JP3531443B2

JP3531443B2 - 燃焼装置

Info

Publication number: JP3531443B2
Application number: JP28458797A
Authority: JP
Inventors: 康秀池内; 富雄三宅
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 2004-05-31
Anticipated expiration: 2017-09-30
Also published as: JPH11108350A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、給湯器等に使用す
る燃焼装置に関するものであり、特に石油を燃料とし、
ターボファンによって空気を強制的に供給する燃焼装置
として好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、一般家庭においても給湯器が普及
している。そして給湯器等に使用される燃焼装置には、
バーナに空気を供給するファンを有するものが多い。ま
た給湯器は、湯温や湯量に応じて、バーナの燃焼量を自
動的に増減させるものが多い。ところで、燃焼装置によ
って石油等の燃料を燃焼させるためには、燃料に応じて
適正な量の空気を供給する必要がある。そのため前記し
た様に、バーナの燃焼量を増減させると、それに応じて
ファンモータの回転数を増減させる必要がある。そこで
従来技術の燃焼装置では、燃料の供給量に応じてファン
モータの回転数を増減させる構成が採用されている。ま
た、燃焼装置の送風路の流路抵抗が、種々の原因で変化
することに鑑み、ファンモータの回転数と駆動電流によ
って、流路抵抗を判別する構成が提案されている（特開
平８−１５９０８２号）。特開平８−１５９０８２号に
開示された発明では、流路抵抗を演算により判別し、フ
ァンモータの回転数を補正して適切な量の送風を行うよ
う構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の燃焼装置に
おいて、燃料の供給量に応じて、単にファンモータの回
転数を増減させる構成を採用する場合では、燃料の供給
量を絞って燃焼させる場合にファンモータの回転数を２
０００ｒｐｍといった低い回転数に落とす必要がある。
しかしながら、ファンモータの回転数を低下させると、
それに応じてファンの静圧が低下してしまう。そのため
逆風等の外的要因による燃焼装置内外の圧力変化の影響
を大きく受け、逆風等が発生した場合に十分な送風量が
確保されないという問題がある。そこでこの構成におい
ては、燃焼装置に風圧スイッチを設け、当該スイッチが
１０mmHg程度の逆圧を検知した場合には、ファンモータ
の回転数を上昇させると共に、燃焼の制御方法を比例制
御からオン・オフ制御に切り換える方策が採用されてい
た。しかしこの方策によると、風圧スイッチを付加させ
る必要があるために部品点数が増大するという新たな問
題があった。またこの方法では、燃焼の制御方法が比例
制御からオン・オフ制御に切り換わるので、出湯温度に
ばらつきが生じるという問題があった。さらにオン・オ
フ制御となった場合に缶体に熱ストレスがかかり、缶体
の耐久性が低下するという問題があった。また石油を燃
料とする場合には、着火時に石油臭が立ち込めるという
問題があった。

【０００４】また従来技術の内、後者の流路抵抗を判別
する構成においては、上記の問題は幾分改善されるもの
の、適正な送風量を確保するという点で、まだまだ改善
の余地がある。すなわち特開平８−１５９０８２号に開
示した構成では、燃焼装置の最小燃焼量から最大燃焼量
に至る全域において流路抵抗の判別が行われ、ファンモ
ータの回転数の補正が行われる。そのためファンモータ
の電流値の検知範囲が広く、電流値の検知精度が低い。
そのため軽い逆風が発生した場合には、ファンモータの
電流値の変化が検知可能精度に至らず、結局、ファンモ
ータの回転数の補正ができないこととなる。

【０００５】そこで本発明は、従来技術の上記した問題
点に注目し、風圧スイッチが不要であり、且つ適正な送
風量を確保することができる燃焼装置の開発を課題とす
るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そして上記した目的を達
成するための請求項１記載の発明は、送風流路に配置さ
れ、所定の回転数の近傍領域を境界域として当該境界域
を超える回転数領域で回転数に対して静圧が安定し、当
該境界以下の回転数領域で回転数に対して静圧が急変す
る特性を有するファンと、燃料供給量に基づいて、前記
ファンを駆動するファンモータの目標回転数を判別する
目標回転数判別手段と、前記ファンモータの回転数を前
記目標回転数に制御するモータ制御手段とを備えた燃焼
装置において、前記ファンモータの回転数を検出する回
転数検出手段と、前記ファンモータの駆動電流に関する
情報を検出する駆動電流検出手段と、前記回転数検出手
段及び駆動電流検出手段の情報に基づいて前記ファンの
送風量が前記送風流路の流路抵抗に応じた適正な送風量
となる前記ファンモータの最適回転数を判別する最適回
転数判別手段と、前記回転数検出手段により検出された
ファンモータの回転数が、前記境界域における所定の回
転数以下であるか否かを判別する回転数判別手段とを備
え、前記モータ制御手段は、前記回転数判別手段により
前記ファンモータの回転数が前記所定の回転数以下であ
ると判別されると、前記ファンモータの回転数を前記最
適回転数判別手段により判別された最適回転数に制御す
ることを特徴とする燃焼装置である。

