JP2002022164A - 全一次式燃焼バーナの燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼制御を行うために本来的に備えさせる構
成を有効利用した簡素な構成で、燃料供給圧力の異常の
発生を判別することを可能とする。 【解決手段】 通風ファンの通風量（回転速度）とその
通風量に対応するバーナの基準燃焼量との間の燃焼基準
関係（ラインＬｋ）が記憶され、加熱対象物が目標加熱
状態になるように、通風ファンの通風量（回転速度）と
上記記憶されている燃焼基準関係（ラインＬｋ）とに基
づいて求められる、その通風量での基準燃焼量に対し
て、検出される実燃焼量ＩＰが適正範囲を減少側に外れ
る燃焼量外れが、バーナの燃焼量の変更範囲（ＩＰｍａ
ｘとＩＰｍｉｎの間）のうちで、境界点ＩＰｍａｘ１，
ＩＰｍａｘ２を境にして燃焼量の大側の範囲においての
み生じている場合には、燃料供給圧異常と判断して、バ
ーナの燃焼を牽制する牽制処理を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼用空気を通風
路を通して全一次予混合型のバーナに通風すると共に、
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
合して前記バーナに供給し、且つ、前記バーナの燃焼ガ
スを加熱対象物を加熱させるように流動させる通風ファ
ンと、前記通風ファンの通風作動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、前記燃料供給路から前記通風路に供給される
燃料の供給圧力を設定圧力に自動調整する圧力調整手段
と、前記加熱対象物が目標加熱状態となるように、前記
通風ファンの通風量を制御する燃焼制御処理を実行する
制御手段とが設けら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】上記全一次式燃焼バーナの燃焼制御装置
は、通風ファンの通風量を制御することによりバーナの
燃焼量を調整して、加熱対象物の加熱状態を目標加熱状
態に制御するようにしたものである。給湯装置に適用し
た場合を例に挙げて説明すると、給水される水を加熱し
て出湯する熱交換器を、全一次予混合型のバーナの燃焼
ガスにて加熱することになるが、加熱対象物としての水
が目標加熱状態としての目標温度になるように、通風フ
ァンの通風量を制御して、バーナの燃焼量を調整するこ
とになる。通風ファンの通風量の変更によりバーナの燃
焼量が調整される点について説明を加えると、通風ファ
ンの通風量が増減調整されると燃料供給路に作用する吸
引力も増減変化することになる。そして、その吸引力の
変化に拘らず、圧力調整手段が燃料供給路から通風路に
供給される燃料の供給圧力を設定圧力に自動調整するた
め、燃料供給路から通風路に供給される燃料供給量が通
風量の増減に応じて変更されて、バーナの燃焼量が調整
されることになる。ちなみに、通風量の増減に比例する
形態で燃料供給量が増減するものであるから、燃焼量の
変動に拘らず適正な空燃比に維持されることになる。

【０００３】尚、加熱対象物としての水を目標加熱状態
としての目標温度にするために、通風ファンの通風量を
制御する燃焼制御処理の具体形態としては、熱交換器か
ら出湯される湯の温度を検出して、その検出した出湯温
度が目標温度になるように通風ファンの通風量を増減制
御するフィードバック制御の形態や、熱交換器に給水さ
れる水の入水温度と給水量とを検出して、それらの検出
情報から熱交換器より出湯される湯の温度を目標温度に
するために必要なバーナの燃焼量、換言すれば通風ファ
ンの目標通風量を演算して、通風ファンの通風量を検出
するファン通風量検出手段の検出値が目標通風量になる
ように通風ファンの通風量を制御するフィードフォワー
ド制御の形態を用いることができ、さらには、このフィ
ードフォワード形態において、熱交換器から出湯される
湯の温度を検出して、出湯温度と目標温度との偏差に応
じて、通風ファンの目標通風量をフィードバック補正す
る形態を用いることもできる。因みに、通風ファンの通
風量はその回転速度を高くするほど多くなるので、上記
燃焼制御処理において、通風ファンの通風量を検出する
通風量検出手段として、例えば通風ファンの回転速度を
検出する回転速度検出センサを用いることができる。

