JPS59170617A - 比例燃焼方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、主として家庭用の温水器や温風機等の燃焼器
用の燃焼方法に関し、広範囲に燃焼壜を変化できる比例
燃焼方法（二関する。

〔発明の背景〕

省エネルギや使い勝手の観点から、負荷の太きさに応じ
て燃焼量を広範囲に変化できる燃焼器が望まれている。

この場合、各燃焼量において良好燃姑することが必要で
ある。このためには各撚腑量において空気比がその燃焼
器によって定まる良好燃焼する空気比になるように空気
量及び燃料量を制御することが必要である。

このために種々の燃焼方法が提案されている。

その１つは燃料量先導方式であり、負荷の太きさく＝応
じて先ず燃料量を定め、その燃料計を検出して燃料量に
対応した空気量を供給するものである。これは燃料のガ
ス附を制御する比例電磁弁とブンゼンバーナから構成さ
れる。負荷の大きさに応じて比例電磁弁の電磁コイルへ
の通電量な制御して弁の開度を定め、燃料にを変え、こ
の燃料をベンチ、りに噴射して燃料計に応じた空気量を
吸入し、比例燃焼させるものである。また燃焼用送風機
を用いるものでは、比例電磁弁の制御と共に送風機を制
御するようになっている。

他の１つは空気量先導方式であり、前記方式と逆である
。これは、負荷の大きさに応じて送風機の回転数を制御
して空気量を定め、その空気量を検出して空気量に対応
した燃料量を供給するものである。空気量を検出して燃
料量を定める手段としてはゼロガバナがある。これは燃
料通路に設けた弁と、弁を固定したダイヤフラムとから
なり、ダイヤフラムに空気通路の空気圧を導くように設
け、空気量の２乗に比例した空気圧によって弁の開度な
制御し、燃料量を対応させるものである。

また空気量を電気的手段によって検出し、電動弁を制御
して燃料量を定めるものもある。

また、前記両者の折衷方式である。これは負荷の大きさ
に応じて、送風機のダンパを制御して空気量を制御する
と共に、比例電磁弁を制御するものである。

このようにして空気比を一定に制御するようにしている
が、製作誤差等によって空気比が設定値から外れること
がある。そこでフレームロッドや酸素センナで燃琥状態
を検出し、空気比を補正することか考えられる。例えば
、ゼロガバナを用いる方式においては、フレームロッド
によって火炎に電圧を印加して火炎の炎電流値を検出す
るように設け、これで空気比を測定し、一方ゼロガバナ
にはその弁を駆動可能な電磁コイルを設け、炎電流値に
応じて電磁コイルへの通電量を制御］し、燃料量を補正
するものがある。燃料量は電磁コイルの通電量とゼロガ
バナのダイヤプラムに与えられる空気通路の空気圧とに
よって定まる。

従来のものにおいては、特に負荷の大きさの変化に伴っ
て燃焼量を変化させた時、即ち燃焼鼠の過渡時に空気比
が所定値にならず、応答性が悪く、又は発振し、燃焼不
良を生ずるものであった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、負荷の大きさの変化の過渡状態におい
ても空気比が所定に保たれるようにすることにある。

〔発明の概要〕

空気比が設定値になるように燃料量又は空気量を補正す
るのであるが、燃焼状態を検出するセンサ、例えば酸素
濃度センサの出力によってのみ補正量を定めるど、燃焼
量の変化の過渡時に空気比の応答性が悪くなる。そこで
、本発明は、その時点の燃焼量の大きさによって比例定
数を求め、センサによる補正値を補正するようにしたも
のである。また、比例燃焼の開始に当って実質的に燃焼
量を固定した状態で空気比が設定値になるに燃料量又は
空気量を補正して系の原点の設定を行い、その後、比例
燃焼（−移行するようにしている。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を第１閃〜第６肉に示す一実施例により説
明する。本実施例はゼロガバナを用いたものである。

第１図において、１は燃焼に必要な空気と燃料をあらか
じめ混合し燃党させる全一次式のバーナ・　８ であり、例えばセラミックで設けられ、多数の炎口な設
けている。このバーナ１は燃焼量が変化しても所定の比
例燃焼範囲内においては良好に撚暁するよう（二設けら
れているものとする。燃焼室７で燃焼した燃焼ガスは熱
交換器８で熱を奪われて、排気口９から排出される。熱
交換器８は貫流式の水通路８ａと吸熱フィン８ｂとから
なる。

給水口１１から熱交換器８に入った水は温水となって出
湯口１２から流出する。温水温度は温度センサ１３で検
出され、制御装置１４の回転数制御手段１４ａで燃焼用
送風機１５の回転数を制御する。即ち、設定温度と楕妃
温度との差（＝応じて回転数を制御するもので、差が大
きければ回転数は大とする。

一般には比例、微分、積分動作を行う。燃焼用空気送風
機１５がら空気供給通路１６に送風され、ベンチュリ１
８に供給される。ベンチュリ１８の絞り部（＝は燃料供
給ノズル２０が開口している。

