JP2000274667A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 全一次式燃焼モードと間欠燃焼モードの切替
式バーナ装置を備えた燃焼装置を提供する。 【解決手段】 ノズルヘッダー１６の上面にガスノズル
１８Ａ、１８Ｂを配列する。ノズルヘッダー１６内を区
分し、ガス分岐通路２７Ａのガスはガスノズル１８Ａに
供給し、ガス分岐通路２７Ｂのガスはガスノズル１８Ｂ
に供給する。ガスノズル１８Ａ、１８Ｂの上側に燃焼管
２０Ａ、２０Ｂを配列配置する。燃焼能力が大の範囲
は、ガス分岐通路２７Ａ、２７Ｂのガスと、燃焼ファン
６の空気を対応する燃焼管２０Ａ、２０Ｂに取り込ん
で、全面を全一次式燃焼モードで燃焼する。燃焼能力が
小の範囲は、ガス分岐通路２７Ａのガスと、燃焼ファン
６の空気を燃焼管２０Ａに取り込み、燃焼管２０Ｂから
は二次空気を噴出させ、全面を間欠燃焼モードで燃焼す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は給湯器等の燃焼装置
に関し、特に、全一次式燃焼モードとブンゼンタイプ燃
焼方式の間欠燃焼モードとの切替機構を備えた燃焼装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０には燃焼装置として一般的な給湯
器の模式構成が示されている。同図において、燃焼室１
内にはバーナ装置２が配置され、このバーナ装置２に燃
料供給系としての燃料ガス供給通路３が接続されてい
る。燃料ガス供給通路３には通路の開閉を行う電磁弁４
と開弁量によってガス供給量を制御する比例弁５とが介
設されている。バーナ装置２の下方側には該バーナ装置
２の燃焼の給排気を行う燃焼ファン６が設けられてい
る。なお、図中、７は燃焼ファン６の回転数（回転速
度）を検出するファン回転数検出センサである。

【０００３】前記バーナ装置２の上方側には熱交換器８
が配置されており、この熱交換器８の入側に給水通路９
が、出側に給湯通路１０がそれぞれ接続されている。給
水通路９側の通路には流量センサ１４と入水温度センサ
１５が設けられ、また、給湯通路１０側の通路には給湯
温度センサ１１が設けられている。なお、図中、１２は
制御装置であり、１３は制御装置１２に信号接続された
リモコンである。

【０００４】この種の給湯器の運転は制御装置１２によ
り制御される。すなわち、リモコン１３に給湯設定温度
が設定されている状態で給湯通路１０の先方の水栓（図
示せず）を開けると、給水通路９から給水が熱交換器８
に入り込む。流量センサ１４により作動流量以上の流量
が検出されると、燃焼ファン６を回転し、電磁弁４およ
び比例弁５を開いてガスをバーナ装置２に供給し、点火
手段（図示せず）を動作してバーナ装置２のバーナに点
火してバーナ燃焼を行う。

【０００５】そして、制御装置１２は給湯温度センサ１
１で検出される給湯温度がリモコン１３に設定されてい
る給湯設定温度となるように要求熱量を演算によって求
め（この要求熱量の演算手法は周知であるので、その説
明は省略する）、その要求熱量が得られるように比例弁
５の開弁量を制御（ガス供給量を制御）して熱交換器８
を通る水を加熱し、給湯設定温度の湯を給湯通路１０を
介して所望の給湯場所へ導出する。その一方で、制御装
置１２はファン回転数検出センサ７の検出信号を受け
て、給気風量がガス供給量にマッチングした設定空燃比
の空気比率となるように燃焼ファン６の回転を制御す
る。

【０００６】ところで、最近の給湯環境の充実化に伴い
家庭用においても大能力の給湯器が使用されるようにな
っており、また、環境汚染防止の観点から給湯器のクリ
ーン燃焼が要求され、大能力給湯器のバーナ装置とし
て、低ＮＯｘ性の全一次燃焼式のバーナ装置が採用され
つつある。大能力の家庭用給湯器のバーナ装置として
は、最小燃焼能力４５００ｋcal／ｈｒ〜最大燃焼能力
４５０００ｋcal／ｈｒの大きなＴＤＲ（ターンダウン
比）１／１０のものが主流になっている。ＴＤＲとは最
大燃焼能力に対して最小燃焼能力が何分の一まで絞れる
かの比率を示すもので、分母の数が大きいほどＴＤＲは
大であると言っている。

【０００７】しかし、全一次燃焼式のバーナ装置はＴＤ
Ｒが１／２〜１／３までしか燃焼量が確保できないとい
う事情がある。つまり、大きなＴＤＲでもって燃焼させ
ると、小燃焼能力の領域において、バーナ燃焼面が赤熱
し、さらに赤熱化が進むと逆火現象を引き起こすという
問題が生じ、そのため全一次燃焼式のバーナ装置ではＴ
ＤＲが１／２〜１／３までしか絞れないという事情があ
り、そのため、大能力範囲を全一次燃焼式のバーナ装置
で燃焼させる場合には燃焼面を分割して多段の能力段に
形成し、燃焼能力に応じて燃焼段（燃焼面）を切替える
方式が採用されている。

【０００８】図８は燃焼段切替方式の全一次燃焼式のバ
ーナ装置を模式的に示す。この全一次燃焼式のバーナ装
置は燃焼面がＡ面とＢ面とＣ面の３段に区分されてお
り、ノズルヘッダー１６の内部がＡ、Ｂ、Ｃの３室に区
分され、各室に別個のガス分岐通路１７Ａ、１７Ｂ、１
７Ｃが接続されている。このガス分岐通路１７Ａ、１７
Ｂ、１７Ｃは図１０に示す燃料ガス供給通路３の先端側
を分岐することにより形成され、各ガス分岐通路１７
Ａ、１７Ｂ、１７Ｃには通路開閉の電磁弁（図示せず）
が設けられている。

