JP2001235140A - 全一次式燃焼バーナの燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通風路における燃料と燃焼用空気との混合比
が適正範囲であるときの混合比調整手段の誤った作動を
防止すること。 【解決手段】 燃焼制御手段Ｈが、燃焼制御処理と併行
して、加熱対象物の加熱前の熱状態の検出情報から求め
たバーナ３の燃焼量と基準関係とに基づいて、加熱対象
物を目標加熱状態にするための基準回転速度を求める基
準回転速度演算処理を実行するとともに、その回転速度
演算処理にて求めた基準回転速度と、回転速度検出手段
４ａにて検出される、燃焼制御処理の実行による通風フ
ァン４の実際の回転速度との偏差が設定許容範囲から外
れ、かつ、混合比検出手段１７により検出される混合比
が適正範囲から外れていると、その混合比検出手段１７
の検出情報に基づいて、通風路７における燃料と燃焼用
空気との混合比が適正範囲になるように混合比調整手段
１５を制御する混合比調整処理を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱対象物を燃焼
により加熱する全一次予混合型のバーナと、燃焼用空気
を通風路を通して前記バーナに通風し、かつ、その通風
に伴って、供給される燃料を前記燃焼用空気と混合して
供給する通風ファンと、前記通風ファンの通風作用によ
り吸引力が作用するように前記通風路に接続されて、燃
料を供給する燃料供給路と、前記燃料供給路に設置され
て、その設置箇所よりも下流側の燃料供給圧力を設定圧
力に維持する圧力調整手段と、前記バーナの燃焼を制御
する燃焼制御手段とが設けられ、前記燃焼制御手段が、
前記加熱対象物の加熱後の熱状態の検出情報に基づい
て、前記加熱対象物が目標加熱状態になるように前記通
風ファンの回転速度を制御する燃焼制御処理を実行する
ように構成されている全一次式燃焼バーナの燃焼制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のような全一次式燃焼バーナの燃焼
制御装置は、高発熱量のガスグループや低発熱量のガス
グループなどのガスグループを燃焼させるのに使用され
るものであり、そして、それらのガスグループのうちの
いずれかのガスグループを選択したときには、そのガス
グループに属する異なる発熱量のガスのうちのひとつを
選択し、その選択したガスと燃焼用空気との混合比が適
正範囲になるように調整されて使用されることになる
が、調整されているガスと異なるガスを使用する場合な
どには、通風路における燃料ガスと燃焼用空気との混合
比が適正範囲にならず、安定な燃焼が行えないので、燃
料と燃焼用空気との混合比を適正範囲になるように調整
する必要があった。

【０００３】したがって、従来、燃料供給路に設けられ
た燃料供給圧力をゼロに維持する圧力調整手段と並列に
なるように、燃料と燃焼用空気との混合比を調整する混
合比調整手段が設けられて、排気ガス中の酸素濃度を検
出する酸素センサやバーナの燃焼時の輻射熱を検出する
熱電対などの混合比検出手段の検出情報に基づいて、混
合比調整手段により通風路への燃料供給量を調整して、
燃料と燃焼用空気との混合比を適正範囲にするようにし
ていた（例えば、特開平５−３１２３１５号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
全一次式燃焼バーナの燃焼制御装置では、圧力調整手段
と並列になるように混合比調整手段が設けられているた
めに、圧力調整手段への一次燃料供給圧力が変化する
と、混合比調整手段を介して通風路に供給される燃料供
給圧力が一次燃料供給圧力の変化の影響をそのまま受け
ることになり、燃料と燃焼用空気との混合比を適正範囲
に調整することができないことがあった。

【０００５】そこで、本出願人は、上述の不利を解消す
るものとして、上述の全一次式燃焼装置において、通風
路における燃料と燃焼用空気との混合比を調整する混合
比調整手段を、圧力調整手段よりも燃料供給方向の下流
側に設置し、燃料と燃焼用空気との混合比を検出する混
合比検出手段を設けて、その混合比検出手段により検出
される混合比が適正範囲になるように混合比調整手段を
制御するものを先に出願している（特願平１０−３１２
２１７号参照）。説明を加えると、上記特願平１０−３
１２２１７号に記載のものは、混合比調整手段を圧力調
整手段よりも燃料供給方向の下流側に設置することによ
って、圧力調整手段への一次燃料供給圧力が変化して
も、圧力調整手段によって通風路に供給される燃料供給
圧力を設定圧力に維持することができることとなって、
燃料供給圧力が一次燃料供給圧力の変化の影響を受ける
ことなく、通風路における燃料と燃焼用空気との混合比
が適正範囲になるように調整できるようにしたものであ
る。

