JP2555242B2 - ガス給湯器の燃焼制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱交換器を加熱するバ
ーナへの燃料供給量を比例制御弁への通電電流に応じて
制御するガス給湯器の燃焼制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】バーナによって熱交換器を加熱するガス
給湯器では、使用する燃料によって発熱量が異なり、同
じ発熱量を得るためにバーナへ供給される燃料の流量が
ガス種によって大きく異なるため、その供給量を制御す
る比例制御弁ではそれぞれのガス種に応じた制御を行わ
なければならない。そのために、同一回路を利用してガ
ス種毎に比例制御弁の制御特性を変更できるようにした
もの（特公昭５７−３８４４号公報）や、比例制御弁の
通電回路の抵抗値を切り替えるもの（特公昭６０−２９
８５２号公報）などが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の各発明
では、いずれも比例制御弁への通電回路による電流値を
直接変更するため、切替えによって得られる特性では、
それぞれのガス種に十分に適した特性が得られにくく、
最適の特性を切替えによって得ることは困難であるとい
う問題がある。

【０００４】本発明は、それぞれの燃料に応じた最適の
比例制御弁への通電電流特性を切替えによって得ること
ができるガス給湯器の燃焼制御装置を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、熱交換器を加
熱するバーナへ燃料を供給する燃料供給路中に設けられ
前記バーナへの燃料供給量を通電電流に応じて制御する
比例制御弁を、温度設定手段の設定温度および出湯温度
検知手段の検知温度に基づいて決定される必要燃焼量に
応じてマイクロコンピュータによって制御するガス給湯
器の燃焼制御装置において、前記マイクロコンピュータ
は、前記必要燃焼量に対応させて燃料の種類毎に予め設
定した前記比例制御弁への電流値を示す複数のデータ群
を記憶した記憶手段、前記燃料の種類を設定するための
燃料種設定手段を備え、該燃料種設定手段の設定状態に
応じて前記複数のデータ群のいずれかを選択する選択手
段、該選択手段によって選択された前記データ群の電流
値から前記必要燃焼量に対応した電流値を読み出す読み
出し手段、該読み出し手段に読み出された電流値に基づ
いて前記比例制御弁の通電を制御する比例弁制御手段を
有することを技術的手段とする。

【０００６】

【作用】本発明は、複数のデータ群の中から燃料種設定
手段に設定された燃料種に対応したデータ群が選択さ
れ、設定温度と出湯温度とに基づいて必要燃焼量が決定
されると、そのデータ群の中から必要燃焼量に応じた比
例制御弁への電流値が読み出されて、比例制御弁が制御
される。 従って、使用されるガス種において、決定され
る必要燃焼量に適切に対応した燃料供給量が得られるよ
うに比例制御弁の電流値が制御されるため、必要な出湯
温度が確実に得られる。 また、制御される比例制御弁の
電流値を、ガス種毎に最適な値に設定して記憶しておく
ことができ、バーナへのガス供給量を、必要燃焼量に応
じて速やかに変更することができる。従って、ガス種が
異なっても、燃料供給量の過剰供給に伴う出湯温度のオ
ーバーシュートや燃料供給量増加の応答遅れによる加熱
不足が生じることがない。

【０００７】

【０００８】

【発明の効果】本発明では、各燃料種毎に、必要燃焼量
に対応した複数のデータ群を設けているため、燃料種の
設定を切替えても、その燃料種において必要燃焼量に対
応した最適な電流値が容易に得られる。従って、燃料種
設定手段の操作によって燃料種を切り替えるだけで、各
燃料種において、最適の燃料供給特性を得ることができ
る。

【０００９】

【実施例】次に本発明のガス給湯器の燃焼燃焼機器を備
えたガス給湯器を実施例に基づき説明する。図１に概略
を示す本実施例のガス給湯器は、燃焼器１０と、燃料管
２０と、水管３０と、制御装置４０とから構成される。
燃焼器１０は、給湯器ケース１内に設けられたバーナ群
１１と燃焼用空気を供給する燃焼用ファン１２とからな
り、ノズル１３から供給される燃料ガスを燃焼用ファン
１２によって供給される一次空気のみで燃焼する全一次
空気燃焼を行い、燃焼ガスは排気口２から排出される。
バーナ群１１は複数のリボンバーナを２列に配した２連
式バーナとなっており、バーナ群１１近傍の上方には、
点火装置のスパーカ１４、炎検知のためのフレームロッ
ド１５およびサーモカップル１６がそれぞれ設けられて
いる。

