(57)【要約】【課題】燃焼機器の熱交換器フィン詰まり、燃焼室穴明き、排気系の閉塞等による不完全燃焼を防止し、排ガス中のＣＯ・Ｎｏxの排出を低減させると共に安全停止動作を行なえる燃焼制御装置を提供する。【解決手段】給湯用の第１燃焼室２１と暖房用の第２燃焼室への給気を１つのファンモータ８で制御し、第１，第２圧力センサ９１，９２から各燃焼室圧力を取得するコントローラ１は両燃焼室の実測給気バランスを算出し、このときの適正な燃焼状態と判定できる設定給気バランスと実際に算出した実測給気バランスとを比較し、誤差が許容範囲を超えていた場合は、熱交換器フィン詰まり、燃焼室穴明き、排気系の閉塞等で給気バランスが崩れた危険な状態と判定し、同時燃焼を止めて、第１燃焼室２１の単独燃焼に変更し、燃焼機器の排ガス悪化を防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼させる燃焼室を複数備え、複数の燃焼室への給気を１つのファンモータで制御する燃焼制御装置において、
前記複数の燃焼室には、室内の圧力を検出する圧力センサを各々設け、
要求熱量に対するその時々の燃焼量によりファンモータの駆動電流又は電圧で制御される空気量に応じた適正な設定値として記憶している設定給気バランスと、その時々に各燃焼室の圧力センサにより検出された実測値に基づき算出した実測給気バランスと、を比較し、実測給気バランスが設定給気バランスから所定の許容範囲を逸脱した時には、優先度の高い燃焼室として予め定めた優先燃焼室の燃焼のみを継続し、他の燃焼室の燃焼を停止して、複数の燃焼室の同時燃焼を規制するようにしたことを特徴とする燃焼制御装置。
【請求項２】
前記実測給気バランスが設定給気バランスから所定の許容範囲を逸脱することで、複数の燃焼室の同時燃焼を規制したとき、同時燃焼規制状態にあることを報知するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の燃焼制御装置。
【請求項３】
前記複数の燃焼室の同時燃焼が規制された同時燃焼規制状態にあるとき、燃焼を継続している優先燃焼室に対しては、当該優先燃焼室の圧力センサで検出された実測圧力が、適正な燃焼時の圧力として定めた設定圧力となるように、ファンモータ駆動電流又は駆動電圧を補正する単独燃焼制御を行なって、優先燃焼室への給気量を適正に維持するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃焼制御装置。
【請求項４】
前記優先燃焼室の圧力センサで検出された実測圧力が設定圧力となるように、ファンモータ駆動電流又は駆動電圧を補正する単独燃焼制御を行なった後にも、優先燃焼室への適正な給気量を確保できない場合には、優先燃焼室の燃焼を停止するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の燃焼制御装置。
【請求項５】
前記複数の燃焼室の同時燃焼が規制された同時燃焼規制状態にあるとき、燃焼を継続している優先燃焼室に対する要求熱量の燃焼制御が終了した後、燃焼を停止していた他の燃焼室の中から所定の序列に従って、単独での燃焼を順次行うようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼機器の熱交換器フィン詰まり、燃焼室穴明き、排気系の閉塞等による不完全燃焼を防止し、排ガス中のＣＯ・Ｎｏxの排出を低減させると共に、危険な場合は燃焼機器を停止させて安全性を担保できる燃焼制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
給湯器などの燃焼機器の不完全燃焼に起因する排ガス悪化で、一酸化炭素（ＣＯ）中毒死が後を絶たない。このような状況下で、燃焼機器における排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）或いは酸素（Ｏ2）濃度をセンサで測定し、排ガスの悪化を防止する改良がなされてきている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２８７７３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された発明においては、排気ガスの一酸化炭素及び酸素の濃度を測定して制御する構成を採用しているため、排ガス中に検出用センサを設けなければならず、排ガス中に多く存在する水蒸気（Ｈ2Ｏ）によってセンサ自身が劣化したり故障してしまうという問題があり、長期間の寿命を維持することは困難である。また、センサ自体が高価であるため、コストの面でも問題があった。
【０００５】
