(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナに燃焼用空気を供給するファンと、
燃料ガス量に応じてファンの回転数を制御するファンモータ制御手段と、
給排気抵抗を検出する給排気抵抗検出手段とを備えた燃焼装置において、
ファンの回転数を変化させて、各回転数に対するファンモータの電流値および電圧値を複数ポイント検出する負荷データ検出手段と、
上記負荷データ検出手段による検出値により、電流値を回転数のｎ次関数（ｎ＝２又は３又は４）の関係式として算出する関係式算出手段とを設け、
上記給排気抵抗検出手段は、上記関係式の項によってファンモータ固有抵抗と給排気抵抗とを区別し、給排気抵抗に係る項の係数によって給排気抵抗を検出する燃焼装置であって、 ポストパージ中に上記負荷データ検出手段と、上記関係式算出手段と、上記給排気抵抗検出手段とを働かせるとともに、
上記給排気抵抗検出手段は、ポストパージ前の燃焼時の燃料ガス量と燃焼時間の積に応じて、ポストパージ時に検出した給排気抵抗を補正することを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
上記給排気抵抗検出手段により検出した給排気抵抗が所定レベル以上の場合には、燃料ガス量の上限を制限し、または燃焼を停止することを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。
【請求項３】
上記関係式算出手段がポストパージ中に算出した関係式からファンモータ固有抵抗に係る係数を記憶し、プリパージまたは燃焼中に、上記記憶したファンモータ固有抵抗に係る係数を用いて関係式を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
上記関係式算出手段は、所定レベル以上の高回転数となるポイント間の電流値の差を、該ポイントの回転数のｎ次関数（ｎ＝２又は３又は４）の関係式として算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項５】
検出された給排気抵抗に応じてファンの回転数を補正する回転数補正手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項６】
上記回転数補正手段は、プリパージまたはポストパージ時に検出した給排気抵抗を記憶して、燃焼時のファンの回転数を補正することを特徴とする請求項５に記載の燃焼装置。
【請求項７】
上記回転数補正手段は、給排気抵抗に応じてファンの回転数を補正するにあたって、燃焼室内の圧力変化に伴って燃料ガス量が変化することを加味し、燃料ガスに対する空燃比を一定にするようにファンの回転数を補正することを特徴とする請求項５または６に記載の燃焼装置。
【請求項８】
給気温度に応じて上記電流値を補正する温度補正手段を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいず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】
本発明は給気流路に配置されたファンを備えた燃焼装置に関し、詳しくは給排気抵抗に応じてファンの回転数を補正する燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ファンにより燃焼用空気を吸入して燃焼する燃焼装置においては、ホコリ、油等により給気フィルタが詰ることにより、給排気抵抗が変化するため、単に燃料ガス量に応じてファンの回転数を制御するだけでは、所定の空燃比を維持できなくなってくる。
このため、このままでは燃焼用空気量が不足して不完全燃焼の傾向に進行していく。また、これに伴ってすすが発生し熱交換器のフィンが詰って排気不良を起こすこともある。
このため、給湯器では、ファンモータの電流値と回転数とを検出し、ファンが所定回転数で回転している時の電流値が所定値以下になった場合には、給排気抵抗が増加したとして回転数を増したり、停止したり、また、電流値が所定値となるように回転数を制御したりするものがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、給排気抵抗以外の要因、例えば、ファンモータに組み込まれているベヤリングや塗布されているグリス等の抵抗が変化し、ファンモータの電流値が変動したりすることがあり、給排気抵抗の検出精度を低下させる要因になっていた。
更に、ファンモータの電流値は色々な条件で絶えず変化しており、一時的に特異な状態のときであっても、敏感に電流値を検出して回転数を制御すると、却って、風量が少なくなったり、反対に過多になって失火してしまう等の問題があった。
そこで、本発明の燃焼装置は、上記課題を解決し、給排気抵抗を精度良く検出することを目的とする。
【０００４】
【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
バーナに燃焼用空気を供給するファンと、
燃料ガス量に応じてファンの回転数を制御するファンモータ制御手段と、
