JP2010096427A

JP2010096427A - 燃焼装置

Info

Publication number: JP2010096427A
Application number: JP2008267588A
Authority: JP
Inventors: Takuji Koshiro; 卓史小代; Yosuke Suzuki; 陽介鈴木
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2008-10-16
Filing date: 2008-10-16
Publication date: 2010-04-30
Anticipated expiration: 2028-10-16
Also published as: JP5177540B2

Abstract

【課題】目標燃焼量を低負荷側から高負荷側まで切り替えてガスバーナを燃焼させる際に、燃焼炎センサが過熱により破損することを防止しつつ、ガスバーナの燃焼状態の悪化を抑制するように、ファンの回転速度を補正することができる燃焼装置を提供する。
【解決手段】ファン回転速度補正手段８５ｂは、暖房ガスバーナ２１の燃焼量設定範囲を、給気・排気閉塞の度合が大きくなるほど、暖房ガスバーナ２１の燃焼時の熱電対２４の検出温度が高くなる関係が成立する範囲を想定して設定した、所定燃焼量以上の高負荷燃焼量域と、該高負荷燃焼量域未満の低負荷燃焼量域とに二分して扱い、暖房ガスバーナ２１が低負荷燃焼量域内の目標燃焼量により燃焼しているときに、熱電対２４の検出温度が第１判定温度以上となったときには、目標燃焼量が小さいほど補正率を高くしてファン７１の回転速度を増加させる第１の回転速度補正を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガスバーナに燃焼用空気を供給すると共にガスバーナの燃焼排ガスを排出するファンの回転速度を、ガスバーナの燃焼炎の温度に応じて補正する機能を備えた燃焼装置に関する。

従来より、例えば、給湯機能と浴槽内の湯の追焚き機能を有するガス給湯装置において、追焚き用のガスバーナの燃焼炎の温度を熱電対の起電力により検出して、ガスバーナに燃焼用空気を供給すると共にガスバーナの燃焼排ガスを排出するファンの回転速度を補正するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、ガスバーナに実際に供給される燃焼用空気の量と、目標とする燃焼量での燃焼に必要な燃焼用空気の量との比である空気比λ（実際の供給空気量／必要空気量）と、熱電対の起電力との関係は、λ＝１付近で起電力が最大となる上に凸の２次曲線となる。そこで、熱電対の起電力Ｖ（空気比λに対応する）と、基準空気比λ_０に対応する基準電圧Ｖ_０とを比較することによって、ガスバーナの燃焼用空気の供給経路又は燃焼排ガスの排出経路の閉塞（以下、給気・排気閉塞という）による燃焼用空気の不足度合を検知することができる。

そして、熱電対の起電力Ｖと基準電圧Ｖ_０との差を解消するように、ファンの回転速度を増加する補正を行うことによって、ガスバーナに対する燃焼用空気の供給不足を抑制して、ガスバーナの燃焼状態を良好に保つことができる。
特開２００４−１１９３７号公報

上述したように、給気・排気閉塞によるガスバーナの燃焼用空気の不足を検出して、ファンの回転速度を増加する補正を行うことによって、燃焼用空気の不足によるガスバーナの燃焼状態の悪化を抑制することができる。しかし、ガスバーナの燃焼状態が悪化する要因としては、給気・排気閉塞による燃焼用空気の供給不足の他に、燃料ガスの供給管に設けられた開度変更弁のダイヤフラムの経時的な硬化による燃料ガスの供給量の増加も考えられる。

そして、開度変更弁のダイヤフラムの硬化が生じた場合、開度変更弁の開度が大きくなるガスバーナの燃焼量が大きい範囲（高負荷燃焼量域）では、燃料ガスが増加する割合は僅なものとなる。それに対して、開度変更弁の開度が小さくなるガスバーナの燃焼量が小さい範囲（低負荷燃焼量域）では、燃料ガスの供給量が増加する割合が大きくなる。

この場合、低負荷側ではガスバーナの燃焼良好域が広くなるため、燃料ガスの供給量が増加してもガスバーナの燃焼状態は悪化し難いが、燃焼炎の温度が上昇して熱電対等の炎温度センサが高温になり易い。

そこで、本発明は、目標燃焼量を低負荷燃焼量域から高負荷燃焼量域まで切り替えてガスバーナを燃焼させる際に、炎温度センサが過熱により破損することを防止しつつ、ガスバーナの燃焼状態の悪化を抑制するように、ファンの回転速度を補正することができる燃焼装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、給気口及び排気口と連通した燃焼室と、該燃焼室内に設けられたバーナと、前記給気口から燃焼用空気を取り込んで前記バーナに供給すると共に、前記バーナの燃焼排ガスを前記排気口から排出するファンと、前記バーナに燃焼ガスを供給するガス供給管と、前記ガス供給管の開度を変更する開度変更弁と、所定の燃焼量範囲内で目標燃焼量を決定する目標燃焼量決定手段と、前記ファンの回転速度を前記目標燃焼量に応じた回転速度に制御するファン制御手段と、前記開度変更弁の開度を前記目標燃焼量に応じた開度に制御する開度変更弁制御手段と、前記バーナの燃焼炎の温度を検出する炎温度センサと、前記炎温度センサの検出温度に応じて、前記ファンの回転速度を補正するファン回転速度補正手段とを備えた燃焼装置の改良に関する。

