JP2005308383A - 燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃焼機器の設置環境や部品精度にばらつき等があっても、異常燃焼時の検知精度が安定した燃焼制御装置を提供する。
【解決手段】 バーナ燃焼での炎の温度を検出する火炎温度センサと、所定燃焼状態において火炎の温度を記憶する記憶手段と、所定燃焼時に実火炎温度と記憶手段により記憶された基準火炎温度とを比較する比較手段を備え、追焚燃焼を行える燃焼制御装置であって、上記の追焚燃焼時に、基準火炎温度の記憶を少なくとも１回以上行ってその値を設定し、この値を基準火炎温度として以後固定し、比較手段により基準火炎温度より所定値以上に実火炎温度が上昇した際に、異常燃焼と判定する。また、ガス種の違いを想定する場合は、相対温度と絶対温度の両方での異常燃焼の判定条件とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、燃焼用空気不足を検出し、正常な燃焼を行う機能を有する燃焼制御装置に関する。

給湯器等に用いる燃焼装置において、バーナの燃焼状態を判定する手段として、バーナの燃焼火炎の温度を検出する火炎温度センサを設け、この火炎温度センサが検出する炎の絶対温度をもって燃焼状態を判定するようにしたものが知られている。（特許文献１参照）。
なお、上記の火炎温度と燃焼状態について述べると、正常燃焼状態における火炎温度に比べて、空気不足による異常燃焼状態では火炎温度が高くなる。
特開２００１−３３６７３７号公報

しかし、上記で述べた火炎温度センサは、燃焼装置が設置される環境及び燃料ガスの種類、センサそのものの部品精度、取付け精度等によって、その検出温度が左右される問題があるとともに、給湯器での給湯燃焼は出湯流量及び出湯温度に伴う比例燃焼を行い、燃焼状態が変化するため、火炎温度センサで検出する火炎温度にばらつきがあり、正常燃焼か異常燃焼かの燃焼状態の判定に誤差が発生しやすい問題がある。

本発明は、燃焼機器の設置環境や部品精度にばらつき等があっても、異常燃焼時の検知精度が安定した燃焼制御装置を提供する。

本発明は、次のものに関する。
（１）バーナ燃焼での炎の温度を検出する火炎温度センサと、所定燃焼状態において火炎の温度を記憶する記憶手段と、前記の所定燃焼時に実火炎温度と前記記憶手段により記憶された基準火炎温度とを比較する比較手段を備え、追焚燃焼を行える燃焼制御装置であって、上記の追焚燃焼時に、前記基準火炎温度の記憶を少なくとも１回以上行ってその値を設定し、この値を基準火炎温度として以後固定し、前記比較手段により前記基準火炎温度より所定値以上に実火炎温度が上昇した際に、異常燃焼と判定する燃焼制御装置。
（２）バーナ燃焼での炎の温度を検出する火炎温度センサと、所定燃焼状態において火炎の温度を記憶する記憶手段と、前記の所定燃焼時に実火炎温度と前記記憶手段により記憶された基準火炎温度とを比較する比較手段を備え、追焚燃焼を行える燃焼制御装置であって、上記の追焚燃焼時に、前記基準火炎温度の記憶を少なくとも１回以上行ってその値を設定し、この値を基準火炎温度として以後固定し、前記比較手段により前記基準火炎温度より所定値以上に実火炎温度が上昇し、かつ絶対温度が一定温度以上を示した際に異常燃焼と判定する燃焼制御装置。
（３）火炎温度センサによる火炎温度が、請求項１又は２記載の異常燃焼判定条件を示した際に、送風機の電圧を増加、若しくは燃料ガス量を減少させる請求項１又は２記載の燃焼制御装置。
（作用）

本発明の燃焼制御装置において、基準火炎温度の記憶を、常に最大燃焼が行われることにより燃焼状態が一定の追焚燃焼時に行うため、この基準火炎温度と実火炎温度との相対温度での比較が可能となり、異常燃焼時の検知精度が安定する。

