JP7413145B2 - combustion device - Google Patents
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Description
本発明は、空気に燃料ガスを混合し、混合気をファンを介してバーナに供給する燃焼装置に関する。 The present invention relates to a combustion device that mixes air with fuel gas and supplies the mixture to a burner via a fan.
従来、この種の燃焼装置として、燃料ガス供給量を調節するガス量調節手段と、バーナから噴出する混合気の燃焼で形成される火炎の電気抵抗値である火炎抵抗値を計測する火炎抵抗計測手段と、制御手段とを備え、制御手段は、混合気の空気過剰率(一次空気量/化学量論的空気量)が所定の適正値であるときの火炎抵抗値と混合気供給量との関係を表す特性線を基準火炎抵抗特性線として記憶し、火炎抵抗計測手段で計測した火炎抵抗値が、ファン回転数から算定された混合気供給量に合致する基準火炎抵抗特性線上の火炎抵抗値になるように、ガス量調節手段により燃料ガス供給量を調節する制御を行うように構成されるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, this type of combustion device has a gas amount adjusting means for adjusting the amount of fuel gas supplied, and a flame resistance measuring means for measuring the flame resistance value, which is the electrical resistance value of the flame formed by combustion of the air-fuel mixture ejected from the burner. and a control means, wherein the control means determines the relationship between the flame resistance value and the mixture supply amount when the excess air ratio (primary air amount/stoichiometric air amount) of the mixture is a predetermined appropriate value. The characteristic line representing the relationship is stored as a standard flame resistance characteristic line, and the flame resistance value measured by the flame resistance measuring means is the flame resistance value on the standard flame resistance characteristic line that matches the air-fuel mixture supply amount calculated from the fan rotation speed. There is known a device configured to perform control to adjust the amount of fuel gas supplied by a gas amount adjusting means so that the amount of fuel gas is supplied (see, for example, Patent Document 1).
ここで、燃料ガスとして同じガス種を使用していても、時間により燃料ガスの発熱量(ウォッベ指数)が変動することがある。上記従来例のものでは、燃料ガスの発熱量が変動しても、基準火炎抵抗特性線に基づく燃料ガス供給量の調節で混合気の空気過剰率は適正値に維持され、燃焼不良の発生を防止できる。 Here, even if the same type of gas is used as the fuel gas, the calorific value (Wobbe index) of the fuel gas may vary depending on time. In the above conventional example, even if the calorific value of the fuel gas fluctuates, the excess air ratio of the mixture is maintained at an appropriate value by adjusting the fuel gas supply amount based on the standard flame resistance characteristic line, thereby preventing the occurrence of combustion defects. It can be prevented.
尚、バーナからの燃焼ガスで加熱する熱交換器のフィン詰まりや排気筒の詰まりといった排気閉塞を生ずると、混合気供給量はファン回転数に対応する基準量よりも減少してしまう。排気閉塞率が高くなると、混合気供給量がファン回転数に対応する基準量に比しより多く減少するようになり、ファン電流(ファンモータへの通電電流)もファン回転数に対応する基準電流に比しより多く減少するようになる。そのため、公知の如く、ファン回転数とファン電流との相関関係から排気閉塞率を算定することができる。従って、ファン回転数と混合気供給量との関係を表すファン特性線として、排気閉塞率に応じた特性線を記憶しておけば、ファン回転数とファン電流との相関関係から算定した排気閉塞率に対応するファン特性線に基づきファン回転数から混合気供給量を算定することができる。そして、このように算定した混合気供給量に合致する基準火炎抵抗特性線上の火炎抵抗値になるように、ガス量調節手段により燃料ガス供給量を調節すれば、排気閉塞率がどのような値になっても、混合気の空気過剰率を適正値に維持できる。 Note that if exhaust gas blockage occurs, such as clogging of the fins of the heat exchanger heated by combustion gas from the burner or clogging of the exhaust pipe, the amount of air-fuel mixture supplied will decrease from the reference amount corresponding to the fan rotation speed. When the exhaust blockage rate increases, the amount of air-fuel mixture supplied decreases more than the reference amount corresponding to the fan rotation speed, and the fan current (current flowing to the fan motor) also decreases to the reference current corresponding to the fan rotation speed. It will decrease more than . Therefore, as is well known, the exhaust air blockage rate can be calculated from the correlation between the fan rotation speed and the fan current. Therefore, if you memorize the characteristic line corresponding to the exhaust blockage rate as the fan characteristic line that represents the relationship between the fan rotation speed and the air-fuel mixture supply amount, you can The air-fuel mixture supply amount can be calculated from the fan rotation speed based on the fan characteristic line corresponding to the ratio. Then, if the fuel gas supply amount is adjusted by the gas amount adjustment means so that the flame resistance value is on the standard flame resistance characteristic line that matches the air-fuel mixture supply amount calculated in this way, what value will the exhaust blockage rate be? The excess air ratio of the mixture can be maintained at an appropriate value even when
