燃焼装置
【課題】送風機５によって燃焼用空気の供給を行っている燃焼装置４において、送風機モータの稼働開始を短時間に繰り返し行うことによって送風機モータが過熱されることを防止する。
【解決手段】燃焼を停止する場合には燃料供給停止から所定の遅延時間分遅らせて送風機５を停止するようにしている燃焼装置４において、送風機稼働開始からの時間を送風機稼働時間として計測しておき、送風機稼働時間が所定時間Ｔを越えた以降に燃焼指令の停止を受けた場合には、燃料供給停止後に比較的短時間に設定している短時間遅延分送風機を稼働した後に送風機５を停止し、送風機稼働時間が所定時間Ｔを越える前に燃焼指令の停止を受けた場合には、比較的長時間に設定している長時間遅延分送風機を稼働した後に送風機５を停止する。
【解決手段】燃焼を停止する場合には燃料供給停止から所定の遅延時間分遅らせて送風機５を停止するようにしている燃焼装置４において、送風機稼働開始からの時間を送風機稼働時間として計測しておき、送風機稼働時間が所定時間Ｔを越えた以降に燃焼指令の停止を受けた場合には、燃料供給停止後に比較的短時間に設定している短時間遅延分送風機を稼働した後に送風機５を停止し、送風機稼働時間が所定時間Ｔを越える前に燃焼指令の停止を受けた場合には、比較的長時間に設定している長時間遅延分送風機を稼働した後に送風機５を停止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送風機によって燃焼用空気を供給している燃焼装置に関するものであり、より具体的には、送風機稼働開始の間隔が短くなることで送風機モータに悪影響が発生することを防止することのできる燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
送風機を設けておき、燃焼室内へ燃焼用空気を送り込みながら燃焼を行う燃焼装置がある。この燃焼装置では、燃焼停止後に未燃の燃料分が燃焼室内に残留することを防止するため、燃料供給を停止した後も所定の遅延時間分は送風機の稼働を継続しておき、燃焼室内の換気（ポストパージ）を行っている。また、燃焼を開始する場合にも、燃料供給を開始する前に送風機を所定時間稼働することによる燃焼室内の換気（プレパージ）を行っている。燃焼装置では、燃焼指令を受けると、燃焼準備の工程を行った後で燃焼を開始し、燃焼指令が途切れると、燃料供給を停止することで燃焼を停止し、引き続き行うポストパージを終了すると送風機の稼働も停止して燃焼待機状態となる。
【０００３】
送風機停止の遅延時間（ポストパージの実施時間）は、所定の時間をあらかじめ設定しておくのが一般的であるが、特開平７−２６０１４２号公報に記載されている発明のように、燃焼状態に応じてポストパージの時間を変更する場合もある。特開平７−２６０１４２号公報記載の発明では、燃焼継続時間を計時する計時手段を設けておき、燃焼継続時間が長いほどポストパージの時間を長く設定する構成が記載されている。これは、燃焼継続時間が長いほど漏洩燃焼ガスの量が多くなるため、燃焼継続時間が長い場合にはポストパージを長い時間実行させることで、漏洩している燃焼ガスを的確に排出するというものである。
【０００４】
ところで、送風機モータでは、稼働開始時に大量の電流が流れる。直入れ始動の場合は定格電流の約６倍、スターデルタ起動としていても定格電流の２倍を越える電流が流れる。燃焼指令の開始によって送風機の稼働を開始するが、送風機稼働開始後すぐに燃焼指令が停止して送風機の稼働を停止、さらにその後すぐに燃焼指令が再開されるというように、燃焼指令の発停が短時間で繰り返し発せられた場合には、送風機の発停を短時間で繰り返すことになる。この場合、送風機の稼働を開始するごとに供給される大量の電流によって送風機モータの平均電流値が高くなり、モータの冷却能力を超えるとモータが過熱される。モータが過熱された場合には、モータ軸受部のグリスが熱によって劣化したり、さらには送風機モータが焼損に至るという問題があった。実際に送風機を１０秒作動し２０秒停止するという制御を３０分間繰り返した場合における送風機モータの温度を測定したところ、送風機を連続運転していた場合に比べて約４０℃高くなっていた。
【特許文献１】特開平７−２６０１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、送風機によって燃焼用空気の供給を行っている燃焼装置において、送風機モータの稼働開始を短時間の間に繰り返し行うことによって送風機モータが過熱される、ということを防止することのできる燃焼装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明では、送風機による空気供給と、燃料供給制御装置による燃料供給を制御する制御装置を持ち、送風機からの空気と燃料供給制御装置からの燃料を混合して燃焼室で燃焼を行う燃焼装置であって、制御装置は燃焼指令を受けて燃焼装置による燃焼を開始させ、燃焼指令の停止を受けて燃焼を停止するようにしており、燃焼を停止する場合には燃料供給停止から所定の遅延時間分遅らせて送風機を停止するようにしている燃焼装置において、制御装置は、送風機稼働開始からの時間を送風機稼働時間として計測しておき、送風機稼働時間が所定時間Ｔを越えた以降に燃焼指令の停止を受けた場合には、燃料供給停止後に比較的短時間に設定している短時間遅延分送風機を稼働した後に送風機を停止し、送風機稼働時間が所定時間Ｔを越える前に燃焼指令の停止を受けた場合には、比較的長時間に設定している長時間遅延分送風機を稼働した後に送風機を停止する制御を行うことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記の燃焼装置において、前記の長時間遅延分とは、計測しておいた送風機稼働時間を所定時間Ｔから減算して求めた値に基づいて定めるものであることを特徴とする。また、請求項３に記載の発明は、前記の燃焼装置において、所定時間Ｔから送風機稼働時間を減算することで求めた長時間遅延分の値が、前記短時間遅延分の値より短くなった場合には、少なくとも短時間遅延分は送風機を稼働した後に送風機を停止する制御を行うことを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、前記の燃焼装置において、燃焼停止後の送風機停止遅延時間中に燃焼指令を受けた場合には、送風機停止遅延の工程を終了してプレパージを開始するものとし、送風機が稼働している状態でプレパージを開始する場合には、プレパージ時間を通常よりも短縮する制御を行うことを特徴とする。請求項５に記載の発明は、前記の燃焼装置において、所定時間Ｔの時間は、送風機モータが過熱されることを防止するために必要な送風機稼働開始間隔に基づいて設定していることを特徴とする。
【０００９】
請求項６に記載の発明は、前記の燃焼装置において、送風機と燃焼室の間に空気の流れを遮るダンパ装置を設け、送風機からの空気を燃焼室へ送る場合にはダンパ装置を開いて空気を送るようにしておき、送風機稼働時間が所定時間Ｔを越える前に燃焼指令の停止を受けたために、燃焼停止後には比較的長時間に設定している長時間遅延分送風機を稼働する制御を行う場合、短時間遅延分経過後の燃焼停止後の送風機稼働中に、前記ダンパを閉じる制御を行うことを特徴とする。また、請求項７に記載の発明は、前記のダンパ装置を設けた燃焼装置において、燃焼停止後の送風機稼働中にも、前記ダンパを最小開度で開いておくことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明を実施することによって、燃焼指令の発停が短い間隔で繰り返されたとしても、送風機の稼働を開始する間隔は所定の時間より短くなることはないため、送風機稼働開始時の大量の電流によって送風機モータが過熱するということがなくなる。なお、送風機停止の遅延時間を長くすると、電気消費量や放熱量が多くなるという問題が発生するが、送風機稼働時間が短かいために送風機稼働開始の間隔を開ける必要がある場合にのみ送風機停止の遅延時間を長くするようにしており、送風機稼働時間が設定時間Ｔよりも長かった場合には短時間遅延としているので、電気消費量や放熱量の無駄な増大を防止することができる。また、長時間遅延分は送風機稼働開始間隔を開けるために必要なものであり、一定の間隔時間（所定時間Ｔ）は必要であるが、その必要時間を越えて長くする必要はない。そのため、長時間遅延分は計測しておいた送風機稼働時間を所定時間Ｔから減算することで求めるようにしておけば、長時間遅延が長くなりすぎることなく必要十分な時間とすることができる。
