JPH09196364A

JPH09196364A - 燃焼装置

Info

Publication number: JPH09196364A
Application number: JP27425196A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Baba; 保彰馬場; Hiroshi Munemura; 浩宗村; Shigeo Yoshida; 重雄吉田; Toru Tsuruta; 透鶴田
Original assignee: NIPPON UPRO KK; Toto Ltd
Current assignee: NIPPON UPRO KK; Toto Ltd
Priority date: 1995-11-13
Filing date: 1996-09-25
Publication date: 1997-07-29

Abstract

(57)【要約】【課題】バーナの燃焼状態の正常／異常を検知する燃
焼装置において、異常燃焼の原因が把握でき、且つ、異
常燃焼の原因に対応した適切な処置を講ずることが可能
な燃焼装置を提供する。【解決手段】異常判定部１３は、燃焼状態監視部１１
からのフレーム（ＦＲ）電流検出値に基づき異常燃焼と
判定し、風量監視部１２からの空気量検出値が正常と判
定すると、酸欠による異常燃焼として燃焼停止部１５を
通じ直ちにバーナの燃焼を停止させる。そして、その旨
をユーザに警告する。一方、空気量不足による異常燃焼
と判定すると、空気量検出値が所定閾値より小さいか否
かをチェックする。この結果、大きければ、空気量不足
解消による正常燃焼への移行が可能であるので、ファン
駆動部３０を制御してバーナへの空気供給量を増加させ
る。また、閾値より小さければ、ファン回転数の上昇に
よる空気量不足解消を図るのが困難なため、バーナへの
ガス燃料の供給量を制限し、燃焼量が空気供給量に適合
するよう制御すると共に、その旨をユーザに報知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バーナの燃焼状態
を検知して異常燃焼と判定したとき、燃焼停止等の動作
を実行する燃焼装置の改良に関する。本明細書では、主
に浴槽への湯張りや水栓への給湯等を行なう給湯機に適
用される燃焼装置を例にとり説明する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガス燃料を用いる燃焼装置におい
て、火炎電流検出手段（フレームロッド等）により検出
されたバーナの火炎電流値が所定の閾値を超えると、異
常燃焼と判定して燃焼動作を停止させる装置が知られて
いる（特開昭５９−１４５４２２号公報参照）。また、
バーナに空気を供給するファンの駆動電流値については
電流検出回路で、ファンの回転数については回転数検出
器で、夫々検出してこれら検出値と所定の基準値との比
較結果に基づき、異常燃焼と判定したとき燃焼動作を停
止させる装置も知られている（特開平５−１９６２２９
号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、上述した異常
燃焼には、酸素欠乏（以下、「酸欠」という）による異
常燃焼と、バーナへの空気供給量不足による異常燃焼と
がある。

【０００４】酸欠による異常燃焼は、通常、バーナに供
給される混合気（ガス燃料と一次空気とから成る）中に
ＣＯ等を多量に含んだ排ガスが混入することにより生じ
るもので、その発生原因は、屋内設置仕様の屋内給排気
式、屋外給排気式、及び屋内給気屋外排気式等の各装置
や、屋外設置仕様の装置毎に異なっている。例えば、屋
内給排気式の装置では長時間使用が、屋内給気屋外排気
式の装置では排気筒の不良による室内への排ガスの混入
が、屋外給排気式の装置では給気筒への排ガスの混入
が、夫々酸欠による異常燃焼の発生原因となる。また、
屋外設置仕様の装置では給気への排ガスの混入が酸欠に
よる異常燃焼の発生原因となる。このような酸欠による
異常燃焼が生じた場合には、燃焼動作を直ちに停止させ
る必要がある。

【０００５】一方、空気供給量不足による異常燃焼は、
通常、バーナに空気を導入する空気導入部に設けられた
給気フィルタの目詰りや、熱交換器（バーナからの熱に
より流入する湯水を加熱する）の熱吸収用フィン、加熱
パイプ、排気口等への煤の付着に起因する排気の閉塞等
により生じるものである。この場合には、ファン回転数
を上げてバーナへの空気供給量を増加させ、燃焼動作を
継続することが可能である。

【０００６】しかし、上記特開昭５９−１４５４２２号
の装置では、単に検出した火炎電流値と、燃焼状態の正
常／異常を判定するための閾値との比較結果に基づき、
異常燃焼と判定したとき燃焼停止の制御が行われるだけ
であり、異常燃焼の原因を正確に把握することができな
い。また、上記特開平５−１９６２２９号の装置では、
ファン駆動電流値やファン回転数を検知して熱交換器に
対する煤の付着度合を判定するだけであって、燃焼状態
を検知するものではなかった。このように、上記いずれ
の装置においても、異常燃焼の原因を正確に把握するこ
とができなかった。

