(57)【要約】【課題】給気部や排気部の燃焼中における閉塞状態の変化を敏感に検出することができ、積雪や飛来物等により短時間（例えば１時間程度以下）のうちに給気部等の一部が閉塞されてしまうような場合でも、不完全燃焼が生ずる前に、また熱交換器の煤詰りが生ずる前に警報を出力したり消火したりすることができ安全性に優れるとともに、点火不良や爆発着火等が生じるのを予防する燃焼装置を提供する。【解決手段】必要燃焼量に応じてバーナ１４への燃料供給量を調節する燃料供給比例弁１１と、燃焼に必要な空気をバーナ１４に供給する燃焼用ファン１８と、バーナ１４の燃焼状態を検知する燃焼状態検知部１７と、燃焼用ファン１８への出力値を検知するファン出力値検知手段と、バーナ１４の燃焼時においてファン出力値検知手段により検知されたファン出力値及び燃焼状態検知部１７により検知された燃焼出力値に基づき判定を行う燃焼時判定手段と、を備える。【選択図】図１
2010019531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
必要燃焼量に応じてバーナへの燃料供給量を調節する燃料供給比例弁と、燃焼に必要な空気を前記バーナに供給する燃焼用ファンと、前記バーナの燃焼状態を検知する燃焼状態検知部と、前記燃焼用ファンの回転数を制御する回転数制御手段と、前記回転数制御手段の前記燃焼用ファンへの出力値を検知するファン出力値検知手段と、前記バーナの燃焼時において前記ファン出力値検知手段により検知された出力値であるファン出力値及び前記燃焼状態検知部により検知された出力値である燃焼出力値に基づき前記燃焼用ファンが前記バーナの燃焼に必要な空気量を供給しているかどうかの判定を行う燃焼時判定手段と、を備えていることを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
前記燃焼時判定手段が、前記バーナの燃焼量に応じた前記ファン出力値とファン出力基準値と、及び、前記燃焼出力値と燃焼出力基準値と、に基づいて各々の出力差又は出力比を演算し、前記出力差又は前記出力比と所定の閾値とを比較することを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記出力差又は前記出力比が前記閾値より小さい場合には、前記ファン出力基準値及び前記燃焼出力基準値を、現在のファン出力値及び燃焼出力値に更新することを特徴とする請求項２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記バーナの非燃焼時において、燃焼時における前記燃焼用ファンの回転数よりも高速の回転数で前記燃焼用ファンを回転させ、前記ファン出力値検知手段により検知された出力値と基準値との差分又は比率を演算し、前記差分又は前記比率と所定の閾値とを比較する非燃焼時判定手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１に記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯装置等に用いられる燃焼装置に関し、特に、給気部や排気部の閉塞状態や閉塞状態変化を検出する燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、給湯装置等に用いられる燃焼装置として、燃料供給比例弁と燃焼用ファンとの制御によって、必要燃焼量に応じて比例燃焼させるバーナを備えたものが用いられている。このような燃焼装置は、燃焼用ファンの給気部や燃焼ガスを排気する排気部が閉塞状態になると、燃焼用ファンがバーナの燃焼に必要な空気量を供給できなくなるため、燃焼効率が低下したり、不完全燃焼を起こしたりすることがあった。このため、給気部や排気部の閉塞状態を検出し、燃焼効率の低下や不完全燃焼の発生を未然に防止するための技術の開発が行われている。
この従来の技術としては、（特許文献１）に「燃焼用ファンを所定の固定回転数で回転させる際の指示電圧を測定するとともに、ファン電源電圧を監視し、指示電圧にファン電源電圧の変動に対応した補正を行い、補正された指示電圧に基づいて閉塞度を検出する給湯機の制御装置」が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１６８４４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記従来の技術においては、以下のような課題を有していた。
（１）（特許文献１）に開示の技術は、給気部や排気部の閉塞が進むと燃焼用ファンの仕事量が減少し、燃焼用ファンを同一回転数で回転させるための指示電圧が低下していく傾向にあることを利用して、指示電圧の低下を検知して閉塞状態を検出するものである。指示電圧は、ファン電源電圧が変動すると影響を受け、閉塞状態に変化がなくても変動してしまうという問題があったため、ファン電源電圧を監視して、指示電圧に対してファン電源電圧の変動に対応した補正を行い、補正された指示電圧に基づいて閉塞度を検出している。しかし、指示電圧は、気温等の環境条件が変動した場合や燃焼用ファンモータの温度によっても変化し、また燃焼用ファンの経時的な汚れによっても変化するため、燃焼用ファンの指示電圧だけに基づいて閉塞状態の検出を行うと、判定を行う閾値の許容差が小さい場合は、閉塞状態でないのに指示電圧が閾値以上の変動となって閉塞状態であると誤判定するという課題を有していた。
