JP2641045B2 - ガス燃焼機器の始動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、加熱能力の範囲を拡大するためにメインバ
ーナを２またはそれ以上の部分バーナに分割した瞬間ガ
ス湯沸器等のガス燃焼機器において、点火動作を安全に
行なうと共に始動時に最大加熱能力に達する迄の時間を
短縮するための始動制御装置の改良に関する。

〔従来技術〕

この種のガス燃焼機器は、例えば第２図に示す如く、
並列に配置された第１部分バーナ11と第２部分バーナ16
よりなりメインバーナ10と、ガス供給通路20に設けられ
てメインバーナ10へのガス供給量を連続的に制御するガ
バナ機能を備えた比例電磁弁30と、比例電磁弁30と第２
部分バーナ16の間に設けられてメインバーナ10へのガス
供給量が所定量以下の場合には第２部分バーナ16へのガ
ス供給を遮断する開閉電磁弁27を備えている。

しかして、従来のこの種のガス燃焼機器においては、
始動時の作動の制御は第10図に示す如く行い、先ずステ
ップＩによりプリパージ及びファン作動チェック（詳細
は第４図参照）を行い、ステップII aにより比例電磁弁
30を所定の最小開度とし（ステップ162）て第１部分バ
ーナに点火し（ステップ164）、第１バーナ炎を検知
（ステップ166）し（詳細は第11図参照）た後、直ちに
ステップIVにより定常燃焼制御（詳細は第７図参照）を
行っている。このような従来技術においては、第９図の
実線a2に示す如く、メインバーナ10へのガスの総供給量
が所定量Q3以下で第１部分バーナ11のみにガスが供給さ
れている場合の供給量の増加率は、ガス供給量が所定量
Q3以上となって両部分バーナ11,16にガスが供給されて
いる場合の供給量の増加率よりも小として、例えば瞬間
ガス湯沸器等におては出湯量が少ない場合の湯温のむら
を減少させ、また出湯量が多い場合の応答性を良くする
ようにしている。なお、第９図の一点鎖線b2及び二点鎖
線c2はそれぞれ第１部分バーナ11及び第２部分バーナ16
へのガス供給量を示している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような従来技術においては、第９図に示す如く、
ガス燃焼機器の点火動作が終了してからガス供給量が所
定量Q3に達する迄の間は供給量の増加率が小さいので、
瞬間ガス湯沸器において始動直後に高温または多量の出
湯が要求されて100％のガス供給量が必要な場合等に
は、点火動作終了時からガス供給量が100％に達するま
での所要時間T Saが大となり、出湯温度が所定の温度に
達するまでの時間が長くなるという問題がある。また第
１部分バーナ11及び第２部分バーナ16の二つを同時に点
火燃焼させると、点火時に爆発音を伴って危険であり、
出湯量が少い場合の追随性にも欠けるという問題があ
る。本発明はこのような問題を解決しようとするもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

このために、本発明によるガス燃焼機器の始動制御装
置は、第１図〜第９図に例示する如く、並列に配置され
た第１部分バーナ11と第２部分バーナ16よりなるメイン
バーナ10と、このメインバーナへのガス供給通路20に設
けられて同メインバーナへのガス供給量を連続的に制御
するガバナ機能を備えた比例電磁弁30と、この比例電磁
弁と前記第１、第２部分バーナ11,16の間に設けられて
該第１部分バーナ、第２部分バーナへのガス供給をそれ
ぞれ遮断する第１、第２開閉電磁弁26,27とを備えてな
るガス燃焼機器において、点火初期に第１開閉電磁弁26
が開かれて第１部分バーナ11にガスが送られて第１部分
バーナに第１部分バーナ炎が形成され、該部分バーナ炎
を炎センサ63を検知すれば作動を開始する計時手段１
と、点火動作開始と同時に前記比例電磁弁30を所定の開
度に設定すると共に前記第２開閉電磁弁27の閉のままと
し、前記計時手段１が所定の遅延時間の計時を終了すれ
ば前記第２開閉電磁弁27を開として第２部分バーナ16に
ガスを送り続いて前記比例電磁弁30の二次圧が所定の割
合で増大するように同比例電軸弁30を制御する弁開度制
御手段２を備えたことを特徴とするものである。

