JPH08178265A

JPH08178265A - 燃焼装置

Info

Publication number: JPH08178265A
Application number: JP33870294A
Authority: JP
Inventors: Yasuhide Ikeuchi; 康秀池内
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1996-07-12
Anticipated expiration: 2014-03-17
Also published as: JP2870436B2

Abstract

(57)【要約】【構成】燃焼量演算部２３は出湯温度Ｔｈや設定温度
Ｔｓ等に応じて燃焼量Ｇ_Aを設定し、ファン回転数制御
演算部２４は燃焼量の設定値Ｇ_Aに応じて目標ファン回
転数Ｎ_Aを求め、ファン回転数Ｎが目標ファン回転数Ｎ_A
となるように送風機１１をフィードバック制御する。フ
ァンモータ駆動電源２５は比例弁電流演算部２７へファ
ンモータ電流の値Ｉrealを出力し、最適な空燃比が得ら
れるように比例弁電流ｉ_Gを設定し、ガス比例弁１０に
その値の比例弁電流ｉ_Gを供給してガス燃焼器具８を燃
焼させる。【効果】排気経路に逆風の風圧等が加わって送風機の
特性が変化しても、燃焼装置が不完全燃焼することがな
く、安定燃焼状態を維持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼用空気を供給する
ための送風機を備えた強制給排気方式の燃焼装置に関す
る。

【０００２】

【背景技術とその問題点】（第１の従来技術…ファン回転数一定制御方式）強制給
排気方式のガス給湯器等の燃焼装置の概略構成を図１に
示す。１は熱交換器であって、熱交換器１からの出湯温
度Ｔｈはサーミスタ等の出湯温度検知器７により検知さ
れている。熱交換器１の下方にはガスバーナ等の燃焼器
具８が配設されており、燃焼器具８の燃焼量はガス比例
弁１０の通電電流値（以下、比例弁電流という）により
制御されている。また、熱交換器１及び燃焼器具８は缶
体２内に納められており、缶体２の底部には燃焼器具８
に燃焼用空気を供給するための遠心ファン（渦巻き送風
機）のような送風機１１が設けられ、缶体２の上面には
排気口１３が開口されている。しかして、熱交換器１を
通過する水は、熱交換器１において燃焼器具８の燃焼熱
と熱交換され、加熱される。また、燃焼器具８は送風機
１１から供給された燃焼用空気を消費して燃焼し、燃焼
したガスは缶体２上面の排気口１３から排出される。

【０００３】一般的な燃焼装置においては、コントロー
ルパネル等に設けられた設定器１５から出湯温度の設定
値Ｔｓが入力されると、制御装置１４は、出湯温度検知
器７で検知された出湯温度Ｔｈとその設定温度Ｔｓとの
偏差（Ｔｈ−Ｔｓ）に基づいて燃焼器具８の燃焼量Ｇを
演算及び設定し、その設定された燃焼量Ｇで燃焼器具８
が燃焼するようにガス比例弁１０をフィードバック制御
する。これにより、熱交換器１からは設定温度Ｔｓと等
しい温度の湯が出湯される。

【０００４】また、燃焼器具８の燃焼量Ｇが設定される
と、同時に制御装置１４は、当該燃焼器具８の燃焼量Ｇ
の設定値に応じて適正な空燃比が得られるように目標送
風量を求める。図２は燃焼量Ｇと送風量Ｑとの関係を示
す図であって、直線Ｓは燃焼器具８の燃焼量Ｇと送風機
１１の目標送風量Ｑとの関係を示している。つまり、こ
の直線Ｓは適正な空燃比で燃料ガスを燃焼させるための
燃焼量Ｇと送風量Ｑとの関係を示すものであって、境界
線イとロとの間の安定燃焼範囲のほぼ中央に位置してい
る。上側の境界線イは、これよりも上方の領域で燃焼す
ると燃焼器具８がリフト現象を起こすことを示し、下側
の境界線ロは、これよりも下方の領域で燃焼すると燃焼
器具８が不完全燃焼を起こすことを示す。例えば燃焼器
具８に設定された燃焼量がＧ_Aであるとすると、図２の
直線Ｓに基づき目標送風量Ｑ_Aを決定することができ、
目標送風量Ｑ_Aで燃焼用空気を燃焼器具８に供給すれ
ば、燃料ガスを適正な空燃比で燃焼させることができ
る。

【０００５】図３（ａ）（ｂ）は送風機１１として一般
に用いられている遠心ファンの特性を示す図であって、
図３（ａ）の直線Ｓ１は逆風圧等の外乱がない場合（給
排気抵抗：Ｒ_A）におけるファン回転数Ｎと送風量Ｑと
の特性曲線を示し、図３（ｂ）の曲線Ｓ２は逆風圧等の
外乱がない場合（給排気抵抗：Ｒ_A）におけるファン回
転数Ｎとファンモータ電流Ｉとの特性曲線を示す。従っ
て、上記のようにして目標送風量Ｑ_Aが決定されると、
図３（ａ）の特性曲線Ｓ１に基づいて送風機１１の目標
ファン回転数Ｎ_Aを定めることができ、制御装置１４は
ファン回転数Ｎを目標ファン回転数Ｎ_Aに一致させるよ
うにファンモータ１２を制御する。この結果、燃焼装置
の燃焼状態及び送風機１１の運転状態は図２及び図３
（ａ）（ｂ）のＡ点に維持され、送風機１１にはファン
モータ電流Ｉ_Aが流れ（図３（ｂ））、送風機１１によ
り目標送風量Ｑ_Aと等しい送風量Ｑで燃焼用空気が供給
される。このとき燃焼状態Ａは、図２に示すように安定
燃焼範囲にあり、適正な空燃比で安定燃焼する。

【０００６】つぎに、排気経路に逆風の風圧が加わって
給排気抵抗（圧力損失）が大きくなり、給排気抵抗がＲ
_AからＲ_B（＞Ｒ_A）に変化した状況を考える。図３
（ａ）の直線Ｐ１は逆風の風圧が加わった場合（給排気
抵抗：Ｒ_B）におけるファン回転数Ｎと送風量Ｑとの関
係を示し、図３（ｂ）の曲線Ｐ２は逆風の風圧が加わっ
た場合（給排気抵抗：Ｒ_B）におけるファン回転数Ｎと
ファンモータ電流Ｉとの関係を示す。

【０００７】制御装置１４は、外乱のない場合の特性曲
線Ｓ１，Ｓ２に基づいて目標送風量Ｑ_Aから目標ファン
回転数Ｎ_Aを求め、ファン回転数Ｎを目標ファン回転数
Ｎ_Aと一致させるように送風機１１を制御している。し
かし、排気口１３から逆風圧が加わって圧力損失が発生
した場合には、送風量Ｑとファン回転数Ｎとの関係は、
実際には図３（ａ）の直線Ｐ１のような特性に変化して
いるので、特性曲線Ｓ１に基づいて決定した目標ファン
回転数Ｎ_Aとなるようにファンモータ１２を制御する
と、所望の目標送風量Ｑ_Aが得られず、問題を発生して
いた。

【０００８】いま、排気経路に突然に逆風圧が加わっ
て、送風機１１が特性曲線Ｓ１，Ｓ２上の運転状態Ａか
ら直線Ｐ１，曲線Ｐ２上の運転状態へ変化したとする
と、送風量がＱ_Bへと少し低下して燃焼状態がＡ点から
直線Ｐ１，曲線Ｐ２上のＢ点へと移動し、ファン回転数
Ｎが目標ファン回転数Ｎ_Aよりも増加する。すると、フ
ァン回転数Ｎの増加が検出されるため、ファン回転数Ｎ
を目標ファン回転数Ｎ_Aと等しくするように制御装置１
４が働き、送風機１１の運転状態はファン回転数がＮ_A
と等しいＣ点へ移動し、送風量Ｑは過渡的な送風量Ｑ_B
からさらに低下してＱ_Cとなる。

