(57)【要約】【課題】熱交換機の結露が起こりにくく、安定した燃焼作動を行える燃焼装置の提供を目的とした。【解決手段】燃焼装置１は、主として加熱部２と熱交換部３と給気部５と排気部６とにより構成されており、燃焼装置１の作動を司るコントローラ２５を具備している。熱交換部３は、主として燃焼ガス中の顕熱を回収する第１熱交換器１２と、主として燃焼ガス中の潜熱を回収する第２熱交換器１３とにより構成されている。燃焼装置１は、燃焼状態が排気閉塞発生条件となっていることを検知すると、排気部６のファン２３の回転数を向上させ、第２熱交換器１３に付着したドレンを排除する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼する燃焼手段と、当該燃焼手段において発生した燃焼ガスと熱交換を行う第１熱交換器と、第１熱交換器よりも燃焼ガスの下流側に配置され第１熱交換器を通過した燃焼ガスと熱交換を行う第２熱交換器と、前記燃焼手段に空気を供給する送風手段とを有する燃焼装置において、前記燃焼装置の作動状態を判断材料として、第２熱交換器がドレンによる排気閉塞状態を発生しうる排気閉塞発生条件を検出し、燃焼作動状態が排気閉塞発生条件に相当する場合に前記送風手段による送風量を増加させ及び／又は送風手段による送風圧力を増大させる通風維持制御を行うことを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
燃焼作動状態が排気閉塞発生条件に相当する状態から、第２熱交換器において通風が確保される状態に移行した場合に、通風維持制御を停止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】
気温又は雰囲気温度を検知する温度検知手段を具備し、排気閉塞発生条件は、前記温度検知手段による検知信号に応じて変動することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
排気閉塞発生条件は、次の条件のいずれか一つ又は次の条件の内の複数の条件がそろう場合であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の燃焼装置。
（１）送風手段による送風量が所定時間以上に亘って所定量以下である場合
（２）第２熱交換器又は第１熱交換器の温度が所定時間以上に亘って所定温度以下である場合
（３）第２熱交換器又は第１熱交換器に流入する湯水の温度が所定時間以上に亘って所定温度以下である場合
（４）火炎の温度を検知する火炎温度検知手段を有し、当該火炎温度検知手段の検知温度が所定温度以上となった場合
【請求項５】
次の条件のいずれか一つ又は次の条件の内の複数の条件がそろう場合に通風維持制御を停止することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の燃焼装置。
（１）送風量が所定時間以上に亘って所定の風量以上である場合
（２）火炎の温度を検知する火炎温度検知手段を有し、通風維持制御中に当該火炎温度検知手段の検知温度が所定温度以下になった場合
（３）第２熱交換器又は第１熱交換器に流入する湯水の温度が所定時間以上に亘って所定温度以上である場合
【請求項６】
燃焼手段の作動停止後に、送風手段による送風量を変化させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項７】
燃料を燃焼する燃焼手段と、当該燃焼手段において発生した燃焼ガスと熱交換を行う第１熱交換器と、第１熱交換器よりも燃焼ガスの下流側に配置され第１熱交換器を通過した燃焼ガスと熱交換を行う第２熱交換器と、前記燃焼手段に空気を供給する送風手段とを有する燃焼装置において、前記燃焼手段は、複数の炎孔を有し燃焼量に応じて稼働する炎孔の数が可変であり、前記送風手段は送風量及び／又は送風圧力が可変であり、前記燃焼手段において稼働している炎孔の数が減少すると前記送風手段による送風量を燃焼量に相当する送風量よりも増加させ及び／又は送風圧力を増大させる通風維持制御を行うことを特徴とする燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯器等に好適に使用可能な燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、給湯器や暖房装置等の熱源として、ガスや液体燃料を燃焼する燃焼装置が多用されている。
また近年、省エネルギーや環境保護の観点から、従来の燃焼装置よりもさらにエネルギー効率の高い燃焼装置が切望されている。そこで、かかる要望を解決すべく複数の熱交換器を備えた燃焼装置や、燃焼ガスの顕熱に加えて潜熱も回収可能な潜熱回収型燃焼装置と称する燃焼装置が提供されている。潜熱回収型燃焼装置は、主として燃焼ガスの顕熱を回収する第１熱交換器と、主として潜熱を回収する第２熱交換器とを備えたものであり、従来の燃焼装置に比べて熱効率が高い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記した潜熱回収型燃焼装置は、潜熱を回収するという特質上、当然にドレンが発生し、熱交換器（特に第２熱交換器）の表面に付着する。ドレンは、ある程度まで成長すると、熱交換器の表面を流れて落下する。
ところで熱交換器は燃焼ガスが流れるガス流路中に配置されているので、熱交換器の表面や、熱交換器の表面に設けられているフィンにドレン（凝結水）が付着していると、当該ドレンは燃焼ガスの排気抵抗となる。
