JPS62258928A - 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 本発明はガスや石油等を使用した燃焼機器における空燃
比の制御装置に関するものである。

従来の技術 ガスや石油を燃料として燃焼させる時、燃料と空気量を
最適な比率にして供給する事により逆火や失火、あるい
は不完全燃焼の発生を防ぎ安定な燃焼を維持できる。こ
の燃料と空気量の比を空燃比と呼び、従来より燃焼状態
を検知して常に最適な空燃比を保つように燃料、あるい
は空気量を制御する手段が考えられていた。

石油燃焼機器における空燃比制御の方式は、例えば特開
昭６１−２４９１７号公報に記載されているものがよく
考えられる。これは火炎に挿入したフレームロッドによ
り火炎の炎イオン電流を検出し、この炎イオン電流が空
燃比により変化することを利用して空燃比を最適にする
ように燃料供給用ポンプの駆動周波数を調節する構成で
ある。

第６図に炎イオン電流値１１の一例を示す。措軸は一次
空箆比μでここでは空燃比を一次空気比７１で説明する
。代表的な入力範囲（３０００〜１０００Ｋｃａｌ／ｈ
）では、炎イオン電流値Ｉ（はほぼμ＝０．８〜０．９
でピークを持つ分布をしている。そこでポンプ駆動周波
数を調節して、炎イオン電流値Ｉ（が最大値になるよう
に灯油供給量を決めることにより空燃比制御を行ない安
定した燃焼状態を維持するものである。

発明が解決しようとする問題点 上記従来例ではμ＝０．８〜０．９で最も安定した燃焼
状態を維持できるように構成したバーナを使用したが、
１１＝１．５付近で最も安定した燃焼状態を維持できる
ように構成したバーナもある。（以下、全−次燃焼バー
ナと記す）全−次燃焼バーナは一般に、火炎温度が低く
、排ガス中の有害成分である窒素酸化物（Ｎｏｘ）が極
めて少ないという特長を有し、ＮＯｘ　低減のためには
効果の大きいバーナ構成であることが知られている。

しかしながら上記のような従来の空燃比制御手段は、炎
イオン電流値Ｉ（が最大値になるように灯油供給量を決
めるので、μ＝０．８〜０．９に調節してしまい、／７
＝１．５付近での安定した燃焼状態の維持ができないと
いう問題点を有していた。

本発明はかかる従来の問題を解消するもので、全−次燃
焼バーナで７１＝１．５付近に調節し安定した燃焼状態
を維持することを目的とする。

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の燃焼制御装置は、
燃料を燃焼するバーナと、前記バーナへ燃料を供給する
燃料供給手段と、燃焼空気を供給する送風機と、炎口面
からの距離を変えて配設した複数のフレームロッドと、
前記バーナの燃焼制御を行なう制御回路部を有し、前記
制御回路部は燃焼量を演算する燃焼量演算部と、空燃比
を調整する空燃比調整部を有し、前記空燃比調整部は炎
電流を検出する炎電流検出部と、前記炎電流検出部の信
号入力源とするフレームロッドを前記燃焼♀演算部の演
算結果により切換える切換部と、前記炎電流検出部の出
力信号により前記送風機の供給空気量又は前記燃料供給
手段の供給燃料量の少なくとも一方を制御する調整部を
有する構成としたのである。

作　　用 本発明は上記した構成によって、炎電流検出部の出力信
号が最小値となるように空燃比を調節してμ＝１．５付
近で安定した燃焼状態を維持するのである。

実施例 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明する
。実施例では石油気化式バーナによる室内開放燃焼型温
風暖房器（〕１ンヒータ）を例にして説明していく。

第１図は本発明のシステムブロック図を示す。

１はバーナで多数の小孔を有するパンチング板の外側に
金銅で炎口を形成した全−次燃焼バーナであり、燃料タ
ンク２から燃料ポンプ３により供給された燃料と送Ｑ機
４により供給された空気を気化混合器５により気化混合
されバーナ１で燃焼する。６ａ、６ｂはフレームロッド
で６ａは炎口面に近く、６ｂは炎口面から離れて設置し
ている。

