JP4077370B2

JP4077370B2 - 燃焼装置の給排気検出方法、燃焼制御方法及び燃焼制御装置

Info

Publication number: JP4077370B2
Application number: JP2003168304A
Authority: JP
Inventors: 了士山下; 照之望月; 勝望月; 融望月; 克巳内藤
Original assignee: Takagi Industrial Co Ltd
Current assignee: Takagi Industrial Co Ltd
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2003-06-12
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2023-06-12
Also published as: JP2005003292A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バーナに燃料とともに燃焼用空気を供給して燃料を燃焼させる燃焼装置に関し、適正な燃焼を実現するために用いられる給排気検出方法、燃焼制御方法及び燃焼制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃焼装置に設置されて燃焼用空気を取り込むファンモータに対する埃、塵が蓄積すると、燃焼に必要な燃焼用空気の供給が損なわれ、燃焼が妨げられる。熱交換器に燃焼生成物が蓄積すると燃焼が妨げられ、給排気通路が燃焼生成物で閉塞された場合にも、燃焼が妨げられる。このような不適正燃焼時には、燃焼用空気を取り込むファンモータに加わる負荷により駆動電流値が変化するので、これを不適正燃焼の検知手段として利用し、その変動値から燃焼用空気の取込み状態、即ち、閉塞状態を検出することが可能である。
【０００３】
また、バーナ炎口付近に熱電対を設置して燃焼温度の上昇を検出し、排気通路ＣＯセンサを設置して一酸化炭素を検出し、これらの検出値に応じてファン回転数を増加させ、空気供給量を適正化する方法もある。
【０００４】
このような従来の技術はセンサや検出回路が必要であるとともに、これらのセンサの位置設定のため、給湯装置の小型化を妨げる原因になっている。このような燃焼技術に関し、次のような先行特許文献が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２３８７５９号公報
【０００６】
この特許文献１には、燃焼装置のファンモータ制御において、流路抵抗の増加による燃焼性の悪化を防止し得る構成として、燃焼装置の燃焼量に応じて送風用ファンのファンモータ回転数を制御するとともに、この制御されたファンモータの回転数をさらに送風流路の流路抵抗に応じて補正するファンモータ制御方法において、ファンモータの回転数が予め設定された所定回転数を超える場合に、回転数の補正量を当初の補正量より大きく補正することが開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ファンモータに直流電圧駆動のブラシレスモータ等を使用した場合、自己発熱を生じ、外気温によって回転数が大きく変動し、燃焼用空気の供給量が変化する。また、ファンモータの駆動電源に商用電源を整流して得た直流電源を用いた場合、商用電源の変動が直流電圧のレベルを変化させ、これが回転数変動の原因になる。このような回転数の変動原因が存在している場合、モータの駆動電流の変動情報を利用したとき、その変化が閉塞によるものか、外気温による変動によるものか等、見極めに相当な誤差を伴い、閉塞時、燃料供給量にも影響を受ける。このような課題については、特許文献１に開示されておらず、特許文献１に開示の技術によって解決できるものではない。
【０００８】
そこで、本発明は、燃焼装置に関し、ファンモータの回転数により給排気通路の閉塞状態を高精度に検出できる燃焼装置の給排気検出方法を提供することを第１の目的とする。
【０００９】
また、本発明の第２の目的は、このような給排気検出方法を用いた燃焼制御方法及び燃焼制御装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の目的を達成するため、本発明の燃焼装置の給排気検出方法は、バーナ８Ａ、８Ｂに燃料とともに燃焼用空気１３を供給して燃料を燃焼させる燃焼装置の給排気検出方法であって、前記燃焼用空気を供給するファンモータ１６が高速回転となる速度指示値と、前記ファンモータが低速回転となる速度指示値とを付与し、高速回転と低速回転との回転数の差を算出し、この差がその初期値に対して所定値以上変化したとき、給排気通路の異常として警告を発する構成としたものである。斯かる構成とすれば、ファンモータの高速回転数及び低速回転数と、その初期値との差が所定値以上に変化したとき、給排気通路の異常を警告により知ることができる。
