(57)【要約】【課題】燃焼用ファンを回転駆動するファンモータの経年劣化による故障を防止することが可能な燃焼装置および給湯装置を提供する。【解決手段】ファン出力制御部２３５は電源部２００から電力の供給を受けて、燃焼用ファンを回転駆動するファンモータ１６０に与える駆動電圧を生成する。マイコン３００およびファン出力駆動部２３０は、ファンモータ１６０の実回転数が目標回転数となるようにファン出力制御部２３５を制御する。ファン出力駆動部２３０は、駆動電圧が目標回転数に応じた電圧指令値となるようにＰＷＭ信号のパルス幅を制御する。マイコン３００は、駆動電圧の検出値が電圧指令値よりも低い閾値に満たないときに、ファンモータ１６０の異常を診断する。マイコン３００は、駆動電流の検出値が第１の基準値を超える場合には、ファンモータ１６０の経年劣化と診断して目標回転数の上限値を制限する。【選択図】図２
2015159630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼装置であって、
燃焼部と、
前記燃焼部へ燃焼用の空気を供給するための燃焼用ファンと、
前記燃焼装置で用いられる電源を生成する電源部と、
前記電源部から電力の供給を受けて、前記燃焼用ファンを回転駆動するファンモータに与える駆動電圧を生成するファン出力制御部と、
前記ファンモータの回転数を検出する回転数検出部と、
前記回転数検出部による検出値が目標回転数となるように、前記ファン出力制御部を制御するための制御手段と、
前記駆動電圧を検出する電圧検出部と、
前記ファンモータを流れる駆動電流を検出する電流検出部とを備え、
前記制御手段は、
前記駆動電圧が前記目標回転数に応じた電圧指令値となるように前記ファン出力制御部を制御するためのフィードバック制御手段と、
前記駆動電圧の検出値が、前記電圧指令値よりも低い閾値に満たないときに、前記ファンモータの異常を診断するための異常診断手段とを含み、
前記異常診断手段は、前記駆動電流の検出値が第１の基準値を超える場合には、前記目標回転数の上限値を制限する、燃焼装置。
【請求項２】
前記異常診断手段は、前記駆動電流の検出値が前記第１の基準値を超える場合には、前記目標回転数の上限値を制限するとともに、前記燃焼部における号数の上限値を制限する、請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記異常診断手段は、前記駆動電流の検出値が前記第１の基準値を超える場合に、前記ファンモータの劣化と診断し、
前記燃焼装置は、前記異常診断手段の診断結果を報知するための報知部をさらに備える、請求項１または請求項２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記異常診断手段は、前記駆動電流の検出値が前記第１の基準値よりも低い第２の基準値を下回る場合には、同一号数に対する前記目標回転数を増加させる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃焼装置。
【請求項５】
前記異常診断手段は、前記駆動電流の検出値が前記第２の基準値を下回る場合には、前記燃焼用ファンの通気路の異常と診断する、請求項４に記載の燃焼装置。
【請求項６】
前記制御手段は、
前記燃焼部での目標号数に応じて前記目標回転数を設定するための制御部と、
前記制御部と通信可能に接続され、前記制御部から送信される前記目標回転数に従って前記ファン出力制御部を制御するデジタル制御回路とを含み、
前記デジタル制御回路は、前記フィードバック制御手段を実行するとともに、前記回転数検出部、前記電圧検出部および前記電流検出部による検出値をデジタル信号に変換して前記制御部へ送信し、
前記制御部は、前記デジタル制御回路から送信される前記デジタル信号に基づいて、前記異常診断手段を実行する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の燃焼装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に従う燃焼装置と、
前記燃焼装置によって発生した熱量によって通流する湯水の温度を上昇させるための熱変換器とを備える、給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃焼装置および給湯装置に関し、より特定的には、燃焼部の運転に伴ない動作する燃焼用ファンを備えた燃焼装置および給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料燃焼によって熱量を発生する燃焼装置においては、燃焼運転に伴ない燃焼用ファンを動作させることによって、燃焼バーナに燃焼用の空気を供給している。
【０００３】
特許第２８７３９９５号公報（特許文献１）、特許第３７１６８２７号公報（特許文献２）および特許第４１０６１４８号公報（特許文献３）には、燃焼用ファンを回転駆動するファンモータの回転数の検出値が、燃焼量に応じて決定された最適回転数に一致するように、ファンモータをフィードバック制御することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２８７３９９５号公報
【特許文献２】特許第３７１６８２７号公報
