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JP4085263B2 - Combustion device and hot water supply device - Google Patents
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JP4085263B2 - Combustion device and hot water supply device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼装置ならびに給湯装置に係り、更に詳しくは、燃焼装置内部で生じる異常を的確に判別して対応可能な燃焼装置、ならびに、この燃焼装置を用いた給湯装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
都市ガス(天然ガス)やプロパンガスなどの供給されるガス種別に応じた燃焼制御を行うようにした燃焼装置や、供給されるガス量を直接検知して最適な燃焼制御を行う燃焼装置が開発されている。
【0003】
【特許文献1】
実用新案登録第2584346号公報
【0004】
例えば、特許文献1には、ガス流量検出手段によってバーナに供給されるガス流量を検知することにより、供給されるガス種を自動的に判別して、ガス種に適合した燃焼制御を行う燃焼装置が開示されている。
【0005】
【特許文献2】
実用新案登録第2600879号公報
【0006】
また、特許文献2には、ガス流量検出手段によってバーナに供給されるガス流量を直接検出し、検出値に応じて燃焼制御を高精度に行うようにした燃焼装置が開示されている。
【0007】
ところで、このような燃焼装置を内蔵した給湯装置では、熱交換器のフィンの詰まりやガス噴射ノズルの詰まり、あるいは、ガス排気筒の詰まりなどの要因に伴って熱交換効率が低下して、給湯温度が低減することがある。また、燃焼装置に設けられたガス開閉弁やガス流量制御弁などの劣化に伴って、ガス噴射ノズル側へのガス供給圧力が低下し、結果的に給湯温度が低下する不具合が生じることがある。
【0008】
そこで、従来の給湯装置では、ガス噴射ノズルへのガス供給圧力を検知するガス圧力センサを設け、熱交換効率の低下を補償して給湯温度を安定化させるように、当該ガス供給圧力に帰還制御を施す構成が採用されている。
【0009】
また、このような問題とは異なり、複数のバーナを備えて燃焼量に応じてバーナにガスを切換供給して燃焼を行わせる燃焼装置がある。このような燃焼装置では、火炎の発生を検知するフレームロッドは着火部位の近傍だけに設けられているため、燃焼量の増加に伴って、着火部位から離れたバーナで火炎を発生させる場合は、当該バーナへガス供給を開始した後に、発熱量の上昇を監視することによって当該バーナへの火移りの確認を行っている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記した、ガス噴射ノズルへのガス供給圧力を帰還制御する給湯装置では、給湯温度は安定化されるものの、熱交換効率の低下要因によっては、ガスバーナなどの劣化を助長する結果を招いていた。
【0011】
則ち、前記したように、ガス開閉弁や流量制御弁などの劣化要因によってガス供給圧力が低下した場合は、ガス噴射ノズル側へのガス供給圧力を補償制御することにより給湯温度を安定化させることが可能である。
しかし、熱交換器のフィン詰まりやガス噴射ノズルの詰まり、或いは、排気閉塞などの要因によって熱交換効率が低下した場合は、給湯温度を維持させるべくガス供給圧力を増大する補償制御が行われるため、ガスバーナの温度が上昇し過ぎて劣化を助長する結果を招いていた。
【0012】
則ち、従来の給湯装置では、熱交換効率の低下をもたらす要因の如何に拘わらず、給湯温度を安定させるべくガス供給圧力を制御するため、効率低下の要因によってはガスバーナの劣化を助長する結果を招いていた。
また、ガス供給圧力を検知するガス圧力センサは、応答性は極めて高いものの、温度変動などの影響を受け易く、正確な燃焼制御を行うことができなかった。
【0013】
また、前記した複数のバーナを備えた給湯装置では、燃焼量の増大に伴って新たに点火されるバーナへの火移りを給湯温度や給湯流量に基づく発熱量によって確認するため、火移りの確認までに時間を要し改善が望まれていた。
更に、従来の給湯装置では、装置の劣化に伴うガス流路やガス開閉弁などのガス漏れを検知する機能を備えておらず、安全性の面で改善が望まれていた。
【0014】
本発明は前記事情に鑑みて提案されるもので、燃焼装置の異常状態を的確に判別して信頼性、安全性を向上させつつ耐久性を向上させた燃焼装置を提供することを目的とする。また、同時に提案される本発明は、その燃焼装置を用いた給湯装置を提供することを目的としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】
ここに、以下の説明で言うガス質量流量センサとは、流路を流動するガスの流速(m/s)と密度(g/m3 )との積に相当する値、則ち、単位時間当たりに流路を流動するガスの質量を検知するものである。従って、温度や圧力の変動によってガス体積が変動しても、検知信号が影響を受けることがない。
【0016】
前記目的を達成するために、本発明者らは次の技術的手段を講じた。
則ち、請求項1に記載の発明は、ガスバーナへのガス供給量を検知するガス質量流量センサを備えた燃焼装置であって、燃焼量毎に、前記ガス質量流量センサの検知するガス供給量と燃焼装置で発生する熱量とを対応させたデータテーブルを予め作成し、燃焼運転中において、逐次、ガス質量流量センサによってガス供給量を検知すると共に燃焼装置で発生する熱量を算出し、検知したガス供給量に対応して前記データテーブルに格納された熱量に対して、燃焼運転中における熱量が所定の許容範囲を超えるときは、燃焼異常と判別して所定の異常対応処理を行う構成とされている。
【0017】
ここで、本発明の燃焼装置を内蔵した給湯装置を例に挙げて装置に生じる支障について考察すると、燃焼装置で発生させた熱を湯水に伝達する熱交換器のフィンの詰まりや、ガスバーナの一部のガス噴射ノズルの詰まり、あるいは、排気筒において排気閉塞が生じることがある。
【0018】
熱交換器のフィンの詰まりが生じると、熱交換面積の低下に伴って熱交換効率が低下し、給湯温度が低下する。また、一部のガス噴射ノズルの詰まりが生じると、熱交換器における熱交換バランスが低下し、熱交換効率が低下して給湯温度が低下する。また、排気閉塞が生じると、空燃比のバランスが崩れて熱交換効率が低下し、給湯温度が低下する。
ところが、このような支障が生じたときに、発熱量の低下を補償する制御を行うと、給湯温度は所定値に維持されるものの、ガスバーナが部分的に過熱状態となって装置の劣化を助長する結果を招く。
【0019】
一方、前記いずれの支障が生じても、ガス質量流量センサで検知されるガス供給量に対して、燃焼装置で発生する熱量は低下する特性を有する。
本発明は、このような燃焼装置で発生する支障に伴って生じる固有の特性を利用して燃焼異常を判別するものであり、単に給湯温度の低下を補償するだけの制御に比べて異常発生要因を的確に判別して対応することができ、燃焼装置の劣化を防止することが可能となる。
【0020】
本発明において、燃焼異常が判別されたときは、直ちに異常報知などの異常対応処理を行っても良い。また、燃焼異常が所定時間だけ継続したとき、あるいは、所定期間内に燃焼異常が繰り返して所定回数だけ判別されたときに異常対応処理を行うことも可能である。
また、本発明において、ガス質量流量センサの検知信号と燃焼装置で発生する熱量とを対応させたデータテーブルの作成は、燃焼装置の劣化が生じていない敷設時などが好ましい。燃焼装置の敷設時にデータテーブルを作成することにより、当該データテーブルを正常な燃焼運転の判別の基礎とすることが可能である。
【0021】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の燃焼装置において、燃焼量毎に、ガス質量流量センサの検知するガス供給量を対応させたデータテーブルを予め作成し、燃焼中において、逐次、燃焼量とガス質量流量センサの検知するガス供給量とを検知し、燃焼量に対応して前記データテーブルに格納されたガス供給量に対して、検知されたガス供給量が所定の許容範囲を超えるときは、ガス供給量が、燃焼量に対応して前記データテーブルに格納されたガス供給量となるように補償制御を行う構成とされている。
【0022】
ここに、本発明で言う燃焼量とは、燃焼運転状態に応じて燃焼装置で可変制御される制御量を指すものである。
ここで、前記請求項1に記載した熱交換器のフィンの詰まりや、一部のガス噴射ノズルの詰まり、あるいは、排気閉塞とは異なり、全てのガス噴射ノズルが略均一に詰まりを生じたり、ガス流路の劣化(詰まり)が生じることがある。このような不具合が生じると、いずれの場合も、燃焼量に対してガス質量流量センサで検知されるガス供給量が低下する。
【0023】
このような不具合が生じたときは、ガスバーナへのガス供給量そのものが低下するので、ガス供給量を増加させる補償制御を行った場合でも燃焼装置の劣化を招く虞がない。
本発明によれば、ガスバーナへのガス供給量が低下する支障が生じた場合、則ち、全てのガス噴射ノズルが略均一に詰まりを生じたり、ガス流路の詰まりが生じたときは、データテーブルを参照して、ガス質量流量センサで検知されるガス供給量が補償制御され、給湯温度の安定化を図ることが可能となる。
【0024】
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の燃焼装置を内蔵した給湯装置であって、燃焼装置で発生する熱量は、給水温度、給湯温度および給水量に基づいて算出される構成とされている。
【0025】
燃焼装置で発生した熱が湯水に熱交換されると、湯水の温度が上昇する。熱交換によって湯水に伝達される供給熱量は、給水温度と給湯温度と給水量とをパラメータとする関数で与えられる。また、燃焼装置で発生する熱量は、湯水に伝達される供給熱量と変換効率の関数で与えられる。
従って、本発明によれば、燃焼運転中において、給水温度と給湯温度と給水量とを参照することにより、燃焼装置で発生する熱量を容易に求めることができる。これにより、予め作成したデータテーブルを参照しつつ、燃焼運転中におけるガス質量流量センサの検知信号と発生熱量とを比較して燃焼異常を的確に判別可能となる。
【0026】
【0027】
【0028】
上述した請求項1乃至3のいずれかに記載の燃焼装置は、ガスバーナへのガス供給量を調節制御するガス比例制御弁と、当該ガス比例制御弁の下流側に設けられて前記ガスバーナへ供給されるガス圧力を検知するガス圧力センサとを備え、燃焼量毎に、ガス質量流量センサの検知するガス供給量とガス圧力センサの検知するガス圧力とを対応させたデータテーブルを予め作成し、燃焼中において、逐次、ガス質量流量センサの検知するガス供給量とガス圧力センサの検知するガス圧力とを検知し、検知したガス圧力に対応して前記データテーブルに格納されたガス供給量に対して、検知したガス供給量が所定の許容範囲を超えるときは、燃焼異常と判別して所定の異常対応処理を行う構成とすることも可能である。
【0029】
ここで、上記した構成の燃焼装置を備えた給湯装置を例に挙げて装置に生じる支障について考察すると、燃焼装置で発生させた熱を湯水に伝達する熱交換器のフィンの詰まりが生じたり、排気閉塞や吸気閉塞を生じることがある。
【0030】
熱交換器のフィンの詰まりや排気閉塞を生じると流路の下流側が絞られた状態となり、ガスバーナの内部にガスが充填されているために、ガス圧力の変化は微少であるのに対してガス供給量は低下する。
また、吸気閉塞を生じると、ガス圧力の低下は僅かであるのに対して、空気供給の低下に伴ってガス供給量が増大する。
【0031】
上記した構成の燃焼装置は、このような燃焼装置の異常の発生に伴って生じる特性を利用して燃焼異常を的確に判別するものであり、異常発生要因を的確に判別して対応することが可能となる。
【0032】
上記した構成の燃焼装置において、燃焼異常が判別されたときは、直ちに異常報知などの異常対応処理を行っても良い。また、燃焼異常が繰り返して所定回数だけ判別されたときに異常報知などの異常対応処理を行うことも可能である。
また、上記した構成の燃焼装置において、ガス質量流量センサの検知するガス供給量とガス圧力センサの検知するガス圧力とを対応させたデータテーブルを作成するのは、燃焼装置の劣化が生じていない敷設時などが良い。燃焼装置の敷設時にデータテーブルを作成することにより、当該データテーブルを正常運転状態の判別の基礎とすることが可能である。
【0033】
上記した構成の燃焼装置を内蔵した給湯装置、ガス圧力センサの検知するガス圧力とガス噴射ノズルの開口面積から単位時間当たりのガス噴射量を算出し、算出したガス噴射量とガス質量流量センサの検知する単位時間当たりの供給ガスの質量から供給ガスの比重を算出すると共に、給水温度、給湯温度および給水量に基づいて供給ガスによる総発熱量を算出し、算出されたガスの比重と総発熱量に基づいて供給ガスの種別を判別して、判別したガス種別に応じた空燃比で燃焼制御を行う構成とすることも可能である。
【0034】
ガス質量流量センサによって、温度や圧力の変動に拘わらず、単位時間当たりに流路を流動するガスの質量を正確に検知することができる。従って、ガスの比重を正確に算出することが可能となる。
また、前記したように、総発熱量に熱交換効率を演算することにより湯水への供給熱量を算出可能であり、供給熱量は、給水温度と給湯温度と給水量とをパラメータとする関数によって算出できる。
従って、供給ガスによる総発熱量は、給水温度、給湯温度、給水量および熱交換効率をパラメータとして算出することが可能である。
【0035】
上記した構成を採用すれば、算出したガスの比重と総発熱量に基づいて供給ガスの種別を特定することができ、判別されたガス種別に応じた最適な空燃比で燃焼制御を行わせることが可能となる。尚、ガス種別の判別は、給湯装置の敷設時や移転時などの試運転の際に行うことが可能である。
【0036】
【0037】
【0038】
上述の給湯装置、燃焼中におけるガスの比重および総発熱量を逐次算出して予め記憶された値と比較し、算出したガスの比重または総発熱量の少なくともいずれかが、予め記憶された値に対して所定の許容範囲を超えるときは、前記ガス質量流量センサまたはガス圧力センサの少なくともいずれかの異常と判別して所定の異常対応処理を行う構成とすることも可能である。
【0039】
ガス質量流量センサやガス圧力センサは、ガスバーナから噴出する火炎に直接晒されるものではないが、ガスバーナに近接した部位に設けられる。このため、常時、加熱、冷却が繰り返されてセンサ自体の劣化を誘発し易い。
上述の構成によれば、例えば、給湯装置の敷設時に、ガス質量流量センサとガス圧力センサとの検知信号からガスの比重および総発熱量を予め算出して記憶する。
そして、燃焼中において算出したガスの比重または総発熱量を記憶された値と比較してセンサの異常の判別を行うことにより、異常判別の基礎となるセンサ自体の異常を的確に判別することが可能となる。
【0040】
請求項に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の燃焼装置において複数のガスバーナを有し、燃焼量に応じて所定のガスバーナにガスを切換供給して燃焼運転を行う燃焼装置であって、各燃焼量毎に、ガス質量流量センサの検知するガス供給量を対応させたデータテーブルを予め作成し、燃焼中における燃焼量の増加時には、当該増加後の燃焼量に対応して前記データテーブルに格納されたガス供給量に対して、ガス質量流量センサの検知するガス供給量が所定範囲を超える期間は、ガス供給の行われているバーナの一部の着火が未完了と判別する構成とされている。
【0041】
ここに、本発明で言うガスバーナとは、単一のガス噴射ノズルまたは複数のガス噴射ノズルの集合で成る燃焼部を指し、本発明では、当該複数のガス噴射ノズルで成るガスバーナを更に複数備えた構成を備える。
ここで、燃焼量に応じて所定のガスバーナにガスを切換供給して燃焼運転を行う燃焼装置では、燃焼量の増大に伴ってそれまで点火していないガスバーナに点火する場合は、隣接する点火中のガスバーナの火炎を火移りさせる。
