WO2020039723A1 - 燃焼装置 - Google Patents

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WO2020039723A1
WO2020039723A1 PCT/JP2019/024304 JP2019024304W WO2020039723A1 WO 2020039723 A1 WO2020039723 A1 WO 2020039723A1 JP 2019024304 W JP2019024304 W JP 2019024304W WO 2020039723 A1 WO2020039723 A1 WO 2020039723A1
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check valve
combustion
failure diagnosis
failure
combustion device
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剛英 長谷川
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株式会社ノーリツ
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    • F23N2241/00—Applications
    • F23N2241/04—Heating water

Definitions

  • the present invention relates to a combustion device, and more particularly, to a combustion device provided with a ventilation check valve (hereinafter, also referred to as a "check valve") in a supply / exhaust passage.
  • a ventilation check valve hereinafter, also referred to as a "check valve”
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which a check valve for preventing a backflow of acidic steam around a heat exchanger is provided, and the check valve is opened based on an exhaust gas detection temperature. A technique for detecting a failure is described.
  • Patent Document 2 discloses an arrangement between a body provided with a burner and a fan case having a built-in fan for feeding a mixture of combustion air and fuel to the burner.
  • the structure of a check valve suitable for the invention is described.
  • the present invention has been made in order to solve such problems, and an object of the present invention is to improve the detection accuracy of an open failure of a check valve arranged in a supply / exhaust passage of a combustion device. .
  • a combustion device in one aspect of the present invention, includes a combustion mechanism for burning fuel, a blower fan for supplying combustion air to the combustion mechanism, an exhaust port, a check valve, and a control unit. .
  • the exhaust port is provided for discharging combustion gas from the combustion mechanism.
  • the check valve is disposed in a supply / exhaust passage from the blower fan to the exhaust port.
  • the check valve is configured to open and close according to the relationship between the ventilation pressure of the air supply / exhaust passage and the urging force in the closing direction.
  • the control unit detects an open failure of the check valve when a phenomenon in which the ventilation pressure is lower than a predetermined normal pressure range is detected. Execute the fault diagnosis to be detected.
  • the diagnostic rotation speed range is set within a rotation speed range of the blower fan in which the opening degree of the check valve changes with an increase in the rotation speed of the blower fan when the check valve opens and closes normally.
  • the detection accuracy of the open failure of the check valve arranged in the supply / exhaust passage of the combustion device can be detected with high accuracy.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a hot water supply device including the combustion device according to the first embodiment. It is a conceptual diagram for explaining operation of a check valve. It is a conceptual diagram explaining an example of the connection destination of an exhaust port.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining pressure-flow characteristics (PQ characteristics) in an exhaust passage in which a check valve is arranged.
  • 5 is a conceptual graph illustrating characteristics of a fan current and a fan rotation speed according to a state of a check valve.
  • 4 is a flowchart illustrating a failure diagnosis process of a check valve in the combustion device according to Embodiment 1. It is a block diagram explaining the example of a structure of the user interface with respect to a water heater.
  • FIG. 1 It is a block diagram explaining the example of a structure of the user interface with respect to a water heater.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a hot water supply device including a combustion device according to Embodiment 2; 9 is a flowchart illustrating a failure diagnosis process of a check valve in the combustion device according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a hot water supply device including a combustion device according to Embodiment 3. It is a conceptual diagram explaining the structure of the check valve shown in FIG.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hot water supply device including a combustion device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • hot water supply apparatus 100a includes a burner 10 that burns fuel represented by gas, a blower fan 11, a heat exchanger 12, an exhaust passage 20, an exhaust port 25, and a check valve 30. , A rotation speed sensor 41 and a current sensor 42 of the blower fan 11, and a control unit 50.
  • a combustion apparatus to which the present invention is applied is configured by the above-described elements.
  • Burner 10 is shown as one embodiment of a "combustion mechanism". The fuel burned by the burner 10 is not particularly limited.
  • the blower fan 11 supplies combustion air to the burner 10 by being rotationally driven by a fan motor (not shown). The amount of air blown from the blower fan 11 is determined according to the fan speed.
  • the heat exchanger 12 recovers heat from the combustion gas generated by the burner 10 and heats the hot and cold water flowing inside the heat exchanger 12. Thereby, the hot-water supply apparatus 100a can heat the water introduced from the water inlet and discharge the hot water.
  • the combustion gas after heat recovery is guided to the exhaust port 25 by the exhaust path 20, and is discharged to the outside of the hot water supply device 100a.
  • the supply / exhaust passage from the blower fan 11 to the exhaust port 25 is formed by the operation of the blower fan 11.
  • a check valve 30 for preventing backflow of air is provided in the supply / exhaust passage.
  • a check valve 30 is provided at the exhaust port 25.
  • the check valve 30 is made of resin or the like, and is configured to have a biasing force for closing the exhaust port 25.
  • the urging force can be secured by the weight of the check valve 30.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the operation of the check valve 30.
  • the check valve 30 when combustion by the burner 10 is stopped, that is, when the blower fan 11 is stopped, the check valve 30 is lowered by its own weight, so that a “closed state” is obtained in which the exhaust port 25 is closed. . Thereby, the input / output path of the combustion gas via the exhaust port 25 is closed.
  • a stopper (not shown) held by a columnar support member is disposed on the upper surface side of the check valve 30.
  • FIG. Open state
  • FIG. When the check valve 30 is raised until it comes into contact with the stopper, FIG. (Open state) shown in FIG.
  • the opening of the check valve 30 does not change even if the exhaust gas flow rate further increases.
  • the check valve 30 is in the intermediate state shown in FIG. 2B until it comes into contact with the stopper.
  • the opening of the check valve increases with an increase in the exhaust gas flow rate.
  • the check valve 30 can be opened and closed in conjunction with the operation of the blower fan 11 on and off without being driven by the actuator.
  • FIG. 3 shows an example of a connection destination of the exhaust port 25.
  • a plurality of hot water supply apparatuses 100a are connected to a common ventilation pipe 27 on the exhaust side and a common ventilation pipe 28 on the air supply side.
  • the common ventilation pipe 27 is connected to the exhaust port 25 of each water heater 100a.
  • the common ventilation pipe 28 is connected to the blower fan 11 (FIG. 1) of each water heater 100a.
  • the check valve 30 is disposed at the exhaust port 25 of each hot water supply device 100a, and the check valve 30 of the stopped hot water supply device 100a is closed, thereby preventing the above-described reverse flow.
  • control unit 50 controls the operation of the components of hot water supply apparatus 100a.
  • Control unit 50 is typically constituted by a microcomputer in which a predetermined program is stored in advance.
  • the control unit 50 includes a CPU (Central Processing Unit) 51, a memory 52, an input / output (I / O) circuit 53, and an electronic circuit 54.
  • the CPU 51, the memory 52, and the I / O circuit 53 can exchange signals with each other via a bus 55.
  • the electronic circuit 54 is configured to execute predetermined arithmetic processing by dedicated hardware.
  • the electronic circuit 54 can exchange signals with the CPU 51 and the I / O circuit 53.
  • the control unit 50 controls the execution / stop of the combustion operation of the burner 10, the amount of fuel gas supplied to the burner 10, the operation / stop of the blower fan 11, and the fan speed during operation.
  • a rotation speed sensor 41 is arranged on the blower fan 11, and a current sensor 42 is arranged on a fan motor (not shown) for driving the blower fan 11 to rotate. Outputs of the rotation speed sensor 41 and the current sensor 42 are input to the control unit 50.
  • the rotation speed of the blower fan 11 (hereinafter, also referred to as “fan rotation speed Nf”) is controlled to a target rotation speed set according to the required air amount.
  • the control unit 50 controls the rotation speed of the blower fan 11 by adjusting the drive voltage of the fan motor so that the detection value of the fan rotation speed Nf by the rotation speed sensor 41 approaches the target rotation speed.
  • the drive current of the fan motor of the blower fan 11 (hereinafter, also referred to as “fan current If”) is detected by the current sensor 42.
  • the fan rotation speed Nf is substantially proportional to the amount of air blown from the blower fan 11, that is, the flow rate of the combustion gas (hereinafter, also referred to as the exhaust flow rate).
  • the fan current If corresponds to the load of the fan motor, and increases or decreases according to the flow path resistance in the air supply / exhaust passage and the amount of air blown from the blower fan 11.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining pressure-flow rate characteristics (PQ characteristics) in the exhaust path 20 in which the check valve 30 is disposed.
  • the horizontal axis in FIG. 4 shows the exhaust flow rate Q in the exhaust path 20 corresponding to the ventilation flow rate in the check valve 30, and the vertical axis illustrates the exhaust flow in the exhaust path 20 corresponding to the ventilation pressure in the check valve 30.
  • the pressure P is shown.
  • the PQ characteristic changes depending on the state of the check valve 30.