２１はゼロガバナで、燃料人口２２を通って供給された
燃料を燃焼空気量に対応した燃料量に制御するものであ
り、吐出口２５からオリフィス２６を介して燃料ノズル
２０に接続されている。燃料量を空気量（二対窓させる
ため、ゼロガバナ２１には、圧力伝送管２３で空気供給
通路１６の円方が与えられている。

１４ｂは燃料量補正手段で、回転数センサ２７と酸素セ
ンサ２８とによってゼロガバナ２１の弁の開度を補正す
る。回転数センサ２７は送風機１５の回転数を検出する
ものであり、例えば、回転軸の近傍にホールＩＣを設け
、このホールＩＣに対向して巨１転軸に永久磁石を固定
することにより構成している。

酸素センサ２８は燃焼ガス中の酸素濃度を検出するもの
であり、例えばジルコニア酸素センナであり。

燃焼室７に設けている、 制御装置１４を回転数制御手段１４ａと燃料量補正手段
とに分割して示しているが、両者は相互に関連している
。また制御装置１４は岩穴のための制御手段を有してい
る。これらを有する制（財）手段１４はマイクロコツピ
ユータとその周辺回路とからなる。

第２図はゼロガバナ２１の詳細を示すものである。

可撓性のダイヤフラム３３の外周部を本体３１．３２間
に気密的に固定し、ダイヤフラム３３の一面側に制前圧
力室３４を形成し、他面側に１次王室３６を形成してい
る。ダイヤフラム３３には弁３５が設けられ、燃料通路
を１次王室３６と被制約圧力室３７とに区切っている。

弁３５はバネ３８とビン３９で固定されている。４０は
当て板である。本体３１．３２は非磁性体で設けている
。４２は気密的に固定した蓋である。４３は圧力伝送管
２３の接続口である。

４５はムービングコイルであり、当て板４ｏに固定した
円筒状のボビン４６に絶縁処理をした細い銅線を巻いて
いる。ムービングコイル４５の両端は本体３２の側面に
設けた端子板４７を介し燃料量補正手段１４ｂに接続さ
れる。端子板４７は本体３２に気密的に固定しである。

ボビン４６は紙やアルミニウムなどの非磁体で溝ｌ戊し
ている。ピン３９で弁に固定した後、ボビン４６を当て
板４０に接置等で固定している。

４８は上下方向に着磁した円環状の永久磁石、４９は永
久磁石４８の下面に位置する磁性体のヨークで、中央に
ボビン４６内に入る磁性体のセンタポール５゜を設けて
いる。５１は永久磁石４８の上面（二位関する磁性体で
円環状に構成されたヨークプレートである。センダポー
ル５０とボビン４６の１損、ムービングコイル４５とコ
ークプレート５１の間には所定の隙間を設け、センタポ
ール５０と３−クプレート５１の間に磁界を設けている
、５５は気密的に固定する蓋で、非磁性体で設けている
蓋５５、ヨーク４９、永久磁石４８、ヨークプレート５
１は順次接石材で固定されている。ムービングコイル４
５に直流の電流、を流すと、電流計に比例した上方間の
力が発生する。この力は従来一般のゼロガバナの圧力設
定用の調圧バネによる押上げ力に相当する。従って弁３
５の位置を固定する力はない。

かかる構成の動作を説明する。送風機１５が運転される
とその燃焼空気の圧力によりゼロガバナ２１の制＆］Ｉ
ＥＥ力室３４の圧力が上昇し、この圧力とムービングコ
イル４５による押上げ力とによってダイヤフラム３３が
押上げられる。弁３５が開き、燃料量［］２２から燃料
（ガス）が被制６ｍ圧力室３７に流入する。

被制約圧力室３７の１モカが上昇すると、弁３５が押下
げられ、被制（財）圧力室３７に流入する燃料の賭が少
なくなり、被制約圧力室３７の圧力が低くなる。このと
き、ダイヤフラム３３の有効直径と弁３５の有効直径は
等しくなるよう構成しているので、入口の圧力により生
じる力は互いに打ち消し合う。したがって、制量圧力室
３４側からダイヤフラム３３が受ける力と、被制約圧力
室３７側から弁３５を通してダイヤフラム３３が受ける
力がつり合うよう被制御室３７の圧力が保たれる。この
圧力で燃料が供給され、オリフィス２６で流出する流量
が調節され、燃料ノズル２０からベンチュリ１８（＝供
給される。

ベンチ、り１８１ｍ供給された燃料と空気は予混合気と
なり、予混合気通路６を通ってバーナ１から流出し、燃
焼する、 回転数制量手段１４ａは、熱焚換器８の出湯口１２の温
水温度を温度センサ１３で検出し、設定温度との差（二
基いて必要とする燃焼容量（＝対応する回転数の電流を
送風機１５に出力する。一方、燃料量補正手段１４ｂは
、回転数センサ２７と（二よって空気量を検出し、酸素
センナ２８（＝よって燃焼状態を検出し、これによって
ムービングコイル４６への電流値を制約し、押上げ力を
変化させ、空気比を補正す１２・ る。

