JPH08605Y2 - 強制給排気式燃焼器 - Google Patents

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２３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２
４ａ，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２
５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，２４ｃ
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Ｎ
２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Ｏ
ＰＥＮ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
（Ｎ１，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。