  • a characteristic line 102 shows the PQ characteristic when check valve 30 is maintained in the open state (FIG. 2C).
  • the exhaust pressure increases as a quadratic function as the exhaust flow rate increases.
  • the characteristic line 102 corresponds to the PQ characteristic when the check valve 30 fails to open.
  • the characteristic line 103 shows the PQ characteristic when the check valve 30 is maintained in the closed state (FIG. 2A).
  • the exhaust resistance sharply increases as the exhaust flow rate increases.
  • the characteristic line 101 shows the PQ characteristic when the check valve 30 is normal.
  • the check valve 30 changes from the closed state in FIG. 2A to the intermediate state in FIG.
  • the flow path resistance also changes, so that the exhaust pressure P hardly changes.
  • the exhaust pressure P does not change at a constant pressure value Pt with respect to a change in the exhaust flow rate Q because the check valve 30 is maintained in the intermediate state.
  • the exhaust flow rate Q can be indirectly detected by the fan rotation speed Nf. Further, the state of the exhaust pressure Q can be indirectly detected by the fan current If. Therefore, in the combustion device according to Embodiment 1, the open failure and the close failure of the check valve 30 are detected based on the detected values of the fan speed Nf and the fan current If of the blower fan 11.
  • FIG. 5 is a conceptual graph illustrating characteristics of the fan current If and the fan rotation speed Nf according to the state of the check valve 30.
  • the Nf-If characteristic corresponding to the PQ characteristic at the time of the open failure follows the characteristic line 152. Comparing the characteristic lines 151 and 152, in the normal state (characteristic line 151), it does not depend on the fan rotation speed Nf, but in the case of an open failure in which the opening of the check valve 30 is constant (characteristic line 152). Thus, the exhaust passage becomes narrow in a region where the fan rotation speed Nf is low. Therefore, in the characteristic line 152, the fan current If for the same fan rotation speed Nf is larger than that in the characteristic line 151. The current difference ⁇ I between the two decreases as the fan rotation speed Nf increases, and at the fan rotation speed Nl (corresponding to the exhaust flow rate Ql in FIG. 4) at which the check valve 30 is opened, ⁇ I becomes almost zero. .
  • the blower fan 11 fan motor
  • the rate of increase (gradient) of the fan current If with respect to the increase in the fan rotation speed Nf is larger than the increase rate in the characteristic line 152.
  • the Nf-If characteristic corresponding to the PQ characteristic at the time of the closing failure follows the characteristic line 153. Comparing the characteristic lines 151 and 153, at the time of a closing failure, the check valve 30 is maintained in the closed state, so that no exhaust load is applied to the blower fan 11 (fan motor). For this reason, the characteristic line 153 has a characteristic behavior in which the rate of increase with respect to the increase in the fan current If and the fan rotation speed Nf is significantly lower than those of the characteristic lines 151 and 152.
  • the reference current value Ifr (hereinafter also referred to as reference current value Ifr) of the fan current If at each fan rotation speed Nf according to the characteristic line 151, the reference current value Ifr and the actual detected value of the fan current If are determined.
  • the characteristic line 101 and the characteristic lines 102 and 103 in FIG. 4 can be equivalently sharply distinguished.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a failure diagnosis process of the check valve in the combustion device according to the first embodiment.
  • the processing of each step shown in FIG. 6 can be realized by software processing of the control unit 50.
  • control unit 50 determines in step (hereinafter simply referred to as “S”) 100 whether or not diagnostic conditions for check valve 30 are satisfied.
  • S100 can be determined to be YES when the operation switch of water heater 100a is turned on, for example. Thereby, each time the operation switch of the hot water supply device 100a is turned on, the failure diagnosis of the check valve 30 can be automatically performed.
  • S100 a YES determination in addition to the condition that the elapsed time from the previous failure diagnosis or the number of times the operation switch is turned on exceeds a predetermined reference value. In this way, the failure diagnosis of the check valve 30 can be periodically performed while avoiding excessive execution. Alternatively, it is also possible to make S100 a YES determination every time a certain period elapses, separately from turning on the operation switch.
  • control unit 50 forcibly make a NO determination in S100 during the combustion operation of the burner 10.
  • the combustion operation is not hindered, it is also possible to execute the failure diagnosis during the combustion operation of the burner 10.
  • the operating condition (fan speed) of the blower fan 11 can be adjusted for the failure diagnosis, so that the effect of preventing the failure erroneous detection in the failure diagnosis can be enhanced.
  • control unit 50 can determine S100 as YES.
  • the control unit 50 determines in S110 whether or not the fan rotation speed Nf detected by the rotation speed sensor 41 is within a predetermined diagnosis rotation speed region.
  • the diagnostic rotation speed region can be predetermined within the range of Nf ⁇ N1 shown in FIG.
  • the region of N1 ⁇ Nf ⁇ N2 in FIG. 5 can be set as the diagnostic rotation speed region.
  • the control unit 50 stores the current fan speed Nf in S120 and detects the current fan speed Nf in S130 by S130. The current fan current If is stored. On the other hand, if the fan speed Nf is not within the diagnostic speed range (NO in S110), execution of S120 and S130 is on standby.
  • the control unit 50 sets the reference current value Ifr corresponding to the fan speed Nf stored in S120 in S140. Specifically, the memory (not shown) of the control unit 50 previously stores a characteristic relationship (Nf-Ifr characteristic) of the reference current value with respect to each fan rotation speed, which corresponds to the characteristic line 151 in FIG.
  • the reference current value Ifr can be set by referring to the Nf-Ifr characteristic.
  • the reference current characteristic can be determined before shipment from the factory.
  • the fan rotation speed Nf is changed at a plurality of points, and each point is changed. It is also possible to correct the reference current characteristics by collecting the fan current If in the case of FIG. However, normally, in the common vent configuration shown in FIG. 3, compared with the diameter of the exhaust port 25, the common vent pipe 27, 28 has a sufficiently large inner diameter. Therefore, when the failure diagnosis is performed by one hot water supply device 100a, even if the exhaust path is extended outside the hot water supply device 100a, the characteristics shown in FIGS. 4 and 5 are hardly affected. Therefore, basically, it is not necessary to modify the reference current characteristics.
  • the control unit 50 determines in S150 whether the fan current If stored in S130 is within the normal current range including the reference current value Ifr set in S140. For example, the determination in S150 can be performed based on whether or not a current difference
  • control unit 50 determines in S160 whether fan current If and reference current value Ifr are large or small. I do. The control unit 50 determines that the Nf-If characteristic is close to the characteristic line 152 (FIG. 5) when If> Ifr (when YES is determined in S160), that is, when the fan current If is higher than the normal current range. Then, in S180, an “open failure” of the check valve 30 is detected, and the current failure diagnosis is ended. In this case, in the PQ characteristic in FIG. 4, a phenomenon in which the exhaust pressure Q (vent pressure) is lower than the normal pressure range including the characteristic line 101, that is, the PQ characteristic along the characteristic line 102 appears. Is indirectly detected.
  • the controller 50 determines that the Nf-If characteristic is close to the characteristic line 153 (FIG. 5), and in S190, checks the check valve 30. Is detected, and the current failure diagnosis is ended.
  • the PQ characteristic in FIG. 4 a phenomenon in which the exhaust pressure Q (vent pressure) is higher than the normal pressure range including the characteristic line 101, that is, the PQ characteristic along the characteristic line 103 appears. Is indirectly detected.
  • the determination value r is determined to be different between If> Ifr side (that is, the open failure detection side) and If ⁇ Ifr side (that is, the closed failure detection side), and the reference current value It is also possible to set the normal current range in an asymmetric range around Ifr. In this case, after the determination in S160 is performed first, the determination in S150 is performed using the determination value r set according to the determination result in S160, so that there is no abnormality (S170), and the open failure detection (S180) ) And closed fault detection (S190).
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of a user interface for hot water supply device 100a.
  • remote controllers 200 and 300 are connected to hot water supply device 100a by communication lines 210 and 310 such as a two-core communication line.
  • the remote controller 200 is provided on the wall surface of the bathroom.
  • the remote controller 200 has an operation switch 202, operation switches 203 and 204, and a display unit 205.
  • the operation switch 202 and the operation switches 203 and 204 can be typically constituted by push buttons and touch buttons.
  • the display unit 205 can be configured by, for example, a fluorescent display tube.
  • the remote controller 300 is provided, for example, on a kitchen wall surface.
  • Remote controller 300 includes an operation switch 302 for turning on and off the operation of water heater 100a, an operation switch 303, and a display unit 305.
  • the operation switch 302 and the operation switch 303 can be typically constituted by a push button or a touch button.
  • the display unit 305 can be typically constituted by a liquid crystal panel.
  • the remote controllers 200 and 300 have a built-in communication adapter (not shown), so that a communication connection with a communication network (typically, the Internet) and a communication terminal can be made via the wireless LAN router 330.