【０００９】このように従来のファン回転数一定制御方
式の燃焼装置では、ファン回転数Ｎを目標ファン回転数
Ｎ_Aと一致させるように制御する結果、排気経路に風圧
が加わった場合には、制御目的とは逆に送風量Ｑが適正
な目標送風量Ｑ_Aから大きく外れてＱ_Cとなる。この結
果、燃焼状態は図２上のＣ点のように不完全燃焼の領域
に入り、燃焼装置が空気不足により不完全燃焼や異常燃
焼を起こすという問題があった。

【００１０】（第２の従来例…ファンモータ電圧値一定
制御方式）また、図４（ａ）（ｂ）はファンモータ電圧
値一定制御方式による従来の燃焼装置の制御方法を説明
するための図であって、図４（ａ）の直線Ｓ３は逆風圧
等の外乱がない場合（給排気抵抗：Ｒ_A）におけるファ
ンモータ電圧Ｖと送風量Ｑとの特性曲線を示し、図４
（ａ）の直線Ｐ３は逆風圧が加わった場合（給排気抵
抗：Ｒ_B）におけるファンモータ電圧Ｖと送風量Ｑとの
関係を示す。図４（ｂ）の曲線Ｓ４は逆風圧等の外乱が
ない場合（給排気抵抗：Ｒ_A）におけるファンモータ電
圧Ｖとファンモータ電流Ｉとの特性曲線を示し、図４
（ｂ）の曲線Ｐ４は逆風圧が加わった場合（給排気抵
抗：Ｒ_B）におけるファンモータ電圧Ｖとファンモータ
電流Ｉとの関係を示す。また、図２及び図４（ａ）
（ｂ）におけるＡ点は逆風圧等の外乱がない場合の燃焼
状態及び送風機１１の運転状態を表わし、Ｂ点は給排気
抵抗がＲ_Bに変化した時のファンモータ電圧値一定制御
方式での燃焼状態及び運転状態を表わしている。

【００１１】このファンモータ電圧値一定制御方式の燃
焼装置では、設定された目標送風量Ｑ_Aに対して図４
（ａ）の特性曲線Ｓ３よりファンモータ電圧の目標値Ｖ
_Aを決定し、ファンモータ電圧Ｖが目標値Ｖ_Aと等しくな
るように送風機１１を制御している。

【００１２】しかし、この方式の場合も、ファンモータ
電圧Ｖが目標値Ｖ_Aと等しくなるように制御されるの
で、排気経路に逆風圧が加わって特性が直線Ｐ３へと変
化した場合には、直線Ｐ３上のＢ点で燃焼されることに
なり、送風量Ｑは目標送風量Ｑ_AからＱ_Bへと低下する。
従って、従来のファンモータ電圧値一定制御方式の燃焼
装置でも、排気経路に風圧が加わった場合には、送風量
Ｑの低下により燃焼状態が安定燃焼範囲から外れて不完
全燃焼の領域（図２上のＢ点）となり、空気不足のため
に燃焼装置が不完全燃焼や異常燃焼を起こし易いという
問題があった。

【００１３】なお、上記各従来例の説明では、排気経路
に逆風圧が加わった場合について説明したが、これとは
逆に排気経路側が負圧となった場合も同様な現象が発生
し、燃焼装置が空気過多になってリフト現象を起こすと
いう問題がある。

【００１４】（第３の従来技術…ファンモータ電流値一
定制御方式）上記のような問題を解決するため、特開平
５−２５６４３９号公報に開示された燃焼装置では、フ
ァン回転数Ｎやファンモータ電圧Ｖを制御するのでな
く、ファンモータ電流Ｉを一定に制御している。

【００１５】図５の曲線Ｓ５は逆風圧等の外乱がない場
合（給排気抵抗：Ｒ_A）におけるファンモータ電流Ｉと
送風量Ｑとの特性曲線を示し、曲線Ｐ５は逆風圧が加わ
った場合（給排気抵抗：Ｒ_B）におけるファンモータ電
流Ｉと送風量Ｑとの関係を示す。また、図２及び図５に
おけるＡ点は逆風圧等の外乱がない場合の燃焼状態及び
送風機１１の運転状態を表わし、Ｄ点は給排気抵抗がＲ
_Bに変化した時のファンモータ電流値一定制御方式での
燃焼状態及び運転状態を表わしている。このファンモー
タ電流値一定制御方式の燃焼装置では、設定された燃焼
量Ｇ_Aに対する目標送風量Ｑ_Aが決定されると、図５の特
性曲線Ｓ５に基づいてファンモータ電流の目標値Ｉ_Aが
設定され、ファンモータ電流Ｉが目標値Ｉ_Aと等しくな
るように送風機１１が制御される。

【００１６】このようなファンモータ電流値一定制御方
式によれば、排気経路に逆風圧が加わって燃焼状態が特
性曲線Ｓ５上のＡ点から曲線Ｐ５上のＢ点へと変化し、
送風量がＱ_Bに低下しても、制御装置１４がファンモー
タ電流Ｉをその目標値Ｉ_Aと一致させるようにファンモ
ータ１２を制御する結果、燃焼状態は曲線Ｐ５上のＤ点
へ移動し、送風量は再びＱ_BからＱ_Dへと増加させられ
る。すなわち、ファンモータ電流値一定制御方式によれ
ば、図２に表わされているように、排気経路に逆風圧が
加わった場合でも、ファン回転数一定制御方式による送
風量Ｑ_Cやファン電圧値一定制御方式による送風量Ｑ_Bと
比較して、適正な目標送風量Ｑ_Aに最も近い送風量Ｑ_Dに
制御される。したがって、ファンモータ電流値一定制御
方式によれば、排気経路に逆風圧が加わったりして送風
機１１の特性が変化しても最終的には空燃比を良好な範
囲に制御でき、図２上のＤ点で示すように安定燃焼範囲
で燃焼させることができる。

【００１７】このようなファンモータ電流値一定制御方
式にあっては、上記のようにファンモータ電流Ｉが一定
となるように制御してはいるが、逆風圧が加わった瞬間
には送風機１１の特性変化に伴ってファンモータ電流Ｉ
にはかなりの値の変化が生じ、しかも急激に変化する
（例えば、図２や図１８の点Ｅ３）。逆に、排気口１３
に負圧が掛かった場合はもちろん、逆風圧が解除された
時や負圧が解消した時にも、ファンモータ電流Ｉにはか
なりの急激な変化が表われる。同様に、燃焼量の設定値
の変動等によってもファンモータ電流Ｉにはかなりの急
激な変化が生じる。これらの場合、現在用いられている
ファンモータの応答性では一旦大きく変化したファンモ
ータ電流の値を元の値に回復させるには相当の時間が掛
かり、その間燃焼装置の空燃比は適正範囲から外れたま
まになる。このようにファンモータ電流値制御方式で
は、過渡応答時の空燃比制御性が悪いという問題があっ
た。さらに、気象変化等によって逆風圧等の外乱がしき
りに変動するような場合には、ファンモータ電流は不安
定に変動して非常に安定しにくかった。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は叙上の従来例
の欠点に鑑みてなされたものであって、その第１の目的
とするところは、ファン回転数一定制御方式やファンモ
ータ電圧値一定制御方式の燃焼装置において、排気経路
における逆風圧や負圧等による送風機の特性変化があっ
ても空燃比を速やかに補正して安定燃焼範囲で燃焼状態
を維持させることにある。また、本発明の第２の目的と
するところは、ファンモータ電流値一定制御方式の燃焼
装置において、過渡応答時の空燃比制御性を良好にする
ことにある。

