JP7360030B2 - Combustion equipment and hot water equipment - Google Patents

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Description

本発明は、燃焼装置及び温水装置に関する。 The present invention relates to a combustion device and a hot water device.

特許文献１（特開平９－１４５０４９号公報）には、炎検出装置が記載されている。特許文献１に記載されている炎検出装置は、バーナと、フレームロッドと、フレームロッド駆動手段と、炎検知部とを有している。 Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-145049) describes a flame detection device. The flame detection device described in Patent Document 1 includes a burner, a flame rod, a flame rod driving means, and a flame detection section.

特許文献１に記載されている炎検出装置は、バーナから発生する火炎とフレームロッドとが接触している際にフレームロッドに流れる電流を炎検知部で検知することにより、バーナから発生する火炎がフレームロッドと接触しているか否かを検知する。 The flame detection device described in Patent Document 1 detects the flame generated from the burner by detecting the current flowing through the flame rod when the flame generated from the burner is in contact with the flame rod. Detects whether or not it is in contact with the frame rod.

バーナから発生する火炎とフレームロッドとが接触し続けていると、フレームロッドの表面に酸化膜が形成される。フレームロッドの表面に酸化膜が形成されると、バーナから発生する火炎と接触している際にフレームロッドに流れる電流の値が小さくなる。そのため、炎検知部は、バーナから発生する火炎とフレームロッドとが接触していることを検知しがたくなる。 When the flame generated from the burner continues to come into contact with the flame rod, an oxide film is formed on the surface of the flame rod. When an oxide film is formed on the surface of the flame rod, the value of the current flowing through the flame rod when it is in contact with the flame generated from the burner becomes small. Therefore, it becomes difficult for the flame detection unit to detect that the flame generated from the burner is in contact with the flame rod.

そこで、特許文献１に記載されている炎検出装置においては、フレームロッド駆動手段が、フレームロッドを移動させる。特許文献１に記載されている炎検出装置は、これにより、酸化膜が形成されていないフレームロッドの表面がバーナから発生する火炎と接触するようにし、バーナから発生する火炎がフレームロッドと接触しているか否かの誤検知を回避している。 Therefore, in the flame detection device described in Patent Document 1, the flame rod driving means moves the flame rod. The flame detection device described in Patent Document 1 thereby causes the surface of the flame rod on which no oxide film is formed to come into contact with the flame generated from the burner, and the flame generated from the burner to contact the flame rod. This avoids false positive detection of whether or not the

特開平９－１４５０４９号公報Japanese Patent Application Publication No. 9-145049

しかしながら、特許文献１に記載されている炎検出装置によると、バーナから発生する火炎がフレームロッドと接触しているか否かの誤検知を回避するためにフレームロッド駆動手段が必要となるため、装置構成が複雑化してしまう。 However, according to the flame detection device described in Patent Document 1, a flame rod driving means is required in order to avoid false detection of whether the flame generated from the burner is in contact with the flame rod. The configuration becomes complicated.

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、装置構成を複雑化させることなくバーナから発生する火炎がフレームロッドと接触しているか否かの誤検知を回避することが可能な燃焼装置及び温水装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art as described above. More specifically, the present invention provides a combustion device and a hot water device that can avoid false detection of whether flame generated from a burner is in contact with a flame rod without complicating the device configuration. It is something to do.

本発明の第１の態様に係る燃焼装置は、複数のバーナと、複数のバーナに供給される燃料ガスの供給量を調整可能な第１弁と、燃料ガスと混合される空気の供給量を調整可能な送風ファンと、複数のバーナのいずれかから発生する火炎中に配置されるフレームロッドと、コントローラとを備える。コントローラは、燃料ガスの供給量を増加させる第１弁の制御及び空気の供給量を減少させる送風ファンの制御の少なくとも一方により、燃料ガスと空気との空燃比が１以上となる第１モードから空燃比が１未満となる第２モードへと切り替えるように構成されている。 A combustion device according to a first aspect of the present invention includes a plurality of burners, a first valve that can adjust the supply amount of fuel gas supplied to the plurality of burners, and a first valve that can adjust the supply amount of air mixed with the fuel gas. It includes an adjustable blower fan, a flame rod disposed in a flame generated from one of the plurality of burners, and a controller. The controller controls the operation from a first mode in which the air-fuel ratio between the fuel gas and air becomes 1 or more by controlling the first valve to increase the amount of fuel gas supplied and controlling the blower fan to decrease the amount of air supplied. It is configured to switch to a second mode in which the air-fuel ratio is less than 1.

上記の燃焼装置において、コントローラは、第１モードにおいて動作している動作時間を計測可能なタイマを有し、タイマによって計測された動作時間の合計が第１閾値を超えた際に第１モードから第２モードへの切り替えを行ってもよい。 In the above combustion device, the controller has a timer that can measure the operating time in the first mode, and when the total operating time measured by the timer exceeds the first threshold, the controller switches from the first mode to the first mode. You may switch to the second mode.

上記の燃焼装置において、コントローラは、フレームロッドを流れる電流の値が第２閾値を下回った際に第１モードから第２モードへの切り替えを行ってもよい。 In the combustion apparatus described above, the controller may switch from the first mode to the second mode when the value of the current flowing through the flame rod falls below a second threshold value.

上記の燃焼装置において、コントローラは、空気の供給量を減少させる送風ファンの制御により、第１モードから第２モードへの切り替えを行ってもよい。 In the combustion apparatus described above, the controller may switch from the first mode to the second mode by controlling a blower fan that reduces the amount of air supplied.