【０００９】前記ノズルヘッダー１６の上面には複数の
ガスノズル１８が配列配置されており、各ガスノズル１
８の上側には燃焼管（バーナとも言う）２０が対向配置
されている。各燃焼管２０は隙間無く隣合わせに配列配
置されており、前記ノズルヘッダー１６のＡ区分のガス
ノズル１８に対向する燃焼管２０の列はＡ面の燃焼面を
形成し、同様に、Ｂ区分のガスノズル１８に対向する燃
焼管２０の列はＢ面、Ｃ区分のガスノズル１８に対向す
る燃焼管２０の列はＣ面の燃焼面を形成している。な
お、図中では、（ａ）は全面燃焼状態、（ｂ）は（Ａ＋
Ｂ）面の切替燃焼状態を示している。

【００１０】前記ガスノズル１８から噴出される燃料ガ
スと燃焼ファン６から供給される空気は燃焼管２０のガ
ス導入口２１から燃焼管２０の内部に取り込まれ、燃焼
管２０の内部で攪拌混合した燃料ガスと空気との混合ガ
スは出口の炎口２２から燃焼室に噴出し、火炎２３を形
成する構成となっている。この全一次式バーナ装置は燃
焼管２０に取り込まれた一次空気のみを利用して燃焼す
るものであり、燃焼管２０に取り込まれる空気量は理論
空気量の１．２〜１．４倍の空気率（空気比率）となる
ように設定されている。

【００１１】この燃焼段切替えタイプ（燃焼面切替えタ
イプ）の全一次式バーナ装置２を使用した燃焼装置の制
御装置１２には図９に示すような燃焼段切替えのデータ
が与えられている。すなわち、４５００kcal／ｈｒ〜４
５０００kcal／ｈｒの全燃焼範囲が４５００kcal／ｈｒ
〜１５０００kcal／ｈｒ（ＴＤＲが約１／３）のＡ面燃
焼範囲（区間）と、１３０００kcal／ｈｒ〜２６０００
kcal／ｈｒ（ＴＤＲが１／２）の（Ａ＋Ｂ）面燃焼範囲
と、２２５００kcal／ｈｒ〜４５０００kcal／ｈｒ（Ｔ
ＤＲが１／２）の全面（Ａ＋Ｂ＋Ｃの全面）燃焼範囲と
に区分されており、制御装置１２の燃焼制御部は要求熱
量（要求能力）が燃焼段の能力を上側に超えるときに１
段上の燃焼面に切替え、要求熱量（要求能力）が燃焼段
の能力を下側に超えるときに１段下の燃焼面に燃焼段を
切替え制御する。

【００１２】このように、燃焼面を切替え制御すること
により、全燃焼範囲を全一次式燃焼に適したＴＤＲで燃
焼運転できるので、小さい能力範囲の燃焼において、燃
焼面の赤熱や逆火の問題がなくなり、低ＮＯｘのクリー
ン燃焼が達成できるというものである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在主
流となっている家庭用大能力給湯器の４５００ｋcal／
ｈｒ〜４５０００ｋcal／ｈｒの燃焼熱量範囲を全一次
式のＴＤＲでもって燃焼させるには、燃焼能力段を３段
以上に区分しなければならず、必然的に燃焼面の能力段
の区分数が多くなり、それに伴いガス分岐通路１７Ａ、
１７Ｂ、１７Ｃ等の数およびガス通路切替え用の電磁弁
の数も増え、装置が大型化するとともに装置構成が複雑
となって、装置コストも高くなるという問題が生じる。

【００１４】また、全一次式の燃焼においては、低能力
側の燃焼空気の制御範囲（良好に燃焼させるための燃焼
空気の制御幅）が狭いため、厳密な高精度の燃焼ファン
６の風量制御を行わなければならず、燃焼ファン６の制
御回路が複雑化し、回路コストが高くなるという問題が
ある。また、このように、低能力側の燃焼空気の制御範
囲が狭いために、給湯器の長期使用中に経時変化により
排気閉塞が進行すると、ファン風量が最適範囲からずれ
て燃焼が悪化するという問題もあった。

【００１５】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、大きな能力範囲の燃焼にお
いても、燃焼能力段の数を少なくして装置構成の簡易
化、装置コストの低減化が可能であり、低能力燃焼にお
いても厳密な高精度のファン風量制御を要することなく
良好な燃焼を維持できるクリーン燃焼が可能な燃焼装置
を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために次のような構成をもって課題を解決する手段
としている。すなわち、第１の発明は、燃焼ファンから
供給される空気を利用して燃料供給系を介して供給され
る燃料を燃焼するバーナ装置を備えた燃焼装置におい
て、前記バーナ装置は複数の燃焼管が隣接配列された少
なくとも１つのバーナユニットが配置された構成と成し
ており、バーナ装置は、前記バーナユニットを構成する
全燃焼管が一次空気のみによって燃焼する全一次式燃焼
モードと；全燃焼管のうち間欠位置の燃焼管への燃料供
給が遮断されてバーナユニットの燃焼面に燃料供給によ
り燃焼する燃焼管の燃焼ゾーンと燃料が遮断されて燃焼
管から二次空気が噴出する非燃焼ゾーンとが交互に形成
される間欠燃焼モードと；を切替える燃焼モード切替機
構が備えられている構成をもって課題を解決する手段と
している。

