JP6895077B2

JP6895077B2 - 燃焼装置

Info

Publication number: JP6895077B2
Application number: JP2017185408A
Authority: JP
Inventors: 健太郎増本; 田中　宏明; 宏明田中; 哲典栗山; 啓一萬代; 誠日下部; 佐藤　勇夫; 勇夫佐藤; 衣笠　朋文; 朋文衣笠
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2021-06-30
Anticipated expiration: 2037-09-26
Also published as: JP2019060537A; AU2018232944A1; US10712001B2; US20190093888A1; AU2018232944B2

Description

本発明は、燃焼装置に関し、特に複数の燃焼装置に共通の排気ダクトに接続するために排気口に逆流防止弁を接続した燃焼装置に関する。

従来、燃焼部と送風部とを個別に有する燃焼装置が複数台、並列に設置され、これらの燃焼装置の排気口を共通排気ダクトに接続してなる複合燃焼装置が知られている。この複合燃焼装置では、負荷に応じて燃焼装置の運転台数を調節しながら運転し、各燃焼装置からの燃焼排気は送風ファンの回転により共通排気ダクトを介して屋外に排出される。

ところで、複数の燃焼装置のうちの一部の燃焼装置のみが燃焼運転される場合、非燃焼状態の燃焼装置では送風ファンが回転されないため、共通排気ダクトから非燃焼状態の燃焼装置の排気口に燃焼排気が逆流し、室内に逆流する虞がある。

そこで、特許文献１に示すように、通常、各燃焼装置の排気口に共通排気ダクトからの排気の逆流が生じないようにする逆流防止弁が接続される。
特許文献１に開示されている逆流防止弁は、大型の第１弁と、この第１弁の中心部に装備された小型の第２弁とを有するもので、燃焼排気が少量のときは第２弁が開弁し、燃焼排気の量が増大すると、第１弁もが開弁するようになっている。

本願出願人が採用している逆流防止弁は、本願の実施例に係る図２に示すように、円板状の弁板２６と、この弁板２６を昇降自在に案内する４本のガイドロッド２７と、４本のガイドロッド２７の上端部に固定された水平なストッパー２８とを有する。燃焼運転の直前の掃気運転時に、送風ファンの回転が開始されると弁板２６が上昇して排気が排出される。

特許第５８５２４５８号公報

図２に示すような逆流防止弁を採用している場合、燃焼装置に点火する際の掃気運転（プリパージ）の際、送風ファンが約１秒位の短時間で所定の定格回転数に達するような大加速度で回転駆動されると、前記逆流防止弁の弁板２６が急上昇してストッパー２８に衝突して異音が発生するという問題がある。

本発明の目的は、前記掃気運転時に前記逆流防止弁により異音が発生しないようにした燃焼装置を提供することである。

請求項１の燃焼装置は、燃焼部と、点火手段と、前記燃焼部に燃料を供給する燃料供給部と、燃焼用空気を供給するための送風部と、燃焼排気を排出する排気口と、前記点火手段を駆動して燃焼部に供給された燃料に点火する前に前記送風部を駆動して所定風量で前記燃焼部の掃気運転を行う制御手段を備えた燃焼装置において、前記排気口に排気の逆流を防止するための逆流防止弁を接続したことを設定するための設定手段を備え、前記制御手段は、前記設定手段によって逆流防止弁の接続設定がなされた場合には、非接続の場合よりも、前記掃気運転時における掃気運転開始から所定風量となるまでの時間が長くなる遅延掃気運転を行うように前記送風部を駆動制御することを特徴としている。

上記の構成によれば、前記排気口に逆流防止弁が接続され、前記設定手段によって逆流防止弁の接続設定がなされた場合には、非接続の場合よりも、掃気運転時における掃気運転開始から所定風量となるまでの時間が長くなる遅延掃気運転を行うように送風部を駆動制御するため、送風部からの送風量が少なくなって逆流防止弁の急速な上昇が抑制され、逆流防止弁がストッパーに衝突して異音が発生するのを確実に防止することができる。

請求項２の燃焼装置は、請求項１の発明において、前記遅延掃気運転は、前記逆流防止弁が開弁する風量で所定時間待機した後に前記所定風量まで前記送風部を駆動制御することを特徴としている。
上記の構成によれば、前記逆流防止弁が開弁する風量で所定時間待機させるため、逆流防止弁の急速な上昇を抑制してストッパーとの衝突を防止することできる。

