(57)【要約】【課題】給気中の酸素濃度が低下しても安定した燃焼を継続でき、かつ自己排気リサイクルを確実に検知できる燃焼装置および給湯器を提供する。【解決手段】燃焼装置２は、バーナ１２と、バーナ１２に点火するための点火装置１３と、バーナ１２で生じた火炎を検知するためのフレームロッド１４と、バーナ１２で生じた火炎を制御するための制御部３０とを備えている。バーナ１２が所定時間連続して火炎を生じていることをフレームロッドで検知した場合に、制御部３０は、バーナ１２で生じた火炎を消火させ、消火後自動的に点火装置１３によって再点火動作を行うよう制御する。【選択図】図９
2014089015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナと、
前記バーナに点火するための点火装置と、
前記バーナで生じた火炎を検知するためのフレームロッドと、
前記バーナで生じた火炎を制御するための制御部とを備え、
前記バーナが所定時間連続して火炎を生じていることを前記フレームロッドで検知した場合に、前記制御部は、前記バーナで生じた火炎を消火させ、消火後前記点火装置によって再点火動作を行うよう制御する、燃焼装置。
【請求項２】
前記制御部は、連続して火炎を生じている際の発生熱量の積算値に基づき、発生熱量が増えるにしたがって前記バーナで生じた火炎を消火させるまでの時間が短くなるよう制御する、請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記再点火動作時に前記バーナに供給される混合気の燃料比率は、通常の点火動作時に前記バーナに供給される混合気の燃料比率よりも高く設定されている、請求項１または２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃焼装置と、
前記燃焼装置上に配置された熱交換器とを備えた、給湯器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃焼装置および給湯器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
給湯器は、周囲の空気を給湯器の外装に設けられた給気口を通して取り込み、燃焼後の排気ガスを外部へ排出するが、設置環境や風の影響によって排気ガスが給気口から取り込まれることがある。これを自己排気リサイクル（ショートサイクル）という。
【０００３】
このような状況では空気中の酸素濃度が低いため、燃焼状態が悪化する。燃焼状態が悪化すると火炎がリフトしやすくなるという特性を利用して、フレームロッドによって酸素濃度が低い状態を検知し、運転を停止する安全機能を給湯器は備えている。フレームロッドによって酸素濃度が低い状態を検知して運転を停止する燃焼装置は、たとえば特開平２−３０６０１８号公報（特許文献１）、特開２００９−１６２４４２号公報（特許文献２）に開示されている。また、コントローラによってショートサイクルと判断された場合に燃焼を停止する燃焼装置は、特開２０００−２４０９４０号公報（特許文献３）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−３０６０１８号公報
【特許文献２】特開２００９−１６２４４２号公報
【特許文献３】特開２０００−２４０９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方で、燃焼装置としては、燃料空気混合気（混合気）の成分変動に対応する要請や騒音の低下などの要請により、安易に火炎がリフトしにくい性能を備えることも要求されている。このような燃焼装置ではショートサイクルによって給気中の酸素濃度が低下しているにもかかわらず、安易に火炎がリフトしにくいため、フレームロッドが火炎を検知し続ける状態となる場合がある。この状態は特に連続燃焼中に生じやすい。