【００１７】また、第２の発明は、前記第１の発明の構
成を備えたものにおいて、燃焼装置の最小燃焼能力から
最大燃焼能力に至る範囲が最小燃焼能力を含む低能力側
範囲と最大燃焼能力を含む高能力側範囲に区分されてお
り、燃焼装置の燃焼能力が前記低能力側範囲を能力増加
側に越えるときに間欠燃焼モードから全一次式燃焼モー
ドへ切替え、燃焼装置の燃焼能力が前記高能力側範囲を
能力減少側に越えるときに全一次式燃焼モードから間欠
燃焼モードへ切替える燃焼モード切替機構の燃焼モード
切替制御手段が設けられている構成をもって課題を解決
する手段としている。

【００１８】さらに、第３の発明は、前記第１又は第２
の発明の構成を備えたものにおいて、燃焼モードが全一
次式燃焼モードから間欠燃焼モードへ切替えられるとき
に間欠の燃焼ゾーンを形成する燃焼管の一次空気の空気
比率を減少方向へ切替え、燃焼モードが間欠燃焼モード
から全一次式燃焼モードへ切替えられるときに減少方向
へ切替えられていた一次空気の空気比率を切替え前の元
の空気比率に戻す空気比率切替え手段が設けられている
構成をもって課題を解決する手段としている。

【００１９】さらに、第４の発明は、前記第１又は第２
又は第３の発明の構成を備えたものにおいて、バーナ装
置は２つ以上のバーナユニットが燃焼管の配列方向に互
いに隣り合わせに配置された構成と成しており、各バー
ナユニットの燃焼管配列方向の両端部の燃焼面は間欠燃
焼モードでの燃焼時には燃焼ゾーンとなる構成と成して
いる構成をもって課題を解決する手段としている。

【００２０】さらに、第５の発明は、前記第４の発明の
構成を備えたものにおいて、バーナ装置の燃焼面は１つ
又は２つ以上のバーナユニットを単位として燃焼面が切
替えられる構成と成していることをもって課題を解決す
る手段としている。

【００２１】上記構成の本発明において、燃焼熱量範囲
（燃焼能力範囲）の高能力側の燃焼では全一次式の燃焼
でもってバーナユニットの全面燃焼を行う。要求熱量が
低能力側に移ったときには間欠燃焼モードの燃焼に移行
し、燃焼ゾーンに位置する燃焼管の炎口から噴出する燃
料と一次空気との混合ガスはその隣側の燃料供給が遮断
された燃焼管から噴出する空気を二次空気として利用し
てブンゼンタイプの燃焼方式でもって燃焼する。

【００２２】本発明においては、高能力側の燃焼では全
一次式の燃焼によって低ＮＯｘのクリーン燃焼が達成さ
れ、高能力側では燃焼空気の適正制御範囲が広目である
ので、全一次式の燃焼であっても厳密な高精度の風量制
御を要することなく良好な燃焼状態を維持できる。燃焼
能力が低能力側に移ったときには間欠モードの燃焼に切
替わるが、この間欠モードの燃焼はブンゼンタイプの燃
焼方式となり、燃焼空気の適正制御範囲が広いので、厳
密な高精度の風量制御を要することなく良好な燃焼状態
を維持でき、燃焼能力が低能力であるので、窒素酸化物
ＮＯｘの発生も少なく、低能力から高能力にわたり全体
的に見てクリーンな燃焼が達成できるものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図面
に基づき説明する。なお、以下の説明において、従来例
と共通の構成部分には同一符号を付してその重複説明は
省略又は簡略化する。図１には本発明に係る燃焼装置の
バーナ装置２の部分の構成が示されている。本実施形態
例の燃焼装置は前記図１０に示した給湯器の模式構成と
同様であり、本実施形態例において特徴的なことは、バ
ーナ装置２を特有な構成としたことである。

【００２４】図１において、ノズルヘッダー１６の上面
にはガスノズル１８Ａと１８Ｂが交互に配列配置され、
ノズルヘッダー１６の内部はガスノズル１８Ａ群に通じ
る室２４Ａとガスノズル１８Ｂ群に通じる室２４Ｂに区
分されており、室２４Ａにはガス分岐通路２７Ａが接続
され、室２４Ｂにはガス分岐通路２７Ｂが接続されてい
る。このガス分岐通路２７Ａ、２７Ｂは前記図１０に示
されている燃料ガス供給通路３の先方側を分岐すること
によって形成されている。なお、ガス分岐通路２７Ａ、
２７Ｂにはそれぞれ通路の開閉を行う電磁弁（図示せ
ず）が介設されている。

【００２５】ノズルヘッダー１６の上側にはガスノズル
１８Ａ、１８Ｂに対向させて燃焼管２０Ａ、２０Ｂが配
置されている。燃焼管２０Ａと２０Ｂはバーナケース内
で互いに隣り合わせに隙間無く配列されてバーナユニッ
トを構成しており、燃焼管２０Ａはガスノズル１８Ａか
ら噴出する燃料ガスと燃焼ファン６から供給される燃焼
空気をガス導入口２１から取り入れ、内部で攪拌混合し
て燃料ガスと燃焼空気（一次空気）との混合ガスを炎口
２２から噴出して火炎２３を形成する。同様に、燃焼管
２０Ｂはガスノズル１８Ｂから噴出する燃料ガスと燃焼
ファン６から供給される燃焼空気をガス導入口２１から
取り入れ、内部で攪拌混合して燃料ガスと燃焼空気（一
次空気）との混合ガスを炎口２２から噴出して火炎２３
を形成する。図１において、ガス分岐通路２７Ａからガ
スノズル１８Ａを介して燃焼管２０Ａに至る通路構成
と、ガス分岐通路２７Ｂからガスノズル１８Ｂを介して
燃焼管２０Ｂに至る通路構成と、各ガス分岐通路２７
Ａ、２７Ｂに介設されている電磁弁は燃焼モード切替機
構を構成する。