【特許文献３】特許第４１０６１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、燃焼用ファンを回転駆動させるファンモータは、長期の使用により、電気的部分および機械的部分の劣化が進行する。たとえば、ファンモータの軸受の摩耗や軸受に封入されるグリースの枯渇などのような機械的劣化が進行すると、ファンモータの負荷が大きくなるため、ファンモータの始動時および動作時におけるトルクが増加する。すなわち、劣化が進行するに従って、新品に比べて、同一の目標回転数に対してファンモータが出力するトルクが大きくなる。そして、このトルクの増加に比例してファンモータを流れる電流も増えてしまうため、ファンモータからの発熱量が増大して燃焼用ファンの故障を引き起こす虞がある。
【０００６】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、燃焼用ファンを回転駆動するファンモータの経年劣化による故障を防止することが可能な燃焼装置および給湯装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による燃焼装置は、燃焼部と、燃焼部へ燃焼用の空気を供給するための燃焼用ファンと、燃焼装置で用いられる電源を生成する電源部と、電源部から電力の供給を受けて、燃焼用ファンを回転駆動するファンモータに与える駆動電圧を生成するファン出力制御部と、ファンモータの回転数を検出する回転数検出部と、回転数検出部による検出値が目標回転数となるように、ファン出力制御部を制御するための制御手段と、駆動電圧を検出する電圧検出部と、ファンモータを流れる駆動電流を検出する電流検出部とを備える。制御手段は、駆動電圧が目標回転数に応じた電圧指令値となるようにファン出力制御部を制御するためのフィードバック制御手段と、駆動電圧の検出値が、電圧指令値よりも低い閾値に満たないときに、ファンモータの異常を診断するための異常診断手段とを含む。異常診断手段は、駆動電流の検出値が第１の基準値を超える場合には、目標回転数の上限値を制限する。
【０００８】
上記燃焼装置によれば、回転数制御の実行中におけるファンモータの駆動電圧および駆動電流に基づいて、ファンモータの経年劣化を検出することができる。そして、ファンモータの経年劣化が検出された後は、ファンモータの目標回転数の上限値を制限することにより、ファンモータの発熱量の増加を抑制してファンモータが故障に至るのを未然に防止することができる。
【０００９】
好ましくは、異常診断手段は、駆動電流の検出値が第１の基準値を超える場合には、目標回転数の上限値を制限するとともに、燃焼部における号数の上限値を制限する。
【００１０】
このようにすれば、ファンモータの経年劣化が検出された後は、ファンモータの目標回転数の上限値を制限するとともに、燃焼バーナの号数の上限値を制限することにより、燃焼バーナの正常な燃焼を継続させることができるため、燃焼装置の使用性への影響を少なくすることができる。
【００１１】
好ましくは、異常診断手段は、駆動電流の検出値が第１の基準値を超える場合に、ファンモータの劣化と診断する。燃焼装置は、異常診断手段の診断結果を報知するための報知部をさらに備える。
【００１２】
このようにすれば、ファンモータの経年劣化をユーザに報知することにより、ユーザにファンモータの交換を促すことができる。
【００１３】
好ましくは、異常診断手段は、駆動電流の検出値が第１の基準値よりも低い第２の基準値を下回る場合には、同一号数に対する目標回転数を増加させる。
【００１４】
このようにすれば、燃焼用ファンの通気路の閉塞が生じている場合であっても、ファンモータを目標号数に対応する空気量を発生するのに必要な回転数で動作させることができるようになる。
【００１５】
好ましくは、異常診断手段は、駆動電流の検出値が第２の基準値を下回る場合には、燃焼用ファンの通気路の異常と診断する。
【００１６】
このようにすれば、燃焼用ファンの通気路の異常をユーザに報知することができる。
好ましくは、制御手段は、燃焼部での目標号数に応じて目標回転数を設定するための制御部と、制御部と通信可能に接続され、制御部から送信される目標回転数に従ってファン出力制御部を制御するデジタル制御回路とを含む。デジタル制御回路は、フィードバック制御手段を実行するとともに、回転数検出部、電圧検出部および電流検出部による検出値をデジタル信号に変換して制御部へ送信する。制御部は、デジタル制御回路から送信されるデジタル信号に基づいて、異常診断手段を実行する。
【００１７】
このようにすれば、ファンモータの回転数制御および異常診断処理に用いる各種信号を、デジタル制御回路と制御部との間の通信によってやり取りすることができるため、複数のファンモータが搭載された燃焼装置においても、各種信号を送受信するための通信線が増えるのを防止することができる。また、回転数検出部、電圧検出部および電流検出部による検出値の各々は、デジタル制御回路によってデジタル値に変換されてファンモータの回転数制御および異常診断処理に用いられるため、各検出値に含まれる部品ばらつきや経年劣化および温度変化による変動成分を減らすことができる。これにより、ファンモータの回転数制御および異常診断処理を安定して行なうことができる。
【００１８】
本発明による給湯装置は、上記のいずれかの燃焼装置と、燃焼装置によって発生した熱量によって通流する湯水の温度を上昇させるための熱変換器とを備える。
【００１９】
