JPH0783430A

JPH0783430A - 燃焼器

Info

Publication number: JPH0783430A
Application number: JP5223657A
Authority: JP
Inventors: Takumi Yoshino; 卓己吉野
Original assignee: Paloma Kogyo KK
Current assignee: Paloma Kogyo KK
Priority date: 1993-09-08
Filing date: 1993-09-08
Publication date: 1995-03-28
Anticipated expiration: 2015-10-16
Also published as: JP3098143B2

Abstract

(57)【要約】【構成】制御量算出手段７１は、温度センサ２３の出
湯温度と出湯温度設定装置６１の希望の出湯温度とに基
づいて目標制御量を算出し、燃焼センサ目標値算出手段
７２は、目標制御量に対応し燃焼センサ６２の目標値を
算出し、補正量算出手段７３は、実際の出力値と算出さ
れた目標値とに基づいて、目標制御量を補正するため補
正量を算出し、温度変化時制御手段７５は、出湯温度が
設定温度とほぼ等しい状態のときには、その補正量を採
用し、又は出湯温度がほぼ等しい状態から外れたときに
は、その補正量にかかわらず、直前まで用いて記憶した
補正量又は補正量に基づき制御量の特性により換算した
値を新たな補正量として採用し、目標制御量及び補正量
より合計制御量を合算して、駆動制御手段７４の駆動制
御を行なう。【効果】燃焼センサによる空燃比制御をすることを省
略できるので空燃比が燃焼良好域を逸脱することなく温
度設定変更を終了することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空燃比補正中の新たな
設定温度の変更命令に対し素早く空燃比を目標値に変更
する燃焼器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、給湯器やファンヒーターなど
の燃焼器における発熱量は、使用者により設定される発
熱量設定手段（例えば温度設定手段）の変更により比例
制御弁による燃料の供給量と送風機による燃焼用空気の
供給量とを素早く対応させて燃焼が行われるように制御
している。それには、図５のように、発熱量設定回路８
１において温度センサ２３の実測出湯温度と出湯温度設
定装置６１の設定温度とより目標制御量として発熱量を
算出し、該発熱量設定回路８１の設定状態である発熱量
に応じて、比例弁制御回路４３は比例制御弁４４による
燃料の供給量を制御すると共に、送風機制御回路５１
は、比例弁制御回路４３に送られるその発熱量により送
風機５２による燃焼用空気の供給量を制御し、バーナの
燃焼状態を制御する。加えて、燃焼センサ６２の実測出
力値に応じ最適の空燃比となるように比例弁制御回路４
３又は送風機制御回路５１を制御するものである。

【０００３】図４は、比例弁制御回路４３及び送風機制
御回路５１における、比例制御弁４４の制御量である電
流ｉ及び送風機５２の制御量である回転数ｒの関係を示
す説明図であり、図中実線の制御線は発熱量設定手段の
設定状態である目標制御量に対応する組合せであって理
論上空燃比が最善の状態となるものである。従って、設
定温度Ａへの変更により、制御回路４３、５１では比例
制御弁４４の目標電流量iＡ及び送風機５２の目標回転
数rＡのＡ点を設定する。その理論上の組合せに対し、
熱交換器の目詰まりや駆動モーターの出力誤差等により
バーナの燃焼状態が燃焼センサより最善でないと判断し
た場合、所定の燃焼状態が得られるまで送風機５２の回
転数ｒを調整する。この例では、送風機の空気供給量を
rＡからrＡ'まで増大させたＡ'点にて所定の燃焼センサ
の出力が得られて空燃比制御を終える。更に、使用者に
より連続して設定温度Ｂへの変更があった場合、Ａ'点
にある燃焼状態を、発熱量設定回路８１により目標制御
量Ｂ点を算出し比例弁制御又は送風機制御を行い（矢印
Ｒ１）、次いで燃焼センサ６２により実際の最適空燃比
が得られる制御量Ｂ'点にまで矢印Ｒ２に沿った空燃比
制御を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、新たな目標制
御量Ｂ点と実際の制御量Ｂ'点との差異を補正する空燃
比制御する時に、燃焼センサに用いられる熱電対は炎温
度に対し応答遅れを有し、図６のように燃焼センサの検
知した炎温度の実測出力値が目標制御量に対応する目標
出力値に対し振幅をする間、バーナの燃焼制御が燃焼良
好域を逸脱するという欠点がある。特に温度変更幅が大
きい場合や燃焼器自体の発熱量の大きい燃焼器における
温度変更の場合は顕著である。そこで、本願発明は、直
前温度変更のＡ点からＡ'点への空燃比制御で用いた補
正量（Ａ'−Ａ）に基づき目標制御量をＢ'点を直接算出
することにより、設定温度の変更中であっても常に的確
な空燃比制御をすることを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明に係る燃焼器は、バーナと、上記バーナ
への燃料供給量を調整する比例制御弁と、上記バーナに
燃焼用空気を供給する送風機と、上記バーナの燃焼状態
を検知する燃焼センサと、出湯温度を検出する温度セン
サと、希望の出湯温度を任意に設定する温度設定器と、
上記湯水温度及び設定温度に基づいて、上記比例制御弁
及び送風機を制御する目標制御量を算出する制御量算出
手段と、上記目標制御量に対応し燃焼センサの出力する
目標値を算出する燃焼センサ目標値算出手段と、上記燃
焼センサの目標値及び実際の出力値に基づいて、上記目
標制御量を補正するための補正量を算出する補正量算出
手段と、前記目標制御量及び補正量の合計により上記比
例制御弁及び送風機を駆動制御する駆動制御手段と、上
記出湯温度が上記設定温度とほぼ等しい状態から外れた
ときに、上記算出される補正量にかかわらず、直前まで
用いていた補正量又は該補正量に基づいた値を採用する
温度変化時制御手段とを備えるものである。

