JP3098142B2 - Combustion control device - Google Patents
Combustion control deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ガス給湯器、ガス風呂
釜等における強制排気式ガス燃焼装置に関し、更に詳細
には、ガスバーナの燃焼状態を監視し、ガス供給量が最
小値近傍である場合におけるガスバーナの燃焼不良を、
燃焼用空気の供給量を増加させると共にガス供給量を上
昇させて解消する燃焼装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a forced exhaust gas combustion device in a gas water heater, a gas bath, or the like, and more particularly, to monitoring a combustion state of a gas burner and detecting a gas supply amount near a minimum value. In the case of poor combustion of the gas burner,
The present invention relates to a combustion apparatus for increasing the supply amount of combustion air and increasing the gas supply amount to eliminate the combustion.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、例えばガス給湯器等の強制排気式
ガス燃焼器では、給湯栓を開くと流水センサが水流を検
知し、その検知信号により送風ファンが回転を開始し、
そのファン回転の検知信号によりガス弁が開いてバーナ
にガスが供給され、点火プラグによりガスの点火が行わ
れるようにしたものが知られている。そして、このよう
なガス燃焼器においては、出湯温度サーミスタにより検
知された出湯温度と先に設定した設定温度に差がある場
合には、燃焼制御コントローラからの指令信号に基づき
ガス比例制御弁の開度が調整され、バーナへ供給される
ガス量が制御される。2. Description of the Related Art Conventionally, in a forced exhaust gas combustor such as a gas water heater, when a hot water tap is opened, a flowing water sensor detects a water flow, and a blower fan starts rotating by a detection signal,
It is known that a gas valve is opened by a detection signal of the rotation of the fan to supply gas to a burner, and the gas is ignited by a spark plug. In such a gas combustor, when there is a difference between the tapping temperature detected by the tapping temperature thermistor and the previously set temperature, the gas proportional control valve is opened based on a command signal from the combustion control controller. The degree is adjusted and the amount of gas supplied to the burner is controlled.
【0003】一方、供給されるガス量が変化すると、こ
れに比例してバーナへ供給される空気量を調整するため
に送風ファンの駆動モータへ信号が送られ、送風ファン
の回転数が制御されるようにしたものもある。このよう
に出湯温度に応じてバーナへのガス供給量と燃焼用空気
量とが一定の関係を保つように比例制御される、いわゆ
るフィードバック(FB)燃焼制御方式のガス燃焼装置
はすでに知られている。On the other hand, when the amount of supplied gas changes, a signal is sent to the drive motor of the blower fan in order to adjust the amount of air supplied to the burner in proportion thereto, and the number of revolutions of the blower fan is controlled. Some have tried to do so. As described above, a so-called feedback (FB) combustion control type gas combustion device in which the gas supply amount to the burner and the combustion air amount are proportionally controlled in accordance with the tapping temperature so as to maintain a constant relationship is already known. I have.
【0004】また、今日においては、燃焼能力の大きな
バーナを備えたガス燃焼装置の燃焼能力を落として燃焼
能力の小さなガス燃焼装置としても良好に機能するよう
に制御される、能力絞り込み(ターンダウン)を行う強
制排気式ガス燃焼装置が広く用いられている。このよう
なガス燃焼装置のうち能力絞り込み(ターンダウン)を
行う強制排気式ガス燃焼装置であって、燃焼用空気量を
ファン回転数により制御するものにおいては、排気筒ト
ップに風が当たる等して排気管路に圧力(トップ圧)が
かかった場合に燃焼用空気量が減少し、燃焼能力を絞り
込んだ状態において、断続的に燃焼用空気量の減少が続
いた場合には不完全燃焼がおこり易く、未燃焼排気が室
内に洩れた場合には危険である。[0004] In addition, today, a gas combustion apparatus provided with a burner having a large combustion capacity is reduced in its combustion capacity so as to function well as a gas combustion apparatus having a small combustion capacity. ) Is widely used. Among such gas combustion devices, in a forced exhaust gas combustion device which narrows down the capacity (turn down), and in which the amount of combustion air is controlled by the number of rotations of the fan, the wind hits the top of the exhaust stack. When the pressure (top pressure) is applied to the exhaust pipe, the amount of combustion air decreases, and in a state where the combustion capacity is reduced, incomplete combustion occurs if the amount of combustion air continues to decrease intermittently. It is easy to occur and is dangerous if unburned exhaust gas leaks into the room.
【0005】かかる問題点を解決するため、燃焼用空気
量不足による不完全燃焼を感知した場合には、燃焼を停
止するガス燃焼装置や燃焼用空気量を増加させて燃焼用
空気量不足を補い正常時の空気過剰率(過剰空気量の理
論空気量に対する割合)と同等の空気過剰率で燃焼する
ように制御するガス燃焼装置が提案されている。In order to solve such a problem, when incomplete combustion due to a shortage of combustion air is detected, a gas combustion device for stopping combustion or an increase in the amount of combustion air is used to compensate for the shortage of combustion air. There has been proposed a gas combustion device that controls the combustion so that the air is burned at an excess air ratio equal to the excess air ratio in normal operation (the ratio of the excess air amount to the theoretical air amount).
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、不完全
燃焼を解決するため単に燃焼を停止するガス燃焼装置に
あっては、トップ圧がかかる度毎にガス燃焼装置が停止
してしまい、給湯が中断され使い勝手が非常に悪いとい
う問題点があった。また、不完全燃焼を解決するため単
に燃焼用空気量を増加させるガス燃焼装置にあっては、
トップ圧がかかっている間は正常時の空気過剰率と同等
の空気過剰率を維持することにより良好に燃焼している
ものの、トップ圧が取り除かれた場合には、燃焼用空気
の過剰供給となり火炎のリフトや火炎の吹き消え等が起
こり、燃焼が停止してしまい使い勝手が悪いという問題
があった。However, in a gas combustion apparatus which simply stops combustion to solve incomplete combustion, the gas combustion apparatus stops every time the top pressure is applied, and the hot water supply is interrupted. There is a problem that the usability is very poor. In the case of a gas combustion device that simply increases the amount of combustion air to solve incomplete combustion,
While the top pressure is applied, the combustion is good by maintaining the excess air ratio equal to the normal excess air ratio, but if the top pressure is removed, the combustion air will be excessively supplied. There was a problem that the lift of the flame or the blowout of the flame occurred, and the combustion was stopped, resulting in poor usability.