【００１９】

【発明の開示】本発明による請求項１の燃焼装置は、ガ
ス燃焼器具と、ガス燃焼器具の燃焼量を制御するガス比
例弁と、ガス燃焼器具の燃焼用空気を供給するための送
風機とを備え、ガス燃焼器具の設定された燃焼量に応じ
て送風機の目標ファン回転数を決定し、ファン回転数が
目標ファン回転数に一致するように送風機を制御するよ
うにした燃焼装置において、さらに、前記送風機のファ
ンモータ電流値を出力する手段と、前記ファンモータ電
流値出力手段によって出力されたファンモータ電流値に
応じてガス比例弁の通電電流値を制御するガス比例弁制
御手段とを備えたことを特徴としている。

【００２０】この請求項１の燃焼装置にあっては、ガス
燃焼器具の燃焼量が設定されると、適正な空燃比となる
ように目標ファン回転数が決定され、ファン回転数を目
標ファン回転数と一致させるように送風機をファン回転
数一定制御する。一方、ガス比例弁の通電電流値は、従
来のように燃焼量から直接に求めて設定するのでなく、
送風機の実際のファンモータ電流を知り、そのファンモ
ータ電流から求まる送風量に対して適正な空燃比となる
ようにガス比例弁の通電電流値を制御する。逆風圧等の
外乱による送風機の特性変化がない場合には、このよう
な燃焼方式によって決定されるガス比例弁の通電電流値
は、設定された燃焼量から直接求めた値と一致するの
で、従来のファン回転数一定制御方式の燃焼装置と同様
に、最適な空燃比で燃焼させることができる。

【００２１】また、逆風圧等の外乱が加わったりして送
風機の特性が変化した場合には、ファン回転数を一定制
御していても送風量が変化する。しかし、本発明の方式
では、送風量の変化に伴って変化するファンモータ電流
を検知し、ファンモータ電流の変化に応じてガス比例弁
電流の通電電流値を制御しているので、送風量の変化に
応じてガス燃焼器具の燃焼量が調整される。この結果、
外乱発生時でも実際の燃焼量から決まる適正な送風量と
実際の送風量との差が小さくなり、ガス燃焼器具を安定
燃焼させることができる。

【００２２】しかも、ガス比例弁は逆風圧等の影響を受
けず、制御応答性が速いので、送風機の特性変化によっ
て送風量が変化した場合には、それに応じて速やかに燃
焼量が変化し、適正な空燃比となるように迅速に調整す
ることができる。

【００２３】従って、本発明の請求項１に記載の燃焼装
置にあっては、逆風圧等の外乱が存在しない場合にも外
乱が発生した場合にも、燃焼装置を安定した状態で燃焼
させることができ、燃料ガスが不完全燃焼したり、異常
燃焼したりすることを防止することができる。

【００２４】また、最適な空燃比で安定に燃焼させるた
めには、比例弁電流の通電電流値をファンモータ電流の
値と比例するように制御すればよいので、本発明によれ
ば特殊な演算回路が必要なく、制御装置の構成を簡単に
することができる。

【００２５】本発明による請求項２の燃焼装置は、ガス
燃焼器具と、ガス燃焼器具の燃焼量を制御するガス比例
弁と、ガス燃焼器具の燃焼用空気を供給するための送風
機とを備え、ガス燃焼器具の設定された燃焼量に応じて
送風機のファンモータ電圧の目標値を決定し、ファンモ
ータ電圧がその目標値に一致するように送風機を制御す
るようにした燃焼装置において、さらに、前記送風機の
ファンモータ電流値を出力する手段と、前記ファンモー
タ電流値出力手段によって出力されたファンモータ電流
値に応じてガス比例弁の通電電流値を制御するガス比例
弁制御手段とを備えたことを特徴としている。

【００２６】この請求項２の燃焼装置にあっては、ガス
燃焼器具の燃焼量が設定されると、適正な空燃比となる
ようにファンモータ電圧の目標値が決定され、ファンモ
ータ電圧をその目標値と一致させるように送風機をファ
ンモータ電圧値一定制御する。一方、ガス比例弁の通電
電流値は、従来のように燃焼量から直接に求めて設定す
るのでなく、送風機の実際のファンモータ電流を知り、
そのファンモータ電流から求まる送風量に対して適正な
空燃比となるようにガス比例弁の通電電流値を制御す
る。逆風圧等の外乱による送風機の特性変化がない場合
には、このような燃焼方式によって決定されるガス比例
弁の通電電流値は、設定された燃焼量から直接求めた値
と一致するので、従来のファンモータ電圧値一定制御方
式の燃焼装置と同様に、最適な空燃比で燃焼させること
ができる。

【００２７】また、逆風圧などの外乱が加わったりして
送風機の特性が変化した場合には、ファンモータ電圧を
一定制御していても送風量が変化する。しかし、本発明
の方式では、送風量の変化に伴って変化するファンモー
タ電流を検知し、ファンモータ電流の変化に応じてガス
比例弁電流の通電電流値を制御しているので、送風量の
変化に応じてガス燃焼器具の燃焼量が調整される。この
結果、外乱発生時でも実際の燃焼量から決まる適正な送
風量と実際の送風量との差が小さくなり、ガス燃焼器具
を安定燃焼させることができる。

【００２８】しかも、ガス比例弁は逆風圧等の影響を受
けず、制御応答性が速いので、送風機の特性変化によっ
て送風量が変化した場合には、それに応じて速やかに燃
焼量が変化し、適正な空燃比となるように迅速に調整す
ることができる。

【００２９】従って、本発明の請求項２に記載の燃焼装
置にあっては、逆風圧等の外乱が存在しない場合にも外
乱が発生した場合にも、燃焼装置を安定した状態で燃焼
させることができ、燃料ガスが不完全燃焼したり、異常
燃焼したりすることを防止することができる。

【００３０】また、最適な空燃比で安定に燃焼させるた
めには、比例弁電流の通電電流値をファンモータ電流の
値と比例するように制御すればよいので、本発明によれ
ば特殊な演算回路が必要なく、制御装置の構成を簡単に
することができる。

【００３１】本発明による請求項３の燃焼装置は、ガス
燃焼器具と、ガス燃焼器具の燃焼量を制御するガス比例
弁と、ガス燃焼器具の燃焼用空気を供給するための送風
機とを備え、ガス燃焼器具の設定された燃焼量に応じて
送風機のファンモータ電流の目標値を決定し、ファンモ
ータ電流がその目標値に一致するように送風機を制御す
るようにした燃焼装置において、さらに、前記送風機の
ファンモータ電流値を出力する手段と、前記ファンモー
タ電流値出力手段によって出力されたファンモータ電流
値に応じてガス比例弁の通電電流値を制御するガス比例
弁制御手段とを備えたことを特徴としている。