そして、前記ファン回転速度補正手段は、前記燃焼量設定範囲を、前記給気口から前記ガスバーナへの燃焼用空気の供給経路又は前記ガスバーナから前記排気口への燃焼排ガスの排出経路の閉塞度合が大きくなるほど、前記ガスバーナ燃焼時の前記炎温度センサの検出温度が高くなる関係が成立する範囲を想定して設定した、所定燃焼量以上の高負荷燃焼量域と、該所定燃焼量未満の低負荷燃焼量域とに二分して扱い、前記ガスバーナが前記低負荷燃焼量域内の目標燃焼量により燃焼しているときに、前記炎温度センサの検出温度が第１判定温度以上となったときには、目標燃焼量が小さいほど補正率を高くして前記ファンの回転速度を増加させる第１の回転速度補正を行うことを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記ガスバーナの燃焼量が前記低負荷燃焼量域にあるときは、前記ガスバーナの燃焼良好域が広くなる。そのため、前記ガスバーナの燃焼量が前記低負荷燃焼量域にあるときに、前記目標燃焼量が給気・排気閉塞による燃焼用空気の供給量の減少や、前記開度変更弁の経時劣化による燃料ガスの供給量の増加が生じても、前記ガスバーナの燃焼状態の悪化は生じ難い。しかし、炎温度センサ自体が高温になり易くなる。

そこで、前記ファン回転速度補正手段は、前記目標燃焼量が前記低負荷燃焼量域にあるときに、前記炎温度センサの検出温度が前記第１判定温度以上となったときには、前記目標燃焼量が小さいほど補正率を高くして前記ファンの回転速度を増加させる前記第１の回転速度補正を行う。これにより、前記低負荷燃焼量域における前記ガスバーナに対する燃焼用空気の供給量が増加して、前記炎温度センサの温度の上昇が抑制されるため、過熱による前記炎温度センサの破損を防止することができる。

そして、前記開度変更弁の経時劣化が生じた場合、前記ガスバーナの燃焼量が小さいほど（前記開度変更弁の開度が小さいほど）、燃料ガスの過剰率が高くなって前記炎温度センサの温度が上昇し易くなる特性がある。そのため、前記目標燃焼量が小さいほど補正率を高くして前記ファンの回転速度を増加させる前記第１の回転速度補正を行うことにより、この特性に合わせて前記ガスバーナの燃焼用空気の供給量を増加させて、前記ガスバーナの良好な燃焼状態を維持することができる。

また、前記ファン回転速度補正手段は、前記ガスバーナが前記高負荷燃焼量域内の目標燃焼量により燃焼しているときに、前記炎温度センサの検出温度が前記第１判定温度よりも低い第２判定温度以上となったときには、前記目標燃焼量が大きいほど補正率を高くして前記ファンの回転速度を増加させる第２の回転速度補正を行うことを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記ガスバーナの燃焼量が前記高負荷燃焼量域にあるときは、前記給気口から前記ガスバーナへの燃焼用空気の供給経路又は前記ガスバーナから前記排気口への燃焼排ガスの排出経路の閉塞（以下、給気・排気閉塞という）の度合が大きくなるほど、前記ガスバーナ燃焼時の前記炎温度センサの検出温度が高くなる関係が成立する。また、前記ガスバーナの燃焼量が前記高負荷燃焼量域にあるときは、前記開度変更弁の経時劣化による燃料ガスの増加の影響は小さくなる。

そこで、前記ファン回転速度補正手段は、前記目標燃焼量が前記高負荷燃焼量域にあるときに、前記炎温度センサの検出温度が前記第２判定温度以上となったときには、前記目標燃焼量が大きいほど補正率を高くして前記ファンの回転速度を増加させる前記第２の回転速度補正を行う。これにより、給気・排気閉塞の塞度合に応じて、前記ファンによる前記ガスバーナに対する燃焼用空気の供給量を増加させ、前記ガスバーナの燃焼状態を良好に維持することができる。

また、前記ファン回転速度補正手段は、前記第１の回転速度補正を行った状態で、目標燃焼量が前記低負荷燃焼量域から前記高負荷燃焼量域に移行したときに、前記炎温度センサの検出温度が前記第２判定温度以上となったときには、前記第１の回転速度補正を行った回転速度に対して、さらに前記第２の回転速度補正を行うことを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記第１の回転速度補正により、前記開度変更弁の経時劣化による燃料ガスの増加によって、前記炎温度センサの温度が上昇することを抑制すると共に、前記第２の回転速度補正により、給気・排気閉塞の度合に応じて前記ガスバーナに対する燃焼用空気の供給量を増加させて、前記ガスバーナの燃焼状態を良好に維持することができる。

また、前記ファン回転速度補正手段は、前記第２の回転速度補正を行った状態で、目標燃焼量が前記高負荷燃焼量域から前記低負荷燃焼量域に移行したときに、前記炎温度センサの検出温度が前記第１判定温度以上となったときには、前記第２の回転速度補正を行った回転速度に対して、さらに前記第１の回転速度補正を行うことを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記第２の回転速度補正により、給気・排気閉塞が生じたときに、前記ガスバーナの燃焼量により変化する閉塞の影響度に応じて、前記ファンによる前記ガスバーナに対する燃焼用空気の供給量を増加させることができる。また、それと共に、前記第１の回転速度補正により、前記開度変更弁の経時劣化による燃料ガスの供給量が増加したときに、前記ガスバーナの燃焼量により変化する前記開度変更弁の経時劣化の影響度に応じて、前記ガスバーナに対する燃焼用空気の供給量を増加させて、前記炎温度センサの温度上昇を防止することができる。

