JPH11218326A - 燃焼機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 差圧式のガス流量センサ２８により検出され
るガス流量に基づきバーナ燃焼制御を精度良く行う燃焼
機器を提供する。 【解決手段】 ガス流量センサ２８により流量検出され
る燃料ガスの温度を検出するガス温度検出手段３１を設
け、ガス流量補正部３６はガス流量センサ２８の検出ガ
ス流量Ｒｔと、ガス温度検出手段３１の検出ガス温度Ｔ
rtとに基づき、上記検出ガス温度Ｔrtのガス流量Ｒｔを
予め定めた基準温度Ｔrsのガス流量Ｒｓに温度補正す
る。燃料ガスの温度が基準温度Ｔrsであるときにガス流
量センサ２８から出力されるガス流量と燃焼熱量との関
係データをデータ格納部３５に予め与えておき、要求さ
れる燃焼熱量に対応した目標のガス流量を上記関係デー
タに基づき求め、燃焼制御部３７は上記温度補正された
ガス流量が上記目標のガス流量となるように比例弁１１
を制御しバーナ燃焼制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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２には出願人が開発中の燃焼機器であ
る給湯器（器具）のシステム構成例が示されている。同
図において、器具ケース１内には器具本体２が収容さ
れ、器具本体２の内部には燃焼室３が設けられ、この燃
焼室３の下方側にはバーナ４が設置されている。このバ
ーナ４のガス導入部５にはノズルヘッダ６に取り付けら
れているガスノズル７が対向配置されており、ノズルヘ
ッダ６にはガス供給通路８が接続されている。このガス
供給通路８にはノズルヘッダ６へのガスの供給と遮断を
行う電磁弁１０と、バーナ４へのガスの供給量を開弁量
によって制御するガス流量制御手段としての比例弁１１
と、ガス供給通路８の開閉を行う元電磁弁１２とが介設
されている。前記バーナ４の下方側にはバーナ燃焼の給
排気を行う燃焼ファン１３が設置されており、この燃焼
ファン１３とバーナ４間には空気室１４が形成されてい
る。

【０００３】そして、この空気室１４と燃焼室３との間
には燃焼ファン１３からバーナ４に供給される燃焼空気
の一部を取り込んで通流する空気分流通路１５が設けら
れ、この空気分流通路１５に燃焼ファン１３からバーナ
４に供給される燃焼空気の風量を検出する風量検出手段
である風量検出センサ１６が介設されている。

【０００４】前記燃焼室３の上方側には給湯熱交換器１
７が配置されており、この給湯熱交換器１７の入側には
給水通路１８が接続され、この給水通路１８には給水流
量を検出する水量センサ２０と給水温度を検出する給水
温度センサ２１とが設けられている。また、給湯熱交換
器１７の出側には給湯通路２２が接続され、この給湯通
路２２には給湯温度を検出する給湯温度センサ２３と、
給湯流量を制御する水量制御弁２４とが設けられてい
る。なお、図中、２７は燃焼ファン１３の予め定めた単
位時間当たりの回転数を検出するファン回転検出センサ
を示し、２８はガス供給通路８からバーナ４に供給され
る燃料ガスの流量を検出するガス流量センサを示す。

【０００５】この給湯器の運転制御は制御装置２５によ
り行われており、この制御装置２５には給湯温度等の動
作条件を設定するリモコン２６が信号接続されている。

【０００６】前記制御装置２５は、給湯温度が前記リモ
コン２６で設定された給湯設定温度となるようにガス供
給量を比例弁１１の開弁量によって制御し、併せて所定
の適切な空燃比となるように燃焼ファン１３の回転制御
を行う。上記バーナ燃焼制御および燃焼空気の風量制御
をさらに詳細に説明すれば、制御装置２５に、図３に示
すような燃焼熱量と燃料ガスのガス流量との関係デー
タ、および、図４に示すような燃焼熱量とファン風量と
の関係データを与えておき、演算により求められる要求
燃焼熱量（例えば、Ｕex）に対応する目標のガス流量
（Ｒex）と目標のファン風量（Ｆex）をそれぞれ上記各
関係データに基づき求め、ガス流量センサ２８により検
出されるガス流量が上記目標のガス流量Ｒexとなるよう
に比例弁１１の弁開度を制御して（つまり、バーナ４に
供給される燃料ガス量を制御して）バーナ燃焼制御を行
うと共に、風量検出センサ１６で検出される風量が前記
目標ファン風量Ｆexとなるように燃焼ファン１３の回転
制御を行うものである。

【０００７】前記の如く、バーナ燃焼制御とファン風量
制御を行うことにより、燃焼熱量と風量とがマッチング
した好適な空燃比制御を図るというものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ガ
ス流量センサ２８が差圧式のセンサであり、この差圧式
のセンサにより検出される燃料ガスの圧力値を燃料ガス
の流量として用いる場合には、ガス流量センサ２８によ
って流量検出される燃料ガスの温度が変化すると、ガス
供給通路８内の燃料ガス圧、つまり、ガス流量センサ２
８の検出値が変動していないのにも拘わらず、燃料ガス
温度が上昇するに従ってガス供給通路８の燃料ガスの質
量流量が減少方向に変動してしまうという現象が生じ
る。

【０００９】このことから、前記の如くガス流量センサ
２８の検出ガス流量が前記目標ガス流量となるようにバ
ーナ燃焼制御を行う場合には、ガス流量センサ２８の検
出ガス流量を目標ガス流量に精度良く制御しても、燃料
ガスの温度が０℃であるときよりも燃料ガス温度が２２
℃であるときの方がガス供給通路８の燃料ガスの質量流
量は減少してバーナ４に供給される燃料ガス量が減少
し、バーナ４の燃焼熱量は低下してしまうという問題が
生じる。

【００１０】このように、差圧式のガス流量センサ２８
を用いてバーナ燃焼制御を行うと、ガス流量センサ２８
の検出値が同じ状態でも、ガス供給通路８の燃料ガスの
温度変化に起因してバーナ燃焼熱量が変動し、要求燃焼
熱量でバーナ燃焼が行われないことがあり、湯の利用者
が所望する給湯設定温度の湯を供給することができない
場合があるという問題が生じる。