【０００７】本発明の燃焼装置は、ファンモータの回転
数が所定回転数以下である場合に前記補正手段によって
ファンモータの回転数を補正する。逆に、本発明の燃焼
装置では、ファンモータの回転数が所定回転数を越える
場合には補正手段は機能しない。そのため本発明の燃焼
装置では、電流値の検知範囲が狭い。その結果、本発明
の燃焼装置は、逆風の影響を受けやすいファンモータの
回転数が低い領域において駆動電流検出手段の検知精度
が高く、逆風を鋭敏に感知してファンモータの回転数を
補正することができる。

【０００８】また上記した発明を改良した請求項２に記
載の発明は、ファンは、ターボファンであることを特徴
とする請求項１記載の燃焼装置である。

【０００９】本発明は、ターボファンの特性を有効に利
用したものである。すなわち一般にターボファンは、一
定の回転数を境に静圧が安定する。従ってこの回転数以
下又は未満の場合に、特にファンモータの回転数の補正
が有効であり、この回転数を越える場合には、ファンモ
ータの回転数の補正はさほど重要では無い。本発明はフ
ァンのこの特性に鑑み、ファンの静圧が安定する境界域
の回転数以下又は未満の回転数でファンモータが回転す
る場合に、回転数補正手段によってファンモータの回転
数を補正することとしたものである。なお、ファンの静
圧が安定する境界域の回転数以下でファンモータが回転
する場合に回転数補正手段によってファンモータの回転
数を補正するか、或いはファンの静圧が安定する境界域
の回転数未満でファンモータが回転する場合に、回転数
補正手段によってファンモータの回転数を補正するか
は、状況に応じて選択すべきであり、回転数補正手段が
機能する範囲を広げたい場合は前者を採用し、駆動電流
検出手段の検知精度をより高めたい場合は後者を選択す
る。

【００１０】また上記した発明を改良した請求項３記載
の発明は、前記最適回転数判別手段は、前記駆動電流検
出手段からの検出値と回転数検出手段により検出された
回転数とによって前記送風流路の流路抵抗を判別する流
路抵抗判別手段と、前記燃料供給量に基づいて最適送風
量を判別する最適送風量判別手段と、前記流路抵抗判別
手段により判別された流路抵抗に基づいて現実の送風量
を推測する送風量推測手段と、前記最適送風量判別手段
により判別された最適送風量と前記送風量推測手段によ
り判別された現実の送風量との偏差に基づいて補正値を
算出し、この補正値を前記目標回転数判別手段により判
別された目標回転数に加算することにより最適回転数を
判別する回転数判別手段と、からなることを特徴とする
請求項１又は２に記載の燃焼装置である。

【００１１】本発明の燃焼装置は、駆動電流検出手段か
らの検出値と回転数検出手段により検出された回転数と
によって送風流路の流路抵抗を判別する流路抵抗判別手
段を持ち、この流路抵抗判別手段により判別された流路
抵抗に基づいてファンモータの最適回転数を判別する。
すなわち、燃料供給量に基づいて最適送風量を判別する
とともに、流路抵抗に基づいて現実の送風量を推測し、
さらに最適送風量と現実の送風量との偏差に基づいて補
正値を算出し、この補正値を目標回転数に加算すること
により最適回転数を判別する。そのため、本発明の燃焼
装置は、ファンモータの回転数がより適切なものとな
る。

【００１２】

【００１３】

【発明の実施の形態】以下さらに本発明の実施形態につ
いて説明する。図１は、本発明の実施形態の構成を備え
た燃焼装置の概略構成図である。図２は、本発明の実施
形態で採用するターボファンの特性図である。図３は、
本発明の実施形態で採用するファンモータの回路図であ
る。図４は、本発明の実施形態で採用する駆動電流検出
手段の回路図である。図５は、本発明の実施形態の燃焼
装置の特徴的動作を説明したフローチャート図である。
図６は、本発明の実施形態の燃焼装置の具体的動作を説
明したフローチャート図である。図７は、本発明の実施
形態で採用する駆動電流検出手段の検出電圧とファンモ
ータの回転数の関係を示す説明図である。図８は、本発
明の実施形態で採用する駆動電流検出手段の検出電圧と
ファンモータの回転数の関係を示す説明図である。図９
は、本発明の実施形態で採用するファンモータの駆動電
流と回転数と送風量の関係を示す説明図である。図１０
は、本発明の実施形態で採用する異常判別手段による異
常判別領域の説明図である。