【０００６】しかしながら、上記特願平１０−３１２２
１７号に記載のものでは、混合比検出手段により検出さ
れる混合比が適正範囲を外れると、その混合比が適正範
囲になるように混合比調整手段を制御することとなって
いるので、通風路における燃料と燃焼用空気との混合比
が適正範囲であっても、経年劣化などにより、混合比検
出手段が誤った信号を出力してしまうと、その誤った信
号の情報に基づいて、混合比調整手段が誤って作動して
しまい、通風路における燃料と燃焼用空気との混合比が
適正範囲を外れてしまう虞があった。ちなみに、通風路
における燃料と燃焼用空気との混合比が適正範囲を外れ
る要因としては、上述のように、通風路における燃料ガ
スと燃焼用空気との混合比が適正範囲になるように調整
されているガスと異なる発熱量のガスを使用する場合の
他に、通風路に燃焼用空気を吸引する吸引部に異物や埃
などが付着して吸引部の通路面積が小さくなる通風異常
や、燃料供給路に異物や埃などが付着して燃料供給路の
通路面積が小さくなる燃料供給異常などが考えられる。

【０００７】本発明は、かかる点に着目してなされたも
のであり、その目的は、通風路における燃料と燃焼用空
気との混合比を適正範囲になるように確実に調整し、か
つ、その混合比が適正範囲であるときの混合比調整手段
の誤った作動を防止することが可能となる全一次式燃焼
バーナの燃焼制御装置を提供する点にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明によれば、加熱対象物を燃焼
により加熱する全一次予混合型のバーナと、燃焼用空気
を通風路を通して前記バーナに通風し、かつ、その通風
に伴って、供給される燃料を前記燃焼用空気と混合して
供給する通風ファンと、前記通風ファンの通風作用によ
り吸引力が作用するように前記通風路に接続されて、燃
料を供給する燃料供給路と、前記燃料供給路に設置され
て、その設置箇所よりも下流側の燃料供給圧力を設定圧
力に維持する圧力調整手段と、前記バーナの燃焼を制御
する燃焼制御手段とが設けられ、前記燃焼制御手段が、
前記加熱対象物の加熱後の熱状態の検出情報に基づい
て、前記加熱対象物が目標加熱状態になるように前記通
風ファンの回転速度を制御する燃焼制御処理を実行する
ように構成されている全一次式燃焼バーナの燃焼制御装
置において、前記圧力調整手段よりも燃料供給方向の下
流側に設置されて、前記通風路における燃料と燃焼用空
気との混合比を調整する混合比調整手段と、燃料と燃焼
用空気との混合比を検出する混合比検出手段と、前記通
風ファンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前
記バーナの燃焼量とその燃焼量での燃焼を実現するため
の前記通風ファンの基準回転速度との関係を基準関係と
して記憶する記憶手段とが設けられ、前記燃焼制御手段
が、前記燃焼制御処理と併行して、前記加熱対象物を前
記目標加熱状態に加熱するのに必要とする前記バーナの
燃焼量をその加熱対象物の加熱前の熱状態の検出情報か
ら求めて、その求めた前記バーナの燃焼量と前記基準関
係とに基づいて、前記加熱対象物を前記目標加熱状態に
するための前記基準回転速度を求める基準回転速度演算
処理を実行するとともに、その回転速度演算処理にて求
めた前記基準回転速度と、前記回転速度検出手段にて検
出される、前記燃焼制御処理の実行による前記通風ファ
ンの実際の回転速度との偏差が設定許容範囲から外れ、
かつ、前記混合比検出手段により検出される混合比が適
正範囲から外れていると、その混合比検出手段の検出情
報に基づいて、前記通風路における燃料と燃焼用空気と
の混合比が適正範囲になるように前記混合比調整手段を
制御する混合比調整処理を実行するように構成されてい
る。

【０００９】すなわち、前記混合比検出手段により検出
される混合比が適正範囲から外れていることに加えて、
回転速度演算処理にて求めた前記基準回転速度と、前記
回転速度検出手段にて検出される、前記燃焼制御処理の
実行による前記通風ファンの実際の回転速度との偏差が
設定許容範囲から外れていると、混合比検出手段の検出
情報に基づいて、前記通風路における燃料と燃焼用空気
との混合比が適正範囲になるように前記混合比調整手段
を制御する混合比調整処理を実行することができること
となる。したがって、混合比検出手段により検出された
混合比が適正範囲を外れていても、基準回転速度と燃焼
制御処理の実行による前記通風ファンの実際の回転速度
との偏差が設定許容範囲から外れなければ、混合比調整
手段を作動しないようにすることができることとなっ
て、通風路における燃料と燃焼用空気との混合比が適正
範囲であるときに、混合比検出手段が誤った信号を出力
して、その混合比検出手段により検出される混合比が適
正範囲から外れても、混合比調整手段の制御が誤って行
われないようにすることができることとなる。

【００１０】つまり、通風路における燃料ガスと燃焼用
空気との混合比が適正範囲になるように調整されている
ガスを使用し、通風異常や燃料供給異常などが発生して
いなければ、通風路における燃料と燃焼用空気との混合
比が適正範囲となることはもちろんのこと、燃焼制御処
理の実行による通風ファンの実際の回転速度は、加熱対
象物の加熱前の熱量の検出情報を基にして、記憶されて
いる基準関係を用いて求められる基準回転速度に近い値
となって、基準回転速度と燃焼制御処理の実行による前
記通風ファンの実際の回転速度との偏差が設定許容範囲
となる。逆に、通風路における燃料ガスと燃焼用空気と
の混合比が適正範囲になるように調整されているガスと
発熱量の異なるガスを使用していたり、通風路における
燃料ガスと燃焼用空気との混合比が適正範囲になるよう
に調整されているガスを使用していても、通風異常や燃
料供給異常などが発生していると、通風路における燃料
と燃焼用空気との混合比が適正範囲から外れることはも
ちろんのこと、燃焼制御処理の実行による通風ファンの
実際の回転速度は、加熱対象物の加熱前の熱量の検出情
報を基にして、記憶されている基準関係を用いて求めら
れる基準回転速度から大きくずれることとなって、基準
回転速度と燃焼制御処理の実行による前記通風ファンの
実際の回転速度との偏差が設定許容範囲から外れること
となる。

