JP2007309554A - Gas combustion device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明はガス燃焼装置に関し、より詳細には、燃料ガスの流量測定手段として熱式の質量流量センサを備えたガス燃焼装置におけるガス種の自動判別技術に関する。 The present invention relates to a gas combustion apparatus, and more particularly, to an automatic gas type discrimination technique in a gas combustion apparatus provided with a thermal mass flow sensor as a fuel gas flow rate measuring means.
ガスを燃料とするガス燃焼装置(たとえば、給湯器や風呂釜など)では、その燃焼制御に、ガス供給路の通路面積を可変することによって燃料ガス供給量を調節する流量制御弁を用いたものが提案されている。(たとえば特許文献1参照)。 Gas combustion devices that use gas as fuel (for example, water heaters and bath tubs) use a flow rate control valve that adjusts the fuel gas supply amount by varying the passage area of the gas supply path for combustion control. Has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1).
ところで、このようなガス燃焼装置では、上記ガス供給路にガスの流量を測定するために質量流量センサが設けられているが、かかる質量流量センサにおいては、ガス供給路を流れるガス種によって流量出力値が相違するセンサ特性をもつため、ガス燃焼装置の運転を開始する前にガス種を特定しておく必要がある。 By the way, in such a gas combustion apparatus, a mass flow sensor is provided in the gas supply path in order to measure the flow rate of the gas. In such a mass flow sensor, a flow rate output is performed depending on the type of gas flowing in the gas supply path. Since the sensor characteristics have different values, it is necessary to specify the gas type before starting the operation of the gas combustion apparatus.
そのため、出願人は、このようなガス燃焼装置におけるガス種の判別方法として、質量流量センサのヒータ電圧を測定し、その測定値に基づいてガス種を判別する方法を提案している(特許文献2参照)。 Therefore, the applicant has proposed a method of measuring the heater voltage of the mass flow sensor and determining the gas type based on the measured value as a method of determining the gas type in such a gas combustion apparatus (Patent Document). 2).
しかしながら、このように質量流量センサのヒータ電圧に基づいてガス種を判別する方法では以下の問題があり、その改善が望まれていた。 However, the method of discriminating the gas type based on the heater voltage of the mass flow sensor as described above has the following problems, and improvement has been desired.
すなわち、この種の質量流量センサにおいては、上記ヒータには白金抵抗が好適に用いられるところ、ヒータが実装されるセンサチップは極めて小さいことからセンサチップの製造バラつきにより、同じ条件(温度、圧力が同じ条件)で同一のガス種を測定する場合でも、チップごとにヒータ電圧にバラつきがあり、正確なガス種判定を行うことが難しかった。 That is, in this type of mass flow sensor, a platinum resistor is preferably used for the heater. However, since the sensor chip on which the heater is mounted is extremely small, the same conditions (temperature, pressure are Even when measuring the same gas type under the same conditions), the heater voltage varies from chip to chip, making it difficult to accurately determine the gas type.
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、センサチップの構造を改変することなくガス種判別を正確に行うことができ、最適な燃焼制御を行い得る機能を備えたガス燃焼装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and the object of the present invention is to accurately determine the gas type without modifying the structure of the sensor chip, and to perform optimal combustion control. It aims at providing the gas combustion apparatus provided with the function which can be performed.
上記目的を達成するため、本発明の請求項1に係るガス燃焼装置は、バーナへの燃料ガスの供給路に、ヒータとその両側に温度センサが配された検出部と、周囲温度を検出する周囲温度センサとを有し、ヒータ電圧によって上記ヒータの温度上昇値が一定となるように制御される熱式質量流量センサを備えたガス燃焼装置において、上記ヒータの両端間電圧を検出するヒータ電圧検出手段と、上記ヒータのヒータブリッジ電圧を検出するブリッジ電圧検出手段と、上記ヒータ電圧検出手段による検出値および上記ブリッジ電圧検出手段による検出値とに基づいて上記ヒータにおける消費電力を演算するヒータ電力演算手段とを備えるとともに、燃料ガスの流量が所定流量であるときの燃料ガスのガス種とヒータ電力との関係を示すデータを記憶した記憶手段と、燃料ガスが上記所定流量であるときにヒータ電力演算手段で演算される演算値と上記記憶手段に記憶されたデータとを比較して燃料ガスのガス種を判別するガス種判別手段とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a gas combustion apparatus according to
