(57)【要約】【課題】バーナセンサの数を少なくし、バーナセンサによって火炎温度検出が困難なブロックがバーナに設けられている場合であっても、駆動燃焼の診断を適切に行なうことが可能な燃焼制御方法を提供する。【解決手段】バーナ２Ａが駆動燃焼しているときに、その火炎温度をバーナセンサ３を利用して検出することにより前記駆動燃焼を診断するステップを有している、燃焼制御方法であって、バーナ２Ａを、バーナセンサ３による火炎温度の検出が可能な第１のブロックＢ１と、バーナセンサが設けられておらず、火炎温度の検出がなされない第２のブロックＢ２とに区分し、第２のブロックＢ２のみの駆動燃焼が所定時間以上継続したときには、第１のブロックＢ１を一時的に駆動燃焼させ、かつこの第１のブロックＢ１の火炎温度を検出してその駆動燃焼を診断するステップを有している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナが駆動燃焼しているときに、その火炎温度をバーナセンサを利用して検出することにより前記駆動燃焼を診断するステップを有している、燃焼制御方法であって、
前記バーナを、前記バーナセンサによる火炎温度の検出が可能な第１のブロックと、前記バーナセンサが設けられておらず、火炎温度の検出がなされない第２のブロックとに区分し、
前記第２のブロックのみの駆動燃焼が所定時間以上継続したときには、前記第１のブロックを一時的に駆動燃焼させ、かつこの第１のブロックの火炎温度を検出してその駆動燃焼を診断するステップを有していることを特徴とする、燃焼制御方法。
【請求項２】
バーナと、
このバーナが駆動燃焼しているときの火炎温度を検出するためのバーナセンサと、
前記バーナが駆動燃焼しているときに前記バーナセンサにより検出された火炎温度に基づいて前記バーナの駆動燃焼を診断する制御手段と、
を備えている、燃焼装置であって、
前記バーナは、前記バーナセンサによる火炎温度の検出が可能な第１のブロックと、前記バーナセンサが設けられておらず、火炎温度の検出がなされない第２のブロックとに区分されており、
前記制御手段は、前記第２のブロックのみの駆動燃焼が所定時間以上継続したときには、前記第１のブロックを一時的に駆動燃焼させる制御を実行するように構成されていることを特徴とする、燃焼装置。
【請求項３】
燃焼装置と、
この燃焼装置により発生された燃焼ガスから熱回収を行なって湯水加熱を行なう熱交換器と、
を備えている、温水装置であって、
前記燃焼装置として、請求項２に記載の燃焼装置が用いられていることを特徴とする、温水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスバーナあるいはオイルバーナなどのバーナの駆動燃焼を制御するための方法、この方法を実施するのに適する燃焼装置、およびこの燃焼装置を備えた給湯装置などの温水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、バーナを備えた給湯装置などにおいては、バーナの駆動燃焼時に燃焼用空気の供給量不足などに原因して、その駆動燃焼が不適切な状態になることはできる限り回避されることが望まれる。そこで、従来においては、バーナセンサを利用して燃焼駆動時の火炎温度を検出し、この検出温度に基づいてバーナの駆動燃焼状態が良好な状態にあるか否かを診断する手段がある（たとえば、特許文献１を参照）。その一方、給湯装置などに用いられているバーナにおいては、駆動燃焼時の火力を複数段階に容易に切り替えることができるように、バーナを複数のブロックに区分して駆動燃焼させる手段がよく用いられている。したがって、このように複数のブロックに区分されているバーナにおいて、各ブロックの駆動燃焼が良好な状態にあるか否かを適切に診断する場合には、複数のバーナセンサを利用して、複数のブロックのそれぞれにおける火炎温度を検出させていたのが通例であった。
【０００３】
しかしながら、前記従来技術においては、バーナのブロック数と同数だけバーナセンサを用いる必要があるため、複数のバーナセンサの部品コストが嵩み、製造コストが高価となる。また、それら複数のバーナセンサの組み付け構造も複雑化するため、製造コストが一層高価となる。
【０００４】