上記給湯装置によれば、回転数制御の実行中におけるファンモータの駆動電圧および駆動電流に基づいて、ファンモータの経年劣化を検出することができる。そして、ファンモータの経年劣化が検出された後は、ファンモータの目標回転数の上限値を制限することにより、ファンモータの発熱量の増加を抑制してファンモータが故障に至るのを未然に防止することができる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、燃焼用ファンを備えた燃焼装置および給湯装置において、燃焼用ファンを回転駆動するファンモータの経年劣化による故障を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１に従う燃焼装置を含む給湯装置の概略構成図である。
【図２】図１に示したコントローラの構成例を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１に従う燃焼装置におけるファンモータの回転数制御を説明するためのフローチャートである。
【図４】図３のステップＳ７０のファンモータの異常診断処理を詳細に示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態２に従う燃焼装置におけるコントローラの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当する部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２３】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に従う燃焼装置を含む給湯装置１００の概略構成図である。
【００２４】
図１を参照して、給湯装置１００の筺体１１０内には、燃焼バーナ１１５（燃焼部）と、熱交換器１２０と、燃焼用ファン１２５と、コントローラ１３０と、防雨板１３５と、図示されない多数の配管およびセンサとが格納されている。筺体１１０の一面（たとえば前面）には、前板１４０が設けられ、前板１４０には、吸気口（「給気口」とも称する。）１４５と、排気口１５０とが設けられている。
【００２５】
燃焼バーナ１１５は、図示されないガス配管から供給されるガスと、燃焼用ファン１２５から供給される空気との混合気を燃焼する。燃焼バーナ１１５でのガス燃焼により発生された熱量は、熱交換器１２０に与えられ、熱交換器１２０において給湯配管内の湯水の温度上昇に用いられる。
【００２６】
燃焼用ファン１２５は、ファンモータ（図示せず）によって回転駆動され、燃焼バーナ１１５へ燃焼用の空気を供給するためのものである。燃焼用ファン１２５は、コントローラ１３０からの指令に基づいて作動し、吸気口１４５から取り込まれる空気を燃焼バーナ１１５に向けて供給する。
【００２７】
コントローラ１３０は、電源部および制御部（いずれも図示せず）を含み、制御部に記載された制御プログラムに従って給湯装置１００の各種制御を実行する。制御プログラムには、燃焼バーナ１１５や燃焼用ファン１２５等の運転に関する各種プログラムが含まれており、これらのプログラムに基づいて燃焼バーナ１１５や燃焼用ファン１２５等の制御が実行される。
【００２８】
吸気口１４５は、燃焼用ファン１２５の作動時に筺体１１０内に外気を取り込むために設けられる。燃焼用ファン１２５の作動に伴ない吸気口１４５から取り込まれた空気は、燃焼用ファン１２５によって燃焼バーナ１１５に供給される。この吸気口１４５から燃焼用ファン１２５への吸気経路にはコントローラ１３０が配設される。一例として、図１に示されるように、コントローラ１３０は、防雨板１３５を介して吸気口１４５の近傍に配設される。そして、燃焼用ファン１２５の作動に伴ない吸気口１４５から吸入される空気は、まずコントローラ１３０を冷却し、その後、燃焼用ファン１２５へ供給される。詳細には、吸気口１４５から筺体１１０内へ導入された空気の大部分は、防雨板１３５の周辺を通って燃焼用ファン１２５に導入される。また、筺体１１０内へ導入された空気の一部は、防雨板１３５の図示しない開口部を通ってコントローラ１３０側へ導入され、その後、燃焼用ファン１２５へ導入される。
【００２９】
排気口１５０は、燃焼用ファン１２５の作動時に筺体１１０外へ空気（または、燃焼運転による排ガス）を排出するために設けられる。排気口１５０が設けられることにより、燃焼用ファン１２５の作動時に図中の矢印で示されるような空気流が形成される。
【００３０】
この実施の形態１では、燃焼バーナ１１５へ燃焼用の空気を供給するための燃焼用ファン１２５が設けられる。燃焼バーナ１１５の運転とともに燃焼用ファン１２５が作動し、吸気口１４５から外気が筺体１１０内に取り込まれる。燃焼用ファン１２５の吸気経路には、コントローラ１３０が配置されており、燃焼用ファン１２５の作動に伴ない吸気口１４５から取り込まれる外気によってコントローラ１３０が冷却される。
【００３１】
コントローラ１３０には、図示されない外部の電源（たとえば系統交流電源であり、以下「外部電源」とも称する。）から電力が供給され、コントローラ１３０の電源部によって、給湯装置１００で用いられる電源（たとえば１５Ｖ電源）が生成される。電源部により生成される電力が、必要に応じて電圧変換されて、制御部や、燃焼用ファン１２５、燃焼バーナ１１５、各種電磁弁、各種センサ、リモコン等の各機器へ供給される。
【００３２】
