JP4067254B2 - 燃焼装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料ガスと燃焼用空気とを混合して供給する混合気供給手段と、この混合気供給手段にて供給される混合気を燃焼させるバーナと、前記バーナの燃焼状態が適正燃焼状態にあるか否かを判別する燃焼状態判別手段と、前記燃焼状態判別手段の判別情報に基づいて、前記バーナの燃焼状態を適正状態になるように制御する燃焼制御手段とが設けられ、前記バーナが、複数の炎孔が分散状態で形成されて、火炎を保持して燃焼させる板状の炎孔形成部材と、前記混合気の通流する複数の通流孔が分散状態で形成されて、前記炎孔形成部材の全体にわたって前記混合気の通流量が均一化されて供給されるように前記混合気の通流を調整する通流量調整部材とを備えて構成されている燃焼装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
上記構成の燃焼装置において、従来では、例えば、特公平3−79611号公報に示されるように、バーナにて混合気が燃焼することにより生成される火炎の温度を熱電対(サーモカップル)を用いて直接検出して、その検出情報に基づいて、バーナの燃焼状態としての、バーナに供給される燃料ガスと燃焼用空気の混合比率(空燃比)が適正範囲(適正燃焼状態)になければ、前記混合比率が適正範囲になるように制御する構成のものがあった。尚、上記従来技術では、燃焼用空気が燃料ガスに全予混合状態で混合された混合気を燃焼する全一次予混合型バーナが用いられる構成となっている。
上記したような制御構成は、バーナの火炎の温度と前記混合比率との間に相関関係があることから、熱電対にて検出される火炎の温度に基づいて、そのときの混合比率、即ち、バーナの燃焼状態が適正であるか否かを判別するようにしたものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記構成の燃焼装置のように、前記バーナが全一次予混合型バーナである場合には、前記混合気における燃料ガスと燃焼用空気との混合比率、具体的には、燃料ガスに対する燃焼用空気の比率が比較的低い値に設定される、つまり、空気の割合が低い状態に設定される場合が多いが、このような場合には火炎の温度は千数百度の高温に達する。
しかし、上記従来構成のように、火炎の温度を直接検出する構成とした場合には、バーナの火炎の温度が上記したような高温となることから、検出手段(熱電対)が高温状態の火炎に晒されてその表面が腐食することに起因して、その温度検出性能(熱電対の場合であれば、熱起電力特性等)が早期に劣化する等、耐久性の面で問題があった。例えば、熱電対を構成する材料として汎用的に用いられるコンスタンタン、クロメル、アルメル等は、上記したような高温で使用した場合には耐食性が低いものとなっていた。
【0004】
尚、上記したような不利を回避するために、耐熱温度の高い材質を用いて検出手段を構成することも考えられるが、上述したような高温に耐える材質を利用すると、検出手段が高価なものとなってしまう不利がある。
例えば、検出手段の一例である熱電対を構成する一対の材料を共に耐熱温度の高い材料で構成することが考えられるが、この場合には、検出手段が非常に高価なものとなる。
又、熱電対を構成する一対の材料のうち一方のものを上記したような耐熱温度の高い材料で構成して、他方のものは耐熱温度の低い材料で構成して、耐熱温度の高い材料によって耐熱温度の低い他方の材料を覆うように内側に位置させて、耐熱温度の低い他方の材料が直接、火炎に晒されることがないようにする構成とすることも考えられるが、この場合でも、検出手段が高価なものとなる不利があるとともに、上記感熱部が高温の火炎に繰り返し晒されることによる経年変化によって、内側に位置する材料が変形したり、熱起電力特性が劣化したりする等のおそれがある。
【0005】
