JPH05322159A

JPH05322159A - 燃焼装置

Info

Publication number: JPH05322159A
Application number: JP12315592A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Kimura; 洋一木村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-05-15
Filing date: 1992-05-15
Publication date: 1993-12-07

Abstract

(57)【要約】【目的】燃焼部に燃料過剰の火炎と空気過剰の火炎を
形成する燃焼装置において、空燃比の変化より生じる燃
焼不良を防止することで、高い燃焼効率を維持して窒素
酸化物の発生量の少ない燃焼装置を実現する。【構成】燃料過剰の混合気を噴出する一次炎口１１
と、一次炎口の側面に空気過剰の混合気を噴出する二次
炎口１３とを備え、一次炎口の上部に設けられた一次炎
検出手段１６と、二次炎口の上部に設けられた他の二次
炎検出手段１７と各炎口に燃料を供給する燃料制御装置
８と、燃料を燃焼させるに必要な燃焼用の空気を供給す
る送風機１８とを具備している。そして一次炎検出手段
１６と二次炎検出手段１８との出力を比較演算して１８
送風機により供給される空気量を補正制御する制御装置
２６により、燃焼不良を防止することができ、窒素酸化
物の発生量の少ない燃焼装置を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス及び石油を気化さ
せたガスを燃焼する給湯器や暖房器などに用いられる燃
焼装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、燃焼装置は大気汚染対策として窒
素酸化物の発生量を少なくしている。

【０００３】以下、従来の燃焼装置について図面を参照
しながら説明する。図４は従来の燃焼装置の概略図を示
し、燃焼室１に燃料過剰の混合気を噴出する一次炎口２
と、一次炎口の側面に空気過剰の混合気を噴出する二次
炎口３とを具備している。そして、元電磁弁４と燃料制
御装置５により各炎口に燃料を供給し、燃焼室１で燃焼
する燃焼量に応じて供給される燃焼用の空気量を制御装
置６によって制御し、送風機７により燃焼部１に空気を
供給して、一定の空燃比で燃料の燃焼を行い、燃料過剰
の火炎と空気過剰の火炎とを並列して形成することで、
全体の火炎温度を下げ窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生量を
少なくしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、燃焼室１に燃焼特性が異なる燃料過剰の
火炎と空気過剰の火炎とが並列して形成されているため
に空燃比の許容幅が狭く、図５に示すように、均一な火
炎で形成されている燃焼装置に比較して、給排気部が閉
塞されたり、風による影響を受けて空燃比が移動した場
合、すぐに燃焼不良（ＣＯ・ＨＣの発生）を起こすとい
う問題点を有していた。

【０００５】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、燃焼装置の良好な燃焼効率を維持しながら燃焼不
良を防止することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の燃焼装置は、燃料の燃焼を行う燃焼室に燃
料と燃焼用の一次空気とが混合された燃料過剰の混合気
を噴出する一次炎口と、燃料と燃焼用の一次空気とが混
合された空気過剰の混合気を噴出する二次炎口とを備
え、一次炎口の火炎を検出する一次炎検出手段と、二次
炎口の火炎を検出する二次炎検出手段と、各炎口に燃料
を供給する燃料制御装置と、燃料を燃焼させる燃焼用の
空気を供給する送風機とを具備し、前記一次炎検出手段
と前記二次炎検出手段との出力を比較演算して燃料制御
装置と送風機を制御し、燃料と燃焼用の一次空気の混合
率を補正制御する制御装置とを備えたものである。