〔作用〕

弁開度制御手段２は、ガス燃焼機器が点火動作を開始
すると同時に比例電磁弁30を所定の開度に設定すると共
に第２開閉電磁弁27を閉のままとし、第１開閉電磁弁26
を開いて第１部分バーナ11のみに点火に必要な最低量の
ガスを供給してこれに点火させ、第１バーナ炎を生成さ
せる。この第１バーナ炎を炎センサ63が検知すれば計時
手段１は作動を開始し、所定の遅延時間の計時を終了す
れば第２開閉電磁弁27を開とし、第２部分バーナ16にも
点火に必要な最低量のガスを供給してこれに点火させ
る。これにより、点火動作終了時には第１及び第２部分
バーナ11,16の両方に火炎が生成され、その直後におい
ては第１部分バーナ11と第２部分バーナ16へのガス供給
量は、それぞれ同時に、弁開度制御手段２により制御さ
れるガバナ機能を備えた比例電磁弁30によって所定の増
加率で増加する。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明によれば、点火動作終了直後にお
いては、第１部分バーナ11と第２部分バーナ16へのガス
供給量は、それぞれ同時にガバナ機能を備えた比例電磁
弁によって所定の増加率で増加するので、従来の第１部
分バーナ11によってのみ増加するものに比し約２倍の増
加率となって、始動直後に大なるガス供給量を必要とす
る場合においても、二つのバーナは静かに点火が行われ
ると共に点火動作終了時から所定のガス供給量に達する
までの所要時間を短縮することができ、使用開始時にお
ける出湯温度上昇の遅れを減少させることができる。

〔実施例〕

先ず、第２図により、本発明が適用される瞬間ガス湯
沸器の構造につき説明する。

瞬間ガス湯沸器の内胴40の下部には、並列に配置され
た第１部分バーナ11と第２部分バーナ16よりなるメイン
バーナ10が設けられている。各部分バーナ11,16の下部
には共通のファンモータ45により駆動されるファン46,4
7が設けられ、このファン46,47は各部分バーナ11,16の
供給口12,17を経て第１及び第２メインノズル23,24から
のガスと外部からの一次空気を混合して吸入し、各バー
ナヘッド13,18より噴出させて燃焼させるようになって
いる。メインバーナ10へのガス供給通路20には供給源側
より元電磁弁25と比例電磁弁30が設けられ、その下流側
は第１及び第２分岐路21,22に分岐され、各分岐路21,22
の途中にはそれぞれ第１及び第２開閉電磁弁26,27が設
けられ、各先端には前記第１及び第２メインノズル23,2
4が設けられている。

比例電磁弁30は、ソレノイド32への印加電流に応じて
ガス弁33を制御し、弁口31aの開度を連続的に変化して
ガスの二次圧を制御し、メインバーナ10へのガス供給量
を変化させるものである。この比例電磁弁30は、ソレノ
イド32への印加電流とガスの二次圧とが常に一定の関係
に制御するというガバナ機能を有するもので、例えば第
１部分バーナ11のみを使用する場合と、両部分バーナ1
1、16を使用する場合に、印加電流は同一でも、ガスの
二次圧は変らないので、ガスの供給量は二倍となる。な
お、このガス供給量の変化に応じて前記ファンモータ45
の回転速度も変化し、各部分バーナ11,16に供給される
混合気の混合比は常に所定の範囲内に保たれるようにな
っている。本実施例の比例電磁弁30においては、ロッド
35とハウジング31の間にダイヤフラム37を設け、その一
側をガス源に連通する弁室とすると共に他側を大気に連
通し、これによりガス源の圧力が上昇した場合には大気
との圧力差により比例電磁弁30の開度を減少するように
して、ガス源圧力の変動によるメインバーナ10へのガス
供給量の変動を減少させている。元電磁弁25及び各開閉
電磁弁26,27は単に開閉のみを行うものである。