ところで、排気筒への風の侵入で排気不良を生じないようにするため、即ち、耐風性能を確保するため、ファンの下限回転数をあまり低く設定することはできない。そして、要求燃焼量がファンの下限回転数に対応する所定の閾値以下になった場合には、要求燃焼量に対応する量の混合気を供給できなくなる。そこで、ファンの上流側の空気供給路の通気抵抗を大小に切換える空気抵抗切換手段を設け、要求燃焼量が所定の閾値以下になったときに、空気抵抗切換手段を空気供給路の通気抵抗を小さくする状態から通気抵抗を大きくする状態に切換えるようにした燃焼装置も従来知られている。これによれば、ファン回転数を下限回転数以下にせずに、閾値以下の要求燃焼量に対応する量の混合気を供給できる。 By the way, in order to prevent poor exhaust from occurring due to wind entering the exhaust stack, that is, to ensure wind resistance performance, the lower limit rotation speed of the fan cannot be set too low. Then, when the required combustion amount becomes less than or equal to a predetermined threshold value corresponding to the lower limit rotation speed of the fan, it becomes impossible to supply an amount of air-fuel mixture corresponding to the required combustion amount. Therefore, an air resistance switching means is provided to change the ventilation resistance of the air supply path on the upstream side of the fan, and when the required combustion amount becomes less than a predetermined threshold, the air resistance switching means changes the ventilation resistance of the air supply path. Combustion devices that switch from a state where the ventilation resistance is reduced to a state where the ventilation resistance is increased are also known. According to this, it is possible to supply an amount of air-fuel mixture corresponding to the required combustion amount below the threshold value without reducing the fan rotation speed below the lower limit rotation speed.
このように空気抵抗切換手段を設ける場合は、空気抵抗切換手段が空気供給路の通気抵抗を小さくする状態であるときのファン回転数と混合気供給量との関係を表す第1のファン特性線及び空気抵抗切換手段が空気供給路の通気抵抗を大きくする状態であるときのファン回転数と混合気供給量との関係を表す第2のファン特性線として、夫々、排気閉塞率に応じた特性線を記憶しておき、ファン回転数とファン電流との相関関係から算定された排気閉塞率に対応する第1と第2の各ファン特性線に基づいてファン回転数から算定された混合気供給量に合致する基準火炎抵抗特性線上の火炎抵抗値になるように、燃料ガス調節手段により燃料ガス供給量を調節することが考えられる。 When the air resistance switching means is provided in this way, the first fan characteristic line representing the relationship between the fan rotation speed and the air-fuel mixture supply amount when the air resistance switching means is in a state where the air resistance of the air supply path is reduced is and a second fan characteristic line representing the relationship between the fan rotation speed and the air-fuel mixture supply amount when the air resistance switching means is in a state where the ventilation resistance of the air supply path is increased. The air-fuel mixture supply is calculated from the fan rotation speed based on the first and second fan characteristic lines that correspond to the exhaust blockage rate calculated from the correlation between the fan rotation speed and the fan current. It is conceivable that the amount of fuel gas supplied is adjusted by the fuel gas adjusting means so that the flame resistance value is on the reference flame resistance characteristic line that matches the amount of flame resistance.
然し、空気抵抗切換手段が空気供給路の通気抵抗を大きくする状態に切換えられたときは、排気閉塞率に対するファン回転数とファン電流の相関関係の変化が小さくなってしまう。そのため、空気抵抗切換手段が空気供給路の通気抵抗を大きくする状態に切換えられたときは、ファン回転数とファン電流との相関関係から排気閉塞率を正しく算定することが困難になり、その結果、混合気の空気過剰率を適正値に維持することが困難になってしまう。 However, when the air resistance switching means is switched to a state where the ventilation resistance of the air supply path is increased, the change in the correlation between the fan rotation speed and the fan current with respect to the exhaust air blockage rate becomes small. Therefore, when the air resistance switching means is switched to a state that increases the ventilation resistance of the air supply path, it becomes difficult to accurately calculate the exhaust blockage rate from the correlation between the fan rotation speed and the fan current, and as a result, , it becomes difficult to maintain the excess air ratio of the mixture at an appropriate value.
本発明は、以上の点に鑑み、空気抵抗切換手段を備える燃焼装置であって、空気抵抗切換手段が空気供給路の通気抵抗を大きくする状態に切換えられたときでも、混合気の空気過剰率を適正値に維持できるようにしたものを提供することをその課題としている。 In view of the above points, the present invention provides a combustion device equipped with an air resistance switching means, wherein even when the air resistance switching means is switched to a state in which the ventilation resistance of the air supply path is increased, the excess air ratio of the air-fuel mixture is reduced. The challenge is to provide something that can maintain the value at an appropriate value.
