JPH0571843B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、湯沸し器、風呂釜、給湯暖房機その
他の給湯装置の燃焼方法、ストーブその他の暖房
器具の燃焼方法、あるいはガス焜炉等の燃焼器具
の燃焼方法に用いられる燃焼装置の燃焼方法に関
する。

［従来の技術］ 特開昭62−288449号公報においては、燃料の燃
焼を行うバーナを複数の全１次空気式バーナ部に
区画して、これらのバーナ部の全体で燃焼を行う
全燃焼と一部のバーナ部で燃焼を行う部分燃焼と
に切替え可能な給湯装置が提案されている。この
従来の給湯装置は、全燃焼の場合も部分燃焼の場
合もともに全１次空気燃焼により燃焼させてい
る。

なお、従来より給湯装置は、例えば出湯温度設
定器により設定された設定出湯温より出湯温セン
サにより検出された出湯温が大きくなつてバーナ
の燃焼量を大きく絞る際に、バーナを全燃焼から
部分燃焼に切替えている。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、前述の給湯装置において部分燃焼時
に設定出湯温よりさらに出湯温が大きくなつた場
合には、バーナの燃焼量をさらに絞る必要がある
が、全１次空気燃焼は燃焼良好範囲に対する空燃
比の幅が1.0〜1.5と非常に狭いためめ、細やかな
空燃比制御を行う必要があり、空燃比制御が複雑
となつてしまう。そのうえ、外乱等の風による燃
焼炎の立ち消えや燃焼不良が発生し易くなつてし
まうという課題があつた。

本発明は、部分燃焼時に簡易な空燃比制御を行
え、しかも外乱等の風による燃焼炎の立ち消えや
燃焼不良が発生し難い燃焼装置の燃焼方法の提供
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ （請求項 １） 本発明の燃焼装置の燃焼方法は、複数の燃焼部
に区画され、燃焼空気と燃料とを混合した混合気
の燃焼を行うバーナと、前記複数の燃焼部の全部
が燃焼を行う全燃焼と前記複数の燃焼部のうち一
部の燃焼部が燃焼を行う部分燃焼とを切替える切
替手段と、前記複数の燃焼部の全部に燃焼空気を
供給する送風手段とを備えた燃焼装置において、 前記切替手段により前記全燃焼に切替えられた
時に、前記複数の燃焼部の全部で全１次空気燃焼
を行い、 前記切替手段により前記部分燃焼に切替えられ
た時に、前記複数の燃焼部のうち一部の燃焼部の
みに供給される燃料とその部分の１次空気比が10
より小さくなるように設定することによつて、前
記他部の燃焼部を通過する燃焼空気を前記一部の
燃焼部に対して２次空気として取入れるブンゼン
燃焼を行う技術手段を採用した。

（請求項 ２） さらに、前記複数の燃焼部のうち一部の燃焼部
を通過する空気量を他部の燃焼部を通過する空気
量に対して1/3以下に減少させることによつて、
良好なブンゼン燃焼とする。

［作用］ 切替手段により全燃焼に切替えられた時には、
複数の燃焼部の全部に燃料が供給され、複数の燃
焼部の全部に燃焼空気が供給される。すなわち、
複数の燃焼部の全部で全１次空気燃焼が行われ
る。

したがつて、全燃焼に切替えられている時に
は、バーナが全１次空気燃焼を行うので、燃焼良
好範囲に対する空燃比の幅が1.0〜1.5と狭いた
め、細やかな空燃比制御を行う。

切替手段により部分燃焼に切替えられた時に
は、複数の燃焼部のうち一部の燃焼部のみに燃料
が供給され、複数の燃焼部の一部および他部の双
方に燃焼空気が供給される。このとき、一部の燃
焼部に供給される燃料は、その部分の１次空気比
が1.0より小さくなるように設定される。そうす
ることによつて、他部の燃焼部を通過する燃焼空
気を一部の燃焼部に対して２次空気として取入れ
ることによりブンゼン燃焼が行われる。

