JPS5969613A - 燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、負荷に応じて燃焼（２）を連続可変するとと
もに、燃焼用空気量（以下、単に空気量という）とガス
量の比（以下、空燃比という）をほぼ一定に保ち、燃焼
の安定性と高効率を実現するための、特に家庭用機器に
用いられる高負荷ガフ、Ｐ焼制御装置に関する。

従来例の構成とその問題点 従来のこの種の高負荷ガス燃焼制御装置として第１図に
示す均圧弁方式養あるいはゼロガバリー力式）がよく知
られている。すなわち送風機３１にり送られた空気は空
気絞り３２を経て混合部３３へ、ガスは均圧−ｊｔ３４
．ガス絞り３５を経て混合部３３へ入り空気とガスとが
混合され、バーナ３６へ導かれて燃焼する。

均圧弁３４の背圧室３７には空気絞り３２の上流の圧力
が心かれており、均圧弁３４は均圧弁出口の圧力を背屈
室３７の圧力と等しくなる様に自動調節する。

ここで、空気絞りの上流の圧力をＰＡ、空気量をＱＡ、
ガス絞りの上流の圧力をＰｃ　、ガス量をＱＧ＋混合混
合圧力をＰＭ　　とすると空燃比ＱＡ／Ｑｃ−はの関係
がある。

均圧弁がせ１！想的にＰＧ＝Ｐムに調節できれば、とな
り、　ＱＡを変化させても空燃比は常に一定となるはず
である。しかし均圧弁はダイアフラム３８でＰＡとＰｃ
との差圧を受けて弁３９を機械的に動かすものであるか
ら、ダイアフラムの剛性、変イテＩに伴うダイアフラム
の有効面積の変化、弁３９が受ける均圧弁入口圧力の影
響等により、必ず圧力調節誤差ΔＰｃ−を生じる。すな
わちＰ　ｃ　＝　ｐ　ａ十ΔＰｃであるので、 となり、圧力調節誤差による空燃比の変動はＰＡ−ＰＭ
　　の値が小さくなるほど大きくなるため、空気量の少
ない領域で空燃比が急激に変化するのである。

したがって、空燃比誤差を一定の範囲内に保ちながら燃
焼量調節比を大きくとろうとすれば、ＰＡ−ＰＭ　の値
を大きくするか、ΔＰＧを小さくしなければならない。

一方、家庭用のガス燃焼器として給湯用あるりは暖房用
の用途では燃焼量調節比が１４ないし’（。

程度必要である。そのためにＰＡ−Ｐａを大きくすると
送風機がきわめて大きくなるだけでなく、供給圧の低い
都市ガス等ではＰＡがガス供給圧より高くなり実現不可
能である。また、ΔＰａを小さくするにも均圧弁の大き
さから限度があり、経時変化の影響、調整の困幡である
など家庭用燃焼機器への適用は難しかった。

発明の目的 本発明はかかる観点にたってなされたもので、送風機や
弁装置を大型化することなく、燃焼量調節比が大きくて
空燃比制御の安定性が高く、燃焼量が最大定格に達する
と燃焼量を強制的に制限するとともに燃焼用空気もそれ
に連動させて制限し、空燃比を一定に保ち、燃焼性能を
良好に保つようにする燃焼制御装置を実現することを目
的とする。

発明の構成 この目的を達成するために本発明は、燃焼装置の燃焼用
空気通路にその上流側より、燃焼用空気供給手段、空気
量調節手段、空気絞り部を設け、一方燃料ガス通路には
その」１流側より、ガス量調節手段、ガス絞り部を設け
、空気絞り部とガス絞り部の下流側を合流して混合部を
構成し、１）１１記の空気絞り部とガス絞り部の上流側
のＨ：力をバニ１１．センサに導き両者の差圧に応じた
電気信号をｒ′）られるようにしている。一方前記燃料
ガヌを燃焼するバーナによって加熱される被加熱流体の
出［ｌ温度を検出する温度検出器、被加熱流体の出口温
度を設定する温度設定器、温度検出器の信号と流電設定
器の信号の差を演算増Ｉ’ｌｌ　Ｌで空気量調節手段を
制御する温度調節回路を設け、さらに前記差圧センサの
信号によってガス量調節手段を駆動する空燃比調節回路
及びその駆動信号のあらかじめ定められた最大値を検出
する最大値検出回路、空燃比調節回路の駆動信号の上限
値を制限するリミッタ、前記の差圧センサの出力の絶対
値が一定値以上のとき出力を発生する差圧比較器が設け
られている。