【００１２】
第１の目的を達成するためには、本発明の給排気検出方法において、前記ファンモータを駆動する電源電圧の変動に応じて前記回転数を補正する構成としてもよい。
【００１３】
第１の目的を達成するためには、本発明の給排気検出方法において、外気温度に応じて前記回転数を補正する構成としてもよい。
【００１５】
第２の目的を達成するため、本発明の燃焼制御方法は、バーナに燃料とともに燃焼用空気を供給して燃料を燃焼させる燃焼制御方法であって、前記燃焼用空気を供給するファンモータが高速回転となる速度指示値と、前記ファンモータが低速回転となる速度指示値とを付与し、高速回転と低速回転との回転数の差を算出し、この差がその初期値に対して所定値以上変化したとき、その変化に応じて前記ファンモータの回転数の調整をする構成である。
【００１６】
第２の目的を達成するためには、本発明の燃焼制御方法において、前記ファンモータの回転数の調整に代え、前記バーナに対する燃料供給量を調整する構成としてもよい。
【００１７】
第２の目的を達成するためには、本発明の燃焼制御方法において、商用電源の電圧変動が所定量を超えたとき、前記ファンモータの回転数の調整を解除する構成としてもよい。
【００１９】
第２の目的を達成するため、本発明の燃焼制御装置は、バーナに燃料とともに燃焼用空気を供給して燃料を燃焼させる燃焼制御装置であって、前記バーナへ燃料を供給する燃料供給手段と、この燃料供給手段による燃料供給量に応じて前記バーナへ燃焼用空気を供給する空気供給手段と、前記燃焼用空気を供給するファンモータが高速回転となる速度指示値と、前記ファンモータが低速回転となる速度指示値とを付与し、高速回転と低速回転との回転数の差を算出し、この差がその初期値に対して所定値以上変化したとき、その変化に応じて前記ファンモータの回転数の調整をする制御手段とを備えた構成である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、図１を参照して説明する。図１は、実施形態に係る給湯装置の概要を示している。
【００２１】
給湯装置２には燃焼を行う本体部４が設けられ、この本体部４にはファン６、第１及び第２のバーナ８Ａ、８Ｂ、熱交換器１０が設置されている。ファン６は、例えば、シロッコファンで構成され、本体部４の下面部に設置されたファンケース１４に設置されている。ファン６には、駆動源としてファンケース１４の外部に設置されたファンモータ１６が取り付けられ、ファンモータ１６は、例えば、ブラシレスモータで構成され、直流電源を駆動源としている。このファン６の回転により、ファンケース１４の吸気口１２から取り込まれた燃焼用空気１３は本体部４のバーナ８Ａ、８Ｂへ供給される。ファンモータ１６には回転数センサとしてホール素子１７が設置されている。
【００２２】
段階的に燃焼量を切り換えるため、第１及び第２のバーナ８Ａ、８Ｂで構成され、燃料と燃焼用空気を導入させるため、個別に導入口１８Ａ、１８Ｂが設けられている。熱交換器１０とバーナ８Ａ、８Ｂの間に設けられた燃焼室２０には、火炎を検出するフレームロッド２２、点火器２４が設置され、点火器２４にはイグナイタ２６が接続されている。熱交換器１０の上部には燃焼排気２５を外部へ排出させるための排気口２８が形成されている。
【００２３】
燃料ガスＧを供給する燃料管３０には燃料管３２、３４が分岐され、各バーナ８Ａ、８Ｂの導入口１８Ａ、１８Ｂに燃料が導かれる。燃料管３０にはバーナ８Ａ、８Ｂへの燃料の供給、又はその停止を行うための燃料元弁３６、バーナ８Ａ、８Ｂへの燃料ガスＧの供給量を調整するための比例弁３８、燃料管３４にはバーナ８Ｂへの燃料供給、又はその停止を行うための能力切換弁４０が設けられている。
【００２４】
熱交換器１０は、給水管４２から上水Ｗの供給を受け、熱交換器１０によって加熱された上水、即ち、温水を給湯管４４から出湯させる。給水管４２には上水温度を検出するための給水温センサ４６、給水量を計測するための水量センサ４８が設けられている。また、給湯管４４には出湯量を規制するための水量制御弁５０、給湯温度を計測するための出湯温センサ５２が設けられている。また、給湯装置２には外部空気を機内へ導入させるための空気口５４が設けられている。また、給湯時の燃焼制御を司る手段として制御装置１００が設置され、この制御装置１００には有線又は無線等の伝送媒体を介してリモコン装置２００が接続されている。
【００２５】
次に、制御装置１００及びリモコン装置２００について、図２及び図３を参照して説明する。図２は制御装置１００の概要を示すブロック図、図３はリモコン装置２００の概要を示すブロック図である。