【0007】更に、今日においては、湯の使用箇所が増
えると共に使用湯量も増大しており、最大湯量使用時に
おいても安定した給湯を実現するために燃焼能力の大き
なガス燃焼装置が用いられることが多い。ここで、これ
ら大能力ガス燃焼装置は、ターンダウンを行うことによ
り少ない使用湯量の供給に対応しているが、前述の問題
点に起因して、トップ圧が取り除かれた場合にも火炎の
吹き消え等を排除し安定した燃焼を維持するためには、
燃焼能力の絞り込みにあたり最小燃焼能力を低く設定で
きず幅広い燃焼能力に対応できないという問題があっ
た。[0007] Further, today, the number of hot water usage locations has increased and the amount of hot water used has also increased, and a gas combustion device having a large combustion capacity has been used in order to realize stable hot water supply even when the maximum amount of hot water is used. Many. Here, these high-capacity gas combustion devices are capable of supplying a small amount of hot water by performing a turndown. However, due to the above-described problem, even when the top pressure is removed, the flame is blown. In order to eliminate burning and maintain stable combustion,
In narrowing down the combustion capacity, there was a problem that the minimum combustion capacity could not be set low and it was not possible to cope with a wide range of combustion capacity.
【0008】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、最低ガスインプット状態で燃焼
作動中において不完全燃焼を検知した場合に燃焼用空気
量を増加させることにより、トップ圧がかかった場合に
問題となる燃焼用空気量不足を補い使い勝手を損なわず
に不完全燃焼を解消する燃焼制御装置を提供し、また、
燃焼用空気量の増加と共に供給ガス量を増加させること
により、トップ圧が取り除かれた際に生ずる火炎の吹き
消え、リフトを排除して燃焼能力絞り込み比(ターンダ
ウン比)を大きく採ることを可能として広範囲にわたる
燃焼能力変更に対応できる燃焼制御装置を供給すること
を目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is intended to increase the amount of combustion air when incomplete combustion is detected during combustion operation with a minimum gas input. Provide a combustion control device that compensates for a shortage of combustion air amount that becomes a problem when pressure is applied and eliminates incomplete combustion without impairing usability.
By increasing the supply gas amount along with the increase of combustion air amount, the flame generated when the top pressure is removed can be extinguished, and the lift can be eliminated to increase the combustion capacity reduction ratio (turndown ratio). It is an object of the present invention to provide a combustion control device capable of responding to a wide range of combustion capacity changes.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の燃焼制御装置は、バーナと、そのバーナにガ
スを供給するガス供給手段と、前記バーナに供給するガ
ス量を可変するため前記ガス供給手段に設けられるガス
量可変手段と、前記バーナに燃焼用空気を供給する空気
供給手段と、前記バーナに供給する燃焼用空気量を可変
するため前記空気供給手段に設けられる空気量可変手段
と、前記ガス量可変手段により可変されたガス量に応じ
て前記空気量可変手段により可変される空気量を制御す
る燃焼制御手段と、前記バーナの燃焼状態を検知するバ
ーナ燃焼状態検知手段とを備える燃焼制御装置におい
て、ガス供給量が最小値近傍である場合に、前記バーナ
燃焼状態検知手段により燃焼不良を検知したときには燃
焼用空気の供給量を増加させると共にガス供給量を所定
値まで上昇させて燃焼不良を解消する燃焼不良解消手段
を構成として備えた。To achieve this object, a combustion control apparatus according to the present invention comprises a burner, gas supply means for supplying gas to the burner, and variable gas supply to the burner. Gas amount varying means provided in the gas supply means, air supply means for supplying combustion air to the burner, and air amount variable means provided in the air supply means for varying the combustion air amount supplied to the burner Means, combustion control means for controlling the amount of air varied by the air amount varying means according to the gas amount varied by the gas amount varying means, and burner combustion state detecting means for detecting the combustion state of the burner the combustion control device comprising a, when the gas supply amount is the minimum value near the supply amount of combustion air when it detects the defective combustion by the burner combustion state detection means Together it is pressurized to raise the gas supply amount to a predetermined value with a structure poor combustion eliminating means for eliminating poor combustion.
【0010】[0010]
【作用】上記の構成を有する本発明の燃焼制御装置によ
れば、バーナには、ガス供給手段によりガスが供給さ
れ、空気供給手段により燃焼用空気が供給され、これら
バーナに供給されるガス量及び燃焼用空気量は、各々ガ
ス量可変装置、空気量可変装置によって可変される。そ
して、燃焼用空気量は、可変されたガス量に応じて燃焼
用空気量を可変する燃焼制御手段により制御される。ま
た、バーナの燃焼状態は、バーナ燃焼状態検知手段によ
り検知されており、ガス供給量が最小値近傍である場合
に、燃焼不良を検知したときには燃焼不良解消手段が、
燃焼用空気の供給量を増加させると共にガス供給量を所
定値まで上昇させる。これにより、トップ圧がかかった
場合であっても速やかに健全な燃焼状態に戻される。According to the combustion control apparatus of the present invention having the above-described structure, gas is supplied to the burners by the gas supply means, combustion air is supplied by the air supply means, and the amount of gas supplied to these burners is controlled. The amount of combustion air and the amount of combustion air are respectively changed by a gas amount variable device and an air amount variable device. The amount of combustion air is controlled by combustion control means that varies the amount of combustion air according to the varied amount of gas. Further, the burner combustion state is detected by the burner combustion state detection means, and when the gas supply amount is near the minimum value.