【００１１】
なお、送風機停止までの遅延時間を長くせずに送風機の再稼働禁止時間を設定しても、送風機モータの稼働開始間隔は長くすることができる。しかしこの場合には、送風機の再稼働禁止時間が終了するまで送風機を稼働できないため、燃焼の開始が遅れることになる。この点についても本発明では、送風機の稼働時間を延長しており、遅延時間の途中で燃焼開始時のプレパージを開始することができるため、燃焼開始が遅れるといった問題を発生させることなく送風機モータの焼損を防止することができる。
【００１２】
また、送風機稼働状態でプレパージを開始する場合には、プレパージ時間の最初から空気供給を行うことができるため、通常よりもプレパージ時間を短縮することができる。プレパージは、最大燃焼量時風量の５０％以上の空気を、燃焼ガス側空間容積の４倍以上供給するといった基準に基づいて行う。送風機からの空気量は、送風機稼働開始時点は０であってその後増加していくため、送風機稼働開始時からプレパージ時間を設定する場合には、送風機稼働開始から一定の時間は無効とし、プレパージ時間はその分だけ長く設定する必要がある。しかし、プレパージ開始時点で既に送風機は通常の稼働を行っている場合には、プレパージ開始時点で必要量の空気を供給することができるため、プレパージ時間を短縮できる。プレパージ時間を短縮することで燃焼開始までの準備に必要な時間を短縮することができ、燃焼の追従性を向上させることができる。
【００１３】
そして、送風機と燃焼室の間にダンパ装置を設けている場合において、燃焼停止後に長時間遅延分送風機を稼働する場合に、ダンパ装置を閉じる制御を行うことで、燃焼室へ送られる空気の流れを遮ることができるため、燃焼室からの放熱量を少なくすることができ、ボイラなど熱を利用する機器の場合には効率を高めることができる。逆に、燃焼停止後に長時間遅延分送風機を稼働する場合に、ダンパ装置を開いておいた場合には、送風機の温度をより低く維持することができ、送風機軸受部のグリスが劣化するなどの悪影響が発生することを抑えることができる。なお、ダンパ装置を開く場合、ダンパ開度は最小の開度（低燃焼用の開度）とすることで、送風機モータの冷却を妨げず、かつ燃焼室へ送られる空気量は少なくなるために放熱量の増大を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明の燃焼装置をボイラに設置した場合におけるボイラシステムの構成図、図２は一実施例における送風機停止遅延時間設定プログラムのフローチャート、図３は本発明を実施している場合の送風機稼働状況などを示したタイムチャート、図４は比較のための従来例における送風機稼働状況を示したタイムチャートである。
【００１５】
まず図１に基づき、機器の構成を説明する。図１は本発明の燃焼装置を持ったボイラシステムに関するものであり、蒸気を発生するボイラを３台設置している。各ボイラ１には、それぞれ燃焼装置４を設けており、燃焼装置４は送風機５によって燃焼用空気の供給を行い、燃料供給制御装置６によって燃料の供給を制御する。送風機５からの空気を通す送風路の途中には、送風機５からの空気供給量を調節するダンパ装置８を設けておく。送風機５の稼働や、燃料供給制御装置６の操作、ダンパ装置８の開度設定は、各ボイラに設けている制御装置７によって自動制御するようにしている。燃焼装置は、停止、低燃焼、高燃焼の３位置で燃焼を制御するものであり、燃焼量に応じて燃料供給制御装置６から供給する燃料量を調節する。ダンパ装置８も、運転停止時用開度（全閉）、低燃焼時用開度（ＬＯ）、高燃焼時用開度（ＨＩ）の３位置で制御するようにしており、燃焼量にあわせて空気量も調節する。
【００１６】
各ボイラ１は、共通の蒸気ヘッダー２と接続しており、各ボイラで発生させた蒸気は蒸気ヘッダー２へ集合させ、蒸気ヘッダー２から蒸気使用機器へ蒸気を供給する。各ボイラの運転は、蒸気ヘッダー２の蒸気圧力に基づいてボイラの燃焼台数を決定する台数制御装置３によって制御する。台数制御装置３は各ボイラ１の制御装置と接続しており、必要台数分のボイラ１に対して燃焼指令を出力する。台数制御装置３では、蒸気ヘッダー２での蒸気圧力が低いほど多くのボイラに対して燃焼指令を出力し、ボイラの燃焼量も低燃焼から高燃焼へと変更していくことで、ボイラ全体における蒸気発生量を増加させる。また、蒸気圧力が高まると燃焼指令を出力するボイラの台数を減少し、ボイラの燃焼量も高燃焼から低燃焼へと変更していくことで、ボイラ全体における蒸気発生量を減少させる。台数制御装置３から燃焼指令を受けた制御装置７は、当該ボイラ１の燃焼を開始し、燃焼指令が停止されるとボイラ１の燃焼を停止する。
【００１７】
ボイラ１は台数制御装置３から燃焼指令の出力を受けると、燃焼準備の工程を開始する。燃焼準備の工程では、ダンパ装置８を開いておき、送風機５のみを稼働することで燃焼室内の換気を行うプレパージを行う。所定時間のプレパージが終了すると、送風機５の作動は継続したままで点火装置（図示せず）の作動を行い、燃料供給制御装置６によって燃料の供給を開始することで燃焼を行う。蒸気ヘッダー２の蒸気圧力が所定の値まで上昇すると、台数制御装置３では燃焼指令を出力するボイラの台数を減少する。燃焼を行っている状態で台数制御装置３からの燃焼指令が途切れると、当該ボイラ１では燃焼を停止する。燃焼を停止する場合は、燃料供給制御装置６によって燃料の供給を停止することで燃焼を停止するとともに、燃焼を停止しても送風機５の稼働は継続しておき、送風機の稼働停止は所定時間遅らせる。燃焼停止後に送風機の稼働を継続しておき、燃焼室内へ空気を送り込むことで、燃焼室内の換気を行うポストパージを行う。
【００１８】
燃焼停止後に行う送風機停止遅延時間とプレパージ時間は、送風機稼働時間に基づいて設定するようにしておく。送風機停止遅延時間とプレパージ時間の設定を行うプログラムのフローチャートを記した図２に基づいて、設定方法を説明する。本実施例では、送風機モータの過熱を防止するためには送風機の稼働を開始する間隔を４５秒より長くしておかなければならない場合のものである。また、燃焼室内で燃焼を行った場合には４秒間のポストパージが必要としておく。本プログラムでは、送風機停止遅延時間を決定するための設定時間Ｔも４５秒としておく。長時間遅延と設定時間Ｔは、送風機モータに悪影響が発生することを防止するために必要な送風機稼働開始間隔の時間から定め、短時間遅延は燃焼室内で燃焼を行った場合に必要なポストパージ時間から定める。短時間遅延はポストパージ時間であるため４秒の固定とし、長時間遅延は設定時間Ｔの４５秒から送風機稼働時間を減算した値とする。ただし、送風機稼働時間が４１秒〜４５秒の間であり、設定時間の４５秒から送風機稼働時間を減算した値が４秒より小さくなる場合は遅延時間を４秒とする。送風機稼働開始時からプレパージ時間を設定する場合には、送風機稼働開始から所定の送風量となるまでの時間分だけプレパージ時間を長く設定する必要がある。しかし、プレパージ開始時点で既に送風機は通常の稼働を行っている場合には、プレパージ開始時点から必要量の空気を供給することができるため、プレパージ時間を短縮できる。そこで、プレパージ時間は長時間プレパージと短時間プレパージの２段階とし、プレパージ開始時点の送風機稼働状況に応じて、長時間プレパージと短時間プレパージを設定するようにしており、長時間プレパージは２５秒、短時間プレパージは１０秒の設定値としておく。
【００１９】
プログラムは端子(1)から始まる。次のステップである判断(4)で、まず送風機停止中か否かの判断を行う。送風機が停止中の場合には、処理(12)にて送風機稼働時間をクリア、処理(13)でプレパージ時間を長時間（２５秒）に設定、処理(14)で停止遅延時間を設定時間Ｔ（４５秒）としておき、端子(3)へ移行する。端子(3)の次のステップは処理(18)であり、処理(18)では前回燃焼指令を現在の燃焼指令に置き換える。その後プログラムは端子(1)に戻る。なお、ここで停止遅延時間の設定を行っても、このプログラムは遅延時間を設定するだけのものであり、送風機停止遅延は燃焼指令が停止した場合に行うものであるため、ここで送風機停止遅延を実行するものではない。
【００２０】
