JPH07151325A

JPH07151325A - 燃焼装置の点火制御方法

Info

Publication number: JPH07151325A
Application number: JP32581193A
Authority: JP
Inventors: Susumu Washikita; 晋鷲北; Masanori Enomoto; 正徳榎本
Original assignee: Gastar Co Ltd
Current assignee: Gastar Co Ltd
Priority date: 1993-11-30
Filing date: 1993-11-30
Publication date: 1995-06-13

Abstract

(57)【要約】【目的】給気を安定してから点火する、いわゆる緩点火
条件を含める点火時において、給気ファンのような給気
手段の回転数と電流値の両方を検出して、早期に燃焼装
置の空気通路の弊害を察知して、不用意に使用者に不安
を与えることがない燃焼装置の点火制御方法を提供する
こと。【構成】燃焼に必要な空気を供給する給気手段２２から
の空気の供給量と、燃料を供給する燃料供給手段からの
燃料の供給量とを制御して、適切に点火して燃焼動作を
させる燃焼装置の点火制御方法において、上記燃料の点
火動作を行う際に、上記給気手段２２の仕事量を検知し
て、その仕事量に基づいて、上記燃焼動作への移行を停
止する燃焼装置の点火制御方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえばガス燃焼式あ
るいは石油燃焼式等の給湯器や風呂釜といった燃焼装置
の点火制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】給湯器のような燃焼装置（燃焼機器もし
くは燃焼器具ともいう）における点火動作は、一例とし
て電動給気ファンを一定の回転数で回して、給気を安定
してから点火するいわゆる緩点火制御により、次のよう
にして行っている。オペレータが燃焼装置の電源オン操
作を行い、燃焼待機条件下で水栓２５が開かれて器具内
に水が導かれると、給水配管に設けられたフローセンサ
がその通水を確認する。

【０００３】このフローセンサからの通水確認信号に基
づいて、電動給気ファンが作動する。この電動給気ファ
ンの回転数を検知して、その検知した回転数が、予め設
定されている電動給気ファン設定回転数（たとえば２０
００ｒｐｍ）になっているかどうかを判断する。給気フ
ァン設定回転数である場合には、イグナイターの放電動
作をしてガス弁を開き点火動作を行う。そして着火確認
をすることにより、通常燃焼制御を行うようになってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の燃焼装置の点火制御方法では、燃焼装置の排気口に
風が当たっている時や、燃焼装置内の給排気通路の閉塞
（たとえば、給気口のフィルタが詰っていたり、熱交換
器のフィンが詰っていたりする場合等）が起こっている
と、次のような障害が生じる。

【０００５】たとえば、燃焼制御部から電動給気ファン
のような給気手段を電圧制御している場合には、ファン
回転数を優先して給気手段を制御する場合に、ファン回
転数が一定では給気手段のファン電流値が低下してしま
う。つまり、排気口に風が当たっていたり、フィルタの
詰りや熱交換器のフィンの詰りにより、燃焼装置の空気
通路内を通過できる風量が抑えられると、給気手段はフ
ァン自体を回転する仕事量以外の、空気を取り入れるた
めの仕事量が減り、結果的に給気手段のファン電流値が
低下してしまう。つまり給気手段の給気能力が低下す
る。

【０００６】また、上述した電圧制御ではなく、燃焼制
御部から電流制御を用いて給気手段を制御する場合に
は、給気手段のファン電流値は一定であるが、給気手段
の回転数が上昇（空気による抵抗値が低下するため）し
て、仕事量が少なくなる。すなわち給気手段の給気能力
は低下する。

【０００７】したがって、燃焼装置の空気通路に取り入
れるべき給気風量に不足が生じて、点火がスムーズに行
われず、不着火（不点火）やあるいは点火遅れによる爆
発着火を引き起こし、使用者に対してむやみに不安を与
える可能性があった。

