JP2017003196A - 燃焼装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】バーナ、燃焼筐、燃焼用空気を供給するファン、給排気筒及び燃料ガスの供給量を調節するガス量調節手段とを備える燃焼装置の制御方法であって、給排気抵抗の影響でガス量調節手段の操作量の上限値が不必要に下げられてしまうことを防止する。【解決手段】ガス量調節手段の操作量(ファン回転数)を上限値Ｎｍａｘにした検査運転を実行し、検査運転で検出された給排気抵抗に対応する設定最大燃焼量ＹＱｍａｘと実測最大燃焼量Ｑｍａｘとの偏差が所定の許容範囲外であるときに、ガス量調節手段の操作量を上限値より所定割合低い値Ｎｌｏｗとして二次検査運転を実行する。二次検査運転で検出された燃焼量Ｑｌｏｗの実測最大燃焼量Ｑｍａｘに対する減少割合に基づき、ガス量調節手段の操作量を増加してもバーナの燃焼量が増加しなくなり始めるガス量調節手段の操作量の値Ｎｓａｔを算出し、ガス量調節手段の操作量の上限値をＮｓａｔに変更する。【選択図】図２
Description
本発明は、バーナと、バーナの燃焼ガスで加熱される被加熱物を内蔵する燃焼筐と、バーナに燃焼用空気を供給する燃焼ファンと、燃焼ファンの吸込み側に連なる給気筒と燃焼筐の排気口に連なる排気筒との少なくとも一方と、バーナへの燃料ガスの供給量を調節するガス量調節手段とを備える燃焼装置の制御方法に関する。
燃料ガスの一次圧が正常であれば、ガス量調節手段の操作量の増加に比例して燃料ガス供給量が増加する。そして、燃料ガス供給量が制御上必要な最大量になるガス量調節手段の操作量を上限値として、ガス量調節手段の操作量を上限値以下の範囲で要求燃焼量に応じ可変している。然し、ガス配管詰り等で燃料ガスの一次圧が不足すると、ガス量調節手段の操作量の増加で燃料ガス供給量がある程度増加したところで、ガス量調節手段の操作量をそれ以上増加させても燃料ガス供給量が増加しなくなる。
そこで、従来、ガス量調節手段の操作量を上限値にしたときに本来得られるバーナの燃焼量(設定最大燃焼量)とガス量調節手段の操作量を上限値にした状態で検出されたバーナの燃焼量(実測最大燃焼量)との差が所定の許容範囲を上回るときは、燃料ガスの一次圧が不足していると判断して、ガス量調節手段の操作量を増加してもバーナの燃焼量が増加しなくなり始めるガス量調節手段の操作量の値であるサチレート値を求め、ガス量調節手段の操作量の上限値を求められたサチレート値に変更するようにしたものが知られている(例えば、特許文献１参照)。
ところで、ガス量調節手段には、大別して比例弁方式とゼロガバナ方式の２つの種類がある。比例弁方式は、燃料ガス供給路に比例弁を介設して、比例弁により燃料ガスの供給量を調節するものである。また、ゼロガバナ方式は、燃焼ファンの上流側の空気吸引路に燃料ガス供給路の下流端を接続し、燃料ガス供給路に、二次圧を大気圧に維持するゼロガバナを介設するものである。このものでは、燃焼ファンの回転数(正確には燃焼ファンによる空気供給量)に比例して燃焼ファン上流側の吸引負圧が変化し、燃料ガスの二次圧である大気圧と吸引負圧との差圧で決定される燃料ガス供給量も燃焼ファンの回転数に比例して変化する。
ここで、給気筒と排気筒とのうち燃焼装置が具備するものを付属筒として、付属筒の通気抵抗が増加すると、比例弁方式のガス量調節手段では、ガスノズルを配置した燃焼筐内の圧力が上昇し、ガスノズルからの燃料ガスの噴出量が減少してバーナの燃焼量が減少し、また、ゼロガバナ方式のガス量調節手段では、空気供給量が燃焼ファンの回転数に対応する正規量より減少し、吸引負圧の減少で燃料ガス供給量が減少して、バーナの燃焼量が減少する。
然し、従来は、付属筒の通気抵抗の増加によるバーナの燃焼量の減少には着目していない。そして、燃料ガスの一次圧が正常であっても付属筒の通気抵抗が大きいと、設定最大燃焼量と実測最大燃焼量との差が許容範囲を上回って、燃料ガスの一次圧が不足していると判断され、ガス量調節手段の操作量の上限値が不必要に下げられてしまう。