判断(4)にて送風機が稼働していた場合には、処理(5)へ移行する。処理(5)では、送風機稼働開始から送風機が稼働している時間である送風機稼働時間のカウントを行う。次に判断(6)に移り、燃焼指令の確認を行う。ここで、燃焼指令がオンであった場合には端子(2)へ、燃焼指令がオフであった場合には判断(7)へ分岐する。燃焼指令がオンであった場合には端子(2)から判断(15)へ移行し、判断(15)で前回燃焼指令によって分岐する。ここで前回燃焼指令がオンであった場合、つまり燃焼指令オンは前回以前から継続していた場合には端子(3)へ、前回燃焼指令がオフであった場合、つまり直前までは燃焼指令オフであったのが現在は燃焼指令オンに変化したという場合は、判断(16)に分岐する。判断(16)では、送風機の運転状態に基づき分岐する。本実施では送風機はスターデルタ起動を行っており、現在が起動直後のスター運転中であれば端子(3)へ、通常運転のデルタ運転中であれば処理(17)へ移行する。
【００２１】
燃焼指令がオンに変わった直後である場合にはプレパージ中であり、プレパージ時間を決定する。本実施例では、送風機がスター運転状態でプレパージを開始する場合（送風機稼働開始と同時にプレパージを開始する場合や、送風機稼働の方が早くてもまだスター運転の状態でプレパージを開始する場合）は、プレパージ時間を長時間とし、送風機がデルタ運転状態でプレパージを開始する場合には、通常の稼働を行っている状態でプレパージを開始するものとしてプレパージ時間を短時間とする。送風機がデルタ運転状態でプレパージを開始した場合には、処理(17)でプレパージ時間を短時間（１０秒）に設定、送風機はまだ稼働開始直後のスター運転中であった場合は、先の処理(13)で設定しておいた通りの長時間（２５秒）のプレパージから変更しない。処理(17)での処理後は、判断(15)及び判断(16)で端子(3)へ移行したものと合流し、処理(18)で前回燃焼指令を現在の燃焼指令に置き換えた後に端子(1)へ戻る。
【００２２】
判断(6)で燃焼指令がオンであって判断(7)へ移行した場合は、判断(7)にて前回燃焼指令に基づき分岐する。判断(7)では、前回燃焼指令がオンであった場合、つまり直前までは燃焼指令オンであったのが現在は燃焼指令オフに変化したという場合は判断(8)へ、前回燃焼指令がオフであった場合、つまり前回以前から燃焼指令オフが継続していた場合には端子(3)へ移行する。ここで燃焼指令がオフに変化した場合には、この時点から送風機停止遅延時間後に送風機の稼働を停止することになるため、判断(8)以降に送風機停止遅延時間の決定を行う。判断(8)では、処理(5)でカウントを行っていた送風機稼働時間を設定時間Ｔと比較する。送風機稼働時間が設定時間Ｔよりも大きかった場合、つまり送風機稼働開始間隔を広げるための遅延時間は必要ない場合は、処理(11)にて停止遅延時間はポストパージに必要な時間だけである４秒に設定する。送風機稼働時間が設定時間Ｔよりも小さかった場合、つまり送風機稼働開始間隔を広げるための遅延時間が必要である場合は、判断(9)にて設定時間Ｔから送風機稼働時間を減算した時間とポストパージに必要な時間である４秒を比較する。判断(9)にて設定時間Ｔから送風機稼働時間を減算した時間の方が４秒よりも短かった場合は、処理(11)に移行して、停止遅延時間は４秒に設定する。設定時間Ｔから送風機稼働時間を減算した時間の方が４秒よりも長かった場合は、処理(10)に移行して、停止遅延時間は設定時間Ｔから送風機稼働時間を減算した時間に設定する。停止遅延時間を設定した後は端子(3)を通じて処理(18)へ移行し、処理(18)の後に端子(1)へ戻る。
【００２３】
タイムチャートに基づいて説明する。図３は本発明の実施例におけるタイムチャート、図４は従来制御におけるタイムチャートである。図３及び図４のタイムチャートでは、燃焼指令出力時間が長い場合と短い場合の２パターンにおける送風機停止遅延の状況を示している。図では、最初に５０秒間の燃焼指令が出力され、以降は２０秒間の燃焼指令停止と１０秒間の燃焼指令出力が繰り返されており、１回目の燃焼指令出力開始時を時刻０秒としている。
【００２４】
図３に沿って説明する。時刻０秒にて燃焼指令の出力が開始されると、ボイラでは送風機の稼働とダンパ開度をＨＩとする制御を行い、送風機稼働開始と同時に送風機稼働時間のカウントを開始する。送風機は、燃焼指令が出力されている間は常に稼働しており、プレパージ中と高燃焼中はダンパ開度をＨＩとすることで、より多くの空気を供給する。燃焼指令の出力が開始された時には、プレパージを実施するためプレパージ時間の設定を行う。プレパージ時間は、送風機を既にデルタ運転で稼働させていた状態で開始する場合には短時間設定（１０秒）とするが、時刻０秒の時点では送風機は稼働していなかったため、ここでのプレパージ時間は長時間設定（２５秒）となっている。送風機を停止していた状態から稼働を開始する場合、スターデルタ起動としていればスター運転で稼働を開始するが、稼働開始時には送風機モータには大量の電流が流れるため、電流値は突出しており、電流値はその後低下して安定する。プレパージ設定時間分のプレパージが終了すると、ボイラは燃焼を開始する。ボイラ燃焼中の場合、低燃焼時には低燃焼用の燃料を供給し、ダンパ開度は低燃焼用開度のＬＯとし、高燃焼時には高燃焼用の燃料を供給し、ダンパ開度は高燃焼用開度のＨＩとする。
【００２５】
時刻０秒で燃焼指令の出力が始まった後、燃焼指令は時刻５０秒で途切れているため、時刻５０秒で燃料の供給を停止して燃焼を終了し、ポストパージを行う。制御装置７では、送風機が稼働している場合にカウントしていた送風機稼働時間と設定時間Ｔ（４５秒）を比較する。燃焼指令が出力されていたのは時刻０秒から時刻５０秒までであるため、送風機稼働時間は５０秒となる。送風機稼働時間の５０秒は、設定時間Ｔの４５秒よりも長いため、ここでの送風機停止遅延は短時間遅延となる。短時間遅延は４秒の固定と設定しておいたため、ここでは燃焼停止後に送風機の稼働を４秒間継続することでポストパージを行う。ポストパージの場合、燃焼室へ空気を送り込む必要があるためにダンパは開いておく。ポストパージを終了し、送風機の稼働を停止すると、ダンパも閉じて燃焼待機の状態となる。
【００２６】
その後、時刻７０秒で二度目の燃焼指令が出力されている。今回も燃焼指令の出力が始まるとすぐに送風機の稼働を開始し、送風機稼働開始と同時に送風機稼働時間のカウントを開始する。時刻７０秒からの燃焼指令出力の場合も、送風機は稼働していない状態からプレパージを開始するものであるため、プレパージ時間は長時間設定（２５秒）となる。また、送風機稼働開始時には大量の電流が流れているが、前回の大量電流が流れた時刻０秒からは十分な間隔が開いているため、平均の電流値が高くなって送風機モータが焼損するといったことは発生しない。時刻７０秒で燃焼指令の出力が始まったが、燃焼指令は時刻８０秒で途切れているため、時刻８０秒で燃焼を停止してポストパージを行う。時刻８０秒の時点ではまだプレパージ中であって燃焼は開始していなかったが、すぐに送風機を停止することはなく稼働を継続する。送風機稼働時間は、燃焼指令が出力されていた時刻７０秒から時刻８０秒までの１０秒間であり、設定時間Ｔの４５秒よりも短いため、ここでの送風機停止遅延は長時間遅延を行う。
【００２７】
時刻７０秒から開始する長時間遅延は、設定時間Ｔの４５秒から送風機稼働時間の１０秒を減算した３５秒であるため、時刻１１５秒までは送風機停止遅延として送風機の稼働を継続することになる。時刻８０秒の時点ではプレパージ実施中であったため、ダンパの開度はＨＩとしていたが、時刻８０秒からはプレパージを終了してポストパージとなるため、ダンパ開度はＬＯとしている。ダンパ開度のＬＯは、この場合における最小開度である。送風機を稼働している状態でダンパ装置を閉じた場合、送風機から送り込んだ空気はダンパ装置の手前で滞留することになるため、空気は圧縮されて温度が上昇する。そのため送風機の温度も上昇し、送風機温度が上昇すると軸受部のグリスが劣化するなどの問題が発生することがある。そこで、ここでは長時間遅延時にもダンパ装置は開いておくことで、送風機の温度を低く維持することができ、送風機の保守頻度を低下させることができるようにしている。この場合、ダンパの開度は最小の開度であるＬＯ開度としておく。ダンパ開度を大きくすると、燃焼室へ送られる空気量が多くなり、燃焼室からの放熱量が大きくなるため、ダンパ開度は最小開度とすることで燃焼室への空気供給量を減少させ、放熱量を少なくする。
【００２８】
