JPH08261445A - ガスバーナの着火燃焼方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ガスバーナの点火あるいは切換によるガスバー
ナの着火後の炎のリフトの発生を抑制することができる
ガスバーナの着火燃焼方法を提供する。 【構成】燃焼室５に収容したガスバーナ４ａ，４ｂの着
火直後に、燃焼用空気の供給量に対する燃料ガスの供給
量の割合がガスバーナ４ａ，４ｂの必要燃焼量に対応し
た燃焼用空気の目標量に対する燃料ガスの目標量の割合
よりも大きくなるよう燃焼用空気及び燃料ガスの供給量
を制御し、その後、燃焼用空気の供給量に対する燃料ガ
スの供給量の割合が燃焼用空気の目標量に対する燃料ガ
スの目標量の割合に徐々に一致するよう燃焼用空気及び
燃料ガスの供給量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガスバーナの着火燃焼
方法に関し、特に窒素酸化物の低減化した低ＮＯx のガ
スバーナに適した着火燃焼方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばガス給湯器等のガス燃焼機器にお
いては、燃焼室に収容されたガスバーナに、その必要燃
焼量に対応した目標量の燃焼用空気を燃焼ファンから供
給するよう該燃焼ファンを制御すると共に、該必要燃焼
量に対応した目標量の燃料ガスをガスバーナに供給する
ようその供給量を電磁比例弁を介して制御するものが一
般に知られている。この場合、例えば、所謂ファン先行
型のものにあっては、必要燃焼量に対応した目標回転数
でもって燃焼ファンを駆動することにより、該必要燃焼
量に対応した目標量の燃焼用空気をガスバーナに供給
し、さらに、該燃焼ファンの回転数に応じて電磁比例弁
の開度を制御することで、ガスバーナへの燃料ガスの供
給量を間接的に必要燃焼量に対応した目標量に制御す
る。

【０００３】さらに、この種のガス燃焼機器にあって
は、燃焼能力の相違する複数のガスバーナを燃焼室内に
並設し、必要燃焼量に応じてそれらの各ガスバーナを選
択的に切り換えて燃焼させるようにしたものも知られて
いる。この場合、一つのガスバーナから他のガスバーナ
に切り換える際には、一時的に燃料ガスの供給量を増加
させて両ガスバーナに燃料ガスを供給し、この状態で燃
焼中のガスバーナから他のガスバーナに火移りさせて、
該他のガスバーナを着火する。

【０００４】一方、この種のガス燃焼機器のガスバーナ
にあっては、近年、燃焼により発生する窒素酸化物（Ｎ
Ｏx ）の低減化が望まれており、このため、このような
低ＮＯx 化を図ったガスバーナとして、例えば特開平３
−２６３５０５号公報に本願出願人が提案しているよう
な構造のガスバーナが知られている。このガスバーナ
は、偏平な第１炎孔の両側に一対の第２炎孔を形成した
ものであり、第１炎孔においては理論空燃比よりも希薄
な燃料ガスで燃焼用空気との混合気を燃焼させる（所謂
エアリッチの状態で燃焼させる）と共に、その両側の第
２炎孔においては理論空燃比よりも濃い燃料ガスで燃焼
用空気との混合気を燃焼させる（所謂ガスリッチの状態
で燃焼させる）ようにしたものである。この場合、第１
及び第２炎孔において燃焼させる混合気の空燃比は、各
炎孔に対応して設けられた混合気の吸引孔や該吸引孔に
燃料ガスを噴射するためのノズルのサイズ等を適切に設
定しておくことにより、上記のようなエアリッチあるい
はガスリッチの状態に調整される。

【０００５】ところで、このようなガス燃焼機器にあっ
ては、燃焼開始時にガスバーナを点火する際、あるい
は、ガスバーナの燃焼能力を切換えて新たな燃焼能力の
ガスバーナを着火して燃焼させる際には、従来は、少な
くともガスバーナの着火直後から該ガスバーナに供給す
る燃焼用空気及び燃料ガスの両者の量を必要燃焼量に対
応した目標量に制御するようにしていた。

【０００６】しかしながら、本願発明者等の各種検討に
よれば、上記のような燃焼用空気及び燃料ガスの供給量
の制御を行うと、ガスバーナの着火直後において炎のリ
フトが生じやすく、特に、前述の低ＮＯx のガスバーナ
にあってはその第１炎孔においてこの傾向が顕著なもの
となるということが判明した。

【０００７】上記のようにリフトを生じる原因は次のよ
うに考えられる。すなわち、前述のようなガス燃焼機器
において、必要燃焼量に対応した燃焼用空気及び燃料ガ
スの目標量は、基本的にはガスバーナの継続的な燃焼が
行われているときに良好な燃焼が得られるように定めら
れる。一方、ガスバーナの着火直後においては、該ガス
バーナの温度がまだ低いため、通過抵抗が小さく、ガス
バーナの炎孔における混合気の燃焼速度が噴出速度に対
して遅くなりがちであり、このためにリフトを生じやす
いと考えられる。特に前述の低ＮＯx のガスバーナにあ
ってはその第１炎孔において、エアリッチの状態で混合
気を燃焼させるため、この傾向が顕著なものとなると考
えられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる背景に
鑑み、ガスバーナの着火あるいは切換によるガスバーナ
の着火後の炎のリフトの発生を抑制することができるガ
スバーナの着火燃焼方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明の第１の態様は、燃焼室に収容されたガス
バーナにその必要燃焼量に対応した目標量の燃焼用空気
及び燃料ガスを供給するよう該燃焼用空気及び燃料ガス
の供給量を制御して該ガスバーナの燃焼を行わしめるガ
スバーナの着火燃焼方法において、少なくとも前記ガス
バーナの着火直後に、前記燃焼用空気の供給量に対する
燃料ガスの供給量の割合が前記必要燃焼量に対応した燃
焼用空気の前記目標量に対する燃料ガスの目標量の割合
よりも大きくなるよう該燃焼用空気及び燃料ガスの供給
量を制御する第１制御工程と、その後に前記燃焼用空気
の供給量に対する燃料ガスの供給量の割合が前記燃焼用
空気の目標量に対する燃料ガスの目標量の割合に徐々に
一致するよう該燃焼用空気及び燃料ガスの供給量を制御
する第２制御工程とを備えたことを特徴とする。

