JPH07310919A - 燃焼制御装置 - Google Patents

燃焼制御装置

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JPH07310919A
JPH07310919A JP12839994A JP12839994A JPH07310919A JP H07310919 A JPH07310919 A JP H07310919A JP 12839994 A JP12839994 A JP 12839994A JP 12839994 A JP12839994 A JP 12839994A JP H07310919 A JPH07310919 A JP H07310919A
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revolutions
blower
combustion
drive voltage
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JP12839994A
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Hirohisa Narita
広久 成田
Yasushi Koketsu
安司 纐纈
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Paloma Kogyo KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼制御装置において、使用状態によらず常
に送風量が低下する事を防止する。また、同時にファン
の回転異常を検知して適正な風量を確保する。 【構成】 回転数検出手段を備えた送風機と、バーナに
燃焼用空気を供給する送風機と、燃料ガスの流量調節弁
と、燃料ガスを燃焼するバーナと、送風機の基準回転数
と基準駆動電圧とを記憶したコントローラとからなる燃
焼制御装置において、送風機の回転数が低下しても排気
抵抗が増加しても、場合に応じて駆動電圧を上げたり基
準駆動電圧を保持して駆動することにより、送風量が低
下する事を防止する燃焼制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は燃焼制御装置に関し、詳
しくは送風機により燃焼用空気を供給するガス給湯器等
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、例えば送風機により燃焼用空
気を供給して燃料ガスを燃焼させる給湯器においては、
燃料ガス量と燃焼用空気との関係を一定に保つため、燃
料ガス量に応じて送風機の回転数を一定になるようにし
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、様々な
原因で排気抵抗が変化すると、燃料ガス量に対する送風
機回転数が一定になるように制御するものでは、実際の
送風量が大きく変化して燃焼不良を起こすことがある。
例えば、ファンのシロッコファン詰りや熱交換器のフィ
ン詰り、排気延長管の長さの違い、風の影響等により送
風量が減少しやすく、このような場合には、燃料ガス量
に対する送風機回転数をたとえ一定にしていても、最適
な燃焼状態は保てない。また、送風量が排気抵抗の変動
により大きく変化するのをきらって、予め設定された一
定の電流でファンモータを駆動して適正送風量を得るも
のが特開昭62−255723で知られている。つま
り、ファンモータの駆動電流を検出する検知器を設け、
検知器で検知した電流値を駆動回路にフィードバックす
ることにより、ファンモータの駆動電流を燃料量に対し
て一定に制御する。こうすることにより、排気抵抗が増
加した時には、自然にファンモータ回転数が増加して、
送風量の低下を防止する技術である。しかし、ファンモ
ータボールベアリング部のグリス切れや低温時における
グリス粘性の増加等により駆動機構の抵抗が増大した場
合には、所定の電流値に制御しても、ファンモータ回転
数は低い値となってしまい送風量は減少して、場合によ
っては不完全燃焼を引き起こす。本発明の燃焼制御装置
は上記課題を解決し、排気抵抗が増加しても駆動機構の
抵抗が増大しても、適正な送風量を確保し、また同時に
送風機の回転異常を検知することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第1の燃焼制御装置は、燃料ガスを燃焼させるバー
ナと、上記バーナに燃焼用空気を供給する送風機と、上
記燃料ガスの流量を調節する流量調節弁と、上記送風機
を駆動する駆動手段と、上記送風機の回転数を検出する