なお、燃焼停止後に長時間遅延分の送風機稼働を行うのは、送風機の稼働間隔を確保するためのものであって、燃焼室内を換気するポストパージ時間が長く必要というわけではない。ポストパージが必要なのは先に記した通り４秒間だけであるため、ダンパ装置を開けておくのは燃焼停止から４秒間のみとし、その後はダンパ装置を閉じる制御を行ってもよい。長時間遅延によって送風機を稼働している途中でダンパ装置を閉じる制御を行うと、送風機から燃焼室へ送られる空気量が減少するため、燃焼室からの放熱を減少することができる。ボイラなど放熱は少ない方がよい装置の場合には、ダンパ装置を閉じることで装置側の効率を向上させることができる。
【００２９】
長時間遅延は時刻１１５秒までと設定しておいたが、長時間遅延の実施中である時刻１００秒で燃焼指令の出力が再び開始されている。そのため、送風機停止遅延としての送風機稼働は時刻１００秒の段階で終了し、引き続いて燃焼準備工程での換気であるプレパージを開始する。プレパージのダンパ開度はＨＩであるため、時刻１００秒からはダンパ開度をＨＩとする。この場合、送風機は稼働を継続したままであるため、この段階では送風機モータに大量の電流が流れるということは発生しない。また、送風機が稼働している状態でプレパージを開始するため、プレパージ開始の時点から所定量の空気を送ることができる。そのため、ここでのプレパージは短時間プレパージ（１０秒）に設定している。
【００３０】
時刻１００秒から開始された燃焼指令も、時刻１１０秒で停止となっている。時刻１１０秒の時点における送風機稼働時間は、時刻７０秒から時刻１１０秒の４０秒間であり、この場合の送風機稼働時間も設定時間Ｔの４５秒よりも短い。そのため、時刻４０秒から開始する送風機停止遅延も長時間遅延とする。ここでの長時間遅延は設定時間Ｔの４５秒から送風機稼働時間の４０秒を減算した５秒間となり、時刻１１０秒から時刻１１５秒までの５秒間だけ送風機の停止を遅延することになる。なお、送風機稼働時間が４１秒から４５秒の間であった場合、設定時間Ｔから送風機稼働時間を減算すると４秒より小さくなる。この場合には、送風機停止遅延時間として４秒を設定することで、ポストパージ必要時間を下回ることがないようにする。このように燃焼指令停止時点で送風機稼働時間が短い場合、送風機停止を遅延させることで、送風機の稼働間隔が所定の間隔よりも短くなることを防止でき、送風機稼働時に送風機モータが過熱されて、送風機モータが焼損するということは発生しなくなる。
【００３１】
これに対して図４の場合、燃焼指令の発停が行われるタイミングは図３の場合と同じにしているが、送風機稼働時間が設定時間Ｔよりも短い場合に長時間の送風機停止遅延を行っていないため、送風機モータに大量の電流が流れる間隔が短くなっている。図４の場合、燃焼指令の出力を受けて送風機の稼働を開始し、燃焼指令が途切れると通常の短いポストパージを行って送風機の稼働を停止している。そのため、時刻７０秒と時刻１００秒のそれぞれで送風機の稼働を開始することになり、燃焼指令が出力されるたびに送風機モータには大量の電流が流れている。このように短い間隔で何度も送風機モータに大量電流を流していると、送風機モータは過熱していく。送風機モータの過熱度が高くなると、送風機モータは焼損することになる。
【００３２】
本発明を実施することで、燃焼指令の発停が短い間隔で繰り返されたとしても、送風機の稼働を開始する間隔が所定時間よりも短くなることにはならない。そのため、大量の電流供給が繰り返されることによって送風機モータが過熱するということも発生しなくなる。また、送風機停止遅延時間を長くすると、電気消費量や放熱量が多くなるという問題が発生するが、送風機稼働時間が短かく、送風機稼働開始の間隔を開ける必要がある場合にのみ送風機停止遅延時間を長くしており、しかも必要な時間だけ送風機停止を遅延させるようにしているので、電気消費量や放熱量の無駄な増大を防止することができる。
【００３３】
また、送風機稼働状態でプレパージを開始する場合には、プレパージ時間を短縮することで燃焼開始までの準備に必要な時間を短縮することができ、燃焼の追従性を向上させることができる。そして、送風機と燃焼室の間にダンパ装置を設けている場合においては、燃焼停止後に長時間遅延分送風機を稼働する場合に、ダンパ装置を閉じる制御を行うことで、燃焼室へ送られる空気の流れを遮ることができるため、燃焼室からの放熱量を少なくすることができ、ボイラなど熱を利用する機器の場合には効率を高めることができる。逆に、燃焼停止後に長時間遅延分送風機を稼働する場合に、ダンパ装置を開いておいた場合には、送風機の温度をより低く維持することができ、送風機軸受部のグリスが劣化するなどの悪影響が発生することを抑えることができる。なお、ダンパ装置を開く場合、ダンパ開度は最小の開度（低燃焼用の開度）とすることで、送風機モータの冷却を妨げず、かつ燃焼室へ送られる空気量は少なくなるために放熱量の増大を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の燃焼装置をボイラに設置した場合におけるボイラシステムの構成図
【図２】一実施例における送風機停止遅延時間設定プログラムのフローチャート
【図３】本発明を実施している場合の送風機稼働状況を示したタイムチャート
【図４】本発明を実施していない場合の送風機稼働状況を示したタイムチャート
【符号の説明】
【００３５】
１ ボイラ
２ 蒸気ヘッダー
３ 台数制御装置
４ 燃焼装置
５ 送風機
６ 燃料供給制御装置
７ 制御装置
８ ダンパ装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送風機によって燃焼用空気を供給している燃焼装置に関するものであり、より具体的には、送風機稼働開始の間隔が短くなることで送風機モータに悪影響が発生することを防止することのできる燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
送風機を設けておき、燃焼室内へ燃焼用空気を送り込みながら燃焼を行う燃焼装置がある。この燃焼装置では、燃焼停止後に未燃の燃料分が燃焼室内に残留することを防止するため、燃料供給を停止した後も所定の遅延時間分は送風機の稼働を継続しておき、燃焼室内の換気（ポストパージ）を行っている。また、燃焼を開始する場合にも、燃料供給を開始する前に送風機を所定時間稼働することによる燃焼室内の換気（プレパージ）を行っている。燃焼装置では、燃焼指令を受けると、燃焼準備の工程を行った後で燃焼を開始し、燃焼指令が途切れると、燃料供給を停止することで燃焼を停止し、引き続き行うポストパージを終了すると送風機の稼働も停止して燃焼待機状態となる。
【０００３】
送風機停止の遅延時間（ポストパージの実施時間）は、所定の時間をあらかじめ設定しておくのが一般的であるが、特開平７−２６０１４２号公報に記載されている発明のように、燃焼状態に応じてポストパージの時間を変更する場合もある。特開平７−２６０１４２号公報記載の発明では、燃焼継続時間を計時する計時手段を設けておき、燃焼継続時間が長いほどポストパージの時間を長く設定する構成が記載されている。これは、燃焼継続時間が長いほど漏洩燃焼ガスの量が多くなるため、燃焼継続時間が長い場合にはポストパージを長い時間実行させることで、漏洩している燃焼ガスを的確に排出するというものである。
【０００４】
ところで、送風機モータでは、稼働開始時に大量の電流が流れる。直入れ始動の場合は定格電流の約６倍、スターデルタ起動としていても定格電流の２倍を越える電流が流れる。燃焼指令の開始によって送風機の稼働を開始するが、送風機稼働開始後すぐに燃焼指令が停止して送風機の稼働を停止、さらにその後すぐに燃焼指令が再開されるというように、燃焼指令の発停が短時間で繰り返し発せられた場合には、送風機の発停を短時間で繰り返すことになる。この場合、送風機の稼働を開始するごとに供給される大量の電流によって送風機モータの平均電流値が高くなり、モータの冷却能力を超えるとモータが過熱される。モータが過熱された場合には、モータ軸受部のグリスが熱によって劣化したり、さらには送風機モータが焼損に至るという問題があった。実際に送風機を１０秒作動し２０秒停止するという制御を３０分間繰り返した場合における送風機モータの温度を測定したところ、送風機を連続運転していた場合に比べて約４０℃高くなっていた。
