JP2000186816A - 燃焼機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気管が延長された場合にも、器具の通気通
路等の詰まりによる燃焼性能の悪化情況を的確に判断し
て、器具の寿命判定を正確に行うことができる燃焼機器
を提供すること。 【解決手段】 給排気用の燃焼ファン５と、この燃焼フ
ァンによってバーナに供給される空気流量を直接的又は
間接的に検出する空気供給量検出センサ２３とを備え、
器具の通気通路等の燃焼性能の劣化状態を自己診断する
燃焼機器において、器具の排気手段５１の設置長さに対
応して、前記自己診断運転に入る前に、前記通風劣化判
断のための判定基準を補正する構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、給湯器や風呂釜等
のバーナ燃焼式の燃焼機器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、このような燃焼機器の概略構
成を示す図である。図において、燃焼機器１は、器具本
体内の燃焼室３の下方側にバーナ４が設けられており、
このバーナ４の下方側には給排気用の燃焼ファン５が設
置されている。バーナ４には、燃料ガスが供給されるよ
うになっている。

【０００３】燃焼室３の上方側には給湯熱交換器１１が
設置されており、この給湯熱交換器１１の入側には給水
管１２が接続され、また、給湯熱交換器１１の出側には
給湯管１３が接続されている。給水管１２には給水温度
を検出する入水温度センサ１４と、入水流量を検出する
流量センサ１５が設けられており、給湯管１３側には給
湯温度を検出する出湯温度センサ１６が設けられてい
る。

【０００４】この種の器具の燃焼運転は制御装置１７に
よって行われており、この制御装置１７には、通常、給
湯温度の設定や、この設定された温度の表示等を行うリ
モコン（図示せず）が接続されている。

【０００５】なお、図中、１８は燃料ガスの点火を行う
イグナイタ電極、２０はバーナ４の火炎を検出するフレ
ームロッド電極、２１は燃焼ファン５の回転検出を行う
ホールＩＣ等のファン回転検出センサである。

【０００６】この種の器具では、給湯管１３の先端側に
設けられる出湯栓（図示せず）が開けられると、給水管
１２から水が入り込み、この水の流れが流量センサ１５
により検出されたときに、制御装置１７は、燃焼ファン
５を回転し、電磁弁８と比例弁１０を開け、イグナイタ
電極１８を駆動して点火を行う。そして、フレームロッ
ド電極２０が炎を検知したことを確認して、比例弁１０
の開弁駆動電流を制御し、出湯温度が設定温度になるよ
うにガス供給量（比例弁１０の開弁量）およびこのガス
供給量に見合う空気を供給すべく、燃焼ファン５の回転
制御を行う。

【０００７】燃焼により発生した排気は、器具上部に設
けられた排気通路６を通って排気管を介して、例えば屋
外に排出されるようになっている。また、器具内には、
バーナ４の下部の空気室の圧力と、燃焼室３の圧力を導
入して、差圧により、器具内を流れる空気量を検出する
ための風量センサ２３が設けられている。風量センサ２
３の出力は、器具の運転制御を行う制御装置１７に入力
されるようになっており、これにより、制御装置１７
は、排気通路６や図示しない排気管の通風詰まりによる
劣化や器具寿命を判断する。すなわち、制御装置１７
は、器具の通気通路等の詰まりによる燃焼性能の悪化情
況を的確に判断して、器具の寿命判定を正確に行うよう
になっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
燃焼機器１は、例えば図１１に示すように、壁Ｗを利用
して屋外に取付けられて、排気口４１から直接排気を外
気に排出するように取り付けることができる。このよう
に施工される場合には問題がないが、図１２に示すよう
に燃焼機器１を建物内の壁Ｗに取付けて、その排気口に
排気用の煙突（排気管）を接続して建物内を比較的長い
距離引回し、外壁ＷＯの外部に排気口４３を設けること
によって、燃焼排気を建物の外に排出しなければならな
い場合がある。

【０００９】図１２の場合には、排気管４２を長く設け
た分だけ、排気の先抵抗が大きくなり、燃焼ファン５の
回転数が一定の場合には、その分燃焼空気が不足するこ
とになる。そして、この場合には、上述の自己診断機能
においては、排気通路の詰まりと上述のような排気管の
延長による先抵抗と区別することが出来ず、誤った診断
を下してしまうことになる。

【００１０】また、このような燃焼機器１では、燃料ガ
スのインプット量に対応して、燃焼空気の供給量が制御
装置１７により調整されている。すなわち、図１３に示
されているように、ガス供給量（比例弁１０の開弁量）
に対応して、燃焼ファン５の回転数を制御し、理想的な
空燃比Ｒに近づくように燃焼制御が行われている。ここ
で、比例弁１０を急激に開いて供給ガス量を急増させた
時に、燃焼ファン５の回転数増加が時間的に追いつか
ず、供給空気量の増加が立ち遅れると、燃焼用空気が不
足して、不完全燃焼や共鳴音の発生が生じる場合があ
る。そこで、制御装置１７は、ローリミッタＬを備えて
おり、比例弁１０の開度に比較して、ファン回転数が低
くなった場合には、比例弁１０の働きを止めて、ファン
５の回転の立ち上がりを待つようになっている。

【００１１】そして、上述のように排気管の延長にとも
ない先抵抗が発生すると、ファン５の回転数が高くて
も、燃焼用空気の不足する割合は高くなり、制御装置１
７が図１３のようなローリミッタＬを備えていても、低
空気比による共鳴音が発生してしまうことがある。

【００１２】本発明は上述の課題を解決するためになさ
れたものであり、排気管が延長された場合にも、器具の
通気通路等の詰まりによる燃焼性能の悪化情況を的確に
判断して、器具の寿命判定を正確に行うことができる燃
焼機器を提供することを第１の目的とし、さらに、低空
気比による共鳴音の発生等を防止することができる燃焼
機器を提供することを第２の目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的は、請求
項１の発明によれば、給排気用の燃焼ファンと、この燃
焼ファンによってバーナに供給される空気流量を直接的
又は間接的に検出する空気供給量検出センサとを備え、
器具の通気通路等の燃焼性能の劣化状態を自己診断する
燃焼機器において、器具の排気手段の設置長さに対応し
て、前記自己診断運転に入る前に、前記通風劣化判断の
ための判定基準を補正する構成とした燃焼機器により、
達成される。

