JP2001004219A

JP2001004219A - 給湯装置

Info

Publication number: JP2001004219A
Application number: JP11177668A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Nakamura; 豊中村
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 1999-06-24
Filing date: 1999-06-24
Publication date: 2001-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】バーナ燃焼に逆火が生じた場合には、これを
早期に且つ確実に検出することができる給湯装置の提供
を課題とする。【解決手段】燃料ガス等の燃焼を行うバーナ２０と、
該バーナ２０において発生した熱により水を熱交換加熱
する熱交換器４１と、該熱交換器４１内若しくはその近
傍の温水温度を検出する温度センサー８３とを少なくと
も備えた給湯装置であって、バーナ２０の燃焼停止後に
おける前記熱交換器４１内の温水の後沸き上昇温度を正
常時における後沸き上昇温度と比較し、後沸き上昇温度
が正常時における後沸き上昇温度よりも一定温度以上高
くなる場合は、その燃焼において逆火燃焼が発生してい
たと判定するコントローラ６０を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は給湯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば瞬間式給湯器等、燃焼器を
備えた給湯装置においては、近年益々その燃焼能力の強
大化或いは燃焼能力の広範囲化が要求されるところであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、高燃焼能
力、広範囲燃焼能力の給湯器になればなるほど、種々の
故障が生じ易くなりやすい傾向にあり、例えばバーナ燃
焼に関していえば、給気不足や他の原因によりバーナで
の燃焼が逆火燃焼になる場合がある。この逆火燃焼が何
度も行われると、バーナの燃焼管の炎孔部付近が高温に
過熱されて赤熱変形する等の問題も生じ、正常な燃焼運
転を困難とする等の問題が生じる。

【０００４】そこで本発明は上記従来における欠点を解
消し、バーナ燃焼に逆火が生じた場合には、これを早期
に且つ確実に検出することができる給湯装置の提供を課
題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の給湯装置は、燃料ガス等の燃焼を行うバー
ナと、該バーナにおいて発生した熱により水を熱交換加
熱する熱交換器と、該熱交換器内若しくはその近傍の温
水温度を検出する温度センサーとを少なくとも備えた給
湯装置であって、バーナの燃焼停止後における前記熱交
換器内の温水の後沸き上昇温度を正常時における後沸き
上昇温度と比較し、後沸き上昇温度が正常時における後
沸き上昇温度よりも一定温度以上高くなる場合は、その
燃焼において逆火燃焼が発生していたと判定するコント
ローラを備えたことを第１の特徴としている。また本発
明の給湯装置は、上記第１の特徴に加えて、逆火燃焼が
発生していたと判定した場合には、その燃焼において使
用していたバーナの燃焼管領域を避けた燃焼管領域で以
後の燃焼運転を行い、再度逆火燃焼の判定を行うコント
ローラを備えたことを第２の特徴としている。また本発
明の給湯装置は、上記第１又は２の特徴に加えて、逆火
燃焼と判定した場合には、その旨をリモコンにおいて知
らせるようにしたことを第３の特徴としている。

【０００６】上記第１の特徴によれば、バーナでの燃焼
が停止された後に生じる後沸き上昇温度が正常時におけ
る後沸き上昇温度よりも一定温度以上高くなる場合に
は、その燃焼において逆火燃焼が発生していたと判定さ
れる。逆火燃焼の発生を検出することができることで、
バーナが回復不能或いは修繕不能な状態までダメージを
受ける前に何らかの対策を立てることができる。また勿
論、逆火燃焼を原因とする後沸きによる予期しない高温
水の吐出問題を解消することが可能になる。第１の特徴
において、「正常時における後沸き上昇温度」とそれよ
りも一定温度以上高くなる場合における「一定温度」に
ついては、予め実験により、例えば給湯装置における機
種毎に種々の燃焼能力で運転を行い、或いは大きな燃焼
能力のところでの運転を行い、どの程度までの後沸きが
逆火燃焼のない状態（正常状態）で生じるかを調べるこ
とで、基準となる「正常時における後沸き上昇温度」を
定めることができ、また正常な後沸きの範囲を超える温
度である「一定温度」も定めることができる。勿論、前
記「正常時における後沸き上昇温度」と「一定温度」と
については、その給湯装置が設置された後の使用開始初
期において、学習させるようにしても良い。