【０００８】そこで本発明は上記課題を解消するために
なされたものであり、給気を安定してから点火するいわ
ゆる緩点火条件において、電動給気ファンのような給気
手段の回転数と電流値の両方を検出して、早期に燃焼装
置の空気通路の弊害を察知して、不用意に使用者に不安
を与えることがない燃焼装置の点火制御方法を提供する
ことを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にあ
っては、燃焼に必要な空気を供給する給気手段からの空
気の供給量と、燃料を供給する燃料供給手段からの燃料
の供給量とを制御して、適切に点火して燃焼動作をさせ
る燃焼装置の点火制御方法において、上記燃料の点火動
作を行う際に、上記給気手段の仕事量を検知して、その
仕事量に基づいて、上記燃焼動作への移行を停止する燃
焼装置の点火制御方法により、達成される。

【００１０】また、本発明にあっては、好ましくは前記
給気手段は電動給気ファンであり、前記仕事量は、前記
燃焼の点火動作の時に上記電動給気ファンの電流値と上
記電動給気ファンの回転数により検知する。本発明にあ
っては、好ましくは前記燃焼の点火動作とは、給気を安
定してから点火する緩点火である。

【００１１】

【作用】上記構成によれば、燃料の点火動作を行う際
に、給気手段の仕事量を検知して、その仕事量に基づい
て、燃焼動作への移行を停止する。給気手段の仕事量と
しては、たとえば燃焼の点火動作の時に、電動給気ファ
ンの電流値と電動給気ファンの回転数を検知する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基
づいて詳細に説明する。尚、以下に述べる実施例は、本
発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々
の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明
において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、こ
れらの態様に限られるものではない。

【００１３】図１に示すのは、燃焼装置の点火制御方法
を実施するための好ましい実施例としての複合給湯器で
ある。この複合給湯器は、給湯熱交換器１と風呂熱交換
器２を併設したものである。給湯熱交換器１側には給湯
バーナ３が設けられ、この給湯バーナ３のガス通路には
ガス電磁弁が設けられている。

【００１４】給湯熱交換器１の入口側には給水管５が接
続されており、この給水管５には給水温度を検出するサ
ーミスタ等の給水温度センサ６と、給水管５内を流れる
給水の流量を検出するフローセンサ７とが設けられてい
る。給湯熱交換器１の出口側には給湯管８が接続され、
この給湯管８の出口側には水栓２５が設けられている。

【００１５】給湯管８には出湯温度を検出する出湯温度
センサ１０が設けられている。給湯熱交換器１と並列に
バイパス通路１１が設けられている。このバイパス通路
１１は条件によっては省略することができる。

【００１６】図１の風呂熱交換器２側には風呂バーナ１
２が設けられ、風呂熱交換器２内の湯の追い焚き加熱が
可能となっている。風呂熱交換器２の入口側には管路１
３の一端側が接続され、その管路１３の他端側には循環
ポンプ１４の吐出側に接続されている。

【００１７】循環ポンプ１４の吸込側には、追い焚き循
環管路１５の戻り管１６の出口側が接続され、戻り管１
６の入口側（戻り口側）は浴槽１７に接続されている。
また、風呂熱交換器２の出口側には追い焚き循環管路１
５の往管１８の入口側が接続され、往管１８の出口側は
浴槽１７に接続されている。追い焚き循環管路１５と給
湯管８は連通管２０によって連通接続されており、この
連通管２０には注湯電磁弁２１が介設されている。

【００１８】また、給湯熱交換器１と風呂熱交換器２の
給排気通路（空気通路）には、別個独立の、または共通
の給気手段としての電動給気ファン、図１では共通の電
動給気ファン２２から給排気用の空気が供給されるよう
になっている。この電動排気ファン２２にはファン回転
検出センサ９が設けられており、ファン２２の周りには
給気温を検出する外気温検出センサ（外気温サーミス
タ）１９が設けられている。

【００１９】この燃焼装置の給湯運転と風呂の追い焚き
運転は、制御部２３により制御されている。この制御部
２３にはリモコン２４が接続されていて、このリモコン
２４には、電源スイッチ２４ａや、給湯の設定温度を設
定するボタン等の操作部２４ｃや、設定温度や警報の表
示部２４ｂが設けられている。

