JP3707186B2 - Vibration combustion detection method and combustion apparatus - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃焼装置の振動燃焼検出方法および燃焼装置に関し、より詳細には、ファンモータに流れる電流から振動燃焼を検出する方法と、その方法を適用して振動燃焼状態を改善する燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばガス給湯器等の燃焼装置として、複数のバーナと、このバーナに燃焼用空気を供給する送風用ファンおよびそのファンモータと、上記バーナに供給される燃料ガスのガス圧を調節するガス圧調節手段と、上記バーナの燃焼本数を切り替えるバーナ本数切替手段と、燃焼装置各部の動作を制御する制御手段とを主要部として備えたものが提供されており、そこでは給湯温度や給湯量などの能力に応じて適宜燃料ガスのガス圧を調節する一方、必要に応じてバーナの燃焼本数を小本数（一部燃焼）から大本数（全部燃焼）の間で適宜切り替えて燃焼運転が行われる。
【０００３】
そして、このようなガス給湯器におけるファンモータの回転数は、通常、燃料ガスの供給量（つまり、バーナでの燃焼量）に対応して予め設定されるか、あるいは、この予め設定されたファンモータの回転数を燃焼用空気の通路を構成する送風流路の流路抵抗（空気抵抗）に応じて補正することによって、バーナの適正燃焼に必要とされる燃焼用空気の供給が行なわれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種のガス給湯器では、上記のようにバーナでの適正燃焼が図られているにもかかわらず、突発的にバーナの炎が微小振動を引き起こすいわゆる振動燃焼の状態となる場合がある。バーナでの燃焼がこの振動燃焼状態となると、バーナの火力が低下するため安定した給湯ができなくなることから、この種のガス給湯器においてはその改善が強く望まれている。なお、この振動燃焼を生じる原因としては種々の原因が考えられるが、多くの場合この振動燃焼は何らかの理由によって燃料ガスのガス圧とファンモータの回転数とのバランスが崩れることによって生じており、しかもその殆どの場合は、ファンモータの回転数に対して燃料ガスの供給量が多いことが原因となっていること、さらには、上記のようにバーナの燃焼本数を切り替え可能に構成されている場合には、バーナの全本燃焼時に多く発生することが経験的に知られている。
【０００５】
そして、このような振動燃焼は、上述のようにバーナの炎の微小振動であるために、これまで一般的にバーナの燃焼有無の検出（例えば立ち消えの検出等）に用いられていたようなフレームロッド等のセンサではこの振動燃焼を検出することができず、これまでこの振動燃焼の検出を目的としたセンサは提供されていなかった。なお、この点に関し、撮像装置等を用いて炎の燃焼状態を画像情報として監視すれば振動燃焼の検出も技術的には可能であるが、その場合、画像情報の処理装置等が必要となり装置が大型かつ高価なものとなるため、撮像装置等を一般家庭に用いられるようなガス給湯器へ適用することは装置規模やコストの面で事実上不可能であった。
【０００６】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡易な構成でしかも的確に振動燃焼を検出できる振動燃焼検出方法と、振動燃焼の改善機能を備えた燃焼装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る振動燃焼検出方法は、少なくとも燃焼部とこの燃焼部に燃焼用空気を送風する送風用ファンとを備えた燃焼装置において、前記送風用ファンのファンモータの電流値を監視して、この電流値の一定時間内における所定の振幅変動の回数を計数し、その計数結果に基づいて振動燃焼の有無を判断することを特徴とする。そして、より具体的には、ファンモータの電流値の微小時間当たりの変化量が所定値を超えた場合に、これを上記振幅変動として計数することが好ましい。
【０００８】
すなわち、上記燃焼部が振動燃焼状態となると、炎の振動によって送風流路内の流路抵抗にも変動を生じる。そして、送風流路内の流路抵抗が変動すると、その影響を受けてファンモータに流れる電流にも変化が現れる。具体的には、このファンモータに流れる電流は、炎の微小振動にともなって例えば図３に示すようなパルス状の変動として（つまりハンチング状態となって）現れる。そのため、本発明の振動燃焼検出方法は、このファンモータ電流値を監視して、電流値のハンチング状態を検出した時に振動燃焼と判断するものである。
【０００９】
また、本発明の請求項３に係る燃焼装置は、複数のバーナと、燃焼用空気を供給する送風用ファンおよびそのファンモータと、前記バーナに供給される燃料ガスのガス圧を調節するガス圧調節手段と、前記バーナの燃焼本数を切り替えるバーナ本数切替手段と、前記ファンモータに流れる電流に検出するモータ電流検出手段と、このモータ電流検出手段により検出されたファンモータの電流に基づいてファンモータの回転数を制御するとともに燃焼装置各部の動作を制御する制御手段とを少なくとも備えたガス燃焼装置であって、前記ファンモータに流れる電流を監視するとともに、その電流値の振幅変動からバーナでの振動燃焼を判別する振動燃焼検出手段を備えることを特徴とする。つまり、請求項３の発明では、ファンモータの回転数が該ファンモータに流れる電流に基づいて制御されるガス燃焼装置において、このファンモータ制御用に検出された電流値を利用して振動燃焼の検出が行なわれる。そのため、この請求項３の発明によれば、従来より提供されていたファンモータの回転をその電流値に基づいて制御するいわゆる電流値制御の燃焼装置を、構成上大きな変更を行なうことなく、簡易な設計変更で振動燃焼の検出が可能となる。
【００１０】
また、本発明の請求項４に係る燃焼装置は、前記振動燃焼検出手段において振動燃焼が検出された際に、前記制御手段が、バーナでの燃焼を停止させるとともに、燃料ガスのガス圧とファンモータの回転数とを変更してバーナを再点火するように構成されたことを特徴とする。したがって、請求項４の発明によれば、バーナの再点火時に燃料ガスのガス圧とファンモータの回転数とが変更されていることから、この変更量を調節することで振動燃焼を生じる原因として最も多いとされる燃料ガスのガス圧とファンモータの回転数とのバランスの崩れを解消でき、再点火後の振動燃焼を防止し得る。
【００１１】
さらに、本発明の請求項５に係る燃焼装置は、上記振動燃焼検出手段において振動燃焼が検出された際に、上記制御手段が、振動燃焼検出手段における振動燃焼の検出が止むまで燃料ガスのガス圧を減少させるように構成されたことを特徴とする。そのため、この請求項５の発明によれば、振動燃焼を生じる原因となるファンモータの回転に対する燃料ガスの供給過多を、燃料ガスのガス圧を減少させることで解消でき、その上、両者のバランスがとれたところでガス圧の減少が停止されるため、適正な燃焼を維持することが可能となる。
【００１２】
また、本発明の請求項６に係る燃焼装置は、上記振動燃焼検出手段において振動燃焼が検出された際に、上記制御手段が、バーナの燃焼本数を切り替えるとともに、この燃焼本数の切り替えによる号数の変動を燃焼ガスのガス圧を調節して補正するように構成されたことを特徴とする。したがって、請求項６の発明によれば、例えば、振動燃焼が発生し易いバーナの全本燃焼時において振動燃焼が検出されると、バーナの燃焼本数を減らすことによって振動燃焼の解消が図られ、しかもその際、ガス圧の調節がなされるため号数の低下を招くことなく振動燃焼の解消が図れる。
【００１３】
また、本発明の請求項７に係る燃焼装置は、上記振動燃焼検出手段において振動燃焼が検出された際に、上記制御手段が、振動燃焼検出手段における振動燃焼の検出が止むまでファンモータの回転数を上昇させるとともに、振動燃焼の検出が止むとファンモータの回転数を当初の回転数に復帰させるように構成されたことを特徴とする。したがって、この請求項７の発明によれば、燃焼ガスのガス圧を減少させることなく、つまり、号数を落とすことなく上記請求項５と同様の効果が見込まれる他、振動燃焼停止後にファンモータの回転数が復帰することから、特に一時的な振動燃焼の解消に有効となる。
【００１４】
