JP3566765B2

JP3566765B2 - Combustion equipment

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Publication number: JP3566765B2
Application number: JP28440394A
Authority: JP
Inventors: 直人富永; 正登近藤; 正徳榎本
Original assignee: 株式会社ガスター
Priority date: 1994-10-24
Filing date: 1994-10-24
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2019-09-15
Also published as: JPH08121753A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、給湯器や風呂釜等の燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７には燃焼装置として一般的な給湯器のシステム構成が示されている。同図において、燃焼室１の下方側にはバーナ２が設置され、そのバーナ２の下方側には給排気を行う燃焼ファン３が設けられている。そして、この燃焼ファン３にはファン回転を検出するホールＩＣ等のファン回転検出センサ２８が設けられている。燃焼室１の上方側には給湯熱交換器４が設けられ、この給湯熱交換器４の入口側には給水管５が接続されており、この給水管５には入水温度を検出するサーミスタ等の入水温度センサ６と、入水流量を検出する水量センサ７とが設けられている。
【０００３】
また、給湯熱交換器４の出側には給湯管８が接続されており、この給湯管８には給湯熱交換器４からの給湯温度を検出するサーミスタ等の出湯温度センサ１０と、出湯流量を制御する水量制御弁１１が設けられている。
【０００４】
前記バーナ２のガス供給通路１２には電磁弁１３と、ガス供給量を制御する比例弁１４が設けらている。この比例弁１４は印加される開弁駆動電流の大きさに比例した開弁量でもって弁を開く。バーナ２の下方側の空気室１９とバーナ２の上方側の燃焼室１間には連通管路２０が設けられており、この連通管路２０には燃焼ファン３の給排気の風量を検出する差圧センサが風量検出センサ１６として介設されている。
【０００５】
制御装置１５には給湯器の給湯運転を制御するシーケンスプログラムが内蔵されており、このシーケンスプログラムに従って給湯運転を制御する制御回路が設けられている。この制御回路は、図１１に示すように、燃焼制御部１７と、ファン回転制御部１８を有している。燃焼制御部１７は、入水温度センサ６の入水検出温度と、出湯温度センサ１０の給湯検出温度と、水量センサ７で検出される入水水量と、リモコン（図示せず）等で設定される給湯の設定温度等の情報によって、フィードフォワードとフィードバックの制御演算（通常はＰＩＤ演算）によって出湯温度を設定温度にするための要求燃焼熱量（要求燃焼能力）を求め、予め与えられている図９に示すようなガス供給量（比例弁への開弁駆動電流）と燃焼能力との制御データに基づき、要求燃焼熱量を得るための開弁駆動電流を比例弁１４へ供給し、バーナ２の燃焼量を制御する。
【０００６】
一方、ファン回転制御部１８は、前記燃焼制御部１７で求められる要求燃焼熱量に見合う燃焼空気をバーナ２に供給すべく燃焼ファン３の回転制御を行う。この燃焼ファン３の回転制御に際し、ファン回転制御部１８には、予め、図１０に示すような燃焼能力と燃焼空気の風量（風量検出センサ１６のセンサ出力目標値）のデータと、図８に示すような、センサ出力目標値（風量）と燃焼ファン３のファン回転数との関係を示すファン制御特性データとが与えられており、ファン回転制御部１８は、燃焼制御部１７で求められる要求燃焼熱量に応じた風量検出センサ１６のセンサ出力目標値を決定し、風量検出センサ１６のセンサ出力がこの決定したセンサ出目標値となるように燃焼ファン３の回転制御を行う。このファン回転制御に際し、ファン回転の暴走を防止するために、ファン制御特性データの上下両側にはリミッターが与えられ、この上下のリミッターの範囲内でファン回転数の制御が行われる。
【０００７】
この種の給湯器では給湯管８の先端側に設けられている給湯栓（図示せず）が開けられると、給水管５を通して水が入り込み、この給水の流れが水量センサ７で検出されたときに、制御装置１５は、燃焼ファン３を回転し、電磁弁１３と比例弁１４を開け、バーナ２の点着火を行ってバーナ２の燃焼を行う。通常、点着火時には、フィードフォワードの演算により燃料ガスがバーナ２に供給されるが、点着火後、燃焼が安定し、出湯温度が設定温度に近づいた以降は、フィードフォワードとフィードバックの制御演算によりガス供給量（燃焼熱量）が燃焼制御部１７により求められ、これに応じ、前記の如く、ファン回転制御部１８により、燃焼ファン回転による風量制御が行われて燃焼熱量と風量とがマッチングした良好な燃焼運転が行われる。
【０００８】
そして、給湯栓が閉められると、水量センサ７により、給水の水の流れの停止が検出され、制御装置１５は電磁弁１３を閉じてバーナ燃焼を停止し、その後、燃焼室１内の排気ガスが排出されるポストパージの期間にかけて、燃焼ファン３を引き続き回転し、このポストパージ期間が経過したときに燃焼ファン３を停止して次の給湯に備えるのである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、給湯器を長期に渡って使用するうちに、給湯熱交換器４のフィン９等にごみや煤等の詰まりが生じ、この詰まりが徐々に進行すると、空気の通気抵抗が徐々に大きくなり、最終的には、バーナ燃焼に必要な空気が得られず器具の寿命となる。従来においては、この器具の寿命の判定をバーナの燃焼回数や燃焼時間等によって判断しており、このような手法では的確な器具の寿命判断を行うことが困難であり、給湯熱交換器４等の詰まりがかなり進行して燃焼状態が悪くなっているにも拘わらず、燃焼回数や燃焼時間が寿命判断の基準値に達していないために、寿命と判定されずに、そのまま給湯器の使用が引き続き行われる場合が生じ、この場合には、当然に排気ガス中のＣＯガスの発生量も大きくなり、危険な状態となる。これに対し、給湯器が十分良好な燃焼性能を維持しているにも拘わらず、燃焼回数や燃焼時間が寿命判断の基準値に達したために、寿命と判断され、給湯器の燃焼運転が強制的に不能な状態にされて、給湯器が廃棄処分にされることがあり、この場合は給湯器の有効活用が図れず、経済的にも不利である。
【００１０】
本発明は燃焼ファン３の回転によって風量制御を行うための風量検出センサ１６に着目し、この風量検出センサ１６の風量検出信号を用いて器具の寿命判定を的確に行うことができる燃焼装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、次のように構成されている。すなわち、本発明は、バーナ燃焼の給排気を行う燃焼ファンと、この燃焼ファンの給排気の風量を検出する風量検出センサと、燃焼ファンのファン回転を検出するファン回転検出センサと、要求燃焼能力に対応して風量検出センサのセンサ出力目標値を決定し風量検出センサのセンサ出力が決定したセンサ出力目標値に一致するように燃焼ファンの回転制御を行うファン回転制御部とを備えた燃焼装置において、ファン回転制御部の制御データとして、燃焼能力に対応する風量検出センサのセンサ出力目標値と燃焼ファンのファン回転数との関係を示すファン制御特性データと、このファン制御特性データの上下両側に設定されるリミッターとが与えられ、燃焼運転中にファン回転数が上側のリミッターを越えたあとに燃焼を停止して器具の寿命診断モードでの動作を行う診断モード動作部を備え、この寿命診断モードでの動作時における診断データとして前記ファン制御特性データよりも同じセンサ出力目標値に対してファン回転数を大の値としたインプットダウンデータと、このインプットダウンデータよりもファン回転数をさらに大の値とした寿命判定データとが与えられており、診断モード動作部は、診断のための１個以上のセンサ出力目標値を指定する目標値指定部と、風量検出センサのセンサ出力が指定された各センサ出力目標値となるように燃焼ファンを順次回転制御させるファン回転指令部と、各センサ出力目標値での燃焼ファンの回転数を１個以上検出記憶するファン回転モニタ部と、各センサ出力目標値毎に検出記憶された燃焼ファンの回転数の平均値を求め、各センサ出力目標値のファン回転数平均値のうち予め与えた設定基準個数のＬ_１個以上のデータが前記インプットダウンデータと寿命判定データの間の領域に入ったときに燃焼能力のダウン指令信号を出力し、予め与えた設定基準個数のＬ_２個以上のデータが寿命判定データを越えたときに器具寿命と判断して寿命信号を出力する寿命判定部とを有することを特徴として構成されている。
【００１２】
また、前記寿命判定部により燃焼能力のダウン指令信号が出力された以降の燃焼運転時には燃焼能力をダウン制御する燃焼能力ダウン制御部が設けられていること、前記寿命診断モードでの動作時にファン回転モニタ部で各センサ出力目標値毎に検出記憶される燃焼ファンの回転数データのばらつき変動幅を算出し、算出変動幅が予め与えられる設定変動幅から外れたときには有風による不安定状況と判断し、そのセンサ出力目標値の検出記憶データを消去して当該センサ出力目標値での再度のファン回転数データの検出記憶を指令する検出記憶データの有効性判断部が設けられていることもそれぞれ本発明の特徴とするところである。
