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技術 燃焼装置

出願人 リンナイ株式会社
発明者 太田弘逸
出願日 2016年5月24日 (4年6ヶ月経過) 出願番号 2016-103035
公開日 2017年11月30日 (2年11ヶ月経過) 公開番号 2017-211108
状態 特許登録済
技術分野 燃焼システム
主要キーワード 排出風量 逆流判定 逆流検知 温調性能 判定用回転数 検知圧力 出湯性能 外気温検知
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (9)

課題

バーナ燃焼停止後に行われるポストパージ運転において、燃焼装置内の過度の冷却を抑えつつ、燃焼排気を効率的に排出させる。

解決手段

バーナ1の燃焼停止後、燃焼排気を排出させるためのポストパージ運転が行われる燃焼装置において、所定の判定用回転数燃焼ファン50を回転させたときに燃焼排気の逆流が検知された場合、燃焼ファン50の回転数を判定用回転数よりも高い逆流用回転数に増加させる。

概要

背景

燃料ガス燃焼するバーナと、バーナに燃焼用空気を供給する燃焼ファンとを備える燃焼装置では、燃焼運転によって発生する燃焼排気の排出や燃焼装置内の冷却を行うため、バーナの燃焼停止後でも燃焼ファンを一定時間、継続して所定の回転数で回転させるポストパージ運転が行われる。

この種の燃焼装置において、燃焼排気を排出させるための排気口が屋外開放していると、ポストパージ運転中に排気口から燃焼装置内に侵入する外気によって燃焼排気が逆流する場合がある。このような燃焼排気の逆流が外気温の低いときに生じると、逆流した燃焼排気がバーナ上やガスノズル結露し、次回の燃焼運転で燃焼不良が発生しやすい。そのため、ポストパージ運転中の外気温を検知する外気温検知部を設け、外気温に応じて燃焼ファンの回転数を増減させ、燃焼排気の排出風量を変化させることが提案されている(例えば、特許文献1)。

概要

バーナの燃焼停止後に行われるポストパージ運転において、燃焼装置内の過度の冷却を抑えつつ、燃焼排気を効率的に排出させる。バーナ1の燃焼停止後、燃焼排気を排出させるためのポストパージ運転が行われる燃焼装置において、所定の判定用回転数で燃焼ファン50を回転させたときに燃焼排気の逆流が検知された場合、燃焼ファン50の回転数を判定用回転数よりも高い逆流用回転数に増加させる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

燃料ガス燃焼させるバーナと、バーナに燃焼用空気を供給する燃焼ファンと、バーナの燃焼により発生する燃焼排気を排出させる排気口と、燃焼排気の逆流を検知する逆流検知部と、バーナの燃焼停止後に、燃焼ファンを回転させるポストパージ運転を実行する制御装置と、を備え、制御装置は、ポストパージ運転中、所定の判定用回転数で燃焼ファンを回転させたときに、逆流検知部で燃焼排気の逆流が検知されるかどうかを判定する逆流判定を実行し、逆流判定において、燃焼排気の逆流が検知されると、燃焼ファンの回転数を判定用回転数よりも高い所定の逆流用回転数に増加させる燃焼装置

請求項2

請求項1に記載の燃焼装置において、逆流検知部は、燃焼ファンの回転数を検知する回転数検知部、及び燃焼ファンの駆動電流を検知する駆動電流検知部を有し、制御装置は、ポストパージ運転中、所定の第1判定用回転数となるように燃焼ファンを回転させたときの駆動電流が所定の第1閾値まで低下するかどうかから、燃焼排気の逆流を判定する第1逆流判定を実行し、第1逆流判定において、駆動電流が第1閾値まで低下すると、駆動電流が完全閉塞状態における所定の閉塞駆動電流よりも高くなるように、燃焼ファンの回転数を増加させる燃焼装置。

請求項3

請求項1に記載の燃焼装置において、逆流検知部は、燃焼ファンの回転数を検知する回転数検知部、及び燃焼ファンの駆動電流を検知する駆動電流検知部を有し、制御装置は、ポストパージ運転中、所定の第1判定用回転数となるように燃焼ファンを回転させたときの駆動電流が所定の第1閾値まで低下するかどうかから、燃焼排気の逆流を判定する第1逆流判定と、ポストパージ運転中、第1判定用回転数よりも高い所定の第2判定用回転数となるように燃焼ファンを回転させたときの駆動電流が第1閾値よりも高い所定の第2閾値まで低下するかどうかから、燃焼排気の逆流を判定する第2逆流判定と、を実行し、第2逆流判定において、駆動電流が第2閾値まで低下すると、駆動電流が完全閉塞状態における所定の閉塞駆動電流よりも高くなるように、燃焼ファンの回転数を増加させる燃焼装置。

請求項4

請求項3に記載の燃焼装置において、制御装置は、第1逆流判定において、所定の第1判定時間、燃焼ファンを回転させ、第2逆流判定において、第1判定時間よりも短い所定の第2判定時間、燃焼ファンを回転させる燃焼装置。

請求項5

請求項3または4に記載の燃焼装置において、制御装置は、第1逆流判定と第2逆流判定とを交互に実行する燃焼装置。

請求項6

請求項3〜5のいずれか1項に記載の燃焼装置において、制御装置は、第1逆流判定で駆動電流が第1閾値まで低下すると、燃焼ファンの回転数を第2判定用回転数に増加させて第2逆流判定を実行する燃焼装置。

請求項7

請求項1に記載の燃焼装置において、逆流検知部は、缶体内の圧力を検知する圧力検知部を有し、制御装置は、ポストパージ運転中、所定の判定用回転数で燃焼ファンを回転させたときに圧力検知部で検知される検知圧力が所定の閾値よりも高くなるかどうかから、燃焼排気の逆流を判定する逆流判定を実行し、逆流判定において、燃焼排気の逆流が判定されると、検知圧力が完全閉塞状態における所定の閉塞圧力よりも低くなるように、燃焼ファンの回転数を増加させる燃焼装置。