次に、比例燃焼方法を第３□□□により説明する。

燃焼指令が与えられると、制御装置１４は送風機１５、
ムービングコイル４５に所定の電圧Ｖｘを印加すると共
に点火器を駆動し、比例燃焼範囲内の所定の燃ａｔで青
火動作を行う。一般（＝は最小燃曵量又はその近傍で青
火させる。青火した後、酸素センサ２８の出力が圧縮に
なる所定の時間が経過すると、比例燃焼方法の最小の燃
ａｔで燃焼させる。即ち、原点設定の動作を開始させる
。

原点設定の動作は、酸素センサ２８で酸素濃度を測定し
、酸素濃度が設定値か否かを求める。即ち燃料量が最小
燃Ｗｌにおける設定値か否かを求めるものである。設定
値でない場合は設定値となるようにムービングコイル４
５への印加電圧Ｖｘを変え、燃料量を補正する。この印
加電圧の算出に当っては比例、積分、微分動作（ＰＪ、
下、ＰＩＤ動作という）によって行う。印加電圧Ｖｘを
変えた後、所定時間後、前記測定に戻る。この動作を繰
返して酸素濃度を設定値（ユする。測定値が設定値と等
しいかほぼ等しくなると、このときのムービングコイル
４５への印加電圧を保持すると共に原点の印加電圧Ｖｘ
ｏとして記憶する。また、このときの送風機１５の回転
数を測定し、原点の回転数Ｎｆｏとして記憶する。

次（＝負荷の大きさに応じた比例燃焼動作に入る。

温度センサ１３によって出湯温度を求め、設定温度との
偏差を求め、ＰＩＤ動作によって送風機の回転数を定め
る。この回転数による送風圧力とムービングコイル４５
への印加電圧Ｖｘｏとによって燃料が供給される。所定
時間後、この燃焼状態を測定し、空気比が設定値になる
ようにムービングコイル４５への印加電圧Ｖｘｏを補正
する。この印加電圧は、酸素濃度と回転数Ｎｆを測定し
、これと原点の印加電圧Ｖｘｏ　、原点の回転数Ｎｆｏ
とにより決定する。即ち、原点の回転数と現在の回転数
との差（＝基づいて比例定数を求め、この比例定数（＝
よって酸素濃度による補正量を補正している。これ；二
よって過渡状態においても空気比の応答を良くできるも
のである。

・　１５ 比例燃焼動作（＝おいては、負荷の温度に基づく送風機
１５の回転数の設定−ムービングコイル４５の印加電圧
の補正を所定回数、例えば３回繰返したならば、所定時
間この状態を保持し、その後、負荷の温度測定に戻る。

以上の如く、比例燃焼動作の開始に当って原点の設定動
作を行っている。これは、ベンチ、す１８やオリフィス
２６の製作誤差等によってゼロガバナ２１の弁３５の開
度が設定ｉｍりでも空気比は設定値から外れる。そこで
、ベンチ、す１８やオリフィス２６を正確に設けると共
に、ある原点におけるムービングコイル４５への印加電
圧を正確に調整することが必要である。しかし、比例燃
焼範囲の拡大に伴い、製作、調整の許容誤差はより厳し
くなる。さらに特にガス燃料の理論空気量は時間帯によ
っても変化する。そこで、燃焼させ、その燃焼装置及び
燃料に基づいてムービングコイル４５の原点の印加電圧
を定め、調整を行っているものである。

制御装置１４からの指令による動作の応答時定数はムー
ビングコイル４５の方が送風機１５よりもはるかに小さ
いので、空気圧の補正はムービングコイル４５によって
燃料量を補正し、応答を早くしている。

