JPH06117628A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一次空気の吸引比が大きい淡バーナと、吸引
比が淡バーナよりも小さい濃バーナとが交互に配設さ
れ、淡バーナと濃バーナとに一次空気を供給する送風手
段と、その送風手段の送風量を制御する制御手段とが設
けられている燃焼装置において、一次空気の吸引経路、
送風手段等に塵埃が付着した場合でも安定燃焼を維持で
きるようにする。 【構成】 淡バーナ１１の形成する淡火炎及び濃バーナ
１２の形成する濃火炎夫々が、正常空燃比状態であるか
又は空燃比が前記正常空燃比よりも低い低空燃比状態で
あるかを検出する淡火炎監視手段１５ａ及び濃火炎監視
手段１５ｂ夫々が設けられ、制御手段１００は、淡火炎
監視手段１５ａ又は濃火炎監視手段１５ｂが前記低空燃
比状態を検出することに基づいて、淡火炎監視手段１５
ａ又は濃火炎監視手段１５ｂが前記正常空燃比状態を検
出するまで、送風量を増大制御するように構成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一次空気の吸引比が大
きい淡バーナと、前記吸引比が前記淡バーナよりも小さ
い濃バーナとが交互に配設され、前記淡バーナと前記濃
バーナとに一次空気を供給する送風手段と、その送風手
段の送風量を制御する制御手段とが設けられている燃焼
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる燃焼装置は、濃バーナで形成され
る火炎（以下、濃火炎と称する）による保炎作用によ
り、淡バーナで形成される一次空気吸引比が大きい希薄
混合ガスによる火炎（以下、淡火炎と称する）を安定化
させて希薄混合ガスを安定燃焼させることにより、即
ち、濃淡燃焼により、ＮＯｘの生成を抑制することを目
的とするものである。

【０００３】かかる燃焼装置において、従来は、制御手
段を、淡バーナによる一次空気の吸引比及び濃バーナに
よる一次空気の吸引比夫々を所定値に維持するように、
燃焼量が大になるほど送風量が大になるように送風手段
を制御するように構成していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように制御手段により送風量を制御しているにもかかわ
らず、例えば、淡バーナ、濃バーナ夫々の一次空気の吸
引経路、送風手段等に塵埃が付着することにより、淡バ
ーナ、濃バーナ夫々の一次空気の吸引比が低下するの
で、即ち、淡バーナ、濃バーナ夫々の空燃比が低下する
ので、安定燃焼を維持することができなくなる場合があ
るという問題があった。

【０００５】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、一次空気の吸引経路、送風手段
等に塵埃が付着した場合でも安定燃焼を維持することが
できる燃焼装置を提供する点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による燃焼装置の
特徴構成は、前記淡バーナの形成する淡火炎及び前記濃
バーナの形成する濃火炎夫々が、正常空燃比状態である
か又は空燃比が前記正常空燃比よりも低い低空燃比状態
であるかを検出する淡火炎監視手段及び濃火炎監視手段
夫々が設けられ、前記制御手段は、前記淡火炎監視手段
又は濃火炎監視手段が前記低空燃比状態を検出すること
に基づいて、前記淡火炎監視手段又は濃火炎監視手段が
前記正常空燃比状態を検出するまで、前記送風量を増大
制御するように構成されている点にある。

【０００７】第２の特徴構成は、第１の特徴構成を実施
する際の好ましい具体構成を示すものであって、前記淡
火炎監視手段は、前記淡火炎の内炎を検出することに基
づいて前記正常空燃比状態を検出し、且つ、前記淡火炎
の外炎を検出することに基づいて前記低空燃比状態を検
出するように構成され、前記濃火炎監視手段は、前記前
記濃火炎の外炎を検出することに基づいて前記正常空燃
比状態を検出し、且つ、前記濃火炎の内炎を検出するこ
とに基づいて前記低空燃比状態を検出するように構成さ
れている点にある。

【０００８】

【作用】第１の特徴構成によれば、淡火炎監視手段又は
濃火炎監視手段が低空燃比状態を検出すると、制御手段
は、淡火炎監視手段又は濃火炎監視手段が正常空燃比状
態を検出するまで、送風量を増大するように制御する。

【０００９】第２の特徴構成は、空燃比が低下すると、
淡バーナの形成する淡火炎はその内炎の長さが短くなる
特性を有し、逆に、濃バーナの形成する濃火炎はその内
炎の長さが長くなる特性を有していることに基づくもの
であり、この第２の特徴構成による作用は以下の通りで
ある。

