(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを燃焼するバーナと、
上記バーナにガスを供給するガス供給路と、
上記ガス供給路に設けられ、コイルに通電されることで発生する磁力により弁体の位置を変え、上記バーナへの燃料ガスの供給量を調節するガス比例弁を備えた燃焼装置において、
上記コイルの両端電圧の変化から上記バーナの燃焼振動を検出する燃焼振動検出手段を備えたことを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
上記燃焼振動検出手段により上記バーナの燃焼振動を検出した場合には、上記バーナへのガス供給量あるいは燃焼用空気量を変化させ、燃焼状態を改善する燃焼状態改善手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。
【請求項３】
上記燃焼状態改善手段による改善によりガス供給量あるいは燃焼用空気量が所定値以上になった場合には、上記バーナの燃焼を停止させる燃焼停止手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の燃焼装置。
【請求項４】
上記燃焼振動検出手段により上記バーナの燃焼振動を検出した場合には、上記バーナの燃焼を停止させる燃焼停止手段を備えたことを特徴とする請求項１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】
本発明は通電される電流値に応じて開度を変化するガス比例弁を備えた燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からガス給湯器は、出湯温度と設定温度との偏差に応じて比例弁開度を変えることでガス量を調節し、それと合わせてファン回転数を変えることで所望の空燃比になるように制御している。こうしたガス給湯器のうち、例えば強制排気式のものは、ファンの駆動により燃焼用空気を屋内から取入れると共に、ガス燃焼により発生した排ガスを排気管を介して強制的に屋外に排出するもので、換気の必要がなく広く一般に使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような強制排気式ガス給湯器では、換気扇の使用等により室内が負圧になると、燃焼用空気が不足して燃焼状態が悪くなり燃焼振動を起こす場合があった。燃焼振動が発生すると、その圧力振動により器具から振動音が発生するため、使用者は不快であった。また、このような室内負圧以外にも、外から排気筒に突風が吹き込んだ場合や、バーナ点火時の燃焼室内の圧力変動等によっても燃焼振動が起こることがあった。
【０００４】
このような問題を解決するため、従来の給湯器では、排気筒内にダンパーを設け、排気抵抗をつけてファン回転数を上げることにより器具内の圧力を高くすると共に、外からの突風が器具内に逆流することを防いでいた。また、バーナ点火時のファン回転数を増加するといった処置もとっていた。しかしながら、ダンパーを設けた場合、ファン回転数が高めに設定されるため回転音が大きく、またダンパーを設けるためのコストがかかるといった問題があった。また点火時にファン回転数を増加する場合、正常時には燃焼用空気が過剰に供給されてしまうといった問題があった。そのため、圧力センサを用いて燃焼振動が発生しているかどうかを直接検出するといった方法が考えられるが、構成が複雑になるだけでなく、圧力センサ自体が高価であるためコストが高くなってしまう。
【０００５】
本発明の燃焼装置は上記課題を解決し、安いコストで燃焼振動を検出することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１記載の燃焼装置は、燃料ガスを燃焼するバーナと、
上記バーナにガスを供給するガス供給路と、
上記ガス供給路に設けられ、コイルに通電されることで発生する磁力により弁体の位置を変え、上記バーナへの燃料ガスの供給量を調節するガス比例弁を備えた燃焼装置において、
上記コイルの両端電圧の変化から上記バーナの燃焼振動を検出する燃焼振動検出手段を備えたことを要旨とする。
【０００７】
上記課題を解決する本発明の請求項２記載の燃焼装置は、請求項１記載の燃焼装置において、上記燃焼振動検出手段により上記バーナの燃焼振動を検出した場合には、上記バーナへのガス供給量あるいは燃焼用空気量を変化させ、燃焼状態を改善する燃焼状態改善手段を備えたことを要旨とする。
【０００８】