（２）このため、燃焼用ファンへ出力される指示電圧を閉塞状態の判定に利用する場合は、判定を行う閾値の許容差を比較的大きくしたり、出力を検知する時間を長くしたりすることにより誤判定を防止している。この場合、相対的に燃焼量が大きな燃焼範囲（燃焼負荷領域）においては、燃焼用ファンの指示電圧が相対的に高いことから、閉塞状態に変化が生じたときの指示電圧の変化量も大きいため、閉塞状態の判定を比較的正確に行うことができるが、燃焼量が相対的に小さな燃焼範囲においては、燃焼用ファンの指示電圧が相対的に低いことから、閉塞状態に変化が生じたときの指示電圧の変化量及び変化率が小さいため、閉塞状態であるのに閾値を超えず正常であると誤判定するという問題があった。
（３）また、閾値の許容差を大きくしたり検知する時間を長くしたりすると、検出感度が鈍くなるため、積雪等により短時間（例えば１時間程度以下）のうちに給気部や排気部の一部が閉塞されてしまうような状態変化や、飛来物によって給気部や排気部が閉塞されてしまうような突発的な状態変化が生じても、閉塞状態であるのに閾値を超えず正常であると誤判定するという課題を有していた。このため、積雪や飛来物等により短時間に給気部や排気部が閉塞してしまう場合には、不完全燃焼や燃焼不良が生じるのを防止できないという問題があった。また、燃焼不良状態が続くと、熱交換器のフィンプレートやフィンパイプ、排気部の内壁に煤が付着し、煤詰りが加速され、熱交換器による熱吸収率が悪化して熱効率が低下し、またこの状態で点火すると、点火不良や爆発着火等が生じるという問題もあった。
【０００４】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、給気部や排気部の燃焼中における閉塞状態の変化を敏感に検出することができ、誤判定し難く検出精度を高くできるため、積雪や飛来物等により短時間（例えば１時間程度以下）のうちに給気部や排気部の一部が閉塞されてしまうような場合でも、不完全燃焼が生じる前に警報を出力したり消火したりすることができ安全性に優れ、また燃焼不良を防ぎ熱交換器のフィン等に煤詰りが生じるのを予防し、熱効率の低下や点火不良、爆発着火等が生じるのを予防する燃焼装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記従来の課題を解決するために本発明の燃焼装置は、以下の構成を有している。
本発明の請求項１に記載の燃焼装置は、必要燃焼量に応じてバーナへの燃料供給量を調節する燃料供給比例弁と、燃焼に必要な空気を前記バーナに供給する燃焼用ファンと、前記バーナの燃焼状態を検知する燃焼状態検知部と、前記燃焼用ファンの回転数を制御する回転数制御手段と、前記回転数制御手段の前記燃焼用ファンへの出力値を検知するファン出力値検知手段と、前記バーナの燃焼時において前記ファン出力値検知手段により検知された出力値であるファン出力値及び前記燃焼状態検知部により検知された出力値である燃焼出力値に基づき前記燃焼用ファンが前記バーナの燃焼に必要な空気量を供給しているかどうかの判定を行う燃焼時判定手段と、を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）燃焼状態検知部の一例であるフレームロッドは、バーナの火炎の電流値を検知するものであり、火炎の電気抵抗の変化を検出することができる。火炎の電流値は、燃焼量（燃料供給量）が一定のもとでは、十分な給気が行われて燃焼状態が良好な場合、燃焼ガス温度（火炎温度）が安定化することに伴い、ほぼ一定の値を示す。給気部や排気部が閉塞状態になり燃焼に供する空気量が不十分な場合は、燃焼ガス温度（火炎温度）が上昇することに伴い、フレームロッドで検知される火炎の電流値が大きくなるため、これにより給気部や排気部の状態の変化や閉塞状態を検出することができる。燃焼状態検知部による電流値等の燃焼出力値の変化量は微小であるが、変化率は大きく、外乱に対する応答性（レスポンス）が良く、環境条件等に依存し難く比較的安定しているという特徴がある。ファン出力値だけに基づいて閉塞判定を行うのではなく、バーナの燃焼時における回転数制御手段の燃焼用ファンへのファン出力値に加え、燃焼状態検知部により検知された燃焼出力値により閉塞判定を行うので、気温や気圧等の環境条件に依存し難く、外乱に対する応答性を高めることができる。この結果、閾値の許容差を小さくしたり検知する時間を短くしたりすることにより、燃焼中における閉塞状態の変化を敏感に検出することができ、誤判定し難く、閉塞状態の検出精度を高めることができる。
（２）閉塞状態を誤判定し難く、検出精度を高めることができるため、積雪等により短時間（例えば１時間程度以下）のうちに給気部や排気部の一部が閉塞されてしまうような状態変化や、飛来物によって給気部や排気部が閉塞されてしまうような突発的な状態変化を検出することができ、不完全燃焼や燃焼不良を未然に防ぎ、この結果、燃焼不良が原因で生じる熱交換器のフィン等への煤詰りを予防でき、熱効率の低下や点火不良、爆発着火等が生じるのを予防できる。
【０００６】