  • a communication network typically, the Internet
  • the remote controllers 200 and 300 can establish a communication connection with the server 380 connected with the Internet 350.
  • remote control and remote monitoring of hot water supply device 100a via server 380 become possible.
  • a communication terminal 400 typified by a smartphone, which is connected to the server 380
  • remote control and remote monitoring of the water heater 100 a from the communication terminal 400 become possible.
  • the communication terminal 400 can be remotely operated and controlled by the communication terminal 400b connected to the Internet 350 by 4G communication or the like and the communication terminal 400a connected to the wireless LAN router 330 and the wireless LAN. Remote monitoring can be performed.
  • the failure diagnosis result of the check valve 30 using the display units 205 and 305 of the remote controllers 200 and 300. Furthermore, it is also possible to output a failure diagnosis result of the check valve 30 using the communication terminal 400 such as a smartphone that is communicatively connected to the hot water supply device 100a.
  • the communication terminal 400 such as a smartphone that is communicatively connected to the hot water supply device 100a.
  • the communication terminal 400 when an abnormality (open failure or closing failure) occurs in the check valve 30, a notification is made even when an operator or a user is not near the remote controllers 200 and 300. It becomes possible.
  • the worker can use the communication terminal 400 to execute an input operation for activating the failure diagnosis of the check valve 30 when the hot water supply device 100a is installed.
  • the notification content is determined in accordance with whether or not the current failure diagnosis is started by the above-described predetermined input operation indicating that the diagnosis is performed during the installation work. It is possible to change it. Specifically, in the case of a failure diagnosis at the time of installation work, the content of the notification is to prompt the user to confirm that the check valve 30 has been left unplaced. The notification content can be switched so as to notify that a failure has occurred.
  • the remote controller 200, 300 and / or the communication terminal 400 of the fact even when there is no abnormality (S170). Further, the correction of the reference current characteristic in the failure diagnosis at the time of the installation work described above may be effective only when the operator performs an input operation to confirm that the installation work is normal. It is possible.
  • the detection of the open failure of the check valve 30 is performed based on the PQ characteristic in the exhaust passage without using the exhaust gas temperature that is affected by the state of the combustion operation. Accuracy can be increased. Similarly, by the same method based on the PQ characteristic, the close failure of the check valve 30 can be similarly detected with high accuracy.
  • failure diagnosis can be performed using the detection values of the rotation speed sensor 41 and the current sensor 42 of the blower fan 11, which are usually arranged for controlling the blower fan 11. Therefore, it is not necessary to dispose a new sensor for diagnosing the failure of the check valve 30, which is advantageous in terms of cost.
  • the failure diagnosis based on the PQ characteristic is performed using the fan rotation speed Nf and the fan current If.
  • the same failure diagnosis may be performed even if a pressure sensor is disposed in the exhaust passage. Is possible.
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a hot water supply device including the combustion device according to the second embodiment.
  • the hot water supply apparatus 100b including the combustion device according to the second embodiment is different from the hot water supply apparatus 100a shown in FIG. It is different in that it further prepares.
  • the pressure sensor 21 detects an exhaust pressure Px in the exhaust path 20, which corresponds to a ventilation pressure in the check valve 30.
  • the detection value of the exhaust pressure Px by the pressure sensor 21 is input to the control unit 50, similarly to the detection values of the rotation speed sensor 41 and the current sensor 42.
  • hot water supply apparatus 100b according to Embodiment 2 are the same as those of hot water supply apparatus 100a according to Embodiment 1, and therefore, detailed description will not be repeated.
  • failure diagnosis of check valve 30 can be executed by using the PQ characteristics of FIG. 4 more directly.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a failure diagnosis process of a check valve in the combustion device according to Embodiment 2.
  • the control unit 50 when the control unit 50 starts the failure diagnosis of the check valve 30 in S100 to S110 similar to that in FIG. 6, the control unit 50 stores the current fan rotation speed Nf in S120, and the pressure sensor in S135. The current exhaust pressure Px detected by 21 is stored. Also in the diagnostic rotation speed region in the second embodiment, the check valve 30 is set corresponding to the (b) intermediate state region where the exhaust pressure in FIG. Therefore, also in the second embodiment, the determination in S110 can be performed based on whether or not N1 ⁇ Nf ⁇ N2, as in the first embodiment.
  • the control unit 50 reads the reference pressure value Pr in S145.
  • the reference pressure value Pr is determined corresponding to the constant pressure value Pt in the middle state (b) of the characteristic line 101 in FIG.
  • the reference pressure value Pr it is possible to use a value that is determined in advance at the time of factory shipment or a value that is corrected by using a pressure detection value at the time of failure diagnosis during installation work. Correction of the reference pressure value is basically unnecessary. It is possible to correct the reference pressure value at the time of installation work, but as described above, it is effective on condition that the operator has performed an input operation to confirm that the work is normal. be able to.
  • step S155 the control unit 50 determines whether the exhaust pressure Px stored in step S135 is within a normal pressure range including the reference pressure value Pr. For example, the pressure difference
  • control unit 50 determines in S165 whether exhaust pressure Px and reference pressure value Pr are large or small. .
  • Pr> Px YES in S165
  • the control unit 50 determines that the exhaust pressure P is higher than the normal pressure range and that the PQ characteristic is close to the characteristic line 103 (FIG. 4). to decide. Accordingly, the control unit 50 detects the “closed failure” of the check valve 30 in S190 similar to FIG. 6, and ends the current failure diagnosis.
  • the processes in S170 to S190 are the same as those in the first embodiment (FIG. 6), and thus detailed description will not be repeated.
  • the determination value r * is set to Px ⁇ Pr side (that is, the open failure detection side) and Pr ⁇ Px side (that is, the closed failure detection side). It is also possible to set the normal pressure range in a range that is asymmetrical about the reference pressure value Pr as a value different from. In this case, after the determination of S165 is performed first, the determination of S155 is performed using the determination value r * set according to the determination result of S165, so that there is no abnormality (S170), and the open failure detection (S170) (S180) and closed fault detection (S190).
  • the check is made directly based on the PQ characteristics in the exhaust passage.
  • An open failure of the valve 30 can be detected with high accuracy.
  • the close failure of the check valve 30 can be similarly detected with high accuracy based directly on the PQ characteristics.
  • the failure diagnosis can be performed even before the start of the combustion operation, so that the difference in the operation conditions of the blower fan 11 due to the combustion operation is eliminated. It is possible to further prevent erroneous detection of an abnormality of the check valve 30.
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a hot water supply device including a combustion device according to Embodiment 3.
  • check valve 130 is arranged in mixture passage 15 from blower fan 11 to burner 10.
  • the control unit 50 controls the burner 10 and the blower fan 11. Specifically, the control unit 50 can control the supply amount of the fuel gas by controlling the gas valve 13 and control the burner combustion in the burner 10.
  • the control unit 50 receives the values detected by the rotation speed sensor 41 and the current sensor 42 of the blower fan 11 and executes the rotation speed control of the blower fan 11 described in the first embodiment.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining the configuration of check valve 130.
  • check valve 130 is formed of a flapper valve, and closes the ventilation path when a ventilation pressure is not generated in mixture passage 15 by a biasing force 131 such as a spring. This state corresponds to the “closed state” of the check valve 30 in FIG.
  • the check valve 130 When the ventilation pressure generated by the operation of the blower fan 11 exceeds the urging force 131, the check valve 130 is opened, and the “intermediate state” in FIG. 2B and the “open state” in FIG. 2C. Changes to That is, similarly to the check valve 30, the check valve 130 has a configuration in which opening and closing are controlled by the relationship between the ventilation pressure and the urging force without depending on the actuator drive. For this reason, in the air-fuel mixture passage 15 in which the check valve 130 is disposed, the PQ characteristics different from those in FIG. 4 are shown in each of the closed state, the intermediate state, and the open state.
  • the characteristic lines 101 to 103 (FIG. 4) indicating the PQ characteristics and the characteristic lines 151 to 153 (FIG. 5) according to the PQ characteristics are set in advance. It can be obtained by an actual machine test or the like.
  • the failure diagnosis of the check valve 130 is performed using the fan rotation speed Nf and the fan current If detected by the rotation speed sensor 41 and the current sensor 42 as compared with the first embodiment. It is possible to do the same.
  • the failure diagnosis of the check valve 130 can be executed in the same manner as in the second embodiment.
  • the failure diagnosis of the non-actuator driven check valve described in the first and second embodiments includes the configuration of the supply / exhaust path in the combustion device including the configuration described in Patent Documents 1 and 2. It is possible to apply a check valve arranged at an arbitrary position to a target.
  • the configuration of the user interface is applied to the water heaters 100b and 100c described in the second and third embodiments in the same manner as in FIG. 7, and the check valve is provided using the communication terminal 400 (400a, 400b). It is possible to execute at least one of the startup operation of the failure diagnosis of 30 and the notification of the diagnosis result.
