JP2642274B2 - 強制送風式燃焼機器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、燃焼量が可変となっ
ている強制送風式のバーナを用いた燃焼機器の燃焼性の
向上に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、燃焼機器では体格をコンパクト化
する要請が強く、コンパクト化に伴い単位容積当たりの
燃焼量（燃焼負荷）が増大しており、送風ファンによる
強制給気または強制排気を行う強制送風式バーナが多用
されている。この強制送風式バーナは、従来のバーナに
較べ安定燃焼できる空燃比の範囲が狭い。とくに、送風
ファンの回転速度が小さく送風量および送風圧が低レベ
ルにある低負荷燃焼時においては、電源電圧の変動や突
風の影響を受け、燃焼不安定が生じ易い。かかる燃焼不
安定を防止するため、送風ファンの回転速度を一定の高
い速度に維持するとともに、送風通路にバイパス路およ
びバイパス弁を設けて余分の空気をバイパスさせ、低負
荷燃焼を含む燃焼の安定性を向上させたバイパス式燃焼
機器が提案されている（実開昭６３−１２６７２３
号）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のバイパス式燃焼
機器では、バーナの空燃比はバイパス比のみで調整され
ているため、低負荷燃焼時から高負荷燃焼時まで全ての
範囲において大きな風量が供給することができるよう
に、送風ファンを駆動しなければならない。そのため低
負荷燃焼時ではバイパス弁が少しでも正しい状態から外
れるだけで、燃焼用空気量が大きくかわり、燃焼状態が
悪くなるおそれがある。したがって、バイパス制御にお
ける精度の経時的な低下や、バイパス弁の製造上の精度
に対する対策が困難であった。また、低負荷燃焼時に、
ファンの回転数が必要以上に高く、騒音レベルが大きく
なるという不都合がある。この発明の目的は、バーナの
燃焼量に応じて、送風ファンの回転速度制御とバイパス
弁の制御を適性に行い、低負荷燃焼時の燃焼の安定性の
向上と騒音レベルの低減とが達成でき、全燃焼範囲に沿
って良好な燃焼が得られる強制送風式燃焼機器の提供に
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、燃焼量が可
変となっているバーナと、該バーナへの燃料供給路に設
けた比例電磁弁と、前記バーナへ空気を供給する送風フ
ァンと、該送風ファンによる送風の一部をバイパスさせ
るバイパス路と、バイパス比を調整するバイパス弁と、
バーナの制御装置とを備えた強制送風式燃焼機器におい
て、前記制御装置は、要求燃焼量に応じて、前記比例電
磁弁を、必要量の燃料をバーナに供給するように制御
し、前記バイパス弁を、バーナの高負荷燃焼時において
バイパス比が小さくなり、バーナの低負荷燃焼時はバイ
パス比が大きくなるよう制御し、前記送風ファンを、バ
ーナの高負荷燃焼時において小さく設定されたバイパス
比に対応して、バイパス比が一定である場合に比較して
低速で回転させ、バーナの低負荷燃焼時において大きく
設定されたバイパス比に対応して、バイパス比が一定で
ある場合に比較して高速で回転させるように制御して、
バーナに必要量の空気を供給して設定範囲内の空気過剰
率で燃焼させることを特徴とする。

【０００５】

【発明の作用、効果】この発明の強制送風式燃焼機器
は、使用者の設定した要求発熱量に応じて、必要量の燃
料を比例電磁弁で制御してバーナに供給する。これとと
もに、送風ファンの回転速度制御およびバイパス弁のバ
イパス比制御により、安定燃焼に必要な燃焼用空気をバ
ーナに供給し、該バーナの空気過剰率を適性範囲内に制
御する。このバイパス比制御は、バーナの高負荷燃焼時
においてバイパス比を小さくし、低負荷燃焼時はバイパ
ス比が大きくなるように設定されている。また、バイパ
ス比制御のみでなく、送風ファンの回転速度の制御も行
っている。これにより、低負荷燃焼時における燃焼安定
性の向上ができるとともに送風ファンの騒音の増大を低
減できる。また、バイパス弁の精度に対する燃焼の安定
性も高い。