【００１０】さらに、前記第１制御工程は、少なくとも
前記ガスバーナの着火直後から前記燃焼用空気の供給量
をその目標量に制御すると共に、少なくとも前記ガスバ
ーナの着火直後に前記燃料ガスの供給量をその目標量よ
りも所定量だけ大きくなるよう制御し、前記第２制御工
程は、前記燃焼用空気の供給量をその目標量に制御しつ
つ前記燃料ガスの供給量をその目標量に向かって漸変せ
しめることを特徴とする。

【００１１】あるいは、 前記第１制御工程は、少なく
とも前記ガスバーナの着火直後から前記燃料ガスの供給
量をその目標量に制御すると共に、少なくとも前記ガス
バーナの着火直後に前記燃焼用空気の供給量をその目標
量よりも所定量だけ小さくなるよう制御し、前記第２制
御工程は、前記燃料ガスの供給量をその目標量に制御し
つつ前記燃焼用空気の供給量をその目標量に向かって漸
変せしめることを特徴とする。

【００１２】また、本発明の第２の態様は、燃焼室に並
設された燃焼能力が互いに相違する複数のガスバーナの
うちの少なくとも一つのガスバーナを選択し、そのガス
バーナに必要燃焼量に対応した目標量の燃焼用空気及び
燃料ガスを供給するよう該燃焼用空気及び燃料ガスの供
給量を制御して該ガスバーナの燃焼を行わしめる工程
と、該ガスバーナの燃焼中に前記必要燃焼量に応じて燃
焼せしめるガスバーナを切り換えるべく他のガスバーナ
を新たに選択し、当該他のガスバーナを着火せしめると
共に、当該他のガスバーナに前記必要燃焼量に対応した
目標量の燃焼用空気及び燃料ガスを供給するよう該燃焼
用空気及び燃料ガスの供給量を制御して当該他のガスバ
ーナの燃焼を行わしめる工程とを備えたガスバーナの着
火燃焼方法において、少なくとも前記他のガスバーナの
着火直後に、前記燃焼用空気の供給量に対する燃料ガス
の供給量の割合が前記必要燃焼量に対応した燃焼用空気
の前記目標量に対する燃料ガスの目標量の割合よりも大
きくなるよう該燃焼用空気及び燃料ガスの供給量を制御
する第１制御工程と、その後に前記燃焼用空気の供給量
に対する燃料ガスの供給量の割合が前記燃焼用空気の目
標量に対する燃料ガスの目標量の割合に徐々に一致する
よう該燃焼用空気及び燃料ガスの供給量を制御する第２
制御工程とを備えたことを特徴とするそして、前記ガス
バーナの切換は、少なくとも一つのガスバーナの燃焼中
にそのガスバーナと新たに燃焼させるべき他ガスバーナ
との両者に一時的に燃料ガスを供給し、この状態で前記
燃焼中のガスバーナから当該他のガスバーナに火移りさ
せて、当該他のガスバーナを着火・燃焼させ、その後、
当該他のガスバーナへの燃料ガスの供給を継続しつつ前
記燃焼中のガスバーナへの燃料ガスの供給を遮断するこ
とにより行われ、前記第１制御工程は、前記他のガスバ
ーナに火移りして該他のガスバーナが着火した直後に行
うことを特徴とする。

【００１３】さらに、前記第１制御工程は、少なくとも
前記他のガスバーナの着火直後から前記燃焼用空気の供
給量をその目標量に制御すると共に、少なくとも前記ガ
スバーナの着火直後に前記燃料ガスの供給量をその目標
量よりも所定量だけ大きくなるよう制御し、前記第２制
御工程は、前記燃焼用空気の供給量をその目標量に制御
しつつ前記燃料ガスの供給量をその目標量に向かって漸
変せしめることを特徴とする。

【００１４】あるいは、 前記第１制御工程は、少なく
とも前記他のガスバーナの着火直後から前記燃料ガスの
供給量をその目標量に制御すると共に、少なくとも前記
ガスバーナの着火直後に前記燃焼用空気の供給量をその
目標量よりも所定量だけ小さくなるよう制御し、前記第
２制御工程は、前記燃料ガスの供給量をその目標量に制
御しつつ前記燃焼用空気の供給量をその目標量に向かっ
て漸変せしめることを特徴とする。

【００１５】また、さらに、本発明の第１及び第２の態
様において、前記ガスバーナは、第１炎孔とその第１炎
孔の両側に形成された第２炎孔とを備え、該第１炎孔に
おいて理論空燃比よりも希薄な燃料ガスで燃焼用空気と
の混合気を燃焼させ、且つ第２炎孔において理論空燃比
よりも濃い燃料ガスで燃焼用空気との混合気を燃焼せし
めるガスバーナであることを特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明の第１の態様によれば、前記ガスバーナ
の着火直後において、前記燃焼用空気の供給量に対する
燃料ガスの供給量の割合が前記必要燃焼量に対応した燃
焼用空気の前記目標量に対する燃料ガスの目標量の割合
よりも大きくなるよう該燃焼用空気及び燃料ガスの供給
量を制御するので、この際、ガスバーナに供給される燃
焼用空気の量に対して相対的に燃料ガスの量が通常の場
合に比して多めに制御される。このため、ガスバーナの
着火直後の低温状態でも該ガスバーナの燃焼を良好に行
うことが可能となる。そして、この状態から燃焼用空気
の供給量に対する燃料ガスの供給量の割合が前記燃焼用
空気の目標量に対する燃料ガスの目標量の割合に徐々に
一致するよう該燃焼用空気及び燃料ガスの供給量を制御
するので、ガスバーナの燃焼による温度上昇に適合する
ようにして、燃焼用空気及び燃料ガスの供給量の割合が
漸変しつつ必要燃焼量に対応した適正な割合に制御され
る。これにより、ガスバーナの着火直後の低温状態にお
いても、炎のリフトを生じることなく良好な燃焼が行わ
れる。

