JPH01200118A - 燃焼器の燃焼空気量制御装置 - 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、燃焼空気を強制的に供給して燃焼させる燃焼
器に係り、特に燃焼空気の供給量を制御する装置に関す
る。

（従来の技術） 燃焼量が変化自在な燃焼器は広く知られており、本願出
願人の先出願である石油燃焼器もその一つである。

この種の燃焼器を、例えば石油給湯器に適用した構成を
第４図に従って説明すると、５１は枠体５２に取付られ
たファン５３を回転させる直流モータ、５４は混合管、
５６は混合管５４に連接すると共に細長状炎口５６を有
するバーナ、５７は細長状炎口５６の長辺両側に傾斜し
て設けられ、多数の空気噴出口５８が穿設された空気噴
出板、５９は枠体５２の上部開口に熱交換器６０を着脱
自在に載置することにより形成した燃焼室、６１はノズ
ル口６２を有するノズル管６３に連設し、燃油を加熱気
化する気化管、６４はノズル口６２の開閉を操作する電
磁体である。

上記構成において、熱交換器６０への水の流入を適当な
検知手段（図示せず）で検知することにより燃焼指令が
発せられると、直流モータ５１が駆動してファン５３に
より燃焼空気が供給され、その一部は一次空気として混
合管５３内に流入する。これと同時に電磁体６４がノズ
ル口６２を間口すると共に、気化管６１に送られてくる
燃油は加熱気化され気化ガスとなり、ノズル口６２より
混合管６４に噴出するため混合して予混合気とな。

って、バーナ５５の細長状炎口５６より燃焼室５９内に
流出する。適宜の点火手段（図示せず）により予混合気
は着火して火炎Ｆを形成すると共に、この火炎Ｆに対し
て前記−次空気を除いた残りの燃焼空気が二次空気とし
て空気噴出板５７に穿設された多数の空気噴出口５８か
ら噴出することにより、燃焼反応を促進させる。そして
熱交換器６０は火炎Ｆの燃焼熱により加熱され、流入水
は湯水変換して出湯する。

以上に説明した石油燃焼器に限らず多くの燃焼器におい
ては、例えば使用者所望の出湯温度、暖房温度等を実現
するため、種々のデータに基づいて燃焼量を逐次変化さ
せている。

さらに、特に燃焼空気を強制的に供給して燃焼させる燃
焼器において、燃焼量が変化した場合はこれと同時に燃
焼空気量も変えなければならない、つまり、燃焼量に対
して燃焼空気量が過剰であると火炎Ｆが不安定となった
り、リフティング燃焼したり、熱交換器６０等の被加熱
物に対しては熱損失が増大することから熱交換効率を低
下させる等の不具合があり、他方燃焼空気量が不足のと
きは赤火等の不完全燃焼を起こし、すすや人体に有害な
一酸化炭素、を発生することがあるためである。

燃焼空気量を変えるにはファン５３の回転数、即ち直流
モータ５１への印加電圧を段階的に変化させればよく、
この目的のためには第５図に示すような回路が多用され
ている。

第５図において、６５はデジタル信号を出力するデジタ
ル信号出力手段、６６はＤ／Ａ変換器、６７は比較器、
６８はフィードバック系、６９はトランジスタ、７０は
信号線であり、またＡ、Ｂは直流モータ５１への接続端
子である。

上記構成の回路において、Ｄ／Ａ変換器６６はデジタル
信号出力手段６５が出力するデジタル信号に基づいて変
換した基準電圧Ｖ　ｒｅｆを比較器６７に出力する。比
較器６７は、基準電圧Ｖ　ｒｅｆとフィードバック系６
８から入力されるフィードバック電圧Ｖｆｂを比較する
ことにより出力電圧を調整するため、直流モータ５１に
はトランジスタ６９を介して基準電圧Ｖｒｅｆに対応し
た電圧が印加される。即ち、燃焼量変化と同時にデジタ
ル信号も対応して変化する構成とすれば、種々の燃焼量
各々に対してほぼ適正量の燃焼空気が供給できることと
なる。