【０００４】ところで、上記全一次式燃焼バーナの燃焼
制御装置は、前述のように、通風路に対する燃料の供給
圧力を設定圧力に自動調整する圧力調整手段を設けて、
通風量の増減に比例する形態で燃料供給量を増減させ、
全一次予混合型のバーナに供給する燃焼用空気の空気比
を所定の燃焼量範囲で略一定に保って適正な空燃比が得
られるように構成することにより、燃焼を継続できなく
なったり、不完全燃焼、失火、燃焼振動等の燃焼不良の
発生を抑制できるようにしたものであるが、圧力調整手
段が通風路に対する燃料供給圧力を設定圧力に調整して
上記空気比を略一定に保つことができるファン通風量の
変更範囲、換言すれば、バーナの燃焼量の変更範囲は、
その圧力調整手段よりも上流側の一次燃料供給圧力によ
って異なり、特に、上記通風量の変更範囲の最大通風
量、即ち燃焼量の変更範囲の最大燃焼量は一次燃料供給
圧力が低くなるに従って小さくなる。尚、上記空気比λ
は、理論空気量に対する実際空気量の比を表わし、適正
範囲として、例えばλ＝１．３程度に調整される。そこ
で、従来の全一次式燃焼バーナの燃焼制御装置では、一
次燃料供給圧力の変動にかかわらず燃焼不良の発生を抑
制できるように、一次燃料供給圧力の変動幅を考慮し
て、その変動幅内で空気比を略一定に保つことができる
燃焼量の変更範囲を設定していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、一次燃料供給圧力の変動幅を広く見積もる
と設定できる燃焼量の変更範囲が狭くなり、その結果、
実際には一次燃料供給圧力が安定していてその変動幅が
狭く、従って、設定してある燃焼量の変更範囲から大側
に外れる燃焼量で使用しても、空気比を略一定に保って
燃焼不良の発生を抑制できるような場合でも、狭い燃焼
量の変更範囲で使用しなければならないという欠点があ
った。そこで、上記欠点を解消するために、一次燃料供
給圧力を検出する圧力センサを設けて、その圧力センサ
の検出情報に基づいて一次燃料供給圧力の変動状態を監
視し、一次燃料供給圧力が変動して適正範囲よりも低下
する場合には燃料供給圧の異常と判断して、予め広めに
設定している燃焼量の変更範囲を狭い範囲に制限するよ
うな制御構成が考えられるが、この構成では、一次燃料
供給圧力を検出するための特別の圧力検出手段が必要と
なるので、装置が複雑・高価になるという不利がある。

【０００６】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あって、その目的は、燃焼制御を行うために本来的に備
えさせる構成を有効利用した簡素な構成で、燃料供給圧
力の異常の発生を判別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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、前記通風ファンの通風量とその通風量に対応す
る前記バーナの基準燃焼量との関係を、燃焼基準関係と
して記憶する燃焼基準関係記憶手段と、前記通風ファン
の通風量を検出するファン通風量検出手段と、前記バー
ナの実燃焼量を求める燃焼量検出手段とが設けられ、前
記制御手段が、前記燃焼制御処理において、前記ファン
通風量検出手段にて検出される前記通風ファンの通風量
と前記燃焼基準関係記憶手段にて記憶されている燃焼基
準関係とに基づいて求められる、その通風量での基準燃
焼量に対して、前記燃焼量検出手段にて検出される実燃
焼量が適正範囲を減少側に外れる燃焼量外れが、前記バ
ーナの燃焼量の変更範囲のうちで、境界点を境にして燃
焼量の大側の範囲においてのみ生じている場合には、燃
料供給圧異常と判断して、前記バーナの燃焼を牽制する
牽制処理を実行するように構成されている。

【０００８】すなわち、この全一次式燃焼バーナの燃焼
制御装置では、圧力調整手段の上流側の一次燃料供給圧
力が低下していなければ、圧力調整手段において燃料供
給圧力を設定圧力に調整することができる通風ファンの
通風量の変更範囲が広いので、ファン通風量の増加に伴
って燃料供給量が増加して、バーナの燃焼量が上記燃焼
基準関係に従って増加する。一方、一次燃料供給圧力の
低下が生じている状態では、圧力調整手段において燃料
供給圧力を設定圧力に調整することができる通風ファン
の最大通風量が小さくなっているので、通風ファンの通
風量を増加させてバーナの燃焼量を増加させる場合に、
上記最大通風量に対応する燃焼量つまり境界点よりも大
側のバーナの燃焼量の変更範囲では、通風ファンの通風
量の増加と燃料供給量の増加とは比例しなくなり、バー
ナの燃焼量が上記燃焼基準関係から減少側に外れること
になるので、この燃焼量外れの発生によって、一次燃料
供給圧力の低下を判別できることに基づくものである。
つまり、バーナの実燃焼量が燃焼基準関係においてその
ときの通風ファンの通風量に対応する基準燃焼量の適正
範囲を減少側に外れる燃焼量外れが、バーナの燃焼量の
変更範囲内の境界点を境として燃焼量の大側の範囲にお
いて生じていて、その境界点よりも燃焼量の小側の範囲
において生じていないときは、一次燃料供給圧力が低下
している燃料供給圧異常と判断して、バーナの燃焼を牽
制する牽制処理を実行するのである。

【０００９】したがって、請求項１に記載の発明によれ
ば、燃焼制御状態において、通風ファンの通風量及びバ
ーナの実燃焼量の各検出情報と、燃焼基準関係の記憶情
報とに基づいて、一次燃料供給圧力の低下を判別するこ
とができ、もって、燃焼制御のために本来的に備えた構
成を有効利用した簡素な装置構成によって、燃料供給圧
力の異常の発生を判別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ことができる。

【００１０】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明において、前記制御手段が、前記牽制処理
として、前記バーナの燃焼量の変更範囲のうちで実際に
燃焼制御する制御範囲を、前記燃焼量外れが生じる前記
境界点よりも小側に制限する燃焼量制限処理を実行する
ように構成されている。すなわち、燃料供給圧異常と判
断したときは、バーナの燃焼を牽制する牽制処理とし
て、バーナの燃焼量の変更範囲のうちで実際に燃焼制御
する制御範囲を、前記燃焼量外れが生じる前記境界点よ
りも小側に制限する。

