JPS6375416A - 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】 産業上の利用分野 本発明は、ガスや石油を燃料とする燃焼機器において空
燃比制御をおこなう燃焼制御装置に関するものである。

従来の技術 ガスや石油を燃料として燃焼させるとき、燃料と空気量
を最適な比率にして供給することにより逆火や失火、あ
るいは不完全燃焼の発生を防ぎ安定な燃焼を維持できる
。この燃料と空気量の比を空燃比と呼び、従来より燃焼
状態を検知して常に最適な空燃比を保つように燃料、あ
るいは空気量を制御する手段が考えられていた。

空燃比制御の方式は、例えば特公昭６１−６２９２号公
報に記載されているものがある。これは強制給排気型燃
焼装置において、給気温度と排気温度との差が予め定め
た範囲にはいるように空気量、あるいは燃料供給量を加
減する方式であり、そのシステムブロック図を第７図に
、給気温度と排気温度との差と排気ガス中のＣＯ２濃度
との特性を第８図に示す。燃焼を開始すると給気温度と
排気温度は給気温度検出器１ａ、排気温度検出器１ｂに
よって検出され、差動増幅器２に入力されてその差が検
出され、更にその出力は演算器３によって最適温度差範
囲である例えばＴ１、Ｔ２の値と比較され、その範囲に
入っていればＣ０２濃度がａ１〜ａ２の範囲に入った良
好な燃焼と判断されて燃料量、空気量の変動は強制的に
なされず、又その範囲に入っていなければその範囲に入
るように演算器３からの出力がバーナモータ制御回路４
、ポンプ制御回路５のいずれか一方又は双方へ送られ、
バーナモータ６、ポンプ７のいずれが又は双方の駆動を
変化させて最適燃焼範囲で燃焼がなされるというもので
ある。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような方式では、燃焼状態の変化を
温度の変化によシ検出するので応答が遅いために、不適
切な燃焼状態になっても給気温度と排気湿度との差がＴ
１〜Ｔ２の範囲を外れるまでに時間がかかり、その間不
完全燃焼や逆火が起こる可能性があシ、またＴ１〜Ｔ２
の範囲を外れている時にバーナモータ６やポンプ７の駆
動を変化して良好な燃焼状態になっても給気温度と排気
湿度との差がＴ１〜Ｔ２の嘆囲に入るまでに時間がかか
るので、その間更にバーナモータ６やポンプの駆動を変
化させてしまいハンチングを起こす可能性があるなど、
安全性を十分に保証できないという問題点を有していた
。

本発明はかかる従来の間頭点を解消するもので、検知手
段の応答性に関わらず、素早い空燃比制御を行うことを
目的とする。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するために本発明の燃焼制御装置は、
燃料を燃焼するバーナと、前記バーナへの燃料の供給量
を制御する燃料制御手段と、燃焼空気を供給する給気手
段と、前記バーナの燃焼状態を検知する検知手段と、前
記燃料制御手段および前記給気手段を駆動制御するコン
トローラがらなり、前記コントローラは、前記検知手段
の信号を記憶する記憶部と、記憶後一定時間経過後の前
記検知手段からの信号と前記記憶部の記憶内容を入力と
して所定の演算を行う演算部と、＠記演算部の出力が予
め定めた値を維持するように前記給気手段の給気量ある
いは前記燃料制御手段の燃料供給量を制御する空燃比制
御部を有する構成としたものである。

作　　用 本発明は上記した構成によって、検知手段からの信号を
記憶部に記憶し演算部は一定時間経過後の検知手段から
の信号と記憶部の記憶内容を入力とじて演算をおこなう
ので、検知手段からの信号の時間的変化を知り、素早い
空燃比制御が可能になるのである。

実施例− 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明する
。なお、実施例では灯油を燃料とする石油７アンヒータ
を例にして説明していく。

