JPH0719454A - 燃焼装置 - Google Patents

燃焼装置

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JPH0719454A
JPH0719454A JP16666993A JP16666993A JPH0719454A JP H0719454 A JPH0719454 A JP H0719454A JP 16666993 A JP16666993 A JP 16666993A JP 16666993 A JP16666993 A JP 16666993A JP H0719454 A JPH0719454 A JP H0719454A
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JP
Japan
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combustion
air
fuel
control means
burner
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Pending
Application number
JP16666993A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukio Nagaoka
行夫 長岡
Keijiro Kunimoto
啓次郎 国本
Fumitaka Kikutani
文孝 菊谷
Junichi Ueda
順一 植田
Hideo Tomita
英夫 富田
Yoichi Kimura
洋一 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼装置の燃焼状態を検知し燃焼の安全を確
保する。 【構成】 バーナ5と、バーナ5に燃料と空気をそれぞ
れ供給する燃料制御手段9および送風制御手段(以下フ
ァンという)6と、バーナ5の燃焼状態を検知する燃焼
状態検知手段8と、安定燃焼時の前記燃料制御手段9の
信号に対する前記送風量制御手段6の信号を関連して記
憶する記憶手段21と、過渡燃焼時に記憶手段21の信
号で空燃比制御手段17でファン6の風量を制御し、安
定燃焼時には燃焼状態検知手段8の信号によりファン6
の風量を制御する。これらの動作により過渡燃焼時にも
空燃比の誤差が少なく、良好な燃焼特性が得られ、異常
燃焼状態を事前に防止でき、たとえ発生してもを運転を
停止させるので安全である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、燃焼火炎を検出して燃
料や送風量を制御する燃焼装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の燃焼装置は、図6に示す
ように、バーナ1と、このバーナ1による燃焼状態を検
出するセンサ2と、センサ2の検出値に応じてファン3
を制御する空燃比制御手段4からなり、空燃比制御手段
4は、予め求めた空燃比とセンサ2出力の関係から現在
の空燃比を得て、目標とする空燃比と比較し、この差を
減少させる方向にファン3の送風量を制御する。一般
に、センサ2は温度センサ、酸素センサなどが用いられ
ている。
【0003】このように、空気や燃料の過不足の検出、
調節により最適燃焼状態となるよう制御される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の燃焼装置の構成では、たとえばセンサ2により火炎
温度を検出する場合、センサ2が十分加熱されるまでの
時間の応答遅れがあり、その時間内にはセンサ2の出力
が得られないので何等かの要因で空燃比が急激に設定か
ら外れた場合、検出が間に合わず異常加熱、吹き消え、
逆火などの異常事態が発生するという課題があった。ま
たセンサ2が酸素センサであっても同様に応答時間が遅
く安全性に課題があった。
【0005】そこで、本発明は上記課題を解決するもの
で、安定時の燃焼センサの出力に対する燃料の量や空気
量の値を予め記憶し、過渡時にはその記憶された値によ
り空燃比を制御し、機器の安全性と最適燃焼の両立を図
ることを第1の目的とする。
【0006】また本発明は空気量などの記憶値によって
燃焼状態の変化を察知して、報知あるいは運転停止によ
り安全を確保することを第2の目的とする。
【0007】さらに本発明はセンサ出力を記憶し、燃焼
状態の変化を察知して、報知あるいは運転停止により安
全を確保することを第3の目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るために本発明の燃焼装置は、バーナと、前記バーナに
