JPS6029516A - 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、負荷に応じて燃焼量を連続可変する２　ベー
ジ。

とともに燃焼用空気量（以下単に空気量という）とガス
量の比（以下空燃比と称す）をほぼ一定に保ち燃焼の安
定性と高効率を実現するだめの、特に家庭用機器に用い
られ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（あるいはゼロガバナ方式）がよく知られてい
る。

第１図において、空気通路には送風機１、空気量調節弁
２及び空気絞り３が、ガス通路にはゼロガバナ４、ガス
絞り５がそれぞれ設けられ、空気絞りａとガス絞り５の
下流に混合部６が設けられ混合ガスはバーナ７に供給さ
れる。ゼロガバナ４はガス通路の開度を調節する弁８と
弁８に連結されゼロガバナ出口９と背圧室１０との圧力
差を受けるダイアフラム１１と弁８及びダイヤフラム１
１の重量をささえるスプリング１２と調節ネジ１３とを
有している。ゼロガバナ４の背圧室１゜には導圧管１４
を経て空気絞り３の上流の圧力が３ベー〕゛ 導かれる。

上記の構成により、ゼロガバナ４はダイヤフラム１１で
ゼロガバナ出口９と背圧室１０の圧力差を受けその圧力
差が無くなるように弁８を自動調節する。すなわちガス
絞り５の上流の圧力Ｐ。を空気絞り３の上流の圧力ＰＡ
と等しく調節する。

空気量調節弁２で空気量を変化させるとＰＡの変化に従
ってＰＧが追従し空気量に応じたガス量が供給される。

ここでゼロガバナ４には、弁８の受けるゼロガバナ入口
圧力、ダイヤフラム１１の剛性、さらにダイヤフラム１
１やスプリング１２の温度による特性変化等により調節
誤差がある。調圧誤差をＰＧとすると、ＰＧ＝ＰＡ十Ｐ
、と表わせる。

空気量をＱＡ１ガス量をＱ。、混合部６の圧力をＰ　空
気絞りの定数をＫＡ１Ａ１ガス量定数をＭ） ＫＧとすると、 ＯＡ＝　Ｋ　Ａｖ’７弓Ｊ下マ　−（１）ＱＧ＝ＫＧ石
弓Ｊ下阿　−（２） であるから、空燃比ＱＡ／ＱＧは 特開昭ＧＯ−２９５１６（２） で表わせる。

（３）式において、ＰＡ−ＰＭは空気量ＯＡの２乗に比
例する値であるから、一定の調圧誤差ＰＥによる空燃比
の変動は空気量を小さくしていくほど加速度的に増えて
いく。第２図ａは空気量に対するガス量の特性、第２図
すは空気量対空燃比の関係を示すグラフである。第２図
において１および４はｐ　＝ｏのとき、２および５けｐ
Ｅ＞ｏの一ε 定値のとき、３および６はｐＥ＜ｏの一定値のときの特
性である。１のＰ。−０のとき、点７でガス量が最小ガ
ス量Ｑ。１になるよう空気量の最低値ＱＡ１を決めると
、同じ最小空気量ＱＡ１でも３の特性の場合には点８と
なりガス量はＱ。２ま５ページ で下がってしまう。この時バーナは燃焼可能な燃焼量下
限を下回り失火する危険がある。点８での空燃比は点９
となりバーナの空燃比上限値１０を越え、ＣＯの発生、
リフトによる失火の危険もある。これらを防ぐだめに、
空気量の最小値を同図ＱＡ２まで大きくすると、最小燃
焼量が大きくなり、燃焼量調節比が小さくなることを意
味する。

またこのときでも点１０から点１１の範囲で最小燃焼量
が変動する。

（３）式において一定のＰ　で空燃比の変動を小ささ くするには、ＰＡ−ＰＭの値を大きくすれば良いが定格
空気量時のＰＡＯ値を大きくすることであり、送風機１
が大きくなるばかりでなく、低ガス圧の家庭用都市ガス
燃料ではＰＡＯ値が供給ガス圧よりも高くなって使えな
い等の問題点を有していた。

発明の目的 本発明はかかる従来の問題を解消するもので、送風機を
大きくすることなく、燃焼量調節比を大きくシ、最小燃
焼量の変動を小さくするとともに６ページ 空燃比の変動を抑えて、燃焼の安全性、安定性を高める
ことを目的とする。

