JP2006064232A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非接触式の流量検知装置を用い既設の給・排気管の設置条件を簡単に検出し、装置本体の買い替え設置時の工事の簡素化を図ること。
【解決手段】非燃焼状態で燃焼用空気を供給したときの給湯または暖房ファン８、２１による風量により、給・排気管１、１４の状態を判別するようにしたものである。これにより、装置本体の買い替え設置時の工事の簡素化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、給湯と暖房の排気が一体となった給・排気管および給排気トップを有する燃焼装置に関するもので、給・排気管の長さや状態を自動的に判別するようにしたものである。

従来、この種の燃焼装置は、買い替え等により装置本体を交換する場合、既設の給・排気管を有しているところに設置することになり、一般的に、買い替え時期は初期設置から約１０年以上経過している場合が多い。給排気トップは壁面に設置されている為、その種類については容易に目視判別が可能であるが、給・排気管の長さや配管の曲がり数等の設置条件は容易に判別が出来ず、給・排気管の長さや曲がり数などの状態を適切に判別することができなかった。この為、排気管の抵抗を同一抵抗にするために設定される排気ダンパーの設置を行う際、給・排気管の状態を適切に判別することができないため、適当に排気ダンパーの設定を行ったり、給・排気管の設置条件を無視した排気ダンパーの設定が行われていた。

また、給排気抵抗の検出方法としては、ファンモータの回転数を変化させて各回転数での電流値と電圧値を検出し、電流値を回転数のｎ次関数の関係式として算出することにより、給排気抵抗を検出するという方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−２４０９３７号公報

上記のように、従来の燃焼装置の買い替え設置時は、給・排気管の設置条件が不明のため、給湯および暖房の燃焼は適切でない排気抵抗により、不完全燃焼となり、空気量不足で一酸化炭素を排出したり、異常音の発生の原因となったり、反対に、空気量過剰で給湯側もしくは暖房側の吹き消えの原因になるという課題を有していた。

また、従来の給排気抵抗の検出方法においては、電流検出および演算手段等において複雑な構成を必要とするものであった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、簡単に給・排気管、給排気トップの状態を判別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ものである。

上記目的を達成するために、本発明の燃焼装置は、非燃焼状態で燃焼用空気を供給したときの給湯・暖房ファン回転数と風量検知部で検知された風量により、給・排気管の長さや曲がり数などの設置条件を判別するようにしたものである。

これにより、極めて簡単に給・排気管の長さや曲がり数などの設置条件を風量で判別することができ、装置本体の買い替え設置等において、設置工事の簡素化を図りつつ、適正な燃焼状態の確保ができる。

本発明の燃焼装置は、非燃焼状態で燃焼用空気を供給したときの給湯・暖房ファンによる風量により給・排気管の長さや曲がり数などの設置状態を判別するようにしたものであり、極めて簡単に給・排気管、給排気トップの状態を判別することができ、装置本体の買い替え設置等において、設置工事の簡素化を図りつつ、適正な燃焼状態の確保ができる。

よって、給湯および暖房の燃焼は適切な排気抵抗により、空気量不足で一酸化炭素を排出したり、異常音の発生の原因となったり、空気量過剰で給湯側もしくは暖房側の吹き消えの原因を解決することができる。

第１の発明は、燃料供給を強制的に止める熱源機ガス元栓を有したガスパイプより分岐し給湯ガス比例弁を介して給湯燃焼装置に燃料を供給する給湯燃料供給装置と、前記給湯燃焼装置に燃焼用空気を供給する給湯ファンと、給湯熱交換器への通水を確認する給湯水量センサと、前記ガスパイプより分岐し暖房ガス比例弁を介して暖房燃焼装置に燃料を供給する暖房燃料供給装置と、前記暖房燃焼装置に燃焼用空気を供給する暖房ファンと、暖房スイッチのＯＮにより駆動し暖房熱交換器を介して暖房水を循環する暖房ポンプと、燃焼用空気を吸気する給気管、燃焼ガスを排出する排気管および給気管と排気管の先端に設けた給排気トップと、燃焼ガスの排気抵抗を調節する排気ダンパーと、燃焼を制御する制御部と、前記給排気経路上に非接触式の風量検知部と、前記風量検知部で検知された風量を表示する表示部を備え、非燃焼状態で燃焼用空気を供給したときの前記風量検知部の風量により、給・排気管の長さを判別する燃焼装置とすることにより、極めて簡単に給・排気管、給排気トップの状態を風量で判別することができ、装置本体の買い替え設置等において、設置工事の簡素化を図りつつ、適正な燃焼状態の確保ができる。また、風量検知部は非接触式の為通路抵抗にならない利点を有している。