【００１１】また、風量検出センサ１６が差圧式のセン
サにより構成され、該差圧式の風量検出センサ１６から
出力される検出値をファン質量風量として用いる場合に
も、上記同様に、風量検出センサ１６の検出値が等しく
ても空気の温度変化に起因して空気の質量流量が異なっ
てバーナ４に供給される空気量が変化するという問題が
あり、このことによりバーナ４に供給される燃料ガス量
に見合った空気をバーナ４に供給することができない場
合があり、良好な空燃比でバーナ燃焼が行われないとい
う問題が生じる。

【００１２】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、その第１の目的は、差圧式のガス流量セ
ンサから出力される検出値を用いて精度の良いバーナ燃
焼制御を行うことができる構成を備えた燃焼機器を提供
することであり、また、第２の目的は、差圧式の風量セ
ンサから出力される検出値を用いて、バーナの燃焼熱量
に見合った空気量を確実にバーナに供給することができ
る燃焼機器を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、次のような構成をもって前記課題を解
決する手段としている。すなわち、第１の発明は、燃焼
ファンの駆動により供給される空気を利用してガス供給
通路を通して供給された燃料ガスを燃焼させるバーナ
と、該バーナに供給される燃料ガスの流量を制御するガ
ス流量制御手段と、バーナに供給される燃料ガスの流量
を検出する差圧式のガス流量センサとが設けられてお
り、上記ガス流量センサにより検出されるガス流量が、
要求されるバーナ燃焼熱量に対応したガス流量となるよ
うに上記ガス流量制御手段を制御してバーナ燃焼制御を
行うと共に、バーナに供給される燃料ガス量にマッチン
グする空気をバーナに供給するためのファン風量制御を
行う燃焼機器であって、ガス流量センサによって流量検
出される燃料ガスの温度を検出するガス温度検出手段
と；該ガス温度検出手段により検出される燃料ガスの温
度に基づいて、上記ガス流量センサにより検出される上
記検出温度の燃料ガスの流量を予め定めた基準温度の燃
料ガスの流量に補正するガス流量補正部と；が設けら
れ、該ガス流量補正部により補正されたガス流量に基づ
きバーナ燃焼制御が行われる構成をもって前記課題を解
決する手段としている。

【００１４】第２の発明は、上記第１の発明の構成を備
え、ガス流量制御手段はガス供給通路に設けられてお
り、ガス流量センサはガス流量制御手段の介設位置より
も上流側の燃料ガスの流量を検出する構成をもって前記
課題を解決する手段としている。

【００１５】第３の発明は、上記第１又は第２の発明の
構成を備え、ガス供給通路にはバイパス通路が設けら
れ、該バイパス通路にガス流量センサが設けられている
構成をもって前記課題を解決する手段としている。

【００１６】第４の発明は、上記第１又は第２又は第３
の発明の構成に加えて、燃焼機器を取り巻く雰囲気の気
圧を検出する気圧検出手段が設けられ、ガス流量補正部
はガス温度検出手段により検出される燃料ガスの温度と
上記気圧検出手段により検出される気圧とに基づき、ガ
ス流量センサにより検出される燃料ガス流量を予め定め
た基準気圧状態での基準温度の燃料ガスの流量に補正す
る構成をもって前記課題を解決する手段としている。

【００１７】第５の発明は、燃焼ファンの駆動により供
給される空気を利用して燃料ガスを燃焼させるバーナ
と、燃焼ファンの駆動によりバーナに供給されるファン
風量を検出する差圧式の風量検出手段とが設けられてお
り、該風量検出手段により検出されるファン風量が、要
求されるバーナ燃焼熱量に対応したファン風量となるよ
うにバーナに供給されるファン風量を制御する燃焼機器
であって、風量検出手段によって風量検出されるファン
風量の温度を検出する風量温度検出手段と；該風量温度
検出手段により検出されるファン風量の温度に基づい
て、上記風量検出手段により検出される上記検出温度の
ファン風量を予め定めた基準温度のファン風量に補正す
る風量補正部と；が設けられ、該風量補正部により補正
されたファン風量に基づきファン風量制御が行われる構
成をもって前記課題を解決する手段としている。

【００１８】第６の発明は、上記第５の発明の構成に加
えて、燃焼機器を取り巻く雰囲気の気圧を検出する気圧
検出手段が設けられ、風量補正部は風量温度検出手段に
より検出されるファン風量の温度と上記気圧検出手段に
より検出される気圧に基づき風量検出手段により検出さ
れるファン風量を、予め定めた基準気圧状態での基準温
度のファン風量に補正する構成をもって前記課題を解決
する手段としている。

【００１９】上記構成の発明において、差圧式のガス流
量センサによって流量検出される燃料ガスの温度を検出
するガス温度検出手段を設け、ガス流量補正部は、上記
ガス温度検出手段により検出される燃料ガス温度に基づ
き、ガス流量センサによって検出される上記検出温度の
燃料ガスの流量を予め定めた基準温度の燃料ガス流量に
補正する。このように、ガス流量センサにより検出され
る燃料ガス流量を予め定めた基準温度の燃料ガス流量に
補正するので、燃料ガスの温度変化の影響が取り除かれ
た燃料ガス流量を得ることができる。

【００２０】例えば、上記基準温度の燃料ガスがガス供
給通路を流れているときにガス流量センサにより検出さ
れる流量と燃焼熱量との関係データを予め与えておき、
この関係データに基づき、要求される燃焼熱量に対応し
た目標の燃料ガス流量を求め、上記ガス流量補正部によ
り補正された燃料ガス流量が上記目標の燃料ガス流量と
なるようにガス流量制御手段を制御してバーナ燃焼制御
を行うことによって、要求燃焼熱量でバーナ燃焼を行わ
せることができる燃料ガス量をバーナに確実に供給する
ことができて精度良いバーナ燃焼制御を行うことがで
き、前記課題が解決される。

【００２１】また、差圧式の風量検出手段によって風量
検出されるファン風量の温度を検出する風量温度検出手
段を設け、風量補正部は、上記風量温度検出手段により
検出されるファン風量の温度に基づき、風量検出手段に
より検出される上記検出温度のファン風量を予め定めた
基準温度のファン風量に補正する。このように、風量検
出手段により検出されるファン風量を予め定めた基準温
度のファン風量に補正するので、風量の温度変化の影響
が取り除かれたファン風量を得ることができる。

