JP3566757B2 - 燃焼機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、給湯器や風呂釜等の燃焼機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１５には燃焼機器として一般的な給湯器のシステム構成が示されている。同図において、燃焼室１の下方側にはバーナ２が設置され、そのバーナ２の下方側には給排気を行う燃焼ファン３が設けられている。そして、この燃焼ファン３には回転検出センサが設けられている。燃焼室１の上方側には給湯熱交換器４が設けられ、この給湯熱交換器４の入口側には給水管５が接続されており、この給水管５に入水温度を検出するサーミスタ等の入水温度センサ６と、入水流量を検出する水量センサ７とが設けられている。
【０００３】
また、給湯熱交換器４の出側には給湯管８が接続されており、この給湯管８には給湯熱交換器４からの出湯温度を検出するサーミスタ等の出湯温度センサ１０と、出湯流量を制御する水量制御弁１１が設けられている。
【０００４】
前記バーナ２のガス供給通路１２には電磁弁１３と、ガス供給量を制御する比例弁１４が設けらている。また、バーナ２の下方側と排気通路１９とには圧力導入管２０ａ，２０ｂの圧力導入口が設けられており、この圧力導入管２０ａ，２０ｂによって導かれるバーナ２の下方側空間と排気通路１９間の差圧が差圧センサ１６によって検出されている。
【０００５】
制御部１５には給湯器の給湯運転を制御するシーケンスプログラムが内蔵されており、このシーケンスプログラムに従って給湯運転を制御する制御回路が設けられている。この制御部１５は前記入水温度センサ６と、水量センサ７と、出湯温度センサ１０と、差圧センサ１６と、制御部１５に接続されているリモコン（図示せず）の情報を受けて、電磁弁１３、比例弁１４、燃焼ファン３、水量制御弁１１の動作を制御して給湯運転を行うもので、バーナ２の燃焼によって給湯熱交換器４を通る水をリモコン等で設定される設定温度の湯に加熱し、この給湯熱交換器４で作り出した設定温度の湯を給湯管８を介して台所等の所望の給湯場所に導くものである。
【０００６】
この給湯運転に際し、制御部１５は、バーナ２の燃焼能力（燃焼量）に応じて燃焼ファン３の回転制御を行っている。すなわち、制御部１５には図１２に示すようなガス供給量と燃焼能力に関する燃焼制御データと、図１３に示すような風量（ファン回転数）と燃焼能力に関するファン回転制御データとが与えられており、制御部１５内の演算回路によって入水温を設定温に高める要求熱量が時々刻々求められており、この要求熱量の燃焼能力に応じて比例弁１４の開弁量（この開弁量は比例弁１４に加えられる開弁駆動電流によって制御される）、つまり、ガス供給量が制御され、これに応じて、その燃焼能力に応じた風量（ファン回転数）が制御され、バーナ燃焼に最適な空気量がバーナ２に供給制御される。
【０００７】
この風量の制御は、前記差圧センサ１６の差圧検出信号に基づいて行われている。すなわち、制御部１５には、図１４に示すような差圧センサ１６の差圧と風量（空気量）との関係データが与えられており、これにより、差圧センサ１６で検出される差圧検出値に基づき、要求風量と実際の検出風量とのずれを求め、このずれを零に修正する方向に燃焼ファン３のファン回転数を制御して、燃焼量に見合った最適風量が供給されるのである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、給湯器を長期に渡って使用するうちに、給湯熱交換器４のフィン９等にごみや煤等の詰まりが生じ、この詰まりが徐々に進行すると、空気の通気抵抗が徐々に大きくなり、最終的には、バーナ燃焼に必要な空気が得られず器具の寿命となる。従来においては、この器具の寿命の判定をバーナの燃焼回数や燃焼時間等によって判断しており、このような手法では的確な器具の寿命判断を行うことが困難であり、給湯熱交換器４等の詰まりがかなり進行して燃焼状態が悪くなっているにも拘わらず、燃焼回数や燃焼時間が寿命判断の基準値に達していないために、寿命と判定されずに、そのまま給湯器の使用が引き続き行われる場合が生じ、この場合には、当然に排気ガス中のＣＯガスの発生量も大きくなり、危険な状態となる。これに対し、給湯器が十分良好な燃焼性能を維持しているにも拘わらず、燃焼回数や燃焼時間が寿命判断の基準値に達したために、寿命と判断され、給湯器の燃焼運転が不能な状態にされて、給湯器が廃棄処分にされることがあり、この場合は給湯器の有効活用が図れず、経済的にも不利である。
【０００９】
本発明は燃焼ファン３の風量制御を行うための差圧センサ１６に着目し、この差圧センサ１６の差圧検出信号を用いて器具（給湯器）の寿命判定を的確に行うことができる燃焼機器の寿命判定装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、次のように構成されている。すなわち、本発明の第１の構成は、バーナと、給排気を行う燃焼ファンとを備え、バーナへの空気供給部から排気通路に至る空気流通経路内を流れる風量を直接的又は間接的に検出する風量検出センサを備えた燃焼機器において、燃焼ファンが零回転又は定回転のもとで風量検出センサのセンサ出力を予め定めた所定の時間にかけて複数取り込み、この取り込みデータのばらつき変動幅が設定許容範囲以内のときに無風安定情況と判定する情況判定部を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の第２の構成は、バーナと、給排気を行う燃焼ファンとを備え、バーナへの空気供給部から排気通路に至る空気流通経路内を流れる風量を直接的又は間接的に検出する風量検出センサを備えた燃焼機器において、前記燃焼ファンの予め与えた設定制御条件に対応させて燃焼機器の寿命判定の基準となる風量判定値を記憶してなるメモリと、燃焼ファンが零回転又は定回転のもとで風量検出センサのセンサ出力を予め定めた所定の時間にかけて複数取り込み、この取り込みデータのばらつき変動幅が設定許容範囲以内のときに無風安定情況と判定する情況判定部と、この情況判定部から無風安定情況との判定結果を受けて燃焼ファンを前記設定制御条件のもとで回転させたときの風量検出値と前記風量判定値を比較し風量検出値が風量判定値よりも低いときに燃焼機器の寿命信号を出力する寿命判定部とを有することを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明の第３の構成は、バーナと、給排気を行う燃焼ファンとを備え、バーナへの空気供給部から排気通路に至る空気流通経路内を流れる風量を直接的又は間接的に検出する風量検出センサを備えた燃焼機器において、前記燃焼ファンの予め与えた設定制御条件に対応させて燃焼機器の寿命判定の基準となる風量判定値を記憶してなるメモリと、前記風量検出センサの設定制御条件のときの風量検出値と前記風量判定値とを比較し風量検出値が風量判定値を低い側に越えたときに燃焼機器を燃焼停止する燃焼停止部と、この燃焼停止部による燃焼機器の燃焼停止後燃焼ファンを前記設定制御条件で回転起動するファン再起動部と、このファン再起動部による燃焼ファンの前記設定制御条件での回転起動後所定の時間内に風量検出センサの風量検出値を複数取り込み、この取り込みデータのばらつき変動幅が設定許容範囲以内のときに無風安定情況と判定する情況判定部と、この情況判定部により無風安定情況と判定され、かつ、燃焼ファンが設定制御条件で回転しているときの風量検出値が風量判定値を下回るときに燃焼機器の寿命信号を出力する寿命判定部とを有する。
【００１３】
さらに、本発明の第４の構成は、前記第１〜第３の各バーナは多面の燃焼面をもち、その燃焼面を燃焼能力に応じて切り換える多段能力切り換え式のバーナからなっていて、切り換え段の各能力毎に燃焼能力と燃料供給量との関係を示す制御の特性データをもっており、寿命判定部により寿命信号が出力されたときにはそれ以降の燃焼運転時のバーナ各段の燃焼能力を低減する能力低減部と、この能力低減によりバーナの制御特性データの上位側のデータと下位側のデータとの間の欠落部分の能力が要求されたときには下位側の制御特性データの能力へ強制的に移行して燃焼運転を制御させる能力調整手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
【作用】
上記構成の本発明において、燃焼ファンが零回転又は一定回転のもとで、風量検出センサのセンサ出力が所定のサンプリング時間にかけて複数取り込まれ、この取り込みデータのばらつき変動幅が設定許容範囲以内のときに情況判定部により無風安定情況と判定され、取り込みデータのばらつき変動幅が設定許容範囲からはずれたときには有風情況と判定される。
【００１５】
前記情況判定部により無風安定情況と判定されたときに、燃焼ファンを設定制御条件の下で回転させ、このとき検出される風量検出センサの風量検出値が寿命判定の基準となる風量判定値を下回ったときには、寿命判定部により通風の詰まり劣化が進行していて、燃焼機器は寿命と判断され、寿命信号が出力される。
【００１６】
また、本発明の前記第３の構成では、燃焼機器の燃焼運転時に、時々刻々風量検出センサの検出信号をモニタし、風量検出値と予め与えられている燃焼機器の寿命判定の基準となる風量判定値とを比較し、風量検出値が風量判定値を低い側に越えたときには、燃焼機器の燃焼停止を行う。そして、風量検出値が風量判定値を低い側に越えたのは、燃焼機器の寿命によるものなのか、あるいは燃焼機器の排気側に一時的に逆風等が作用したために、風量検出値が風量判定値を低い側に越えたものなのかを確認する動作に移る。
【００１７】
この確認動作に際しては、まず、燃焼機器の燃焼を行わずに、燃焼ファンを設定制御条件で回転起動し、所定の時間の間、風量検出センサの風量検出値が連続して風量判定値を低い側に越えるか否かを検出する。前記所定の時間内に連続して風量検出値が風量判定値を下回るときには逆風（有風）の影響によるものではなく燃焼機器の寿命と判定して寿命信号を出力する。これに対し、前記所定の時間内に風量検出値が一回でも風量判定値を上回ったときには、有風の影響が出たもので、燃焼機器はまだ寿命に達していないものと判定し、寿命信号の出力は行わない。
【００１８】
このように、本発明では、燃焼機器の寿命が自動的に判断され、燃焼機器が寿命に達したときには寿命信号が出力される結果、この寿命信号を用いて寿命の報知等を行うことにより、燃焼機器の使用者は器具の寿命に対して適切な処置を行うことが可能となる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、本実施例の説明において、従来例と同一の名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。図３には本発明に係る寿命判定手段を備えた燃焼機器が給湯器を例にして示されている。この実施例の給湯器は、バーナ２を能力切り換え式に形成し、バーナ２の燃焼面をＡ面とＢ面とＣ面の３面に区分し、電磁弁等により形成される能力切り換え弁１８ａのみを開けることによりＡ面の１段燃焼状態となり、能力切り換え弁１８ａと１８ｂを開けることによりＡ面とＢ面の２段燃焼状態となり、能力切り換え弁１８ａ，１８ｂ，１８ｃを開けることにより、Ａ面とＢ面とＣ面の全面燃焼状態となり、これら能力切り換え弁１８ａ，１８ｂ，１８ｃの弁切り換え動作によりバーナ１７の燃焼能力を切り換え可能になっており、このバーナ１７の燃焼切り換え、つまり、能力切り換え弁１８ａ，１８ｂ，１８ｃの弁切り換え駆動は制御部１５によって制御されている。また、本実施例では、風量検出センサとしての差圧センサ１６によりバーナ１７の上下両側間の差圧を検出する構成となっている。さらに、燃焼ファン３の回転数はホールＩＣ等のファン回転検出センサ２８によって検出されている。