技術分野

0001

本発明は、燃焼装置に関する。特に、本発明は、バーナ燃焼停止後に行われるポストパージ運転の改良に関する。

背景技術

0002

燃料ガス燃焼するバーナと、バーナに燃焼用空気を供給する燃焼ファンとを備える燃焼装置では、燃焼運転によって発生する燃焼排気の排出や燃焼装置内の冷却を行うため、バーナの燃焼停止後でも燃焼ファンを一定時間、継続して所定の回転数で回転させるポストパージ運転が行われる。

0003

この種の燃焼装置において、燃焼排気を排出させるための排気口が屋外開放していると、ポストパージ運転中に排気口から燃焼装置内に侵入する外気によって燃焼排気が逆流する場合がある。このような燃焼排気の逆流が外気温の低いときに生じると、逆流した燃焼排気がバーナ上やガスノズル結露し、次回の燃焼運転で燃焼不良が発生しやすい。そのため、ポストパージ運転中の外気温を検知する外気温検知部を設け、外気温に応じて燃焼ファンの回転数を増減させ、燃焼排気の排出風量を変化させることが提案されている(例えば、特許文献1)。

先行技術

0004

特開2013−242096号公報

発明が解決しようとする課題

0005

ところで、屋外で強風が吹いている場合、排気口から侵入する外気によって、燃焼排気が逆流する可能性が高くなる。それゆえ、強風時を想定して燃焼排気の逆流を防止するためには、ポストパージ運転中の燃焼ファンの基準回転数を高く設定する必要がある。

0006

しかしながら、ポストパージ運転中の燃焼ファンの基準回転数を高く設定した場合、必要以上に燃焼装置内が冷却されてしまう。その結果、例えば、熱交換器の温度が低下して、再出湯時の温調性能が悪化する。燃焼装置内の冷却を抑えるため、所定の時間間隔で燃焼ファンの回転数を増減させることも考えられるが、外気の風速予測は困難であるから、強風のときに低回転数で燃焼ファンが回転していると、燃焼排気が逆流しやすくなり、弱風のときに高回転数で燃焼ファンが回転していると、燃焼装置内が冷却されやすくなる。さらに、外気の風速を検知しても、風向によって排気口から侵入する外気の風量は変化するため、それに応じて燃焼排気の逆流の程度も変動する。そのため、いずれの場合でも、ポストパージ運転における燃焼排気の効率的な排出と、燃焼装置内の過度の冷却の防止とを同時に満足させることが難しい。

0007

本発明は上記課題を解決するものであり、本発明の目的は、バーナの燃焼停止後に行われるポストパージ運転において、燃焼装置内の過度の冷却を抑えつつ、燃焼排気を効率的に排出させることにある。

課題を解決するための手段

0008

本発明は、燃料ガスを燃焼させるバーナと、
バーナに燃焼用空気を供給する燃焼ファンと、
バーナの燃焼により発生する燃焼排気を排出させる排気口と、
燃焼排気の逆流を検知する逆流検知部と、
バーナの燃焼停止後に、燃焼ファンを回転させるポストパージ運転を実行する制御装置と、を備え、
制御装置は、ポストパージ運転中、所定の判定用回転数で燃焼ファンを回転させたときに、逆流検知部で燃焼排気の逆流が検知されるかどうかを判定する逆流判定を実行し、
逆流判定において、燃焼排気の逆流が検知されると、燃焼ファンの回転数を判定用回転数よりも高い所定の逆流用回転数に増加させる燃焼装置である。

0009

上記燃焼装置は、燃焼排気の逆流を検知する逆流検知部を有しており、所定の判定用回転数で燃焼ファンを回転させたときに逆流検知部で燃焼排気の逆流が検知されると、判定用回転数よりも高い所定の逆流用回転数に燃焼ファンの回転数を増加させるから、判定用回転数で燃焼ファンを回転させているときに燃焼装置内が過度に冷却されるのを防止できる。また、逆流検知部で燃焼排気の逆流が検知されたときのみ、逆流用回転数に燃焼ファンの回転数を増加させるから、効率的に燃焼排気の逆流を防止できる。

0010

上記燃焼装置において、好ましくは、
逆流検知部は、燃焼ファンの回転数を検知する回転数検知部、及び燃焼ファンの駆動電流を検知する駆動電流検知部を有し、
制御装置は、ポストパージ運転中、所定の第1判定用回転数となるように燃焼ファンを回転させたときの駆動電流が所定の第1閾値まで低下するかどうかから、燃焼排気の逆流を判定する第1逆流判定を実行し、
第1逆流判定において、駆動電流が第1閾値まで低下すると、駆動電流が完全閉塞状態における所定の閉塞駆動電流よりも高くなるように、燃焼ファンの回転数を増加させる。

0011

燃焼ファンの回転数が所定の回転数となるように燃焼ファンの駆動電流を制御する場合、燃焼ファンを回転させる負荷によって駆動電流が変動する。それゆえ、外気によって排気口から排出される燃焼排気の排出風量が低下すると、正常時に比べて燃焼ファンを回転させる負荷が低下するから、燃焼ファンの駆動電流が低下する。従って、ポストパージ運転中、所定の第1判定用回転数となるように燃焼ファンを回転させたときの駆動電流が所定の第1閾値まで低下するかどうかから、外気による燃焼排気の逆流を判定できる。
また、ポストパージ運転中、燃焼排気を排出させながら、燃焼装置内の冷却を抑えるためには、外気によって燃焼排気の排出風量が低下しても、最低限の排出風量の燃焼排気は排気口から排出される程度の燃焼ファンの回転数を確保することが好ましい。一方、排気口から侵入する外気の風量によって燃焼排気の排出風量は変動するため、一律に燃焼ファンの回転数を設定することが難しい。
しかしながら、上記燃焼装置によれば、第1逆流判定の実行中に排気口から侵入する外気の風量が増加して、駆動電流が第1閾値まで低下したときのみ、第1判定用回転数よりも燃焼ファンの回転数が増加される。また、第1逆流判定で駆動電流が第1閾値まで低下すると、駆動電流が完全閉塞状態における所定の閉塞駆動電流よりも高くなるように、燃焼ファンの回転数を増加させるから、侵入する外気を押し返す程度の完全閉塞状態を解除できる燃焼排気の排出風量で燃焼ファンが回転される。従って、排気口から侵入する外気の風量に応じて、排気口からの燃焼排気の排出を継続させながら、より低い回転数でポストパージ運転を実行できる。これにより、燃焼装置内の過度の冷却を防止しつつ、効率的に燃焼排気を排出できる。

