JP3365704B2 - 燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バーナの燃焼状態
を検知して異常燃焼と判定したとき、燃焼停止や空気量
増加の動作を実行する燃焼装置に改良に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガス燃料を用いる燃焼装置におい
て、火炎電流検出手段（フレームロッド等）により検出
されたバーナの火炎電流値（フレームロッド電流値のこ
と。以下、「ＦＲ電流値」という）が所定の閾値を超え
ると、異常燃焼と判定して燃焼動作を停止させる装置が
知られている（特開昭５９―１４５４２２号公報参
照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、上述した異常
燃焼には、酸素欠乏（以下、「酸欠」という）による異
常燃焼と、バーナへの空気量不足による異常燃焼とがあ
る。

【０００４】ところで、例えばＦＲ電流値によって異常
燃焼と判定する装置において、使用するガス種によって
燃料の成分や濃度が異なると、図３の実線や破線で示す
ＦＲ電流値―ＣＯ濃度特性曲線から明らかなように、上
記ＦＲ電流値の変化の傾向が相違する。そのため、上記
閾値を、各々の装置毎に使用するガス種に適した値に設
定する必要があるので、閾値の設定作業が面倒である。

【０００５】従って本発明の目的は、使用されるガス種
を自動的に判別して適切なＦＲ電流の閾値を設定するこ
とが可能な燃焼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】本発明に従う燃焼装置
は、ガス燃料と空気とをバーナに供給して燃焼させるも
ので、上記バーナの火炎の燃焼状態を検出する燃焼状態
検出手段と、使用が予想されるガス種毎に、上記バーナ
の燃焼状態が正常で且つ最も良好なときの第１の燃焼状
態検出値、及び上記バーナの燃焼状態が異常と判定する
ための閾値となる第２の燃焼状態検出値を記憶する記憶
手段と、燃焼装置が設置された初期状態において上記燃
焼状態検出手段から入力した燃焼状態検出値と上記記憶
手段中の第１の燃焼状態検出値との比較結果から、使用
中のガス種を自動的に識別するガス種自動識別手段と、
上記識別されたガス種の第２の燃焼状態検出値を、上記
記憶手段に記憶されている第２の燃焼状態検出値の中か
ら上記閾値として選択する閾値選択手段と、を備える。

【０００７】本発明の好適な実施形態では、閾値選択手
段は、バーナの燃焼量が安定し、且つ、バーナの燃焼状
態検出値が安定したとき、ガス種の識別及び前記閾値選
択を行う。

【０００８】また、この実施形態では、閾値選択手段に
より選択された閾値を保持する閾値保持手段を備える。

【０００９】本発明によれば、燃焼装置が設置された初
期状態において燃焼状態検出手段から入力した燃焼状態
検出値（例えば火炎電流値）と、予め記憶手段に記憶さ
れている第１の燃焼状態検出値（例えば第１の火炎電流
値）との比較結果から、使用中のガス種を自動的に識別
すると共に、識別されたガス種の第２の燃焼状態検出値
（例えば第２の火炎電流値）を、記憶手段に記憶されて
いる第２の燃焼状態検出値（例えば第２の火炎電流値）
の中から閾値として選択することとしたので、異常燃焼
と判断するための閾値を、使用中のガス種の特性に適合
した値に自動的に設定することができ、異常燃焼の誤検
知が防止できる。

【００１０】本発明の好適な実施形態によれば、バーナ
の燃焼量が安定し、且つ、バーナの火炎電流検出値が安
定したとき、閾値選択手段がガス種の識別及び閾値選択
を行うので、高精度な閾値選択が行える。

【００１１】また、この実施形態によれば、閾値選択手
段によって選択された閾値を保持する閾値保持手段を設
けたので、以後ガス種の特性に適合した閾値を用いるこ
とができるため、異常燃焼の誤検知が防止できる。

【００１２】

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図面によ
り詳細に説明する。

【００１３】図１は、本発明の一実施形態に係る燃焼装
置の全体構成を示すブロック図である。

【００１４】上記装置は、供給されたガス燃料と空気と
の混合気を燃焼して、例えば、給湯機の給湯用熱交換器
（図示しない）等に熱供給を行うための燃焼部１００、
燃焼部１００におけるバーナ燃焼量やファン回転数等を
制御するためのコントロール部２００を備える。

【００１５】燃焼部１００は、供給されたガス燃料と空
気との混合気を燃焼して火炎１を形成するバーナ２、給
ガス源（図示しない）とバーナ２とを接続するガス供給
管４、ガス供給管４に設けられた、ガス供給量を調節す
るためのガス比例弁６、及びガス供給を断／続するため
のガス電磁弁（開閉弁）８を備える。燃焼部１００は、
バーナ２に、ガス燃料と共に混合気を形成するための一
次空気、及びそれとは別に酸素補給のための二次空気を
供給する外気吸引用ファン９、検出部１１が絶縁部材
（図示しない）に支持されてバーナ２の火炎吹出口に臨
むＦＲ電流検出のためのフレームセンサ１０をも備え
る。

