JP2017227385A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃焼装置の構成機器自体や機能について、個々の燃焼装置の劣化状況に応じて適切なタイミングで点検を促す報知を行い得るようにした燃焼装置を提供する。
【解決手段】 使用開始から所定の点検報知時期までの設定期間が経過すると点検報知処理部２６により点検を促すための報知を行う。構成機器又は機能の劣化状況として、劣化状況検知部２２によりファンの目標回転数の増加補正に係る初期補正率が上限値よりも低い段階まで進行すれば、変更設定部２４により、それに応じて点検報知に係る設定期間をより短く変更する。変更後の期間経過により報知部２５から点検を促すための報知を行う。初期補正率が上限値まで到達すれば、異常報知処理部２３により異常報知する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、給湯器やふろ釜等に用いられる燃焼装置に関し、特に、出荷時点等から所定期間が経過すると定期点検を促すための報知処理を行う機能を備えたものに係る。

下記の特許文献１では、潜熱回収用の熱交換器で発生するドレンを中和処理する中和器についてのメンテナンス時期を報知する燃焼装置において、バーナの燃焼熱量の積算値が所定の基準値に到達すれば、メンテナンス時期であると報知する一方、熱交換器への入水温度が低くなるに従い前記積算値が大きくなるように補正することで前記報知時期を早めるようにする、ことが提案されている（例えば、同文献１の段落００１２，００１３参照）。

又、下記の特許文献２では、燃焼機器において、メンテナンスを要する旨の報知を行うための報知期間を複数記憶し、この報知期間よりも短い所定期間内の燃焼時間及び燃焼回数に基づいて前記複数の報知期間から一つの報知期間を選択し、電力供給が開始されてからの運転時間がこの報知期間に到達すれば報知する、ことが提案されている。

さらに、特許文献３では、電力供給が開始されてからの運転時間が所定の報知期間に到達すれば、メンテナンスを要する旨の報知を行う燃焼機器において、計測した燃焼時間及び燃焼回数に基づいて家庭用か業務用かの使用形態を判別し、判別した使用形態に応じて前記の報知期間を補正する、ことが提案されている。

特許第４７００５８３号公報 特許第５１８８４７９号公報 特許第５２５３３３４号公報

ところで、燃焼装置等においては、多くの電子部品や機械部品などの機器が用いられており、その使用期間の経過に伴い機器自体や機能等に劣化が生じるおそれがある。しかるに、ユーザーによっては、サービスマンの点検を一度も受けることなく長年に亘り継続使用する場合も考えられる。このため、燃焼装置の使用期間を計測し、所定の使用期間（例えば１０年）が経過すれば、ユーザーに定期点検を促すために、その旨、報知する機能（例えばタイムスタンプ機能）を備えるように構成されている。

その一方、使用態様によっては、前記の報知よりも前に劣化が進行してしまうケースが想定される。これに対し、種々の提案がなされているものの、対策が十分とは言えない状況にあると考えられる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃焼装置の構成機器自体や燃焼装置の機能について、個々の燃焼装置の劣化状況に応じて適切なタイミングで点検を促す報知を行い得るようにした燃焼装置を提供することにある。

本発明では、使用開始から所定の点検報知時期までの設定期間が経過すると点検を促すための報知を行う点検報知処理部と、構成機器又は機能の劣化状況を検知するための劣化状況検知部と、前記劣化状況検知部により前記劣化状況が上限の劣化状況として設定された第１劣化状況に達したことが検知されたときに異常報知を行うための異常報知処理部と、を備えた燃焼装置を対象にして、次の技術的手段を講じることとした。すなわち、前記劣化状況検知部によって前記劣化状況が前記第１劣化状況よりも軽度な劣化状況として設定された第２劣化状況に達したことが検知されたとき、前記設定期間をより短い期間に変更設定するための変更設定部を備えることとした（請求項１）。

本発明の場合、劣化状況が第１劣化状況よりも軽度な第２劣化状況に達したことが検知されると、点検報知処理部の設定期間がより短い期間に変更され、変更後の短い期間が経過すれば、ユーザーに対し点検が必要である旨の報知が行われる。このため、異常発生と判定されるような第１劣化状況に至る前の早い段階で、ユーザーに対し適切なタイミングで点検報知を与えることが可能となる。これにより、燃焼装置において、設置後の使用状況や使用環境等の違いに基づいて変化する個々の劣化状況に応じて、適切なタイミングで点検を促す報知を行うことが可能となる。