図２は、図１に示したコントローラ１３０の構成例を示すブロック図である。なお、この図２では、燃焼用ファン１２５の制御に関する部分について示されており、燃焼バーナ１１５や各種制御弁等のその他の制御に関する部分については省略されている。
【００３３】
図２を参照して、コントローラ１３０は、電源部２００と、三端子レギュレータ２２５と、マイクロコンピュータ（以下、マイコンとも称する。）３００と、リモコン３２０とを含む。また、コントローラ１３０は、ファン出力駆動部２３０と、ファン出力制御部２３５と、ファン電圧検出部２４５と、ファン電流検出部２５０と、１２Ｖ出力回路２６０と、絶縁部２６５，２７０，２７５，２８０とをさらに含む。
【００３４】
電源部２００は、装置外部の電源（外部電源）から交流電力を受けて、給湯装置１００で用いられる電源を生成する。この実施の形態では、電源部２００は、直流１５Ｖの電圧を生成するものとするが、電源部２００が生成する電圧はこれに限定されるものではない。一例として、電源部２００は、フライバック方式のスイッチングトランスによって構成され、整流・平滑回路２０５と、１５Ｖ出力部２１０とを含む。
【００３５】
整流・平滑回路２０５は、外部電源から受ける交流電力を整流するとともに、整流された直流電力に含まれる変動成分を平滑化する。整流・平滑回路２０５は、たとえば、外部電源から受ける交流電力を整流する整流ブリッジ回路と、整流された直流電力に含まれる変動成分を平滑化する平滑コンデンサとによって構成される。
【００３６】
１５Ｖ出力部２１０は、整流・平滑回路２０５から受ける電力を１５Ｖの直流電力に変換して出力する。１５Ｖ出力部２１０は、たとえば、整流・平滑回路２０５から受ける電力を所定の周波数の交流に変換するトランス部と、トランス部から出力される交流電力を整流する整流部と、整流部によって整流される直流電力に含まれる変動成分を平滑化する平滑コンデンサとによって構成される。
【００３７】
トランス部は、たとえば、絶縁機能を有する高周波トランスと、高周波トランスの一次コイルに接続されてオン・オフ制御されるスイッチング素子とによって構成される。なお、図２に示される「一次側」とは上記高周波トランスの一次コイル側を表わし、「二次側」とは上記高周波コイルの二次コイル側を表わしている。整流部は、たとえばダイオードによって構成される。
【００３８】
三端子レギュレータ２２５は、電源部２００から１５Ｖの直流電力を受け、マイコン用Ｖｃｃに電圧変換してマイコン３００へ供給する。１２Ｖ出力回路２６０は、電源部２００から出力される１５Ｖ直流出力を、燃焼用ファン１２５用に１２Ｖに降圧して燃焼用ファン１２５へ供給する。
【００３９】
ファン出力制御部２３５は、ファン出力駆動部２３０から受けるＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）信号に基づいて、燃焼用ファン１２５のファンモータ（ＦＭ）１６０を駆動するための駆動電圧ＶＳＦＡを生成し、その生成した駆動電圧ＶＳＦＡをファンモータ１６０へ出力する。ファンモータ１６０は、直流モータである。ファンモータ１６０の回転数は、ファン出力制御部２３５からファンモータ１６０に供給される駆動電圧ＶＳＦＡによって制御される。燃焼用ファン１２５から燃焼バーナ１１５に供給される空気量は、ファンモータ１６０の回転数に応じて変化する。なお、ＰＷＭ信号のパルス幅を変化させることによって駆動電圧ＶＳＦＡを制御することができる。駆動電圧ＶＳＦＡを制御することによってファンモータ１６０の回転数を制御することができる。
【００４０】
ファン電圧検出部２４５は、ファンモータ１６０の駆動電圧ＶＳＦＡを検出し、その検出値を絶縁部２６５へ出力する。絶縁部２６５は、ファン電圧検出部２４５の検出値を示すファン電圧監視信号を生成してマイコン３００へ出力する。ファン電流検出部２５０は、ファンモータ１６０に流れる電流（駆動電流）を検出し、その検出値を絶縁部２７０へ出力する。絶縁部２７０は、ファン電流検出部２５０の検出値を示すファン電流監視信号を生成してマイコン３００へ出力する。絶縁部２６５，２７０の各々は、たとえばフォトカプラによって構成される。絶縁部２６５，２７０は、ファン電圧検出部２４５およびファン電流検出部２５０の検出値を電気的に絶縁しながらマイコン３００に伝達する。
【００４１】
マイコン３００は、給湯装置１００の構成機器の動作を制御する。マイコン３００は、燃焼バーナ１１５の燃焼の開始／停止および燃焼バーナ１１５への燃料ガス供給量を制御する。また、マイコン３００は、燃焼用ファン１２５の作動／停止を制御するとともに、燃焼用ファン１２５の作動時にはファンモータ１６０の目標回転数を決定する。
【００４２】
ファンモータ１６０の目標回転数は、燃焼バーナ１１５の目標発熱量に応じて決定される。給湯装置１００では、一般的に目標号数として算出される。なお、目標号数は、給湯装置１００の設定温度、入水温度および流量に基づいて算出される。目標回転数は、目標号数に応じたガス量が燃焼バーナ１１５に供給されたときに、当該ガス量との空燃比が所定値（たとえば、理論空燃比）となる空気量を燃焼用ファン１２５が供給するときの回転数に相当する。マイコン３００には、たとえば、目標号数に対応する空気量を発生するのに必要な回転数を決定するためのテーブルが予め作成されている。したがって、マイコン３００は、当該テーブルの参照によって、目標号数に対応する回転数を読み出すことにより、目標回転数を決定することができる。