上記の燃焼装置は、複数のバーナのうちの一部のバーナのみに燃料ガスを供給可能に構成されている第２弁をさらに備えていてもよい。フレームロッドは、一部のバーナから発生する火炎中に配置されていてもよい。コントローラは、一部のバーナのみに燃料ガスが供給されるように第２弁を制御している際に、第１モードから第２モードへの切り替えを行ってもよい。 The combustion device described above may further include a second valve configured to be able to supply fuel gas to only some of the burners. The flame rod may be placed in the flame generated by some burners. The controller may switch from the first mode to the second mode while controlling the second valve so that fuel gas is supplied to only some burners.

本発明の第２の態様に係る燃焼装置は、複数のバーナと、複数のバーナに供給される燃料ガスの供給量を調整可能な第１弁と、燃料ガスと混合される空気の供給量を調整可能な送風ファンと、複数のバーナのいずれかから発生する火炎中に配置されるフレームロッドと、コントローラとを備える。コントローラは、燃料ガスの供給量を増加させる第１弁の制御及び空気の供給量を減少させる送風ファンの制御の少なくとも一方により、火炎が酸化炎となる第１モードから火炎が還元炎となる第２モードへと切り替えるように構成されている。 A combustion device according to a second aspect of the present invention includes a plurality of burners, a first valve that can adjust the supply amount of fuel gas supplied to the plurality of burners, and a first valve that can adjust the supply amount of air mixed with the fuel gas. It includes an adjustable blower fan, a flame rod disposed in a flame generated from one of the plurality of burners, and a controller. The controller changes the flame from a first mode in which the flame becomes an oxidizing flame to a first mode in which the flame becomes a reducing flame by controlling a first valve that increases the amount of fuel gas supplied and controlling a blower fan that decreases the amount of air supplied. It is configured to switch between two modes.

本発明の一態様に係る温水装置は、上記の燃焼装置と、上記の燃焼装置において発生する燃焼熱を回収する熱交換器とを備える。 A hot water device according to one aspect of the present invention includes the above combustion device and a heat exchanger that recovers combustion heat generated in the above combustion device.

本発明の第１及び第２の態様に係る燃焼装置並びに本発明の一態様に係る温水装置によると、装置構成を複雑化させることなくバーナから発生する火炎がフレームロッドと接触しているか否かの誤検知を回避することができる。 According to the combustion devices according to the first and second aspects of the present invention and the hot water device according to one aspect of the present invention, it is possible to determine whether the flame generated from the burner is in contact with the flame rod without complicating the device configuration. false positives can be avoided.

温水装置１００の模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a hot water device 100. 燃焼装置１０のブロック図である。1 is a block diagram of a combustion device 10. FIG. 燃焼装置１０の動作を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing the operation of the combustion device 10. FIG. 第２モードへの切り替えを行わない場合におけるバーナ１２の燃焼時間の合計とフレームロッド１９を流れる電流の値との関係を示す模式的なグラフである。It is a typical graph which shows the relationship between the total combustion time of the burner 12, and the value of the electric current which flows through the flame rod 19 when switching to a 2nd mode is not performed. 第２モードへの切り替えを行う場合のバーナ１２の燃焼時間の合計とフレームロッド１９を流れる電流の値との関係を示す模式的なグラフである。It is a typical graph which shows the relationship between the total combustion time of the burner 12, and the value of the electric current which flows through the flame rod 19 when switching to a 2nd mode.

実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。 Details of the embodiments will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are given the same reference numerals, and overlapping descriptions will not be repeated.

（実施形態に係る温水装置の構成）
以下に、実施形態に係る温水装置（以下においては、「温水装置１００」とする）の構成を説明する。 (Configuration of hot water device according to embodiment)
The configuration of a hot water device (hereinafter referred to as "hot water device 100") according to an embodiment will be described below.

図１は、温水装置１００の模式図である。図１に示されるように、温水装置１００は、燃焼装置１０と、熱交換器３０と、入水管４０と、出湯管５０と、バイパス管６０とを有している。 FIG. 1 is a schematic diagram of a hot water device 100. As shown in FIG. 1, the hot water device 100 includes a combustion device 10, a heat exchanger 30, an inlet pipe 40, an outlet pipe 50, and a bypass pipe 60.

燃焼装置１０は、熱ユニット１１と、バーナ１２と、ガス供給管１３と、元ガス弁１４と、比例弁１５（第１弁）と、能力切替弁１６と、送風ファン１７と、イグナイタ１８と、フレームロッド１９と、コントローラ２０（図２参照）を有している。燃焼装置１０におけるバーナ１２の数は、複数である。 The combustion device 10 includes a heat unit 11, a burner 12, a gas supply pipe 13, a source gas valve 14, a proportional valve 15 (first valve), a capacity switching valve 16, a blower fan 17, and an igniter 18. , a frame rod 19, and a controller 20 (see FIG. 2). The number of burners 12 in the combustion device 10 is plural.

熱ユニット１１には、複数のバーナ１２が配置されている。さらに、熱ユニット１１には、熱交換器３０が配置されている。熱ユニット１１には、排出口１１ａが設けられている。排出口１１ａからは、バーナ１２において発生し、熱交換器３０と熱交換を行った燃焼ガスが排出される。 A plurality of burners 12 are arranged in the thermal unit 11 . Furthermore, a heat exchanger 30 is arranged in the heat unit 11. The heat unit 11 is provided with an exhaust port 11a. Combustion gas generated in the burner 12 and heat exchanged with the heat exchanger 30 is discharged from the exhaust port 11a.

