JPH02223723A - 強制燃焼式燃焼装置の制御装置 - 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、燃焼部に形成される炎の温度により空燃比を
検出し、その検出した空燃比が適正な範囲の空燃比を保
つように、燃料の供給量または燃焼用空気量の少なくと
も一方を制御する強制燃焼式燃焼装置の制御装置に関す
る。

［従来の技術］ 燃焼部に燃料を供給するとともに、燃焼部に供給された
燃料を完全燃焼させるのに必要な燃焼用の空気を強制的
に燃焼部へ供給して、燃焼部で燃料の燃焼を行う強制燃
焼式の燃焼装置がある。

この強制燃焼式の燃焼装置は、燃焼部に強制的に供給さ
れた燃焼用の空気によって、燃焼部に供給された燃料を
完全燃焼する必要がある。このため、空燃比が空気過剰
（リーン）のある適正な範囲に保たれるように燃料の供
給量、あるいは燃焼用の空気址の少なくとも一方が制御
装置によって制御されている。

なお、この制御装置ηは、空燃比を検出するために空燃
比検出手段を必要とする。この空燃比検出手段として、
燃焼部に形成される炎の温度がら空燃比を検出するもの
がある。これは、第５図に示すように、はぼ空燃比０．
９で炎の燃焼速度が速く、空燃比が０．９から遠のくに
つれて燃焼速度が遅くなることを利用したものである。

これは炎の温度を検出した際（理論空燃比よりもリーン
（！ｌＩＩで燃焼していると仮定して）、温度が上昇す
るにしたがって空燃比が小さくなり（リッチ側へ移行し
）、逆に温度が下降するにしたがって空燃比が大きくな
る（リーン側へ移行する）ものである。つまり、炎の温
度と燃焼量とを比較することにより、空燃比を検出する
ことができるものである。

炎の温度を検出する手段として例えばサーモカップル（
熱電対）を用いたものがある。このサーモカップルは、
空燃比が変化し、炎の温度が変化した際、加熱または冷
却されるのに時間を要する。

同様に、燃焼量が変化した際も、サーモカップルが加熱
または冷却されるのに時間を要する。このため、実際の
燃焼状態の変化とサーモカップルが検出した燃焼状態の
変化との間に時間的な誤ｘが生じてしまう。

このため、空燃比が変化しなり、燃焼量が変化したりす
ると、実際の燃焼状態と、サーモカップルの検出する燃
焼状態とは異なってしまう。そして、制御装置は、サー
モカップルの検出する実際の燃焼状態とは異なった値に
よって燃料の供給量か、あるいは燃焼用空気の供給量の
少なくとも一方を制御し、空燃比を適正な範囲に保とう
とする。

この結果、第１０図に示すように、目標の空燃比にオー
バーシュートを繰り返し゛Ｃ収束する。

そして、従来の空燃比をリッチ側へ移行させる速度と、
空燃比をリーン側へ移行させる速度は、同様な速度とし
ていた。つまり、制御装置は、空燃比制御を行うため、
燃料の増減する速度、あるいは送風量の増減する速度を
同じにしていた。この結果、従来の制御装置の制御では
、燃焼状態がオーバーシュートにより目標の空燃比から
リッチ側に存在する時間と、リーン側に存在する時間と
が基本的に同じ長さであった。

［発明が解決しようとする課題］ 第１１図に空燃比を変化させた場合のサーモカップルの
出力と、炎の状態との関係とを表すタイムチャー１〜を
示す。なお、図中実線丁は、空燃比を適正な値からリッ
チ側へ移行させたもので、実線■は、空燃比を適正な値
からリーン側へ移行させたものを示す。

この第１１図のタイムチャートから判るように、空燃比
をリーン側へ移行させると、燃焼速度が遅くなって炎が
リフトし、短い時間（この例では１５秒）で失火してし
まう、また逆に、空燃比をリッチ側へ移行させると、燃
焼速度が速くなり、逆火（例えばセラミック製バーナの
裏面に炎が形成されること）が発生するには長い時間（
この例では２００秒）の余裕がある。

つまり、実際の燃焼状態は、目標の空燃比がらリッチ側
に存在する時間は長くても良いが、り一ン側に存在する
時間が長くなるとリフｌ−して失火してしまう可能性が
高くなる。