燃料と空気をそれぞれ供給する燃料制御手段および送風
制御手段と、前記バーナの燃焼状態を検知する燃焼状態
検知手段と、安定燃焼時の前記燃料制御手段の信号に対
する前記送風量制御手段の信号を関連して記憶する記憶
手段と、過渡燃焼時に前記記憶手段の信号で、安定燃焼
時には前記燃焼状態検知手段の信号により前記燃料制御
手段もしくは前記送風制御手段を調節する空燃比制御手
段とを備えたものである。
【0009】上記第2の目的を達成するために本発明の
燃焼装置は、バーナと、前記バーナに燃料と空気をそれ
ぞれ供給する燃料制御手段および送風制御手段と、前記
バーナの燃焼状態を検知する燃焼状態検知手段と、前記
燃焼状態検知手段の信号により前記燃料制御手段もしく
は前記送風制御手段を調節する空燃比制御手段と、安定
燃焼時の前記燃焼状態検知手段に対する前記燃料制御手
段もしくは前記送風量制御手段の信号を関連して記憶す
る記憶手段と、前記記憶手段の値によって作動する報知
手段または運転停止手段とを備えたものである。
【0010】上記第3の目的を達成するために本発明の
燃焼装置は、バーナと、前記バーナに燃料を供給する燃
料制御手段と、前記燃料供給手段と関連して空燃比を制
御する空燃比制御手段と、前記空燃比制御手段によって
バーナへの空気量を調節する送風制御手段と、前記バー
ナの燃焼状態を検知する燃焼状態検知手段と、安定燃焼
時の前記燃焼状態検知手段の信号を記憶する記憶手段
と、前記記憶手段の値によって作動する報知手段または
運転停止手段を備えたものである。
【0011】
【作用】本発明は上記構成によって、燃焼安定時の燃焼
状態検知手段や空気量の値などを記憶しておき、燃焼の
過渡時にはその記憶値の信号によって送風制御手段や燃
料制御手段をを増減させて空燃比を制御する。この結
果、火炎が安定な状態で燃焼する。また記憶値が予め設
定された設定値に近づいた場合には警報を発し、設定値
を越え限界値に達したとき機器の運転を停止する。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて
説明する。図1において、5はバーナ、6はバーナ5へ
の送風量を制御する送風制御手段(以下ファンとい
う)、7は燃焼室、8はバーナ5による燃焼状態を検知
する燃焼状態検知手段で、温接点(図示せず)を燃焼室
7に内接した熱電対よりなる。9はバーナ5へ燃料であ
るガスの供給量を制御する燃料制御手段、10は燃焼室
7の上部に設けられた熱交換器で例えば給湯器用や風呂
釜用として使用される。11は空燃比制御装置で、燃焼
検知手段8の起電力を検出する検出部12と、燃焼検知
手段8の検出応答遅れを補正する補正手段13があり、
補正手段は13は検出部12の信号より燃焼検知手段の
8の出力を推定する状態予測部14と、その値を平均化
する平均部15からなる。空燃比の制御は補正手段13
の出力と状態設定手段16の設定値とを比較し、両者の
偏差に応じた制御信号を出力する空燃比制御手段17
と、空燃比制御手段17の信号に応じてファン6の回転
数を駆動制御するファン制御回路18と、燃料設定手段
19の設定信号に応じて燃料制御手段9を駆動する燃料
制御回路20とより構成される。
【0013】21は記憶手段で、燃焼安定時の燃焼状態
検知手段8の補正手段13の信号やファン制御回路18
あるいは燃料制御回路20の信号を記憶する。
【0014】空燃比と燃焼検知手段8の起電力は図2に
示すように燃焼量別に一定の相関があり、この起電力を
知れば空燃比が求められる。
【0015】燃焼検知手段8はバーナ5の燃焼により温
接点が加熱され冷接点(図示せず)との温度差により起
電力が発生する。ここで、燃焼状態が急変し温接点周囲
の温度が急変した場合、燃焼検知手段8は固有の熱応答
時間遅れがあり、正確な起電力を発生して安定するまで
に時間を要する。これは、サーミスタや酸素センサ等の
他の燃焼状態検知手段8によっても同様に、それぞれ固
有の応答時間遅れを有している。補正手段13は燃焼状
態検知手段8の出力変化状態から安定状態を予測し、こ
の応答時間遅れを補正するもので、検出部12の検出値
の時間的変化の微分値と燃焼検知手段8の熱時定数を乗
ずる状態予測部14と、状態予測部14の演算値を移動
平均する平均部15により構成される。燃焼検知手段8
の熱応答が1次遅れと仮定すると次の微分方程式により
応答遅れを相殺した安定状態の起電力が求められる。
【0016】 Ec=Ei+T×K×(dEi/dt) (式1) ただし、 Ec:安定状態の起電力 Ei:変化状態(現在)の起電力 T :熱電対の熱時定数 dEi/dt:起電力の時間的微分値 K :係数 しかし、起電力の変化状態は、炎の揺らぎやノイズによ
