JPS58224227A - 燃焼制御装置 - 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】 本発明は、負荷に応じて燃焼量を自動的に連続可変する
とともに、燃焼用空気量とガス量の比（以後空熱比とい
う）をほぼ一定に保ち燃焼の安定性と高効率を保つだめ
の、特に家庭用機器に用いられる高負荷ガス燃焼制御装
置に関するものである０ 従来のこの種の高負荷燃焼器の燃焼制御装置として第１
図に示す均圧弁方式（あるいはゼロガバナ方式）がよく
知られている。すなわち、送風機１により送られた燃焼
用空気は空気側絞り２を経て混合部３へ、ガスは均圧弁
４を通りガス側絞り５を経て混合部３へ入り空気とガス
が混合されバーナ６で燃焼する○ 均圧弁の背圧室７には空気側絞り２の上流の圧力が導か
れており、均圧弁４は均圧弁出口のガス圧力を粉圧室の
圧力と等しくなるように自動調節する。ここで、空気側
絞りの上流の圧力をＰＡ、空気量をＱＡ、ガス側絞りの
上流の圧力をＰＧ、ガス量をＱＧ％混合混合圧力ｆ：Ｐ
Ｍとすると、空気比に１＋　Ｋ２は定数 の関係がある。

、　／”Ｊ　ＩＩＥ　ｎ　ｉ”　Ｊ’！ｌ　ＷＥ的ＫＰ
°−Ｐ”１８１き１１１°６より となシ籠を変化させても空燃比は常に一定となるが、し
かし均圧弁はダイフラム８でＦＡとＰＧの差圧を受けて
弁９を機械的に動かすものであるから、ダイアフラムの
剛性、変位に伴うダイアフラムの有効面積変化などによ
り必ず圧力設定誤差ΔＰＧが生じる。すなわち、ｐＧ＝
　ＰＡ＋ΔｐＧ　であるので となる。すなわち誤差ΔＰＧによる空燃比の誤差はＰＡ
−ＰＭの絶対値が小さくなるほど大きくなる。

したがって、一定の空燃比誤差の範囲で燃焼量調節比を
大きくするためには、Ｐｐ、−ＰＭを大きくするか、ま
たは均圧弁のダイアフラムを大きくしてｌｐＧを小さく
しなければならない。

このため、燃焼量調節比を１１５ないし１／１゜に取ろ
うとすれば、きわめて大きな送風機や均圧弁が必要とな
り、機器が大型になり、また燃焼量調節範囲を大きくし
、空気側絞りの発生差圧（ＰＡ　−ＰＭ　）　　を大き
くすると、ガス供給圧力の低い特に都市ガス等の家庭用
ガス燃料では使えないなど、家庭用燃焼装置への適用は
難しかった。

本発明はそのような従来の欠点を除去するもので、送風
機や弁装置を大型化することなく、燃焼１ｒＣ調節比が
大きく、かつ空燃比安定性の良い燃焼制御装置を提供す
ることを目的とする。

この目的全達成するために本発明は、温度検出器で検出
した被加熱体の温度に応じた電気信号によりガス比例弁
を制御し燃焼量を調節するとともに、混合部の上流にそ
れぞれ設けられた空気側絞りとガス側絞りのそれぞれの
上流の圧力を圧力切替器を介して絶対圧型まだは相対圧
型圧力検出器で交互に測定し、圧力検出器の信号全圧力
切替器の動作に連動させて切替え空気圧メモリおよびガ
ス圧メモリーにそれぞれの信号を記憶させておき各メモ
リーから読み出したそれぞれの信号の差から求められる
圧力差信号に応じてその圧力差信号が零となるように空
気量可変機構を制御するものである。

この構成によって、負荷に応じた燃焼量に自動調節され
、かつ空燃比も安定に保たれる。また、２つの圧力を同
一の圧力検出器で測定しそれぞれ記憶された圧力信号の
差をとることで、その圧力差信号から温度検出器自身の
温度ドリフト、バラツキ等の誤差分が相殺される。