以下、詳細（ユ説明する。

使用する記号は次の通りである。

Ｑａ：　　空気量 Ｑａｏ　：　　原点設定時の空気量ＱａＫａ：　　ベン
チ、す１８の空気通路の面積に比例する定数 Ｐａ：　　送風機１５の空気の供給圧力（制間圧力堅３
４の圧力に同一） Ｐａｏ　：　　原点設定時の空気圧力ＰａＰｏ：　　ゼ
ロガバナ２１のダイヤフラム３３．弁３５゜ムービング
コイル４５の可動部分の重量で決まる圧力 Ｑｇ：　　燃料量 Ｑｇｏ　：　　原点設定時の燃料量ＱｇＫｇ：　　オリ
フィス２６の開口面積に比例する定数Ｐｇ：　　ゼロガ
バナ２１から供給されるガスの圧力Ｎ　；　空気比（空
気過剰率に同一） ６ Ｎｓｅｔ　：　　設定空気比 Ｌｔｈ　：　　燃料の理論空気量 Ｃ：　ゼロガバナ２１の比例定数（１，０に近い定数） ｖｘ：　　ムービングコイル４５への印加′電圧Ｖｘｏ
　：　　原点の印加電圧Ｖｘ △ＰＸ：　　印加電圧Ｖｘにより決まる圧力△Ｐｘｏ　
　：　　原点の圧力△Ｐｘ △Ｐｃ：　　制御動作によって求められる圧力［Ｆ］ｍ
：　　バーナ１に供給される混合気中の燃料の濃度であ
り、酸素センナ２８によって燃焼ガス中の酸素濃度によ
って求めたもの［Ｆ　］ｓｅｔ　：　　Ｎ５ｅｔとなる
燃料の濃度Ｋｐ：　　燃料供給圧力に関する比例定数Ｔ
Ｉ＝　　積分時間 ＴＤ：　　微分時間 ｔ　：　時間 Ｎｆ：　　送風機１５の回転数 Ｎｆｏ　：　　原点設定時の回転数Ｎｆ［Ｘｏ］ｏ　　
：　　原点設定時の値 ［Ｘ］１　：　　現在の値 ［Ｎｆｏ］ｏ　：　　原点設定時の回転数［Ｎｆ］ｘ　
　：　　現在の回転数 さて、バーナ１に供給される空気＠Ｑａ、燃料量Ｑｇは
それぞれ（１）式、（２）式で求められる。

Ｑａ＝Ｋａ５−　・・・・・・・・・　（１）Ｑｇ　＝
　Ｋｇ　ＪＦ；ｉ”　　・・・・・・・・・　（２）バ
ーナ１に供給された空気量と燃料量とによる空気比（空
気過剰率に同じ）Ｎは（３）式で求まる。

（３）式を臀き変えると（４）式になる。

ｐｇ＝　−一監一一”　Ｐａ　　四・・・・・（４）Ｎ
−Ｌｔｈ−Ｋｇ 一方、ゼロガバナ２１（＝よる燃料供給圧力Ｐｇは（５
）式で示される。

Ｐｇ　＝　Ｃ−Ｐａ　−Ｐｏ＋△Ｐｘ　　　　−−−−
−−−・−（５）ゼロガバナ２１のムービングコイル４
５への印加電圧Ｖｘが零（△Ｐｘ＝Ｏ）のときのゼロガ
バナ２１の空気圧力Ｐａと燃料供給圧力Ｐｇとの関係は
、（４）式の数値（Ｋａ、　Ｋｇ、　　Ｎ、　　Ｌｔｈ
）の値がある値のとき。

、１９　。

第４因のａｏの直線で示す通りである。

さて、空気比Ｎを帛に一定にする（すなわち、燃焼ガス
中の酸素濃度な縮に一定にすることである）ためには−
系の空気圧力Ｐａとガス供給円方Ｐｇとの関係は第４図
ｂｏ、　ｂｘ、　ｂｚの曲線で示すように原点０を通る
直線関係でなければならない。

直線ｂｏは直線ａＱの特性の系に（５）式に示す如くゼ
ロガバナ２１の可動部分の重量による圧力Ｐｏに等しい
圧力△ｈをムービングコイル４５への印加Ｍ、　ＲＥ　
Ｖｘによって与えることにより得たものである。

直線ｂｏは（４）式の定数（Ｋａ、　Ｆ、ｇ、　　Ｌｔ
ｈの値）が標準設定の場合に、空気比Ｎが一定に制御さ
れるための空気圧力Ｐａとガス供給圧力Ｐｇとの関係を
示すものである。直線ｂ１は製作誤差や燃料の成分の変
動により、Ｋｇ、　Ｌｔｈが大きくなり、Ｋａが小さく
なった場合に、空気比Ｎが一定に制御されるためのＰａ
とＰｇとの関係を示すものである。直線ｂ２は逆にＫｇ
、　Ｌｔｈが小さくなり、ｋが大きくなった場合に、空
気比Ｎが一定に制御されるためのＰａとＰｇとの関係を
示すものである。ｂｘ、　ｂｚは許容範囲を示すもので
ある、 そこで、第３図の原点設定の動作で説明したよう（＝、
送風機１５の回転数を固定した状態で燃焼ガス中の酸素
濃度を測定し、印加′磁圧Ｖｘ即ち△ｈを補正し、△ｈ
をＰｏに近ずける。

この補正は（６）式によって行う。ここでは酸素濃度を
バーナ１（＝供給される混合気中の燃料の濃度［Ｆ］ｍ
に置換している。△Ｐｃはムービングコイル４５による
圧力△ｈの補正圧力であり、これによって新たな印加電
圧を求める。

測定値［Ｆ］ｍが設定値［Ｆ］ｓｅｔに等しいがほぼ等
しくなるまで補正動作を行九尚、はぼ等しいか否かの判
定は、例えば［Ｆ　］ｍの変化の勾配の大小とも合せて
行うようにしてもよい。

