JPS63108114A - 燃焼装置 - 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、燃焼される炎のＶ２索供給状態に応じて燃焼
部の運転を制御する燃焼装置に関する。

［従来の技術１ 従来この種の装置は、炎の酸素供給状態を検出する燃焼
セン勺−（例えばサーモカップル）の出力があらかじめ
設定された値よりも大きくされる時、あるいは、あらか
じめ設定された値よりも小さくされる時、界雷燃焼であ
ると判断して、装置の停止を行なっていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 一方、燃焼センサーの出力は、燃焼部の燃焼量に応じて
出力が変化する、１しかるに従来の装置は、燃焼部の燃
焼量に関係なく燃焼センサーの出力１直があらかじめ設
定された範囲外となると装置を停止するように設けられ
ていたため、燃焼量によって異なった空燃比で装置の停
止を行なう問題点を有していた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、燃焼部の燃焼量に関係なく燃焼部の燃焼状態が所定
の空燃比とされたとぎ燃焼部の運転を停止することので
きる燃焼装置の提供にある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するためｋ、燃料の燃焼を行な
う燃焼部と、該燃焼部の炎の酸素供給状態を検出する燃
焼センサーと、前記燃焼センサーの出力が前記燃焼部の
燃焼量に応じてあらかじめ設定された値の範囲外である
時、前記燃焼部の運転を停止させる安全回路とを備えた
ことを技術的手段とする。

［作用および発明の効果］ 本発明の燃焼装置は、燃焼センサーの出力が燃焼部の燃
焼量に応じてあらかじめ設定された値の範囲外である時
、燃焼部の運転を停止することにより、燃焼部の燃焼状
態が所定の空燃比とされたとき燃焼部の運転を停止する
ことができる。

［実施例］ 次に、本発明をガス湯沸器に適用した場合の実施例を図
面に基づいて説明する。

第２図はガス湯沸器の概略図を示す。

このガス湯沸器１は、熱交換部２を備えた燃焼部３と、
ガス供給路４と、電子制御回路５とからなる。

燃焼部３は、セラミック製の表面燃焼式バーナ３１を備
えた燃焼室３２と、この燃焼室３２のｒ部に取付けられ
、バーナ３１に燃焼用の空気の供給を行なう送風機３３
を備えた燃焼用空気供給部３４と、燃焼室３２の上方に
設けられ、バーナ３１で燃焼された燃焼ガスの排気を行
なう排気口３５とを備える。そして、前記熱交換部２は
、熱交換効率を高くするフィン２１と給水管２２とから
なり、バーナ３１と排気口３５の間に配！ｄされて給水
管２２の上流から送られてくる水を燃焼室３２内の燃焼
ガスと熱交換してお潟として流出する。

ガス供給路４は、バーナ３１の上流でガスの吐出を行な
うガス噴出ノズル４１と、ガス噴出ノズル４１にガスを
供給するガス供給配管４２の上流側に設けられ、通電お
よび非通電により開閉する開閉弁４３と、この開閉弁４
３の下流側に設けられ、ガスの流邊の調節を行なうガバ
ナ弁４４と、このガバナ弁４４の下流側に設けられ、通
電量に応じて開口比が可変する比例制御弁４５とからな
る。

電子制御回路５は、着火時にバーナ３１の上面で火花を
飛ばすスパーク電（１５１、熱交換部２の給水管２２の
流出部に取付けられ水湿（湯温）の検出を行なうサーミ
スタ５２、バーナ３１の上方で炎の温度を検出し、その
温度より酸素供給状態を検出する燃焼センサーであるサ
ーモカップル５３、使用者により操作され、熱交換部２
の給水管２２の流出する水温を設定する燃焼Ｅ設定手段
である温度調節用ポリ１−ム５４、送風機３３、開閉弁
４３、比例制御弁４５な・どの駆動および制御を行なう
。

次に、電子制御回路５を第１図に示すブロック図に基づ
いて説明する。

サーミスタ５２からの出力信号とＷ　ｔＵｖ！Ｊ節用ボ
リューム５４により１ｑられる基準値とを比較増幅し、
送風機３３の電力供給量の制御を行なうことにより、ガ
ス湯沸器１より１９られる湯の温度のｉ！７ＪｗＪを行
なう送風Ｉ幾制御回路（温度調り回路）６１と、送風ｎ
３３の回転速度を検出することにより送風機３３による
燃焼用空気の供給量を検出する回転速度検出回路６２と
、該回転速度検出回路６２の出力とサーモカップル５３
の出力とに応じて比例制御弁４５の開口比を制御する比
例弁制御回路６３と、サーモカツブル５３の出力により
、燃焼部３での炎の燃焼状態が所定の空燃比とされたと
ぎに、送１’１ｌＲ３３、開閉弁４３、スパーク電極５
１等を非通電として燃焼部３での燃焼を停止し、燃焼部
３の運転を停止する安全回路６４と、使用者にガス湯沸
器１の運転状況の表示を行なう表示回路６５を備える。