すなわち、請求項1に記載のガス燃焼装置では、バーナへの燃料ガスの供給路に配される熱式質量流量センサは、ヒータの温度上昇値が一定となるように、換言すれば、ヒータ電力が一定となるようにヒータブリッジのブリッジ電圧Vbを制御する構成を備える。そして、ガス種の判別にあたり、このヒータで消費される電力(ヒータ電力)をヒータ電圧とヒータブリッジのブリッジ電圧とに基づいて演算し、その演算結果を予め記憶されたデータと比較することで燃料ガスのガス種を判定する。つまり、請求項1の発明では、ガス種の判定を生産バラつきによる変動が大きいヒータ電圧によらずに、ヒータ抵抗(ヒータ電圧)のバラつきとは無関係に一定に保たれるヒータ電力に基づいて判定するので、ガス種判定を正確に行うことができる。
That is, in the gas combustion apparatus according to
請求項2に係るガス燃焼装置は、上記ガス種判別手段によるガス種の判別が、バーナへの燃料ガスの流量が零を含む定流量のときに実行されることを特徴とする。すなわち、請求項2に記載のガス燃焼装置では、上述した燃料ガスのガス種判定が流量が零を含む定流量のときにおこなわれるので、たとえば、燃料ガスの供給路に燃料ガスが充満した状態で、燃料ガスの流れを止めてガス種判定を行えるので、燃料ガスの流量変動によるガス種の誤判定を回避することができる。
The gas combustion apparatus according to
請求項3に係るガス燃焼装置は、上記バーナに着火させるための着火手段と、上記バーナへの着火を検出する着火検出手段と、上記バーナへの燃料ガスの供給を遮断可能に構成された燃料遮断手段とを有し、上記着火手段による着火動作時に、上記着火検出手段が着火を検出すると上記燃料遮断手段により燃料ガスの供給を遮断して上記ガス種判別手段による燃料ガスのガス種判別が実行されることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a gas combustion apparatus comprising: ignition means for igniting the burner; ignition detection means for detecting ignition to the burner; and fuel configured to cut off supply of fuel gas to the burner When the ignition detecting means detects ignition during the ignition operation by the ignition means, the fuel gas supply is shut off by the fuel cutoff means, and the gas type discrimination of the fuel gas is performed by the gas type discrimination means. It is executed.
すなわち、請求項3のガス燃焼装置によれば、着火手段による着火を検出してから燃料ガスの供給を遮断してガス種判別を行うので、燃料ガスの供給路に燃料ガスが充満した状態、つまり空気などが混ざらない状態でガス種判別を行えるので、ガス種判別を正確に行うことができる。
That is, according to the gas combustion device of
請求項4に係るガス燃焼装置は、上記ガス種判別手段によるガス種の判別が、バーナの燃焼停止後に実行されることを特徴とする。すなわち、請求項4のガス燃焼装置では、バーナの燃焼停止後にガス種判別が行われるので、たとえば、ガス燃焼装置が給湯器である場合には、給湯動作終了時にガス種判定が行われるので、請求項3と同様にガス種判定を正確に行うことができる。 The gas combustion apparatus according to claim 4 is characterized in that the discrimination of the gas type by the gas type discrimination means is executed after the combustion of the burner is stopped. That is, in the gas combustion apparatus of claim 4, since the gas type is determined after the combustion of the burner is stopped, for example, when the gas combustion apparatus is a water heater, the gas type determination is performed at the end of the hot water supply operation. As in the third aspect, the gas type determination can be performed accurately.
請求項5に係るガス燃焼装置は、上記ガス種判別手段の判定結果に基づいて、ガス種に応じた燃焼制御を行う燃焼制御手段を備えたことを特徴とする。すなわち、請求項5のガス燃焼装置では、ガス種判別後にガス種に応じた燃焼制御が行われるので、ガス種に応じた最適な燃焼制御を行うことができる。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a gas combustion apparatus comprising combustion control means for performing combustion control according to the gas type based on the determination result of the gas type determination means. That is, in the gas combustion apparatus according to the fifth aspect, since the combustion control according to the gas type is performed after the gas type is determined, the optimal combustion control according to the gas type can be performed.
本発明によれば、ガス種判別手段により燃料ガスのガス種が自動的に判別されるので、人によるガス種設定操作が必要なく、燃料ガスのガス種判別を迅速かつ確実に行うことができる。しかも、ガス種判別手段によるガス種判別は、ヒータ電圧とヒータブリッジのブリッジ電圧とに基づいて演算されるヒータ電力に基づいて行われるので、ヒータ抵抗(ヒータ電圧)の生産バラつきの影響を受けることなく、正確にガス種の判別を行うことができる。 According to the present invention, since the gas type of the fuel gas is automatically discriminated by the gas type discriminating means, it is not necessary to perform a gas type setting operation by a human, and the gas type discrimination of the fuel gas can be performed quickly and reliably. . In addition, since the gas type discrimination by the gas type discrimination means is performed based on the heater power calculated based on the heater voltage and the bridge voltage of the heater bridge, it is affected by the production variation of the heater resistance (heater voltage). Therefore, it is possible to accurately determine the gas type.