熱交換器に付着しているドレンの量が少ない場合は、排気抵抗が小さいため、燃焼量に応じて必要量の空気を燃焼手段に供給することができる。しかし、熱交換器の表面に付着したドレン量が増大し、例えば隣接するフィン同士の間がドレンによってブリッジ状に繋がってしまう様な状態になると、熱交換器部分の通気抵抗が急激に増大する。また上記した様なフィン同士の間がドレンによってブリッジ状に繋がってしまう様な状態になると、表面張力の作用によってドレンの落下が抑制され、さらにドレンの成長を招くという悪循環に陥る。
【０００４】
例えば、燃焼量の急激な変化などに伴い、給気される風量が減少する様な状況においては、熱交換器に多量のドレンが付着したままの状態となり、フィン等の間を閉塞して排気抵抗が大きくなる場合がある。そして最悪の場合には、燃焼ガスのガス流路の何割かがドレンによって閉塞された状態となり、燃焼ガスの排気および空気の供給をスムーズに行えなくなってしまう。そのため燃焼に必要な空気を充分供給できず、不完全燃焼等が発生するなどして燃焼状態が悪化する恐れがある。
【０００５】
そこで、本発明においては、上記した問題に鑑み、ドレンによる排気閉塞を予想して送風量等を加減し、安定した燃焼作動を行える燃焼装置の提供を目的とした。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで上記した問題を解決すべく提供される請求項１に記載の発明は、燃料を燃焼する燃焼手段と、当該燃焼手段において発生した燃焼ガスと熱交換を行う第１熱交換器と、第１熱交換器よりも燃焼ガスの下流側に配置され第１熱交換器を通過した燃焼ガスと熱交換を行う第２熱交換器と、前記燃焼手段に空気を供給する送風手段とを有する燃焼装置において、前記燃焼装置の作動状態を判断材料として、第２熱交換器がドレンによる排気閉塞状態を発生しうる排気閉塞発生条件を検出し、燃焼作動状態が排気閉塞発生条件に相当する場合に前記送風手段による送風量を増加させ及び／又は送風手段による送風圧力を増大させる通風維持制御を行うことを特徴とする燃焼装置である。
【０００７】
本発明の燃焼装置は、燃焼作動状態が排気閉塞発生条件に相当する場合に通風維持制御を行う。通風維持制御は、具体的には送風手段による送風量を増加させる場合と、送風圧力を増大させる場合、又はこの両者を同時に行う場合がある。本発明の燃焼装置では、排気閉塞が起こりそうになった時、送風量を増加させたり送風圧力を増大させるので、確実に通風量を確保することができる。またドレンがブリッジ状態となることを防ぐことができ、あるいはドレンがブリッジ状態となっていても当該ブリッジを分断することができるので、ドレンの円滑な落下を促進する作用も期待できる。そのため、上記した構成によれば、第２熱交換器に付着したドレンの過度の成長を抑制することができ、燃焼ガス流路の閉塞を防止することができる。
【０００８】
上記した構成によれば、燃焼ガス流路の閉塞を防止することができるため、燃焼ガスの排出及び燃焼手段への給気をスムーズに行うことができる。そのため、本発明の燃焼装置は、第２熱交換器へのドレンの付着による燃焼ガス流路の閉塞に伴う燃焼不良を防止することができる。
【０００９】
また、上記請求項１に記載の燃焼装置は、燃焼作動状態が排気閉塞発生条件に相当する状態から、第２熱交換器においてドレンが発生しない状態に移行した場合に、通風維持制御を停止することを特徴とするものであっても良い。
【００１０】
本発明の燃焼装置は、ドレンの処理を行う必要のない場合に送風手段の送風量を通常作動時の送風量に戻すことにより、空気と燃料の混合比を燃焼に適した状態にすることができる。そのため、上記した構成によれば、燃焼状態が排気閉塞発生条件に相当する場合にドレン対策を行いつつ、ドレン対策を行う必要がない場合の燃焼状態も安定化することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、気温を検知する温度検知手段を具備し、排気閉塞発生条件は、前記温度検知手段による検知信号に応じて変動することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼装置である。
【００１２】
ドレンが発生する温度、即ち露点は、燃焼装置の配置されている雰囲気の気温に応じて変動する。本発明の燃焼装置は、気温を検知する温度検知手段を具備しており、この温度検知手段の検知信号に基づいて排気閉塞発生条件を変動させるものであるため、第２熱交換器に付着したドレンの成長を確実に防止することができる。そのため、本発明の燃焼装置は、ドレンによる燃焼ガス流路の閉塞が起こらず、燃焼作動を安定して行える。
【００１３】
また排気閉塞発生条件は、
（１）送風手段による送風量が所定時間以上に亘って所定量以下である場合
（２）第２熱交換器又は第１熱交換器の温度が所定時間以上に亘って所定温度以下である場合
（３）第２熱交換器又は第１熱交換器に流入する湯水の温度が所定時間以上に亘って所定温度以下である場合
（４）火炎の温度を検知する火炎温度検知手段を有し、当該火炎温度検知手段の検知温度が所定温度以上となった場合
のいずれか一つ又は次の条件の内の複数の条件がそろう場合であっても良い。（請求項４）
【００１４】
かかる構成によれば、第２熱交換器のドレンの過度の成長を防止することができ、燃焼作動を安定化することができる。
なお上記した（２）（３）では、「第２熱交換器又は第１熱交換器」と記載し、第２熱交換器と第１熱交換器を併記したが、第２熱交換器の温度又は第２熱交換器に流入する湯水の温度を基準として採用することが望ましい。
【００１５】
また、上記した燃焼装置は、
（１）送風量が所定時間以上に亘って所定の風量以上である場合
（２）火炎の温度を検知する火炎温度検知手段を有し、通風維持制御中に当該火炎温度検知手段の検知温度が所定温度以下になった場合