さらに、本発明の請求項８に係る燃焼装置は、上記振動燃焼検出手段において振動燃焼が検出された際に、上記制御手段が、所定の安全動作を行いバーナでの燃焼を停止させることを特徴とするため、例えばガス圧調節手段や制御手段等の故障によって振動燃焼が発生している場合に、無理な継続運転を行わずに燃焼を停止でき、装置使用者の安全が確保されるとともに、継続運転による故障状況の悪化を防止できメンテナンス上も有利である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る振動燃焼検出方法を利用した燃焼装置の一実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。
【００１６】
実施形態１
図１は本発明に係る燃焼装置の一実施形態を示す概略構成図であり、ここでは本発明の燃焼装置をガス瞬間給湯器に適用した場合を示す。このガス瞬間給湯器１は、従来より周知の構成からなり、具体的には、缶体２と、この缶体２内に設けられた複数のバーナ（燃焼部）３ａ，３ｂ，３ｃと、該缶体２の上部に設けられた熱交換器４と、上記缶体２内に燃焼用空気を供給する送風用ファン５およびそのファンモータ６と、上記バーナ３に供給される燃料ガスのガス圧を調整するガス圧調節弁（ガス圧調節手段）７と、上記バーナ３の燃焼本数を切り替えるバーナ本数切替弁（バーナ本数切替手段）８ａ，８ｂ，８ｃと、ガス瞬間給湯器１の各部の動作制御を行なうコントローラ（制御手段）９とを主要部として構成され、上記バーナ３には燃料ガス供給用のガス供給管１０が接続されるとともに、上記熱交換器４には給水管１１および出湯管１２がそれぞれ接続されている。なお、１３は点火装置１３ａに接続されたバーナ３の点火プラグを示している。また、１５は上記燃料ガスの元開閉弁を示しており、１６は上記出湯管１２と接続された出湯カランを示している。
【００１７】
そして、上記給水管１１には入水量センサ１１ａ、入水温度センサ１１ｂが設けられるとともに、出湯管１２には出湯温度センサ１２ａが設けられ、さらに上記ファンモータ６にはモータの回転数を検出する回転数センサ６ａが、また、上記バーナ３に近接してバーナでの立ち消えを検出するための炎検知器１４がそれぞれ設けられている。そして、これらのセンサ類はいずれも図示を省略するが後述する制御手段９に接続され、このコントローラ９においてこれらのセンサ類で検出された各種の情報に基づいてバーナ３の燃焼量（ガス圧調節弁７やバーナ本数切替弁８等の制御）やファンモータ６の回転数等が制御されている。
【００１８】
ここで、コントローラ９で行われるファンモータ６の回転数制御は、上述したように、燃料ガスの供給量に対応して予め設定された回転数を送風流路の流路抵抗に応じて補正することにより行われる。具体的には、この流路抵抗に基づく回転数の補正動作は、図１０に示すように、ファンモータ６の回転数Ｎと、該ファンモータ６に流れる電流Ｉと、流路抵抗Φとの間に一定の相関関係があることから、コントローラ９ではこれらの関係のデータを予めメモリ等に保持しておき、上記回転数センサ６ａで検出されたファンモータ６の回転数とファンモータ６に流れる電流とに基づいて流路抵抗を判断し、この流路抵抗に基づいて上記予め設定されたファンモータ６の回転数を補正することにより行われている。なお、ここで流路抵抗は、例えば図１０に示す場合では、回転数がＮ₁ のときに電流がＩ₀ となれば流路抵抗はΦ₁ と判断され、また回転数がＮ₀ のときに電流がＩ₀ となれば流路抵抗はΦ₀ と判断される。
【００１９】
この他、流路抵抗Φは例えば下記に示す数式１または数式２の実験式により求めることもできる。ただし、以下の数式においては、Φは流路抵抗、Ｎはファンモータ６の回転数、Ｉはファンモータ６を流れる電流とし、また、ｇ（Ｎ）、ｆ（Ｎ）はそれぞれ回転数Ｎの関数を示すものとする。
【００２０】
【数１】

【００２１】
【数２】

【００２２】
そこで、次にファンモータ６にＰＷＭ方式のモータを使用した場合のファンモータ６の制御動作を、図２に示すコントローラ９の概略機能ブロック図に基づいて説明する。なお、図２に示す給湯制御部は、図外のリモートコントローラから入力される給湯温度等の設定情報と、上記入水量センサ１１ａ、入水温度センサ１１ｂ、出湯温度センサ１２ａ等のセンサ類から入力される各種情報とに基づいて上記ガス圧調節弁７やバーナ本数切替弁８等の開閉制御等を行なうものである。
【００２３】
すなわち、このコントローラ９では、商用電源１０１を整流平滑手段１０２で整流・平滑して得た直流電力を、電力制御手段１０３においてデューティー比制御手段１０４からの出力される制御電圧に基づいてスイッチングし、ファンモータ６の駆動電力として供給している（ＰＷＭ制御）。このスイッチングに際し、上記デューティー比制御手段１０４は、ファンモータ６の最適回転数を指令する最適回転数判別手段１０５からの最適回転数指令信号に基づいて制御電圧Ｖ_S を決定しており、ここで指令される最適回転数は、最適回転数判別手段１０５において、上記バーナ３の燃焼量に応じて最適送風量判別手段１０６が判別した最適送風量と、上記の方法により流路抵抗判別手段１１１で求められた送風流路の流路抵抗とに基づいて、送風流路に対して上記最適送風量の送風が可能となるように演算される。
【００２４】
また、この場合、ファンモータ６の電源として商用電源を整流・平滑して得た直流電力を用いているが、商用電源は通常電圧変動をともなうことから、上記電力制御手段１０３に流入する電流を検出しても、ファンモータ６に流れる電流を正確に検出することができない。そのため、図示の場合では、上記整流平滑手段１０２の出力電圧を検出する電圧検出手段１０７と、整流平滑手段１０２の出力電流を検出する電流検出手段１０８とを設けて、これらにおいて検出された整流平滑手段１０２の出力電圧と出力電流とに基づいて電流演算手段１０９においてファンモータ６に流れる電流が演算されている。つまり、図示の場合、ファンモータ６の電流を検出するモータ電流検出手段を、これら電圧検出手段１０７、電流検出手段１０８および電流演算手段１０９が構成しており、ここで検出されたファンモータ６に流れる電流値に基づいて流路抵抗が求められ、さらにはファンモータ６の回転数が制御されている。
【００２５】
本発明はこのようにファンモータ６に流れる電流に基づいてファンモータ６の回転数制御を行なう燃焼装置において、さらに上記コントローラ９内に、このファンモータ６に流れる電流を監視するとともにその電流値の振幅変動からバーナ３での振動燃焼を判別する振動燃焼検出手段１１０を備えている。ここで、この振動燃焼検出手段１１０は、実際には上記デューティー比制御手段１０４、最適回転数判別手段１０５、最適送風量判別手段１０６、電流演算手段１０９などとともにマイクロコンピュータで構成され、以下のような手順で振動燃焼の検出を行なう。
【００２６】
すなわち、例えば、バーナ３に供給される燃料ガスのガス圧とファンモータ６の回転数とのバランスが崩れるなどして上記バーナ３での燃焼が振動燃焼の状態となると、この振動燃焼による炎の振動によって送風流路内の流路抵抗にも微小変動を生じる。そして、流路抵抗がこのような微小変動の状態となると、上記ファンモータ６に流れる電流は、図３に示すようなハンチング状態となる。そのため、振動燃焼検出手段１１０では、この振動燃焼時のファンモータ６に流れる電流の振幅変動から振動燃焼を検出する。
【００２７】
具体的には、図４のフローチャートに示すようにバーナ３で給湯燃焼が開始されると（図４ステップＳ１）、上記モータ電流検出手段でファンモータ６の電流検出が行なわれるとともに、ファンモータ６の回転数制御が開始される。
【００２８】
次に、振動燃焼検出手段１１０は上記モータ電流検出手段で検出されたファンモータの電流値を基に、まずこの電流値の微小時間当たりの変化量を（ΔＩ／Δｔ）求めるとともに、この求められた変化量が予め定められた変化量（ａ）以上であるか否か判断する（図４ステップＳ２）。換言すれば、このステップＳ２は、種々の原因で変動するファンモータ６の電流値の中から振動燃焼に特有な急激な振幅変動を検出するステップであって、より詳細にはファンモータ６に流れる電流値の微小時間（Δｔ）当たりの変化（ΔＩ）を監視することにより電流値の急激な変化を検出している。なお、上記予め定められる変化量（ａ）は実験的に求められる数値（定数）とされる。
【００２９】
そして、上記ステップＳ２で設定された変化量（ａ）を超える電流値の変化が検出されると、続いて次のステップでは、一定時間当たりにこの電流値変化が何回繰り返されたか、つまり電流値の振幅変動が何回あるかが計数されるとともに、この振幅変動が予め定めた所定回数を超えるか否かが判断される（図４ステップＳ３）。つまり、上記ステップＳ２で検出される電流値の急激な変化には振動燃焼とは関係のないものも含まれると考えられるので、ここで上記電流値の変動の繰り返しを検出して、この電流値の変動が振動燃焼に特有のハンチングの状態にあるか否かを判断している。なお、ここで予め定められる所定回数も上記電流値の変化量（ａ）と同様に実験的に求められる数値（定数）とされる。
