JP3307561B2 - 燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、空燃比及び空気
比を一定に保って安定した燃焼を行う燃焼装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃焼装置であるガス給湯器やガス
ファンヒータにおいて、バーナへの燃料ガスの供給量を
調節する比例制御弁と、バーナへの燃焼用空気の供給量
を調節する送風機を備え、バーナに対する燃料ガスの供
給量と、燃焼用空気の供給量との比を一定に保ってバー
ナを燃焼させる、いわゆる空燃比制御を行うものが知ら
れている。

【０００３】このような空燃比制御としては、例えば、
バーナへの燃焼用空気の供給流量を検出する空気量検出
手段を設け、該空気量検出手段による検出流量が、吸気
管や排気管の閉塞等の外乱により変化したときに、前記
送風機の回転速度を調節して、該空気量検出手段による
検出流量が所定の基準流量に保たれるようにすること
で、バーナへの燃焼用空気の供給量が一定に保たれるよ
うにしたものがある。

【０００４】通常、燃料ガスの供給量が外乱により変化
することはないので、このように、燃焼用空気の供給量
を、外乱が生じても一定に保つようにすることで、燃料
ガスの供給量と、燃焼用空気の供給量との比を一定に保
ち、安定した燃焼を行うことができる。

【０００５】また、送風機により実際にバーナに供給さ
れる空気量と、バーナに供給される燃料ガスの供給量に
応じて決定される燃焼に必要な空気量との比である空気
比λ（実際の供給空気量／必要空気量）を検出する空気
比検出手段を設け、該空気比検出手段により検出される
空気比λが所定の基準空気比λB に保たれるように、比
例制御弁の開度を調節する空気比制御を行い、バーナの
燃焼時に発生する一酸化炭素（ＣＯ）や窒素酸化物（Ｎ
Ｏｘ）の量を抑制するようにしたものが知られている。

【０００６】空気比検出手段としては、バーナーの近傍
に熱電対を設け、該熱電対の起電力と空気比λとの相関
関係から、空気比λを検出するものがある。この熱電対
の起電力と空気比λとの相関関係は、図１に示すよう
に、λ＝１で熱電対の起電力が最大となる、上に凸の２
次曲線となる。

【０００７】そのため、前記基準空気比λB を１以上の
値に設定したときは、熱電対の熱起電力Ｖが該基準空気
比λB に対応した基準電圧ＶB を超えるときは、前記比
例制御弁によりバーナへの燃料ガスの供給量を減らして
空気比λを大きくし、基準電圧ＶB 未満であるときに
は、前記比例制御弁によりバーナへの燃料ガスの供給量
を増やして空気比λを小さくすることで、空気比λをλ
＝λB に保つことができる。

【０００８】そして、前記空燃比制御と前記空気比制御
を並行して行うことで、一酸化炭素（ＣＯ）や、窒素酸
化物（ＮＯｘ）の発生を抑制しながら、安定したバーナ
の燃焼を行うことができる。

【０００９】しかし、前記空燃比制御と前記空気比制御
を並行して行っているときに、吸気口の閉塞等の外乱が
生じ、バーナへの燃焼用空気の供給量が急激かつ大幅に
減少したときには、前記空燃比制御により前記送風機の
回転速度を上げる処理と、前記空気比制御により、前記
比例制御弁の開度を小さくして空気比を大きくする処理
とが同時に行われる。

【００１０】そして一般に、送風機に備えられるファン
モータの通電量の変化に対する回転速度の変化率は、比
例制御弁の通電量の変化に対する開度の変化率よりも小
さい。そのためこの場合には、送風機の回転速度の上昇
よりも、比例制御弁の開度の減少のほうが先行して行わ
れ、バーナへの燃料ガスの供給量が大きく減少する。

【００１１】これにより、バーナの燃焼量（加熱量）が
大幅に減少し、例えば給湯器にあっては出湯温度が急に
下がり、使用者に不快感を与えてしまうという不都合が
あった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記不都合
を解消し、バーナへの燃焼用空気の供給量が急激かつ大
幅に減少しても、バーナの燃焼量が急激に減少すること
のない燃焼装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の実施態様
は、上記目的を達成するため、バーナと、該バーナへの
燃料ガスの供給量を調節する比例制御弁と、該バーナへ
の燃焼用空気の供給量を調節する送風機と、該バーナに
供給される燃焼用空気の流量を検出する空気量検出手段
と、前記空気量検出手段により検出される燃焼用空気の
流量が、所定の基準流量と一致するように、前記送風機
の回転速度を調節する送風制御手段と、前記バーナに臨
んで設置され、前記送風機により該バーナに供給される
実際の空気量と該バーナの燃焼に必要な空気量との比で
ある空気比に応じた熱起電力を発生する熱電対と、該熱
電対の熱起電力が所定の基準空気比に対応した基準電圧
と一致するように、前記比例制御弁の開度を、前記送風
制御手段により前記送風機の回転速度を調節するときの
該回転速度の変化率である第１変化率よりも小さい第２
変化率で調節する比例弁制御手段とを備えたことを特徴
とする。