ガス供給管１３には、ガス供給口１３ａを介して、燃料ガスが供給される。ガス供給管１３の経路上には、元ガス弁１４、比例弁１５及び能力切替弁１６が配置されている。元ガス弁１４は、ガス供給管１３の経路上において、比例弁１５よりも上流側に配置されている。能力切替弁１６は、ガス供給管１３の経路上において、比例弁１５よりも下流側に配置されている。複数のバーナ１２は、能力切替弁１６よりも下流側において、ガス供給管１３に接続されている。 Fuel gas is supplied to the gas supply pipe 13 through a gas supply port 13a. On the path of the gas supply pipe 13, a source gas valve 14, a proportional valve 15, and a capacity switching valve 16 are arranged. The source gas valve 14 is arranged upstream of the proportional valve 15 on the path of the gas supply pipe 13 . The capacity switching valve 16 is arranged on the downstream side of the proportional valve 15 on the path of the gas supply pipe 13 . The plurality of burners 12 are connected to the gas supply pipe 13 on the downstream side of the capacity switching valve 16 .

元ガス弁１４は、例えば、電磁弁である。元ガス弁１４が開閉されることにより、ガス供給管１３への燃料ガスの供給及び供給停止が切り替えられる。比例弁１５は、例えば、電磁弁である。比例弁１５の開度が調整されることにより、ガス供給管１３を流れる燃料ガスの流量の調整が行われる。すなわち、比例弁１５により、バーナ１２に供給される燃料ガスの供給量が、調整可能になっている。 The source gas valve 14 is, for example, a solenoid valve. By opening and closing the source gas valve 14, supply and stop of fuel gas to the gas supply pipe 13 are switched. The proportional valve 15 is, for example, a solenoid valve. By adjusting the opening degree of the proportional valve 15, the flow rate of the fuel gas flowing through the gas supply pipe 13 is adjusted. That is, the proportional valve 15 allows the amount of fuel gas supplied to the burner 12 to be adjusted.

能力切替弁１６は、複数の弁により構成されている。図１の例においては、能力切替弁１６は、弁１６ａ（第２弁）と、弁１６ｂと、弁１６ｃとにより構成されている。弁１６ａ～弁１６ｃは、例えば、電磁弁である。能力切替弁１６により、複数のバーナ１２のうちの一部のみに燃料ガスを供給することが可能である。 The capacity switching valve 16 is composed of a plurality of valves. In the example of FIG. 1, the capacity switching valve 16 includes a valve 16a (second valve), a valve 16b, and a valve 16c. The valves 16a to 16c are, for example, electromagnetic valves. The capacity switching valve 16 allows fuel gas to be supplied to only some of the burners 12 .

より具体的には、弁１６ａを開くことにより、複数のバーナ１２のうちの一部（図１中の右から３本目までのバーナ１２）のみに燃料ガスを供給することが可能である。また、弁１６ａ及び弁１６ｂを開くことにより、図１中の右から５本目までのバーナ１２のみに燃料ガスを供給することが可能であり、弁１６ａ～弁１６ｃを開くことにより、全てのバーナ１２に燃料ガスを供給することが可能である。 More specifically, by opening the valve 16a, it is possible to supply fuel gas to only some of the burners 12 (the third burner 12 from the right in FIG. 1). Furthermore, by opening the valves 16a and 16b, it is possible to supply fuel gas only to the fifth burner 12 from the right in FIG. 1, and by opening the valves 16a to 16c, it is possible to supply fuel gas to all burners It is possible to supply fuel gas to 12.

ガス供給管１３からバーナ１２に供給された燃料ガスは、バーナ１２に設けられた噴出口（図示せず）から噴出される。送風ファン１７は、熱ユニット１１に取り付けられている。送風ファン１７により、熱ユニット１１の外部の空気が取り込まれ、熱ユニット１１の内部へと供給される。熱ユニット１１の内部に供給された空気は、バーナ１２の内部において、燃料ガスと混合される（以下においては、空気と混合された燃料ガスを「混合ガス」という）。送風ファン１７のモータの回転数を増減させることにより、燃料ガスと混合される空気の供給量が増加する。 The fuel gas supplied to the burner 12 from the gas supply pipe 13 is ejected from an ejection port (not shown) provided in the burner 12. The blower fan 17 is attached to the heat unit 11. Air from the outside of the heat unit 11 is taken in by the blower fan 17 and supplied to the inside of the heat unit 11 . The air supplied to the inside of the heat unit 11 is mixed with fuel gas inside the burner 12 (hereinafter, the fuel gas mixed with air will be referred to as "mixed gas"). By increasing or decreasing the rotation speed of the motor of the blower fan 17, the amount of air supplied to be mixed with the fuel gas increases.

イグナイタ１８は、バーナ１２の近傍に配置されている。イグナイタ１８に電圧を印加することにより、イグナイタ１８においてスパークが発生する。このスパークで混合ガスが点火されることにより、バーナ１２から火炎が発生する。 The igniter 18 is placed near the burner 12. By applying a voltage to the igniter 18, a spark is generated in the igniter 18. By igniting the mixed gas with this spark, a flame is generated from the burner 12.

フレームロッド１９は、バーナ１２の近傍に配置されている。より具体的には、フレームロッド１９の先端は、バーナ１２から発生する火炎中に配置される。好ましくは、フレームロッド１９の先端は、弁１６ａを開いた際にバーナ１２に発生する火炎中に配置される。フレームロッド１９がバーナ１２から発生する火炎と接触することにより、フレームロッド１９に電流が流れることになる。 Frame rod 19 is arranged near burner 12. More specifically, the tip of the flame rod 19 is placed in the flame generated from the burner 12. Preferably, the tip of the flame rod 19 is placed in the flame generated in the burner 12 when the valve 16a is opened. When the flame rod 19 comes into contact with the flame generated from the burner 12, an electric current will flow through the flame rod 19.