回転数検出手段と、燃料ガス量に対する上記送風機の基
準回転数と基準駆動電圧とを記憶する記憶手段と、燃焼
中の上記送風機の実回転数とその時の燃料ガス量に対す
る上記記憶された基準回転数とを比較する比較手段と、
燃焼中の上記送風機の実回転数が、上記記憶された基準
回転数から低下している場合には、実回転数が基準回転
数になるように駆動電圧を増大し、上記基準回転数より
増加している場合には、上記記憶された基準駆動電圧で
送風機を駆動する送風機制御手段とを備えたことを要旨
とする。
【0005】また、第2の燃焼制御装置は、上記第1の
燃焼制御装置において、燃焼中の上記送風機の実回転数
が、上記記憶された基準回転数に対する許容範囲から外
れた状態が制限時間以上継続した時、または上記駆動電
圧が所定値以上に増大した状態が制限時間以上継続した
時には、異常と判定する異常検出手段を備えたことを要
旨とする。
【0006】
【作用】上記構成を有する本発明の第1の燃焼制御装置
は、流量調節弁で調節された燃料ガスを送風機で供給さ
れた燃焼用空気により、バーナで燃焼させる。そして回
転数検出手段により、その時の送風機の回転数を検出す
る。予め燃料ガス量に対する送風機の基準回転数と基準
駆動電圧とを記憶手段において記憶しているので、比較
手段により燃焼中の送風機の実回転数とその時の燃料ガ
ス量に対する記憶した基準回転数とを比較して、燃焼中
の送風機の実回転数が、様々な原因により予め記憶した
基準回転数から低下している場合には、送風機制御手段
により実回転数が基準回転数になるように駆動電圧を増
大し、逆に基準回転数より増加している場合には、その
まま基準駆動電圧で送風機を駆動する。つまり、実回転
数の状態に応じて送風機の駆動電圧を上げたり基準駆動
電圧を保って駆動したりしながら送風量の減少を防止し
て、最適な送風量の状態を保つ。例えば、送風機の駆動
機構の抵抗が増加してきた場合は、送風機の実回転数が
低下するので駆動電圧を上げて回転数を補正する。その
ため、送風量が減少せず、充分性能を維持できる。一
方、風圧等の変動により一次的に排気抵抗が増加する
か、熱交換器のフィン詰りや排気延長管の長さの違い、
ファンモータのファン詰り等で排気抵抗が増加してきた
場合には、駆動電圧が同じであっても、実際の送風機回
転数は自然に増加していく。そこで、こうした場合に
は、回転数制御を行わず、基準駆動電圧を保持して送風
機を駆動する。したがって、排気抵抗の増加に伴い回転
数が増加して送風量の減少を防ぐことができる。いずれ
にしても、通常考えられる送風量の減少に対しては、実
回転数を検出して基準回転数と比較することにより、回
転数が低下していてもあるいは排気抵抗の増加により回
転数が増加していても、その原因に即した風量制御が可
能となる。つまり、器具の特性(特にファンモータの駆
動機構の抵抗増加)及び様々な使用状況(特に排気延長
管に加わる風圧や排気抵抗の増加)に対して適正な送風
量を確保できる。
【0007】さらに、第2の燃焼制御装置は、回転数検
出手段により燃焼中の送風機の実回転数を検出し、その
検出した実回転数が、基準回転数に対する許容範囲から
外れた状態が制限時間以上継続した時には、異常検出手
段により異常と判定する。つまり、排気抵抗とは関係な
く送風機等に起因する原因(例えばファンモータのグリ
ス切れ等)で生ずる回転数異常を、容易に見つけること
ができる。さらに、装置の構成や使用状況に応じて、許
容範囲や制限時間を決定しておけば、よりいっそう信頼
性の高い判定が可能となる。
【0008】
【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の燃焼制御装置の好適な実
施例について説明する。図1は一実施例としての給湯器
10の概略構成図である。給湯器10は、燃焼室1内下
部に設けられた燃焼バーナ4と、同じく燃焼室1内上部
に設けられた熱交換器3と、燃焼用空気を燃焼室1内に
供給するファン6と、燃焼制御を司どるコントローラ7
とから構成される。燃焼室1内の燃焼バーナ4には、フ
ァンモータ26駆動の送風機6によって、燃焼用空気が
外部から供給される。同時に燃焼バーナ4には、比例制
御弁5で流量を調節された燃料ガスが供給され、燃焼室
1内で燃焼を行う。この燃焼熱により、燃焼室1上部の
熱交換器3において水路より供給された水が加熱され
る。加熱された湯は、熱交換器3を通過して、その出口
に設けられた出湯温サーミスタ22により温度検出さ
れ、その信号はコントローラ7に送られる。そして、リ
モコンの温度設定部21からの設定温度と比較すること
により、ガス流路に設けられた比例制御弁5とファンモ
ータ26を調整して、湯温が設定温度になるよう制御す
