(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼ファンの駆動により供給される空気を利用してガス供給通路を通して供給された燃料ガスを燃焼させるバーナと、該バーナに供給される燃料ガスの流量を制御するガス流量制御手段と、バーナに供給される燃料ガスの流量を検出する差圧式のガス流量センサと、ガス流量と燃焼熱量との関係データがガス流量制御データとして格納されているデータ格納部と、が設けられており、上記ガス流量センサにより検出されるガス流量が、要求されるバーナ燃焼熱量に対応したガス流量となるように前記ガス流量制御データに基き上記ガス流量制御手段を制御してバーナ燃焼制御を行うと共に、バーナに供給される燃料ガス量にマッチングする空気をバーナに供給するためのファン風量制御を行う燃焼機器であって、前記ガス流量制御データのガス量の値は予め定められた基準温度および基準気圧のもとでの前記差圧式のガス流量センサの検出値のデータで与えられており、前記ガス流量センサによって流量検出される燃料ガスの温度を検出するガス温度検出手段と；燃焼機器の器具を取り巻く雰囲気の気圧を検出する気圧検出手段と；前記ガス温度検出手段により検出される燃料ガスの温度および前記気圧検出手段により検出される気圧に基づいて、上記ガス流量センサにより検出される上記検出温度の燃料ガスの流量を前記ガス流量制御データにおいて定められている基準温度および基準気圧のもとでの燃料ガスの流量に温度・気圧補正するガス流量補正部と；が設けられ、該ガス流量補正部により補正されたガス流量が前記ガス流量制御データ上の要求されるバーナ燃焼熱量に対応したガス流量となるように前記ガス流量制御手段を制御してバーナ燃焼制御が行われる構成と成し、前記気圧検出手段は燃焼機器のリモコン又は燃焼機器の器具ケース内に設けられ、気圧検出手段が前記器具ケース内に設けられている器具においては前記ガス流量補正部は前記燃焼ファンの駆動直前の気圧検出手段の検出気圧を用いて前記ガス流量の温度・気圧補正を行うことを特徴とする燃焼機器。
【請求項２】
ガス流量制御手段はガス供給通路に設けられており、ガス流量センサはガス流量制御手段の介設位置よりも上流側の燃料ガスの流量を検出する構成としたことを特徴とする請求項１記載の燃焼機器。
【請求項３】
ガス供給通路にはバイパス通路が設けられ、該バイパス通路にガス流量センサが設けられている構成としたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の燃焼機器。
【請求項４】
燃焼ファンの駆動により供給される空気を利用して燃料ガスを燃焼させるバーナと、燃焼ファンの駆動によりバーナに供給されるファン風量を検出する差圧式の風量検出手段と、ファン風量と燃焼熱量との関係データがファン風量制御データとして格納されているデータ格納部と、が設けられており、前記風量検出手段により検出されるファン風量が、要求されるバーナ燃焼熱量に対応したファン風量となるように前記ファン風量制御データに基きバーナに供給されるファン風量を制御する燃焼機器であって、前記ファン風量制御データのファン風量の値は予め定められた基準温度および基準気圧のもとでの前記差圧式の風量検出手段の検出値のデータで与えられており、前記風量検出手段によって風量検出されるファン風量の温度を検出する風量温度検出手段と；燃焼機器の器具を取り巻く雰囲気の気圧を検出する気圧検出手段と；前記風量温度検出手段により検出されるファン風量の温度および前記気圧検出手段により検出される気圧に基づいて、上記風量検出手段により検出されるファン風量を前記ファン風量制御データにおいて定められている基準温度および基準気圧のもとでのファン風量に温度・気圧補正する風量補正部と；が設けられ、該風量補正部により補正されたファン風量が前記ファン風量制御データ上の要求されるバーナ燃焼熱量に対応したファン風量となるようにファン風量制御が行われる構成と成し、前記気圧検出手段は燃焼機器のリモコン又は燃焼機器の器具ケース内に設けられ、気圧検出手段が前記器具ケース内に設けられている器具においては前記風量補正部は前記燃焼ファンの駆動直前の気圧検出手段の検出気圧を用いて前記ファン風量の温度・気圧補正を行うことを特徴とする燃焼機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は給湯器や風呂釜等の燃焼機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２には出願人が開発中の燃焼機器である給湯器（器具）のシステム構成例が示されている。同図において、器具ケース１内には器具本体２が収容され、器具本体２の内部には燃焼室３が設けられ、この燃焼室３の下方側にはバーナ４が設置されている。このバーナ４のガス導入部５にはノズルヘッダ６に取り付けられているガスノズル７が対向配置されており、ノズルヘッダ６にはガス供給通路８が接続されている。このガス供給通路８にはノズルヘッダ６へのガスの供給と遮断を行う電磁弁１０と、バーナ４へのガスの供給量を開弁量によって制御するガス流量制御手段としての比例弁１１と、ガス供給通路８の開閉を行う元電磁弁１２とが介設されている。前記バーナ４の下方側にはバーナ燃焼の給排気を行う燃焼ファン１３が設置されており、この燃焼ファン１３とバーナ４間には空気室１４が形成されている。
【０００３】
そして、この空気室１４と燃焼室３との間には燃焼ファン１３からバーナ４に供給される燃焼空気の一部を取り込んで通流する空気分流通路１５が設けられ、この空気分流通路１５に燃焼ファン１３からバーナ４に供給される燃焼空気の風量を検出する風量検出手段である風量検出センサ１６が介設されている。
【０００４】