【００１１】したがって、一次燃料供給圧力が低下して
いるときは、実際の燃焼制御においてバーナの燃焼量を
変更させる制御範囲を、バーナの実燃焼量が前記基準燃
焼量に対して適正範囲内に収まる燃焼量の範囲に制限す
るので、バーナの燃焼量を変更させた場合でも、燃料供
給量に対する燃焼用空気の空気比を略一定の適正値に保
つことができて、空燃比の上昇に伴う燃焼不良の発生を
回避させることが可能となり、もって、請求項１に記載
の全一次式燃焼バーナの燃焼制御装置の好適な手段が得
られる。

【００１２】請求項３に記載の発明によれば、請求項２
に記載の発明において、前記制御手段が、前記燃焼量制
限処理によって制限した前記制御範囲内で前記バーナの
燃焼量を変更させたときに、その制限された制御範囲の
うちで、境界点を境にして燃焼量の大側の範囲において
のみ前記燃焼量外れが生じている場合には、前記制御範
囲を新たな境界点よりも小側に制限するように前記燃焼
量制限処理を再度実行するように構成されている。

【００１３】すなわち、前記燃焼量制限処理によって制
限した制御範囲内でバーナの燃焼量を変更させたとき
に、その制限された制御範囲内で、新たな境界点を境に
して燃焼量の大側の範囲においてのみ前記燃焼量外れが
生じている場合には、前記制御範囲を新たな境界点より
も小側に制限するように前記燃焼量制限処理を再度実行
する。

【００１４】したがって、一次燃料供給圧力が時間の経
過に従って継続的に低下するような場合には、その一次
燃料供給圧力の継続的な低下に対応しながら、バーナの
燃焼量を変更させる制御範囲を、バーナの燃焼量が前記
基準燃焼量の適正範囲内に収まる燃焼量の範囲に制限す
るので、一次燃料供給圧力が継続的に低下するような場
合でも、空燃比の上昇に伴う燃焼不良の発生を適切に回
避させることができ、もって、請求項２に記載の全一次
式燃焼バーナの燃焼制御装置の好適な手段が得られる。

【００１５】請求項４に記載の発明によれば、請求項２
又は３に記載の発明において、前記制御手段が、前記境
界点が前記変更範囲内に定めた設定値以下となった場合
には、前記牽制処理として、燃焼を停止する安全処理を
実行するように構成されている。すなわち、前記燃焼量
外れが生じる境界点が、バーナの燃焼量の変更範囲内に
定めた設定値以下となった場合には、一次燃料供給圧力
の低下の程度が大きいと判断されるので、前記牽制処理
として、バーナの燃焼を停止させる安全処理を実行す
る。

【００１６】したがって、一次燃料供給圧力が大きく低
下するような場合には、例えばガス会社が供給するガス
供給圧力の低下の外に、ガス会社からのガス供給管、燃
焼装置への配管及び燃焼装置内の配管等で異常が発生し
ているおそれがあるので、バーナの燃焼を停止させるこ
とによって、無用なトラブルを未然に防止することが可
能となり、もって、請求項２又は３に記載の全一次式燃
焼バーナの燃焼制御装置の好適な手段が得られる。

【００１７】請求項５に記載の発明によれば、請求項２
〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記制御手
段が、前記燃焼量制限処理を実行した後、設定時間が経
過するに伴って、制限した前記制御範囲の制限を解除す
るように構成されている。すなわち、バーナの燃焼量の
制御範囲を前記燃焼量外れが生じる境界点よりも小側の
範囲に制限する燃焼量制限処理を実行した後、設定時間
が経過すると、そのバーナの燃焼量の制御範囲に対する
制限を解除する。

【００１８】したがって、一次燃料供給圧力の低下が一
時的なものであって、短時間のうちに圧力低下状態が解
消するような場合には、その圧力低下状態の解消に合わ
せて速やかにバーナの燃焼量の制御範囲を元の変更範囲
に戻して、その変更範囲内で制限なく燃焼量を変更して
良好な燃焼制御を行うようにすることができ、もって、
請求項２〜４のいずれか１項に記載の全一次式燃焼バー
ナの燃焼制御装置の好適な手段が得られる。

【００１９】請求項６に記載の発明によれば、請求項１
〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記燃焼量
検出手段が、前記加熱対象物の燃焼ガスからの受熱量に
基づいて前記バーナの実燃焼量を求めるように構成され
ている。すなわち、バーナの実燃焼量が、バーナの燃焼
ガスにて加熱される加熱対象物が燃焼ガスから受け取っ
た受熱量に基づいて求められる。したがって、バーナの
燃焼によって実際に得られた熱量に基づいて求めたバー
ナの実燃焼量を用いて、前記燃焼量外れの有無を判別す
るので、前記燃焼量外れについて的確な判別を行うこと
ができ、もって、請求項１〜５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の好適な手段が得ら
れる。

