JPS62280516A - 燃焼装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ 本発明は、バーナに燃料の供給を行なう比例制＋１］梵
とバーナに燃焼用の空気の供給を行なう送風機とを備え
た燃焼装置に関する。

［従来の技術］ ガスや石油等の［料を比例制御弁による燃料の供給量に
応じてバーナに供給するとともに、送風機により燃焼用
の空気をバーナに供給する燃焼式陽Ｆ＃器、燃焼式暖房
装置等の燃焼装置が用いられている。

従来この種の装置は、使用者により設定される発熱量設
定手段（例えば温度設定手段）に応じて比例制御弁によ
る燃料の供給量が設定されてバーナに燃料が供給される
と共に、送風Ｒによりバーナに空気が供給され、バーナ
で燃料の燃焼が行なわれる。この時、送１！１１１によ
る燃焼用空気の供給ｍは、バーナの炎の状！＆を検出す
る燃焼センサー（例えばザーモカツブル）の出力に応じ
て制御される。

し発明が解決しようとする問題点１ しかしながら従来の燃焼装置は、上記のように、比例制
御弁を制御する回路と、送風機を制御する回路とがそれ
ぞれ独立した別の回路とされているため、例えば、発熱
量設定手段を変化させた場合、比例制御弁の開度は発熱
量設定手段の変化に素早く対応して変化するが、送風機
による燃焼用空気の供給用は、まず比例制御片の開度の
変化による炎の変化を燃焼センサーが検出し、その燃焼
センサーの出力変化により送風機の送風機を変化させる
ため、光ｉａｍ設定手段の変化に対する送風機の応答性
が非常に悪い問題点を有していた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、発熱量設定手段の変化に適用して比例制御弁による
燃料の供給ｍと送風機による燃焼用空気の供給量とを素
早く対応さぜ゛るとともに、空燃比をあらかじめ設定さ
れた値に保つことのできる燃焼装置の提供にある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、バーナと、該バー
ナに燃料の供給を行なう比例制御弁と、前記バーナに燃
焼用の空気の供給を行なう送風殿と、前記バーナの燃焼
状態を検知する燃焼センサーと、発熱量設定手段と、該
発熱量設定手段の設定状態に応じて、前記比例制御弁に
よる燃料の供給間または前記送風機による燃焼用空気の
供給間のうち、一方の制御を行なう第１制御回路と、前
記発熱量設定手段の設定状態、または前記第１制御回路
に制御される前記比例制御弁による燃料の供給量また１
よ前記法ｆｆ１ｉによる燃焼用空気の供給用のうちの一
方の設定状態に応じて、前記比例制御弁による燃料の供
給量または前記送風様による燃焼用空気の供給量のうち
の他方の制御を行なう第２制御回路とを備え、該第２制
御回路は、前記燃焼センサーの出力が、前記発熱量設定
手段、または、前記第１制御回路に制御される前記比例
制御弁による燃料の供給量または前記法Ｊ！Ｉｔ　＋１
による燃焼用空気の供給量のうちの一方の設定状態に応
じてあらかじめ設定された値となるように、前記第２制
御回路に制御される前記比例制御弁による燃料の供給量
または面記送風様による燃焼用空気の供給■のうちの他
方の補正制御を行なうことを技術的手段とする。

［作用および発明の効果］ 上記構成よりなる本発明は、第１制御回路が、発熱量設
定手段の設定状態に応じて比例制御弁による燃料の供給
用または送ｊ虱様による燃焼用空気の供給間のうちの一
方を制御することにより、発熱量設定手段を変化させる
と素早く一方が発熱量設定手段の変化に応じて変化する
。また、第２制御回路が、発熱量設定手段または一方の
設定状態に応じて比例制御弁による燃料の供給１または
前記法Ｉ’ｌｌによる燃焼用空気の供給量のうちの他方
を制御することにより、発熱量設定手段を変化させると
発熱量設定手段または一方の変化に応じて素早く他方が
変化する。これにより、発熱量設定手段の変化に応じて
比例制御弁による燃料の供給量と送風機による燃焼用空
気の供給量とがほぼ同時に適正な値に設定されるため、
発熱量設定手段の変化に応じて発熱量を即時に変化させ
るとともに、炎を常に適正な空燃比で燃焼することがで
きる。

