JPH05215329A - 燃焼装置の燃焼制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気ガス中のＣＯガスの濃度をＣＯセンサ11
によって検出し、ＣＯ検出濃度が予め与えられた基準レ
ベルを越えたとき、ファン２の回転数をアップさせて空
気の取り入れ量を大きくする。 【構成】 排気ガス中に含まれるＣＯガスの濃度をＣＯ
センサ11により検出し、このＣＯ検出濃度を予めメモリ
17に与えた基準レベルと比較し、検出濃度が基準レベル
を越えたときに、燃焼制御部18のファン回転数制御部18
ａはファン２の回転数をアップする方向に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、屋内設置型給湯器等の
燃焼装置の燃焼制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５には燃焼装置として一般的に知られ
ている給湯器の模式構造が示され、また、図６にはこの
給湯器１を建物の室内に設置した使用態様が示されてい
る。

【０００３】この種の給湯器１は、ファン２の回転によ
ってフィルタ３を介して室内の空気をバーナ４に送り込
み、比例弁19を介してバーナ４に供給される燃料ガスを
燃焼して熱交換器５を加熱し、この熱交換器５を通る水
を湯にし、熱交換器５の出側に接続される給湯管を介し
て台所等の所望の場所に給湯を行うものである。この給
湯器の燃焼運転は制御装置６により行われ、この制御装
置６にはリモコン７が接続されている。

【０００４】この給湯器１を屋内に設置するときには、
給湯器１の排気出口筒部８に煙突10の根元を嵌合装着
し、煙突10の先端側は建物の外に出し、室内の空気を取
り入れて燃焼した排気ガスを建物の外に排出するように
している。この煙突10を外に出す場合、図６に示すよう
に、給湯器１の近傍に壁穴を開け、この壁穴から外に煙
突10の先端を突き出す施工方式を採る場合もあるが、建
物の構造によって、破線で示すように、煙突10の筒体を
つなぎ合わせて天井裏をはわせ、この天井裏から煙突10
の先端を建物の外に突き出す施工方式も採られている。

【０００５】図７にはこの種の給湯器１を燃焼運転させ
たときの燃料ガスの供給量と排気ガス中の一酸化炭素ガ
ス（以下ＣＯガスという）の濃度との関係が一例として
示されている。この図から明らかなように、排気ガス中
のＣＯガスの濃度はガス供給量が大きくなるにつれて大
きくなる。この給湯器１の燃焼運転を室内を外気圧にし
て行ったときには発生するＣＯガスの濃度は安全な許容
範囲内に収まるが、例えば、空気排出方式の換気扇９が
回されたり、煙突10の出口に逆風が吹き付けたりする
と、煙突10の出口に対して室内が負圧化し、ファン２に
よって取り込まれる空気量が不足し、図７の破線で示す
ように、排気ガス中のＣＯガスの濃度が急激に増加し、
これが室内に漏れると非常に危険な状態となる。

【０００６】このようなＣＯガスの危険を防止するため
に、従来においては、室内が室外に対して負圧化したと
きにおいても燃焼に必要な空気量を取り込むことができ
るようにファン２の固定回転数を負圧状態の燃焼運転に
おいても十分な空気が取り入れられるように大きな値に
設定したり、あるいは、ファン２の回転数を可変にする
とともに室内と室外の圧力差を検出する圧力センサを設
けておき、室内が負圧化したときには、ファン２の回転
数を上げるような工夫が施されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ファン
２の回転数を最初から大きく設定しておく方式は、ファ
ン２の回転数が大きいために、ファン回転の騒音が大き
くなるという問題があり、また、室内が外気圧の状態で
燃焼運転が行われるときには、空気の取り込み量が過剰
となり（空気吸込方式の換気扇が回されたときも取り込
み空気量が過剰となる）、この過剰空気によりバーナ４
の炎がバーナの炎孔部から浮き上がるという炎のリフト
現象や、炎がバーナの炎孔部からバーナ本体内に逆火
し、バーナ本体内で燃焼するバックファイア現象等の異
常燃焼を引き起こすという問題がある。また、空気が過
剰になると、その過剰空気は熱交換器５を冷やす方向に
作用するので、給湯器の熱効率が低下するという問題が
生じる。

【０００８】また、室内と室外の圧力差を検出する方式
は、室内と室外に設置するそれぞれの圧力センサを必要
とし、しかも、室外の圧力センサの検出信号を室内の制
御装置６に引き込むための壁穴を設けなければならず、
圧力センサの設置施工が大掛かりとなり費用も嵩むとい
う問題がある。

