JP2023084323A - 送風装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ファン６が介設された通気路２と、通気路２の所定部分の有効断面積を切換える切換手段７とを備える送風装置において、通気路２の閉塞度合を気圧や気温の影響を受けずに正確に判断できるようにする。【解決手段】通気路２の所定部分の有効断面積を小さな第１面積に切換えた状態で、ファン６の回転数を所定回転数にしたときのファン６への通電電流値である第１ファン電流値と、通気路の所定部分の有効断面積を大きな第２面積に切換えた状態で、ファン６の回転数を所定回転数にしたときのファンへの通電電流値である第２ファン電流値との比を検出電流比として検出する。送風装置の設置時に検出される検出電流比を基準電流比として記憶し、その後に検出される検出電流比と基準電流比との比較で通気路の閉塞度合を判断する。【選択図】図１

Description

本発明は、ファンが介設された通気路と、通気路の所定部分の有効断面積を切換える切換手段と、制御手段とを備える送風装置に関する。

従来、この種の送風装置を具備する燃焼装置として、バーナと、バーナの上流側の給気路とバーナから噴出する混合気が燃焼する燃焼室とその下流側の排気路とから成る通気路と、給気路に介設したファンと、ファンの上流側の給気路の部分に設けたガス吸引部に下流端が接続されたガス供給路と、ガス供給路に介設した、二次ガス圧を大気圧に調圧するゼロガバナとを備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、ガス供給路からの燃料ガスの供給量は、二次ガス圧である大気圧とガス吸引部に作用する負圧との差圧に応じて変化する。そして、ガス吸引部に作用する負圧は、ファンの回転数に応じて変化するため、燃料ガスの供給量は、ファンの回転数、即ち、空気の供給量に比例して変化する。従って、要求燃焼量に応じてファンの回転数を制御することにより、要求燃焼量に応じた量の混合気（燃料ガスと一次空気との混合ガス）が給気路を介してバーナに供給され、混合気の空気過剰率（一次空気量／理論空気量）は一定になる。

また、上記従来例のものでは、給気路の所定部分の有効断面積を切換える切換手段たるバタフライ弁を設けて、燃焼能力をバタフライ弁による有効断面積の切換えで少なくとも大小２段に切換える制御を行うようにしている。即ち、要求燃焼量が比較的小さな場合には、バタフライ弁を給気路の所定部分の有効断面積が小さくなる閉じ姿勢にすることで、燃焼能力を小能力に切換えて、比較的小さな要求燃焼量に対応する量の混合気がバーナに供給されるようにし、要求燃焼量が比較的大きな場合には、バタフライ弁を給気路の所定部分の有効断面積が大きくなる開き姿勢にすることで、燃焼能力を大能力に切換えて、比較的大きな要求燃焼量に対応する量の混合気がバーナに供給されるようにしている。

また、従来、ファンが介設された通気路を備える送風装置において、ファン（正確にはファンの駆動モータ）への通電電流値（ファン電流値）を検出し、ファンの回転数に対応する基準ファン電流値と検出されたファン電流値との比較で通気路の閉塞度合を判断するようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。

但し、気圧や気温の変化で空気密度が変化すると、ファン電流値も変化してしまう。そのため、基準ファン電流値と検出されたファン電流値との比較で通気路の閉塞度合を判断する上記従来例のものでは、気圧や気温の影響で閉塞度合を誤判断してしまうことがある。

特開２０２１－２５７２２号公報 特開平８－２６１４５５号公報

本発明は、以上の点に鑑み、ファンが介設された通気路と、通気路の所定部分の有効断面積を切換える切換手段とを備える送風装置において、通気路の閉塞度合を気圧や気温の影響を受けずに正確に判断できるように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、ファンが介設された通気路と、通気路の所定部分の有効断面積を切換える切換手段と、制御手段とを備える送風装置において、切換手段により通気路の所定部分の有効断面積を所定の第１面積に切換えた状態で、ファンの回転数を所定回転数にしたときのファンへの通電電流値を第１ファン電流値、切換手段により通気路の所定部分の有効断面積を第１面積より大きな所定の第２面積に切換えた状態で、ファンの回転数を所定回転数にしたときのファンへの通電電流値を第２ファン電流値、第１ファン電流値と第２ファン電流値との比を検出電流比として、制御手段は、送風装置の設置時に検出される検出電流比を基準電流比として記憶し、その後に検出される検出電流比と基準電流比との比較で通気路の閉塞度合を判断するように構成されることを特徴とする。