【００１１】したがって、通風路における燃料と燃焼用
空気との混合比が適正範囲であるときに、混合比検出手
段が誤った信号を出力して、その混合比検出手段により
検出される混合比が適正範囲から外れても、基準回転速
度と燃焼制御処理の実行による前記通風ファンの実際の
回転速度との偏差が設定許容範囲となっており、このと
きに、混合比調整手段の制御が誤って行われないように
することができることとなって、通風路における燃料と
燃焼用空気との混合比が適正範囲であるときの混合比調
整手段の誤った作動を防止することができることとな
る。

【００１２】しかも、混合比調整手段を圧力調整手段よ
りも燃料供給方向の下流側に設置することによって、圧
力調整手段への一次燃料供給圧力が変化しても、圧力調
整手段によって通風路に供給される燃料供給圧力を設定
圧力に維持することができることとなって、燃料供給圧
力が一次燃料供給圧力の変化の影響を受けることなく、
通風路における燃料と燃焼用空気との混合比が適正範囲
になるように調整できることとなる。

【００１３】以上のことをまとめると、請求項１に記載
の発明によれば、通風路における燃料と燃焼用空気との
混合比を適正範囲になるように確実に調整し、かつ、そ
の混合比が適正範囲であるときの混合比調整手段の誤作
動を防止することが可能となる全一次式燃焼バーナの燃
焼制御装置を提供できるに到った。

【００１４】請求項２に記載の発明によれば、前記燃焼
制御手段が、前記回転速度演算処理にて求めた前記基準
回転速度と、前記回転速度検出手段にて検出される、前
記燃焼制御処理の実行による前記通風ファンの実際の回
転速度との偏差が設定許容範囲であり、かつ、前記混合
比検出手段により検出される混合比が適正範囲を外れて
いると、前記混合比検出手段の異常と判別するように構
成されている。

【００１５】すなわち、通風路における燃料と燃焼用空
気との混合比が適正範囲であるときに、混合比検出手段
が異常となって、混合比検出手段が誤った信号を出力す
ると、その混合比検出手段により検出される混合比が適
正範囲から外れ、かつ、基準回転速度と燃焼制御処理の
実行による前記通風ファンの実際の回転速度との偏差が
設定許容範囲となるので、混合比検出手段の異常を的確
に判別することができることとなる。したがって、混合
比検出手段の異常を的確に判別することによって、その
異常を使用者に報知することが可能となって、混合比検
出手段が異常のまま使用されることを防止することがで
き、全一次式燃焼バーナの燃焼制御装置の安全性を向上
することが可能となった。

【００１６】請求項３に記載の発明によれば、前記混合
比調整手段が、前記燃料供給路に設置されて、前記通風
路への燃料供給量を調整する燃料調整弁である又は前記
通風路に燃焼用空気を吸引する吸引部に設置されて、燃
焼用空気の通過抵抗の変更により前記通風路への燃焼用
空気供給量を調整する吸引抵抗変更手段である。

【００１７】すなわち、混合比検出手段の検出情報に基
づいて、燃料調整弁の開度を調整し、通風路への燃料供
給量を調整することによって、または、吸引抵抗変更手
段により吸引部の燃焼用空気の通過抵抗を変更させて、
通風路への燃焼用空気供給量を調整することによって、
通風路における燃料と燃焼用空気との混合比を適正範囲
になるように確実に調整することができることとなっ
て、通風路への燃料供給量および燃焼用空気供給量の両
方を調整することによって混合比を調整するものと比較
して、混合比を調整するときの制御を容易にすることが
でき、構成の簡素化を図ることが可能となる。

【００１８】請求項４に記載の発明によれば、前記混合
比調整手段が、前記燃料供給路に設置されて、前記通風
路への燃料供給量を調整する燃料調整弁と、前記通風路
に燃焼用空気を吸引する吸引部に設置されて、燃焼用空
気の通過抵抗の変更により前記通風路への燃焼用空気供
給量を調整する吸引抵抗変更手段とから構成されてい
る。

【００１９】すなわち、燃料調整弁の開度を調整し、通
風路への燃料供給量を調整するとともに、吸引抵抗変更
手段により吸引部の燃焼用空気の通過抵抗を変更させ
て、通風路への燃焼用空気供給量を調整することによっ
て、通風路における燃料と燃焼用空気との混合比を適正
範囲になるように確実に調整することができることとな
って、通風路への燃料供給量および燃焼用空気供給量の
いずれか一方を調整することによって混合比を調整する
ものと比較して、短時間で混合比を適正範囲に調整する
ことができ、混合比を短時間でかつ確実に調整すること
ができることとなる。