上記課題を解決するために、本発明は、空気に燃料ガスを混合し、混合気をファンを介してバーナに供給する燃焼装置であって、燃料ガス供給量を調節するガス量調節手段と、バーナから噴出する混合気の燃焼で形成される火炎の電気抵抗値である火炎抵抗値を計測する火炎抵抗計測手段と、制御手段とを備え、制御手段は、ファン回転数から混合気供給量を算定する混合気量算定処理を行うと共に、混合気の空気過剰率が所定の適正値であるときの火炎抵抗値と混合気供給量との関係を表す特性線を基準火炎抵抗特性線として記憶し、火炎抵抗計測手段で計測した火炎抵抗値が、混合気量算定処理で算定された混合気供給量に合致する基準火炎抵抗特性線上の火炎抵抗値になるように、ガス量調節手段により燃料ガス供給量を調節する制御を行うように構成され、更に、ファンの上流側の空気供給路の通気抵抗を大小に切換える、制御手段で制御される空気抵抗切換手段を備え、要求燃焼量が所定の閾値以下になったときに、空気抵抗切換手段を空気供給路の通気抵抗を小さくする状態から通気抵抗を大きくする状態に切換えるようにしたものにおいて、制御手段は、空気抵抗切換手段が空気供給路の通気抵抗を小さくする状態であるときのファン回転数と混合気供給量との関係を表す第1のファン特性線と、空気抵抗切換手段が空気供給路の通気抵抗を大きくする状態であるときのファン回転数と混合気供給量との関係を表す第2のファン特性線として、夫々、バーナから噴出する混合気の燃焼で生ずる燃焼ガスが流れる経路の閉塞率である排気閉塞率に応じた特性線を記憶し、ファン回転数とファン電流との相関関係から排気閉塞率を算定する閉塞率算定処理を行い、この閉塞率算定処理は、空気抵抗切換手段が空気供給路の通気抵抗を小さくする状態であるときにのみ行われ、空気抵抗切換手段が空気供給路の通気抵抗を小さくする状態であるときの混合気量算定処理では、閉塞率算定処理で算定された排気閉塞率に対応する第1のファン特性線に基づきファン回転数から混合気供給量を算定し、空気抵抗切換手段が空気供給路の通気抵抗を大きくする状態であるときの混合気量算定処理では、空気抵抗切換手段が空気供給路の通気抵抗を小さくする状態であるときに行われた閉塞率算定処理で算定された排気閉塞率に対応する第2のファン特性線に基づきファン回転数から混合気供給量を算定するように構成されることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a combustion device that mixes fuel gas with air and supplies the mixture to a burner via a fan, comprising: a gas amount adjusting means that adjusts the amount of fuel gas supplied; The control means includes a flame resistance measuring means for measuring a flame resistance value, which is an electrical resistance value of a flame formed by combustion of an air-fuel mixture ejected from a burner, and a control means, and the control means calculates the air-fuel mixture supply amount from the fan rotation speed. At the same time as calculating the amount of mixture to be calculated, a characteristic line representing the relationship between the flame resistance value and the amount of mixture supplied when the excess air ratio of the mixture is at a predetermined appropriate value is stored as a reference flame resistance characteristic line. , the fuel gas is adjusted by the gas amount adjusting means so that the flame resistance value measured by the flame resistance measuring means becomes a flame resistance value on the reference flame resistance characteristic line that matches the air-fuel mixture supply amount calculated in the air-fuel mixture amount calculation process. It is configured to perform control to adjust the supply amount, and further includes air resistance switching means controlled by the control means for switching the ventilation resistance of the air supply path on the upstream side of the fan to large or small, so that the required combustion amount is adjusted to a predetermined value. In the control means, the air resistance switching means is configured to switch the air resistance switching means from a state where the ventilation resistance of the air supply path is reduced to a state where the ventilation resistance is increased when the air resistance becomes equal to or less than a threshold value. A first fan characteristic line representing the relationship between the fan rotation speed and the air-fuel mixture supply amount when the air resistance is in a state where the ventilation resistance of the air supply path is decreased, and when the air resistance switching means is in a state where the ventilation resistance of the air supply path is increased. The second fan characteristic line that represents the relationship between the fan rotation speed and the air-fuel mixture supply amount corresponds to the exhaust blockage rate, which is the blockage rate of the path through which the combustion gas generated by combustion of the air-fuel mixture ejected from the burner flows. The characteristic line is memorized and a blockage rate calculation process is performed to calculate the exhaust blockage rate from the correlation between the fan rotation speed and the fan current. The air-fuel mixture amount calculation process is performed only when the air resistance switching means is in the state of reducing the ventilation resistance of the air supply path, and corresponds to the exhaust air blockage rate calculated in the blockage rate calculation process. The air-fuel mixture supply amount is calculated from the fan rotation speed based on the first fan characteristic line. The air-fuel mixture is supplied based on the fan rotation speed based on the second fan characteristic line corresponding to the exhaust air blockage rate calculated in the blockage rate calculation process performed when the resistance switching means is in a state where the ventilation resistance of the air supply path is reduced. The method is configured to calculate a quantity .