0012

上記燃焼装置において、好ましくは、
逆流検知部は、燃焼ファンの回転数を検知する回転数検知部、及び燃焼ファンの駆動電流を検知する駆動電流検知部を有し、
制御装置は、ポストパージ運転中、所定の第1判定用回転数となるように燃焼ファンを回転させたときの駆動電流が所定の第1閾値まで低下するかどうかから、燃焼排気の逆流を判定する第1逆流判定と、
ポストパージ運転中、第1判定用回転数よりも高い所定の第2判定用回転数となるように燃焼ファンを回転させたときの駆動電流が第1閾値よりも高い所定の第2閾値まで低下するかどうかから、燃焼排気の逆流を判定する第2逆流判定と、を実行し、
第2逆流判定において、駆動電流が第2閾値まで低下すると、駆動電流が完全閉塞状態における所定の閉塞駆動電流よりも高くなるように、燃焼ファンの回転数を増加させる。

0013

燃焼ファンの回転数が所定の回転数となるように燃焼ファンの駆動電流を制御する場合、燃焼ファンを回転させる負荷によって駆動電流が変動する。それゆえ、外気によって排気口から排出される燃焼排気の排出風量が低下すると、正常時に比べて燃焼ファンを回転させる負荷が低下するから、燃焼ファンの駆動電流が低下する。従って、ポストパージ運転中、所定の第1判定用回転数となるように燃焼ファンを回転させたときの駆動電流が所定の第1閾値まで低下するかどうかから、外気による燃焼排気の逆流を判定できる。
また、ポストパージ運転中の燃焼装置内の冷却を抑えるためには、できるだけ第1判定用回転数は低回転数で燃焼ファンを回転させることが好ましいが、燃焼ファンを低回転数で回転させるときの駆動電流は低くなるから、駆動電流と第1閾値との差が小さくなる。
一方、燃焼ファンの個体間のばらつきによって、同一回転数で回転させた場合でも、燃焼ファンの駆動電流は相違する。また、経年劣化によって、燃焼ファンの送風能力が低下する。そのため、外気によって燃焼排気の排出風量が大きく低下していない場合でも、燃焼ファンを低回転数の第1判定用回転数で回転させたときの駆動電流が第1閾値まで低下し、燃焼排気の逆流が誤検知される虞がある。
しかしながら、上記燃焼装置によれば、第1判定用回転数よりも高い第2判定用回転数で燃焼ファンを回転させる第2逆流判定を実行するから、高い駆動電流の変動により、燃焼排気が逆流しているかどうかを判定できる。これにより、駆動電流の低下が、排気口からの外気の侵入によるものか、あるいは燃焼ファンの個体間のばらつきや経年劣化によるものかを判別できる。
そして、上記燃焼装置によれば、第2逆流判定で駆動電流が第2閾値まで低下し、排気口からの外気の侵入により燃焼排気の排出風量が低下したときのみ、第2判定用回転数よりも燃焼ファンの回転数が増加される。また、第2逆流判定で駆動電流が第2閾値まで低下すると、駆動電流が完全閉塞状態における所定の閉塞駆動電流よりも高くなるように、燃焼ファンの回転数を増加させるから、侵入する外気を押し返す程度の完全閉塞状態を解除できる燃焼排気の排出風量で燃焼ファンが回転される。従って、排気口から侵入する外気の風量に応じて、排気口からの燃焼排気の排出を継続させながら、より低い回転数でポストパージ運転を実行できる。これにより、一層、効率的に燃焼排気を排出できるとともに、燃焼装置内の過度の冷却をさらに防止できる。

0014

上記燃焼装置において、好ましくは、
制御装置は、第1逆流判定において、所定の第1判定時間、燃焼ファンを回転させ、第2逆流判定において、第1判定時間よりも短い所定の第2判定時間、燃焼ファンを回転させる。

0015

上記燃焼装置によれば、高回転数の第2判定用回転数で燃焼ファンを回転させる第2逆流判定は短時間で実行されるから、より燃焼装置内の冷却が抑えられる。

0016

上記燃焼装置において、好ましくは、
制御装置は、第1逆流判定と第2逆流判定とを交互に実行する。

0017

上記燃焼装置によれば、さらに正確に燃焼排気の逆流を判定できるとともに、より燃焼装置内の冷却が抑えられる。

0018

上記燃焼装置において、好ましくは、
制御装置は、第1逆流判定で駆動電流が第1閾値以下になると、燃焼ファンの回転数を第2判定用回転数に増加させて第2逆流判定を実行する。

0019

上記燃焼装置によれば、燃焼ファンを低回転数で回転させる第1逆流判定で燃焼排気の逆流が検知されると、燃焼ファンを高回転数で回転させる第2逆流判定を実行するから、より効率的に燃焼排気を排出できるとともに、燃焼装置内の冷却も抑えられる。

0020

上記燃焼装置において、好ましくは、
逆流検知部は、缶体内の圧力を検知する圧力検知部を有し、
制御装置は、ポストパージ運転中、所定の判定用回転数で燃焼ファンを回転させたときに圧力検知部で検知される検知圧力が所定の閾値よりも高くなるかどうかから、燃焼排気の逆流を判定する逆流判定を実行し、
逆流判定において、燃焼排気の逆流が判定されると、検知圧力が完全閉塞状態における所定の閉塞圧力よりも低くなるように、燃焼ファンの回転数を増加させる。