【００２０】請求項５に記載の発明によれば、前記混合
比検出手段が、前記バーナの燃焼状態を検出する燃焼状
態検出手段である。すなわち、通風路における燃料と燃
焼用空気との混合比が適正範囲であると、バーナの燃焼
状態が安定な状態となるので、例えば、フレームロッド
などの汎用センサでバーナの燃焼状態を検出することに
よって通風路における燃料と燃焼用空気との混合比を確
実に検出することが可能となって、コストの低減を図る
ことが可能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明にかかる全一次式燃焼バー
ナの燃焼制御装置を給湯装置に適応した例を図面に基づ
いて説明する。 〔第１実施形態〕この給湯装置は、図１に示すように、
供給される水を加熱して図外の出湯栓に給湯する給湯部
Ｋ、この給湯部Ｋの動作を制御する燃焼制御手段として
の制御部Ｈ、この制御部Ｈに動作情報を指令するリモコ
ン操作部Ｒを備えて構成されている。

【００２２】前記給湯部Ｋは、燃焼室１内に設けられた
水加熱用の熱交換器２、この熱交換器２を加熱するガス
燃焼式の全一次予混合型のバーナ３などから構成され、
このバーナ３の上流側から燃焼用空気を通風路７を通し
て通風し、かつ、その通風に伴って、供給される燃料ガ
スを燃焼用空気と混合して供給する通風ファン４も設け
られ、この通風ファン４の回転速度を検出する回転速度
検出手段としての回転速度センサ４ａが設けられてい
る。すなわち、加熱対象物としての水をバーナ３の燃焼
により加熱するように構成されている。そして、バーナ
３の燃焼面は金属製のプレート３ａで構成され、熱交換
器２には、例えば家庭用の水道などから水が供給される
入水路５、加熱後の湯水を出湯する出湯路６がそれぞれ
接続され、前記入水路５には、熱交換器２への通水量を
検出する通水量センサ８、入水路５を通して供給される
水の温度を検出する入水温サーミスタ９が設けられてい
る。また、出湯路６には、図外の出湯栓から出湯される
湯水の温度を検出する出湯温サーミスタ１０が設けられ
ている。

【００２３】前記通風路７に対して燃料を供給する燃料
供給路１１は、通風ファン４の通風作用により吸引力が
作用するように、通風路７に接続されている。つまり、
通風ファン４の通風量が大きくなるほど、通風路７に供
給される燃料ガス供給量が大きくなるようになってい
る。そして、この燃料供給路１１には、燃料供給方向の
上流側から、燃料供給を断続する電磁操作式の安全弁１
２およびメイン弁１３、その設置箇所よりも下流側の燃
料供給圧力を大気圧に維持する圧力調整手段としてのゼ
ロガバナ１４、通風路７への燃料供給量を調整する混合
比調整手段としての燃料調整弁１５のそれぞれが設けら
れている。つまり、燃料調整弁１５は、ゼロガバナ１４
よりも燃料供給方向の下流側で、かつ、ゼロガバナ１４
と直列になるように、燃料供給路１１に設けられてい
る。

【００２４】また、バーナ３の近くには、バーナ３に対
する点火動作を実行するイグナイタ１６と、バーナ３が
着火されているか否かを検出する燃焼状態検出手段とし
てのフレームロッド１７とがそれぞれ備えられている。
すなわち、フレームロッド１７が、混合比検出手段とし
て作用するように構成されている。前記フレームロッド
１７は、燃焼炎と金属製プレート３ａとにより検出され
る電流値を検出するもので、バーナ３の燃焼状態に応じ
てその電流値が変化するように構成されている。

【００２５】前記ゼロガバナ１４について説明を加える
と、図２に示すように、ガス通路の開度を調整する弁体
１４ａ、大気圧Ｐｔとゼロガバナ出口圧力Ｐ２の圧力差
を受けるダイヤフラム１４ｂ、弁体１４ａおよびダイヤ
フラム１４ｂを支えるスプリング１４ｃ、スプリング１
４ｃを調節する調節機構１４ｄなどから構成されてい
る。そして、例えば、ゼロガバナ入口圧力Ｐ１が上昇側
に圧力変動したときには、その圧力変動に伴ってゼロガ
バナ出口圧力Ｐ２も上昇側に圧力変動するが、ゼロガバ
ナ出口圧力Ｐ２の圧力変動に伴って、弁体１４ａが下方
移動し、ゼロガバナ出口圧力Ｐ２を下降側に圧力変動さ
せて、ゼロガバナ出口圧力Ｐ２が大気圧Ｐｔになるよう
に調整する。また、大気圧Ｐｔが上昇側に圧力変動した
ときには、その圧力変動に伴って弁体１４ａが上方移動
し、ゼロガバナ出口圧力Ｐ２が上昇側に変動した大気圧
Ｐｔになるように調整する。このようにして、ゼロガバ
ナ１４への一次燃料供給圧力Ｐ１や大気圧Ｐｔが変動し
た場合においても、ゼロガバナ出口圧力Ｐ２が大気圧Ｐ
ｔになるように調整される。