この場合には、ショートサイクルによって給気中の酸素濃度が低下しているにもかかわらずフレームロッドが火炎を検知し続けるため燃焼が停止しないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、給気中の酸素濃度が低下しても安定した燃焼を継続でき、かつ自己排気リサイクルを確実に検知できる燃焼装置および給湯器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の燃焼装置は、バーナと、バーナに点火するための点火装置と、バーナで生じた火炎を検知するためのフレームロッドと、バーナで生じた火炎を制御するための制御部とを備えている。バーナが所定時間連続して火炎を生じていることをフレームロッドで検知した場合に、制御部は、バーナで生じた火炎を消火させ、消火後点火装置によって再点火動作を行うよう制御する。
【０００８】
本発明の燃焼装置によれば、バーナが所定時間連続して火炎を生じている場合にバーナで生じた火炎が消火され、消火後自動的に点火装置によって再点火動作が行われる。ショートサイクルによって給気中の酸素濃度が低い状態では、その酸素濃度の低い空気を取り込んだ混合気中の酸素濃度も低くなる。また燃焼装置では、点火時には安定した火炎を形成するため連続燃焼時に比べて混合気中の燃料の比率が高くなるように設定されている。つまり、点火時には連続燃焼時に比べて混合気中の酸素濃度が低くなるように設定されている。したがって、ショートサイクルによって給気中の酸素濃度が低い状態では、点火時の混合気中の酸素濃度が燃焼に必要な酸素濃度よりも低くなる。この結果、燃焼に必要な酸素量が確保できないため、火炎を生じさせることができない。本発明の燃焼装置では、バーナが所定時間連続して火炎を生じている場合にバーナで生じた火炎が消火され、消火後自動的に点火装置によって再点火動作を行うことで、給気中の酸素濃度が低下しても安定した燃焼を継続することができ、かつ自己排気リサイクルを確実に検知することができる。
【０００９】
上記の燃焼装置によれば、制御部は、連続して火炎を生じている際の発生熱量の積算値に基づき、発生熱量が増えるにしたがってバーナで生じた火炎を消火させるまでの時間が短くなるよう制御する。連続して火炎を生じている際の発生熱量の積算値に基づいて酸素濃度の低下を推測することができる。このため、発生熱量が増えるにしたがってバーナで生じた火炎を消火させるまでの時間を短くすることで、酸素濃度の低下にあわせて火炎を消火することができる。
【００１０】
上記の燃焼装置によれば、再点火動作時にバーナに供給される混合気の燃料比率は、通常の点火動作時にバーナに供給される混合気の燃料比率よりも高く設定されている。これにより、再点火動作時の混合気中の酸素濃度をさらに低くすることができるため、再点火時に火炎を生じさせにくくすることができる。このため、ショートサイクルによって給気中の酸素濃度が低下している場合に、再点火動作によって火炎を生じにくくさせることで安全性を向上することができる。
【００１１】
本発明の給湯器は、上記のいずれかの燃焼装置と、燃焼装置上に配置された熱交換器とを備えている。本発明の給湯器によれば、上記のいずれかの燃焼装置を備えているため、給気中の酸素濃度が低下しても安定した燃焼を継続することができ、かつ自己排気リサイクルを確実に検知することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明によれば、給気中の酸素濃度が低下しても安定した燃焼を継続でき、かつ自己排気リサイクルを確実に検知できる燃焼装置および給湯器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態における給湯器の主要部の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１の給湯器から熱交換器を省略して示す一部破断概略側面図である。