0021

ポストパージ運転中、排気口に当たる外気の風圧が小さければ、排気口からの燃焼排気の排出は妨げられないから、缶体内の圧力の変化は少ない。一方、排気口から外気が侵入して、燃焼排気が逆流する状況になると缶体内の圧力が所定の閾値よりも高くなる。従って、ポストパージ運転中、所定の判定用回転数で燃焼ファンを回転させたときの検知圧力が閾値より高くなるかどうから、外気による燃焼排気の逆流を判定できる。
そして、上記燃焼装置によれば、逆流判定で検知圧力が閾値よりも高くなると、検知圧力が完全閉塞状態における所定の閉塞圧力よりも低くなるように、判定用回転数よりも燃焼ファンの回転数を増加させるから、侵入する外気を押し返す程度の完全閉塞状態を解除できる燃焼排気の排出風量で燃焼ファンが回転される。従って、排気口から侵入する外気の風量に応じて、排気口からの燃焼排気の排出を継続させながら、より低い回転数でポストパージ運転を実行できる。

発明の効果

0022

以上のように、本発明によれば、バーナの燃焼停止後にポストパージ運転が行われる燃焼装置において、排気口から侵入する外気に応じて燃焼ファンの回転数を制御することにより、燃焼装置内の過度の冷却の防止と燃焼排気の効率的な排出とを同時に満足させることができる。従って、本発明によれば、燃焼不良が生じ難く、また再出湯性能に優れる燃焼装置を提供できる。

図面の簡単な説明

0023

図1は、本発明の実施の形態1に係る燃焼装置の一例を示す概略模式図である。
図2は、本発明の実施の形態1に係る燃焼ファンの回転数と駆動電流との関係を示す相関図である。
図3は、本発明の実施の形態1に係る燃焼装置のポストパージ運転における制御動作の一例を示す制御フロー図である。
図4は、本発明の実施の形態2に係る燃焼ファンの回転数と駆動電流との関係を示す相関図である。
図5は、本発明の実施の形態2に係る燃焼装置のポストパージ運転における制御動作の一例を示す制御フロー図である。
図6は、本発明の実施の形態3に係る燃焼装置の一例を示す概略模式図である。
図7は、本発明の実施の形態3に係る燃焼ファンの回転数と閉塞圧力との関係を示す相関図である。
図8は、本発明の実施の形態3に係る燃焼装置のポストパージ運転における制御動作の一例を示す制御フロー図である。

実施例

0024

(実施の形態1)
以下、図面を参照しながら本実施の形態に係る燃焼装置を具体的に説明する。
図1は、本実施の形態の燃焼装置を給湯器に適用した一例を示す概略模式図である。図1に示すように、ケーシング100内には、缶体10が収容されている。この缶体10には、熱交換器40と、この熱交換器40を加熱するためのガスバーナ1と、ノズルマニホールド8とが収容されている。

0025

缶体10の底壁の一部には、燃焼用空気を缶体10内に供給するための燃焼ファン50が連設されている。燃焼ファン50は、モータMにより回転駆動され、モータMには、燃焼ファン50の回転数を検知するホールICなどの回転速度センサ51(回転数検知部)が配設されている。燃焼ファン50の回転数は、後述する制御装置Cからの制御信号でモータMを駆動制御することにより、変更される。具体的には、燃焼ファン50の回転数はモータMに設けられた回転速度センサ51で検知され、燃焼ファン50を所定の目標回転数で作動させるためのモータMの駆動電流は、図示しない電流センサ(駆動電流検知部)で検知される。これら回転速度センサ51及び電流センサで検知された検知信号は、制御装置Cに出力される。なお、排気口60から侵入する外気の風量が増加すると、排気口60から排出される燃焼排気の排出風量が低下して、モータMの駆動電流が低下するから、燃焼ファン50の回転数と駆動電流との相関関係から燃焼排気の逆流を検知できる。従って、本実施の形態では、回転速度センサ51、電流センサ、及び制御装置Cが、逆流検知部として機能する。

0026

缶体10の上端には、燃焼排気をケーシング100の外部に排出するための排気口60が形成されており、排気口60と缶体10内とは排気通路61によって連通している。なお、ノズルマニホールド8に燃料ガスを供給するガス供給管30は、上流側で缶体10の底壁を貫通しており、ガス供給管30には、上流側から順に、制御装置Cからの信号で燃料ガスの供給を制御する元ガス電磁弁70、ガス比例弁71、及び電磁弁72が配設されている。

0027

熱交換器40は、缶体10内のガスバーナ1の上方に配設されており、熱交換器40には、給水管81、及び出湯管82が接続されている。図示しないが、給水管81には、水流センサが配設されており、出湯管82には、出湯温サーミスタが配設されている。これにより、例えば、カランなどの給湯端末開栓されて、給水管81に設けられた水流センサで水流が検知されると、燃焼ファン50の回転が開始されるとともに、元ガス電磁弁70、ガス比例弁71、及び電磁弁72が開弁されて、ガスバーナ1に燃料ガスが供給され、ガスバーナ1を点火させることにより、燃料ガスが燃焼されて、燃焼熱で熱交換器40を加熱する燃焼運転が開始される。そして、出湯温サーミスタで検知される湯水の出湯温が所定の温度となるように、燃焼ファン50の回転数や燃料ガスの供給量が調整されて、ガスバーナ1の燃焼が制御される。

0028

図示しないが、制御装置Cには、CPUや、ROM、RAM、タイマ具備し、制御プログラムが格納されたマイクロコンピュータが組み込まれており、元ガス電磁弁70、ガス比例弁71、電磁弁72、モータM、回転速度センサ51、電流センサ、水流センサ、出湯温サーミスタなどと電気的に接続されている。また、マイクロコンピュータは、機能的構成手段として、燃焼運転を制御する燃焼運転制御部や燃焼停止後にポストパージ運転を実行するポストパージ運転制御部を有しており、ポストパージ運転制御部は、燃焼ファン50の回転数を制御するファン制御部、燃焼ファン50を所定の判定用回転数で回転させたときの駆動電流から燃焼排気の逆流を判定する逆流判定実行部等を有している。また、制御装置Cのメモリには、逆流判定用の判定用回転数、正常時における燃焼ファン50の回転数と駆動電流との対応テーブル、燃焼排気の逆流を判定するための閾値や、完全閉塞状態における燃焼ファン50の回転数と閉塞駆動電流との対応テーブル、燃焼排気の逆流が検知された場合に燃焼ファン50の回転数を増加させるための燃焼ファン50の回転数と逆流用駆動電流との対応テーブル、ポストパージ運転時間などが記憶されている。なお、完全閉塞状態での閉塞駆動電流は、排気口60に蓋をした擬似的な完全閉塞状態で、燃焼ファン50の回転数を変化させたときの駆動電流を測定することによって求められる。