第２の発明は、風量検知部は燃焼装置より上流側に備え、風量検知部の耐久性に考慮したものである。

第３の発明は、熱源機ガス元栓を閉じた状態で給湯栓を開操作し、不着火状態における給湯ファン回転数と前記風量検知部で検知される風量により給・排気管の長さを判別することにより、極めて簡単に給・排気管の長さを判別することができる。

第４の発明は、熱源機ガス元栓を閉じた状態で暖房スイッチをＯＮし、不着火状態における暖房ファン回転数と前記風量検知部で検知される風量により給・排気管の長さを判別することにより、極めて簡単に給・排気管の長さを判別することができるとともに、暖房運転を用いた場合は、給湯栓を開けて水を流す必要がないため、捨て水の必要がなく無駄な水の排出を防ぐことができる。

第５の発明は、制御部にスイッチを設け、このスイッチを押すことにより非燃焼状態で給湯ファンが回転し、そのときの給湯ファン回転数と前記風量検知部で検知される風量により給・排気管の長さを判別することにより、制御部のスイッチ操作だけで非燃焼状態における給湯ファンの回転動作を確保できるため、熱源機ガス元栓を閉じた状態で給湯栓を開操作する必要がなく、より簡単な操作で給・排気管の長の長さを判別することができ、設置作業の簡素化が図れる。

第６の発明は、制御部にスイッチを設け、このスイッチを押すことにより非燃焼状態で暖房ファンが回転し、そのときの暖房ファン回転数と前記風量検知部で検知される風量により給・排気管の長さを判別することにより、制御部のスイッチ操作だけで非燃焼状態における暖房ファンの回転動作を確保できるため、熱源機ガス元栓を閉じた状態で暖房スイッチをＯＮする必要がなく、より簡単な操作で給・排気管の長の長さを判別することができ、設置作業の簡素化が図れる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
まず、非接触式の風量検知部の実施例として、最初に超音波式の風量計測装置の原理について説明する。

図３に示すように、流路に対しθの角度、距離Ｌをもって超音波振動子を配置し、上流側から下流側と下流側から上流側に超音波を発し、その伝播時間をＴ１およびＴ２とすると次の２式が導かれる。

Ｔ１＝Ｌ／（Ｃ＋Ｕｃｏｓθ）
Ｔ２＝Ｌ／（Ｃ−Ｕｃｏｓθ）
ここで、Ｃは音速、Ｕはこの流路を流れる流体の流速とする
上記２式より下記の式が導かれる
Ｕ＝（Ｌ／２ｃｏｓθ）（（１／Ｔ１）−（１／Ｔ２））
流路の断面積をＳとすると、単位時間の流体の流量Ｑは、
Ｑ＝ＵＳとなる
これにより、流体の体積流量の測定が可能である。

図１は、本発明の実施の形態１における燃焼装置を示すものである。

図に示すように、燃焼装置の暖房側の主要構成は次の構成要素より構成されている。すなわち、燃焼用空気を吸気する給気管１、燃焼ガスを排出する排気筒２、暖房水が循環する暖房熱交換器３、暖房タンク４、暖房熱交換器３に熱を供給する暖房燃焼装置５、暖房熱交換器３を介して暖房水を循環する暖房ポンプ７、暖房燃焼装置５に燃焼用空気を供給する暖房ファン８、暖房燃焼装置５へのガス量を調整する暖房ガス比例弁９、暖房ガス比例弁９へ接続した暖房元ガス弁１１、暖房元ガス弁１１が分岐されたガスパイプ１２、前記給気管１および燃焼ガスを排出する排気管１４の先端に設けた給排気トップ１３、燃焼ガスの排気抵抗を調節する排気ダンパー１５を備えている。

