特開 2023-62798 燃焼装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023062798

(43)【公開日】2023-05-09

(54)【発明の名称】燃焼装置

(51)【国際特許分類】

   F23N 5/26 20060101AFI20230427BHJP

   F23N 5/24 20060101ALI20230427BHJP

   F23N 5/02 20060101ALI20230427BHJP

   F23N 5/18 20060101ALI20230427BHJP

   F23N 5/00 20060101ALI20230427BHJP

【ＦＩ】

F23N5/26 101B

F23N5/24 101A

F23N5/02 343Z

F23N5/18 101M

F23N5/00 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021172903

(22)【出願日】2021-10-22

(71)【出願人】

【識別番号】000004709

【氏名又は名称】株式会社ノーリツ

(74)【代理人】

【識別番号】100089004

【弁理士】

【氏名又は名称】岡村 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】橋本 真輔

(72)【発明者】

【氏名】宮元 省吾

【テーマコード（参考）】

3K003

3K005

3K068

【Ｆターム（参考）】

3K003AB03

3K003AB06

3K003AC03

3K003BB04

3K003BC06

3K003CA05

3K003CB03

3K003DA03

3K003EA02

3K003FA00

3K003FB05

3K003GA03

3K005AB04

3K005AC06

3K005BA09

3K005CA06

3K005DA02

3K068NA03

3K068NA15

(57)【要約】

【課題】ＬＰガス残量の低下を容易に検知してガスボンベの交換時期の到来を報知することができる燃焼装置を提供すること。
【解決手段】ガスボンベに充填されたＬＰガスを燃料として燃焼部で燃焼させる燃焼装置(10)において、予め設定された運転テーブルに基づいて、燃焼出力が目標出力となるように燃焼運転を制御する制御手段(6)と、燃焼出力を検知する出力検知手段(18,13,16)を有し、制御手段(6)は、出力検知手段(18,13,16)によって検知した燃焼出力が、目標出力に対して基準値以上上昇している場合には、ガスボンベのＬＰガス残量低下の報知を行う。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガスボンベに充填されたＬＰガスを燃料として燃焼部で燃焼させる燃焼装置において、
予め設定された運転テーブルに基づいて、燃焼出力が目標出力となるように燃焼運転を制御する制御手段と、前記燃焼出力を検知する出力検知手段を有し、
前記制御手段は、前記出力検知手段によって検知した前記燃焼出力が、前記目標出力に対して基準値以上上昇している場合には、前記ガスボンベのＬＰガス残量低下の報知を行うことを特徴とする燃焼装置。

【請求項2】

前記出力検知手段として燃焼部の火炎の温度を検知する火炎温度センサを有し、
前記制御手段は、前記運転テーブルに基づいて前記燃焼運転を制御したときに、前記火炎温度センサの検知温度が基準温度から一定以上上昇している場合に、前記燃焼出力が基準値以上上昇していると判定することを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。

【請求項3】

前記出力検知手段として前記燃焼部に燃焼用空気を供給する燃焼ファンを有し、
前記制御手段は、前記運転テーブルに基づいて前記燃焼運転を制御して前記目標出力となるように調整したときに、前記燃焼ファンの回転数が基準回転数から一定以上の減少補正がなされた場合に、前記燃焼出力が基準値以上上昇していると判定することを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。

【請求項4】

前記出力検知手段としてＬＰガスの供給流量を調整するガス比例弁を有し、
前記制御手段は、前記運転テーブルに基づいて前記燃焼運転を制御して前記目標出力となるように調整したときに、前記ガス比例弁の開度が基準開度から一定以上の減少補正がなされた場合に、前記燃焼出力が基準値以上上昇していると判定することを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＬＰガスを燃料とする燃焼装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、燃料ガスを燃焼させる燃焼装置が、例えば燃焼熱を利用して給湯する給湯装置に装備されて利用されている。燃料ガスは、供給者からガス導管を介して供給される都市ガスと、供給者が利用者ごとに配置するガスボンベに充填されたＬＰガスがある。

