JP2024051907A - Combustion equipment - Google Patents

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Abstract

【課題】燃焼装置のバーナ失火時において異常着火を抑制してバーナの再点火を制御する。【解決手段】バーナ12は、排気口11aが設けられた筐体11の内部に格納される。送風ファン17は、バーナ12に空気を供給する。イグナイタ18は、バーナ12に供給された気体燃料及び空気の混合気に着火する。バーナ12への着火後にフレームロッド19の出力に基づいて失火が検知されると、バーナ12の再点火制御が実行される。再点火制御では、失火の検知時において、筐体11内が異常着火の発生が予測される状態であるか否かが判定されるとともに、当該判定結果に基づいて異なる条件を選択して点火リトライが実行される。【選択図】図1[Problem] When a burner in a combustion device misfires, abnormal ignition is suppressed and re-ignition of the burner is controlled. [Solution] A burner 12 is stored inside a housing 11 provided with an exhaust port 11a. A blower fan 17 supplies air to the burner 12. An igniter 18 ignites a mixture of gaseous fuel and air supplied to the burner 12. If misfire is detected based on the output of a flame rod 19 after the burner 12 has been ignited, re-ignition control of the burner 12 is executed. In the re-ignition control, when a misfire is detected, it is determined whether or not the inside of the housing 11 is in a state in which abnormal ignition is predicted to occur, and different conditions are selected based on the result of the determination to execute an ignition retry. [Selected Figure] Figure 1

Description

本発明は、燃焼装置に関し、より特定的には、失火時の再点火制御に関する。 The present invention relates to a combustion device, and more specifically to reignition control in the event of a misfire.

バーナでの燃料燃焼によって暖房端末供給用の熱媒を循環加熱する熱源機において、バーナの失火が検出されると、バーナへの再点火を行う点火リトライを繰り返し行うことが、特許第3841737号公報(特許文献1)に記載されている。 In a heat source machine that circulates and heats a heat medium to be supplied to a heating terminal by burning fuel in a burner, when a burner misfire is detected, ignition retries to reignite the burner are repeatedly performed, as described in Patent Publication 3841737 (Patent Document 1).

特許文献1には、熱媒の供給先が高温用の暖房端末と低温用の暖房端末とのいずれであるかに応じて、低温用の点火リトライモードと高温用の点火リトライモードとを選択することが記載されている。 Patent document 1 describes that a low-temperature ignition retry mode or a high-temperature ignition retry mode is selected depending on whether the heat medium is supplied to a high-temperature heating terminal or a low-temperature heating terminal.

特許第3841737号公報Patent No. 3841737

燃焼装置の一例である給湯器では、配設後に周囲の外壁塗装工事が行われる際に、塗料等の付着を防止するためにビニール等の遮蔽物で給湯器を覆う養生が行われることで、一時的に、燃焼装置の筐体が気密性の高い状態とされることがある。この様な状態下で、バーナが点火されると、換気が不十分となって酸素濃度が不足することで、バーナが燃焼を継続できなくなって失火することがある。 When a water heater, which is an example of a combustion device, is installed and the surrounding exterior walls are painted, the water heater may be covered with a shield such as vinyl to prevent paint from adhering, temporarily making the combustion device housing airtight. If the burner is ignited under such conditions, ventilation may be insufficient, resulting in a lack of oxygen concentration, which may prevent the burner from continuing to burn and cause an accident.

この際に点火リトライ制御を繰り返し実行すると、着火動作時又は失火時に放出された未燃ガスによって筐体内のガス濃度が上昇する虞がある。この結果、ガス濃度が一定濃度よりも高い状態で異常着火すると、筐体内が過高温状態となる燃焼に至ることが懸念される。 In this case, if ignition retry control is repeatedly executed, there is a risk that the gas concentration inside the housing will increase due to unburned gas released during the ignition operation or misfire. As a result, if abnormal ignition occurs when the gas concentration is higher than a certain concentration, there is a concern that it may lead to combustion, causing the inside of the housing to reach an excessively high temperature.

本発明はこの様な問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、燃焼装置のバーナ失火時において異常着火を抑制してバーナの再点火を制御することである。 The present invention was made to solve these problems, and the purpose of the present invention is to suppress abnormal ignition and control the re-ignition of the burner when the burner of a combustion device misfires.

本発明のある局面では、燃料装置は、排気口が設けられた筐体と、筐体内に格納されたバーナと、ガス供給弁と、送風ファンと、点火装置と、バーナの炎を検知するフレームロッドと、制御部とを備える。ガス供給弁は、バーナに対して気体燃料を供給するために設けられる。送風ファンは、バーナに空気を供給する様に構成される。点火装置は、バーナに供給された気体燃料及び空気の混合気に着火する様に構成される。制御部は、バーナへの着火後にフレームロッドの出力に基づいて失火が検知されたときに、バーナの再点火制御を実行する。制御部は、失火の検知時において、筐体内が異常着火の発生が予測される状態であるか否かを判定するとともに、異常着火の発生が予測される状態であると判定した場合には再点火制御の第1の条件を選択して点火リトライを実行する一方で、異常着火の発生が予測される状態ではないと判定した場合には再点火制御の第2の条件を選択して点火リトライを実行する様に、ガス供給弁、送風ファン、及び、点火装置を制御する。 In one aspect of the present invention, the fuel device includes a housing provided with an exhaust port, a burner housed in the housing, a gas supply valve, a blower fan, an ignition device, a flame rod for detecting the flame of the burner, and a control unit. The gas supply valve is provided to supply gaseous fuel to the burner. The blower fan is configured to supply air to the burner. The ignition device is configured to ignite the mixture of gaseous fuel and air supplied to the burner. The control unit executes reignition control of the burner when a misfire is detected based on the output of the flame rod after the burner is ignited. When a misfire is detected, the control unit controls the gas supply valve, the blower fan, and the ignition device to determine whether or not the inside of the housing is in a state in which abnormal ignition is predicted, and to select a first condition for reignition control and execute an ignition retry if it is determined that the state is in which abnormal ignition is predicted, and to select a second condition for reignition control and execute an ignition retry if it is determined that the state is not in which abnormal ignition is predicted.

本発明によれば、燃焼装置のバーナ失火時において、筐体内が異常着火の発生が予測される状態であるか否かの判定結果に基づいて再点火制御の条件を切換えることにより、異常着火を抑制してバーナの再点火を制御することができる。 According to the present invention, when a burner misfires in a combustion device, the conditions for re-ignition control are switched based on the result of determining whether the state inside the housing is such that abnormal ignition is predicted to occur, thereby making it possible to suppress abnormal ignition and control the re-ignition of the burner.

本実施の形態に係る燃焼装置の搭載機器の一例である給湯器100の構成を説明する模式図である。1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a water heater 100, which is an example of equipment equipped with a combustion device according to the present embodiment. 本実施の形態に係る燃焼装置の概略構成を説明するブロック図である。1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a combustion device according to an embodiment of the present invention. 本実施の形態に係る燃焼装置による再点火制御を説明するフローチャートである。4 is a flowchart illustrating re-ignition control by the combustion device according to the present embodiment. 図3に示された再点火制御での異常着火抑制条件と通常条件とを比較するための図表である。4 is a table for comparing abnormal ignition suppression conditions and normal conditions in the reignition control shown in FIG. 3 . 本実施の形態に係る燃焼装置での再点火制御における筐体内のガス濃度のシミュレーション結果を示すグラフである。6 is a graph showing a simulation result of gas concentration inside a housing during re-ignition control in the combustion device according to the present embodiment. ガス濃度推定モデルを説明するブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a gas concentration estimation model.

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお以下では、図中の同一又は相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the drawings. Note that in the following, the same or corresponding parts in the drawings are given the same reference numerals, and in principle, their description will not be repeated.

図1は、本実施の形態に係る燃焼装置の搭載機器の一例である給湯器100の構成を説明する模式図である。 Figure 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of a water heater 100, which is an example of equipment mounted on a combustion device according to this embodiment.

図1に示されるように、給湯器100は、燃焼装置10と、熱交換器30と、入水管40と、出湯管50と、バイパス管60とを有している。 As shown in FIG. 1, the water heater 100 has a combustion device 10, a heat exchanger 30, a water inlet pipe 40, a water outlet pipe 50, and a bypass pipe 60.

燃焼装置10は、筐体11内に格納された、バーナ12と、能力切換弁16と、イグナイタ18と、フレームロッド19とを含む。更に、燃焼装置10は、ガス供給管13と、元ガス弁14と、比例弁15と、コントローラ20(図2参照)と含む。尚、以下では、筐体11内に配置されるバーナ12の数は複数であるものとして説明を進めるが、バーナ12は単数であってもよい。又、筐体11の下側には、バーナ12に空気を供給する送風ファン17が取り付けられ、上側には、排気口11aが設けられている。熱交換器30は、筐体11内に格納されて、バーナ12の上方に配置される。 The combustion device 10 includes a burner 12, a capacity switching valve 16, an igniter 18, and a frame rod 19, all of which are housed in a housing 11. The combustion device 10 further includes a gas supply pipe 13, a main gas valve 14, a proportional valve 15, and a controller 20 (see FIG. 2). In the following description, it is assumed that there are multiple burners 12 arranged in the housing 11, but there may be only one burner 12. In addition, a blower fan 17 that supplies air to the burner 12 is attached to the lower side of the housing 11, and an exhaust port 11a is provided on the upper side. The heat exchanger 30 is housed in the housing 11 and is arranged above the burner 12.