この回転速度検出回路６２の一実施例を第３図を用いて
説明する。

本実施例の送風１３３３は、駆動軸３３ａに取付けられ
た永久磁石３３ｂの回転位置をホール素子３３ｃで検出
するブラシレスモータである。この回転速１宜検出回路
６２は、永久磁石３３ｂ１ホール素子３３Ｃ１コイルＣ
ＯＩ〜ＣＯ４からなる信号発生部６２Ａと、アナログス
イッヂ部６２Ｂと、デコーダ６２Ｃと、電圧変換部６２
０とからなり、電圧変換部６２Ｄの出力電圧Ｖは、第４
図に示すように、送風機３３の回転速度Ｎに応じて所定
電圧まで比例的に変化する。

また、比例弁制御回路６３は、第５図に示すように、回
転速度検出回路６２の出力１ｙる出力電圧■に応じて比
例制御弁４５の通電ｍＡをまず決定し、ついで、サーモ
カップル５３の検出する炎の酸素供給状態（空燃比）に
応じて比例制御弁４５の通電はを補正し、バーナ３１に
供給される燃焼用空気の供給量とバーナ３１に供給され
るガス吊との比を適正な（直に保つように設けられてい
る。

これにより、使用者が温度調節用ボリューム５４を操作
してガス湯沸器１より供給される湯の温度の変化を希望
する場合は、温度調節用ボリューム５４の変化により温
度調節用ボリューム５４の出力する基準電圧がサーミス
タ５２の出力に対して素早く変化するため、送風機制御
回路６１の出力が温度調節用ボリューム５４の操作に応
じて即時に変化して送風機３３の回転速度を変化させる
。送風機３３の回転速度が変化すると、回転速度検出回
路６２の出力が変化すると即時に比例弁制御回路６３が
比例制御弁４５の開口比を第５図に応じて変化させる。

つまり、操作者が温度調節用ポリ１−ム５４を操作する
と、送風芸３３の回転速度と比例制御弁４５の開度とが
即時的に変化し、操作者の希望する温度の潟がガス湯沸
器１より供給される。

このとき、送出数３３の回転速度と比例制御弁４５０間
度とがほぼ同時に変化するため、送凪ハ３３による燃焼
用空気の供給ムと比例制御弁４５によるガスの供給量の
比を適切な値に保たれ、炎は適正な空燃比で燃焼される
。

また、ガス湯沸器１より供給される渇の温度が温度副面
用ボリューム５４で設定した温度と責なる間は、サーミ
スタ５２がガス湯沸器１より供給される潟の温１復を常
に監視し、サーミスタ５２が検出した温度と温度調節用
ボリューム５４が設定する温度とが・一致するように送
に’ｌ　４１制御回路６１を介して比例弁制御回路６３
を制御することにより、比例制御弁４５の開度がサーミ
スタ５２の温度検出速度にほぼ応じた速度で補正制御さ
れ、ガス湯沸器１より供給される滉（よ温度調節用ボリ
ューム５４で設定された温度に補正される。

さらに、炎が適正な空燃比で燃焼しない場合においては
、サーモカップル５３が炎の温度より酸素供給状態を検
知して比例弁制御回路６３をルリ御することにより、比
例制御弁４５の開度をサーモカップル５３の温度検出速
度にほぼ応じた速度で補正制御するため、炎は適正な空
燃比で燃焼される。

一方、本発明にかかる安全回路６４は、サーモカップル
５３の出力電圧ｍＶが第６図に示すように、回転速度検
出回路６２の出力電圧Ｖ（燃焼部３の燃焼量）に応じて
設定された基準値（例えば空燃比λが１．０２のときの
値）よりも大きい場合、燃焼部３が異常燃焼であると判
断し、送風機３３、開閉弁４３等を非通電として燃焼部
３の燃焼を停止Ｊ゛るとともに、表示回路６５に出力し
て燃焼部３の燃焼が停止した旨を使用者に表示する。

これにより、例えば、回転速度検出回路６２の出力電圧
Ｖの値がＡ１の時、サーモカップル５３の出力電圧ｖＩ
Ｉｌの値が８１よりも大ぎい場合、空燃比λが１゜０１
より小さいと判断してガス潟トル器１の運転を停止する
。また、回転速度検出回路６２の出力電圧■の値がＡ２
の時、サーモカップル５３の出力電圧Ｖｍの値が８２よ
りも大きい場合、空燃比λが１，０１より小さいと判断
してガス湯沸器１の運転を停止する。