給排気抵抗を検出する給排気抵抗検出手段とを備えた燃焼装置において、
ファンの回転数を変化させて、各回転数に対するファンモータの電流値および電圧値を複数ポイント検出する負荷データ検出手段と、
上記負荷データ検出手段による検出値により、電流値を回転数のｎ次関数（ｎ＝２又は３又は４）の関係式として算出する関係式算出手段とを設け、
上記給排気抵抗検出手段は、上記関係式の項によってファンモータ固有抵抗と給排気抵抗とを区別し、給排気抵抗に係る項の係数によって給排気抵抗を検出する燃焼装置であって、
ポストパージ中に上記負荷データ検出手段と、上記関係式算出手段と、上記給排気抵抗検出手段とを働かせるとともに、
上記給排気抵抗検出手段は、ポストパージ前の燃焼時の燃料ガス量と燃焼時間の積に応じて、ポストパージ時に検出した給排気抵抗を補正することを要旨とする。
【０００５】
また、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
上記給排気抵抗検出手段により検出した給排気抵抗が所定レベル以上の場合には、燃料ガス量の上限を制限し、または燃焼を停止することを要旨とする。
【０００８】
また、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１または２記載の燃焼装置において、
上記関係式算出手段がポストパージ中に算出した関係式からファンモータ固有抵抗に係る係数を記憶し、プリパージまたは燃焼中に、上記記憶したファンモータ固有抵抗に係る係数を用いて関係式を算出することを要旨とする。
【０００９】
また、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１〜３のいずれかに記載の燃焼装置において、
上記関係式算出手段は、所定レベル以上の高回転数となるポイント間の電流値の差を、該ポイントの回転数のｎ次関数（ｎ＝２又は３又は４）の関係式として算出することを要旨とする。
【００１０】
また、上記課題を解決する本発明の請求項５記載の燃焼装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の燃焼装置において、
検出された給排気抵抗に応じてファンの回転数を補正する回転数補正手段を備えたことを要旨とする。
【００１１】
また、上記課題を解決する本発明の請求項６記載の燃焼装置は、請求項５記載の燃焼装置において、
上記回転数補正手段は、プリパージまたはポストパージ時に検出した給排気抵抗を記憶して、燃焼時のファンの回転数を補正することを要旨とする。
【００１２】
また、上記課題を解決する本発明の請求項７記載の燃焼装置は、請求項５または６記載の燃焼装置において、
上記回転数補正手段は、給排気抵抗に応じてファンの回転数を補正するにあたって、燃焼室内の圧力変化に伴って燃料ガス量が変化することを加味し、燃料ガスに対する空燃比を一定にするようにファンの回転数を補正することを要旨とする。
【００１３】
また、上記課題を解決する本発明の請求項８記載の燃焼装置は、請求項１〜７のいずれかに記載の燃焼装置において、  給気温度に応じて上記電流値を補正する温度補正手段を備えたことを要旨とする。
【００１４】
上記構成を有する本発明の請求項１記載の燃焼装置は、負荷データ検出手段がファンモータの回転数を複数の回転数に変化させて、回転数に対するファンモータの電流値および電圧値を複数ポイント検出し、関係式算出手段が、負荷データ検出手段による検出値により、電流値を回転数のｎ次関数の関係式として算出し、給排気抵抗検出手段が、関係式の項によってファンモータ固有抵抗と給排気抵抗とを区別し、給排気抵抗に係る項の係数によって給排気抵抗を検出する。従って、ファンモータ固有抵抗を排除して、給排気抵抗だけを精度良く検出することができる。
また、負荷データ検出手段と、関係式算出手段と、給排気抵抗検出手段とを、ポストパージ中に働かせる。従って、ポストパージ中では、ファンの回転数を自由に変化させることができるため、給排気抵抗を精度良く検出できる。
しかも、給排気抵抗検出手段が、ポストパージ前の燃焼時の燃料ガス量と燃焼時間の積に応じて、ポストパージ時に検出した給排気抵抗を補正する。燃焼終了後のポストパージ時には、余熱によって給気が膨張して給排気抵抗が増加しており、ポストパージ時に検出した給排気抵抗は、ポストパージ直前まで燃焼していた燃料ガス量と燃焼時間とに関係して誤差を生じる。このため、ポストパージ時に検出した給排気抵抗を燃焼時の燃料ガス量と燃焼時間との積に応じて補正する。従って、ポストパージ時に検出した給排気抵抗の精度を高めることができる。
【００１５】
また、上記構成を有する本発明の請求項２記載の燃焼装置は、給排気抵抗検出手段は、検出した給排気抵抗が所定レベル以上の場合には、燃料ガス量の上限を制限し、または燃焼を停止する。
従って、給排気抵抗が所定レベル以上となった場合に、無理に運転をし続けないので燃焼装置を破損させない。
【００１８】