ガス供給管13には、ガス供給口13aを介して、「気体燃料」の代表例である燃料ガスが供給される。ガス供給管13の経路上には、元ガス弁14、比例弁15及び能力切換弁16が配置されている。元ガス弁14は、ガス供給管13の経路上において、比例弁15よりも上流側に配置されている。能力切換弁16は、ガス供給管13の経路上において、比例弁15よりも下流側に配置されている。複数のバーナ12は、能力切換弁16よりも下流側において、ガス供給管13に接続されている。元ガス弁14、比例弁15及び能力切換弁16は、「ガス供給弁」の一実施例に対応する。 Fuel gas, which is a representative example of "gaseous fuel", is supplied to the gas supply pipe 13 via a gas supply port 13a. A main gas valve 14, a proportional valve 15, and a capacity switching valve 16 are arranged on the path of the gas supply pipe 13. The main gas valve 14 is arranged upstream of the proportional valve 15 on the path of the gas supply pipe 13. The capacity switching valve 16 is arranged downstream of the proportional valve 15 on the path of the gas supply pipe 13. A plurality of burners 12 are connected to the gas supply pipe 13 downstream of the capacity switching valve 16. The main gas valve 14, the proportional valve 15, and the capacity switching valve 16 correspond to one embodiment of a "gas supply valve".

元ガス弁14は、例えば、電磁弁である。元ガス弁14が開閉されることにより、ガス供給管13への燃料ガスの供給及び供給停止が切り替えられる。比例弁15は、例えば、比例電磁弁である。比例弁15の開度が調整されることにより、ガス供給管13を流れる燃料ガスの流量の調整が行われる。すなわち、比例弁15により、バーナ12に供給される燃料ガスの供給量が、調整可能になっている。 The main gas valve 14 is, for example, a solenoid valve. The supply and stop of fuel gas to the gas supply pipe 13 is switched by opening and closing the main gas valve 14. The proportional valve 15 is, for example, a proportional solenoid valve. The flow rate of fuel gas flowing through the gas supply pipe 13 is adjusted by adjusting the opening degree of the proportional valve 15. In other words, the amount of fuel gas supplied to the burner 12 can be adjusted by the proportional valve 15.

能力切換弁16は、複数の弁により構成されている。図1の例においては、能力切換弁16は、弁16a~弁16cにより構成されている。弁16a~弁16cの各々は、例えば、電磁弁である。能力切換弁16により、複数のバーナ12のうちの一部のみに燃料ガスを供給することが可能である。 The capacity switching valve 16 is made up of multiple valves. In the example of FIG. 1, the capacity switching valve 16 is made up of valves 16a to 16c. Each of the valves 16a to 16c is, for example, a solenoid valve. The capacity switching valve 16 makes it possible to supply fuel gas to only some of the multiple burners 12.

より具体的には、弁16aを開くことにより、複数のバーナ12のうちの一部(図1中の右から1番目から3番目までの3本のバーナ12)のみに燃料ガスを供給することが可能である。又、弁16bを開くことにより、複数のバーナ12のうちの一部(図1中の右から4番目及び5番目の2本のバーナ12)のみに燃料ガスを供給することが可能である。更に、弁16a及び弁16bを開くことにより、図1中の右から1番目~5番目の5本のバーナ12のみに燃料ガスを供給することが可能である。弁16a~弁16cの全てを開くと、全てのバーナ12に燃料ガスを供給することが可能である。 More specifically, by opening valve 16a, it is possible to supply fuel gas to only some of the burners 12 (the three burners 12 located first to third from the right in FIG. 1). Also, by opening valve 16b, it is possible to supply fuel gas to only some of the burners 12 (the two burners 12 located fourth and fifth from the right in FIG. 1). Furthermore, by opening valves 16a and 16b, it is possible to supply fuel gas to only the five burners 12 located first to fifth from the right in FIG. 1. By opening all of valves 16a to 16c, it is possible to supply fuel gas to all of the burners 12.

ガス供給管13からバーナ12に供給された燃料ガスは、バーナ12に設けられた噴出口(図示せず)から噴出される。筐体11の下部に取り付けられた送風ファン17は、筐体11の外部の空気を取り込んで、バーナ12へ供給する。送風ファン17により供給された空気は、バーナ12の内部において、燃料ガス(気体燃料)と混合される(以下では、空気と混合された燃料ガスを「混合ガス」とも称する)。送風ファン17の回転速度を増加させることにより、空気の供給量が増加する。尚、バーナ12に燃料ガスが供給されていないときには、送風ファン17の作動により、バーナ12を通じて筐体11内に導入された空気によって未燃の混合ガス及び排気ガスを排出する、掃気を行うことができる。 The fuel gas supplied to the burner 12 from the gas supply pipe 13 is ejected from an outlet (not shown) provided on the burner 12. The blower fan 17 attached to the lower part of the housing 11 takes in air from outside the housing 11 and supplies it to the burner 12. The air supplied by the blower fan 17 is mixed with fuel gas (gaseous fuel) inside the burner 12 (hereinafter, the fuel gas mixed with air is also referred to as "mixed gas"). The amount of air supplied is increased by increasing the rotation speed of the blower fan 17. Note that when fuel gas is not supplied to the burner 12, the blower fan 17 can be operated to perform scavenging, which discharges unburned mixed gas and exhaust gas using air introduced into the housing 11 through the burner 12.

イグナイタ18は、バーナ12の近傍に配置されている。イグナイタ18に電圧を印加することにより、イグナイタ18においてスパークが発生する。このスパークで混合ガスが点火されることにより、バーナ12から火炎が発生する。 The igniter 18 is disposed near the burner 12. When a voltage is applied to the igniter 18, a spark is generated in the igniter 18. This spark ignites the mixed gas, causing a flame to be generated from the burner 12.

バーナ12では、火炎の発生により、気体燃料と空気との混合ガスが燃焼されて、高温の燃焼ガスが発生される。燃焼ガスは、筐体11内部を上昇し、熱交換器30で熱交換を行った後に、排気口11aから排出される。熱交換器30は、例えば、一次熱交換器31及び二次熱交換器32を有する。 In the burner 12, a flame is generated and a mixture of gaseous fuel and air is burned to generate high-temperature combustion gas. The combustion gas rises inside the housing 11, exchanges heat in the heat exchanger 30, and is then discharged from the exhaust port 11a. The heat exchanger 30 has, for example, a primary heat exchanger 31 and a secondary heat exchanger 32.

フレームロッド19は、バーナ12の近傍に配置されている。より具体的には、フレームロッド19の先端は、バーナ12から発生する火炎中に配置される。フレームロッド19がバーナ12から発生する火炎と接触することにより、フレームロッド19に電流が流れることになる。従って、フレームロッド19により、バーナ12での炎の有無を検知することができる。 The flame rod 19 is disposed near the burner 12. More specifically, the tip of the flame rod 19 is disposed in the flame generated from the burner 12. When the flame rod 19 comes into contact with the flame generated from the burner 12, a current flows through the flame rod 19. Therefore, the presence or absence of a flame in the burner 12 can be detected by the flame rod 19.

フレームロッド19は、例えば、導電性の金属材料により形成されている。フレームロッド19を構成している金属材料は、酸化されることにより絶縁性の酸化物を形成する元素を含有している。この元素は、例えば、アルミニウム(Al)、シリコン(Si)である。 The frame rod 19 is formed, for example, from a conductive metal material. The metal material that constitutes the frame rod 19 contains an element that forms an insulating oxide when oxidized. This element is, for example, aluminum (Al) or silicon (Si).

図1に示される様に、入水管40の一方端は、上水道に接続されている。入水管40の他方端は、二次熱交換器32の入口に接続されている。二次熱交換器32の出口は、一次熱交換器31の入口に接続されている。出湯管50の一方端は、一次熱交換器31の出口に接続されている。出湯管50の他方端は、例えば、給湯栓70に接続されている。バイパス管60は、一方端において入水管40に接続されており、他方端において出湯管50に接続されている。 As shown in FIG. 1, one end of the water inlet pipe 40 is connected to the water supply. The other end of the water inlet pipe 40 is connected to the inlet of the secondary heat exchanger 32. The outlet of the secondary heat exchanger 32 is connected to the inlet of the primary heat exchanger 31. One end of the hot water outlet pipe 50 is connected to the outlet of the primary heat exchanger 31. The other end of the hot water outlet pipe 50 is connected to, for example, a hot water tap 70. The bypass pipe 60 is connected to the water inlet pipe 40 at one end and to the hot water outlet pipe 50 at the other end.