【００２０】
本実施例において特徴的なことは、差圧センサ１６の差圧検出値に基づき、燃焼ファン３の風量制御を行う他に、給湯器の寿命判定を行う手段を制御部１５に設けたことである。
【００２１】
この特徴的な寿命判定手段は、図１に示すように、情況判定部２２と、メモリ２３と、燃焼停止部２４と、ファン再起動部２５と、寿命判定部２６と、タイマ２７とを有して構成されている。
【００２２】
メモリ２３には予め与えた設定制御条件である設定ファン回転数に対する給湯器の寿命判定の基準となる風量判定値としての差圧判定値や、ファン回転が零回転のときと予め与えた一定回転のときの風量検出センサ出力のばらつき変動の設定許容範囲等のデータが記憶されている。前記ファンの設定回転数は適宜の回転数で与えることができるが、本実施例では、燃焼ファン３の定格最大回転数によって与えており、この定格最大回転数のときの差圧判定値がメモリ２３に記憶されている。
【００２３】
情況判定部２２は、燃焼ファン３が零回転のとき、つまり、燃焼ファン３が回転していないときの器具設置環境の無風安定情況と有風情況との区別判断を行う。図４は燃焼ファン３の停止状態で、給湯器を有風環境にさらし、そのときの風速の大きさと差圧センサ１６のセンサ出力との関係を実験により求めたグラフである。このグラフから分かるように、有風情況になると、差圧センサの差圧検出値がセンサの零点に対して上下非対称にばらつき、このばらつきの変動幅は風速が大きくなるにつれ大きくなる。
【００２４】
情況判定部２２は、燃焼ファン３が零回転のときにおける差圧センサ１６の差圧検出値のばらつき変動を、メモリ２３に格納されている設定許容範囲と比較し、設定許容範囲からはずれたとき（この設定許容範囲は上限レベルと下限レベルで与えられるが、場合によっては上限レベルのみで与えられることもある）からはずれたとき（設定許容範囲が上限レベルのみで与えられるときは上限レベルを上に越えたとき）には有風情況と判定し、差圧センサ１６の差圧検出値のばらつき変動が設定許容範囲内にあるときには無風安定情況と判定する。換言すれば、許容設定範囲に対応する基準風速に対し、この基準風速よりも低い風速の環境下にあるときには無風安定情況と判定し、基準風速よりも給湯器設置環境下の風速が大きくなったときには有風情況と判定するのである。
【００２５】
また、情況判定部２２は、ファン回転検出センサ２８から加えられるファン回転検出値が予め設定される定回転数になったときに、タイマ２７を所定の時間動作させ、そのタイマ動作時間中に、差圧センサ１６から加えられる風量検出値としての差圧検出値と、メモリ２３に記憶されている前記差圧判定値とを比較し、連続して差圧検出値が差圧判定値を低圧側に越えていたとき、つまり、差圧検出値が、燃焼ファンの定回転時のばらつき変動の設定許容範囲から外れたときには有風情況と判定し、設定許容範囲内のときは無風安定情況と判定しその結果を燃焼停止部２４と寿命判定部２６へ加える。
【００２６】
燃焼停止部２４は、燃焼ファン３が定格最大回転数で回転して燃焼運転が行われているときに、情況判定部２２から差圧検出値が差圧判定値を低圧側に越えた比較結果を受けたときに、バーナ２の燃焼を停止し、その燃焼停止の信号をファン再起動部２５に加える。ファン再起動部２５は燃焼停止部２４から燃焼停止の信号を受けたときに、バーナ２の燃焼を行わずに燃焼ファン３を前記設定回転数、つまり、燃焼ファン３の定格最大回転数で回転起動し、このファン再起動信号を寿命判定部２６へ加える。
【００２７】
寿命判定部２６は、ファン再起動部２５からファン再起動信号を受けたときに、情況判定部２２の判定により、無風安定情況の状態にあり、かつ、燃焼ファン３が定格最大回転数で回転しているときに差圧検出値が差圧判定値以下のときには給湯器の寿命と判定し、寿命信号を出力する。これに対し、有風情況と判定されたときや、無風安定情況であっても差圧検出値が差圧判定値を上回ったときには、給湯器は寿命でないものと判定し、寿命信号の出力は行われない。
【００２８】
図２は寿命判定部２６から寿命信号が出力されたときの給湯器の運転制御部の回路を示したものである。この回路は、燃焼能力ダウン切り換え部３１と、能力特性グラフ選定部３２と、ファン制御部３４と、水量制御部３３とを有して構成されている。
【００２９】
前記寿命判定部２６から寿命信号が出力されたときには、寿命の給湯器を廃棄処分にすることも可能であるが、この図２に示す回路は、寿命信号が出力されたときに、その寿命の給湯器を直ちに廃棄せずに、新しい給湯器が設置施工されるまでの間、一時的に使用可能にするための回路である。図において、燃焼能力ダウン切り換え部３１は、寿命信号が加えられたときに、給湯器の燃焼能力を１ランク下げて、燃焼ファン３から出せる風量でもってバーナ２の燃焼を行おうとするものであり、寿命信号が加えられたときに、２４号の給湯器であれば、例えば、２０号の燃焼能力にダウン切り換えする等して、そのダウン切り換えした燃焼能力を能力特性グラフ選定部３２と水量制御部３３へ加える。
【００３０】
能力特性グラフ選定部３２には、例えば、図５の（ａ）に示すような３段燃焼の各燃焼能力の制御特性データが与えられており、特性直線Ｄ１ は、バーナ２の燃焼面Ａの第１段燃焼時における特性直線であり、Ｄ２ はバーナ２のＡ面とＢ面の２段燃焼時の特性直線であり、Ｄ３ はＡ面とＢ面とＣ面の３段燃焼時の特性直線である。この各段の特性直線間には重ねしろΔＤが与えられており、各特性直線Ｄ１ ，Ｄ２ ，Ｄ３ 間の変換が円滑に行われるようになっている。
【００３１】
例えば、第１段燃焼状態においては、特性直線Ｄ１ の始端位置ＤＳ が最小能力位置であり、燃焼能力が次第に大きくなり、第１段燃焼の最大燃焼能力になると特性直線Ｄ１ の終端位置ＤＦ となり、さらに大きな燃焼能力が要求されたときには、バーナ２の能力切り換えにより、Ａ面とＢ面の２段燃焼となり、燃焼の特性直線はＤ１ のＤＦ 点から特性直線Ｄ２ のＤＰ 点に移り変わり、特性直線Ｄ２ に従って燃焼制御が行われる。また、Ｄ２ の直線に従って燃焼制御を行っているときに、バーナ１７の能力切り換えが行われて２段燃焼から１段燃焼に切り換えられたときには、特性直線はＤ２ の直線の始端位置ＤＳ から直線Ｄ１ のＤＱ 点に移り変わり、Ｄ１ の特性直線に従って燃焼制御が行われる。このように、各段の能力切り換えが行われたときには、燃焼制御直線も切り換わるが、前記重なりしろΔＤを設けることにより、ハンチングを起こすことなく各特性直線間の切り換えが円滑に行われることとなる。
【００３２】
ところが、前記燃焼能力ダウン切り換え部３１により、燃焼能力がダウン方向に切り換えられて、図５の（ａ）のラインＬの右側の燃焼供給量（比例弁電流）部分が切り捨てられてしまうと、各特性直線Ｄ１ ，Ｄ２ ，Ｄ３ 間の重なりしろΔＤがなくなってしまい、燃焼特性直線の切り換えが円滑に行われなくなってしまうという問題が生じる。この問題を解消するたに、能力特性グラフ選定部３２は、前記燃焼能力ダウン切り換え部３１から燃焼能力のダウン切り換えを受けたときに、要求燃焼能力が各特性直線Ｄ１ ，Ｄ２ ，Ｄ３ の間にあるときには、燃焼能力の小さい方の特性直線を選定（例えば、図５の（ｂ）で、要求燃焼能力ＰがＤ１ とＤ２ の間のときにはＤ１ を選定）し、この選定した特性直線に従って燃焼制御を行わせるのである。
【００３３】
その一方で、水量制御部３３は、燃焼能力ダウン切り換え部３１から燃焼能力のダウン切り換えの信号を受けたときに、リモコン等で設定される設定温度と出湯温度センサ１０で検出される出湯温度とを比較し、出湯温度センサの出湯検出温度が設定温度よりも低いときには水量制御弁１１を絞る方向に制御し、設定温度の湯を出湯する方向に水量制御弁１１の絞り制御を行う。
【００３４】
次に、本実施例の第１の動作を図６〜図７のフローチャートに基づき説明する。まず、ステップ１０１ で寿命判断フラグ（ＬＩＦＥ）に零が置かれる。次のステップ１０２ から１２０ までの動作は通常の燃焼運転制御の動作であるのでその説明を簡略化する。ステップ１０２ で水量センサ７の信号により入水が確認されると、ステップ１０４ で入水温度を設定温度に高めるために要する熱量のフィードフォワード量（ＦＦ量）の演算、能力切り換え弁１８ａ〜１８ｃのオン、オフ判断、比例弁の開閉量判断とその開弁量に対応する比例弁電流の通電、燃焼ファンのプリパージ回転数での回転、電磁弁１３のオン動作が行われる。
【００３５】
ステップ１０５ でプリパージ時間以内か否かが判断され、プリパージ時間が経過したときに、燃焼ファンを着火トライ回転数へアップし、能力切り換え弁のオン制御と、イグナイタのオン動作を行う。ステップ１０７ でフレームロッド電極（図示せず）により着火を確認した後ステップ１１２ でイグナイタをオフする。
【００３６】
前記ステップ１０７ で着火が確認されないときには、ステップ１０８ で着火トライ時間が経過したか否かを判断し、着火トライ時間以内であるときには着火を繰り返し行う。着火を繰り返し行っても着火確認がされないときには、ステップ１０９ で電磁弁、能力切り換え弁、比例弁をそれぞれオフし、給湯管８の先端側の給湯栓（図示せず）が閉められて水量センサ７により流水が検知されなくなったことを判断してステップ１１１ で燃焼ファンを停止し、給湯栓が再び開けられるのを待つ。
【００３７】
前記ステップ１０７ で着火が確認され、イグナイタがオフされた後に、ステップ１１３ で寿命判断フラグが零であるか否かを判断する。今回は前記ステップ１０１ で寿命判断フラグに零が立てられているので、ステップ１１４ に進み、フィードフォワード（ＦＦ）とフィードバック（ＦＢ）の併用ガス量制御と、水量制御弁による水量制御によって燃焼運転が行われる。
【００３８】
ステップ１１５ では、この燃焼運転中に風量がバーナ燃焼量に合っているか否かが判断される。一般に、比例弁１４の開弁量、つまり、開弁駆動電流Ｉと、風量との間には、Ｉ＝ＫΔＰの関係がある。ここで、ΔＰはバーナ２の上下空気通路区間の差圧であり、Ｋは比例定数であり、このＫの値は予め設定されている。開弁駆動電流Ｉと風量との関係が前記式を満足する場合には燃焼量と風量が合っているのでそのままのファン制御状態で燃焼運転を継続し、前記式を満足していないときには、次のステップ１１７ で開弁駆動電流Ｉと風量情報のＫΔＰとの大小を判断する。ＩがＫΔＰよりも小さいときには比例弁１４の開弁量、つまり、ガス供給量に比べ風量が大きすぎる場合に相当し、この場合にはステップ１１８ で燃焼ファン３のファン回転数を減少する方向に制御する。
【００３９】
一方、開弁駆動電流ＩがＫΔＰよりも大のときには、ステップ１１９ でファン回転数が定格最大回転数以上か否かを判断する。ファン回転数が定格最大回転数（上限値）に達していないときにはファン回転数をアップする余裕があるので、ステップ１２０ でファン回転数をアップして風量の不足を補う。ファン回転数が上限値以上のときには、風量不足（空気量不足）の場合に該当し、この場合には風量不足が器具の寿命によって生じたものなのか、あるいは器具設置環境下の有風の影響によるものなのかの確認動作に移る。
【００４０】
まず、図７のステップ１２１ で寿命判断フラグが零であるか否かを判断する。今回の場合は前記の如く、ステップ１０１ でフラグに零が立てられているので、ステップ１２２ の動作に移り、電磁弁１３、能力切り換え弁１８ａ〜１８ｃ、比例弁１４をそれぞれオフしてバーナ燃焼を停止する。そして、ステップ１２３ で燃焼ファン３を設定制御条件、この例では定格最大回転数で回転し、差圧センサ１６の差圧検出値ΔＰと、差圧判定値のＢｍｍＡｑとを比較し、ステップ１２５ でタイマ２７の動作時間が経過するまで前記差圧検出値と差圧判定値との比較判断を繰り返し行う。
【００４１】