【００３０】
そして、このステップＳ３で電流値のハンチング状態が検出されると、バーナ３での燃焼は振動燃焼状態にあると判断され、本実施形態においてはここで振動燃焼と判断されると、コントローラ９からバーナ３の燃焼停止の指令がガス瞬間給湯器１の各部に伝達され、バーナ３での燃焼が一旦停止される（図４ステップＳ４）。
【００３１】
そして、このようにしてバーナ３での燃焼が停止されると、今度はコントローラ９が上記ガス圧調節弁７に対して燃料ガスのガス圧の変更を指令するとともに、上記最適回転数判別手段１０５に対してファンモータ６の回転数を変更する指令を行い、燃料ガスのガス圧とファンモータ６の回転数を振動燃焼時とは異なる値として再度バーナ３の点火を行なう（図４ステップＳ５）。すわなち、このように振動燃焼を検出した場合に、コントローラ９が燃料ガスのガス圧とファンモータの回転数とを変更してバーナ３を再点火するように構成されていることから、振動燃焼の原因が燃料ガスのガス圧とファンモータ６の回転数とのバランスが崩れたことによる場合、このガス圧と回転数の変更量を適当な量とすることで、再点火後の燃焼が改善され振動燃焼が解消され得る。
【００３２】
なお、このステップＳ５で再点火後が行なわれた後、および上記ステップＳ２，Ｓ３においてそれぞれ否定的な判断がされた場合には、いずれの場合も上記ステップＳ１に戻って再び振動燃焼の検出動作が再開される。
【００３３】
実施形態２
次に、本発明の他の実施形態を図５示す。この図５は、上記振動燃焼検出手段１１０において振動燃焼が検出された際のコントローラ９における制御構成の改変例をフローチャートで示している。したがって、それ以外の点については上記実施形態１と共通しており、以下の説明においても共通する点については実施形態１と同じ符号を使用する（なお、以下に説明する実施形態３〜６においても同様である）。
【００３４】
すなわち、図５のフローチャートにも示すように、この実施形態においてもステップＳ１〜Ｓ３において振動燃焼が検出されるのは上記実施形態１と同様である。そして、振動燃焼が検出されると、上記コントローラ９において、燃焼の目標号数（燃焼能力）を予め設定された割合（図示例ではＸ％）にしたがって下げる動作が行なわれる（図５ステップＳ４）。具体的には、このステップＳ４では、振動燃焼が検出されると上記ガス圧調節弁７を調節してバーナ３に供給される燃料ガスのガス圧を減少させる制御が行なわれる。
【００３５】
そして、続くステップ５においては、再び上記ステップＳ２とＳ３で行なわれたと同じ判断が繰り返され、そこでもなお振動燃焼が検出される場合には再びステップＳ４に戻る。これは、上記ステップＳ４で目標号数をＸ％を下げた結果振動燃焼が停止したか否かを判断するもので、本実施形態ではこのステップＳ５で振動燃焼が検出されている限り、つまり、振動燃焼が停止するまで上記ステップＳ４で目標号数を下げるように構成されている。これは、振動燃焼の原因の殆どは、ファンモータの回転に対する燃料ガスの供給過多にあることから、燃料ガスのガス圧を下げることによって両者のバランスを回復させ、もって適正な燃焼への復帰が図られている。
【００３６】
実施形態３
次に、本発明の第三の実施形態を図６および図７に基づいて説明する。この実施形態３に示すコントローラ９の制御動作は、上記バーナ本数切替弁８ａ，８ｂ，８ｃを開閉させることによってバーナ３の燃焼本数を適宜切替可能に構成されたガス瞬間給湯器１（図１参照）において振動燃焼が発生するのは、殆どの場合バーナ３が全本燃焼（図１の例ではバーナ３ａ，３ｂ，３ｃ全てが燃焼）を行なっている場合であることに着目してなされたものであって、主としてバーナ３の全本燃焼時に振動燃焼が検出された際に、バーナ３の燃焼本数を切り替える（すなわち、全本燃焼から一部燃焼に切り替える）とともに、この燃焼本数の切り替えによる号数の変動分を燃焼ガスのガス圧を調節して補正するように構成されている。
【００３７】
ここで、まず図６に基づいて上記バーナ本数切替弁８ａ，８ｂ，８ｃの通常運転時の切り替え動作について簡単に説明すると、例えば、バーナ３が一部燃焼を行なっている際に（図に示すＬ₁ ）、給湯設定温度が高温に設定し直されたり、あるいは出湯カラン１６の出湯量が増加されたりすると、上記コントローラ９が新たに増加すべき必要号数を演算し、その演算結果に応じて上記ガス圧調節弁７を調節してバーナ３の燃焼量を目標号数に対応させる（比例制御）。その際、ガス圧Ｐが最大付近（図で示す「ラップ代」の範囲）にある場合、一部燃焼の状態でのこれ以上のガス圧Ｐの増加は不可能なため、燃焼本数を増やして（図では全本燃焼として）ガス圧を減少させ、上記目標号数に対応した燃焼を得ている（図に示すＬ₂ ）。なお、給湯設定温度が低温に設定し直されたり、あるいは出湯カラン１６の出湯量が減少されたりした場合は、上記と逆の動作、すなわち全本燃焼から一部燃焼への切替が行なわれている。
【００３８】
本実施形態は、このようなバーナ本数の切り替え制御を行なうガス瞬間給湯器におけるコントローラ９の制御動作であり、図７のフローチャートに基づいて説明すると、ここでも、まず図７ステップＳ１〜Ｓ３において振動燃焼が検出される点は上記実施形態１と同様である。
【００３９】
そして、上記ステップＳ３で振動燃焼が検出されると、続くステップＳ４において、ガス圧Ｐが符号Ｙで示すラップ代の範囲内か、およびバーナ３が全本燃焼しているかの双方について判断がなされる（図７ステップＳ４）。なお、ここで全本燃焼か否かの判断を行なっているのは、上述したように本実施形態に示す制御動作が主として全本燃焼から一部燃焼への切り替えを目的とするためであり、単にバーナ３の燃焼本数を切り替えだけを目的とする場合には、このステップＳ４では上記ラップ代の範囲内か否かの判断だけを行なう。
【００４０】
そして、このステップＳ４において、バーナ３が全本燃焼であり、しかもラップ代の範囲内であると判断された場合は、上記バーナ本数切替弁８ａ，８ｂ，８ｃに対してバーナ３の燃焼本数を減ずる指令が発せられ（図７ステップＳ５）、バーナ３ではバーナ本数切替弁８ａ，８ｂ，８ｃのうちいずれか一つ（図１の場合、好ましくは８ａ）を閉じて燃焼本数を減らすとともに、ガス圧調節弁７を調節してガス圧Ｐを目標号数に対応したガス圧まで上昇させて燃焼運転を継続する（図７ステップＳ６）。したがって、本実施形態においては、振動燃焼が検出された場合に、バーナ３の燃焼本数を変更（上述の例では減少）させるため、全本燃焼時などにより発生する振動燃焼を改善できるとともに、この燃焼本数の変更にともなってガス圧も調整するから、燃焼号数を替えることなく運転を継続できる。
【００４１】
なお、上記図７ステップＳ４において、バーナ３の燃焼本数あるいはガス圧Ｐのいずれかまたは双方が否定的に判断された場合は、後述する安全動作を行なってバーナ３での燃焼を停止する（図７ステップＳ７）。
【００４２】
実施形態４
次に、本発明の第４の実施形態を図８のフローチャートに基づいて説明する。この図８に示すコントローラ９の制御動作もこれまでの場合と同様に、ステップＳ１〜Ｓ３において振動燃焼を検出を行なうが、ここでは、ステップＳ３において振動燃焼が検出されると、振動燃焼が停止するまでファンモータ６の回転数を上昇させている。
【００４３】
すなわち、本実施形態では上記振動燃焼検出手段１１０が振動燃焼を検出すると（図８ステップＳ１〜Ｓ３）、ファンモータ６の回転数を経時的に一定の割合で増加させる（図８ステップＳ４）。具体的には、このステップＳ４では、例えば上記最適回転数判別手段１０６から出力される回転数指令信号を補正したり、あるいは上記デューティー比制御手段１０４から出力される制御電圧を補正することにより回転数を上昇させる制御が行なわれる。
【００４４】
そして、続くステップＳ５においては、再び上記ステップＳ２とＳ３で行なわれたと同じ判断が繰り返され、そこでもなお振動燃焼が検出される場合には再びステップＳ４に戻る。これは、上記ステップＳ４でファンモータ６の回転数を上げた結果振動燃焼が停止したか否かを判断するもので、本実施形態ではこのステップＳ５で振動燃焼が検出されている限り、つまり、振動燃焼が停止するまで上記ステップＳ４でファンモータ６の回転数を上昇させるように構成されている。
【００４５】
そして、このステップ５において振動燃焼の停止が判断されると、続くステップＳ６において、上記ステップＳ４で上昇させた回転数を元の回転数、すなわち、上記ステップＳ４へ移行する前の回転数に復帰させ（図８ステップＳ６）、ステップＳ１に戻って制御動作を再開する。つまり、本実施形態においては、振動燃焼の原因となるファンモータの回転数と燃料ガスとのバラツキを、ファンモータ６側の回転数を変更することによって是正するものであって、特に振動燃焼停止後に元の回転数に復帰させていることから、振動燃焼の原因であるファンモータの回転と燃料ガスとのバラツキが一時的に発生したような場合に特に有効である。