【００３２】この請求項３の燃焼装置にあっても、ガス
燃焼器具の燃焼量が設定されると、適正な空燃比となる
ようにファンモータ電流の目標値が決定され、ファンモ
ータ電流をその目標値と一致させるように送風機をファ
ンモータ電流値一定制御する。一方、ガス比例弁の通電
電流値は、従来のように燃焼量から直接に求めて設定す
るのでなく、送風機の実際のファンモータ電流を知り、
そのファンモータ電流から決まる送風量に対して適正な
空燃比となるようにガス比例弁の通電電流値を制御す
る。逆風圧等の外乱の有無にかかわらず、このような燃
焼方式によって決定される燃焼状態は、従来のファンモ
ータ回転数一定制御方式の燃焼装置と同様、最適な空燃
比を維持する。

【００３３】また、ファンモータ電流が過渡的に目標値
から変動した場合には、それによってガス比例弁電流の
通電電流値が変化させられるので、送風量の変化に応じ
てガス燃焼器具の燃焼量が調整される。この結果、過渡
的にファンモータ電流が変動した場合にも実際の燃焼量
から決まる適正な送風量と実際の送風量との差が大きく
なるのを防止することができ、ガス燃焼器具を安定燃焼
させることができる。

【００３４】しかも、ガス比例弁は逆風圧の影響を受け
ず、制御応答性が速いので、送風量の設定値の変動や送
風機の特性変化等によってファンモータ電流が変化した
場合には、それに応じて速やかにガス比例弁の通電電流
値を調整して燃焼量を変化させることができ、適正な空
燃比となるように迅速に調整することができる。

【００３５】従って、本発明の請求項３に記載の燃焼装
置にあっては、送風機のファンモータ電流が過渡的に変
動した場合にも、燃焼装置を安定した状態で燃焼させる
ことができ、燃料ガスが不完全燃焼したり、異常燃焼し
たりすることを防止することができる。

【００３６】また、最適な空燃比で安定に燃焼させるた
めには、比例弁電流の値をファンモータ電流の値と比例
するように制御すればよいので、本発明によれば特殊な
演算回路が必要なく、制御装置の構成を簡単にすること
ができる。

【００３７】また、上記請求項１〜３の燃焼装置の実施
態様においては、出湯温度と設定温度との温度差に基づ
いてガス燃焼器具の燃焼量を演算し設定するようにして
いる。

【００３８】上記各燃焼装置においては、外乱等が発生
した場合には、ファンモータ電流の値が変化し、それに
応じてガス比例弁の通電電流値が変化するので、実際の
燃焼量が設定された燃焼量と異なり、その結果出湯温度
が設定温度と異なるようになる。しかし、ガス燃焼器具
の燃焼量を出湯温度と設定温度との温度差に基づいてフ
ィードバック制御すれば、出湯温度と設定温度とが等し
くなるように制御される結果、燃焼装置は安定燃焼状態
を保ちながら出湯温度と設定温度との差が小さくなるよ
うに燃焼装置が制御される。

【００３９】

【実施例】

（ファン回転数一定制御方式の実施例）以下、本発明の
一実施例を添付図により詳述する。図６は本発明による
強制給排気方式の燃焼装置（ガス給湯器）ＧＢを示す概
略構成図である。水を燃焼ガスと熱交換させて加熱する
ための熱交換器１が缶体２内に配設されており、熱交換
器１の入水側には市水等の給水源につながる入水管３が
接続され、出湯側には出湯用端末器につながる出湯管４
が接続されている。入水管３には入水温度Ｔｃを検出す
るためのサーミスタ等の温度センサからなる入水温度検
知器５と、入水流量Ｗを検出するための入水量検知器６
が設けられている。また、出湯管４には出湯温度Ｔｈを
検出するためのサーミスタ等の温度センサからなる出湯
温度検知器７が設けられている。缶体２内の熱交換器１
下方には燃料ガスを燃焼させるためのガスバーナ等の燃
焼器具８が配設されており、燃焼器具８に燃料ガスを供
給するためのガス供給管９には燃焼器具８における燃焼
量を制御するためのガス比例弁１０が設けられている。
また、缶体２の底部には燃焼器具８に燃焼用空気を供給
するための遠心ファンのような送風機１１が設けられ、
缶体２の上面には燃焼後の排ガスを排出するための排気
口１３が開口されている。

【００４０】１４は制御装置であって、制御装置１４に
は入水量検知器６、入水温度検知器５、出湯温度検知器
７から各々の検出値が入力されている。また、コントロ
ールパネル等に設けられている設定器１５からは出湯温
度の設定値Ｔｓを入力できる。制御装置１４は、これら
の検出値Ｗ、Ｔｃ、Ｔｈや設定値Ｔｓに基づいて設定温
度Ｔｓの湯を出湯するように燃焼量を設定し、設定した
燃焼量に対して適正な送風量になるように送風機１１の
ファンモータ１２を制御すると共に、ファンモータ電流
に基づいて燃焼器具８における空燃比が適正な値になる
ようにガス比例弁１０の通電電流値を制御する。すなわ
ち、カラン等の出湯用端末器を開いて入水管３から熱交
換器１に水を流すと、燃焼器具８で燃料ガスが燃焼させ
られ、熱交換器１で燃料ガスの燃焼熱と水とが熱交換す
る。このとき、制御装置１４により、出湯温度Ｔｈが設
定温度Ｔｓと等しくなるように燃焼量Ｇが制御される。
また、制御装置１４により送風機１１の送風量Ｑが制御
され、設定された燃焼量Ｇに応じた適正な送風量となる
ように送風機１１から燃焼器具８に燃焼用空気が供給さ
れる。燃焼器具８は送風機１１から供給された燃焼用空
気を消費して燃焼し、燃焼したガスは缶体２上面の排気
口１３から排出される。

【００４１】図７はファン回転数一定制御方式の制御装
置１４（この方式の制御装置１４を、以下では符号２１
で示す）の具体的な構成を示すブロック図である。制御
装置２１は、制御演算部２２と、ファンモータ駆動電源
２５と、比例弁電流制御部２６とからなる。さらに、制
御演算部２２は、燃焼量演算部２３及びファン回転数制
御演算部２４からなる。比例弁電流制御部２６は、比例
弁電流演算部２７及び比例弁電流出力部２８からなる。
なお、２９は最大比例弁電流調節器、３０は最小比例弁
電流調節器である。

【００４２】燃焼量演算部２３には、入水量検知器６か
ら入水流量Ｗ、入水温度検知器５から入水温度Ｔｃ、出
湯温度検知器７から出湯温度Ｔｈの値が常に入力されて
おり、また、設定器１５から設定温度Ｔｓの値が入力さ
れている。しかして、燃焼量演算部２３は、入力された
入水流量Ｗ、入水温度Ｔｃ及び設定温度Ｔｓに基づいて
燃焼器具８における燃焼量Ｇのフィードフォワード演算
値を求める。さらに、出湯温度Ｔｈとその設定温度Ｔｓ
との偏差（Ｔｈ−Ｔｓ）に基づいて燃焼量Ｇのフィード
バック演算値を求める。そして、燃焼量演算部２３はフ
ィードフォワード演算値とフィードバック演算値とに基
づいて設定温度Ｔｓの湯を出湯するための適正な燃焼量
Ｇ_Aを設定し、ファン回転数制御演算部２４へ燃焼量の
設定値Ｇ_Aを送信する。

