JP2537782B2 - Combustion device - Google Patents

Combustion device

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JP2537782B2 JP60252159A JP25215985A JP2537782B2 JP 2537782 B2 JP2537782 B2 JP 2537782B2 JP 60252159 A JP60252159 A JP 60252159A JP 25215985 A JP25215985 A JP 25215985A JP 2537782 B2 JP2537782 B2 JP 2537782B2
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    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
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    • F23N1/02Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2233/00Ventilators
    • F23N2233/06Ventilators at the air intake
    • F23N2233/08Ventilators at the air intake with variable speed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はガス、石油等の燃料を小さな絞り比で燃焼さ
せて、給湯や暖房を行なう燃焼装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion apparatus for supplying hot water or heating by burning a fuel such as gas or petroleum with a small throttle ratio.

従来の技術 従来のこの種の燃焼装置を使用した湯沸器を第3図に
示す。図中、1はバーナ、2はノズルである。3は熱交
換器、4は燃焼用空気をバーナ1に送う燃焼ファン、5
はガス比例弁、6は空気流量センサー、7は温度センサ
ー、8は制御回路である。
2. Description of the Related Art A conventional water heater using this type of combustion device is shown in FIG. In the figure, 1 is a burner and 2 is a nozzle. 3 is a heat exchanger, 4 is a combustion fan that sends combustion air to the burner 1, 5
Is a gas proportional valve, 6 is an air flow sensor, 7 is a temperature sensor, and 8 is a control circuit.

温度センサー7で測定された熱交換器3からの給湯の
湯温と設定温度との差をなくすように制御回路8により
ガス比例弁5を制御してガス量を、そしてガス比例弁5
からのガス流量に対し、所定の空気流量になるように制
御回路8から燃焼ファン4に比例信号を出力し、空気量
を制御している。この際、ガス量はガスがバーナ(図示
せず)により供給圧が一定であるためほぼ希望する量に
設定可能であるが、空気量は煙突の有無等の給排気条件
や機器のバラツキ等により大きく変化するため、空気流
量センサー6により測定された空気流量が制御回路8に
フィードバックされ、空気流量センサー6で測定された
空気流量と、制御回路8からの比例信号により設定され
た空気流量との差をなくするようにフィードバック制御
されている。このようにしてノズル2より供給される所
定のガス量と燃焼ファン4より供給される所定の空気量
とにより、バーナ1で燃焼し、熱交換器3で水を加熱す
るというものであった。
The gas proportional valve 5 is controlled by the control circuit 8 so as to eliminate the difference between the hot water temperature of the hot water supplied from the heat exchanger 3 measured by the temperature sensor 7 and the set temperature.
A proportional signal is output from the control circuit 8 to the combustion fan 4 so that the air flow rate becomes a predetermined air flow rate with respect to the gas flow rate from (1) to control the air flow rate. At this time, the amount of gas can be set to almost the desired amount because the supply pressure of the gas is constant by the burner (not shown), but the amount of air can be set according to the supply / exhaust conditions such as the presence or absence of a chimney and the variation of equipment Because of a large change, the air flow rate measured by the air flow rate sensor 6 is fed back to the control circuit 8, and the air flow rate measured by the air flow rate sensor 6 and the air flow rate set by the proportional signal from the control circuit 8 Feedback control is performed to eliminate the difference. In this way, the burner 1 burns and the heat exchanger 3 heats the water with a predetermined amount of gas supplied from the nozzle 2 and a predetermined amount of air supplied from the combustion fan 4.

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成であれば、ガス量、
空気量共に絞り比(最大燃焼時の絞り比を1とし、この
絞り比1より小さくなる例えば最大燃焼時の1/2の量を
燃焼している時の絞り比を1/2と定義する)は約1/3程度
しかなく、台所の給湯時等の低燃焼の場合には燃焼が停
止することがしばしば起っていた。また、絞り比を小さ
くするため、ノズル切換を行った場合には、燃焼してい
るバーナと燃焼していないバーナとの通過空気の配分比
が、全バーナが燃焼している場合と異なってしまうた
め、全空気量(全バーナを通過する空気量)を空気流量
センサー6で管理していても燃焼不良をおこすことがあ
った。
Problems to be Solved by the Invention However, with the above-mentioned configuration, the gas amount,
Both the air amount and the throttle ratio (The throttle ratio at the maximum combustion is set to 1, and the throttle ratio that is smaller than this throttle ratio 1 is defined as 1/2 when the maximum combustion is combusted.) There is only about 1/3, and combustion often stopped when the combustion was low, such as when hot water was supplied to the kitchen. Further, in order to reduce the throttle ratio, when the nozzles are switched, the distribution ratio of the passing air between the burner that is burning and the burner that is not burning is different from that when all the burners are burning. Therefore, even if the total air amount (the amount of air passing through all the burners) is managed by the air flow rate sensor 6, combustion failure may occur.

