JPS62182528A - 暖房機の制御装置 - 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 本発明は石油ファンヒータ等の温風暖房機の制御装置に
関するものであり、燃料供給量と燃焼空３　・＼−７ 気量との制御に係るものである。

従来の技術 一般に燃焼空気量と供給燃料量は密接な関係があり、室
温検知素子に応じて燃焼量を変化させようとすると空燃
比を崩さないよう燃焼空気と燃料を同時に変化させる必
要がある。このため燃焼空気供給要素として用いられる
モータ（以後バーナモータと称す）の回転レベルを切り
換えると同時に燃料供給装置として用いられるポンプ（
以後パルスポンプと称す）の周波数も切り換えていた。

第８図にその回路例を示し、５１は電源、５２は電源ス
ィッチ、５３は燃焼制御部、５４はバーナモータ、５５
はパルスポンプ、５６は室温検出素子５７を介して電源
５１に接続したリレーで、バーナモータ５４ならびにパ
ルスポンプ５５を強弱二段階に切り換えるリレー接点５
８．５９を有しており、室温検出素子５７のＯＮ−〇Ｆ
Ｆによってバーナモータ５４とパルスポンプ５５を同時
に切り換えるようになっている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら」二記従来の構成では燃焼量を変化させた
場合や電源電圧変動などでバーナモータ回転数が変化し
た場合、特にバーナモータの回転数のばらつき、変動を
吸収するため、回転数をフィードバック制御をしていて
もその制御方法が完全でないような場合、一時的に燃焼
用空気と燃料との比が崩れ、排ガス特性が悪化するとい
う問題点があった。すなわちバーナモータは回転すると
慣性がつき回転数を変化させると安定するまでに１〜５
秒程度の応答遅れがあるため、同時にパルスポンプ周波
数を変化させたとしても、バーナモータ回転数とパルス
ポンプ周波数の変化速度に差が生じ空燃比が崩れる。ま
たフィードバック制御があまいと、電源電圧変動のよう
な外乱がある場合一時的なオーバーシュートを生じて元
の回転数に安定するので、一時的に燃焼用空気と燃料と
の比が崩れる。この問題に対して従来は燃焼器に種々の
改良を加え、燃焼器自体の性能を改善したり、バーナモ
ータ回転数のフィードバック制御の精度向上で対処して
いた。ところが、燃焼器内に綿は５べ一／ こり等のほこりが入り込まないよう燃焼用空気取り入れ
口に設けであるフィルターが日詰まりしたり、バーナモ
ータから燃焼器に繋がる通路内に隙間があったり、さら
には高地で燃焼させたりすると、バーナモータの回転数
は正常でも燃焼に必要な空気量が低下し、黄火燃焼、さ
らにひどい場合は失火等の燃焼異常が起こるという問題
点が生じていた。

本発明はかかる現状に鑑みてなしたもので、空燃比を崩
すことなく燃焼量を変化させることができ、しかも燃焼
器内に供給される空気量が変化しても影響を受けにくく
することを目的としだものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明は、パルス状態に応
じて燃料吐出量が変化する燃料供給装置と燃焼器へ供給
される空気の量を検出する空気量検出手段を用いるとと
もに、燃料を制御する制御部に上記空気量検出手段で検
出した空気量に応じて燃料供給装置へのパルスを変化さ
せるパルス発６　／・−７ 生部を設けである。

作　　用 本発明は上記手段によって、燃料量を切り換えた時や電
源電圧変動などの外乱があり、バーナモータの回転数が
変化しても、その回転数での燃焼空気量に合うよう燃料
供給装置から吐出される燃料量が変化されることになり
、燃焼用空気と供給燃料とのバランスが崩れることはな
くなる。