【００４３】
マイコン３００は、ファンモータ１６０の目標回転数を示す目標回転数入力信号を生成し、その生成した目標回転数入力信号を、絶縁部２７５を経由してファン出力駆動部２３０へ送信する。マイコン３００は、ファンモータ１６０から絶縁部２８０を経由してファンモータ１６０の実際の回転数（以下、実回転数とも称する。）を受ける。なお、ファンモータ１６０の実回転数は、図示されない回転数センサによって検出される。回転数センサは、たとえば、燃焼用ファン１２５またはファンモータ１６０の回転体に取り付けられた電磁ピックアップ式のセンサによって構成される。ファン回転数監視信号は、ファンモータ１６０の実回転数を示す信号である。絶縁部２７５，２８０の各々は、上記の絶縁部２６５，２７０と同様の構成を有する。
【００４４】
ファン出力駆動部２３０は、マイコン３００から受ける目標回転数入力信号に基づいてＰＷＭ信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号をファン出力制御部２３５へ出力する。具体的には、ファン出力駆動部２３０は、目標回転数入力信号に示される目標回転数に基づいて、駆動電圧ＶＳＦＡの目標値である電圧指令値を生成する。そして、マイコン３００は、目標回転数と実回転数との偏差に応じて目標回転数入力信号を制御する。
【００４５】
このようにして、マイコン３００およびファン出力駆動部２３０は、ファンモータ１６０の実回転数が目標回転数に一致するように、駆動電圧ＶＳＦＡを増減させるフィードバック制御を実行する。実施の形態１に従う燃焼装置において、マイコン３００およびファン出力駆動部２３０は、ファン出力制御部２３５を制御するための「制御手段」を構成する。ファンモータ１６０の回転数制御において、目標回転数の変化に対応して電圧指令値が変化すると、電圧指令値の変化に追従するように、ファンモータ１６０の駆動電圧ＶＳＦＡが変化する。すなわち、目標回転数の変化（＝電圧指令値の変化）に対して一定の遅れを持って駆動電圧ＶＳＦＡが変化する。
【００４６】
しかしながら、吸気フィルタの目詰まり等によって燃焼用ファン１２５の通気路の閉塞が生じた場合、上記のファンモータ１６０の回転数制御の応答性が低下する。これは、ファンモータ１６０の負荷が小さくなるため、通気路の閉塞がない場合に比べて、ファンモータ１６０の仕事率が小さくなり、駆動電圧ＶＳＦＡおよび駆動電流も小さくなるためである。これにより、ファンモータ１６０の回転数制御においては、目標回転数に基づいて設定された電圧指令値に駆動電圧ＶＳＦＡが満たない状態が生じる。
【００４７】
このような回転数制御の応答性の低下は、ファンモータ１６０の経年劣化が進行することによっても起こり得る。ファンモータ１６０は、長期の使用により、電気的部分および機械的部分の劣化が進行する。機械的部分の劣化としては、たとえば、ファンモータ１６０の軸受の摩耗や軸受に封入されるグリースの枯渇などがある。このような機械的劣化が進行すると、ファンモータ１６０の負荷が大きくなるため、ファンモータ１６０の始動時および動作時におけるトルクが増加する。したがって、目標回転数が同じであっても、劣化が進行するに従って、新品に比べて、発生するトルクが大きくなる。このトルクの増加に比例してファンモータ１６０の駆動電流も増大するため、供給電力が一定の下では、駆動電圧ＶＳＦＡが低下する。この結果、ファンモータ１６０の回転数制御において、電圧指令値に駆動電圧ＶＳＦＡが満たない状態が生じる。
【００４８】
なお、ファンモータ１６０の経年劣化の進行によってファンモータ１６０の駆動電流が増えることにより、ファンモータ１６０からの発熱量が増大するため、燃焼用ファン１２５の故障を引き起こす原因となり得る。したがって、燃焼用ファン１２５の故障を防止するためには、ファンモータ１６０の経年劣化を検出する必要がある。
【００４９】
マイコン３００は、ファンモータ１６０の回転数制御の実行中、ファン電圧監視信号、ファン電流監視信号およびファン回転数監視信号を受けてファンモータ１６０の状態を監視する。マイコン３００は、ファン電圧監視信号で示される駆動電圧ＶＳＦＡに基づいて、ファンモータ１６０の回転数制御の応答性が低下しているかどうかを判定する。そして、回転数制御の応答性が低下していると判定されたときには、マイコン３００は、ファンモータ１６０の異常診断を実行することにより、ファンモータ１６０の経年劣化を検出する。
【００５０】
図３は、この発明の実施の形態１に従う燃焼装置におけるファンモータ１６０の回転数制御を説明するためのフローチャートである。図３のフローチャート中の各ステップについては、予め記憶されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期もしくは所定の条件が成立したことに応答して実行されることによって実現される。
【００５１】
図３を参照して、マイコン３００は、一連の回転数制御を実行するためのステップＳ１０〜Ｓ３０の処理を実行する。まず、ステップＳ１０では、マイコン３００は、燃焼バーナ１１５の目標号数に応じて目標回転数を決定する。たとえば、マイコン３００は、予め作成された、目標号数に対応させて目標回転数を決定するためのテーブルを参照することにより、目標回転数を決定する。マイコン３００は、決定した目標回転数を示す目標回転数入力信号を生成してファン出力駆動部２３０へ送信する。
【００５２】