本発明によれば、空気抵抗切換手段が空気供給路の通気抵抗を大きくする状態であって、排気閉塞率を正しく算定することが困難になっても、空気抵抗切換手段が空気供給路の通気抵抗を小さくする状態であるときに算定された排気閉塞率に対応する第2のファン特性線に基づきファン回転数から混合気供給量を正確に算定できる。そして、このようにして算定した混合気供給量に合致する基準火炎抵抗特性線上の火炎抵抗値になるように、ガス量調節手段により燃料ガス供給量を調節することで、空気抵抗切換手段が空気供給路の通気抵抗を大きくする状態であっても、混合気の空気過剰率を適正値に維持することができる。 According to the present invention, even if the air resistance switching means increases the ventilation resistance of the air supply path and it becomes difficult to accurately calculate the exhaust blockage rate, the air resistance switching means increases the ventilation resistance of the air supply path. The air-fuel mixture supply amount can be accurately calculated from the fan rotation speed based on the second fan characteristic line corresponding to the exhaust gas blockage rate calculated when the resistance is reduced. Then, by adjusting the fuel gas supply amount by the gas amount adjustment means so that the flame resistance value is on the reference flame resistance characteristic line that matches the air-fuel mixture supply amount calculated in this way, the air resistance switching means Even in a state where the ventilation resistance of the supply path is increased, the excess air ratio of the mixture can be maintained at an appropriate value.
また、本発明においては、バーナの燃焼停止後又は燃焼開始前に、空気抵抗切換手段を空気供給路の通気抵抗を小さくする状態にして、閉塞率算定処理を行うことが望ましい。これによれば、バーナ燃焼中、要求燃焼量が閾値以下のままで、空気抵抗切換手段が空気供給路の通気抵抗を大きくする状態のままになって、閉塞率算定処理が実行されなくても、バーナの燃焼停止後又は燃焼開始前の閉塞率算定処理で、排気閉塞率を算定する機会を確保することができる。 Further, in the present invention, it is desirable to perform the blockage rate calculation process by setting the air resistance switching means to a state where the ventilation resistance of the air supply path is reduced after combustion of the burner is stopped or before combustion is started. According to this, during burner combustion, even if the required combustion amount remains below the threshold value, the air resistance switching means remains in the state of increasing the ventilation resistance of the air supply path, and the blockage rate calculation process is not executed. By performing the blockage rate calculation process after the combustion of the burner is stopped or before the combustion starts, an opportunity to calculate the exhaust blockage rate can be secured.
図1に示す本発明の実施形態の燃焼装置は、全一次燃焼式のバーナ1と、バーナ1の燃焼面1aから噴出する混合気の燃焼空間を囲う燃焼筐2と、燃焼筐2内に配置した熱交換器3とを備える熱源機である。混合気の燃焼で生ずる燃焼ガスは、熱交換器3を加熱した後に燃焼筐2の端部に接続される排気筒4を介して外部に排出される。
