JP2002061834A - バーナの燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通風路や送風ファンなどへの塵埃の付着によ
る燃焼用空気の供給量の減少を的確に検出し、これに基
づいて目標回転速度を補正することにより、空燃比を適
正値に維持することが可能となるバーナの燃焼制御装置
を提供する。 【解決手段】 バーナの燃焼作動を停止させるために、
送風ファンを設定回転速度で作動させている状態で、燃
料供給状態から供給遮断状態に切り換えた後、バーナの
燃焼停止が停止するまでの燃焼停止時間ｔＮを検出し
て、その燃焼停止時間ｔＮが、予め決められた基準燃焼
停止時間ｔｋよりも設定時間Δｔ以上長い場合には、上
記通風路等への塵埃の付着が発生していると判断して、
燃焼制御における送風ファンの目標回転速度を増加側に
補正する補正処理を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼用のバーナに
供給する燃焼用空気を通風路を通して送風する送風ファ
ンと、燃料を供給する燃料供給路を燃料供給状態と供給
遮断状態とに切り換え自在な燃料供給断続手段と、前記
バーナを燃焼作動させるために、前記燃料供給断続手段
を前記燃料供給状態に切り換え、且つ、前記送風ファン
を目標回転速度に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バーナの燃焼制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】上記バーナの燃焼制御装置では、例えば
燃料供給路を上記通風路に接続するとともに、燃料供給
路に燃料供給断続手段としての電磁駆動式の開閉弁が設
けられ、そして、送風ファンを送風作動させながら、上
記開閉弁を開いて燃料供給路から通風路に供給した燃料
を燃焼用空気と混合してバーナに供給している。しか
し、通風路に塵埃が付着して閉塞が生じたり、送風ファ
ンそのものに塵埃が付着したりすると、送風ファンを目
標回転速度に制御したとしても、送風ファンによってバ
ーナに供給される燃焼用空気の供給量が少なくなって空
燃比が低下し、このとき、燃焼用空気の減少に伴って送
風ファンの送風負荷が軽くなる。

【０００３】そこで、従来では、例えば特開平９−２３
６２５２号公報に示すように、通風路やファンに対する
塵埃の付着を上記送風ファンの負荷の減少によって検出
すると共に、その塵埃の付着によって低下した燃焼用空
気の供給量を増加させるために、送風ファンの目標回転
速度を増加させる補正を行い、それによって空燃比の低
下を防止して、所望の空燃比で良好なバーナの燃焼を維
持できるように構成していた。上記ファンの負荷の減少
を検出する構成について具体的に説明すると、例えば送
風ファンを駆動する直流モータに対する駆動電圧の通流
率を増減変更して、送風ファンを目標回転速度に制御す
るような場合には、目標回転速度に対応する基準通流率
を設定して、その基準通流率と目標回転速度に制御して
いるときの通流率との偏差が設定値を超えると、通風路
やファンに対する塵埃の付着が生じて送風ファンの負荷
が減少したと判断するようにしていた。

【０００４】

【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、通風路や送風ファンに対する塵埃の付着に
よる燃焼用空気の供給量の減少を、ファン駆動電圧の通
流率の変化によって検出するようにしていたので、通流
率が温度条件などの影響を受けて変化する場合には、必
ずしも、上記通流率の変化に基づいて、通風路や送風フ
ァンなどへの塵埃の付着に伴う燃焼用空気の供給量の減
少を的確に検出することができず、従って、上記通流率
の変化に基づいて目標回転速度の補正を行うと、その補
正処理に誤差が生じて、空燃比が適正値からずれるおそ
れがあった。

【０００５】本発明は、上記従来技術の不具合を解消す
るためのもので、その目的は、通風路や送風ファンなど
への塵埃の付着による燃焼用空気の供給量の減少を的確
に検出し、これに基づいて目標回転速度を補正すること
により、空燃比を適正値に維持することが可能となるバ
ーナの燃焼制御装置を提供することにある。

【０００６】

【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、前記バーナが燃焼状態であるか否かを検出する
燃焼状態検出手段が設けられ、前記制御手段が、前記バ
ーナの燃焼作動を停止させるために、前記送風ファンを
設定回転速度で作動させている状態で、前記燃料供給断
続手段を燃料供給状態から供給遮断状態に切り換えたと
き、その切り換え後、前記燃焼状態検出手段が前記バー
ナの燃焼停止を検出するまでの燃焼停止時間を検出し
て、その燃焼停止時間が、予め決められた基準燃焼停止
時間よりも設定時間以上長い場合には、前記目標回転速
度を増加側に補正する補正処理を実行するように構成さ
れている。