（発明が解決しようとする問題点） 前記した従来の技術において、直流モータδ１への印加
電圧が安定していても、給排気口の閉塞、風圧等により
負荷が増減することに起因して、回転数が変動し燃焼空
気量が過剰あるいは不足となり、前記に説明したような
種々の異常燃焼等が発生すると共に、この状態が比較的
長時間継続し易いといった問題点があった。

また、決定された種々の燃焼量各々に対して適正量の燃
焼空気を供給するには、Ｄ／Ａ変換器６６に入力するデ
ジタル信号数、即ちデジタル信号出力手段６５とＤ／Ａ
変換器６６間の信号線７０数を増し、基準電圧Ｖ　ｒｅ
ｆを各種出力しうるような構成にしなければならない。

しかし乍らこの場合、基準電圧Ｖ　ｒｅｆはとびとびの
値にならざるを得ず、従って直流モータ５１への印加電
圧も段階的に変化することとなるが故に、燃焼量が変化
自在な燃焼器には採用しにくいといった問題点を有して
いた。

本発明は、係る従来の問題点を解決することを目的とし
ている。

（問題点を解決するための手段） 前記した目的を達成するために、本発明の燃焼器の燃焼
空気量制御装置は、直流電圧により駆動してファンを回
転させると共に、回転数比例信号を出力する直流モータ
と、前記回転数比例信号から前記直流モータの回転数を
検出する回転数検出手段と、決定された燃焼量に基づい
て前記直流モータの目標回転数を決定する回転数決定手
段と、前記回転数と目標回転数を比較し、目標回転数に
達していないときは一方から第一制御電圧信号を出力し
、これとは逆に目標回転数を超えているときは他方から
第二制御電圧信号を出力する制御電圧出力手段と、前記
第一制御電圧信号が入力する間は前記直流電圧を連続的
に増加させ、これとは逆に前記第二制御電圧信号が入力
する間は前記直流電圧を連続的に減少させ、また前記各
制御電圧信号が入力しない間はサンプルアンドホールド
回路となり前記直流電圧を一定に維持する駆動回路と、
で構成したものである。

（作用） 本発明は前記した構成によって、直流モータの回転数と
、燃焼量に基づいて決定される目標回転数を比較して、
これが相違するときは、第一制御電圧信号あるいは第二
制御電圧信号により直流モータへの印加電圧を連続的に
制御すると共に、この制御により回転数が目標回転数に
回復したときは、前記各制御電圧信号の出力が停止する
こととなり、以後目標回転数を維持できるという作用を
有する。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、ｌは直流モータで、駆動回路２からの
直流電圧によって駆動すると共に、回転数比例信号を出
力する。３は回転数比例信号から直流モータ１の回転数
を検出する回転数検出手段、４は決定された燃・焼量に
基づいて直流モータの目標回転数を決定する回転数決定
手段、５は前記回転数と目標回転数を比較して、これが
相違するときは一方から第一制御電圧信号を、あるいは
他方から第二制御電圧信号を駆動回路２に出力する制御
電圧出力手段である。駆動回路２は第一制御電圧信号あ
るいは第二制御電圧信号が入力する間、直流モータ１へ
の印加電圧を増減し、また前記各制御電圧信号が入力し
ないときはサンプルアンドホールド回路となり、一定電
圧を直流モータｌに印加しうる構成を有している。