【０００７】

【作用】本発明は、上記手段により、制御装置が一次炎
検出手段と二次炎検出手段との出力を比較演算して送風
機により供給される空気量と燃料制御装置からの燃料の
供給量を補正制御することで、給排気部が閉塞された
り、風による影響を受け、空燃比が移動し燃焼不良（Ｃ
Ｏ・ＨＣの発生）を起こす危険が生じた場合、良好な燃
焼効率を維持しながら燃焼装置の燃焼不良を防止するこ
とができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【０００９】図１に本発明を適用した燃焼装置の概略図
を示す。図１において、８は燃料であるガス量を制御す
る燃料制御装置、９はガス通路を開閉する電磁弁、１０
は燃料過剰の混合気を混合する一次バーナで燃料過剰の
混合気を噴出する一次炎口１１を備える。１２は空気過
剰の混合気を混合する二次バーナで空気過剰の混合気を
噴出する二次炎口１３を備える。１４は一次バーナ１０
にガスを供給する一次ノズル、１５は二次バーナ１２に
ガスを供給する二次ノズル、１６は一次炎口１１の上部
に設けられて一次炎口１１で形成する火炎を検出する一
次炎検出手段、１７は二次炎口１３の上部に設けられて
二次炎口１３で形成する火炎を検出する他の二次炎検出
手段で、火炎の電気伝導度を金属棒材で検出するフレー
ムロッドを用いている。１８は燃焼用の空気を供給する
回転数可変の送風機、１９は送風機の回転数を検出する
回転数検出装置、２０は一次バーナ１０と二次バーナ１
２のガスと空気の混合気を点火する点火装置である。２
１は水配管で、一方が水の供給源に接続され、他方が給
湯口に接続されるもので内部を通過する水を加熱する熱
交換器２２と水流を検出する水量検出装置２３と入水温
度を検出する入水温度検出装置２４と熱交換器２２を通
過した湯温を検出する出湯温度検出装置２５とを備え
る。２６は制御装置で図２に示すようにマイクロコンピ
ュータ２７、リレー回路２８および駆動回路２９から構
成されるもので、遠隔箇所から燃焼装置を制御するリモ
コン３０や一次炎検出手段１６等の各種センサーの出力
に応じて燃料制御装置８、送風機１８、点火装置２０等
の燃焼制御のための通電制御するものである。

【００１０】以上の構成により動作を説明すると、使用
者が水配管２１に接続された蛇口３１を作動し、水配管
２１に水流が生じると水量検出装置２３が水の流れを検
出し、送風機１８が回転を開始し回転数検出装置１９に
より回転数を検出され点火に適切な回転数に制御され
る。次に点火装置２０が作動し、更に電磁弁９が開き燃
料制御装置８により点火に適切なガス量を一次ノズル１
４、二次ノズル１５に供給され一次バーナ１０、二次バ
ーナ１２で燃焼が開始される。

【００１１】燃焼開始後の燃焼量は、リモコン３０によ
って設定された設定温度になるように、水量検出装置２
３によって得られた水量、入水温度検出装置２４によっ
て得られた水温、出湯温度検出装置２５によって得られ
た湯温等により制御装置２５でマイクロコンピュータ２
７によって所要加熱量を演算して決定される。

【００１２】燃料制御装置８は決定された燃焼量に応じ
たガス量を一次ノズル１４、二次ノズル１５に供給し、
送風機１８は前記ガス量に対応する予め設定されたガス
量と回転数のデータから所要空気量を一次バーナ１０と
二次バーナ１２に供給するように制御される。

【００１３】図３に空燃比と一次炎検出手段１６、二次
炎検出手段１７の出力、一次バーナ１０と二次バーナ１
２の両火炎による合成した燃焼エネルギに対する有効加
熱エネルギの比率を示す燃焼効率、ＣＯの発生量を示す
と共に、この図を参照して本発明の制御装置２６の動作
について説明する。前記加熱量制御は空燃比が約１.3〜
１.9の制御範囲に入るように制御し、このときＣＯ発生
量は所定基準値以下に抑制でき、かつ図示はしていない
がＮＯｘの発生量もＣＯ発生量の低減と連動して低下す
る。また、燃焼効率はこの空燃比の制御範囲で最も高い
値を入手できるように構成している。燃焼効率は空燃比
が増大して空気量が増加すると、空気過剰によって低下
するのが一般的傾向になっている。このため、単にＣＯ
やＮＯｘを抑制した大きな空燃比で燃焼しても火炎特性
は良くなるが、燃焼効率が低下する運転ロスが発生して
好ましくない。