また、上記構成を有する本発明の請求項３記載の燃焼装置は、関係式算出手段が、プリパージまたは燃焼中に、電流値を回転数の関係式として算出する際に、ポストパージ時に検出したファンモータ固有抵抗に係る係数を記憶してそのまま用いる。
従って、プリパージまたは燃焼中には、ポストパージ時に検出したファンモータ固有抵抗に係る係数を記憶してそのまま用いるので、関係式の演算処理を容易にできる。
【００１９】
また、上記構成を有する本発明の請求項４記載の燃焼装置は、関係式算出手段が、所定レベル以上の高回転数となるポイント間の電流値の差を該ポイントの回転数のｎ次関数（ｎ＝２又は３又は４）の関係式とする。
このため、関係式は、ファンモータ固有抵抗が相殺されて、単純な式になる。
例えば、モータの制御方式がＰＷＭの場合に、電流値を回転数の４次関数の関係式として求めるときの係数は５つであるが、ファンモータ固有抵抗の係数を相殺すると、求める係数は２つとなる。
従って、関係式の算出が容易となる。
更に、所定レベル以上の高回転数検出値に基づいて関係式を求めるので、ファンモータ固有抵抗による負荷が給排気抵抗による負荷に対して小さくなり、たとえ、ファンモータ固有抵抗がばらついても検出電流値の変化は小さくなり、精度良く給排気抵抗を検出できる。
【００２０】
また、上記構成を有する本発明の請求項５記載の燃焼装置は、回転数補正手段が検出された給排気抵抗に応じてファンの回転数を補正する。
従って、給排気抵抗が増加した場合に、ファンモータ固有抵抗と区別して、回転数を適切に補正してファンを回転させることができる。
【００２１】
また、上記構成を有する本発明の請求項６記載の燃焼装置は、回転数補正手段が、プリパージまたはポストパージ時に検出した給排気抵抗を記憶して、燃焼時のファンの回転数を補正する。
従って、燃焼開始前からファンを適切に回転させることができる。
【００２２】
また、上記構成を有する本発明の請求項７記載の燃焼装置は、回転数補正手段が給排気抵抗に応じてファンの回転数を補正するにあたり、燃焼室内の圧力変化に伴って燃料ガス量が変化することを加味し、燃料ガスに対する空燃比を一定にするようにファンの回転数を補正する。
従って、給排気抵抗が変化した場合に、燃焼状態を最適に保ちながら、ファンの回転数を補正できる。
【００２３】
また、上記構成を有する本発明の請求項８記載の燃焼装置は、温度補正手段が給気温度に応じて上記電流値を補正する。
つまり、給気温度が高いと給気が膨張して給排気抵抗が増大するため、給気温度に応じて、温度補正手段が検出したファンモータの電流値を補正する。従って、給排気抵抗をより精度良く検知することができる。
【００２４】
【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、以下本発明の給湯器の好適な実施形態について説明する。
図１は一実施形態としての給湯器１の概略図である。
給湯器１は、燃焼用空気を燃焼室３へ送り込むファンＦ、燃料ガスを燃焼するバーナ１３、通水路内の水をバーナの燃焼炎で加熱する熱交換器２、この熱交換器２とバーナ１３間で燃焼空間を形成する燃焼室３を備える。
【００２５】
また、通水路は、給水路５から熱交換器２を経て、給湯路６に設けられる図示しない給湯カランに通じている。
給水路５には、入水温を検知する入水温センサＳ１、入水量を検知する流量センサＳ２が設けられ、給湯路６には、熱交換後の出湯温度を検知する出湯温センサＳ３が設けられる。
【００２６】
また、バーナ１３へのガス流路１０には、上流側から流路を開閉する元電磁弁ＭＶ１、燃料ガス量を制御する比例電磁弁ＭＶ２、メイン電磁弁ＭＶ３が設けられる。
更に、バーナ１３には連続放電によりガスへ着火する電極１２、燃焼炎を検知するフレームロッド１１が設けられる。これらはコントローラ９と電気的に接続され点火・出湯・停止等所定の制御が行われる。
【００２７】
燃焼室３の底部に配置されるファンＦは、シロッコファンで、ＤＣブラシレスモータにより駆動され、このファンモータＭが回転数制御されて、燃料ガス量に応じた量の燃焼用空気を燃焼室３に供給する。
このファンＦの給気口には、給気温度Ｔｚを検知する給気温センサＳ４が設けられる。
【００２８】
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を有するマイコンと、各種のセンサからの信号を入力する入力インタフェースと、ファンモータＭ等の各種の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。
また、このコントローラ９には、遠隔操作用のリモコン（図略）が接続され、リモコンには、運転スイッチ、出湯温度設定部の他に、給排気抵抗の異常を報知する警報ランプ（警報ブザーであっても良い）が設けられる。
【００２９】
コントローラ９は、マイコンを主要部として構成されるが、その機能に着目すると、目標出湯温度となるように、バーナ１３の燃料ガス量を出湯温、入水温、通水量を検出して燃焼を制御する給湯制御部９ａと、給湯制御部９ａからの信号によりファンＦの回転数を制御して燃料ガス量に応じた燃焼用空気を供給するファンモータ制御部９ｃと、給排気抵抗を検出する給排気抵抗検出部９ｇと、検出された給排気抵抗が所定レベル以上の場合に、警報を発して燃焼を停止する異常処理部９ｐとに大別される。