【０００７】従って本発明の目的は、バーナの燃焼状態
の正常／異常を検知する燃焼装置において、異常燃焼の
原因が把握でき、且つ、異常燃焼の原因に対応した適切
な処置を講ずることが可能な燃焼装置を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に従う燃焼装置
は、燃料と空気とをバーナに供給して燃焼させるもの
で、燃焼状態の異常及び異常原因を判定する判定手段
と、判定された異常原因に応じた処置を実行する処置実
行手段とを備える。

【０００９】本発明の好適な実施形態では、異常原因
は、バーナへの空気供給量不足、及びバーナに供給する
空気の酸素欠乏である。この実施形態の判定手段は、複
数の状態検出値から異常原因を判定するもので、これら
複数の状態検出値は、バーナの燃焼状態を検出する燃焼
状態検出手段からの検出値と、バーナへ供給される空気
量を検出する空気量検出手段からの検出値とを含んでい
る。

【００１０】上記構成によれば、燃焼状態検出手段及び
空気量検出手段からの検出値に基づき、燃焼状態の異常
及び異常原因を判定し、判定された異常原因に応じた処
置を実行することとしたので、酸欠、或いは、空気量不
足に応じた適切な処置が行なえる。

【００１１】また、この実施形態の燃焼状態検出手段
は、フレームロッドであり、空気量検出手段は、ファン
駆動電流検出回路である。判定手段は、フレームロッド
からのフレーム電流検出値が比較的大きな第１の閾値よ
り大きいとき、異常原因を空気量不足と判定し、第１の
閾値より小さい第２の閾値よりも更に小さいとき、異常
原因を酸素欠乏と判定する。この判定と、ファン駆動電
流検出回路からのファン駆動電流値とに基づき、異常及
び異常原因が統合的に判定される。これにより、フレー
ム電流検出値のみによって異常原因が空気量不足か、酸
素欠乏かを判定することができる。また、精度の良い燃
焼制御を行うことができる。

【００１２】また、この判定手段は、出力指令燃焼量と
実燃焼量とから熱効率値を求めると共に、この熱効率値
に基づき異常と判定したとき、この判定結果を上述した
統合的な判定結果に優先させる。これにより、フレーム
ロッドやファン駆動電流検出回路が故障しても、異常燃
焼を確実に検出することができる。

【００１３】また、この実施形態の処置実行手段は、燃
料と空気の供給量を制御する制御機能を備えており、判
定手段は、空気量が正常で、且つ、燃焼状態が異常と検
出されたとき、燃焼を停止させるよう、処置実行手段に
通知する。この構成によれば、酸欠状態のときに直ちに
燃焼を停止することができるために燃焼装置の安全性を
より一層向上させることができる。

【００１４】空気量が異常で、且つ、燃焼状態が異常の
ときには、判定手段は、燃焼状態が正常に戻る方向に燃
料又は空気の供給量を制御するよう、処置実行手段に通
知する。例えば、異常の程度が小さければ空気量を増加
させ、異常の程度が大きければ燃焼量を減少させるよう
制御が行われる。この構成によれば、燃焼装置の安全性
を確保しつつ、燃焼を継続することができる。

【００１５】更に、判定手段による判定結果を外部に報
知する報知手段を備えることが望ましい。報知手段を備
えることによって、異常燃焼の状態がユーザに報知され
るから、ユーザは容易に異常内容を知ることができ、異
常燃焼の原因に応じた適切な対応操作ができるために燃
焼装置の安全性を向上させることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面により詳細に説明する。

【００１７】図１は、本発明の一実施形態に係る燃焼装
置の全体構成を示すブロック図である。

【００１８】上記装置は、燃焼状態監視部１１と、風量
監視部１２と、異常判定部１３と、報知部１４と、燃焼
停止部１５と、ガス量制限部１６と、風量増加部１７と
を備える。燃焼状態監視部１１は、バーナ（図２の符号
２１）の燃焼状態を監視する。風量監視部１２は、バー
ナ２１への空気供給量を監視する。異常判定部１３は、
燃焼状態監視部１１、及び風量監視部１２からの出力に
基づき、バーナ２１の燃焼状態の正常／異常及びバーナ
２１が異常燃焼状態になった原因を判定する。報知部１
４は、判定部１３による判定結果をユーザが把握可能な
態様（画像情報又は音声情報）で報知する。燃焼停止部
１５は、判定部１３での判定結果に基づき、バーナ２１
の燃焼動作を停止させる。ガス量制限部１６は、判定部
１３での判定結果に基づき、給ガス源からのガス燃料供
給量を制限する。風量増加部１７は、判定部１３での判
定結果に基づき、バーナ２１への空気供給量を増加させ
る。

【００１９】なお、燃焼状態監視部１１には、例えば、
バーナ２１の火炎電流を検出する火炎電流検出器（フレ
ームロッド）、バーナ２１のＣＯ濃度を検出するＣＯ濃
度センサ、バーナ２１の燃焼温度を検出する燃焼温度セ
ンサ、又は、バーナ２１からの排気ガスの温度を検出す
る排気ガス温度センサ等が採用される。また、風量監視
部１２には、ファン回転数が一定値のときのファン駆動
電流値を検出するファン駆動電流検出回路、ファン駆動
電圧が一定値のときのファン回転数を検出する回転数検
出器、熱線風速計方式又は圧力計方式の風速センサ等が
採用される。