ここで、必要燃焼量は、熱交換器に流入する水流量（Ｑ）と、熱交換器の上流側の給水管に配設された給水温度センサによって検知された給水温度（Ｔｃ）と、コントローラにより設定される希望出湯温度（設定温度Ｔｓ）と、に基づき演算される。
制御部は、必要燃焼量に応じてバーナへの燃料供給量を演算し、燃料供給管に配設された燃料供給比例弁の開度等を決定する。次いで、制御部は、演算された燃料供給量で完全燃焼させるためにバーナに必要な空気量を演算し、燃焼用ファンの回転数を決定する。
なお、燃焼用ファンの回転による給気量（空気の質量）は、給気される空気の温度（具体的には空気の密度）によって変動し、同一回転数であれば、気温が高い場合に減少し、気温が低い場合に増加する。このため、給気温度センサによって検知された給気温度（Ｔａ）に基づいて、制御部は燃焼用ファンの回転数を演算結果に基づき制御することにより、送風量即ち給気量を補償することが望ましい。
【０００７】
ファン出力値検知手段が検知するファン出力値としては、燃焼用ファンの回転数を制御する回転数制御手段の燃焼用ファンへの出力値が用いられ、例えば、燃焼用ファンを所定の回転数に設定するための指示電圧、指示電圧に基づく仕事量、燃焼用ファンを所定の回転数に設定するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号等を用いることができる。給気部や排気部が閉塞状態になると、ファン出力値検知手段が検知する燃焼用ファンへの出力値が小さくなるため、これらを用いて閉塞状態の検出を行うことができる。なかでも、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号が好適に用いられる。パルス幅変調信号は、指定された周期の中でのアクティブ期間の比率を反映しているため、燃焼用ファンに供給されるエネルギ変化の様子を適格に検知できるからである。
【０００８】
燃焼状態検知部としては、フレームロッド、温度センサ、フレームアイ（光電管や光半導体等）等を用いることができる。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃焼装置であって、前記燃焼時判定手段が、前記バーナの燃焼量（燃料供給量）に応じた前記ファン出力値とファン出力基準値と、及び、前記燃焼出力値と燃焼出力基準値と、に基づいて各々の出力差又は出力比を演算し、前記出力差又は前記出力比と所定の閾値とを比較する構成を有している。
この構成により、請求項１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）燃焼用ファンは、燃料供給比例弁による燃料供給量と燃焼用ファンの回転による送風量が概ね一定の空燃比になるように制御されるので、必要燃焼能力が高くなるに従い燃焼量（燃料供給量）が大きくなり、それに伴ってファン出力値は大きくなるため、閉塞状態を判定する閾値の許容差（偏差）を比較的大きく設定できる状態となる。これにより、閉塞状態でないのに、ファン出力値が閾値以上に変化して閉塞状態であると誤判定してしまうのを防止できる。また、必要燃焼能力が低くなるに従い燃焼量が小さくなり、それに伴ってファン出力値は小さくなるため、それに応じて、閉塞状態を判定する閾値の許容差（偏差）を小さくしなければならない。このため、閉塞状態の検出をファン出力値のみに基づいて行ったのでは、閉塞状態でないのにファン出力値が閾値以上に変化して閉塞状態であると誤判定し易い。しかし、燃焼出力値は、燃焼量に関わらず比較的安定し、なおかつ燃焼に供する空気量の増減に対する変化率が大きいので、燃焼量が小さい場合でも、閉塞状態を判定する閾値の許容差（偏差）を比較的大きく設定できる。このように閉塞状態になると、燃焼量が大きいときはファン出力値が大きく変化（減少）し、燃焼量が小さい時は相対的に燃焼出力値が大きく変化（増加）する。このようにファン出力値と燃焼出力値が、閉塞状態の検出の精度に関して補完し合うことになるため、燃焼量の小さな領域から大きな領域まで全域に亘り、精度良く判定することができる。
【００１０】
ここで、制御部が、ファン出力値及び燃焼出力値の取得を開始するのは、バーナに点火後、所定の燃焼量に到達して、所定時間が経過した後（例えば１分後）であるのが望ましい。暖機後の安定したファン出力値及び燃焼出力値を検知するためである。
なお、ファン出力値及び燃焼出力値の取得は、所定の時間間隔（例えば０．１〜０．５秒）で行うことができる。また、取得したファン出力値及び燃焼出力値は、所定時間の平均値を採用することができる。これにより、ノイズや外乱による誤判定を防ぐことができる。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の燃焼装置であって、前記出力差又は出力比が前記閾値より小さい場合には、前記ファン出力基準値及び前記燃焼出力基準値を、現在のファン出力値及び燃焼出力値に更新する構成を有している。
