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発明の名称 燃焼装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−201045(P2001−201045A)
公開日 平成13年7月27日(2001.7.27)
出願番号 特願2000−9064(P2000−9064)
出願日 平成12年1月18日(2000.1.18)
代理人 【識別番号】100107308
【弁理士】
【氏名又は名称】北村 修一郎
【テーマコード(参考)】
3K003
【Fターム(参考)】
3K003 AA01 AB02 AB06 AC03 AC04 CA03 CA05 CB03 CC01 DA03 
発明者 谷村 愛隆 / 薬師寺 新吾
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 全一次予混合型のバーナと、燃焼用空気を通風路を通して前記バーナに通風し、かつ、その通風に伴って、供給される燃料を前記燃焼用空気と混合して供給する通風ファンと、前記通風ファンの通風作用により吸引力が作用するように前記通風路に接続されて、燃料を供給する燃料供給路と、前記燃料供給路に設置されて、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ゼロガバナと、前記バーナの燃焼を制御する制御手段とが設けられ、前記制御手段が、前記バーナの燃焼において要求される燃焼量に応じた通風量になるように前記通風ファンの回転速度を調整するように構成されている燃焼装置であって、前記通風路に燃焼用空気を吸引する吸引部に、燃焼用空気の通過抵抗を変更することによって、前記通風路への燃焼用空気供給量を調整する燃焼用空気供給量調整手段が設けられ、前記燃料供給路における前記ゼロガバナの設置箇所よりも下流側が複数の分岐通路に分岐されて、その複数の分岐通路の夫々には、流動させる燃料の発熱量に応じた絞り部が設けられ、前記複数の分岐通路のうち、燃料を流動させる分岐通路を選択することによって、前記通風路への燃料供給量を調整する燃料供給量調整手段が設けられ、前記制御手段が、前記バーナの燃焼において要求される燃焼量が小さい領域の方が大きい領域よりも前記通風路への燃料供給量が少なくなるように前記燃料供給量調整手段を調整し、かつ、前記バーナの燃焼において要求される燃焼量が小さい領域の方が大きい領域よりも前記通風路への燃焼用空気供給量が少なくなるように前記燃焼用空気供給量調整手段を調整するとともに、前記燃焼用空気供給量調整手段の調整にかかわらず、前記バーナの燃焼において要求される燃焼量に応じた適正通風量になるように前記通風ファンの回転速度を制御するように構成されている燃焼装置。
【請求項2】 前記燃料供給量調整手段が、前記分岐通路を開閉自在な開閉弁を備えて構成されている請求項1に記載の燃焼装置。
【請求項3】 前記絞り部が、前記燃料供給路における複数の分岐通路の夫々に着脱自在に構成されている請求項1または2に記載の燃焼装置。
【請求項4】 前記絞り部が、燃料の複数の種類の夫々に合わせた絞り抵抗になるように、複数種設けられている請求項3に記載の燃焼装置。
【請求項5】 前記複数の分岐通路が、単一路に併合されて、その単一路が前記通風路に接続されている請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃焼装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、全一次予混合型のバーナと、燃焼用空気を通風路を通して前記バーナに通風し、かつ、その通風に伴って、供給される燃料を前記燃焼用空気と混合して供給する通風ファンと、前記通風ファンの通風作用により吸引力が作用するように前記通風路に接続されて、燃料を供給する燃料供給路と、前記燃料供給路に設置されて、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ゼロガバナと、前記バーナの燃焼を制御する制御手段とが設けられ、前記制御手段が、前記バーナの燃焼において要求される燃焼量に応じた通風量になるように前記通風ファンの回転速度を調整するように構成されている燃焼装置に関する。
【0002】
