JP2021089085A

JP2021089085A - 給湯器

Info

Publication number: JP2021089085A
Application number: JP2019218208A
Authority: JP
Inventors: 諒竹内; Ryo Takeuchi
Original assignee: Paloma Co Ltd
Current assignee: Paloma Co Ltd
Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2021-06-10

Abstract

【課題】逆燃焼式であっても耐久性の低下を防止すると共に、騒音の発生も抑制してユーザの使い勝手を損なわないようにする。【解決手段】コントローラは、バーナの燃焼停止直後に、ファンを所定の回転数（ここでは４０００ｒｐｍ）で且つ所定の運転時間（ここでは２０秒）で回転させる第１ポストパージを実行し（Ｓ７）と、第１ポストパージの実行後には、ファンを、第１ポストパージの回転数よりも低い回転数（ここでは１０００ｒｐｍ）で、且つ第１ポストパージの運転時間よりも短い運転時間（ここでは５分）で回転させる第２ポストパージを実行する（Ｓ９）。【選択図】図２

Description

本発明は、下向きに燃焼するバーナと、バーナの下方に配置される熱交換器とを有する逆燃焼式の給湯器に関する。

給湯器には、特許文献１に開示されるように、ファンによって燃焼用空気が供給され、下向きに燃焼するバーナと、バーナの下方に配置される熱交換器とを含む逆燃焼式のものが知られている。熱交換器を通過したバーナの燃焼排気は、バーナ及び熱交換器を収容する燃焼室の下部に流れた後、燃焼室に隣接されて下端同士が接続される排気ダクト内を上昇して外部に排出される。

特開２０１８−１０９４８５号公報

バーナの燃焼が停止した後は、コントローラの制御により、器具内に残留した燃焼排気を排出するためにファンが所定時間回転するポストパージが行われる。しかし、熱交換器には熱が残っているため、ファンが停止した後、熱交換器から腐食成分を含んだ蒸気が発生し、この蒸気がバーナ側へ逆流してバーナやその周囲を腐食させ、耐久性を低下させるおそれがある。
よって、熱交換器の温度が低下するまでファンの回転を継続することが考えられるが、器具の使用後に長時間ファンが回転することになるため、騒音となってユーザに不快感を与えてしまう。

そこで、本発明は、逆燃焼式であっても耐久性の低下を防止できると共に、騒音の発生も抑制してユーザの使い勝手を損なうことがない給湯器を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、下向きに燃焼するバーナと、バーナに燃焼用空気を供給するファンと、バーナの下方に配置されてバーナの燃焼排気が下向きに通過する熱交換器と、熱交換器を通過した燃焼排気を排出する排気ダクトと、バーナの燃焼を制御すると共に、バーナの燃焼停止後は、ファンを運転させるポストパージ制御を行うコントローラと、を備えた給湯器であって、
コントローラは、ポストパージ制御において、バーナの燃焼停止直後にファンを所定の回転数で且つ所定の運転時間で回転させる第１ポストパージと、
第１ポストパージの実行後にファンを、第１ポストパージの回転数よりも低い回転数で、且つ第１ポストパージの運転時間よりも短い運転時間で回転させる第２ポストパージとを実行することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、上記構成において、コントローラは、第２ポストパージを複数回行うことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、第１ポストパージにより残留した燃焼排気が主に排出された後、第２ポストパージにより発生した蒸気が主に排出される。よって、バーナの燃焼停止後に熱交換器で発生した蒸気がバーナ側へ逆流することがない上、低い回転数でファンが回転することで、長時間回転してもユーザに不快感を与えにくくなる。よって、逆燃焼式であっても耐久性の低下を防止できると共に、騒音の発生も抑制してユーザの使い勝手を損なうことがなくなる。
請求項２に記載の発明によれば、上記効果に加えて、第２ポストパージを複数回行うことで、蒸気の排出をより確実に行うことができる。

給湯器の概略図である。出湯温制御及びポストパージ制御のフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、給湯器の一例を示す概略図である。この給湯器１は、燃焼室２の上側にバーナ３が、燃焼面を下向きにして配置され、バーナ３の下側に、燃焼排気の主に顕熱を回収する一次熱交換器４と、主に潜熱を回収する二次熱交換器５とを配置した逆燃焼式となっている。
バーナ３へのガス供給管６の上流側には、予混合器７が設けられている。予混合器７は、下流側にファン８を、上流側に２つのベンチュリー９Ａ，９Ｂを備える。ベンチュリー９Ｂは、フラップバルブ１０によって開閉される。ベンチュリー９Ａ，９Ｂの上流側には空気の吸込口１１Ａ，１１Ｂがそれぞれ設けられている。
ベンチュリー９Ａ，９Ｂにおける吸込口１１Ａ，１１Ｂの下流側には、ガス供給管６から分岐する分岐管１２Ａ，１２Ｂがそれぞれ接続されている。分岐管１２Ｂには、流路を開閉する電磁弁１３が設けられている。ガス供給管６における分岐管１２Ａ，１２Ｂの上流側には、均圧弁１４が設けられている。

