JPS63169424A - 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、ガスや石油を燃料とする燃焼機器において空
燃比制御をおこなう燃焼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とき、燃料と空気量
を最適な比率にして供給することにより逆火や失火、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。

空燃比制御の方式は、例えば特公昭６１−６２９２号公
報に記載されているものがある。これは強制給排気型燃
焼装置において、給気温度と排気温度との差が予め定め
た範囲にはいるように空気量、あるいは燃料供給量を加
減する方式であシ、そのシステムブロック図を第７図に
、給気温度と排気温度との差と排気ガス中のＣｏ２濃度
との特性を第８図に示す。燃焼を開始すると給気温度と
排気温度は給気温度検出器１ａ、排気温度検出器１ｂに
よって検出され、差動増幅器２に入力されてその差が検
出され、更にその出力は演算器３によって最適温度差範
囲である例えばＴ１、Ｔ２の値と比較され、その範囲に
入っていればＣｏ２濃度がａ１〜ａ２の範囲に入った良
好な燃焼と判断されて燃焼量、空気量の変動は強制的に
なされず、又その範囲に入っていなければその範囲に入
るように演算器３からの出力がバーナモーフ制御回路４
、ポンプ制御回路５のいずれか一方又は双方へ送られ、
バーナモータ６、ポンプ７のいずれか又は双方の駆動を
変化させて最適燃焼範囲で燃焼がなされるというもので
ある。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような方式では、燃焼状態に異常が
発生してバーナモークロやポンプ７の駆動を変化させて
最適燃焼範囲に補正しても補正量を記憶していないので
、室温の変化等に応じて燃焼量を変更した時に再び異常
な燃焼状態からの補正を始めなければならず、しかも燃
焼状態の変化を温度の変化によ）検出するので応答が遅
いために、最適燃焼範囲になるまでに時間がかかるので
、刻々と燃焼量を変化させるきめ細かな室温制御と最適
な燃焼状態を維持する空燃比制御を両立させることが困
難であるという問題点を有していた。

本発明はかかる従来の問題点を解消するもので、きめ細
かな室温制御と空燃比制御を両立させることを目的とす
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、前記バーナへの燃料の供給量
を制御する燃料制御手段と、燃焼空気を供給する給気手
段と、前記バーナの燃焼状態を検知する検知手段と、前
記燃料制御手段および前記給気手段を駆動制御するコン
ｌ−ローラからなシ、前記コントローラは、燃焼量を決
定する燃焼量決定部と、前記検知手段からの出力信号に
より前記燃料制御手段あるいは前記給気手段の少なくと
も一方の調整量を決定する調整量決定部と、前記調整量
決定部で決定した調整量を記憶する記憶部と、前記燃焼
量設定部からの出力信号と前記調整量決定部又は前記記
憶部の出力信号より所定の演算を行ない前記燃料制御手
段あるいは前記給気手段の少なくとも一方に信号を出力
する演算部と、前記演算部への信号の出力経路を燃焼量
変更時には前記記憶部にし燃焼量不変時には前記調整量
決定部に切替える切替部を有する構成としたものである
、 作　　用 本発明は上記した構成によって、燃焼量不変時に検知手
段からの出力信号により燃料制御手段あるいは給気手段
の少なくとも一方を調整し、その調整量を記憶部が記憶
して、燃焼量変更時には記憶部の記憶内容より燃料制御
手段および給気手段を駆動制御するので、きめ細かな室
温制御のために刻々と燃焼量を変化させても最適な燃焼
状態を維持する空燃比制御が可能になるのである。

実施例 以下、本発明の燃焼制御装置の実施例を添付図面にもと
ついて説明する。尚、実施例では灯油を燃料とする石油
ファンヒータを例にして説明していく。

第１図で燃料油は燃料ポンプ７によりヒータ８で予熱さ
れた気化器９に供給され、バーナモータ６で供給された
空気と混合され、バーナ１０の表面で燃焼する。燃焼排
ガスは送風用ファンモータ１１からの空気と混合して吹
出口（図示せず）から室内に放出して室内を暖房する。