【００１７】この場合、例えば前記第１制御工程におい
ては、少なくとも前記ガスバーナの着火直後から前記燃
焼用空気の供給量をその目標量に制御すると共に、少な
くとも前記ガスバーナの着火直後に前記燃料ガスの供給
量をその目標量よりも所定量だけ大きくなるよう制御す
ることで、ガスバーナに供給される燃焼用空気の量に対
して相対的に燃料ガスの量が通常の場合に比して多めに
制御される。そして、この状態から前記燃料ガスの供給
量をその目標量に向かって漸変せしめることで、ガスバ
ーナの燃焼による温度上昇に適合するようにして、燃焼
用空気及び燃料ガスの供給量の割合が漸変しつつ必要燃
焼量に対応した適正な割合に制御される。

【００１８】あるいは、前記第１制御工程においては、
少なくとも前記ガスバーナの着火直後から前記燃料ガス
の供給量をその目標量に制御すると共に、少なくとも前
記ガスバーナの着火直後に前記燃焼用空気の供給量をそ
の目標量よりも所定量だけ小さくなるよう制御すること
で、ガスバーナに供給される燃焼用空気の量に対して相
対的に燃料ガスの量が通常の場合に比して多めに制御さ
れる。そして、この状態から前記燃焼用空気の供給量を
その目標量に向かって漸変せしめることで、ガスバーナ
の燃焼による温度上昇に適合するようにして、燃焼用空
気及び燃料ガスの供給量の割合が漸変しつつ必要燃焼量
に対応した適正な割合に制御される。

【００１９】また、本発明の第２の態様によれば、複数
のガスバーナを選択的に切り換えて燃焼させる場合に、
その切換えにより新たに燃焼せしめる前記他のガスバー
ナの着火直後において、前記燃焼用空気の供給量に対す
る燃料ガスの供給量の割合が前記必要燃焼量に対応した
燃焼用空気の前記目標量に対する燃料ガスの目標量の割
合よりも大きくなるよう該燃焼用空気及び燃料ガスの供
給量を制御し、その後、燃焼用空気の供給量に対する燃
料ガスの供給量の割合が前記燃焼用空気の目標量に対す
る燃料ガスの目標量の割合に徐々に一致するよう該燃焼
用空気及び燃料ガスの供給量を制御する制御するので、
前記第１の態様と同様に、前記他のガスバーナの着火直
後の低温状態においても、炎のリフトを生じることなく
良好な燃焼が行われる。

【００２０】この場合、前記ガスバーナの切換が、少な
くとも一つのガスバーナの燃焼中にそのガスバーナと新
たに燃焼させるべき他ガスバーナとの両者に一時的に燃
料ガスを供給し、この状態で前記燃焼中のガスバーナか
ら当該他のガスバーナに火移りさせて、当該他のガスバ
ーナを着火・燃焼させ、その後、当該他のガスバーナへ
の燃料ガスの供給を継続しつつ前記燃焼中のガスバーナ
への燃料ガスの供給を遮断することにより行われる場合
には、前記第１制御工程を、前記他のガスバーナに火移
りして該他のガスバーナの着火した直後に行うことで、
当該他のガスバーナの着火直後における燃焼用空気の供
給量に対する燃料ガスの供給量の割合が適正なものとな
る。

【００２１】さらに、前記第１の態様と同様に、例えば
前記第１制御工程においては、少なくとも前記ガスバー
ナの着火直後から前記燃焼用空気の供給量をその目標量
に制御すると共に、少なくとも前記ガスバーナの着火直
後に前記燃料ガスの供給量をその目標量よりも所定量だ
け大きくなるよう制御することで、ガスバーナに供給さ
れる燃焼用空気の量に対して相対的に燃料ガスの量が通
常の場合に比して多めに制御される。そして、この状態
から前記燃料ガスの供給量をその目標量に向かって漸変
せしめることで、ガスバーナの燃焼による温度上昇に適
合するようにして、燃焼用空気及び燃料ガスの供給量の
割合が漸変しつつ必要燃焼量に対応した適正な割合に制
御される。

【００２２】あるいは、前記第１制御工程においては、
少なくとも前記ガスバーナの着火直後から前記燃料ガス
の供給量をその目標量に制御すると共に、少なくとも前
記ガスバーナの着火直後に前記燃焼用空気の供給量をそ
の目標量よりも所定量だけ小さくなるよう制御すること
で、ガスバーナに供給される燃焼用空気の量に対して相
対的に燃料ガスの量が通常の場合に比して多めに制御さ
れる。そして、この状態から前記燃焼用空気の供給量を
その目標量に向かって漸変せしめることで、ガスバーナ
の燃焼による温度上昇に適合するようにして、燃焼用空
気及び燃料ガスの供給量の割合が漸変しつつ必要燃焼量
に対応した適正な割合に制御される。

【００２３】また、本発明の第１及び第２の態様におい
て、特に、前記ガスバーナが、偏平な第１炎孔とその第
１炎孔の両側に形成された第２炎孔とを備え、該第１炎
孔において理論空燃比よりも希薄な燃料ガスで燃焼用空
気との混合気を燃焼させ、且つ第２炎孔において理論空
燃比よりも濃い燃料ガスで燃焼用空気との混合気を燃焼
せしめる所謂低ＮＯx のガスバーナであるときには、前
述のように、ガスバーナの着火直後における燃料ガスの
供給量を多めにして、その後、徐々に適正な供給量にし
ていくことで、前記ガスバーナの第１炎孔におけるリフ
トの発生の抑制を効果的に行うことが可能となる。

【００２４】

【実施例】本発明の一例を図１乃至図５を参照して説明
する。図１は本実施例の着火燃焼方法を適用するガス給
湯器のシステム構成図、図２は図１の給湯器の要部のブ
ロック構成図、図３は図１の給湯器のガスバーナの斜視
図、図４及び図５は図１の給湯器の作動を説明するため
の線図である。

【００２５】図１を参照して、本実施例のガス給湯器
は、給湯器本体１とそれに接続されたリモコン２とを備
える。

【００２６】給湯器本体１は、熱交水路３と、燃焼能力
が互いに相違するガスバーナ（ガスバーナ群）４ａ，４
ｂ（例えば10000kcal と20000kcal ）と、これらのガス
バーナ４ａ，４ｂを収容した燃焼室５と、燃焼用空気を
燃焼室５内に導入する燃焼ファン６と、制御ユニット７
と、ガスバーナ４ａ，４ｂに燃料ガスを供給するための
ガス供給路８とを具備する。