【００４６】
実施形態５
次に、本発明の第５の実施形態を図９のフローチャートに基づいて説明する。この図９に示すコントローラ９の制御動作もこれまでの場合と同様に、ステップＳ１〜Ｓ３において振動燃焼を検出を行なうが、ここでは、振動燃焼が検出されると所定の安全動作を行なうように構成されている。
【００４７】
すなわち、この第５の実施形態においては、上記実施形態１乃至４の場合と異なり、バーナ３での振動燃焼が検出されると所定の安全動作（例えば、図２に示す異常処理手段１１２に対して燃焼異常を伝達する等）が行なわれ、バーナ３での燃焼を停止させる（図９ステップＳ４）。したがって、実施形態５では上記実施形態１乃至４のように運転再開や燃焼の改善といった制御は行なわれない。しかしながら、例えば、上記ガス圧調節弁７やコントローラ９などの故障によって振動燃焼が発生している場合に、無理な継続運転を行うことなしに燃焼を停止するから、装置使用者の安全が確保され、さらには故障の進行を抑制できる等のメンテナンス上の利点もある。なお、ここでの安全動作としては、上記燃焼運転の停止の他、例えば異常処理手段１１２を図示しない警報処理手段に連係させることにより警告音を発したり、あるいはアラーム表示をさせるなど、これまでの給湯器が備えている各種の警報措置をとることが可能である。
【００４８】
なお、上述した実施形態はあくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれに限定されることなく本発明の範囲内で種々の設計変更が可能である。
【００４９】
例えば、本発明に係る振動燃焼検出方法は、上記ガス瞬間給湯器に限定されずに各種の燃焼装置に適用可能であり、もちろん当該燃焼装置の燃料も上記のようなガスに限られず灯油等の他の燃料を用いたものであってもよい。また、ガス瞬間給湯器としては、上記のようにバーナ３の燃焼本数を切り替え可能に構成されたものに限定されるものではない。
【００５０】
また、上記コントローラ９でのファンモータ６の回転数制御の方法・構成についても上述した例に限られず種々の設計変更が可能である。その際、本発明を適用するにあたってファンモータ６が該ファンモータ６に流れる電流によって制御されることが装置構成上好ましいが、それ以外の構成であっても本発明の適用に当たりファンモータ６の電流を検出する手段を設ければ本発明を適用可能なことは勿論である。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１または２の振動燃焼検出方法によれば、振動燃焼が送風用ファンのファンモータに流れる電流に基づいて検出されるため、撮像装置等の大型かつ高価な装置を用いることなく簡易な構成で的確に振動燃焼を検出できる。そのため、本発明は、例えば一般家庭で使用されるような比較的簡易な構成のガス瞬間給湯器にも好適に採用し得る。しかも、この種の燃焼装置においてこれまでファンモータの回転数制御用に検出されていたデータ（ファンモータに流れる電流）に基づいて振動燃焼を検出できることから、新たにセンサ類を設けることもなくわずかな設計変更で振動燃焼の検出が実現できる。
【００５２】
また、本発明の請求項３乃至７の燃焼装置によれば、振動燃焼状態の解消が図れるため、振動燃焼の発生による火力の低下を防止することができ、給湯性能を安定させることができる。また、請求項８の発明によれば、振動燃焼が検出されると所定の安全動作が行なわれるので、振動燃焼が装置の故障に基づく場合等に使用者の安全の確保とメンテナンス上の利点を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃焼装置の全体構成を示す概略構成図である。
【図２】同燃焼装置の制御手段のファンモータ制御機能を説明する機能ブロック図である。
【図３】同燃焼装置の振動燃焼時におけるファンモータに流れる電流の変動を示す説明図である。
【図４】同燃焼装置が振動燃焼を検出した場合の制御動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の他の実施形態に係る燃焼装置が振動燃焼を検出した場合の制御動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る燃焼装置におけるバーナ本数の切り替え制御動作を示す説明図である。
【図７】同燃焼装置が振動燃焼を検出した場合の制御動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る燃焼装置が振動燃焼を検出した場合の制御動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第５の実施形態に係る燃焼装置が振動燃焼を検出した場合の制御動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の燃焼装置におけるファンモータの回転数と、該ファンモータに流れる電流と、流路抵抗との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ガス瞬間給湯器
２ 缶体
３ａ，３ｂ，３ｃ バーナ（燃焼部）
４ 熱交換器
５ 送風用ファン
６ ファンモータ
６ａ 回転数センサ
７ ガス圧調節弁（ガス圧調節手段）
８ バーナ本数切替弁（バーナ本数切替手段）
９ コントローラ（制御手段）
１０ ガス供給管
１１ 給水管
１２ 出湯管
１３ 点火プラグ
１４ 炎検知器
１０７ 電圧検出手段（モータ電流検出手段）
１０８ 電流検出手段（モータ電流検出手段）
１０９ 電流演算手段（モータ電流検出手段）
１１０ 振動燃焼検出手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vibration combustion detection method and a combustion device for a combustion apparatus, and more particularly to a method for detecting vibration combustion from a current flowing through a fan motor and a combustion apparatus for improving the vibration combustion state by applying the method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a combustion apparatus such as a gas water heater, for example, a plurality of burners, a blower fan for supplying combustion air to the burner and its fan motor, and a gas for adjusting the gas pressure of the fuel gas supplied to the burner There are provided pressure adjustment means, burner number switching means for switching the number of burners of the burner, and control means for controlling the operation of each part of the combustion apparatus as main parts, where the hot water supply temperature, the amount of hot water supply, etc. The gas pressure of the fuel gas is adjusted as appropriate according to the capacity of the fuel, and the combustion operation is performed by appropriately switching the number of burners burned between a small number (partial combustion) and a large number (all combustion) as necessary. .
