JP5508300B2 - 複合燃焼装置 - Google Patents

Description

本発明は、第１と第２の２つの燃焼室と、第１燃焼室に収納した第１バーナと、第２燃焼室に収納した第２バーナと、第１燃焼室に空気を供給する第１ファンと、第２燃焼室に空気を供給する第２ファンと、第１と第２の両燃焼室の排気側に接続される共通の排気通路とを備える複合燃焼装置に関する。

この種の複合燃焼装置では、第１バーナと第２バーナの一方のバーナ、例えば、第１バーナのみを燃焼させる単独燃焼時に、第１バーナの燃焼排ガスが燃焼させない第２バーナを収納する第２燃焼室に逆流することがある。そして、このような逆流を生ずると、第２燃焼室で燃焼排ガス中の水分の結露を生じたり、逆流した燃焼排ガスが第２ファンを経由して第１ファンに吸い込まれ、燃焼中の第１バーナに供給する空気中の酸素濃度が低下して、燃焼不良を生ずる。

そこで、従来、第１バーナと第２バーナの一方のバーナのみを燃焼させる単独燃焼時に、第１ファンと第２ファンのうち燃焼させる一方のバーナに対応する燃焼側のファンだけでなく燃焼させない他方のバーナに対応する非燃焼側のファンも作動させ、一方のバーナの燃焼排ガスが非燃焼側の燃焼室に逆流することを防止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）。尚、燃焼側のファンは、バーナの燃焼量に応じた所要量の空気を供給するのに必要な回転数で回転させるが、非燃焼側のファンは、燃焼に無関係であるため、所定の一定回転数で回転させるようにしている。

ところで、排気通路が鳥の巣や養生シート等で閉塞されると、空気供給量が減少してしまう。そこで、上記従来例のものでは、排気通路の閉塞度合の増加に応じて燃焼側のファンの回転数を増加補正し、所要量の空気が供給されるようにしている。

また、排気通路が閉塞されると、単独燃焼時に燃焼排ガスが非燃焼側の燃焼室に逆流しやすくなる。ここで、上記従来例の如く、非燃焼側ファンを一定回転数で回転させる場合、この回転数を高く設定すれば、排気通路が閉塞したときの燃焼排ガスの逆流を防止することができる。然し、非燃焼側ファンは燃焼に無関係であるため、その回転数はできるだけ低くしてファン騒音を低減することが望まれており、排気通路が閉塞したときの燃焼排ガスの逆流防止との両立を図ることが困難になっている。

特開２００６−２９７４０号公報（段落００２２）

本発明は、以上の点に鑑み、単独燃焼時における非燃焼側ファンの騒音低減と排気通路閉塞による燃焼排ガスの逆流防止との両立を図ることができるようにした複合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、第１と第２の２つの燃焼室と、第１燃焼室に収納した第１バーナと、第２燃焼室に収納した第２バーナと、第１燃焼室に空気を供給する第１ファンと、第２燃焼室に空気を供給する第２ファンと、第１と第２の両燃焼室の排気側に接続される共通の排気通路とを備える複合燃焼装置であって、第１バーナと第２バーナの一方のバーナのみを燃焼させる単独燃焼時に、第１ファンと第２ファンのうち燃焼させる一方のバーナに対応する燃焼側のファンだけでなく燃焼させない他方のバーナに対応する非燃焼側のファンも作動させるものにおいて、排気通路の閉塞度合を検出する閉塞検出手段を備え、閉塞検出手段で検出された閉塞度合が所定の閾値未満であるときは、燃焼側のファンの回転数を燃焼必要回転数に維持すると共に、非燃焼側のファンの回転数を一定の設定回転数に維持し、閉塞検出手段で検出された閉塞度合が閾値以上になったときは、閉塞度合の増加に応じて燃焼側のファンの回転数を燃焼必要回転数から増加補正すると共に、非燃焼側のファンの回転数も設定回転数から増加補正することを特徴とする。

本発明によれば、単独燃焼時における非燃焼側ファンの回転数を騒音低減のために低く設定しても、排気通路が閉塞した時は、燃焼側ファンだけでなく非燃焼側ファンの回転数も閉塞度合の増加に応じて増加補正されるため、燃焼排ガスの逆流を防止できる。そして、排気通路が閉塞されていないときは、非燃焼側ファンの回転数を低く抑えることができるため、ファン騒音も低減できる。

本発明の実施形態の複合燃焼装置の概略構成図。 実施形態の複合燃焼装置の単独燃焼時の第１と第２の両ファンの制御を示すフロー図。

図１は、本発明の実施形態の複合燃焼装置である給湯兼暖房用の複合熱源機を示している。この熱源機は、第１と第２の２つの燃焼室１_１，１_２とを備えている。第１燃焼室１_１には、下部の第１バーナ２_１と上部の第１熱交換器３_１とが収納され、第２燃焼室１_２には、下部の第２バーナ２_２と上部の第２熱交換器３_２とが収納されている。