（３）第２熱交換器又は第１熱交換器に流入する湯水の温度が所定時間以上に亘って所定温度以上である場合
の条件のいずれか一つ又は次の条件の内の複数の条件がそろう場合に通風維持制御を停止するものとすることも可能である。（請求項５）
【００１６】
かかる構成によれば、燃焼装置の作動状態が上記した条件に合致した際に通風維持制御を停止することにより燃焼作動を安定化することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、燃焼手段の作動停止後に、送風手段による送風量を変化させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の燃焼装置である。
【００１８】
かかる構成によれば、燃焼作動の停止後に送風手段による送風量を変化させることにより、熱交換器に付着し、次回起動時に排気抵抗となる恐れのあるドレンを除去することができる。すなわちかかる構成によれば、ドレンの滞留を阻止することができる。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、燃料を燃焼する燃焼手段と、当該燃焼手段において発生した燃焼ガスと熱交換を行う第１熱交換器と、第１熱交換器よりも燃焼ガスの下流側に配置され第１熱交換器を通過した燃焼ガスと熱交換を行う第２熱交換器と、前記燃焼手段に空気を供給する送風手段とを有する燃焼装置において、前記燃焼手段は、複数の炎孔を有し燃焼量に応じて稼働する炎孔の数が可変であり、前記送風手段は送風量及び／又は送風圧力が可変であり、前記燃焼手段において稼働している炎孔の数が減少すると前記送風手段による送風量を燃焼量に相当する送風量よりも増加させ及び／又は送風圧力を増大させる通風維持制御を行うことを特徴とする燃焼装置である。
【００２０】
本発明の燃焼装置は、稼働している炎孔の数が減少した際に送風手段の送風量を増加させる等の通風維持制御を行うことにより、第２熱交換器におけるドレンの成長や滞留を最小限に抑制することができる。そのため、本発明の燃焼装置は、燃焼ガスの排気抵抗が小さく、燃焼ガスの排出および燃焼手段への空気の供給をスムーズに行える。よって、上記した構成によれば、安定した燃焼作動を行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
続いて、本発明の実施形態である燃焼装置について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態である燃焼装置を示す模式図である。図２は、図１に示す燃焼装置が備える第２熱交換器の平面図である。また、図３は、図１に示す燃焼装置が備える第１熱交換器および第２熱交換器を示す正面図である。図４は、図１に示す燃焼装置の制御フローを示すフローチャート図である。また、図５は、図１に示す燃焼装置の別の制御フローを示すフローチャート図である。図６は、図５の制御フローにおける排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗを決定するための制御フローを示すフローチャート図である。また、図７は、図１に示す燃焼装置にの燃焼作動後の動作を示すフローチャート図である。
【００２２】
燃焼装置１は、図１に示すように大別して加熱部２と、加熱部２において発生した燃焼ガスと湯水などの熱媒体とが熱交換を行う熱交換部３と、加熱部２に空気を供給する給気部５と、熱交換部３を通過した燃焼ガスを燃焼装置１の外部に排出する排気部６とから構成されている。
【００２３】
加熱部２は、ガスや灯油等の液体燃料を燃焼するバーナ（燃焼手段）６と燃焼空間部８とから構成されている。バーナ７において発生した高温の燃焼ガスは、燃焼空間部８を通過し、熱交換部３へと流入する。また、加熱部２には、バーナ７において発生している火炎の温度を検知するための火炎温度検知センサ１０が設けられている。火炎温度検知センサ１０は、後述するコントローラ２５に接続されている。
【００２４】
バーナ７は、１４基の炎孔部材１１が並列に並べられたものであり、要求される燃焼量に応じて燃焼作動を行う炎孔部材１１の基数を変更することができる。本実施形態の燃焼装置１は４段階の燃焼作動段を有し、当該燃焼作動段は燃焼作動を行う炎孔部材１１の基数により規定されている。さらに詳細には、燃焼装置１は、燃焼作動を行う炎孔部材１１の基数に応じて、１４基燃焼、１１基燃焼、６基燃焼、３基燃焼の４段階の燃焼作動段を有する。
【００２５】
熱交換部３は、燃焼空間部８に連続した第１熱交換器１２と、第２熱交換器１３とが直列に配置されたものである。そして第１熱交換器１２と、第２熱交換器１３はいずれも燃焼ガスの流路内にあり、両者は燃焼ガスの流路に対して直列に配置されている。
【００２６】
第１熱交換器１２は、主要部分が銅製のいわゆるフィン・アンド・チューブ型の熱交換器である。第１熱交換器１２は、主として前記燃焼ガスの顕熱を回収するものであり、内部に湯水や不凍液などの熱媒体が流れる。第１熱交換器１２は、燃焼空間部８に連続した位置に設けられており、燃焼空間部８から熱交換部３内に流入した高温の燃焼ガスと熱交換を行う。
【００２７】
第１熱交換器１２は、入水口１５と、出水口１６とを備えている。入水口１５は、後述する第２熱交換器１３の排水口側に接続されている。また、出水口１６は、図示しない給湯回路や、暖房回路に接続されている。第２熱交換器１３で加熱され、入水口１５から流入した湯水や熱媒体は、第１熱交換器１２においてバーナ７において発生した高温の燃焼ガスと熱交換を行い、加熱される。第１熱交換器１２において加熱された湯水や熱媒体は、出水口１６から排出され、給湯回路や暖房回路に供給される。