【従来の技術】上記のような燃焼装置は、ゼロガバナにより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し、この大気圧と通風ファンの作動により通風路に生じる負圧との圧力差によって通風路に燃料が供給され、通風ファンの回転速度を調整することによって、通風路への燃料供給量および燃焼用空気供給量が調整されるものである(例えば、特開平5−312315号公報)。そして、このような燃焼装置では、図13に示すように、バーナの燃焼において要求される燃焼量、すなわちバーナのインプットを求めて、定常ファンコントロールラインLt上になるように、通風ファンの回転速度が制御されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来のものでは、バーナに要求される最大インプットが決定されると、これに見合った能力のファンが選定され、システムが構成されるが、インプット制御については、定常ファンコントロールラインLt上でファン回転速度を変えることしか出来なかったために、次のような不利があった。つまり、インプットの調整範囲はファン回転速度の調整範囲に限定されてしまうことである。換言すると、バーナに要求される最大インプットと最小インプットの比率が大きなもの、例えば15:1程度のものになると、ファン回転速度の調整範囲も15:1にせざるを得ないが、このように回転速度の調整範囲を広くすることは技術的に困難である。したがって、ファン回転速度制御の制約で、インプットの調整範囲が狭くなってしまうという実使用上の問題があった。仮に、回転速度制御の問題を解決したとしても、定常ファンコントロールラインLt上でファン回転速度を変えることしかできないため、最大インプットから最小インプットへの制御や、逆に、最小インプットから最大インプットへの制御を行う際には、ファン回転速度制御の応答性の制約があり、すばやい変更はできないという問題があった。
【0004】また、従来の燃焼装置において、通常、通風路への燃料供給量を安定させるために、燃料供給路におけるゼロガバナの下流側箇所に固定オリフィスが設けられている。この固定オリフィスは、バーナの燃焼において要求されるインプットが最大の時に必要な流量が出せるように設定されている。このとき、要求される最大インプットと最小インプットの比率が小さいときは問題なく制御できるのであるが、この比率が大きくなると次のような不具合が生じる。つまり、要求されるインプットが小さい時の燃料流量がゼロガバナの最小漏れ量よりも小さくなると燃料流量の制御が行えない状態となる。すなわち、要求される燃料供給量に合わせられないばかりか、バーナの要求する空気比(実際空気量の理論空気量に対する比)にも調整できなくなり燃焼不良を招くといった不都合が生じた。
【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、ゼロガバナの機能を有効活用しながら、バーナの燃焼において要求される燃焼量の全域にて、バーナの燃焼状態を安定した状態に維持することができ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】この目的を達成するために請求項1に記載の発明によれば、全一次予混合型のバーナと、燃焼用空気を通風路を通して前記バーナに通風し、かつ、その通風に伴って、供給される燃料を前記燃焼用空気と混合して供給する通風ファンと、前記通風ファンの通風作用により吸引力が作用するように前記通風路に接続されて、燃料を供給する燃料供給路と、前記燃料供給路に設置されて、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ゼロガバナと、前記バーナの燃焼を制御する制御手段とが設けられ、前記制御手段が、前記バーナの燃焼において要求される燃焼量に応じた通風量になるように前記通風ファンの回転速度を調整するように構成されている燃焼装置であって、前記通風路に燃焼用空気を吸引する吸引部に、燃焼用空気の通過抵抗を変更することによって、前記通風路への燃焼用空気供給量を調整する燃焼用空気供給量調整手段が設けられ、前記燃料供給路における前記ゼロガバナの設置箇所よりも下流側が複数の分岐通路に分岐されて、その複数の分岐通路の夫々には、流動させる燃料の発熱量に応じた絞り部が設けられ、前記複数の分岐通路のうち、燃料を流動させる分岐通路を選択することによって、前記通風路への燃料供給量を調整する燃料供給量調整手段が設けられ、前記制御手段が、前記バーナの燃焼において要求される燃焼量が小さい領域の方が大きい領域よりも前記通風路への燃料供給量が少なくなるように前記燃料供給量調整手段を調整し、かつ、前記バーナの燃焼において要求される燃焼量が小さい領域の方が大きい領域よりも前記通風路への燃焼用空気供給量が少なくなるように前記燃焼用空気供給量調整手段を調整するとともに、前記燃焼用空気供給量調整手段の調整にかかわらず、前記バーナの燃焼において要求される燃焼量に応じた適正通風量になるように前記通風ファンの回転速度を制御するように構成されている。
