JPH0456206B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は燃焼用フアンによつて燃焼用空気を供
給する暖房機に関する。

［従来の技術］ 一般の暖房機では、窒素酸化物（以下NOxと
記す）を低減するために、空気過剰率が１より高
い状態で燃焼する全一次空気燃焼を行つている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、全一次空気燃焼では、燃焼量を変化さ
せた場合には、全域で良好燃焼を維持することが
困難で、例えば、強燃焼領域では炎口負荷が大き
くなるため逆火しやすく、弱燃焼領域ではCO／
CO₂が悪くなるため、燃焼量の変更が行いにくい
という問題がある。

本発明は、燃焼に伴うNOxの発生量の低減を
図るとともに、燃焼量を変更しても燃焼良好域が
広い暖房記を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の暖房機は、送風機により燃焼用空気を
供給する送風通路と、多数の小炎孔を有し該小炎
孔との間で混合室を形成し一次空気口に燃料噴出
ノズルが配されたケーシング、前記多数の小炎孔
の周囲に一定の高さで保炎壁を形成するとともに
該保炎壁の内側に大炎孔を形成する大炎孔形成部
材からなり前記送風通路内に配されたバーナと、
前記一次空気口が上流側となるように前記送風通
路内と前記バーナとの間で前記送風通路を遮るよ
うにして設けられ、前記大炎孔形成部材の外側で
前記大炎孔に対して二次空気を供給するための二
次空気供給口を有する空気遮断部材と、前記送風
機を前記ノズルより噴出される燃料供給量に対応
させて予め設定した作動状態に制御する送風機制
御手段とからなる技術的手段を採用する。

［作用］ 本発明では、バーナは空気遮断部材によつて一
次空気口を上流側にして送風通路内に配されてい
るため、送風機の作動状態に応じた空気量が一次
空気口より混合室内へ供給される。

一次空気口から混合室内へ供給される一次空気
量が、ノズルから噴出される燃料供給量に対して
適切な量となる場合には小炎孔表面で全一次空気
燃焼が行われ、一次空気量が少ない場合にはさら
に二次空気供給口から保炎壁を越えて大炎孔に供
給される空気を二次空気としてブンゼン燃焼が行
われる。

従つて、必ずしも燃焼量の変更可能範囲の全域
で全一次空気燃焼を行う必要がないため、例え
ば、暖房負荷に応じた使用頻度に応じて、あるい
は、全一次空気燃焼を行つた場合の燃焼の安全性
に基づいて、全一次空気燃焼とブンゼン燃焼とを
決定するための送風機の作動状態を、燃料供給量
に対応して予め設定することができる。

［発明の効果］ 本発明では、全一次空気燃焼とベンゼン燃焼と
を送風機の作動状態に応じて変更することがで
き、必ずしも前域で全一次空気燃焼を行う必要が
ないため、燃焼量の変更可能範囲を広くすること
ができ、任意の範囲のみで全一次空気燃焼を行う
ことができる。

全一次空気燃焼では、NOxの発生量が少なく
なるため、燃焼量の変更可能範囲の一部で全一次
空気燃焼を行うことによつて暖房機の使用中に発
生するNOxの発生量を低減させることができる。

［実施例］ 次に本発明を図面に示す実施例に基づいて説明
する。

第２図に示すフアンヒータのケーシング１の前
面には、温風吹出口２が設けられ、ケーシング１
内には、本発明の送風機としての燃焼用フアン３
を備えたバーナ１０が設けられ、さらにバーナ１
０の上方には対流用フアン４が設けられ、バーナ
１０の燃焼量、燃焼用フアン３および対流用フア
ン４の作動状態は第１図に示す制御装置３０によ
つて制御される。

バーナ１０は、多孔質セラミツクによつて形成
され多数の炎孔１１ａを有する多孔板として設け
られたバーナプレート１１と、バーナプレート１
１との間で混合室を形成するバーナケース１２
と、バーナプレート１１の周囲に一定の高さで保
炎壁を形成するとともにバーナプレート１１の上
方で大炎孔を形成する大炎孔形成部材１７と、バ
ーナケース１２に備えられた空気制御部材１４の
一次空気吸込口１４ｂに配されたノズル２０とか
ら構成される。

バーナ１０は、燃焼用フアン３によつて供給さ
れる燃焼用空気を導く送風ケース１３内にノズル
２０が配された一次空気吸込口１４ｂ側を上流側
にして配され、第３図に示すように、バーナ１０
と送風ケース１３との間には、送風ケース１３を
遮るようにして設けられた空気遮断部材１５が設
けられている。

