JPS6064125A - 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】 （発明の分野） この発明は、ガス湯沸器等に好適な燃焼制御装置に係わ
り、特にバーナ着火直後に行なわれる緩点火状態の継続
時間を正確に設定できるようにした燃焼制御装置に関す
る。

（従来技術とその問題点） 本出願人が先に提案したガス湯沸器の構成を第１図に示
す。同図において、炉体１は縦型円筒状に形成され、そ
の底部にはバーナ２が配置されるとともに、その上方に
は熱交換器３が配置され、更に炉体１の上部に形成され
た排気口４には、モータＭで駆動される排気ファン５が
取付りられている。

熱交換器３の入口側には給水管路６が接続されるととも
に、出口側には給湯管路７が接続され、この給湯管路７
は先端側において３本に分岐され、各分岐管路７ａ、７
ｂ、７ｃには、それぞれカラン８ａ　、８ｂ　、８ｃが
取付けられている。

熱交換器３の入口側に近い給水管路６上には、流水スイ
ッチ９が取（＝Ｉけられている。この流水スイッチ９は
、カラン８ａ〜８Ｃの伺れかが開かれて、給水管路６内
に一定値以上の水流が生ずると、これを検出してオンづ
るスイッチである。

熱交換器３の出口側に近い給湯管路７上には、温度検出
器１０が取付番）られている。この温度検出器１０は、
例えばサーミスタ等の感温素子で構成され、コントロー
ラ１１内の処ｊ！［！回路に接続されて、給湯温度に対
応したアナログ電圧を出力する。

バーナ２へと燃料ガスを供給づるガス供給管路１２上に
は、ガス遮断弁１３．ガスガバナ１４Ｊ３よびガス流［
１整弁１５が順に取付けられている。

′ａ断弁１３は、全開状態と全問状態との２つの状態を
とり得る電磁弁で構成されて、コントローラ１１からの
信号で開閉制御される。

ガスガバナ１４は、燃料ガスと空気とを適当な割合で混
合させる機能を有するものである。

流量調整弁１５は、全開状態から全開状１１１ｆｉまで
回路を連続的に調整可能な例えばモータ駆動式のサーボ
弁で構成され、またその現在開度は流量調整弁１５に備
えつけられたポテンショメータ等を介してコントローラ
１１側へと送られる。

点火器１６１．ｔ、コントローラ１１からの指令で火花
を発し、バーナ２から噴出Ｊる燃料ガスに着火するもの
である。

火炎検出器１７は、第２図に示づ如く、バーナ２から発
する火炎１８に近接して、炎電流およびその整流作用を
利用して火炎を電気信号に変換する検知部１７ａと、こ
の検知部１７ａから信号線を介して送られた火炎信号を
処理づる信号処理回路１７ｂとから構成されている。

周知の如く、この種の火炎検知器にＪｊいＣは、第２図
に点線で示ず如く火炎１８が揺ぐと、検知部１７ａの出
力信号が大きく変動し、これにより出力がハンチングし
て誤って新人を検出する虞れがある。

そこで、従来信号処理回路１−７ｂでは、検知部１７ａ
の出ツノを増幅回路′１７Ｇで増幅した後、これを比較
的大ぎな時定数を有する平滑回路１７ｄで平滑化し、こ
れを所定の基準レベルＶＴＨをもってＩＩ化回路Ｌ７ｅ
で２値化し、その出力でドライバ１７ｒを介してリレー
Ｘ＋を駆動づるようにしている。

このため、第３図に示Ｊ−如く、火炎１８が揺いだこと
に起因して、増幅出力が図中ａ点に示す如（著しく低下
したとし−Ｃも、これにより平滑出力が２値化回路１７
ｅの閾値ＶＴＨ以下となることはないが、その反面平滑
回路１７ｄの時定数が人ぎいため、燃料ガス遮断弁１３
が閉じてバーナが実際に新人した点から、リレーＸ１の
接点が閉じるまでの間には、２〜３秒程度の検出「れ時
間−［ｄが生じてしまう。

他方、コントローラ１１は、燃料開始から燃料停止に至
るシーケンス動作を制御するシーケンス回路と、給湯温
度を設定温度に維持する温度制御回路とから構成されて
Ｊ３す、従来シーケンス回路については電磁リレーを利
用したりレージ−ケンス回路が使用され、他方温度制御
回路についてはディスクリート部品で構成されたアナロ
グ回路が使用されていた。

次に、第４図Ｊ３よび第５図は、従来のりレージ−ケン
ス回路で構成されていたシーケンス動作を示ずフローチ
ャートであり、以下これらのフローチャー１・に基づい
て従来装置の動作を簡単に説明する。