The combustion apparatus according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 includes an all-primary
この燃焼装置では、空気に燃料ガスを混合し、混合気をファン5を介してバーナ1に供給している。そして、燃焼装置は、ファン5の上流側の空気供給路6と、燃料ガスを供給するガス供給路7とを備えている。ガス供給路7の下流端は、空気供給路6に設けられたガス吸引部61に接続されている。ガス吸引部61の上流側に隣接する空気供給路6の部分には、後述するバタフライ弁62を配置した部分よりも小径なベンチュリ部63が設けられている。ベンチュリ部63の下流側に隣接する空気供給路6の部分は、ベンチュリ部63より大径の筒部64で囲われている。そして、ベンチュリ部63の下流端部を筒部64の上流端部に環状の隙間を存して挿入し、この隙間でガス吸引部61を構成している。ガス供給路7の下流端には、筒部64を囲うようにして、ガス吸引部61に連通するガス室71が設けられている。また、ガス供給路7には、上流側から順に、元弁72と、二次ガス圧を大気圧に調圧するゼロガバナ73と、ガス量調節手段たる流量調節弁74とが介設されている。
In this combustion device, air is mixed with fuel gas, and the mixture is supplied to the
ガス吸引部61を介して供給される燃料ガスの量は、二次ガス圧である大気圧と空気供給路6内の負圧との差圧に応じて変化する。ここで、空気供給路6内の負圧は、ファン5の回転数に応じて変化する。そのため、燃料ガスの供給量はファン5の回転数、即ち、空気の供給量に比例して変化する。また、燃料ガスの供給量と空気の供給量との比率は、流量調節弁74の開度によって変化する。流量調節弁74の開度を使用するガス種に応じた所定の基準開度にすることで、混合気の空気過剰率が所定の適正値(例えば、1.3)になる。そして、制御手段たるコントローラ8により、要求燃焼量(設定湯温の温水を出湯するために必要な燃焼量)に応じてファン5の回転数を制御し、空気過剰率が適正値で要求燃焼量に応じた量の混合気がバーナ1に供給されるようにしている。
The amount of fuel gas supplied via the
尚、排気筒4への風の侵入で排気不良を生じないようにするため、即ち、耐風性能を確保するため、ファン5の下限回転数をあまり低く設定することはできない。そして、要求燃焼量がファン5の下限回転数に対応する所定の閾値以下になった場合には、要求燃焼量に対応する量の空気を供給できなくなる。
Note that in order to prevent exhaust failure due to wind entering the
そこで、ガス吸引部61より上流側の空気供給路6の部分に、当該部分の通気抵抗を大小2段に切換えるために、図外のモータにより図1に実線で示す閉じ姿勢と仮想線で示す開き姿勢とに切換えられる空気抵抗切換手段たるバタフライ弁62を配置している。そして、コントローラ8により、要求燃焼量が上記閾値以下になった場合には、バタフライ弁62を閉じ姿勢にして、空気供給路6の通気抵抗を大きくし、ファン5の回転数を下限回転数以下にせずに、閾値以下の要求燃焼量に対応する量の空気を供給できるようにしている。
Therefore, in order to switch the ventilation resistance of the
但し、バタフライ弁62を閉じ姿勢にして、空気供給路6の通気抵抗を大きくするだけでは、空気供給路6内の負圧が増加して、燃料ガスの供給量が過大となり、バーナ1に供給される混合気の空気過剰率が適正値を下回ってしまう。そのため、要求燃焼量が閾値以下の場合には、バタフライ弁62を閉じ姿勢にして、空気供給路6の通気抵抗を大きくすると共に、流量調節弁74を基準開度から所定開度分だけ絞って、ゼロガバナ73の下流側のガス供給路7の部分の通気抵抗を大きくした小能力状態として、空気過剰率が適正値で閾値以下の要求燃焼量に対応する量の混合気がバーナ1に供給されるようにし、要求燃焼量が閾値を超える場合には、バタフライ弁62を開き姿勢にして、空気供給路6の通気抵抗を小さくすると共に、流量調節弁74を基準開度まで開いて、ゼロガバナ73の下流側のガス供給路7の部分の通気抵抗を小さくした大能力状態として、空気過剰率が適正値で閾値を超える要求燃焼量に対応する量の混合気がバーナ1に供給されるようにしている。
However, if the
ところで、燃料ガスとして同じガス種を使用していても、時間により燃料ガスの発熱量(ウォッベ指数)が変動することがある。この場合、空気供給量に対する燃料ガス供給量の比が一定であると、燃料ガスの発熱量の変動で混合気の空気過剰率が変動して、燃焼不良が発生してしまう。 Incidentally, even if the same type of gas is used as the fuel gas, the calorific value (Wobbe index) of the fuel gas may vary depending on time. In this case, if the ratio of the fuel gas supply amount to the air supply amount is constant, the excess air ratio of the air-fuel mixture will fluctuate due to fluctuations in the calorific value of the fuel gas, resulting in poor combustion.