二次熱交換器５の入側端部には、給水管１５が接続され、二次熱交換器５の出側端部は、一次熱交換器４の入側端部と接続されている。一次熱交換器４の出側端部には、出湯管１６が接続されている。燃焼室２の外部で給水管１５と出湯管１６との間には、バイパス管１７が接続されている。
給水管１５には、水量センサ１８と、入水温センサ１９と、水量調整弁２０とが設けられている。出湯管１６には、一次熱交換器４からの出口付近の温度を検出する出口温センサ２１と、バイパス管１７との接続部より下流の温度を検出する出湯温センサ２２とが設けられている。バイパス管１７には、バイパス流量を調整するバイパス弁２３が設けられている。
燃焼室２には、中和器２５を備えたドレン排出管２４が接続されている。また、燃焼室２には、排気ダクト２６が接続されて、下流端を屋外へ開放させている。さらに、燃焼室２には、バーナ３の点火用のイグナイタ２７と炎検出用のフレームロッド２８とが設けられている。

以上の如く構成された給湯器１は、リモコン３１が接続されたコントローラ３０により出湯温制御及びポストパージ制御がなされる。以下、この制御を、図２のフローチャートに基づいて説明する。
まず、Ｓ（ステップ）１で、出湯管１６に接続された外部の給湯栓が開栓されて、水量センサ１８により所定量以上の通水が確認されると、コントローラ３０は、均圧弁１４の上流側の図示しない元弁を開弁させると共に、Ｓ２で、入水温センサ１９が検出した入水温度と、リモコン３１を用いて設定した設定温度との温度差と、水量センサ１８で検出される入水量とに基づいて、必要な燃焼出力（アウトプット）を算出し、このアウトプットに応じてフィードフォワード（ＦＦ）制御を行う。すなわち、要求されるアウトプットに応じた回転数でファン８を回転させる。

このＦＦ制御において、要求されるアウトプットが所定の閾値以上である場合は、コントローラ３０は、フラップバルブ１０を開弁位置に移動させてベンチュリー９Ｂを開放し、電磁弁１３を開弁させる。
すると、予混合器７では、ファン８の回転数に比例した空気が吸込口１１Ａ，１１Ｂから吸い込まれる。よって、ベンチュリー９Ａ，９Ｂで負圧が生じ、同時にガス供給管６に燃料ガスが供給される。燃料ガスは、均圧弁１４を通って分岐管１２Ａ，１２Ｂに分岐して流れ、ベンチュリー９Ａ，９Ｂで生じる負圧との差圧に応じた量でベンチュリー９Ａ，９Ｂに吸い込まれ、ここで燃焼に必要な全ての空気と混合されて混合気が生成される。
一方、要求されるアウトプットが所定の閾値を下回る場合、コントローラ３０は、フラップバルブ１０を閉弁位置に移動させてベンチュリー９Ｂを閉塞する。これと同時に、電磁弁１３を閉弁させて分岐管１２Ｂを閉塞する。よって、予混合器７では、ベンチュリー９Ａのみで燃料ガスと空気との混合気が生成される。

こうして予混合器７で生成された混合気は、ファン８を介してバーナ３に送られ、イグナイタ２７によって点火されて燃焼する（Ｓ３）。
バーナ３の燃焼排気は、一次熱交換器４を通過することで、伝熱管内を流れる水と熱交換し、顕熱が回収される。その後、二次熱交換器５を通過することで、内部流路を流れる水と熱交換し、潜熱が回収される。その後、燃焼排気は排気ダクト２６を通って外部に排出される。
バーナ３の燃焼中、コントローラ３０は、Ｓ４でフィードバック（ＦＢ）制御を行う。すなわち、設定温度と出湯温度との温度差に基づいて、この温度差が小さくなるようにファン８の回転数の調整を行う。