【図３】図１の給湯器に用いられる本発明の一実施の形態における燃焼装置の構成を概略的に示す斜視図であって、バーナケースの壁面を取り外して示す分解斜視図である。
【図４】図３に示す燃焼装置の構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図５】図３、４に示す燃焼装置に用いられる本発明の一実施の形態における濃淡バーナの構成を概略的に示す斜視図である。
【図６】図５に示す濃淡バーナの構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う概略断面図である。
【図８】本発明の一実施の形態における燃焼装置のフレームロッドの配置の様子を示す燃焼装置の概略平面図である。
【図９】本発明の一実施の形態における給湯器の制御部を備えた構成を概略的に示す図である。
【図１０】図９に示す弁の構成を概略的に示す図である。
【図１１】本発明の一実施の形態における給湯器の配管を備えた構成を概略的に示す図である。
【図１２】本発明の一実施の形態における燃焼装置の動作を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の一実施の形態における燃焼装置を運転した際の濃ガスの空気比と、給気中の酸素濃度と、時間との関係を示す図である。
【図１４】本発明の一実施の形態における燃焼装置を運転した際の発生熱量と時間との関係を示す図である。
【図１５】ショートサイクルが発生していない場合の燃焼装置を運転した際の濃ガスの空気比と、給気中の酸素濃度と、時間との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
まず、本発明の一実施の形態における給湯器の構成について説明する。本発明の一実施の形態における給湯器は、給気中の酸素濃度が低下しても火炎がリフトしにくい燃焼装置を有している。
【００１５】
図１および図２を参照して、本発明の一実施の形態の給湯器１は、燃焼装置２と、送風部３と、熱交換器４とを主に有している。燃焼装置２は、ガスを燃焼させることにより火炎を生じさせるためのものである。送風部３は、燃焼装置２に燃焼用空気を供給するためのものであって、たとえばファン、ファンケース、ファンモータなどを有している。熱交換器４は燃焼装置２の上部に配置されており、配管内の冷媒（湯水）と燃焼装置２で生じた燃焼ガスとの間で熱交換を行わせるためのものである。
【００１６】
なお本実施の形態においては、ガスを燃料とする燃焼装置について説明するが、燃料はガスに限らず、気化された石油などの液体燃料でも構わない。
【００１７】
図３および図４を参照して、燃焼装置２は、バーナケース１１と、複数のバーナ１２と、点火装置（点火プラグ）１３と、フレームロッド１４とを主に有している。
【００１８】
バーナケース１１は、底板に送風部３からの空気を内部に取り込むための孔１１ａを有している。またバーナケース１１は、孔１１ａから入った空気の通路とバーナ１２の格納部とを仕切るための仕切り板１１ｂを有している。仕切り板１１ｂには複数の貫通孔１１ｃが設けられており、この貫通孔１１ｃにより、孔１１ａからバーナケース１１内に入った空気の通路と複数のバーナ１２の格納部とが繋がっている。
【００１９】
複数のバーナ１２の各々は、仕切り板１１ｂに支持されて、バーナケース１１内に格納されている。複数のバーナ１２の各々のガス流入口２１ａ、２１ｂは、それぞれバーナケース１１の壁面に設けられた開口部１１ｄ、１１ｅに接続されている。
【００２０】
複数のバーナ１２の上方には、点火プラグ１３およびフレームロッド１４が配置されている。点火プラグ１３およびフレームロッド１４の各々は、バーナケース１１の壁面１１Ｂに取り付けられている。
【００２１】
点火プラグ１３は、バーナ１２に点火するためのものである。具体的には、点火プラグ１３は、バーナ１２に設けられたターゲットとの間で点火スパークを生じさせることにより、バーナ１２から噴き出された燃料空気混合気（混合気）に火炎を生じさせるためのものである。フレームロッド１４は、バーナ１２で生じた火炎の間に交流電圧を印加し火炎のイオン化による導電性、整流作用を利用して、フレームロッド１４から火炎へ流れる直流電流（以下、炎電流という）を検知することにより火炎の有無を検出するためのものである。