空気遮断部材１５には、大炎孔形成部材１７の
外側から二次空気を供給するための二次空気供給
口１５ａが形成されている。

この結果、バーナ１０の混合室には、燃焼用フ
アン３の作動状態に応じて一次空気が供給され、
燃料供給量に対して一次空気が十分な場合には、
バーナプレート１１の表面で燃焼を行う全一次空
気燃焼が行われ、一次空気が少ない場合には、二
次空気供給口１５ａから大炎孔に対して供給され
る二次空気によりブンゼン燃焼が行われる。

本発明のバーナ１０では、燃焼用フアン３によ
つて供給される燃焼用空気は、フアンケース３ａ
の接合部３ｂと接合された送風ケース１３内へ送
り込まれるが、送風ケース１３内へ送り込まれる
燃焼用空気は、中心部に開口を備えた略円錘形状
の空気制御部材１４によつてバーナケース１２内
へ供給される一次空気とバーナケース１２外へ供
給される二次空気とに分離される。空気制御部材
１４は、略円錘形状の頂点側に形成された筒部１
４ａをバーナケース１２に嵌合、溶接され、底面
側には一次空気吸込口１４ｂが開口部として設け
られ、二次空気は、第３図に示すように送風ケー
ス１３から二次空気供給口１５ｂを介して燃焼室
１６に供給される。

従つて、燃料供給量が一定であつても、燃焼用
フアン３の作動状態によつて供給する一次空気量
を変化させることができるため、このバーナ１０
をブンゼン式バーナとしても、全一次空気式バー
ナとしても燃焼させることができる。なお、大炎
孔形成部材１７は、全一次空気燃焼において、二
次空気供給口１５ａから供給される空気の影響を
なくして燃焼を安定させる。

本実施例のフアンヒータは30号の暖房機となつ
ており、最大燃焼量は3000kcal／ｈであるため、
1500kcal／ｈ付近の燃焼領域では、全一次空気燃
焼において、燃焼用空気の供給量変化の影響を受
けにくい燃焼良好域となつている。また、通常の
使用状態では中間の1500kcal／ｈ位での燃焼頻度
が高くなる。

一次空気吸込口１４ｂには、ノズル２０が備え
られ、図示しない燃料供給路と接続された燃料供
給部２１によつて供給量が調節された燃料ガスを
噴出する。

燃料供給部２１は、第１図に示すとおり、燃料
ガスを遮断するための元電磁弁２２、主電磁弁２
３と、燃料供給量を調節するための比例弁２４と
からなり、これらは、後述する制御装置３０によ
つて制御される。

一方、バーナプレート１１の上方の大炎孔形成
部材１７の内側には、点火装置としてのスパーカ
１８と、炎の温度を検知するサーモカツプル１９
とが備えられている。

なお、対流用フアン４は、吸込口５から吸込む
室内空気を、バーナ１０の燃焼によつて生成され
た燃焼ガスと混合して吹出すものである。

制御装置３０は、図示しないマイクロコンピユ
ータ、記憶装置、およびインターフエースからな
り、第１図に示すとおり、燃料制御部３１、燃焼
用フアン制御部３２、対流用フアン制御部３３、
およびシーケンス制御部３４の各制御機能を有
し、制御装置３０には安全回路３５が備えられて
いる。

燃料制御部３１は、燃料供給部２１に設けられ
た元電磁弁２２、主電磁弁２３および比例弁２４
を制御するもので、燃料ガスの供給および遮断を
司る元電磁弁２２および主電磁弁２３の開閉を制
御する。また、室内温度を検知する室温サーミス
タ３６と、フアンヒータによつて加熱する室内温
度を設定するための室温コントローラ３７とから
の信号に基づいてバーナ１０の燃焼量を決定する
とともに、決定した燃焼量に基づいて比例弁２４
への通電電流を制御する。本実施例では、前述の
とおり、最大燃焼量が3000kcal／ｈとなつている
ため、通常では燃焼量は1500kcal／ｈ付近である
ことが多く、それに応じて比例弁２４への通電電
流を制御することによつて、この燃焼領域を頻度
の高い燃焼領域とする。

燃焼用フアン制御部３２は、サーモカツプル１
９からの出力電圧に基づいて燃焼用フアン３を制
御する。本実施例では第４図に示すように、サー
モカツプル１９の出力電圧毎に対応して予め記憶
装置に記憶された燃焼用フアン制御用のデータに
基づいた電圧を燃焼用フアン３に印加することに
よつて、燃焼用フアン３を制御する。