【0007】したがって、バーナの燃焼において要求される燃焼量に応じて、燃料供給量調整手段による通風路への燃料供給量、および、燃焼用空気供給量調整手段による通風路への燃焼用空気供給量の夫々を複数の調整状態にすることができ、その複数の調整状態の夫々において、バーナの燃焼において要求される燃焼量に応じた適正通風量になるように通風ファンの回転速度を制御することができる。つまり、例えば同じ回転速度にて通風ファンを作動させた状態において、燃料供給量調整手段および燃焼用空気供給量調整手段の調整状態を変更させることによって、バーナの燃焼における燃焼量、すなわちバーナのインプットを変更させることができるので、要求される最大インプットと最小インプットの比率が大きい場合でも、通風ファンの回転速度を大きな範囲にて調整することなく、また迅速に必要燃焼量に合わせることができるようになった。
【0008】また、燃料供給量調整手段が、バーナの燃焼において要求される燃焼量が小さい領域の方が大きい領域よりも燃料の通過抵抗を大きくすることによって、燃料供給路における燃料流量が要求される燃焼量に対応した流量となるので、ゼロガバナにて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して、バーナの燃焼において要求される燃焼量に対応する回転速度に通風ファンを制御することによって、バーナの燃焼において要求される燃焼量に対応する燃料供給量を得ることができ、ゼロガバナの機能を有効活用することができる。したがって、ゼロガバナの機能を有効活用しながら、バーナの燃焼において要求される燃焼量の全域で、通風ファンの回転速度を調整する範囲を大きくすることなく、バーナの燃焼状態を安定した状態に維持することができる。
【0009】さらに、例えば、燃料供給量調整手段が、複数の分岐通路のうち、燃料を流動させる分岐通路の数を変更するなど、複数の分岐通路のうち、燃料を流動させる分岐通路を選択することによって、バーナへの燃料供給量を調整するように構成されているので、通風路に接続された燃料供給路に、その燃料供給路の通路面積を変更する弁機構などを設けてバーナへの燃料供給量を調整するものと比べて、燃料供給路の通路面積の調整などの微妙な調整を行わなくとも、バーナへの燃料供給量を調整することができるものとなり、バーナへの燃料供給量の調整を容易に行うことが可能となる。
【0010】また、例えば、燃料供給路自体に流動する燃料に対して一定の圧力損失を与えるように構成するものでは、燃料供給路の通路内径や長さが変化すると、バーナへの燃料供給量が変化して、実際のバーナの空気比が変化する可能性があり、実際のバーナの空気比をバーナの要求する適正な空気比に調整することが難しいものとなる虞がある。それに対して、複数の分岐通路の夫々には、燃料の発熱量に応じた絞り部が設けられ、複数の分岐通路のいずれに燃料を流動させても、その燃料が絞り部にて適正な流量に絞られて通風路に供給されることになるので、燃料供給路の通路内径や長さが変化しても、バーナへの燃料供給を安定して行うことができ、実際のバーナの空気比をバーナの要求する適正な空気比に維持し易いものとなる。
【0011】以上のことをまとめると、請求項1に記載の発明によれば、ゼロガバナの機能を有効活用しながら、バーナの燃焼において要求される燃焼量の全域で、通風ファンの回転速度を調整する範囲を大きくすることなく、バーナの燃焼状態を安定した状態に維持することができることに加えて、さらに、バーナへの燃料供給量の調整を容易に行うことができるとともに、実際の空気比をバーナの要求する適正な空気比に調整し易い燃焼装置を提供することが可能となった。
【0012】請求項2に記載の発明によれば、前記燃料供給量調整手段が、前記分岐通路を開閉自在な開閉弁を備えて構成されている。すなわち、開閉弁により分岐通路を開閉するだけで、複数の分岐通路のうち、燃料を流動させる分岐通路を選択することができるので、例えば、複数の分岐通路の夫々に燃料を分岐流動させる分岐弁などを用いるものと比べて、燃料を流動させる分岐通路の切り換えを容易にかつ的確に行うことが可能となる。
