JP3177554B2 - 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
釜などにおけるガス燃焼装置に関し、さらに詳しくは、
ガスバーナの燃焼状態を監視し、室内の酸欠や熱交換器
のフィン詰り等により燃焼不良が生じそうになったとき
にそのガスバーナへ供給される空気量とガス量との空燃
比を変更し、燃焼不良の早期解消を図るようにした燃焼
制御装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas combustion apparatus in a gas water heater, a gas bath, and the like.
Monitoring the combustion state of the gas burner, changing the air-fuel ratio between the amount of air and the amount of gas supplied to the gas burner when poor combustion is likely to occur due to lack of oxygen in the room or clogging of fins in the heat exchanger, The present invention relates to a combustion control device that is designed to eliminate poor combustion early.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、例えばガス給湯器などのガス燃焼
器では、給湯栓を開くと流水センサからの検知信号によ
り送風ファンが回転し、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な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、出湯温
度サーミスタによる検知信号により出湯温度と設定温度
とに差があると燃焼制御コントローラからの指令信号に
よりガス比例弁の開度が調節され、バーナへ供給される
ガス量が制御される。一方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が調節されるように送
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
が一定の関係に保つように比例制御される、燃焼制御方
式のガス燃焼装置はすでに知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, in a gas combustor such as a gas water heater, when a hot water tap is opened, a blower fan is rotated by a detection signal from a flowing water sensor, and a gas valve is opened by a detection signal of the rotation of the fan to open a burner. There is known an apparatus in which a gas is supplied and an ignition plug ignites the gas. In such a gas combustor, if there is a difference between the tapping temperature and the set temperature according to a detection signal from the tapping temperature thermistor, the opening of the gas proportional valve is adjusted by a command signal from the combustion control controller and supplied to the burner. The gas volume is controlled. On the other hand, when the gas amount changes, a signal is sent to the drive motor of the blower fan so that the amount of air supplied to the burner is adjusted in proportion to the change, and the rotation speed of the blower fan is controlled. . As described above, a 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 hot water temperature so as to maintain a constant relationship is already known.
【０００３】このようなガス燃焼器が燃焼不良を起こす
原因としては、主に以下の３つが挙げられる。 （１）燃焼器の給排気系の不良（外的要因による） （２）排ガスの漏洩による室内の酸欠状態（室内に取り
付けられた強制排気式燃焼器の場合） （３）経時変化に伴なう 燃焼ファンのほこり付着 熱交換器のフィン詰まり による風量低下。これらはすべて燃焼用空気の不足（酸
素量の不足）という１つの要因と考えて差し支えない。Such a gas combustor as a cause causing poor combustion, mainly the following three are be mentioned up. (1) Insufficient supply / exhaust system of the combustor (due to external factors) (2) Oxygen deficiency in the room due to leakage of exhaust gas (in the case of a forced exhaust combustor installed in the room) (3) As time elapses Now Dust adhered to combustion fan Air volume decreased due to clogged fins in heat exchanger. These can all be considered as one factor of lack of combustion air (lack of oxygen).
【０００４】このようなガス燃焼器において、例えば室
内が酸欠状態になったり、あるいは長時間の使用によっ
て熱交換器のフィン詰りや送風ファンのほこり付着等に
よってバーナが不完全燃焼を起こし、一酸化炭素ガス
（ＣＯガス）が発生することがある。このような場合の
安全対策として、例えば特公平４−１１７６４号公報に
示されるように、酸欠やフィン詰り等の程度を検知して
その程度に応じて送風ファンの回転数を増加させ、正常
時の空気過剰率（過剰空気量の理論空気量の割合）と同
等の空気過剰率で燃焼するように制御するようにしたも
のがすでに知られている。この公報のものでは、図２０
にその制御フローチャートを示したが、流水センサから
の検知信号により燃焼を開始した後、目標とする空燃比
となるように、酸欠やフィン詰り検知器（実際には熱電
対（ＴＣ）を使用）からの出力信号によって空燃比のフ
ィードバック制御を行なうようにしたものである。In such a gas combustor, for example, the burner may be incompletely burned due to lack of oxygen in the room, or fin clogging of the heat exchanger or dust adhering to the blower fan due to long-term use. Carbon oxide gas (CO gas) may be generated. As a safety measure in such a case, for example, as shown in Japanese Patent Publication No. 4-11764, the degree of oxygen deficiency or fin clogging is detected, and the rotation speed of the blowing fan is increased in accordance with the degree. There is already known an apparatus in which the combustion is controlled so as to burn at an excess air rate equivalent to the excess air rate at the time (the ratio of the excess air quantity to the theoretical air quantity). In this publication, FIG.
The control flow chart is shown in Fig. 2. After the combustion is started by the detection signal from the flowing water sensor, an oxygen deficiency or fin clogging detector (actually using a thermocouple (TC) is used so that the target air-fuel ratio is achieved. ) Is used to perform feedback control of the air-fuel ratio.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この公
報のものでは、実際にバーナが不完全燃焼を起こしてＣ
Ｏガス量が増加してから熱電対（ＴＣ）による出力信号
が出されるまでに熱電対（ＴＣ）には応答の遅れがある
ためにそのＴＣ出力信号に応じて急に送風ファンの回転
数を増加させるとハンチングを起こしてＴＣ出力を安定
させることができない。また送風ファンの回転数を徐々
に増加させるゆっくりとした制御では、トップ圧等の急
激な変化に対応できないということで安全対策に問題が
あった。However, according to this publication, the burner actually causes incomplete combustion and C
Since the response of the thermocouple (TC) is delayed from when the O gas amount increases until the output signal of the thermocouple (TC) is output, the rotation speed of the blower fan is suddenly changed according to the TC output signal. If it is increased, hunting occurs and the TC output cannot be stabilized. In addition, there is a problem in safety measures because slow control in which the rotation speed of the blower fan is gradually increased cannot cope with a rapid change in the top pressure or the like.
【０００６】またこの公報のものでは、常に一定の空気
過剰率で燃焼させる事を特徴としているが、一般にバー
ナの燃焼には良好域と呼ばれる空燃比の巾がありその領
域内での燃焼であれば問題はない。つまり一定の空燃比
を常に保つ必要性はない。またバーナの最大負荷で燃焼
させている時に酸欠状態となった場合、空燃比を一定に
保つだけでは振動燃焼の発生を抑制、あるいは防止する
ことが不可能である。つまり負荷が高い程酸欠時の振動
燃焼は発生しやすいという問題もある。In this publication, combustion is always performed at a constant excess air ratio. However, combustion of a burner generally has an air-fuel ratio range called a good range. If there is no problem. That is, there is no need to always maintain a constant air-fuel ratio. In addition, when an oxygen-deficient state occurs during combustion at the maximum load of the burner, it is impossible to suppress or prevent the occurrence of oscillating combustion only by keeping the air-fuel ratio constant. In other words, there is also a problem that the higher the load, the more easily the oscillating combustion occurs in the absence of oxygen.
【０００７】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、その目的とするところは、室
内の酸欠や熱交換器のフィン詰り等によってガスバーナ
の燃焼状態が変化したときにそのガスバーナへ供給され
る空気量とガス量との空燃比を変更することにより燃焼
不良を速やかに解消するようにした燃焼制御装置を提供
することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and it is an object of the present invention to change the combustion state of a gas burner due to lack of oxygen in a room or clogging of fins in a heat exchanger. It is an object of the present invention to provide a combustion control device in which an air-fuel ratio between the amount of air and the amount of gas supplied to the gas burner is sometimes changed to quickly eliminate poor combustion.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の燃焼制御装置は、バーナと、該バーナにガスを
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、前記バーナ燃焼状態検知手段から
の検知信号が所定のしきい値以下になったときガス供給
制御量と空気供給制御量とを対応付けた空燃比制御線を
一方の空燃比制御線から他方の空燃比制御線に切り替え
ることによりガス量と空気量との空燃比を変更する空燃
比変更手段とを備え、空燃比制御線が前記一方の空燃比
制御線から前記他方の空燃比制御線に切り替えられた場
合には、前記ガス量可変手段により可変されるガス供給
量の最大値が下げられることを要旨とするものである。In order 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 gas supply means for varying the amount of gas supplied 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 varying means provided in the air supply means for varying the combustion air amount supplied to the burner When,
Combustion control means for controlling an air amount varied by the air amount variable means in accordance with the gas amount varied by the gas amount variable means, burner combustion state detecting means for detecting a combustion state of the burner, and the burner Gas supply when the detection signal from the combustion state detection means falls below a predetermined threshold
An air-fuel ratio control line that associates the control amount with the air supply control amount
Switch from one air-fuel ratio control line to the other
Fuel to change the air-fuel ratio between gas amount and air amount
Ratio changing means, wherein the air-fuel ratio control line is
When the control line is switched to the other air-fuel ratio control line,
In this case, the gas supply is varied by the gas amount varying means.