【００２６】前記燃料調整弁１５について説明を加える
と、図３に示すように、ステッピングモータ１５ａ、ス
テッピングモータ１５ａの調整に対応してガス通路を開
閉する閉子機構１５ｂから構成されている。そして、設
置初期などに、ステッピングモータ１５ａの調整により
閉止機構１５ｂを回転作動させて、通風路７における燃
料ガスと燃焼用空気との混合比が適正範囲になるように
調整するようにしている。ちなみに、図３の（ロ）に示
すものでは、通風路７における燃料ガスと燃焼用空気と
の混合比が適正範囲になるように、ガス通路の通路面積
を小さい面積になるように調整している。

【００２７】前記リモコン操作部Ｒは、給湯部Ｋの運転
の開始・停止を指令する運転スイッチ１８、出湯用目標
温度を変更設定自在な温度設定スイッチ２０、出湯温度
や出湯用目標温度などを表示する表示部２１、運転状態
であることを表示する運転ランプ２２、バーナ３が燃焼
状態であることを表示する燃焼ランプ２３などを備えて
構成されている。

【００２８】前記制御部Ｈは、マイクロコンピュータを
備えて構成され、出湯中にリモコン操作部Ｒの操作指令
に基づいて出湯温度が出湯用目標温度になるように制御
する燃焼制御処理、通風路７における燃料ガスと燃焼用
空気との混合比が適正範囲になるように制御する混合比
調整処理のそれぞれを実行するように構成されている。

【００２９】前記燃焼制御処理は、熱交換器２への通水
が開始されるに伴ってバーナ３の燃焼を開始する点火処
理を実行して、熱交換器２への通水が停止されるに伴っ
てバーナ３の燃焼を停止させる燃焼停止処理を実行する
とともに、熱交換器２への通水が検出されているときに
は、水の加熱後の熱状態の検出情報に基づいて、出湯温
度が出湯用目標温度になるように通風ファン４の回転速
度を制御する燃焼量制御処理を実行するように構成され
ている。

【００３０】具体的に説明すると、運転スイッチ１８の
ＯＮ操作に伴って運転状態に設定された後に、図外の出
湯栓の開操作に伴って通水量センサ８にて検出される通
水量が設定水量を超えると、通風ファン４による通風作
動を開始し、かつ、安全弁１２およびメイン弁１３を開
弁させて点火用ガス量になるように通風ファン４の回転
数を調整するとともに、イグナイタ１４によってバーナ
３の点火動作を行い、フレームロッド１７によってバー
ナ３の着火を確認する点火処理を実行する。

【００３１】その後、入水温サーミスタ９、出湯温サー
ミスタ１０、通水量センサ８のそれぞれの検出情報、お
よび、温度設定スイッチ２０にて設定されている出湯用
目標温度の情報に基づいて、出湯温度を出湯用目標温度
にするために必要なガス量になるように通風ファン４の
回転速度を調整するフィードフォワード制御を実行する
とともに、出湯温サーミスタ１０の検出温度と出湯用目
標温度との偏差に応じて通風ファン４の回転速度を微調
整するフィードバック制御を実行する燃焼量制御処理を
実行する。

【００３２】そして、燃焼量制御処理を実行していると
きに、運転スイッチ１８がＯＦＦ操作されたり、図外の
出湯栓の閉操作に伴って通水量センサ８にて検出される
通水量が設定水量未満になると、安全弁１２とメイン弁
１３を閉弁して、通風ファン４を設定時間通風作動させ
たのち停止させて、バーナ３の燃焼を停止させる燃焼停
止処理を実行する。

【００３３】前記フィードフォワード制御について説明
を加えると、水を出湯用目標温度に加熱するのに必要と
するバーナ３の燃焼量を水の加熱前の熱状態の検出情報
から求めて、その求めたバーナ３の燃焼量と記憶手段Ｍ
に記憶されている基準関係（図５に示す基準ファンコン
トロールラインＬｔ）とに基づいて、水を出湯用目標温
度にするための基準回転速度を求める基準回転速度演算
処理を実行して、その演算された基準回転速度となるよ
うに通風ファン４の回転速度を制御するようにしてい
る。このようにして、入水路５からの水は、熱交換器２
によって加熱されて、図外の出湯栓から出湯用目標温度
の湯水が出湯されることになる。前記基準関係（図５に
示す基準ファンコントロールラインＬｔ）は、バーナ３
の燃焼量とその燃焼量での燃焼を実現するための通風フ
ァン４の基準回転速度との関係を示すものであり、その
基準関係が記憶手段Ｍに予め記憶されている。

【００３４】前記混合比調整処理は、上述の燃焼制御処
理と併行して実行される上述の基準回転速度演算処理に
て求めた基準回転速度と、回転速度センサ４ａにて検出
される、燃焼制御処理の実行による通風ファン４の実際
の回転速度との偏差が設定許容範囲から外れ、かつ、フ
レームロッド１７により検出される混合比が適正範囲か
ら外れていると、そのフレームロッド１７の検出情報に
基づいて、通風路７における燃料ガスと燃焼用空気との
混合比が適正範囲になるように燃料調整弁１５を制御す
るように構成されている。