【0013】請求項3に記載の発明によれば、前記絞り部が、前記燃料供給路における複数の分岐通路の夫々に着脱自在に構成されている。すなわち、絞り部を必要に応じて複数の分岐通路の夫々に着脱することができるので、絞り部の交換を交換する必要が生じたときに、その交換作業を容易に行うことが可能となる。
【0014】請求項4に記載の発明によれば、前記絞り部が、燃料の複数の種類の夫々に合わせた絞り抵抗になるように、複数種設けられている。すなわち、請求項3との協働作用により、使用するガス種に応じた絞り抵抗となる絞り部が複数種設けられ、その複数種の絞り部の夫々が分岐通路に着脱することができるので、使用するガス種が変更しても、絞り部の取り替え作業を容易に行うことができるとともに、その取り替え作業を行うことによりガス種に応じた絞り抵抗を得ることができ、バーナの燃焼状態を安定させることが可能となる。
【0015】請求項5に記載の発明によれば、前記複数の分岐通路が、単一路に併合されて、その単一路が前記通風路に接続されている。すなわち、分岐通路の夫々が単一路に併合されて、その単一路が通風路に接続されているので、分岐通路の夫々を通風路に接続するものと比べて、分岐通路の配管の長さを極力短くすることができ、コストの低減を図ることが可能となる。そして、コストの低減の効果は、とくに、燃料供給路における複数の分岐通路に分岐する箇所と燃料供給路を通風路に接続する箇所とが離れているときに顕著なものとなる。
【0016】
【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。
【0017】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などから構成され、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を燃焼用空気と混合して供給する通風ファン4も設けられている。そして、バーナ3の燃焼面は金属製のプレート3aで構成され、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が夫々接続され、前記入水路5には、その上流側から順に、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。
【0018】前記通風路7に対して燃料を供給する燃料供給路11は、通風ファン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、通風ファン4よりも燃料供給方向の上流側において、燃料と燃焼用空気が混合されるようにしている。つまり、通風ファン4の回転速度が大きくなるほど、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ゼロガバナ14の夫々が設けられている。
【0019】前記燃料供給路11は、ゼロガバナ14の設置箇所よりも下流側が第1分岐通路11aと第2分岐通路11bに分岐され、それら分岐通路11a,11bの夫々が通風路7に接続され、分岐通路11a,11bの夫々には、流動させる燃料ガスの発熱量に応じた絞り部としてのオリフィス19が設けられている。前記第1分岐通路11aには、その第1分岐通路11aを開閉自在な電磁操作式の開閉弁15が設けられ、この開閉弁15を開閉することによって、第2分岐通路11bにのみ燃料ガスを流動させる状態と、第1および2分岐通路11a,11bの両方に燃料ガスを流動させる状態とに選択するようにして、第1分岐通路11aおよび第2分岐通路11bのうち、燃料を流動させる分岐通路を選択するようにしている。すなわち、開閉弁15が燃料供給量調整手段Nとして作用するように構成されている。
【0020】前記オリフィス19は、図2および3に示すように、第1分岐通路11aおよび第2分岐通路11bの夫々に着脱自在に構成され、かつ、流動させる燃料ガスの複数のガス種の夫々において、その燃料ガスに合った絞り抵抗となるように複数種設けられている。ちなみに、図2および3においては、開閉弁15が開状態を示している。前記オリフィス19について説明を加えると、オリフィス19は、凸状に形成され、第1分岐通路11aおよび第2分岐通路11bの夫々に、凸状のオリフィス19に嵌合してオリフィス19を分岐通路11a,11bに装着させるための被嵌合部11Aが形成され、オリフィス19を被嵌合部11Aに嵌着させて、分岐通路11a,11bにオリフィス19を装着するようにしている。また、例えば、液化石油ガス(LPG)の発熱量は、天然ガス(13A)の約2倍あるように、ガス種によって燃料ガスの発熱量が異なるので、オリフィス19が、複数のガス種の夫々に合わせた絞り抵抗となるように複数種設けられている。