To, the combustion failure eliminating means when detecting a combustion failure,
The supply amount of combustion air is increased and the gas supply amount is increased to a predetermined value. As a result, even when the top pressure is applied, the combustion state is quickly returned to a healthy state.
【0011】[0011]
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。図1には、本発明が適用される強制
排気式(FE式)ガス燃焼装置の概略構成が示されてい
る。このガス燃焼装置Dは、ガス管1にガスの供給元で
あるガス元電磁弁2と供給されるガス量を可変するガス
比例弁3が設けられており、ガス管1はガスバーナ4に
接続しており、燃焼用空気を供給すると共に空気量を可
変する送風ファン5もガスバーナ4に接続している。そ
して、ガス元電磁弁2、ガス比例弁3及び送風ファン5
はコントローラCに接続されている。また、給水管6に
は、水の流れを検知する流水センサ7と水温を測定する
水温サーミスタ8が設けられており、給水管6は、ガス
バーナ4上部に配置される熱交換器9の一端に接続され
ている。熱交換器9の他端には給湯管10が接続されて
おり、かかる給湯管10には湯温を測定する湯温サーミ
スタ11と給湯栓12が設けられている。そして、流水
センサ7、水温サーミスタ8及び湯温サーミスタ11は
コントローラCに接続されている構成を備える。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a forced exhaust gas (FE type) gas combustion apparatus to which the present invention is applied. This gas combustion device D is provided with a gas source solenoid valve 2 that is a gas supply source and a gas proportional valve 3 that varies the amount of gas supplied to a gas pipe 1. The gas pipe 1 is connected to a gas burner 4. A blowing fan 5 that supplies combustion air and varies the amount of air is also connected to the gas burner 4. The gas source solenoid valve 2, the gas proportional valve 3 and the blower fan 5
Is connected to the controller C. The water supply pipe 6 is provided with a flowing water sensor 7 for detecting the flow of water and a water temperature thermistor 8 for measuring the water temperature. The water supply pipe 6 is provided at one end of a heat exchanger 9 disposed above the gas burner 4. It is connected. A hot water supply pipe 10 is connected to the other end of the heat exchanger 9, and the hot water supply pipe 10 is provided with a hot water temperature thermistor 11 for measuring hot water temperature and a hot water tap 12. The running water sensor 7, the water temperature thermistor 8, and the hot water temperature thermistor 11 have a configuration connected to the controller C.
【0012】次に、このガス燃焼装置Dの作動について
説明する。給湯栓12が開かれると給水管6を水が流れ
始め、流水センサ7がこれを検知してコントローラCに
検知信号を送ると、コントローラCから送風ファン5に
作動信号が送られ送風ファン5が始動する。そして、ガ
ス元電磁弁2が開かれるとガスはガス管1を流れ、ガス
バーナ4に供給され点火プラグ(図示せず)により点火
されて燃焼が開始する。給湯が開始され、湯温サーミス
タ11により検知される出湯温度が設定温度と異なると
きは、コントローラCからの指令信号によりガス比例弁
3の開度が調整されると共にガス量の変化に応じた燃焼
用空気を供給するように送風ファン5にも指令信号が送
られガスバーナ4へ供給される空気量が比例制御(FB
制御)される。Next, the operation of the gas combustion device D will be described. When the hot water tap 12 is opened, water starts to flow through the water supply pipe 6, and when the flowing water sensor 7 detects this and sends a detection signal to the controller C, an operation signal is sent from the controller C to the blowing fan 5, and the blowing fan 5 Start. Then, when the gas source solenoid valve 2 is opened, the gas flows through the gas pipe 1, is supplied to the gas burner 4, and is ignited by a spark plug (not shown) to start combustion. When the hot water supply is started and the hot water temperature detected by the hot water thermistor 11 is different from the set temperature, the opening degree of the gas proportional valve 3 is adjusted by a command signal from the controller C and the combustion according to the change in the gas amount. A command signal is also sent to the blower fan 5 to supply air for use, and the amount of air supplied to the gas burner 4 is proportionally controlled (FB).
Control).
【0013】次に、ガスバーナが配置される燃焼室の構
造を図2を参照しつつ説明する。ここで、図2はガスバ
ーナが配置される燃焼室の概略構造を示す平面図であ
る。燃焼室20内には、偏平な複数のメインバーナ21
が並設されており、各メインバーナ21の一端に形成さ
れるスロート22の先端には燃焼用一次空気量調整用の
ダンパ23が形設され、ノズル台24に配設された各ガ
スノズルからは燃料ガスが供給される。かかるノズル台
24に接続されるガス管1の途中には燃焼能力を調整す
るために前述のガス比例弁3やガス元電磁弁2が設けら
れる。また、燃焼室20の下部には送風ファン5が配設
され、燃焼用空気を燃焼室20に供給しメインバーナ2
1でブンゼン燃焼を行い、この燃焼熱で熱交換器9を加
熱して熱交換器9中を通る水を湯にして出湯する構成を
採る。本発明に係る燃焼制御装置30は、このメインバ
ーナ21に併設され、共通のノズル台24に形設したガ
スノズル26から燃料ガスが供給される。従って、別個
にガス流路を設けることなく容易に燃焼状態を検知でき
る構造となっている。Next, the structure of the combustion chamber in which the gas burners are arranged will be described with reference to FIG. Here, FIG. 2 is a plan view showing a schematic structure of a combustion chamber in which a gas burner is arranged. In the combustion chamber 20, a plurality of flat main burners 21 are provided.
Are provided at the end of a throat 22 formed at one end of each main burner 21. A damper 23 for adjusting a primary air amount for combustion is formed at each end of the throat 22. Fuel gas is supplied. The gas proportional valve 3 and the gas source solenoid valve 2 described above are provided in the gas pipe 1 connected to the nozzle base 24 in order to adjust the combustion capacity. A blower fan 5 is provided below the combustion chamber 20 to supply combustion air to the combustion chamber 20 and to supply the combustion air to the main burner 2.