また、給排気抵抗検出部９ｇには、ファンモータＭによる負荷データ（モータ電流、モータ電圧、回転数、）を検出する負荷データ検出部９ｉと、検出された負荷データから後述する関係式を算出する関係式算出部９ｈとが設けられる。
この負荷データ検出部９ｉには、ファンモータＭからの回転パルスに基づいてファンモータＭの回転数を検出する回転数検出部９ｊと、ファンモータＭのモータ電流を検出するモータ電流検出部９ｋと、ファンモータＭに印加される電圧を検出するモータ電圧検出部９ｎとが設けられ、モータ電流検出部９ｋには、モータ電圧検出部９ｎにより検出された印加電圧と給気温センサＳ４により検出された給気温度Ｔｚとによってモータ電流を補正する電圧・温度補正部９ｍが設けられる。
また、上述したファンモータ制御部９ｃには、給排気抵抗検出部９ｇによる検出結果により、ファン回転数を補正する回転数補正部９ｄが設けられ、給湯制御部９ａには、給排気抵抗検出部９ｇにより検出された給排気抵抗が増大し過ぎた場合に、給湯器１の最大能力をその６５％に制限する能力制限部９ｂが設けられる。
【００３０】
次に、コントローラ９の給排気抵抗検出部９ｇについて説明する。
この給排気抵抗検出部９ｇは、検出された回転数、モータ電流、モータ電圧の負荷データから関係式を算出し、この関係式から検出された給排気抵抗のレベルによって、異常処理部９ｐ、能力制限部９ｂに検出結果を伝達する。
【００３１】
ここで、本実施形態で用いる関係式と、関係式の給排気抵抗に係る係数について、更に詳しく説明する。
一般にファンモータでは、次の関係式が成り立つことが知られている。
【数１】
0004106148.tif 000002
【００３２】
▲１▼式において、ＢＮ＋Ｉ０′は、ファンモータＭの内部で消費されるエネルギーであって、ファン回転軸のベアリングの抵抗や、グリスの抵抗であり、環境条件により変化する。
一方、シロッコファンの圧力係数α、ファン効率ηは実使用の回転数範囲でほぼ一定であり、トルク定数Ｋｔは一定温度で変らない。
従って、風量の変化によって変化するのは、流量係数βだけであり、流量係数βは、給排気抵抗に係る係数ということができる。
そこで、判りやすくするため▲１▼式を書き替えると次式が得られる。
【数２】
0004106148.tif 000003
従って、モータ電流Ｉは回転数Ｎの２次関数関係にあり、▲２▼式の係数Ａの変化から給排気抵抗を検出することができ、内部消費に係る係数Ｂと内部消費されるモータ電流Ｉ０′との変化からファンモータ固有抵抗の変化を検出することができる。
つまり、回転数の複数ポイントにおけるモータ電流Ｉと回転数Ｎとの負荷データから、最小二乗法により▲２▼式を算出し、この▲２▼式の２次項の係数Ａから給排気抵抗を検出し、１次項のＢと０次項のＩ０′ とからファンモータ固有抵抗を検出することができる。
【００３３】
但し、モータの制御方式によって、モータ電流Ｉが異なるため、▲２▼式の２次関数関係が成り立つのは、モータの制御方式がパルス振幅変調制御方式（ＰＡＭ：Pulse-Amplitude-Modulation）の場合である。
パルス幅変調制御方式（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）の場合には、モータ電流は、回転数の４次関数関係にあり、次式に示す関係式が成り立つ。
【数３】
0004106148.tif 000004
尚、ＰＷＭの場合には、４次項が非常に小さい値であるために、▲３▼式の４次項を省いて次式の３次関数関係が成り立つとしても良い。
【数４】
0004106148.tif 000005
【００３４】
ここで、このような関係式から給排気抵抗とファンモータ固有抵抗とを区別して検出できることを、実験データから説明する。
図４は、回転数とモータ電流との関係を実験的に測定したグラフであり（但し、モータの制御方式はＰＡＭである）、同種類のモータＦ１とモータＦ２について、給湯器１からモータにシロッコファンを組み込んだまま取り出して測定した回転数−電流特性と、シロッコファンを取り外してモータ単体で測定した回転数−電流特性とを示す。
図では、モータＦ１とモータＦ２とが、シロッコファンを組み込んだ状態で、３０００回転時に６０ｍＡ（＝４５７−３９７）の差がある。また、それぞれのモータ単体の回転数−電流特性を比較すると、モータＦ１とモータＦ２とのモータ電流が異なっている。
これは、モータ固有抵抗が各々モータＦ１とモータＦ２とで異なっていることを示している。
このように、モータ固有抵抗が異なるとモータ電流が異なるため、モータ電流だけから給排気抵抗を精度良く検出できないことが分る。
一方、モータ電流は、モータの制御方式がＰＡＭ制御の場合に、▲２▼式に示すように、回転数の２次関数関係にあることが知られており、給排気抵抗が２次項に、ファンモータ固有抵抗が１次項に関わる関数関係にある。
そこで、回転数とモータ電流とのデータ（図４のデータ）から最小二乗法により、電流値に対する回転数の２次関数の関係式（表１）を求めてみると、モータＦ１とモータＦ２と関係式の１次項の係数が異なるのに対して２次項の係数が３．２０でほぼ同じになる。