前記燃焼室３の上方側には給湯熱交換器１７が配置されており、この給湯熱交換器１７の入側には給水通路１８が接続され、この給水通路１８には給水流量を検出する水量センサ２０と給水温度を検出する給水温度センサ２１とが設けられている。また、給湯熱交換器１７の出側には給湯通路２２が接続され、この給湯通路２２には給湯温度を検出する給湯温度センサ２３と、給湯流量を制御する水量制御弁２４とが設けられている。なお、図中、２７は燃焼ファン１３の予め定めた単位時間当たりの回転数を検出するファン回転検出センサを示し、２８はガス供給通路８からバーナ４に供給される燃料ガスの流量を検出するガス流量センサを示す。
【０００５】
この給湯器の運転制御は制御装置２５により行われており、この制御装置２５には給湯温度等の動作条件を設定するリモコン２６が信号接続されている。
【０００６】
前記制御装置２５は、給湯温度が前記リモコン２６で設定された給湯設定温度となるようにガス供給量を比例弁１１の開弁量によって制御し、併せて所定の適切な空燃比となるように燃焼ファン１３の回転制御を行う。上記バーナ燃焼制御および燃焼空気の風量制御をさらに詳細に説明すれば、制御装置２５に、図３に示すような燃焼熱量と燃料ガスのガス流量との関係データ、および、図４に示すような燃焼熱量とファン風量との関係データを与えておき、演算により求められる要求燃焼熱量（例えば、Ｕex）に対応する目標のガス流量（Ｒex）と目標のファン風量（Ｆex）をそれぞれ上記各関係データに基づき求め、ガス流量センサ２８により検出されるガス流量が上記目標のガス流量Ｒexとなるように比例弁１１の弁開度を制御して（つまり、バーナ４に供給される燃料ガス量を制御して）バーナ燃焼制御を行うと共に、風量検出センサ１６で検出される風量が前記目標ファン風量Ｆexとなるように燃焼ファン１３の回転制御を行うものである。
【０００７】
前記の如く、バーナ燃焼制御とファン風量制御を行うことにより、燃焼熱量と風量とがマッチングした好適な空燃比制御を図るというものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ガス流量センサ２８が差圧式のセンサであり、この差圧式のセンサにより検出される燃料ガスの圧力値を燃料ガスの流量として用いる場合には、ガス流量センサ２８によって流量検出される燃料ガスの温度が変化すると、ガス供給通路８内の燃料ガス圧、つまり、ガス流量センサ２８の検出値が変動していないのにも拘わらず、燃料ガス温度が上昇するに従ってガス供給通路８の燃料ガスの質量流量が減少方向に変動してしまうという現象が生じる。
【０００９】
このことから、前記の如くガス流量センサ２８の検出ガス流量が前記目標ガス流量となるようにバーナ燃焼制御を行う場合には、ガス流量センサ２８の検出ガス流量を目標ガス流量に精度良く制御しても、燃料ガスの温度が０℃であるときよりも燃料ガス温度が２２℃であるときの方がガス供給通路８の燃料ガスの質量流量は減少してバーナ４に供給される燃料ガス量が減少し、バーナ４の燃焼熱量は低下してしまうという問題が生じる。
【００１０】
このように、差圧式のガス流量センサ２８を用いてバーナ燃焼制御を行うと、ガス流量センサ２８の検出値が同じ状態でも、ガス供給通路８の燃料ガスの温度変化に起因してバーナ燃焼熱量が変動し、要求燃焼熱量でバーナ燃焼が行われないことがあり、湯の利用者が所望する給湯設定温度の湯を供給することができない場合があるという問題が生じる。
【００１１】
また、風量検出センサ１６が差圧式のセンサにより構成され、該差圧式の風量検出センサ１６から出力される検出値をファン質量風量として用いる場合にも、上記同様に、風量検出センサ１６の検出値が等しくても空気の温度変化に起因して空気の質量流量が異なってバーナ４に供給される空気量が変化するという問題があり、このことによりバーナ４に供給される燃料ガス量に見合った空気をバーナ４に供給することができない場合があり、良好な空燃比でバーナ燃焼が行われないという問題が生じる。
【００１２】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その第１の目的は、差圧式のガス流量センサから出力される検出値を用いて精度の良いバーナ燃焼制御を行うことができる構成を備えた燃焼機器を提供することであり、また、第２の目的は、差圧式の風量センサから出力される検出値を用いて、バーナの燃焼熱量に見合った空気量を確実にバーナに供給することができる燃焼機器を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、次のような構成をもって前記課題を解決する手段としている。すなわち、第１の発明は、燃焼ファンの駆動により供給される空気を利用してガス供給通路を通して供給された燃料ガスを燃焼させるバーナと、該バーナに供給される燃料ガスの流量を制御するガス流量制御手段と、バーナに供給される燃料ガスの流量を検出する差圧式のガス流量センサと、ガス流量と燃焼熱量との関係データがガス流量制御データとして格納されているデータ格納部と、が設けられており、上記ガス流量センサにより検出されるガス流量が、要求されるバーナ燃焼熱量に対応したガス流量となるように前記ガス流量制御データに基き上記ガス流量制御手段を制御してバーナ燃焼制御を行うと共に、バーナに供給される燃料ガス量にマッチングする空気をバーナに供給するためのファン風量制御を行う燃焼機器であって、前記ガス流量制御データのガス量の値は予め定められた基準温度および基準気圧のもとでの前記差圧式のガス流量センサの検出値のデータで与えられており、前記ガス流量センサによって流量検出される燃料ガスの温度を検出するガス温度検出手段と；燃焼機器の器具を取り巻く雰囲気の気圧を検出する気圧検出手段と；前記ガス温度検出手段により検出される燃料ガスの温度および前記気圧検出手段により検出される気圧に基づいて、上記ガス流量センサにより検出される上記検出温度の燃料ガスの流量を前記ガス流量制御データにおいて定められている基準温度および基準気圧のもとでの燃料ガスの流量に温度・気圧補正するガス流量補正部と；が設けられ、該ガス流量補正部により補正されたガス流量が前記ガス流量制御データ上の要求されるバーナ燃焼熱量に対応したガス流量となるように前記ガス流量制御手段を制御してバーナ燃焼制御が行われる構成と成し、前記気圧検出手段は燃焼機器のリモコン又は燃焼機器の器具ケース内に設けられ、気圧検出手段が前記器具ケース内に設けられている器具においては前記ガス流量補正部は前記燃焼ファンの駆動直前の気圧検出手段の検出気圧を用いて前記ガス流量の温度・気圧補正を行う構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１４】
