(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定温度と入水温度と通水量とに基づいて演算される必要燃焼量と、設定温度と出湯温度とに基づいて演算される補正燃焼量とを合成して設定燃焼量を決定する燃焼量設定手段と、設定燃焼量に対応した燃焼用ファンの目標回転数を設定する回転数設定手段とを備える給湯装置において、出湯温度と入水温度と通水量とに基づいて実効燃焼量を算出する実効燃焼量演算手段と、実効燃焼量と設定燃焼量との比をあらかじめ定めた判定値と比較し、判定値以下であればカウンタの数値に一定値を加算し、判定値を超えていればカウンタの数値から一定値を減算し、かつ、カウンタの数値は０を最小値として燃焼効率の低下状態を数値化して１回運転の間に１回だけ実行してカウンタの数値を積算するとともに、カウンタの数値に基づいて目標回転数を補正する目標回転数補正手段を設けたことを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
カウンタの数値が限界値以上になると運転を禁止する制御手段を設けた請求項１記載の給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼量に応じて燃焼用ファンの回転数を制御する強制給排気式の給湯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の給湯装置において、設定温度と入水温度と通水量とに基づいて算出される必要燃焼量と、設定温度と出湯温度との偏差に応じて算出される補正燃焼量とを所定の演算式により合成して設定燃焼量（号数）を決定し、設定燃焼量と燃焼用ファンの回転数との関係を予め記憶させた燃焼量（号数）−回転数テーブルから回転数を読み出したり、予め定めた演算式で回転数を算出するなどして、設定燃焼量に対応した目標回転数を設定するようにしたものが知られている。
【０００３】
また、特開平６−１３７５５０号公報に開示されたものでは、出湯温度、あるいは、出湯温度と入水温度と通水量とに基づいて算出される実号数、あるいは、実号数と設定号数の比などをパラメータとして補正係数を算出し、ファン回転数の演算式を補正することにより、ガス燃料の種類（単位流量あたりの発熱量）やガス圧力が予定の値と異なる場合にも、実際の燃焼量に対応したファン回転数を得ることができるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
給湯装置では、熱交換器のフィンに燃焼生成物が付着したり、腐食が発生するなどしてフィン詰まりを起こした場合、給排気抵抗が増大して燃焼状態が悪化する。
すなわち、給排気抵抗の増大は、燃焼室の内圧上昇を招くためガス燃料の供給量も若干は減少するが、それに比べて燃焼用ファンの送風量の低下の割合が大きく、その結果、空気不足の燃焼状態（不完全燃焼）となって実際の燃焼量は小さくなる。
【０００５】
このような場合、前記公報に開示された給湯装置では、実際の燃焼量（実号数）が設定した燃焼量（設定号数）より小さいから、実際の燃焼量に対応するファン回転数となるようにファン回転数を低下させる方向に補正することになる。
その結果、空気不足の燃焼状態が、より一層の空気不足状態になり、燃焼状態は更に悪化することになってファン回転数の補正は逆効果となってしまう。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、熱交換器のフィン詰まりのような経年変化による給排気抵抗の増大に起因する燃焼性の悪化を防止し、また、このような経年変化の進行がある限度を越えたことを察知して安全な状態にすることができる給湯装置の提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、設定温度と入水温度と通水量とに基づいて演算される必要燃焼量と、設定温度と出湯温度とに基づいて演算される補正燃焼量とを合成して設定燃焼量を決定する燃焼量設定手段と、設定燃焼量に対応した燃焼用ファンの目標回転数を設定する回転数設定手段とを備える給湯装置において、出湯温度と入水温度と通水量とに基づいて実効燃焼量を算出する実効燃焼量演算手段と、実効燃焼量と設定燃焼量との比をあらかじめ定めた判定値と比較し、判定値以下であればカウンタの数値に一定値を加算し、判定値を超えていればカウンタの数値から一定値を減算し、かつ、カウンタの数値は０を最小値として燃焼効率の低下状態を数値化して１回運転の間に１回だけ実行してカウンタの数値を積算するとともに、カウンタの数値に基づいて目標回転数を補正する目標回転数補正手段を設けたことを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の給湯装置は、カウンタの数値が限度値以上になると運転を禁止する制御手段を設けている。
【０００９】