発明の構成 この目的を達成するために本発明は、空気通路に空気量
の最小値規制手段を有する空気量調節手段を、ガス通路
にガス比例制御弁とを設け、空気絞りの上流とガス絞り
の」上流との圧力差に応じた電気信号を発生する差圧検
出器と、前記差圧検出器の信号を増幅・演算しガス比例
制御弁を駆動して前記差圧検出器の信号が雰になるよう
制御する空燃比制御回路と、前記空燃比制御回路とガス
比例制御弁との中間にガス比例制御弁の駆動信号の最小
値を規制する最小値制御回路を設けたものである。この
構成によって、空気量の最小値が規制されるとともに、
このときの差圧検出器の誤差によるＰＧの調圧誤差があ
っても、ガス量はガス比例制御弁の駆動信号の最小値規
制回路によって定められた一定の値より小さくならない
ように作用する。

実施例の説明 ７　ｌニー〕 以下、本発明の実施例を第３図、第４図、第５図を使っ
て詳細に説明する。

第３図において、空気通路には送風機１と空気絞り３が
、ガス通路にはガス比例制御弁１５とガス絞り５がそれ
ぞれ設けられ、空気絞し３とガス絞り５との下流に混合
部６が設けられ混合ガスはバーナ７に供給される。空気
絞り３の上流の圧力とガス絞り５の上流の圧力は差圧検
出器１６にそれぞれ導かれる。バーナ７によって加熱さ
れる熱交換器１７の出口にはサーミスタ１８が設けられ
、サーミスタ１９の信号は温度設定器１９の信号と比較
され、温度制御演算回路２０、回転数最小値規制回路２
１、回転数調節回路２２を経て送風機１のモータを駆動
する。−力差圧検出器１６の信号は空燃比制御回路２３
に入力され、空燃比制御回路２３の出力は駆動電流最小
値規制回路２４を経てガス比例制御弁１５の電磁コイル
に電流を供給するよう構成される。なお第１図と同一部
材には同一番号を付している。

上記構成において、差圧検出器１６はＰＡとＰＧの差圧
に比例した電気信号である差圧信号を発生し、空燃比制
御回路２３はその信号を増幅し比例制御弁１５を調節す
ることにより、差圧信号が雰となるようにすなわちＰＧ
＝ＰＡとなるようにフィードパンク制御する。ここで空
燃比制御回路２３に積分要素を持たせることにより定常
偏差なく差圧信号を雰にすることができる。従来例と同
様（３）式の関係により、空気量に応じたガス量が供給
される。この場合Ｐ　に相当するのは差圧検出ε 器１６の誤差である。

一方、サーミスター８は熱交換器１７の出口の被加熱体
の温度を検出し、温度設定器１９で設定された温度と差
があれば温度制御回路２０が、回転数調節回路２２の回
転数設定信号を調節して送風機１の回転数を変化させ、
空気量が変化することにより前述の動作で空気量に応じ
たガス量が自動調節されバーナの燃焼量を調節して被加
熱体の温度を一定に保つ。被加熱体の流量、設定温度の
広い範囲で温度制御するためには、燃焼量を広い範囲で
変化させる必要があるが、バーナ７は安定９　ページ な燃焼をする燃焼量の下限値があるため、空気先導型の
この方式では空気量の最小値を規制する。

回転数最小値規制回路２１が回転数調節回路２２に与え
られる回転数設定信号の最小値を規制することでこの目
的を達成している。回転数最小値規制回路２１と回転数
調節回路２２で空気量の最小値規制手段を有する空気量
調節手段を構成している。

第４図ａはガス比例制御弁１５の電磁コイル電流対ガス
量の特性である。バーナの・燃焼量下限値ＱＧ３に対す
る電磁コイル電流は！。３となる。

第４図すは駆動電流最小値規制回路２４の入力信号対出
力電流の特性であり出力電流は前述のＩＣ３の値以下に
はならない。第４図ａの電磁コイル電流対ガス量の特性
の非直線性、バラツキは空燃比調節回路２３のフィード
バックにより吸収されるため空燃比の変動にはならない
。ＱＧ３に対するＩＣ３のバラツキは駆動電流最小値規
制回路に調節手段を設けることによって吸収できる。第
５図ａは本実施例の最小空気量付近の空気量対ガス量１
０ページ の特性第５図すは同じく空気量対空燃比の特性を示す。

