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発明の名称 全一次式燃焼バーナの燃焼制御装置
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2001−317733(P2001−317733A)
公開日 平成13年11月16日(2001.11.16)
出願番号 特願2000−138419(P2000−138419)
出願日 平成12年5月11日(2000.5.11)
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 AC02 BA01 BB01 BC06 CA03 CA05 CB03 CB05 CC01 DA03 
発明者 薬師寺 新吾 / 石川 善克
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と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全一次式燃焼バーナの燃焼制御装置であって、前記通風路に燃焼用空気を吸引する吸引部に設けられて、前記吸引部の通路面積を調整することによって、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と、前記燃料供給路の通路面積を調整することによって、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とが調整速度が異なる状態で設けられ、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の領域が小さい側ほど前記吸引部の通路面積が小さくなるように前記燃焼量の領域ごとに予め設定されている目標吸引部通路面積となるように前記燃焼用空気供給量調整手段を調整し、かつ、前記燃焼量の領域が小さい側ほど前記燃料供給路の通路面積が小さくなるように前記燃焼量の領域ごとに予め設定されている目標燃料供給路通路面積となるように前記燃料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燃焼領域変更処理を行うように構成され、かつ、その燃焼領域変更処理において、前記燃焼用空気供給量調整手段および前記燃料供給量調整手段のうち、調整速度の遅い方の調整を開始したのち、前記燃料供給量と燃焼用空気供給量との関係を前記バーナの燃焼を維持できる関係に保つことができるタイミングとして定めた作動タイミングにて、前記燃焼用空気供給量調整手段および前記燃料供給量調整手段のうち、調整速度の速い方の調整を開始させるように構成されている全一次式燃焼バーナの燃焼制御装置。
【請求項2】 前記燃焼用空気供給量調整手段が、電動モータとその電動モータの作動により移動操作されて開度を調整するダンパーにて構成され、前記燃料供給量調整手段が、前記燃料供給路における前記ゼロガバナの下流側部分が分岐された複数の燃料供給路部分の全てまたは一部に対応して設置されて、その設置された燃料供給路部分を開閉する電磁開閉弁にて構成され、前記制御手段が、前記燃焼領域変更処理において、前記電磁開閉弁よりも調整速度の遅い前記ダンパーの調整を開始したのち、前記作動タイミングにて前記ダンパーよりも調整速度の速い前記電磁開閉弁の調整を開始させるように構成されている請求項1に記載の全一次式燃焼バーナの燃焼制御装置。
【請求項3】 前記燃料供給量調整手段の調整を開始させる作動タイミングが、前記燃焼用空気供給量調整手段にて調整される前記吸引部の通路面積との関係で定められている請求項2に記載の全一次式燃焼バーナの燃焼制御装置。
【請求項4】 前記燃料供給量調整手段の調整を開始させる作動タイミングが、前記燃焼領域変更処理途中でのCO発生量がCO2 発生量との比において、0.01以下になるように定められている請求項2または3に記載の全一次式燃焼バーナの燃焼制御装置。
【請求項5】 前記燃料供給量調整手段の調整を開始させる作動タイミングが、前記バーナの燃焼が共鳴燃焼とならないように定められている請求項2または3に記載の全一次式燃焼バーナの燃焼制御装置。
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と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全一次式燃焼バーナの燃焼制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】上記のような全一次式燃焼バーナの燃焼制御装置は、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17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上で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(または制御可能範囲)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】そこで、本出願人は、上述の不利を解消するものとして、上述の全一次式燃焼バーナの燃焼制御装置において、通風路に燃焼用空気を吸引する吸引部の通路面積を調整することによって、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を設け、燃料供給路におけるゼロガバナの下流側部分が複数の燃料供給路部分に分岐されて通風路に接続され、複数の燃料供給路部分の全てまたは一部に対応して設置されて、その設置された燃料供給路部分を開閉する電磁開閉弁を設けて、その電磁開閉弁の開閉により燃料供給路の通路面積を調整することによって、通風路への燃料供給量を調整する燃料供給量調整手段を設け、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供給路の通路面積および吸引部の通路面積が小さくなるように、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夫々を調整するとともに、燃焼用空気供給量調整手段の調整にかかわらず、前記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ものを先に出願している(特願平11−357083号参照)。