【００１４】請求項１の構成によれば、自己診断運転に
おいて排気通路の詰まり等の器具の劣化等と、排気管の
延長による先抵抗の増加とを区別して正確な診断を行う
ことができる。

【００１５】請求項２の発明によれば、請求項１の構成
において、前記自己診断の判定基準に用いる初期値とし
ての空気供給量検出センサの検出結果は、器具を施工し
た最初の運転時に補正する構成としたことを特徴とす
る。

【００１６】請求項３の発明によれば、請求項１または
２の構成において、前記自己診断運転における通風詰ま
りの判断において、前記補正された初期値と、排気手段
の延長時と延長を行わない標準時との空気供給量検出セ
ンサによる出力値における比とを比べる構成としたこと
を特徴とする。

【００１７】上記第２の目的は、請求項４の発明によれ
ば、前記燃焼ファンの回転数に対応させて燃料ガスの供
給量を制御するとともに、燃料供給量に比べて空気供給
量の増加がおくれた場合に燃料供給量の増加を停止する
ファンリミッターを備えており、前記排気手段の設置長
さが延長された場合には、前記ファンリミッターの動作
タイミングを変更する構成とした燃焼機器により、達成
される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を添付図面を参照しながら、詳細に説明する。尚、以下
に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本
発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもので
はない。

【００１９】図１は、本発明の実施形態が適用される燃
焼機器の概略構成を示しており、図１０の燃焼機器と共
通する構成には、同一の符号を付し、重複する説明は省
略する。すなわち、本実施形態の燃焼機器１０は、種々
の器具に適用することができ、例えば図１０で説明した
従来の燃焼機器と同様の構成でなる器具に適用すること
がでる。この場合、その制御装置１７の構成以外は、ほ
ぼ共通する。この燃焼機器１０では、図１の一点鎖線で
示すように、器具内に流れる空気流量を間接的に検出す
る差圧センサ２３が設けられている。すなわち、差圧セ
ンサ２３にはバーナ４の下部側の空気室の圧力を導入す
る圧力導入管２４ａと、バーナ４の上側の燃焼室３内の
圧力を導入する圧力導入管２４ｂが接続されており、差
圧センサ２３は圧力導入管２４ａ，２４ｂで導入される
圧力の差圧を空気流量の検出信号として制御装置１７に
加える。また、この燃焼機器１０においては、特に、排
気口３６に接続された排気手段としての排気管５１が、
施工現場で長く延長された場合において、正確な自己診
断をおこなって運転することができることを特徴とする
ものである。

【００２０】なお、本実施形態では、この差圧センサ２
３の空気流量の検出信号を利用して燃焼ファン５の回転
制御がなされており、この燃焼ファン５の制御を行うた
めの差圧センサ２３を利用して、本実施形態の特徴的な
器具の通風の詰まり劣化とそれによる器具の寿命判定を
行う特徴的な手段が制御装置１７に構成されている。さ
らに、この制御装置１７には、後述するように、燃焼制
御中に空燃比を制御する上で使用されるファンリミッタ
ーを備えている。

【００２１】図２は、本実施形態の燃焼機器１０に関し
て、その制御装置１７の機能を中心にその構成を示した
もので、制御装置１７は、サンプリング部２５と、情況
判断部２６と、初期値確定部２７と、メモリ２８と、フ
ァン駆動部２９と、センサ故障判定部３０と、寿命判定
部３１と、通風劣化判定部３２と、インプットダウン制
御部３３と、表示手段３４と、時計機構３５とを有して
いる。

【００２２】サンプリング部２５は、例えば、器具の電
源がオンされたときを基準として、その電源がオンされ
たときと、この電源オンを起点として、予め与えられる
所定の定期的なインターバル時期、例えば、１日経過
後、１週間経過後、１か月経過後等の所定のインターバ
ル時期が来るごとにタイマ等の時計機構３５を利用して
差圧センサ２３のセンサ出力を取り込み、その取り込ん
だセンサ出力値を適宜、情況判断部２６と、初期値確定
部２７と、インプットダウン制御部３３と、通風劣化判
定部３２とに与える。

【００２３】情況判断部２６には予め図５に示すよう
な、差圧センサ２３のセンサ出力のばらつきの無風状態
における設定許容変動範囲ｅが与えられている。周知の
ように、給湯器が屋外等に設置された場合に、有風状態
になると、燃焼ファン５が停止中であるにもかかわら
ず、器具内に風が入り込み、この風の影響によって、差
圧センサ２３のセンサ出力が変動する。本実施形態で
は、このような有風による差圧センサ２３のセンサ出力
が変動しない時期、つまり、無風状態を検知判断し、こ
の無風状態のときに、差圧センサ２３のセンサ出力を有
効な検出データとして利用するようにしている。

【００２４】つまり、情況判断部２６は、サンプリング
部２５を介して差圧センサ２３のセンサ出力を所定のタ
イミングで複数取り込み（例えば、０．１秒間隔で１０
個のデータを取り込む）、その複数のデータの変動ばら
つき、この実施形態では取り込んだデータの最大値と最
小値の差が、前記設定許容変動範囲ｅに入っているとき
には風のない無風安定情況と判断し、取り込んだデータ
の最大値と最小値の差が、設定許容変動範囲から外れた
ときには、有風情況と判断し、これらの情況判断結果を
初期値確定部２７と通風劣化判定部３２に加える。な
お、この場合、初期値確定部２７と通風劣化判定部３２
に無風安定情況の判断結果のみを加えるようにしてもよ
い。また、情況判断部２６は、後述するように、確定し
た初期値や、補正による変更した初期値、センサ判定基
準値、後述する判定比率等でなる自己診断の判定基準
（値）により、自己診断運転中の種々の判断を行う。こ
のため、情況判断部２６は、制御装置１７の中心的役割
を果たし、その制御中枢としての中央処理手段としても
機能する。