そして、このタイマ動作の所定のサンプリング時間の間、全て差圧検出値ΔＰが差圧判定値を下回っていたときには情況判定部２２により無風安定情況と判断され、このような無風安定情況にも拘わらず風量の不足状態が生じたことは、給湯熱交換器４に煤詰まりが生じる等の通風詰まり劣化が生じたものと判断され、ステップ１２６ で寿命判定部２６により器具寿命と判定されて寿命判断フラグに１が立てられる。これに対し、所定のサンプリング時間（Ｃ分間）の間に１回でも差圧検出値ΔＰが差圧判定値を上回ったときには、前記ステップ１１７ で差圧検出値ΔＰが差圧判定値Ｉ／Ｋを低圧側に越えたのは器具の寿命のためではなく、給湯器の排気側に逆風が当たる等の有風の影響によって一時的に差圧検出値が低下したものと判断する。これらステップ１２３ 〜ステップ１２５ の動作では、無風安定情況にあるか否かの判定と、器具寿命の判定とが同時に行われる。
【００４２】
前記ステップ１２６ で器具が寿命と判定され、寿命信号が出力されたときには、この寿命信号を用いて器具が寿命である旨をランプ表示、あるいはリモコン等の表示部に表示する等して器具の寿命を報知する。このことで、器具の買い換えや、メンテナンス等、適切な処置を使用者に促す。
【００４３】
前記ステップ１２２ から１２６ にかけて寿命判断が行われ、寿命でないと判定された場合には寿命判断フラグが零のままで、寿命と判定されたときには寿命判断フラグに１が立てられ、いずれの場合も次に給湯栓が開けられることにより、ステップ１０２ 以降の動作が行われる。そして、ステップ１１３ で、寿命判断フラグに１が立てられていることを確認したときには、器具寿命と判定された後の燃焼運転の状態と判断し、図７のステップ１２７ 以降の動作が行われる。
【００４４】
このステップ１２７ 以降の動作は、器具寿命によって低下した風量の範囲内で給湯器を一時的に使用可能状態にする動作を示したものである。そのため、ステップ１２７ で給湯器の燃焼能力をバーナ２の各段燃焼ごとに１／Ｎに低下させる。このＮは少数を含む実数である。つまり、図５の（ａ）に示す如く、ラインＬの右側の能力がカットされる。次に、ステップ１２８ で設定温度に対し、フィードフォワード演算により求められる燃焼能力が出せるか否か（フィードフォワードガス量制御が可能か否か）を判断する。この燃焼能力が出せる場合には燃焼能力のカット状態でステップ１１５ 以降の燃焼運転が行われることとなる。この場合は、ステップ１１６ の動作で、水流オンが判断されたとき（燃焼継続中のとき）はステップ１１３ の動作に行かず、破線の示すように、ステップ１１５ の動作に移ることになる。
【００４５】
これに対し、ステップ１２８ でフィードフォワード演算量の燃焼能力が出せないものと判断された場合、すなわち、前記図５の（ａ），（ｂ）に示すように、ラインＬの右側がカットされて各段数の特性直線間に重ねしろΔＤがなくなってしまって、低能力側の特性直線とそれよりに高い方の特性直線との間の欠落部の燃焼能力が要求されたものである場合には、ステップ１２９ で燃焼制御の特性直線を低い側の特性直線に移行して燃焼制御を行わせる。そして、この低能力側の特性直線を選定したことによる給湯湯温の低下分を補うために、次のステップ１３０ で水量制御弁１１を閉方向に制御して出湯量を少なくする方向に制御し、設定温度の湯温を出湯できる態勢に水量制御してステップ１１５ 以降の燃焼運転を行う。この場合もステップ１１６ で水流オンの判断時にはステップ１１３ へは行かず、ステップ１１５ の動作に移ることになる。
【００４６】
前記のように、寿命判断フラグに１が立てられた後には、ステップ１１５ からステップ１２０ にかけての風量制御が行われるが、このときステップ１１９ でファン回転数が定格最大回転数以上であるときには、ステップ１２１ で寿命判断フラグが零であるか否かが判断される。今回は、既に寿命判断フラグに１が立てられているので、ステップ１３１ で強制的に器具運転が停止され、それ以降の燃焼運転をできない状態にし、燃焼不良のまま燃焼運転が行われるのを防止し、安全が図られる。
【００４７】
図８は器具の寿命判定を行う第２の動作を示すフローチャートである。前記図６および図７に示す動作では、有風情況と無風安定情況との区別判断動作と、寿命判定の動作を、燃焼運転をステップ１２２ で停止した後、ステップ１２３ から１２５ の動作によって同時に行ったが、第２の動作では、有風と無風安定情況の判断と、寿命判定の判断を別個の動作によって行ったものであり、それ以外の動作は前記第１の動作と同様であり、同じ動作には同一のステップ番号を付してある。ステップ１０１ から１２１ までの動作と、ステップ１２７ から１３１ までの動作は前記第１の動作と同一であるので、図８では、ステップ１０１ とステップ１０２ とステップ１２１ とステップ１３１ の動作を図示し、その間の第１の動作と共通のステップ動作は省略してある。
【００４８】
図８のフローチャートで、ステップ１３２ からステップ１３８ までの動作は器具設置環境の有風情況と無風安定情況の区別判断の動作を示しており、ステップ１３９ からステップ１４２ までの動作は器具の寿命判定の動作を示している。器具の燃焼運転を行っているときに、燃焼ファンの回転が定格最大回転数以上となっているにもかかわらずガス供給量に比べ検出風量が不足となっているときには、その空気の不足状態が有風のために生じているものか、あるいは器具寿命のために生じているものなのかを判断するために、ステップ１３２ で燃焼停止を行う。この燃焼停止に際し、電磁弁、能力切り換え弁、比例弁がそれぞれオフされ、燃焼ファン３も停止される。そして、次に有風情況にあるか、無風安定情況にあるかの判断動作に移る。
【００４９】
まず、ステップ１３３ で、差圧センサ１６の最大瞬間値ΔＰＭＡＸ と最小瞬間値ΔＰＭＩＮ とが初期値データとして入力され、この入力値はメモリ２３等に格納される。この初期値として、例えば、図４のセンサ零点の値がΔＰＭＡＸ ，ΔＰＭＩＮ の値として入力されるステップ１３４ では差圧センサ１６によって検出された差圧検出値ΔＰがΔＰＭＡＸ 以上であるか否かを判断し、差圧検出値ΔＰが最大瞬間初期値ΔＰＭＡＸ よりも大きいときにはその検出値ΔＰをΔＰＭＡＸ に置き換える。また、ステップ１３６ では差圧検出値ΔＰと最小瞬間初期値ΔＰＭＩＮ とを比較し、ΔＰがΔＰＭＩＮ 以下か否かを判断する。ΔＰがΔＰＭＩＮ よりも小さいときにはΔＰをΔＰＭＩＮ に置き換える。これらの最大瞬間値ΔＰＭＡＸ と最小瞬間値ΔＰＭＩＮ の置き換え動作をタイマ２７の動作によって指定される所定のサンプリング時間行い、ΔＰＭＡＸ とΔＰＭＩＮ を確定する。
【００５０】
次に、ステップ１３９ で確定されたΔＰＭＡＸ とΔＰＭＩＮ の差を求め、この差（ばらつき変動幅）が設定許容範囲の値Ｄを下回るか否かを判断する。最大瞬間値と最小瞬間値の差が設定許容範囲のＤよりも小さいときに、換言すれば、差圧センサ１６の差圧検出値のばらつき変動の要因となる風速が設定許容範囲Ｄに対応する風速よりも大きいときには有風情況と判定し、空気量の不足が生じたのは一時的な有風の影響であると判断し、ステップ１０２ 以降の動作を行う。
【００５１】
これに対し、前記ステップ１３９ で最大瞬間値ΔＰＭＡＸ と最小瞬間値ΔＰＭＩＮ の差がＤを下回るときには、無風安定情況と判定し、このときには、次のステップ１４０ から１４１ にかけて器具寿命の判定動作に移る。ステップ１４０ では、燃焼ファン３をバーナの非燃焼状態で、設定制御条件である定格最大回転数で回転する。この状態で、ステップ１４１ で、差圧検出値ΔＰと差圧判定値（ＢｍｍＡｑ）とを比較し、差圧検出値ΔＰが差圧判定値よりも低いときには、通風詰まり劣化による器具寿命と判定し、寿命判断フラグに１を立てて寿命信号を出力し、前記図７のステップ１２７ 以降の動作により、燃焼能力を１／Ｎに低減して一時的に燃焼運転を可能状態にする。
【００５２】
図９および図１０は本実施例の第３の動作を示すフローチャートである。この第３の動作は、運転スイッチがオンされた後、燃焼ファンを回転する前に有風情況か無風安定情況かの判定を行い、燃焼開始前のプリパージのファン回転中に、器具の寿命判定を行うようにしたことを特徴とする。この第３の動作を示すフローチャートにおいて、前記第１の動作や第２の動作と同一の動作には同一のステップ番号を付してその説明は省略（又は簡略化）する。まず、運転スイッチがオンされると、ステップ１０１ で寿命判断フラグに零が置かれ、ステップ３０１ で差圧センサ１６の最大瞬間値ΔＰＭＡＸ と最小瞬間値ΔＰＭＩＮ との初期値が入力され、同時に、無風判断フラグＥに零が置かれる。そして、ステップ３０２ で有風情況と無風安定情況を判定するためのタイマ２７がスタート（リセットスタートを含む）される。
【００５３】
次に、ステップ１３４ から１３７ にかけて、前記第２の動作示す図８のステップ１３４ 〜１３７ と同様な動作を行い、差圧センサ１６の差圧検出値を用いてサンプリング時間中の最大瞬間値ΔＰＭＡＸ と最小瞬間値ΔＰＭＩＮ の値を確定する。そして、ステップ３０３ でフローセンサ（水量センサ７）がオフしていることを確認して、ステップ３０４ で、前記確定した最大瞬間値ΔＰＭＡＸ と最小瞬間値ΔＰＭＩＮ の差と、設定許容範囲Ｄとを比較し、最大瞬間値ΔＰＭＡＸ と最小瞬間値ΔＰＭＩＮ とのばらつき変動幅が設定許容範囲Ｄを下回るときには無風安定情況と判定し、無風判断フラグＥに１を立てる。最大瞬間値ΔＰＭＡＸ と最小瞬間値ΔＰＭＩＮ との変動幅が設定許容範囲のＤよりも大きいときには、有風情況と判定し、無風判断フラグＥは零のままにしておく。
【００５４】
前記有風情況と無風安定情況との判別判定を行った後、ステップ３０７ で水量センサ７からオン信号が加えられたか否かを判断し、オン信号が加えられたときには、次のステップ１０４ で燃焼ファン３をプリパージ回転（バーナを燃焼する前に燃焼室内の排気ガスを排出するために、燃焼ファンを回転する動作）し、プリパージのファン回転が一定に安定した時期となった図１０のステップ３０８ で、差圧センサ１６の差圧検出値ΔＰと、そのプリパージの定速時における差圧判定値（ＢｍｍＡｑ）とを比較し、差圧検出値ΔＰが差圧判定値を下回ったときには、ステップ３０９ で無風判断フラグに１が立っているか否かを判断する。無風判断フラグに１が立っているときには、無風安定情況の下で風量不足が生じたこととなり、このときには、通風詰まり劣化による器具寿命と判定し、ステップ３１０ で寿命判断フラグに１を立て、寿命信号を出力する。前記ステップ３０８ で差圧検出値が差圧判定値よりも大きいときには、風量不足の状態ではなく、また、ステップ３０９ で無風判断フラグが零であるときには、風量不足は有風のためと判断され、これらの場合はいずれも器具の通風詰まり劣化の寿命ではないと判断し、ステップ１０６ 以降の燃焼運転動作を行う。
【００５５】
このステップ１０６ 以降の動作においては、寿命判断フラグが零の状態にあるときには通常の燃焼運転を行い、寿命判断フラグに１が立てられているときには、これがステップ１１３ で判断され、前記第１の動作を示す図７のステップ１２７ から１３０ の動作と同一の動作を行い、器具の燃焼能力を低減して燃焼運転を行わせる。
【００５６】
この第３の動作では、燃焼ファン３を回転する前に有風と無風の情況判定を行い、バーナ２を燃焼する前のプリパージのファン回転を利用して器具の寿命判定を行うので、前記第１および第２の動作のように燃焼運転を一旦停止してから燃焼ファンを回転して寿命判定を行うのに比べ、その寿命判定を短時間のうちに迅速に行うことができるという効果が得られる。また、前記第１および第２の動作と同様に、燃焼ファン３を回転していない状態で有風と無風の情況判定を行うので、その情況判定の精度を格段に高めることができる。
【００５７】