1, the Bunsen combustion is performed, the heat exchanger 9 is heated by the combustion heat, and the water passing through the heat exchanger 9 is turned into hot water to take out hot water. The combustion control device 30 according to the present invention is provided alongside the main burner 21 and is supplied with fuel gas from a gas nozzle 26 formed on a common nozzle base 24. Therefore, the combustion state can be easily detected without providing a separate gas flow path.
【0014】続いて、この燃焼制御装置30の詳細な構
成について図3を参照しつつ説明する。ここで、図3は
燃焼制御装置の構成を模式的に示した説明図である。燃
焼制御装置30は、強制排気式(FE式)ガス燃焼装置
Dの燃焼室20内においてメインバーナ21に近接して
設置されており、縦方向に配置されて両端を開口したケ
ーシング筒32と、このケーシング筒32の途中に装着
され複数の炎口33aの形成されたバーナプレート33
(本実施例ではセラミックプレートを用いる)とで予混
合バーナ34を形成すると共に、ケーシング筒32の上
部(セラミックプレートより上部)が二次空気の接触を
妨げるガード筒35となっている。Next, a detailed configuration of the combustion control device 30 will be described with reference to FIG. Here, FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the combustion control device. The combustion control device 30 is installed in the combustion chamber 20 of the forced exhaust gas (FE) gas combustion device D in the vicinity of the main burner 21, and is disposed in a vertical direction and has both ends opened, and a casing cylinder 32. A burner plate 33 mounted in the middle of the casing tube 32 and formed with a plurality of flame ports 33a.
(In this embodiment, a ceramic plate is used) and the premix burner 34 is formed, and an upper part (above the ceramic plate) of the casing cylinder 32 is a guard cylinder 35 which prevents contact with secondary air.
【0015】より詳しくは、ケーシング筒32の下端開
口部36にガスノズル37を臨ませてバーナプレート3
3までの空間を混合室38とし、混合室38での混合比
が正常時には0.9となるように下端開口部36の開度
が設定されている。この混合比(0.9)は燃焼速度が
最大となる設定値であり、混合比がこの値から外れると
燃焼速度は遅くなる。混合室38で混合された混合器
は、バーナプレート33に形成された各炎口33aから
噴出し、ガス燃焼装置Dのメインバーナ21(図2に示
す)から火移りしてバーナプレート34表面上で火炎を
形成する。この場合、火炎の回りを囲むガード筒35に
よって二次空気の供給が遮られ、全一次燃焼が行われ
る。More specifically, the gas nozzle 37 faces the lower end opening portion 36 of the casing cylinder 32 so that the burner plate 3
The space up to 3 is a mixing chamber 38, and the opening of the lower end opening 36 is set so that the mixing ratio in the mixing chamber 38 is 0.9 when the mixing ratio is normal. This mixture ratio (0.9) is a set value at which the combustion speed becomes maximum, and if the mixture ratio deviates from this value, the combustion speed becomes slow. The mixer mixed in the mixing chamber 38 blows out from each of the flame holes 33 a formed in the burner plate 33, and is ignited from the main burner 21 (shown in FIG. 2) of the gas combustion device D to be on the surface of the burner plate 34. To form a flame. In this case, the supply of the secondary air is interrupted by the guard cylinder 35 surrounding the periphery of the flame, and all the primary combustion is performed.
【0016】ガード筒35には、横方向から熱電対39
が装着され、その受熱部39aが火炎内に位置づけられ
ている。この熱電対39は、ガス燃焼装置Dのコントロ
ーラCに接続され、熱電対39の起電力に応じてガスバ
ーナ4下部に設けられた送風ファン5の回転数を増減す
ると共にメインバーナ21に接続されるガス管1に設け
られた比例制御弁3を開閉制御するように構成されてい
る。すなわち、熱電対39の起電力が所定レベル以下に
なったときに燃焼用空気の供給量を増加させるように作
動すると共にガス供給量を増加させるように作動する。The guard cylinder 35 has a thermocouple 39 from the side.
Is mounted, and the heat receiving portion 39a is positioned in the flame. The thermocouple 39 is connected to the controller C of the gas combustion device D, and increases or decreases the rotation speed of the blower fan 5 provided below the gas burner 4 according to the electromotive force of the thermocouple 39, and is connected to the main burner 21. The proportional control valve 3 provided in the gas pipe 1 is configured to be opened and closed. That is, when the electromotive force of the thermocouple 39 becomes equal to or lower than the predetermined level, the thermocouple 39 operates to increase the supply amount of combustion air and also operates to increase the gas supply amount.
【0017】次に、燃焼不良の検知手段について図4を
参照にしつつ説明する。ここで、図4はブンゼン燃焼時
の燃焼制御装置の状態を模式的に示した説明図である。
排気筒トップに風等が当りトップ圧がかかると、送風フ
ァン5が正常に作動していても燃焼室20に供給される
燃焼用空気量は減少し、混合室38内の空気比は低下し
て燃焼速度が遅くなる。このため、バーナプレート33
上に形成されていた火炎の燃焼位置が上昇するリフトが
発生し、ついにはガード筒35の先端開口部に火炎が形
成される。これは、全一次燃焼中においては燃焼用空気
量の低下(空気比の低下)に対して火炎が敏感に反応し
てリフトし、ガード筒35の先端開口部に達すると、そ
の周りから二次空気が供給されてブンゼン燃焼を開始す
るからである。このブンゼン燃焼時においては、拡散燃
焼であることや、燃焼用空気量の低下により火炎を上方
に持ち上げる風力が減少することから燃焼用空気量の変
化に対して火炎は、ほとんど反応せずリフトしなくな
る。Next, the means for detecting combustion failure will be described with reference to FIG. Here, FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing the state of the combustion control device during Bunsen combustion.