又、本発明の燃焼装置において、劣化状況検知部として、燃焼のための給排気通路の閉塞状況を劣化状況として検知するものとすることができる（請求項２）。給排気通路の閉塞が進行すると燃焼機能が低下していき、ついには、燃焼装置としての機能を果たし得なくなる。かかる給排気通路の閉塞状況を劣化状況として検知することにより、燃焼装置の機能劣化状況を的確に把握し、把握された機能劣化状況に基づきユーザーに対する点検報知時期を早めることが可能となる。

加えて、本発明の燃焼装置において、燃焼用空気を供給するためのファンと、このファンを駆動制御するためのファン駆動制御部とを備えることとし、ファン駆動制御部として、劣化状況検知部によって第２劣化状況に達したことが検知されたとき、ファンの回転数を増加補正する構成とすることができる（請求項３）。このようにすることにより、給排気通路の閉塞状況が機能劣化状況として検知される一方、これを是正すべくファンの回転数が増加補正されて燃焼用空気が適切に供給され得るようになる。これにより、機能劣化状況が第２劣化状況まで進行したとしても、燃焼装置の機能は維持されることになる。

以上、説明したように、本発明の燃焼装置によれば、劣化状況が第１劣化状況よりも軽度な第２劣化状況に達したことが検知されると、点検報知処理部の設定期間をより短い期間に変更して、変更後の短い期間が経過すれば、ユーザーに対し点検が必要である旨の報知を行うことができるようになる。このため、異常発生と判定されるような第１劣化状況に至る前の早い段階で、ユーザーに対し適切なタイミングで点検報知を与えることができるようになる。以上より、燃焼装置において、設置後の使用状況や使用環境等の違いに基づいて変化する個々の劣化状況に応じて、適切なタイミングで点検を促す報知を行うことができるようになる。

本発明の実施形態に係る燃焼装置の例を示す模式図である。 閉塞状況が発生した場合のファン回転数と駆動電流値との関係を示す関係図である。 ファン補正処理に係るフローチャートである。 初期補正率Ｐと変更設定する点検期間との関係図である。 点検報知処理に係るフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る燃焼装置１の例を示したものである。なお、図１では、給湯機能のみの単機能タイプの給湯器で用いられる燃焼装置を示すが、これに限らず、給湯機能に加えて、温水循環式暖房機能、風呂追い焚き機能、風呂湯張り機能のいずれか１以上の機能を併有する複合熱源機で用いられる燃焼装置にも本発明を適用することができる。

この燃焼装置１は、使用開始から予め設定した点検期間（例えば１０年間）が経過すると、ユーザーに対し定期点検の必要がある旨を報知するための点検報知機能を備えている。この点検報知機能は、燃焼装置１の構成要素の劣化が時間経過に伴い進行するとの想定の下、使用期間が所定の点検期間に到達すれば一律に点検報知するものとして備えられている。一方、燃焼装置１の構成要素の劣化は使用状況や使用環境等により進行速度が異なることから、時間経過に伴う一律の点検報知とは別に、劣化状況を監視し、上限値として予め設定した劣化状況（第１劣化状況）まで進行したことを検知すれば、異常発生との警告を報知するための異常報知機能を別に備えている。これらに加え、本実施形態では、劣化状況の進行に応じて定期点検が必要である旨の報知を早めに行うことにより、異常発生（つまり故障発生）との警告報知に至る前段階において、適切なタイミングでユーザーに対し点検報知を行い得るようにしている。ここで、燃焼装置１の構成要素の劣化とは、熱交換器のフィン詰まり等に起因する給排気通路の閉塞や、バーナ等の機器の劣化等が該当する。

まず、図１の燃焼装置１の具体的な構成及び作動制御の例について簡単に説明する。すなわち、燃焼装置１は、缶体２、缶体２内の燃焼室内に設置されたバーナ３、及び、同様に缶体２内に収容配置された熱交換器４を備えたものである。缶体２の下部には給気部２ａが開口し、この給気部２ａに連設されたファンケース５の内部には、直流モータであるファンモータ６により回転駆動されるファン（例えばシロッコファン）７が配設されている。缶体２の上部には排気部２ｂが外部に向けて開口されている。ここで、前記ファン７は、缶体２を内蔵する給湯器ケースの内部空間から空気を取り込み給気部２ａを通して燃焼室に対し燃焼用空気として送風するように構成されている。又、排気部２ｂは、缶体２を内蔵する給湯器ケースから外部に露出する場合の他に、延長排気用の接続管を通して外部空間に露出する場合を含む。