る。給湯器10の温度設定及び異常内容等は、表示部3
1に表示される。なお、図1においては、ファンモータ
26,比例制御弁5,元電磁弁15,出湯温サーミスタ
22のみの入出力関係を表している。
【0009】図2はコントローラ7のファンモータ2
6,比例制御弁5の制御と出湯温サーミスタ22,温度
設定部21の入力等に関する構成を表すブロック図であ
る。コントローラ7は、ガス種に応じてファンの回転数
制御範囲を決める基準回転数設定部20と、温度設定部
21の設定温度と出湯温サーミスタ22の温度差により
要求燃料ガス量を決めファンモータ26に回転数を指令
したり比例制御弁5等を制御する制御部23と、制御部
23からの指令によりパルス信号を発生するパルス発生
部24と、パルス発生部24からのパルス信号を平滑化
された電圧に変換してファンモータ26に印加する電圧
変換部25と、ファンモータ26からの回転数を検出し
て比較部28に信号を送る回転数検出部29と、燃料ガ
ス量に対応して決定された基準回転数と基準駆動電圧と
を前もって記憶する記憶部27と、回転数検出部29か
らの回転数と記憶部27の基準回転数とを比較して制御
部23に信号を送る比較部28とを備える。空燃比制御
が開始されると、まず温度設定部21で設定した湯温と
出湯温サーミスタ22が検出した湯温との差に基づい
て、制御部23から比例弁駆動部30に信号が送られ、
比例制御弁5が駆動される。その開度に応じた燃料ガス
量に対応して、同じく制御部23からファンモータ26
に駆動信号が出力される。この駆動信号の出力は、制御
部23からの指令によりパルス発生部24において作ら
れたパルス信号によって行われる。したがって、パルス
信号のデューティ比を調整することにより、ファンモー
タ26の駆動電圧を制御する。ファンモータ26の回転
数は、ファンモータ26に設けられたホールICにより
回転数検出部29へ入力され、さらに比較部28に送ら
れて、予め記憶部27に記憶された基準回転数と比較さ
れる。なお、表示部31へは制御部23から設定温度等
の出力が行われ、その内容が表示される。
【0010】これらの処理について、図3のフローチャ
ートと図4,5の燃料ガス量−回転数−電圧の関係を表
すグラフを用いて詳しく説明する。出湯温度が決められ
て空燃比制御が行われると、比例制御弁5により制御さ
れる燃料ガス量とファンモータ26を駆動する電圧との
関係は図4(ア)に示すように、ほぼ正比例のグラフで
表される。同様に、ファンモータ26の回転数は、電圧
に対して、図4(イ)に示すようになる。したがって、
例えば図5に示すように、温度設定部21で設定した湯
温と出湯温サーミスタ22が検出した湯温との差に基づ
いて、制御部23から比例弁駆動部30に信号が送ら
れ、比例制御弁5が駆動されると、その開度に応じた燃
料ガス量に対応して、グラフ上に1点が決定して基準駆
動電圧と基準回転数Nとが決定するので、結果的に基準
駆動回転数Nは基準駆動電圧の関数で表現できる。そし
て、両者の関係を表すグラフは、予め燃料ガス量が最大
となる時の最大回転数N(max)と最小となる時の最
小回転数N(min)とを与えられ、それに対応するデ
ューティ比vh,vlを基準として記憶することによ
り、実線のように表される。
【0011】空燃比制御を開始すると、まず要求燃料ガ
ス量が決定してファンモータ26が駆動され、回転数検
出部29により、その時の実回転数nを検出する(S2
2)。検出した実回転数nは比較部28により、まず記
憶部27に予め記憶した基準回転数Nと比較する(S2
3)。例えば図5のa点で示すように、実回転数nが基
準回転数N未満である場合は(S23,YES)、実回
転数nが基準回転数Nになるように、駆動電圧V(デュ
ーティ比)を上げる(S24)。この制御は、所定時間
だけフィードバック制御する。なお、図5のA点で示す
ように変位が極端に大きくなり、駆動電圧Vを上げて
も、いぜんとして最小側許容回転数N(Y)以下であっ
て(S25,YES)、制限時間T1(例えば2秒)以
上経過した場合(S26,YES)には、比較部28の
異常判定により、制御部23がはたらいて、元電磁弁1
5を閉じて燃焼を停止する(S29)。この範囲は、い
わば異常範囲であり、制限時間T1を越えて燃焼するこ
とを禁止される。また、回転数が異常でなくても、駆動
電圧Vが所定電圧V(Y)(例えば基準駆動電圧の20
%アップ)より大きくなり(S27,YES)制限時間
T3(例えば2秒)以上経過した場合(S28,YE
S)も、同じように異常と判定され、燃焼を停止する
(S29)。さらに、例えば図5のb点で示すように、
ステップ23で実回転数nが基準回転数Nを越えている
時は(S23,NO)、基準駆動電圧を保って燃焼を続