る変動成分を含んでおり、そのため微分値は大きく変動
してしまう。平均部15は、この変動成分を移動平均に
より吸収する。
【0017】移動平均は、デジタル計測における計測値
の変動吸収に用いられているもので、移動平均時間を変
動成分の変動周期より大きく採れば良好な結果が得られ
る。
【0018】空燃比制御手段17は、補正手段13の出
力と状態設定手段16の設定値とを比較し、両者の偏差
が小さくなるようファン6への比例制御信号を出力す
る。すなわち、偏差が正であれば、正のレベルに比例し
てファン回転数を増加させ、偏差が負であれば負のレベ
ルに比例してファン回転数を減少させる。
【0019】次に、上記構成における通常の燃焼動作を
説明する。ファン6から供給される空気はバーナ5に分
配される。バーナ燃料の値に対する空気の量は記憶手段
16の値によって初期は運転され、燃料はバーナ5の内
部で空気と混合する。このバーナ5からの混合気は上部
より噴出して火炎を形成する。この火炎によって燃焼状
態検知手段8が加熱され、図3に示すように熱起電力が
発生する。この熱起電力の時間毎の値をサンプリング
し、時定数Tを求める。このようにして求められた時定
数の値で式1により安定状態の熱起電力Ecを推定す
る。
【0020】記憶手段21は複数個の値を記憶でき、当
初はあらかじめ設定された初期値が書き込まれている。
燃焼開始の過渡時は状態設定手段16の信号とと記憶手
段21に書き込まれた値で、空燃比制御手段17によっ
てファン制御回路18を介しファン6の回転数を制御す
る。燃焼開始から時間が十分経過し燃焼状態検知手段8
の温度が上昇しほぼ安定したら、この燃焼状態検知手段
8の出力を前述のように演算した平均部15の信号と状
態設定手段16の信号が比較され空燃比制御手段17に
よってファン6の回転数を制御する。このようにして燃
焼が継続し燃焼状態温度検出手段8の熱起電力が十分安
定したら、記憶手段21に平均部15やファン制御回路
18あるいは燃料制御回路20の値を記憶する。
【0021】屋外設置で吸排気口周辺に強風が吹いて空
気量が急変したときや、燃焼量が急に大きく変化したと
きも過渡時と判断し書き込まれた記憶手段21の値によ
り空気量を制御する。
【0022】記憶手段21の記憶素子は複数個あり、そ
の値は使用される度に新しいものに置き換えられ、値の
数が記憶容量を越えた場合には古いものと順次入れ換え
られる。またなんらかの異常によってかけ離れた時定数
の値の場合には取り除いたり、新しい値を重視して重み
付けの平均値を採用することや、記憶値をすべてクリヤ
して初期値に変更することもできる。
【0023】本発明の他の実施例の制御ブロックを図4
に示す。記憶手段21の値は初期設定手段22の値と比
較され、その結果に応じて報知手段23や燃料設定手段
19で燃焼を停止させる。初期設定手段22には複数の
値が記憶されており、燃焼状態は安全であるが燃焼性能
は好ましくない状態(第1水準)、部分的に不完全燃焼
を起こしておりメンテナンスが必要な状態(第2水
準)、異常燃焼で使用できない状態(第3水準)をそれ
ぞれ設定してある。第1水準の値が継続する場合には報
知手段23によって使用者などに知らせるようにし、第
2水準の値が1度でも検出された場合にも同様に使用者
に報知する。また第3水準の値が検出された場合には燃
料設定手段20によって燃焼を直ちに停止する。
【0024】本発明の他の実施例の制御ブロックを図5
に示す。状態設定手段16と燃料設定手段19との信号
で空燃比制御手段17を制御し、記憶手段21は安定燃
焼時の平均部15の信号を記憶させており、この記憶手
段21と燃焼中の安定燃焼時の平均部15の信号を比較
し、基準値から許容値を越えている場合は、前述のよう
に報知手段23や燃料設定手段19に信号を送出する。
【0025】燃焼状態検知手段8は、サーミスタ、酸素
センサ、フレームロッドを用いてもも同様の効果が得ら
れる。
【0026】また、送風量の制御は、ファン回転数の制
御ばかりではなくバーナ5に供給される空気量を調節す
るダンパ開度の調節によって行なってもよい。
【0027】
【発明の効果】以上の実施例で説明したように本発明の
燃焼装置によれば、バーナと、バーナに燃料と空気をそ
れぞれ供給する燃料制御手段および送風制御手段と、バ
ーナの燃焼状態を検知する燃焼状態検知手段と、安定燃
焼時の前記燃料制御手段の信号に対する送風量制御手段
の信号を関連して記憶する記憶手段と、過渡燃焼時に前
記記憶手段の信号で、安定燃焼時には前記燃焼状態検知
手段の信号により前記燃料制御手段もしくは前記送風制
御手段を調節する空燃比制御手段とを備えたので次の効
果が得られる。
