JP6124743B2

JP6124743B2 - 燃焼装置

Info

Publication number: JP6124743B2
Application number: JP2013185019A
Authority: JP
Inventors: 修平八幡
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2033-09-06
Also published as: JP2015052417A

Description

本発明は、温風暖房装置等に用いられ燃焼量を可変調節することのできる燃焼装置に関する。

例えばＦＦ式温風暖房装置では、装置内部に管状の熱交換器を備えており、その熱交換器の管内に燃焼装置内のガスバーナからの高温の燃焼ガスを流し、室内から取り込んだ空気を熱交換器の外側に流すことによって、その室内空気を加熱し、室内へ温風として還流している。

このような温風暖房装置では、温風の吹き出し量や温風の温度を調節する必要があるので、燃焼装置内のガスバーナの燃焼量を可変調節する必要がある。ガスバーナへのガスの供給路に火力調節弁を設けて火力を調節するが、燃焼装置内に複数のガスバーナを設けて、そのうちの一部のガスバーナのみを燃焼させる状態と全ガスバーナを燃焼させる状態とを切り替えることにより、更に広い範囲で火力調節をすることができ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）。

特開平５−１５７２２６号公報（段落００２８、００２９、図２）

上述のようなガスの供給系統を複数備えた燃焼装置では、一部のガスバーナが燃焼状態から他のガスバーナを燃焼させる状態に切り替える際に、通常用いるスパーカに加えて別個のスパーカを他のガスバーナに設けておき、そのスパーカで点火することも考えられるが、特開平１０−３８２２４号公報に示されているような火移りバーナを用いる方が別個のスパーカを設ける必要がないため、スパーカのコストを削減できる。

ただし、火移りバーナは狭い隙間のスリット状の炎口を有しているので、炎口の内側に異物が詰まりやすい。例えば火移りバーナの炎口の長手方向の中間位置に異物が詰まると、その部分だけガスが噴出しないので、一方から炎が火移りしても、その異物が詰まった個所で炎が途切れて他方へと火移りしにくい状態が生じる。

このような火移りバーナの途中で火移りしにくい状態が生じると、燃焼中のガスバーナから他の系統のガスバーナに火移り点火しようとした際、他の系統のガスバーナに火移り点火するまでに、所定の基準時間より長時間を有してしまう。

他の系統のガスバーナに火移り点火できなければ異常状態発生として、それ以降の燃焼を禁止するが、所定の基準時間より長い時間がかかったとはいえ、他の系統のガスバーナに火移り点火できた場合には、異常状態発生として処理するよりも、それ以降の使用を継続させた方が使用勝手は良い。また、火移りバーナに詰まった異物がガス流によって除去され、異物の詰まりが解消される場合も考えられる。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、火移り点火に要した時間が所定の基準時間を過ぎた場合でも、直ちに使用の継続を禁止しない燃焼装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明による燃焼装置は、ガスの供給系統が少なくとも２系統に分かれており、各系統に各々接続されたガスバーナが燃焼室内に収納された燃焼装置において、両系統のガスバーナを、スリット状の炎口を有する火移りバーナを挟んで配設し、一方の系統のガスバーナが燃焼状態で、この火移りバーナを介して他方の系統のガスバーナに火移り点火する際に、火移り点火開始から他方の系統のガスバーナの着火確認までの時間を計測し、着火確認までの時間が所定の基準時間より長い場合に、以降の火移り点火時に、火移りバーナへのガスの供給量を増加させることを特徴とする。

火移り点火開始から計時を開始して他方の系統のガスバーナの着火確認までの時間を計測するが、最終的に火移り点火しなければ以後の作動を禁止しても良いものの、所定の基準時間を越えたとしても火移り点火した場合には、それ以降の作動を禁止しない。ただし、次回の火移り点火の際に火移りバーナへのガスの供給量を増加させることにより、火移りバーナでの炎が途切れないようにして次回の火移りに要する時間が短縮できるようにする。

なお、上記着火確認までの時間が所定の基準時間より長いが着火を確認できた場合には、このような状態が連続して所定回数発生するまでは、上記火移りバーナへのガスの供給量を増加させる制御を行わないようにしてもよい。このように制御すると、火移りバーナに詰まったゴミがガス流で飛ばされ、正常に戻るような場合にガスの供給量を増加させなくてもよいので、使い勝手がよい。