【００２６】図２は本実施形態例において特徴的な燃焼
モード切替えの制御構成を示す。この制御構成は制御装
置１２に設けられ、燃焼モード切替制御手段２５と、空
気比率切替手段２６と、ファン制御部２８と、メモリ２
９とを有して構成されている。燃焼モード切替制御手段
２５には図３に示すような燃焼モードの切替えデータが
与えられている。図３の例では、全燃焼熱量範囲が４５
００kcal／ｈｒ〜４５０００kcal／ｈｒで与えられてお
り、この燃焼熱量範囲のうち、低能力側の４５００kcal
／ｈｒ〜２７０００kcal／ｈｒ（ＴＤＲが１／６）の範
囲が間欠燃焼モードの範囲として区分され、高能力側の
２２５００kcal／ｈｒ〜４５０００kcal／ｈｒ（ＴＤＲ
が１／２）の範囲が全一次式燃焼モードの範囲として区
分されている。

【００２７】燃焼モード切替制御手段２５は制御装置１
２の燃焼制御部で演算される要求燃焼能力（要求燃焼熱
量）の情報を受け、要求燃焼能力が間欠燃焼モードの範
囲を上回るときには燃焼モード切替機構を全一次式燃焼
モード側に切替える。具体的には、ガス分岐通路２７Ａ
と２７Ｂの電磁弁を共に開き、図１の（ａ）に示すよう
にガス分岐通路２７Ａ、２７Ｂから燃料ガスを供給し、
全燃焼管２０Ａ、２０Ｂを全一次式の燃焼モードで燃焼
させる。この全一次式燃焼においては、一次空気比率は
理論空気量の１．２〜１．４倍の比率に設定される。

【００２８】また、燃焼モード切替制御手段２５は要求
燃焼能力が全一次式燃焼モードの範囲を下回るときには
燃焼モード切替機構を間欠燃焼モード側に切替える。具
体的には、ガス分岐通路２７Ａ側の電磁弁を開いた状態
にしてガス分岐通路２７Ｂ側の電磁弁を閉じ、図１の
（ｂ）に示すようにガス分岐通路２７Ａのみから燃料ガ
スを供給し、燃焼管２０Ａの炎口２２に火炎２３を形成
し、燃焼管２０Ｂからは空気のみを噴出させる。この結
果、燃焼管２０Ａから噴出する空気と燃料ガスとの混合
ガスは隣の燃焼管２０Ｂから噴出する空気を二次空気と
して利用して燃焼する。

【００２９】この間欠燃焼モードではバーナ装置２の燃
焼面は燃焼管２０Ａの燃焼による燃焼ゾーンと燃焼管２
０Ｂの非燃焼ゾーンとが交互に生じる間欠燃焼となり、
この燃焼は二次空気を利用して燃焼するブンゼンタイプ
の燃焼形態となる。本明細書で、ブンゼンタイプの燃焼
形態とは、ブンゼンバーナやセミブンゼンバーナの燃焼
形態を意味する。

【００３０】本実施形態例では、燃焼モード切替制御手
段２５による燃焼モード切替機構に対する制御動作の信
号は空気比率切替手段２６に加えられており、空気比率
切替手段２６は制御モードの切替信号を受け、燃焼ファ
ン６のファン回転制御の制御データを全一次式燃焼モー
ドと間欠燃焼モードに応じて切替える。

【００３１】すなわち、メモリ２９には図４に示すよう
な、全一次式燃焼モード用と間欠燃焼モード用の、燃焼
量（燃焼熱量）とファン回転数（ファン風量）との関係
データ（ファン回転制御データ）がそれぞれ記憶されて
おり、空気比率切替手段２６は燃焼モード切替制御手段
２５から全一次式燃焼モードへの切替信号を受けたとき
にファン回転制御データとして全一次式燃焼モードのフ
ァン回転制御データを選択し、燃焼モード切替制御手段
２５から間欠燃焼モードへの切替信号を受けたときにフ
ァン回転制御データとして間欠燃焼モードのファン回転
制御データを選択する。そして、その選択結果の信号を
ファン制御部２８に加える。

【００３２】なお、本実施形態例では、全一次式燃焼モ
ードのファン回転制御データは燃焼管２０Ａ、２０Ｂに
取り込まれる空気比率が理論空気量の１．２〜１．４倍
の一次空気比率となるように設定されており、また、間
欠燃焼モードのファン回転制御データは燃焼側の燃焼管
２０Ａに取り込まれる空気比率が理論空気量の０．４〜
０．８倍の一次空気比率となるように設定されている。
なお、この間欠燃焼モードの一次空気比率はブンゼンタ
イプのバーナの燃焼時における一次空気比率と同じ値で
ある。

【００３３】ファン制御部２８は前記空気比率切替手段
２６からのファン回転制御データの選択結果の信号を受
け、空気比率切替手段２６によって選択されたファン回
転制御データを用いて燃焼ファン６の回転制御を行う。
すなわち、ファン制御部２８は燃焼制御部により求めら
れた要求燃焼量に応じたファン回転数を選択されたファ
ン回転制御データに基づき目標ファン回転数として求
め、ファン回転数検出センサ７で検出されるファン回転
数が前記目標回転数と一致するようにファン回転数を制
御する。

