JP2003161435A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 給湯運転が開始されてから熱交換器にて加熱
された湯が出湯されるまでの待ち時間を短くすることが
可能となる給湯装置を提供する。 【解決手段】 湯水が供給される入水路５及び加熱され
た湯水を出湯する出湯路６が接続された水加熱用の熱交
換器２と、この熱交換器２を加熱するバーナ３と、この
バーナ３に対する燃料供給量を変更調整する燃料供給量
調整手段Ｎと、バーナ３に燃焼用空気を通風するファン
４と、このファン４の回転速度を検出する回転速度検出
手段９と、バーナ３に対する点火作動を実行する点火手
段１４とが備えられ、点火が指令されると、ファン４を
始動させた後、ファン４の回転速度が点火用の目標回転
速度に上昇するまでの間における点火開始時点になる
と、バーナ３に対する点火作動を開始し、且つ、バーナ
３に対する燃料供給量を点火用の目標燃料供給量に向け
て漸増させるように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、湯水が供給される
入水路及び加熱された湯水を出湯する出湯路が接続され
た水加熱用の熱交換器と、この熱交換器を加熱するバー
ナと、このバーナに対する燃料供給量を変更調整する燃
料供給量調整手段と、前記バーナに燃焼用空気を通風す
るファンと、このファンの回転速度を検出する回転速度
検出手段と、前記バーナに対する点火作動を実行する点
火手段と、給湯運転を制御する制御手段とが備えられ、
前記制御手段が、点火が指令されると、前記ファンを始
動させてその回転速度が点火用の目標回転速度になるよ
うに前記ファンの動作を制御し、且つ、前記バーナに対
する点火作動及び燃料供給を開始するように前記点火手
段及び前記燃料供給量調整手段の動作を制御する点火用
制御を実行するよう構成されている給湯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記構成の給湯装置は、点火が指令され
ると、ファンを始動させてその回転速度が点火用の目標
回転速度になるようにファンの動作を制御する構成とな
っているが、従来では、ファンの回転速度が点火用の目
標回転速度になったことが検出されるとそれに伴って、
バーナに対する点火作動を開始し、且つ、燃料供給を開
始して燃料供給量が予め設定されている点火用の燃料供
給量になるように燃料供給量調整手段の動作を制御する
ように構成されていた（例えば、特開平１１−２５７６
５７号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記したような燃焼用
空気を通風するためのファンは、始動させてからその回
転速度が点火用の目標回転速度になるまでには、例えば
数秒間程度の立ち上げ用の所要時間が必要であるが、上
記従来構成においては、ファンの回転速度が点火用の目
標回転速度になったことが検出されるまでバーナへの点
火作動が行われないので、上記したような立ち上げ用の
所要時間が経過した後にバーナへの点火作動が開始され
ることになる。従って、例えば、給湯運転が長い時間停
止していた後に出湯路からの出湯が開始されることによ
り、水加熱用の熱交換器への通水が開始されて点火が指
令され給湯運転が開始されるような場合には、上述した
ような立ち上げ用の所要時間に起因してバーナの点火が
遅くなるから、それだけバーナによる熱交換器に対する
加熱動作の開始が遅くなって、給湯運転が開始されてか
ら熱交換器にて所望の温度に加熱された湯が出湯される
までの間の待ち時間が長くなるという不利な面があっ
た。

