JP2000310418A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】バーナの給気通路又は排気通路に生じた閉塞に
確実に対処することができる燃焼装置を提供することを
目的とする。 【解決手段】燃焼装置において、バーナ３に燃焼用空気
を供給する給気通路１６、及びバーナ３の燃焼排気を排
出する排気通路１７の少なくとも一部を、中腹部にオリ
フィス２０が一体成形された樹脂製の給気管（管状体）
１９により構成する。オリフィス２０の前後で給気管１
９に第１、第２貫通孔２１、２２を開設する。第１、第
２貫通孔２１、２２を介して差圧センサ（差圧検出手
段）２３により検出されるオリフィス２０の前後での差
圧に基づいて給気通路１６又は排気通路１７の閉塞の有
無を検知する閉塞検知手段２４を設け、閉塞検知手段２
４が閉塞検知したときバーナ３の燃焼作動を禁止する燃
焼禁止手段２５を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バーナの給気通
路、排気通路の閉塞検知を行うとともに、閉塞状態に対
応することのできる燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガス温風暖房機等の燃焼装置において、
ファンの回転作動により屋外に開口した給気口から給気
通路を介して燃焼用空気がバーナに供給されるととも
に、バーナの燃焼により生じる燃焼排気を排気通路を介
して屋外に開口された排気口から排出されるものが知ら
れている。

【０００３】かかる燃焼装置においては、給気口や排気
口の付近に雪が積もった場合や、給気通路や排気通路内
に鳥が巣を作った等の場合に、給気通路から排気通路へ
の空気流量が制限されるといったいわゆる閉塞状態が生
じる。このような閉塞状態が生じると、ファンの回転作
動により給気通路を介してバーナに供給される燃焼用空
気の流量が減少する。その結果、バーナの燃焼用空気が
不足してバーナの不完全燃焼状態が生じ易くなる。

【０００４】そこで、バーナの燃焼状態に応じて電流が
変化するフレームロッドを設け、フレームロッドの電流
値から給気通路及び排気通路の閉塞の有無を判断するよ
うにした燃焼装置が知られている。かかる燃焼装置にお
いては、給気通路や排気通路の閉塞が生じてバーナが不
完全燃焼状態となると、フレームロッドの電流に変化が
生じ、これに基づいて給気通路や排気通路の閉塞状態が
検知される。そして、閉塞状態が検知されたときにバー
ナの燃焼を強制的に停止してバーナの不完全燃焼が継続
されることを防止している。

【０００５】しかし、バーナの燃焼状態をフレームロッ
ドで検出する場合、フレームロッドの電流が安定してい
る必要があるが、かかる状態となるには燃焼装置が運転
を開始してからある程度の時間を要する。このため、閉
塞状態が生じている場合、燃焼装置の運転が開始されて
からフレームロッドの電流が安定するまでの間、バーナ
の不完全燃焼状態が継続するおそれがある。

【０００６】そこで、給気通路又は排気通路の空気流量
を直接検出する風量センサを設け、送風ファンを作動さ
せて風量センサの検出風量から、給気通路、排気通路の
閉塞の有無を検知することが考えられる。この場合、バ
ーナが燃焼停止状態にあるときにも給気通路、排気通路
の閉塞の有無を検知することができる。しかし、風量セ
ンサは埃や塵が付着したときに作動条件が変化し易く、
給気通路又は排気通路の閉塞の有無を精度よく検知する
ことができない。また、空気流量の検出に風圧スイッチ
を使用することも考えられる。しかし、この場合、風圧
スイッチが複数個必要となり、個々の風圧スイッチの作
動状態のばらつきにより、給気通路又は排気通路の閉塞
の有無を精度よく検知することができない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記背景に鑑みて、本
発明は、バーナの給気通路又は排気通路に生じた閉塞に
確実に対処することができる燃焼装置を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、バーナと、該
バーナの燃焼作動を制御する燃焼制御手段と、該バーナ
に燃焼用空気を供給する給気通路と、該バーナの燃焼排
気を排出する排気通路と、該給気通路及び該排気通路に
空気流を生じさせるファンと、該給気通路及び該排気通
路の閉塞の有無を検知する閉塞検知手段と、該閉塞検知
手段により前記給気通路及び前記排気通路が閉塞状態に
あると検知されたときに前記バーナの燃焼作動を禁止す
る燃焼禁止手段とを備えた燃焼装置に関する。