【００２０】請求項７に記載の発明によれば、請求項１
〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記圧力調
整手段が、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大気圧に調整するゼロガ
バナにて構成されている。すなわち、圧力調整手段とし
てのゼロガバナによって、その設置箇所よりも下流側の
燃料供給圧力を、電気的な制御手段を使用せず、かつ、
通風量の多少にかかわらず、大気圧に調整することがで
きる。したがって、ガバナ付き比例弁などの一般的なガ
スガバナと比較して、制御構成を簡素化できるようにし
ながら、燃料供給路から通風路への燃料供給圧力を安定
な状態に維持することができ、もって、請求項１〜６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
置の好適な手段が得られる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明に係る燃焼制御装置を給湯
装置に適用した場合の実施形態を図面に基づいて説明す
る。 〔第１実施形態〕給湯装置は、図１に示すように、図外
の例えば家庭用の水道などから供給される加熱対象物と
しての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には、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、通風ファン４な
どが備えられている。そして、通風ファン４は、燃焼用
空気を通風路７を通して上記バーナ３に通風すると共
に、その通風に伴って供給される燃料ガスを燃焼用空気
と混合して上記バーナ３に供給し、且つ、バーナ３の燃
焼ガスを水を加熱させるように前記熱交換器２に流動さ
せている。図中、２５は通風路７に対する燃焼用空気の
吸入口であり、４ａは通風ファン４の回転速度を検出す
る回転速度センサであり、４ｂは通風ファン４のファン
駆動モータである。尚、通風ファン４の回転速度を高く
するほど通風量が大きくなるので、通風ファン４の通風
量を検出するファン通風量検出手段が上記回転速度セン
サ４ａにて構成されている。

【００２３】そして、熱交換器２には、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、入水路５には、熱交換器２への通水量を検出
する水量センサ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。

【００２４】前記通風路７に対して燃料を供給する燃料
供給路１１が、通風ファン４の通風作用により吸引力が
作用するように前記通風路７に接続されている。つま
り、通風ファン４の回転速度を高くして、燃焼用空気の
通風量を大きくするほど、通風路７によってバーナ３に
供給される燃料ガス供給量が大きくなるように構成され
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１２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調整するゼロガバナ１４のそ
れぞれが設けられている。従って、燃料供給路１１から
通風路７に供給される燃料の供給圧力を設定圧力に自動
調整する圧力調整手段が、燃料供給路１１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
力としての大気圧に調整する上記ゼロガバナ１４にて構
成されている。

【００２５】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フレームロッド１７と
がそれぞれ備えられている。

【００２６】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よりも上流側の燃料供給圧力（一次燃料供給圧
力）であるガバナ入口圧力Ｐ１や大気圧Ｐｔが変動した
場合においても、ゼロガバナ１４よりも下流側の燃料供
給圧力であるガバナ出口圧力Ｐ２が大気圧Ｐｔになるよ
うに調整される。

【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、この制御部Ｈに、前記回転速度センサ
４ａ、水量センサ８、入水温サーミスタ９、出湯温サー
ミスタ１０、フレームロッド１７、及びリモコン操作部
Ｒに備えた各スイッチからの検出情報が入力されてい
る。一方、制御部Ｈから、前記ファン駆動モータ４ｂ、
前記イグナイタ１６、前記安全弁１２、及び前記メイン
弁１３に対する各駆動信号が出力されている。

【００２９】そして、前記制御部Ｈは、リモコン操作部
Ｒの操作指令及び各センサの検出情報に基づいて、給湯
部Ｋの動作を制御するように構成されている。具体的に
は、熱交換器２への通水が開始されるに伴ってバーナ３
の燃焼を開始し、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、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。つまり、前記制御部Ｈを利用して、供給される水が
目標加熱状態となるように（具体的には、出湯温度が出
湯用目標温度になるように）、前記通風ファン４の通風
量を制御する燃焼制御処理を実行する制御手段１００が
構成されている。

【００３０】前述のように、通風ファン４の通風量（具
体的には、通風ファン４の回転速度）の増大に伴って、
バーナ３への燃料ガス供給量が増加してバーナ３の燃焼
量（発熱量に相当する）が大きくなることから、前記制
御部Ｈに、通風ファン４の通風量とその通風量に対応す
るバーナ３の基準燃焼量との関係を、燃焼基準関係とし
て記憶する燃焼基準関係記憶手段Ｍ１が構成されてい
る。この燃焼基準関係は、具体的には、図３に示すよう
に、通風ファン４の回転速度（ｒｐｍ）とバーナ３の燃
焼量ＩＰ（ＫＷ）との直線関係を示す基準ファンコント
ロールラインＬｋにて表わされる。尚、この基準ファン
コントロールラインＬｋよりも燃焼量大側に３パーセン
トずれた位置（ラインＬｋ１で示す）と、マイナス側に
３パーセントずれた位置（ラインＬｋ２で示す）との間
が、基準ファンコントロールラインＬｋに対する適正範
囲として設定されている。因みに、この基準ファンコン
トロールラインＬｋは、一次燃料供給圧力Ｐ１が充分に
大きい水頭２００ｍｍ（約１９６０Ｐａ）の条件で設定
されている。

【００３１】また、図３に示すように、バーナ３の燃焼
量ＩＰの変更範囲が、最大燃焼量ＩＰｍａｘと最小燃焼
量ＩＰｍｉｎとの間の燃焼量の範囲として設定されてい
る。つまり、適正な燃焼が行えるように、前記燃焼制御
処理で変動させるバーナ３の燃焼量ＩＰの変更範囲が予
め設定されている。

【００３２】上記制御部Ｈによる制御処理について追加
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
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１６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。その後、前記燃焼制御処理として、
入水温サーミスタ９、出湯温サーミスタ１０、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。