【００１３】
【作用】
上記構成の本発明において、燃焼運転中には、時々刻々求められる要求燃焼能力に応じ、風量検出センサのセンサ出力目標値が決定され、風量センサのセンサ出力がこのセンサ出力目標値に一致するように燃焼ファンの回転制御が行われる。
【００１４】
この燃焼運転中に、ファン回転数がファン制御特性データの上側に与えられているリミッターを超えたときには、通風詰まり劣化の状態が発生したものと推定され、その後、燃焼運転が停止されて寿命診断モードでの動作が行われる。
【００１５】
この寿命診断モードの動作では、目標値指定部によって指定される各センサ出力目標値Ｖ_Ｓ１〜Ｖ_ＳＮ毎に、燃焼ファンの回転数が１個以上検出記憶される。
【００１６】
この燃焼ファン回転数の検出記憶に際し、検出記憶データの有効性判断部を持つものにあっては、検出記憶されたファン回転数データのばらつき変動幅が算出され、このばらつき変動幅が予め与えられる設定変動幅から外れたときには、器具が設置されている周囲環境に風が吹いていて、データがばらついたものと判断し、取り込んだ検出記憶データを無効として消去し、再度データを取り込んでの検出記憶を行わせ、有風状況でない無風安定状況下で燃焼ファンの回転数検出データを検出記憶させる。
【００１７】
寿命判定部では、各センサ出力目標値毎に、前記ファン回転モニタ部でモニタされた燃焼ファンの回転数の平均値を求め、各センサ出力目標値毎に、ファン回転数の平均値の値をインプットダウンデータおよび寿命判定データと比較する。そして、各センサ出力目標値のファン回転数平均値のうち、予め与えた設定基準個数のＬ_１個以上のデータがインプットダウンデータと寿命判定データとの間の領域に入ったときには燃焼能力のダウン指令信号が出力され、各センサ出力目標値のファン回転数平均値のうち、予め与えた設定基準個数のＬ_２個以上が寿命判定データを超えたときには、器具寿命と判断して寿命信号が出力される。
【００１８】
前記寿命判定部から燃焼能力のダウン指令信号が出力されることにより、燃焼能力が減少方向に制御され、燃焼ファンの風量が低下しても、その低下した風量の範囲内で良好な燃焼性能を維持して燃焼運転を行う。一方、寿命判定部から寿命信号が出力されたときには、燃焼停止のロック状態と成し、風量不足の状態で燃焼運転が行われるのを回避し、ＣＯ発生量の増大に伴う危険防止が図られる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。本実施例の燃焼装置は、図７に示すものと同様な給湯器を対象にしており、本実施例の説明において、従来例と同一の名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。本実施例が従来例と異なる特徴的なことは、風量検出センサ１６の風量検出信号に基づいて、器具の寿命を判断する寿命判定手段を制御装置１５に組み込んだことであり、それ以外の構成は従来例と同様である。
【００２０】
図１には本実施例の特徴的な寿命判定手段のブロック構成が示されている。この特有な寿命判定手段は、燃焼制御部１７と、ファン回転制御部１８と、器具の寿命診断モードでの動作を行う診断モード動作部２１とを有して構成されている。前記燃焼制御部１７とファン回転制御部１８の構成およびその動作は前記図１１に示す従来例の燃焼制御部１７およびファン回転制御部１８と同様であり、その重複説明は省略する。
【００２１】
診断モード動作部２１は、目標値指定部２２と、ファン回転指令部２３と、ファン回転モニタ部２４と、有効性判断部２５と、燃焼能力ダウン制御部２６と、寿命判定部２７と、タイマ３１とを有して構成されている。診断モード動作部２１での動作は、燃焼運転中に、燃焼ファン３のファン回転数が前記図８に示すファン制御特性データの上側のリミッターを越えたことによって燃焼停止が行われた後にバーナ２が非燃焼状態で行われるものである。目標値指定部２２は、寿命診断を行うに際し、風量検出センサ１６のセンサ出力目標値を１個以上指定する。この目標値の指定に際しては、メモリ等に指定するセンサ出力目標値を予め入力格納しておくことにより指定してもよく、あるいは、キーボード、メモリカード等により外部から入力指定する構成としてもよい。この目標値指定部２２で指定されたセンサ出力目標値Ｖ_Ｓ１〜Ｖ_ＳＮはファン回転指令部２３に加えられる。
【００２２】
ファン回転指令部２３は指定されたセンサ出力目標値Ｖ_Ｓ１〜Ｖ_ＳＮを一括して又は順次所定の時間を介してファン回転制御部１８に加える。例えば、ファン回転指令部２３からセンサ出力目標値Ｖ_Ｓ１が加えられることにより、ファン回転制御部１８は風量検出センサ１６のセンサ出力がセンサ出力目標値Ｖ_Ｓ１となるように燃焼ファン３の回転制御を行い、ファン回転指令部２３から加えられるセンサ出力目標値Ｖ_Ｓ２に対しては、風量検出センサ１６のセンサ出力がＶ_Ｓ２となるように燃焼ファン３の回転を制御するという如く、ファン回転指令部２３から加えられる各センサ出力値Ｖ_Ｓ１〜Ｖ_ＳＮに対してそれぞれ所定の時間間隔をもって順次センサ出力目標値を異にした燃焼ファン３の回転制御が行われる。
【００２３】
ファン回転モニタ部２４は各センサ出力目標値Ｖ_Ｓ１〜Ｖ_ＳＮ毎に、１個以上の燃焼ファン３のファン回転数を取り込み検出してメモリに記憶する。このファン回転数の検出記憶に際しては、タイマ３１が使用され、ファン回転モニタ部２４はＴ秒間隔でファン回転数Ｒ_１〜Ｒ_Ｍを順次取り込んでメモリに記憶する。有効性判断部２５は、前記ファン回転モニタ部２４により各センサ出力目標値のファン回転数が検出記憶される毎に、検出記憶されたＲ_１〜Ｒ_Ｍのうち、最大の値と最小の値との差をばらつき変動幅として求め、この求めたばらつき変動幅が予め与えられている設定変動幅の範囲内に入っているか否かを判断する。
【００２４】
ばらつき変動幅が設定変動幅の範囲内のときには、給湯器が設置されている周囲環境が無風状態であり、検出記憶したデータは信頼性のある有効なデータであると判断し、その旨をファン回転モニタ部２４に知らせて次のセンサ出力目標値でのファン回転数の検出記憶に移らせる。これに対し、ファン回転数のばらつき変動幅が設定変動幅から外れたときには、有風による不安定状況と判断する。
【００２５】
有効性判断部２５はファン回転モニタ部２４が検出記憶したファン回転数のデータのばらつき変動幅が設定変動幅から外れているときには繰り返し検出記憶データの消去と再度のファン回転数データの検出記憶を指令し、ファン回転数検出記憶データのばらつき変動幅が設定変動幅に入ったときに、次のセンサ出力目標値のファン回転数の検出記憶を指令して、各センサ出力目標値毎のファン回転数データを無風安定状況の下で検出記憶させる。
【００２６】
図６は燃焼ファン３の停止状態で、給湯器を有風環境にさらし、そのときの風速の大きさと風量検出センサ１６のセンサ出力との関係を実験により求めたグラフである。このグラフから分かるように、有風状況になると、風量検出センサの検出値がセンサの零点に対して上下非対称にばらつき、このばらつきの変動幅は風速が大きくなるにつれ大きくなる。
【００２７】
有効性判断部２５は、風量検出センサ１６の検出値のばらつき変動幅を、設定変動幅と比較し、設定変動幅（この設定変動幅は上限レベルと下限レベルで与えられるが、場合によっては上限レベルのみで与えられることもある）からはずれたとき（設定変動幅が上限レベルのみで与えられるときは上限レベルを上に越えたとき）には有風状況と判定し、風量検出センサ１６の検出値（センサ出力値）のばらつき変動幅が設定変動幅範囲内にあるときには無風安定状況と判定する。換言すれば、設定変動幅に対応する基準風速に対し、この基準風速よりも低い風速の環境下にあるときには無風安定状況と判定し、基準風速よりも給湯器設置環境下の風速が大きくなったときには有風状況と判定するのである。
【００２８】
寿命判定部２７には、図２に示すようなデータが予め与えられている。すなわち、通風詰まり劣化のない給湯器の設置施工初期時のファン制御特性データに対し、同じセンサ出力目標値に対してファン回転数が大となる側にインプットダウンデータが与えられ、さらに、このインプットダウンデータに対し、同じセンサ出力目標値に対してファン回転数が大となる側に寿命判定データが与えられている。寿命判定部２７は、前記ファン回転モニタ部２４で検出記憶された各センサ出力目標値Ｖ_Ｓ１〜Ｖ_ＳＮ毎に図３に示す如く、ファン回転数検出記憶データの平均値ＲＡ_１〜ＲＡ_Ｎを求め、この求めた各センサ出力目標値のファン回転数の平均値ＲＡ_１〜ＲＡ_Ｎを図２に示すデータと比較する。
【００２９】
そして、各センサ出力目標値Ｖ _Ｓ１〜Ｖ _ＳＮのファン回転数平均値ＲＡ_１〜ＲＡ_Ｎのうち、インプットダウンデータＲＢのラインと寿命判定データＲＣのラインとの間の領域に入った平均値の個数が予め与えられたＬ_１（Ｌ_１は１以上の整数）個以上が否かを判断し、Ｌ_１個以上のときには、風量不足気味の燃焼状態と判断し、燃焼能力のダウン指令信号を燃焼制御部１７に加える。
【００３０】
この燃焼能力のダウン量は、所定の一定量として与え、燃焼能力のダウン指令が出される毎に、段階的に燃焼能力を低減させるように構成してもよく、あるいは、インプットダウンデータと寿命判定データの間の領域にあるファン回転数平均値の個数に応じて、燃焼能力のダウン量を比例的に減少させる構成としてもよいものである。この燃焼能力ダウン制御部２６からの燃焼能力ダウン指令を受け、燃焼制御部１７は、比例弁１４に加える開弁駆動電流を燃焼能力のダウン量だけ減少し、バーナ２へのガス供給量を減少する。