第２の発明は、上記第１の発明の構成を備え、ガス流量制御手段はガス供給通路に設けられており、ガス流量センサはガス流量制御手段の介設位置よりも上流側の燃料ガスの流量を検出する構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１５】
第３の発明は、上記第１又は第２の発明の構成を備え、ガス供給通路にはバイパス通路が設けられ、該バイパス通路にガス流量センサが設けられている構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１６】
第４の発明は、燃焼ファンの駆動により供給される空気を利用して燃料ガスを燃焼させるバーナと、燃焼ファンの駆動によりバーナに供給されるファン風量を検出する差圧式の風量検出手段と、ファン風量と燃焼熱量との関係データがファン風量制御データとして格納されているデータ格納部と、が設けられており、前記風量検出手段により検出されるファン風量が、要求されるバーナ燃焼熱量に対応したファン風量となるように前記ファン風量制御データに基きバーナに供給されるファン風量を制御する燃焼機器であって、前記ファン風量制御データのファン風量の値は予め定められた基準温度および基準気圧のもとでの前記差圧式の風量検出手段の検出値のデータで与えられており、前記風量検出手段によって風量検出されるファン風量の温度を検出する風量温度検出手段と；燃焼機器の器具を取り巻く雰囲気の気圧を検出する気圧検出手段と；前記風量温度検出手段により検出されるファン風量の温度および前記気圧検出手段により検出される気圧に基づいて、上記風量検出手段により検出されるファン風量を前記ファン風量制御データにおいて定められている基準温度および基準気圧のもとでのファン風量に温度・気圧補正する風量補正部と；が設けられ、該風量補正部により補正されたファン風量が前記ファン風量制御データ上の要求されるバーナ燃焼熱量に対応したファン風量となるようにファン風量制御が行われる構成と成し、前記気圧検出手段は燃焼機器のリモコン又は燃焼機器の器具ケース内に設けられ、気圧検出手段が前記器具ケース内に設けられている器具においては前記風量補正部は前記燃焼ファンの駆動直前の気圧検出手段の検出気圧を用いて前記ファン風量の温度・気圧補正を行う構成をもって前記課題を解決する手段としている。
【００１７】
上記構成の発明において、差圧式のガス流量センサによって流量検出される燃料ガスの温度を検出するガス温度検出手段および燃焼機器の器具を取り巻く雰囲気の気圧を検出する気圧検出手段を設け、ガス流量補正部は、上記ガス温度検出手段により検出される燃料ガス温度および気圧検出手段によって検出される気圧に基づき、ガス流量センサによって検出される燃料ガスの流量を予め定めた基準温度および基準気圧の燃料ガス流量に補正する。このように、ガス流量センサにより検出される燃料ガス流量を予め定めた基準温度と基準気圧の燃料ガス流量に補正するので、燃料ガスの温度変化および気圧変化の影響が取り除かれた燃料ガス流量を得ることができる。
【００１８】
すなわち、上記基準温度および基準気圧の燃料ガスがガス供給通路を流れているときにガス流量センサにより検出される流量と燃焼熱量との関係データ（ガス流量制御データ）を予め与えておき、この関係データに基づき、要求される燃焼熱量に対応した目標の燃料ガス流量を求め、上記ガス流量補正部により補正された燃料ガス流量が上記目標の燃料ガス流量となるようにガス流量制御手段を制御してバーナ燃焼制御を行うことによって、要求燃焼熱量でバーナ燃焼を行わせることができる燃料ガス量をバーナに確実に供給することができて精度良いバーナ燃焼制御を行うことができ、前記課題が解決される。
【００１９】
また、差圧式の風量検出手段によって風量検出されるファン風量の温度を検出する風量温度検出手段および燃焼機器の器具を取り巻く雰囲気の気圧を検出する気圧検出手段を設け、風量補正部は、上記風量温度検出手段により検出されるファン風量の温度および気圧検出手段により検出される気圧に基づき、風量検出手段により検出されるファン風量を予め定めた基準温度および基準気圧のファン風量に補正する。このように、風量検出手段により検出されるファン風量を予め定めた基準温度と基準気圧のファン風量に補正するので、風量の温度変化および気圧変化の影響が取り除かれたファン風量を得ることができる。
【００２０】
すなわち、上記基準温度および基準気圧のファン風量が供給されているときに風量検出手段により検出される風量と燃焼熱量との関係データ（ファン風量制御データ）を予め与えておき、この関係データに基づき、要求される燃焼熱量に対応した目標のファン風量を求め、上記風量補正部により補正されたファン風量が上記目標のファン風量となるようにファン風量制御を行うことによって、ファン風量制御を精度良く行うことができ、最適な空燃比でもってバーナ燃焼を行わせることが可能となり、前記課題が解決される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づき説明する。
