JPS59134420A - ガス燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、負荷の大小に応じて燃焼量を可変することの
できる能力可変式燃焼器において、−燃焼用空気量（以
下空気量とする）とガス量の比、つまり空燃比を一定に
保ち、燃焼の安定化と高効率化を実現するガス燃焼制御
装置に関する。

従来例の構成とその問題点 従来のこの種のガス燃焼制御装置として、第１図に示す
均圧弁方式（あるいはゼロガ・くす方式）がよく知られ
ている。すなわち送風機１により送られた空気は空気絞
り２を経て混合部３へ、ガスは均圧弁４、ガス絞り５を
経て混合部３へ入り空気とガスとが混合され、バーナ６
へ導ひかれて燃焼する。

均圧弁４の背圧室７には空気絞り２の上流の圧力が導ひ
かれており、均圧弁４は均圧弁出口の圧力を背圧室７の
圧力と等しくなる様に自動調節する。

ここで空気絞りの上流の圧力をＰＡ、空気量をＱム、ガ
ス絞りの上流の圧力をＰＧ、ガス量をＱｅ混合部の圧力
をＰＭ　とすると、空燃比Ｑム／ＱｅＫ、　　、　　Ｋ
２　は、それぞれ空気絞り、ガス絞り及びガス種によっ
て決まる定数 の関係がある。

均圧弁４が理想的にｐｃ、＝ｐムに調節できればとなり
、Ｑムを変化させても空燃比は常に一定と々るはずであ
る。しかし、均圧弁４はダイアフラム８でＰＡとＰＧ　
との差圧を受けて弁９を機械的に動かすものであるから
、ダイアフラムの剛性、変位に伴なうダイアフラムの有
効面積の変化、弁９が受ける均圧弁入口圧力の影響等に
より、必ず圧力調節誤差△Ｐ、を生じる。すなわちＰα
＝ｐＡ　＋△Ｐ、であるので となり、圧力調節誤差による空燃比の変動は、ＰＡ−Ｐ
Ｍの値が小さくなるほど大きくなる。

しだがって、空燃比誤差を一定の範囲内に保ち々がら燃
焼量の調節比を犬きくとろうとすれば、ＰＡ−ＰＭの値
を大きくするか、△Ｐ、を小さくしなければならない。

一方、家庭用のガス燃焼機器として給湯用あるいは暖房
用の用途では燃焼量の調節比が見ないし４程度必要であ
る。そのためにＰ□　−ＰＭを太きくすると送風機がき
わめて犬きくなるだけでなく、供給圧の低い都市ガス等
ではＰＡがガス供給圧より高く々り実現不可能である。

まだ、都市ガス以外のガスで実現したとしても、ガス圧
が低下した場合には空燃比制御精度が著しく悪化して良
好な燃焼状態が得られなくなるという問題があった。

更にまた△Ｐｃ、を小さくするにも均圧弁の大きさから
限度があり、経時変化の影響、調整の困難さがあるなど
、家庭用燃焼機器への適用は紺しかった。

発明の目的 本発明は上記従来の問題点を解消するものであり、バー
ナーの燃焼範囲の全域にわたって空燃比を一定に保ち、
燃焼の安定化と高効率化を実現するとともに、ガス器具
へのガス供給圧が低下した場合ニおいても所定の燃焼を
保持することができ、家庭用燃焼機器にも好適なガス燃
焼制御装置を提供することを目的とする。

発明の構成 この目的を達成−するため本発明は、ガスの体積流量を
可変する燃料制御ポンプと、燃焼用空気の体積流量を可
変する空気制御ポンプと、それらを駆動する駆動要素と
、前記燃料制御ポンプと空気制御ポンプの吐出側に設け
られ、ガスと空気を混合する混合器と、さらに下流に設
けたバーナーを有するとともに、燃焼負荷を検出する検
出器と、その検出器の出力信号に応じて前記駆動要素を
制御する制御器とから構成されるものである。

この構成により、ガス量、空気量ともに体積流量で制御
され、さらに混合器で完全に混合されるだめ、所定の空
燃比が精度よく得られる。また検出器の負荷信号に応じ
て駆動要素を制御することにより、所定の空燃比を保持
しつつ燃焼量の制御が可能となる。さらに燃料制御ポン
プとして体積流量を制御する体積ポンプを用いるため、
燃料ガスの供給圧が低下しても、常に所望の空燃比と燃
焼量が得られる。