【００２７】熱交水路３は、給水管９、熱交換器管１
０、バイパス管１１及び出湯管１２により構成されてい
る。

【００２８】給水管９は、上流側が上水道に接続され、
下流側が電動水量制御装置１３の入口に接続されてい
る。この給水管９には、上流側から水フィルタ兼水抜栓
１４、水量センサ１５、給水サーミスタ１６が配されて
いる。水量センサ１５は、羽根車式であり、給水管９中
を流れる水量に応じたパルスを送出する。給水サーミス
タ１６は給水温を検出するためのものである。

【００２９】熱交換器管１０は、上流入口側が電動水量
制御装置１３の一方出口側に接続され、途中の熱交換器
１７がガスバーナ４ａ，４ｂの上方に配設され、下流出
口側が出湯管１２に接続されている。熱交換器１７は、
内部を通過する水を加熱する。また、外壁には過熱防止
装置１８が配設され、下流出口側には缶体サーミスタ１
９が配設されている。缶体サーミスタ１９は、熱交換器
１７を通過する水（湯）の温度を検知するために配設さ
れている。

【００３０】バイパス管１１は、上流入口側が電動水量
制御装置１３の他方出口側に接続され、下流端が出湯管
１２の上流側（熱交換器管１０の下流端側）に接続され
ている。電動水量制御装置１３は、制御ユニット７によ
り制御され、給水管９を通過する水量、及び熱交換器管
１０を通過する熱交水量と熱交換器管１０を経ずに出湯
管１２に到達するバイパス管１１を流れるバイパス水量
との割合を制御する。

【００３１】出湯管１２には、凍結を防止するための凍
結防止ヒータ２０、出湯温を検出する出湯サーミスタ２
１、過圧安全弁兼水抜栓２２、湯を出すための給湯栓２
３が上流側から下流側にわたって配設されている。給湯
栓２３は、キッチンや浴室に配される蛇口（図示せず）
から吐出する湯の量を調節する湯栓である。

【００３２】ガス供給路８は、元電磁弁２４及びガバナ
比例電磁弁２５を上流側から配設した主ガス管２６と、
主ガス管２６の下流端から分岐されて燃焼室５内に導入
された副ガス管２７ａ，２７ｂとにより構成されてい
る。ガバナ比例電磁弁２５は、制御ユニット７により通
電制御され、通電量に応じて主ガス管２６を流れる燃料
ガスの流量を連続的に可変する。

【００３３】主ガス管２６から分岐された副ガス管２７
ａ，２７ｂは、それぞれガスバーナ４ａ，４ｂに各別に
燃料ガスを供給するもので、それらの副ガス管２７ａ，
２７ｂが主ガス管２６から分岐された箇所には、それぞ
れ能力切換電磁弁２８ａ，２８ｂが設けられている。能
力切換電磁弁２８ａ，２８ｂは、ガスバーナ４ａ，４ｂ
の燃焼に際して、それらのいずれか一方、あるいは両者
に燃料ガスを供給して燃焼せしめるガスバーナ４ａ，４
ｂを切り換えるためのものであり、制御ユニット７によ
り制御されて開閉する。すなわち、ガスバーナ４ａ又は
４ｂのみを燃焼させる場合には、能力切換電磁弁２８ａ
又は２８ｂのみが開弁され、ガスバーナ４ａ，４ｂの両
者を燃焼させる場合には、能力切換電磁弁２８ａ，２８
ｂの両者が開弁される。これにより、燃焼能力が、ガス
バーナ４ａ又は４ｂを燃焼させる場合と、両者を燃焼さ
せる場合とで３段階に切換可能とされる。

【００３４】各副ガス管２７ａ，２７ｂの燃焼室５内に
導入された部分は、さらに図３に示すようにそれぞれ一
対づつの分岐管２９，３０に分岐されている。これらの
各副ガス管２７ａ，２７ｂの分岐管２９，３０には、そ
れぞれ各ガスバーナ４ａ，４ｂに燃料ガスを供給するた
めの複数のノズル３１，３２が列設されている。

【００３５】ここで、図３を参照して、各ガスバーナ４
ａ，４ｂは、例えば本願出願人が特願平３−２６３５０
５号にて提案している低ＮＯx のガスバーナ３３（以
下、単位ガスバーナ３３という）を燃焼室５内に複数並
設したものである。この場合、ガスバーナ４ａを構成す
る単位ガスバーナ３３の個数（例えば１１本）は、ガス
バーナ４ｂを構成する単位ガスバーナ３３の個数（例え
ば６本）よりも多く、それにより、ガスバーナ４ａの燃
焼能力がガスバーナ４ｂの燃焼能力よりも大きなものと
されている。

【００３６】単位ガスバーナ３３の構成は、特願平３−
２６３５０５号にて詳細に説明しているので、ここでは
詳細な説明を省略するが、その構成の概要は次の通りで
ある。

【００３７】すなわち、単位ガスバーナ３３は、偏平な
第１炎孔３４と、その第１炎孔３４の両側に設けられた
一対の第２炎孔３５，３５とを備えている。そして、単
位ガスバーナ３３には、第１炎孔３４に連通する第１吸
入孔３６と、該第１吸入孔３６から第１炎孔３４に通じ
る通路３７と独立して、一対の第２炎孔３５，３５の両
者に連通する第２吸入孔３８とが設けられ、これらの第
１吸入孔３６及び第２吸入孔３８は、各ガスバーナ４
ａ，４ｂに対応する分岐管２９，３０のノズル３１，３
２にそれぞれ対向している。また、単位ガスバーナ３３
の第１吸入孔３６及び第２吸入孔３８と、それに対向す
るノズル３１，３２との間には、板状のダンパー３９が
配置され、このダンパー３９には、第１吸入孔３６及び
ノズル３１の組と第２吸入孔３８及びノズル３２の組と
にそれぞれ対応して、絞り穴４０，４１が形成されてい
る。