【００１４】本実施形態の燃焼装置１は、給湯器に利用
されるものであり、給湯器の一部を構成するものであ
る。本実施形態の燃焼装置１の機械的構成は、旧来のも
のと大差なく、ケーシング９の側面に石油バーナ２のノ
ズルが設けられたものである。バーナ２には、灯油など
の燃料を供給するための燃料供給管８が接続されてい
る。また燃料供給管８には、制御バルブ１１が設けられ
ており、当該制御バルブ１１は、給湯制御部１３の信号
を受けて開度が調整される。

【００１５】またケーシング９に連続するファンケース
４の内部には、ファンモータ５により駆動されるファン
６が設置されている。ここでファン６は、ターボ形式の
翼を持つものであり、回転数と静圧との関係は、図２の
通りである。すなわち、回転数が３０００ｒｐｍ程度を
境界として、これを越える回転数において静圧が高い状
態で安定し、逆にこれ以下の回転数では、回転数の変化
による静圧の変化が著しい。本発明においては、上記し
たターボファンの他、シロッコファンも採用可能であ
る。しかしシロッコファンは、一般的に静圧が低く、静
圧が安定する回転領域であっても逆風による影響を無視
出来ない場合が多い。そのため、本発明で採用するファ
ンとしては、より静圧の高いターボ形式のファンが望ま
しい。

【００１６】ケーシング９の上部には、排気口７が形成
されている。本実施形態の燃焼装置１は、前記した様
に、給湯器の一部を構成するものであり、ケーシング９
の内部には熱交換器３が内蔵されている。

【００１７】熱交換器３には、水を供給するための給水
管１０が接続されている。給水管１０にはバルブ１２が
介装されており、当該１２は給湯制御部１３により制御
される。

【００１８】ファンモータ５の制御装置は、マイクロコ
ンピュータ２３によって主たる機能が発揮される。すな
わち制御装置の構成要素として、回転数検出手段１５
と、駆動電流検出手段１６と、流路抵抗判別手段１７
と、最適送風量判別手段１８と、送風量推測手段３２
と、目標回転数判別手段３３と、最適回転数判別手段１
９と、モータ制御手段２０と、異常判別手段２１と、異
常処理手段２２とを備えている。なお、制御装置の上記
した各手段の内、モータ制御手段２０と、異常判別手段
２１と、異常処理手段２２を除く各手段が関連して回転
数補正手段の働きを行う。

【００１９】上記した各手段の機能を説明すると次の通
りである。回転数検出手段１５は、ファンモータ５から
の回転パルスに基づいてファンモータ５の回転数を検出
する機能を有する手段である。また駆動電流検出手段１
６は、ファンモータ５の駆動電流に関する情報を検出す
るものである。流路抵抗判別手段１７は、前記した駆動
電流検出手段１６からの検出値と、回転数検出手段１５
により検出された回転数とに基づいてケーシング９およ
びファンケース４内の送風流路の流路抵抗を判別するも
のである。最適送風量判別手段１８は、バーナ２の燃焼
量、すなわち給湯制御部１３からの燃料供給量に応じた
信号に基づいて最適送風量を判別する機能を果たすもの
である。

【００２０】送風量推測手段３２は、流路抵抗判別手段
１７により判別された流路抵抗と回転数検出手段１５に
より検出された回転数とに基づいて現実の送風量を推測
する手段である。目標回転数判別手段３３は、バーナ２
の燃焼量に基づいてファンモータ５の目標回転数を判別
する手段である。目標回転数判別手段３３は、より具体
的には燃料供給量を基準として目標回転数を判別する。
最適回転数判別手段１９は、最適送風量判別手段１８に
より判別された最適送風量と送風量推測手段３２により
推測された現実の送風量との偏差と、目標回転数判別手
段３３により判別された目標回転数とに基づいてファン
モータ５の最適回転数を判別する手段である。

【００２１】モータ制御手段２０は、最適回転数判別手
段１９により判別された最適回転数となるようにファン
モータ５を駆動するものである。異常判別手段２１は、
モータ制御手段２０と、流路抵抗判別手段１７により判
別された流路抵抗とに基づいて燃焼の異常を判別する手
段である。異常処理手段２２は、異常判別手段２１によ
り燃焼の異常と判別されたときに給湯制御部１３に停止
信号を出力してバーナ２の燃焼を停止させるものであ
る。