【００２８】
第２熱交換器１３は、第１熱交換器１２において熱交換を行った後の燃焼ガスと熱交換を行うものである。第２熱交換器１３は、主として燃焼ガスの持つ潜熱を回収するものである。燃焼ガスが保有する熱の中で、第１熱交換器１２において回収されなかった熱エネルギーの大部分が第２熱交換器１３において回収される。そのため、第２熱交換器１３を通過した燃焼ガスは、１００℃以下程度の低温となる。第２熱交換器１３は、主要部分がステンレス製であり、第１熱交換器１２に比べて防錆特性に優れている。そのため、第２熱交換器１３は、燃焼ガスから潜熱を回収する際に発生する酸性の凝結水に晒される雰囲気下に配置されてもほとんど腐食されず、錆が発生しない。
【００２９】
上記した様に第２熱交換器１３は、主として燃焼ガスの持つ潜熱を回収するものであるため、第２熱交換器１３の表面には当然に凝結水（ドレン）が発生する。そのため第２熱交換器１３の下部にはドレン受け１４が設けられている。またドレン受け１４には排水管１９が接続され、ドレンは排水管１９を流れて外部に排出される。
【００３０】
第２熱交換器１３は、図１，２に示すように、外部の給水手段（図示せず）に接続される給水口１７と、上記した第１熱交換器１２の入水口１５につながる排水口１８とを有し、表面にフィン２０が設けられている。第２熱交換器１３には、給水口１７から湯水や熱媒体が供給される。
【００３１】
一方、第２熱交換器１３には、第１熱交換器１２において熱交換を行い比較的低温となった燃焼ガスが流れ込む。上記したように、第２熱交換器１３には、入水口１５から低温の湯水あるいは熱媒体が供給されているため、第１熱交換器１２を通過し低温となった燃焼ガスからでも熱エネルギーを回収することができる。即ち、第２熱交換器１３においては、第１熱交換器を通過した燃焼ガスの持つ潜熱が主に回収される。
【００３２】
第２熱交換器１３の給水口１７の近傍には、第２熱交換器１３に流入する湯水あるいは熱媒体の温度を検知する給水温度センサ２１が接続されている。また、第２熱交換器１３には、第２熱交換器１３自身の温度を検知する熱交温度センサ２２が設けられている。給水温度センサ２１および熱交温度センサ２２は、共に後述するコントローラ２５に接続されている。
【００３３】
給気部５は、内部にファン２３を内蔵しており、燃焼状態に応じて回転数を変化させることができる。ファン２３は、後述するコントローラ２５に接続されており、ファン２３の回転数は、コントローラ２５によって供給電力量を調整することにより制御されている。ファン２３の回転数を増大すると、送風量及び発生圧力が共に増大する。
【００３４】
コントローラ２５は、本実施形態の燃焼装置１の作動を司るものであり、上記した各温度センサの検知信号が入力される。また、コントローラ２５は、上記した各温度センサの検知信号に基づき、バーナ７およびバーナ７に空気を供給する給気部５のファン２３の駆動制御を行う。
【００３５】
コントローラ２５は、第２熱交換器１３の部分においてドレン（凝結水）が過度に成長する条件（排気閉塞発生条件）を検知する、排気閉塞発生条件検知手段を備えている。また、コントローラ２５は、要求される燃焼量に応じて、バーナ７の燃焼作動状態を変更する能力段変更手段を備えている。即ち、能力段変更手段は、要求燃焼量に応じて、炎孔部材１１の作動基数を変更し、１４基燃焼、１１基燃焼、６基燃焼、３基燃焼のいずれかの燃焼段数で燃焼作動させるものである。
【００３６】
さらに、コントローラ２５は、電源電圧又は電源周波数を調整することによりファン２３の回転数を調整する回転数調整手段を備えている。さらに詳細には、回転数調整手段は、燃焼作動を行う炎孔部材１１の基数に応じてファン２３の回転数を調整するものである。また、コントローラ２５には、給気部５から供給される空気によりドレンのブリッジを突き破って、第２熱交換器での結露を排気抵抗として問題とならない程度とするために最低限必要なファン２３の回転数である限界回転数Ｒが入力されている。
【００３７】
以下、燃焼装置１の動作を図４に示すフローチャートに基づいて説明する。燃焼装置１が燃焼作動を開始すると、コントローラ２５は、ステップ１においてファン２３を駆動するファン２３の回転数ｒが第２熱交換器にドレンが滞留してしまう限界回転数Ｒを下回っている時間が、所定時間Ｔ以上継続しているか否かを判定する。すなわちドレンが滞留してしまう限界回転数Ｒを下回っている時間が、所定時間Ｔ以上継続しているか否かを判定し、ドレン（凝結水）が過度に成長する条件（排気閉塞発生条件）であるか否かを判断する。
すなわちステップ１において、上記した条件を満足している場合には、排気閉塞発生条件が満たされ、何らかの対策をとる必要があるから、制御フローはステップ２へと進む。また、ステップ１において上記した条件を満足していない場合には、正常燃焼が確保されているから制御フローはステップ５へと進む。
【００３８】
ステップ１において、ファン２３の回転数ｒが所定時間Ｔ以上に亘って限界回転数Ｒを下回っている場合には、ステップ２においてコントローラ２５にドレン処理をする旨の要求が既に出されているか否かが判断される。ステップ２において、コントローラ２５がドレン処理をする旨の要求を既に出している場合には、制御フローはステップ２ａへと進行する。一方、ステップ２においてドレン処理要求が出ていない場合、ステップ３においてドレン処理要求の判定を出した後、制御フローをステップ４へと進行させる。コントローラ２５は、ステップ４において記憶段数Ｐを現在の能力段数ｐに設定する。なお、ここで「能力段数」とは、バーナ７の燃焼作動状態を示すものであり、燃焼作動に寄与している炎孔部材１１の基数に応じて規定されるものである。さらに詳細には、燃焼装置１のバーナ７は、要求される燃焼量に応じて燃焼作動を行う炎孔部材１１の基数が変化するものであり、燃焼装置１は、燃焼作動を行う炎孔部材１１の基数に応じて３基燃焼段、６基燃焼段、１１基燃焼段、１４基燃焼段の４段の能力段数を有する。