図１１は本実施例の第４の動作を示すフローチャートである。この第４の動作は、バーナを燃焼しての燃焼運転中に、燃焼ファンの回転アップでは対応できない風量不足が判断されたときに、燃焼運転を停止することなく、燃焼運転を継続したまま、有風と無風の情況判定と器具の寿命判定を行うようにしたことを特徴とする。この第４の動作のフローチャートで、前記図８に示す第２の動作のフローチャートと同一の動作には同一符号を付してその動作説明を省略あるいは簡略化する。
【００５８】
この第４の動作では、運転スイッチがオンされると、ステップ４０１ で寿命判断フラグに零が立てられ、差圧センサ１６の差圧検出の最大瞬間値ΔＰＭＡＸ と最小瞬間値ΔＰＭＩＮ の初期値が入力記憶される。次に、ステッップ１０２ 以降の動作によって燃焼運転が開始される。ステップ１０２ から１２１ までの動作は第２の動作の図８および第１の動作の図６および図７の同じ番号のステップ動作と同様である。ガス供給量に対して風量不足が判断されたときには、燃焼ファン３の回転数が定格最大回転数よりも大か小かが判断され、小のときには、ステップ１２０ でファン回転がアップされるが、ファン回転数が定格最大回転数以上のときには、風量アップができない風量不足の状態であり、このときには、ステップ１２１ で寿命判断フラグが零であるか否かが判断され、寿命判断フラグが零のときには、ステップ１３４ からステップ１３８ にかけて、所定のタイマ動作によるサンプリング時間中に、差圧センサ１６で検出される差圧検出値を利用して最大瞬間値ΔＰＭＡＸ と最小瞬間値ΔＰＭＩＮ を確定する。
【００５９】
そして、その後、ステップ１３９ で最大瞬間値ΔＰＭＡＸ と最小瞬間値ΔＰＭＩＮ の差、つまり、燃焼ファンが一定のプリパージの回転数で回転しているときの状態時における差圧センサ１６の差圧検出値の変動量が設定許容範囲のＤと比較され、差圧検出値のばらつき変動量が設定許容範囲を下回るときには無風安定情況と判定し、それ以外のときには有風判定情況と判定する。
【００６０】
無風安定情況と判定されたときには、次のステップ１４１ で差圧センサ１６により取り込まれる差圧検出値ΔＰと差圧判定値ＢｍｍＡｑとの比較が行われ、差圧検出値ΔＰが差圧判定値を下回るときには無風安定情況にあるにも拘わらず風量不足の状態にあることは、器具の詰まり劣化による寿命と判定され、ステップ１４２ で寿命判断フラグに１が立てられて寿命信号が出力され、図７のステップ１２７ から１３０ の動作と同様の動作を行って器具の燃焼能力を低減させた状態で燃焼運転を継続する。
【００６１】
この第４の動作では、風量アップができない状態で風量不足が判断されたときには、前記第１および第２の動作のように燃焼運転を一旦停止して寿命判定を行うのではく、そのまま燃焼運転を続けながら器具寿命の判定を行うので、湯の使用中に湯が一時的に出なくなるという不都合がなく、湯を支障なく使用している間に器具の寿命判定を行うことができるという優れた効果を奏することができる。
【００６２】
本実施例によれば、風量制御を行う差圧センサの差圧検出値に基づき、器具の寿命を判定することができるので、この判定結果に基づき、器具の寿命を的確に知ることができ、これにより、器具が寿命になっているにも拘わらず器具の使用がそれ以降も継続され、ＣＯガスの過剰発生等の燃焼悪化を引き起こしたり、器具が未だ十分良好な燃焼性能を維持しているにも拘わらず器具の寿命と判断されて器具が廃棄処分にされるという無駄を防止することができる。
【００６３】
しかも、器具の寿命判定は無風安定情況下で行われるので、器具設置環境下における逆風等の有風の影響（有風による差圧センサ出力の変動）の影響を受けることなく行われるので、その寿命判定の精度が高まり、寿命判定の信頼性を格段に高めることができる。
【００６４】
なお、本発明は上記実施例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記実施例では、バーナ２を３段の燃焼切り換え方式で構成したが、３段以外の多段燃焼切り換え方式としてもよく、あるいは、燃焼切り換え式でないバーナでもよい。
【００６５】
また、上記実施例では差圧センサ１６によってバーナ２をはさむバーナ２の上下両側の区間の差圧を検出するようにしたが、この差圧は、バーナへの空気供給部から排気通路に至る空気流通経路内の上流側と下流側の任意の経路区間の差圧を検出すればよく、例えば、燃焼ファンの吸気口と燃焼室の区間の差圧、燃焼ファンの送風出側部分と燃焼室の区間の差圧、あるいは、これら燃焼ファンの吸気口や送風出口部分と給湯熱交換器の上側の排気トップとの区間の差圧、燃焼室と排気トップ側の区間の差圧等、差圧検出の経路区間はそれ以外にも無数の区間を設定することができるものである。ただ、本実施例のようにバーナ２を挟んでバーナの下側と上側の区間で差圧を検出する構成とした場合には、給湯熱交換器等に比べ、バーナ２ではごみ等による詰まりはほとんど生じないので、バーナ２を通る空気抵抗の経時変化は殆どなく、燃焼ファン３から送出される風量を正確に差圧でもって検出できることとなり、この点から、本実施例のようにバーナ２を挟む経路区間で差圧を検出する方式とすることが望ましい。
【００６６】
さらに、上記実施例では、風量検出センサとして差圧センサ１６を用いたが、この差圧センサ１６の代わりに、例えば、熱線ヒータ式やカルマン渦方式の風速センサを用いてもよく、あるいは、風量を直接的に検出するプロペラ回転式の風量計を用いてもよく、風量を直接的又は間接的に検出できる様々なセンサを用いることができる。
【００６７】
さらに、上記実施例では、燃焼ファンの設定制御条件をファン回転数で与えたが、この燃焼ファンの設定制御条件は燃焼ファンの駆動電流や、仕事量等の他の制御条件によって与えてもよい。このときには、これらのファン駆動電流や仕事量の設定条件の下で燃焼ファンを回転し、風量検出値と風量判定値の比較によって器具の寿命判定を行うこととなる。
【００６８】
さらに、上記実施例で寿命判定を行う場合、第１の動作では、図７のステップ１２５ でＣ分間の時間を与え、この時間内に一度でも差圧検出値ΔＰが差圧判定値を上回ったときには寿命でないものと判定し、そのＣ分間の間全て差圧検出値が差圧判定値を下回ったときには器具寿命と判定しているが、これを、第２〜第４の動作と同様に、Ｃ分間の時間を与えることなく、無風安定情況と判定された以降に検出される差圧検出値に基づいて直ちに寿命判定を行うようにしてもよい。またその逆に、第２〜第４の動作では、無風安定情況と判定された以降に検出された差圧検出値が差圧判定値を下回ったときには直ちに器具寿命と判定したが、これを、第１の動作と同様に、所定のＣ分間の時間を与え、この時間内に差圧検出値が一度でも差圧判定値を上回ったときには寿命でないものと判定し、Ｃ分間の間全ての風量検出値（差圧検出値）が風量判定値（差圧判定値）を下回ったときに器具寿命と判定するようにしてもよい。
【００６９】
さらに、上記実施例では燃焼機器として単能給湯器（給湯機能のみの給湯器）を例にして説明したが、本発明は、給湯と追い焚き、あるいは、給湯と温水暖房等の両機能を備えた複合給湯器や、その他、風呂釜、暖房機、冷房機、冷暖房機、空調機等の様々なバーナを有する燃焼機器に適用されるものである。
【００７０】
さらに、上記実施例では、燃焼ファン３を押し込み方式としたが、これを吸い出し方式としてもよいことはもちろんのことである。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、燃焼機器の風量制御を行うための風量検出センサの風量検出値を用いて器具の寿命を的確に判定することができ、器具が寿命になっているにも拘わらず引き続き使用されることによる危険を確実に防止することができると共に、器具が良好な燃焼性能を維持しているにも拘わらず器具寿命と誤判定されて廃棄処分にされるという器具使用の無駄を防止することができる。
【００７２】
また、風量検出値を用いての器具の寿命判定は、無風安定情況の下で行うようにしたものであるから、器具設置環境下の風の影響による風量検出値の変動を受けない状態で器具の寿命判定を行うので、その寿命判定の精度が高められ、信頼性の高い寿命判定を行うことができる。
【００７３】
さらに、寿命判定を行うためのセンサを別途も受ける必要はなく、風量制御の風量検出センサを利用して寿命判定を行うことができるので、本発明の寿命判定機能を備えた燃焼機器の装置構成も簡易となり、これに伴い、装置のコスト低減を図ることが可能となる。
【００７４】
さらに、バーナを多段能力切り換え式とし、寿命判定部により寿命信号が出力されて燃焼能力が低減され、制御特性データに欠落部が生じたときに、その欠落部の燃焼能力が要求された際に、下位側の制御特性データを強制的に指定する能力調整手段を設けた構成としたことによって、前記欠落部の燃焼能力が要求されても必ず燃焼制御の特性データが与えられることとなり、これにより、支障なく、かつ、円滑に燃焼運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃焼機器の一実施例を示す要部構成のブロック図である。
【図２】燃焼機器が寿命と判定されたときに燃焼能力の低減を行う動作回路のブロック図である。
【図３】本実施例の寿命判定機能を備えた給湯器の説明図である。
【図４】器具設置環境下の風速と器具内風量を検出する差圧センサ出力のばらつき状態の関係を示す説明図である。
【図５】給湯器の３段の燃焼制御特性直線と、能力ダウン時の燃焼制御特性直線の使用調整例の説明図である。
【図６】本実施例の第１の動作を示すフローチャートである。
【図７】図６のフローチャートに接続される同じく第１の動作のフローチャートである。
【図８】本実施例の第２の動作のフローチャートである。
【図９】本実施例の第３の動作のフローチャートである。
【図１０】図９の動作に接続される同じく第３の動作のフローチャートである。
【図１１】本実施例の第４の動作のフローチャートである。
【図１２】給湯器の燃焼能力とガス供給量との関係を示すグラフである。
【図１３】給湯器の風量と燃焼能力との関係を示すグラフである。
【図１４】風量検出を行う差圧センサの検出差圧と風量との関係を示すグラフである。
【図１５】燃焼機器として一般的な給湯器の説明図である。
【符号の説明】
２ バーナ
３ 燃焼ファン
１５ 制御部
１６ 差圧センサ
２２ 情況判定部
２３ メモリ
２４ 燃焼停止部
２５ ファン再起動部
２６ 寿命判定部
２７ タイマ
【産業上の利用分野】
本発明は、給湯器や風呂釜等の燃焼機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１５には燃焼機器として一般的な給湯器のシステム構成が示されている。同図において、燃焼室１の下方側にはバーナ２が設置され、そのバーナ２の下方側には給排気を行う燃焼ファン３が設けられている。そして、この燃焼ファン３には回転検出センサが設けられている。燃焼室１の上方側には給湯熱交換器４が設けられ、この給湯熱交換器４の入口側には給水管５が接続されており、この給水管５に入水温度を検出するサーミスタ等の入水温度センサ６と、入水流量を検出する水量センサ７とが設けられている。
【０００３】
また、給湯熱交換器４の出側には給湯管８が接続されており、この給湯管８には給湯熱交換器４からの出湯温度を検出するサーミスタ等の出湯温度センサ１０と、出湯流量を制御する水量制御弁１１が設けられている。
【０００４】
前記バーナ２のガス供給通路１２には電磁弁１３と、ガス供給量を制御する比例弁１４が設けらている。また、バーナ２の下方側と排気通路１９とには圧力導入管２０ａ，２０ｂの圧力導入口が設けられており、この圧力導入管２０ａ，２０ｂによって導かれるバーナ２の下方側空間と排気通路１９間の差圧が差圧センサ１６によって検出されている。
【０００５】