本発明はかかる従来の問題を解決するもので、絞り比
を極端に小さくすることと、それを実現するために、所
定の位置に空気流量センサーを配設し燃焼不良を防止す
ることを目的とする。
The present invention solves such a conventional problem, and an object thereof is to extremely reduce the throttle ratio, and to realize it, an air flow rate sensor is arranged at a predetermined position to prevent combustion failure. To do.

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明の燃焼装置は、
複数のノズルと各ノズルに対応する複数のバーナと、燃
焼用空気を供給する燃焼ファンと、バーナへのガス流量
及び燃焼用空気量を制御する制御回路と、ガス流量が減
少していくにつれ制御回路からの信号により順次閉じら
れていく前記ノズルへガスを供給するように切り替える
切換弁と、最小燃焼時に開いているノズルに対応するバ
ーナの一次空気量を検知するように、バーナの一次空気
吸入口の上流側でかつノズルを囲むように配設された空
気流量センサーとから成り、前記制御回路は前記空気流
量センサーにより検知される空気量が、ノズル切換時に
おいても空気流量センサーが配設されたノズルのガス量
に対する所定の一次空気量になるように前記燃焼ファン
を制御するようにしたものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the combustion apparatus of the present invention is
Multiple nozzles, multiple burners corresponding to each nozzle, a combustion fan that supplies combustion air, a control circuit that controls the gas flow rate to the burner and the amount of combustion air, and control as the gas flow rate decreases A switching valve that switches to supply gas to the nozzles that are sequentially closed by a signal from the circuit, and a primary air intake of the burner that detects the primary air amount of the burner corresponding to the nozzle that is open at the time of minimum combustion. And an air flow rate sensor arranged so as to surround the nozzle on the upstream side of the mouth, and the control circuit is provided with the air flow rate sensor even when the air volume is detected by the air flow rate sensor. The combustion fan is controlled so that a predetermined primary air amount with respect to the gas amount of the nozzle is obtained.

作用 最小燃焼時に開いているノズルに対応するバーナの一
次空気量を検知するように配設された空気流量センサー
は、ノズル切換の有無にかかわらず最小燃焼時に開いて
いるノズルに流れているガス量に応じて、前記ノズルに
対応するバーナの一次空気量を制御回路にフィードバッ
クし全空気量を設定する。すなわち、全空気量は一次空
気系路と二次空気系路の抵抗比に関係し一次空気量との
関係は一意に決定できるため、制御回路は一次空気をフ
ィードバックすれば容易に全空気量を設定できる。
Action The air flow rate sensor, which is arranged to detect the primary air amount of the burner corresponding to the nozzle that is open at the time of minimum combustion, is the amount of gas flowing to the nozzle that is open at the time of minimum combustion regardless of whether the nozzle is switched or not. Accordingly, the primary air amount of the burner corresponding to the nozzle is fed back to the control circuit to set the total air amount. That is, since the total air amount is related to the resistance ratio of the primary air system path and the secondary air system path and the relationship with the primary air amount can be uniquely determined, the control circuit can easily determine the total air amount by feeding back the primary air. Can be set.

上記の制御により、ノズル全開時であってもノズル切
換時であっても、開口しているノズルに必要な空気量が
正確に供給されることになる。
By the above control, the required amount of air can be accurately supplied to the open nozzles even when the nozzles are fully opened or when the nozzles are switched.

実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第
1図は本発明を湯沸器に適用した時の一実施例であり、
図中、第3図と同一部材には同一符号を付している。第
1図において、2aは最小燃焼時に開いているノズル、1a
はノズル2aに対応するバーナ、9はノズル2のガス供給
路に設けた切換弁である。またガス比例弁5が根本に配
設され、その先に切換弁9とノズル2とが設けられたガ
ス供給路と、直接ノズル2aが設けられたガス供給系路と
に分かれている。そしてノズル2aを囲むようにバーナ1a
に必要な一次空気量を設定するため空気流量センサー6
が配設されている。バーナ1、1aの上流には燃焼用空気
を送る燃焼ファン4が配設され、下流には熱交換器3が
配設されている。また、熱交換器3の出口側には温度セ
ンサー7が設けられている。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an embodiment when the present invention is applied to a water heater,
In the figure, the same members as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals. In Fig. 1, 2a is a nozzle opened at the time of minimum combustion, 1a
Is a burner corresponding to the nozzle 2a, and 9 is a switching valve provided in the gas supply passage of the nozzle 2. Further, a gas proportional valve 5 is disposed at the base, and is divided into a gas supply passage in which a switching valve 9 and a nozzle 2 are provided ahead of it, and a gas supply system passage in which a nozzle 2a is directly provided. Then, the burner 1a surrounds the nozzle 2a.
Air flow sensor 6 to set the required primary air volume for
Are arranged. A combustion fan 4 for sending combustion air is arranged upstream of the burners 1 and 1a, and a heat exchanger 3 is arranged downstream thereof. A temperature sensor 7 is provided on the outlet side of the heat exchanger 3.