【００２６】
制御装置１００において、制御演算部１０２には、制御指令、各種演算を行うＣＰＵ１０４、各種データを一時記憶させるためのＲＡＭ１０６、制御プログラム、制御基準データを格納したＲＯＭ１０８、Ａ／Ｄ変換器１１０、各種パルスデータのパルス長の計測、パルス数のカウント、制御パルスの生成を司るタイマイベントカウンタ１１２、各種入出力データの入出力のための入出力ポート１１４が設けられている。また、タイマイベントカウンタ１１２にはファンモータ１６への指令回転数信号をＰＷＭ信号として出力するためのＰＷＭ出力回路１１６が設けられている。
【００２７】
Ａ／Ｄ変換器１１０には、温度検出回路１２０、１２２、ＡＣ電源変動検出回路１２４が接続され、タイマイベントカウンタ１１２にはパルス波形成形器１２６、パルス検出回路１２８が接続され、ＰＷＭ出力回路１１６にはファン駆動回路１３０が接続され、入出力ポート１１４には制御動作中に取り込んだ各種データを記憶し、停電等から防護保持するためのＥＥＰＲＯＭ１３２、水量制御弁駆動回路１３４、イグナイタ駆動回路１３６、元弁駆動回路１３８、能力切換弁駆動回路１４０、比例弁駆動回路１４２、炎検出回路１４３、給排気通路閉塞検出許可禁止回路１４４、給排気通路閉塞リセット回路１４６、ＬＥＤ駆動回路１４８、変調器１５０、復調器１５２が接続されている。給排気通路閉塞リセット回路１４６にはリセット用端子１５４が設けられ、このリセット用端子１５４をショートすることにより給排気通路の閉塞を検出して実行されるファン回転数の補正動作、最大燃焼量の減少や警報等を解除することができる。また、ＬＥＤ駆動回路１４８にはＬＥＤ１５６が接続され、ＬＥＤ１５６を点滅させることによって警報を告知することができる。
【００２８】
変調器１５０には送信回路１５８が、復調器１５２には受信回路１６０が接続され、送信回路１５８、受信回路１６０はリモコン装置２００に接続されている。また、温度検出回路１２０には給水温センサ４６、温度検出回路１２２には出湯温センサ５２、ＡＣ電源変動検出回路１２４にはＡＣ電源１６２、パルス波形成形器１２６には水量センサ４８、パルス検出回路１２８にはホール素子１７、ファン駆動回路１３０にはファンモータ１６、水量制御弁駆動回路１３４には水量制御弁５０、イグナイタ駆動回路１３６にはイグナイタ２６、元弁駆動回路１３８には燃料元弁３６、能力切換弁駆動回路１４０には能力切換弁４０、比例弁駆動回路１４２には比例弁３８、炎検出回路１４３にはフレームロッド２２が接続されている。
【００２９】
次に、図３に示すように、リモコン装置２００には制御演算部２０２が設けられ、制御演算部２０２にはＣＰＵ２０４、ＲＯＭ２０６、ＲＡＭ２０８、入出力ポート２１０、２１２が設けられている。入出力ポート２１０には復調器２１４、変調器２１６が接続され、それぞれに受信回路２１８、送信回路２２０が接続されている。受信回路２１８、送信回路２２０は制御装置１００側の送信回路１５８、受信回路１６０と有線、無線等で連係している。入出力ポート２１２には検出回路２２２が設けられ、給湯温度を設定するための温度調節スイッチ２２４、運転指令を与えるための運転スイッチ２２６、各種操作スイッチが接続されている。また、入出力ポート２１２には駆動回路２２８が接続され、駆動回路２２８にはＬＥＤ、液晶、ブラウン管、蛍光表示管等の表示器２３０が接続されている。
【００３０】
以上の構成において、給湯装置２の動作を説明すると、リモコン装置２００の運転スイッチ２２６を入力して運転状態とし、台所等の蛇口を開栓することにより給水管４２に上水Ｗが流入する。水量センサ４８が流水を検出すると、ファンモータ１６が駆動し、燃料元弁３６、比例弁３８及び能力切換弁４０を開き、イグナイタ２６を動作させてバーナ８Ａ、８Ｂの燃焼を開始する。フレームロッド２２が燃焼火炎を検出すると、イグナイタ２６の動作を停止する。次に、給水温センサ４６の検出水温と水量センサ４８の検出流量と出湯温センサ５２の検出水温、リモコン装置２００に入力された設定温度より燃料供給量を演算し、比例弁３８の開度を調整する。ファンモータ１６は比例弁３８に指令するガスＧの供給量、即ち、燃焼量に比例して回転数が変更され、制御される。各種水温、設定温度、流量から出湯可能な最大燃焼量を演算し、給湯流量が最大燃焼量を上回るときには水量制御弁５０を動作させて出湯水量を規制する。水量制御弁５０により水量を規制することにより自由に最大燃焼量を規制することができる。水量センサ４８が流水停止による蛇口の閉栓を検出すると、燃料元弁３６、比例弁３８及び能力切換弁４０を閉じて燃焼を停止し、フレームロッド２２より消火を確認すると所定時間ファン６によって燃焼室２０内のガスを外部へ排出するポストパージ運転を行い、給湯動作を終了する。