【００３９】
一方、ステップ２において既にドレン処理要求が出されている場合、即ち予め後述するステップ３以降の制御フローに則り燃焼装置１の作動制御がなされている場合には、ステップ２ａにおいて、バーナ７の能力段数ｐと、先の制御フローでコントローラ２５に記憶されている記憶段数Ｐとが比較される。ここで、能力段数ｐが記憶段数Ｐよりも大きい場合、制御フローはステップ４へと進行し、記憶段数Ｐを現在の能力段数ｐに改める。
【００４０】
ステップ４において記憶段数Ｐが更新されると、ステップ５においてコントローラ２５がドレン処理要求が出ているか否かが判定される。コントローラ２５がドレン処理要求を既に行っている場合、即ち上記したステップ１からステップ４に至るフローにより燃焼装置１の作動制御がなされている場合、制御フローはステップ６へと進む。一方、制御フローがステップ１から直接ステップ５へと直接進行した場合、即ちファンの回転数ｒが限界回転数Ｒを上回っている場合、コントローラ２５は、制御フローをステップ５ａへと進行させる。
【００４１】
コントローラ２５は、ステップ６において現在の能力段数ｐと、ステップ４において更新された記憶段数Ｐとを比較する。ここで、現在の能力段数ｐが記憶段数Ｐよりも小さい場合、制御フローはステップ７へと進行する。一方、能力段数ｐが記憶段数Ｐよりも大きい場合には、制御フローはステップ５ａへと進行する。
【００４２】
一方、ステップ６において能力段数ｐが記憶段数Ｐよりも小さい場合、コントローラ２５は、燃焼装置１のファン２３の回転数ｒが小さく第２熱交換器１３にドレンが大量に付着し、燃焼ガスの流れる排気流路を閉塞してしまう可能性が大であると見なす。この場合、コントローラ２５は、ステップ７においてファン２３の回転数ｒを第２熱交換器１３に付着したドレンに抗して通風を確保することができる回転数ｒ’まで向上させるファンＵＰ補正（通風維持制御）を行う。ファンＵＰ補正（通風維持制御）が行われると、ファン２３の回転数が増大し、その結果、送風量と送風圧力が共に増大する。そのため、送風は、ドレンによる閉塞部分を突破し、適正な通風量が確保される。またドレンによるブリッジ状態が解消されるため、ドレンの落下が促され、ドレンの滞留が解消する。
【００４３】
ステップ７においてファン２３の回転数をｒ’まで向上させると、コントローラ２５は制御フローをステップ８へと移行する。ステップ８においてファン２３が所定時間Ｔ以上に亘って限界回転数Ｒ以上の回転数で回転している場合には、制御フローはステップ９へと進行する。コントローラ２５は、ステップ９においてファン２３の回転数を通常の燃焼作動時の回転数に戻し、ドレン処理要求を解除した後、制御フローをステップ１へと戻す。
【００４４】
一方、ステップ８において、ファン２３が限界回転数Ｒ以上の回転数で回転している時間が所定時間Ｔに満たない場合には、制御フローはステップ８ａへと移行する。コントローラ２５は、ステップ８ａにおいてバーナ７の火炎の温度ｆを検知する。ここで、第２熱交換器に付着したドレンが成長し、燃焼ガスの流路が閉塞されている場合には、火炎温度検知センサ１０が検知する検知温度ｆが上昇する。すなわち第２熱交換器に付着したドレンが成長し、燃焼ガスの流路が閉塞されると、火炎に供給される空気が減少気味となり、火炎の長さが伸びる。そのため火炎温度検知センサ１０と火炎との位置関係が変化し、結果的に火炎温度検知センサ１０が検知する検知温度ｆが上昇することとなる。
また、燃焼ガスの流路が閉塞されている場合には、空気の流入量が不足するためバーナ７が不完全燃焼を起こす。そこで、ステップ８ａにおいてバーナ７の火炎温度（検知温度）ｆが所定温度Ｆ以下である場合には、コントローラ２５は、第２熱交換器へのドレンの付着による燃焼ガスの排気流路の閉塞状態が改善されているものと見なし、制御フローをステップ９へと進める。即ち、コントローラ２５は、第２熱交換器１３にドレンが付着していないか、ドレンがバーナ７における燃焼作動に悪影響を与えない程度の量であると判断し、ファン２３を通常の回転数で回転させるべく制御フローを上記したステップ９へと進行させる。
【００４５】
一方、バーナ７の火炎温度ｆが所定温度Ｆより高い場合には、コントローラ２５は、第２熱交換器に付着したドレンにより燃焼ガス流路が閉塞されており、バーナ７が不完全燃焼しているものと見なし、制御フローをステップ１へと戻す。
【００４６】
また、ステップ６において能力段数ｐが記憶段数Ｐよりも大きい場合、およびステップ５においてファン２３の回転数ｒが限界回転数Ｒを上回っている場合には、ステップ５ａにおいてファン２３の回転数ｒを通常の燃焼作動時の回転数に戻し、ファンＵＰ補正（通風維持制御）を解除する。その後、コントローラ２５は、制御フローをステップ１へと戻す。
【００４７】
結局のところ、上記した制御フローは、ファン回転数ｒが限界回転数Ｒを下回っており、さらに能力段数ｐが記憶段数Ｐ以下の場合には、ファンＵＰ補正（通風維持制御）を行うものである。また、上記した制御フローは、ファン回転数ｒが限界回転数Ｒを上回っているか、能力段数ｐが記憶段数Ｐよりも大きいか、バーナ温度ｆが規定温度Ｆ以下である場合のいずれかに相当すれば、ファンＵＰ補正（通風維持制御）を解除するものである。
【００４８】