【００２５】初期値確定部２７は、通風の詰まり劣化の
生じていない時にバーナ４が非燃焼であって、燃焼ファ
ン５が零回転の情況で取り込まれた差圧センサ２３のセ
ンサ出力が前記情況判断部２６により無風安定情況と判
断されたときに、その無風安定情況と判断した差圧セン
サ２３のセンサ出力に基づいてセンサ無風出力初期値Ｖ
_MIN を所定の確定基準（例えば、複数の取り込みデータ
のうちの最小値あるいは平均値を初期値とするという確
定基準）に基づき確定し、この確定値を不揮発性のメモ
リ２８に格納する。なお、情況判断部２６により有風情
況と判断されたときはデータを採取しない。

【００２６】その一方で、初期値確定部２７は、センサ
無風出力初期値を確定した後、バーナ４を燃焼させない
で燃焼ファン５を設定基準条件、この実施形態では燃焼
ファン５の回転制御範囲の上限値、つまり、回転制御範
囲の最大ファン回転数で回転し、差圧センサ２３のセン
サ出力をサンプリング部２５を介して予め与えられた所
定のサンプリングタイミングに従って１個以上、この実
施形態では複数取り込む。そして、取り込みデータに基
づき前記情況判断部２６により無風安定情況と判断され
たことを確認してこれらの取り込まれた差圧センサ２３
の検出データ（有風情況時には検出データの取り込みは
行わない）に基づいて、燃焼ファン５の最大回転情況時
におけるセンサ出力の初期値Ｖ_MAX を通風劣化を判断す
る基準値として確定し、この確定した初期値をメモリ２
８に格納する。

【００２７】つまり、初期値確定部２７は、自己診断運
転を行う上で、判断基準となる初期値として無風状態に
おけるセンサ出力の最小値（平均値）Ｖ_MIN と、最大値
Ｖ_MAX とを確定する。また、これに加えて、初期値確定
部２７は、器具の排気手段が延長された場合には、この
初期値を後述するようにして訂正（変更）し、排気延長
初期値あるいは変更後の初期値としてのセンサ出力の最
小値（平均値）ＣＶ_MIN と、センサ出力の最大値ＣＶ
_MAX とを確定し、センサ２８に格納する。

【００２８】ファン駆動部２９は、前記初期値確定部２
７の初期値確定に際し、初期値確定部２７から燃焼ファ
ン５を最大回転数で回転させる指令を受けたときに、そ
の指令通りに燃焼ファン５を回転駆動する。また、ファ
ン駆動部２９は前記初期値確定部２７の指令の場合と同
様に、通風劣化判定部３２からのファン駆動指令を受け
て、燃焼ファン５を制御範囲の最大回転数で回転する。

【００２９】通風劣化判定部３２は、前記初期値確定部
２７により燃焼ファン５が回転していないときのセンサ
無風出力初期値Ｖ_MIN と、燃焼ファン５が最大回転数で
回転しているときの初期値Ｖ_MAX の確定が行われた以
降、あるいは、器具の排気手段が延長された場合におい
て、変更後の初期値としてのセンサ無風出力初期値ＣＶ
_MIN と、燃焼ファン５が最大回転数で回転しているとき
の初期値ＣＶ_MAX が確定された以降において、所定の定
期的なインターバル時期ごとにサンプリング部２５を介
して取り込まれる差圧センサ２３のセンサ出力値に基づ
き、情況判断部２６により無風安定情況と判断されたと
きに、ファン駆動部２９に燃焼ファン５を設定基準条件
の最大回転数で燃焼ファン５を回転する指令を与える。

【００３０】そして、通風劣化判定部３２は燃焼ファン
５が最大回転数で回転しているときに、バーナ４が燃焼
していない条件のもとで、かつ、情況判断部２６により
無風安定情況と判断されていることを確認して、サンプ
リング部２５を通して与えられる差圧センサ２３のセン
サ出力値を予め定められたサンプリングタイミングで取
り込み、この点検データの初期値確定部２７で確定され
た通風劣化判断の変更後の初期値に対する変動量、この
実施形態では変更後の初期値と点検データの値との差の
絶対値を求め、この変動量と、予め与えられている判定
基準値とを比較し、変動量が判定基準値を越えたとき
に、器具内の通風の詰まり劣化が生じたものと判断し
て、その詰まり劣化を知らせる警告信号を出力する。な
お、器具内の通風の詰まり劣化は、給湯熱交換器１１に
煤詰まりが生じたり、給気系のルーバ２２や燃焼ファン
５のプロペラの湾曲部等に埃等が付着堆積することによ
っても生じる。

【００３１】寿命判定部３１は、通風劣化判定部３２に
より通風の詰まり劣化の警告信号を受けた以降に、バー
ナ４を燃焼しての燃焼運転中に、燃焼ファン５の駆動制
御条件、例えば、この実施形態では燃焼ファンの回転数
を検知し、燃焼ファン５の検出回転数が制御範囲の上限
である最大回転数を越えているか否かを判断する。制御
範囲の上限を上側に越えていたときには、器具内の通風
の詰まりが酷くなっていて、燃焼に必要な空気量が供給
できなくなっている寿命状態と判断し、危険警告信号を
出力し、給湯器のバーナ燃焼を直ちに停止し、それ以降
は、燃焼指令を受け付けない等の機能を付加して、それ
以降の器具の燃焼運転を不能にする。