【０００９】前記燃焼装置において、給気通路又は排気
通路の閉塞の有無を精度よく検知するため、給気通路又
は排気通路にオリフィスを設け、オリフィスの前後（上
流側、下流側）での空気流の差圧を検出することで、給
気通路又は排気通路の閉塞の有無を検知することが考え
られる。かかる構成を採用すれば、埃や塵が付着しても
作動条件が変化しにくいという特性を有するため、埃や
ゴミの影響を排除して給気通路又は排気通路の閉塞の有
無を精度よく検知することができる。

【００１０】しかし、オリフィスの近傍で空気の漏れが
生じると、この影響により給気通路又は排気通路に閉塞
が生じてもこれを検知できない場合がある。また、オリ
フィスを設けたことにより、オリフィス近傍で乱流が生
じ、測定される差圧に時間的なばらつきが生じて給気通
路又は排気通路の閉塞の有無の検知精度が低下する場合
がある。

【００１１】そこで、本発明の燃焼装置は、中腹部の内
側に空気流量を絞るオリフィスが一体成形された樹脂製
の管状体により前記給気通路又は前記排気通路の少なく
とも一部が構成され、該管状体の中腹部には該オリフィ
スの上流側で第１貫通孔が開設され、下流側で第２貫通
孔が開設され、該第１貫通孔及び第２貫通孔を介して該
オリフィスの上流側の空気圧と下流側の空気圧との差圧
を検出する差圧検出手段を備え、前記閉塞検知手段は、
前記差圧検出手段により検出された前記差圧が所定の判
定値以下となったときに、前記給気通路又は前記排気通
路が閉塞状態にあると検知することを特徴とする。

【００１２】前記構成の燃焼装置によれば、管状体と、
その中腹部の内側のオリフィスとが一体成形されている
ので、オリフィスの近傍での空気の漏れを確実に防止す
ることができる。従って、第１、第２貫通孔を介してオ
リフィスの前後での空気流の差圧を精度よく測定するこ
とができ、給気通路又は排気通路の閉塞の有無を精度よ
く検知できる。なお、管状体は樹脂よりなるため、その
中腹部の内側にオリフィスが一体成形されている複雑な
構造であっても、その成形が容易である。

【００１３】本願発明者は、第１貫通孔、第２貫通孔の
位置をさまざまに変化させながら、差圧検出手段により
差圧の変動を時間を追って観測した。この結果、オリフ
ィスと第１貫通孔との距離をオリフィスの径と略同等程
度とし、この距離に対してオリフィスと第２貫通孔との
距離を略同等かそれ以下としたとき、オリフィス近傍で
生じる乱流の影響を効率的に排除できることを知見し
た。

【００１４】そこで、前記オリフィスと前記第１貫通孔
との距離が該オリフィスの径と略同等程度の第１所定距
離とされ、該オリフィスと前記第２貫通孔との距離が該
第１所定距離と略同等かそれ以下の第２所定距離とされ
ているのが好ましい。かかる場合には、前記知見から明
らかなように、オリフィス近傍で生じる乱流の影響を排
除し、給気通路及び排気通路の閉塞の有無を定常的に精
度よく検知することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の燃焼装置の実施形態につ
いて図面を参照して説明する。図１は本実施形態の燃焼
装置の説明的構成図であり、図２は本実施形態の燃焼装
置の要部の説明的構成図である。