まず、電源が投入されるとステップ（１００）。

（１０１）、（１０２）により、火炎検出器の動作異常
が判定される。ここで、辷れ時間Ｔは、瞬時停電の際の
火炎検出器の遅れｊｉｆｆ間Ｔｄを考慮したものである
。

次に、ステップ（１０３）でカランの開が検出されれば
、ステップ（１０４）、（１０５）。

（１０６）で、カランの開を条１′１として一定時間プ
レパージ処理をした後、ステップ（１０７）。

（１０８）、（１０９）で緩点火処理を行なう。

緩点火処理とは、ガス遮断弁１３を全開、ガス流同調整
弁１５を微開として、バーナから燃料ガスを微ｍ噴出さ
μつつこれに点火器１６で着火させ、着火した後は正確
に一定時間だけ微ｍ噴出の状態で燃焼を継続さＵる処理
である。

ここで、安全スイッチ時間とは、点火器１６にｖ１容さ
れる最大駆動継Ｍ　ｕ、ｌｒ間で、安全スイッチ時間経
過前に着火しないときにはエラー処理が行なわれる。

次に、緩点火処］！［！が終了Ｊるど、本点火状態の燃
焼に移行づ−る。この本点火状態の燃焼では、第５図に
示づ如く、まずステップ（２００）で給湯制御処Ｊ！ｌ
！を行なう。

この給湯制御処理では、第９図に承り如く、設定温度と
実際の出湯温度とに基づいてＰＩＤ演粋登行ない、その
演粋結果でガス流ｍ調整弁を制御して、出湯温度を設定
温度に頼持する処理が行な、ゆれる。

また、こノｆｉＡ温１１＋ｌＩ　０１１３１！ｋ　１！
Ｉ！　＋７）　実ｂ　中ニ、Ｎ＜　ッテ火炎が立ち消え
た場合、ステップ（２０１）、（２０３）と進んで新人
処理が行なわれ、遮断弁１３が全開となった後、再び第
４図のプレバージ処理（１０４）へ戻って実行を再開す
る。

また、湯温制御処理の実行中にカランが閉じられ水流が
な（なると、ステップ（２０２）、（２０４）と進んで
新人処理を同様に実行した後、ステップ＜２０５＞で火
炎検出器の正１れを条件としてステップ（２０６）へ進
み、ノアフタ−バージ処理が行なわれる。

このアフターバージ処理が完了Ｊ゛る１）すに、再びカ
ランがｒｒｆｌけられると、ステップ＜２０７＞に続い
て第４図のステップ（１０７）へ戻り、Ｍ　＋＝火処理
から再び再開する。

アフターバージ処理が完了すると、ステップ（２０８）
に統いてステップ（２０９＞へ進み、カランが開【）ら
れＩこことを条件として、再び緩点火処理へと戻り、以
上を繰り返す。

ところで、前述したように、緩点火処理では、バーナに
着火した後ガスを微ｍｋ：噴出さＵた状態タイムアツプ
に基づいて、新人時の後処理を実行づるようにしたもの
である。

このような構成によれば、火炎検出器の検出応答時間を
短く設定したことにより、炎の大小にかかわらず検出遅
れ時間がほぼ一定となり、このため炎が小さい場合の遅
れ時間に合せて実際の着火時点を推定しても、炎が大き
い場合の実際の着火時点と大ぎな誤差を生ずることがな
く、このため常に緩点火状態における燃焼を必要最小限
の時間だり正確に継続させることかできる。

他方、火炎検出器の検出応答時間を短くしたことにより
、炎の揺ぎによって誤って火炎なしが検出されるが、そ
の状態が一定時間継続しない限り、新人確認用のタイマ
はタイムアツプしないため、燃焼中誤って新人処理が実
行される虞れはない。

（実施例の説明） 第７図はこの発明の一実施例でｄりるガス湯沸器の制御
手順を示すフローヂャートである。

従来のガス湯沸器にあっては、それぞれリレーシーケン
ス回路およびアナログ温度制御動作が使用されていたが
、この実施例装置にあってはシーケンス動作および温度
制御動作について全てマイクロコンピュータで実施され
ている。

また、各配管系統および検出器の配置については第１図
〜第３図と同様であるが、火炎検出器１７の構成につい
てだ【ノは、第８図に示す如く検出応答感度を高く設定
しである。

りなわら、第８図（ａ）は、火炎検出器を構成する平滑
回路の出力を示すもので、図中曲線りは炎が大きい場合
９曲線Ｓは炎が小さい場合である。

また、本発明の平滑回路の場合、その時定数は従来に比
べてより小さく設定されてＪ３す、このためバーナの火
炎が揺いだような場合、同図（ｂ）Ｊ３よび（Ｃ）に示
す如く、接点×１はハンチングすることとなる。