ここでは２本のフレームロッドを設置した例について説
明する。制御回路部７は燃焼量演算部８と空燃比調節部
９で構成し、フレームロッド５ａ。

６ｂやその他のセンサの信号を受けてバーナ１の安全燃
焼を行なう。燃焼量演算部８は外部に設けた室温センサ
１０と温度設定値１１の温度差に応じて燃焼量を演算し
、空燃比調整部９に信号出力する。空燃比調整部９は切
換部１２と炎電流検出部１３と調整部１４で構成し、切
換部１２が燃焼量演算部８より碑算結果を信号入力し、
演算結果が所定量以下であればスイッチ１５が図の接点
に接続しフレームロッド６ａより炎電流ｌｆａ　　が炎
電流検出部１３に入力する。演算結果が所定量以上であ
ればスイッチ１６は図と逆の接点に接続してフレームロ
ッド６ｂの炎電流Ｉｆｂ　　が炎電流検出部１３に入力
する。炎電流検出部１３には最小値検索部１６があり、
最小値検索部１６は炎電流検出部１ａが検出する炎電流
が最小となるように調整部１４に空燃比を変更する信号
を出力する。

調整部１４は最小値検索部１６の出力信号により、送風
ｒ４４を調節して供給空気量を調節することにより空燃
比を制御する。

第２図に全−火燃焼バーナにおいて炎口面の近くに設け
られたフレームロッド６！１の炎電流ｌＩ＆の特性を示
す。図のＡ、Ｂ線は燃焼量による差で燃焼量が小さい時
はＡ１３、大きい時はＢ線となる。

燃焼量が小さい時はμ＝０．９付近で火炎中のイオン濃
度が最も高くμが大きくなるに従いイオン濃度が低くな
る。全−次燃焼バーナではμ＝０．９付近では火炎はバ
ーナに密着し、μが大きくなるに従い火炎が伸びてくる
現象を確認している。火炎が伸びてくるに従い火炎中で
最もイオン密度の高い部分がフレームロッドに近づいて
くる。従ってμ〉０．９の領域で炎イオン電流均はμが
大きくなるに従い、イオン濃度低下による減少の現象と
、イオン密度の高い部分がフレームロッドに近づくこと
による増加の現象があり、双方の作用によりμ＝１．５
〜１．６付近で最小の極値をとるＡ線の特性となること
を確認している。一方、燃焼量が大きい時は同様にμ＝
０．９付近で火炎中のイオン濃度が最も高くμが大きく
なるに従いイオンｎ度が低くなるが、燃焼量が小さい時
はど火炎がバーナに密着しておらず、イオン密度の高い
部分がフレームロッドに近づくことによる増加の影告が
少なく最小の極値をとらないＢ線の特性となることを確
認している。第３図に全−火燃焼バーナにおいて炎口面
から離れて設けられたフレームロッド６ｂの炎電流１ｆ
ｂ　　の特性を示す。燃焼量が小さい時がＣ線、大きい
時がＤ線である。燃焼量が大きい時でもフレームロッド
は炎口面から２ｑれているので、フレームロッドと火炎
との相対的な位置関係は燃焼量が小さくてフレームロッ
ドが炎口面近くに設けられている場合と同じで従って特
性はＤ線の様に第２図Ａ線と同様になる。一方燃焼量が
小さい時にはＣ線の様に低いレベルでほとんど変化しな
い。

次に最小値検索部１６の動作の一例について第４図の流
れ図にもとづいて説明する。調整部１４は燃焼量に応じ
て予め定めた空気量ＯＡを供給するように送風機４を駆
動する。その時の炎電流！ｉを炎電流検出部１３が検出
する。最小値検索部１６は炎電流Ｉｆを最小値ｌｆｍｉ
ユとして記憶し、空気量をΔＱＡだけ増加するよう調整
部１４に信号出力する。その時の炎電流均と最小値Ｉｆ
ｍｉｎと比較し、１１が小さければその！量を新しく最
小値Ｉｆｍｉｎとして記憶し更に空気量をΔＱＡだけ増
加するよう調整部１４に信号出力する。逆にＩＮが”ｆ
ｎｘｉｎより大きければΔＱＡだけ減少するよう調整部
１４に信号出力する。以後、Ｉｆ＜Ｉｆ、ｎｉｎの時は
Ｉｆを新しくｌＦｍ１ユに書き換えて同じ方向に空気量
をΔＱＡだけずらし、１１　＞　Ｉ　ｆ　ｍｉｎの時は
逆の方向にΔＱＡだけずらす操作を繰り返す。この途中
にＱＡが予め定めた範囲ＱＡ　ｍｉ　ｎ　′””　ＱＡ
工。から出てしまうと異常と判断して燃焼を停止する。