第２図は、第１図の実施例の回路図である。第２図にお
いて、６は第一制御電圧信号出力用のボー）ｐ、第二制
御電圧信号出力用のボートｑ及び回転数比例信号入力用
のボー）ｒを有するマイクロコンピュータで、各種の制
御プログラムや制御データ等を記憶するメモリ７、メモ
リ７内のプログラムを読み込んで処理を実行するＣＰＵ
８、各種の制御信号を人出力する入出力回路９からなり
、これらによって前記第１図で説明した回転数検出手段
３、回転数決定手段４、制御電圧出力手段５を構成して
いる。ｌＯはエミッタを零電位Ｖｓｓに接続しボートｐ
からの第一制御電圧信号の出力によってオンするトラン
ジスタ、１１はエミッタを回路電源＋Ｖｃｃに接続しト
ランジスタ１０がオンしたときにオンするトランジスタ
、１２．１３は各々時定数決定用の抵抗Ｒａ、抵抗Ｒｈ
、１４はエミッタを零電位Ｖｓｓに接続しボートｑから
の第二制御電圧信号の出力によってオンするトランジス
タ、１６はサンプルアンドホールド回路であり、静電容
量がＣの電解コンデンサ１６のチャージ電圧と同電位の
基準電圧Ｖ　ｒｅｆをボルテージフォロワ１７に入力す
る構成としている。１日はコレクタを動力用非安定化電
源＋Ｖｃに接続しペースはボルテージフォロワ１７の出
力に接続するトランジスタである。直流モータ１は駆動
回路２に設けられた接続端子Ａ、Ｈに接続すると共に、
回転数比例信号は接続端子Ｍを介してボートｒに入力す
る構成である。なお、１９．２０．２１，２２は電流制
限用の抵抗、２３はノイズ吸収用の抵抗である。

上記構成において動作を以下に説明する。

燃焼中は直流モータ１が回転しており、例えばパルス信
号からなる回転数比例信号は、ボー）ｒを介してマイク
ロコンピュータ６に入力する。回転数検出手段３は予め
設定された時間内に入力する回転数比例信号数を計測し
て回転数を求めると共に、計測結果に基づいた信号を制
御電圧出力手段５に出力する。一方回転数決定手段４は
、メモリ７に記憶される決定された燃焼量に基づいて適
正量の燃焼空気を供給しうるよう直流モータｌの目標回
転数を決定すると共に、この目標回転数に基づいた信号
を制御電圧出力手段５に出力する。ここで目標回転数を
決定するには、種々の燃焼量と、この燃焼量各々に対し
て良好な燃焼効率あるいは熱交換効率等が得られる燃焼
空気量との関係を実験により予め求め、この間係をメモ
リ７に記憶しておき、逐次読み込んで決定する等の方法
を用いるようにすればよい。

制御電圧出力手段５は、回転数検出手段３及び回転数決
定手段４からの信号を比較して相違状態にないと判断す
る間は、第−制御電圧信号並びに第二制御電圧信号を出
力しない。即ち、トランジスタ１０がオフのためトラン
ジスタ１１もオフであり、且つトランジスタ１４もオフ
であり、直流モータｌへは電解コンデンサ１６、ボルテ
ージフォロワ１７からなるサンプルアンドホールド回路
１５からトランジスタ１８を介して安定した電圧が印加
される。従って、負荷あるいは燃焼量等が変化しない限
り、第３図イ区問に示す如く回転数は目標回転数と一致
することになる。なお、第３図において回転数変動、直
流モータ１への印加電圧変化及び燃焼量変化は同一時系
列であり、また回転数変動の時系列図において、点線は
目標回転数を示している。

次に直流モータ１にかかる負荷が変化したことにより回
転数が減少して、目標回転数と相違するに至っては、制
御信号出力手段５がボートｐから第一制御電圧信号を出
力する。このときトランジスタ１０がオンすると同時に
トランジスタ１１がオンし、電解コンデンサ１６に電荷
が蓄積することにより、ボルテージフォロワ１７に入力
する基準電圧Ｖｒｅｆは、 Ｖｒｅｆ＝Ｖｃｃ　［１−ｅｘｐ（−Ｔａ　／Ｃ１１Ｒ
ａ）］（但し、Ｔａは第一制御電圧信号出力時間）に従
って増加するため、直流モータｌへの印加電圧、即ち回
転数が増加して目標回転数に回復する、この回復と同時
に第一制御電圧信号の出力が停止するため、以後目標回
転数に維持される。以上の態様を第３図口区間に示す。