これは、バーナ１０への一次空気の供給量は、
燃焼用フアン３の回転数に応じて確実に変更する
ことができ、しかもバーナ１０は一次空気のみで
燃焼を行う全一次空気式バーナとしても作動する
ように形成されていることから、バーナ１０の燃
焼状態を全一次空気燃焼とブンゼン燃焼とに決定
する手段として燃焼用フアン３を駆動させること
ができるからである。そのためには、バーナ１０
での燃焼量をサーモカツプル１９によつて検知さ
れる燃焼温度によつて検出し、検出された燃焼量
毎に供給空気量を決定すればよいことになる。

本実施例では、燃焼領域をすべて全一次空気燃
焼とすることは、燃焼用空気の供給量の管理のと
もなう燃焼用フアン３の制御が難しいため、全一
次空気式バーナとして燃焼を行う全一次空気燃焼
の領域として、第５図に示すように、バーナ１０
での燃焼量が前述の燃焼良好領域のみを設定して
おり、それ以外の燃焼領域では、バーナ１０はブ
ンゼン燃焼を行うようにしている。

これは、暖房機では、バーナ１０によつて生成
された燃焼ガスが、室内空気と混合されて再び室
内へ吹出されるために、燃焼に伴うNOxの発生
量を極力減少させる必要があるためである。

本実施例では、全一次空気燃焼を行うための燃
焼用フアン３の制御は、サーモカツプル１９の出
力電圧を検出し、それぞれの出力電圧によつてバ
ーナ１０の燃焼量を計算し、計算される燃焼量が
前述の燃焼良好領域のときには、燃料供給量に対
して全一次空気燃焼を行うことができる量の一次
空気が供給されるように燃焼用フアン３を駆動す
るようにしている。そのためには、サーモカツプ
ル１９の出力電圧の0.5ｍＶ毎に対応して予め設
定された回転数となるように、燃焼用フアン３を
制御する電圧値をデータとして記憶手段に記憶し
ておき、検出したサーモカツプル１９の出力電圧
に応じてそのデータに基づいた電圧を燃焼用フア
ン３に印加する。これによつて、バーナ１０の燃
焼量に応じて全一次空気燃焼とブンゼン燃焼とが
自動的に設定されることになる。

対流用フアン制御部３３は、ケーシング１に設
けられた吸込口５から吸込む室内空気を燃焼室１
６から供給される燃焼ガスと混合して温風吹出口
２から吹出す対流用フアン４の駆動用モータ４ａ
を制御するための機能部分で、本実施例では、サ
ーモカツプル１９の出力電圧に比例した電圧を駆
動用モータ４ａに印加させるようにしている。こ
の結果、温風吹出口２からは燃焼量に応じた温風
が吹出される。

シーケンス制御部３４は、使用者が図示しない
運転スイツチを操作すると、所定のシーケンスで
燃焼および各フアンを作動させる機能部である。

安全回路３５は、制御装置３０に備えられた別
回路であり、サーモカツプル１９によつてバーナ
１０での燃焼が検知されなくなつたときに、単独
で燃料供給を停止させて安全を図るものである。

以上の構成からなる本実施例のフアンヒータ
は、次のとおり作動する。

使用者が運転スイツチを入れると、燃焼用フア
ン３が作動する。すると、燃焼用空気はフアンケ
ース３ａから送風ケース１３内へ供給され、供給
された空気のうち空気制御部材１４によつて分離
および制限された空気が一次空気として、一次空
気吸込口１４ｂから筒部１４ａを介してバーナケ
ース１２内へ供給される。燃焼用フアン３の回転
数が所定の点火用の回転数になるとスパーカ１８
が駆動されて火花放電を行う。図示しない放電検
知装置によつてスパーカ１８の火花放電が検知さ
れると、燃料供給部２１が制御されて、元電磁弁
２２および主電磁弁２３が通電されるとともに、
比例弁２４が通電される。すると、比例弁２４の
通電電流に応じて燃料ガスがノズル２０から空気
制御部材１４内へ噴出され、一次空気と混合され
てバーナプレート１１の淡孔１１ａから燃焼室１
６へ供給される。燃焼室１６では、すでにスパー
カ１８が作動しているため、混合気は直ちに着火
する。