【００２２】次にファンモータの回路を、図３を参照し
つつ説明する。図３は、ファンモータ５の回路図であっ
て、ファンモータ５は、複数のホール素子２５と、スイ
ッチング制御手段２６と、端子２７ａ〜２７ｅと、駆動
コイルＵ，Ｖ，Ｗと、トランジスタＱ１〜Ｑ１６と、ダ
イオードＤ１〜Ｄ６と、抵抗器Ｒ１〜Ｒ２９と、キャパ
シタＣ１とを備えている。ＩＣからなるスイッチング制
御手段２６は、ホール素子２５からの検出信号に基づい
てトランジスタＱ１〜Ｑ６をオン・オフさせ、スイッチ
ング制御を行うものである。そして端子２７ａには直流
電圧ＶＣＣが入力され、スイッチング制御手段２６など
に供給される。端子２７ｂは接地されている。端子２７
ｃからはスイッチング制御手段２６からトランジスタＱ
１６を介してファンモータ５の回転数に応じた回転パル
スＶＦＧが出力される。端子２７ｄには駆動電圧ＶＤＣ
が印加され、駆動コイルＵ，Ｖ，Ｗに供給される。ファ
ンモータ５の回転数は端子２７ｄに印加される駆動電圧
ＶＤＣによって決定される。端子２７ｅからは、駆動コ
イルＵ，Ｖ，Ｗに流れる駆動電流が出力される。

【００２３】次に駆動電流検出手段１６の具体的な電気
回路について説明する。駆動電流検出手段１６の回路
は、ファンモータ５に内蔵されており、入力端子２９
と、出力端子３０と、カレントトランスＣＴ１と、演算
増幅器ＯＰ１，ＯＰ２と、可変抵抗器ＶＲ１，ＶＲ２
と、抵抗器Ｒ３０〜Ｒ３５と、キャパシタＣ２，Ｃ３と
を備えている。入力端子２９はカレントトランスＣＴ１
を介して接地されていると共に、ファンモータ５の端子
２７ｅに接続されている。すなわちファンモータ５の駆
動コイルＵ，Ｖ，Ｗを流れた駆動電流は、カレントトラ
ンスＣＴ１を通って電源に帰る。カレントトランスＣＴ
１の出力端には抵抗器Ｒ３０が接続されており、この抵
抗器Ｒ３０の一端は接地されている。抵抗器Ｒ３０の他
端は演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端に接続されてい
る。演算増幅器ＯＰ１の反転入力端は抵抗器Ｒ３１を介
して接地されており、演算増幅器ＯＰ１の出力端と反転
入力端との間には抵抗器Ｒ３２とキャパシタＣ２との並
列回路が接続されている。演算増幅器ＯＰ１の出力端は
抵抗器Ｒ３４を介して演算増幅器ＯＰ２の反転入力端に
接続されており、直流電圧ＶＣＣと接地との間には抵抗
器Ｒ３３と可変抵抗器ＶＲ１との直列回路が介装されて
いる。可変抵抗器ＶＲ１の摺動子は演算増幅器ＯＰ２の
非反転入力端に接続されており、演算増幅器ＯＰ２の出
力端は出力端子３０と可変抵抗器ＶＲ２の一端とに接続
されている。可変抵抗器ＶＲ２の他端は、抵抗器Ｒ３５
とキャパシタＣ３との並列回路を介して演算増幅器ＯＰ
２の反転入力端に接続されている。

【００２４】カレントトランスＣＴ１と演算増幅器ＯＰ
１と抵抗器Ｒ３０〜Ｒ３２とキャパシタＣ２とは、ファ
ンモータ５の駆動電流量を電圧に変換する電流・電圧変
換回路を構成している。抵抗器Ｒ３３と可変抵抗器ＶＲ
１とは、基準電圧を発生させる基準電圧回路を構成して
いる。演算増幅器ＯＰ２と抵抗器Ｒ３４とは、電流・電
圧変換回路の出力と基準電圧回路の出力との差を増幅す
る増幅回路を構成している。可変抵抗器ＶＲ２と抵抗器
Ｒ３５とキャパシタＣ３とは、増幅回路の出力を入力側
に帰還させる帰還回路を構成している。可変抵抗器ＶＲ
１は、基準電圧回路により発生された基準電圧を調整す
るための第１の調整手段を構成している。可変抵抗器Ｖ
Ｒ２は、帰還回路による帰還率を調整するための第２の
調整手段を構成している。

【００２５】次に、上記燃焼装置１の動作について、図
５、図６に示すフローチャートを参照しながら説明す
る。本実施形態の燃焼装置１は、従来技術と同様に燃料
供給量に応じてファンモータ５の回転数を増減するもの
であり、且つ回転数検出手段１５及び駆動電流検出手段
１６の情報に基づいて適正な送風量となるようにファン
モータ５の回転数を補正する機能をもつものである。