このため、従来の制御装置では、」、述のごとく、実際
の燃焼状態がオーバーシュートにより目標の空燃比から
リッチ側に存在する時間と、リーンＩＩＪＩＩに存在す
る時間とが基本的に同じ長さであったがゆえ、実際の燃
焼状態がリーン側に存在する時間が長く、失火する可能
性が高かった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、実際の燃焼状態が、目標の空燃比からリーン側に存
在する時間を短くし、炎のリフトにより失火するのを防
ぐことのできる強制燃焼式燃焼装置の制御装置の提供に
ある。

［課題を解決するための手段１ 上記の目的を達成するために、本発明の強制燃焼式燃焼
装置の制御装置は、第１図の概略ブロック図に示すよう
に、燃料の燃焼を行う燃焼部１と、該燃焼部１に燃料を
供給する燃料供給手段２と、該燃料供給手段２によって
前記燃焼部１に供給される燃料を燃焼させるに必要な燃
焼用の空気を、強制的に前記燃焼部１へ供給する送風ｆ
ｉ３と、燃焼部１に形成される炎の温度により空燃比を
検出する空燃比検出手段４を備え、該空燃比検出手段４
の検出する空燃比に応じて前記燃料供給手段２による燃
料の供給量、または前記送風機３による送風量の少なく
とも一方を補正制御し、空燃比を適止な範囲に保つ制御
装置５とを具備する強制燃焼式燃焼装置において、前記
制御装置５は、空燃比をリッヂ側へ移行させる際に、燃
料の増加速度を速くする、あるいは送風量の減少速度を
速くするリッチ制御手段６を備え、空燃比をリーン側へ
移行させる際に、燃料の減少速度を遅くする、あるいは
送風量の増加速度を遅くするリーン制御手段７を備えた
ことを技術的手段とする。

１作用コ 上記のように構成された強制燃焼式燃焼装置の制御装置
の作用を説明する。

イ）燃焼部に供給される燃料の供給量が増加しなり、燃
焼用空気の供給量が減少して実際の空燃比がリッチ側へ
移行したり、あるいは燃焼部が増加して、炎の温度が上
昇した場合の空燃比制御について説明する。

実際の炎の温度の上昇にともなって、空燃比検出手段の
検出する炎の温度も」−昇する。しかるに、空燃比検出
手段で検出する炎の温度は、実際の炎の温度の変化に対
し、時間遅れを生じるため、実際の温度より低い温度を
検出する。

空燃比検出手段が、実際の温度よりも低い温度を検出す
ると、制御装置は、実際の炎の温度より低い温度に基づ
いて空燃比を適正な範囲に保とうとする。つまり、空燃
比をリッチ側Ｊ＼移行さぜ°Ｃ１空燃比を適正な値に戻
すリッチ制御手段が作動する。

リッチ制御手段は、燃料の増加速度を速くする、あるい
は送風量の減少速度を速くすることにより、空燃比を重
い時間でリッチ側へ移行させる。この結果、空燃比が目
標の空燃比より、リッチ側に移行している時間が、従来
に比較して長くなる。

口）逆に、燃焼部に供給される燃料の供給量が減少した
り、燃焼用空気の供給量が増加して実際の空燃比がリー
ン側へ移行したり、あるいは燃焼部が減少して、炎の温
度が降下した場合の空燃比制御について説明する。

実際の炎の温度の降下にともなつ゛Ｃ１空燃比検出■段
の検出する炎の温度も降下する。しかるに、空燃比検出
手段で検出する炎の温度は、実際の炎の温度の変化に対
し、時間遅れを生じるため、実際の温度より高い温度を
検出する。

空燃比検出手段が、実際の炎の温度よりも高い温度を検
出すると、制御装置は、実際の炎の温度より高い温度に
基づいて空燃比を適正な範囲に保とうとする。つまり、
空燃比をリーン側へ移行させて、空燃比を適止な値に戻
すリーン制御手段が作動する。

リーン制御手段は、燃料の減少速度を遅く、あるいは送
風量の増加速度を遅くすることにより、空燃比をゆっく
りリーン側ｌ＼移行させる。この結果、空燃比が目標の
空燃比より、リーン側に移行している時間を従来に比較
して短く抑えることができる。

［発明の効果］ 本発明は、以上に説明したように構成されているので、
以下に記載されたような効果を奏する。

空燃比検出手段によって、空燃比をリッチ側へ移行さぜ
る際はリッヂ側に移行する時間が長くなり、逆に、空燃
比をリーン側へ移行する際はり−ン側に移行する時間が
短くなる。