【００３８】かかる単位ガスバーナ３３により構成され
た各ガスバーナ４ａ，４ｂにあっては、それに対応する
副ガス管２７ａ，２７ｂの分岐管２９，３０に燃料ガス
を供給したとき、分岐管２９のノズル３１からダンパー
３９の絞り穴４０を介して単位ガスバーナ３３の第１吸
入孔３６に燃料ガスが噴射されると共に、この際、燃料
ガスが第１吸入孔３６に供給される過程で、燃焼室５に
前記燃焼ファン６により供給される燃焼用一次空気が該
燃料ガスに混合し、その混合気が第１吸入孔３６から第
１炎孔３４に供給されて該第１炎孔３４で燃焼される。
また、これと並行して、分岐管３０のノズル３２からダ
ンパー３９の絞り穴４１を介して単位ガスバーナ３３の
第２吸入孔３８に燃料ガスが噴射されると共に、この
際、燃焼室５に前記燃焼ファン６により供給される燃焼
用一次空気が該燃料ガスに混合し、その混合気が第２吸
入孔３８から第２炎孔３５，３５に供給されて該第２炎
孔３５，３５で燃焼される。そして、この場合、ノズル
３１，３２のサイズや絞り穴４０，４１の径等を適切に
設定しておくことで、第１炎孔３４で燃焼させる混合気
は、理論空燃比よりも燃料ガスが希薄なもの（エアリッ
チの混合気）とされ、第２炎孔３５，３５で燃焼させる
混合気は、理論空燃比よりも燃料ガスが濃いもの（ガス
リッチの混合気）とされ、これにより燃焼排ガスの低Ｎ
Ｏx 化が図られている。 尚、図１において、４２は点
火電極、４３はイグナイタ、４４は燃焼炎を検知するた
めのフレームロッド、４５は過熱防止用の温度ヒュー
ズ、４６は凍結防止ヒータ２０を作動させるための低温
感知スイッチである。また、燃焼室５は、上部に燃焼排
ガス４７を捕集して外に排出する排気ダクト４８が延設
されている。また、リモコン２には、温度設定スイッチ
４９や運転スイッチ５０、表示器（図示せず）等が設け
られている。フレームロッド４４はガスバーナ４ａ，４
ｂにわたって配置されており、ガスバーナ４ａのみ、あ
るいはガスバーナ４ｂのみが着火している場合も燃焼炎
を検出することができる。

【００３９】次に、図２を参照して、前記制御ユニット
７は、マイクロコンピュータ（図示せず）を有するもの
で、その主要な機能的構成として、必要燃焼量算出部５
１、ファン制御部５２、比例弁制御部５３、能力切換弁
制御部５４及び元電磁弁制御部５５を備えている。

【００４０】必要燃焼量算出部５１は、給水サーミスタ
１６や水量センサ１５、出湯サーミスタ２１により検出
される給水温や水量、出湯温に基づき、リモコン２の温
度設定スイッチ４９により設定された設定温度に出湯温
を一致させるようなガスバーナ４ａ，４ｂの必要燃焼量
を所定の演算式等を用いて算出する。

【００４１】ファン制御部５２は、基本的には、必要燃
焼量算出部５１により求められた必要燃焼量に対応した
目標量の燃焼用空気を燃焼室５内のガスバーナ４ａ，４
ｂに供給するように、燃焼ファン６の目標回転数を設定
し、燃焼ファン６に設けられた回転数センサ５６により
検出される燃焼ファン６の回転数が目標回転数に一致す
るように燃焼ファン６の回転数をフィードバック制御す
る。

【００４２】比例弁制御部５３は、基本的には、回転数
センサ５６により検出される燃焼ファン６の回転数で燃
焼室５に供給される燃焼用空気の量に対応した量の燃料
ガスをガスバーナ４ａ，４ｂに供給するよう、回転数セ
ンサ５６により検出される燃焼ファン６の回転数に応じ
てガバナ比例電磁弁２５の目標通電量を定め、その目標
通電量でもってガバナ比例電磁弁２５に通電することに
より、燃料ガスの供給量を制御する。この制御は、所謂
ファン先行型の制御である。この場合、燃焼ファン６の
回転数は、ファン制御部５２により必要燃焼量に対応し
た目標回転数に制御されるので、上記のようなガバナ比
例電磁弁２５の制御により、燃料ガスの供給量は間接的
に必要燃焼量に対応した目標量に制御される。尚、比例
弁制御部５３は、後述するようにガバナ比例電磁弁２５
の制御を行う。

【００４３】能力切換弁制御部５４は、必要燃焼量算出
部５１により求められた必要燃焼量に応じて、能力切換
電磁弁２８ａ，２８ｂの開閉制御を行う。すなわち、必
要燃焼量が比較的小さい所定範囲では、燃焼能力の小さ
いガスバーナ４ｂ（以下、小バーナ４ｂという）側の能
力切換電磁弁２８ｂのみを開弁せしめて該小バーナ４ｂ
の燃焼を行い、それよりも大きな必要燃焼量の所定範囲
では、燃焼能力の大きいガスバーナ４ａ（以下、大バー
ナ４ａという）側の能力切換電磁弁２８ａのみを開弁せ
しめて該大バーナ４ａの燃焼を行い、さらにそれ以上の
必要燃焼量では、両能力切換電磁弁２８ａ，２８ｂを開
弁せしめて両バーナ４ａ，４ｂを燃焼せしめるように、
能力切換電磁弁２８ａ，２８ｂの開閉制御を行う。

【００４４】元電磁弁制御部５５は、ガスバーナ４ａ，
４ｂの燃焼開始及び燃焼停止を行う際に、元電磁弁２４
を開閉制御する。

【００４５】次に、本実施例の給湯器の作動を説明す
る。

【００４６】リモコン２の運転スイッチ５０をＯＮにし
た状態で、熱交水路３の通水を開始すると、それが水量
センサ１５を介して制御ユニット７に検知される。

【００４７】この時、制御ユニット７は、ファン制御部
５２により燃焼ファン４を所定回転数で回転させて燃焼
室５内のプリパージを行った後、次のように点火処理を
行う。