【００２２】
説明の都合上、実施形態例の説明の前に本願発明に関連する参考例を説明する。この参考例の燃焼機器は前記図２の給湯器と同様な構成を備え、風量検出センサ１６およびガス流量センサ２８はそれぞれ差圧式のセンサにより構成されており、風量検出センサ１６の検出値を温度補正し該温度補正された風量を用いてファン風量制御を行い、また、ガス流量センサ２８の検出値を温度補正し該温度補正された燃料ガス流量を用いてバーナ燃焼制御を行う構成を備えている。
【００２３】
また、この参考例では、図２の点線に示すように、比例弁１１の介設位置よりも上流側のガス供給通路８に該ガス供給通路８よりも小径なバイパス通路３２が設けられ、該バイパス通路３２にガス流量センサ２８が設けられており、また、上記風量検出センサ１６により流量検出される風量の温度を検出する風量温度検出手段３０が風量検出センサ１６の配設位置の近傍に設けられ、ガス流量センサ２８により流量検出される燃料ガスの温度を検出するガス温度検出手段３１がガス流量センサ２８の配設位置の近傍に設けられている。上記以外の構成は前記図２に示す給湯器と同様であり、その共通部分の重複説明は省略する。
【００２４】
この参考例では、上記したように、このガス流量センサ２８は比例弁１１よりも上流側に介設されている。
【００２５】
図５には比例弁１１の断面構造がガス供給通路８に組み込まれた状態で示されている。この図に示されるように、ガス供給通路８を流れてきた燃料ガスは比例弁１１の弁体により形成された狭い開口部を通って下流側のバーナ４に向けて流れていくことになるが、上記比例弁１１の開口部の開口面積はガス供給通路８の通路断面積よりも格段に狭いことから、上記開口部を通り抜けたガスの流れは非常に乱れる。
【００２６】
このガスの乱流によって、比例弁１１よりも下流側のガス供給通路８にガス流量センサ２８を配設した場合には、ガス供給通路８の燃料ガス流量が変動していないのに、ガス流量センサ２８から出力される検出値は、図６に示すように、非常にばらつき、正確なガス流量を得ることが非常に困難であると問題が生じるが、比例弁１１よりも上流側にガス流量センサ２８を配設する場合には、比例弁１１により燃料ガスの流れが乱される前の整流状態の燃料ガスをガス流量センサ２８に供給することが可能である。
【００２７】
特に、この参考例では、比例弁１１よりも上流側のガス供給通路８にバイパス通路３２を設け、該バイパス通路３２はガス供給通路８の通路径よりも小径に形成されガスの整流効果を高める構成と成していることから、ガス流量センサ２８により流量検出される燃料ガスの流れはより整流されており、ガスの乱流に起因したばらつきの問題が解消された検出値をガス流量センサ２８から出力させることができる。
【００２８】
また、図２に示す電磁弁１０よりも下流側の、例えば、ノズルヘッダ６にガス流量センサ２８を配設した場合には、燃焼停止中に、バーナ４への燃料ガスの流れはないことから、バーナ４側からノズルヘッダ６を介してガス供給通路８内に空気が入り込み、その空気の流れをガス流量としてガス流量センサ２８が検出してしまうという問題が生じる虞がある。
【００２９】
これに対して、この参考例では、比例弁１１よりも上流側にガス流量センサ２８を配設することによって、バーナ４側からガス供給通路８内に入り込む燃焼停止中の空気の流れは電磁弁１０によって遮断されてガス流量センサ２８に至るのが防止されることから、上記燃焼停止中の空気の流れに起因したガス流量センサ２８の誤検出の問題を回避することができる。
【００３０】
図１には参考例において特徴的な制御構成がブロック図により示されている。この制御装置２５は、図１に示すように、燃焼熱量検出部３３と、風量補正部３４と、データ格納部３５と、ガス流量補正部３６と、燃焼制御部３７と、風量制御部３８とを有して構成されている。
【００３１】
燃焼熱量検出部３３は、バーナ燃焼中に、リモコン２６に設定されている給湯設定温度の湯を給湯するためのバーナ４の燃焼熱量を検出する。例えば、給湯が開始された直後には、水量センサ２０により検出される通水流量の入水を給水温度センサ２１により検出される入水温Ｔinからリモコン２６に設定された給湯設定温度Ｔstに高めるために必要なフィードフォワード熱量をバーナの要求燃焼熱量として検出し、給湯湯温がほぼ給湯設定湯温に高められた以降には、上記フィードフォワード熱量に、給湯設定温度Ｔstに対する給湯温度センサ２３により検出される出湯温Ｔoutのずれ量を補正するためのフィードバック熱量を考慮した熱量を要求燃焼熱量として検出し、この検出した要求燃焼熱量を燃焼制御部３７と風量制御部３８にそれぞれ出力する。
【００３２】
データ格納部３５には要求燃焼熱量でバーナ燃焼が成されるための燃料ガス量をバーナ４に供給するための図３に示すようなガス流量と燃焼熱量との関係データが実験や演算等により予め求め、ガス流量制御データとして格納されている。
【００３３】
この参考例では、ガス流量センサ２８により流量検出される燃料ガスの温度が予め定めた基準温度Ｔrs（例えば、０℃＝２７３Ｋ）であるときにガス流量センサ２８により検出される流量の値が上記ガス流量制御データのガス流量として与えられている。
【００３４】
ガス流量補正部３６はガス流量センサ２８により検出されるガス流量Ｒｔと、ガス温度検出手段３１により検出される燃料ガスの温度Ｔrtとを時々刻々と取り込み、上記ガス温度Ｔrtのガス流量Ｒｔを上記基準温度Ｔrsのガス流量Ｒｓに温度補正する。
【００３５】
具体的には、例えば、検出ガス流量Ｒｔを温度補正するためのガス温度補正データを下式（１）に示す演算式データでデータ格納部３５に与えておき、上記ガス流量センサ２８の検出ガス流量Ｒｔとガス温度検出手段３１の検出ガス温度Ｔrtとをデータ格納部３５に格納されている下式（１）に示す演算式データのそれぞれ対応するパラメータに代入し、温度補正されたガス流量Ｒｓを算出する。