【０００４】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、給湯運転を開始してから熱交換器
にて所望の温度に加熱された湯が出湯されるまでの間の
待ち時間を短くすることが可能となる給湯装置を提供す
る点にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の給湯装
置は、湯水が供給される入水路及び加熱された湯水を出
湯する出湯路が接続された水加熱用の熱交換器と、この
熱交換器を加熱するバーナと、このバーナに対する燃料
供給量を変更調整する燃料供給量調整手段と、前記バー
ナに燃焼用空気を通風するファンと、このファンの回転
速度を検出する回転速度検出手段と、前記バーナに対す
る点火作動を実行する点火手段と、給湯運転を制御する
制御手段とが備えられ、前記制御手段が、点火が指令さ
れると、前記ファンを始動させてその回転速度が点火用
の目標回転速度になるように前記ファンの動作を制御
し、且つ、前記バーナに対する点火作動及び燃料供給を
開始するように前記点火手段及び前記燃料供給量調整手
段の動作を制御する点火用制御を実行するよう構成され
ている給湯装置において、前記制御手段が、前記点火用
制御として、前記ファンを始動させた後、前記ファンの
回転速度が前記点火用の目標回転速度に上昇するまでの
間における点火開始時点になると、前記バーナに対する
点火作動を開始し、且つ、前記バーナに対する燃料供給
量を点火用の目標燃料供給量に向けて漸増させるよう
に、前記点火手段及び前記燃料供給量調整手段の動作を
制御するよう構成されていることを特徴とする。

【０００６】すなわち、制御手段は、点火が指令される
と、ファンを始動させてその回転速度が点火用の目標回
転速度になるようにファンの動作を制御するが、そのと
き、ファンの回転速度が点火用の目標回転速度に上昇す
るまでの間における点火開始時点になると、バーナに対
する点火作動を開始し、且つ、バーナに対する燃料供給
量を点火用の目標燃料供給量に向けて漸増させることに
なる。つまり、ファンの回転速度が点火用の目標回転速
度になるまで待つのではなく、それよりも手前の時点で
バーナの燃焼を開始させるのである。しかも、そのとき
の燃料供給量は、ファンの回転速度の上昇に合わせるよ
うに、点火用の目標燃料供給量よりも少ない値で、点火
用の目標燃料供給量に向けて漸増させるようにしている
ので、空燃比が異常な値になり異常燃焼を起こす等のお
それの少ない状態でバーナを燃焼させることができる。

【０００７】従って、ファンの回転速度が点火用の目標
回転速度になるまで待つのではなく、それよりも手前の
時点でバーナの燃焼を開始させるので、給湯運転を開始
してから遅れ時間の少ない状態でバーナによる熱交換器
の加熱が開始され、しかも、異常燃焼を起こす等の不利
がない状態でバーナを燃焼させることができるから、給
湯運転を開始してから所望の温度に加熱された湯が出湯
されるまでの待ち時間を短くすることが可能となる。

【０００８】請求項２に記載の給湯装置は、請求項１に
記載の給湯装置において、前記制御手段が、前記点火用
制御において、前記ファンを始動させた時点から、前記
ファンの回転速度が前記点火用の目標回転速度に上昇す
るのに要する所要時間よりも短い設定経過時間が経過す
ると、前記点火開始時点になったものと判断するように
構成されていることを特徴とする。

【０００９】すなわち、ファンを始動させた時点から設
定経過時間が経過すると、点火開始時点になったものと
判断して、バーナの燃焼を開始させるようにしているの
で、例えば、回転速度検出手段にて検出されるファンの
回転速度を監視しながら、点火用の目標回転速度よりも
低い設定速度にまで上昇したか否かによって点火開始時
点になったか否か判断する構成にすると、そのような回
転速度の比較処理を逐次行わなければならず制御処理が
煩わしいものとなるが、上記構成によれば、これに比べ
て時間管理だけの簡単な処理で対応できて、制御構成が
それだけ簡素になる利点があり、請求項１を実施するの
に好適な手段が得られる。

【００１０】請求項３に記載の給湯装置は、請求項１又
は２に記載の給湯装置において、前記制御手段が、前記
点火用制御において、前記バーナの燃料供給量が、前記
回転速度検出手段にて検出される前記ファンの回転速度
の情報に基づいて、そのファンの回転速度に対して適正
燃焼となるように予め対応付けて設定される燃料供給量
を維持しながら、点火用の目標燃料供給量に向けて漸増
させるように、前記燃料供給量調整手段の動作を制御す
るよう構成されていることを特徴とする。

