JP2724101B2

JP2724101B2 - 燃焼機器

Info

Publication number: JP2724101B2
Application number: JP5331721A
Authority: JP
Inventors: 郁朗足立; 猛加藤; 雅昭中浦
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1998-03-09
Anticipated expiration: 2013-03-09
Also published as: KR950019390A; KR0134134B1; JPH07190342A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯器等の燃焼機器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば給湯器においては、出湯温が使用
者等により設定された設定温度となるように、バーナの
時々刻々の燃焼量を制御するものが一般に知られてお
り、この種のものにおいては、通常、バーナへのガス供
給路に設けた比例弁を介してバーナへのガス供給量（バ
ーナの燃焼量）を制御すると共に、該バーナに燃焼用の
空気を供給する燃焼ファンの回転数をバーナの燃焼量に
対応させて制御して、該バーナへの空気の供給量を該バ
ーナの燃焼に必要な量に制御するようにしている。

【０００３】ところで、このような給湯器にあっては、
風の影響で、バーナへの空気の供給量が減少して不完全
燃焼が生じるような場合があり、このような不完全燃焼
状態は、特に、バーナの燃焼量が小さい場合に生じやす
い。そして、このような不完全燃焼状態が生じると、Ｃ
Ｏガス等の有害な不完全燃焼ガスが発生するため、これ
を防止することが好ましい。

【０００４】そこで、上記のような不都合を防止するた
めには、例えば不完全燃焼時に発生するＣＯガス等の不
完全燃焼気体の発生量を排気口近傍に設けたＣＯセンサ
等のガスセンサを用いて検出し、バーナの燃焼量が小さ
い状態で、検出されたガス発生量が所定の基準レベルを
越えたときに燃焼ファンの回転数のみを増加させてバー
ナへの空気の供給量を必要量に確保することが考えられ
る。

【０００５】しかしながら、上記のように風等の影響で
不完全燃焼が生じる状態は、一般に、一時的あるいは断
続的なものであり、また、風が停止すれば該不完全燃焼
状態は解消してＣＯガス等の発生量も迅速に減少する反
面、ＣＯセンサ等のガスセンサは、その検出速度が比較
的遅い。このため、上記のように、燃焼量が小さい状態
で不完全燃焼が生じた場合に、燃焼ファンの回転数を増
加させると、風が停止してＣＯガス等の発生量が減少し
ても、燃焼ファンの回転数が増加した状態に維持されて
しまうという事態が生じることがある。そして、このよ
うな事態が生じると、バーナへの空気の供給量が過剰と
なって、バーナが消火してしまうという事態が生じる虞
れがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる背景に
鑑み、バーナの燃焼量が小さい状態で、風等による不完
全燃焼が生じた場合に、それを簡単且つ迅速に解消する
ことができると共に、その後に風等が停止しても支障な
くバーナの燃焼を継続することができる燃焼機器を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる目的を達
成するために、バーナと、該バーナに燃焼用の空気を供
給する燃焼ファンと、該バーナの燃焼量と前記燃焼ファ
ンによるバーナへの空気の供給量とをそれぞれ互いに対
応させて制御する燃焼制御手段及びファン制御手段とを
備えた燃焼機器において、前記バーナの不完全燃焼によ
り発生する不完全燃焼気体の発生量を検出する不完全燃
焼気体検出手段を設け、前記燃焼制御手段は、該不完全
燃焼気体検出手段により検出された不完全燃焼気体の発
生量があらかじめ設定した基準レベルを越えたとき、前
記バーナの燃焼量の最低燃焼量を所定量だけ増加せしめ
ることを特徴とする。

【０００８】さらに、前記燃焼制御手段は、前記バーナ
の燃焼量の最低燃焼量を増加させたとき、その増加状態
を該バーナの燃焼が終了するまで維持することを特徴と
する。

【０００９】

【作用】本発明によれば、前記不完全燃焼気体検出手段
により検出された不完全燃焼気体の発生量があらかじめ
設定した基準レベルを越えると、すなわち、バーナの不
完全燃焼状態が発生すると、バーナの燃焼量の最低燃焼
量が所定量だけ増加する。このため、バーナの燃焼量が
最低燃焼量に近い小さな状態で風等の影響で不完全燃焼
状態が発生すると、バーナの燃焼量が燃焼ファンによる
空気の供給量と共に増加し、これにより不完全燃焼状態
が解消される。また、このとき、バーナへの空気の供給
量は、バーナの燃焼量に対応する量に制御されるので、
風等が停止しても、バーナの燃焼は支障なく継続する。