【００３６】
Ｒｓ＝Ｒt×√（Ｔrs／Ｔrt）・・・・・（１）
【００３７】
例えば、燃料ガスが温度Ｔrtであるときには、燃料ガスの比重は基準温度Ｔrsの燃料ガスの比重の（Ｔrs／Ｔrt）倍となり、一方、燃料ガスの流速は基準温度Ｔrsであるときの燃料ガスの流速の１／√（Ｔrs／Ｔrt）倍となることから、ガス供給通路８の燃料ガス圧（ガス流量センサ２８の検出値）が同じ状態でも、ガス供給通路８の燃料ガスの質量流量は、基準温度Ｔrsであるときの燃料ガスの質量流量の（Ｔrs／Ｔrt）／√（Ｔrs／Ｔrt）＝√（Ｔrs／Ｔrt）倍となる。このことから、ガス流量センサ２８の検出値を温度補正するための上式（１）が導かれたものである。
【００３８】
なお、上式（１）に示す基準温度Ｔrsは前記ガス流量制御データを求める際に設定された基準温度であり、定数として式（１）に与えられる。
【００３９】
上記のようにして、温度補正されたガス流量はガス流量補正部３６から燃焼制御部３７に出力される。
【００４０】
燃焼制御部３７は上記燃焼熱量検出部３３により検出された要求燃焼熱量に対応する目標のガス流量を前記図３に示すようなガス流量制御データに基づき求め、上記ガス流量補正部３６により温度補正された検出ガス流量が上記目標のガス流量となるように比例弁１１の弁開度を制御してガス流量を制御しバーナ燃焼制御を行う。
【００４１】
例えば、上記検出ガス流量が目標ガス流量よりも多いときには比例弁１１へ供給する比例弁駆動電流を上記目標ガス流量に対する検出ガス流量のずれを補正する減少方向に変化させガス流量を目標ガス流量に向かって減少させ、また反対に、検出ガス流量が目標ガス流量よりも少ないときには比例弁駆動電流を上記目標ガス流量に対する検出ガス流量のずれを補正する増加方向に変化させガス流量を目標ガス流量に向かって増加させるというようにガス流量制御を行ってバーナ燃焼制御を行う。
【００４２】
データ格納部３５にはバーナ４に供給される燃料ガス量を予め定まる空燃比でもって完全燃焼させるための図４に示すような燃焼熱量とファン風量の関係データが予め実験や演算等により求めファン風量制御データとして格納されている。この参考例では、前記風量検出センサ１６によって風量検出されるファン風量の温度が予め定めた基準温度Ｔfs（例えば、０℃）であるときに風量検出センサ１６から出力されるファン風量の値が上記ファン風量制御データのファン風量として与えられる。
【００４３】
風量補正部３４は風量検出センサ１６により検出されるファン風量Ｆｔと、風量温度検出手段３０により検出されるファン風量温度Ｔftとを時々刻々と取り込み、上記風量温度検出手段３０の検出風量温度Ｔftに基づき、風量検出センサ１６の検出ファン風量Ｆｔを上記基準温度Ｔfs（０℃）のファン風量Ｆｓに補正する。
【００４４】
具体的には、例えば、検出ファン風量を温度補正するための風量温度補正データを下式（２）に示す演算式データでデータ格納部３５に与えておき、上記風量検出センサ１６の検出ファン風量Ｆｔと風量温度検出手段３０の検出風量温度Ｔftとを上記データ格納部３５に格納された下式（２）の演算式データのそれぞれ対応するパラメータに代入し、温度補正されたファン風量Ｆｓを算出する。
【００４５】
Ｆｓ＝Ｆｔ×√（Ｔfs／Ｔft）・・・・・（２）
【００４６】
上式（２）も、前式（１）と同様にして導かれた。すなわち、風量検出センサ１６により風量検出される空気が温度Ｔftであるときには、空気の比重は基準温度Ｔrsの空気比重の（Ｔfs／Ｔft）倍となり、一方、空気の流速は基準温度Ｔrsであるときの空気の流速の１／√（Ｔfs／Ｔft）倍となることから、風圧（風量検出センサ１６の検出値）が同じ状態でも、空気の質量流量は、基準温度Ｔfsであるときの空気の質量流量の（Ｔfs／Ｔft）／√（Ｔfs／Ｔft）＝√（Ｔfs／Ｔft）倍となる。このことから、風量検出センサ１６により検出されたファン風量を温度補正するための上式（２）が導かれたものである。なお、上式（２）に示す基準温度Ｔfsは前記ファン風量制御データを求める際に設定された基準温度であり、式（２）には定数として与えられる。
【００４７】
風量補正部３４は上記の如く温度補正されたファン風量Ｆｓを風量制御部３８に出力する。風量制御部３８は、上記燃焼熱量検出部３３によって求められた要求燃焼熱量に対応した目標のファン風量を前記データ格納部３５に格納されている前記図４に示すようなファン風量制御データに基づき求め、上記風量補正部３４により温度補正された検出ファン風量が上記目標のファン風量となるように燃焼ファン１３の回転制御を行いファン風量制御を行う。
【００４８】
例えば、上記検出ファン風量が目標ファン風量よりも多いときには燃焼ファン１３の制御量を上記目標ファン風量に対する検出ファン風量のずれを補正する減少方向に変化させファン風量を目標風量に向かって減少させ、また反対に、検出ファン風量が目標ファン風量よりも少ないときには燃焼ファン１３の制御量を上記目標ファン風量に対する検出ファン風量のずれを補正する増加方向に変化させファン風量を目標風量に向かって増加させるというようにファン風量制御を行う。
【００４９】
この参考例によれば、風量検出センサ１６により検出されるファン風量とガス流量センサ２８により検出されるガス流量とをそれぞれ予め定めた基準温度のファン風量、ガス流量に温度補正する構成を備えたので、温度変化の影響が取り除かれたファン風量及びガス流量を得ることができ、それら温度補正されたファン風量、ガス流量と、上記基準温度のファン風量と燃焼熱量の関係データ、基準温度のガス流量と燃焼熱量の関係データとに基づきファン風量制御、バーナ燃焼制御を行うことによって、精度の良いファン風量制御、バーナ燃焼制御を行うことができ、最適な空燃比でもって要求される燃焼熱量のバーナ燃焼を行うことができる。このことから、湯の利用者が所望する給湯設定温度の湯を安定的に給湯することができる。