0029

図2は、本実施の形態の好ましい態様の一例を説明するものであり、ポストパージ運転における燃焼ファン50の回転数と駆動電流との関係を示す。図中、(a)は、排気口60から外気の侵入がなく、正常に燃焼排気が排出されている状態における駆動電流の変化を示し、(b)は、完全閉塞状態における閉塞駆動電流の変化を示し、(c)は、燃焼排気の逆流が検知された場合に燃焼ファン50の回転数を増加させるときの逆流用駆動電流の変化を示す。

0030

図2を参照して、本実施の形態の燃焼装置におけるポストパージ運転の制御動作について概略的に説明すると、ガスバーナ1の燃焼停止後、まず燃焼ファン50を最低回転数近傍の第1判定用回転数(例えば、60Hz)となるように回転させる。このとき、図2の(a)に示すように、排気口60から侵入する外気が少なければ、駆動電流は、図2の(b)に示す第1閾値より高い正常値が得られる(例えば、図2の(i))。これに対して、排気口60から侵入する外気が増加すると燃焼排気の排出風量が低下するため、燃焼ファン50の駆動電流が低下してくる。このため、駆動電流が第1閾値として設定されている完全閉塞状態において同一の第1判定用回転数で燃焼ファン50を回転させたときの閉塞駆動電流まで低下するかどうかから、燃焼排気の逆流が判定される。なお、本実施の形態では、燃焼装置内の冷却を防ぐために、第1閾値として閉塞駆動電流が設定されているが、第1閾値を閉塞駆動電流よりも高く設定し、完全閉塞状態となる前に燃焼ファン50の回転数を増加させてもよい。ただし、完全閉塞状態となるまでは排気口60からある程度の燃焼排気を排出できるため、第1閾値を完全閉塞状態における閉塞駆動電流に設定することにより、燃焼装置内の冷却がより抑えられる。

0031

燃焼ファン50を第1判定用回転数で回転させたときの駆動電流が第1閾値である閉塞駆動電流まで低下すると(例えば、図2の(ii))、図2の(c)に示す逆流用駆動電流のラインに沿って、駆動電流が完全閉塞状態における閉塞駆動電流よりも高くなるように燃焼ファン50の回転数を増加させていく(例えば、図2(iii))。これにより、排気口60から侵入する外気の風量よりも燃焼排気の排出風量が多くなる逆流用回転数で燃焼ファン50を回転させるから、完全閉塞状態を解除できる。なお、上記から明らかなように、本実施の形態において、燃焼排気の逆流が検知されたときに設定される燃焼ファン50の逆流用回転数は固定された回転数でなく、排気口60から侵入する外気の風量に従って変更される。

0032

図3は、本実施の形態の燃焼装置におけるポストパージ運転の制御動作の一例を示す制御フロー図である。
ガスバーナ1の燃焼が停止すると、まずタイマを起動させ、燃焼ファン50の回転数が所定の第1判定用回転数R1となるように変更される(ステップST1〜ST2)。次いで、回転速度センサ51で検知される燃焼ファン50の回転数が第1判定用回転数R1になると、駆動電流が第1閾値A1まで低下するかどうかが判定される(ステップST3〜ST4)。なお、既述したように、本実施の形態では、第1閾値A1は、完全閉塞状態において第1判定用回転数R1で燃焼ファン50を回転させたときの閉塞駆動電流に設定されている。

0033

このとき、駆動電流が第1閾値A1より高ければ(ステップST4で、No)、所定のポストパージ運転時間が終了するまで、燃焼ファン50は第1判定用回転数R1での回転が継続される(ステップST4及びST5)。これにより、ポストパージ運転中、最低回転数近傍での燃焼ファン50の回転が維持されるから、燃焼装置内の過度の冷却を防止できる。

0034

一方、燃焼ファン50を第1判定用回転数R1で回転させているときに駆動電流が第1閾値A1まで低下すると(ステップST4で、Yes)、排気口60から侵入する外気によって燃焼排気が排気口60から排出されない完全閉塞状態となっている可能性が高い。このため、ポストパージ運転時間が終了するまで、既述した逆流用駆動電流のラインに従って、燃焼ファン50の駆動電流が閉塞駆動電流よりも高くなるように回転数を増加させる逆流時制御を実行する(ステップST6)。

0035

このように、本実施の形態によれば、燃焼ファン50を低回転数の第1判定用回転数で回転させる第1逆流判定を実行中に排気口60から侵入する外気の風量が増加して、駆動電流が第1閾値まで低下したときのみ、燃焼ファン50の回転数を第1判定用回転数よりも増加させるから、燃焼装置内の冷却を防止しながら、効率的に燃焼排気を排出させることができる。また、第1逆流判定で燃焼排気の逆流が検知された場合、完全閉塞状態が解除される程度の燃焼排気の排出風量が確保できる逆流用回転数までしか燃焼ファン50の回転数を増加させないから、燃焼装置内の冷却をさらに防止できる。そして、排気口60から侵入する外気の風量に合わせて、完全閉塞状態とならないように燃焼ファン50の回転数を増加させることができる。

0036

なお、本実施の形態では、第1逆流判定で燃焼排気の逆流が検知された後、ポストパージ運転時間が経過するまで、駆動電流が完全閉塞状態における閉塞駆動電流よりも高くなるように燃焼ファン50の回転数を増加させる逆流時制御を実行させているが、燃焼ファン50の回転数を逆流用回転数に増加させた後、駆動電流が第1閾値A1から所定以上、高くなった場合や逆流時制御が一定時間、実行された場合、燃焼ファン50の回転数をポストパージ運転初期の第1判定用回転数R1に低下させ、第1逆流判定を実行する制御に戻してもよい。