また、炎が適正な空燃比で燃焼されない場合、サーモカ
ップルの出力があらかじめ一方に応じて設定された値と
は異なった値とされるが、第２制御回路が燃焼センサー
の出力が一方に応じてあらかじめ設定された値となるよ
うに、他方を補正制御するため、バーナに供給されるガ
スの供給量、あるいはバーナに供給される燃焼用空気の
供給量が常に適切な値に補正され、炎は適正な空燃比で
燃焼される。

［実施例］ 次に、本発明をガス湯沸器に適用した場合の実施例を図
面に基づいて説明する。

第２図はガス湯沸器の概略図を示す。

このガス湯沸器１は、熱交換部２を備えた燃焼部３と、
ガス供給路４と、電子制御回路５とからなる。

燃焼部３は、セラミック類の表面燃焼式バーナ３１を備
えた燃焼室３２と、この燃焼ｖ３２の下部に取付けられ
、バーナ３１に燃焼用の空気の供給を行なう送風機３３
を備えた燃焼用空気供給部３４と、燃焼室３２の上方に
設けられ、バーナ３１で燃焼された燃焼ガスの排気を行
なう排気口３５とを備える。そして、前記熱交換部２は
、熱交換効率を高くするフィン２１と給水管２２とから
なり、バーナ３１と排気口３５の間に配置されて給水管
２２の上流から送られてくる水を燃焼室３２内の燃焼ガ
スと熱交換してお湯として流出する。

ガス供給路４は、バーナ３１の上流でガスの吐出を行な
うガス噴出ノズル４１と、ガス噴出ノズル４１にガスを
供給するガス供給配管４２の上流側に設けられ、通電お
よび非油゛竜により開閉する開閉弁４３と、この開閉弁
４３の下流側に設けられ、ガスの流量の調節を行なうガ
バナ弁４４と、このガバナ弁４４の下流側に設けられ、
通？１ｆｆｉに応じて開口比が可変する比例制御弁４５
とからなる。

電子制御回路５は、着火時にバーナ３１の上面で火花を
飛ばすスパーク電極５１、バーナ３１の上方で炎の酸素
供給状態を検知する燃焼センサーであるサーモカップル
５２、熱交換部２の給水管２２の流出部に取付けられ水
温の検出を行なう水温センサー５３、使用者により操作
され、熱交換部２の給水管２２より流出する水温の設定
を行なう温度調節用ボリューム５４、送風機３３、開閉
弁４３、比例制御弁４５などの駆動および制御を行なう
。

次に、比例制御弁４５の間口比の制御と送風機３３によ
る燃焼用空気の供給■の制御を第１図に示すブロック図
に基づいて説明する。

水温センサー５３からの出力信号と温度胴面用ボリュー
ム５４により得られる基準値とを比較増幅して、送風機
３３への通電曇の制御を行なうことにより、ガス湯沸器
１より得られる潟の温度のＳｌ！１節を行なう送風機制
御回路（温度調節回路）６１と、送風機３３の回転速度
を検出することにより送風ホ３３による燃焼用空気の供
給量の検出を行なう回転速度検出回路６２と、該回転速
度検出回路６２の出力とサーモカップル５２の出力とに
応じて比例制御弁４５の開口比を制御し、ガスの供給量
を制御する比例弁制御回路６３とを備える。

そしてこの比例弁制御回路６３は、回転速１哀検出回路
６２の出力に応じて比例制御弁４５の開度を設定する開
度設定回路６３ａと、サーモカップル５２の出力が、回
転速度検出回路６２の出力に応じて設定された値となる
ように開度設定回路６３ａの出力の補正を行なう開度補
正回路６３ｂとからなる。

次に、回転速度検出回路６２の一実施例を第３図を用い
て説明する。

本実施例の送風機３３は、駆ｖ３Ｊ軸３３ａに取付けら
れた永久磁石３３ｂの回転位置をボール素子３３ｃで検
出するブラシレスモータを用いる。この回転速度検出回
路６２は、永久磁石３３ｂ、ホール素子３３ｃ、コイル
Ｃ０１〜ＣＯ４からなる信号発生部６２ａと、アナログ
スイッヂ部６２ｂと、デコーダ６２ｃと、電圧変換部６
２ｄとからなる。そして、電圧変換部６２ｄの出力電圧
■は、第４図に示すように、送風機３３の回転速度Ｎに
応じて所定電圧まで比例的に変化する。

