(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燃焼室への燃焼制御を行っていないときに、第１，第２絶対圧力センサ９１，９２から絶対圧力を取得し、この絶対圧力から設置場所の高度（１０ｍで約１ｈＰａ）を予測高度として算出し、第１，第２燃焼室２１，２２の燃焼制御に際しては、予測高度における酸素濃度（１０００ｍで約１％）が低下した分を補うために必要な第１，第２燃焼室２１，２２への給気量を補正給気量として算出し、この補正給気量で第１，第２燃焼室２１，２２へ給気できるように、ファンモータ８の駆動電流又は駆動電圧の補正を行なう。【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への給気をファンモータで制御する燃焼制御装置において、
前記燃焼室には、絶対真空を基準とする絶対圧力を検知する絶対圧力センサを設け、
燃焼停止時における絶対圧力センサの検出値に基づいて、燃焼室のある場所の高度を予測高度として算出し、
前記予測高度に基づく酸素濃度の低下を補うために必要な燃焼室への給気量を補正給気量として算出し、
前記補正給気量で燃焼室へ給気できるように、ファンモータ駆動電流又は駆動電圧の補正を行なうようにしたことを特徴とする燃焼制御装置。
【請求項２】
前記燃焼室の燃焼中に、絶対圧力センサからの検出値を監視し、
前記予測高度において燃焼中の燃焼室が適正な燃焼状態にあると考えられる適正圧力を確保できない場合には、燃焼室の燃焼制御を停止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。
【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への給気をファンモータで制御する燃焼制御装置において、前記燃焼室には、絶対真空を基準とする絶対圧力を検知する絶対圧力センサを設け、燃焼停止時における絶対圧力センサの検出値に基づいて、燃焼室のある場所の高度を予測高度として算出し、前記予測高度に基づく酸素濃度の低下を補うために必要な燃焼室への給気量を補正給気量として算出し、前記補正給気量で燃焼室へ給気できるように、ファンモータ駆動電流又は駆動電圧の補正を行なう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、前記燃焼室の燃焼中に、絶対圧力センサからの検出値を監視し、前記予測高度において燃焼中の燃焼室が適正な燃焼状態にあると考えられる適正圧力を確保できない場合には、燃焼室の燃焼制御を停止するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る燃焼制御装置によれば、燃料を燃焼させる燃焼室への給気をファンモータで制御する燃焼制御装置において、前記燃焼室には、絶対真空を基準とする絶対圧力を検知する絶対圧力センサを設け、燃焼停止時における絶対圧力センサの検出値に基づいて、燃焼室のある場所の高度を予測高度として算出し、前記予測高度に基づく酸素濃度の低下を補うために必要な燃焼室への給気量を補正給気量として算出し、前記補正給気量で燃焼室へ給気できるように、ファンモータ駆動電流又は駆動電圧の補正を行なうようにしたので、酸素濃度の低い高地で燃焼機器を使用するような場合であっても、適正な酸素供給を行って不完全燃焼が生ずる事態を効果的に回避し、排ガスの悪化を防止できるのである。
【０００９】
また、請求項２に係る燃焼制御装置によれば、前記燃焼室の燃焼中に、絶対圧力センサからの検出値を監視し、前記予測高度において燃焼中の燃焼室が適正な燃焼状態にあると考えられる適正圧力を確保できない場合には、燃焼室の燃焼制御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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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、燃焼室は２つに限定されるものではなく、１つの燃焼室を制御するものでも良いし、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つ以上の燃焼室を備える構成としても良い。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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の室内圧力を絶対真空を基準とする絶対圧力として検出するための第１絶対圧力センサ９１と、第２燃焼室２２の室内圧力を検出する第２絶対圧力センサ９２を備えるものとし、これら第１，第２絶対圧力センサ９１，９２の検出圧力に基づいて、コントローラ１は、第１，第２燃焼室２１，２２の設置場所の高度（１０ｍで約１ｈＰａ）を予測高度として算出し、更に、この予測高度に基づく酸素濃度の低下（１０００ｍで約１％）を補うために必要な燃焼室への給気量を補正給気量として算出し、この補正給気量で燃焼室へ給気できるように、ファンモータ８の駆動電流（又は駆動電圧）の補正を行なう。これにより、酸素濃度の低い高地で燃焼機器を使用するような場合であっても、適正な酸素供給を行って不完全燃焼が生ずる事態を効果的に回避し、排ガスの悪化を防止できるのである。
【００１５】
なお、設置場所の予測高度の算出は、燃焼制御装置の電源投入時に１回だけ行い、以後はその予測高度に基づく給気補正制御を行うようにしても良いが、例えば、閉め切った部屋で換気扇を回しているために室内が陰圧になって設置場所本来の気圧よりも低くなってしまった環境で燃焼室の燃焼を行うようなケースも考えられるので、コントローラ１が常に環境条件を適切に把握しておけるように、燃焼室の燃焼制御を行っていないときでも定期的に予測高度を求めて、随時更新記憶してゆくようにすることが望ましい。