また、前記ファン回転速度補正手段は、前記第１の回転速度補正において、前記燃焼量設定範囲の最小燃焼量に対する前記ファンの回転速度の補正率を第１所定値とし、前記燃焼量設定範囲の最大燃焼量に対する前記ファンの回転速度の補正率を前記第１所定値よりも小さい第２所定値として、燃焼量が前記最小燃焼量から前記最大燃焼量まで増加するに従って、前記ファンの回転速度の補正率を前記第１所定値から前記第２所定値まで直線的に減少させることを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記第１所定値と前記第２所定値を設定することにより、前記ガスバーナの目標燃焼量が小さいほど補正率を高くして前記ファンの回転速度を増加させる前記第１の回転速度補正を、容易に行うことができる。

また、前記ファン回転速度補正手段は、前記第２の回転速度補正において、前記燃焼量設定範囲の最小燃焼量に対する前記ファンの回転速度の補正率を第３所定値とし、前記燃焼量設定範囲の最大燃焼量に対する前記ファンの回転速度の補正率を前記第３所定値よりも大きい第４所定値として、燃焼量が前記最小燃焼量から前記最大燃焼量まで増加するに従って、前記ファンの回転速度の補正率を前記第３所定値から前記第４所定値まで直線的に増加させることを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記第３所定値と前記第２所定値を設定することにより、前記ガスバーナの目標燃焼量が大きいほど補正率を高くして前記ファンの回転速度を増加させる前記第２の回転速度補正を、容易に行うことができる。

本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図７を参照して説明する。

図１は本発明の燃焼装置である複合熱源機の全体構成図であり、本実施の形態の複合熱源機は、給水管から供給される水を加熱して給湯管に供給する給湯機能と、温水暖房端末機（床暖房機や温風暖房機等）に温水循環回路を経由して温水を供給する暖房機能とを有している。

図１を参照して、複合熱源機は給湯燃焼部１と暖房燃焼部２とにより構成され、給湯燃焼部１は、給湯燃焼室１０に収容された給湯ガスバーナ１１、給湯燃焼室１０の上方に設けられて給湯ガスバーナ１１により加熱される給湯熱交換器１２、給湯ガスバーナ１１に点火するための点火電極１４、給湯ガスバーナ１１の燃焼炎を検知するフレームロッド１３、給湯熱交換器１２の上流側に接続された給水管１６、給湯熱交換器１２の下流側に接続された給湯管１５、給湯熱交換器１２をバイパスして給水管１６と給湯管１５を連通するバイパス管１７、給湯熱交換器１２の出口付近に設けられて給湯熱交換器１２から出湯される湯の温度を検出する給湯熱交サーミスタ１８、及び給湯管１５とバイパス管１７との接続箇所の下流側に設けられて給湯管１５から供給される湯の温度を検出する給湯サーミスタ１９を備えている。

さらに、給湯燃焼部１は、給湯ガスバーナ１１と接続されたガス供給管５０に設けられた電磁弁５２と比例弁５１を備えている。電磁弁５２はガス供給管５０を開閉し、比例弁５１はガス供給管５０の開度を変更して給湯ガスバーナ１１への燃料ガスの供給量を変更する。

次に、暖房燃焼部２は、暖房燃焼室２０（本発明の燃焼室に相当する）に収容された暖房ガスバーナ２１（本発明のガスバーナに相当する）、暖房燃焼室２０の上方に設けられて暖房ガスバーナ２１により加熱される暖房熱交換器２２、暖房ガスバーナ２１に点火するための点火電極２５、暖房ガスバーナ２１の燃焼炎を検知するフレームロッド２３、暖房ガスバーナ２１の燃焼炎の温度を検出する熱電対２４（本発明の炎温度センサに相当する）、暖房熱交換器２２と温水暖房端末４０とを接続する暖房循環回路２７、暖房循環回路２７内の湯水を循環させる暖房ポンプ２９、暖房熱交換器２２から暖房循環回路２７に供給される温水の温度を検出する暖房熱交サーミスタ３０、及び温水暖房端末４０への温水の供給／停止を切り替える通水弁４１を備えている。

さらに、暖房燃焼部２は、暖房ガスバーナ２１と接続されたガス供給管６０（本発明のガス供給管に相当する）に設けられた電磁弁６２と比例弁６１（本発明の開度変更弁に相当する）を備えている。電磁弁６２はガス供給管６０を開閉し、比例弁６１はガス供給管５０の開度を変更して暖房ガスバーナ２１への燃料ガスの供給量を変更する。

また、複合熱源機は、給湯バーナ１１と暖房バーナ２１の燃焼用空気を給気口７２から吸入して供給すると共に、給湯バーナ１１と暖房バーナ２１の燃焼排ガスを排気口７０から排出するファン７１と、ファン７１の回転速度を検出する回転速度センサ７３と、複合熱源機の作動を制御するコントローラ８０と、熱源機の運転条件の設定等を行なうためのリモコン９０を備えている。

コントローラ８０は、マイクロコンピュータ等により構成された電子ユニットであり、このマイクロコンピュータに複合熱源機の制御用プログラムを実行させることによって、コントローラ８０は、給湯燃焼部１を制御する給湯制御部８１ａ及び暖房燃焼部２を制御する暖房制御部８１ｂとして機能する。

給湯制御部８１ａの目標燃焼量決定手段８２ａは、リモコン９０により設定された目標給湯温度の湯が給湯管１５から供給されるように、給湯熱交サーミスタ１８及び給湯サーミスタ１９の検出温度に基づいて、給湯ガスバーナ１１の目標燃焼量を決定する。そして、ファン制御手段８３ａは、目標燃焼量に応じたファンの目標回転速度を決定し、比例弁制御手段８４ａは目標回転速度に対応する燃料ガスの供給量が得られる比例弁５１の目標開度を決定する。