このとき、点火しようとするガスバーナが火移りによって着火する前、則ち、未着火の状態では、着火に伴う火炎の発生によるガスバーナ内圧の上昇が無く、ガス供給量が増大する。一方、点火しようとするガスバーナへ火移りして着火が完了すると、火炎の発生によるガスバーナ内圧が上昇してガス供給量が定常状態となる。
【0042】
このガス供給量の変動は、ガス質量流量センサの検知信号として直ちに検出することができ、燃焼量の切換後に発熱量(給湯温度および給湯流量から算出される値)を参照して火移りの判別を行う場合に比べて、短時間に正確な判別を行うことが可能となる。
【0043】
請求項に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の燃焼装置において、ガスバーナへのガス供給量を検知するガス質量流量センサと、ガスバーナへのガスの供給を開閉制御するガス開閉弁とを備えた燃焼装置であって、前記ガス開閉弁を閉成制御した状態で前記ガス質量流量センサによってガス供給が検知されたときは、前記ガス開閉弁におけるガス漏れと判別して所定の異常対応処理を行う構成とされている。
【0044】
本発明によれば、ガス開閉弁におけるガス漏れを容易に検知することができ、燃焼装置の信頼性を向上させることができる。
本発明において、ガス漏れが判別されたときは直ちに異常報知などの異常対応処理を行っても良く、また、ガス漏れを所定回数繰り返して判別したときに異常対応処理を行うことも可能である。
本発明のガス漏れの判別は、燃焼運転中を除く期間、例えば、プリパージ(前置掃気)中やポストパージ(後置掃気)中に行うのが好適である。
【0045】
請求項に記載の発明は、請求項に記載の燃焼装置において、複数のガスバーナを有し、燃焼量に応じて、各ガスバーナ毎またはグループ毎のガスバーナに切り換えてガス供給を行う能力切換弁を備えており、前記ガス開閉弁を閉成制御すると共に能力切換弁をすべて開成制御した状態で、前記ガス質量流量センサによってガス供給が検知されたときは、前記ガス開閉弁におけるガス漏れと判別する一方、前記ガス開閉弁を開成制御すると共に前記能力切換弁を全て閉成制御した状態で、前記ガス質量流量センサによってガス供給が検知されたときは、いずれかの前記能力切換弁、または、ガス質量流量センサより下流側のガス流路におけるガス漏れと判別して異常対応処理を行う構成とされている。
【0046】
本発明によれば、ガス開閉弁、および、いずれかの能力切換弁、または、ガス流量センサよりも下流側におけるガス漏れを容易に検知することができ、燃焼装置の信頼性を向上させることができる。
本発明において、ガス漏れが判別されたときは直ちに異常報知などの異常対応処理を行っても良く、また、ガス漏れを所定回数繰り返して判別したときに異常対応処理を行うことも可能である。
本発明においても、ガス漏れの判別は、燃焼運転中を除く期間、例えば、プリパージ(前置掃気)中やポストパージ(後置掃気)中に行うのが好適である。
【0047】
【0048】
請求項5,6に記載の燃焼装置では、ガス質量流量センサを用いることにより、微少なガス流量を、流動ガスの質量として正確に検知することが可能となり、初期段階におけるガス漏れの発生を的確に判別可能となる。
【0049】
請求項に記載の発明は、請求項5又は6に記載の燃焼装置において、ガス開閉弁の下流側にはガス比例制御弁が設けられており、当該ガス比例制御弁が、ステップモータとニードル弁で構成されている。
【0050】
本発明によれば、ステップモータを制御することにより、ニードル弁を略全閉状態から全開状態まで安定して制御することができ、燃焼量に応じて精密なガス供給を行うことが可能となる。また、ダイヤフラムなどを用いた流量制御弁のような破損の虞が低減する。
【0051】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【0052】
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態に係る給湯装置1の流路系統図、図2は給湯装置1に採用するガス質量流量センサの動作原理を示す模式図、図3は敷設初期における燃焼中のガス質量流量センサの検知信号と発熱量との関係を示すグラフ、図4は所定使用期間の経過後における燃焼中のガス質量流量センサの検知信号と発熱量との関係を示すグラフ、図5は敷設初期の燃焼中における燃焼量(制御量)とガス質量流量センサの検知信号との関係を示すグラフ、図6は所定使用期間の経過後における燃焼量(制御量)とガス質量流量センサの検知信号との関係を示すグラフ、図7は火移りの有無に応じたガス質量流量センサの検知信号の変動を示すグラフ、図8は給湯運転の動作を示すフローチャート、図9はガス流路におけるガスの流動状態を示す拡大図である。
【0053】
本実施形態の給湯装置1は、設定温度の湯水を給湯する基本機能を有すると共に、給湯機能を安定して行うために、燃焼異常の判別機能、燃焼量の増加時における火移り検知機能、及び、ガス漏れ検知機能を備えたことに特徴を有するものである。
給湯装置1の説明に際して、まず、構成及び基本機能である給湯動作を説明する。尚、図1において、ガス流路12に設けられるガス2次圧力センサ24は、後述する第2実施形態で採用するものであり、本実施形態では、当該センサ24を設けない構成として説明する。
【0054】
(給湯装置の構成)
給湯装置1は、図1の様に、燃焼装置2を内蔵した構成であり、給湯栓(カラン)8を開栓することによってリモートコントローラ11で設定された温度の湯水を給湯する給湯機能を有する。
燃焼装置2は、燃焼制御を統括する制御回路部10、リモートコントローラ11、ガスバーナ9(9a,9b)および送風機19を備え、ガス流路12を介して供給されるガス(本実施形態では都市ガス(天然ガス))を燃焼させて火炎を発生させる装置である。
また、給湯装置1は燃焼装置2を内蔵しており、給水流路6、給湯流路7および熱交換器5を備え、給水流路6を介して給水される水を熱交換器5で加熱し、加熱された湯水を給湯流路7を介して給湯栓(カラン)8から排出させる装置である。
【0055】
順に説明すると、燃焼装置2は、ガス流路12の下流側端部にガスバーナ9を有する。また、ガス流路12には上流側から、ガスの供給を開閉制御するガス開閉弁23と、ガス流路12のガス流動量を調節制御するガス比例制御弁17と、ガス流量を検知するガス質量流量センサ18が順に設けられている。
ガスバーナ9a,9bは、複数のガス噴射ノズル14a,14bを備えている。本実施形態では、3列に配列されたガス噴射ノズル14aの群と、2列に配列されたガス噴射ノズル14bの群とにグループ分けし、各グループ毎に能力切換弁13a,13bを介してガス流路12の下流側端部に接続されている。
則ち、能力切換弁13aを開成するとガス噴射ノズル14aの群からガスが噴射され、能力切換弁13bを開成するとガス噴射ノズル14bの群からガスが噴射される。また、双方の能力切換弁13a,13bを開成することにより、すべてのガス噴射ノズル14a,14bからガスが噴射される構成である。
【0056】
ガスバーナ9は、略直方体形の箱体3の内部下方に固定され、ガスバーナ9に繋がるガス流路12は箱体3から外部に延出している。また、箱体3の下部には、外部から箱体3の内部へ空気を吸引してガスバーナ9へ供給する送風機19が設けられている。
送風機19は、ファン19c、当該ファン19cを回転駆動するモータ19aと、モータ19aの回転数を検知する回転検知センサ19bとを有する。制御回路部10は、回転検知センサ19bの検知信号を燃焼量に応じた所定値に維持するべくモータ19aを制御駆動することにより、ガスバーナ9へ燃焼量に応じた空気供給を行う。
【0057】
また、ガスバーナ9aのガス噴射ノズル14aの近傍には、噴射されるガスに点火する点火プラグ15と、火炎の発生を検知するフレームロッド16が、各々ガス噴射ノズル14aに近接させるようにして箱体3に固定されている。
【0058】
箱体3の内部上方、則ち、ガスバーナ9の上方には熱交換器5が設けられ、熱交換器5の上部には排気筒4が設けられている。熱交換器5は、複数の熱交フィン5aを所定間隔で平行に配列し、当該熱交フィン5aを貫通させて曲折させた熱交配管5bを取り付けたもので、ガスバーナ9で生成される燃焼ガスの熱を熱交フィン5aを介して熱交配管5bを流動する湯水に熱交換する働きを有する。
熱交配管5bの上流側は箱体3の外部に延出して給水流路6に接続され、熱交配管5bの下流側は箱体3の外部に延出して給湯流路7に接続されている。
【0059】
給水流路6は上流側端部が給水栓(不図示)に接続され、流路上には給水量を検知する流量センサ20と、給水温度を検知する給水温度センサ21が設けられている。
一方、給湯流路7の下流側端部には給湯栓(カラン)8が取り付けられ、流路上には給湯する湯水の温度を検知する給湯温度センサ22が設けられている。
【0060】
ここで、ガス流路12に設けられるガス質量流量センサ18は、ガス流路12を流動するガスの質量流量(流速×密度)を計測するセンサである。則ち、ガス質量流量センサ18は、ガス流路12を流動するガスの(流速×密度)を計測することにより、ガス流路12を単位時間当たりに流動するガスの質量を測定するセンサである。
【0061】
このガス質量流量センサ18は、図2の様に、ヒータ18aの上流側と下流側に上流温度センサ18b及び下流温度センサ18cを設けると共に、流動するガスの温度を検知する周囲温度センサ18dを備えて構成される。そして、ガスが流動しない状態では、上流温度センサ18b及び下流温度センサ18cの検知温度が均衡して検知温度は生じない。ガスの流動に応じて上流温度センサ18bに比べて下流温度センサ18cの検知温度が増大して検知温度差が増大する。ガス質量流量センサ18は、この原理に基づいて流動するガスの質量を検知する。
ガス質量流量センサ18はガス流量センサに比べて、単位時間当たりに流動するガスの質量を計測することから、検知信号が周囲温度や圧力の影響を受けることがなく、しかも、微少流量を精密に検知することが可能である。
【0062】
また、本実施形態では、ガス流路12に設けられるガス比例制御弁17は、図1の様に、ニードルバルブ(ニードル弁)17bとステップモータ17aで構成している。これにより、ステップモータ17aを制御してニードルバルブ17bの開閉状態を比例制御することにより、略全閉状態から全開状態まできめ細かく精密に制御可能である。
【0063】
(給湯装置の給湯運転)
次に、本実施形態の給湯装置1の給湯運転の動作を図1を参照して説明する。
尚、本実施形態では、給湯装置1は設置時に試運転を行う構成としているが、当該試運転の動作については、後述する燃焼異常の判別制御において詳述する。
【0064】
給湯栓(カラン)8を開栓すると、給水流路6及び熱交換器5を介して給湯流路7側へ水が流動し、流量センサ20によって水の流動が検知される。
制御回路部10は、流量センサ20の検知信号を燃焼指令信号として受けると、送風機19へ駆動信号を送出して所定時間だけプリパージ(前置掃気)を行い、続いて、ガス開閉弁23を開成制御し、ガス比例制御弁17のステップモータ17aを駆動して所定の開度としてガスバーナ9へガス供給を行うと共に、能力切換弁13aを開成制御する。
【0065】
制御回路部10は、点火プラグ15へ通電してガス噴射ノズル14aから噴射されるガスへ点火し、フレームロッド16の検知信号によって火炎の発生を判別すると燃焼制御を開始する。
燃焼制御を開始すると、制御回路部10は、給水温度センサ21および流量センサ20の検知信号およびリモートコントローラ11の設定温度を参照しつつ、給湯温度センサ22の検知温度、則ち、給湯栓8から排出される湯水の温度がリモートコントローラ11で設定された温度となるように燃焼装置2の燃焼量をフィードフォワード制御する。
【0066】
則ち、燃焼量の調節制御に際しては、制御回路部10は、燃焼量に応じた量のガスがガスバーナ9へ供給されるように、ガス質量流量センサ18の検知信号を参照しつつガス比例制御弁17を制御すると共に、燃焼量に応じた空気供給が得られるように、回転検知センサ19bの検知信号が所定回転数となるように送風機19のモータ19aを駆動する。
これにより、給湯温度がリモートコントローラ11の設定温度となるように燃焼量が調節されて給湯栓8から湯水の給湯が行われる。
【0067】
また、給湯中に給湯栓8の排出量が増加したときは、制御回路部10は、流量センサ20によって給湯量の増加を検知し、ガス比例制御弁17の開度を増加させると共に、能力切換弁13bを開成する。これにより、ガス噴射ノズル14bから噴射するガスに、ガス噴射ノズル14aの火炎が火移りして点火され、燃焼量を増加した燃焼が開始される。
【0068】
一方、給湯栓8が閉じられると、制御回路部10は、流量センサ20の検知信号によって燃焼指令の停止を検知し、ガス開閉弁23を全閉すると共に、能力切換弁13a,13bを閉成する。そして、所定時間だけ送風機19を駆動してポストパージ(後置掃気)を行った後に駆動を停止して燃焼制御を終了する。
【0069】
(燃焼異常の判別制御)
次に、本実施形態の給湯装置1の燃焼異常の判別制御について説明する。
本実施形態では、給湯装置1の設置時に試運転を行うことにより、燃焼異常の判別に必要なデータテーブルの作成処理を行う。従って、燃焼異常の判別制御の説明に先立って、図3、図5を参照してデータテーブルの作成処理を説明する。
【0070】
リモートコントローラ11を操作して試運転を開始した後、まず、給湯栓8の開度を低い状態に設定する。これにより、制御回路部10は、流量センサ20の検知信号によって給水流量を検知し、給水流量に応じた燃焼量で燃焼を行いつつ、ガス質量流量センサ18の検知信号EL と、演算によって求めた発熱量SL とを記憶する。次いで、給湯栓8の開度を高い状態に設定する。これにより、制御回路部10は、給水流量に応じた燃焼量で燃焼を行いつつ、ガス質量流量センサ18の検知信号EH と、演算によって求めた発熱量SH とを記憶する。
そして、制御回路部10は、図3の様に、求めたデータの間を繋いで、ガス質量流量センサ18の検知信号と演算で求めた発熱量とを対応させたデータテーブル1を生成して記憶する。
同時に、制御回路部10は、図5の様に、ガス質量流量センサ18の検知信号EL , EH に対応する燃焼量(制御量)GL , GH のデータの間を繋いで、燃焼量(制御量)とガス質量流量センサ18の検知信号とを対応させたデータテーブル2を生成して記憶する。
【0071】
ここで、燃焼装置1における発熱量、則ち、湯水への供給熱量は、式1で示す関数によって算出される。尚、式1において、給水温度は給水温度センサ21の検知温度、給湯温度は給湯温度センサ22の検知温度、給水量は流量センサ20の検知信号であり、熱交換効率は定数である。
供給熱量=f(給水温度,給湯温度,給水量,熱交換効率)・・・(式1)
【0072】
従って、図3のグラフに示す様に、制御回路部10は、試運転において、燃焼量を変化させて、各燃焼量毎にガス質量流量センサ18の検知信号と、式1で求めた発熱量とを対応させたデータテーブル1を作成する。
また、図5のグラフに示す様に、制御回路部10は、燃焼量(制御量)とガス質量流量センサ18の検知信号とを対応させたデータテーブル2を作成する。
【0073】
次に、通常の給湯運転中における燃焼異常の判別制御について、図8のフローチャートを参照して説明する。尚、給湯運転の動作は前記内容と同一である。
【0074】
流量センサ20が給水流量を検知している期間は、制御回路部10は当該検知信号を燃焼指令信号として受信して燃焼制御を行う。
燃焼制御中において、制御回路部10は、ガス質量流量センサ18の検知信号を読み込むと共に、給水温度センサ21,給湯温度センサ22及び流量センサ20の検知信号を取り込み、前記式1に基づいて発熱量を算出する(以上、図8ステップ100〜102参照)。
【0075】
制御回路部10は、データテーブル1(図4)を参照して、読み込んだガス質量流量センサ18の検知信号E1に対応した初期状態における発熱量S1と、ステップ102で算出した発熱量S1−Δaとを比較する。
比較の結果、発熱量の差が許容範囲内(Δb未満)のときは、効率の低下が少なく給湯温度の変動が少ない状態、則ち、熱交フィン5aの詰まり、ガス噴射ノズル14a,14bの偏った詰まり、あるいは、排気閉塞などが発生していないものとしてステップ105に移行する(以上、図8ステップ103,104参照)。