また、燃焼装置の給湯側の主要構成は次の構成要素より構成されている。すなわち、給湯水が得る給湯熱交換器１６、給湯熱交換器１６に熱を供給する給湯燃焼装置１７、ガス量を調製する給湯ガス比例弁２０、給湯燃焼装置１７に燃焼用空気を供給する給湯ファン２１、給湯熱交換器１６への通水を確認する給湯水量センサ２２、給湯ガス比例弁２０へ接続した給湯元ガス弁２３を備えている。給湯元ガス弁２３はガスパイプ１２から分岐されている。また、給湯熱交換器１６への通水は給湯栓３０によりコントロールしている。

そして、暖房・給湯の共用要素として、燃焼を制御する制御部２４、ガスパイプ１２に装備し燃料供給を強制的に止める熱源機ガス元栓２５、制御部２４に設けたスイッチ２７を備えている。また、外部入力・機器の状態を表示するリモコン５１を有し、暖房スイッチ２６が備えられている。

また、風量検知を行う非接触式の風量検知部としては、超音波式の風量センサ５０を備えている。

ここで、本実施の形態においては、非燃焼状態で燃焼用空気を供給したときの給湯・暖房ファン回転による風量センサ５０の関係により、給・排気管１、１４の長さや曲がり数などの状態を判別するようにしている。

次に、上記した燃焼装置の動作について説明する。まず、暖房燃焼について説明すると、暖房スイッチ２６をＯＮすると、暖房ポンプ７が始動し、暖房熱交換器３内の暖房水が循環し、同時に燃焼用空気を供給する暖房ファン８が回転し、暖房元ガス弁１１が開いてガスパイプ１２から燃料が供給され、暖房燃焼装置５で燃焼が開始する。ここで、ガスが供給されずに燃焼動作に入り燃焼検知しなかった場合は、初期点火エラーでパージ状態となり、暖房ファン８を所定の回転数で所定時間回転するようになっている。

次に、給湯燃焼においては、給湯入口より給湯栓３０を介して供給された水を給湯水量センサ２２が検知し、給湯ファン２１が回転する。そして、給湯元ガス弁２３が開き、ガスパイプ１２から燃料が供給され、前記給湯ファン２１より供給された空気と混合して給湯燃焼装置１７で燃焼が開始される。ここで、ガスが供給されずに燃焼動作に入り燃焼検知しなかった場合は、初期点火エラーでパージ状態となり、給湯ファン２１が所定の回転数で所定時間回転する。なお、上記した暖房燃焼および給湯燃焼の制御は制御部２４で行っている。

ここで、装置本体の買い替え設置等においては、熱源機ガス元栓２５を閉じた状態で、給湯栓３０を開にし水を流すことにより、ガスが供給されずに燃焼動作に入る。しかし、ガスの供給がないため燃焼は行われず不着火検知で装置は停止する。そして、燃焼検知しなかった場合は、初期点火エラーになりパージ状態となって、給湯ファン２１が所定の回転数で数秒回転し排気動作を行う。その状態で給湯ファン２１が回転しているときの給湯ファンによる風量を風量センサ５０で測定し表示部５１に表示する。

その測定された給湯ファンによる風量により、図２（ａ）に示すグラフより、給・排気管１、１４の長さを判別している。この場合、予め給湯ファンによる風量と排管長の関係は実験等で求めておく必要がある。また、配管長と曲がりの関係は、１曲がりあたりの排気抵抗を排管の直管ｎ本相当として求めておく。