【００２０】上記構成において、監視部１１からの燃焼
状態情報、及び監視部１２からの空気供給量情報は、共
に判定部１３に送出される。判定部１３では、これら２
種類の情報に基づき燃焼状態が異常で、且つ、空気供給
量が正常（即ち、空気供給量検出値が空気供給量不足と
判定するための所定の第１の閾値より大きい）と判定す
ると、酸欠による異常燃焼と判断し燃焼停止部１５を通
じてバーナ２１の燃焼動作を停止させる。そして、上記
判断結果及び処理動作の内容は、この燃焼動作停止と同
時に判定部１３から報知部１４を通じてユーザに報知さ
れる。

【００２１】次に、上記２種類の情報に基づき、燃焼状
態が異常で、且つ、空気供給量不足（即ち、空気供給量
検出値が上述した第１の閾値より小さい）と判定する
と、判定部１３は、空気供給量検出値が所定の第２の閾
値より大きいか否かをチェックする。ここで、第２の閾
値とは、空気量不足の程度が大きいか小さいか区別する
ためのもので、上記の第１の閾値よりは小さい値であ
る。このチェックの結果、空気供給量が第２の閾値より
大きいと判定すると、空気供給量を増加させることによ
り正常燃焼状態への移行が可能と判断して、判定部１３
は、風量増加部１７を通じてバーナ２１への空気供給量
を増加させる。この場合も、上記判断結果及び処理動作
の内容は、この空気供給量増加の制御を開始するのと同
時に判定部１３から報知部１４を通じてユーザに報知さ
れる。

【００２２】一方、上記チェックの結果、空気供給量検
出値が第２の閾値よりも小さいと判定すると、判定部１
３は、空気供給量増加による正常燃焼状態への移行は困
難と判断して燃焼制限による正常燃焼状態への移行を試
みるべく、ガス量制限部１６を通じて給ガス源からバー
ナ２１へのガス燃料供給量を制限させる。この場合に
も、上記判断結果及び処理動作の内容は、このガス燃料
供給量の制限を開始するのと同時に判定部１３から報知
部１４を通じてユーザに報知される。

【００２３】図２は、上述した燃焼状態監視部１１にフ
レーム電流検出器を、風量監視部１２にファン駆動電流
検出回路を、夫々採用したときの燃焼装置の構成例を示
すブロック図である。

【００２４】上記装置は、バーナ２１と、絶縁部材２３
と、フレームロッド２４と、ＦＲ電流検出器２５と、交
流電源２６と、増幅器２７と、コントローラ２８と、フ
ァン２９と、ファン駆動部３０と、ファン駆動電流検出
回路３１とを備える。バーナ２１は、外気吸引用ファン
２９からの空気と、給ガス源（図示省略）からのガス燃
料との混合気を燃焼して火炎２２を吹出す。フレームロ
ッド２４は、火炎電流検出のために絶縁部材２３に支持
されてバーナ２１の火炎吹出口に臨まされている。交流
電源２６は、火炎２２を通じてフレームロッド２４、バ
ーナ２１等と共に閉ループを形成し、この閉ループに給
電する。ＦＲ電流検出器２５は、この閉ループを流れる
フレームロッド電流（ＦＲ電流）を検出するために接続
されている。増幅器２７は、検出器２５からの出力信号
を増幅して出力する。ファン２９は、ファン駆動部３０
によって駆動される。ファン駆動電流検出回路３１は、
ファン駆動部３０に流れるファン駆動電流を検出してコ
ントローラ２８に出力する。コントローラ２８は、増幅
器２７からの出力と電流検出回路３１からの出力とに基
づき、所定の演算処理動作（図１の符号１３〜１７で示
した各処理動作）を行なう。

【００２５】コントローラ２８は、増幅器２７からの出
力と予め記憶するＦＲ電流−ＣＯ濃度特性のテーブル
（図３参照：燃焼量の各号数毎に定められる）内の閾値
ａ′とを比較し、この比較結果に基づき異常燃焼状態か
否かを判定してバーナ２１の燃焼停止や、燃焼量制限を
行う。この閾値ａ′は、異常燃焼と判定されるときのＣ
Ｏ濃度値ａ（例えば、１０００ppm）に対応するＦＲ電
流値である。

【００２６】なお、図３のＦＲ電流−ＣＯ濃度特性曲線
は、ＣＯ濃度の増加（即ち、酸欠）に起因する異常燃焼
を判定するためのものである。

【００２７】コントローラ２８は、電流検出回路３１か
らの出力と予め記憶するファン駆動電流−空気量特性の
テーブル（図４参照：燃焼量の各号数毎に定められる）
内の各閾値ｂ′、ｃ′とを比較する。そして、この比較
結果と、ＦＲ電流と閾値ａ′との比較結果とに基づき、
酸欠、空気量不足「中」、空気量不足「大」の判定を下
す（図６参照）。