【００２０】次に図２を参照する。図２は、図１の制御
部２３に対する各制御対象要素の接続関係を示してい
る。制御部２３は、次の要素を制御する。制御部２３
は、イグナイター（放電装置）６６、ガス弁５０、給気
手段としての電動給気ファン２２、仕事量の演算判断部
６２、そしてリモコン２４の警報表示部２４ｂを制御す
るようになっている。このガス弁５０は、ガス通路開閉
用の電磁弁とガス量調整用の比例弁等から構成されてい
る。

【００２１】また、図２の制御部２３に対しては、次の
ような要素から各種信号が送られるようになっている。
仕事量の演算判断部６２からは制御部２３に対して給気
ファンの停止信号ＳＳが与えられるようになっている。
この仕事量の演算判断部６２は、制御部２３からの電圧
信号ＶＳに基づいて、停止信号ＳＳを制御部２３に与え
るようになっている。仕事量の演算判断部６２は、電動
給気ファン２２の仕事量（電動給気ファン２２のファン
回転数とファン電流値）を演算あるいはあらかじめ与え
たテーブルデータにより求めて判断する。フローセンサ
７は、図１の給水管５内を流れる給水の流量が所定流量
以上であることを検出すると、検出信号ＦＳを制御部２
３に送るようになっている。

【００２２】リモコン２４の操作部２４ａのボタンを、
オペレータが押すことにより、燃焼待機信号ＡＳを制御
部２３に対して与えることができる。電動給気ファン２
２の回転数を検出する回転数検出部９からは、電動給気
ファンの回転数検出信号ＲＳを制御部２３に与えること
ができる。

【００２３】さらに、電動給気ファン２２のファン電流
値検出部６０は、制御部２３に対して電動給気ファン２
２の電流値検出信号ＩＳを与えることができるようにな
っている。電動給気ファン２２の回転数を検出するため
の回転数検出部９は、たとえばホール素子を採用するこ
とができる。このホール素子はモータ２２ａに設定す
る。

【００２４】また、電動給気ファン２２の電流値を検出
する電流値検出部６０は、具体的に図３に示すような構
造となっている。給気ファンともいう電動給気ファン２
２のモータ２２ａに対しては、たとえば商用電源からプ
ラグ９８を介して電源が供給されるようになっている。
このモータ２２ａにはコイル６０ｂが設けられており、
もう１つのコイル６０ｃとによりトランス６０ａを構成
している。コイル６０ｃには電圧検出用の抵抗６０ｄが
接続されている。

【００２５】従ってモータ２２ａを作動している場合に
は、抵抗６０ｄの両端に生じる検出電圧から電流を換算
して、電動ファン２２ａのファン電流値を検出すること
ができるようになっている。

【００２６】次に図４を参照する。図４は、図１と図２
で示したフローセンサ７、電動給気ファン２２、そして
イグナイター６６の動作例のタイムチャートを示してい
る。

【００２７】図４（Ａ）に示すのは、フローセンサ７が
給水管５内を流れる給水の流量が所定流量以上であるこ
とを検出したときに生じるパルス信号波形Ｗ１である。
また、図４（Ｂ）は、点火制御時における電動給気ファ
ン２２の回転数を示している。さらに、図４（Ｃ）に示
すのは、イグナイター６６の点火タイミングを示す波形
Ｗ２である。

【００２８】図４（Ａ）の波形Ｗ１の立ち上がり時ｔ１
と同期して、図２の制御部２３は、モータ２２ａを始動
して電動給気ファン２２の回転を開始する。図４（Ｂ）
に示すように、ファン制御時間ＣＴの期間では燃焼ファ
ン２２の回転は急激に上昇する。そして、ファン制御時
間ＣＴの期間が経過後、図４（Ａ）に示すプリパージ時
間ＰＰ（波形Ｗ１の立ち上がり時ｔ１から時刻ｔ２の
間）に、図２の制御部２３は、電動給気ファン２２の回
転数が緩点火回転数ＥＲになるように、回転数が制御さ
れる。一方、イグナイター６６は、プリパージ時間ＰＰ
が経過した後ファン回転数の安定を検出して点火される
ようになっている。