請求項２では、さらに複数の燃焼部のうち一部
の燃焼部を通過する空気量が他部の燃焼部を通過
する空気量に対して1/3以下となつているため、
他部の燃焼部を通過する燃焼空気を一部の燃焼部
に対して３倍以上の２次空気として取入れること
によつて、良好なブンゼン燃焼が行われる。

したがつて、部分燃焼に切替えられている時
に、さらにバーナの燃焼量を絞つても、燃焼良好
範囲に対する空燃比の幅が1.0〜4.0と広いため、
細やかな空燃比制御を行う必要がなくなる。さら
に、外乱等の風による燃焼炎の立ち消えや燃焼不
良も発生し難くなる。

［発明の効果］ 全燃焼に切替えられている時のみ細やかな空燃
比制御を行えば良く、外乱等に弱い燃焼量が小さ
いときには、ブンゼン燃焼による部分燃焼に切替
えられる。これは、燃焼良好範囲に対する空燃比
の幅が広いため、空燃比制御が簡易となる。した
がつて、耐風性を向上することができるので、燃
焼炎の立ち消えや燃焼不良による不完全燃焼を防
止できる。

［実施例］ 本発明の燃焼装置の燃焼方法を第１図ないし第
３図に示す一実施例に基づき説明する。

第１図および第２図は本発明を採用したガス燃
焼式給湯器を示す。第３図はガス燃焼式給湯器に
組み込まれた燃焼板を示す。

ガス燃焼式給湯器１は、ガスバーナ２、水供給
管３、ガス供給管４、燃焼用送風機５および制御
回路６を備えている。

ガスバーナ２は、複数の第１バーナ部２１、第
２バーナ部２２および燃焼ケース２６を備える。

第１バーナ部２１は、他の第１バーナ部２１お
よび第２バーナ部２２と区画されている。これら
の第１バーナ部２１は、第１燃焼板２３および混
合管２４をそれぞれ有している。

第１燃焼板２３は、本発明の複数の燃焼部のう
ちの一部の燃焼部であつて、内部にに複数の炎口
が形成されている。本実施例の第１燃焼板２３
は、６か所に分散して配設され、総炎口面積が第
２燃焼板２５に対して1/3以下になるように設け
られている。そして、この第１燃焼板２３では、
全燃焼時に燃焼用送風機５内で混合された混合気
を全１次空気燃焼し、部分燃焼時に混合管２４で
混合された混合気と周囲の２次空気とをブンゼン
燃焼する。

混合管２４は、入口部分に絞り２８を配設して
いる。この絞り２８は、部分燃焼時に燃焼用送風
機５によつて供給される１次空気と燃焼ガスとが
混合管２４内で混合され易くするものである。ま
た、本実施例では、この絞り２８を設けているた
め、混合管２４内に流入する混合気量が少なくな
る。このため、第１燃焼板２３をその混合気量に
見合つた炎口面積（疎）となるように形成して全
燃焼時の燃焼炎の均一化を図つている。

第２バーナ部２２は、複数の第１バーナ部２１
と区画されている。これらの第２バーナ部２２
は、第２燃焼板２５を有している。

第２燃焼板２５は、本発明の複数の燃焼部のう
ちの他部の燃焼部であつて、内部に複数の炎口が
形成されている。この第２燃焼板２５では、全燃
焼時に燃焼用送風機５内で混合された混合気を全
１次空気燃焼し、部分燃焼時に燃焼用送風機５か
ら燃焼空気のみ供給される。なお、本実施例で
は、第１燃焼板２３と第２燃焼板２５とが一体的
に形成された燃焼板２７を使用している。

燃焼ケース２６は、全燃焼時に燃焼用送風機５
内で混合された混合気が供給され、部分燃焼時に
燃焼用送風機５から燃焼空気のみが供給される。

水供給管３は、給水配管３１、熱交換器３２お
よび給湯配管３３を有する。

給水配管３１は、熱交隔器３２に水を供給する
配管である。

熱交換器３２は、ガスバーナ２の第１バーナ部
２１の第１燃焼板２３および第２バーナ部２２の
第２燃焼板２５で発生した炎および燃焼ガスが保
有する燃焼熱によつて、内部を流れる水を加熱す
るものである。