そして、「給排気通路」とは給気部２ａから排気部２ｂまでの通路のことであり、この通路の開口面積が例えば熱交換器４のフィン詰まり等により減少したり、排気部２ｂから逆風が吹き込んだりして通路抵抗が増大することを「閉塞」と言い、給湯器が適切に設置された段階（閉塞がないと見なし得る段階）の閉塞率が０％であり、完全閉塞した状態の閉塞率が１００％となる。

バーナ３にはガスなどの燃料を供給するための燃料供給管８が接続され、燃料供給管８には開閉弁９等が介装され、この開閉弁９等は給湯制御部１０によって作動制御されるように構成されている。熱交換器４には、水道水等の水を供給するための給水管１１が入口側に接続され、加熱された湯を出湯するための出湯管１２が出口側に接続されている。給水管１１には給水流量を検出して給湯制御部１０に出力するための流量センサ１３が介装される一方、出湯管１２の下流端には給湯栓１４等が接続されている。バーナ３の上部炎孔の近傍にはイグナイタ１５により作動される点火プラグ１６が配設されており、これらイグナイタ１５や点火プラグ１６も給湯制御部１０によって作動制御される。

そして、給湯栓１４の開栓などにより給水管１１に通水されて流量センサ１３により通水（例えば最低作動流量以上の通水）が検知されると、給湯制御部１０は、ファン駆動制御部１７に燃焼要求信号を供給して、ファン駆動制御部１７から着火許可信号もしくは着火禁止信号が返信されるまで待機する。給湯制御部１０は、ファン駆動制御部１７から着火許可信号が供給されると、開閉弁９を開いてイグナイタ１５及び点火プラグ１６を作動させることによってバーナ３を着火制御する。逆に、ファン駆動制御部１７から着火中止制御信号を受け取ると、以後の着火制御を中断するように構成されている。かかる給湯制御部１０の一部はマイコンにより構成されている。

ファンモータ６を制御するために次の構成を備えている。すなわち、マイコンにより構成されるファン駆動制御部１７と、このファン駆動制御部１７からの制御信号に基づいてファンモータ６に駆動電力を供給して回転駆動させるファン駆動電力制御部１８と、このファン駆動電力制御部１８からの駆動電力の供給に基づいてファンモータ６に実際に流れる電流値を検出する電流値検出部１９と、ファンモータ６の回転数を検出するファン回転数センサ２０と、を備えている。かかるファン駆動制御部１７としては、前記給湯制御部１０と共に共通のマイコンにより構成することもできる。

ファン駆動制御部１７は、初期目標回転数に基づいて例えばプリパージ運転制御やポストパージ運転制御を行い、着火制御後の燃焼中の目標回転数を、給湯制御部１０から出力される要求熱量に対応する燃焼量との関係で、所定の空燃比（例えば最適空燃比）での燃焼を実現させるのに必要な空気量に基づいて定めることになる。プリパージ運転制御とは、着火前にファンモータ６を作動させて燃焼室内を事前掃気するものであり、ポストパージ運転制御とは、燃焼停止後にファンモータ６を作動させて燃焼室内を事後掃気するものである。いずれも、ファン回転数センサ２０により検出されるファン回転数に基づいてファンモータ６の駆動電力をフィードバック制御するように構成されている。

ここで、通常は、ファン７から缶体２の燃焼室に供給（送風）される空気量（風量）はファンモータ６の回転数に対応するものの、給排気通路の閉塞が生じると、同じ回転数を維持しても、風量は低下するとともに駆動電流値も低下することになる。そこで、ファン補正処理部２１において、初期目標回転数に基づいてファンモータ６を駆動させたときに検出される駆動電流値を監視し、一定の風量を確保し得るように初期目標回転数を増加補正するようにしている。

補正処理の基本は次の通りである。例えば図２に示すように、一定燃焼性を確保するために必要な風量を示すラインＬに基づいて、まず、初期目標回転数で回転させることによって駆動電流値ａを供給してファンモータ６を駆動させる。なお、ラインＬは、風量に対応する仕事率（電流値に電圧値を乗じたもの）が一定となるように、ファン回転数と駆動電流値との関係を定めたものである。そして、閉塞が生じて送風抵抗が標準状態Ｓ１から閉塞状態Ｓ２に変化すると、検出される駆動電流値がｂまで低下してラインＬよりも下回ることになる。これを是正するために、閉塞状態Ｓ２とラインＬとの交点の駆動電流値ｃを指標として定めたファン回転数を、補正後の初期目標回転数とする。