以下に、給湯器100の動作を説明する。入水管40の一方端からは、水が供給される。入水管40に供給された水の一部は、バイパス管60に供給される。入水管40に供給された水の残りは、二次熱交換器32に供給される。二次熱交換器32に供給された水は、燃焼装置10(バーナ12)において発生した燃焼ガスの潜熱との間の熱交換によって、昇温される。 The operation of the water heater 100 will be described below. Water is supplied from one end of the water inlet pipe 40. A portion of the water supplied to the water inlet pipe 40 is supplied to the bypass pipe 60. The remainder of the water supplied to the water inlet pipe 40 is supplied to the secondary heat exchanger 32. The water supplied to the secondary heat exchanger 32 is heated by heat exchange with the latent heat of the combustion gas generated in the combustion device 10 (burner 12).

二次熱交換器32を通過した水は、一次熱交換器31に供給される。一次熱交換器31に供給された水は、燃焼装置10(バーナ12)において発生した燃焼ガスの顕熱との間での熱交換によって、更に昇温される。一次熱交換器31を通過した水は、出湯管50に供給される。 The water that has passed through the secondary heat exchanger 32 is supplied to the primary heat exchanger 31. The water supplied to the primary heat exchanger 31 is further heated by heat exchange with the sensible heat of the combustion gas generated in the combustion device 10 (burner 12). The water that has passed through the primary heat exchanger 31 is supplied to the hot water outlet pipe 50.

一次熱交換器31を通過して出湯管50に供給された水は、バイパス管60から出湯管50に供給された水と混合されることにより、温度が調整される。この温度が調整された水は、例えば給湯栓70から給湯される。又、入水管40からバイパス管60に供給される流量比率を制御するための流量調整弁(図示せず)が更に配置されてもよい。 The water that passes through the primary heat exchanger 31 and is supplied to the hot water outlet pipe 50 is mixed with water supplied to the hot water outlet pipe 50 from the bypass pipe 60, and the temperature is adjusted. This temperature-adjusted water is supplied, for example, from the hot water tap 70. In addition, a flow rate adjustment valve (not shown) may be further provided to control the flow rate ratio supplied from the water inlet pipe 40 to the bypass pipe 60.

図2は、燃焼装置10のブロック図である。図2に示されるように、コントローラ20は、CPU(Central Processing Unit)21と、入出力インターフェース22と、タイマ23と、記憶部24とを有している。タイマ23及び記憶部24は、CPU21に接続されている。コントローラ20は、例えば、マイクロコンピュータによって構成される。 Figure 2 is a block diagram of the combustion device 10. As shown in Figure 2, the controller 20 has a CPU (Central Processing Unit) 21, an input/output interface 22, a timer 23, and a memory unit 24. The timer 23 and the memory unit 24 are connected to the CPU 21. The controller 20 is configured, for example, by a microcomputer.

コントローラ20は、入出力インターフェース22を介して、元ガス弁14、比例弁15、能力切換弁16(弁16a~弁16c)、送風ファン17、イグナイタ18及びフレームロッド19に接続されている。図示されていないが、コントローラ20は、入出力インターフェース22を介して、リモコン110に対して入力されたユーザ操作を受け付ける。例えば、ユーザ操作には、給湯器100の運転スイッチのオンオン、及び、出湯目標温度の設定等が含まれる。 The controller 20 is connected to the main gas valve 14, the proportional valve 15, the capacity switching valve 16 (valves 16a to 16c), the blower fan 17, the igniter 18, and the frame rod 19 via the input/output interface 22. Although not shown, the controller 20 accepts user operations input to the remote control 110 via the input/output interface 22. For example, user operations include turning on and off the operation switch of the water heater 100, setting the target hot water outlet temperature, etc.

CPU21は、元ガス弁14、比例弁15及び能力切換弁16が開状態となるように、入出力インターフェース22を介して、元ガス弁14、比例弁15及び能力切換弁16に対する制御指令を生成することで、バーナ12に燃料ガスを供給することができる。 The CPU 21 can supply fuel gas to the burner 12 by generating control commands for the main gas valve 14, the proportional valve 15, and the capacity switching valve 16 via the input/output interface 22 so that the main gas valve 14, the proportional valve 15, and the capacity switching valve 16 are in an open state.

この際に、能力切換弁16の制御によって、複数のバーナ12のうちの燃料ガスが供給されるバーナ本数(燃焼バーナ本数)を調整することができる。例えば、上述の様に、弁16bのみを開とする状態では、燃焼バーナ本数は2本であり、弁16a及び16bを開とした状態では燃焼バーナ本数は5本であり、弁16a~16cの全てを開とした状態では、燃焼バーナ本数は10本である。 At this time, the number of burners (the number of combustion burners) to which fuel gas is supplied among the multiple burners 12 can be adjusted by controlling the capacity switching valve 16. For example, as described above, when only valve 16b is open, the number of combustion burners is two, when valves 16a and 16b are open, the number of combustion burners is five, and when all valves 16a to 16c are open, the number of combustion burners is ten.

又、CPU21は、入出力インターフェース22を介して送風ファン17に対する制御指令を生成することにより、筐体11内に空気を供給する。特に、送風ファン17の回転速度指令値によって、バーナ12を通じて筐体11内に供給される空気量が制御される。 The CPU 21 also generates a control command for the blower fan 17 via the input/output interface 22 to supply air into the housing 11. In particular, the amount of air supplied into the housing 11 through the burner 12 is controlled by the rotation speed command value for the blower fan 17.

更に,CPU21は、適切なタイミングにおいて、入出力インターフェース22を介してイグナイタ18を作動(スパーク)させるように制御する。これにより、燃料ガスが供給されたバーナ12において混合ガスが点火されて、バーナ12に火炎が発生する。更に、CPU21は、フレームロッド19からの出力に基づいて、バーナ12での火炎の有無を検知することができる。これにより、CPU21は、点火後でのバーナ12の着火、及び、着火後に火炎が消失する失火を検知することができる。 Furthermore, the CPU 21 controls the igniter 18 to operate (spark) via the input/output interface 22 at an appropriate timing. This ignites the mixed gas in the burner 12 to which the fuel gas is supplied, and a flame is generated in the burner 12. Furthermore, the CPU 21 can detect the presence or absence of a flame in the burner 12 based on the output from the flame rod 19. This allows the CPU 21 to detect the ignition of the burner 12 after ignition, and the loss of flame after ignition.

図3には、本実施の形態に係る燃焼装置による再点火制御を説明するフローチャートが示される。図3に示された制御処理は、例えば、CPU21が記憶部24に予め格納されたプログラムをロードすることによって、給湯器100の運転状態に応じて燃焼装置10に点火処理が要求されると起動される。例えば、給湯器100の運転スイッチがオンされた状態で給湯栓70が開かれて、入水管40の流量が予め定められた最小作動流量(MOQ)よりも上昇すると、図3の制御処理が起動される。 Figure 3 shows a flowchart explaining the re-ignition control by the combustion device according to this embodiment. The control process shown in Figure 3 is started when the CPU 21 loads a program previously stored in the memory unit 24, for example, and an ignition process is requested of the combustion device 10 according to the operating state of the water heater 100. For example, when the hot water tap 70 is opened with the operation switch of the water heater 100 turned on and the flow rate of the water inlet pipe 40 rises above a predetermined minimum operating flow rate (MOQ), the control process of Figure 3 is started.

図3を参照して、CPU21は、ステップ(以下、単に「S」とも表記する)110では、着火処理を実行する。具体的には、元ガス弁14が開かれるとともに、予め定められた点火パターンに従って、比例弁15が所定開度に開かれるとともに、X本(X:自然数)のバーナ12に燃焼ガスが供給される様に能力切換弁16の一部が開放された後、イグナイタ18に電圧を印加することで、S110の着火処理が行われる。これにより、S120では、X本のバーナ12が燃焼状態となる。 Referring to FIG. 3, the CPU 21 executes ignition processing in step (hereinafter also simply referred to as "S") 110. Specifically, the main gas valve 14 is opened, the proportional valve 15 is opened to a predetermined opening according to a predetermined ignition pattern, and a portion of the capacity switching valve 16 is opened so that combustion gas is supplied to X burners 12 (X: natural number), and then a voltage is applied to the igniter 18, thereby executing the ignition processing in S110. As a result, in S120, the X burners 12 are in a combustion state.