【0076】
次いで、制御回路部10は、所定時間tを計時するタイマーをリセットし、データテーブル2(図6)を参照して、燃焼量G1に対応した初期状態におけるガス質量流量センサ18の検知信号S1と、読み込んだガス質量流量センサ18の検知信号S1−Δcとを比較する。そして、その差分Δcがゼロとなるようにガス比例制御弁17を制御してガスバーナ9へのガス供給量を調節制御して燃焼運転を継続する(以上、図8ステップ105〜107参照)。
則ち、この状態では、ガス一次圧の低下やガス流路12の詰まり、ガス比例制御弁17の劣化などによるガスバーナ9へのガス供給量の低下が生じても、ガス供給量を補償制御することによって、ガスバーナ9などの劣化を生じることなく必要な発熱量を得ることが可能となる。
【0077】
一方、ステップ104において、制御回路部10は、データテーブル1(図4)を参照して、初期状態における発熱量S1と、ステップ102で算出した発熱量S1−Δaとを比較し、発熱量の差Δaが許容範囲(Δb)以上のときは、熱交換効率の低下が増大している燃焼異常状態が発生していると判別する。
制御回路部10は、所定時間tを計時するタイマーを起動し、ステップ100〜104を繰り返して発熱量の差を監視する。そして、タイマーがタイムアップすると、異常報知などの必要な異常対応処理を行う。
【0078】
則ち、この状態では、熱交フィン5aの詰まり、ガス噴射ノズル14a,14bのうちの偏った詰まり、あるいは、排気閉塞などによって、熱交換効率が著しく低下した燃焼異常が生じていると判別して異常対応処理を行う(以上、図8ステップ104,108〜111参照)。
【0079】
(火移り検知機能)
次に、給湯装置1の燃焼量の増加時における火移り検知機能について説明する。本実施形態の給湯装置1では、前記したように、流量センサ20の検知信号に応じて燃焼量を増減させる制御を行う。則ち、燃焼量が低いときは能力切換弁13aだけを開成してガス噴射ノズル14aから火炎を噴射させ、燃焼量が増加すると、能力切換弁13a,13bの双方を開成してガス噴射ノズル14a,14bから火炎を噴射させる。
【0080】
従って、燃焼量が低い状態から高い状態へ移行したときは、ガス噴射ノズル14aから噴出する火炎がガス噴射ノズル14bから噴出するガスに火移りして着火される。
本実施形態の給湯装置1では、燃焼量の増大に伴って能力切換弁13bが開成されると、制御回路部10は、データテーブル2(図7)を参照して燃焼量G1に対応したガス質量流量センサ18の検知信号S1を求める。
【0081】
火移りが未完了の状態ではガス噴射ノズル14bの火炎による背圧が生じていないために、ガス質量流量センサ18の検知信号はS1+Δdとなって、火移りした状態に比べて上昇している。一方、ガス噴射ノズル14b側への火移りが完了すると、火炎による背圧に伴ってガス質量流量センサ18の検知信号は定常状態のS1まで低下する。
従って、制御回路部10は、ガス質量流量センサ18の検知信号がS1まで低下したことを検知することにより、ガス噴射ノズル14bへの火移りの完了を判別する。
【0082】
(ガス漏れ検知制御)
次に、給湯装置1のガス漏れ検知制御について、図9を参照して説明する。
本実施形態では、ガス漏れ検知制御を、給湯装置1のポストパージ(後置掃気)処理中に行う。
【0083】
則ち、制御回路部10は、ポストパージ処理と並行して、図9(a)の様に、ガス開閉弁23を閉成制御すると共に、ガスバーナ9a,9bの能力切換弁13a,13bを開成し、この状態でガス質量流量センサ18の検知信号を監視する。そして、ガス質量流量センサ18によってガス流動が検知されなければガス開閉弁23におけるガス漏れが生じていないと判別する。しかし、この状態において、ガス質量流量センサ18によってガス流動が検知されたときは、ガス比例制御弁17におけるガス漏れと判別して異常報知などの必要な異常対応処理を行う。尚、本実施形態に採用するガス比例制御弁17は、開度が最小の状態でも僅かにガス流動が可能な構成としている。従って、ガス開閉弁23のガス漏れ検知に際しては、ガス比例制御弁17の開度調節は行っていない。
【0084】
引き続いて、制御回路部10は、図9(b)の様に、ガス開閉弁23を開成制御すると共に、ガスバーナ9a,9bの能力切換弁13a,13bを閉成し、この状態でガス質量流量センサ18の検知信号を監視する。そして、ガス質量流量センサ18によってガス流動が検知されなければ、能力切換弁13a,13b、及び、ガス質量流量センサ18よりも下流側のガス流路12におけるガス漏れが生じていないと判別する。しかし、この状態において、ガス質量流量センサ18によってガス流動が検知されたときは、能力切換弁13a,13bの少なくともいずれか、または、ガス質量流量センサ18よりも下流側のガス流路12においてガス漏れが生じていると判別して異常報知などの必要な異常対応処理を行う。
【0085】
尚、上記説明では、ガス漏れ検知制御を給湯装置1のポストパージ(後置掃気)処理中に行う構成として述べたが、プリパージ(前置掃気)処理中に行うことも可能である。
【0086】
このように、本実施形態の給湯装置1によれば、ガス質量流量センサの検知信号と熱量(発熱量)の関係の変動を監視することにより、熱交フィンの詰まり、ガス噴射ノズルの偏った詰まり、あるいは、排気閉塞などに特有の特性を検知して、ガス流路の詰まりやガス噴射ノズルの均一な詰まりなどの劣化と区別することができる。これにより、安定した燃焼を維持しつつ装置の劣化を招く異常要因を的確に判別することが可能となる。
【0087】
また、ガス質量流量センサを採用することにより、従来は検知時間を要した燃焼量の増加時における火移りの検知を直ちに行うことが可能となる。
更に、ガス質量流量センサを用いることにより、微少なガス漏れを検知することができ、装置の信頼性、安全性の向上を図ることができる。
また、ガス比例制御弁をニードルバルブとステップモータを用いた構成とすることにより、ダイアフラムを用いた場合に比べて耐久性が良く、略全閉から全開までガス供給量をきめ細かく精密に制御することが可能となる。
【0088】
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る給湯装置1'の構成および動作を説明する。
給湯装置1'の流路構成は前記図1に示した構成と同一である。また、図10は給湯装置1の敷設初期におけるガス2次圧力とガス供給量との関係を示すグラフ、図11は給湯装置1の所定使用期間の経過後におけるガス2次圧力とガス供給量との関係を示すグラフ、図12は試運転時に行われる処理を示すフローチャート、図13は燃焼運転中に行われる燃焼異常の判別処理を示すフローチャートである。
【0089】
本実施形態の給湯装置1'は前記第1実施形態に示した給湯装置1(図1)と基本的な構造は同一であるが、唯一、ガス2次圧力センサ(ガス圧力センサ)を設けた点が異なる。則ち、給湯装置1'に内蔵される燃焼装置2'にガス2次圧力センサ24を追加した構成である。従って、同一構成部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
ガス2次圧力センサ24は、燃焼装置2'のガス流路12上であって、ガス比例制御弁17の下流側に設けられており、ガスバーナ9a,9bのガス噴射ノズル14a,14bに供給されるガス圧力を検知する。
【0090】
(試運転時の動作)
給湯装置1'の試運転時の動作を図10、図12を参照して説明する。
リモートコントローラ11を操作して試運転を開始した後、まず、給湯栓8の開度を低い状態に設定する。これにより、制御回路部10は、流量センサ20の検知信号によって給水流量を検知し、給水流量に応じた燃焼量で燃焼を行いつつ、ガス2次圧力センサ24の検知信号PL とガス質量流量センサ18の検知信号SL ととを記憶する。次いで、給湯栓8の開度を高い状態に設定する。これにより、制御回路部10は、給水流量に応じた燃焼量で燃焼を行いつつ、ガス2次圧力センサ24の検知信号PH とガス質量流量センサ18の検知信号SH とを記憶する。
そして、制御回路部10は、図10の様に、求めたデータの間を繋いで、ガス2次圧力センサ24の検知するガス2次圧力とガス質量流量センサ18の検知するガス供給量とを対応させたデータテーブル3を生成して記憶する(以上、図12ステップ120参照)。
【0091】
次に、制御回路部10は、式3に基づいてガス体積流量を算出する。但し、式3において、ガス2次圧力はガス2次圧力センサ24の検知信号であり、ノズル開口面積は予め計測されたガス噴射ノズル14a,14bの開口面積である。ガス体積流量は、これらガス2次圧力とノズル開口面積の関数として求められる(以上、図12ステップ121参照)。
ガス体積流量=f(ガス2次圧力,ノズル開口面積)・・(式3)
【0092】
制御回路部10は、式3で算出したガス体積流量と、ガス質量流量センサ18の検知信号であるガス供給量(ガス質量)から、式4に基づいてガスの比重を算出して記憶する(以上、図12ステップ122参照)。
ガスの比重=ガス質量/ガス体積流量・・(式4)
【0093】
次に、制御回路部10は、供給されたガスによる単位時間当たりの総発熱量を算出する。ここで、総発熱量は、湯水への供給熱量の関数として求めることができる。従って、前記式1と下記式5によって次のように総発熱量が算出され、制御回路部10は、算出した総発熱量を記憶する(以上、図12ステップ123参照)。
供給熱量=f(給水温度,給湯温度,給水量,熱交換効率)・・(式1)
総発熱量=f(供給熱量)・・(式5)
【0094】
制御回路部10は、式4,式5で算出したガスの比重と総発熱量を、予め格納しているガス種別毎のデータと比較して、供給されるガスの種別(成分)を判別して記憶する。そして、ガス種別毎に予め記憶されている燃焼制御データの中から、判別したガス種別の燃焼制御データを選択して、以降は、選択した燃焼制御データに基づいて燃焼制御を行う(以上、図12ステップ124,125参照)。
【0095】
(給湯装置の燃焼異常の判別制御)
次に、給湯装置1'の給湯運転中における燃焼異常の判別制御について、図11,図13を参照して説明する。尚、給湯装置1'の給湯運転動作は、前記第1実施形態の給湯装置1と同一であるので、重複した説明を省略する。
【0096】
流量センサ20が給水流量を検知している期間は、制御回路部10は当該検知信号を燃焼指令信号として受信して燃焼制御を行う。
燃焼制御中において、制御回路部10は、ガス質量流量センサ18の検知信号(ガス供給量)を読み込むと共に、ガス2次圧力センサ24の検知信号(ガス2次圧力)を読み込む(以上、図13ステップ130〜132参照)。
【0097】
制御回路部10は、データテーブル3(図11)を参照して、読み込んだガス2次圧力P1に対応した初期状態におけるガス供給量S1を求め、当該初期状態のガス供給量S1と、検知したガス供給量S1−Δf、または、ガス供給量S1+Δhとを比較する。
比較の結果、初期状態よりもガス供給量が低く、ガス供給量の差Δfが許容範囲(Δg未満)のときは、効率の低下が少なく給湯温度の変動が少ない状態、則ち、熱交フィン5aの詰まりや排気閉塞などが発生していないものとしてステップ135に移行する。
また、比較の結果、初期状態よりもガス供給量が多く、ガス供給量の差Δhが許容範囲(Δi未満)のときは、効率の変動が少なく給湯温度の変動が少ない状態、則ち、吸気閉塞などが発生していないものとしてステップ135に移行する(以上、図13ステップ133,134参照)。
【0098】
次いで、制御回路部10は、所定時間tを計時するタイマーをリセットする。そして、データテーブル3(図11)を参照して、ガス2次圧力P1に対応した初期状態のガス供給量S1が得られるように、送風機19あるいはガス比例制御弁17を補正制御して最適な空燃比を維持しつつ燃焼制御を継続する(以上、図13ステップ135,136参照)。
【0099】
一方、ステップ134において、制御回路部10は、データテーブル3(図11)を参照して、初期状態のガス2次圧力P1におけるガス供給量S1と、検知したガス供給量とを比較し、ガス供給量がS1よりも低下してその差が許容範囲(Δg以上)のときは、熱交換効率の低下が増大していると判別する。また、ガス供給量がS1よりも増加してその差が許容範囲(Δi)以上のときは、熱交換効率の変動が増大していると判別する(以上、図13ステップ134参照)。
【0100】
制御回路部10は、所定時間tを計時するタイマーを起動し、ステップ130〜134を繰り返してガス供給量の差を監視する。そして、タイマーがタイムアップすると、異常報知などの必要な異常対応処理を行う。
則ち、この状態では、熱交フィン5aの詰まり、排気閉塞あるいは吸気閉塞などによって、熱交換効率が著しく低下した燃焼異常が生じていると判別してして異常報知などの異常対応処理を行う(以上、図13ステップ130〜134,137〜140参照)。
【0101】
また、本実施形態の給湯装置1'では、ガス質量流量センサ18およびガス2次圧力センサ24自体の異常を検知可能な構成を採用している。
則ち、給湯装置1'の燃焼運転中の適宜の時期に、制御回路部10は、ガス2次圧力センサ24の検知信号とガス質量流量センサ18の検知信号とを読み取って、試運転時に記憶されたデータテーブル3(図10)と比較する。
そして、比較の結果、ガス2次圧力とガス供給量との関係がデータテーブル3に記憶された関係と許容範囲を超えて異なるときには、制御回路部10は、ガス質量流量センサ18またはガス2次圧力センサ24の少なくともいずれかの異常と判別して異常対応処理を行う。
【0102】
また、燃焼運転中の適宜の時期に、制御回路部10は、ガス2次圧力センサ24の検知信号とガス質量流量センサ18の検知信号とを読み取り、前記試運転時の動作で述べた式4,式5に基づいてガスの比重および総発熱量を算出する。
そして、燃焼運転中に求めたガスの比重および総発熱量を、前記試運転時に記憶したガスの比重および総発熱量(図13ステップ122,123参照)と比較し、その差が許容範囲を超えて異なるときは、制御回路部10は、ガス質量流量センサ18またはガス2次圧力センサ24の少なくともいずれかの異常と判別して異常対応処理を行う。
【0103】
このように、本実施形態の給湯装置1'によれば、ガス質量流量センサとガス圧力センサ(ガス2次圧力センサ)を組み合わせた構成を採用することにより、熱交フィンの詰まりや排気閉塞、吸気閉塞などに固有の特性を検知して、他の異常要因と区別することができる。これにより、安定した燃焼を維持しつつ装置の劣化を生じる異常要因を的確に判別することが可能となる。
また、ガス質量流量センサとガス圧力センサとを組み合わせることにより、供給ガスの種別を自動的に判別してガス種別に応じた空燃比で燃焼制御を行わせることができ、信頼性、安定性を向上させた給湯装置を提供することが可能となる。
尚、本実施形態の給湯装置1'においても、前記第1実施形態で述べた給湯装置1と同様の火移り検知機能およびガス漏れ検知機能を設けることが可能である。
また、本実施形態の給湯装置1'において、排気筒4から瞬間的に逆風が吹き込んで排気閉塞を生じる場合には、送風機19の回転数の変動によって当該排気閉塞を検知して、送風機19の回転数を変化させて排気閉塞による熱交換効率の低下を補償する制御を行うことも可能である。
【0104】
以上説明した第1および第2実施形態では、供給ガスとして都市ガス(LNG:液化天然ガス)を採用した例を挙げて説明したが、本発明は、他の成分のガスやプロパンガスを用いる場合にも適用可能である。
また、前記実施形態では、給湯機能のみを備えた給湯装置を例に挙げて説明したが、本発明はこのような構成に限られるものではない。例えば、給湯機能に加えて、風呂の落とし込み機能、追い炊き機能、あるいは、暖房機能を備えた給湯装置に適用することも可能である。
【0105】
また、前記実施形態では、所定時間継続して異常燃焼状態を検知したときに異常対応処理を行う構成として述べたが、例えば、所定間隔をおいて所定回数だけ異常燃焼状態を検知したときに異常対応処理を行うような構成を採ることも可能である。