【００３５】前記フレームロッド１７により検出される
混合比の適正範囲について説明を加えると、全一次式燃
焼バーナの空気比λの適正範囲は、１．３〜１．４とな
っており、図４に示す如く、フレームロッド１７が検出
する電流値と空気比λ（理論空燃比に対する実際空燃比
の割合）との関係により、フレームロッド１７が検出す
る電流値が４．０〜４．５μＡの間が適正範囲となって
いる。すなわち、フレームロッド１７が検出する電流値
が４．０〜４．５μＡの間から外れていると、フレーム
ロッド１７により検出する混合比が適正範囲を外れてい
ることとなる。ちなみに、フレームロッド１７の検出情
報から混合比を検出するときには、バーナ３の燃焼量
が、フレームロッド１７が検出する電流値と空気比との
関係が図４に示すような特性を示すような燃焼量で行う
ようにしている。

【００３６】また、基準回転速度演算処理にて求めた基
準回転速度と、回転速度センサ４ａにて検出される、燃
焼制御処理の実行による通風ファン４の実際の回転速度
との偏差の設定許容範囲について説明を加えると、図５
に示す如く、バーナ３の燃焼量と通風ファン４の回転速
度との関係を示すと、記憶手段Ｍに記憶されている基準
関係が基準ファンコントロールラインＬｔとして示され
ることとになる。そして、基準回転速度は、この基準フ
ァンコントロールラインＬｔから求まるので、燃焼制御
処理の実行による通風ファン４の実際の回転速度が、基
準ファンコントロールラインＬｔからファン回転速度の
減少側に所定量（例えば、３％）ずれた減少側ファンコ
ントロールラインＬｍと、基準ファンコントロールライ
ンＬｔからファン回転速度の増大側に所定量（例えば、
３％）ずれた増大側ファンコントロールラインＬｈとの
間が適正範囲となっている。すなわち、燃焼制御処理の
実行による通風ファン４の実際の回転速度が、減少側フ
ァンコントロールラインＬｍよりも小さい、又は、増大
側ファンコントロールラインＬｈよりも大きいと、基準
回転速度と、燃焼制御処理の実行による通風ファン４の
実際の回転速度との偏差が設定許容範囲から外れている
こととなる。

【００３７】そして、基準回転速度と燃焼制御処理の実
行による通風ファン４の実際の回転速度との偏差が設定
許容範囲から外れ、かつ、フレームロッド１７により検
出される混合比が適正範囲から外れていると、そのフレ
ームロッド１７の検出情報に基づいて、通風路７におけ
る燃料ガスと燃焼用空気との混合比が適正範囲になるよ
うに、すなわちフレームロッド１７が検出する電流値が
４．５μ程度になるように燃料調整弁１５の開度を制御
するように構成されている。

【００３８】また、回転速度演算処理にて求めた基準回
転速度と、回転速度センサ４ａにて検出される、燃焼制
御処理の実行による通風ファン４の実際の回転速度との
偏差が設定許容範囲であり、かつ、フレームロッド１７
により検出される混合比が適正範囲を外れていると、フ
レームロッドの異常と判別して、燃焼ランプ２３を点滅
させたり、図外の警報ブザーを作動させて、上述の燃焼
停止処理を実行する。

【００３９】制御部Ｈの制御動作について、図６のフロ
ーチャートに基づいて説明する。まず、リモコン操作部
Ｒの運転スイッチ１８がＯＮ操作されて、給湯装置が運
転状態に設定された状態において、図外の出湯栓の開操
作に伴って通水量センサ８にて検出される通水量が設定
水量を超えて通水検知すると、上述のバーナ３の点火処
理および燃焼量制御処理を順に行う（ステップ１〜
４）。そして、バーナ３の燃焼量が、フレームロッド１
７が検出する電流値と空気比との関係が図４に示すよう
な特性を示すような燃焼量で、バーナ３の燃焼時間が設
定時間経過するか、あるいは、前回混合比調整処理を実
行してから設定時間経過した混合比調整処理実行タイミ
ングであるときに、上述の混合比調整処理を実行する
（ステップ５，６）。

【００４０】このようにして、上述の各種処理が、運転
スイッチ１８がＯＦＦ操作されるか、図外の出湯栓の閉
操作に伴って通水量センサ８にて検出される通水量が設
定水量未満になり通水検知しなくなるまで実行される。
そして、運転スイッチ１８がＯＦＦ操作されるか、図外
の出湯栓の閉操作に伴って通水量センサ８にて検出され
る通水量が設定水量未満になり通水検知しなくなると、
上述の燃焼停止処理を実行する（ステップ７〜９）。

【００４１】前記混合比調整処理について図７のフロー
チャートに基づいて説明を加えると、フレームロッド１
７の検出情報に基づいて、通風路７における燃料ガスと
燃焼用空気との混合比が適正範囲であるか判別し、その
混合比が適正範囲から外れていると、フラグをＯＮし、
混合比が適正範囲であると、フラグをＯＦＦする（ステ
ップ１１〜１３）。そして、基準回転速度演算処理にて
求めた基準回転速度と、回転速度センサ４ａにて検出さ
れる、燃焼制御処理の実行による通風ファン４の実際の
回転速度との偏差Ｑが設定許容範囲から外れているか判
別する（ステップ１４）。