この構成により、請求項２で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）ファン出力値や燃焼出力値は、経年変化や気温等の変動の影響を受けて逐次変化するが、出力差又は出力比が閾値より小さい場合には、ファン出力基準値及び燃焼出力基準値を、現在のファン出力値及び燃焼出力値に更新することにより、常に最新の状態変化や直前の状態からの変化を検出することができ、経年変化や気温等の変動の影響を受けることなく、精度の高い閉塞状態の検出を行うことができる。特に、燃焼開始後に更新することにより、燃焼中に短時間のうちに閉塞が進行するような状態の変化を捉えることができ、飛来物によって給気部や排気部が閉塞されてしまう等の突発的な変化に対しても有効である。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の内いずれか１に記載の燃焼装置であって、前記バーナの非燃焼時において、燃焼時における前記燃焼用ファンの回転数よりも高速の回転数で前記燃焼用ファンを回転させ、前記ファン出力値検知手段により検知された出力値と基準値との差分又は比率を演算し、前記差分又は前記比率と所定の閾値とを比較する非燃焼時判定手段を備えた構成を有している。
この構成により、請求項１乃至３の内いずれか１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）非燃焼時における閉塞状態の検出であるため、燃焼時に燃焼用空気量を制御している燃焼用ファンの回転数に制限されることなく、燃焼時よりも相対的に高い回転数で燃焼用ファンを回転させることにより、燃焼時よりも相対的に高い出力値に基づいて閉塞状態を検出することができる。この結果、閉塞状態にあるときの出力値の変化量が大きくなるため、検出感度を高めることができ、燃焼時における閉塞状態の検出だけでなく、非燃焼時においても閉塞状態検出を精度良く行うことができ、安全性に著しく優れる。
【００１３】
ここで、バーナの非燃焼時における検出の実行は、プリパージ等の点火前に行うことができる。或いは、燃焼停止後、暫くして（冷機して）状態が安定した時点で実行することができる。また、燃焼要求（点火要求）がなくても、非燃焼時であれば、タイマの設定により随時実行することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明の燃焼装置によれば、以下のような有利な効果が得られる。
請求項１に記載の発明によれば、
（１）バーナの燃焼時における回転数制御手段の燃焼用ファンへのファン出力値に加え、燃焼状態検知部により検知された燃焼出力値により閉塞判定を行うので、気温や気圧等の環境条件に依存し難く、外乱に対する応答性を高めることができるため、閾値の許容差を小さくしたり検知する時間を短くしたりすることにより、燃焼中における閉塞状態の変化を敏感に検出することができ、誤判定し難く、閉塞状態の検出精度を高めることができる燃焼装置を提供できる。
（２）閉塞状態を誤判定し難く、検出精度を高めることができるため、積雪等により短時間（例えば１時間程度以下）のうちに給気部や排気部の一部が閉塞されてしまうような状態変化や、飛来物によって給気部や排気部が閉塞されてしまうような突発的な状態変化の度合いを検出することができ、不完全燃焼や燃焼不良を未然に防ぎ、この結果、燃焼不良が原因で生じる熱交換器のフィン等への煤詰りを予防でき、熱効率の低下や点火不良、爆発着火等が生じるのを予防できる燃焼装置を提供できる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）ファン出力値と燃焼出力値が、閉塞状態の検出の精度に関して補完し合うことにより、燃焼量の小さな領域から大きな領域まで全域に亘り、精度良く判定することができる燃焼装置を提供できる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２の効果に加え、
（１）経年変化や気温等の変動の影響を受けることなく、精度の高い閉塞状態の検出を行うことができる燃焼装置を提供できる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の内いずれか１の効果に加え、
（１）燃焼時よりも相対的に高い出力値に基づいて閉塞状態を検出することができ、閉塞状態にあるときの出力値の変化量が大きくなるため、検出感度を高めることができ、燃焼時における閉塞状態の検出だけでなく、非燃焼時においても閉塞状態検出を精度良く行うことができ、安全性に著しく優れた燃焼装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における燃焼装置が適用された給湯装置の全体の構成図である。