フレームロッド１９は、例えば、導電性の金属材料により形成されている。フレームロッド１９を構成している金属材料は、酸化されることにより絶縁性の酸化物を形成する元素を含有している。この元素は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）である。 The frame rod 19 is made of, for example, a conductive metal material. The metal material constituting the frame rod 19 contains an element that forms an insulating oxide when oxidized. This element is, for example, aluminum (Al) or silicon (Si).

コントローラ２０は、例えば、マイクロコントローラにより構成されている。図２は、燃焼装置１０のブロック図である。図２に示されるように、コントローラ２０は、ＣＰＵ２１と、入出力インターフェース２２と、タイマ２３と、記憶部２４とを有している。タイマ２３及び記憶部２４は、ＣＰＵ２１に接続されている。 The controller 20 is configured by, for example, a microcontroller. FIG. 2 is a block diagram of the combustion device 10. As shown in FIG. 2, the controller 20 includes a CPU 21, an input/output interface 22, a timer 23, and a storage section 24. The timer 23 and storage unit 24 are connected to the CPU 21.

コントローラ２０は、入出力インターフェース２２を介して、元ガス弁１４、比例弁１５、能力切替弁１６（弁１６ａ～弁１６ｃ）、送風ファン１７、イグナイタ１８及びフレームロッド１９に接続されている。図示されていないが、コントローラ２０は、入出力インターフェース２２を介して、ユーザからの操作を受け付ける。 The controller 20 is connected to the source gas valve 14, the proportional valve 15, the capacity switching valve 16 (valve 16a to 16c), the blower fan 17, the igniter 18, and the frame rod 19 via the input/output interface 22. Although not shown, the controller 20 accepts operations from the user via the input/output interface 22.

図１に示されるように、熱交換器３０は、例えば、一次熱交換器３１と、二次熱交換器３２とにより構成されている。一次熱交換器３１及び二次熱交換器３２は、燃焼装置１０（バーナ１２）において発生する燃焼ガスとの間で熱交換を行うことにより、燃焼装置１０（バーナ１２）において発生した燃焼熱を回収する。 As shown in FIG. 1, the heat exchanger 30 includes, for example, a primary heat exchanger 31 and a secondary heat exchanger 32. The primary heat exchanger 31 and the secondary heat exchanger 32 exchange combustion heat generated in the combustion device 10 (burner 12) by exchanging heat with combustion gas generated in the combustion device 10 (burner 12). to recover.

入水管４０の一方端は、上水道に接続されている。入水管４０の他方端は、二次熱交換器３２の入口に接続されている。二次熱交換器３２の出口は、一次熱交換器３１の入口に接続されている。出湯管５０の一方端は、一次熱交換器３１の出口に接続されている。出湯管５０の他方端は、例えば給湯栓７０に接続されている。バイパス管６０は、一方端において入水管４０に接続されており、他方端において出湯管５０に接続されている。 One end of the water inlet pipe 40 is connected to a water supply. The other end of the water inlet pipe 40 is connected to the inlet of the secondary heat exchanger 32. The outlet of the secondary heat exchanger 32 is connected to the inlet of the primary heat exchanger 31. One end of the tapping pipe 50 is connected to the outlet of the primary heat exchanger 31. The other end of the hot water outlet pipe 50 is connected to a hot water tap 70, for example. The bypass pipe 60 is connected to the water inlet pipe 40 at one end, and connected to the hot water outlet pipe 50 at the other end.

（実施形態に係る温水装置及び燃焼装置の動作）
以下に、温水装置１００の動作を説明する。 (Operation of the hot water device and combustion device according to the embodiment)
The operation of the hot water device 100 will be explained below.

以下に、温水装置１００の動作を説明する。入水管４０の一方端からは、水が供給される。入水管４０に供給された水の一部は、バイパス管６０に供給される。入水管４０に供給された水の残部は、二次熱交換器３２に供給される。二次熱交換器３２に供給された水は、燃焼装置１０（バーナ１２）において発生した燃焼ガスとの間で熱交換を行うことにより、昇温される。 The operation of the hot water device 100 will be explained below. Water is supplied from one end of the water inlet pipe 40. A portion of the water supplied to the water inlet pipe 40 is supplied to the bypass pipe 60. The remainder of the water supplied to the water inlet pipe 40 is supplied to the secondary heat exchanger 32. The water supplied to the secondary heat exchanger 32 is heated by exchanging heat with the combustion gas generated in the combustion device 10 (burner 12).

二次熱交換器３２を通過した水は、一次熱交換器３１に供給される。一次熱交換器３１に供給された水は、燃焼装置１０（バーナ１２）において発生した燃焼ガスとの間で熱交換を行うことにより、さらに昇温される。一次熱交換器３１を通過した水は、出湯管５０に供給される。 The water that has passed through the secondary heat exchanger 32 is supplied to the primary heat exchanger 31. The water supplied to the primary heat exchanger 31 is further heated by exchanging heat with the combustion gas generated in the combustion device 10 (burner 12). The water that has passed through the primary heat exchanger 31 is supplied to the tapping pipe 50.

一次熱交換器３１を通過して出湯管５０に供給された水は、バイパス管６０から出湯管５０に供給された水と混合されることにより、温度が調整される。この温度が調整された水は、例えば給湯栓７０から給湯される。 The temperature of the water that has passed through the primary heat exchanger 31 and has been supplied to the hot water tap pipe 50 is adjusted by mixing it with the water that has been supplied to the hot water tap pipe 50 from the bypass pipe 60. The temperature-adjusted water is supplied, for example, from a hot water tap 70.