【００１６】コントロール部２００は、フレームセンサ
１０からの出力等に基づき、上述したガス比例弁６、ガ
ス開閉弁８、外気吸引用ファン９等の制御を行うもので
あり、そのために図示のような機能要素を備える。

【００１７】燃焼制御部１２は、フレームセンサ１０か
らのＦＲ電流検出信号と、異常燃焼検知部１２からの通
知とを入力し、ガス比例弁６、ガス開閉弁８、外気吸引
用ファン９を駆動してバーナ２における燃焼の開始、停
止、燃焼量を制御すると共に、この燃焼量に係る情報を
閾値選択部１６に通知する。

【００１８】異常燃焼検知部１４は、フレームセンサ１
０からのＦＲ電流検出信号と、閾値選択部１６により閾
値テーブル１８から選択的に読出されてＲＡＭ（図示し
ない）に書込まれたＦＲ電流の閾値２０とに基づき、バ
ーナ２の燃焼状態が異常か否かを検知し、その検知結果
を燃焼制御部１２に通知する。

【００１９】閾値テーブル１８は、例えば、図４に示す
ような態様でＲＯＭ（図示しない）内の記憶エリアに設
定されており、予め使用が想定され得るガス種毎に設定
された燃焼状態が正常で且つ最も良好なとき（燃焼開始
時）のＦＲ電流値と異常燃焼（２０００PPM）と判断さ
れるＦＲ電流値（閾値）とを記憶する。

【００２０】図４の閾値テーブル１８において、燃焼状
態が正常で且つ最も良好なとき（燃焼開始時：ファン回
転数２６００rpm）のＦＲ電流値は、ガス種１３Ａ―１
では２１８μＡ、ガス種１３Ａ―２、及びガス種１２Ａ
―３では１６０μＡである。また、異常燃焼（２０００
PPM）のときのＦＲ電流値（閾値）は、ガス種１３Ａ―
１では２５８μＡ、ガス種１３Ａ―２、及びガス種１２
Ａ―３では２３５μＡである。そして、燃焼状態が正常
で且つ最も良好なとき（燃焼開始時）と異常燃焼（２０
００PPM）のときとの差は、ガス種１３Ａ―１では４０
μＡ、ガス種１３Ａ―２、及びガス種１２Ａ―３では９
５μＡである。

【００２１】閾値選択部１６は、フレームセンサ１０か
らのＦＲ電流検出信号を入力すると共に、燃焼制御部１
２からの燃焼量に係る情報をモニターする。そして、バ
ーナ２の燃焼が開始したことを認識すると、図２に示す
ような閾値決定のための処理を実行することにより燃料
として使用されるガス種を判断し、その判断結果に基づ
き、閾値テーブル１８中から対応する閾値２０を選択し
て上記ＲＡＭ（図示しない）に書込む。

【００２２】次に、上記構成の制御動作を、図２のフロ
ーチャートを参照して説明する。

【００２３】一般に、バーナ２の燃焼の開始時は、燃焼
状態が正常で且つ最も良好（ＣＯ濃度が最小）である。
つまり、ガス種１３Ａ―１が使用される場合には、バー
ナ２は燃焼開始時において、ＦＲ電流値―ＣＯ濃度特性
曲線の左端に位置する動作点ａ（図３参照）で燃焼す
る。また、ガス種１３Ａ―２が使用される場合には、燃
焼開始時において、ＦＲ電流値―ＣＯ濃度特性曲線の
左端に位置する動作点ｂ（図３参照）で燃焼する。更
に、ガス種１２Ａ―３が使用される場合には、燃焼開始
時において、ＦＲ電流値―ＣＯ濃度特性曲線の左端に
位置する動作点ｂ（ガス種１３Ａ―２の動作点と同一）
で燃焼する。

【００２４】そこで、本発明の一実施形態では、この燃
焼状態が正常で且つ最も良好なとき（燃焼開始時）の動
作点（ａ又はｂ）でのＦＲ電流検出値を見て使用される
ガス種を判断し、異常燃焼と判定するための閾値を決定
することとした。

【００２５】器具が設置された後にバーナ２の燃焼が開
始し、且つ、燃焼量が安定したことを燃焼制御部１２か
らの通知により確認すると（ステップＳ１）、閾値選択
部１６は、フレームセンサ１０からのＦＲ電流検出値が
安定しているか（許容数値範囲内に収まっているか）否
かをチェックする（ステップＳ２）。その結果、安定し
ていると判断すると、上記ＦＲ電流検出値を読取り（ス
テップＳ３）、そのＦＲ電流検出値と対応する（そのＦ
Ｒ電流検出値に最も近い）、燃焼状態が正常で且つ最も
良好なときのＦＲ電流値を、閾値テーブル１８中から検
索する。そして、その検索したＦＲ電流値により使用さ
れているガス種を識別し、そのガス種の異常時の閾値を
閾値テーブル１８中から読出すこととなる（ステップＳ
４）。