【0003】

ガスボンベに充填できるＬＰガスの量は限られているため、ＬＰガス残量が少なくなったときにガスボンベを交換する必要がある。そのため、ＬＰガスの供給者は、定期的に残量点検等を行い、必要に応じてガスボンベを交換することにより燃料切れを防止しているが、点検員がガスボンベの配置箇所を１つずつ巡回するので負担が大きい。

【0004】

そのため、例えば特許文献１のように、ガスボンベの重量、ＬＰガスの供給流量、気温等に基づいてガスボンベの残量を管理する方法が知られている。また、特許文献２のように、ＬＰガスを改質して発電に利用する燃料電池において、ガスボンベの残圧とＬＰガス中のブタン濃度の関係に基づいて、改質後の水素ガス量が一定になるように改質装置へのＬＰガスの供給流量を制御する技術が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９－１３８３２５号公報

【特許文献2】特許第４３１４９４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、特許文献１はガスボンベの重量を測定する装置が必要なので、導入にはコストがかかり容易ではない。そこで、特許文献２のようにガスボンベの残圧とＬＰガス中のブタン濃度の関係に基づいてガスボンベの残量を検知することが考えられるが、ガスメータから残圧を取得することができない場合がある。また、ガスボンベの交換時期の到来が分かればよいので、特許文献２のように常にガスボンベの残量を監視する必要はない。

【0007】

本発明の目的は、ＬＰガス残量の低下を容易に検知してガスボンベの交換時期の到来を報知することができる燃焼装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

請求項１の発明の燃焼装置は、ガスボンベに充填されたＬＰガスを燃料として燃焼部で燃焼させる燃焼装置において、予め設定された運転テーブルに基づいて、燃焼出力が目標出力となるように燃焼運転を制御する制御手段と、前記燃焼出力を検知する出力検知手段を有し、前記制御手段は、前記出力検知手段によって検知した前記燃焼出力が、前記目標出力に対して基準値以上上昇している場合には、前記ガスボンベのＬＰガス残量低下の報知を行うことを特徴としている。

【0009】

上記構成によれば、燃焼装置の制御手段は、運転テーブルに基づいて燃焼運転を行ったときに、目標出力に対して燃焼出力が基準値以上上昇している場合に、ガスボンベのＬＰガス残量が低下して少なくなっていることを報知する。ＬＰガスは、ガスボンベのＬＰガス残量が少なくなって交換時期が近づくにつれ、主成分のプロパンに対して発熱量が大きいブタンの割合が増加する。そのため、運転テーブルに基づく燃焼運転よりも燃焼出力が増加するので、制御手段は出力検知手段によって燃焼出力を検知することにより、ＬＰガスの残量が少なくなっていることを検知することができ、ＬＰガス残量低下を報知することによりガスボンベの交換時期の到来を報知してガスボンベ交換を促すことができる。

【0010】

請求項２の発明の燃焼装置は、請求項１の発明において、前記出力検知手段として燃焼部の火炎の温度を検知する火炎温度センサを有し、前記制御手段は、前記運転テーブルに基づいて前記燃焼運転を制御したときに、前記火炎温度センサの検知温度が基準温度から一定以上上昇している場合に、前記燃焼出力が基準値以上上昇していると判定することを特徴としている。
上記構成によれば、制御手段は、運転テーブルに基づき燃焼運転を行い、燃焼部の火炎の温度が運転テーブルに設定された基準温度よりも一定以上上昇している場合、燃焼出力が基準値以上上昇していると判定する。従って、燃焼出力の基準値以上の上昇を発生させるＬＰガス残量低下を報知することができ、ガスボンベ交換を促すことができる。