【００１４】かかる本発明によれば、前記比例弁制御手
段により前記比例制御弁の開度を調整するときの前記第
２変化率が、前記送風制御手段による前記送風機の回転
速度を調整するときの前記第１変化率よりも小さく設定
される。そのため、外乱によりバーナへの燃焼用空気の
流量が急激に減少し、それに伴って空気比も急激に減少
したときに、前記送風制御手段により前記送風機の回転
速度を上昇させて空燃比を一定に保つ処理が、前記比例
弁制御手段により前記比例制御弁の開度を減少させて空
気比を一定に保つ処理よりも先行しながら行われる。

【００１５】したがって、前記バーナへの燃焼用空気の
供給量が急激に減少した状態で、直ちに前記比例弁制御
手段により、前記比例制御弁の開度が減少されることは
なく、前記送風制御手段により前記送風機の回転速度を
回復（上昇）させる処理が開始され、前記バーナへの燃
焼用空気の供給量が増加し、空気比が増大するのに伴っ
て、前記比例制御弁の開度が減少される。

【００１６】そのため、前記熱電対により検出される空
気比を前記基準空気比に一致させるのに必要な、前記バ
ーナへの燃料ガスの供給量の減少量が小さくなり、前記
バーナの燃焼量が急激に減少することを防止することが
できる。

【００１７】また、前記送風機の送風量を前記基準流量
に一致させるのに必要な、前記送風制御手段による前記
送風機の回転速度の調節量が大きいほど、前記第２変化
率を小さく設定する変化率設定手段を設けたことを特徴
とする。

【００１８】前記バーナへの燃焼用空気の供給量が大き
く減少すると、前記送風制御手段による前記送風機の回
転速度の調節量が大きくなり、前記送風機の送風量を前
記基準流量に一致させるまでに要する時間が長くなる。
このとき、本発明によれば、前記送風機の回転速度の調
節量が大きい程、前記第２変化率が小さく設定される。
そのため、前記比例弁制御手段により前記比例弁の開度
を減少させる速度が遅くなり、前記送風制御手段による
前記送風機の回転速度の調節が先行して行われる。した
がって、前記比例弁制御手段による前記バーナへの燃料
ガスの供給量の減少量を小さくすることができ、バーナ
の燃焼量が低下することを防止することができる。

【００１９】また、前記送風機の送風量を前記基準流量
に一致させるのに必要な、前記送風制御手段による前記
送風機の回転速度の調節量が所定の上限値以上であると
きは、前記比例弁制御手段による、前記比例制御弁の開
度の調節を停止する調節停止手段を設けたことを特徴と
する。

【００２０】前記送風制御手段による前記送風機の回転
速度の調節量が、所定の上限値を超えたときは、前記バ
ーナへの燃焼用空気の供給量が大きく減少し、空気比が
極端に低下した状態にある。このとき、前記比例弁制御
手段により、前記比例制御弁の開度を減少させ、空気比
を前記基準空気比に一致させようとすると、前記バーナ
への燃料ガスの供給量が大幅に減少し、バーナの燃焼量
が大幅に減少する。

【００２１】かかる場合に、本発明によれば、前記調節
停止手段により、前記比例弁制御手段による前記比例制
御弁の調節が停止される。そのため、前記バーナへの燃
料ガスの供給量の減少により、バーナの燃焼量が大幅に
減少することを防止することができる。

【００２２】また、前記空気量検出手段は、エアーフロ
ーセンサであることを特徴とする。

【００２３】かかる本発明によれば、エアーフローセン
サを用いることで、前記バーナへの燃焼用空気の供給量
を容易に検出することができる。

【００２４】また、前記空気量検出手段は、前記送風機
の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記送風機
への通電量を検出する電流検出手段とからなり、前記送
風機の回転速度と前記送風機への通電量との関係から、
前記バーナに供給される燃焼用空気の流量を検出するこ
とを特徴とする。

【００２５】吸気口の閉塞等により、前記バーナへの燃
焼用空気の供給量が減少すると、前記送風機を所定の回
転速度で回転させるために必要な、該送風機への通電量
が減少する。即ち、前記送風機の回転速度に対する該送
風機への通電量が、前記バーナへの燃焼用空気の供給量
の増減に応じて増減するため、これを利用して前記バー
ナへの燃焼用空気の供給量を検出することができる。

【００２６】そのため、特に、前記送風機の回転速度が
所定の目標回転数になるように、前記送風機の回転速度
をフィードバック制御する、回転速度制御手段を備えた
燃焼装置においては、前記送風機への通電量を検出する
電流検出手段を追加するだけで、前記空気量検出手段を
構成することができ、該空気量検出手段の設置コストを
下げることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施形態を図１〜
図５を参照して説明する。図１は本第１の実施形態の燃
焼装置に備えた熱電対の熱起電力と空気比との相関グラ
フ、図２は本第１の実施形態の燃焼装置である給湯器の
構成図、図３は図２に示した給湯器の制御ブロック図、
図４は図２に示した給湯器の空燃比の制御動作を示すフ
ローチャート、図５は図２に示した給湯器の空気比の制
御動作を示すフローチャートである。