以下本発明の実施例を図面を使って詳細に説明する。な
お、図中第１図と同一部品については同一番号を付して
いる。

第２図は本発明の一実施例を示す構成図であり、主要部
分のみ詳細な断面図を示しだ。

図において、１は燃焼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側絞りで
あり、その両端に空気量に応じた差圧を発生する。５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。３は知見とガスの合流す
る混合部でガスと空気が混合されバーナ６に混合ガスを
導く。１１は熱交換器でそのパイプに通された水を加熱
する。１２はサーミスタで熱交換器の出湯１ｊｊｒ度に
応じた電気信号を発生する。１３はガス比例弁でありガ
ス側絞り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。

１４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。１５は出湯温度制御回路であ
りサーミスタ１２と温度設定器１４との信号の差を増幅
しガス比例弁の電磁コイルの電流を加減して出湯温度が
設定温度と等しくなるようガス量を自動調節する。１６
は半導体拡散型の圧力センサであり、圧力導入口２１が
圧力切換器１７の出力孔２２と連結される。圧力切換器
１７は電磁コイル２３に電流を流すことにより板バネ２
４を介してケース２５に支持された可動鉄片２６が固定
鉄芯２７に吸着され、板バネの先端に取付けられた弾性
弁体２８によりガス圧導入孔２９が閉止され、空気圧導
入孔３ｏが開放される。

４　　　　　　電磁°イル非通電時には板バネ２４″復
元力により反対に空気圧導入孔３ｏが閉止されガス圧導
入孔２９が開放される。ガス圧導入孔にはガス側絞りの
上流の圧力が、空気圧導入孔には空気側絞りの上流の圧
力がそれぞれ導かれており、電磁コイル２３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
１６に導かれる。

３１は空燃比制御回路であり、圧力センサー　の出力信
号を増幅する増幅器３２の出力は切替信号発生器３３に
よって切替えられる切替スイッチを経て空気圧力アナロ
グメモリー３４およびガス側圧力アナログメモリ３５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。切替信号発生器かりは圧力切替器１７の電磁コ
イル２３にも電流が供給される。各メモＩＪ３４，３５
からの出力信号の差が回転数制御回路３６で積分演算増
幅されメモＩＪ３４，３５の出力信号の差が零となるよ
うにファンモーターの回転数がフィードバック制御され
る。

第３図は半導体拡散型圧力センサの印加圧力対出力電圧
の一例を示すグラフである。

同図ａは定常時の印加圧力に対する出力の関係でｂはオ
フセットであり印加圧力が零の時の出力電圧である。こ
の値の圧力センサー製品間でのノ（ラッキがある。同図
Ｃは圧力センサの周囲温度が変化したときの特性の一例
でオフセットおよび圧力に対する感度も変化する。これ
は半導体素子の温度特性に依存するもので、ここで測定
しようとしている圧力差のレベルに対してはるかに大き
な変動をするのが一般である。外部回路や内部素子のト
リミング等によりある程度補正できるがコストアップの
割には完全に補正できるものではない。

本実施例では印加圧力ｄおよびｅの圧力差を検出する場
合、同一圧力センサで短い時間の間に交互切替えて検出
するだめメモリ回路の出力信号の差は同図ｆおよびｑと
なり、オフセラ）ｂもその変動も相殺される。さらに積
分要素を持った空燃比制御回路により、ｆおよびｑが限
りなく小さくなるよう制御されるので圧力センサの印加
圧力の変動や、直線性の変動等にもほとんど影響されな
くなる。

以」二の構成により差圧検出の精度を高くすることがで
き、空気およびガス側の絞りの圧力差を大きくすること
なく、燃焼量調節比を大きくとっても空熱比を安定に保
つことができる。

さらに本実施例では負荷に応じたガス量を供給し、ガス
量に応じた空気量が供給される構成であるため、ガス供
給圧が低下したり、強風によ−り機器内部の静圧が上昇
して必要なガス酸が供給できなくなっても、実際に供給
されたガス量に応じた空気量しか供給されないので、空
燃比は安定であり、燃焼が不安定になることはない。