【００１０】燃料管２０は、燃料ガスをノズル１３へ供
給するガス管で、その上流側から順に元電磁弁２１、主
電磁弁２２が、さらにバーナ群１１への燃料供給量を調
節する比例弁２３がそれぞれ設けられ、燃料管２０は比
例弁２３の下流では２連式バーナの各連にそれぞれ燃料
ガスを供給するために分岐しており、分岐した一方の燃
料管２０は、バーナ群１１のうち１連のみを燃焼させる
ために、切替弁２４を備えている。

【００１１】水管３０は、図示しない水供給源および給
湯口とそれぞれ接続された供給管３１および給湯管３１
ａと、これらを連通して設けられた熱交換器３２および
バイパス管３２ａとからなり、供給管３１から供給され
る水の一部は熱交換器３２を介して、残る部分はバイパ
ス管３２ａを介して給湯管３１ａへ導かれ、熱交換器３
２およびバイパス管３２ａの下流側の合流部にはバイパ
ス弁３３が設けられ、熱交換器３２によって加熱される
水と、バイパス管３２ａによってそのまま導かれる水の
割合を適切に調節して混合する。

【００１２】一方、供給管３１には上流側より水量制御
弁３４、水流センサ３５および入水温サーミスタ３６
が、また熱交換器３２の下流には熱交換サーミスタ３７
が、給湯管３１ａには出湯温サーミスタ３８がそれぞれ
備えられ、さらに給湯管３１ａには図示しない凍結予防
ヒータが備えられている。なお、バイパス弁３３および
水量制御弁３４は、それぞれ備えられたギャドモータに
より駆動され、また水流センサ３５は、供給管３１内を
通過する水流により回転する図示しない羽根車の回転数
に応じた数のパルスを出力する。

【００１３】制御装置４０は、図２に示すとおり、ガス
給湯器に備えられた上記の各部分との信号交換のための
インターフェース４１となる各回路と、制御装置４０の
中心となるマイクロコンピュータ４２と、安全確保のた
めの安全回路４３および電磁弁通電リレー回路４４と、
これらすべてに電力を供給する電源部４５とからなり、
さらにガス給湯器の作動を操作するためのコントローラ
４６と、マイクロコンピュータ４２の作動モードを予め
設定するためのモード設定回路４７を備えている。

【００１４】インターフェース４１には、スパーカ１４
に火花放電を行うための高電圧を発生する高電圧発生部
と、スパーカ１４での火花放電を検知するための放電検
知部とからなるスパーカ回路５１、燃焼時の空燃比の制
御のために炎の温度に応じたサーモカップル１６の出力
電圧を増幅する炎温度検出回路５２、水管３０に配され
た各サーミスタの抵抗値からそれぞれの温度信号を得る
水温検出回路５３、水量制御弁３４とバイパス弁３３と
をそれぞれ各弁の開度を検出するために備えられた図示
しないポテンショメータの抵抗値に基づいて駆動するた
めのギャドモータ駆動回路５４、マイクロコンピュータ
４２から伝送されるパルス信号に基づいて燃焼用ファン
１２を駆動するファン回路５５、燃焼ガスを調節する比
例弁２３への通電を行う比例弁回路５６、通信回路５
７、フレームロッド１５によって炎検知信号を得る炎検
知回路５８、水管３０内を通過する水量に応じて発生さ
れる水流センサ３５からのパルス信号に基づいてパルス
信号をマイクロコンピュータ４２へ伝送するとともに、
水管３０内を通過する水量が一定量以上になったとき、
スイッチング信号を電源部４５のリレー回路用電源４５
ｂへ送出し、水流信号を安全回路４３へ伝送する水流回
路５９が備えられている。

【００１５】マイクロコンピュータ４２は、本発明の選
択手段、読み出し手段および比例制御弁制御手段を構成
しており、本実施例のガス給湯器だけでなく、給湯量や
大きさが異なる他の給湯器にも兼用できるように設計さ
れ、その作動に必要なプログラムおよび各データを収容
した記憶装置を内蔵したカスタムＬＳＩで、所定のシー
ケンス制御と、燃焼量制御および水量制御を行う。