CPU12は、着火処理後には、S130により、フレームロッド19の出力により失火が生じたか否かを判定する。失火が検出されない場合(S130のNO判定時)には、燃焼状態(S120)が継続される。燃焼状態の継続中には、出湯管50からの出湯温度を出湯目標温度に制御するために、バーナ12全体での発生熱量、即ち、燃料ガスの流量が、比例弁15の開度調整、及び、能力切換弁16による燃焼バーナ本数の調整によって制御される。 After the ignition process, the CPU 12 determines in S130 whether a misfire has occurred due to the output of the flame rod 19. If no misfire is detected (NO in S130), the combustion state (S120) continues. While the combustion state continues, in order to control the temperature of the hot water outlet from the outlet pipe 50 to the target hot water outlet temperature, the amount of heat generated by the entire burner 12, i.e., the flow rate of the fuel gas, is controlled by adjusting the opening of the proportional valve 15 and the number of combustion burners using the capacity switching valve 16.

尚、燃焼中(S120)において、給湯栓(図示せず)の閉止に応じて入水管40の流量がMOQよりも低下、又は、給湯器100の運転スイッチのオフにより、燃焼装置10に消火が要求されると、図3の制御処理は、割り込み処理によって終了される。 During combustion (S120), if the flow rate of the water inlet pipe 40 falls below the MOQ in response to the closing of the hot water tap (not shown), or if the operation switch of the water heater 100 is turned off and a request is made to the combustion device 10 to extinguish the fire, the control process of FIG. 3 is terminated by an interrupt process.

燃焼後に失火が検出されると(S130のYES判定時)、S140以降の再点火制御が実行される。 If a misfire is detected after combustion (YES in S130), re-ignition control is executed from S140 onwards.

CPU121は、S140では、失火時の筐体11内が、異常着火の発生が予想される状態であるか否かを判定する。上述の様に、異常着火は、筐体11の気密性が高められた状態となって、ガス濃度が、ガス種、バーナ12のスペック(着火可能範囲等)、及び、筐体11の形状によって定まる一定濃度よりも高い状態で、バーナ12に着火することによって生じる。 In S140, the CPU 121 determines whether the state inside the housing 11 at the time of misfire is such that abnormal ignition is expected to occur. As described above, abnormal ignition occurs when the burner 12 ignites in a state in which the airtightness of the housing 11 is increased and the gas concentration is higher than a certain concentration determined by the gas type, the specifications of the burner 12 (ignitable range, etc.), and the shape of the housing 11.

発明者らは、この様な異常着火の発生が予想される状態であるか否かの判断材料として、直接的なガス濃度ではなく、着火から失火までの経過時間を用いることができることを見出した。具体的には、ビニール等の遮蔽物で給湯器100が覆われることで筐体11の気密性が設計時の想定よりも高い場合には、着火から失火検出までの経過時間が大幅に短くなることを見出したものである。従って、S140では、着火処理(S110)によってバーナの火炎が検出されてから、失火が検出されるまでの経過時間が、予め定められた判定時間(例えば、10[s]程度)よりも短いか否かによって、上述の判定を実行することが可能である。 The inventors have found that the time elapsed from ignition to misfire can be used to determine whether or not an abnormal ignition is likely to occur, rather than the direct gas concentration. Specifically, they have found that when the water heater 100 is covered with a shield such as vinyl, making the housing 11 more airtight than expected at the time of design, the time elapsed from ignition to misfire detection is significantly shorter. Therefore, in S140, the above-mentioned determination can be made based on whether or not the time elapsed from when the burner flame is detected by the ignition process (S110) to when a misfire is detected is shorter than a predetermined determination time (e.g., about 10 seconds).

尚、筐体11の設計(形状及び気密性)、並びに、バーナ12のスペック等に応じて、上述した経過時間は異なってくるため、S140での判定時間は、例えば、給湯器100(燃焼装置10)の機種毎の実機実験結果等によって定めることができる。 The above-mentioned elapsed time varies depending on the design (shape and airtightness) of the housing 11 and the specifications of the burner 12, so the judgment time in S140 can be determined, for example, based on the results of actual experiments for each model of water heater 100 (combustion device 10).

CPU21は、S140のNO判定時には、S150~S162により、通常の再点火条件(以下、「通常条件」と称する)による再点火制御を実行する一方で、S140のYES判定時には、異常着火抑制のための再点火条件(以下、「異常着火抑制条件」と称する)による再点火制御を実行する。異常着火抑制条件は、再点火制御の「第1の条件」に対応し、通常条件は、再点火制御の「第2の条件」に対応する。 When the CPU 21 judges NO at S140, it executes re-ignition control under normal re-ignition conditions (hereinafter referred to as "normal conditions") through S150 to S162, whereas when the CPU 21 judges YES at S140, it executes re-ignition control under re-ignition conditions for suppressing abnormal ignition (hereinafter referred to as "abnormal ignition suppression conditions"). The abnormal ignition suppression conditions correspond to the "first condition" of the re-ignition control, and the normal conditions correspond to the "second condition" of the re-ignition control.

まず、通常条件について説明する。CPU21は、S140のNO判定に応じて、S150により、失火の検出(S130のYES判定)からTn1[s]経過後に元ガス弁14を閉止すると、続いて、S152により、送風ファン17を予め定められた掃気用の回転速度で、予め定められた掃気時間Tn2[s]の間作動させる。例えば、当該掃気用の回転速度は、バーナ12での燃料燃焼時に平均的に用いられる回転速度よりも高く設定される。 First, the normal condition will be described. In response to a NO judgment in S140, the CPU 21 closes the main gas valve 14 in S150 after Tn1 [s] has elapsed since the detection of a misfire (YES judgment in S130), and then in S152 operates the blower fan 17 at a predetermined scavenging rotation speed for a predetermined scavenging time Tn2 [s]. For example, the scavenging rotation speed is set to be higher than the rotation speed that is typically used when fuel is burned in the burner 12.

即ち、S150でのTn1[s]は、通常条件での失火検出後の燃料ガスの供給継続時間に対応し、S152でのTn2[s]は、通常条件での失火検出時における初回の点火リトライまでの掃気時間に相当する。 That is, Tn1 [s] in S150 corresponds to the duration of fuel gas supply after misfire detection under normal conditions, and Tn2 [s] in S152 corresponds to the scavenging time until the first ignition retry when misfire is detected under normal conditions.

更に、CPU21は、S152による掃気の終了後、S154により、点火リトライを実行する。通常条件のS154では、燃焼バーナ数をXnとする様に能力切換弁16を制御した状態で元ガス弁14が開放されるとともに、イグナイタ18に電圧が印加される。元ガス弁14の開放とともに、電圧印加によりイグナイタ18が火花を発生する状態は、Tn3[s]継続される。即ち、Tn3[s]は、通常条件での点火リトライ時におけるイグナイタ18の作動に伴う燃料ガス供給時間に相当する。 Furthermore, after scavenging in S152 is completed, the CPU 21 executes an ignition retry in S154. In S154 under normal conditions, the main gas valve 14 is opened and a voltage is applied to the igniter 18 while the capacity switching valve 16 is controlled so that the number of combustion burners is Xn. With the main gas valve 14 open, the state in which the igniter 18 generates sparks due to the application of voltage continues for Tn3 [s]. In other words, Tn3 [s] corresponds to the fuel gas supply time associated with the operation of the igniter 18 during an ignition retry under normal conditions.

CPU21は、S154による点火リトライ(Tn3[s])の後、S156において、フレームロッド19の出力により不着火及び着火のいずれの状態であるかを判定する。フレームロッド19により火炎が一定時間継続して検出されると、着火されたとしてS156はNO判定とされる。この場合には、元ガス弁14による燃料ガスの供給が継続されて、上述のS120(燃焼状態)に処理が戻される。 After the ignition retry (Tn3 [s]) in S154, the CPU 21 determines in S156 whether the output of the flame rod 19 indicates a non-ignition or ignition state. If the flame rod 19 continues to detect a flame for a certain period of time, S156 returns NO, assuming that ignition has occurred. In this case, the supply of fuel gas by the main gas valve 14 continues, and the process returns to S120 (combustion state) described above.

一方で、フレームロッド19により火炎が検出されないときには、不着火であるとしてS156はYES判定とされる。この場合には、CPU21は、元ガス弁14を閉止して燃料ガスの供給を遮断すると、S158に処理を進めて、送風ファン17を掃気用の回転速度で、予め定められた掃気時間Tn4[s]の間作動させる。 On the other hand, if no flame is detected by the flame rod 19, it is determined that no ignition has occurred and S156 returns YES. In this case, the CPU 21 closes the main gas valve 14 to cut off the supply of fuel gas, and proceeds to S158, where it operates the blower fan 17 at a scavenging rotation speed for a predetermined scavenging time Tn4 [s].