【００２８】図２を参照して、本第１の実施形態の給湯
器は、使用者が設定した目標温度の湯を出湯するもので
あり、１は給湯器本体、２は給湯器本体１内に形成され
た燃焼室３に収容されたバーナ、４は燃焼室３の上方で
給湯器本体１内に設けられた熱交換器、５はバーナ２に
燃料ガスを供給するガス供給管、６は熱交換器４を通っ
て配管された給湯管、７は燃焼室３内のバーナ２に燃焼
用空気を供給する送風機、８は給湯器の作動制御を行う
コントローラ、９は出湯温の設定操作等を行うための操
作器である。燃焼室３には、バーナ２を点火するための
火花放電を生じさせる点火電極１０と、バーナ２の燃焼
状態（失火や着火の有無等）を検知する熱電対１１とが
配置されている。

【００２９】送風機７は、燃焼用空気の導入路１２の吸
気口１３に臨んで、導入路１２内に設けられたファン１
４と、ファン１４を回転駆動するファンモータ１５とに
より構成され、ファン１４の回転により、バーナ２の燃
焼に必要な燃焼用空気を導入路１２の吸気口１３から吸
引し、該燃焼用空気を導入路１２を介して燃焼室３に供
給する。

【００３０】尚、導入路１２には、バーナ２に供給され
る燃焼用空気の流量を検出する空気量検出手段であるエ
アーフローセンサ１６が設けられている。

【００３１】ガス供給管５には、その上流側から順に、
ガス供給管５を開閉する主電磁弁１７と、ガス供給管５
からバーナ２に供給される燃料ガスの供給量を調節する
比例制御弁１８とが設けられている。

【００３２】給湯管６には、熱交換器４の上流側で、給
湯管６の通水量を検出する流量センサ１９と、熱交換器
４に供給される水の温度を検出する入水温センサ２０と
が設けられ、また、熱交換器４の下流側には、熱交換器
４で加熱された水の温度を検出する出湯温センサ２１が
設けられている。この場合、入水温センサ２０及び出湯
温センサ２１は、例えば感熱抵抗素子であるサーミスタ
により構成されるものである。

【００３３】尚、給湯管６の下流端部は、例えば、台所
等の給湯栓（図示しない）に接続される。

【００３４】操作器９には、出湯目標温度の設定を行う
温度設定スイッチ２２と、出湯目標温度や給湯器の異常
等の報知を行う表示器２３とが備えられている。

【００３５】コントローラ８は、マイクロコンピュータ
やメモリ、Ｉ／Ｏユニット等の電子回路により構成され
たものであり、各センサ１６，１９，２０，２１及び熱
電対１１を介してそれぞれ検出される、バーナ２への燃
焼用空気の供給量、給湯管６の通水量、入水温及び出湯
温、並びにバーナ２の燃焼状態の検出データ等に基づ
き、点火電極１０や、ファンモータ１５、主電磁弁１
７、比例制御弁１８、表示器２３の作動を制御する。

【００３６】ここで、図２〜図５を参照して、コントロ
ーラ８による給湯器の制御動作について説明する。

【００３７】使用者が図２に示した給湯管６の下流側の
先端に取り付けられた給湯栓（図示しない）を操作し、
流量センサ１９により給湯管６への通水が検出される
と、コントローラ８はファンモータ１５を駆動して、バ
ーナ２への燃焼用空気の供給を開始する。また、コント
ローラ８は主電磁弁１７を開弁して、バーナ２への燃料
ガスの供給を開始する。そして、この状態でコントロー
ラ８は、点火電極１０に図示しないスパーカ（高電圧発
生回路）を介して火花放電を生じさせて、バーナ２を点
火し、バーナ２の燃焼を開始する。

【００３８】コントローラ８は、図３に示すように、比
例弁制御手段３０、目標燃焼量算出部３１、送風制御手
段３２、変化率設定手段３３、及び調節停止手段３４を
備える。バーナ２の燃焼が開始されると、目標燃焼量算
出部３１は、流量センサ１９、入水温センサ２０及び出
湯温センサ２１によりそれぞれ検出される給湯管６の通
水量、入水温及び出湯温の検出データと、湯温設定スイ
ッチ２２により設定された出湯温の目標温度とに基づ
き、出湯温を目標温度に一致させるためのバーナ２の目
標燃焼量を時々刻々求める。

【００３９】そして、送風制御手段３２に備えた目標空
気量算出部３５は、前記目標燃焼量に応じた燃焼用空気
の供給量を算出し、該供給量を目標空気量として、通電
量算出部３６に指示する。通電量算出部３６は、目標空
気量算出部３５から指示された目標空気量が、エアーフ
ローセンサ１６により検出された、実際にバーナ２に供
給される燃焼用空気の流量と一致するように、ファンモ
ータ１５への通電量を調節する。