【００２２】
図５および図６を参照して、複数のバーナ１２の各々は、いわゆる濃淡バーナである。濃淡バーナとは、空気比１より燃料の希薄な燃料空気混合気（以下、淡ガスを呼ぶ）と、空気比１より燃料の濃い燃料空気混合気（以下、濃ガスと呼ぶ）とを燃焼させるＮＯXバーナのことである。
【００２３】
この濃淡バーナ１２は、本体ユニット２１と、左右１対の側濃バーナユニット２２ａ、２２ｂと、中央濃バーナユニット２３と、左右１対の淡バーナユニット２４ａ、２４ｂとを主に有している。
【００２４】
本体ユニット２１には、淡ガスのガス流入口２１ａと、濃ガスのガス流入口２１ｂとが設けられている。淡ガスのガス流入口２１ａは本体ユニット２１内の淡ガス通路２１ｃに通じている。濃ガスのガス流入口２１ｂは本体ユニット２１内の濃ガス通路２１ｄに通じている。この濃ガス通路２１ｄに通じるように本体ユニット２１の左右に１対の開口部２１ｅ、２１ｅが設けられている。
【００２５】
上記の開口部２１ｅを覆うように本体ユニット２１の左右の各々に１対の側濃バーナユニット２２ａ、２２ｂが取り付けられている。これにより、本体ユニット２１の外壁と側濃バーナユニット２２ａ、２２ｂの各内壁との間の空間は、濃ガスの通路となる。つまり濃ガスのガス流入口２１ｂから供給された濃ガスは、濃ガス通路２１ｄに入った後、左右１対の開口部２１ｅ、２１ｅから本体ユニット２１の外壁と側濃バーナユニット２２ａ、２２ｂの各内壁との間の空間に入り、端部濃炎孔部２２ａａ、２２ｂａから噴き出される。
【００２６】
中央濃バーナユニット２３は、下端に濃ガス通路差し込み部２３ｂを有しており、この濃ガス通路差し込み部２３ｂに内部通路に通じる開口部２３ｃが形成されている。中央濃バーナユニット２３は本体ユニット２１の淡ガス通路２１ｃ内に挿入されており、これにより開口部２３ｃが設けられた濃ガス通路差し込み部２３ｂが本体ユニット２１の濃ガス通路２１ｄに達している。これによりガス流入口２１ｂから濃ガス通路２１ｄに入った濃ガスは開口部２３ｃから中央濃バーナユニット２３の内部通路に入り、中央濃バーナユニット２３の濃炎孔部２３ａから噴き出される。
【００２７】
本体ユニット２１の淡ガス通路２１ｃ内には１対の淡バーナユニット２４ａ、２４ｂが挿入されている。１対の淡バーナユニット２４ａ、２４ｂのそれぞれは、淡ガス通路２１ｃ内において中央濃バーナユニット２３の左右に位置している。これにより淡ガスのガス流入口２１ａから淡ガス通路２１ｃに達した淡ガスは１対の淡バーナユニット２４ａ、２４ｂの下端部から淡バーナユニット２４ａ、２４ｂの内部通路に入り、淡バーナユニット２４ａ、２４ｂの各々の淡炎孔部２４ａａ、２４ｂａから噴き出される。
【００２８】
図７を参照して、上記より、本体ユニット２１の外壁と側濃バーナユニット２２ａの内壁との間の端部濃炎孔部２２ａａにて濃炎が形成され、本体ユニット２１の外壁と側濃バーナユニット２２ｂの内壁との間の端部濃炎孔部２２ｂａにて濃炎が形成される。また中央濃バーナユニット２３の濃炎孔部２３ａにて濃炎が形成される。また淡バーナユニット２４ａ、２４ｂの各々の淡炎孔部２４ａａ、２４ｂａにて淡炎が形成される。つまり濃淡バーナ１２は、その幅方向Ｗに沿って端部濃炎孔部２２ａａ−淡炎孔部２４ａａ−中央濃炎孔部２３ａ−淡炎孔部２４ｂａ−端部濃炎孔部２２ｂａの順で配置された炎孔部を有している。
【００２９】
図２を参照して、この給湯器１においては、給湯器１の周囲の空気が送風部３の側部から取り込まれて、燃焼装置２のバーナケース１１の底板に設けられた孔１１ａを通じてバーナケース１１内に入る。バーナケース１１内に入った空気の一部は、バーナケース１１内に配置された複数のバーナ１２の各々のガス流入口２１ａ、２１ｂの各々から一次空気として燃料ガスとともにバーナ１２内に供給される。またバーナケース１１内に入った空気の残りの部分は、空気の通路とバーナ１２の格納部とを仕切る仕切り板１１ｂに設けられた貫通孔１１ｃからバーナ１２の格納部へ二次空気として供給される。
