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技術 燃焼制御装置

出願人 株式会社ハウステック
発明者 中村健二渡辺成夫篠崎浩小林久浩安斉彰英
出願日 1996年6月19日 (24年6ヶ月経過) 出願番号 1996-158274
公開日 1998年1月16日 (22年11ヶ月経過) 公開番号 1998-009676
状態 特許登録済
技術分野 燃焼システム 風呂釜 風呂の制御
主要キーワード 所定空気量 生活必需品 電流値測定 セーフティー 供給水圧 送風機回転数 給水水量 追焚バーナ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1998年1月16日)のものです。
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図面 (5)

課題

正常燃焼時における基準電流値決定までの時間を短縮し、異常燃焼を的確に判断することが可能な燃焼制御装置を提供する。

解決手段

燃料ガス燃焼させる複数のバーナと、前記燃料ガスの流量を調節する流量調節弁と、バーナに燃焼用空気を供給する送風機と、燃料ガス量に対して予め設定した電圧又は回転数にて前記送風機を駆動する駆動手段と、送風機に流れる電流を検出する電流検出手段と、所定燃焼時に対して前記送風機の基準電流値を記憶する記憶手段と、前記所定燃焼時に送風機の実電流値と前記記憶手段により記憶された基準電流値とを比較する比較手段とを備え、自動注湯を行える燃焼制御装置において、自動注湯時に前記基準電流値の記憶を少なくとも1回以上行い設定し、該値を基準電流値として以後固定させ、前記比較手段により前記基準電流値より所定値以上に実電流値が減少した際に、燃料ガス量を減少させ且つ前記減少させた燃料ガス量に対応した電圧又は回転数にて送風機を駆動させることを特徴とする。

概要

背景

燃焼制御装置を組み込んだボイラー等の燃焼機器は、現代社会にとって生活必需品とも云うべきものであり、入浴時の風呂シャワーから、台所及び洗面所等の給湯まで幅広く使用されている。熱源は、電気又はガスを使用するものが一般的であり、特にガスの使用は非常に多いものとなっている。

ガスを用いる場合、ガス漏れ注意払うことは当然であるが、燃焼状態、特に空気不足による異常燃焼に対して十分な注意を払う必要がある。一般的な燃焼の制御について述べるならば、ガス量をコントロールするガス比例弁への供給電流値及び所定空気量が得られる送風機への供給電圧(又は送風機回転数)を予めマイコンに記憶させ、正常燃焼させている。

マイコンが記憶している前記電流電圧の関係は、1対1対応であり、電流が決められると自動的に電圧が決定されるものとなっており、この関係は、縦軸に電圧をとり、横軸に電流をとると1本の直線又は曲線で表すことができる。該直線又は曲線上の点は、正常燃焼状態を行える条件を満たすものである。

更に現在では、前記技術に改良を加え、送風機のファン詰まり熱交換器の詰まりによる風量の低下を検知して制御することも行われている。具体的には、送風機からの風量が低下してファンの負荷が少なくなると、電流値が下がることを利用し、電流値が低下したときには、元の電流値まで戻すことにより適正な風量を確保するということを行っている。

概要

正常燃焼時における基準電流値決定までの時間を短縮し、異常燃焼を的確に判断することが可能な燃焼制御装置を提供する。

燃料ガスを燃焼させる複数のバーナと、前記燃料ガスの流量を調節する流量調節弁と、バーナに燃焼用空気を供給する送風機と、燃料ガス量に対して予め設定した電圧又は回転数にて前記送風機を駆動する駆動手段と、送風機に流れる電流を検出する電流検出手段と、所定燃焼時に対して前記送風機の基準電流値を記憶する記憶手段と、前記所定燃焼時に送風機の実電流値と前記記憶手段により記憶された基準電流値とを比較する比較手段とを備え、自動注湯を行える燃焼制御装置において、自動注湯時に前記基準電流値の記憶を少なくとも1回以上行い設定し、該値を基準電流値として以後固定させ、前記比較手段により前記基準電流値より所定値以上に実電流値が減少した際に、燃料ガス量を減少させ且つ前記減少させた燃料ガス量に対応した電圧又は回転数にて送風機を駆動させることを特徴とする。

目的

本発明では、以上の点に鑑み基準電流値決定までの時間を短縮させ、空気不足による異常燃焼を防ぎ、異常燃焼時には的確にその状態を判断することのできる燃焼制御装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
0件

