JPH0236857B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は負荷の大小に応じて燃焼量を可変でき
る能力可変式燃焼機器において、燃焼用空気量
（以下単に空気量という）とガス量の比をほぼ一
定に保ち、燃焼の安定性と高効率を実現するとと
もに、燃焼量が最小の場合において、ガス種が変
つても安定燃焼をさせるための特に家庭用燃焼機
器に用いられる燃焼制御装置に関する。

従来例の構成とその問題点 従来のこの種のガス燃焼制御装置として、特開
昭58−224226号公報に記載のものがある。第１図
において、１は燃料用空気を供給する送風機で、
ここでは送風機の回転数を制御することにより風
量可変機構を構成している。２は空気通路に設け
られた空気絞りであり、その両端に空気量に応じ
た差圧を発生する。３はガス通路に設けられたガ
ス側絞りであり、その両端にガス量に応じた差圧
を発生する。４は空気とガスの合流する混合部で
ガスと空気が混合されバーナ５に混合ガスを導
く。６は熱交換器で、そのパイプに通された水を
加熱する。７はサーミスタで熱交換器の出湯温度
に応じた電気信号を発生する。８はガス比例弁で
あり、ガス側絞り３の上流のガス通路に置かれ、
電磁コイルに流す電流に応じてコイル中に置かれ
た可動鉄芯がガス弁の開度を連続的に調節する。
９は温度設定器であり、可変抵抗を手動回動する
ことにより出湯温度を設定する。１０は出湯制御
回路であり、サーミスタ７と温度設定器９との信
号の差を増幅器１１で増幅し回転数制御回路１２
により送風機１の回転数を増減して必要な燃焼用
空気量を自動調節する。１３は半導体拡散型の圧
力センサであり、圧力導入口１４が圧力切換器１
５の出力孔１６と連通される。圧力切換器１５は
電磁コイル１７に電流を流すことにより板バネ１
８を介してケース１９に支持された可動鉄片２０
が固定鉄芯２１に吸着され、板バネ１８の先端に
取付けられた弾性弁体２２によりガス圧導入孔２
３が閉止され、空気導入孔２４が開放される。

電磁コイル非通電時には板バネ１８と復元力に
より反対に空気圧導入孔２４が閉止されガス圧導
入孔２３が開放される。ガス圧導入孔２３にはガ
ス側絞り３の上流の圧力が、空気圧導入孔２４に
は空気側絞り２の上流の圧力がそれぞれ導かれて
おり、電磁コイル１７への通電タイミングに合わ
せて前記２つの圧力が交互に圧力センサ１３に導
かれる。

２５は空燃比制御回路であり、圧力センサ１３
の出力信号を増幅する増幅器２６の出力は切替信
号発生器２７によつて切替えられる切替スイツチ
を経て空気圧アナログメモリ２８及びガス側圧力
アナログメモリ２９とに導かれ切替信号に同期し
てそれぞれの値が記憶・更新される。

切替信号発生器２７からは圧力切替器１５の電
磁コイル１７にも電流が供給される。各メモリ２
８，２９からの出力信号の差が比例弁駆動回路３
０で積分演算・増幅され、メモリ２８、２９の出
力信号の差が零となるようにガス比例弁８の電磁
コイル１７の電流を増減してガス量がフイードバ
ツク制御される。

以上の構成により使用ガス種を特定すれば、燃
焼量の調節比を大きくとつて、かつ空燃比を安定
に保つことが出来るが、供給ガス圧の異なるガス
種が変換された場合、例えば、都市ガスからLP
ガスに変換された場合にはLPガスの燃焼量の調
節比が都市ガスの場合より小さくなるという問題
があつた。

また、燃焼に必要な空気量は、発熱量
1000Kcal／Ｈ当り約1Nm³／Ｈであるからガス種
が変つてもガス側を絞り上流側の圧力はほぼ同一
になるように構成する必要があるが、従来のまま
の構成ではこれに対応しきれないという問題があ
つた。

発明の目的 本発明は上記従来の問題を解消するものでガス
種がかわつても燃焼量調節比が大きく、かつ安定
燃焼をさせるための燃焼制御装置を提供すること
を目的とするものである。

発明の構成 この目的を達成するために本発明は、燃料ガス
系路に上流側からガス量調節手段、ガス第１絞り
部、ガス第２絞り部をこの順に配設し、また、燃
料用空気系路には上流側から空気量調節手段、空
気絞り部を設け、前記ガス第２絞り部と前記空気
絞り部の下流側を合流して混合部を構成し、前記
ガス第２絞り部と前記空気絞り部の上流側の圧力
差を検出して電気信号を出力する差圧センサを備
え、この差圧センサの出力信号で前記ガス量調節
手段、空気量調節手段と少なくとも一方を制御す
るとともに、燃料ガス種に対応して、前記ガス第
２絞り部、及び前記ガス第１絞り部を可変できる
ように構成したものである。