【００３２】インプットダウン制御部３３は、定期的な
インターバル時期ごとに取り込まれる点検データの値の
前記初期値に対する割合を求め、この求めた割合が予め
与えられている判定比率よりも小さくなったときに、煤
詰まり等による通風劣化が寿命には未だ達しないがかな
り進んでいると判断する。そして、通風の詰まりが生じ
ていても、燃焼に必要な空気量が確保できるように、比
例弁１０への開弁駆動電流を制御して比例弁１０の開弁
量を絞り、バーナ４に供給する燃焼ガス供給量を低減す
る方向に制御する。また、このインプットダウン制御部
３３には、ファンリミッターが設けられており、燃焼機
器１０の自己診断運転後の通常の燃焼運転において、燃
焼ファン５の急激な回転数の上昇があったときに、燃焼
空気の供給が遅れた場合に、比例弁１０の開弁スピード
を遅らせて、燃焼ガスの供給量を制限し、燃焼用空気の
供給量が理想の空燃比となるまで燃焼ファン５の回転数
増加を待機させるように調整する。このファンリミッタ
ーは、後述するように、器具の排気管の延長があった場
合には、その値が変更されて、メモリ２８に格納されて
おり、インプットダウン制御部３３により読みだされる
ようになっている。

【００３３】センサ故障判定部３０は、前記初期値確定
部２７により通風劣化判断の初期値とセンサ無風出力初
期値が共に確定された後、さらに、排気手段が延長され
て施工がされた後においては、バーナ４が非燃焼時であ
って、燃焼ファン５が回転していないときの定期的なイ
ンターバル時期ごとにサンプリング部２５を介して取り
込まれる差圧センサ２３のセンサ出力値（情況判断部２
６により無風安定情況と判断されたときのセンサ出力
値）のセンサ無風出力初期値（排気延長初期値を含む）
に対する変動量を求め、この変動量が予め与えられる自
己診断の判定基準値の一部であるセンサ判定基準値を越
えたときに、センサ故障と判定して、そのセンサ故障の
判定信号を出力する。

【００３４】表示手段３４は通風劣化判定部３２から加
えられる通風劣化の警告信号と、寿命判定部３１から加
えられる器具の寿命を知らせる危険警告信号と、センサ
故障判定部３０から加えられるセンサ故障の判定信号を
受け、これらの各信号を、例えば、リモコン等の所望の
表示部に区別表示する。この表示手段３４の区別表示手
法としては、例えば、液晶画面にそれぞれの態様に応じ
記号等により区別表示したり、あるいは、ランプの点灯
や点滅情況を可変して視覚的に区別したり、あるいは、
ブザー等を用い、ブザーの音量、連続音、間欠音、その
間欠時間の長さ等により区別して表示する等、様々な区
別表示の構成態様を採り得る。なお、上記構成におい
て、燃焼ファン５が零回転であるか最大回転であるかは
ファン回転検出センサ２１の信号によって判断され、バ
ーナ４が燃焼状態にあるか非燃焼状態にあるかはフレー
ムロッド電極２０の信号によって判断される。

【００３５】本実施形態は上記のように構成されてお
り、次に、燃焼機器１０を施工現場にて設置した時に排
気管５１を長く設定した場合の自己診断運転に関して、
その動作例を図３および図４のフローチャートに基づき
具体的に説明する。ここで、図３は、上述のように、施
工現場にて長い排気管５１を取り付ける前に、例えば、
燃焼機器１０を製造後に工場出荷前にその電源を投入し
て、初期値確定部２７によりセンサ無風出力初期値と通
風劣化判断の初期値とを確定し、さらに、排気手段を延
長した後において、これらの初期値を変更する動作を示
している。

【００３６】先ず、図示しない電源スイッチを投入し
（ＳＴ９９）、器具を起動させる。次いで、ステップ１
００で、制御装置１７では、情況判断部２６の中央処理
機能に基づき（以下、単に「制御装置１７は」と記載す
る）、ｍ＝０と置く。ステップ１０１でバーナ４が非燃
焼状態にあるか否かを判断する。この判断は、フレーム
ロッド電極２０の信号を検出することにより判断され
る。非燃焼と判断されたときには、ステップ１０２で燃
焼ファン５の回転が停止状態であることを確認する。

【００３７】次にステップ１０３で差圧センサ２３のセ
ンサ出力の読み込みが行われる。ステップ１０４ではセ
ンサ出力の読み込みが終了したか否か、つまり、Ｔ分経
過したか否かを判断する。センサ出力値の読み込みは、
例えば、０．１秒につき１個の割合で行われ、例えば５
個あるいは１０個等の所定数の読み込みが終了するＴ分
の時間が経過したか否かがステップ１０４で判断され
る。Ｔ分経過したと判断されたときには、次にステップ
１０５で複数読み込まれたセンサ出力値のうちの最大値
（ＭＡＸ）と最小値（ＭＩＮ）との差が求められ、この
最大値と最小値の差、つまり、取り込まれたセンサ出力
の変動幅が、設定許容変動範囲のｅ₁ （図５のｅ＝
ｅ₁ ）に入っているか否かが判断される。この範囲に入
っていないときには、有風状態と判断され、データを採
取しても風の影響を受けて有効なデータとならないの
で、データを取らず、所定時間待機して、再びステップ
１０１以降の動作を行う。

【００３８】これに対し、ステップ１０５で最大値と最
小値の差がｅ₁ の範囲内に入っていると判断されたとき
には、複数読み込まれたデータのうち、最小のもの、あ
るいは平均値、この例では平均値を、Ｖ_MIN （ｍ)(今回
の場合は、ｍ＝０なので、ＶＶ_MIN （０))としてメモリ
２８に保管する。次にステップ１０７でバーナ４を燃焼
させないで、燃焼ファン５を設定基準条件である制御範
囲の最大回転数（この例では３０００ｒｐｍ）で回転
し、ステップ１０８で差圧センサ２３のセンサ出力の読
み込みを行う。