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請求項1

燃料ガス燃焼させる複数のバーナと、前記燃料ガスの流量を調節する流量調節弁と、バーナに燃焼用空気を供給する送風機と、燃料ガス量に対して予め設定した電圧又は回転数にて前記送風機を駆動する駆動手段と、送風機に流れる電流を検出する電流検出手段と、所定燃焼時に対して前記送風機の基準電流値を記憶する記憶手段と、前記所定燃焼時に送風機の実電流値と前記記憶手段により記憶された基準電流値とを比較する比較手段とを備え、自動注湯を行える燃焼制御装置において、自動注湯時に前記基準電流値の記憶を少なくとも1回以上行い設定し、該値を基準電流値として以後固定させ、前記比較手段により前記基準電流値より所定値以上に実電流値が減少した際に、燃料ガス量を減少させ且つ前記減少させた燃料ガス量に対応した電圧又は回転数にて送風機を駆動させることを特徴とする燃焼制御装置。

請求項2

自動注湯時のバーナ燃焼を、最大燃焼量より能力の低い部分燃焼強制的に切り換え、該切り換え後の電流を基準電流値として記憶することを特徴とする請求項1記載の燃焼制御装置。

請求項3

送風機に流れる実電流値が基準電流値以下になっている時間が、所定時間以上継続するか、所定回数発生した際に、異常燃焼と判断し燃焼を停止する異常燃焼検出手段を備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の燃焼制御装置。

技術分野

0001

本発明は、燃焼用空気不足を検出し、正常な燃焼を行わせる機能を有した燃焼制御装置に関する。

背景技術

0002

燃焼制御装置を組み込んだボイラー等の燃焼機器は、現代社会にとって生活必需品とも云うべきものであり、入浴時の風呂シャワーから、台所及び洗面所等の給湯まで幅広く使用されている。熱源は、電気又はガスを使用するものが一般的であり、特にガスの使用は非常に多いものとなっている。

0003

ガスを用いる場合、ガス漏れ注意払うことは当然であるが、燃焼状態、特に空気不足による異常燃焼に対して十分な注意を払う必要がある。一般的な燃焼の制御について述べるならば、ガス量をコントロールするガス比例弁への供給電流値及び所定空気量が得られる送風機への供給電圧(又は送風機回転数)を予めマイコンに記憶させ、正常燃焼させている。

0004

マイコンが記憶している前記電流電圧の関係は、1対1対応であり、電流が決められると自動的に電圧が決定されるものとなっており、この関係は、縦軸に電圧をとり、横軸に電流をとると1本の直線又は曲線で表すことができる。該直線又は曲線上の点は、正常燃焼状態を行える条件を満たすものである。

0005

更に現在では、前記技術に改良を加え、送風機のファン詰まり熱交換器の詰まりによる風量の低下を検知して制御することも行われている。具体的には、送風機からの風量が低下してファンの負荷が少なくなると、電流値が下がることを利用し、電流値が低下したときには、元の電流値まで戻すことにより適正な風量を確保するということを行っている。

発明が解決しようとする課題

0006

しかし、前述のような制御は、正常燃焼時に送風機に流れる基準電流値を、燃焼制御装置の使用範囲全て(最小燃焼から最大燃焼まで)において、個々に決定しなければならず、該決定に多くの時間を要する。更には、1つの送風機に対して複数の熱交換器を有する燃焼機で、1つだけ熱交換器が詰まってしまった場合には、風量を上げることにより詰まっていない熱交換器は異常燃焼をおこすといった問題がある。

0007

本発明では、以上の点に鑑み基準電流値決定までの時間を短縮させ、空気不足による異常燃焼を防ぎ、異常燃焼時には的確にその状態を判断することのできる燃焼制御装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明は、燃料ガスを燃焼させる複数のバーナと、前記燃料ガスの流量を調節する流量調節弁と、バーナに燃焼用空気を供給する送風機と、燃料ガス量に対して予め設定した電圧又は回転数にて前記送風機を駆動する駆動手段と、送風機に流れる電流を検出する電流検出手段と、所定燃焼時に対して前記送風機の基準電流値を記憶する記憶手段と、前記所定燃焼時に送風機の実電流値と前記記憶手段により記憶された基準電流値とを比較する比較手段とを備え、自動注湯を行える燃焼制御装置において、自動注湯時に前記基準電流値の記憶を少なくとも1回以上行い設定し、該値を基準電流値として以後固定させ、前記比較手段により前記基準電流値より所定値以上に実電流値が減少した際に、燃料ガス量を減少させ且つ前記減少させた燃料ガス量に対応した電圧又は回転数にて送風機を駆動させることを特徴とする。

発明を実施するための最良の形態

0009

本発明での自動注湯とは、図1を用いて説明すると、使用者リモコン2の注湯スイッチを押し、制御装置3が自動注湯開始を検出すると、注湯水電磁弁8を開弁し、水量制御弁6により水量制御を行って浴槽21に、リモコン2にて使用者が設定した温度の湯を供給する動作をいう。