この構成によつて、燃料ガス系路のガス第２絞
り部と、燃焼用空気系路の空気絞り部の上流側に
配設した差圧センサの出力信号で前記ガス量調節
手段、空気量調節手段の少なくとも一方を制御し
て燃焼の安定性と高効率を保つように空燃比を
ほゞ一定にすることができる。

そして、ガス種に対応してガス第２絞り部、及
び前記ガス第１絞り部も可変させることで燃焼量
が最小の時でもガス量調節手段が安定して制御す
るので燃焼状態を安定化ならしめることが可能に
なる。

実施例の説明 以下本発明の一実施例を第２図および第３図の
図面に基づき説明する。

第２図において燃料ガスは燃料ガス系路１上流
からP₁という圧力でガス量調節手段２（本発明
一実施例ではガス圧力比例制御弁で説明する。以
下ガス量調節手段２のことをガス圧力比例制御弁
と呼ぶ。）に流入し、P₂という圧力に制御され、
更に、ガス第１絞り部３に流入し、P_Gという圧
力で流出し、そして、ガス第２絞り部４を通つ
て、混合部５に導かれている。

一方燃料用空気は、空気量調節手段６（例え
ば、モータの回転数を制御して風量可変機構を有
するフアン、以下空気量調節手段のことをフアン
の呼ぶ）から燃料用空気系路７を通つて、空気絞
り部８で所定の圧力まで低下した後混合部５に流
入する。

また、ガス第２絞り部４の上流側の圧力をP_G、
空気絞り部８の上流側の圧力をP_Aとすると、P_G
とP_Aの差圧を検出する差圧センサ９を備えてい
る。そして混合部５で燃料ガスと燃焼用空気が混
合され、バーナ１０で燃焼する。１１は熱交換
器、１２は出湯管１３に挿着されている温度検知
器であり、１４は、フアン６を制御するフアン制
御器、１５はガス量調節手段制御器である。

第３図は第２図におけるガス圧力比例制御弁２
のガス種違いによるストロークStと、制御圧力
P₂の関係を示す図である。

まづガス第１絞り部３がないとした場合（P₂
＝P_Gの場合）を説明する。

０−G₁−G₂の線分は、都市ガス等のプロパン
ガスに比較して低発熱量のガスの場合の特性線図
である。以下都市ガス（P₁＝100mmH₂O）を基準
ガスとして説明する。都市ガス最小燃焼量G₁に
おけるストロークStはS₁であり、最大燃焼量G₂
のそれはS₃である。そして、都市ガスのガス圧力
比例制御弁２の入口圧力P₁＝100mmH₂Oのときの
制御圧力P₂がS₁、S₃に対応してq₁からq₃まで安定
して変化することを示している。

またS₁は、ガス圧力比例制御弁２の弁座（図示
せず）、可動弁部（図示せず）の加工精度、組立
精度等によつて決まる制御限度のストローク長さ
である。つまり、０〜S₁の間は制御不安定ないし
は制御不可能域である。

都市ガスの特性線図０−G₁−G₂の低勾配の線
分に対し、都市ガスと同一の定格燃焼量の場合で
かつ、制御２次圧P₂がq₁からq₃まで都市ガスの場
合と同じように制御される場合のプロパンガスの
場合には０−L₁−L₂−L₃というきわめて急勾配
の線分に沿つて制御されるがL₁とL₂の間は制御
限界のストロークS₁より小さなストロークになる
ので実質の制御範囲はL₂からL₃であつて、都市
ガスと最大制御圧q₃は同一であるが、最低の圧力
は、都市ガスのq₁にはならず、これよりも高いq₂
になる。

ところで第２図から明らかなように、定格燃焼
時に必要な空気量は、発熱量1000Kcal／Ｈ当り
約1Hm³／Ｈであるから空気絞り部８の上流の圧
力P_Aはガス種が変つてもほゞ一定である。

また本発明一実施例の制御装置は後述するが、
空気絞り部８及び、ガス第２絞り部４のそれぞれ
の上流側の圧力P_A及びP_GがP_A＝P_Gになるように
制御するので、ガス種が変つても、燃焼量の調節
比（以下TDRと呼ぶ）を同一にしようと思えば、
都市ガスとプロバンガスのガス圧力比例制御弁２
による制御圧力P_Gはほゞ等しく制御する必要が
ある。ところが、既に述べたようにガス圧力比例
制御弁２だけの制御で、第２図のガス第１絞り部
３がない場合には、プロパンガスの場合には制御
最小圧力はq₂の圧力までしか制御出来ない。つま
り、プロパンガスの場合には、TDRが小さくな
つてしまう。

L₂−L₃′の線分は、プロパンガスの場合におい
て、第２図のガス圧力比例制御弁２とガス第２絞
り部４の中間に、ガス第１絞り部３を入れた場合
を示している。

すなわち、L₃′の最大定格点ではガス圧力比例
制御弁２による制御圧力P₂がq₄に、P_Gの圧力がq₃
になることを示している。また燃焼量が最小にな
ると、P₂はq₂にP_Gはq₁になることを示している。

すなわち、ガス圧力比例制御弁２でq₄から制御
限界のq₂までp₂の圧力を制御すれば、ガス第１絞
り部３が挿設することでP_Gの圧力は、都市ガス
の場合と同じくq₃からq₁まで安定して制御出来る
ようになる。