本発明の燃焼制御装置によれば、燃焼機器の設置環境や火炎温度センサ自体の部品精度等にばらつきがあっても、空気不足による異常燃焼時の検知精度が安定して、その状態の的確な判断が可能となる。

本発明の燃焼制御装置における追焚とは、使用者がリモコンの追焚スイッチを押し、追焚きする浴槽に一定量以上の水位が存在することを水位センサが検知し、ポンプが駆動し浴槽往戻配管内を浴槽水が循環する系において、追焚用燃焼部により使用者が設定した温度まで浴槽水を加熱する動作をいう。また、本発明の燃焼制御装置における火炎温度センサによる温度検知には、一定条件の燃焼を所定時間継続させる必要が有る。これは火炎温度センサの材質であるシースの温度飽和時間によるものであって、燃焼状態を検知するためには必須となる。

本発明の燃焼制御装置において、追焚燃焼は設定温度に到達する時間を短縮するため、常に最大燃焼を行う。この最大燃焼により火炎温度が一定する点を活用し、基準火炎温度の記憶は、追焚燃焼時に行われる。
追焚機能を有している燃焼制御装置では、通常１日１回は追焚を行うために、追焚時のみ火炎温度の変化を検出すれば燃焼の安全性は確認可能である。これは、送風機の詰まりや熱交換器の詰まりは徐々に進行すること、つまり数時間単位で急激に詰まることがないことに基づいている。なお、基準火炎温度の記憶は、１回行えば以後行うことがなく、以後は同じ基準火炎温度を使用する。
また、基準火炎温度の記憶は、燃焼機器の送風機の詰まりや熱交換器の詰まりが有り得ない燃焼制御装置取付け直後に追焚を行い、記憶させるのがより好ましい。

なお、火炎温度センサによる火炎温度が基準火炎温度より所定値以上である際には、正常な燃焼へ改善させるために、送風機の電圧を増加、若しくは燃料ガス量を減少させるように制御するのが好ましい。

上記において、火炎温度センサによる火炎温度が基準火炎温度より所定値以上である際にはという場合の「所定値」は、例えば火炎温度センサの組立位置や空燃比のバラツキ等による機体の誤差を考慮すると２００℃程度とするのが好ましい。

さらに、前記した絶対温度が一定温度以上を示した際に異常燃焼と判定するという場合の「一定温度」は、火炎温度センサの耐久性を考慮して６００〜７００℃の範囲を以て「一定温度」とすることができる。

以下、図１〜図６を参照しながら本発明による燃焼制御装置の実施例を説明する。
図１は本発明による燃焼制御装置を備える燃焼機器の実施例を示す概略構成図、図２は本発明の燃焼制御装置における異常燃焼検知に関わる実施例を示すブロック図、図３は本発明の燃焼制御装置における追焚燃焼時の火炎温度記憶の実施例を示すフローチャート、図４は本発明の燃焼制御装置における追焚燃焼時の火炎温度比較の実施例１を示すフローチャートである。

図１及び図２において、燃焼制御装置である給湯付風呂釜本体１での追焚時の水の流れは、浴槽１２より浴槽戻り配管１３ｂを通り、湯温検知の風呂サーミスタ７及び循環水流検知のフロースイッチ８を経由してポンプ６に至る。その後、追焚用熱交換器５ａにて加温された後に浴槽往き配管１３ａにより浴槽１２に戻される。制御装置３は、風呂サーミスタ７及びフロースイッチ８の信号を検出し、図２に示す送風機駆動部１９により、図１中に示す送風機１０を駆動し、給湯用熱交換器４ａ及び給湯用燃焼部４ｂ、同じく追焚用熱交換器５ａ及び追焚用燃焼部５ｂを配した燃焼室に燃焼用空気を供給する。送風機１０が駆動されると、ガス配管に接続された比例電磁弁１１を比例電磁弁駆動部２０により駆動し、燃料ガス量を調節し燃焼量を変化させる。
通常、追焚時における燃焼量は最大燃焼にて一定とし、制御装置３は風呂サーミスタ７の信号を検出し、リモコン２にて設定された温度になるまで一定燃焼を行う。ここで、火炎温度センサ９により検出される火炎温度は、火炎温度検出部１８より記憶部１６にて記憶される。