【００３０】
図７を参照して、上記のように二次空気が供給されるため、濃淡バーナ１２の幅方向の外側が二次空気の通過部となる。なお中央濃バーナユニット２３および１対の淡バーナユニット２４ａ、２４ｂのそれぞれが本体ユニット２１の淡ガス通路２１ｃ内に挿入されているため、淡炎孔部２４ａａと中央濃炎孔部２３ａとの間および淡炎孔部２４ｂａと中央濃炎孔部２３ａとの間には二次空気が流れないように構成されている。また淡炎孔部２４ａａと端部濃炎孔部２２ａａとの間および淡炎孔部２４ｂａと端部濃炎孔部２２ｂａとの間にも二次空気が流れないように構成されている。
【００３１】
図８を参照して、幅方向Ｗに沿って複数の濃淡バーナ１２が配置されている。これにより、各濃淡バーナ１２の炎孔部の配置（端部濃炎孔部２２ａａ−淡炎孔部２４ａａ−中央濃炎孔部２３ａ−淡炎孔部２４ｂａ−端部濃炎孔部２２ｂａ）が幅方向Ｗに沿って繰り返されている。複数の濃淡バーナ１２の間には、二次空気が通過するための二次空気通過部が配置されている。
【００３２】
点火プラグ１３およびフレームロッド１４の各々は、バーナケース１１の上記幅方向Ｗに沿って延びる壁面１１Ｂに取り付けられており、その壁面１１Ｂから複数の濃淡バーナ１２の配置領域の真上に突き出すように延びている。またフレームロッド１４の先端は、たとえばフレームロッド１４が取り付けられた壁面１１Ｂに沿う方向（壁面１１Ｂにたとえば略平行な方向）に曲げられている。
【００３３】
複数の濃淡バーナ１２の配置領域の真上に位置するフレームロッド１４の部分は、中央濃炎孔部２３ａの真上を避けて配置されており、端部濃炎孔部２２ａａ、第２端部濃炎孔部２２ｂａ、淡炎孔部２４ａａおよび淡炎孔部２４ｂａの少なくとも１つの真上に位置している。ここで中央濃炎孔部２３ａの真上とは、中央濃炎孔部２３ａをなす複数の濃ガスの噴出口の真上を意味している。
【００３４】
本実施の形態においては、複数の濃淡バーナ１２の配置領域の真上に位置するフレームロッド１４の部分（特に壁面１１Ｂと平行に延びる部分）は、たとえば互いに隣り合う一の濃淡バーナ１２の中央濃炎孔部２３ａと、他の濃淡バーナ１２の中央濃炎孔部２３ａとに挟まれる領域の真上に位置している。またフレームロッド１４は、端部濃炎孔部２２ａａ、第２端部濃炎孔部２２ｂａ、淡炎孔部２４ａａ、淡炎孔部２４ｂａおよび二次空気通過部のそれぞれの真上に位置している。つまり複数の濃淡バーナ１２の配置領域の真上に位置するフレームロッド１４の部分は、端部濃炎孔部２２ａａ、第２端部濃炎孔部２２ｂａ、淡炎孔部２４ａａおよび淡炎孔部２４ｂａのそれぞれのガスの噴出口の真上および二次空気通過部の真上に位置している。
【００３５】
端部濃炎孔部２２ａａは、フレームロッド１４が取り付けられた壁面１１Ｂに交差する方向に沿って配置された複数の濃炎孔用孔部（噴出口）２２ａａ1、２２ａａ2、２２ａａ3、…を有している。また端部濃炎孔部２２ｂａは、フレームロッド１４が取り付けられた壁面１１Ｂに交差する方向に沿って配置された複数の濃炎孔用孔部（噴出口）２２ｂａ1、２２ｂａ2、２２ｂａ3、…を有している。
【００３６】
フレームロッド１４は、端部濃炎孔部２２ａａの複数の濃炎孔用孔部２２ａａ1、２２ａａ2、２２ａａ3、…のうち壁面１１Ｂの最も近くに位置する濃炎孔用孔部２２ａａ1の真上に位置していることが好ましい。またフレームロッド１４は、端部濃炎孔部２２ｂａの複数の濃炎孔用孔部２２ｂａ1、２２ｂａ2、２２ｂａ3、…のうち壁面１１Ｂの最も近くに位置する濃炎孔用孔部２２ｂａ1の真上に位置していることが好ましい。
【００３７】