【００２６】そして本実施形態の燃焼装置１が、従来技
術のそれと相違する点は、ファンモータ５の回転数が所
定数以下である場合に限ってファンモータ５の回転数を
補正し、ファンモータ５の回転数が所定回転数を越える
場合には燃料供給量に基づく目標回転数でファンモータ
を回転させる点にある。すなわち本実施形態の燃焼装置
１は、従来技術の動作に加えて、大まかに図５のフロー
チャートに示すような動作を行う。具体的には、ファン
モータ５の制御回転数を決定するのに際し、燃料供給量
に基づく目標回転数が所定の回転数以下であるか否かを
判断する。そして目標回転数が所定の回転数以下である
ならば、従来技術と同様にファンモータ５の回転数と駆
動電流に基づいて適切な送風量を演算する。そしてこの
演算値を燃料供給量に基づく目標回転数に加え、当該回
転数でファンモータ５を回転させる。一方、燃料供給量
に基づく目標回転数が所定の回転数を越えているなら
ば、補正値を０とし、目標回転数でファンモータ５を回
転させる。すなわち燃料供給量に基づく目標回転数によ
ってファンモータ５を回転させ、回転数の補正は行わな
い。

【００２７】以下、全体的な動作を含めて、本実施形態
の燃焼装置１の動作を説明する。すなわち図外のリモー
トコントローラからコントローラに運転指令が入力され
ると、給湯制御部１３が、バルブ１１，１２やイグナイ
タ４０などを制御し、点火動作を開始すると共に、最適
送風量判別手段１８にバーナ２の燃焼量、すなわちバル
ブ１１の開弁量に応じた信号を出力する。これにより最
適送風量判別手段１８が、給湯制御部１３からの信号に
基づいて、バーナ２の燃焼量に応じた最適な送風量を演
算する（ステップ１）。

【００２８】次に、目標回転数判別手段３３が、給湯制
御部１３からの信号に基づいて、バーナ２の燃焼量に応
じた最適な送風量を得るための目標回転数を演算する
（ステップ２）。

【００２９】そして、目標回転数判別手段３３によって
演算された回転数が、例えば３０００ｒｐｍ以下である
か否かを判別する（ステップ３）。なお、この回転数
は、ファンの静圧が安定する境界域であることが望まし
い。ファンの形式として、ターボファンを採用する場合
においては、例えば３０００ｒｐｍを越える場合には、
ファンの静圧が十分に高いので、逆風等の外的影響を受
けにくい。そこで、ステップ４に移行し、補正回転数を
０とし、さらにステップ１３に移行して目標回転数判別
手段３３によって演算された回転数そのままの回転数
で、ファンモータ５を回転させる。

【００３０】一方、目標回転数判別手段３３によって演
算された回転数が、例えば３０００ｒｐｍ以下であった
ならば、当該回転域は、ファンの発生する静圧が小さ
く、外的要因によって、送風量が大幅に変化する。そこ
で、ステップ５以下の動作を行い、回転数の補正を行う
と共に、異常であるか否かの判定を行う。

【００３１】すなわち次の動作として、ステップ５で、
異常判断手段２１が内蔵しているタイマを起動させる。

【００３２】次に、駆動電流検出手段１６が、ファンモ
ータ５の駆動電流を検出する（ステップ６）。すなわち
ファンモータ５の駆動コイルＵ，Ｖ，Ｗを流れた駆動電
流は、図４に示すように、ファンモータ５の端子２７ｅ
から駆動電流検出手段１６の入力端子２９に流入し、カ
レントトランスＣＴ１を通って電源に帰る。したがって
カレントトランスＣＴ１にはファンモータ５の駆動電流
に応じた電圧が誘起され、これが抵抗器Ｒ３０に印加さ
れ、演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端に入力される。演
算増幅器ＯＰ１は、非反転入力端に入力された電圧を抵
抗器３１，３２で決まる増幅率で増幅し、抵抗器Ｒ３４
を介して演算増幅器ＯＰ２の反転入力端に供給する。こ
れにより演算増幅器ＯＰ２は、演算増幅器ＯＰ２の非反
転入力端に入力される電圧と演算増幅器ＯＰ１の出力電
圧との差電圧を、可変抵抗器ＶＲ２と抵抗器Ｒ３４，Ｒ
３５とによって決まる増幅率で増幅し、検出電圧Ｅとし
て出力端子３０に出力する。そしてこの検出電圧Ｅは流
路抵抗判別手段１７に供給される。

【００３３】なお、演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端に
入力される電圧は、可変抵抗器ＶＲ１の摺動子を移動さ
せることにより変化する。すなわち可変抵抗器ＶＲ１の
摺動子を移動させると、演算増幅器ＯＰ２によって増幅
される、演算増幅器ＯＰ１の出力電圧との差電圧が変化
するので、カレントトランスＣＴ１を流れる駆動電流と
出力端子１４に表れる検出電圧Ｅとの関係が変化する。
したがって、図７に示すように、ファンモータ５の回転
数Ｎと出力端子３０に表れる検出電圧Ｅとの関係は、可
変抵抗器ＶＲ１の摺動子を移動させることにより、例え
ば実線の状態から破線の状態へとレベルがシフトする。
この結果、製造時に個々のファンモータ５の回転数と駆
動電流との特性のレベルにばらつきがある場合、それを
可変抵抗器ＶＲ１により調整して予め検出特性を調節し
ておくことができる。