【特許文献１】特開平７−２６０１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、送風機によって燃焼用空気の供給を行っている燃焼装置において、送風機モータの稼働開始を短時間の間に繰り返し行うことによって送風機モータが過熱される、ということを防止することのできる燃焼装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明では、送風機による空気供給と、燃料供給制御装置による燃料供給を制御する制御装置を持ち、送風機からの空気と燃料供給制御装置からの燃料を混合して燃焼室で燃焼を行う燃焼装置であって、制御装置は燃焼指令を受けて燃焼装置による燃焼を開始させ、燃焼指令の停止を受けて燃焼を停止するようにしており、燃焼を停止する場合には燃料供給停止から所定の遅延時間分遅らせて送風機を停止するようにしている燃焼装置において、制御装置は、送風機稼働開始からの時間を送風機稼働時間として計測しておき、送風機稼働時間が所定時間Ｔを越えた以降に燃焼指令の停止を受けた場合には、燃料供給停止後に比較的短時間に設定している短時間遅延分送風機を稼働した後に送風機を停止し、送風機稼働時間が所定時間Ｔを越える前に燃焼指令の停止を受けた場合には、比較的長時間に設定している長時間遅延分送風機を稼働した後に送風機を停止する制御を行うことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記の燃焼装置において、前記の長時間遅延分とは、計測しておいた送風機稼働時間を所定時間Ｔから減算して求めた値に基づいて定めるものであることを特徴とする。また、請求項３に記載の発明は、前記の燃焼装置において、所定時間Ｔから送風機稼働時間を減算することで求めた長時間遅延分の値が、前記短時間遅延分の値より短くなった場合には、少なくとも短時間遅延分は送風機を稼働した後に送風機を停止する制御を行うことを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、前記の燃焼装置において、燃焼停止後の送風機停止遅延時間中に燃焼指令を受けた場合には、送風機停止遅延の工程を終了してプレパージを開始するものとし、送風機が稼働している状態でプレパージを開始する場合には、プレパージ時間を通常よりも短縮する制御を行うことを特徴とする。請求項５に記載の発明は、前記の燃焼装置において、所定時間Ｔの時間は、送風機モータが過熱されることを防止するために必要な送風機稼働開始間隔に基づいて設定していることを特徴とする。
【０００９】
請求項６に記載の発明は、前記の燃焼装置において、送風機と燃焼室の間に空気の流れを遮るダンパ装置を設け、送風機からの空気を燃焼室へ送る場合にはダンパ装置を開いて空気を送るようにしておき、送風機稼働時間が所定時間Ｔを越える前に燃焼指令の停止を受けたために、燃焼停止後には比較的長時間に設定している長時間遅延分送風機を稼働する制御を行う場合、短時間遅延分経過後の燃焼停止後の送風機稼働中に、前記ダンパを閉じる制御を行うことを特徴とする。また、請求項７に記載の発明は、前記のダンパ装置を設けた燃焼装置において、燃焼停止後の送風機稼働中にも、前記ダンパを最小開度で開いておくことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明を実施することによって、燃焼指令の発停が短い間隔で繰り返されたとしても、送風機の稼働を開始する間隔は所定の時間より短くなることはないため、送風機稼働開始時の大量の電流によって送風機モータが過熱するということがなくなる。なお、送風機停止の遅延時間を長くすると、電気消費量や放熱量が多くなるという問題が発生するが、送風機稼働時間が短かいために送風機稼働開始の間隔を開ける必要がある場合にのみ送風機停止の遅延時間を長くするようにしており、送風機稼働時間が設定時間Ｔよりも長かった場合には短時間遅延としているので、電気消費量や放熱量の無駄な増大を防止することができる。また、長時間遅延分は送風機稼働開始間隔を開けるために必要なものであり、一定の間隔時間（所定時間Ｔ）は必要であるが、その必要時間を越えて長くする必要はない。そのため、長時間遅延分は計測しておいた送風機稼働時間を所定時間Ｔから減算することで求めるようにしておけば、長時間遅延が長くなりすぎることなく必要十分な時間とすることができる。
【００１１】
なお、送風機停止までの遅延時間を長くせずに送風機の再稼働禁止時間を設定しても、送風機モータの稼働開始間隔は長くすることができる。しかしこの場合には、送風機の再稼働禁止時間が終了するまで送風機を稼働できないため、燃焼の開始が遅れることになる。この点についても本発明では、送風機の稼働時間を延長しており、遅延時間の途中で燃焼開始時のプレパージを開始することができるため、燃焼開始が遅れるといった問題を発生させることなく送風機モータの焼損を防止することができる。
【００１２】
また、送風機稼働状態でプレパージを開始する場合には、プレパージ時間の最初から空気供給を行うことができるため、通常よりもプレパージ時間を短縮することができる。プレパージは、最大燃焼量時風量の５０％以上の空気を、燃焼ガス側空間容積の４倍以上供給するといった基準に基づいて行う。送風機からの空気量は、送風機稼働開始時点は０であってその後増加していくため、送風機稼働開始時からプレパージ時間を設定する場合には、送風機稼働開始から一定の時間は無効とし、プレパージ時間はその分だけ長く設定する必要がある。しかし、プレパージ開始時点で既に送風機は通常の稼働を行っている場合には、プレパージ開始時点で必要量の空気を供給することができるため、プレパージ時間を短縮できる。プレパージ時間を短縮することで燃焼開始までの準備に必要な時間を短縮することができ、燃焼の追従性を向上させることができる。
【００１３】
そして、送風機と燃焼室の間にダンパ装置を設けている場合において、燃焼停止後に長時間遅延分送風機を稼働する場合に、ダンパ装置を閉じる制御を行うことで、燃焼室へ送られる空気の流れを遮ることができるため、燃焼室からの放熱量を少なくすることができ、ボイラなど熱を利用する機器の場合には効率を高めることができる。逆に、燃焼停止後に長時間遅延分送風機を稼働する場合に、ダンパ装置を開いておいた場合には、送風機の温度をより低く維持することができ、送風機軸受部のグリスが劣化するなどの悪影響が発生することを抑えることができる。なお、ダンパ装置を開く場合、ダンパ開度は最小の開度（低燃焼用の開度）とすることで、送風機モータの冷却を妨げず、かつ燃焼室へ送られる空気量は少なくなるために放熱量の増大を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明の燃焼装置をボイラに設置した場合におけるボイラシステムの構成図、図２は一実施例における送風機停止遅延時間設定プログラムのフローチャート、図３は本発明を実施している場合の送風機稼働状況などを示したタイムチャート、図４は比較のための従来例における送風機稼働状況を示したタイムチャートである。
【００１５】
まず図１に基づき、機器の構成を説明する。図１は本発明の燃焼装置を持ったボイラシステムに関するものであり、蒸気を発生するボイラを３台設置している。各ボイラ１には、それぞれ燃焼装置４を設けており、燃焼装置４は送風機５によって燃焼用空気の供給を行い、燃料供給制御装置６によって燃料の供給を制御する。送風機５からの空気を通す送風路の途中には、送風機５からの空気供給量を調節するダンパ装置８を設けておく。送風機５の稼働や、燃料供給制御装置６の操作、ダンパ装置８の開度設定は、各ボイラに設けている制御装置７によって自動制御するようにしている。燃焼装置は、停止、低燃焼、高燃焼の３位置で燃焼を制御するものであり、燃焼量に応じて燃料供給制御装置６から供給する燃料量を調節する。ダンパ装置８も、運転停止時用開度（全閉）、低燃焼時用開度（ＬＯ）、高燃焼時用開度（ＨＩ）の３位置で制御するようにしており、燃焼量にあわせて空気量も調節する。
【００１６】
各ボイラ１は、共通の蒸気ヘッダー２と接続しており、各ボイラで発生させた蒸気は蒸気ヘッダー２へ集合させ、蒸気ヘッダー２から蒸気使用機器へ蒸気を供給する。各ボイラの運転は、蒸気ヘッダー２の蒸気圧力に基づいてボイラの燃焼台数を決定する台数制御装置３によって制御する。台数制御装置３は各ボイラ１の制御装置と接続しており、必要台数分のボイラ１に対して燃焼指令を出力する。台数制御装置３では、蒸気ヘッダー２での蒸気圧力が低いほど多くのボイラに対して燃焼指令を出力し、ボイラの燃焼量も低燃焼から高燃焼へと変更していくことで、ボイラ全体における蒸気発生量を増加させる。また、蒸気圧力が高まると燃焼指令を出力するボイラの台数を減少し、ボイラの燃焼量も高燃焼から低燃焼へと変更していくことで、ボイラ全体における蒸気発生量を減少させる。台数制御装置３から燃焼指令を受けた制御装置７は、当該ボイラ１の燃焼を開始し、燃焼指令が停止されるとボイラ１の燃焼を停止する。