【0006】説明を加えると、上記特願平11−357083号に記載のものは、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調整することによって、通風ファンをある回転速度にて作動させても、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こととなって、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したものである。さらに、上記特願平11−357083号に記載のものは、燃料供給量調整手段を調整することによって、燃料供給路における燃料流量を要求される燃焼量に対応した流量とするようにして、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て通風ファンを作動させることにより、ゼロガバナにより調整される大気圧と通風ファンの通風作用による吸引力との圧力差により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ることとなって、ゼロガバナの機能を有効活用することが可能となるものである。
【0007】しかしながら、上記特願平11−357083号に記載のものでは、バーナの燃焼において要求される燃焼量を変更するときに、燃焼用空気供給量調整手段および燃料供給量調整手段の調整を行うこととなるが、燃料供給量調整手段として用いられる電磁開閉弁の動作速度が、燃焼用空気供給量調整手段の動作速度よりも速いために、燃焼用空気供給量調整手段の調整にかかる時間と燃料供給量調整手段の調整にかかる時間との間に時間差が生じるので、燃焼用空気供給量調整手段および燃料供給量調整手段の調整を開始するタイミングによっては、バーナの燃焼において要求される燃焼量を変更する途中にバーナの燃焼を維持できなくなることがあった。
【0008】すなわち、例えば、燃焼用空気供給量調整手段と燃料供給量調整手段とを同じタイミングにて調整を開始させた場合を例に挙げて説明すると、バーナの燃焼において要求される燃焼量を変更するときに、燃料供給量の方が燃焼用空気供給量よりも速く変更されることとなるので、燃料供給量の方が燃焼用空気供給量よりも先行して変更することとなる。したがって、バーナの燃焼において要求される燃焼量を小さい領域側に変更するときには、燃料供給量が減少する速度の方が燃焼用空気供給量が減少する速度よりも速くなり、その途中において燃料供給量に対して過剰の燃焼用空気が供給されることとなり、逆に、前記燃焼量を大きい領域側に変更するときには、燃料供給量が増加する速度の方が燃焼用空気供給量が増加する速度よりも速くなり、その途中において燃焼用空気供給量に対して過剰の燃料が供給されることになる。
【0009】以上の如く、燃料料供給量調整手段の調整速度の方が燃焼用空気供給量調整手段よりも速い場合に、燃焼用空気供給量調整手段および燃料供給量調整手段の調整を開始するタイミングによっては、バーナの燃焼において要求される燃焼量の変更の途中において、燃料供給量と燃焼用空気との関係が大きく変化することとなって、その関係がバーナの燃焼を維持できない関係となってしまい、バーナが失火することがあり、このバーナが失火するという不都合は、上述の如く、燃料料供給量調整手段の方が燃焼用空気供給量調整手段よりも調整速度が速い場合に限らず、燃焼用空気供給量調整手段の調整速度と燃料供給量調整手段の調整速度とが異なる場合に起こり得るものであり、燃焼用空気供給量調整手段の動作速度の方が燃料供給量調整手段よりも速い場合にも、バーナの燃焼において要求される燃焼量の変更の途中において、バーナが失火することがあった。
【0010】すなわち、燃焼用空気供給量調整手段の方が燃料供給量調整手段よりも動作速度が速い場合に、燃焼用空気供給量調整手段と燃料供給量調整手段とを同じタイミングにて調整を開始させると、バーナの燃焼において要求される燃焼量を変更するときに、燃焼用空気供給量の方が燃料供給量よりも速く変更されることとなるので、バーナの燃焼において要求される燃焼量を小さい領域側に変更するときには、燃焼用空気供給量が減少する速度の方が燃料供給量が減少する速度よりも速くなり、その途中において燃焼用空気供給量に対して過剰の燃料が供給されることとなり、逆に、前記燃焼量を大きい領域側に変更するときには、燃焼用空気供給量が増加する速度の方が燃料供給量が増加する速度よりも速くなり、その途中において燃料供給量に対して過剰の燃焼用空気が供給されることとなって、燃料供給量と燃焼用空気との関係が大きく変化して、その関係がバーナの燃焼を維持できない関係となってしまうことになる。
【0011】つまり、燃焼用空気供給量調整手段と燃料供給量調整手段との調整速度が異なる場合に、同じタイミングにて夫々の調整を開始するなど燃焼用空気供給量調整手段および燃料供給量調整手段の調整を開始するタイミングによっては、バーナの燃焼において要求される燃焼量の変更の途中において、燃料供給量と燃焼用空気との関係が大きく変化することとなって、その関係がバーナの燃焼を維持できない関係となってしまい、バーナの燃焼を維持できなくなることがあった。ちなみに、バーナの燃料量の変更の途中におけるバーナの失火を防止するために、燃焼用空気供給量調整手段の調整速度と燃料供給量調整手段の調整速度とを同じにすることが考えられるが、燃焼用空気供給量調整手段の調整速度と燃料供給量調整手段の調整速度とをまったく同じになるように構成することは技術的に困難であり、燃焼用空気供給量調整手段の調整速度と燃料供給量調整手段の調整速度との間に多少のずれが生じるものとなっている。
【0012】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とともに、バーナの燃焼を維持しながら、バーナの燃焼において要求される燃焼量を変更することが可能となる全一次式燃焼バーナの燃焼制御装置を提供する点にある。
【0013】