以上によって原点の印加電圧Ｖｘｏ即ち原点の圧力△Ｐ
ｘｏが定まる。

この△ＰｘｏはＰｏと等しいことが望ましいが、等２υ
　゛ しくない場合でも△ＰｘｏはＰｏにほぼ等しく、特にそ
の時点の△Ｐｘｏが求まる。従って従来製品の出荷時点
に調整する場合よりより高精度といえる。

原点の印加電圧Ｖｘｏは記憶し、また次の補正動作まで
出力を保持する。またＶｘｏを求めたときの送風機１５
の回転数を回転センサ２７で測定し、Ｎｆ。

として記憶する。

上記原点設定の動作によって原点の子方△Ｐｘ。

が求まり、その系の特性はａｌとなる６Ｐａｏは原点設
定時点の空気圧力である。

従って、比例燃焼動作においては、この状態の特性ａｌ
を基準として特性ｂ１との圧力差△Ｐｃを（６）式、（
７）式で求め、（８）式でムービングコイル４５による
圧力△ｈを求め、△ｈに相当する印加電圧Ｖｘを出力す
る。

比例燃焼動作においては、カウタを０とし、次（二温度
七ンサ１３によって出湯温度［Ｔ］ｍを求め、ＰＩＤ動
作（二よって送風機１５の回転数を定める。

次に所定時間後、回転数センサ２７で回転数Ｎｆを求め
、酸素センサ２８で［Ｆ］ｍを求め、（７）式、（６）
式。

（８）式を計算し、△六を出力する。

Ｋｐ　＝　Ｋｏ　（Ｎｆ２−Ｎｆｏ２）　＋Ｋｐｏ　　
−（７）△Ｐｘ＝△Ｐｘｏ＋△Ｐｃ　　・・・・山・・
・・・・山・団・　（８）第４図かられかるように△Ｐ
ｃは燃尭滑に比例している。即ち、△Ｐｃは空気圧力の
差（その時点の圧力Ｆａｘ　−Ｐａｏ　）に比例してい
るので、（６）式のガス供給田力に関する比例定数弁は
（９）式のように、田力差（Ｐａ１−　Ｐａｏ　）の関
数となる。

Ｋｐ＝に１（Ｐａ−Ｐａｏ）　　−・−−−山・・（９
）ここで、空気圧力Ｐａは空気＠Ｑａに比例し、Ｑａは
送風機１５の回転数Ｎｆに比例するので、（９）式は叫
式のようになる。

Ｋｐ　＝　Ｋ２　（Ｎｆ２−　Ｎｆ２）　　・・・・山
・・・山・・・・・　（７）（１）式では、送風機の回
転数がＮｆ　＝ＮｆｏとなるとＫｐ　＝　Ｏとなり、（
６）式の制御子方△Ｐｃは零となり、制御動作を行なわ
れなくなるので、富数項Ｋｐｏを加え、（力式としたも
のである。

このよう（−１単（＝酸素濃度のみで△ｈを求めている
のではなく、現在の回転数と原点の回転数との差を比例
定数とし、これで酸素濃度による補正計を補正し、△ｈ
を求めるものである。

△ｈを出力したならば、カウンタに１を加え、カウンタ
が３未満であれば、所定時間の計時に戻る。（６）式、
（７）式、（８）式の計算を３回実行したならば、カウ
ンタをＯとし、温水温度の検出に戻り、上記動作を繰返
す。

上記比例燃焼中の△ｈの補正動作を第５（９）により詳
細に説明する。

（６）式の（）を次のようにする。

Ｚ−箭づｚｄｔ　−１−ＴＤ肝＝Ｘ　・・・叫・・・・
・（９）従って△ｈは（６）式、μｓ式で与えられる。

△ｈ−△ＰＸＯ＋ＫＩ）（［Ｘ］１−［Ｘｏ］ｏ）　”
団・０２ｒＫｐ＝Ｋｏ（［Ｎｆ］１２−［Ｎｆｏ］ｏ２
）−１−Ｋｐｏ　　−−−−−−（Ｌｍ（６）式、（１
１式の［Ｘｏ　］ｏ　、　［Ｎｆｏ　］ｏ　　はメモリ
に記憶されている原点の値である。［Ｘ］Ｌ、　［Ｎｆ
］ｔ　　メモリ（＝記憶されている現在の値である。

第５因において、点（０）においては△Ｐｘ−△Ｐｘ。

となって原点設定される。（６）式のりはＫｐｏである
。

酸素濃度、回転数の測定によって［Ｘｏ］ｏ、［Ｘ］ｔ
　。

Ｚｊ　　・ ［Ｎｆｏ　］ｏ、　［Ｎｆ　］１　ｉ二はそれぞれ［Ｘ
ｏ］ｏ、　［ＸＯ］１１［Ｎｆｏ］ｏ、　［Ｎｆｏ］ｘ
が入力されている。

回転数がＮｆＯからＮｆ、に変化した点（２）（二おい
ては酸素濃度と回転数が測定され、回転数が変化してい
るので、［Ｎｆ］、には［Ｎｈ］１が与えられる。

一方、［ｘ］１は従前の［ＸＯ］１である。従って、△
ｈは（６）式よって△Ｐｘ１　＝△ＰｘＯとなり、これ
が出力される。

点（１）では、酸素濃度、回転数が測定され、同一回転
数であるので、［Ｘ］１は［Ｘ１］１となる。従って（
６）式、（１３式は次の通りとなり、△ｈは△Ｐｘｌ’
となる。