この例では１曲がりあたりを３．５ｍ直管相当の排気抵抗として説明している。これにより、例えば、最大延長長さが７ｍ３曲がりと仮定すると直管相当の排管長は１７．５ｍとなる。以上により、例えば、給湯ファンによる風量が４３ｍ３／ｈと測定された場合、図２（ｂ）から排管長は８ｍから１３ｍの間の長さであることが判別でき、この場合の排気ダンパー１５の設定はＢであることがわかる。これにより、極めて簡単に給・排気管１、１４の状態を風量で判別することができ、装置本体の買い替え設置等において、設置工事の簡素化を図りつつ、適正な燃焼状態の確保ができる。したがって、給湯および暖房の燃焼は適切な排気抵抗により、給湯および暖房の燃焼が適切な燃焼となり、空気量不足で一酸化炭素を排出したり、異常音の発生の原因となったり、空気量過剰で給湯側もしくは暖房側の吹き消えの原因を解決することができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における燃焼装置について図１、図２により説明する。構成は実施の形態１と同様であるので、相違点についてのみ説明する。

本実施例では、装置本体の買い替え設置等においては、熱源機ガス元栓２５を閉じた状態で暖房スイッチ２６をＯＮする。この操作によりガスが供給されずに燃焼動作に入るが、ガスがないために燃焼が行われず燃焼検知せず装置は停止する。燃焼検知しなかった場合は、初期点火エラーになりパージ状態により、暖房ファン８が数秒回転しパージ状態になる。その状態で暖房ファン８が回転しているときの暖房ファンによる風量を風量センサ５０で測定し表示部５１に表示する。実施例１と同様に、暖房ファン風量と排管長の関係は実験等で求めておく必要がある。

また、排管長と曲がりの関係は、実施例１と同様に、１曲がりあたりの排気抵抗を排管の直管ｎ本相当として求めておく（実施例１と同様の関係が得られる）。これにより適切な排気ダンパー１５の設定を行うことができる。したがって、極めて簡単に給・排気管１、１４の状態を風量で判別することができ、装置本体の買い替え設置等において、設置工事の簡素化を図りつつ、適正な燃焼状態の確保ができることはもちろんのこと、給湯および暖房の燃焼は適切な排気抵抗により、給湯および暖房の燃焼が適切な燃焼となり、空気量不足で一酸化炭素を排出したり、異常音の発生の原因となったり、空気量過剰で給湯側もしくは暖房側の吹き消えの原因を解決することができる。

また、実施例１と比較して、暖房スイッチ２６による操作のため、給湯栓３０を開けて水を流す必要がなく、捨て水の無駄を防ぐことができる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施例３における燃焼装置について図１、図２により説明する。構成は実施例１と同様であるので、相違点についてのみ説明する。

本実施例では、装置本体の買い替え設置等においては、制御部２４に設けたスイッチ２７を押すことにより、給湯ファン２１が数秒回転する。その状態で給湯ファン２１が回転しているときの給湯ファンによる風量を風量センサ５０で測定し表示部５１に表示する。その測定された給湯ファンによる風量により、図２（ａ）のグラフより、給・排気管１、１４の長さを判別することができる。したがって、極めて簡単に給・排気管１、１４の状態を圧力で判別することができ、装置本体の買い替え設置等において、設置工事の簡素化を図りつつ、適正な燃焼状態の確保ができることはもちろんのこと、給湯および暖房の燃焼は適切な排気抵抗により、給湯および暖房の燃焼が適切な燃焼となり、空気量不足で一酸化炭素を排出したり、異常音の発生の原因となったり、空気量過剰で給湯側もしくは暖房側の吹き消えの原因を解決することができる。

また、実施例１と比較して、制御部２４のスイッチ２７による操作のため、熱源機ガス元栓２５を閉じたり、給湯栓３０を開けたりといった複雑な操作の必要がなく、作業の簡素化を図ることができ時間短縮となるとともに、給湯栓３０を開けて水を流す必要がないため、捨て水の無駄を防ぐことができる。

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４における燃焼装置について図１、図２により説明する。構成は実施例１と同様であるので、相違点についてのみ説明する。