給湯配管３３は、熱交換器３２の下流から台
所、洗面所または風呂等に湯を供給する配管であ
る。

ガス供給管４は、ガス管からガスバーナ２に燃
料ガスを導く配管であつて、ガスバーナ２側で第
１ガス配管４１と第２ガス配管４２とに分岐して
いる。このガス供給管４には、元電磁弁４３およ
び比例制御弁４４が配設されている。元電磁弁４
３は、通電されると開弁してガスバーナ２に燃料
ガスを供給するものである。比例制御弁４４は、
通電量に応じてガス供給管４の開口度合を制御す
ることによつて通過する燃料ガスのガス量を調節
する。

また、第１ガス配管４１は、中間に通電される
と開弁する電磁式第１切替弁４６が配設され、さ
らに先端にノズル４７が各第１燃焼板２３にそれ
ぞれ対応して配設されている。さらに、第２ガス
配管４２は、中間に通電されると開弁する電磁式
第２切替弁４８が配設され、先端に１つのノズル
４９が燃焼用送風機５の吸気口に臨むように配設
されている。

第１切替弁４６は、切替手段であつて、部分燃
焼時に開弁され、ガスバーナ２の第１バーナ部２
１の第１燃焼板２３のみに燃料ガスを供給する。
複数のノズル４７は、部分燃焼時に、第１ガス配
管４１内を、流れる燃料ガスを各第１バーナ部２
１の混合管２４内にそれぞれ供給する。

第２切替弁４８は、切替手段であつて、全燃焼
時に開弁され、ガスバーナ２の第１バーナ部２１
の第１燃焼板２３および第２バーナ部２２の第２
燃焼板２５に燃料ガスを供給するものである。１
つのノズル４９は、全燃焼時に、第２ガス配管４
２内を流れる燃料ガスを燃焼用送風機５内に供給
する。

なお、第１切替弁４６が開弁している場合に
は、第２切替弁４８が閉弁されて第１バーナ部２
１でブンゼン燃焼を行い、第２切替弁４８が開弁
している場合には、第１切替弁４６が閉弁されて
第１バーナ部２１および第２バーナ部２２で全１
次空気燃焼を行う。

燃焼用送風機５は、送風手段であつて、全燃焼
時に通電されると混合気を混合管２４および燃焼
ケース２６内に供給し、部分燃焼時に通電される
と燃焼空気のみを混合管２４および燃焼ケース２
６内に供給する。

制御回路６は、運転スイツチ（図示せず）、出
湯温センサ（図示せず）、出湯温設定器（図示せ
ず）等の信号に応じて、点火器（図示せず）、元
電磁弁４３、比例制御弁４４、第１切替弁４６、
第２切替弁４８および燃焼用送風機５を通電制御
する。

本実施例のガス燃焼式給湯器１の燃焼方法を第
１図および第２図に基づき説明する。

全燃焼のとき 元電磁弁４３、比例制御弁４４および第２切替
弁４８が通電されると、第２ガス配管４２の１つ
のノズル４９から燃焼用送風機５内に燃料ガスが
供給される。燃焼用送風機５が通電されることに
よつて、燃焼空気（１次空気）と燃料ガスとが燃
焼用送風機５内で強制的に混合されながら複数の
混合管２４および燃焼ケース２６内に流入する。

混合管２４および燃焼ケース２６内に流入した
混合気は、第１バーナ部２１の第１燃焼板２３の
炎口および第２バーナ部２２の第２燃焼板２５の
炎口を通過して噴出する。このとき、点火器を作
動させると、第１燃焼板２３および第２燃焼板２
５で燃焼が開始される。

なお、混合管２４に絞り２８が設けられている
ので、第１燃焼板２３における混合気量が減少す
る。このため、第１燃焼板２３の炎口割合と第２
燃焼板２５の炎口割合とが同程度である場合に
は、第１燃焼板２３で生じる燃焼炎が低くなつて
しまう。よつて、第１燃焼板２３に供給される混
合気量に対応した炎口面積となるように、第１燃
焼板２３の炎口割合を第２燃焼板２５の炎口割合
より疎とすることにより、第１燃焼板２３および
第２燃焼板２５の燃焼炎の高さの均一化を図つて
いる。