第１図で燃料油は燃料ポンプ７にょシヒータ８で予熱さ
れた気化器９に供給され、バーナモークロで供給された
空気と混合され、バーナ１ｏで燃焼する。燃焼排ガスは
送風用ファンモータ１１からの空気と混合して吹出口（
図示せず）から室内に放出して室内を暖房する。フン）
ｏ−２１２はこれらバ一方の燃焼制御をおこなう。室温
センサ１３からの室温信号と室温設定値１４を比較し、
必要な燃焼量に対応した燃焼係数にを燃焼係数決定部１
５で求め、この値にに応じて燃焼量設定部１６で燃焼量
を決定し、燃料ポンプ７を駆動するポンプ駆動部１７へ
信号を送る。燃料ポンプ７はここではパルスポンプを使
用しているため、ポンプ駆動部１７は、燃焼量に対応し
たパルス周波数を出力する。また燃焼係数決定部１５で
決定した。

決定した係数にはファンモータ回転数設定部１８により
対流ファンモータ１１の回転数を設定し、７アンモ一タ
駆動部１９に信号を出力する。これは燃焼量に適した風
量として冷ＭＡ感や熱風路を使用者に感じさせることを
防ぐ。１は燃焼状態を検知するためにバーナ１０の内部
に設けた温度センサ（ここではサーモカップルを使用）
であり、サーモカップル１の温度は記憶部２ｏに記憶さ
れ、その記憶値は記憶後一定時間経過後のサーモカップ
ル１の温度信号とともに演算部２１に出力する。

演算部２１では差動増幅部２２がサーモカップル１の温
度信号と記憶部２０の記憶値の差を増幅して出力し、更
に加算部２３が差動増幅部２２の出力と記憶部２０の記
憶値を加算することにより、サーモカップル１の推定収
束温度として出力する。

空燃比制御部２４は悌焼係数によりサーモカップル１の
温度をバーナ温度設定部２５で決定し、加算部２３の出
力がバーナ温度設定部２５で定めた湿度を維持するよう
にバーナモータ回転数設定部２６によシ回転数を設定し
、バーナモータ駆動部２７でバーナモータ１１を駆動す
る。第２図はサーモカップル１で検知したバーナ温度Ｔ
日が空燃比ｍに対してどの様に変化するかを示している
。

図でＨ，Ｍ、Ｌの線は燃焼量の異なる場合を示す。

図から温度Ｔ日は空燃比ｍと一定の相関があることがわ
かる。第２図の特性を横軸燃焼機ＱＦで書き換えたもの
が第３図である。ここで例えｌ’ｌ’温度Ｔ温度−８値
Ｔ５１に制御すれば、燃焼量ＱＦがＬの時には空燃比が
ｍｌ、ＱＦがＭの時には空燃比がｍ２、ＱＦがＨの時に
はｍ２とｍ３の中間となる破線ａが得られる。これは第
１図でサーモカップル１の温度がＴｓｌになるようにバ
ーナモータの回転数設定部２６で制御すればよい。また
第３図で燃焼’ＪＦｋ　Ｑ　ＦがＨの時はバーナ温度Ｔ
ＢがＴ５２、ＱＦがＬの時にはＴｓ３になる破線すに制
御すれば燃焼量ＱＦの値が変化しても空燃比はほぼｍ３
一定に制御可能である。これは第１図で燃焼係数決定部
１５により決定した燃焼係数Ｋに応じてバーナ温度設定
部２５で設定値下５を可変し、係数にが一定の時には常
にこの設定値に保つようにバーナモータ回転数を制御す
ることになる。

以上で空燃比ｍの制御が実現できるが、サーモカップル
１の湿度変化は非常に緩慢であり、着火時がら空燃比が
設定値を大きく外れていてもバーナ湿度ＴＢの変化を待
っている間に不完全燃焼発生の危険があり、また急激な
空燃比変化の場合も同様である。そこで第１図に示した
ように記憶部２０と演算部２１によりバーナ温度ＴＢの
収束温度を推定するのである。第４図にバーナ１００着
火時のバーナ温度Ｔ日の応答特性を示す。時刻１０のバ
ーナ温度”ＢＯをサーモカップル１が検知し記憶部２０
に記憶する。一定時間Δを経過後のバーナ温度”Ｂ１を
サーモカップル１が検知し差動増幅部２２は”８１とＴ
Ｂｏの偏差を適当な定数倍増幅しｐＸ（ＴＢＩ　　ＴＢ
Ｏ）を演算する（ｐは定数）。更にこの演算結果に記憶
値”８０を加算部２３で加算してＴ日の収束湿度 ＴＢ５＝ＴＢ（）＋ｐＸ（ＴＢＩ　　ＴＢＯ）を推定す
る。ここで定数ρはＴ８の応答時定数とΔｔにより定ま
るものでバーナ固有の定数である。例えば、　１）＝１
／（１−ＥＸＰ（−Δｔ／１Ｌ））の式で定めることが
できる。ここでｔＬは着火時の温度から収束温度までの
全変化ｒｉ′Ｉ：の６３．２％変化するのに要する時間
である。この加算部の出力結果がバーナ湿度設定部２５
の設定値Ｔ５となるように制御することにより、バーナ
温度ＴＦ３の変化の応答に無関係に素早い空燃比制御が
可能になるのである。第５図は以上の制御をマイクロコ
ンピュータ等で実現する場合の要部流れ図を示し、第１
図に対応した番号を付す。