【００３４】本実施形態例は上記のように構成され、燃
焼モード切替制御手段２５によって切替えられる燃焼モ
ードに応じて対応するファン回転制御データが選択さ
れ、選択された燃焼モードに適したファン回転制御（風
量制御）が達成される。

【００３５】本実施形態例によれば、低燃焼能力側の範
囲を間欠燃焼モードによって燃焼し、高燃焼能力側を全
一次式燃焼モードで燃焼する構成としたので、４５００
kcal／ｈｒ〜４５０００kcal／ｈｒの大能力範囲を、２
つのガス分岐通路２７Ａ、２７Ｂとそのガス分岐通路に
それぞれ介設される合計２つの切替弁（電磁弁）を設け
ることによって、良好に燃焼させることができ、前記大
能力範囲を全一次式燃焼モードのみによって燃焼させる
燃焼能力段切替方式の従来例に比べガス分岐通路および
切替弁（電磁弁）の数を少なくでき、これに伴い、装置
構成の簡易化、小型化、装置コストの低減化を図ること
ができる。

【００３６】また、高燃焼能力側の範囲は全一次式燃焼
モードによって燃焼させるので、低ＮＯｘ化が図れるこ
ととなり、低燃焼能力側は間欠燃焼モードで燃焼させる
ので、全一次式燃焼よりはＮＯｘの発生が大きいが、元
々低燃焼能力側は燃焼量が小さいのでＮＯｘの発生が少
なく、全一次式燃焼に対するＮＯｘの増加量は無視でき
る程度であるので、燃焼能力範囲を全体的に低ＮＯｘの
クリーン燃焼で燃焼させることが可能である。

【００３７】さらに、低燃焼能力側の間欠燃焼モードで
の燃焼は二次空気を利用したブンゼンタイプの燃焼であ
るので、ＴＤＲを大きくでき、燃焼面の赤熱化や逆火の
弊害現象を効果的に防止できる。しかも、間欠燃焼モー
ドでの燃焼時には空気比率切替手段２６により、燃焼側
の燃焼管２０Ａに取り込まれる空気量がブンゼンタイプ
燃焼に適した空気比率となるように切替えられるので、
良好な燃焼性能を発揮することが可能である。また、こ
のように、間欠燃焼モードではブンゼンタイプの燃焼方
式で燃焼するので、適正空気の制御範囲（制御幅）が広
くなり、厳密な風量制御（ファン回転数制御）を要する
ことなく安定した良好燃焼を達成可能である。

【００３８】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
ることなく様々な実施の形態を採り得る。例えば、上記
実施形態例では全一次式燃焼モードから間欠燃焼モード
へ切替えるときに空気比率切替手段２６により、ファン
回転制御データを切替えるようにしたが、この空気比率
の切替えは機械的駆動により行うようにしてもよい。そ
の場合は、例えば、図５の（ａ）に示すように燃焼管２
０Ａ、２０Ｂのガス導入口２１側とガスノズル１８Ａ、
１８Ｂ側との間に空気量切替板３０を燃焼管の配列方向
に往復移動可能に配置する。

【００３９】図５の（ｂ）に示すように、空気量切替板
３０には長手方向に空気量調整穴３１Ａと３１Ｂが交互
に等ピッチ間隔で配列形成され、この空気量調整穴３１
Ａと３１Ｂは貫通スリット３５によって連通されてい
る。空気量調整穴３１Ａは全一次式燃焼に適した一次空
気比率となるように燃焼管２０Ａ、２０Ｂへの空気取り
込み量を調整する穴であり、空気量調整穴３１Ｂは間欠
燃焼に適した一次空気比率となるように燃焼管２０Ａへ
の空気取り込み量を調整する穴である。空気量調整穴３
１Ａおよび空気量調整穴３１Ｂの配列ピッチは燃焼管２
０およびガスノズル１８の配列ピッチと等しく、空気量
調整穴３１Ａ同士の配列ピッチと空気量調整穴３１Ｂ同
士の配列ピッチは互いに半ピッチずれている。つまり、
隣り合う空気量調整穴３１Ａの中間位置に空気量調整穴
３１Ｂが配置されている。

【００４０】空気量切替板３０の一端側には作動アーム
３２が連係されており、この作動アーム３２はギアモー
タあるいはロータリーソレノイド等のアクチュエータ３
３によって往復方向に揺動回転されるようになってお
り、この作動アーム３２の揺動回転によって空気量切替
板３０が往復移動する構成となっている。

【００４１】このアクチュエータ３３の駆動制御は空気
比率切替手段２６により行われ（図２参照）、空気比率
切替手段２６は燃焼モード切替制御手段２５から全一次
式燃焼モードへの切替え信号を受けたときにアクチュエ
ータ３３を動作制御して各空気量調整穴３１Ａを対応す
る燃焼管２０Ａ、２０Ｂのガス導入口２１に対向する配
置に移動する。そうすると、空気量切替板３０の下側の
各ガスノズル１８Ａ、１８Ｂと空気量切替板３０の上側
の各燃焼管２０Ａ、２０Ｂのガス導入口２１は対応する
空気量調整穴３１Ａを挟んで対向し、各ガスノズル１８
Ａ、１８Ｂから噴出する燃焼ガスと燃焼ファン６から供
給される空気は空気量調整穴３１Ａを通して対応する燃
焼管２０Ａ、２０Ｂに取り込まれ、全一次式燃焼に適し
た一次空気比率でもって全一次式燃焼が行われる。