そして、給水配管３１を通つて水道管から熱交
換器３２に供給された水は、第１燃焼板２３およ
び第２燃焼板２５で発生した炎および燃焼ガスが
保有する燃焼熱によつて加熱される。そして、加
熱された湯は、給湯配管３３を通つて台所、洗面
所または風呂等に供給される。

ところで、全燃焼時は、制御回路６によつて燃
焼用送風機５の通電量を制御することによつて回
転速度、つまり第１バーナ部２１および第２バー
ナ部２２に供給する空気量を変化させている。こ
の燃焼用送風機５の送風量に対応して比例制御弁
４４の通電量を制御して供給するガス量を変化さ
せることによつて、燃焼良好範囲に対する最適な
空燃比となるように空燃比制御を行う。このた
め、第１燃焼板２３および第２燃焼板２５で安定
した燃焼が行われる。

また、例えば、出湯温設定器により設定された
設定出湯温より出湯温センサにより検出された出
湯温が大きくなると、制御回路６によつてガスバ
ーナ２の燃焼量が絞られる。このように、ガスバ
ーナ２の燃焼量を絞る際にも、第１燃焼板２３お
よび第２燃焼板２５で安定した燃焼を行うよう
に、燃焼用送風機５および比例制御弁４４の通電
量を制御して空気量およびガス量を減少させてい
く。そして、所定の燃焼量よりさらに絞る際に
は、ガスバーナ２が全燃焼から部分燃焼に切替え
られる。

部分燃焼とき 第１切替弁４６を通電し、第２切替弁４８の通
電を停止する。このため、第２ガス配管４２の１
つのノズル４９からの燃焼用送風機５内への燃料
ガスの供給が停止され、第１ガス配管４の複数の
ノズル４７から複数の第１バーナ部２１の混合管
２４内のみに燃料ガスが供給される。このため、
第２燃焼板２５は消火する。

そして、燃焼用送風機５により燃焼空気が複数
の混合管２４および燃焼ケース２６内に供給され
る。

混合管２４に流入した燃焼空気（１次空気）
は、第１ガス配管４１の複数のノズル４７から噴
出される燃料ガスと混合される。この混合気は、
第１バーナ部２１の第１燃焼板２３の炎口を通過
して噴出する。さらに、第２燃焼板２５から燃焼
用送風機５から供給された燃焼空気のみが第１燃
焼板２３に対して２次空気として第２燃焼板２５
の炎口から噴出する。

なお、第１バーナ部２１の第１燃焼板２３のみ
に供給される燃料とその部分の１次空気比が1.0
より小さくなるように設定している。さらに、第
１燃焼板２３に供給される１次空気量を第２燃焼
板２５に供給される２次空気量に対して1/3以下
に減少させている。このため、燃焼ケース２６内
に流入し、第２燃焼板２５の炎口を通過した、１
次空気の空気量の３倍以上の空気量の２次空気を
第１燃焼板２３の周囲から取入れることによつ
て、第１燃焼板２３にのみブンゼン燃焼が行われ
る。

ところで、例えば、出湯温設定器により設定さ
れた設定出湯温より出湯温センサにより検出され
た出湯温が大きくなつて、ガスバーナ２の燃焼量
をさらに絞る際、ブンゼン燃焼のため燃焼良好範
囲に対する空燃比の幅が1.0〜4.0と広いので、全
１次空気燃焼のように細やかな空燃比制御を行わ
ずに、燃焼用送風機５および比例制御弁４４の通
電量を制御して送風量およびガス量を大きく絞る
ことができる。

したがつて、部分燃焼時には空燃比制御が簡易
となる。また、部分燃焼時には、前述のように燃
焼良好範囲に対する空燃比の幅が1.0〜4.0と広い
ので、外乱等の風による燃焼炎の立ち消えが発し
難くなる。このため、耐風性が向上し、不完全燃
燃を防止できる。