また、第１燃焼室１_１の下面には、第１燃焼室１_１に空気を供給する第１ファン４_１が接続され、同様に、第２燃焼室１_２の下面には、第２燃焼室１_２に空気を供給する第２ファン４_２が接続されている。また、第１と第２の両燃焼室１_１，１_２の排気側たる上面には、共通の排気通路５が接続されている。

第１熱交換器３_１は、給湯用の熱交換器であって、上流側の給水管と下流側の出湯管とが接続されている。また、第２熱交換器３_２は、暖房用の熱交換器であって、上流側の戻り管と下流側の往き管とを介して床暖房等の暖房回路（図示せず）に接続されており、暖房回路に第２熱交換器３_２を介して温水を循環させて、暖房を行う。尚、給湯の方が暖房よりも大きな加熱能力を必要とするため、第１の燃焼室１_１、バーナ２_１及び熱交換器３_１は、第２の燃焼室１_２、バーナ２_２及び熱交換器３_２よりも大型になっている。

第１と第２の各バーナ２_１，２_２に対する第１と第２の各ガス供給路６_１，６_２には、夫々第１と第２の各元弁７_１，７_２と第１と第２の各比例弁８_１，８_２とが介設されている。これら元弁７_１，７_２と比例弁８_１，８_２とファン４_１，４_２は、コントローラ９により以下の如く制御される。

即ち、出湯管の下流端の出湯栓が開かれて第１熱交換器３_１に通水されると、第１元弁７_１を開弁させると共に第１バーナ２_１用のイグナイタ（図示せず）を作動させて、第１バーナ２_１に点火する。更に、給湯負荷に応じた要求燃焼量のガスが第１バーナ２_１に供給されるように第１比例弁８_１を制御すると共に、要求燃焼量に対応する量の空気を供給するのに必要な燃焼必要回転数を算出して、第１ファン４_１を燃焼必要回転数で回転させる。また、暖房スイッチがオンされて第２熱交換器３_２に通水されると、第２元弁７_２を開弁させると共に第２バーナ２_２用のイグナイタ（図示せず）を作動させて、第２バーナ２_２に点火する。更に、暖房負荷に応じた要求燃焼量のガスが第２バーナ２_２に供給されるように第２比例弁８_２を制御すると共に、要求燃焼量に対応する量の空気を供給するのに必要な燃焼必要回転数を算出して、第２ファン４_２を燃焼必要回転数で回転させる。

また、第１バーナ２_１と第２バーナ２_２の一方のバーナのみを燃焼させる単独燃焼時には、第１ファン４_１と第２ファン４_２のうち燃焼させる一方のバーナに対応する燃焼側のファン（第１バーナ２_１の単独燃焼時は第１ファン４_１、第２バーナ２_２の単独燃焼時は第２ファン４_２）を燃焼必要回転数で回転させると共に、燃焼させない他方のバーナに対応する非燃焼側のファン（第１バーナ２_１の単独燃焼時は第２ファン４_２、第２バーナ２_２の単独燃焼時は第１ファン４_１）を所定の一定回転数で回転させ、一方のバーナの燃焼排ガスが他方のバーナを収納した非燃焼側の燃焼室に逆流しないようにする。

ところで、排気通路５が鳥の巣や養生シート等で閉塞されると、第１と第２の各ファン４_１，４_２を燃焼必要回転数で回転させても、第１と第２の各燃焼室１_１，１_２への供給空気量は要求燃焼量に対応する空気量よりも減少してしまう。この場合、排気通路５の閉塞度合を検出し、燃焼側ファンの回転数を排気通路５の閉塞度合の増加に応じて燃焼必要回転数よりも増加補正すれば、燃焼中のバーナを収納した燃焼室への供給空気量を要求燃焼量に対応する空気量に維持することができる。具体的には、閉塞度合の増加に応じて大きくなる補正係数（≧１）を定めておき、閉塞度合に対応する補正係数を燃焼必要回転数に乗算した回転数でファンを回転させる。

尚、排気通路５の閉塞を生ずると、第１と第２の各ファン４_１，４_２のモータに流れるファン電流が低下する。そこで、本実施形態では、各ファン４_１，４_２の回転数とファン電流を検出する回転センサ及び電流センサ（図示せず）を設け、これらセンサの検出信号をコントローラ９に入力して、ファン回転数とファン電流との相関関係から排気通路５の閉塞度合を検出するようにしている。この場合、回転センサ、電流センサ及びコントローラ９で閉塞検出手段が構成されることになる。

第１バーナ２_１と第２バーナ２_２の一方のバーナのみを燃焼させる単独燃焼時には、上述したように非燃焼側のファンを一定回転数で回転させる。ここで、非燃焼側のファンは燃焼に無関係であるため、その回転数をできるだけ低くして、ファン騒音を低減することが望まれる。然し、非燃焼側のファンの回転数を低くしたままでは、排気通路５の閉塞を生じたときに、燃焼中のバーナの燃焼排ガスが非燃焼側の燃焼室（第１バーナ２_１の単独燃焼時は第２燃焼室１_２、第２バーナ２_２の単独燃焼時は第１燃焼室１_１）に逆流することを防止できなくなる。そこで、本実施形態では、単独燃焼時に、燃焼側ファンと非燃焼側ファンとを図２に示す如く制御している。以下、この制御について詳述する。