行する(S34)。つまり、異常の判定や燃焼時間の制
限またはファン駆動電圧の変更等は何も行なわない。た
だし、変位が極端に大きくなり、図5のB点で示すよう
に最大側許容回転数N(X)を越えたまま(S35,Y
ES)、制限時間T2(例えば1分)が経過すると(S
36,YES)、同様に比較部28の異常判定により、
制御部23がはたらいて、元電磁弁15を閉じて燃焼を
停止する(S29)。このように最大側許容回転数N
(X)の外側にある場合も、異常範囲でありコントロー
ラ7により、制限時間T2を越えてその領域で連続燃焼
することを禁止する。したがって、制限時間T2を越え
ると異常と判定して燃焼停止する。以上のことから、基
準回転数Nを境にして運転状況に即した空燃比制御が行
われることがわかる。即ち、検出された実回転数nが基
準回転数N以上であった時には、ファンの基準駆動電圧
を保って制御が行われ、基準回転数N以下であった時に
は、実回転数nが基準回転数Nになるようファンの駆動
電圧を上げてフィードバック制御される。そして、これ
らの制御が実行された時に、実回転数nが、最大側許容
値N(X)または最小側許容値N(Y)を制限時間以上
越えてしまっている場合を異常として、連続燃焼するこ
とを禁止するのである。なお、駆動電圧Vが、所定電圧
V(Y)よりも大きくなったままになってしまって、制
限時間を越えてしまった場合も、同じように異常と判定
する。
【0012】次に、図5に示すような、任意の燃料ガス
量に対する基準回転数と基準駆動電圧とを、予め決定す
る技術について説明する。この操作は、例えばガス給湯
器であれば工場から出荷する前に行なってもよいし、あ
るいはまた器具の設置が終了した時点で、器具使用に先
立ち行なってもよい。まず、調整治具に、ガス給湯器を
取り付け器具の燃焼能力を最大にセットする。調整治具
は、最小排気抵抗になるように(例えば排気筒を最短で
最大径とする)構成されている。制御部23は、ファン
モータ26を最大能力に見合った最大回転数N(ma
x)で回転させる。その時のファンモータ26駆動信号
のデューティ比vhを、比較部28に回転数とともに書
き込んで、基準回転数と基準駆動電圧として記憶する。
次に、器具の燃焼能力を最小になるように、ガス給湯器
をセットし直す。前回と同様に、制御部23は、ファン
モータ26を最小回転数N(min)で回転させ、その
時のデューティ比vlを、比較部28に回転数とともに
書き込んで記憶する。燃焼能力が最小と最大の間の駆動
電圧と回転数との関係は比較部28にまえもって関数と
して書き込まれている。そのため、これらの2組の数値
を記憶することにより、任意の燃料ガス量に対する基準
回転数および基準駆動電圧が決定される。なお、デュー
ティ比vh,vlには許容範囲があり、許容範囲外の値
を示す時は、器具を調整治具より取り外して修理の工程
へ送り、許容範囲内の時には出荷する。
【0013】この給湯器10によれば、様々な原因で、
実際の送風機使用における送風量状態が最初の状態より
変化しても、その変化が予想された範囲内であれば、送
風量の減少を防止して、自動的に最初に設定された基準
の状態と比較して、適切な送風量を確保することができ
る。例えば、ファンモータ26を永年使用している間に
摺動部等が消耗,劣化して駆動機構抵抗増加により回転
数が低下した場合、即座に修理をしなくても、駆動電圧
を上げて回転数を補正してやれば充分性能を維持できる
場合がある。また、低温時に、ファンモータ26摺動部
のグリス粘性が大きい場合等でも、一時的に回転数が低
下する。このような場合に、一般的なファンモータ26
使用時間と回転数低下の変化を、事前に調査して許容範
囲を設定しておけば、回転数が低下しないように補正し
ながら使用できるので、寿命が来るまで保守,修理しな
くてもそのまま使用できて、たいへん使い勝手がよく経
済的である。また、排気抵抗の増加により送風量が減少
するのは、送風機摺動部の消耗,劣化等に起因する駆動
機構の抵抗増加が原因で起こることはほとんど無く、風
圧等の変動により一次的に排気抵抗が増加するか、熱交
換器のフィン詰りや排気延長管の長さの違い等で徐々に
排気抵抗が増加したり装置設置に伴い生ずる場合が多
い。これらの場合には、回転数制御をしなければ回転数
は自然に増加していくが、回転数を一定に制御するとま
すます送風量が減少してしまう。そこで、本実施例で
は、こうしたケースの場合、基準駆動電圧を保つように
ファンモータを駆動していることから、排気抵抗の増加
に伴って回転数が増加して、送風量の減少を防ぐことが
できる。以上本発明の実施例について説明したが、本発
明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で