更に、前記実施形態では、ガス比例制御弁より上流側の供給ガスの圧力(1次圧力)を検知する構成については特に述べていないが、1次ガス圧力を検知するガス圧力センサを設けた構成を採用することにより、1次ガス圧力の低下時における空燃比を一層適切に制御することが可能である。
【0106】
【発明の効果】
請求項1,2に記載の発明によれば、燃焼異常を的確に判別して適切な異常対応処理を行うことができ、信頼性を向上しつつ、耐久性、安定性を向上した燃焼装置を提供することができる。
請求項3に記載の発明によれば、信頼性を向上しつつ、耐久性、安定性を向上した給湯装置を提供することができる。
請求項に記載の発明によれば、燃焼量の増加時における火移りを直ちに確実に検知することができ、信頼性を向上させた燃焼装置を提供できる。
請求項5〜7に記載の発明によれば、ガス漏れの発生を未然に防止することができると共に、耐久性を向上させることができ、信頼性を向上させた燃焼装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態に係る給湯装置の流路系統図である。
【図2】 図1に示す給湯装置に採用するガス質量流量センサの動作原理を示す模式図である。
【図3】 図1に示す給湯装置に格納されるデータテーブルのデータ内容を示すグラフである。
【図4】 図1に示す給湯装置において、燃焼中に検知されるガス質量流量センサの検知信号と算出される発熱量との関係を、図3に示すデータテーブルと対比させて示したグラフである。
【図5】 図1に示す給湯装置に格納される別のデータテーブルのデータ内容を示すグラフである。
【図6】 図1に示す給湯装置において、燃焼中における燃焼量とガス質量流量センサの検知信号との関係を、図5に示すデータテーブルと対比させて示したグラフである。
【図7】 図1に示す給湯装置において、燃焼量の増加時の火移り状態における燃焼量とガス質量流量センサの検知信号との特性を示すグラフである。
【図8】 図1に示す給湯装置において、燃焼異常の判別制御動作を示すフローチャートである。
【図9】 (a),(b)は、図1に示す給湯装置のガス漏れ検知機能を示す流路系統図である。
【図10】 本発明の別の実施形態に係る給湯装置に格納されるデータテーブルのデータ内容を示すグラフである。
【図11】 前記別の実施形態の給湯装置において、燃焼中におけるガス2次圧力とガス供給量との関係を、図10に示すデータテーブルと対比させて示したグラフである。
【図12】 前記別の実施形態の給湯装置において、試運転時に行われる制御を示すフローチャートである。
【図13】 前記別の実施形態の給湯装置において、燃焼異常の判別制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1,1' 給湯装置
2,2' 燃焼装置
9,9a,9b ガスバーナ
13a,13b 能力切換弁
17 ガス比例制御弁
17a ステップモータ
17b ニードル弁(ニードルバルブ)
18 ガス質量流量センサ
23 ガス開閉弁
24 ガス圧力センサ(ガス2次圧力センサ)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a combustion apparatus and a hot water supply apparatus, and more particularly to a combustion apparatus that can accurately determine and cope with an abnormality occurring inside the combustion apparatus, and a hot water supply apparatus using the combustion apparatus.
[0002]
[Prior art]
  Developed a combustion device that performs combustion control according to the type of gas supplied, such as city gas (natural gas) and propane gas, and a combustion device that directly detects the amount of gas supplied and performs optimal combustion control Has been.
[0003]
[Patent Document 1]
          Utility Model Registration No. 2584346
[0004]
  For example, Patent Document 1 discloses a combustion apparatus that automatically determines a gas type to be supplied by detecting a gas flow rate supplied to a burner by a gas flow rate detection unit and performs combustion control suitable for the gas type. Is disclosed.
[0005]
[Patent Document 2]
          Utility Model Registration No. 2600879
[0006]
  Patent Document 2 discloses a combustion apparatus in which a gas flow rate supplied to a burner is directly detected by a gas flow rate detection means, and combustion control is performed with high accuracy in accordance with a detected value.
[0007]
  By the way, in a hot water supply device incorporating such a combustion device, the heat exchange efficiency decreases due to factors such as clogging of the fins of the heat exchanger, clogging of the gas injection nozzle, or clogging of the gas exhaust pipe. The temperature may decrease. In addition, the gas supply pressure to the gas injection nozzle side may decrease with the deterioration of the gas on-off valve and gas flow control valve provided in the combustion device, resulting in a problem that the hot water supply temperature decreases. .
[0008]
  Therefore, in the conventional hot water supply apparatus, a gas pressure sensor for detecting the gas supply pressure to the gas injection nozzle is provided, and feedback control is performed on the gas supply pressure so as to stabilize the hot water supply temperature by compensating for a decrease in heat exchange efficiency. The structure which applies is adopted.
[0009]
  Further, unlike such a problem, there is a combustion apparatus that includes a plurality of burners and switches and supplies gas to the burners according to the amount of combustion to perform combustion. In such a combustion apparatus, since the flame rod for detecting the occurrence of flame is provided only in the vicinity of the ignition site, as the amount of combustion increases, when generating a flame with a burner away from the ignition site, After the gas supply to the burner is started, the heat transfer to the burner is confirmed by monitoring the increase in the calorific value.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
  However, in the above-described hot water supply apparatus that feedback-controls the gas supply pressure to the gas injection nozzle, the hot water supply temperature is stabilized, but depending on the factors that reduce the heat exchange efficiency, the deterioration of the gas burner or the like is promoted. It was.
[0011]
  In other words, as described above, when the gas supply pressure decreases due to deterioration factors such as a gas on-off valve and a flow rate control valve, the hot water supply temperature is stabilized by compensating the gas supply pressure to the gas injection nozzle side. It is possible.
  However, if heat exchange efficiency is reduced due to factors such as clogged fins in the heat exchanger, clogged gas injection nozzles, or exhaust blockage, compensation control is performed to increase the gas supply pressure to maintain the hot water supply temperature. As a result, the temperature of the gas burner is excessively increased, which leads to deterioration.
[0012]
  In other words, in the conventional hot water supply device, the gas supply pressure is controlled to stabilize the hot water supply temperature regardless of the factors that cause a decrease in heat exchange efficiency. Was invited.
  Further, although the gas pressure sensor for detecting the gas supply pressure has extremely high responsiveness, the gas pressure sensor is easily affected by temperature fluctuations and the like, and accurate combustion control cannot be performed.
[0013]
  In addition, in the hot water supply apparatus provided with the plurality of burners described above, since the fire transfer to the burner newly ignited with the increase in the combustion amount is confirmed by the heat generation amount based on the hot water supply temperature and the hot water supply flow rate, It took a long time to make improvements.
  Furthermore, the conventional hot water supply apparatus is not provided with a function of detecting gas leakage such as a gas flow path and a gas on-off valve due to deterioration of the apparatus, and improvement has been desired in terms of safety.
[0014]
  This invention is proposed in view of the said situation, and it aims at providing the combustion apparatus which improved durability, improving the reliability and safety | security by accurately discriminating the abnormal state of a combustion apparatus. . Another object of the present invention proposed at the same time is to provide a hot water supply apparatus using the combustion apparatus.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
  Here, the gas mass flow sensor in the following description means the flow velocity (m / s) and density (g / m) of the gas flowing in the flow path.Three ), That is, the mass of the gas flowing in the flow path per unit time. Therefore, even if the gas volume varies due to variations in temperature and pressure, the detection signal is not affected.