【００３１】
ところで、ファンモータ１６を駆動するためにＣＰＵ１０４からＰＷＭ出力が発せられる。このＰＷＭ出力はパルス出力で、このパルスのデューティ（ＯＮ／ＯＦＦ時間の比率）を変えることで回転数を制御する。ファン駆動回路１３０はＣＰＵ１０４の出力パルスを電圧に変換してファンモータ１６を駆動する。ファンモータ１６の回転信号はパルス検出回路１２８からＣＰＵ１０４に取り込まれ、ＣＰＵ１０４では、タイマイベントカウンタ機能により、パルス長を検出し、回転数検出を行う。ＡＣ電源変動検出回路１２４は、ＡＣ電源が例えば、１Ｖ変化すると、約２０ｍＶ変化するように設定されている。例えば、２０ｍＶはＡ／Ｄ変換器１１０で検出できる最小単位である。ＡＣ電源変動検出回路１２４は、ＡＣ電源１６２の変動を検出する手段である。この回路により、ＡＣ電圧によるＦＭ駆動回路の電圧と回転数の関係が検出される。
【００３２】
また、簡易自己診断機能である、給排気通路閉塞検出は、例えば、１日（２４時間）に１回、ポストパージ中に行う。電源投入の投入回数、即ち、所定回数Ｎとして例えば、８回（１日１回とすれば８日間）は基準確定を行うために回転数制御を行う。基準値の取込み後は、固定出力でファン６の回転数変化を監視し、機器の閉塞、即ち、給排気通路の閉塞を検出する。また、この制御を行うか行わないかは基板上のジャンパー有り無しで決まる。警告発生後のリセットは、リセット用端子１５４をショートすることにより、初期化する。この初期化完了で表示素子であるＬＥＤ１５６を点灯させる。燃焼中に初期化した場合は消灯とする。なお、簡易自己診断機能の給排気通路閉塞検出は、記述のように、２４時間に１回の検出を行い、使用した日の合計日数を計数し、８日間又は９日間のデータを取る。この場合、２４時間を経て、検出が終了すると、そのデータがクリアされ、０になる。
【００３３】
また、基準確定方法について、回転数制御はＰＷＭ出力のデューティを変えることにより行う。ポストパージで例えば、２０００回転に制御しているとき、出力しているＰＷＭの値をＲＡＭ１０６に保存する。例えば、８回分の取込み、大小２つずつ除き、４つのデータを平均して基準とし、その平均データからなる基準値をＥＥＰＲＯＭ１３２に記憶する。同様に、高速回転数例えば、５０００回転にするためのＰＷＭの値とＡＣ電源１６２のデータを記憶する。電源電圧が所定値として例えば、１０Ｖ変動した場合にはデータの取込みを停止する。なお、８日間を設定しているのは、適当な検出期間であるとともに、８回を設定しているのは、ディジタル値を構成するビット数により平均値計算の容易化のためである。
【００３４】
基準確定後の制御方法について、基準確定後は、簡易自己診断中に低速回転として例えば、２０００回転の基準値、高速回転として例えば、５０００回転の基準値を出力し、回転数の変化を監視する。給排気通路の閉塞がなければ、ファンモータ１６の回転数の差は例えば、３０００回転になるが、その閉塞が進むと、回転数の差が大きくなる。そこで、その差が所定値例えば、３１５０回転を超えると、次回の燃焼時にファンモータ１６の回転数を所定数だけ上昇例えば、３％アップさせる。同様に、所定回転数例えば、３２００回転を超えると、さらに回転数を所定数だけ上昇例えば、６％のアップとする。そして、所定回転数例えば、３３００回転を超えると、警告を出し、燃焼号数ダウンを行う。この場合、ＡＣ電源又は電源電圧が基準から所定値例えば、５Ｖずれた場合は、今回のデータは無視し、異常制御を回避する。
【００３５】
次に、このような燃焼動作における、燃焼状態からポストパージ運転へ移行する際の動作について、図４を参照して説明する。図４は、燃焼状態からポストパージ運転へ移行するときの動作タイミングを示す図である。
【００３６】
燃焼が終了した後、時間ｔ１でポストパージ運転を実行するが、このポストパージ中の時間ｔ２の間にファンモータ１６へ２０００回転のＰＷＭ信号よりなる指示信号を送出し、続いて所定時間例えば、時間ｔ３で５０００回転の指示信号を送出し、それぞれの回転数を計測することにより給排気通路の閉塞状態を検出し、次回の給湯動作時にファン回転数を補正して適正な燃焼用空気１３をバーナ８Ａ、８Ｂへ供給するものである。給排気通路の閉塞とは、ファン６に埃、塵が蓄積することによる空気供給量の減少、又は燃焼生成物が熱交換器１０に蓄積して空気流通が阻害されることである。給排気通路の閉塞が進むと、ファン回転数が指令回転数より増加していく。そこで、所定回転として低速回転数例えば、２０００回転、高速回転数例えば、５０００回転に回転数を調整し、そのときの駆動電圧、即ち、回転指示値として記憶し、以後、２０００回転の指示信号を送出したときのファン回転数と５０００回転の指示信号を送出したときのファン回転数との偏差を求め、この偏差と５０００回転と２０００回転との基準回転数偏差の差分回転数を求め、この差分に応じて、次回の燃焼時にファン回転数を補正する。また、ファン回転数が限界まで上昇したとき、又は閉塞率が極めて高くなるときには水量制御弁５０を動作させて通過水量を規制して最大燃焼量を減少、規制させて、一酸化炭素等の有害ガスの生成量を大幅に減少させるものである。また、所定の燃焼量以上にガスＧがバーナ８Ａ、８Ｂへ供給されないように比例弁３８の開度を規制する。