第２図に示す如く、内胴40の上方には熱交換器41が設
けられ、その一端には給水管42が接続され、他端には先
端部に給湯栓44を有する給湯管43が接続されている。給
湯栓44を開いた状態において給水管42から供給される給
水は熱交換器41を通過する際にメインバーナ10により加
熱されて所定の出湯温度となり、給湯栓44より出湯され
る。給水管42には所定の最低通水量以上の通水を検出す
る水流スイッチ等の水流センサ61が設けられ、給湯管43
には出湯温度を検出するサーミスタ等の湯温センサ62が
設けられている。

瞬間湯沸器の作動を制御する電子制御装置50は、マイ
クロプロセッサ（以下単にCPUという）51と、読出し専
用メモリ（以下単にROMという）52と、書込み可能メモ
リ（以下単にRAMという）53を主要な構成要素としてい
る。CPU51には入力インターフェイス54を介して、出湯
温度を設定する湯温設定装置60と、前記水流センサ61及
び湯温センサ62と、第１及び第２部分バーナ11,16に生
成される火炎をそれぞれ検出するフレームロッド等の第
１及び第２炎センサ63,64と、ファンモータ45の回転速
度を検出する回転速度センサ65が接続されている。ま
た、CPU51には出力インターフェイス55を介して、元電
磁弁25と、比例電磁弁30と、第１及び第２開閉電磁弁2
6,27と、ファンモータ45を駆動するモータ駆動装置66
と、第１部分バーナ11から噴出する混合気に点火する点
火栓68に火花を生じさせるイグナイタ67が接続されてい
る。

電子制御装置50は、第２図に示す瞬間湯沸器の作動に
際し、第３図に示す如く、先ずステップＩによりプリパ
ージ及びファン作動チェックを行い、第２ステップによ
り両部分バーナに順次点火し、次いでステップIIIによ
り始動燃焼制御を行った後、ステップIVによる定常燃焼
制御を行うものである。本実施例の特徴はステープII及
びIIIにあり、ステップIIにより点火動作終了の際には
両部分バーナ11,16に火炎を生成させ、これによりステ
ップIIIにおいては当初よりガスの総供給量の増加速度
を大として要求に応じた所定のガス供給量に達するまで
の時間を短縮させ、その後はステップIVにより定常燃焼
制御を行うようにしたものである。ステップＩ〜IVの詳
細は第４図〜第７図のフローチャートに示され、此等の
フローチャートの制御動作を実行するための制御プログ
ラムはROM52に記憶されている。

次に、第４図〜第７図に示すフローチャートにより、
本実施例の制御動作を説明する。

Ｉ）プリパージ及びァン作動チェック 瞬間ガス湯沸器を作動させるための電源を投入すれ
ば、電子制御装置50は、先ず各変数を０または所定の初
期値にセットした後、第４図のフローチャートによる制
御動作の実行を開始する。

CPU51は、先ずステップ100において水流センサ61が給
水管42を通る水流を検知しているか否かを判断する。給
湯栓44が閉じられていて水流が検知されなければ制御動
作はステップ100以後に進まないが、給湯栓44が開かれ
て水流が検知されればステップ101に進んで、CPU51はモ
ータ駆動装置66に信号を出力してファンモータ45を所定
の第１回転速度で駆動し、次いでステップ102において
内蔵の第１タイマによりプリパージ時間t1の計時を開始
してステップ103に進む。プリパージ時間t1が所定の値T
1〔例えば1.75秒）に達するまでは制御動作はステップ1
03に留っているが、これを過ぎればステップ104に進ん
でCPU51は回転速度センサ65からの信号に基づきファン4
6,47の回転速度が正常か否かを判断し、所定の第１回転
速度に達していればステップIIの両部分バーナへの順次
点火動作に進む。もし何等かの異常によりファンモータ
45が所定の第１回転数に達しない場合にはステップ105
に進み、ファンモータ45の駆動等全ての作動を停止した
後、ステップ106においてブザー，表示灯等により異常
を表示して制御動作を終了する。