本発明はこの点に鑑みてなされたもので、一酸化炭素濃度や酸素濃度を測定するための高価なセンサを用いることなく、本質的な所から排ガスの悪化を抑制できる燃焼制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、燃料を燃焼させる燃焼室を複数備え、複数の燃焼室への給気を１つのファンモータで制御する燃焼制御装置において、前記複数の燃焼室には、室内の圧力を検出する圧力センサを各々設け、要求熱量に対するその時々の燃焼量によりファンモータの駆動電流又は電圧で制御される空気量に応じた適正な設定値として記憶している設定給気バランスと、その時々に各燃焼室の圧力センサにより検出された実測値に基づき算出した実測給気バランスと、を比較し、実測給気バランスが設定給気バランスから所定の許容範囲を逸脱した時には、優先度の高い燃焼室として予め定めた優先燃焼室の燃焼のみを継続し、他の燃焼室の燃焼を停止して、複数の燃焼室の同時燃焼を規制するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の燃焼制御装置において、前記実測給気バランスが設定給気バランスから所定の許容範囲を逸脱することで、複数の燃焼室の同時燃焼を規制したとき、同時燃焼規制状態にあることを報知するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の燃焼制御装置において、前記複数の燃焼室の同時燃焼が規制された同時燃焼規制状態にあるとき、燃焼を継続している優先燃焼室に対しては、当該優先燃焼室の圧力センサで検出された実測圧力が、適正な燃焼時の圧力として定めた設定圧力となるように、ファンモータ駆動電流又は駆動電圧を補正する単独燃焼制御を行なって、優先燃焼室への給気量を適正に維持するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に係る発明は、請求項３に記載の燃焼制御装置において、前記優先燃焼室の圧力センサで検出された実測圧力が設定圧力となるように、ファンモータ駆動電流又は駆動電圧を補正する単独燃焼制御を行なった後にも、優先燃焼室への適正な給気量を確保できない場合には、優先燃焼室の燃焼を停止するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に係る発明は、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の燃焼制御装置において、前記複数の燃焼室の同時燃焼が規制された同時燃焼規制状態にあるとき、燃焼を継続している優先燃焼室に対する要求熱量の燃焼制御が終了した後、燃焼を停止していた他の燃焼室の中から所定の序列に従って、単独での燃焼を順次行うようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る燃焼制御装置によれば、要求熱量に対するその時々の燃焼量によりファンモータの駆動電流又は電圧で制御される空気量に応じた適正な設定値として記憶している設定給気バランスと、その時々に各燃焼室の圧力センサにより検出された実測値に基づき算出した実測給気バランスと、を比較し、実測給気バランスが設定給気バランスから所定の許容範囲を逸脱した時には、優先度の高い燃焼室として予め定めた優先燃焼室の燃焼のみを継続し、他の燃焼室の燃焼を停止して、複数の燃焼室の同時燃焼を規制するようにしたので、熱交換器フィン詰まり、燃焼室穴明き、排気系の閉塞等で不完全燃焼の生ずる蓋然性が高い状態を、各燃焼室への給気バランスが崩れた状態として検知して、速やかに複数燃焼室の同時燃焼を禁止し、排ガスの悪化を抑制できる。
【００１２】
また、請求項２に係る燃焼制御装置によれば、前記実測給気バランスが設定給気バランスから所定の許容範囲を逸脱することで、複数の燃焼室の同時燃焼を規制したとき、同時燃焼規制状態にあることを報知するようにしたので、不完全燃焼が起こり得る危険な状態にあることを使用者に警告できる。
【００１３】
また、請求項３に係る燃焼制御装置によれば、前記複数の燃焼室の同時燃焼が規制された同時燃焼規制状態にあるとき、燃焼を継続している優先燃焼室に対しては、当該優先燃焼室の圧力センサで検出された実測圧力が、適正な燃焼時の圧力として定めた設定圧力となるように、ファンモータ駆動電流又は駆動電圧を補正する単独燃焼制御を行なって、優先燃焼室への給気量を適正に維持するようにしたので、優先燃焼室に対する燃焼制御を安全に継続できる。
【００１４】