次に、図１及び図３を用いて本発明による燃焼制御装置の基準火炎温度の記憶について説明すると、リモコン２の追焚スイッチを押し（ステップＳ１）、浴槽１２に一定量以上の水位が存在することを水位センサ１４が検知し、ポンプ６が駆動し浴槽往戻配管１３内を浴槽水が循環する。ここで、追焚用燃焼部５ｂでは最大燃焼となっており、リモコン２にて設定された温度まで浴槽水を加温する。その時、追焚燃焼がｔ_１時間経過後（ステップＳ２）にその時の火炎温度を基準火炎温度として記憶する（ステップＳ３）。もし、ｔ_１時間経過しない場合は、次回追焚燃焼時に記憶を行うこととする。

（実施例１）
さらに、図１及び図４を用いて本発明による燃焼制御装置の基準火炎温度と実火炎温度との比較を説明すると、リモコン２の追焚スイッチを押し（ステップＳ１１）、浴槽１２に一定量以上の水位が存在することを水位センサ１４が検知し、ポンプ６が駆動し浴槽往戻配管１３内を浴槽水が循環する。ここで、追焚用燃焼部５ｂでは最大燃焼となっており、リモコン２にて設定された温度まで浴槽水を加温する。その時、追焚燃焼がｔ_１時間経過（ステップＳ１２）後に、基準火炎温度と実火炎温度の比較を行う（ステップＳ１３）。
この比較の結果、Ｔ_１℃以上の温度上昇が確認されると送風機電圧を増加、若しくは燃焼ガス量の減少を行い（ステップＳ１４）、ｔ_２時間経過（ステップＳ１５）後に、再度基準火炎温度と実火炎温度との比較を行う（ステップＳ１６）。その結果、実火炎温度と基準火炎温度との温度差がＴ_１℃以下であれば、追焚を続行する。なお、基準火炎温度からの温度上昇幅は、機体の誤差を考えると２００℃以上とすることが好ましく、さらにｔ_２時間経過後に温度差がＴ_１℃以上であれば、燃焼を停止させる（ステップＳ１９）。

前述したように、一度基準火炎温度を記憶した燃焼制御装置は、追焚を行う毎に火炎温度の比較を行っている。設定を基準火炎温度と実火炎温度の差が２５０℃以上の差が出たときに異常燃焼とし、異常燃焼判定後、制御装置３は送風機駆動部１９により送風機電圧を基準＋２Ｖ（Ｖ_１）増加、または比例電磁弁駆動部２０により比例電磁弁１１を駆動し、燃料ガス量を減少（インプットダウン）させる（図４に示すステップＳ１４）。異常燃焼判定後の一連の動作を燃焼改善動作と呼ぶ。燃焼改善動作開始後ｔ_２時間経過後、基準火炎温度と実火炎温度の差が２５０℃未満の時は追焚を続行し、２５０℃以上の時は、リモコン２の温度表示部に警告ランプが点滅すると同時にブザーが鳴り、燃焼を停止させる（図４に示すステップＳ１９）。