実施例 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第７図はファンヒータの概略構成を示す図で、１は外郭
、２は上記外郭内に設けられた気化式の燃焼器、３は上
記燃焼器２に燃焼用空気を供給するバーナモータで、回
転数変更用のタップを備えている。１００は空気量検出
器で、本実施例では第６図に示すように発光素子と受光
素子が一対のホトインタラプタ１０１と風車１０２が一
体となり、発光素子と受光素子との間に設けられた間隙
を上記風車の回転軸に取り付けられた二極のスリッ）１
０３が回転の度に遮ることで０Ｎ−ＯＦＦ信号を発生す
るもので、バーナモータと燃焼器を繋ぐ通路内に通路を
流れる風に対向するよう配置されている。４は特定のパ
ルス信号を入力するとパルス信号の周波数に応じた量の
液体燃料を上記燃焼器２に供給する駆動回路４′内蔵の
パルスポンプ、５は上記パルスポンプ４に燃料を供給す
る燃料タンク、６は燃焼器２に連設された燃焼筒、７は
燃焼筒６の熱を室内に送出するように設けられた対流用
送風機、８は室温を検知すべく設けられた室温検出素子
で、９は燃焼を開始するときの点火動作を行なう点火器
である。なお燃焼の○Ｎ／○ＦＦを操作する運転スイッ
チ１０や室温設定ボリュウム１１等は操作部（図示せず
）に設けられている。

第５図は上記空気量検出器１００で検出した風車１０２
の回転周期から求められた回転周波数とパルスポンプ駆
動回路４′へ出力するパルス信号の周波数との関係を示
すもので、風車１０２の回転周波数とパルスポンプ４の
パルス周波数は比例関係にある。これはすなわち風車の
回転数は燃焼器に供給する燃焼空気量に比例しており、
パルスポンプ４のパルス周波数は燃料の供給量に比例し
ているためである。燃焼器により差はあるが風車１０２
の回転周波数とパルスポンプ４のパルス周波数は比例関
係にあり、本実施例では次の関数にのるものとする。

パルス周波数＝ 風車１０２の回転周波数Ｘ（３１５００）・・・（１） 従って、パルスポンプ４のパルス周波数は風車１０２の
回転周波数に応じて変化させることにより空燃比を一定
に保つことができる。

第１図はこのファンヒータをコントロールする回路図を
示し、１２はマイクロコンビュータテ、上記室温検出素
子８の信号と設定温度とを比較して上記バーナモータ３
のタップ切り換えを行なうとともに、風車１０２０回転
数を測定して上記パルスポンプ４へ出力するパルス周波
数を制御するなどの燃焼コントロール全般の制御を行な
う。

９　ベージ １３は商用電源、１４は上記パルスポンプ４より供給さ
れた燃焼を気化させるため上記燃焼器２に埋設されたヒ
ータ、１５は上記ヒータ１４により加熱された燃焼器２
の温度を検出するバーナ温度検知素子、１８ａは上記バ
ーナ温度検知素子１５の信号により上記ヒータ１４を○
Ｎ１０ＦＦするリレー１６の接点、１７ａは上記バーナ
モータ３を○Ｎ１０ＦＦするリレー１７の接点、１８ａ
。

１８ｂｌｄ上記バーナモータ３の回転数変更時にタップ
を切り換えるリレー１８の接点、１９ａは上記対流用送
風機７を○Ｎ１０　Ｆ　Ｆするリレー１９の接点で、こ
れらの各リレー接点を持つリレー１６．１７．１８．１
９は上記マイクロコンピュータ１２の出力端子ＲＯ，Ｒ
１、Ｒ３、Ｒ２にそれぞれ接続され、上記マイクロコン
ピュータ１２の出力が“Ｌ゛の時各リレーのコイルが励
磁される。２０はパルスポンプ４の駆動回路４′に駆動
用パルス信号を伝えるホトカップラで、上記マイクロコ
ンピュータ１２の出力端子Ｒ５に接続されている。

さらに点火器９は上記マイクロコンピュータ１２１０ペ
ージ の出力端子Ｒ４に接続され、Ｌ”出力の時点火器９が動
作する。

一方上Ｅマイクロコンピュータ１２はＡＮＩ。

ＡＮ２．ＡＮ３．１１　、Ｉ２の入力端子を有しており
、この各入力端子ＡＮ１　、ＡＮ２　、ＡＮ３はアナロ
グ電圧を直接読み込むだめのもので、適当な抵抗２３．
２４．２５．２６で分割され、それぞれ室温検知素子８
、バーナ温度検知素子１５、室温設定ボリュウム１１′
に接続されている。入力端子１１は運転スイッチ１１に
接続されており、入力端子Ｉ２はホトインタラプタ１０
１に接続されている。上記ホトインタラプタ１０１は風
車１０２の一回転で−サイクルの”Ｈ”／”Ｌ”信号を
デユーティ約５０％で出力する。２７は上記マイクロコ
ンピュータ１２に設けた比較部で、前記入力端子ＡＮ１
　、ＡＮ２　、ＡＮ３より信号を受ける。