【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と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全一次式燃焼バーナの燃焼制御装置であって、前記通風路に燃焼用空気を吸引する吸引部に設けられて、前記吸引部の通路面積を調整することによって、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と、前記燃料供給路の通路面積を調整することによって、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とが調整速度が異なる状態で設けられ、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の領域が小さい側ほど前記吸引部の通路面積が小さくなるように前記燃焼量の領域ごとに予め設定されている目標吸引部通路面積となるように前記燃焼用空気供給量調整手段を調整し、かつ、前記燃焼量の領域が小さい側ほど前記燃料供給路の通路面積が小さくなるように前記燃焼量の領域ごとに予め設定されている目標燃料供給路通路面積となるように前記燃料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燃焼領域変更処理を行うように構成され、かつ、その燃焼領域変更処理において、前記燃焼用空気供給量調整手段および前記燃料供給量調整手段のうち、調整速度の遅い方の調整を開始したのち、前記燃料供給量と燃焼用空気供給量との関係を前記バーナの燃焼を維持できる関係に保つことができるタイミングとして定めた作動タイミングにて、前記燃焼用空気供給量調整手段および前記燃料供給量調整手段のうち、調整速度の速い方の調整を開始させるように構成されている。
【0014】すなわち、バーナの燃焼において要求される燃焼量の領域に応じて、その燃焼量の領域ごとに予め設定されている目標吸引部通路面積となるように燃焼用空気供給量調整手段を調整し、かつ、バーナの燃焼において要求される燃焼量の領域に応じて、その燃焼量の領域ごとに予め設定されている目標燃料供給路通路面積となるように燃料供給量調整手段を調整するとともに、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こととなる。したがって、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を調整することによって、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こととなるので、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こととなる。さらに、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の領域ごとに予め設定されている目標燃料供給路通路面積となるように燃料供給路の通路面積を調整するので、燃料供給路における燃料流量を要求される燃焼量に対応した流量とすることができ、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て通風ファンを作動させることによって、ゼロガバナにより調整される大気圧と通風ファンの通風作用による吸引力との圧力差により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可能となる。
【0015】しかも、バーナの燃焼において要求される燃焼量の領域を変更するときに、燃焼用空気供給量調整手段および燃料供給量調整手段の調整を行うこととなるが、燃焼用空気供給量調整手段および燃料供給量調整手段のうち、調整速度の遅い方の調整を開始したのち、燃料供給量と燃焼用空気供給量との関係を前記バーナの燃焼を維持できる関係に保つことができるタイミングとして定めた作動タイミングにて、燃焼用空気供給量調整手段および燃料供給量調整手段のうち、調整速度の速い方の調整を開始させることができることとなる。したがって、燃焼用空気供給量調整手段と燃料供給量調整手段との調整速度が異なり、燃焼用空気供給量調整手段の調整にかかる時間と燃料供給量調整手段の調整にかかる時間との間に時間差があっても、燃焼用空気供給量調整手段の調整を開始させるタイミングと燃料供給量調整手段の調整を開始させるタイミングとの間に、バーナの燃焼において要求される燃焼量を変更する途中における燃料供給量と燃焼用空気供給量との関係をバーナの燃焼を維持できる関係に保つための時間差を設けることができることとなって、バーナの燃焼において要求される燃焼量を変更する途中における燃料供給量と燃焼用空気供給量との関係をバーナの燃焼を維持できる関係に保つことが可能となり、バーナの燃焼を維持しながら、バーナの燃焼において要求される燃焼量を変更することができることとなる。
【0016】前記燃焼用空気供給量調整手段と燃料供給量調整手段との調整速度が異なる場合に、バーナの燃焼を維持しながら、バーナの燃焼において要求される燃焼量を変更することができることについて、図6および7に基づいて説明を加える。
【0017】ちなみに、図6は、燃料供給量調整手段の方が燃焼用空気供給量調整手段よりも調整速度が速い場合において、バーナの燃焼において要求される燃焼量を変更するときに、燃焼用空気供給量調整手段の調整を開始したのち、定められた作動タイミングにて燃料供給量調整手段の調整を開始したときの例を示し、図7は、燃焼用空気供給量調整手段の方が燃料供給量調整手段よりも調整速度が速い場合において、バーナの燃焼において要求される燃焼量を変更するときに、燃料供給量調整手段の調整を開始したのち、定められた作動タイミングにて燃焼用空気供給量調整手段の調整を開始したときの例を示している。そして、図6の(イ)および図7の(イ)は、バーナの燃焼において要求される燃焼量を変更する際に、燃焼位置から見た燃料の流量および燃焼用空気の流量の時間変化を示したものであり、図6の(ロ)および図7の(ロ)は、その場合の燃料濃度の時間変化を示しているものである。また、図6および7は、上述の場合における、バーナの燃焼において要求される燃焼量の領域が小さい領域側に変更するときのものを示している。
【0018】まず、燃料供給量調整手段の方が燃焼用空気供給量調整手段よりも調整速度が速い場合について説明すると、図6の(イ)に示すように、燃焼用空気供給量調整手段の調整を開始させた(図中Aの時点)のち、燃料供給量と燃焼用空気供給量との関係をバーナの燃焼を維持できる関係に保つことができるタイミングとして定めた作動タイミング(図中Bの時点)にて燃料供給量調整手段の調整を開始することによって、前記燃焼量を変更する途中において、燃料供給量と燃焼用空気との関係が変化しないようにすることができることとなる。つまり、図6の(ロ)に示すように、燃料濃度をバーナの燃焼を維持できる範囲内に維持することができるものとなって、バーナの燃焼を維持しながら、バーナの燃焼において要求される燃焼量を変更することができることとなる。