【０００９】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、ファンの回転数を始
めから大きく設定しておく必要がなく、また、室内と室
外の圧力差を検出する圧力センサの設置施工の困難性の
ない燃焼装置の燃焼制御方法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
発明は、バーナに供給される燃料を、ファンの回転によ
り取り入れた空気を利用して燃焼させる燃焼装置の燃焼
制御方法において、排気ガスの排気側に燃焼状態を検出
する燃焼センサを設けておくとともに、燃料の供給量に
対応させて燃焼状態の基準レベルを設定しておき、前記
燃焼センサによって検出される検出レベルがその燃料供
給量に対応する前記基準レベルを異常側に越えたときに
検出レベルを基準レベルの正常側に戻す方向にファンの
回転数を増減制御することを特徴として構成されてい
る。

【００１１】

【作用】上記構成の本発明において、燃焼装置の排気ガ
ス中の燃焼状態は燃焼センサにより検出される。そし
て、燃焼センサによって検出される検出レベルが予め与
えた基準レベルを異常方向に越えたときに、ファンの回
転数が増減制御され、これに伴い空気の取り入れ量が変
化し、排気ガス中の検出レベルは基準レベルの正常範囲
側に抑えられる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。この実施例は、室内が室外に対して負圧化する
と空気量が不足し、燃焼装置の燃焼排気ガス中のＣＯ濃
度が増加する現象を利用し、室内と室外との圧力差を圧
力センサで検出する代わりに、排気ガス中のＣＯガス濃
度を検出して間接的に室内の負圧化状態を検知し、この
負圧化状態でも空気を十分に取り入れるようにファンの
回転数を制御するものである。なお、この実施例では燃
焼装置として前記図５の給湯器１を例にして説明するこ
とにする。

【００１３】図１には本発明の方法を適用するマイクロ
コンピュータ等を用いた回路構成の一例が示されてい
る。同図において、燃焼センサとしてのＣＯセンサ11は
前記図４に示す給湯器１の排気側に配設されており、常
時、燃焼状態を排気ガス中のＣＯガス濃度で検出し、そ
の検出信号を制御ユニット12に加える。

【００１４】制御ユニット12は、ファン回転数検出部14
と、燃料供給量検出部15と、報知指令部16と、メモリ17
と、燃焼制御部18と、タイマ21とを有して構成されてい
る。ファン回転数検出部14はファン２側に設けられる回
転数センサからの信号を受けてファン２の回転数を検出
する。燃料供給量検出部15は制御装置６から比例弁19に
加えられる開弁制御電流の大きさを検出してバーナ４に
供給されるガス供給量を検出する。これらファン回転数
検出部14と燃料供給量検出部15の各検出信号と、ＣＯセ
ンサ11のＣＯ濃度検出信号とは燃焼制御部18に加えられ
ている。

【００１５】メモリ17にはＣＯガス濃度の基準レベル
と、ガス供給量とファン回転数との関係を示すグラフデ
ータとが記憶されている。ＣＯガス濃度の基準レベルは
図２の（ａ）に示すように、ガス供給量に対して常に一
定レベルの値で与えることもでき、あるいは、図２の
（ｂ）に示すように、ガス供給量が増加するにつれて基
準レベルも大きくなる曲線状のグラフデータとして与え
ることもでき、仕様に応じた基準レベルが設定され、こ
の基準レベルがガス供給量に対するグラフデータとして
記憶されている。

【００１６】また、図３に示すように、ファン回転数の
グラフデータとして、室内が外気圧の状態で燃焼運転す
るときの通常燃焼時のファン回転データと、これよりも
ファン回転数を大きくした第１レベルのデータと、さら
にそれよりも大きい第２レベルのデータと、さらにそれ
よりも大きい第３レベルのデータとがそれぞれガス供給
量に対するグラフデータとして与えられている。この実
施例では、ガス供給量の最大値Ｇ_max で、ファン回転数
が最大Ｎ_max となるように第２レベルのデータが与えら
れており、したがって、第３レベルのデータでは、ガス
供給量がＧ_F のときにファンの回転数が最大Ｎ_max にな
るので、ガス供給量をＧ_F よりも大きくすることができ
ないこととなり、このため第３レベルのデータでは、ガ
ス供給量の最大値をＧ_max からＧ_F に絞った状態のデー
タとして与えられている。