【００２２】例えば、上記基準温度のファン風量が供給
されているときに風量検出手段により検出される風量と
燃焼熱量との関係データを予め与えておき、この関係デ
ータに基づき、要求される燃焼熱量に対応した目標のフ
ァン風量を求め、上記風量補正部により補正されたファ
ン風量が上記目標のファン風量となるようにファン風量
制御を行うことによって、ファン風量制御を精度良く行
うことができ、最適な空燃比でもってバーナ燃焼を行わ
せることが可能となり、前記課題が解決される。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、この発明に係る実施形態
例を図面に基づき説明する。

【００２４】第１の実施形態例の燃焼機器は前記図２の
給湯器と同様な構成を備え、風量検出センサ１６および
ガス流量センサ２８はそれぞれ差圧式のセンサにより構
成されており、特徴的なことは、風量検出センサ１６の
検出値を温度補正し該温度補正された風量を用いてファ
ン風量制御を行い、また、ガス流量センサ２８の検出値
を温度補正し該温度補正された燃料ガス流量を用いてバ
ーナ燃焼制御を行う構成を備えたことである。

【００２５】また、この実施形態例では、図２の点線に
示すように、比例弁１１の介設位置よりも上流側のガス
供給通路８に該ガス供給通路８よりも小径なバイパス通
路３２が設けられ、該バイパス通路３２にガス流量セン
サ２８が設けられており、また、上記風量検出センサ１
６により流量検出される風量の温度を検出する風量温度
検出手段３０が風量検出センサ１６の配設位置の近傍に
設けられ、ガス流量センサ２８により流量検出される燃
料ガスの温度を検出するガス温度検出手段３１がガス流
量センサ２８の配設位置の近傍に設けられていることも
特徴的な構成である。上記以外の構成は前記図２に示す
給湯器と同様であり、その共通部分の重複説明は省略す
る。

【００２６】この実施形態例では、上記したように、こ
のガス流量センサ２８は比例弁１１よりも上流側に介設
されている。

【００２７】図５には比例弁１１の断面構造がガス供給
通路８に組み込まれた状態で示されている。この図に示
されるように、ガス供給通路８を流れてきた燃料ガスは
比例弁１１の弁体により形成された狭い開口部を通って
下流側のバーナ４に向けて流れていくことになるが、上
記比例弁１１の開口部の開口面積はガス供給通路８の通
路断面積よりも格段に狭いことから、上記開口部を通り
抜けたガスの流れは非常に乱れる。

【００２８】このガスの乱流によって、比例弁１１より
も下流側のガス供給通路８にガス流量センサ２８を配設
した場合には、ガス供給通路８の燃料ガス流量が変動し
ていないのに、ガス流量センサ２８から出力される検出
値は、図６に示すように、非常にばらつき、正確なガス
流量を得ることが非常に困難であると問題が生じるが、
比例弁１１よりも上流側にガス流量センサ２８を配設す
る場合には、比例弁１１により燃料ガスの流れが乱され
る前の整流状態の燃料ガスをガス流量センサ２８に供給
することが可能である。

【００２９】特に、この実施形態例では、比例弁１１よ
りも上流側のガス供給通路８にバイパス通路３２を設
け、該バイパス通路３２はガス供給通路８の通路径より
も小径に形成されガスの整流効果を高める構成と成して
いることから、ガス流量センサ２８により流量検出され
る燃料ガスの流れはより整流されており、ガスの乱流に
起因したばらつきの問題が解消された検出値をガス流量
センサ２８から出力させることができる。

【００３０】また、図２に示す電磁弁１０よりも下流側
の、例えば、ノズルヘッダ６にガス流量センサ２８を配
設した場合には、燃焼停止中に、バーナ４への燃料ガス
の流れはないことから、バーナ４側からノズルヘッダ６
を介してガス供給通路８内に空気が入り込み、その空気
の流れをガス流量としてガス流量センサ２８が検出して
しまうという問題が生じる虞がある。

【００３１】これに対して、この実施形態例では、比例
弁１１よりも上流側にガス流量センサ２８を配設するこ
とによって、バーナ４側からガス供給通路８内に入り込
む燃焼停止中の空気の流れは電磁弁１０によって遮断さ
れてガス流量センサ２８に至るのが防止されることか
ら、上記燃焼停止中の空気の流れに起因したガス流量セ
ンサ２８の誤検出の問題を回避することができる。

【００３２】図１には第１の実施形態例において特徴的
な制御構成がブロック図により示されている。この制御
装置２５は、図１に示すように、燃焼熱量検出部３３
と、風量補正部３４と、データ格納部３５と、ガス流量
補正部３６と、燃焼制御部３７と、風量制御部３８とを
有して構成されている。

【００３３】燃焼熱量検出部３３は、バーナ燃焼中に、
リモコン２６に設定されている給湯設定温度の湯を給湯
するためのバーナ４の燃焼熱量を検出する。例えば、給
湯が開始された直後には、水量センサ２０により検出さ
れる通水流量の入水を給水温度センサ２１により検出さ
れる入水温Ｔinからリモコン２６に設定された給湯設定
温度Ｔstに高めるために必要なフィードフォワード熱量
をバーナの要求燃焼熱量として検出し、給湯湯温がほぼ
給湯設定湯温に高められた以降には、上記フィードフォ
ワード熱量に、給湯設定温度Ｔstに対する給湯温度セン
サ２３により検出される出湯温Ｔoutのずれ量を補正す
るためのフィードバック熱量を考慮した熱量を要求燃焼
熱量として検出し、この検出した要求燃焼熱量を燃焼制
御部３７と風量制御部３８にそれぞれ出力する。

【００３４】データ格納部３５には要求燃焼熱量でバー
ナ燃焼が成されるための燃料ガス量をバーナ４に供給す
るための図３に示すようなガス流量と燃焼熱量との関係
データが実験や演算等により予め求め、ガス流量制御デ
ータとして格納されている。

【００３５】この実施形態例では、ガス流量センサ２８
により流量検出される燃料ガスの温度が予め定めた基準
温度Ｔrs（例えば、０℃＝２７３Ｋ）であるときにガス
流量センサ２８により検出される流量の値が上記ガス流
量制御データのガス流量として与えられている。