S158による掃気完了後、CPU21は、S170により、通常条件での再点火のリトライ回数が予め定められた上限回数Nn以上であるか否かを判定する。リトライ回数がNnより小さいときには(S160のNO判定時)、S154に処理が戻されて、通常条件による点火リトライが実行される。即ち、S158での掃気時間Tn4[s]は、通常条件の再点火制御において、不着火時に点火リトライ間に設けられる掃気時間に相当する。 After scavenging is completed by S158, the CPU 21 determines in S170 whether the number of retries for re-ignition under normal conditions is equal to or greater than a predetermined upper limit number Nn. If the number of retries is less than Nn (NO in S160), the process returns to S154, and ignition retry is performed under normal conditions. In other words, the scavenging time Tn4 [s] in S158 corresponds to the scavenging time provided between ignition retries in the event of misfire in re-ignition control under normal conditions.

CPU21は、リトライ回数がNn以上であるときには(S160のYES判定時)、S162により、ユーザに対してエラーを報知する。例えば、リモコン110を用いて、ユーザが視覚的又は聴覚的に感知可能なメッセージを出力することにより、エラーの報知が可能である。 When the number of retries is equal to or greater than Nn (YES in S160), the CPU 21 notifies the user of an error in S162. For example, the error can be notified by outputting a message that the user can perceive visually or audibly using the remote control 110.

例えば、S160の判定におけるリトライ回数は、遅くともS140のNO判定時にクリアされた後、S154の実行毎にインクリメントされるカウント値によって算出することができる。 For example, the number of retries in the judgment of S160 can be calculated based on a count value that is cleared at the latest when the judgment of S140 is NO, and then incremented each time S154 is executed.

次に、異常着火条件について説明する。CPU21は、S140のYES判定に応じて、S170により、失火の検出(S130のYES判定)からTf1[s]経過後に元ガス弁14を閉止すると、続いて、S172により、送風ファン17をS152と同様の回転速度で、予め定められた掃気時間Tf2[s]の間作動させる。 Next, the abnormal ignition conditions will be described. In response to a YES determination in S140, the CPU 21 closes the main gas valve 14 in S170 after Tf1 [s] has elapsed since the misfire was detected (YES determination in S130), and then operates the blower fan 17 at the same rotation speed as in S152 for a predetermined scavenging time Tf2 [s] in S172.

即ち、S170でのTf1[s]は、異常着火抑制条件での失火検出後の燃料ガスの供給継続時間に対応し、S172でのTn2[s]は、異常着火抑制条件での失火検出時における初回の点火リトライまでの掃気時間に相当する。 That is, Tf1 [s] in S170 corresponds to the duration of fuel gas supply after misfire detection under abnormal ignition suppression conditions, and Tn2 [s] in S172 corresponds to the scavenging time until the first ignition retry when misfire is detected under abnormal ignition suppression conditions.

更に、CPU21は、S172による掃気の終了後、S174により、点火リトライを実行する。異常着火抑制条件のS174では、燃焼バーナ数をXfとする様に能力切換弁16を制御した状態で元ガス弁14が開放されるとともに、イグナイタ18に電圧が印加される。元ガス弁14の開放とともに、電圧印加によりイグナイタ18が火花を発生する状態は、Tf3[s]継続される。即ち、Tf3[s]は、異常着火抑制条件での点火リトライ時におけるイグナイタ18の作動に伴う燃料ガス供給時間に相当する。 Furthermore, after scavenging in S172 is completed, the CPU 21 executes an ignition retry in S174. In S174 under the abnormal ignition suppression condition, the main gas valve 14 is opened and a voltage is applied to the igniter 18 while the capacity switching valve 16 is controlled so that the number of combustion burners is Xf. With the main gas valve 14 open, the state in which the igniter 18 generates sparks due to the application of voltage continues for Tf3 [s]. In other words, Tf3 [s] corresponds to the fuel gas supply time associated with the operation of the igniter 18 during an ignition retry under the abnormal ignition suppression condition.

CPU21は、S174による点火リトライ(Tf3[s])の後、S176において、フレームロッド19の出力により不着火及び着火のいずれの状態であるかを判定する。S156と同様に、フレームロッド19により火炎が一定時間継続して検出されると、着火されたとしてS176はNO判定とされる。この場合には、元ガス弁14による燃料ガスの供給が継続されて、上述のS120(燃焼状態)に処理が戻される。 After the ignition retry (Tf3 [s]) in S174, the CPU 21 determines in S176 whether the output of the flame rod 19 indicates a non-ignition or ignition state. As in S156, if a flame is continuously detected by the flame rod 19 for a certain period of time, it is determined that ignition has occurred and a NO determination is made in S176. In this case, the supply of fuel gas by the main gas valve 14 continues, and the process returns to S120 (combustion state) described above.

一方で、CPU21が不着火と判定すると(S176のYES判定時)、元ガス弁14の閉止により燃料ガスの供給が遮断されて、S178に処理が進められる。S178では、送風ファン17が、S158と同様の掃気用の回転速度で、予め定められた掃気時間Tf4[s]の間作動される。 On the other hand, if the CPU 21 determines that ignition has not occurred (YES in S176), the supply of fuel gas is cut off by closing the main gas valve 14, and the process proceeds to S178. In S178, the blower fan 17 is operated at the same scavenging rotation speed as in S158 for a predetermined scavenging time Tf4 [s].

S178による掃気完了後、CPU21は、S170と同様のS180により、異常着火抑制条件での再点火のリトライ回数が予め定められた上限回数Nf以上であるか否かを判定する。上限回数Nfは、S160での上限回数Nnと同じ値としてもよく、異なる値としてもよい。 After scavenging is completed by S178, the CPU 21 determines whether the number of retries for re-ignition under abnormal ignition suppression conditions is equal to or greater than a predetermined upper limit number Nf by S180, which is the same as S170. The upper limit number Nf may be the same value as the upper limit number Nn in S160, or may be a different value.

CPU21は、リトライ回数がNfより小さいときには(S180のNO判定時)、S174に処理が戻されて、異常着火抑制条件による点火リトライが再実行される。即ち、S178での掃気時間Tf4[s]は、異常着火抑制条件の再点火制御において、不着火時に点火リトライ間に設けられる掃気時間に相当する。 When the number of retries is less than Nf (NO in S180), the CPU 21 returns the process to S174, and ignition retry is performed again under the abnormal ignition suppression condition. That is, the scavenging time Tf4 [s] in S178 corresponds to the scavenging time provided between ignition retries in the event of misfire in the re-ignition control under the abnormal ignition suppression condition.

CPU21は、リトライ回数がNf以上であるときには(S180のYES判定時)、S182により、ユーザに対してエラーを報知する。尚、S182でのエラー報知には、異常着火の虞がある状態を改善するためのメッセージ、例えば、給湯器100を覆う遮蔽物を除去してからの再度の運転を推奨するメッセージが含まれてもよい。 When the number of retries is equal to or greater than Nf (YES in S180), the CPU 21 notifies the user of an error in S182. The error notification in S182 may include a message to improve the condition that may cause abnormal ignition, for example, a message recommending removing any obstruction covering the water heater 100 before operating the water heater again.

図4には、図3に示された再点火制御での異常着火抑制条件と通常条件とを比較するための図表が示される。 Figure 4 shows a chart comparing the abnormal ignition suppression conditions and normal conditions for the reignition control shown in Figure 3.

図4に例示される様に、異常着火抑制条件は、通常条件と比較して、点火リトライを通じた、バーナ12への燃料ガスの供給量の減少、及び、送風ファン17による掃気時間の延長(即ち、送風ファン17によって供給される空気量の増大)の少なくとも一方が実現される様に設定される。 As illustrated in FIG. 4, the abnormal ignition suppression conditions are set so that, compared to the normal conditions, at least one of the following is achieved: a reduction in the amount of fuel gas supplied to the burner 12 through ignition retries, and an extension of the scavenging time by the blower fan 17 (i.e., an increase in the amount of air supplied by the blower fan 17).

図4を参照して、S140によって失火が検出されてから元ガス弁14が閉止されるまでの時間、即ち、失火検出後の燃料ガスの供給継続時間について、異常着火抑制条件でのTf1[s](S170)は、通常条件でのTn1[s](S150)よりも短く設定される(Tf1<Tn1)。 Referring to FIG. 4, the time from when misfire is detected by S140 until the main gas valve 14 is closed, i.e., the duration of fuel gas supply after misfire detection, Tf1 [s] (S170) under abnormal ignition suppression conditions is set shorter than Tn1 [s] (S150) under normal conditions (Tf1<Tn1).

一方で、S140の失火検出時における初回の点火リトライまでの間の掃気時間については、異常着火抑制条件と通常条件とで同等の値とすることができる(Tf2=Tn2)。Tf2≧Tn2とすることも可能であるが、Tf2=Tn2とすれば、点火リトライ(S174)を早期に開始することで、失火から早期に復帰して給湯器100の出湯温度の低下を抑制することができる。 On the other hand, the scavenging time until the first ignition retry when misfire is detected in S140 can be set to the same value under abnormal ignition suppression conditions and normal conditions (Tf2 = Tn2). It is also possible to set Tf2 ≥ Tn2, but if Tf2 = Tn2, the ignition retry (S174) starts early, allowing for early recovery from misfire and suppressing a drop in the hot water outlet temperature of the water heater 100.