【００１０】さらに、バーナの燃焼量の最低燃焼量を増
加させたとき、その増加状態を該バーナの燃焼が終了す
るまで維持することにより、一旦、バーナの不完全燃焼
状態が生じると、その後には、バーナの燃焼量があまり
小さなものとはならないため、断続的な風が繰り返し起
こるような場合に不完全燃焼状態が繰り返し生じるよう
な事態を回避することが可能となる。

【００１１】

【実施例】本発明の一実施例を図１乃至図３を参照して
説明する。図１は本実施例の燃焼機器である給湯器のシ
ステム構成図、図２は図１の装置の要部のブロック構成
図、図３は図１の給湯器の作動を説明するための説明図
である。

【００１２】図１を参照して、１は給湯器本体、２は給
湯器本体１に設けられた熱交換器３を通って配設された
通水管、４は熱交換器３の上流側で通水管２に設けられ
た水量センサ、５は熱交換器３の下流側で通水管２に設
けられた温度センサ、６は給湯器本体１に設けられたガ
スバーナ７に燃料ガスを供給するガス供給管、８，９，
１０はそれぞれガス供給管６にその上流側から順次設け
られた元電磁弁、主電磁弁及びガス比例弁、１１はガス
バーナ７に燃焼用の空気を供給する燃焼ファン、１２は
ガスバーナ７の点火を行うイグナイタ、１３はガスバー
ナ７の着火を検知するフレームロッド、１４は給湯器本
体１の排気口１５に近接させて該給湯器本体１に取り付
けられた不完全燃焼気体検出手段であるＣＯセンサ、１
６は給湯器の作動を制御するためのコントローラ、１７
は使用者が出湯温の設定等を行うための操作部である。
通水管２の下流端部には、図示しない給湯栓が取り付け
られている。

【００１３】図２を参照して、前記コントローラ１６
は、マイクロコンピュータ等を含む電子回路により構成
されたものであり、その主要な機能的構成として、前記
各センサ４，５，１４の検出信号や操作部１７から付与
される設定温度を基にガスバーナ７の燃焼量を設定する
燃焼量設定部１８と、設定された燃焼量に従って燃焼フ
ァン１１の回転数、すなわちガスバーナへの空気の供給
量を制御するファン制御部１９と、ファン制御部１９に
より制御された燃焼ファン１１の回転数に対応させてガ
ス比例弁１０の開度を制御してガスバーナ７へのガス供
給量を制御するガス量制御部２０と、水量センサ４やＣ
Ｏセンサ１４の検出信号等を基に元電磁弁８や主電磁弁
９を開閉制御する電磁弁制御部２１とを備えている。

【００１４】ここで、本発明の構成に対応して、燃焼量
設定部１８及びガス量制御部２０は燃焼制御手段２２を
構成するものであり、燃焼量設定部１８及びファン制御
部１９はファン制御手段２３を構成するものである。

【００１５】次に、本実施例の給湯器の作動を説明す
る。

【００１６】まず、本実施例の給湯器の基本的作動は次
の通りである。

【００１７】すなわち、図示しない給湯栓を開くと、そ
れが水量センサ４を介してコントローラ１６により検知
され、この時、コントローラ１６は、電磁弁制御部２１
により元電磁弁８及び主電磁弁９を開成してガスバーナ
７への燃料ガスの供給を行わしめると共にファン制御部
１９により燃焼ファン１１を回転駆動してガスバーナ７
に燃焼用の空気を供給せしめ、さらに図示しないイグナ
イタ駆動部によりイグナイタ１２を駆動してガスバーナ
７を着火せしめる。これにより、ガスバーナ７が燃焼を
開始し、通水管２を給湯栓に向かって流れる水が熱交換
器３を介して加熱される。尚、コントローラ１６は、フ
レームロッド１３を介してガスバーナ７の失火や不着火
を検知した場合には、元電磁弁８及び主電磁弁９を閉弁
する。