【００１７】
ボイラ１は台数制御装置３から燃焼指令の出力を受けると、燃焼準備の工程を開始する。燃焼準備の工程では、ダンパ装置８を開いておき、送風機５のみを稼働することで燃焼室内の換気を行うプレパージを行う。所定時間のプレパージが終了すると、送風機５の作動は継続したままで点火装置（図示せず）の作動を行い、燃料供給制御装置６によって燃料の供給を開始することで燃焼を行う。蒸気ヘッダー２の蒸気圧力が所定の値まで上昇すると、台数制御装置３では燃焼指令を出力するボイラの台数を減少する。燃焼を行っている状態で台数制御装置３からの燃焼指令が途切れると、当該ボイラ１では燃焼を停止する。燃焼を停止する場合は、燃料供給制御装置６によって燃料の供給を停止することで燃焼を停止するとともに、燃焼を停止しても送風機５の稼働は継続しておき、送風機の稼働停止は所定時間遅らせる。燃焼停止後に送風機の稼働を継続しておき、燃焼室内へ空気を送り込むことで、燃焼室内の換気を行うポストパージを行う。
【００１８】
燃焼停止後に行う送風機停止遅延時間とプレパージ時間は、送風機稼働時間に基づいて設定するようにしておく。送風機停止遅延時間とプレパージ時間の設定を行うプログラムのフローチャートを記した図２に基づいて、設定方法を説明する。本実施例では、送風機モータの過熱を防止するためには送風機の稼働を開始する間隔を４５秒より長くしておかなければならない場合のものである。また、燃焼室内で燃焼を行った場合には４秒間のポストパージが必要としておく。本プログラムでは、送風機停止遅延時間を決定するための設定時間Ｔも４５秒としておく。長時間遅延と設定時間Ｔは、送風機モータに悪影響が発生することを防止するために必要な送風機稼働開始間隔の時間から定め、短時間遅延は燃焼室内で燃焼を行った場合に必要なポストパージ時間から定める。短時間遅延はポストパージ時間であるため４秒の固定とし、長時間遅延は設定時間Ｔの４５秒から送風機稼働時間を減算した値とする。ただし、送風機稼働時間が４１秒〜４５秒の間であり、設定時間の４５秒から送風機稼働時間を減算した値が４秒より小さくなる場合は遅延時間を４秒とする。送風機稼働開始時からプレパージ時間を設定する場合には、送風機稼働開始から所定の送風量となるまでの時間分だけプレパージ時間を長く設定する必要がある。しかし、プレパージ開始時点で既に送風機は通常の稼働を行っている場合には、プレパージ開始時点から必要量の空気を供給することができるため、プレパージ時間を短縮できる。そこで、プレパージ時間は長時間プレパージと短時間プレパージの２段階とし、プレパージ開始時点の送風機稼働状況に応じて、長時間プレパージと短時間プレパージを設定するようにしており、長時間プレパージは２５秒、短時間プレパージは１０秒の設定値としておく。
【００１９】
プログラムは端子(1)から始まる。次のステップである判断(4)で、まず送風機停止中か否かの判断を行う。送風機が停止中の場合には、処理(12)にて送風機稼働時間をクリア、処理(13)でプレパージ時間を長時間（２５秒）に設定、処理(14)で停止遅延時間を設定時間Ｔ（４５秒）としておき、端子(3)へ移行する。端子(3)の次のステップは処理(18)であり、処理(18)では前回燃焼指令を現在の燃焼指令に置き換える。その後プログラムは端子(1)に戻る。なお、ここで停止遅延時間の設定を行っても、このプログラムは遅延時間を設定するだけのものであり、送風機停止遅延は燃焼指令が停止した場合に行うものであるため、ここで送風機停止遅延を実行するものではない。
【００２０】
判断(4)にて送風機が稼働していた場合には、処理(5)へ移行する。処理(5)では、送風機稼働開始から送風機が稼働している時間である送風機稼働時間のカウントを行う。次に判断(6)に移り、燃焼指令の確認を行う。ここで、燃焼指令がオンであった場合には端子(2)へ、燃焼指令がオフであった場合には判断(7)へ分岐する。燃焼指令がオンであった場合には端子(2)から判断(15)へ移行し、判断(15)で前回燃焼指令によって分岐する。ここで前回燃焼指令がオンであった場合、つまり燃焼指令オンは前回以前から継続していた場合には端子(3)へ、前回燃焼指令がオフであった場合、つまり直前までは燃焼指令オフであったのが現在は燃焼指令オンに変化したという場合は、判断(16)に分岐する。判断(16)では、送風機の運転状態に基づき分岐する。本実施では送風機はスターデルタ起動を行っており、現在が起動直後のスター運転中であれば端子(3)へ、通常運転のデルタ運転中であれば処理(17)へ移行する。
【００２１】
燃焼指令がオンに変わった直後である場合にはプレパージ中であり、プレパージ時間を決定する。本実施例では、送風機がスター運転状態でプレパージを開始する場合（送風機稼働開始と同時にプレパージを開始する場合や、送風機稼働の方が早くてもまだスター運転の状態でプレパージを開始する場合）は、プレパージ時間を長時間とし、送風機がデルタ運転状態でプレパージを開始する場合には、通常の稼働を行っている状態でプレパージを開始するものとしてプレパージ時間を短時間とする。送風機がデルタ運転状態でプレパージを開始した場合には、処理(17)でプレパージ時間を短時間（１０秒）に設定、送風機はまだ稼働開始直後のスター運転中であった場合は、先の処理(13)で設定しておいた通りの長時間（２５秒）のプレパージから変更しない。処理(17)での処理後は、判断(15)及び判断(16)で端子(3)へ移行したものと合流し、処理(18)で前回燃焼指令を現在の燃焼指令に置き換えた後に端子(1)へ戻る。
【００２２】
判断(6)で燃焼指令がオンであって判断(7)へ移行した場合は、判断(7)にて前回燃焼指令に基づき分岐する。判断(7)では、前回燃焼指令がオンであった場合、つまり直前までは燃焼指令オンであったのが現在は燃焼指令オフに変化したという場合は判断(8)へ、前回燃焼指令がオフであった場合、つまり前回以前から燃焼指令オフが継続していた場合には端子(3)へ移行する。ここで燃焼指令がオフに変化した場合には、この時点から送風機停止遅延時間後に送風機の稼働を停止することになるため、判断(8)以降に送風機停止遅延時間の決定を行う。判断(8)では、処理(5)でカウントを行っていた送風機稼働時間を設定時間Ｔと比較する。送風機稼働時間が設定時間Ｔよりも大きかった場合、つまり送風機稼働開始間隔を広げるための遅延時間は必要ない場合は、処理(11)にて停止遅延時間はポストパージに必要な時間だけである４秒に設定する。送風機稼働時間が設定時間Ｔよりも小さかった場合、つまり送風機稼働開始間隔を広げるための遅延時間が必要である場合は、判断(9)にて設定時間Ｔから送風機稼働時間を減算した時間とポストパージに必要な時間である４秒を比較する。判断(9)にて設定時間Ｔから送風機稼働時間を減算した時間の方が４秒よりも短かった場合は、処理(11)に移行して、停止遅延時間は４秒に設定する。設定時間Ｔから送風機稼働時間を減算した時間の方が４秒よりも長かった場合は、処理(10)に移行して、停止遅延時間は設定時間Ｔから送風機稼働時間を減算した時間に設定する。停止遅延時間を設定した後は端子(3)を通じて処理(18)へ移行し、処理(18)の後に端子(1)へ戻る。
【００２３】
タイムチャートに基づいて説明する。図３は本発明の実施例におけるタイムチャート、図４は従来制御におけるタイムチャートである。図３及び図４のタイムチャートでは、燃焼指令出力時間が長い場合と短い場合の２パターンにおける送風機停止遅延の状況を示している。図では、最初に５０秒間の燃焼指令が出力され、以降は２０秒間の燃焼指令停止と１０秒間の燃焼指令出力が繰り返されており、１回目の燃焼指令出力開始時を時刻０秒としている。
【００２４】
図３に沿って説明する。時刻０秒にて燃焼指令の出力が開始されると、ボイラでは送風機の稼働とダンパ開度をＨＩとする制御を行い、送風機稼働開始と同時に送風機稼働時間のカウントを開始する。送風機は、燃焼指令が出力されている間は常に稼働しており、プレパージ中と高燃焼中はダンパ開度をＨＩとすることで、より多くの空気を供給する。燃焼指令の出力が開始された時には、プレパージを実施するためプレパージ時間の設定を行う。プレパージ時間は、送風機を既にデルタ運転で稼働させていた状態で開始する場合には短時間設定（１０秒）とするが、時刻０秒の時点では送風機は稼働していなかったため、ここでのプレパージ時間は長時間設定（２５秒）となっている。送風機を停止していた状態から稼働を開始する場合、スターデルタ起動としていればスター運転で稼働を開始するが、稼働開始時には送風機モータには大量の電流が流れるため、電流値は突出しており、電流値はその後低下して安定する。プレパージ設定時間分のプレパージが終了すると、ボイラは燃焼を開始する。ボイラ燃焼中の場合、低燃焼時には低燃焼用の燃料を供給し、ダンパ開度は低燃焼用開度のＬＯとし、高燃焼時には高燃焼用の燃料を供給し、ダンパ開度は高燃焼用開度のＨＩとする。