【００３１】
また、寿命判定部２７は、各センサ出力目標値Ｖ_Ｓ１〜Ｖ_ＳＮ毎のファン回転数平均値ＲＡ_１〜ＲＡ_Ｎのうち、寿命判定データ（寿命判定データのＲＣのライン）を越えるものがあるときにはその数を計数する。そして、予め与えた設定基準個数のＬ_２（Ｌ_２は１以上の整数）個を越えたときには、燃焼ファン３の回転数が上限リミッターに張り付いてそれ以上ファン回転数がアップできない回転制御範囲の最大回転数であるにもかかわらず、通風詰まり劣化により風量が不足していて燃焼性能が悪化の状態と判定し、寿命信号を出力する。この寿命信号が出力されることにより、電磁弁１３が強制的に遮断保持されて、燃焼停止のロック状態となり、それ以降の燃焼運転が阻止される。
【００３２】
なお、寿命判定部２７により、各センサ出力目標値のファン回転数平均値がインプットダウンデータに達しないとき、あるいはインプットダウンデータを越えても、その越えた平均値データの個数がＬ_１個未満のときには通風詰まりが悪化状態に達していないものと判断し、適正（正常）の信号を出力する。
【００３３】
報知部３０は、寿命判定部２７の各判定結果の信号を受けて、その判定結果を区別報知する。この報知手法としては、液晶画面に文字や記号で表示したり、あるいはランプ等の点灯、点滅等の各種態様に基づいて区別表示したり、さらには、寿命判定結果についてはブザー音を鳴らす等の適宜の仕様態様に基づいて寿命判定部２７の判定結果を区別報知する。
【００３４】
本実施例は上記のように構成されており、次に、図４および図５のフローチャートに基づき、寿命判定の動作を説明する。図４で、ステップ１０１は給湯器の燃焼運転中を示しており、この状態においては、燃焼制御部１７により、要求燃焼熱量に応じた開弁駆動電流が比例弁１４に加えられ、その一方で、ステップ１０２では要求燃焼熱量に応じた風量検出センサのセンサ出力目標値が決定され、ステップ１０３では風量検出センサ１６のセンサ出力がセンサ出力目標値に一致するように燃焼ファン３への印加電圧を制御し、燃焼ファン３の回転制御が行われる。
【００３５】
そして、ステップ１０４でファン回転数が検出される。ステップ１０５では検出された燃焼ファン３のファン回転数が図８に示すファン制御特性データの上側のリミッターに達しているか否かを判断する。ファン回転数が上側のリミッターに達していないときには正常な風量制御状態にあるものと判断し、そのままの状態で燃焼運転を継続させる。これに対し、検出ファン回転数が上側のリミッターを越えたときには、ステップ１０６で直ちに燃焼運転を停止し、図５の寿命診断モードの動作へ移行する。
【００３６】
寿命診断モードの動作では、まず、図５のステップ２０１でセンサ出力目標値Ｖ_Ｓ１〜Ｖ_ＳＮが設定される。そして、ステップ２０２で燃焼ファン３が回転起動され、まず、風量検出センサ１６のセンサ出力が最初のセンサ出力目標値Ｖ_Ｓ１に一致するようにファン回転数が制御される。次にステップ２０３でタイマ３１をリセット状態からオンし、時間Ｔが経過するのを待ってからファン回転検出センサ２８により、燃焼ファン３の回転数Ｒ_１を検出してメモリに記憶する。この燃焼ファン３の回転数検出記憶動作をＴ秒間毎に繰り返し行い、Ｍ個のファン回転数検出データＲ_１〜Ｒ_Ｍ（Ｍは１以上の整数）をメモリに格納記憶する。
【００３７】
ステップ２０７ではこの格納したファン回転数検出記憶データＲ_１〜Ｒ_Ｍのうち、最大の値と最小の値の差を求めて変動幅とし、その変動幅が予め与えられている設定変動幅εを下回るか否かを判断する。ばらつき変動幅がε以上のときには、有風状況と判断し、メモリに格納したセンサ出力目標値Ｖ_Ｓ１のＭ個のファン回転数検出記憶データＲ_１〜Ｒ_Ｍを消去して再度ステップ２０１でセンサ出力目標値Ｖ_Ｓ１を指定してステップ２０２以降のファン回転数検出記憶動作を行う。そして、ステップ２０７で再び検出記憶データのばらつき変動幅が設定変動幅εを下回るか否かの判断を行い、設定変動幅εから外れたときには繰り返しそのセンサ出力目標値でのファン回転数の検出記憶動作を繰り返す。
【００３８】
前記ステップ２０７でばらつき変動幅が設定変動幅εの範囲に入ったことが確認されたときには、このセンサ出力目標値Ｖ_Ｓ１でのファン回転数検出記憶データは有効なデータとして取り扱われ、ステップ２０８で検出記憶データＲ_１〜Ｒ_Ｍの平均値ＲＡ_１が求められる。
【００３９】
ステップ２０９ではファン回転数平均値の個数Ｎがセンサ出力目標値Ｖ_Ｓ１〜Ｖ_ＳＮの個数のＮに達したか否かが判断される。この例では、センサ出力目標値Ｖ_Ｓ１のファン回転数平均値ＲＡ_１が求められた段階ではＮ＝１であるので、ステップ２１０でＮに１を加えたものをＮとし、つまり、Ｎ＝２とし、ステップ２０１でセンサ出力目標値Ｖ_Ｓ２が指定され、風量検出センサのセンサ出力値がＶ_Ｓ２となるように燃焼ファン３の回転が制御される。そして、センサ出力目標値Ｖ_Ｓ１の場合と同様に、センサ出力目標値Ｖ_Ｓ２の下でのファン回転数Ｒ_１〜Ｒ_Ｍが検出記憶され、そのばらつき変動幅が設定変動幅εの範囲に入る無風安定状況の下でのファン回転数のデータが検出記憶され、その平均値ＲＡ_２がステップ２０８で求められる。
【００４０】
このようにして、センサ出力目標値Ｖ_Ｓ１〜Ｖ_ＳＮに対応させてファン回転数の平均値ＲＡ_１〜ＲＡ_Ｎの値が求められた後に、ステップ２１１での寿命判定動作が行われる。この寿命判定動作では、図３に示すように、各センサ出力目標値Ｖ_Ｓ１〜Ｖ_ＳＮに対応するファン回転数検出データの平均値ＲＡ_１〜ＲＡ_Ｎがプロットされ、ＲＡ_１は図２のインプットダウンデータＲＢ_１および寿命判定データＲＣ_１とそれぞれ比較され、同様にセンサ出力目標値Ｖ_Ｓ２におけるファン回転数平均値ＲＡ_２は同じセンサ出力目標値Ｖ_Ｓ２のインプットダウンデータＲＢ_２および寿命判定データＲＣ_２とそれぞれ比較される。
【００４１】
このように、各センサ出力目標値Ｖ_Ｓ１〜Ｖ_ＳＮの各ファン回転数平均値ＲＡ_１〜ＲＡ_Ｎはそれぞれ対応するセンサ出力目標値におけるインプットダウンデータＲＢ_１〜ＲＢ_Ｎおよび寿命判定データＲＣ_１〜ＲＣ_Ｎと比較され、ファン回転数平均値ＲＡ_１〜ＲＡ_Ｎのうち、インプットダウンデータのＲＢラインと寿命判定データのＲＣライン間の領域に何個のファン回転数平均値のデータがあるかを算出し、その個数が予め与えられる設定基準個数のＬ_１個以上のときには燃焼能力ダウン指令信号が出力され、寿命判定データのＲＣラインを越える領域に予め与えられる設定基準個数のＬ_２個以上のファン回転数平均値データが入ったときには、器具寿命と判断され、寿命信号が出力される。
【００４２】
そして、燃焼能力のダウン指令信号が出力されたときには、前記した如く、燃焼能力のダウン制御が行われ、ガス供給量を減らして空気量の不足を解消して次の燃焼運転を可能にし、前記寿命信号が出力されたときには、燃焼の停止状態をロックし（燃焼運転を受け付けない状態にし）通風詰まり劣化の燃焼悪化状態で燃焼運転が行われるのを防止する。そして、これら寿命判定動作での判定結果は、報知部３０で区別報知される。
【００４３】
本実施例によれば、風量制御を行う風量検出センサの風量検出値に基づき、器具の寿命を判定するようにしたので、この判定結果に基づき、器具の寿命を的確に知ることができ、これにより、器具が寿命になっているにも拘わらず器具の使用がそれ以降も継続され、ＣＯガスの過剰発生等の燃焼悪化を引き起こしたり、器具が未だ十分良好な燃焼性能を維持しているにも拘わらず器具の寿命と判断されて器具が廃棄処分にされるという無駄を防止することができる。
【００４４】
しかも、器具の寿命判定は無風安定状況下で行われるので、器具設置環境下における逆風等の有風の影響（有風による風量検出センサ出力の変動の影響）を受けることなく行われるので、その寿命判定の精度が高まり、寿命判定の信頼性を格段に高めることができる。
【００４５】
さらに、本実施例では、器具の寿命診断モードでの動作を行う際には、バーナ燃焼を停止した状態で行うので、その寿命診断動作の信頼性をより一層高めることができるという効果が得られる。周知のように、バーナ２の燃焼時と、燃焼停止中とでは、燃焼ファン３から排気通路２９に至る風路（空気通路）の通気抵抗が異なり、バーナ２の燃焼停止中よりもバーナ燃焼中の通気抵抗が高まる現象が知られており、この通気抵抗の増加は燃焼熱量によって異なることから、バーナ燃焼状態の下で寿命判定の動作を行うことは望ましくない。この点、本実施例では、燃焼停止状態で寿命判定を行うので、風路の排気抵抗が変動することのない定常状態で行うことができるので、その寿命判定の精度と信頼性をさらに高めることができるという効果が得られる。
【００４６】
さらに、本実施例では、器具寿命には到らないが、通風詰まりが多少進行し、空気が不足気味で燃焼運転が行われるような状態にあっては、燃焼能力のダウン指令信号が出力されて、燃焼能力のダウン制御が行われるので、空気量の不足状態を解消した状態で燃焼運転を引き続き行うことができ、給湯器が新しい製品と交換されるまでの間燃焼悪化を解消した状態で給湯器を支障なく使用することができるので、非常に好都合である。
【００４７】