以下に、燃焼装置１０の動作を説明する。図３は、燃焼装置１０の動作を示すフローチャートである。図３に示されるように、燃焼装置１０の動作は、第１モード動作工程Ｓ１と、判定工程Ｓ２と、第２モード動作工程Ｓ３とを有している。なお、以下に説明する燃焼装置１０の動作は、記憶部２４に格納されたプログラムをＣＰＵ２１に実行させることにより行われる。 The operation of the combustion device 10 will be explained below. FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the combustion device 10. As shown in FIG. 3, the operation of the combustion device 10 includes a first mode operation step S1, a determination step S2, and a second mode operation step S3. Note that the operation of the combustion apparatus 10 described below is performed by causing the CPU 21 to execute a program stored in the storage unit 24.

第１に、第１モード動作工程Ｓ１を説明する。ＣＰＵ２１は、元ガス弁１４、比例弁１５及び能力切替弁１６が開状態となるように、入出力インターフェース２２を介して元ガス弁１４、比例弁１５及び能力切替弁１６に対する制御を行う。これにより、バーナ１２に燃料ガスが供給される。 First, the first mode operation step S1 will be explained. The CPU 21 controls the original gas valve 14, the proportional valve 15, and the capacity switching valve 16 via the input/output interface 22 so that the original gas valve 14, the proportional valve 15, and the capacity switching valve 16 are in an open state. Thereby, fuel gas is supplied to the burner 12.

また、ＣＰＵ２１は、入出力インターフェース２２を介して送風ファン１７を制御することにより、熱ユニット１１内に空気を供給する。熱ユニット１１内に供給された空気の一部は、バーナ１２に供給され、バーナ１２の内部において燃料ガスと混合され、バーナ１２の噴出口から噴出する。第１モードにおいては、空燃比が１以上となるように、比例弁１５及び送風ファン１７の制御が行われる。この状態でＣＰＵ２１が入出力インターフェース２２を介してイグナイタ１８をスパークさせるように制御することにより混合ガスが点火されて、バーナ１２に火炎が発生する。なお、空燃比が１以上で燃焼する場合、バーナ１２に発生する火炎は、酸化炎となる。 Further, the CPU 21 supplies air into the heat unit 11 by controlling the blower fan 17 via the input/output interface 22 . A part of the air supplied into the heat unit 11 is supplied to the burner 12 , mixed with fuel gas inside the burner 12 , and ejected from the outlet of the burner 12 . In the first mode, the proportional valve 15 and the blower fan 17 are controlled so that the air-fuel ratio becomes 1 or more. In this state, the CPU 21 controls the igniter 18 to spark via the input/output interface 22, thereby igniting the mixed gas and generating a flame in the burner 12. Note that when combustion occurs at an air-fuel ratio of 1 or more, the flame generated in the burner 12 becomes an oxidizing flame.

「空燃比」は、燃焼ガスを完全燃焼させるための必要最小限の酸素の量と実際に存在している酸素の量との比である。燃焼ガスを完全燃焼させるために必要最小限の酸素を含む空気が供給されている場合、空燃比は１となる。例えば、燃料ガスがメタン（ＣＨ４）である場合、燃料ガスの燃焼反応は、ＣＨ４＋３Ｏ２→ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏとなるが、メタン１モルに対して３モルの酸素を含む空気が供給されている際に、空燃比が１となる。空気の供給量がこれよりも多い場合に空燃比は１を超え、これよりも少ない場合に空燃比が１未満となる。 The "air-fuel ratio" is the ratio between the minimum amount of oxygen necessary for complete combustion of combustion gas and the amount of oxygen actually present. When air containing the minimum amount of oxygen necessary for complete combustion of the combustion gas is supplied, the air-fuel ratio is 1. For example, when the fuel gas is methane (CH 4 ), the combustion reaction of the fuel gas is CH 4 + 3O 2 → CO 2 + 2H 2 O, but air containing 3 mol of oxygen is supplied per 1 mol of methane. When the air-fuel ratio is 1, the air-fuel ratio becomes 1. When the amount of air supplied is greater than this, the air-fuel ratio exceeds 1, and when it is less than this, the air-fuel ratio is less than 1.

ＣＰＵ２１が弁１６ａのみを開状態とするように制御している場合、燃焼装置１０（バーナ１２）は、小出力燃焼モードで動作する。ＣＰＵ２１が弁１６ａ及び弁１６ｂのみを開状態とするように制御している場合、燃焼装置１０（バーナ１２）は、出力が小出力燃焼モードよりも大きい中出力燃焼モードで動作する。ＣＰＵ２１が弁１６ａ～弁１６ｃの全てを開状態となるように制御している場合、燃焼装置１０（バーナ１２）は、中出力燃焼モードよりも大きい大出力燃焼モードで動作する。 When the CPU 21 controls only the valve 16a to be open, the combustion device 10 (burner 12) operates in the low output combustion mode. When the CPU 21 controls only the valves 16a and 16b to be open, the combustion device 10 (burner 12) operates in a medium-power combustion mode in which the output is larger than the low-power combustion mode. When the CPU 21 controls all of the valves 16a to 16c to be in the open state, the combustion device 10 (burner 12) operates in the high output combustion mode, which is higher than the medium output combustion mode.