【0028】燃焼開始初期や強風時などの過渡燃焼時に
も空燃比の誤差が少なく、良好な燃焼特性が獲られ、一
酸化炭素や窒素酸化物の排出が少ない。製造あるいは組
み立て時のファンのばらつきに関係なく実績値が記憶さ
れるので、使用される毎に最適値に近くなり空燃比の誤
差が少なくなる。
【0029】また記憶手段の信号により作動する報知手
段と運転停止記憶手段を備えたので次の効果が得られ
る。
【0030】異常燃焼状態を事前に防止でき、たとえ発
生してもを運転を停止させるので安全である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の燃焼装置の構成図
【図2】同燃焼装置の一例を示す空燃比と燃焼状態検知
手段の出力特性図
【図3】同燃焼装置の燃焼状態検知手段の応答特性図
【図4】同燃焼装置の他の実施例の制御構成図
【図5】同燃焼装置の他の実施例の制御構成図
【図6】従来の燃焼装置の断面図
【符号の説明】
5 バーナ 6 送風制御手段(ファン) 8 燃焼状態検知手段 10 燃料制御手段 14 状態設定手段 15 補正手段 18 空燃比制御手段 19 燃料設定手段 22 記憶手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F23N 5/26 101 E (72)発明者 植田 順一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 富田 英夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 木村 洋一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】バーナと、前記バーナに燃料と空気をそれ
    ぞれ供給する燃料制御手段および送風制御手段と、前記
    バーナの燃焼状態を検知する燃焼状態検知手段と、安定
    燃焼時の前記燃料制御手段の信号に対する前記送風量制
    御手段の信号を関連して記憶する記憶手段と、過渡燃焼
    時に前記記憶手段の信号で、安定燃焼時には前記燃焼状
    態検知手段の信号により前記燃料制御手段もしくは前記
    送風制御手段を調節する空燃比制御手段とを備えた燃焼
    装置。
  2. 【請求項2】記憶手段は、複数個の値を記憶しその平均
    値を出力する請求項1記載の燃焼装置。
  3. 【請求項3】バーナと、前記バーナに燃料と空気をそれ
    ぞれ供給する燃料制御手段および送風制御手段と、前記
    バーナの燃焼状態を検知する燃焼状態検知手段と、前記
    燃焼状態検知手段の信号により前記燃料制御手段もしく
    は前記送風制御手段を調節する空燃比制御手段と、安定
    燃焼時の前記燃焼状態検知手段に対する前記燃料制御手
    段もしくは前記送風量制御手段の信号を関連して記憶す
    る記憶手段と、前記記憶手段の値によって作動する報知
    手段または運転停止手段を備えた燃焼装置。
  4. 【請求項4】バーナと、前記バーナに燃料を供給する燃
    料制御手段と、前記燃料供給手段と関連して空燃比を制
    御する空燃比制御手段と、前記空燃比制御手段によって
    バーナへの空気量を調節する送風制御手段と、前記バー
    ナの燃焼状態を検知する燃焼状態検知手段と、安定燃焼
    時の前記燃焼状態検知手段の信号を記憶する記憶手段
    と、前記記憶手段の値によって作動する報知手段または
    運転停止手段を備えた燃焼装置。
JP16666993A 1993-07-06 1993-07-06 燃焼装置 Pending JPH0719454A (ja)

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JP16666993A JPH0719454A (ja) 1993-07-06 1993-07-06 燃焼装置

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005172253A (ja) * 2003-12-08 2005-06-30 Paloma Ind Ltd こんろ
JP2014074529A (ja) * 2012-10-03 2014-04-24 Rinnai Corp 燃焼装置
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JP2021085640A (ja) * 2019-11-29 2021-06-03 株式会社パロマ 給湯器

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