燃焼用空気を供給する
送風機とを、マイクロコンピュータによって前記バーナ
の負荷に応じて決定される必要燃焼量に応じて制御する
燃焼機器の制御装置において、前記マイクロコンピュー
タは、燃料の種類毎に前記送風機の検出回転数に対応し
て予め設定した前記比例制御弁への電流値を示すデータ
群を記憶した記憶手段、前記燃料の種類を設定するため
の燃料種設定手段を備え、前記必要燃焼量に応じて前記
送風機を制御する送風機制御手段、前記燃料種設定手段
の設定状態に応じて前記複数のデータ群のいずれかを選
択する選択手段、該選択手段によって選択された前記デ
ータ群の電流値から前記送風機の検出回転数に対応した
電流値を読み出す読み出し手段、該読み出し手段に読み
出された電流値に基づいて前記比例制御弁の通電を制御
する比例弁制御手段を有することを技術的手段とする。

〔作用〕

本発明は、マイクロコンピュータにより必要燃焼量が決
定されると、必要燃焼量に応じて送風機が制御されてバ
ーナへ燃焼用空気が供給され、他方、複数のデータ群の
中から、燃料種設定手段によって燃料種が設定設定され
た燃料種に対応したデータ群が選択され、そのデータ群
の中から送風機の検出回転数に対応した電流値が読み出
され、比例制御弁は、その電流値に応じて通電が制御さ
れる。

比例制御弁への電流値は、必要燃焼量に応じて制御され
た送風機の検出回転数と燃料種とにそれぞれ対応して決
まる。

従って、燃料種毎に、必要燃焼量に応じた最適な電流値
特性が得られるように、送風機の回転数に対応した多数
の電流値からなるデータ群を設けておくことによって、
各燃料種において、送風機による燃焼用空気の供給量に
応じた最適な燃料供給量が容易に得られる。

〔発明の効果〕

本発明では、必要燃焼量に対応して燃料の種類と関係な
く制御される送風機に対して、比例制御弁への電流値
は、送風機の検出回転数に対応した電流値として燃料の
種類に対応してそれぞれ記憶されているため、燃料の種
類の設定を行うと、必要燃焼量に対応した最適の電流値
で比例制御弁を通電制御することができる。

従って、燃料種設定手段の操作によって燃料種を切り替
えるだけで、各燃料種において、送風機の作動に同期し
た最適の燃料供給特性を得ることができる。

〔実施例〕

次に本発明の燃焼機器の制御装置を備えたガス給湯器を
実施例に基づき説明する。

第２図に概略を示す本実施例のガス給湯器は、燃焼器１
０と、燃料管２０と、水管３０と、制御装置４０とから
構成される。

燃焼器１０は、給湯器ケース１内に設けられたバーナ群
１１と燃焼用空気を供給する燃焼用ファン１２とからな
り、ノズル１３から供給される燃料ガスを燃焼用ファン
１２によって供給される一次空気のみで燃焼する全一次
空気燃焼を行い、燃焼ガスは排気口２から排出される。
バーナ群１１は複数のリボンバーナを２列に配した２連
式バーナとなっており、バーナ群１１近傍の上方には、
点火装置のスパーカ１４、炎検知のためのフレームロッ
ド１５およびサーモカップル１６がそれぞれ設けられて
いる。

燃料管２０は、燃料ガスをノズル１３へ供給するガス管
で、その上流側から順に元電磁弁２１、主電磁弁２２
が、さらにバーナ群１１への燃料供給量を調節する比例
弁２３がそれぞれ設けられ、燃料管２０は比例弁２３の
下流では２連式バーナの各連にそれぞれ燃料ガスを供給
するために分岐しており、分岐した一方の燃料管２０
は、バーナ群１１のうち１連のみを燃焼させるために、
切替弁２４を備えている。