【００３７】
次に、ファンモータ１６の回転数検出による閉塞度合の検出、閉塞率に伴う回転数の増加、外気温等の変化に伴うファン回転数の変化について、図５、図６及び図７を参照して説明する。図５は本発明の燃焼装置のファンモータの回転数検出による閉塞度合の検出を説明する図、図６は閉塞率に伴う回転数の増加を示す図、図７は外気温等の変化に伴うファン回転数の変化を示す図である。
【００３８】
図６に示すように、２０００回転等の比較的低回転時には給排気通路の閉塞の進行によってもファン回転数はあまり変動しない。ところが、５０００回転等の高回転領域になると閉塞の進行によりファン回転数の増加率が高くなる傾向がある。そこで、図５に示すように、低回転領域の回転数を基準として高回転領域での回転数との偏差を求め、基準回転数の偏差との差分を求めることにより、ファン回転数の閉塞度合が検出できる。また、図７に示すように、温度変化によって、ファン回転数は増減するが、低回転領域と高回転領域では増減の割合が比例して変化するため、低温時の回転数偏差と高温時の回転数偏差がほぼ等しい傾向がある。即ち、低回転領域における指示信号と高回転領域での指示信号を送出して偏差を求め、基準回転数偏差との差分を求めることにより温度変動による誤差を排除して閉塞の度合、即ち、閉塞による回転数の上昇が検出される。
【００３９】
ところで、図５において、ａは、閉塞が進行し温度の影響の無いときの理想的な回転数変化を表している。２０００回転のＰＷＭ指示信号を送出して検出された回転数は２０００回転より若干高い値となる。そして、５０００回転の指示信号を送出したときの回転数は５０００回転より大きく上昇した値として現れる。この回転数の偏差△Ｒ１と２０００回転と５０００回転の偏差△Ｒ０との差分が大きいほど閉塞が進んでいると判断することができる。図５のｂは、外気温が低いときの回転数の推移を示し、図５のｃは、外気温が高いときの回転数の推移を示している。これらの回転数の偏差△Ｒ２と△Ｒ３と理想的な回転数偏差である△Ｒ１とはほぼ等しい値となる。即ち、低回転領域と高回転領域との偏差を求めることにより、外気温等の温度変化による誤差を打ち消して純粋に閉塞の度合を検出できる。
【００４０】
次に、燃焼制御動作について、図８〜図１２を参照して説明する。図８は簡易自己診断処理、図９及び図１０はデータ取込み処理、図１１及び図１２は燃焼に伴うファンモータの回転制御を示すフローチャートである。
【００４１】
図８において、ステップＳ１からステップＳ３のルーチンは、給排気通路閉塞検出許可禁止回路１４４が動作状態により給排気通路の閉塞検出をキャンセルして通常のポストパージ動作を実行させるルーチンである。ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ９のルーチンは、回転数データの取込みを実行して閉塞度合を検出し、ファンモータ１６の回転数の補正、最大燃焼量を減少させるルーチンである。ステップＳ１、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８のルーチンは、２４時間計測して、２４時間毎の最初の運転時に閉塞度合の検出、ファン回転数の補正を許可させるためのルーチンである。
【００４２】
また、図９及び図１０は、ステップＳ４のデータ取込み処理のルーチンの詳細を示している。ステップＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３〜Ｓ１９は、２０００回転、５０００回転時のＰＷＭ信号値の取込み、又は２０００回転、５０００回転のＰＷＭ信号送出時の回転数の取込みを行うルーチンである。ステップＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ２０〜Ｓ２４は、ＰＷＭ信号値、回転数値又はＡＣ電圧の確定記憶、電源変動時のデータ破棄を行うルーチンである。
【００４３】
図１１及び図１２は、ステップＳ９の簡易自己診断閉塞確認処理のルーチンを詳細に説明したものである。ステップＳ３０、Ｓ３１、Ｓ３２〜Ｓ３４は、給湯装置２の設置から８回に採取した２０００回転、５０００回転のＰＷＭ信号値を記憶、保持するルーチンである。ステップＳ３０、Ｓ３１、Ｓ３５〜Ｓ４３は、検出した回転数から閉塞度合に応じてファン回転数の補正、最大燃焼量の減少を行うルーチンである。