The gist is that the maximum value of the amount is reduced .
【０００９】[0009]
【００１０】また本発明の２つめは、バーナと、該バー
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、前記バーナ燃焼状態検
知手段からの検知信号が所定のしきい値以下になったと
き前記ガス供給手段により供給されるガス供給量が所定
値より高い場合にのみ、ガス供給制御量と空気供給制御
量とを対応付けた空燃比制御線を一方の空燃比制御線か
ら他方の空燃比制御線に切り替えることによりガス量と
空気量との空燃比を変更する空燃比変更手段とを備える
ことを要旨とするものである。 A second aspect of the present invention is a burner, gas supply means for supplying gas to the burner, gas amount varying means provided in the gas supply means for varying the amount of gas 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 Combustion control means for controlling the amount of air that is varied by the air amount variable means in accordance with the amount; burner combustion state detection means for detecting the combustion state of the burner; and a detection signal from the burner combustion state detection means being a predetermined value. When the gas supply amount supplied by the gas supply means falls below a predetermined threshold
Gas supply control amount and air supply control only when higher than
If the air-fuel ratio control line corresponding to the quantity is one of the air-fuel ratio control lines
To the other air-fuel ratio control line,
Air-fuel ratio changing means for changing the air-fuel ratio with the air amount
The gist is that.
【００１１】[0011]
【作用】このような構成を有する本発明の請求項１に記
載される燃焼制御装置によれば、ガス供給手段によりバ
ーナにガスが供給され、空気供給手段により燃焼用空気
が供給され、バーナに供給されるガス量及び燃焼用空気
量はそれぞれガス量可変手段及び空気量可変手段により
変更され、そのようなガス量及び空気量の空燃比は燃焼
制御手段により制御されるが、そのような燃焼制御装置
において、バーナの燃焼状態がバーナ燃焼状態検知手段
によって検知され、その検知信号が所定のしきい値以下
になると空燃比変更手段により空燃比制御線が一方の空
燃比制御線から他方の空燃比制御線に切り替えられ、ガ
ス量と空気量との空燃比が変更され、同時に、前記ガス
量可変手段により可変されるガス供給量の最大値が下げ
られる。 According to the combustion control device of the present invention having the above-described structure, gas is supplied to the burner by the gas supply means, combustion air is supplied by the air supply means, and the burner is supplied to the burner. gas volume supplied and the combustion air amount is respectively changed by the gas amount varying means and the air quantity variable unit, the air-fuel ratio of such gas amount and the air amount but is controlled by the combustion control means, such combustion In the control device , the combustion state of the burner is detected by the burner combustion state detection means, and when the detection signal falls below a predetermined threshold value, the air-fuel ratio control means changes the air-fuel ratio control line to one of the air-fuel ratios.
The fuel ratio control line is switched to the other air-fuel ratio control line,
The air-fuel ratio between the amount of gas and the amount of air is changed,
The maximum value of the gas supply amount that can be changed by the
Can be
【００１２】請求項１に係る発明は、例えば、室内が酸
欠状態になると、バーナ負荷が高い程、火炎は不安定と
なり易く、これに起因して振動燃焼が起こる場合に用い
て好適である。この振動燃焼には、バーナ負荷（発熱量
／炎口面積）が大きく関与しているため、単に空気量を
増加させるのではなく最大ガス量を制限することでバー
ナ負荷を下げるようにすれば、酸欠時における振動燃焼
を抑制することができるからである。According to the first aspect of the present invention, for example, the room
If the burner load is higher, the flame becomes unstable
Used when vibration combustion occurs due to this
It is suitable. The oscillatory combustion, since the burner load (heat generation amount / burner port area) is significantly involved, only if to lower the burner load by limiting the maximum amount of gas rather than increasing the amount of air, This is because it is possible to suppress the oscillating combustion at the time of lack of oxygen.
【００１３】また本発明の２つめの燃焼制御装置によれ
ば、ガス供給手段によりバーナにガスが供給され、空気
供給手段により燃焼用空気が供給され、バーナに供給さ
れるガス量及び燃焼用空気量はガス量可変手段及び空気
量可変手段により変更され、そのようなガス量及び空気
量の空燃比は燃焼制御手段により制御されるが、そのよ
うな燃焼制御装置において、バーナの燃焼状態がバーナ
燃焼状態検知手段によって検知され、その検知信号が所
定のしきい値以下になると前記ガス供給手段により供給
されるガス供給量が所定値より高い場合にのみ空燃比変
更手段により空燃比制御線が一方の空燃比制御線から他
方の空燃比制御線に切り替えられる。 According to the second combustion control device of the present invention, the gas is supplied to the burner by the gas supply means, the combustion air is supplied by the air supply means, and the amount of gas supplied to the burner and the combustion air are supplied. The amount is changed by the gas amount variable means and the air amount variable means, and the air-fuel ratio of the gas amount and the air amount is controlled by the combustion control means. In such a combustion control device , the combustion state of the burner is changed. It is detected by the combustion state detecting means, and when the detection signal falls below a predetermined threshold value, the gas is supplied by the gas supplying means.
The air-fuel ratio changes only when the supplied gas supply
The air-fuel ratio control line from one air-fuel ratio control line to the other
Is switched to the other air-fuel ratio control line.
【００１４】一般に、バーナ負荷が低い領域（燃焼負荷
が低い領域）においては、いわゆる燃焼良好領域はバー
ナ負荷が高い領域に比べて広く、風量の低下や室内の酸
欠に対して燃焼不良を起こし難い場合に用いて好適であ
る。つまり、フィン詰まりや室内酸欠状態が発生する等
の同一使用条件下においては、バーナの負荷が低いほど
燃焼不良を起こし難い。請求項２に係る発明は、このよ
うな場合に用いて好適であり、このバーナの負荷（燃焼
室負荷）に応じてバーナ負荷が高い場合のみ空燃比制御
線を切り替えることにより、必要以上に空気供給量を補
正することなく安定した燃焼制御を行うものである。 Generally, in a region where the burner load is low (a region where the combustion load is low), a so-called good combustion region is wider than a region where the burner load is high, and poor combustion occurs due to a decrease in air volume or lack of oxygen in the room. Suitable for difficult cases
You. In other words, under the same use conditions such as fin clogging and indoor oxygen deficiency, the lower the load on the burner, the less likely the combustion failure. The invention according to claim 2 is
The burner load (combustion
Air-fuel ratio control only when the burner load is high according to the room load)
By switching the lines, the air supply is more than necessary
This allows stable combustion control without correction.
【００１５】一般にガス供給量の少ない低負荷燃焼領域
においては、空気供給量も少なく、一時的なトップ圧
（排気口に当たる風による排気抵抗増加）の影響が大き
いため、空気比は予めやや高めに設定されており、通常
時は燃焼不良を起こしにくい。しかし、低負荷で燃焼し
ているとき、一時的にトップ圧を受けたことにより空燃
比制御線を切り替えると、今度は、トップ圧が除かれた
とき空気供給量が過多となってしまい、逆に炎がリフト
することになる。そこで、請求項２に係る発明は、バー
ナ負荷が低く燃焼不良を起こしにくいような場合には、
しきい値以下であっても空燃比制御線を切り替えないよ
うにしているため、この切替により逆に燃焼不良を起こ
してしまうという不具合を防止でき、低負荷から高負荷
に至る広い範囲において安定した燃焼を行うことができ
る。 Generally, a low-load combustion region with a small gas supply amount
, The air supply is low and the temporary top pressure
(Exhaust resistance increases due to wind hitting exhaust port)
Therefore, the air ratio is set a little higher in advance,
Sometimes it is difficult to cause poor combustion. But it burns at low load
Air fuel due to temporary top pressure
Switching the ratio control line now removes the top pressure
When the air supply becomes excessive, the flame rises
Will do. Therefore, the invention according to claim 2 is based on a bar
When the load is low and poor combustion is unlikely to occur,
Do not switch the air-fuel ratio control line even if it is below the threshold
This switching will cause poor combustion
From low load to high load.
Stable combustion over a wide range up to
You.