【0021】そして、例えば、図3に示すように、液化石油ガス(LPG)用のオリフィス19aと天然ガス(13A)用のオリフィス19bの夫々が設けられ、液化石油ガス(LPG)を使用するときには、液化石油ガス(LPG)用のオリフィス19aが分岐通路11a,11bに装着し、天然ガス(13A)を使用するときには、天然ガス(13A)用のオリフィス19bが分岐通路11a,11bに装着するようにしている。また、使用する燃料ガスが、例えば、液化石油ガス(LPG)から天然ガス(13A)に変更したときには、液化石油ガス(LPG)用のオリフィス19aを分岐通路11a,11bから取り外し、天然ガス(13A)用のオリフィス19bを分岐通路11a,11bに装着するようにしている。ちなみに、図2に示すものは、液化石油ガス(LPG)用のオリフィス19aを装着したものを示している。
【0022】前記通風路7に燃焼用空気を吸引する吸引部25には、燃焼用空気の通過抵抗を変更することによって、通風路7への燃焼用空気供給量を調整する燃焼用空気供給量調整手段Mとしての可動ダンパー24が設けられている。そして、この可動ダンパー24が吸引部25の開口部の通路面積を大小の2段階に調整して、通風路7への燃焼用空気供給量を調整するようにしている。
【0023】また、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とが夫々備えられている。前記フレームロッド17は、燃焼炎及び金属製プレート3aを通して流れる電流値を検出するもので、バーナ3の燃焼状態に応じてその検出する電流値が変化するように構成されている。
【0024】前記ゼロガバナ14について説明を加えると、図4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。また、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、出湯用目標温度を変更設定自在な温度設定スイッチ20、出湯温度や出湯用目標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】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燃焼制御を実行する。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、通風ファン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通風ファン4の回転速度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の着火を確認する点火処理を実行する。
【0027】そして、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の夫々の検出情報、および、温度設定スイッチ20にて設定されている出湯用目標温度の情報に基づいて、出湯温度を出湯用目標温度にするために必要な燃焼量になるように通風ファン4の回転速度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の検出温度と出湯用目標温度との偏差に応じて通風ファン4の回転速度を微調整するフィードバック制御を実行する燃焼量制御処理を実行する。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、図外の出湯栓から出湯用目標温度の湯水が出湯されることになる。