【００４８】すなわち、制御ユニット７は、点火のため
に適正な所定量の燃焼用空気を燃焼室５に供給せしめる
ように、ファン制御部５２により、燃焼ファン６を所定
回転数で回転させる。また、これと並行して、制御ユニ
ット７は、元電磁弁制御部５５により元電磁弁２４を開
弁せしめると共に、能力切換弁制御部５４により、能力
切換電磁弁２８ａ，２８ｂのうち、例えば小バーナ４ｂ
側の能力切換電磁弁２８ｂを開弁せしめ、これにより、
小バーナ４ｂへの燃料ガスの供給を開始する。さらに、
この時、制御ユニット７は、点火のために適正な所定量
の燃料ガスが小バーナ４ｂに供給されるように、比例弁
制御部５３により、所定の通電量でもって、ガバナ比例
電磁弁２５に通電する。この状態で、点火電極４２を火
花放電させて小バーナ４ｂを着火せしめる。

【００４９】そして、制御ユニット７は、フレームロッ
ド４４を介して小バーナ４ｂの着火を確認した後、必要
燃焼量算出部５１により求められた必要燃焼量に応じ
て、ファン制御部５２により、該必要燃焼量に対応して
設定された目標回転数にて燃焼ファン６を回転させるよ
うに燃焼ファン６の回転数をフィードバック制御する。
これにより、燃焼室５内の小バーナ４ｂにその必要燃焼
量に対応した目標量の燃焼用空気が供給される。

【００５０】一方、制御ユニット７の比例弁制御部５３
は、小バーナ４ｂの着火直後において、図４に示すよう
に、上記のように制御される燃焼ファン６の回転数に対
応した目標通電量よりも所定量（例えば１０ｍＡ）だけ
大きな通電量でもって、ガバナ比例電磁弁２５に通電す
る。

【００５１】これにより、燃焼室５内の小バーナ４ｂに
は、着火直後において、燃焼ファン６から必要燃焼量に
対応した目標量の燃焼用空気が供給される一方、燃焼ガ
スは、その燃焼用空気の供給量に対応した目標量の燃料
ガスよりも若干多い燃料ガスが供給される。換言すれ
ば、必要燃焼量に対応した燃焼用空気の目標量に対する
燃料ガスの目標量の割合（この割合は、継続的な燃焼中
の最適な燃焼が得られるように定められている）よりも
若干大きな割合でもって、燃焼室５内の小バーナ４ｂに
燃焼用空気及び燃料ガスが供給される。

【００５２】次いで、制御ユニット７は、ファン制御部
５２により燃焼ファン６の回転数を必要燃焼量に対応し
た目標回転数に継続的に制御しつつ、比例弁制御部５３
により、ガバナ比例電磁弁２５への通電量の目標通電量
に対する増加分（着火直後において１０ｍＡ）を図４に
示すように徐々に漸減し、最終的に目標通電量に一致さ
せる。これにより、燃焼室５内の小バーナ４ｂに供給さ
れる燃焼用空気の供給量に対する燃料ガスの供給量の割
合は、必要燃焼量に対応した燃焼用空気の目標量に対す
る燃料ガスの目標量の割合（以下、目標割合という）に
向かって漸変し、最終的に該目標割合に制御される。こ
の場合、本実施例においては、小バーナ４ｂの着火直後
に燃料ガスを目標量よりも増加させた状態から所定時間
（例えば２分、図４の参照符号“Ｔ”で示す時間）で燃
料ガスの供給量を目標量に一致するように燃料ガスの供
給量の増加分を漸減する。

【００５３】このように、小バーナ４ｂの着火による燃
焼初期において燃焼用空気の供給量に対する燃料ガスの
供給量の割合を制御することで、その着火直後の小バー
ナ４ｂの温度が低い状態で、該小バーナ４ｂに、燃焼用
空気の供給量に対して多めの燃料ガスが供給された後、
徐々に目標量に一致するように変化するため、その燃料
ガスの供給量と燃焼用空気の供給量との割合が小バーナ
４ｂの温度状態に則した割合でもって、該小バーナ４ｂ
に供給されるため、燃焼炎のリフト等を生じることなく
良好に小バーナ４ｂが燃焼する。特に、本実施例におけ
る小バーナ４ｂは、その単位ガスバーナ３３の第１炎孔
３４で希薄な燃料ガスと燃焼用空気との混合気を燃焼さ
せるため、着火直後の温度の低い状態でリフトを生じ易
いものの、上記のように多めの燃料ガスを小バーナ４ｂ
に供給することで、リフトを生じることなく良好に燃焼
する。

【００５４】尚、最終的に燃焼用空気及び燃料ガスの両
者の供給量が必要燃焼量に対応した目標量に制御された
ときには、小バーナ４ｂの温度は十分に上昇しているの
で、該小バーナ４ｂは、本来の低ＮＯx 性を発揮しつつ
必要燃焼量でもって、良好に燃焼する。

【００５５】尚、上記の説明では、小バーナ４ｂに点火
する場合について説明したが、大バーナ４ａに点火する
場合であっても、同様である。

【００５６】次に、本実施例の給湯器にあっては、大バ
ーナ４ａあるいは小バーナ４ｂの燃焼中に制御ユニット
７の必要燃焼量算出部５１により求められた必要燃焼量
に応じて、燃焼せしめるバーナ４ａ，４ｂの切換えが次
のように行われる。

【００５７】すなわち、例えば小バーナ４ｂの燃焼中
に、該小バーナ４ｂの燃焼能力に対応してあらかじめ定
められた範囲の必要燃焼量を越える必要燃焼量が必要燃
焼量算出部５１により求められて要求される場合には、
制御ユニット７は、能力切換弁制御部５４により、小バ
ーナ４ｂ側の能力切換電磁弁２８ｂを開弁保持した状態
で、大バーナ４ａ側の能力切換電磁弁２８ａを開弁す
る。同時に、図５に示すように、比例弁制御部５３によ
り、ガバナ比例電磁弁２５への通電電流を現在の通電電
流に対して所定量（例えば３０ｍＡ）増加させ、その状
態を一時的に所定時間（例えば０．６秒）保持する。こ
れにより、両バーナ４ａ，４ｂの両者に一時的に燃料ガ
スが供給されて、燃焼中の小バーナ４ｂから大バーナ４
ａに火移りし、該大バーナ４ａの着火・燃焼が行われ
る。