本発明の給湯装置では、設定燃焼量を演算して燃焼量を制御するとともに、設定燃焼量に応じた目標回転数を設定して燃焼用ファンの回転数を制御する。その一方、出湯温度と入水温度と通水量とに基づいて実効燃焼量を算出し、例えば、設定燃焼量と実効燃焼量とが共に変動していないときに、実効燃焼量と設定燃焼量との関係、例えば両者の比（実効燃焼量／設定燃焼量）をあらかじめ定めた判定値と比較し、判定値以下であればカウンタの数値に一定値を加算し、判定値を超えていればカウンタの数値から一定値を減算するようにして、燃焼効率の低下状態をカウンタの数値であらわす。これを例えば１回の運転の間に１回だけ実行するようにしてカウンタの数値を積算する。
【００１０】
こうして得られたカウンタの数値に基づいて補正係数または補正量を算出し、燃焼用ファンの目標回転数を補正する。但し、カウンタの数値は零を最小値とするなどして、負の値にならないように制限し、目標回転数の補正が、初期状態に比べて回転数を増大する方向にのみ行われるようにしている。
【００１１】
而して、熱交換器のフィン詰まりがある程度以上進行すると、実効燃焼量は設定燃焼量よりもかなり小さくなって、運転するごとにカウンタの数値が増加するようになり、それに伴って、燃焼用ファンの目標回転数の補正量が増加するので、フィン詰まりの進行に応じて目標回転数がより高い値に設定されることになる。
そして、カウンタの数値が予め定めた限度値以上になると、それ以降の運転を禁止する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の給湯装置の実施形態を示す概略構成図であり、１は多数の燃焼管を並設して構成するバーナ、２は燃焼室、３は燃焼用ファンである。
【００１３】
バーナ１の各燃焼管のガス入口には夫々ガスノズル４が設けられ、ガスノズル４へのガス供給路には、比例弁５およびガス電磁弁６が設けられている。
【００１４】
７は点火装置、８はフレームロッドなどの着火検知センサである。９は熱交換器であり、入水路１０には通水量Ｑを検出する流量センサ１１と入水温度Ｔｃを検出する入水温度センサ１２が設けられ、出湯路１３には出湯温度Ｔｈを検出する出湯温度センサ１４が設けられている。
【００１５】
１５は設定温度Ｔｓを可変設定する湯温設定装置であり、この給湯装置の運転を遠隔操作するリモートコントローラに組み込まれている。
１６は、この給湯装置の諸機能を制御する制御装置である。
【００１６】
図２は、制御装置１６のブロック構成図であり、要部の構成を比例弁５および燃焼用ファン３とともに示している。
【００１７】
２１は、前述の湯温設定装置１５で設定された設定温度Ｔｓと、入水温度センサ１２で検出する入水温度Ｔｃと、流量センサ１１で検出する通水量Ｑとを入力して必要号数（必要燃焼量）ＧF F を演算する必要号数演算部、２２は、湯温設定装置１５で設定された設定温度Ｔｓと出湯温度センサ１４で検出する出湯温度Ｔｈと、更に、本実施形態では通水量Ｑを入力して補正号数（補正燃焼量ＧF B を演算する補正号数演算部、２３は、必要号数演算部２１で演算された必要号数ＧF F と、補正号数演算部２２で演算された補正号数ＧF B とを入力し、両者を合成（本実施形態では単純に加算）して設定号数（設定燃焼量）ＧI N を出力する燃焼量設定部（燃焼量設定手段）である。
【００１８】
詳述すると、必要号数演算部２１には、湯温設定装置１５で設定された設定温度Ｔｓと、入水温度センサ１２が検出する入水温度Ｔｃと、流量センサ１１が検出する通水量（通水流速）Ｑとが入力され、必要号数ＧF F は、
ＧF F ＝ＫO ・（Ｔｓ−Ｔｃ）・Ｑ
と算出される。ＫO は定数である。
補正号数演算部２２には、設定温度Ｔｓと出湯温度Ｔｈと、通水量Ｑとが入力され、補正号数ＧF B は、
【００１９】
【数１】
0003642118.tif 000002
【００２０】
と算出される。ＫP は比例定数、ＫI は積分定数である。
尚、本実施形態では、上記のように、比例項、積分項ともに通水量Ｑの要素を含んでいるが、通水量Ｑを用いず、設定温度Ｔｓと出湯温度Ｔｈとの偏差（Ｔｓ−Ｔｈ）のみに基づく一般的なＰＩ制御でもよく、また微分項を加えてＰＩＤ制御としてもよい。
【００２１】
２４は、設定号数ＧI N を入力し、あらかじめ記憶されている設定号数ＧI N と比例弁電流値との相関テーブルからデータを読み出して、入力された設定号数ＧI N に対応する比例弁電流値を設定する比例弁電流設定部、２５は、設定された比例弁電流値となるように比例弁５に印加する電力を制御する比例弁制御部である。
【００２２】
２６は、あらかじめ記憶されている設定号数ＧI N とファンモータの回転数との相関テーブルから設定号数ＧI N に対応する回転数のデータＲｎを読み出し、それに、後述する補正係数αに基づく補正量を加味して目標回転数ＲｓをＲｓ＝Ｒｎ＋αＲｎと設定する目標回転数設定部（回転数設定手段）であり、２７は、回転数検出部２８で検出する燃焼用ファン３の実勢の回転数を前記目標回転数に一致させるように燃焼用ファン３のファンモータに印加する電力を制御するファンモータ制御部である。
【００２３】
３０は、出湯温度センサ１４で検出された出湯温度Ｔｈと入水温度センサ１２で検出された入水温度Ｔｃと流量センサ１１で検出された通水量Ｑとに基づいて実号数（実効燃焼量）ＧO U T を演算する実号数演算部であり、実号数ＧO U T は、
ＧO U T ＝（Ｔｈ−Ｔｃ）・Ｑ