ここで、バーナ1から噴出する混合気の燃焼で形成される火炎の電気抵抗値である火炎抵抗値は、混合気の空気過剰率と相関関係がある。また、バーナ1への混合気供給量、即ち、燃焼量が増加すると、火炎中のイオン量が増加して、火炎抵抗値が減少する。図2のRLは、混合気の空気過剰率が所定の適正値(例えば、1.3)であるときの、火炎抵抗値と混合気供給量との関係を表す基準火炎抵抗特性線を示している。コントローラ8のメモリには、この基準火炎抵抗特性線RLが記憶されている。
Here, the flame resistance value, which is the electrical resistance value of the flame formed by combustion of the air-fuel mixture ejected from the
また、バーナ1の燃焼面1aに臨むフレームロッドから成る火炎抵抗計測手段9を設け、フレームロッドに流れるフレーム電流とプレームロッドへの印加電圧とから火炎抵抗値を計測するようにしている。また、コントローラ8は、ファン5の回転数(以下、ファン回転数と記す)から混合気供給量を算定する混合気量算定処理を行うと共に、火炎抵抗計測手段9で計測した火炎抵抗値が、混合気量算定処理で算定された混合気供給量に合致する基準火炎抵抗特性線RL上の火炎抵抗値になるように、流量調節弁74により燃料ガス供給量を調節するフィードバック制御を行う。
Further, a flame resistance measuring means 9 consisting of a flame rod facing the
ところで、ファン回転数と混合気供給量との関係は、バタフライ弁62を開き姿勢にした状態(空気供給路6の通気抵抗を小さくした状態)では、図2にFL1で示す第1のファン特性線で示すようになり、バタフライ弁62を閉じ姿勢にした状態(空気供給路6の通気抵抗を大きくした状態)では、図2にFL2で示す第2のファン特性線で示すようになる。
By the way, the relationship between the fan rotation speed and the amount of air-fuel mixture supplied is as follows with the first fan characteristic indicated by FL1 in FIG. In the state where the
但し、熱交換器3のフィン詰まりや排気筒4の詰まりといった燃焼ガスが流れる経路の閉塞を生ずると、混合気供給量はファン回転数に対応する基準量よりも減少してしまう。燃焼ガスが流れる経路の閉塞率である排気閉塞率が高くなると、混合気供給量がファン回転数に対応する基準量に比しより多く減少するようになり、ファン電流(ファンモータへの通電電流)もファン回転数に対応する基準電流に比しより多く減少するようになる。そのため、公知の如く、ファン回転数とファン電流との相関関係から排気閉塞率を算定することができる。そこで、コントローラ8のメモリに、第1と第2の各ファン特性線FL1,FL2として、排気閉塞率に応じた特性線を記憶しておき、ファン回転数とファン電流との相関関係から排気閉塞率を算定する閉塞率算定処理を行って、混合気量算定処理では、閉塞率算定処理で算定された排気閉塞率に対応する第1と第2の各ファン特性線に基づきファン回転数から混合気供給量を算定するようにした。
However, if a blockage occurs in the path through which combustion gas flows , such as clogging of the fins of the
図2には、第1のファン特性線FL1として、排気閉塞率が0%であるときに対応する特性線FL1-0と、排気閉塞率が90%であるときに対応する特性線FL1-90とが図示され、第2のファン特性線FL2として、排気閉塞率が0%であるときに対応する特性線FL2-0と、排気閉塞率が90%であるときに対応する特性線FL2-90とが図示されている。例えば、バタフライ弁62を開き姿勢にした状態であって、ファン回転数がNfx、排気閉塞率が90%であれば、混合気量算定処理において、排気閉塞率90%に対応する第1のファン特性線FL1-90上でNfxに合致するQaを混合気供給量として算定する。そして、火炎抵抗計測手段9で計測した火炎抵抗値が、基準火炎抵抗特性線RL上でQaに合致する火炎抵抗値であるRaになるように流量調節弁74をフィードバック制御する。また、バタフライ弁62を閉じ姿勢にした状態であって、ファン回転数がNfx、排気閉塞率が90%であれば、混合気量算定処理において、排気閉塞率90%に対応する第2のファン特性線FL2-90上でNfxに合致するQbを混合気供給量として算定し、火炎抵抗計測手段9で計測した火炎抵抗値が、基準火炎抵抗特性線RL上でQbに合致する火炎抵抗値であるRbになるように流量調節弁74をフィードバック制御する。
FIG. 2 shows, as the first fan characteristic line FL1, a characteristic line FL1-0 corresponding to when the exhaust air blockage rate is 0%, and a characteristic line FL1-90 corresponding to the case where the exhaust air blockage rate is 90%. are illustrated, and the second fan characteristic line FL2 is a characteristic line FL2-0 corresponding to when the exhaust blockage rate is 0% and a characteristic line FL2-90 corresponding to when the exhaust blockage rate is 90%. is illustrated. For example, if the
ところで、ファン回転数を一定にした状態で排気閉塞率を変化させると、ファン電流はファン回転数に対応する基準電流に対し図3に示す如く変化する。図3のA1は、バタフライ弁62を開き姿勢にした状態における排気閉塞率の変化によるファン電流の基準電流に対する低下割合の変化を示しており、A2は、バタフライ弁62を閉じ姿勢にした状態における排気閉塞率の変化によるファン電流の基準電流に対する低下割合の変化を示している。図3から明らかなように、バタフライ弁62を閉じ姿勢にした状態では、ファン回転数に対応する基準電流に対するファン電流の低下割合の排気閉塞率による変化、即ち、ファン回転数とファン電流の相関関係の排気閉塞率による変化が小さくなってしまう。そのため、バタフライ弁62を閉じ姿勢にした状態では、ファン回転数とファン電流との相関関係から排気閉塞率を正しく算定することが困難になる。
By the way, when the exhaust air blockage rate is changed while the fan rotation speed is kept constant, the fan current changes as shown in FIG. 3 with respect to the reference current corresponding to the fan rotation speed. A1 in FIG. 3 shows a change in the rate of decrease of the fan current with respect to the reference current due to a change in the exhaust blockage rate when the