また、このように平滑回路の時定数を小さくしたことに
より、炎が大きい場合の検出「れ時刻［３と炎が小さい
場合の検出遅れ時刻［４とはほぼ同一となり、時刻［４
から一定時間で逆算された実際の着火時刻と時刻ｔ３か
ら逆算された実際の着火時点とは殆ど差がなくなる。

次に、本発明装置の動作を説明すると、第７図に、１３
いて、電源が投入されると、ステップ（３００）が実行
され、ここでワーキングエリア等の各種レジスタ、カウ
ンタがリセットされる。

次いで、ステップ（３０１）、＜３０２＞および（３０
３）によって、火炎検出器の動作異常が判定され、正常
と判定された場合に限り以後の各処理が実行される。

すなわち、ステップ（３０４）では、水流スイッチ９の
出力を読込んだり、あるいは各種センサの出力が正常範
囲であるかどうかのチ」ツク等が行なわれ、ステップ（
３０５）では、水流スイッチ９の出力に基づいて、水流
のイｉ無が判定され、以後カラン８ａ〜８Ｃが間かれる
までの間、待機状態となる。

この状態で、カラン８ａ−８Ｃの何れかが聞かれると、
ステップ（３０５）で水流ありか検出されて、ステップ
（３０６）のプレパージ処理へと移行する。

このプレバージ処理では、まず所定のタイマを起動する
とともに、モータＭにより排気ファン５を回転駆動して
、炉体１内の残留燃料ガスを排出し、同時にステップ（
３０７）でタイマのタイムアツプを待って、本発明に係
わる緩点火処理へと移行する。

この緩点火処理では、まずステップ（３０８）でガス遮
断弁１３を全開とするとともに、流ｆｆ１ｌｉ整弁１５
を微開とし、以後ステップ（３０９）で点火器１６を駆
動させ、ＬＪ、後ステップ（３１０）で火炎ありが検出
されるかまた【よステップ（３１１）で安全スイッヂ時
間の経過が確認されるまでの間、点火器を繰り返し駆＃
Ｊ’ｌる。

この状態で、火炎検出器１７にＪζり火炎ありが検出さ
れると、ステップ（３１０）に続いてステップ（３１２
）が実行され、緩貞火時間経過ＩＡｉ認用のタイマが起
動される。

このタイマの設定時間Ｔ１の値は、実際に必要とされる
緩点火ｇ続時間を１−　ｐ　、火炎検出器のぼれ時間を
Ｊｄとづると、 Ｔ＋＝Ｔ　Ｆ−Ｔｄ となっている。

以後、ステップ（３１３）で火炎ありを条ｆＩとして、
タイマはｎ１時動作を継続し、タイムアツプするとステ
ップ（３１６）以降の本点火状態へと移行する。

これに対して、設定時間Ｔ１以内に火炎検出器で火炎な
しが検出されると、ステップ（３１５）でタイマがリセ
ットされ、以後ステップ（３０６）のプレバージ処理へ
と戻る。

このため、火炎ありが検出された後、時間Ｔ１経過する
間緩点火状態の燃焼が継続することとなり、特にこの発
明では着火時点の炎の大小にかかわらず実際の着火から
火炎ありが検出されるまでの遅れ時間にバラツキが少な
いため、炎の大小にかかわらず正確に時間ＴＦだＧＪ緩
点火状態の燃焼を継続させることができる。

次に、本点火状態の動作を説明すると、まずステップ（
３１６）では、第９図に示１如く、設定温度と出湯温度
とに基づいて、ＰＩＤ演粋登行ない、その演紳結果でガ
ス流口調整弁１５を適宜開閉制御することにより、出湯
温度を設定湿度に維持する処理が行なわれる。

また、この湯温制御処理を実行しながら、常時ステップ
（３１７）、ステップ（３１８）において、火炎あり、
水流ありを監視している。

そして、本点火状態の燃焼中に火炎なしが検出されると
、ステップ（３１７）に続いてステップ（３１９）が実
行され、門人確認用のタイマが起動される。

このタイマの設定時間１−２のｌｉｏは、火炎が拙いで
火炎検出器の出力側にハンチングパルスが得られた場合
、そのパルス幅Ｊ：りも充分大ぎく設定されている。

従って、ステップ（３１７）で検出された火炎ありか、
炎の揺ぎに起因するような場合、タイマの設定時間−「
２が経過Ｊる前にステップ（３２０）で火炎ありが検出
され、続くステップ＜３２１）でタイマがリセットされ
、再び本点火状態の燃焼が継続される。