【００１１】すなわち、バーナの燃料供給量が、ファン
の回転速度に対して適正燃焼となるように予め対応付け
て設定される燃料供給量を維持しながら点火用の目標燃
料供給量に向けて漸増するので、適正燃焼となるような
空燃比にてバーナが燃焼することになり、空燃比が異常
な値になり異常燃焼を起こすおそれがなく、しかも、不
完全燃焼を起こしたり失火する等のおそれが少ない良好
な燃焼状態となり、請求項１又は２を実施するのに好適
な手段が得られる。

【００１２】請求項４に記載の給湯装置は、請求項１〜
３のいずれかに記載の給湯装置において、前記制御手段
が、前記点火用制御の実行中において、前記バーナに着
火されたことを検出する着火検出手段にて前記バーナに
着火されたことが検出されると、出湯温度が目標温度に
なるように前記ファン及び前記燃料供給量調整手段の動
作を制御するよう構成されていることを特徴とする。

【００１３】すなわち、前記点火用制御を実行すること
によってバーナに着火されたことが着火検出手段にて検
出されると、その後は目標温度での給湯を行うようにフ
ァン及び燃料供給量調整手段の動作を制御することにな
るので、給湯運転を開始してから目標温度の湯が出湯さ
れるまでの待ち時間を短いものにすることができ、請求
項１〜３のいずれかを実施するのに好適な手段が得られ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る給湯装置の実
施形態について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
給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などを備えて構成されて
いる。

【００１５】前記給湯部Ｋは、燃焼室１内に、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
バーナ３等を備えるとともに、このバーナ３に下方から
燃焼用空気を通風するとともにその通風量を変更調整自
在なファン４、このファン４の回転速度を検出する回転
速度検出手段としての回転速度センサ９などが備えら
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、加熱後の湯を出湯する出湯路６が
それぞれ接続されている。そして、入水路５には、熱交
換器２への通水量を検出する通水量センサ７、入水温度
を検出する入水温サ−ミスタ８がそれぞれ備えられてい
る。また、入水路５を通して供給される水を熱交換器２
を迂回して出湯路６に供給するバイパス路２３が設けら
れ、出湯路６におけるバイパス路２３の接続箇所よりも
下流側流路部分６ａに、給湯量を調整する給湯量調整手
段としての水比例バルブ２４、下流側流路部分６ａを通
して給湯される湯水の温度を検出する給湯温検出手段と
しての給湯温サーミスタ２５が設けられている。

【００１６】前記バーナ３は、３本のバ−ナ部を備え、
燃焼させるバ−ナ部の本数を３段階に切り換えられるよ
うに構成されている。つまり、燃料供給路１０が３つの
分岐路１０ａ，１０ｂ，１０ｃに分岐され、それぞれの
分岐路１０ａ，１０ｂ，１０ｃに燃料ガスの供給を断続
する電磁操作式の切換弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃが設け
られ、これら切換弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃの切り換え
によって燃焼バ−ナ部の本数が３段に切り換え可能に構
成されている。又、この分岐箇所よりも上流側の燃料供
給路１０には、燃料供給量を変更調節自在な電磁操作式
のガス量調節弁１２、燃料供給を断続する電磁操作式の
断続弁１３などが備えられている。従って、断続弁１
３、切換弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ、ガス量調節弁１２
等によりバーナ３に対する燃料供給量を変更調整する燃
料供給量調節手段Ｎが構成されている。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点火
手段としてのイグナイタ１４と、バーナ３に着火された
か否かを検出する着火検出手段としてのフレ−ムロッド
１５とが備えられている。

【００１７】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、給湯目標温
度を変更設定自在な温度設定スイッチ１９、出湯温度や
目標温度などを表示する表示部２０、運転状態であるこ
とを表示する運転ランプ２１、バーナが燃焼状態である
ことを表示する燃焼ランプ２２などを備えて構成されて
いる。

