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発明の名称 燃焼制御装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−165436(P2001−165436A)
公開日 平成13年6月22日(2001.6.22)
出願番号 特願平11−349602
出願日 平成11年12月9日(1999.12.9)
代理人
発明者 石村 裕幸 / 磯部 隆
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 バーナーに燃料を供給するポンプ(13)と、このバーナーに燃焼用空気を供給するファンモーター(2)と、このファンモーターを駆動する電源の電圧を検知する電源電圧検知部(8)とを有し、前記ファンモーターの回転数が前記ポンプへの燃料供給量に基づいてあらかじめ設定されている目標回転数になるように通電率を制御して空燃比が一定に保たれるようにした燃焼制御装置において、前記ファンモーターへの通電率と前記電源電圧検知部により検知される電圧の関係から前記ファンモーターの負荷点を算出する負荷点算出部(9)を設け、この負荷点算出部で算出された負荷点が、一定時間連続して、バーナーの良好燃焼域として前記ファンモーターの目標回転数に応じて予め設定されている良好燃焼域内の負荷点でない状態が続いた場合に、前記ポンプの駆動を停止させてバーナーの燃焼を消火させるようにしたことを特徴とする燃焼制御装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流電源によって駆動され、バーナーに燃焼用空気を供給するファンモーターと、バーナーへの燃料供給量に応じたファンモーターの目標回転数があらかじめ設定されている目標回転数設定部と、ファンモーターの回転数が目標回転数になるようファンモーターへの通電率を制御するファンモーター駆動制御部を有した燃焼制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の燃焼装置において、空燃比を一定に制御する手法は、ファンモーターの回転数を検知する回転数検知器を備え、その回転数検知器の信号をモーター駆動制御回路にフィードバックすることにより、回転数が燃焼量に基づいて設定された目標回転数に保持されるようにするものであった。したがって、モーターの特性のバラツキや電源電圧に変動がある場合でも、常に安定した回転数が得られるというものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような方式にあっては、給排気路が閉塞して圧損が上昇したり、組立バラツキにより燃焼装置としての圧損が高くなった場合に、次に示すメカニズムで、燃焼用空気の供給量が、燃焼不良を起こす方向に制御されてしまうことがあった。
【0004】つまり、圧損が上昇すると、燃焼用空気の量が減少するが、負荷が小さくなるため、ファンモーターの回転数は逆に上昇することになる。
【0005】図2、3はどちらもファンモーターの通電率と回転数の関係を示したもので、電源電圧が変化する中で一定回転数N0を維持するためには通電率を変えなければならないことを示している上に、圧損に違いがある場合にも、一定回転数N0を維持するために通電率を変える必要があることを示している。このうちの図3は、圧損が大の場合の例であり、一定回転数N0を維持するために通電率を下げる制御を行なわなければならないことを示している。
【0006】すなわち、制御回路は回転数検知器によって検知された回転数情報に基づいてファンモーターへの通電率を小さくし、上昇した回転数を下げて目標回転数が維持されるようにするわけである。
【0007】しかしながら、これでは燃焼用空気の供給量をかえって減少させてしまうことになり、燃焼不良を起こすようになってしまうのであった。
【0008】なお、この通電率を小さくしてファンモーターの回転数を制御する手法は、電源電圧が変化する場合にも適用され、電圧が高い場合には、通電率を小さくしてファンモーターの回転数を下げることにより、上述の圧損が高くなった場合とは逆に空気量を正常な値に制御することが可能であった。