When wind or the like hits the top of the exhaust stack and applies top pressure, the amount of combustion air supplied to the combustion chamber 20 decreases even if the blower fan 5 is operating normally, and the air ratio in the mixing chamber 38 decreases. The burning speed becomes slower. Therefore, the burner plate 33
A lift occurs in which the combustion position of the flame formed above rises, and finally, the flame is formed at the tip end opening of the guard cylinder 35. This is because, during the entire primary combustion, the flame reacts sensitively to a decrease in the amount of combustion air (a decrease in the air ratio) and lifts up. This is because air is supplied to start Bunsen combustion. During Bunsen combustion, the flame lifts up almost without responding to changes in the amount of combustion air due to diffusion combustion and a decrease in the amount of combustion air that reduces the amount of wind that lifts the flame upward. Disappears.
【0018】このように燃焼用空気量が減少すると、熱
電対39の起電力は図5に示すように急激に減少する。
ここで、図5は熱電対起電力及びCO濃度と空気比との
関係を示す特性図である。この特性図は実験により得ら
れたもので、横軸はガス燃焼装置のメインバーナの空気
比(空気過剰率)λを、縦軸は起電力(mV)及びCO
濃度(ppm)を示し、実曲線は熱電対の起電力変化
を、一点鎖線曲線は排気中のCO濃度の変化を表してい
る。この特性図から分かるように、熱電対39の起電力
は、空気比の低下に連動して急激に減少する。従って、
CO濃度が高くなる前に熱電対39の起電力が所定値以
下になったことを検知することによりガス流路を閉鎖す
ることができる。When the amount of combustion air decreases in this way, the electromotive force of the thermocouple 39 sharply decreases as shown in FIG.
Here, FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the thermocouple electromotive force and the CO concentration and the air ratio. This characteristic diagram is obtained by experiments. The horizontal axis represents the air ratio (excess air ratio) λ of the main burner of the gas combustion device, and the vertical axis represents the electromotive force (mV) and CO
The solid curve represents the change in the electromotive force of the thermocouple, and the dashed line curve represents the change in the CO concentration in the exhaust gas. As can be seen from this characteristic diagram, the electromotive force of the thermocouple 39 decreases sharply in conjunction with the decrease in the air ratio. Therefore,
The gas flow path can be closed by detecting that the electromotive force of the thermocouple 39 has become equal to or less than the predetermined value before the CO concentration becomes high.
【0019】次に、本発明の燃焼制御装置の制御方法を
図6に示されたフローチャートに基づいて説明する。ま
ず、給湯栓12を開くと給水管6を水が流れ始め、これ
を流水センサ7が検知(S1,Yes)すると、検知信
号がコントローラCに送信され送風ファン5の始動及び
ガス元電磁弁2の開放がコントローラCより指令され、
点火プラグによる点火を経てガス燃焼が開始される(S
2)。一方、流水センサ7により水流が検知されなけれ
ば(S1,No)燃焼は開始されない。Next, a control method of the combustion control device according to the present invention will be described with reference to a flowchart shown in FIG. First, when the hot-water tap 12 is opened, water starts to flow through the water supply pipe 6, and when this is detected by the flowing water sensor 7 (S1, Yes), a detection signal is transmitted to the controller C to start the blower fan 5 and the gas source electromagnetic valve 2 Release from controller C,
Gas combustion is started via ignition by a spark plug (S
2). On the other hand, if the water flow is not detected by the flowing water sensor 7 (S1, No), the combustion is not started.
【0020】ガス燃焼開始後30秒経過前(S3,N
o)は、ガス燃焼が安定していないので燃焼不良検知
(S4)は行われず、設定温度に到達するためのガス比
例弁3、送風ファン5の制御が行われる(S5)。ガス
燃焼が安定する燃焼開始から30秒経過後(S3,Ye
s)には、燃焼室20に設置されている熱電対39の起
電力により燃焼不良検知が行われ(S4)、熱電対39
の起電力が第1所定値以下の場合には燃焼不良と判断さ
れ(S4,Yes)、燃焼不良解消制御が開始される。
ここで、瞬間的なトップ圧がかかる度に燃焼不良と判断
して燃焼不良解消制御に移行することを避けるためタイ
マーを設けて所定時間以上トップ圧がかかり続けた場合
にだけ燃焼不良解消制御に移行するようにしても良い。Before the elapse of 30 seconds after the start of gas combustion (S3, N
In o), since the gas combustion is not stable, the detection of poor combustion (S4) is not performed, and the control of the gas proportional valve 3 and the blower fan 5 to reach the set temperature is performed (S5). 30 seconds after the start of gas combustion stabilization (S3, Ye
In s), combustion failure detection is performed by the electromotive force of the thermocouple 39 installed in the combustion chamber 20 (S4), and the thermocouple 39 is detected.
If the electromotive force is less than or equal to the first predetermined value, it is determined that the combustion is incomplete (S4, Yes), and the incombustibility control is started.
Here, a timer is provided to avoid shifting to the combustion failure elimination control by determining that the combustion is inferior every time the instantaneous top pressure is applied, and the combustion failure elimination control is performed only when the top pressure is continuously applied for a predetermined time or more. The transition may be made.
【0021】一方、熱電対39の起電力が第1所定値以
上である場合には(S4,No)良好な燃焼が得られて
おり、給水管6中の流水が流水センサ7により検知され
る間(S6,Yes)は、引続き設定温度に到達するた
めのガス比例弁3、送風ファン5の制御が行われる。そ
して、給湯栓12が閉じられ給水管6を水が流れなくな
ると流水センサ7がこれを検知して(S6,No)コン
トローラCに検知信号を送りガス元電磁弁2及びガス比
例弁3が閉じられガスバーナへのガスの供給が止まり燃
焼が停止し(S7)、その後送風ファン5が停止する。On the other hand, when the electromotive force of the thermocouple 39 is equal to or more than the first predetermined value (S4, No), good combustion is obtained, and the flowing water in the water supply pipe 6 is detected by the flowing water sensor 7. During (S6, Yes), the control of the gas proportional valve 3 and the blower fan 5 for continuously reaching the set temperature is performed. When the hot water tap 12 is closed and water stops flowing through the water supply pipe 6, the flowing water sensor 7 detects this and sends a detection signal to the controller C (S6, No), and the gas source solenoid valve 2 and the gas proportional valve 3 close. Then, the supply of gas to the gas burner is stopped, the combustion is stopped (S7), and then the blower fan 5 is stopped.