【表１】
0004106148.tif 000006
つまり、関係式から、モータＦ１とモータＦ２とで給排気抵抗が同一であり、ファンモータ固有抵抗が異なっていることが読み取れる。
従って、関係式の項の係数から給排気抵抗とファンモータ固有抵抗とを区別して検出できる。
【００３５】
更に、図５および表２は、回転初期のモータ電流と１時間アイドリング後のモータ電流とを同一モータで比較した場合を示している（シロッコファンは組み込まれていない状態）。
図から分るように、モータ電流は、ファンモータ固有抵抗が変動してアイドリング前後で変化する。
【表２】
0004106148.tif 000007
このことから、同一のファンモータＭであっても、給排気抵抗とファンモータ固有抵抗を区別しないと、給排気抵抗を精度良く検出できないことが判る。
【００３６】
更に、図６では、同一のファンモータＭで、給排気抵抗が異なる場合の回転数−電流特性を示している。
このデータから▲２▼式により電流値に対する回転数の２次関数の関係式を求めると、表３の関係式が算出され、給排気抵抗を増加したことにより、２次項の係数が３．２７８から２．４５７に小さくなっているのが判る。
（尚、給排気抵抗に係る係数は、給排気抵抗が大きい場合に小さく、給排気抵抗が小さい場合に大きい。）
【表３】
0004106148.tif 000008
従って、２次項の係数を監視することにより、給排気抵抗の増大を精度良く検出することができることが判る。
【００３７】
次に、本実施形態におけるコントローラ９の給排気抵抗検出部９ｇが実行する給排気抵抗検出処理を説明する（尚、以下の実施形態では、モータの制御方式は、ＰＷＭとする）。
本実施形態における燃焼装置では、燃焼が開始される前のプリパージ中、燃焼中、ポストパージ中の３段階で給排気抵抗の検出処理を行なう。
まず、燃焼が開始される前のプリパージ中と燃焼中の給排気抵抗検出ルーチンＡを図２に示すフローチャートに基づいて説明する。
リモコンの運転スイッチがＯＮされ、給湯カランを開栓して流量センサＳ２が通水状態を検出すると、コントローラ９の給湯制御部９ａは、ファンモータ制御部９ｃにファンＦの回転を指令して、燃焼前に燃焼室３内に残留する燃焼排ガスを排出するプリパージを行う。
ファンモータ制御部９ｃは、ファンモータＭを回転してプリパージを開始し、同時に、給排気抵抗検出部９ｇは、給排気抵抗検出ルーチンＡをスタートする。
まず、ファンモータＭの回転が安定するｔ１秒後（Ｓ１）に、回転数検出部９ｊがファンモータＭの回転数Ｎｐを検出し、モータ電流検出部９ｋがモータ電流Ｉｐを検出し、モータ電圧検出部９ｎがモータ電圧Ｖｐを検出する（Ｓ２）。
次いで、電圧・温度補正部９ｍが次式により、電流値Ｉｐを基準電圧Ｖｓ時の電流値Ｉｃに換算する（以下、電圧補正と呼ぶ）。
【数５】
0004106148.tif 000009
【００３８】
更に、給気温度Ｔｚに応じて空気密度が変化してモータの負荷が異なるため、電圧・温度補正部９ｍが電流値Ｉｃを次式により温度補正して電流値Ｉｃ′を算出する（以下、温度補正と呼ぶ）。
【数６】
0004106148.tif 000010
【００３９】
続いて、関係式算出部９ｈが負荷データ検出部９ｉによるデータに基づいて、▲４▼式を変形した次式により給排気抵抗に係る３次項の係数ａ３を求める（Ｓ３）。
【数７】
0004106148.tif 000011
尚、この場合に、３次項の係数ａ３以外の２次、１次、０次項の係数は、後述するように、前回のポストパージ時に算出した係数ａ０′、ａ１′、ａ２′をそのまま用いる。
これは、給排気抵抗の算出時間を短縮するためと、そのまま利用しても、給排気抵抗の算出に大きな影響が無いためである。
【００４０】
そして、給排気抵抗検出部９ｇは、算出された係数ａ３を所定値ａＰＲＥ以上か否かについて判定する（Ｓ４）。所定値ａＰＲＥ未満の場合には、給排気抵抗が大き過ぎると判断してプリパージの最初からやり直す（Ｓ５）。また、再度行っても所定値ａＰＲＥ以上とならない場合は、異常処理部９ｐに信号を送って給湯器１を異常停止する（Ｓ６）。
【００４１】
係数ａ３が所定値ａＰＲＥ以上の場合には、給排気抵抗が許容内であると判断して、給湯制御部９ａに信号を送り、給湯制御部９ａは、元電磁弁ＭＶ１、メイン電磁弁ＭＶ３を開弁し、バーナ１３の電極１２より連続放電を開始して燃料ガスに着火して燃焼を開始し（Ｓ７）、出湯温度が目標出湯温度となるように比例電磁弁ＭＶ２を制御して燃料ガス量を制御する。
【００４２】
続いて、給排気抵抗検出部９ｇは、燃焼が開始されてファン回転数Ｎｍが所定の回転数Ｎ６以上に達して（Ｓ８）、２秒以上安定して回転していることを確認すると（Ｓ９）、負荷データ検出部９ｉは、燃焼に影響のない範囲（±１００〜１５０ｒｐｍ）で回転数を数段階に変化させて各々回転数Ｎｍ、電流値Ｉｍ、電圧値Ｖｍを検出する（Ｓ１０）。
そして、プリパージ時と同様に、電圧・温度補正部９ｍが電流値Ｉｍを電圧および温度によって補正を行い、▲７▼式により給排気抵抗に係る３次係数ａ３を求める（Ｓ１１）。