なお、本発明は上記実施例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記実施例では、風量検出センサ１６を差圧センサによって構成し、バーナ２をはさむバーナ２の上下両側の区間の差圧を検出するようにしたが、この差圧は、バーナへの空気供給部から排気通路２９に至る空気流通経路内の上流側と下流側の任意の経路区間の差圧を検出すればよく、例えば、燃焼ファンの吸気口と燃焼室の区間の差圧、燃焼ファンの送風出側部分と燃焼室の区間の差圧、あるいは、これら燃焼ファンの吸気口や送風出口部分と給湯熱交換器の上側の排気トップとの区間の差圧、燃焼室と排気トップ側の区間の差圧等、差圧検出の経路区間はそれ以外にも無数の区間を設定することができるものである。
【００４８】
ただ、本実施例のようにバーナ２を挟んでバーナの下側と上側の区間で差圧を検出する構成とした場合には、給湯熱交換器等に比べ、バーナ２ではごみ等による詰まりはほとんど生じないので、バーナ２を通る空気抵抗の経時変化は殆どなく、燃焼ファン３から送出される風量を正確に差圧でもって検出できることとなり、この点から、本実施例のようにバーナ２を挟む経路区間で差圧を検出する方式とすることが望ましい。
【００４９】
さらに、上記実施例では、風量検出センサ１６として差圧センサを用いたが、この差圧センサの代わりに、例えば、熱線ヒータ式やカルマン渦方式の風速センサを用いてもよく、あるいは、風量を直接的に検出するプロペラ回転式の風量計を用いてもよく、風量を直接的又は間接的に検出できる様々なセンサを用いることができる。
【００５０】
さらに、上記実施例ではセンサ出力目標値を複数指定したが１個のみのセンサ出力目標値を指定してもよい。また、実施例では各センサ出力目標値毎に複数のファン回転数Ｒ_１〜Ｒ_Ｍを検出したが、１個のファン回転数のみを検出するようにしてもよい。この場合は平均値を求める演算は省略され、検出データがそのまま本発明における平均値を意味することになる。つまり、ファン回転数の検出動作がファン回転数の平均値を求める動作を意味する。このように、１個のセンサ出力目標値を指定し、１個のファン回転数のみを検出して寿命判定を行うことにより、その判定動作を短時間で行うことができる。ただ、本実施例のようにセンサ出力目標値を複数指定し、ファン回転数の検出を複数にすることにより、寿命判定の精度を高めることができる。
【００５１】
さらに、上記実施例では、燃焼ファン３のファン回転数がファン制御特性データの上側のリミッターを越えたときには直ちに燃焼を停止して寿命診断の動作に移行したが、これとは異なり、例えば、ファン回転数が上側のリミッターを越えたときに寿命診断指令のフラッグを立てる等の処理をして、その後、適宜の時期、例えば、器具の燃焼使用後の未使用時や、次回燃焼前に寿命診断を行うようにしてもよい。このように、器具使用後に寿命診断を行うようにする場合には、ファン回転数が上側リミッターを越えても燃焼停止が行われず、器具をひき続き使用できるので、使用者に不便をかけることがなく、使い勝手上有利となる。この場合、ファン回転数が上側のリミッターを越えた程度によって安全度を区分し、最も危険度が高い場合には直ちに燃焼停止して寿命診断を行うようにし、危険度が低い（小さい）場合には、そのまま燃焼運転を継続して燃焼使用後の適宜の時期に寿命診断を行う等の構成展開を図ることもできる。
【００５２】
さらに、上記実施例では、寿命診断を行う基準となるファン回転数の上側リミッターとして、燃焼ファン３の暴走を防止するために設けられるファン制御特性データの上側のリミッターを代用したが、暴走防止用の上側リミッターとは別個独立の寿命診断専用の上側リミッターを設定し、ファン回転数がこの設定した寿命診断専用の上側リミッターを越えたあとで前記各場合の如く寿命診断を行うようにしてもよい。
【００５３】
さらに、上記実施例では燃焼装置として単能給湯器（給湯機能のみの給湯器）を例にして説明したが、本発明は、給湯と追い焚き、あるいは、給湯と温水暖房等の両機能を備えた複合給湯器や、その他、風呂釜、暖房機、冷房機、冷暖房機、空調機等の様々なバーナを有する燃焼装置に適用されるものである。
【００５４】
さらに、上記実施例では、燃焼ファン３を押し込み方式としたが、これを吸い出し方式としてもよいことはもちろんのことである。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、燃焼装置の風量制御を行うための風量検出センサの風量検出値を用いて器具の寿命を的確に判定することができ、器具が寿命になっているにも拘わらず引き続き使用されることによる危険を確実に防止することができると共に、器具が良好な燃焼性能を維持しているにも拘わらず器具寿命と誤判定されて廃棄処分にされるという器具使用の無駄を防止することができる。
【００５６】
また、風量検出値を用いての器具の寿命判定を無風安定状況の下で行うようにした構成のものにあっては、器具設置環境下の風の影響による風量検出値の変動を受けない状態で器具の寿命判定を行い得るので、その寿命判定の精度が高められ、信頼性の高い寿命判定を行うことができる。
【００５７】
さらに、寿命判定を行うための専用のセンサを別途設ける必要はなく、風量制御の風量検出センサをそのまま利用して寿命判定を行うことができるので、本発明の寿命判定機能を備えた燃焼装置の装置構成も簡易となり、これに伴い、装置のコスト低減を図ることが可能となる。
【００５８】
さらに、寿命判定部からの燃焼能力のダウン指令信号を受けて燃焼能力をダウン制御する燃焼能力ダウン制御部を設けた構成のものにあっては、燃焼能力のダウン制御により、空気量の不足状態を解消し、良好な燃焼性能の下で燃焼運転を引き続き行うことができ、例えば、新規な燃焼装置が設置施工されるまでの間前記燃焼能力のダウン制御により支障なく燃焼運転を行わせることができるので、使い勝手上も非常に好都合である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃焼装置の一実施例を示す要部構成のブロック図である。
【図２】本実施例の寿命診断モードでの動作において使用されるインプットダウンデータと寿命判定データとの関係を示す説明図である。
【図３】本実施例におけるセンサ出力目標値とその各センサ出力目標値において求められたファン回転数平均値との関係説明図である。
【図４】本実施例における燃焼装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】図４のフローチャートに続く燃焼装置の寿命診断モードの動作を示すフローチャートである。
【図６】給湯器の設置環境下における風速と風量検出センサのセンサ出力との関係を示す有風時におけるセンサ出力のばらつき変動を示す説明図である。
【図７】燃焼装置として一般的な給湯器の模式構成図である。
【図８】風量検出センサのセンサ出力目標値とファン回転数との関係を示すファン制御特性データのグラフである。
【図９】給湯器におけるガス供給量（比例弁の開弁駆動電流）と燃焼能力との関係を示す制御データのグラフである。
【図１０】風量検出センサのセンサ出力目標値と燃焼能力との関係を示すグラフである。
【図１１】従来の一般的な給湯器の制御装置のブロック構成図である。
【符号の説明】
３燃焼ファン
１６風量検出センサ
１７燃焼制御部
１８ファン回転制御部
２１診断モード動作部
２２目標値指定部
２３ファン回転指令部
２４ファン回転モニタ部
２５有効性判断部
２６燃焼能力ダウン制御部
２７寿命判定部
２８ファン回転検出センサ[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a combustion device such as a water heater or a bath kettle.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 shows a system configuration of a general water heater as a combustion device. In FIG. 1, a burner 2 is installed below the combustion chamber 1, and a combustion fan 3 for supplying and exhausting air is provided below the burner 2. The combustion fan 3 is provided with a fan rotation detection sensor 28 such as a Hall IC that detects the rotation of the fan. A hot water supply heat exchanger 4 is provided above the combustion chamber 1, and a water supply pipe 5 is connected to an inlet side of the hot water supply heat exchanger 4. The water supply pipe 5 has a thermistor for detecting an incoming water temperature. And a water amount sensor 7 for detecting an incoming water flow rate.
