(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置の外装ケースに対して排ガスを装置外に排出するための排気口と燃焼用の空気を取入れるための給気口とを設けた燃焼装置であって、給気通路側の雰囲気温度を検出する温度センサと、該温度センサによって得られる温度情報を予め定めたショートサイクル判定基準と比較することで燃焼運転中に生じる前記排気口から排出された排ガスがそのまま前記給気口へ循環されてしまうショートサイクルの有無を判断すると共に、ショートサイクルと判断した場合に一定の対処モードを実行するコントローラを備え、前記ショートサイクルの有無の判断は、給気通路側における温度情報を、燃焼熱量の程度により予め場合分けして定めたショートサイクル判定基準と比較することで行うことを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
対処モードでは、燃料供給の停止による燃焼の一時的停止を行うことを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
燃焼を一時的に停止させた場合にも、燃焼用の送風は継続させ、一定時間の経過により或いは前記温度情報が一定の再開条件を満たした時点で、燃焼を再開させ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】
燃焼の一時停止動作が一定時間間隔以下で一定回数以上連続して生じた場合或いは一定時間内に一定回数以上生じた場合には、燃焼運転そのものを停止させることを特徴とする請求項３に記載の燃焼装置。
【請求項５】
対処モードでは、一定の条件下で警告を行うことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の燃焼装置。
【請求項６】
給気通路側の雰囲気温度を検出する温度センサを、外装ケース内に設けられた凍結予防用等の他の温度センサで兼用することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば給湯器の燃焼部等として用いることができる燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃焼排ガスの排気口を装置の外装ケースに設け、また燃焼用空気を取入れる給気口も装置の外装ケースに設けた燃焼装置が、従来より提供されている。これらの燃焼装置では、装置を配置するスペースの関係等から、排気口と給気口の両方を外装ケースのフロントカバーに設ける場合が多いが、同じ外装ケースの別の面に設けられる場合もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の燃焼装置の場合、燃焼装置が設置された周囲の環境によっては、例えば風向きにより排気口から排気された排ガスがそのまま給気口に入ってショートサイクルを起こしてしまうことがあった。また燃焼装置が設置された空間が狭い場合にも、排気口から排気された排ガスがそのまま給気口に入ってショートサイクルを起こしてしまうことがあった。
前記ショートサイクルを起こすと、新鮮な空気が燃焼に供されなくなり、不完全燃焼を生じる問題があった。
【０００４】
そこで本発明は上記不都合を解消し、ショートサイクルの有無を専用の部品等をあまり追加することなく確実に判定して、適切な措置を採ることができる燃焼装置の提供を課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の燃焼装置は、装置の外装ケースに対して排ガスを装置外に排出するための排気口と燃焼用の空気を取入れるための給気口とを設けた燃焼装置であって、給気通路側の雰囲気温度を検出する温度センサと、該温度センサによって得られる温度情報を予め定めたショートサイクル判定基準と比較することで燃焼運転中に生じる前記排気口から排出された排ガスがそのまま前記給気口へ循環されてしまうショートサイクルの有無を判断すると共に、ショートサイクルと判断した場合に一定の対処モードを実行するコントローラを備え、前記ショートサイクルの有無の判断は、給気通路側における温度情報を、燃焼熱量の程度により予め場合分けして定めたショートサイクル判定基準と比較することで行うことを第１の特徴としている。
また本発明の燃焼装置は、上記第１の特徴に加えて、対処モードでは、燃料供給の停止による燃焼の一時的停止を行うことを第２の特徴としている。