【００３９】この場合も、センサ出力値の複数のデータ
読み込みが行われ、ステップ１０９でこの読み込み時間
が経過したか否かが判断され、読み込み時間が経過した
ときに、ステップ１１０で同じく読み込まれた複数のセ
ンサ出力値のうち、最大値と最小値のばらつき変動を求
め、この変動が設定許容変動範囲ｅ₂ （図５のｅ＝
ｅ₂ ）の範囲に入っているか否かを判断する。この範囲
ｅ₂ に入っていないときには、有風のためにデータがば
らつき変動しているものと判断し、データを採取せず
に、所定時間待機して、ステップ１０１以降の動作を繰
り返し行う。ステップ１１０で最大値と最小値の差が設
定許容変動範囲のｅ₂ に入っているときには、無風安定
情況と判断され、読み込まれた複数のデータのうち、最
大のもの、あるいは平均値、この例では平均値を、Ｖ
_MAX （ｍ)(今回の場合はｍが０であるので、Ｖ
_MAX （０))としてメモリ２８に保管する。

【００４０】そして、ステップ１１２では、ｍが３であ
るか否かが判断され、ｍが３に達していないときには、
ステップ１１４でｍを１個繰り上げ（今回の場合はｍが
０から１に繰り上げられる）ステップ１１５で所定期間
の経過を待つ。この所定期間は、工場内における製品の
データ準備蓄積期間に対応しており、例えば一週間等と
決めて行う。そして、再びステップ１０１以降の動作を
行う。このようにステップ１０１以降の動作を行うこと
により、ｍが３になるまで、４個のＶ_MIN （０）〜Ｖ
_MIN （３）の値と、４個のＶ_MAX （０）〜Ｖ_MAX （３）
の値が保管される。

【００４１】ステップ１１２でｍ＝３と判断されたとき
には、ステップ１１３では、Ｖ_MIN（０）〜Ｖ
_MIN （３）の４個の値を平均演算してセンサ無風出力初
期値Ｖ_MIN を確定し、同じく、４個のＶ_MAX （０）〜Ｖ
_MAX （３）の値の平均値を求めて燃焼ファンが最大回転
数で回転しているときの通風劣化判断の初期値Ｖ_MAX を
確定し、それぞれの確定値Ｖ_MIN ，Ｖ_MAX をメモリ２８
に格納する。以上のステップ１００から１１３の動作に
より、給湯器が設置施工された直後の通風の詰まりがな
いときのファン零回転時のセンサ無風出力初期値とＶ
_MIN と、燃焼ファンの最大回転時における通風詰まりの
ない通風劣化判断の基準となる初期値Ｖ_MAX がそれぞれ
確定記憶される。

【００４２】ここで、この燃焼機器１０が、この状態に
おいて、出荷され、施工現場において、標準の長さの排
気管を接続された場合には、そのままであるが、施工現
場にて、排気管５１が長く設定されて施工された場合に
は、例えば制御装置１７に連動した図示しない切り替え
スイッチ等を操作することにより、ステップ１１６に進
む。ステップ１１６では、排気管５１を延長して施工し
た状態において、器具設置完了後に上述したのと同様に
ＳＴ９９からＳＴ１１５までの各動作を繰り返すことに
よって、同様の手法により、変更初期値として、給湯器
が設置施工された直後の通風の詰まりがないときのファ
ン零回転時の排気延長時センサ無風出力初期値ＣＶ_MIN
と、排気延長時における燃焼ファンの最大回転時におけ
る通風詰まりのない通風劣化判断の基準となる初期値Ｃ
Ｖ_MAX がそれぞれ確定記憶される。

【００４３】図４は前記初期値Ｖ_MAX とセンサ無風出力
初期値Ｖ_MIN 、及び排気延長にともなう変更後の初期値
ＣＶ_MAX とセンサ無風出力初期値ＣＶ_MIN とが確定記憶
された後、定期的なインターバル時期ごと、例えば、燃
焼回数Ｌ回あるいはＭか月経過ごと等に行われる通風劣
化と器具寿命の判断を行う動作である。まず、ステップ
２００でＰ＝０、Ｎ＝０が設定される。次に、ステップ
２０１では、前記図３のフローチャートのステップ１０
１から１１１までの動作と同じ動作を行い、無風安定情
況時であって燃焼ファンが零回転時におけるセンサ出力
Ｖ_MIN （Ｎ）の値と、燃焼ファン５が制御範囲の最大回
転で回転されたときの同じく無風安定情況時におけるセ
ンサ出力Ｖ_MAX （Ｎ）とを求めて保管する。

【００４４】次に、ステップ２０２で予め確定記憶され
ている変更後のセンサ無風出力初期値ＣＶ_MIN の値と、
前記ステップ２０１で求められたＶ_MIN （Ｎ）との差の
絶対値を変動量として求め、この変動量が予め与えられ
るセンサ判定基準値、この実施形態では差圧センサ２３
の公差範囲と比較し、変動量が公差範囲に入っているか
否かの判断を行う。そして、変動量が公差範囲から外れ
ているときには、ステップ２０９で差圧センサの故障と
判断され、センサ故障判定部３０からセンサ故障の判定
信号が出力されて表示手段３４にその旨の表示が行われ
る。変動量が公差範囲に入っているときには差圧センサ
２３は正常と判断されて、次のステップ２０３の動作に
移る。

【００４５】ステップ２０３では、予め確定されている
変更後の初期値ＣＶ_MAX と、前記ステップ２０１で求め
られた非燃焼時であって、かつ、燃焼ファン５の最大回
転時における点検データの値Ｖ_MAX （Ｎ）の値に基づ
き、Ｖ_MAX （Ｎ）の変更後の初期値ＣＶ_MAX に対する割
合（Ｖ_MAX （Ｎ）とＣＶ_MAX の比）がインプットダウン
制御部３３により求められ、この値が予め定められた判
定比率よりも小さいか否かを判断することにより第１の
詰まり判定が行われる。この判定比率としては、適宜の
設定値を与えることができるが、本実施形態では、図６
に示すようなグラフデータを用いて設定されている。