【００１０】淡火炎監視手段を、正常空燃比状態におい
て、淡火炎の内炎を検出するようにしておくと、正常空
燃比状態から低空燃比状態になると淡火炎の内炎の長さ
は短くなるので、淡火炎監視手段は、内炎を検出せずに
外炎を検出する。このことに基づいて、淡火炎監視手段
は、淡火炎の正常空燃比状態及び低空燃比状態を検出す
る。

【００１１】一方、濃火炎監視手段を、正常空燃比状態
において、濃火炎の外炎を検出するようにしておくと、
正常空燃比状態から低空燃比状態になると濃火炎の内炎
の長さは長くなるので、濃火炎監視手段は、外炎を検出
せずに内炎を検出する。このことに基づいて、濃火炎監
視手段は、濃火炎の正常空燃比状態及び低空燃比状態を
検出する。

【００１２】

【発明の効果】従って、本発明によれば、例えば、一次
空気の吸引経路、送風手段等に塵埃が付着することによ
り、低空燃比状態になっても、空燃比が正常空燃比状態
になるように送風量が自動的に増大されるので、安定燃
焼を維持することができる。しかも、淡バーナ、濃バー
ナの各別に、正常空燃比状態か低空燃比状態かを検出す
るようにしてあるので、淡バーナと濃バーナのいずれか
一方のみが低空燃比状態になっても、空燃比が正常空燃
比状態になるように送風量が自動的に増大されるので、
安定燃焼を維持することができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を給湯器に適用した実施例につ
いて、図面に基づいて説明する。先ず、図１に基づい
て、給湯器の全体概略構成について説明する。

【００１４】水加熱用の熱交換器２と、その熱交換器２
を加熱するバーナユニット１と、給湯器の各種制御を司
るコントローラ３とを設けてある。熱交換器２からの給
湯路Ｗ２に給湯栓４を接続してある。図中のＷ１は、熱
交換器２に対する給水路、Ｒは、コントローラ３に対し
て各種指令を与えるリモートコントローラである。

【００１５】バーナユニット１に対する燃料ガス供給路
Ｇ１には、燃料ガス供給を断続する二つの開閉弁６，
７、及び、燃料ガス供給量を調整する電磁式のガス量調
整弁８を介装してある。給水路Ｗ１には、熱交換器２へ
の通水量を検出する流量センサＳ１と、熱交換器２への
入水温度Ｔｉを検出する水温センサＳ２とを介装してあ
る。給湯路Ｗ２には、熱交換器２からの出湯温度Ｔｏを
検出する湯温センサＳ３を介装してある。

【００１６】次に、図１に基づいて、バーナユニット１
の構成について説明する。

【００１７】一次空気の吸引比が大きい淡バーナ１１
と、前記吸引比が淡バーナ１１よりも小さい濃バーナ１
２とを交互に配設して、バーナユニット１を構成してあ
る。バーナユニット１の下方には、淡バーナ１１と濃バ
ーナ１２とに一次空気を供給する送風手段としてのファ
ン１３を設けてある。

【００１８】バーナユニット１の上方には、淡バーナ１
１の形成する淡火炎Ｆａが正常空燃比状態であるか又は
空燃比が前記正常空燃比よりも低い低空燃比状態である
かを検出する淡火炎監視手段としての淡火炎側フレーム
ロッド１５ａと、濃バーナ１２の形成する濃火炎Ｆｂが
正常空燃比状態であるか又は空燃比が前記正常空燃比よ
りも低い低空燃比状態であるかを検出する濃火炎監視手
段としての濃火炎側フレームロッド１５ｂとを設けてあ
る。

【００１９】次に、図２に基づいて、フレームロッド１
５ａ，１５ｂ夫々の配置構成、及び、フレームロッド１
５ａ，１５ｂ夫々により正常空燃比状態及び低空燃比状
態を検出する方法について説明する。

【００２０】淡火炎側フレームロッド１５ａを設けるに
ついては、空燃比が正常な状態では、図２（イ）に示す
ように、淡火炎側フレームロッド１５ａは淡火炎Ｆａの
内炎Ｆａｉの内部に位置し、空燃比が低くなると、図２
（ロ）に示すように、淡火炎Ｆａの内炎Ｆａｉの長さは
短くなるので内炎Ｆａｉから外れて外炎Ｆａｏの内部に
位置するように設けてある。もって、淡火炎側フレーム
ロッド１５ａは、淡火炎Ｆａの内炎Ｆａｉを検出するこ
とに基づいて正常空燃比状態を検出し、且つ、淡火炎Ｆ
ａの外炎Ｆａｏを検出することに基づいて低空燃比状態
を検出する。