【0028】前記燃焼量制御処理について説明を加えると、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の夫々の検出情報、および、温度設定スイッチ20にて設定されている出湯用目標温度の情報に基づいて、出湯温度を出湯用目標温度にするために必要な燃焼量、すなわち、バーナ3のインプットを演算する。そして、求められたインプットが小さい領域の方が大きい領域よりもバーナ3への燃料ガス供給量が少なくなるように開閉弁15を調整し、かつ、求められたインプットが小さい領域の方が大きい領域よりも燃焼用空気供給量が少なくなるように可動ダンパー24を調整するとともに、この可動ダンパー24の調整にかかわらず、第1ファンコントロールラインL1または第2ファンコントロールラインL2上になるように通風ファン4の回転速度を制御してフィードフォワード制御を実行する。なお、第1ファンコントロールラインL1および第2ファンコントロールラインL2の夫々の段階において、通風路7における燃料と燃焼用空気の目標混合比を一定にしている。
【0029】第1ファンコントロールラインL1と第2ファンコントロールラインL2との間でのファンコントロールラインの切換えについて説明を加えると、図6の点線で示すように、第1ファンコントロールラインL1上にて通風ファン4の回転速度を制御しているときには、第1ファンコントロールラインL1の最大インプットよりも大きいインプットになると、第2ファンコントロールラインL2上にて制御するようにファンコントロールラインを切換える。また、第2ファンコントロールラインL2上にて通風ファン4の回転速度を制御しているときには、第2ファンコントロールラインL2の最小インプットよりも小さいインプットになると、第1ファンコントロールラインL1上にて制御するようにファンコントロールラインを切換える。
【0030】つまり、図5および図6に示すように、求められたインプットが小さい領域のときには、開閉弁15を閉状態にして第2分岐通路11bのみ燃料ガスを流動させるとともに、可動ダンバー24により吸引部25の開口部の通路面積が小になるように調整して、第1ファンコントロールラインL1上になるように通風ファン4の回転速度を制御する。また、求められたインプットが大きい領域のときには、開閉弁15を開状態にして第1分岐通路11aおよび第2分岐通路11bの両方に燃料ガスを流動させるとともに、可動ダンバー24により吸引部25の開口部の通路面積が大になるように調整して、第2ファンコントロールラインL2上になるように通風ファン4の回転速度を制御する。
【0031】このようにして、バーナ3の燃焼において要求される燃焼量に応じて、通風路7への燃料供給量および燃焼用空気供給量を調整するとともに、通風ファン4の回転速度を複数段階に制御することによって、バーナ3の燃焼において要求される燃焼量が大きく変動しても、ゼロガバナ14の機能を有効活用しながら、通風ファン4の回転速度の調整範囲を大きくすることなく、バーナ3の燃焼状態を安定した状態に維持することができる。
【0032】制御部Hの制御動作について、図7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ると、バーナ3の点火処理、燃焼量制御処理を順に行う(ステップ1〜4)。つまり、バーナ3の燃焼が停止していると、通風ファン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通風ファン4の回転速度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。
【0033】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の夫々の検出情報、および、温度設定スイッチ20にて設定されている出湯用目標温度の情報に基づいて、出湯温度を出湯用目標温度にするために必要な燃焼量、すなわち、バーナ3のインプットを演算する。そして、求められたインプットが小さい領域のときには、開閉弁15を閉状態にして第2分岐通路11bのみ燃料ガスを流動させるとともに、可動ダンバー24により吸引部25の開口部の通路面積が小になるように調整して、第1ファンコントロールラインL1上になるように通風ファン4の回転速度を制御する。また、求められたインプットが大きい領域のときには、開閉弁15を開状態にして第1分岐通路11aおよび第2分岐通路11bの両方に燃料ガスを流動させるとともに、可動ダンバー24により吸引部25の開口部の通路面積が大になるように調整して、第2ファンコントロールラインL2上になるように通風ファン4の回転速度を制御する。前記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の検出温度と出湯用目標温度との偏差に応じて通風ファン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。