第４図において１はガス系路における配管、２
はＯリング、３はガス第１絞り部またはガス第２
絞り部を示す。第５図はガス圧力比例制御弁を示
し、Ａは電磁駆動部、Ｂはガスガバナー部、１は
内蔵されたガス第１絞り部である。

上記構成において、例えば出湯管１３を通過す
る湯量を変えるなどして負荷を変えると、出湯温
度が変化する。この変化する温度を温度検出器１
２で検出し、フアン制御器１４で設定温度になる
ように、フアン６の回転数を制御する。その結
果、空気絞り部８の上流側の圧力P_Aが対応して
変化するとほゞ同一のタイミングで差圧センサ９
にP_AとP_Gにもとづく差圧が発生する。この差圧
をガス量調節手段制御器１５で処理して、P_A＝
P_Gになるように、ガス圧力比例制御弁２を制御
するものである。

また、ガス種が変つた場合には、既に述べたよ
うに定格燃焼量が同一であれば空気量はほゞ同一
であるから空気絞り部８は一定で、ガス第２絞り
部４の大きさを定格流量でP_A−P_M＝P_G−P_Mにな
るように定めればよい。そしてプロパンガスのよ
うに発熱量が大きくガス供給圧力が高いガスの場
合には、既に説明したようにガス圧力比例制御弁
２だけでは所定の最小燃焼量（第２図に於いて、
P_Gの圧力がq₁になること。）に安定して制御でき
ないので、ガス圧力比例制御弁２と、ガス第２絞
り部４とを間に、ガス第１絞り部３を挿設するこ
とによつて、P₂はL₃′−L₂の線分、P_GはL₃−G₁の
線分に沿つて制御され、都市ガスのTDRと同じ
制御を可能にするものである。

発明の効果 以上のように、本発明の燃焼制御装置によれば
燃料ガス系路に、ガス量調節手段、ガス第１絞り
部、ガス第２絞り部を配設し、また、燃料用空気
系路には、空気量調節手段、空気絞り部を設け、
ガス第２絞り部と、空気絞り部の下流側を合流し
て混合部を構成し、かつ、ガス第２絞り部の上流
側の圧力P_Gと、空気絞り部の上流側の圧力P_Aの
圧力差P_A−P_Gを検出して電気信号を出力する差
圧センサから構成し、負荷の大きさが変化して
も、常にP_A＝P_Gになるように差圧センサの出力
信号でガス量調節手段、空気量調節手段の少なく
とも一方を制御するこにより、かつ、ガス種に対
応してガス第２絞り部、及びガス第１絞り部を可
変できるように構成したことにより、都市ガスか
ら供給圧力が高く、発熱量の大きいプロパンガス
まで燃焼量の調節比（TDR）をガス種によつて
制限することなく一定で、安定した燃焼機器の実
現を可能にするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃焼制御装置の構成図、第２図
は本発明の燃焼制御装置の一実施例を示す構成
図、第３図は同装置のガス量調節手段すなわちガ
ス圧力比例制御弁のストロークと２次側制御圧力
との関係及ばガス第１絞り部を調節した場合のガ
ス第１絞り部前後に於ける圧力変化を示す特性
図、第４図は同装置のガス系路に配設されたガス
第２絞り部及びガス第１絞り部の断面図、第５図
はガス圧力比例制御弁に内蔵されたガス第１絞り
部の断面図である。 １……燃料ガス系路、２……ガス量調節手段
（ガス圧力比例制御弁）、３……ガス第１絞り部、
４……ガス第２絞り部、５……混合部、６……空
気量調節手段（フアン）、７……燃料用空気系路、
８……空気絞り部、９……差圧センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料ガス系路にガス量調節手段とガス第１絞
   り部とガス第２絞り部とを設け、燃料用空気系路
   に空気量調節手段と空気絞り部とを設け、前記ガ
   ス第２絞り部と前記空気絞り部の下流側を合流し
   て混合部を構成するとともに、前記ガス第２絞り
   部と前記空気絞り部の上流側の圧力差に応じて電
   気信号を出力する差圧センサを備え、この差圧セ
   ンサの出力信号で前記ガス量調節手段、空気量調
   節手段の少なくとも一方を制御するとともに、燃
   料ガス種に応じて前記ガス第２絞り部、及び前記
   ガス第１絞り部を可変できるように構成した燃焼
   制御装置。 ２ ガス第１絞り部をガス量調節手段に内蔵し、
   着脱可能にした特許請求の範囲第１項記載の燃焼
   制御装置。 ３ ガス第１絞り部をガス量調節手段と、ガス第
   ２絞り部を連結する管内に挿設し、着脱可能にし
   た特許請求の範囲第１項記載の燃焼制御装置。 ４ ガス第１絞り部とガス第２絞り部を、ガス種
   毎にセツトしておき、ガス種転換時には前記セツ
   トを着脱可能にした特許請求の範囲第１項記載の
   燃焼制御装置。