ファン制御手段８３ａは、基本的には、回転速度センサ７３による検出速度が目標回転速度と一致するように、ファン７１に対する通電量を制御する。また、比例弁制御手段８３ａは、目標開度が得られるように比例弁５１に対する通電量を制御する。

ファン回転速度補正手段８５ａは、給気口７２から給湯ガスバーナ１１と暖房ガスバーナ２１への燃焼用空気の供給経路、及び給湯ガスバーナ１１と暖房ガスバーナ２１から排気口７０への燃焼排ガスの排気経路の閉塞（以下、給気・排気閉塞という）を検知して、ファン制御手段８３ａにより制御されるファン７１の回転速度を増加させる補正を行う。

ファン回転速度補正手段８５ａは、回転速度センサ７３による検出速度が目標回転速度と一致するように、ファン制御手段８３ａによりファン７１に対する通電量を制御したときの当該通電量の変化により、給気・排気閉塞の閉塞度合を検知する。給気・排気閉塞が進むに従って、目標回転速度を得るために必要となるファン７１に対する通電量が減少するため、ファン回転速度補正手段８５ａは、この通電量の減少分に従ってファン制御手段８３ａにより制御されるファン７１の回転速度を増加させる補正を行う。

次に、暖房制御部８１ｂの目標燃焼量決定手段８２ｂ（本発明の目標燃焼量決定手段に相当する）は、温水暖房端末機４０に所定温度（例えば、温水暖房端末機４０が温風暖房機であるときは８０℃、温水暖房端末機４０が床暖房パネルであるときは６０℃）の湯が供給されるように、暖房熱交サーミスタ３０の検出温度に基づいて、暖房ガスバーナ２１の燃焼量を決定する。

そして、ファン制御手段８３ｂ（本発明のファン制御手段に相当する）は、目標燃焼量に応じたファン７１の目標回転速度を決定し、比例弁制御手段８４ｂ（本発明の開度変更弁制御手段に相当する）は目標回転速度に対応する燃料ガスの供給量が得られる比例弁６１の目標開度を決定する。

そして、ファン制御手段８３ｂは、基本的には、回転速度センサ７３による検出速度が目標回転速度と一致するように、ファン７１に対する通電量を制御する。また、比例弁制御手段８４ｂは、目標開度が得られるように比例弁６１に対する通電量を制御する。

また、ファン回転速度補正手段８５ｂは、給気・排気閉塞及び比例弁６１の経時劣化による燃料ガスの供給量の増加を、熱電対２４による検出温度により検知して、ファン７１の回転速度を増加させる補正を行う。

なお、給湯運転と暖房運転が同時に実行されている場合には、給湯制御部８１ａの燃焼条件決定手段８２ａにより決定された目標回転速度となるように、ファン制御手段８３ａによるファン７１の制御が実行されると共に、ファン回転速度補正手段８５ａによるファン７１の回転速度の補正が実行される。そして、暖房制御部８１ｂのファン制御手段８３ｂによるファン７１の回転速度の制御と、ファン回転速度補正手段８５ｂによるファン７１の回転速度の補正は行われない。

ここで、図２（ａ）は暖房ガスバーナ２１の目標燃焼量と、該目標燃焼量に応じたファン７１の目標回転速度及び燃料ガスの目標供給量との対応マップを示したものであり、縦軸がファン７１の回転速度に設定され、横軸が燃料ガスの供給量に設定されている。図中Ｆminは暖房ガスバーナ２１の燃焼量設定範囲の下限である最小燃焼量に対応したファン７１の目標回転速度であり、Ｆmaxは該燃焼量設定範囲の上限である最大燃焼量に対応したファン７１の目標回転速度である。

また、ＧminはＦminに対応した（暖房ガスバーナ２１の最小燃焼量に対応した）燃料ガスの供給量であり、ＧmaxはＦminに対応した（暖房ガスバーナ２１の最大燃焼量に対応した）燃料ガスの供給量である。ファン制御手段８３ｂにより目標燃焼量に対応した目標回転速度が決定されると、比例弁制御手段８４ｂは、該目標回転速度を図中ａの対応マップに適用して、該目標回転速度に対応する燃料ガスの供給量を得る。そして、比例弁制御手段８４ｂは、この燃料ガスの供給量に対応した比例弁の開度を、目標開度として決定する。

なお、図２（ａ）に示した対応マップと、燃料ガスの供給量と比例弁の開度との対応関係は、実験やシミュレーションにより決定され、これらのデータは予めメモリ（図示しない）に記憶されている。

また、図２（ｂ）は、給気・排気閉塞の度合と、熱電対２４の出力（図中ＴＣ出力と表示）との関係を示したグラフであり、縦軸が熱電対２４の出力に設定され、横軸が給気・排気閉塞の度合に設定されている。

ここで、暖房ガスバーナ２１の燃焼量が図２（ａ）に示した境界燃焼量Ｇth（本発明の所定燃焼量に相当する）以上である高負荷燃焼量域内にあるときは、Ｓ1に示したように、給気・排気閉塞の度合が大きくなるに従って、熱電対２４の出力が増加する関係（比例関係）が成立する。それに対して、暖房ガスバーナ２１の燃焼量が境界燃焼量Ｇth未満である低負荷燃焼量域内にあるときには、Ｓ2に示したように、給気・排気閉塞の度合がある程度以上（図中Ｓt1以上）となると、熱電対２４の出力がＴc1で頭打ちとなりそれ以上は増加しない。

そして、給気・排気閉塞の度合が大きくなった場合、高負荷燃焼量域では燃焼用空気の不足の影響が大きく、暖房ガスバーナ２１の燃焼状態の悪化が生じやすい。一方、低負荷燃焼量域では、給気・排気閉塞による燃焼用空気の不足の影響が小さく、暖房ガスバーナ２１の燃焼状態の悪化が生じ難い。