【０００７】また上記第２の特徴によれば、上記第１の
特徴による作用に加えて、逆火燃焼が行われていたと判
定された場合は、バーナにおいてその燃焼において使用
していた燃焼管領域を避けた燃焼管領域で以降の燃焼運
転がなされる。逆火燃焼と判定された燃焼管領域での燃
焼が避けられることで、以後の燃焼運転での逆火燃焼の
発生が当面において回避される。これによってバーナの
熱損傷を回避しながらバーナの使用を継続することがで
きる。バーナには、通常、多数の燃焼管が設けられ、そ
れらが幾つかの領域に分けられて、使用する燃焼能力等
に応じて、それらの区分の１乃至複数の燃焼管領域が選
択される。選択される１乃至複数の組み合わせからなる
燃焼管領域は使用される燃焼能力に応じて一応定められ
るが、同じ燃焼能力での運転であっても異なる燃焼管領
域を用いて燃焼させることも可能である。よってある燃
焼管領域での燃焼において逆火が判定された場合には、
その燃焼管領域にある何れか１乃至複数の燃焼管におい
て逆火が生じているので、同様な燃焼能力での運転が可
能な別の燃焼管領域に変更することで次善的な燃焼を確
保することができ、これによって給湯器の修理が完了す
るまでの間も停止することなく、給湯器の使用を継続す
ることができるのである。

【０００８】また上記第３の特徴によれば、上記第１又
は２の特徴による作用に加えて、逆火燃焼と判定された
場合には、その旨がリモコンで知らされるので、使用者
は容易に、且つ早期に逆火燃焼による好ましくない燃焼
が起こっていることを知ることができ、その対処に着手
することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施形態を図
面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る給湯装
置の実施の形態例を示す概略図、図２は正常時における
後沸き状態（Ａ）及び逆火燃焼が生じた場合の後沸き状
態（Ｂ）を示す図、図３は本発明装置におけるコントロ
ーラによる制御の構成を説明するフローチャート、図４
は本発明装置によるコントローラによる他の制御の構成
を説明するフローチャートである。

【００１０】先ず図１において、１０は給湯器の缶体
で、該缶体１０に対して燃料ガスを燃焼させるバーナ２
０、給気手段である給気ファン３０が設備され、また入
水管路４０が接続されて缶体１０内部の熱交換器４１で
熱交換加熱され、給湯管路５０を通って給湯されるよう
になっている。６０はコントローラ、７０はリモコンで
ある。８１は入水温度センサー、８２は入水流量センサ
ー、８３は熱交換器４１の近傍の出口付近に設けられた
給湯温度センサーである。

【００１１】前記バーナ２０には、複数本の燃焼管２１
が設けられている。この複数本の燃焼管２１は、複数の
燃焼管領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃに区分されて、それ
ぞれ複数本づつ燃焼管２１が設けられている。例えば、
この図１の場合は、３つの燃焼管領域２１ａ、２１ｂ、
２１ｃが示されているが、第１の燃焼管領域２１ａには
５本の燃焼管２１、第２の燃焼管領域２１ｂには３本の
燃焼管２１、第３の燃焼管領域２１ｃには７本の燃焼管
２１が設けられている。バーナ２０が、例えばこの３つ
の燃焼管領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃだけからなる場合
には、その燃焼管領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃの組み合
わせから、第２の燃焼管領域２１ｂによる３本燃焼、第
１の燃焼管領域２１ａによる５本燃焼、第３の燃焼管領
域２１ｃによる７本燃焼、更には前記第１の燃焼管領域
２１ａと第２の燃焼管領域２１ｂと第３の燃焼管領域２
１ｃの任意の組み合わせによるそれ以上の本数の燃焼を
行うことができる。勿論、前記燃焼管領域２１ａ、２１
ｂ、２１ｃは３領域に限定されるものではないし、また
各２１ａ、２１ｂ、２１ｃにおける燃焼管２１の数も前
記３本、５本、７本に限定されるものではない。

【００１２】以上のようにこの給湯装置では、燃焼管領
域２１ａ、２１ｂ、２１ｃを使い分けることで、複数種
類の燃焼管本数での燃焼を行うことができるようになっ
ている。そして使用時に選択される燃焼管本数は、大ま
かには燃焼開始時における使用号数（燃焼能力）の大小
により、その使用号数において最適の使用本数となるよ
うに前記燃焼管領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃが選択され
ることになるが、かなりの号数範囲で相互に異なる燃焼
管本数での燃焼が重複して使用される。例えば前記３本
燃焼と５本燃焼とは、同じ中低燃焼能力範囲のかなりの
範囲で重複して使用することができるようになってい
る。他の本数の場合も同様で、ある燃焼領域での燃焼に
ついても１つの燃焼管領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ或い
は１つの燃焼管領域の組み合わせのみならず、使用本数
の近い他の燃焼管領域やその組み合わせによっても、か
なりの範囲で重複して燃焼を行うことができる。従っ
て、例えば５本燃焼で一旦燃焼が開始されると、その後
燃焼能力が絞られてある小能力側に移行されることがあ
っても、隣接領域の３本燃焼に変更することなく、５本
燃焼による燃焼を継続して行うことができる。この場
合、最初から前記ある小能力側での運転が行われる場合
は３本燃焼で行われることになるであろうということが
できる。