具体的には、補正処理部２１による補正処理は、図３に示すように、初期目標回転数に基づいて駆動させたときの駆動電流値が所定以上低下すれば（ステップＳ１でＹＥＳ）、初期目標回転数を駆動電流値に基づいて増加補正する（ステップＳ２）。このような駆動電流値の低下及びそれに伴う増加補正の発生回数が所定回数以上になれば、閉塞状況が一時的なものではないものと判定し（ステップＳ３でＹＥＳ）、以後は初期目標回転数として、現時点の初期目標回転数を例えば１％増加した値に補正する（ステップＳ４）。そして、初期補正率Ｐに１％の増分を加えて更新し（ステップＳ５）、更新後の初期補正率Ｐの値を劣化状況検知部２２（図１参照）に出力する（ステップＳ６）。

劣化状況検知部２２は、前記の初期補正率Ｐにより表される閉塞度合に基づいて劣化状況を検知するように構成され、検知された劣化状況に基づいて異常報知処理部２３での異常報知や、変更設定部２４での点検期間の変更設定などが行われるように構成されている。すなわち、図３の補正処理が繰り返されて初期補正率Ｐが１％ずつ累積し、ついに上限値（例えば８％）に到達すると、その情報が異常報知処理部２３に出力されて、所定の異常報知がなされることになる。つまり、初期補正率Ｐの上限値（８％）が第１劣化状況を構成する。異常報知は、第１劣化状況に陥った状態をエラー状態発生と判定し、報知部（例えばリモコン）２５によりテキスト表示や音声案内等によりユーザーに対し要修理のエラー報知（警告）を発するようにする。

又、初期補正率Ｐが前記の劣化状況に係る上限値（８％）を超えて補正限度（１０％）に到達すると、ファン補正処理部２１は給湯制御部１０に対し着火中止制御信号を出力し、これにより、以後の着火制御が停止されるとともに、報知部２５に対し故障発生との報知指令を出力することになる。一方、初期補正率Ｐが上限値（８％）に到達するまでは、初期補正率Ｐの累積値が１％増加する毎にその初期補正率Ｐの値が劣化状況検知部２２から変更設定部２４に出力される。そして、変更設定部２４では、初期補正率Ｐの値（劣化状況）に応じて、後述の如く、点検報知処理部２６に設定されている点検報知時期までの設定期間を変更設定することになる。

一方、使用期間の経過に基づく点検報知機能は点検報知処理部２６及び時間計測部２７により行われる。点検報知処理部２６に対する点検報知時期までの設定期間（点検期間：使用開始から例えば１０年経過後）の設定は、工場出荷時に予め、又は、設置時対応作業により、行われる。時間計測部２７は、燃焼装置１の使用時間（使用期間）を計測し、図示省略の記憶部（例えばＥＥＰＲＯＭ）の使用時間に係る記憶領域に記録されている使用時間に対し積算して更新するようになっている。かかる使用時間の計測・積算は、点検報知処理部２６等を構成するマイコンへ通電されている時間を計測し、積算することにより行うことができる。そして、点検報知処理部２６は、時間計測部２７により積算された使用期間が前記設定の点検期間に到達すると、定期点検が必要である旨の報知を報知部２５を通して行うようになっている。

変更設定部２４は、劣化状況検知部２２から出力される初期補正率Ｐ（劣化状況）の値に応じて、点検報知処理部２６に設定されている点検期間を短く変更設定するようになっている。例えば当初設定の点検期間が例えば１０年であれば、図４に示すように初期補正率Ｐが上限値（８％）に到達するまでの間、つまり、初期補正率Ｐが１〜７％の範囲でその値の増加に応じて点検期間が短縮されるように、当初設定の点検期間を変更する。この初期補正率Ｐの１〜７％の各段階に相当する劣化状況が第２劣化状況を構成する。具体的には、次の演算式（１）を用いて変更後の点検期間Ｙを得ることができる。
Ｙ＝当初設定の点検期間−（α×Ｐ） …（１）
ここで、Ｙ：変更後の点検期間（年）、α：報知時期可変係数（年／％）、Ｐ：初期補正率Ｐ（％）。

