JPH01203783A - 比例弁制御装置 - 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］ 本発明はバーナへの燃料供給量を通電電流に応じて制御
する比例制御弁の制御装置に関する。

［従来の技術］ 給湯器や曖房機等の燃焼機器では、使用する燃料によっ
て発熱量が異なり、特にガスを燃料とする場合には、同
じ発熱量を得るためにバーナへ供給される燃料の流量が
ガス種によって大きく異なるため、その供給量を制御す
る比例制御弁ではそれぞれのガス種に応じた制御を行わ
なければならない、そのために、同一回路を利用してガ
ス種毎に比例制御弁の制御特性を変更できるように切替
え手段を設けたもの（特公昭５７−３８４４号公報）や
、比例制御弁の通電回路の抵抗値を切替えるもの（特公
昭６０−２９８５２号公報）などが紹介されている。

［発明が解決しようとする課Ｈ］ しかし、上記の各発明では、いずれも比例制御弁への通
電回路による電流値を直接変更するため、切替えによっ
て得られる特性は、同一機種におけるガス種変更程度だ
けであり、その際、それぞれのガス種に十分適した特性
が得られに＜＜、最適の特性を切替えによって得ること
は困難であるという問題がある。

本発明は、それぞれの燃料に応じて最適の通電電流特性
を得ることができるとともに、異なった燃料や異なった
機種においてもそれに適した通電電流特性を容易に得る
ことができる比例弁制御装置を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、バーナへ燃料を供給する燃料供給路中に設け
られ前記バーナへの燃料供給量を通電電流に応じて制御
する比例制御弁と、前記バーナの必要燃焼量に応じて前
記比例制御弁の通電電流を制御する制御手段とからなる
比例弁制御装置において、前記制御手段は、前記必要燃
焼量に応じて前記比例制御弁への通電電流値を記憶した
ＲＯＭと、該ＲＯＭに記憶された前記通電電流値に基づ
いて前記比例制御弁を制御する計数形計算機とからなる
ことを技術的手段とする。

［作用］ 本発明では、比例制御弁への通電電流値は、バーナの必
要燃焼量に応じて、且つ使用される燃料に応じてＲＯＭ
に記憶されており、計数形計算機は必要燃焼量に応じて
比例制御弁を制御するとき、ＲＯＭに記憶された通電電
流値に基づいて制御する。

［発明の効果］ 本発明では、比例制御弁への通電は、ＲＯＭに記憶され
た通電電流値に基づいて行われる。従って、バーナの必
要燃焼量に対応して任意の通電電流値を容易に設定する
ことができるため、異なった燃料についても簡単にその
燃料に応じた特性を備えた比例弁制御装置を構成するこ
とができる。

また、異なった機種として比例制御弁を制御する場合に
も、必要燃焼量に対応して通電電流値を設定すればその
まま制御することができるため、同じ基本構成を備えた
比例弁制御装置を設計し、それぞれの機種に応じてＲＯ
Ｍを変更するだけで様々な特性を備えた比例弁制御装置
を得ることができる。

［実施例］ 次に本発明の比例弁制御装置を備えたガス給湯器の実施
例に基づき説明する。

第２図に概略を示す本実施例のガス給湯器は、燃焼器１
０と、燃料管２０と、木管３０と、制御装置４０とから
構成される。

燃焼器１０は、給湯器ケース１内に設けられたバーナ群
１１と燃焼用空気を供給する燃焼用ファン１２とからな
り、ノズル１３から供給される燃料ガスを燃焼用ファン
１２によって供給される一次空気のみで燃焼する全−次
空気燃焼を行い、燃焼ガスは排気口２から排出される。

バーナ群１１は複数のりボンバーナを２列に配した２連
式バーナとなっており、また、バー→−群１１近傍の上
方には、点火装置のスパーカ１４、炎検知のためのフレ
ームロッド１５およびサーモカップル１６がそれぞれ設
けられている。

燃料管２０は、燃料ガスをノズル１３へ供給するガス管
で、その上流側から順に元電磁弁２１、主電磁弁２２が
、さらにバーナ群１１への燃料供給量を調節する比例弁
２３とがそれぞれ設けられ、比例弁２３の下流では２連
式バーナの多連にそれぞれ燃料ガスを供給するために燃
料管２０は分岐しており、分岐した一方の燃料管２０に
は、バーナ群１１のうち１連のみを燃焼させるために、
切替弁２４を備えている。