水管３０は、図示しない水供給源および給湯口とそれぞ
れ接続された供給管３１および給湯管３１ａと、これら
を連通して設けられた熱交換器３２およびバイパス管３
２ａとからなり、供給管３１から供給される水の一部は
熱交換器３２を介して、残る部分はバイパス管３２ａを
介して給湯管３１ａへ導かれ、熱交換器３２およびバイ
パス管３２ａの下流側の合流部にはバイパス弁３３が設
けられ、熱交換器３２によって加熱される水と、バイパ
ス管３２ａによってそのまま導かれる水の割合を適切に
調節して混合する。

一方、供給管３１には上流側より水量制御弁３４、水流
センサ３５および入水温サーミスタ３６が、また熱交換
器３２の下流には熱交換サーミスタ３７が、給湯管３１
ａには出湯温サーミスタ３８がそれぞれ備えられ、さら
に給湯管３１ａには図示しない凍結予防ヒータが備えら
れている。

なお、バイパス弁３３および水量制御弁３４は、それぞ
れ備えられたギャドモータにより駆動され、また水流セ
ンサ３５は、供給管３１内を通過する水流により回転す
る図示しない羽根車の回転数に応じた数のパルスを出力
する。

制御装置４０は、第１図に示すとおり、ガス給湯器に備
えられた上記の各部分との信号交換のためのインターフ
ェース４１となる各回路と、制御装置４０の中心となる
マイクロコンピュータ４２と、安全確保のための安全回
路４３および電磁弁電通リレー回路４４と、これらすべ
てに電力を供給する電源部４５とからなり、さらにガス
給湯器の作動を操作するためのコントローラ４６と、マ
イクロコンピュータ４２の作動モードを予め設定するた
めのモード設定回路４７を備えている。

インターフェース４１には、スパーカ１４に火花放電を
行うための高電圧を発生する高電圧発生部と、スパーカ
１４での火花放電を検知するための放電検知部とからな
るスパーカ回路５１、燃焼時の空燃比の制御のために炎
の温度に応じたサーモカップル１６の出力電圧を増幅す
る炎温度検出回路５２、水管３０に配された各サーミス
タの抵抗値からそれぞれの温度信号を得る水温検出回路
５３、水量制御弁３４とバイパス弁３３とをそれぞれ各
弁の開度を検出するために備えられた図示しないポテン
ショメータの抵抗値に基づいて駆動するためのギャドモ
ータ駆動回路５４、マイクロコンピュータ４２から伝送
されるパルス信号に基づいて燃焼用ファン１２を駆動す
るファン回路５５、燃焼ガスを調節する比例弁２３への
通電を行う比例弁回路５６、通信回路５７、フレームロ
ッド１５によって炎検知信号を得る炎検知回路５８、水
管３０内を通過する水量に応じて発生される水流センサ
３５からのパルス信号に基づいてパルス信号をマイクロ
コンピュータ４２へ伝送するとともに、水管３０内を通
過する水量が一定量以上になったとき、スイッチング信
号を電源部４５のリレー回路用電源４５ｂへ送出し、水
流信号を安全回路４３へ伝送する水流回路５９が備えら
れている。

マイクロコンピュータ４２は、本発明の送風機制御手
段、選択手段、読み出し手段および比例制御弁制御手段
を構成しており、本実施例のガス給湯器だけでなく、給
湯量や大きさが異なる他の給湯器にも兼用できるように
設計され、その作動に必要なプログラムおよび各データ
を収容した記憶装置を内蔵したカスタムＬＳＩで、所定
のシーケンス制御と、燃焼量制御および水量制御を行
う。

燃焼量制御および水量制御では、入水温サーミスタ３
６、熱交換サーミスタ３７、コントローラ４６、水流セ
ンサ３５からの各信号によって予め燃焼量および水量を
制御するフィードフォワード制御と、所定の条件になっ
たときに、さらに出湯温サーミスタ３８からの信号によ
って燃焼量および水量を補正するフィードバック制御を
行っている。