【００２８】コントローラ２８の上記判定のための処理
動作の順序については図５で、また、処理内容について
は図６で夫々詳述する。

【００２９】なお、図４は、ファン２９の回転数が一定
のときのファン駆動電流−空気量特性を示すテーブルで
あり、このテーブルは、ファン駆動電流値と空気量との
関係のみならず、これらとＣＯ濃度値との関係をも示し
ている。即ち、上記テーブルには、ファン駆動電流値
（ファン回転数）が増加すると、バーナ２１への流入空
気量は増加し、これとは逆にＣＯ濃度の方は低下するこ
とが明示されている。

【００３０】図４において、符号ｂ´は、正常燃焼か異
常燃焼かを判別するときのＣＯ濃度値ｂ（例えば、１０
００ppm）に対応するファン駆動電流値である。この値
ｂ′は、バーナ２１への空気供給量の正常／異常を判定
するための閾値（前述の第１閾値）となっている。ま
た、符号ｃ′は、異常燃焼の度合が大きいか小さいかを
判別するときのＣＯ濃度値ｃ（例えば、２０００ppm）
に対応するファン駆動電流値である。つまり、この値
ｃ′は、空気供給量の不足の度合が大きいか小さいかを
判定するための閾値（前述の第２閾値）となっている。

【００３１】次に、上述したコントローラ２８の処理動
作の第１の例を、図５のフローチャートを参照して説明
する。

【００３２】まず、燃焼状態監視部１１（即ち、ＦＲ電
流検出器２５）により検出されたＦＲ電流値が、図３の
閾値ａ′より小さいか否かをチェックし、小さいと判定
すると『異常燃焼』と判断する（ステップＳ１）。この
段階では、前述した理由により異常燃焼の原因が酸欠に
よるものか、空気量不足によるものかは不明である。次
に、風量監視部１２により検出された空気量が、第１閾
値ｂ′より小さいか否かをチェックする（ステップＳ
２）。この結果、小さくない（即ち、空気量は正常）と
判定すると、異常燃焼の原因は『酸欠』（図６の符号
（１）で示す判定結果）であるとして（ステップＳ
３）、ユーザ等の安全を確保するために直ちに燃焼を停
止させる（ステップＳ４）。そして、酸欠による異常燃
焼である旨をユーザに所定の態様（画像情報や音声情報
或いはブザー等）で警告する（ステップＳ５）。

【００３３】一方、検出した空気量が、第１閾値ｂ′よ
り小さい（即ち、空気量不足）と判定すると（ステップ
Ｓ２、Ｓ６）、次に上記空気量が第２閾値ｃ′より小さ
いか否かをチェックする（ステップＳ７）。この結果、
小さくない（即ち、空気量の不足は中程度；図６の符号
（２）で示す判定結果）と判定すると、空気量不足を解
消することで正常燃焼への移行が可能と判断し、ファン
駆動部３０を制御してバーナ２１への空気供給量を増加
させる（ステップＳ８）。

【００３４】また、検出した空気量が、第２閾値ｃ′よ
り小さい（図６の符号（３）で示す判定結果）と判定し
たときは（ステップＳ７）、給気フィルタの目詰りや熱
交換器の煤詰り等、空気導入部の閉塞状態が著しく、そ
のために空気量不足の度合が大きくなっているものと思
料される。よって、ファン回転数の上昇による空気量不
足の解消を図るのが困難であると判断されるので、バー
ナ２１へのガス燃料の供給量を制限して、バーナ２１の
燃焼量が空気供給量に適合するよう制御される（ステッ
プＳ９）。そして、空気量不足の度合が大きい異常燃焼
であるために、燃焼量を制限（例えば、燃焼量の号数を
２０号から１０号に低下させる）した状態でバーナ２１
の燃焼動作が継続される旨を、画像情報或いは音声情報
等の、ユーザが把握可能な態様で報知する（ステップＳ
１０）。

【００３５】なお、ステップＳ１で、ＦＲ電流値が、図
３の閾値ａ′より大きいと判定した場合には『正常燃
焼』（図６の符号（４）で示す判定結果）であるから全
く問題はない。

【００３６】以上説明したように、本発明の一実施形態
によれば、異常燃焼の原因が酸欠によるものか、空気量
不足によるものかの判定が可能であり、酸欠による異常
燃焼と判定したとき、直ちに燃焼停止を行うので、ユー
ザに対し充分な安全性を確保することができる。また、
異常燃焼が空気量不足によると判定されたとき、空気量
不足の度合が大きいか小さいかが把握でき、空気量不足
の度合が小さいときはバーナ２１への空気供給量を増加
させることにより正常燃焼への移行が可能であるので、
使い勝手が向上する。一方、空気量不足の度合が大きい
ときはバーナ２１へのガス燃料の供給量を制限して、バ
ーナ２１の燃焼量が空気供給量に適合するよう制御さ
れ、燃焼量を制限した状態でバーナ２１の燃焼動作を継
続させることができるので、やはり使い勝手が向上す
る。そして、酸欠による燃焼停止の場合には、その旨ユ
ーザに対して警告が発せられ、空気量不足の度合が大き
いために燃焼量が制限された状態でバーナ２１の燃焼動
作が継続される場合には、その旨ユーザに報知されるの
で、ユーザは容易に燃焼停止や燃焼制限の原因を把握す
ることができる。