なお、前記特許文献１においては、バーナの一部のブロックを、バーナセンサが設けられていないブロックとして、バーナセンサの少数化が図られた構成が記載されている。ただし、同文献１に記載された構成においては、バーナを燃焼駆動させる場合に、センサが設けられているブロックが駆動燃焼されている場合にのみ、バーナセンサが設けられていないブロックも駆動燃焼させるように制御する必要があり、バーナセンサが設けられていないブロックを単独で駆動燃焼させることは実質的に困難となっている。すなわち、同文献１において、バーナセンサが設けられていないブロックのみを駆動燃焼させたのでは、火炎温度を検出することができず、駆動燃焼が良好な状態にあるか否かの診断を行なうことができないという不具合を生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４７７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、バーナセンサの数を少なくし、バーナセンサによって火炎温度検出が困難なブロックがバーナに設けられている場合であっても、駆動燃焼の診断を適切に行なうことが可能な燃焼制御方法、この方法に適する燃焼装置、およびこれを備えた温水装置を提供することを、その課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００８】
本発明の第１の側面により提供される燃焼制御方法は、バーナが駆動燃焼しているときに、その火炎温度をバーナセンサを利用して検出することにより前記駆動燃焼を診断するステップを有している、燃焼制御方法であって、前記バーナを、前記バーナセンサによる火炎温度の検出が可能な第１のブロックと、前記バーナセンサが設けられておらず、火炎温度の検出がなされない第２のブロックとに区分し、前記第２のブロックのみの駆動燃焼が所定時間以上継続したときには、前記第１のブロックを一時的に駆動燃焼させ、かつこの第１のブロックの火炎温度を検出してその駆動燃焼を診断するステップを有していることを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、バーナセンサが設けられていない第２のブロックのみが単独で駆動燃焼された場合であっても、その駆動燃焼が所定時間継続したときには、第１のブロックが一時的に駆動燃焼されて、その診断がなされる。この診断は、厳密には、第１のブロックの駆動燃焼の診断であるものの、第１および第２のブロックは、ともに同一または略同一の雰囲気または条件下において燃料を燃焼させる部分であるため、前記診断の結果を第２のブロックの駆動燃焼の診断結果として用いることができる。したがって、第２のブロックのみが単独で駆動燃焼された場合であっても、その駆動燃焼についての診断を実質的に、かつ適切に実施することができるという効果が得られる。その一方、本発明においては、第２のブロックにはバーナセンサが設けられていないために、バーナセンサの総数を少なくし、部品コストの低減化、ひいては製造コストの低減化を図ることができる。
【００１０】
本発明の第２の側面により提供される燃焼装置は、バーナと、このバーナが駆動燃焼しているときの火炎温度を検出するためのバーナセンサと、前記バーナが駆動燃焼しているときに前記バーナセンサにより検出された火炎温度に基づいて前記バーナの駆動燃焼を診断する制御手段と、を備えている、燃焼装置であって、前記バーナは、前記バーナセンサによる火炎温度の検出が可能な第１のブロックと、前記バーナセンサが設けられておらず、火炎温度の検出がなされない第２のブロックとに区分されており、前記制御手段は、前記第２のブロックのみの駆動燃焼が所定時間以上継続したときには、前記第１のブロックを一時的に駆動燃焼させる制御を実行するように構成されていることを特徴としている。
【００１１】
このような構成によれば、バーナセンサが設けられていない第２のブロックを単独で駆動燃焼させた際には、制御手段の制御により、第１のブロックが一時的に駆動燃焼し、バーナセンサによって火炎温度の検出がなされることとなる。したがって、本発明の第１の側面により提供される燃焼制御方法が適切に実行され、前記燃焼制御方法について述べたのと同様な効果を得ることができる。
【００１２】
本発明の第３の側面により提供される温水装置は、燃焼装置と、この燃焼装置により発生された燃焼ガスから熱回収を行なって湯水加熱を行なう熱交換器と、を備えている、温水装置であって、前記燃焼装置として、本発明の第２の側面により提供される燃焼装置が用いられていることを特徴としている。