と算出される。
３１は、燃焼量設定部２３で設定された設定号数ＧI N と実号数演算部３０で演算された実号数ＧO U T とを入力し、設定号数ＧI N と実号数ＧO U T が夫々所定の条件を満たすときに両者の比ＧO U T ／ＧI N をあらかじめ定めた判定値と比較判定する判定部、３２は判定部３１の判定結果に応じて数値をカウントするカウンタ、３３はカウンタ３２の数値に基づいて目標回転数の補正係数αを設定する目標回転数補正部（目標回転数補正手段）、３４はカウンタ３２の数値があらかじめ定めた限度値以上になると当該給湯装置の運転を停止させ、所定のリセット操作が行われるまで運転停止状態を維持する安全制御部である。
尚、カウンタ３２の数値ｎ，補正係数αの初期値はともに０であり、補正係数αは数値ｎにある定数Ｋｎを掛算してα＝Ｋｎ×ｎと算出される。
【００２４】
上記のように構成された本実施形態の要部の動作を図３とともに説明する。
まず、当該給湯装置が運転中であって、着火検知センサ８が着火検知状態であることが判定されると（ステップ１０１，１０２）、判定部３１では、燃焼量設定部２３で設定された設定号数ＧI N があらかじめ定めた所定号数ＧM 以上の値か否かを判定し（ステップ１０３）、ＧI N ≧ＧM であれば次のステップ１０４に進み、設定号数ＧI N と実号数ＧO U T が共に安定しているか否かを判定する。すなわち、各号数ＧI N 、ＧO U T が一定の許容変化幅以上に変化しない状態が一定時間継続すると安定しているとみなし、実号数ＧO U T と設定号数ＧI N との比（ＧO U T ／ＧI N ）が所定の判定値（ここでは０．５）以下かどうかを判定する（ステップ１０５）。
【００２５】
ＧO U T ／ＧI N が０．５以下の場合には、判定部３１はカウンタ３２の数値ｎに４を加算するように指令し（ステップ１０６）、カウンタ３２の数値ｎが所定の限度値（ここでは１２）を越えれば（ステップ１０７）安全制御部３４が安全動作を実行し（ステップ１０８）、数値ｎが限度値１２を越えていないときは目標回転数補正部３３にて数値ｎに基づく補正係数αが設定、更新される（ステップ１０９）。
したがって、フィン詰まりなどの経年変化によって実号数ＧO U T が設定号数ＧI N よりある程度以上小さくなっているときには補正係数αが大きくなって、目標回転数Ｒｓが増大するように補正され、空気不足を解消することができる。
【００２６】
一方、ステップ１０５でＧO U T ／ＧI N が判定値０．５より大きい場合には、判定部３１がカウンタ３２の数値ｎから１を減算するように指令するが（ステップ１１０）、その結果、カウンタ３２の数値ｎが０より小さくなるときにはｎ＝０とする（ステップ１１１，１１２）。すなわち、カウンタ３２の数値ｎは０を最小値とする。したがって、補正係数αは負の値をとらず、目標回転数Ｒｓが初期状態（Ｒｓ＝Ｒｎ）より小さくなることはない。
【００２７】
ステップ１１１で数値ｎが０より小さくならない場合は減算した数値ｎに基づいて補正係数αが更新され（ステップ１０９）、これにより目標回転数Ｒｓの補正量は減少する。
したがって、一時的な原因、例えば判定時に排気部に逆風が吹き込んでいたり、ゴミが付着していたためにカウンタ３２の数値が増加した場合には、いずれ数値ｎは減少し、経年変化のみに応じた値にもどる。
【００２８】
このように、ステップ１０１からステップ１０４までの条件を満たすときに実号数ＧO U T と設定号数ＧI N の比ＧO U T ／ＧI N を判定値と比較してカウンタ３２の数値ｎを変更するのは、１回の運転（点火から消火までの間）について１回だけに限り、１回の運転中にステップ１０１からステップ１０４までの条件を満たすことが無ければ当然ながら数値ｎは変更されない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の給湯装置は、実効燃焼量と設定燃焼量との関係に基づいて燃焼効率の低下状態を数値化し、その数値に基づいて燃焼用ファンの目標回転数を補正するようにしたことにより、熱交換器のフィン詰まりのような経年変化による給排気抵抗の増加に伴う燃焼状態の悪化を察知し、悪化の進行度合に応じて空気不足を補うことができる。
また、燃焼状態の悪化の度合がある限度を越えると運転を禁止し、安全な状態にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す給湯装置の概略構成図である。
【図２】同実施形態における制御装置のブロック構成図である。
【図３】同上制御装置の制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
３  燃焼用ファン
１１  流量センサ
１２  入水温度センサ
１４  出湯温度センサ
１５  湯温設定装置
１６  制御装置
２３  燃焼量設定部
２６  目標回転数設定部（回転数設定手段）
３２  カウンタ
３３  目標回転数補正部
【図１】
0003642118.tif 000003
【図２】
0003642118.tif 000004
【図３】
0003642118.tif 000005