このため、目標の空燃比からリーン側に存在する時間を
短くし、炎のリフトにより失火するのを防ぐことができ
る。なお、逆にリッチ側に存在する時間は従来より長く
なるが、リッチ側に存在することによる不具合（例えば
、失火や逆火）が発生するには、長い時間の余裕がある
ため、リッチ側に存在する時間が従来より少し長くなっ
ても不具合は生じない。

［実施例コ 次に、本発明の強制燃焼式燃焼装置の制御装置を図に示
す一実施例に基づき説明する。

（第１実施例） 第２図に本発明を適用するバイパスミキシング式のガス
給湯器の概略図を示す。

このガス給湯器は、大別してガスの燃焼を行う燃焼部１
１を備えた燃焼通路１０と、ガス供給配管２０と、水配
管３０と、制御装置４０とから構成されている。

燃焼通路１０は、セラミック製の表面燃焼式バーナ１２
を内部に配設している。このバーナ１２の上流には、ガ
ス供給配管２０から供給されるガスを、バーナ１２の」
・面の燃焼部１１で燃焼させるに必要な燃焼用の空気を
、強制的に燃焼部１１へ供給する送風機１３が取り付け
られている。また、燃焼通路１０の下流には、燃焼部１
１で発生した燃焼ガスを排出する排気口（図示しない）
が設けられている。

ガス供給配管２０は、本発明の燃料供給手段で、送風機
１３の遠心式ファン１４の内周に開口するノズル２１へ
、燃料のガスを供給する。なお、ノズル２１より流出し
たガスは、送風機１３の発生する空気流によって燃焼用
空気と撹拌され、燃焼部１１に供給される。ガス供給配
管２０は、」・、流側より元電磁弁２２、主電磁弁２３
、比例弁２４が順次設けられている。

比例弁２４の下流は２つに分岐され、一方には切替用電
磁弁２５、他方にはオリフィス２６が設けられている。

なお、元電磁弁２２、主電磁弁２３および切替用電磁弁
２５は、通電制御によってガス供給配管２０を１７Ｆ！
閉するもので、比例弁２４は通電量に応じて開口比が変
化し、ノズル２１に供給されるガス１えを調節するもの
である。

水配管３０は、一方が水の供給源に接続され、他方が給
湯口に接続されるもので、ガスの燃焼によって発生する
熱と内部を流れる水とを熱交換し、内部を通過する水を
加熱する熱交換器３１と、この熱交換器３１をバイパス
するバイパス水路３２とを備える。

熱交換器３１とバイパス水路３２どの分岐路の上流の水
配管３０には、熱交換器３１とバイパス水路３２とに流
入する水圧が変化しても、流入する水量を一定に保つガ
バナ弁の機能と、水量を調節する水量調節弁の機能とが
組み合わされた電動水量制御装置３３が設けられている
。また、バイパス水路３２には、バイパス水路３２を通
過する水量の調節、およびバイパス水路３２の開閉が可
能な絞り弁３４が設けられＣいる。

なお、電動水量制御装置３３の絞り比は、熱交換器３１
およびバイパス水路３２へ流入する水の総量を規制する
ため、絞り弁３４と同じか、絞り弁３４より小さく設け
られている。また、電動水量制御装置３３と絞り弁３４
は、水量を調節する手段として、水路を開閉可能な弁体
をギアドモータを用いて駆動している。

制御装置４０は、第３図に示すように、マイクロコンピ
ュータ４１、リレー回路４２および駆動回路４３から構
成されるもので、使用者によって操作されるコントロー
ラ４４や各種センサの出力に応じて、バーナ１２に着火
を行うスパーカ４５、元電磁弁２２、主電磁弁２３、比
例弁２４、切替用電磁弁２５、電動水量制御装置３３、
絞り弁３４を通電制御するものである。

制御装置４０の各種センサは、バーナ１２の炎の検出す
るフレームロッド４６、バーナ１２の炎の温度を検出す
ることにより空燃比を検出する、本発明の空燃比検出手
段であるサーモカップル４７、電動水量制御装置３３お
よび絞り弁３４の弁体に連動し、弁体の開度を検出する
ポテンショメータ４８．４９、送風機１３０回転速度を
検出する回転速度センサ５０、熱交換器３１およびバイ
パス水路３２の１６流の水の温度を検出する入水温度セ
ンサ５１、熱交換器３１を通過した湯温を検出する温度
センサ５２、熱交換器３１およびバイパス水路３２を通
過し、混合された湯温を検出する出湯温度センサ５３、
熱交換器３１およびバイパス水路３２に流入する水量を
検出する水星検出センサ５４を備える。