【００３４】また、可変抵抗器ＶＲ２の摺動子を移動さ
せると、可変抵抗器ＶＲ２の抵抗値が変化するので、帰
還率が変化し、演算増幅器ＯＰ２の帰還率が変化するこ
とから、カレントトランスＣＴ１を流れる駆動電流と出
力端子３０に表れる検出電圧Ｅとの関係が変化する。し
たがって、図８に示すように、ファンモータ５の回転数
Ｎと出力端子３０に表れる検出電圧Ｅとの関係は、可変
抵抗器ＶＲ２の摺動子を移動させることにより、例えば
実線の状態から破線の状態へと傾きが変化する。この結
果、製造時に個々のファンモータ５の回転数と駆動電流
との特性の傾きにばらつきがある場合、それを可変抵抗
器ＶＲ２により調整して予め検出特性を調整しておくこ
とができる。

【００３５】次に、回転数検出手段１５が、ファンモー
タ５のホール素子２５からの回転パルスに基づいて、フ
ァンモータ５の回転数を検出する（ステップ７）。

【００３６】次に、流路抵抗判別手段１７が、駆動電流
検出手段１６からの検出電圧Ｅと回転数検出手段１５か
らの回転数に対応した信号とに基づいて、ファンケース
４およびケーシング９内の送風流路の流路抵抗Φを判別
する（ステップ８）。すなわちファンモータ５の回転数
Ｎと駆動電流Ｉとの関係は、図９に示すように、流路抵
抗Φに応じて変化するので、回転数Ｎと駆動電流Ｉと流
路抵抗Φとの関係のデータを予めメモリなどに保存して
おくことにより、回転数Ｎと駆動電流Ｉとから流路抵抗
Φを決定できる。例えば、回転数ＮがＮ１のときに駆動
電流ＩがＩ０になり、あるいは回転数ＮがＮ２のときに
駆動電流ＩがＩ１になれば、流路抵抗ΦがΦ１であると
判断でき、回転数ＮがＮ０のときに駆動電流ＩがＩ０に
なれば、流路抵抗ΦがΦ０であると判断できる。なお、
Φ０はΦ１よりも小さい。また、この流路抵抗Φは、フ
アンモータ５の回転数をＮ、駆動電流をＩとすれば、例
えば実験的に下記の数１により求められる。ただし、ｇ
（Ｎ）、ｆ（Ｎ）は回転数Ｎの関数である。あるいは、
別の実験式として、下記の数２により求められる。

【００３７】

【数１】

【００３８】

【数２】

【００３９】次に、送風量推測手段３２が、流路抵抗判
別手段１７により判別された流路抵抗Φと回転数検出手
段１５により検出されたファンモータ５の回転数Ｎとに
基づいて、現実の送風量Ｑを演算する（ステップ９）。
すなわち図９に示すように、ファンモータ５の現実の回
転数Ｎと現実の送風量Ｑとの関係は、空気流路の流路抵
抗Φの変化により変化するが、流路抵抗Φが決まればそ
れに応じて自ずと定まるので、回転数Ｎと流路抵抗Φと
送風量Ｑとの関係を求めて予めメモリに記憶させておく
ことにより、ファンモータ５の回転数Ｎと流路抵抗Φと
から現実の送風量Ｑを演算できる。

【００４０】次に、異常判別手段２１が、流路抵抗判別
手段１７により判別された流路抵抗Φが、予め決められ
た下限値ΦＬと上限値ΦＨとの間に入っているか否かを
判断する（ステップ１０）。すなわち、流路抵抗Φが下
限値ΦＬと上限値ΦＨとの間から外れた領域を図１０に
斜線で示しているが、流路抵抗Φがこのような値になっ
た場合、ファンモータ５の回転数を制御しても適切な送
風量を確保できないので、異常状態と判断する必要があ
る。一方、流路抵抗Φが下限値ΦＬと上限値ΦＨとの間
に入っていれば、ファンモータ５の回転数を制御するこ
とにより適切な送風量を確保できるので、正常状態であ
ると判断できる。なお、図１０の第１象限はファンモー
タ５の回転数Ｎと駆動電流Ｉと流路抵抗Φとの関係を表
しており、第４象限はファンモータ５の回転数Ｎと送風
量Ｑと流路抵抗Φとの関係を表している。異常判断手段
２１は、流路抵抗Φが下限値ΦＬと上限値ΦＨとの間に
入っていれば正常と判別して、内蔵しているタイマをク
リアする（ステップ１１）。このタイマは、クリアされ
ると直ちに再起動して、計時動作を再開する。

