JP5119201B2

JP5119201B2 - ガス燃焼装置

Info

Publication number: JP5119201B2
Application number: JP2009122184A
Authority: JP
Inventors: 勇人溝内
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2029-05-20
Also published as: JP2010270948A

Description

本発明は、ガス温風暖房機等のガス燃焼装置に関する。

従来、ガス燃焼装置として、ガスバーナへのガス供給路に第１と第２の２つの開閉電磁弁と比例電磁弁とを介設したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このものでは、ガス燃焼装置の運転スイッチがオフされたときに、第１と第２の両開閉電磁弁を閉弁させて、一方の開閉電磁弁でのガス洩れを生じてもガスバーナへのガス供給を遮断できるようにしている。また、ガスバーナへの供給ガス量を比例電磁弁により被加熱体の温度に応じて可変し、被加熱体の温度を設定温度に維持する温調制御を行うようにしている。

この温調制御に際し、比例電磁弁を最小開度にしても被加熱物の温度が設定温度を上回ってしまう場合には、ガスバーナを消火する。この場合、第１と第２の両開閉電磁弁を共に閉弁すると、大きな閉弁音（弁体が弁座に衝突する音）が発生する。そこで、特許文献１記載のものでは、温調制御中にガスバーナを消火するときは、両開閉電磁弁の一方、例えば、第１開閉電磁弁のみを閉弁させて、ガスバーナを消火すると共に、ガス洩れでガスバーナが消火しないときには、第２開閉電磁弁も閉弁させるようにしている。

ところで、安全性の確保のためには、第１と第２の各開閉電磁弁の閉弁状態でのガス洩れを生じたときは、これを検知して早期にメンテナンスを行うことが望まれる。ここで、特許文献１記載のものでは、温調制御中にガスバーナを消火する際に第１開閉電磁弁のみを閉弁するため、ガスバーナが消火されなければ、第１開閉電磁弁のガス洩れを生じていると判別できる。然し、温調制御中にガスバーナを消火する際は、比例電磁弁の開度が最小開度に絞られているため、第１開閉電磁弁のガス洩れを生じても、ガスバーナに流れるガス量は燃焼に必要な下限ガス量以下になり、ガスバーナの失火を生ずることが多い。従って、第１開閉電磁弁のガス洩れを検知できる確率は低い。また、温調制御中にガスバーナを消火する際は、第１開閉電磁弁のみを閉弁するため、第２開閉電磁弁のガス洩れは検知できない。

特開平９−３０３７５３号公報

本発明は、以上の点に鑑み、第１と第２の各開閉電磁弁の閉弁状態でのガス洩れを高い確率で検知できるようにしたガス燃焼装置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、ガスバーナへのガス供給路に第１と第２の２つの開閉電磁弁と比例電磁弁とを介設したガス燃焼装置において、ガス燃焼装置の運転スイッチがオフされたときに、第１開閉電磁弁と第２開閉電磁弁との一方を閉弁してから所定の遅延時間後に他方の開閉電磁弁を閉弁させ、遅延時間中にガスバーナが消火されたか否かを判別するガス漏れチェック制御を行う制御手段を備え、制御手段は、運転スイッチがオフされる度に、第１開閉電磁弁と第２開閉電磁弁の閉弁順序を入れ替えると共に、遅延時間中、比例電磁弁を所定開度以上に開く制御を行うように構成されることを特徴とする。

本発明によれば、運転スイッチがオフされてから遅延時間が経過するまでは、一方の開閉電磁弁のみが閉弁されると共に、比例電磁弁が所定開度以上に開かれるため、当該一方の開閉電磁弁のガス洩れを生じたときに、ガスバーナが燃焼し続ける可能性が高くなる。そして、運転スイッチがオフされる度に、第１開閉電磁弁と第２開閉電磁弁の閉弁順序を入れ替えるため、第１と第２の各開閉電磁弁の閉弁状態でのガス洩れを高い確率で検知できる。

また、本発明において、制御手段は、遅延時間中、ガスバーナ用のイグナイタを作動させる制御を行うように構成されることが望ましい。これによれば、一方の開閉電磁弁の閉弁でガスバーナへの供給ガス量が急激に減少して失火しても、一方の開閉電磁弁のガス洩れでガスバーナに流れるガスにイグナイタの作動で点火され、ガス洩れ検知の確実性が向上する。