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、コスト高になる不利を回避しながら、かつ、長期にわたって適正な判別状態を維持しながら、バーナの燃焼状態が適正燃焼状態にあるか否かを判別することが可能となる燃焼装置を提供する点にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の特徴構成によれば、燃料ガスと燃焼用空気とを混合して供給する混合気供給手段と、この混合気供給手段にて供給される混合気を燃焼させるバーナとが設けられ、前記バーナが、複数の炎孔が分散状態で形成されて、火炎を保持して燃焼させる板状の炎孔形成部材と、前記混合気の通流する複数の通流孔が分散状態で形成されて、前記炎孔形成部材の全体にわたって前記混合気の通流量が均一化されて供給されるように前記混合気の通流を調整する通流量調整部材とを備えて構成され、前記バーナの燃焼状態が適正燃焼状態にあるか否かを判別する燃焼状態判別手段、及び、その燃焼状態判別手段の判別情報に基づいて、前記バーナの燃焼状態を適正状態になるように制御する燃焼制御手段が設けられている燃焼装置において、前記通流量調整部材の温度を検出する温度検出手段が設けられ、前記燃焼状態判別手段は、前記温度検出手段の検出情報に基づいて、前記バーナの燃焼状態が適正燃焼状態にあるか否かを判別するように構成されている。
【0007】
混合気供給手段にて供給される混合気が、通流量調整部材によって、炎孔形成部材の全体にわたって通流量が均一化される状態で供給され、炎孔形成部材により火炎が保持される状態で燃焼されることになる。そして、温度検出手段によって、通流量調整部材の温度が検出され、燃焼状態判別手段は、その温度検出手段の検出情報に基づいて、バーナの燃焼状態が適正燃焼状態にあるか否かを判別するのである。
つまり、前記炎孔形成部材の温度は、それ自身が保持する火炎による輻射熱にて火炎の温度に対応して変化するが、通流量調整部材は、炎孔形成部材からの輻射熱にて炎孔形成部材の温度に対応して変化することになる。炎孔形成部材の温度は上述したように火炎の温度に対応して変化するので、通流量調整部材の温度は、結果的に、火炎の温度に対応して変化することになる。
このように、火炎の温度を直接、検出するのではなく、その火炎からの輻射熱によって火炎の温度に対応して変化することになる通流量調整部材の温度を検出することで、その検出温度がバーナの燃焼状態に対応する情報として用いることができるのである。
前記通流量調整部材の温度は火炎の温度に比べて充分低い温度であり、温度検出手段としては、耐熱温度が高い高価な材料からなる検出手段を用いる必要がなく、低コストの検出手段を用いることができ、しかも、高温により表面が腐食する等の不利がなく検出性能が早期に劣化するおそれも少ないものとなる。
【0008】
又、通流量調整部材は、上述したように輻射熱により加熱されるのであるが、その温度は、火炎の温度の変化に比べてゆっくりと変化することになる。つまり、火炎の温度は、例えば、外気の風の流れが変動する等、短時間の動的挙動に敏感に反応して変化しやすいものであるが、通流量調整部材の温度は、このような短時間の動的挙動に影響を受け難く、火炎の恒常的な燃焼状態に対応して変化することになる。
【0009】
従って、コスト高になる不利を回避しながら、かつ、長期にわたって適正な判別状態を維持しながら、バーナの燃焼状態が適正燃焼状態にあるか否かを判別することが可能となる燃焼装置を提供できるに至った。
【0010】
請求項2に記載の特徴構成によれば、請求項1において、前記バーナが、前記燃焼用空気が前記燃料ガスに全予混合状態で混合された混合気を燃焼する全一次予混合型バーナにて構成され、前記温度検出手段は、前記通流量調整部材における前記炎孔形成部材が位置する側の板面とは反対側の裏面側箇所の温度を検出するように構成されている。
【0011】
前記バーナは、燃焼用空気が燃料ガスに全予混合状態で混合された状態で燃焼用気体が供給され、その燃焼用気体を燃焼することになる。このような構成の全一次予混合型バーナにおいては、前記燃焼用気体における燃料ガスと燃焼用空気との混合比率、具体的には、燃料ガスに対する燃焼用空気の比率が比較的低い、空気の割合が低い状態に設定される場合が多いが、この場合、火炎の温度は千数百度の高温に達する。