【００２１】濃火炎側フレームロッド１５ｂを設けるに
ついては、空燃比が正常な状態では、図２（イ）に示す
ように、濃火炎側フレームロッド１５ｂは濃火炎Ｆｂの
外炎Ｆｂｏに内部に位置し、空燃比が低くなると、図２
（ハ）に示すように、濃火炎Ｆｂの内炎Ｆｂｉの長さは
長くなるので外炎Ｆｂｏから外れて内炎Ｆｂｉの内部に
位置するように設けてある。もって、濃火炎側フレーム
ロッド１５ｂは、濃火炎Ｆｂの外炎Ｆｂｏを検出するこ
とに基づいて正常空燃比状態を検出し、且つ、濃火炎Ｆ
ｂの内炎Ｆｂｉを検出することに基づいて低空燃比状態
を検出する。

【００２２】尚、フレームロッド１５ａ，１５ｂ夫々
は、内炎Ｆａｉ，Ｆｂｉ夫々の内部にあるときにＯＦ
Ｆ、外炎Ｆａｏ，Ｆｂｏ夫々の内部にあるときはＯＮに
なる。

【００２３】図２（イ）は、淡バーナ１１の形成する淡
火炎Ｆａ、及び、濃バーナ１２の形成する濃火炎Ｆｂと
もに正常空燃比状態である状態を示している。従って、
淡火炎側フレームロッド１５ａは内炎Ｆａｉを検出し、
濃火炎側フレームロッド１５ｂは外炎Ｆｂｏを検出して
いる。

【００２４】空燃比が低下すると、淡火炎Ｆａの内炎Ｆ
ａｉの長さは短くなり、逆に、濃火炎Ｆｂの内炎Ｆｂｉ
の長さは長くなる。又、空燃比が低くなるに伴う内炎の
長さの変化量は、淡火炎Ｆａの内炎Ｆａｉの方が大き
い。従って、淡バーナ１１、濃バーナ１２ともに空燃比
が低くなる場合は、図２（ロ）に示すように、淡火炎側
フレームロッド１５ａは、先に、外炎Ｆａｏを検出して
低空燃比状態を検出する。尚、淡バーナ１１のみが低空
燃比状態となる場合も、図２（ロ）に示す状態と同様な
状態となる。

【００２５】図２（ハ）は、濃バーナ１２のみが低空燃
比状態となって、濃火炎側フレームロッド１５ｂが内炎
Ｆｂｉを検出して低空燃比状態を検出する状態を示して
いる。

【００２６】図１に示すように、リモートコントローラ
Ｒには、給湯運転の開始・停止を指令する運転スイッチ
２０や、給湯の目標温度Ｔｓを設定する目標温度設定器
２１等を設けてある。

【００２７】次に、給湯器の燃焼状態を制御する構成に
ついて、説明する。

【００２８】コントローラ３に、流量センサＳ１、水温
センサＳ２、湯温センサＳ３、フレームロッド１５ａ，
１５ｂ、リモートコントローラＲの夫々を接続してあ
る。そして、コントローラ３は、予め設定記憶された情
報及び各種の入力情報に基づいて、開閉弁６，７、ガス
量調整弁８、ファン１３の作動を制御するようにしてあ
る。

【００２９】バーナユニット１の加熱量Ｉｐは、出湯温
度Ｔｏが目標温度Ｔｓになるように、次の式１に基づい
て求められる。 Ｉｐ＝Ｋａ×（Ｔｓ−Ｔｉ）×Ｑ＋Ｋｐ×Δｔ＋Ｋｉ×∫Δｔｄｔ ……………（式１） ここで、Ｋａ，Ｋｐ，Ｋｉは定数、Δｔは目標温度Ｔｓ
と出湯温度Ｔｏとの偏差である。

【００３０】ファン１３の基準送風量Ｖｓは、前記Ｉｐ
に比例するように次の式２に基づいて求められる。 Ｖｓ＝Ｋｖ×Ｉｐ ……………（式２） ここで、Ｋｖは定数である。

【００３１】尚、基本的には送風量Ｖｐは基準送風量Ｖ
ｓに一致するように制御される。但し、淡火炎側フレー
ムロッド１５ａ又は濃火炎側フレームロッド１５ｂが、
低空燃比状態を検出することに基づいて、淡火炎側フレ
ームロッド１５ａ又は濃火炎側フレームロッド１５ｂが
正常空燃比状態を検出するまで、基準送風量Ｖｓに無関
係に送風量Ｖｐを増大させる。即ち、コントローラ３を
利用して、ファン１３の送風量Ｖｐを制御する制御手段
１００を構成してある。