【0011】

請求項３の発明の燃焼装置は、請求項１の発明において、前記出力検知手段として前記燃焼部に燃焼用空気を供給する燃焼ファンを有し、前記制御手段は、前記運転テーブルに基づいて前記燃焼運転を制御して前記目標出力となるように調整したときに、前記燃焼ファンの回転数が基準回転数から一定以上の減少補正がなされた場合に、前記燃焼出力が基準値以上上昇していると判定することを特徴としている。
上記構成によれば、制御手段は、運転テーブルに基づき燃焼運転を行い、目標出力となるように燃焼出力を調整する際に、燃焼出力を低下させるため燃焼ファンの回転数について運転テーブルに設定された基準回転数から一定以上の減少補正をした場合には、燃焼出力が基準値以上上昇していると判定する。従って、燃焼出力の基準値以上の上昇を発生させるＬＰガス残量低下を報知することができ、ガスボンベ交換を促すことができる。

【0012】

請求項４の発明の燃焼装置は、請求項１の発明において、前記出力検知手段としてＬＰガスの供給流量を調整するガス比例弁を有し、前記制御手段は、前記運転テーブルに基づいて前記燃焼運転を制御して前記目標出力となるように調整したときに、前記ガス比例弁の開度が基準開度から一定以上の減少補正がなされた場合に、前記燃焼出力が基準値以上上昇していると判定することを特徴としている。
上記構成によれば、運転テーブルに基づき燃焼運転を行い、目標出力となるように燃焼出力を調整する際に、燃焼出力を低下させるためガス比例弁の開度について運転テーブルに設定された基準開度から一定以上の減少補正をした場合には、燃焼出力が基準値以上上昇していると判定する。従って、燃焼出力の基準値以上の上昇を発生させるＬＰガス残量低下を報知することができ、ガスボンベ交換を促すことができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明の燃焼装置によれば、ＬＰガス残量の低下を容易に検知してガスボンベの交換時期の到来を報知することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施例に係る燃焼装置を備えた給湯装置を示す図である。

【図2】燃焼運転の条件が設定された運転テーブルの例である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

【実施例0016】

燃料としてＬＰガスを燃焼させる燃焼装置について、この燃焼装置を有する給湯装置を例にして説明する。
図１に示すように、給湯装置１は、燃焼装置１０と、燃焼装置１０の燃焼熱を利用して湯水を加熱する熱交換部３と、熱交換部３に上水を供給する給水部４と、熱交換部３で加熱された湯水の温度を調整して出湯する出湯部５と、燃焼装置１０の燃焼運転及び出湯部５の温度調整を制御する制御部６（制御手段）と、操作端末６ａを有する。操作端末６ａは、例えば給湯装置１の給湯目標温度の設定操作のために操作スイッチと表示部を有し、制御部６に接続されている。

【0017】

燃焼装置１０は、燃料のＬＰガスを燃焼させる燃焼部が複数の燃焼段１１ａ～１１ｄで構成され、この燃焼部にＬＰガスを供給するガス供給部１２と、燃焼部に燃焼用空気を供給する燃焼ファン１３と、ＬＰガスを燃焼させた燃焼排気を排気口１４に導くために燃焼部を収容する缶体ケース１５を備えている。

【0018】

ガス供給部１２は、ガス通路１２ａと、ガス通路１２ａを開閉するガス通路開閉弁１２ｂと、ＬＰガスの供給流量を調整するガス比例弁１６と、複数の燃焼段１１ａ～１１ｄへのＬＰガスの供給、停止を切り替える複数の燃焼段開閉弁１７ａ～１７ｄを有する。燃焼装置１０は、複数の燃焼段１１ａ～１１ｄのうちの全段を燃焼させて燃焼出力を最大にする場合から、燃焼段１１ａの１段のみ燃焼させて燃焼出力を最小にする場合まで燃焼出力を調整可能であり、ガス比例弁１６の開度調整により同じ燃焼段数でも燃焼出力を細かく調整することができる。この燃焼部の火炎の温度を検知する火炎温度センサ１８が燃焼段１１ａの上方に配設されている。

【0019】

燃焼ファン１３は、燃焼出力に応じて供給する燃焼用空気の流量を調整するために、制御部６によって回転数が調整される。缶体ケース１５の外側には缶体温度センサ１５ａが装備され、例えばこの缶体温度センサ１５ａが異常な温度上昇（例えば５０℃以上の上昇）を検知した場合に制御部６が燃焼を停止させて、安全を確保する。