【００２９】図５を参照する。図５の横軸は風量であ
り、縦軸は電動給気ファン２２のモータ２２ａ（図３参
照）のファン電流値である。図５は、非燃焼時における
負荷が変化した時の電動給気ファン２２におけるファン
電流値とファンの風量の関係を示している。図５におい
ては、非燃焼時の状態である。

【００３０】たとえば、排気口に風が当たったり、給排
気通路のフィルタが詰っていたりあるいは図１の熱交換
器１のフィンが詰っている場合等、給排気通路の閉塞状
態の程度に応じて、電動給気ファン２２に対しては負荷
の変化が生じる。

【００３１】図５における白抜きの正方形は、電動給気
ファン２２が２０００ｒｐｍで回転している場合を示
し、半分が黒くなっている正方形は、電動給気ファン２
２が１０００ｒｐｍで回転している場合を示しており、
黒く塗られた正方形は、給気ファン２２が３０００ｒｐ
ｍで回転している状態を示している。この給気ファンを
回すモータは、たとえば３０ワット程度のＤＣブラシレ
スモータである。

【００３２】図５の３種類の各正方形は、上述したよう
に、閉塞状態を変化させている。たとえば、白抜きの正
方形の内の最も右の正方形は、全開状態で閉塞されてい
ない状態であり、その左隣の白抜きの正方形は１０％の
閉塞状態を示している。また、一番左側の白抜きの正方
形は９０％閉塞状態を示している。その他、半分が黒く
なっている正方形および全部が黒く塗られている正方形
における場合も同様である。

【００３３】非燃焼時の電動給気ファン２２の回転数が
３０００ｒｐｍの時で、かつ負荷が零の時の風量を１０
０として、電流値を１とする。一例として、図５の白抜
きの正方形で示す電動給気ファン２２が２０００ｒｐｍ
の時の特性曲線ＣＣにおいては、代表的に白抜きの正方
形で示す７０％閉塞時においては、風量が４７であるの
に対して、その時の電流値は０．４５である。

【００３４】このように、ある電動給気ファン２２の回
転数がたとえば２０００ｒｐｍにおいては、電動給気フ
ァン２２のモータ２２ａの電流値を検出することによ
り、電動給気ファン２２の送っているファン風量を求め
ることができる。図５において、点火時における燃焼動
作への移行の停止条件として、たとえば次のようにして
定めておく。図５において、電動給気ファン２２の回転
数がたとえば２０００ｒｐｍである場合において、たと
えば排気口に風が当っていたり、給排気口のフィルタが
詰まっていたり、熱交換器１のフィンが詰まっていて、
あるいはこれらの複合現象において、給排気通路が７０
％閉塞している時には、燃焼動作への移行を停止するこ
とを予め定めておく。

【００３５】次に、図６を参照する。図６は、燃焼待機
状態（電源オン）から通常燃焼制御動作、あるいは燃焼
開始動作から電動給気ファンの停止動作すなわち燃焼動
作への移行を停止するに到るまでのフロー図である。ま
ず、図１のリモコン２４の電源スイッチ２４ａをオペレ
ータが押すことにより、図１と図２の制御部２３に対し
て、燃焼待機をするための指令をする（ステップＳＴ
１）。すなわち、図２において、操作部２４ａから燃焼
待機信号ＡＳが制御部２３に対して与えられる。

【００３６】このように燃焼待機の指令があり水栓２５
が開かれると、図１の給水管５に設けられたフローセン
サ７が、この給水管５内を流れる給水流量を検出する。
このフローセンサ７により通水が確認されると、フロー
センサ７から通水確認信号ＦＳが、図２に示すように制
御部２３に与えられる。

【００３７】図２の制御部２３が図１の給水管５内の通
水を確認すると、図２の制御部２３は図６のステップＳ
Ｔ２に示すように、電動給気ファン２２のモータ２２ａ
（図３参照）が停止しているかどうかを確認する。つま
り、電動給気ファン２２のモータ２２ａが停止していな
い場合にはステップＳＴ４に移る。そうでなく、電動給
気ファン２２のモータ２２ａが停止している場合には、
制御部２３は電動給気ファン２２のモータ２２ａを作動
させてプリパージ動作を行う（ステップＳＴ３）。