【００２５】
時刻０秒で燃焼指令の出力が始まった後、燃焼指令は時刻５０秒で途切れているため、時刻５０秒で燃料の供給を停止して燃焼を終了し、ポストパージを行う。制御装置７では、送風機が稼働している場合にカウントしていた送風機稼働時間と設定時間Ｔ（４５秒）を比較する。燃焼指令が出力されていたのは時刻０秒から時刻５０秒までであるため、送風機稼働時間は５０秒となる。送風機稼働時間の５０秒は、設定時間Ｔの４５秒よりも長いため、ここでの送風機停止遅延は短時間遅延となる。短時間遅延は４秒の固定と設定しておいたため、ここでは燃焼停止後に送風機の稼働を４秒間継続することでポストパージを行う。ポストパージの場合、燃焼室へ空気を送り込む必要があるためにダンパは開いておく。ポストパージを終了し、送風機の稼働を停止すると、ダンパも閉じて燃焼待機の状態となる。
【００２６】
その後、時刻７０秒で二度目の燃焼指令が出力されている。今回も燃焼指令の出力が始まるとすぐに送風機の稼働を開始し、送風機稼働開始と同時に送風機稼働時間のカウントを開始する。時刻７０秒からの燃焼指令出力の場合も、送風機は稼働していない状態からプレパージを開始するものであるため、プレパージ時間は長時間設定（２５秒）となる。また、送風機稼働開始時には大量の電流が流れているが、前回の大量電流が流れた時刻０秒からは十分な間隔が開いているため、平均の電流値が高くなって送風機モータが焼損するといったことは発生しない。時刻７０秒で燃焼指令の出力が始まったが、燃焼指令は時刻８０秒で途切れているため、時刻８０秒で燃焼を停止してポストパージを行う。時刻８０秒の時点ではまだプレパージ中であって燃焼は開始していなかったが、すぐに送風機を停止することはなく稼働を継続する。送風機稼働時間は、燃焼指令が出力されていた時刻７０秒から時刻８０秒までの１０秒間であり、設定時間Ｔの４５秒よりも短いため、ここでの送風機停止遅延は長時間遅延を行う。
【００２７】
時刻７０秒から開始する長時間遅延は、設定時間Ｔの４５秒から送風機稼働時間の１０秒を減算した３５秒であるため、時刻１１５秒までは送風機停止遅延として送風機の稼働を継続することになる。時刻８０秒の時点ではプレパージ実施中であったため、ダンパの開度はＨＩとしていたが、時刻８０秒からはプレパージを終了してポストパージとなるため、ダンパ開度はＬＯとしている。ダンパ開度のＬＯは、この場合における最小開度である。送風機を稼働している状態でダンパ装置を閉じた場合、送風機から送り込んだ空気はダンパ装置の手前で滞留することになるため、空気は圧縮されて温度が上昇する。そのため送風機の温度も上昇し、送風機温度が上昇すると軸受部のグリスが劣化するなどの問題が発生することがある。そこで、ここでは長時間遅延時にもダンパ装置は開いておくことで、送風機の温度を低く維持することができ、送風機の保守頻度を低下させることができるようにしている。この場合、ダンパの開度は最小の開度であるＬＯ開度としておく。ダンパ開度を大きくすると、燃焼室へ送られる空気量が多くなり、燃焼室からの放熱量が大きくなるため、ダンパ開度は最小開度とすることで燃焼室への空気供給量を減少させ、放熱量を少なくする。
【００２８】
なお、燃焼停止後に長時間遅延分の送風機稼働を行うのは、送風機の稼働間隔を確保するためのものであって、燃焼室内を換気するポストパージ時間が長く必要というわけではない。ポストパージが必要なのは先に記した通り４秒間だけであるため、ダンパ装置を開けておくのは燃焼停止から４秒間のみとし、その後はダンパ装置を閉じる制御を行ってもよい。長時間遅延によって送風機を稼働している途中でダンパ装置を閉じる制御を行うと、送風機から燃焼室へ送られる空気量が減少するため、燃焼室からの放熱を減少することができる。ボイラなど放熱は少ない方がよい装置の場合には、ダンパ装置を閉じることで装置側の効率を向上させることができる。
【００２９】
長時間遅延は時刻１１５秒までと設定しておいたが、長時間遅延の実施中である時刻１００秒で燃焼指令の出力が再び開始されている。そのため、送風機停止遅延としての送風機稼働は時刻１００秒の段階で終了し、引き続いて燃焼準備工程での換気であるプレパージを開始する。プレパージのダンパ開度はＨＩであるため、時刻１００秒からはダンパ開度をＨＩとする。この場合、送風機は稼働を継続したままであるため、この段階では送風機モータに大量の電流が流れるということは発生しない。また、送風機が稼働している状態でプレパージを開始するため、プレパージ開始の時点から所定量の空気を送ることができる。そのため、ここでのプレパージは短時間プレパージ（１０秒）に設定している。
【００３０】
時刻１００秒から開始された燃焼指令も、時刻１１０秒で停止となっている。時刻１１０秒の時点における送風機稼働時間は、時刻７０秒から時刻１１０秒の４０秒間であり、この場合の送風機稼働時間も設定時間Ｔの４５秒よりも短い。そのため、時刻４０秒から開始する送風機停止遅延も長時間遅延とする。ここでの長時間遅延は設定時間Ｔの４５秒から送風機稼働時間の４０秒を減算した５秒間となり、時刻１１０秒から時刻１１５秒までの５秒間だけ送風機の停止を遅延することになる。なお、送風機稼働時間が４１秒から４５秒の間であった場合、設定時間Ｔから送風機稼働時間を減算すると４秒より小さくなる。この場合には、送風機停止遅延時間として４秒を設定することで、ポストパージ必要時間を下回ることがないようにする。このように燃焼指令停止時点で送風機稼働時間が短い場合、送風機停止を遅延させることで、送風機の稼働間隔が所定の間隔よりも短くなることを防止でき、送風機稼働時に送風機モータが過熱されて、送風機モータが焼損するということは発生しなくなる。
【００３１】
これに対して図４の場合、燃焼指令の発停が行われるタイミングは図３の場合と同じにしているが、送風機稼働時間が設定時間Ｔよりも短い場合に長時間の送風機停止遅延を行っていないため、送風機モータに大量の電流が流れる間隔が短くなっている。図４の場合、燃焼指令の出力を受けて送風機の稼働を開始し、燃焼指令が途切れると通常の短いポストパージを行って送風機の稼働を停止している。そのため、時刻７０秒と時刻１００秒のそれぞれで送風機の稼働を開始することになり、燃焼指令が出力されるたびに送風機モータには大量の電流が流れている。このように短い間隔で何度も送風機モータに大量電流を流していると、送風機モータは過熱していく。送風機モータの過熱度が高くなると、送風機モータは焼損することになる。
【００３２】
本発明を実施することで、燃焼指令の発停が短い間隔で繰り返されたとしても、送風機の稼働を開始する間隔が所定時間よりも短くなることにはならない。そのため、大量の電流供給が繰り返されることによって送風機モータが過熱するということも発生しなくなる。また、送風機停止遅延時間を長くすると、電気消費量や放熱量が多くなるという問題が発生するが、送風機稼働時間が短かく、送風機稼働開始の間隔を開ける必要がある場合にのみ送風機停止遅延時間を長くしており、しかも必要な時間だけ送風機停止を遅延させるようにしているので、電気消費量や放熱量の無駄な増大を防止することができる。
【００３３】
また、送風機稼働状態でプレパージを開始する場合には、プレパージ時間を短縮することで燃焼開始までの準備に必要な時間を短縮することができ、燃焼の追従性を向上させることができる。そして、送風機と燃焼室の間にダンパ装置を設けている場合においては、燃焼停止後に長時間遅延分送風機を稼働する場合に、ダンパ装置を閉じる制御を行うことで、燃焼室へ送られる空気の流れを遮ることができるため、燃焼室からの放熱量を少なくすることができ、ボイラなど熱を利用する機器の場合には効率を高めることができる。逆に、燃焼停止後に長時間遅延分送風機を稼働する場合に、ダンパ装置を開いておいた場合には、送風機の温度をより低く維持することができ、送風機軸受部のグリスが劣化するなどの悪影響が発生することを抑えることができる。なお、ダンパ装置を開く場合、ダンパ開度は最小の開度（低燃焼用の開度）とすることで、送風機モータの冷却を妨げず、かつ燃焼室へ送られる空気量は少なくなるために放熱量の増大を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の燃焼装置をボイラに設置した場合におけるボイラシステムの構成図