そこで、ファン回転速度補正手段８５ｂは、高負荷燃焼量域で熱電対２４による検出温度（熱電対２４の出力に基づいて検出した温度）が、予め設定した給気・排気閉塞検出用の第２判定温度以上となったときに、図３（ｂ）に示した設定によりファン７１の目標回転速度を補正する第２の回転速度補正を行う。

図３（ｂ）は縦軸をファン７１の回転速度に設定し、横軸を燃料ガスの供給量に設定して、暖房ガスバーナ２１の目標燃焼量に対するファン７１の回転速度の補正率の設定を示したものである。図中ｃで示したように、目標燃焼量の設定範囲の下限に対応したファン回転速度Ｆminの補正率をβ％（本発明の第３所定値に相当する）アップとし、目標燃焼量の設定範囲の上限に対応したファン回転速度Ｆmaxの補正率をα％アップ（β＜α、本発明の第４所定値に相当する）として、Ｆminの補正値とＦmaxの補正値を結んだ直線に従って、ファン７１の回転速度の補正率が設定される。

例えば、目標回転速度がＦ1であるときに、熱電対２４による検出温度が第２判定温度以上となったときには、ファン回転速度補正手段８５ｂは、ファン制御手段８３ｂにより制御されるファン７１の回転速度を目標回転速度よりもｘ1％増加させた回転速度に補正する。

次に、比例弁６１のダイヤフラムが経時変化により硬化すると、比例弁６１の開度に対する燃料ガスの供給量が、初期（使用開始時）よりも増加する。そして、燃焼ガスの供給量が増加する割合は、燃料ガスの供給量が小さいほど大きくなる傾向がある。そして、低負荷燃焼量域で燃焼ガスの供給量が増加すると、熱電対２４が過熱により破損するおそれがある。

そのため、例えば、図３（ａ）に示したように、比例弁６１を目標燃焼量の設定範囲の下限に対応した開度に設定したときに、ダイヤフラムの硬化の影響で燃料ガス供給量がΔＧだけ増加したときには、Ｇmin＋ΔＧの燃料ガス供給量に対応した燃焼用空気を得るために、ファン７１の回転速度をΔＦだけ増加させる補正を行って、熱電対２４の温度上昇を防止する必要がある。

そこで、ファン回転速度補正手段８５ｂは、低負荷燃焼量域で熱電対２４による検出温度が、予め設定した第１判定温度以上となったときに、図３（ａ）に示した設定によりファン７１の目標回転速度を補正する第１の回転速度補正を行う。

図３（ａ）は縦軸をファン７１の回転速度に設定し、横軸を燃料ガス供給量に設定して、暖房ガスバーナ２１の目標燃焼量に対するファン７１の回転速度の補正率の設定を示したものである。図中ｂで示したように、目標燃焼量の設定範囲の下限に対応したファン回転速度Ｆminの補正率をγ％（本発明の第１所定値に相当する）アップとし、目標燃焼量の設定範囲の上限に対応したファン回転速度Ｆmaxの補正率を０％アップ（本発明の第２所定値に相当する）として、Ｆminの補正値とＦmaxとを結んだ直線に従って、ファン７１の回転速度の補正率が設定される。

以下、図４〜図６に示したフローチャートに従って、暖房燃焼部２におけるファン回転速度補正手段８５ｂによるファン７１の回転速度の補正処理の実行手順について説明する。

ファン回転速度補正手段８５ｂは、暖房運転の実行中に図４〜図６の処理を行う。ファン回転速度補正手段８５ｂは、図４のＳＴＥＰ１で給湯運転が実行されているか否かを判断する。そして、給湯運転が実行されているときはＳＴＥＰ２０に分岐し、給湯優先でファン７１の回転速度の補正を行う。そのため、給湯制御部８１ａのファン回転速度補正手段８５ａによる回転速度の目標回転速度の補正が行われ、暖房制御部８１ｂによる目標回転速度の補正は禁止される。

一方、ＳＴＥＰ１で給湯運転中でなかったとき、すなわち暖房運転が単独で実行されているときにはＳＴＥＰ２に進む。そして、ファン回転速度補正手段８５ｂは、前回記憶したファン補正ステップにより目標回転速度を補正する。

なお、ファン回転速度補正手段８５ｂは、以下の表１に示したように、第２の回転速度補正によるファン補正ステップを２段階（ステップＡ、ステップＢ）で設定する。また、ファン回転速度補正手段８５ｂは、以下の表２に示したように、第１の回転速度補正によるファン補正ステップを２段階（ステップＡ、ステップＢ）で設定する。

続くＳＴＥＰ３で、ファン回転速度補正手段８５ｂは、暖房ガスバーナ２１に点火されてから、又は暖房ガスバーナ２１の目標燃焼量が切り替えられてから１分間が経過したか否かを判断する。そして、１分間が経過していたときはＳＴＥＰ４に進み、１分間が経過していなかったときにはＳＴＥＰ１に戻る。

ＳＴＥＰ４で、ファン回転速度補正手段８５ｂは、ファン制御手段８３ｂにより決定された目標回転速度が回転速度閾値Ｆth以上であるか否か（目標燃焼量が高負荷燃焼量域内にあるか否か）を判断する。そして、目標回転速度が回転速度閾値Ｆth以上であるときはＳＴＥＰ５に進み、Ｆth未満であるときには図５のＳＴＥＰ３０に分岐する。