水管３０は、図示しない水供給源および給湯口とそれぞ
れ接続された供給管３１および給湯管３１ａと、これら
を連通して設けられた熱交換器３２およびバイパス管３
２ａとからなり、供給管３１から供給される水の一部は
熱交換器３２を介して、残る部分はバイパス管３２ａを
介して給湯管３１ａへ導かれ、熱交換器３２およびバイ
パス管３２ａの下流側の合流部にはバイパス弁３３が設
けられ、熱交換器３２によって加熱される水と、バイパ
ス管３２ａによってそのまま導かれる水の割合を適切に
調節して混合する。

一方、供給管３１には上流側より水量制御弁３４、水流
センサ３５および入水温サーミスタ３６が、また熱交換
器３２の下流には熱交換サーミスタ３７が、給湯管３１
ａには出湯温サーミスタ３８がそれぞれ備えられ、さら
に給湯管３１ａには図示しない凍結予防し−タが備えら
れている。

なお、バイパス弁３３および水量制御弁３４は、それぞ
れ備えられたギヤドモータにより駆動され、また水流セ
ンサ３５は、供給管３１内を通過する水流により回転す
る図示しない羽根車の回転数に応じた数のパルスを出力
する。

制御装置４０は、第１図に示すとおり、ガス給湯器に備
えられた上記の各部分との信号交換のためのインターフ
ェース４１となる各回路と、制御装置１１ｆ４０の中心
となるマイクロコンピュータ４２と、安全確保のための
安全回路４３および電磁弁通電リレー回路４４と、これ
らすべてに電力を供給する電源部４５とからなり、さら
にガス給湯器の作動を操作するためのコントローラ４６
と、マイクロコンピュータ４２の作動モードを予め設定
するためのモード設定回路４７を備えている。

まず、インターフェース４１としての各回路を説明する
。

スパーカ回路５１は、スパーカ１４に火花放電を行うた
めの高電圧を発生する高電圧発生部と、スパーカ１４で
の火花放電を検知するための放電検知部とからなる。

炎温度検出回路５２は、検知する炎の温度に応じたサー
モカップル１６の出力電圧を制御信号として使用するた
めに増幅する回路で、増幅された信号は燃焼時の空燃比
の制御に利用される。

水温検出回路５３は、水管３０に配された各サーミスタ
の抵抗値からそれぞれの温度信号を得るための回路で、
温度信号は、電源電圧を各サーミスタと直列に接続され
た抵抗によって分圧して得られる。

ギヤドモータ駆動回路５４は、水量制御弁３４とバイパ
ス弁３３とをそれぞれ駆動するためのギヤドモータの通
電回路で、各ギヤドモータは答弁の開度を検出するため
に備えられた図示しないポテンショメータの抵抗値に基
づいて制御される。

ファン回路５５は、マイクロコンピュータ４２から伝送
されるパルス信号に基づいて燃焼用ファン１２を駆動す
るための回路であり、伝送されるパルス信号のパルス幅
に応じた出力電圧をファン駆動回路の制御電圧として印
加する。また、燃焼用ファン１２の回転数信号をマイク
ロコンピュータ４２へ送出するための回転数検出回路を
備えている。

比例弁口路５６は、燃料ガスを調節する比例弁２３への
通電を行う回路である。

炎検知回路５８は、フレームロッド１５によって炎を検
知して炎検知信号を得るための回路で、炎検知信号はマ
イクロコンピュータ４２および安全回路４３へそれぞれ
送出される。

水流回路５９は、水管３０内を通過する水量に応じて発
生される水流センサ３５からのパルス信号に基づいて、
パルス信号をマイクロコンピュータ４２へ伝送するとと
もに、水管３０内を通過する水量が一定量以上になった
とき、スイッチング信号を電源部４５のリレー回路用電
源４５ｂへ送出し、水流信号を安全回路４３へ伝送する
。

マイクロコンピュータ４２は、本実施例のガス給湯器だ
けでなく、給湯量や大きさが異なる他の給湯器にも兼用
できるように設計され、その作動に必要なプログラムお
よび各データの一部を収容した記憶装置を内蔵したカス
タムＬＳＩで、所定のシーケンス制御と、燃焼量制御お
よび水量制御を行う。