続いて、図９および図１０を参照して、本発明の一実施の形態の給湯器１の制御部３０を備えた構成について説明する。給湯器１の燃焼装置２は、制御部３０を有している。制御部３０はバーナ１２で生じた火炎を制御するためのものである。制御部３０はたとえばマイコンおよびＨＩＣ（Hybrid Integrated Circuit）で構成されている。制御部３０は所定時間連続での運転を検知可能に構成されている。制御部３０は、送風部３と、点火プラグ１３と、フレームロッド１４と、弁３２とに接続されている。制御部３０は、送風部３のファンの回転数、点火プラグ１３の点火の有無、弁３２の開度を制御可能に構成されている。
【００３８】
制御部３０は、送風部３のファンの回転数を上げてバーナ１２に燃焼用空気を送風するとともに弁３２を開いて燃料３１を含む混合気をバーナ１２に供給可能に構成されている。そして制御部３０は点火プラグ１３を点火可能に構成されている。これにより混合気が燃焼してバーナ１２に火炎が生じる。この火炎がフレームロッド１４で検知される。また、制御部３０は、弁３２を閉じて燃料３１のバーナ１２への供給を停止することでバーナ１２に生じた火炎を消火可能に構成されている。
【００３９】
制御部３０は、バーナ１２が所定時間連続して火炎を生じていることをフレームロッド１４で検知した場合に、バーナ１２で生じた火炎を消火させ、消火後自動的に点火プラグ１３によって再点火動作を行うよう制御可能に構成されている。再点火動作は制御部３０によって自動的に行われる。再点火動作は、たとえば消火後１秒以内に行われる。再点火動作は出湯温度が下がらない間に行われてもよい。また、再点火動作は給気中の酸素濃度が変わらない間に行われてもよい。
【００４０】
弁３２は、バーナ１２に燃料３１を含む混合気を供給および停止可能に構成されている。図１０に示すように、弁３２は、元弁３２ａと、比例弁３２ｂと、複数のバーナ側弁３２ｃとを有している。元弁３２ａはバーナ１２に対して燃料３１を供給および停止可能に比例弁３２ｂに接続されている。比例弁３２ｂは複数のバーナ側弁３２ｃに接続されている。複数のバーナ側弁３２ｃはそれぞれ複数のバーナ１２に接続されている。
【００４１】
さらに、図１１を参照して、本発明の一実施の形態の給湯器１の配管を備えた構成について説明する。給湯器１は、給水配管４１と、出湯配管４２と、給水センサ４３と、出湯センサ４４とを有している。熱交換器４には、熱交換器４に給水するための給水配管４１と、熱交換器４から出湯するための出湯配管４２とが接続されている。
【００４２】
給水配管４１には給水の熱量を測定するための給水センサ４３が取り付けられている。出湯配管４２には出湯の熱量を測定するための出湯センサ４４が取り付けられている。給水センサ４３および出湯センサ４４は制御部３０に接続されている。出湯センサ４４で測定された出湯の熱量と給水センサ４３で測定された給水の熱量との差が発生熱量となり、この発生熱量と時間との積が発生熱量の積算値となる。制御部３０は発生熱量およびその積算値を測定可能に構成されている。
【００４３】
また、給湯器１は、波板囲い５０によって囲まれた空間内に配置されてしまう場合がある。なお、この空間は密閉されておらず空間内の空気は換気されているが、波板囲い５０によって囲まれているため給湯器１から排出された排気ガスが給気口から取り込まれやすい。つまり、このような状況ではショートサイクルが生じやすい。
【００４４】
次に、本発明の一実施の形態における給湯器１の燃焼装置２の動作について説明する。
図９および図１２を参照して、最初に給湯器１の燃焼装置２の運転が開始される（ステップＳ１）。運転開始から所定時間連続での運転の有無が判断される（ステップＳ２）。この所定時間はあらかじめ設定することができる。この所定時間としてたとえば９００秒間とすることができる。この所定時間は発生熱量にあわせて変えることができる。
【００４５】