【0019】また、燃焼用空気供給量調整手段の方が燃料供給量調整手段よりも調整速度が速い場合についても説明すると、図7の(イ)に示すように、燃料供給量調整手段の調整を開始させた(図中aの時点)のち、燃料供給量と燃焼用空気供給量との関係をバーナの燃焼を維持できる関係に保つことができるタイミングとして定めた作動タイミング(図中bの時点)にて燃焼用空気供給量調整手段の調整を開始することによって、前記燃焼量を変更する途中において、燃料供給量と燃焼用空気との関係が変化しないようにすることができることとなる。つまり、図7の(ロ)に示すように、燃料濃度をバーナの燃焼を維持できる範囲内に維持することができるものとなって、バーナの燃焼を維持しながら、バーナの燃焼において要求される燃焼量を変更することができることとなる。
【0020】ちなみに、図6の(イ)においては、燃料供給量と燃焼用空気供給量との関係をバーナの燃焼を維持できる関係に保つことができるタイミングとして図中Bの時点とし、図7の(イ)においては、燃料供給量と燃焼用空気供給量との関係をバーナの燃焼を維持できる関係に保つことができるタイミングとして図中bの時点としているが、そのタイミングは、燃料の流量の時間変化と燃焼用空気の流量の時間変化との関係から、燃焼量を変更するときに燃料供給量と燃焼用空気供給量との関係をバーナの燃焼を維持できる関係に保つことができるタイミングとして定めるようにしている。
【0021】このようにして、燃料供給量調整手段の方が燃焼用空気供給量調整手段よりも調整速度が速い場合、および、燃焼用空気供給量調整手段の方が燃料供給量調整手段よりも調整速度が速い場合、すなわち燃焼用空気供給量調整手段と燃料供給量調整手段との調整速度が異なる場合に、バーナの燃焼において要求される燃焼量を変更する途中における燃料供給量と燃焼用空気供給量との関係をバーナの燃焼を維持できる関係に保つことが可能となって、バーナの燃焼を維持しながら、バーナの燃焼において要求される燃焼量を変更することができることとなる。
【0022】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とともに、バーナの燃焼を維持しながら、バーナの燃焼において要求される燃焼量を変更することが可能となる全一次式燃焼バーナの燃焼制御装置を提供できるに到った。
【0023】請求項2に記載の発明によれば、前記燃焼用空気供給量調整手段が、電動モータとその電動モータの作動により移動操作されて開度を調整するダンパーにて構成され、前記燃料供給量調整手段が、前記燃料供給路における前記ゼロガバナの下流側部分が分岐された複数の燃料供給路部分の全てまたは一部に対応して設置されて、その設置された燃料供給路部分を開閉する電磁開閉弁にて構成され、前記制御手段が、前記燃焼領域変更処理において、前記電磁開閉弁よりも調整速度の遅い前記ダンパーの調整を開始したのち、前記作動タイミングにて前記ダンパーよりも調整速度の速い前記電磁開閉弁の調整を開始させるように構成されている。
【0024】すなわち、請求項2に記載の構成は、上述の請求項1の構成を特定するものであって、燃焼用空気供給量調整手段をダンパーにて構成し、燃料供給量調整手段を電磁開閉弁にて構成して、燃料供給量調整手段の方が燃焼用空気供給量調整手段よりも調整速度が速い場合に、燃焼領域変更処理において、ダンパーの調整を開始したのち、作動タイミングにて電磁開閉弁の調整を開始させることによって、バーナの燃焼において要求される燃焼量を変更する途中における燃料供給量と燃焼用空気供給量との関係をバーナの燃焼を維持できる関係に保つことが可能となるものである。
【0025】請求項3に記載の発明によれば、前記燃料供給量調整手段の調整を開始させる作動タイミングが、前記燃焼用空気供給量調整手段にて調整される前記吸引部の通路面積との関係で定められている。すなわち、燃焼用空気供給量調整手段にて吸引部の通路面積を調整することにより、燃焼用空気供給量が調整されることとなるので、燃料供給量調整手段の調整を開始させる作動タイミングを、燃焼用空気供給量調整手段にて調整される吸引部の通路面積との関係で定めることによって、前記作動タイミングを燃料供給量と燃焼用空気供給量との関係をバーナの燃焼を維持できる関係に保つことができる的確なタイミングに定めることができることとなる。
【0026】請求項4に記載の発明によれば、前記燃料供給量調整手段の調整を開始させる作動タイミングが、前記燃焼領域変更処理途中でのCO発生量がCO2 発生量との比において、0.01以下になるように定められている。すなわち、バーナの燃焼において要求される燃焼量を変更するときに、燃焼用空気供給量調整手段の調整を開始したのち、燃焼領域変更処理途中でのCO発生量がCO2 発生量との比において、0.01以下のときに燃料供給量調整手段の調整を開始することができることとなって、CO発生量が少ない状態において、バーナの燃焼において要求される燃焼量を変更することができることとなり、バーナの燃焼を極力適正に維持しながら、バーナの燃焼において要求される燃焼量を変更することができることとなる。
【0027】請求項5に記載の発明によれば、前記燃料供給量調整手段の調整を開始させる作動タイミングが、前記バーナの燃焼が共鳴燃焼とならないように定められている。すなわち、バーナの燃焼において要求される燃焼量を変更するときに、燃焼用空気供給量調整手段の調整を開始したのち、バーナの燃焼が共鳴燃焼とならないときに燃料供給量調整手段の調整を開始することができることとなって、バーナの燃焼が共鳴燃焼とならない状態で、バーナの燃焼を維持しながら、バーナの燃焼において要求される燃焼量を変更することができることとなる。
【0028】
【発明の実施の形態】本発明にかかる全一次式燃焼バーナの燃焼制御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。
〔第1実施形態〕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。
【0029】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。
【0030】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。
【0031】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のふたつの燃料供給路部分に分岐され、その第1分岐通路11aと第2分岐通路11bが通風路7に接続されている。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電磁開閉弁15が設けられ、この電磁開閉弁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、すなわち燃料供給路11の通路面積を大小の2段階に調整できるように構成されている。つまり、燃料供給量調整手段Nが、電磁開閉弁15の開閉により燃料供給路11の通路面積を調整することによって、通風路7への燃料供給量を調整するように構成されている。