[0003]
The rotational speed of the fan motor in such a gas water heater is usually set in advance corresponding to the amount of fuel gas supplied (that is, the amount of combustion in the burner), or this preset fan By correcting the rotational speed of the motor in accordance with the flow resistance (air resistance) of the air flow path that constitutes the combustion air passage, the combustion air required for proper combustion of the burner is supplied. Yes.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this type of gas water heater, there is a case where the burner flame suddenly enters a so-called oscillating combustion state in which micro-vibration is caused even though proper combustion in the burner is achieved as described above. . When the combustion in the burner is in this oscillating combustion state, the heating power of the burner is reduced, so that stable hot water supply cannot be performed. Therefore, this type of gas water heater is strongly desired to be improved. It should be noted that various causes can be considered as the cause of this vibration combustion, but in many cases, this vibration combustion is caused by the balance between the gas pressure of the fuel gas and the rotational speed of the fan motor being broken for some reason. Moreover, in most cases, the cause is that the amount of fuel gas supplied is larger than the rotational speed of the fan motor, and further, the number of burners burned can be switched as described above. In some cases, it is empirically known that it frequently occurs during the entire burner burn.
[0005]
Since such vibration combustion is a minute vibration of the flame of the burner as described above, a frame that has been generally used for detecting the presence or absence of combustion of the burner (eg, detection of extinction). This vibration combustion cannot be detected by a sensor such as a rod, and no sensor for the purpose of detecting this vibration combustion has been provided so far. In this regard, if the combustion state of the flame is monitored as image information using an imaging device or the like, it is technically possible to detect vibration combustion, in which case an image information processing device or the like is required. Therefore, it is practically impossible to apply the imaging device or the like to a gas water heater used in a general household in terms of the device scale and cost.
[0006]
The present invention has been made in view of such conventional problems, and it is an object of the present invention to provide a vibration combustion detection method capable of accurately detecting vibration combustion with a simple configuration and a combustion apparatus having an improvement function of vibration combustion. .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a vibration combustion detection method according to claim 1 of the present invention is a combustion apparatus comprising at least a combustion section and a blower fan for blowing combustion air to the combustion section. The current value of the fan motor of the fan is monitored, the number of predetermined amplitude fluctuations within a predetermined time of the current value is counted, and the presence or absence of vibration combustion is determined based on the count result. More specifically, when the amount of change per minute time of the current value of the fan motor exceeds a predetermined value, it is preferable to count this as the amplitude fluctuation.
[0008]
That is, when the combustion part is in a vibration combustion state, the flow resistance in the air flow path also varies due to the vibration of the flame. When the flow resistance in the air flow path fluctuates, the current flowing through the fan motor changes due to the influence. Specifically, the current flowing through the fan motor appears as a pulse-like variation (that is, in a hunting state) as shown in FIG. Therefore, the vibration combustion detection method of the present invention monitors this fan motor current value and determines that it is vibration combustion when the hunting state of the current value is detected.
[0009]
A combustion apparatus according to claim 3 of the present invention includes a plurality of burners, a blower fan for supplying combustion air and its fan motor, and a gas pressure for adjusting the gas pressure of the fuel gas supplied to the burner. An adjusting means, a burner number switching means for switching the number of burners of the burner, a motor current detecting means for detecting a current flowing in the fan motor, and a fan motor based on the current of the fan motor detected by the motor current detecting means And at least a control means for controlling the operation of each part of the combustion device. The gas combustion device monitors the current flowing through the fan motor and detects the current in the burner from the amplitude fluctuation of the current value. A vibration combustion detecting means for determining vibration combustion is provided. In other words, according to the third aspect of the present invention, in the gas combustion apparatus in which the rotation speed of the fan motor is controlled based on the current flowing through the fan motor, the vibration combustion is performed using the current value detected for the fan motor control. Detection is performed. Therefore, according to the third aspect of the present invention, the so-called current value control combustion apparatus for controlling the rotation of the fan motor based on the current value, which has been conventionally provided, can be simplified without greatly changing the configuration. It is possible to detect vibration combustion with simple design changes.
[0010]
In the combustion apparatus according to claim 4 of the present invention, when vibration combustion is detected by the vibration combustion detection means, the control means stops combustion in the burner, and the gas pressure of the fuel gas and the fan The present invention is characterized in that the burner is re-ignited by changing the rotational speed of the motor. Therefore, according to the invention of claim 4, since the gas pressure of the fuel gas and the rotational speed of the fan motor are changed at the time of re-ignition of the burner, adjusting this change amount causes vibration combustion. The balance between the gas pressure of the fuel gas, which is said to be the largest, and the rotation speed of the fan motor can be eliminated, and vibration combustion after reignition can be prevented.
[0011]
Further, in the combustion apparatus according to claim 5 of the present invention, when the oscillating combustion detecting means detects oscillating combustion, the control means until the control means stops detecting the oscillating combustion in the oscillating combustion detecting means. It is configured to reduce the pressure. Therefore, according to the fifth aspect of the present invention, excessive supply of the fuel gas to the rotation of the fan motor, which causes vibration combustion, can be eliminated by reducing the gas pressure of the fuel gas. Since the reduction of the gas pressure is stopped when the gas is removed, it is possible to maintain proper combustion.
[0012]
Further, in the combustion apparatus according to claim 6 of the present invention, when vibration combustion is detected by the vibration combustion detection means, the control means switches the number of burners and the number by switching the number of combustion. It is configured to correct the fluctuation by adjusting the gas pressure of the combustion gas. Therefore, according to the invention of claim 6, for example, when vibration combustion is detected during the entire combustion of a burner in which vibration combustion is likely to occur, vibration combustion is eliminated by reducing the number of combustion of the burner, In addition, since the gas pressure is adjusted at that time, vibration combustion can be eliminated without causing a decrease in the number.
[0013]
Further, in the combustion apparatus according to claim 7 of the present invention, when vibration combustion is detected by the vibration combustion detection means, the control means rotates the fan motor until the detection of vibration combustion by the vibration combustion detection means stops. The number of rotations is increased, and the number of rotations of the fan motor is returned to the original number of rotations when the detection of vibration combustion stops. Therefore, according to the seventh aspect of the present invention, the same effect as that of the fifth aspect can be expected without reducing the gas pressure of the combustion gas, that is, without reducing the number, and the fan motor is stopped after the vibration combustion is stopped. This is effective in eliminating temporary vibration combustion.
[0014]
Furthermore, the combustion apparatus according to claim 8 of the present invention is characterized in that when the oscillating combustion detecting means detects oscillating combustion, the control means performs a predetermined safety operation and stops combustion in the burner. Therefore, for example, when vibration combustion occurs due to a failure of the gas pressure adjusting means or the control means, the combustion can be stopped without performing an excessive continuous operation, and the safety of the apparatus user is ensured, It is possible to prevent deterioration of the failure situation due to continuous operation, which is advantageous in terms of maintenance.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a combustion apparatus using the vibration combustion detection method according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
[0016]
Embodiment 1
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a combustion apparatus according to the present invention. Here, the combustion apparatus of the present invention is applied to a gas instantaneous water heater. The gas instantaneous water heater 1 has a conventionally well-known configuration. Specifically, the can body 2, a plurality of burners (combustion sections) 3 a, 3 b, 3 c provided in the can body 2, The heat exchanger 4 provided at the upper part of the can body 2, the blower fan 5 for supplying combustion air into the can body 2 and its fan motor 6, and the gas pressure of the fuel gas supplied to the burner 3 Operation of the gas pressure adjusting valve (gas pressure adjusting means) 7 for adjusting the burner, the burner number switching valves (burner number switching means) 8a, 8b, 8c for switching the number of combustion of the burner 3, and the operation of each part of the gas instantaneous water heater 1 A controller (control means) 9 that performs control is configured as a main part, a gas supply pipe 10 for supplying fuel gas is connected to the burner 3, and a water supply pipe 11 and a hot water pipe are connected to the heat exchanger 4. 12 are connected to each other. Reference numeral 13 denotes an ignition plug of the burner 3 connected to the ignition device 13a. Reference numeral 15 denotes an original on-off valve for the fuel gas, and reference numeral 16 denotes a tapping currant connected to the tapping pipe 12.