【００１７】燃焼制御部18はファン回転数制御部18ａと
燃料制御部18ｂとを有しており、ファン回転数制御部18
ａは前記ＣＯセンサ11からの検出信号を受け、通常のフ
ァン回転データに従って運転しているときに、排気ガス
中のＣＯ濃度とメモリ17に与えられているそのガス供給
量に対応するＣＯ濃度の基準レベルとを比較し、ＣＯ検
出濃度が基準レベルを異常方向（大きくなる方向）に越
えたときに、ファン２の回転を通常運転時の回転よりも
アップさせて図３の第１レベルのデータによる回転に移
行させる。この第１レベルのデータによるファン回転中
に、さらに、ＣＯ検出濃度が基準レベルを越えたときに
はファンの回転数をさらにアップさせ、図３の第２レベ
ルのデータに従ってファン２の回転数を制御する。そし
て、さらに、この第２レベルのデータでの回転中にＣＯ
の検出濃度が基準レベルを越えたときには、さらに次の
第３レベルのデータに従ってファン２の回転数を制御す
る。燃料制御部18ｂは、前記ファン２の回転数が第３レ
ベルのデータに移行するときに、比例弁19の弁開量を絞
る方向に制御し、バーナ４へのガス供給量の最大値をＧ
_max からＧ_F に変更する。タイマ21は前記各レベルのデ
ータに従った燃焼の時間が予め与えた設定時間を越えた
ときにタイムアップ信号を出力する。

【００１８】この実施例では、前記の如く、ファン２の
回転数を排気ガス中のＣＯ濃度が基準レベル以下となる
ようにファンの回転数制御を行うが、それに加え、さら
に、排気ガス中のＣＯガス濃度の上昇原因がフィルタ３
の目詰まり状態に起因しているか否かの判断を行う。す
なわち、報知指令部16はカウンターを内蔵し、ファン回
転数検出部14からの検出信号を受けて給湯器１の燃焼開
始から燃焼停止までの１サイクル期間中に、ファン回転
数が前記第１レベルから第３レベルの各データのいずれ
のレベルデータで運転されたかを検知し、運転されたレ
ベルモードを１サイクルにつき１回カウントして積算し
ていく。そして、各レベルモード毎に積算カウント値が
予め与えられている判断基準値に至ったときに、報知手
段に報知指令を出力する。例えば、ファン回転の第１レ
ベルモードにはＮ₁ ，第２レベルモードにはＮ₂ ，第３
レベルモードにはＮ₃ が与えられていたとき、例えば、
第１レベルモードの積算カウント値がＮ₁ に至ったとき
に報知指令が報知手段20に加えられるのである。報知手
段20はランプ、液晶表示盤、ブザー等の適宜の手段から
なり、前記報知指令が加えられたときに、ランプの点滅
表示、液晶表示盤へのフィルタ目詰まりのメッセージ表
示、ブザーの発音報知等、各手段に対応する態様でフィ
ルタ３の目詰まりを報知する。

【００１９】この実施例は上記のように構成されてお
り、次に、その動作の一具体例を図４のフローチャート
に基づき簡単に説明する。このフローチャートの例で
は、タイマは21ａ〜21ｄの４個使用されており、タイマ
21ａはＣＯ濃度が1000ppm を越えているときの燃焼時間
が予め与えた時間を経過したときにタイムアップ信号を
出力し、タイマ21ｂと21ｃはＣＯ濃度が3000ppm を越え
ているときの燃焼時間が予め与えた時間を経過したとき
にタイムアップ信号を出力し、タイマ21ｄはＣＯ濃度が
1000ppm 以下のときの燃焼時間が予め与えた時間を経過
したときにタイムアップ信号を出力する。また、カウン
ターは４個用いられ、カウンターＤは燃焼運転時におけ
るファン回転のレベル状態を表示し、カウンターＤ_A は
第１レベルモードでの作動回数、カウンターＤ_B は第２
レベルモードでの作動回数、カウンターＤ_C は第３レベ
ルモードでの作動回数をそれぞれカウントする。まず、
電源が投入されたときに、タイマ21ａ〜21ｄのタイムが
リセットされ、同時に、カウンターＤ，Ｄ_A ，Ｄ_B ，Ｄ
_C のカウント値がリセットされる。そして、運転スイッ
チがオンされて、給湯器１の燃焼運転が通常のファン回
転データに従って開始されたとき、燃焼制御部18はＣＯ
センサ11で検出される排気ガス中のＣＯ濃度が例えば基
準レベルの1000ppm を越えているか否かをステップ102
で判断し、基準レベルを越えているときには、タイマ21
ａの起動とタイマ21ｄのリセットを行った後、デッドポ
イントの3000ppm を越えているか否かをステップ104 で
判断する。3000ppm を越えているときにはタイマ21ｂ，
21ｃを起動し、タイマ21ｂからタイムアップ信号が出力
されたときに燃焼停止（器具停止）を行い、また、タイ
マ21ｃからタイムアップ信号が出力されたときにカウン
ターＤに１を加え、そのカウント値のレベルモード、つ
まり、次のレベルモード（１段階上のレベルモード）で
の燃焼運転を行う。ＣＯ濃度が1000ppm を越え、3000pp
m 以下のときには、タイマ21ｂ，21ｃの停止とリセット
をした後、タイマ21ａからタイムアップ信号が出力され
たときに、カウンターＤに１をカウント加算した値のレ
ベルモード（例えば通常のレベルモードで運転していた
ときには０に１を加えた第１レベルのモード）の運転に
移行し、そのレベルモード、例えば第１レベルモードへ
移行したときにはそのカウンターＤ_A の値を１個加算す
る。前記ＣＯ検出濃度が基準レベルの1000ppm 以下のと
きにはそのファン回転数をそのまま維持する。