【００４６】図６において、非燃焼時において、燃焼フ
ァン５を例えば３０００回転／分とした場合におけるセ
ンサ出力を示しており、燃焼機器１０の排気手段の長さ
が標準の場合Ｖａ、これに最短の（排気）延長管をつけ
た場合ＰＶａ、最長の延長管を付けた場合ＰＶｂを表し
ている。この場合、それぞれについて、器具内の風の通
る通路面積が７０％，６０％，５０％，４０％，３０％
という如く、閉塞率を複数段に変化させたときのセンサ
出力の変化がプロットされている。このように、排気手
段を延長した場合には、先抵抗が生じることから、セン
サ出力が低くなる。また、排気手段の延長距離が長くな
ればなるほど先抵抗は大きくなる。このため、無風状態
における燃焼機器１０に関して、予め排気手段を延長し
た場合のデータを図示のようにとっておく。そして、最
長の延長管を付けた場合ＰＶｂの場合と、標準の場合Ｖ
ａについて、それぞれ最大出力と最小出力の差を求め
る。

【００４７】本実施形態では、Ｖ_MAX （Ｎ）の変更後の
初期値ＣＶ_MAX に対する割合（Ｖ_MAX （Ｎ）とＣＶ_MAX
の比）を比較する対象として、例えば、排気手段の標準
長さにおけるセンサ出力の最大値と最小値の差（Ｖ_MAX
−Ｖ_MIN ）と排気手段の最大延長時におけるセンサ出力
の最大値と最小値の差（ＰｂＶ_MAX −ＰｂＶ_MIN ）の比
に定数Ｋを掛けた値を判定比率として設定している。Ｖ
_MAX に対するＶ_MAX （Ｎ）の割合が判定比率以上のとき
には通風詰まり劣化が問題とならない良好な燃焼情況に
あるので、この場合には、通常の燃焼制御の運転状態で
給湯器の燃焼運転を行う。

【００４８】Ｖ_MAX に対するＶ_MAX （Ｎ）の割合が判定
比率よりも小さいときには、通風詰まりの劣化の影響が
生じている状態と判断されると判断される。この場合に
は、より多くの燃焼用空気を供給する必要があるため
に、燃焼ファン５の回転数を増やすことができるか否か
を判定することになる。

【００４９】すなわち、ステップ２０４で燃焼ファン５
の回転数が制御範囲の最大回転数になっているか否かを
判断する。燃焼ファンが最大回転数に達していないとき
には、通風の詰まり劣化の影響が生じていても、風量を
アップする余裕があるので、この場合には通常の燃焼運
転制御を行う。

【００５０】これに対し、燃焼ファン５のファン回転数
が制御範囲の最大回転数（この実施形態では３０００ｒ
ｐｍ）に達していたときには、Ｐに１を加えた後、ステ
ップ２０５でＰ＝２であるか否かの判断が行われる。今
回の場合は、Ｐ＝１であるので、Ｐは２でないこととな
り、この場合には、ステップ２０６でインプットダウン
制御部３３によりバーナ４へのガス供給量をＸ％低減方
向に制御して燃焼運転が行われる。ステップ２０７では
次の所定のインターバル時期、例えば、燃焼回数Ｌ回あ
るいはＭか月が経過したか否かがサンプリング部２５に
より時計機構３５を利用して判断され、そのインターバ
ル時期が到来したときには、ステップ２０８でＮに１を
繰り上げる。

【００５１】前記ステップ２０５でＰ＝２であることが
判断されたときには、第２の詰まり判断として、ステッ
プ２１１で完全に通風詰まり劣化の状態にあるか否かの
判断が行われる。すなわち、前記図２に示すフローチャ
ートのステップ１１３で確定されている通風劣化判断の
初期値ＣＶ_MAX と、各インターバル時期ごとに前記ステ
ップ２０１で取り込まれる検出データ（点検データ）Ｖ
_MAX （Ｎ）との変動量をＣＶ_MAX とＶ_MAX （Ｎ）の差の
絶対値で求め、この変動量が予め与えられる判定基準値
Ｄよりも大か否かを判断する。ここで、Ｄは、本実施形
態ではＤ＝（Ｖａ−ＰＶｂ）／２の値として与えてい
る。初期値と点検データとの変動量がＤよりも大となら
ないときには、通風詰まりの劣化が生じていないものと
判断し、警告信号の出力は行わない。これに対し、初期
値と点検データとの変動量が判定基準値Ｄを越えたとき
には、ルーバ２２や燃焼ファン５のプロペラの曲面部に
埃等が堆積付着したり、あるいは給湯熱交換器１１に煤
詰まりが生じる等して、通風の詰まり劣化が確実に生じ
たものと判断し、ステップ２１２で警告信号を出力し、
その旨を表示手段３４に表示する。

【００５２】次に、ステップ２１３では、この警告信号
が出力された以降の給湯器のバーナ４を燃焼しての運転
時に、燃焼ファン５のファン回転数が制御範囲の最大回
転数（上限値）に達したか否かが判断される。ファン回
転数が上限値に達していないときには、まだ燃焼ファン
５の回転をアップする方向に余裕があるので、燃焼運転
を継続する。そして、ファン回転数が上限値を越えてい
るときには、通風の詰まり劣化が相当酷くなっていて燃
焼ファンの回転を最大回転にしても、燃焼の空気量が不
足している寿命状態と判断され、この場合には、寿命判
定部３１により、寿命を示す危険警告信号が出力され、
その危険警告が表示手段３４に表示されると共に、バー
ナ４の燃焼運転を強制的に停止し、それ以降のバーナ燃
焼を不能状態にして、燃焼不良による危険を回避する。