【0009】ちなみに、図4は、それぞれ事なる圧損の場合に一定回転数N0を維持する際の通電率と電源電圧の関係を示したもので、図中Laは圧損が標準の場合の特性曲線であり、Lbは圧損大の場合の、Lcは逆に圧損小の場合のそれを示している。これらの特性曲線は、言い替えればファンモーターを回転数N0で運転させているときの負荷曲線でもあるので、このことから、ファンモーターの通電率と電源電圧がわかれば、ファンモーターの負荷点を知ることができるということになる。
【0010】本発明は、この点に着目して、上述従来の問題点を解決しようとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】そのために、バーナーに燃料を供給するポンプと、このバーナーに燃焼用空気を供給するファンモーターと、このファンモーターを駆動する電源の電圧を検知する電源電圧検知部とを有し、ファンモーターの回転数が前記ポンプへの燃料供給量に基づいてあらかじめ設定されている目標回転数になるように通電率を制御して空燃比が一定に保たれるようにした燃焼制御装置において、ファンモーターへの通電率と前記電源電圧検知部により検知される電圧の関係から前記ファンモーターの負荷点を算出する負荷点算出部を設け、この負荷点算出部で算出された負荷点が、一定時間連続して、バーナーの良好燃焼域としてファンモーターの目標回転数に応じて予め設定されている良好燃焼域内の負荷点でない状態が続いた場合に、ポンプの駆動を停止させてバーナーの燃焼を消火させるようにした。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明は上述のとおりの構成であり、電源電圧が低下した場合や、風路の圧損低下が生じてファンモーターの回転数が少なくなった場合に、制御装置はファンモーターへの通電率を大きくして所定の回転数を維持させる。その場合、通電率と電源電圧に基づいて算出される負荷点が、良好燃焼の行なわれる燃焼域内にあって安全運転が行なわれうると判定され、運転が継続されるようにした。他方、給排気路の閉塞等が起きて燃焼装置の圧損が大きくなった場合、制御装置はファンモーターへの通電率を小さくして所定の回転数に維持するが、この時の通電率と電源電圧との関係から算出された負荷点が、良好燃焼の行なわれる燃焼域内になく、空気量不足による異常運転が行なわれうる負荷点である場合は、その状態が一定時間連続するか否かを見極め、一定時間連続したときにはポンプの駆動を停止させてバーナーの燃焼を消火させ、安全が確保されるようにした。
【0013】
【実施例】本発明の実施例を図にしたがって説明する。
【0014】図1は制御ブロック図であり、1はマイコンであり、2は制御の対象の一つであるファンモーター、3はこのファンモーター2の回転数を検知する回転数検知部で、4は燃焼量に応じてあらかじめ設定された目標回転数のデータが格納されている目標回転数設定部、5は回転数検知部3とこの目標回転数設定部4の信号に基づいてファンモーター2を目標回転数で回転させるのに必要な通電率を算出通電率演算部である。
【0015】6はファンモーター駆動制御部で、7は通電率演算部5が算出した通電率をファンモーター駆動制御部6に設定する通電率設定部である。
【0016】8はファンモーター2に供給される電源の電圧を検知する電源電圧検知部で、9はこの電源電圧検知部8の信号と前述通電率設定部7の信号に基づいてファンモーター2の現在の負荷点を算出する負荷点算出部である。
【0017】10は良好な燃焼が行なわれる上で基準となる負荷点データがあらかじめ格納されている良好燃焼域基準負荷点設定部で、11はこの良好燃焼域基準負荷点設定部10のデータと前述の負荷点算出部9で算出されたデータとを比較することにより負荷点算出部9で算出された負荷点が正常かあるいは異常かを判定する負荷点異常検知部である。そして、12はポンプ駆動制御部で、この負荷点異常検知部11が一定時間以上にわたって異常の判定を続けたときにポンプの燃料供給動作を停止させる制御を実行するものであり、13はこのポンプ駆動制御部12によって駆動が制御されるもう一つの制御対象のポンプである。
【0018】このような構成の実施例において、燃焼運転が開始されると、制御装置は図5のフローチャートに示されているステップを実行し、ファンモーターの負荷点が異常であるとの判定が一定時間連続して続いた場合には、安全確保のためにポンプの駆動を停止させて燃焼運転が停止するよう、つまり消火となるように制御する。