この構成によって、先ず温度設定器と温度検出器の差に
応じて、すなわち検出された温度が、設定された温度よ
りも低い場合は温度調節回路によって空気量調節手段を
空気量が増加するように制御する。その結果差圧センサ
は燃焼用空気側の圧力が高いという極性の出力を空燃比
調節回路へ出力し、ガス量ｙ７４節手段を制御してガス
量を増加してＸ′圧センサの出力を零にしてＰムーＰＧ
とし空燃比を一定値へに制御する。上述の場合と逆に検
出された温度が、設定された湿度よりも高い場合にも」
〕記の制御部により差圧センサの出力を零にしてＰムー
Ｐｃとしやはり空燃比を一定値人に制御する。上述のよ
うな制御動作中、空燃比調節回路からのガス量調節手段
を駆動する駆動信号があらかじめ定められた最大値に達
したときリミッタが動作してその上限値を制御すると同
時に最大値検出回路が動作して差圧比較器を温度調節回
路に優先させて動作させ、やはり空燃比を一定値に保つ
ようにする。作用効果をいま一度まとめると燃焼器負荷
に応じて燃焼量と空燃比を自動制御し、燃焼量の最大値
をガス量調節手段の駆動信号を利用して定め、燃焼量が
最大値に達して強制的に制限されている場合を含めて広
い燃焼量範囲にわたって空燃比を安定的に制御するもの
である。

実施例の説明 以下本発明の一実施例を第２図によって説明する。先ず
構成を説明する。１は燃焼用空気供給手段として設けら
れた送風機で、２は燃焼用空気通路３に設けられた空気
絞り部、４は燃料ガス通路６に設けられたガス量調節手
段としての圧力制御弁、６はガス絞り部で、燃焼用空気
通路３と燃料ガス通路６は混合部７で合流し、給湯機８
のバーナ９に至り熱交換器１ｏを加熱する。給湯機の出
湯口１１には湿度検出器としてのサーミスタ１２が設け
られている。１３は空気絞り部２とガス絞り部６の入口
部の差圧を検出する差圧センサである。次に制御部の構
成を説明する。１４は温度検出回路１５と温度設定器１
６の信号の加え合せ点ムで１７の温度調節回路へ信号を
送る。一方１８は差圧センサ１３からの信号を受ける差
圧センサ検出回路で、空燃比調節回路１９と差圧比較器
２０に接続されている。２１は空燃比調節回路からの圧
力制御弁４の駆動信号のリミッタでその出力は最大値検
出回路２２とガス圧力制御が４に送られている。また２
３は最大値検出回路２２により制御される０Ｎ−ＯＦＦ
スイッチでその通過信号は１）ｊＩ記温湿度調節回路１
７らの信号とともに２４の加え合せ点Ｂに達しその加え
合せられた信号は送風機１０回転数を制御する回転数調
節回路２６に伝えられるように構成されている。なおＰ
ム、　Ｐｃ。

ＰＭはそれぞれガス絞り部６０入ロ圧力、空気絞り部２
０入ロ圧力、混合部７の圧力を示している。

以上のように構成された燃焼制御装置の動作効果を説明
する。サーミスタ１２からの出湯温度に対応した信号は
温度検出回路１５で検出され、加え合せ点ムにて湿度設
定器１６で設定された信号から減算され温度調節回路１
７に送られ、２４の加え合せ点Ｂに送られ、途中に０Ｎ
−ＯＦＦスイッチ２３を介して差圧比較器２ｏの出力も
２４の加え合せ点Ｂにマイナスで送られて加え合され、
その合成信号がプラスであれば出湯温度が温度設定器１
６で設定された温度に達していないと判断し、回転数調
節回路２５によって送風機１の回転数を増加させ燃焼用
空気量を増加させる。その結果、１゜ Ｐムが上昇し、Ｐム）　Ｐｃ−なる状態に対応した信号
が差圧センサ１３から出力され、差圧センサ検出回路１
８に送られ次段の空燃比調節回路１９にてＰＧを増加（
すなわちＰムーＰｃ　−０となるような）するような駆
動信号が圧力制御弁４に伝達されて弁を開きＰムーＰｃ
　＝０となって空燃比も一定値ム０となって平衡状態に
達する。

上述の説明は加え合せ点Ｂ２４に於ける合成信号がプラ
スの場合の説明であるが、これがマイナスの場合には送
風機１の回転数を減少させるとともに圧力制御弁を閉じ
るように制御回路が動作し、最終的にＰムーＰｅ　＝０
となって空燃比も一定値ムＯで安定する。差圧比較器２
０．リミッタ２１゜最大値検出回路２２，０Ｎ−ＯＦＦ
スイッチ２３は燃焼量の上限値制限とその場合の空燃比
制御に関連する部分であり以下その動作を説明する。