0037

(実施の形態2)
本実施の形態の燃焼装置は、ポストパージ運転中、燃焼ファン50の回転数を変更して燃焼排気の逆流を判定する制御動作を実行させる以外は、上記実施の形態1の燃焼装置と同様である。このため、同一の構成については、説明を省略し、異なる部分のみを説明する。

0038

図4は、本実施の形態の好ましい態様の一例を説明するものであり、ポストパージ運転における燃焼ファン50の回転数と駆動電流との関係を示す。図中、(a)は、同一回転数で燃焼ファン50を回転させたときに駆動電流が高いモータMが使用された燃焼装置で、正常に燃焼排気が排出されている状態における駆動電流の変化を示し、(b)は、(a)の燃焼装置で、完全閉塞状態における閉塞駆動電流の変化を示す。また、(c)は、同一回転数で燃焼ファン50を回転させたときに駆動電流が低いモータMが使用された燃焼装置で、正常に燃焼排気が排出されている状態における駆動電流の変化を示し、(d)は、燃焼排気の逆流が検知された場合に燃焼ファン50の回転数を増加させるときの逆流用駆動電流の変化を示す。

0039

駆動電流により燃焼ファン50の回転数を制御する場合、可能な限り回転数と駆動電流との相関関係が同一の燃焼ファン50を使用することが好ましいが、燃焼ファン50の駆動電流は個体間のばらつきにより変動する。このため、一定の回転数で回転させたときの駆動電流が所定の上下限の範囲内(例えば、±15%程度)にある燃焼ファン50を使用する必要がある。このような個体間でばらつきのある燃焼ファン50を用いると、図4の(a)及び(c)に示すように、使用する燃焼ファン50によって回転数と駆動電流との相関関係が異なってくる。また、燃焼ファン50の回転数が低くなるほど、駆動電流は低くなり、駆動電流と閉塞駆動電流との差が小さくなる。その結果、回転数の低い領域では、駆動電流が下限の燃焼ファン50が用いられている場合、正常に燃焼排気が排出されていても、駆動電流が上限の燃焼ファン50が用いられている場合の閉塞駆動電流よりも低下する場合がある(例えば、図4の(iv))。特に、経年劣化によって燃焼ファン50の送風能力が低下すると、燃焼排気の排出風量が低下するため、さらに駆動電流が低下する。それゆえ、燃焼ファン50を低回転数の第1判定用回転数で回転させる第1逆流判定だけでは燃焼排気の逆流が誤検知される虞がある。第1逆流判定における第1閾値を駆動電流が下限の燃焼ファン50を用いた場合の閉塞駆動電流に基づいて設定することも考えられるが、この場合、駆動電流が上限の燃焼ファン50を用いた場合の燃焼排気の逆流を長時間、検知できないという問題がある。

0040

上記観点から、本実施の形態では、燃焼ファン50の個体間のばらつきや経年劣化による送風能力の低下を考慮し、ポストパージ運転中、第1判定用回転数となるように燃焼ファン50を回転させたときの駆動電流が第1閾値まで低下するかどうかから、燃焼排気の逆流を判定する第1逆流判定と、第1判定用回転数よりも高い第2判定用回転数となるように燃焼ファン50を回転させたときの駆動電流が第1閾値よりも高い第2閾値まで低下するかどうかから、燃焼排気の逆流を判定する第2逆流判定とをそれぞれ第1及び第2判定時間ごとに交互に実行するとともに、第2逆流判定において、駆動電流が第2閾値まで低下すると、駆動電流が完全閉塞状態における所定の閉塞駆動電流よりも高くなるように、燃焼ファン50の回転数を増加させる。

0041

図4を参照して、本実施の形態の燃焼装置におけるポストパージ運転の制御動作について概略的に説明すると、ガスバーナ1の燃焼停止後、まず燃焼ファン50を第1判定用回転数(例えば、60Hz)よりも高く設定されている第2判定用回転数(例えば、120Hz)となるように回転させる第2逆流判定を実行する。このとき、排気口60から外気の侵入がなく、また燃焼ファン50の経年劣化も少なければ、上下限いずれの燃焼ファン50が用いられている場合でも、駆動電流は第2閾値より高い正常値が得られる(例えば、図4の(i)及び(ii))。

0042

所定の第2判定時間(例えば、30秒間)、燃焼ファン50を第2判定用回転数で回転させたときの駆動電流が第2閾値より高い場合、燃焼排気は排出されているが、燃焼ファン50を高回転数で回転させているため、燃焼装置内が冷却されやすい。このため、燃焼ファン50の回転数を第2判定用回転数よりも低い最低回転数近傍の第1判定用回転数で回転させる第1逆流判定を実行する。このとき、駆動電流が上限の燃焼ファン50が用いられており、排気口60から外気の侵入が少なく、また経年劣化も少なければ、図4の(a)に示すように、駆動電流は第1閾値より高い正常値が得られる(例えば、図4の(iii))。駆動電流が第1閾値より高ければ燃焼排気は継続して排出されているから、所定の第1判定時間(例えば、3分間)、低回転数の第1判定用回転数での燃焼ファン50の回転が維持される。そして、第1判定時間が経過すると、短時間、高回転数の第2判定用回転数で燃焼ファン50を回転させて燃焼排気の逆流を判定する第2逆流判定を実行する。

0043

一方、駆動電流が下限の燃焼ファン50が用いられている場合や経年劣化により燃焼ファン50の送風能力が低下すると、図4の(c)に示すように、正常に燃焼排気が排出されていても、駆動電流が第1閾値よりも低下する場合がある(例えば、図4の(iv))。その結果、第1逆流判定では、燃焼排気の逆流が誤検知される虞がある。

0044

このため、本実施の形態では、第1逆流判定で燃焼排気の逆流が判定された場合、第1判定時間内であっても、燃焼ファン50の回転数を上記した第2判定用回転数に増加させる。これにより、駆動電流と第2閾値である閉塞駆動電流との差が大きくなるため、駆動電流の低下が外気による一時的なものか、あるいは個体間のばらつきや経年劣化によるものかを判別できる。