【００５０】
また、この参考例では、比例弁１１よりも上流側のガス流量を検出するようにガス流量センサ２８が設けられているので、比例弁１１よりも上流側の整流された燃料ガスの流量をガス流量センサ２８によって検出することが可能であり、特に、この参考例では、比例弁１１の配設位置よりも上流側のガス供給通路８に該ガス供給通路８よりも燃料ガスの整流効果が高いバイパス通路３２を設け、該バイパス通路３２にガス流量センサ２８を配設する構成としたので、より整流された燃料ガスの流量をガス流量センサ２８により検出することができることとなり、乱流に起因した検出値のばらつきの問題が解消された検出値をガス流量センサ２８は出力することができ、つまり、ガス流量センサ２８から安定した検出値を出力することができる。このガス流量センサ２８の検出ガス流量が上記の如く温度補正され該温度補正されたガス流量に基づき、バーナ燃焼制御が行われるので、バーナ燃焼制御の精度を大幅に向上させることができる。
【００５１】
以下に、本発明の実施形態例を説明する。この実施形態例において特徴的なことは、図２の点線に示すように給湯器を取り巻く雰囲気の気圧を検出する気圧検出手段としての気圧センサ４０を設け、該気圧センサ４０により検出される気圧に基づき、風量検出センサ１６とガス流量センサ２８から各々出力される検出値を温度補正するだけでなく気圧補正する構成を備えたことである。それ以外の構成は前記参考例と同様であり、その共通部分の重複説明は省略する。
【００５２】
ところで、空気の質量流量および燃料ガスの質量流量は、温度変化だけでなく給湯器を取り巻く雰囲気の気圧変化の影響も受ける。この実施形態例と前記参考例では、風量検出センサ１６とガス流量センサ２８が共に差圧式のセンサであることから、気圧が変化してもバーナ燃焼の空燃比は変化しないが、上記の如く気圧が変化すると燃料ガスの質量流量は変化するので、ガス流量センサ２８の検出値が同じ状態でも気圧変化に起因してバーナ４に供給される燃料ガス量が変化して要求燃焼熱量からずれた燃焼熱量でバーナ燃焼が行われることが考えられる。
【００５３】
この実施形態例では、風量検出センサ１６とガス流量センサ２８の各検出値を温度補正すると共に気圧補正することで、より一層精度良いファン風量制御とバーナ燃焼制御を行うことが可能な構成を示すものである。
【００５４】
この実施形態例では、給湯器の周りの気圧を検出する気圧検出手段である気圧センサ４０をリモコン２６に設ける。
【００５５】
ガス流量補正部３６は、ガス流量センサ２８により検出されたガス流量Ｒｔと、ガス温度検出手段３１により検出されたガス温度Ｔrtと、気圧センサ４０により検出された気圧Ｐｔとを時々刻々と取り込み、それら情報に基づき、上記検出気圧Ｐｔ状態でのガス温度Ｔrtの検出ガス流量Ｒｔを予め定めた基準気圧（例えば、１ａｔｍ＝１０３４２ｍｍＡｇ）状態での基準温度Ｔrsのガス流量Ｒｓに補正する。
【００５６】
具体的には、ガス流量センサ２８の検出ガス流量を温度・気圧補正するためのガス流量補正データを下式（３）に示す演算式データでデータ格納部３５に予め格納しておく。
【００５７】
Ｒｓ＝Ｒｔ×√（（Ｐｔ＋Ｇ）／（Ｐｓ＋Ｇ））×√（Ｔrs／Ｔrt）・・・・・（３）
【００５８】
ただし、上式（３）に示すＲｓは補正後のガス流量を表し、Ｒｔはガス流量センサ２８により検出されたガス流量を表し、Ｐｔは気圧センサ４０により検出された気圧を表し、Ｇはガス供給通路８を流れる燃料ガス種によって予め定まる標準供給ガス圧を表し、Ｐｓは予め定めた基準気圧を表し予め定数として与えられ、Ｔrsは予め定めた基準温度を表し予め定数として与えられ、Ｔrtはガス温度検出手段３１により検出された燃料ガスの温度を表している。
【００５９】
上式（３）も前記式（１），（２）と同様にして導かれたものである。
【００６０】
ところで、給湯器に使用される燃料ガスとしては、ＬＰＧ、都市ガスの１３Ａ，６Ａ，・・・という如く、様々な種類があり、例えば、ガス供給通路８に供給される標準供給ガス圧は、ＬＰＧが２８０ｍｍＡｇ、１３Ａが２００ｍｍＡｇ、６Ａが１５０ｍｍＡｇ、・・・という如く、各燃料ガス種毎に異なる。
【００６１】
データ格納部３５には各燃料ガス種毎の標準供給ガス圧のデータが格納されており、ガス流量補正部３６は、ガス流量センサ２８により検出されたガス流量Ｒｔと、ガス温度検出手段３１により検出されたガス温度Ｔrtと、気圧センサ４０により検出された気圧Ｐｔとを時々刻々と取り込むと共に、使用する燃料ガス種を切り替え設定するためのガス種切り替え手段４１に設定されている燃料ガス種の情報を取り込み、該取り込んだガス種に対応した標準供給ガス圧Ｇを上記データ格納部３５の標準供給ガス圧に基づき求める。
【００６２】
そして、ガス流量補正部３６は上記検出されたガス流量Ｒｔ、ガス温度Ｔrt、気圧Ｐｔ、標準供給ガス圧Ｇの値を前記式（３）に示す演算式データのそれぞれ対応するパラメータに代入・演算して、ガス流量センサ２８の検出ガス流量を基準気圧Ｐｓの基準温度Ｔrsのガス流量Ｒｓに補正する。この補正されたガス流量は，前記参考例と同様に、ガス流量補正部３６から燃焼制御部３７に出力され、燃焼制御部３７は、補正検出されたガス流量に基づきバーナ燃焼制御を行う。なお、燃焼制御に用いられるガス流量制御データのガス流量は、基準気圧Ｐｓ状態で基準温度Ｔrsのガス流量の値が与えられる。
【００６３】
風量補正部３４は、風量検出センサ１６により検出されたファン風量Ｆｔと、風量温度検出手段３０により検出されたファン風量温度Ｔftと、気圧センサ４０により検出された気圧Ｐｔとを時々刻々と取り込み、それら情報とデータ格納部３５に格納されている後述する風量補正データとに基づき、風量検出センサ１６の検出ファン風量Ｆｔを、予め定めた基準気圧（例えば、１ａｔｍ）状態での基準温度Ｔfsのファン風量Ｆｓに補正する。