また、請求項４に係る燃焼制御装置によれば、前記優先燃焼室の圧力センサで検出された実測圧力が設定圧力となるように、ファンモータ駆動電流又は駆動電圧を補正する単独燃焼制御を行なった後にも、優先燃焼室への適正な給気量を確保できない場合には、優先燃焼室の燃焼を停止するようにしたので、不完全燃焼が起こり得る危険な状態で優先燃焼室に対する燃焼制御が継続されることを防ぎ、機器の安全性を担保できる。
【００１５】
また、請求項５に係る燃焼制御装置によれば、前記複数の燃焼室の同時燃焼が規制された同時燃焼規制状態にあるとき、燃焼を継続している優先燃焼室に対する要求熱量の燃焼制御が終了した後、燃焼を停止していた他の燃焼室の中から所定の序列に従って、単独での燃焼を順次行うようにしたので、同時燃焼規制状態においても、各燃焼室に対する単独燃焼制御を時間差で行うことにより、同時燃焼の要求に応えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の望ましい実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、給湯および室内暖房の二用途に用いるものとした燃焼制御装置の概略構成図である。
【００１７】
本実施形態に係る燃焼制御装置は、コントローラ１によって、燃焼用筐体２内の第１燃焼室２１および第２燃焼室２２の燃焼状態を制御することで、第１燃焼室２１内に配置した給湯一次熱交換器３１および給湯二次熱交換器３２を介して給湯水を加熱し、第２燃焼室２２内に配置した暖房一次熱交換器３３および暖房二次熱交換器３４を介して暖房用巡回水を加熱する。なお、更に多くの用途（例えば、風呂の追い焚き用）に対応できるように、３以上の燃焼室を備える構成としても良い。
【００１８】
上記第１燃焼室２１には、第１バーナ４１，第２バーナ４２，第３バーナ４３を設け、第２燃焼室２２には、第４バーナ４４，第５バーナ４５を各々設けてあり、第１〜第５バーナ４１〜４５へのガス供給は、第１バーナ切替電磁弁５１，第２バーナ切替電磁弁５２，第３バーナ切替電磁弁５３，第４バーナ切替電磁弁５４，第５バーナ切替電磁弁５５の開閉をコントローラ１が制御することで行う。なお、ガス元電磁弁６の開閉およびガス比例弁７の混合制御もコントローラ１により行う。
【００１９】
さらに、コントローラ１は、第１，第２燃焼室２１，２２に空気を供給するファンモータ８の駆動電流を制御（送風量を制御）することで、第１，第２燃焼室２１，２２への給気量を制御し、要求熱量に対する適切なガス燃焼量に応じて、過不足ない給気を行い、不完全燃焼が起きないようにする。なお、ファンモータ８による給気量の制御は、駆動電圧の調整によって行っても構わない。
【００２０】
しかして、本実施形態に係る燃焼制御装置は、第１燃焼室２１の室内圧力を検出するための第１圧力センサ９１と、第２燃焼室２２の室内圧力を検出する第２圧力センサ９２を備えるものとし、これら第１，第２圧力センサ９１，９２の検出圧力に基づいて、熱交換器フィン詰まり、燃焼室穴明き、排気系の閉塞等で不完全燃焼の生ずる蓋然性が高い状態を、コントローラ１にて判定し、不完全燃焼の生じたまま燃焼機器が継続使用されることの無いようにするのである。なお、第１，第２圧力センサ９１，９２として用いる圧力センサは、絶対圧力センサでも、大気圧差圧力センサでも構わない。
【００２１】
ここで、コントローラ１による不完全燃焼防止の異常時動作制御について、図２に基づき詳細に説明する。図２は、コントローラ１の燃焼異常時の動作制御に関連する機能を抽出して示した機能ブロック図である。
【００２２】
コントローラ１に設けた操作パネル等の入力手段１１を介して、給湯燃焼量や暖房燃焼量が設定されると、その要求熱量に応じたガスや給気量が定まり、ガス供給制御手段１２によってガス元電磁弁６，ガス比例弁７，第１〜第５バーナ切替電磁弁５１〜５５が制御されると共に、ファンモータ制御手段１３によってファンモータ８が制御される。これにより、入力手段１１によって使用者が要求した給湯温度や室温を実現するような第１，第２燃焼室２１，２２の燃焼制御が行われる。なお、入力手段１１として、リモコン等を用いても良い。
【００２３】
上記ガス供給制御手段１２からは、要求熱量を実現するために燃焼対象としている第１〜第５バーナ４１〜４５や供給ガス量等の情報が異常時動作制御手段１４へ供給され、上記ファンモータ制御手段１３からは、ファンモータ８の駆動電流（或いは駆動電圧）の情報が異常時動作制御手段１４へ供給され、これらの情報に基づいて、異常時動作制御手段１４は、この制御状況において第１燃焼室２１と第２燃焼室２２との適正な給気バランスとなる設定給気バランスを制御用参照情報記憶手段１５から取得する。
【００２４】