また、上記ガス種判別手段によるガス種判定が、バーナへの着火動作時において、着火検出後に燃料ガスの供給を遮断して行われるので、燃料ガス以外の気体混入による誤判定が回避され、正確にガス種を判定することができる。 In addition, since the gas type determination by the gas type determination means is performed by interrupting the supply of the fuel gas after the ignition is detected during the ignition operation to the burner, an erroneous determination due to mixing of gas other than the fuel gas is avoided and accurate. The gas type can be determined.
さらに、着火動作時にガス種判別を行うことにより、ガス種の変更にも自動的に対応できる。また、ガス種判別手段の判定結果に基づいてガス種に合った燃焼制御を行う燃焼制御手段を備えたことにより、使い勝手のよいガス燃焼装置を提供できる。 Furthermore, by performing the gas type discrimination during the ignition operation, it is possible to automatically cope with the change of the gas type. In addition, by providing combustion control means for performing combustion control suitable for the gas type based on the determination result of the gas type determination means, a user-friendly gas combustion apparatus can be provided.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明のガス燃焼装置を給湯器に適用した場合を示している。図示のように、給湯器1はその本体内にガスを燃料とするバーナ2を備えており、このバーナ2の上方には該バーナ2によって加熱可能に構成された熱交換器3が設けられ、さらに、バーナ2の下方には、該バーナ2への給気を行うための送風ファン4が設けられている。
FIG. 1 shows a case where the gas combustion apparatus of the present invention is applied to a water heater. As shown in the figure, the
熱交換器3の入水側には給水管5が接続されるとともに、出湯側には出湯管6が接続されている。上記給水管5には、熱交換器3への入水温度Taを検出する入水温度センサ(入水温度検出手段)7と、入水量Qを検出する水量センサ(入水量検出手段)9とが設けられている。また、出湯管6には、上記熱交換器3で加熱された温水の出湯温度Tbを検出する出湯温度センサ(出湯温度検出手段)8が設けられている。
A water supply pipe 5 is connected to the water inlet side of the
一方、バーナ2には該バーナ2に燃料ガスを供給するためのガス管10が接続されている。このガス管10は、ガス供給源(たとえば都市ガスであれば都市ガス供給用のガス配管、プロパンガスであればガスボンベなど)と接続されており、上記バーナ2への燃料ガスの供給路を構成している。
On the other hand, a
そして、このガス管10には、燃料ガスの流量Vを検出するガス流量センサ11と、バーナ2に供給される燃料ガスの流量Vを調節するガス流量制御弁12と、バーナ2への燃料ガスの供給を遮断可能に構成された元ガス電磁弁(燃料遮断手段)13が設けられている。
The
ここで、本実施形態では、上記ガス流量センサ11として、ガス管10内を流れる流体の質量流量を検出する熱式の質量流量センサが用いられる。このガス流量センサ11は、図2(a)に示すように、検出部として、シリコンチップの表面に絶縁膜層を形成した基台101に、測定対象である流体の温度を一定温度上昇させるヒータとしてのヒータ抵抗Rhと、このヒータ抵抗Rhを挟んで流体の通過方向の上流下流の両側に配された温度センサとしての上流側温度センサ抵抗Ruと下流側温度センサ抵抗Rdと、上記上流側温度センサ抵抗Ruのさらに上流側に周囲温度(換言すれば流体温度)を検出する温度センサとしての周囲温度センサ抵抗Rrとが配されている。
In this embodiment, a thermal mass flow sensor that detects the mass flow rate of the fluid flowing in the
これらの各抵抗器Rh,Ru,Rd,Rrには温度に応じて抵抗値が変化する抵抗器(たとえば白金抵抗)が採用される。そして、図示しないが、上記ヒータ抵抗Rhおよび上流下流の各温度センサ抵抗Ru,Rdが設けられる基台101の中央部のシリコンがエッチング等により除去されて、これらの抵抗器が基台101と熱的に絶縁されたダイヤフラム構造とされている。
Each of these resistors Rh, Ru, Rd, Rr is a resistor whose resistance value changes according to temperature (for example, platinum resistor). Although not shown, the silicon at the center of the
ところで、このように構成されてなる熱式質量流量センサの具体的な構成(特に、温度センサ抵抗Ru,Rdによる温度検出回路の構成)や動作原理は周知であるのでここではその詳細な説明は省略するが、この種のガス流量センサ11では、上記ヒータ抵抗Rhと周囲温度センサ抵抗Rrとが図2(b) に示すように抵抗R1,R2とともにブリッジ回路を構成し、このブリッジ回路によりヒータ(ヒータ抵抗Rh)の温度が周囲温度よりも所定温度だけ高くなるように制御されている(ヒータ制御回路)。
By the way, the specific configuration (particularly, the configuration of the temperature detection circuit using the temperature sensor resistances Ru and Rd) and the operation principle of the thermal mass flow sensor configured as described above are well known, and a detailed description thereof will be given here. Although not shown, in this type of
具体的には、このヒータ制御回路は、抵抗器R1とヒータ抵抗Rhの接続点を演算増幅器OPの非反転入力端子に接続する一方、抵抗器R2と周囲温度センサ抵抗Rrの接続点を演算増幅器OPの反転入力端子に接続し、演算増幅器OPの出力端子を図示しないトランジスタ等の電圧制御素子を介して抵抗器R1とR2の接続点に接続することにより構成されている。また、上記ヒータ抵抗Rhの両端には抵抗器R3が接続される。なお、ここで、上記抵抗器R1〜R3は、いずれも抵抗値に生産バラつきの少ない抵抗器(たとえば、炭素皮膜抵抗器やソリッド抵抗器などが好適に用いられる)。 Specifically, the heater control circuit connects the connection point between the resistor R1 and the heater resistor Rh to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP, and connects the connection point between the resistor R2 and the ambient temperature sensor resistor Rr to the operational amplifier. It is configured by connecting to the inverting input terminal of OP and connecting the output terminal of the operational amplifier OP to the connection point of the resistors R1 and R2 via a voltage control element such as a transistor (not shown). A resistor R3 is connected to both ends of the heater resistor Rh. Here, each of the resistors R1 to R3 is a resistor whose resistance value has little production variation (for example, a carbon film resistor or a solid resistor is preferably used).
