JP2827469B2 - 燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、広範囲な負荷の変動に対応するために、バ
ーナの燃焼本数を変化させるようにした燃焼装置に関す
る。

〔従来技術〕

従来、負荷の変動に応じて燃焼量を制御するために、
ガス量比例制御を行うと同時に、バーナに供給するガス
圧に応じて燃焼用空気の供給量を調節できる燃焼装置に
おいて、バーナの燃焼本数を変化させることにより、よ
り広範囲な負荷変動に対応できるようにしていた。

このような燃焼装置としては、例えば実開昭56−2384
0号公報に記載されているように、ガス供給路に圧制御
型のガス比例制御弁を配設し、ガス比例制御弁の下流側
を第１バーナ群と第２バーナ群とに至る２本の分岐ガス
通路に分岐し、第１バーナ群への分岐ガス通路にガス弁
を、第２バーナ群への分岐ガス通路に切替ガス弁を設け
たものにおいて、第１バーナ群のみが燃焼している小能
力時ガス比例制御によって制御されている小能力制御域
と、第１バーナ群及び第２バーナ群が同時に燃焼してい
る大能力時ガス比例制御によって制御されている大能力
制御域と、小能力制御域の終点以前で且つ大能力制御域
の始点以降で小能力制御域と大能力制御域とをラップさ
せた重複制御域とを設けることにより、切替時のハンチ
ングを防止したものが知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記従来の燃焼装置においては、負荷の
減少に伴い、燃焼しているバーナの本数が多く、ガス２
次圧（ガス比例制御弁を通過した後のガス圧）が低い状
態である大能力制御域から、燃焼しているバーナの本数
が少なく、ガス２次圧が高い状態である小能力制御域に
切り替えられた時に、バーナの本数は減少するが、高い
ガス２次圧に対応する燃焼空気量を供給するために燃焼
用ファンの回転数が上昇し（第５図にガス２次圧と燃焼
用ファンの回転数との関係の一例を示す）、燃焼用ファ
ンの運転音が増大するとともに、バーナの１本当たりの
インプットが高いことにより燃焼音が増大し、負荷が減
少したにも拘わらず、逆に騒音値が上昇することにな
り、負荷の大小と騒音値が比例しないという問題があっ
た。

本発明の目的は、上記問題点を解決し、低騒音での運
転域を拡大させるとともに、負荷の大小に応じて騒音値
が変化して使用感覚に適合させることのできる燃焼装置
を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成すために本発明の燃焼装置は、複数
のバーナ群に分割された主バーナと、各バーナ群へのガ
スの供給を断続制御するバーナ本数切替機構と、ガス圧
制御型の比例制御弁と、比例制御弁を通過した後のガス
圧であるガス２次圧に応じて回転数が変動する燃焼用フ
ァンとを有する燃焼装置において、燃焼しているバーナ
本数が少ない小能力時ガス比例制御により制御されてい
る小能力制御域と、燃焼しているバーナ本数が多い大能
力時ガス比例制御により制御されている大能力制御域
と、小能力制御域の終点以前の小能力制御域部と大能力
制御域の始点以降の大能力制御域部をラップさせた重複
制御域とを設け、制御状態が重複制御域内における小能
力制御域部内に予め設定された所定時間以上在る時、小
能力制御域部内の点から大能力制御域部内の同等のガス
消費量に対応する点に移行し、バーナ燃焼本数を増加さ
せ、バーナ１本当たりのガス消費量を減少させることに
より、ガス消費量に対応するガス２次圧の低い燃焼状態
に移行させるようにしたものである。

〔作用〕

上記のとおり構成された本発明の燃焼装置において
は、燃焼運転開始時から、ガス消費量が増大し続ける
と、バーナ本数が少ない小能力時には小能力制御域を移
行し、小能力最大負荷対応点である終点以上のガス消費
量の要求があると、大能力制御域の小能力制御域の終点
のガス消費量に等しいガス消費量に対する大能力制御点
に移行し、大能力制御が行われる。

また、最大負荷（最大ガス消費量）時である大能力制
御域の大能力最大負荷対応点である終点から、負荷（ガ
ス消費量）が減少し続けると、大能力制御域を制御状態
が移行し、大能力最大負荷対応点である始点において小
能力制御域の大能力制御域の始点のガス消費量に等しい
ガス消費量に対する小能力制御点に移行し、小能力制御
が行われる。