【００５３】本実施形態によれば、燃焼ファン５からの
空気供給量を検出する差圧センサ２３のセンサ出力を利
用して、通風の詰まり劣化情況を判断するようにしてい
るので、従来例のように、燃焼回数や燃焼時間を基礎と
して判断する方式に比べ、通風の詰まり劣化情況を正確
に検出判断することができる。しかも、このような自己
診断運転に先立って、燃焼機器１０の排気手段が延長さ
れた場合には、これを考慮して判定比率を定めるように
していることから、延長により先抵抗が生じていてもこ
のような先抵抗と通風の詰まりによる劣化とを区別する
ことができる。これにより、排気手段が延長された場合
においても、給湯器の燃焼運転の燃焼不良による安全対
策を確実に行うことができると共に、器具の寿命判定が
的確に行われることで、器具が既に寿命になっているに
もかかわらず、器具が引き続き使用されることによる危
険を防止できると共に、器具がまだ寿命になっていない
にもかかわらず、寿命と判定されて廃棄処分にされると
いう無駄を防止することができる。

【００５４】さらに、本実施形態では、このような自己
診断運転の後に行われる通常の運転では、燃焼機器１０
の排気手段（排気管５１）が延長された場合に、次のよ
うな対策を行っている。すなわち、燃焼ファン５の回転
数と燃料ガスの供給量は、適切な空燃比となるように制
御する必要があるが、燃焼ファン５の回転数を急激に増
加させると、図１３にて説明したように、燃焼用空気の
供給の増加が遅れて、燃焼空気の不足を生じる場合があ
る。この時には、比例弁１０の開動作を止めるためのロ
ーリミッタを設けている。

【００５５】図７において、排気手段の長さが標準であ
る場合の理想の空燃比に対応した制御ラインＲ１は、こ
の場合には、先抵抗が生じている分、実際にはＲ２の位
置に補正する必要がある。つまり、先抵抗がある分だけ
燃焼ファン５の回転数を上積みしないと、実際の燃焼空
気量が不足してしまうからである。そして、この場合
に、上述のローリミッタＬＭ１，すなわち、比例弁１０
の開き動作を止めるタイミングを決めるラインを標準排
気管長さにて設定されたラインのままにしておくと、燃
焼ファン５の回転増加による燃焼用空気の供給が燃料供
給に追いつかずに、燃焼空気不足を生じて、異音の発生
等の不都合が避けられない。

【００５６】そこで、燃焼機器１０の排気手段を延長し
たことにより先抵抗が生じたことによるファン−比例弁
の制御ラインがＲ１からＲ２まで、図７にて上側に変化
したＬ１と同じ割合で、ローリミッタＬＭ１もＬ２だけ
（Ｌ１＝Ｌ２）上側に移動させ、比例弁１０の開弁コン
トロールのタイミングを変更する。この新たなローリミ
ッタＬＭ２は、例えば、図２の情況判断部２６の指示に
より、初期値確定部２７を介してメモリ２８に格納さ
れ、以後の運転制御においては、この新たなローリミッ
タＬＭ２が使用されることになる。これにより、本実施
形態の燃焼機器１０においては、その排気手段を延長し
た場合にも、上述のように正しく自己診断機能が働くと
ともに、排気手段の延長に伴い、燃料のローリミッタを
新しく設定するようにしたので、低空気比による共鳴音
の発生等を防止することができる。

【００５７】この場合、図８に示すように、燃焼機器１
０の排気手段を延長する長さに応じて、例えば５ｍ延長
した場合には、ファン−比例弁の制御ラインはＲ３の位
置であるが、これを１０ｍ延長した場合には、ファン−
比例弁の制御ラインは図において上側に移動しＲ４とな
る。したがって、比例弁１０の開度制限を行う弁補正ラ
インとしてのローリミッターＬＭ３も上方にＬ３だけ移
動させて、Ｌ４の位置に設定される。

【００５８】また、同様の作用を得るためには、図９に
示すように、ファンのＰＤＩ定数（ファン回転の対置上
がり定数）を変化させるようにしてもよい。すなわち、
燃焼機器１０において、排気手段の延長に伴い先抵抗が
生じている場合には、例えば標準時と比べると、燃焼フ
ァン５の回転に対応した燃焼用空気の供給量が減ること
から、その分ＰＤＩ定数を変化させて、ＲＶ１からＲＶ
２に変更することによって、ファンリミッターの変更と
同様の効果を得ることができる。

【００５９】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ことはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上
記実施形態では、差圧センサ２３により、バーナ４の下
方側の空気室と、バーナ４の上方側の燃焼室３との間の
差圧によって空気流量を検出するようにしたが、差圧セ
ンサ２３で検出する差圧は、必ずしもバーナ下方側の空
気室と燃焼室３間の差圧を検出するとは限らず、燃焼フ
ァン５から排気口３６にかけての空気通路の上流側と下
流側間の差圧を検出するようにすればよく、例えば、バ
ーナ４の下方側の空気室と排気口３６間の差圧を検出し
たり、あるいは燃焼ファン５の送風通路側と燃焼室３間
の差圧を求める等、送風経路の上流側と下流側の任意の
位置で、その差圧を求めることにより、空気供給量を検
出することができる。

【００６０】また、空気供給量検出センサは、差圧セン
サ２３のように差圧により間接的に風量を検出する他
に、例えば、熱線ヒータ式やカルマン渦方式の風速セン
サにより間接的に空気供給量を検出するようにしてもよ
く、さらには、風量計によって直接的に空気流量を検出
するようにしてもよい。

【００６１】さらに、上記実施形態では、燃焼機器とし
て、単能給湯器（給湯機能のみの給湯器）を例にして説
明したが、本発明の燃焼機器は、給湯と追い焚きあるい
は給湯と温水暖房等の両機能を備えた複合給湯器や、そ
の他、バーナ燃焼式の、風呂釜、暖房機、冷房機、冷暖
房機、空調機等の様々なタイプの燃焼機器に適用される
ものである。

【００６２】さらに、上記実施形態では、燃焼ファンの
設定基準条件を燃焼ファン５の回転制御範囲の最大回転
数で設定したが、最大回転数よりも多少低い回転数で設
定してもよく、さらには、回転数でなく、燃焼ファン５
の駆動電流や仕事量によって設定基準条件を与えるよう
にしてもよい。