【００６４】
上記風量補正データは、風量検出センサ１６により検出されたファン風量Ｆｔを予め定めた基準気圧Ｐｓ（例えば、１ａｔｍ）の状態での基準温度Ｔfsの風量Ｆｓに補正するためのデータであり、この実施形態例では、下式（４）に示す演算式データにより与えられている。
【００６５】
Ｆｓ＝Ｆｔ×√（（Ｐｔ＋Ｈ）／（Ｐｓ＋Ｈ））×√（Ｔfs／Ｔft）・・・・・（４）
【００６６】
ただし、上記Ｆｓは補正されたファン風量を表し、Ｐｔは気圧センサ４０により検出された気圧を表し、Ｈは排気抵抗により予め定まる器具内の風圧を表し、Ｐｓは予め定めた基準気圧を表し予め定数として与えられ、Ｔfsは予め定めた基準温度を表し予め定数として与えられ、Ｔftは風量温度検出手段３０により検出されるファン風量の温度を表している。上記Ｈは、燃焼室３から排気ガスを外部に導くための排気通路の長さ等によって定まる排気抵抗に基づき予め与えておくことができる（例えば、Ｈ＝３５ｍｍＡｇ）。
【００６７】
具体的には、風量検出センサ１６の検出ファン風量Ｆｔと、風量温度検出手段３０の検出ファン風量温度Ｔftと、気圧センサ４０の検出気圧Ｐｔとを上記式（４）のそれぞれ対応するパラメータに代入・演算して、風量補正部３４は予め定めた基準気圧Ｐｓ状態での基準温度Ｔｓのファン風量に補正されたファン風量Ｆｓを求める。このように、温度・気圧補正されたファン風量は風量補正部３４から風量制御部３８に出力され、この補正されたファン風量に基づき、風量制御部３８はファン風量制御を行う。なお、ファン風量制御に用いられる風量制御データのファン風量には基準気圧Ｐｓ状態での基準温度Ｔfsのファン風量の値が与えられる。
【００６８】
この実施形態例によれば、風量温度検出手段３０とガス温度検出手段３１に加えて気圧センサ４０を設け、上記風量温度検出手段３０とガス温度検出手段３１によりそれぞれ検出される温度と、気圧センサ４０により検出される気圧とに基づき、風量検出センサ１６とガス流量センサ２８の各検出値を基準気圧の基準温度の検出値に補正する構成を備えたので、温度と気圧変化の影響が取り除かれたファン風量とガス流量を得ることができ、より一層精度の良いバーナ燃焼制御およびファン風量制御を行うことができる。
【００６９】
特に、標高が高い場所に給湯器が使用される場合にはその効果が顕著に現れる。それは、給湯器の風量検出センサ１６やガス流量センサ２８が差圧式のセンサであり、ファン風量やガス流量の気圧補正を行うことができないものにおいては、標高が低い場所で要求燃料熱量でバーナ燃焼が成されても、標高が高い場所で使用される場合には気圧がかなり低くなるので要求燃焼熱量よりもかなり低めの燃焼熱量でバーナ燃焼が行われてしまうのに対して、この実施形態例に示すように、風量検出センサ１６とガス流量センサ２８の各検出値を気圧補正する給湯器においては、前記したように気圧変化の影響は取り除かれるので、要求燃焼熱量でバーナ燃焼を行わせることができる。
【００７０】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、上記実施形態例では、基準温度を０℃としたが、基準温度は０℃以外の例えば、２０℃等の適宜の温度を基準温度として設定してもよい。また、ガス流量補正に対して設定された基準温度Ｔrsとファン風量の補正に対して設定された基準温度Ｔfsとはそれぞれ異なる温度に設定してもよい。
【００７１】
さらに、上記実施形態例では、風量検出センサ１６およびガス流量センサ２８は共に差圧式のセンサであったが、上記風量検出センサ１６とガス流量センサ２８のうちのどちらか一方を差圧式以外のセンサにより構成してもよく、この場合には、差圧式タイプのセンサの検出値のみを温度・気圧補正すればよいことから、上記実施形態例に示した風量補正部３４又はガス流量補正部３６が省略される。
【００７２】
さらに、上記実施形態例では、ガス流量制御手段として比例弁１１が設けられていたが、バーナ４に供給する燃料ガスの流量を制御することができる比例弁１１以外のものをガス流量制御手段として設けてもよい。
【００７３】
さらに、上記実施形態例では、バイパス通路３２は比例弁１１よりも上流側のガス供給通路８に設けられていたが、例えば、比例弁１１の介設位置と電磁弁１０の介設位置の間のガス供給通路８にバイパス通路３２を設ける等、バイパス通路３２は比例弁１１よりも下流側のガス供給通路８に設けてもよい。この場合には、比例弁１１から流れ出た乱流状態の燃料ガスがバイパス通路３２に入り込むことになるが、このバイパス通路３２の燃料ガスの整流効果は前記したように優れていることから、このバイパス通路３２にガス流量センサ２８を設けることによって、比例弁１１よりも下流側にガス流量センサ２８を設けてもガス流量センサ２８の検出値を安定させることができる。
【００７４】
上記のように、比例弁１１よりも下流側の燃料ガス流量を検出するようにガス流量センサ２８を配設した場合には、バーナ４に近いために、バーナ燃焼中にバーナ燃焼の熱によって、ガス流量センサ２８により流量検出される燃焼ガスの温度が時々刻々と変動する。上記実施形態例では、差圧式のガス流量センサ２８の検出値を温度補正することから、上記バーナ燃焼の熱による燃料ガスの温度変化の影響が取り除かれたガス流量を得ることができ、精度の良いバーナ燃焼制御が行われる。
【００７５】
さらに、上記実施形態例では、ガス供給通路８にバイパス通路３２を設け、該バイパス通路３２にガス流量センサ２８を配設していたが、バイパス通路３２を設けずにガス流量センサ２８をガス供給通路８に配設してもよい。この場合には、整流されたガス流量を検出するためにガス流量センサ２８は比例弁１１よりも上流側のガス供給通路８に配設されることが望ましい。