上記した制御フローによれば、能力段数ｐが減少し、稼働している炎孔の数が減少した際に、ファン２３の回転数を増加させるファンＵＰ補正（通風維持制御）を行うことにより、第２熱交換器１３におけるドレンの成長を最小限に抑制することができる。そのため、燃焼量が減少し能力段数ｐが低下した場合であっても、燃焼ガスの排気抵抗がほとんど変化せず、燃焼ガスの排出および燃焼手段への空気の供給をスムーズに行える。よって、上記した制御フローによれば、燃焼作動を安定化することができる。
【００４９】
なお、第２熱交換器１３のドレンが成長し、燃焼ガス流路が閉塞されている場合には、バーナ７が不完全燃焼を起こすため、上記したステップ８に代わって、バーナ近傍のＣＯガス濃度等によりバーナ７が不完全燃焼を起こしているか判定するステップを設けても良い。
【００５０】
上記した燃焼装置１は、図５に示すフローチャートに則り作動制御を行うこともできる。以下、図５に示すフローチャートに基づき、燃焼装置１の動作について詳細に説明する。
【００５１】
燃焼装置１が作動を開始すると、コントローラ２５は、ステップ１において第２熱交換器１３に流入する湯水あるいは熱媒体の温度ｗを、給水温度センサ２１によって検出する。ここで、給水温度センサ２１の検知温度ｗが、所定時間Ｑ以上に亘って第２熱交換器１３においてドレンが付着し、燃焼ガスの排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗ以下である場合、コントローラ２５は制御フローをステップ２へと進行させる。一方、給水温度センサ２１の検知温度ｗが排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗ以上である場合や、給水温度センサ２１の検知温度ｗが排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗ以下である時間が所定時間Ｑに満たない場合には、コントローラ２５は制御フローをステップ２ａへと移行する。
【００５２】
コントローラ２５は、ステップ２においてバーナ７の火炎温度ｆを検知する。ここで、火炎温度ｆが所定温度Ｆより高い場合には、コントローラ２５は、第２熱交換器１３に付着したドレンにより燃焼ガス流路が閉塞されているために、バーナ７において不完全燃焼が起こっているものと見なし、制御フローをステップ３へと進める。一方、火炎温度ｆが所定温度Ｆよりも低い場合には、コントローラ２５は、燃料がバーナ７において完全燃焼しているものと見なし、制御フローをステップ１へと戻す。
【００５３】
コントローラ２５は、ステップ３においてファン２３の回転数ｒを第２熱交換器１３に付着したドレンに抗して通風を確保することができる回転数ｒ’まで向上させるファンＵＰ補正（通風維持制御）を行い、制御フローをステップ１へと戻す。
【００５４】
一方、コントローラ２５は、ステップ２ａにおいて上記したファンＵＰ補正（通風維持制御）を実行中であるか否かを判定する。ここで、ファンＵＰ補正（通風維持制御）がなされていない場合は、燃焼装置１が通常運転中であるため、制御フローはステップ１へと戻る。
【００５５】
ステップ２ａにおいて、燃焼装置１がファンＵＰ補正（通風維持制御）中であると判明した場合、即ちファン２３の回転数が通常運転時の回転数よりも高い場合、コントローラ２５は制御フローをステップ３ａへと進める。コントローラ２５は、ステップ３ａにおいて第２熱交換器１３に流入する湯水あるいは熱媒体の温度ｗを、給水温度センサ２１によって検出する。ここで、給水温度センサ２１の検知温度ｗが、所定時間Ｑ以上に亘って排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗ以上である場合、コントローラ２５は第２熱交換器１３に付着したドレンによる排気閉塞が生じないものと見なして制御フローをステップ４ａに進め、ファンＵＰ補正（通風維持制御）をキャンセルする。ファンＵＰ補正がキャンセルされると、コントローラ２５は制御フローをステップ１へと戻す。
【００５６】
一方、ステップ３ａにおいて給水温度センサ２１の検知温度ｗが排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗより低い場合や、給水温度センサ２１の検知温度ｗが排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗ以上である時間が所定時間Ｑに満たない場合には、第２熱交換器１３にドレンが大量に付着滞留し、燃焼ガスのガス流路が閉塞される恐れがあると判断し、ファンＵＰ補正（通風維持制御）を継続したまま制御フローをステップ１へと戻す。
【００５７】
結局のところ、図５に示す制御フローは、第２熱交換器１３に流入する湯水および熱媒体の温度が排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗ以下であり、さらにバーナ７の温度ｆが所定温度Ｆ以上である場合に、ファンＵＰ補正（通風維持制御）を行って第２熱交換器１３に付着し、排気流路を閉塞しているドレンを突破するものである。また、上記した制御フローは、第２熱交換器１３に流入する湯水および熱媒体の温度ｗが、排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗ以上であるか、バーナ７の温度ｆが所定温度Ｆ以下である場合に、ファンＵＰ補正（通風維持制御）を停止し、燃焼装置１を通常運転させるものである。
【００５８】