尚、この場合にも、３次係数ａ３以外の２次、１次、０次係数は、ポストパージ時に算出した係数ａ０′、ａ１′、ａ２′をそのまま用いる。
【００４３】
そして、給排気抵抗検出部９ｇは、算出された係数ａ３が所定値ａＲＣＶ以下か否かを判定する（Ｓ１２）。所定値ａＲＣＶを越える場合には、給排気抵抗が許容内であるためステップ８に戻って同様の処理を繰り返す。所定値ａＲＣＶ以下の場合には、給排気抵抗が大き過ぎると判断して、回転数補正部９ｄに信号を送って、給排気抵抗の増大に対応する改善運転を行う。
この改善運転では、給排気抵抗の増大に伴う風量の低下により不完全燃焼となるのを防止するため、ファンモータＭの回転数Ｎｍを、空燃比が一定となるように、後述する燃焼室内の圧力の上昇に伴う燃料ガスの低下を加味して、次式で算出する回転数Ｎｍ′へと増加させることを行う（Ｓ１３）。
尚、空燃比維持係数Ｋｕｐは、給排気抵抗の変化と、給排気抵抗の変化に伴う燃料ガス量の変化により決定される係数である。
【数８】
0004106148.tif 000012
【００４４】
次に、この改善運転について更に詳細に説明をする。
図７は、ファンＦにおける風圧と風量との関係であるＰ−Ｑ特性を示している。
今、「イ」点でファンが回転している場合に、給排気抵抗が増加すると、「ロ」点まで風量が減少するため、燃料ガス量が過多となって不完全燃焼を生じてしまう。
そこで、給排気抵抗が増大した場合には、ファン回転数を増して風量を増すことを行う。
この場合に、「ニ」点まで回転数をＮｍからＮｍ″まで増して元の風量を確保しようとすると、却って風量過多となって燃焼炎がリフティング傾向になってしまう。
これは、バーナのノズルから噴出する燃料ガス圧がそのままにもかかわらず、ファン回転数の増加に伴って燃焼室３内の圧力が上昇するため、却って、燃料ガス量が減少してしまうためである。
そこで、給排気抵抗が増加した場合には、回転数Ｎｍを増加して風量を元に戻すのではなく、空燃比が一定となるような回転数Ｎｍ′にすることを行う。
例えば、「イ」点で燃焼中に、給排気抵抗が上昇して「ロ」点まで風量が低下すると、回転数をＮｍ→Ｎｍ″に増して風量を元に戻すのではなく、ファン圧の上昇に伴って燃料ガス量が減少するため、燃料ガス量の減少相当分だけ少ない風量である「ハ」点になるように、▲８▼式により回転数をＮｍ→Ｎｍ′にする。
【００４５】
更に、ステップ１４で、後述する能力制限運転中か否かを判定し、能力制限運転中でない場合には、改善運転によって増加した回転数Ｎｍ′が所定の回転数Ｎ７に達したか否かを判定する。
回転数Ｎｍ′が所定の回転数Ｎ７より小さい場合には、そのままステップ８に戻り、同様の処理を繰り返す。
改善運転によって増加した回転数Ｎｍ′が所定の回転数Ｎ７を越える場合には（Ｓ１５）、燃料ガス量の上限を当初の６５％に制限する能力制限運転を開始してステップ８に戻る。（Ｓ１６）。
尚、この能力制限運転は、給排気抵抗が所定レベル以上に増加した場合に、直ちに給湯器を使用できなくするのではなく、最大燃料ガス量を６５％までに制限して、しばらく給湯器を使用できるようにするために行う。
ステップ１４で、既に能力制限運転中の場合には（Ｓ１４）、増加した回転数Ｎｍ′が所定の回転数Ｎ８を越えるか否かを判定し（Ｓ１７）、所定の回転数Ｎ８以下の場合にはステップ８に戻り、所定の回転数Ｎ８を越えると、給排気抵抗が増大して回転数の増加が限界に達したと判断して、異常処理部９ｐが給湯器１を異常停止する（Ｓ１８）。
このように、改善運転では、給排気抵抗が増大した場合に、回転数Ｎｍ′を増し、燃料ガス量を低下させることを行う。
尚、回転数Ｎ８は、回転数Ｎ７より大きな値に設定され、例えば、排気抵抗が初期状態で、回転数が３５００ｒｐｍ程度である１６号の給湯器では、回転数Ｎ７が５０００ｒｐｍ、回転数Ｎ８が５５００ｒｐｍに設定される。
また、改善運転は、燃焼停止信号によりクリアにされる。
【００４６】
リモコンで目標出湯温度が変更されたり、給湯カランの開度を変えて出湯量を変更した場合には、ファンモータ制御部９ｃは燃料ガス量に応じてファンＦの回転数を制御すると共に、回転数補正部９ｄは記憶している給排気抵抗により回転数を適切に補正する。
【００４７】
次に、燃焼停止後のポストパージ時に行う給排気抵抗検出について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。
燃焼中に給湯カランを閉栓して流量センサＳ２が止水状態を検出すると、コントローラ９の給湯制御部９ａは、燃焼を停止し、ファンモータ制御部９ｃに信号を送って所定時間にわたってファンＦだけ回転状態を維持するポストパージを行う。
このポストパージに入ると、コントローラ９の給排気抵抗検出部９ｇは、給排気抵抗検出ルーチンＢをスタートする。
まず、ファンモータＭの回転数を段階的に切り替え、Ｎ１〜Ｎ５の５ポイントの各回転数毎に、回転数が安定するｔ２秒後に、回転数Ｎｐ、電流値Ｉｐ、電圧値Ｖｐを検出する（Ｓ３１→Ｓ３２→Ｓ３３→Ｓ３１）。