【0022】続いて、燃焼不良解消制御について説明す
る。コントローラCが熱電対39の起電力から燃焼不良
を検知すると(S4,No)、先ずファン回転数が上げ
られ(S10)、トップ圧がかかることによる燃焼用空
気の供給不足を補う。ファン回転数が増加することによ
り燃焼用空気は燃焼室に十分供給され燃焼不良は解消さ
れる。Next, the control for eliminating poor combustion will be described. When the controller C detects a combustion failure from the electromotive force of the thermocouple 39 (S4, No), first, the fan rotation speed is increased (S10) to compensate for a shortage of combustion air supply due to the top pressure. By increasing the fan speed, the combustion air is sufficiently supplied to the combustion chamber, and the poor combustion is eliminated.
【0023】しかしながら、このように単に燃焼用空気
の供給量を増加させるだけでは、トップ圧が取り除かれ
た場合に燃焼用空気の過剰供給に陥り燃焼速度よりも燃
焼用空気速度が速いことから火炎のリフト、あるいは吹
き消えが発生してしまいガス燃焼を停止しなければなら
ない。そこで、続いて最低ガスインプット量を10%上
げ(S11)、リフト限界内に燃焼条件をシフトしてや
る。However, simply increasing the supply amount of the combustion air in this manner results in excessive supply of the combustion air when the top pressure is removed, and the combustion air speed is higher than the combustion speed. Lift or blow-off occurs, and gas combustion must be stopped. Therefore, subsequently, the minimum gas input amount is increased by 10% (S11), and the combustion conditions are shifted within the lift limit.
【0024】ファン回転数、ガスインプット量を増加さ
せた状態で設定温度に達するようガス比例弁3、送風フ
ァン5の制御がなされ(S12)、ガス燃焼の安定する
ガスインプット量10%増加から30秒経過前(S1
1,No)は再度の燃焼不良検知(S14)は行われ
ず、ガスインプット量10%増加から30秒経過後に
(S13,Yes)再度の燃焼不良検知(S14)が先
の燃焼不良検知と同様の方法により行われる。The gas proportional valve 3 and the blower fan 5 are controlled so as to reach the set temperature with the fan rotation speed and the gas input amount increased (S12), and the gas input amount at which the gas combustion is stabilized increases from 30% to 30%. Seconds before (S1
(No, 1), the detection of poor combustion (S14) is not performed again, and the detection of poor combustion (S14) is the same as the previous detection of defective combustion 30 seconds after the 10% increase in the gas input amount (S13, Yes). Done by the method.
【0025】このとき、熱電対39の起電力が第2所定
値以上である場合(S14,No)には、良好なガス燃
焼が得られているので、流水センサ7により給水管6中
の流水が検知される間(S15,Yes)引続き比例制
御が行われる。尚、流水センサ7により給水管6中の水
流が検知されなければ(S15,No)燃焼は停止され
る(S16)。At this time, when the electromotive force of the thermocouple 39 is equal to or more than the second predetermined value (S14, No), since good gas combustion is obtained, the flowing water sensor 7 detects the flowing water in the water supply pipe 6. Is detected (S15, Yes), the proportional control is continuously performed. If the water flow in the water supply pipe 6 is not detected by the flowing water sensor 7 (S15, No), the combustion is stopped (S16).
【0026】一方、再度の燃焼不良検知により、燃焼室
20に設置された熱電対39の起電力が第2所定値以下
となった場合には(S14,YeS)、燃焼条件の変更
により燃焼不良を解消できないと判断し、コントローラ
Cからの指令信号によりガス元電磁弁2及びガス比例弁
3が閉じられガス燃焼室4へのガスの供給が止められ燃
焼が停止されると共に燃焼異常を示す表示がなされる
(S17)。On the other hand, if the electromotive force of the thermocouple 39 installed in the combustion chamber 20 becomes less than or equal to the second predetermined value (S14, Yes) due to the detection of the defective combustion again, the defective combustion is changed by changing the combustion conditions. Is determined to be impossible, the gas source solenoid valve 2 and the gas proportional valve 3 are closed by a command signal from the controller C, the supply of gas to the gas combustion chamber 4 is stopped, combustion is stopped, and a display indicating abnormal combustion is made. Is performed (S17).
【0027】続いて、上記制御方法の根拠となる図7及
び図8に示された2つのグラフを参照にしつつ説明す
る。図7は、ファン回転数N1 、N2 (rpm)におけ
る、P−Q特性及びガス燃焼装置の抵抗曲線(トップ圧
の有無)を示すグラフである。ここで、縦軸は燃焼室内
の圧力を、横軸は燃焼室内供給される燃焼用空気量を表
している。Next, description will be made with reference to two graphs shown in FIGS. 7 and 8 which are the basis of the above control method. FIG. 7 is a graph showing the PQ characteristics and the resistance curve of the gas combustion device (with or without the top pressure) at the fan rotation speeds N 1 and N 2 (rpm). Here, the vertical axis represents the pressure in the combustion chamber, and the horizontal axis represents the amount of combustion air supplied to the combustion chamber.