報知時期可変係数αは、報知時期を初期補正率Ｐの１％当たりどの程度の期間（年）短縮させるかの程度を表すものである。本実施形態の如く、初期補正率Ｐの上限値として８％でエラー報知を行うようにしている場合には例えばα＝１．０（年／％）を用いることができ、初期補正率Ｐの上限値として例えば４％でエラー報知を行うようにしている場合にはα＞１．０（年／％）を用いることができる。α＝１．０（年／％）とした場合には、初期補正率Ｐが０〜７％というように累積する間に、点検期間Ｙは１０〜３年の範囲で設定されることになる。詳細には、初期補正率Ｐが１％であれば点検期間Ｙとして９年に短縮させ、同様に、２％であれば８年に、３％であれば７年に、４％であれば６年に、５％であれば５年に、６％であれば４年に、７％であれば３年に、それぞれ短縮させる。

変更設定部２４による変更設定を加味した点検報知処理部２６による点検報知制御を、図５を参照しつつ説明する。図５は、工場出荷時に点検期間等の設定を行う例を示している。まず、工場出荷の際に（ステップＳ１１でＮＯ）、点検期間の設定を行う（ステップＳ１２）。以上の工場出荷時の処理が終了すれば（ステップＳ１１でＹＥＳ）、時間計測部２７による使用期間（使用時間）の積算を行う（ステップＳ１３）。変更設定部２４による点検期間の変更設定の有無を判定し（ステップＳ１４）、変更設定が無ければ現時点の点検期間のまま（ステップＳ１４でＮＯ）、変更設定が有れば変更設定後の点検期間を用いて（ステップＳ１４でＹＥＳ，Ｓ１５）、使用期間の判定を行う（ステップＳ１６）。そして、使用期間が点検期間に到達していれば（ステップＳ１６でＹＥＳ）、点検報知処理を実行する（ステップＳ１７）。点検報知は、報知部２５に指令を出力して、「定期点検の時期になりましたので、サービスショップに連絡して下さい。」等のテキスト表示や音声案内を行う。

以上の燃焼装置１の場合、初期補正率Ｐによって表される給排気通路の閉塞度合に応じて、点検報知の時期が当初設定の点検期間よりも短く変更され、ユーザーに対し定期点検が必要である旨の報知がより早期に行われる。これにより、異常発生と判定されるような劣化状況に至る前の早い段階で、ユーザーに対し適切なタイミングで点検報知を与えることができる。つまり、燃焼装置１を用いた給湯器等において、設置後の使用状況や使用環境等の違いに基づいて変化する個々の劣化状況に応じて、適切なタイミングで点検を促す報知を行うことができるようになる。

＜他の実施形態＞
本発明は前記実施形態に限らず、種々の形態を含むものである。すなわち、前記実施形態では、給排気通路の閉塞度合に基づく燃焼機能の劣化状況をファンモータ６の駆動制御上の初期補正率Ｐによって把握する場合を説明したが、これに限らず、例えばバーナ３の炎の温度をバーナセンサにより検出して燃焼機能を把握したり、熱交換加熱後の出湯温度と制御上の燃焼量との対比で熱交換効率の所定値以上の低下に基づく熱交換機能の低下を検出したりすることにより、バーナ３の燃焼管詰まりや給排気通路の閉塞度合という構成機器自体や機能についての劣化状況を把握することができる。

４ 熱交換器
７ ファン
２１ ファン補正処理部
２２ 劣化状況検知部
２３ 異常報知処理部
２４ 変更設定部
２５ 報知部
２６ 点検報知処理部

Claims (3)

1. 使用開始から所定の点検報知時期までの設定期間が経過すると点検を促すための報知を行う点検報知処理部と、構成機器又は機能の劣化状況を検知するための劣化状況検知部と、前記劣化状況検知部により前記劣化状況が上限の劣化状況として設定された第１劣化状況に達したことが検知されたときに異常報知を行うための異常報知処理部と、を備えた燃焼装置において、
   前記劣化状況検知部によって前記劣化状況が前記第１劣化状況よりも軽度な劣化状況として設定された第２劣化状況に達したことが検知されたとき、前記設定期間をより短い期間に変更設定するための変更設定部を備えている、
   ことを特徴とする燃焼装置。
2. 請求項１に記載の燃焼装置であって、
   前記劣化状況検知部は、燃焼のための給排気通路の閉塞状況を、劣化状況として検知するものである、燃焼装置。
3. 請求項２に記載の燃焼装置であって、
   燃焼用空気を供給するためのファンと、このファンを駆動制御するためのファン駆動制御部とを備え、前記ファン駆動制御部は、前記劣化状況検知部によって第２劣化状況に達したことが検知されたとき、前記ファンの回転数を増加補正するように構成されている、燃焼装置。

Images