【００１６】[0016]
【００１７】[0017]
【実施例】以下に本発明の一実施例を図面を参照して詳
細に説明する。初めに図１には、本発明が適用される強
制排気式（ＦＥ式）のガス給湯器の概略構成を示してい
る。図示されるようにこのガス給湯器１０は、ガスバー
ナ１２、熱交換器１４、給水管１６、流水センサ１８、
水温サーミスタ２０、給湯管２２、湯温サーミスタ２
４、給湯栓（蛇口）２６、ガス管２８、ガス元電磁弁３
０、ガス比例弁３２、送風ファン３４、コントローラ３
６等により構成される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. First, FIG. 1 shows a schematic configuration of a forced exhaust gas (FE type) gas water heater to which the present invention is applied. As shown, the gas water heater 10 includes a gas burner 12, a heat exchanger 14, a water supply pipe 16, a flowing water sensor 18,
Water temperature thermistor 20, hot water supply pipe 22, hot water thermistor 2
4. Hot water tap (faucet) 26, gas pipe 28, gas source solenoid valve 3
0, gas proportional valve 32, blower fan 34, controller 3
6 and the like.
【００１８】このガス給湯器１０では、給湯栓（蛇口）
２６を開くと給水管１６より給水され、流水センサ１８
からの検知信号がコントローラ３６へ伝えられ、送風フ
ァン３４が始動する。そして次にガス元電磁弁３０が開
いてガスバーナ１２にガスが供給されるので、図示しな
い点火プラグによりガスの点火が行なわれる。そして湯
温サーミスタ２４により検知される出湯温度と設定温度
とに差があれば、コントローラ３６からの指令信号によ
りガス比例弁３２の開度が調節され、さらにガス量の変
化に伴なって送風ファン３４へも指令信号が送られ、ガ
スバーナ１２へ供給される空気量が比例制御されるもの
である。In this gas water heater 10, a hot water tap (faucet) is provided.
26, water is supplied from the water supply pipe 16 and the flowing water sensor 18
Is transmitted to the controller 36, and the blower fan 34 is started. Then, the gas source electromagnetic valve 30 is opened to supply gas to the gas burner 12, so that the gas is ignited by a spark plug (not shown). If there is a difference between the hot water temperature detected by the hot water thermistor 24 and the set temperature, the opening of the gas proportional valve 32 is adjusted by a command signal from the controller 36, and further, the blowing fan A command signal is also sent to 34, and the amount of air supplied to the gas burner 12 is proportionally controlled.
【００１９】図２は、このガス給湯器１０のガスバーナ
１２が配置される燃焼室４０内を上方から視た概略構成
図である。燃焼室４０内には、偏平な複数のメインバー
ナ４２が並設され、それらのスロート４４の先端に一次
空気量調節用のダンパ４６が設けられ、ノズル台４８に
設けられた各ガスノズル５０から燃料ガスが供給され
る。このノズル台４８へのガス流路に能力（燃焼量）を
調節するための前述のガス比例弁３２やガス流路を開閉
するガス元電磁弁３０が設けられる。また、燃焼室４０
の下部には送風ファン（シロッコファン）３４が設けら
れ、燃焼用空気を燃焼室４０に供給しメインバーナ４２
で燃焼し、この燃焼熱で熱交換器１４を加熱して出湯す
るよう構成されている。本発明における燃焼状態センサ
６０は、このメインバーナ４２に併設され、共通のノズ
ル台４８に設けたガスノズル５２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な
構造となっている。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the inside of a combustion chamber 40 in which the gas burner 12 of the gas water heater 10 is disposed, as viewed from above. In the combustion chamber 40, a plurality of flat main burners 42 are juxtaposed, a damper 46 for adjusting a primary air amount is provided at a tip of the throat 44, and fuel is supplied from each gas nozzle 50 provided on a nozzle base 48. Gas is supplied. The gas flow path to the nozzle base 48 is provided with the above-described gas proportional valve 32 for adjusting the capacity (burning amount) and the gas source electromagnetic valve 30 for opening and closing the gas flow path. Further, the combustion chamber 40
A blower fan (sirocco fan) 34 is provided at a lower portion of the main burner 42 to supply combustion air to the combustion chamber 40 and supply the air to the combustion chamber 40.
, And heats the heat exchanger 14 with the combustion heat to discharge hot water. The combustion state sensor 60 according to the present invention is provided alongside the main burner 42, and is supplied with fuel gas from a gas nozzle 52 provided on a common nozzle base 48. Therefore, the structure is easy without providing a separate gas flow path.
【００２０】図３に、この燃焼状態センサ６０のさらに
詳細な構成を示す。前述のようにこの燃焼状態センサ６
０は、強制排気式（ＦＥ式）ガス給湯器１０の燃焼室４
０内でメインバーナ４２に近接して設けられるもので、
縦方向に配置されて両端を開口したケーシング筒６２
と、このケーシング筒６２の途中に装着され複数の炎口
６４を形成するバーナプレート６６（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６８を構成
すると共に、ケーシング筒６２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７０
となっている。詳しくは、ケーシング筒６２の下端開口
部７２にガスノズル７４を臨ませてバーナプレート６６
までの間を混合室７６とし、混合室７６での空気比を正
常時には０.９ となるように下端開口部７２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
となる設定である。つまり、混合比がこの値から外れて
くると燃焼速度が遅くなるようになっている。FIG. 3 shows a more detailed configuration of the combustion state sensor 60. As described above, this combustion state sensor 6
0 denotes a combustion chamber 4 of a forced exhaust gas (FE type) gas water heater 10.
0, it is provided close to the main burner 42,
Casing cylinder 62 arranged in the vertical direction and having both ends opened
A premix burner 68 is constituted by a burner plate 66 (a ceramic plate is used in this embodiment) which is mounted in the middle of the casing cylinder 62 and forms a plurality of flame ports 64, and the upper part of the casing cylinder 62 (ceramic Guard tube 70 that prevents secondary air from contacting
It has become. Specifically, the gas nozzle 74 faces the opening 72 at the lower end of the casing cylinder 62 so that the burner plate 66
The opening up to the lower end opening 72 is set so that the air chamber in the mixing chamber 76 has a normal air ratio of 0.9 during the normal period. This mixture ratio (0.9) is a setting at which the combustion speed is maximized. That is, when the mixture ratio deviates from this value, the combustion speed is reduced.
【００２１】混合室７６で混合された混合気は、バーナ
プレート６６の各炎口６４から噴出し、給湯器のメイン
バーナ４２（図２に示す）から火移りしてプレート表面
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７０によって二次空気の供給が遮られ、全一次燃焼
が行なわれる。ガード筒７０には、横方向から熱電対７
８が装着されその受熱部７８ａが火炎内に位置付けられ
ている。この熱電対７８は、このガス給湯器１０の燃焼
コントローラに接続され、熱電対７８の起電力に応じて
メインバーナ４２のガス流路に設けたガス元電磁弁３０
を開閉制御するように構成されている。つまり、熱電対
７８の起電力が所定レベル以下になったときにガス流路
を閉じるように動作する。尚、熱電対７８の起電力でマ
グネット安全弁を吸着保持してガス流路を開状態に維持
する構成であってもよい。The air-fuel mixture mixed in the mixing chamber 76 is blown out from each of the flame ports 64 of the burner plate 66 and transferred from the main burner 42 (shown in FIG. 2) of the water heater to form a flame on the plate surface. I do. In this case, the supply of the secondary air is blocked by the guard cylinder 70 surrounding the periphery of the flame, and all the primary combustion is performed. The guard tube 70 has a thermocouple 7
8, the heat receiving portion 78a is positioned in the flame. The thermocouple 78 is connected to the combustion controller of the gas water heater 10, and the gas source solenoid valve 30 provided in the gas passage of the main burner 42 according to the electromotive force of the thermocouple 78.
Is configured to control opening and closing. That is, it operates so as to close the gas flow path when the electromotive force of the thermocouple 78 falls below a predetermined level. It should be noted that a configuration may be employed in which the magnet safety valve is attracted and held by the electromotive force of the thermocouple 78 to keep the gas flow path open.