燃焼量制御では、各サーミスタ等の信号から決定された
燃焼量に基づいて燃焼用ファン１２を制御し、さらにそ
の回転数に応じて比例弁２３の通電電流を制御してい
る。本実施例では、異なるガス種にも兼用できる機器と
して設計するために、燃焼用ファン１２の回転数に対応
させてガス種毎に予め設定した比例弁２３への電流値を
示す複数のデータ群を、マイクロコンピュータ４２内の
ＲＯＭ４２ａに設け、ガス種に応じて後述するモード設
定回路４７によって選択されるデータ群に基づいて比例
弁２３への電流値を制御している。

ここで、ＲＯＭ４２ａには、例えば第３図の実線Ａ、
Ｂ、Ｃにそれぞれ示すような電流値特性を示すデータ群
がガス種毎に備えられ、選択されたデータ群の中からマ
イクロコンピュータ４２の制御状態に応じて燃焼用ファ
ン１２の回転数に対応した電流値データが逐次読み出さ
れ、比例弁２３への制御出力となっている。

この結果、制御装置４０は、異なるガス種の給湯器とし
ても使用することができ、それぞれのガス種に合った細
かい特性を与えることができる。

なお、このＲＯＭ４２ａからのデータの読み出しの選
択、設定は、後述するモード設定回路４７によって必要
とされるガス種に応じて行われ、その設定は工場出荷
時、あるいはガス給湯器の設置業者による設置時に行わ
れ、通常は一旦設定されれば設置後の変更の必要はな
い。

電磁弁電通リレー回路４４は、元電磁弁２１、主電磁弁
２２および切替弁２４をマイクロコンピュータ４２から
の制御信号によってそれぞれ通電するためのリレーから
なる回路である。

電源部４５は、図示しないプラグをコンセントに差込む
と制御装置４０の上記各回路を作動させるための電力
を、それぞれの回路に必要な電圧に変換して常時供給す
るもので、特に本実施例では、マイクロコンピュータ４
２へ電力を供給するマイコン用電源４５ａと、電磁弁通
電リレー回路４４へ電力を供給するリレー回路用電源４
５ｂには、安全回路４３からの通電停止信号によって電
力供給を停止するスイッチング機能があり、マイクロコ
ンピュータ４２の作動を停止させるとともに各電磁弁へ
の通電を停止して、燃焼の供給を停止する。

また、電磁弁通電リレー回路４４へ電力を供給するリレ
ー回路用電源４５ｂでは、水流回路５９からのスイッチ
ング信号が伝送される場合にのみ各電磁弁への通電が可
能になっていて、水流が検知されない場合にはバーナ群
１１へ燃料ガスが供給されないため、空焚きの心配がな
い。

なお、電源部４５は商用電源と接続する電路中に、図示
しない温度ヒューズ、オーバーヒートスイッチを備えて
いて、さらに安全を確保している。

コントローラ４６は、ガス給湯器の作動状態を設定操作
するためのもので、マイクロコンピュータ４２と信号交
換をするために、通信回路５７からの電力によって作動
する小容量のマイクロコンピュータと通信回路とを備
え、設定信号を変調してマイクロコンピュータ４２へ送
出する。またコントローラ４６には表示機能があり、設
定した出湯温を液晶等のディジタル数字によって表示す
るとともに、燃焼器１０での燃焼中をランプによって表
示する。

モード設定回路４７は、本発明の燃料種設定手段であ
り、マイクロコンピュータ４２の作動モードを、使用さ
れるガス種、リモコンの有無、給湯能力、排気設備等に
応じて、工場からの出荷時やガス給湯器の設置時に、予
め設定しておくための回路であり、マイクロコンピュー
タ４２をなすカスタムＬＳＩの各端子に接続されたディ
ップスイッチによって設定される。

以上の構成からなる本実施例のガス給湯器は次のとおり
作動する。

使用者がコントローラ４６の図示しない運転スイッチを
入れ、出湯温度を設定すると、燃焼用ファン１２が回転
を開始する。また、図示しない水線を操作すると、水管
３０内には水が流入し、供給管３１によって供給される
水は、水量制御弁３４、水流センサ３５を通過して、熱
交換器３２およびバイパス管３２ａへ流入し、バイパス
弁３３でそれぞれの流出量が調節されて、給湯管３１ａ
を介して図示しない給湯口から流出する。