【０００６】

【作用】上記構成を有する本発明の燃焼器では、設定温
度変更命令による温度変更差が大きい場合又は燃焼器自
体の発熱量の大きい燃焼器における温度変更の場合であ
っても、先の設定温度変更命令において算出した補正量
に基づきバーナの燃焼状態を設定を行うので、空燃比が
燃焼良好域を逸脱することなく設定温度の変更を終了す
ることができる。

【０００７】

【実施例】以下、本願発明の燃焼器を具体化したガス給
湯器を図面に基づいて説明する。図１は、ガス給湯器の
概略図である。図１に示すように、このガス給湯器１
は、熱交換部２を備えた燃焼部３と、バーナへのガス供
給部４と燃焼用空気供給部５と、それらを制御する電子
制御回路６とからなる。熱交換部２の入口側通水路には
給水の流量センサ２２が、また出口側通水路には出湯温
度を検出する温度センサ２３が取り付けられている。ガ
ス供給部４は、熱交換部２の下方に取り付けたバーナ４
１へガスを供給する電磁弁４２と、比例弁制御回路４３
を有する比例制御弁４４とを有する。燃焼用空気供給部
５は、送風機制御回路５１を有したモーターＭで駆動す
る送風機５２により燃焼用空気を供給する。電子制御回
路６は、温度設定器である出湯温度設定装置６１に接続
し、ガス供給部４、空気供給部５、流量センサ２２、温
度センサ２３及びバーナ４１の上方で炎の酸素供給状態
を検知する燃焼センサ６２（本実施例では火炎温度を検
出する熱電対を用いる）などの駆動制御等を行う。

【０００８】次に、比例制御弁及び送風機の制御方法を
ブロック図である図２に基づいて説明する。制御量算出
手段７１は、温度センサ２３により検出された出湯温度
の出力信号と、出湯温度設定装置６１により希望の出湯
温度に任意に設定された基準信号とに基づいて、比例制
御弁４４と送風機５２を制御する目標制御量を算出す
る。燃焼センサ目標値算出手段７２は、目標制御量に対
応し燃焼センサ６２の出力する目標値を算出する。補正
量算出手段７３は、燃焼センサ６２の実際の実測出力値
と上記燃焼センサ目標値算出手段７２で算出された目標
出力値とに基づいて、制御量算出手段７１で算出された
上記目標制御量を補正するための補正量を算出し、上記
補正量を記憶する。温度変化時制御手段７５は、温度セ
ンサ２３からの上記出湯温度が出湯温度設定装置６１の
上記設定温度とほぼ等しい状態のときには、上記算出さ
れた補正量を採用し、又は上記出湯温度が上記設定温度
とほぼ等しい状態から外れたときには、上記算出された
補正量にかかわらず、直前まで用いて記憶している補正
量又は該補正量に基づき制御量の特性により換算した値
を新たな補正量として採用する。そして、上記補正量を
記憶するとともに、前記目標制御量及び前記補正量とよ
り合計制御量を合算する。そしてこの温度変化時制御手
段７５の合計制御量による設定状態に応じて、駆動制御
手段７４の一方である比例弁制御回路４３は燃料の供給
量の制御を比例制御弁４４に対し行ない、その他方であ
る送風機制御回路５１は燃焼用空気の供給量の制御を送
風機５２に対し行なう。