【００２２】さて、熱交換器１４のフィン閉塞や、燃焼
室４０に燃焼用空気を送り込むファン能力低下により燃
焼用空気の風量が減少すると、混合室７６内の空気比が
減少し燃焼速度が低下する。このため、バーナプレート
６６上に形成されていた火炎はリフトしていき、図４に
示すようについにはガード筒７０の先端開口部に火炎を
形成する。つまり、全一次燃焼中においては風量の低下
（空気比の低下）に対して火炎が敏感にリフトし、ガー
ド筒７０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が行なわれる。また、ブン
ゼン燃焼時には、拡散燃焼であることや、風量の低下に
より火炎を上方に持ち上げる力が減ることから、風量の
変化に対してほとんどリフトしなくなる。このように風
量が減少すると、熱電対７８の起電力は図５に示すよう
に、急激に減少する。この特性図は実験により得られた
もので、横軸は給湯器のメインバーナの空気比（空気過
剰率）λを、実線は熱電対の起電力（ｍＶ）を、一点鎖
線は器具排気中の一酸化炭素濃度（ｐｐｍ）を表す。特
性図から分かるように、熱電対７８の起電力は空気比の
低下に対して急激に減少する。従って、一酸化炭素濃度
が高くなる前に熱電対７８の起電力が設定値以下になり
ガス流路を閉じることができる。When the air volume of the combustion air decreases due to the blockage of the fins of the heat exchanger 14 and the reduction of the fan capacity for feeding the combustion air into the combustion chamber 40, the air ratio in the mixing chamber 76 decreases and the combustion speed decreases. I do. For this reason, the flame formed on the burner plate 66 is lifted, and finally, the flame is formed at the opening at the tip end of the guard cylinder 70 as shown in FIG. That is, during the entire primary combustion, the flame lifts sensitively to a decrease in the air volume (a decrease in the air ratio), and when the flame reaches the opening at the tip end of the guard cylinder 70, the secondary air is supplied from around the periphery to provide Bunsen combustion. Is performed. Further, during Bunsen combustion, since the combustion is diffusion combustion and the force for lifting the flame upward due to a decrease in the airflow decreases, the lift hardly occurs in response to a change in the airflow. When the air volume decreases in this way, the electromotive force of the thermocouple 78 sharply decreases as shown in FIG. This characteristic diagram is obtained by an experiment. The horizontal axis represents the air ratio (excess air ratio) λ of the main burner of the water heater, the solid line represents the electromotive force (mV) of the thermocouple, and the one-dot chain line represents the amount of air during exhaust of the appliance. Indicates carbon monoxide concentration (ppm). As can be seen from the characteristic diagram, the electromotive force of the thermocouple 78 sharply decreases as the air ratio decreases. Therefore, before the concentration of carbon monoxide increases, the electromotive force of the thermocouple 78 becomes equal to or less than the set value, and the gas flow path can be closed.
【００２３】次に室内の酸素濃度の低下による不完全燃
焼を防止する作動について説明する。室内の酸素濃度が
低下すると、風量（空気比）が同じであっても燃焼に寄
与する酸素量が減少するために、燃焼速度が遅くなる。
この結果、図６に示すように全一次燃焼中の火炎がリフ
トし始め、ガード筒７０の先端開口部に達したのちは失
火してしまう。この場合の熱電対７８の起電力及び器具
排気中の一酸化炭素濃度の特性を図７に示す。この特性
図は実験により得られたもので、横軸を酸素濃度（％）
としている。特性図から分かるように、一酸化炭素濃度
は室内酸素濃度が１８.５％ 以下にまで低下して急激に
上昇するのに対し、熱電対７８の起電力は酸素濃度低下
に対してリニアに減少する。従って、一酸化炭素濃度が
上昇するまでに熱電対７８の起電力は十分低下している
ため、安全レベルで確実にガス流路を閉じることができ
る。Next, an operation for preventing incomplete combustion due to a decrease in the oxygen concentration in the room will be described. When the oxygen concentration in the room decreases, the combustion speed decreases because the amount of oxygen contributing to combustion decreases even if the air volume (air ratio) is the same.
As a result, as shown in FIG. 6, the flame during the all primary combustion starts to lift, and after reaching the opening at the tip of the guard cylinder 70, the flame is misfired. FIG. 7 shows the characteristics of the electromotive force of the thermocouple 78 and the concentration of carbon monoxide in the exhaust gas of the appliance in this case. This characteristic diagram is obtained by experiments, and the horizontal axis is the oxygen concentration (%)
And As can be seen from the characteristic diagram, the concentration of carbon monoxide sharply rises while the oxygen concentration in the room drops to 18.5% or less, while the electromotive force of the thermocouple 78 decreases linearly with the decrease in oxygen concentration. I do. Therefore, the electromotive force of the thermocouple 78 is sufficiently reduced before the concentration of carbon monoxide increases, so that the gas flow path can be reliably closed at a safe level.
【００２４】しかして本発明の燃焼制御装置では、次の
図８に示した制御フローチャートに基づいて酸欠等によ
る不完全燃焼の解消を図るものである。この図８に示し
た制御フローチャートについて説明すると、既述の給湯
栓（蛇口）２６を開いたときに流水センサ１８により給
水管１６への水の流れが検知される（ステップ１、以下
単に「Ｓ１）」と表記する。）と、送風ファンの駆動、
ガス弁の開放、点火プラグによる点火等を経てガス燃焼
が開始される（Ｓ２）。そして燃焼を開始した後１分間
が経過したとき（Ｓ３）、熱電対７８からの出力信号に
よりその熱電対７８の起電力がしきい値以下か否かが判
断される（Ｓ４）。このしきい値については後に詳しく
述べる。そしてこのＳ４において熱電対７８の起電力が
しきい値以下に低下していると判断されると、ガスバー
ナ１２へ供給されるガス量と燃焼用空気量との空燃比を
所定量へ変更する（Ｓ５）。この空燃比の具体的な変更
方法については、図１１〜図１６の説明で詳述するので
ここでは割愛する。In the combustion control apparatus of the present invention, incomplete combustion due to oxygen deficiency or the like is eliminated based on the control flowchart shown in FIG. 8, the flow of water to the water supply pipe 16 is detected by the flowing water sensor 18 when the hot water tap (faucet) 26 is opened (step 1, hereinafter simply referred to as "S1"). ) ". ) And the driving of the blower fan,
Gas combustion is started through opening of a gas valve, ignition by a spark plug, and the like (S2). When one minute has elapsed after the start of combustion (S3), it is determined from the output signal from the thermocouple 78 whether the electromotive force of the thermocouple 78 is equal to or less than a threshold value (S4). This threshold value will be described later in detail. If it is determined in step S4 that the electromotive force of the thermocouple 78 has dropped below the threshold value, the air-fuel ratio between the amount of gas supplied to the gas burner 12 and the amount of combustion air is changed to a predetermined amount ( S5). The specific method of changing the air-fuel ratio will be described in detail with reference to FIGS.
【００２５】次に空燃比を変更した後３０秒間が経過し
たとき（Ｓ６）、もう一度熱電対７８からの出力信号に
よりその起電力がしきい値以上か否かが判断される（Ｓ
７）。そしてこのＳ７における 判断で熱電対７８の起
電力がしきい値以上であるとされれば、健全な燃焼状態
へ戻ったことになり燃焼は継続されるが、このＳ７にお
ける判断で熱電対７８の起電力がしきい値以上にはなっ
ていない（しきい値以下である）とされれば、ガス弁の
閉塞，送風ファンの停止等により燃焼を停止させ（Ｓ
８）、さらにはこの給湯器に設けられる赤ランプの点灯
や警報器によるブザー等（いずれも図示せず）により異
常表示（出力）がなされ、使用者にその燃焼異常が知ら
される（Ｓ９）。尚、この図８に示した制御フローチャ
ートでは空燃比を１回変更しているのみであるが、２
回，３回と変更してもよく、そのようにすれば、より細
かく空燃比を変更できることとなる。Next, when 30 seconds have elapsed after the change of the air-fuel ratio (S6), it is again determined from the output signal from the thermocouple 78 whether or not the electromotive force is greater than or equal to the threshold value (S6).
7). If it is determined in step S7 that the electromotive force of the thermocouple 78 is equal to or greater than the threshold value, the combustion has been returned to a normal combustion state and combustion is continued. If the electromotive force is not higher than the threshold (not higher than the threshold), the combustion is stopped by closing the gas valve, stopping the blower fan, etc. (S
8) Further, an abnormality display (output) is made by turning on a red lamp provided in the water heater, a buzzer (not shown) or the like by an alarm device (none is shown), and the user is notified of the abnormal combustion (S9). . In the control flowchart shown in FIG. 8, the air-fuel ratio is changed only once,
The number of times may be changed to three times, and in such a case, the air-fuel ratio can be changed more finely.