△Ｐｘ＝△Ｐｘｏ＋Ｋｐ（［Ｘｘｌｔ　　［Ｘｏ、］ｏ
）Ｋｐ　＝　Ｋｏ　（［Ｎｆｔ　］　　［Ｎｆｏ　］ｏ
　）　＋　Ｋｐ。

（１）点（＝おいて目標値ｂｘに対して偏差を生ずるの
は、補正誤差又は補正動作中のためである。

さらに回転数が上昇したＮｆ２の点（２）（＝おいては
、従来と同様（＝測定され、［Ｎｆ］１には［Ｎｆｚ：
ｈ、［ｘ］１には［Ｘｘｌｔが与えられる。従って（２
）式、μｓ式により△ｈは△Ｐｘ２となる。

４ （２）点においては［Ｘ］１には［Ｘ２］１が与えられ
、△ｈは△ＰＸ２’となる。

原点設定を行い、原点設定時の印加電圧Ｖｘ（１、回転
数Ｎｆ、　、現在の酸素濃度、現在の回転数Ｎｆとによ
り比例燃焼動作の補正を行った場合の特性を第６図に示
す。本図は空気量を最大撚暁容量の１００％から最小Ｉ
ｍ暁容量の２０％に変化させた場合の空気比Ｎの変化を
示すものである。空気比ＮのＮ５ｅｔは１．１５である
。またＫｏ　、　Ｋｐｏ　、　ＴＩＩ　ＴＤ、　　ｔは
最適条件に設定している。また本図はシ、ミレーシまン
の結果を示すものである。また、酸素センナ２８は初期
設定の開始時、所定温度になっており、また温度によっ
て出力が変化しないとしている。また初期設定は２０％
で行っている。

第６図の下部は空気＠伽の変化（即ち、燃焼量の変化）
を示し、上部に空気比Ｎの変化を示す。

このように空気比ＮはＱａが急変する過渡時（二Ｎは変
化するが、その幅は小さい。他は設定空気比Ｎ５ｅｔと
なっている。今、バーナ１の目標空気比Ｎ５ｅｔを１，
１５とし良好燃晩域をＮ中１．０５〜１．５とすれば、
十分に入っているものである。

尚、原点の回転数ＮｆＯを測定で求め【いるが、実測；
二よって求めた所定値でもよい。

上記方法（−よる補正方法の効果を明瞭にするため、失
敗例を説明する。原点設定の動作を行なわず、比例燃焼
動作を行なわせながら酸素センナ２８による測定値のみ
（二基づいてムービングコイル４５の印加電圧を補正す
る方法である。これは特性ａＯをＫａ、　Ｋｇ、　　Ｌ
ｔｈが標準面りに設計されたものとし、この特性ａＱを
基準として、今、系が特性ｂ１であれば、ａＱとｂｌと
の差の△ｈな［Ｆ］ｍで制御する６　（但し、空気量は
関与させない）ものである。しかしこの方法では、シュ
ミレージョン結果によれば、ゆ、Ｔｐ、ＴＤを最適の値
に設定しても過渡時には空気比は良好燃焼域から大きく
外れるものであった。

上記実施例では比例燃焼範囲の全域（＝渡って。

Ｎ５ｅｔ値を一定；＝シているか、その燃焼器の良好悌
暁空気比等（−合せて小燃焼容置域と大燃焼容筐域では
異なせらせてもよい。

酸素センサ２８は小燃焼容喰と大燃廃容曜で温度が異な
り、その出力は変化する、酸素センサ２８の温度をほぼ
一定にする手段として１例えば、酸素センサ２８を両端
が開口した筒状とし、この筒内（−送風機１５からの空
気の一部を流し、冷却することも考えられる。

また、回転数制（財）手段１４ｂは、Ｎ転数センサ２７
の信号を入力し、送風機１５の実際の回転数を回転数制
（財）手段１４ｂの出力に一致するように補正すること
がよい。

また、ゼロガバナを用いるもの（従来のゼロガバナはム
ービングコイル４５等の代りに調比バネを用いている。

）では一般（＝低燃焼容晰側の空燃比の誤差が大きくな
り燃焼不良を生じやすい。そこで本発明では空燃比の誤
差の大きい最小燃焼容量でチェックして補正している。

また、補正を行う燃焼容量で骨太させて補正を行ってい
るので、不良燃焼を生ずる燃焼容量の発生を防止できる
。

前記の実施例では青火初期にゼロガバナの設定・　２７
・ 動作を行なったが、暖房機、温水暖房用温水機など、長
時間連続運転するものでは、ある時間間隔で該設定動作
を行なっても良い、こうすることにより、長時間の間（
：、生じる何らかの影響（例えば、理論空気ＩＬｔｈの
変化）をなくすることができる。

