JP3701371B2

JP3701371B2 - 多段式バーナの燃焼方法

Info

Publication number: JP3701371B2
Application number: JP04720296A
Authority: JP
Inventors: 務祖父江; 繁明安井
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 1996-03-05
Filing date: 1996-03-05
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2016-03-05
Also published as: JPH09243059A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多段式バーナの燃焼方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばガスバーナにあっては、バーナ体の炎口の上方に、該炎口と間隔を存して副炎口を有する箱体を配置してなる多段式バーナが知られている。前記副炎口は、上下に間隔を存して複数段形成する場合と、一段だけ形成する場合とがある。
【０００３】
このような多段式バーナでは、その定常燃焼運転時の燃焼炎は、箱体に形成された孔から徐々に二次空気が供給されることで、燃焼温度を下げることができ、これにより、窒素酸化物の発生を低減することができる。
【０００４】
一方、この種の多段式バーナの燃焼を行うに際しては、従来、その燃焼開始時から定常的な燃焼運転を行うようにバーナ体に燃料を供給するようにしていた。このため、燃焼開始時から最上段の副炎口に燃焼炎が形成されることがある。
【０００５】
しかしながら、このようなものでは、特に燃焼開始時の温度が低い場合に、燃焼の初期段階で一時的に不完全燃焼が発生し易いということが本願発明者等の検討により判明した。
【０００６】
この点について、本願発明者等が各種の検討を行ったところ、前記箱体の温度が低い状態で、これに燃焼炎が接触すると、不完全燃焼を生じやすく、また、該箱体が十分に高温に加熱された定常燃焼運転状態では、該箱体に燃焼炎が接触しても、不完全燃焼が生じないということを知見した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる背景に鑑み、燃焼開始時から不完全燃焼を生じることなく良好な燃焼運転を行うことができる多段式バーナの燃焼方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の多段式バーナの燃焼方法はかかる目的を達成するために、バーナ体の炎口の上方に該炎口と間隔を存して対向する副炎口を有する箱体を備えた多段式バーナの燃焼方法であって、該多段式バーナの燃焼開始時に、前記バーナ体の炎口に形成される燃焼炎が前記箱体と略非接触状態となるよう定められた燃焼開始給燃量で該バーナ体に給燃して燃焼を開始し、次いで、該バーナ体への給燃量を前記副炎口に燃焼炎を形成する定常燃焼用の給燃量に増加せしめることを特徴とするものである。
【０００９】
かかる本発明によれば、前記多段式バーナの燃焼開始時には、前記燃焼開始給燃量の給燃によって前記バーナ体の炎口に形成される燃焼炎は、前記箱体に接触しない状態となるので、不完全燃焼が生じない。そして、このような燃焼炎によって前記箱体が徐々に加熱されながら、前記バーナ体への給燃量を前記定常燃焼用の給燃量に増加（好ましくは徐々に増加）せしめ、最終的に多段式バーナの定常燃焼運転を行うので、燃焼炎が箱体の副炎口部分に接触する段階では、該箱体は十分に加熱され、従って、不完全燃焼を生じることなく定常燃焼運転に移行する。
【００１０】
これにより、燃焼開始時から不完全燃焼を生じることなく良好な燃焼運転を行うことができる。
【００１１】
かかる本発明では、さらに、前記燃焼開始時に、前記箱体またはその近傍の温度を検出すると共に、その検出温度に応じて前記バーナ体に給燃する前記燃焼開始給燃量を設定する工程を備え、該工程は前記検出温度が高いほど、前記燃焼開始給燃量を大きく設定する。