そこで、本実施形態では、図4に示す手順で閉塞率算定処理を行うようにした。以下、この手順について詳述する。先ず、STEP1で熱交換器3に通水されたか否かを判別し、通水が検知されたときに、STEP2でバタフライ弁62を開き姿勢すると共に、STEP3でファン5を規定回転数(例えば、300Hz)以上で駆動する。次に、STEP4に進んで、ファン回転数とファン電流との相関関係から排気閉塞率を算定する閉塞率算定処理を実行して、混合気量算定処理で用いる排気閉塞率を算定した排気閉塞率に更新する。
Therefore, in this embodiment, the blockage rate calculation process is performed in the procedure shown in FIG. This procedure will be explained in detail below. First, in
その後、STEP5でバタフライ弁62を閉じ姿勢にしてから、STEP6でバーナ1の燃焼を開始する。燃焼開始後は、STEP7でバタフライ弁62が開き姿勢になったか否かを判別し、開き姿勢になったときに、STEP8でファン回転数が規定回転数以上であるか否かを判別する。そして、規定回転数以上であるときに、STEP9で閉塞率算定処理を行って、混合気量算定処理で用いる排気閉塞率を算定した排気閉塞率に更新する。次に、STEP10で熱交換器3への通水が停止されたか否かを判別し、通水が停止されるまでは、STEP7に戻ることを繰り返し、通水が停止されたきに、STEP11でバーナ1の燃焼を停止して、STEP1に戻る。
Thereafter, in STEP 5, the
以上の手順によれば、閉塞率算定処理は、バタフライ弁62が開き姿勢であるときにのみ行われる。これによれば、バタフライ弁62が閉じ姿勢であって、排気閉塞率を正しく算定することが困難になっても、バタフライ弁62が開き姿勢であるときに算定された排気閉塞率に対応する第2のファン特性線FL2に基づきファン回転数から混合気供給量を正確に算定できる。そして、このようにして算定した混合気供給量に合致する基準火炎抵抗特性線RL上の火炎抵抗値になるように、流量調節弁74により燃料ガス供給量を調節することで、バタフライ弁62が閉じ姿勢であっても、混合気の空気過剰率を適正値に維持することができる。
According to the above procedure, the blockage rate calculation process is performed only when the
尚、ファン回転数が低いと、排気閉塞率に対するファン回転数とファン電流の相関関係の変化が小さくなってしまう。そこで、本実施形態では、バタフライ弁62が開き姿勢であっても、ファン回転数が規定回転数未満である場合は、閉塞率算定処理を実行しないようにしている。
Note that when the fan rotation speed is low, the change in the correlation between the fan rotation speed and the fan current with respect to the exhaust air blockage rate becomes small. Therefore, in this embodiment, even if the
また、本実施形態では、バーナ1の燃焼開始前に、バタフライ弁62を開き姿勢にして、閉塞率算定処理を行うようにしている。これによれば、バーナ1の燃焼中、要求燃焼量が閾値以下のままで、バタフライ弁62が閉じ姿勢のままになって、閉塞率算定処理が実行されなくても、バーナ1の燃焼開始前の閉塞率算定処理で、排気閉塞率を算定して更新する機会を確保することができる。尚、バーナ1の燃焼停止後に、バタフライ弁62を開き姿勢にして、閉塞率算定処理を行うようにしてもよい。
Furthermore, in this embodiment, before the
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、バタフライ弁62以外の手段で空気抵抗切換手段を構成することも可能である。また、上記実施形態では、ガス供給路7に、ゼロガバナ73とその下流側のガス量調節手段たる流量調節弁74とを介設しているが、ゼロガバナに代えて比例弁を設けることも可能であり、この場合、比例弁をガス量調節手段に兼用してもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, the present invention is not limited thereto. For example, it is also possible to configure the air resistance switching means by means other than the
1…バーナ、5…ファン、6…空気供給路、62…バタフライ弁(空気抵抗切換手段)、74…流量調節弁(ガス量調節手段)、8…コントローラ(制御手段)、9…火炎抵抗計測手段、RL…基準火炎抵抗特性線、FL1-0…排気閉塞率が0%の場合の第1のファン特性線、FL1-90…排気閉塞率が90%の場合の第1のファン特性線、FL2-0…排気閉塞率が0%の場合の第2のファン特性線、FL2-90…排気閉塞率が90%の場合の第2のファン特性線。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
制御手段は、ファン回転数から混合気供給量を算定する混合気量算定処理を行うと共に、混合気の空気過剰率が所定の適正値であるときの火炎抵抗値と混合気供給量との関係を表す特性線を基準火炎抵抗特性線として記憶し、火炎抵抗計測手段で計測した火炎抵抗値が、混合気量算定処理で算定された混合気供給量に合致する基準火炎抵抗特性線上の火炎抵抗値になるように、ガス量調節手段により燃料ガス供給量を調節する制御を行うように構成され、
更に、ファンの上流側の空気供給路の通気抵抗を大小に切換える、制御手段で制御される空気抵抗切換手段を備え、要求燃焼量が所定の閾値以下になったときに、空気抵抗切換手段を空気供給路の通気抵抗を小さくする状態から通気抵抗を大きくする状態に切換えるようにしたものにおいて、
制御手段は、空気抵抗切換手段が空気供給路の通気抵抗を小さくする状態であるときのファン回転数と混合気供給量との関係を表す第1のファン特性線及び空気抵抗切換手段が空気供給路の通気抵抗を大きくする状態であるときのファン回転数と混合気供給量との関係を表す第2のファン特性線として、夫々、バーナから噴出する混合気の燃焼で生ずる燃焼ガスが流れる経路の閉塞率である排気閉塞率に応じた特性線を記憶し、ファン回転数とファン電流との相関関係から排気閉塞率を算定する閉塞率算定処理を行い、この閉塞率算定処理は、空気抵抗切換手段が空気供給路の通気抵抗を小さくする状態であるときにのみ行われ、