次に、コンピュータ４１による燃焼制御について簡単に
説明する。

本実施例の燃焼制御は、ファン先行型である。

本実施例のファン先行型は、制御袋Ｗ４０で決定された
燃焼量に応じて送風屓が得られるように送風機１３の回
転速度を決定し、送風機１３の回転速度から、送風量に
応じたガスが燃焼部１１で得られるように、比例弁２４
の開度や切替用電磁弁２５の開閉を決定する。そして、
サーモカップル４７の検出する炎の温度に基づいて燃焼
部１１に供給されるガス量を補正して空燃比を一定に保
つものである。なお、サーモカップル４７の検出する炎
の温度に基づいて、送風ｆｉ１３の回転速度を補正し”
Ｃ、ガスの供給１が変化しないように設けても良い。

具体的には、使用者が給湯口に接続されたカランを操作
し、水配管３０に水流が生じると、水量検出センサ５４
が水の流れを検出し、燃焼が開始される。燃焼開始後の
燃焼量は、コントローラ４４によって設定された設定温
度が得られるように、各種センサによって得られた水量
、入水温度、熱交換器３１を通過した湯温、ミキシング
湯温く出湯温度）等より決定される。送風機１３は決定
された燃焼量に応じた風量をバーナ１２に供給するよう
に電圧が制御される。そして、送風機１３の回転速度や
バーナ１２の炎の温度に応じたガス量が得られるように
、比例弁２４および切替用電磁弁２５が通電制御される
。

なお、燃焼量は、熱交換器３１を通過した湯温が、燃焼
によって発生した水（ドレン水）が熱交換器３１に付着
しない温度（例えば６０℃）以上に維持されるように決
定される。

次に、コンピュータ４１による水量制御について簡単に
説明する。

絞り弁３４は、入水温度、設定温度、熱交換器３１を通
過した湯温、出湯温度より算出された適切な開度で固定
される。なおこの固定は、バイパス水路３２を流れる流
量が、熱交換器３１を流れる水量の２倍となるように設
定されている。つまり、バイパス水路３２と熱交換器３
１との流通抵抗の比は、絞り弁３４により約２：１とさ
れる。また、絞り弁３４の開度の固定は、入水量が少な
い場合や、出湯温度を低下させる場合に解除され、入水
量、出湯温度に応じて算出された開度となるように絞り
弁３４が通電制御される。

また、電動水量制御装置３３は、出湯温度が得られるの
に必要な最大流量を越えないように通電制御される。

次に、コンピュータ４１内にプログラムされたリッチ制
御手段５５、リーン制御手段５６について説明する。

上述のように、燃焼部１１における空燃比は、サーモカ
ップル４７の出力に応じて、ガスの供給量を変化させて
制御している。

サーモカップル４７の起電力は、第４図に示すように、
燃焼量に対応している。また、第５図に示すように、空
燃比が変化すると燃焼速度が変化する。そして、目標の
空燃比よりもリッチ側へ移行すると燃焼速度が早くなっ
て炎の温度が高くなり、逆にリーン側へ移行すると燃焼
速度が遅くなって炎の温度が低くなる。このため、燃焼
量に応じた起電力が得られるようにガス量を補正制御す
ることにより、空燃比を適正な値に保つことができる。

そして、本実施例の制御装置４０のマイクロコンピュー
タ４１は、サーモカップル４７で検出した炎の温度、つ
まり起電力が、燃焼１に応すた起電力より低いときに、
燃焼状態が目標の空燃比よりもリーン側に移行している
と判断し、リッチ制御手段５５を作動させる。このリッ
チ制御手段５５は、空燃比をリッチ側へ移行させるもの
で、本実施例では、比例弁２４および切替用電磁弁２５
を制御し、ガスの供給量を増加させる。そしてその増化
速度は上述するリーン制御手段５６による減少速度に比
較して早く、その増加速度は、例えば５００ｋｃａｌ／
ｓに制限されている。

逆に、マイクロコンピュータ４１は、サーモカップル４
７で検出した炎の温度、つまり起電力が、燃焼量に応じ
た起電力より高いときに、燃焼状態が目標の空燃比より
もリッチ側に移行していると判断し、リーン制御手段５
６を作動させる。このり一ン制御手段５６は、空燃比を
リーン側へ移行させるもので、本実施例では、比例弁２
４および切替用電磁弁２５を制御し、ガスの供給量を減
少させる。そしてその減少速度は上述のリッチ制御手段
５５による増加速度に比較して遅く、その減少速度は、
例えば３０ｋｃａｌ／ｓに制限されている。