  • the water heaters 100b and 100c described in the second and third embodiments can be applied to the common vent configuration shown in FIG.
  • the failure diagnosis processing capable of detecting both “open failure” and “closed failure” has been exemplified (FIGS. 6 and 9). It is also possible to transform into a failure diagnosis process that detects only one of them.

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Abstract

送風ファン（１１）は、運転時には、バーナ（１０）に対してファン回転数（Ｎｆ）に応じた空気量を供給する。逆止弁（３０）は、排気口（２５）を閉止する付勢力を有し、排気経路（２０）の通気圧力と、当該付勢力との関係に従って開閉される。制御部（５０）は、ファン回転数（Ｎｆ）が予め定められた診断回転数領域内であるときに、通気圧力が予め定められた正常圧力範囲よりも低い現象が検知されると逆止弁の開故障を検出する故障診断を実行する。診断回転数領域は、逆止弁（３０）が正常に開閉する際に、ファン回転数（Ｎｆ）の増加に対して逆止弁（３０）の開度が変化する回転数範囲内に設定される。

Description

燃焼装置
　本発明は燃焼装置に関し、より特定的には、給排気路に通気の逆流防止弁（以下、「逆止弁」とも称する）を備えた燃焼装置に関する。
　ガス等の燃料と空気との混合気を燃焼する燃焼装置において、給排気路における通気の逆流を防止するために逆止弁が配置される構成が公知である。特開２０１８－３１５３３号公報（特許文献１）では、熱交換器周辺での酸性水蒸気の逆流を防止するための逆止弁を配置した構成において、排気検知温度に基づいて、逆止弁の開故障を検出する技術が記載されている。
　又、特開２０１７－２０６９３号公報（特許文献２）には、バーナが設置された器体と、燃焼用空気と燃料の混合気をバーナに送り込むファンを内蔵するファンケースとの間への配置に好適な逆止弁の構造が記載されている。
特開２０１８－３１５３３号公報 特開２０１７－２０６９３号公報
　特許文献１に記載された燃焼装置によれば、ファンを停止したときの排気温度の挙動に基づいて、逆止弁の開故障の検出が可能である。具体的には、ファンの停止に応じて逆止弁が正常に閉止したか否かを、排気検知温度と、室内検知温度との温度差が基準値より高い値に維持されるか否かによって判定することができる。
　しかしながら、排気温度はバーナでの燃焼条件によって変化し、室内温度も季節によって変化する。従って、逆止弁が正常に閉止された場合にも、排気検知温度及び室内検知温度の間に温度差が生じないケースが発生し得るため、開故障を誤検出することが懸念される。
　本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、燃焼装置の給排気路に配置された逆止弁の開故障の検出精度を高めることである。
　本発明のある局面では、燃焼装置は、燃料を燃焼する燃焼機構と、燃焼機構に対して燃焼用空気を供給するための送風ファンと、排気口と、逆止弁と、制御部とを備える。排気口は、燃焼機構での燃焼ガスを排出するために設けられる。逆止弁は、送風ファンから前記排気口までの給排気通路に配置される。逆止弁は、給排気通路の通気圧力と、閉方向への付勢力との関係に従って開閉されるように構成される。制御部は、送風ファンの回転数が予め定められた診断回転数領域内であるときに、通気圧力が予め定められた正常圧力範囲よりも低い現象が検知されると逆止弁の開故障を検出する故障診断を実行する。診断回転数領域は、逆止弁が正常に開閉する際に、送風ファンの回転数増加に対して前記逆止弁の開度が変化する前記送風ファンの回転数範囲内に設定される。
　本発明によれば、送風ファンの回転数増加に対して逆止弁の開度が変化する送風ファンの回転数範囲内における通気流量及び通気圧力の間の特性関係（Ｐ－Ｑ特性）に照らして、燃焼装置の給排気路に配置された逆止弁の開故障の検出精度を高精度で検出することができる。
本実施の形態１に係る燃焼装置を含む給湯装置の概略構成図である。 逆止弁の動作を説明するための概念図である。 排気口の接続先の一例を説明する概念図である。 逆止弁が配置された排気路における圧力－流量特性（Ｐ－Ｑ特性）を説明するための概念図である。 逆止弁の状態に伴うファン電流及びファン回転数の特性を説明する概念的なグラフである。 実施の形態１に係る燃焼装置における逆止弁の故障診断処理を説明するフローチャートである。 給湯装置に対するユーザインターフェイスの構成例を説明するブロック図である。 本実施の形態２に係る燃焼装置を含む給湯装置の概略構成図である。 実施の形態２に係る燃焼装置における逆止弁の故障診断処理を説明するフローチャートである。 実施の形態３に係る燃焼装置を含む給湯装置の概略構成図である。 図１０に示された逆止弁の構成を説明する概念図である。
　以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。
　［実施の形態１］
　図１は、本発明の実施の形態１に係る燃焼装置を含む給湯装置の概略構成図である。
　図１を参照して、給湯装置１００ａは、ガスに代表される燃料を燃焼するバーナ１０と、送風ファン１１と、熱交換器１２と、排気路２０と、排気口２５と、逆止弁３０と、送風ファン１１の回転数センサ４１及び電流センサ４２と、制御部５０とを備える。図１に例示した給湯装置１００ａにおいては、上述の要素によって、本発明が適用される燃焼装置が構成される。バーナ１０は「燃焼機構」の一実施例として示される。バーナ１０によって燃焼される燃料は、特に限定されない。
　送風ファン１１は、図示しないファンモータによって回転駆動されることで、バーナ１０に対して燃焼用空気を供給する。送風ファン１１からの送風量は、ファン回転数に応じて決まる。熱交換器１２は、バーナ１０によって発生された燃焼ガスから熱回収を行なって、熱交換器１２内部を通流する湯水を加熱する。これにより、給湯装置１００ａは、入水路から導入された水を加熱して出湯することができる。
　熱回収後の燃焼ガスは、排気路２０によって排気口２５へ導かれて、給湯装置１００ａの外部へ排出される。このように、燃焼装置では、バーナ１０による燃焼動作時に、送風ファン１１の運転によって、送風ファン１１から排気口２５へ至る給排気路が形成される。本実施の形態に係る燃焼装置では、給排気路に空気の逆流を防止する逆止弁３０が配設される。
　図１の構成例では、排気口２５に逆止弁３０が設けられる。逆止弁３０は、樹脂等によって作製されて、排気口２５を閉止する付勢力を有するように構成される。例えば、逆止弁３０の自重によって付勢力を確保することができる。
　図２には、逆止弁３０の動作を説明するための概念図が示される。
　図２（ａ）を参照して、バーナ１０による燃焼停止時、即ち、送風ファン１１の停止時には、逆止弁３０は自重によって下降することにより、排気口２５を閉塞する「閉状態」となる。これにより、排気口２５を経由した燃焼ガスの入出力経路が閉ざされる。
　図２（ｂ）及び（ｃ）を参照して、バーナ１０による燃焼動作時、即ち、送風ファン１１の運転時には、排気圧力が逆止弁３０による付勢力を超えることによって、逆止弁３０が上昇する。これにより、排気口２５及び逆止弁３０の間に隙間（開度）が生じることで、燃焼ガスが排気口２５から排出される。
　逆止弁３０の上面側には、柱状の支持材によって保持されたストッパ（図示せず）が配置されており、逆止弁３０は、当該ストッパに当接するまで上昇すると、図２（ｃ）に示した「開状態」となる。逆止弁３０が開状態となると、排気流量がそれ以上増加しても、逆止弁３０の開度は変化しない。
　一方で、逆止弁３０は、ストッパに当接するまでは、図２（ｂ）に示した中間状態となる。中間状態では、排気流量の増加に応じて、逆止弁の開度が増加する。このように、自重による付勢力を利用することで、アクチュエータによって駆動することなく、送風ファン１１の運転オンオフと連動させて逆止弁３０を開閉することができる。