【０００６】

【実施例】この発明の強制送風式燃焼機器の一実施例で
あるガス給湯器１００を図１〜図３に基づき説明する。
このガス給湯器１００は、偏平な箱状の給湯器ケース１
０１の内に、内部が燃焼室２００となっている燃焼筒２
０１と、該燃焼筒２０１の上端に連結した排気集合筒３
００と、前記燃焼筒２０１の下部に装着した強制送風式
の全予混合（全一次空気燃焼）バーナ１とを備える。バ
ーナ１は、使用者が選択した出湯温度が得られるよう
に、燃焼量が可変となっている。

【０００７】また給湯器１００は、燃料ガス供給手段２
と、前記バーナへ燃焼用空気を供給する送風ファン３
と、該送風ファンによる送風の一部をバイパスさせるバ
イパス路４と、制御装置５とを備える。また、給湯器１
００には水道に連結された給水管６１、燃焼室２００の
上部に設置された熱交換器６３および出湯管６４からな
る湯供給手段６が装着されている。

【０００８】全予混合バーナ１は、内部が燃料ガスと燃
焼用空気との予混合室となっているハウジング１０と、
燃焼筒２０１に面しハウジング１０の上面を塞ぐ燃焼板
１１と、該燃焼板１１の上面に取り付けられた点火装置
１２、失火検出のためのフレームロッド１３、および空
燃比制御のための熱電対１４を有する。燃料ガス供給手
段２は、該ハウジング１０内に配設された燃料ガスの噴
射ノズル２１と、元弁２２、安全弁２３および比例電磁
弁２４を介して燃料ガス源と前記ノズル２１とを連絡す
るガス流路２５とからなる。燃焼板１１は、セラミック
板に多数の小炎口を形成してなり、ノズル２１は、金属
パイプに多数の燃料ガス噴射孔を列設してなる。

【０００９】送風ファン３は、スクロールケーシング３
１に遠心式ファン３２を配してなり、ファンの回転速度
センサ３３が付設されている。ケーシング３１の出口と
前記ハウジング１０との連通路３４には、送風ファン３
による送風空気の一部を放出させる前記バイパス路４が
設けられている。バイパス路４の分岐位置にはバイパス
弁４１が設けられ、ケーシング３１の外部に付設された
バイパス弁駆動機構４２により駆動される。バイパス弁
４１は、連通路３４またはバイパス路４の何れか一方ま
たは双方に設けられてもよく、蝶弁、ダンパ、その他任
意の弁が使用できる。なお、バイパス路４の出口は、送
風ファン３と電装品箱２０２とに連結され、送風ファン
３のモータ及び制御装置５を冷却する。

【００１０】比例電磁弁２４で流量制御され、前記ノズ
ル２１から吹き出された燃料ガスは、ハウジング１０内
で燃焼用空気（送風ファン３により強制送風された送風
のうち、バイパスされない分）と空気過剰率λ＝１．２
程度を目標値として全予混合され、燃焼板１１から燃焼
筒２０１内へ供給されて点火装置１２により点火され、
燃焼室２００内で燃焼して熱交換器６３を流れる水を加
熱し、排気集合筒３００から排気される。

【００１１】制御装置５は、前記ケース１０１内に設置
された電装品箱２０２内に設置され、出湯温度の設定手
段と水量センサ６２と入水温センサ（図示しない）とか
らの入力信号を処理して、予め測定または計算により求
めた制御データに基づき燃焼量を決定し、送風ファン３
を制御するとともに、回転速度センサ３３で送風ファン
３の回転速度を検出し、この回転速度に基づき、比例電
磁弁２４に所定の電流を供給する。