【００２６】図９は、室内の酸素（Ｏ２ ）濃度の変化
に伴なうＣＯ／ＣＯ２ 特性とセンサー出力（熱電対の
起電力）特性を示す。この図では、室内のＯ２ 濃度が
低くなるにつれてＣＯ／ＣＯ２ は高くなり、理論空気
量（空気過剰率）λは下がってくる。またセンサ出力も
低下してくるが、そのセンサ出力が第１レベル（第１し
きい値）に達した時点で送風ファンの回転数を上げたり
ガス量を減らす等により空燃比を変更すると、空気過剰
率は持ち直し、ＣＯ／ＣＯ２ は空気過剰率に見合った
値まで下がって燃焼状態が良くなる。そして更に室内の
Ｏ２ 濃度が低くなり酸素不足（酸欠状態）が進行する
と、センサ出力が第１レベル（第１しきい値）よりも低
い第２レベル（第２しきい値）まで達し一定時間経過し
た後に燃焼は停止される。尚、この図では、空燃比の変
更を１回だけ行なった場合を示している。FIG. 9 shows a CO / CO 2 characteristic and a sensor output (electromotive force of a thermocouple) characteristic with a change in the oxygen (O 2 ) concentration in the room. In this figure, as the O 2 concentration in the room decreases, CO / CO 2 increases, and the theoretical air amount (excess air ratio) λ decreases. The sensor output also decreases, but when the sensor output reaches the first level (first threshold value), if the air-fuel ratio is changed by increasing the rotation speed of the blower fan or reducing the gas amount, the air The excess ratio recovers, and the CO / CO 2 drops to a value commensurate with the excess air ratio, improving the combustion state. And further the oxygen deficiency becomes low O 2 concentration in the chamber (oxygen deficiency) proceeds, reaches the sensor output to the first level (first threshold value) lower than the second level (second threshold value) constant After a lapse of time, the combustion is stopped. This figure shows a case where the air-fuel ratio is changed only once.
【００２７】一方図１０は、熱交換器のフィン詰り，燃
焼用送風ファンのほこり詰り等によって空気量が低下し
た場合のＣＯ／ＣＯ２ 特性及びセンサー出力特性を示
す。この図では、燃焼用空気量が少なくなるにつれてＣ
Ｏ／ＣＯ２ は高くなり、空気過剰率λは下がってくる
が、センサ出力もそれに伴なって低下し、このセンサー
出力が第１レベル（第１しきい値）に達した時点でやは
り空燃比が変更されている。その結果空気過剰率は持ち
直し、ＣＯ／ＣＯ２ は空気過剰率に見合った値まで下
がって燃焼状態が良くなる。そして更に燃焼用空気量が
少なくなれば、センサ出力が第１レベル（第１しきい
値）より低い第２レベル（第２しきい値）に達した時点
でやはり燃焼が停止される。On the other hand, FIG. 10 shows the CO / CO 2 characteristics and the sensor output characteristics when the amount of air is reduced due to clogging of the fins of the heat exchanger and dust of the blowing fan for combustion. In this figure, as the amount of combustion air decreases, C
O / CO 2 increases and the excess air ratio λ decreases, but the sensor output also decreases accordingly. When the sensor output reaches the first level (first threshold value), the air-fuel ratio also increases. Has been changed. As a result, the excess air ratio recovers, and the CO / CO 2 drops to a value commensurate with the excess air ratio to improve the combustion state. If the amount of combustion air further decreases, combustion is stopped when the sensor output reaches a second level (second threshold) lower than the first level (first threshold).
【００２８】図１１〜図１６は、空燃比の具体的な変更
方法を示している。始めに図１１では、横軸にバーナ負
荷（％）を、縦軸に送風ファンの回転数Ｎ（ｒｐｍ）を
表わしているが、この図において通常時の空燃比制御線
（Ｌｏ）のバーナ能力最小時と最大時のファン設定回転
数（Ｎ1，Ｎ2）を、酸欠等による燃焼不良が生じたとき
それぞれ（Ｎ1´，Ｎ2´）とすることで空燃比制御線
（Ｌ1）へ変更している。尚、燃焼の良好な領域には一
定の幅があり、不完全燃焼限界とリフト限界との間の領
域内で空燃比の制御を行なうことが良いことはいうまで
もない。FIGS. 11 to 16 show a specific method of changing the air-fuel ratio. First, in FIG. 11, the horizontal axis represents the burner load (%), and the vertical axis represents the rotation speed N (rpm) of the blower fan. In FIG. 11, the burner capacity of the air-fuel ratio control line (Lo) in the normal state is shown. The minimum and maximum fan setting rotation speeds (N1, N2) are changed to the air-fuel ratio control line (L1) by setting (N1 ', N2') respectively when combustion failure occurs due to lack of oxygen or the like. I have. It is needless to say that the air-fuel ratio is preferably controlled in a region between the incomplete combustion limit and the lift limit, since the region where the combustion is good has a certain width.
【００２９】しかしてこの図１１に示した空燃比制御に
よれば、ガスインプット量の変化に伴ない変更した空燃
比制御線に沿って制御することによりＴＣ出力信号によ
る変更が遅れても良好な燃焼状態が得られ、ＴＣの応答
遅れがそれ程問題とならない。したがってしきい値のみ
を見ればよいので、精度の高い熱電対（ＴＣ）が要らな
い。またガスインプット量に対して通常時の空燃比制御
線と燃焼不良時の空燃比制御線とを使い分けることによ
り良好な燃焼状態が得られるものである。また、排気口
より送風が急激に吹き込んだ場合、つまり急激なトップ
圧が加わった場合でも空燃比を変更することで良好な燃
焼を維持でき、更に、急激にトップ圧が取り除かれた場
合においても良好な燃焼を維持することが可能である。According to the air-fuel ratio control shown in FIG. 11, the control is performed along the air-fuel ratio control line changed according to the change in the gas input amount. The combustion state is obtained, and the TC response delay is not so problematic. Therefore, since only the threshold value needs to be checked, a highly accurate thermocouple (TC) is not required. In addition, a good combustion state can be obtained by properly using the air-fuel ratio control line at the normal time and the air-fuel ratio control line at the time of poor combustion for the gas input amount. Also, when air is blown rapidly from the exhaust port, that is, even when a sudden top pressure is applied, good combustion can be maintained by changing the air-fuel ratio, and even when the top pressure is rapidly removed. Good combustion can be maintained.
【００３０】また図１２では、低ガス量インプット時に
は共通の空燃比制御線（Ｌｏ）に基づいて制御し、高イ
ンプット時のみ燃焼不良時の空燃比制御線（Ｌ1 ）に基
づいて制御するようにしたものである。すなわちバーナ
負荷の比較的小さい方では空気比を高めた設定ができ燃
焼不良は起きにくいので、バーナ負荷がＩ1％ 〜１００
％の範囲でのみ空燃比を変更している。これは通常運転
時の空気過剰率λの設定は、低インプットガス量のとき
高いλ値とし、高インプットガス量のとき低いλ値とし
ており、燃焼不良時の空燃比制御の基本的考え方はその
λ値を高くすることにあることから、低λ値（高インプ
ットガス量のとき）のときλ値を上げれば不完全燃焼に
対する対応は十分に可能である。In FIG. 12, the control is performed based on the common air-fuel ratio control line (Lo) when the low gas amount is input, and the control is performed based on the air-fuel ratio control line (L1) when the combustion is poor only at the high input. It was done. That is, if the burner load is relatively small, the air ratio can be set to a higher value, and poor combustion hardly occurs.
The air-fuel ratio is changed only in the range of%. This is because the excess air ratio λ during normal operation is set to a high λ value when the input gas amount is low and a low λ value when the input gas amount is high. Since the λ value is increased, it is possible to sufficiently cope with incomplete combustion by increasing the λ value when the λ value is low (when the input gas amount is high).
【００３１】さらに図１３では、図１１に示した変更と
同様に空燃比を変更しているが室内が酸欠状態となった
場合バーナ負荷が高い領域では酸欠リフトに起因して火
炎が不安定となり振動燃焼となる場合がある為、バーナ
負荷をＩ2％ （例えば、８０％）を最大として能力カッ
トを行なっている。単に空気比を増やすだけでは振動燃
焼を抑制する事がむずかしいがバーナの最大負荷を下げ
ることにより低酸素時まで良好な燃焼が維持される。燃
焼不良時、特に酸欠による振動燃焼時には燃焼限界およ
びファン能力限界の両者の制約があることを勘案したも
ので、振動が起こらず、ファンの能力範囲内で燃焼が制
御されることになる。Further, in FIG. 13, the air-fuel ratio is changed in the same manner as the change shown in FIG. 11, but when the room is in an oxygen-deficient state, in a region where the burner load is high, the flame is not generated due to the oxygen-deficient lift. Since the combustion may be stable and may result in oscillating combustion, the burner load is cut at a maximum of I2% (for example, 80%). It is difficult to suppress oscillating combustion simply by increasing the air ratio, but good combustion is maintained until low oxygen by lowering the maximum load of the burner. In consideration of the restriction of both the combustion limit and the fan capacity limit at the time of poor combustion, particularly at the time of oscillating combustion due to lack of oxygen, vibration does not occur and combustion is controlled within the capacity range of the fan.
