JP2001227820A - 給湯機の燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】状況に応じて燃焼量を切り換えることのできる
給湯機の燃焼制御装置を提供する。 【解決手段】貯湯式給湯機において、燃焼開始前の缶体
に設けられた温度検出手段の温度変化量により、燃焼量
を決定するようにする。このように缶体内の湯温を検出
してその温度変化量により、燃焼量を決定するようにす
ることで、燃焼量を多段階的に切り換えることが可能と
なる。従って、燃焼装置の状態や目的に応じた燃焼制御
ができ、騒音の問題やエネルギー損失の問題等も解決す
ることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、湯を沸かし上げて
貯めておくための缶体を有し、この缶体内の湯温の変化
量により燃焼状態を切り換えるようにしたいわゆる貯湯
式の給湯機の燃焼制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の貯湯式の給湯機を示せば、図５の
通りである。この従来の給湯機１は、一つの缶体２を有
し、缶体２の下部側にはバーナー等の燃焼装置３が設置
されており、中間部には貯湯タンク４が、上部側には排
気装置５が設けられている。貯湯タンク４には、減圧弁
６及び逃がし弁７等を介して給水管８が接続されると共
に、他方側にはタンク内の湯を出湯するための給湯管９
が接続されている。一方、浴槽内の湯は、循環ポンプ１
０によって浴槽の吸水口１１から汲み上げられ、貯湯タ
ンク４内を通過することで熱交換され、浴槽への供給口
１２から浴槽内へ戻るようになっており、そのための循
環水路１３が形成されている。

【０００３】また缶体２の外部側には、バイメタルスイ
ッチ１４と、サーモセンサー１５とが取り付けられてい
る。バイメタルスイッチ１４は、缶体２の温度を検知し
て過熱状態であれば、燃焼装置３の出力を低下させるた
めのものである。サーモセンサー１５は、缶体２内の湯
温を検出し、検出された湯温が設定温度よりも低ければ
燃焼装置３を再燃焼させ、所定の温度範囲内になるよう
にしている。また検出された湯温が設定温度よりも高け
れば、燃焼装置３の燃焼を停止させ、所定の温度範囲内
になるようにしている。

【０００４】すなわち、従来の燃焼装置３の燃焼制御
は、図６及び図７に示すように、缶体２内の湯温をサー
モセンサー１５で検出し、湯温が設定温度（ＯＮ点）以
下になった時点で燃焼装置３のイグナイターＩＧを起動
させて着火し、同装置３の最大燃焼量で缶体２内の湯を
加熱している。そして、サーモセンサー１５で検出され
た缶体２内の湯温が設定温度（ＯＦＦ点）以上になった
場合には、今度は燃焼装置３をＯＦＦ動作させている。
このように従来の燃焼装置３は、最大燃焼量で燃焼させ
るか又はＯＦＦ動作させるかのＯＮ・ＯＦＦ制御により
燃焼の制御を行っている。

【０００５】なお、図６は自然放熱により、缶体２内の
湯温が低下した場合の燃焼制御状態を示すものであり、
図７は給湯管９から缶体２内の湯を出湯したことで、給
水管８から新しい水が缶体２内へ補給されたために、缶
体２内の湯温が低下した場合の燃焼制御状態を示すもの
である。また図６及び図７に示すように、従来の燃焼装
置３は、送風機としてＡＣモーターを使用しており、そ
のＯＮ動作時の立上りは矩形波状に急激に立ち上がって
いる。