２８は同Ｌ＜マイクロコンピュータ１２に内蔵しである
不揮発性メモリＣ以下ＲＯＭと称す）で、上記各入力端
子からの信号を受けてあらかじめ記憶させである定めら
れた手順、すなわちプログラ１１　ページ ム内容によって上記各出力端子Ｒ○〜Ｒ５に所定の信号
を出力するようになっている。このＲＯＭ２８は検出し
た風車１０２の回転数に基づきパルスポンプ駆動回路４
′の発振周波数を作成し、出力する制御部になるもので
ある。２９は同じく」二記マイクロコンピュータ１２に
内蔵され書き換えが自由に出来る揮発性メモリ（以下Ｒ
ＡＭと称す）で、上記マイクロコンピュータ１２が仕事
を行なう途中で一時的に発生するデータを貯えるのに使
用きれる。

上Ｅｌ成において、マイクロコンピュータ１２は運転ス
イッチ１１が投入されたことを入力端子１１の信号が”
Ｈ”になることで検知し、リレー１６をＯＮしてヒータ
１４を通電する。燃焼器２の温度が所定温度まで達した
ことをバーナ温度検知素子１５で検出すると、まずリレ
ー１９とリレー１７をＯＮＬ対流用送風機７とバーナモ
ータ３を動作させる。今、リレー１８は励磁されておら
ずバーナモータ３は強回転で回転を開始し、その時の風
車１０２は約３００Ｏｒｐｍで回転する。しばらくして
からパルスポンプ４を駆動すべく端子Ｒ５よりパルス信
号を出力すると同時に点火器９を駆動し、点火を行なう
。このとき端子Ｒ５から出力するパルスポンプ４のパル
ス周波数は、風車１０２の回転数が３００Ｏｒｐｍであ
ると１８Ｈｚということになる。ここで出力されるパル
スポンプ４の出力パルスの形状は”Ｈ”信号を１ｍｓ間
出力し、つづいて５５．６ｍｓ間゛Ｌ”信号を出力する
もので、出力する信号の“Ｌ”“Ｈ”はパルスポンプ駆
動回路４′側の回路構成で逆になることがあり、さらに
“Ｈ”信号出力期間は“Ｌ”信号出力期間に比べ充分に
短いので出力周波数に与える影響は無視出来るものとす
る。

燃焼が開始されると、端子ＡＮ１から入力される室温検
知素子８の信号と端子ＡＮ３から入力される室温設定ボ
リュウム１１の信号を比較し、室温の方が高いと弱燃焼
に、逆に低いと強燃焼に切り換えられる。いま強撚焼時
はバーナモータ３の回転数が高回転になるようリレー１
８の接点は１８ａ側に接続され、弱燃焼時は逆に１８ｂ
側の１３　ページ 接点に接続されるものとする。

以下、上記燃焼量の切り換えについて説明していくと、
第２図においてマイクロコンピュータ１２のＡＮｌ　、
ＡＮ２．ＡＮ３に入力された信号は比較部２７で比較さ
れて、強あるいは弱等の所定の信号を出力する。この信
号に基づきバーナモータ制御部３０が出力端子Ｒ３に信
号を供給し、バーナモータ３を強あるいは弱等に切り換
える。一方、入力端子Ｉ２から入力された風車１０２の
回転信号は入力パルス信号の周期から回転数を求める回
転数検出部３１に送られ、さらに前記式（１）に基づき
パルスポンプ周波数を求める演算部３２で出力周波数が
決定される。決定された出力周波数はパルス発生部３３
から、出力端子Ｒ５にパルス信号を出力し、ホトカップ
ラ２０を介してパルスポンプ駆動回路４′を駆動し、パ
ルスポンプ４を動作させる。これを第３図のフローチャ
ートを用いてさらに詳細に説明していく。