バーナ１２に発生している火炎が正常燃焼している場合、フレームロッド１９の先端がバーナ１２に発生している火炎中に位置しているため、フレームロッド１９には電流が流れる。他方で、バーナ１２に発生している火炎が正常燃焼していない場合、バーナ１２に発生している火炎がバーナ１２からリフトされるため、フレームロッド１９に電流が流れない（又は電流の値が減少する）。そのため、ＣＰＵ２１は、入出力インターフェース２２を介してフレームロッド１９に流れる電流の値をモニタリングすることにより、燃焼装置１０が正常動作しているかをモニタリングすることができる。 When the flame generated in the burner 12 is combusting normally, the tip of the flame rod 19 is located in the flame generated in the burner 12, so a current flows through the flame rod 19. On the other hand, if the flame generated in the burner 12 is not burning normally, the flame generated in the burner 12 is lifted from the burner 12, so that no current flows through the flame rod 19 (or the current value decreases). Decrease). Therefore, the CPU 21 can monitor whether the combustion device 10 is operating normally by monitoring the value of the current flowing through the flame rod 19 via the input/output interface 22.

また、バーナ１２における空燃比の変化に伴ってバーナ１２に発生している火炎の燃焼状態が変化する結果、フレームロッド１９に流れる電流の値が変化する。そのため、ＣＰＵ２１は、第１モードにおいて、入出力インターフェース２２を介して取得したフレームロッド１９を流れる電流の値に基づいて比例弁１５及び送風ファン１７を制御することにより、バーナ１２に発生している火炎の燃焼状態を制御することができる。 Furthermore, as the air-fuel ratio in the burner 12 changes, the combustion state of the flame generated in the burner 12 changes, and as a result, the value of the current flowing through the flame rod 19 changes. Therefore, in the first mode, the CPU 21 controls the proportional valve 15 and the blower fan 17 based on the value of the current flowing through the frame rod 19 acquired via the input/output interface 22, thereby controlling the current generated in the burner 12. The combustion state of the flame can be controlled.

燃焼装置１０が第１モードで動作している間、タイマ２３は、その動作時間を計測している。ＣＰＵ２１は、タイマ２３により計測された第１モードでの動作時間を取得し、記憶部２４に格納する。 While the combustion device 10 is operating in the first mode, the timer 23 measures the operating time. The CPU 21 obtains the operating time in the first mode measured by the timer 23 and stores it in the storage unit 24 .

第２に、判定工程Ｓ２を説明する。判定工程Ｓ２において、ＣＰＵ２１は、フレームロッド１９を流れる電流の値を改善する必要があるか否かの判定を行う。ＣＰＵ２１は、例えば、タイマ２３により計測された第１モードでの動作時間の合計が記憶部２４に予め格納されていた所定の閾値（第１閾値）を上回っている場合に、フレームロッド１９を流れる電流の値を改善する必要があると判定する。 Second, the determination step S2 will be explained. In the determination step S2, the CPU 21 determines whether it is necessary to improve the value of the current flowing through the frame rod 19. For example, when the total operating time in the first mode measured by the timer 23 exceeds a predetermined threshold (first threshold) stored in advance in the storage unit 24, the CPU 21 controls the flow of the frame rod 19. It is determined that the current value needs to be improved.

ＣＰＵ２１は、フレームロッド１９を流れる電流の値が記憶部２４に予め格納されていた所定の閾値（第２閾値）を上回っている場合に、フレームロッド１９を流れる電流の値を改善する必要があると判定してもよい。 The CPU 21 needs to improve the value of the current flowing through the frame rod 19 when the value of the current flowing through the frame rod 19 exceeds a predetermined threshold value (second threshold value) stored in advance in the storage unit 24. It may be determined that

第３に、第２モード動作工程Ｓ３を説明する。判定工程Ｓ２においてフレームロッド１９を流れる電流の値を改善する必要があると判定された場合、ＣＰＵ２１は、燃焼装置１０の動作を、第１モードから第２モードへと切り替える。この切り替えは、例えば、比例弁１５を制御して燃料ガスの供給量を増加させることにより行う。ＣＰＵ２１は、第１モードから第２モードへの切り替えを、送風ファン１７を制御して空気の供給量を減少させることにより行ってもよい。ＣＰＵ２１は、第１モードから第２モードへの切り替えを、比例弁１５及び送風ファン１７の双方を制御することにより行ってもよい。 Thirdly, the second mode operation step S3 will be explained. If it is determined in the determination step S2 that the value of the current flowing through the flame rod 19 needs to be improved, the CPU 21 switches the operation of the combustion device 10 from the first mode to the second mode. This switching is performed, for example, by controlling the proportional valve 15 to increase the amount of fuel gas supplied. The CPU 21 may switch from the first mode to the second mode by controlling the blower fan 17 to reduce the amount of air supplied. The CPU 21 may switch from the first mode to the second mode by controlling both the proportional valve 15 and the blower fan 17.

第２モードにおいては、空燃比は、１未満になる。空燃比が１未満の場合、バーナ１２に発生する火炎は還元炎となるため、第２モードにおいてバーナ１２に発生している火炎は、還元炎となる。なお、第２モードでの燃焼装置１０（バーナ１２）の動作が所定の時間継続された後、燃焼装置１０の動作は、再び第１モードに切り替えられる。 In the second mode, the air-fuel ratio is less than one. When the air-fuel ratio is less than 1, the flame generated in the burner 12 becomes a reducing flame, so the flame generated in the burner 12 in the second mode becomes a reducing flame. Note that after the operation of the combustion device 10 (burner 12) in the second mode continues for a predetermined period of time, the operation of the combustion device 10 is switched to the first mode again.

第１モードから第２モードへの切り替えは、ＣＰＵ２１が小出力燃焼モードで動作するように能力切替弁１６を制御している（ＣＰＵ２１が弁１６ａのみを開状態とするように制御している）際に行われることが好ましい。 To switch from the first mode to the second mode, the CPU 21 controls the capacity switching valve 16 to operate in the low output combustion mode (the CPU 21 controls the valve 16a so that only the valve 16a is open). Preferably, this is done at the same time.