【００１２】また、制御装置５は、バイパス弁駆動機構
４２によりバイパス弁４１を変位させ送風ファン３の回
転速度に基づいた所定のバイパス比となるように調整す
る。さらに燃焼中は、熱電対１４により空燃比を検出し
て送風ファン３の回転速度を補正するとともにフレーム
ロッド１３により失火を検出しこれが生じたときは安全
弁２３を閉じて燃焼を停止する。

【００１３】この実施例では、制御装置５によるバイパ
ス弁４１の開度制御は、図３の（Ａ）に示す如く、最高
負荷燃焼時（２４号）において、燃焼用空気に対するバ
イパス空気の比率（バイパス比）が０．２５、最低負荷
燃焼時（２．４号）においてバイパス比が４．０となる
ようになされる。これにより、燃焼ガス量に対して燃焼
が良好となりえる送風ファン３の回転速度は上限（リフ
ト限界）が図３の（Ｂ）線、下限（ＣＯ／ＣＯ₂ 限界）
が図３の（Ｃ）線となり、バーナ１の安定燃焼範囲が広
くなる。この結果、たとえば、フィルターの目詰り、電
源電圧の低下、突風、その他の原因でバーナ１の空燃比
が空気過剰率λ＝１．１からはずれても、全予混合バー
ナの安定燃焼範囲であるλ＝１．１〜１．６の範囲に保
たれる確率が大きい。また、低負荷燃焼時における送風
ファンによる送風は高負荷燃焼時のように大きくないた
めバイパス弁４１の精度が多少悪くても燃焼を悪くする
ことはない。また、必要以上に送風ファン３の回転速度
が高くないので騒音レベルの増大は小さい。

【００１４】なお、バイパス比は、最高負荷燃焼時にお
いて、０．１以上、０．５以下であり、最低負荷燃焼時
において、１以上、５以下であることが低負荷燃焼時の
安定燃焼の向上と、高負荷燃焼時の騒音低下のために望
ましい。また、前記実施例では送風ファン３を全予混合
バーナ１の上流側に設けた強制給気式の燃焼機器を示し
たが、送風ファン３を全予混合バーナ１の下流側に設け
た強制排気式の燃焼機器に採用しても良い。また、前記
実施例ではバーナ１として全予混合バーナを採用した
が、ブンゼン式のバーナであっても良い。また、前記実
施例ではバイパス路４の出口を送風ファン３及び電装品
箱２０２に連絡するものを示したが、排気集合筒３００
と並設させてもよく、この場合には、外から突風が吹い
てもバイパス比は設定状態に保たれるので、燃焼状態を
より安定に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる給湯器の概略正面
断面図である。

【図２】図１の側面断面図である。

【図３】バイパス弁の制御特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 全予混合バーナ ２ 燃料ガス供給手段 ３ 送風ファン ４ バイパス ４１ バイパス弁 ５ 制御装置 １００ ガス給湯器

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼量が可変となっているバーナと、該
   バーナへの燃料供給路に設けた比例電磁弁と、前記バー
   ナへ空気を供給する送風ファンと、該送風ファンによる
   送風の一部をバイパスさせるバイパス路と、バイパス比
   を調整するバイパス弁と、バーナの制御装置とを備えた
   強制送風式燃焼機器において、前記 制御装置は、要求燃焼量に応じて、前記比例電磁弁
   を、必要量の燃料をバーナに供給するように制御し、 前記バイパス弁を、バーナの高負荷燃焼時においてバイ
   パス比が小さくなり、バーナの低負荷燃焼時はバイパス
   比が大きくなるよう制御し、 前記送風ファンを、バーナの高負荷燃焼時において小さ
   く設定されたバイパス比に対応して、バイパス比が一定
   である場合に比較して低速で回転させ、バーナの低負荷
   燃焼時において大きく設定されたバイパス比に対応し
   て、バイパス比が一定である場合に比較して高速で回転
   させるように制御して、 バーナに必要量の空気を供給して設定範囲内の空気過剰
   率で燃焼させる ことを特徴とする強制送風式燃焼機器。