（実施例２）
上記した実施例１の場合は、ガス種が同一の場合を想定しているが、さらに図５、６を用いてガス種が異なる場合を想定すると、図５に示すガス種違いの特性図に示すように、発熱量の異なるガス種Ａ，Ｂでは、正常時の火炎温度に大きな差が見られるが、異常燃焼となるときの火炎温度はほぼ同一である。ここで、実施例１と同等に相対温度のみでの判定条件とした場合、ガス種Ｂにおいて異常燃焼の判定に誤差が発生する。よって、ガス種の違いを想定する場合、異常燃焼の判定条件は、図６のフローチャートに示すように、実施例１の図４における基準火炎温度からの温度差Ｔ_１の比較（ステップＳ１３）に、実火炎温度と一定温度Ｔ_２との比較を加えた条件（ステップＳ２０、Ｓ２１）とすることが好ましい。なお、実施例２における前記基準火炎温度の記憶は、実施例１と同一であり、前記燃焼改善動作は、判定条件のみ実施例１と異なるが、その他は同一である。

以上述べてきたように、火炎温度センサ９による異常燃焼判定値を同一ガス種では、火炎の絶対温度ではなく、燃焼状態が一定の追焚時に記憶した基準温度との相対温度を判定条件とすることで、異常燃焼判定の精度の向上が図れる。さらに、ガス種の違いを想定する場合は、上記絶対温度と相対温度の両方で判定条件とすることにより、異常燃焼判定の精度の向上が図れるのである。

本発明による燃焼制御装置を備える燃焼機器の実施例を示す概略構成図である。 本発明の燃焼制御装置における異常燃焼検知に関わる実施例を示すブロック図である。 本発明の燃焼制御装置における追焚燃焼時の火炎温度記憶の実施例を示すフローチャートである。 本発明の燃焼制御装置における追焚燃焼時の火炎温度比較の実施例１を示すフローチャートである。 本発明の異常燃焼検知に関わるガス種違いの特性図である。 本発明の燃焼制御装置における追焚燃焼時の火炎温度比較の実施例２を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 給湯付風呂釜本体 ２ リモコン
３ 制御装置 ４ａ 給湯用熱交換器
４ｂ 給湯用燃焼部 ５ａ 追焚用熱交換器
５ｂ 追焚用燃焼部 ６ ポンプ
７ 風呂サーミスタ ８ フロースイッチ
９ 火炎温度センサ １０ 送風機
１１ 比例電磁弁 １２ 浴槽
１３ 浴槽往戻配管 １３ａ 浴槽往き配管
１３ｂ 浴槽戻り配管 １４ 水位センサ
１５ 制御部 １６ 記憶部
１７ 比較部 １８ 火炎温度検出部
１９ 送風機駆動部 ２０ 比例電磁弁駆動部

Claims (3)

1. バーナ燃焼での炎の温度を検出する火炎温度センサと、所定燃焼状態において火炎の温度を記憶する記憶手段と、前記の所定燃焼時に実火炎温度と前記記憶手段により記憶された基準火炎温度とを比較する比較手段を備え、追焚燃焼を行える燃焼制御装置であって、上記の追焚燃焼時に、前記基準火炎温度の記憶を少なくとも１回以上行ってその値を設定し、この値を基準火炎温度として以後固定し、前記比較手段により前記基準火炎温度より所定値以上に実火炎温度が上昇した際に、異常燃焼と判定する燃焼制御装置。
2. バーナ燃焼での炎の温度を検出する火炎温度センサと、所定燃焼状態において火炎の温度を記憶する記憶手段と、前記の所定燃焼時に実火炎温度と前記記憶手段により記憶された基準火炎温度とを比較する比較手段を備え、追焚燃焼を行える燃焼制御装置であって、上記の追焚燃焼時に、前記基準火炎温度の記憶を少なくとも１回以上行ってその値を設定し、この値を基準火炎温度として以後固定し、前記比較手段により前記基準火炎温度より所定値以上に実火炎温度が上昇し、かつ絶対温度が一定温度以上を示した際に異常燃焼と判定する燃焼制御装置。
3. 火炎温度センサによる火炎温度が、請求項１又は２記載の異常燃焼判定条件を示した際に、送風機の電圧を増加、若しくは燃料ガス量を減少させる請求項１又は２記載の燃焼制御装置。
   

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