JPS63251720A - 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、全一次空気式燃焼装置において、空気の供給
量と燃料の供給量とを制御する制御回路を備えた燃焼制
御装置に関する。

［従来の技術］ 従来の燃焼制御装置では、制御回路は燃焼室内に設けら
れた熱電対などの燃焼温度センサにより燃焼温度を検知
して、空気の供給を行う送風機の送風量に応じて燃料の
供給を行う比例制御弁を最適弁開度に制御することによ
り、所望の空燃比を得ていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、空気の供給量は送風する送風機の作動状態、例
えば送風機の印加電圧や送風ファンの回転数などにより
類推されるため、見ｔＸ）上の供給量と実際の供給量と
に差を生じている。すなわち、全−次空気燃焼式の燃焼
装置では、空気および燃料との混合気は、燃焼室中に設
けられたバーナプレートの小火口群によりその流量が制
限されるため、小火口群の流体抵抗が変化すると供給量
も変化する。この小火口群の流体抵抗は、バーナプレー
ト自体の温度や通過する流体の温度が上がるとそれに伴
って大きくなる。つまり燃焼室に供給される混合気の量
は、送風機が同じ印加電圧や回転数でありても、温度が
変化すると変化してしまう、。

ところが、制御回路は燃焼室の温度が十分に高くなった
定常状態に所望の空燃比を得るように制御されているた
め、燃焼室の温度が低く、流体抵抗が低くなっている点
火後しばらくの間は、所望の空燃比を得ることができな
い、従って、燃焼装置の送風機と比例制御弁とが所望の
空燃比を得るように制御されている場合には、空気の供
給量は燃料の供給量に比べて、所望の空燃比より多くの
：’＋’１合で供給されてしまう。

この結果、混合気の空燃比が上がるため、火炎法１，５
速度が低下し着火し難くなるという問題点がある。

本発明は、空気の供給−腋に応じて燃料の供給４１ｊを
制御して所望の空燃比を得る制御回路を備えた燃焼装置
において、点火を円滑に行うことのできる燃焼制御装置
を提供することと目的とする。

［問題を解決するための手段］ 本発明は、燃焼ケース内にバーナを配し、その上流より
送１により燃焼用空気を供給するとともに比例制御弁を
介して燃料ガスを供給し、その下流で燃焼させる全一次
空気式燃焼装置であって、前記送風機による空気の供給
量を前記送風機の回転数により検知する送風量検知装置
と、前記比例制御弁を制御する制御回路と、燃焼温度セ
ンサとからなり、前記送風量検知装置の検知信号と前記
燃焼温度センサの検知信号とにより前記比例制御弁を所
望の空燃比を得る最適弁開度とするように制御する燃焼
制御装置において、前記制御回路は、点火後、燃焼温度
が所定温度に達するまでの間、前記送風量検知装置の検
知信号と前記燃焼温度センサの検知信号とにより前記比
例制御弁を定常燃焼における最適弁開度より大きい初期
弁開度となるように制御することを技術的手段とした。

［作用］ 以上の構成により本発明は、電源を入れると送風機が作
動し空気が供給される。すると、送風量検知装置により
空気の供給量が検知される。この送風量検知装置の検知
信号により、制御回路は定常燃焼における最適弁開度よ
り大きい初期弁開度となるよ゛うに比例制御弁に通電す
る。比例制御弁により供給された燃料は点火される０点
火後、燃焼温度が所定温度に達すると、制御回路は燃焼
温度センサの検知信号により所望の空燃比を得る最適弁
開度とするように比例制御弁を通電し、空気の供給量に
応じた燃料を供給する。

［発明の効果］ 以上のとおり、本発明は、点火後、燃焼温度が所定温度
に達するまでの間、定常燃焼時におけるｊ１ｉ適弁開度
より大きい開度になるように比例制御弁に通’＋”１ｊ
される。

この点火後しばらくの間は、燃焼装置の流体抵抗が小さ
くなっているために、送風機により実際に（ｊＱ給され
る空気が、送風量検知装置により検知される見掛上の供
給量より多くなっている。従って、比例制御弁が最適弁
開度より大きく開口されて、燃料がより多く供給されて
も、実質の空燃比は所望の空燃比に近くなっている。こ
のため、点火を円滑に行うことができる。

［実施例コ 次に、本発明を図面に示す実施例に基づき説明する。第
１図は本発明の燃焼制御装置を組込んだガス燃焼式給湯
器である。

このガス燃焼式給湯器は、給湯器ケース１０と、燃焼箱
２０と、−次空気のみで完全燃焼する全−次強制送風式
のガス燃焼装置３０と、燃料供給路４０と、制御回路５
０とから構成される。

給湯器ケース１０の外部には、使用者が温度を設定する
温度設定手段１１と、制御回路５０の電源スイッチを兼
ねた点火スイッチ１２とが備えられ、内部には、燃焼箱
２０とガス燃焼装置３０とが収納されている。また給湯
器ケース１０の側壁下部には外気導入口１３が設けられ
ている。