【０００７】つまり、燃焼状態検出手段がバーナの燃焼
を検出している状態からバーナの燃焼作動を停止させる
ために、送風ファンを設定回転速度で送風作動させなが
ら燃料供給断続手段を供給遮断状態に切り換えると、そ
の供給遮断状態に切り換えたときに燃料供給路に残って
いる燃料が、送風ファンによって送風される燃焼用空気
とともに通風路を通ってバーナに送られている間はバー
ナの燃焼が継続し、燃料供給路内の残存燃料がバーナに
て燃焼されてしまうとバーナの燃焼が停止することにな
るが、この場合において、通風路や送風ファンなどに塵
埃が付着して燃焼用空気の送風量が減少していると、上
記燃料供給路内の残存燃料がバーナに送られて燃焼され
て燃焼停止するまでに長い時間を要するので、燃料供給
の遮断からバーナの燃焼停止までの燃焼停止時間が予め
決められた基準燃焼停止時間よりも設定時間以上長い場
合には、通風路や送風ファンなどに塵埃が付着して送風
ファンによる燃焼用空気の送風量が減少していると判断
して、前記燃焼制御処理における目標回転速度を増加側
に補正する補正処理を実行する。

【０００８】従って、通風路や送風ファンなどへ塵埃の
付着により燃焼用空気の供給量が減少したか否かを、バ
ーナの燃焼停止作動における燃料供給の遮断から燃焼停
止までの時間の長短によって、直接検出するようにした
から、通風路や送風ファンなどへの塵埃の付着による燃
焼用空気の供給量の減少を的確に検出することができ、
これに基づいて目標回転速度を補正することにより、空
燃比を適正値に維持することが可能となるバーナの燃焼
制御装置が提供される。

【０００９】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、前記燃焼停止
時間の前記基準燃焼停止時間からの偏差が限界値を超え
る場合には、前記送風ファンの送風異常を判別するよう
に構成されている。つまり、燃料供給の遮断からバーナ
の燃焼停止までの時間と前記基準燃焼停止時間との偏差
が限界値を超えて、バーナの燃焼停止時間が大幅に長く
なるような場合には、通風路や送風ファンなどに多量の
塵埃が付着していると判断して、送風ファンの送風異常
を判別するのである。従って、通風路や送風ファンなど
に多量の塵埃が付着して、通風路が閉塞状態になった
り、送風ファンが円滑に送風作動しなくなって、送風効
率が著しく低下している場合に、その送風効率の低下を
送風ファンの送風異常として的確に判別することがで
き、もって、請求項１に記載のバーナの燃焼制御装置の
好適な手段が得られる。

【００１０】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
又は２に記載の発明において、前記制御手段が、前記バ
ーナの設置初期において検出した前記燃焼停止時間を不
揮発性の記憶手段に記憶させ、且つ、その記憶した基準
燃焼停止時間の情報を用いて前記補正処理を実行するよ
うに構成されている。つまり、バーナの設置初期におい
て前記燃焼停止時間を検出して、その検出した燃焼停止
時間を前記基準燃焼停止時間として不揮発性の記憶手段
に記憶させ、その後のバーナの燃焼作動停止において検
出される燃焼停止時間が上記記憶させた基準燃焼停止時
間よりも設定時間以上長い場合には、前記目標回転速度
を増加側に補正する補正処理を実行する。従って、燃焼
装置が正常に設置され、且つ、通風路や送風ファンなど
に塵埃が付着していないバーナの設置初期において検出
した燃焼停止時間を基準燃焼停止時間として用いて、バ
ーナの燃焼作動時間の累積に伴って通風路や送風ファン
などに塵埃が付着して上記燃焼停止時間が長くなったこ
とを的確に検出することができ、もって、請求項１又は
２に記載のバーナの燃焼制御装置の好適な手段が得られ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係るバーナの燃焼制御装
置を給湯装置に適用した場合の実施の形態について図面
に基づいて説明する。図１に示すように、給湯装置は、
給湯器Ａ、給湯器Ａの動作を制御する制御部Ｈ、及び、
制御部Ｈに制御指令を与えるリモコンＲなどから構成さ
れている。給湯器Ａには、燃焼室内に設けられた燃焼用
のバーナ１と、このバーナ１の燃焼によって水を加熱す
る熱交換器２と、バーナ１に供給する燃焼用空気を通風
路２を通して送風するとともに燃焼排ガスを燃焼室外に
排出する送風ファン３と、この送風ファン３を駆動する
ためのファンモータ４などが設けられている。尚、４ａ
は、ファン３の回転速度を検出する回転速度センサであ
る。