本発明は、以上の点に鑑み、付属筒の通気抵抗の影響でガス量調節手段の操作量の上限値が不必要に下げられてしまうことを防止できるようにした燃焼装置の制御方法を提供することをその課題としている。
上記課題を解決するために、本発明は、バーナと、バーナの燃焼ガスで加熱される被加熱物を内蔵する燃焼筐と、バーナに燃焼用空気を供給する燃焼ファンと、燃焼ファンの吸込み側に連なる給気筒と燃焼筐の排気口に連なる排気筒との少なくとも一方と、バーナへの燃料ガスの供給量を調節するガス量調節手段とを備える燃焼装置の制御方法であって、燃料ガスの一次圧が正常であって、ガス量調節手段の操作量を燃料ガス供給量が最大となる上限値にしたときに本来得られるバーナの燃焼量を設定最大燃焼量、給気筒と排気筒とのうち燃焼装置が具備するものを付属筒として、付属筒の通気抵抗の変化による設定最大燃焼量の変化特性を調べておき、ガス量調節手段の操作量を上限値にした状態で燃焼装置を運転しつつ、付属筒の通気抵抗とバーナの燃焼量とを検出する検査運転を実行し、検査運転で検出された付属筒の通気抵抗に対応する設定最大燃焼量を前記変化特性から求め、この設定最大燃焼量と検査運転で検出されたバーナの燃焼量である実測最大燃焼量との偏差が所定の許容範囲外であるときに、ガス量調節手段の操作量を増加してもバーナの燃焼量が増加しなくなり始めるガス量調節手段の操作量の値であるサチレート値を求めるための二次検査運転を実行し、ガス量調節手段の操作量の上限値を求められたサチレート値に変更することを特徴とする。
本発明によれば、燃料ガスの一次圧が正常であるのに付属筒の通気抵抗が大きくて、実測最大燃焼量が減少しても、検査運転で検出された付属筒の通気抵抗に対応する設定最大燃焼量と実測最大燃焼量とを比較するため、両者の偏差は許容範囲内となり、二次検査運転でガス量調節手段の操作量の上限値が変更されることはない。従って、付属筒の通気抵抗の影響でガス量調節手段の操作量の上限値が不必要に下げられてしまうことを防止できる。
また、本発明において、検査運転は、燃焼装置の設置後の試運転時に実行され、検査運転で検出された付属筒の通気抵抗が所定の基準範囲外であるときは、付属筒が異常であることを示す付属筒異常表示を行い、検査運転で検出された排気抵抗に対応する設定最大燃焼量と実測最大燃焼量との偏差が前記許容範囲内であるときは、燃料ガスの一次圧が正常であることを示す一次圧正常表示を行うことが望ましい。これによれば、付属筒やガス配管に詰りや外れといった問題が無いか否か、更に、問題がある場合、どの部分に問題があるかを設置施工業者が容易に判別でき、便利である。
また、本発明において、二次検査運転は、ガス量調節手段の操作量を上限値より所定割合低くした状態で燃焼装置を運転しつつ、バーナの燃焼量を検出することで行うことが望ましい。この場合、二次検査運転で検出されたバーナの燃焼量の実測最大燃焼量に対する減少割合に基づきサチレート値を算出することができる。更に、この場合は、二次検査運転で検出されたバーナの燃焼量の実測最大燃焼量に対する減少割合が所定の閾値未満のとき、燃料ガスの一次圧が異常であることを示す一次圧異常表示を行うことが望ましい。
また、本発明においては、ガス量調節手段の操作量の上限値をサチレート値に設定変更するときは、変更された上限値を示す上限値表示を行うことが望ましい。これによれば、ガス量調節手段の操作量の上限値が低く変更されて加熱能力が低下しても、使用者に加熱能力が低下することを知らせて、故障と勘違いすることを回避できる。
図１を参照して、１は、燃焼装置の密閉型ハウジングを示している。ハウジング１内には、バーナ２と、バーナ２の燃焼ガスで加熱される被加熱物たる給湯用の熱交換器３を内蔵する燃焼筐４と、バーナ２に燃焼用空気を供給する燃焼ファン５とが収納されている。また、燃焼装置は、これに付属する付属筒として、燃焼ファン５の吸込み側にハウジング１の内部空間を介して連なる給気筒６と、燃焼筐４の排気口４ａに連なる排気筒７とを備え、更に、バーナ２への燃料ガスの供給量を調節するガス量調節手段８と、制御手段たるコントローラ９とを備えている。尚、コントローラ９にはリモコン９ａが接続されている。