【００１８】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、点火が指令されると、ファン４を始動
させてその回転速度が点火用の目標回転速度になるよう
にファン４の動作を制御し、且つ、バーナ３に対する点
火作動及び燃料供給を開始するようにイグナイタ１４及
び燃料供給量調整手段Ｎの動作を制御する点火用制御を
実行するよう構成され、又、前記点火用制御の実行中に
おいて、前記バーナ３に着火されたことを検出するフレ
ームロッド１５にてバーナ３に着火されたことが検出さ
れると、出湯温度が目標温度になるようにファン４及び
燃料供給量調整手段Ｎの動作を制御する給湯制御を実行
するように構成されている。

【００１９】前記点火用制御について説明すると、ファ
ン４を始動させた後、そのファン４を始動させた時点か
ら、ファン４の回転速度が点火用の目標回転速度に上昇
するのに要する所要時間よりも短い設定経過時間が経過
すると、点火開始時点になったものと判断して、バーナ
３に対する点火作動を開始し、且つ、バーナ３に対する
燃料供給量を点火用の目標燃料供給量に向けて漸増させ
るように、イグナイタ１４及び燃料供給量調整手段の動
作を制御するよう構成されている。説明を加えると、前
記バーナ３の燃料供給量が、回転速度センサ９にて検出
されるファン４の回転速度の情報に基づいて、そのファ
ン４の回転速度に対して適正燃焼となるように予め対応
付けて設定される燃料供給量を維持しながら、点火用の
目標燃料供給量に向けて漸増させるように、燃料供給量
調整手段Ｎの動作を制御するよう構成されている。

【００２０】前記制御部Ｈの制御動作について、図２の
フローチャートに基づいて具体的に説明する。まず、運
転スイッチ１８がＯＮ操作された後に、図外の給湯栓が
開操作されるに伴って通水量センサ７の検出値Ｑｘが設
定水量Ｑｓを越えて熱交換器２への通水（水流）が検知
されると点火が指令される（ステップ１、２）。このよ
うに通水量センサ７の検出値Ｑｘが設定水量Ｑｓを越え
ることにより点火が指令されることになる。

【００２１】点火が指令されると、先ず、ファン４を作
動させてファン４による通風作動を開始する（ステップ
３）。つまり、ファン４を始動させて回転速度センサ９
にて検出されるファン４の回転速度がバーナ点火用の回
転速度として予め設定されている点火用の目標回転速度
になるようにファン４の動作を制御する。但し、ファン
４の回転速度の立ち上がりは遅く、始動させてから回転
速度ｎが点火用の目標回転速度ｎｓに上昇するまでに
は、図３に示すように所定の所要時間ｔｆ（約５秒間）
を要する。

【００２２】前記ファン４を始動させた時点から所要時
間ｔｆよりも短い設定経過時間ｔｂが経過すると、点火
開始時点になったものと判断して、イグナイタ１４によ
りバーナ３に対する点火作動を開始する（ステップ４、
５）。又、断続弁１３及び切換弁１１ａ，１１ｂ，１１
ｃを開弁させるとともに、ガス量調節弁１２によるガス
量の漸増処理を開始する（ステップ６，７）。つまり、
図３に示すように、ガス量調節弁１２の弁開度を調整し
てバーナ３に対して着火させるのに必要となる最低必要
量の燃料供給量ＩＰｏにてガス供給を開始し、その後、
回転速度センサ９にて検出されるファン４の回転速度の
情報に基づいて、そのファン４の回転速度に対して適正
燃焼となるように予め対応付けて設定される燃料供給量
を維持しながら、点火用の目標燃料供給量ＩＰｓに向け
て漸増させるように、ガス量調節弁１２の弁開度を調整
するのである。そして、フレームロッド１５の検出情報
に基づいて、バーナ３に着火したことが検出されると、
イグナイタ１４による点火作動を停止して、給湯制御に
移行する（ステップ８，９，１０）。

