JPH0534435U - 強制給排気式燃焼器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 給気温の変動に対して良好な燃焼を維持する
と共に、燃焼開始時の静圧を上げて燃焼振動を低減す
る。 【構成】 給気路に、燃焼用空気の温度が高いほど流路
を開く給気ダンパーを設けると共に、始動から所定期間
経過するまではファンの回転数Ｎ１を通常の回転数Ｎ２
よりも高くする。従って、始動時でのファン静圧Ｐ３
を、風量を上げることなく通常時Ｐ１に比べて高く設定
することができる。静圧を高めることにより燃焼振動が
低減される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ファンの回転により燃焼用空気を強制的に吸入して燃焼を行なう強 制給排気式燃焼器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来から、この種の燃焼器は、ファンにより燃焼用空気を吸入し燃料ガスと混 合してバーナで燃焼を行なうもので、所定の空燃比を維持するために、ファンを 駆動制御して燃料ガス量に応じた燃焼用空気量に調整する。ところが、バーナに 供給する燃焼用空気の温度が高い場合と低い場合とでは、空気量が同じであって も供給される酸素量は異なってくる。特に、燃焼用空気を室外から吸入する給気 管と、燃焼排気を室外に排出する排気管とを同軸状に配設した２重管式給排管が 用いられている場合には、給気管を流れる燃焼用空気が燃焼排気により加熱され 膨張して希薄になることから、燃焼開始時に比べて酸素量が少なくなる。この結 果、実質的な空燃比が燃焼用空気の温度に応じて変化してしまい良好な燃焼を維 持することができない。

【０００３】 そこで、特開平１−２３９３１５号に示された燃焼装置においては、燃焼用空 気の温度を検出し、この温度に基づいてファンによる燃焼用空気の供給量を制御 する技術が提案されている。つまり、燃焼用空気の温度が低いほどファンの回転 数を下げて風量を少なくするものである。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記のように単に燃焼用空気の温度に応じて空気供給量を制御 すると、燃焼開始時に生じる燃焼器の振動が一層大きくなってしまう。この燃焼 器の振動は、バーナの低温時に燃焼の不安定から生じるもので従来から問題とさ れていたが、上記技術に基づいて燃焼開始時（燃焼用空気は低温となっている） にファンの回転数を下げると、この燃焼振動が一層大きくなる。本願考案者は、 この原因について検討を繰り返した結果、燃焼振動がファンの静圧に大きく関係 していることが分かった。つまり、静圧を低くするほど燃焼振動が増大するので ある。従って、従来技術のように燃焼開始時にファンの回転数を下げた場合には 、静圧が下がることとなり燃焼振動が増大してしまうのである。

【０００５】 そこで、本考案は上記課題を解決し、良好な燃焼を維持すると共に、燃焼開始 時に静圧を上げることで燃焼振動を低減することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するため本考案の強制給排気式燃焼器は、 燃焼用空気の取り入れ流路である給気路と、 上記給気路を介して燃焼用空気を吸入するファンと、 燃料ガスと上記ファンにより吸入された燃焼用空気とにより燃焼を行なう燃焼 部と、 上記燃焼部の燃焼により発生した燃焼排気を排出する流路である排気路と を備えた強制給排気式燃焼器において、 上記燃焼用空気の温度に応じて、該温度が低いほど上記給気路の開度を絞る側 に動作する開度調節手段と、 上記ファンの回転数を、始動時から所定期間のあいだ通常の回転数よりも高く 設定する始動時回転数設定手段と を備えたことを要旨とする。

【０００７】

【作用】

上記構成を有する本考案の強制給排気式燃焼器は、ファンにより給気路を介し て燃焼用空気を吸入し燃料ガスと混合して燃焼を行なうが、燃焼開始時において は燃焼用空気が低温であるため、開度調節手段により給気路の開度が絞られると 共に、始動時回転数設定手段によりファンの回転数が通常の回転数よりも高く設 定される。従って、燃焼用空気の供給量が同じであっても通常時よりもファンの 静圧を高くすることができる。この結果、燃焼部の低温時に生じる燃焼振動が低 減される。そしてファンの始動から所定期間経過すると、ファンの回転数は通常 の回転数に戻されるが、この時には燃焼部が高温となっているため、静圧に関係 なく振動を生じない。また、燃焼用空気の温度に応じて給気路の開度が調節され るため、実質的な空燃比が良好に維持される。