ガス量調節手段８は、燃焼ファン５の上流側の空気吸引路５１に設けたベンチュリー部５２に燃料ガス供給路８１の下流端を接続し、燃料ガス供給路８１に、二次圧を大気圧に維持するゼロガバナ８２を介設したゼロガバナ方式のものである。このものでは、燃焼ファン５の回転数(正確には燃焼ファン５による空気供給量)に比例してベンチュリー部５２の吸引負圧が変化し、燃料ガスの二次圧である大気圧と吸引負圧との差圧で決定される燃料ガスの供給量も燃焼ファン５の回転数に比例して変化する。そして、コントローラ９により、設定温度の湯を熱交換器３から出湯するのに必要なバーナ２の燃焼量(要求燃焼量)を演算し、要求燃焼量に対応する空気供給量になるように燃焼ファン５の回転数を制御することで、バーナ２への燃料ガスの供給量も要求燃焼量に対応する量に調節される。
ところで、燃料ガスの一次圧が正常であれば、燃料ガス供給量、即ち、バーナ２の燃焼量は、図３のａ線で示す如く、ガス量調節手段８の操作量たる燃焼ファン５の回転数が所定の上限値Ｎｍａｘに達するまで燃焼ファン５の回転数に比例して増加する。一方、ガス配管詰り等で燃料ガスの一次圧が不足すると、図３のｂ線で示す如く、燃焼ファン５の回転数の増加でバーナ２の燃焼量がある程度増加したところで、燃焼ファン５の回転数をそれ以上増加させても燃焼量が増加しなくなる。そして、燃焼ファン５の回転数を増加してもバーナ２の燃焼量が増加しなくなり始める燃焼ファン５の回転数の値をサチレート値Ｎｓａｔとして、燃焼ファン５の回転数をサチレート値Ｎｓａｔを上回る値に増加させると、空気供給量が過多になり、バーナ２での燃焼が不安定になる。
そこで、燃焼ファン５の回転数を上限値Ｎｍａｘにしたときに本来得られるバーナ２の燃焼量を設定最大燃焼量、燃焼ファン５の回転数を上限値Ｎｍａｘにしたときに検出されるバーナ２の燃焼量を実測最大燃焼量として、設定最大燃焼量と実測最大燃焼量との偏差が所定の許容範囲外であるときに、燃料ガスの一次圧が不足していると判断し、燃焼ファン５の回転数の上限値をサチレート値Ｎｓａｔに変更することが考えられる。然し、給気筒６と排気筒７の合計通気抵抗である給排気抵抗が増加すると、空気供給量が燃焼ファン５の回転数に対応する正規量より減少し、吸引負圧の減少で燃料ガス供給量も減少してしまう。従って、燃料ガスの一次圧が正常であっても給排気抵抗が大きいと、設定最大燃焼量と実測最大燃焼量との差が許容範囲を上回って、燃料ガスの一次圧が不足していると判断され、燃焼ファン５の回転数の上限値が不必要に下げられてしまう。
かかる不具合を解消するために、本実施形態では、燃料ガスの一次圧が正常であって、燃焼ファン５の回転数を上限値Ｎｍａｘにしたときに本来得られるバーナ２の燃焼量を設定最大燃焼量として、給排気抵抗の変化による設定最大燃焼量の変化特性を調べて、この変化特性をコントローラ９に記憶させておくようにした。
そして、図２に示す如く、燃焼装置の設置後の試運転時、即ち、ＳＴＥＰ１で試運転スイッチがオンされたと判別されたとき、ＳＴＥＰ２に進み、燃焼ファン５の回転数を上限値Ｎｍａｘにした状態で燃焼装置を運転しつつ、給排気抵抗とバーナ２の燃焼量を検出する検査運転を実行するようにした。尚、給排気抵抗は、燃焼ファン５に流れる風量を燃焼ファン５のモータ電流やハウジング１内圧と燃焼ファン５の吸引負圧との差圧等から検出して、この風量から算出することができる。また、バーナ２の燃焼量は、熱交換器３の通水量、給水温度、出湯温度から求められる熱交換器３での加熱量から算出することができる。
次に、ＳＴＥＰ３に進み、検査運転で検出された給排気抵抗が所定の基準範囲内であるか否かを判別する。給排気筒６，７の詰りや外れ等の給排気筒６，７の異常がある場合には、検出された給排気抵抗が基準範囲外になるため、このときはＳＴＥＰ４に進み、給排気筒６，７が異常であることを示す給排気筒異常表示をリモコン９ａを用いて行う。