【0034】このようにして、バーナ3の点火処理、燃焼量制御処理が、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、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5)。
【0035】〔別実施形態〕
(1)上記実施形態では、燃料供給路11におけるゼロガバナ14の設置箇所よりも下流側が二つの分岐通路11a,11bに分岐されている例を示したが、例えば、図8に示すように、燃料供給路11におけるゼロガバナ14の設置箇所よりも下流側が第1分岐通路11a、第2分岐通路11b、第3分岐通路11cの三つの分岐通路に分岐して実施することも可能であり、分岐通路の数は各種変更が可能である。ちなみに、図8に示すように、燃料供給路11を3つの分岐通路に分岐するものでは、第1分岐通路11aに電磁操作式の第1開閉弁15aが設けられ、第2分岐通路11bに電磁操作式の第2開閉弁15bが設けられている。そして、二つの開閉弁15a,15bをともに閉状態にすることにより第3分岐通路11cのみに燃料ガスを流動させる状態と、第1開閉弁15aを閉状態にしかつ第2開閉弁15bを開状態にすることにより第2および3分岐通路11b,11cに燃料ガスを流動させる状態と、第1および2開閉弁15a,15bをともに開状態にすることにより第1〜3分岐通路11a,11b,11cに燃料ガスを流動させる状態とに、燃料ガスを流動させる分岐通路を3段階に調整するとともに、可動ダンパー24による調整を3段階に調整し、通風ファン4による回転速度を3段階に制御するようにして実施することが可能である。
【0036】すなわち、通風ファン4の回転速度の制御は、上記実施形態のように、2段階で制御するものに限らず、3段階以上で制御することも可能である。そして、例えば、通風ファン4の回転速度を3段階に制御するときには、上述の如く、開閉弁15による燃料ガスを流動させる分岐通路の選択および可動ダンパー24による調整を3段階に調整するなど、通風ファン4による回転速度の制御における段階数と開閉弁15による燃料ガスを流動させる分岐通路の調整および可動ダンパー24による調整の段階数を同数とするようにしてもよい。
【0037】また、複数の分岐通路の構成として、燃料ガスの通過抵抗が異なる分岐通路を複数設けるようにして、バーナ3の燃焼において要求される燃焼量に応じて、その燃焼量に応じた通過抵抗となる分岐通路をひとつ選択して実施することも可能である。すなわち、上記実施形態のように、通風ファン4の回転速度の調整を2段階に制御するものでは、燃料ガスの通過抵抗の大きい分岐通路と小さい分岐通路とを設け、バーナ3の燃焼において要求される燃焼量が小さい領域のときには、燃料ガスの通過抵抗の大きい分岐通路を選択し、バーナ3の燃焼において要求される燃焼量が大きい領域のときには、燃料ガスの通過抵抗の小さい分岐通路を選択するようにして実施することが可能となる。
【0038】(2)上記実施形態では、燃料供給量調整手段Nがひとつの開閉弁15により構成され、燃焼用空気供給量調整手段Mが可動ダンパー24により構成されている例を示したが、燃料供給量調整手段Nおよび燃焼用空気供給量調整手段Mの構成は、これに限られるものではなく、各種の構成のものが適応可能である。以下、その燃料供給量調整手段Nおよび燃焼用空気供給量調整手段Mの構成における別実施形態について説明を加える。
【0039】例えば、図9に示すように、第1分岐通路11aに第1開閉弁15aが設けられ、第2分岐通路11bに第2開閉弁15bが設けられ、この二つの開閉弁15a,15bを開閉することによって、第2分岐通路11bのみに燃料ガスを流動させる状態と、第1および2分岐通路11a,11bの両方に燃料ガスを流動させる状態とに選択することができるようにしている。つまり、複数の分岐通路の夫々に電磁操作式の開閉弁を設けるようにして実施することが可能である。ちなみに、図9に示す如く、複数の分岐通路の夫々に電磁操作式の開閉弁を設けるものでは、図1において、安全弁12とゼロガバナ14との間に設置されているメイン弁13を省略することが可能となる。