【0032】前記通風路7に燃焼用空気を吸引する吸引部25には、電動モータとしてのステッピングモータSを作動させることにより回転作動する可動ダンパー24が設けられ、この可動ダンパー24を回転作動させて、吸引部25の通路面積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ように構成されている。そして、吸引部25の通路面積が大小の2段階に調整できるように、可動ダンパー24の開度が大小の2段階に調整できるように構成されている。つまり、ステッピングモータSおよび可動ダンパー24により燃焼用空気供給量調整手段Mが構成されている。
【0033】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。
【0034】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。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。
【0035】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。
【0036】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出湯用目標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の着火を確認する点火処理を実行する。
【0037】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。
【0038】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の領域が小さい側ほど吸引部25の通路面積が小さくなるようにインプットの領域ごとに予め設定されている目標吸引部通路面積となるように燃焼用空気供給量調整手段Mを調整し、かつ、求められたインプットの領域が小さい側ほど燃料供給路11の通路面積が小さくなるように燃料供給量調整手段Nを調整するとともに、燃焼用空気供給量調整手段Mの調整にかかわらず、求めれたインプットに応じた適正通風量になるように通風ファン4の回転速度を制御する燃焼領域変更処理を行うように構成されている。
【0039】前記燃焼領域変更処理について具体的に説明すると、図3および図4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、燃料供給路11の通路面積が小さい領域に対応する目標燃料供給路通路面積となるように開閉弁15を閉状態にして第2分岐通路11bにのみ燃料ガスを流動させるとともに、吸引部25の通路面積が小さい領域に対応する目標吸引部通路面積となるように可動ダンバー24により吸引部25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上で通風ファン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、燃料供給路11の通路面積が大きい領域に対応する目標燃料供給路通路面積となるように開閉弁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、吸引部25の通路面積が大きい領域に対応する目標吸引部通路面積となるように可動ダンバー24により吸引部25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上で通風ファン4の回転速度を制御する。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。
【0040】前記通風ファン4の回転速度を制御するファンコントロールラインの切り換えについて説明を加えると、図4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、バーナ3のインプットの領域が小さい領域側から大きい領域側に変更されて、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り換えるようにしている。そして、バーナ3のインプットの領域が小さい領域側から大きい領域側に変更されて、ファンコントロールラインを第1ファンコントロールラインL1から第2ファンコントロールラインL2に切り換えるときには、電磁開閉弁15を閉状態から開状態に切り換えるとともに、可動ダンバー24により吸引部25の開口部の通路面積を小から大に切り換えるようにしている。
【0041】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、バーナ3のインプットの領域が大きい領域から小さい領域に変更されて、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り換えるようにしている。そして、バーナ3のインプットの領域が大きい領域側から小さい領域側に変更されて、ファンコントロールラインを第2ファンコントロールラインL2から第1ファンコントロールラインL1に切り換えるときには、電磁開閉弁15を開状態から閉状態に切り換えるとともに、可動ダンパー24により吸引部25の開口部の通路面積を大から小に切り換えるようにしている。
【0042】そして、上述の燃焼領域変更処理において、燃焼用空気供給量調整手段Mの調整を開始したのち、燃料供給量と燃焼用空気供給量との関係をバーナ3の燃焼を維持できる関係に保つことができるタイミングとして定めた作動タイミングにて、燃料供給量調整手段Nの調整を開始させるように構成されている。すなわち、バーナ3のインプットを変更するときに、可動ダンパー24の開度調整を開始したのち、燃焼用空気供給量調整手段Mにて調整される吸引部25の通路面積との関係で定められている作動タイミングにて、電磁開閉弁15の開閉調整を行うように構成されている。
【0043】具体的に説明すると、図5に示すように、前記通風ファン4の回転速度を第1ファンコントロールラインL1上で制御しているときには、可動ダンパー24の開度を図中F点の開度となるように調整しかつ電磁開閉弁15を閉状態に調整し、通風ファン4の回転速度を第2ファンコントロールラインL2上で制御しているときには、可動ダンパー24の開度を図中A点の開度となるように調整しかつ電磁開閉弁15を開状態に調整するようにしている。