【０００８】

【実施例】

以上説明した本考案の構成・作用を一層明確にするために、以下、本考案の強 制給排気式燃焼器の好適な実施例について説明する。

【０００９】 図１は、一実施例としての強制給排気式給湯器（以下、単に給湯器と呼ぶ）の 概略構成図である。 給湯器１は、燃焼室２と、燃焼室２に燃焼用空気を取り込む流路である給気路 ３と、燃焼室２から発生する燃焼排気の排出流路である排気路４とからなる給排 気系を構成している。この給気路３と排気路４とは室外に連通され、機器本体と 室外とを連通する配管として２重管５（排気路４の回りに給気路３を同軸状に配 設した異径同軸管）が用いられる。２重管５の先端は、壁Ｗを貫通して室外に突 出して設けられる。

【００１０】 給気路３には、燃焼用空気の温度（以下、給気温と呼ぶ）に応じて開度が調節 される給気ダンパー６（詳細は後述する）が設けられ、更に、その下流側にモー タ７により回転するファン８（シロッコファン）が設けられる。尚、給気ダンパ ー６は、ファン８の下流側であってもよい。

【００１１】 燃焼室２には、ガス導管９を介して供給される燃料ガスと給気路３を介して供 給される燃焼用空気とを混合して燃焼するバーナ１０が配設される。ガス導管９ の途中には、バーナ１０へのガス供給量を任意に調節する比例電磁弁１１と、そ の上流側にガス流路の開閉を司る元電磁弁１２とが設けられる。

【００１２】 一方、通水系として給水管１５と、燃焼室２に設けられ給水された水に燃焼熱 を伝達する熱交換器１６（フィンアンドチューブ式）と、加熱された湯を送出す る給湯管１７とが設けられる。また、給湯管１７には湯温を検出するサーミスタ １８が設けられる。

【００１３】 また、これらの燃焼系，給排気系，通水系の制御を司るコントローラ１９が本 体ケース内に配設される。このコントローラ１９は、図示しない周知の算術論理 演算回路を構成するＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭと、各種センサからの信号を入力す る入力インタフェースと、各種アクチュエータに駆動信号を出力する出力インタ フェース等からなるマイクロコンピュータである。 尚、これらの他に図示しない周知の点火装置，炎検知装置，水ガバナ，ガスガ バナ，水流スイッチ等が設けられる。

【００１４】 次に、給気路３の開度を調節する給気ダンパー６について説明する。 本実施例では、温度に応じて連続的な変形動作する形状記憶合金を利用して、 給気温に応じた流路開度に調節する。この給気ダンパー６は、図２に示すように 、給気路３内壁周囲に固着され凹凸により弁座２０を形成する支持板２１と、こ の支持板２１の中心に固着される支持軸２２に摺動可能に挿通される弁板２３と を備える。支持板２１は、弁座２０の両側に燃焼用空気の通過する通過孔２４ａ ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが穿設されている。そして、この支持板２１と弁板２ ３との間で、形状記憶合金からなるコイルバネ２５（以下、形状記憶合金バネと 呼ぶ）がバネ受け２６ａ，２６ｂに支えられて支持軸２２に挿通される。また、 弁板２３を図面下方に付勢するバイアスバネ２７（通常のコイルバネ）がバネ受 け２８ａ，２８ｂに支えられ、支持軸２２に挿通される。従って、弁板２３は、 形状記憶合金バネ２５とバイアスバネ２７とがバランスした位置に保持される。

【００１５】 この給気ダンパー６では、給気温が低い時には、形状記憶合金バネ２５が縮み 、同図（ア）に示すように、弁板２３が弁座２０に当接した状態となる。従って 、燃焼用空気は、矢印に示すように外側の通過孔２４ａ，２４ｄを通って燃焼室 ２に送られる。

【００１６】 給気温が高くなると、形状記憶合金バネ２５は次第に伸びるように変形して、 図２（イ）に示すように、弁板２３が弁座２０から離れて両者間に離隔が生じる 。このため、燃焼用空気は、矢印に示すように、外側の通過孔２４ａ，２４ｄだ けでなく、弁板２３と弁座２０との離隔に応じた量で内側の通過孔２４ｂ，２４ ｃからも流れる。この形状記憶合金バネ２５は、２通りの形状を記憶するタイプ でなく、温度に応じて連続的に形状変形するものである。従って、給気温に応じ てダンパー開度が調節され、給気温が低いほどダンパー開度が小さくなるように 動作する。

【００１７】 この結果、燃焼排気からの伝熱により給気温が変動し、燃焼用空気の単位体積 当りの酸素量が変動しても、実質的な空燃比を良好に維持することできる。つま り、実施例の給湯器１では、比例電磁弁１１の開度に応じたコントローラ１９に よるファン駆動制御により燃焼用空気量を調節するが、この給気ダンパー６の働 きにより給気温の変動に関わらず実質的な空燃比を所定の値に維持できるのであ る。