コントローラ１２はこれ等バーナの燃焼制御を行なう。

室温センサ１３からの室温信号と室温設定部１４の設定
値を比較し、必要な燃焼量に対応した燃焼係数Ｆを燃焼
量決定部ＩＳで決定し、この係数ＦＫ応じてバーナモー
フ回転数設定部１６で回転数を設定シ％　バーナモーク
ロ１８１に動するバーナモータ駆動部１７へ信号を送シ
、燃焼量に適した一次空気量を供給する。また燃焼量決
定部１５で決定した燃焼係数Ｆに応じて７アンモータ回
転数設定部１８で回転数を設定し、ファンモータ１１を
駆動する゛ファンモータ駆動部に信号を出力する。これ
は燃焼量に適した風量として冷風感や熱風路を使用者に
惑じさせることを防ぐ。同時に係数Ｆからバーナ１０の
内部に設けた温度センサ２０（ここではサーモカップル
を使用）の温度を検知温度設定部２１で決定する。調整
量決定部２２はサーモカップル２０の温度と検知温度設
定部２１で定めた温度との差に応じてポンプ７のＲ整量
を調整係数Ｂとして相対道（例えば１０％増加させるな
ら１．１．１０％減少させるなら０，９等）で決定する
。記憶部２３は調整量決定部２２で決定した調整量を記
憶する。２４は演算部で燃焼量決定部１５で決定した燃
焼係数Ｆと調整量決定部２２で決定した調整係数Ｂの積
ＦＸＢを演算する。燃料ポンプ７はパルスポンプでパル
ス周波数に対応した燃料を供給するもので、演算部２４
の演算結果に応じてポンプ周波数設定部２５で周波数を
決定し、燃料ポンプ７を駆動するポンプ駆動部２６へ信
号を送る。

２７は￥Ｊ替部で演算部２４へ調整係数Ｂを出力する経
路を燃焼量不変時には調整量決定部２２とし燃焼量変更
時は記憶部２３となるように燃焼量決定部１５からの信
号に応じて切替えるものである。

第２図はサーモカップル２０で検知したバーナ温度ＴＢ
が空燃比ｍに対してどのように変化するかを示している
。図でＨ，Ｍ、　Ｌの線は燃焼量の異なる場合を示す。

図から温度ＴＢは空燃比ｍと一定の相関があることがわ
かる。第２図の特性を横軸燃焼量ＯＦで書き替えたもの
が第３図である。

ここで燃焼量ＱＦがＨの時はバーナ温度ＴＢがＴＳｌ、
ＯＦがＬの時にはＴＳ２になる破線Ａに制御すれば燃焼
量ＱＦの鑞が変化しても空燃比はほぼｍ３一定に制御可
能である。これは第１図で燃焼量決定部１５で決定した
燃焼係数Ｆに応じて検知温度設定部２１で設定部Ｔｓを
可変すればよい。

ｍは、ある燃焼量に固定した時の供給空気量と比例する
ためｍを一定とすると、バーナ１０の燃焼量ＯＦに対す
る燃料ポンプ７の発振周波数量、およびバーナモータら
の回転数ｎは第４図ａ％ｂに示すように比例関係となる
。今、第３図でｍ＝ｍ３の時のバーナモータ回転数はｎ
Ｈ％ｎＬとなりポンプ周波数はｆＨ％　ｆＬ　となる。

図でＢ、　Ｃ１Ｄ線は燃料ポンプのばらつきであり同じ
ポンプ周波数ｆＨであっても燃焼量はＨ′〜Ｈ′まで変
化する。

このためモータ回転数ｎＨが一定でもｍ＝ｍ３からずれ
てしまう。これを解決するためにポンプ周波数ｆＨをポ
ンプばらつきに応じてｆ′Ｈ，ｆ′Ｈに調整する必要が
ある。本発明では調整量決定部２２と演算部２４がこの
作業を行なう。調整量決定部２２では検知温度設定部２
１で設定した温度とサーモカップル２０の温度との差か
ら第２図に示した特性に応じて調整係数Ｂを決定する。

ここで第４図Ｃ線のポンプであればＢ＝ｆｆ（／ｆやと
なり、Ｄ線のポンプであればＢ＝ｆ’Ｈ／ｆＨとなる。

燃焼係数Ｆが一定の時には演算部２４はＦＸＢの演算を
行ないこの演算結果をもとにポンプ周波数設定部２５で
周波数を設定するのでＤ線のポンプであればｆ’Ｈ，Ｄ
線のポンプであればｆｉの周波数で燃料ポンプ７を駆動
できる。この調整係数Ｂは記憶部２３に記憶され、室温
の変化により燃焼量をＨからＬに変更する場合には燃焼
係数Ｆが変化し切替部２７の動作により演算部２４は記
憶部２３に記憶された調整係数ＢにもとついてＦＸＢの
演算を行ないポンプ周波数設定部２５で周波数を設定す
るのでＤ線のポンプであれば１′Ｌ。