【００３２】また図１４は、図１２の変更方法におい
て、バーナの最大負荷を１００％からＩ2％へと能力カ
ットした変更方法で酸欠時の振動燃焼を抑制することで
低酸素時にも良好な燃焼が維持できるようにしたもので
ある。FIG. 14 shows that the method of changing the maximum load of the burner from 100% to I2% in the changing method of FIG. Combustion can be maintained.
【００３３】さらに図１５は、バーナ負荷の小さい領域
（Ｉ1％以下）よりもＩ1％以上の高インプットガス量領
域において空燃比を大きく変更し、これによりバーナ負
荷との関係で空燃比が問題となる高インプットガス量領
域での燃焼不良の改善を図ったものである。これも通常
高インプットガス量時に低空燃比となるように空燃比設
定がなされていることから、燃焼不良を起こしやすい高
ガスインプット領域において特に空燃比を高めるように
したものである。Further, FIG. 15 shows that the air-fuel ratio is largely changed in the high input gas amount region of I1% or more than the region (I1% or less) where the burner load is small, thereby causing the problem of the air-fuel ratio in relation to the burner load. This is to improve combustion failure in a high input gas amount region. Also in this case, since the air-fuel ratio is usually set so as to have a low air-fuel ratio when the input gas amount is high, the air-fuel ratio is particularly increased in a high gas input region where combustion failure is likely to occur.
【００３４】さらにまた図１６は、図１５の改良型とし
てバーナ負荷の最大能力をＩ2％ でカットすることによ
りバーナ負荷の高い領域すなわち高インプットガス量領
域での振動燃焼を抑制するようにしたものである。尚、
図１３，１４，１６のようにファン風量不足時に器具の
最大ガスインプット量をカットする制御は、ファン詰り
等で劣化している内胴にかける負担を低減する事にな
り、耐久性，安全性を増す事にもなる。Further, FIG. 16 shows an improved type of FIG. 15 in which the maximum capacity of the burner load is cut at I2% to suppress the oscillating combustion in a high burner load area, that is, a high input gas amount area. It is. still,
The control of cutting the maximum gas input amount of the appliance when the fan airflow is insufficient as shown in FIGS. 13, 14, and 16 reduces the burden on the inner body that has been deteriorated due to clogging of the fan and the like, resulting in durability and safety. Will also increase.
【００３５】一般にガス燃焼器においては、バーナ負荷
が低い程空気比の高いポイントで燃焼させるよう設定し
ている。またバーナ負荷が低ければ燃焼室負荷も低いの
で燃焼不良にはなりにくい。つまり、例えば酸欠状態と
なった場合バーナ負荷の高い方が燃焼不良を起こしやす
い。したがってバーナ負荷が高い程不燃検知時には空燃
比を変更することが必要である。そのような考え方か
ら、図１１〜図１６に示すような変更方法（空燃比変
更）はバーナの負荷に適した変更を行なっているので非
常に意味のある制御方法である。In general, a gas combustor is set to burn at a point with a higher air ratio as the burner load is lower. If the burner load is low, the combustion chamber load is also low, so that poor combustion is unlikely to occur. That is, for example, in the case of an oxygen deficiency state, the higher the burner load is, the more likely the combustion failure occurs. Therefore, the higher the burner load, the more the air-fuel ratio needs to be changed when non-combustion is detected. From such a concept, the change method (air-fuel ratio change) as shown in FIGS. 11 to 16 is a very meaningful control method since a change suitable for the burner load is performed.
【００３６】図１７は、本発明に係る燃焼制御装置の第
２実施例としての制御フローチャートを示したものであ
る。この図１７に示したフローチャートについて説明す
ると、既述の給湯栓（蛇口）２６を開いたときに流水セ
ンサ１８により給水管１６への水の流れが検知される
（ステップ１１、以下単に「Ｓ１１」と表記する。）
と、比例燃焼中か否かが判断され（Ｓ１２）、比例燃焼
中ではないと判断されると送風ファンの駆動、ガス弁の
解放、点火プラグによる点火等を経てガス燃焼が開始さ
れる（Ｓ１３）。そして燃焼を開始した後１分間が経過
したとき（Ｓ１４）、現在出力しているガスインプット
量からしきい値が計算される（Ｓ１５）。このしきい値
の計算については後に詳しく述べる。そして熱電対７８
からの出力信号によりその熱電対７８の起電力がこのＳ
１５で計算されたしきい値との比較でしきい値以上では
ないと判断される（Ｓ１６）と、次にそのしきい値以下
の状態が１０秒継続したか否かが判断され（Ｓ１７）、
１０秒継続したと判断されると更に空燃比を一回変更し
たか否かが判断され（Ｓ１８）、空燃比を一回も変更し
ていないと判断されるとガスバーナ１２へ供給されるガ
ス量と燃焼用空気量との空燃比を所定量へ変更する（Ｓ
１９）。Ｓ１７においてしきい値以下の状態が１０秒継
続したか否かを判断するのは、ガスインプット量が変化
した時の熱電対７８の応答遅れ分を補償するためであ
る。またＳ１９における空燃比の具体的な変更方法につ
いては、図１１〜図１６の説明で既に述べたのでここで
は割愛する。FIG. 17 shows a control flow chart as a second embodiment of the combustion control device according to the present invention. Referring to the flowchart shown in FIG. 17, when the hot water tap (faucet) 26 is opened, the flow of water to the water supply pipe 16 is detected by the flowing water sensor 18 (step 11, hereinafter simply referred to as "S11"). Notation.)
Then, it is determined whether or not proportional combustion is being performed (S12). If it is determined that proportional combustion is not being performed, gas combustion is started via driving of a blowing fan, opening of a gas valve, ignition by a spark plug, and the like (S13). ). When one minute has elapsed after the start of combustion (S14), a threshold value is calculated from the currently output gas input amount (S15). The calculation of the threshold will be described later in detail. And thermocouple 78
From the output signal from the thermocouple 78,
If it is determined by comparison with the threshold value calculated in step 15 that it is not equal to or greater than the threshold value (S16), it is then determined whether or not the state below the threshold value has continued for 10 seconds (S17). ,
If it is determined that the air-fuel ratio has been changed once, it is determined whether the air-fuel ratio has been changed once (S18). If it is determined that the air-fuel ratio has not been changed, the amount of gas supplied to the gas burner 12 is determined. The air-fuel ratio between the fuel and the combustion air amount is changed to a predetermined amount (S
19). The reason why it is determined in S17 whether the state below the threshold value has continued for 10 seconds is to compensate for the response delay of the thermocouple 78 when the gas input amount changes. The specific method of changing the air-fuel ratio in S19 has already been described with reference to FIGS.
【００３７】そしてＳ１９において空燃比を変更した後
は、その変更後３０秒間が経過したか否かが判断され
（Ｓ２０）、もう一度熱電対７８からの出力信号により
その起電力がしきい値以上か否かが判断され（Ｓ２
１）、このＳ２１における判断で熱電対７８の熱電力が
しきい値以上であるとされれば、健全な燃焼状態へ戻っ
たことになり燃焼は継続されるが、このＳ２１における
判断で熱電対７８の起電力がしきい値以上にはなってい
ない（しきい値以下である）とされれば、ガス弁の閉
塞，送風ファンの停止等により燃焼を停止させ（Ｓ２
２）、さらにはこの給湯器に設けられる赤ランプの点灯
や警報器によるブザー等（いずれも図示せず）により異
常表示（出力）がなされ、使用者にその燃焼異常が知ら
される（Ｓ２３）。After changing the air-fuel ratio in S19, it is determined whether or not 30 seconds have elapsed after the change (S20). The output signal from the thermocouple 78 again determines whether the electromotive force is greater than the threshold value. Is determined (S2
1) If it is determined in step S21 that the thermal power of the thermocouple 78 is equal to or greater than the threshold value, it means that the combustion has been returned to a sound combustion state, and combustion is continued. If it is determined that the electromotive force at 78 does not exceed the threshold (below the threshold), the combustion is stopped by closing the gas valve, stopping the blower fan, or the like (S2).
2) In addition, an abnormality display (output) is made by turning on a red lamp provided in the water heater, a buzzer (not shown), etc. by an alarm device, and the user is notified of the abnormal combustion (S23). .