【００３７】ここで、上述したＦＲ電流には、熱交換器
閉塞によりバーナ２１への空気供給量が減少（所謂空気
量不足）して燃料ガスと空気との混合気に占める燃料ガ
スの割合が上昇すると、燃焼速度が速くなるために値が
増加するという性質がある。また、ＦＲ電流には、雰囲
気中のＯ2濃度が低下するとＯ2不足（所謂酸欠）によ
り、バーナに供給される空気量自体に変化がなくても燃
焼反応自体が減少するために、それに応じて値が減少す
るという性質もある。

【００３８】以下に説明する本発明の別の実施形態で
は、燃焼装置が異常燃焼状態になったとき、その原因を
特定するための手段の１つとして、上述したＦＲ電流の
性質がファン駆動電流検出値や熱効率値と共に利用され
る。

【００３９】即ち、本発明の別の実施形態では、空気量
不足による異常燃焼を判定するための閾値と、酸欠によ
る異常燃焼を判定するための閾値とを設定することによ
り、ＦＲ電流値のみによる異常燃焼の種類（空気量不
足、酸欠）の識別を可能にしている。また、上記別の実
施形態では、ＦＲ電流値と、ファン回転数の正常、異常
（閉塞）を判断するためのファン駆動電流検出値とに基
づいてコントローラ２８が燃焼状態の正常／異常や、異
常燃焼の原因等を統合判断するようにしている。更に、
上記別の実施形態では、上記統合判断とは別に、例えば
出力燃焼号数と実燃焼号数との比より求まる熱効率値
（実燃焼号数／出力燃焼号数）から異常燃焼か否かをチ
ェックし、異常燃焼と判断したとき、その判断を上記統
合判断の結果に優先させて所定の処理を実行するように
している。

【００４０】図７は、本発明の別の実施形態に係るＦＲ
電流検出値とファン駆動電流検出値とによる燃焼状態の
判定論理及び判定結果に応じた処置内容を示す説明図で
あり、従ってＦＲ電流値とファン駆動電流検出値とに基
づく統合判断の内容が示されている。しかし、熱効率値
（実燃焼号数／出力燃焼号数）から異常燃焼か否かをチ
ェックする処理については図示を省略している。

【００４１】ＦＲ電流検出値により、図７において符号
（５）及び（１０）で示す燃焼状態の正常と、符号
（６）及び（７）で示す熱交換器閉塞（空気量不足）に
よる燃焼状態の異常と、符号（８）及び（９）で示す酸
欠による燃焼状態の異常とが、コントローラ２８におい
て判別される（以下、正常、閉塞、酸欠という）。一
方、ファン駆動電流検出値により、図７において符号
（１１）、（１３）及び（１４）で示す正常と、符号
（１２）、（１５）及び（１６）で示す閉塞とが、コン
トローラ２８において判別される。

【００４２】ここで、ＦＲ電流検出値、及びファン駆動
電流検出値が共に正常を示していれば（符号（５）及び
（１１））、図７において符号（１７）で示すように異
常燃焼の原因は無いからコントローラ２８は正常燃焼と
統合判断し、異常燃焼に対処するための処置は行なわな
い。ＦＲ電流検出値、及びファン駆動電流検出値が共に
閉塞を示していれば（符号（６）及び（１２））、異常
燃焼の原因は閉塞であるから、コントローラ２８は閉塞
による異常燃焼と判断し、ファン駆動部３０を介してフ
ァン２９の回転数を上昇させることにより風量増加等の
処置を講ずる（図７の符号（１８）で示す欄を参照）。
また、ＦＲ電流検出値が閉塞（符号（７））を、ファン
駆動電流検出値が正常（符号（１３））を夫々示してい
れば、コントローラ２８は埃等の外乱によるものと判断
し、これに対処するための処置は行なわない（図７の符
号（１９）で示す欄を参照）。

【００４３】次に、ＦＲ電流検出値が酸欠（符号
（８））を、ファン駆動電流検出値が正常（符号（１
４））を夫々示していれば、コントローラ２８は酸欠に
よる異常燃焼と判断し、直ちに燃焼を停止する（図７の
符号（２０）で示す欄を参照）。ＦＲ電流検出値が酸欠
（符号（９））を、ファン駆動電流検出値が閉塞（符号
（１５））を夫々示しているときは、コントローラ２８
は風等の外乱によるものと判断し、これに対処するため
の処置は行なわない（図７の符号（２１）で示す欄を参
照）。ＦＲ電流検出値が正常（符号（１０））を、ファ
ン駆動電流検出値が閉塞（符号（１６））を夫々示して
いるときは、コントローラ２８は符号（１８）で示した
のと同様に閉塞による異常燃焼と判断し、ファン駆動部
３０を介してファン２９の回転数を上昇させることによ
り風量増加等の処置を講ずる（図７の符号（２２）で示
す欄を参照）。