[0016]
  In order to achieve the above object, the present inventors have taken the following technical means.
  In other words, the invention according to claim 1 is a combustion apparatus including a gas mass flow sensor for detecting a gas supply amount to the gas burner, and the gas supply amount detected by the gas mass flow sensor for each combustion amount. A data table that correlates the amount of heat generated by the combustion device and the amount of heat generated by the combustion device is created in advance, and during combustion operation, the gas supply amount is sequentially detected by the gas mass flow sensor and the amount of heat generated by the combustion device is calculated and detected. When the amount of heat during combustion operation exceeds a predetermined allowable range with respect to the amount of heat stored in the data table corresponding to the gas supply amount, it is determined that the combustion is abnormal and a predetermined abnormality handling process is performed. ing.
[0017]
  Here, considering troubles occurring in the apparatus by taking a hot water supply apparatus incorporating the combustion apparatus of the present invention as an example, clogging of fins of a heat exchanger that transmits heat generated in the combustion apparatus to hot water or a gas burner Some parts of the gas injection nozzle are clogged, or exhaust blockage may occur in the exhaust cylinder.
[0018]
  When clogging of the fins of the heat exchanger occurs, the heat exchange efficiency decreases with a decrease in the heat exchange area, and the hot water supply temperature decreases. Further, when some of the gas injection nozzles are clogged, the heat exchange balance in the heat exchanger is lowered, the heat exchange efficiency is lowered, and the hot water supply temperature is lowered. Further, when the exhaust gas blockage occurs, the balance of the air-fuel ratio is lost, the heat exchange efficiency is lowered, and the hot water supply temperature is lowered.
  However, when such a trouble occurs, if control is performed to compensate for the decrease in the heat generation amount, the hot water supply temperature is maintained at a predetermined value, but the gas burner is partially overheated to promote deterioration of the apparatus. Results in.
[0019]
  On the other hand, even if any of the above problems occur, the amount of heat generated by the combustion device has a characteristic that the amount of heat generated by the combustion device decreases with respect to the gas supply amount detected by the gas mass flow sensor.
  The present invention discriminates a combustion abnormality by utilizing a characteristic that is caused by the trouble that occurs in such a combustion apparatus, and causes an abnormality compared to a control that simply compensates for a decrease in hot water supply temperature. Can be accurately determined and dealt with, and deterioration of the combustion apparatus can be prevented.
[0020]
  In the present invention, when a combustion abnormality is determined, abnormality handling processing such as abnormality notification may be performed immediately. It is also possible to perform the abnormality handling process when the combustion abnormality continues for a predetermined time, or when the combustion abnormality is repeatedly determined within a predetermined period and determined a predetermined number of times.
  In the present invention, the creation of the data table in which the detection signal of the gas mass flow sensor is associated with the amount of heat generated in the combustion apparatus is preferably at the time of laying where the deterioration of the combustion apparatus has not occurred. By creating a data table when the combustion apparatus is laid, the data table can be used as a basis for determining normal combustion operation.
[0021]
  According to a second aspect of the present invention, in the combustion apparatus according to the first aspect, a data table in which the gas supply amount detected by the gas mass flow sensor is associated with each combustion amount in advance is created, The combustion amount and the gas supply amount detected by the gas mass flow sensor are detected, and the detected gas supply amount is within a predetermined allowable range with respect to the gas supply amount stored in the data table corresponding to the combustion amount. When the value exceeds, the compensation control is performed so that the gas supply amount becomes the gas supply amount stored in the data table corresponding to the combustion amount.
[0022]
  Here, the combustion amount referred to in the present invention refers to a control amount that is variably controlled by the combustion device in accordance with the combustion operation state.
  Here, unlike the clogging of the fins of the heat exchanger described in claim 1, clogging of some gas injection nozzles, or exhaust blockage, all the gas injection nozzles are clogged substantially uniformly, Deterioration (clogging) of the gas flow path may occur. When such a malfunction occurs, in any case, the gas supply amount detected by the gas mass flow sensor with respect to the combustion amount decreases.
[0023]
  When such a problem occurs, the gas supply amount to the gas burner itself decreases, so there is no possibility of causing deterioration of the combustion device even when compensation control for increasing the gas supply amount is performed.
  According to the present invention, when trouble occurs that the gas supply amount to the gas burner is reduced, that is, when all the gas injection nozzles are clogged substantially uniformly or clogged in the gas flow path, With reference to the table, the gas supply amount detected by the gas mass flow sensor is compensated and controlled, and the hot water supply temperature can be stabilized.
[0024]
  The invention described in claim 3 is a hot water supply device incorporating the combustion device according to claim 1, wherein the amount of heat generated in the combustion device is calculated based on the water supply temperature, the hot water supply temperature, and the water supply amount. Has been.
[0025]
  When the heat generated in the combustion device is exchanged with hot water, the temperature of the hot water rises. The amount of heat supplied to the hot water by heat exchange is given by a function having the feed water temperature, the hot water temperature, and the feed water amount as parameters. The amount of heat generated in the combustion apparatus is given as a function of the amount of heat supplied to the hot water and the conversion efficiency.
  Therefore, according to the present invention, the amount of heat generated in the combustion apparatus can be easily obtained by referring to the feed water temperature, the hot water supply temperature, and the feed water amount during the combustion operation. Accordingly, it is possible to accurately determine the combustion abnormality by comparing the detection signal of the gas mass flow sensor during the combustion operation with the generated heat amount while referring to the data table created in advance.
[0026]
[0027]
[0028]
  The combustion apparatus according to any one of claims 1 to 3 described above,A gas proportional control valve that adjusts and controls the gas supply amount to the gas burner, and a gas pressure sensor that is provided downstream of the gas proportional control valve and detects the gas pressure supplied to the gas burner, and for each combustion amount A data table in which the gas supply amount detected by the gas mass flow sensor is associated with the gas pressure detected by the gas pressure sensor is created in advance, and the gas supply amount and gas detected by the gas mass flow sensor are sequentially detected during combustion. The gas pressure detected by the pressure sensor is detected, and combustion is detected when the detected gas supply amount exceeds a predetermined allowable range with respect to the gas supply amount stored in the data table corresponding to the detected gas pressure. A configuration for performing a predetermined abnormality handling process by determining an abnormalityIt is also possible to do.
[0029]
  here,Configuration described aboveConsidering the problems that occur in the hot water supply device with an example of the combustion device, the heat exchanger fins that transfer the heat generated by the combustion device to the hot water are clogged, and the exhaust blockage and the intake blockage are blocked. May occur.
[0030]
  When the heat exchanger fins are clogged or the exhaust gas is blocked, the downstream side of the flow path is constricted, and the gas burner is filled with gas. The supply amount decreases.
  In addition, when the intake blockage occurs, the gas pressure decreases slightly, whereas the gas supply amount increases as the air supply decreases.
[0031]
  Combustion apparatus having the above configurationIs for accurately discriminating combustion abnormality by using the characteristics that accompany the occurrence of such abnormality of the combustion apparatus, and it is possible to accurately determine the cause of the abnormality and cope with it.
[0032]
  Combustion apparatus having the above configurationWhen a combustion abnormality is determined, abnormality handling processing such as abnormality notification may be performed immediately. It is also possible to perform an abnormality handling process such as abnormality notification when a combustion abnormality is repeatedly determined a predetermined number of times.
  Also,Combustion apparatus having the above configurationIn this case, the data table in which the gas supply amount detected by the gas mass flow sensor and the gas pressure detected by the gas pressure sensor are associated with each other is preferably constructed when the combustion apparatus is not deteriorated. By creating a data table when the combustion apparatus is installed, the data table can be used as a basis for determining the normal operation state.
[0033]
  Of the above configurationHot water supply device with built-in combustion deviceIsThe gas injection amount per unit time is calculated from the gas pressure detected by the gas pressure sensor and the opening area of the gas injection nozzle. From the calculated gas injection amount and the mass of the supply gas per unit time detected by the gas mass flow sensor Calculates the specific gravity of the supply gas, calculates the total calorific value of the supply gas based on the feed water temperature, the hot water supply temperature, and the water supply amount, and determines the type of the supply gas based on the calculated specific gravity of the gas and the total calorific value. The combustion control is performed at the air-fuel ratio according to the determined gas type andIt is also possible to do.
[0034]
  The gas mass flow sensor can accurately detect the mass of the gas flowing in the flow path per unit time regardless of temperature and pressure fluctuations. Therefore, it is possible to accurately calculate the specific gravity of the gas.
  In addition, as described above, the amount of heat supplied to the hot water can be calculated by calculating the heat exchange efficiency with respect to the total heat generation amount, and the amount of supplied heat is calculated by a function using the water supply temperature, the hot water supply temperature, and the water supply amount as parameters. it can.
  Therefore, the total calorific value by the supply gas can be calculated using the feed water temperature, the hot water supply temperature, the feed water amount, and the heat exchange efficiency as parameters.
[0035]
  If the above configuration is adoptedThe type of the supply gas can be specified based on the calculated specific gravity of the gas and the total calorific value, and the combustion control can be performed at the optimum air-fuel ratio according to the determined gas type. The gas type can be determined at the time of trial operation such as when the hot water supply apparatus is laid or moved.
[0036]
[0037]
[0038]
  AboveWater heaterIsThen, the specific gravity and total calorific value of the gas during combustion are sequentially calculated and compared with a pre-stored value, and at least one of the calculated specific gravity and total calorific value of the gas is predetermined with respect to the pre-stored value. When exceeding the permissible range, it is determined that there is an abnormality in at least one of the gas mass flow sensor and the gas pressure sensor, and a predetermined abnormality handling process is performed.It is also possible to do.
[0039]
  The gas mass flow sensor and the gas pressure sensor are not directly exposed to the flame ejected from the gas burner, but are provided at a location close to the gas burner. For this reason, heating and cooling are always repeated, and the sensor itself is likely to be deteriorated.
  The above configurationFor example, when the hot water supply apparatus is laid, the specific gravity of gas and the total calorific value are calculated and stored in advance from detection signals from the gas mass flow sensor and the gas pressure sensor.
  Then, by comparing the specific gravity or total calorific value of the gas calculated during combustion with the stored value and determining the abnormality of the sensor, it is possible to accurately determine the abnormality of the sensor itself that is the basis of the abnormality determination. It becomes possible.
[0040]
  Claim4The invention described inThe combustion apparatus according to any one of claims 1 to 3.A combustion device that has a plurality of gas burners and performs combustion operation by switching and supplying gas to a predetermined gas burner according to the amount of combustion. Each combustion amount corresponds to a gas supply amount detected by a gas mass flow sensor. The gas data flow sensor detects the gas supply amount stored in the data table corresponding to the increased combustion amount when the combustion amount increases during combustion. During a period in which the supply amount exceeds a predetermined range, it is configured to determine that the ignition of a part of the burner to which gas supply is performed is incomplete.
[0041]
  Here, the gas burner referred to in the present invention refers to a combustion section composed of a single gas injection nozzle or a set of a plurality of gas injection nozzles, and the present invention further includes a plurality of gas burners composed of the plurality of gas injection nozzles. It has a configuration.
  Here, in a combustion apparatus that performs combustion operation by switching and supplying gas to a predetermined gas burner according to the combustion amount, when igniting a gas burner that has not been ignited as the combustion amount increases, The flame of the gas burner is transferred.
  At this time, before the gas burner to be ignited is ignited by fire transfer, that is, in an unignited state, the gas burner internal pressure does not increase due to the generation of flame accompanying ignition, and the gas supply amount increases. On the other hand, when the ignition is completed by transferring to the gas burner to be ignited, the gas burner internal pressure due to the generation of the flame rises and the gas supply amount becomes a steady state.
[0042]
  This change in the gas supply amount can be immediately detected as a detection signal of the gas mass flow sensor, and after the combustion amount is switched, the heat generation amount (a value calculated from the hot water supply temperature and the hot water supply flow rate) is referred to to determine the fire transfer. Compared with the case of performing the above, it becomes possible to perform accurate discrimination in a short time.
[0043]
  Claim5The invention described inThe combustion apparatus according to any one of claims 1 to 4,Detect gas supply to gas burnerGas mass flow sensorAnd a gas on / off valve that controls the opening and closing of the gas supply to the gas burner, wherein the gas on / off valve is closed and controlled.Gas mass flow sensorWhen the gas supply is detected by the above, it is determined that the gas on / off valve is leaked and a predetermined abnormality handling process is performed.
[0044]
  According to the present invention, gas leakage in the gas on-off valve can be easily detected, and the reliability of the combustion apparatus can be improved.
  In the present invention, when a gas leak is determined, an abnormality handling process such as an abnormality notification may be performed immediately, or when a gas leak is repeatedly determined a predetermined number of times, an abnormality handling process may be performed.
  The determination of gas leakage according to the present invention is preferably performed during a period other than during the combustion operation, for example, during pre-purge (pre-scavenging) or post-purging (post-scavenging).
[0045]
  Claim6The invention described in claim5The combustion apparatus described in 1) has a plurality of gas burners, and has a capacity switching valve that supplies gas by switching to each gas burner or each group according to the amount of combustion, and the gas on-off valve is closed. In a state where all the capacity switching valves are opened and controlled,Gas mass flow sensorWhen gas supply is detected bySaidWhile determining gas leakage in the gas on-off valve, while controlling the opening of the gas on-off valve and closing control of all the capacity switching valve,Gas mass flow sensorWhen the gas supply is detected by any one of the capacity switching valves, orGas mass flow sensorIt is configured to perform abnormality handling processing by discriminating gas leakage in the downstream gas flow path.
[0046]
  According to the present invention, it is possible to easily detect gas leakage on the downstream side of the gas on-off valve and any capacity switching valve or the gas flow rate sensor, and to improve the reliability of the combustion apparatus. it can.
  In the present invention, when a gas leak is determined, an abnormality handling process such as an abnormality notification may be performed immediately, or when a gas leak is repeatedly determined a predetermined number of times, an abnormality handling process may be performed.