【００４２】この状態で、燃焼モード切替制御手段２５
から間欠燃焼モードへの切替信号が出されたときには、
空気比率切替手段２６はアクチュエータ３３を逆方向に
空気量調整穴の半ピッチ移動分だけ回転制御する。この
アクチュエータ３３の逆回転により、空気量切替板３０
は前記半ピッチ分だけ復帰方向へ移動し、各ガスノズル
１８Ａ、１８Ｂは対応する燃焼管２０Ａ、２０Ｂのガス
導入口２１と空気量調整穴３１Ｂを挟んで対向し、各ガ
スノズル１８Ａから噴出する燃焼ガスと燃焼ファン６か
ら供給される空気は空気量調整穴３１Ｂを通して対応す
る燃焼管２０Ａに取り込まれ、ガス噴出が停止されたガ
スノズル１８Ｂに対向する空気量調整穴３１Ｂには空気
のみが通過して対応する燃焼管２０Ｂに二次空気用の燃
焼空気として取りこまれ、間欠燃焼に適した一次空気比
率でもってブンゼンタイプの間欠燃焼が行われる。

【００４３】このように、燃焼モード切替制御手段２５
の燃焼モード切替信号に応じて空気比率切替手段２６に
よりアクチュエータ３３の動作が制御されることで、上
記実施形態例で説明したファン回転制御データの切替方
式の場合と同様に全一次式燃焼と間欠燃焼に応じた最適
一次空気比率の切替制御が可能となる。

【００４４】この機械駆動式の一次空気比率の切替え手
法はその他に、空気量切替板３０に空気量調整穴３１Ｂ
の配列のみを設け、間欠燃焼時にはこの空気量調整穴３
１Ｂを燃焼管２０Ａ、２０Ｂとガスノズル１８Ａ、１８
Ｂ間に配置するようにし、全一次式燃焼時には空気量切
替板３０を燃焼管２０Ａ、２０Ｂとガスノズル１８Ａ、
１８Ｂの間から退避移動させるようにしてもよいもので
あり、あるいは、燃焼ファン６の空気風量の出口にダン
パを設け、このダンパの回動移動を制御して一次空気比
率を切替制御してもよく、様々な構成形態でもって一次
空気比率の切替制御機構を構築することが可能である。

【００４５】さらに、上記実施形態例では、同じ燃焼面
上で、全一次式燃焼と間欠燃焼を切替えたが、全一次式
燃焼と間欠燃焼との切替機構を持つ複数のバーナユニッ
トを燃焼管の配列方向に配列配置してバーナ装置を形成
し、１つ以上のバーナユニットを単位として燃焼段を切
替え制御する構成としてもよい。図６、図７はこの燃焼
段切替方式のバーナ装置２をもつ燃焼装置の実施形態例
を示すものである。なお、バーナ装置２以外の燃焼装置
の構成部分は前記図１０に示すものと同様であるので、
図示を省略してある。

【００４６】図６、図７に示すバーナ装置２は前述した
図１に示す構成のバーナユニットを２個向かい合わせに
隣接配置して２段の燃焼段としたものであり、各段のバ
ーナユニット４０、５０の構成は前述した図１のバーナ
ユニットの構成と同一なので、その重複説明は省略す
る。この燃焼段切替式のバーナ装置２においては、各バ
ーナユニット４０、５０が全一次式燃焼モードと間欠燃
焼モードの燃焼モード切替機構を備えており、図６に示
す如く、バーナユニット４０、５０の全ガス分岐通路２
７Ａ、２７Ｂから燃料ガスを供給することにより、バー
ナ装置２の全燃焼面は全一次式燃焼モードで燃焼する。

【００４７】また、図７に示す如く、バーナユニット４
０、５０のガス分岐通路２７Ａのみから燃料ガスを供給
することにより、バーナ装置２の全燃焼面は間欠燃焼モ
ードで燃焼する。この実施形態例では、バーナユニット
４０、５０が間欠燃焼するときには、バーナユニット４
０、５０の両端は必ず燃焼ゾーンとなるように構成され
ており、そのため、保炎性がよい上に、バーナユニット
４０、５０が共に間欠燃焼する燃焼モードではバーナユ
ニット４０と５０の境界領域は必ず燃焼ゾーンとなり、
そのため、火炎の安定性がよく、一方のバーナユニット
から他方のバーナユニットへの火移りを良好に行うこと
が可能である。

【００４８】この燃焼段切替式のバーナ装置２におい
て、バーナユニット５０のガス分岐通路２７Ａ、２７Ｂ
を閉じ、バーナユニット４０のガス分岐通路２７，２７
Ｂを開けることにより、バーナユニット４０のみの燃焼
面が全一次式燃焼モードで燃焼し、バーナユニット５０
のガス分岐通路２７Ａ、２７Ｂを閉じ、バーナユニット
４０のガス分岐通路２７Ａを開け、２７Ｂは閉じること
により、バーナユニット４０の燃焼面のみが間欠燃焼モ
ードで燃焼する。

【００４９】同様に、バーナユニット４０のガス分岐通
路２７Ａ、２７Ｂを閉じ、バーナユニット５０のガス分
岐通路２７，２７Ｂを開けることにより、バーナユニッ
ト５０のみの燃焼面が全一次式燃焼モードで燃焼し、バ
ーナユニット４０のガス分岐通路２７Ａ、２７Ｂを閉
じ、バーナユニット５０のガス分岐通路２７Ａを開け、
２７Ｂは閉じることにより、バーナユニット５０の燃焼
面のみ間欠燃焼モードで燃焼する。

