JP2016161275A - ガスボイラの燃焼制御機構 - Google Patents

Abstract

【課題】ガバナの付いていない安価な遮断弁を採用できる、ガスボイラの燃焼制御機構を、提供すること。【解決手段】供給路１の流量測定用抵抗要素１１の差圧を検出する第１圧力センサ３１と、供給路２の燃料ガス量制御機構１０と、を備えており、制御機構１０が、供給路２の流路断面積を調整する流量調整弁２３と、流量調整弁２３の一次側の第１遮断弁２２と、流量調整弁２３と遮断弁２２との間の圧力、又は、流量調整弁２３の二次側の圧力、又は、流量調整弁２３の二次側の流量測定用抵抗要素２４の差圧、を検出する、第２圧力センサ３２と、を備えており、流量調整弁２３は、空気比が一定となるように、供給路２を流れる燃料ガス量を制御するように、第１圧力センサ３１と第２圧力センサ３２とによって検出された圧力値に応じて弁の開度を調節する、調節機構３３を、有している、ことを特徴としている。【選択図】図１

Description

本発明は、ガスボイラの燃焼制御機構に関する。

ガスボイラにおける燃焼制御は、例えば、図２に示される機構によって行われている。図２の機構では、燃焼用空気供給路１の流量測定用抵抗要素１１の差圧を第１圧力センサ３１で検出し、その検出値に基づいて、燃料ガス供給路２の流量調整弁２３を制御している。そして、図２の機構では、燃料ガスの供給圧力を一定にするために、流量調整弁２３の上流側（一次側）にガバナ付遮断弁２５が設けられている。

特開２０１４−４０９４８号公報 特表２０１４−５０２３３７号公報 特開２０１３−９２３１５号公報 特開２００８−１５７５５３号公報

しかしながら、ガバナ付遮断弁２５は高価であるので、図２の機構を採用したガスボイラは高価であった。

本発明は、ガバナの付いていない安価な遮断弁を採用できる、ガスボイラの燃焼制御機構を、提供することを目的としている。

本発明は、ガスボイラの燃焼制御機構において、燃焼用空気供給路に設けられた流量測定用抵抗要素の差圧を検出する、第１圧力センサと、燃料ガス供給路に設けられており、バーナへ供給される燃料ガス量を制御する、燃料ガス量制御機構と、を備えており、前記燃料ガス量制御機構が、弁の開度を調節することによって前記燃料ガス供給路の流路断面積を調整する流量調整弁と、該流量調整弁の一次側に設けられており、弁を開閉することによって前記燃料ガス供給路を開閉する、遮断弁と、前記流量調整弁と前記遮断弁との間の圧力、又は、前記流量調整弁の二次側の圧力、又は、前記流量調整弁の二次側に設けられた流量測定用抵抗要素の差圧、を検出する、第２圧力センサと、を備えており、前記流量調整弁は、空気比が一定となるように、前記燃料ガス供給路を流れる燃料ガス量を制御するように、前記第１圧力センサと前記第２圧力センサとによって検出された圧力値に応じて弁の開度を調節する、調節機構を、有している、ことを特徴としている。

本発明によれば、第１圧力センサだけでなく第２圧力センサによって検出された圧力値に応じて、流量調整弁の弁の開度を調節することにより、燃料ガスの供給圧力を一定にすることができる。それ故、本発明によれば、ガバナを不要にでき、すなわち、ガバナの付いていない通常の遮断弁を使用できるので、燃焼制御機構を安価に構築できる。

本発明の一実施形態のガスボイラの燃焼制御機構を示す図である。 従来のガスボイラの燃焼制御機構を示す図である。

図１は、本発明の一実施形態のガスボイラの燃焼制御機構を示している。なお、図１において図２と同じ符号の要素は、図２の要素と同一の又は相当する要素を示している。図１では、ガスボイラ４は、上部の断面が示されている。ガスボイラ４は、上部の中央にバーナ４１を有している。バーナ４１には、燃焼用空気供給路１と燃料ガス供給路２とが連結されている。なお、ガスボイラ４においては、水管の図示を省略している。

本実施形態の燃焼制御機構１００は、流量測定用抵抗要素１１、第１圧力センサ３１、及び燃料ガス量制御機構１０を、備えている。第１圧力センサ３１は、供給路１に設けられた流量測定用抵抗要素１１の差圧を検出するようになっている。燃料ガス量制御機構１０は、供給路２に設けられており、バーナ４１へ供給される燃料ガス量を制御するようになっている。なお、流量測定用抵抗要素１１としては、例えば、流量測定用オリフィスを用いることができる。