【００１６】燃焼量制御および水量制御では、入水温サ
ーミスタ３６、熱交換サーミスタ３７、コントローラ４
６、水流センサ３５からの各信号によって予め燃焼量お
よび水量を制御するフィードフォワード制御と、所定の
条件になったときに、さらに出湯温サーミスタ３８から
の信号によって燃焼量および水量を補正するフィードバ
ック制御を行っている。

【００１７】燃焼量制御では、各サーミスタ等の信号か
ら決定された燃焼量に基づいて燃焼用ファン１２を制御
し、さらにその回転数に応じて比例弁２３の通電電流を
制御している。本実施例では、異なるガス種にも兼用で
きる機器として設計するために、燃焼用ファン１２の回
転数に対応させてガス種毎に予め設定した比例弁２３へ
の電流値を示す複数のデータ群を、マイクロコンピュー
タ４２内のＲＯＭ４２ａに設け、ガス種に応じて後述す
るモード設定回路４７によって選択されるデータ群に基
づいて比例弁２３への電流値を制御している。

【００１８】ここで、ＲＯＭ４２ａには、例えば図３の
実線Ａ、Ｂ、Ｃにそれぞれ示すような電流値特性を示す
データ群がガス種毎に備えられ、マイクロコンピュータ
４２の制御状態に応じて逐次読み出されるデータ群に基
づいて決定される電流値が、比例弁回路５６への制御出
力となっている。この結果、制御装置４０は、異なるガ
ス種の給湯器としても使用することができ、それぞれの
ガス種に合った細かい特性を与えることができる。

【００１９】なお、このＲＯＭ４２ａからのデータの読
み出しの選択、設定は、後述するモード設定回路４７に
よって必要とされるガス種に応じて行われ、その設定は
工場出荷時、あるいはガス給湯器の設置業者による設置
時に行われ、通常は一旦設定されれば設置後の変更の必
要はない。

【００２０】電磁弁通電リレー回路４４は、元電磁弁２
１、主電磁弁２２および切替弁２４をマイクロコンピュ
ータ４２からの制御信号によってそれぞれ通電するため
のリレーからなる回路である。電源部４５は、図示しな
いプラグをコンセントに差込むと制御装置４０の上記各
回路を作動させるための電力を、それぞれの回路に必要
な電圧に変換して常時供給するもので、特に本実施例で
は、マイクロコンピュータ４２へ電力を供給するマイコ
ン用電源４５ａと、電磁弁通電リレー回路４４へ電力を
供給するリレー回路用電源４５ｂには、安全回路４３か
らの通電停止信号によって電力供給を停止するスイッチ
ング機能があり、マイクロコンピュータ４２の作動を停
止させるとともに各電磁弁への通電を停止して、燃料の
供給を停止する。

【００２１】また、電磁弁通電リレー回路４４へ電力を
供給するリレー回路用電源４５ｂでは、水流回路５９か
らのスイッチング信号が伝送される場合にのみ各電磁弁
への通電が可能になっていて、水流が検知されない場合
にはバーナ群１１へ燃料ガスが供給されないため、空焚
きの心配がない。なお、電源部４５は商用電源と接続す
る電路中に、図示しない温度ヒューズ、オーバーヒート
スイッチを備えていて、さらに安全を確保している。
コントローラ４６は、ガス給湯器の作動状態を設定操作
するためのもので、マイクロコンピュータ４２と信号交
換をするために、通信回路５７からの電力によって作動
する小容量のマイクロコンピュータと通信回路とを備
え、設定信号を変調してマイクロコンピュータ４２へ送
出する。またコントローラ４６には表示機能があり、設
定した出湯温を液晶等のディジタル数字によって表示す
るとともに、燃焼器１０での燃焼中をランプによって表
示する。

【００２２】モード設定回路４７は、本発明の燃料種設
定手段であり、マイクロコンピュータ４２の作動モード
を、使用されるガス種、リモコンの有無、給湯能力、排
気設備等に応じて、工場からの出荷時やガス給湯器の設
置時に、予め設定しておくための回路であり、マイクロ
コンピュータ４２をなすカスタムＬＳＩの各端子に接続
されたディップスイッチによって設定される。