【００３６】ガス流量補正部３６はガス流量センサ２８
により検出されるガス流量Ｒｔと、ガス温度検出手段３
１により検出される燃料ガスの温度Ｔrtとを時々刻々と
取り込み、上記ガス温度Ｔrtのガス流量Ｒｔを上記基準
温度Ｔrsのガス流量Ｒｓに温度補正する。

【００３７】具体的には、例えば、検出ガス流量Ｒｔを
温度補正するためのガス温度補正データを下式（１）に
示す演算式データでデータ格納部３５に与えておき、上
記ガス流量センサ２８の検出ガス流量Ｒｔとガス温度検
出手段３１の検出ガス温度Ｔrtとをデータ格納部３５に
格納されている下式（１）に示す演算式データのそれぞ
れ対応するパラメータに代入し、温度補正されたガス流
量Ｒｓを算出する。

【００３８】 Ｒｓ＝Ｒrt×√（Ｔrs／Ｔrt）・・・・・（１）

【００３９】例えば、燃料ガスが温度Ｔrtであるときに
は、燃料ガスの比重は基準温度Ｔrsの燃料ガスの比重の
（Ｔrs／Ｔrt）倍となり、一方、燃料ガスの流速は基準
温度Ｔrsであるときの燃料ガスの流速の１／√（Ｔrs／
Ｔrt）倍となることから、ガス供給通路８の燃料ガス圧
（ガス流量センサ２８の検出値）が同じ状態でも、ガス
供給通路８の燃料ガスの質量流量は、基準温度Ｔrsであ
るときの燃料ガスの質量流量の（Ｔrs／Ｔrt）／√（Ｔ
rs／Ｔrt）＝√（Ｔrs／Ｔrt）倍となる。このことか
ら、ガス流量センサ２８の検出値を温度補正するための
上式（１）が導かれたものである。

【００４０】なお、上式（１）に示す基準温度Ｔrsは前
記ガス流量制御データを求める際に設定された基準温度
であり、定数として式（１）に与えられる。

【００４１】上記のようにして、温度補正されたガス流
量はガス流量補正部３６から燃焼制御部３７に出力され
る。

【００４２】燃焼制御部３７は上記燃焼熱量検出部３３
により検出された要求燃焼熱量に対応する目標のガス流
量を前記図３に示すようなガス流量制御データに基づき
求め、上記ガス流量補正部３６により温度補正された検
出ガス流量が上記目標のガス流量となるように比例弁１
１の弁開度を制御してガス流量を制御しバーナ燃焼制御
を行う。

【００４３】例えば、上記検出ガス流量が目標ガス流量
よりも多いときには比例弁１１へ供給する比例弁駆動電
流を上記目標ガス流量に対する検出ガス流量のずれを補
正する減少方向に変化させガス流量を目標ガス流量に向
かって減少させ、また反対に、検出ガス流量が目標ガス
流量よりも少ないときには比例弁駆動電流を上記目標ガ
ス流量に対する検出ガス流量のずれを補正する増加方向
に変化させガス流量を目標ガス流量に向かって増加させ
るというようにガス流量制御を行ってバーナ燃焼制御を
行う。

【００４４】データ格納部３５にはバーナ４に供給され
る燃料ガス量を予め定まる空燃比でもって完全燃焼させ
るための図４に示すような燃焼熱量とファン風量の関係
データが予め実験や演算等により求めファン風量制御デ
ータとして格納されている。この実施形態例では、前記
風量検出センサ１６によって風量検出されるファン風量
の温度が予め定めた基準温度Ｔfs（例えば、０℃）であ
るときに風量検出センサ１６から出力されるファン風量
の値が上記ファン風量制御データのファン風量として与
えられる。

【００４５】風量補正部３４は風量検出センサ１６によ
り検出されるファン風量Ｆｔと、風量温度検出手段３０
により検出されるファン風量温度Ｔftとを時々刻々と取
り込み、上記風量温度検出手段３０の検出風量温度Ｔft
に基づき、風量検出センサ１６の検出ファン風量Ｆｔを
上記基準温度Ｔfs（０℃）のファン風量Ｆｓに補正す
る。

【００４６】具体的には、例えば、検出ファン風量を温
度補正するための風量温度補正データを下式（２）に示
す演算式データでデータ格納部３５に与えておき、上記
風量検出センサ１６の検出ファン風量Ｆｔと風量温度検
出手段３０の検出風量温度Ｔftとを上記データ格納部３
５に格納された下式（２）の演算式データのそれぞれ対
応するパラメータに代入し、温度補正されたファン風量
Ｆｓを算出する。

【００４７】 Ｆｓ＝Ｆｔ×√（Ｔfs／Ｔft）・・・・・（２）

【００４８】上式（２）も、前式（１）と同様にして導
かれた。すなわち、風量検出センサ１６により風量検出
される空気が温度Ｔftであるときには、空気の比重は基
準温度Ｔrsの空気比重の（Ｔfs／Ｔft）倍となり、一
方、空気の流速は基準温度Ｔrsであるときの空気の流速
の１／√（Ｔfs／Ｔft）倍となることから、風圧（風量
検出センサ１６の検出値）が同じ状態でも、空気の質量
流量は、基準温度Ｔfsであるときの空気の質量流量の
（Ｔfs／Ｔft）／√（Ｔfs／Ｔft）＝√（Ｔfs／Ｔft）
倍となる。このことから、風量検出センサ１６により検
出されたファン風量を温度補正するための上式（２）が
導かれたものである。なお、上式（２）に示す基準温度
Ｔfsは前記ファン風量制御データを求める際に設定され
た基準温度であり、式（２）には定数として与えられ
る。

【００４９】風量補正部３４は上記の如く温度補正され
たファン風量Ｆｓを風量制御部３８に出力する。風量制
御部３８は、上記燃焼熱量検出部３３によって求められ
た要求燃焼熱量に対応した目標のファン風量を前記デー
タ格納部３５に格納されている前記図４に示すようなフ
ァン風量制御データに基づき求め、上記風量補正部３４
により温度補正された検出ファン風量が上記目標のファ
ン風量となるように燃焼ファン１３の回転制御を行いフ
ァン風量制御を行う。