実施例の説明 以下本発明の一実施例を第２図〜第４図にもとづいて説
明する。

第２図はガス給湯器へ応用したものを示し、１０はガス
コック、１１は可撓性チューブ１２、第１０−ラ１３、
第２０−ラー１４を設けた燃料制御ポンプであるｎまた
１６は可撓性チューブ１２、第１０−ラー１３、第２６
−ラー１４′を設けた同型の空気制御ポンプであり、第
１０−ラー１３゜１３と本体１６の内壁間に可撓性チュ
ーブ１２゜１２をはさみこみ、第２０−ラー１４．１４
’が回転することにより定吐出量が得られるチューブラ
ポンプで構成されている。つまり第２０−ラー１４・１
４の回転速度を制御することにより、体積流量が制御さ
オＬる。

１７は燃料制御ポンプ１１と空気制御ポンプ１６の吐出
側に設けた混合器であり、所定の流量に制御されたガス
と空気は、混合器１゛７で所定の空燃比の混合気となり
、閉止弁１８をへてバーナーＢへ流入し燃焼する。１９
はバーナーＢの上部に設けた熱交換器であり、入口２ｏ
より入った水は熱交換されて湯となり出口２１より放出
される。出口側には湯温を検出する検出器２２が設けら
れ、その信号は制御器２３に送られる。制御器２３では
検出湯温と、設定湯温か比較され（図示せず）、その偏
差信号が、熱要求信号として比較器２４へ送られる。

−２６は燃料制御ポンプ１１と空気制御ポンプ１６を回
転駆動するモーター（駆動要素）であり、その回転数は
、回転数検出器２６［よって検出され、その検出信号は
比較器２４へ入力される。

比較器２４では制御器２３と回転数検出器２６の信号が
比較され、偏差信号に応じてモーター２５０回転数が制
御される。つまり、モーター２５は回転数検出器２６と
比較器２４により閉ループ制御され、高精度に回転数が
制御できる。

第２図は燃料制御ポンプ１１及び空気制御ポンプ１５の
断面構成図を示し、本体１６内には第１０−ラー１３．
１３をシャット２７．２７の周方向に回動自在に保持し
た第２０−ラー１４．１４が回動自在に保持されている
。第２０−ラー１４゜１４には回転軸２８．２８が設け
られており、モーター２５の出力はギヤ２９．２９によ
り、燃料制御ポンプ１１と空気制御ポン１１５０回転力
として伝達される。３０はキャップである。

ここで燃焼機器の定格燃焼量を一定とすると、ガス流量
は、発熱量が異なるだめ、ガス種間で大きく異なる。例
えばＬＰＧ等の高カロリーガスではガス流量は少なく、
都市ガス６０等の低カロリーガスでは流量を多く必要と
する。本実施例では、前記ギヤ２９．２９のギヤ比を変
えることにより、空燃比設定とガス種転換対応を行なう
。

この点について第４図を用いて詳しく説明する。

第４図はモーター２５の回転数Ｎと燃焼制御ポンプ１１
．空気制御ポンプ１５の吐出流量Ｑの関係を示したもの
である。燃焼用空気Ｑａに対して最適空燃比となるガス
流量がＱｇ　とすると必要な回転数はＮ、及びＮｇと々
る。つまり、ギア２９゜２９′によりＮｇ／／Ｎａだけ
燃料制御ポンプ１１０回転数を減速すればよい。なおガ
ス棟転換の際は、ギヤ２９．２９を交換するか、もしく
はクラッチ機構（図示せず）を設け、多段切換を行なっ
てもよい。

以上の構成において次に動作を説明する。

ガスコック１０を開栓するとガスは可撓性チューブ１２
に流入する。この状態では可焼性チューブ１２は第１０
−ラー１３と本体１６により挾まれ、ガス流路は封止さ
れている。電源を投入するとモーター２５が回転を開始
し、ギヤ２９．２９によって所定の回転比で燃料制御ポ
ンプ１１と空気制御ポンプ１６が動作をはじめ、所定の
比率でガスと空気が混合器１７へ吐出され、最適空燃比
の混合気となる。

所定時間（数秒間）混合器１７にプリパージした後閉止
弁１８を開弁すると混合ガスはバーナーＢへ流入し、燃
焼が開始される。

一方、入口２０より流入した水は熱交換器１９で燃焼炎
により熱交換され湯となって出口２１より放出される。

湯温は検出器２２によって検出され、その信号は制御器
２３の設定値と比較され、その偏差信号が比較器２４へ
送られる。モーター２５の回転数は回転検出器２６で常
時検出されており、その信号は比較器２４へ入力される
。比較器２４では制御器２３と回転数検出器２６の信号
が比較され、その偏差信号に応じてモーター２５０回転
数が制御される。つ捷り制御器２３からの信号に一致す
るようにモーター２５０回転数が高精度に制御され、得
たい湯温となるように一定の空燃比を保ちつつ燃焼量の
制御が行なわれる。