また本発明の燃焼装置は、上記第２の特徴に加えて、燃焼を一時的に停止させた場合にも、燃焼用の送風は継続させ、一定時間の経過により或いは前記温度情報が一定の再開条件を満たした時点で、燃焼を再開させることを第３の特徴としている。
また本発明の燃焼装置は、上記第３の特徴に加えて、燃焼の一時停止動作が一定時間間隔以下で一定回数以上連続して生じた場合或いは一定時間内に一定回数以上生じた場合には、燃焼運転そのものを停止させることを第４の特徴としている。
また本発明の燃焼装置は、上記第１〜第４の何れかの特徴に加えて、対処モードでは、一定の条件下で警告を行うことを第５の特徴としている。
また本発明の燃焼装置は、上記第１〜第５の何れかの特徴に加えて、給気通路側の雰囲気温度を検出する温度センサを、外装ケース内に設けられた凍結予防用等の他の温度センサで兼用することを第６の特徴としている。
【０００６】
上記第１の特徴によれば、コントローラは、燃焼運転が開始されると、温度センサによって検出される給気通路側の雰囲気温度、その検出温度を気温或いは検出開始初期の検出温度との関係で加工した温度変化、温度変化率、温度変化傾向等の温度情報を監視し、この温度情報を予め定めて記憶させておいたショートサイクル判定基準と比較し、排ガスが排気口から給気口にショートサイクルしているか否かの判定を行う。そしてショートサイクルしていると判定した場合には、装置の機構に対して一定の対処モードを実行する。
給気通路側の雰囲気温度は、排ガスがショートサイクルしてくると温度上昇してくる。よってその検出温度により、また検出温度と元の温度との差により、或いは温度変化の率や傾向をとらえること等により、同じ測定単位で予め定めておいたショートサイクル判定基準と比較することで、容易にショートサイクルの有無を判断することができる。
前記において、給気通路とは給気口から器内に入った空気が燃焼部に送られてゆくまでの空気の通路をいい、給気通路側とは給気通路の周辺を含む範囲をいう。
ショートサイクル判定基準は、予め実験により、ショートサイクルであるとする条件を決定し、その条件となる値を温度値や温度変化やその他、判断が容易な形に加工された温度情報として決定することで、得ることができる。
ショートサイクルであると判断した場合には、コントローラは対処モードを実行することで、状況を好ましい方向に導く。対処モードの具体的な内容は、後述する燃焼の一時的な停止等が考えられるが、特に限定されるものではなく、状況を好ましい方向に導く種々の内容がその範囲に入る。
第１の特徴によれば、排ガスのショートサイクルを容易に検出、判定することができ、またショートサイクルに対する対処をコントローラによって自動的に速やかに行うことができる。
【０００７】
特に第１の特徴によれば、ショートサイクルの有無判断は、現に行われている燃焼の熱量の程度に応じて、その燃焼熱量に対応するショートサイクル判定基準を用いて判断されるので、燃焼の強弱の状況に応じてより正確に行き届いた判断をすることができる。
なお燃焼前の雰囲気温度、即ち元の気温がどの程度であるかによって、その気温に対応したショートサイクル判定基準を用いてもよい。
【０００８】
また上記本発明の第２の特徴によれば、上記第１の特徴による作用に加えて、コントローラはショートサイクルであると判断した場合には、対処モードに入って、燃料供給の停止による燃焼の一時的停止を行う。これにより、風が吹いたりすることで排ガスのショートサイクルが生じた場合には、一時的に燃焼が停止され、不完全燃焼の発生が予防される。
【０００９】
また上記本発明の第３の特徴によれば、コントローラは、対処モードに入って燃焼の一時停止を行っても、送風については停止することなく引き続き継続する。そして一定時間が経過した時点、或いは温度情報が一定の再開条件を満たした時点で、燃焼を再開させる。燃焼の再開は、点火器の駆動と燃料の供給再開により行われる。
前記一定時間は、例えば十数秒〜数分の時間を予め実験により定め、コントローラに記憶させておく。また一定の再開条件についても、予め実験により燃焼を再開するのに相応しい温度情報の条件を得て、これをコントローラに記憶させておく。
第３の特徴によれば、ショートサイクルの判定により一旦燃焼が停止されても、しばらく後に再び自動的に燃焼が再開されるので、使用者等に特別な操作等を強いることなく、当面の不都合を回避することができる。勿論、誤検出した場合でも、再開することによってそれ以降問題なく使用できる。
【００１０】