しかし、温度検出手段は、通流量調整部材における炎孔形成部材が位置する側の板面とは反対側の裏面側箇所の温度を検出する構成であることから、温度検出手段は炎孔形成部材からの輻射熱にて直接的に加熱されていない反対側の裏面側箇所の温度を検出するので、火炎の温度や炎孔形成部材の温度に比べて充分低い温度を検出することになる。
【0012】
請求項3に記載の特徴構成によれば、請求項1又は2において、前記温度検出手段が、前記通流量調整部材とは別体の熱電対にて構成され、前記通流量調整部材に接する状態で設けられている。
【0013】
前記熱電対としては、上述したように耐熱温度が高く高価な材料を用いる必要がなく、低コストのものを利用することができ、このような低コストの熱電対を用いて、バーナの燃焼状態が適正燃焼状態にあるか否かを適正に判別することができる。
【0014】
請求項4に記載の特徴構成によれば、請求項1又は2において、前記温度検出手段が、前記通流量調整部材を構成する材質が有する熱起電力特性とは異なる熱起電力特性を有する材質からなる検出用部材を、前記通流量調整部材に接合して、前記検出用部材と前記通流量調整部材との間で発生する熱起電力に基づいて前記温度を検出するように構成されている。
【0015】
つまり、熱電対は一対の熱電材料を接合して構成されるが、通流量調整部材を一対の熱電材料のうちの一方の熱電材料として、又、検出用部材を一対の熱電材料のうちの他方の熱電材料として利用して熱電対を構成して、検出用部材と通流量調整部材との間で発生する熱起電力に基づいて通流量調整部材の温度を検出することになる。
その結果、通流量調整部材とは別体の熱電対を設ける構成であれば、通流量調整部材と別体の熱電対とを接する状態で設ける場合に、それらの間での接合状態にバラツキが生じて熱伝導性能(温度検出性能)に固体差が発生するおそれがあるが、通流量調整部材自体が熱電対の一部を構成するので、このような温度検出性能の固体差を少ないものにできる利点がある。しかも、温度検出対象箇所と熱電対とが同じ部材であるから温度検出用の熱伝導も効率よく行われ、温度検出性能が向上する利点もある。
【0016】
請求項5に記載の特徴構成によれば、請求項1〜4のいずれかにおいて、前記バーナに、他の領域よりも、前記炎孔を通流する前記混合気の流速が小さくなる低流速領域が設けられ、前記温度検出手段が、前記通流量調整部材における前記低流速領域に対応する箇所に設けられている。
【0017】
このように炎孔を通流する混合気の流速が小さくなる低流速領域においては、混合気の流速が小さいことから、他の領域に比べて、火炎が炎孔形成部材に近づいた状態で燃焼することになり、火炎と炎孔形成部材との距離が近づいて火炎からの炎孔形成部材に対する輻射熱が大となり、炎孔形成部材の温度が他の領域よりも高温になることになる。従って、前記低流速領域においては、バーナの燃焼状態の変化に対する炎孔形成部材の温度変化、及び、通流量調整部材の温度変化も他の領域より大となるので、この低流速領域に対応する箇所の温度を検出することにより、他の領域で温度変化を計測するものに比べて、バーナの燃焼状態が適正燃焼状態であるか否かを判別するときの検出精度を向上することが可能となる。
【0018】
請求項6に記載の特徴構成によれば、請求項1〜5のいずれかにおいて、前記燃焼状態判別手段が、前記バーナの燃焼状態として、前記燃料ガスと前記燃焼用空気との混合比率が適正燃焼状態としての適正混合比率にあるか否かを判別するように構成され、前記燃焼制御手段が、前記混合比率を制御するように構成されている。
【0019】
バーナの火炎の温度と前記混合比率とは相関関係にあり、上記したように前記通流量調整部材の温度は火炎の温度に対応していることから、前記通流量調整部材の温度の検出情報に基づいて、前記混合比率が適正混合比率にあるか否かを判別することができ、前記混合比率を、前記適正混合比率になるように制御することによりバーナを適正燃焼状態にすることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる燃焼装置を給湯装置に適応した例を図面に基づいて説明する。この給湯装置は、図1に示すように、供給される水を加熱して図外の出湯栓に給湯する給湯部K、この給湯部Kの動作を制御する制御手段としての制御部H、この制御部Hに動作情報を指令するリモコン操作部Rを備えて構成されている。