いま、バーナ本数が少ない小能力時にバーナ１本当た
りのガス消費量が大きく、ガス２次圧の高い状態の重複
制御域内で燃焼が行われており、所定時間が経過する
と、小能力制御域部内の点から大能力制御域部内の同等
のガス消費量に対応する点に移行し、バーナ燃焼本数を
増加させ、バーナ１本当たりのガス消費量を減少させ、
ガス消費量に対応するガス２次圧の低い燃焼状態に移行
させてガス２次圧の低下に伴って燃焼用ファンの回転数
を低下させることにより、騒音を低減させることができ
る。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

本発明の燃焼装置を温水暖房用給湯器に用いたものに
ついて、第１図を参照して説明すると、温水暖房用給湯
器１は熱交換器２を有しており、熱交換器２には入水管
３と出湯管４が接続され、入水管３はポンプ５及び膨張
タンク６を介して暖房戻り管７に連通され、膨張タンク
６内に水位検出用フロートスイッチ８が配設されてい
る。また、出湯管４は暖房往き管（図示せず）に接続さ
れており、出湯管４には出湯温度センサ９が設置されて
いる。

熱交換器２の下方に主バーナ10が配設されており、主
バーナ10は第１バーナ群101と第２バーナ群102とに分割
されている。

主バーナ10へのガス供給路11にはガスの供給をON−OF
F制御する元電磁弁12と、その下流側に位置し、供給ガ
ス圧を連続的に制御するガス圧制御型の比例制御弁13と
が配設されている。

比例制御弁13の下流側において、ガス供給路11は第１
バーナ群101と第２バーナ群102とに至る２本の分岐ガス
通路111,112に分岐され、第１バーナ群101への分岐ガス
通路111にガス弁14が、第２バーナ群102への分岐ガス通
路112に切替ガス弁15が設けられ、ガスの供給をON−OFF
制御している。

主バーナ10の下方に燃焼用ファン６が設置されてお
り、ファンモータ161と、回転数検出センサ17とが設け
られている。

フロートスイッチ８、出湯温度センサ９並びに回転数
検出センサ17から出力される検出信号は、CPU等から成
るコントローラ18に入力され、コントローラ18から出力
される駆動信号は、ポンプ５、元電磁弁12、比例制御弁
13、ガス弁14並びに切替ガス弁15に入力される。

第２図及び第３図に示すように、第１バーナ群101の
みが燃焼している小能力時ガス比例制御により、ガス消
費量とガス２次圧が所定の関係（グラフＡ→Ｂ→Ｃ）を
もって制御されている小能力制御域ACと、第１バーナ群
101及び第２バーナ群102が同時に燃焼している大能力時
ガス比例制御により、ガス消費量とガス２次圧とが所定
の関係（グラフＤ→Ｅ→Ｆ）をもって制御されている大
能力制御域DFと、小能力制御域ACの終点Ｃ以前の小能力
制御域部BCと大能力制御域DFの始点Ｄ以降の大能力制御
域部DEをラップさせた重複制御域Ｌとを設け、制御状態
が重複制御域Ｌ内における小能力制御域部BC内に予め設
定された所定時間以上在る時、小能力制御域部BC内の点
Ｋから大能力制御域部DE内の同等の負荷に対応する点K₁
に移行し、主バーナ10の燃焼本数を増加させ、バーナ１
本当たりのガス消費量を減少させることにより、ガス消
費量に対応するガス２次圧の低い燃焼状態に移行させ
る。

燃焼運転開始時から、負荷即ちガス消費量が増大し続
けると、小能力時には小能力制御域ACをＡ→Ｂ→Ｃに移
行し、小能力最大負荷対応点である終点Ｃ以上のガス消
費量の要求があると、大能力制御域DFの中間点Ｅ（重複
制御域Ｌの最大負荷対応点であり、小能力制御域ACの終
点Ｃのガス消費量に等しいガス消費量に対する大能力制
御点）に移行し、大能力制御がＥ→Ｆに沿って行われ
る。

また、最大負荷（最大ガス消費量）運転時であり、大
能力制御域DFの大能力最大負荷対応点である終点Ｆか
ら、負荷（ガス消費量）が減少し続けると、大能力制御
域DFをＦ→Ｅ→Ｄの順に制御状態が移行し、大能力最小
負荷対応点である始点Ｄにおいて小能力制御域ACの中間
点Ｂ（重複制御域Ｌの最小負荷対応点であり、大能力制
御域DFの始点Ｄの負荷に等しい負荷に対する小能力制御
点）に移行し、小能力制御がＢ→Ａに沿って行われる
（第３図参照）。