【0028】この図から分かるように、通常運転時に
は、ファン回転数N1 (rpm)のとき燃焼用空気量a
(m3 /min)であったのに対しトップ圧加圧時にお
いては同じファン回転数の下、燃焼用空気量b(m3 /
min)に減少してしまう。従って、トップ圧がかかっ
た状態の下、通常運転時と同等の燃焼用空気を得るため
にファン回転数をN2 に変更して燃焼用空気量d(m3
/min)を得る必要がある一方で、トップ圧が取り除
かれた後は燃焼用空気量c(m3 /min)となること
から、上述したような燃焼用空気の過剰供給に対する対
策が必要となる。その対策については以下の図8を参照
にしつつ説明する。As can be seen from this figure, during normal operation, when the fan speed N 1 (rpm), the combustion air amount a
(M 3 / min), but when the top pressure is applied, the combustion air volume b (m 3 /
min). Therefore, in order to obtain combustion air equivalent to that in the normal operation under the condition that the top pressure is applied, the fan rotation speed is changed to N 2 and the combustion air amount d (m 3
/ Min), but after the top pressure is removed, the combustion air amount becomes c (m 3 / min). Therefore, it is necessary to take measures against the excessive supply of combustion air as described above. Become. The countermeasure will be described with reference to FIG.
【0029】図8は、ガス燃焼装置のインプットガス量
−ファン回転数特性を示すグラフである。この図におい
て、縦軸はファン回転数(rpm)を横軸はインプット
ガス量(kcal/h)を表し、A点は12mmH2O
のトップ圧がかかった場合に燃焼を維持できない点を示
し、B点は12mmH2O のトップ圧がかかった場合に
燃焼を維持できる点を示す。また、リフト限界直線より
左上ではリフトが発生する。FIG. 8 is a graph showing the relationship between the amount of input gas and the number of revolutions of the fan of the gas combustion apparatus. In this figure, the vertical axis represents the fan rotation speed (rpm), the horizontal axis represents the input gas amount (kcal / h), and point A is 12 mmH 2 O.
Indicates that combustion cannot be maintained when the top pressure is applied, and point B indicates that combustion can be maintained when the top pressure of 12 mmH 2 O is applied. A lift occurs at the upper left from the lift limit straight line.
【0030】通常使用時におけるガス燃焼装置の最小燃
焼能力設定値をA点とし、トップ圧がかかり不完全燃焼
を検知したときにB、CまたはDのいずれかに最小燃焼
能力を変更する。このとき単にファン回転数をN2 (r
pm)まで上昇させるだけでは、リフト限界外となるた
めトップ圧が取り除かれた際に燃焼用空気の過剰供給と
なり火炎のリフト若しくは吹き消えが発生してしまい不
完全燃焼を解消することができない。The minimum combustion capacity set value of the gas combustion apparatus during normal use is defined as point A, and when the top pressure is applied and incomplete combustion is detected, the minimum combustion capacity is changed to B, C or D. At this time, simply set the fan speed to N 2 (r
If the top pressure is removed, the combustion air will be excessively supplied when the top pressure is removed, and the flame will be lifted or blown out, making it impossible to eliminate incomplete combustion.
【0031】そこで、リフト限界直線の右下領域にある
B点あるいはC点への変更が考えられるが、本発明の目
的であるトップ圧が取り除かれたときにリフト若しくは
吹き消えの発生を防止が達成できれば良いのでリフト限
界内のC点にガスインプット量を変更すれば足り、具体
的には最小ガスインプット量の10%増としてやること
で対処できる。Therefore, a change to point B or point C in the lower right area of the lift limit straight line can be considered. However, it is possible to prevent the occurrence of lift or blowout when the top pressure is removed, which is the object of the present invention. Since it is sufficient to achieve this, it is sufficient to change the gas input amount to the point C within the lift limit, and more specifically, it can be dealt with by increasing the minimum gas input amount by 10%.
【0032】以上詳細に説明したように本実施例に係る
ガス燃焼装置は、排気筒トップに風が当たること等によ
りトップ圧がかかり、燃焼用空気量不足により不完全燃
焼を生じた場合であっても、ファン回転数を増加させて
不足する燃焼用空気量を補うように制御するので、燃焼
の停止等により使い勝手を損なうことなく不完全燃焼を
解消し安全なガス燃焼装置を提供することが可能とな
る。As described in detail above, the gas combustion apparatus according to the present embodiment is a case in which the top pressure is applied due to the wind hitting the top of the exhaust stack and the incomplete combustion occurs due to the shortage of combustion air. However, since the control is performed so as to compensate for the insufficient amount of combustion air by increasing the fan rotation speed, it is possible to provide a safe gas combustion device that eliminates incomplete combustion without impairing usability by stopping combustion or the like. It becomes possible.
【0033】また、上記ファン回転数の増加と共にガス
供給量を増大させるように制御するので、ファン回転数
の増加により燃焼用空気が過剰供給となっている状態に
おいてトップ圧が取り除かれた際にも、火炎のリフトや
吹き消えの発生を防止することが可能となる。従って、
大能力ガス燃焼装置においても最小ガスインプット量を
小さく設定することにより小能力ガス燃焼装置として安
定して使用することが可能となり、今日のガス燃焼装置
の使用状況に適した使い勝手の良いガス燃焼装置を提供
することが可能となる。Further, since the gas supply amount is controlled to increase with the increase in the fan rotation speed, when the top pressure is removed in a state where the combustion air is excessively supplied due to the increase in the fan rotation speed. In addition, it is possible to prevent the occurrence of flame lift and blowout. Therefore,
By setting the minimum gas input amount small even for large capacity gas combustion equipment, it is possible to use it stably as a small capacity gas combustion equipment, and it is an easy-to-use gas combustion equipment suitable for today's gas combustion equipment usage situation Can be provided.
【0034】以上、実施例に基づいて本発明を説明した
が、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではな
く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形改良が
可能であることは容易に推察できるものである。例え
ば、本実施例では、ガスインプット量を10%増大させ
ることにより火炎リフトの発生を防いでいるが、リフト
限界内であればこれに限られない。また、ファン回転数
は、燃焼用空気量の不足量が補えれば良く図7に示すN
2(rpm)に限定されるものでない。Although the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements can be made without departing from the spirit of the present invention. Can easily be inferred. For example, in the present embodiment, the occurrence of the flame lift is prevented by increasing the gas input amount by 10%, but the invention is not limited to this as long as it is within the lift limit. Further, the fan rotation speed may be any value as long as the shortage of the combustion air amount can be compensated for by N
It is not limited to 2 (rpm).