更に、再点火時における燃料ガスの供給対象となるバーナ本数、即ち、燃焼バーナ本数は、異常着火抑制条件(S174)でのXfは、通常条件(S154)でのXnよりも小さく設定される。 Furthermore, the number of burners to which fuel gas is supplied during re-ignition, i.e., the number of combustion burners, Xf under the abnormal ignition suppression condition (S174) is set to be smaller than Xn under the normal condition (S154).

又、点火リトライにおけるイグナイタ18の作動までの燃料ガス供給時間について、異常着火抑制条件(S174)でのTf3[s]は、通常条件(S154)でのTn3[s]以下に設定される。例えば、異常着火条件では、リトライ回数に依存せずTf3=T3aに固定して設定される一方で、通常条件では、リトライ回数に応じて、Tn3=T3b(T3b>T3a)、及び、Tn3=T3aの一方に周期的に設定することができる。 Furthermore, regarding the fuel gas supply time until the igniter 18 is activated during ignition retry, Tf3 [s] under abnormal ignition suppression conditions (S174) is set to be equal to or less than Tn3 [s] under normal conditions (S154). For example, under abnormal ignition conditions, Tf3 is set to a fixed value of T3a regardless of the number of retries, whereas under normal conditions, Tn3 can be periodically set to either T3b (T3b>T3a) or Tn3=T3a depending on the number of retries.

一例として、リトライ回数が1のときはTn3=T3bに設定し、その後2回はTn3=T3aに設定する、点火リトライ3回分の設定パターンを1セットとして、当該設定パターンを繰り返す様にして、リトライ回数に応じてTn3を設定することが可能である。この様にすると、1回目の点火リトライにおいてTf3<Tn3であり、かつ、以降の点火リトライにおいてもTf3≦Tn3であるので、1回又は複数回(Nn,Nf以下)の点火リトライ(S152,S72)を通じた、点火までの燃料ガス供給時間の合計値(即ち、燃料ガスの供給量の積算値)は、異常着火抑制条件では、通常条件と比較して小さくなることが理解される。 As an example, when the number of retries is 1, Tn3 is set to T3b, and the next two retries are set to Tn3 = T3a. A set pattern for three ignition retries is treated as one set, and this set pattern is repeated to set Tn3 according to the number of retries. In this way, since Tf3 < Tn3 in the first ignition retry and Tf3 ≦ Tn3 in subsequent ignition retries, it can be understood that the total value of the fuel gas supply time until ignition (i.e., the cumulative value of the fuel gas supply amount) through one or more (Nn, Nf or less) ignition retries (S152, S72) is smaller under abnormal ignition suppression conditions than under normal conditions.

更に、点火リトライでの不着火時の掃気時間について、異常着火抑制条件(S178)でのTf4[s]は、通常条件(S158)でのTn4[s]以上に設定される。例えば、異常着火条件では、リトライ回数に依存せずTf4=T4aに固定して設定される一方で、通常条件では、リトライ回数に応じて、Tn4=T4b(T4b<T4a)、及び、Tn4=T4aの一方に周期的に設定することができる。 Furthermore, for the scavenging time when ignition does not occur during ignition retry, Tf4 [s] under abnormal ignition suppression conditions (S178) is set to be equal to or greater than Tn4 [s] under normal conditions (S158). For example, under abnormal ignition conditions, Tf4 is set to a fixed value of T4a regardless of the number of retries, whereas under normal conditions, Tn4 can be periodically set to either T4b (T4b < T4a) or Tn4 = T4a depending on the number of retries.

一例として、リトライ回数が1又は2のときはTn4=T4bに設定し、その後1回はTn4=T4aに設定する、点火リトライ3回分の設定パターンを1セットとして、当該設定パターンを繰り返す様にして、リトライ回数に応じてTn4を設定することが可能である。この様にすると、1回目の点火リトライにおいてTf4>Tn4であり、かつ、以降の点火リトライにおいてもTf4≧Tn4であるので、1回又は複数回(Nn,Nf以下)の点火リトライを通じた、不着火時の掃気時間(S158,S178)の合計値(即ち、送風ファン17による送風量の積算値)は、異常着火抑制条件では、通常条件と比較して大きくなることが理解される。 As an example, when the number of retries is 1 or 2, Tn4 is set to T4b, and the next time Tn4 is set to T4a. A set pattern for three ignition retries is treated as one set, and the set pattern is repeated to set Tn4 according to the number of retries. In this way, Tf4>Tn4 in the first ignition retry, and Tf4≧Tn4 in subsequent ignition retries. Therefore, it can be understood that the total value of the scavenging time (S158, S178) during misfire (i.e., the cumulative value of the airflow by the blower fan 17) through one or more (Nn, Nf or less) ignition retries is larger under abnormal ignition suppression conditions than under normal conditions.

尚、上述の各パラメータ値Tf1~Tf4,Tn1~Tn4,Xf,Xnの設定は、上記の例に限定されるものではなく、異常着火抑制条件において、通常条件と比較して、バーナ12から供給される燃料ガス量が減少する、及び/又は、送風ファン17による掃気時間が長くなる(即ち、供給される空気量が大きくなる)様に、任意の態様で設定することができる。 The settings of the above-mentioned parameter values Tf1 to Tf4, Tn1 to Tn4, Xf, and Xn are not limited to the above examples, and can be set in any manner so that, under abnormal ignition suppression conditions, the amount of fuel gas supplied from the burner 12 is reduced and/or the scavenging time by the blower fan 17 is lengthened (i.e., the amount of air supplied is increased) compared to normal conditions.

これに対して、通常条件では、異常着火抑制条件と比較すると、バーナ12から供給される燃料ガス量が増加することで着火が容易となり、掃気時間を短くすることで、早期に再点火することが可能となる。言い換えると、着火抑制条件は、着火の容易性、及び、再点火の迅速性が低下するので、異常着火の発生が予測されるケースに限って適用される。 In contrast, under normal conditions, compared to the abnormal ignition suppression conditions, the amount of fuel gas supplied from the burner 12 is increased, making ignition easier, and the scavenging time is shortened, making it possible to re-ignite quickly. In other words, the ignition suppression conditions reduce the ease of ignition and the speed of re-ignition, so they are only applied in cases where abnormal ignition is predicted to occur.

図5は、本実施の形態に係る燃焼装置での再点火制御における筐体内のガス濃度のシミュレーションの一例を示すグラフである。図5の縦軸にはシミュレーションによるガス濃度推定値が示され、横軸は時間軸である。縦軸上には、爆発下限界濃度に対応する、異常着火発生の閾値として想定される許容上限ガス濃度Xmxが更に示される。 Figure 5 is a graph showing an example of a simulation of the gas concentration inside the housing during reignition control in the combustion device according to this embodiment. The vertical axis of Figure 5 shows the gas concentration estimate from the simulation, and the horizontal axis is the time axis. Also shown on the vertical axis is the allowable upper limit gas concentration Xmx, which corresponds to the lower explosion limit concentration and is assumed as the threshold for the occurrence of abnormal ignition.

図5中には、図4で説明した通常条件による再点火制御での時間経過に伴う筐体11内のガス濃度の推移を示す曲線は符号101で示され、通常条件による再点火制御での同様の曲線が符号102で示される。図5のシミュレーションでは、筐体11からのガス排出量については、筐体11の気密性が高い状態を想定して計算されている。 In FIG. 5, the curve showing the change in gas concentration in the housing 11 over time under re-ignition control under normal conditions as described in FIG. 4 is indicated by reference numeral 101, and a similar curve under re-ignition control under normal conditions is indicated by reference numeral 102. In the simulation of FIG. 5, the amount of gas discharged from the housing 11 is calculated assuming that the housing 11 is highly airtight.

符号101及び102とも、20[s]時点で失火が検出(S130がYES判定)された後、Nn=Nf=9として、9回の再点火(S154,S174)が行われても不着火であったときのガス濃度の推移を示している。 Both symbols 101 and 102 show the change in gas concentration when misfire is detected at 20 seconds (YES in S130) and Nn = Nf = 9, resulting in no ignition even after nine re-ignition attempts (S154, S174).

9回とも不着火であるため、符号101,102の各々では、T1n,T1f、又は、Tf3,Tn3が設けられる毎に、燃焼バーナ本数Xn,Xfのバーナ12から供給される燃料ガス量によってガス濃度推定値が上昇する。一方で、掃気時間Tn2,Tf2又はTn4,Tf4が設けられる毎に、送風ファン17での回転速度に応じてガス濃度推定値が低下する。 Since all nine times of ignition were misfires, in each of the reference symbols 101 and 102, the estimated gas concentration value increases according to the amount of fuel gas supplied from the burner 12 of the number of combustion burners Xn and Xf each time T1n, T1f, or Tf3, Tn3 is provided. On the other hand, the estimated gas concentration value decreases according to the rotation speed of the blower fan 17 each time scavenging times Tn2, Tf2, or Tn4, Tf4 are provided.