【００１２】前記熱交換器２には、加熱用の水を供給す
る給水路５と、この熱交換器２で加熱された後の湯を給
湯する給湯路６とが接続され、この給湯路６には、台所
や浴槽などへ給湯するための給湯栓７が設けられてい
る。給水路５には、熱交換器２への通水量を検出する水
量センサ８と、熱交換器２への入水温度を検出する入水
温センサ９とが設けられ、給湯路６には、熱交換器２か
らの出湯温度を検出する出湯温センサ１０が設けられて
いる。

【００１３】前記通風路２０には、一般家庭用のガス供
給管に接続されて、燃料ガスを供給する燃料供給路とし
てのガス供給路１１が接続され、このガス供給路１１に
は、燃料ガスの供給を断続する２つの電磁式開閉弁１
２，１３と、燃料ガスの供給量を調整してバーナ１の燃
焼量Ｉｐを調整する電磁式ガス比例弁１４とが設けられ
ている。従って、上記開閉弁１２，１３にて、ガス供給
路１１を燃料供給状態と供給遮断状態とに切り換え自在
な燃料供給断続手段が構成されている。また、バーナ１
には、点火用のイグナイタ１５と着火を検出するフレー
ムロッド１６が設けられている。従って、このフレーム
ロッド１６にて、バーナ１が燃焼状態であるか否かを検
出する燃焼状態検出手段が構成されている。

【００１４】前記リモコンＲは、有線または無線によっ
て制御部Ｈに通信可能に構成され、リモコンＲには、給
湯装置の運転開始と停止とを指示する運転スイッチ１
７、目標給湯温度を設定する温度設定スイッチ１８、目
標給湯温度などを表示する温度表示部１９、バーナ１の
燃焼状態を示す燃焼ランプ２２などが設けられている。

【００１５】前記制御部Ｈには、リモコンＲからの指令
情報や、回転速度センサ４ａ、水量センサ８、入水温セ
ンサ９、出湯温センサ１０、及びフレームロッド１６か
らの検出情報が入力される一方、制御部Ｈからは、ファ
ンモータ４、開閉弁１２，１３、ガス比例弁１４、及び
イグナイタ１５に対する駆動信号が出力されている。ま
た、制御部Ｈには、情報記憶用の不揮発性の記憶手段と
しての不揮発性メモリＭが備えられている。

【００１６】そして、制御部Ｈは、前記温度設定スイッ
チ１８による目標給湯温度の設定情報や、水量センサ
８、入水温センサ９、出湯温センサ１０の各検出情報に
基づいてバーナ１の燃焼量Ｉｐを演算して、その演算し
た燃焼量Ｉｐに応じたガス供給量になるように前記ガス
比例弁１４の開度を調節するとともに、前記開閉弁１
２，１３の開閉駆動、及びイグナイタ１５の作動を制御
する。

【００１７】また、制御部Ｈは、上記演算した燃焼量Ｉ
ｐに応じて送風ファン３の目標回転速度Ｎｓを設定し
て、回転速度センサ４ａにて検出される送風ファン３の
回転速度が上記目標回転速度Ｎｓになるように、ファン
モータ４への駆動電力を調整する。具体的には、図２に
示すように、燃焼量Ｉｐに対する目標回転速度Ｎｓの関
係が、最大燃焼量と最小燃焼量との間の燃焼量変動範囲
において直線Ｌｋ０によって設定されている。尚、この
燃焼量Ｉｐと目標回転速度Ｎｓとの関係は前記不揮発性
メモリＭに予め記憶されている。

【００１８】上記ファン駆動電力の調整は、図３に示す
ように、所定周期に設定された駆動周期Ｔ毎にファン駆
動電圧信号をファンモータ４に対して出力するととも
に、駆動周期Ｔに対する駆動信号のオン時間ｔｄの比
（通流率という）を変化させることにより、送風ファン
３の回転速度を速くするときは通流率を大きくし、送風
ファン３の回転速度を遅くするときは通流率を小さくす
るように、通流率を変更制御している。

【００１９】従って、前記制御部Ｈを利用して、前記バ
ーナ１を燃焼作動させるために、前記開閉弁１２，１３
を前記燃料供給状態（開状態）に切り換え、且つ、前記
送風ファン３を目標回転速度Ｎｓに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。