ここで、第１と第２の各ファン電流値は、気圧や気温の影響を受けるが、検出電流比は、気圧や気温の影響を受ける第１ファン電流値を同じく気圧や気温の影響を受ける第２ファン電流値で除すことで、気圧や気温の影響を受けない値となる。そして、本発明によれば、送風装置の設置時、即ち、通気路の閉塞を生じていない状態で検出される検出電流比である基準電流比とその後に検出される検出電流比とを比較することで、通気路の閉塞度合を気圧や気温の影響を受けずに正確に判断できる。

尚、後で詳述するが、通気路の上記所定部分（切換手段を配置した部分）での閉塞を生じた場合、第２ファン電流値は殆ど変化しないが、第１ファン電流値は減少して、検出電流比が減少する。また、通気路の上記所定部分以外の部分での閉塞を生じた場合、第１ファン電流値は殆ど変化しないが、第２ファン電流値は減少して、検出電流比が増加する。従って、検出電流比が基準電流比よりも減少したときは、通気路の上記所定部分での閉塞度合が増加したと判断することができ、検出電流比が基準電流比よりも増加したときは、通気路の上記所定部分以外の部分での閉塞度合が増加したと判断することができる。

本発明の実施形態の送風装置を具備する燃焼装置を示す説明図。 実施形態の送風装置に設けられたコントローラが実行する閉塞度合判別制御の内容を示すフロー図。 （ａ）バタフライ弁の配置部分以外の部分での閉塞率の変化による第１と第２の各ファン電流値と検出電流比の変化を示すグラフ、（ｂ）バタフライ弁の配置部分以外の部分での閉塞率の変化による基準電流比に対する検出電流比の変化を示すグラフ。 （ａ）バタフライ弁の配置部分での閉塞率の変化による第１と第２の各ファン電流値と検出電流比の変化を示すグラフ、（ｂ）バタフライ弁の配置部分での閉塞率の変化による基準電流比に対する検出電流比の変化を示すグラフ。

図１に示す本発明の実施形態の送風装置を具備する燃焼装置は、全一次燃焼式のバーナ１と、バーナ１への給排気を行う通気路２と、燃料ガスを供給するガス供給路３と、制御手段たるコントローラ４とを備えている。通気路２は、バーナ１の上流側の給気路２１と、バーナ１の燃焼面１ａから噴出する混合気が燃焼する燃焼室２２と、燃焼室２２の下流側の排気路２３とで構成されている。燃焼室２２には、給湯用の熱交換器５が配置されている。また、給気路２１には、コントローラ４で制御されるファン６が介設されている。

ガス供給路３の下流端は、ファン６よりも上流側に位置する給気路２１の部分に設けられたガス吸引部２１１に接続されている。そして、ガス吸引部２１１よりも上流側の給気路２１の部分から供給される空気にガス吸引部２１１から吸引される燃料ガスが混合して混合気が生成され、この混合気がガス吸引部２１１よりも下流側の給気路２１の部分を介してバーナ１に供給されるようにしている。

ガス吸引部２１１の上流側に隣接する給気路２１の部分には、後述するバタフライ弁７を配置した部分よりも小径なベンチュリ部２１２が設けられている。ベンチュリ部２１２の下流側に隣接する給気路２１の部分は、ベンチュリ部２１２より大径の筒部２１３で囲われている。そして、ベンチュリ部２１２の下流端部を筒部２１３の上流端部に環状の隙間を存して挿入し、この隙間でガス吸引部２１１を構成している。ガス供給路３の下流端には、筒部２１３を囲うようにして、ガス吸引部２１１に連通するガス室３１が設けられている。また、ガス供給路３には、上流側から順に、コントローラ４で制御される元弁３２と、二次ガス圧を大気圧に調圧するゼロガバナ３３と、コントローラ４で制御される可変絞り弁３４とが設けられている。