また上記本発明の第４の特徴によれば、上記第３の特徴による作用に加えて、コントローラは、燃焼停止動作が一定時間間隔以下で一定回数以上連続して生じた場合或いは一定時間以内に一定回数以上生じた場合には、燃焼を一時的に停止するのではなく、燃焼運転そのものを停止させる。即ち、燃料供給の停止のほか、燃料用空気の送風も全て停止する。ショートサイクル判定による燃焼停止が比較的短時間の間に何度も繰り返される場合には、排ガスのショートサイクル状況が相当悪い状態になっている筈であり、よってこの場合には燃焼の一時停止を行うよりも、燃焼運転そのものを停止する方が装置の使用上好ましいのである。
燃焼停止動作が一定時間間隔以下で一定回数以上連続して生じる場合及び一定時間以内に一定回数以上生じる場合についての各条件は、予め実験により適当な値を定めてコントローラに記憶させておくことになる。
なお燃焼運転を一旦停止した場合には、燃焼運転スイッチがオフされることで前記対処モードがリセットされ、燃焼運転スイッチを再度オンすることで再度燃焼が可能となる。また燃焼装置が瞬間式給湯器の一部として用いられている場合には、給湯運転スイッチがオフされることにより或いはカランが一旦閉止されて水流が最低作動水量未満になることにより、前記対処モードがリセットされる。よって、燃焼運転スイッチが再度オン状態となった状態でカランが開かれ最低作動水量以上の水が流れると、燃焼がまた始められる。
【００１１】
また上記本発明の第５の特徴によれば、上記第１〜第４の何れかの特徴による作用に加えて、コントローラはショートサイクル判定により対処モードとなった場合において、一定の条件下で警告を行う。警告の仕方は警報音であってもよく、またリモコン等の表示部での表示であってもよい。
警告を行う一定の条件は、例えば上記ショートサイクル判定基準よりも更に過酷な一定の条件とすることができるが、この条件を予め実験により定め、これをコントローラに記憶させておくことになる。
【００１２】
また上記本発明の第６の特徴によれば、上記第１〜第５の何れかの特徴による作用に加えて、給気通路側の雰囲気温度を検出する温度センサが、それ専用の温度センサではなく、既に使用されている凍結予防用等の既存の温度センサで兼用されることで、部品点数を増加させることなく排ガスのショートサイクルを判定し、対応策を行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す燃焼装置の全体構成図、図２は図１に示す燃焼装置のフロントカバーを外した状態を示す図、図３は給気通路側の器内温度の変化を示す図、図４はコントローラによるショートサイクルの有無判断と対処動作を示すフローチャートである。
【００１４】
図１において、１は給湯機能を備えた燃焼装置で、内部に燃焼部を備えている。装置１に対してガス燃料等の燃料供給管１０が接続され、また給水管２０、出湯管３０が接続されている。４０は電源線である。装置の外装ケース５０の前面部はフロントカバー５１で構成され、該フロントカバー５１にはその上部に排気口６０が設けられ、下部に給気口７０が設けられている。この燃焼装置１は屋外設置形である。
前記排気口６０からは、器内の燃焼部で燃焼された排ガスが外部に排出される。一方、前記給気口７０からは外部の空気が燃焼用空気として器内に取込まれ、給気通路を通って燃焼部に供給される。
【００１５】
図２において、外装ケース５０の中には、その下半部の位置に送風ファン８０が設けられ、その上方に燃焼缶体９０等が設けられている。前記送風ファン８０は、給気口７０（図１参照）から燃焼用空気を取入れて前記燃焼缶体９０内の給気通路に供給する。給気通路とは、給気口７０から器内に入った空気が前記送風ファン８０により燃焼缶体９０に送られるまでの空気の通路である。燃焼缶体９０は前記燃料供給管１０からの燃料を受け入れて、前記燃焼用空気と共に燃焼を行わせる。燃焼によって発生した排ガスは、前記給水管２０からの水を熱交換加熱した後、排気口６０から外部に排出される。
【００１６】
前記外装ケース５０内の下部空間に、配管や熱交換器を凍結から保護する凍結予防機構の構成部品である凍結予防用温度センサ１００が設けられている。この凍結予防用温度センサ１００によって、ショートサイクル判定の際に給気通路側の雰囲気温度を検出する温度センサを兼用する。勿論、給気通路側の雰囲気温度を検出するのには、前記送風ファン８０の給気部に専用の温度センサを設けるのが好ましいが、その反面、部品点数低減の点からは兼用する方が好ましいといえる。
前記外装ケース５０内には、図示しないコントローラが設けられる。
また燃焼装置から離れて、使用者による操作が便利な位置に図示しないリモコンが設けられる。
【００１７】