[0017]
The water supply pipe 11 is provided with an incoming water amount sensor 11a and an incoming water temperature sensor 11b, the hot water pipe 12 is provided with a hot water temperature sensor 12a, and the fan motor 6 is further rotated to detect the rotational speed of the motor. The number sensor 6a is also provided with a flame detector 14 in the vicinity of the burner 3 for detecting the disappearance of the burner. These sensors are connected to a control means 9 (not shown) although not shown in the figure, and the burner 3 (gas pressure adjustment) of the burner 3 based on various information detected by these sensors in the controller 9. The number of revolutions of the fan motor 6 and the like are controlled.
[0018]
Here, the rotation speed control of the fan motor 6 performed by the controller 9 corrects the rotation speed set in advance corresponding to the supply amount of the fuel gas in accordance with the flow path resistance of the air flow path as described above. Is done. Specifically, as shown in FIG. 10, the rotational speed correction operation based on the flow path resistance includes the rotational speed N of the fan motor 6, the current I flowing through the fan motor 6, and the flow path resistance Φ. Since there is a certain correlation between them, the controller 9 holds the data of these relationships in advance in a memory or the like, and flows to the fan motor 6 with the rotational speed of the fan motor 6 detected by the rotational speed sensor 6a. The flow path resistance is determined based on the current and the preset rotation speed of the fan motor 6 is corrected based on the flow path resistance. Here, the flow path resistance is, for example, in the case shown in FIG. ₁ When the current is I ₀ Then the flow resistance is Φ ₁ And the rotational speed is N ₀ When the current is I ₀ Then the flow resistance is Φ ₀ It is judged.
[0019]
In addition, the flow path resistance Φ can be obtained by, for example, the following experimental formula 1 or formula 2. In the following formula, Φ is the flow resistance, N is the rotational speed of the fan motor 6, I is the current flowing through the fan motor 6, and g (N) and f (N) are the rotational speeds N, respectively. Let's denote a function.
[0020]
[Expression 1]

[0021]
[Expression 2]

[0022]
Therefore, the control operation of the fan motor 6 when a PWM motor is used as the fan motor 6 will be described based on a schematic functional block diagram of the controller 9 shown in FIG. The hot water supply control unit shown in FIG. 2 is input from setting information such as the hot water temperature input from a remote controller (not shown) and sensors such as the incoming water amount sensor 11a, incoming water temperature sensor 11b, and outgoing hot water temperature sensor 12a. On the basis of the various information, open / close control of the gas pressure control valve 7 and the burner number switching valve 8 is performed.
[0023]
That is, in this controller 9, the DC power obtained by rectifying and smoothing the commercial power source 101 by the rectifying and smoothing means 102 is switched based on the control voltage output from the duty ratio control means 104 in the power control means 103, It is supplied as drive power for the fan motor 6 (PWM control). In this switching, the duty ratio control means 104 controls the control voltage V based on the optimum rotation speed command signal from the optimum rotation speed discriminating means 105 that commands the optimum rotation speed of the fan motor 6. _S The optimum rotational speed instructed here is determined by the optimum rotational speed discriminating means 105 according to the combustion quantity of the burner 3 and the above-mentioned method. Based on the flow path resistance of the air flow path obtained by the flow path resistance discriminating means 111, the air flow is calculated so that the optimum air flow can be blown to the air flow path.
[0024]
In this case, the DC power obtained by rectifying and smoothing the commercial power supply is used as the power supply for the fan motor 6. However, since the commercial power supply usually has a voltage fluctuation, the current flowing into the power control means 103 is reduced. Even if it detects, the electric current which flows into the fan motor 6 cannot be detected correctly. Therefore, in the case shown in the figure, a voltage detecting means 107 for detecting the output voltage of the rectifying / smoothing means 102 and a current detecting means 108 for detecting the output current of the rectifying / smoothing means 102 are provided, and the rectifying / smoothing detected in these. Based on the output voltage and output current of the means 102, the current flowing through the fan motor 6 is calculated in the current calculation means 109. That is, in the illustrated case, the motor current detection means for detecting the current of the fan motor 6 comprises the voltage detection means 107, the current detection means 108, and the current calculation means 109. The flow path resistance is obtained based on the value of the flowing current, and the rotation speed of the fan motor 6 is controlled.
[0025]
In the combustion apparatus for controlling the rotational speed of the fan motor 6 based on the current flowing through the fan motor 6 as described above, the controller 9 further monitors the current flowing through the fan motor 6 and determines the current value. An oscillating combustion detecting means 110 for discriminating oscillating combustion in the burner 3 from the amplitude fluctuation is provided. Here, the vibration combustion detection means 110 is actually constituted by a microcomputer together with the duty ratio control means 104, the optimum rotation speed discrimination means 105, the optimum air flow rate discrimination means 106, the current calculation means 109, etc. The vibration combustion is detected by a simple procedure.
[0026]
That is, for example, if the balance between the gas pressure of the fuel gas supplied to the burner 3 and the rotational speed of the fan motor 6 is lost, and the combustion in the burner 3 becomes a state of vibration combustion, the flame caused by this vibration combustion The vibration causes minute fluctuations in the flow path resistance in the air flow path. When the flow path resistance is in such a minute fluctuation state, the current flowing through the fan motor 6 is in a hunting state as shown in FIG. Therefore, the vibration combustion detection means 110 detects vibration combustion from the amplitude fluctuation of the current flowing through the fan motor 6 during the vibration combustion.
[0027]
Specifically, as shown in the flowchart of FIG. 4, when hot water combustion is started in the burner 3 (step S1 in FIG. 4), the motor current detection means detects the current of the fan motor 6, and the fan motor 6 Rotational speed control is started.
[0028]
Next, based on the fan motor current value detected by the motor current detecting means, the vibration combustion detecting means 110 first obtains a change amount per minute time of this current value (ΔI / Δt), and this is obtained. It is determined whether or not the change amount is equal to or greater than a predetermined change amount (a) (step S2 in FIG. 4). In other words, this step S2 is a step of detecting an abrupt amplitude fluctuation peculiar to vibration combustion from the current value of the fan motor 6 that fluctuates due to various causes. More specifically, this step S2 flows to the fan motor 6. A rapid change in the current value is detected by monitoring a change (ΔI) per minute time (Δt) of the current value. The predetermined amount of change (a) is a numerical value (constant) obtained experimentally.
[0029]
When a change in the current value exceeding the change amount (a) set in step S2 is detected, in the next step, how many times this current value change is repeated per fixed time, that is, the current The number of amplitude fluctuations of the value is counted, and it is determined whether or not the amplitude fluctuation exceeds a predetermined number of times (step S3 in FIG. 4). That is, since it is considered that the sudden change in the current value detected in the step S2 includes those not related to vibration combustion, the repetition of the fluctuation of the current value is detected here. It is determined whether or not there is a hunting state peculiar to vibration combustion. The predetermined number of times set in advance here is also a numerical value (constant) obtained experimentally in the same manner as the amount of change (a) in the current value.
[0030]
When the hunting state of the current value is detected in step S3, it is determined that the combustion in the burner 3 is in the vibration combustion state. In this embodiment, if it is determined that the vibration combustion, the controller 9 The combustion stop command of the burner 3 is transmitted to each part of the gas instantaneous water heater 1, and the combustion in the burner 3 is temporarily stopped (step S4 in FIG. 4).
[0031]
When combustion in the burner 3 is stopped in this way, the controller 9 instructs the gas pressure control valve 7 to change the gas pressure of the fuel gas, and the optimum rotational speed discriminating means 105. Is then commanded to change the rotational speed of the fan motor 6, and the burner 3 is ignited again with the gas pressure of the fuel gas and the rotational speed of the fan motor 6 different from those during vibration combustion (step S5 in FIG. 4). . In other words, when vibration combustion is detected in this way, the controller 9 is configured to change the fuel gas pressure and the rotation speed of the fan motor to re-ignite the burner 3. When the cause of the combustion is that the balance between the gas pressure of the fuel gas and the rotational speed of the fan motor 6 is lost, the amount of change in the gas pressure and the rotational speed is set to an appropriate amount so that the combustion after the re-ignition is performed. Improved and vibration combustion can be eliminated.
[0032]
It should be noted that after the re-ignition is performed in step S5 and when a negative determination is made in steps S2 and S3, in either case, the operation returns to step S1 to detect vibration combustion again. Is resumed.