【００２０】そして、上記制御手段１００が、バーナ１
の燃焼作動を停止させるために、前記送風ファン３を設
定回転速度で作動させている状態で、前記開閉弁１２，
１３を燃料供給状態（開状態）から供給遮断状態（閉状
態）に切り換えたとき、その切り換え後、前記フレーム
ロッド１６がバーナ１の燃焼停止を検出するまでの燃焼
停止時間ｔＮを検出して、その燃焼停止時間ｔＮが、予
め決められた基準燃焼停止時間ｔｋよりも設定時間（以
下、設定値Δｔで示す）以上長い場合には、前記目標回
転速度Ｎｓを増加側に補正する補正処理を実行する。具
体的には、図２に示すように、燃焼量Ｉｐに対する目標
回転速度Ｎｓの関係を、前記直線Ｌｋ０のデータから回
転速度大側に移動させた直線Ｌｋ１のデータに変更す
る。さらに、制御手段１００が、上記燃焼停止時間ｔＮ
の基準燃焼停止時間ｔｋからの偏差｜ｔＮ−ｔｋ｜が限
界値Δｔｍａｘを超える場合には、送風ファン３の送風
異常を判別するように構成されている。

【００２１】また、上記制御手段１００が、バーナ１の
設置初期において検出した前記燃焼停止時間ｔＮを前記
基準燃焼停止時間ｔｋとして前記不揮発性メモリＭに記
憶させ、且つ、その記憶した基準燃焼停止時間ｔｋの情
報を用いて前記補正処理を実行するように構成されてい
る。尚、バーナ１の累積燃焼時間が短い（例えば累積燃
焼時間が５〜１３時間まで）であれば、バーナ１の設置
初期であるとする。

【００２２】具体的に説明すると、図４（イ）には、上
記偏差｜ｔＮ−ｔｋ｜が設定値Δｔよりも小さいので、
前記目標回転速度Ｎｓの補正処理を行わない場合を示
し、（ロ）には、上記偏差｜ｔＮ−ｔｋ｜が設定値Δｔ
よりも大きいが限界値Δｔｍａｘを超えていないので、
上記目標回転速度Ｎｓの補正処理を行う場合を示し、
（ハ）には、上記偏差｜ｔＮ−ｔｋ｜が限界値Δｔｍａ
ｘを超えているので、送風ファン３の送風異常を判別す
る場合を示す。

【００２３】次に、制御部Ｈによる給湯制御動作につい
て、図５及び図６のフローチャートに基づいて説明す
る。リモコンＲの運転スイッチ１７を入れると給湯可能
な状態となり、この状態で給湯栓７を開けて、給水路５
内を水が通過し水量センサ８による検出通水量が所定の
設定水量以上になると、予め設定されているプリパージ
時間の間、送風ファン３を作動させるプリパージ用制御
を実行する。尚、このプリパージ用制御では、回転速度
センサ４ａの検出回転速度Ｎｘがプリパージ用の設定回
転速度になるように、ファンモータ４の通流率を調整す
る。

【００２４】その後、２つの開閉弁１２，１３とガス比
例弁１４を開弁してイグナイタ１５により点火し、火移
りをフレームロッド１６で確認してバーナ１の燃焼を開
始させる点火処理を行い、さらに、前記演算した燃焼量
Ｉｐに基づくガス比例弁１４の開度調節、及び、回転速
度センサ４ａの検出回転速度Ｎｘが、バーナ１の燃焼量
Ｉｐに対応する目標回転速度Ｎｓになるように、通流率
を調整してファンモータ４を駆動する湯温制御を実行す
る。そして、運転スイッチ１７がオフされるか、又は、
給湯栓７を閉じて水量センサ８による検出通水量が所定
の設定水量以下になるまで、上記湯温制御を繰り返し実
行する。

【００２５】運転スイッチ１７がオフされるか、又は、
水量センサ８による検出通水量が所定の設定水量以下に
なると、バーナ１の燃焼を停止させるために、２つの開
閉弁１２，１３を閉弁して燃料供給を遮断するととも
に、予め設定されているポストパージ時間が経過するま
で、送風ファン３を作動させるポストパージ用制御と、
燃焼停止時間検出・回転速度補正処理を実行する。この
ポストパージ用制御においても、回転速度センサ４ａに
よる検出回転速度Ｎｘがポストパージ用の設定回転速度
になるように、ファンモータ４の通流率を調整する。

