JP5898114B2

JP5898114B2 - 燃焼装置

Info

Publication number: JP5898114B2
Application number: JP2013048921A
Authority: JP
Inventors: 忠幸平賀; 万之赤木
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2033-03-12
Also published as: JP2014173811A

Description

本発明は、バーナが複数並設されたバーナユニットを備える燃焼装置に関する。

従来、この種の燃焼装置として、特許文献１記載のものが知られている。このものでは、バーナユニットを構成する複数のバーナのうち並設方向一端に設けられたバーナに点火する点火プラグと、並設方向他端に設けられたバーナの火炎を検知するフレームロッドとが設けられ、並設方向一端に設けられたバーナからバーナユニットを構成する他のバーナに火移りさせるようにしている。そして、フレームロッドが火炎を検知することにより、バーナユニットの全てのバーナが着火していると判断して、バーナユニットへのガス供給を継続し、フレームロッドが火炎を検知しなくなったときは、生ガスの放出を防止するために、バーナユニットへのガス供給を中止する。

ところで、強風等の外乱その他の影響により、一部のバーナが失火してしまう虞がある。上記従来例のものでは、フレームロッドが設けられていないバーナが失火した場合には、それを判別することはできないため、失火したバーナから生ガスが放出され続けてしまう。

尚、上記不具合を解消するために、全てのバーナにフレームロッドを設けることも考えられるが、それではコストアップを招いてしまう。

特開平３−５０４１３号公報

本発明は以上の点に鑑み、フレームロッドが設けられていないバーナが失火しても、生ガスが放出され続けることなく、且つ、コストアップを回避できるようにした燃焼装置を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、バーナが複数並設されたバーナユニットを備え、バーナユニットを構成する複数のバーナのうち並設方向一端に設けられたバーナに点火する点火プラグと、並設方向他端に設けられたバーナの火炎を検知するフレームロッドとが設けられ、並設方向一端に設けられたバーナからバーナユニットを構成する他のバーナに火移りさせるようにした燃焼装置であって、燃焼中に定期的に火移り促進制御を実行するようにし、火移り促進制御は、バーナユニットを構成する各バーナへの供給ガス量を一時的に増加させ、または、各バーナへの供給空気量を一時的に減少させることで行うことを特徴とする。

ここで、火移り促進制御で各バーナへのガス供給量を増加させると、火炎が大きくなって火移りしやすくなり、また、火移り促進制御で各バーナへの供給空気量を減少させると、一次空気の不足で火炎が二次空気を求めて大きくなって、火移りしやすくなる。そして、本発明によれば、フレームロッドが設けられていないバーナが失火しても、火移り促進制御によって当該バーナに火移りさせ、生ガスが放出され続けることを防ぐことができる。更に、フレームロッドは、バーナユニットを構成する複数のバーナのうち並設方向他端のバーナに設けられるだけであり、コストアップを回避できる。

ここで、各バーナへの供給ガス量が多い強燃焼のときは、火炎が大きくなるため、バーナ間で火移りしやすく、フレームロッドが設けられていないバーナが失火したままになる可能性は低い。

そのため、本発明において、前記火移り促進制御は、前記バーナユニットを構成する各バーナへの供給ガス量が所定値以下である弱燃焼のときのみに行うことが望ましい。これによれば、失火の可能性が低いときに前記火移り制御を無駄に実行することを回避できる。

本発明の実施形態の燃焼装置である温風暖房機の内部構造を示す図。図１のＩＩ―ＩＩ線で切断した断面図。図１の温風暖房機が具備するバーナユニットの斜視図。図１の温風暖房機の制御系の構成を示す図。図１の温風暖房機で行う制御内容を示すフロー図。

以下、図１に示す温風暖房機ＦＦに本発明を適用した実施形態について説明する。温風暖房機ＦＦの機体内には、後述するバーナユニットＢを内蔵する燃焼筐１が配置されると共に、バーナユニットＢの燃焼ガスが内部に流入する熱交換器２が配置されている。熱交換器２は、バーナユニットＢに対向して配置される第１熱交換パイプ２１と、第１熱交換パイプ２１の下方に配置される第２熱交換パイプ２２と、更に下方に配置される第３熱交換パイプ２３とを備える。そして、第１熱交換パイプ２１の下流端と第２熱交換パイプ２２の上流端とをボックス２４を介して連通させると共に、第２熱交換パイプ２２の下流端と第３熱交換パイプ２３の上流端とをボックス２５を介して連通させ、第３熱交換パイプ２３の下流端から排気ファン３を介して燃焼ガスを図示省略した排気筒に排出している。また、熱交換器２の上方に配置される対流ファン４の作動により、温風暖房機ＦＦ内に吸い込まれる室内空気を熱交換器２との熱交換で加熱し、温風として機外に吹き出させるようにしている。