【００５８】上記所定時間が経過すると、制御ユニット
７は、小バーナ４ｂ側の能力切換電磁弁２８ｂを閉弁し
て、該小バーナ４ｂへの燃料ガスの供給を遮断し、該小
バーナ４ｂを消火する。

【００５９】この時、燃焼ファン６の回転数は、ファン
制御部５２により必要燃焼量に対応した目標回転数に制
御され、また、ガバナ比例電磁弁２５への通電量は、上
記所定時間の経過後直ちに、前述の着火の場合と同様
に、図５に示すように、燃焼ファン６の回転数に対応し
た目標通電量よりも所定量（１０ｍＡ）大きな通電量に
比例弁制御部５３により制御される。その後は、前述の
点火の場合と全く同様に、ガバナ比例電磁弁２５への通
電量の目標通電量に対する増加分が徐々に漸減され、図
５に示す所定時間Ｔの経過後に最終的に目標通電量に制
御される。尚、この場合のガバナ比例電磁弁２５の目標
通電量は、大バーナ４ａに対応して定められた目標通電
量である。

【００６０】これにより、燃焼室５内の大バーナ４ａに
供給される燃焼用空気の供給量に対する燃料ガスの供給
量の割合は、前述の点火の場合と同様に、該大バーナ４
ａの着火直後において、前記目標割合よりも若干大きな
ものとされ、その後、徐々に漸変して、最終的に該目標
割合に制御される。

【００６１】そして、このような制御を行うことで、上
記のように小バーナ４ｂから大バーナ４ａに燃焼を切り
換える際に、該大バーナ４ａの温度の低い状態でリフト
を生じることなく良好に大バーナ４ａの燃焼が行われ、
該大バーナ４ａの低ＮＯx 性が確保される。

【００６２】このような制御は、大バーナ４ａの燃焼中
に必要燃焼量が減少して、燃焼を小バーナ４ｂに切換え
る際にも同様に行われる。以上説明したように、本実施
例の給湯器においては、バーナ４ｂの着火の際、あるい
は、両バーナ４ａ，４ｂの燃焼の切換えの際に、着火・
燃焼せしめるバーナ４ａ又は４ｂへの燃料ガスの供給量
を目標量に対して多めに制御して、徐々に目標量に一致
させるように制御することで、炎のリフトを生じること
なく良好な燃焼を行うことができる。

【００６３】尚、以上説明した実施例においては、バー
ナ４ａ又は４ｂの着火・燃焼の際に、燃焼ファン６によ
る燃焼用空気の供給量を目標量に制御しつつ、ガバナ比
例電磁弁２５の通電制御による燃料ガスの供給量を目標
量に対して多めに制御するようにしたが、これと逆に、
バーナ４ａ又は４ｂの着火直後から燃料ガスの供給量を
目標量に制御しつつ、その着火直後に燃焼ファン６によ
る燃焼用空気の供給量を目標量に対して少なめに制御
し、その後、燃焼用空気の供給量を徐々に目標量に漸増
していくようにしてもよい。

【００６４】また、本実施例においては、給湯器を例に
とって説明したが、ガスファンヒータ等、他のガス燃焼
機器においても本発明を適用することができることはも
ちろんである。

【００６５】また、本実施例では、ガスバーナとして低
ＮＯx のガスバーナ３３を示したが、理論空燃比で燃焼
を行うガスバーナであってもよい。

【００６６】さたに、本実施例ではファン先行型のもの
を示したが、本発明はファン先行型に限定されるもので
はない。

【００６７】

【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
によれば、ガスバーナの着火直後に、燃焼用空気の供給
量に対する燃料ガスの供給量の割合が必要燃焼量に対応
した燃焼用空気の目標量に対する燃料ガスの目標量の割
合よりも大きくなるよう該燃焼用空気及び燃料ガスの供
給量を制御し、その後に燃焼用空気の供給量に対する燃
料ガスの供給量の割合が燃焼用空気の目標量に対する燃
料ガスの目標量の割合に徐々に一致するよう該燃焼用空
気及び燃料ガスの供給量を制御するようにしたことによ
って、ガスバーナの着火の際、あるいは、あるガスバー
ナの燃焼中に必要燃焼量に応じて他のガスバーナに切換
えて燃焼させる際に、炎のリフトの発生を防止すること
ができ、それによって、ガスバーナの着火直後から継続
的な燃焼中にかけて良好な燃焼を行うことができる。

【００６８】従って、特に、本発明は、低ＮＯx 化を図
ったガスバーナに適用した場合に、その低ＮＯx 性を着
火直後から十分に確保することができ、清浄な燃焼を行
う上で効果的である。

【００６９】また、ガスバーナの着火直後から燃焼用空
気の供給量をその目標量に制御すると共に、ガスバーナ
の着火直後に前記燃料ガスの供給量をその目標量よりも
所定量だけ大きくなるよう制御し、その後、燃焼用空気
の供給量をその目標量に制御しつつ燃料ガスの供給量を
その目標量に向かって漸変せしめることにより、あるい
は、ガスバーナの着火直後から燃料ガスの供給量をその
目標量に制御すると共に、ガスバーナの着火直後に燃焼
用空気の供給量をその目標量よりも所定量だけ小さくな
るよう制御し、その後、燃料ガスの供給量をその目標量
に制御しつつ燃焼用空気の供給量をその目標量に向かっ
て漸変せしめることにより、上記のような効果を奏する
燃焼用空気及び燃料ガスの供給量の制御を容易に行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例を適用したガス給湯器のシステム
構成図。