【００５０】例えば、上記検出ファン風量が目標ファン
風量よりも多いときには燃焼ファン１３の制御量を上記
目標ファン風量に対する検出ファン風量のずれを補正す
る減少方向に変化させファン風量を目標風量に向かって
減少させ、また反対に、検出ファン風量が目標ファン風
量よりも少ないときには燃焼ファン１３の制御量を上記
目標ファン風量に対する検出ファン風量のずれを補正す
る増加方向に変化させファン風量を目標風量に向かって
増加させるというようにファン風量制御を行う。

【００５１】この実施形態例によれば、風量検出センサ
１６により検出されるファン風量とガス流量センサ２８
により検出されるガス流量とをそれぞれ予め定めた基準
温度のファン風量、ガス流量に温度補正する構成を備え
たので、温度変化の影響が取り除かれたファン風量及び
ガス流量を得ることができ、それら温度補正されたファ
ン風量、ガス流量と、上記基準温度のファン風量と燃焼
熱量の関係データ、基準温度のガス流量と燃焼熱量の関
係データとに基づきファン風量制御、バーナ燃焼制御を
行うことによって、精度の良いファン風量制御、バーナ
燃焼制御を行うことができ、最適な空燃比でもって要求
される燃焼熱量のバーナ燃焼を行うことができる。この
ことから、湯の利用者が所望する給湯設定温度の湯を安
定的に給湯することができる。

【００５２】また、この実施形態例では、比例弁１１よ
りも上流側のガス流量を検出するようにガス流量センサ
２８が設けられているので、比例弁１１よりも上流側の
整流された燃料ガスの流量をガス流量センサ２８によっ
て検出することが可能であり、特に、この実施形態例で
は、比例弁１１の配設位置よりも上流側のガス供給通路
８に該ガス供給通路８よりも燃料ガスの整流効果が高い
バイパス通路３２を設け、該バイパス通路３２にガス流
量センサ２８を配設する構成としたので、より整流され
た燃料ガスの流量をガス流量センサ２８により検出する
ことができることとなり、乱流に起因した検出値のばら
つきの問題が解消された検出値をガス流量センサ２８は
出力することができ、つまり、ガス流量センサ２８から
安定した検出値を出力することができる。このガス流量
センサ２８の検出ガス流量が上記の如く温度補正され該
温度補正されたガス流量に基づき、バーナ燃焼制御が行
われるので、バーナ燃焼制御の精度を大幅に向上させる
ことができる。

【００５３】以下に、第２の実施形態例を説明する。こ
の第２の実施形態例において特徴的なことは、図２の点
線に示すように給湯器を取り巻く雰囲気の気圧を検出す
る気圧検出手段としての気圧センサ４０を設け、該気圧
センサ４０により検出される気圧に基づき、風量検出セ
ンサ１６とガス流量センサ２８から各々出力される検出
値を温度補正するだけでなく気圧補正する構成を備えた
ことである。それ以外の構成は前記第１の実施形態例と
同様であり、その共通部分の重複説明は省略する。

【００５４】ところで、空気の質量流量および燃料ガス
の質量流量は、温度変化だけでなく給湯器を取り巻く雰
囲気の気圧変化の影響も受ける。この実施形態例と前記
第１の実施形態例では、風量検出センサ１６とガス流量
センサ２８が共に差圧式のセンサであることから、気圧
が変化してもバーナ燃焼の空燃比は変化しないが、上記
の如く気圧が変化すると燃料ガスの質量流量は変化する
ので、ガス流量センサ２８の検出値が同じ状態でも気圧
変化に起因してバーナ４に供給される燃料ガス量が変化
して要求燃焼熱量からずれた燃焼熱量でバーナ燃焼が行
われることが考えられる。けれども、給湯器の周りの気
圧の変化は小さいことから気圧変化に起因した燃料ガス
の質量流量の変化は小さいので、前記第１の実施形態例
に示したように、ガス流量センサ２８の検出値の温度補
正のみを行うだけで（気圧補正を行わなくても）ほぼ要
求燃焼熱量に対応した燃料ガス量をバーナ４に供給する
ことができる。

【００５５】この実施形態例では、風量検出センサ１６
とガス流量センサ２８の各検出値を温度補正すると共に
気圧補正することで、より一層精度良いファン風量制御
とバーナ燃焼制御を行うことが可能な構成を示すもので
ある。

【００５６】この実施形態例では、給湯器の周りの気圧
を検出する気圧検出手段である気圧センサ４０をリモコ
ン２６に設ける。

【００５７】ガス流量補正部３６は、ガス流量センサ２
８により検出されたガス流量Ｒｔと、ガス温度検出手段
３１により検出されたガス温度Ｔrtと、気圧センサ４０
により検出された気圧Ｐｔとを時々刻々と取り込み、そ
れら情報に基づき、上記検出気圧Ｐｔ状態でのガス温度
Ｔrtの検出ガス流量Ｒｔを予め定めた基準気圧（例え
ば、１ａｔｍ＝１０３４２ｍｍＡｇ）状態での基準温度
Ｔrsのガス流量Ｒｓに補正する。

【００５８】具体的には、ガス流量センサ２８の検出ガ
ス流量を温度・気圧補正するためのガス流量補正データ
を下式（３）に示す演算式データでデータ格納部３５に
予め格納しておく。

【００５９】 Ｒｓ＝Ｒｔ×√（（Ｐｔ＋Ｇ）／（Ｐｓ＋Ｇ））×√（Ｔrs／Ｔrt）・・・・ ・（３）

【００６０】ただし、上式（３）に示すＲｓは補正後の
ガス流量を表し、Ｒｔはガス流量センサ２８により検出
されたガス流量を表し、Ｐｔは気圧センサ４０により検
出された気圧を表し、Ｇはガス供給通路８を流れる燃料
ガス種によって予め定まる標準供給ガス圧を表し、Ｐｓ
は予め定めた基準気圧を表し予め定数として与えられ、
Ｔrsは予め定めた基準温度を表し予め定数として与えら
れ、Ｔrtはガス温度検出手段３１により検出された燃料
ガスの温度を表している。