0010

本発明の燃焼制御装置では、複数の給湯バーナ25、26を有し燃焼能力の違いによってバーナの切り換えを行っている。即ち、最大燃焼時は全バーナを燃焼させ、それ以外のときには、バーナを部分的(例えば給湯バーナ25のみ燃焼させる等)に使用している。一般的に自動注湯の時は、注湯時間を短縮するために最大燃焼により注湯を行うが、供給水圧が低い地域又は低い時間帯等は最大燃焼に見合う多くの水量を得ることが出来ないため、バーナの一部だけ又は燃焼量を調整して燃焼させ、適温の湯を得られるようにしている。

0011

基準電流値の記憶は、自動注湯時に行われる。本発明では、前述した通り基準電流値からの電流変化を測定し、電流値減少を検知すものであるため、基準電流値の決定は重要な意味を有している。基準電流値を決定するためには、一定条件の燃焼を所定時間継続させる必要があり、これはバーナ部の昇温に伴い電流値が減少していくためであって、電流値を安定させるためになくてはならないものである。しかし、通常の給湯では、使用者が使用水量を適宜変化させてしまうために、一定条件の燃焼を所定時間継続させることが難しい。従って、使用者が適宜水量を変化させることが出来ない自動注湯時に基準電流値の記憶を行う必要がある。

0012

本発明では、本来燃焼制御装置に使用する全範囲において決定すべき基準電流値を、自動注湯時のみ決定することにより記憶時間の短縮を図っている。自動注湯機能を有している燃焼制御装置では、通常1日1回は自動注湯を行うために、自動注湯時のみ電流変化を検出すれば事たりる。これは、送風機のファン詰まりや熱交換器の詰まりが徐々に進行するためで、数時間のオーダーで急激に詰まることがないことによる。尚、基準電流値の記憶は、1回行えば以後行う必要がなく、以後同じ基準電流値を使用する。好ましくは、送風機のファン詰まりや熱交換器の詰まりがありえない燃焼制御装置取付直後に自動注湯をおこない、記憶させるべきものである。1回の電流値測定では安定した値が測定出来ない場合は、複数回の値の平均値を取ることにより安定した値を得ることが可能となる。

0013

自動注湯時のバーナ燃焼は、前述した通り最大燃焼にて行うことが理想であるが、地域や時間により水圧の低い場所では水量が不足するために最大燃焼させることができない。更には、入水温度の高い夏期でも最大燃焼をさせるまでもなく設定温度に達してしまうために、最大燃焼させることができない。そのような地域では、本発明の請求項2で述べるように基準電流値を定める際に、強制的に最大燃焼量より能力の低い部分燃焼に強制的に切り換え、該切り換え後の電流を基準電流として記憶する必要がある。また、本発明の第3である請求項3でいう、所定時間とは2〜5分が好適に用いられる。また、所定回数とは3回以上の数字が好適に用いられる。

0014

図1及び図4を用いて本発明の基準電流値の記憶について説明すると、リモコン2の自動注湯スイッチを押し、制御装置3が自動注湯開始を検出すると、注湯水電磁弁8を開弁させると同時に水量制御弁6を全開させ、浴槽21にリモコン2で設定された温度で注湯される。その時、最大燃焼可能か否かを判断し、可能ならばT1時間経過後にその時の電流値を基準電流値として記憶する。最大燃焼が不可能ならば、最大燃焼未満である中燃焼としT1時間経過後の電流値を基準電流値として記憶させる。その後は、自動注湯を完了させるまで燃焼を継続し、終了させる。

0015

図1及び図3を用いて、基準電流値と実電流値との比較を説明すると、リモコン2の自動注湯スイッチを押し、制御装置3が自動注湯開始を検出すると、注湯水電磁弁8を開弁させると同時に水量制御弁6を全開させ、浴槽21にリモコン2で設定された温度で注湯される。その時、最大燃焼可能か否かを判断し、可能ならばT1時間経過後に、基準電流値と実電流値との比較を行う。一方最大燃焼不可能な場合には、強制的に最大燃焼未満である中燃焼としT1時間経過後に基準電流値と実電流値との比較を行う。比較の結果I1アンペア電流減少が確認されると燃焼能力を落して自動注湯を続行する。尚、基準電流値からの減少幅は、送風機自体の誤差及び燃焼状態を考えると、80ミリアンペア以上とすることが好ましい。自動注湯は、電流減少の回数(異常燃焼回数)がN1回以上又は電流減少時間の積算(異常燃焼の積算時間)がT10時間を超えるた場合には、燃焼を停止させる。