【００３３】具体的には、前記制御手段１００は、上記
フィードフォワード制御の実行において、水を出湯用目
標温度（目標加熱状態）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（入水温
度）から求め、且つ、その求めたバーナ３の燃焼量ＩＰ
と前記燃焼基準関係記憶手段Ｍ１に記憶されている燃焼
基準関係（図３に示す基準ファンコントロールラインＬ
ｋ）とに基づいて、水を出湯用目標温度にするための通
風ファン４の回転速度を求めて、その求めた回転速度に
通風ファン４の回転速度を制御するように構成されてい
る。

【００３４】そして、バーナ３を燃焼作動させていると
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１
３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。

【００３５】また、前記制御部Ｈを利用して、前記バー
ナ３の実燃焼量を求める燃焼量検出手段１０１が構成さ
れている。具体的には、この燃焼量検出手段１０１は、
前記供給される水の燃焼ガスからの受熱量に基づいて前
記バーナ３の実燃焼量を求めるように構成されている。
つまり、下式に示すように、前記入水温サーミスタ９に
て検出される入水温度Ｋｗ（℃）、出湯温サーミスタ１
０にて検出される出湯温度Ｋｙ（℃）、及び、水量セン
サ８にて検出される通水量Ｋｔ（リットル／ｓｅｃ）の
各情報から、水が燃焼ガスとの熱交換によって得た受熱
量ＯＰ（ＫＷ）が求まり、この受熱量ＯＰ（ＫＷ）を、
燃焼ガスにて給水される水を加熱するときの熱効率η
（％）の値で割ることによって、バーナ３の実燃焼量Ｉ
Ｐ（ＫＷ）が算出される。尚、熱効率η（％）の値は所
定の既知の値である。又、ａは、カロリー単位（ｃａ
ｌ）をジュール（Ｊ）に変換するときの変換係数（約
４．２Ｊ／ｃａｌ）である。

【００３６】

【数１】 ＯＰ＝ａ×（Ｋｙ−Ｋｗ）×Ｋｔ ＩＰ＝ＯＰ×１００／η

【００３７】前記制御手段１００は、前記燃焼制御処理
において、前記回転速度センサ４ａにて検出される通風
ファン４の通風量と前記燃焼基準関係記憶手段Ｍ１にて
記憶されている燃焼基準関係とに基づいて求められる、
その通風量での基準燃焼量に対して、前記燃焼量検出手
段１０１にて検出される実燃焼量ＩＰが適正範囲を減少
側に外れる燃焼量外れが、前記バーナ３の燃焼量の変更
範囲のうちで、境界点を境にして燃焼量の大側の範囲に
おいてのみ生じている場合には、燃料供給圧異常と判断
して、前記バーナ３の燃焼を牽制する牽制処理を実行す
るように構成されている。

【００３８】上記燃焼量外れについて具体的に説明する
と、図３に示すように、通風ファン４の回転数を高くし
て、バーナ３の燃焼量を増加させたときに、バーナ３の
燃焼量の変更範囲（前記最小燃焼量ＩＰｍｉｎと最大燃
焼量ＩＰｍａｘの間）の最大値ＩＰｍａｘよりも小さい
燃焼量ＩＰｍａｘ１で、バーナ３の実燃焼量ＩＰが基準
燃焼量の適正範囲（ラインＬｋ１とラインＬｋ２の間の
燃焼量範囲）を燃焼量減少側に外れて、その燃焼量外れ
がその燃焼量ＩＰｍａｘ１よりも大側の燃焼量範囲で生
じていれば、その燃焼量ＩＰｍａｘ１が上記境界点とし
て判別される。

【００３９】つまり、前記ゼロガバナ１４において空気
比を略一定に保つことができる燃焼量ＩＰの範囲は一次
燃料供給圧力Ｐ１によって変化するので、図４に示すよ
うに、バーナ３の燃焼量ＩＰと空気比λとの関係は、一
次燃料供給圧力Ｐ１によって変化する。一次燃料供給圧
力Ｐ１が例えば水頭５０ｍｍ（約４９０Ｐａ）と小さい
場合は、ゼロガバナ１４において空気比λを略一定に保
つことができる燃焼量ＩＰの範囲は前記変更範囲から低
下して、上記燃焼量外れが生じ、この燃焼量外れに対応
して、空気比λが適正範囲から大側に外れることにな
る。尚、図４には、空気比λの適正範囲が、λ＝１．２
〜１．３の範囲として示されている。

【００４０】そして、前記制御手段１００は、前記牽制
処理として、前記バーナ３の燃焼量の変更範囲のうちで
実際に燃焼制御する制御範囲を、前記燃焼量外れが生じ
る前記境界点（上記の例では、燃焼量ＩＰｍａｘ１）よ
りも小側に制限する燃焼量制限処理を実行するように構
成されている。つまり、バーナ３の燃焼量の変更範囲
は、前述のように、最小燃焼量ＩＰｍｉｎと最大燃焼量
ＩＰｍａｘの間として予め設定されているが、上記燃焼
量外れが生じている場合は、実際に変更するバーナ３の
燃焼量の制御範囲における上側の限界値を、最大燃焼量
ＩＰｍａｘから上記境界点ＩＰｍａｘ１まで下げるので
ある。