【００６１】上式（３）も前記式（１），（２）と同様
にして導かれたものである。

【００６２】ところで、給湯器に使用される燃料ガスと
しては、ＬＰＧ、都市ガスの１３Ａ，６Ａ，・・・とい
う如く、様々な種類があり、例えば、ガス供給通路８に
供給される標準供給ガス圧は、ＬＰＧが２８０ｍｍＡ
ｇ、１３Ａが２００ｍｍＡｇ、６Ａが１５０ｍｍＡｇ、
・・・という如く、各燃料ガス種毎に異なる。

【００６３】データ格納部３５には各燃料ガス種毎の標
準供給ガス圧のデータが格納されており、ガス流量補正
部３６は、ガス流量センサ２８により検出されたガス流
量Ｒｔと、ガス温度検出手段３１により検出されたガス
温度Ｔrtと、気圧センサ４０により検出された気圧Ｐｔ
とを時々刻々と取り込むと共に、使用する燃料ガス種を
切り替え設定するためのガス種切り替え手段４１に設定
されている燃料ガス種の情報を取り込み、該取り込んだ
ガス種に対応した標準供給ガス圧Ｇを上記データ格納部
３５の標準供給ガス圧に基づき求める。

【００６４】そして、ガス流量補正部３６は上記検出さ
れたガス流量Ｒｔ、ガス温度Ｔrt、気圧Ｐｔ、標準供給
ガス圧Ｇの値を前記式（３）に示す演算式データのそれ
ぞれ対応するパラメータに代入・演算して、ガス流量セ
ンサ２８の検出ガス流量を基準気圧Ｐｓの基準温度Ｔrs
のガス流量Ｒｓに補正する。この補正されたガス流量
は，前記第１の実施形態例と同様に、ガス流量補正部３
６から燃焼制御部３７に出力され、燃焼制御部３７は、
補正検出されたガス流量に基づきバーナ燃焼制御を行
う。なお、燃焼制御に用いられるガス流量制御データの
ガス流量は、基準気圧Ｐｓ状態で基準温度Ｔrsのガス流
量の値が与えられる。

【００６５】風量補正部３４は、風量検出センサ１６に
より検出されたファン風量Ｆｔと、風量温度検出手段３
０により検出されたファン風量温度Ｔftと、気圧センサ
４０により検出された気圧Ｐｔとを時々刻々と取り込
み、それら情報とデータ格納部３５に格納されている後
述する風量補正データとに基づき、風量検出センサ１６
の検出ファン風量Ｆｔを、予め定めた基準気圧（例え
ば、１ａｔｍ）状態での基準温度Ｔfsのファン風量Ｆｓ
に補正する。

【００６６】上記風量補正データは、風量検出センサ１
６により検出されたファン風量Ｆｔを予め定めた基準気
圧Ｐｓ（例えば、１ａｔｍ）の状態での基準温度Ｔfsの
風量Ｆｓに補正するためのデータであり、この実施形態
例では、下式（４）に示す演算式データにより与えられ
ている。

【００６７】 Ｆｓ＝Ｆｔ×√（（Ｐｔ＋Ｈ）／（Ｐｓ＋Ｈ））×√（Ｔfs／Ｔft）・・・・ ・（４）

【００６８】ただし、上記Ｆｓは補正されたファン風量
を表し、Ｐｔは気圧センサ４０により検出された気圧を
表し、Ｈは排気抵抗により予め定まる器具内の風圧を表
し、Ｐｓは予め定めた基準気圧を表し予め定数として与
えられ、Ｔfsは予め定めた基準温度を表し予め定数とし
て与えられ、Ｔftは風量温度検出手段３０により検出さ
れるファン風量の温度を表している。上記Ｈは、燃焼室
３から排気ガスを外部に導くための排気通路の長さ等に
よって定まる排気抵抗に基づき予め与えておくことがで
きる（例えば、Ｈ＝３５ｍｍＡｇ）。

【００６９】具体的には、風量検出センサ１６の検出フ
ァン風量Ｆｔと、風量温度検出手段３０の検出ファン風
量温度Ｔftと、気圧センサ４０の検出気圧Ｐｔとを上記
式（４）のそれぞれ対応するパラメータに代入・演算し
て、風量補正部３４は予め定めた基準気圧Ｐｓ状態での
基準温度Ｔｓのファン風量に補正されたファン風量Ｆｓ
を求める。このように、温度・気圧補正されたファン風
量は風量補正部３４から風量制御部３８に出力され、こ
の補正されたファン風量に基づき、風量制御部３８はフ
ァン風量制御を行う。なお、ファン風量制御に用いられ
る風量制御データのファン風量には基準気圧Ｐｓ状態で
の基準温度Ｔfsのファン風量の値が与えられる。

【００７０】この実施形態例によれば、風量温度検出手
段３０とガス温度検出手段３１に加えて気圧センサ４０
を設け、上記風量温度検出手段３０とガス温度検出手段
３１によりそれぞれ検出される温度と、気圧センサ４０
により検出される気圧とに基づき、風量検出センサ１６
とガス流量センサ２８の各検出値を基準気圧の基準温度
の検出値に補正する構成を備えたので、温度と気圧変化
の影響が取り除かれたファン風量とガス流量を得ること
ができ、より一層精度の良いバーナ燃焼制御およびファ
ン風量制御を行うことができる。

【００７１】特に、標高が高い場所に給湯器が使用され
る場合にはその効果が顕著に現れる。それは、給湯器の
風量検出センサ１６やガス流量センサ２８が差圧式のセ
ンサであり、ファン風量やガス流量の気圧補正を行うこ
とができないものにおいては、標高が低い場所で要求燃
料熱量でバーナ燃焼が成されても、標高が高い場所で使
用される場合には気圧がかなり低くなるので要求燃焼熱
量よりもかなり低めの燃焼熱量でバーナ燃焼が行われて
しまうのに対して、この実施形態例に示すように、風量
検出センサ１６とガス流量センサ２８の各検出値を気圧
補正する給湯器においては、前記したように気圧変化の
影響は取り除かれるので、要求燃焼熱量でバーナ燃焼を
行わせることができる。

【００７２】なお、本発明は上記各実施形態例に限定さ
れるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例え
ば、上記各実施形態例では、基準温度を０℃としたが、
基準温度は０℃以外の例えば、２０℃等の適宜の温度を
基準温度として設定してもよい。また、ガス流量補正に
対して設定された基準温度Ｔrsとファン風量の補正に対
して設定された基準温度Ｔfsとはそれぞれ異なる温度に
設定してもよい。