そして、検出した電流値を▲５▼式で電圧補正を行うと共に、▲６▼式で温度補正を行う。
【００４８】
そして、回転数Ｎｐと電流値Ｉｐとを▲４▼式の関数関係式に代入し、最小二乗法により関係式を求める。
更に、この関係式による３次項の係数ａ３と、前回計算された係数ａ３″とで平滑計算を行って係数ａ３′を求める（Ｓ３４）。
今回算出した係数ａ３をそのまま用いない理由は、例えば、排気筒に一時的に風圧がかかるといった一時的な現象を敏感に反応して燃焼装置が誤作動してしまうのを避けるためである。
殊に、ポストパージで算出する関係式の係数は、プリパージ、燃焼中の給排気抵抗検出の基準となることから、一時的な給排気抵抗の増大に敏感に反応しないようにする。
同様に、算出された関係式の２次項、１次項、０次項の係数ａ２、ａ１、ａ０を平滑計算して係数ａ２′、ａ１′、ａ０′を求める。
【００４９】
次に、給排気抵抗検出部９ｇは、ステップ３５において、給排気抵抗に係る３次項の係数ａ３′が所定値ａＳＴＰ以下か否かを判定する。
所定値ａＳＴＰ未満の場合には、給排気抵抗が大き過ぎると判断して、異常処理部９ｐに信号を送って、異常停止する（Ｓ３６）と共に、次回の運転を開始させない。
また、所定値ａＳＴＰ以上の場合には、更に、所定値ａＩＰＤ未満か否かを判定する（Ｓ３７）。所定値ａＩＰＤ未満の場合には、能力制限部９ｂに信号を送って、次回の運転開始時に、最大能力を制限すると共に、回転数補正部９ｄに信号を送って回転数を増す改善運転を行うように記憶する。（Ｓ３８）。
所定値ａＩＰＤを越える場合には、給排気抵抗が許容内であると判断して、回転数補正部９ｄに信号を送って、次回の運転開始時に、給排気抵抗に応じた回転数に補正する通常運転を行うように関係式を記憶する（Ｓ３９）。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態の燃焼装置によれば、ファンモータ固有抵抗と給排気抵抗とを区別するため、給排気抵抗を精度良く検出することができる。
また、複数ポイントの回転数での検出データを用い、しかも最小二乗法で給排気抵抗に係る関係式を求めるため、たとえ、検出値の１つが大きく外れた値であってもそのことによって誤作動しない。
また、関係式により給排気抵抗を算出するので、給排気抵抗を検出するために、燃焼中は、無理に特定の回転数に設定する必要はなく、色々な条件下であっても給排気抵抗を簡便にかつ精度良く検出できる。
また、ポストパージ時には、関係式の係数のうち、給排気抵抗に無関係な係数ａ２′、ａ１′、ａ０′だけを予め求めておくため、燃焼中およびプリパージ中の給排気抵抗の検出が容易になる。
殊に、ポストパージ中には、自由に回転数を切り替えて容易に関係式を求めることができる。
また、燃焼中にも、時々刻々に、関係式から給排気抵抗を検出するので、たとえ燃料ガス量等の条件が変っても、直ちに適切な回転数でファンを回転させることができる。
【００５１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の趣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。
例えば、本実施形態では、モータの制御方式がパルス幅変調（ＰＷＭ）の場合に、関係式を回転数の３次関数の関係式にし、３次項の係数によって給排気抵抗を算出していたが、回転数の４次関数の関係式にし、３次項および４次項の係数によって給排気抵抗を算出しても良い。
【００５２】
また、燃焼終了後のポストパージ時に、給排気抵抗をより精度良く検知するため、ポストパージ時に検出した給排気抵抗を直前燃焼時の燃料ガス量と燃焼時間の積に応じて温度補正しても良い。
これは、給排気抵抗は給気温度によって変り、空気が膨張すると実質的には酸素濃度が低くなり、給気温度が高いほど給気量を増す必要があって給排気抵抗が増大することになるからである。
外気温である給気温度ＴｚはファンＦ上流の給気温センサＳ４により検出されるが、ファンＦ下流の給気温度Ｔは、直前に行われた燃焼条件によって異なってくる。
例えば、図８に示すように、ファンＦ下流の給気温度Ｔは、燃焼開始直後から除々に上昇してほぼ一定温度Ｔ０となり、一定温度Ｔ０となる時間ｔは燃料ガス量によって異なる。
一方、燃料ガス量Ｉｐと一定温度Ｔ０となる燃焼時間ｔの積は、燃料ガス量が異なってもほぼ一定である。
つまり、燃焼熱により上昇したファンＦ下流の給気温度Ｔは、燃料ガス量Ｉｐと燃焼時間ｔに関係する。
このため、例えば、ＰＷＭの場合では、次の▲９▼式および(10)式により給排気抵抗に係る係数ａ３′を給気温度補正して給排気抵抗に係る係数Ａ３を求めることができ、給排気抵抗の検出精度を向上させることができる。
但し、所定時間経過後は、ファンＦ下流の給気温度Ｔを一定温度Ｔ０とする。
【数９】
0004106148.tif 000013
【数１０】
0004106148.tif 000014
【００５３】
また、コントローラ９の回転数補正部９ｄは、ポストパージ時に検出した給排気抵抗に応じて、運転開始時に回転数を補正し、あるいは、プリパージ時に検出した給排気抵抗によって燃焼開始時の回転数を補正するようにしても良い。