制御部１５には給湯器の給湯運転を制御するシーケンスプログラムが内蔵されており、このシーケンスプログラムに従って給湯運転を制御する制御回路が設けられている。この制御部１５は前記入水温度センサ６と、水量センサ７と、出湯温度センサ１０と、差圧センサ１６と、制御部１５に接続されているリモコン（図示せず）の情報を受けて、電磁弁１３、比例弁１４、燃焼ファン３、水量制御弁１１の動作を制御して給湯運転を行うもので、バーナ２の燃焼によって給湯熱交換器４を通る水をリモコン等で設定される設定温度の湯に加熱し、この給湯熱交換器４で作り出した設定温度の湯を給湯管８を介して台所等の所望の給湯場所に導くものである。
【０００６】
この給湯運転に際し、制御部１５は、バーナ２の燃焼能力（燃焼量）に応じて燃焼ファン３の回転制御を行っている。すなわち、制御部１５には図１２に示すようなガス供給量と燃焼能力に関する燃焼制御データと、図１３に示すような風量（ファン回転数）と燃焼能力に関するファン回転制御データとが与えられており、制御部１５内の演算回路によって入水温を設定温に高める要求熱量が時々刻々求められており、この要求熱量の燃焼能力に応じて比例弁１４の開弁量（この開弁量は比例弁１４に加えられる開弁駆動電流によって制御される）、つまり、ガス供給量が制御され、これに応じて、その燃焼能力に応じた風量（ファン回転数）が制御され、バーナ燃焼に最適な空気量がバーナ２に供給制御される。
【０００７】
この風量の制御は、前記差圧センサ１６の差圧検出信号に基づいて行われている。すなわち、制御部１５には、図１４に示すような差圧センサ１６の差圧と風量（空気量）との関係データが与えられており、これにより、差圧センサ１６で検出される差圧検出値に基づき、要求風量と実際の検出風量とのずれを求め、このずれを零に修正する方向に燃焼ファン３のファン回転数を制御して、燃焼量に見合った最適風量が供給されるのである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、給湯器を長期に渡って使用するうちに、給湯熱交換器４のフィン９等にごみや煤等の詰まりが生じ、この詰まりが徐々に進行すると、空気の通気抵抗が徐々に大きくなり、最終的には、バーナ燃焼に必要な空気が得られず器具の寿命となる。従来においては、この器具の寿命の判定をバーナの燃焼回数や燃焼時間等によって判断しており、このような手法では的確な器具の寿命判断を行うことが困難であり、給湯熱交換器４等の詰まりがかなり進行して燃焼状態が悪くなっているにも拘わらず、燃焼回数や燃焼時間が寿命判断の基準値に達していないために、寿命と判定されずに、そのまま給湯器の使用が引き続き行われる場合が生じ、この場合には、当然に排気ガス中のＣＯガスの発生量も大きくなり、危険な状態となる。これに対し、給湯器が十分良好な燃焼性能を維持しているにも拘わらず、燃焼回数や燃焼時間が寿命判断の基準値に達したために、寿命と判断され、給湯器の燃焼運転が不能な状態にされて、給湯器が廃棄処分にされることがあり、この場合は給湯器の有効活用が図れず、経済的にも不利である。
【０００９】
本発明は燃焼ファン３の風量制御を行うための差圧センサ１６に着目し、この差圧センサ１６の差圧検出信号を用いて器具（給湯器）の寿命判定を的確に行うことができる燃焼機器の寿命判定装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、次のように構成されている。すなわち、本発明の第１の構成は、バーナと、給排気を行う燃焼ファンとを備え、バーナへの空気供給部から排気通路に至る空気流通経路内を流れる風量を直接的又は間接的に検出する風量検出センサを備えた燃焼機器において、燃焼ファンが零回転又は定回転のもとで風量検出センサのセンサ出力を予め定めた所定の時間にかけて複数取り込み、この取り込みデータのばらつき変動幅が設定許容範囲以内のときに無風安定情況と判定する情況判定部を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の第２の構成は、バーナと、給排気を行う燃焼ファンとを備え、バーナへの空気供給部から排気通路に至る空気流通経路内を流れる風量を直接的又は間接的に検出する風量検出センサを備えた燃焼機器において、前記燃焼ファンの予め与えた設定制御条件に対応させて燃焼機器の寿命判定の基準となる風量判定値を記憶してなるメモリと、燃焼ファンが零回転又は定回転のもとで風量検出センサのセンサ出力を予め定めた所定の時間にかけて複数取り込み、この取り込みデータのばらつき変動幅が設定許容範囲以内のときに無風安定情況と判定する情況判定部と、この情況判定部から無風安定情況との判定結果を受けて燃焼ファンを前記設定制御条件のもとで回転させたときの風量検出値と前記風量判定値を比較し風量検出値が風量判定値よりも低いときに燃焼機器の寿命信号を出力する寿命判定部とを有することを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明の第３の構成は、バーナと、給排気を行う燃焼ファンとを備え、バーナへの空気供給部から排気通路に至る空気流通経路内を流れる風量を直接的又は間接的に検出する風量検出センサを備えた燃焼機器において、前記燃焼ファンの予め与えた設定制御条件に対応させて燃焼機器の寿命判定の基準となる風量判定値を記憶してなるメモリと、前記風量検出センサの設定制御条件のときの風量検出値と前記風量判定値とを比較し風量検出値が風量判定値を低い側に越えたときに燃焼機器を燃焼停止する燃焼停止部と、この燃焼停止部による燃焼機器の燃焼停止後燃焼ファンを前記設定制御条件で回転起動するファン再起動部と、このファン再起動部による燃焼ファンの前記設定制御条件での回転起動後所定の時間内に風量検出センサの風量検出値を複数取り込み、この取り込みデータのばらつき変動幅が設定許容範囲以内のときに無風安定情況と判定する情況判定部と、この情況判定部により無風安定情況と判定され、かつ、燃焼ファンが設定制御条件で回転しているときの風量検出値が風量判定値を下回るときに燃焼機器の寿命信号を出力する寿命判定部とを有する。
【００１３】
さらに、本発明の第４の構成は、前記第１〜第３の各バーナは多面の燃焼面をもち、その燃焼面を燃焼能力に応じて切り換える多段能力切り換え式のバーナからなっていて、切り換え段の各能力毎に燃焼能力と燃料供給量との関係を示す制御の特性データをもっており、寿命判定部により寿命信号が出力されたときにはそれ以降の燃焼運転時のバーナ各段の燃焼能力を低減する能力低減部と、この能力低減によりバーナの制御特性データの上位側のデータと下位側のデータとの間の欠落部分の能力が要求されたときには下位側の制御特性データの能力へ強制的に移行して燃焼運転を制御させる能力調整手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
【作用】
上記構成の本発明において、燃焼ファンが零回転又は一定回転のもとで、風量検出センサのセンサ出力が所定のサンプリング時間にかけて複数取り込まれ、この取り込みデータのばらつき変動幅が設定許容範囲以内のときに情況判定部により無風安定情況と判定され、取り込みデータのばらつき変動幅が設定許容範囲からはずれたときには有風情況と判定される。
【００１５】
前記情況判定部により無風安定情況と判定されたときに、燃焼ファンを設定制御条件の下で回転させ、このとき検出される風量検出センサの風量検出値が寿命判定の基準となる風量判定値を下回ったときには、寿命判定部により通風の詰まり劣化が進行していて、燃焼機器は寿命と判断され、寿命信号が出力される。
【００１６】
また、本発明の前記第３の構成では、燃焼機器の燃焼運転時に、時々刻々風量検出センサの検出信号をモニタし、風量検出値と予め与えられている燃焼機器の寿命判定の基準となる風量判定値とを比較し、風量検出値が風量判定値を低い側に越えたときには、燃焼機器の燃焼停止を行う。そして、風量検出値が風量判定値を低い側に越えたのは、燃焼機器の寿命によるものなのか、あるいは燃焼機器の排気側に一時的に逆風等が作用したために、風量検出値が風量判定値を低い側に越えたものなのかを確認する動作に移る。
【００１７】
この確認動作に際しては、まず、燃焼機器の燃焼を行わずに、燃焼ファンを設定制御条件で回転起動し、所定の時間の間、風量検出センサの風量検出値が連続して風量判定値を低い側に越えるか否かを検出する。前記所定の時間内に連続して風量検出値が風量判定値を下回るときには逆風（有風）の影響によるものではなく燃焼機器の寿命と判定して寿命信号を出力する。これに対し、前記所定の時間内に風量検出値が一回でも風量判定値を上回ったときには、有風の影響が出たもので、燃焼機器はまだ寿命に達していないものと判定し、寿命信号の出力は行わない。
【００１８】
このように、本発明では、燃焼機器の寿命が自動的に判断され、燃焼機器が寿命に達したときには寿命信号が出力される結果、この寿命信号を用いて寿命の報知等を行うことにより、燃焼機器の使用者は器具の寿命に対して適切な処置を行うことが可能となる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、本実施例の説明において、従来例と同一の名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。図３には本発明に係る寿命判定手段を備えた燃焼機器が給湯器を例にして示されている。この実施例の給湯器は、バーナ２を能力切り換え式に形成し、バーナ２の燃焼面をＡ面とＢ面とＣ面の３面に区分し、電磁弁等により形成される能力切り換え弁１８ａのみを開けることによりＡ面の１段燃焼状態となり、能力切り換え弁１８ａと１８ｂを開けることによりＡ面とＢ面の２段燃焼状態となり、能力切り換え弁１８ａ，１８ｂ，１８ｃを開けることにより、Ａ面とＢ面とＣ面の全面燃焼状態となり、これら能力切り換え弁１８ａ，１８ｂ，１８ｃの弁切り換え動作によりバーナ１７の燃焼能力を切り換え可能になっており、このバーナ１７の燃焼切り換え、つまり、能力切り換え弁１８ａ，１８ｂ，１８ｃの弁切り換え駆動は制御部１５によって制御されている。また、本実施例では、風量検出センサとしての差圧センサ１６によりバーナ１７の上下両側間の差圧を検出する構成となっている。さらに、燃焼ファン３の回転数はホールＩＣ等のファン回転検出センサ２８によって検出されている。
【００２０】
本実施例において特徴的なことは、差圧センサ１６の差圧検出値に基づき、燃焼ファン３の風量制御を行う他に、給湯器の寿命判定を行う手段を制御部１５に設けたことである。
【００２１】
この特徴的な寿命判定手段は、図１に示すように、情況判定部２２と、メモリ２３と、燃焼停止部２４と、ファン再起動部２５と、寿命判定部２６と、タイマ２７とを有して構成されている。
【００２２】
メモリ２３には予め与えた設定制御条件である設定ファン回転数に対する給湯器の寿命判定の基準となる風量判定値としての差圧判定値や、ファン回転が零回転のときと予め与えた一定回転のときの風量検出センサ出力のばらつき変動の設定許容範囲等のデータが記憶されている。前記ファンの設定回転数は適宜の回転数で与えることができるが、本実施例では、燃焼ファン３の定格最大回転数によって与えており、この定格最大回転数のときの差圧判定値がメモリ２３に記憶されている。
【００２３】
情況判定部２２は、燃焼ファン３が零回転のとき、つまり、燃焼ファン３が回転していないときの器具設置環境の無風安定情況と有風情況との区別判断を行う。図４は燃焼ファン３の停止状態で、給湯器を有風環境にさらし、そのときの風速の大きさと差圧センサ１６のセンサ出力との関係を実験により求めたグラフである。このグラフから分かるように、有風情況になると、差圧センサの差圧検出値がセンサの零点に対して上下非対称にばらつき、このばらつきの変動幅は風速が大きくなるにつれ大きくなる。
【００２４】