　図３には、排気口２５の接続先の一例が示される。
　図３を参照して、複数の給湯装置１００ａは、排気側の共用通気管２７及び給気側の共用通気管２８と接続される。共用通気管２７は、各給湯装置１００ａの排気口２５と接続される。一方で、共用通気管２８は、各給湯装置１００ａの送風ファン１１（図１）と接続される。
　図３の様な、いわゆるコモンベント構成では、燃焼運転中の一部の給湯装置１００ａから共用通気管２７へ出力された排気が、燃焼停止中の他の給湯装置１００ａに対して、排気口２５から逆流することが懸念される。従って、各給湯装置１００ａの排気口２５に逆止弁３０を配置して、停止中の給湯装置１００ａの逆止弁３０が閉状態となることにより、上記のような逆流を防止できる。
　一方で、逆止弁３０が送風ファン１１の停止時にも開状態に維持される、いわゆる「開故障」が発生すると、排気の逆流が発生する虞がある。従って、逆止弁３０が配置された構成では、開故障の検出が重要となる。又、逆止弁３０が送風ファン１１の運転時にも閉状態に維持される、いわゆる「閉故障」が発生すると、燃焼ガスが正常に排出できなくなることが懸念される。このため、開故障と同様に、閉故障についても自動的に検出することが好ましい。
　再び図１を参照して、制御部５０は、給湯装置１００ａの構成機器の動作を制御する。制御部５０は、代表的には、所定のプログラムが予め記憶されたマイクロコンピュータによって構成される。例えば、図１に示されるように、制御部５０は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）５１と、メモリ５２と、入出力（Ｉ／Ｏ）回路５３と、電子回路５４とを含む。ＣＰＵ５１、メモリ５２及びＩ／Ｏ回路５３は、バス５５を経由して、相互に信号の授受が可能である。電子回路５４は、所定の演算処理を専用のハードウェアによって実行するように構成される。電子回路５４は、ＣＰＵ５１及びＩ／Ｏ回路５３との間で信号の授受が可能である。制御部５０は、バーナ１０の燃焼運転の実行／停止、及び、バーナ１０への燃料ガス供給量を制御するとともに、送風ファン１１の運転／停止、並びに、作動時のファン回転数を制御する。
　送風ファン１１には回転数センサ４１が配置され、送風ファン１１を回転駆動するファンモータ（図示せず）には、電流センサ４２が配置される。回転数センサ４１及び電流センサ４２の出力は、制御部５０へ入力される。
　バーナ１０での燃焼に必要な空気量は、バーナ１０へ供給される燃料量に比例する。従って、送風ファン１１の回転数（以下、「ファン回転数Ｎｆ」とも称する）は、当該必要な空気量に従って設定される目標回転数に制御される。例えば、制御部５０は、上記目標回転数に対して、回転数センサ４１によるファン回転数Ｎｆの検出値を近付けるように上記ファンモータの駆動電圧を調整することによって、送風ファン１１の回転数制御を実行する。この際に、電流センサ４２によって、送風ファン１１のファンモータの駆動電流（以下、「ファン電流Ｉｆ」とも称する）が検出される。
　上述のように、ファン回転数Ｎｆは、送風ファン１１からの送風量、即ち、燃焼ガスの流量（以下、排気流量とも称する）にほぼ比例する。又、ファン電流Ｉｆは、ファンモータの負荷に相当し、給排気路における流路抵抗と、送風ファン１１からの送風量とに応じて増減する。
　図４には、逆止弁３０が配置された排気路２０における圧力－流量特性（Ｐ－Ｑ特性）を説明するための概念図が示される。図４の横軸には、逆止弁３０における通気流量に相当する排気路２０における排気流量Ｑが示され、縦軸には、逆止弁３０における通気圧力に相当する排気路２０での排気圧力Ｐが示される。Ｐ－Ｑ特性は、逆止弁３０の状態によって変化する。
　図４を参照して、特性線１０２には、逆止弁３０が開状態（図２（ｃ））に維持された場合のＰ－Ｑ特性が示される。この場合には、排気流量の増加に応じて、排気圧力は、二次関数状に増加する。特性線１０２は、逆止弁３０の開故障時におけるＰ－Ｑ特性に相当する。
　一方で、特性線１０３には、逆止弁３０が閉状態（図２（ａ））に維持された場合のＰ－Ｑ特性が示される。この場合には、排気経路が閉塞されているため、排気流量の増加に応じて、排気抵抗が急激に増加する。
　特性線１０１には、逆止弁３０の正常時におけるＰ－Ｑ特性が示される。正常時には、逆止弁３０は、排気流量の増加に応じて、図２（ａ）の閉状態から図２（ｂ）の中間状態に変化する。中間状態では、排気流量Ｑの増加に伴って逆止弁３０の開度が増加することで流路抵抗も変化するので、排気圧力Ｐがほぼ変化しない。例えば、低流量域（Ｑ≦Ｑｌ）では、逆止弁３０が中間状態に維持されることにより、排気流量Ｑの変化に対して排気圧力Ｐは一定圧力値Ｐｔで変化しない。
　さらに、排気流量Ｑが増加して、逆止弁３０が図２（ｃ）の開状態となると（Ｑ＞Ｑｌの領域）、排気圧力Ｐは特性線１０２と同等となる。図４中では、排気流量Ｑ≧Ｑｔの領域では、特性線１０１及び１０２は共通である。
　図４において、逆止弁３０の開故障時には、特性線１０２のＰ－Ｑ特性が観測され、逆止弁の閉故障時には、特性線１０３のＰ－Ｑ特性図が観測される。従って、正常時における特性線１０１と、特性線１０２とを峻別することによって、逆止弁３０の開故障を検出することができる。同様に、正常時における特性線１０１と、特性線１０３とを峻別することによって、逆止弁３０の閉故障を検出することも可能である。例えば、逆止弁３０の中間状態において、特性線１０１を含む正常圧力範囲を予め設定し、排気圧力Ｐの検出値が当該正常圧力範囲よりも低いときに、逆止弁３０の開故障を検出することが可能である。同様に、排気圧力Ｐの検出値が当該正常圧力範囲よりも高いときに、逆止弁３０の閉故障を検出することが可能である。
　上述のように、排気流量Ｑは、ファン回転数Ｎｆによって間接的に検出することが可能である。又、排気圧力Ｑの状態は、ファン電流Ｉｆによって間接的に検知することが可能である。従って、実施の形態１に係る燃焼装置では、送風ファン１１のファン回転数Ｎｆ及びファン電流Ｉｆの検出値に基づいて、逆止弁３０の開故障及び閉故障を検出する。
　図５は、逆止弁３０の状態に伴うファン電流Ｉｆ及びファン回転数Ｎｆの特性を説明する概念的なグラフである。
　図５を参照して、逆止弁３０の中間状態に対応する排気流量の領域（Ｑ≦Ｑｌ）において、ファン回転数Ｎｆ≦Ｎｌである。当該回転領域（Ｎｆ≦Ｎｌ）では、正常時のＰ－Ｑ特性（図４の特性線１０１）に対応する、ファン回転数Ｎｆに対するファン電流Ｉｆの特性（以下、「Ｎｆ－Ｉｆ特性」とも称する）は、特性線１５１に従ったものとなる。
　これに対して、開故障時のＰ－Ｑ特性（図４の特性線１０２）に対応するＮｆ－Ｉｆ特性は、特性線１５２に従ったものとなる。特性線１５１及び１５２を比較すると、正常時（特性線１５１）には、ファン回転数Ｎｆに依存せず、逆止弁３０の開度が一定である開故障の際（特性線１５２）と比較して、ファン回転数Ｎｆが低い領域では排気通路が狭くなる。このため、特性線１５２では、特性線１５１と比較して、同一のファン回転数Ｎｆに対するファン電流Ｉｆが大きくなる。両者の電流差ΔＩは、ファン回転数Ｎｆが高くなるにつれて縮小し、逆止弁３０が開状態となるファン回転数Ｎｌ（図４での排気流量Ｑｌに対応）では、ΔＩはほぼ零となる。
　又、正常時には、送風ファン１１（ファンモータ）に対して、逆止弁３０の開度を増加させる負荷が掛る。このため、正常時の特性線１５１では、ファン回転数Ｎｆの上昇に対するファン電流Ｉｆの上昇レート（傾き）が、特性線１５２における当該上昇レートよりも大きくなる。
　一方で、閉故障時のＰ－Ｑ特性（図４の特性線１０３）に対応するＮｆ－Ｉｆ特性は、特性線１５３に従ったものとなる。特性線１５１及び１５３を比較すると、閉故障時には、逆止弁３０が閉状態に維持されるため、送風ファン１１（ファンモータ）には排気のための負荷が掛らない。このため、特性線１５３では、ファン電流Ｉｆ、及び、ファン回転数Ｎｆの上昇に対する上昇レートが、特性線１５１及び１５２と比較して大幅に低くなる、という特徴的な挙動が生じる。
　従って、特性線１５１に従って、各ファン回転数Ｎｆにおけるファン電流Ｉｆの基準値Ｉｆｒ（以下、基準電流値Ｉｆｒとも称する）を定めることにより、当該基準電流値Ｉｆｒと、ファン電流Ｉｆの実際の検出値との比較によって、図４における、特性線１０１と特性線１０２及び１０３とを等価的に峻別することが可能となる。