【0019】今、ファンモーター2の電源電圧に変動が生じて、あるいは強風の影響を受けて給排気経路の圧損に変化が生じて、ファンモーター2の回転数が変化すると、回転数検知部3によって回転数が検知されるとともに、その回転数と目標回転数設定部4に蓄えられている目標回転数の情報が通電率演算部5に入力され、通電率演算部5はファンモーター2を目標回転数で作動させるための通電率を演算して出力する。
【0020】通電率演算部5からのこの通電率情報を受け取った通電率設定部7は、ファンモーター駆動制御部6に対してその通電率を設定し、それが設定されたファンモーター駆動制御部6はそれに従ってファンモーター2を駆動する。
【0021】通電率設定部7の通電率の情報は負荷点算出部9へも出力され、そこでは電源電圧検知部8で検知された電圧の情報に基づいて、図4で説明したところに負荷点が算出され、その算出結果が負荷点異常検知部11に出力される。
【0022】図6は、強燃焼時にファンモーター2が回転数N0で作動しているときの良好燃焼域の負荷曲線を実験により求めたものであるが、圧損が大の側、すなわち燃焼用空気が不足する側の負荷曲線LLを、良好燃焼が行なわれる限界値として扱うことにして作成したものであり、これをさらに通電率と電源電圧のマトリクスにしたものが図7である。負荷点算出部9にはこの図7のマトリクスがデータテーブルとして格納されているので、上述の通電率設定部7と電源電圧検知部8の情報が入力されると、負荷点算出部9はそれに応じた負荷点を出力することになる。
【0023】具体的に説明すると、通電率設定部7の出力がR3〜R4の範囲にあり、電源電圧検知部8の出力がV3〜V4の範囲にある場合には、図7において負荷点はa24となる。負荷点算出部9からは、したがって、この負荷点a24が出力される。
【0024】この負荷点a24を受け取った負荷点異常検知部11は、負荷点a24と良好燃焼域基準負荷点設定部10に格納されている基準負荷点とを比較することとなる。
【0025】図8は良好燃焼域基準負荷点設定部10に格納されている基準の負荷点のデータテーブルで、図6の燃焼用空気が不足となる側の限界負荷曲線LLから見た負荷点の正常および異常を〇印、×印でそれぞれ表示したものである。負荷点異常検知部11は、上述の負荷点算出部9からの負荷点a24が、与えられているところの通電率R3〜R4と電源電圧V3〜V4における負荷点として〇か×であるかを図8に照らして比較判定する。実際問題としては、図8において〇であり、すなわち図6における良好燃焼域内のAの負荷点で運転が行なわれているということなので、負荷点として正常であるとの判定がなされ、負荷点異常検知部11は異常の判定を下すことなく、ポンプ駆動制御部12によるポンプ13の駆動を続行させる。
【0026】この正常な負荷点で運転されているという判断に対して、例えば、電源電圧に変化がない状況の中で、通電率設定部7から出力されてくるものがR1〜R2の範囲にあるとすると、負荷点算出部9は図7のデータテーブル中のa22の負荷点情報を負荷点異常検知部11に出力する。すると、負荷点異常検知部11は、上述の場合と同様に、良好燃焼域基準負荷点設定部10のデータテーブルに基づいて負荷点a22の正常/異常を判定し、実際問題として図6における良好燃焼域外のBの負荷点で運転が行なわれているということで、異常であるとする判定結果を下すとともに、その判定が一定時間T0連続した否かを見極め、連続したときにはポンプ駆動制御部12によるポンプ13の駆動を停止させる。そしてそれにより、燃焼用空気が不足したまま異常な燃焼が行なわれないようにする。
【0027】
【発明の効果】以上本発明によれば、給排気路の閉塞等が起きて燃焼装置の圧損が大きくなった場合に、ファンモーターへの通電率を小さくして所定の回転数が維持される中で、その通電率と電源電圧との関係から算出される負荷点が、良好燃焼の行なわれる燃焼域内のものではなく、空気量不足による異常運転が行なわれうる負荷点であると判定された場合は、その状態が一定時間連続するか否かを見極め、一定時間連続したときにはポンプの駆動を停止させてバーナーの燃焼を消火させるので、安全確実な運転を行なわせることができるようになった。




 

 


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