情況判定部２２は、燃焼ファン３が零回転のときにおける差圧センサ１６の差圧検出値のばらつき変動を、メモリ２３に格納されている設定許容範囲と比較し、設定許容範囲からはずれたとき（この設定許容範囲は上限レベルと下限レベルで与えられるが、場合によっては上限レベルのみで与えられることもある）からはずれたとき（設定許容範囲が上限レベルのみで与えられるときは上限レベルを上に越えたとき）には有風情況と判定し、差圧センサ１６の差圧検出値のばらつき変動が設定許容範囲内にあるときには無風安定情況と判定する。換言すれば、許容設定範囲に対応する基準風速に対し、この基準風速よりも低い風速の環境下にあるときには無風安定情況と判定し、基準風速よりも給湯器設置環境下の風速が大きくなったときには有風情況と判定するのである。
【００２５】
また、情況判定部２２は、ファン回転検出センサ２８から加えられるファン回転検出値が予め設定される定回転数になったときに、タイマ２７を所定の時間動作させ、そのタイマ動作時間中に、差圧センサ１６から加えられる風量検出値としての差圧検出値と、メモリ２３に記憶されている前記差圧判定値とを比較し、連続して差圧検出値が差圧判定値を低圧側に越えていたとき、つまり、差圧検出値が、燃焼ファンの定回転時のばらつき変動の設定許容範囲から外れたときには有風情況と判定し、設定許容範囲内のときは無風安定情況と判定しその結果を燃焼停止部２４と寿命判定部２６へ加える。
【００２６】
燃焼停止部２４は、燃焼ファン３が定格最大回転数で回転して燃焼運転が行われているときに、情況判定部２２から差圧検出値が差圧判定値を低圧側に越えた比較結果を受けたときに、バーナ２の燃焼を停止し、その燃焼停止の信号をファン再起動部２５に加える。ファン再起動部２５は燃焼停止部２４から燃焼停止の信号を受けたときに、バーナ２の燃焼を行わずに燃焼ファン３を前記設定回転数、つまり、燃焼ファン３の定格最大回転数で回転起動し、このファン再起動信号を寿命判定部２６へ加える。
【００２７】
寿命判定部２６は、ファン再起動部２５からファン再起動信号を受けたときに、情況判定部２２の判定により、無風安定情況の状態にあり、かつ、燃焼ファン３が定格最大回転数で回転しているときに差圧検出値が差圧判定値以下のときには給湯器の寿命と判定し、寿命信号を出力する。これに対し、有風情況と判定されたときや、無風安定情況であっても差圧検出値が差圧判定値を上回ったときには、給湯器は寿命でないものと判定し、寿命信号の出力は行われない。
【００２８】
図２は寿命判定部２６から寿命信号が出力されたときの給湯器の運転制御部の回路を示したものである。この回路は、燃焼能力ダウン切り換え部３１と、能力特性グラフ選定部３２と、ファン制御部３４と、水量制御部３３とを有して構成されている。
【００２９】
前記寿命判定部２６から寿命信号が出力されたときには、寿命の給湯器を廃棄処分にすることも可能であるが、この図２に示す回路は、寿命信号が出力されたときに、その寿命の給湯器を直ちに廃棄せずに、新しい給湯器が設置施工されるまでの間、一時的に使用可能にするための回路である。図において、燃焼能力ダウン切り換え部３１は、寿命信号が加えられたときに、給湯器の燃焼能力を１ランク下げて、燃焼ファン３から出せる風量でもってバーナ２の燃焼を行おうとするものであり、寿命信号が加えられたときに、２４号の給湯器であれば、例えば、２０号の燃焼能力にダウン切り換えする等して、そのダウン切り換えした燃焼能力を能力特性グラフ選定部３２と水量制御部３３へ加える。
【００３０】
能力特性グラフ選定部３２には、例えば、図５の（ａ）に示すような３段燃焼の各燃焼能力の制御特性データが与えられており、特性直線Ｄ１ は、バーナ２の燃焼面Ａの第１段燃焼時における特性直線であり、Ｄ２ はバーナ２のＡ面とＢ面の２段燃焼時の特性直線であり、Ｄ３ はＡ面とＢ面とＣ面の３段燃焼時の特性直線である。この各段の特性直線間には重ねしろΔＤが与えられており、各特性直線Ｄ１ ，Ｄ２ ，Ｄ３ 間の変換が円滑に行われるようになっている。
【００３１】
例えば、第１段燃焼状態においては、特性直線Ｄ１ の始端位置ＤＳ が最小能力位置であり、燃焼能力が次第に大きくなり、第１段燃焼の最大燃焼能力になると特性直線Ｄ１ の終端位置ＤＦ となり、さらに大きな燃焼能力が要求されたときには、バーナ２の能力切り換えにより、Ａ面とＢ面の２段燃焼となり、燃焼の特性直線はＤ１ のＤＦ 点から特性直線Ｄ２ のＤＰ 点に移り変わり、特性直線Ｄ２ に従って燃焼制御が行われる。また、Ｄ２ の直線に従って燃焼制御を行っているときに、バーナ１７の能力切り換えが行われて２段燃焼から１段燃焼に切り換えられたときには、特性直線はＤ２ の直線の始端位置ＤＳ から直線Ｄ１ のＤＱ 点に移り変わり、Ｄ１ の特性直線に従って燃焼制御が行われる。このように、各段の能力切り換えが行われたときには、燃焼制御直線も切り換わるが、前記重なりしろΔＤを設けることにより、ハンチングを起こすことなく各特性直線間の切り換えが円滑に行われることとなる。
【００３２】
ところが、前記燃焼能力ダウン切り換え部３１により、燃焼能力がダウン方向に切り換えられて、図５の（ａ）のラインＬの右側の燃焼供給量（比例弁電流）部分が切り捨てられてしまうと、各特性直線Ｄ１ ，Ｄ２ ，Ｄ３ 間の重なりしろΔＤがなくなってしまい、燃焼特性直線の切り換えが円滑に行われなくなってしまうという問題が生じる。この問題を解消するたに、能力特性グラフ選定部３２は、前記燃焼能力ダウン切り換え部３１から燃焼能力のダウン切り換えを受けたときに、要求燃焼能力が各特性直線Ｄ１ ，Ｄ２ ，Ｄ３ の間にあるときには、燃焼能力の小さい方の特性直線を選定（例えば、図５の（ｂ）で、要求燃焼能力ＰがＤ１ とＤ２ の間のときにはＤ１ を選定）し、この選定した特性直線に従って燃焼制御を行わせるのである。
【００３３】
その一方で、水量制御部３３は、燃焼能力ダウン切り換え部３１から燃焼能力のダウン切り換えの信号を受けたときに、リモコン等で設定される設定温度と出湯温度センサ１０で検出される出湯温度とを比較し、出湯温度センサの出湯検出温度が設定温度よりも低いときには水量制御弁１１を絞る方向に制御し、設定温度の湯を出湯する方向に水量制御弁１１の絞り制御を行う。
【００３４】
次に、本実施例の第１の動作を図６〜図７のフローチャートに基づき説明する。まず、ステップ１０１ で寿命判断フラグ（ＬＩＦＥ）に零が置かれる。次のステップ１０２ から１２０ までの動作は通常の燃焼運転制御の動作であるのでその説明を簡略化する。ステップ１０２ で水量センサ７の信号により入水が確認されると、ステップ１０４ で入水温度を設定温度に高めるために要する熱量のフィードフォワード量（ＦＦ量）の演算、能力切り換え弁１８ａ〜１８ｃのオン、オフ判断、比例弁の開閉量判断とその開弁量に対応する比例弁電流の通電、燃焼ファンのプリパージ回転数での回転、電磁弁１３のオン動作が行われる。
【００３５】
ステップ１０５ でプリパージ時間以内か否かが判断され、プリパージ時間が経過したときに、燃焼ファンを着火トライ回転数へアップし、能力切り換え弁のオン制御と、イグナイタのオン動作を行う。ステップ１０７ でフレームロッド電極（図示せず）により着火を確認した後ステップ１１２ でイグナイタをオフする。
【００３６】
前記ステップ１０７ で着火が確認されないときには、ステップ１０８ で着火トライ時間が経過したか否かを判断し、着火トライ時間以内であるときには着火を繰り返し行う。着火を繰り返し行っても着火確認がされないときには、ステップ１０９ で電磁弁、能力切り換え弁、比例弁をそれぞれオフし、給湯管８の先端側の給湯栓（図示せず）が閉められて水量センサ７により流水が検知されなくなったことを判断してステップ１１１ で燃焼ファンを停止し、給湯栓が再び開けられるのを待つ。
【００３７】
前記ステップ１０７ で着火が確認され、イグナイタがオフされた後に、ステップ１１３ で寿命判断フラグが零であるか否かを判断する。今回は前記ステップ１０１ で寿命判断フラグに零が立てられているので、ステップ１１４ に進み、フィードフォワード（ＦＦ）とフィードバック（ＦＢ）の併用ガス量制御と、水量制御弁による水量制御によって燃焼運転が行われる。
【００３８】
ステップ１１５ では、この燃焼運転中に風量がバーナ燃焼量に合っているか否かが判断される。一般に、比例弁１４の開弁量、つまり、開弁駆動電流Ｉと、風量との間には、Ｉ＝ＫΔＰの関係がある。ここで、ΔＰはバーナ２の上下空気通路区間の差圧であり、Ｋは比例定数であり、このＫの値は予め設定されている。開弁駆動電流Ｉと風量との関係が前記式を満足する場合には燃焼量と風量が合っているのでそのままのファン制御状態で燃焼運転を継続し、前記式を満足していないときには、次のステップ１１７ で開弁駆動電流Ｉと風量情報のＫΔＰとの大小を判断する。ＩがＫΔＰよりも小さいときには比例弁１４の開弁量、つまり、ガス供給量に比べ風量が大きすぎる場合に相当し、この場合にはステップ１１８ で燃焼ファン３のファン回転数を減少する方向に制御する。
【００３９】
一方、開弁駆動電流ＩがＫΔＰよりも大のときには、ステップ１１９ でファン回転数が定格最大回転数以上か否かを判断する。ファン回転数が定格最大回転数（上限値）に達していないときにはファン回転数をアップする余裕があるので、ステップ１２０ でファン回転数をアップして風量の不足を補う。ファン回転数が上限値以上のときには、風量不足（空気量不足）の場合に該当し、この場合には風量不足が器具の寿命によって生じたものなのか、あるいは器具設置環境下の有風の影響によるものなのかの確認動作に移る。
【００４０】
まず、図７のステップ１２１ で寿命判断フラグが零であるか否かを判断する。今回の場合は前記の如く、ステップ１０１ でフラグに零が立てられているので、ステップ１２２ の動作に移り、電磁弁１３、能力切り換え弁１８ａ〜１８ｃ、比例弁１４をそれぞれオフしてバーナ燃焼を停止する。そして、ステップ１２３ で燃焼ファン３を設定制御条件、この例では定格最大回転数で回転し、差圧センサ１６の差圧検出値ΔＰと、差圧判定値のＢｍｍＡｑとを比較し、ステップ１２５ でタイマ２７の動作時間が経過するまで前記差圧検出値と差圧判定値との比較判断を繰り返し行う。
【００４１】
そして、このタイマ動作の所定のサンプリング時間の間、全て差圧検出値ΔＰが差圧判定値を下回っていたときには情況判定部２２により無風安定情況と判断され、このような無風安定情況にも拘わらず風量の不足状態が生じたことは、給湯熱交換器４に煤詰まりが生じる等の通風詰まり劣化が生じたものと判断され、ステップ１２６ で寿命判定部２６により器具寿命と判定されて寿命判断フラグに１が立てられる。これに対し、所定のサンプリング時間（Ｃ分間）の間に１回でも差圧検出値ΔＰが差圧判定値を上回ったときには、前記ステップ１１７ で差圧検出値ΔＰが差圧判定値Ｉ／Ｋを低圧側に越えたのは器具の寿命のためではなく、給湯器の排気側に逆風が当たる等の有風の影響によって一時的に差圧検出値が低下したものと判断する。これらステップ１２３ 〜ステップ１２５ の動作では、無風安定情況にあるか否かの判定と、器具寿命の判定とが同時に行われる。
【００４２】
前記ステップ１２６ で器具が寿命と判定され、寿命信号が出力されたときには、この寿命信号を用いて器具が寿命である旨をランプ表示、あるいはリモコン等の表示部に表示する等して器具の寿命を報知する。このことで、器具の買い換えや、メンテナンス等、適切な処置を使用者に促す。
【００４３】
前記ステップ１２２ から１２６ にかけて寿命判断が行われ、寿命でないと判定された場合には寿命判断フラグが零のままで、寿命と判定されたときには寿命判断フラグに１が立てられ、いずれの場合も次に給湯栓が開けられることにより、ステップ１０２ 以降の動作が行われる。そして、ステップ１１３ で、寿命判断フラグに１が立てられていることを確認したときには、器具寿命と判定された後の燃焼運転の状態と判断し、図７のステップ１２７ 以降の動作が行われる。
【００４４】