【0044】そして、ファンコントロールラインを第1ファンコントロールラインL1から第2ファンコントロールラインL2に切り換えるときには、可動ダンパー24の開度を図中F点の開度からA点の開度となるように調整するとともに、可動ダンパー24の開度調整を開始したのち、その開度が電磁開閉弁15の調整を開始する作動タイミングとして定められた図中E点の開度になると電磁開閉弁15を閉状態から開状態への調整を開始するようにしている。また、ファンコントロールラインを第2ファンコントロールラインL2から第1ファンコントロールラインL1に切り換えるときには、可動ダンパー24の開度を図中A点の開度からF点の開度となるように調整するとともに、可動ダンパー24の開度調整を開始したのち、その開度が電磁開閉弁15の調整を開始する作動タイミングとして定められた図中B点の開度になると電磁開閉弁15を開状態から閉状態への調整を開始するようにしている。
【0045】図5は、可動ダンパー24の開度と発生するCO濃度との関係を示したものであり、図中の斜線部分は、可動ダンパー24の開度のみを調整したときにバーナ3が失火してしまう範囲を示すものであり、上述の如く、第1ファンコントロールラインL1から第2ファンコントロールラインL2に切り換えるときには、可動ダンパー24の開度が図中E点の開度になると電磁開閉弁15を閉状態から開状態への調整を開始し、また、第2ファンコントロールラインL2から第1ファンコントロールラインL1に切り換えるときには、可動ダンパー24の開度が図中B点の開度になると電磁開閉弁15を開状態から閉状態への調整を開始するようにすることによって、ファンコントロールラインを切り換えるときにバーナ3の燃焼を維持できるようにしている。
【0046】すなわち、第2ファンコントロールラインL2から第1ファンコントロールラインL1に切り換えるときの燃焼位置から見た燃料の流量および燃焼用空気の流量の時間変化、および、そのときの燃料濃度の時間変化を示す図6の(イ)に示されているように、前記燃焼量を変更する途中において、燃焼用空気の流量と燃料の流量との関係が大きく変化しないようにすることができ、その結果、図6の(ロ)に示す如く、燃料濃度をバーナ3の燃焼を維持できる範囲内に維持することができるものとなって、燃料供給量と燃焼用空気供給量との関係をバーナの燃焼を維持できる関係に保つことができ、バーナの燃焼を維持しながら、バーナの燃焼において要求される燃焼量を変更することができることとなる。
【0047】なお、図6におけるA〜Fについては、図5における可動ダンパー24の開度を示すA〜Fに対応しており、図6の(イ)は、可動ダンパー24の開度を図5におけるA点の開度からF点の開度まで開度調整し、かつ、可動ダンパー24の開度が図5におけるB点の開度で電磁開閉弁15を開状態から閉状態への調整を開始したときの燃料および燃焼用空気の流量の時間変化を示している。また、図6の(ロ)は、可動ダンパー24の開度を図5におけるA点の開度からF点の開度まで開度調整し、かつ、可動ダンパー24の開度が図5におけるB点で電磁開閉弁15を開状態から閉状態への調整を開始したときの燃料ガス濃度の時間変化を示しており、図中の斜線部分は、バーナ3が失火してしまう燃料ガス濃度の範囲を示している。
【0048】ちなみに、可動ダンパー24の開度の検出については、ステッピングモータSを一定のパルス周波数にて作動させることにより、可動ダンパー24の動作速度が一定となるので、ステッピングモータSを作動させてからの時間を計算することによって検出することができる。また、その他の方法として、可動ダンパー24の開度を調整するボリュームの状態を検出したり、可動ダンパー24の位置を検出するエンコーダなどによって、可動ダンパー24の開度を検出することができる。また、可動ダンパー24の動作速度については、ファンコントロールラインを切り換えるときに、電磁開閉弁15の動作速度との関係などにより燃料供給量と燃焼用空気供給量との関係をバーナ3の燃焼を維持できるように設定されており、具体的には、A点開度からF点開度まで、約0.9秒(11°/0.9秒)としている。
【0049】そして、上述の如く、燃焼用空気供給量調整手段Mの調整を開始したのち、その燃焼用空気供給量調整手段Mにて調整される可動ダンパー24の開度が燃料供給量と燃焼用空気供給量との関係をバーナ3の燃焼を維持できる関係に保つことができるタイミングとして定めた図5におけるB点の開度になるときに、燃料供給量調整手段Nの調整を開始することによって、CO発生量がCO2 発生量との比において、0.01以下になることが確認されており、また、バーナ3の燃焼が共鳴燃焼とならないことも確認されている。
【0050】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ると、上述のバーナ3の点火処理、燃焼量制御処理を順に行う(ステップ1〜4)。
【0051】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)。
【0052】〔第2実施形態〕この第2実施形態では、燃焼用空気供給量調整手段Mおよび燃料供給量調整手段Nの構成および燃焼領域変更処理における燃焼用空気供給量調整手段Mおよび燃料供給量調整手段Nの調整についての別実施形態を示すものであり、以下、図面に基づいて説明する。なお、この第2実施形態において、その他の構成や制御動作などについては、上記第1実施形態と同様であるので、同符号を記すなどによりその詳細な説明は省略する。
【0053】図9および10に示すように、通風ファン4の吸引部4bに接続された通風路7が、8角筒状に構成され、その通風路7に燃焼用空気を給気するための吸引部25としての複数の給気口26が設けられている。なお、図9は、通風路7を通風ファン4の横側面から見たときの縦断面図を示し、図10は、通風路7を通風ファン4の正面から見たときの縦断面図を示している。そして、その複数の給気口26の一部には、給気口開閉機構27が設けられ、この給気口開閉機構27により給気口26を開閉することによって、吸引部25の通路面積を調整して、通風路7への燃焼用空気供給量を調整するように構成されている。すなわち、給気口開閉機構27による開閉動作により、吸引部25の通路面積が大小の2段階に調整できるように構成され、この給気口開閉機構27により燃焼用空気供給量調整手段Mが構成されている。