【0020】

給水部４は、熱交換部３に上水を供給する給水通路４ａと、上水の温度（給水温度）を検知する給水温度センサ４ｂと、熱交換部３に供給される上水の給水流量を検知する給水流量センサ４ｃを備えている。

【0021】

出湯部５は、熱交換部３で加熱された湯水を外部に供給する出湯通路５ａと、給水通路４ａの上水を出湯通路５ａに供給するために給水通路４ａから分岐されて出湯通路５ａに接続されたバイパス通路７ａと、バイパス通路７ａの上水の流量を調整する流量調整弁７ｂを有する。出湯通路５ａには、熱交換部３で加熱された湯水の温度を検知する第１出湯温度センサ５ｂと、バイパス通路７ａから上水が混合されて温度調整された湯水の温度を検知する第２出湯温度センサ５ｃが装備されている。

【0022】

制御部６は、給水流量センサ４ｃが所定流量以上の流量を検知すると、この給水流量と給水温度と給湯目標温度に基づいて、燃焼装置１０の燃焼運転の目標出力を設定する。そして、制御部６に記憶されている例えば図２に示すような燃焼運転の運転テーブルに基づいて、燃焼させる燃焼段、ガス比例弁１６の開度、燃焼ファン１３の回転数を設定して燃焼運転を開始する。

【0023】

運転テーブルには、目標出力に応じた燃焼運転の基準運転条件として、例えば基準燃焼段数、ガス比例弁１６の基準開度、燃焼ファン１３の基準回転数、燃焼部の火炎の基準温度が定められている。基準運転条件は、目標出力が大きいほど燃焼させる燃焼段数、ガス比例弁１６の開度、燃焼ファン１３の回転数、燃焼部の火炎温度が夫々大きくなるように、所定の組成のＬＰガスを燃焼させる燃焼実験に基づいて予め設定されている。所定の組成のＬＰガスとしては、例えばプロパン９０［ｍｏｌ％］、ブタン１０［ｍｏｌ％]であるが、これに限定されるものではない。

【0024】

ＬＰガスは、プロパンを主成分としてブタン等の炭化水素を含む混合ガスが、液化された状態でガスボンベに充填されている。ＬＰガスは、このガスボンベから燃焼装置１０に供給される。ガスボンベのＬＰガスの充填量は限られているので、燃料切れにならないようにガスボンベが交換される。

【0025】

プロパンはブタンよりも沸点が低いため気化し易いので、ガスボンベのＬＰガス残量が多いときには、供給されるＬＰガスに占めるプロパンの割合が多い。一方、ガスボンベのＬＰガス残量が少なくなるにつれて、ＬＰガスの供給流量が同じでもプロパンの割合が減少し、ブタンの割合が増加する。

【0026】

気化したブタンは同量（同体積）の気化したプロパンよりも燃焼時の発熱が大きいので、ＬＰガスの供給流量が一定の場合には、ＬＰガス残量が少なくなるほど燃焼装置１０の燃焼出力が上昇することになる。従って、制御部６は、この燃焼出力の基準値以上の上昇（例えば２０％以上の上昇）を出力検知手段により検知することによって、ＬＰガス残量が少なくなったと判定し、残量低下を報知してガスボンベ交換を促す。

【0027】

燃焼装置１０は、火炎温度センサ１８を装備しているので、例えばこの火炎温度センサ１８を出力検知手段として利用する。図２の運転テーブルには、燃焼運転時の燃焼部温度として火炎温度センサ１８が検知すると想定される火炎の温度が、燃焼実験に基づいて基準温度として目標出力毎に予め設定されている。尚、缶体温度センサ１５ａを出力検知手段として利用してもよく、運転テーブルには目標出力毎に缶体温度センサ１５ａが検知すると想定される基準温度が予め設定されている。