【００３８】電動給気ファン２２は、図４で説明したプ
リパージ時間ＰＰ（この実施例では、たとえば２秒）内
に、図４（Ｂ）で示すように、制御部２３により定めら
れた緩点火回転数ＥＲになるように制御される。この緩
点火回転数とは、ある電動給器ファン２２のモータ２２
ａのファン回転数がたとえば２０００ｒｐｍ位で給気を
安定させた状態であり、着火を行われやすい空気量を給
気できる回転数を設定している。

【００３９】図２の仕事量の演算判断部６２は、ステッ
プＳＴ４とステップＳＴ６において、制御部２３からの
電圧信号ＶＳに基づいて、電動給気ファン２２の仕事量
の演算と判断を行う。すなわち、仕事量の演算判断部６
２がこの仕事量を得るには、電動給気ファン２２のモー
タ２２ａもしくは電動給気ファン２２のファン回転数
と、電動給気ファン２２のモータ２２ａのファン電流値
を用いる。

【００４０】図２の制御部２３は、回転数検出部９から
電動給気ファン２２のモータ２２ａの回転数検出信号Ｒ
Ｓを得る。これにより、仕事量の演算判断部６２は、図
６のステップＳ４で示すように電動給気ファン２２のフ
ァン回転数が、予め定めた設定回転数（この実施例で
は、たとえば２０００ｒｐｍ）に達したかどうかを判断
する。電動給気ファン２２の回転数がこの設定回転数に
達していないと仕事量の演算判断部６２が判断した場合
には、制御部２２は、電動給気ファン２２が作動（ステ
ップＳ３）してからａ秒後、つまりたとえばプリパージ
時間ＰＰに相当するたとえば２秒後に、給気ファン２２
の動作を停止する（ステップＳＴ５）。

【００４１】そうでなく、電動給気ファン２２の回転数
が、上記設定回転数に達していると仕事量の演算判断部
６２が判断した場合には、ステップＳＴ６に移る。ステ
ップＳＴ６では、図２と図３で示す電流値検出部６０か
ら、制御部２３に対して電流値検出信号ＩＳが与えられ
る。これにより、給気ファン２２のファン電流値が予め
定められた設定電流範囲（この実施例では、図５に示す
たとえば約０．４５）になっていないと仕事量の演算判
断部６２が判断した場合には、ステップＳ５で示すよう
に電動給気ファン２２のモータ２２ａの動作を停止す
る。

【００４２】つまり、仕事量の演算判断部６２が、電動
給気ファン２２が所定の仕事量を達成していないと判断
したときには、排気口に風が当たっているか、給排気口
のフィルタが詰まっているか、熱交換器のフィンが詰ま
っていて、あるいはこれらの複合現象であって、図５に
おける特性曲線ＣＣにおいて、たとえば７０％以上閉塞
していると判断して、制御部２３は電動給気ファン２２
のモータ２２ａの動作を停止する。

【００４３】これに対して、電動給気ファン２２のモー
タ２２ａの電流値が上記設定電流範囲内の場合には、ス
テップＳＴ７に移る。このステップＳＴ７においては、
図２の制御部２３がイグナイター６６をオンしてガス弁
５０を開き点火動作をさせる（ステップＳＴ８）。

【００４４】これにより、制御部２３は、燃焼に必要な
空気を供給する電動給気ファン２２からの空気の供給量
と、燃料であるガスの供給量とを制御して、給湯器を設
定温度まで加熱制御する通常燃焼制御動作を行う（ステ
ップＳＴ９）。

【００４５】なお、図６のステップＳ５で示したように
電動給気ファン２２のモータ２２ａを停止した場合に
は、図２のリモコン２４の警報表示部２４ｂにおいて、
たとえばエラー表示する。また、図６のステップＳＴ２
から再度開始する（リトライ）。さらに、図１の水調整
弁を閉鎖したり、図２のリモコン２４の警報表示部２４
ｂにおいてアラームを、たとえば音により出して、オペ
レータに知らせる。