【００７３】さらに、上記各実施形態例では、風量検出
センサ１６およびガス流量センサ２８は共に差圧式のセ
ンサであったが、上記風量検出センサ１６とガス流量セ
ンサ２８のうちのどちらか一方を差圧式以外のセンサに
より構成してもよく、この場合には、差圧式タイプのセ
ンサの検出値のみを温度・気圧補正すればよいことか
ら、上記各実施形態例に示した風量補正部３４又はガス
流量補正部３６が省略される。

【００７４】さらに、上記各実施形態例では、ガス流量
制御手段として比例弁１１が設けられていたが、バーナ
４に供給する燃料ガスの流量を制御することができる比
例弁１１以外のものをガス流量制御手段として設けても
よい。

【００７５】さらに、上記各実施形態例では、バイパス
通路３２は比例弁１１よりも上流側のガス供給通路８に
設けられていたが、例えば、比例弁１１の介設位置と電
磁弁１０の介設位置の間のガス供給通路８にバイパス通
路３２を設ける等、バイパス通路３２は比例弁１１より
も下流側のガス供給通路８に設けてもよい。この場合に
は、比例弁１１から流れ出た乱流状態の燃料ガスがバイ
パス通路３２に入り込むことになるが、このバイパス通
路３２の燃料ガスの整流効果は前記したように優れてい
ることから、このバイパス通路３２にガス流量センサ２
８を設けることによって、比例弁１１よりも下流側にガ
ス流量センサ２８を設けてもガス流量センサ２８の検出
値を安定させることができる。

【００７６】上記のように、比例弁１１よりも下流側の
燃料ガス流量を検出するようにガス流量センサ２８を配
設した場合には、バーナ４に近いために、バーナ燃焼中
にバーナ燃焼の熱によって、ガス流量センサ２８により
流量検出される燃焼ガスの温度が時々刻々と変動する。
上記各実施形態例では、差圧式のガス流量センサ２８の
検出値を温度補正することから、上記バーナ燃焼の熱に
よる燃料ガスの温度変化の影響が取り除かれたガス流量
を得ることができ、精度の良いバーナ燃焼制御が行われ
る。

【００７７】さらに、上記各実施形態例では、ガス供給
通路８にバイパス通路３２を設け、該バイパス通路３２
にガス流量センサ２８を配設していたが、バイパス通路
３２を設けずにガス流量センサ２８をガス供給通路８に
配設してもよい。この場合には、整流されたガス流量を
検出するためにガス流量センサ２８は比例弁１１よりも
上流側のガス供給通路８に配設されることが望ましい。

【００７８】さらに、上記各実施形態例では、燃焼ファ
ン１３の回転制御を行ってファン風量制御を行ったが、
ダンパー等を用いてファン風量を制御するようにしても
よい。

【００７９】さらに、上記第２の実施形態例では、気圧
センサ４０はリモコン２６に設けられていたが、例え
ば、給湯器本体の器具ケース１内に気圧センサ４０を設
けてもよい。この場合には、燃焼ファン１３の駆動中に
は、ファン風量により給湯器を取り巻く雰囲気の気圧を
気圧センサ４０によって正確に求めることができないこ
とから、気圧センサ４０の検出値を監視する監視部を設
け、燃焼ファン１３の駆動中に上記第２の実施形態例に
示したように風量検出センサ１６の検出ファン風量の温
度・気圧補正を行うときには、その燃焼ファン１３の駆
動直前の気圧センサ４０の検出気圧を用いて、ファン風
量温度・気圧補正するようにすることが望まれる。

【００８０】さらに、上記第２の実施形態例では、基準
気圧を１ａｔｍとしたが、基準気圧は１ａｔｍ以外の気
圧を基準気圧として設定してもよい。また、ガス流量補
正に対して設定された基準気圧とファン風量の補正に対
して設定された基準気圧とはそれぞれ異なる気圧に設定
してもよい。

【００８１】さらに、第２の実施形態例では、ガス流量
補正部３６は、給湯器の使用ガス種に応じた係数を前式
（３）に示す演算式のパラメータＧに代入してガス流量
を補正したが、バーナ燃焼に使用される燃料ガスの種類
が唯１種に特定されている場合には、式（３）に示す演
算式データ中のＧには、上記特定のガス種に応じた定数
を演算式データのＧに予め与えておいてもよい。

【００８２】さらに、上記各実施形態例では、給湯器を
例にして説明したが、この発明は、バーナ燃焼制御およ
びファン風量制御を行う燃焼機器であれば適用すること
ができ、給湯器以外の例えば風呂装置や、給湯風呂複合
器等にも適用することができる。

【００８３】

【発明の効果】ガス流量センサによって流量検出される
燃料ガスの温度を検出するガス温度検出手段を設け、該
ガス温度検出手段により検出されるガス温度に基づき、
差圧式のガス流量センサにより検出される上記検出温度
のガス流量を予め定めた基準温度のガス流量に補正する
構成を備えたものにあっては、温度変化に起因したガス
流量検出値のばらつきの問題が解消された基準温度のガ
ス流量を得ることができ、この基準温度のガス流量に基
づきバーナ燃焼制御を行うことによって、要求される燃
焼熱量で精度良くバーナ燃焼が行われることとなり、バ
ーナ燃焼制御の性能を向上させることができる。

【００８４】ガス流量センサはガス流量制御手段の介設
位置よりも上流側の燃料ガスの流量を検出する構成を備
えたものにあっては、ガス流量制御手段の介設位置より
も上流側の整流された燃料ガスの流量をガス流量センサ
は検出することができることとなり、安定した検出値を
ガス流量センサは出力することができ、このことによ
り、正確なガス流量を得ることができ、より一層精度良
くバーナ燃焼制御を行うことができる。

【００８５】ガス供給通路にバイパス通路を設け、該バ
イパス通路にガス流量センサを配設したものにあって
は、ガス供給通路よりもバイパス通路を小径に形成する
ことによって、バイパス通路の燃料ガスの整流効果はガ
ス供給通路よりも高まり、バイパス通路によって整流さ
れた燃料ガスの流量をガス流量センサは検出することが
でき、燃料ガスの流れの乱れに起因した検出値のばらつ
きを抑制することができ、バーナ燃焼制御の精度の向上
を図ることができる。