ガス吸引部２１１を介して供給される燃料ガスの量は、二次ガス圧とガス吸引部２１１に作用する負圧との差圧に応じて変化する。ここで、ガス吸引部２１１に作用する負圧は、ファン６の回転数（以下、ファン回転数と記す）に応じて変化する。また、燃料ガスの供給量と空気の供給量との比率は、可変絞り弁３４の開度によって変化する。可変絞り弁３４の開度を使用するガス種に応じた所定の基準開度にすることで、混合気の空気過剰率が所定の適正値（例えば、１．３）になる。そして、要求燃焼量（設定湯温の温水を出湯するために必要な燃焼量）に応じてファン回転数を制御することにより、空気過剰率が適正値で要求燃焼量に応じた量の混合気がバーナ１に供給されることになる。

尚、排気路２３への風の侵入で排気不良を生じないようにするため、即ち、耐風性能を確保するため、ファン６の下限回転数をあまり低く設定することはできない。そして、要求燃焼量がファン６の下限回転数を対応する所定量以下になった場合には、要求燃焼量に対応する量の空気を供給できなくなる。そこで、通気路２の所定部分、本実施形態では、ガス吸引部２１１よりも上流側の給気路２１の部分に、当該部分の有効断面積を切換える切換手段としてコントローラ４で制御されるバタフライ弁７を配置している。そして、要求燃焼量が上記所定量以下になった場合には、バタフライ弁７を、バタフライ弁７の配置部分の有効断面積が小さく設定された所定の第１面積になる、図１に実線で示す閉じ姿勢にして、ファン回転数を下限回転数以下にせずに、所定量以下の要求燃焼量に対応する量の空気を供給できるようにしている。

但し、バタフライ弁７を閉じ姿勢にするだけでは、ガス吸引部２１１に作用する負圧が増加して、燃料ガスの供給量が過大になり、バーナ１に供給される混合気の空気過剰率が適正値を下回ってしまう。そこで、要求燃焼量が比較的小さな場合には、バタフライ弁７を閉じ姿勢にすると共に、可変絞り弁３４の開度を基準開度よりも減少させた、小能力状態として、空気過剰率が適正値で比較的小さな要求燃焼量に対応する量の混合気がバーナ１に供給されるようにしている。また、要求燃焼量が比較的大きな場合には、バタフライ弁７を、バタフライ弁７の配置部分の有効断面積が大きく設定された所定の第２面積になる、図１に仮想線で示す開き姿勢にすると共に、可変絞り弁３４の開度を基準開度に戻した、大能力状態として、空気過剰率が適正値で比較的大きな要求燃焼量に対応する量の混合気がバーナ１に供給されるようにしている。

ところで、通気路２の何れかの箇所で異物が堆積して、この箇所の閉塞度合がある限度以上になった場合には、異常であると判断して燃焼装置を停止（エラー停止）することが望まれる。ここで、一般的には、ファン６への通電電流値（ファン電流値）を検出し、ファン回転数に対応する基準ファン電流値と検出されたファン電流値との比較で通気路２の閉塞度合を判断することができる。然し、気圧や気温の変化で空気密度が変化すると、ファン電流値も変化してしまう。そのため、基準ファン電流値と検出されたファン電流値との比較で通気路２の閉塞度合を判断した場合には、気圧や気温の影響で閉塞度合を誤判断してしまうことがある。

そこで、本実施形態では、バタフライ弁７を閉じ姿勢にした状態で、ファン回転数Ｎｆを所定回転数（例えば、４５００ｒｐｍ）ＹＮｆにしたときのファン電流値を第１ファン電流値Ｉｆ１、バタフライ弁７を開き姿勢にした状態で、ファン回転数を上記所定回転数にしたときのファン電流値を第２ファン電流値Ｉｆ２、第１ファン電流値Ｉｆ１と第２ファン電流値Ｉｆ２との比（＝Ｉｆ１／Ｉｆ２）を検出電流比ＲＩとして、コントローラ４により図２に示す閉塞度合判別制御を行うようにした。