なお、サーモカップル４７は、炎の温度の変化により、
加熱あるいは冷却されても、急激に温度が変化しない、
このため、空燃比が変動したり、燃焼量が変化して、実
際の炎の温度が変化すると、サーモカップル４７の検出
する炎の温度は、実際の炎の温度との間に時間的な誤差
を生じる。

次に、空燃比補正の作動を簡単に左明する。

α）水量検出センサ５４の検出する水量が増加した直後
や、コントローラ４４の設定温度が高温側へ設定された
直後など、燃焼量が増加した直後は、第６図の時間ａ〜
ｂに示すように、サーモカップル４７の検出する温度が
、実際の炎の温度に追従せず、遅れる。

つまり、サーモカップル４７の検出速度の遅れにより、
サーモカップル４７は実際の炎の温度より低い温度に相
当する起電力を出力する。このため、マイクロコンピュ
ータ４１は、燃焼状態が目標の空燃比よりもリーン側へ
移行していると判定し、リッチ制御手段５５を作動さぜ
る。このリッチ制御手段５５の働きにより、急速にガス
の供給量を増加させる。このガスの供給量が急速に増え
ることにより、空燃比が素早くリッチ側へ移行して燃焼
速度が短い時間で速くなるとともに、実際の燃焼量も短
い時間で増加する。この結果、実際の炎の温度が急速に
上昇する。

実際の炎の温度の上昇に伴って、サーモカップル４１の
起電力が、送風機１３の回転速度に応じて設定された起
電力を越してしまう（時間ｂ）。

時間ａ〜ｂの間、実際の空燃比はリッチの状態とされて
いたため、サーモカップル４７は、オーバーシュー１−
Ｌ、送風機１３の回転速度に応じて設定された起電力よ
り、高い起電力を出力する（時間ｂ〜ｃ）、このため、
マイクロコンピュータ４１は、燃焼状態が目標の空燃比
よりもリッチ側ｌ＼移行していると判定し、リーン制御
手段５６を作動さぜる。

このリーン制御手段５６の勧きにより、ゆっくりとガス
の供給量が減少させる。ガスの供給量が減少することに
より、空燃比がリーン側へゆっくり移行し、燃焼速度が
ゆっくりと遅くなるとともに、実際の燃焼量もゆっくり
と減少する。この結果、実際の炎の温度が長い時間をか
けて下降する。

実際の炎の温度の下降に伴って、サーモカップル４７の
起電力が、送風機１３の回転速度に応じて設定された起
電力を下回ってしまう（時間ｃ）。

時間ｂ・−〇の後半は、実際の空燃比はリーンの状態と
されていたため、サーモカップル４７は、再びオーバー
シュートし、送風ｔ１！１３の回転速度に応じて設定さ
れた起電力より、低い起電力を出力する（時間Ｃ−′−
ｄ）、このため、マイクロコンピュータ４１は、燃焼状
態が目標の空燃比よりもリーン側へ移行しζいると判定
し、リッチ制御手段５５を作動させる。

上記リッチ制御手段５５とリーン制御手段５６が交互に
働き、実際の空燃比が目標の空燃比のオーバーシュート
を繰り返し、実際の空燃比が目標の空燃比に収束する。

β）水量検出センサ５４の検出する水量が減少した直後
や、コントローラ４４の設定温度が低温側へ設定された
直後など、上記の例とは逆に、燃焼量が減少した直後は
、第７図の時間ｅ〜ｆに示すように、サーモカップル４
７の検出する温度が、実際の炎の温度に追従せず、遅れ
る。

つまり、サーモカップル４７の検出速度の遅れにより、
サーモカップル４１は実際の炎の温度より高い温度に相
当する起電力を出力する。このため、マイクロコンピュ
ータ４１は、燃焼状態が目標の空燃比よりもリッチ側へ
移行していると判定し、リーン制御手段５６を作動さぜ
る。このリーン制御手段５６の働きにより、ガスの供給
量をゆっくり減少させる。このガスの供給量がゆっくり
減少することにより、空燃比が目標の空燃比よりゆっく
りリーン側へ移行し、燃焼速度がゆっくりと遅くなると
ともに、実際の燃焼量もゆっくりと減少する。