【００４３】ファン回転数制御演算部２４は、燃焼量演
算部２３から送信された燃焼量の設定値Ｇ_Aに基づき適
正な目標ファン回転数Ｎ_Aを求める。例えば図２の特性
曲線Ｓと図３（ａ）の特性曲線Ｓ１とからは、適正な空
燃比を得るための燃焼量Ｇとファン回転数Ｎとの関係を
示す図８のような特性曲線Ｓ６が得られる（実験的に決
めることもできる。）から、ファン回転数制御演算部２
４は特性曲線Ｓ６により、設定された燃焼量Ｇ_Aから直
接に目標ファン回転数Ｎ_Aを求めることができる。一
方、ファンモータ１２からファン回転数制御演算部２４
には、回転数検出回路（図示せず）等で検出された実際
のファン回転数Ｎrealがファンモータ駆動電源２５を介
してフィードバック入力されている。ファン回転数制御
演算部２４は求めた目標ファン回転数Ｎ_Aと実際のファ
ン回転数Ｎrealとの偏差（Ｎreal−Ｎ_A）に基づいてフ
ァンモータ駆動電源２５にファン回転数制御信号を出力
する。ファンモータ駆動電源２５はファン回転数制御信
号に基づく駆動電圧をファンモータ１２に印加し、ファ
ンモータ１２を回転させる。この結果、ファンモータ１
２は、ファン回転数Ｎrealがファン回転数制御演算部２
４で求められた目標ファン回転数Ｎ_Aと一致するように
常にフィードバック制御される（ファン回転数一定制御
方式）。

【００４４】また、ファンモータ駆動電源２５から比例
弁電流演算部２７へは、ファンモータ１２に流れている
実際のファンモータ電流Ｉrealを示すファンモータ電流
信号が送信されている。比例弁電流演算部２７は、受信
したファンモータ電流Ｉrealの値に基づき基準となる給
排気抵抗Ｒ_Aのもとにおける比例弁電流ｉ_G（通電電流
値）を求める。つまり、ある燃焼量Ｇで燃焼器具８を燃
焼させる時の比例弁電流がｉ_Gであるとし（図１１の第
２象限（II）の曲線Ｓ７のような関係がある）、また同
じ値の燃焼量Ｇで燃焼器具８を最適な空燃比のもとで燃
焼させるのに必要な送風量Ｑで送風機１１を運転するた
めのファンモータ電流がＩrealであるとすると（特性曲
線Ｓ６とＳ２で決まる）、比例弁電流演算部２７は受信
したＩrealから対応する比例弁電流ｉ_Gの値を決める。
こうして比例弁電流演算部２７において受信値Ｉrealよ
り求められた比例弁電流ｉ_Gの値は比例弁電流出力部２
８へ出力され、比例弁電流出力部２８よりガス比例弁１
０へ求めた値の比例弁電流ｉ_Gが供給される。

【００４５】つぎに、逆風圧等の外乱がなく、給排気抵
抗がＲ_Aに保たれている場合における、燃焼装置ＧＢの
制御状態を図９，図１０（ａ）（ｂ）により具体的に説
明する。図９は図２の特性曲線Ｓを一部拡大して示す説
明図であり、図１０（ａ）（ｂ）は図３（ａ）（ｂ）と
同じ送風機１１の特性を示す図である。いま、燃焼量演
算部２３で設定された燃焼量がＧ_Aであるとすると、目
標送風量はＱ_Aとなり、送風機１１は目標ファン回転数
Ｎ_Aに制御される。このときファンモータ駆動電源２５
から送信されるファンモータ電流はＩreal＝Ｉ_Aである
から、比例弁電流制御部２６からガス比例弁１０には燃
焼量がＧ_Aとなるように比例弁電流ｉ_Gが供給される。従
って、燃焼装置ＧＢの現実の燃焼状態は特性曲線Ｓ上の
Ａ点に保たれ、安定した燃焼状態に維持される。

【００４６】つぎに、逆風圧等の外乱が発生して給排気
抵抗がＲ_Bに変化する場合を考える。入水温度Ｔｃや入
水流量Ｗ、出湯温度Ｔｈ及び設定温度Ｔｓに基づいて燃
焼量演算部２３で設定された燃焼量がＧ_Aであるとする
と、目標送風量はＱ_Aとなるが、図１０（ａ）の特性が
曲線Ｐ１に変化しているので、送風機１１が目標ファン
回転数Ｎ_Aに制御される結果、送風機１１の運転状態は
Ｃ点へ変化し、実際の送風量は目標送風量Ｑ_Aから大き
く外れてＱ_Cとなる。しかし、図１０（ｂ）の特性が曲
線Ｐ２に変化しているため、ファンモータ電流もＩ_Cへ
変化している。そして、ファンモータ駆動電源２５から
比例弁電流演算部２７へはファンモータ電流Ｉreal＝Ｉ
_Cが出力される。このファンモータ電流Ｉreal＝Ｉ_Cに対
応して決まる比例弁電流ｉ_Gの値は、図１０（ａ）
（ｂ）及び図９に一点鎖線で示すようにファンモータ電
流Ｉ_Cから出発して特性曲線Ｓ２，Ｓ１，Ｓを逆にたど
って得られる燃焼量Ｇ₁となる。こうして燃焼器具８の
実際の燃焼量はＧ_AでなくＧ₁となるように制御され、実
際の燃焼量Ｇ₁に対し最適な燃焼状態Ｆ₁となる理想的な
送風量はＱ₁となる。しかし、送風量は、ファン回転数
制御演算部２４によりＱ_Cとなるように制御されている
から、実際の燃焼状態は特性曲線Ｓ上のＦ₁点から少し
外れて図９のＥ₁点となる。

【００４７】このような外乱発生時の燃焼状態を従来の
ファン回転数一定制御方式と比較すると、本発明の燃焼
装置の長所が明らかになる。従来の方式では、燃焼装置
の実際の燃焼量はＧ_Aとなり、特性曲線Ｓから決まる目
標送風量はＱ_Aである。ところが、外乱により給排気抵
抗がＲ_Bに変化すると、実際の燃焼状態はＡ点からＣ点
へ変化し、送風量がＱ_Cに変化するので、目標送風量Ｑ_A
との差が（Ｑ_A−Ｑ_C）に大きくなる。この結果、燃焼装
置は不完全燃焼領域においてＣ点で不完全燃焼する。こ
れに対し、本発明の燃焼装置ＧＢでは、外乱により燃焼
状態がＡ点からＣ点へ変化し、送風量がＱ_AからＱ_Cに変
化したときに、ファンモータ電流がＩ_AからＩ_Cへ変化し
たことに対応して比例弁電流を変化させ、燃焼量をＧ_A
からＧ₁へと修正するので、燃焼状態はＣ点からＥ₁点へ
変化する。したがって、送風量はＱ_Cのままであるが、
このときの実際の燃焼量Ｇ₁に対して理想的な送風量Ｑ₁
との差は（Ｑ₁−Ｑ_C）と小さい。簡単にいうと、燃焼状
態が送風量をＱ_Cに保ったままでＣ点から特性曲線Ｓ側
へ移動する（図９）。この結果、図９（又は、図２）に
示すように、燃焼装置ＧＢは安定燃焼範囲においてＥ₁
点で安定燃焼することになる。

【００４８】本発明の燃焼装置ＧＢでは、このようにし
て燃焼状態Ｅ₁で燃焼すると、出湯温度Ｔｈが設定温度
Ｔｓよりも低くなる。しかし、制御装置２１（燃焼量演
算部２３）がフィードバック制御により出湯温度Ｔｈを
高くするように燃焼量Ｇの設定、即ち、目標ファン回転
数を増大させるので、燃焼状態は安定燃焼状態を保った
ままでＥ₁点からＤ点へと変化し、最終的には出湯温度
Ｔｈを設定温度Ｔｓに一致させ、従来の比例弁電流値一
定制御方式と同じ良好な状態で燃焼させられることにな
る。