【００１３】
このような構成によれば、本発明の第１および第２の側面により提供される燃焼制御方法および燃焼装置による効果と同様な効果が得られる。
【００１４】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る燃焼装置を備えた温水装置の一例を示す概略説明図である。
【図２】図１に示す温水装置に具備された制御部の動作制御の一例を示すフローチャートである。
【図３】（ａ），（ｂ）は、本発明の他の例を示す要部概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１７】
図１および図２は、本発明が適用された燃焼装置およびこれを備えた温水装置の一実施形態を示している。本実施形態の温水装置ＷＨは、燃焼装置Ｃと、熱交換器１Ａ，１Ｂとを備えている。燃焼装置Ｃは、２つのバーナ２Ａ，２Ｂ、バーナセンサ３、ファン４、および制御部５を備えている。
【００１８】
２つのバーナ２Ａ，２Ｂは、ともにガスバーナであり、缶体６内に配されている。ただし、缶体６内は、仕切板６１によって２つの空間部６０ａ，６０ｂに仕切られており、２つのバーナ２Ａ，２Ｂは、それら２つの空間部６０ａ，６０ｂに分離して設けられている。ファン４は、缶体６の下部に設けられており、このファン４から吐出された燃焼用空気は、２つのバーナ２Ａ，２Ｂ内にその底部側から進行するとともに、多孔プレート６２の孔部を通過して空間部６０ａ，６０ｂにも進行する。
【００１９】
バーナ２Ｂおよび熱交換器１Ｂは、一般給湯用の湯水加熱を行なうためのものであり、バーナ２Ｂによって発生された燃焼ガスは、熱交換器１Ｂの１次および２次の熱交換部１０ｂ，１１ｂを順次通過して排気口６８に至る。このような過程において、前記燃焼ガスからは顕熱および潜熱が順次回収され、熱交換器１Ｂの入水口１３ｂに供給された湯水は、前記燃焼ガスによって加熱された後に出湯口１４ｂから所望の給湯先に供給される。これに対し、バーナ２Ａおよび熱交換器１Ａは、暖房用の湯水加熱を行なうためのものであり、バーナ２Ａによって発生された燃焼ガスからは熱交換器１Ａの１次および２次の熱交換部１０ａ，１１ａによって顕熱および潜熱が順次回収され、暖房装置（図示略）から入水口１３ａに供給された湯水（不凍液を含む）は、前記燃焼ガスによって加熱された後に出湯口１４ａから前記暖房装置に戻される。一般給湯用の湯水加熱手段は、暖房用の湯水加熱手段よりも加熱能力を大きくする必要があり、バーナ２Ｂは、バーナ２Ａよりも最大火力が大きい。また、熱交換器１Ｂは、熱交換器１Ａよりも伝熱面積が大きい。
【００２０】
バーナ２Ａは、複数列の燃焼管２０を備えており、第１および第２のブロックＢ１，Ｂ２に区分されている。第１のブロックＢ１は、たとえば２列の燃焼管２０を備えたブロックであり、バーナセンサ３は、この第１のブロックＢ１が駆動燃焼する際の火炎温度を検出可能に設けられている。これに対し、第２のブロックＢ２は、たとえば３列の燃焼管２０を備えたブロックであるが、この第２のブロックＢ２に対応する箇所には、バーナセンサは設けられていない。このことにより、バーナセンサの部品点数の削減が図られている。燃料ガス供給路２９は、バルブＶ１，Ｖ２の開閉動作によって、燃料ガスを第１および第２のブロックＢ１，Ｂ２の双方または一方に対して適宜切り換え供給できるように設けられている。したがって、バーナ２Ａにおいては、第１のブロックＢ１のみが駆動燃焼した状態と、第２のブロックＢ２のみが駆動燃焼した状態と、第１および第２のブロックＢ１，Ｂ２が同時に駆動燃焼した状態とに切り換え自在であり、このことにより３段階の火力調整が可能である。
【００２１】
バーナ２Ｂについては、火力の一時的な増加を防止するという後述の理由から、本発明の燃焼制御方法は適用されておらず、バーナ２Ａについてのみ本発明の燃焼制御方法が適用されている。したがって、バーナ２Ｂは従来既知のものと同様な構成である。すなわち、図面では省略しているが、このバーナ２Ｂは、たとえば個々に駆動燃焼が可能な複数のブロックに区分され、かつこれら複数のブロックのそれぞれに対応してバーナセンサ（図示略）が個々に設けられた構成とされている。
【００２２】
制御部５は、本発明でいう制御手段の一例に相当し、たとえばマイクロコンピュータを用いて構成され、温水装置ＷＨの各部の動作制御を実行する。この動作制御には、バーナ２Ａの第２のブロックＢ２にバーナセンサが設けられていないことに対処するための制御が含まれるが、その詳細については後述する。