【0040】また、燃料供給量調整手段Nおよび燃焼用空気供給量調整手段Mの構成として、図9に示す例の他に、図10に示すように、通風路7に燃焼用空気を吸引する吸引部25が第1吸引部25aと第2吸引部25bとから構成され、燃焼用空気供給量調整手段Mとして第2吸引部25bを開閉する可動ダンパー24が設けられている。ちなみに、燃焼量制御処理において、求められたインプットが小さい領域のときには、開閉弁15を閉状態にするとともに、可動ダンパー24を閉状態にし、また、求められたインプットが大きい領域のときには、開閉弁15を開状態にするとともに、可動ダンパー28を開状態にして、通風路7への燃料供給量および燃焼用空気供給量を調整するようにしている。
【0041】さらに、燃料供給量調整手段Nおよび燃焼用空気供給量調整手段Mの構成として、図9および10に示す例の他に、図11に示すように、通風路7に燃焼用空気を吸引する吸引部25が第1吸引部25aと第2吸引部25bとから構成されている。そして、燃料供給量調整手段Nとして第1分岐通路11aの通風路7への開口部を開閉する燃料調整用可動ダンパー25と第1吸引部25aの開口部を開閉する燃焼用空気調整用可動ダンパー26とが、燃料供給量・燃焼用空気供給量調整機構として一体形成されている。つまり、燃料供給量・燃焼用空気供給量調整機構は、燃料調整用可動ダンパー25と燃焼用空気可動ダンパー26とが一体的に可動されて、第1分岐通路11aの通風路7への開口部および第1吸引部25aの開口部の両方を閉じる閉状態と、第1分岐通路11aの通風路7への開口部および第1吸引部25aの開口部の両方を開く開状態とに調整されて、通風路7への燃料供給量および燃焼用空気供給量を調整するように構成されている。
【0042】ちなみに、燃焼量制御処理において、求められたインプットが小さい領域のときには、燃料供給量・燃焼用空気供給量調整機構を、第1分岐通路11aの通風路7への開口部および第1吸引部25aの開口部の両方を閉じる閉状態にし、また、求められたインプットが大きい領域のときには、燃料供給量・燃焼用空気供給量調整機構を、第1分岐通路11aの通風路7への開口部および第1吸引部25aの開口部の両方を開く開状態にするようにしている。
【0043】(3)上記実施形態では、第1分岐通路11aおよび第2分岐通路11bの夫々が、通風路7に接続されている例を示しているが、図12に示すように、第1分岐通路11aと第2分岐通路11bとが単一路11dに併合されて、その単一路11dを通風路7に接続させるようにして実施することも可能である。
【0044】(4)上記実施形態では、通風ファン4の回転速度を2段階で制御し、各々段階において通風路7における燃料と燃焼用空気の目標混合比を一定に制御するようにしているが、各々の段階において異なる目標混合比にしてもよい。例えば、図6の第1ファンコントロールラインL1において、インプットが小さい域のみ目標空気比を上昇させてもよい。これは、小さいインプット時におけるバーナの温度上昇を回避するのに有効な手段となる。具体的には、図8に示す如く、開閉弁15により燃料を流動させる分岐通路の選択を3段階に調整可能とし、図5の第1ファンコントロールラインL1において、小さいインプット時には第1および2開閉弁15a,15bをともに閉状態にして第3分岐通路11cのみ燃料ガスを流動させて、この小さいインプットよりも大きいインプット時には第1開閉弁15aを閉状態にかつ第2開閉弁15bを開状態にして第2および3分岐通路11b,11cに燃料ガスを流動させる。そして、図6の第2ファンコントロールラインL2において、第1および2開閉弁15a,15bをともに開状態にして第1〜3分岐通路11a,11b,11cに燃料ガスを流動させる。なお、この場合における可動ダンパー24の開度調整は、上記実施形態と同様に、大小の2段階の調整である。あるいは逆に、可動ダンパー24を吸引部25の開口部の通路面積を3段階に調整可能にし、図6の第1ファンコントロールラインL1において、小さいインプット時には可能ダンパー24の開度を2段目の開度に設定し、この小さいインプットよりも大きいインプット時には可動ダンパー24の開度を3段目の最小絞りに設定する。そして、図6の第2ファンコントロールラインL2において、可動ダンパー24の開度を1段目の最大開度に設定してもよい。なお、この場合における開閉弁15による燃料ガスを流動させる分岐通路の調整は、上記実施形態と同様に、2段階の調整である。
【0045】(5)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。




 

 


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