メインルーチンの任意の場所に配置されたバーナモータ
制御ルーチン３０ａと風車１０２の回転１４ベーノ 数検出ルーチン３１ａと演算ルーチン３２ａとパルスポ
ンプ制御ルーチン３３ａがあり、回転数検出ルーチン３
１ａとパルスポンプ制御ルーチン３３ａは一定時間毎（
タイマーは別に生成されるものとし、図示せず）に、−
回処理されるように配置されている。バーナモータ制御
ルーチン３０ａでは燃焼量に応じてバーナモータの強弱
を変化させるべくリレー１８の接点を切り換える仕事を
し、演算ルーチン３２ａでは式（１）に基づき上記回転
検出ルーチン３１ａで求められた風車１０２の回転数か
らパルスポンプ４に出力すべきパルス周波数を算出する
仕事をする。回転数検出ルーチン３１ａはＲＡＭ２２内
でカウンタＡとして作用するエリヤを使用し、入力端子
Ｉ２から入ってくるパルス信号がＨ”からＬ”に変化し
た時にその時点でのカウンタＡの値を回転周期とし、こ
の回転周期に適当な係数Ｋを掛けた値を回転周波数とし
て記憶され、またカウンタＡの値は初期化される。

一方これ以外の場合はカウンタＡの値に−を加算１５　
ベージ 一チン３３ａは上記演算ルーチンで求められたパルス周
波数を出力するもので、出力端子Ｒ５を”Ｌ”の！！：
まパルス周波数の逆数で初期化されたカウンタＢの値か
ら−を減算していき０未満になると出力端子Ｒ５をＩｍ
ｓだけ°°Ｈ”にする。

上記構成にて、今弱燃焼から強燃焼に切り替わったとす
ると、バーナモータ制御ルーチン３０ａにてまず出力端
子Ｒ３の出力を”Ｈ”にし、リレー１８の接点を１８　
ａ側に接続される。バーナモータ３の回転数は弱回転に
向は徐々に低下し、燃焼器に送られる空気量も低下する
ので回転数検出ルーチン３１ａで求められた風車１０２
の回転数低下に従い、パルスボンプパルヌ周波数も低下
していく。すなわち、風車１０２が３００Ｏｒｐｍの時
の回転周期は２０　ｍ　ｓであるから入力端子１２の信
号が”Ｈ”から”Ｌ”に変化する間に回転検出ルーチン
３１ａは２０回実行され、カウンタＡには２０という値
がセットされている。このカウンタＡの値から風車１０
２の回転数は３０００ｒｐｍと検出され、演算ルーチン
３２ａでパルス周波数は１８Ｈｚと求められる。これよ
り、カウンタＢには５５の値がセットされ、実際には”
Ｌ”出力５５ｍ５、”　Ｈ”出力１　ｍｓ、１７．９）
（Ｚが出力端子Ｒ５より出力されている。風車１０２の
回転数が低下し、カウンタＡの値が２５になると同様に
風車１０２の回転数は２４００　ｒ　Ｔ）ｍ、出力すべ
きパルス周波数は１４．４　Ｈｚになるが、カウンタＢ
にセットされる値は６９で、実際に出力されるパルス周
波数は１４．３Ｈｚと低下する。」１記様子を示したの
が第４図（イ）、（ロ）で（イ）は風車１０２の回転数
変化、（ロ）はパルスポンプ４０周波数変化を示してお
り、バーナモータはｔｌで強から弱へ、ｔ２で弱から強
へ切り替わったものとする。

また、燃焼量切り換え以外に電源電圧変動や電源周波数
変動でも、バーナモータの回転数は変化を受けるが、こ
の時もバーナモータの回転数が変化することで変動する
燃焼空気量に応じて風車１０２の回転数も変化して、パ
ルスポンプ４のパルス周波数が応答するので空燃比は一
定のままである。さらに、フィルターの目詰まりによる
空気１７ページ 量不足、高地での燃焼でも風車１０２は燃焼器へ送られ
る空気量に応じて回転するので、なんら問題を生じるこ
となく正常燃焼を継続できる。