【００１３】上記のようにバーナ２０は、幾種類かの異
なる燃焼管本数での燃焼が可能となるように、各燃焼管
領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃ毎にそれぞれガスを供給す
るための開閉弁２２が設けられるようになっている。前
記複数の開閉弁２２の上流の燃料ガス供給路２３には燃
料ガスのガス供給調整弁２４が設けられ、更にその上流
に元開閉弁２５が設けられている。前記ガス供給調整弁
２４によって前記開閉弁２２側へ供給される燃料ガス圧
乃至ガス量が調整され、更に各前記開閉弁２２の開閉に
よって、使用燃焼管領域２１ａ、２１ｂ、２１ｃが選ば
れ、燃焼管２１の使用本数が決められる。前記給気ファ
ン３０から缶体１０内に送られた空気は、各燃焼管２１
内に供給され燃料ガスと共に燃焼管２１の上部の炎孔部
で燃焼する。また缶体１０内に送られた空気の一部は燃
焼管２１の周囲から炎に対して供給される。

【００１４】前記コントローラ６０は装置各部のセンサ
ーからの情報を入力し、またリモコン７０からの操作指
令を受けて、内蔵するソフトウエアに従って、所定の制
御動作を装置各部に指令する。今、リモコン７０におい
て給湯温度が設定され、給湯管路５０の末端の給湯カラ
ン等が開かれることで、給湯運転が開始されると、コン
トローラ６０は、設定給湯温度と、検出された入水温度
と入水流量とから必要な燃焼熱量、即ち燃焼能力を演算
し、その演算された燃焼能力に応じて供給する燃料ガス
量と給気量とを演算し、また燃焼管２１の使用本数を決
定し、これによって前記ガス供給調整弁２４と給気ファ
ン３０を調整し、また前記各開閉弁２２の開閉を選択し
て前記使用燃焼管本数に対応する燃焼管領域２１ａ、２
１ｂ、２１ｃへの燃料ガスの供給を行う。

【００１５】次に図２を参照して、給湯のための燃焼運
転が終了した後に生じる後沸きについて説明する。今、
給湯運転中においては、バーナ２０の燃焼によって熱交
換器４１内を流れる水が次々と加熱されて給湯管路５０
に流れて行く。一方、給湯運転が停止されるとバーナ燃
焼は停止されるが、熱交換器４１内を流れていた水もそ
の流れを停止するので、このときバーナ２０側の残熱や
熱交換器４１の残熱により熱交換器４１内に滞っている
水が加熱されるために、後沸きが生ずる。バーナ２０で
の燃焼が正常に行われている場合には、燃焼管２１その
ものが加熱される程度も小さいことから、図２の（Ａ）
に示す様に、後沸きによる温度上昇Ｘもそんなに大きく
ならない。一方、バーナ２０での燃焼が逆火燃焼状態と
なった場合は、炎が燃焼管２１上端の炎孔部や炎孔部内
で燃えることになって燃焼管２１の加熱程度が大きくな
るため、図２の（Ｂ）に示す様に、後沸きによる温度上
昇Ｙが正常な場合に比べて非常に大きくなる。よって前
記温度上昇の差（Ｙ−Ｘ）をとらえることで、逆火燃焼
が生じていたか否かを判定することが可能となる。

【００１６】図３を参照して、コントローラ６０による
逆火判定の構成を説明する。今、図示しない給湯カラン
が閉止されることで給湯運転が終了すると（ステップＳ
１でイエス）、コントローラ６０は、その終了直後から
一定の時間の間、前記給湯温度センサー８３により熱交
換器４１付近の水温を測定し、終了直後の温度から後沸
きによるピーク温度までの温度差、即ち後沸き上昇温度
Ｙを演算する（ステップＳ２）。前記給湯運転の終了直
後からの一定時間は、その時間内に必ず後沸きのピーク
が生じる時間を、予め実験により定めてコントローラ６
０に記憶させておくことになる。後沸きは給湯運転終了
からある程度の範囲内の時間にそのピークが来るので、
予め実験を行うことで、適当な時間を一定時間として設
定することができる。前記給湯温度センサー８３は熱交
換器４１の下流近傍に設けることで、熱交換器４１やそ
の近傍での後沸きの状態を捉えることができる。