ただし、上記着火確認までの時間が所定の基準時間より長いが着火を確認できた状態が連続して所定回数発生すると、全てのガスバーナへのガスの供給を停止して、それ以降の運転を停止することが望ましい。このような場合、すなわち、ガスの供給量を増加してもゴミの詰まり等の原因が解消しない場合には、運転を停止して安全性を確保する。

以上の説明から明らかなように、本発明は、火移り点火に要した時間が所定の基準時間より長くなっても火移り点火に成功した場合には、それ以降の燃焼装置の作動を禁止しないので、使用勝手が良くなる。また、火移りバーナへのガスの供給量を増加させるので、ガス流によって火移りバーナのゴミの詰まり等の原因が吹き飛ばされて解消することも期待できる。

本発明が適用されるＦＦ式温風暖房装置の正面図温風暖房装置の内部構造を示す図 III-III断面図ガスバーナの配管構成を示す図火移りバーナを介しての火移りの状態を示す図制御フロー図

図１を参照して、１は本発明による燃焼装置が組み込まれているＦＦ式温風暖房装置（以下、暖房装置という）である。この暖房装置１の前面下部には温風の吹き出し口１１が設けられており、暖房装置１の背面から吸い込まれた室内空気が暖房装置１内で暖められ温風となって、この吹き出し口１１から室内へと還流するように構成されている。

図２を参照して、室内の空気は送風ファン１２によって暖房装置１の内部に吸引され、熱交換器部２１を通過する際に温められて室内へと排出される。２は燃焼装置で有り、この燃焼装置２で生じる高温の燃焼ガスが、排気ファン２２によって熱交換器部２１の内部に導かれ、排気管２３から排出される。この排気管２３は屋外に連通されており、燃焼ガスが室内に放出されることはない。

図３および図４を参照して、燃焼装置２内には４個のガスバーナ３１、３２、３３、３４が配置されており、これら４個のガスバーナ３１、３２、３３、３４は２系統のガス供給系統に分かれてガスの供給を受けるように配管されている。すなわち、ガスバーナ３１、３２は第１の系統のガス供給系統からガスの供給を受け、ガスバーナ３３、３４は第２の系統のガス供給系統からガスの供給を受ける。

第２の系統は第１の系統から分岐されており、分岐後の位置に開閉弁５３が設けられている。従って、第１の系統にガスが供給されている状態で開閉弁５３を開弁すれば第２の系統にもガスが供給され、開閉弁５３が閉弁すれば第１の系統のみにガスが供給されることになる。

第１の系統にはガスの元管５に対して２個の開閉弁５１とガスの流量を調節する火力調節弁５２とを介して接続されている。開閉弁５１は安全弁として機能するものであり、２個の開閉弁５１を直列に接続することにより、一方の開閉弁５１に閉弁不良などの故障が生じても、残りの開閉弁５１で確実にガスの供給を遮断できるように構成されている。また、火力調節弁５２は第２の系統への分岐点より上流側に設けられているので、この火力調節弁５２によって第１の系統及び第２の系統へのガスの流量を調節することができる。

上記第１の系統に接続された２個のガスバーナ３１、３２の間にはスリット状の炎口３５ａを有する火移りバーナ３５が設けられている。この火移りバーナ３５も第１の系統に連結されているので、第１の系統にガスが供給されると、２個のガスバーナ３１、３２と共に火移りバーナ３５にもガスが供給される。

第２の系統についても同様で有り、第２の系統に接続された２個のガスバーナ３３、３４の間にはスリット状の炎口３６ａを備えた火移りバーナ３６が設けられており、第２の系統にガスが供給されると、２個のガスバーナ３３、３４と共に火移りバーナ３６にもガスが供給されることになる。

そして、第１の系統に接続されたガスバーナ３２と第２の系統に接続されたガスバーナ３３との間には、スリット状の炎口４ａを備えた火移りバーナ４が設けられている。なお、この火移りバーナ４は第２の系統に接続されており、開閉弁５３が閉弁している状態では、この火移りバーナ４へはガスは供給されない。