【００４２】前記偏差Ｑが適正範囲から外れているとき
には、フラグがＯＮされていると、フレームロッド１７
の検出情報に基づいて、通風路７における燃料ガスと燃
焼用空気との混合比が適正範囲になるように、燃料調整
弁１５の開度を調整する（ステップ１５，１６）。ま
た、前記偏差Ｑが適正範囲であるときには、フラグがＯ
Ｎされていると、フレームロッド１７の異常として、燃
焼ランプ２３を点滅させたり、図外の警報ブザーを作動
させて、燃焼停止処理を実行してエラー停止する（ステ
ップ１７，１８）。

【００４３】〔第２実施形態〕この第２実施形態は、上
記第１実施形態における混合比調整手段についての別実
施形態であり、その他の構成および動作については、上
記第１実施形態と同様であるので、その詳細な説明は省
略する。つまり、図８に示すように、吸引抵抗変更手段
としての可動ダンパー２４が、ゼロガバナ１４よりも燃
料供給方向の下流側であり、かつ、通風路７に燃焼用空
気を吸引する吸引部２５を開閉するように設けられて、
燃焼用空気の通過抵抗の変更により通風路７への燃焼用
空気量を調整するように構成されている。なお、図８に
示すように、燃料供給路１１に接続され燃料ガスを吸引
するガス孔２６が通風路７内に設けられている。

【００４４】そして、制御部Ｈが、混合比調整処理にお
いて、燃焼制御処理と併行して、実行される基準回転速
度演算処理にて求めた基準回転速度と、回転速度センサ
４ａにて検出される、燃焼制御処理の実行による通風フ
ァン４の実際の回転速度との偏差が設定許容範囲から外
れ、かつ、フレームロッド１７により検出される混合比
が適正範囲から外れていると、そのフレームロッド１７
の検出情報に基づいて、通風路７における燃料ガスと燃
焼用空気との混合比が適正範囲になるように可動ダンパ
ー２４の開度を調整するようにしている。

【００４５】〔別実施形態〕 （１）上記第１および２実施形態では、燃焼状態を検出
するフレームロッド１７の検出情報に基づいて、通風路
７における燃料と燃焼用空気との混合比を検出するよう
にしているが、燃焼室１からの排ガス中における酸素濃
度を検出する酸素センサやバーナ３の燃焼状態を検出す
る熱電対などにより通風路７における燃料と燃焼用空気
との混合比を検出するようにしてもよい。ちなみに、熱
電対を用いた場合には、熱電対が検出する起電力値と空
気比λとの関係が、図９に示されているように、熱電対
が検出する起電力値が、空気比λが１．３〜１．４に対
応する約１２〜１４ｍＶの間が適正範囲となる。

【００４６】（２）上記第１および２実施形態では、燃
焼制御処理において、水の加熱前の熱状態の検出情報に
基づいて、通風ファン４の回転速度を制御するフィード
フォワード制御を実行するとともに、水の加熱後の熱状
態の検出情報に基づいて、通風ファン４の回転速度を制
御するフィードバック制御を実行するようにしている
が、燃焼制御処理において、上述のフィードバック制御
をのみを実行するようにして実施することも可能であ
る。ちなみに、この場合には、フィードバック制御と併
行して、基準回転速度演算処理を実行することになる。

【００４７】（３）上記第１および２実施形態では、入
水路５からの水量が変化するために、水の加熱前の熱状
態の検出情報として、その水の温度に加えて、入水路５
からの水量を検出するようにしているが、入水路５から
の水量が一定のものでは、その水の温度のみを水の加熱
前の熱状態の検出情報として実施することも可能であ
る。

【００４８】（４）上記第１および２実施形態では、混
合比調整処理において、通風路７における燃料ガスと燃
焼用空気との混合比が適正範囲になるように、通風路７
への燃料供給量または燃焼用空気供給量のどちらか一方
を調整するようにしているが、混合比調整処理におい
て、通風路７における燃料ガスと燃焼用空気との混合比
が適正範囲になるように、通風路７への燃料供給量およ
び燃焼用空気供給量の両方を調整するようにしてもよ
い。

【００４９】（５）上記第１および２実施形態では、混
合比調整処理実行タイミングになると、混合比調整処理
を実行するようにしているが、例えば、混合比調整処理
を給湯装置の試運転時に行うことも可能であり、混合比
調整処理を実行するタイミングは適宜変更が可能であ
る。

【００５０】（６）上記第１および２実施形態では、燃
料供給路１１に圧力調整手段としてゼロガバナを設ける
ようにしているが、ゼロガバナに限るものではなく、ガ
バナ付き比例弁などの一般的なガスガバナでもよい。

【００５１】（７）上記第１および２実施形態では、金
属製のプレートで燃焼面を構成したバーナを用いるもの
としたが、例えば、セラミック製のプレートで燃焼面を
構成するものなども適応可能であり、金属製のプレート
のものに限られるものではなく、バーナが全一次式のも
のであればよい。

【００５２】（８）上記第１および２実施形態では、本
発明にかかる全一次式燃焼バーナの燃焼制御装置を給湯
装置に適応した例を示しているが、暖房装置などのその
他各種の装置に適応可能であり、例えば、暖房装置に適
応したときには、加熱対象物が空気となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態における給湯装置の全体概略図