図5から理解される様に、符号101に示された通常条件による再点火制御では、再点火を繰り返す際に、ガス濃度推定値が許容上限ガス濃度Xmxを超えてしまっており、この状態下で着火が成功すると異常着火が発生する虞がある。 As can be seen from FIG. 5, in the re-ignition control under normal conditions shown by reference numeral 101, when re-ignition is repeated, the estimated gas concentration value exceeds the allowable upper limit gas concentration Xmx, and if ignition is successful under these conditions, there is a risk of abnormal ignition occurring.

これに対して、符号102に示された異常着火抑制条件による再点火制御では、再点火の際の燃料ガス供給量、及び、掃気時間の延長により、再点火を繰り返しても、ガス濃度が許容上限ガス濃度Xmxに達しておらず、この状態下で着火が成功しても異常着火を抑制することができる。 In contrast, in the re-ignition control under the abnormal ignition suppression condition shown by reference numeral 102, the amount of fuel gas supplied at the time of re-ignition and the extension of the scavenging time ensure that even if re-ignition is repeated, the gas concentration does not reach the allowable upper limit gas concentration Xmx, and even if ignition is successful under these conditions, abnormal ignition can be suppressed.

この様に本実施の形態に係る燃焼装置によれば、バーナ失火時において、筐体内が異常着火の発生が予測される状態であるか否かの判定に基づいて通常条件及び異常着火抑制条件を選択して再点火制御を行うことで、異常着火を抑制してバーナの再点火を制御することができる。 In this way, with the combustion device according to this embodiment, when a burner misfires, re-ignition control is performed by selecting normal conditions and abnormal ignition suppression conditions based on a determination of whether the state inside the housing is such that abnormal ignition is predicted to occur, thereby suppressing abnormal ignition and controlling the re-ignition of the burner.

尚、図3のS140において、失火時の筐体11内が、異常着火の発生が予想される状態であるか否かについては、上述した、着火から失火までの経過時間に基づく判定に限定されず、他の手法で判定されてもよい。例えば、筐体11内のガス濃度の実測値と、図5の許容上限ガス濃度Xmxとの比較によって、S140の判定を実行することも可能である。 In addition, in S140 of FIG. 3, whether or not the state inside the housing 11 at the time of misfire is in a state where abnormal ignition is expected to occur is not limited to the above-mentioned determination based on the elapsed time from ignition to misfire, and may be determined by other methods. For example, it is also possible to perform the determination in S140 by comparing the actual measured value of the gas concentration inside the housing 11 with the allowable upper limit gas concentration Xmx in FIG. 5.

具体的には、筐体11内にガス濃度センサ(図示せず)を配置することにより、失火時点(S130のYES判定時)における当該センサによるガス濃度計測値Xpを用いて、S140の判定を実行することが可能である。 Specifically, by disposing a gas concentration sensor (not shown) inside the housing 11, it is possible to execute the judgment in S140 using the gas concentration measurement value Xp by the sensor at the time of misfire (YES judgment in S130).

或いは、筐体11内のガス濃度として、ガス濃度推定モデルによる推定値を更に用いることによってS140の判定を実行することも可能である。 Alternatively, the determination in S140 can be performed by further using an estimated value from a gas concentration estimation model as the gas concentration inside the housing 11.

図6には、ガス濃度推定モデルの入力パラメータ値の一実施例が示される。図6に示される様に、ガス濃度推定モデル25は、元ガス弁14,比例弁15,及び、能力切換弁16の開/閉情報を、筐体11内へのガス供給量Gsp(t)を算出するための入力パラメータとして受ける。例えば、元ガス弁14の閉期間では、ガス供給量Gsp(t)=0とする一方で、元ガス弁14の開期間では、比例弁15の開度、及び、能力切換弁16によって調整される燃焼バーナ本数Xの組み合わせに従ってガス供給量Gsp(t)>0を算出するためのルックアップテーブル又は計算式を予め作成することができる。 Figure 6 shows an example of input parameter values of the gas concentration estimation model. As shown in Figure 6, the gas concentration estimation model 25 receives the open/close information of the main gas valve 14, the proportional valve 15, and the capacity switching valve 16 as input parameters for calculating the gas supply amount Gsp(t) into the housing 11. For example, while the main gas valve 14 is closed, the gas supply amount Gsp(t) = 0, while while the main gas valve 14 is open, a lookup table or calculation formula can be created in advance for calculating the gas supply amount Gsp(t) > 0 according to the combination of the opening degree of the proportional valve 15 and the number of combustion burners X adjusted by the capacity switching valve 16.

更に、ガス濃度推定モデル25は、フレームロッド19の出力に基づく燃焼情報を、ガス供給量Gsp(t)に対する未燃ガス量Grm(t)を算出するための入力パラメータとして受ける。燃焼情報によって燃焼オンとされる期間では、ガス供給量Gsp(t)に予め定められた未燃率α(%)を乗算することで、未燃ガス量Grm(t)が算出される(Grm(t)=α・Gsp(t))。これに対して、燃焼情報によって燃焼オフとされる期間では、ガス供給量Gsp(t)の全量が筐体11内に残存するものとして(即ち、α=1.0)、Grm(t)=Gsp(t)として算出される。 The gas concentration estimation model 25 further receives combustion information based on the output of the flame rod 19 as an input parameter for calculating the amount of unburned gas Grm(t) relative to the amount of gas supply Gsp(t). During the period when combustion is turned on by the combustion information, the amount of unburned gas Grm(t) is calculated by multiplying the amount of gas supply Gsp(t) by a predetermined unburned rate α (%) (Grm(t) = α · Gsp(t)). On the other hand, during the period when combustion is turned off by the combustion information, the entire amount of gas supply Gsp(t) is assumed to remain in the housing 11 (i.e., α = 1.0), and the calculation is made as Grm(t) = Gsp(t).

一方で、筐体11からのガス排出量Gex(t)については、排気口11aを含む筐体11の寸法パラメータ(定数)をベースに、送風ファン17の回転速度と、燃焼情報(燃焼オンオフ)とを反映して、算出することができる。 On the other hand, the amount of gas exhausted from the housing 11, Gex(t), can be calculated based on the dimensional parameters (constants) of the housing 11, including the exhaust port 11a, and reflecting the rotation speed of the blower fan 17 and the combustion information (combustion on/off).

そして、未燃ガス量Grm(t)に従う濃度上昇と、ガス排出量Gex(t)に従う濃度低下とを反映する差分方程式等を導入することによって、筐体11内のガス濃度推定値GXp(%)を逐次算出するガス濃度推定モデル25を構成することができる。 Then, by introducing a differential equation or the like that reflects the increase in concentration according to the unburned gas amount Grm(t) and the decrease in concentration according to the gas emission amount Gex(t), a gas concentration estimation model 25 can be constructed that sequentially calculates the estimated gas concentration value GXp(%) within the housing 11.

例えば、筐体11の気密性が正常であるときのガス排出量Gex(t)を用いてガス濃度推定モデル25で算出されたガス濃度推定値GXp(%)に対する、図示しないガス濃度センサによるガス濃度計測値Xp(%)の上昇量(Xp-GXp)が、判定値よりも大きくなったときに、S140をYES判定とすることも可能である。この様にガス濃度センサ及びガス濃度推定モデル25を併用する場合には、ガス濃度計測値Xp(%)を許容上限ガス濃度Xmxと直接比較する場合と比較して、ガス濃度センサの計測値そのものに要求される精度を過度に高めることなく、S140による判定を実行することが可能になる。 For example, it is also possible to determine YES in S140 when the increase (Xp-GXp) in the gas concentration measurement value Xp (%) by a gas concentration sensor (not shown) relative to the gas concentration estimation value GXp (%) calculated by the gas concentration estimation model 25 using the gas exhaust amount Gex (t) when the airtightness of the housing 11 is normal becomes greater than the determination value. When the gas concentration sensor and gas concentration estimation model 25 are used in this way, it becomes possible to perform the determination in S140 without excessively increasing the accuracy required for the measurement value of the gas concentration sensor itself, compared to when the gas concentration measurement value Xp (%) is directly compared to the allowable upper limit gas concentration Xmx.

或いは、S140に係る判定については、排気口11aに対する遮蔽物の存在を検知するための近接センサ(図示せず)の配置等、筐体11の気密性が高くなっていることを直接的に或いは間接的に検知することによっても実行することが可能である。 Alternatively, the determination in S140 can be made by directly or indirectly detecting that the airtightness of the housing 11 has increased, such as by arranging a proximity sensor (not shown) to detect the presence of an obstruction to the exhaust port 11a.

尚、本実施の形態では、バーナで燃焼される気体燃料としてガスを例示したが、その他の気体燃料をバーナで燃焼する燃焼装置に対しても、本実施の形態で説明した再点火制御を適用することが可能である。 In this embodiment, gas is used as an example of the gaseous fuel burned by the burner, but the re-ignition control described in this embodiment can also be applied to combustion devices that burn other gaseous fuels with a burner.