【0021】
前記給湯部Kは、燃焼室1内に設けられた水加熱用の熱交換器2、この熱交換器2を加熱するガス燃焼式の全一次予混合型のバーナ3、このバーナ3の上流側から燃焼用空気を通風路7を通して通風し、かつ、その通風に伴って、供給される燃料ガスに燃焼用空気が全予混合状態で混合された混合気をバーナに供給する混合気供給手段としてのファン4の夫々を備えて構成されている。前記バーナ3の近くには、バーナ3に対する点火動作を実行するイグナイタ16と、バーナ3が着火されているか否かを検出するフレームロッド17とがそれぞれ備えられている。
【0022】
前記熱交換器2には、例えば家庭用の水道などから水が供給される入水路5、加熱後の湯水を出湯する出湯路6がそれぞれ接続され、前記入水路5には、熱交換器2への通水量を検出する通水量センサ8、入水路5を通して供給される水の温度を検出する入水温サーミスタ9が設けられている。また、出湯路6には、図外の出湯栓から出湯される湯水の温度を検出する出湯温サーミスタ10が設けられている。
【0023】
前記通風路7に対して燃料ガスを供給する燃料供給路11は、ファン4の通風作用により吸引力が作用するように通風路7に接続されている。つまり、ファン4の通風量が大きくなるほど、通風路7に供給される燃料ガス供給量が大きくなるようになっている。そして、この燃料供給路11には、燃料供給方向の上流側から、燃料供給を断続する電磁操作式の安全弁12およびメイン弁13、その設置箇所よりも下流側の燃料供給圧力を大気圧に維持する圧力調整手段としてのゼロガバナ14の夫々が設けられている。
吸引抵抗変更手段としての可動ダンパー24が、ゼロガバナ14よりも燃料供給方向の下流側で、かつ、通風路7に燃焼用空気を吸引する吸引部25を開閉するように設けられて、燃焼用空気の通過抵抗の変更により通風路7への燃焼用空気量を調整するように構成されている。
なお、燃料供給路11に接続され燃料ガスを吸引するガス孔26が通風路7内に設けられている。
【0024】
前記ゼロガバナ14について説明を加えると、図2に示すように、ガス通路の開度を調整する弁体14a、大気圧Ptとゼロガバナ出口圧力P2の圧力差を受けるダイヤフラム14b、弁体14aおよびダイヤフラム14bを支えるスプリング14c、スプリング14cを調節する調節機構14dなどから構成されている。
そして、例えば、ゼロガバナ入口圧力P1が上昇側に圧力変動したときには、その圧力変動に伴ってゼロガバナ出口圧力P2も上昇側に圧力変動するが、ゼロガバナ出口圧力P2の圧力変動に伴って、弁体14aが下方移動し、ゼロガバナ出口圧力P2を下降側に圧力変動させて、ゼロガバナ出口圧力P2が大気圧Ptになるように調整する。又、大気圧Ptが上昇側に圧力変動したときには、その圧力変動に伴って弁体14aが上方移動し、ゼロガバナ出口圧力P2が上昇側に変動した大気圧Ptになるように調整する。
このようにして、ゼロガバナ14への一次燃料供給圧力P1や大気圧Ptが変動した場合においても、ゼロガバナ出口圧力P2が大気圧Ptになるように調整される。
【0025】
前記リモコン操作部Rは、給湯部Kの運転の開始・停止を指令する運転スイッチ18、目標給湯温度を変更設定自在な温度設定スイッチ20、出湯温度や目標給湯温度などを表示する表示部21、運転状態であることを表示する運転ランプ22、バーナ3が燃焼状態であることを表示する燃焼ランプ23などを備えて構成されている。
【0026】
次に、前記バーナ3の構成について説明する。このバーナ3は、複数の炎孔30が形成された炎孔形成部材31が設けられ、上述したように燃焼用空気が燃料ガスに全予混合状態で混合された混合気がファン4により供給され、前記炎孔30を通過するように通気される燃焼用気体を燃焼させる全一次予混合型バーナにて構成されている。又、このバーナ3には、図3に示すように、炎孔形成部材31の燃焼用気体の流動方向上手側の近傍に位置させて、炎孔形成部材の全体にわたって前記混合気の通流量が均一化されて供給されるように前記混合気の通流を調整する通流量調整部材の一例としての通流量調整板32が備えられている。