上記課題を解決する本発明の請求項３記載の燃焼装置は、請求項２記載の燃焼装置において、上記燃焼状態改善手段による改善によりガス供給量あるいは燃焼用空気量が所定値以上になった場合には、上記バーナの燃焼を停止させる燃焼停止手段を備えたことを要旨とする。
【０００９】
上記課題を解決する本発明の請求項４記載の燃焼装置は、請求項１記載の燃焼装置において、上記燃焼振動検出手段により上記バーナの燃焼振動を検出した場合には、上記バーナの燃焼を停止させる燃焼停止手段を備えたことを要旨とする。
【００１０】
上記構成を有する本発明の請求項１記載の燃焼装置は、ガス比例弁のコイルへの通電量を変えることで、コイルに発生する磁力を変化させて弁体の位置を変え、バーナへの燃料ガスの供給量を調節する。ここで、バーナで燃焼振動が発生した場合、圧力変動が伝わって弁体が振動し、電磁誘導によりコイルに起電力が発生して両端電圧が変化する。その電圧変化を検出することにより、燃焼振動を検出することができる。
【００１１】
上記構成を有する本発明の請求項２記載の燃焼装置は、コイルの両端電圧の変化から燃焼振動を検出した場合には、バーナへのガス供給量あるいは燃焼用空気量を変化させるため、燃焼状態を改善することができる。
【００１２】
上記構成を有する本発明の請求項３記載の燃焼装置は、改善によりガス供給量あるいは燃焼用空気量が所定値以上になった場合には、改善運転を中止してバーナの燃焼を停止するため、改善されない場合にも燃焼振動による振動音を止めることができる。
【００１３】
上記構成を有する本発明の請求項４記載の燃焼装置は、コイルの両端電圧の変化から燃焼振動を検出した場合には、バーナの燃焼を停止させるため、即座に燃焼振動を停止させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の燃焼装置の好適な実施例について説明する。図１は本発明の一実施例としての給湯器の概略構成図である。この給湯器は、燃焼室を形成するケース１と、ガス供給路２から供給されるガスを燃焼するバーナ３と、バーナ３の燃焼熱により給水管４から通水された水を加熱し、出湯管５に送り出す熱交換器６と、燃焼により発生した排ガスを外に送り出す通路となる排気筒７と、ケース１の底部に設けられケース１内に燃焼用空気を供給するファン８と、燃焼制御を司どるコントローラ９とからなる。
【００１５】
ガス供給路２にはガス流路の開閉を行なうメイン電磁弁１０，元電磁弁１１と、制御信号に応じた開度に設定されて所望のガス供給量に調節する比例弁２０とを備える。
【００１６】
比例弁２０は、図２に示すように、環状の永久磁石２１と、永久磁石２１の内側に摺動可能に設けられたボビン２２と、ボビン２２の外周に巻線されたムービングコイル（以下、単にコイルと呼ぶ）２３と、ボビン２２の凹部に嵌入される弁体２４と、弁体２４に取付けられたダイヤフラム２５と、弁体２４をボビン側に押すスプリング２６とを備える。
【００１７】
ここで、比例弁２０の動作について説明する。コイル２３に通電すると磁力を発生し、永久磁石２１との反発力により弁体２４を押し下げてガス流路を開く。この磁力による反発力と、スプリング２６の上方向の弾発力と、ダイヤフラム２５がガス圧から受ける上方向の押圧力とがつりあう位置に位置することにより、通電量に見合ったガス量を供給する仕組になっている。
【００１８】
コントローラ９は、図示しない周知の算術論理演算回路を構成するＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭと、各種センサからの信号を入力する入力インタフェースと、各種アクチュエータに駆動信号を出力する出力インタフェース等から構成される。
【００１９】
次に、比例弁２０を利用した燃焼振動の検出について図３の回路図を用いて説明する。コントローラ９はオペアンプＯｐへの印加電圧を変化させ、トランジスタＴｒに流れる電流値を変化させることで、コイル２３への通電量を変化させる。また、コントローラ９はａ点の電位変化を検出する。ここで、室内負圧や突風等の要因により燃焼用空気が減少すると、バーナ３で燃焼振動が発生して比例弁２０の弁体２４に圧力振動が伝わり、コイル２３が上下に振動して誘導起電力が発生し、図４に示すようにコイル２３の両端電圧が変動する。そのため、ａ点での電位も図５に示すように変動する。コントローラ９は、この電位変動を検出することでコイル２３の両端電圧の変動を検出して、バーナ３の燃焼振動を検出する。
【００２０】