  Also in the present invention, it is preferable to determine the gas leakage during a period other than during the combustion operation, for example, during pre-purge (pre-scavenging) or post-purge (post-scavenging).
[0047]
[0048]
  In the combustion apparatus of Claims 5 and 6,By using the gas mass flow sensor, a minute gas flow rate can be accurately detected as the mass of the flowing gas, and the occurrence of gas leakage at the initial stage can be accurately determined.
[0049]
  Claim7The invention described in claim5 or 6In the combustion apparatus described in 1), a gas proportional control valve is provided downstream of the gas on-off valve, and the gas proportional control valve includes a step motor and a needle valve.
[0050]
  According to the present invention, by controlling the step motor, the needle valve can be stably controlled from the substantially fully closed state to the fully open state, and precise gas supply can be performed according to the combustion amount. . In addition, the possibility of breakage such as a flow control valve using a diaphragm or the like is reduced.
[0051]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0052]
  (First embodiment)
  FIG. 1 is a flow path system diagram of a hot water supply apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing an operation principle of a gas mass flow sensor employed in the hot water supply apparatus 1, and FIG. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the detection signal of the gas mass flow sensor and the calorific value, FIG. 4 is a graph showing the relationship between the detection signal of the gas mass flow sensor during combustion and the calorific value after the predetermined period of use, FIG. Is a graph showing the relationship between the combustion amount (control amount) during combustion at the initial stage of laying and the detection signal of the gas mass flow sensor, and FIG. 6 is a graph showing the combustion amount (control amount) and the gas mass flow sensor after a predetermined period of use. 7 is a graph showing the relationship with the detection signal, FIG. 7 is a graph showing the fluctuation of the detection signal of the gas mass flow sensor according to the presence or absence of fire transfer, FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the hot water supply operation, and FIG. The flow state of gas Is a be enlarged view.
[0053]
  The hot water supply apparatus 1 of the present embodiment has a basic function of supplying hot water at a set temperature, and in order to stably perform the hot water supply function, a function for determining combustion abnormality, a function for detecting a fire transfer when the amount of combustion increases, and It is characterized by having a gas leak detection function.
  In the description of the hot water supply apparatus 1, first, the hot water supply operation that is the configuration and basic functions will be described. In FIG. 1, the gas secondary pressure sensor 24 provided in the gas flow path 12 is employed in a second embodiment to be described later. In the present embodiment, a description will be given assuming that the sensor 24 is not provided.
[0054]
  (Configuration of hot water supply system)
  As shown in FIG. 1, the hot water supply device 1 has a configuration in which the combustion device 2 is built in, and has a hot water supply function of supplying hot water at a temperature set by the remote controller 11 by opening a hot water supply tap (curan) 8. .
  The combustion device 2 includes a control circuit unit 10 that supervises combustion control, a remote controller 11, a gas burner 9 (9a, 9b), and a blower 19, and is supplied via a gas flow path 12 (in this embodiment, city gas) (Natural gas)) is a device that generates a flame by burning.
  The hot water supply device 1 includes a combustion device 2 and includes a water supply channel 6, a hot water supply channel 7, and a heat exchanger 5, and heats water supplied through the water supply channel 6 with the heat exchanger 5. In this apparatus, heated hot water is discharged from a hot-water tap (caran) 8 through a hot-water supply channel 7.
[0055]
  If it demonstrates sequentially, the combustion apparatus 2 has the gas burner 9 in the downstream edge part of the gas flow path 12. FIG. In addition, from the upstream side of the gas flow path 12, a gas on / off valve 23 that controls the opening and closing of gas supply, a gas proportional control valve 17 that controls and controls the gas flow amount in the gas flow path 12, and a gas that detects the gas flow rate A mass flow sensor 18 is provided in order.
  The gas burners 9a and 9b are provided with a plurality of gas injection nozzles 14a and 14b. In the present embodiment, a group of gas injection nozzles 14a arranged in three rows and a group of gas injection nozzles 14b arranged in two rows are grouped, and the capacity switching valves 13a and 13b are provided for each group. It is connected to the downstream end of the gas flow path 12.
  That is, when the capacity switching valve 13a is opened, gas is injected from the group of gas injection nozzles 14a, and when the capacity switching valve 13b is opened, gas is injected from the group of gas injection nozzles 14b. Moreover, it is the structure by which gas is injected from all the gas injection nozzles 14a and 14b by opening both capability switching valves 13a and 13b.
[0056]
  The gas burner 9 is fixed inside and below the substantially rectangular parallelepiped box 3, and a gas flow path 12 connected to the gas burner 9 extends from the box 3 to the outside. In addition, a blower 19 that sucks air from the outside to the inside of the box 3 and supplies the air to the gas burner 9 is provided at the lower part of the box 3.
  The blower 19 includes a fan 19c, a motor 19a that rotationally drives the fan 19c, and a rotation detection sensor 19b that detects the number of rotations of the motor 19a. The control circuit unit 10 supplies the gas burner 9 with air according to the combustion amount by controlling and driving the motor 19a to maintain the detection signal of the rotation detection sensor 19b at a predetermined value according to the combustion amount.
[0057]
  Also, in the vicinity of the gas injection nozzle 14a of the gas burner 9a, a spark plug 15 for igniting the injected gas and a frame rod 16 for detecting the occurrence of flame are arranged close to the gas injection nozzle 14a. 3 is fixed.
[0058]
  A heat exchanger 5 is provided above the inside of the box 3, that is, above the gas burner 9, and an exhaust cylinder 4 is provided above the heat exchanger 5. The heat exchanger 5 includes a plurality of heat exchange fins 5a arranged in parallel at predetermined intervals, and attached with a heat exchange pipe 5b bent through the heat exchange fins 5a. The combustion generated by the gas burner 9 It has a function of exchanging heat of the gas with hot water flowing through the heat exchange pipe 5b through the heat exchange fins 5a.
  The upstream side of the heat exchanger pipe 5b extends to the outside of the box 3 and is connected to the water supply passage 6. The downstream side of the heat exchanger pipe 5b extends to the outside of the box 3 and is connected to the hot water supply passage 7. Yes.
[0059]
  The upstream end of the water supply channel 6 is connected to a water tap (not shown), and a flow rate sensor 20 for detecting the amount of water supply and a water supply temperature sensor 21 for detecting the water supply temperature are provided on the channel.
  On the other hand, a hot-water tap (caran) 8 is attached to the downstream end of the hot-water supply passage 7, and a hot-water supply temperature sensor 22 for detecting the temperature of hot water to be supplied is provided on the flow passage.
[0060]
  Here, the gas mass flow rate sensor 18 provided in the gas flow channel 12 is a sensor that measures the mass flow rate (flow velocity × density) of the gas flowing in the gas flow channel 12. That is, the gas mass flow sensor 18 is a sensor that measures the mass of the gas flowing in the gas flow path 12 per unit time by measuring (flow velocity × density) of the gas flowing in the gas flow path 12. .
[0061]
  As shown in FIG. 2, the gas mass flow sensor 18 is provided with an upstream temperature sensor 18b and a downstream temperature sensor 18c on the upstream side and the downstream side of the heater 18a, and an ambient temperature sensor 18d for detecting the temperature of the flowing gas. Configured. In a state where the gas does not flow, the detected temperatures of the upstream temperature sensor 18b and the downstream temperature sensor 18c are balanced and no detected temperature is generated. The detected temperature of the downstream temperature sensor 18c increases in accordance with the gas flow, and the detected temperature difference increases compared to the upstream temperature sensor 18b. The gas mass flow sensor 18 detects the mass of the flowing gas based on this principle.
  Compared with the gas flow sensor, the gas mass flow sensor 18 measures the mass of the gas flowing per unit time, so that the detection signal is not affected by the ambient temperature and pressure, and the minute flow rate is precisely measured. It is possible to detect.
[0062]
  Moreover, in this embodiment, the gas proportional control valve 17 provided in the gas flow path 12 is comprised with the needle valve (needle valve) 17b and the step motor 17a like FIG. Thereby, by controlling the step motor 17a and proportionally controlling the open / closed state of the needle valve 17b, it is possible to control from the substantially fully closed state to the fully open state with fine and precise control.
[0063]
  (Hot water supply operation of the hot water supply device)
  Next, the operation of the hot water supply operation of the hot water supply apparatus 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
  In the present embodiment, the hot water supply device 1 is configured to perform a trial operation at the time of installation, but the operation of the trial operation will be described in detail in the combustion abnormality determination control described later.
[0064]
  When the hot-water tap (calant) 8 is opened, water flows to the hot-water supply channel 7 side through the water supply channel 6 and the heat exchanger 5, and the flow of water is detected by the flow rate sensor 20.
  When the control circuit unit 10 receives the detection signal of the flow sensor 20 as a combustion command signal, the control circuit unit 10 sends a drive signal to the blower 19 to perform pre-purging (pre-scavenging) for a predetermined time, and then opens the gas on-off valve 23. Then, the step motor 17a of the gas proportional control valve 17 is driven to supply gas to the gas burner 9 with a predetermined opening, and the opening of the capacity switching valve 13a is controlled.
[0065]
  The control circuit unit 10 energizes the spark plug 15 to ignite the gas injected from the gas injection nozzle 14a, and starts combustion control when it is determined that a flame is generated by the detection signal of the frame rod 16.
  When the combustion control is started, the control circuit unit 10 refers to the detection temperature of the hot water temperature sensor 22, that is, from the hot water tap 8 while referring to the detection signals of the water supply temperature sensor 21 and the flow rate sensor 20 and the set temperature of the remote controller 11. The combustion amount of the combustion apparatus 2 is feedforward controlled so that the temperature of the discharged hot water becomes the temperature set by the remote controller 11.
[0066]
  In other words, in the adjustment control of the combustion amount, the control circuit unit 10 controls the gas proportional control with reference to the detection signal of the gas mass flow sensor 18 so that the gas corresponding to the combustion amount is supplied to the gas burner 9. While controlling the valve 17, the motor 19 a of the blower 19 is driven so that the detection signal of the rotation detection sensor 19 b becomes a predetermined number of revolutions so that air supply corresponding to the combustion amount can be obtained.
  Thereby, the amount of combustion is adjusted so that the hot water supply temperature becomes the set temperature of the remote controller 11, and hot water is supplied from the hot water tap 8.
[0067]
  When the discharge amount of the hot-water tap 8 increases during hot water supply, the control circuit unit 10 detects an increase in the hot water supply amount by the flow sensor 20, increases the opening of the gas proportional control valve 17, and switches the capacity. The valve 13b is opened. Thereby, the flame of the gas injection nozzle 14a is transferred to the gas injected from the gas injection nozzle 14b and ignited, and combustion with an increased combustion amount is started.
[0068]
  On the other hand, when the hot-water tap 8 is closed, the control circuit unit 10 detects the stop of the combustion command based on the detection signal of the flow rate sensor 20, fully closes the gas on-off valve 23, and closes the capacity switching valves 13a and 13b. To do. Then, after the blower 19 is driven for a predetermined time to perform post purge (post scavenging), the driving is stopped and the combustion control is ended.
[0069]
  (Combustion abnormality discrimination control)
  Next, combustion abnormality determination control of the hot water supply device 1 of the present embodiment will be described.
  In the present embodiment, a test operation is performed when the hot water supply device 1 is installed, thereby performing a data table creation process necessary for determining a combustion abnormality. Therefore, prior to the description of the combustion abnormality determination control, the data table creation processing will be described with reference to FIGS.
[0070]
  After operating the remote controller 11 and starting a trial run, first, the opening degree of the hot-water tap 8 is set to a low state. Thereby, the control circuit unit 10 detects the feed water flow rate based on the detection signal of the flow rate sensor 20, and performs the combustion with the combustion amount corresponding to the feed water flow rate, while detecting the detection signal E of the gas mass flow rate sensor 18.L And calorific value S obtained by calculationLAnd remember. Next, the opening degree of the hot water tap 8 is set to a high state. Thereby, the control circuit unit 10 performs the detection with the detection signal E of the gas mass flow sensor 18 while performing the combustion with the combustion amount corresponding to the feed water flow rate.H And calorific value S obtained by calculationHAnd remember.
  Then, as shown in FIG. 3, the control circuit unit 10 generates the data table 1 that connects the obtained data and associates the detection signal of the gas mass flow sensor 18 with the calorific value obtained by the calculation. Remember.
  At the same time, the control circuit unit 10 detects the detection signal E of the gas mass flow sensor 18 as shown in FIG.L , EH Combustion amount (control amount) G corresponding toL , GH The data table 2 in which the combustion amount (control amount) and the detection signal of the gas mass flow sensor 18 are associated with each other is generated and stored.
[0071]
  Here, the calorific value in the combustion device 1, that is, the amount of heat supplied to the hot water is calculated by the function shown in Equation 1. In Equation 1, the water supply temperature is a detection temperature of the water supply temperature sensor 21, the hot water supply temperature is a detection temperature of the hot water supply temperature sensor 22, the amount of water supply is a detection signal of the flow sensor 20, and the heat exchange efficiency is a constant.
    Supply heat amount = f (feed water temperature, hot water supply temperature, water supply amount, heat exchange efficiency) (Equation 1)
[0072]
  Therefore, as shown in the graph of FIG. 3, the control circuit unit 10 changes the combustion amount in the trial operation, and the detection signal of the gas mass flow sensor 18 for each combustion amount and the calorific value obtained by Equation 1 Is created.
  Further, as shown in the graph of FIG. 5, the control circuit unit 10 creates the data table 2 in which the combustion amount (control amount) and the detection signal of the gas mass flow sensor 18 are associated with each other.
[0073]
  Next, combustion abnormality determination control during normal hot water supply operation will be described with reference to the flowchart of FIG. The operation of the hot water supply operation is the same as that described above.