そして、給湯栓が開栓されて、Ｓ５で水量センサ１８により所定量以上の通水が確認されなくなると、コントローラ３０は、Ｓ６で、元弁を閉弁させて燃料ガスの供給を停止してバーナ３の燃焼を停止させる。次に、Ｓ７で、ファン８を高回転数で短時間回転させる第１ポストパージを開始する。この第１ポストパージは、例えば４０００ｒｐｍで２０秒間行われる。この第１ポストパージにより、主に燃焼室２内に残留している燃焼排気が排気ダクト２６から排出される。
Ｓ８で、第１ポストパージのタイムアップを確認すると、コントローラ３０は、Ｓ９で、ファン８を低回転で長時間回転させる第２ポストパージを行う。この第２ポストパージは、例えば１０００ｒｐｍで５分間行われる。この第２ポストパージにより、主に一次、二次熱交換器４，５の残熱によって発生した蒸気が、バーナ３側へ逆流することなく排気ダクト２６から排出される。Ｓ１０で第２ポストパージのタイムアップを確認すると、制御は終了する。

このように、上記形態の給湯器１によれば、コントローラ３０は、ポストパージ制御において、バーナ３の燃焼停止直後にファン８を所定の回転数（ここでは４０００ｒｐｍ）で且つ所定の運転時間（ここでは２０秒）で回転させる第１ポストパージと、第１ポストパージの実行後にファン８を、第１ポストパージの回転数よりも低い回転数（ここでは１０００ｒｐｍ）で、且つ第１ポストパージの運転時間よりも短い運転時間（ここでは５分）で回転させる第２ポストパージとを実行する。
この構成により、第１ポストパージにより残留した燃焼排気が主に排出された後、第２ポストパージにより発生した蒸気が主に排出される。よって、バーナ３の燃焼停止後に一次、二次熱交換器４，５で発生した蒸気がバーナ３側へ逆流することがない上、低い回転数でファン８が回転することで、長時間回転してもユーザに不快感を与えにくくなる。よって、逆燃焼式であっても耐久性の低下を防止できると共に、騒音の発生も抑制してユーザの使い勝手を損なうことがなくなる。

なお、第１、第２ポストパージの回転数及び運転時間は、上記形態に限らず、適宜変更可能である。
また、上記形態では、第２ポストパージを１回のみ実行しているが、時間をおいて複数回実行してもよい。第２ポストパージを複数回行えば、蒸気の排出をより確実に行うことができる。この場合、同じ回転数と運転時間で複数回実行してもよいし、段階的に回転数を低く、運転時間を短くするようにしてもよい。
その他、給湯器の構成も、予混合器は２つのベンチュリーでなく１つのベンチュリーのみ備えたものであってもよいし、ベンチュリーがファンの下流側にあるものでも本発明は適用できる。勿論逆燃焼式に限らず、バーナの上側に一次熱交換器と二次熱交換器とが設置された給湯器や、二次熱交換器を備えない給湯器であっても本発明は適用可能である。

１・・給湯器、２・・燃焼室、３・・バーナ、４・・一次熱交換器、５・・二次熱交換器、６・・ガス供給管、７・・予混合器、８・・ファン、９Ａ，９Ｂ・・ベンチュリー、１１Ａ，１１Ｂ・・吸込口、１２Ａ，１２Ｂ・・分岐管、１５・・給水管、１６・・出湯管、１７・・バイパス管、１８・・水量センサ、１９・・入水温センサ、２１・・出口温センサ、２２・・出湯温センサ、２６・・排気ダクト、３０・・コントローラ、３１・・リモコン。

Claims

下向きに燃焼するバーナと、
前記バーナに燃焼用空気を供給するファンと、
前記バーナの下方に配置されて前記バーナの燃焼排気が下向きに通過する熱交換器と、
前記熱交換器を通過した燃焼排気を排出する排気ダクトと、
前記バーナの燃焼を制御すると共に、前記バーナの燃焼停止後は、前記ファンを運転させるポストパージ制御を行うコントローラと、を備えた給湯器であって、
前記コントローラは、前記ポストパージ制御において、前記バーナの燃焼停止直後に前記ファンを所定の回転数で且つ所定の運転時間で回転させる第１ポストパージと、
前記第１ポストパージの実行後に前記ファンを、前記第１ポストパージの回転数よりも低い回転数で、且つ前記第１ポストパージの運転時間よりも短い運転時間で回転させる第２ポストパージとを実行することを特徴とする給湯器。
前記コントローラは、前記第２ポストパージを複数回行うことを特徴とする請求項１に記載の給湯器。