上記したフローによれば、第２熱交換器１３へ流入する湯水あるいは熱媒体の温度が低く、さらにバーナ７において不完全燃焼が発生している場合にファンＵＰ補正（通風維持制御）を行うことにより、第２熱交換器１３におけるドレンの発生量を最小限に抑制することができる。そのため、上記した制御フローによれば、第２熱交換器１３に付着したドレンによる燃焼ガス流路の閉塞が起こらず、安定した燃焼作動を行える。
【００５９】
上記した制御フローにおいて、第２熱交換器１３の表面に付着したドレンにより排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗは、燃焼装置１の設置されている場所の雰囲気温度により変動する。そのため、燃焼装置１は、図５に示す制御フローに図６に示す排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗを設定する為の制御フローを組み込み、これに基づき作動制御を行う構成とすることも可能である。以下、図６に示す制御フローに基づき、排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗの設定手順を説明する。
【００６０】
図５に示す制御フローが、ステップ２およびステップ３ａに至ると、コントローラ２５は図６に示す排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗの設定制御フローに基づき排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗを決定する。
【００６１】
排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗの設定制御フローは、ステップ１においてコントローラ２５が雰囲気温度ｃを測定する。雰囲気温度ｃが所定温度Ｃ１　よりも低い場合には、大気中の水蒸気量が少なく、ドレンが発生しにくいと判断する。そこで、コントローラ２５は、ステップ２において排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗを低下させ、図５に示す制御フローに戻る。
【００６２】
一方、雰囲気温度ｃが所定温度Ｃよりも高い場合には、大気中の水蒸気量が多くドレンが発生しやすいと判断する。そこで、コントローラ２５は、雰囲気温度ｃが所定温度Ｃ２　よりも低い場合に排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗを向上させ、図５に示す制御フローへと戻る。
【００６３】
上記した図６に示す制御フローに則り、排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗを決定すると、図５に示す制御フローによる制御精度を向上することができ、燃焼装置１の燃焼作動をより一層安定化することができる。
【００６４】
上記したように、第２熱交換器１３にドレンが多量に付着すると、燃焼ガスの排気流路を閉塞することとなってしまう。そのため、燃焼装置１は、燃焼作動の停止後に第２熱交換器１３に付着しているドレンを排除しておくことが好ましい。そこで、燃焼装置１は図４，５に示す制御フローに則ってバーナ７における燃焼作動を行った後に、図７に示す制御フローに基づいて掃気を行う構成とすることも可能である。以下、図７に示す制御フローに基づいて、燃焼装置１における掃気手順を詳細に説明する。
【００６５】
燃焼装置１のコントローラ２５は、ステップ１において熱交温度センサ２２の検知信号に基づき、第２熱交換器１３の温度ｋを検知あるいは算出し、この温度ｋを記憶する。続いてコントローラ２５は、ステップ２においてフレームロッド（図示せず）等の検知信号に基づいて燃焼装置１が燃焼作動中であるか否かを判断する。ここで、燃焼装置１が燃焼作動中である場合、コントローラ２５は、引き続き燃焼装置１の燃焼作動状態を監視する。一方、燃焼装置１の燃焼作動が停止している場合、コントローラ２５は制御フローをステップ３へと進める。
【００６６】
コントローラ２５は，ステップ３，４においてバーナ７に再点火するために、ファン２３を低回転数で回転させることにより、燃焼装置１内に残留している燃焼ガスを排出する掃気動作を所定時間ｘにわたって行う。排気動作が完了するとコントローラ２５は、第２熱交換器１３の温度ｋが、排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗ以下であったか否かを判定する。ここで、第２熱交換器１３の温度ｋが排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗより高い場合は、第２熱交換器１３においてドレンが発生しないか、例え第２熱交換器１３においてドレンが発生したとしても燃焼ガスの排気流路を閉塞することはないものとみなし、燃焼装置１の作動を完全に停止する。一方、第２熱交換器１３の温度ｋが、排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗ以下である場合には、第２熱交換器１３の表面にドレンが付着し、燃焼ガスの排気流路が閉塞している恐れがあるため、ファン２３を最大回転数で回転させ、第２熱交換器１３に付着しているドレンを突き破る。
【００６７】
上記した制御フローによれば、燃焼装置１は、燃焼作動の停止後に２次熱交換器１３に付着しているドレンを殆ど排除することができる。そのためドレンの付着による燃焼ガスの排気流路の閉塞を防止することができる。
【００６８】