【０００６】一方、循環水路１３の浴槽の吸水口１１の
近傍には、風呂水の温度を検出するための風呂用のサー
モセンサー１６が取り付けられており、また循環ポンプ
１０よりも下流側には風呂水の有無を検知するための水
流スイッチ１７が取り付けられている。水流スイッチ１
７は、水の流れによって移動する流動子１８によって水
の流れを電気的に検出するものである。浴槽内への湯張
りは、貯湯タンク４内の湯を給湯管９から直接浴槽内へ
供給することで行われ、追い焚きは、循環ポンプ１０を
駆動させて浴槽内の湯を循環させ、貯湯タンク４内の循
環水路１３（熱交換器１９）で熱交換することで循環す
る湯の温度を加熱して行われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
貯湯式給湯機１による燃焼制御は、缶体２に設けたサー
モセンサー１５の検出温度が、ＯＮ点まで低下した時点
で最大燃焼量で燃焼を開始し、ＯＦＦ点まで上昇した時
点で燃焼を停止する制御になっている。そのため、最大
燃焼量で燃焼させる必要のない場合、例えば、自然放熱
で冷めてきた場合の燃焼や凍結予防のための燃焼の場合
は、最大燃焼量で燃焼させる必要はないが、常に最大燃
焼量で行われるため、騒音が大きいという欠点があっ
た。また凍結予防のための燃焼は、夜間に行われる場合
が多く、騒音の問題は重大であった。更に、燃焼量を上
げると、燃焼効率は低下するため、エネルギー損失も大
きいという欠点があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は従来の前記課題
に鑑みてこれを改良除去したものであって、状況に応じ
て燃焼量を切り換えることのできる給湯機の燃焼制御装
置を提供せんとするものである。

【０００９】前記課題を解決するために本発明が採用し
た請求項１の手段は、貯湯式給湯機において、燃焼開始
前の缶体に設けられた温度検出手段の温度変化量によ
り、燃焼量を決定するようにしたことを特徴とする給湯
機の燃焼制御装置である。このように缶体内の湯温を検
出してその温度変化量により、燃焼量を決定するように
することで、燃焼量を多段階的に切り換えることが可能
となる。従って、燃焼装置の状態や目的に応じた燃焼制
御ができ、騒音の問題やエネルギー損失の問題等も解決
することが可能である。

【００１０】本発明が採用した請求項２の手段は、燃焼
量を下げての燃焼中に、予め設定した条件を満たしたと
きは、燃焼量を上げるようにした請求項１に記載の給湯
機の燃焼制御装置である。この発明によれば、燃焼量が
不足している条件となった場合等に、燃焼装置の燃焼量
を上げることができ、缶体内の湯温を目的とする温度に
維持することが可能である。

【００１１】本発明が採用した請求項３の手段は、燃焼
させることで缶体の凍結予防を行う貯湯式給湯機におい
て、運転モードの設定が凍結予防時は燃焼開始前の缶体
内の湯温の温度変化量に関係なく、燃焼量を下げて燃焼
するようにしたことを特徴とする給湯機の燃焼制御装置
である。凍結予防を目的とする燃焼は、低い燃焼量で十
分であり、燃焼音の低減が可能である。従って、夜間等
の騒音が特に問題となる時間帯であっても、騒音が苦に
なることはない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の構成を図面に示
す発明の実施の形態に基づいて説明すると次の通りであ
る。図１乃至図４は、本発明の一実施の形態に係る貯湯
式給湯機の燃焼制御装置による制御例を示すものであ
り、それぞれ燃焼装置の各状態に応じた燃焼制御例を示
すタイムチャートである。図１の場合は、自然放熱及び
凍結予防の運転モードの制御例である。自然放熱の場合
は、給湯機の使用がされないまま、その状態が継続して
いることを意味し、大量の湯の使用予定がなく、缶体内
の湯温を一定の温度範囲内に維持しておきさえすれば十
分である。つまり、給湯を開始した場合等のように、急
激な加熱が要求される予定もないので、最大燃焼量で燃
焼して湯温をある一定の温度範囲内に維持する必要性は
ない。

【００１３】自然放熱による湯温の温度変化であるかど
うかの判断は、缶体内の湯温を検出するサーモセンサー
１５（図５参照）の温度勾配を見るのが一つである。缶
体内の湯が使用されてその分だけ新しい水が補給された
場合は、この補給水によって急激な温度勾配があるの
で、温度変化量が少ない場合は、自然放熱によるものと
みなすことが出来るからである。またその他の温度変化
量を検出する手段としては、燃焼装置が消火した後のオ
ーバーシュート（消火後に湯温がバーナーの予熱によっ
て上昇する現象）量で判断することも可能である。消火
後に缶体内の湯が使用されている場合は、補給水によっ
てオーバーシュート量も少なくなるので、オーバーシュ
ート量が大きい場合は、給湯機の使用はされていないと
判断することができるからである。更に、別の温度変化
量を検出する手段としては、消火時点からの時間をカウ
ントし、次の着火までの時間を計測し、その時間で判断
することも可能である。自然放熱であればその時間は長
くなり、缶体内の湯を使用している場合は、前記時間は
短くなるからである。