【００２０】すなわち、このフローチャートから分かる
ように、例えば、通常のファン回転数で燃焼運転を行っ
ているときに、排気ガス中のＣＯ濃度が基準レベルを越
えているときには、ファン２の回転数は図３の通常の運
転状態から第１レベルのデータによる回転数にアップす
る。これにより、空気の取り込み量が大きくなり、ＣＯ
ガスの発生量は小さくなる。この通常運転状態から第１
レベルのデータによる回転に移行したときに、報知指令
部16のカウンターは第１レベルモードのカウント値を１
個加算する。この状態で、ＣＯ検出濃度が基準レベルに
達しないときには第１レベルのデータによるファン回転
数を最後まで継続する。

【００２１】この第１レベルのデータのファン回転数に
上げてもＣＯ検出濃度が1000ppm 以下にならないときに
はファン回転数をさらに第２レベルのデータにアップさ
せる。そして、このとき、報知指令部16のカウンターに
より、第２レベルモードのカウント値が１個加算され
る。この第２レベルのデータによるファン回転数でＣＯ
検出濃度が1000ppm 以下になったときには燃焼運転の最
後までこのファン回転数の状態で燃焼運転を継続する。

【００２２】第２レベルのデータまでファン回転数をあ
げてもＣＯ検出濃度が1000ppm 以下にならないときに
は、ファン回転数をさらに第３レベルのデータに上昇
し、報知指令部16のカウンターにより第３レベルモード
のカウント値を１個カウントして加算する。さらに、フ
ァン回転数を第３レベルのデータにするときには、燃焼
制御部18の燃量制御部18ｂによりバーナ４に供給される
燃料ガスの供給最大量はＧ_max からＧ_F に変更される。

【００２３】この第３レベルのデータによるファン回転
数で、ＣＯ検出濃度が1000ppm 以下になったときにはそ
のファン回転数を燃焼運転の最後まで継続する。ファン
回転数を第３レベルのデータにアップさせてもＣＯ検出
濃度が1000ppm 以下にならないときにはアラーム等の報
知を行い燃焼停止が行われる。

【００２４】そして、報知指令部16のカウンターにより
積算されたカウントの積算値が第１レベルモードでは30
回、第２レベルモードでは20回、第３レベルモードでは
10回のいずれかに達したときに、報知指令部16から報知
指令が出され、報知手段20によりフィルタ３の目詰まり
状態がアラーム等により報知されるのである。

【００２５】この実施例によれば、排気ガス中のＣＯガ
ス濃度を検出して、このＣＯ検出濃度が基準レベルを越
えたときに、ファンの回転数をアップするようにしてい
るから、排気ガス中のＣＯガス濃度が増加したときには
自動的にファン回転数を上げて空気の取り込み量を大き
くして、ＣＯガス濃度の発生量を小さくするように制御
するので、ＣＯガスに対する安全性は非常に高いものと
なる。

【００２６】また、装置自体がＣＯガス濃度の増加原因
がフィルタの目詰まりにあるか否かを判断し、フィルタ
の目詰まりにあるものと判断したときにはその目詰まり
の報知が行われるので、給湯器の使用者はこの報知によ
りフィルタの掃除を適切な時期に行うことができ、給湯
器の燃焼状態を常に良好状態に保つことが可能となる。

【００２７】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
実施例ではファン回転数のレベルデータを第１から第３
の３段階で設定したが、任意のＮ（Ｎは１以上の整数）
段階に設定することができる。