前記器内の下部空間に設けられた凍結予防用温度センサ１００による給気通路側の器内温度の変化について、排ガスが排気口６０から給気口７０にショートサイクルしている場合と、ショートサイクルしていない場合の経時的な温度変化を図３に示す。図３によれば、ショートサイクルしている場合には経時的な温度上昇が大きいことがわかる。よって、検出される温度の絶対値、気温或いは初期検出温度との比較等によって得られる温度上昇量、温度勾配等による温度情報によって、ショートサイクルの有無を判断することができることがわかる。
【００１８】
図４に沿って、コントローラによるショートサイクル判定と対処動作制御について説明する。
今、図１に示す装置が瞬間式給湯器として使用される場合、図示しない給湯運転スイッチがオンすることで（ステップＳ１でイエス）、装置は燃焼を伴う給湯の待機状態となる。即ち、燃焼運転で言えばいつでも燃焼を開始できる状態になる。そして使用者等が図示しない給湯カランを開くことで、給湯配管内に最低作動水量以上の水が流れると（ステップＳ２でイエス）、燃焼が開始される（ステップＳ３）。
【００１９】
燃焼が開始されると、コントローラは一定の時間サイクル、例えば数秒〜数十秒の予め定めたサイクルで給気通路側の検出された雰囲気温度を検出し（ステップＳ４）、温度情報を演算する（ステップＳ５）。この温度情報は検出温度そのものの場合（この場合、演算は不要である）もあるが、温度変化値や温度勾配等ショートサイクルの判定が行いやすい形に加工、演算される。勿論、燃焼が最初に開始される前の温度（気温）を予め検出しておくようにし、この気温と検出温度とを比較することで温度変化等の温度情報を得るようにしてもよい。
そしてコントローラは前記得られた温度情報を予め定めて記憶させておいたショートサイクル判定基準と比較し、それを満足するか否かを判定する（ステップＳ６）。
【００２０】
前記ショートサイクル判定において、ショートサイクルであると判定された場合は（ステップＳ６でイエス）、コントローラは通常の燃焼モードから対処モードに移り、対処モードを実行させる（ステップＳ７）。
前記対処モードに入ると、コントローラは燃焼を一時停止させる（ステップＳ８）。この場合、燃料の供給の停止による燃焼停止は行うが、送風ファン８０による燃焼用空気の供給は継続して、燃焼再開に備える。
【００２１】
コントローラは更に前記ショートサイクル判定により燃焼を一時停止した場合には、その燃焼の一時停止により、一定時間内に一定回数以上燃焼の一時停止を繰り返したか否かを判定し（ステップＳ９）、イエスの場合は燃焼運転そのものを停止する（ステップＳ１４）。前記判定は燃焼停止動作が一定時間間隔以下で一定回数以上連続して生じたか否かで行ってもよく、要するに比較的短い時間内に何度も燃焼の一時停止と再開が繰り返されるような好ましくない状況を防ぐための適当な条件を予め設定しておけばよい。
前記ステップＳ９でノーの場合において、コントローラは更にショートサイクルの状況が警告を行うべき状況にあるか否かを、前記温度情報と警告条件とを比較して行い（ステップＳ１０）、イエスの場合には警告を行う（ステップＳ１１）。警告は音、音声或いは表示で行う。前記警告条件は、ショートサイクル判定基準よりも一層悪い状況で、使用者に知らせておいた方がよい場合に対応する値を予め実験等により決定して、これをコントローラに記憶させておく。
【００２２】
前記対処モードで燃焼が一時停止している状態において、コントローラは状況が燃焼再開条件を満たすに至るか否かを監視し（ステップＳ１２）、燃焼再開条件を満たせば（ステップＳ１２でイエス）、燃焼を再開し（ステップＳ１３）、ステップＳ１に戻る。ステップＳ１に戻って、給湯運転スイッチがオフであれば給湯運転そのものが停止されるので、前記再開した燃焼も停止されることになる。またステップＳ１でイエスであっても、ステップＳ２で給湯カラン等の閉止により最低作動水量未満となっている場合にも、前記再開した燃焼は停止される。前記において燃焼再開条件は、一定時間の経過としたり、または温度情報が一定の再開条件、例えば前記ショートサイクル判定基準よりも低い一定の水準に戻ることとする等、予め実験等で定めておくことができる。
【００２３】