【００１８】このようにガスバーナ７の燃焼が開始する
と、コントローラ１６の燃焼量設定部１８は、温度セン
サ５の検出信号により検出される出湯温と、水量センサ
４の検出信号により検出される通水量と、操作器１７に
より設定された出湯温の設定温度とを基に、所定の演算
処理により熱交換器３への入水温を求め、その求めた入
水温を上記設定温度にするのに必要なガスバーナ７の燃
焼量を設定する。

【００１９】この場合、図３を参照して、燃焼量設定部
１８は、基本的には、ガスバーナ７へのあらかじめ定め
られた最小ガス供給量Ｇ_minに対応する最低燃焼量Ｑ
_min（例えば６０００ｋｃａｌ）から最大ガス供給量Ｇ
_maxに対応する最大燃焼量Ｑ_ma _x（例えば３００００ｋ
ｃａｌ）にかけての範囲内で燃焼量を設定する。

【００２０】そして、ファン制御部１９は、燃焼量設定
部１８により設定された燃焼量Ｑに応じて図３に示すよ
うにあらかじめ定められた回転数Ｎでもって燃焼ファン
１１を回転駆動し、これによりガスバーナ７には、設定
された燃焼量Ｑに対応する量の空気が供給される。

【００２１】また、コントローラ１６のガス量制御部２
０は、ファン制御部１９から与えられるファン電流によ
り、前記ガス比例弁１０の開度を燃焼ファン１１の回転
数に比例した開度に制御し、これにより、ガスバーナ７
へのガス供給量Ｇを燃焼量設定部１８により設定された
燃焼量Ｑに対応する量に制御される。すなわち、ガスバ
ーナ７の実際の燃焼量が燃焼量設定部１８により設定さ
れた燃焼量Ｑに制御される。

【００２２】本実施例の給湯器においては、基本的には
以上説明した作動が時々刻々行われる。尚、本実施例に
おいては、入水温を演算により求めるようにしたが、温
度センサにより入水温を直接的に検出するようにしても
よく、また、入水温を使わずに出湯温と設定温度による
フィードバック制御のみを行うものであってもよい。ま
た、ガスバーナ７へのガス供給量は燃焼ファン１１の回
転数に対応させて制御するようにしたが、燃焼量設定部
１８により設定された燃焼量Ｑに直接的に対応させて制
御するようにしてもよい。

【００２３】ところで、本実施例の給湯器において、特
に、ガスバーナ７の燃焼量が、前記最低燃焼量Ｑ_min付
近の小さな燃焼量である場合に、例えば風が排気口１５
から給湯器本体１内に侵入しようとすると、燃焼ファン
１１の負荷が大きくなるためガスバーナ７への空気の供
給量が急減し、不完全燃焼が生じやすくなる。そして、
このような不完全燃焼が発生すると、ＣＯガス等の不完
全燃焼気体が発生し、その発生量は、前記最低燃焼量Ｑ
_min付近の小さな燃焼量である場合には多量なものとな
り易い。

【００２４】このように、ＣＯガス等の不完全燃焼気体
が発生すると、その発生量が前記ＣＯセンサ１４により
検出される。この時、コントローラ１６の燃焼量設定部
１８は、ＣＯセンサ１４により検出されるＣＯガス濃度
が例えば１０００ｐｐｍ以上の濃度で所定時間（例えば
３０秒）継続すると、設定する最低燃焼量を所定量だけ
増加させ、例えば、図３に示すように前記最低燃焼量Ｑ
_minよりも所定量だけ大きな燃焼量Ｑ₁（例えば１００
００ｋｃａｌ）を新たな最低燃焼量とし、その新たな最
低燃焼量Ｑ₁と前記最大燃焼量Ｑ_maxとの間で前述した
ような燃焼量Ｑの設定を行うようにする。

【００２５】これにより、風の影響で不完全燃焼気体の
発生し易い前記最低燃焼量Ｑ_min付近の燃焼量（＜
Ｑ₁）でガスバーナ７が燃焼していた場合には、ガスバ
ーナ７の燃焼量は、新たな最低燃焼量Ｑ₁に上昇する。
そして、この時、燃焼量設定部１８により設定される燃
焼量Ｑが上昇するため、これに追従して燃焼ファン１１
の回転数も上昇し、上昇した燃焼量に対応した量の空気
がガスバーナ７に供給される。