【００４１】さらに、前記制御手段１００は、前記燃焼
量制限処理によって制限した前記制御範囲内で前記バー
ナ３の燃焼量を変更させたときに、その制限された制御
範囲のうちで、境界点を境にして燃焼量の大側の範囲に
おいてのみ前記燃焼量外れが生じている場合には、前記
制御範囲を新たな境界点よりも小側に制限するように前
記燃焼量制限処理を再度実行するように構成されてい
る。具体的に説明すると、図３に示すように、前回の燃
焼量制限処理の実行によって、バーナ３の燃焼量の制御
範囲が境界点ＩＰｍａｘ１よりも小側の範囲に制限さ
れ、その制限された制御範囲内でバーナ３の燃焼量を変
更させたときに、上記境界点ＩＰｍａｘ１よりも更に燃
焼量小側の境界点（図においてＩＰｍａｘ２で示す）
で、バーナ３の実燃焼量ＩＰが基準燃焼量の適正範囲を
燃焼量減少側に外れ始めて、その燃焼量外れがその燃焼
量ＩＰｍａｘ２よりも大側の燃焼量範囲で生じていれ
ば、バーナ３の燃焼量の制御範囲をその新たな燃焼量Ｉ
Ｐｍａｘ２よりも小側の範囲に制限するように、燃焼量
制限処理を再度実行する。

【００４２】さらに、前記制御手段１００は、前記境界
点がバーナ３の燃焼量の前記変更範囲内（ＩＰｍｉｎと
ＩＰｍａｘの間）に定めた設定値以下となった場合に
は、前記牽制処理として、バーナ３の燃焼を停止する安
全処理を実行するように構成されている。具体的に説明
すると、図３に示すように、上記設定値がＩＰｇで示さ
れ、前記燃焼量外れが生じる境界点ＩＰｍａｘ３がその
設定値ＩＰｇよりも小さい場合には、バーナ３の燃焼を
停止させることになる。

【００４３】そして、前記制御手段１００は、前記燃焼
量制限処理を実行した後、設定時間が経過するに伴っ
て、制限した前記制御範囲の制限を解除するように構成
されている。具体的には、後述の制御フロー（図７参
照）にて説明する制限タイマーのタイマー時間が上記設
定時間に設定されている。

【００４４】次に、制御部Ｈの制御動作について、図６
〜図８のフローチャートに基づいて説明する。メインフ
ローでは、リモコン操作部Ｒの運転スイッチ１８のＯＮ
操作により電源がオンすると、図外の出湯栓の開操作に
伴って水量センサ８にて検出される通水量が設定水量を
超えてオンするに伴って、バーナ３の点火処理を行う。
この点火処理の後、点火したことが確認されない場合に
は、点火異常と判断してバーナ３の消火処理を行うとと
もに、前記ランプ２２，２３の点滅作動と前記表示部２
１への点火異常の文字表示等の点火異常表示を行い、リ
セット操作されるまで待機する。そして、リセット操作
されると、上記水量センサ８による通水検知のステップ
に戻る。尚、リセット操作は、例えば制御部Ｈに備えた
図示しないリセットスイッチを押すことによりなされ
る。

【００４５】上記点火処理の後、点火が確認された場合
には、給水された水が目標出湯温度になるようにバーナ
３の燃焼量を調整するために、前記通風ファン４の通風
量を制御する前記燃焼制御処理の実行による湯温制御を
行うと共に、通風ファン４の通風量の増加に対するバー
ナ３の燃焼量の増加の関係を調べるファン通風量対バー
ナ燃焼量の傾き算出処理を実行する。

【００４６】上記ファン通風量対バーナ燃焼量の傾き算
出処理では、先ず、バーナ燃焼量の変化指令の有無を判
断して、その変化指令がされていない場合はメインフロ
ーに戻る。バーナ燃焼量の変化指令がされている場合に
は、バーナ３の最初の燃焼量ＩＰ１と、そのときの通風
ファン４の回転速度Ｆｒ１とを記憶し、次に、バーナ３
の燃焼量を最初の燃焼量ＩＰ１から設定量大側の目標燃
焼量ＩＰ３に増加させるように、通風ファンの回転速度
をその目標燃焼量ＩＰ３に対応する目標回転速度に向け
てフィードフォワード制御により増加させる。そして、
その通風ファンの回転速度の増加途中で、バーナ３の燃
焼量が上記最初の燃焼量ＩＰ１と目標燃焼量ＩＰ３の中
間の燃焼量ＩＰ２に達すると、その中間の燃焼量ＩＰ２
及びそのときの通風ファン４の回転速度Ｆｒ２を記憶す
る。その後、バーナ３の燃焼量が目標燃焼量ＩＰ３に達
するように、通風ファンの回転速度をフィードバック制
御により増加させ、バーナ３の燃焼量が目標燃焼量ＩＰ
３に達すると、その目標燃焼量ＩＰ３及びそのときの通
風ファン４の回転速度Ｆｒ３を記憶する。最後に、下記
の式によって、最初の燃焼量ＩＰ１と中間の燃焼量ＩＰ
２との間におけるファン通風量対バーナ燃焼量の傾きα
２１と、中間の燃焼量ＩＰ２と最終の目標燃焼量ＩＰ３
との間におけるファン通風量対バーナ燃焼量の傾きα３
２とを計算する。