水流センサ３５からのパルス信号が所定数以上検知され
ると、マイクロコンピュータ４２は燃焼器１０の点火作
動として、スパーカ回路５１の高電圧発生部を通電して
スパーカ１４に火花放電を行い、それが検知されると、
元電磁弁２１と主電磁弁２２は、電磁弁通電リレー回路
４４によって通電され、燃料ガスはノズル１３から噴出
して燃焼用空気と混合されてバーナ群１１へ供給され、
すでに作動しているスパーカ１４によって点火される。

着火がフレームロッド１５によって検知されると、入水
温サーミスタ３６、熱交換サーミスタ３７、出湯温サー
ミスタ３８の各サーミスタおよび水流センサ３５からの
検知信号およびコントローラ４６からの設定信号に基づ
いて必要な燃焼量が計算され、その計算結果に基づいて
燃焼用ファン１２、比例弁２３、切替弁２４、バイパス
弁３３および水量制御弁３４が制御される。また、着火
後には、サーモカップル１６からの信号に基づいて空燃
比の補正制御も行われるが、この制御はサーモカップル
１６の温度が安定するまでの一定時間には行われない。

その後、出湯量や設定温度の変更があると、その変更に
応じて水量制御や燃焼量制御が行われる。水量制御で
は、バイパス弁３３による熱交換器３２とバイパス管３
２ａとの通過流量の割合が変更される。また燃焼量の変
更では、計算された燃焼量に応じて燃焼用ファン１２が
制御され、さらにモード設定回路４７によって選択、設
定されたＲＯＭ４２ａのデータ群からその回転数に応じ
た電流値データが読み出され、その電流値に基づいて比
例弁２３が通電される。

以上のとおり、本発明の燃焼機器の制御装置によれば、
使用される燃料の種類が異なっても、燃焼用ファンによ
る燃焼用空気の供給量に応じた適正な量の燃料が供給さ
れる。

本実施例では、ガス給湯器を実施例として示したが、暖
房機や液体燃料を使用する燃焼装置にも使用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例のガス給湯器の制御装置を示すブロッ
ク図、第２図は本発明の実施例を示すガス給湯器の概略
構成図、第３図は比例弁の電流値特性を示す特性図であ
る。 図中、１１……バーナ群（バーナ）、１２……燃焼用フ
ァン（送風機）、２０……燃料管（燃料供給路）、２３
……比例弁（比例制御弁）、４０……制御装置（燃焼機
器の制御装置）、４２……マイクロコンピュータ（送風
機制御手段、選択手段、読み出し手段、比例制御弁制御
手段）、４２ａ……ＲＯＭ（記憶手段）、４７……モー
ド設定回路（燃料種設定手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バーナへ燃料を供給する燃料供給路中に設
   けられ前記バーナへの燃料供給量を通電電流に応じて制
   御する比例制御弁と、前記バーナへ燃焼用空気を供給す
   る送風機とを、マイクロコンピュータによって前記バー
   ナの負荷に応じて決定される必要燃焼量に応じて制御す
   る燃焼機器の制御装置において、 前記マイクロコンピュータは、燃料の種類毎に前記送風
   機の検出回転数に対応して予め設定した前記比例制御弁
   への電流値を示すデータ群を記憶した記憶手段、前記燃
   料の種類を設定するための燃料種設定手段を備え、前記
   必要燃焼量に応じて前記送風機を制御する送風機制御手
   段、前記燃料種設定手段の設定状態に応じて前記複数の
   データ群のいずれかを選択する選択手段、該選択手段に
   よって選択された前記データ群の電流値から前記送風機
   の検出回転数に対応した電流値を読み出す読み出し手
   段、該読み出し手段に読み出された電流値に基づいて前
   記比例制御弁の通電を制御する比例弁制御手段を有する
   ことを特徴とする燃焼機器の制御装置。