【００３８】図１８及び図１９は、この第２実施例にお
けるしきい値の計算について説明するものである。初め
に図１８について説明すると、この図１８はガスインプ
ット量と熱電対（ＴＣ）起電力との関係を示したもので
ある。横軸にガスインプット量を、縦軸にＴＣ起電力値
を示している。そして通常燃焼時（ＣＯ濃度＝２００ｐ
ｐｍ時）と不完全燃焼時（ＣＯ濃度＝１０００ｐｐｍ
時）との比較で示している。そしてこの図１８よりわか
るように、高ガスインップト量の時（バーナ負荷の高い
時）ＴＣ起電力値が高く、ガスインプット量が低くなる
（バーナ負荷が低くなる）につれてＴＣ起電力値も低く
なることがわかる。したがって高ガスインプット量の時
にはしきい値を高く設定する必要があるが、低ガスイン
プット量の時にはしきい値を高く設定する必要はないと
言える。FIGS. 18 and 19 illustrate the calculation of the threshold value in the second embodiment. First, FIG. 18 will be described. FIG. 18 shows the relationship between the gas input amount and the thermocouple (TC) electromotive force. The horizontal axis shows the gas input amount, and the vertical axis shows the TC electromotive force value. And during normal combustion (CO concentration = 200p
pm) and incomplete combustion (CO concentration = 1000 ppm)
Time). As can be seen from FIG. 18, the TC electromotive force value is high when the gas input amount is high (when the burner load is high), and the TC electromotive force value decreases as the gas input amount decreases (the burner load decreases). I understand. Therefore, it can be said that the threshold value needs to be set high when the gas input amount is high, but it is not necessary to set the threshold value high when the gas input amount is low.
【００３９】図１９は、熱電対（ＴＣ）のしきい値を一
定とした時と変化させた時との比較においてガスインプ
ット量とＣＯ濃度との関係を示したものである。横軸に
ガスインプット量を、縦軸にＣＯ濃度を示している。そ
してＴＣ出力信号のしきい値をＴＣ＝１０ｍＶで一定と
した場合と、前述の図１８に示した不完全燃焼時（ＣＯ
濃度＝１０００ｐｐｍ時）の線に沿って変化させた場合
との比較で示している。この図１９よりわかるように、
ＴＣ出力信号のしきい値を一定とした場合にはガスイン
プット量によってＣＯ濃度が多少変化する。高ガスイン
プット量の時（バーナ負荷が高い時）ＣＯ濃度は高く、
ガスインプット量が低くなる（バーナ負荷が低くなる）
につれてＣＯ濃度が低くなるものである。これに対し、
ＴＣ出力信号のしきい値を図１８のＣＯ濃度＝１０００
ｐｐｍの線に沿って変化させるとすると、当然にガスイ
ンプット量に対してＣＯ濃度が変動することはなく１０
００ｐｐｍの一定の値を示すことになる。したがってガ
スインプット量の高低によらず、常に一定のＣＯ濃度で
ＴＣ出力信号のしきい値を変更するようにすれば、より
性能の良い燃焼状態を維持できることとなる。FIG. 19 shows the relationship between the gas input amount and the CO concentration in comparison between when the threshold value of the thermocouple (TC) is constant and when the threshold value is changed. The horizontal axis shows the gas input amount, and the vertical axis shows the CO concentration. Then, the threshold value of the TC output signal is made constant at TC = 10 mV, and when the incomplete combustion shown in FIG.
(When the concentration is 1000 ppm). As can be seen from FIG.
When the threshold value of the TC output signal is fixed, the CO concentration slightly changes depending on the gas input amount. When the gas input amount is high (burner load is high), the CO concentration is high,
Low gas input (lower burner load)
As the CO concentration decreases. In contrast,
The threshold value of the TC output signal is set to the CO concentration of FIG.
Assuming that the CO concentration is changed along the ppm line, the CO concentration does not fluctuate with respect to the gas input amount.
It will show a constant value of 00 ppm. Therefore, if the threshold value of the TC output signal is always changed at a constant CO concentration regardless of the level of the gas input amount, a combustion state with better performance can be maintained.
【００４０】尚、本発明は上記各実施例に限定されるも
のではなく本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変
が可能であることは言うまでもない。例えば、上記図１
１〜図１６に示した空燃比変更線は更に何段階か考えら
れるし、また、燃焼状態を検知する熱電対は直接メイン
バーナに設ける等しても本発明の目的は達成されるもの
である。It is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiments and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, FIG.
The air-fuel ratio change line shown in FIGS. 1 to 16 can be considered in several more steps, and the object of the present invention can be achieved even if a thermocouple for detecting the combustion state is provided directly on the main burner. .
【００４１】[0041]
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、請
求項１に係る燃焼制御装置は、ガスバーナの燃焼状態を
監視していて燃焼不良を起こしそうになった場合に、燃
焼状態検知信号があるしきい値以下となったときに、空
燃比制御線を一方の空燃比制御線から他方の空燃比制御
線に切り替え、当該他方の空燃比制御線に基づいて燃焼
制御を行うものであるから、供給ガス量と燃焼用空気量
とを一対一に対応付けてファンの回転数を上げさせた
り、燃焼器具のガス供給量の最大値を下げさせることが
できる。従って、請求項１に係る燃焼制御装置は、空燃
比のハンチング現象を生じることなく速やかに安定して
燃焼不良を回避することが可能となる。 As apparent from the above description, the contract
The combustion control device according to claim 1 determines the combustion state of the gas burner.
If monitoring is likely to cause poor combustion during monitoring,
Empty when the burn state detection signal falls below a certain threshold.
Change the fuel ratio control line from one air-fuel ratio control line to the other
Switch to the line, and burn based on the other air-fuel ratio control line
Control, the supply gas amount and combustion air amount
And one-to-one correspondence to increase the fan rotation speed.
Can reduce the maximum value of the gas supply to the combustion equipment.
it can. Therefore, the combustion control device according to the first aspect provides an air-fuel
Quick and stable without hunting ratio
It is possible to avoid poor combustion.
【００４２】また、空燃比制御線を変更して変更する別
の効果として、長期間使用する前の燃焼器において、例
えばＯ２ ＝１７〜１８％で燃焼不良となって安全装置
により自動停止したとしても長期間使用した場合にはシ
ロッコ詰りやフィン詰りによって風量が低下しているの
でＯ２ ＝２０〜１９％で燃焼不良となるケースがあ
る。このような長期間使用した後においてもガス供給量
の最大値が下げられるため燃焼不良によって安全装置の
「早切れ」をある程度防止できる点もある。これにより
消費者としは使い勝手が悪いといった問題が解消される
ものである。Another effect of changing the air-fuel ratio control line is that, for example, in a combustor before long-term use, poor combustion occurs when O 2 = 17 to 18%, and the safety device automatically stops the combustion. However, when used for a long period of time, the air volume is reduced due to sirocco clogging or fin clogging, so that in some cases, poor combustion occurs when O 2 = 20 to 19%. Even after such long use, the gas supply
Because the maximum value of the safety device is reduced, there is also a point that "premature disconnection" of the safety device can be prevented to some extent due to poor combustion. This solves the problem of inconvenience for consumers.
【００４３】請求項２に係る燃焼制御装置は、ガス供給
手段により供給されるガス供給量が所定値より高い場合
にのみガス供給制御量と空気供給制御量とを対応付けた
空燃比制御線を一方の空燃比制御線を他方の空燃比制御
線に切り替え、当該他方の空燃比制御線に基づいて燃焼
制御を行うものであるから、「一時的にトップ圧を受け
たことにより空燃比制御線を切り替えると、今度はトッ
プ圧が除かれたとき、空気供給量が過多となってしまい
逆に炎がリフトしてしまう」という事態を回避できる。
従って、請求項２に係る燃焼制御装置は、空気供給量の
過多による燃焼不良を回避でき低負荷から高負荷に至る
広い範囲において安定した燃焼を行うこ とができる。 [0043] The combustion control device according to claim 2 is a gas supply device.
When the gas supply amount supplied by the means is higher than a predetermined value
Only the gas supply control amount and the air supply control amount
Air-fuel ratio control line to one air-fuel ratio control line to the other air-fuel ratio control
Switch to the line, and burn based on the other air-fuel ratio control line
Because it controls, "Temporarily receive top pressure
Switching the air-fuel ratio control line,
When the pump pressure is removed, the air supply becomes excessive.
On the contrary, the flame will lift ".
Therefore, the combustion control device according to claim 2 can reduce the air supply amount.
From low load to high load, it is possible to avoid poor combustion due to excessive load
It is a child that is responsible for stable combustion in a wide range.
【図１】本発明が適用されるガス給湯器の概略構成図で
ある。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gas water heater to which the present invention is applied.