燃焼箱２０は燃焼室をなすもので、その−１＝　Ｅｌｆ
には排気口２１が設けられ、この排気口２１には、給湯
器ケース１０の外部と連通して設けられた排気筒２２が
接続されている。燃焼箱２０内の上部には、燃焼箱２０
の両壁に溶接された熱交換器２３が配置され、この熱交
換器２３には熱交換を促進させるプレートフィン群２４
が備えられている。一方下端は開口しており、ガス燃焼
装置３０が開口部を塞ぐようにして設けられていて、こ
のガス燃焼装置３０付近の燃焼箱２０内にはセラミック
製の耐火枠２５が設けられている。また燃焼箱２０内の
下部には、ガス燃焼装置３０の点火を行うための点火装
置２６と、点火装置２６の作動状態を検知する作動検知
装置２７が設けられ、また熱電対からなる燃焼温度セン
サ３５が設けられている。

ガス燃焼装置３０は、燃料と空気とを混合する混合箱３
１と、この混合箱３１の上端に形成されたフランジ３２
の上に設けられ、混合気分燃焼させるバーナプレート３
３とからなる。

このバーナプレート３３は小火口群３４を備え、この小
火口群３４は燃焼の際の騒音を低下するために相互に異
径を成している。

混合箱３１の下方には、空気を供給するための送風機３
６が設けられ、この送風機３６には、その回転数により
空気の供給量を類推する送風量検知装置３７が備えられ
ている。

また、混合箱３１の下方には、燃料供給路４０および燃
料供給路４０の末端となる噴射口４１が備えられている
。

燃料供給路４０は、図示しない燃料供給源から噴射口４
１ヘガスを導くガス管４２で、このガス管４２には燃料
供給源のある上流側より電磁弁４３および比例制御弁４
４が設けられている。電磁弁４３は通電されることによ
り、燃料供給路４０を開状態にし、非通電では燃料供給
路４０を閉状態にするものである。

また比例制御弁４４は、通電状態に応じて燃料供給路４
０の燃料を制御するものであるが、密閉性がないために
、非通電であっても、燃料供給路４０を完全な開状態に
することはできない。

制御回路５０は、作動検知装置２７の信号を入力して電
磁弁４３を通電する。また温度設定手段１１の信号を入
力して送風機３６を通電制御するとともに、温度設定手
段１１、燃焼温度センサ３５、送風量検知装置３７から
の信号を入力して、所望の空燃比を得るように比例制御
弁４４を通電制御するものである。

さらに本実施例では、燃焼装置の点火後、燃焼温度セン
サ３５が十分に加熱される所定温度に達するまでの間に
は、送風量検知装置３１からの信号に応じて所望の空燃
比を得るために比例制御弁４４に通電される電流値Ｉ　
［Ａ］より一定量ｉ　［Ａ］だけ多い電流値が通電され
る。

次に、以上の構成よりなる本発明の燃焼制御装置の作動
を第２図により説明する。

使用者が温度設定手段１１により温度を設定し、図示し
ない水流スイッチを入れると、点火スイッチ１２が入り
、点火装置２６とともに制御回路５０の電源が入る。す
ると点火装置２６が作動し、送風機３６が温度設定手段
１１の設定に応じて空気を供給する。

すると送風量検知装置３１からの信号に応じて、比例制
御弁４４には所望の空燃比を得る電流値Ｉ　［Ａ］より
ｉ　［Ａ］だけ多い電流値が通電される。

一方、作動検知装置２１が点火装置２６の作動を検知す
ると、電磁弁４３が通電されガス管４２内のガスが電磁
弁４３を通過し比例制御弁４４に流入する。このとき比
例制御弁４４には、所望の空燃比を得る電流値Ｉ　［Ａ
］よりｉ　［Ａ］だけ多い電流値が通電されている。従
って、供給されるガスは、燃焼温度センサ３５が十分に
加熱されるまでの間は、送風量検知装置３７からの信号
に応じて所望の空燃比を得るために供給される量より多
く供給される。しかしこのとき、燃焼箱２０内のバーナ
プレート３３は十分に加熱されていないため、ガスの流
体抵抗が小さくなっていて空気の供給量が実質的に多く
なっている。従って、制御回路５０により多くの電流が
比例制御弁４４に与えられているにも拘らず、実際の空
燃比は所望の空燃比に近いものにできる。

燃焼箱２０に流入した混合気は、すでに作動している点
火装置２６により点火されるが、所望の空燃比に近いな
め点火を円滑に行うことができる。

燃焼装置の点火後、燃焼温度センサ３５が十分に加熱さ
れると、制御回路５０によりｉ［Δ］だけ多い電流値が
通電されていた比例制御弁４４には、所望の空燃比を得
る電流値１　［Ａ］が通電され、燃焼装置は所望の空燃
比を得るように制御されて燃焼を続ける。