ところで、ガスバーナに燃焼用空気を供給するファンを備える場合、運転スイッチがオフされたときに、ファンを停止すると、一方の開閉電磁弁の閉弁状態でのガス洩れを生じても、ガスバーナに燃焼用空気が供給されないため、失火してしまう。また、ファンを比較的高い回転数で回転させると、空気過多でガスバーナの火炎が吹き消えしてしまう。

そのため、本発明において、ガスバーナに燃焼用空気を供給するファンを備える場合、制御手段は、遅延時間中、通常運転時のファンの回転数範囲の下限又はそれよりも低く設定される回転数でファンを回転させる制御を行うように構成されることが望ましい。これによれば、燃焼用空気の供給停止で失火したり、空気過多で火炎の吹き消えを生じたりすることを防止でき、ガス洩れ検知の確実性が向上する。

本発明の実施形態のガス燃焼装置であるガス温風暖房機の模式的切断側面。図１のガス温風暖房機の制御系の構成を示す説明図。実施形態のガス漏れチェック制御の内容を示すフロー図。

図１を参照して、１は本発明の実施形態のガス燃焼装置であるガス温風暖房機の機体を示している。機体１の前面下部には温風吹出し口１ａが開設され、機体１の背面には吸気口１ｂが開設されている。

機体１内には、吸気口１ｂに連通する通風ケース２と、通風ケース２の下端に連通しファン３を内蔵するファンケース４とが配置されている。通風ケース２内には、ガスバーナ５を内蔵する燃焼筐６が配置されている。そして、ファン３の作動により、吸気口１ｂから通風ケース２内に空気を吸い込み、燃焼筐６からの燃焼ガスと空気とを混合して、温風吹出し口１ａから温風として吹き出させるようにしている。

また、燃焼筐６の背面下部には空気吸込み口６ａが開設されている。そして、ファン３の作動で燃焼筐６の上部に作用する負圧により、吸気口１ｂからの空気の一部が空気吸込み口６ａから燃焼筐６内に吸込まれ、ガスバーナ５に燃焼用空気として供給されるようにしている。

図２を参照して、ガスバーナ５に燃料ガスを供給するガス供給路７には、第１と第２の２つの開閉電磁弁８_１，８_２と比例電磁弁９とが介設されている。各開閉電磁弁８_１，８_２は、ソレノイドへの通電時に開弁し、非通電時にばねの付勢力で閉弁して、ガスバーナ５へのガス供給を遮断する。比例電磁弁９は、ソレノイドへの通電電流値に応じて開度が増大する弁であり、通電電流値とガスバーナ５への供給ガス量とが比例するようになっている。

ガスバーナ５には、イグナイタ１０の作動で火花放電を行う点火電極１０ａと、ガスバーナ５の火炎を検知する火炎検知素子たる熱電対１１とが付設されている。また、機体１内には、吸気口１ｂに臨む室温センサ１２と、制御手段たるコントローラ１３とが設けられている。コントローラ１３は、ファン３を駆動するファンモータ３ａと、第１と第２の両開閉電磁弁８_１，８_２と、比例電磁弁９と、イグナイタ１０とを制御する。また、コントローラ１３には、機体１の上面に備える操作盤１ｃに設けた運転スイッチ等のスイッチ類からの信号と、熱電対１１及び室温センサ１２の出力信号が入力される。

運転スイッチがオンされたとき、コントローラ１３は、先ず、第１と第２の両開閉電磁弁８_１，８_２を開弁させると共に、比例電磁弁９を所定の点火開度に開いて、ガスバーナ５に所定量でガスを供給し、イグナイタ１０を作動させてガスバーナ５に点火する点火制御を行う。この際、ファン３は、ガスバーナ５への供給ガス量に対応する所定の点火回転数で回転される。