そして、このように構成されたヒータ制御回路では、ヒータ抵抗Rhが周囲の気体により奪われる熱を補うようにヒータ電圧Vhが制御される。すなわち、ヒータ抵抗Rhの温度は、ヒータ抵抗Rhで消費されるヒータ電力Phに比例するので、上記ヒータ制御回路は、ヒータ抵抗Rhの温度を一定に保つために、ヒータ電力Phが一定となるようにブリッジ電圧Vbを制御している。 In the heater control circuit configured as described above, the heater voltage Vh is controlled so that the heater resistance Rh supplements the heat taken away by the surrounding gas. That is, since the temperature of the heater resistance Rh is proportional to the heater power Ph consumed by the heater resistance Rh, the heater control circuit is configured so that the heater power Ph becomes constant in order to keep the temperature of the heater resistance Rh constant. The bridge voltage Vb is controlled.
これにより、たとえば熱伝導率の高い気体(ガス)が上記ヒータ抵抗Rhに接した場合には、ヒータから気体側に拡散する熱の量が多い(周囲の気体により奪われる熱が多い)ので、ヒータ制御回路は、ヒータの温度を所定の温度に維持するようにブリッジ電圧Vbを調整する(ヒータ電圧Vhを高く調整する)。また、その反対に、ヒータ抵抗Rhが熱伝導率の低い気体(ガス)に接した場合には、気体側への熱の拡散が少ないのでヒータ電圧を減少させるようにブリッジ電圧Vbを調整する。 Thereby, for example, when a gas (gas) with high thermal conductivity is in contact with the heater resistance Rh, the amount of heat diffused from the heater to the gas side is large (a lot of heat is taken away by the surrounding gas). The heater control circuit adjusts the bridge voltage Vb so as to maintain the heater temperature at a predetermined temperature (adjusts the heater voltage Vh higher). On the other hand, when the heater resistance Rh is in contact with a gas (gas) having low thermal conductivity, the diffusion of heat to the gas side is small, so the bridge voltage Vb is adjusted so as to reduce the heater voltage.