本実施例では、温度設定手段１１の設定により、燃焼量
が多い場合と少ない場合があるが、空燃比を所望の空燃
比より低くするために、比例制御弁４４の電流値を単純
にｉ　［Ａ］だけ多い電流値にして通電しているにも拘
らず、実際の空燃比が所望の空燃比に近くなる理由を、
第３図に基づき以下に述べる。

空燃比は、燃料の種類によって理論空燃比が求められて
おり、本発明のようなガス燃焼装置においては、一般に
燃料の割合いが多い空燃比λに設定されている９本発明
では送風機３６が温度設定手段１１の設定に応じて空気
を供給し、送風１［検知装置３１からの信号により比例
制御弁４４を制御して所望の空燃比λを得ている。

いま、所望の空燃比λに設定された制御回路５０による
燃焼装置において、定常燃焼時の送風機３６の回転数Ｎ
と比例制御弁４４への電流■との関係は、第３図の実線
Ａに示すように、線形の特性を持っている。そして、空
燃比λは実線Ａの傾きにより表される。ここで、設定温
度が低い場合の送風機３６の回転数Ｎ１に対する比例制
御弁４４への電流■１を示す点をａ、設定温度が高い場
合の送風機３６の回転数Ｎ２に対する比例制御弁４４へ
の電流■２を示す点をｂとする。

以上の関係を持つ燃焼装置において、点火後、まだ燃焼
箱２０の温度が低い場合の送風機３Ｇの回転数Ｎと比例
制御弁４４への電流Ｉとの関係は、制御回路５０により
比例制御弁４４への電流Ｉがｉだけ多くなるため、第３
図の破線Ｂに示すように、実線Ａを平行移動させたもの
となる。すると送風機３６の回転数Ｎ１に対する比例制
御弁４４への電流■を示す点Ｃは電流値Ｉ、＋ｉ、回転
数Ｎ２に対する比例制御弁４４への電流■を示す点ｄは
電流値ｌ２）−Ｈでそれぞれ求められる。

ここで、供給空気が多いときの回転数Ｎ２における制御
回路５０による見掛上の空燃比λ゛　を基準にして供給
空気が少ないときの回転数Ｎ□における比例制御弁４４
への電流Ｉを求めると、鎖線Ｃによる点ｅの電流値ｒｌ
、となり、制御回路５０により得られる電流値Ｉ、＋ｉ
より小さくなる。

ところが、燃焼量が多い場合、即ち送風機３６の回転数
Ｎが高い場合には、燃焼箱２０内の送風量が多いために
、バーナプレート３３付近の温度が定常状態と点火時で
あまり大きく変化しないのに対し、燃焼量が少ない場合
、即ち送風機３６の回転数Ｎが低い場合には、燃焼箱２
０内の送風量が少ないために、火炎がバーナプレート３
３付近を加熱して、バーナプレート３３の温度が次第に
高くなる。従って、点火時と定常燃焼時との実際の送風
量の差が、送風機３６の回転数Ｎが高い場合に比べて大
きくなる。

以上の理由により、送風機３６の回転数Ｎが高い場合に
おいて所望の空燃比を得るために、比例制御弁４４への
電流値をｉ［Ａ］だけ大きくし、これと同様に回転数Ｎ
が低い場合においても比例制御弁４４への電流値をｉ　
［Ａ］だけ大きくすることが、送風機３６の回転数Ｎが
低い場合においても所望の空燃比を得るように作用する
ため、温度設定手段１１によって設定される全域に互っ
て、所望の空燃比を得ることができ、点火を円滑に行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すガス燃焼式給湯器の概略
断面図、第２図は本実施例の信号の通路を示すブロック
図、第３図は本発明の作動説明に供する送風機に回転数
Ｎに対する比例制御弁への電流値■を示す制御回路の特
性図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）燃焼ケース内にバーナを配し、その上流より送風機
   により燃焼用空気を供給するとともに比例制御弁を介し
   て燃料ガスを供給し、その下流で燃焼させる全一次空気
   式燃焼装置であって、前記送風機による空気の供給量を
   前記送風機の回転数により検知する送風量検知装置と、 前記比例制御弁を制御する制御回路と、 燃焼温度センサとからなり、 前記送風量検知装置の検知信号と前記燃焼温度センサの
   検知信号とにより前記比例制御弁を所望の空燃比を得る
   最適弁開度とするように制御する燃焼制御装置において
   、 前記制御回路は、点火後、燃焼温度が所定温度に達する
   までの間、前記送風量検知装置の検知信号と前記燃焼温
   度センサの検知信号とにより前記比例制御弁を定常燃焼
   における最適弁開度より大きい初期弁開度となるように
   制御することを特徴とする燃焼制御装置。 ２）前記所定温度は、タイマーにより設定される時限が
   経過後に達する温度であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の燃焼制御装置。