このステップ１２７ 以降の動作は、器具寿命によって低下した風量の範囲内で給湯器を一時的に使用可能状態にする動作を示したものである。そのため、ステップ１２７ で給湯器の燃焼能力をバーナ２の各段燃焼ごとに１／Ｎに低下させる。このＮは少数を含む実数である。つまり、図５の（ａ）に示す如く、ラインＬの右側の能力がカットされる。次に、ステップ１２８ で設定温度に対し、フィードフォワード演算により求められる燃焼能力が出せるか否か（フィードフォワードガス量制御が可能か否か）を判断する。この燃焼能力が出せる場合には燃焼能力のカット状態でステップ１１５ 以降の燃焼運転が行われることとなる。この場合は、ステップ１１６ の動作で、水流オンが判断されたとき（燃焼継続中のとき）はステップ１１３ の動作に行かず、破線の示すように、ステップ１１５ の動作に移ることになる。
【００４５】
これに対し、ステップ１２８ でフィードフォワード演算量の燃焼能力が出せないものと判断された場合、すなわち、前記図５の（ａ），（ｂ）に示すように、ラインＬの右側がカットされて各段数の特性直線間に重ねしろΔＤがなくなってしまって、低能力側の特性直線とそれよりに高い方の特性直線との間の欠落部の燃焼能力が要求されたものである場合には、ステップ１２９ で燃焼制御の特性直線を低い側の特性直線に移行して燃焼制御を行わせる。そして、この低能力側の特性直線を選定したことによる給湯湯温の低下分を補うために、次のステップ１３０ で水量制御弁１１を閉方向に制御して出湯量を少なくする方向に制御し、設定温度の湯温を出湯できる態勢に水量制御してステップ１１５ 以降の燃焼運転を行う。この場合もステップ１１６ で水流オンの判断時にはステップ１１３ へは行かず、ステップ１１５ の動作に移ることになる。
【００４６】
前記のように、寿命判断フラグに１が立てられた後には、ステップ１１５ からステップ１２０ にかけての風量制御が行われるが、このときステップ１１９ でファン回転数が定格最大回転数以上であるときには、ステップ１２１ で寿命判断フラグが零であるか否かが判断される。今回は、既に寿命判断フラグに１が立てられているので、ステップ１３１ で強制的に器具運転が停止され、それ以降の燃焼運転をできない状態にし、燃焼不良のまま燃焼運転が行われるのを防止し、安全が図られる。
【００４７】
図８は器具の寿命判定を行う第２の動作を示すフローチャートである。前記図６および図７に示す動作では、有風情況と無風安定情況との区別判断動作と、寿命判定の動作を、燃焼運転をステップ１２２ で停止した後、ステップ１２３ から１２５ の動作によって同時に行ったが、第２の動作では、有風と無風安定情況の判断と、寿命判定の判断を別個の動作によって行ったものであり、それ以外の動作は前記第１の動作と同様であり、同じ動作には同一のステップ番号を付してある。ステップ１０１ から１２１ までの動作と、ステップ１２７ から１３１ までの動作は前記第１の動作と同一であるので、図８では、ステップ１０１ とステップ１０２ とステップ１２１ とステップ１３１ の動作を図示し、その間の第１の動作と共通のステップ動作は省略してある。
【００４８】
図８のフローチャートで、ステップ１３２ からステップ１３８ までの動作は器具設置環境の有風情況と無風安定情況の区別判断の動作を示しており、ステップ１３９ からステップ１４２ までの動作は器具の寿命判定の動作を示している。器具の燃焼運転を行っているときに、燃焼ファンの回転が定格最大回転数以上となっているにもかかわらずガス供給量に比べ検出風量が不足となっているときには、その空気の不足状態が有風のために生じているものか、あるいは器具寿命のために生じているものなのかを判断するために、ステップ１３２ で燃焼停止を行う。この燃焼停止に際し、電磁弁、能力切り換え弁、比例弁がそれぞれオフされ、燃焼ファン３も停止される。そして、次に有風情況にあるか、無風安定情況にあるかの判断動作に移る。
【００４９】
まず、ステップ１３３ で、差圧センサ１６の最大瞬間値ΔＰＭＡＸ と最小瞬間値ΔＰＭＩＮ とが初期値データとして入力され、この入力値はメモリ２３等に格納される。この初期値として、例えば、図４のセンサ零点の値がΔＰＭＡＸ ，ΔＰＭＩＮ の値として入力されるステップ１３４ では差圧センサ１６によって検出された差圧検出値ΔＰがΔＰＭＡＸ 以上であるか否かを判断し、差圧検出値ΔＰが最大瞬間初期値ΔＰＭＡＸ よりも大きいときにはその検出値ΔＰをΔＰＭＡＸ に置き換える。また、ステップ１３６ では差圧検出値ΔＰと最小瞬間初期値ΔＰＭＩＮ とを比較し、ΔＰがΔＰＭＩＮ 以下か否かを判断する。ΔＰがΔＰＭＩＮ よりも小さいときにはΔＰをΔＰＭＩＮ に置き換える。これらの最大瞬間値ΔＰＭＡＸ と最小瞬間値ΔＰＭＩＮ の置き換え動作をタイマ２７の動作によって指定される所定のサンプリング時間行い、ΔＰＭＡＸ とΔＰＭＩＮ を確定する。
【００５０】
次に、ステップ１３９ で確定されたΔＰＭＡＸ とΔＰＭＩＮ の差を求め、この差（ばらつき変動幅）が設定許容範囲の値Ｄを下回るか否かを判断する。最大瞬間値と最小瞬間値の差が設定許容範囲のＤよりも小さいときに、換言すれば、差圧センサ１６の差圧検出値のばらつき変動の要因となる風速が設定許容範囲Ｄに対応する風速よりも大きいときには有風情況と判定し、空気量の不足が生じたのは一時的な有風の影響であると判断し、ステップ１０２ 以降の動作を行う。
【００５１】
これに対し、前記ステップ１３９ で最大瞬間値ΔＰＭＡＸ と最小瞬間値ΔＰＭＩＮ の差がＤを下回るときには、無風安定情況と判定し、このときには、次のステップ１４０ から１４１ にかけて器具寿命の判定動作に移る。ステップ１４０ では、燃焼ファン３をバーナの非燃焼状態で、設定制御条件である定格最大回転数で回転する。この状態で、ステップ１４１ で、差圧検出値ΔＰと差圧判定値（ＢｍｍＡｑ）とを比較し、差圧検出値ΔＰが差圧判定値よりも低いときには、通風詰まり劣化による器具寿命と判定し、寿命判断フラグに１を立てて寿命信号を出力し、前記図７のステップ１２７ 以降の動作により、燃焼能力を１／Ｎに低減して一時的に燃焼運転を可能状態にする。
【００５２】
図９および図１０は本実施例の第３の動作を示すフローチャートである。この第３の動作は、運転スイッチがオンされた後、燃焼ファンを回転する前に有風情況か無風安定情況かの判定を行い、燃焼開始前のプリパージのファン回転中に、器具の寿命判定を行うようにしたことを特徴とする。この第３の動作を示すフローチャートにおいて、前記第１の動作や第２の動作と同一の動作には同一のステップ番号を付してその説明は省略（又は簡略化）する。まず、運転スイッチがオンされると、ステップ１０１ で寿命判断フラグに零が置かれ、ステップ３０１ で差圧センサ１６の最大瞬間値ΔＰＭＡＸ と最小瞬間値ΔＰＭＩＮ との初期値が入力され、同時に、無風判断フラグＥに零が置かれる。そして、ステップ３０２ で有風情況と無風安定情況を判定するためのタイマ２７がスタート（リセットスタートを含む）される。
【００５３】
次に、ステップ１３４ から１３７ にかけて、前記第２の動作示す図８のステップ１３４ 〜１３７ と同様な動作を行い、差圧センサ１６の差圧検出値を用いてサンプリング時間中の最大瞬間値ΔＰＭＡＸ と最小瞬間値ΔＰＭＩＮ の値を確定する。そして、ステップ３０３ でフローセンサ（水量センサ７）がオフしていることを確認して、ステップ３０４ で、前記確定した最大瞬間値ΔＰＭＡＸ と最小瞬間値ΔＰＭＩＮ の差と、設定許容範囲Ｄとを比較し、最大瞬間値ΔＰＭＡＸ と最小瞬間値ΔＰＭＩＮ とのばらつき変動幅が設定許容範囲Ｄを下回るときには無風安定情況と判定し、無風判断フラグＥに１を立てる。最大瞬間値ΔＰＭＡＸ と最小瞬間値ΔＰＭＩＮ との変動幅が設定許容範囲のＤよりも大きいときには、有風情況と判定し、無風判断フラグＥは零のままにしておく。
【００５４】
前記有風情況と無風安定情況との判別判定を行った後、ステップ３０７ で水量センサ７からオン信号が加えられたか否かを判断し、オン信号が加えられたときには、次のステップ１０４ で燃焼ファン３をプリパージ回転（バーナを燃焼する前に燃焼室内の排気ガスを排出するために、燃焼ファンを回転する動作）し、プリパージのファン回転が一定に安定した時期となった図１０のステップ３０８ で、差圧センサ１６の差圧検出値ΔＰと、そのプリパージの定速時における差圧判定値（ＢｍｍＡｑ）とを比較し、差圧検出値ΔＰが差圧判定値を下回ったときには、ステップ３０９ で無風判断フラグに１が立っているか否かを判断する。無風判断フラグに１が立っているときには、無風安定情況の下で風量不足が生じたこととなり、このときには、通風詰まり劣化による器具寿命と判定し、ステップ３１０ で寿命判断フラグに１を立て、寿命信号を出力する。前記ステップ３０８ で差圧検出値が差圧判定値よりも大きいときには、風量不足の状態ではなく、また、ステップ３０９ で無風判断フラグが零であるときには、風量不足は有風のためと判断され、これらの場合はいずれも器具の通風詰まり劣化の寿命ではないと判断し、ステップ１０６ 以降の燃焼運転動作を行う。
【００５５】
このステップ１０６ 以降の動作においては、寿命判断フラグが零の状態にあるときには通常の燃焼運転を行い、寿命判断フラグに１が立てられているときには、これがステップ１１３ で判断され、前記第１の動作を示す図７のステップ１２７ から１３０ の動作と同一の動作を行い、器具の燃焼能力を低減して燃焼運転を行わせる。
【００５６】
この第３の動作では、燃焼ファン３を回転する前に有風と無風の情況判定を行い、バーナ２を燃焼する前のプリパージのファン回転を利用して器具の寿命判定を行うので、前記第１および第２の動作のように燃焼運転を一旦停止してから燃焼ファンを回転して寿命判定を行うのに比べ、その寿命判定を短時間のうちに迅速に行うことができるという効果が得られる。また、前記第１および第２の動作と同様に、燃焼ファン３を回転していない状態で有風と無風の情況判定を行うので、その情況判定の精度を格段に高めることができる。
【００５７】
図１１は本実施例の第４の動作を示すフローチャートである。この第４の動作は、バーナを燃焼しての燃焼運転中に、燃焼ファンの回転アップでは対応できない風量不足が判断されたときに、燃焼運転を停止することなく、燃焼運転を継続したまま、有風と無風の情況判定と器具の寿命判定を行うようにしたことを特徴とする。この第４の動作のフローチャートで、前記図８に示す第２の動作のフローチャートと同一の動作には同一符号を付してその動作説明を省略あるいは簡略化する。
【００５８】
この第４の動作では、運転スイッチがオンされると、ステップ４０１ で寿命判断フラグに零が立てられ、差圧センサ１６の差圧検出の最大瞬間値ΔＰＭＡＸ と最小瞬間値ΔＰＭＩＮ の初期値が入力記憶される。次に、ステッップ１０２ 以降の動作によって燃焼運転が開始される。ステップ１０２ から１２１ までの動作は第２の動作の図８および第１の動作の図６および図７の同じ番号のステップ動作と同様である。ガス供給量に対して風量不足が判断されたときには、燃焼ファン３の回転数が定格最大回転数よりも大か小かが判断され、小のときには、ステップ１２０ でファン回転がアップされるが、ファン回転数が定格最大回転数以上のときには、風量アップができない風量不足の状態であり、このときには、ステップ１２１ で寿命判断フラグが零であるか否かが判断され、寿命判断フラグが零のときには、ステップ１３４ からステップ１３８ にかけて、所定のタイマ動作によるサンプリング時間中に、差圧センサ１６で検出される差圧検出値を利用して最大瞬間値ΔＰＭＡＸ と最小瞬間値ΔＰＭＩＮ を確定する。
【００５９】
そして、その後、ステップ１３９ で最大瞬間値ΔＰＭＡＸ と最小瞬間値ΔＰＭＩＮ の差、つまり、燃焼ファンが一定のプリパージの回転数で回転しているときの状態時における差圧センサ１６の差圧検出値の変動量が設定許容範囲のＤと比較され、差圧検出値のばらつき変動量が設定許容範囲を下回るときには無風安定情況と判定し、それ以外のときには有風判定情況と判定する。