【００７６】
さらに、上記実施形態例では、燃焼ファン１３の回転制御を行ってファン風量制御を行ったが、ダンパー等を用いてファン風量を制御するようにしてもよい。
【００７７】
さらに、上記実施形態例では、気圧センサ４０はリモコン２６に設けられていたが、例えば、給湯器本体の器具ケース１内に気圧センサ４０を設けてもよい。この場合には、燃焼ファン１３の駆動中には、ファン風量により給湯器を取り巻く雰囲気の気圧を気圧センサ４０によって正確に求めることができないことから、気圧センサ４０の検出値を監視する監視部を設け、燃焼ファン１３の駆動中に上記第２の実施形態例に示したように風量検出センサ１６の検出ファン風量の温度・気圧補正を行うときには、その燃焼ファン１３の駆動直前の気圧センサ４０の検出気圧を用いて、ファン風量温度・気圧補正するようにすることが望まれる。
【００７８】
さらに、上記実施形態例では、基準気圧を１ａｔｍとしたが、基準気圧は１ａｔｍ以外の気圧を基準気圧として設定してもよい。また、ガス流量補正に対して設定された基準気圧とファン風量の補正に対して設定された基準気圧とはそれぞれ異なる気圧に設定してもよい。
【００７９】
さらに、実施形態例では、ガス流量補正部３６は、給湯器の使用ガス種に応じた係数を前式（３）に示す演算式のパラメータＧに代入してガス流量を補正したが、バーナ燃焼に使用される燃料ガスの種類が唯１種に特定されている場合には、式（３）に示す演算式データ中のＧには、上記特定のガス種に応じた定数を演算式データのＧに予め与えておいてもよい。
【００８０】
さらに、上記実施形態例では、給湯器を例にして説明したが、この発明は、バーナ燃焼制御およびファン風量制御を行う燃焼機器であれば適用することができ、給湯器以外の例えば風呂装置や、給湯風呂複合器等にも適用することができる。
【００８１】
【発明の効果】
ガス流量センサによって流量検出される燃料ガスの温度を検出するガス温度検出手段および燃焼機器の器具を取り巻く雰囲気の気圧を検出する気圧検出手段を設け、該ガス温度検出手段により検出されるガス温度および気圧検出手段により検出される気圧に基づき、差圧式のガス流量センサにより検出されるガス流量を予め定めた基準温度および基準気圧のガス流量に補正する構成を備えたので、温度変化および気圧変化に起因したガス流量検出値のばらつきの問題が解消された基準温度および基準気圧のガス流量を得ることができ、この基準温度および基準気圧のガス流量に基づきバーナ燃焼制御を行うことによって、要求される燃焼熱量で精度良くバーナ燃焼が行われることとなり、バーナ燃焼制御の性能を向上させることができる。
【００８２】
ガス流量センサはガス流量制御手段の介設位置よりも上流側の燃料ガスの流量を検出する構成を備えたものにあっては、ガス流量制御手段の介設位置よりも上流側の整流された燃料ガスの流量をガス流量センサは検出することができることとなり、安定した検出値をガス流量センサは出力することができ、このことにより、正確なガス流量を得ることができ、より一層精度良くバーナ燃焼制御を行うことができる。
【００８３】
ガス供給通路にバイパス通路を設け、該バイパス通路にガス流量センサを配設したものにあっては、ガス供給通路よりもバイパス通路を小径に形成することによって、バイパス通路の燃料ガスの整流効果はガス供給通路よりも高まり、バイパス通路によって整流された燃料ガスの流量をガス流量センサは検出することができ、燃料ガスの流れの乱れに起因した検出値のばらつきを抑制することができ、バーナ燃焼制御の精度の向上を図ることができる。
【００８４】
風量検出手段により風量検出されるファン風量の温度を検出する風量温度検出手段および燃焼機器の器具を取り巻く雰囲気の気圧を検出する気圧検出手段が設けられ、前記風量温度検出手段により検出される風量の温度および前記気圧検出手段により検出される気圧に基づき、差圧式の風量検出手段によって検出されるファン風量を予め定めた基準温度および基準気圧のファン風量に補正する構成を備えたので、温度変化および気圧変化に起因したファン風量検出値のばらつきの問題が解消された基準温度および基準気圧のファン風量を得ることができ、この基準温度および基準気圧のファン風量に基づきファン風量制御を行うことによって、要求される燃焼熱量に見合う空気を確実にバーナに供給することができ、適切な空燃比制御が行われ、空気不足や空気過多によるバーナの不完全燃焼を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明に関連する参考例および本発明に係る実施形態例において特徴的な制御構成を示すブロック構成図である。
【図２】  この発明が適用される燃焼機器である給湯器のモデル図である。
【図３】  ガス流量制御によりバーナ燃焼制御を行うための制御データの一例を示すグラフである。
【図４】  ファン風量制御を行うための制御データの一例を示すグラフである。
【図５】  比例弁の介設位置近傍のガス供給通路を流れるガスの流れの状態を示す説明図である。
【図６】  ガス流量センサにより流量検出されるガスの流れが乱れている場合にガス流量センサから出力される検出値の一例を示す波形図である。
【符号の説明】
４  バーナ
８  ガス供給通路
１１  比例弁
１３  燃焼ファン
１６  風量センサ
２８  ガス流量センサ
３０  風量温度検出手段
３１  ガス温度検出手段
３２  バイパス通路
３４  風量補正部
３６  ガス流量補正部
４０  気圧センサ
【図１】
0003777041.tif 000002
【図２】
0003777041.tif 000003
【図３】
0003777041.tif 000004
【図４】
0003777041.tif 000005
【図５】
0003777041.tif 000006
【図６】
0003777041.tif 000007