【００４０】図４は、この送風制御手段３２による、バ
ーナ２への燃焼用空気の供給量の制御動作を示すフロー
チャートである。図４を参照して、送風制御手段３２は
ＳＴＥＰ１，ＳＴＥＰ２でそれぞれフラグＦ1 ，Ｆ2 に
０を代入（リセット）する。尚、フラグＦ1 ，Ｆ2 は、
それぞれ後述するタイマＴ1 ，Ｔ2 の再起動を禁止する
ためのものである。

【００４１】送風制御手段３２は、ＳＴＥＰ３で、補正
値βに１を代入する。補正値βの値は、以後、通電量算
出部３６により、目標空気量算出部３５によって指示さ
れた目標空気量と、エアーフローセンサ１６により検出
された、実際にバーナ２に供給される燃焼用空気の流量
との差に応じて可変され、以下の式により、ファンモー
タ１５への通電量が決定される。

【００４２】通電量 ＝ 基準通電量 × 補正値β 尚、基準通電量は、目標空気量算出部３５により算出さ
れた目標空気量に応じて、通電量算出部３６により決定
される。

【００４３】ＳＴＥＰ４で、エアーフローセンサ１６に
より検出された、実際の空気量が、前記目標空気量×９
５％以上であるときは、ＳＴＥＰ２０に進む。そして、
ＳＴＥＰ２０で、実際の空気量が目標空気量×１０５％
以下であるときは、ＳＴＥＰ４に戻る。即ち、エアーフ
ローセンサ１６による実際の空気量の検出値が、前記目
標空気量±５％範囲内にあるときは、ＳＴＥＰ４，ＳＴ
ＥＰ２０が繰り返し実行され、補正値βは変更されな
い。

【００４４】それに対して、ＳＴＥＰ４で、エアーフロ
ーセンサ１６による実際の燃焼用空気の供給量の検出値
が、前記目標空気量×９５％未満であったときは、ＳＴ
ＥＰ５に進み（このときフラグＦ１＝０）、通電量算出
部３６によるファンモータ１５への通電量の補正動作が
開始される。通電量算出部３６は、ＳＴＥＰ６でＦ１に
１を代入（セット）し、ＳＴＥＰ７でＦ２に０を代入
（リセット）して、ＳＴＥＰ８で固定タイマＴ1 を起動
する。

【００４５】ＳＴＥＰ９で固定タイマＴ1 がタイムアッ
プしたときは、ＳＴＥＰ１０に進んでフラグＦ1 に０が
代入（リセット）され、ＳＴＥＰ１１で通電量算出部３
６により補正値βに０．１が加算される。これにより、
通電量算出部３６により決定される、ファンモータ１５
への通電量が増加し、ファンモータ１５の回転速度が上
昇する。

【００４６】ＳＴＥＰ９で固定タイマＴ1 がタイムアッ
プしていないときには、ＳＴＥＰ４に分岐する。このと
き、フラグＦ1 は１（セット状態）であるので、ＳＴＥ
Ｐ５でＳＴＥＰ９に分岐し、ＳＴＥＰ８での固定タイマ
Ｔ1 の再起動が禁止される。

【００４７】このＳＴＥＰ４〜ＳＴＥＰ１１の処理によ
り、ＳＴＥＰ４でエアーフローセンサ１６による実際の
燃焼用空気の供給量の検出値が、前記目標空気量×９５
％以上となるまで、ＳＴＥＰ９で固定タイマＴ1 がタイ
ムアップする度にファンモータ１５への通電量が増加さ
れ、ファンモータ１５の回転速度が上昇する。

【００４８】また、ＳＴＥＰ２０で、エアーフローセン
サ１６による実際の燃焼用空気の供給量の検出値が、前
記目標空気量×１０５％を超えたときには、ＳＴＥＰ２
１に進み（このときフラグＦ2 ＝０）、通電量算出部３
６は、ＳＴＥＰ２２でフラグＦ2 に１を代入（セット）
し、ＳＴＥＰ２３でフラグＦ1 に０を代入（リセット）
して、ＳＴＥＰ２４で設定時間が１秒である固定タイマ
Ｔ2 を起動する。

【００４９】ＳＴＥＰ２５で固定タイマＴ2 がタイムア
ップしたときは、ＳＴＥＰ２６に進んでフラグＦ2 に０
が代入（リセット）され、ＳＴＥＰ２７で通電量算出部
３６により、補正値βから０．１が減算される。これに
より、通電量算出部３６で算出される、ファンモータ１
５への通電量が減少し、ファンモータ１５の回転速度が
減少する。

【００５０】ＳＴＥＰ２５で固定タイムＴ2 がタイムア
ップしなかったときには、ＳＴＥＰ４に分岐する。この
とき、フラグＦ2 は１（セット状態）であるので、ＳＴ
ＥＰ２１でＳＴＥＰ２５に分岐し、ＳＴＥＰ２４での固
定タイマＴ2 の再起動が禁止される。

【００５１】このＳＴＥＰ４，ＳＴＥＰ２０〜ＳＴＥＰ
２７の処理により、ＳＴＥＰ２０でエアーフローセンサ
１６による実際の空気量の検出値が、前記目標空気量×
１０５％以下となるまで、ＳＴＥＰ２５で固定タイマＴ
2 がタイムアップする毎に、ファンモータ１５への通電
量が減少され、ファンモータ１５の回転速度が減少され
る。