0016

以下本発明の実施例について図面を用いて説明する。図1は、本発明の燃焼制御装置概略図であり、図2は、前記燃焼制御装置のブロック図となっている。燃焼制御装置である給湯器1の水の流れは、給水口から入水させた水を給水水量を検出する水量センサ4を通過した後に、2方向に分流させて一方を熱交換器5に、他方を前記熱交換器5の出口に流出させる。熱交換器5出口では、熱交換器5を通過した湯と通過してない水が混合され、水量制御弁6及び湯温検知の給湯サーミスタ7を通過した後に給湯配管24を通り給湯栓20より放出されるか、注湯水電磁弁8を通過して浴槽21に給湯される。給湯器1は、前述した水の流れ以外に追焚用の流れも有しており、浴槽21から浴槽戻り配管23を経由して流入する水は、湯温検知の風呂サーミスタ11及び循環水流検出のフロースイッチ10を経由し、ポンプ9に達する。前記ポンプ9から流出した水は、追焚熱交換器19にて加温された後に注湯行配管22により浴槽21に戻される。

0017

制御装置3は、給湯栓20が開状態の時、水量センサ4の信号を水量検出部28により検出し、送風機駆動部34にて送風機18を駆動し、熱交換器5を配した燃焼室に燃焼用空気を供給する。送風機18が駆動されると、ガス配管に接続されたセーフティー電磁弁13と、給湯バーナー26にガスを供給する給湯電磁弁15及び給湯バーナ25にガスを供給する給湯切り換え電磁弁16を開弁する。セーフティー電磁弁13と給湯電磁弁15の間に設置された比例電磁弁14は、比例電磁弁駆動部35により駆動し、ガス量を調節することによって燃焼量を変化させる。給湯バーナ25及び26にガスが供給されると点火装置駆動部38により点火装置12を駆動して着火させる。そこで、制御装置3は、給湯サーミスタ7の信号を湯温検出部29により検出し、リモコン2にて設定された温度になるように比例電磁弁14の弁開度を調整し、該弁開度(ガス供給量)に見合った送風機駆動電圧を送風機に送ることによって空燃比制御を行う。

0018

最大燃焼を行っても設定水温が得られない場合には、水制御弁6を水制御弁駆動部36にて駆動し、給湯水量を減少させることにより設定温度の湯を得るようにする。逆に、最小燃焼でも設定温度が得られない場合には、給湯切り換え電磁弁16を電磁弁駆動部37にて閉弁している。

0019

前述したように、一度基準電流値を記憶した燃焼制御装置は、自動給湯を行う毎に電流値の比較を行っている。設定を基準電流値と実電流値の差が100ミリアンペア以上の差が出たときに異常燃焼とし、異常燃焼回数(N1)を3回、異常燃焼の積算時間(T10)を3分として、故意に送風機のファン詰まりを行った結果、自動注湯スイッチを押すとリモコン2の温度表示部に警告ランプが点滅すると同時にブザー鳴り、燃焼能力が小さく(具体的には16号から6号)なり、同様の操作を3回繰り返すと、燃焼を停止させた。以上述べてきたように、本発明では、基準電流値を燃焼制御装置の使用範囲全てにわたり記憶する必要がないため、記憶時間の短縮が図れる。更に、実電流値が減少したからと云って基準電流値に戻すことがないために、複数の熱交換器の内1つだけ詰まっても他の熱交換器を異常燃焼させることがない。

発明の効果

0020

本発明によれば、基準電流値決定までの時間を短縮させ、空気不足による異常燃焼を検出し、異常燃焼時には的確にその状態を判断することが可能となる。また、基準電流値を記憶するのを強制的に最大燃焼未満とすることにより、低水地区での使用でも確実に異常燃焼を捕らえることが可能となる。

図面の簡単な説明

0021

図1本発明の1実施例を示す燃焼制御装置の概略断面図である。
図2本発明の燃焼制御装置のブロック図である。
図3本発明の基準電流値と実電流値との比較を行う際のフローチャートである。
図4本発明の基準電流値記憶を説明するフローチャートである。

--

0022

1.給湯器2.リモコン3.制御装置4.水量センサ5.給湯熱交換器
6.水量制御弁7.給湯サーミスタ8.注湯水電磁弁9.ポンプ10.フロースイッチ11.風呂サーミスタ12.点火装置13.セイフティー電磁弁14.比例電磁弁15.給湯電磁弁16.給湯切り換え電磁弁
17.風呂電磁弁 18.送風機19.追焚熱交換器20.給湯栓21.浴槽22.注湯行配管23.浴槽戻り配管24.給湯配管25.給湯バーナ26.給湯バーナ 27.追焚バーナ28.水量検出部 29.湯温検出部 30.制御部 31.記憶部 32.比較部33.電流値検出部 34.送風機駆動部 35.比例電磁弁駆動部 36.水量制御弁駆動部 37.電磁弁駆動部 38.点火装置駆動部

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