【００４９】また、以下に説明するように、本発明の方
式によれば、比例弁電流ｉ_Gはファンモータ電流Ｉの値
に比例するように制御すればよいので、制御装置２１の
構成を簡単にすることができる。すなわち、給排気抵抗
が一定の状態では、送風機１１の送風量Ｑはファンモー
タ１２の回転数（ファン回転数Ｎ）に比例し、送風機１
１の吐出圧力ｐはファン回転数Ｎの２乗に比例し、さら
にファンモータ１２の機械的な軸動力ｐ_mはファン回転
数Ｎの３乗に比例することが知られている。したがっ
て、ファン回転数がＮ₁のときの吐出圧力および軸動力
をそれぞれｐ₁、ｐm₁とし、ファン回転数がＮ₂のときの
吐出圧力および軸動力をそれぞれｐ₂、ｐ_m2とすると、
これらの間にはＱ₂／Ｑ₁＝Ｎ₂／Ｎ₁ … ｐ₂／ｐ₁＝（Ｎ₂／Ｎ₁）² ｐ_m2／ｐ_m1＝（Ｎ₂／Ｎ₁）³ … の関係がある。ここで、軸動力ｐ_mは、ｐ_m＝Ｔ・ω （但し、Ｔはモータの回転トルク、ωはモータの角速
度）であり、回転トルクＴはファンモータ電流Ｉに比例
し、角速度ωは回転数Ｎに比例するから、ファン回転数
がＮ₁のときの回転トルク、角速度およびファンモータ
電流をそれぞれＴ₁、ω₁、Ｉ₁とし、ファン回転数がＮ₂
のときの回転トルク、角速度及びファンモータ電流をそ
れぞれＴ₂、ω₂、Ｉ₂とすると、ｐ_m2／ｐ_m1＝（Ｔ₂・ω₂）／（Ｔ₁・ω₁）＝（Ｉ₂・Ｎ₂）／（Ｉ₁・Ｎ₁） … となる。従って、式及び式より、Ｉ₂／Ｉ₁＝（Ｎ₂／Ｎ₁）² が得られ、さらに式を用いると、Ｉ₂／Ｉ₁＝（Ｑ₂／Ｑ₁）² … の関係が得られる。つまり、給排気抵抗が一定であれ
ば、ファンモータ電流は送風量Ｑの２乗に比例し、比例
定数をαとすれば、Ｉ＝αＱ² … と表わすことができ、図１１の第４象限（IV）の特性曲
線Ｓ５のようになる。

【００５０】一方、ガス量は、ガス圧の平方根に比例す
ることが周知であり、例えば円形の孔（ガス噴出孔）を
持つノズルからガスを噴出する場合には、ガス量Ｊは、Ｊ＝0.011Ｄ²Ｋ（Ｈ／ｄ）^1/2 … で表わされる。ここに、Ｄはガス噴出孔の直径、Ｋは流
量係数、Ｈはガス圧、ｄはガスの比重である。給湯器等
の燃焼装置に用いられるガス比例弁は、一般に、いわゆ
るガバナ式の圧力比例制御弁であり、例えば特公昭６２
−４３２０４号公報にも記載されているように、その電
磁コイルの電流に比例してガス圧Ｈを変化させるもので
あるから、式によれば、ガス量Ｊは比例弁電流ｉ_Gの
平方根に比例して変化する。さらに、燃焼器具の燃焼量
Ｇはガス量Ｊに比例するから、燃焼量Ｇは比例弁電流ｉ
_Gの平方根に比例して変化することになる。従って、比
例弁電流ｉ_Gは燃焼量Ｇの２乗に比例し、比例定数をβ
で表わすと、ｉ_G＝βＧ² … と表わすことができ、図１１の第２象限（II）の曲線Ｓ
７のようになる。

【００５１】一方、最適な空燃比で安定燃焼させるため
の条件（特性曲線Ｓ）は、図２（または図１１の第３象
限（III））に示すように比例関係にあるので、この比
例定数（特性曲線Ｓの傾き）をγとすると、Ｑ＝γＧ … と表わされる。上記式、式、式からは、ｉ_G＝βＧ² ＝β（Ｑ／γ）² ＝〔β／（α・γ²）〕Ｉ … が得られる。したがって、図１１の第１象限（I）の特
性曲線Ｓ８に示すように、式に従って比例弁電流ｉ_G
をファンモータ電流Ｉに比例するように制御すれば、燃
焼量Ｇと送風量Ｑを特性曲線Ｓに従って制御することが
でき、最適な空燃比で安定燃焼させられることが分か
る。しかも、比例弁電流ｉ_Gとファンモータ電流Ｉが比
例するので、例えば風量センサー等により風量を検出し
てその風量から比例弁電流ｉ_Gを決める場合のように入
力を平方根に変換して出力する特別な演算回路が不要に
なり、制御装置２１の構成を簡単にすることができる。

【００５２】（ファンモータ電圧値一定制御方式の実施
例）図１２〜図１５は本発明の別な実施例によるファン
モータ電圧値一定制御方式の燃焼装置を示す。図１２は
この方式に用いられる制御装置１４（この方式の制御装
置１４を、以下では符号３１で示す）の構成を示すブロ
ック図である。この制御装置３１においては、燃焼量演
算部２３で燃焼量Ｇ_Aが設定されると、ファンモータ電
圧制御演算部３２は図１３に示すような特性曲線Ｓ９
（例えば、図２の特性曲線Ｓと図４（ａ）の特性曲線Ｓ
３とから求めることができる。）に基づき、最適な空燃
比となるファンモータ電圧Ｖ_Aを決定し、ファンモータ
電圧制御演算部３２は当該ファンモータ電圧の目標値Ｖ
_Aと一致するようにファンモータ１２を制御する（ファ
ンモータ電圧値一定制御方式）。一方、比例弁電流演算
部２７はファンモータ駆動電源２５から出力されたファ
ンモータ電流Ｉrealの値に応じて比例弁電流ｉ_Gを決定
し、比例弁電流出力部２８はガス比例弁１０にその値の
比例弁電流ｉ_Gを供給する。

【００５３】この制御装置３１においては、ファン回転
数Ｎをファンモータ電圧Ｖと読み換えれば図７の制御装
置２１の説明がそのまま当てはまるので、制御装置３１
の燃焼状態については図１４及び図１５（ａ）（ｂ）に
より簡単に説明する。まず、逆風圧等の外乱がない場合
には、燃焼量演算部２３で燃焼量Ｇ_Aが設定され、ファ
ンモータ電圧制御演算部３２でファンモータ電圧の目標
値Ｖ_Aが求められ、ファンモータ１２は当該目標値Ｖ_Aに
制御される。このときのファンモータ電流はＩreal＝Ｉ
_Aであるから、比例弁電流制御部２６は、燃焼量がＧ_Aと
なるようにガス比例弁１０に比例弁電流ｉ_Gを供給す
る。従って、燃焼装置ＧＢは図１４のＡ点で安定燃焼す
る。