【００１４】一方、凍結予防の運転モードの場合も、凍
結を予防できるだけの熱量で加熱すれば十分であり、最
大燃焼量で燃焼する必要はない。凍結予防の運転モード
であるかどうかは、運転モードの設定から容易に判断す
ることが可能である。

【００１５】従って、このような自然放熱及び凍結予防
の運転モードの場合は、缶体内の湯温がある設定温度
（ＯＮ点）以下になった時点で、「最低燃焼量」で燃焼
させるようにしている。最低燃焼量での燃焼であれば、
燃焼音は最大出力である「最大燃焼量」による燃焼音に
比較して大幅に低減させることが可能であり、燃焼騒音
の問題もない。また燃焼効率も、最大燃焼量での燃焼で
あるか、ＯＦＦであるかの従来のＯＮ・ＯＦＦ制御の場
合に比較して優れており、エネルギー損失の点でも有利
である。なお、この実施の形態では、送風機に直流（Ｄ
Ｃ）モーターを使用するようにしており、その立上りは
直線状に右肩上がりで出力が上昇することになる。ＤＣ
モーターを使用する理由は、前述の「最低燃焼量」での
燃焼と、後述する「最大燃焼量」での燃焼との二段階の
燃焼切換を、電流値を変更することで容易に実現するた
めのものである。直流モーターであれば、無段階の燃焼
制御に対しても容易に対処することが可能である。

【００１６】図２は、缶体内の湯を使用した場合、すな
わち、給湯を開始した場合の燃焼制御例である。今、図
２に示すように、自然放熱により缶体内の湯温がＯＮ点
以下に低下し、「最低燃焼量」による燃焼が開始されて
いる状態であるとする。この「最低燃料量」による燃焼
中であっても、給湯が開始されると、缶体内の湯が大量
に出湯されることになり、缶体内には新しい補給水が大
量に流入する。そのため、この補給水により缶体内の湯
温が大幅に低下し、サーモセンサー１５（図５参照）で
検出される湯温の変化量（温度勾配）も大きくなる。こ
のように缶体内の湯の温度変化量が大きくなった場合
は、「最低燃焼量」で燃焼中であっても、給湯が開始さ
れたものと判断し、「最大燃焼量」による燃焼へ切り換
えるようにしている。これにより、給湯使用量に対応し
た加熱を行うことが可能であり、給湯設定温度よりも冷
たい湯が出湯される等の問題はない。

【００１７】そして、「最大燃焼量」での燃焼によっ
て、缶体内の湯温が上昇し、ある設定された温度（ＯＦ
Ｆ点）になった場合は、燃焼装置をＯＦＦ動作させ、燃
焼を停止させればよい。然る後は、自然放熱の場合の
「最低燃焼量」による燃焼制御運転又は図２に示す給湯
による「最大燃焼量」による燃焼制御運転を、その運転
状態に応じて切り換えるようにすればよい。

【００１８】なお、燃焼量の切り換えは、前記図２に示
す温度変化量を制御因子とする場合の他に、図３に示す
判定時間を制御因子とする場合や図４に示す判定温度を
制御因子とする場合も可能である。図３に示すように、
判定時間を燃焼量切換の制御因子とする場合は、炎検出
器（図示せず）により着火が確認されてから設定された
判断時間（例えば、３０秒）を経過しても湯温が上昇し
ないときには、給湯が開始されて缶体内の湯が大量に使
用されているものと判断し、「最低燃焼量」での燃焼中
であっても、「最大燃焼量」での燃焼へ切り換えるよう
にしている。また図４に示すように、判定温度を燃焼量
切換の制御因子とする場合は、炎検出器により着火が確
認されてから設定された判断時間（例えば、３０秒）を
経過する以前に、缶体内の湯温がある設定された判断温
度以下になったときは、給湯が開始されて缶体内の湯が
大量に使用されているものと判断し、「最低燃焼量」で
の燃焼中であっても、「最大燃焼量」での燃焼へ切り換
えるようにしている。その他の燃焼制御は、図２に示す
場合と同じである。