上記実施例において、温度センサ7で測定された湯温
と設定温度の差をなくすように制御回路8によりガス比
例弁5を制御してガス量を設定する。この時、ガス量が
大きい場合は切換弁9がすべて開口するが、ガス量が小
さくなり絞り比が1/3以下になると、切換弁9が順次閉
止していき、最小燃焼時にはノズル2aにのみにガスが供
給される。すなわち、各ノズル2、2aが開時には制御回
路8はガス比例弁5によりガス量を設定し、空気流量セ
ンサー6により、バーナ1aに必要な一次空気量を供給す
るように燃焼ファン4の空気量を設定する。ここで、空
気流量センサー6は内部に設けられて熱線や熱電対等の
検知素子により、流速に応じて変化する温度変化をとら
えて単位時間当りの空気量を検知する。そして燃焼量が
小さくなり絞り比が1/3より小さくなると順次切換弁9
が閉じられ、最後にはノズル2aのみが開口する。
In the above embodiment, the gas proportional valve 5 is controlled by the control circuit 8 so as to eliminate the difference between the hot water temperature measured by the temperature sensor 7 and the set temperature, and the gas amount is set. At this time, when the gas amount is large, all the switching valves 9 are opened, but when the gas amount is small and the throttle ratio becomes 1/3 or less, the switching valves 9 are sequentially closed, and only the nozzle 2a is opened at the time of minimum combustion. Is supplied with gas. That is, when the nozzles 2 and 2a are open, the control circuit 8 sets the gas amount by the gas proportional valve 5, and the air flow rate sensor 6 sets the air amount of the combustion fan 4 so as to supply the required primary air amount to the burner 1a. To set. Here, the air flow rate sensor 6 is provided inside and detects the amount of air per unit time by capturing a temperature change that changes according to the flow rate by a detection element such as a heat wire or a thermocouple. When the combustion amount becomes smaller and the throttle ratio becomes smaller than 1/3, the sequential switching valve 9
Is closed, and finally only the nozzle 2a is opened.

ここで、ノズル2aに対応するバーナ1aのみに関する空
気過剰率mについて第2図を用いて説明する。燃焼装置
の負荷を大きく設定するような場合、すなわち高温設定
や大流量設定の場合には、切換弁9が全て開いてノズル
2,2aの全てからガスが噴出する。切替弁9が全部開いて
いる限り、ガス量が低下すればこれに対応して空気量も
低下し、第2図のA1に示すように空気過剰率mはほぼ一
定に保持される。
Here, the excess air ratio m regarding only the burner 1a corresponding to the nozzle 2a will be described with reference to FIG. When the load of the combustion device is set to be large, that is, when the temperature is set to a high temperature or the flow rate is set to a large amount, the switching valve 9 is fully opened and the nozzle
Gas is ejected from all of 2,2a. As long as the switching valve 9 is fully open, if the gas amount decreases, the air amount correspondingly decreases, and the excess air ratio m is kept substantially constant as shown by A1 in FIG.

しかし、負荷が小さく(低温設定や小流量設定の場
合)絞り比が次第に1/3,1/4等と小さくなる時には、空
気流量センサーを従来技術のように燃料ファン4の吐出
口等に設けて全空気量を制御すると、切替弁9が閉じら
れノズル2からはガスは噴出せずノズル2aだけからガス
が噴出しているのにも拘わらず、全てのノズルからガス
が噴出しているとして空気量を制御する。その結果この
場合の空気過剰率mはその制御目標値B1にはならずこれ
より低い値のB2の破線に示したような値になる。
However, when the load is small (in the case of low temperature setting or small flow rate setting) and the throttle ratio gradually decreases to 1/3, 1/4, etc., an air flow rate sensor is installed at the discharge port of the fuel fan 4 etc. as in the prior art. When the total amount of air is controlled by switching the switching valve 9 and the gas is not ejected from the nozzle 2 but is ejected only from the nozzle 2a, the gas is ejected from all the nozzles. Control the amount of air. As a result, the excess air ratio m in this case does not become the control target value B1 but becomes a value lower than this, as shown by the broken line of B2.