この結果、実際の炎の温度もゆっくりと下降する。

実際の炎の温度の下降に伴って、サーモカップル４７の
起電力が、送風機１３の回転速度に応じて設定された起
電力より低下してしまう（時間ｆ）。

時間ｅ・〜ｆの間、実際の空燃比はリーンの状態とされ
ていたため、サーモカップル４７は、リーン側ヘオーバ
ーシュートし、送風機１３の回転速度に応じて設定され
た起電力より、低い起電力を出力する（時間ｆ〜ｇ）、
このため、マイクロコンビュータ４１は、燃焼状態が目
標の空燃比よりもり−ン側へ移行していると判定し、リ
ッチ制御手段５５を作動させる。このリッチ制御手段５
５の働きにより、ガスの供給量が素早く増加される。ガ
スの供給量が増加することにより、空燃比がリッチ側へ
素早く移行し、燃焼速度が短い時間で速くなるとともに
、実際の燃焼量も素早く増加する。この結果、実際の炎
の温度も素早く」、昇する。

実際の炎の温度の」ユ昇に伴って、サーモカップル４７
の起電力が、送風機１３の回転速度に応じて設定された
起電力を上回ってしまう（時間ｇ）。つまり、時間ｆ〜
ｇの後半は、実際の空燃比はリッチの状態とされていた
ため、サーモカップル４７は、再びオーバーシュートシ
、送風機１３の回転速度に応じて設定された起電力より
、高い起電力を出力する（時間ｇ〜１１）、このため、
マイクロコンピュータ４１は、燃焼状態が目標の空燃比
よりもリッチ側へ移行していると判定し、リーン制御手
段５５を作動させる。

つまり、上記リーン制御手段５６とリッチ制御手段５５
が交互に働き、実際の空燃比がオーバーシュートを繰り
返し、目標の空燃比に収束する。

上記に示したように、燃焼量が変化した際、実際の空燃
比が目標の空燃比のオーバーシュートを繰り返し、目標
の空燃比に収束する。このオーバーシュートを縁り返す
際、実際の空燃比は、目標の空燃比よりリッチ側に移行
する時間が長くなり、逆に、リーン側に移行する時間が
短くなる。

つまり、実際の空燃比が目標の空燃比からり−ン側に存
在する時間を短くすることができる。このため、炎のリ
フトにより失火するのを防ぐことができる。

なお、逆にリッチ側に存在する時間は従来より長くなる
が、リッチ側に存在することによる逆火が発生するには
、長い時間の余裕があるため、リッチ側に存在する時間
が従来より長くなっても逆火は生じない。

なお、オーバーシュートにより空燃比が変化するが、そ
の変化する範囲は適正な空燃比の範囲内とされ、燃焼に
不都合は生じない。

なお、上記の実施例では、燃焼量が変化した際を例に示
したが、ガスの供給量が変化したり、あるいは燃焼用空
気量が変化した場合も、上記と同様な作動により、実際
の空燃比がオーバーシュートを繰り返し、目標の空燃比
に収束する。そして、オーバーシュートを繰り返す際、
実際の空燃比は、目標の空燃比よりリッチ側に移行する
時間が長くなり、逆に、リーン側に移行する時間が雉く
なる。

このため、目標の空燃比からリーン側に存在する時間を
短くすることができ、炎のリフトにより失火するのを防
ぐことができる。

なお、燃焼中にガスの供給量が変化する要因としては、
同一のガス供給配管に接続された他のガス機器のガスの
使用量の変化や、ガスの供給圧の変動などが考えられる
。また、送風機の回転速度が一定でも燃焼中に燃焼用空
気の供給量が変化する要因としては、セラミック製バー
ナ１２が着火初期の低温状態から高温（常温）に移行す
る際に生じる送風量の変化や、燃焼用の空気を燃焼通路
１０内へ取り入れる開口部に空気の抵抗物が置かれた場
合などが考えられる。

（第２実施例） 第８図に第２実施例の概略構成図を示す。

本実施例は、リーン制御手段５６によって空燃比をリー
ン側へ移行させる際、初めは速くリーン側へ移行させ、
のちにゆっくりとした速度でリーン側へ移行させるもの
である。

また、本実施例の強制燃焼式燃焼装置も、」二足実施例
同様、制御装置４０によって決定された燃焼量に応じた
回転速度で送風機が駆動され、送風機１３の回転速度、
およびサーモカップル４７の検出する炎の温度によって
比例弁２４の開度が決定されるファン先行型のものであ
る。