これに対して、火炎が立ち消えたにうな場合には、タイ
マの設定時間Ｔ２だ【ノ泪「６１動作が継続し、そのタ
イムアツプとともにステップ（３２２）の実行結果ｔよ
ＹＥＳとなり、続いてスフツブ（３２３）で新人処理が
行なわれ、遮断弁１３は全開に閉じられる。

以後、再びステップ（３０６）のプレパージ処理に戻り
、前記動作を繰り返すこととなる。

このＪ、うに、火炎ｉ７）揺ぎに基づいて火炎検出器で
火炎ありが検出されたような場合には、新人処理が行な
われるようなことはなく、これに対して火炎が実際に立
ち消えたよ−うな場合に限り、新人処理が実行されるの
である。

他方、本点火状態の燃焼を継続づる間に、カランが閉じ
られ水流なしが検出されると、ステップ（３１８）に続
いてステップ（３２４）が実行され、新人処理にｊ；つ
て連断弁１］よ全開に閉じられる。

以後、ステップ（３２５）、（３２６）、（３、（３０
３）と同様な火炎検出器の出力異常のチェックが行なわ
れ、これが正常な場合ステップ（３２８）で再び新人確
認用タイマが起動される。

以後、ステップ（３２９）、（３３０）、（３３１）で
は、前記ステップ（３２０）、（３２１）、（３２２）
と同様な処理が行なわれ、門人状態が確認された場合に
限り続くステップ（３３２）においてアフターパージ処
理が行なわれる。

このアフターパージ処理では、モータＭで排気ファン５
を回転駆動して炉体１内の残留燃焼ガスを排気づるとと
しに、同時に所定のタイマを起動し、ステップ（３３３
）で水流なしを条（１としてタイマの４詩仙作を継続さ
け、所定のアフターバージ時間の経過とともにステップ
（３３４）でこれを検出して、再びステップ（３０４）
の使用待ら処理へと復帰することとなる。

なお、このアフターパージ処理の間に、再びカランが同
番ノられ水流がステップ（３３３）で検出されると、再
びステップ（３３８）へ戻り緩点火このように、火炎検
出器の検出応答時間を火炎の揺ぎにも感応づる程度に充
分短く設定し、かつ緩点火時間経過確認用のタイマと新
人ｍ認用のタイマとを別々に設けるという構成にＪζっ
て、着火から本点火状態へ移行ターるまでの時間を必要
最小限に留め迅速な燃焼開始を達成づるとともに、炎の
揺ぎに基づくハンチング信号で誤って四人を検出しない
ようにしたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されるガス湯沸器のシステム構成
を示す図、第２図は火炎検出器の椙成を示すブロック図
、第３図は火炎検出器の各部の信号状態を示す波形図、
第４図は従来装置における燃焼開始時のシーク−ンス動
作を示Ｊフローヂャー（へ、第５図（よ従来装置におｔ
〕る燃焼中のシーケンス動作を示づ一フローチ１／　−
１−１第６図は従来の火炎検出器にＪｊける検出遅れ時
間を炎の大小と関係刊【ノて説明づる波形図、第７図（
五本発明に係わるガス湯沸器の制御手順を示すフローチ
ャート、第８図は本発明に係わる火炎検出器の検出遅れ
時間を、炎の大小と関連付りて説明づる波形図、′ｉ８
９図は湯温制御処理の内容を示すブロック図である。 ２・・・バーナ １１・・・コントローラ １７・・・火炎検出器 特許出願人 立石′Ｗｉ機株式会社 第６図 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）バーナに着火した後一定時間だけ緩点火状態で燃
   焼を継続させ、かつ前記一定時間の経過とともに本点火
   状態の燃焼へと移行さ「るようにした燃焼装置において
   ； バーナの火炎を検出し、かつ火炎の揺ぎにも感応する捏
   度に検出応答時間を短く設定された火炎検出器と； 前記火炎検出器で火炎ありか検出されるとともに起動さ
   れて一定のタイマ時間を４時し、ｈｌつｉｔ時中に火炎
   なしが検出されるたびに、前記４時動作をリセットされ
   る緩点火時間経過確認用のタイマと； 前記火炎検出器で火炎なしが検出されるとともに起動さ
   れて一定のタイマ時間を８１時し、ｈ）つ８１時中に火
   炎ありが検出されるたびに、前記削時動４ＩＥを１１セ
   ーＪトされる新人確認用のタイマとを設け；前記緩点火
   時間経過確認用タイマのタイムアツプに基づいて、本点
   火状態の燃焼へと移行させ、かつ前記新人確認用タイマ
   のタイムアツプに基づいて、新人時の後処理を実行する
   ように構成したことを特徴とする燃焼制御装置。