【図２】一実施例における送風機停止遅延時間設定プログラムのフローチャート
【図３】本発明を実施している場合の送風機稼働状況を示したタイムチャート
【図４】本発明を実施していない場合の送風機稼働状況を示したタイムチャート
【符号の説明】
【００３５】
１ ボイラ
２ 蒸気ヘッダー
３ 台数制御装置
４ 燃焼装置
５ 送風機
６ 燃料供給制御装置
７ 制御装置
８ ダンパ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送風機による空気供給と、燃料供給制御装置による燃料供給を制御する制御装置を持ち、送風機からの空気と燃料供給制御装置からの燃料を混合して燃焼室で燃焼を行う燃焼装置であって、制御装置は燃焼指令を受けて燃焼装置による燃焼を開始させ、燃焼指令の停止を受けて燃焼を停止するようにしており、燃焼を停止する場合には燃料供給停止から所定の遅延時間分遅らせて送風機を停止するようにしている燃焼装置において、制御装置は、送風機稼働開始からの時間を送風機稼働時間として計測しておき、送風機稼働時間が所定時間Ｔを越えた以降に燃焼指令の停止を受けた場合には、燃料供給停止後に比較的短時間に設定している短時間遅延分送風機を稼働した後に送風機を停止し、送風機稼働時間が所定時間Ｔを越える前に燃焼指令の停止を受けた場合には、比較的長時間に設定している長時間遅延分送風機を稼働した後に送風機を停止する制御を行うことを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃焼装置において、前記の長時間遅延分とは、計測しておいた送風機稼働時間を所定時間Ｔから減算して求めた値に基づいて定めるものであることを特徴とする燃焼装置。
【請求項３】
請求項２に記載の燃焼装置において、所定時間Ｔから送風機稼働時間を減算することで求めた長時間遅延分の値が、前記短時間遅延分の値より短くなった場合には、短時間遅延分送風機を稼働した後に送風機を停止することで、長時間遅延が短時間遅延より短くなることを防止する制御を行うことを特徴とする燃焼装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の燃焼装置において、燃焼停止後の送風機停止遅延時間中に燃焼指令を受けた場合には、送風機停止遅延の工程を終了してプレパージを開始するものとし、送風機が稼働している状態でプレパージを開始する場合には、プレパージ時間を通常よりも短縮する制御を行うことを特徴とする燃焼装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の燃焼装置において、所定時間Ｔの時間は、送風機モータが過熱されることを防止するために必要な送風機稼働開始間隔に基づいて設定していることを特徴とする燃焼装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の燃焼装置において、送風機と燃焼室の間に空気の流れを遮るダンパ装置を設け、送風機からの空気を燃焼室へ送る場合にはダンパ装置を開いて空気を送るようにしておき、送風機稼働時間が所定時間Ｔを越える前に燃焼指令の停止を受けたために、燃焼停止後には比較的長時間に設定している長時間遅延分送風機を稼働する制御を行う場合、短時間遅延分経過後の燃焼停止後の送風機稼働中に、前記ダンパを閉じる制御を行うことを特徴とする燃焼装置。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかに記載の燃焼装置において、送風機と燃焼室の間に空気の流れを遮るダンパ装置を設け、送風機からの空気を燃焼室へ送る場合にはダンパ装置を開いて空気を送るようにしておき、送風機稼働時間が所定時間Ｔを越える前に燃焼指令の停止を受けたために、燃焼停止後には比較的長時間に設定している長時間遅延分送風機を稼働する制御を行う場合、燃焼停止後の送風機稼働中には、前記ダンパを最小開度で開いておくことを特徴とする燃焼装置。
【請求項１】
送風機による空気供給と、燃料供給制御装置による燃料供給を制御する制御装置を持ち、送風機からの空気と燃料供給制御装置からの燃料を混合して燃焼室で燃焼を行う燃焼装置であって、制御装置は燃焼指令を受けて燃焼装置による燃焼を開始させ、燃焼指令の停止を受けて燃焼を停止するようにしており、燃焼を停止する場合には燃料供給停止から所定の遅延時間分遅らせて送風機を停止するようにしている燃焼装置において、制御装置は、送風機稼働開始からの時間を送風機稼働時間として計測しておき、送風機稼働時間が所定時間Ｔを越えた以降に燃焼指令の停止を受けた場合には、燃料供給停止後に比較的短時間に設定している短時間遅延分送風機を稼働した後に送風機を停止し、送風機稼働時間が所定時間Ｔを越える前に燃焼指令の停止を受けた場合には、比較的長時間に設定している長時間遅延分送風機を稼働した後に送風機を停止する制御を行うことを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃焼装置において、前記の長時間遅延分とは、計測しておいた送風機稼働時間を所定時間Ｔから減算して求めた値に基づいて定めるものであることを特徴とする燃焼装置。
【請求項３】
請求項２に記載の燃焼装置において、所定時間Ｔから送風機稼働時間を減算することで求めた長時間遅延分の値が、前記短時間遅延分の値より短くなった場合には、短時間遅延分送風機を稼働した後に送風機を停止することで、長時間遅延が短時間遅延より短くなることを防止する制御を行うことを特徴とする燃焼装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の燃焼装置において、燃焼停止後の送風機停止遅延時間中に燃焼指令を受けた場合には、送風機停止遅延の工程を終了してプレパージを開始するものとし、送風機が稼働している状態でプレパージを開始する場合には、プレパージ時間を通常よりも短縮する制御を行うことを特徴とする燃焼装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の燃焼装置において、所定時間Ｔの時間は、送風機モータが過熱されることを防止するために必要な送風機稼働開始間隔に基づいて設定していることを特徴とする燃焼装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の燃焼装置において、送風機と燃焼室の間に空気の流れを遮るダンパ装置を設け、送風機からの空気を燃焼室へ送る場合にはダンパ装置を開いて空気を送るようにしておき、送風機稼働時間が所定時間Ｔを越える前に燃焼指令の停止を受けたために、燃焼停止後には比較的長時間に設定している長時間遅延分送風機を稼働する制御を行う場合、短時間遅延分経過後の燃焼停止後の送風機稼働中に、前記ダンパを閉じる制御を行うことを特徴とする燃焼装置。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかに記載の燃焼装置において、送風機と燃焼室の間に空気の流れを遮るダンパ装置を設け、送風機からの空気を燃焼室へ送る場合にはダンパ装置を開いて空気を送るようにしておき、送風機稼働時間が所定時間Ｔを越える前に燃焼指令の停止を受けたために、燃焼停止後には比較的長時間に設定している長時間遅延分送風機を稼働する制御を行う場合、燃焼停止後の送風機稼働中には、前記ダンパを最小開度で開いておくことを特徴とする燃焼装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−３９２１５（Ｐ２００８−３９２１５Ａ）
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１０８７４（Ｐ２００６−２１０８７４）
【出願日】平成１８年８月２日（２００６．８．２）
【出願人】（０００１３０６５１）株式会社サムソン (164)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月２日（２００６．８．２）
【出願人】（０００１３０６５１）株式会社サムソン (164)
【Ｆターム（参考）】
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