JP3682687B2 - 燃焼機器の制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば給湯器、風呂釜、給湯器付風呂釜もしくは給湯器付暖房機等の燃焼機器において、特に送風量が設定した送風量に達しない場合に対処する制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の燃焼機器として、送風機と、この送風機から燃焼用空気の供給を受けて燃料を燃焼させる燃焼器と、燃焼用空気の送風量と加熱能力とについての各目標値に基づき作動制御されるように構成された燃焼機器の制御装置を備えている。
燃焼用空気の送風量と加熱能力とは所定の空燃比を保ちながら燃焼させる必要があり、それ故、加熱能力が定まると加熱能力に見合った燃焼用空気の送風量の目標値が算出され、送風機の燃焼器に対する送風量が上記算出された目標値となるよう送風機の送風量が調節される。
具体的には、送風機の燃焼器に対する送風量を検出する送風量検出手段として送風機の回転数が用いられ、必要加熱能力に基づく送風量の目標値である目標回転数に検出する回転数が一致するように送風機が制御される。
また、制御装置では、上記した所定の空燃比を保持しているか否かを常時監視しており、仮に所定の空燃比を保持できない場合は異常燃焼となるのでこの異常燃焼を禁止する為に燃焼を停止させるようにしてある。具体的には、送風量の目標回転数から上記送風量検出手段による検出回転数を減じた送風量偏差に基づいて送風異常であるかを判定する異常判定手段とを備えており、上記異常判定手段は、上記送風量偏差が予め設定された送風量偏差判定値よりも大でかつ当該状態が所定時間継続すると送風異常と判定して燃焼を停止させるものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、燃焼機器においては、燃焼排気の排気筒側から屋外の風が燃焼室内に逆流する等の一時的な外乱の他に、負荷である水量の変動に伴い送風量の目標値が変動し実際の送風機の送風量がその目標値に追随できない場合、送風機自身が故障していて送風機の送風量がその目標値に達しない場合などがある。
【０００４】
ところが、従来の燃焼機器の制御装置では、送風量の目標回転数から上記送風量検出手段による検出回転数を減じた送風量偏差に基づいて送風機の異常であるかを判定する異常判定手段が、上記送風量偏差が予め設定された送風量偏差判定値よりも大でかつ当該状態が所定時間継続すると送風異常と判定して燃焼を停止させてしまうものであったので、それが回復可能な異常原因である場合であっても燃焼が停止してしまい、例えば給湯器であれば給湯が停止され使用者にとって不都合であり、更に、点検修理の際に、送風機自体の故障か他の要因による故障かが判断できない為、送風機自体の故障でないにも拘わらず送風機を交換してしまい高価な点検修理費が必要になる、という問題を有している。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃焼機器において、送風異常と判断された場合には、送風機自体の異常か他の要因による回復可能な異常かを判別可能として、回復可能な異常の場合は送風異常の判定を遅延させてこの遅延時間内に送風異常が解消された場合には燃焼の継続を可能としかつ故障点検時の作業性を向上させることにあり、また、送風異常が一時的な要因であって所定時間後にこの異常が回復する場合もあることを考慮して直ちに異常として燃焼停止することなく、再燃焼させて再燃焼後に送風異常が解消された場合に燃焼を継続させ得る燃焼機器の制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明では、送風量偏差が予め設定された送風量偏差判定値よりも大でかつ前回算出した送風量偏差の負号と同一であり当該状態が第１の所定時間継続すると送風機の異常と判定し、送風量偏差が予め設定された送風量偏差判定値よりも大でかつ前回算出した送風量偏差の負号と異なり当該状態が第２の所定時間継続すると送風機以外の異常と判定することを特徴とするものであり、第２の発明では、送風機の異常と送風機以外の異常とを識別報知するようにする。