【００３２】次に、図３及び図４に示すフローチャート
に基づいて、燃焼制御の手順について説明する。

【００３３】先ず、上記の式１に基づいて、バーナユニ
ット１の加熱量Ｉｐを求める。

【００３４】次に、第１フラッグＦ１と、第２フラッグ
Ｆ２をチェックする。尚、第１フラッグＦ１は、淡バー
ナ１１の形成する淡火炎Ｆａが低空燃比状態であること
を示し、第２フラッグＦ２は、濃バーナ１２の形成する
濃火炎Ｆｂが低空燃比状態であることを示す。

【００３５】第１フラッグＦ１又は第２フラッグＦ２が
セットされているときには、送風量Ｖｐを所定量ΔＶ増
大させる。

【００３６】第１フラッグＦ１及び第２フラッグＦ２の
いずれもセットされていないときには、上記の式２に基
づいて基準送風量Ｖｓを求めて、その時点の送風量Ｖｐ
と比較する。

【００３７】その時点の送風量Ｖｐが基準送風量Ｖｓよ
り小のときには、送風量Ｖｐを所定量ΔＶ増大させる。
一方、その時点の送風量Ｖｐが基準送風量Ｖｓより大の
ときには、送風量Ｖｐを所定量ΔＶ減少させる。その時
点の送風量Ｖｐが基準送風量Ｖｓと一致しているときに
は、そのままの送風量Ｖｐを維持する。

【００３８】それから、所定時間経過後、淡火炎側フレ
ームロッド１５ａ、濃火炎側フレームロッド１５ｂをチ
ェックする。淡火炎側フレームロッド１５ａがＯＮして
いるときには、第１フラッグＦ１をセットする。又、濃
火炎側フレームロッド１５ｂがＯＦＦしているときに
は、第２フラッグＦ２をセットする。

【００３９】〔別実施例〕上記実施例では、淡火炎監視
手段として淡火炎側フレームロッド１５ａを用い、濃淡
火炎監視手段として濃火炎側フレームロッド１５ｂを用
い、それらフレームロッド１５ａ，１５ｂ夫々により、
淡火炎Ｆａ、濃火炎Ｆｂ夫々が正常空燃比状態であるか
又は空燃比が前記正常空燃比よりも低い低空燃比状態で
あるかを検出する場合について例示したが、淡火炎監視
手段及び濃淡火炎監視手段夫々の具体構成は種々変更可
能であり、例えば、サーミスタを用いても良い。又、光
センサを用いても良い。

【００４０】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した給湯器の制御構成のブロック
図

【図２】淡火炎監視手段、濃火炎監視手段夫々により、
淡火炎、濃火炎夫々の正常空燃比状態及び低空燃比状態
を検出する方法を説明する図

【図３】制御作動のフローチャートを示す図

【図４】制御作動のフローチャートを示す図

【符号の説明】

１１ 淡バーナ １２ 濃バーナ １３ 送風手段 １５ａ 淡火炎監視手段 １５ｂ 濃火炎監視手段 １００ 制御手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次空気の吸引比が大きい淡バーナ（１
   １）と、前記吸引比が前記淡バーナ（１１）よりも小さ
   い濃バーナ（１２）とが交互に配設され、前記淡バーナ
   （１１）と前記濃バーナ（１２）とに一次空気を供給す
   る送風手段（１３）と、その送風手段（１３）の送風量
   を制御する制御手段（１００）とが設けられている燃焼
   装置であって、 前記淡バーナ（１１）の形成する淡火炎及び前記濃バー
   ナ（１２）の形成する濃火炎夫々が、正常空燃比状態で
   あるか又は空燃比が前記正常空燃比よりも低い低空燃比
   状態であるかを検出する淡火炎監視手段（１５ａ）及び
   濃火炎監視手段（１５ｂ）夫々が設けられ、前記制御手
   段（１００）は、前記淡火炎監視手段（１５ａ）又は濃
   火炎監視手段（１５ｂ）が前記低空燃比状態を検出する
   ことに基づいて、前記淡火炎監視手段（１５ａ）又は濃
   火炎監視手段（１５ｂ）が前記正常空燃比状態を検出す
   るまで、前記送風量を増大制御するように構成されてい
   る燃焼装置。
2. 【請求項２】 前記淡火炎監視手段（１５ａ）は、前記
   淡火炎の内炎を検出することに基づいて前記正常空燃比
   状態を検出し、且つ、前記淡火炎の外炎を検出すること
   に基づいて前記低空燃比状態を検出するように構成さ
   れ、前記濃火炎監視手段（１５ｂ）は、前記前記濃火炎
   の外炎を検出することに基づいて前記正常空燃比状態を
   検出し、且つ、前記濃火炎の内炎を検出することに基づ
   いて前記低空燃比状態を検出するように構成されている
   請求項１記載の燃焼装置。