熱電対１１の出力上昇でガスバーナ５の点火を確認すると、コントローラ１３は、イグナイタ１０の作動を停止させると共に、暖房設定温度と室温センサ１２で検出される室温との偏差に応じて比例電磁弁９によりガスバーナ５への供給ガス量を増減し、更に、ファン３の回転数を供給ガス量に応じて増減する温調制御を行う。また、温調制御に際し、比例電磁弁９の開度を所定の最小開度に絞っても、室温が暖房設定温度より高く設定する所定の上限温度に以上になるときは、第１と第２の両開閉電磁弁８_１，８_２或いは両開閉電磁弁８_１，８_２の一方を閉弁させて、ガスバーナ５を消火し、室温が暖房設定温度より低く設定する所定の下限温度以下になったとき、再度点火制御を行う。

運転スイッチがオフされると、コントローラ１３はガス洩れチェック制御を行う。以下、図３を参照してガス洩れチェック制御について説明する。

ガス漏れチェック制御では、先ず、ＳＴＥＰ１で運転スイッチがオフされたか否か（運転スイッチがオン状態からオフ状態に切り換えられたか否か）を判別し、運転スイッチがオフされたとき、ＳＴＥＰ２に進んで、比例電磁弁９を所定開度以上に開いた状態、例えば、全開にすると共に、ファン３を通常運転時のファン３の回転数範囲の下限回転数、即ち、比例電磁弁９を最小開度に絞ったときの供給ガス量に対応する回転数で回転させ、更に、イグナイタ１０を作動させる。

次に、ＳＴＥＰ３でフラグＦが「０」と「１」の何れにセットされているかを判別する。Ｆ＝０であれば、ＳＴＥＰ４に進んで、第１開閉電磁弁８_１を開弁状態に維持したまま第２開閉電磁弁８_２を閉弁させた後、ＳＴＥＰ５でフラグＦを「１」に書き換えて、ＳＴＥＰ８に進む。また、Ｆ＝１であれば、ＳＴＥＰ６に進んで、第２開閉電磁弁８_２を開弁状態に維持したまま第１開閉電磁弁８_１を閉弁させた後、ＳＴＥＰ７でフラグＦを「０」に書き換えて、ＳＴＥＰ８に進む。

ＳＴＥＰ８では、ＳＴＥＰ４やＳＴＥＰ６で第１と第２の両開閉電磁弁８_１，８_２の一方を閉弁させてから所定の遅延時間（例えば、１分）が経過したか否かを判別する。そして、遅延時間が経過したとき、ＳＴＥＰ９に進み、熱電対１１の出力（熱起電力）に基づいてガスバーナ５が消火されたか否かを判別する。熱電対１１の出力が所定の消火レベルまで低下して、ガスバーナ５が消火されたと判別されたときは、ＳＴＥＰ１０に進み、比例電磁弁９への通電を停止すると共に、ファン３及びイグナイタ１０の作動を停止し、更に、第１と第２の両開閉電磁弁８_１，８_２のうち開弁中の開閉電磁弁を閉弁させる停止処理を行い、一連のガス漏れチェック制御を終了する。

一方、ガスバーナ５が消火されていないと判別されたときは、ＳＴＥＰ１１に進んで上記と同様の停止処理を行った後、ＳＴＥＰ１２に進み、ガス洩れの発生を表示するエラー表示を行う。エラー表示が行われた場合は、メンテナンスが完了するまで、ガス温風暖房機は運転不能となる。

上記ガス洩れチェック制御は、要約すれば、運転スイッチがオフされたときに、第１開閉電磁弁８_１と第２開閉電磁弁８_２との一方を閉弁してから所定の遅延時間後に他方の開閉電磁弁を閉弁させ、遅延時間中にガスバーナ５が消火されたか否かを判別する制御である。そして、ＳＴＥＰ５，７でフラグＦを書き換えることにより、運転スイッチがオフされる度に、第１開閉電磁弁８_１と第２開閉電磁弁８_２の閉弁順序が入れ替えられる。更に、遅延時間中は、比例電磁弁９が全開状態に維持されると共に、ファン３が通常運転時の回転数範囲の下限回転数で回転し、更に、イグナイタ１０が作動される。