ステップＳ２０では、ファン出力駆動部２３０は、マイコン３００から受ける目標回転数入力信号に基づいてＰＷＭ信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号をファン出力制御部２３５へ出力する。ファン出力制御部２３５は、ファン出力駆動部２３０から受けるＰＷＭ信号に基づいて駆動電圧ＶＳＦＡを生成し、その生成した駆動電圧ＶＳＦＡをファンモータ１６０へ出力する。ファンモータ１６０は、駆動電圧ＶＳＦＡを受けて燃焼用ファン１２５を回転駆動する。
【００５３】
マイコン３００およびファン出力駆動部２３０は、ステップＳ３０により、ファンモータ１６０の実回転数が目標回転数に一致するように、駆動電圧ＶＳＦＡを増減させるフィードバック制御を実行する。マイコン３００およびファン出力駆動部２３０は、目標回転数の変化に追従するように、ファンモータ１６０の回転数を制御する。
【００５４】
ステップＳ４０では、マイコン３００は、ステップＳ３０によるファンモータ１６０の回転数制御の実行中、ファン電圧検出部２４５から受けるファン電圧監視信号に基づいて、ファンモータ１６０の駆動電圧ＶＳＦＡを確認する。
【００５５】
マイコン３００は、ステップＳ５０により、駆動電圧ＶＳＦＡに基づいて、ファンモータ１６０の回転数制御の応答性が低下しているかどうかを判定する。具体的には、マイコン３００は、駆動電圧ＶＳＦＡと、電圧指令値よりも低い閾値とを比較する。このステップＳ５０における閾値は、目標回転数に応じて生成された電圧指令値よりも低い電圧値であって、たとえば、電圧指令値に所定の比率ｋ（０＜ｋ＜１）を乗じた値、すなわち電圧指令値に応じて設定される可変値である。あるいは、閾値は、目標回転数の設定範囲の下限値に対応する電圧指令値よりも低い所定の電圧値（固定値）であってもよい。
【００５６】
マイコン３００は、駆動電圧ＶＳＦＡが閾値以上であるとき（ステップＳ５０のＮＯ判定時）、ステップＳ８０により、回転数制御の応答性が低下しておらず、ファンモータ１６０が正常であると判定する。
【００５７】
これに対して、駆動電圧ＶＳＦＡが閾値よりも低いとき（ステップＳ５０のＹＥＳ判定時）、マイコン３００は、ステップＳ６０により、回転数制御の応答性が低下しており、ファンモータ１６０に何らかの異常が生じていると判定する。ファンモータ１６０の異常と判定されると、マイコン３００は、ステップＳ７０に進み、ファンモータ１６０の異常を診断するための処理を実行する。
【００５８】
図４は、図３のステップＳ７０のファンモータ１６０の異常診断処理を詳細に示すフローチャートである。
【００５９】
図４を参照して、マイコン３００は、ステップＳ７１０により、ステップＳ３０によるファンモータ１６０の回転数制御の実行中、ファン電流検出部２５０から受けるファン電流監視信号に基づいて、ファンモータ１６０の駆動電流を確認する。
【００６０】
ステップＳ７２０では、マイコン３００は、駆動電流と第２基準値とを比較する。第２基準値は、燃焼用ファン１２５の通気路の閉塞などによってファンモータ１６０の負荷が大幅に減少することにより、駆動電流が大幅に低下しているか否かを判別するための判定値である。駆動電流が第２基準値以下となる場合（ステップＳ７２０のＹＥＳ判定時）、マイコン３００は、ステップＳ７８０により、燃焼用ファン１２５の通気路の異常と診断する。
【００６１】
ステップＳ７８０により燃焼用ファン１２５の通気路の異常と診断されると、マイコン３００は、ステップＳ７９０に進み、同一の目標号数に対する目標回転数を増加させる。具体的には、マイコン３００は、目標回転数を、目標号数に対応させて決定される本来の回転数よりも高い回転数に補正する。マイコン３００は、目標回転数の補正値を示す目標回転数入力信号を生成してファン出力駆動部２３０へ送信する。ファン出力駆動部２３０は、マイコン３００から受ける目標回転数入力信号（目標回転数の補正値）に従って、ＰＷＭ信号のパルス幅を増加させる。ファン出力制御部２３５は、パルス幅が増加されたＰＷＭ信号に基づいて、駆動電圧ＶＳＦＡを増加させる。これにより、ファンモータ１６０は、目標回転数の補正値に応じて調整された駆動電圧ＶＳＦＡを受けて燃焼用ファン１２５を回転駆動する。
【００６２】
ステップＳ８００では、マイコン３００は、ファンモータ１６０から絶縁部２８０を経由して受けるファン回転数監視信号に基づいて、ファンモータ１６０が目標号数に対応する空気量を発生するのに必要な回転数（以下、必要回転数とも称する。）で動作しているか否かを判定する。この必要回転数は、目標号数に対応させて決定される本来の目標回転数に相当する。
【００６３】
ファン回転数監視信号に示されるファンモータ１６０の実回転数が必要回転数以上である場合（ステップＳ８００のＹＥＳ判定時）、マイコン３００は、吸気フィルタ内の異物の除去などによって燃焼用ファン１２５の通気路の閉塞が解消されたものと判断し、ステップＳ８１０により、ファンモータ１６０の動作を継続させる。
【００６４】
一方、ファンモータ１６０の実回転数が必要回転数よりも低い場合（ステップＳ８００のＮＯ判定時）、マイコン３００は、燃焼用ファン１２５の通気路の閉塞が解消されておらず、燃焼運転の継続が困難と判断し、ステップＳ８２０により、ファンモータ１６０の動作を停止させる。マイコン３００はさらに、燃焼バーナ１１５の燃焼を停止させる。
【００６５】
