JPH0711332B2 - 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、バーナへ供給される燃料の供給量を必要燃焼
量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］ 例えば、給湯器や暖房機等の燃焼機器では、使用する燃
焼機器の形状や加熱能力に応じて異なった燃焼量が必要
であり、特に燃焼量を変化させるものにあっては、燃焼
量の範囲をそれぞれの機器に合わせる必要がある。その
ため、各燃焼機器毎に燃料供給を調節するために異なる
特性の制御装置を設計し、必要に応じた燃焼量の変更範
囲を得るようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、複数の燃焼機器を生産しようとする場合、従来
の設計方法では、機種数に応じた数の制御装置が必要と
なり、設計に必要な費用、時間が増えるとともに、各機
種毎に生産数を決定しなければならず、また生産された
製品の在庫管理の負担が増えるという問題がある。

本発明は、それぞれの燃焼機器に応じて最適の燃焼量可
変特性を得ることができるとともに、商品管理の負担を
軽減す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、燃焼負荷に応じてバーナの燃焼量を制御する
燃焼機器の制御装置において、必要燃焼量に対応して前
記バーナへの燃料供給量を制御するために連続的あるい
は多段的に設定された多数の制御値を記憶した記憶手段
と、該記憶手段に記憶された前記多数の制御値の読み出
し範囲を前記バーナに対応して設定するための読み出し
範囲設定手段と、前記燃焼負荷に応じて前記必要燃焼量
を決定する燃焼量決定手段と、前記読み出し範囲設定手
段により設定された前記読み出し範囲内の前記多数の制
御値のうち前記必要燃焼量に対応した個別制御値のみの
を読み出す読み出し手段と、該読み出し手段によって読
み出された前記個別制御値に基づいて前記バーナへの燃
料供給量を調節するための比例弁を制御する燃料供給制
御手段とを具備することを技術的手段とする。

［作用］ 本発明では、温度センサ等によって検知される温度等の
燃焼負荷に応じて必要燃焼量が燃焼量決定手段より決定
されると、必要燃焼量に対応して連続的あるいは多段的
に設定された多数の制御値のうち必要燃焼量に対応した
個別制御値のみのが読み出され、バーナへの燃料供給量
を制御するための比例弁は、読み出された個別制御値に
基づいて制御されて、その制御量に応じてバーナへの燃
料供給量が調節される。

比例弁を制御するために必要燃焼量に応じて読み出され
る個別制御値の読み出し範囲は、読み出し範囲設定手段
によってバーナに対応して設定されているため、燃料供
給量の範囲はバーナ毎に設定された範囲に決まる。

従って、バーナの能力に応じた燃焼量の範囲内で、燃焼
負荷に応じた燃焼量で燃焼を行うことができる。

［発明の効果］ 本発明では、読み出し範囲設定手段の設定によって、バ
ーナの燃焼量の範囲を設定できるため、燃焼機器として
の燃焼量の範囲を切り替えることができる。この結果、
同一の制御装置であっても、燃焼量の範囲がそれぞれ異
なる複数種のバーナの制御に用いることができる。

従って、燃焼量の範囲の異なる複数種の燃焼機器を製造
する場合に、各燃焼機器毎にそれぞれ個別の制御装置を
設ける必要がない。この結果、部品等の商品管理の負担
を軽減することができる。

［実施例］ 次に本発明をガス給湯器の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10
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ト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とがそれ
ぞれ設けられ、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燃料管20は分岐し
ており、分岐した一方の燃料管20には、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32a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31a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
び電磁弁通電リレー回路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検知する炎
の温度に応じたサーモカップル16の出力電圧を制御信号
として使用するために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
信号を得るための水温検出回路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、燃料ガスを調節する
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によって炎を検知し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からのパルス信号をマイクロコンピュ
ータ42へ伝送するとともに、パルス信号に基づいて検知
され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、燃焼機器の制御装置として
設けられたものであり、後述するとおり、本発明の燃焼
量決定手段、読み出し手段、燃料供給制御手段として機
能して、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36、
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は、
さらに出湯温サーミスタ38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
必要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に回転数に対応さ
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、後述するモード設定回路47によってガス種に応
じて選択されるデータ群に基づいて比例弁23の電流値を
制御している。

この結果、制御装置40は、異なるガス種の給湯器にも使
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。