燃料ガス量制御機構１０は、供給路２に、上流側（一次側）から順に、第１遮断弁２１、第２遮断弁２２、流量調整弁２３、及び流量測定用抵抗要素２４を、備えている。第１遮断弁２１は、弁を開閉することによって供給路２を開閉するようになっており、第２遮断弁２２も同様である。流量調整弁２３は、弁の開度を調節することによって供給路２の流路断面積を調整するようになっている。

燃料ガス量制御機構１０は、更に、第２圧力センサ３２を備えている。第２圧力センサ３２は、（ａ）流量調整弁２３と第２遮断弁２２との間の圧力、又は、（ｂ）流量調整弁２３の下流側（二次側）の圧力、又は、（ｃ）流量測定用抵抗要素２４の差圧、を検出するようになっている。

更に、流量調整弁２３は、調節機構３３を有しており、調節機構３３によって、弁の開度が調節されるようになっている。そして、本実施形態の燃焼制御機構１００では、調節機構３３は、空気比が一定となるように、供給路２を流れる燃料ガス量を制御するように、第１圧力センサ３１と第２圧力センサ３２とによって検出された圧力値に応じて弁の開度を調節するようになっている。

調節機構３３は、第１圧力センサ３１と第２圧力センサ３２とに接続された制御部３３１と、制御部３３１に接続された弁駆動部３３２と、を有している。そして、制御部３３１は、第１圧力センサ３１と第２圧力センサ３２とによって検出された圧力値に基づいて、弁駆動部３３２を作動させ、これにより、弁を、開方向へ又は閉方向へ、回動させるようになっている。なお、弁駆動部３３２としては、例えば、ステッピングモータを用いることができる。

更に、本実施形態の燃焼制御機構１００は、ガスボイラ４が待機状態の時に作動する、弁越し漏れ判定手段９０を、備えている。弁越し漏れ判定手段９０は、漏れ判定部９１、報知部９２、及び強制パージ部９３を、備えている。漏れ判定部９１は、第２圧力センサ３２によって検出された圧力値が所定の設定値を超えた場合に、「漏れ発生有り」の判定を行うようになっている。報知部９２は、漏れ判定部９１によって「漏れ発生有り」の判定が行われた場合に、「漏れ発生有り」を外部に知らせるようになっている。具体的には、報知部９２は、（１）スピーカーから音を発生させたり、又は（２）ランプを点灯させたり、又は（３）ディスプレイパネルに文字を表示させたり、又は（４）これらの任意の２つ以上を実行させたりすることによって、「漏れ発生有り」を外部に知らせる。強制パージ部９３は、漏れ判定部９１によって「漏れ発生有り」の判定が行われた場合に、例えばパージを行うブロワの作動を継続させることによって、パージを継続させるようになっている。

更に、本実施形態の燃焼制御機構１００は、バーナ４１への着火作業が実行される際に作動する、バーナ不着火原因判定手段８０を、備えている。バーナ不着火原因判定手段８０は、バーナ４１の火炎４１１を検出する炎センサ８１と、炎センサ８１がバーナ４１の火炎４１１を検出しなかった場合に作動して、不着火原因を判定して外部に報知する、不着火判定報知部８２と、を備えている。不着火判定報知部８２は、（ａ）第２圧力センサ３２が流量調整弁２３と第２遮断弁２２との間の圧力の上昇を検出しなかった場合に、「ユーザの操作ミス」又は「第２遮断弁２２の故障」を不着火原因と判定して報知し、（ｂ）第２圧力センサ３２が流量調整弁２３と第２遮断弁２２との間の圧力の上昇を検出した場合に、「流量調整弁２３の動作不良」又は「調節機構３３による調節不良」を不着火原因と判定して報知するようになっている。具体的には、不着火判定報知部８２は、ディスプレイパネルに文字を表示させることにより、報知する。

なお、制御部３３１、漏れ判定部９１、報知部９２、強制パージ部９３、及び不着火判定報知部８２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により、実現されている。

次に、本実施形態の燃焼制御機構１００の作動について、説明する。
供給路１の遮断弁１２が開状態に切り替えられると、燃焼用空気が供給路１を通ってバーナ４１へ供給され、また、供給路２の第１遮断弁２１及び第２遮断弁２２が開状態に切り替えられると、燃料ガスが供給路２を通ってバーナ４１へ供給される。そして、燃料ガスは、燃焼用空気と共に、バーナ４１からガスボイラ４内の燃焼室４３へ向けて噴出され、着火されて燃焼する。その燃焼は、燃料ガス及び燃焼用空気の供給が継続する限り、継続し、よって、バーナ４１は火炎４１１を形成し続ける。