【００８６】気圧検出手段を設け、該気圧検出手段によ
り検出される気圧と、ガス温度検出手段により検出され
るガス温度とに基づき、差圧式のガス流量センサにより
検出される燃料ガス流量を予め定めた基準気圧状態での
基準温度の燃料ガスの流量に補正する構成を備えたもの
にあっては、燃料ガスの温度の変化だけでなく気圧の変
化の影響も取り除かれたガス流量を得ることができ、よ
り一層精度の良いバーナ燃焼が行われ、燃焼制御の信頼
性の高い燃焼機器を提供することができる。

【００８７】風量検出手段により風量検出されるファン
風量の温度を検出する風量温度検出手段が設けられ、該
風量温度検出手段により検出される風量の温度に基づ
き、差圧式の風量検出手段によって検出される上記検出
温度のファン風量を予め定めた基準温度のファン風量に
補正する構成を備えたものにあっては、温度変化に起因
したファン風量検出値のばらつきの問題が解消された基
準温度のファン風量を得ることができ、この基準温度の
ファン風量に基づきファン風量制御を行うことによっ
て、要求される燃焼熱量に見合う空気を確実にバーナに
供給することができ、適切な空燃比制御が行われ、空気
不足や空気過多によるバーナの不完全燃焼を防止するこ
とができる。

【００８８】気圧検出手段を設け、該気圧検出手段によ
り検出される気圧と、風量温度検出手段により検出され
るファン風量の温度とに基づき、差圧式の風量検出手段
により検出されるファン風量を予め定めた基準気圧状態
での基準温度のファン風量に補正する構成を備えたもの
にあっては、風量の温度の変化だけでなく気圧の変化の
影響も取り除かれたファン風量を得ることができ、より
一層精度の良いファン風量制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る各実施形態例において特徴的な
制御構成を示すブロック構成図である。

【図２】この発明が適用される燃焼機器である給湯器の
モデル図である。

【図３】ガス流量制御によりバーナ燃焼制御を行うため
の制御データの一例を示すグラフである。

【図４】ファン風量制御を行うための制御データの一例
を示すグラフである。

【図５】比例弁の介設位置近傍のガス供給通路を流れる
ガスの流れの状態を示す説明図である。

【図６】ガス流量センサにより流量検出されるガスの流
れが乱れている場合にガス流量センサから出力される検
出値の一例を示す波形図である。

【符号の説明】

４ バーナ ８ ガス供給通路 １１ 比例弁 １３ 燃焼ファン １６ 風量センサ ２８ ガス流量センサ ３０ 風量温度検出手段 ３１ ガス温度検出手段 ３２ バイパス通路 ３４ 風量補正部 ３６ ガス流量補正部 ４０ 気圧センサ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼ファンの駆動により供給される空気
   を利用してガス供給通路を通して供給された燃料ガスを
   燃焼させるバーナと、該バーナに供給される燃料ガスの
   流量を制御するガス流量制御手段と、バーナに供給され
   る燃料ガスの流量を検出する差圧式のガス流量センサと
   が設けられており、上記ガス流量センサにより検出され
   るガス流量が、要求されるバーナ燃焼熱量に対応したガ
   ス流量となるように上記ガス流量制御手段を制御してバ
   ーナ燃焼制御を行うと共に、バーナに供給される燃料ガ
   ス量にマッチングする空気をバーナに供給するためのフ
   ァン風量制御を行う燃焼機器であって、ガス流量センサ
   によって流量検出される燃料ガスの温度を検出するガス
   温度検出手段と；該ガス温度検出手段により検出される
   燃料ガスの温度に基づいて、上記ガス流量センサにより
   検出される上記検出温度の燃料ガスの流量を予め定めた
   基準温度の燃料ガスの流量に補正するガス流量補正部
   と；が設けられ、該ガス流量補正部により補正されたガ
   ス流量に基づきバーナ燃焼制御が行われる構成としたこ
   とを特徴とする燃焼機器。
2. 【請求項２】 ガス流量制御手段はガス供給通路に設け
   られており、ガス流量センサはガス流量制御手段の介設
   位置よりも上流側の燃料ガスの流量を検出する構成とし
   たことを特徴とする請求項１記載の燃焼機器。
3. 【請求項３】 ガス供給通路にはバイパス通路が設けら
   れ、該バイパス通路にガス流量センサが設けられている
   構成としたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載
   の燃焼機器。
4. 【請求項４】 燃焼機器を取り巻く雰囲気の気圧を検出
   する気圧検出手段が設けられ、ガス流量補正部はガス温
   度検出手段により検出される燃料ガスの温度と上記気圧
   検出手段により検出される気圧とに基づき、ガス流量セ
   ンサにより検出される燃料ガス流量を予め定めた基準気
   圧状態での基準温度の燃料ガスの流量に補正する構成と
   したことを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項
   ３記載の燃焼機器。
5. 【請求項５】 燃焼ファンの駆動により供給される空気
   を利用して燃料ガスを燃焼させるバーナと、燃焼ファン
   の駆動によりバーナに供給されるファン風量を検出する
   差圧式の風量検出手段とが設けられており、該風量検出
   手段により検出されるファン風量が、要求されるバーナ
   燃焼熱量に対応したファン風量となるようにバーナに供
   給されるファン風量を制御する燃焼機器であって、風量
   検出手段によって風量検出されるファン風量の温度を検
   出する風量温度検出手段と；該風量温度検出手段により
   検出されるファン風量の温度に基づいて、上記風量検出
   手段により検出される上記検出温度のファン風量を予め
   定めた基準温度のファン風量に補正する風量補正部と；
   が設けられ、該風量補正部により補正されたファン風量
   に基づきファン風量制御が行われる構成としたことを特
   徴とする燃焼機器。
6. 【請求項６】 燃焼機器を取り巻く雰囲気の気圧を検出
   する気圧検出手段が設けられ、風量補正部は風量温度検
   出手段により検出されるファン風量の温度と上記気圧検
   出手段により検出される気圧に基づき風量検出手段によ
   り検出されるファン風量を、予め定めた基準気圧状態で
   の基準温度のファン風量に補正する構成としたことを特
   徴とする請求項５記載の燃焼機器。