【0054】前記給気口開閉機構27について説明を加えると、支持台27aに揺動自在な開閉板27bが設けられ、ステッピングモータ27c(または、ギヤドモーター)の駆動により開閉板27bが揺動するように構成され、ステッピングモータ27cの駆動により開閉板27bを、図10の(イ)に示すように、給気口26を開く開状態と、図10の(ロ)に示すように、給気口26を閉じる閉状態とに切り換えるように構成されている。ちなみに、開閉板27bには、給気口26を閉じる部分にシール材27dが設けられ、給気口26を閉じたときのシール性能を向上するようにしている。
【0055】また、通風路7に接続されている燃料供給路11におけるゼロガバナ14よりも燃料供給方向の下流側には、ステッピングモータ28cの回転作動により上下動する弁体28dを備えた流量調整弁28が設けられ、この流量調整弁28により燃料供給路11の通路面積を大小の2段階に調整するように構成され、流量調整弁28により燃料供給量調整手段Nが構成されている。すなわち、図11に示すように、流量調整弁28は、燃料入口28aと燃料出口28bとを備えたケースに、ステッピングモーター28cによる回転駆動により螺合して上下動する螺旋式の弁体28dなどから構成され、ステッピングモータ28cの駆動により弁体28dを上下動させて、燃料供給路11の通路面積を大小の2段階に調整できるように構成されている。ちなみに、燃料供給路11の燃料の最小流量を精度よく調整するために、図9中の点線で示すように、燃料供給路11に流量調整弁28をバイパスするバイパス路11Aを設けるようにしてもよい。
【0056】そして、燃焼領域変更処理において、図4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、燃料供給路11の通路面積が小さい領域に対応する目標燃料供給路通路面積となるように、流量調整弁28にて燃料供給路11の通路面積を小に調整するとともに、吸引部25の通路面積が小さい領域に対応する目標吸引部通路面積となるように、給気口開閉機構27にて開閉板27bを閉状態にして吸引部25の通路面積を小に調整して、第1ファンコントロールラインL1上で通風ファン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、燃料供給路11の通路面積が大きい領域に対応する目標燃料供給路通路面積となるように、流量調整弁28にて燃料供給路11の通路面積を大に調整するとともに、吸引部25の通路面積が大きい領域に対応する目標吸引部通路面積となるように、給気口開閉機構27にて開閉板27bを開状態にして吸引部25の通路面積を大に調整して、第2ファンコントロールラインL2上で通風ファン4の回転速度を制御する。
【0057】前記燃焼領域変更処理における給気口開閉機構27および流量調整弁28の調整について説明を加えると、第1ファンコントロールラインL1上で制御しているときには、給気口開閉機構27を閉状態に調整しかつ流量調整弁28の開度を小となるように調整し、第2ファンファンコントロールラインL2上で制御しているときには、給気口開閉機構27を開状態に調整しかつ流量調整弁28の開度を大となるように調整している。
【0058】前記通風ファン4の回転速度を制御するファンコントロールラインを第1ファンコントロールラインL1から第2ファンコントロールラインL2に切り換えるときには、給気口開閉機構27を閉状態から開状態に切り換えるとともに、流量調整弁28の開度を小から大に切り換える。また、第2ファンコントロールラインL2から第1ファンコントロールラインL1に切り換えるときには、給気口開閉機構27を開状態から閉状態に切り換えるとともに、流量調整弁28の開度を大から小に切り換える。
【0059】そして、通風ファン4の回転速度を制御するファンコントロールラインを切り換えるときに、流量調整弁28の調整を開始したのち、燃料供給量と燃焼用空気供給量との関係をバーナ3の燃焼を維持できる関係に保つことができるタイミングとして定めた作動タイミングにて、給気口開閉機構27の調整を開始させるように構成されている。前記流量調整弁28および給気口開閉機構27の調整を開始するタイミングについて具体的に説明すると、第1ファンコントロールラインL1から第2ファンコントロールラインL2に切り換えるときには、流量調整弁28の開度を小(図7中f点の開度)から大(図7中a点の開度)となるように調整するとともに、流量調整弁28の開度調整を開始したのち、その開度が給気口開閉機構27の調整を開始する作動タイミングとして定められた流量調整弁28の開度(図7中e点の開度)になると給気口開閉機構27にて開閉板27bを閉状態から開状態への調整を開始するようにしている。また、逆に、第2ファンコントロールラインL2から第1ファンコントロールラインL1に切り換えるときには、流量調整弁28の開度を大(図7中a点の開度)から小(図7中f点の開度)となるように調整するとともに、流量調整弁28の開度調整を開始したのち、その開度が給気口開閉機構27の調整を開始する作動タイミングとして定められた流量調整弁28の開度(図7中b点の開度)になると給気口開閉機構27にて開閉板27bを開状態から閉状態への調整を開始するようにしている。
【0060】すなわち、図7の(イ)に示されているように、前記燃焼量を変更する途中において、燃焼用空気の流量と燃料の流量との関係が大きく変化しないようにすることができ、その結果、図7の(ロ)に示す如く、燃料濃度をバーナ3の燃焼を維持できる範囲内に維持することができるものとなって、燃料供給量と燃焼用空気供給量との関係をバーナの燃焼を維持できる関係に保つことができ、バーナの燃焼を維持しながら、バーナの燃焼において要求される燃焼量を変更することができることとなる。
【0061】なお、図7の(イ)は、流量調整弁28の開度を燃料供給路11の通路面積が大となるa点の開度から燃料供給路11の通路面積が小となるf点の開度まで開度調整し、かつ、流量調整弁28の開度がb点の開度で給気口開閉機構27を開状態から閉状態への調整を開始したときの燃料および燃焼用空気の流量の時間変化を示している。また、図7の(ロ)は、流量調整弁28の開度をa点の開度からf点の開度まで開度調整し、かつ、流量調整弁28の開度がb点で給気口開閉機構27を開状態から閉状態への調整を開始したときの燃料ガス濃度の時間変化を示しており、図中の斜線部分は、バーナ3が失火してしまう燃料ガス濃度の範囲を示している。
【0062】〔別実施形態〕