【００１２】
これによれば、前記燃焼開始時に、前記箱体の温度が低いほど、前記燃焼開始給燃量が小さくなって、前記バーナ体の炎口に最初に形成される燃焼炎が小さくなるので、該燃焼炎が給燃量の増加により箱体に接触するようになるまでの時間が長くなる。従って、該箱体に燃焼炎が接触するようになる段階では、該箱体が十分に加熱され、確実に不完全燃焼の発生を防止することができる。
【００１３】
逆に、前記燃焼開始時に、前記箱体の温度が高いほど、前記燃焼開始給燃量が大きくなって、前記バーナ体の炎口に最初に形成される燃焼炎も大きくなり、該燃焼炎が箱体に接触するようになるまでの時間が短くなるものの、その時間内で箱体は十分に加熱されるので、不完全燃焼の発生は防止される。そして、この場合、燃焼開始時のバーナ体への給燃量がさほど小さくないため、該給燃量が最終的に前記定常燃焼用の給燃量に達するまでの時間が短くなり、燃焼開始後、迅速に定常燃焼運転を行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１乃至図３を参照して説明する。図１は本実施形態の燃焼方法を適用した多段式バーナを備える温風暖房機、図２及び図３は該多段式バーナの燃焼運転の作動説明図である。
【００１５】
図１を参照して、１は温風暖房器の本体ケース、２は多段式バーナ、３は送風ファンであり、多段式バーナ２及び送風ファン３は本体ケース２内に上下に配設されている。
【００１６】
多段式バーナ２は、上面部に炎口４を形成したバーナ体５と、この炎口４を囲むようにして該バーナ体５に取付けられた箱体である燃焼カバー６とを具備し、これらのバーナ体５及び燃焼カバー６が本体ケース１内で燃焼筐７に収容されている。
【００１７】
バーナ体５の上端部の両側部には、Ｌ字形に屈曲したフランジ８，８が設けられ、これらのフランジ８，８には、燃焼用の二次空気を導入するための空気孔９が穿設されている。
【００１８】
燃焼カバー６は、バーナ体５の上方でバーナ体５の炎口４と対向する上下二段の副炎口１０ａ，１０ｂを有しており、下段の副炎口１０ａは、燃焼カバー６の上下方向の中間部の内側壁に形成された張出部１１の中央部に設けられ、上段の副炎口１０ｂは燃焼カバー６の上面中央部に設けられている。そして、燃焼カバー６の両側壁には、張出部１１の上側で燃焼用の二次空気を導入するための空気孔１２が穿設されている。
【００１９】
尚、燃焼カバー６内には、バーナ体５の炎口４に臨んで点火プラグ１３が設けられている。また、燃焼カバー６の外側壁にはこの燃焼カバー６の温度を検出するための温度センサ１４が設けられている。
【００２０】
燃焼筐７は、多段式バーナ２の燃焼室を形成するもので、その上端部に燃焼ガスを排気する排気口１５が形成され、下部の背面部に空気取入口１６が形成されている。空気取入口１６は、本体ケース１の背面にエアフィルタ１７を装着して設けられた空気吸込口１８を介して本体ケース１外（室内）に開口している。
【００２１】
また、燃焼筐７の上部には、該燃焼筐７の背面パネル７ａから隔壁板１９が延設されている。この隔壁板１９は排気口１５及び燃焼筐７の前面パネル７ｂの上半部をこれらと離間して覆うように曲折され、前面パネル７ｂとの間に燃焼ガスの排気通路２０を形成している。そして、該隔壁板１９とその外方に設けられた隔壁板２１との間で、空気吸込口１８の上部に連通した送風用空気通路２２が形成され、この送風用空気通路２２は隔壁板１９の下端で排気通路２０と合流した後、送風ファン３を介して本体ケース１の前面下部に形成された温風吹出口２３に通じている。
【００２２】
尚、多段式バーナ２のバーナ体５には、図示しない給燃装置から例えば燃料ガスが供給されるようになっている。また、バーナ体５への給燃量や、送風ファン３の回転数は図示しないコントローラにより適宜制御されるようになっている。
【００２３】
次に、かかる温風暖房機の作動を説明する。
【００２４】