【００２６】例えば、上記ＦＲ電流検出値が２１８μＡ
又はその近傍値であったとすれば、この値は燃焼状態が
正常で且つ最も良好なときのガス種１３Ａ―１のＦＲ電
流値と等しいかその近傍値であるから、図４に示す閾値
テーブル１８に基づき、使用されているガス種は１３Ａ
―１であると識別する。そして、その異常時の閾値２５
８μＡを読出すこととなる。また、上記ＦＲ電流検出値
が１６０μＡ又はその近傍値であったとすれば、この値
は燃焼状態が正常で且つ最も良好なときのガス種１３Ａ
―２又はガス種１２Ａ―３のＦＲ電流値と等しいかその
近傍値であるから、使用されているガス種は１３Ａ―２
か、又は、１２Ａ―３のいずれかであると識別する。そ
して、その異常時の閾値２３５μＡを読出すこととな
る。

【００２７】ここで、図４の閾値テーブル１８からは、
使用されているガス種が１３Ａ―２、１２Ａ―３のいず
れであるかは識別できない。しかし、図３に示すよう
に、ガス種１３Ａ―２のＦＲ電流値―ＣＯ濃度特性曲線
と、ガス種１２Ａ―３のＦＲ電流値―ＣＯ濃度特性曲
線とは変化の傾向が略同一のために識別できなくても
支障はない（ステップＳ４）。

【００２８】次に、ステップＳ４で閾値テーブル１８か
ら読出した異常時の閾値２５８μＡ、又は、２３５μＡ
（図１において符号２０で示した）を、前述したＲＡＭ
に書込む（ステップＳ５）。このようにして、一連の閾
値決定フローは終了する。

【００２９】以上説明したように、本発明の一実施形態
によれば、燃焼装置が設置された初期状態にＦＲ電流値
を検出し、その値と対応する（その値に最も近い）、燃
焼状態が正常で且つ最も良好なときのＦＲ電流値を、閾
値テーブル１８中から検索し、その値により使用されて
いるガス種を識別し、そのガス種の異常時の閾値を閾値
テーブル１８中から読出して、ＲＡＭに書込むこととし
たので、異常燃焼と判断するための閾値を、使用される
ガス種の特性に適合した値に自動的に設定することがで
き、異常燃焼の誤検知が防止できる。

【００３０】なお、上記内容は、あくまで本発明の一実
施形態に関するものであって、本発明が上記内容のみに
限定されることを意味するものでないのは勿論である。
即ち、本実施形態では、燃焼状態検出手段としてフレー
ムロッドを備えた燃焼装置を例に挙げて説明したが、本
発明は、ＣＯセンサや排気サーミスタ等を燃焼状態検出
手段として備えた燃焼装置にも当然に適用可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
使用されるガス種を自動的に判別して適切なＦＲ電流の
閾値を設定することが可能な燃焼装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態の燃焼装置の全体構成を示すブロッ
ク図。

【図２】図１の構成の処理動作を示すフローチャート。

【図３】ガス種毎のフレームロッド電流値―ＣＯ濃度特
性曲線を示す図。

【図４】ガス種毎のフレームロッド電流の閾値テーブル
を示す図。

【符号の説明】

１ 火炎 ２ バーナ ４ ガス供給管 ６ ガス比例弁 ８ ガス開閉弁（電磁弁） ９ 外気吸引用ファン９、 １０ フレームセンサ １１ 検出部 １２ 燃焼制御部 １４ 異常燃焼検知部 １６ 閾値選択部 １８ 閾値テーブル ２０ 閾値 １００ 燃焼部 ２００ コントロール部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 重雄 兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号 日本ユプロ株式会社内 (72)発明者 鶴田 透 兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号 日本ユプロ株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−103472（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−26434（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−223248（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23N 5/12 F23N 5/24 106

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス燃料と空気とをバーナに供給して燃
   焼させる燃焼装置において、 前記バーナの火炎の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手
   段と、 使用が予想されるガス種毎に、前記バーナの燃焼状態が
   正常で且つ最も良好なときの第１の燃焼状態検出値、及
   び前記バーナの燃焼状態が異常と判定するための閾値と
   なる第２の燃焼状態検出値を記憶する記憶手段と、 燃焼装置が設置された初期状態において前記燃焼状態検
   出手段から入力した燃焼状態検出値と前記記憶手段中の
   第１の燃焼状態検出値との比較結果から、使用中のガス
   種を自動的に識別するガス種自動識別手段と、 前記識別されたガス種の第２の燃焼状態検出値を、前記
   記憶手段に記憶されている第２の燃焼状態検出値の中か
   ら前記閾値として選択する閾値選択手段と、 を備える燃焼装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の燃焼装置において、 前記閾値選択手段が、前記バーナの燃焼量が安定し、且
   つ、前記バ−ナの燃焼状態検出値が安定したとき、前記
   ガス種の識別及び前記閾値選択を行う燃焼装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の燃焼装置に
   おいて、 前記閾値選択手段により選択された閾値を保持する閾値
   保持手段を備える燃焼装置。