続くＳＴＥＰ５で、ファン回転速度補正手段８５ｂは、熱電対２４による検出温度が５５０℃（本発明の第２判定温度に相当する）以上であるか否かを判断する。そして、熱電対２４による検出温度が５５０℃以上であるときは、図６のＳＴＥＰ６０に分岐し、５５０℃未満であるときにはＳＴＥＰ６に進む。

図６のＳＴＥＰ６０〜ＳＴＥＰ６５は、第２の回転速度補正の処理であり、ファン回転速度補正手段８５ｂは、ＳＴＥＰ６０で熱電対２４による検出温度が５５０℃以上である状態が１分間継続しているか否かを判断する。そして、熱電対２４による検出温度が５５０℃以上である状態が１分間継続しているときは、ＳＴＥＰ６１に進み、１分間継続していないときには図４のＳＴＥＰ４に分岐する。

ＳＴＥＰ６０で、ファン回転速度補正手段８５ｂは、ファン補正ステップをステップＡとして、上述した図３（ｂ）のｃを＜α_Ａ（５％），β_Ａ（３％）＞により設定して、ファン７１の回転速度を目標回転速度から増加させる補正を行う。そして、続くＳＴＥＰ６２で、ファン回転速度補正手段８５ｂは、ステップＡによる目標回転速度の補正を行っても、熱電対２４による検出温度が５５０℃以上となっているか否かを判断する。

ＳＴＥＰ６２で、熱電対２４による検出温度が５５０℃以上であるときはＳＴＥＰ６３に進み、５５０℃未満であるときには図４のＳＴＥＰ６に分岐する。ＳＴＥＰ６３で、ファン回転速度補正手段８５ｂは、ファン補正ステップをステップＢとして、上述した図３（ｂ）のｃを＜α_Ｂ（１０％），β_Ｂ（６％）＞により設定して、ファン７１の回転速度を目標回転速度から増加させる補正を行う。これにより、ファン７１の回転速度がさらに増加する。

続くＳＴＥＰ６４で、ファン回転速度補正手段８５ｂは、ステップＢによるファン７１の回転速度の補正を行っても、熱電対２４による検出温度が５５０℃以上となっているか否かを判断する。ＳＴＥＰ６４で熱電対２４による検出温度が５５０℃以上であるとき、すなわち、ファン補正ステップをステップＢとしてファン７１の回転速度を増加させても、熱電対２４による検出温度が５５０℃未満とならないときは、ＳＴＥＰ６５に進む。また、ＳＴＥＰ６４で熱電対２４による検出温度が５５０℃未満となったときは、図４のＳＴＥＰ６に分岐する。

ＳＴＥＰ６５で、ファン回転速度補正手段８５ｂは、目標燃焼量決定手段８２ｂに対して暖房ガスバーナ２１の燃焼停止を指示し、これにより電磁弁６２が閉弁されて暖房ガスバーナ２１の燃焼が停止する。このように、ファン補正ステップをステップＢにしても、熱電対２４による検出温度が５５０℃未満とならないときに、暖房ガスバーナ２１の燃焼を停止することによって、給気・排気閉塞により燃焼状態が悪化したまま、暖房ガスバーナ２１が燃焼を継続することを回避することができる。

次に、図５を参照して、第１の回転速度補正の処理について説明する。ファン回転速度補正手段８５ｂは、図５のＳＴＥＰ３０で、熱電対２４による検出温度が７５０℃（本発明の第１判定温度に相当する）以上であるか否かを判断する。そして、熱電対２４による検出温度が７５０℃以上であるときはＳＴＥＰ３１に進み、７５０℃未満であるときには図４のＳＴＥＰ６に分岐する。

ＳＴＥＰ３１で、ファン回転速度補正手段８５ｂは、熱電対２４による検出温度が７５０℃以上である状態が１分間以上継続しているか否かを判断する。そして、ＳＴＥＰ３１で、熱電対２４による検出温度が７５０℃以上である状態が１分間以上継続しているときはＳＴＥＰ３２に進み、該状態が１分間以上継続していないときには図４のＳＴＥＰ４に分岐する。

ＳＴＥＰ３２で、ファン回転速度補正手段８５ｂは、ファン補正ステップをステップＡとして、上述した図３（ａ）のｂを＜γ_Ａ（５％）＞により設定して、ファン７１の回転速度を目標回転速度よりも増加させる補正を行う。そして、続くＳＴＥＰ３３で、ファン回転速度補正手段８５ｂは、ステップＡによる目標回転速度の補正を行っても、熱電対２４による検出温度が７５０℃以上となっているか否かを判断する。

ＳＴＥＰ３３で、熱電対２４による検出温度が７５０℃以上であるときはＳＴＥＰ３４に進み、５５０℃未満であるときには図４のＳＴＥＰ６に分岐する。ＳＴＥＰ３４で、ファン回転速度補正手段８５ｂは、ファン補正ステップをステップＢとして、上述した図３（ａ）のｂを＜γ_Ｂ（１０％）＞により設定して、ファン７１の回転速度を目標回転速度よりも増加させる補正を行う。これにより、ファン７１の回転速度がさらに増加する。

続くＳＴＥＰ３５で、ファン回転速度補正手段８５ｂは、ステップＢによるファン７１の回転速度の補正を行っても、熱電対２４による検出温度が７５０℃以上となっているか否かを判断する。ＳＴＥＰ３５で熱電対２４による検出温度が７５０℃以上であるとき、すなわち、ステップＢによるファン７１の回転速度の補正を行っても、熱電対２４による検出温度が７５０℃以上であるとき、すなわち、ファン補正ステップをステップＢとして目標回転速度を増加させても、熱電対２４による検出温度が７５０℃未満とならないときはＳＴＥＰ３５に分岐し、７５０℃未満となったときには図４のＳＴＥＰ６に進む。