このとき、供給路１においては、燃焼用空気が流量測定用抵抗要素１１を通過する際に、第１圧力センサ３１によって、流量測定用抵抗要素１１の差圧が検出される。

また、供給路２においては、燃料ガス量制御機構１０が作動する。すなわち、供給路２においては、燃料ガスが、開状態の第１遮断弁２１及び第２遮断弁２２を通過し、流量調整弁２３にて流量調整され、流量測定用抵抗要素２４を通過する。その際、第２圧力センサ３２によって、（ａ）流量調整弁２３と第２遮断弁２２との間の圧力、又は、（ｂ）流量調整弁２３の二次側の圧力、又は、（ｃ）流量測定用抵抗要素２４の差圧、が検出される。また、調節機構３３によって、流量調整弁２３の弁の開度が調節され、それによって、燃料ガスの流量（すなわち燃料ガス量）が調整される。すなわち、調節機構３３は、空気比が一定となるように、供給路２を流れる燃料ガス量を制御するように、第１圧力センサ３１と第２圧力センサ３２とによって検出された圧力値に応じて弁の開度を調節する。具体的には、制御部３３１が、第１圧力センサ３１と第２圧力センサ３２とによって検出された圧力値に基づいて、弁駆動部３３２を作動させ、これにより、弁を、開方向へ又は閉方向へ、回動させ、それによって、弁の開度を調節する。

このように、燃焼制御機構１００によれば、第１圧力センサ３１だけでなく第２圧力センサ３２によって検出された圧力値に応じて、流量調整弁２３の弁の開度を調節することにより、燃料ガスの供給圧力を一定にすることができる。それ故、ガバナを不要にでき、すなわち、ガバナ付ではない通常の遮断弁を第２遮断弁２２として使用できる。よって、燃焼制御機構１００を安価に構築できる。

また、燃焼制御機構１００においては、ガスボイラ４が待機状態の時に、弁越し漏れ判定手段９０が作動する。弁越し漏れ判定手段９０が作動すると、まず、漏れ判定部９１が、第２圧力センサ３２によって検出された圧力値が所定の設定値を超えたか否かを検出し、超えた場合に、「漏れ発生有り」の判定を行う。そして、漏れ判定部９１が「漏れ発生有り」の判定を行った場合には、更に、報知部９２及び強制パージ部９３が作動する。報知部９２は、「漏れ発生有り」を外部に知らせる。強制パージ部９３は、パージを継続させる。

このように、燃焼制御機構１００によれば、弁越し漏れ判定手段９０が作動することにより、供給路２における燃料ガスの漏れを検出できる。しかも、図１に示されるような従来機構では燃料ガスの漏れを検出するために２つの遮断弁を開閉作動させる必要があったが、本実施形態の燃焼制御機構１００によれば、そのような開閉作動をさせることなく、燃料ガスの漏れを検出できるので、開閉作動によって２つの遮断弁すなわち第１遮断弁２１及び第２遮断弁２２が傷むのを、防止できる。

しかも、報知部９２によって「漏れ発生有り」を外部に知らせるので、ユーザに、ガス漏れに対する注意を促すことができる。

更に、強制パージ部９３によってパージを継続させるので、不意の爆発を防止できる。

更に、燃焼制御機構１００においては、バーナ４１への着火作業が実行される際に、バーナ不着火原因判定手段８０が作動する。バーナ不着火原因判定手段８０が作動すると、まず、炎センサ８１が、作動して、バーナ４１の火炎４１１を検出する。着火が成された場合には、バーナ４１は火炎４１１を形成するので、炎センサ８１は火炎４１１を検出する。着火が成されなかった場合すなわち不着火の場合には、炎センサ８１は、火炎４１１を検出せず、すなわち、不着火を検出する。炎センサ８１によって不着火が検出されると、不着火判定報知部８２が作動する。不着火判定報知部８２は、（ａ）第２圧力センサ３２が流量調整弁２３と第２遮断弁２２との間の圧力の上昇を検出しなかった場合に、「ユーザの操作ミス」又は「第２遮断弁２２の故障」を不着火原因と判定して報知し、（ｂ）第２圧力センサ３２が流量調整弁２３と第２遮断弁２２との間の圧力の上昇を検出した場合に、「流量調整弁２３の動作不良」又は「調節機構３３による調節不良」を不着火原因と判定して報知する。

このように、燃焼制御機構１００によれば、バーナ不着火原因判定手段８０が作動することにより、不着火原因を速やかに外部に知らせることができるので、ユーザに、迅速な対応を促すことかできる。しかも、バーナ不着火原因判定手段８０は、燃料ガス量制御機構１０の第２圧力センサ３２を利用して構築されているので、実質的なコストアップを生じさせることなく、実現できる。