【００５０】さらに、バーナユニット４０のガス分岐通
路２７Ａ、２７Ｂを共に開け、バーナユニット５０側は
ガス分岐通路２７Ａを開け２７Ｂは閉じることにより、
バーナユニット４０の全燃焼面は全一次式燃焼モードで
燃焼し、バーナユニット５０の燃焼面は間欠燃焼モード
で燃焼する。その逆に、バーナユニット５０のガス分岐
通路２７Ａ、２７Ｂを共に開け、バーナユニット４０側
はガス分岐通路２７Ａを開け２７Ｂは閉じることによ
り、バーナユニット５０の全燃焼面は全一次式燃焼モー
ドで燃焼し、バーナユニット４０の燃焼面は間欠燃焼モ
ードで燃焼する。

【００５１】上記のように、バーナユニット４０とバー
ナユニット５０のガス分岐通路２７Ａ，２７Ｂの開閉の
組み合わせを選択することにより、様々な燃焼モードの
組み合わせで、バーナユニット４０とバーナユニット５
０の燃焼面を切替え燃焼することができる。この燃焼面
の切替えにおいても、全一次式燃焼モードと間欠燃焼モ
ードでの切替に応じて、一次空気比率の切替えが行われ
る。

【００５２】この場合、バーナユニット４０、５０に図
５に示した空気量切替板３０を設けることにより、どの
ような燃焼モードの組み合わせに対しても対応可能であ
る。これに対し、ファン回転制御データの切替え方式を
採用するときには、バーナユニット４０、５０の一方が
全一次式燃焼モードで、他方が間欠燃焼モードとなる燃
焼形態のときは、１個の共通の燃焼ファン６を用いて全
一次式燃焼に見合う一次空気比率と間欠燃焼に見合う一
次空気比率を共に調整することは困難となるので、その
場合は、各バーナユニット４０、５０毎に専用の燃焼フ
ァン６を設けて、各バーナユニット４０、５０に対して
ファン回転制御データによる風量制御を個別に行えばよ
く、あるいは、燃焼ファン６は共通の１個のファンを使
用し、一方のバーナユニットは空気量切替板３０を用い
て間欠燃焼とし、他方のバーナユニットは全一次式燃焼
モードで燃焼させればよい。

【００５３】なお、上記図６、図７の例では、２個のバ
ーナユニット４０、５０を燃焼管の配列方向に隣接配置
したが、さらに大能力の燃焼熱量が要求される場合に
は、３個以上のバーナユニットを配列配置して燃焼段の
切替を行うようにしてもよく、このように複数のバーナ
ユニットが配設される場合においても、各バーナユニッ
トの燃焼面を全て全一次式燃焼モードで燃焼させて燃焼
能力段の切替を行う方式に比べ、ガス分岐通路の数とそ
の切替弁（電磁弁）の数を少なくすることができる。

【００５４】また、上記実施形態例では燃焼装置として
給湯器を例に説明したが、この給湯器の装置構成は図１
０に示したモデルのものに限定されることなく様々な変
形が可能であり、本発明は、単能給湯器以外に、風呂
釜、暖房機、冷房機、冷暖房機、給湯複合機等のバーナ
装置を具備する様々な燃焼装置に適用されるものであ
る。

【００５５】

【発明の効果】本発明は、バーナ装置の燃焼面を、全一
次式燃焼モードによる燃焼と、間欠燃焼モードによる燃
焼とに切替燃焼可能に形成したので、与えられる燃焼能
力範囲のうち、高能力側の範囲を全一次式燃焼モードで
燃焼させ、低能力側の範囲を間欠燃焼モードで燃焼する
ことが可能となる。この燃焼制御形態を採ることで、高
能力側は低ＮＯｘの燃焼となり、低能力側はブンゼンタ
イプの燃焼形態となるので、ＴＤＲが大となり、燃焼面
の赤熱や、逆火の弊害現象を防止できる。

【００５６】ただし、ブンゼンタイプの燃焼形態は、全
一次式燃焼に比べ、ＮＯｘの発生量が大きいが、ブンゼ
ンタイプの燃焼は元々ＮＯｘの発生量が少ない低燃焼能
力側で行うので、全一次式燃焼に比べてのＮＯｘの増加
量は無視できる程度であり、全体的に見て、全燃焼能力
範囲を低ＮＯｘ化のクリーン燃焼が可能である。

【００５７】また、低燃焼能力側を全一次式燃焼モード
で燃焼させた場合には、適正な風量の制御幅が狭く、そ
のため、厳密な高精度のファン回転制御が必要であった
が、本発明では、低燃焼能力側を間欠燃焼モード（ブン
ゼンタイプの燃焼形態）で燃焼させるようにしているの
で、適正な風量の制御幅が広くなり、必ずしも厳密な高
精度のファン回転制御を要すること無しに適正風量をバ
ーナ装置に供給して良好な燃焼を行うことが可能であ
る。このように、厳密な高精度のファン回転制御を必要
としないので、ファン回転の制御回路の簡易化が可能で
あり、これに伴い、回路コストの低減化を図ることがで
きる。

【００５８】さらに、空気比率切替手段により、高能力
側の全一次式燃焼においてはその全一次式燃焼に見合う
一次空気比率となるように、また、低能力側の間欠燃焼
においてはそのブンゼンタイプの燃焼に見合う一次空気
比率となるように燃焼モードに応じて風量の切替えを行
うようにしているので、バーナ装置の全燃焼能力範囲に
亙って、安定した適正燃焼が可能となる。