【００１７】コントローラ６０は前記後沸き上昇温度Ｙ
を演算すると、この値Ｙを予め記憶させている正常時で
の後沸き上昇温度Ｘと比較し、その差が一定温度Ｚ以上
であるか否かを判断し（ステップＳ３）、イエスであれ
ば逆火燃焼と判定し（ステップＳ４）、リモコン７０に
おいて逆火燃焼である旨を使用者等に知らせる（ステッ
プＳ５）。前記ステップＳ３でノーの場合はそのまま終
了する。前記において、正常時での後沸き上昇温度Ｘに
ついては、予め実験により、バーナ２０が正常に燃焼し
ている状態で、燃焼能力の大きい燃焼による給湯運転が
終了した後における後沸きの温度上昇データを得ること
で、適切な値Ｘを得ることができる。勿論、給湯装置を
設置した後の使用初期における給湯運転停止後の温度変
化のデータを前記給湯温度センサー８３を用いて採取す
るようにして、その値Ｘを学習によって得るようにする
ことも可能である。一定温度Ｚについては、予め実験に
より、正常時における後沸き温度上昇と逆火燃焼が発生
した場合の後沸き温度上昇とではどの程度の温度差が生
じるかのデータをとることで、適切な一定温度Ｚを決定
して、コントローラ６０に記憶させておくことができ
る。前記リモコン７０において逆火燃焼である旨を知ら
せる方法としては、音声による方法、表示による方法等
を採用することができる。

【００１８】図３に示すフローのステップＳ３、Ｓ４に
おいては、Ｙ−Ｘ≧Ｚを一回満足すれば、逆火燃焼であ
ると判定したが、代わりにＹ−Ｘ≧Ｚを満足する回数が
一定回数以上繰り返された場合のみ、逆火燃焼であると
判定するようにしてもよい。一回だけで判定する場合に
は、何かの原因で間違った判定した場合でも、それを修
正することができないが、一定回数以上の繰り返しを条
件とすることで、確実な判定ができる。一定回数は、例
えば２回、３回等の比較的少ない回数とすることで、逆
火燃焼が何度も繰り返されるのを軽減することができ
る。また図３のフローのステップＳ５では、逆火燃焼で
あると判定された場合に、その旨をリモコン７０におい
て知らせるだけであるが、これに加えて、リモコン７０
においてエラー表示を行い、装置を燃焼運転できないよ
うにしてもよい。

【００１９】図４を参照して、コントローラ６０による
別の逆火判定の構成を説明する。この例において、ステ
ップＳ１１〜Ｓ１４までは上記図３のフローのステップ
Ｓ１〜Ｓ４までと同様である。本例の場合は、逆火燃焼
と判定した場合には、その逆火燃焼が生じた際に使用し
ていた燃焼管領域（図１の場合は、領域２１ａか２１ｂ
か２１ｃの何れかということになる）の今後の使用を停
止する（ステップＳ１５）。そしてコントローラ６０は
使用を停止していない燃焼管領域が残っているか否かを
判断し（ステップＳ１６）、残っている場合には（ステ
ップＳ１６でイエス）、一部の燃焼管領域にて逆火燃焼
が行われたので、その燃焼管領域の使用を停止した旨の
知らせをリモコン７０において行い（ステップＳ１
７）、終了する。そして次に給湯運転が行われる場合に
は、コントローラ６０は前記使用を停止した燃焼管領域
を避けた燃焼管領域を選んで燃焼運転を行い、再びステ
ップＳ１１から以降のフローを進むようにする。例えば
ある燃焼能力範囲での給湯運転において、第１の燃焼管
領域２１ａを用いて５本燃焼が行われていた際に逆火燃
焼が判定された場合は、コントローラ６０は前記逆火燃
焼を発生した第１の燃焼管領域２１ａの開閉弁２２を以
後閉止状態にし、以降の給湯運転では前記と同じ燃焼能
力範囲においては第２の燃焼管領域２１ｂを用いて３本
燃焼により運転を行う。以上のように構成することで、
逆火を生じた燃焼管領域を使用することなく、即ち再び
同じ逆火燃焼を繰り返すことなく、しかも装置の完全な
る故障を認定して安全動作による運転不能に至らしめる
ことなく、引き続き次善的な給湯運転を確保することが
できる。一方、前記ステップＳ１６で、使用を停止して
いない燃焼管領域が無い場合には（ステップＳ１６でイ
エス）、コントローラ６０は、安全動作により以後の給
湯運転を不能とし、逆火燃焼により運転を不能とした旨
をリモコンにおいて知らせる（ステップＳ１８）。