【００２６】上記燃焼停止時間検出・回転速度補正処理
では、バーナ１の燃焼が停止したか否かを検出して、バ
ーナ１の燃焼が停止したときは、バーナ１の設置初期で
あれば、前記開閉弁１２，１３の閉弁による燃料供給遮
断からバーナ１の燃焼停止までの時間として検出した燃
焼停止時間ｔＮを基準燃焼停止時間ｔｋとして前記不揮
発性メモリＭに記憶させる。バーナ１の設置初期でなけ
れば、検出した燃焼停止時間ｔＮと上記記憶させた基準
燃焼停止時間ｔｋとの偏差が設定値Δｔよりも大きいか
否かを判断し、その偏差が設定値Δｔよりも大きい場合
はさらに限界値Δｔｍａｘよりも大きいか否かを判断す
る。そして、上記偏差が設定値Δｔと限界値Δｔｍａｘ
との間にあれば、前記目標回転速度Ｎｓの補正を行い、
上記偏差が限界値Δｔｍａｘよりも大きければ、送風異
常と判別して、前記燃焼ランプを点滅作動させて警報作
動させた後、給湯装置の運転を停止する。

【００２７】〔別実施形態〕上記実施形態においては、
燃焼停止時間ｔＮが基準燃焼停止時間ｔｋよりも設定時
間以上長いか否かを判断する場合に、設定時間として１
つの設定時間Δｔを設定して、燃焼停止時間ｔＮが基準
燃焼停止時間ｔｋよりも上記１つの設定時間Δｔ以上長
くなると、１回だけ目標回転速度を増加側に補正するよ
うにしたが、これ以外に、上記設定時間を複数段階に設
定して、燃焼停止時間ｔＮが基準燃焼停止時間ｔｋより
もその複数段階の各設定時間よりも長くなる毎に、目標
回転速度を増加側に補正するようにしてもよい。

【００２８】上記実施形態においては、燃料供給路１１
を燃焼用空気を送風する通風路２０に接続するようにし
たが、これ以外に、燃料供給路１１をバーナ１に直接接
続するようにしてもよく、また、通風路２０に接続する
場合も、送風ファン３の位置よりも送風方向の上手側箇
所に接続させるようにしてもよく、バーナ１に対する燃
料供給路１１の接続形式は種々変更できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】給湯装置の全体構成を示すブロック図

【図２】バーナの燃焼量と送風ファンの目標回転速度と
の関係を示すグラフ

【図３】送風ファンの駆動信号を示す図

【図４】燃焼停止時間の基準燃焼停止時間との比較状態
を示す図

【図５】制御作動のフローチャート

【図６】制御作動のフローチャート

【符号の説明】

１ バーナ ３ 送風ファン １１ 燃料供給路 １２，１３ 燃料供給断続手段 １６ 燃焼状態検出手段 ２０ 通風路 １００ 制御手段 Ｍ 記憶手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K003 JA02 JA12 KA05 KB02 LA06 LA08 NA04 NA07 RA04 3K005 WA01 WB05 WC01 YA07 YA24

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼用のバーナに供給する燃焼用空気を
   通風路を通して送風する送風ファンと、 燃料を供給する燃料供給路を燃料供給状態と供給遮断状
   態とに切り換え自在な燃料供給断続手段と、 前記バーナを燃焼作動させるために、前記燃料供給断続
   手段を前記燃料供給状態に切り換え、且つ、前記送風フ
   ァンを目標回転速度に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バーナの燃焼制御装置であ
   って、 前記バーナが燃焼状態であるか否かを検出する燃焼状態
   検出手段が設けられ、 前記制御手段が、前記バーナの燃焼作動を停止させるた
   めに、前記送風ファンを設定回転速度で作動させている
   状態で、前記燃料供給断続手段を燃料供給状態から供給
   遮断状態に切り換えたとき、その切り換え後、前記燃焼
   状態検出手段が前記バーナの燃焼停止を検出するまでの
   燃焼停止時間を検出して、その燃焼停止時間が、予め決
   められた基準燃焼停止時間よりも設定時間以上長い場合
   には、前記目標回転速度を増加側に補正する補正処理を
   実行するように構成されているバーナの燃焼制御装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段が、前記燃焼停止時間の前
   記基準燃焼停止時間からの偏差が限界値を超える場合に
   は、前記送風ファンの送風異常を判別するように構成さ
   れている請求項１記載のバーナの燃焼制御装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段が、前記バーナの設置初期
   において検出した前記燃焼停止時間を不揮発性の記憶手
   段に記憶させ、且つ、その記憶した基準燃焼停止時間の
   情報を用いて前記補正処理を実行するように構成されて
   いる請求項１又は２記載のバーナの燃焼制御装置。