【００２３】前記給湯制御は次のような処理を実行す
る。前記通水量センサ７、入水温サ−ミスタ８のそれぞ
れの検出情報、および、温度設定スイッチ１９にて設定
されている給湯目標温度の情報に基づいて、給湯路６を
通して給湯される湯水の温度を給湯目標温度にするため
に必要なバーナ３の目標燃料供給量ＩＰ１を演算にて求
めて、その求めた目標燃料供給量ＩＰ１になるように、
燃焼させるバーナ３ａ，３ｂの本数と、その燃焼バーナ
３ａ，３ｂへ供給する燃料供給量を制御し、かつ、目標
燃料供給量ＩＰ１に対応する回転速度ｎ１になるように
ファン４の回転速度を制御する、いわゆるフィードフォ
ワード制御形式での燃焼制御を実行する。その後、給湯
が開始されてから給湯温度がほぼ安定すると考えられる
設定時間（例えば、約２０秒）が経過すると、給湯温サ
ーミスタ２５にて検出される給湯温度が給湯目標温度に
なるようにバーナ３の目標燃料供給量を演算にて求め、
求めた目標燃料供給量になるように燃焼させるバーナ３
ａ，３ｂの本数と、その燃焼バーナ３ａ，３ｂへ供給す
る燃料供給量を制御し、かつ、目標燃料供給量に対応す
る回転速度になるようにファン４の回転速度を制御す
る、いわゆるフィードバック制御形式での燃焼制御を実
行する。このフィードバック制御形式での燃焼制御にお
いて、バーナ３を最大限に燃焼させても、給湯温サーミ
スタ２５による検出温度が給湯目標温度に足りない場合
には、水比例バルブ２４を絞ることによって給湯目標温
度になるように制御する。

【００２４】従って、この給湯装置においては、通風用
のファンを始動させてから回転速度ｎが点火用の目標回
転速度ｎｓに上昇するまで待つことなく、点火処理に移
行するので、給湯運転を開始してから目標温度の湯が出
湯されるまでの待ち時間を極力短いものにすることがで
きる。

【００２５】〔別実施形態〕以下、別実施形態を列記す
る。

【００２６】（１）上記実施形態では、前記点火用制御
において、前記ファン４を始動させた時点から、前記フ
ァン４の回転速度が前記点火用の目標回転速度に上昇す
るのに要する所要時間よりも短い設定経過時間が経過す
ると、前記点火開始時点になったものと判断するように
構成したが、この構成に代えて、回転速度センサ９の検
出値が、前記点火用の目標回転速度よりも低い値として
設定された設定回転速度にまで上昇すると、前記点火開
始時点になったものと判断するよう構成してもよい。

【００２７】（２）上記実施形態では、前記点火用制御
において、前記バーナ３の燃料供給量が、回転速度セン
サ９にて検出されるファン４の回転速度の情報に基づい
て、そのファン４の回転速度に対して適正燃焼となるよ
うに予め対応付けて設定される燃料供給量を維持しなが
ら、点火用の目標燃料供給量に向けて漸増させるよう
に、前記燃料供給量調整手段の動作を制御する構成とし
たが、このような構成に代えて、前記回転速度センサの
検出結果に対応させて制御するのではなく、予め設定記
憶されている変化特性に基づいて変化させながら、点火
用の目標燃料供給量に向けて漸増させるべく燃料供給量
調整手段の動作を制御する構成としてもよい。

【００２８】（３）上記実施形態では、着火検出手段と
してのフレームロッドによって前記バーナに着火された
ことが検出されると、出湯温度が目標温度になるように
前記ファン及び前記燃料供給量調整手段の動作を制御す
る給湯制御を実行する構成としたが、このような構成に
限らず、予め設定されている所定温度の湯が出湯される
ように制御するものでよく、バーナの燃焼量を予め定め
た一定値になるように制御して通水量を変更調整させて
湯温を調整する構成とする等、各種の形態で実施するこ
とができる。