【０００９】上記ガス給湯器１の作動を図３のフローチ
ャートで説明する。まず、出湯中に設定温度Ａからの変
更が行われず、設定温度Ａと出湯温度とはほぼ同じ状態
が維持されている通常燃焼の場合、ステップ１及びステ
ップ２はＹＥＳとなり、燃焼センサ６２により燃焼状態
を検知し空燃比制御の要否を判断（ステップ３）してい
る。ステップ３において、燃焼センサ６２の実測出力値
が目標出力値と相違した時に空燃比制御が適宜行われ、
補正量算出手段７３において燃焼センサ６２の実測出力
値と燃焼センサ目標値算出手段７２で算出された目標出
力値とに基づいて現在の目標制御量を補正するための補
正量をステップ４で算出し、ステップ５においてその補
正量を記憶するためにオフセット値を更新する。そして
この補正量によりステップ６において送風機制御回路５
１に対し空燃比制御が行われる。なお空燃比制御される
対象は、本実施例は送風機５２であるが、比例制御弁４
４及び送風機５２の片方又は両方であってよい。

【００１０】次に、１回目のＡからＢへの温度変更設定
がされた直後は、新たな設定温度Ｂと出湯温度Ａとは異
なるので（ステップ１）、制御量算出手段７１において
目標制御量を設定した後（ステップ７）、温度変化時制
御手段７５においてオフセット値と合算し合計制御量を
算出し（ステップ８）、比例制御弁４４及び送風機５２
を制御し（ステップ９）、ステップ１に戻る。そして、
設定温度Ｂと出湯温度とがほぼ同じなりステップ１から
ステップ２に移り、燃焼センサ６２の応答遅れを一定時
間待機する（ステップ２）。そして炎の燃焼状態を検知
する燃焼センサ６２の反応が良好になった状態で、ステ
ップ３に移動し、適宜先に説明した空燃比制御が行わ
れ、通常燃焼状態が維持される。

【００１１】更に、先の設定温度Ｂへの変更中に、２回
目の設定温度Ｃへの変更命令が続けてあった場合、新た
な２回目の設定温度Ｃと、先に設定温度Ｂに制御されつ
つある出湯温度とは異なるので（ステップ１）、制御量
算出手段７１において２回目の設定温度Ｃに対応する目
標制御量を設定した後（ステップ７）、温度変化時制御
手段７５においてオフセット値と合算し合計制御量を算
出し（ステップ８）、比例制御弁４４及び送風機５２を
制御し（ステップ９）、ステップ１に戻る。そして、２
回目の設定温度Ｃと出湯温度とがほぼ同じになるとステ
ップ１からステップ２に移り、燃焼センサ６２の応答遅
れを待機する（ステップ２）。そして燃焼器作動中の炎
の燃焼状態を検知する燃焼センサ６２の反応が再び良好
になった状態で、ステップ３に移動し、通常燃焼状態が
維持される。

【００１２】以上説明した図３のフローチャートを、駆
動制御手段７４において設定される比例制御弁４４の制
御量である電流ｉ及び送風機５２の制御量である回転数
ｒの関係を示す図４により説明する。設定温度Ａから変
更が行われない場合、制御量算出手段７１で算出した目
標制御量に対応する、比例制御弁４４の目標電流量iＡ
及び送風機５２の目標回転数rＡのＡ点が設定される。
設定温度と出湯温度とがほぼ同じなると図３フローチャ
ート中ステップ１からステップ２に移り、燃焼センサ６
２の応答遅れを待機し（ステップ２）、燃焼器作動中の
炎の燃焼状態を検知する燃焼センサ６２の反応が良好に
なった状態で、ステップ３に移動し、燃焼センサ６２の
出力に基づく空燃比制御により送風機５２の空気供給量
をrＡからrＡ'まで補正するＡ'点を設定し、補正量
（Ａ'−Ａ）をオフセット値として更新し、通常燃焼状
態が維持され、適宜先に説明した空燃比制御が行われ
る。

【００１３】使用者により設定温度Ｂへ変更があった場
合には、新たに算出される目標制御量に対応するＢ点が
設定され、温度変化時制御手段７５において補正量であ
るオフセット値と合算し合計制御量となるＢ'点を設定
する。このとき、補正量には、Ｂ'点において補正量算
出手段７３の算出する補正量ではなく、オフセット値に
更新されている補正量（Ａ'−Ａ）に基づき、制御線の
傾き等による係数、特に本実施例では送風機５２の制御
量である回転数ｒではなく、比例制御弁４４の制御量で
ある電流ｉに応じて変化する係数αiで近似して算出さ
れた値である補正量αi（Ａ'−Ａ）が採用される。これ
により、従来の技術ではＡ'点から矢印Ｒ１によりＢ点
を算出し、燃焼センサ６２により矢印Ｒ２によりＢ'点
へ空燃比制御をする時に、燃焼センサ６２の応答遅れに
より空燃比が燃焼良好域を逸脱することがあったのに対
し、本願ではＡ点から矢印Ｒ３により直接Ｂ'点を算出
し、駆動制御手段において駆動制御するので、常に空燃
比が燃焼良好域内で燃焼制御される。また、図３中ステ
ップ３に移動し通常燃焼状態が維持されない場合は、先
に説明した空燃比制御が行われる。