ＳＴＥＰ４０で、ファン回転速度補正手段８５ｂは、目標燃焼量決定手段８２ｂに対して暖房ガスバーナ２１の燃焼を指示し、これにより電磁弁６２が閉弁されて暖房ガスバーナ２１の燃焼が停止する。このように、ファン補正ステップをステップＢとしても、熱電対２４による検出温度が７５０℃未満とならないときに、暖房ガスバーナ２１の燃焼を停止することによって、比例弁６１のダイヤフラムの硬化により燃料ガスの供給量が増加して熱電対２４が過熱された状態が継続することを回避することができる。

次に、図４のＳＴＥＰ７〜ＳＴＥＰ９及び図６のＳＴＥＰ５０〜ＳＴＥＰ５３は、第１の回転速度補正及び第２の回転速度補正により設定されたステップＡ及びステップＢのファン補正ステップを解除するための処理である。

図４のＳＴＥＰ７で、ファン回転速度補正手段８５ｂは、熱電対２４による検出温度が４００℃以下である状態が１分間以上継続しているか否かを判断する。そして、熱電対２４による検出温度が４００℃以下である状態が１分間以上継続しているときはＳＴＥＰ８に進み、該状態が１分間以上継続していないときにはＳＴＥＰ４に分岐する。

ＳＴＥＰ８で、ファン回転速度補正手段８５ｂは、第１の回転速度補正又は第２の回転速度補正により、ファン補正ステップがステップＢに設定されているか否かを判断する。そして、ファン補正ステップがステップＢに設定されているときはＳＴＥＰ９に進み、ステップＢに設定されていないときには図６のＳＴＥＰ５０に分岐する。

ＳＴＥＰ９で、ファン回転速度補正手段８５ｂは、ファン補正ステップをステップＡとしてＳＴＥＰ６に進む。また、図６のＳＴＥＰ５０で、ファン回転速度補正手段８５ｂは、ファン補正ステップがステップＡに設定されているか否かを判断する。そして、ファン補正ステップがステップＡに設定されているときはＳＴＥＰ５１に進み、ファン補正ステップがステップＡに設定されていないときにはＳＴＥＰ５２に分岐する。

ＳＴＥＰ５１で、ファン回転速度補正手段８５ｂは、目標回転速度の補正を解除する。続くＳＴＥＰ５２で、ファン回転速度補正手段８５ｂは、熱電対２４による検出温度が４００℃以下であるか否かを判断する。そして、熱電対２４による検出温度が４００℃以下であるときはＳＴＥＰ５３に進み、該検出温度が４００℃よりも高いときには図４のＳＴＥＰ６に分岐する。

ＳＴＥＰ５３で、ファン回転速度補正手段８５ｂは、燃焼条件決定手段８２ｂに対して暖房ガスバーナ２１の燃焼停止を指示し、これにより電磁弁６２が閉弁されて暖房ガスバーナ２１の燃焼が停止する。ここで、ファン７１の回転速度の補正を解除しても、熱電対２４による検出温度が４００℃よりも高くならないときは、暖房ガスバーナ２１の不完全燃焼が生じているおそれがある。そこで、暖房ガスバーナ２１の燃焼を停止することによって、暖房ガスバーナ２１の不完全燃焼が継続することを回避することができる。

また、以上説明した図４〜図６の処理において、ファン回転速度補正手段８５ｂは、第１の回転速度補正と第２の回転速度補正を並列して実行する。図７（ａ）は、先に高負荷燃焼量域で第２の回転速度補正が実行された後に、目標燃焼量が低負荷燃焼領域に移行して、低負荷燃焼量域で第１の回転速度補正が実行された場合を例示したものである。この場合は、先ず、初期のファン７１の回転速度の設定ａに対して第２の回転速度補正によるｄの条件で回転速度が補正され、さらに、第１の回転速度補正によるｅの条件で回転速度が補正される。

また、図７（ｂ）は、先に低負荷燃焼量域で第１の回転速度補正が実行された後に、目標燃焼量が高負荷燃焼量域に移行し、高負荷燃焼量域で第２の回転速度補正が実行された場合を提示したものである。この場合は、先ず、初期のファン７１の回転速度の設定ａに対して第１の回転速度補正によるｆの条件で回転速度が補正され、さらに、第２の回転速度補正によるｇの条件で回転速度が補正される。

このように、第１の回転速度補正と第２の回転速度補正とを組み合わせて、ファン７１の回転速度を目標回転速度よりも増加させる補正を行うことにより、暖房ガスバーナ２１の燃焼量により異なる給気・排気閉塞及び比例弁６１の経時劣化の影響度合に応じて、給気・排気閉塞及び比例弁６１の経時劣化の影響を低減するようにファン７１の回転速度を補正することが可能となる。

なお、本実施の形態において、ファン回転速度補正手段８５ｂは、低負荷燃焼量域における第１の回転速度補正と高負荷燃焼量域における第２の回転速度補正とを行ったが、第１の回転速度補正のみを行う場合にも本発明の効果を得ることができる。

また、本実施の形態において、ファン回転速度補正手段８５ｂは、第１の回転速度補正と第２の回転速度補正とを組み合わせて目標回転速度を補正したが、例えば、低負荷燃焼領域では第１の回転速度補正のみを行い、高負荷燃焼量域では第２の回転速度補正のみを行うようにしてもよい。

また、本実施の形態では、本発明の燃焼装置として給湯機能と温水暖房機能とを有する複合熱源機を示したが、ガスバーナの燃焼量を、ガス供給管に設けられた開度変更弁の開度と、ガスバーナへの燃焼用空気の供給と燃焼排ガスの排出を行うファンの回転速度を変更して行う燃焼装置であれば、本発明の適用が可能である。