　図６は、実施の形態１に係る燃焼装置における逆止弁の故障診断処理を説明するフローチャートである。代表的には、図６に示される各ステップの処理は、制御部５０のソフトウェア処理によって実現することが可能である。
　図６を参照して、制御部５０は、ステップ（以下、単に「Ｓ」と表記する）１００により、逆止弁３０の診断条件が成立しているか否かを判断する。Ｓ１００は、例えば、給湯装置１００ａの運転スイッチのオン時にＹＥＳ判定とすることができる。これにより、給湯装置１００ａの運転スイッチがオンされる毎に、逆止弁３０の故障診断を自動的に実行できる。
　更に、前回の故障診断からの経過時間、又は、運転スイッチのオン回数が予め定められた基準値を超えていることを条件に加えて、Ｓ１００をＹＥＳ判定とすることも可能である。このようにすると、逆止弁３０の故障診断について、過度の実行を避けて、定期的に実行することが可能となる。或いは、運転スイッチのオンとは切り離して、一定期間の経過毎に、Ｓ１００をＹＥＳ判定とすることも可能である。
　又、運転スイッチのオン時であっても、バーナ１０の燃焼運転中には、制御部５０は、Ｓ１００を強制的にＮＯ判定とすることが好ましい。但し、燃焼運転に支障を生じさせないのであれば、バーナ１０の燃焼運転中に、故障診断を実行することも可能である。但し、非燃焼運転中は、送風ファン１１の運転条件（ファン回転数）を故障診断のために調整することが可能となるため、故障診断での故障誤検出の防止効果を高めることができる。
　或いは、給湯装置１００ａの図示しないリモートコントローラへの所定の入力操作に応じて、故障診断を実行することも可能である。制御部５０は、リモートコントローラへの当該入力操作が検出されると、Ｓ１００をＹＥＳ判定とすることができる。これにより、例えば、給湯装置１００ａの取付施工時において、作業者が取付施工時の診断であることを示す所定の入力操作を行うことにより、逆止弁３０の故障診断を実行することが可能となる。
　制御部５０は、故障診断条件が成立すると（Ｓ１００のＹＥＳ判定時）、Ｓ１０５により、送風ファン１１を運転する。これにより、バーナ１０による燃焼運転時以外であっても、送風ファン１１が起動される。故障診断条件の非成立時（Ｓ１００のＮＯ判定時）には、Ｓ１０５以降の処理は実行されず、逆止弁３０の故障診断は起動されない。
　故障診断時には、制御部５０は、Ｓ１１０により、回転数センサ４１によって検出されたファン回転数Ｎｆが、予め定められた診断回転数領域内であるか否かを判定する。診断回転数領域は、図５に示された、Ｎｆ≦Ｎｌの範囲内で予め定めることができる。例えば、図５中のＮ１≦Ｎｆ≦Ｎ２の領域を、診断回転数領域に定めることができる。
　制御部５０は、ファン回転数Ｎｆが診断回転数領域内である場合（Ｓ１１０のＹＥＳ判定時）には、Ｓ１２０により、現在のファン回転数Ｎｆを記憶するとともに、Ｓ１３０により、電流センサ４２によって検出された現在のファン電流Ｉｆを記憶する。一方で、ファン回転数Ｎｆが診断回転数領域内でない場合（Ｓ１１０のＮＯ判定時）には、Ｓ１２０及びＳ１３０の実行が待機される。
　制御部５０は、Ｓ１４０により、Ｓ１２０で記憶されたファン回転数Ｎｆに対応する基準電流値Ｉｆｒを設定する。具体的には、制御部５０の図示しないメモリは、図５の特性線１５１に相当する、各ファン回転数に対する基準電流値の特性関係（Ｎｆ－Ｉｆｒ特性）が予め記憶されており、Ｓ１４０では、当該Ｎｆ－Ｉｆｒ特性を参照することによって、基準電流値Ｉｆｒを設定することができる。基準電流特性は、工場出荷時に予め定めることが可能である。
　或いは、施工先での排気通路の特性（図３の排気側の共用通気管２７）を反映するために、施工時の故障診断時において、ファン回転数Ｎｆを複数点で変化させるとともに、各点でのファン電流Ｉｆを収集して、基準電流特性を修正することも可能である。但し、通常、図３に示したコモンベント構成では、接続された給湯装置１００ａの全部が燃焼運転を実行しても問題ないように、排気口２５の径と比較して、共用通気管２７，２８は、十分に大きい内径を有している。従って、１台の給湯装置１００ａで故障診断を実行した場合では、排気路が給湯装置１００ａの外部で延長されても、図４及び図５に示された特性には殆ど影響がない。このため、基本的には、基準電流特性の修正は不要である。
　制御部５０は、Ｓ１５０により、Ｓ１３０で記憶したファン電流Ｉｆが、Ｓ１４０で設定した基準電流値Ｉｆｒを含む正常電流範囲内であるか否かを判定する。例えば、ファン電流Ｉｆ及び基準電流値Ｉｆｒの電流差｜Ｉｆｒ－Ｉｆ｜が、予め定められた判定値ｒより小さいか否かによって、Ｓ１５０での判定を実行することができる。この場合には、正常電流範囲は、Ｉｆｒ－ｒ＜Ｉｆ＜Ｉｆｒ＋ｒに設定されている。電流差｜Ｉｆｒ－Ｉｆ｜が判定値ｒより小さく、ファン電流Ｉｆが正常電流範囲内であるとき（Ｓ１５０のＹＥＳ判定時）には、Ｓ１７０により、逆止弁３０は「異常無し」と判定されて、今回の故障診断は終了される。
　これに対して、制御部５０は、電流差｜Ｉｆｒ－Ｉｆ｜が判定値ｒ以上であるとき（Ｓ１５０のＮＯ判定時）には、Ｓ１６０により、ファン電流Ｉｆ及び基準電流値Ｉｆｒの大小を判定する。制御部５０は、Ｉｆ＞Ｉｆｒのとき（Ｓ１６０のＹＥＳ判定時）、即ち、ファン電流Ｉｆが正常電流範囲よりも高いときには、Ｎｆ－Ｉｆ特性が、特性線１５２（図５）に近いと判断して、Ｓ１８０により、逆止弁３０の「開故障」を検出して、今回の故障診断を終了する。この場合には、図４におけるＰ－Ｑ特性において、特性線１０１を含む正常圧力範囲よりも排気圧力Ｑ（通気圧力）が低い現象、即ち、特性線１０２に沿ったＰ－Ｑ特性が現れていることが間接的に検知される。
　一方で、制御部５０は、Ｉｆ＜Ｉｆｒのとき（Ｓ１６０のＮＯ判定時）には、Ｎｆ－Ｉｆ特性が、特性線１５３（図５）に近いと判断して、Ｓ１９０により、逆止弁３０の「閉故障」を検出して、今回の故障診断を終了する。この場合には、図４におけるＰ－Ｑ特性において、特性線１０１を含む正常圧力範囲よりも排気圧力Ｑ（通気圧力）が高い現象、即ち、特性線１０３に沿ったＰ－Ｑ特性が現れていることが間接的に検知される。
　尚、Ｓ１５０，Ｓ１６０の判定については、判定値ｒを、Ｉｆ＞Ｉｆｒ側（即ち、開故障検出側）と、Ｉｆ＜Ｉｆｒ側（即ち、閉故障検出側）とで異なる値として、基準電流値Ｉｆｒを中心として非対称な範囲に正常電流範囲を設定することも可能である。この場合には、先に、Ｓ１６０の判定を行なった後に、Ｓ１６０の判定結果に従って設定された判定値ｒを用いてＳ１５０の判定を実行することによって、異常無し（Ｓ１７０）、開故障検出（Ｓ１８０）、及び、閉故障検出（Ｓ１９０）の層別が可能である。
　逆止弁３０の故障診断結果、特に、Ｓ１８０又はＳ１９０による開故障又は閉故障の検出については、ユーザ又は作業者等に対して報知することが好ましい。
　図７には、給湯装置１００ａに対するユーザインターフェイスの構成例を説明するブロック図である。
　図７を参照して、給湯装置１００ａに対するユーザ指令は、リモートコントローラ２００及び３００によって入力することができる。リモートコントローラ２００，３００は、２心通信線等の通信線２１０，３１０によって、給湯装置１００ａと接続される。
　リモートコントローラ２００は、浴室の壁面に配設される。リモートコントローラ２００は、運転スイッチ２０２と、操作スイッチ２０３，２０４と、表示部２０５とを有する。運転スイッチ２０２および操作スイッチ２０３，２０４は、代表的には、プッシュボタンやタッチボタンによって構成することができる。表示部２０５は、たとえば、蛍光表示管によって構成することができる。
　リモートコントローラ３００は、たとえば、台所の壁面に配設される。リモートコントローラ３００は、給湯装置１００ａの運転をオンオフするための運転スイッチ３０２と、操作スイッチ３０３と、表示部３０５とを含む。運転スイッチ３０２および操作スイッチ３０３は、代表的には、プッシュボタンやタッチボタンによって構成することができる。表示部３０５は、代表的には、液晶パネルによって構成することができる。