燃焼筐１内には、燃焼筐１内の空間を燃焼室１１と燃焼室１１の上流側の給気室１２とに仕切る仕切り板１３が設けられている。そして、排気ファン３の作動で熱交換器２を介して作用する吸引力により、図示省略した給気筒から給気ボックス５を介して給気室１２内に空気が供給されるようにしている。仕切り板１３には、図２に示す如く、多数の分布孔１３ａが形成されており、給気室１２に供給された空気がこれらの分布孔１３ａを介して燃焼室１１に二次空気として供給されるようにしている。

燃焼室１１内には、バーナユニットＢが上下２段に配置されている。図３も参照して、各バーナユニットＢは、２個の管状バーナ６，６を並設して構成されている。管状バーナ６は、混合管６１と、混合管６１の先端部に嵌合させた炎口部材６２とで構成されている。混合管６１は、尾端の流入口６１ａと、流入口６１ａに対し縮径したベンチュリー部６１ｂと、ベンチュリー部６１ｂから先方に向けて次第に拡径するテーパー管部６１ｃとを有している。そして、流入口６１ａに臨ませて配置したガスノズル６３から噴出する燃料ガスと一次空気とが流入口６１ａから混合管６１内に流入し、混合管６１内で燃料ガスと一次空気との混合気が生成されるようにしている。

炎口部材６２の前面には、中央部の第１炎口６２ａと、第１炎口６２ａの周囲に位置する、スリット状の複数の第２炎口６２ｂとが形成されている。そして、第１炎口６２ａから噴出する混合気の燃焼で形成される火炎に、第２炎口６２ｂから噴出する混合気で形成される火炎が合体して、前方に細長く伸びる火炎が形成され、第１熱交換パイプ２１に火炎が送り込まれる。

バーナユニットＢを構成する２個の管状バーナ６，６の２個の混合管６１，６１は、混合管６１の半割り形状部分を横方向に間隔を存して２個成形した上下２枚の板材６４，６４を接合して構成されている。また、両板材６４，６４の両混合管６１，６１の間に位置する部分の先端部には、混合気が先方に噴出する細長形状の火移り炎口６５が形成され、両管状バーナ６，６間で火移りが行われる。また、火移り炎口６５の長手方向中間部には、火移り炎口６５の他の部分よりも幅広の中間炎口部６５ａを設けている。

図２を参照して、燃焼室１１内には、各バーナユニットＢを構成する２個の管状バーナ６，６のうち、並設方向一端に設けられた＃１の管状バーナ６に点火する点火プラグ７１と、並設方向他端に設けられた＃２の管状バーナ６の火炎を検知するフレームロッド７２とが設けられている。そして、イグナイタ７１ａ（図４参照）の作動で点火プラグ７１の火花放電が行われて＃１の管状バーナ６に点火されると、火移り炎口６５を介して＃２の管状バーナ６に火移りされるようにしている。また、フレームロッド７２が火炎を検知することにより、各バーナユニットＢの全ての管状バーナ６に着火されたことが確認できる。

図４を参照して、バーナユニットＢに対する燃料ガスの供給路８には、供給路８の開閉を行う電磁弁８１と、弱燃焼から強燃焼まで燃焼状態が変化するように燃料ガス量を調節する比例弁８２とが介設されている。更に、比例弁８２の下流側で供給路を各管状バーナ６のガスノズル６３に夫々接続されるように分岐させている。

温風暖房機ＦＦの機体内には、排気ファン３、対流ファン４、電磁弁８１、比例弁８２及びイグナイタ７１ａを制御するコントローラＣが設けられている。コントローラＣには、機体上面に設けられる図示省略した運転スイッチからの信号やフレームロッド７２からの信号が入力される。

以下、図５を参照して、コントローラＣによる制御について詳述する。先ず、運転スイッチがＯＮされると、ＳＴＥＰ１で、排気ファン３をプリパージ回転数で回転させる。

次に、ＳＴＥＰ２で、排気ファン３を点火回転数で回転させ、ＳＴＥＰ３で、イグナイタ７１ａを作動させ、ＳＴＥＰ４で、電磁弁８１を開弁させると共に、比例弁８２を所定の点火開度に開かせる。

ＳＴＥＰ５では、フレームロッド７２が所定の待ち時間内に火炎を検知したか否かを判別する。フレームロッド７２が火炎を検知したとき、ＳＴＥＰ６に進み、イグナイタ７１ａの作動を停止させ、ＳＴＥＰ７で、対流ファン４を回転させ、ＳＴＥＰ８で、室温が暖房設定温度になるように管状バーナ６への供給ガス量を調節する温調制御を実行する。

温調制御では、室温と暖房設定温度との偏差に応じて管状バーナ６への供給ガス量が変化するように比例弁８２の開度を調節すると共に、供給ガス量に見合った燃焼用空気が管状バーナ６に供給されるように、排気ファン３の回転数を供給ガス量に比例して可変する。

温調制御を開始すると、ＳＴＥＰ９で、フレームロッド７２が火炎を検知しているか否かを判別し、火炎を検知していれば、ＳＴＥＰ１０に進む。ＳＴＥＰ１０では、後述する火移り促進制御を前回実行してから所定時間経過しているか否かを判別する。所定時間経過しているとき、ＳＴＥＰ１１で、各管状バーナ６への供給ガス量が所定値以下であるか否かを判別し、所定値以下であるとき、即ち、弱燃焼であるとき、ＳＴＥＰ１２で、火移り促進制御を実行する。