」１記実施例では風車１０２の回転検出器にホトインタ
ラプタを使用しているが、風車１０２の回転検出の手段
としては他にホールＩＣ，発電機等の利用など特にこだ
わらない。

また、上記実施例では、説明の都合上風車１０２の回転
周波数からパルスポンプ４の出力周波数を求めたが、パ
ルスポンプ４の出力周期を求める際、式（１）を変更し
て風車１０２の回転周期から直接パルスポンプ４の出力
周期を求めるようにすれば、ＲＯＭ２１　、ＲＡＭ２２
の節約になる。

さらに、上記実施例ではマイクロコンピュータを使用し
たが、必ずしもマイクロコンピユータラ使用する必要は
なく、Ｆ／Ｖコンバータで風車１０２の回転数を電圧に
変換し、Ｖ／Ｆコンバータでその電圧をパルスポンプ４
のパルス周波数に変換する回路構成でも同様の効果が得
られる。

発明の効果 １８ペーノ 以上のように本発明の制御装置は燃焼器へ供給される空
気の量に応じて燃料供給装置へ出力するパルス周波数を
変化させるので、燃焼量切り換え時や電圧変動、電源周
波数変動、気圧変化、フィルターのほこり目詰まり等の
燃焼空気量変化にともなう空燃比ずれを完全に押さえる
ことが出来る。

したがって燃焼排ガス特性を悪化させることなく燃焼変
化幅の拡大が可能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における制御装置の回路図、
第２図は主要部のブロック図、第３図は同動作説明用の
フローチャー１・、第４図は同特性図で、（イ）はバー
ナモータの回転数を、（ロ）はパルスポンプへのパルス
出力をそれぞれ表わす。第５図は同特性図で、空燃比一
定でのバーナモータの回国、第８図は従来の制御装置を
示す回路図である。 ２・−・・・燃焼器、３・・・・・・燃焼空気供給装置
（バーナモータ）、４・・・・・・燃料供給装置（パル
スポンプ）、１９　ベージ ８・・・・・・室温検出素子、１２・・・・・・制御手
段ｃマイクロコンピュータ）、１００・・・・・・空気
量検出器、３１・・・・・・回転数検出部、３２・・・
・・・演算部、３３・・・・・・パルス発生部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図　　　　　Ｏｌ−回転軟杖Ｅ部 δ２−−−演′ＪＦ粁 Ｊ３−−−パル人倫１音ｐ Ｒ３λσ 第３図 第４区 第５図 バーを七−夕回拳艮炊

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼器と、この燃焼器へ燃焼空気を供給する燃焼
   空気供給装置と、上記燃焼空気の温度もしくはこれに代
   用される温度を検知する温度検知素子、上記燃焼器へ燃
   料を供給するべく一定以上の幅を有するパルス入力で駆
   動され上記パルスの入力周波数が低くなるとその燃料吐
   出量が減り、逆に入力周波数が高くなると燃料吐出量が
   増える燃料供給装置と、上記燃焼空気供給装置から燃焼
   器へ供給される空気量を検出する空気量検出素子と、上
   記空気検出素子から供給空気量を求める空気量検出部と
   、上記供給空気量により上記燃料の供給量を制御する制
   御手段とを備え、上記制御手段は上記空気量検出部の情
   報から燃料供給装置へのパルス周波数を求める暖房機の
   制御装置。
2. （２）制御手段は温度検知素子の検知温度でパルス変換
   量に補正を加える温度補正部を備えたことを特長とする
   特許請求の範囲第１項記載の暖房機の制御装置。
3. （３）上記空気量検出は燃焼空気供給装置から燃焼器に
   通じる通路に設置された温度依存性抵抗であることを特
   長とする特許請求の範囲第１項記載の暖房機の制御装置
   。
4. （４）空気量検出は燃焼器に流入する空気の圧力を検知
   する圧力素子であることを特長とする特許請求の範囲第
   １項記載の暖房機の制御装置。
5. （５）空気量検出は燃焼空気供給装置から燃焼器に通じ
   る通路を設置された風車であることを特長とする特許請
   求の範囲第１項記載の暖房機の制御装置。
6. （６）変換部は電圧−周波数変換回路で構成したことを
   特長とする特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに
   記載の暖房機の制御装置。