なお、後述するように、本発明では、このようなヒータ制御回路の制御特性を生かしてガス種の判別を行うことから、ガス流量センサ11には、上記ヒータ抵抗Rhの両端間電圧Vhを検出するヒータ電圧検出手段111と、ヒータブリッジ電圧Vbを検出するブリッジ電圧検出手段112とが備えられている(図3参照)。
As will be described later, in the present invention, since the gas type is discriminated by making use of the control characteristics of the heater control circuit, the gas
上記ガス流量制御弁12は、たとえばニードル弁などのように弁体を作動させて弁座の開口面積を変化させることにより燃料ガスの流量を制御する比例弁で構成される。つまり、弁の開度を調節することによって燃料ガス供給路の断面積(通路面積)を変化させてバーナへのガス供給量を調節可能に構成される。
The gas flow
上記元ガス電磁弁13は、ガス供給路の開閉を切り替える開閉電磁弁で構成され、図示のようにガス流量センサ11の上流側に配されて、弁体を閉じることでバーナ2の燃料ガスの供給を遮断できるように構成されている。
The original
また、上記バーナ2の近傍には、バーナ2に着火させるためのイグナイタ(着火手段)14と、バーナ2への着火(炎の有無)を検出するフレームロッド(着火検出手段)15が設けられている。なお、これらの構成や配置は周知であるので、詳細な説明は省略する。
In the vicinity of the
コントローラ16は、給湯器1の各部の動作を制御するための制御手段を構成するものであって、具体的には燃焼制御や後述するガス種判別処理などの各種制御や処理を実行するためのマイクロコンピュータを主要部として構成される。なお、本実施形態では、このコントローラ16をその機能に基づいて構成すると、図3に示すように、燃焼制御手段20と、ヒータ電力演算手段21と、ガス種判別手段22と、記憶手段23とから構成される。
The
このコントローラ16には、図1に示すように、上記入水温度センサ7、出湯温度センサ8、水量センサ9、ガス流量センサ11、フレームロッド15などの各センサ出力が図中の破線で示す信号線を介して接続されている。また、このコントローラ16は同様に破線で示す信号線を介して上記送風ファン4、ガス流量制御弁12、元ガス電磁弁13、イグナイタ14などと接続され、これらに対して動作制御用の制御信号を出力できるように構成されている。
As shown in FIG. 1, the
そこで、このように構成されてなる給湯器1の動作について、図3および図4に基づいて説明する。なお、図3は、本発明に係る給湯器1の機能ブロック図を示しており、また、図4はガス種判別処理の手順の一例を示すフローチャートである。なお、図3において符号30で示すのは給湯器1のリモコン(操作装置)である。
Therefore, the operation of the
リモコン30で運転開始操作がなされ、この状態で先栓等が開栓されて給湯器1に最低作動通水量を超える通水が生じると(図4ステップS1参照)、コントローラ16の燃焼制御手段20により着火動作が開始される(図4ステップS2参照)。
When the operation start operation is performed with the
この着火動作は、上記元ガス電磁弁13およびガス流量制御弁12を開弁してイグナイタ14を動作させる一連の処理を指すが、この着火動作はフレームロッド15により炎が検出されるまで繰り返し行われる(図4ステップS3参照)。これは、ガス管10内に空気が充満している場合(たとえば、ガス管接続工事完了後などの場合)には、元ガス電磁弁13,ガス流量制御弁12の双方を開弁しても着火に必要な量の燃料ガスがバーナ2から出てこないので、着火に必要な量の燃料ガスがバーナ2から出てくるまで着火動作を行うためである。
This ignition operation refers to a series of processes for opening the original
そして、フレームロッド15によりバーナ2での炎(着火)が検出されると、次に、コントローラ16は、上記元ガス電磁弁13を閉弁する処理を実行し(図4ステップS4参照)、バーナ2への燃料ガスの供給を停止して、ガス種判定処理(図4ステップS5,S6の処理)を開始する。つまり、着火した炎を一旦消火してからガス種判定処理(図4ステップS5,S6の処理)を実行する。
When the flame (ignition) in the
ここで、着火した炎を一旦消火して次の処理を行うのは、バーナ2に着火した時点でガス管10内には燃料ガスが充満したことになるので、この時点で元ガス電磁弁13を閉弁することにより、ガス管10内を燃料ガスで満たし、かつその状態でガスの流れを止めてからガス種判別を行うためである。
Here, the reason why the ignited flame is once extinguished and the next process is performed is that the fuel gas is filled in the
そして、元ガス電磁弁13の閉弁処理が完了すると、次にコントローラ16は、上記ヒータ電圧検出手段111による検出値(ヒータ電圧Vh)および上記ブリッジ電圧検出手段112による検出値(ブリッジ電圧Vb)とに基づいて、ヒータ電力演算手段21がヒータ電力Phを演算する。具体的には、ヒータ電力演算手段21は、以下の数式を用いてヒータ電力Phを演算する(図4ステップS5参照)。
Ph=[(Vb−Vh)/r1−Vh/r3]×Vh
When the closing process of the original
Ph = [(Vb−Vh) / r1−Vh / r3] × Vh
ここで、この数式におけるr1,r3は、上記ヒータ制御回路の抵抗器R1,R3の抵抗値をそれぞれ示している。なお、これらの抵抗器R1,R3の抵抗値は規定値として予め上記ヒータ電力演算手段21に記憶されている。 Here, r1 and r3 in this equation indicate the resistance values of the resistors R1 and R3 of the heater control circuit, respectively. The resistance values of the resistors R1 and R3 are stored in the heater power calculation means 21 in advance as specified values.