【００１６】図１に示すガス温風暖房機（燃焼装置）に
は、室内に設置されるハウジング１の内部に形成された
送風路２と、バーナ３により加熱されて送風路２を流れ
る空気を昇温させる熱交換器４と、バーナ３の燃焼制御
を含む暖房運転の制御を行うコントローラ（燃焼制御手
段）５とが備えられている。

【００１７】送風路２は、ハウジング１の背面に設けら
れた吸気口６から熱交換器４を経て、ハウジング１の前
面に設けられた吹出口７に至るように形成されている。
送風路２には対流ファン８が設けられている。バーナ３
は熱交換器４に連設された燃焼室９に収容されており、
燃焼室９内には、バーナ３の点火を行う点火電極１０
と、バーナ３の燃焼状態を検出するフレームロッド１１
とが設けられている。バーナ３にはハウジング１の外部
から配管されたガス供給路１２が接続され、ガス供給路
１２には第１電磁弁１３、第２電磁弁１４、及びガス比
例弁１５が設けられている。燃焼室９の上流側には室外
から延びる給気通路１６が連設され、燃焼室９の下流側
には熱交換器４を介して室外へと延びる排気通路１７が
連設されている。給気通路１６には燃焼ファン（ファ
ン）１８が設けられている。

【００１８】給気通路１６のうち、屋外に開口する給気
管（本発明の「管状体」）１９の部分は、その中腹部の
内側に空気流量を絞るオリフィス２０が一体成形されて
いる樹脂よりなる。なお、給気管１９は作図の容易のた
め、図１では直管状に表されているが、実際には図２に
示すように略Ｌ字管状に形成されている。給気管１９の
中腹部には、オリフィス２０の上流側で第１貫通孔２１
が開設され、下流側で第２貫通孔２２が開設されてい
る。給気管１９は、第１貫通孔２１及び第２貫通孔２２
が上方に向くように設置されている。オリフィス２０の
径や、第１貫通孔２１及び第２貫通孔２２の位置がどの
ように決定されたかについては後述する。オリフィス２
０からみて第１貫通孔２１の側の給気管１９の端部に
は、フィルタ等の他の部材に設けられたオスネジ部と螺
合させるためのメスネジ部１９ａが形成されている。ま
た、第１貫通孔２１、第２貫通孔２２を介してそれぞれ
給気管の内部に連通し、オリフィス２０の前後での空気
流の差圧を検出する差圧センサ（本発明の「差圧検出手
段」）２３が設けられている。

【００１９】コントローラ５には、差圧センサ２３の検
出差圧に基づいて給気通路１６又は排気通路１７の閉塞
の有無を検知する閉塞検知手段２４と、閉塞検知手段２
４により閉塞状態が検知されたときにバーナ３の燃焼作
動を禁止する燃焼禁止手段２５とが備えられている。

【００２０】前記構成のガス温風暖房機における給気通
路１６又は排気通路１７の閉塞検知について説明する。
本発明によれば、オリフィス２０の前後での差圧Δｐか
ら、給気通路１６の空気流量、即ち、バーナ３に供給さ
れる燃焼用空気量ｑの変動が検出されるが、両者間で以
下の関係式が成立することが利用されている。

【００２１】ｑ∝Δｐ^1/2 ・・（１） 式（１）から明らかなように、燃焼用空気量ｑと差圧Δ
ｐとは、一方の増減に伴い他方も増減するという関係に
ある。そこで、まず、給気通路１６又は排気通路１７に
閉塞が生じていない状態で、燃焼ファン１８を所定回転
数で作動させたときに差圧センサ２３の検出差圧に基づ
いて所定の判定値を決定する。そして、差圧センサ２３
の検出差圧Δｐが当該判定値未満か否かを判別すること
により、給気通路１６又は排気通路１７の閉塞の有無が
検知される。