II）両部分バーナへの順次点火 この制御動作のフローチャートは第５図に示す通りで
ある。

CPU51は、先ずステップ110において内蔵する第２タイ
マにより緩点火時間t2の計時を開始し、次いでステップ
111〜114において元電磁弁25を開とし、比例電磁弁30を
所定の開度とし、第１開閉電磁弁26を開とし、イグナイ
タ67の作動を開始して点火栓68に火花を生ぜしめる。こ
れにより第１部分バーナ11には点火に必要な所定量Q1の
ガスが供給され、混合気となって第１バーナヘッド13か
ら噴出し、点火栓68の火花により点火されて最小の第１
バーナ炎を生成する。この第１バーナ炎は第１炎センサ
63により検知される。CPU51はステップ115において第１
炎センサ63が第１バーナ炎を検知したか否かを判断し、
検知するまではステップ124に進んでステップ115による
第１バーナ炎の検知を繰り返して行う。緩点火時間t2が
所定の値T2（例えば３秒）に達しても第１バーナ炎が検
知されなければステップ125に進んで各電磁弁25、26、2
7、30を閉じ、ファンモータ45,イグナイタ67等全ての作
動を停止し、ステップ126においてブザー，表示灯等に
より異常を表示した後、制御動作を終了する。

第１炎センサ63により第１バーナ炎が検知されれば、
制御動作はステップ115からステップ116に進んで第３タ
イマにより遅延時間t3の計時を開始し、この遅延時間t3
が所定の値T3（例えば１秒）に達するまでは次のステッ
プ117に留まるが、t3＞T3となればステップ117よりステ
ップ119に進む。ステップ119において、CPU51は第２開
閉電磁弁27を開とし、緩点火時間t2が前記所定の値T2に
達するまでは制御動作をステップ102に留める。比例電
磁弁30は前述の如くガバナ機能を有しているので、ステ
ップ119によりメインバーナ10へのガス供給量は前記所
定量Q1のほぼ２倍の所定量Q2となり、その約半分は第２
ガスノズル24に供給され、混合気となって第２バーナヘ
ッド18から噴出し、第１バーナ炎により点火されて第２
バーナ炎を生成する。この第２バーナ炎は第２炎センサ
64により検知される。本実施例においては、両開閉電磁
弁26,27が開となった場合における比例制御弁30のガス
供給量が、第１開閉電磁弁26のみが開となった場合のガ
ス供給量のほぼ２倍となるようにそのガバナ機能を設定
したが、必ずしもその必要はなく、条件によっては２倍
以下とするようにしてもよい。ステップ120においてt2
＞T2となれば、CPU51は制御動作をステップ121に進めて
イグナイタ67の作動を停止した後、ステップ122におい
て第２炎センサ64が第２バーナ炎を検知したか否かを判
断し、検知していれば点火動作を終了し、次いでステッ
プIIIの始動燃焼制御に進む。

以上の順次点火動作においては、メインバーナ10への
ガス供給量は、第８図の実線a1左端の段状部に示す如
く、緩点火時間t2の計時開始後先ず所定量Q1となり、第
１部分バーナ11に形成される第１バーナ炎を検出してか
ら所定の遅延時間T2経過後に所定量Q2となる。なお、各
部分バーナ11及び16へのガス供給量は、第８図の一点鎖
線b1及び二点鎖線c1の左端部分に示す通りである。

ステップ122において第２バーナ炎が検知されなかっ
た場合は、CPU51は制御動作をステップ127,128に進め、
前記ステップ125,126と同様、全ての作動を停止し、異
常を表示した後、制御動作を終了する。