[0074]
  During the period when the flow rate sensor 20 detects the feed water flow rate, the control circuit unit 10 receives the detection signal as a combustion command signal and performs combustion control.
  During the combustion control, the control circuit unit 10 reads the detection signal of the gas mass flow rate sensor 18 and takes in the detection signals of the feed water temperature sensor 21, the hot water supply temperature sensor 22 and the flow rate sensor 20, and generates a calorific value based on the above equation 1. Is calculated (see steps 100 to 102 in FIG. 8).
[0075]
  The control circuit unit 10 refers to the data table 1 (FIG. 4), and generates a calorific value S1 in the initial state corresponding to the read detection signal E1 of the gas mass flow sensor 18, and a calorific value S1-Δa calculated in step 102. And compare.
  As a result of the comparison, when the difference in the heat generation amount is within the allowable range (less than Δb), the efficiency is small and the hot water temperature fluctuation is small, that is, the heat exchange fin 5a is clogged, and the gas injection nozzles 14a and 14b The process proceeds to step 105 on the assumption that there is no uneven clogging or exhaust blockage (see steps 103 and 104 in FIG. 8).
[0076]
  Next, the control circuit unit 10 resets the timer for measuring the predetermined time t, and refers to the data table 2 (FIG. 6), and the detection signal S1 of the gas mass flow sensor 18 in the initial state corresponding to the combustion amount G1. The read detection signal S1-Δc of the gas mass flow sensor 18 is compared. Then, the gas proportional control valve 17 is controlled so that the difference Δc becomes zero, the gas supply amount to the gas burner 9 is adjusted and controlled, and the combustion operation is continued (see steps 105 to 107 in FIG. 8).
  In other words, in this state, even if the gas supply amount to the gas burner 9 is reduced due to a decrease in the primary gas pressure, clogging of the gas flow path 12, deterioration of the gas proportional control valve 17, etc., the gas supply amount is compensated for control. This makes it possible to obtain a necessary amount of heat generation without causing deterioration of the gas burner 9 or the like.
[0077]
  On the other hand, in step 104, the control circuit unit 10 refers to the data table 1 (FIG. 4), compares the heat generation amount S1 in the initial state with the heat generation amount S1-Δa calculated in step 102, and determines the heat generation amount. When the difference Δa is equal to or greater than the permissible range (Δb), it is determined that an abnormal combustion state in which a decrease in heat exchange efficiency is increasing has occurred.
  The control circuit unit 10 starts a timer for measuring the predetermined time t, and repeats steps 100 to 104 to monitor the difference in heat generation amount. When the timer expires, necessary abnormality handling processing such as abnormality notification is performed.
[0078]
  In other words, in this state, it is determined that a combustion abnormality in which the heat exchange efficiency is significantly reduced due to clogging of the heat exchange fins 5a, uneven clogging of the gas injection nozzles 14a and 14b, exhaust plugging, or the like has occurred. Then, the abnormality handling process is performed (see steps 104 and 108 to 111 in FIG. 8).
[0079]
  (Fire transfer detection function)
  Next, the fire transfer detection function when the amount of combustion of the hot water supply device 1 is increased will be described. In the hot water supply apparatus 1 of the present embodiment, as described above, control is performed to increase or decrease the combustion amount according to the detection signal of the flow sensor 20. That is, when the combustion amount is low, only the capacity switching valve 13a is opened and flame is injected from the gas injection nozzle 14a. When the combustion amount increases, both the capacity switching valves 13a and 13b are opened and the gas injection nozzle 14a is opened. , 14b to inject a flame.
[0080]
  Therefore, when the combustion amount shifts from a low state to a high state, the flame ejected from the gas injection nozzle 14a is transferred to the gas ejected from the gas injection nozzle 14b and ignited.
  In the hot water supply apparatus 1 of the present embodiment, when the capacity switching valve 13b is opened with an increase in the combustion amount, the control circuit unit 10 refers to the data table 2 (FIG. 7), and the gas corresponding to the combustion amount G1. A detection signal S1 of the mass flow sensor 18 is obtained.
[0081]
  Since the back pressure due to the flame of the gas injection nozzle 14b is not generated in the state where the fire transfer is not completed, the detection signal of the gas mass flow sensor 18 is S1 + Δd, which is higher than that in the state where the fire transfer is performed. On the other hand, when the fire transfer to the gas injection nozzle 14b side is completed, the detection signal of the gas mass flow sensor 18 decreases to S1 in the steady state with the back pressure due to the flame.
  Therefore, the control circuit unit 10 determines the completion of the fire transfer to the gas injection nozzle 14b by detecting that the detection signal of the gas mass flow sensor 18 has decreased to S1.
[0082]
  (Gas leak detection control)
  Next, the gas leak detection control of the hot water supply device 1 will be described with reference to FIG.
  In the present embodiment, the gas leak detection control is performed during the post purge (post scavenging) process of the hot water supply device 1.
[0083]
  That is, in parallel with the post-purge process, the control circuit unit 10 controls the closing of the gas on-off valve 23 and opens the capacity switching valves 13a, 13b of the gas burners 9a, 9b as shown in FIG. 9 (a). In this state, the detection signal of the gas mass flow sensor 18 is monitored. If no gas flow is detected by the gas mass flow sensor 18, it is determined that no gas leakage has occurred in the gas on-off valve 23. However, in this state, when the gas flow is detected by the gas mass flow sensor 18, it is determined that the gas proportional control valve 17 has leaked gas, and necessary abnormality handling processing such as abnormality notification is performed. Note that the gas proportional control valve 17 employed in the present embodiment is configured to allow a slight gas flow even when the opening degree is minimum. Therefore, when the gas leakage of the gas on-off valve 23 is detected, the opening degree of the gas proportional control valve 17 is not adjusted.
[0084]
  Subsequently, as shown in FIG. 9B, the control circuit unit 10 controls the opening of the gas on-off valve 23 and closes the capacity switching valves 13a and 13b of the gas burners 9a and 9b. The detection signal of the sensor 18 is monitored. If no gas flow is detected by the gas mass flow sensor 18, it is determined that no gas leakage has occurred in the capacity switching valves 13 a and 13 b and the gas flow path 12 on the downstream side of the gas mass flow sensor 18. However, in this state, when the gas flow is detected by the gas mass flow sensor 18, the gas is detected in at least one of the capacity switching valves 13 a and 13 b or in the gas flow path 12 on the downstream side of the gas mass flow sensor 18. It is determined that a leak has occurred, and necessary abnormality handling processing such as abnormality notification is performed.
[0085]
  In the above description, the gas leak detection control is described as being performed during the post purge (post scavenging) process of the hot water supply device 1, but it is also possible to perform it during the pre purge (pre scavenging) process.
[0086]
  As described above, according to the hot water supply device 1 of the present embodiment, by monitoring the change in the relationship between the detection signal of the gas mass flow sensor and the amount of heat (heat generation amount), the heat exchanger fins are clogged and the gas injection nozzle is biased. It is possible to distinguish from deterioration such as clogging of the gas flow path or uniform clogging of the gas injection nozzle by detecting characteristics peculiar to clogging or exhaust blockage. As a result, it is possible to accurately determine an abnormal factor that causes deterioration of the apparatus while maintaining stable combustion.
[0087]
  In addition, by adopting the gas mass flow sensor, it is possible to immediately detect the fire transfer at the time of increase in the combustion amount that conventionally required a detection time.
  Furthermore, by using a gas mass flow sensor, a slight gas leak can be detected, and the reliability and safety of the apparatus can be improved.
  In addition, the gas proportional control valve has a configuration using a needle valve and a step motor, so it is more durable than a diaphragm, and the gas supply volume can be controlled precisely and precisely from almost fully closed to fully open. Is possible.
[0088]
  (Second Embodiment)
  Next, the configuration and operation of the hot water supply apparatus 1 ′ according to the second embodiment of the present invention will be described.
  The flow path configuration of the hot water supply device 1 ′ is the same as the configuration shown in FIG. FIG. 10 is a graph showing the relationship between the gas secondary pressure and the gas supply amount at the initial stage of the water heater 1, and FIG. 11 shows the gas secondary pressure and gas supply amount after a predetermined period of use of the water heater 1. FIG. 12 is a flowchart showing a process performed during the trial operation, and FIG. 13 is a flowchart showing a combustion abnormality determination process performed during the combustion operation.
[0089]
  The hot water supply apparatus 1 'of the present embodiment has the same basic structure as the hot water supply apparatus 1 (FIG. 1) shown in the first embodiment, but only has a gas secondary pressure sensor (gas pressure sensor). The point is different. In other words, the gas secondary pressure sensor 24 is added to the combustion device 2 ′ incorporated in the hot water supply device 1 ′. Accordingly, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  The gas secondary pressure sensor 24 is provided on the gas flow path 12 of the combustion apparatus 2 ′ and on the downstream side of the gas proportional control valve 17, and is supplied to the gas injection nozzles 14a and 14b of the gas burners 9a and 9b. Detects the gas pressure.
[0090]
  (Operation during trial operation)
  The operation at the time of trial operation of the hot water supply apparatus 1 ′ will be described with reference to FIGS.
  After operating the remote controller 11 and starting a trial run, first, the opening degree of the hot-water tap 8 is set to a low state. Thereby, the control circuit unit 10 detects the feed water flow rate based on the detection signal of the flow sensor 20, and performs the combustion with the combustion amount corresponding to the feed water flow rate, while detecting the detection signal P of the gas secondary pressure sensor 24.LAnd the detection signal S of the gas mass flow sensor 18LAnd memorize. Next, the opening degree of the hot water tap 8 is set to a high state. Thereby, the control circuit unit 10 performs the combustion with the combustion amount corresponding to the feed water flow rate, and the detection signal P of the gas secondary pressure sensor 24.HAnd the detection signal S of the gas mass flow sensor 18HAnd remember.
  Then, as shown in FIG. 10, the control circuit unit 10 connects the obtained data to obtain the gas secondary pressure detected by the gas secondary pressure sensor 24 and the gas supply amount detected by the gas mass flow sensor 18. The corresponding data table 3 is generated and stored (see step 120 in FIG. 12 above).
[0091]
  Next, the control circuit unit 10 calculates the gas volume flow rate based on Equation 3. However, in Equation 3, the gas secondary pressure is a detection signal of the gas secondary pressure sensor 24, and the nozzle opening area is the opening area of the gas injection nozzles 14a and 14b measured in advance. The gas volume flow rate is obtained as a function of the gas secondary pressure and the nozzle opening area (see step 121 in FIG. 12).
      Gas volume flow rate = f (gas secondary pressure, nozzle opening area) ... (Formula 3)
[0092]
  The control circuit unit 10 calculates and stores the specific gravity of the gas based on the equation 4 from the gas volume flow rate calculated by the equation 3 and the gas supply amount (gas mass) that is a detection signal of the gas mass flow sensor 18 ( (See step 122 in FIG. 12).
      Gas specific gravity = Gas mass / Gas volume flow rate ... (Formula 4)
[0093]
  Next, the control circuit unit 10 calculates the total calorific value per unit time by the supplied gas. Here, the total calorific value can be obtained as a function of the amount of heat supplied to the hot water. Therefore, the total calorific value is calculated as follows using the above-described formula 1 and formula 5 below, and the control circuit unit 10 stores the calculated total calorific value (see step 123 in FIG. 12 above).
    Supply heat amount = f (feed water temperature, hot water supply temperature, water supply amount, heat exchange efficiency) (1)
    Total calorific value = f (supplied heat amount) (5)
[0094]
  The control circuit unit 10 compares the specific gravity of gas and the total calorific value calculated by Equations 4 and 5 with the data for each gas type stored in advance, and determines the type (component) of the gas to be supplied. Remember. Then, the combustion control data of the determined gas type is selected from the combustion control data stored in advance for each gas type, and thereafter, the combustion control is performed based on the selected combustion control data (see FIG. 12 steps 124 and 125).
[0095]
  (Distinguishing control for abnormal combustion in hot water supply equipment)
  Next, combustion abnormality determination control during the hot water supply operation of the hot water supply apparatus 1 ′ will be described with reference to FIGS. Since the hot water supply operation of the hot water supply device 1 ′ is the same as that of the hot water supply device 1 of the first embodiment, the duplicated explanation is omitted.
[0096]
  During the period when the flow rate sensor 20 detects the feed water flow rate, the control circuit unit 10 receives the detection signal as a combustion command signal and performs combustion control.
  During the combustion control, the control circuit unit 10 reads the detection signal (gas supply amount) of the gas mass flow sensor 18 and the detection signal (gas secondary pressure) of the gas secondary pressure sensor 24 (see FIG. 13 above). Steps 130-132).
[0097]
  The control circuit unit 10 refers to the data table 3 (FIG. 11), obtains the gas supply amount S1 in the initial state corresponding to the read gas secondary pressure P1, and detects the gas supply amount S1 in the initial state. The gas supply amount S1−Δf or the gas supply amount S1 + Δh is compared.
  As a result of the comparison, when the gas supply amount is lower than the initial state and the difference Δf in the gas supply amount is within the allowable range (less than Δg), the efficiency is small and the fluctuation of the hot water supply temperature is small. Assuming that no clogging of 5a or exhaust blockage has occurred, the routine proceeds to step 135.
  Further, as a result of the comparison, when the gas supply amount is larger than the initial state and the difference Δh in gas supply amount is within the allowable range (less than Δi), the efficiency is small and the hot water temperature fluctuation is small. Assuming that no blockage has occurred, the routine proceeds to step 135 (see steps 133 and 134 in FIG. 13).
[0098]
  Next, the control circuit unit 10 resets a timer that counts the predetermined time t. Then, referring to the data table 3 (FIG. 11), the blower 19 or the gas proportional control valve 17 is corrected and controlled so that an initial gas supply amount S1 corresponding to the gas secondary pressure P1 is obtained. Combustion control is continued while maintaining the air-fuel ratio (see steps 135 and 136 in FIG. 13).