【００５２】この通電量算出部３６の動作により、吸気
口１３へのごみの付着等の外乱が生じた場合であって
も、バーナ２への燃焼用空気の供給量が前記目標空気量
に保たれる。そして、バーナ２に供給される燃料ガスの
供給量は、外乱によって変化することはないので、燃焼
用空気の供給量と燃料ガスの供給量との比（空燃比）を
一定に保つことができる。

【００５３】また、コントローラ８に備えた比例弁制御
手段３０は、図３に示すように、基準電圧算出手段３
７、比較部３８、補正値算出部３９、基本通電量算出部
４０、及び通電量決定部４１を有する。基本通電量算出
部４０は、目標燃焼量算出部３１で算出された目標燃焼
量を得るために必要な、燃料ガスの供給量を決定し、該
燃料ガスの供給量に応じた開度が設定されるように比例
制御弁１８への基本通電量を算出する。

【００５４】基準電圧算出手段３７、比較部３８、補正
値算出手段３９、及び通電量決定部４１は、実際にバー
ナ２に供給される燃焼用空気の供給量と、前記目標燃焼
量での燃焼に必要な燃焼用空気の供給量との比である空
気比λ（実際の供給空気量／必要空気量）を所定の基準
空気比λB に保ってバーナ２を燃焼させるためのもので
ある。

【００５５】図１のグラフに示すように、バーナ２を燃
焼させたときの、熱電対１１の熱起電力Ｖと空気比λと
の関係は、λ＝１で、熱電対１１の熱起電力が最大とな
る、上に凸の２次曲線となる。そのため、基準空気比λ
B を１以上の値に設定したときは、熱電対１１の熱起電
力Ｖが、基準空気比λB に対応した基準電圧ＶB 未満で
あるときは、比例制御弁１８の開度を大きくしてバーナ
２への燃料ガスの供給量を増加させ、また、熱電対１１
の熱起電力Ｖが、基準電圧ＶB を超えるときには、比例
制御弁１８の開度を小さくしてバーナ２への燃料ガスの
供給量を減少させることで、空気比λを基準空気比λB
に保ってバーナ２を燃焼させることができる。

【００５６】尚、空気比が大きい程、バーナ２の燃焼時
に発生する一酸化炭素（ＣＯ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）
の量が減少するため、本第１の実施形態では、基準空気
比λB を１よりも大きい１．３に設定している。

【００５７】以下、図５に示したフローチャートを参照
して、比例弁制御手段３０による空気比制御の動作につ
いて説明する。

【００５８】比例弁制御手段３０は、ＳＴＥＰ５０，５
１でフラグＦ3 ，Ｆ４に０を代入（リセット）し、ＳＴ
ＥＰ５２で補正値αに１を代入する。尚、フラグＦ3 ，
Ｆ4はそれぞれ、後述する可変タイマＴ3 ，Ｔ4 の再起
動を禁止するためのものである。補正値αの値は、以
後、補正値算出部３９により、基準電圧算出手段３７に
より前記目標燃焼量に応じて決定される基準電圧ＶB と
熱電対１１の熱起電力Ｖとの差に応じて可変され、以下
の式により、通電量決定部４１で比例制御弁１８への通
電量が決定される。

【００５９】通電量 ＝ 基本通電量 × 補正値α 尚、基本通電量は、前述したように基本通電量算出部４
０で、目標燃焼量算出部３１により決定された目標燃焼
量に応じて算出される。

【００６０】ＳＴＥＰ５３で、比較部３８により、前記
基準電圧ＶB と熱電対１１の熱起電力Ｖとが比較され、
熱電対１１の熱起電力Ｖが該基準電圧ＶB −０．２ｍＶ
以上であるときは、ＳＴＥＰ７０に分岐し、ＳＴＥＰ７
０で熱電対の熱起電力Ｖが該基準電圧ＶB ＋０．２ｍＶ
以下であるときには、ＳＴＥＰ５３に分岐する。即ち、
熱電対１１の熱起電力Ｖが、基準電圧ＶB ±０．２ｍＶ
の範囲にあるときには、ＳＴＥＰ５３，ＳＴＥＰ７０が
繰り返し実行され、補正値αは変更されない。

【００６１】それに対して、ＳＴＥＰ５３で、熱電対１
１の熱起電力Ｖが、基準電圧ＶB −０．２ｍＶ未満であ
るときには、ＳＴＥＰ５４に進む。ＳＴＥＰ５４は、調
節停止手段３４による処理であり、通電量算出部３６に
より算出されたファンモータ１５への通電量の補正値β
（ファンモータ１５の回転数の調節量に対応）が、所定
の上限値を超えているとき、即ち、エアーフローセンサ
１６により検出された実際にバーナ２に供給される燃焼
用空気の流量が、大きく減少しているときに、ＳＴＥＰ
５５以降の比例弁制御手段３０による補正値αの変更処
理を禁止する。