【００２６】このため、単なる風の影響では、不完全燃
焼が生じにくくなって、ＣＯガス等の不完全燃焼気体の
発生が抑制される。また、この時、燃焼ファン１１によ
るガスバーナ７への空気の供給量はガスバーナ７の燃焼
量Ｑに対応した量に制御されているので、風が止んで
も、ガスバーナ７の良好な燃焼状態が保たれている。

【００２７】また、燃焼量設定部１８は、上記のように
最低燃焼量を上昇させた場合には、その最低燃焼量Ｑ₁
を給湯器の燃焼運転が停止するまで維持する。これによ
り、給湯器の燃焼運転中に、頻繁に風が発生するような
場合であっても、不完全燃焼の生じにくい状態が確保さ
れ、従って、ＣＯガス等の不完全燃焼気体が急激に蓄積
されていくような事態が回避される。尚、最低燃焼量を
ときどき当初の最低燃焼量Ｑ_minに戻して様子をみるよ
うにしてもよい。

【００２８】尚、本実施例の給湯器においては、コント
ローラ１６の電磁弁制御部２１は、ＣＯセンサ１４によ
り検出されるＣＯガス濃度が例えば１５００ｐｐｍ以上
の濃度で所定時間（例えば２分）継続すると、前記元電
磁弁８及び主電磁弁９を閉弁せしめ、ガスバーナ７の燃
焼を停止させる。これにより、排気口１５の詰まり等に
より不完全燃焼が発生した場合には、安全性が確保され
る。

【００２９】尚、本実施例においては、給湯器を例にと
って説明したが、ファンヒータ等の燃焼機器においても
本発明を適用することが可能であることはもちろんであ
る。

【００３０】

【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
によれば、不完全燃焼気体検出手段により検出された不
完全燃焼気体の発生量があらかじめ設定した基準レベル
を越えたとき、バーナの燃焼量の最低燃焼量を所定量だ
け増加せしめることにより、特に燃焼量の小さい状態で
風等の影響で不完全燃焼が生じて多くの不完全燃焼気体
が発生した場合に、そのような状態を簡単且つ迅速に解
消することができ、また、風等が止んでもバーナの燃焼
量とバーナへの空気の供給量とは互いに対応したものと
なっているので、バーナの燃焼を良好な状態で支障なく
継続することができる。

【００３１】バーナの燃焼量の最低燃焼量を増加させた
とき、その増加状態を該バーナの燃焼が終了するまで維
持することにより、頻繁に風等が生じる場合に、不完全
燃焼の生じにくい状態が確保されるので、頻繁に不完全
燃焼が発生して不完全燃焼気体が蓄積していくような事
態を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例の給湯器のシステム構成図。

【図２】図１の給湯器の要部のブロック構成図。

【図３】図１の給湯器の作動を説明するための説明図。

【符号の説明】

７…ガスバーナ、１１…燃焼ファン、１４…ＣＯセンサ
（不完全燃焼気体検出手段）、２２…燃焼量制御手段、
２３…ファン制御手段。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】バーナと、該バーナに燃焼用の空気を供給
する燃焼ファンと、該バーナの燃焼量と前記燃焼ファン
によるバーナへの空気の供給量とをそれぞれ互いに対応
させて制御する燃焼制御手段及びファン制御手段とを備
えた燃焼機器において、前記バーナの不完全燃焼により
発生する不完全燃焼気体の発生量を検出する不完全燃焼
気体検出手段を設け、前記燃焼制御手段は、該不完全燃
焼気体検出手段により検出された不完全燃焼気体の発生
量があらかじめ設定した基準レベルを越えたとき、前記
バーナの燃焼量の最低燃焼量を所定量だけ増加せしめる
ことを特徴とする燃焼機器。
【請求項２】前記燃焼制御手段は、前記バーナの燃焼量
の最低燃焼量を増加させたとき、その増加状態を該バー
ナの燃焼が終了するまで維持することを特徴とする請求
項１記載の燃焼機器。