単独燃焼時は、先ず、ＳＴＥＰ１で排気通路５の閉塞度合Ｃを燃焼側ファンの回転数とファン電流との相関関係に基づいて検出する。次に、ＳＴＥＰ２で閉塞度合Ｃが所定の閾値ＹＣ（例えば、６０％）以上になったか否かを判別する。Ｃ＜ＹＣであれば、燃焼側ファンからの供給空気量は然程減少しないため、ＳＴＥＰ３に進んで、燃焼側ファンの回転数を燃焼必要回転数に維持すると共に、ＳＴＥＰ４に進んで、非燃焼側ファンの回転数を一定の設定回転数に維持する。

Ｃ≧ＹＣであれば、ＳＴＥＰ５に進んで、閉塞度合Ｃに対応する補正係数Ｒをテーブル検索で求める。次に、ＳＴＥＰ６に進み、燃焼側ファンの回転数を燃焼必要回転数に補正係数Ｒを乗算した値に増加補正して、燃焼側の燃焼室への供給空気量が要求燃焼量に対応する量に維持されるようにする。

このように燃焼側ファンの回転数を増加補正すると、次に、ＳＴＥＰ７に進み、非燃焼側ファンの回転数を、設定回転数×｛（Ｒ−１）Ｋ＋１｝で算出する値に増加補正する。ここで、Ｋは、燃焼装置の機種に応じて後述する如く定められる定数である。

以上の制御によれば、単独燃焼時における非燃焼側ファンの回転数を騒音低減のために低く設定しても、排気通路５が閉塞した時は、燃焼側ファンだけでなく非燃焼側ファンの回転数も閉塞度合Ｃの増加に応じて増加補正されるため、燃焼排ガスの逆流を防止できる。そして、排気通路５が閉塞されていないときは、非燃焼側ファンの回転数を低く抑えることができるため、ファン騒音も低減できる。

尚、排気通路長の短い機種では、ファン騒音が外部に漏れ出やすくなるため、非燃焼側ファンの設定回転数を比較的低く設定するが、排気通路長が長い機種では、ファン騒音が外部に漏れ出にくくなるため、非燃焼側ファンの設定回転数を比較的高く設定している。従って、排気通路長の長い機種では、排気通路５の閉塞を生じたときに、非燃焼側ファンの回転数を然程大きく増加補正しなくても、燃焼排ガスの逆流を防止できる。そこで、上記定数Ｋを、排気通路長の短い機種では比較的大きな値（例えば、Ｋ＝２）とし、排気通路長の長い機種では比較的小さな値（例えば、Ｋ＝０．５）としている。

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、上記実施形態では、ファン回転数とファン電流との相関関係に基づいて排気通路５の閉塞度合を検出するようにしたが、排気通路５に風量センサを設け、このセンサで検出される風量とファン回転数との相関関係に基づいて排気通路５の閉塞度合を検出するようにしてもよい。

また、上記実施形態は、第１バーナ２_１で加熱する被加熱物たる第１熱交換器３_１を給湯用、第２バーナ２_２で加熱する被加熱物たる第２熱交換器３_２を暖房用とした給湯兼暖房用の複合熱源機に本発明を適用したものであるが、第２熱交換器３_２を風呂追い焚き用とする給湯兼風呂追い焚き用の複合熱源機にも、更には、第１と第２の各バーナ２_１，２_２で加熱する被加熱物を上記実施形態の如き水を流す熱交換器以外のものとする複合燃焼装置にも同様に本発明を適用できる。

１_１…第１燃焼室、１_２…第２燃焼室、２_１…第１バーナ、２_２…第２バーナ、４_１…第１ファン、４_２…第２ファン、５…排気通路、９…コントローラ（閉塞検出手段）。

Claims (1)

1. 第１と第２の２つの燃焼室と、第１燃焼室に収納した第１バーナと、第２燃焼室に収納した第２バーナと、第１燃焼室に空気を供給する第１ファンと、第２燃焼室に空気を供給する第２ファンと、第１と第２の両燃焼室の排気側に接続される共通の排気通路とを備える複合燃焼装置であって、
   第１バーナと第２バーナの一方のバーナのみを燃焼させる単独燃焼時に、第１ファンと第２ファンのうち燃焼させる一方のバーナに対応する燃焼側のファンだけでなく燃焼させない他方のバーナに対応する非燃焼側のファンも作動させるものにおいて、
   排気通路の閉塞度合を検出する閉塞検出手段を備え、
   閉塞検出手段で検出された閉塞度合が所定の閾値未満であるときは、燃焼側のファンの回転数を燃焼必要回転数に維持すると共に、非燃焼側のファンの回転数を一定の設定回転数に維持し、
   閉塞検出手段で検出された閉塞度合が閾値以上になったときは、閉塞度合の増加に応じて燃焼側のファンの回転数を燃焼必要回転数から増加補正すると共に、非燃焼側のファンの回転数も設定回転数から増加補正することを特徴とする複合燃焼装置。

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