このようにしてガス流量センサ11のヒータ制御回路におけるヒータ電力Phが演算されると、次に、この演算結果は上記ガス種判別手段22に入力される。そして、ガス種判別手段22では、このようにして得たヒータ電力Phの値と、上記記憶手段23に予め記憶させておいたデータ(具体的には、燃料ガスのガス種とヒータ電力との関係を示す基準データ)とを比較することによりガス種を判別する。つまり、図4ステップS5で測定されたヒータ電力Phの値と同じ値を示すガス種のガスが供給されていると判断する。
When the heater power Ph in the heater control circuit of the
図5は、かかるデータの一例を示している。具体的には、この図5に示すデータは、縦軸にヒータ電力、横軸にガス種を表したもので、ここでは流量が零のときにおけるガス種毎のヒータ電力のデータが記憶されている。すなわち、本実施形態では、図4ステップS4において元ガス電磁弁13を閉弁させて(つまり、ガス管10内の流量を零にして)、ガス流量センサ11のヒータ電力Phを演算するように構成されているので、上記記憶手段23に記憶するデータもこれと同じ条件、つまり流量が零の時におけるガス種毎のデータを用いている。
FIG. 5 shows an example of such data. Specifically, the data shown in FIG. 5 represents the heater power on the vertical axis and the gas type on the horizontal axis. Here, the heater power data for each gas type when the flow rate is zero is stored. Yes. That is, in the present embodiment, the original
なお、この点については、ヒータ電力Phの演算時におけるガス流量と、記憶手段23に記憶されるデータとが対比可能であれば(双方とも流量が同じであれば)、記憶手段23に記憶させるデータとしてガス流量が零以外の所定流量のときのデータを記憶させておくことも可能である。つまり、図4ステップS4で元ガス電磁弁13を閉弁することなく、ガス流量制御弁12で燃料ガスの流量を一定流量(所定流量)に設定するようにして、これと同じ条件(流量)の下で取得したデータを対比用のデータとして記憶させておくことも可能である。
In addition, about this point, if the gas flow rate at the time of calculating the heater power Ph and the data stored in the
また、図5では、ガス種として、13A−0,13A−1,12A−3,エアプロパン,13A−2,C3H8,C4H10の7種の燃料ガスのデータを記憶させた場合を示したが、記憶手段23に記憶させるガス種のデータとしてはこれら以外のガス種のデータを記憶させておくことももちろん可能である。 Further, FIG. 5 shows a case in which data of seven types of fuel gases, 13A-0, 13A-1, 12A-3, air propane, 13A-2, C3H8, and C4H10, are stored as gas types. Of course, it is possible to store data of other gas types as data of the gas types to be stored in the storage means 23.
そして、図4ステップS6においてガス種が判定されると、以後、燃焼制御手段20は、このガス種判定の結果に基づいて、当該ガス種に合った燃焼制御テーブル(制御テーブル)を用いて通常の燃焼運転を開始する(図4ステップS7参照)。 When the gas type is determined in step S6 in FIG. 4, thereafter, the combustion control means 20 normally uses a combustion control table (control table) suitable for the gas type based on the result of the gas type determination. Is started (see step S7 in FIG. 4).
つまり、燃焼制御手段20は、再び着火動作を行い、上記リモコン30で設定された目標温度Toでの出湯ができるように、上記目標温度Toと入水温度Taと入水量Qとから目標となるバーナ2の燃焼量(目標発熱量)を演算し、ガス種毎に設けられた制御テーブル(流量センサ11のセンサ出力回路113からの出力(ガス流量)と発熱量の相関関係を示すテーブル)のうちから上記ガス種判別によって得られたガス種に応じた制御テーブルを選択して、バーナ2において目標発熱量が得られるようにガス流量制御弁12の弁開度を調節制御する。また、これに伴ってバーナ2で最適な燃焼状態が得られるように送風ファン4の回転数を制御する。
That is, the combustion control means 20 performs the ignition operation again, and the target burner is determined from the target temperature To, the incoming water temperature Ta, and the incoming water amount Q so that hot water can be discharged at the target temperature To set by the
このように、本発明の給湯器では、着火動作時にガス種判別手段が燃料ガスのガス種を自動的に判別するので、人によるガス種設定操作等を必要とすることなく迅速かつ確実にガス種判定を行うことができる。特に、本発明では、ガス種の判別にあたり、ヒータ電力Phに基づいてガス種の判別を行うように構成しているので、ヒータ抵抗Rhの生産バラつきによるガス種の誤判定を防ぐことができる。 As described above, in the water heater of the present invention, the gas type discrimination means automatically discriminates the gas type of the fuel gas at the time of ignition operation, so that the gas type setting operation or the like by a person is not required quickly and reliably. Species determination can be performed. In particular, according to the present invention, the gas type is determined based on the heater power Ph when determining the gas type, so that it is possible to prevent an erroneous determination of the gas type due to production variations in the heater resistance Rh.