【００２２】具体的には、まず、暖房運転を開始すると
き、バーナ３の点火に先立って燃焼ファン１８が前記所
定回転数で作動される。このとき、閉塞検知手段２４
は、差圧センサ２３の検出差圧Δｐと前記所定の判定値
とを比較する。閉塞検知手段２４は、検出差圧Δｐが前
記所定値以上であるときは、給気通路１６又は排気通路
１７に閉塞が生じていないと判断する。この場合、コン
トローラ５は、第１電磁弁１３、第２電磁弁１４をとも
に開弁させ、点火電極１０によりガス供給路１２から供
給される燃料ガスに点火し、バーナ３の燃焼を開始させ
るとともに対流ファン８を作動させる。これにより、室
内空気が送風路２を流れるとともに、バーナ３に加熱さ
れた熱交換器４を介して昇温され温風となって室内を暖
める暖房運転が行われる。なお、このときフレームロッ
ド１１によりバーナ３の燃焼状態が検出され、コントロ
ーラ５は検出された燃焼状態等に基づいて、ガス比例弁
１５の開度等を調節するように構成されている。

【００２３】一方、閉塞検知手段２４は、検出差圧Δｐ
が前記所定値未満となったときに、給気通路１６又は排
気通路１７に閉塞状態が生じたと判断する。これを受け
て、燃焼禁止手段２５は第１電磁弁１３、第２電磁弁１
４の開弁を禁止し、バーナ３の燃焼を禁止する。従っ
て、給気通路１６又は排気通路１７の閉塞によりバーナ
３の不完全燃焼が行われる事態を回避することができ
る。

【００２４】給気管１９はその中腹部の内側のオリフィ
ス２０と一体成形されているため、オリフィス２０の近
傍で空気が漏れるという事態を確実に防止することがで
きる。従って、オリフィス２０の前後での空気流量の差
圧を精度よく検出し、給気通路１６又は排気通路１７の
閉塞の有無を精度よく検出することができる。また、前
述のように第１貫通孔２１及び第２貫通孔２２は上方に
向けられているため、これら貫通孔に埃や水分等が入り
込みにくい。従って、差圧センサ２３が埃や水分等の影
響を受けて検知不良となることを防止し、精度よく差圧
Δｐを検出することができる。

【００２５】ここで、オリフィス２０の径がどのように
決定されたかについて説明する。燃焼ファン１８を最大
回転数で作動させたときに、バーナ３の完全燃焼に必要
な燃焼用空気量を確保できる限度でオリフィス２０の径
を絞り込むのが好ましい。本願発明者は、かかる観点か
ら実験を行った結果、内径３０［ｍｍ］の給気管１９に
対し、オリフィス２０の径を２４［ｍｍ］と決定した。

【００２６】次に、第１貫通孔２１及び第２貫通孔２２
の位置がどのように決定されたかについて説明する。本
願発明者は、内径が３０［ｍｍ］の給気管１９に対して
オリフィス２０の径を２４［ｍｍ］とし、オリフィス２
０と第１貫通孔２１との距離ｌ₁ と、オリフィス２０と
第２貫通孔２２との距離ｌ₂ とを変化させながら、検出
差圧Δｐの変化を一定時間にわたり観測した。閉塞が生
じていない場合と、閉塞度が７５％の場合にそれぞれ検
出差圧Δｐの変動量を観測した結果を表１に示す。