まず、温風暖房機の基本的作動を説明すると、暖房運転時には、送風ファン３を回転しつつ多段式バーナ２の燃焼運転（この燃焼運転については詳細を後述する）が行われる。この時、送風ファン３の回転によって本体ケース１の空気吸込口１８から室内空気が本体ケース１に取り込まれ、この取り込まれた空気は図１の白抜きの矢印で示すように燃焼筐７の空気空気取入口１６を介して燃焼用の二次空気として多段式バーナ２に供給されると共に、送風用空気通路２２を流れる。そして、燃焼筐７の排気口１５から排出される多段式バーナ２の燃焼ガスが図１の黒塗りの矢印で示すように排気通路２０を流れ、これが隔壁板１９の下端箇所で送風用空気通路２２を流れる空気と合流してそれらが混合され、温風となる。この混合により得られる温風は、その後、図１の半黒塗りの矢印で示すように送風ファン３を介して送風用空気通路２２の温風吹出口２３から室内に吹き出される。
【００２５】
このような温風暖房機の作動において、多段式バーナ２の燃焼運転の定常的な燃焼運転時には、図１に参照符号Ｈで示すように、燃焼炎Ｈがバーナ体５の炎口４から副炎口１０ａを通って副炎口１０ｂ上に達するような給燃量がバーナ体５に給燃され、多段式バーナ２の定常燃焼運転が行われる。そして、かかる定常燃焼運転においては、燃焼炎Ｈに、バーナ体５の炎口４の箇所と副炎口１０ａとの箇所とで、それぞれ燃焼筐７内に導入された空気の一部が前記空気口９，１２を介して燃焼用の二次空気として供給されつつ、副炎口１０ｂの上方にも燃焼用の二次空気が供給され。このように、二次空気を徐々に供給することで燃焼温度が下がり、これにより窒素酸化物の発生が低減する。
【００２６】
一方、多段式バーナ２の燃焼は次のように開始される。
【００２７】
まず、多段式バーナ２の燃焼開始に際して、温度センサ１４により燃焼カバー６の温度が検出され、その検出温度に応じて、図示しないコントローラによりバーナ体１に最初に給燃すべき燃焼開始給燃量が設定される。この燃焼開始給燃量は、図２（ａ）に示すようにバーナ体５の炎口４に形成される燃焼炎が燃焼カバー６に接触せず、下段の副炎口１０ａに達しない状態となるような少量の給燃量に設定されるものである。そして、該燃焼開始給燃量は、図３（ａ）に示すように多段式バーナ２の定常燃焼用の給燃量よりも小さく、また、検出温度が高い程、大きく（検出温度が低い程、小さく）設定される。尚、多段式バーナ２の燃焼停止直後の燃焼再開時等、多段式バーナ２の燃焼炎が燃焼カバー６に接触しても不完全燃焼を生じる虞れのない程度に該燃焼カバー６が十分に高温となっていて、その検出温度が所定の温度以上である場合には、定常的な燃焼運転を行うための給燃量が燃焼開始給燃量として設定される。また、定常燃焼用の給燃量は、室温と設定温度とに応じた所要の燃焼量が得られるように決められるものである。
【００２８】
このようにして燃焼開始給燃量を設定した後、その設定した燃焼開始給燃量でバーナ体５に図示しない給燃装置により給燃しつつ点火プラグ１３により点火して燃焼を開始する。そして、この燃焼開始後、図３（ａ）に示すように、例えば所定の時間的増加率でバーナ体５への給燃量を定常燃焼用の給燃量に向かって増加させつつ燃焼を継続し、最終的に定常燃焼用の給燃量まで増加した後は、該定常燃焼用の給燃量で多段式バーナ２の定常的な燃焼運転を行う。尚、この場合、前記送風ファン３の回転数は、上記のような給燃量の増加に合わせて定常運転時の回転数に向かって徐々に上昇させるようにすることが好ましいが、最初から定常運転時の回転数で作動させるようにしてもよい。
【００２９】
このとき、燃焼開始時の燃焼カバー６の温度が比較的低い場合において、多段式バーナ２の燃焼炎は、燃焼開始時に、小さめに設定される前記燃焼開始給燃量の給燃によって図２（ａ）に示すように燃焼カバー６の副炎口１０ａ等に接触することなくバーナ体５の炎口４の箇所のみに形成される。そして、その後、給燃量の増加により燃焼炎が拡大していき、図２（ｂ）に示すように、下段の副炎口１０ａの箇所まで燃焼炎が形成される状態を経て、最終的に図２（ｃ）に示すように上段の副炎口１０ｂの箇所まで燃焼炎が形成される定常燃焼運転状態に至る。
【００３０】