[0033]
Embodiment 2
Next, another embodiment of the present invention is shown in FIG. FIG. 5 is a flowchart showing a modification of the control configuration in the controller 9 when the vibration combustion detecting means 110 detects vibration combustion. Therefore, the other points are the same as those in the first embodiment, and the same reference numerals are used for the common points in the following description (in the third to sixth embodiments described below). Is the same).
[0034]
That is, as shown in the flowchart of FIG. 5, in this embodiment as well, the vibration combustion is detected in steps S1 to S3 as in the first embodiment. When vibration combustion is detected, the controller 9 performs an operation to lower the target number of combustion (combustion capacity) according to a preset ratio (X% in the illustrated example) (step S4 in FIG. 5). . Specifically, in step S4, when vibration combustion is detected, control is performed to adjust the gas pressure adjusting valve 7 to reduce the gas pressure of the fuel gas supplied to the burner 3.
[0035]
Then, in the subsequent step 5, the same determination as that performed in steps S2 and S3 is repeated again, and if vibration combustion is still detected there, the process returns to step S4 again. This is to determine whether or not vibration combustion has stopped as a result of lowering the target number by X% in step S4. In this embodiment, as long as vibration combustion is detected in step S5, that is, The target number is decreased in step S4 until the vibration combustion is stopped. This is because most of the causes of vibration combustion are the excessive supply of fuel gas with respect to the rotation of the fan motor, so the balance between the two can be restored by lowering the gas pressure of the fuel gas, thereby returning to proper combustion. It is illustrated.
[0036]
Embodiment 3
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the control operation of the controller 9 shown in the third embodiment, the gas instantaneous water heater 1 (see FIG. 1) is configured so that the number of burners 3 can be switched as appropriate by opening and closing the burner number switching valves 8a, 8b and 8c. ), Vibration combustion occurs in most cases when the burner 3 is performing full combustion (in the example of FIG. 1, all burners 3a, 3b, 3c are burning). And, when vibration combustion is detected mainly at the time of full combustion of the burner 3, the number of combustion of the burner 3 is switched (that is, switching from full combustion to partial combustion), and the number of combustion is switched. The variation of the number is corrected by adjusting the gas pressure of the combustion gas.
[0037]
Here, based on FIG. 6, the switching operation during normal operation of the burner number switching valves 8a, 8b, 8c will be briefly described. For example, when the burner 3 is partially burning (shown in the figure). L ₁ ) When the hot water supply set temperature is reset to a high temperature or the amount of tapping water in the tapping water currant 16 is increased, the controller 9 calculates a necessary number to be newly increased, and according to the calculation result, The gas pressure control valve 7 is adjusted so that the combustion amount of the burner 3 corresponds to the target number (proportional control). At that time, if the gas pressure P is in the vicinity of the maximum (in the range of “lap allowance” shown in the figure), it is impossible to increase the gas pressure P further in the partial combustion state. The gas pressure is reduced (as shown in the figure, all combustion), and combustion corresponding to the target number is obtained (L shown in the figure) ₂ ). If the hot water supply set temperature is reset to a low temperature or the amount of hot water discharged from the hot water currant 16 is reduced, the reverse operation, that is, switching from full combustion to partial combustion is performed. Yes.
[0038]
This embodiment is a control operation of the controller 9 in the gas instantaneous water heater that performs the switching control of the number of burners, and will be described based on the flowchart of FIG. The point at which combustion is detected is the same as in the first embodiment.
[0039]
When vibration combustion is detected in step S3, it is determined in subsequent step S4 whether the gas pressure P is within the range of the lap margin indicated by the symbol Y and whether the burner 3 is completely burned. (Step S4 in FIG. 7). Note that the reason for determining whether or not full combustion is performed is that, as described above, the control operation shown in the present embodiment is mainly intended to switch from full combustion to partial combustion, When the purpose is simply to switch the number of burners 3 burned, in this step S4, it is only determined whether or not the lap margin is within the range.
[0040]
In this step S4, when it is determined that the burner 3 is in full combustion and is within the range of the lap allowance, the number of burners 3 burned is set to the burner number switching valves 8a, 8b, 8c. A command to decrease is issued (step S5 in FIG. 7), and in the burner 3, any one of the burner number switching valves 8a, 8b, 8c (preferably 8a in FIG. 1) is closed to reduce the number of combustion, The pressure control valve 7 is adjusted to increase the gas pressure P to a gas pressure corresponding to the target number, and the combustion operation is continued (step S6 in FIG. 7). Therefore, in the present embodiment, when vibration combustion is detected, the number of combustion of the burner 3 is changed (decreased in the above-described example), so that vibration combustion generated at the time of full combustion can be improved. Since the gas pressure is adjusted in accordance with the change in the number of combustion, the operation can be continued without changing the combustion number.
[0041]
In step S4 in FIG. 7, if either or both of the number of burners 3 and / or the gas pressure P are determined negatively, a safe operation described later is performed to stop the combustion in the burner 3 (FIG. 7). 7 step S7).
[0042]
Embodiment 4
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described based on the flowchart of FIG. In the control operation of the controller 9 shown in FIG. 8, vibration combustion is detected in steps S1 to S3 as in the past, but here, vibration vibration is stopped when vibration combustion is detected in step S3. The rotational speed of the fan motor 6 is increased until
[0043]
That is, in the present embodiment, when the vibration combustion detecting means 110 detects vibration combustion (steps S1 to S3 in FIG. 8), the rotational speed of the fan motor 6 is increased at a constant rate with time (step S4 in FIG. 8). Specifically, in this step S4, for example, the rotation speed command signal output from the optimum rotation speed discrimination means 106 is corrected, or the control voltage output from the duty ratio control means 104 is corrected, for example. Control is performed to increase the number.
[0044]
In the subsequent step S5, the same determination as that performed in steps S2 and S3 is repeated again. If vibration combustion is still detected there, the process returns to step S4 again. This is to determine whether or not vibration combustion has stopped as a result of increasing the rotational speed of the fan motor 6 in step S4. In this embodiment, as long as vibration combustion is detected in step S5, that is, In step S4, the rotational speed of the fan motor 6 is increased until the vibration combustion stops.
[0045]
When it is determined in this step 5 that the vibration combustion is stopped, in the subsequent step S6, the rotational speed increased in the step S4 is returned to the original rotational speed, that is, the rotational speed before the transition to the step S4. (Step S6 in FIG. 8), the process returns to Step S1 to resume the control operation. In other words, in the present embodiment, the variation between the rotational speed of the fan motor and the fuel gas that causes vibration combustion is corrected by changing the rotational speed on the fan motor 6 side. Since the original rotational speed is later restored, it is particularly effective in the case where variations in the rotation of the fan motor and the fuel gas, which are the cause of vibration combustion, occur temporarily.
[0046]
Embodiment 5
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described based on the flowchart of FIG. The control operation of the controller 9 shown in FIG. 9 is also detected in steps S1 to S3 in the same manner as in the past, but here, when the vibration combustion is detected, a predetermined safety operation is performed. It is configured.
[0047]
That is, in the fifth embodiment, unlike in the first to fourth embodiments, when vibration combustion in the burner 3 is detected, a predetermined safe operation (for example, for the abnormality processing means 112 shown in FIG. 2). Combustion abnormality is transmitted), and combustion in the burner 3 is stopped (step S4 in FIG. 9). Therefore, in the fifth embodiment, control such as resumption of operation and improvement of combustion is not performed as in the first to fourth embodiments. However, for example, when vibration combustion occurs due to a failure of the gas pressure control valve 7 or the controller 9, the combustion is stopped without performing excessive continuous operation, so that the safety of the apparatus user is ensured. In addition, there is an advantage in maintenance such that the progress of the failure can be suppressed. As the safe operation here, in addition to the stop of the combustion operation, for example, a warning sound is generated by linking the abnormality processing means 112 to an alarm processing means (not shown) or an alarm is displayed. It is possible to take various alarm measures that the water heater has.
[0048]
The above-described embodiment is merely a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to this, and various design changes can be made within the scope of the present invention.