【図２】図１の給湯器の要部のブロック構成図。

【図３】図１の給湯器に使用するガスバーナの斜視図。

【図４】図１の給湯器のガスバーナの点火時の作動を説
明するための線図。

【図５】図１の給湯器のガスバーナの燃焼切換時の作動
を説明するための線図。

【符号の説明】

４ａ，４ｂ…ガスバーナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北川 秀樹 愛知県名古屋市中川区福住町２番26号 リ ンナイ株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼室に収容されたガスバーナにその必要
   燃焼量に対応した目標量の燃焼用空気及び燃料ガスを供
   給するよう該燃焼用空気及び燃料ガスの供給量を制御し
   て該ガスバーナの燃焼を行わしめるガスバーナの着火燃
   焼方法において、少なくとも前記ガスバーナの着火直後
   に、前記燃焼用空気の供給量に対する燃料ガスの供給量
   の割合が前記必要燃焼量に対応した燃焼用空気の前記目
   標量に対する燃料ガスの目標量の割合よりも大きくなる
   よう該燃焼用空気及び燃料ガスの供給量を制御する第１
   制御工程と、その後に前記燃焼用空気の供給量に対する
   燃料ガスの供給量の割合が前記燃焼用空気の目標量に対
   する燃料ガスの目標量の割合に徐々に一致するよう該燃
   焼用空気及び燃料ガスの供給量を制御する第２制御工程
   とを備えたことを特徴とするガスバーナの着火燃焼方
   法。
2. 【請求項２】前記第１制御工程は、少なくとも前記ガス
   バーナの着火直後から前記燃焼用空気の供給量をその目
   標量に制御すると共に、少なくとも前記ガスバーナの着
   火直後に前記燃料ガスの供給量をその目標量よりも所定
   量だけ大きくなるよう制御し、前記第２制御工程は、前
   記燃焼用空気の供給量をその目標量に制御しつつ前記燃
   料ガスの供給量をその目標量に向かって漸変せしめるこ
   とを特徴とする請求項１記載のガスバーナの着火燃焼方
   法。
3. 【請求項３】前記第１制御工程は、少なくとも前記ガス
   バーナの着火直後から前記燃料ガスの供給量をその目標
   量に制御すると共に、少なくとも前記ガスバーナの着火
   直後に前記燃焼用空気の供給量をその目標量よりも所定
   量だけ小さくなるよう制御し、前記第２制御工程は、前
   記燃料ガスの供給量をその目標量に制御しつつ前記燃焼
   用空気の供給量をその目標量に向かって漸変せしめるこ
   とを特徴とする請求項１記載のガスバーナの着火燃焼方
   法。
4. 【請求項４】燃焼室に並設された燃焼能力が互いに相違
   する複数のガスバーナのうちの少なくとも一つのガスバ
   ーナを選択し、そのガスバーナに必要燃焼量に対応した
   目標量の燃焼用空気及び燃料ガスを供給するよう該燃焼
   用空気及び燃料ガスの供給量を制御して該ガスバーナの
   燃焼を行わしめる工程と、該ガスバーナの燃焼中に前記
   必要燃焼量に応じて燃焼せしめるガスバーナを切り換え
   るべく他のガスバーナを新たに選択し、当該他のガスバ
   ーナを着火せしめると共に、当該他のガスバーナに前記
   必要燃焼量に対応した目標量の燃焼用空気及び燃料ガス
   を供給するよう該燃焼用空気及び燃料ガスの供給量を制
   御して当該他のガスバーナの燃焼を行わしめる工程とを
   備えたガスバーナの着火燃焼方法において、少なくとも
   前記他のガスバーナの着火直後に、前記燃焼用空気の供
   給量に対する燃料ガスの供給量の割合が前記必要燃焼量
   に対応した燃焼用空気の前記目標量に対する燃料ガスの
   目標量の割合よりも大きくなるよう該燃焼用空気及び燃
   料ガスの供給量を制御する第１制御工程と、その後に前
   記燃焼用空気の供給量に対する燃料ガスの供給量の割合
   が前記燃焼用空気の目標量に対する燃料ガスの目標量の
   割合に徐々に一致するよう該燃焼用空気及び燃料ガスの
   供給量を制御する第２制御工程とを備えたことを特徴と
   するガスバーナの着火燃焼方法。
5. 【請求項５】前記ガスバーナの切換は、少なくとも一つ
   のガスバーナの燃焼中にそのガスバーナと新たに燃焼さ
   せるべき他ガスバーナとの両者に一時的に燃料ガスを供
   給し、この状態で前記燃焼中のガスバーナから当該他の
   ガスバーナに火移りさせて、当該他のガスバーナを着火
   ・燃焼させ、その後、当該他のガスバーナへの燃料ガス
   の供給を継続しつつ前記燃焼中のガスバーナへの燃料ガ
   スの供給を遮断することにより行われ、前記第１制御工
   程は、前記他のガスバーナに火移りして該他のガスバー
   ナが着火した直後に行うことを特徴とする請求項３記載
   のガスバーナの着火燃焼方法。
6. 【請求項６】前記第１制御工程は、少なくとも前記他の
   ガスバーナの着火直後から前記燃焼用空気の供給量をそ
   の目標量に制御すると共に、少なくとも前記ガスバーナ
   の着火直後に前記燃料ガスの供給量をその目標量よりも
   所定量だけ大きくなるよう制御し、前記第２制御工程
   は、前記燃焼用空気の供給量をその目標量に制御しつつ
   前記燃料ガスの供給量をその目標量に向かって漸変せし
   めることを特徴とする請求項４又は５記載のガスバーナ
   の着火燃焼方法。
7. 【請求項７】前記第１制御工程は、少なくとも前記他の
   ガスバーナの着火直後から前記燃料ガスの供給量をその
   目標量に制御すると共に、少なくとも前記ガスバーナの
   着火直後に前記燃焼用空気の供給量をその目標量よりも
   所定量だけ小さくなるよう制御し、前記第２制御工程
   は、前記燃料ガスの供給量をその目標量に制御しつつ前
   記燃焼用空気の供給量をその目標量に向かって漸変せし
   めることを特徴とする請求項４又は５記載のガスバーナ
   の着火燃焼方法。
8. 【請求項８】前記ガスバーナは、第１炎孔とその第１炎
   孔の両側に形成された第２炎孔とを備え、該第１炎孔に
   おいて理論空燃比よりも希薄な燃料ガスで燃焼用空気と
   の混合気を燃焼させ、且つ第２炎孔において理論空燃比
   よりも濃い燃料ガスで燃焼用空気との混合気を燃焼せし
   めるガスバーナであることを特徴とする請求項１乃至７
   のいずれかに記載のガスバーナの着火燃焼方法。