そのうえ、部分燃焼時にガスバーナ２をブンゼ
ン式バーナとして機能させているので、熱交換器
３２内の蒸気の露点温度を低下させることができ
る。このため、熱交換器３２におけるドレインの
発生を防止できる。

（変形例） 本実施例では、本発明を第１バーナ部と第２バ
ーナ部へと空気通路の面積割合で設定したが、複
数の燃焼用送風機を設けて部分燃焼するバーナ部
に供給される燃料とその部分の１次空気比が1.0
より小さくなるように設定しても良い。さらに、
部分燃焼するバーナ部に供給する空気量を消火中
のバーナ部に供給する空気量に対して1/3以下に
減少させても良い。この場合には、燃焼板までの
燃焼空気の供給経路が複数となる。また、第１バ
ーナの燃焼板の炎口の径を第２バーナの燃焼板の
炎口の径より小径としても良い。

本実施例では、全燃焼と部分燃焼とを切替える
切替手段として２つの電磁弁を使用したが、切替
手段として１つの三方弁を使用しても良い。ま
た、３以上の切替弁を使用しても良い。

本実施例では、第１燃焼板と第２燃焼板とを一
体的に形成したが、第１燃焼板と第２燃焼板とを
別途形成しても良い。

本実施例では、複数の第１バーナ部を設けた
が、１個の第１バーナ部を設けても良い。

本実施例では、１個の第２バーナ部を設けた
が、２個以上の複数の第２バーナ部を設けても良
い。

本実施例では、本発明を湯沸し器や風呂釜等を
給湯装置の燃焼方法として採用したが、本発明を
給湯暖房機その他の給湯器具の燃焼方法として採
用しても良く、ストーーブその他の暖房器具の燃
焼方法として採用しても良く、ガス焜炉等の燃焼
器具の燃焼方法として採用しても良い。

本実施例では、燃料として燃料ガスなどの気体
燃料を用いたが、石油などの液体燃料を用いても
良い。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示
す。第１図はガス燃焼式給湯器の全１次空気燃焼
を示す断面図、第２図はガス燃焼式給湯器のブン
ゼン燃焼を示す断面図、第３図はガス燃焼式給湯
器に組み込まれた第１燃焼板および第２燃焼板を
示す平面図である。 図中、１……ガス燃焼式給湯器（燃焼装置）、
２……ガスバーナ、５……燃焼用送風機（送風手
段）、２３……第１燃焼板（複数の燃焼部のうち
の一部の燃焼部）、２５……第２燃焼板（複数の
燃焼部のうちの他部の燃焼部）、４６……第１電
磁弁（切替手段）、４８……第２電磁弁（切替手
段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の燃焼部に区画され、燃焼空気と燃料と
   を混合した混合気の燃焼を行うバーナと、 前記複数の燃焼部の全部が燃焼を行う全燃焼と
   前記複数の燃焼部のうち一部の燃焼部が燃焼を行
   う部分燃焼とを切替える切替手段と、 前記複数の燃焼部の全部に燃焼空気を供給する
   送風手段と を備えた燃焼装置において、 前記切替手段により前記全燃焼に切替えられた
   時に、前記複数の燃焼部の全部で全１次空気燃焼
   を行い、 前記切替手段により前記部分燃焼に切替えられ
   た時に、前記複数の燃焼部のうち一部の燃焼部の
   みに供給される燃料とその部分の１次空気比が10
   より小さくなるように設定することによつて、 前記他部の燃焼部を通過する燃焼空気を前記一
   部の燃焼部に対して２次空気として取入れるブン
   ゼン燃焼を行うことを特徴とする燃焼装置の燃焼
   方法。 ２ 前記部分燃焼に切替えられた時には、前記複
   数の燃焼部のうち一部の燃焼部を通過する空気量
   を他部の燃焼部を通過する空気量に対して1/3以
   下に減少させることを特徴とする請求項１に記載
   の燃焼装置の燃焼方法。