マイコン３００は、ステップＳ８３０により、燃焼用ファン１２５の通気路の異常をユーザに報知するために、リモコン３２０へ警報の出力を指示する。
【００６６】
再びステップＳ７２０に戻り、駆動電流が第２基準値よりも高い場合には（ステップＳ７２０のＮＯ判定時）、マイコン３００はさらに、ステップＳ７３０に進み、駆動電流と第１基準値とを比較する。第１基準値は、上記の第２基準値よりも高い電流値であり、ファンモータ１６０のトルクが大幅に増加することにより、駆動電流が大幅に増加しているか否かを判別するための判定値である。駆動電流が第１基準値以上である場合（ステップＳ７３０のＹＥＳ判定時）、マイコン３００は、ステップＳ７４０により、ファンモータ１６０の経年劣化と診断する。一方、駆動電流が第１基準値よりも小さい場合（ステップＳ７３０のＮＯ判定時）、マイコン３００は、燃焼用ファン１２５の通気路の異常およびファンモータ１６０の経年劣化のいずれも生じていないと診断して処理を終了する。
【００６７】
マイコン３００は、ステップＳ７４０においてファンモータ１６０の経年劣化と診断されると、ステップＳ７５０により、ファンモータ１６０の動作を制限する。これにより、ファンモータ１６０のトルクの増加が抑えられるため、ファンモータ１６０の発熱量の増加を抑制することができる。具体的には、マイコン３００は、ファンモータ１６０の正常時と比較して、目標回転数の設定範囲の上限値を制限する。なお、目標回転数の設定範囲は、燃焼バーナ１１５での号数（発熱量）の許容設定範囲に対応させて予め設定された回転数範囲であり、号数の許容設定範囲の上限値に対応させて設定される上限回転数（上限値）と、号数の許容設定範囲の下限値に対応させて設定される下限回転数（下限値）とによって規定される。
【００６８】
ステップＳ７５０では、目標回転数の上限値の制限に伴ない、マイコン３００はさらに、燃焼バーナ１１５における号数（発熱量）の許容設定範囲の上限値を制限するようにしてもよい。燃焼バーナ１１５における空燃比が所定値（理論空燃比）を保つように、目標回転数の上限値の制限に応じて燃焼バーナ１１５の号数の上限値を制限することによって、燃焼バーナ１１５での正常な燃焼を維持することができる。
【００６９】
ステップＳ７６０では、マイコン３００は、ステップＳ７５０によってファンモータ１６０（および燃焼バーナ１１５）の能力を制限した状態で、ファンモータ１６０の動作を継続させる。これにより、ファンモータ１６０における発熱量の増加を抑えつつ、燃焼バーナ１１５の燃焼を継続させることができるため、給湯装置１００の使用性への影響を少なくすることができる。
【００７０】
マイコン３００は、ステップＳ７７０により、ファンモータ１６０の経年劣化をユーザに報知するために、リモコン３２０へ警報の出力を指示する。リモコン３２０から出力される警報により、ユーザにファンモータ１６０の交換を促すことができる。
【００７１】
以上のように、この発明の実施の形態１に従う燃焼装置によれば、回転数制御の実行中におけるファンモータの状態に基づいて、ファンモータの経年劣化を検出することができる。そして、ファンモータの経年劣化が検出された後は、ファンモータの目標回転数の上限値を制限することにより、ファンモータの発熱量の増加を抑制してファンモータが故障に至るのを未然に防止することができる。
【００７２】
また、ファンモータの経年劣化が検出された後は、ファンモータの目標回転数の上限値を制限するとともに、燃焼バーナの号数の上限値を制限することにより、燃焼バーナの正常な燃焼を継続させることができるため、燃焼装置の使用性への影響を少なくすることができる。
【００７３】
［実施の形態２］
図５は、この発明の実施の形態２に従う燃焼装置におけるコントローラ１３０Ａの構成を示すブロック図である。なお、この図５では、燃焼用ファン１２５の制御に関する部分について示されており、燃焼バーナ１１５や各種制御弁等のその他の制御に関する部分については省略されている。
【００７４】
この発明の実施の形態２に従う燃焼装置を含む給湯装置の概略構成は、コントローラ１３０Ａでの構成を除いて、図１に示した給湯装置１００と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【００７５】
図５を参照して、この発明の実施の形態２に係る燃焼装置におけるコントローラ１３０Ａは、図２に示すコントローラ１３０において、ファン出力駆動部２３０に代えて、デジタル制御ＩＣ３１０を設けたものである。実施の形態２に従う燃焼装置において、マイコン３００およびデジタル制御ＩＣ３１０は、ファン出力制御部２３５を制御するための「制御手段」を構成する。
【００７６】
デジタル制御ＩＣ３１０は、マイコン３００と絶縁部２７５，２８０を経由して通信線（図示せず）で接続されており、マイコン３００との間で有線通信を行なう。たとえば、マイコン３００は、デジタル制御ＩＣ３１０と２芯通信線で接続されており、三端子レギュレータ２２５から供給される電力を利用して、デジタル制御ＩＣ３１０に対して電源を供給しつつ通信信号を送受信する電源重畳方式で通信を行なう。
【００７７】