(1)上記第1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12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12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電磁開閉弁15aが設けられ、第2分岐通路11bに電磁操作式の第2電磁開閉弁15bが設けられている。そして、二つの電磁開閉弁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電磁開閉弁15aを閉状態にしかつ第2電磁開閉弁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電磁開閉弁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。
【0063】すなわち、図12に示す如く構成したものでは、通風ファン4の回転速度は、図13に示すように、第1〜3ファンコントロールラインL1〜L3のいずれかにて制御することになる。
【0064】また、複数の燃料供給路部分の構成として、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燃料供給路部分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、それらふたつの分岐通路の夫々に電磁開閉弁15を設け、バーナ3の燃焼において要求される燃焼量の領域が小さい領域のときには、電磁開閉弁15を開閉調整して、燃料ガスの通過抵抗の大きい分岐通路に燃料ガスを流動させ、バーナ3の燃焼において要求される燃焼量の領域が大きい領域のときには、電磁開閉弁15を開閉調整して、燃料ガスの通過抵抗の小さい分岐通路に燃料ガスを流動させるようにして実施することが可能となる。
【0065】さらに、複数の燃料供給路部分の構成として、1つの燃料供給路の通路面積を調整することによって、燃料供給量を調整することも可能である。すなわち、図14に示すように、電磁開閉弁15によって、燃料供給路11の通路面積を大小の2段階に切り換えることにより、分岐通路を設けた場合と同じ効果が得られる。ちなみに、図14の(イ)が、燃料供給路11の通路面積を小に調整しているときを示し、図14の(ロ)が、燃料供給路11の通路面積を大に調整しているときを示している。
【0066】(2)上記第1実施形態では、電磁開閉弁15をふたつの分岐通路11a,11bのうち、第1分岐通路11aのみに設ける構成を示したが、図15に示すように、ふたつの分岐通路11a,11bの両方に電磁開閉弁15a,15bを設けるようにしてもよい。すなわち、第1分岐通路11aに第1電磁開閉弁15aが設けられ、第2分岐通路11bに第2電磁開閉弁15bが設けられ、この二つの電磁開閉弁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電磁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15に示す如く、複数の分岐通路の夫々に電磁操作式の電磁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。
【0067】(3)上記第1実施形態では、通風路7に吸引部25がひとつ設けられ、その吸引部25の通路面積を調整する可動ダンパー24を設ける構成を例示したが、例えば、図16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、第2吸引部25bを開閉する可動ダンパー29を設けて実施することも可能である。ちなみに、この場合には、燃焼領域変更処理において、求められたインプットの領域が小さい領域のときには、電磁開閉弁15を閉状態にするとともに、可動ダンパー29を閉状態にし、また、求められたインプットの領域が大きい領域のときには、電磁開閉弁15を開状態にするとともに、可動ダンパー29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実施することが可能となる。
【0068】(4)上記第1および2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4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。具体的に第1実施形態に対応させた場合について説明すると、図12に示す如く、電磁開閉弁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4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電磁開閉弁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電磁開閉弁15aを閉状態にかつ第2電磁開閉弁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4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電磁開閉弁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4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動ダンパー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4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、この場合における電磁開閉弁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。
【0069】また、第2実施形態に対応させた場合にも、上述の第1実施形態に対応させた場合と同様に、給気口開閉機構27にて吸引部25の通路面積を2段階に調整し、流量調整弁28にて燃料供給路11の通路面積を大中小の3段階に調整したり、逆に、流量調整弁28にて燃料供給路11の通路面積を大小の2段階に調整し、給気口開閉機構27をふたつ設けるなどして、吸引部25の通路面積を3段階に調整するようにして実施することが可能である。
【0070】(5)上記第1および2実施形態では、本発明にかかる全一次式燃焼バーナの燃焼制御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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