【００５４】また、逆風圧等の外乱が発生した場合に
は、燃焼量演算部２３で燃焼量Ｇ_Aが設定されると、フ
ァンモータ１２はファンモータ電圧の目標値Ｖ_Aで制御
されるが、特性が曲線Ｐ３に変化しているので、燃焼状
態はＢ点へ変化し、実際の送風量は目標送風量Ｑ_Aから
外れてＱ_Bとなる。一方、Ｂ点ではファンモータ電流Ｉr
eal＝Ｉ_Bとなるので、燃焼器具８は実際には燃焼量Ｇ₂
で燃焼し、送風量はＱ_Bに維持されているので、実際の
燃焼状態は図１４のＥ₂点となる。従来方式では、実際
の送風量Ｑ_B（Ｂ点）と目標送風量Ｑ_A（Ａ点）との差が
（Ｑ_A−Ｑ_B）と大きいのに対し、本発明の方式では、実
際の送風量Ｑ_B（Ｅ₂点）と実際の燃焼量Ｇ₂に対する理
想的な送風量Ｑ₂（Ｆ₂点）との差が（Ｑ₂−Ｑ_B）と小さ
くなる。このＥ₂点は、送風量をＱ_Bに保ったままでＢ点
から燃焼量Ｇ₂の燃焼状態まで減少させた点であって、
図１４（又は、図２）に示すように従来方式の燃焼点で
あるＢ点では不完全燃焼するのに対し、本発明の方式で
はＥ₂点において安定燃焼することになる。

【００５５】また、この実際の燃焼状態Ｅ₂も、出湯温
度Ｔｈが設定温度Ｔｓとなるようにフィードバック制御
される結果、燃焼状態は安定燃焼状態を保ったままでＥ
₂点からＤ点へと変化し、最終的には出湯温度Ｔｈは設
定温度Ｔｓに一致する。

【００５６】また、この制御装置３１でも、比例弁電流
ｉ_Gはファンモータ電流Ｉと比例するように制御される
ので、特殊な演算回路が必要なく、制御装置３１の構成
を簡単にすることができる。

【００５７】なお、上記各実施例においては、逆風圧が
加わって給排気抵抗が大きくなる場合について説明した
が、排気経路に負圧が加わって給排気抵抗が小さくなる
場合も同様な動作をすることは、容易に確かめることが
できる。また、これ以外の原因によって送風機の特性が
変化する場合にも同様に安定な燃焼状態を維持すること
ができる。

【００５８】（ファンモータ電流値一定制御方式の実施
例）図１６〜図１８（ａ）（ｂ）は本発明のさらに別な
実施例によるファンモータ電流値一定制御方式の燃焼装
置を示す。図１６はこの方式に用いられる制御装置１４
（この方式の制御装置１４を、以下では符号３３で示
す）の構成を示すブロック図である。この制御装置３３
においては、燃焼量演算部２３で設定温度Ｔｓの湯を出
湯するための燃焼量Ｇ_Aが設定されると、ファンモータ
電流制御演算部３４は図１７に示すような特性曲線Ｓ１
０（例えば、図２の特性曲線Ｓと図５の特性曲線Ｓ５と
から求めることができる。）に基づき、最適な空燃比と
なるファンモータ電流Ｉ_Aを決定し、ファンモータ電流
制御演算部３４は当該ファンモータ電流の目標値Ｉ_Aと
一致するようにファンモータ電流Ｉを制御する（ファン
モータ電流値一定制御方式）。一方、比例弁電流演算部
２７はファンモータ駆動電源２５から出力されたファン
モータ電流Ｉrealの値に応じて比例弁電流ｉ_Gを決定
し、比例弁電流出力部２８はガス比例弁１０にその値の
比例弁電流ｉ_Gを供給する。制御装置３３の他の構成要
素の働きは、制御装置２１の場合と同様である。

【００５９】つぎに、この制御装置３３の働きを図１８
（ａ）（ｂ）により説明する。図１８（ａ）の特性曲線
Ｓは最適な空燃比を得るための燃焼量Ｇと送風量Ｑとの
関係を示し、図１８（ｂ）はファンモータ電流Ｉと送風
量Ｑとの関係を示す図であって、その特性曲線Ｓ５及び
曲線Ｐ５は図５と同じく給排気抵抗がＲ_A及びＲ_Bの場合
である。

【００６０】まず、逆風圧等の外乱がなく給排気抵抗が
Ｒ_Aの場合について考える。燃焼量演算部２３で設定さ
れた燃焼量がＧ_Aであるとすると、目標送風量はＱ_Aとな
り、送風機１１のファンモータ電流は目標値Ｉ_Aに制御
される。このときファンモータ駆動電源２５から送信さ
れるファンモータ電流はＩreal＝Ｉ_Aであるから、比例
弁電流制御部２６からガス比例弁１０には燃焼量がＧ_A
となるように比例弁電流ｉ_Gが供給される。従って、燃
焼装置ＧＢの燃焼状態は特性曲線Ｓ上のＡ点に保たれ、
安定した燃焼状態に維持される。

【００６１】また、逆風圧等の外乱はない（給排気抵
抗：Ｒ_A）が、設定燃焼量Ｇ_Aが変化した際などに送風機
１１のファンモータ電流が過渡的にＩ_A´に変動した場
合を考える。燃焼量演算部２３で設定された燃焼量がＧ
_Aであるとすると、目標送風量はＱ_Aとなるが、送風機１
１の運転状態が特性曲線Ｓ５に沿ってＡ´点へ移動する
結果、実際の送風量がＱ_A´となる。一方、ファンモー
タ駆動電源２５から送信されるファンモータ電流はＩre
al＝Ｉ_A´であるから、比例弁電流制御部２６からガス
比例弁１０には燃焼量がＧ₃となるように比例弁電流ｉ_G
が供給される。従って、燃焼装置ＧＢの燃焼状態は特性
曲線Ｓ上のＡ´点となり、安定燃焼状態に維持される。
ついで、制御装置３３のフィードバック制御により、燃
焼状態はＡ´点からＡ点へ向かう。

【００６２】つぎに、逆風圧等の外乱が発生して給排気
抵抗がＲ_Bに変化した場合を考える。入水温度Ｔｃや入
水流量Ｗ、出湯温度Ｔｈ及び設定温度Ｔｓに基づいて燃
焼量演算部２３で設定された燃焼量がＧ_Aであるとする
と、送風機１１の目標送風量はＱ_Aとなり、ファンモー
タ電流がＩ_Aとなるように制御されるが、送風機１１の
特性が曲線Ｐ５に変化しているので、送風機１１の運転
状態は曲線Ｐ５上のＤ点へ変化し、実際の送風量はＱ_D
となる。一方、比例弁電流演算部２７へ出力されるファ
ンモータ電流はＩreal＝Ｉ_Aであるから、ガス比例弁１
０は燃焼量がＧ_Aとなるように比例弁電流ｉ_Gを供給され
る。従って、燃焼装置ＧＢは、従来の電流値一定制御方
式の燃焼装置と同様、図１８（ａ）のＤ点で燃焼するこ
とになり、外乱が相当大きくなければ、安定燃焼範囲で
燃焼する。しかし、送風機１１の特性が逆風圧等によっ
て変化した際、過渡的に送風機１１のファンモータ電流
がＩ_A´に変化すると、従来の電流値一定制御方式の燃
焼装置では送風量はＱ₃に低下するが、燃焼量はＧ_Aに保
たれるため、実際の送風量Ｑ₃と目標送風量Ｑ_Aとの差
（Ｑ_A−Ｑ₃）が大きくなり、燃焼状態は図１８（ａ）の
Ｅ₃点になって不完全燃焼する恐れがあった。これに対
し、本発明の燃焼装置ＧＢでは、送風機１１のファンモ
ータ電流Ｉが特性変化時等に過渡的にＩ_A´に変化する
と、送風量はＱ₃となるが、比例弁電流演算部２７へ出
力されるファンモータ電流はＩ_A´となる。従って、ガ
ス比例弁１０は比例弁電流制御部２７により燃焼量がＧ
₃となるように制御され、実際の送風量Ｑ₃と目標送風量
Ｑ_A´との差は（Ｑ_A´−Ｑ₃）に小さくなり、燃焼状態
は図１８（ａ）のＥ₄点となって安定燃焼状態に保たれ
る。