リーン制御手段５６は、上述の実施例のごとく、サーモ
カップル４７の検出温度が、目標の温度を越えると、空
燃比がリッチであると判断して比例弁２４の通電量の減
算を開始するもので、本実施例のリーン制御手段５６は
、リーン側への移行速度を変化させるべくリーン移行速
度切替手段５７を備える。

このリーン移動速度切替手段５７は、カウント手段５８
と、急速移行手段５９と、低速移行手段６０とからなる
。なお、カランＩ・手段５８、急速移行手段５９および
低速移行手段６０を含むリーン移動速度切替手段５７は
、制御装ｖ４０のマイクロコンピュータ４１にプログラ
ミングされたものである。

カウント手段５８は、サーモカップル４７の検出温度が
目標の温度を越え、比例弁２４の通電量の減算が開始さ
れると、その減算した通電量の総量をカランＩ・するも
のである。

急速移行手段５９は、カウント手段５８のカウントする
減算量の総量が所定値に達するまでは、比例弁２４への
通電量の減算速度を速くするものである。

この減算速度の勾配は、リッチ制御手段５５による比例
弁通電量の加算速度の勾配よりも、例えば２／３はと桜
やかに設定されている。つまり、空燃比がリッチ側へ移
行する速度よりも、リーン側へ移行する速度のほうがや
や遅く設定され“Ｃいる。

低速移行手段６０は、カウント手段５８のカウントした
減算量の総量が所定値に達すると、比例弁通電量の減算
速度を遅くするものである。具体的な一例を」−げると
、急速移行手段５９による比例弁通電量の減算速度を１
／１０程に低下さぜたものである。

この結果、カウント手段５８のカウント手段た減算量の
総量が所定値に達すると、空燃比がリーン側へ移行する
速度が大変遅くなる。

次に、上記の作動を第９図のタイムチャートを用いて簡
単に説明する。

制御装′Ｉ１．４０の働きにより燃焼量が増加した直後
は、第９図の時間ａ１〜ｂ１に示すように、サーモカッ
プル４７の検出する温度が、実際の炎の温度に追従せず
、遅れる。

その結果、サーモカップル４７は、サーモカップル４γ
の検出速度の遅れにより、実際の炎の温度より低い温度
に相当する起電力を出力する。このため、マイクロコン
ピュータ４１は、燃焼状態が目標の空燃比よりもリーン
側へ移行していると判定し、リッチ制御手段５５を作動
させる。このリッチ制御手段５５は、急速にガスの供給
量を増加させる。このガスの供給量が急速に増えること
により、空燃比が素早くリッチ側へ移行し、実際の炎の
温度が急速に十昇する。

実際の炎の温度の−■−昇に伴って、サーモカップル４
７の起電力が、送風機１３の回転速度に応じて設定され
た起電力を越してしまう（時間ｂ１）。

時間ａ１〜ｂ１の間、実際の空燃比はリッチの状態とさ
れていたため、サーモカップル４７は、オーバーシュー
トシ、送風機１３の回転速度に応じて設定された起電力
より、高い起電力を出力する（時【１ｂ１〜・ｄｌ）。

サーモカップル４７の起電力が、設定起電力を越えると
く時間ｂ１）、カラン１へ手段５８によって比例弁通電
量の減算量の総量のカウントを開始するとともに、急速
移行手段５９が作動する。急速移行手段５９は、比例弁
２４の開度を速い速度で小さくするものであるため、実
際の空燃比が急速にリーン側へ移行する。この結果、素
早く実際の空燃比が目標の空燃比に近付く。

そして、カウント手段５８のカウントした減ｉｔの総量
が所定値に達すると（時間Ｃ１）、急速移行手段５９に
代わり、低速移行手段６０が作動する。この低速移行手
段６０は、比例弁５２４の開度をゆっくりとした速度で
小さくするものであるため、実際の空燃比がゆっくりと
リーン側へ移行し、実際の炎がゆっくりとした速度でリ
フトへ向かう。

実際の炎の温度の下降に伴って、サーモカップル４１の
起電力が、時間ｄ１で設定起電力を下回る。

時間Ｃ１〜ｄ１の後半は、実際の空燃比がリーンの状態
とされていたため、サーモカップル４７の出力は、リー
ン側へオーバーシュートする。すると、リッチ制御手段
５５が作動し、比較的遠い速度で比例弁２４を開く。す
ると、実際の空燃比がリッチ側へ移行し、実際の炎が逆
火に向かって小さくなつ°Ｃ行く。