【００５９】さらに、高能力側の範囲を全一次式燃焼モ
ードで燃焼させ、低能力側の範囲を間欠燃焼モードで燃
焼させるべく燃焼モードの切替え制御を行う構成とした
ので、燃焼モードの切替え無しに全一次式燃焼モードの
みで燃焼能力段を切替える従来例に比べ、切替弁を含む
切替機構の部品点数を少なくでき、これに伴い、装置の
小型化、低コスト化を達成可能である。

【００６０】さらに、２つ以上のバーナユニットを隣り
合わせに配置し、１つ以上のバーナユニットを単位とし
て燃焼面を切替える構成としたものにあっては、全一次
式燃焼モードと間欠燃焼モードとを燃焼能力に応じ選択
して各バーナユニットの燃焼面を切替え可能となるの
で、要求燃焼能力に応じ、より適切な燃焼形態を選択し
て燃焼面のより緻密な切替え制御が可能となるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃焼装置を構成するバーナ装置の一実
施形態例の構成説明図である。

【図２】本実施形態例の燃焼装置の要部制御構成のブロ
ック図である。

【図３】本実施形態例における全一次式燃焼モードと間
欠燃焼モードとの切替え能力区分のデータを示す図であ
る。

【図４】本実施形態例における全一次式燃焼モードと間
欠燃焼モードのファン回転制御データを示グラフであ
る。

【図５】全一次式燃焼モードと間欠燃焼モードの一次空
気比率切替え手段の他の実施形態例の説明図である。

【図６】２個のバーナユニットを隣接配置した燃焼面切
替式のバーナ装置の実施形態例を全面が全一次式燃焼モ
ードで燃焼している状態で示す説明図である。

【図７】２個のバーナユニットを隣接配置した燃焼面切
替式のバーナ装置の実施形態例を全面が間欠燃焼モード
で燃焼している状態で示す説明図である。

【図８】従来の燃焼段切替形式のバーナ装置の構成説明
図である。

【図９】図８の燃焼段切替形式のバーナ装置に与えられ
る燃焼面切替えの能力区分を示すグラフである。

【図１０】燃焼装置として代表的な給湯器の模式構成の
説明図である。

【符号の説明】

２ バーナ装置 １８（１８Ａ、１８Ｂ） ガスノズル ２０（２０Ａ、２０Ｂ） 燃焼管 ２５ 燃焼モード切替制御手段 ２６ 空気比率切替手段 ２７（２７Ａ、２７Ｂ） ガス分岐通路 ２８ ファン制御部 ３０ 空気量切替板 ４０、５０ バーナユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾島 康士 神奈川県大和市深見台３丁目４番地 株式 会社ガスター内 Ｆターム(参考） 3K068 FA03 FB01 FC02 FC06 FD07 HA06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼ファンから供給される空気を利用し
   て燃料供給系を介して供給される燃料を燃焼するバーナ
   装置を備えた燃焼装置において、前記バーナ装置は複数
   の燃焼管が隣接配列された少なくとも１つのバーナユニ
   ットが配置された構成と成しており、バーナ装置は、前
   記バーナユニットを構成する全燃焼管が一次空気のみに
   よって燃焼する全一次式燃焼モードと；全燃焼管のうち
   間欠位置の燃焼管への燃料供給が遮断されてバーナユニ
   ットの燃焼面に燃料供給により燃焼する燃焼管の燃焼ゾ
   ーンと燃料が遮断されて燃焼管から二次空気が噴出する
   非燃焼ゾーンとが交互に形成される間欠燃焼モードと；
   を切替える燃焼モード切替機構が備えられていることを
   特徴とする燃焼装置。
2. 【請求項２】 燃焼装置の最小燃焼能力から最大燃焼能
   力に至る範囲が最小燃焼能力を含む低能力側範囲と最大
   燃焼能力を含む高能力側範囲に区分されており、燃焼装
   置の燃焼能力が前記低能力側範囲を能力増加側に越える
   ときに間欠燃焼モードから全一次式燃焼モードへ切替
   え、燃焼装置の燃焼能力が前記高能力側範囲を能力減少
   側に越えるときに全一次式燃焼モードから間欠燃焼モー
   ドへ切替える燃焼モード切替機構の燃焼モード切替制御
   手段が設けられている請求項１記載の燃焼装置。
3. 【請求項３】 燃焼モードが全一次式燃焼モードから間
   欠燃焼モードへ切替えられるときに間欠の燃焼ゾーンを
   形成する燃焼管の一次空気の空気比率を減少方向へ切替
   え、燃焼モードが間欠燃焼モードから全一次式燃焼モー
   ドへ切替えられるときに減少方向へ切替えられていた一
   次空気の空気比率を切替え前の元の空気比率に戻す空気
   比率切替え手段が設けられている請求項１又は請求項２
   記載の燃焼装置。
4. 【請求項４】 バーナ装置は２つ以上のバーナユニット
   が燃焼管の配列方向に互いに隣り合わせに配置された構
   成と成しており、各バーナユニットの燃焼管配列方向の
   両端部の燃焼面は間欠燃焼モードでの燃焼時には燃焼ゾ
   ーンとなる構成と成していることを特徴とする請求項１
   又は請求項２又は請求項３記載の燃焼装置。
5. 【請求項５】 バーナ装置の燃焼面は１つ又は２つ以上
   のバーナユニットを単位として燃焼面が切替えられる構
   成と成していることを特徴とする請求項４記載の燃焼装
   置。