JPH0571846B2

JPH0571846B2 -

Info

Publication number: JPH0571846B2
Application number: JP62085261A
Authority: JP
Inventors: Ikuro Adachi; Yozo Kagami; Shinji Kuroda
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 1987-04-07
Filing date: 1987-04-07
Publication date: 1993-10-08
Also published as: JPS63251720A; NL8800896A; IT1216691B; IT8820079A0

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、強制送風式燃焼装置において、空気
の供給量と燃料と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アンの回
転数などにより類推されるため、見掛上の供給量
と実際の供給量とに差を生じている。すなわち、
強制送風式の燃焼装置では、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
に伴つて大きくなる。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
あつても、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
くなつ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
抗が低くなつ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。従つて、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
割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
伝播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、空気の供給量に応じて燃料の供給量
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を目的とする。

［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
下流で燃焼させる燃焼装置であつて、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、前記バーナの燃焼温
度を検知する燃焼温度センサとを備え、使用者に
より操作される燃焼量設定手段の設定燃焼量に応
じて前記送風機を制御するとともに、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の所望の空燃比を得
るための最適弁開度とするための電流値を前記比
例制御弁に通電するように制御する燃焼制御装置
において、点火後、燃焼温度が所定温度に達する
までの間は、前記最適弁開度とするための電流値
に、前記送風量検知装置の検知信号および前記燃
焼温度センサの検知信号に関係なく設定された固
定電流値を加えた電流値を前記比例制御弁に通電
することを技術的手段とする。

［作用］本発明では、燃焼装置が作動を開始すると、燃
焼量設定手段の設定燃焼量に応じて送風機が制御
される。他方、比例制御弁には、送風機の回転数
により検知された送風量と燃焼温度センサによる
燃焼温度とから所望の空燃比となるような電流値
に、さらに、固定電流値が加えられた電流値が通
電される。

この結果、点火前であつて、バーナ等の温度が
十分に上がつていないため、実際の送風量が送風
量検知装置によつて送風機の回転数から検知され
る送風量より多くなつていて、送風機の回転数や
燃焼温度センサの検知信号のみから決められる比
例制御弁への電流値では、燃料供給量が燃焼用空
気の供給量に対して少なくなつてしまう場合であ
つても、固定電流値が増加されることによつて、
弁開度が大きくなつて燃料供給量が増えるため、
所望の空燃比に近づけることができる。

従つて、点火性が向上し、着火が確実になる。

また、着火後も、燃焼温度が所定の温度まで上
昇するまでは、回転数から検知される送風量に対
して多くなつている実際の送風量に対応して燃料
供給量が多くなるため、安定した燃料状態が得ら
れる。

ここで、実際の送風量は、送風機の回転数が大
きい場合には、点火初期と定常燃焼時とでは、そ
の差が少ないが、送風機の回転数が小さい場合ほ
ど点火初期においては送風量が多くなりやすく、
点火初期と定常燃焼時との差が大きい。

このため、設定された燃焼量に関係なく固定電
流値を加えて比例制御弁を通電することによつ
て、燃焼量が小さい場合から大きい場合まで、所
定の空燃比に近づけることができる。

所定温度に達すると、送風量検知装置の検知信
号と燃焼温度センサの検知信号とから、所望の空
燃比が得られるような電流値が適正に決まるた
め、安定した燃焼状態となる。

［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
最適弁開度より大きい開度になるように比例制御
弁に通電される。

この点火後しばらくの間は、燃焼装置の流体抵
抗が小さくなつているために、送風機により実際
に供給される空気が、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つている。従つ
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つている。このため、点
火を円滑に行うことができる。

［実施例］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、一次空気のみで完全燃焼する
全一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５０とから構成される。

給湯器ケース１０の外部には、本発明の燃焼量
設定手段であつて使用者が温度を設定する温度設
定手段１１と、制御回路５０の電源スイツチを兼
ねた点火スイツチ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、その上端に
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２
３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イン群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
ツク製の耐火枠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３１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、混合気を燃焼さ
せるバーナプレート３３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３６が設けられ、この速風機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４１へガスを導くガス管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４
３および比例制御弁４４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４０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
つても、燃料供給路４０を完全な閉状態にするこ
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３
５、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３７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：［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ツチを入れると、点火ス
イツチ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３７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２７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。従つて、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つていて空気の供
給量が実質的に多くなつている。従つて、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
空燃比に近いた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［Ａ］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Ｉ［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、燃料の種類によつて理論空燃比が求
められており、本発明のようなガスス燃焼装置に
おいては、一般に燃料の割合いが多い空燃比〓に
設定されている。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、送風量
検知装置３７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〓を得ている。

いま、所望の空燃比〓に設定された制御回路５
０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Ｉとの
関係は、第３図の実線Ａに示すように、線形の特
性を持つている。そして、空燃比〓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４
４への電流I₁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４
４への電流I₂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３６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Ｉを示す点ｃは電流値I₁＋ｉ、回転
数N₂に対する比例制御弁４４への電流Ｉを示す
点ｄは電流値I₂＋ｉ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〓′を基
準にして供給空気が少ないときの回転数N₁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I′₁となり、制御回路５０
により得られる電流値I₁＋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２０内の送風量
が少ないために、火炎がバーナプレート３３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。従つて、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によつて設定される全域に亙つ
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
を示すブロツク図、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Ｉを示す制御回路の特性図である。図中、３５……燃焼温度センサ、３６……送風
機、３７……送風量検知装置、４４……比例制御
弁、５０……制御回路。

Claims

【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
焼させる燃焼装置であつて、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、前記バ
ーナの燃焼温度を検知する燃焼温度センサとを備
え、使用者により操作される燃焼量設定手段の設
定燃焼量に応じて前記送風機を制御するととも
に、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
望の空燃比を得るための最適弁開度とするための
電流値を前記比例制御弁に通電するように制御す
る燃焼制御装置において、点火後、燃焼温度が所定温度に達するまでの間
は、前記最適弁開度とするための電流値に、前記
送風量検知装置の検知信号および前記燃焼温度セ
ンサの検知信号に関係なく設定された固定電流値
を加えた電流値を前記比例制御弁に通電すること
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。