[0099]
  On the other hand, in step 134, the control circuit unit 10 refers to the data table 3 (FIG. 11), compares the gas supply amount S1 at the gas secondary pressure P1 in the initial state with the detected gas supply amount, and determines the gas When the supply amount is lower than S1 and the difference is within the allowable range (Δg or more), it is determined that the decrease in heat exchange efficiency is increasing. Further, when the gas supply amount increases from S1 and the difference is equal to or larger than the allowable range (Δi), it is determined that the fluctuation of the heat exchange efficiency is increased (see step 134 in FIG. 13 above).
[0100]
  The control circuit unit 10 starts a timer for measuring the predetermined time t, and repeats steps 130 to 134 to monitor the difference in gas supply amount. When the timer expires, necessary abnormality handling processing such as abnormality notification is performed.
  In other words, in this state, it is determined that a combustion abnormality with significantly reduced heat exchange efficiency has occurred due to clogging of the heat exchange fins 5a, exhaust blockage or intake blockage, and abnormality handling processing such as abnormality notification is performed. (See steps 130 to 134 and 137 to 140 in FIG. 13).
[0101]
  Further, the hot water supply apparatus 1 ′ of the present embodiment employs a configuration that can detect an abnormality in the gas mass flow sensor 18 and the gas secondary pressure sensor 24 itself.
  That is, the control circuit unit 10 reads the detection signal of the gas secondary pressure sensor 24 and the detection signal of the gas mass flow sensor 18 at an appropriate time during the combustion operation of the hot water supply device 1 ′, and stores the detection signal during the test operation. Compare with the data table 3 (FIG. 10).
  As a result of the comparison, when the relationship between the gas secondary pressure and the gas supply amount differs from the relationship stored in the data table 3 beyond the allowable range, the control circuit unit 10 determines whether the gas mass flow sensor 18 or the gas secondary flow It is determined that there is at least one abnormality in the pressure sensor 24, and abnormality handling processing is performed.
[0102]
  Further, at an appropriate time during the combustion operation, the control circuit unit 10 reads the detection signal of the gas secondary pressure sensor 24 and the detection signal of the gas mass flow sensor 18, and the equations 4 and 4 described in the operation at the time of the test operation are performed. Based on Equation 5, the specific gravity of gas and the total calorific value are calculated.
  Then, the specific gravity and total calorific value of the gas obtained during the combustion operation are compared with the specific gravity and total calorific value of the gas stored during the trial operation (see steps 122 and 123 in FIG. 13), and the difference exceeds the allowable range. When they are different, the control circuit unit 10 determines that there is an abnormality in at least one of the gas mass flow sensor 18 and the gas secondary pressure sensor 24 and performs an abnormality handling process.
[0103]
  As described above, according to the hot water supply apparatus 1 ′ of the present embodiment, by adopting a configuration in which the gas mass flow sensor and the gas pressure sensor (gas secondary pressure sensor) are combined, the heat exchanger fins are clogged or the exhaust gas is blocked. It is possible to detect a characteristic unique to the intake blockage and distinguish it from other abnormal factors. As a result, it is possible to accurately determine an abnormal factor that causes deterioration of the apparatus while maintaining stable combustion.
  In addition, by combining a gas mass flow sensor and a gas pressure sensor, it is possible to automatically determine the type of supply gas and perform combustion control at an air-fuel ratio corresponding to the gas type, thereby improving reliability and stability. An improved hot water supply apparatus can be provided.
  Note that the hot-water supply device 1 ′ of the present embodiment can also be provided with a fire transfer detection function and a gas leak detection function similar to those of the hot-water supply device 1 described in the first embodiment.
  Further, in the hot water supply device 1 ′ of the present embodiment, when the back wind is instantaneously blown from the exhaust tube 4 and the exhaust blockage occurs, the exhaust blockage is detected by the fluctuation of the rotation speed of the blower 19, and the blower 19 It is also possible to perform control to compensate for a decrease in heat exchange efficiency due to exhaust blockage by changing the rotational speed.
[0104]
  In the first and second embodiments described above, an example in which city gas (LNG: liquefied natural gas) is employed as the supply gas has been described. However, the present invention uses a gas of another component or propane gas. It is also applicable to.
  In the embodiment, the hot water supply apparatus having only the hot water supply function has been described as an example, but the present invention is not limited to such a configuration. For example, in addition to the hot water supply function, the present invention can be applied to a hot water supply apparatus having a bath dropping function, a cooking function, or a heating function.
[0105]
  In the above-described embodiment, the abnormality handling process is performed when the abnormal combustion state is detected continuously for a predetermined time. However, for example, the abnormality is detected when the abnormal combustion state is detected a predetermined number of times at a predetermined interval. It is also possible to adopt a configuration that performs a corresponding process.
  Further, in the above embodiment, the configuration for detecting the pressure (primary pressure) of the supply gas upstream from the gas proportional control valve is not particularly described, but the configuration is provided with the gas pressure sensor for detecting the primary gas pressure. By adopting, it is possible to more appropriately control the air-fuel ratio when the primary gas pressure is reduced.
[0106]
【The invention's effect】
  According to the first and second aspects of the invention, there is provided a combustion apparatus capable of accurately determining a combustion abnormality and performing an appropriate abnormality handling process, improving reliability and improving durability and stability. Can be provided.
  According to the third aspect of the present invention, it is possible to provide a hot water supply apparatus that has improved durability and stability while improving reliability.
  Claim4According to the invention described in (1), it is possible to immediately and reliably detect the fire transfer when the combustion amount increases, and it is possible to provide a combustion apparatus with improved reliability.
  Claim5-7According to the invention described in 1), it is possible to provide a combustion apparatus that can prevent the occurrence of gas leakage and can improve durability and reliability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flow system diagram of a hot water supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an operation principle of a gas mass flow sensor employed in the hot water supply apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a graph showing data contents of a data table stored in the hot water supply apparatus shown in FIG. 1;
4 is a graph showing the relationship between the detection signal of the gas mass flow sensor detected during combustion and the calorific value calculated in the hot water supply apparatus shown in FIG. 1 in comparison with the data table shown in FIG. 3; is there.
FIG. 5 is a graph showing data contents of another data table stored in the hot water supply apparatus shown in FIG. 1;
6 is a graph showing the relationship between the amount of combustion during combustion and the detection signal of the gas mass flow sensor in the hot water supply apparatus shown in FIG. 1 in comparison with the data table shown in FIG. 5;
7 is a graph showing characteristics of a combustion amount and a detection signal of a gas mass flow sensor in a fire transfer state when the combustion amount increases in the hot water supply device shown in FIG. 1;
FIG. 8 is a flowchart showing a combustion abnormality determination control operation in the hot water supply apparatus shown in FIG.
9A and 9B are flow path system diagrams showing a gas leak detection function of the hot water supply apparatus shown in FIG.
FIG. 10 is a graph showing data contents of a data table stored in a hot water supply apparatus according to another embodiment of the present invention.
11 is a graph showing the relationship between the gas secondary pressure during combustion and the gas supply amount in comparison with the data table shown in FIG. 10 in the hot water supply apparatus of another embodiment.
FIG. 12 is a flowchart showing control performed during a trial operation in the hot water supply apparatus of another embodiment.
FIG. 13 is a flowchart showing a combustion abnormality determination control operation in the hot water supply apparatus of another embodiment.
[Explanation of symbols]
1,1 'water heater
2,2 'combustor
9, 9a, 9b Gas burner
13a, 13b ability switching valve
17 Gas proportional control valve
17a Step motor
17b Needle valve
18 Gas mass flow sensor
23 Gas valve
24 Gas pressure sensor (gas secondary pressure sensor)

Claims (7)

ガスバーナへのガス供給量を検知するガス質量流量センサを備えた燃焼装置であって、燃焼量毎に、前記ガス質量流量センサの検知するガス供給量と燃焼装置で発生する熱量とを対応させたデータテーブルを予め作成し、
燃焼運転中において、逐次、ガス質量流量センサによってガス供給量を検知すると共に燃焼装置で発生する熱量を算出し、検知したガス供給量に対応して前記データテーブルに格納された熱量に対して、燃焼運転中における熱量が所定の許容範囲を超えるときは、燃焼異常と判別して所定の異常対応処理を行うことを特徴とする燃焼装置。
A combustion apparatus provided with a gas mass flow sensor for detecting a gas supply amount to a gas burner, wherein a gas supply amount detected by the gas mass flow sensor and a heat amount generated by the combustion apparatus are associated with each combustion amount. Create a data table in advance,
During combustion operation, the gas mass flow sensor sequentially detects the gas supply amount and calculates the amount of heat generated in the combustion device, and with respect to the heat amount stored in the data table corresponding to the detected gas supply amount, A combustion apparatus characterized in that when the amount of heat during combustion operation exceeds a predetermined allowable range, it is determined as a combustion abnormality and a predetermined abnormality handling process is performed.
請求項1に記載の燃焼装置において、燃焼量毎に、ガス質量流量センサの検知するガス供給量を対応させたデータテーブルを予め作成し、燃焼中において、逐次、燃焼量とガス質量流量センサの検知するガス供給量とを検知し、燃焼量に対応して前記データテーブルに格納されたガス供給量に対して、検知されたガス供給量が所定の許容範囲を超えるときは、ガス供給量が、燃焼量に対応して前記データテーブルに格納されたガス供給量となるように補償制御を行うことを特徴とする燃焼装置。  The combustion apparatus according to claim 1, wherein a data table is prepared in advance in which the gas supply amount detected by the gas mass flow sensor is associated with each combustion amount. When the detected gas supply amount exceeds a predetermined allowable range with respect to the gas supply amount stored in the data table corresponding to the combustion amount, the gas supply amount is A combustion apparatus that performs compensation control so that the gas supply amount stored in the data table corresponds to the combustion amount. 請求項1に記載の燃焼装置を内蔵した給湯装置であって、前記燃焼装置で発生する熱量は、給水温度、給湯温度および給水量に基づいて算出されることを特徴とする給湯装置。  2. A hot water supply apparatus incorporating the combustion apparatus according to claim 1, wherein the amount of heat generated in the combustion apparatus is calculated based on a water supply temperature, a hot water supply temperature, and a water supply amount. 複数のガスバーナを有し、燃焼量に応じて所定のガスバーナにガスを切換供給して燃焼運転を行う燃焼装置であって、
各燃焼量毎に、ガス質量流量センサの検知するガス供給量を対応させたデータテーブルを予め作成し、
燃焼中における燃焼量の増加時には、当該増加後の燃焼量に対応して前記データテーブルに格納されたガス供給量に対して、ガス質量流量センサの検知するガス供給量が所定範囲を超える期間は、ガス供給の行われているバーナの一部の着火が未完了と判別することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の燃焼装置。
A combustion apparatus that has a plurality of gas burners and performs a combustion operation by switching and supplying gas to a predetermined gas burner according to a combustion amount,
For each combustion amount, create in advance a data table that corresponds to the gas supply amount detected by the gas mass flow sensor,
When the combustion amount increases during combustion, the period during which the gas supply amount detected by the gas mass flow sensor exceeds the predetermined range with respect to the gas supply amount stored in the data table corresponding to the increased combustion amount 4. The combustion apparatus according to claim 1, wherein it is determined that the ignition of a part of the burner to which gas supply is performed is incomplete.
ガスバーナへのガス供給量を検知するガス質量流量センサと、ガスバーナへのガスの供給を開閉制御するガス開閉弁とを備えた燃焼装置であって、前記ガス開閉弁を閉成制御した状態で前記ガス質量流量センサによってガス供給が検知されたときは、前記ガス開閉弁におけるガス漏れと判別して所定の異常対応処理を行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の燃焼装置。A combustion apparatus comprising a gas mass flow sensor for detecting a gas supply amount to a gas burner, and a gas on / off valve for controlling opening / closing of gas supply to the gas burner, wherein the gas on / off valve is closed and controlled. The combustion apparatus according to any one of claims 1 to 4 , wherein when a gas supply is detected by a gas mass flow sensor , the gas on / off valve is determined to be a gas leak and a predetermined abnormality handling process is performed. . 請求項に記載の燃焼装置において、複数のガスバーナを有し、燃焼量に応じて、各ガスバーナ毎またはグループ毎のガスバーナに切り換えてガス供給を行う能力切換弁を備えており、
前記ガス開閉弁を閉成制御すると共に能力切換弁をすべて開成制御した状態で、前記ガス質量流量センサによってガス供給が検知されたときは、前記ガス開閉弁におけるガス漏れと判別する一方、
前記ガス開閉弁を開成制御すると共に前記能力切換弁を全て閉成制御した状態で、前記ガス質量流量センサによってガス供給が検知されたときは、いずれかの前記能力切換弁、または、ガス質量流量センサより下流側のガス流路におけるガス漏れと判別して異常対応処理を行うことを特徴とする燃焼装置。
The combustion apparatus according to claim 5 , comprising a plurality of gas burners, and having a capacity switching valve for supplying gas by switching to each gas burner or each group gas burner according to the combustion amount,
When gas supply is detected by the gas mass flow sensor in a state in which the gas on / off valve is closed and all the capacity switching valves are controlled to open, it is determined that the gas on / off valve has a gas leak,
When gas supply is detected by the gas mass flow sensor in a state in which the gas on / off valve is controlled to open and all the capacity switching valves are closed, any one of the capacity switching valves or the gas mass flow rate is detected. A combustion apparatus characterized in that an abnormality handling process is performed by discriminating gas leakage in a gas flow path downstream of a sensor .
前記ガス開閉弁の下流側にはガス比例制御弁が設けられており、当該ガス比例制御弁が、ステップモータとニードル弁で構成されることを特徴とする請求項5又は6に記載の燃焼装置。The combustion apparatus according to claim 5 or 6 , wherein a gas proportional control valve is provided downstream of the gas on-off valve, and the gas proportional control valve includes a step motor and a needle valve. .
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