これとは逆に、目標回転数に対して回転数が増加したよ
うなときは、制御信号出力手段５がボートｑから第二制
御電圧信号を出力する。これと同時にトランジスタ１４
がオンするため、電解コンデンサ１６の電荷が放電して
ボルテージフォロワ１７に入力する基準電圧Ｖ　ｒｅｆ
は、Ｖ　ｒｅｆ＝Ｖ　ｃ　　［ｅｘｐ（−Ｔ　ｂ　／　
Ｃ・Ｒｂ）］（但し、Ｔｂは第一制御電圧信号出力時間
、Ｖｃはトランジスタ１４がオンする直前の電解コンデ
ンサ１６の電圧） に従って減少する。この場合、直流モータ１の回転数が
減少して目標回転数に速やかに回復した後、第二制御電
圧信号の出力が停止する。この態様は第３図へ区間に示
す如くである。

また燃焼量が変化した場合は、これと同時に目標回転数
が改めて決定され、回転数と相違することになるが、前
記と同様に第一制御電圧信号あるいは第二制御電圧信号
が出力されることにより、回転数が増加あるいは減少し
て目標回転数に回復すると共に、以後この状態が維持さ
れる。

以上のように制御電圧出力手段５が第一制御電圧信号あ
るいは第二制御電圧信号を出力する間は、ボルテージフ
ォロワ１６に入力する基準電圧■ｒｅｆが連続的に変化
することにより、直流モータｌへの印加電圧が連続的に
変化して目標回転数に速やかに回復させることができ、
その結果適正量の燃焼空気が供給できるようになるので
ある。

（発明の効果） 以下、本発明の燃焼器の燃焼空気量制御装置は、直流モ
ータの回転数と燃焼量に−づいて決定される目標回転数
を比較し、これが相違するときは一方から第一制御電圧
信号を、あるいは他方から第二制御電圧信号を出力する
ことにより、前記直流モータへの印加電圧を連続的に制
御して目標回転数に速やかに回復させ得ると同時に、こ
の回転数を一定に維持できる効果を有しており、さらに
種々の燃焼量各々に対して適正量の燃焼空気が供給でき
良好なる燃焼を維持できることから、燃焼量が変化自在
な燃焼器には非常に有用な装置とすることができる等、
幾多の産業的効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃焼空気量制御装置のブロック構成図
、第２図は同装置の回路図、第３図は回転数変動、印加
電圧変化、燃焼量変化の時系列図、第４図は燃焼器を説
明する構成図、第５図は従来の燃焼空気量制御装置の回
路図である。 ｌ　−・・直流モータ、２−−駆動回路、３−・−・−
回転数検出手段、４−−−−・回転数決定手段、５〜　
制御電圧出力手段。 特許出願人　　　　　ダイニチ工業株式会社代表者　　
佐々木　文雄 第　１１」 第２１ｍ Ｍｌ−）１コ 第　５１コ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流電圧により駆動してファンを回転させると共に、回
   転数比例信号を出力する直流モータと、前記回転数比例
   信号から前記直流モータの回転数を検出する回転数検出
   手段と、決定された燃焼量に基づいて前記直流モータの
   目標回転数を決定する回転数決定手段と、前記回転数と
   目標回転数を比較し、目標回転数に達していないときは
   一方から第一制御電圧信号を出力し、これとは逆に目標
   回転数を超えているときは他方から第二制御電圧信号を
   出力する制御電圧出力手段と、前記第一制御電圧信号が
   入力する間は前記直流電圧を連続的に増加させ、これと
   は逆に前記第二制御電圧信号が入力する間は前記直流電
   圧を連続的に減少させ、また前記各制御電圧信号が入力
   しない間はサンプルアンドホールド回路となり前記直流
   電圧を一定に維持する駆動回路と、からなることを特徴
   とする燃焼器の燃焼空気量制御装置。