【００１４】空燃比は上記したように良好な火炎特性と
優れた燃焼効率を維持できるように一次バーナ１０と二
次バーナ１２を設計してマイクロコンピュータ２７に予
め設定するが、季節の変動や燃焼装置の設置環境条件等
によって燃焼用の空気と燃料としてのガスの温度が変化
し、両者の比重の変動のアンバランスによっても変化す
る。このため、マイクロコンピュータ２７は一次炎検出
手段１６と二次炎検出手段２７からの検知信号に応じ、
火炎特性と燃焼効率を常に最善に確保できる空燃比の補
正データをインプットされている。

【００１５】燃料過剰の火炎を検出する一次炎検出手段
１６の出力は高空燃比側で基準値を超えて安定し、低空
燃比側で基準値以下になって火炎特性が悪化する。空気
過剰の火炎を検出する二次炎検出手段１７の出力は低空
燃比側で基準値を超えて安定し、高空燃比で基準値以下
になって火炎特性が悪化する。この基準値は制御装置２
６のマイクロコンピュータ２７に記憶されている。

【００１６】そして、本実施例の制御装置２６のマイク
ロコンピュータ２７は、一次炎検出手段１６の出力が基
準値以下になると、空燃比がＣＯが発生しない領域の空
燃比より低くなったと判定し、一次炎検出手段１６の出
力が基準値以上になるよう送風機１８の回転数を大きく
してＣＯとＮＯｘの発生を防止する。

【００１７】また、二次炎検出手段１７の出力が基準値
以下になると、空燃比がＣＯが発生しない領域の空燃比
より高くなったと判定し、一次炎検出手段１６の出力が
基準値以上になるよう送風機１８の回転数を小さくして
ＣＯとＮＯｘの発生を防止する。

【００１８】しかし、上記のように空燃比補正のレベル
が小さいとき以外、例えば冬期の寒冷時等に予測した空
燃比を大きく外れる火炎特性が検出されたときは、単に
送風機１８の回転数で燃焼用の空気を制御するだけでは
所定の空燃比の制御範囲を維持できなくなることが発生
する。このときは、マイクロコンピュータ２７は所要加
熱量を維持できるように燃焼効率が図３より悪くなった
値をカバーして、燃料制御装置８の燃料の供給量も補正
して増加させる。

【００１９】こうして、一次バーナ１０と二次バーナ１
２の空燃比の制御範囲を燃焼効率が低下して運転ロスを
発生するだけの広い範囲に困難を伴って開発設計する無
駄を排除でき、かつ優れた火炎特性と従来にない高い燃
焼効率を同時に達成できる。なお、一次バーナ１０と二
次バーナ１２への送風量を各々独立した送風機で供給す
れば、より効果的な特性を入手できる。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明の燃焼装置は、燃焼
部の一次火炎と二次火炎を各々個別に一次炎検出手段と
二次炎検出手段によって検出し、この検出信号を制御装
置が受けて燃焼部の火炎特性を判定して空燃比を自在か
つ効果的に制御することにより、高い燃焼効率を維持し
ながらＣＯやＮＯｘの発生量を制御した優れた火炎特性
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における燃焼装置の概略構成
図

【図２】本発明の一実施例における制御装置のブロック
図

【図３】本発明の一実施例における燃焼装置の空燃比に
よる特性を表すグラフ

【図４】従来の燃焼装置の概略構成図

【図５】従来の燃焼装置の空燃比とＣＯの発生量を表す
グラフ

【符号の説明】

８燃料制御装置１１一次炎口１３二次炎口１６一次炎検出手段１７二次炎検出手段１８送風機１９回転数検出装置２６制御装置２７マイクロコンピュータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料と燃焼用の一次空気を混合して燃料
過剰の混合気を噴出する一次炎口および空気過剰の混合
気を噴出する二次炎口を有した燃焼部と、前記一次炎口
の火炎を検出する一次炎検出手段と、前記二次炎口の火
炎を検出する二次炎検出手段と、燃焼部に燃料を供給す
る燃料制御装置および燃料を燃焼させる燃焼用の空気を
供給する送風機と、前記一次炎検出手段と前記二次炎検
出手段との出力を比較演算して燃料制御装置と送風機を
制御し、燃料と燃焼用の一次空気の混合率を補正制御す
る制御装置とを備えたことを特徴とする燃焼装置。