一方、ＳＴＥＰ１０で、火移り促進制御を前回実行してから所定時間経過していないと判別されたとき、または、ＳＴＥＰ１１で、各管状バーナ６への供給ガス量が所定値より大きいと判別されたときは、火移り促進制御を行わない。

ＳＴＥＰ１３では、運転スイッチがＯＦＦされたか否かを判別し、運転スイッチがＯＦＦされているとき、ＳＴＥＰ１４に進み、電磁弁８１及び比例弁８２を閉弁させると共に、排気ファン３及び対流ファン４の回転を停止させて終了し、運転スイッチがＯＦＦされていないときは、ＳＴＥＰ８に戻る。

また、ＳＴＥＰ５で、フレームロッド７２が待ち時間内に火炎を検知しなかったと判別されたとき、ＳＴＥＰ１５に進み、イグナイタ７１ａの作動を停止させ、ＳＴＥＰ１６で、電磁弁８１及び比例弁８２を閉弁させると共に、排気ファン３の回転を停止させて終了する。また、ＳＴＥＰ９で、フレームロッド７２が火炎を検知していないと判別されたときは、ＳＴＥＰ１４に進み、上記の如く電磁弁８１及び比例弁８２を閉弁させると共に、排気ファン３及び対流ファン４の回転を停止させて、失火による生ガスの放出を防止する。

ここで、火移り促進制御は、比例弁８２の開度を大きくして、各管状バーナ６への供給ガス量を一時的（例えば５秒間）に増加させ、または、排気ファン３の回転数を下げて、各管状バーナ６への供給空気量を一時的（例えば５秒間）に減少させることで行う。尚、排気ファン３の回転数を下げるとき、比例弁８２の開度を大きくしてもよく、また、比例弁８２の開度を大きくするとき、排気ファン３の回転数を上げてもよい。

本実施形態によれば、火移り促進制御で各管状バーナ６へのガス供給量を増加させると、火炎が大きくなって火移りしやすくなり、また、火移り促進制御で各管状バーナ６への供給空気量を減少させると、一次空気の不足で火炎が二次空気を求めて大きくなって、火移りしやすくなる。従って、＃１の管状バーナ６が失火しても、火移り促進制御によって＃２の管状バーナ６から＃１の管状バーナ６に火移りさせ、生ガスが放出され続けることを防ぐことができる。

尚、各管状バーナ６にフレームロッドを夫々設けて失火を判別するようにして、生ガスが放出され続けることを防ぐことも考えられるが、それではコストアップを招いてしまう。これに対し、本実施形態では、フレームロッド７２は、バーナユニットＢを構成する２個の管状バーナ６，６のうち＃２の管状バーナ６に設けられるだけであり、コストアップを回避できる。

また、各管状バーナ６への供給ガス量が多い強燃焼のときは、火炎が大きくなるため、管状バーナ６，６間で火移りしやすく、＃１の管状バーナ６が失火したままになる可能性は低い。本実施形態では、火移り促進制御は、バーナユニットＢを構成する各管状バーナ６への供給ガス量が所定値以下である弱燃焼のときのみに行うため、失火の可能性が低いときに火移り制御を無駄に実行することを回避できる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、火移り促進制御に際し、イグナイタ７１ａを作動させ、＃１の管状バーナ６への点火動作を併せて行ってもよい。

また、上記実施形態では、管状バーナ６を２個並設してバーナユニットＢを構成しているが、管状バーナ６の並設個数は３個以上であってもよく、また、管状バーナ６以外のバーナが並設されてもよい。

更に、上記実施形態は、温風暖房機ＦＦに本発明を適用したものであるが、給湯器等の他のガス器具にも同様に本発明を適用できる。尚、給湯器は使用時間が短いのに対し、温風暖房機は長時間使用される可能性が高い。従って、本実施形態のように、温風暖房機に本発明を適用すると、生ガスが放出され続けることを防ぐのに効果的である。

６…管状バーナ、Ｂ…バーナユニット、７１…点火プラグ、７２…フレームロッド。

Claims

バーナが複数並設されたバーナユニットを備え、バーナユニットを構成する複数のバーナのうち並設方向一端に設けられたバーナに点火する点火プラグと、並設方向他端に設けられたバーナの火炎を検知するフレームロッドとが設けられ、並設方向一端に設けられたバーナからバーナユニットを構成する他のバーナに火移りさせるようにした燃焼装置であって、
燃焼中に定期的に火移り促進制御を実行するようにし、火移り促進制御は、バーナユニットを構成する各バーナへの供給ガス量を一時的に増加させ、または、各バーナへの供給空気量を一時的に減少させることで行うことを特徴とする燃焼装置。
前記火移り促進制御は、前記バーナユニットを構成する各バーナへの供給ガス量が所定値以下である弱燃焼のときのみに行うことを特徴とする請求項１記載の燃焼器。