（実施形態に係る燃焼装置の効果）
以下に、燃焼装置１０の効果を、比較例と対比しながら説明する。 (Effects of the combustion device according to the embodiment)
Below, the effects of the combustion device 10 will be explained in comparison with a comparative example.

図４は、第２モードへの切り替えを行わない場合におけるバーナ１２の燃焼時間の合計とフレームロッド１９を流れる電流の値との関係を示す模式的なグラフである。図４に示されるように、第１モードから第２モードへの切り替えを行わず、第１モードのみで燃焼装置１０（バーナ１２）を動作させる場合、フレームロッド１９を流れる電流の値は、バーナ１２の燃焼時間の増加に伴って、単調に減少する。その結果、バーナ１２の燃焼時間が増加した際に、バーナ１２に発生している火炎が正常燃焼しているにも関わらず、ＣＰＵ２１が異常を検知してしまうおそれがある。 FIG. 4 is a schematic graph showing the relationship between the total combustion time of the burner 12 and the value of the current flowing through the flame rod 19 when switching to the second mode is not performed. As shown in FIG. 4, when the combustion device 10 (burner 12) is operated only in the first mode without switching from the first mode to the second mode, the value of the current flowing through the flame rod 19 is As the combustion time of 12 increases, it decreases monotonically. As a result, when the combustion time of the burner 12 increases, the CPU 21 may detect an abnormality even though the flame generated in the burner 12 is burning normally.

図５は、第２モードへの切り替えを行う場合のバーナ１２の燃焼時間の合計とフレームロッド１９を流れる電流の値との関係を示す模式的なグラフである。第１モードから第２モードへの切り替えが行われる場合、バーナ１２に発生する火炎が還元炎となるため、第２モードで燃焼装置１０（バーナ１２）を動作させている間にフレームロッド１９の表面に形成されている酸化膜の膜厚が減少する。 FIG. 5 is a schematic graph showing the relationship between the total combustion time of the burner 12 and the value of the current flowing through the flame rod 19 when switching to the second mode. When switching from the first mode to the second mode, the flame generated in the burner 12 becomes a reducing flame, so while the combustion device 10 (burner 12) is operating in the second mode, the flame rod 19 The thickness of the oxide film formed on the surface decreases.

その結果、図５に示されるように、バーナ１２の燃焼時間の増加に伴って減少したフレームロッド１９を流れる電流の値が、燃焼装置１０を第２モードで動作させている間に、回復する。このように、第１モードから第２モードへの切り替えを行うことにより、バーナ１２に発生している火炎が正常燃焼しているにも関わらず、ＣＰＵ２１が異常を検知してしまう事態の発生を回避することができる。 As a result, as shown in FIG. 5, the value of the current flowing through the flame rod 19, which decreased with the increase of the combustion time of the burner 12, is restored while operating the combustion device 10 in the second mode. . In this way, by switching from the first mode to the second mode, it is possible to prevent the CPU 21 from detecting an abnormality even though the flame generated in the burner 12 is burning normally. can be avoided.

第１モードから第２モードへの切り替えは、燃焼装置の既存の構成要素（比例弁１５及び送風ファン１７）により実現することができ、燃焼装置に新たな構成要素を追加する必がない。そのため、燃焼装置１０によると、装置構成を複雑化させることなく、バーナ１２から発生する火炎がフレームロッド１９と接触しているか否かの誤検知を回避することができる。 Switching from the first mode to the second mode can be realized by the existing components of the combustion device (proportional valve 15 and blower fan 17), and there is no need to add new components to the combustion device. Therefore, according to the combustion device 10, it is possible to avoid erroneous detection of whether the flame generated from the burner 12 is in contact with the flame rod 19 without complicating the device configuration.

上記のように、第１モードにおいてフレームロッド１９に流れる電流の値に基づいて比例弁１５及び送風ファン１７の制御を行うことがあるが、バーナ１２の燃焼時間の増加に伴ってフレームロッド１９を流れる電流の値が減少してしまうと、この制御の精度が損なわれる。燃焼装置１０においては、第１モードから第２モードへの切り替えを行うことによりフレームロッド１９を流れる電流の値を回復させることができるため、この制御の精度を維持することができる。 As described above, in the first mode, the proportional valve 15 and the blower fan 17 may be controlled based on the value of the current flowing through the flame rod 19, but as the combustion time of the burner 12 increases, the flame rod 19 may be controlled. If the value of the flowing current decreases, the accuracy of this control will be impaired. In the combustion device 10, the value of the current flowing through the frame rod 19 can be restored by switching from the first mode to the second mode, so that the accuracy of this control can be maintained.

燃焼装置１０（バーナ１２）から発生する燃焼熱の量は、主として燃料ガスの供給量により決定される。そのため、燃焼装置１０において、送風ファン１７を制御して空気の供給量を減少させることにより第１モードから第２モードへの切り替えを行う場合には、燃焼装置１０において発生する燃焼熱の量を保ったまま、第１モードから第２モードへの切り替えを行うことができる。 The amount of combustion heat generated from the combustion device 10 (burner 12) is mainly determined by the amount of fuel gas supplied. Therefore, when switching from the first mode to the second mode by controlling the blower fan 17 to reduce the amount of air supplied in the combustion device 10, the amount of combustion heat generated in the combustion device 10 is reduced. It is possible to switch from the first mode to the second mode while maintaining the same state.