【００４４】
図８において、給湯装置２の燃焼が終了し、燃焼室２０内に残留するガスを外部へ排出するポストパージ動作を実行しているか否かを判定するとともに、給排気通路の閉塞のチェック、即ち、簡易自己診断を行うか否かを判定するルーチンである（ステップＳ１）。ポストパージ動作を実行しているときにはステップＳ２へ移行し、ポストパージが実行されていないときにはステップＳ５へ移行する。
【００４５】
ステップＳ２は、給排気通路閉塞検出許可禁止回路１４４から簡易自己診断が禁止されているか否かを判定するルーチンである。簡易自己診断が禁止されているときにはステップＳ３へ移行して通常のポストパージ動作を行い、ステップＳ１へ移行する。また、簡易自己診断が許可されているときにはステップＳ４へ移行する。ステップＳ４は、給湯装置２が設置されてから８回分について、２０００回転のＰＷＭ信号値と５０００回転のＰＷＭ信号値を取り込んで回転指示値として記憶し、９回以降は各回転指示値に対する回転数を検出し、取り込むルーチンであり、また、商用電源の電圧変動が大きいときには検出値を破棄するルーチンである。
【００４６】
ステップＳ５は簡易自己診断が完了しているか否かを判定するルーチンで、完了していなければ２４時間タイマを作動させてステップＳ７へ移行し、完了しているときにはステップＳ６へ移行して２４時間タイマのカウントをクリアさせる。ステップＳ７は２４時間が経過したか否かを判定するルーチンである。２４時間経過していないときにはステップＳ９へ移行し、２４時間経過しているときにはステップＳ８へ移行する。ステップＳ８では次回は簡易自己診断を行うフラグを立てる。即ち、簡易自己診断は、２４時間経過後の最初の給湯動作終了後のポストパージ時に実行される。
【００４７】
ステップＳ９は、回転指示値を送出して回転数を計測して偏差を求め、基準回転数の偏差との差分からファン回転数の補正値又は最大燃焼量の減少を実行させるルーチンである。
【００４８】
ステップＳ４の動作を図９及び図１０に示すフローチャートにより説明する。ステップＳ１０はＰＷＭ信号値、回転数の取込みが完了しているか否かを判定するルーチンである。取込み完了しているときには処理終了となり、取込みが未完了であればステップＳ１１へ移行する。
【００４９】
ステップＳ１１は２０００回転時のＰＷＭ信号値を計測又は回転指示値を送出したときの回転数を計測するか否かを判定するルーチンである。また、ステップＳ１２は５０００回転時のＰＷＭ信号値を計測又は回転指示値を送出したときの回転数を計測するか否かを判定するルーチンである。それぞれで取込みを行うときにはステップＳ１３へ移行し、取込みを行わないときにはステップＳ２０へ移行する。
【００５０】
ステップＳ１３では基準値として２０００回転時、５０００回転時のＰＷＭ信号、即ち、基準データの取込み完了か否かを判定する。取込みが完了していなければタイマイベントカウンタ１１２からファン回転数信号パルスを送出し、ＰＷＭ出力回路１１６からＰＷＭ信号を送出してファンモータ１６を回転制御する。ホール素子１７より回転数を検出し、２０００回転又は５０００回転に一致するようにＰＷＭ信号値を変化させ、ステップＳ１４へ移行する。ステップＳ１４は２０００回転、５０００回転に一致させるときに回転数が５０回転以内の誤差範囲に収束したか否かを判定するルーチンである。５０回転以内に収束できなければ回転指示値の取込みをキャンセルして動作を終了する。５０回転以内に収束されたときにはステップＳ１５へ移行する。なお、このときにＡＣ電源変動検出回路１２４から商用電源の電圧値を採取する。ステップＳ１３で基準取込みを完了しているときは、回転指示値をＰＷＭ出力回路１１６から送出してホール素子１７からのパルス信号をタイマイベントカウンタ１１２が受けて回転数を確認する。そしてＡＣ電源変動検出回路１２４より商用電源電圧を採取し、ステップＳ１５へ移行する。
【００５１】
ステップＳ１５は検出されたＰＷＭ信号値、回転数、ＡＣ電圧をＲＡＭ１０６の一次処理アドレスに格納して、それぞれの平均値を演算するルーチンである。ＲＡＭ１０６には各検出値がそれぞれ１０個まで採取されて一次処理アドレスに格納される。そして１０個のデータが揃うとＰＷＭ信号値、回転数、ＡＣ電圧値の平均値を求める。平均値は一次アドレスに格納された値の中から最大値と最小値を除く８つのデータをＲＡＭ１０６の平均処理アドレスへ転送して８つのデータ平均値を演算する。ステップＳ１６では平均処理が完了しているか否かを判定する。１０個まで採取されていなければ終了し、完了していればステップＳ１７に移行する。
【００５２】