【００４６】以上説明したように、ガス燃焼機器の内の
たとえば実施例で示したように給湯器において、電動給
気ファンを利用して燃焼に必要な空気量や、点火に必要
な空気量を供給する必要がある。緩点火時等の燃焼に必
要な風量が確保されているかどうかを、電動給気ファン
の回転数と、電動給気ファンの電流値の両方を検出する
ことで、電動給気ファンにより供給されている風量を確
認して、そしてその風量を確認した上で点火動作に移る
ようになっている。もしも点火に必要な風量が確認でき
ない場合には点火動作を停止する。

【００４７】上述したように、本実施例では、図５にお
いて、電動給気ファンの回転数もしくは電動給気ファン
のモータの回転数が一定の場合（たとえば２０００ｒｐ
ｍ）に、熱交換器のフィンの閉塞やフィルタの閉塞によ
り、電動給気ファンから送られる風量が抑えられると、
電動給気ファンの仕事量が減り、電動結果的に給気ファ
ンの電流が低下してしまう。この性質を利用して、電動
給気ファンのファン電流値が点火回転数時の設定電流値
以上になり、風量が確保されていることが確認される
と、点火動作に移るようになっている。

【００４８】このようにすることにより、排気口に強い
風が当たっていたり、給湯器のような燃焼装置の経時変
化（劣化等）による熱交換器のフィン詰りやフィルタ詰
りから生じる、不着火、爆発着火、あるいは燃焼時の不
完全燃焼による有毒ガス（ＣＯ）等の発生による危険性
を早期に回避することができる。

【００４９】そして、緩点火条件を含む点火条件という
燃焼初期において、上述のような不着火や爆発着火等を
未然に防ぐことができるので、より安全で信頼性の高い
燃焼動作を実施できる。つまり、早期に燃焼装置の給排
気系のフィルタや熱交換器のフィン等の空気通路におけ
る空気通過障害を察知して、安全対策を講じることがで
きる。

【００５０】ところで、本発明は上記実施例に限定され
るものではない。たとえば上述した実施例では、電動給
気ファンの緩点火制御時における電流値と回転数を検知
している。しかしこの緩点火制御時に限らず、一般の点
火制御においても本発明は適応できるものである。

【００５１】図１に示した本発明の実施例では、給湯熱
交換器１と風呂熱交換器２を併設した複合給湯器であっ
たが、本発明の燃焼装置の点火制御方法は、これに限ら
ず、たとえば給湯熱交換器１のみを備える形式の燃焼装
置にも適用することができる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、給
気を安定してから点火する、いわゆる緩点火方式を含め
る点火時において、給気ファンのような給気手段の回転
数と電流値の両方を検出して、早期に燃焼装置の空気通
路の弊害を察知して、不用意に使用者に不安を与えるこ
とがなく、安全に点火することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃焼装置の点火制御方法を実施するた
めの燃焼装置の好ましい実施例である給湯器を示す系統
図。

【図２】図１の給湯器における制御系を示す図。

【図３】電動給気ファンのモータの電流値検出部の一例
を示す図。

【図４】フローセンサからの信号、電動給気ファンの回
転数制御、およびイグナイターの点火における関係を示
すタイムチャート。

【図５】負荷変化時における電動給気ファンのモータの
ファン電流値と風量との関係を示す図。

【図６】本発明の燃焼装置の点火制御方法の一例を示す
フロー図。

【符号の説明】

７フローセンサ９回転数検出部２２給気手段（電動給気ファン）２２ａ給気手段のモータ２３制御部２４リモコン６２仕事量の演算判断部６６イグナイター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼に必要な空気を供給する給気手段か
らの空気の供給量と、燃料を供給する燃料供給手段から
の燃料の供給量とを制御して、適切に点火して燃焼動作
をさせる燃焼装置の点火制御方法において、上記燃料の点火動作を行う際に、上記給気手段の仕事量
を検知して、その仕事量に基づいて、上記燃焼動作への移行を停止す
ることを特徴とする燃焼装置の点火制御方法。
【請求項２】前記給気手段は電動給気ファンであり、
前記仕事量は、前記燃焼の点火動作の時に上記電動給気
ファンの電流値と上記電動給気ファンの回転数により検
知する請求項１に記載の燃焼装置の点火制御方法。