[0003]
A hot water supply pipe 8 is connected to the outlet side of the hot water supply heat exchanger 4. The hot water supply pipe 8 has a tapping temperature sensor 10 such as a thermistor for detecting the temperature of hot water from the hot water supply heat exchanger 4, and a tapping flow rate. Is provided.
[0004]
The gas supply passage 12 of the burner 2 is provided with an electromagnetic valve 13 and a proportional valve 14 for controlling a gas supply amount. The proportional valve 14 opens with a valve opening amount proportional to the magnitude of the valve opening drive current applied. A communication pipe 20 is provided between the air chamber 19 on the lower side of the burner 2 and the combustion chamber 1 on the upper side of the burner 2, and the communication pipe 20 detects the amount of air supplied and exhausted by the combustion fan 3. A differential pressure sensor is interposed as an air volume detection sensor 16.
[0005]
The control device 15 has a built-in sequence program for controlling the hot water supply operation of the water heater, and a control circuit for controlling the hot water supply operation in accordance with the sequence program. This control circuit has a combustion control unit 17 and a fan rotation control unit 18 as shown in FIG. The combustion control unit 17 detects the incoming water temperature of the incoming water temperature sensor 6, the detected hot water temperature of the outgoing water temperature sensor 10, the amount of incoming water detected by the water amount sensor 7, and the amount of hot water set by a remote controller (not shown). Based on the information such as the set temperature, a required combustion heat quantity (required combustion capacity) for setting the tap water temperature to the set temperature is obtained by feed forward and feedback control calculation (usually PID calculation), and is given in advance in FIG. Based on the control data of the gas supply amount (valve-opening drive current to the proportional valve) and the combustion capacity, the valve-opening drive current for obtaining the required amount of combustion heat is supplied to the proportional valve 14, and the combustion amount of the burner 2 is reduced. Control.
[0006]
On the other hand, the fan rotation control unit 18 controls the rotation of the combustion fan 3 so as to supply the burner 2 with combustion air corresponding to the required amount of combustion heat required by the combustion control unit 17. When the rotation of the combustion fan 3 is controlled, the fan rotation control unit 18 previously stores data on the combustion capacity and the air volume of the combustion air (the sensor output target value of the air volume detection sensor 16) as shown in FIG. As shown, fan control characteristic data indicating the relationship between the sensor output target value (air volume) and the fan rotation speed of the combustion fan 3 is given, and the fan rotation control unit 18 The sensor output target value of the air volume detection sensor 16 according to the amount of combustion heat is determined, and the rotation control of the combustion fan 3 is performed so that the sensor output of the air volume detection sensor 16 becomes the determined sensor output target value. In this fan rotation control, limiters are provided on both upper and lower sides of the fan control characteristic data in order to prevent runaway of the fan rotation, and the fan rotation speed is controlled within the range of the upper and lower limiters.
[0007]
In this type of water heater, when a hot water tap (not shown) provided at the distal end of the hot water supply pipe 8 is opened, water enters through the water supply pipe 5 and when the flow of this water supply is detected by the water amount sensor 7. Then, the control device 15 rotates the combustion fan 3, opens the solenoid valve 13 and the proportional valve 14, performs spot ignition of the burner 2, and burns the burner 2. Usually, at the time of spot ignition, the fuel gas is supplied to the burner 2 by the feedforward calculation, but after the ignition, the combustion is stabilized, and after the tapping temperature approaches the set temperature, the feedforward and feedback control calculation is performed. The gas supply amount (combustion heat amount) is obtained by the combustion control unit 17, and accordingly, as described above, the fan rotation control unit 18 controls the air flow by rotating the combustion fan, and the combustion heat amount matches the air amount. Combustion operation is performed.
[0008]
Then, when the hot water tap is closed, the stop of the flow of the feed water is detected by the water amount sensor 7, and the control device 15 closes the electromagnetic valve 13 to stop the burner combustion, and thereafter, the exhaust gas in the combustion chamber 1 is exhausted. The combustion fan 3 is continuously rotated during the post-purge period in which is discharged, and when the post-purge period has elapsed, the combustion fan 3 is stopped to prepare for the next hot water supply.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Generally, when the water heater is used for a long period of time, clogging of the fins 9 and the like of the water heater 4 with dust and soot occurs, and when the clogging gradually progresses, the airflow resistance gradually increases. Finally, the air required for burning the burner cannot be obtained, and the life of the appliance is reduced. Conventionally, the life of the appliance is determined based on the number of times of burning of the burner, the burning time, and the like, and it is difficult to accurately determine the life of the appliance by such a method. Despite the fact that the clogging has progressed considerably and the combustion state has deteriorated, the number of combustions and the combustion time have not reached the standard values for life determination, so the life is not determined and the water heater can be used as it is. In some cases, the operation is performed continuously. In this case, the amount of CO gas generated in the exhaust gas naturally increases, resulting in a dangerous state. On the other hand, despite the fact that the water heater maintains sufficiently good combustion performance, the number of times of burning and the burning time have reached the reference values for the life determination, so that it is determined that the life is over, and the combustion operation of the water heater is forcibly performed. In some cases, the water heater is put into a state where it cannot be used, and the water heater is discarded. In this case, the water heater cannot be used effectively, which is economically disadvantageous.
[0010]
The present invention focuses on an air flow detection sensor 16 for performing air flow control by rotation of a combustion fan 3, and provides a combustion device that can accurately determine the life of an appliance using an air flow detection signal of the air flow detection sensor 16. Is to do.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is configured as follows to achieve the above object. That is, the present invention provides a combustion fan that supplies and exhausts burner combustion, an airflow detection sensor that detects the amount of air supplied and exhausted by the combustion fan, a fan rotation detection sensor that detects fan rotation of the combustion fan, and a required combustion performance. And a fan rotation control unit that determines a sensor output target value of the air flow detection sensor in accordance with the rotation speed of the combustion fan and controls the rotation of the combustion fan so that the sensor output of the air flow detection sensor matches the determined sensor output target value. In the control data of the fan rotation control unit, fan control characteristic data indicating the relationship between the sensor output target value of the air flow detection sensor corresponding to the combustion capacity and the fan rotation speed of the combustion fan, and upper and lower sides of the fan control characteristic data Is set, and during combustion operation, combustion is stopped after the fan speed exceeds the upper limiter, A diagnostic mode operation unit for performing an operation in the life diagnosis mode, wherein the fan rotation speed is set to a large value with respect to the same sensor output target value than the fan control characteristic data as diagnostic data when operating in the life diagnosis mode. Input down data, and life determination data having a fan rotation speed larger than that of the input down data, and the diagnostic mode operation unit includes one or more sensor output target values for diagnosis. , A fan rotation command unit for sequentially controlling the rotation of the combustion fan so that the sensor output of the air volume detection sensor becomes the specified sensor output target value, and a combustion fan for each sensor output target value. A fan rotation monitor for detecting and storing one or more rotation speeds of the combustion fan, and obtaining an average value of the rotation speeds of the combustion fans detected and stored for each sensor output target value. L of pre-given configuration reference number of the fan speed average value of the sensor output target value₁When more than one piece of data enters the area between the input down data and the life determination data, a combustion capacity down command signal is output, and a predetermined reference number of L is given.₂And a life judging unit for judging the life of the appliance when the number of data exceeds the life judgment data and outputting a life signal.
[0012]
In addition, a combustion capacity down control section for down controlling the combustion capacity is provided during the combustion operation after the life determination section outputs the combustion capacity down command signal, and the fan rotation during the operation in the life diagnosis mode is performed. The monitor calculates the variation fluctuation range of the rotation speed data of the combustion fan detected and stored for each sensor output target value, and when the calculated fluctuation range deviates from a predetermined fluctuation range, it is determined that the wind is unstable. In addition, the detection storage data validity determination unit for erasing the detection storage data of the sensor output target value and instructing the detection and storage of the fan rotation speed data again at the sensor output target value is provided. This is a feature of the present invention.
[0013]
[Action]
In the present invention having the above-described configuration, during the combustion operation, the sensor output target value of the airflow detection sensor is determined according to the required combustion performance that is obtained from time to time, and the sensor output of the airflow sensor matches the sensor output target value. Then, the rotation control of the combustion fan is performed.