２１は点火器で有り、１対の電極間に火花放電が生じるように図外の高圧トランスに接続されている。また、ガスバーナ３２とガスバーナ３４には各々フレームロッド２５、２６が設けられている。これらフレームロッド２５、２６は共にガスバーナ３２、３４に点火すると、炎に触れ、その炎を介してガスバーナ３２、３４との間で各々電流が流れ、その電流によって炎が存在すること、すなわちガスバーナ３２、３４に点火したことを図外の制御装置が検知することができる。

例えば、４個のガスバーナ３１、３２、３３、３４のいずれも点火していない運転停止状態から暖房運転を開始する際には、３個の開閉弁５１、５１、５３を開弁し、更に火力調節弁５２の開度を強運転に対応する開度にし、その状態で点火器２１を作動させる。すると、最初にガスバーナ３１が点火し、その炎が火移りバーナ３５を伝ってガスバーナ３２が点火する。次にガスバーナ３２の炎は火移りバーナ４を伝ってガスバーナ３３を点火させ、更にガスバーナ３３の炎は火移りバーナ３６を伝ってガスバーナ３４を点火させる。

室温が高くなったり設定温度と室温との差が小さくなると、燃焼装置２での燃焼量を下げる必要がある。その場合には火力調節弁５２の開度を絞るが、更に燃焼量を下げる場合には、開閉弁５３を閉弁させ、ガスバーナ３３、３４を消火させ、ガスバーナ３１、３２のみを燃焼させる。

その状態から逆に燃焼量を上げる場合には、開閉弁５３を開弁させる。すると、火移りバーナ４からガスバーナ３３に火移り点火し、更に火移りバーナ３６を介してガスバーナ３４が火移り点火する。

ここで、特に火移りバーナ４の炎口４ａの途中に異物が挟まってその部分のガスの噴出が弱くなり、あるいは噴出しない状態になると、火移りバーナ４を介してガスバーナ３３へ火移り点火できなくなる。

図５を参照して、（ａ）に示す状態は火移りバーナ４に詰まりが生じていない場合を示している。ガスバーナ３２の炎３２Ｆによって火移りバーナ４が点火されると、火移りバーナ４の炎４Ｆが形成され、その炎４Ｆによってガスバーナ３３に点火して炎３３Ｆが形成される。

ところが、火移りバーナ４の炎口４ａに異物Ｐが詰まると、火移りバーナ４には異物Ｐとガスバーナ３３との間の炎４Ｆ１が最初に形成される。ただし、異物Ｐが比較的小さいと、遅れて後半の炎４Ｆ２が形成される場合がある。この後半の炎４Ｆ２が形成されるとガスバーナ３３に火移り点火することができ、時間は多少遅れるが炎３３Ｆを形成させることができる。

そして、このように異物Ｐが挟まったために炎３３Ｆの形成が遅れるような状態では、（ｃ）に示すように、全体のガスの供給量を増加させればよい。すなわち、ガスの供給量が増えると、火移りバーナ４の炎４Ｆが大きくなり、異物Ｐが埋まっている個所を跨いで一気に炎４Ｆが形成されるので、ガスバーナ３３が点火するまでに時間の遅れが生じない。

そこで、本実施の形態では図６に示す制御を行うようにした。この制御は、第１の系統に接続されているガスバーナ３１、３２が燃焼中に開閉弁５３を開弁して第２の系統に接続されているガスバーナ３３、３４を点火して火力全開にする際の制御である。

火力全開指令が出ると（Ｓ１）、上記開閉弁５３を開弁すると同時にタイマＴをスタートさせる（Ｓ２）。火移りバーナ４に異物Ｐの詰まりがなければ、ガスバーナ３３からガスバーナ３４へと順次点火が行われて、フレームロッド２６によってガスバーナ３４まで点火が完了したことが検知できる（Ｓ３）。ただし、異物Ｐが大きいような場合にはガスバーナ３３に火移り点火できない状態が生じる。そこで、最大待機時間Ｔｍが経過してもフレームロッド２６によってガスバーナ３４の着火が確認できないときは（Ｓ４）、暖房装置１の運転を停止させ、サービスマンによる点検がされるまでは再起動を禁止する（Ｓ５）。