また、比例弁制御回路６３の開度設定回路６３ａは、第
５図に示すように、回転速度検出回路６２の出力する出
力電圧Ｖに応じて比例制御弁４５への通電量Ａをまず決
定している。

そして、開度補正回路６３ｂは、サーモカップル５２の
出力電圧ｆｆ１ｖの値が第６図に示すように、回転速度
検出回路６２の出力する出力電圧■に応じて設定された
値となるように比例制御弁４５への通電量を補正制御す
る。

本実施例のガス湯沸器１は、上記のような電子υ１ｔｌ
ｌ装置５を備えることにより、使用者が温度調節用ボリ
ューム５４を操作してガス湯沸器１より供給される瀉の
温度の変化を希望する場合、温度調節用ボリューム５４
の変化により温度調節用ボリューム５４の出力する基準
電圧が水温センサー５３の出力に対して素早く変化する
ため、送風機制御回路６１の出力が温度調節用ボリュー
ム５４の操作に応じて即時的に変化して送風＋ｇ％３３
の回転速度を変化させる。上記により送風）幾３３の回
転速度が変化すると、回転速度検出回路６２の出力電圧
Ｖが変化するため、開度設定回路６３ａが比例制御弁４
５への通電ｆｆ１Ａを第５図に応じて設定する。つまり
、操作者が温度調節用ボリューム５４を操作すると、送
風機３３の回転速度と比例制御弁４５の開度がほぼ同時
に変化するため、操作者の希望する温度の）月がガス湯
沸器１より素早く供給される。またこのとき、比例制御
弁４５の開度と退引１３の回転速度とがほぼ同時に変化
するため、送風機３３による燃焼用空気の供給量と比例
制御弁４５によるガスの供給量との比が常に適切な値に
保たれ、炎は常に適正な空燃比で燃焼される。

また、供給されるガスの成分変化により、炎が適正な空
燃比で燃焼しない場合や、燃焼用空気の吸入口や排出口
などの流路の流通抵抗が増大するなど、比例制御弁４５
の開度に応じて設定された燃焼用空気の供給が行なわれ
ず、炎が適正な空燃比で燃焼しない場合などが発生する
可能性がある。

この場合、例えば第６図において、回転速度検出回路６
２の出力電圧Ｖの値がＡ１で、サーモカップル５２の出
力電圧ｍＶの値がＡ２の時、ガスリッヂであるため比例
制御弁４５の開度を小さくし、サーモカップル５２の出
力電圧ｍＶがあらかじめ設定された１ｉＡ３となるよう
に比例制御弁４５への通？ＨｆｆｉＡの値を補正する。

また、回転速度検出回路６２の出力電圧■の値がＡ１で
、サーモカップル５２の出力電圧ｍＶの値がＡ４の時は
、ガスリーンであるため比例制御弁４５の開度を大きく
し、サーモカップル５２の出力電圧ｍＶがあらかじめ設
定された値へ３となるように比例ｆ、１１　ｍ弁４５へ
の通電ｆｆ１Ａの値を補正する。これにより、炎は常に
適正な空燃比で燃焼される。

一方、水温セン＋ｊ−５３がガス湯沸器１より供給され
る湯の温度を常に監視し、水温センサー５３の検出した
温度と温度′Ｊ４節用節用ポリ：バームが設定した温度
とが一致するように送風機制御回路６１が比例弁制御回
路６３を制御することにより、比例制御弁４５の開度が
水濡センサー５３の温度検出速度にほぼ応じた速度で補
正制御され、ガスｉｔ器１より供給される湯は温度調整
用ボリューム５４で設定された温度に補正される。

なお、送風機制御回路６１には、ガス湯沸器１の点火時
、サーモカップル５２の出力が安定するまでの例えば１
０秒の間、サーモカップル５２からの入力をキャンセル
し、点火時におけるサーモカップル５２による空燃比制
御の誤作動を防ぐように設けられている。