さらに、本実施例では、異なった給湯能力を備えた給湯
器にもこの制御装置40を搭載するために、燃焼量を決定
する比例弁23の開度を制限し、所定燃焼量Q1以上の燃焼
が行われないようにすることもできるようにしている。

本実施例では、上記の比例弁23の場合と同様に、マイク
ロコンピュータ24内のROM42aは本発明の記憶手段であ
り、ROM42aには、決定される必要燃焼量に対応させて、
予め設定した燃焼用ファン12への印加電圧を示すデータ
群が本発明の制御値として備えられている。そして、燃
焼量の制限がない場合には、必要燃焼量が決定される
と、それに基づいて必要なデータが読み出されるが、燃
焼量の制限がある場合には、必要燃焼量に対応したデー
タの読み出しが行われず、制限された燃焼量に対応して
は、特定のデータが読み出される。

この燃焼量の制限は、後述するモード設定回路47の設定
状態に応じて行われるもので、例えば第３図の実線Ａに
示すような回転数特性を示すデータ群が備えられている
とすると、制限されるときには、マイクロコンピュータ
42により決定される必要燃焼量が所定燃焼量Q1以上の燃
焼量Q2の場合には、燃焼用ファン12を回転数N2にするの
ではなく、破線Ｂに示すように、所定回転数N1に制限す
るものである。

これにより、燃焼用ファン12の回転数に応じて通電され
る比例弁23の電流値は、燃焼用ファン12が所定回転数N1
に制限されることにより、読み出される電流値データは
それに応じた電流値になり、それに応じた燃料ガスが供
給される。

従って、マイクロコンピュータ42によって計算された必
要燃焼量が所定燃焼量Q1より大きい場合でも、所定燃焼
量Q1より大きくなることはなく、所定燃焼量Q1で燃焼す
ることになる。

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
ス種や給湯能力に応じて行われ、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に変更の必要はな
い。

電磁弁通電リレー回路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42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45b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、
燃料の供給を停止する。

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
を液晶等に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、本発明の読み出し範囲設定手段で
もあり、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、図示しない水栓を操作すると、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32a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
れる。

このとき、モード設定回路47により燃焼量が制限されて
いれば、所定燃焼量以上で燃焼することはない。

以上のとおり、本発明の燃焼機器の制御装置によれば、
バーナには、決定される燃焼量に応じた燃料が供給され
るだけでなく、設定状態によっては、ある程度制限され
た燃焼量範囲で燃料が供給されるため、複数の燃焼量範
囲を備えた燃焼機器制御装置として扱うことができる。

従って、複数の制御装置を生産する必要がなくなり、商
品管理の負担を減らすことができる。

本実施例では、最大燃焼量を制限したが、最少燃焼量を
制限してもよい。また、比例弁の制御を燃焼用ファンを
介して行ったが、直接制御するものでもよく、さらに燃
焼用ファンを備えないものでもよい。さらに、暖房機や
液体燃料を使用する燃焼装置であってもよい。

【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図はマイクロコンピュータの決定燃焼量に
対する燃焼用ファンの回転数特性の一例を示す特性図で
ある。 図中、10…燃焼器（燃焼機器）、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（燃焼量決
定手段、読み出し手段、燃料供給制御手段）、42a…ROM
（記憶手段）、47…モード設定回路（読み出し範囲設定
手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼負荷に応じてバーナの燃焼量を制御す
   る燃焼機器の制御装置において、必要燃焼量に対応して
   前記バーナへの燃料供給量を制御するために連続的ある
   いは多段的に設定された多数の制御値を記憶した記憶手
   段と、 該記憶手段に記憶された前記多数の制御値の読み出し範
   囲を前記バーナに対応して設定するための読み出し範囲
   設定手段と、 前記燃焼負荷に応じて前記必要燃焼量を決定する燃焼量
   決定手段と、 前記読み出し範囲設定手段により設定された前記読み出
   し範囲内の前記多数の制御値のうち前記必要燃焼量に対
   応した個別制御値のみのを読み出す読み出し手段と、 該読み出し手段によって読み出された前記個別制御値に
   基づいて前記バーナへの燃料供給量を調節するための比
   例弁を制御する燃料供給制御手段と を具備することを特徴とする燃焼機器の制御装置。