その後、リッチ制御手段５５とリーン制御手段５６が交
互に働き、実際の空燃比が目標の空燃比のオーバーシュ
ートを繰り返し、実際の空燃比が目標の空燃比に収束す
る。なお、２度目にリッチ側へオーバーシュートする際
は、オーバーシュート時間が短いなめ、急速移行手段５
９から低速移行手段６０へ切り替わる前にリッチ制御手
段５５が作動する。

なお、本実施例は、リフＩ・による失火を抑えるととも
に、リッチ側へオーバーシュートしている時間を短くす
ることができる。つまり、実際の空燃比と目標の空燃比
との差を小さくし、実際の燃焼状態を、第１実施例に比
較して理想の燃焼状態に近付けることができる。

なお、本実施例では、減Ｗｉｔの総量をカウントしてリ
ーン側へ移行する速度を切り替えたが、タイマーを用い
て切り替えても良い。

く変形例） 空燃比検出手段にサーモカップルを用いた例を示したが
、炎の温度が検出できるものであれば、他の温度検出手
段を用いても良い。

リッチ制御手段やリーン制御手段をマイクロコンピュー
タにプログラミングして実施した例を示したが、マイク
ロコンピュータを用いることなく、例えばオペアンプな
どを組み合わせたディスクリートの回路により、リッチ
制御手段やリーン制御手段を構成しても良い。

燃焼制御方式をファン先行型としたが、燃料の供給量の
先行型（例えば、比例弁先行型）や、送風量と燃料の供
給量とを独立して制御する独立型など、池の燃焼制御方
式に本発明を適用しても良い。

リッチ側へ移行する速度とリーン側へ移行する速度とを
、燃料の供給量の増減のみによって制御した例を示した
が、燃焼用空気の供給量の増減を組み合わせたり、ある
いは燃焼用空気の供給量の増減のみによってリッチ側へ
移行する速度とり−ン側へ移行する速度とを制御しても
良い。

また、バイパス水路を備えた給湯器を例に示したが、バ
イパス水路を有しない給湯器はもちろん、燃焼式の暖房
装置等能の強制燃焼式燃焼装置に本発明を適用しても良
い。

さらに、燃料にガスを用いた例を示したが、灯油や重油
など液体燃料を用いた燃焼装置に適用しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。 第２図ないし第７図は本発明の第１実施例を示すもので
、第２図はバイパスミキシング式のガス給湯器の概略構
成図、第３図は制御装置の概略ブロック図、第４図は燃
焼量とサーモカップルの目標出力との関係を表すグラフ
、第５図は空燃比と燃焼速度とを表したグラフ、第６図
は燃焼量を増加させた際の空燃比の変化を説明するため
のタイムチャート、第７図は燃焼量を減少さぜた際の空
燃比の変化を説明するためのタイムチャー１・である。 第８図および第９図は本発明の第２実施例を示すもので
、第８図は強制燃焼式燃焼装置の概略図、第９図は燃焼
量を増加させた際の空燃比の変化を説明するためのタイ
ムチャートである。 第１０図は従来の制御装置により”Ｃ空燃比の補正を行
った際の実際の空燃比の変化を示すタイムチャート、第
１１図は空燃比と失火、および逆火の関係を表すタイム
チャートである。 図中　１・・・燃焼部　　　２・・・燃料供給手段３・
・・送風機　　　４・・・空燃比検出手段５・・・制御
装置　　６・・・リッチ制御手段７・・・リーン制御手
段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）燃料の燃焼を行う燃焼部と、 該燃焼部に燃料を供給する燃料供給手段と、該燃料供給
   手段によって前記燃焼部に供給される燃料を燃焼させる
   に必要な燃焼用の空気を、強制的に前記燃焼部へ供給す
   る送風機と、 燃焼部に形成される炎の温度により空燃比を検出する空
   燃比検出手段を備え、該空燃比検出手段の検出する空燃
   比に応じて前記燃料供給手段による燃料の供給量、また
   は前記送風機による送風量の少なくとも一方を補正制御
   し、空燃比を適正な範囲に保つ制御装置と を具備する強制燃焼式燃焼装置において、 前記制御装置は、 空燃比をリッチ側へ移行させる際に、燃料の増加速度を
   速くする、あるいは送風量の減少速度を速くするリッチ
   制御手段を備え、 空燃比をリーン側へ移行させる際に、燃料の減少速度を
   遅くする、あるいは送風量の増加速度を遅くするリーン
   制御手段を備えた ことを特徴とする強制燃焼式燃焼装置の制御装置。