又、本実施の形態では、「燃焼装置」の搭載機器として給湯器を例示したが、給湯器以外の任意の機器に搭載される、気体燃料の燃焼装置に対して、本実施の形態に係る再点火制御を適用することが可能である。 In addition, in this embodiment, a water heater is used as an example of a device equipped with a "combustion device," but the re-ignition control according to this embodiment can be applied to a gaseous fuel combustion device installed in any device other than a water heater.

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed herein should be considered to be illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the claims, not by the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

10 燃焼装置、11 筐体、11a 排気口、12 バーナ、13 ガス供給管、13a ガス供給口、14 元ガス弁、15 比例弁、16 能力切換弁、16a,16b,16c 弁、17 送風ファン、18 イグナイタ、19 フレームロッド、20 コントローラ、22 入出力インターフェース、23 タイマ、24 記憶部、25 ガス濃度推定モデル、30 熱交換器、31 一次熱交換器、32 二次熱交換器、40 入水管、50 出湯管、60 バイパス管、70 給湯栓、100 給湯器、110 リモコン、Nf,Nn 上限回数(点火リトライ)、Tf1,Tf3,Tn1,Tn3 燃料ガス供給時間、Tf2,Tf4,Tn2,Tn4 掃気時間、Xf,Xn 燃焼バーナ本数。 10 Combustion device, 11 Housing, 11a Exhaust port, 12 Burner, 13 Gas supply pipe, 13a Gas supply port, 14 Main gas valve, 15 Proportional valve, 16 Capacity switching valve, 16a, 16b, 16c Valve, 17 Blower fan, 18 Igniter, 19 Flame rod, 20 Controller, 22 Input/output interface, 23 Timer, 24 Memory unit, 25 Gas concentration estimation model, 30 Heat exchanger, 31 Primary heat exchanger, 32 Secondary heat exchanger, 40 Water inlet pipe, 50 Hot water outlet pipe, 60 Bypass pipe, 70 Hot water tap, 100 Hot water heater, 110 Remote control, Nf, Nn Upper limit number of times (ignition retry), Tf1, Tf3, Tn1, Tn3 Fuel gas supply time, Tf2, Tf4, Tn2, Tn4 Scavenging time, Xf, Xn Number of combustion burners.

Claims (9)

排気口が設けられた筐体と、
前記筐体内に格納されたバーナと、
前記バーナに対して気体燃料を供給するためのガス供給弁と、
前記バーナに空気を供給するための送風ファンと、
前記バーナに供給された前記気体燃料及び前記空気の混合気に着火するための点火装置と、
前記バーナの炎を検知するフレームロッドと、
前記バーナへの着火後に前記フレームロッドの出力に基づいて失火が検知されたときに、前記バーナの再点火制御を実行する制御部とを備え、
前記制御部は、前記失火の検知時において、前記筐体内が異常着火の発生が予測される状態であるか否かを判定するとともに、前記異常着火の発生が予測される状態であると判定した場合には前記再点火制御の第1の条件を選択して点火リトライを実行する一方で、前記異常着火の発生が予測される状態ではないと判定した場合には前記再点火制御の第2の条件を選択して前記点火リトライを実行する様に、前記ガス供給弁、前記送風ファン、及び、前記点火装置を制御する、燃焼装置。
A housing having an exhaust port;
A burner housed within the housing; and
a gas supply valve for supplying gaseous fuel to the burner;
A blower fan for supplying air to the burner;
an ignition device for igniting the mixture of the gaseous fuel and the air supplied to the burner;
A flame rod for detecting the flame of the burner;
a control unit that executes a re-ignition control of the burner when a misfire is detected based on an output of the flame rod after the burner is ignited,
The control unit controls the gas supply valve, the blower fan, and the ignition device so that, when the misfire is detected, the control unit determines whether or not the state inside the housing is in a state where abnormal ignition is predicted to occur, and if it determines that the state is in a state where abnormal ignition is predicted to occur, the control unit selects a first condition of the re-ignition control and executes an ignition retry, and if it determines that the state is not in a state where abnormal ignition is predicted to occur, the control unit selects a second condition of the re-ignition control and executes the ignition retry.
前記点火リトライは、不着火時には複数回繰り返して実行され、
前記第1の条件は、前記点火リトライを通じた前記ガス供給弁から前記バーナへの前記気体燃料の供給量が、前記第2の条件の選択時よりも少なくなる様に設定される、請求項1記載の燃焼装置。
The ignition retry is repeated multiple times when ignition is not performed,
The combustion device according to claim 1 , wherein the first condition is set so that the amount of the gaseous fuel supplied from the gas supply valve to the burner through the ignition retry is less than when the second condition is selected.
前記第1の条件は、前記失火が検知されてから前記ガス供給弁による前記気体燃料の供給が停止されるまでの供給継続時間が、前記第2の条件の選択時よりも短くなる様に設定される、請求項2記載の燃焼装置。 The combustion device according to claim 2, wherein the first condition is set so that the supply duration from when the misfire is detected until the supply of the gas fuel by the gas supply valve is stopped is shorter than when the second condition is selected. 前記バーナは複数本設けられ、
前記ガス供給弁は、前記複数本のバーナのうちの前記気体燃料が供給される燃焼バーナの本数を切換えるための能力切換弁を含み、
前記第1の条件は、各前記点火リトライにおいて前記燃焼バーナの本数が前記第2の条件の選択時よりも少なくなる様に設定される、請求項2記載の燃焼装置。
A plurality of the burners are provided,
the gas supply valve includes a capacity switching valve for switching the number of combustion burners to which the gas fuel is supplied among the plurality of burners,
3. The combustion apparatus according to claim 2, wherein the first condition is set so that the number of the combustion burners in each ignition retry is smaller than that when the second condition is selected.
前記第1の条件は、各前記点火リトライにおける前記点火装置の作動に伴う前記気体燃料の供給時間が、前記第2の条件の選択時と同等又は短くなる様に設定される、請求項2記載の燃焼装置。 The combustion device according to claim 2, wherein the first condition is set so that the supply time of the gaseous fuel accompanying the operation of the ignition device in each ignition retry is equal to or shorter than when the second condition is selected. 前記点火リトライは、不着火時には複数回繰り返して実行され、
前記点火リトライが複数回繰り返される場合には、前記点火リトライの間に前記送風ファンが前記空気を供給することによる前記筐体内の掃気が実行され、
前記第1の条件は、前記点火リトライが複数回繰り返される際の前記点火リトライ間を通じた前記送風ファンからの送風量が、前記第2の条件の選択時よりも少なくなる様に設定される、請求項1記載の燃焼装置。
The ignition retry is repeated multiple times when ignition is not performed,
When the ignition retry is repeated a plurality of times, scavenging of the inside of the housing is performed by the blower fan supplying the air between the ignition retries,
2. The combustion device according to claim 1, wherein the first condition is set so that an amount of air blown from the blower fan between the ignition retries when the ignition retries are repeated a plurality of times is smaller than an amount of air blown from the blower fan between the ignition retries when the second condition is selected.
前記失火が検知されてから初回の前記点火リトライまでの間に実行される前記掃気における前記送風ファンからの送風量は、前記第1の条件と前記第2の条件との間で同等である、請求項6記載の燃焼装置。 The combustion device according to claim 6, wherein the amount of air blown from the blower fan during the scavenging performed between the detection of the misfire and the first ignition retry is equivalent between the first condition and the second condition. 前記点火リトライは、不着火時には複数回繰り返して実行され、
前記制御部は、前記第1の条件の選択時、及び、前記第2の条件の選択時の各々において、前記点火リトライの繰り返し回数が予め定められた上限回数に達すると、ユーザに対してエラーを報知する、請求項1記載の燃焼装置。
The ignition retry is repeated multiple times when ignition is not performed,
2. The combustion device according to claim 1, wherein the control unit notifies a user of an error when the number of repetitions of the ignition retry reaches a predetermined upper limit number when the first condition is selected and when the second condition is selected.
前記制御部は、前記失火の検知時において、前記フレームロッドの出力に基づく着火の検知から前記失火の検知までの経過時間が予め定められた判定時間よりも短いと前記異常着火の発生が予測される状態であると判定する一方で、前記経過時間が前記判定時間よりも長いと前記異常着火の発生が予測される状態ではないと判定する、請求項1~8のいずれか1項に記載の燃焼装置。
The combustion device according to any one of claims 1 to 8, wherein, when the misfire is detected, the control unit determines that the state is predicted to result in the occurrence of the abnormal ignition if the elapsed time from the detection of ignition based on the output of the flame rod to the detection of the misfire is shorter than a predetermined judgment time, whereas, when the elapsed time is longer than the judgment time, the control unit determines that the state is not predicted to result in the occurrence of the abnormal ignition.
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