つまり、燃焼部３の燃焼量に関係なく燃焼部３の炎があ
らかじめ任意に設定された空燃比とされたとき燃焼部３
の燃焼を停止し、湯）７Ｉｉ器１の運転を停止する。

なお、本実施例は送風１ｉ１３３の回転速麻を基準とし
ているため、ガスの熟字が変化するなど供給ガスの補正
は１００％補正することができるが、燃焼空気に対応す
る補正を十分行なうことのできない欠点を有する。

第７図に本発明の第２実施例を示す。

上記実施例は、燃焼部３の燃焼量を送風（幾３３の回転
速度より検出した例を示したが、本実施例は、燃焼部の
燃焼量を比例制御弁４５の開度を制御する比例弁制御回
路６３の出力電圧ｖ２により検出するもので、第８図に
示すように、サーモカップル５３の出力電圧ｍＶが、化
ツノ電圧ｖ２に応じて設定された空燃比λ＝　１．０２
より高い時、安全回路６４がガス湯沸器の運転を停止す
る。

なお、本実施例は比例制御弁４５の開度を基準としてい
るため、燃焼空気の供給船の変化は１００％補正できる
が、ガスはガスの熟字が変化するなどの理由で十分な補
正をすることができない。

第９図は本発明の第３実施例のガス湯沸器の制ｔ１１装
置のブロック図を示す。

ガス湯沸器の制御７１１装置は、サーミスタ、温度調節
用ボリュームを備えた温度調節用回路１０１、ファン補
正回路１０２、送風機３３を駆動するファン駆動回路１
０３、上記実施例の回転速度検出回路６２と同様なＬ１
能を果す回転数変換回路１０４、比例制御弁を備え、上
記実施例の比例弁制御回路６３と同様な殿能を果す比例
弁駆動回路１０５、比例弁電流制限回路１０６、回転数
補正回路１０７、燃焼部の温度を検出するサーモカップ
ルを有し、そのサーモカップルの出力を増幅するサーモ
カップル増幅回路１０８、サーモカップルの出力を回転
数変換回路１０４に応じて補正するサーモカップル増幅
回路１０９、本発明の適用された完全回路であるｌｌｉ
カット回路１１０、Ｌｏｗカット回路１１１、異常燃焼
検知回路１１２、ファン回転検知回路１１３、炎検知回
路１１４、スパーク検知回路１１５、水流検知回路１１
６、ガス湯沸器の各制御を行なうシーケンス回路１１７
、運転、燃焼等の表示を行なう表示回路１１８を備える
。なお、温度調節用回路１０１、ファン補正回路１０２
およびファン駆動回路１０３は、上記実施例の送風機制
御回路６１と同様な機能を果す。

第１０図にサーモカップル増幅回路１０８、旧カット回
路１１０、異常燃焼検知回路１１２の電気回路図を示す
、。

サーモカップル増幅回路１（１８は、オペアンプｏｐ１
を備える。このオペアンプａｐｌは、プラス側に基準電
圧が入力し、マイナス側にナーモカツプル５３のマイナ
ス側が入力される。これによりオペアンプｏｐｔは、サ
ーモカップル５３の検知する炎の温度が高くなるにつれ
て低い出力を発生する。なお、サーモカップル５３のプ
ラス側はアース接続されている。

１１ｉ力ツト回路１１０は、オペアンプｏｐ２　、コン
パレータｃｏｍｔ、インバータロ０（１を備える。

オペアンプｏｐ２は、マイナス側に］（１力ツト回路１
１０のオペアンプＯｐｌの出力を入力し、プラス側に基
へ＃−雷電圧入カザる。この結梁オペアンプＯρ２の出
力は、サーモカップル５３の検知する炎の温度が高くな
るにつれて出力が高くなる。

このオペアンプｏｐ２の出力は、コンパレータＣ０ｍ１
のマイナス側に入力される。また、コンパレータｃｏｍ
１のプラス側には回転数変換回路１０４の出力した送用
機３３の回転速度に応じた出力（燃焼部の燃焼量に応じ
た出力で、送風１３１３３の回転速度が速くなるにつれ
て出力が高くなる）をサーモカップル補正回路１０９で
補正して入力する。そして、サーモカップル補正回路１
０９で補正された回転数変換回路１０４の出力が、オペ
アンプ０ρ２の出力より大きいとき、コンパレータｃｏ
ｍｌは１１１の出力を発生し、サーモカップル補正回路
１０９で補正された回転数変換回路１０４の出力より、
オペアンプｏｐ２の出力が大きいとき、コンパレータｃ
ｏｍ１はＬｏｗの出力を発生する。

インバータｎｏｔ１は、コンパレータｃｏｍｌの出力を
反転してシーケンス回路１１７に入力する。ぞして。

シーケンス回路１１７は、インバータｎｏｔ１の出力が
１、ｏ冑の時、燃焼状態が正常であると判断してガス湯
沸器の運転を１１！続し、インバータｎｏｔ１の出力が
旧の時、異常燃焼と判断してガス湯沸器の運転を停止す
る。