また、第３の発明では、送風量偏差が予め設定された送風量偏差判定値よりも大で当該状態が所定時間継続すると燃焼を一旦停止させた後再燃焼を実行させ、当該再燃焼が設定回数実行された後に上記送風量偏差が予め設定された送風量偏差判定値よりも大で当該状態が所定時間継続すると送風異常と判定するものであり、第４の発明では、再燃焼の実行中に再燃焼状態を燃焼機器のリモコン装置に報知するようにしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して具体的に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る燃焼機器としての給湯器の構成図であり、給湯器用の送風機１と、この送風機１から燃焼用空気の送風を受けて燃料を燃焼させる給湯器用の燃焼器２と、この燃焼器２からの燃焼熱を吸熱する給湯器用の熱交換器３とを有し、熱交換器３に導入される被加熱媒体を上記燃焼器２の燃焼作動により加熱し昇温後の被加熱媒体を台所等の供給先に導出させる給湯回路４を備え、上記燃焼器２の必要加熱能力量は、加熱能力調整手段６により、給湯回路４から供給先に導出される給湯温度が図示しないリモコン装置で設定された設定温度に一致するようＦＦ制御あるいはＦＢ制御若しくはその両制御によって演算され、図示省略の比例制御弁の弁開度を制御することで必要加熱能力に調節される。また、送風量目標値算出手段７により加熱能力調整手段６により演算された必要加熱能力に見合う送風機１の送風量の目標値が算出され、送風量検出手段５にて検出された送風機の燃焼器に対する送風量が上記算出された目標値となるよう送風機の送風量が調節される。
【０００８】
異常判定手段８は、加熱能力調整手段６により演算された送風量の目標値と送風量検出手段５にて検出された送風機の燃焼器に対する送風量との送風量偏差に基づいて送風異常か否かを判定するものであり、１０はリモコン装置である。尚、加熱能力調整手段６と送風量目標値算出手段７と異常判定手段８とにより本発明の制御装置を構成している。
【０００９】
図２は、第１の実施態様に係る燃焼機器の制御装置のフローチャートであり、給湯カランを開栓し（Ｓ１）て給湯回路４に最低作動水量以上の通水があると送風機１のモータに通電して燃焼器２に対する送風が開始される（Ｓ２）。この送風期間は燃焼前のプリパージ期間であって、このプリパージ期間中に異常判定手段８は、送風量の目標値である目標回転数と送風量検出手段５にて検出された送風機の燃焼器に対する送風量である検出回転数との送風量偏差である回転数偏差εを演算し、演算した回転数偏差εが第一所定回転数（２００ｒｔｍ）以下か否かを判定し（Ｓ３）、ステップＳ３でＮＯの場合（回転数偏差εが第一所定回転数（２００ｒｔｍ）以下）、送風は正常と判断されて燃焼動作が開始される（Ｓ４）。対して、ステップＳ３でＹＥＳの場合（回転数偏差εが第１所定回転数（２００ｒｔｍ）を越える）には、この状態が第３の所定時間（６０秒）継続する（Ｓ５）と、送風異常の判定（送風機１の異常）を行う（Ｓ６）のである。このステップＳ６での異常判定時には、燃焼動作への移行を禁止してリモコン装置に自動的に或いは当該リモコン装置の特定操作により異常判定内容（送風機自体の異常）を文字或いは記号の表示或いは音声による報知を行う。
【００１０】
燃焼中においても送風量の目標値である目標回転数と送風量検出手段５にて検出された送風機の燃焼器に対する送風量である検出回転数との送風量偏差である回転数偏差εを演算し、演算した回転数偏差εが第２所定回転数（５００ｒｔｍ）以下か否かを判定し（Ｓ７）、ステップＳ７でＮＯの場合（回転数偏差εが第２所定回転数（５００ｒｔｍ）以下）、送風は正常と判断されて第１の所定時間を設定する安全動作タイマーを初期化し（Ｓ８）、ハンチング検出タイマーを初期化し（Ｓ８）て燃焼が継続される。対して、ステップＳ７でＹＥＳの場合（回転数偏差εが第２所定回転数（５００ｒｔｍ）を越える）には、ステップＳ９で回転数偏差εの負号が前回演算された回転数偏差ε１の負号との相違が判定され、負号が同一である場合、安全動作タイマーをセットし（Ｓ１０）、ステップＳ１０で安全動作タイマー（５秒）がタイムアップすると、送風異常の判定（送風機１の異常）を行う（Ｓ１１）のである。このステップＳ１１での送風異常の判定時には、燃焼動作を禁止してリモコン装置に自動的に或いは当該リモコン装置の特定操作により異常判定内容（送風機自体の異常）を文字或いは記号の表示或いは音声による報知を行う。ステップＳ１０で安全動作タイマーがタイムアップしていない場合にはステップ４の燃焼動作を継続する。
【００１１】
ステップＳ９で回転数偏差εの負号が前回演算された回転数偏差ε１の負号と相違すると判定された場合には、安全動作タイマーを初期化し（Ｓ１２）て、第２の所定時間を設定するハンチング検出タイマーをセットし（Ｓ１３）て、このハンチング検出タイマー（２０秒）がタイムアップしていない場合にはステップ４の燃焼動作を継続する。ステップ１３でハンチング検出タイマー（２０秒）がタイムアップしたと判定されると、ハンチング状態の送風異常の判定を行う（Ｓ１４）のであり、燃焼を停止させる。このステップＳ１４での送風異常の判定時には、燃焼動作への移行を禁止してリモコン装置に自動的に或いは当該リモコン装置の特定操作により異常判定内容（ハンチングによる送風異常）を文字或いは記号の表示或いは音声による報知を行う。