この設定給気バランスとは、不完全燃焼を起こしていない適正な燃焼時における第１燃焼室２１の室内圧力と第２燃焼室２２の室内圧力とが適正な比率となる給気バランスの値として設定したものである。これは、１つのファンモータ８より送風した空気が第１，第２燃焼室２１，２２に分かれて供給されることから、第１，第２燃焼室２１，２２の各吸入用開口の配置関係や開口面積、第１，第２燃焼室２１，２２の各排出用開口の配置関係や開口面積、加温による室内空気の膨張等のファクターにより、適正な燃焼時における第１，第２燃焼室２１，２２の室内圧力の適正な比率が定まることに基づいて設定した値である。なお、どちらか一方の燃焼室に対してのみ燃焼制御を行い、他方の燃焼室のバーナは消えている場合でも、このときの適正な給気バランスの設定値を制御用参照情報記憶手段１５に予め記憶させておけば、第１，第２燃焼室２１，２２の同時燃焼制御ではない場合（何れか一方の単独燃焼の場合）にも、設定給気バランスによる燃焼状態の適否を判定することが出来る。
【００２５】
一方、第１燃焼室２１に設けた第１圧力センサ９１の検出情報および第２燃焼室２１に設けた第２圧力センサ９２の検出情報は、コントローラ１内の実測給気バランス演算手段１６へ供給され、実際に燃焼状態にある第１燃焼室２１の室内圧力と第２燃焼室２２の室内圧力とに基づいて、実測給気バランス演算手段１６が実測給気バランスを算出する。この算出した実測給気バランスは、異常時動作制御手段１４へ送られて、異常時動作制御手段１４において、設定給気バランスと比較され、正常と判定できる許容範囲内にあるか否かが判断される。
【００２６】
実測給気バランスが正常範囲内であれば、燃焼制御を継続できるものの、実測給気バランスが正常範囲を逸脱していた場合には、熱交換器フィン詰まり、燃焼室穴明き、排気系の閉塞等が生じている可能性があり、不完全燃焼が既に起きているか、起こりやすい状況にあると考えられるので、これを同時燃焼規制状態とし、予め設定した手順で危険回避のための動作を異常動作制御手段１４が行う。併せて、異常（同時燃焼規制状態）の発生を異常表示手段１７により可視表示することで、不完全燃焼が起こる可能性のある危険な状態にあることを使用者へ迅速に知らせる。なお、異常状態発生の報知は、音声による可聴報知でも良いし、使用者が所持しているリモコンへ異常発生を報知する信号を送信して、リモコンに表示させるようにしても良い。
【００２７】
ここで、異常時動作制御手段１４が危険回避に際して行う動作の一具体例を図３のフローチャートに基づき説明する。本実施形態では、給湯に用いる第１燃焼室２１を優先度の高い燃焼室に設定し、異常発生時には、全ての燃焼室の燃焼を停止させるのではなく、優先度の低い燃焼室（暖房用の第２燃焼室２２）のみを停止して、第１燃焼室２１のみの燃焼を安全に継続するような制御を行うものとした。
【００２８】
先ず、使用者が行った給湯や暖房の設定を受け付け（ステップＳ０１）、設定内容に基づく要求熱量に対応するように第１〜第５バーナ４１〜４５のガス供給制御とファンモータ８の給気制御を開始する（ステップＳ０２）。第１，第２燃焼室２１，２２の燃焼状態が安定するのに必要十分な時間が経過した後、第、第２圧力センサ９１，９２が検出した値を用いて実測給気バランスを算出し（ステップＳ０３）、この実測給気バランスと設定給気バランスとを比較し（ステップＳ０４）、その誤差が正常と看做し得る許容量を逸脱しているか否かを判定する（ステップＳ０５）。実測給気バランスと設定給気バランスとの誤差が許容量の範囲に収まっていれば、再びステップＳ０３からの処理を行い、第１，第２燃焼室２１，２２の異常監視を継続する。
【００２９】
一方、上記ステップＳ０５において、実測給気バランスと設定給気バランスとの誤差が許容量を逸脱していると判定された場合（同時燃焼規制状態と判定された場合）には、２室の同時燃焼を規制するべく、同時燃焼中（第１，第２燃焼室２１，２２の両室が燃焼中である）か否かを判定し（ステップＳ０６）、同時燃焼中であれば、第１燃焼室２１よりも優先度が低く設定された第２燃焼室２２の燃焼制御を停止して待機させ（ステップＳ０７）、以降は第１燃焼室２１のみに対する燃焼制御が行われることとなる。
【００３０】
上記ステップＳ０６で同時燃焼ではないと判断された場合、すなわち、上記ステップＳ０７で優先度の低い第２燃焼室２１に対する燃焼が停止されて第１燃焼室２１に対する燃焼制御を継続している場合、或いは、もともと第１燃焼室２１もしくは第２燃焼室２２の一方のみの燃焼制御を行っていた場合には、燃焼中の燃焼室（第１燃焼室２１もしくは第２燃焼室）の圧力センサ（第１圧力センサ９１もしくは第２圧力センサ９２）の検出値に基づき、燃焼室の室内圧力が適正ば圧力となるようにファンモータ８の駆動電流（又は駆動電圧）を補正し（ステップＳ０８）、単独燃焼制御を行う。なお、同時燃焼規制状態において異常時動作制御手段１４が第１燃焼室２１もしくは第２燃焼室２２の単独燃焼制御を適切に行うため、第１圧力センサ９１もしくは第２圧力センサ９２からの検出情報を異常時動作制御手段１４が直接取得できるようにすると共に、第１燃焼室２１の単独燃焼が適正に行われていると判定できる情報（安全な燃焼状態と看做し得る規定の圧力値および許容誤差範囲など）を、制御用参照情報記憶手段１５に記憶させておく。