請求項３の燃焼装置は、請求項１又は２の発明において、共通排気ダクトに複数の燃焼装置の排気口が接続され、前記共通排気ダクトと前記排気口との間に前記逆流防止弁が配置されていることを特徴としている。
上記の構成によれば、燃焼装置が燃焼状態のとき燃焼排気を逆流防止弁を介して共通排気ダクトへ排出することができ、燃焼装置が非燃焼状態のとき、共通排気ダクトから燃焼装置への燃焼排気の逆流を逆流防止弁により防止することができる。

請求項４の燃焼装置は、請求項３の発明において、他の燃焼装置が燃焼運転中である時に新たに燃焼装置の燃焼運転を開始する場合には、前記接続設定がなされていても前記遅延掃気運転は行わないことを特徴としている。
上記の構成によれば、他の燃焼装置が燃焼運転中である時には、共通排気ダクトに燃焼排気が流れていてダクト内の内圧が高いため、未燃焼状態から掃気運転を開始しても、逆流防止弁が急上昇することはなく、衝突音が高くなることはない。

以上のように、本願の発明は種々の効果を奏する。

本発明の実施例に係る複合燃焼システムの構成図である。逆流防止弁の斜視図である。送風ファンの第１の駆動特性図である。送風ファンの第２の駆動特性図である。燃焼装置の燃焼を開始する燃焼開始制御のフローチャートである。

最初に、本発明に係る給湯用の複数の燃焼装置を組み込んだ複合燃焼システムについて、図１に基づいて説明する。この複合燃焼システム１は、並べて配置された３つの燃焼装置２と、これら３つの燃焼装置２の排気口３に並列接続された共通排気ダクト４と、制御ユニット５とを備えている。

燃焼装置２は、ガス燃焼式の燃焼装置であり、ケーシング６の内部の上部と中段部にはボックス状の缶体１０が配設され、この缶体１０の内部の上部に熱交換器７が配設され、缶体１０の内部の下部にバーナー８（燃焼部）及びイグナイター８ａ（点火手段）が配設され、ケーシング６の内部において缶体１０の下側には送風ファン９が配設されて、送風ファン９の送風口が缶体１０内に開口している。

ケーシング６の下部には外気導入口１１が形成され、ケーシング６の上端に排気口３が設けられ、この排気口３は共通排気ダクト４の分岐ダクト４ａに接続され、排気口３には逆流防止弁１２が接続されている。尚、燃焼装置２を単独で使用する場合は逆流防止弁１２は装着されない。尚、缶体１０の上壁の排気筒が排気口３に接続されている。

熱交換器７に給水管１３から供給される上水が加熱されて湯水となり、出湯管１４により貯湯槽（図示略）へ供給され貯湯される。給水管１３には、水量センサ（図示略）と給水温サーミスタ（図示略）が装着されている。バーナー８へはガス供給管１５により燃料ガスが供給され、このガス供給管１７にはガス比例電磁弁（図示略）が装着されている。

燃焼用空気を供給する送風ファン９には、この送風ファン９を駆動する電動モータ（図示略）が同軸状に連結され、送風ファン９の回転数（回転速度）を検出する回転数センサ（図示略）が設けられている。

ケーシング６の内部の下部には、燃焼装置２の各種機器を制御する制御部１６（制御手段）が設けられ、この制御部１６は、燃焼装置２に装備された各種センサ類、各種バルブ類、各種アクチュエータ類に電気的に接続され、この制御部１６は、ＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭを含むマイクロコンピュータを有し、このマイクロコンピュータには、燃焼装置２の各種機器を制御する種々の制御プログラム（図５に示す燃焼開始制御の制御プログラムも含む）が格納されている。

さらに、制御部１６には、逆流防止弁１２を接続したことを設定するディップスイッチ１６ａ（設定手段に相当する）が設けられており、燃焼装置２が共通排気ダクト４に接続され、排気口３に逆流防止弁１２が接続された場合には上記のディップスイッチ１６ａがＯＮに設定される。尚、燃焼装置２を複合燃焼システム１に組み込むことなく単独の燃焼装置として使用する場合は、ディップスイッチ１６ａがＯＦＦのままである。

３つの燃焼装置２の３つの制御部１６は制御ユニット５に接続されて制御ユニット５との間で必要な各種信号を授受するように構成されている。また、操作リモコン５ａが制御ユニット５に接続されている。