一方、検出された給排気抵抗が基準範囲内であればＳＴＥＰ５に進み、検査運転で検出された給排気抵抗に対応する設定最大燃焼量ＹＱｍａｘを記憶されている変化特性を検索して求める。次に、ＳＴＥＰ６に進み、求めた設定最大燃焼量ＹＱｍａｘと検査運転で検出されたバーナ２の燃焼量である実測最大燃焼量Ｑｍａｘとの偏差が所定の許容範囲(例えば、設定最大燃焼量の±５％)内であるか否かを判別する。そして、設定最大燃焼量ＹＱｍａｘと実測最大燃焼量Ｑｍａｘとの偏差が許容範囲内であれば、ＳＴＥＰ７に進み、燃料ガスの一次圧が正常であることを示す一次圧正常表示をリモコン９ａを用いて行う。
一方、設定最大燃焼量ＹＱｍａｘと実測最大燃焼量Ｑｍａｘとの偏差が許容範囲外であれば、ＳＴＥＰ８に進み、サチレート値Ｎｓａｔを求めるための二次検査運転を実行する。具体的には、二次検査運転は、燃焼ファン５の回転数を上限値Ｎｍａｘより所定割合(例えば、２０％)低くした値Ｎｌｏｗにして燃焼装置を運転しつつ、バーナ２の燃焼量を検出することで行う。次に、ＳＴＥＰ９に進み、二次検査運転で検出されたバーナ２の燃焼量Ｑｌｏｗの実測最大燃焼量Ｑｍａｘに対する減少割合(＝(Ｑｍａｘ／Ｑｌｏｗ)−１)が所定の閾値(例えば、４％)以上であるか否かを判別する。
そして、二次検査運転で検出されたバーナ２の燃焼量Ｑｌｏｗの実測最大燃焼量Ｑｍａｘに対する減少割合が閾値以上であれば、燃料ガスの一次圧が不足気味であるものの異常ではないと判断して、燃焼ファン５の回転数の制御上の上限値を低くするための処理を行う。即ち、ＳＴＥＰ１０に進み、上記減少割合に基づいてサチレート値Ｎｓａｔを算出し、燃焼ファン５の回転数の制御上の上限値を算出されたサチレート値Ｎｓａｔに変更する。ここで、図３のｂ線を参照して、燃焼ファン回転数に対する燃焼量の比例定数をｋとして、Ｑｌｏｗ＝ｋ・Ｎｌｏｗ、Ｑｍａｘ≒ｋ・Ｎｓａｔであり、上記減少割合は(Ｎｓａｔ／Ｎｌｏｗ)−１にほぼ等しいから、上記減少割合に基づいてサチレート値Ｎｓａｔを算出することができる。次に、ＳＴＥＰ１１で変更された上限値、即ち、サチレート値Ｎｓａｔを示す上限値表示をリモコン９ａを用いて行う。尚、この上限値表示は、燃焼ファン５の回転数の正規の上限値Ｎｍａｘに対する割合、即ち、変更された上限値で得られる燃焼量の設定最大燃焼量ＹＱｍａｘに対する割合を示すものであってもよいし、変更された上限値で得られる燃焼量を示すものであってもよい。
一方、燃料ガスの一次圧がガス配管の詰り等で大幅に不足した場合は、図３にｃ線で示す如く、サチレート値が二次検査運転時の燃焼ファン５の回転数Ｎｌｏｗ以下かこれとほぼ同等になり、上記減少割合は小さく閾値未満になる。この場合は、ＳＴＥＰ１２に進み、燃料ガスの一次圧が異常であることを示す一次圧異常表示をリモコン９ａを用いて行う。
本実施形態によれば、燃料ガスの一次圧が正常であるのに給排気抵抗が大きくて、実測最大燃焼量Ｑｍａｘが減少しても、検査運転で検出された給排気抵抗に対応する設定最大燃焼量ＹＱｍａｘと実測最大燃焼量Ｑｍａｘとを比較するため、両者の偏差は許容範囲内となり、二次検査運転で燃焼ファン５の回転数の上限値が変更されることはない。従って、給排気抵抗の影響で燃焼ファン５の回転数の上限値が不必要に下げられてしまうことを防止できる。