【００１９】なお、本発明は上述した実施の形態に限定
されるものではなく、適宜の変更が可能である。例え
ば、燃焼量は「最高」と「最低」の二段階に設定した場
合を説明したが、湯温の温度変化量に応じて無段階に設
定することも可能である。また燃焼制御の制御因子とし
ては、温度変化量ではなく、温度変化率を採用すること
も可能である。更に、送風機の駆動源としては、無段階
の切り換えが容易なＤＣモーターの場合を説明したが、
多段階の切り換えができるものであれば、ＡＣモーター
であってもよいことは当然である。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明にあっては、
貯湯式給湯機において、燃焼開始前の缶体に設けられた
温度検出手段の温度変化量により、燃焼量を決定するよ
うにしたから、燃焼量を多段階的に切り換えることが可
能であり、燃焼装置の状態や目的に応じた燃焼制御がで
き、燃焼騒音の問題やエネルギー損失の問題等も解決す
ることが可能である。

【００２１】また本発明にあっては、燃焼量を下げての
燃焼中に、予め設定した条件を満たしたときは、燃焼量
を上げるようにしたから、燃焼装置の状態に応じた燃焼
量による燃焼制御ができ、缶体内の湯温を目的とする温
度に維持することが可能である。

【００２２】更に、本発明にあっては、運転モードの設
定が凍結予防時は燃焼開始前の缶体内の湯温の温度変化
量に関係なく、燃焼量を下げて燃焼するようにしたか
ら、凍結予防を実現することのできる低い燃焼量による
燃焼制御が行え、燃焼音の低減が可能である。従って、
夜間等の騒音が特に問題となる時間帯であっても、騒音
が苦になることはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るものであり、自然
放熱の場合及び凍結予防運転モードの場合の燃焼制御タ
イムチャートである。

【図２】本発明の一実施の形態に係るものであり、給湯
を開始した場合の燃焼制御タイムチャートである。

【図３】本発明の一実施の形態に係るものであり、燃焼
量を判定時間で切り換える場合の燃焼制御タイムチャー
トである。

【図４】本発明の一実施の形態に係るものであり、燃焼
量を判定温度で切り換える場合の燃焼制御タイムチャー
トである。

【図５】従来の貯湯式給湯機の全体を示す構成図であ
る。

【図６】従来の貯湯式給湯機の自然放熱の場合の燃焼制
御タイムチャートである。

【図７】従来の貯湯式給湯機の給湯を開始した場合の燃
焼制御タイムチャートである。

【符号の説明】

２…缶体、３…燃焼装置、４…貯湯タンク、８…給水
管、９…給湯管、１０…循環ポンプ、１４…バイメタ
ル、１５…サーモセンサー

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【手続補正書】

【提出日】平成１２年２月１７日（２０００．２．１
７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】貯湯式給湯機において、燃焼開始前の缶体
   に設けられた温度検出手段の温度変化量により、燃焼量
   を決定するようにしたことを特徴とする給湯機の燃焼制
   御装置。
2. 【請求項２】燃焼量を下げての燃焼中に、予め設定した
   条件を満たしたときは、燃焼量を上げるようにした請求
   項１に記載の給湯機の燃焼制御装置。
3. 【請求項３】燃焼させることで缶体の凍結予防を行う貯
   湯式給湯機において、運転モードの設定が凍結予防時は
   燃焼開始前の缶体内の湯温の温度変化量に関係なく、燃
   焼量を下げて燃焼するようにしたことを特徴とする給湯
   機の燃焼制御装置。