上記構成は、燃料を一定にして空気量を制御する燃料基
準式空撚比制御をおこなっているので、製品製造時に燃
料ポンプを単体で検査すれば製品の燃焼量は決定でき、
製造工程を簡略化できる効果がある。

次に本発明の他の実施例を第６図を用いて説明する。第
６図において前記実施例と異なる点は、空燃比制御部２
４が演算部２１の出力に応じて燃焼量Ｑを制御する構成
であり、ＩＹＪ記実施例が燃料基塾式空燃比制御である
のに対して第６図は空気量つまりバーナモータ回転数を
一定にして燃焼量を制御する空気量基準式空燃比制御の
例である。

この構成によればポンプを制御するので応答が早く、突
発的な異常で空燃比がずれてもすぐに調整できるという
効果がある。

木実施例では石油ファンヒータを例に説明したが、給湯
機器その他の燃焼機器にも応用可能である。またガス燃
料であっても燃料ポンプにかえてガス比例弁制御等を利
用することにより容易に実現可能である。

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次の効果が
得られる。

（１）空燃比最適点に自動設定されるため、手動の調整
手段が不要で安定した燃焼状態を維持できる。

（２）検知手段の信号の時間的変化より燃焼状態の推定
をおこなうので、検知手段の応答性に無関係に素早い空
燃比制御をおこなうことができ異常燃焼を継続しない安
全な燃焼機器を提供できる。

（３）検知手段の応答性に無関係に素早い空燃比制御が
おこなえるので、検知手段の選択範囲を広げる他、応答
性を意識しない容易なバーナ設計が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す燃焼制御装置のブＣ７
７り図、第２図はバーナ温度特性図、第３図は空燃比制
御特性図、第４図はバーナ温度の応答を示す特性図、第
５図は第１図を実現するための流れ図、第６図は同地の
実施例を示すプＣｌツク図、第７図は従来の燃焼制御装
置のブロック図、第８図は従来例を説明する特性図であ
る。 １・・・・・・サーモカップル（検知手段）、７・・・
・・・燃料ポンプ（燃料制御手段）、１０・・・・・バ
ーナ、６・・・・・・バーナモータ（給気手段）、１２
・・・・・・コントローラ、２０・・・・・・記憶部、
２１・・・・・・演算部、２４・・・・・・空燃比制御
部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図 １、（Ｊ 空燃比　界 第３図 、）滉ｔ　　ＱＦ　（７化Ｊ７ｔ） 第４図 第５図 第７図 第８図 ６０２共

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料を燃焼するバーナと、前記バーナへの燃料の
   供給量を制御する燃料制御手段と、燃焼空気を供給する
   給気手段と、前記バーナの燃焼状態を検知する検知手段
   と、前記燃料制御手段および前記給気手段を駆動制御す
   るコントローラからなり、前記コントローラは、前記検
   知手段の信号を記憶する記憶部と、記憶後一定時間経過
   後の前記検知手段からの信号と前記記憶部の記憶内容を
   入力として所定の演算を行う演算部と、前記演算部の出
   力が予め定めた値を維持するように前記給気手段の給気
   量あるいは前記燃料制御手段の燃料供給量を制御する空
   燃比制御部を有する燃焼制御装置。
2. （２）演算部は、検知手段からの信号と記憶部の記憶内
   容の偏差を増幅する差動増幅部と、前記差動増幅部の出
   力と前記検知手段の出力あるいは前記記憶部の記憶内容
   を加算し空燃比制御部に出力する加算部を有する特許請
   求の範囲第１項記載の燃焼制御装置。