次に、本発明の特徴である燃焼振動防止制御処理について、図６のフローチャートを用いて説明する。燃焼動作の間、コントローラ９は設定温度と出湯温度との偏差に基づいて比例弁２０のコイル２３への通電量を変化させてガス量を調節し、出湯温度を設定温度に近づける出湯温制御を行なう（Ｓ１）。出湯温度の安定後、入水流量の変化や設定温度の変更等が無い間は、コントローラ９から比例弁２０への制御指令値が一定になる（Ｓ２）。ここで、比例弁２０への通電量を一定に保ちながら（Ｓ３）、コイル２３の両端電圧をチェックする（Ｓ４）。コイル２３の両端電圧が一定である場合には（Ｓ４：ＮＯ）、バーナ３は燃焼振動していないと判断して、出湯温制御を再開する（Ｓ１）。しかし、コイル２３の両端電圧が変動している場合には（Ｓ４：ＹＥＳ）、燃焼振動が発生していると判断して、ファン８の回転数を徐々に上げて（Ｓ５）燃焼用空気を増加させることで、燃焼状態の改善動作を行なう。ここで、ファン回転数が限界値に達したにもかかわらず電圧変動を検出している場合には、メイン電磁弁１０，元電磁弁１１を閉じて燃焼を停止する。改善動作により燃焼が安定して比例弁２０の両端電圧が安定すると（Ｓ６：ＹＥＳ）、そのファン回転数で所定時間燃焼を継続して（Ｓ７）、燃焼が安定していることを確認する。所定時間経過後、ファン回転数を改善運転前の初期回転数まで徐々に下げていく（Ｓ８）。ここで、燃焼振動が発生してコイル２３の両端電圧が再び変動した場合には（Ｓ９：ＮＯ）、燃焼が安定するまでファン回転数を徐々に上げていく（Ｓ５）。ファン回転数が改善運転前の初期回転数まで下がると（Ｓ１０：ＹＥＳ）、出湯温制御を再開する（Ｓ１）。
【００２１】
以上説明したように、本実施例の給湯器によれば、燃焼振動が発生した場合には、比例弁２０のコイル２３の両端電圧の変動により検出して改善運転を行なうため、燃焼振動を抑えることができる。また、燃焼振動検出のために新たにセンサ等を設ける必要が無いため、コストを低減できる。
【００２２】
尚、本実施例では、ファン回転数を上げて燃焼振動を改善したが、バーナ３へのガス供給量を減少させることで燃焼振動を改善してもよい。また、改善運転を行なう代りに燃焼動作を停止してもよい。
【００２３】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、例えば本発明は強制排気式給湯器に限らず、その他の給排気方式の給湯器においても適用できる。更に、本発明は給湯器に限らず、コイルに発生する磁力を利用してガス供給量を調節する比例弁を備えた燃焼装置であればよく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１記載の燃焼装置によれば、従来からバーナへの燃料ガスの供給量を調節するために用いられているガス比例弁を利用してバーナの燃焼振動を検出するため、新たにセンサ等を設ける必要がなく、コストが低減できる。
【００２５】
更に、本発明の請求項２記載の燃焼装置によれば、バーナの燃焼振動を検出した場合には、バーナへのガス供給量あるいは燃焼用空気量を変化させて燃焼状態を改善するため、不快な振動音の発生を減少させることができる。
【００２６】
更に、本発明の請求項３記載の燃焼装置によれば、改善されない場合にも燃焼振動による振動音を止めるため、振動音が鳴り続けるといったことを防ぐことができる。
【００２７】
更に、本発明の請求項４記載の燃焼装置によれば、バーナの燃焼振動を検出した場合にはバーナの燃焼を停止させるため、振動音を即座に停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例としての給湯器の概略構成図である。
【図２】比例弁の断面図である。
【図３】コイルへの通電量を変化させるための回路図である。
【図４】コイルの両端電圧の変動を表すグラフである。
【図５】ａ点での電位変動を表すグラフである。
【図６】燃焼振動防止制御処理を表すフローチャートである。
【符号の説明】
３…バーナ、  ８…ファン、  ９…コントローラ、  ２０…比例弁、
２１…永久磁石、  ２２…ボビン、  ２３…ムービングコイル、  ２４…弁体、
２５…スプリング。
【図１】
0003558452.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003558452.tif 000005
【図５】
0003558452.tif 000006
【図６】
0003558452.tif 000007