ファン電圧検出部２４５は、ファンモータ１６０の駆動電圧ＶＳＦＡを検出し、その検出値をデジタル制御ＩＣ３１０へ出力する。ファン電流検出部２５０は、ファンモータ１６０の駆動電流を検出し、その検出値をデジタル制御ＩＣ３１０へ出力する。また、図示しない回転数センサは、ファンモータ１６０の実回転数を検出し、その検出値をデジタル制御ＩＣ３１０へ出力する。デジタル制御ＩＣ３１０は、ファンモータ１６０の駆動電圧ＶＳＦＡ、駆動電流および実回転数の検出値（アナログ値）をデジタル値に変換することにより、ファン電圧監視信号、ファン電流監視信号およびファン回転数監視信号を生成する。デジタル制御ＩＣ３１０は、生成したファン電圧監視信号、ファン電流監視信号およびファン回転数監視信号を、絶縁部２８０を経由してマイコン３００へ送信する。
【００７８】
デジタル制御ＩＣ３１０は、マイコン３００から絶縁部２７５を経由して目標回転数入力信号を受ける。デジタル制御ＩＣ３１０は、マイコン３００から受ける目標回転数入力信号に基づいてＰＷＭ信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号をファン出力制御部２３５へ出力する。デジタル制御ＩＣ３１０は、目標回転数入力信号に示される目標回転数に基づいて、駆動電圧ＶＳＦＡの目標値である電圧指令値を生成し、その生成した電圧指令値と駆動電圧ＶＳＦＡとの電圧偏差に応じてＰＷＭ信号のパルス幅を増減させる。
【００７９】
このようにして、デジタル制御ＩＣ３１０は、ファンモータ１６０の実回転数が目標回転数に一致するように、駆動電圧ＶＳＦＡを増減させるフィードバック制御を実行する。マイコン３００は、ファンモータ１６０の回転数制御の実行中において、ファン電圧監視信号、ファン電流監視信号およびファン回転数監視信号を受けてファンモータ１６０の状態を監視する。マイコン３００は、ファン電圧監視信号で示される駆動電圧ＶＳＦＡに基づいて、ファンモータ１６０の回転数制御の応答性が低下しているかどうかを判定する。そして、回転数制御の応答性が低下していると判定されたときには、マイコン３００は、ファンモータ１６０の異常診断処理を実行する。マイコン３００におけるファンモータ１６０の回転数制御および異常診断の制御処理手順は、図３および図４に示した制御処理手順と同様である。
【００８０】
以上のように、この発明の実施の形態２においては、デジタル制御ＩＣ３１０とマイコン３００との間を通信線で結ぶことにより、ファンモータ１６０の回転数制御および異常診断処理に用いる各種信号をこの通信線を用いて送受信することができる。したがって、少ない信号線でファンモータ１６０の回転数制御および異常診断処理を実現することができる。これにより、複数のファンモータが搭載された燃焼装置においても、信号線が増えるのを防止することができる。
【００８１】
また、デジタル制御ＩＣ３１０が複数のファンモータ１６０の各々からファンモータ１６０の状態を示す信号（ファン電圧監視信号、ファン電流監視信号およびファン回転数監視信号）を受けて共通の信号線を介してマイコン３００へ送信することにより、マイコン３００は、複数のファンモータ１６０の状態を同時に監視することができるため、複数のファンモータ１６０の回転数制御および異常診断処理を並行して実行することができる。
【００８２】
さらに、ファン電圧検出部２４５、ファン電流検出部２５０および回転数センサの検出値(アナログ値)の各々は、デジタル制御ＩＣ３１０によってデジタル値に変換されてファンモータ１６０の回転数制御および異常診断処理に用いられるため、各検出値に含まれる部品ばらつきや経年劣化および温度変化による変動成分を減らすことができる。これにより、ファンモータ１６０の回転数制御および異常診断処理を安定して行なうことができる。
【００８３】
なお、上記の実施の形態２では、マイコン３００とデジタル制御ＩＣ３１０とによってファンモータ１６０の回転数制御および異常診断処理を機能分担するものとしたが、マイコン３００およびデジタル制御ＩＣ３１０のうちのいずれか１つがファンモータ１６０の回転数制御および異常診断処理を行なうようにしてもよい。
【００８４】
上記の実施の形態１および２に従う燃焼装置において、燃焼バーナ１１５はこの発明における「燃焼部」の一実施例に対応し、リモコン３２０はこの発明における「報知部」の一実施例に対応する。燃焼バーナ１１５としては、ガスバーナに代えて、たとえばオイルバーナとすることもできる。また、本発明に係る給湯装置は、必ずしも給湯装置として構成されていなくてもよく、たとえば暖房用などの給湯装置として構成されることもできる。
【００８５】
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】
【００８６】
１００  給湯装置、１１０  筐体、１１５  燃焼バーナ、１２０  熱交換器、１２５  燃焼用ファン、１３０，１３０Ａ  コントローラ、１３５  防雨板、１４０  前板、１４５  吸気口、１５０  排気口、１６０  ファンモータ、２００  電源部、２０５  整流・平滑回路、２１０  １５Ｖ出力部、２２５  三端子レギュレータ、２３０  ファン出力駆動部、２３５  ファン出力制御部、２４５  ファン電圧検出部、２５０  ファン電流検出部、２６０  １２Ｖ出力回路、２６５，２７０，２７５，２８０  絶縁部、３００  マイコン、３１０  デジタル制御ＩＣ、３２０  リモコン。
【図１】
2015159630.tif 000003
【図２】
2015159630.tif 000004
【図３】
2015159630.tif 000005
【図４】
2015159630.tif 000006
【図５】
2015159630.tif 000007