[0049]
For example, the vibration combustion detection method according to the present invention is not limited to the gas instantaneous water heater, but can be applied to various combustion devices. Of course, the fuel of the combustion device is not limited to the gas as described above, and kerosene or the like. Other fuels may be used. Moreover, as a gas instantaneous water heater, it is not limited to what was comprised so that switching of the combustion number of the burner 3 was possible as mentioned above.
[0050]
Further, the method and configuration for controlling the rotational speed of the fan motor 6 by the controller 9 are not limited to the above-described example, and various design changes can be made. At that time, in applying the present invention, the fan motor 6 is preferably controlled by the current flowing through the fan motor 6 in terms of the device configuration. However, the current of the fan motor 6 can be applied to the present invention even in other configurations. Of course, the present invention can be applied if a means for detecting is provided.
[0051]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the vibration combustion detection method of claim 1 or 2 of the present invention, since vibration combustion is detected based on the current flowing through the fan motor of the blower fan, Vibration combustion can be accurately detected with a simple configuration without using an expensive device. For this reason, the present invention can be suitably applied to a gas instantaneous water heater having a relatively simple configuration such as that used in general households. In addition, since this type of combustion apparatus can detect vibration combustion based on data (current flowing through the fan motor) that has been detected so far for controlling the rotational speed of the fan motor, there is little need to install new sensors. Detection of vibration combustion can be realized with simple design changes.
[0052]
Moreover, according to the combustion apparatus of Claims 3 thru | or 7 of this invention, since the vibration combustion state can be eliminated, the fall of the thermal power by generation | occurrence | production of vibration combustion can be prevented, and hot water supply performance can be stabilized. Further, according to the invention of claim 8, a predetermined safe operation is performed when vibration combustion is detected. Therefore, when vibration combustion is based on a failure of the apparatus, etc., there are advantages in ensuring the safety of the user and maintenance. Obtainable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the overall configuration of a combustion apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a fan motor control function of the control means of the combustion apparatus.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing fluctuations in the current flowing through the fan motor during vibration combustion of the combustion apparatus.
FIG. 4 is a flowchart showing a control operation when the combustion apparatus detects vibration combustion.
FIG. 5 is a flowchart showing a control operation when a combustion apparatus according to another embodiment of the present invention detects vibration combustion.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a burner number switching control operation in a combustion apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing a control operation when the combustion apparatus detects vibration combustion.
FIG. 8 is a flowchart showing a control operation when a combustion apparatus according to a fourth embodiment of the present invention detects vibration combustion.
FIG. 9 is a flowchart showing a control operation when a combustion apparatus according to a fifth embodiment of the present invention detects vibration combustion.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the relationship among the rotational speed of the fan motor, the current flowing through the fan motor, and the flow path resistance in the combustion apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Gas instantaneous water heater
2 Can body
3a, 3b, 3c Burner (combustion part)
4 Heat exchanger
5 Blower fan
6 Fan motor
6a Speed sensor
7 Gas pressure regulating valve (gas pressure regulating means)
8 Burner number switching valve (burner number switching means)
9 Controller (control means)
10 Gas supply pipe
11 Water supply pipe
12 Hot water pipe
13 Spark plug
14 Flame detector
107 Voltage detection means (motor current detection means)
108 Current detection means (motor current detection means)
109 Current calculation means (motor current detection means)
110 Vibration combustion detection means

Claims (8)

少なくとも燃焼部とこの燃焼部に燃焼用空気を送風する送風用ファンとを備えた燃焼装置において、
前記送風用ファンを回転させるファンモータの電流値を監視して、この電流値の一定時間内における所定の振幅変動の回数を計数し、その計数結果に基づいて振動燃焼の有無を判断することを特徴とする振動燃焼検出方法。In a combustion apparatus comprising at least a combustion section and a blower fan for blowing combustion air to the combustion section,
Monitoring the current value of the fan motor that rotates the fan for blowing, counting the number of predetermined amplitude fluctuations within a predetermined time of the current value, and determining the presence or absence of vibration combustion based on the counting result A feature of the vibration combustion detection method. 前記所定の振幅変動として、ファンモータの電流値の微小時間当たりの変化量が所定値を超えた場合に計数を行なうことを特徴とする請求項１に記載の振動燃焼検出方法。2. The vibration combustion detection method according to claim 1, wherein counting is performed when the amount of change per minute time of the current value of the fan motor exceeds a predetermined value as the predetermined amplitude fluctuation. 複数のバーナと、燃焼用空気を供給する送風用ファンおよびそのファンモータと、前記バーナに供給される燃料ガスのガス圧を調節するガス圧調節手段と、前記バーナの燃焼本数を切り替えるバーナ本数切替手段と、前記ファンモータに流れる電流に検出するモータ電流検出手段と、このモータ電流検出手段により検出されたファンモータの電流に基づいてファンモータの回転数を制御するとともに燃焼装置各部の動作を制御する制御手段とを少なくとも備えたガス燃焼装置であって、
前記ファンモータに流れる電流を監視するとともに、その電流値の振幅変動からバーナでの振動燃焼を判別する振動燃焼検出手段を備える
ことを特徴とする燃焼装置。A plurality of burners, a fan for supplying combustion air and its fan motor, a gas pressure adjusting means for adjusting the gas pressure of the fuel gas supplied to the burner, and a burner number switching for switching the number of combustion of the burner Means, motor current detecting means for detecting current flowing in the fan motor, and controlling the number of revolutions of the fan motor based on the current of the fan motor detected by the motor current detecting means and controlling the operation of each part of the combustion apparatus A gas combustion apparatus comprising at least control means for performing
A combustion apparatus comprising vibration combustion detecting means for monitoring the current flowing through the fan motor and discriminating vibration combustion in the burner from the amplitude fluctuation of the current value. 前記振動燃焼検出手段において振動燃焼が検出された際に、前記制御手段が、バーナでの燃焼を停止させるとともに、燃料ガスのガス圧とファンモータの回転数とを変更してバーナを再点火するように構成されたことを特徴とする請求項３に記載の燃焼装置。When oscillating combustion is detected by the oscillating combustion detecting means, the control means stops combustion in the burner and changes the fuel gas pressure and the fan motor speed to reignite the burner. The combustion apparatus according to claim 3, wherein the combustion apparatus is configured as described above. 前記振動燃焼検出手段において振動燃焼が検出された際に、前記制御手段が、振動燃焼検出手段における振動燃焼の検出が止むまで燃料ガスのガス圧を減少させるように構成されたことを特徴とする請求項３に記載の燃焼装置。When the oscillating combustion detecting means detects oscillating combustion, the control means is configured to reduce the gas pressure of the fuel gas until the oscillating combustion detecting means stops detecting the oscillating combustion. The combustion apparatus according to claim 3. 前記振動燃焼検出手段において振動燃焼が検出された際に、前記制御手段が、バーナの燃焼本数を切り替えるとともに、この燃焼本数の切り替えによる号数の変動を燃焼ガスのガス圧を調節して補正するように構成されたことを特徴とする請求項３に記載の燃焼装置。When oscillating combustion is detected by the oscillating combustion detecting means, the control means switches the number of burners to be burned, and corrects the change in the number due to the switching of the number of burning by adjusting the gas pressure of the combustion gas. The combustion apparatus according to claim 3, wherein the combustion apparatus is configured as described above. 前記振動燃焼検出手段において振動燃焼が検出された際に、前記制御手段が、振動燃焼検出手段における振動燃焼の検出が止むまでファンモータの回転数を上昇させるとともに、振動燃焼の検出が止むとファンモータの回転数を当初の回転数に復帰させるように構成されたことを特徴とする請求項３に記載の燃焼装置。When vibration combustion is detected by the vibration combustion detection means, the control means increases the rotational speed of the fan motor until the vibration combustion detection by the vibration combustion detection means stops, and when the vibration combustion detection stops, The combustion apparatus according to claim 3, wherein the combustion apparatus is configured to return the rotation speed of the motor to the original rotation speed. 前記振動燃焼検出手段において振動燃焼が検出された際に、前記制御手段が、所定の安全動作を行いバーナでの燃焼を停止させることを特徴とする請求項３に記載の燃焼装置。The combustion apparatus according to claim 3, wherein when the vibration combustion is detected by the vibration combustion detection means, the control means performs a predetermined safety operation to stop the combustion in the burner.

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