【００６０】
無風安定情況と判定されたときには、次のステップ１４１ で差圧センサ１６により取り込まれる差圧検出値ΔＰと差圧判定値ＢｍｍＡｑとの比較が行われ、差圧検出値ΔＰが差圧判定値を下回るときには無風安定情況にあるにも拘わらず風量不足の状態にあることは、器具の詰まり劣化による寿命と判定され、ステップ１４２ で寿命判断フラグに１が立てられて寿命信号が出力され、図７のステップ１２７ から１３０ の動作と同様の動作を行って器具の燃焼能力を低減させた状態で燃焼運転を継続する。
【００６１】
この第４の動作では、風量アップができない状態で風量不足が判断されたときには、前記第１および第２の動作のように燃焼運転を一旦停止して寿命判定を行うのではく、そのまま燃焼運転を続けながら器具寿命の判定を行うので、湯の使用中に湯が一時的に出なくなるという不都合がなく、湯を支障なく使用している間に器具の寿命判定を行うことができるという優れた効果を奏することができる。
【００６２】
本実施例によれば、風量制御を行う差圧センサの差圧検出値に基づき、器具の寿命を判定することができるので、この判定結果に基づき、器具の寿命を的確に知ることができ、これにより、器具が寿命になっているにも拘わらず器具の使用がそれ以降も継続され、ＣＯガスの過剰発生等の燃焼悪化を引き起こしたり、器具が未だ十分良好な燃焼性能を維持しているにも拘わらず器具の寿命と判断されて器具が廃棄処分にされるという無駄を防止することができる。
【００６３】
しかも、器具の寿命判定は無風安定情況下で行われるので、器具設置環境下における逆風等の有風の影響（有風による差圧センサ出力の変動）の影響を受けることなく行われるので、その寿命判定の精度が高まり、寿命判定の信頼性を格段に高めることができる。
【００６４】
なお、本発明は上記実施例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記実施例では、バーナ２を３段の燃焼切り換え方式で構成したが、３段以外の多段燃焼切り換え方式としてもよく、あるいは、燃焼切り換え式でないバーナでもよい。
【００６５】
また、上記実施例では差圧センサ１６によってバーナ２をはさむバーナ２の上下両側の区間の差圧を検出するようにしたが、この差圧は、バーナへの空気供給部から排気通路に至る空気流通経路内の上流側と下流側の任意の経路区間の差圧を検出すればよく、例えば、燃焼ファンの吸気口と燃焼室の区間の差圧、燃焼ファンの送風出側部分と燃焼室の区間の差圧、あるいは、これら燃焼ファンの吸気口や送風出口部分と給湯熱交換器の上側の排気トップとの区間の差圧、燃焼室と排気トップ側の区間の差圧等、差圧検出の経路区間はそれ以外にも無数の区間を設定することができるものである。ただ、本実施例のようにバーナ２を挟んでバーナの下側と上側の区間で差圧を検出する構成とした場合には、給湯熱交換器等に比べ、バーナ２ではごみ等による詰まりはほとんど生じないので、バーナ２を通る空気抵抗の経時変化は殆どなく、燃焼ファン３から送出される風量を正確に差圧でもって検出できることとなり、この点から、本実施例のようにバーナ２を挟む経路区間で差圧を検出する方式とすることが望ましい。
【００６６】
さらに、上記実施例では、風量検出センサとして差圧センサ１６を用いたが、この差圧センサ１６の代わりに、例えば、熱線ヒータ式やカルマン渦方式の風速センサを用いてもよく、あるいは、風量を直接的に検出するプロペラ回転式の風量計を用いてもよく、風量を直接的又は間接的に検出できる様々なセンサを用いることができる。
【００６７】
さらに、上記実施例では、燃焼ファンの設定制御条件をファン回転数で与えたが、この燃焼ファンの設定制御条件は燃焼ファンの駆動電流や、仕事量等の他の制御条件によって与えてもよい。このときには、これらのファン駆動電流や仕事量の設定条件の下で燃焼ファンを回転し、風量検出値と風量判定値の比較によって器具の寿命判定を行うこととなる。
【００６８】
さらに、上記実施例で寿命判定を行う場合、第１の動作では、図７のステップ１２５ でＣ分間の時間を与え、この時間内に一度でも差圧検出値ΔＰが差圧判定値を上回ったときには寿命でないものと判定し、そのＣ分間の間全て差圧検出値が差圧判定値を下回ったときには器具寿命と判定しているが、これを、第２〜第４の動作と同様に、Ｃ分間の時間を与えることなく、無風安定情況と判定された以降に検出される差圧検出値に基づいて直ちに寿命判定を行うようにしてもよい。またその逆に、第２〜第４の動作では、無風安定情況と判定された以降に検出された差圧検出値が差圧判定値を下回ったときには直ちに器具寿命と判定したが、これを、第１の動作と同様に、所定のＣ分間の時間を与え、この時間内に差圧検出値が一度でも差圧判定値を上回ったときには寿命でないものと判定し、Ｃ分間の間全ての風量検出値（差圧検出値）が風量判定値（差圧判定値）を下回ったときに器具寿命と判定するようにしてもよい。
【００６９】
さらに、上記実施例では燃焼機器として単能給湯器（給湯機能のみの給湯器）を例にして説明したが、本発明は、給湯と追い焚き、あるいは、給湯と温水暖房等の両機能を備えた複合給湯器や、その他、風呂釜、暖房機、冷房機、冷暖房機、空調機等の様々なバーナを有する燃焼機器に適用されるものである。
【００７０】
さらに、上記実施例では、燃焼ファン３を押し込み方式としたが、これを吸い出し方式としてもよいことはもちろんのことである。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、燃焼機器の風量制御を行うための風量検出センサの風量検出値を用いて器具の寿命を的確に判定することができ、器具が寿命になっているにも拘わらず引き続き使用されることによる危険を確実に防止することができると共に、器具が良好な燃焼性能を維持しているにも拘わらず器具寿命と誤判定されて廃棄処分にされるという器具使用の無駄を防止することができる。
【００７２】
また、風量検出値を用いての器具の寿命判定は、無風安定情況の下で行うようにしたものであるから、器具設置環境下の風の影響による風量検出値の変動を受けない状態で器具の寿命判定を行うので、その寿命判定の精度が高められ、信頼性の高い寿命判定を行うことができる。
【００７３】
さらに、寿命判定を行うためのセンサを別途も受ける必要はなく、風量制御の風量検出センサを利用して寿命判定を行うことができるので、本発明の寿命判定機能を備えた燃焼機器の装置構成も簡易となり、これに伴い、装置のコスト低減を図ることが可能となる。
【００７４】
さらに、バーナを多段能力切り換え式とし、寿命判定部により寿命信号が出力されて燃焼能力が低減され、制御特性データに欠落部が生じたときに、その欠落部の燃焼能力が要求された際に、下位側の制御特性データを強制的に指定する能力調整手段を設けた構成としたことによって、前記欠落部の燃焼能力が要求されても必ず燃焼制御の特性データが与えられることとなり、これにより、支障なく、かつ、円滑に燃焼運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃焼機器の一実施例を示す要部構成のブロック図である。
【図２】燃焼機器が寿命と判定されたときに燃焼能力の低減を行う動作回路のブロック図である。
【図３】本実施例の寿命判定機能を備えた給湯器の説明図である。
【図４】器具設置環境下の風速と器具内風量を検出する差圧センサ出力のばらつき状態の関係を示す説明図である。
【図５】給湯器の３段の燃焼制御特性直線と、能力ダウン時の燃焼制御特性直線の使用調整例の説明図である。
【図６】本実施例の第１の動作を示すフローチャートである。
【図７】図６のフローチャートに接続される同じく第１の動作のフローチャートである。
【図８】本実施例の第２の動作のフローチャートである。
【図９】本実施例の第３の動作のフローチャートである。
【図１０】図９の動作に接続される同じく第３の動作のフローチャートである。
【図１１】本実施例の第４の動作のフローチャートである。
【図１２】給湯器の燃焼能力とガス供給量との関係を示すグラフである。
【図１３】給湯器の風量と燃焼能力との関係を示すグラフである。
【図１４】風量検出を行う差圧センサの検出差圧と風量との関係を示すグラフである。
【図１５】燃焼機器として一般的な給湯器の説明図である。
【符号の説明】
２ バーナ
３ 燃焼ファン
１５ 制御部
１６ 差圧センサ
２２ 情況判定部
２３ メモリ
２４ 燃焼停止部
２５ ファン再起動部
２６ 寿命判定部
２７ タイマ
Claims (4)
- バーナと、給排気を行う燃焼ファンとを備え、バーナへの空気供給部から排気通路に至る空気流通経路内を流れる風量を直接的又は間接的に検出する風量検出センサを備えた燃焼機器において、燃焼ファンが零回転又は定回転のもとで風量検出センサのセンサ出力を予め定めた所定の時間にかけて複数取り込み、この取り込みデータのばらつき変動幅が設定許容範囲以内のときに無風安定情況と判定する情況判定部を有することを特徴とする燃焼機器。
- バーナと、給排気を行う燃焼ファンとを備え、バーナへの空気供給部から排気通路に至る空気流通経路内を流れる風量を直接的又は間接的に検出する風量検出センサを備えた燃焼機器において、前記燃焼ファンの予め与えた設定制御条件に対応させて燃焼機器の寿命判定の基準となる風量判定値を記憶してなるメモリと、燃焼ファンが零回転又は定回転のもとで風量検出センサのセンサ出力を予め定めた所定の時間にかけて複数取り込み、この取り込みデータのばらつき変動幅が設定許容範囲以内のときに無風安定情況と判定する情況判定部と、この情況判定部から無風安定情況との判定結果を受けて燃焼ファンを前記設定制御条件のもとで回転させたときの風量検出値と前記風量判定値を比較し風量検出値が風量判定値よりも低いときに燃焼機器の寿命信号を出力する寿命判定部とを有する燃焼機器。
- バーナと、給排気を行う燃焼ファンとを備え、バーナへの空気供給部から排気通路に至る空気流通経路内を流れる風量を直接的又は間接的に検出する風量検出センサを備えた燃焼機器において、前記燃焼ファンの予め与えた設定制御条件に対応させて燃焼機器の寿命判定の基準となる風量判定値を記憶してなるメモリと、前記風量検出センサの設定制御条件のときの風量検出値と前記風量判定値とを比較し風量検出値が風量判定値を低い側に越えたときに燃焼機器を燃焼停止する燃焼停止部と、この燃焼停止部による燃焼機器の燃焼停止後燃焼ファンを前記設定制御条件で回転起動するファン再起動部と、このファン再起動部による燃焼ファンの前記設定制御条件での回転起動後所定の時間内に風量検出センサの風量検出値を複数取り込み、この取り込みデータのばらつき変動幅が設定許容範囲以内のときに無風安定情況と判定する情況判定部と、この情況判定部により無風安定情況と判定され、かつ、燃焼ファンが設定制御条件で回転しているときの風量検出値が風量判定値を下回るときに燃焼機器の寿命信号を出力する寿命判定部とを有する燃焼機器。
- バーナは多面の燃焼面をもち、その燃焼面を燃焼能力に応じて切り換える多段能力切り換え式のバーナからなっていて、切り換え段の各能力毎に燃焼能力と燃料供給量との関係を示す制御の特性データをもっており、寿命判定部により寿命信号が出力されたときにはそれ以降の燃焼運転時のバーナ各段の燃焼能力を低減する能力低減部と、この能力低減によりバーナの制御特性データの上位側のデータと下位側のデータとの間の欠落部分の能力が要求されたときには下位側の制御特性データの能力へ強制的に移行して燃焼運転を制御させる能力調整手段とを有する請求項２又は請求項３記載の燃焼機器。
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