また、このとき、燃焼カバー６は、上記のように形成される燃焼炎によって該燃焼カバー６の下部側から徐々に加熱され、その温度が例えば下段の副炎口１０ａの箇所で図３（ｂ）に実線で示すように上昇し、また、上段の副炎口１０ｂの箇所では同図破線で示すように、副炎口１０ａの箇所より若干遅れて上昇していく。この場合、燃焼炎が、副炎口１０ａや副炎口１０ｂに接触するようになる段階では、該副炎口１０ａや副炎口１０ｂの箇所での燃焼カバー６の温度は、その接触によって不完全燃焼が生じることのない程度に十分に高くなる。
【００３１】
このような作動によって、燃焼開始時の燃焼カバー６の温度が低い状態では、前述のようにバーナ体５の炎口４の箇所に形成される燃焼炎が燃焼カバー６に接触せず、しかも、その後の該燃焼炎の拡大に際しては、燃焼カバー６の副炎口１０ａや副炎口１０ｂの箇所が十分に加熱された状態で燃焼炎が副炎口１０ａや副炎口１０ｂの箇所に接触するようになるため、該燃焼炎が、燃焼カバー６の低温部分に接触しない。従って、不完全燃焼を生じることなく、良好に多段式バーナ２の燃焼運転を行うことができる。
【００３２】
そして、燃焼開始時の燃焼カバー６の検出温度が低いほど、前記燃焼開始給燃量が小さく設定されるので、給燃量の増加によって燃焼炎が副炎口１０ａ，１０ｂに順次達するまでの時間が長くなる。従って、燃焼炎が副炎口１０ａ，１０ｂに達するまでの時間内で、それらの箇所における燃焼カバー６の温度を十分に高めることができ、これにより確実に不完全燃焼を防止することができる。
【００３３】
また、逆に、燃焼開始時の燃焼カバー６の検出温度が高いほど、前記燃焼開始給燃量が大きく設定されるので、バーナ体５への給燃量が最終的に定常燃焼用の給燃量に増加するまでの時間が短くなって、迅速に定常的な所要の燃焼運転を行うことができる。そして、この場合、燃焼炎が副炎口１０ａ，１０ｂに達するまでの時間が短くなるものの、燃焼開始時の燃焼カバー６の温度がさほど低くない状態となっているので、燃焼炎が副炎口１０ａ，１０ｂに達するまでの時間内で該燃焼カバー６は十分にその温度が高くなり、従って、不完全燃焼を生じることなく良好に燃焼運転を行うことができる。
【００３４】
尚、以上説明した実施形態では、温風暖房機に備えた多段式バーナ２を例にとって説明したが、多段式バーナを備えた給湯器等の他の燃焼機器にあっても本発明を適用することができることはもちろんであり、また、例えば送風ファンによる給気を行わずに自然給気を行う多段式バーナについても本発明を適用することができる。また、上記実施形態では、検出温度に応じて燃焼開始給燃量を設定するものを示したが、燃焼停止後の経過時間に応じてバーナ体の温度を予測し、燃焼開始給燃量を設定するようにしてもよい。
【００３５】
また、燃焼開始時の温度に関係なく、あらかじめ定められた燃焼開始給燃量になるようにしてもよい。
【００３６】
さらに、上記実施形態では、燃焼開始後、定常燃焼用の給燃量に向かってあらかじめ定められた増加率で給燃量を増加せしめるものを示したが、検出温度に応じて増加させるようにしてもよい。
【００３７】
また、燃焼開始給燃量で所定時間燃焼を継続した後、定常燃焼用の給燃量に切り換えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を適用した多段式バーナを備える温風暖房機の構成図。
【図２】図１の多段式バーナの燃焼運転の作動説明図。
【図３】図１の多段式バーナの燃焼運転の作動説明図。
【符号の説明】
２…多段式バーナ、４…バーナ体の炎口、５…バーナ体、６…燃焼カバー（箱体）、１０ａ，１０ｂ…副炎口。

Claims

バーナ体の炎口の上方に該炎口と間隔を存して副炎口を有する箱体を備えた多段式バーナの燃焼方法であって、該多段式バーナの燃焼開始時に、前記バーナ体の炎口に形成される燃焼炎が前記箱体と略非接触状態となるよう定められた燃焼開始給燃量で該バーナ体に給燃して燃焼を開始し、次いで、該バーナ体への給燃量を前記副炎口に燃焼炎を形成する定常燃焼用の給燃量に増加せしめることを特徴とする多段式バーナの燃焼方法。
前記燃焼開始時に、前記箱体またはその近傍の温度を検出すると共に、その検出温度に応じて前記バーナ体に給燃する前記燃焼開始給燃量を設定する工程を備え、該工程は前記検出温度が高いほど、前記燃焼開始給燃量を大きく設定することを特徴とする請求項１記載の多段式バーナの燃焼方法。