燃焼量制御および水産制御では、入水温サーミスタ３６
、熱交換サーミスタ３７、コントローラ４６、水流セン
サ３５からの信号によって予め燃焼量および水量を制御
するフィードフォワード制御と、所定の条件になったと
きには、さらに出湯温サーミスタ３８によって燃焼量お
よび水量を補正するフィードバック制御を行っている。

燃焼量制御では、各サーミスタ等から決定された燃焼量
に基づいて燃焼用ファン１２を制御し、さらにその回転
数に応じて比例弁２３の通電電流を制御している。しか
し、同じ発熱量を得る場合でも、使用する燃料ガスの種
類が異なると、その流量が大きく異なるため、単純に燃
焼用ファン１２の回転数に対応させて比例弁２３の通電
電流値を決定することができない、そこで本実施例では
、他のガス種との兼用ができる設計とするために、比例
弁２３への電流値は、使用するガス種毎に予め燃焼用フ
ァン１２の回転数に対応させて決定しな、例えば第３図
の実線Ａに示すような特性で、電流値をＲＯＭ４２ａに
記憶させている。

ＲＯＭ４２ａは、マイクロコンピュータ４２の各データ
バスと接続され、マイクロコンピュータ４２からの制御
によって必要なデータが逐次読み出されるものであり、
マイクロコンピュータ４２は入力される燃焼用ファン１
２の回転数に対応させて読み出し、それを比例弁２３へ
の制御出力としている。ここでＲＯＭ４２ａに記憶され
る通電電流値としてのデータは、燃焼用ファン１２の回
転数に対応して自由に設定できるものであるため、ガス
種毎に細かい特性を与えることができる。

この結果、本実施例の制御装置４０は、使用するガス種
に応じたデータを有するＲＯＭ４２ａを備えるだけで、
異なるガス種の給湯器にも使用することができ、第３図
の実線Ｂ、実線Ｃにも示すように、通電電流範囲を自由
に設定できるため、それぞれのガス種に合った細かい特
性を与えることができる。

なおこのＲＯＭ４２ａは、必要とされるガス種に応じて
工場出荷時に制御装置４０内の図示しない基板に設けら
れたＲＯＭソケットに挿入、固定され、通常は一旦固定
されればその後変更の必要はない。

電磁弁通電リレー回路４４は、元電磁弁２１、主電磁弁
２２および切替弁２４をマイクロコンピュータ４２から
の制御信号によってそれぞれ通電するためのリレーから
なる回路である。

電源部４５は、図示しないプラグをコンセントに差込む
と制御装置４０の上記各回路を作動させるための電力を
、それぞれの回路に必要な電圧に変換して常時供給する
もので、特に本実施例では、マイクロコンピュータ４２
へ電力を供給するマイコン用電源４５ａと、電磁弁通電
リレー回路４４へ電力を供給するリレー回路用電源４５
ｂには、安全回路４３からの通電停止信号によって電力
供給を停止するスイッチング機能があり、マイクロコン
ピュータ４２の作動を停止させるとともに各電磁弁への
通電を停止して、燃料の供給を停止する。

また、電磁弁通電リレー回路４４へ電力を供給するリレ
ー回路用電源４５ｂでは、水流回路５９からのスイッチ
ング信号が伝送される場合にのみ各電磁弁への通電が可
能になっていて、水流が検知されない場合にはバーナ群
１１へ燃料ガスが供給されないため、空焚きの心配がな
い。

なお、電源部４５は商用電源と接続する電路中に、図示
しない温度ヒユーズ、オーバーし−トスイッチを備えて
いて、さらに安全を確保している。

コントローラ４６は、ガス給湯器の作動状態を設定操作
するためのもので、マイクロコンピュータ４２と信号交
換をするために、通信回路５７からの電力によって作動
する小容量のマイクロコンピュータと通信回路とを備え
、設定信号を変調してマイクロコンピュータ４２へ送出
する。またコントローラ４６には表示機能があり、設定
した出湯温を液晶等のディジタル数字によって表示する
とともに、燃焼器１０での燃焼中をランプによって表示
する。

モード設定回路４７は、マイクロコンピュータ４２の作
動モードを、リモコンの有無、給湯能力、排気設備等に
応じて、工場からの出荷時やガス給湯器の設置時に、予
め設定しておくための回路であり、マイクロコンピュー
タ４２をなすカスタムＩＣの各端子に接続されたデイツ
プスイッチによって設定される。