【００２３】以上の構成からなる本実施例のガス給湯器
は次のとおり作動する。使用者がコントローラ４６の図
示しない運転スイッチを入れ、出湯温度を設定すると、
燃焼用ファン１２が回転を開始する。また、図示しない
水線を操作すると、水管３０内には水が流入し、供給管
３１によって供給される水は、水量制御弁３４、水流セ
ンサ３５を通過して、熱交換器３２およびバイパス管３
２ａへ流入し、バイパス弁３３でそれぞれの流出量が調
節されて、給湯管３１ａを介して図示しない給湯口から
流出する。

【００２４】水流センサ３５からのパルス信号が所定数
以上検知されると、マイクロコンピュータ４２は燃焼器
１０の点火作動として、スパーカ回路５１の高電圧発生
部を通電してスパーカ１４に火花放電を行い、それが検
知されると、元電磁弁２１と主電磁弁２２は、電磁弁通
電リレー回路４４によって通電され、燃料ガスはノズル
１３から噴出して燃焼用空気と混合されてバーナ群１１
へ供給され、すでに作動しているスパーカ１４によって
点火される。

【００２５】着火がフレームロッド１５によって検知さ
れると、入水温サーミスタ３６、熱交換サーミスタ３
７、出湯温サーミスタ３８の各サーミスタおよび水流セ
ンサ３５からの検知信号およびコントローラ４６からの
設定信号に基づいて必要な燃焼量が計算され、その計算
結果に基づいて燃焼用ファン１２、比例弁２３、切替弁
２４、バイパス弁３３および水量制御弁３４が制御され
る。また、着火後には、サーモカップル１６からの信号
に基づいて空燃比の補正制御も行われるが、この制御は
サーモカップル１６の温度が安定するまでの一定時間に
は行われない。

【００２６】その後、出湯量や設定温度の変更がある
と、その変更に応じて水量制御や燃焼量制御が行われ
る。水量制御では、バイパス弁３３による熱交換器３２
とバイパス管３２ａとの通過流量の割合が変更される。
また燃焼量の変更では、計算された燃焼量に応じて燃焼
用ファン１２が制御され、さらにモード設定回路４７に
よって選択、設定されたＲＯＭ４２ａの複数のデータ群
からその回転数に応じた電流値データが読み出され、そ
の電流値に基づいて比例弁２３が通電される。

【００２７】以上のとおり、本発明のガス給湯器の燃焼
制御装置によれば、使用される燃料の種類が異なって
も、設定温度と出湯温度とに基づいて決定される必要燃
焼量に応じた適正な量の燃料が供給される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すガス給湯器の概略構成図
である。

【図２】本実施例のガス給湯器の制御装置を示すブロッ
ク図である。

【図３】本実施例の比例弁の電流値特性を示す特性図で
ある。

【符号の説明】

１１ バーナ群（バーナ） ２ ０─燃料管（燃料供給路） ２３─比例弁（比例制御弁）３２─熱交換器 ３８─出湯温サーミスタ（出湯温度検知手段 ） ４０─制御装置（ガス給湯器の燃焼制御装置） ４２─マイクロコンピュータ（選択手段、読み出し手
段、比例制御弁制御手段） ４２ａ─ＲＯＭ（記憶手段） ４７─モード設定回路（燃料種設定手段）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換器を加熱するバーナへ燃料を供給
   する燃料供給路中に設けられ前記バーナへの燃料供給量
   を通電電流に応じて制御する比例制御弁を、温度設定手
   段の設定温度および出湯温度検知手段の検知温度に基づ
   いて決定される必要燃焼量に応じてマイクロコンピュー
   タによって制御するガス給湯器の燃焼制御装置におい
   て、 前記マイクロコンピュータは、前記必要燃焼量に対応さ
   せて燃料の種類毎に予め設定した前記比例制御弁への電
   流値を示す複数のデータ群を記憶した記憶手段、前記燃
   料の種類を設定するための燃料種設定手段を備え、該燃
   料種設定手段の設定状態に応じて前記複数のデータ群の
   いずれかを選択する選択手段、該選択手段によって選択
   された前記データ群の電流値から前記必要燃焼量に対応
   した電流値を読み出す読み出し手段、該読み出し手段に
   読み出された電流値に基づいて前記比例制御弁の通電を
   制御する比例弁制御手段を有することを特徴とするガス
   給湯器の燃焼制御装置。