ステップＳ１７では、現在２０００回転のＰＷＭ値又は回転数を取り込んでいるか否かを判定する。２０００回転データを取り込んでいるときにはステップＳ１８へ移行して演算された平均値をＲＡＭ１０６の待避アドレスへ転送する。また、５０００回転の取込み中のときにはステップＳ１９へ移行し、ＰＷＭ値、回転数の平均値、ＡＣ電圧の平均値、そして回転指示値を送出して検出された回転数の偏差、２０００回転と５０００回転の基準偏差をＲＡＭ１０６の待避アドレスへ転送する。
【００５３】
ステップＳ２０はＲＡＭ１０６の待避アドレスに２０００回転、５０００回転時の回転指示値であるＰＷＭ信号値、回転指示値を送出したときの回転数とその偏差、ＡＣ電圧値等の各種データが待避アドレスに格納されているか否かを判定するルーチンである。格納されているときにはステップＳ２１へ移行し、ＡＣ電圧の変動が無いか否かを判定する。ここでは各回転数の回転指示値を取り込むときに１０Ｖの変動が認められたとき、又は回転指示値を送出して回転数を検出するときに、検出記憶してあるＡＣ電圧の平均値と比較して±５Ｖの変動が有ったときには、ステップＳ２４へ移行して今回待避アドレスに記憶した各データを破棄して電圧変動による誤差を防止する。また、電圧変動が無いときにはステップＳ２２へ移行して全データをＲＡＭ１０６の確定アドレスへ転送し、ステップＳ２３でデータ取込み処理を完了する。
【００５４】
次に、ステップＳ９の動作を図１１及び図１２に示すフローチャートにより説明する。ステップＳ３０では給排気通路閉塞検出許可禁止回路１４４のジャンパー線が断線されて簡易自己診断閉塞確認が禁止されているか否かを判定する。許可されているときにはステップＳ３１へ移行する。ステップＳ３１では給湯装置２が住宅に設置され、電源投入から９回を過ぎているか否かを判定する。９回に到達していなければステップＳ３２へ移行し、９回に到達していればステップＳ３５へ移行する。
【００５５】
ステップＳ３２では確定アドレスに基準回転数である２０００回転、５０００回転のときの回転指示値、ＡＣ電圧の平均値、基準回転数の偏差の各８つのデータが格納されているか否かを判定する。格納されているときにはステップＳ３３へ移行し、各データから大小４つのデータを除き、残り４つのデータの平均値を回転指示値、ＡＣ電圧値、基準回転数の偏差として確定する。続いてステップＳ３４へ移行し、確定した各データをＥＥＰＲＯＭ１３２へ転送、記憶させて停電等から防護する。
【００５６】
ステップＳ３５では、回転指示値を送出したときのファンモータ１６の回転数の偏差と、基準回転数の偏差とを比較して差分回転数を求め、ステップＳ３６では、差分が３００回転あるか否かを判定する。３００回転以上の差分が確認されたときにはステップＳ３７へ移行し、３００回転未満の差分であればステップＳ３８へ移行する。
【００５７】
ステップＳ３７では３００回転以上の差分から給排気通路の閉塞が大きく進み、ファンモータ１６の回転数の増加によっても有害ガスの発生を抑制できないとして、次回の給湯動作時には最大２４号の燃焼能力を最大１０号まで規制する。また、ファンモータ１６の回転数も通常の回転数より６％上昇させる。号数とは給湯装置２の給湯加熱能力を表し、水量制御弁５０の開度を狭めて出湯量を減少させることにより燃焼能力を低下させることができる。また、比例弁３８の開度が１０号を超えないように規制する。このとき、ＬＥＤ１５６を点滅、又はリモコン装置２００の表示器２３０に給排気通路の閉塞と最大給湯能力が規制されたことを表す記号、数字、点滅等を表示して警報を発する。この警報に基づきファン６や熱交換器１０の交換、清掃を行い、リセット用端子１５４を短絡させてこれまでのファン回転数の補正、最大燃焼量の規制、警報を解除させる。
【００５８】
ステップＳ３６で差分が３００回転未満のときはステップＳ３８へ移行する。ステップＳ３８では、給湯装置２の給湯能力が最大１０号にダウンされているか否かを判定する。給湯能力がダウンされているときにはステップＳ３７のルーチンを実行し、給湯能力が規制されていないときには、ステップＳ３９にて差分が２００回転未満か否かを判定する。ステップＳ３９にて差分が２００回転以上、３００回転未満のときにはステップＳ４０へ移行して次回の給湯時にファンモータ１６の回転数を６％上昇させる動作を行わせる。また、ステップＳ３９にて差分が２００回転未満のときにはステップＳ４１へ移行する。
【００５９】
ステップＳ４１では差分が１５０回転未満か否かを判定する。差分が１５０回転以上２００回転未満であればステップＳ４２へ移行して次回の給湯動作時にファンモータ１６の回転数を３％上昇させる動作を行わせる。また、差分が１５０回転未満であるときには給排気通路の閉塞が進行していないものとして次回の給湯動作時はファンモータ１６の回転数の変更を行わない。
【００６０】