【0027】
前記炎孔形成部材31は、図5にも示すように、複数の炎孔30が分散配置状態に形成された板状に構成されており、この炎孔形成部材31は、上方側に位置する板面にて火炎Fが形成されてその火炎Fからの輻射熱により高い温度に加熱されるので耐熱温度の高い合金からなる金属材で構成されている。尚、この炎孔形成部材31は、その板厚が、0.5〜0.6mm程度の薄板構造としている。
【0028】
前記通流量調整板32は、図6にも示すように、前記混合気が通流するための複数の通流孔33が分散配置される状態で形成された板状に構成されており、この通流量調整板32は、前記炎孔形成部材31のように高温になることはないが、耐食性に優れた金属材、例えば、ステンレスを用いて構成されている。尚、この通流量調整板32は、その板厚が、0.5〜0.6mm程度の薄板構造としている。
この通流量調整板32は、ファン4により供給される混合気が、炎孔形成部材31による火炎形成領域、つまり、炎孔形成部材31の板面の全体にわたって混合気の通気量の分布状態がほぼ均等になるように調整する機能を備えている。但し、図5、図6に示すように、炎孔形成部材31による火炎形成領域のなかで、他の領域よりも、炎孔30を通流する燃焼用気体の流速が小さくなる低流速領域Q1が形成されるように、この通流量調整板32に、他の領域よりも通流孔33の大きさを小径にした小流量域Q2が形成されている。
尚、前記炎孔形成部材31と前記通流量調整板32との間の隙間は、0.5〜1.5mm程度に設定されている。
【0029】
そして、前記通流量調整板32の前記低流速領域Q1に対応する箇所における温度を検出する温度検出手段としての熱電対Sが設けられている。具体的には、この熱電対Sは、一対の熱電材料が予め一体的に接合された構成のものを利用しており、図5、図6に示すように、前記通流量調整板32における前記炎孔形成部材が位置する側の板面とは反対側の裏面側箇所であって、且つ、前記小流量域Q2に対応する箇所(温度検出対象箇所X)に、温度検出用の先端部を接触させる状態で設けられている。そして、この熱電対Sは、前記温度検出対象箇所Xの温度に対応する熱起電力を出力するが、その出力は前記制御部Hに入力される構成となっている。
【0030】
前記制御部Hは、マイクロコンピュータを備えて構成され、出湯中にリモコン操作部Rの操作指令に基づいて出湯温度が目標給湯温度になるように、バーナ3の燃焼量を変更調節するように構成されるとともに、前記熱電対Sの検出情報に基づいて、燃焼用空気の燃料ガスと燃焼用空気との混合比率が適正範囲にあるか否かを判別するように構成され、混合比率が適正範囲になければ、適正範囲になるように、混合比率を変更調節すべく制御するように構成されている。
従って、制御部Hを利用して、バーナ3の燃焼状態を制御する燃焼制御手段100と、バーナ3の燃焼状態が適正燃焼状態にあるか否かを判別する燃焼状態判別手段101とが構成されることになる。
【0031】
図7の実線で示すグラフにより、前記温度検出対象箇所Xにて計測した前記通流量調整板32の温度と、バーナ3に供給される燃料ガスと燃焼用空気の混合比率、具体的には、燃料ガスの理論空気量に対する実際に供給された燃焼用空気の比率(以下、空気比という)との関係を示している。このように、上記温度と空気比との間には特定の変化特性が存在し、上記温度を検出することで、そのときの空気比を判別することができるのである。
尚、図中、破線で示すグラフは、小流量域Q2以外の他の領域、つまり、流速が早い領域にて計測した前記通流量調整板32の温度と前記空気比との関係を示している。この特性から明らかなように、小流量域Q2の方が他の領域に比べて、空気比の変化に対する温度の変化量が大きいので、この箇所で温度を計測することで、他の領域にて計測する場合に比べて、バーナの燃焼状態の変化に対する出力変化が大きくなり、S/N比を高くとれることになるので、検出精度が向上することになる。
【0032】