【００２８】また、上記実施例では、１段階ファンの回
転数をアップさせたときには、検出ＣＯ濃度が基準レベ
ルを越えない限り、そのファン回転数を維持して燃焼運
転を最後まで行うようにしたが、例えば、ファン回転数
を１段階アップしたときにおいても、検出ＣＯ濃度が基
準レベルよりも小さくなったときには、それに応じて、
ファン回転数を下げるように制御してもよい。

【００２９】さらに、上記実施例では、ファン回転数の
各レベルデータはガス供給量が増加するにつれてファン
回転数を直線的に増加するように設定したが、これを曲
線状のカーブとしてもよい。

【００３０】さらに上記実施例では負圧燃焼時における
ＣＯ濃度の増加をファンの回転数をアップする方向に制
御することによって燃焼運転を正常化するようにした
が、例えば、図３の破線で示すように、通常燃焼時のデ
ータよりもファン回転数の小さいＬ₁ レベルのデータと
Ｌ₂ レベルのデータ等を与えておき、通常燃焼時にファ
ン２による取り込み空気量が過剰となったときには、フ
ァン２の回転数をＬ₁ レベルのデータに下げ、このＬ₁
レベルのデータでのファン回転によっても取り込み空気
量が過剰となるときにはさらにファン回転数をＬ₂ レベ
ルのデータに下げるように制御することも可能である。

【００３１】さらに、上記実施例では燃焼センサをＣＯ
センサによって構成したが、これをＯ₂ センサやＣＯ₂
センサで構成してもよい。このときにも、排気ガス中の
Ｏ₂の濃度やＣＯ₂ の濃度をこれらの対応するセンサに
よって検出し、燃料ガス供給量に対するＯ₂ 濃度やＣＯ
₂ 濃度の基準レベルを設けておき、Ｏ₂ やＣＯ₂ の検出
濃度が基準レベルを異常方向に越えたときに、Ｏ₂ やＣ
Ｏ₂ の濃度が基準レベルの正常範囲内に入るようにファ
ン２の回転数を制御して正常な燃焼運転を確保するよう
にしてもよい。

【００３２】さらに、上記実施例では燃焼装置としてガ
ス燃焼式の給湯器を例にして説明したが、石油燃焼式の
給湯器にも適用されるものであり、また、ガスや石油を
燃料とする給湯器以外の風呂釜、暖房機等の他の燃焼装
置にも適用されるものである。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、燃焼センサによって検出され
る排気ガス中の検出レベルがその燃料供給量に対応する
基準レベルを異常側に越えたときにファンの回転数を増
減制御するように構成したものであるから、検出レベル
が排気ガス中のＣＯガス濃度等の基準レベルを異常方向
に越えたときには自動的にファンの回転数を制御して検
出レベルが基準レベルの正常側に入るようにするので、
良好な燃焼状態を確保することができ、ＣＯガス発生に
対する安全性を十分に高めることが可能となる。

【００３４】また、ファンの回転数を始めから大きく設
定する従来の方式に比べ、ファン回転の騒音問題や空気
の過剰取り込みによる各種従来の問題点を解消すること
ができる。

【００３５】さらに、室内と室外の圧力差を検出する方
式でないので、この方式を採用するときに必要な圧力セ
ンサやその設置施工の困難性がなく、本発明方法の実施
化が非常に容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を適用する制御ユニットの一実施
例を示すブロック図である。

【図２】同実施例におけるＣＯガス濃度の基準レベルの
各設定例の説明図である。

【図３】同実施例におけるファン回転数の各レベルデー
タの設定態様の説明図である。

【図４】同実施例の動作例を示すフローチャートであ
る。

【図５】給湯器の模式構造の説明図である。

【図６】給湯器の室内設置状態図である。

【図７】給湯器の外気圧燃焼時と負圧燃焼時におけるＣ
Ｏガス発生量の違いを示すグラフである。

【符号の説明】

２ ファン 11 ＣＯセンサ 12 制御ユニット 14 ファン回転数検出部 15 燃料供給量検出部 16 報知指令部 18 燃焼制御部 18ａ ファン回転数制御部 18ｂ 燃料制御部 19 比例弁 20 報知手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バーナに供給される燃料を、ファンの回
   転により取り入れた空気を利用して燃焼させる燃焼装置
   の燃焼制御方法において、排気ガスの排気側に燃焼状態
   を検出する燃焼センサを設けておくとともに、燃料の供
   給量に対応させて燃焼状態の基準レベルを設定してお
   き、前記燃焼センサによって検出される検出レベルがそ
   の燃料供給量に対応する前記基準レベルを異常側に越え
   たときに検出レベルを基準レベルの正常側に戻す方向に
   ファンの回転数を増減制御することを特徴とする燃焼装
   置の燃焼制御方法。