Ｄ線のポンプであれば１ｔの周波数で燃料ポンプ７を駆
動できる。ここで燃焼量がＬ一定になると再び切替部２
７の動作により演算部２４は調整量決定部２２から調整
係数Ｂを入力しＦＸＢの演算を行ないポンプ周波数設定
部２５で周波数を設定してポンプ駆動部２６が燃料ポン
プ７を駆動し、検知温度設定部２１で設定した温度とサ
ーモカップル２０の温度が等しくなるように動作する。

第５図は以上の制御をマイクロフンピユータ等で実現す
る場合の要部流れ図を示し、第１図に対応した番号を示
す。ここでｆｌ（Ｆ）、ｆ２（Ｆ）、ｆ３（ＦＸＢ）、
ｆａ　　（Ｔｂ−Ｔ、　）はすれぞれ、ＦｌＦＸＢ、Ｔ
ｂ−Ｔ、の関数であることを示す。

次に本発明の池の実施例を第６図を用いて説明する。

第６図において第１図と同一機能に同一番号を付す。前
記実施例と異なる点は演算部２４の出力に応じてバーナ
モータ回転数を補正する構成であり、前記実施例が空気
基準式空燃比制御であるのに対して第６図は燃料つまシ
ボンプ周波数を一定にして空気量を調整する燃料基準式
空燃比制御の例である。いずれの手段においても同様の
効果を有する。また、以上の実施例では検知手段として
バーナ内部に設けたサーモカップルを使用したが、炎電
流を検出するフレームロッドを使用して出力電流が一定
値おるいはピーク鎮となるように調整量を決定したり、
輝度や色を検知する検知手段を使用しても同様の効果を
得る。

また、本実施例では石油ファンヒータを例に説明したが
、給湯機その池の燃焼機器にも応用可能である。またガ
ス燃料であっても燃料ポンプに替えてガス比例制御弁等
を利用することにより容易に実現可能である。

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
手段が不要で安定した燃焼状態を維持できる。

（２）燃焼量不変時に空燃比を調整し、その調整量を記
憶部に記憶して、燃焼量変更時には記憶部の記憶内容に
もとついた出力を行なうので、燃焼量を変更しても素早
く空燃比最適点での燃焼を可能とし、したがって刻々と
燃焼量を変更するきめ細かい室温制御と空燃比制御の両
立が可能になる。

（３）燃焼量を変更しても素早く空燃比最適点での燃焼
を可能にするので、ばらつきを意識しない容易なバーナ
設計が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す燃焼制御装置のブロッ
ク図、第２図はバーナ温度特性図、第３図は空燃比制御
特性図、第４図ａ、ｂは燃焼量とポンプ周波数およびバ
ーナモータ回転数の関係を示す特性図、第５図は第１図
を実現するための流れ図、第６図は同池の実施例を説明
する流れ図、第７図は従来の燃焼制御装置のブロック図
、第８図は従来例を説明する特性図である。 ６・・・・・・バーナモータ（給気手段）、７・・・・
・・燃料ポンプ（燃料制御手段）、１ｏ・・・・・・バ
ーナ、１２・・・・・・コントローラ、１５・・・・・
・燃焼量決定部、２０・・・・・・サーモカップル（検
知手段）、２２・・・・・・調整量決定部、２３・・・
・・・記憶部、２４・・・・・・演算部、２７・・・・
・・切替部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第４
図 硫 バーナモータ回転数、７ｔ　（１ＰＴＩ’Ｌ）４ぐンフ
リ弓洩奴ｆ　　（）−１ｘ） 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃料を燃焼するバーナと、前記バーナへの燃料の供給量
   を制御する燃料制御手段と、燃焼空気を供給する給気手
   段と、前記バーナの燃焼状態を検知する検知手段と、前
   記燃料制御手段および前記給気手段を駆動制御するコン
   トローラからなり、前記コントローラは、燃焼量を決定
   する燃焼量決定部と、前記検知手段からの出力信号によ
   り前記燃料制御手段あるいは前記給気手段の少なくとも
   一方の調整量を決定する調整量決定部と、前記調整量決
   定部で決定した調整量を記憶する記憶部と、前記燃焼量
   設定部からの出力信号と前記調整量決定部又は前記記憶
   部の出力信号より所定の演算を行ない前記燃料制御手段
   あるいは前記給気手段の少なくとも一方に信号を出力す
   る演算部と、前記演算部への信号の出力経路を前記燃焼
   量決定部の燃焼量変更時には前記記憶部にし燃焼量不変
   時には前記調整量決定部に切替える切替部を有する燃焼
   制御装置。