本実施例では、装置本体の買い替え設置等においては、制御部２４のスイッチ２７を押すことにより暖房ファン８が数秒回転する。その状態で暖房ファン８が回転しているときの暖房ファンによる風量を風量センサ５０で測定し表示部５１に表示する。この風量から給・排気管１、１４の長さを判別することができる。これも実施例２と同様に暖房ファン風量と排管長の関係は実験等で求めておく必要がある。（暖房ファン８のパージ回転数が同一の場合、実施例２と同じグラフが得られる）。これにより、極めて簡単に給・排気管１、１４の状態を圧力で判別することができ、装置本体の買い替え設置等において、設置工事の簡素化を図りつつ、適正な燃焼状態の確保ができることはもちろんのこと、給湯および暖房の燃焼は適切な排気抵抗により、給湯および暖房の燃焼が適切な燃焼となり、空気量不足で一酸化炭素を排出したり、異常音の発生の原因となったり、空気量過剰で給湯側もしくは暖房側の吹き消えの原因を解決することができる。

また、実施例２と比較して、作業は制御部２４のスイッチ２７を押すだけであり、熱源機ガス元栓２５を閉じたり、といった複雑な操作の必要がなく作業の簡素化を図ることができ時間短縮となる。

本発明の実施の形態１〜４における燃焼装置の構成図 （ａ）同燃焼装置における給湯ファンの風量と配管長の関係を示す図（ｂ）同燃焼装置における配管長とダンパー設定位置を示す図 超音波式の流量測定方法の模式図

符号の説明

１ 給気管
３ 暖房熱交換器
５ 暖房燃焼装置
７ 暖房ポンプ
８ 暖房ファン
９ 暖房ガス比例弁
１０ 暖房２次ガス圧検知孔
１１ 暖房元ガス弁
１２ ガスパイプ
１３ 給排気トップ
１４ 排気管
１５ 排気ダンパー
１６ 給湯熱交換器
１７ 給湯燃焼装置
１９ 給湯２次ガス圧検知孔
２０ 給湯ガス比例弁
２１ 給湯ファン
２２ 給湯水量センサ
２３ 給湯元ガス弁
２４ 制御部
２５ 熱源機ガス元栓
２６ 暖房スイッチ
２７ スイッチ
３０ 給湯栓
５０ 風量センサ
５１ リモコン

Claims (6)

1. 燃料供給を強制的に止める熱源機ガス元栓を有したガスパイプより分岐し給湯ガス比例弁を介して給湯燃焼装置に燃料を供給する給湯燃料供給装置と、前記給湯燃焼装置に燃焼用空気を供給する給湯ファンと、給湯熱交換器への通水を確認する給湯水量センサと、暖房ガス比例弁を介して暖房燃焼装置に燃料を供給する暖房燃料供給装置と、前記暖房燃焼装置に燃焼用空気を供給する暖房ファンと、暖房スイッチのＯＮにより駆動し暖房熱交換器を介して暖房水を循環する暖房ポンプと、燃焼用空気を吸気する給気管、燃焼ガスを排出する排気管および給気管と排気管の先端に設けた給排気トップと、燃焼ガスの排気抵抗を調節する排気ダンパーと、燃焼を制御する制御部と、前記給排気経路上に非接触式の風量検知部と、前記風量検知部で検知された風量を表示する表示部を備え、非燃焼状態で燃焼用空気を供給したときの前記風量検知部の風量により、給・排気管の長さを判別する燃焼装置。
2. 風量検知部は燃焼装置より上流側に備えた請求項１記載の燃焼装置。
3. 熱源機ガス元栓を閉じた状態で給湯栓を開操作し、不着火状態における給湯ファン回転数と風量検知部で検知される風量により給・排気管の長さを判別するようにした請求項１または２に記載の燃焼装置。
4. 熱源機ガス元栓を閉じた状態で暖房スイッチをＯＮし、不着火状態における暖房ファン回転数と風量検知部で検知される風量により給・排気管の長さを判別するようにした請求項１または２に記載の燃焼装置。
5. 制御部にスイッチを設け、このスイッチを押すことにより非燃焼状態で給湯ファンが回転し、そのときの給湯ファン回転数と風量検知部で検知される風量により給・排気管の長さを判別するようにした請求項１または２に記載の燃焼装置。
6. 制御部にスイッチを設け、このスイッチを押すことにより非燃焼状態で暖房ファンが回転し、そのときの暖房ファン回転数と風量検知部で検知される風量により給・排気管の長さを判別するようにした請求項１または２に記載の燃焼装置。

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