空気抵抗切換手段が空気供給路の通気抵抗を小さくする状態であるときの混合気量算定処理では、閉塞率算定処理で算定された排気閉塞率に対応する第1のファン特性線に基づきファン回転数から混合気供給量を算定し、空気抵抗切換手段が空気供給路の通気抵抗を大きくする状態であるときの混合気量算定処理では、空気抵抗切換手段が空気供給路の通気抵抗を小さくする状態であるときに行われた閉塞率算定処理で算定された排気閉塞率に対応する第2のファン特性線に基づきファン回転数から混合気供給量を算定するように構成されることを特徴とする燃焼装置。 A combustion device that mixes fuel gas with air and supplies the mixture to a burner via a fan, and is formed by a gas amount adjustment means that adjusts the amount of fuel gas supplied, and combustion of the mixture jetted from the burner. A flame resistance measuring means for measuring a flame resistance value, which is an electrical resistance value of the flame, and a control means,
The control means performs a mixture amount calculation process that calculates the amount of mixture supplied from the fan rotation speed, and also calculates the relationship between the flame resistance value and the amount of mixture supplied when the excess air ratio of the mixture is a predetermined appropriate value. The flame resistance value measured by the flame resistance measurement means matches the air-fuel mixture supply amount calculated in the air-fuel mixture amount calculation process. The fuel gas supply amount is controlled by the gas amount adjustment means so that the amount of fuel gas is
The air resistance switching means is further provided with an air resistance switching means controlled by a control means for switching the ventilation resistance of the air supply path on the upstream side of the fan between large and small, and the air resistance switching means is controlled when the required combustion amount becomes less than a predetermined threshold value. In a device that switches from a state where the ventilation resistance of the air supply path is reduced to a state where the ventilation resistance is increased,
The control means includes a first fan characteristic line representing the relationship between the fan rotation speed and the amount of air-fuel mixture supplied when the air resistance switching means is in a state where the ventilation resistance of the air supply path is reduced; The second fan characteristic line represents the relationship between the fan rotation speed and the amount of air-fuel mixture supplied when the ventilation resistance of the air passage is large, and the path through which the combustion gas generated by combustion of the air-fuel mixture ejected from the burner flows. A characteristic line corresponding to the exhaust blockage rate , which is the blockage rate of This is carried out only when the resistance switching means is in a state where the ventilation resistance of the air supply path is reduced,
In the air-fuel mixture amount calculation process when the air resistance switching means is in a state where the ventilation resistance of the air supply path is reduced , the flow rate is calculated based on the first fan characteristic line corresponding to the exhaust air blockage rate calculated in the blockage rate calculation process. The air-fuel mixture supply amount is calculated from the fan rotation speed , and in the air-fuel mixture amount calculation process when the air resistance switching means increases the ventilation resistance of the air supply path, the air resistance switching means increases the ventilation resistance of the air supply path. The air-fuel mixture supply amount is calculated from the fan rotation speed based on the second fan characteristic line corresponding to the exhaust air blockage rate calculated in the blockage rate calculation process performed when the air-fuel mixture is in a state where the air-fuel mixture is reduced . Characteristic combustion device.
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