[0014]
During this combustion operation, if the fan speed exceeds the limiter given above the fan control characteristic data, it is estimated that a state of ventilation blockage deterioration has occurred, and then the combustion operation is stopped and the life diagnosis is performed. The operation in the mode is performed.
[0015]
In the operation of the life diagnosis mode, each sensor output target value V specified by the target value specifying unit is set._S1~ V_SNEach time, one or more revolutions of the combustion fan are detected and stored.
[0016]
In the detection and storage of the combustion fan rotation speed, in those having the validity determination unit of the detection storage data, the fluctuation fluctuation width of the detected and stored fan rotation speed data is calculated, and this fluctuation fluctuation width is given in advance. When the deviation from the setting fluctuation range is reached, it is judged that the wind is blowing in the surrounding environment where the equipment is installed, and that the data has varied, the captured detection memory data is invalidated and erased, and the data is detected again and detected. The storage is performed, and the rotation speed detection data of the combustion fan is detected and stored under a stable windless condition other than a windy condition.
[0017]
The life determining unit calculates the average value of the rotation speed of the combustion fan monitored by the fan rotation monitoring unit for each sensor output target value, and calculates the average value of the fan rotation speed for each sensor output target value. Compare with input down data and life judgment data. Then, among the average values of the fan rotation speeds of the respective sensor output target values, the predetermined reference number L₁When more than one piece of data enters the area between the input down data and the life determination data, a combustion capacity down command signal is output, and the fan rotation speed average value of each sensor output target value is set based on a preset reference value. Number of L₂When the number of pieces exceeds the life determination data, the life of the apparatus is determined and a life signal is output.
[0018]
By outputting the combustion performance down command signal from the life determining unit, the combustion performance is controlled in the decreasing direction, and even if the air volume of the combustion fan is reduced, good combustion performance is maintained within the range of the reduced air volume. Maintain the combustion operation. On the other hand, when the life signal is output from the life determination unit, the combustion stop is locked, the combustion operation is prevented from being performed in a state of insufficient air flow, and the danger associated with an increase in the amount of generated CO is prevented. .
[0019]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The combustion device of the present embodiment is directed to a water heater similar to that shown in FIG. 7, and in the description of the present embodiment, the same reference numerals are given to the same names as those of the conventional example, and the overlapping description will be omitted. Omitted. The feature of the present embodiment that is different from the conventional example is that the life determining means for determining the life of the appliance is incorporated in the control device 15 based on the air flow detection signal of the air flow detection sensor 16. Is the same as in the conventional example.
[0020]
FIG. 1 shows a block configuration of a characteristic life determining means of this embodiment. This unique life determining means includes a combustion control unit 17, a fan rotation control unit 18, and a diagnosis mode operation unit 21 that operates in the life diagnosis mode of the appliance. The configurations and operations of the combustion control unit 17 and the fan rotation control unit 18 are the same as those of the conventional combustion control unit 17 and fan rotation control unit 18 shown in FIG. 11, and the description thereof will not be repeated.
[0021]
The diagnosis mode operation unit 21 includes a target value designation unit 22, a fan rotation command unit 23, a fan rotation monitoring unit 24, an effectiveness determination unit 25, a combustion capacity reduction control unit 26, a life determination unit 27, a timer 31. The operation of the diagnostic mode operation unit 21 is performed after the combustion is stopped because the fan rotation speed of the combustion fan 3 exceeds the upper limiter of the fan control characteristic data shown in FIG. 8 during the combustion operation. Is performed in a non-combustion state. The target value specifying unit 22 specifies one or more sensor output target values of the air volume detection sensor 16 when performing the life diagnosis. When specifying the target value, the target value may be specified by previously inputting and storing a sensor output target value specified in a memory or the like, or may be input from a keyboard, a memory card, or the like. The sensor output target value V specified by the target value specifying unit 22_S1~ V_SNIs added to the fan rotation command unit 23.
[0022]
The fan rotation command unit 23 outputs the designated sensor output target value V_S1~ V_SNAre collectively or sequentially added to the fan rotation control unit 18 over a predetermined time. For example, the sensor output target value V_S1Is added, the fan rotation control unit 18 sets the sensor output of the airflow detection sensor 16 to the sensor output target value V._S1The rotation control of the combustion fan 3 is performed so that the sensor output target value V_S2, The sensor output of the air volume detection sensor 16 is V_S2Each sensor output value V applied from the fan rotation command unit 23 is controlled such that the rotation of the combustion fan 3 is controlled so that_S1~ V_SN, The rotation control of the combustion fan 3 is sequentially performed at predetermined time intervals with the sensor output target value being different.
[0023]
The fan rotation monitoring unit 24 calculates each sensor output target value V_S1~ V_SNEach time, the number of rotations of one or more combustion fans 3 is captured and detected and stored in a memory. When detecting and storing the fan rotation speed, the timer 31 is used, and the fan rotation monitoring unit 24 outputs the fan rotation speed R at intervals of T seconds.₁~ R_MAre sequentially taken and stored in the memory. The validity determining unit 25 detects and stores the detected R every time the fan rotation monitoring unit 24 detects and stores the fan rotation speed of each sensor output target value.₁~ R_MAmong them, the difference between the maximum value and the minimum value is determined as the variation fluctuation range, and it is determined whether or not the obtained variation fluctuation range falls within the range of the preset fluctuation range given in advance.
[0024]
When the variation fluctuation range is within the range of the set fluctuation range, the surrounding environment where the water heater is installed is in a windless state, and it is determined that the detected and stored data is reliable and valid data. The rotation monitor unit 24 is notified and the process proceeds to the detection and storage of the fan rotation speed at the next sensor output target value. On the other hand, when the variation fluctuation width of the fan rotation speed deviates from the set fluctuation width, it is determined that the wind is unstable.
[0025]
The validity judging unit 25 repeatedly erases the detected and stored data and detects and stores the fan speed data again when the variation fluctuation width of the fan speed data detected and stored by the fan rotation monitoring unit 24 is out of the set fluctuation range. When the variation fluctuation width of the fan rotation speed detection storage data falls within the set fluctuation width, the detection and storage of the fan rotation speed of the next sensor output target value is commanded, and the fan rotation speed for each sensor output target value is output. Numerical data is detected and stored under a stable windless condition.
[0026]
FIG. 6 is a graph in which the relationship between the magnitude of the wind speed and the sensor output of the air volume detection sensor 16 at the time when the water heater is exposed to a windy environment with the combustion fan 3 stopped is experimentally obtained. As can be seen from this graph, when a wind condition occurs, the detection value of the air volume detection sensor varies vertically and asymmetrically with respect to the zero point of the sensor, and the variation width of the variation increases as the wind speed increases.
[0027]
The validity judging unit 25 compares the variation fluctuation width of the detection value of the air volume detection sensor 16 with the set fluctuation width, and determines the set fluctuation width (the set fluctuation width is given by an upper limit level and a lower limit level. When it is out of the range (may be given only by the level) (when the set variation range is given only by the upper limit level, when it exceeds the upper limit level), it is determined that there is a wind, and the detection of the air volume detection sensor 16 is performed. When the variation fluctuation width of the value (sensor output value) is within the set fluctuation width range, it is determined that the wind is stable. In other words, for the reference wind speed corresponding to the set fluctuation range, when there is an environment with a wind speed lower than this reference wind speed, it is determined that there is no wind stability, and the wind speed in the water heater installation environment is larger than the reference wind speed. Sometimes it is determined that there is a windy situation.
[0028]
The data as shown in FIG. 2 is given to the life determining unit 27 in advance. That is, for the fan control characteristic data at the initial stage of the installation of the water heater without deterioration of the ventilation clogging, input down data is given to the side where the fan rotation speed becomes larger with respect to the same sensor output target value. With respect to the down data, the life determination data is given to the side where the fan rotation speed becomes larger with respect to the same sensor output target value. The life determining unit 27 detects each sensor output target value V detected and stored by the fan rotation monitoring unit 24._S1~ V_SNEach time, as shown in FIG.₁~ RA_NIs calculated, and the average value RA of the fan rotation speeds of the obtained sensor output target values is obtained.₁~ RA_NIs compared with the data shown in FIG.
[0029]
And each sensor output target valueV _S1~V _SNAverage fan speed RA₁~ RA_NOf the average value in the area between the line of the input down data RB and the line of the life determination data RC is a predetermined L₁(L₁Is an integer of 1 or more).₁If the number is equal to or greater than the number, it is determined that the combustion state is such that the air volume is insufficient, and a down command signal for the combustion capacity is added to the combustion control unit 17.
[0030]
The combustion capacity down amount may be given as a predetermined fixed amount, and the combustion capacity may be reduced stepwise each time a combustion capacity down command is issued, or input down data and life determination It is also possible to adopt a configuration in which the amount of reduction in combustion capacity is proportionally reduced in accordance with the number of fan rotation speed average values in the area between data. In response to the combustion capacity down command from the combustion capacity down control section 26, the combustion control section 17 reduces the valve opening drive current applied to the proportional valve 14 by the combustion capacity down amount, and reduces the gas supply amount to the burner 2. I do.