【００２３】
次に、前記した燃焼装置Ｃを備えた温水装置ＷＨにおいて、本発明に係る燃焼制御方法が実施される場合の一例を説明する。併せて、制御部５の動作処理手順の一例について、図２に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
【００２４】
まず、バーナ２Ａが駆動燃焼する場合、既述したように、第１のブロックＢ１のみが駆動燃焼する状態と、第２のブロックＢ２のみが駆動燃焼する状態と、第１および第２のブロックＢ１，Ｂ２の双方が駆動燃焼する状態とがある。これらのうち、第２のブロックＢ２のみが駆動燃焼する状態となった場合には、バーナセンサ３によって火炎温度を検出することができない。このため、制御部５は、第２のブロックＢ２のみが駆動燃焼する状態が予め設定された時間Ｔ１だけ継続したときには（Ｓ１：ＹＥＳ，Ｓ２：ＹＥＳ）、その時点で第１のブロックＢ１を強制的に駆動燃焼させる（Ｓ３）。
【００２５】
次いで、前記した第１のブロックＢ１の駆動燃焼を開始させた時期から予め設定された時間Ｔ２が経過すると（Ｓ４：ＹＥＳ）、制御部５は、その時点でバーナセンサ３を利用して第１のブロックＢ１の火炎温度を検出し、この検出温度に基づいてその駆動燃焼の診断を行なう（Ｓ５）。第１のブロックＢ１の駆動燃焼直後に火炎温度を検出したのでは、その駆動燃焼が未だ不安定な状態であって正確な火炎温度を検出できない虞があるが、前記したように、適当な時間Ｔ２が経過した後であれば、第１のブロックＢ１の駆動燃焼を安定させて、前記した虞を解消することが可能である。前記診断においては、たとえばバーナ２Ａに対する燃焼用空気の供給量が適正な範囲であるか否か、および燃焼用空気の供給量が適正でない場合には、その供給量が過多の状態にあるのか、あるいは不足した状態にあるのかが判断される。たとえば、熱交換器１Ａの複数のフィンどうしの隙間が閉塞気味となった場合には、燃焼用空気の供給量が不足しがちとなる。制御部５は、前記した診断を終えると、第１のブロックＢ１の駆動燃焼を直ちに停止させるとともに（Ｓ６）、前記診断の結果を反映した制御を実行する（Ｓ７）。この制御は、たとえば燃焼用空気の供給量が過多であった場合にはファン４の回転数を低下させ、またこれとは反対に、燃焼用空気の供給量が不足であった場合にはファン４の回転数を高めるといった制御である。その後、第２のブロックＢ２の駆動燃焼が停止した場合には、前記した一連の制御は終了するが（Ｓ８：ＹＥＳ）、そうでない場合には、前記した一連の制御が繰り返し実行される（Ｓ８：ＮＯ，Ｓ１）。
【００２６】
前記した一連の制御によれば、第２のブロックＢ２のみが駆動燃焼している際に、その火炎温度を直接検出することはできないものの、第１のブロックＢ１を一時的に駆動燃焼させることにより、火炎温度の検出が適切に行なわれ、その駆動燃焼の診断がなされる。この診断は、厳密には、第１のブロックＢ１の駆動燃焼についての診断であるものの、この第１のブロックＢ１と第２のブロックＢ２とは、燃焼用空気の供給量などの燃焼条件が殆ど同一であるため、第１のブロックＢ１の診断結果を、第２のブロックＢ２の診断結果と同等とし、信頼性の高い診断結果として利用することが可能である。この温水装置ＷＨにおいては、第２のブロックＢ２のみを単独で駆動燃焼させている場合であっても、所定の時間Ｔ１の間隔で燃焼駆動の診断が間欠的に行なわれて燃焼用空気の供給量の制御などを実行することが可能であり、第２のブロックＢ２の駆動燃焼がエアリッチあるいはガスリッチの雰囲気でなされるといったことを適切に抑制することが可能である。一方、第２のブロックＢ２に対応するバーナセンサは設けられていないために、バーナセンサの部品点数を少なくし、製造コストを低減することができる。
【００２７】
なお、第２のブロックＢ２のみが駆動燃焼している際には、既述したように、第１のブロックＢ１が所定の時間Ｔ１ごとに一時的に駆動燃焼するために、その際にバーナ２Ａの火力が一時的に高まる現象を生じる。これに対し、バーナ２Ａは、暖房用の湯水加熱を行なうためのものであるため、バーナ２Ａの火力が一時的に高まる現象は許容される。すなわち、本実施形態とは異なり、たとえば一般給湯用のバーナ２Ｂの火力が一時的に増大することは余り好ましいものではない。なぜなら、一般給湯用の湯水は、たとえばシャワーなどに利用される場合があり、安定した温度での湯水供給が強く要求されるからである。これに対し、暖房用の湯水加熱であれば、一般給湯用の湯水加熱の場合と比較すると、湯水加熱温度が一時的に上昇したしても、暖房機能などに大きな悪影響は生じないようにすることが可能であるため、許容される。ただし、本実施形態とは異なり、バーナの火力が一時的に高まることが許容されるのであれば、一般給湯用のバーナの駆動制御に本発明の制御方法を適用してもかまわないことは勿論である。