第２モードにおいてバーナ１２に発生している火炎は還元炎であるため、第２モードにおいては、バーナ１２に発生している還元炎の近傍で、混合ガスに不完全燃焼が生じている。しかしながら、燃焼装置１０（バーナ１２）が小出力燃焼モードで動作している際に第１モードから第２モードへの切り替えを行う場合、上記の還元炎の周囲に空気が豊富に存在している（二次空気が豊富に存在している）ため、混合ガスは、排出口１１ａに達するまでに、完全燃焼される。 Since the flame generated in the burner 12 in the second mode is a reducing flame, incomplete combustion occurs in the mixed gas in the vicinity of the reducing flame generated in the burner 12 in the second mode. However, when switching from the first mode to the second mode while the combustion device 10 (burner 12) is operating in the low-output combustion mode, there is plenty of air around the reducing flame. (Because there is abundant secondary air), the mixed gas is completely combusted by the time it reaches the exhaust port 11a.

以上のように本発明の実施形態について説明を行ったが、上述の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むことが意図される。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments described above can be modified in various ways. Moreover, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments. The scope of the present invention is indicated by the claims, and is intended to include all changes within the meaning and scope equivalent to the claims.

上記の実施形態は、燃焼装置及びそれを備えた温水装置に特に有利に適用される。 The embodiments described above are particularly advantageously applied to a combustion device and a hot water device equipped with the same.

１００ 温水装置、１０ 燃焼装置、１１ 熱ユニット、１１ａ 排出口、１２ バーナ、１３ ガス供給管、１３ａ ガス供給口、１４ 元ガス弁、１５ 比例弁、１６ 能力切替弁、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ 弁、１７ 送風ファン、１８ イグナイタ、１９ フレームロッド、２０ コントローラ、２１ ＣＰＵ、２２ 入出力インターフェース、２３ タイマ、２４ 記憶部、３０ 熱交換器、３１ 一次熱交換器、３２ 二次熱交換器、４０ 入水管、５０ 出湯管、６０ バイパス管、７０ 給湯栓。 100 hot water device, 10 combustion device, 11 heat unit, 11a discharge port, 12 burner, 13 gas supply pipe, 13a gas supply port, 14 source gas valve, 15 proportional valve, 16 capacity switching valve, 16a, 16b, 16c valve, 17 ventilation fan, 18 igniter, 19 flame rod, 20 controller, 21 CPU, 22 input/output interface, 23 timer, 24 storage section, 30 heat exchanger, 31 primary heat exchanger, 32 secondary heat exchanger, 40 water inlet pipe , 50 hot water outlet pipe, 60 bypass pipe, 70 hot water tap.

Claims (5)

複数のバーナと、
前記複数のバーナに供給される燃料ガスの供給量を調整可能な第１弁と、
前記燃料ガスと混合される空気の供給量を調整可能な送風ファンと、
前記複数のバーナのいずれかから発生する火炎中に配置されるフレームロッドと、
コントローラとを備え、
前記コントローラは、前記燃料ガスの供給量を増加させる前記第１弁の制御及び前記空気の供給量を減少させる前記送風ファンの制御の少なくとも一方により、前記燃料ガスと空気との空燃比が１以上となる第１モードから前記空燃比が１未満となる第２モードへと切り替えるように構成されており、
前記コントローラは、前記フレームロッドを流れる電流の値が第２閾値を下回った際に前記第１モードから前記第２モードへの切り替えを行う、燃焼装置。 multiple burners;
a first valve that can adjust the amount of fuel gas supplied to the plurality of burners;
a blower fan capable of adjusting the amount of air supplied to be mixed with the fuel gas;
a flame rod disposed in a flame generated from any of the plurality of burners;
Equipped with a controller,
The controller controls the air-fuel ratio between the fuel gas and air to be 1 or more by controlling the first valve to increase the supply amount of the fuel gas and controlling the blower fan to decrease the supply amount of the air. It is configured to switch from a first mode in which the air-fuel ratio is less than 1 to a second mode in which the air-fuel ratio is less than 1,
The combustion device wherein the controller switches from the first mode to the second mode when the value of the current flowing through the flame rod falls below a second threshold. 前記コントローラは、前記第１モードにおいて動作している動作時間を計測可能なタイマを有し、前記動作時間の合計が第１閾値を超えた際に前記第１モードから前記第２モードへの切り替えを行う、請求項１に記載の燃焼装置。 The controller has a timer that can measure the operating time in the first mode, and switches from the first mode to the second mode when the total operating time exceeds a first threshold. The combustion device according to claim 1, wherein the combustion device performs the following. 前記コントローラは、前記空気の供給量を減少させる前記送風ファンの制御により、前記第１モードから前記第２モードへの切り替えを行う、請求項１又は請求項２に記載の燃焼装置。 The combustion apparatus according to claim 1 or 2 , wherein the controller switches from the first mode to the second mode by controlling the blower fan to reduce the amount of air supplied. 前記複数のバーナのうちの一部のバーナのみに前記燃料ガスを供給可能に構成されている第２弁をさらに備え、
前記フレームロッドは、前記一部のバーナから発生する前記火炎中に配置され、
前記コントローラは、前記一部のバーナのみに前記燃料ガスが供給されるように前記第２弁を制御している際に、前記第１モードから前記第２モードへの切り替えを行う、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の燃焼装置。 further comprising a second valve configured to be able to supply the fuel gas to only some of the burners,
The flame rod is placed in the flame generated from some of the burners,
The controller switches from the first mode to the second mode when controlling the second valve so that the fuel gas is supplied only to some of the burners. - The combustion device according to any one of claims 3 to 5. 請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の前記燃焼装置と、
前記燃焼装置において発生する燃焼熱を回収する熱交換器とを備える、温水装置。 The combustion device according to any one of claims 1 to 4 ,
A heat exchanger that recovers combustion heat generated in the combustion device.
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