つまり、送風（］３３の回転速度によって設定された燃
焼前の燃焼部の燃焼はと、サーモカップル５３で検出さ
れた燃焼後の燃焼部の燃焼用とを比較し、燃焼前の燃焼
８より燃焼後の燃焼用が大きいとさ、爆料のガスの母が
燃焼用の空気よりも過剰であると判断し、シーケンス回
路１１７がガス湯沸器の運転を停止するため、従来の燃
焼量によって異なった空燃比で装置６が停止する問題点
を解決することができる。

異常燃焼検知回路１１２はコンパレータｃｏｍ２を備え
、この］ンパレータＣ０１ｌ１２は、プラス側が燃焼室
の炎近傍に設けられ、酸素量が多くなるにつれて抵抗値
が高くなるジルコニア類の酸素センサーＳ１と、抵抗体
重との分圧を人力し、マイナス側がアースされている。

これにより、異常燃焼が発生して炎近傍の酸素量が所定
値よりも減少すると、コンパレータｃｏｍ２の出力がＬ
ｏｗとなり、ｌｌｉカット回路１１０のコンパレータｃ
ｏｍ１の出力を吸引してインパークｎｏｔｌの出力をＨ
ｉにし、シーケンス回路１１７によりガス；易沸器の運
転を停止する。

（変形例） なお、上記実施例では燃焼部の空燃比が所定の値よりも
小さくなったときに燃焼部の運転を停止するハイカット
の例を示したが、ローカットに本発明を適用しても良い
。

上記実施例では本発明を送風Ｉ幾の回転速度を決定し、
その回転速度に応じて比例制御弁の開度を制御する燃焼
装置δに適用した例を示したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、他のいかなる＄１１　ｔｌｌ型式の
燃焼装置にでも適用することができる。

また、上記実施例では本発明を湯沸器に適用した例を示
したが、暖房装置なと他の燃焼装置に適用しても良い。

さらに、上記実施例では燃料にガスを用いた例を示した
が、灯油などを燃料とする他の燃焼装置に適用しても良
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる制御回路のブロック図、第２図
はガス給湯器の概略図、第３図は回転速度検出回路の電
気回路図、第４図は送風機の回転速度と回転速度検出回
路との関係を示すグラフ、第５図は回転速度検出回路の
出力に対して設定された比例制御弁の通電量を示すグラ
フ、第６図は回転速度検出回路の出力とサーモッカップ
ルの出力との関係を示すグラフ、第７図は本発明の第２
実施例を示す制御回路のブロック図、第８図は比例制御
弁の通電量とサーモッカップルの出力との関係を示すグ
ラフ、第９図は本発明の第３実施例を示すガス湯沸器の
制御装置のブ［１ツク図、第１０図はサーモカップル増
幅回路、ｌｌｉカット回路および異常燃焼検知回路の電
気回路図である。 図中　１・・・ガス湯沸器　３・・・燃焼部　５３・・
・サーモカップル　６１・・・送風機制御回路　６２・
・・回転速度検出回路　６３・・・比例弁制御回路　６
４・・・安全回路第４図 送風機の回に、速度Ｎ 第５図 比例制御弁の通電量Ａ 第６図 サーモカップルの出力電圧ｍＶ 第８図 サーモカップルの出力電圧ｍＶ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）燃料の燃焼を行なう燃焼部と、 該燃焼部の炎の酸素供給状態を検出する燃焼センサーと
   、 前記燃焼センサーの出力が前記燃焼部の燃焼量に応じて
   あらかじめ設定された値の範囲外である時、前記燃焼部
   の運転を停止させる安全回路とを備えた燃焼装置。 ２）前記安全回路は、前記燃焼センサーの出力が前記燃
   焼部の燃焼量に応じてあらかじめ設定された値よりも大
   きい時、前記燃焼部の運転を停止することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の燃焼装置。 ３）前記燃焼部の燃焼量は、該燃焼部に燃料の供給を行
   なう比例制御弁の開度に応じて設定されることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項または第２項に記載の燃焼装
   置。 ４）前記比例制御弁は、前記燃焼部の燃焼用の空気の供
   給を行なう送風機の回転速度に応じて開度が制御され、
   前記燃焼部の燃焼量は、前記送風機の回転速度に応じて
   設定されたことを特徴とする特許請求の範囲第３項に記
   載の燃焼装置。 ５）前記燃焼センサーは、炎の温度を検出して炎の酸素
   供給状態を検知するサーモカップルであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の燃焼装置。 ６）前記安全回路は、前記燃焼部の運転を停止した時、
   使用者に運転の停止の表示を行なう表示手段を作動させ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第５項
   のいずれかに記載の燃焼装置。