【００６３】こうして燃焼状態Ｅ₄で燃焼している間は
出湯温度Ｔｈが設定温度Ｔｓよりも低くなるが、やがて
ファンモータ電流がＩ_Aに戻れば、燃焼状態は安定燃焼
状態を保ったままでＥ₄点からＤ点へと変化し、最終的
には所望の出湯温度が得られる。

【００６４】また、この実施例の場合にも、最適な空燃
比で燃焼させるためには、比例弁電流ｉ_Gはファンモー
タ電流Ｉの値に比例するように制御すればよいので、制
御装置３３の構成を簡単にすることができる（図１１参
照）。

【００６５】

【発明の効果】本発明による請求項１又は２に記載の燃
焼装置にあっては、送風機の特性が変化した場合にも送
風機の特性変化に応じてガス燃焼器具の燃焼量が速やか
に調整されるので、送風装置を最適な空燃比で安定に燃
焼させることができる。

【００６６】同様に、本発明による請求項３に記載の燃
焼装置にあっては、送風機のファンモータ電流が過渡的
に変動した場合にも、それに応じてガス燃焼器具の燃焼
量が調整されるので、送風装置を最適な空燃比で安定に
燃焼させることができる。

【００６７】従って、ガス供給過剰による振動燃焼やス
スの発生を少なくすることができる。また、熱交換器の
フィン詰りなどの不具合発生後の故障モードにおいて
も、送風機のファン回転数に対してファンモータ電流が
減少し、それによってガス比例弁の通電電流値が減少す
るので、供給ガス量が減少する故障モードにはなるが、
異常燃焼によるＣＯガスの発生やフィン詰りを増長させ
るような故障モードにはならない。

【００６８】また、これらの燃焼装置においては、送風
機のファンモータ電流の出力値に応じてガス比例弁の通
電電流値を制御するようにしているので、ファンモータ
電流に比例するようにガス比例弁の通電電流値を制御す
ればよく、特別な演算回路を設けることなく、ガス比例
弁の通電電流値をファンモータ電流に比例する回路によ
って制御することができ、制御装置の構成を簡単にする
ことができる。

【００６９】また、ガス燃焼器具の燃焼量を出湯温度と
設定温度との温度差に基づいてフィードバック制御すれ
ば、出湯温度と設定温度とが等しくなるように制御され
る結果、出湯温度と設定温度との差が小さくなるように
燃焼装置を制御することができ、外乱や燃焼状態の変動
等があった場合にも安定な燃焼状態を保ちながら出湯温
度を設定温度に近づけることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例による強制給排気方式の燃焼装置を示す
概略構成図である。

【図２】燃焼器具の燃焼量と送風機の送風量との関係に
おいて、燃焼装置の燃焼状態を示す図である。

【図３】従来のファン回転数一定制御方式の動作を説明
する図であって、（ａ）は送風機におけるファン回転数
と送風量との関係をし、（ｂ）はファン回転数とファン
モータ電流との関係を示す。

【図４】従来のファンモータ電圧値一定制御方式の動作
を説明する図であって、（ａ）は送風機におけるファン
モータ電圧と送風量との関係をし、（ｂ）はファンモー
タ電圧とファンモータ電流との関係を示す。

【図５】従来のファンモータ電流値一定制御方式の動作
を、送風機のファンモータ電流と送風量との関係で説明
する図である。

【図６】本発明の一実施例による燃焼装置を示す概略構
成図である。

【図７】同上のファン回転数一定制御方式の制御装置の
構成を示すブロック図である。

【図８】ファン回転数制御演算部で用いられる、燃焼器
具の燃焼量とファン回転数との関係の一例を示す図であ
る。

【図９】同上の制御装置の動作原理を説明するための図
である。

【図１０】（ａ）（ｂ）は同上の制御装置の動作原理を
説明するための図である。

【図１１】ファンモータ電流、比例弁電流、燃焼量及び
送風量の関係を示す図である。

【図１２】本発明の別な実施例によるファンモータ電圧
値一定制御方式の制御装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図１３】ファンモータ電圧制御演算部で用いられる、
燃焼器具の燃焼量とファンモータ電圧との関係の一例を
示す図である。

【図１４】同上の制御装置の動作原理を説明するための
図である。

【図１５】（ａ）（ｂ）は同上の制御装置の動作原理を
説明するための図である。

【図１６】本発明のさらに別な実施例によるファンモー
タ電流値一定制御方式の制御装置の構成を示すブロック
図である。

【図１７】ファンモータ電流制御演算部で用いられる、
燃焼器具の燃焼量とファンモータ電流との関係の一例を
示す図である。

【図１８】（ａ）（ｂ）は同上の制御装置の動作原理を
説明するための図である。

【符号の説明】

１熱交換器７出湯温度検知器８燃焼器具１０ガス比例弁１１送風機１２ファンモータ１４（２１，３１，３３）制御装置１５設定器２３燃焼量演算部２４ファン回転数制御演算部２５ファンモータ駆動電源２７比例弁電流演算部３２ファンモータ電圧制御演算部３４ファンモータ電流制御演算部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガス燃焼器具と、ガス燃焼器具の燃焼量を制御するガス比例弁と、ガス燃焼器具の燃焼用空気を供給するための送風機とを
備え、ガス燃焼器具の設定された燃焼量に応じて送風機の目標
ファン回転数を決定し、ファン回転数が目標ファン回転
数に一致するように送風機を制御するようにした燃焼装
置において、さらに、前記送風機のファンモータ電流値を出力する手
段と、前記ファンモータ電流値出力手段によって出力されたフ
ァンモータ電流値に応じてガス比例弁の通電電流値を制
御するガス比例弁制御手段とを備えた燃焼装置。
【請求項２】ガス燃焼器具と、ガス燃焼器具の燃焼量を制御するガス比例弁と、ガス燃焼器具の燃焼用空気を供給するための送風機とを
備え、ガス燃焼器具の設定された燃焼量に応じて送風機のファ
ンモータ電圧の目標値を決定し、ファンモータ電圧がそ
の目標値に一致するように送風機を制御するようにした
燃焼装置において、さらに、前記送風機のファンモータ電流値を出力する手
段と、前記ファンモータ電流値出力手段によって出力されたフ
ァンモータ電流値に応じてガス比例弁の通電電流値を制
御するガス比例弁制御手段とを備えた燃焼装置。
【請求項３】ガス燃焼器具と、ガス燃焼器具の燃焼量を制御するガス比例弁と、ガス燃焼器具の燃焼用空気を供給するための送風機とを
備え、ガス燃焼器具の設定された燃焼量に応じて送風機のファ
ンモータ電流の目標値を決定し、ファンモータ電流がそ
の目標値に一致するように送風機を制御するようにした
燃焼装置において、さらに、前記送風機のファンモータ電流値を出力する手
段と、前記ファンモータ電流値出力手段によって出力されたフ
ァンモータ電流値に応じてガス比例弁の通電電流値を制
御するガス比例弁制御手段とを備えた燃焼装置。
【請求項４】出湯温度と設定温度との温度差に基づい
てガス燃焼器具の燃焼量を演算し設定するようにした、
請求項１，２又は３に記載の燃焼装置。