【００４１】次に、最適回転数判別手段１９が、送風量
推測手段３２により推測された現実の送風量Ｑ１と最適
送風量判別手段１８により判別された最適送風量ＱＢと
の偏差に基づいて、次の数３により最適回転数Ｎ１を演
算する（ステップ１２）。

【００４２】

【数３】

【００４３】すなわち、最適送風量ＱＢと推測された現
実の送風量Ｑ１との偏差の比例成分と積分成分との和を
フィードバック成分として、目標回転数Ｎ０に加えてい
る。したがって、最適送風量ＱＢと推測された現実の送
風量Ｑ１との偏差がゼロの状態で安定すれば、目標回転
数Ｎ０が最適回転数Ｎ１になる。

【００４４】さらに、最適回転数判別手段１９が、演算
した最適回転数をモータ制御手段２０に出力する（ステ
ップ１３）。これにより、モータ制御手段２０が最適回
転数判別手段１９からの最適回転数と回転数検出手段１
５からの実際の回転数とに基づいて、ファンモータ５が
最適回転数となるようにファンモータ５を駆動する。

【００４５】次に、最適送風量判別手段１８が、給湯制
御部１３からの信号に基づいて燃焼量に変更があったか
否かを判断し（ステップ１４）、変更がなければ、マイ
クロコンピュータ２３が、リモートコントローラから運
転終了の指示が入力されたか否かを判断し（ステップ１
５）、入力されていなければ、ステップ６に戻る。入力
されていれば、ルーチンを終了する。

【００４６】またステップ１４において、最適送風量判
別手段１８が燃焼量に変更があったと判断すれば、ステ
ップ１に戻る。ステップ１０において、異常判別手段２
１が、送風量Ｑが予め決められた下限値ＱＬと上限値Ｑ
Ｈとの間に入っていないと判断すれば、異常判別手段２
１が、内蔵のタイマがタイムアップしているか否かを判
断し（ステップ１６）、タイムアップしていなければス
テップ１２に進む。タイムアップしていれば、異常処理
手段２２に異常である旨を出力する。すなわち、送風量
Ｑは風の影響などにより絶えず変化する場合があるの
で、送風量Ｑが所定時間以上にわたって異常な値になっ
たときにのみ、異常状態と判断するのである。

【００４７】次に異常処理手段２２が、異常判別手段２
１からの異常である旨の信号が入力されることにより、
給湯制御部１３に異常信号を出力してバーナ２の燃焼を
停止させるなどの異常処理を行い（ステップ１７）、ル
ーチンを終了する。

【００４８】次に、本実施形態の燃焼装置１の実際に則
した動作について説明する。例えば最高能力２４号程度
の家庭用の石油給湯器に、本実施形態の燃焼装置１を採
用した場合を想定する。最高能力２４号の石油給湯器
を、２０号程度の熱量で燃焼させる場合、燃料供給量に
応じて演算される目標回転数は、３０００ｒｐｍをはる
かに越えることとなる。そして例えばターボファンを採
用する場合であれば、静圧は、３０ｍｍＨｇを越えるも
のとなり、逆風の影響は小さい。そのため最高能力２４
号の石油給湯器を、２０号程度の熱量で燃焼させる場合
には、燃料供給量に応じて演算される目標回転数によっ
てファンモータ５が回転される。また燃料の供給は、比
例制御によって行われる。

【００４９】次に、同一の石油給湯器を発熱量を６〜９
号程度の能力で使用する場合、燃料供給量に応じて演算
される目標回転数は、２０００ｒｐｍ乃至３０００ｒｐ
ｍ程度となる。この程度の発熱量は、ファンの静圧が低
く、逆風の影響を受けやすいので、従来技術であれば、
比例制御による燃焼は困難であった領域であり、従来技
術では、やむなく１１号程度に燃焼量を上げ、オン・オ
フ制御による燃焼制御が行われていた。しかし本実施形
態の燃焼装置１では、当該回転領域では、回転数補正手
段が機能する。そして本実施形態の燃焼装置１では、回
転数補正手段が機能する範囲が狭いので、駆動電流検出
手段１６の検出精度が高く、逆風の発生を鋭敏に感知す
る。そのため本実施形態の燃焼装置１では、当該回転領
域においても、適正な送風量が確保され、比例制御によ
る燃焼制御が可能である。

【００５０】なお６号未満の能力で、燃焼装置１を使用
する場合には、回転数補正手段を機能させても適正な送
風量を確保することは困難であり、燃焼量を７号以上に
上昇させてオン・オフ制御による燃焼制御を行うことが
望ましい。