【００６２】この調節停止手段３４の処理により、バー
ナ２への燃焼用空気の供給量が大きく減少し、それに伴
って空気比λも大幅に減少したときに、比例弁制御手段
３０により、空気比λに対応する熱電対１１の熱起電力
Ｖを、前記基準空気比λB に対応した基準電圧ＶB に一
致させるため、バーナ２への燃料ガスの供給量が減らさ
れ、バーナ２の燃焼量が急激に減少することを防ぐこと
ができる。そのため、給湯管６から出湯される湯の温度
が急に下がり、使用者に不快感を与えることを防止する
ことができる。

【００６３】ＳＴＥＰ５５は、変化率設定手段３３によ
る処理であり、通電量算出部３６により算出されたファ
ンモータ１５への通電量の補正値β（ファンモータ１５
の回転数の調節量に対応）の値に応じて、可変タイマＴ
3 の設定値が、図４のフローチャートに示した固定タイ
マＴ1 の設定値である１秒よりも長く、かつ、補正値β
の値が大きい程、長くなるように決定される。

【００６４】そして、この時点ではフラグＦ3 は０であ
るのでＳＴＥＰ５６からＳＴＥＰ５７に進み、ＳＴＥＰ
５７でフラグＦ3 に１を代入（セット）し、ＳＴＥＰ５
８でフラグＦ4 に０を代入（リセット）して、ＳＴＥＰ
５９で可変タイマＴ3 を起動する。

【００６５】ＳＴＥＰ６０で可変タイマＴ3 がタイムア
ップしたときは、ＳＴＥＰ６１に進んでフラグＦ3 に０
が代入され、ＳＴＥＰ６２で補正値算出部３９により補
正値αに０．１が加算される。これにより、通電量決定
部４１により決定される、比例制御弁１８への通電量が
増加し、比例制御弁１８の開度が大きくなる。

【００６６】ＳＴＥＰ６０で可変タイマＴ3 がタイムア
ップしていないときには、ＳＴＥＰ５３に分岐する。こ
のとき、フラグＦ3 は１（セット状態）であるので、Ｓ
ＴＥＰ５６でＳＴＥＰ６０に分岐し、ＳＴＥＰ５９での
タイマＴ3 の再起動が禁止される。

【００６７】このＳＴＥＰ５３〜ＳＴＥＰ６２の処理に
より、ＳＴＥＰ５３で熱電対１１の熱起電力Ｖが前記基
準電圧ＶB −０．２ｍＶ以上となるまで、ＳＴＥＰ６０
でタイマＴ3 がタイムアップする毎に、比例制御弁１８
への通電量が増加され、比例制御弁１８の開度が大きく
なる。

【００６８】また、ＳＴＥＰ７０で、熱電対１１の熱起
電力Ｖが前記基準電圧ＶB ＋０．２ｍＶを超えていたと
きには、ＳＴＥＰ７１に進む。ＳＴＥＰ７１は、調節停
止手段３４による処理であり、通電量算出部３６により
算出されたファンモータ１５への通電量の補正値β（フ
ァンモータ１５の回転数の調節量に対応）が所定の上限
値（この場合は負側）を超えているとき、即ち、エアー
フローセンサ１６により検出された実際にバーナ２に供
給される燃焼用空気の供給量が大きく増加しているとき
に、ＳＴＥＰ７２以降の比例弁制御手段による補正値α
の変更処理を禁止する。

【００６９】この調節停止手段３４の処理により、バー
ナ２への燃焼用空気の供給量が大きく増加し、それに伴
って空気比λも大幅に増加したときに、比例制御手段３
０により、空気比λを前記基準空気比λB に一致させる
ため、バーナ２への燃料ガスの供給量が増やされ、バー
ナ２の燃焼量が急激に増加することを防ぐことができ
る。そのため、給湯管６から出湯される湯の温度が急激
に上がり、使用者に不快感を与えることを防止すること
ができる。

【００７０】ＳＴＥＰ７２は、変化率設定手段３３によ
る処理であり、通電量算出部３６により算出されたファ
ンモータ１５への通電量の補正値β（ファンモータ１５
の回転数の調節量に対応）に応じて、可変タイマＴ4 の
設定値が、図４のフローチャートに示した固定タイマＴ
2 の設定値である１秒よりも長く、かつ、補正値βの値
（絶対値）が大きい程、長くなるように決定される。

【００７１】そして、この時点ではフラグＦ4 は０であ
るのでＳＴＥＰ７３からＳＴＥＰ７４に進み、ＳＴＥＰ
７４でフラグＦ4 に１を代入（セット）し、ＳＴＥＰ７
５でフラグＦ3 に０を代入（リセット）して、ＳＴＥＰ
７６で可変タイマＴ4 を起動する。

【００７２】ＳＴＥＰ７７で可変タイマＴ4 がタイムア
ップしたときは、ＳＴＥＰ７８に進んでフラグＦ4 に０
が代入され、ＳＴＥＰ７９で補正値算出部３９により補
正値αから０．１が減算される。これにより、通電量決
定部４１により決定される、比例制御弁１８への通電量
が減少し、比例制御弁１８の開度が小さくなる。