本実施例では送風機３３の回転速度を検出する手段に、
ホール素子３３ｃを用いて検出した例を示したが、回転
エンコーダ、レゾルバ、周波数ジェネレータ等により検
出しても良い。

また、本実施例では送Ｊ！Ｉｔ　４１３３による燃焼用
空気の供給伍を検出する手段に送ｊη機３３の回転速度
を検出する例を示したが、他に送風機３３の下流で送１
！１ｇ１３３の風圧を圧力センサー等で検出したり、送
ＩＩＩ機３３に供給される通Ｋｆｆｉにより送風機３３
による燃焼用空気の供給母を検出しても良い。なお送風
Ｒ３３に供給される通電量により燃焼用空気の供給ｍを
検出する場合、比例弁制御回路６３の入力側あるいは出
力側に遅延回路を設け、なだらかに変化する送風＠３３
の回転速度変化の途中で比例制御弁４５の開度を変化ざ
ぜても良い。

第７図に本発明の第２実施例を示す。

本実施例の電子制御回路５は、水温センサー５３と温度
調節用ボリューム５４の出力により比例制御弁４５への
通電量の制御を行なう比例弁制御回路（温度調節回路）
７１と、該比例弁制御回路７１より比例制御弁４５に供
給される通電１を検出し、その通１ｆｉとサーモカップ
ル５２の出力とに応じて送風様３３の通電量の制御を行
なう送風機制御回路７２とを備える。

そしてこの送風機制御回路７２は、比例弁制御回路７１
の出力に応じて送風１ｊ１３３への通電量を設定する回
転速度設定回路７２ａと、サーモカップル５２の出力電
圧ｍＶが、第８図に示すように、比例弁制御回路７１の
出力αに応じて設定された値となるように回転速度設定
回路７２ａの出力の補正を行なう回転速度補正回路７２
ｂとからなる。

なお、本実施例では比例制御弁４５の開度を比例制御弁
４５に供給される通電量より検出する例を示したが、比
例制御弁４５の弁体の変位ｍを検出することにより検出
しても良い。

第９図に本発明の第３実施例を示す。

上記第２実施例では、温度調節用ボリューム５４を操作
した場合、送風機３３への通電量と比例制御弁４５への
通電１とがほぼ同時に変化する例を示したが、通常、送
Ｊｉ１機３３の応答速度は比例制御弁４５の応答速度に
比較してなだらかに変化するため、送風機３３と比例制
御弁４５への通電量を同時に変化ざゼた場合、温度調節
用ボリューム５４の操作直後は比例制御弁４５の開度変
化に送風機３３の回転速度変化が追従せず、空燃比が従
来はどではないが変化する場合があった。そこで、本実
施例では比例制御弁４５の入力側に、入力信号の遅延を
行なう遅延回路７３を設けたものである。これにより、
なだらかに変化する送風機３３の回転速度変化の途中で
比例制御弁４５の開度を変化させることができるため、
上記実施例に比較して、温度調節ボリューム５４を操作
した直後の空燃比の変化をさらに小さく押さえることが
できる。

第１０図に本発明の第４実施例を示す。

本実施例の電子制御回路５は、水温センサー５３からの
出力信号と温度調節用ボリューム５４により得られる基
準値とを比較増幅してガス湯沸器１より得られる潟の温
度調節を行ない、バーナ３１でのガスの燃焼量（発熱量
）の設定を行なう発熱量設定手段である発熱量設定回路
（温度調節回路）８１と、該発熱量設定回路８１の出力
により比例制御弁４５への通電量の制御を行なう比例弁
制御回路８２と、発熱量設定回路８１の出力およびサー
モカップル５２の出力に応じて送風機３３の通電量の制
御を行なう送風機制御回路８３とを備える。

そしてこの送Ｊ！１１制御回路８３は、発熱量設定回路
８１の出力に応じて送Ｉ！１機３３への通電量を設定す
る回転速度設定回路８３ａと、サーモカップル５２の出
力電圧ｍＶが、第１１図に示すように、発熱量設定回路
７１の出力βに応じて設定された値となるように回転速
度設定回路８３ａの出力の補正を行なう回転速度補正回
路８３ｂとからなる。