すなわち、従来のようにヒータ電圧Vhに基づくガス種判定では、ヒータ抵抗Rhの生産バラつきに伴ってヒータ電圧Vhがバラついてガス種の誤判定を招くおそれがあったが、上述したように、ヒータ電力Phは、ヒータ制御回路によってヒータ抵抗Rhのバラつきとは無関係に一定に保たれる(ヒータ電圧Vhおよびブリッジ電圧Vbが調整される)ので従来のような誤判定の問題を生じない。しかも、ヒータ電力Phを演算する数式(上記Ph=[(Vb−Vh)/r1−Vh/r3]×Vhの数式)において、ヒータ電力Phの演算を誤らせる(演算誤差を生じさせる)要因となりうる抵抗値r1,r3は、いずれも抵抗器R1,R3として生産バラつきの少ない(誤差の少ない)抵抗器を用いるので、ヒータ電力Phの演算を正確に行うことができ、ガス種の誤判定が少ない。 That is, in the conventional gas type determination based on the heater voltage Vh, there is a possibility that the heater voltage Vh varies with the production variation of the heater resistance Rh, which may cause an erroneous determination of the gas type. The electric power Ph is kept constant by the heater control circuit regardless of the variation of the heater resistance Rh (the heater voltage Vh and the bridge voltage Vb are adjusted), so that the conventional erroneous determination problem does not occur. In addition, in the formula for calculating the heater power Ph (the formula of Ph = [(Vb−Vh) / r1−Vh / r3] × Vh), the calculation of the heater power Ph may be erroneous (causes a calculation error). The resistance values r1 and r3 are both resistors R1 and R3, which use resistors with little production variation (small errors), so that the heater power Ph can be accurately calculated, and there is little misjudgment of gas type. .
しかも、上記ヒータ電力Phの演算には20m秒程の時間しか要しないので、上述した図4ステップS1からステップS6までの処理は、一般的な給湯器における着火動作とほぼ変わらない位の時間で行われ、給湯器使用者はガス種判定が行われていることを意識することなく普通に給湯器を使用できる。 In addition, since the calculation of the heater power Ph requires only about 20 milliseconds, the above-described processing from step S1 to step S6 in FIG. 4 is almost the same as the ignition operation in a general water heater. The water heater user can use the water heater normally without being aware that the gas type determination is being performed.
さらに、バーナ2への着火確認後に燃焼を一旦停止してガス種判定が行われるので、ガス管10内に燃料ガスが充満した状態でガス種判定を行うことができ、燃料ガス以外の気体(空気)の混入による誤判定が回避され、ガス種を正確に判定することができる。
Further, after the ignition to the
また、このようにしてコントローラ16で燃料ガスのガス種が判別されると、本実施形態では、ガス種の判別結果が給湯器1の本体やリモコン30に設けられた表示手段に表示されるように構成される。
Further, when the gas type of the fuel gas is discriminated by the
図6(a)は、表示手段をリモコン30に設けた場合を示しており、また、図6(b)は、表示手段を給湯器1の本体前面に設けた場合を示している。
6A shows a case where the display means is provided on the
すなわち、図6(a)は、上記表示手段としてリモコン30の表示部31を用いた場合であり、この場合、リモコン30の表示部31の所定位置にガス種の判別結果を文字で表示するように構成される(図示例では、ガス種が「13A」である旨が表示された場合を示している)。また、図6(b)は、上記表示手段として給湯器1の本体前面にガス種表示用の表示部32を設けた場合を示している。図6(b)に示す例では、表示部32としてガス種毎に発光ダイオードなどの表示灯を複数(図示例では「LPガス」を示す表示灯32aと「13Aガス」を示す表示灯32bの2個)設け、ガス種判別により該当するガス種を示す表示灯を点灯させるように構成した場合を示している。
That is, FIG. 6A shows a case where the
このように、本実施形態では、ガス種判別結果を表示手段により表示するため、燃料ガスの供給路に供給されているガス種を施工業者やユーザが目視確認することができ、燃料ガスの誤使用を容易に発見できる。 As described above, in this embodiment, since the gas type discrimination result is displayed by the display means, the contractor or the user can visually check the gas type supplied to the fuel gas supply path. Easy to find use.
なお、上述した実施形態はあくまでも本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれらに限定されることなくその範囲内で種々の設計変更が可能である。 Note that the above-described embodiments merely show preferred embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to these, and various design changes can be made within the scope thereof.
たとえば、上述した実施形態では、上記ガス種の判定を着火動作時に行うように構成したが、たとえば、燃焼停止後に上記ガス種判定処理(図4ステップS5,S6の処理)を行うように構成することもできる。また、上述した着火動作時のガス種判定はガス燃焼装置の施工時にのみ行わせることもできる他、施工後の着火動作の度に行わせることもできる。さらに、所定時間毎にガス種判定を行わせることも可能である。 For example, in the above-described embodiment, the determination of the gas type is performed during the ignition operation. However, for example, the gas type determination process (the processes of steps S5 and S6 in FIG. 4) is performed after the combustion is stopped. You can also. Moreover, the gas type determination at the time of the ignition operation described above can be performed only at the time of construction of the gas combustion apparatus, or can be performed at every ignition operation after the construction. Further, it is possible to make a gas type determination every predetermined time.