図中、１は本発明の実施の形態１における燃焼装置が適用された給湯装置、２は水道水や井戸水等が給水される給水管、３は給水管２に配設され水量を調整する流量調整弁、４は流量調整弁３の下流側の給水管２に配設され水流量（Ｑ）を検知する流量センサ、５は給水管２に給水された給水温度（Ｔｃ）を検知する給水温度センサ、６は給水管２に連通した熱交換器、７は熱交換器６の下流に連通した給湯管、７ａは給湯管７に配設され給湯温度（Ｔｈ）を検知する給湯温度センサ、８は給湯管７に配設された給湯栓、９は燃料ガス等の気体燃料を供給する燃料供給管、１０は燃料供給管９に配設された電磁開閉弁、１１は電磁開閉弁１０の下流側の燃料供給管９に配設され燃料の流量を調整し燃料供給量を調整する燃料供給比例弁、１２は燃料供給管９に連通した燃料供給分岐管、１３は燃料供給分岐管１２に配設された電磁開閉弁、１４は燃料供給分岐管１２と連通し供給された燃料を燃焼させて熱交換器６を加熱するバーナ、１５はバーナ１４に着火する点火プラグ、１６は点火プラグ１５に接続された点火装置（イグナイタ）、１７はバーナ１４の火炎の電流値（抵抗値），燃焼ガス温度（火炎温度）等を測定するフレームロッド，温度センサ，フレームアイ等の燃焼状態検知部、１８は図示しない給気部からバーナ１４に空気を給気する燃焼用ファン、１９は燃焼用ファン１８によって給気された空気の給気温度（Ｔａ）を測定する給気温度センサ、２０は熱交換器６を加熱した燃焼ガスを大気中に排気する排気部、２１は燃焼状態検知部１７，給気温度センサ１９等の検知信号が入力されて演算を行うとともに流量調整弁３，電磁開閉弁１０，１３，燃料供給比例弁１１，燃焼用ファン１８の制御を行う制御部、２２はメモリ、２３は給湯スイッチＯＮ信号や希望出湯温度（設定温度Ｔｓ）を入力するコントローラである。
なお、本実施の形態においては、バーナ１４として、１次空気比の大きい淡ガスを主炎として燃焼させる淡燃焼バーナ部と、１次空気比の小さい濃ガスを副炎の袖火として燃焼させる濃燃焼バーナ部と、が組み合わされた濃淡燃焼方式のバーナを採用した。濃淡燃焼方式のバーナは、燃焼に供する空気量の変化が生ずると、燃焼状態検知部１７が検知する火炎の電流値等の燃焼出力値が応答性良く変化するため、燃焼に供する空気量の変化を敏感に検知することができる。
【００１９】
以上のように構成された本発明の実施の形態１における燃焼装置が適用された給湯装置１について、図面を参照しながら、以下その非燃焼時と燃焼時における閉塞状態の検出の動作を説明する。
図２は実施の形態１における燃焼装置が適用された給湯装置の非燃焼時における閉塞状態の検出動作を示すフローチャートであり、図３は実施の形態１における燃焼装置が適用された給湯装置の燃焼時における閉塞状態の検出動作を示すフローチャートであり、図４は燃焼量とファン出力特性及び燃焼出力特性との関係を示す模式図である。
まず、図２に示す非燃焼時における閉塞状態の検出動作について説明する。
コントローラ２３から給湯スイッチＯＮ信号が入力され非燃焼時における閉塞検出を実行する信号が入力されるか、図示しないタイマ（制御部２１内蔵）により非燃焼時における閉塞検出を実行する信号が入力されると（Ｓ１）、制御部２１は、燃焼用ファン１８の駆動を開始し、同時に給気温度センサ１９により検知される給気温度（Ｔａ）を取得する（Ｓ２）。制御部２１の回転数制御手段は、予め設定された標準気温（例えば２０℃）との偏差ΔＴを演算する。偏差ΔＴが正（給気温度Ｔａ＞標準気温）のときは、制御部２１は、偏差ΔＴに対応する分だけ、予め設定された標準気温における回転数より高く（例えば20rpm／℃）なるように、燃焼用ファン１８の回転数Ｍを補償して設定する。偏差ΔＴが負（給気温度Ｔａ＜標準気温）のときは、制御部２１は、偏差ΔＴに対応する分だけ、予め設定された標準気温における回転数より低く（例えば15rpm／℃）なるように、燃焼用ファン１８の回転数Ｍを補償して設定する。燃焼用ファンの回転による給気量（空気の質量）は、給気される空気の温度（具体的には空気の密度）によって変動するので、給気量を一定にして閉塞状態の検出を行うためである。
回転数制御手段が燃焼用ファン１８の回転制御に対して出力する出力値としてパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を用いた場合、同一回転数であっても送風量（給気量）は給気温度によって変化し、結果的に給気温度（Ｔａ）に応じて、ファン出力値は変動するため、温度補償を実行する。燃焼用ファン１８の回転数の補償値は偏差ΔＴに依存して定まるため、偏差ΔＴと回転数（給気量）との関係を示す関数に基づいて演算を行うか、偏差ΔＴと回転数（給気量）との関係を示すテーブルを参照することによって、回転数の温度補償を行うことができる。なお、回転数Ｍは、燃焼時における燃焼用ファン１８の最高回転数よりも、例えば５００ｒｐｍ程度高い回転数とする。制御部２１の回転数制御手段は、設定された回転数Ｍで燃焼用ファン１８が回転するように、燃焼用ファン１８に駆動電圧を出力する（Ｓ３）。
【００２０】
設定された回転数Ｍに燃焼用ファン１８の回転数が到達し（Ｓ４）、所定の時間（例えば５秒間）が経過した後（Ｓ５）、制御部２１のファン出力値検知手段は、回転数制御手段が燃焼用ファン１８の回転制御に対して出力する出力値Ｐ１を取得する（Ｓ６）。
制御部２１の非燃焼時判定手段は、出力値Ｐ１と、メモリ２２に予め記憶された標準気温における基準値Ｐ０との差分Ｐ０−Ｐ１を演算し、所定の閾値Ｐ２と比較する（Ｓ７）。差分Ｐ０−Ｐ１が閾値Ｐ２以上の場合には、制御部２１の非燃焼時判定手段は、排気部２０等が閉塞状態にあると判定し、燃焼用ファン２１を停止させ（Ｓ８）、警報を出力する（Ｓ９）。これは、給気部等の閉塞状態が進行すると燃焼用ファン１８の仕事量が減少し、燃焼用ファン１８を同一回転数で回転させるための出力値Ｐ１が低下することによる。