【００４４】図８は、コントローラ２８による処理流れ
の第２の例の概要を示すフローチャートである。この図
８では、上述した統合判断（図７で示したＦＲ電流検出
値とファン駆動電流検出値とによる燃焼状態の判定論理
及び判定結果に応じた処置内容）の概要と、上述した熱
効率値より異常燃焼か否かをチェックする処理の概要と
が時系列的に記載されている。

【００４５】ここで、ＦＲ電流検出値とファン駆動電流
検出値とによる自己診断機能においては、目安としてＣ
Ｏ濃度が２０００ppm以下を検出目標にしている。これ
に対して、熱効率値による自己診断機能においては、Ｃ
Ｏ濃度が２００００ppm以上を検出目標にしており、上
記２つの自己診断機能とは桁が違う状態を検出するよう
設定されている。上述したＦＲ電流検出値とファン駆動
電流検出値とによる統合判断のみによっても異常燃焼を
精度良く検出できるのは勿論である。しかし、熱効率値
による自己診断機能は、フレームロッド２４やファン駆
動電流検出回路３１が何らかの理由により万一異常燃焼
を検出できなかったときの安全対策として設定されたも
ので、この自己診断機能により閉塞が極度に進行して熱
交換器に破損等の不具合が生じるのを未然に防止するこ
とができる。

【００４６】以下、図８に記載されている処理内容を、
詳細に説明する。

【００４７】上述した統合判断においては、まず、ＦＲ
電流検出値、及びファン駆動電流検出値に基づいて異常
燃焼か否かの仮判定を行なった後、必要に応じて本判定
を行なう。即ち、電流検出回路３１が、燃焼動作中に所
謂空気量不足（バーナ２１への空気供給量の減少）を検
出すると（ステップＳ２１）、閉塞と判断する。一方、
フレームロッド２４は酸欠による異常燃焼、又は、閉塞
による異常燃焼を検出する（ステップＳ２２）。ここ
で、電流検出回路３１、フレームロッド２４が共に閉塞
を検出したとき、異常燃焼か否かの本判定を行う。

【００４８】この本判定は、燃焼動作終了後のポストパ
ージ中に行なうもので（ポストパージチェックモー
ド）、この本判定では、給排気閉塞度判定を行なって空
気量減少分を算出する（ステップＳ２３）。次に、ファ
ン回転数を増加補正する処置を講じた後、ステップＳ２
１、Ｓ２２に移行する（ステップＳ２４）。なお、ステ
ップＳ２１、Ｓ２２からステップＳ２３、Ｓ２４を経て
ステップＳ２１、Ｓ２２に移行する処理手順のループ
は、ファン回転数が所定の補正上限値に達するまで継続
される。

【００４９】ここで、閉塞が進行しＣＯ濃度とＣＯ2濃
度との間に、ＣＯ／ＣＯ2 ＞０．０２の関係が成立する
と、ファン回転数の上昇による燃焼状態の改善が限界に
なったと判断する。そして、給湯出力の号数を１０号
（燃焼号数）に制限し、熱交換器が閉塞している旨を警
告表示する（ステップＳ２５）。更に、この状態より閉
塞が進行し、ＣＯ／ＣＯ2 ＞０．０２になった時点、又
は、給湯号数を１０号に制限した時点から累積燃焼時間
が３０時間に達すると、給湯機をロックアウトし、熱交
換器閉塞による異常燃焼である旨の表示を行なう（ステ
ップＳ２６）。フレームロッド２４が酸欠を検出したと
きは（ステップＳ２２）、酸欠による異常燃焼である旨
を表示し、給湯機を直ちに停止する（ステップＳ２
７）。

【００５０】一方、上述した統合判断とは独立して熱効
率値による自己診断も実行する。まず、燃焼動作中に各
種センサからの検出信号に基づいて熱交換器の状態をチ
ェックする（ステップＳ３１）。この結果、酸欠を検出
したときは、前述したステップＳ２７の処理に移行し、
熱交換器閉塞を検出したときは、ステップＳ２５におけ
ると同様に熱交換器が閉塞している旨を警告表示し、給
湯出力を１０号に制限する（ステップＳ３２）。そし
て、この熱交換器閉塞の状態が更に進行すると、ステッ
プＳ２６におけると同様に給湯機をロックアウトし、熱
交換器閉塞による異常燃焼である旨の表示を行なう（ス
テップＳ３３）。

【００５１】図９は、コントローラ２８による処理流れ
の第２の例の詳細を示すフローチャートである。しか
し、図９では、熱効率値（実燃焼号数／出力燃焼号数）
から異常燃焼か否かをチェックする処理については図示
を省略している。