【図２】ゼロガバナの概略構成図

【図３】燃料調整弁の概略構成図

【図４】フレームロッドによる電流値と空気比の関係を
示す図

【図５】通風ファンの回転速度とバーナの燃焼量の関係
を示す図

【図６】制御部の制御動作を示すフローチャート

【図７】混合比調整制御における制御動作を示すフロー
チャート

【図８】第２実施形態における給湯装置の全体概略図

【図９】熱電対による起電力値と空気比の関係を示す図

【符号の説明】

３ バーナ ４ 通風ファン ４ａ 回転速度検出手段 ７ 通風路 １１ 燃料供給路 １４ 圧力調整手段 １５ 混合比調整手段としての燃料調整弁 １７ 混合比検出手段としての燃焼状態検出
手段 ２４ 混合比調整手段としての吸引抵抗変更
手段 ２５ 吸引部 Ｈ 燃焼制御手段 Ｍ 記憶手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱対象物を燃焼により加熱する全一次
   予混合型のバーナと、燃焼用空気を通風路を通して前記
   バーナに通風し、かつ、その通風に伴って、供給される
   燃料を前記燃焼用空気と混合して供給する通風ファン
   と、前記通風ファンの通風作用により吸引力が作用する
   ように前記通風路に接続されて、燃料を供給する燃料供
   給路と、前記燃料供給路に設置されて、その設置箇所よ
   りも下流側の燃料供給圧力を設定圧力に維持する圧力調
   整手段と、前記バーナの燃焼を制御する燃焼制御手段と
   が設けられ、 前記燃焼制御手段が、前記加熱対象物の加熱後の熱状態
   の検出情報に基づいて、前記加熱対象物が目標加熱状態
   になるように前記通風ファンの回転速度を制御する燃焼
   制御処理を実行するように構成されている全一次式燃焼
   バーナの燃焼制御装置であって、 前記圧力調整手段よりも燃料供給方向の下流側に設置さ
   れて、前記通風路における燃料と燃焼用空気との混合比
   を調整する混合比調整手段と、燃料と燃焼用空気との混
   合比を検出する混合比検出手段と、前記通風ファンの回
   転速度を検出する回転速度検出手段と、前記バーナの燃
   焼量とその燃焼量での燃焼を実現するための前記通風フ
   ァンの基準回転速度との関係を基準関係として記憶する
   記憶手段とが設けられ、 前記燃焼制御手段が、 前記燃焼制御処理と併行して、前記加熱対象物を前記目
   標加熱状態に加熱するのに必要とする前記バーナの燃焼
   量をその加熱対象物の加熱前の熱状態の検出情報から求
   めて、その求めた前記バーナの燃焼量と前記基準関係と
   に基づいて、前記加熱対象物を前記目標加熱状態にする
   ための前記基準回転速度を求める基準回転速度演算処理
   を実行するとともに、 その回転速度演算処理にて求めた前記基準回転速度と、
   前記回転速度検出手段にて検出される、前記燃焼制御処
   理の実行による前記通風ファンの実際の回転速度との偏
   差が設定許容範囲から外れ、かつ、前記混合比検出手段
   により検出される混合比が適正範囲から外れていると、
   その混合比検出手段の検出情報に基づいて、前記通風路
   における燃料と燃焼用空気との混合比が適正範囲になる
   ように前記混合比調整手段を制御する混合比調整処理を
   実行するように構成されている全一次式燃焼バーナの燃
   焼制御装置。
2. 【請求項２】 前記燃焼制御手段が、前記回転速度演算
   処理にて求めた前記基準回転速度と、前記回転速度検出
   手段にて検出される、前記燃焼制御処理の実行による前
   記通風ファンの実際の回転速度との偏差が設定許容範囲
   であり、かつ、前記混合比検出手段により検出される混
   合比が適正範囲を外れていると、前記混合比検出手段の
   異常と判別するように構成されている請求項１に記載の
   全一次式燃焼バーナの燃焼制御装置。
3. 【請求項３】 前記混合比調整手段が、前記燃料供給路
   に設置されて、前記通風路への燃料供給量を調整する燃
   料調整弁である又は前記通風路に燃焼用空気を吸引する
   吸引部に設置されて、燃焼用空気の通過抵抗の変更によ
   り前記通風路への燃焼用空気供給量を調整する吸引抵抗
   変更手段である請求項１または２に記載の全一次式燃焼
   バーナの燃焼制御装置。
4. 【請求項４】 前記混合比調整手段が、前記燃料供給路
   に設置されて、前記通風路への燃料供給量を調整する燃
   料調整弁と、前記通風路に燃焼用空気を吸引する吸引部
   に設置されて、燃焼用空気の通過抵抗の変更により前記
   通風路への燃焼用空気供給量を調整する吸引抵抗変更手
   段とから構成されている請求項１または２に記載の全一
   次式燃焼バーナの燃焼制御装置。
5. 【請求項５】 前記混合比検出手段が、前記バーナの燃
   焼状態を検出する燃焼状態検出手段である請求項１〜４
   のいずれか１項に記載の全一次式燃焼バーナの燃焼制御
   装置。