【0035】[0035]
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の燃焼制御装置は、最低ガスインプット状態で燃焼
作動中において不完全燃焼を検知した場合に燃焼用空気
量を増加させる制御を行うことにより、トップ圧がかか
った場合に問題となる燃焼用空気量不足を補い、使い勝
手を損なうことなく不完全燃焼を解消する燃焼制御装置
を提供することが可能となり、また、燃焼用空気量の増
加と共に供給ガス量を増加させることにより、トップ圧
が取り除かれた際に生ずる火炎の吹き消え、リフトを排
除して燃焼能力絞り込み比(ターンダウン比)を大きく
採ることを可能として広範囲にわたる燃焼能力変更に対
応できる燃焼制御装置を供給することが可能となる。As is apparent from the above description, the combustion control apparatus of the present invention performs control to increase the amount of combustion air when incomplete combustion is detected during the combustion operation with the lowest gas input. This makes it possible to provide a combustion control device that compensates for the shortage of combustion air amount, which becomes a problem when the top pressure is applied, and eliminates incomplete combustion without impairing usability. By increasing the supply gas amount with the increase, the flame blown out when the top pressure is removed, the lift is eliminated, and the combustion performance narrowing ratio (turndown ratio) can be adopted to enable a wide range of combustion performance. It is possible to supply a combustion control device that can respond to the change.
【図1】本発明が適用される強制排気式(FE式)ガス
燃焼装置の概略構成を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a forced exhaust gas (FE type) gas combustion apparatus to which the present invention is applied.
【図2】ガスバーナが配置される燃焼室の概略構造を示
す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a schematic structure of a combustion chamber in which a gas burner is arranged.
【図3】燃焼制御装置の構成を模式的に示した説明図で
ある。FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing a configuration of a combustion control device.
【図4】ブンゼン燃焼時の燃焼制御装置の状態を模式的
に示した説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing a state of a combustion control device during Bunsen combustion.
【図5】熱電対起電力及びCO濃度と空気比との関係を
示す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a thermocouple electromotive force, a CO concentration, and an air ratio.
【図6】本発明に係る燃焼制御装置の燃焼制御フローチ
ャートである。FIG. 6 is a combustion control flowchart of the combustion control device according to the present invention.
【図7】ファン回転数N1 、N2 (rpm)におけるP
−Q特性及びガス燃焼装置の抵抗曲線(トップ圧の有
無)を示すグラフである。FIG. 7 shows the relationship between P at fan speeds N 1 and N 2 (rpm).
It is a graph which shows -Q characteristic and the resistance curve (the presence or absence of a top pressure) of a gas combustion apparatus.
【図8】ガス燃焼装置のインプットガス量−ファン回転
数特性を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing an input gas amount-fan rotation speed characteristic of the gas combustion device.
D ガス燃焼装置 3 ガス比例弁 4 ガスバーナ 5 送風ファン C コントローラ 39 熱電対 D Gas combustion device 3 Gas proportional valve 4 Gas burner 5 Blower fan C Controller 39 Thermocouple
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−70023(JP,A) 特開 平1−310225(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23N 1/02 101 F23N 5/00 F23N 5/10 F23N 5/24 108 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-70023 (JP, A) JP-A-1-310225 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F23N 1/02 101 F23N 5/00 F23N 5/10 F23N 5/24 108
Claims (1)
ス供給手段と、前記バーナに供給するガス量を可変する
ため前記ガス供給手段に設けられるガス量可変手段と、
前記バーナに燃焼用空気を供給する空気供給手段と、前
記バーナに供給する燃焼用空気量を可変するため前記空
気供給手段に設けられる空気量可変手段と、前記ガス量
可変手段により可変されたガス量に応じて前記空気量可
変手段により可変される空気量を制御する燃焼制御手段
と、前記バーナの燃焼状態を検知するバーナ燃焼状態検
知手段とを備える燃焼制御装置において、ガス供給量が最小値近傍である場合に、 前記バーナ燃焼
状態検知手段により燃焼不良を検知したときには燃焼用
空気の供給量を増加させると共にガス供給量を所定値ま
で上昇させて燃焼不良を解消する燃焼不良解消手段を備
えたことを特徴とする燃焼制御装置。A burner; gas supply means for supplying gas to the burner; gas amount variable means provided in the gas supply means for varying the gas amount supplied to the burner;
Air supply means for supplying combustion air to the burner, air amount variable means provided in the air supply means for varying the amount of combustion air supplied to the burner, and gas variable by the gas amount variable means the combustion control device comprising combustion control means for controlling the amount of air is varied, and a burner combustion state detecting means for detecting the combustion state of the burner by the air quantity variable unit depending on the amount, a minimum gas supply amount When it is near, when the combustion failure is detected by the burner combustion state detection means, a combustion failure elimination means is provided for increasing the supply amount of combustion air and increasing the gas supply amount to a predetermined value to eliminate the combustion failure. A combustion control device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05202756A JP3098142B2 (en) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | Combustion control device |
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JPH0735340A JPH0735340A (en) | 1995-02-07 |
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JP05202756A Expired - Lifetime JP3098142B2 (en) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | Combustion control device |
Country Status (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014144573A (en) * | 2013-01-29 | 2014-08-14 | Maru-T Ohtsuka Corp | Identification auxiliary sheet |
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JP2016156566A (en) * | 2015-02-25 | 2016-09-01 | リンナイ株式会社 | Combustor |
-
1993
- 1993-07-22 JP JP05202756A patent/JP3098142B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014144573A (en) * | 2013-01-29 | 2014-08-14 | Maru-T Ohtsuka Corp | Identification auxiliary sheet |
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JPH0735340A (en) | 1995-02-07 |
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