【００７３】ＳＴＥＰ７７で可変タイマＴ4 がタイムア
ップしていないときには、ＳＴＥＰ５３に分岐する。こ
のとき、フラグＦ4 は１（セット状態）であるので、Ｓ
ＴＥＰ７３でＳＴＥＰ７７に分岐し、ＳＴＥＰ７６での
可変タイマＴ4 の再起動が禁止される。

【００７４】このＳＴＥＰ５３，ＳＴＥＰ７０〜ＳＴＥ
Ｐ７９の処理により、ＳＴＥＰ７０で熱電対１１の熱起
電力Ｖが前記基準電圧ＶB ＋０．２ｍＶ以下となるま
で、ＳＴＥＰ７７で可変タイマＴ4 がタイムアップする
毎に、比例制御弁１８への通電量が減少される。

【００７５】以上説明した比例弁制御手段３０の動作に
より、熱電対１１の熱起電力Ｖを前記基準空気比λB に
対応した前記基準電圧ＶB に保って、バーナ２を燃焼さ
せることができる。

【００７６】ここで、図４のフローチャートに示した固
定タイマＴ1 、Ｔ2 の設定値は１秒に固定されているた
め、ファンモータ１５への通電量の補正値βを増加或い
は減少させるときの、該通電量（ファンモータ１５の回
転速度に対応）の変化率（第１変化率）は一定となる。

【００７７】そのため、ＳＴＥＰ５５で、変化率設定手
段３３により、可変タイマＴ3 の設定値を、固定タイマ
Ｔ1 の設定値（１秒）よりも長い時間に設定すること
で、比例制御手段３０により、比例制御弁１８への通電
量（比例制御弁１８の開度に対応）の補正値αを増加さ
せるときの、該通電量の変化率（第２変化率）を前記第
１変化率よりも小さくすることができる。

【００７８】即ち、送風制御手段３２によるファンモー
タ１５の回転速度の制御動作を、比例弁制御手段３０に
よる比例制御弁１８の開度の制御動作よりも先行させる
ことができる。

【００７９】また、ＳＴＥＰ５５で、可変タイマＴ3 の
設定値を通電量算出部３６により算出されたファンモー
タ１５への通電量の補正値βが大きい程、長い時間に設
定することで、ファンモータ１５への電流供給量が増加
し、バーナ２に供給される燃焼用空気の量が回復するの
に従って、比例制御弁１８の開度を調節することができ
る。そのため、比例制御弁１８の開度の補正量を減らす
ことができ、バーナ２の燃焼量が大幅に減少することを
防止することができる。

【００８０】尚、ＳＴＥＰ７２でも、ＳＴＥＰ５５と同
様、可変タイマＴ4 の設定値を固定タイマＴ2 の設定値
（１秒）よりも長い時間に設定することで、送風制御手
段３２によるファンモータ１５の回転速度の制御動作
を、比例弁制御手段３０による比例制御弁１８の開度の
制御動作よりも先行させることができる。

【００８１】また、ＳＴＥＰ７２で、可変タイマＴ4 の
設定値を通電量算出部３６により算出されたファンモー
タ１５への通電量の補正値βが大きい程、長い時間に設
定することで、ファンモータ１５への電流供給量が減少
し、バーナ２に供給される燃焼用空気の量が減少するの
に従って、比例制御弁１８の開度を調節することができ
る。そのため、比例制御弁１８の開度の補正量を減らす
ことができ、バーナ２の燃焼量が大幅に増加することを
防止することができる。

【００８２】次に、本発明の第２の実施形態について、
図６、図７を参照して説明する。図６は、本第２の実施
形態の燃焼装置である給湯器、図７は図６に示した給湯
器に備えたコントローラ８の制御ブロック図である。

【００８３】図６に示した本第２の実施形態の給湯器
は、図２に示した前記第１の実施形態の給湯器と、バー
ナ２への燃焼用空気の供給量の検出方法、及び、ファン
モータ１５の回転速度の制御方法が異なる。

【００８４】図６を参照して、本第２の実施形態の給湯
器は、前記第１の実施形態の給湯器の導入路１２に設け
られていたエアーフローセンサ１６を有さず、ファンモ
ータ１５の回転速度を検出する回転速度検出手段２４
と、ファンモータ１５への通電量を検出する電流検出手
段２５とを備える。

【００８５】吸気口１３の閉塞等により、バーナ２への
燃焼用空気の供給量が減少すると、ファン１４を所定の
回転数で回転させるために必要な、ファンモータ１５へ
の通電量が減少する。即ち、ファン１４の回転速度（＝
ファンモータ１５の回転速度）に対するファンモータ１
５への通電量が、バーナ２への燃焼用空気の増減に応じ
て増減する。

【００８６】図７に示したように、本第２の実施形態の
コントローラ８に備えられた空気量検出手段７０は、こ
のファン１４の回転速度とファンモータ１５への通電量
との関係から、バーナ２に実際に供給される燃焼用空気
の量を検出する。