【００１６】
ここで、コントローラ１による給気補正制御について、図２に基づき詳細に説明する。図２は、コントローラ１の給気補正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。
【００１７】
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。
【００１８】
給気補正制御手段１４には、上記ガス供給制御手段１２から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、上記ファンモータ制御手段１３からファンモータ８の駆動電流（或いは駆動電圧）の情報が供給され、制御用参照情報記憶手段１５に予め記憶してある種々の参照情報と、予測高度算出手段１６により算出された設置場所の予測高度に基づいて、このときに燃焼室へ供給する適切な給気量を求め、この給気量を実現できるような補正値をファンモータ制御手段１３へ送ることで、ファンモータ制御手段１３は補正値に基づく駆動電流（又は駆動電圧）でファンモータ８を制御するようになり、燃焼室へ適量の酸素が供給されることとなる。
【００１９】
また、給気補正制御手段１４は、燃焼中、第１，第２絶対圧力センサ９１，９２から入力される検出値によって、第１，第２燃焼室２１，２２へ適量の酸素供給が行われているか否かを監視し、適量の酸素供給を実現できる圧力を確保できなくなった場合（例えば、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のある場合）には、ガス供給制御手段１２およびファンモータ制御手段１３に指示して燃焼を停止させると共に、異常による燃焼停止を行った旨を異常表示手段１７によって可視表示する。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。
【００２０】
なお、予測高度算出手段１６は、第１，第２絶対圧力センサ９１，９２の検出値が入力されるものとしたので、何れか一方の絶対圧力センサの検出値のみから予測高度を算出するようにしても良いし、第１，第２絶対圧力センサ９１，９２の平均値から予測高度を算出するようにしても良い。また、第１絶対圧力センサ９１の検出値と第２絶対圧力センサの検出値の差が、予め定めた誤差範囲を逸脱している場合には、センサ故障が考えられ、故障したセンサの検出値に基づく燃焼制御は危険であるから、これも異常状態の発生とし、入力手段１１による燃焼制御の受付を禁止すると共に、その旨を異常表示手段１７にて報知するようにしても良い。
【００２１】
ここで、コントローラ１が燃焼機器の設置高度に応じた燃焼室への給気補正を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。なお、以下では説明を簡単にするため、給湯に用いる第１燃焼室２１のみを燃焼制御の対象とし、第２燃焼室２２の同時燃焼は考慮しないものとした。
【００２２】
先ず、第１絶対圧力センサ９１から第１燃焼室２１の室内圧力を検出し（ステップＳ０１）、この時に第１燃焼室２１が燃焼中か否かを判定し（ステップＳ０２）、燃焼中でなければ、第１絶対圧力センサ９１の検出値から燃焼機器の設置場所の予測高度を算出し、これを給気補正用の情報として用いる予測高度として記憶する。そして、第１燃焼室２１が燃焼中になるまで、上記ステップＳ０１〜Ｓ０３の処理を定期的に繰り返し、予測高度を最新のものに更新してゆく。
【００２３】
一方、上記ステップＳ０２で第１燃焼室２１が燃焼中と判定された場合には、記憶されている予測高度からファンモータ８の駆動電流（又は駆動電圧）の補正値を算出し（ステップＳ０４）、補正した駆動電流（又は駆動電圧）でファンモータ８を駆動させる（ステップＳ０５）。この補正動作によって、予測高度における適量の酸素を第１燃焼室２１へ供給していると推定できる所定の圧力を確保できたか否かを判定し（ステップＳ０５）、所定の圧力を確保できていれば、再びステップＳ０１〜Ｓ０６の処理を繰り返して、第１燃焼室２１の異常監視を継続する。
【００２４】
一方、上記ステップＳ０６において、所定の圧力を確保できないと判定された場合には、熱交換器フィン詰まり、排気系の閉塞、燃焼用筐体２の穴明き等が生じた異常状態の発生と考えられるので、第１燃焼室２１の燃焼を停止し（ステップＳ０７）、異常状態である旨の表示を行う（ステップＳ０８）。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ぎ、機器の安全性を担保するのである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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給気補正制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２６】
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  給気補正制御手段
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絶対圧力センサ
９２  第２絶対圧力センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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