【００５２】上述した内容から明らかなように、統合判
断においては、ファン駆動電流検出値に基づく処理とＦ
Ｒ電流検出値に基づく処理とは並行して行なわれるが、
ファン駆動電流検出値に基づく処理から先に説明する。

【００５３】まず、ファン駆動電流検出値に基づく異常
燃焼か否かの仮判定を行なう。即ち、熱交換器が閉塞し
ているか否かの判定を１回の燃焼動作において３回実施
し（ステップＳ４１、Ｓ４２）、連続６回の燃焼動作の
後に閉塞か否かの最終的な仮判定を行なう（ステップＳ
４３）。

【００５４】次に、燃焼動作終了後のポストパージ時
に、ファン駆動電流検出値をチェックするためのモード
に移行して、閉塞か否かの本判定を行なう（ステップＳ
４９）。この本判定において、熱交換器閉塞による異常
燃焼と判定したときは、給湯出力の号数を１０号（燃焼
号数）に制限しているか否かをチェックする（ステップ
Ｓ５０）。制限していなければ、ファン回転数を上昇さ
せる補正がファン回転数上限値まで行なわれているか否
かをチェックし（ステップＳ５１）、ファン回転数の上
昇による補正を行う余地があるときは、補正データ３回
分の最小値でファン回転数を補正する（ステップＳ５
８、Ｓ５９）。

【００５５】ステップＳ５１において、ファン回転数を
上昇させる補正が上限値まで行われているときは、熱交
換器の閉塞が進行している旨の警告判定を行なう（ステ
ップＳ５２）。この警告判定において、連続１０回の燃
焼動作の後に最終的な本判定Ｇ行なわれる（ステップＳ
５３）。そして、給湯出力の号数を１０号に制限し、熱
交換器閉塞のためファン回転数上昇による燃焼状態の改
善が限界になったことを示すエラー表示を行なう（ステ
ップＳ５４）。

【００５６】ステップＳ５０において、給湯出力の号数
が１０号に制限されていれば、次に燃焼累積時間が３０
時間経過したか否かをチェックする（ステップＳ５
５）。このチェックの結果、３０時間経過していなけれ
ば異常燃焼か否かを判定する（ステップＳ５６）。３０
時間経過しているか、或いは経過していなくても異常燃
焼と判定されたときは熱交換器閉塞による異常燃焼と判
定し、給湯機をロックアウトすると共にステップＳ５４
におけるよりも更に閉塞が進行していることを示すエラ
ー表示を行う（ステップＳ５７）。

【００５７】上述したファン駆動電流検出値に基づく異
常燃焼か否かの仮判定、及び本判定と並行して、ＦＲ電
流検出値に基づく異常燃焼か否かの仮判定、及び本判定
も行なう。

【００５８】即ち、まず酸欠か否かの判定を行ない（ス
テップＳ４４）、酸欠と判定したときには、この判定を
１回の燃焼動作において６回実施する（ステップＳ６
０）。この結果、最終的に酸欠と判定したときは、給湯
機をロックアウトすると共に、酸欠による異常燃焼であ
る旨を表示する（ステップＳ６１）。

【００５９】ステップＳ４４において酸欠でないと判定
したときは、次に熱交換器が閉塞しているか否かの仮判
定を行なう。即ち、熱交換器が閉塞しているか否かの判
定を１回の燃焼動作において３回実施し（ステップＳ４
５、Ｓ４６）、連続６回の燃焼動作の後に閉塞か否かの
最終的な仮判定を行なう（ステップＳ４７）。ここで、
ＦＲ電流検出値により熱交換器閉塞と仮判定したが、フ
ァン駆動電流検出値による本判定において閉塞で無いと
判定されているときは、次回の仮判定からは本判定（ス
テップＳ４９〜Ｓ５９）に移行する回数を仮判定１０回
につき１回に制限することとなる（ステップＳ４８）。
これは、ファン駆動電流検出値により閉塞で無いと判定
されているにも関わらず、ＦＲ電流検出値により閉塞と
仮判定される原因が、例えば図７の符号（７）、（１
３）及び（１９）で示すような埃等の外乱によるものと
思料されるからである。

【００６０】以上説明したように、本発明の別の実施形
態によれば、コントローラ２８がＦＲ電流検出値とファ
ン駆動電流検出値とに基づいて燃焼状態の正常／異常
や、異常燃焼の原因等を統合判断して、異常燃焼と判定
したときのの処置を講ずるようにしたので、より精度の
良い燃焼制御を行なうことができる。

【００６１】また、上記統合判断から独立して、熱効率
値からも異常燃焼か否かをチェックし、異常燃焼である
と判定したときには、上記統合判断の結果如何を問わ
ず、給湯機をロックアウト状態にすることとしたので、
燃焼装置の安全性をより一層向上させることができる。
よって、フレームロッド２４やファン駆動電流検出回路
３１等が故障したとしても、異常燃焼を検出することが
できるため、不測の事故を未然に防止することができ
る。