【００１４】設定温度ＡからＢへの温度変更中に、使用
者が設定温度Ｃへ変更を行った場合には、新たに算出さ
れる目標制御量に対応するＣ点が設定され、温度変化時
制御手段７５において補正量である、オフセット値と合
算し合計制御量Ｃ'点を設定する。この時、補正量に
は、Ａ点で記憶された（Ａ'−Ａ）に基づき、係数αiで
近似し算出された値である補正量αi（Ａ'−Ａ）が採用
される。これにより、Ａ点から矢印Ｒ４により直接Ｃ'
点を算出し、駆動制御手段において駆動制御するので、
常に空燃比が燃焼良好域内で燃焼制御される。

【００１５】なお、実施例では、熱量を設定温度と出湯
温度との温度差より算出するフィードバック制御を行っ
ているが、図１の温度センサ２３を熱交換部２の給水側
に取り付け、流量センサ２２とにより、熱量を設定温度
と入水温度との温度差に入水量を乗算するフィードフォ
ワード制御を行うこともできる。また、燃焼状態を検出
する燃焼センサ６２には熱電対の他に、酸素センサ、フ
レームロッド等を用いてもよい。

【００１６】

【発明の効果】以上に詳述したように、この発明によれ
ば、出湯温度が温度設定器の設定温度とほぼ等しい状態
から外れたときに、補正量算出手段により算出される補
正量にかかわらず、直前まで用いていた補正量又は該補
正量に基づいた値を採用するので、設定温度変更命令に
よる温度変更差が大きい場合又は燃焼器自体の発熱量の
大きい燃焼器における温度変更の場合であっても、先の
設定温度変更命令において算出した補正量に基づきバー
ナの燃焼状態を設定を行うので、燃焼センサによる空燃
比制御をすることを省略できる上、またその空燃比制御
を必要とする場合であっても、空燃比制御をする変更量
が小さいので空燃比が燃焼良好域を逸脱することなく設
定温度の変更を終了することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃焼器を示す概略図である。

【図２】本発明に係る燃焼器のブロック図である。

【図３】本発明に係る燃焼器の作動を示すフローチャー
ト図である。

【図４】制御量算出手段における制御量である電流ｉ及
び回転数ｒの関係を示すグラフである。

【図５】従来例の燃焼器のブロック図である。

【図６】熱電対の炎に対する反応性に関する説明図であ
る。

【符号の説明】

１・・ガス給湯器、２・・熱交換部、３・・燃焼部、４
・・ガス供給部、５・・空気供給部、６・・電子制御回
路、、２２・・流量センサ、２３・・温度センサ、４１
・・バーナ、４２・・電磁弁、４３・・比例弁制御回
路、４４・・比例制御弁、５１・・送風機制御回路、５
２・・送風機、６１・・出湯温度設定装置、６２・・燃
焼センサ、７１・・制御量算出手段、７２・・燃焼セン
サ目標値算出手段、７３・・補正量算出手段、７４・・
駆動制御手段、７５・・温度変化時制御手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バーナと、上記バーナへの燃料供給量を調整する比例制御弁と、上記バーナに燃焼用空気を供給する送風機と、上記バーナの燃焼状態を検知する燃焼センサと、出湯温度を検出する温度センサと、希望の出湯温度を任意に設定する温度設定器と、上記出湯温度及び設定温度に基づいて、上記比例制御弁
及び送風機を制御する目標制御量を算出する制御量算出
手段と、上記目標制御量に対応し燃焼センサの出力する目標値を
算出する燃焼センサ目標値算出手段と、上記燃焼センサの目標値及び実際の出力値に基づいて、
上記目標制御量を補正するための補正量を算出する補正
量算出手段と、前記目標制御量及び補正量の合計により上記比例制御弁
及び送風機を駆動制御する駆動制御手段と、上記出湯温度が上記設定温度とほぼ等しい状態から外れ
たときに、上記算出される補正量にかかわらず、直前ま
で用いていた補正量又は該補正量に基づいた値を採用す
る温度変化時制御手段とを備えてなる燃焼器。