【００２０】なお、上記においては逆火燃焼の判定を、
後沸き上昇温度の差が一定以上になることを条件として
行ったが、代わりに後沸きの温度上昇の勾配の差が一定
以上になることを条件として行ってもよい。

【００２１】

【発明の効果】本発明は以上の構成、作用からなり、請
求項１に記載の給湯装置によれば、燃料ガス等の燃焼を
行うバーナと、該バーナにおいて発生した熱により水を
熱交換加熱する熱交換器と、該熱交換器内若しくはその
近傍の温水温度を検出する温度センサーとを少なくとも
備えた給湯装置であって、バーナの燃焼停止後における
前記熱交換器内の温水の後沸き上昇温度を正常時におけ
る後沸き上昇温度と比較し、後沸き上昇温度が正常時に
おける後沸き上昇温度よりも一定温度以上高くなる場合
は、その燃焼において逆火燃焼が発生していたと判定す
るコントローラを備えたので、逆火燃焼の発生を後沸き
の状況を判断することで検出することができると共に、
逆火燃焼の発生を検出できることで、バーナが回復不能
或いは修繕不能な状態までダメージを受ける前に何らか
の対策を立てることができる。また勿論、逆火燃焼を原
因とする後沸きによる予期しない高温水の吐出問題を解
消することが可能になる。また請求項２に記載の給湯装
置によれば、上記請求項１に記載の構成による効果に加
えて、逆火燃焼が発生していたと判定した場合には、そ
の燃焼において使用していたバーナの燃焼管領域を避け
た燃焼管領域で以後の燃焼運転を行い、再度逆火燃焼の
判定を行うコントローラを備えたので、逆火を生じた燃
焼管領域を使用することなく、即ち再び同じ逆火燃焼を
繰り返すことなく、よってバーナの熱損傷を回避しなが
ら、しかも装置の完全なる故障を認定して安全動作によ
る運転不能に至らしめることなく、引き続き次善的な給
湯運転を確保することができる。また請求項３に記載の
給湯装置によれば、上記請求項１又は２に記載の構成に
よる効果に加えて、逆火燃焼と判定した場合には、その
旨をリモコンにおいて知らせるようにしたので、使用者
は容易に、且つ早期に逆火燃焼による好ましくない燃焼
が起こっていることを知ることができ、その対処に着手
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る給湯装置の実施の形態例を示す概
略図である。

【図２】正常時における後沸き状態（Ａ）及び逆火燃焼
が生じた場合の後沸き状態（Ｂ）を示す図である。

【図３】本発明装置におけるコントローラによる制御の
構成を説明するフローチャートである。

【図４】本発明装置によるコントローラによる他の制御
の構成を説明するフローチャートである。

【符号の説明】

１０缶体２０バーナ２１燃焼管２１ａ第１の燃焼管領域２１ｂ第２の燃焼管領域２１ｃ第３の燃焼管領域２２開閉弁２３燃料ガス供給路２４ガス供給調整弁２５元開閉弁３０給気ファン４０入水管路４１熱交換器５０給湯管路６０コントローラ７０リモコン８１入水温度センサー８２入水流量センサー８３給湯温度センサー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料ガス等の燃焼を行うバーナと、該バ
ーナにおいて発生した熱により水を熱交換加熱する熱交
換器と、該熱交換器内若しくはその近傍の温水温度を検
出する温度センサーとを少なくとも備えた給湯装置であ
って、バーナの燃焼停止後における前記熱交換器内の温
水の後沸き上昇温度を正常時における後沸き上昇温度と
比較し、後沸き上昇温度が正常時における後沸き上昇温
度よりも一定温度以上高くなる場合は、その燃焼におい
て逆火燃焼が発生していたと判定するコントローラを備
えたことを特徴とする給湯装置。
【請求項２】逆火燃焼が発生していたと判定した場合
には、その燃焼において使用していたバーナの燃焼管領
域を避けた燃焼管領域で以後の燃焼運転を行い、再度逆
火燃焼の判定を行うコントローラを備えたことを特徴と
する請求項１に記載の給湯装置。
【請求項３】逆火燃焼と判定した場合には、その旨を
リモコンにおいて知らせるようにしたことを特徴とする
請求項１又は２に記載の給湯装置。