同図１２及び１５はｐ　＝ｏのとき１３及ε び１６はＰ　〉０の一定値のとき１４及び１７はε ｐＥ＜ｏの一定値のときの特性である。１２のときバー
ナの燃焼量下限値ＱＧ３になる空気量ＱＡ３が前述の回
転数最小値規制回路２１により設定され点１８が規制さ
れる。１４のとき差圧センサ１６の出力信号は常に雰に
保たれるため差圧センサ１６の誤差だけＰＧがＰＡより
も低く保たれる。

同一空気量に対してガス比例弁１５の駆動電流が１２の
ときよりも小さくなっており点１９で第４図のＩ。３に
達する。これ以上空気量を絞っても駆動電流が一定とな
りガス量（ｄＱＱ３に保たれ最小空気量では点１８とな
る。−力学燃比はＰ　〈ε ０のとき１７の特性で、空気量の減少に従って空燃比が
上昇するが前記点１９に相当する点２ｏでガス量が最小
値Ｑ。３に規制されるため、以後空気量の減少に従って
空燃比は下降し、最小空気量ＱＡ３で点２１となる。空
燃比は従来例で示した点９まで上昇することなく、バー
ナの空燃比上限１１　ページ 値１０の範囲に納まる。捷だ最小燃焼量のバラツキも点
１８から点２２となり小さくできる。よって燃焼の安全
性、安定性を保ちながら燃焼量調節比を大きくとれるだ
め、被加熱体の流量、設定温度の広い範囲で安定した温
度制御が可能となる。

発明の効果 以上のように本発明のガス燃焼制御装置によれば次の効
果が得られる。

（１）空気通路に最小値規制手段を有する空気量調節手
段とガス通路にガス比例制御弁を設け、空気絞り上流の
圧力とガス絞り上流の圧力の差圧を検出する差圧検出器
の信号を空燃比制御回路で増幅し、最小値規制回路を経
て前記ガス比例弁を駆動するよう構成したことにより、
空気量の最小値を安定に保ち、差圧検出器の誤差による
ガス量の減小を最小値規制回路により防止するよう作用
し、燃焼量がバーナ燃焼量下限値より低下するのを防止
でき失火の危険が防げるとともに、空燃比の異常な上昇
を防止してＣＯの発生、リフトの発生を防止し安定な燃
焼を保つことができる。

（２）空気量の最小値は最適空燃比でのバーナ燃焼量下
限値に相当する値まで小さく設定しても前記（１）項の
燃焼の安定性が保てるため、送風機を大型化することな
く、燃焼量調節比を大きくとれ、広範なバーナの熱負荷
の変化に対応して燃焼量を調節できる。

【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ａ、
ｂは従来例の空気量対ガス量の特性図及び空気量対空燃
比の特性図、第３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４図ａは本発明の一実施例のガス
比例制御弁の電磁コイル電流対ガス量の特性図、第４図
すは本発明の一実施例の駆動電流最小値規制回路の入力
信号対出力電流の特性図、第５図ａ、ｂは本発明の一実
施例の空気量対ガス量の特性図及び空気量対空燃比の特
性図である。 １・・・・・・送風機、３・・・・・・空気絞り、５・
・・・・・ガス絞り、６・・・・・・混合部、１５・・
・・・・ガス比例制御弁、１６・・・・・・差圧検出器
、２１・・・・・・回転数最小値親制御３ページ゛ 回路、２２・・・・・・回転数調節回路、２３・・・・
・・空燃比制御回路、２４・・・・・・駆動電流最小値
規制回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 ３ 第２図 ＱＡＩ　ＱＡ２空九量 第３図 第４図 （ａ） （υ 入カイ番号 ５３５　図 ２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 空気通路に設けた燃焼用空気を供給する送風機と、空気
   量の最小値規制手段を有する空気量調節手段と空気絞り
   と、ガス通路に設けたガス比例制御弁とガス絞りと、前
   記空気絞りと前記ガス絞りとの下流で空気とガスを混合
   する混合部と、前記空気絞りの上流の圧力と前記ガス絞
   りの上流の圧力との差圧に応じた電気信号を発生する差
   圧検出器と、前記差圧検出器の信号を増幅・演算し前記
   差圧検出器の信号が雰になるよう制御する空燃比制御回
   路と、前記空燃比制御回路と前記ガス比例制御弁の中間
   に設けられガス比例制御弁の駆動信号の最小値を規制す
   る最小値規制回路とで構成したガス燃焼制御装置。