また、ＳＴＥＰ４での給排気筒異常表示や、ＳＴＥＰ７での一次圧正常表示や、ＳＴＥＰ１２での一次圧異常表示を行うことにより、給排気筒６，７やガス配管に詰りや外れといった問題が無いか否か、更に、問題がある場合、どの部分に問題があるかを設置施工業者が容易に判別できる。更に、ＳＴＥＰ１１での上限値表示を行うことにより、燃焼ファン回転数の上限値が低く変更されて加熱能力が低下しても、使用者に加熱能力が低下することを知らせて、故障と勘違いすることを回避できる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、二次検査運転において、燃焼ファン５の回転数を上限値Ｎｍａｘから少しずつ段階的に下げて、各段階の回転数での燃焼量と１段階下の回転数での燃焼量とを比較し、両者の差の変化からサチレート値Ｎｓａｔを求めることも可能である。但し、これでは、二次検査運転に時間がかかるため、燃焼ファン５の回転数を上限値Ｎｍａｘから所定割合低くした状態で燃焼装置を１回だけ運転して二次検査運転を行う上記実施形態の方が有利である。
また、上記実施形態では、ゼロガバナ方式のガス量調節手段８を用いているが、比例弁方式のガス量調節手段を用いることも可能である。この場合は、比例弁に通電する電流値がガス量調節手段の操作量となる。更に、燃焼筐４に内蔵する被加熱物は熱交換器３以外のものであってもよい。また、上記実施形態では、付属筒として給気筒６と排気筒７の両者を備えるが、給気筒６と排気筒７との一方のみを備える燃焼装置の制御方法としても同様に本発明を適用できる。
２…バーナ、３…熱交換器(被加熱物)、４…燃焼筐、４ａ…排気口、５…燃焼ファン、６…給気筒、７…排気筒、８…ガス量調節手段。
Claims (5)
- バーナと、バーナの燃焼ガスで加熱される被加熱物を内蔵する燃焼筐と、バーナに燃焼用空気を供給する燃焼ファンと、燃焼ファンの吸込み側に連なる給気筒と燃焼筐の排気口に連なる排気筒との少なくとも一方と、バーナへの燃料ガスの供給量を調節するガス量調節手段とを備える燃焼装置の制御方法であって、
燃料ガスの一次圧が正常であって、ガス量調節手段の操作量を燃料ガス供給量が最大となる上限値にしたときに本来得られるバーナの燃焼量を設定最大燃焼量、給気筒と排気筒とのうち燃焼装置が具備するものを付属筒として、付属筒の通気抵抗の変化による設定最大燃焼量の変化特性を調べておき、
ガス量調節手段の操作量を上限値にした状態で燃焼装置を運転しつつ、付属筒の通気抵抗とバーナの燃焼量とを検出する検査運転を実行し、
検査運転で検出された付属筒の通気抵抗に対応する設定最大燃焼量を前記変化特性から求め、この設定最大燃焼量と検査運転で検出されたバーナの燃焼量である実測最大燃焼量との偏差が所定の許容範囲外であるときに、ガス量調節手段の操作量を増加してもバーナの燃焼量が増加しなくなり始めるガス量調節手段の操作量の値であるサチレート値を求めるための二次検査運転を実行し、ガス量調節手段の操作量の上限値を求められたサチレート値に変更することを特徴とする燃焼装置の制御方法。 - 前記検査運転は、燃焼装置の設置後の試運転時に実行され、検査運転で検出された付属筒の通気抵抗が所定の基準範囲外であるときは、付属筒が異常であることを示す付属筒異常表示を行い、検査運転で検出された付属筒の通気抵抗に対応する設定最大燃焼量と実測最大燃焼量との偏差が前記許容範囲内であるときは、燃料ガスの一次圧が正常であることを示す一次圧正常表示を行うことを特徴とする請求項１記載の燃焼装置の制御方法。
- 前記二次検査運転は、ガス量調節手段の操作量を上限値より所定割合低くした状態で燃焼装置を運転しつつ、バーナの燃焼量を検出することで行い、二次検査運転で検出されたバーナの燃焼量の実測最大燃焼量に対する減少割合に基づきサチレート値を算出することを特徴とする請求項１又は２記載の燃焼装置の制御方法。
- 前記二次検査運転で検出されたバーナの燃焼量の実測最大燃焼量に対する減少割合が所定の閾値未満のときは、燃料ガスの一次圧が異常であることを示す一次圧異常表示を行うことを特徴とする請求項３記載の燃焼装置の制御方法。
- ガス量調節手段の操作量の上限値をサチレート値に変更するときは、変更された上限値を示す上限値表示を行うことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の燃焼装置の制御方法。
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