【0028】

制御部６は、運転テーブルに基づく燃焼運転において、燃焼出力の増加により燃焼部の火炎温度が基準温度から一定温度以上上昇している場合に、ＬＰガス残量が少なくなったと判定し、残量低下を報知する。例えば、目標出力が燃焼装置１０の最大熱量の場合に、設定されている燃焼部の火炎の基準温度Ａ［℃］に対して一定温度として３０℃以上の上昇を検知すると、制御部６はＬＰガス残量が少なくなったことにより燃焼出力が基準値から一定以上上昇していると判定する。そして、制御部６は、操作端末６ａからガスボンベの残量低下を例えば表示、音声出力によって報知する。一定温度は、燃焼出力が基準値だけ上昇した場合の上昇温度に相当し、例えば目標出力毎に実験によって予め設定されている。

【0029】

また、制御部６は、運転テーブルに基づいて燃焼運転を開始し、例えば燃焼部の火炎温度又は第１出湯温度センサ５ｂの検知温度に応じてガス比例弁１６の開度、燃焼ファン１３の回転数を調整して、燃焼出力を目標出力に合わせるように燃焼運転を制御する。制御部６は、この燃焼ファン１３を出力検知手段として利用することもできる。例えば、ガスボンベのＬＰガス残量が少なくなって燃焼出力が上昇すると、制御部６は燃焼ファン１３の回転数を減少補正して燃焼出力を低下させるように燃焼運転を制御する。

【0030】

燃焼ファン１３の回転数について、運転テーブルに設定されている基準回転数から一定回転数以上減少させる減少補正がなされた場合に、制御部６は、ＬＰガス残量が少なくなったことにより燃焼出力が基準値から一定以上上昇していると判定して、操作端末６ａからガスボンベの残量低下を報知する。一定回転数の減少補正は、基準値だけ上昇した燃焼出力を目標出力に合わせる場合に減少させる燃焼ファン１３の回転数に相当し、例えば目標出力毎に燃焼実験に基づいて予め設定されている。尚、回転数の減少割合を判定の基準にしてもよい。

【0031】

また、制御部６は、運転テーブルに基づいて燃焼運転を開始し、例えば燃焼部の火炎温度又は第１出湯温度センサ５ｂの検知温度に応じてガス比例弁１６の開度、燃焼ファン１３の回転数を調整して、燃焼出力を目標出力に合わせるように燃焼運転を制御する。制御部６は、このガス比例弁１６を出力検知手段として利用することもできる。例えば、ガスボンベのＬＰガス残量が少なくなって燃焼出力が上昇すると、制御部６はガス比例弁１６の開度を減少補正して燃焼出力を低下させるように燃焼運転を制御する。

【0032】

ガス比例弁１６の開度について、運転テーブルに設定されている基準開度から一定開度以上減少させる減少補正がなされた場合に、制御部６は、ＬＰガス残量が少なくなったことにより燃焼出力が基準値から一定以上上昇していると判定して、操作端末６ａからガスボンベの残量低下を報知する。一定開度の減少補正は、基準値だけ上昇した燃焼出力を目標出力に合わせる場合に減少させるガス比例弁１６の開度に相当する。例えば開度がステップ数で指定される場合には、ステップ数によって一定開度が目標出力毎に燃焼実験に基づいて予め設定されている。尚、開度の減少割合を判定の基準にしてもよい。

【0033】

給湯装置１は、燃焼装置１０の燃焼熱を利用して、熱交換部３で上水を加熱し、出湯部５で加熱された湯水に上水を混合して温度調整した湯水を外部に供給する。制御部６は、給湯目標温度の湯水を外部に供給するための燃焼装置１０の目標出力に応じて、燃焼装置１０の燃焼出力及び湯水の温度調整のために上水を混合する混合比を調整する。