【００１２】
上記の図２に例示した実施態様によれば、送風量の目標値である目標回転数と送風量検出手段５にて検出された送風機の燃焼器に対する送風量である検出回転数との送風量偏差である回転数偏差εが所定回転数を越えた状態で所定時間継続しても回転数偏差εの負号が前回演算された回転数偏差ε１の負号と同一である場合には、送風機１自身の故障により目標回転数に到達する見込みがないとして直ちに安全動作させる一方、回転数偏差εの負号が前回演算された回転数偏差ε１の負号と相違する場合には、送風機１は駆動されているものの水量変動により変動する目標回転数に制御される際の応答遅れの可能性があると判断して、安全動作タイマーより長い時間燃焼を継続させて正常状態に復帰するのを待つようにしたので、従来のように直ちに安全動作することにより燃焼が停止して例えば給湯使用が中断する不都合を防止することになる。また、上記の場合と相違して正常状態に復帰しない場合には、送風機１以外の原因が考えられ、かつかかる状態では良好な出湯特性が得られないことから燃焼を停止して給湯も停止させるようにしてある。更に、ステップＳ６及びステップＳ１１では送風機１の故障、ステップＳ１４では送風機１以外の故障と、リモコン装置１０で識別報知可能としたので、故障点検時に少なくとも送風異常の原因が送風機故障か送風機以外の異常かの判別が可能となる。
【００１３】
図３は、第２の実施態様に係る制御装置のフローチャートであり、ステップＳ１からステップＳ６までは図２のフローチャートと同様であって同一符号を用いてその説明は省略する。
燃焼中に、送風量の目標値である目標回転数と送風量検出手段５にて検出された送風機の燃焼器に対する送風量である検出回転数との送風量偏差である回転数偏差εが常時演算され、演算された回転数偏差εが第２所定回転数（５００ｒｔｍ）以下か否かを判定し（Ｓ１５）、ステップＳ１５でＮＯの場合（回転数偏差εが第２所定回転数（５００ｒｔｍ）以下）、送風は正常と判断されて安全動作タイマーを初期化し（Ｓ１６）かつ後述するカウンターの値を初期化し（Ｓ１７）て燃焼が継続される。対して、ステップＳ１５でＹＥＳの場合（回転数偏差εが第２所定回転数（５００ｒｔｍ）を越える）には安全動作タイマーをセットし（Ｓ１８）、ステップＳ１８で安全動作タイマー（５秒）がタイムアップすると、カウンターの値が設定値（例えば３回）に達したか否かのステップＳ１９に進み、ステップＳ１９でＹＥＳの場合、即ちカウンターの値が設定値に達していると判断されると安全動作が実行され（Ｓ２０）、燃焼が停止される。ステップＳ１９でＮＯの場合、即ちカウンターの値が設定値に達していない場合は、カウンターの値を＋１加算し（Ｓ２１）て再燃焼動作が実行される（Ｓ２２）。再燃焼動作は、一旦燃焼を停止させ続いてポストパージ（燃焼後掃気）を行った後点火燃焼させるものであり、ポストパージ時間は通常のポストパージ時間よりも長くする。再燃焼動作の結果、ステップＳ１５でＮＯとなった場合つまり演算された回転数偏差εが第２所定回転数（５００ｒｔｍ）以下の場合は、燃焼がその後も継続される。
【００１４】
尚、図３には記載していないが、図２のステップＳ５でＹＥＳの場合に、送風機をオフした後再度オンする動作を設定回数行うようにしても良い。そうすることにより、一時的に逆風が発生した場合でも、図２のステップＳ５でＹＥＳの場合、直ちに安全動作することなく一時的な逆風が解消するのを待って燃焼動作に移行させることが可能となる。また、図３のステップＳ２２の再燃焼動作では、供給される湯が水に変わり更に湯に変わるという出湯の不安定さが現れることから、その再燃焼動作時にリモコン装置１０の表示部に「調整中」や「しばらくお待ち下さい」のメッセージを行うようにすれば、使用者に対する注意喚起を促し或いは不安を解消させることができる。尚、このような場合視覚情報以外にも聴覚情報により報知するようにしても良いものである。
【００１５】
「送風量検出手段５」としては、本実施態様では送風機１の回転数を用いたが、送風機１からの送風量を直接的に検出する送風量センサの検出結果を用いても良く、あるいは送風機１の回転数とその送風機１を構成するファンモータへの駆動電流値とを検出しこれらファン回転数値及び駆動電流値の各検出値に基づいて演算により実際の送風量を推定するようにしても良く、この場合には、上記ファンの回転数センサと、電流センサと、所定の推定式に基づき送風量を演算する演算部とによって送風量検出手段５が構成されることになる。
【００１６】
「加熱能力調整手段６」としては、給湯用熱交換器に流入する給水温度を検出する入水温度センサ（例えばサーミスタ）と、給湯用熱交換器から出湯（流出）する湯温を検出する出湯温度センサ（同上）と、給湯用熱交換器に流入する給水の入水量を検出する入水量センサと、これらセンサからの各出力値から必要加熱能力を演算する演算部とにより構成すればよい。