【００４７】

【数２】 α２１＝｜（ＩＰ２−ＩＰ１）／（Ｆｒ２−Ｆｒ１）｜ α３２＝｜（ＩＰ３−ＩＰ２）／（Ｆｒ３−Ｆｒ２）｜

【００４８】尚、上記ファン通風量対バーナ燃焼量の傾
き算出処理は、前記バーナ３の燃焼量の変更範囲（前記
最小燃焼量ＩＰｍｉｎと最大燃焼量ＩＰｍａｘの間）内
で、最初の燃焼量ＩＰ１を変更させながら、例えば最小
燃焼量ＩＰｍｉｎを最初の燃焼量ＩＰ１として最大燃焼
量ＩＰｍａｘに向けて逐次増加させるようにして、繰り
返し実行される。つまり、前回の処理における目標燃焼
量ＩＰ３を次の処理における最初の燃焼量ＩＰ１’に設
定して、その最初の燃焼量ＩＰ１’から設定量大側の目
標燃焼量ＩＰ３’に向けて増加させるようにする。

【００４９】そして、上記ファン通風量対バーナ燃焼量
の傾き算出処理の結果に基づいて、前記各傾きα２１及
びα３２と、燃焼量外れ判別用の設定傾きαＬとを比較
して、この設定傾きαＬがα２１より小さくα３２より
大きい場合には、上記中間の燃焼量ＩＰ２を前記境界点
と判別する。尚、上記設定傾きαＬは、図３に示すファ
ンコントロールラインＬｋの傾きよりも設定量小さい値
に設定されている。次に、その境界点の燃焼量ＩＰ２を
前記設定値ＩＰｇと比較して、境界点の燃焼量ＩＰ２が
前記設定値ＩＰｇよりも大きい場合には、燃焼量の制御
範囲をその燃焼量ＩＰ２よりも小側に制限するととも
に、制限タイマーをセットしてスタートさせ、且つ、前
記ランプ２２，２３の点滅作動と前記表示部２１への燃
焼量制限の文字表示等の警報作動させたのち、前記湯温
制御のステップからの処理を繰り返す。尚、いったん制
限した燃焼量の制御範囲内で新たな境界点が判別され
て、燃焼量の制御範囲をその新たな境界点の燃焼量より
も小側に制限したときは、その時点で上記制限タイマー
をリセットして再スタートさせる。

【００５０】前記各傾きα２１及びα３２と、前記燃焼
量外れ判別用の設定傾きαＬとの比較で、設定傾きαＬ
がα２１とα３２の間にない場合には、さらに、設定傾
きαＬがα２１より大きいか否かを判断する。そして、
α２１が設定傾きαＬより小さい場合には、バーナ３の
燃焼を停止させる消火処理を行うともに、ガス圧異常と
判断して制御を終える。又、前記境界点と判別した燃焼
量ＩＰ２が前記設定値ＩＰｇよりも小さい場合にも、上
記と同様に、バーナ３の燃焼を停止させる消火処理を行
うともに、ガス圧異常と判断して制御を終える。

【００５１】α２１が設定傾きαＬより大きいとき（つ
まり、前記境界点が判別されていないとき）は、図外の
出湯栓の閉操作に伴って水量センサ８がオフするか否か
を判断し、水量センサ８がオフ状態であれば、バーナ３
の消火処理を行ったのち、最初のステップに戻る。一
方、水量センサ８がオフ状態でなければ、前記制限タイ
マーがタイムアップしているか否かを判断して、制限タ
イマーがタイムアップしていれば、前記燃焼量の制限を
解除する燃焼量制限解除処理を行ったのち、前記湯温制
御のステップに戻り、また、制限タイマーがタイムアッ
プしていなれば、燃焼量制限解除処理を行わずに、前記
湯温制御のステップに戻る。

【００５２】〔第２実施形態〕この第２実施形態は、上
記第１実施形態における燃焼用空気と燃料ガスの混合箇
所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、上記第１実施形態に
おいては、前記燃料供給路１１が前記通風路７における
通風ファン４の設置箇所よりも通風方向の上流側部分に
おいて通風路７に接続されていた（これを、元混合式と
いう）が、この第２実施形態では、図９に示すように、
前記燃料供給路１１が前記通風路７における通風ファン
４の設置箇所よりも通風方向の下流側において、通風路
７に接続されている（これを、先混合式という）。

【００５３】〔別実施形態〕上記第１、第２実施形態で
は、等間隔に設定した３つの燃焼量ＩＰ１，ＩＰ２，Ｉ
Ｐ３に亘って燃焼量を変化させながら、隣接する２つの
燃焼量を変化するときの燃焼量対ファン通風量（ファン
回転速度）の各傾きα２１，α３２を求めてその２つの
傾きの間に判別用の設定傾きαＬがあれば、前記燃焼量
外れが生じる境界点であると判別するようにした（図５
参照）が、境界点を判別するための構成はこれに限るも
のではない。例えば、ファン通風量を設定量増加させた
ときの燃焼量の増加量が設定量よりも少なくなれば、前
記燃焼量外れが生じる境界点であると判別するような構
成でもよい。

【００５４】上記第１、第２実施形態では、ファン通風
量検出手段を、通風ファン４の回転速度検出センサ４ａ
にて構成しているが、前記ファン駆動モータ４ｂを駆動
する駆動電圧又は駆動電流を検出する駆動電圧又は駆動
電流の検出手段にて構成したり、あるいは、上記のよう
な代用の検出手段ではなく、前記通風路７内の通風量を
直接検出する風量センサなどで構成してもよい。