III）始動燃焼制御 この制御動作のフローチャートは第６図に示す通りで
ある。

CPU51は、先ずステップ130及び131において湯温設定
装置60により設定された設定温度H1と湯温センサ62によ
り検出された検出温度H2を読み込んだ後、ステップ132
において両温度H1とH2を比較し、H1＞H2であればステッ
プ133に進んでソレノイド32へのそれまでの印加電流Ｉ
を前記ステップ133で定められた変化量ΔＩだけ増加
し、この増加された値Ｉの印加電流をステップ134にお
いてソレノイド32に出力して比例電磁弁30の開度を増大
させる。次いでCPU51は、ステップ135において水流セン
サ61が水流を検知しているか否かを判断し、水流を検知
していれば制御動作をステップ130に戻して以上の制御
動作を繰り返す。なお、ステップ130以後の動作の繰り
返しは図略の計時フローより所定時間（例えば0.3秒）
毎に割込信号が発せられる都度行われるものである。前
述した制御動作の繰り返しにより、比例電磁弁30の開度
は所定時間毎の印加電流Ｉの増加量ΔＩに応じて増大
し、従ってメインバーナ10へのガス供給は第８図の実線
a1に示す如く、一定の大きな割合で増加する。これによ
り、比例電磁弁30の二次圧は所定の割合で増加する。ま
た、前述の如く、点火動作終了時における比例電磁弁30
のガス供給率は、本実施例においては約２倍であるの
で、点火動作終了時からガス供給量が連続的に増大して
100％に達するまでの所要時間TSは、従来技術における
同様の所要時間T Sa（第９図参照）よりも小となる。設
定温度H1及び出湯量により定まる所定のガス供給量に達
するまでの時間も同様に従来よりも短縮される。なお、
各部分バーナ11及び16へのガス供給量は互いに同一であ
り、第８図の一点鎖線b1及び二点鎖線c1に示す通りとな
る。また図示は省略したが印加電流Ｉの増加と同時にフ
ァンモータ45への印加電圧も増大して、両部分バーナ1
1,16に供給される一次空気量もガス供給量に応じて増大
するようにしている。

ステップ132においてH1＞H2でなくなれば、すなわち
温度センサ62により検出された検出温度H2が温度設定手
段60により設定された設定温度H1に達すれば、制御動作
はステップIVの定常燃焼制御に進む。なお、この始動燃
焼制御が行われている間に給湯栓44を閉じれば、水流セ
ンサ61が水流を検知しなくなるので制御動作はステップ
135からステップ136に進み、各電磁弁25,26,27,30を閉
じて燃焼を停止してからステップ100に戻り、再び給湯
栓44が開かれるのを待つ待機状態となる。この場合には
所定のポストパージ時間経過後にファンモータ45も停止
する。

IV）定常燃焼制御 この制御動作は従来のものと基本的に同一であり、そ
のフローチャートは第７図に示す通りである。

CPU51は先ず、始動燃焼制御の場合と同様、ステップ1
40及び141において設定温度H1及び検出温度H2を読み込
んだ後、ステップ142,143において両温度を比較し、H1
＞H2であればステップ144に進んで印加電ＩをΔＩだけ
増加した後、またH1＜H2であればステップ145に進んで
印加電流ＩをΔＩだけ減少した後、またH1＝H2であれば
そのまま、ステップ146に進む。

ステップ146において、CPU51は印加電流Ｉを所定の値
I0（従来技術において説明した第９図に示す所定のガス
供給量Q3に対応する値）と比較し、Ｉ＜I0であればステ
ップ147に進んで第２開閉電磁弁27を閉じた後、またＩ
＜I0でなければステップ148に進んで第２開閉電磁弁27
を開いた後、ステップ149に進んでＩなる値の印加電流
を比例電磁弁30のソレノイドに出力する。次いで、CPU5
1は、ステップ150において水流センサ61が水流を検知し
ているか否かを判断し、水流が検知されていれば制御動
作をステップ140に戻して以上の制御動作を繰り返し、
水流が検知されなければ前述のステップ136と同じく燃
焼を停止して待機状態となる。なお、ステップ140以後
の動作の繰り返しは図略の計時フローにより所定時間
（例えば0.3秒）毎に割込信号が発せられる都度行われ
るものである。