ただし、最大待機時間Ｔｍ以内にガスバーナ３４の着火が確認できたからといって、図５（ｂ）の状態が生じている可能性がある。そこで、ガスバーナ３４が着火した場合でもその着火までに要した時間が所定の基準時間Ｔｓより長い場合には（Ｓ６）、カウンタＣに１を加えることとした（Ｓ９）。このカウンタＣは初期状態では０にセットされており、従って、初めてステップＳ９に流れてくるとカウンタＣの値は１に更新されることになる。なお、ガスバーナ３４の点火確認までの時間が所定の基準時間Ｔｓ以下であれば正常であるので（Ｓ６）、カウンタＣを０にリセットしたあと（Ｓ７）、初期火力にリセットして燃焼状態をそのまま維持することにした（Ｓ８）。なお、後述するステップＳ１２で火力がアップされた状態でこのステップＳ８に流れてくると、その時点では火力がアップされているのでリセットすることにより火力を初期火力に戻すが、それ以外の場合にはステップＳ８に流れてきた状態では火力は初期火力のままであるから、火力をリセットしても実質的には火力は変わらない。

一方、ガスバーナ３４の点火までの時間が所定の基準時間Ｔｓより長い場合であってもそのような現象が初めて生じた場合などはカウンタＣに１を加えるだけで、そのまま燃焼状態を維持しても問題は少ない。そこで、所定回数Ｃｓを設定し、ガスバーナ３４の点火までの時間が所定の基準時間Ｔｓを越えた回数がＣｓ（例えば２）を越えなければ、ステップＳ８に流れて燃焼状態を維持するようにした。

ただし、所定の基準時間Ｔｓを越えることが連続して所定回数、本実施の形態では３回続くとステップＳ１２で火力アップして図５（ｃ）のようにして火移りバーナ４での炎４Ｆの形成がスムーズに行われるようにする。このように、火力アップをすることによって問題が解決すると、次回はガスバーナ３４の点火までの時間が所定の基準時間Ｔｓより短くなるので、ステップＳ６からステップＳ７に流れて、カウンタＣが０にリセットされるようにした。ただし、このように火力アップしても依然としてガスバーナ３４の点火までに要する時間が所定の基準時間Ｔｓを越える場合には、カウンタＣの値が最大許容回数Ｃｍ（例えば４）を越えるとステップＳ５に流れて（Ｓ１１）、暖房装置１の運転を停止させ、以後の再起動を禁止するようにした。

なお、ステップＳ１２で火力アップをするため、当所は火力調節弁５２の最大開度の８０％程度を上限に設定しておき、ステップＳ１２で火力アップの必要が生じた場合に上限を９０％、１００％と順次上げていくようにした。あるいは、火力調節弁５２にバイパス路とを並列に設け、そのバイパス路を別途の開閉弁で常時は閉弁しておき、火力アップ時にその開閉弁を開弁させるようにしてもよい。

なお、本発明は上記した形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもかまわない。

１暖房装置
２燃焼装置
４火移りバーナ
５元管
２５フレームロッド
２６フレームロッド
３１ガスバーナ
３２ガスバーナ
３３ガスバーナ
３４ガスバーナ
５１開閉弁
５２火力調節弁
５３開閉弁
Ｃｍ最大許容回数
Ｐ異物
Ｔｍ最大待機時間
Ｔｓ（所定の）基準時間

Claims

ガスの供給系統が少なくとも２系統に分かれており、各系統に各々接続されたガスバーナが燃焼室内に収納された燃焼装置において、両系統のガスバーナを、スリット状の炎口を有する火移りバーナを挟んで配設し、一方の系統のガスバーナが燃焼状態で、この火移りバーナを介して他方の系統のガスバーナに火移り点火する際に、火移り点火開始から他方の系統のガスバーナの着火確認までの時間を計測し、着火確認までの時間が所定の基準時間より長い場合に、以降の火移り点火時に、火移りバーナへのガスの供給量を増加させることを特徴とする燃焼装置。
上記着火確認までの時間が所定の基準時間より長いが着火を確認できた場合には、このような状態が連続して所定回数発生するまでは、上記火移りバーナへのガスの供給量を増加させる制御を行わないことを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
上記着火確認までの時間が所定の基準時間より長いが着火を確認できた状態が連続して所定回数発生すると、全てのガスバーナへのガスの供給を停止して、それ以降の運転を停止することを特徴とする請求項２に記載の燃焼装置。