以上のように本発明のガス燃焼制御装置によれば、空気
ガス混合部の上流にそれぞれ空気側絞りとガス側絞りを
設け、それぞれの絞りの上流の圧力を圧力切替器を介し
て同一の圧力検出器で交互に検出してそれぞれの圧力信
号をそれぞれメモリーに記憶させその出力信号の差を零
とするよう空気量制御機構を制御することによって、（
１）圧力検出器の誤差成分が相殺されるので、誤差補正
をしない安価な圧力検出器を使って精度の高い空燃比制
御が可能であり、燃焼量調節比が大きくとれる。圧力検
出器は差圧型の必要がないので構造が簡単にできる。

（２）前記により空気およびガス通路の絞りの発生圧力
を小さくできるため、蛮風機を小型化でき、かつガス供
給圧力の低い家庭用ガス燃料にも適用が可能になる。

（３）積分要素を付加することによりさらに上記の効果
は増大する。

前記の理由で、特性変動の大きい半導体圧力センサーを
使えるため圧力センサーの寸法が極めて小型になり、機
器の小型化ができ部品配置の自由度が増大される。被加
熱体の温度に応じてガス比例弁を制御し、空気側とガス
側の絞りの上流の圧力差信号に応じて空気量可変機構を
制御することにより、ガス供給圧力が低下したり、強風
により機器の内部の静圧が上昇した場合に、必要なガス
量が供給できなくても、実際に供給されたガス量に応じ
た空気量が供給されるので、空燃比は安定４、　　　−
、、あ、工、８１６４１８ヶい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガス燃焼制御装置を示す構成図、第２図
は本発明の一実施例のガス燃焼制御装置を示す構成図、
第３図は本発明の一実施例に使用の半導体拡散膨圧カセ
ンサの印加圧力対出力電圧特性を示すグラフで央る０ １・・・・・・送風機、３・・・・・・混合部、２・・
・・・・空気側絞り、５・・・・・・ガス側絞り、６・
・・・・・バーナ、１１・・・・・・熱交換器、１３・
・・・・・ガス比例弁、１２・・・・・・ザーミスク、
１６・・・・・・圧力センサ、１７・・・・・・圧力切
換器、３４・・・・・・空気圧メモリー、３６・・・・
・ガス圧メモリ、３６・・・・・・回転数制御回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 −９ 第２図 ５

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼用空気を供給する送風機と、ガスと燃焼用空
   気とを混合する混合部と、バーナと、被加熱体を加熱す
   る熱交換器とを有し、混合部の上流の空気通路およびガ
   ス通路にそれぞれ空気側絞りとガス側絞りと、さらにガ
   ス通路に電気信号に応じてガス供給量を連続可変するガ
   ス比例弁と、電気信号に応じて空気量を連続可変する空
   気量可変機構と、絶対圧型または相対圧型の圧力検出器
   と、空気側絞りの」１流の圧力とガス側圧力とを交互に
   切替えて前記圧力検出器に導く圧力切替器と、前記圧力
   切換器の動作に連動して空気側絞り上流圧力信号とガス
   側絞り上流圧力信号とをそれぞれ電気的に記憶する空気
   圧メモリーとガス圧メモリーと、熱交換器出口の被加熱
   体の温度を検出する温度検出器と、被加熱体の熱交換器
   出口温度を設定する温度設定器とを有し、前記温度検出
   器の信号と温度信号との、差に応じて前記ガス比例弁を
   制御し、前記空気圧メモリーの信号とガス圧メモリーの
   信号との差に応じてその差が零となるように前記空気量
   可変機構を制御する燃焼制御装置。
2. （２）圧力検出器を半導体拡散型圧力士ンザ＝シシた特
   許請求の範囲第１項記載の燃焼制御装置。
3. （３）空気量可変機構を、積分要素を介して制御した特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の燃焼制御装置。