【００６２】なお、上記内容はあくまで本発明の各実施
形態に関するものであって、本発明が上記内容のみに限
定されることを意味するものではないのは勿論である。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バーナの燃焼状態の正常／異常を検知する燃焼装置にお
いて、異常燃焼の原因が正確に把握でき、且つ、異常燃
焼の原因に対応した適切な処置を講ずることが可能な燃
焼装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の燃焼装置のブロック図。

【図２】図１の装置において、ＦＲ電流検出器及びファ
ン駆動電流検出回路を採用したときのブロック図。

【図３】フレームロッドのＦＲ電流−ＣＯ濃度特性を示
す図。

【図４】ファン駆動電流検出回路のファン駆動電流−空
気量特性を示す図。

【図５】コントローラ（異常判定部）の処理流れの第１
の例を示すフローチャート。

【図６】図５の処理流れの結果得られる判定論理の説明
図。

【図７】別の実施形態に係るＦＲ電流検出値とファン駆
動電流検出値とによる燃焼状態の判定論理及び判定結果
に応じた処置内容を示す説明図。

【図８】コントローラによる処理流れの第２の例の概要
を示すフローチャート。

【図９】コントローラによる処理流れの第２の例の詳細
を示すフローチャート。

【符号の説明】

１１燃焼状態監視部１２風量監視部１３異常判定部１４報知部１５燃焼停止部１６ガス量制限部１７風量増加部２１バーナ２３絶縁部材２４フレームロッド２５ＦＲ電流検出器２６交流電源２７増幅器２８コントローラ２９ファン３０ファン駆動部３１ファン駆動電流検出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宗村浩兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号日本ユプロ株式会社内 (72)発明者吉田重雄兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号日本ユプロ株式会社内 (72)発明者鶴田透兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号日本ユプロ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料と空気とをバーナに供給して燃焼さ
せる燃焼装置において、燃焼状態の異常及び異常原因を判定する判定手段と、前記判定された異常原因に応じた処置を実行する処置実
行手段と、を備えることを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】請求項１記載の燃焼装置において、前記異常原因は、前記バーナへの空気供給量不足、及び
前記バーナに供給する空気の酸素欠乏であることを特徴
とする燃焼装置。
【請求項３】請求項１記載の燃焼装置において、前記判定手段は、複数の状態検出値から前記異常原因を
判定することを特徴とする燃焼装置。
【請求項４】請求項３記載の燃焼装置において、前記複数の状態検出値は、前記バーナの燃焼状態を検出
する燃焼状態検出手段からの検出値と、前記バーナへ供
給される空気量を検出する空気量検出手段からの検出値
とを含むことを特徴とする燃焼装置。
【請求項５】請求項４記載の燃焼装置において、前記燃焼状態検出手段は、フレームロッドであり、前記
空気量検出手段は、ファン駆動電流検出回路であること
を特徴とする燃焼装置。
【請求項６】請求項５記載の燃焼装置において、前記判定手段は、前記フレームロッドからのフレーム電
流検出値が比較的大きな第１の閾値より大きいとき、異
常原因を空気量不足と判定し、第１の閾値より小さい第
２の閾値よりも更に小さいとき、異常原因を酸素欠乏と
判定することを特徴とする燃焼装置。
【請求項７】請求項６記載の燃焼装置において、前記判定手段は、前記フレーム電流検出値及び前記ファ
ン駆動電流検出回路からのファン駆動電流値に基づき、
前記異常及び異常原因を統合的に判定することを特徴と
する燃焼装置。
【請求項８】請求項７記載の燃焼装置において、前記判定手段は、出力指令燃焼量と実燃焼量とから熱効
率値を求めると共に、この熱効率値に基づき異常と判定
したとき、この判定結果を前記統合的な判定結果に優先
させることを特徴とする燃焼装置。
【請求項９】請求項４記載の燃焼装置において、前記処置実行手段は、前記燃料と前記空気の供給量を制
御する制御機能を備え、前記判定手段は、前記空気量が正常で、且つ、前記燃焼
状態が異常と検出されたとき、前記燃焼を停止させるよ
う、前記処置実行手段に通知することを特徴とする燃焼
装置。
【請求項１０】請求項４記載の燃焼装置において、前記処置実行手段は、前記燃料と前記空気の供給量を制
御する制御機能を備え、前記判定手段は、前記空気量が異常で、且つ、前記燃焼
状態が異常のとき、前記燃焼状態が正常に戻る方向に前
記燃料又は空気の供給量を制御するよう、前記処置実行
手段に通知することを特徴とする燃焼装置。
【請求項１１】請求項４又は請求項１０記載の燃焼装
置において、前記燃焼状態が正常に戻る方向への制御が、異常の程度
が小さければ空気量を増加させ、異常の程度が大きけれ
ば燃焼量を減少させるものであることを特徴とする燃焼
装置。
【請求項１２】請求項４記載の燃焼装置において、前記判定手段による判定結果を外部に報知する報知手段
を備えることを特徴とする燃焼装置。