以上説明したように本実施例によれば、ガス量。

空気量ともに体積流量で制御され、且つ混合器１７によ
り混合されるだめ、高流量から低流量まで精度良く空燃
比を一定に保つことができ、燃焼の安定化と燃焼効率の
向上が図れる。また燃料制御ポンプ１１としてチューブ
ラポンプ々との体積ポンプを用いたため、ガス供給圧の
高低にかかわらず所定の空燃比を保持することができる
とともに、圧力制御用のガスガバナ、閉止電磁弁及びガ
ス流量制御用の比例制御弁の機能を有するため、省部品
、省スペース化が図れる。

さらに燃料制御ポンプ１１のギヤ２９と卆気制御ポンプ
１６のギヤ２９のギヤ比の調整で空燃比の設定もしくは
、ガス種転換にも対応できる。捷だモーター２６に回転
数検出器２６を設け、フィードバック制御が行なわれる
ため、設定湯温かより精度良く得られるなどの効果が得
られる。

発明の効果 上ｒのごとく本発明は、ガスの体積流量を可変する燃料
制御ポンプと、空気の体積流量を可変する空気制御ポン
プと、それらを駆動する駆動要素と前記燃料制御ポンプ
と空気制御ポンプの吐出側にガスと空気の混合器を設け
るとともに、燃焼負荷検出器とその信号に応じて前記駆
動要素を制御する制御器を設けたものであり、ガス量、
空気量ともに体積流量で制御され、さらに混合器により
混合されるため、高流量から低流量寸での広い燃焼範囲
にわたって、精度良く空燃比を一定に保つことができ、
不完全燃焼等がなく、燃焼効率の向上が図れる。まだ燃
料制御ポンプは、体積ポンプを用いたため、家庭用燃料
ガスの供給圧変動に関係なく常に一定の空燃比もしくは
燃焼量が得られるとともに圧力を一定とするだめのガス
ガバナが不要であり、省部品、コンパクト化を実現する
。

さらに空燃比設定もしくはガス種転換は、燃料制御ポン
プと空気制御ポンプの回転数もしくは速度比制御により
対応できるなどの効果を有するものであり、家庭用燃焼
機器にも好適なガス燃焼制御装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガス燃焼制御装置の構成図、第２図は本
発明のガス燃焼制御装置の一実施例を示す構成図、第３
図は同燃料制御ポンプと空気制御ポンプの断面構造図、
第４図は同モーター回転数と流量の関係図である。 １１・・・・・・燃料制御ポンプ、１２．１２’・・・
・・・可撓性チューブ、１３．１３’・・・・・・第１
０−ラー、１４゜１４・・・・・・第２０−ラー、１６
・・・・・・空気制御ポンプ、１７・・・・・・混合器
、２２・・・・・・検出器、２３・・・・・・制御器、
２４・・・・・・比較器、２５・・・・・・モーター（
駆動要素）、２６・・・・・・回転数検出器、２９．２
９・・−・・・ギヤ、Ｂ・・・−・・バーナー。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第　
１．．７図 第２図 第　３　図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガスの体積流量を可変する燃料制御ポンプと、燃
   焼用空気の体積流量を可変する空気制御ポンプと、前記
   燃料制御ポンプと空気制御ポンプを駆動する駆動要素と
   、ガスと空気を混合する混合器と、前記混合器の下流に
   設けたバーナーを有するとともに、燃焼負荷を検出する
   検出器と、前記検出器の出力信号に応じて前記駆動要素
   を制御する制御器を設け、前記燃焼負荷に応じてガス量
   と燃焼用空気量とを一定の比率で可変するごとく構成し
   たガス燃焼制御装置。
2. （２）燃料制御ポンプと空気制御ポンプを同一の駆動要
   素で駆動するとともに、ギヤを設け、ギヤ比を変えるこ
   とにより、ガス量と空気量の比率を設定するようにした
   特許請求の範囲第１項記載のガス燃焼制御装置。
3. （３）燃料制御ポンプと空気制御ポンプは、可撓性チュ
   ーブと第１０−ラーと第２０−ラーとから構成されるチ
   ューブラポンプとした特許請求の範囲第１項記載のガス
   燃焼制御装置。
4. （４）駆動要素に回転数検出器を設けるとともに、比較
   器を設け、前記制御器と回転数検出器の偏差信号に応じ
   て駆動要素を制御するようにした特許請求の範囲第１項
   記載のガス燃焼制御装置。