また、連続燃焼中で負荷が最小燃焼容量になったとき行
うよう（ニしてもよい。

また、瞬間式給湯機に用いるものでは、設定温度に達す
ることによって燃焼を停止してもＶｘＯの印加電圧を記
憶させておき、所定時間内や流水を検出するフロースイ
ッチがＯＮしている時間内の再着火の場合は直ちにＶｘ
□を出力して、設定動作の時間を短縮し、応答性を改善
することも考えられる。

また、本発明は２次空気を用いるバーナにも応用できる
ものである。

本発明は上記方式の燃艷器以外にも利用できるものであ
る、例えば、送風機からの送風管の途中（＝風量センナ
を設け、この風量センナの出力に応じて電磁弁等を制御
し、ガス置を制御する方式に８ おいては、回転数セッサを風情センサ、ムービングコイ
ルを電磁弁等と考えればよい。

前記実施例では原定設定を行い、次に酸素濃度と回転数
によって補正するようにしているが、これに限定される
ものではない、例えば、空気比Ｎの許容誤差が大きくと
れるもの、直線ｂ１〜直線ｂ２間の誤差が小さいもの、
予じめかなりの精度で手動で△ＰＸＯを設定できるもの
等については、原点設定の動作を除いたり、原点の回転
数の測定を除いたり、種々変形することができるであろ
う。

また、燃焼ガスから空気比を求める手段としては他の手
段でもよいことはもちろんである。

原点設定の他の手段について第７図、第８図により説明
する。ジルゴニア酸素センサ２８の出力特性は第７図（
−示す通り空気比Ｎ　＝　ｉ、　Ｏ付近で急変し、これ
よりＮが小さい場合、出力はあるしきい値Ｖｓより高く
、Ｎが大きい場合、Ｖｓより小さくなる６第８図は制御
装＠１４のプログラムを示す。その他の構成は第１図、
第２図の実施例と同様である。

かかる構成の補正動作を説明する。、石火時、最小燃焼
嘔付近の空気量を供給し、空気比Ｎが１．０よりも小さ
くなるようあらかじめ設定した電圧Ｖ。

をムービングコイル４５に印加する。この状態の酸素セ
ンナ２８の出力の状態を第７図に番号０で示している。

３看火すると酸素センサ２８の出力をあらかじめ設定し
たしきい値Ｖｓと比較し、酸素センサ２８の出力の方が
太きいときはムービングコイル４５への印加電圧を下げ
る。このようにして酸素センサ出力がしきい値ＶＢより
も小さくなる（番号３の状態）と、次にあらかじめ定め
た電圧■を減じ、電圧（ＶＯ−Ｖｎ−Ｖｋ　）を印加し
く番号４の状態）、保持する。電圧■は空気比Ｎ　＝　
１．０からＮ　＝　Ｎ５ｅｔにできる燃料量に相当する
ものである。以下は的記実施例と同一である。

〔発明の効果〕

以上の如く本発明は、ｆｆｌさせてその系の原点の設定
を行ったり、燃焼看に基づいて比例定数を求め、それに
よって空気比を測定するセンサの出力を補正しているの
で、燃ａｍの変化の過渡時の・　３１　・ 空気比の応答性を良くでき、縮に良好燃暁できるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１区は本発明の一実施例の＠暁装置の全体構成図、４
３２図は本発明の一実施例のゼロがパ→゛の縦断面図、
第３図は本発明の一実施例の制御装置のフローチャート
、第４図は第１図の燃焼装置の空気千力とガス子方の関
係図、第５臣は第１図の燃暁装置の空気千力とガス上刃
の関係図、第６閃は本発明の一実施例の方法（二よって
空気量を変化させた時の空気比の側副特性を示す図、第
７刃はジルコニア酸素センサの特性を示す図、第８図は
本発明の他の実施例の原点設定のフローチャートである
。 １・・・全一次式バーナ　　７・・・燃焼￥８・・・熱
交換器　　　　　１２・・・出湯口１３・・・温間セン
サ　　　　１４・・・別画装置１４ａ・・・回転数側副
手段　１４ｂ・・・燃料頃補正手段１５・・・送風機　
　　　　　１８・・・ベンチュリ２０・・・憾料ノズル
　　　　２１・・・ゼロガバナ９つ ２２・・・燃料入口　　　　　２５・・・燃料出口２７
・・・回転数セッサ　　　２８・・・酸素センサ３３・
・・ダイヤフラム　　　４５・・・ムービングコイル４
６・・・ボビン　　　　　　４８・・・永久磁石４９・
・・ヨーク　　　　　　　５１・・・ヨークプレート混 生６図 性器　ｔ　Ｏリ オδ図　　　　オフ図 スタート あ　　°・ 最・１・の燃犬屹量で・　　　　　や　　　　　　　２
戯　　も ′ち Ｎ擾ｌ、ＯＪすもノｊ＼さく、） す５刈ざ煙量ト供給　　　　や 蝙 するよシ１私−ごング　　　　　　錘　　　　　　　　
　　　。 に戸力°定のψす１Ｖ０ ／、ＯＮδｅｔ θＵ１乞ンリンサ″ｌＺ”Ｑ　　　　　　　　　　　望
気、比　Ｎｋ須１定し記憶 １−＞７１ （Ｖｏ−Ｖｎ）の電圧玉 Ｐｉ−Ｆｌ−＞：η Ｚ／７？と測定し記憶 ｔＱ＞”１ｆｙｔ　　　　。 ハか−Ｖη−め０の雷圧