以上の構成からなる本実施例のガス給湯器は次のとおり
作動する。

使用者がコントローラ４６の図示しない運転スイッチを
入れ、出湯温度を設定すると、燃焼用ファン１２が回転
を開始する。また、図示しない水栓を操作すると、水管
３０内には水が流入し、供給管３１によって供給される
水は、水量制御弁３４、水流センサ３５を通過して、熱
交換器３２およびバイパス管３２ａへ流入し、バイパス
弁３３でそれぞれの流出量が調節されて、給湯管３１ａ
を介して図示しない給湯口から流出する。

水流センサ３５から水流回路５９を介して伝送される水
流信号と水流に応じたパルス信号は、電磁弁通電リレー
回路４４およびマイクロコンビュ−タ４２へ伝送される
。

すると電磁弁通電リレー回路４４では、マイクロコンピ
ュータ４２の制御信号に応じて各電磁弁が通電可能な状
態になり、一方、マイクロコンピュータ４２は、水流回
路５９から伝送されるパルス信号が所定数以上検知され
ると、燃焼器１０の点火作動として、スパーカ回路５１
の高電圧発生部を通電してスパーカ１４に火花放電を行
う。

スパーカ１４での火花放電がスパーカ回路５１の作動検
知部で検知されると、マイクロコンピュータ４２は、そ
れまで閉状態にする信号であった元電磁弁２１および主
電磁弁２２のの制御信号を、開状態にする信号に変更し
て送出する。

従って、元電磁弁２１と主電磁弁２２は、電磁弁通電リ
レー回路４４によって通電され、燃料ガスはノズル１３
から噴出して燃焼用空気と混合されてバーナ群１１へ供
給され、すでに作動しているスパーカ１４によって点火
される。

着火がフレームロッド１５によって検知され、炎検知信
号が炎検知回路５８から送出されると、入水温サーミス
タ３６、熱交換サーミスタ３７、出湯温サーミスタ３８
の各サーミスタおよび水流センサ３５からの検知信号お
よびコントローラ４６からの設定信号、に基づいて必要
な燃焼量が計算され、その計算結果に基づいて燃焼用フ
ァン１２、比例弁２３、切替弁２４、バイパス弁３３お
よび水量制御弁３４が制御される。また、着火後には、
サーモカップル１６からの信号に基づいて空燃比の補正
制御も行われるが、この制御はサーモカップル１６の温
度が安定するまでの一定時間には行われない。

その後、出湯量や設定温度の変更があると、その変更に
応じて水量制御や燃焼量制御が行われる。

水量制御では、バイパス弁３３による熱交換器３２とバ
イパス管３２ａとの通過流量の割合が変更される。また
燃焼量の変更では、計算された燃焼量に応じて燃焼用フ
ァン１２が制御され、さらにその回転数に応じてＲＯＭ
４２ａから読み出された通電電流値に基づいて比例弁２
３が通電される。

以上のとおり、本発明の比例弁制御装置によれば、決定
された燃焼量に応じて供給される燃料の供給量は、予め
通電電流値を記憶したＲＯＭからその燃焼量に対応して
読み出されるため、比例弁の特性を細かく自由に設定す
ることができる。従って、異なった特性を容易に設定で
きることから、燃料の種類が異なった燃焼装置にも、使
用することができる。

本実施例では、ガス給湯器を実施例として示したが、暖
房機や液体燃料を使用する燃焼装置にも使用することが
できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本実施例のガス給湯器の制御装置を示すブロッ
ク図、第２図は本発明の実施例を示すガス給湯器の概略
構成図、第３図は比例弁の電流値特性の一例を示す特性
図である。 図中、４０・・・制御装置（比例弁制御装置）、４訃・
・マイクロコンピュータ（計数形計算８１）　、　４２
ａ・・・ＲＯＭ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）バーナへ燃料を供給する燃料供給路中に設けられ前
   記バーナへの燃料供給量を通電電流に応じて制御する比
   例制御弁と、前記バーナの必要燃焼量に応じて前記比例
   制御弁の通電電流を制御する制御手段とからなる比例弁
   制御装置において、前記制御手段は、前記必要燃焼量に
   応じて前記比例制御弁への通電電流値を記憶したＲＯＭ
   と、該ＲＯＭに記憶された前記通電電流値に基づいて前
   記比例制御弁を制御する計数形計算機とからなることを
   特徴とする比例弁制御装置。