前記制御部Hの制御動作について詳述すると、制御部Hは、熱交換器2への通水が開始されるに伴ってバーナ3の燃焼を開始して、熱交換器2への通水が停止されるに伴ってバーナ3の燃焼を停止させるように制御するとともに、熱交換器2への通水が検出されているときには、出湯温度が目標給湯温度になるようにファン4の通風量を調整する処理を実行する。具体的に説明すると、運転スイッチ18のON操作に伴って運転状態に設定された後に、図外の出湯栓の開操作に伴って通水量センサ8にて検出される通水量が設定水量を超えると、ファン4による通風作動を開始し、かつ、安全弁12およびメイン弁13を開弁させて点火用ガス量になるようにファン4の回転数を調整するとともに、イグナイタ14によってバーナ3の点火動作を行い、フレームロッド17によってバーナ3の着火を確認する。
その後、入水温サーミスタ9、出湯温サーミスタ10、通水量センサ8のそれぞれの検出情報、および、温度設定スイッチ20にて設定されている目標給湯温度の情報に基づいて、出湯温度を目標給湯温度にするために必要なガス量になるようにファン4の通風量を調整するフィードフォワード制御を実行するとともに、出湯温サーミスタ10の検出温度と目標給湯温度との偏差に応じてファン4の通風量を微調整するフィードバック制御を実行する。
このようにして、入水路5からの水は、熱交換器2によって加熱されて、図外の出湯栓から目標給湯温度の湯水が出湯されることになる。
【0033】
そして、このように出湯温度を目標給湯温度にするようにバーナ3の燃焼量を制御しているときに、前記熱電対Sの検出情報に基づいて、炎孔形成部材31の上記温度から判別されるそのときの混合比率(空気比)が適正範囲から外れると、適正範囲になるように、前記可動ダンパー24を調節して混合比率を制御する構成となっている。
【0034】
制御部Hの制御動作について、図8のフローチャートに基づいて説明する。
まず、リモコン操作部Rの運転スイッチ18がON操作されて、給湯装置が運転状態に設定された状態において、図外の出湯栓の開操作に伴って通水量センサ8にて検出される通水量が設定水量を超えて通水が検知されると、バーナ3の点火処理を行う(ステップ1〜3)。つまり、バーナ3の燃焼が停止していると、ファン4による通風作動を開始し、かつ、安全弁12およびメイン弁13を開弁させて点火用ガス量になるようにファン4の回転数を調整するとともに、イグナイタ16によってバーナ3の点火動作を行い、フレームロッド17によってバーナ3の着火を確認する。
【0035】
その後、入水温サーミスタ9、出湯温サーミスタ10、通水量センサ8のそれぞれの検出情報、および、温度設定スイッチ20にて設定されている目標給湯温度の情報に基づいて、出湯温度を目標給湯温度にするために必要なガス量になるようにファン4の通風量、具体的にはファン回転数を調整する(ステップ4)。
【0036】
そして、熱電対Sから出力される検出値に基づいて、通風路7における燃料ガスと燃焼用空気との混合比率、具体的には上述したような空気比が適正範囲(例えば、1.3〜1.4の範囲)にあるか否かを判別する(ステップ5)。そして、適正範囲になければ、適正範囲になるように可動ダンパー24を操作して通風路7への燃焼用空気の吸引量を変更調整する(ステップ6)。
このようにして、通風路7における燃料ガスと燃焼用空気との混合比率が適正範囲になるように調整される。
【0037】
ところで、この種の全一次予混合型バーナにおいては、上記空気比が比較的低い値に設定される場合が多く、火炎Fの温度は千数百度の高温に達する。つまり、図4における炎孔形成部材31の火炎形成側の板面Aでは、火炎Fからの輻射熱により上記したような高温になることがあるが、前記炎孔形成部材31の裏面側の板面Bでは、火炎Fからの輻射熱が直接伝わることはなく、火炎形成側の板面Aの熱が炎孔形成部材31の内部を伝わるとしても、火炎形成側の板面Aに比べて温度は低下している。又、前記通流量調整板32の炎孔形成部材31が位置する側の板面Cは、炎孔形成部材31の裏面側の板面Bからの輻射熱により加熱されることになり、通流量調整板32における炎孔形成部材が位置する側の板面Cとは反対側の裏面側の板面Dは、板面Cにおける熱が通流量調整板32の内部を通して伝わり温度上昇することになる。しかも、炎孔形成部材31の火炎形成側の板面Aの温度が火炎の温度に最も近い高温であり、以下、板面B、板面C、板面Dの順序で温度は低下していくものの、夫々の箇所での温度は、火炎の温度に対応して変化することになる。つまり、通流量調整板32における前記裏面側の板面Dの温度は、火炎の温度に対応して変化することになるが、図7に示すように低い温度になっている。