通常は０Ｎ−ＯＦＦスイッチ２３はＯＦＦであり、出湯
温度が設定温度に達しない場合加え合せ点Ｂの合成信号
はプラスであり送風機の回転数は次第　　　　　゛に増
加し、圧力制御弁４に送られる空燃比調節回路１９から
の駆動信号も増加するが、ある定められた最大イ１貞に
達するとリミッタ２１が動作して圧力制御フＴ−４の駆
動信号が制限されて弁開度が制限され、燃焼４Ｎがそれ
以上増加しなくなり燃焼滑の最大定格が設定される。一
方圧力制御弁４に送られる駆動信号が最大価に達してリ
ミッタ２１が動作するとそれと連動して最大値検出回路
２２が動作して０Ｎ−ＯＦＦヌイッチ２３をＯＮの状態
にし、差圧比較器２ｏの出力をマイナスの信号として加
え合せ点Ｂに送り、差圧比較器２ｏの信号の方を優先的
に作用させて回転数調節回路２６を制御する。差圧比較
器２ｏはすでに説明したように差圧センサ１３の出力の
絶対値が一定値を越えたとき出力を発生するものであり
、その出力がマイナス信号として送風機１の回転数調節
回路２６に加えられているため」二記差圧センサ１３の
出力は定められた一定値を越えることがない。すなわち
空燃比も一定範囲内におさえられることになる。

ガス供給圧力が低下して所定のＰａ　（ガス絞り部の」
１流側圧力）が得られない場合には圧力制御弁４の駆動
信号は自動的に最大値に達するだめ０Ｎ−ＯＦＦスイッ
チ２３がＯＮとなり、差圧１°ｌＳ較器２ｏが回転数調
節回路２５を制御してやはり空燃比を一定範囲内におさ
える。すなわち本発明にもとずく空燃比制御方法はガス
供給圧力が低下した場合にもその影響を受けることなく
空燃比を一定範囲内におさえるという利点を併せもつも
のである。

発明の効果 以上のように本発明の燃焼制御装置は、燃焼用空気通路
に燃焼用空気供給手段２空気量調１９′１手段と空気絞
り部を設け、燃料ガス通路にガス１１１調節手段とガス
絞り部を設けてその下流側を合流するとともに空気絞り
部とガス絞り部の」１流側の差圧を検出する差圧センサ
を設けてその出力を略零にするようにして空燃比を一定
に定めるようにし、さらに前記差圧センサの出力の絶対
値が一定値以上のとき出力を発生する差圧比較器を設け
、ガス量調節手段の駆動信号が最大定格燃焼量に相当す
る値になったときその値を強制的に制限し、同時３ に差圧比較器を動作させて燃焼用空気量も強制的に制限
するようにして、燃焼隈が最大定格に達して強制的に制
限された場合を含めて、広範囲の燃焼ｉｉ１変化に対応
して安定性の極めて高い空燃比制御を実現するものであ
り、加えてガス供給圧力の低下に対しても空燃比をやは
り一定範囲内に保つという利点を併せもつものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の構成図、第２図は本発明の一実施例を
示す燃焼制御装置の構成図である。 １・・・・・・送風機（燃焼用空気供給手段）、２・・
・・・・空気絞り部、３・・・・・・燃焼用空気通路、
４・・・・・・圧力制御弁（ガス量調節手段）、６・・
・・・・燃料ガス通路、６・・・・・・ガス絞り部、７
・・・・・・混合部、９・・・・・・バーナ、１２・・
・・・・サーミスタ（湿度検出器）、１３・・・・・・
差圧センサ、１６・・・・・・温度設定器、１７・・・
・・・温度調節回路、１９・・・・・・空燃比調節回路
、２０・・・・・・差圧比較器、２１・・・・・・リミ
ッタ、２２・・・・・・最大値検出回路、２３・・・・
・・０Ｎ−ＯＦ？スイッチ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 Ａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃焼用空気通路に燃焼用空気供給手段、空気量調節手段
   、空気絞り部を設け、燃料ガス通路にガス量調節手段、
   ガス絞り部を設け、空気絞り部とガス絞り部の下流側を
   合流して混合部を構成するとともに、空気絞り部とガス
   絞り部の上流側の圧力差に応じて電気信号を発生する差
   圧センサ、前記溶料ガスを燃焼するバーナによって加熱
   される被加熱流体の出口温度を検出する温度検出器、被
   加熱流体の出口温度を設定する湿度設定器、温度検出器
   の信号と温度設定器の信号の差を演算増巾して空気量調
   節手段を制御する湿度調節回路、差圧センサの信号によ
   って前記ガス量調節手段を駆動する空燃比調節回路、及
   びその駆動信号の最大値を検出する最大値検出回路、空
   燃比調節回路の駆動信号を制限するリミッタ、差圧セン
   サの出力の絶対値が一定値を越えたとき出力を発生する
   差圧比較器を有し、前記温度調節回路のｈ？−”ｊで空
   気量調節手段を駆動し、空燃比調節回路で差圧センサの
   出力を一定値以下に保つようにし、さらに空燃比調節回
   路の駆動信号が定められた最大植に達した場合リミッタ
   により駆動信号を強制的に制限し、差圧比較器を温度調
   節回路に優先させて動作させ、空気量調節手段を制御し
   て差圧センサの出力を一定値以下に保つようにしてなる
   燃焼制御装置。