【0034】

制御部６は、燃焼運転の運転テーブルに基づいて燃焼運転を開始し、給水流量と給水温度と熱交換部３で加熱された湯水温度によって制御部６が算出する燃焼出力と目標出力との差を小さくするように燃焼運転を制御する。制御部６は、この給水流量と給水温度と熱交換部３で加熱された湯水温度を検知する給水流量センサ４ｃと給水温度センサ４ｂと第１出湯温度センサ５ｂを出力検知手段として利用することもできる。例えば、ガスボンベのＬＰガス残量が少なくなると算出される燃焼出力が上昇するので、制御部６は、目標出力に対して燃焼出力の基準値以上の上昇があった場合にＬＰガス残量が低下したと判定して、残量低下の報知を行う。

【0035】

上記燃焼装置１０の作用、効果について説明する。
燃焼装置１０の制御部６は、運転テーブルに基づいて燃焼運転を行ったときに、出力検知手段（火炎温度センサ１８、燃焼ファン１３、ガス比例弁１６）によって検知される燃焼出力が基準値以上上昇している場合に、ガスボンベのＬＰガス残量が低下して少なくなっていることを報知する。ＬＰガスは、ガスボンベのＬＰガス残量が少なくなって交換時期が近づくと、主成分のプロパンに対して発熱量が大きいブタンの割合が増加する。そのため、運転テーブルに基づく燃焼運転よりも燃焼出力が増加するので、制御部６は出力検知手段によって燃焼出力を検知することにより、ＬＰガスの残量が少なくなっていることを検知することができ、ＬＰガス残量低下を報知することによりガスボンベの交換時期の到来を報知してガスボンベ交換を促すことができる。

【0036】

制御部６は、運転テーブルに基づき燃焼運転を行い、燃焼部の温度として火炎温度センサ１８の運転テーブルに設定された基準温度よりも一定以上上昇している場合、燃焼出力が基準値以上上昇していると判定する。従って、制御部６は、燃焼出力の基準値以上の上昇を発生させるＬＰガス残量低下を報知することができ、ガスボンベ交換を促すことができる。

【0037】

制御部６は、運転テーブルに基づき燃焼運転を行い、目標出力となるように燃焼出力を調整する際に、燃焼出力を低下させるため燃焼ファン１３の回転数について運転テーブルに設定された基準回転数から一定以上の減少補正をした場合には、燃焼出力が基準値以上上昇していると判定する。従って、制御部６は、燃焼出力の基準値以上の上昇を発生させるＬＰガス残量低下を報知することができ、ガスボンベ交換を促すことができる。

【0038】

制御部６は、運転テーブルに基づき燃焼運転を行い、目標出力となるように燃焼出力を調整する際に、燃焼出力を低下させるためガス比例弁１６の開度について運転テーブルに設定された基準開度から一定以上の減少補正をした場合には、燃焼出力が基準値以上上昇していると判定する。従って、制御部６は、燃焼出力の基準値以上の上昇を発生させるＬＰガス残量低下を報知することができ、ガスボンベ交換を促すことができる。

【0039】

燃焼装置１０は、例えばガスファンヒータのような暖房装置に搭載されてもよい。その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく上記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。

【符号の説明】

【0040】

１ ：給湯装置
３ ：熱交換部
４ ：給水部
４ａ ：給水通路
４ｂ ：給水温度センサ
４ｃ ：給水流量センサ
５ ：出湯部
５ａ ：出湯通路
５ｂ ：第１出湯温度センサ
５ｃ ：第２出湯温度センサ
６ ：制御部（制御手段）
６ａ ：操作端末
７ａ ：バイパス通路
７ｂ ：バイパス流量調整弁
１０ ：燃焼装置
１１ａ～１１ｄ：燃焼段（燃焼部）
１２ ：ガス供給部
１２ａ：ガス通路
１２ｂ：ガス通路開閉弁
１３ ：燃焼ファン（出力検知手段）
１４ ：排気口
１５ ：缶体ケース
１５ａ：缶体温度センサ
１６ ：ガス比例弁（出力検知手段）
１７ａ～１７ｄ：燃焼段開閉弁
１８ ：火炎温度センサ（出力検知手段）

【図1】

【図2】