前記ステップＳ１４で対処モード中に燃焼運転を停止した場合、即ち燃料供給の停止の他、送風ファン８０の停止等燃焼を行うのに必要な全機能を停止した場合には、給湯器の場合には水だけが流れた状態となることが想定される。よって、給湯カランの閉止により水量が最低作動水量未満となるか或いは給湯運転スイッチそのものがオフとされた場合には（ステップＳ１５でイエス）、対処モードがリセットされる（ステップＳ１６）こととし、ステップＳ１に戻るようにしている。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は以上の構成、作用からなり、請求項１に記載の燃焼装置によれば、装置の外装ケースに対して排ガスを装置外に排出するための排気口と燃焼用の空気を取入れるための給気口とを設けた燃焼装置であって、給気通路側の雰囲気温度を検出する温度センサと、該温度センサによって得られる温度情報を予め定めたショートサイクル判定基準と比較することで燃焼運転中に生じる前記排気口から排出された排ガスがそのまま前記給気口へ循環されてしまうショートサイクルの有無を判断すると共に、ショートサイクルと判断した場合に一定の対処モードを実行するコントローラを備え、前記ショートサイクルの有無の判断は、給気通路側における温度情報を、燃焼熱量の程度により予め場合分けして定めたショートサイクル判断基準と比較することで行うこととしたので、
燃焼装置における排ガスのショートサイクルを給気通路側の温度情報を用いて容易に検出、判定することができる。そしてまた、ショートサイクルであると判断した場合に、自動的に対処モードを実行して、状況を好ましい方向に導くことができる。
また特に、ショートサイクルの有無判断を、現に行われている燃焼の熱量の程度に応じて判断することができ、燃焼の強弱の状況に応じたより正確で行き届いた判断をすることができる。
また請求項２に記載の燃焼装置によれば、請求項１に記載の構成による効果に加えて、対処モードでは、燃料供給の停止による燃焼の一時的停止を行うので、
風が吹いたりすることで或いは燃焼器の設置場所が狭い等の状況により、排ガスのショートサイクルが生じた場合には、一時的に燃焼を自動停止することができ、不完全燃焼の発生を効果的に予防することができる。
また請求項３に記載の燃焼装置によれば、請求項２に記載の構成による効果に加えて、燃焼を一時的に停止させた場合にも、燃焼用の送風は継続させ、一定時間の経過により又は前記温度情報が一定の再開条件を満たした時点で、燃焼を再開させるので、
ショートサイクルの判定により一旦燃焼を停止しても、しばらく後に再び自動的に燃焼を再開することができ、よって使用者等に特別な操作等を強いることなく当面の不都合を回避することができる。勿論、ショートサイクルを誤検出したような場合でも、再開することによってそれ以降問題なく使用できる。
また請求項４に記載の燃焼装置によれば、請求項３に記載の構成による効果に加えて、燃焼の一時停止動作が一定時間間隔以下で一定回数以上連続して生じた場合或いは一定時間内に一定回数以上生じた場合には、燃焼運転そのものを停止させるので、
排ガスのショートサイクル状況が相当悪い状態にある場合に、それ以上の不完全燃焼が断続して続くのを防止することができ、不完全燃焼の悪化による事態を確実に予防できると共に、好ましくないチャタリング現象をなくすことができる。
また請求項５に記載の燃焼装置によれば、請求項１〜４の何れかに記載の構成による効果に加えて、対処モードでは、一定の条件下で警告を行うので、
使用者はその警告によって速やかに事態を知る事ができ、必要な対処も可能となる。
また請求項６に記載の燃焼装置によれば、請求項１〜５の何れかに記載の構成による効果に加えて、給気通路側の雰囲気温度を検出する温度センサを、外装ケース内に設けられた凍結予防用等の他の温度センサで兼用するので、
給気通路側の雰囲気温度を既に使用されている温度センサで兼用して検出することができ、よって部品点数を増加させることなく排ガスのショートサイクルを判定し、対応策を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す燃焼装置の全体構成図である。
【図２】図１に示す燃焼装置のフロントカバーを外した状態を示す図である。
【図３】給気通路側の器内温度の変化を示す図である。
【図４】コントローラによるショートサイクルの有無判断と対処動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１    燃焼装置
１０  燃料供給管
２０  給水管
３０  出湯管
４０  電源線
５０  外装ケース
５１  フロントカバー
６０  排気口
７０  給気口
８０  送風ファン
９０  燃焼缶体
１００  凍結予防用温度センサ
【図１】
0003687391.tif 000002
【図２】
0003687391.tif 000003
【図３】
0003687391.tif 000004
【図４】
0003687391.tif 000005