JPH03217704A - 燃焼装置の燃焼方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
、あるいはガス規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。

［従来の技術コ 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っ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コ 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った場合には、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１０〜１，５と非常
に狭いため、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ってしまう。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って
しまうという課題があった． 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１、Ｏより小さくなるよ
うに設定することによって、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って、良好なブンゼン燃焼
とする。

［作用コ 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．したがって、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１．０〜１５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１０より小さくなるように設定され
る。そうすることによって、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以下となっているため、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って、良好なブンゼン燃焼が
行われる。

したがって、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っても、燃焼良好範囲に対する空燃
比の幅が１、θ〜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。

［発明の効果コ 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。したがって、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をそれぞれ鳴
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
の燃焼部であって、内部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内で
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によって
供給される１次空気と燃料ガスとが混合管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
合気量に見合った炎口面積（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っている。

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２
５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
の燃焼部であって、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、熱交換器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って
、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
導く配管であって、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４３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っ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
ると開弁ずる電磁式第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、切替手段であって、部分燃焼時に開
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２１の混合管２４内にそれぞれ供給する
。

第２切替弁４８は、切替手段であって、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２
３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４２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２１でブンゼン燃焼
を行い、第２切替弁４８が開弁じている場合には、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、送風手段であって、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２６内に供給する。

制御回路６は、運転スイッチ（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って、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２５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の炎日割合と第２燃焼板２５の炎日割合
とが同程度である場合には、第１燃焼板２３で生じる燃
焼炎が低くなってしまう。よって、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の炎日割合を第２燃焼板２５の炎日割合よ
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っている。

そして、給水配管３１を通っ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２
５で発生した炎および燃焼ガスが保有する燃焼熱によっ
て加熱される。そして、加熱された湯は、給湯配管３３
を通って台所、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によって燃焼用送風
機５の通電量を制御することによって回転速度、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って、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によってガスバーナ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４１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内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４１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１７３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って、
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
くなって、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。

したがって、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生し難くなる。このため
、耐風性が向上し、不完全燃焼を防止できる。

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バーナ部と
への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
ブその他の暖房器具の燃焼方法として採用しても良く、
ガス燻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）２
５・・・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１．０より小さくなるよ
   うに設定することによって、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。