ステップＳ７において、差分Ｐ０−Ｐ１が閾値Ｐ２より小さい場合には、制御部２１は、基準値Ｐ０を現在の出力値Ｐ１に更新し、メモリ２２に記憶する（Ｓ１０）。次いで、制御部２１は、ステップＳ１１において、流量センサ４から流量の検知信号が入力されたか否かを判定し、流量センサ４からの流量の検知信号が入力されていない場合は、燃焼要求（点火要求）がないと判定し、燃焼用ファン１８を停止させ（Ｓ１２）、ステップＳ１に戻り待機する。
ステップＳ１１において、給湯栓８が開かれて流量センサ４が水の流れを検知し、制御部２１に検知信号が入力されると、制御部２１は燃焼要求有りと判定し図３に進む。
【００２１】
図３において、制御部２１は、点火シーケンスに基づき点火動作を実行する（Ｓ１３）。点火シーケンス（Ｓ１３）において、制御部２１は、電磁開閉弁１０，１３を開弁してバーナ１４に燃料を供給するとともに、点火装置１６を起動させて点火プラグ１５によりバーナ１４に点火する。燃焼状態検知部１７による燃焼出力値が制御部２１に入力されると（Ｓ１４）、制御部２１は点火シーケンスを終了し（Ｓ１５）、比例燃焼制御を開始する（Ｓ１６）。ステップＳ１４において、燃焼状態検知部１７による燃焼出力値が制御部２１に入力されない場合は、制御部２１は点火シーケンスを終了し（Ｓ１７）、再点火動作が１回目か否か判断する（Ｓ１８）。再点火動作が1回目の場合は、再度点火シーケンス（Ｓ１３）を実行し、再点火動作が２回目以上の場合は、警報を出力する（Ｓ１９）。
【００２２】
制御部２１は、比例燃焼制御開始後（Ｓ１６）、給湯温度センサ７ａにより検知される給湯温度（Ｔｈ）を設定温度（Ｔｓ）に一致させるべく、流量センサ４により検知される水流量（Ｑ）と、給水温度センサ５により検知される給水温度（Ｔｃ）と、に基づき定められる必要燃焼量（燃料供給量）を求め、燃料供給比例弁１１の開度を調整する。同時に、制御部２１の回転数制御手段は、燃料供給比例弁１１によるバーナ１４への燃料供給量との空燃比が略一定になるように、燃焼用ファン１８の回転数Ｒを制御する。
なお、制御部２１の回転数制御手段は、非燃焼時の動作と同様に、給気温度センサ１９により検知される給気温度（Ｔａ）を取得し、予め設定された標準気温（例えば２０℃）との偏差ΔＴを演算して温度補償を実行するのが好ましい。偏差ΔＴが正（給気温度Ｔａ＞標準気温）のときは、制御部２１は、偏差ΔＴに対応する分だけ、予め設定された標準気温における回転数より高く（例えば20rpm／℃）なるように、燃焼用ファン１８の回転数Ｒを補償して設定する。偏差ΔＴが負（給気温度Ｔａ＜標準気温）のときは、制御部２１は、偏差ΔＴに対応する分だけ、予め設定された標準気温における回転数より低く（例えば15rpm／℃）なるように、燃焼用ファン１８の回転数Ｒを補償して設定する。非燃焼時の場合と同様に、給気温度（Ｔａ）に応じて空気密度が変化し、ファン出力値が変化するので、燃焼用ファン１８の回転数Ｒを給気温度（Ｔａ）に応じて補償することにより、給気される空気の質量を一定にすることができ、検出精度を高めることができるからである。
【００２３】
バーナ１４の燃焼開始後、比例燃焼制御の実行中に、所定時間（例えば１分間）が経過した暖機後（Ｓ２０）、燃焼状態が安定したところで、制御部２１の燃焼時判定手段は、次のような閉塞状態の監視を行う。本実施の形態においては、燃焼用ファン１８を設定回転数に制御するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号をデジタル電気信号に変換したファン出力値（ファンＰＷＭ出力値）と、燃焼状態検知部１７の一例であるフレームロッドが検知する火炎の電流値を用いた燃焼出力値と、を用いた場合について説明する。
まず、制御部２１のファン出力値検知手段は、燃焼用ファン１８を設定回転数に制御するためのファン出力値（ファンＰＷＭ出力値）Ｆ１を取得し、制御部２１の燃焼時判定手段は、ファン出力値Ｆ１と、メモリ２２に予め記憶された現在の燃焼量におけるファン出力基準値Ｆ０との出力差Ｆ０−Ｆ１を演算し、所定の閾値Ｆ２と比較する（Ｓ２１）。出力差Ｆ０−Ｆ１の絶対値が閾値Ｆ２より小さい場合（−Ｆ２＜（Ｆ０−Ｆ１）＜Ｆ２）には、制御部２１は、ファン出力基準値Ｆ０を現在のファン出力値Ｆ１に更新してメモリ２２に記憶し（Ｓ２２）、ステップＳ２１に戻る。
制御部２１は、燃料供給比例弁１１による燃料供給量と燃焼用ファン１８の回転数（送風量）とを、燃料供給量と送風量とが略一定の空燃比になるように制御し、バーナ１４を必要燃焼量に応じて比例燃焼させるので、燃焼量とファン出力値との関係は、図４に模式的に示す燃焼出力特性のように、燃焼量の増加に伴いファン出力値が漸次増加する関係となる。制御部２１の燃焼時判定手段は、ステップＳ２２において、その燃焼量におけるファン出力基準値を更新すると同時に、メモリ２２に記憶された燃焼量とファン出力基準値との関係を示す関数や、燃焼量とファン出力基準値との関係を示すテーブルにおけるファン出力基準値を、図４において破線で示すように、燃焼量の全域（全燃焼制御範囲）に亘って、出力差Ｆ０−Ｆ１に応じてシフトさせて更新する。なお、出力差Ｆ０−Ｆ１が正の値を示すときはプラス側にシフトさせて更新し、負の値を示すときはマイナス側にシフトさせて更新する。
【００２４】