0045

そして、燃焼ファン50を高回転数の第2判定用回転数で回転させても、駆動電流が第2閾値まで低下すると(例えば、図4の(v))、排気口60から侵入する外気が増加して駆動電流が低下している可能性が高い。このため、図4の(d)に示す逆流用駆動電流のラインに沿って、駆動電流が完全閉塞状態における閉塞駆動電流よりも高くなるように燃焼ファン50の回転数を増加させていく(例えば、図2(vi))。これにより、排気口60から侵入する外気の風量よりも燃焼排気の排出風量が多くなる逆流用回転数で燃焼ファン50を回転させるから、完全閉塞状態を解除できる。従って、本実施の形態においても、逆流が検知されたときに設定される燃焼ファン50の逆流用回転数は固定された回転数でなく、排気口60から侵入する外気の風量に従って変更される。

0046

図5は、本実施の形態の燃焼装置におけるポストパージ運転の制御動作の一例を示す制御フロー図である。
ガスバーナ1の燃焼が停止すると、まずタイマを起動させ、燃焼ファン50の回転数が所定の第2判定用回転数R2となるように変更される(ステップST11〜ST12)。次いで、回転速度センサ51で検知される燃焼ファン50の回転数が第2判定用回転数R2になると、所定の第2判定時間、駆動電流が第2閾値A2まで低下するかどうかが判定される(ステップST13〜ST14)。なお、既述したように、本実施の形態では、第1及び第2閾値A1,A2はそれぞれ、完全閉塞状態において第1及び第2判定用回転数R1,R2で上限の燃焼ファン50を回転させたときの閉塞駆動電流に設定されている。

0047

ポストパージ運転中、第2判定時間内に燃焼ファン50を第2判定用回転数R2で回転させたときの駆動電流が第2閾値A2まで低下しなければ(ステップST14及びST15で、No、ステップST16で、Yes)、燃焼ファン50の回転数を第2判定用回転数R2よりも低い第1判定用回転数R1に低下させる(ステップST17〜ST18)。そして、回転速度センサ51で検知される燃焼ファン50の回転数が第1判定用回転数R1になると、所定の第1判定時間、駆動電流が第1閾値A1まで低下するかどうかが判定される(ステップST19〜ST21)。

0048

ポストパージ運転中、第1判定時間内に燃焼ファン50を第1判定用回転数R1で回転させたときの駆動電流が第1閾値A1まで低下しなければ(ステップST19及びST20で、No、ステップST21で、Yes)、第1判定時間経過後、上記した第2逆流判定に戻り、所定のポストパージ運転時間が終了するまで、第1及び第2逆流判定を交互に実行する。このように、燃焼ファン50を高回転数で短時間、回転させる第2逆流判定と、燃焼ファン50を低回転数で長時間、回転させる第1逆流判定とを交互に実行することにより、燃焼排気を効率的に排出させながら、燃焼装置内の過度の冷却を防止できる。

0049

燃焼ファン50を第1判定用回転数R1で回転させているときに駆動電流が第1閾値A1まで低下すると(ステップST19で、Yes)、第1判定時間内であっても、燃焼ファン50の回転数を第2判定用回転数R2に増加させ、所定の第2判定時間、第2逆流判定を実行する(ステップST12〜ST14)。燃焼ファン50を第2判定用回転数R2で回転させたときの駆動電流が第2閾値A2まで低下すると(ステップST14で、Yes)、外気によって燃焼排気が排気口60から排出されない完全閉塞状態となっている可能性が高い。このため、既述した逆流用駆動電流のラインに従って、ポストパージ運転時間が終了するまで、燃焼ファン50の駆動電流が閉塞駆動電流よりも高くなるように回転数を増加させる逆流時制御を実行する(ステップST22)。

0050

このように、本実施の形態によれば、外気による一時的な駆動電流の低下と、燃焼ファン50の個体間のばらつきや経年劣化による駆動電流の低下とを判別し、外気によって燃焼排気の排出風量が低下したときのみ、第2判定用回転数よりも燃焼ファン50の回転数を増加させるから、一層、効率的に燃焼排気を排出できるとともに、燃焼装置内の過度の冷却を防止できる。また、第2逆流判定で燃焼排気の逆流が検知された場合、完全閉塞状態が解除される程度の燃焼排気の排出風量が確保できる逆流用回転数までしか燃焼ファン50の回転数を増加させないから、燃焼装置内の過度の冷却をさらに防止できる。そして、排気口60から侵入する外気の風量に合わせて、完全閉塞状態とならないように燃焼ファン50の回転数を増加させることができる。

0051

なお、本実施の形態では、ガスバーナ1の燃焼停止後、燃焼ファン50を高回転数で回転させる第2逆流判定を先に実行させているが、燃焼ファン50を低回転数で回転させる第1逆流判定を先に実行させてもよい。また、本実施の形態では、第2判定時間よりも第1判定時間を十分に長く設定しているため、第1逆流判定で燃焼排気の逆流が検知されると、第1判定時間内であっても燃焼ファン50の回転数を第2判定用回転数R2に増加させて第2逆流判定を実行しているが、第1判定時間が比較的短時間に設定されていれば、第1判定時間経過後、第2逆流判定を行ってもよい。さらに、本実施の形態では、第2逆流判定で燃焼排気の逆流が検知された後、ポストパージ運転時間が経過するまで、駆動電流が完全閉塞状態における閉塞駆動電流よりも高くなるように燃焼ファン50の回転数を増加させる逆流時制御を実行させているが、燃焼ファン50の回転数を逆流用回転数に増加させた後、第2閾値A2から所定以上、駆動電流が高くなった場合や逆流時制御が一定時間、実行された場合、燃焼ファン50の回転数をポストパージ運転初期の第1または第2判定用回転数R1,R2に低下させ、第1及び第2逆流判定を交互に実行する制御に戻してもよい。また、本実施の形態では、2段階で判定用回転数を変更しているが、3段階以上で判定用回転数を変更してもよい。