なお、本実施例では送Ｉ！Ｉｎ制御回路８３を補正制御
することにより空燃比の補正を行なったが、比例弁制御
回路８２を補正制御することにより空燃比の制御を行な
っても良い。また、比例弁制御回路８２の入力側あるい
は出先側に遅延回路を設け、なだらかに変化する送＋［
３３の回転速度変化の途中で比例制御弁４５の開度を変
化させても良い。

また、上記実施例では本発明を給湯器に適用した例を示
したが、暖房装置など他の燃焼装置に適用しても良い。

さらに、本発明を灯油など他の燃料を用いる他の燃焼装
置に適用しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる制御回路のブロック図、第２図
はガス湯沸器の概略図、第３図は回転速度検出回路の電
気回路図、第４図は送風機の回転速度と回転速度検出回
路の出力との関係を示すグラフ、第５図は回転速度検出
回路の出力に対して設定された比例制御弁の通電母を示
すグラフ、第６図は回転速度検出回路の出力に対して設
定されたサーモカップルの適正出力値を示すグラフ、第
７図は本発明の第２実施例を示す制御回路のブロック図
、第８図は比例弁制御回路の出力に対して設定されたサ
ーモカップルの適正出力値を示すグラフ、第９図は本発
明の第３実施例を示す制御回路のブロック図、第１０図
は本発明の第４実施例を示す制御回路のブロック図、第
１１図は発熱湯設定回路の出力に対して設定されたり一
モカップルの適正出力値を示すグラフである。 図中　１・・・ガス湯沸器　３１・・・バーナ　３３・
・・送風機　４２・・・ガス供給配管　４５・・・比例
制御弁　５２・・・サーモカップル　５３・・・水温セ
ンサー　５４・・・塩度調節用ボリューム　６１・・・
送風機制御回路　６２・・・回転速度検出回路　６３・
・・比例弁制御回路第６図 サーモカップルの圧力″Ｉ１．圧ｍＶ 第４図 送、ｌＲ久の回転速線、Ｎ 第５図 上し伶Ｊｆ、ＩＪｍ弁の通電量Ａ 第８図 第１１ｖＡ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）バーナと、 該バーナに燃料の供給を行なう比例制御弁と、前記バー
   ナに燃焼用の空気の供給を行なう送風機と、 前記バーナの燃焼状態を検知する燃焼センサーと、 発熱量設定手段と、 該発熱量設定手段の設定状態に応じて、前記比例制御弁
   による燃料の供給量または前記送風機による燃焼用空気
   の供給量のうちの一方の制御を行なう第１制御回路と、 前記発熱量設定手段の設定状態、または前記第１制御回
   路に制御される前記比例制御弁による燃料の供給量また
   は前記送風機による燃焼用空気の供給量のうちの一方の
   設定状態に応じて、前記比例制御弁による燃料の供給量
   または前記送風機による燃焼用空気の供給間のうちの他
   方の制御を行なう第２制御回路とを備え、 該第２制御回路は、前記燃焼センサーの出力が、前記発
   熱量設定手段、または、前記第１制御回路に制御される
   前記比例制御弁による燃料の供給量または前記送風機に
   よる燃焼用空気の供給量のうちの一方の設定状態に応じ
   てあらかじめ設定された値となるように、前記第２制御
   回路に制御される前記比例制御弁による燃料の供給間ま
   たは前記送風機による燃焼用空気の供給量のうちの他方
   の補正制御を行なうことを特徴とする燃焼装置。 ２）前記燃焼センサーは、炎の温度を検出し、炎の空気
   供給状態を検出するサーモカップルであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の燃焼装置。 ３）前記第１制御回路は、前記送風機への通電量の制御
   を行なう送風機制御回路であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項または第２項に記載の燃焼装置。 ４）前記送風機による燃焼用空気の供給量は、前記送風
   機の回転速度より検出することを特徴とする特許請求の
   範囲第３項に記載の燃焼装置。 ５）前記第１制御回路は、前記比例制御弁への通電量の
   制御を行なう比例弁制御回路であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項に記載の燃焼装置。 ６）前記比例制御弁による燃料の供給量は、前記比例弁
   制御回路より前記比例制御弁へ供給される通電量より検
   出することを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の
   燃焼装置。