【００２９】（４）上記実施形態では、入水路を通して
供給される水を熱交換器を迂回して出湯路に供給するバ
イパス路が設けられ、このバイパス路には、断続弁や流
路調整弁を備えない構成を例示したが、バイパス路に断
続弁や流路調整弁を備えて混合流量を調整する構成とし
てもよく、あるいは、このようなバイパス路を設けず
に、熱交換器を通過する湯水の全量が出湯路を通して給
湯される構成としてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】給湯装置の概略構成図

【図２】制御動作のフローチャート

【図３】給湯運転のタイミングチャート

【符号の説明】

２ 熱交換器 ３ バーナ ４ ファン ５ 入水路 ６ 出湯路 ９ 回転速度検出手段 １４ 点火手段 １５ 着火検出手段 Ｈ 制御手段 Ｎ 燃料供給量調整手段

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２３Ｎ 5/00 Ｆ２３Ｎ 5/00 Ｐ Ｔ Ｆターム(参考） 3K003 AA01 AB02 AB06 AC01 CA06 CA07 CB03 CB04 CC03 DA03 EA02 FB04 FB05 FB10 FC04 FC05 JA01 KA05 KB02 MA00 NA04 NA07

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 湯水が供給される入水路及び加熱された
   湯水を出湯する出湯路が接続された水加熱用の熱交換器
   と、この熱交換器を加熱するバーナと、このバーナに対
   する燃料供給量を変更調整する燃料供給量調整手段と、
   前記バーナに燃焼用空気を通風するファンと、このファ
   ンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記バー
   ナに対する点火作動を実行する点火手段と、給湯運転を
   制御する制御手段とが備えられ、 前記制御手段が、 点火が指令されると、前記ファンを始動させてその回転
   速度が点火用の目標回転速度になるように前記ファンの
   動作を制御し、且つ、前記バーナに対する点火作動及び
   燃料供給を開始するように前記点火手段及び前記燃料供
   給量調整手段の動作を制御する点火用制御を実行するよ
   う構成されている給湯装置であって、 前記制御手段が、前記点火用制御として、 前記ファンを始動させた後、前記ファンの回転速度が前
   記点火用の目標回転速度に上昇するまでの間における点
   火開始時点になると、前記バーナに対する点火作動を開
   始し、且つ、前記バーナに対する燃料供給量を点火用の
   目標燃料供給量に向けて漸増させるように、前記点火手
   段及び前記燃料供給量調整手段の動作を制御するよう構
   成されている給湯装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段が、前記点火用制御におい
   て、 前記ファンを始動させた時点から、前記ファンの回転速
   度が前記点火用の目標回転速度に上昇するのに要する所
   要時間よりも短い設定経過時間が経過すると、前記点火
   開始時点になったものと判断するように構成されている
   請求項１記載の給湯装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段が、前記点火用制御におい
   て、 前記バーナの燃料供給量が、前記回転速度検出手段にて
   検出される前記ファンの回転速度の情報に基づいて、そ
   のファンの回転速度に対して適正燃焼となるように予め
   対応付けて設定される燃料供給量を維持しながら、点火
   用の目標燃料供給量に向けて漸増させるように、前記燃
   料供給量調整手段の動作を制御するよう構成されている
   請求項１又は２記載の給湯装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段が、 前記点火用制御の実行中において、前記バーナに着火さ
   れたことを検出する着火検出手段にて前記バーナに着火
   されたことが検出されると、出湯温度が目標温度になる
   ように前記ファン及び前記燃料供給量調整手段の動作を
   制御するよう構成されている請求項１〜３のいずれか１
   項に記載の給湯装置。