【0038】
そして、上述の通風量の調整などの制御動作が、熱交換器2への通水量が設定量未満になるか、運転スイッチ18がOFF操作されるまで実行される。つまり、熱交換器2への通水量が設定量未満になるか、運転スイッチ18がOFF操作されると、バーナ3が燃焼中であると、安全弁12とメイン弁13を閉弁して、ファン4の通風を停止させて、バーナ3の燃焼を停止させるバーナ燃焼停止処理を行う(ステップ7,8,9)。
【0039】
前記炎孔形成部材31及び前記通流量調整板32の夫々の板厚及びそれらの隙間を示す数値は例示であり、上記したよう数値に限定されるものではなく、これとは異なる板厚や隙間にて実施してもよい。
【0040】
〔別実施形態〕
以下、別実施形態を説明する。
【0041】
(1)上記実施形態では、上記温度検出手段として、熱電対として一対の熱電材料が予め一体的に接合される状態で作製される構成の熱電対を利用するようにしたが、このような構成に限らず、次のように構成するものでもよい。
図9に示すように、前記通流量調整板32を構成する材質が有する熱起電力特性とは異なる熱起電力特性を有する材質からなる検出用部材の一例としてのL形板材35を、通流量調整板32における炎孔形成部材が位置する側の板面Cとは反対側の裏面側の板面Dに接合して、L形板材35と通流量調整板32との間で発生する熱起電力に基づいて温度を検出するように構成するものでもよい。尚、L形板材35は薄板構造のものを略L形に折り曲げて一つの面を炎孔形成部材31の前記裏面側に図9に黒点で示す箇所でスポット溶接にて接続する構成としている。
前記各部材の材質としては、通流量調整板32が耐食性に優れたステンレスにて構成され、前記L形板材35としては例えばコンスタンタン等の汎用的な熱電対材料にて構成している。
従って、前記炎孔形成部材31と前記L形板材35とが、夫々、一対の熱電材料に対応する状態で、熱電対Sを構成して、それらの間で発生する熱起電力に基づいて温度を検出するのである。
尚、検出用部材としては板材をL形に屈曲した構成に限るものではなく、どのような形状であってもよい。
また、検出用部材は板面Dに接合する構成に限るものではなく、板面Cに接合してもよい。
【0042】
(2)上記実施形態では、前記バーナに、他の領域よりも、前記炎孔を通流する燃焼用気体の流速が小さくなる低流速領域が設けられ、前記温度検出手段が、前記炎孔形成部材31の火炎形成箇所と異なる箇所であって、且つ、前記低流速領域に対応する箇所における温度を検出する構成としたが、このような構成に限らず、温度検出手段より、上述したような低流速領域以外の他の領域において、温度を検出する構成としてもよい。尚、この場合には、前記バーナに上記低流速領域を設けない構成としてもよい。
【0043】
(3)上記実施形態では、前記混合比率を変更調節する場合、可動ダンパーを操作して通風路7への燃焼用空気の吸引量を変更調整する構成としたが、このような構成に限らず、例えば、前記燃料供給路11におけるゼロガバナ14よりも燃料供給方向の下流側箇所に、燃料供給量を変更調節自在な燃料調整弁を備えて、この燃料調整弁を調節操作して、混合比率を変更調節する構成としてもよい。
【0044】
又、前記混合比率を変更調節する場合、燃焼用空気供給量又は燃料供給量のどちらか一方を調整する構成に限らず、燃料ガスと燃焼用空気との混合比率が適正範囲になるように、燃料供給量および燃焼用空気供給量の両方を調整するようにしてもよい。
【0045】
(4)上記実施形態では、燃料供給路11に圧力調整手段としてゼロガバナを設けるようにしているが、ゼロガバナに限るものではなく、ガバナ付き比例弁などの一般的なガスガバナでもよい。