【００５１】本発明の燃焼装置を比例制御とオン・オフ
制御を併用した構成に採用する場合の目安は次の通りで
ある。すなわち、最高燃焼能力から５０％程度の能力で
使用する場合には、燃料供給量に応じて演算される目標
回転数によってファンモータ５を回転して比例制御を行
い、５０％程度〜２５％程度の能力で使用する場合には
回転数補正手段を機能させた上で比例制御による燃焼を
行い、それ以下の能力で使用する場合にはオン・オフ制
御による燃焼制御を行うのが適切である。

【００５２】

【発明の効果】本発明の燃焼装置は、ファンモータの回
転数が所定回転数以下である場合に補正手段によってフ
ァンモータの回転数を補正し、ファンモータの回転数が
所定回転数を越える場合には補正手段は機能しない。そ
のため本発明の燃焼装置１は、逆風の影響を受けやすい
ファンモータの回転数が低い領域において駆動電流検出
手段の検知精度が高く、逆風を鋭敏に感知してファンモ
ータの回転数を補正することができる効果がある。また
本発明の燃焼装置は、風圧スイッチが不要であり、部品
点数が少ない。

【００５３】また請求項２に記載の発明は、ターボファ
ンの特性と相まって、より高い効果を発揮することがで
きる。請求項２に記載の発明は、静圧が不安定な回転域
でのみ補正手段によってファンモータの回転数を補正す
るものであり、より実効性が高い効果がある。

【００５４】さらに請求項３記載のファンモータの回転
数がより適切なものとなる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の構成を備えた燃焼装置の概
略構成図である。

【図２】本発明の実施形態で採用するターボファンの特
性図である。

【図３】本発明の実施形態で採用するファンモータの回
路図である。

【図４】本発明の実施形態で採用する駆動電流検出手段
の回路図である。

【図５】本発明の実施形態の燃焼装置の特徴的動作を説
明したフローチャート図である。

【図６】本発明の実施形態の燃焼装置の具体的動作を説
明したフローチャート図である。

【図７】本発明の実施形態で採用する駆動電流検出手段
の検出電圧とファンモータの回転数の関係を示す説明図
である。

【図８】本発明の実施形態で採用する駆動電流検出手段
の検出電圧とファンモータの回転数の関係を示す説明図
である。

【図９】本発明の実施形態で採用するファンモータの駆
動電流と回転数と送風量の関係を示す説明図である。

【図１０】本発明の実施形態で採用する異常判別手段に
よる異常判別領域の説明図である。

【符号の説明】

１燃焼装置２バーナ４ファンケース９ケーシング１３給湯制御部１５回転数検出手段１６駆動電流検出手段１７流路抵抗判別手段１８最適送風量判別手段１９最適回転数判別手段２０モータ制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23N 3/08 F23N 1/04 102 F23N 5/18 101

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】送風流路に配置され、所定の回転数の近
傍領域を境界域として当該境界域を超える回転数領域で
回転数に対して静圧が安定し、当該境界域以下の回転数
領域で回転数に対して静圧が急変する特性を有するファ
ンと、燃料供給量に基づいて、前記ファンを駆動するフ
ァンモータの目標回転数を判別する目標回転数判別手段
と、前記ファンモータの回転数を前記目標回転数に制御
するモータ制御手段とを備えた燃焼装置において、前記ファンモータの回転数を検出する回転数検出手段
と、前記ファンモータの駆動電流に関する情報を検出す
る駆動電流検出手段と、前記回転数検出手段及び駆動電
流検出手段の情報に基づいて前記ファンの送風量が前記
送風流路の流路抵抗に応じた適正な送風量となる前記フ
ァンモータの最適回転数を判別する最適回転数判別手段
と、前記ファンモータの回転数が前記境界域における所
定の回転数以下であるか否かを判別する回転数判別手段
とを備え、前記モータ制御手段は、前記回転数判別手段により前記
ファンモータの回転数が前記所定の回転数以下であると
判別されると、前記ファンモータの回転数を前記最適回
転数判別手段により判別された最適回転数に制御するこ
とを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】前記ファンは、ターボファンであること
を特徴とする請求項１記載の燃焼装置。
【請求項３】前記最適回転数判別手段は、前記駆動電
流検出手段からの検出値と回転数検出手段により検出さ
れた回転数とによって前記送風流路の流路抵抗を判別す
る流路抵抗判別手段と、前記燃料供給量に基づいて最適
送風量を判別する最適送風量判別手段と、前記流路抵抗
判別手段により判別された流路抵抗に基づいて現実の送
風量を推測する送風量推測手段と、前記最適送風量判別
手段により判別された最適送風量と前記送風量推測手段
により判別された現実の送風量との偏差に基づいて補正
値を算出し、この補正値を前記目標回転数判別手段によ
り判別された目標回転数に加算することにより最適回転
数を判別する回転数判別手段と、からなることを特徴と
する請求項１又は２に記載の燃焼装置。