図４に示す制御フローにおいて、ステップ１はファン２３の回転数を検知するものであったが、バーナ７の火炎温度ｆと所定温度Ｆとを比較するフローに置換しても良い。この場合、燃焼ガス流路が閉塞しているとバーナ７の火炎温度（検知温度）ｆが上昇する。そのため、ステップ１において火炎温度ｆが所定温度Ｆよりも高い場合には制御フローをステップ２に移行させ、火炎温度ｆが所定温度Ｆよりも高い場合に制御フローをステップ６へと移行させる。また、ステップ１においてバーナ７の火炎温度ｆと所定温度Ｆとを比較する場合、制御フローはステップ２ａおよびステップ６を省略したものとすることができる。
【００６９】
また、図５に示す制御フローにおいて、ステップ１およびステップ３ａは、第２熱交換器１３に流入する湯水あるいは熱媒体の温度ｗと排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗとを比較するものであったが、第２熱交換器１３自身の温度を検知するステップと置換することが可能である。第２熱交換器１３自身の温度が低いと、第２熱交換器１３の表面にドレンが大量に付着し、燃焼ガスの流路が閉塞される恐れがある。そのため、図５のステップ１を上記したステップで置換すると、第２熱交換器１３の温度が排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗ以下である場合には制御フローはステップ２に進行し、第２熱交換器１３の温度が排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗより高い場合にはステップ２ａへ移行する。一方、図５のステップ３ａを上記したステップで置換する場合、第２熱交換器１３の温度が所定時間Ｑに亘って排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗ以上であると、制御フローはステップ４ａに移行し、第２熱交換器１３の温度が排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗより低い場合にはステップ３ｂへ進行する。
【００７０】
上記した実施形態においては、ファン２３の回転数を調整することにより送風量を調整する構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば燃焼装置１の内部にダンパ等を設けるなどして送風量を調整してもよい。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の燃焼装置は、排気閉塞が予想される状態の時に、ドレンを突き破って強制的に通気を確保し、さらに熱交換器表面に付着するドレンの排除を促すことにより燃焼ガス流路の閉塞を防止することができる。そのため、燃焼ガスの排出及び燃焼手段への給気をスムーズであり、燃焼ガス流路の閉塞に基づく燃焼不良を防止することができる。
【００７２】
特に請求項１に記載の発明によれば、燃焼状態が排気閉塞発生条件に合致した場合に送風手段の回転数を上げる等によって送風量の増加や送風圧力の増大を行うことにより、第２熱交換器の表面に付着したドレンに抗して通気を確保し、燃焼ガス流路の閉塞を確実に防止できる。
【００７３】
また、請求項２に記載の燃焼装置は、燃焼状態が排気閉塞発生条件から外れた際に送風手段の回転数を通常の回転数に戻し、空気と燃料の混合比を燃焼に適した状態にすることができる。そのため本発明の燃焼装置は、燃焼状態が安定している。
【００７４】
請求項３に記載の燃焼装置は、燃焼装置が設置されている場所の気温に応じて排気閉塞発生条件を変動させるものであるため、第２熱交換器表面へのドレンの付着に伴う排気閉塞を確実に防止することができる。
【００７５】
また、請求項４に記載の発明によれば、第２熱交換器へのドレンの付着に伴う排気閉塞を確実に防止することができ、燃焼作動を安定化することができる。
【００７６】
請求項５に記載の発明によれば、必要に応じて通風維持制御を停止することにより燃焼作動を安定化することができる。
【００７７】
請求項６に記載の発明によれば、燃焼作動の停止後に熱交換気等に付着しているドレンを排除し、ドレンの付着による排気閉塞を確実に防止することができる。
【００７８】
また、請求項７に記載の発明によれば、第２熱交換器におけるドレンの成長を最小限に抑制することにより燃焼作動を安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である燃焼装置を示す模式図である。
【図２】図１に示す燃焼装置が備える第２熱交換器の平面図である。
【図３】図１に示す燃焼装置が備える第１熱交換器および第２熱交換器を示す正面図である。
【図４】図１に示す燃焼装置の制御フローを示すフローチャート図である。
【図５】図１に示す燃焼装置の別の制御フローを示すフローチャート図である。
【図６】図５の制御フローにおける排気流路が閉塞されると想定される温度Ｗを決定するための制御フローを示すフローチャート図である。
【図７】図１に示す燃焼装置にの燃焼作動後の動作を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１　燃焼装置
２　加熱部
３　熱交換部
５　給気部
６　排気部
７　バーナ
１０　火炎温度検知センサ
１１　炎孔部材
１２　第１熱交換器
１３　第２熱交換器
２０　フィン
２１　給水温度センサ
２２　熱交温度センサ
２３　ファン
２５　コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004044912.tif 000006
【図５】
2004044912.tif 000007
【図６】
2004044912.tif 000008
【図７】
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