　更に、リモートコントローラ２００，３００は、図示しない通信アダプタを内蔵することにより、無線ＬＡＮルータ３３０を介して、通信網（代表的には、インターネット）及び通信端末との通信接続が可能となる。例えば、インターネット３５０と通信接続が確立された無線ＬＡＮルータ３３０を「中継器」として、リモートコントローラ２００，３００は、インターネット３５０と接続されたサーバ３８０との間での通信接続が可能となる。これにより、サーバ３８０経由で給湯装置１００ａの遠隔操作及び遠隔監視が可能となる。
　例えば、サーバ３８０と通信接続される、スマートフォンに代表される通信端末４００に所定のアプリケーションソフトをダウンロードすることによって、通信端末４００からの給湯装置１００ａの遠隔操作及び遠隔監視が可能となる。尚、通信端末４００については、インターネット３５０に対して４Ｇ通信等で接続された通信端末４００ｂと、無線ＬＡＮルータ３３０と無線ＬＡＮ接続された通信端末４００ａとの両方から、給湯装置１００ａの遠隔操作及び遠隔監視を実行することができる。
　図７の構成例では、リモートコントローラ２００，３００の表示部２０５及び３０５を用いて、逆止弁３０の故障診断結果を出力することが可能である。更に、給湯装置１００ａと通信接続されたスマートフォン等の通信端末４００を用いて、逆止弁３０の故障診断結果を出力することも可能である。特に、通信端末４００を用いることにより、逆止弁３０に異常（開故障、又は、閉故障）が発生した際に、作業者又はユーザがリモートコントローラ２００，３００の近傍にいないときにも報知することが可能となる。或いは、作業者が、通信端末４００を用いて、給湯装置１００ａの取付施工時における逆止弁３０の故障診断を起動するための入力操作を実行することも可能である。
　尚、「開故障」については、給湯装置１００ａの施工時における逆止弁３０の設置忘れによっても発生する。従って、Ｓ１８０による開故障の検出時には、今回の故障診断が、上述した、取付施工時の診断であることを示す所定の入力操作によって起動されたものであるか否かに応じて、報知内容を変えることも可能である。具体的には、取付施工時の故障診断である場合には、逆止弁３０の配置忘れの確認を促すような報知内容とする一方で、それ以外のときには、逆止弁３０に異常（開故障）が発生したことを報知するように、報知内容を切換えることが可能である。又、取付施工時の故障診断では、「異常無し（Ｓ１７０）」の場合にも、リモートコントローラ２００，３００及び／又は通信端末４００を用いて、その旨を報知することが好ましい。さらに、上述した取付施工時の故障診断での基準電流特性の修正については、作業者が、取付施工が正常であることを確認した旨の入力操作を行った場合に限って有効とすることも可能である。
　このように、本実施の形態１に係る燃焼装置では、燃焼運転の状況に左右される排気温度を用いることなく、排気通路におけるＰ－Ｑ特性に基づいて、逆止弁３０の開故障の検出精度を高めることができる。同様に、Ｐ－Ｑ特性に基づく同じ手法によって、逆止弁３０の閉故障についても同様に高精度で検出することができる。
　更に、実施の形態１に係る燃焼装置では、通常、送風ファン１１の制御のために配置される、送風ファン１１の回転数センサ４１及び電流センサ４２の検出値を用いて故障診断が可能であるので、逆止弁３０の故障診断の為に新たなセンサの配置が不要であるため、コスト面でも有利である。
　又、実施の形態１に係る燃焼装置では、燃焼運転の終了時における温度状況の変化に基づいて故障有無を判断する特許文献１とは異なり、燃焼運転開始前にも故障診断を実行できるので、燃焼運転による送風ファン１１の運転条件の違いを排除して、逆止弁３０の異常の誤検出をさらに防止することが可能である。
　［実施の形態２］
　実施の形態１では、ファン回転数Ｎｆ及びファン電流Ｉｆを用いて、Ｐ－Ｑ特性に基づく故障診断を実行したが、排気通路に圧力センサを配置しても、同様の故障診断を実行することが可能である。
　図８は、本実施の形態２に係る燃焼装置を含む給湯装置の概略構成図である。
　図８を図１と比較して、実施の形態２に係る燃焼装置を備える給湯装置１００ｂは、図１に示された給湯装置１００ａと比較して、排気路２０に設けられた圧力センサ２１を更に備える点で異なる。圧力センサ２１は、逆止弁３０での通気圧力に相当する、排気路２０での排気圧力Ｐｘを検出する。圧力センサ２１による排気圧力Ｐｘの検出値は、回転数センサ４１及び電流センサ４２の検出値と同様に、制御部５０へ入力される。
　実施の形態２に係る給湯装置１００ｂのその他の構成は、実施の形態１に係る給湯装置１００ａと同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。実施の形態２に係る給湯装置１００ｂでは、図４のＰ－Ｑ特性をより直接的に用いて、逆止弁３０の故障診断を実行することができる。
　図９は、実施の形態２に係る燃焼装置における逆止弁の故障診断処理を説明するフローチャートである。
　図９を参照して、制御部５０は、図６と同様のＳ１００～Ｓ１１０によって逆止弁３０の故障診断を起動すると、Ｓ１２０により現在のファン回転数Ｎｆを記憶するとともに、Ｓ１３５により、圧力センサ２１によって検出された現在の排気圧力Ｐｘを記憶する。実施の形態２における診断回転数領域についても、図５中の排気圧力が一定値となる、逆止弁３０が（ｂ）中間状態の領域に対応して設定される。従って、実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、Ｎ１≦Ｎｆ≦Ｎ２であるか否かによって、Ｓ１１０の判定を実行することができる。
　制御部５０は、Ｓ１４５により、基準圧力値Ｐｒを読み出す。基準圧力値Ｐｒは、図４中の、特性線１０１の（ｂ）中間状態における一定圧力値Ｐｔに対応して定められる。基準圧力値Ｐｒについても、工場出荷時に予め定められた値、又は、取付施工時の故障診断時における圧力検出値を用いて修正された値を用いることが可能であるが、上述の様に、基準圧力値の修正は、基本的には不要である。尚、取付施工時における基準圧力値の修正についても可能ではあるが、上述の様に、作業者が、施工が正常であることを確認した旨の入力操作を行ったことを条件に有効とすることができる。
　制御部５０は、Ｓ１５５では、Ｓ１３５で記憶した排気圧力Ｐｘが基準圧力値Ｐｒを含む正常圧力範囲内であるか否かを判定する。例えば、Ｓ１３５で記憶した排気圧力Ｐｘと、Ｓ１４５で設定した基準圧力値Ｐｒとの圧力差｜Ｐｒ－Ｐｘ｜を、予め定められた判定値ｒ＊と比較することで、正常圧力範囲内であるか否かの判定を実行することができる。
　圧力差｜Ｐｒ－Ｐｘ｜が判定値ｒ＊より小さいとき（Ｓ１５５のＹＥＳ判定時）には、図６と同様のＳ１７０により、逆止弁３０は「異常無し」と判定されて、今回の故障診断は終了される。
　これに対して、制御部５０は、圧力差｜Ｐｒ－Ｐｘ｜が判定値ｒ＊以上であると（Ｓ１５５のＮＯ判定時）、Ｓ１６５により、排気圧力Ｐｘ及び基準圧力値Ｐｒの大小を判定する。制御部５０は、Ｐｒ＞Ｐｘのとき（Ｓ１６５のＹＥＳ判定時）には、排気圧力Ｐが正常圧力範囲よりも低く、Ｐ－Ｑ特性が、特性線１０２（図４）に近いと判断する。従って、制御部５０は、図６と同様のＳ１８０により、逆止弁３０の「開故障」を検出して、今回の故障診断を終了する。
　一方で、制御部５０は、Ｐｘ＞Ｐｒのとき（Ｓ１６５のＮＯ判定時）には、排気圧力Ｐが正常圧力範囲よりも高く、Ｐ－Ｑ特性が、特性線１０３（図４）に近いと判断する。従って、制御部５０は、図６と同様のＳ１９０により、逆止弁３０の「閉故障」を検出して、今回の故障診断を終了する。Ｓ１７０～Ｓ１９０の処理は、実施の形態１（図６）と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。
　尚、Ｓ１５５、Ｓ１６５の判定についても、実施の形態１と同様に、判定値ｒ＊を、Ｐｘ＜Ｐｒ側（即ち、開故障検出側）と、Ｐｒ＜Ｐｘ側（即ち、閉故障検出側）とで異なる値として、基準圧力値Ｐｒを中心として非対称な範囲に正常圧力範囲を設定することも可能である。この場合には、先に、Ｓ１６５の判定を行なった後に、Ｓ１６５の判定結果に従って設定された判定値ｒ＊を用いてＳ１５５の判定を実行することによって、異常無し（Ｓ１７０）、開故障検出（Ｓ１８０）、及び、閉故障検出（Ｓ１９０）の層別が可能である。