【図２】図１に示したガス給湯器に本発明の燃焼制御装
置を組み込んだ状態の燃焼室を示した平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a combustion chamber in a state where the combustion control device of the present invention is incorporated in the gas water heater shown in FIG.
【図３】図２に示した燃焼制御装置の概略構成を示す縦
断面図である。FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the combustion control device shown in FIG. 2;
【図４】ガスバーナへ送られる燃焼用空気の風量が不足
したときの燃焼状態を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a combustion state when the amount of combustion air sent to a gas burner is insufficient.
【図５】図４に示した状態において空気比の変動に対す
る熱電対の起電力、ＣＯ濃度特性を表わす図である。5 is a diagram showing the electromotive force and CO concentration characteristics of a thermocouple with respect to a change in an air ratio in the state shown in FIG. 4;
【図６】ガスバーナへ送られる燃焼用空気が酸欠状態で
あるときの燃焼状態を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a combustion state when the combustion air sent to the gas burner is in an oxygen-deficient state.
【図７】図６に示した状態において酸素濃度の変動に対
する熱電対の起電力、ＣＯ濃度特性を表わす図である。FIG. 7 is a diagram showing the electromotive force and CO concentration characteristics of a thermocouple with respect to a change in oxygen concentration in the state shown in FIG. 6;
【図８】本発明に係る燃焼制御装置の第１実施例として
の燃焼制御フローチャートである。FIG. 8 is a combustion control flowchart as a first embodiment of the combustion control device according to the present invention.
【図９】室内の酸素（Ｏ２）濃度の変化に伴うＣＯ／Ｃ
Ｏ２特性とセンサ出力特性を示した図である。FIG. 9 shows CO / C associated with a change in oxygen (O 2 ) concentration in a room.
FIG. 4 is a diagram showing O 2 characteristics and sensor output characteristics.
【図１０】熱交換器のフィン詰り等による空気量の低下
に伴なうＣＯ／ＣＯ２ 特性とセンサ出力特性を示した
図である。FIG. 10 is a diagram showing CO / CO 2 characteristics and sensor output characteristics accompanying a decrease in the amount of air due to clogging of fins in the heat exchanger.
【図１１】図８に示した制御フローチャートにおける空
燃比変更方法の第１の例を示した図である。FIG. 11 is a diagram showing a first example of an air-fuel ratio changing method in the control flowchart shown in FIG.
【図１２】図８に示した制御フローチャートにおける空
燃比変更方法の第２の例を示した図である。FIG. 12 is a diagram showing a second example of the air-fuel ratio changing method in the control flowchart shown in FIG.
【図１３】図８に示した制御フローチャートにおける空
燃比変更方法の第３の例を示した図である。FIG. 13 is a diagram showing a third example of the air-fuel ratio changing method in the control flowchart shown in FIG.
【図１４】図８に示した制御フローチャートにおける空
燃比変更方法の第４の例を示した図である。FIG. 14 is a diagram showing a fourth example of the air-fuel ratio changing method in the control flowchart shown in FIG.
【図１５】図８に示した制御フローチャートにおける空
燃比変更方法の第５の例を示した図である。FIG. 15 is a diagram showing a fifth example of the air-fuel ratio changing method in the control flowchart shown in FIG.
【図１６】図８に示した制御フローチャートにおける空
燃比変更方法の第６の例を示した図である。FIG. 16 is a view showing a sixth example of the air-fuel ratio changing method in the control flowchart shown in FIG. 8;
【図１７】本発明に係る燃焼制御装置の第２実施例とし
ての燃焼制御フローチャートである。FIG. 17 is a combustion control flowchart as a second embodiment of the combustion control device according to the present invention.
【図１８】図１７に示した燃焼制御フローチャートにお
いて熱電対（ＴＣ）出力信号のしきい値を変更する考え
方を説明するためガスインプット量とＴＣ起電力との関
係を示した図である。18 is a diagram showing a relationship between a gas input amount and a TC electromotive force in order to explain a concept of changing a threshold value of a thermocouple (TC) output signal in the combustion control flowchart shown in FIG.
【図１９】更に図１７に示した燃焼制御フローチャート
において熱電対（ＴＣ）出力信号のしきい値を変更する
考え方を説明するためＴＣ出力信号のしきい値を一定と
した場合と変更させた場合とでガスインプット量とＣＯ
濃度との関係を示した図である。FIG. 19 further illustrates the concept of changing the threshold value of the thermocouple (TC) output signal in the combustion control flowchart shown in FIG. 17 in the case where the threshold value of the TC output signal is fixed and the case where the threshold value is changed. With gas input amount and CO
FIG. 4 is a diagram showing a relationship with a density.
【図２０】従来一般に知られる燃焼制御フローチャート
である。FIG. 20 is a combustion control flowchart generally known in the related art.
１０ ガス給湯器 １２ ガスバーナ ３２ ガス比例弁 ３４ 送風ファン ３６ コントローラ ７８ 熱電対 Reference Signs List 10 gas water heater 12 gas burner 32 gas proportional valve 34 blower fan 36 controller 78 thermocouple
フロントページの続き (72)発明者 中野 英春 札幌市厚別区厚別中央４条６丁目１番６ 号 パロマ工業株式会社 札幌研究所内 (56)参考文献 特開 平２−203115（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−5016（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−133708（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−294420（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−136611（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23N 1/02 F23N 5/00 Continuation of front page (72) Inventor Hideharu Nakano 4-6-1, Atsubetsu Chuo, Atsubetsu-ku, Sapporo-shi Paloma Industry Co., Ltd. Sapporo Research Laboratory (56) References JP-A-2-203115 (JP, A) JP-A-62-5016 (JP, A) JP-A-2-133708 (JP, A) JP-A-63-294420 (JP, A) JP-A-4-136611 (JP, A) (58) Int.Cl. 7 , DB name) F23N 1/02 F23N 5/00
Claims (2)
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、前記バーナ燃焼状態検知手段からの検知信号
が所定のしきい値以下になったときガス供給制御量と空
気供給制御量とを対応付けた空燃比制御線を一方の空燃
比制御線から他方の空燃比制御線に切り替えることによ
りガス量と空気量との空燃比を変更する空燃比変更手段
とを備え、 空燃比制御線が前記一方の空燃比制御線から前記他方の
空燃比制御線に切り替えられた場合には、前記ガス量可
変手段により可変されるガス供給量の最大値が下げられ
ることを特徴とする燃焼制御装置 。A burner; a gas supply means for supplying gas to the burner; a gas amount varying means provided in the gas supply means for varying an amount of gas 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 Combustion control means for controlling the amount of air that is varied by the air amount variable means in accordance with the amount; burner combustion state detection means for detecting the combustion state of the burner; and a detection signal from the burner combustion state detection means being a predetermined value. Gas supply control amount and empty
The air-fuel ratio control line corresponding to the air supply control amount is
By switching from the ratio control line to the other air-fuel ratio control line
-Fuel ratio changing means for changing the air-fuel ratio between the gas amount and the air amount
And an air-fuel ratio control line is connected to the other air-fuel ratio control line from the one air-fuel ratio control line.
When switching to the air-fuel ratio control line, the gas amount
The maximum value of the gas supply amount that can be varied by
A combustion control device, characterized in that:
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、前記バーナ燃焼状態検知手段からの検知信号
が所定のしきい値以下になったとき前記ガス供給手段に
より供給されるガス供給量が所定値より高い場合にの
み、ガス供給制御量と空気供給制御量とを対応付けた空
燃比制御線を一方の空燃比制御線から他方の空燃比制御
線に切り替えることによりガス量と空気量との空燃比を
変更する空燃比変更手段とを備えることを特徴とする燃
焼制御装置。2. A burner, gas supply means for supplying gas to the burner, gas amount variable means provided in the gas supply means for varying an amount of gas 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 Combustion control means for controlling the amount of air that is varied by the air amount variable means in accordance with the amount; burner combustion state detection means for detecting the combustion state of the burner; and a detection signal from the burner combustion state detection means being a predetermined value. When the gas supply means is below the threshold value ,
When the gas supply rate is higher than a predetermined value.
The air supply control amount and the air supply control amount
Change the fuel ratio control line from one air-fuel ratio control line to the other
The air-fuel ratio between the gas amount and the air amount
A combustion control device comprising: an air-fuel ratio changing unit that changes the air-fuel ratio .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20275593A JP3177554B2 (en) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | Combustion control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20275593A JP3177554B2 (en) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | Combustion control device |
Publications (2)
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Family Applications (1)
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1993
- 1993-07-22 JP JP20275593A patent/JP3177554B2/en not_active Expired - Lifetime
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