（変形例）
（１）本発明においては、弁越し漏れ判定手段９０は必須ではない。
（２）本発明においては、弁越し漏れ判定手段の報知部９２及び／又は強制パージ部９３は必須ではない。
（３）本発明においては、バーナ不着火原因判定手段８０は必須ではない。

本発明は、ガバナの付いていない遮断弁を用いてガスボイラの燃焼制御機構を安価に構築できるので、産業上の利用価値が大である。

１ 燃焼用空気供給路 １０ 燃料ガス量制御機構 １００ 燃焼制御機構
１１ 流量測定用抵抗要素 ２ 燃料ガス供給路 ２１ 第１遮断弁
２２ 第２遮断弁 ２３ 流量調整弁 ３１ 第１圧力センサ ３２ 第２圧力センサ
３３ 調節機構 ３３１ 制御部 ３３２ 弁駆動部 ４１ バーナ ４１１ 火炎
８０ バーナ不着火原因判定手段 ８１ 炎センサ ８２ 不着火判定報知部
９０ 弁越し漏れ判定手段 ９１ 漏れ判定部 ９２ 報知部 ９３ 強制パージ部

Claims (6)

1. ガスボイラの燃焼制御機構において、
   燃焼用空気供給路に設けられた流量測定用抵抗要素の差圧を検出する、第１圧力センサと、
   燃料ガス供給路に設けられており、バーナへ供給される燃料ガス量を制御する、燃料ガス量制御機構と、
   を備えており、
   前記燃料ガス量制御機構が、
   弁の開度を調節することによって前記燃料ガス供給路の流路断面積を調整する流量調整弁と、
   該流量調整弁の一次側に設けられており、弁を開閉することによって前記燃料ガス供給路を開閉する、遮断弁と、
   前記流量調整弁と前記遮断弁との間の圧力、又は、前記流量調整弁の二次側の圧力、又は、前記流量調整弁の二次側に設けられた流量測定用抵抗要素の差圧、を検出する、第２圧力センサと、
   を備えており、
   前記流量調整弁は、空気比が一定となるように、前記燃料ガス供給路を流れる燃料ガス量を制御するように、前記第１圧力センサと前記第２圧力センサとによって検出された圧力値に応じて弁の開度を調節する、調節機構を、有している、
   ことを特徴とするガスボイラの燃焼制御機構。
2. ガスボイラが待機状態の時に作動する、弁越し漏れ判定手段を、更に備えており、
   前記弁越し漏れ判定手段は、前記第２圧力センサによって検出された圧力値が所定の設定値を超えた場合に、「漏れ発生有り」の判定を行う、漏れ判定部を、備えている、
   請求項１記載のガスボイラの燃焼制御機構。
3. 前記弁越し漏れ判定手段は、更に、報知部を備えており、
   前記報知部は、前記漏れ判定部によって「漏れ発生有り」の判定が行われた場合に、「漏れ発生有り」を外部に知らせるようになっている、
   請求項２記載のガスボイラの燃焼制御機構。
4. 前記弁越し漏れ判定手段は、更に、強制パージ部を備えており、
   前記強制パージ部は、前記漏れ判定部によって「漏れ発生有り」の判定が行われた場合に、パージを継続させるようになっている、
   請求項２又は３に記載のガスボイラの燃焼制御機構。
5. 前記調節機構は、前記第１圧力センサと前記第２圧力センサとに接続された制御部と、該制御部に接続された弁駆動部と、を有しており、
   前記制御部は、前記第１圧力センサと前記第２圧力センサとによって検出された圧力値に基づいて、前記弁駆動部を作動させ、これにより、弁を、開方向へ又は閉方向へ、回動させるようになっている、
   請求項１乃至４のいずれか一つに記載のガスボイラの燃焼制御機構。
6. バーナへの着火作業が実行される際に作動する、バーナ不着火原因判定手段を、更に備えており、
   前記バーナ不着火原因判定手段は、バーナの火炎を検出する炎センサと、前記炎センサがバーナの火炎を検出しなかった場合に作動して、不着火原因を判定して外部に報知する、不着火判定報知部と、を備えており、
   前記不着火判定報知部は、前記第２圧力センサが前記流量調整弁と前記遮断弁との間の圧力の上昇を検出しなかった場合に、「ユーザの操作ミス」又は「前記遮断弁の故障」を不着火原因と判定して報知し、前記第２圧力センサが前記流量調整弁と前記遮断弁との間の圧力の上昇を検出した場合に、「前記流量調整弁の動作不良」又は「前記調節機構による調節不良」を不着火原因と判定して報知するようになっている、
   請求項１記載のガスボイラの燃焼制御機構。

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