ここで、第１と第２の両開閉電磁弁８_１，８_２のうち先行して閉弁させる一方の開閉電磁弁の閉弁状態でのガス洩れを生じても、比例電磁弁９の開度が小さいと、ガスバーナ９は失火してしまい、ガス洩れを検知できなくなる。これに対し、本実施形態では、比例電磁弁９が全開になるため、先行して閉弁させる一方の開閉電磁弁の閉弁状態でのガス洩れを生じた場合にガスバーナが燃焼し続ける可能性が高くなり、ガス洩れ検知の確率が高くなる。そして、今回の運転停止時に第１電磁開閉弁８_１を先行して閉弁させた場合、次回の運転停止時には第２開閉電磁弁８_２が先行して閉弁されることになり、第１と第２の各開閉電磁弁８_１，８_２の閉弁状態でのガス洩れを高い確率で検知できる。

また、運転スイッチがオフされたときに、ファン３を停止すると、先行して閉弁させる一方の開閉電磁弁の閉弁状態でのガス洩れを生じても、ガスバーナ５に燃焼用空気が供給されないため、失火してしまう。また、ファン３を比較的高い回転数で回転させると、空気過多でガスバーナ５の火炎が吹き消えしてしまう。これに対し、本実施形態では、ファン３が通常運転時の回転数範囲の下限回転数で回転するため、燃焼用空気の供給停止で失火したり、空気過多で火炎の吹き消えを生じたりすることを防止でき、ガス洩れ検知の確実性が向上する。

また、ガスバーナ５への供給ガス量が多い状態で運転スイッチをオフしたときは、先行して閉弁させる一方の開閉電磁弁の閉弁状態でのガス洩れを生じても、ガスバーナへの供給ガス量が急激に減少して失火してしまう。然し、本実施形態では、失火しても、一方の開閉電磁弁のガス洩れでガスバーナ５に流れるガスにイグナイタ１０の作動で点火され、ガス洩れ検知の確実性が向上する。

ところで、上述したガス洩れチェック制御を、運転スイッチをオフしたときでなく、温調制御でガスバーナ５を消火するときに行うことも考えられる。然し、寒冷地等で暖房負荷が大きい場合、温調制御でガスバーナ５が消火されることは殆どないため、これではガス洩れチェック制御が実行されなくなる可能性がある。従って、ガス漏れチェック制御が長期間実行されないままになることを防止するには、本実施形態の如く運転スイッチをオフしたときにガス漏れチェック制御を行うことが望ましい。尚、運転スイッチのオフ時及び温調制御でガスバーナ５を消火するときにガス洩れチェック制御を行うようにしてもよい。

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、上記実施形態では、遅延時間中の比例電磁弁９の開度を全開とし、ファン３の回転数を通常運転時の回転数範囲の下限回転数としたが、比例電磁弁９の遅延時間中の開度を全開より若干低くしてもよく、また、ファン３の遅延時間中の回転数を、ガス漏れしたときの失火を生じない範囲で、前記下限回転数より低い回転数に設定してもよい。また、上記実施形態は、ガス温風暖房機に本発明を適用したものであるが、ガス温風暖房機以外のガス燃焼装置にも本発明は広く適用できる。

４…ファン、５…ガスバーナ、７…ガス供給路、８_１…第１開閉電磁弁、８_２…第２開閉電磁弁、９…比例電磁弁、１０…イグナイタ、１３…コントローラ（制御手段）。

Claims

ガスバーナへのガス供給路に第１と第２の２つの開閉電磁弁と比例電磁弁とを介設したガス燃焼装置において、
ガス燃焼装置の運転スイッチがオフされたときに、第１開閉電磁弁と第２開閉電磁弁との一方を閉弁してから所定の遅延時間後に他方の開閉電磁弁を閉弁させ、遅延時間中にガスバーナが消火されたか否かを判別するガス洩れチェック制御を行う制御手段を備え、
制御手段は、運転スイッチがオフされる度に、第１開閉電磁弁と第２開閉電磁弁の閉弁順序を入れ替えると共に、遅延時間中、比例電磁弁を所定開度以上に開く制御を行い、且つ、遅延時間中、ガスバーナ用のイグナイタを作動させる制御を行うように構成されることを特徴とするガス燃焼装置。
請求項１記載のガス燃焼装置であって、前記ガスバーナに燃焼用空気を供給するファンを備えるものにおいて、
前記制御手段は、前記遅延時間中、通常運転時のファンの回転数範囲の下限又はそれよりも低く設定される回転数でファンを回転させる制御を行うように構成されることを特徴とするガス燃焼装置。