[0031]
Further, the life determining unit 27 determines that each sensor output target value V_S1~ V_SNAverage fan rotation speed RA₁~ RA_NIf any of the data exceeds the life judgment data (RC line of the life judgment data), the number is counted. Then, the predetermined reference number of L₂(L₂When the number of rotations exceeds 1), the number of rotations of the combustion fan 3 is stuck to the upper limiter, and although the rotation speed is within the maximum rotation speed in the rotation control range where the rotation speed of the fan cannot be increased any more, the ventilation clogging is deteriorated. It is determined that the air volume is insufficient and the combustion performance is deteriorated, and a life signal is output. By outputting the life signal, the solenoid valve 13 is forcibly shut off and held, and the combustion stop is locked, and the subsequent combustion operation is prevented.
[0032]
If the average fan speed of each sensor output target value does not reach the input down data or exceeds the input down data, the life determining unit 27 determines that the number of average value data exceeding the input down data is L.₁When the number is less than the number, it is determined that the ventilation clogging has not deteriorated, and an appropriate (normal) signal is output.
[0033]
The notification unit 30 receives the signal of each determination result of the life determination unit 27 and notifies the determination result separately. As this notification method, a character or a symbol is displayed on the liquid crystal screen, or a distinction is displayed based on various modes such as lighting and blinking of a lamp, and further, a buzzer sounds for a life determination result. The judgment result of the life judging unit 27 is separately notified based on an appropriate specification mode.
[0034]
This embodiment is configured as described above. Next, the operation of the life determination will be described based on the flowcharts of FIGS. In FIG. 4, step 101 indicates a combustion operation of the water heater. In this state, the valve opening drive current corresponding to the required amount of combustion heat is applied to the proportional valve 14 by the combustion control unit 17, and on the other hand, In step 102, the sensor output target value of the air volume detection sensor according to the required combustion heat amount is determined. In step 103, the voltage applied to the combustion fan 3 is adjusted so that the sensor output of the air volume detection sensor 16 matches the sensor output target value. The rotation of the combustion fan 3 is controlled.
[0035]
Then, in step 104, the number of rotations of the fan is detected. In step 105, it is determined whether or not the detected fan speed of the combustion fan 3 has reached the upper limiter of the fan control characteristic data shown in FIG. If the fan speed has not reached the upper limiter, it is determined that the air flow is in a normal state, and the combustion operation is continued as it is. On the other hand, when the detected fan speed exceeds the upper limiter, the combustion operation is immediately stopped in step 106, and the operation shifts to the operation in the life diagnosis mode of FIG.
[0036]
In the operation in the life diagnosis mode, first, in step 201 of FIG._S1~ V_SNIs set. Then, in step 202, the combustion fan 3 is started to rotate. First, the sensor output of the air volume detection sensor 16 is set to the initial sensor output target value V._S1Is controlled so as to coincide with. Next, in step 203, the timer 31 is turned on from the reset state, and after the time T elapses, the fan rotation detection sensor 28 detects the rotation speed R of the combustion fan 3₁Is detected and stored in the memory. This operation for detecting and storing the number of revolutions of the combustion fan 3 is repeated every T seconds, and the M number of revolutions of fan detection data R₁~ R_M(M is an integer of 1 or more) is stored in the memory.
[0037]
In step 207, the stored fan rotation speed detection storage data R₁~ R_MAmong them, the difference between the maximum value and the minimum value is obtained as a variation width, and it is determined whether or not the variation width is smaller than a preset variation width ε. When the variation fluctuation width is equal to or larger than ε, it is determined that a wind is present, and the sensor output target value V stored in the memory is determined._S1M fan rotation speed detection storage data R₁~ R_MAnd again in step 201, the sensor output target value V_S1Is specified, and the operation of detecting and storing the number of revolutions of the fan after step 202 is performed. Then, in step 207, it is determined again whether or not the variation fluctuation width of the detection storage data is smaller than the set fluctuation width ε. When the variation fluctuation width deviates from the set fluctuation width ε, the detection and storage of the fan rotation speed at the sensor output target value is repeated. Repeat the operation.
[0038]
When it is confirmed in step 207 that the variation fluctuation width falls within the range of the set fluctuation width ε, the sensor output target value V_S1Is stored as valid data, and the detected storage data R₁~ R_MAverage value of RA₁Is required.
[0039]
In step 209, the number N of the fan rotation speed average values is set to the sensor output target value V._S1~ V_SNIt is determined whether or not the number N has been reached. In this example, the sensor output target value V_S1Average fan speed RA₁Since N = 1 at the stage in which is obtained, N is obtained by adding 1 to N in step 210, that is, N = 2, and the sensor output target value V is set in step 201._S2Is specified, and the sensor output value of the air volume detection sensor is V_S2The rotation of the combustion fan 3 is controlled such that Then, the sensor output target value V_S1As in the case of, the sensor output target value V_S2Fan speed R under₁~ R_MIs detected and stored, and the data of the fan rotation speed under the stable windless condition where the variation fluctuation width falls within the range of the set fluctuation width ε is detected and stored, and the average value RA is obtained.₂Is obtained in step 208.
[0040]
Thus, the sensor output target value V_S1~ V_SNThe average value of the fan speed RA corresponding to₁~ RA_NAfter the value of is calculated, the life determining operation in step 211 is performed. In this life determination operation, as shown in FIG._S1~ V_SNAverage value RA of fan rotation speed detection data corresponding to₁~ RA_NAre plotted and RA₁Is the input down data RB of FIG.₁And life judgment data RC₁Are compared with each other, and similarly, the sensor output target value V_S2Fan speed average RA₂Is the same sensor output target value V_S2Input down data RB₂And life judgment data RC₂Is compared to respectively.
[0041]
Thus, each sensor output target value V_S1~ V_SNOf each fan rotation speed RA₁~ RA_NIs the input down data RB at the corresponding sensor output target value.₁~ RB_NAnd life judgment data RC₁~ RC_NAnd the average fan speed RA₁~ RA_NOf the number of fan rotation speed average values in the area between the RB line of the input down data and the RC line of the life determination data, the number of the set reference number L given in advance is calculated.₁If the number exceeds the predetermined number, a combustion capacity down command signal is output, and the set reference number L given in advance to the region beyond the RC line of the life determination data is output.₂When the average data of the number of revolutions of the fan or more is included, it is determined that the life of the appliance has been reached, and the life signal is output.
[0042]
Then, when the combustion capacity down command signal is output, as described above, the combustion capacity down control is performed, the gas supply amount is reduced, the shortage of the air amount is eliminated, and the next combustion operation is enabled. When the life signal is output, the combustion stopped state is locked (the combustion operation is not accepted), and the combustion operation is prevented from being performed in the deteriorated combustion state due to the deterioration of the ventilation clogging. Then, the determination results in the life determination operations are notified by the notification unit 30 in a distinguished manner.
[0043]
According to the present embodiment, the life of the appliance is determined based on the airflow detection value of the airflow detection sensor that performs the airflow control, so that the life of the appliance can be accurately known based on the determination result. Due to this, even though the equipment has reached the end of its life, the use of the equipment is continued after that, causing deterioration of combustion such as excessive generation of CO gas, and the equipment still maintaining sufficiently good combustion performance. Nevertheless, it is possible to prevent waste of the equipment being discarded due to being determined as the life of the equipment.
[0044]
In addition, since the life determination of the appliance is performed in a stable windless condition, it is performed without being affected by a wind such as a headwind (fluctuation of the output of the air volume detection sensor due to the wind) in an installation environment of the appliance. The accuracy of the life determination is improved, and the reliability of the life determination can be significantly improved.
[0045]
Furthermore, in the present embodiment, when the operation of the appliance in the life diagnosis mode is performed, the burner combustion is stopped, so that the reliability of the life diagnosis operation can be further improved. . As is well known, the ventilation resistance of the air passage (air passage) from the combustion fan 3 to the exhaust passage 29 differs between when the burner 2 is burning and when the combustion is stopped. It is known that the airflow resistance increases, and the increase in the airflow resistance depends on the amount of heat of combustion. Therefore, it is not desirable to perform the life determination operation under the burner combustion state. In this regard, in the present embodiment, since the life is determined in the combustion stopped state, the life can be determined in a steady state where the exhaust resistance of the air path does not fluctuate. Therefore, the accuracy and reliability of the life determination can be further improved. Is obtained.
[0046]
Furthermore, in the present embodiment, although the life of the appliance has not been reached, in a state where the ventilation clogging progresses a little and the combustion operation is performed with insufficient air, the combustion capacity down command signal is output. Therefore, since the combustion capacity down control is performed, the combustion operation can be continuously performed in a state where the shortage of the air amount is resolved, and the deterioration of the combustion is eliminated until the water heater is replaced with a new product. This is very convenient because the water heater can be used without any trouble.