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、負荷の大きさに応じて空気量と燃料量を変えて健装
   置を変化させ、空気量と理論空気量との比である空気比
   に関する大きさを検出可能なセンサで燃焼ガスを測定し
   、センサの出力で空気比が設定値になるように燃料又は
   空気の一方を補正要素としてその置を補正する比例燃焼
   方法において、空気比の設定値とセンサによって測定し
   た空気比との偏差に基づく第１の数値と、現在の非補正
   要素の社に基づく数値であって非補正要素の置の大きさ
   に反比例する第２の数値とを求め、第１の数値と第２の
   数値との積による数値を補正要素の量として出力するこ
   とを特徴とする比例燃焼方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記現在の非補正
   要素の１は測定ｔ：よって求めたものであることを特徴
   とする比例燃焼方法。 ３、負荷の大きさに応じて空気量と燃料量な変えて燃ｔ
   ’！１を変化させ、空気量と理論空気量との比である空
   気比に関する大きさを検出可能なセンサで燃焼ガスを測
   定し、センサの出力で空気比が設定値になるよう（Ｚ燃
   料又は空気の一方を補正要素としてその凱を補正する比
   例燃焼方法において、所定の燃焼量で燃焼させ、この撚
   暁における空気比をセンナで測足し、センサの出力で設
   定値になるように非補正要素の黴を固定した状態で補正
   要素の量を制阻し、センサによって測定した空気比が設
   定値（−なった時の補正要素の晴を原点の補正要素の量
   として記憶し、 次（＝、負荷の大きさに応じた燃焼量で燃焼させ、この
   燃焼における空気比を測定し、測定した空気比と設定値
   との偏差に基づいて第１の数値を求め、原点の補正要素
   の量である巣２の数値に第１の数値を加算した数値を現
   在の補正要素の階として出力することを特徴とする比例
   燃焼方法。 ４、特許請求の範囲第３項において、前記原点の補正要
   素の量を求める燃焼量は比較的小ｍａ徴であることを特
   徴とする比例燃焼方法。 ５、特許請求の範囲第３項において、前記原点の補正要
   素の喰を求めるＩ時期は青火後であって比例燃焼に移肖
   する以前に設定しであることを特徴とする比例燃焼方法
   。 ６、負荷の大きさに応じて空気量と熱料用を変えて燃焼
   量を変化させ、空気量と理論空気量との比である空気比
   に関する大きさを検出可能なセンナで燃焼ガスを測定し
   、センナの出力で空気比が設定値になるように燃料又は
   空気の一方を補正要素としてそのにを補正する比例燃焼
   方法（＝おいて、所定の燃焼量で燃焼させ、この燃焼（
   −おける空気比をセンサで測定し、セン・すの出力で設
   定値になるように非補正要素の量を固定した状態で補正
   要素の歓を制（財）し、センサによって測定した空気比
   が設定値になった時の補正要素の罎を原点の補正要素の
   晴として記憶し、 次に、負荷の大きさに応じた燃焼器で燃焼させ、この燻
   焼における空気比を測定し、測定した空気比と設定値と
   の偏差に基づく第１の数値と、現在の非補正要素の＠（
   ＝基づく数値であって非補正要素の喰の大きさに反比例
   する第２の数値とを求め。 第１の数値と第２の数値との債による第３の数値に原点
   の補正要素の車である第４の数値を加算した数値を現在
   の補正要素の眉として出力することを特徴とする比例燃
   焼方法。 ７、特許請求の範囲第６項において、ｎｉｌ記原点の補
   正要素の鎗を求める燃焼璽は比較的小燃廓晴であること
   を特徴とする比例燃（見方法。 ８、特許請求の範囲第６項において、＠記原点の補正要
   素の蹟を求める時期は青火後であって比例ｍ暁に移行す
   る以内■に設定しであることを特徴とする比例燃焼方法
   。 ９、特許請求の範囲第６項において、前記現在の非補正
   要素の獣は測定（二よって求めたものであることを特徴
   とする比例燃焼方法。 １０、特許請求の範囲第６項において、前記第２の数値
   は、現在の燃焼量の非補＋Ｅ要素の晴と原点の補正要素
   の眼を定めた時の原点の非補正要素の眼との差に基づく
   ものであることを特徴とする比例燃焼方法。