本発明の燃焼装置である複合熱源機の全体構成図。目標回転速度と燃料ガス供給量との関係、及び給気・排気閉塞の度合と熱電対の出力との関係を示した説明図。ファンに対する第１の回転速度補正と第２の回転速度補正の説明図。回転速度補正手段によるファンの回転速度の補正処理のフローチャート。回転速度補正手段によるファンの回転速度の補正処理のフローチャート。回転速度補正手段によるファンの回転速度の補正処理のフローチャート。第１の回転速度補正と第２の回転速度補正を組み合わせて実行する場合の説明図。

符号の説明

１…給湯燃焼部、２…暖房燃焼部、１０…給湯燃焼室、１１…給湯ガスバーナ、２０…暖房燃焼室、２１…暖房ガスバーナ、２２…暖房熱交換器、２４…熱電対（炎温度センサ）、７１…ファン、６１…比例弁（開度変更弁）、８０…コントローラ、８１ａ…給湯制御部、８１ｂ…暖房制御部、８２ｂ…目標燃焼量決定手段、８３ｂ…ファン制御手段、８４ｂ…ファン回転速度補正手段、８４ｂ…比例弁制御手段（開度変更弁制御手段）

Claims

給気口及び排気口と連通した燃焼室と、
該燃焼室内に設けられたバーナと、
前記給気口から燃焼用空気を取り込んで前記バーナに供給すると共に、前記バーナの燃焼排ガスを前記排気口から排出するファンと、
前記バーナに燃焼ガスを供給するガス供給管と、
前記ガス供給管の開度を変更する開度変更弁と、
所定の燃焼量範囲内で目標燃焼量を決定する目標燃焼量決定手段と、
前記ファンの回転速度を前記目標燃焼量に応じた回転速度に制御するファン制御手段と、
前記開度変更弁の開度を前記目標燃焼量に応じた開度に制御する開度変更弁制御手段と、
前記バーナの燃焼炎の温度を検出する炎温度センサと、
前記炎温度センサの検出温度に応じて、前記ファンの回転速度を補正するファン回転速度補正手段とを備えた燃焼装置において、
前記ファン回転速度補正手段は、前記燃焼量設定範囲を、前記給気口から前記ガスバーナへの燃焼用空気の供給経路又は前記ガスバーナから前記排気口への燃焼排ガスの排出経路の閉塞度合が大きくなるほど、前記ガスバーナ燃焼時の前記炎温度センサの検出温度が高くなる関係が成立する範囲を想定して設定した、所定燃焼量以上の高負荷燃焼量域と、該所定燃焼量未満の低負荷燃焼量域とに二分して扱い、前記ガスバーナが前記低負荷燃焼量域内の目標燃焼量により燃焼しているときに、前記炎温度センサの検出温度が第１判定温度以上となったときには、目標燃焼量が小さいほど補正率を高くして前記ファンの回転速度を増加させる第１の回転速度補正を行うことを特徴とする燃焼装置。
請求項１記載の燃焼装置において、
前記ファン回転速度補正手段は、前記ガスバーナが前記高負荷燃焼量域内の目標燃焼量により燃焼しているときに、前記炎温度センサの検出温度が前記第１判定温度よりも低い第２判定温度以上となったときには、前記目標燃焼量が大きいほど補正率を高くして前記ファンの回転速度を増加させる第２の回転速度補正を行うことを特徴とする燃焼装置。
請求項２記載の燃焼装置において、
前記ファン回転速度補正手段は、前記第１の回転速度補正を行った状態で、目標燃焼量が前記低負荷燃焼量域から前記高負荷燃焼量域に移行したときに、前記炎温度センサの検出温度が前記第２判定温度以上となったときには、前記第１の回転速度補正を行った回転速度に対して、さらに前記第２の回転速度補正を行うことを特徴とする燃焼装置。
請求項２記載の燃焼装置において、
前記ファン回転速度補正手段は、前記第２の回転速度補正を行った状態で、目標燃焼量が前記高負荷燃焼量域から前記低負荷燃焼量域に移行したときに、前記炎温度センサの検出温度が前記第１判定温度以上となったときには、前記第２の回転速度補正を行った回転速度に対して、さらに前記第１の回転速度補正を行うことを特徴とする燃焼装置。
請求項１から請求項４のうちいずれか１項記載の燃焼装置において、
前記ファン回転速度補正手段は、前記第１の回転速度補正において、前記燃焼量設定範囲の最小燃焼量に対する前記ファンの回転速度の補正率を第１所定値とし、前記燃焼量設定範囲の最大燃焼量に対する前記ファンの回転速度の補正率を前記第１所定値よりも小さい第２所定値として、燃焼量が前記最小燃焼量から前記最大燃焼量まで増加するに従って、前記ファンの回転速度の補正率を前記第１所定値から前記第２所定値まで直線的に減少させることを特徴とする燃焼装置。
請求項２から請求項５のうちいずれか１項記載の燃焼装置において、
前記ファン回転速度補正手段は、前記第２の回転速度補正において、前記燃焼量設定範囲の最小燃焼量に対する前記ファンの回転速度の補正率を第３所定値とし、前記燃焼量設定範囲の最大燃焼量に対する前記ファンの回転速度の補正率を前記第３所定値よりも大きい第４所定値として、燃焼量が前記最小燃焼量から前記最大燃焼量まで増加するに従って、前記ファンの回転速度の補正率を前記第３所定値から前記第４所定値まで直線的に増加させることを特徴とする燃焼装置。