[0047]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can adopt various embodiments. For example, in the above embodiment, the air volume detection sensor 16 is constituted by a differential pressure sensor, and the differential pressure in the upper and lower sections of the burner 2 sandwiching the burner 2 is detected. What is necessary is just to detect the differential pressure between the upstream and downstream arbitrary path sections in the air circulation path from the supply section to the exhaust passage 29. For example, the differential pressure between the intake port of the combustion fan and the section of the combustion chamber, the combustion fan Pressure difference between the air outlet side and the combustion chamber section, or the pressure difference between the intake port and the air outlet section of these combustion fans and the exhaust top above the hot water supply heat exchanger, and the pressure difference between the combustion chamber and the exhaust top side. The path section for differential pressure detection, such as the differential pressure of the section, can be set to an infinite number of other sections.
[0048]
However, when the pressure difference is detected between the lower side and the upper side of the burner with the burner 2 interposed therebetween as in the present embodiment, the clogging due to dust or the like in the burner 2 is smaller than that in the hot water supply heat exchanger or the like. Since it hardly occurs, the air resistance passing through the burner 2 hardly changes with time, and the air volume sent out from the combustion fan 3 can be accurately detected by the differential pressure. From this point, the burner 2 is used as in this embodiment. It is desirable to adopt a method of detecting a differential pressure in a sandwiched path section.
[0049]
Furthermore, in the above embodiment, a differential pressure sensor was used as the air volume detection sensor 16, but instead of this differential pressure sensor, for example, a hot wire heater type or Karman vortex type wind speed sensor may be used, or A propeller rotation type air flow meter that directly detects air flow may be used, and various sensors that can directly or indirectly detect air flow can be used.
[0050]
Further, in the above embodiment, a plurality of sensor output target values are specified, but only one sensor output target value may be specified. In the embodiment, a plurality of fan rotation speeds R are provided for each sensor output target value.₁~ R_MIs detected, but only one fan rotation speed may be detected. In this case, the calculation for calculating the average value is omitted, and the detected data directly means the average value in the present invention. That is, the operation of detecting the fan rotation speed means an operation of calculating the average value of the fan rotation speed. In this way, by specifying one sensor output target value and detecting only one fan rotation speed to determine the life, the determination operation can be performed in a short time. However, by specifying a plurality of sensor output target values and detecting a plurality of fan rotation speeds as in the present embodiment, the accuracy of the life determination can be improved.
[0051]
Further, in the above embodiment, when the fan rotation speed of the combustion fan 3 exceeds the upper limiter of the fan control characteristic data, the combustion is immediately stopped and the operation is shifted to the life diagnosis operation. When the number of revolutions exceeds the upper limiter, the life diagnosis instruction flag is set, etc., and then the life diagnosis is performed at an appropriate time, for example, when the appliance is not used after combustion use or before the next combustion. May be performed. In this way, when performing the life diagnosis after using the appliance, even if the fan rotation speed exceeds the upper limiter, the combustion is not stopped, and the appliance can be used continuously, which may cause inconvenience to the user. No, it is convenient for usability. In this case, the degree of safety is classified according to the degree that the fan rotation speed exceeds the upper limiter. If the degree of danger is the highest, stop the combustion immediately and perform the life diagnosis. If the degree of danger is low (small), For example, the combustion operation can be continued and the life can be diagnosed at an appropriate time after the use of combustion.
[0052]
Further, in the above-described embodiment, the upper limiter of the fan control characteristic data provided for preventing the runaway of the combustion fan 3 is used as the upper limiter of the fan rotation speed as a reference for performing the life diagnosis. The upper limiter dedicated to life diagnosis independent of the upper limiter may be set, and the life diagnosis may be performed as described above after the fan rotation speed exceeds the set upper limiter dedicated to life diagnosis. .
[0053]
Furthermore, in the above embodiment, a single-function water heater (a water heater having only a hot water supply function) has been described as an example of a combustion device. However, the present invention includes both functions of hot water supply and reheating, or both hot water supply and hot water heating. The present invention is applied to a combined water heater and a combustion device having various burners such as a bath kettle, a heating device, a cooling device, a cooling / heating device, and an air conditioner.
[0054]
Further, in the above embodiment, the combustion fan 3 is of the push-in type. However, it is needless to say that the combustion fan 3 may be of the suction type.
[0055]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the life of an appliance can be accurately determined using the airflow detection value of the airflow detection sensor for controlling the airflow of the combustion device, and the appliance can be used continuously despite the life of the appliance. It is possible to reliably prevent the danger caused by the use of the device, and to prevent waste of the use of the device, which is erroneously determined as the life of the device and is disposed of even though the device maintains good combustion performance. be able to.
[0056]
In addition, in the case of the configuration in which the life of the appliance using the airflow detection value is determined in a stable windless condition, the airflow detection value is not affected by the wind under the installation environment of the appliance. , The life of the appliance can be determined, the accuracy of the life determination can be improved, and a highly reliable life determination can be performed.
[0057]
Further, it is not necessary to separately provide a dedicated sensor for performing the life determination, and the life can be determined by using the air flow detection sensor of the air flow control as it is, so that the combustion apparatus having the life determination function of the present invention can be used. The configuration of the apparatus is also simplified, and accordingly, the cost of the apparatus can be reduced.
[0058]
Further, in the case of a configuration provided with a combustion capacity down control unit that controls the combustion capacity down in response to the combustion capacity down command signal from the life determination unit, the combustion capacity down control causes the air amount to be insufficient. And the combustion operation can be continuously performed under good combustion performance.For example, the combustion operation can be performed without any trouble by the down control of the combustion capacity until a new combustion device is installed and constructed. It is very convenient because it can be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a main part configuration showing an embodiment of a combustion apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between input down data and life determination data used in an operation in a life diagnosis mode of the embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a sensor output target value and an average value of the fan rotation speed obtained at each sensor output target value in the present embodiment.
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the combustion device in the embodiment.
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the combustion device in the life diagnosis mode following the flowchart of FIG. 4;
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a variation in sensor output when there is a wind, showing a relationship between a wind speed and a sensor output of an air volume detection sensor in an environment where a water heater is installed.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a general water heater as a combustion device.
FIG. 8 is a graph of fan control characteristic data showing a relationship between a sensor output target value of an air volume detection sensor and a fan rotation speed.
FIG. 9 is a graph of control data showing a relationship between a gas supply amount (valve opening drive current of a proportional valve) and a combustion capacity in a water heater.
FIG. 10 is a graph showing a relationship between a sensor output target value of an air volume detection sensor and combustion performance.
FIG. 11 is a block diagram of a conventional general water heater control device.
[Explanation of symbols]
3 combustion fan
16 Airflow detection sensor
17 Combustion control unit
18 Fan rotation control unit
21 Diagnostic mode operation section
22 Target value specification section
23 Fan rotation command section
24 Fan rotation monitor
25 Effectiveness judgment unit
26 Combustion capacity reduction control unit
27 Life judgment section
28 Fan rotation detection sensor

Claims

A combustion fan that supplies and exhausts burner combustion, an airflow detection sensor that detects the airflow of the supply and exhaust air of the combustion fan, a fan rotation detection sensor that detects the fan rotation of the combustion fan, and an airflow detection corresponding to the required combustion capacity A fan rotation control unit that determines the sensor output target value of the sensor and controls the rotation of the combustion fan so that the sensor output of the air volume detection sensor matches the determined sensor output target value. As the control data, fan control characteristic data indicating the relationship between the sensor output target value of the air volume detection sensor corresponding to the combustion capacity and the fan rotation speed of the combustion fan, and limiters set on both upper and lower sides of the fan control characteristic data During combustion operation, after the fan speed exceeds the upper limiter during combustion operation, combustion is stopped and operation in the equipment life diagnostic mode is performed. A diagnostic mode operation unit that performs the following, the input data down the fan rotation speed to a large value for the same sensor output target value than the fan control characteristic data as diagnostic data when operating in the life diagnostic mode, Life determination data in which the fan rotation speed is set to a value larger than the input down data is provided. The diagnostic mode operation unit specifies one or more sensor output target values for diagnosis. Unit, a fan rotation command unit for sequentially controlling the rotation of the combustion fan so that the sensor output of the air flow detection sensor becomes the specified sensor output target value, and one rotation speed of the combustion fan at each sensor output target value. A fan rotation monitoring unit that detects and stores the above, and an average value of the number of revolutions of the combustion fan detected and stored for each sensor output target value is obtained. Outputs a down instruction signal combustion capability when L ₁ or more data previously given setting reference number of the fan speed average value is entered into a region between the input down data and lifetime determination data, given in advance combustion apparatus characterized by having a lifetime judgment unit for outputting a lifetime signal is determined with an instrument life when setting the reference number of L ₂ or more data exceeds the lifetime determination data.

2. The combustion apparatus according to claim 1, further comprising a combustion capacity down control section for controlling the combustion capacity down during the combustion operation after the life determination section outputs the combustion capacity down command signal.

When operating in the life diagnosis mode, the fan rotation monitor calculates the fluctuation fluctuation width of the rotation speed data of the combustion fan detected and stored for each sensor output target value, and the calculated fluctuation width deviates from a preset fluctuation width given in advance. Sometimes, it is judged that the situation is unstable due to wind, and the detection storage data of the sensor output target value is deleted, and the detection storage data instructing the detection and storage of the fan speed data again with the sensor output target value is determined. The combustion device according to claim 1 or 2, further comprising a portion.