次に、逆流防止弁１２について図２に基づいて説明する。
排気口３の上端に共通排気ダクト４の分岐ダクト４ａの下端がフランジ部２５を介して接続され、逆流防止弁１２は、分岐ダクト４ａの下端部分の内部に装着されている。
この逆流防止弁１２は、円形板からなる弁板２６と、フランジ部２５に立設されて弁板２６を貫通した４本のガイドロッド２７であって弁板２６を昇降自在に案内する４本のガイドロッド２７と、これら４本のガイドロッド２７の上端に固定された十文字形のストッパー２８とを有し、送風ファン９が駆動されると、風量に応じて弁板２６が上昇して開弁状態になる。分岐ダクト４ａ内へ燃焼排気が逆流した場合には逆流防止弁１２は閉弁状態になる。

次に、バーナー８に供給された燃料に点火する前に送風ファン９を駆動して所定風量でバーナー８とその近辺を掃気する掃気運転について説明する。
前記制御部１６は、前記ディップスイッチ１６ａによって逆流防止弁１２の接続設定がなされた場合には、非接続の場合よりも、前記掃気運転時における掃気運転開始から所定風量となるまでの時間が長くなる遅延掃気運転を行うように送風ファン９を駆動制御する。

図３は、通常パターンの掃気運転と第１パターンの掃気運転（遅延掃気運転）を示すもので、通常パターンの掃気運転では、ファン回転数が約１秒程度で所定回転数（つまり、所定風量）まで急上昇するようにファン駆動用電動モータを駆動制御する。

これに対して、第１パターンの掃気運転では、ファン回転数が例えば約５秒程度で所定回転数（つまり、所定風量）まで低速で上昇する遅延掃気運転でもってファン駆動用電動モータを駆動制御する。第１パターンの掃気運転では、ファン回転数が低速で上昇するため、弁板２６の上昇速度も低速となり、弁板２６がストッパー２８に衝突する衝突音は軽減される。

図４は、通常パターンの掃気運転と第２パターンの掃気運転（遅延掃気運転）を示すものである。第２パターンの掃気運転では、ファン回転数を最初前記所定回転数の約１／３程度まで上昇させて逆流防止弁１２の弁板２６が開弁する風量にし、その風量で所定時間（例えば、３秒）待機させた後、ファン回転数を前記所定回転数まで急上昇させる。
その待機後にファン回転数を前記所定回転数まで急上昇させても、分岐ダクト４ａ内に燃焼排気があるため弁板２６が急上昇する虞がなく、弁板２６がストッパー２８に衝突する衝突音が軽減される。

次に、燃焼装置２の燃焼を開始する燃焼開始制御について、図５のフローチャートに基づいて説明する。この燃焼開始制御は、各燃焼装置２の制御部１６が行う制御である。
最初に、各種信号の読み込みがなされ（Ｓ１）、次に燃焼運転開始指令が入力されたか否か判定され（Ｓ２）、その判定がＮｏのときはＳ３において他の指令が入力されたか否か判定され、他の指令の入力があった場合は他の指令に応じた制御が実行され（Ｓ４）、その後Ｓ１へリターンする。

Ｓ２の判定がＹｅｓの場合は、Ｓ５において、ディップスイッチ１６ａにより逆流防止弁１２の接続が設定されているか否か判定され、その判定がＮｏのときはＳ８へ移行し、Ｓ５の判定がＹｅｓのときはＳ６において、他に燃焼運転中の燃焼装置２があるか否か判定され、その判定がＹｅｓのときはＳ８へ移行し、Ｓ６の判定がＮｏのときはＳ７へ移行する。

Ｓ７においては、送風ファン９を駆動制御して、掃気運転を遅延掃気運転にて実行する。
この場合の遅延掃気運転は、図３に示す第１パターンの遅延掃気運転でもよく、図４に示す第２パターンの遅延掃気運転でもよいが、第２パターンの遅延掃気運転の方が望ましい。

燃焼装置２が単独で使用されている場合は、ディップスイッチ１６ａにより逆流防止弁１２の接続が設定されてないため、Ｓ５の判定がＮｏとなり、Ｓ８では、送風ファン９を駆動制御して通常パターンの掃気運転を実行する。また、逆流防止弁１２の接続が設定されている場合でも、他に燃焼運転中の燃焼装置２が有る場合には、Ｓ６の判定がＹｅｓとなり、Ｓ８において通常パターンの掃気運転を実行する。

すなわち、他に燃焼運転中の燃焼装置２が有る場合には、共通排気ダクト４に燃焼排気が流れていてダクト内の内圧が高いため、未燃焼状態から掃気運転を開始しても、逆流防止弁１２が急上昇することはなく、衝突音が高くなることはない。