【００１７】
なお、上記の異常判定手段における演算部及び判定部を、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）やメモリー等により構成されたマイクロコンピュータで実行されるプログラムとして実現してもよいし、例えば所定数の比較器及びこれらの比較器からの出力を入力させて判定を行わせるＡＮＤ回路等により表現される電気回路として実現するようにしてもよい。また、上記の給湯回路のように送風量の目標値に基づいてＦＢ制御により基本制御が行われている場合には、その送風量についてのＦＢ制御量をそのまま入力して上記送風量偏差として用いることができ、これにより、上記演算部は省略可能となる。
【００１８】
【発明の効果】
以上、説明したように、第１の発明によれば、送風機の故障以外の送風異常を判定して送風機の故障以外の送風異常の場合には異常判定時間を通常の異常判定時間よりも長くすることで、一時的な送風異常の原因が解消可能な時間まで待ち、それでも送風異常の原因が解消しない場合に異常判定するようにしたので、送風異常による燃焼停止を極力避けることができ、燃焼機器の使用性が向上する。第２の発明によれば、送風機の故障による送風異常か送風機以外の故障による送風異常かを識別することができ、送風機の修理が必要か他の部分の修理が必要かが明確となり、的確な点検修理が期待できる。
第３の発明によれば、送風異常の場合には燃焼を一旦停止した後再燃焼を行わせ、一時的な送風異常の原因が解消する場合に燃焼を継続させるようにしたので、燃焼を一旦停止させることで送風異常時の異常燃焼を中断させて安全性を向上させ、また送風異常による永続的な燃焼停止を極力避けることができ、燃焼機器の使用性が向上する。
第４の発明によれば、再燃焼動作時に再燃焼実行中である旨の報知を行うことで、使用者に対する出湯不安定状態の注意喚起及び不安解消が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃焼機器としての給湯器の構成図である。
【図２】第１実施形態の異常判定手段による制御を示すフローチャートである。
【図３】第２実施形態の異常判定手段による制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 送風機
２ 燃焼器
３ 熱交換器
４ 給湯回路
５ 送風量検出手段
６ 加熱能力調整手段
１０ リモコン装置

Claims (4)

1. 送風機と、この送風機から燃焼用空気の供給を受けて燃料を燃焼させる燃焼器と、燃焼用空気の送風量と加熱能力とについての各目標値に基づき作動制御されるように構成された燃焼機器の制御装置であって、上記送風機の燃焼器に対する送風量を検出する送風量検出手段と、必要加熱能力に基づく送風量の目標値を算出する送風量目標値算出手段と、上記送風量の目標値から上記送風量検出手段による検出値を減じた送風量偏差に基づいて送風異常であるか否かを判定する異常判定手段とを備え、上記異常判定手段は、上記送風量偏差が予め設定された送風量偏差判定値よりも大でかつ前回算出した送風量偏差の負号と同一であり当該状態が第１の所定時間継続すると送風機の異常と判定し、上記送風量偏差が予め設定された送風量偏差判定値よりも大でかつ前回算出した送風量偏差の負号と異なり当該状態が第２の所定時間継続すると送風機以外の異常と判定することを特徴とする燃焼機器の制御装置。
2. 請求項１において、異常判定手段の送風機の異常と送風機以外の異常とを識別報知することを特徴とする燃焼機器の制御装置。
3. 送風機と、この送風機から燃焼用空気の供給を受けて燃料を燃焼させる燃焼器と、燃焼用空気の送風量と加熱能力とについての各目標値に基づき作動制御されるように構成された燃焼機器の制御装置であって、上記送風機の燃焼器に対する送風量を検出する送風量検出手段と、必要加熱能力に基づく送風量の目標値を算出する送風量目標値算出手段と、上記送風量の目標値から上記送風量検出手段による検出値を減じた送風量偏差に基づいて送風異常であるか否かを判定する異常判定手段とを備え、上記異常判定手段は、上記送風量偏差が予め設定された送風量偏差判定値よりも大で当該状態が所定時間継続すると燃焼を一旦停止させた後再燃焼を実行させ、当該再燃焼が設定回数実行された後に上記送風量偏差が予め設定された送風量偏差判定値よりも大で当該状態が所定時間継続すると送風異常と判定することを特徴とする燃焼機器の制御装置。
4. 請求項３において、再燃焼の実行中に再燃焼状態をリモコン装置で報知することを特徴とする燃焼機器の制御装置。

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