【表１】 表１の結果より、距離ｌ₁ 、ｌ₂ がそれぞれ２６［ｍ
ｍ］、１３［ｍｍ］の配置２、又は、距離ｌ₁ 、ｌ₂ が
ともに１３［ｍｍ］の配置３に従って第１貫通孔２１及
び第２貫通孔２２を開設したとき、検出差圧Δｐの変動
量が最小となる。即ち、閉塞が生じていない場合、基準
となる差圧２０［ｍｍＨ₂ Ｏ］からの変動量が、配置２
又は配置３では±０．２［ｍｍＨ₂ Ｏ］であり、配置１
又は配置４の変動量である±１．０［ｍｍＨ₂ Ｏ］より
小さい。また、閉塞度７５％の場合にも同様に、配置２
又は配置３の変動量（±０．１［ｍｍＨ₂ Ｏ］）が、配
置１又は配置４の変動量（±０．５［ｍｍＨ₂ Ｏ］）よ
りも小さい。そこで、本実施形態では、配置２に従って
第１貫通孔２１及び第２貫通孔２２を設けた。この場
合、表１の結果より明らかなように差圧Δｐを安定して
検出することができるため、給気通路１６又は排気通路
１７の閉塞の有無を定常的に精度よく検知することがで
きる。なお、距離ｌ₁ （＝２６［ｍｍ］、本発明の「第
１所定距離」）はオリフィス２０の径（＝２４［ｍ
ｍ］）と略同一とされている。また、距離ｌ₂（＝１３
［ｍｍ］、本発明の「第２所定距離」）は距離ｌ₁ （＝
２６［ｍｍ］）以下とされている。

【００２７】本実施形態で配置２を選択したのは、第１
貫通孔２１と第２貫通孔２２との間隔が配置３よりも大
きい分、差圧センサ２３の設置作業が配置３よりも容易
であるという理由による。なお、他の実施形態として配
置３に従って第１貫通孔２１及び第２貫通孔２２を設け
てもよい。この場合も、表１の結果より、配置２を採用
した本実施形態と同様に給気通路１６又は排気通路１７
の閉塞の有無を定常的に精度よく検知することができ
る。

【００２８】本実施形態では、給気通路１６の給気管１
９の部分をオリフィス２０と一体成形された樹脂製の管
状体としたが、他の実施形態として、給気通路１６の他
の部分又は排気通路１７の一部を前記管状体で構成する
ようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の燃焼装置の説明的構成図

【図２】本実施形態の燃焼装置の要部の説明的構成図

【符号の説明】

３‥バーナ、５‥コントローラ（燃焼制御手段）、１６
‥給気通路、１７‥排気通路、１８‥燃焼ファン（ファ
ン）、１９‥給気管（管状体）、２０‥オリフィス、２
１‥第１貫通孔、２２‥第２貫通孔、２３‥差圧センサ
（差圧検出手段）、２４‥閉塞検知手段、２５‥燃焼禁
止手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バーナと、該バーナの燃焼作動を制御する
   燃焼制御手段と、該バーナに燃焼用空気を供給する給気
   通路と、該バーナの燃焼排気を排出する排気通路と、該
   給気通路及び該排気通路に空気流を生じさせるファン
   と、該給気通路又は該排気通路の閉塞の有無を検知する
   閉塞検知手段と、該閉塞検知手段により前記給気通路又
   は前記排気通路が閉塞状態にあると検知されたときに前
   記バーナの燃焼作動を禁止する燃焼禁止手段とを備えた
   燃焼装置において、 中腹部の内側に空気流量を絞るオリフィスが一体成形さ
   れた樹脂製の管状体により前記給気通路又は前記排気通
   路の少なくとも一部が構成され、該管状体の中腹部には
   該オリフィスの上流側で第１貫通孔が開設され、下流側
   で第２貫通孔が開設され、該第１貫通孔及び第２貫通孔
   を介して該オリフィスの上流側の空気圧と下流側の空気
   圧との差圧を検出する差圧検出手段を備え、 前記閉塞検知手段は、前記差圧検出手段により検出され
   た前記差圧が所定の判定値以下となったときに、前記給
   気通路又は前記排気通路が閉塞状態にあると検知するこ
   とを特徴とする燃焼装置。
2. 【請求項２】前記オリフィスと前記第１貫通孔との距離
   が該オリフィスの径と略同等程度の第１所定距離とさ
   れ、該オリフィスと前記第２貫通孔との距離が該第１所
   定距離と略同等かそれ以下の第２所定距離とされている
   ことを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。