このように空気過剰率mが制御目標値に達しない場
合、特にB2に示したように空気過剰率mが1以下になる
ような場合には不完全燃焼となり一酸化炭素COが発生す
ることになる。
In this way, when the excess air ratio m does not reach the control target value, especially when the excess air ratio m becomes 1 or less as shown in B2, incomplete combustion occurs and carbon monoxide CO is generated. Become.

これに対して本願発明では、空気流量センサー6をバ
ーナの一次空気吸入口の上流側で、かつノズルを囲むよ
うに配設しているので、空気過剰率mは第2図のB1で示
した制御目標値に制御され、一酸化炭素CO等の有害ガス
が発生するような問題は起こらない。
On the other hand, in the present invention, since the air flow rate sensor 6 is arranged on the upstream side of the primary air intake port of the burner and so as to surround the nozzle, the excess air ratio m is shown by B1 in FIG. It is controlled to the control target value, and problems such as the generation of harmful gases such as carbon monoxide CO do not occur.

よって前述したような配設構成の空気流量センサー6
により、バーナ1aを燃焼させるのに必要な一次空気量を
検知し、このときガス量に応じた所定の空気量になるよ
うに制御回路8により制御しているため、切換弁9の開
閉に関係なく、第2図の実線に示すように空気過剰率m
を目標値になるように制御することが可能となる。
Therefore, the air flow rate sensor 6 having the above-described arrangement configuration
Detects the primary air amount required to burn the burner 1a, and at this time controls the control circuit 8 so that a predetermined air amount corresponding to the gas amount is obtained. However, as shown by the solid line in FIG. 2, the excess air ratio m
Can be controlled so as to reach the target value.

発明の効果 以上のように本発明の燃焼装置によれば次のような効
果が得られる。
Effects of the Invention As described above, according to the combustion apparatus of the present invention, the following effects are obtained.

(1)最小燃焼時に開口しているノズルに対応するバー
ナの空気量を制御しているため、切換弁により絞り比を
小さくしても燃焼不良が生じない。
(1) Since the air amount of the burner corresponding to the nozzle that is open at the time of minimum combustion is controlled, combustion failure does not occur even if the throttle ratio is reduced by the switching valve.

(2)切換弁の数を増すことにより、これに対応して燃
焼不良を起こすことなく、絞り比をどこまでも小さくす
ることができ、したがってあらゆる要望に対応できる。
(2) By increasing the number of switching valves, it is possible to correspondingly reduce the throttling ratio without causing defective combustion, and thus to meet all demands.

(3)切換弁により燃焼量を絞るため、耐風に強い燃焼
装置にできる。
(3) Since the amount of combustion is reduced by the switching valve, a combustion device that is strong against wind can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例を採用した湯沸器の構成図、
第2図は空気過剰率と燃焼量との関係を示すグラフ、第
3図は従来の湯沸器の構成図である。 1……バーナ、2……ノズル、4……燃焼ファン、6…
…空気流量センサー、8……制御回路、9……切換弁。
FIG. 1 is a block diagram of a water heater adopting an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the excess air ratio and the combustion amount, and FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional water heater. 1 ... Burner, 2 ... Nozzle, 4 ... Combustion fan, 6 ...
... Air flow sensor, 8 ... Control circuit, 9 ... Switching valve.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数のノズルと各ノズルに対応する複数の
バーナと、前記バーナへ燃焼用空気を送る燃焼ファン
と、バーナへのガス流量及び燃焼用空気量を制御する制
御回路と、前記ガス流量が減少していくにつれ前記制御
回路からの信号により順次閉じられていく前記ノズルヘ
ガスを供給するように切換える切換弁と、最小燃焼時に
開口している前記ノズルに対応する前記バーナの一次空
気量を検知するように、バーナの一次空気吸入口の上流
側でかつノズルを囲むように配設された空気流量センサ
ーとから成り、前記制御回路は前記空気流量センサーに
より検知される空気量が、ノズル切換時においても前記
空気流量センサーが配設されたノズルのガス量に対する
所定の一次空気量になるように前記燃焼ファンを制御す
る燃焼装置。
1. A plurality of nozzles, a plurality of burners corresponding to each nozzle, a combustion fan for sending combustion air to the burner, a control circuit for controlling a gas flow rate to the burner and an amount of combustion air, and the gas. A switching valve that switches to supply gas to the nozzle that is sequentially closed by a signal from the control circuit as the flow rate decreases, and a primary air amount of the burner corresponding to the nozzle that is opened at the time of minimum combustion. In order to detect, the control circuit comprises an air flow rate sensor disposed upstream of the primary air intake port of the burner and surrounding the nozzle, and the control circuit controls whether the air flow rate detected by the air flow rate sensor is the nozzle switching mode. A combustion apparatus that controls the combustion fan so that a predetermined primary air amount with respect to a gas amount of a nozzle provided with the air flow rate sensor is set even at a time.
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