この点火作動では、全一次空気燃焼よりブンゼ
ン燃焼の方が着火しやすく、さらに燃料が多い方
が着火しやすいことから本実施例では、着火時の
燃焼量を3000kcal／ｈに設定している。

着火後、サーモカツプル１９が加熱されると、
その出力電圧は炎検知信号として制御装置３０へ
送られ、スパーカ１８の作動を停止させるととも
に、安全回路３５に作用して継続して各電磁弁を
開状態に維持する。

サーモカツプル１９により炎検知としての信号
が制御装置３０に伝送されると、燃料制御部３１
は室温サーミスタ３６と室温コントローラ３７か
らの信号に基づいて必要燃焼量を計算するととも
に、計算された燃焼量に応じて比例弁２４を通電
させる。本実施例では、燃料制御部３１によつて
計算される必要燃焼量は、通常の使用状態では
1500kcal／ｈ前後に制御されることが多く、この
燃焼領域が燃焼頻度の高い燃焼領域となつてい
る。

一方、燃焼用フアン３は、サーモカツプル１９
の出力電圧に基づいて、記憶手段に記憶されたデ
ータに基づいた電圧によつて駆動され、バーナケ
ース１２内へは燃焼用フアン３の駆動状態に応じ
た一次空気が供給される。燃焼用フアン３は、第
５図に示すように、燃焼量が1200kcal／ｈ〜
1800kcal／ｈのときには、バーナ１０は全一次空
気式バーナとして燃焼を行い、それ以外の燃焼量
領域では、ブンゼン燃焼を行うような空燃比とな
るように作動する。

従つて、本実施例のフアンヒータでは、燃焼が
良好な中間の燃焼領域以外では、安定した燃焼を
行うブンゼン燃焼が行われるため、燃焼領域を広
くすることができる。

また燃焼頻度の高い中間の燃焼領域では、全一
次空気燃焼が行われるため、燃焼中に発生する
NOxを少なくすることができる。

バーナ１０による燃焼ガスは、対流用フアン４
によつて吸込口５から吸込まれた室内空気と混合
されて温風吹出口２から吹出され、対流用フアン
４は、サーモカツプル１９の出力電圧に応じて駆
動されるため、適温の温風として吹出される。

以上のとおり、本発明によれば、燃焼中に発生
するNOxを少なくすることができるとともに、
室内温度の変化、設定温度の変更に伴つて燃焼量
変化しても、燃焼良好域が広くとれるため、安全
な暖房機として使用することができる。

本実施例では、フアンヒータにおける実施例を
示したが、対流フアンは必ずしも必要ではなく、
バーナが、一次空気の供給量に応じて、ブンゼン
燃焼と全一次空気燃焼とに変更できるものであれ
ば同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例のフアンヒータの制御装置の
作動説明のためのブロツク図、第２図は本実施例
のフアンヒータを示す正面からの部分断面図、第
３図は本実施例のフアンヒータを示す側面断面
図、第４図は本実施例の制御装置による燃焼用フ
アンの制御特性を示す特性図、第５図は本実施例
のバーナの燃焼量と一次空気の供給量との関係を
示す特性図である。 図中、３……燃焼用フアン（送風機）、１０…
…バーナ、１１ａ……炎孔（多数の小炎孔）、１
３……送風ケース（送風通路）、１２……バーナ
ケース（ケーシング）、１４ｂ……一次空気吸込
口（一次空気口）、１５……空気遮断部材、１５
ａ……二次空気供給口、１７……大炎孔形成部
材、２０……ノズル（燃料噴出ノズル）、３２…
…燃焼用フアン制御部（送風機制御手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 送風機により燃焼用空気を供給する送風通路
   と、 多数の小炎孔を有し該小炎孔との間で混合室を
   形成し一次空気口に燃料噴出ノズルが配されたケ
   ーシング、前記多数の小炎孔の周囲に一定の高さ
   で保炎壁を形成するとともに該保炎壁の内側に大
   炎孔を形成する大炎孔形成部材からなり前記送風
   通路内に配されたバーナと、 前記一次空気口が上流側となるように前記送風
   通路内と前記バーナとの間で前記送風通路を遮る
   ようにして設けられ、前記大炎孔形成部材の外側
   で前記大炎孔に対して二次空気を供給するための
   二次空気供給口を有する空気遮断部材と、 前記送風機を前記ノズルより噴出される燃料供
   給量に対応させて予め設定した作動状態に制御す
   る送風機制御手段と からなる暖房機。