【００８７】図７を参照して、本第２の実施形態のコン
トローラ８は、送風制御手段３２の構成のみが前記第１
の実施形態と異なる。本第２の実施形態の送風制御手段
３２は、目標空気量算出部３５，目標回転数算出部７
１，通電量算出部３６，電流検出手段２５，及び空気量
検出手段７０からなる。

【００８８】目標空気量算出部３５は、前記第１の実施
形態と同様、目標燃焼量算出部３１により算出された目
標燃焼量に応じて、バーナ２に供給する燃焼用空気の目
標値である、目標空気量を算出する。目標回転数算出部
７１は、前記目標空気量と、空気量検出手段７０により
検出された実際にバーナ２に供給される燃焼用空気量と
を比較し、両者を一致させるのに必要なファンモータ１
５の目標回転速度を算出する。

【００８９】通電量算出部３６は、前記目標回転速度
と、回転速度検出手段２４により検出される実際のファ
ンモータ１５の回転速度とが一致するようにファンモー
タ１５への通電量を調節する。これにより、前記第１の
実施形態と同様、目標空気量算出部３５で算出された目
標空気量が、バーナ２に供給されるように、ファンモー
タ１５への通電量が調節される。

【００９０】尚、比例弁制御手段３０の構成、及び動作
は前記第１の実施形態と同様である。

【００９１】また、本第１、第２の実施形態では、燃焼
装置として給湯器を例に説明したが、他の燃焼機器、例
えばガスファンヒータについても本発明の適用が可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】空気比と熱電対の熱起電力との相関グラフ。

【図２】本発明の第１の実施形態の燃焼装置である給湯
器の構成図。

【図３】図２の給湯器に備えたコントローラの制御ブロ
ック図。

【図４】図３のコントローラの動作フローチャート。

【図５】図３のコントローラの動作フローチャート。

【図６】本発明の第２の実施形態の燃焼装置である給湯
器の構成図。

【図７】図６の給湯器に備えたコントローラの制御ブロ
ック図。

【符号の説明】

１…給湯器本体、２…バーナ、３…燃焼室、４…熱交換
器、５…ガス供給管、６…給湯管、７…送風機、８…コ
ントローラ、９…操作器、１０…点火電極、１１…熱電
対、１２…導入路、１３…吸気口、１４…ファン、１５
…ファンモータ、１６…エアーフローセンサ、１７…主
電磁弁、１８…比例制御弁、１９…流量センサ、２０…
入水温センサ、２１…出湯温センサ、２２…温度設定ス
イッチ、２３…表示器、２４…回転速度センサ、２５…
電流検出手段、３０…比例弁制御手段、３１…目標燃焼
量算出部、３２…送風制御手段、３３…変化率設定手
段、３４…調節停止手段、３５…目標空気量算出部、３
６…通電量算出部、３７…基準電圧算出手段、３８…比
較部、３９…補正値算出部、４０…基本通電量算出部、
４１…通電量決定部、７０…空気量検出手段、７１…目
標回転速度算出部

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バーナと、該バーナへの燃料ガスの供給量
   を調節する比例制御弁と、該バーナへの燃焼用空気の供
   給量を調節する送風機と、該バーナに供給される燃焼用
   空気の流量を検出する空気量検出手段と、 前記空気量検出手段により検出される燃焼用空気の流量
   が、所定の基準流量と一致するように、前記送風機の回
   転速度を調節する送風制御手段と、 前記バーナに臨んで設置され、前記送風機により該バー
   ナに供給される実際の空気量と該バーナの燃焼に必要な
   空気量との比である空気比に応じた熱起電力を発生する
   熱電対と、 該熱電対の熱起電力が所定の基準空気比に対応した基準
   電圧と一致するように、前記比例制御弁の開度を、前記
   送風制御手段により前記送風機の回転速度を調節すると
   きの該回転速度の変化率である第１変化率よりも小さい
   第２変化率で調節する比例弁制御手段とを備えたことを
   特徴とする燃焼装置。
2. 【請求項２】前記送風機の送風量を前記基準流量に一致
   させるのに必要な、前記送風制御手段による前記送風機
   の回転速度の調節量が大きいほど、前記第２変化率を小
   さく設定する変化率設定手段を設けたことを特徴とする
   請求項１記載の燃焼装置。
3. 【請求項３】前記送風機の送風量を前記基準流量に一致
   させるのに必要な、前記送風制御手段による前記送風機
   の回転速度の調節量が所定の上限値以上であるときは、
   前記比例弁制御手段による、前記比例制御弁の開度の調
   節を停止する調節停止手段を設けたことを特徴とする請
   求項１又は２記載の燃焼装置。
4. 【請求項４】前記空気量検出手段は、エアーフローセン
   サであることを特徴とする請求項１から３のうち何れか
   １項記載の燃焼装置。
5. 【請求項５】前記空気量検出手段は、前記送風機の回転
   速度を検出する回転速度検出手段と、前記送風機への通
   電量を検出する電流検出手段とからなり、前記送風機の
   回転速度と前記送風機への通電量との関係から、前記バ
   ーナに供給される燃焼用空気の流量を検出することを特
   徴とする請求項１から３のうち何れか１項記載の燃焼装
   置。