閉塞度合判別制御は、元弁３２を閉弁して燃焼を停止した後のポストパージ時に行われる。即ち、ＳＴＥＰ１でポストパージを開始した後、ＳＴＥＰ２に進んで、バタフライ弁７を閉じ姿勢にすると共にファン回転数Ｎｆを所定回転数ＹＮｆにして、第１ファン電流値Ｉｆ１を取得する。次に、ＳＴＥＰ３に進んで、バタフライ弁７を開き姿勢にすると共にファン回転数Ｎｆを所定回転数ＹＮｆにして、第２ファン電流値Ｉｆ２を取得する。その後、ＳＴＥＰ４において、ＳＴＥＰ２で取得した第１ファン電流値Ｉｆ１をＳＴＥＰ３で取得した第２ファン電流値Ｉｆ２で除して検出電流比ＲＩを算出（検出）する。

次に、ＳＴＥＰ５に進み、初期値が「０」にセットされているフラグＦが「１」にセットされているか否かを判別する。燃焼装置の設置時の試運転で最初にポストパージが行われたときは、フラグＦが「０」であるため、ＳＴＥＰ５で「ＮＯ」と判定されてＳＴＥＰ６に進み、ＳＴＥＰ４で検出した検出電流比ＲＩを基準電流比ＲＩｎとして記憶する。次に、ＳＴＥＰ７でフラグＦを「１」にセットしてからＳＴＥＰ１０に進み、ファン６を停止してポストパージを終了する。

燃焼装置の試運転後の運転でポストパージが行われたときは、ＳＴＥＰ１～ＳＴＥＰ４を経てＳＴＥＰ５に進んだときに「ＹＥＳ」と判定される。そして、ＳＴＥＰ８以下に進んで、今回ＳＴＥＰ４で検出した検出電流比ＲＩと基準電流比ＲＩｎとの比較で通気路２の閉塞度合を判断する。具体的には、ＳＴＥＰ８において、今回ＳＴＥＰ４で検出した検出電流比ＲＩが基準電流比ＲＩｎの９２％よりも大きいか否かを判別する。ＲＩ＞ＲＩｎ×０．９２であれば、ＳＴＥＰ９に進み、今回ＳＴＥＰ４で検出した検出電流比ＲＩが基準電流比ＲＩｎの１２０％よりも小さいか否かを判別する。そして、ＲＩ＜ＲＩｎ×１．２であれば、ＳＴＥＰ１０に進んでポストパージを終了する。一方、ＲＩ≦ＲＩｎ×０．９２であれば、ＳＴＥＰ８からＳＴＥＰ１１に進み、通気路２のバタフライ弁７の配置部分での閉塞度合が燃焼悪化レベルに増加したと判断して、その旨を表示すると共に以後の燃焼装置の運転を禁止するエラー停止を行う。また、ＲＩ≧ＲＩｎ×１．２であれば、ＳＴＥＰ９からＳＴＥＰ１２に進み、通気路２のバタフライ弁７の配置部分以外の部分での閉塞度合が燃焼悪化レベルに増加したと判断して、その旨を表示すると共に以後の燃焼装置の運転を禁止するエラー停止を行う。

ここで、第１と第２の各ファン電流値Ｉｆ１，Ｉｆ２は、気圧や気温の影響を受けるが、検出電流比ＲＩは、気圧や気温の影響を受ける第１ファン電流値Ｉｆ１を同じく気圧や気温の影響を受ける第２ファン電流値Ｉｆ２で除すことで、気圧や気温の影響を受けない値となる。そして、本実施形態では、燃焼装置の設置時、即ち、通気路２の閉塞を生じていない状態で検出される検出電流比ＲＩである基準電流比ＲＩｎとその後に検出される検出電流比ＲＩとを比較することで、通気路２の閉塞度合を気圧や気温の影響を受けずに正確に判断できる。