Ｓ７、Ｓ８の次にＳ９において所定風量になった否か判定し、その判定がＮｏのうちはＳ９を繰り返し、Ｓ９の判定がＹｅｓになるとＳ１０において、所定時間（例えば、１秒）経過したか否か判定し、その判定がＮｏのうちはＳ１０を繰り返し、Ｓ１０の判定がＹｅｓになるとＳ１１においてバーナー８に点火することで燃焼運転が開始され、その後リターンする。

次に、以上説明した燃焼装置２の作用、効果について説明する。
複数の燃焼装置２の排気口３が共通排気ダクト４に接続され、共通排気ダクト４と排気口３との間に逆流防止弁１２が配置されているため、燃焼装置２が燃焼状態のとき燃焼排気を逆流防止弁１２を介して共通排気ダクト４へ排出することができ、燃焼装置２が非燃焼状態のとき、共通排気ダクト４から燃焼装置２への燃焼排気の逆流を逆流防止弁１２により防止することができる。

上記のように排気口３に逆流防止弁１２が接続され、前記ディップスイッチ１６ａによって逆流防止弁１２の接続設定がなされた場合には、非接続の場合よりも、掃気運転時における掃気運転開始から所定風量となるまでの時間が長くなる遅延掃気運転を行うように送風ファン９を駆動制御するため、送風ファン９からの送風量が少なくなるため逆流防止弁１２の急速な上昇が抑制され、逆流防止弁１２がストッパー２８に衝突する時の衝突音解消または軽減される。

前記第１パターンの遅延掃気運転を採用する場合、ファン回転数の増加速度が低速で、風量の増加速度が低速であるため、逆流防止弁１２の急上昇が抑制され、逆流防止弁１２とフトッパー２８との衝突音を解消または軽減することができる。

前記第２パターンの遅延掃気運転を採用する場合、逆流防止弁１２が開弁する風量で所定時間待機した後に前記所定風量まで送風ファン９を駆動制御する。このように、逆流防止弁１２が開弁する風量で所定時間待機させるため、逆流防止弁１２の急速な上昇を抑制してストッパー２８との衝突による衝突音を解消または軽減することができる。

他の燃焼装置２が燃焼運転中である時には、通常の掃気運転を実行する。すなわち、共通排気ダクト４に燃焼排気が流れていてダクト内の内圧が高いため、未燃焼状態から掃気運転を開始しても、逆流防止弁１２が急上昇することはなく、衝突音が高くなることはないからである。

次に、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
１）複合燃焼システム１に組み込む燃焼装置２の数は３に限らず、２でもよく、４以上でもよい。図１に示した燃焼装置２は一例であり、これに限定されるものではない。
２）その他、当業者ならば本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能で、本発明はそのような変更形態をも包含するものである。

１複合燃焼システム
２燃焼装置
３排気口
４共通排気ダクト
８バーナー（燃焼部）
８ａイグナイター（点火手段）
９送風ファン
１２逆流防止弁
１５ガス供給管
１６制御部
１６ａディップスイッチ

Claims

燃焼部と、点火手段と、前記燃焼部に燃料を供給する燃料供給部と、燃焼用空気を供給するための送風部と、燃焼排気を排出する排気口と、前記点火手段を駆動して燃焼部に供給された燃料に点火する前に前記送風部を駆動して所定風量で前記燃焼部の掃気運転を行う制御手段を備えた燃焼装置において、
前記排気口に排気の逆流を防止するための逆流防止弁を接続したことを設定するための設定手段を備え、
前記制御手段は、前記設定手段によって逆流防止弁の接続設定がなされた場合には、未接続の場合よりも、前記掃気運転時における掃気運転開始から所定風量となるまでの時間が長くなる遅延掃気運転を行うように前記送風部を駆動制御することを特徴とする燃焼装置。
前記遅延掃気運転は、前記逆流防止弁が開弁する風量で所定時間待機した後に前記所定風量まで前記送風部を駆動制御することを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
共通排気ダクトに複数の燃焼装置の排気口が接続され、前記共通排気ダクトと前記排気口との間に前記逆流防止弁が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼装置。
他の燃焼装置が燃焼運転中である時に新たに燃焼装置の燃焼運転を開始する場合には、前記接続設定がなされていても前記遅延掃気運転は行わないことを特徴とする請求項３に記載の燃焼装置。