次に、制御動作について、第４図を参照して説明する
と、運転スイッチ（図示せず）をONし、フロートスイッ
チ８がONする（暖房循環回路内に水が満たされている）
と、ポンプ５が運転を開始する。

出湯温度センサ９が検出した出湯温度Ｔと、予め設定
された着火開始水温T₀とを比較し、出湯温度Ｔが着火開
始水温T₀以下（Ｔ≦T₀）の時に、元電磁弁12とガス弁14
を開いて主バーナ10の第１バーナ群101に着火して燃焼
を開始し、要求される負荷に対応して比例制御弁13によ
りガス量を連続的に制御するとともに、切替ガス弁15を
開閉し、第２バーナ群102の燃焼をON−OFF制御してバー
ナの燃焼本数を制御する。

制御状態が、第１バーナ群101のみが燃焼している小
能力制御域ACであって、重複制御域Ｌ内に位置する（例
えば、小能力制御域部BC内の点Ｋ）時、タイマがスター
トし、その制御状態で所定時間経過すると、切替ガス弁
15を開いて第２バーナ群102の燃焼を始め、同一ガス消
費量における重複制御域Ｌ内の大能力制御域DF（例え
ば、大能力制御域部DE内の点K₁）に移行し、ガス量並び
に主バーナ10の燃焼本数を制御する。

この構成により、第１バーナ群101のみが燃焼してい
るバーナ燃焼本数の少ない小能力制御域部BCにおける高
いガス２次圧と、高いガス２次圧に対応して高いファン
回転数での燃焼運転を所定時間で打ち切り、切替ガス弁
15を開いて第２バーナ群102の燃焼を開始することによ
り、バーナ燃焼本数を増大させ、バーナ１本当たりのガ
ス消費量を低い値としてガス２次圧を低下させ、ガス２
次圧に対応するファン回転数を低下させて燃焼を継続す
ることにより、騒音を低く抑えることができる。

以上、暖房用給湯器について述べてきたが、暖房用に
限られるものではなく、また、給湯器に限定されるもの
ではないことは勿論であり、燃焼負荷の変動が大きい燃
焼器一般に適用する事ができるものである。

また、出湯温度をフィードバック制御するものについ
て述べてきたが、フィードフォワード制御方式のものに
も適用できるものである。

〔発明の効果〕

本発明は上述のとおり構成されているから、以下に述
べるとおりの効果を奏する。

バーナ燃焼本数の少ない小能力制御域部における高い
ガス２次圧と、高いガス２次圧に対して高いファン回転
数での燃焼運転を所定時間で打ち切り、バーナ燃焼本数
を増大させ、バーナ１本当たりのガス消費量を低い値と
してガス２次圧を低下させ、ガス２次圧に対応するファ
ン回転数を低下させて燃焼を継続することにより、騒音
を低く抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する給湯器の構成図、第２図はガ
ス２次圧とガス消費量との関係を示すグラフ、第３図は
制御動作説明図、第４図は運転制御のフローチャート、
第５図はガス２次圧とファン回転数との関係を示すグラ
フである。 10……主バーナ、101……第１バーナ群、 102……第２バーナ群、12……元電磁弁、 13……比例制御弁、14……ガス弁、 15……切替ガス弁、Ｌ……重複制御域。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バーナ本数切替機構と、ガス圧制御型の比
   例制御弁と、ガス２次圧に応じて回転数が変動する燃焼
   用ファンとを有する燃焼装置において、燃焼しているバ
   ーナ本数が少ない小能力時ガス比例制御により制御され
   ている小能力制御域と、燃焼しているバーナ本数が多い
   大能力時ガス比例制御により制御されている大能力制御
   域と、小能力制御域の終点以前の小能力制御域部と大能
   力制御域の始点以降の大能力制御域部をラップさせた重
   複制御域とを設け、制御状態が重複制御域内における小
   能力制御域部内に予め設定された所定時間以上在る時、
   小能力制御域部内の点から大能力制御域部内の同等のガ
   ス消費量に対応する点に移行させることを特徴とする燃
   焼器。