図１３は、商用電源の変動におけるファンモータ１６の回転特性を示す図である。図９に示すステップＳ２１、Ｓ２４にて説明したように、上記実施の形態ではＡＣ電源電圧の変動に応じて確定アドレスに記憶した各データを破棄させて誤差を排除してきた。しかしながら、工場出荷時に図１３に示すような商用電源の変動における回転数特性をＲＯＭ１０８やＥＥＰＲＯＭ１３２に格納しておけば、回転指示値を送出して回転数偏差を検出した後、この偏差と比較する基準偏差を読み出して使用することにより、商用電源の変動誤差を排除することができる。図１３に示すように、商用電源電圧がＡＣ１００Ｖのときには点ａでの基準回転数２０００回転と点ｃにおける基準回転数５０００回転との偏差を基準偏差として利用することができる。また、商用電源電圧がＡＣ９０Ｖまで低下したときには点ｂの回転数である１７５０回転と点ｄの回転数である４５５０回転との偏差を求め、求められた２８００回転を基準偏差値として比較することにより商用電源の変動誤差を排除することができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次の効果が得られる。
(1) 給排気通路の閉塞状態を高精度に検出でき、その警告を参照することにより、安全な燃焼を実現でき、適正燃焼に寄与することができる。
(2) 外気温、自己発熱や商用電源の電圧変動等の誤差を排除して給排気通路の閉塞状態を検出し、閉塞状態に応じてファン回転数の補正、燃焼能力の減少を行うので、燃焼用空気を適正値に維持して有害ガスの発生を防止し、また閉塞が進行したときには燃焼能力の減少により有害ガスの発生を低減でき、適正な燃焼状態を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る給湯装置の構成を示す図である。
【図２】給湯装置の制御装置を示すブロック図である。
【図３】給湯装置のリモコン装置示すブロック図である。
【図４】燃焼状態からポストパージ運転へ移行するときの動作タイミングを示す図である。
【図５】ファンモータの回転数検出による閉塞度合の検出を説明する図である。
【図６】閉塞率に伴う回転数の増加を示す図である。
【図７】外気温等の変化に伴うファン回転数の変化を示す図である。
【図８】制御動作を示すフローチャートである。
【図９】制御動作を示すフローチャートである。
【図１０】制御動作を示すフローチャートである。
【図１１】制御動作を示すフローチャートである。
【図１２】制御動作を示すフローチャートである。
【図１３】商用電源の変動におけるファンモータの回転特性を示す図である。
【符号の説明】
２給湯装置
４本体部
６ファン
８Ａ第１のバーナ
８Ｂ第２のバーナ
１０熱交換器
１６ファンモータ
１００制御装置

Claims

バーナに燃料とともに燃焼用空気を供給して燃料を燃焼させる燃焼装置の給排気検出方法であって、
前記燃焼用空気を供給するファンモータが高速回転となる速度指示値と、前記ファンモータが低速回転となる速度指示値とを付与し、高速回転と低速回転との回転数の差を算出し、この差がその初期値に対して所定値以上変化したとき、給排気通路の異常として警告を発することを特徴とする燃焼装置の給排気検出方法。
前記ファンモータを駆動する電源電圧の変動に応じて前記回転数を補正する請求項１記載の燃焼装置の給排気検出方法。
外気温度に応じて前記回転数を補正する請求項１記載の燃焼装置の給排気検出方法。
バーナに燃料とともに燃焼用空気を供給して燃料を燃焼させる燃焼制御方法であって、
前記燃焼用空気を供給するファンモータが高速回転となる速度指示値と、前記ファンモータが低速回転となる速度指示値とを付与し、高速回転と低速回転との回転数の差を算出し、この差がその初期値に対して所定値以上変化したとき、その変化に応じて前記ファンモータの回転数の調整をすることを特徴とする燃焼制御方法。
前記ファンモータの回転数の調整に代え、前記バーナに対する燃料供給量を調整することを特徴とする請求項４記載の燃焼制御方法。
商用電源の電圧変動が所定量を超えたとき、前記ファンモータの回転数の調整を解除することを特徴とする請求項４記載の燃焼制御方法。
バーナに燃料とともに燃焼用空気を供給して燃料を燃焼させる燃焼制御装置であって、
前記バーナへ燃料を供給する燃料供給手段と、
この燃料供給手段による燃料供給量に応じて前記バーナへ燃焼用空気を供給する空気供給手段と、
前記燃焼用空気を供給するファンモータが高速回転となる速度指示値と、前記ファンモータが低速回転となる速度指示値とを付与し、高速回転と低速回転との回転数の差を算出し、この差がその初期値に対して所定値以上変化したとき、その変化に応じて前記ファンモータの回転数の調整をする制御手段と、
を備えたことを特徴とする燃焼制御装置。