【0046】
(5)上記実施形態では、前記バーナが、燃焼用空気が燃料ガスに全予混合状態で混合された燃焼用気体を燃焼する全一次予混合型バーナにて構成されるものを例示したが、このような構成に限らず、燃焼用空気として、一次空気と二次空気とを取り入れる構成のバーナであってもよく、バーナの形式は限定されない。
【0047】
(6)上記実施形態では、前記炎孔形成部材31に形成される炎孔30や前記通流量調整板32に形成される通過孔33が円形に形成される場合を例示したが、円形に限らず、角孔にする等各種の形態で実施してもよい。
【0048】
(7)上記実施形態では、本発明にかかる燃焼装置を給湯装置に適応した例を示しているが、暖房装置などのその他各種の装置に適応可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】給湯装置の全体概略図
【図2】ゼロガバナの概略構成図
【図3】バーナの概略構成を示す切欠側面図
【図4】温度計測箇所を示すバーナの断面図
【図5】炎孔形成部材を示す平面図
【図6】通流量調整板を示す平面図
【図7】炎孔形成部材の温度と空気比との関係を示すグラフ
【図8】制御動作を示すフローチャート
【図9】別実施形態における温度計測箇所を示すバーナの縦断側面図
【符号の説明】
3 バーナ
31 炎孔形成部材
32 通流量調整板(通流量調整部材)
35 L形板材(検出用部材)
100 燃焼制御手段
101 燃焼状態判別手段
S 温度検出手段
Claims (6)
- 燃料ガスと燃焼用空気とを混合して供給する混合気供給手段と、この混合気供給手段にて供給される混合気を燃焼させるバーナと、前記バーナの燃焼状態が適正燃焼状態にあるか否かを判別する燃焼状態判別手段と、前記燃焼状態判別手段の判別情報に基づいて、前記バーナの燃焼状態を適正状態になるように制御する燃焼制御手段とが設けられ、
前記バーナが、
複数の炎孔が分散状態で形成されて、火炎を保持して燃焼させる板状の炎孔形成部材と、前記混合気の通流する複数の通流孔が分散状態で形成されて、前記炎孔形成部材の全体にわたって前記混合気の通流量が均一化されて供給されるように前記混合気の通流を調整する通流量調整部材とを備えて構成されている燃焼装置であって、
前記通流量調整部材の温度を検出する温度検出手段が設けられ、
前記燃焼状態判別手段は、前記温度検出手段の検出情報に基づいて、前記バーナの燃焼状態が適正燃焼状態にあるか否かを判別するように構成されている燃焼装置。 - 前記バーナが、前記燃焼用空気が前記燃料ガスに全予混合状態で混合された混合気を燃焼する全一次予混合型バーナにて構成され、
前記温度検出手段は、前記通流量調整部材における前記炎孔形成部材が位置する側の板面とは反対側の裏面側箇所の温度を検出するように構成されている請求項1記載の燃焼装置。 - 前記温度検出手段が、前記通流量調整部材とは別体の熱電対にて構成され、前記通流量調整部材に接する状態で設けられている請求項1又は2記載の燃焼装置。
- 前記温度検出手段が、
前記通流量調整部材を構成する材質が有する熱起電力特性とは異なる熱起電力特性を有する材質からなる検出用部材を、前記通流量調整部材に接合して、前記検出用部材と前記通流量調整部材との間で発生する熱起電力に基づいて前記温度を検出するように構成されている請求項1又は2記載の燃焼装置。 - 前記バーナに、他の領域よりも、前記炎孔を通流する前記混合気の流速が小さくなる低流速領域が設けられ、
前記温度検出手段が、前記通流量調整部材における前記低流速領域に対応する箇所に設けられている請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃焼装置。 - 前記燃焼状態判別手段が、前記バーナの燃焼状態として、前記燃料ガスと前記燃焼用空気との混合比率が適正燃焼状態としての適正混合比率にあるか否かを判別するように構成され、
前記燃焼制御手段が、前記混合比率を制御するように構成されている請求項1〜5のいずれか1項に記載の燃焼装置。
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