また、通気路２のバタフライ弁７の配置部分以外の部分での異物の付着による閉塞を生じた場合、閉塞率がかなり大きくならない限り、閉塞部分の有効断面積は、バタフライ弁７を閉じ姿勢にした状態でのバタフライ弁７の配置部分の有効断面積よりも大きくなる。そのため、図３（ａ）に示す如く、バタフライ弁７の配置部分以外の部分での閉塞率の増加に伴い、第２ファン電流値Ｉｆ２は比較的大きく減少するが、第１ファン電流値Ｉｆ１は殆ど減少せず、検出電流比ＲＩは、閉塞率の増加に伴い増加する。そして、検出電流比ＲＩの基準電流比ＲＩｎに対する比（＝ＲＩ／ＲＩｎ）は、バタフライ弁７の配置部分以外の部分での閉塞率の変化で図３（ｂ）に示す如く変化する。バタフライ弁７の配置部分以外の部分での閉塞率が８０％以上になると、燃焼性が悪くなる。そこで、上述したように、ＲＩ≧ＲＩｎ×１．２であれば、バタフライ弁７の配置部分以外の部分での閉塞度合が燃焼悪化レベルに増加したと判断してエラー停止している。

また、通気路２のバタフライ弁７の配置部分での異物の付着による閉塞を生じた場合、図４（ａ）に示す如く、第１ファン電流値Ｉｆ１は、バタフライ弁７の配置部分での閉塞率の増加に伴い減少するが、第２ファン電流値Ｉｆ２は、バタフライ弁７の配置部分での閉塞の影響を受けずにほぼ一定になり、検出電流比ＲＩは、閉塞率の増加に伴い減少する。そして、検出電流比ＲＩの基準電流比ＲＩｎに対する比（＝ＲＩ／ＲＩｎ）は、バタフライ弁７の配置部分での閉塞率の変化で図４（ｂ）に示す如く変化する。バタフライ弁７の配置部分での閉塞率が３０％以上になると、燃焼性が悪くなる。そこで、上述したように、ＲＩ≦ＲＩｎ×０．９２であれば、バタフライ弁７の配置部分での閉塞度合が燃焼悪化レベルに増加したと判断してエラー停止している。このように閉塞箇所を特定できれば、保守作業が容易になる。

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、検出電流比ＲＩの基準電流比ＲＩｎに対する比から求められる閉塞率に応じてファン回転数を補正することも可能である。また、通気路２の所定部分の有効断面積を切換える切換手段を上記実施形態のバタフライ弁７以外のもので構成することも可能である。更に、上記実施形態は、燃焼装置用の送風装置に本発明を適用したものであるが、燃焼装置以外の用途の送風装置にも同様に本発明を適用できる。

２…通気路、４…コントローラ（制御手段）、６…ファン、７…バタフライ弁（切換手段）。

Claims (2)

1. ファンが介設された通気路と、通気路の所定部分の有効断面積を切換える切換手段と、制御手段とを備える送風装置において、
   切換手段により通気路の所定部分の有効断面積を所定の第１面積に切換えた状態で、ファンの回転数を所定回転数にしたときのファンへの通電電流値を第１ファン電流値、切換手段により通気路の所定部分の有効断面積を第１面積より大きな所定の第２面積に切換えた状態で、ファンの回転数を所定回転数にしたときのファンへの通電電流値を第２ファン電流値、第１ファン電流値と第２ファン電流値との比を検出電流比として、
   制御手段は、送風装置の設置時に検出される検出電流比を基準電流比として記憶し、その後に検出される検出電流比と基準電流比との比較で通気路の閉塞度合を判断するように構成されることを特徴とする送風装置。
2. 前記制御手段は、前記検出電流比が前記基準電流比よりも減少したときは、前記通気路の前記所定部分での閉塞度合が増加したと判断し、検出電流比が基準電流比よりも増加したときは、通気路の前記所定部分以外の部分での閉塞度合が増加したと判断することを特徴とする請求項１記載の送風装置。

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