　このように、実施の形態２に係る燃焼装置では、実施の形態１と比較して、圧力センサ２１の配置が必要となるものの、排気通路におけるＰ－Ｑ特性により直接的に基づいて、逆止弁３０の開故障を高精度に検出することができる。更に、逆止弁３０の閉故障についても同様に、Ｐ－Ｑ特性により直接的に基づいて、高精度で検出することができる。
　又、実施の形態２に係る燃焼装置においても、実施の形態１と同様に、燃焼運転開始前にも故障診断を実行できるので、燃焼運転による送風ファン１１の運転条件の違いを排除して、逆止弁３０の異常の誤検出をさらに防止することが可能である。
　［実施の形態３］
　実施の形態１及び２では、逆止弁３０が排気口２５に配置される構成例を説明したが、逆止弁３０は、送風ファン１１から排気口２５迄の給排気経路の任意の位置に配置することが可能である。実施の形態３では、逆止弁内蔵型の燃焼装置の構成を例示する。
　図１０は、実施の形態３に係る燃焼装置を含む給湯装置の概略構成図である。
　図１０を参照して、実施の形態３に係る燃焼装置を含む給湯装置１００ｃは、送風ファン１１からバーナ１０への混合気通路１５に、逆止弁１３０が配置される。制御部５０は、バーナ１０及び送風ファン１１を制御する。具体的には、制御部５０は、ガスバルブ１３の制御によって燃料ガスの供給量を制御するとともに、バーナ１０でのバーナの燃焼を制御することができる。制御部５０には、送風ファン１１の回転数センサ４１及び電流センサ４２の検出値が入力されて、実施の形態１で説明した送風ファン１１の回転数制御が実行される。
　図１１には、逆止弁１３０の構成を説明するための概念図が示される。
　図１１を参照して、逆止弁１３０は、フラッパー弁で構成されて、ばね等による付勢力１３１によって、混合気通路１５に通気圧力が生じていない場合には、通気経路を閉塞する。この状態は、図２（ａ）での逆止弁３０の「閉状態」に対応する。
　送風ファン１１の運転によって発生した通気圧力が付勢力１３１を超えると、逆止弁１３０は開放されて、図２（ｂ）での「中間状態」及び図２（ｃ）での「開状態」へ変化する。即ち、逆止弁１３０についても、逆止弁３０と同様に、アクチュエータ駆動によらず、通気圧力と付勢力との関係によって開閉が制御される構成を有する。このため、逆止弁１３０が配置された混合気通路１５においても、閉状態、中間状態、及び、開状態のそれぞれにおいて、図４と同様に異なるＰ－Ｑ特性が示される。
　従って、実施の形態３に係る燃焼装置についても、当該Ｐ－Ｑ特性を示す特性線１０１～１０３（図４）及び、当該Ｐ－Ｑ特性に従う特性線１５１～１５３（図５）を、事前の実機試験等によって取得することができる。
　これにより、実施の形態３に係る燃焼装置において、回転数センサ４１及び電流センサ４２によって検出されるファン回転数Ｎｆ及びファン電流Ｉｆを用いて、逆止弁１３０の故障診断を実施の形態１と同様に実行することが可能である。
　或いは、混合気通路１５に、図８と同様の圧力センサ２１を配置することにより、実施の形態３に係る燃焼装置において、回転数センサ４１及び圧力センサ２１によって検出されるファン回転数Ｎｆ及び通気圧力Ｐｘを用いて、逆止弁１３０の故障診断を実施の形態２と同様に実行することも可能である。
　このように、本実施の形態１及び２で説明した非アクチュエータ駆動式の逆止弁の故障診断は、特許文献１及び２に記載された構成を含めて、燃焼装置内での給排気経路の任意の個所に配置された逆止弁を対象に適用することが可能である。
　又、実施の形態２及び３で説明した給湯装置１００ｂ、１００ｃに対しても、図７と同様にユーザインターフェイスの構成を適用して、通信端末４００（４００ａ，４００ｂ）を用いて、逆止弁３０の故障診断の起動操作、及び、診断結果の報知の少なくとも一方を実行することが可能である。同様に、実施の形態２及び３で説明した給湯装置１００ｂ、１００ｃについて、図３に示したコモンベント構成に適用することが可能である。又、実施の形態１～３では、「開故障」及び「閉故障」の両方を検知可能な故障診断処理を例示したが（図６，図９）、「開故障」又は「閉故障」の一方のみに特化して検出する故障診断処理に変形することも可能である。
　　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１０　バーナ、１１　送風ファン、１２　熱交換器、１３　ガスバルブ、１５　混合気通路、２０　排気路、２１　圧力センサ、２５　排気口、２７　共用通気管（排気側）、２８　共用通気管（給気側）、３０，１３０　逆止弁、３１，１３１　付勢力、４１　回転数センサ、４２　電流センサ、５０　制御部、１００ａ，１００ｂ，１００ｃ　給湯装置、１０１～１０３　特性線（Ｐ－Ｑ）、１５１～１５３　特性線（Ｎｆ－Ｉｆ）、２００，３００　リモートコントローラ、２０２，３０２　運転スイッチ、２０３，２０４，３０３　操作スイッチ、２０５，３０５　表示部、２１０，３１０　通信線、３３０　ＬＡＮルータ、３５０　インターネット、３８０　サーバ、４００，４００ａ，４００ｂ　通信端末、Ｉｆ　ファン電流、Ｉｆｒ　基準電流値（ファン電流）、Ｎｆ　ファン回転数、Ｐ　排気圧力（通気圧力）、Ｑ　排気流量（通気流量）。

Claims (9)

  1. 　燃料を燃焼する燃焼機構と、
    　前記燃焼機構に対して燃焼用空気を供給するための送風ファンと、
    　前記燃焼機構での燃焼ガスを排出するための排気口と、
    　前記送風ファンから前記排気口までの給排気通路に配置された逆止弁とを備え、
    　前記逆止弁は、前記給排気通路の通気圧力と、閉方向への付勢力との関係に従って開閉されるように構成され、
    　前記逆止弁が正常に開閉する際に、前記送風ファンの回転数増加に対して前記逆止弁の開度が変化する前記送風ファンの回転数範囲内に設定された診断回転数領域において、前記通気圧力が予め定められた正常圧力範囲よりも低い現象が検知されると前記逆止弁の開故障を検出する故障診断を実行する制御部をさらに備える、燃焼装置。
  2. 　前記送風ファンの回転数を検出する回転数センサと、
    　前記送風ファンの駆動電流を検出する電流センサとをさらに備え、
    　前記制御部は、前記診断回転数領域において各前記回転数に対応して基準電流値の特性関係を予め記憶し、かつ、前記故障診断時の前記回転数の検出値から前記特性関係を参照して得られた前記基準電流値を含む正常電流範囲よりも、前記故障診断時の前記駆動電流の検出値が高いときに、前記通気圧力が前記正常圧力範囲よりも低い現象を検知して、前記開故障を検出する、請求項１記載の燃焼装置。
  3. 　前記制御部は、前記故障診断時において、前記故障診断時の前記駆動電流の検出値が前記正常電流範囲よりも低いときに、前記通気圧力が前記正常圧力範囲よりも高い現象を検知して、前記逆止弁の閉故障を検出する、請求項２記載の燃焼装置。
  4. 　前記送風ファンの回転数を検出する回転数センサと、
    　前記給排気通路において前記逆止弁の近傍に配置された圧力センサとをさらに備え、
    　前記制御部は、前記故障診断時には、前記診断回転数領域において、当該故障診断時の前記圧力センサによる前記通気圧力の検出値が、前記正常圧力範囲よりも低いときに、前記開故障を検出する、請求項１記載の燃焼装置。
  5. 　前記制御部は、前記故障診断時には、前記診断回転数領域において、当該故障診断時の前記圧力センサによる前記通気圧力の検出値が、前記正常圧力範囲よりも高いときに、前記逆止弁の閉故障を検出する、請求項４記載の燃焼装置。
  6. 　前記故障診断は、前記燃焼機構による燃焼運転の非実行時を選んで自動的に起動される、請求項１～５のいずれか１項に記載の燃焼装置。
  7. 　前記故障診断は、前記燃焼装置の操作端末に対する所定の操作入力に応じて起動可能であり、
    　前記燃焼装置は、
    　前記操作入力によって起動された前記故障診断において前記開故障が検出された場合には、前記逆止弁の設置忘れの確認を促す情報を報知する報知部をさらに備える、請求項６記載の燃焼装置。
  8. 　前記操作端末及び前記報知部の少なくとも一方は、前記燃焼装置と通信接続された通信端末を含む、請求項７記載の燃焼装置。
  9. 　前記排気口は、他の燃焼装置の排気口とさらに接続された共用接続管に対して接続される、請求項１～８のいずれか１項に記載の燃焼装置。
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