【００３１】
例えば、熱交換器フィン詰まりや排気系の閉塞等が生じて気圧が高まったために給気バランスが崩れて同時燃焼規制状態と判定された場合には、ファンモータ８からの風量を抑制して燃焼中の燃焼室内の圧力を既定値へ落とすように制御すれば、適正な燃焼状態を維持することが出来る。逆に、燃焼用筐体２の穴明き等に起因して気圧が低下したために給気バランスが崩れて同時燃焼規制状態と判定された場合には、ファンモータ８からの風量を高めて燃焼中の燃焼室内の圧力を既定値へ上げるように制御すれば、適正な燃焼状態を維持することが出来る。
【００３２】
上記ステップＳ０８で行ったファンモータ８に対する風量補正を行った後には、単独燃焼を行っている燃焼室の圧力が既定値に補正できたか否かを判定し（ステップＳ０９）、既定値に補正できていれば、そのまま単独燃焼を継続するように、上記ステップＳ０６からの処理を繰り返す。
【００３３】
このように、同時燃焼中に不完全燃焼が起こり得る不具合が生じた場合には、優先度の高い第１燃焼室２１のみ単独で燃焼を継続すると共に、燃焼中の第１燃焼室２１における第１圧力センサ９１の検出値を既定値に維持するように送風量を制御する単独燃焼制御に切り替えることで、第１燃焼室２１に対する燃焼制御を安全に継続することが出来るのである。また、もともと第１燃焼室２１もしくは第２燃焼室２２の一方が単独で燃焼制御されていた場合、燃焼停止中の他室圧力との実測給気バランスが設定給気バランスより許容量を逸脱したときにも同時燃焼規制状態と判定できるので、燃焼中の燃焼室に対する燃焼制御を単独燃焼制御に切り替え、燃焼中の燃焼室に対する燃焼制御を継続するが、他方の燃焼室に対する燃焼要求は受け付けないので、同時燃焼により不完全燃焼が生ずる危険性を未然に回避できる。
【００３４】
しかしながら、ファンモータ８の風量補正によっても燃焼継続中の燃焼室の圧力を既定値に補正できなかった場合、このまま燃焼室に対する燃焼制御を継続することは危険であるため、燃焼継続中の燃焼室の燃焼も停止する（ステップＳ１１）。これにより、不完全燃焼が起こり得る危険な状態で燃焼制御が継続されることを防いで、機器の安全性を担保する。
【００３５】
上述した実施形態では、第１，第２燃焼室２１，２２の同時燃焼時に異常が発生したとき、優先順位の高い第１燃焼室２１のみの燃焼制御を継続し、第１燃焼室２１の燃焼制御の維持が困難な場合は、燃焼停止する制御を採用したが、これに限定されるものではなく、第１燃焼室２１に対する要求熱量の燃焼制御が終了した後、燃焼を停止して待機させていた第２燃焼室２２に対する単独燃焼制御（第２圧力センサ９２からの計測値と制御用参照情報記憶手段１５に記憶された既定値との比較に基づくファンモータ８の風量制御）を行うようにしても良い。斯くすれば、同時燃焼規制状態においても、第１燃焼室２１と第２燃焼室２２に対する単独燃焼制御を時間差で行うことにより、同時燃焼の要求に応えることができる。また、燃焼室が３以上ある場合には、燃焼を停止していた他の燃焼室の中から所定の序列に従って、単独での燃焼を順次行うようにすれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る燃焼制御装置の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】燃焼制御装置におけるコントローラの機能ブロック図である。
【図３】コントローラが行う異常時制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１    コントローラ
１１  入力手段
１２  ガス供給制御手段
１３  ファンモータ制御手段
１４  異常時動作制御手段
１５  制御用参照情報記憶手段
１６  実測給気バランス演算手段
１７  異常表示手段
２１  第１燃焼室
２２  第２燃焼室
８    ファンモータ
９１  第１圧力センサ
９２  第２圧力センサ
【図１】
2010121902.tif 000003
【図２】
2010121902.tif 000004
【図３】
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