所定時間連続運転された場合、バーナ１２で生じた火炎が消火される（ステップＳ３）。具体的には、制御部３０が弁３２を閉じるように制御することで燃料３１の供給が停止され、制御部３０が送風部３の運転を停止するように制御することでバーナ１２への送風が停止される。このようにしてバーナ１２で生じた火炎が消火される。一方、所定時間連続で運転されていない場合、運転が継続される。
【００４６】
バーナ１２で生じた火炎が消火された後、自動的に制御部３０が点火プラグ１３を点火するように制御することで再点火動作が行われる（ステップＳ４）。再点火動作によって燃焼が生じた場合には、再び所定時間連続での運転の有無が判断される（ステップＳ２）。一方、再点火動作によって燃焼が生じない場合には給湯器１の運転を停止し、図示しないリモコン等を通じて、使用者に異常である旨を報知する（ステップＳ６）。異常である旨を報知する前に、所定時間（例えば酸素濃度が燃焼に必要な濃度に上昇するまでの時間）待機させ、再々点火動作を行うことで、一時的な燃焼不良が発生した場合の異常報知をなくすことができ、より正確に異常を検知することができる。このようにして、ショートサイクルによって給気中の酸素濃度が低下している場合には再点火しないことで、自己排気リサイクルを検知することができる。また、ショートサイクルによって給気中の酸素濃度が低下している場合に、火炎のリフトを検知することなく燃焼を停止させることができる。
【００４７】
続いて、図１３を参照して、混合気の空気比と給気中の酸素濃度との関係を説明する。なお、点火の際には濃ガスに対して点火しているため濃ガスの空気比について説明する。濃ガスの空気比は、点火中には安定した火炎を形成するため連続燃焼時に比べて低くなるように設定されている。そして、濃ガスの空気比は連続燃焼時には点火中に比べて上昇する。しかし、連続燃焼時においてショートサイクルが発生することによって給気中の酸素濃度が低下する。そして、酸素濃度の低下した空気を取り込むことで濃ガスの空気比も低下する。
【００４８】
所定時間連続燃料した後、一旦バーナで生じた火炎が消火される。消火後自動的に点火装置によって再点火されるが、再点火中も安定した火炎を形成するため濃ガスの空気比は連続燃焼時に比べて低くなるように設定されている。そのため、再点火中には図１３中Ｐ１部で示すように点火限界の空気比よりも濃ガスの空気比が低くなる。このため、この状態では濃ガスに再点火することができない。
【００４９】
本発明の一実施の形態では、再点火動作時にバーナ１２に供給される混合気の燃料比率は、通常の点火動作時にバーナ１２に供給される混合気の燃料比率よりも高く設定されている。つまり、再点火動作時は、通常の点火動作時よりも濃ガスの空気比が低く設定されている。そのため、再点火動作時には、さらに濃ガスに点火しにくくなる。なお、送風部３のファンの回転数をたとえば１０００ｒｐｍから８００ｒｐｍに減らすことで濃ガスの空気比を低くすることができる。
【００５０】
また、図１４を参照して、制御部３０は発生熱量に応じて消火までの時間を制御してもよい。すなわち、制御部３０は、連続して火炎を生じている際の発生熱量の積算値に基づき、発生熱量が増えるにしたがってバーナ１２で生じた火炎を消火させるまでの時間が短くなるよう制御してもよい。図１４に示すように、燃焼パターンＡは、燃焼パターンＢと比較して短時間で発生熱量の積算値が所定の値に達している。そのため、制御部３０は燃焼パターンＡでは燃焼パターンＢよりも消火までの時間が短くなるように制御する。
【００５１】
次に、本実施の形態の作用効果について図１５に示すショートサイクルが生じていない場合と対比して説明する。
【００５２】
図１５を参照して、自己排気リサイクル（ショートサイクル）が生じていない場合には、給気中の酸素濃度は一定である。この場合には、排気ガスが給気口から取り込まれないため、再点火動作時の濃ガスの空気比が点火限界の空気比よりも低くならない。したがって、濃ガスに再点火することができる。なお、連続燃焼時における濃ガスの空気比は理論空気比よりも低くなる。
【００５３】