0052

(実施の形態3)
本実施の形態の燃焼装置は、逆流検知部として缶体10内の圧力を検知する圧力センサ(圧力検知部)を有しており、ポストパージ運転中、圧力センサで検知される検知圧力が所定の閾値よりも高くなると燃焼ファン50の回転数を増加する制御動作を実行させる以外は、上記実施の形態1の燃焼装置と同様である。このため、同一の構成については、説明を省略し、異なる部分のみを説明する。

0053

図6は、本実施の形態の燃焼装置の概略模式図である。図6中、図1と同一の構成については同一の引用番号を使用して説明を省略する。本実施の形態の燃焼装置は、ガスバーナ1が配設されている燃焼室(図示せず)内に圧力センサ7が配設されており、圧力センサ7で検知された検知信号は、制御装置C1に出力される。

0054

制御装置C1には、実施の形態1と同様に、制御プログラムが格納されたマイクロコンピュータが組み込まれている。また、マイクロコンピュータは、機能的構成手段として、燃焼運転を制御する燃焼運転制御部や燃焼停止後にポストパージ運転を実行するポストパージ運転制御部を有しており、ポストパージ運転制御部は、燃焼ファン50の回転数を制御するファン制御部、燃焼ファン50を所定の判定用回転数で回転させたときの圧力センサ7で検知される検知圧力から燃焼排気の逆流を判定する逆流判定実行部等を有している。また、制御装置C1のメモリには、逆流判定用の判定用回転数、正常時における燃焼ファン50の判定用回転数と駆動電流との対応テーブル、燃焼排気の逆流を判定するための閾値や、完全閉塞状態における燃焼ファン50の回転数と閉塞圧力との対応テーブル、ポストパージ運転時間などが記憶されている。なお、完全閉塞状態での閉塞圧力は、排気口60に蓋をした擬似的な完全閉塞状態で、燃焼ファン50の回転数を変化させたときの圧力を測定することによって求められる。

0055

図7は、本実施の形態の好ましい態様の一例を説明するものであり、完全閉塞状態における燃焼ファン50の回転数と閉塞圧力との関係を示す。
図7を参照して、本実施の形態の燃焼装置におけるポストパージ運転の制御動作について概略的に説明すると、ガスバーナ1の燃焼停止後、まず燃焼ファン50を最低回転数近傍の判定用回転数(例えば、60Hz)となるように回転させる。このとき、排気口60に当たる外気の風圧が小さければ、燃焼排気の排出は妨げられないから、缶体10内の圧力の増加も少ない。一方、排気口60から侵入して缶体10内が完全閉塞状態となり、さらに外気が侵入すると検知圧力が閉塞圧力よりも高くなる。このため、圧力センサ7で検知される検知圧力が、所定の閾値として設定されている完全閉塞状態における閉塞圧力より高くなっているかどうかから、燃焼排気の逆流を判定できる。なお、本実施の形態でも、燃焼装置内の冷却を抑えるために、閾値として閉塞圧力が設定されているが、閾値を閉塞圧力よりも低く設定し、完全閉塞状態となる前に燃焼ファン50の回転数を増加させてもよい。

0056

燃焼ファン50を判定用回転数で回転させたときの検知圧力が閾値である閉塞圧力より高くなると、圧力センサ7で検知される検知圧力が少なくとも完全閉塞状態における閉塞圧力よりも低くなるように燃焼ファン50の回転数を増加させていく。これにより、排気口60から侵入する外気の風量よりも燃焼排気の排出風量が多くなる逆流用回転数で燃焼ファン50を回転させるから、完全閉塞状態を回避できる。従って、本実施の形態においても、逆流が検知されたときに設定される燃焼ファン50の逆流用回転数は固定された回転数でなく、排気口60から侵入する外気の風量に従って変更される。

0057

図8は、本実施の形態の燃焼装置におけるポストパージ運転の制御動作の一例を示す制御フロー図である。
ガスバーナ1の燃焼が停止すると、まずタイマを起動させ、燃焼ファン50の回転数が所定の判定用回転数R1となるように変更される(ステップST31〜ST32)。次いで、回転速度センサ51で検知される燃焼ファン50の回転数が判定用回転数R1になると、圧力センサ7で検知される缶体10内の検知圧力が所定の閾値P1より高くなるかどうかが判定される(ステップST33〜ST34)。なお、既述したように、本実施の形態では、閾値P1は、完全閉塞状態において判定用回転数R1で燃焼ファン50を回転させたときの閉塞圧力に設定されている。

0058

このとき、検知圧力が閾値P1未満であれば(ステップST34で、No)、所定のポストパージ運転時間が終了するまで、燃焼ファン50は判定用回転数R1での回転が継続される。これにより、ポストパージ運転中、最低回転数近傍で燃焼ファン50を回転させるから、燃焼装置内の過度の冷却を防止できる。

0059

一方、燃焼ファン50を判定用回転数R1で回転させているときに検知圧力が閾値P1より高くなると(ステップST34で、Yes)、排気口60からの外気の侵入によって燃焼排気が排気口60から排出されない完全閉塞状態となっている可能性が高い。このため、ポストパージ運転が終了するまで、圧力センサ7で検知される検知圧力が既述した閉塞圧力のラインよりも低くなるように、燃焼ファン50の回転数を増加させる逆流時制御を実行する(ステップST36)。これにより、排気口60から侵入する外気の風量が増加した場合でも、完全閉塞状態を回避できる。しかも、外気の侵入が多い場合でも、完全閉塞状態が解除される程度の燃焼排気の排出風量が確保できる逆流用回転数までしか燃焼ファン50の回転数を増加させないから、燃焼装置内の過度の冷却を防止できる。さらに、排気口60から侵入する外気の風量に合わせて、完全閉塞状態とならないように燃焼ファン50の回転数を増加させることができる。

0060

なお、本実施の形態でも、逆流時制御が実行されているときに検知圧力が閉塞圧力P1未満に低下した場合、燃焼ファン50の回転数を判定用回転数R1に低下させて、逆流判定を実行する制御に戻してもよい。

0061

1バーナ
10缶体
50燃焼ファン
51回転速度センサ
60排気口
C 制御装置

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