【００６３】さらに、上記実施形態では、通風詰まり劣
化を判断する際に、図４のフローチャートのステップ２
１１に示すように、通風劣化判定部３２により、通風劣
化判断の初期値ＣＶ_MAX と点検データＶ_MAX （Ｎ）との
差の絶対値によって変動量を求めたが、これとは異な
り、今回のインターバル時期に取り込まれた点検データ
Ｖ_MAX （Ｎ＋１）と前回のインターバル時期に取り込ま
れた点検データＶ_MAX （Ｎ）との差の絶対値、つまり、
前後のインターバル取り込み点検データの変動量（デー
タの傾き変化に相当）の絶対値によって通風劣化を判断
する変動量と成し、この変動量と判定基準値Ｄとを比較
して上記実施形態と同様に通風詰まり劣化を通風劣化判
定部３２により判断するようにしてもよい。

【００６４】さらに、上記実施形態の情況判断部では空
気供給量検出センサ（差圧センサ２３）の検出データの
ばらつき程度によって無風安定情況と有風情況とを区別
判断したが、例えば、空気供給量検出センサのセンサ出
力が一定になるように燃焼ファン５の回転数を制御し、
このときファン回転検出センサによって検出されるファ
ン回転数の変動幅が設定許容変動範囲以内のときは無風
安定情況と判断し、設定許容変動範囲から外れたときに
は有風情況と判断するようにしてもよい。また、この場
合、ファン回転数の代わりにファン駆動電流や仕事量を
検出し、これらの検出データのばらつき変動幅が設定許
容変動範囲以内か否かによって同様に無風安定情況と有
風情況とを区別判断するようにしてもよい。

【００６５】前記のように、有風と無風の情況判断をフ
ァン回転数等の駆動条件のばらつき変動によって判断す
る場合には、通風詰まり劣化の判定もファン回転数等の
駆動条件のばらつき変動量の大きさによって判定するこ
とができる。この場合、例えば、空気供給量検出センサ
のセンサ出力が設定値となる通風劣化が生じていないと
きのファン回転数等の駆動条件を初期値として設定して
おき、所定のインターバル時期ごとに空気供給量検出セ
ンサのセンサ出力が同じ設定値となるファン回転数等の
駆動条件を求め、この各インターバル時期ごとのファン
駆動条件と初期値との変動量、あるいは今回のインター
バル時期に求められたファン駆動条件と前回のインター
バル時期に求められたファン駆動条件との変動量が、判
定基準値を越えたときに通風詰まり劣化が生じているも
のと判定することになる。

【００６６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、排
気管が延長された場合にも、器具の通気通路等の詰まり
による燃焼性能の悪化情況を的確に判断して、器具の寿
命判定を正確に行うことができる燃焼機器を提供するこ
とができ、さらに低空気比による共鳴音の発生等を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に適用される燃焼機器とし
ての給湯器の概略構成を示す図である。

【図２】図１の要部構成を示すブロック図である。

【図３】図１の燃焼機器の初期値等の確定の動作を示す
フローチャートである。

【図４】図１の燃焼機器の通風の詰まり劣化の情況とそ
の詰まり劣化による寿命の判定を行う動作のフローチャ
ートである。

【図５】差圧センサの取り込みデータを利用して無風安
定情況を判定するための設定許容変動範囲の説明図であ
る。

【図６】定期的なインターバル時期ごとに取り込まれる
点検データの初期値に対する変動量の大きさを判断する
ための基準となる判定比率を求めるためのグラフデータ
の説明図である。

【図７】図１の燃焼機器の排気手段の延長に伴いローリ
ミッタの変更の手法を説明するための図である。

【図８】図１の燃焼機器の排気手段の延長に伴いローリ
ミッタの変更の手法を説明するための図である。

【図９】図１の燃焼機器の排気手段の延長に伴い燃焼フ
ァンの駆動電流による制御を変更する様子を示す図であ
る。

【図１０】燃焼機器として一般的な給湯器の構成を示す
説明図である。

【図１１】図１０の燃焼機器の標準的な設置の様子を示
す説明図である。

【図１２】図１０の燃焼機器の排気手段を延長して施工
した様子を示す説明図である。

【図１３】図１０の燃焼機器のローリミッタの動作の様
子を示す説明図である。

【符号の説明】

５ 燃焼ファン １７ 制御装置 ２３ 差圧センサ ２６ 情況判断部 ２７ 初期値確定部 ３０ センサ故障判定部 ３１ 寿命判定部 ３２ 通風劣化判定部 ３３ インプットダウン制御部 ３４ 表示手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給排気用の燃焼ファンと、この燃焼ファ
   ンによってバーナに供給される空気流量を直接的又は間
   接的に検出する空気供給量検出センサとを備え、器具の
   通気通路等の燃焼性能の劣化状態を自己診断する燃焼機
   器において、 器具の排気手段の設置長さに対応して、前記自己診断運
   転に入る前に、前記通風劣化判断のための判定基準を補
   正する構成としたことを特徴とする、燃焼機器。
2. 【請求項２】 前記自己診断の判定基準に用いる初期値
   としての空気供給量検出センサの検出結果は、器具を施
   工した最初の運転時に補正する構成としたことを特徴と
   する、請求項１に記載の燃焼機器。
3. 【請求項３】 前記自己診断運転における通風詰まりの
   判断において、前記補正された初期値と、排気手段の延
   長時と延長を行わない標準時との空気供給量検出センサ
   による出力値における比を比べる構成としたことを特徴
   とする、請求項２に記載の燃焼機器。
4. 【請求項４】 前記燃焼ファンの回転数に対応させて燃
   料ガスの供給量を制御するとともに、燃料供給量に比べ
   て空気供給量の増加がおくれた場合に燃料供給量の増加
   を停止するファンリミッターを備えており、 前記排気手段の設置長さが延長された場合には、前記フ
   ァンリミッターの動作タイミングを変更する構成とした
   ことを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載
   の燃焼機器。