【００２８】
前記実施形態においては、第２のブロックＢ２のみの駆動燃焼が所定の時間Ｔ１だけ継続して第１のブロックＢ１を一時的に駆動燃焼させる際に、第１および第２のブロックＢ１，Ｂ２の双方が駆動燃焼されているが、本発明は、これとは異なる構成とすることが可能である。すなわち、第１のブロックＢ１を一時的に駆動燃焼させる際に、第２のブロックＢ２の駆動燃焼を一時的に停止させ、前記第１のブロックＢ１の一時的な駆動燃焼が終了するのに伴って第２のブロックＢ２の駆動燃焼を再開させるようにしてもかまわない。このような構成によれば、第１および第２のブロックＢ１，Ｂ２がともに駆動燃焼する時間を無くし、または殆ど無くすことができ、バーナ２Ａの火力が高まる現象を抑制する効果が得られる。
【００２９】
図３は、本発明が適用されるバーナの他の例を示している。同図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付している。
【００３０】
図３（ａ）に示す構成においては、バーナ２Ｃが、３つのブロックＢａ〜Ｂｃに区分されており、これら３つのブロックＢａ〜Ｂｃは、バルブＶ１〜Ｖ３の開閉制御によって個別に燃料ガスを供給して駆動燃焼させることが可能である。３つのブロックＢａ〜Ｂｃのうち、１つのブロックＢａは、本発明でいう第１のブロックＢ１に相当し、他の２つのブロックＢｂ，Ｂｃは、本発明でいう第２のブロックＢ２に相当する。このバーナ２Ｃでは、ブロックＢａの駆動燃焼が停止されている状態において、ブロックＢｂ，Ｂｃの双方が同時に駆動燃焼する状態と、それらの一方のみが駆動燃焼する状態とがあるが、いずれの場合においても、本発明に係る燃焼制御方法を適用し、ブロックＢａ（第１のブロックＢ１）を一時的に駆動燃焼させて火炎温度を検出し、その診断を実行させることができる。本実施形態から理解されるように、本発明においては、バーナが２つのブロックのみならず、３つのブロック、あるいはそれ以上の多数のブロックに区分されている場合であっても、それら複数のブロックを本発明でいう第１のブロックと第２のブロックとに区分し、本発明を適用することが可能である。
【００３１】
図３（ｂ）に示す構成においては、バーナ２Ｃの３つのブロックＢａ〜Ｂｃのうち、２つのブロックＢａ，Ｂｃが、本発明でいう第１のブロックＢ１に相当し、他の１つのブロックＢｂが本発明でいう第２のブロックＢ２に相当している。このような構成においては、ブロックＢｂのみが所定時間以上単独で駆動燃焼したときには、２つのブロックＢａ，Ｂｃのいずれか一方を駆動燃焼させて火炎温度を検出し、駆動燃焼の診断を行なえばよく、２つのブロックＢａ，Ｂｃの双方を駆動燃焼させる必要はない。
【００３２】
本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る燃焼制御方法の各ステップの具体的な構成は、種々に変更自在である。また、本発明に係る燃焼装置および温水装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【００３３】
本発明では、バーナの駆動燃焼時に火炎温度に基づいて駆動燃焼の診断を行なうが、この診断の具体的な手法やその内容は問わない。また、診断の結果に対応して燃焼用空気供給用のファンを制御することも必須ではなく、たとえば診断の結果を所定のディスプレイなどに表示させるだけの構成とされていてもよい。バーナとしては、ガスバーナに代えて、たとえばオイルバーナなどを用いることができ、その具体的な種類も問わない。本発明に係る燃焼装置は、給湯装置などの温水装置の構成要素として用いられるだけではなく、それ以外の種々の用途に用いられる燃焼装置として構成することができる。
【図１】
2011047597.tif 000003
【図２】
2011047597.tif 000004
【図３】
2011047597.tif 000005