実施し得ることは勿論である。例えば、実施例では、燃
料ガス量に対する基準駆動電圧と基準回転数とは関数と
して説明したが、その数値は予めコントローラーに書き
込まれたテーブルにより決定してもよい。
【0014】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の第1の燃
焼制御装置によれば、燃焼中の送風機の実回転数が様々
な原因により、ある場合には予め記憶した基準回転数よ
り低下しても、また、ある場合には排気抵抗が増加して
も、いずれの場合にも回転数が増加して適正な風量を確
保することができる。従って、前者の場合には、送風機
の寿命まで、送風性能を低下させることなく装置を使用
することができるので経済的であり、一方後者の場合に
は、排気抵抗の増加に伴い駆動出力即ち回転数が増加し
て、これまた送風量の減少を防ぐ。いずれにしても、通
常考えられる送風量の減少に対しては、状況に応じた有
効な対処が可能となるので、送風量の低下を確実に防止
して最適な送風量を確保し、使い勝手が良く燃焼性能の
良い装置を提供することができるという優れた効果を奏
する。
【0015】また、第2の燃焼制御装置によれば、さら
に送風機の回転数異常を、容易に見つけることができる
という効果もある。従って、送風機が原因で生じる燃焼
異常や送風機の故障発見はもちろんのこと、例えば許容
範囲を送風機の寿命に設定しておけば送風機の寿命が判
り、ファンモータのグリス切れに対応する許容範囲であ
ればグリス切れによるファンモータの回転異常がわか
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例としての燃焼制御装置の概略構成図で
ある。
【図2】一実施例としての燃焼制御装置の基本的構成を
表すブロック図である。
【図3】一実施例の風量制御を説明するフローチャート
である。
【図4】一実施例の燃料ガス量とファン駆動電圧,回転
数との関係を説明するグラフである。
【図5】一実施例のファン駆動電圧と回転数との関係を
領域毎に説明するグラフである。
【符号の説明】
1 燃焼室 4 燃焼バーナ 5 比例制御弁 6 送風機 7 コントローラ 10 給湯器 15 元電磁弁 22 出湯温サーミスタ 26 ファンモータ 31 表示部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料ガスを燃焼させるバーナと、 上記バーナに燃焼用空気を供給する送風機と、 上記燃料ガスの流量を調節する流量調節弁と、 上記送風機を駆動する駆動手段と、 上記送風機の回転数を検出する回転数検出手段と、 燃料ガス量に対する上記送風機の基準回転数と基準駆動
    電圧とを記憶する記憶手段と、 燃焼中の上記送風機の実回転数とその時の燃料ガス量に
    対する上記記憶された基準回転数とを比較する比較手段
    と、 燃焼中の上記送風機の実回転数が、上記記憶された基準
    回転数から低下している場合には、実回転数が基準回転
    数になるように駆動電圧を増大し、上記基準回転数より
    増加している場合には、上記記憶された基準駆動電圧で
    送風機を駆動する送風機制御手段とを備えたことを特徴
    とする燃焼制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の燃焼制御装置において、 燃焼中の上記送風機の実回転数が、上記記憶された基準
    回転数に対する許容範囲から外れた状態が制限時間以上
    継続した時、または上記駆動電圧が所定値以上に増大し
    た状態が制限時間以上継続した時には、異常と判定する
    異常検出手段を備えたことを特徴とする燃焼制御装置。
JP12839994A 1994-05-17 1994-05-17 燃焼制御装置 Pending JPH07310919A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10300072A (ja) * 1997-04-28 1998-11-13 Toto Ltd 燃焼装置のファンモータ制御装置
WO2014058021A1 (ja) * 2012-10-12 2014-04-17 日野自動車 株式会社 車載用電力制御装置の冷却システム及び冷却システムの異常診断方法
KR101427693B1 (ko) * 2012-12-24 2014-08-07 주식회사 경동나비엔 다단밸브 고장 판단기능을 구비한 연소장치 및 그 고장 판단방법

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