【００１８】 次に、給湯器１の始動時におけるファン８（モータ７）の回転制御について説 明する。 本実施例の給湯器１では、燃焼開始時に発生する燃焼振動を防止するために、 始動から所定時間経過するまでの間、ファン８の回転数を通常の回転数に比べて 高く設定し、ファン静圧を上げる。

【００１９】 ここで、静圧，風量，ファン回転数，通風抵抗の関係について、図３を用いて 説明する。給湯器１の始動から１分経過するまでは、コントローラ１９によりフ ァン８の回転数を通常の回転数Ｎ１よりも高い回転数Ｎ２に設定される。図３に 示すラインＮ１，ラインＮ２は、その回転数Ｎ１，回転数Ｎ２における静圧Ｐ− 風量Ｑの特性を示す。また、ラインＣＬＯＳＥ，ラインＯＰＥＮは、それぞれ給 気ダンパー６の閉状態，開状態の抵抗線を示す。

【００２０】 ここで、Ｐ１は回転数Ｎ１，給気ダンパー開時の静圧であり、同様に、Ｐ２は （Ｎ２，閉）時の静圧、Ｐ３は（Ｎ１，閉）時の静圧である。また、Ｑ１は（Ｎ １，閉）時の風量であり、同様に、Ｑ２は（Ｎ１，開）あるいは（Ｎ２，閉）時 の風量、Ｑ３は（Ｎ１，開）時の風量となる。

【００２１】 給湯器１の始動時においては、給気温が低いことから給気ダンパー６は閉じて （Ｎ２，閉）に設定されるため、（風量，静圧）は（Ｑ２，Ｐ３）となる。そし て、燃焼排気により燃焼用空気が加熱されて給気温が高くなると、ダンパー開度 が増大し、つまり抵抗線の特性がラインＯＰＥＮ側に傾いて風量が増大していく 。

【００２２】 コントローラ１９のタイマー機能により始動から１分経過したと判断されると 、ファン８の回転数を通常の回転数Ｎ１にまで落とす。このため、（風量，静圧 ）は、（Ｐ１，Ｑ２）となり、風量が始動時と同等のまま静圧が下がる。換言す れば、始動時での静圧を、風量を上げることなく通常時に比べて高く設定できる のである。この結果、燃焼開始時に生じる燃焼振動を大きく低減することができ る。

【００２３】 尚、この例では、静圧の調節を説明するために、始動時の風量と定常時の風量 とが等しくなる場合について述べたが、なんら両者の風量を等しくする必要はな い。

【００２４】 以上説明したように本実施例の給湯器１は、給気温に応じて開度が調節される 給気ダンパー６と、ファン８の回転制御とを組み合わせたことにより、燃焼用空 気の体積変化に対して良好な燃焼を実現できるだけでなく、始動時の燃焼振動を 低減することができる。また、給気温検出素子，モータダンパー等から風量制御 系を構成せずに、形状記憶合金バネ２５を用いた給気ダンパー６により行なって いるため簡易な構成となる。

【００２５】 以上本考案の実施例を説明したが、本考案はこうした実施例に何等限定される ものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲で様々な態様で実施し得ることは 勿論である。例えば、本実施例では形状記憶合金バネ２５により給気ダンパー６ の開度調節を行なったが、給気路３にサーミスタを設けて給気温に応じたモータ ダンパー等の制御を行なってもよい。また、ＦＦ式給湯器に限らずＦＥ式給湯器 にも適用できるものである。

【００２６】

【考案の効果】

以上詳述したように本考案の強制給排気式燃焼器は、燃焼用空気の温度に応じ た給気路の開度調節と、始動時から所定期間のあいだのファン高回転駆動により 、始動時におけるファン静圧を高くすることができるため、良好な燃焼だけでな く燃焼振動を低減することができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例としての強制給排気式給湯器の概略構
成図である。

【図２】給気ダンパーの概略断面図である。

【図３】静圧，風量等の特性を表すグラフである。

【符号の説明】

１…強制給排気式給湯器，２…燃焼室，３…給気路，４
…排気路，５…２重管，６…給気ダンパー，７…モー
タ，８…ファン，１０…バーナ，１９…コントローラ，
２５…形状記憶合金バネ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼用空気の取り入れ流路である給気路
   と、 上記給気路を介して燃焼用空気を吸入するファンと、 燃料ガスと上記ファンにより吸入された燃焼用空気とに
   より燃焼を行なう燃焼部と、 上記燃焼部の燃焼により発生した燃焼排気を排出する流
   路である排気路とを備えた強制給排気式燃焼器におい
   て、 上記燃焼用空気の温度に応じて、該温度が低いほど上記
   給気路の開度を絞る側に動作する開度調節手段と、 上記ファンの回転数を、始動時から所定期間のあいだ通
   常の回転数よりも高く設定する始動時回転数設定手段と
   を備えたことを特徴とする強制給排気式燃焼器。