【００５５】上記第１、第２実施形態では、燃焼量検出
手段１０１を、加熱対象物の受熱量に基づいてバーナ３
の実燃焼量を求めるように構成したが、これ以外に、例
えば燃料供給路に設けたガス流量センサによってバーナ
３に実際に供給される燃料の流量を検出して、その検出
流量に基づいてバーナ３の実燃焼量を求めるように構成
してもよい。

【００５６】上記第１、第２実施形態では、燃焼量の変
更範囲内において、空気比（空燃比）が略一定になるよ
うに、通風量の増減に比例する形態で燃料供給量が増減
するものとしたが、本発明は実燃焼量が基準燃焼量に対
して減少側に外れる燃焼量外れが、境界点を境にして燃
焼量の大側の範囲においてのみ生じることをもって燃料
供給圧異常と判断しているので、燃焼が良好に保たれる
範囲内に収まれば、必ずしも通風量の増減に比例する形
態で燃料供給量が増減する必要はなく、たとえば逆風に
よる失火を防止するために、ＩＰｍｉｎ近くでの空気比
（空燃比）が高くなるように調整されていてもよい。

【００５７】上記第１、第２実施形態では、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。

【００５８】上記第１、第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
用した場合を例示しているが、暖房用の空調装置などの
その他各種の装置に適用可能であり、例えば暖房用の空
調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構成図

【図２】ゼロガバナの構成を示す断面図

【図３】ファンの通風量とバーナの燃焼量との燃焼基準
関係を示すグラフ

【図４】バーナの燃焼量と空気比と一次燃料供給圧力と
の関係を示すグラフ

【図５】ファンの通風量に対するバーナの燃焼量の増加
関係の判別を説明するグラフ

【図６】制御作動を示すフローチャート

【図７】制御作動を示すフローチャート

【図８】制御作動を示すフローチャート

【図９】第２実施形態における給湯装置の全体構成図

【符号の説明】

３ バーナ ４ 通風ファン ４ａ ファン通風量検出手段 ７ 通風路 １１ 燃料供給路 １４ 圧力調整手段（ゼロガバナ） １００ 制御手段 １０１ 燃焼量検出手段 Ｍ１ 燃焼基準関係記憶手段

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼用空気を通風路を通して全一次予混
   合型のバーナに通風すると共に、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前記バーナに供
   給し、且つ、前記バーナの燃焼ガスを加熱対象物を加熱
   させるように流動させる通風ファンと、 前記通風ファンの通風作動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、 前記燃料供給路から前記通風路に供給される燃料の供給
   圧力を設定圧力に自動調整する圧力調整手段と、 前記加熱対象物が目標加熱状態となるように、前記通風
   ファンの通風量を制御する燃焼制御処理を実行する制御
   手段とが設けられている全一次式燃焼バーナの燃焼制御
   装置であって、 前記通風ファンの通風量とその通風量に対応する前記バ
   ーナの基準燃焼量との関係を、燃焼基準関係として記憶
   する燃焼基準関係記憶手段と、 前記通風ファンの通風量を検出するファン通風量検出手
   段と、 前記バーナの実燃焼量を求める燃焼量検出手段とが設け
   られ、 前記制御手段が、前記燃焼制御処理において、 前記ファン通風量検出手段にて検出される前記通風ファ
   ンの通風量と前記燃焼基準関係記憶手段にて記憶されて
   いる燃焼基準関係とに基づいて求められる、その通風量
   での基準燃焼量に対して、前記燃焼量検出手段にて検出
   される実燃焼量が適正範囲を減少側に外れる燃焼量外れ
   が、前記バーナの燃焼量の変更範囲のうちで、境界点を
   境にして燃焼量の大側の範囲においてのみ生じている場
   合には、燃料供給圧異常と判断して、前記バーナの燃焼
   を牽制する牽制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】 前記制御手段が、前記牽制処理として、
   前記バーナの燃焼量の変更範囲のうちで実際に燃焼制御
   する制御範囲を、前記燃焼量外れが生じる前記境界点よ
   りも小側に制限する燃焼量制限処理を実行するように構
   成されている請求項１記載の全一次式燃焼バーナの燃焼
   制御装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段が、前記燃焼量制限処理に
   よって制限した前記制御範囲内で前記バーナの燃焼量を
   変更させたときに、その制限された制御範囲のうちで、
   境界点を境にして燃焼量の大側の範囲においてのみ前記
   燃焼量外れが生じている場合には、前記制御範囲を新た
   な境界点よりも小側に制限するように前記燃焼量制限処
   理を再度実行するように構成されている請求項２記載の
   全一次式燃焼バーナの燃焼制御装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段が、前記境界点が前記変更
   範囲内に定めた設定値以下となった場合には、前記牽制
   処理として、燃焼を停止する安全処理を実行するように
   構成されている請求項２又は３記載の全一次式燃焼バー
   ナの燃焼制御装置。
5. 【請求項５】 前記制御手段が、前記燃焼量制限処理を
   実行した後、設定時間が経過するに伴って、制限した前
   記制御範囲の制限を解除するように構成されている請求
   項２〜４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。
6. 【請求項６】 前記燃焼量検出手段が、前記加熱対象物
   の燃焼ガスからの受熱量に基づいて前記バーナの実燃焼
   量を求めるように構成されている請求項１〜５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。
7. 【請求項７】 前記圧力調整手段が、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
   を大気圧に調整するゼロガバナにて構成されている請求
   項１〜６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。