【００５４】
また、コントローラ９の関係式算出部９ｈは、所定レベル以上の高回転数検出値に基づいて、各回転数での電流値の差を回転数のｎ次関数の関係式として求めても良い。
殊に、ＰＷＭのように４次関数の関係式となる場合には、求める係数が５つとなり計算が複雑になる。
このため、▲３▼式から次式のように、ファンモータ固有抵抗分の負荷を相殺して除外するようにして関係式を求め、この簡略式から給排気抵抗に係る係数Ａ′とＢ′とを求めても良い。
【数１１】
0004106148.tif 000015
この関係式では、電流値の差を回転数の関係式にすることにより、ファンモータ固有抵抗に係る係数Ｃ′、Ｄ′、Ｅ′のうち、Ｅ′が相殺され、また、Ｃ′およびＤ′の項は無視できるほど小さい。
従って、算出した簡略式の係数Ａ′とＢ′とから給排気抵抗が判定できる。
（尚、給排気抵抗に係る係数Ａ′も小さいため、更に係数Ａ′を無視し係数Ｂ′だけで給排気抵抗を判定しても良い）。
このように、電流値の差で関係式を求めると、関係式が簡略化されるため、計算が容易になり、簡便に給排気抵抗を検出できる。
尚、この場合に、ファンモータ固有抵抗は、回転数が高いほど電流値全体に占める割合が小さくなるため、所定レベル以上の高回転数検出値から関係式を求めることにより、ファンモータ固有抵抗を無視できるようになって、給排気抵抗の検出精度をより増すことができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明の請求項１記載の燃焼装置は、ファンモータ固有抵抗による影響を除いて、給排気抵抗だけを検出できるため、器具の給排気抵抗を精度良く検出できるという優れた効果を奏する。
また、給排気抵抗の検出をポストパージ中に行うことにより、給排気抵抗を精度良く検出することができる。
しかも、ポストパージ時に検出した給排気抵抗をポストパージ前の燃焼時の燃料ガス量と燃焼時間の積に応じて補正するので、ポストパージ時に検出した給排気抵抗の精度を高めることができる。
【００５６】
また、本発明の請求項２記載の燃焼装置は、給排気抵抗が所定レベル以上に上昇した場合に、最大能力を制限したり、または燃焼を停止するので、安全性が向上する。
【００５９】
また、本発明の請求項３記載の燃焼装置は、プリパージまたは燃焼中には、ポストパージ時に検出したファンモータ固有抵抗に係る係数を記憶してそのまま用いるので、関係式の演算処理を容易にできる。
【００６０】
また、本発明の請求項４記載の燃焼装置は、ファンモータ固有抵抗を相殺する関係式から給排気抵抗を検出するため、給排気抵抗を容易に検出することができる。
【００６１】
また、本発明の請求項５記載の燃焼装置は、給排気抵抗が増加した場合に、ファンモータ固有抵抗と区別して、ファンの回転数を適切に補正し、正常な燃焼を維持できる。
【００６２】
また、本発明の請求項６記載の燃焼装置は、燃焼時に適切な回転数でファンを回転させることができる。
【００６３】
また、本発明の請求項７記載の燃焼装置は、給排気抵抗が変化した場合に、燃焼室内の圧力が変化しても、燃焼状態を最適に保ちながら、ファンの回転数を補正できる。
【００６４】
また、本発明の請求項８記載の燃焼装置は、給気温度に応じて変化する給排気抵抗を補正するため、給排気抵抗を精度良く検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態としての燃焼装置の概略構成図である。
【図２】給排気抵抗検出ルーチンＡを表すフローチャートである。
【図３】給排気抵抗検出ルーチンＢを表すフローチャートである。
【図４】モータＦ１、Ｂについて、実験上で比較したグラフである。
【図５】アイドリング前後について、実験上で比較したグラフである。
【図６】給排気抵抗が異なる場合について、実験上で比較したグラフである。
【図７】ファンのＰ−Ｑ特性と給排気抵抗との関係を示すグラフである。
【図８】給気温度Ｔと燃焼時間ｔとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
ファン              Ｆ
ファンモータ        Ｍ
熱交換器            ２
燃焼室              ３
給水路              ５
給湯路              ６
コントローラ        ９
給排気抵抗検出部    ９ｇ
負荷データ検出部    ９ｉ
関係式算出部        ９ｈ
回転数補正部        ９ｄ
ガス流路          １０
バーナ            １３
【図１】
0004106148.tif 000016
【図２】
0004106148.tif 000017
【図３】
0004106148.tif 000018
【図４】
0004106148.tif 000019
【図５】
0004106148.tif 000020
【図６】
0004106148.tif 000021
【図７】
0004106148.tif 000022
【図８】
0004106148.tif 000023