また、上述した実施態様では、燃料ガス供給量の調節を行う弁装置として、いわゆる流量制御型のガス流量制御弁12を用いた場合を示したが、ガス流量センサ11を備える構成であれば、圧力制御型の弁装置を用いた給湯器にも適用可能である。
In the above-described embodiment, the case where the so-called flow control type gas
また、上述した実施形態では、燃料遮断手段として元ガス電磁弁13を用いたが、ガス管10内の燃料ガスの流れを停止させることができれば、他の弁装置(たとえばガス流量制御弁12)を用いてもよい。
In the above-described embodiment, the original gas
また、上述した実施形態では、本発明を給湯器に適用した場合を示したが、給湯器以外の他のガス燃焼装置(たとえば、風呂釜やガスコンロなど)にも本発明は適用可能である。 Moreover, although the case where this invention was applied to the water heater was shown in embodiment mentioned above, this invention is applicable also to gas combustion apparatuses other than a water heater (for example, a bathtub, a gas stove, etc.).
また、上述した実施形態では、ガス種を表示する表示手段をリモコンや給湯器1の本体前面に設けた場合を示したが、リモコン30の表示部31を利用する場合、たとえば通常時は表示部31にはガス種の表示は行わず、操作スイッチの所定操作などで表示するように構成したり、給湯器1の本体に設ける場合であっても本体内部に設けるなど表示手段の位置や表示態様は適宜設計変更可能である。
Moreover, although the case where the display means for displaying the gas type is provided on the front surface of the main body of the remote controller or the
1 給湯器
2 バーナ
3 熱交換器
4 送風ファン
5 給水管
6 出湯管
7 入水温度センサ
8 出湯温度センサ
9 水量センサ
10 ガス管
11 ガス流量センサ
12 ガス流量制御弁
13 元ガス電磁弁(燃料遮断手段)
14 イグナイタ(着火手段)
15 フレームロッド(着火検出手段)
16 コントローラ
20 燃焼制御手段
21 ヒータ電力演算手段
22 ガス種判別手段
23 記憶手段
30 リモコン
111 ヒータ電圧検出手段
112 ブリッジ電圧検出手段
DESCRIPTION OF
14 Igniter (ignition means)
15 Frame rod (ignition detection means)
16
Claims (5)
前記ヒータの両端間電圧を検出するヒータ電圧検出手段と、前記ヒータのヒータブリッジ電圧を検出するブリッジ電圧検出手段と、前記ヒータ電圧検出手段による検出値および前記ブリッジ電圧検出手段による検出値とに基づいて前記ヒータにおける消費電力を演算するヒータ電力演算手段とを備えるとともに、燃料ガスの流量が所定流量であるときの燃料ガスのガス種とヒータ電力との関係を示すデータを記憶した記憶手段と、燃料ガスが前記所定流量であるときにヒータ電力演算手段で演算される演算値と前記記憶手段に記憶されたデータとを比較して燃料ガスのガス種を判別するガス種判別手段とを備えた
ことを特徴とするガス燃焼装置。 The fuel gas supply path to the burner has a heater, a detection unit having temperature sensors arranged on both sides thereof, and an ambient temperature sensor for detecting the ambient temperature, and the heater voltage has a constant temperature rise value. In a gas combustion apparatus equipped with a thermal mass flow sensor that is controlled to be
Based on a heater voltage detecting means for detecting a voltage across the heater, a bridge voltage detecting means for detecting a heater bridge voltage of the heater, a detected value by the heater voltage detecting means and a detected value by the bridge voltage detecting means. Heater power calculation means for calculating power consumption in the heater, and storage means for storing data indicating the relationship between the gas type of the fuel gas and the heater power when the flow rate of the fuel gas is a predetermined flow rate, Gas type discriminating means for discriminating the gas type of the fuel gas by comparing the calculated value calculated by the heater power calculating means when the fuel gas is at the predetermined flow rate and the data stored in the storage means. A gas combustion apparatus characterized by that.
前記着火手段による着火動作時に、前記着火検出手段が着火を検出すると前記燃料遮断手段により燃料ガスの供給を遮断して前記ガス種判別手段による燃料ガスのガス種判別が実行されることを特徴とする請求項1または2に記載のガス燃焼装置。 Ignition means for igniting the burner, ignition detection means for detecting ignition to the burner, and fuel cutoff means configured to be able to cut off the supply of fuel gas to the burner,
During the ignition operation by the ignition means, when the ignition detection means detects ignition, the fuel cutoff means cuts off the supply of fuel gas, and the gas type discrimination means executes the gas type discrimination of the fuel gas. The gas combustion apparatus according to claim 1 or 2.
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- 2006-05-17 JP JP2006137176A patent/JP2007309554A/en active Pending
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