炎電流の信号入力源がフレームロッド６−ａ、６ｂのい
ずれでも以上の操作を行ない、炎電流１（が最小となる
ところでの燃焼を９８持するように制御する。

上記構成において、燃焼量が所定量以上のときには炎口
面からｒ！れて設けたフレームロッド、所定量以下のと
きには炎口面近くに設けたフレームロッドにより炎電流
１ｉを検出し１１が最小となるように送風機４を調節し
て供給空気量を制御するように作用してμ＝１．５〜１
．６付近で安定した燃焼状態を維持できる。尚、本実施
例では石油ファンヒータで説明したが、ファンヒータ以
外の燃焼凱器やガス燃料であっても同様の効果が得られ
る。

発明の効果 以上のように本発明の燃焼制御装置によれば次の効果が
得られる。

（１）空燃比最適点に自動設定されるため、手動の調整
手段が不要で常に安定した燃焼状態を維持できる。

（２）　　μ＝１．５〜１．６付近に調整できるのでＮ
Ｏｘの低い全−次燃焼バーナでの燃焼制御に応用できる
。

（３炎電流の絶対値で制御するのでなく最小値となるよ
うに制御するので、ロッド電極の距離やロッド形状、印
加電圧などの差があっても補正され、影響を受けること
なく工程な空燃比制御が可能である。

（４燃焼量によって炎電流の信号入力源とするフレーム
ロッドを切換える構成としているので広い範囲の燃焼量
で安定した空燃比制御が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の燃焼制御装置の制御ブロッ
ク図、第２図は炎口面近くに設けたフレームロッドの炎
電流特性図、第３図は炎口面から離れて設けたフレーム
ロッドの炎電流特性図、第４図は動作を説明する流れ図
、＠５図は従来の空燃比制御方式の特性図である。 １・・・・・・バーナ、３・・・・・・燃料供給手段、
４・・・・・・送風Ｓ、６　ａ　＊　ｓ　ｂ・・・・・
・フレームロッド、７・・・・・・制御回路部、８・・
・・・・燃焼量演算部、９・・・・・・空燃比調整部、
１２・・・・・・切換部、１ａ・・・・・・炎電流検出
部、九　　　　　１４・旧・・調整部。 □、、１ 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はか１名。 ／−−−バーナ ｍ　ｓ　ｏ　　　　　　　　３−燃別精＝）環４−−−
迭風」気 第２図 一〕又蚕″ＡＪ上ヒ（β） 第　３　図 一〕丈臣気比（μ） 第４図゛ 第５図 一次空気比鵠）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料を燃焼するバーナと、前記バーナへ燃料を供
   給する燃料供給手段と、燃焼空気を供給する送風機と、
   炎口面からの距離を変えて配設した複数のフレームロッ
   ドと、前記バーナの燃焼制御を行なう制御回路部を有し
   、前記制御回路部は燃焼量を演算する燃焼量演算部と、
   空燃比を調整する空燃比調整部を有し、前記空燃比調整
   部は炎電流を検出する炎電流検出部と、前記炎電流検出
   部の信号入力源とするフレームロッドを前記燃焼量演算
   部の演算結果により切換える切換部と、前記炎電流検出
   部の出力信号により前記送風機の供給空気量又は前記燃
   料供給手段の供給燃料量の少なくとも一方を制御する調
   整部を有する構成とした燃焼制御装置。
2. （２）炎電流検出部は検出した炎電流が最小となるとこ
   ろを検索し調整部に信号を出力する最小値検索部を有す
   る構成の特許請求の範囲第１項記載の燃焼制御装置。