ステップＳ２１において、出力差Ｆ０−Ｆ１の絶対値が所定の閾値Ｆ２以上の場合（（Ｆ０−Ｆ１）≦−Ｆ２、又は、（Ｆ０−Ｆ１）≧Ｆ２）には、制御部２１は、出力差Ｆ０−Ｆ１と閾値Ｆ２とを比較し（Ｓ２３）、出力差Ｆ０−Ｆ１が閾値Ｆ２未満の場合には、ステップＳ２１に戻す。これは、給気部等の閉塞状態が進行すると燃焼用ファン１８の仕事量が減少し、燃焼用ファン１８を同一回転数で回転させるためのファン出力値Ｆ１は低下する傾向にあるため、Ｆ０−Ｆ１＜０となることは異常と考えられる。従って、出力差Ｆ０−Ｆ１の絶対値が閾値Ｆ２以上であって、出力差Ｆ０−Ｆ１が閾値Ｆ２未満の場合は、取得したファン出力値Ｆ１をノイズ等の影響による異常値とみなして無視するためである。
【００２５】
ステップＳ２１において、出力差Ｆ０−Ｆ１が閾値Ｆ２以上であって、ステップＳ２３において出力差Ｆ０−Ｆ１が閾値Ｆ２より大きいと判断した場合は、制御部２１は、燃焼状態検知部１７が出力する燃焼出力値Ｂ１を取得し、制御部２１の燃焼時判定手段は、メモリ２２に予め記憶された現在の燃焼量におけるバーナ出力基準値Ｂ０と燃焼出力値Ｂ１との出力差Ｂ１−Ｂ０を演算し、所定の閾値Ｂ２と比較する（Ｓ２４）。出力差Ｂ１−Ｂ０の絶対値が閾値Ｂ２より小さい場合（−Ｂ２＜（Ｂ１−Ｂ０）＜Ｂ２）には、制御部２１の燃焼時判定手段は、バーナ出力基準値Ｂ０を現在の燃焼出力値Ｂ１に更新してメモリ２２に記憶し（Ｓ２５）、ステップＳ２１に戻る。
定常燃焼時における燃焼出力特性は、図４に示すように、燃焼量の増加に伴い漸次増加する関係となるため、制御部２１の燃焼時判定手段は、ステップＳ２５において、その燃焼量における燃焼出力基準値を更新すると同時に、メモリ２２に記憶された燃焼量と燃焼出力基準値との関係を示す関数や、燃焼量と燃焼出力基準値との関係を示すテーブルにおける燃焼出力基準値を、図４において破線で示すように、燃焼量の全域（全燃焼制御範囲）に亘って、出力差Ｂ１−Ｂ０に応じてシフトさせて更新する。なお、出力差Ｂ１−Ｂ０が正の値を示すときはプラス側にシフトさせて更新し、出力差Ｂ１−Ｂ０が負の値を示すときはマイナス側にシフトさせて更新する。
【００２６】
ステップＳ２４において、出力差Ｂ１−Ｂ０の絶対値が所定の閾値Ｂ２以上の場合（（Ｂ１−Ｂ０）≦−Ｂ２、又は、（Ｂ１−Ｂ０）≧Ｂ２）には、制御部２１は、出力差Ｂ１−Ｂ０と閾値Ｂ２とを比較し（Ｓ２６）、出力差Ｂ１−Ｂ０が閾値Ｂ２未満の場合には、ステップＳ２１に戻す。これは、給気部等の閉塞状態が進行して燃焼に供する空気量が不十分な場合は、燃焼ガス温度（火炎温度）が上昇することに伴い、燃焼状態検知部１７で検知される燃焼出力値Ｂ１が上昇する傾向にあるため、Ｂ１−Ｂ０＜０となることは異常と考えられる。従って、出力差Ｂ１−Ｂ０の絶対値が閾値Ｂ２以上であって、出力差Ｂ１−Ｂ０が閾値Ｂ２未満の場合は、取得した燃焼出力値Ｂ１をノイズ等の影響による異常値とみなして無視するためである。
【００２７】
ステップＳ２６において、出力差Ｂ１−Ｂ０が閾値Ｂ２より大きな場合には、制御部２１の燃焼状態判定手段は、排気部２０等が閉塞状態にあると判定し、電磁開閉弁１０，１３を閉止してバーナ１４を消火させ（Ｓ２７）、警報を出力する（Ｓ２８）。
【００２８】
以上のように、本発明の実施の形態１における燃焼装置は構成されているので、以下のような作用が得られる。
（１）燃焼状態検知部１７の一例であるフレームロッドが検知する火炎の電流値（燃焼出力値）は、同一燃焼量（燃料供給量）のもとでは、図示しない給気部や排気部２０が閉塞状態になり燃焼に供する空気量が不十分になると、燃焼ガス温度（火炎温度）が上昇することに伴い大きくなる。燃焼出力値の変化量は微小であるが、変化率は大きく、外乱に対する応答性（レスポンス）が良く、環境条件等に依存し難く比較的安定しているという特徴がある。バーナ１４の燃焼時における回転数制御手段の燃焼用ファン１８へのファン出力値に加え、燃焼状態検知部１７により検知された燃焼出力値により閉塞状態の判定を行うので、気温や気圧等の環境条件に依存し難く、外乱に対する応答性を高めることができる。この結果、閾値の許容差を小さくしたり検知する時間を短くしたりすることにより、燃焼中における閉塞状態の変化を敏感に検出することができ、誤判定し難く、閉塞状態の検出精度を高めることができる。
（２）閉塞状態を誤判定し難く、検出精度を高めることができるため、積雪等により短時間（例えば１時間程度以下）のうちに給気部や排気部２０の一部が閉塞されてしまうような状態変化や、飛来物によって給気部や排気部２０が閉塞されてしまうような突発的な状態変化を検出することができ、不完全燃焼や燃焼不良を未然に防ぎ、この結果、燃焼不良が原因で生じる熱交換器６のフィン等への煤詰りを予防でき、熱効率の低下や点火不良、爆発着火等が生じるのを予防できる。
（３）燃焼用ファン１８は、燃料供給比例弁１１による燃料供給量と燃焼用ファン１８の回転による送風量が概ね一定の空燃比になるように制御されるので、必要燃焼能力が高くなるに従い燃焼量（燃料供給量）が大きくなり、それに伴ってファン出力値は大きくなるため、閉塞状態を判定する閾値の許容差（偏差）を比較的大きく設定できる状態となる。これにより、閉塞状態でないのに、ファン出力値が閾値以上に変化して閉塞状態であると誤判定してしまうのを防止できる。燃焼出力値は、燃焼量に関わらず比較的安定し、なおかつ燃焼に供する空気量の増減に対する変化率が大きいので、燃焼量が小さい場合でも、閉塞状態を判定する閾値の許容差（偏差）を比較的大きく設定できる。このようにファン出力値と燃焼出力値が、閉塞状態の検出の精度に関して補完し合うことになるため、燃焼量の小さな領域から大きな領域まで全域に亘り、精度良く判定することができる。