以上に述べた制御動作の繰りかえしにより、検出温度
H2が設定温度H1よりも低い場合は比例電磁弁30の開度を
増大させてガス供給量を増加させ、逆に検出温度H2が設
定温度H1よりも高い場合は逆の作動によりガス供給量を
減少させて、検出温度H2が設定温度H1に近付くように制
御される。しかして、第９図に示す如く、メインバーナ
10へのガス供給量が所定量Q3以下で第１部分バーナ11に
のみガスが供給されている場合の供給量の増加率は、ガ
ス供給量が所定量Q3以上となって両部分バーナ11,16に
ガスが供給されている場合の供給量の増加率よりも小と
なる。なお、この場合にも、図略の制御フローにより、
ガス供給量の増減に応じて一次空気量を増減して所定の
混合比が得られるようにしている。

この定常燃焼制御が行われている間に給湯栓44を閉じ
れば、水流センサ61が水流を検知しなくなるので制御動
作はステップ151からステップ152に進み、ステップ136
の場合と同じく燃焼を停止してからステップ100に戻っ
て待機状態となり、所定のポストパージ時間経過後にフ
ァンモータ45も停止する。

なお、図示は省略したが、第７図のフローチャートの
ステップ148の次にステップ122,127,128と同様のステッ
プを設け第２開閉電磁弁27の故障など何等かの異常によ
り第２部分バーナ16への点火がなされなかった場合には
瞬間湯沸器の作動を停止して異常を表示させるものとす
る。

また、上記実施例においてはメインバーナ10を２個の
部分バーナ11,16により構成したが、本発明は３個以上
の部分バーナよりなるメインバーナの場合に適用するこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるガス燃焼機器の始動制御装置の構
成を示す図、第２図〜第９図は本発明の一実施例を示
し、第２図は本発明が適用されるガス燃焼機器の全体構
造図、第３図は全体的作動を示すフローチャート、第４
図〜第７図は部分的作動を示すフローチャート、第８図
は点火動作時及び始動燃焼制御の際の作動の説明図、第
９図は定常燃焼制御の際の作動の説明図、第10図及び第
11図は従来技術の一例を示し、第10図は全体的作動を示
すフローチャート、第11図は点火動作時のフローチャー
トである。 符号の説明 １……計時手段、２……弁開度制御手段、10……メイン
バーナ、11……第１部分バーナ、16……第２部分バー
ナ、20……ガス供給通路、26……第１開閉電磁弁、27…
…第２開閉電磁弁、30……比例電磁弁、63……炎センサ
（第１炎センサ）。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】並列に配置された第１部分バーナと第２部
   分バーナよりなるメインバーナと、このメインバーナへ
   のガス機器通路に設けられて同メインバーナへのガス供
   給量を連続的に制御するガバナ機能を備えた比例電磁弁
   と、この比例電磁弁と前記第１、第２部分バーナの間に
   設けられて該第１部分バーナ、第２部分バーナへのガス
   供給をそれぞれ遮断する第１、第２開閉電磁弁とを備え
   てなるガス燃焼機器において、点火初期に第１開閉電磁
   弁が開かれて第１部分バーナにガスが送られて第１部分
   バーナに第１部分バーナ炎が形成され、該部分バーナ炎
   を炎センサが検知すれば作動を開始する計時手段と、点
   火動作開始と同時に前記比例電磁弁を所定の開度に設定
   すると共に前記第２開閉電磁弁を閉のままとし、前記計
   時手段が所定の遅延時間の計時を終了すれば前記第２開
   閉電磁弁を開として第２部分バーナにガスを送り続いて
   前記比例電磁弁の二次圧が所定の割合で増大するように
   同比例電磁弁を制御する弁開度制御手段を備えたことを
   特徴とするガス燃焼機器の始動制御装置。