これに対して、本発明の一実施の形態の燃焼装置２によれば、バーナ１２が所定時間連続して火炎を生じている場合にバーナ１２で生じた火炎が消火され、消火後自動的に点火プラグ１３によって再点火動作が行われる。ショートサイクルによって給気中の酸素濃度が低い状態では、その酸素濃度の低い空気を取り込んだ混合気中の酸素濃度も低くなる。また燃焼装置２では、点火時には安定した火炎を形成するため連続燃焼時に比べて混合気中の燃料の比率が高くなるように設定されている。つまり、点火時には連続燃焼時に比べて混合気中の酸素濃度が低くなるように設定されている。したがって、ショートサイクルによって給気中の酸素濃度が低い状態では、点火時の混合気中の酸素濃度が燃焼に必要な酸素濃度よりも低くなる。この結果、燃焼に必要な酸素量が確保できないため、火炎を生じさせることができない。本発明の一実施の形態の燃焼装置２では、バーナ１２が所定時間連続して火炎を生じている場合にバーナ１２で生じた火炎が消火され、消火後自動的に点火プラグ１３によって再点火動作を行うことで、給気中の酸素濃度が低下しても安定した燃焼を継続することができ、かつ自己排気リサイクルを確実に検知することができる。
【００５４】
また、本発明の一実施の形態の燃焼装置２によれば、制御部３０は連続して火炎を生じている際の発生熱量の積算値に基づき、発生熱量が増えるにしたがってバーナ１２で生じた火炎を消火させるまでの時間が短くなるよう制御する。連続して火炎を生じている際の発生熱量の積算値に基づいて酸素濃度の低下を推測することができる。このため、発生熱量が増えるにしたがってバーナで生じた火炎を消火させるまでの時間を短くすることで、酸素濃度の低下にあわせて火炎を消火することができる。
【００５５】
また、本発明の一実施の形態の燃焼装置２によれば、再点火動作時にバーナ１２に供給される混合気の燃料比率は、通常の点火動作時にバーナ１２に供給される混合気の燃料比率よりも高く設定されている。これにより、再点火動作時の混合気中の酸素濃度をさらに低くすることができるため、再点火時に火炎を生じさせにくくすることができる。このため、ショートサイクルによって給気中の酸素濃度が低下している場合に再点火動作によって火炎を生じにくくさせることで安全性を向上することができる。
【００５６】
本発明の一実地の形態の給湯器１は、上記のいずれかの燃焼装置２と、燃焼装置２上に配置された熱交換器４とを備えている。本発明の一実施の形態の給湯器１によれば、上記のいずれかの燃焼装置２を備えているため、給気中の酸素濃度が低下しても安定した燃焼を継続することができ、かつ自己排気リサイクルを確実に検知することができる。
【００５７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５８】
１  給湯器、２  燃焼装置、３  送風部、４  熱交換器、１１  バーナケース、１２  バーナ、１３  点火装置、１４  フレームロッド、３０  制御部、３１  燃料、３２  弁、４１  給水配管、４２  出湯配管、４３  給水センサ、４４  出湯センサ、５０  波板囲い。
【図１】
2014089015.tif 000003
【図２】
2014089015.tif 000004
【図３】
2014089015.tif 000005
【図４】
2014089015.tif 000006
【図５】
2014089015.tif 000007
【図６】
2014089015.tif 000008
【図７】
2014089015.tif 000009
【図８】
2014089015.tif 000010
【図９】
2014089015.tif 000011
【図１０】
2014089015.tif 000012
【図１１】
2014089015.tif 000013
【図１２】
2014089015.tif 000014
【図１３】
2014089015.tif 000015
【図１４】
2014089015.tif 000016
【図１５】
2014089015.tif 000017