（４）ファン出力値や燃焼出力値は、経年変化や気温等の変動の影響を受けて逐次変化するが、出力差が閾値より小さい場合には、ファン出力基準値及び燃焼出力基準値を、現在のファン出力値及び燃焼出力値に更新することにより、常に最新の状態変化や直前の状態からの変化を検出することができ、経年変化や気温等の変動の影響を受けることなく、精度の高い閉塞状態の検出を行うことができる。燃焼開始後に更新することにより、燃焼中に短時間のうちに閉塞が進行するような状態の変化を捉えることができ、飛来物によって給気部が閉塞されてしまう等の突発的な変化に対しても有効である。
（５）非燃焼時において、燃焼時に燃焼用空気量を制御している燃焼用ファン１８の回転数に制限されることなく、燃焼時よりも相対的に高い回転数（例えば５００ｒｐｍ程度高い回転数）で燃焼用ファン１８を回転させることにより、燃焼時よりも相対的に高い出力値に基づいて閉塞状態を検出することができる。この結果、閉塞状態にあるときの出力値の変化量が大きくなるため、検出感度を高めることができ、燃焼時における閉塞状態の検出だけでなく、非燃焼時においても閉塞状態検出を精度良く行うことができ、安全性に著しく優れる。
（６）ファン出力値は給気温度（Ｔａ）に応じて変動するが、温度補償を実行することにより、給気温度（Ｔａ）の変動に起因する誤差を少なくすることができ、検出精度を高めることができる。
（７）制御部２１の燃焼時判定手段は、その燃焼量におけるファン出力基準値を更新すると同時に、メモリ２２に記憶された燃焼量とファン出力基準値との関係を示す関数や、燃焼量とファン出力基準値との関係を示すテーブルにおけるファン出力基準値を、燃焼量の全域（全燃焼制御範囲）に亘って出力差Ｆ０−Ｆ１に応じてシフトさせて更新する。また、その燃焼量における燃焼出力基準値を更新すると同時に、メモリ２２に記憶された燃焼量と燃焼出力基準値との関係を示す関数や、燃焼量と燃焼出力基準値との関係を示すテーブルにおける燃焼出力基準値を、燃焼量の全域（全燃焼制御範囲）に亘って出力差Ｂ１−Ｂ０に応じてシフトさせて更新する。これにより、全燃焼制御範囲において、随時、閉塞状態の検出が可能となる。
【００２９】
ここで、本実施の形態においては、ファン出力値とファン出力基準値との出力差、燃焼出力値とバーナ出力基準値との出力差、燃焼用ファンへの出力値と基準値との差分に基づいて検出を行う場合について説明したが、ファン出力値とファン出力基準値との出力比、燃焼出力値とバーナ出力基準値との出力比、燃焼用ファンへの出力値と基準値との比率に基づいて検出を行う場合もある。この場合も同様の作用が得られる。
また、燃焼用ファンへのパルス幅変調信号に基づく出力値を用いて閉塞状態の検出を行う場合について説明したが、燃焼用ファンを同一回転数で回転させるための指示電圧や、指示電圧に基づく仕事量等に基づく出力値を用いる場合もある。この場合も同様の作用が得られる。
また、バーナ１４に気体燃料を供給する場合について説明したが、灯油等の液体燃料を用いた場合も同様の作用が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、給気部や排気部の閉塞状態や変化を検出する燃焼装置に関し、給気部や排気部の燃焼中における閉塞状態の変化を確実に敏感に検出することができ、誤判定し難く検出精度を高くできるため、積雪等により短時間（例えば１時間程度以下）のうちに給気部や排気部の一部が閉塞されてしまうような場合でも、不完全燃焼が生じる前に警報を出力したり消火したりすることができ安全性に優れ、また燃焼不良を防ぎ熱交換器のフィン等への煤詰りを予防でき、熱効率の低下や点火不良、爆発着火等が生じるのを予防する燃焼装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施の形態１における燃焼装置が適用された給湯装置の構成図
【図２】実施の形態１における燃焼装置が適用された給湯装置の非燃焼時における閉塞状態の検出動作を示すフローチャート
【図３】実施の形態１における燃焼装置が適用された給湯装置の燃焼時における閉塞状態の検出動作を示すフローチャート
【図４】燃焼量とファン出力特性及び燃焼出力特性との関係を示す模式図
【符号の説明】
【００３２】
１  給湯装置
２  給水管
３  流量調整弁
４  流量センサ
５  給水温度センサ
６  熱交換器
７  給湯管
７ａ  給湯温度センサ
８  給湯栓
９  燃料供給管
１０  電磁開閉弁
１１  燃料供給比例弁
１２  燃料供給分岐管
１３  電磁開閉弁
１４  バーナ
１５  点火プラグ
１６  点火装置
１７  燃焼状態検知部
１８  燃焼用ファン
１９  給気温度センサ
２０  排気部
２１  制御部
２２  メモリ
２３  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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