JP2777152B2

JP2777152B2 - 給湯機の燃焼制御装置

Info

Publication number: JP2777152B2
Application number: JP63277042A
Authority: JP
Inventors: 俊昌前田; 司重住; 素次矢野; 裕司伊藤
Original assignee: NIPPON YUPURO KK; TOTO KIKI KK; Kawasaki Steel Corp
Current assignee: NIPPON YUPURO KK; TOTO KIKI KK; JFE Steel Corp
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1988-10-31
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2013-07-16
Also published as: JPH02122112A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は給湯機の燃焼制御装置に関する。

（ロ）従来の技術近年、日常生活における快適性を向上するべく、台所
や浴槽へ出湯するのみならず、シャワーやカラン等の他
の出湯先への給湯も要求されることになり、その結果、
給湯機に要求される要求熱負荷も必然的に増大してい
る。

これに対処する方法としては、給湯機は一台のまま
で、構造を大型化して大熱容量のものとする、及び、
給湯機自体の構造は変更せず、従来型の給湯機を二台並
行してケーシング内に設置して大熱容量のものとするこ
とが考えられる。

しかし、前者の場合、多数の部品からなる給湯機の、
部品を全て製作しなおさなければならず、製作費が大幅
に増大することになる。

その点、後者はかかる問題点がなく、従来型の給湯機
に用いる部品をそのまま用いることができるので、製作
費を可及的に低減できる。

従って、大容量型の給湯機は、専ら、並設型のものが
開発、使用されている。

（ハ）発明が解決しようとする問題点しかし、かかる従来の給湯機は、未だ、以下の問題点
を有していた。

即ち、上記した二つの給湯機ユニットをケーシング中
に並設状態に配設し、かつ上方の排気室を共用する形態
の給湯機においては、同一要求熱負荷（例えば、４号と
４号）の状態から一方の給湯機ユニットの要求熱負荷を
変更した場合（例えば、４号から16号に変更した場合）
のように、両給湯機ユニット間に燃焼負荷ないしガスイ
ンプット量に差が生じた場合には、一方の給湯機ユニッ
トから他方の給湯機ユニットに向かって排ガスが廻り込
み、圧損を生じる。

従って、ファン回転数をそのまま一定とした場合、圧
損により他方の給湯機ユニットへの空気量が減少するの
で、酸素不足となり、不完全燃焼となる。

本発明は、上記問題点を解決することができる給湯機
を提供することを目的とする。

（ニ）問題点を解決するための手段略同等の能力を有し、かつ、ガス供給量を可変して燃
焼可能な複数の給湯機ユニットを並設状態に配設し、そ
れぞれの給湯機ユニットの燃焼室内に、ガス供給量に比
例して、給気ファンを駆動して燃焼用空気を供給するよ
うに構成した給湯機において、複数の給湯機ユニットの
各燃焼室における燃焼負荷に差が生じた場合に、同差を
検出する検出手段と、検出値に基づいて、燃焼負荷が小
さい給湯機ユニットの給気ファンの回転数をガス供給量
に応じた回転数よりも増加させる制御手段とを具備する
ことを特徴とする給湯機の燃焼制御装置に係るものであ
る。

（ホ）作用及び効果上記した構成により、本発明は、以下の作用及び効果
を奏する。

例えば、二つの給湯機ユニットを配設した場合、両給
湯機ユニットの各燃焼室における燃焼負荷に差が生じた
場合に、同差を検出し、検出値に基づいて、燃焼負荷が
小さい方の給湯機ユニットの給気ファンの回転数を増加
させることができる。

従って、燃焼負荷の差異によって燃焼負荷の大きい方
の燃焼室から燃焼負荷の小さい方の燃焼室への排ガスの
廻りこみ、及びそれに伴う圧損よる燃焼用空気量の減少
を防止することができ、両給湯機ユニットの常時必要十
分な燃焼用空気を供給することができ、両燃焼室におけ
る燃焼状態を、常時最適状態に保持することができる。

（ヘ）実施例以下、添付図に示す実施例に基づいて、本発明を具体
的に説明する。本実施例では、複数の給湯機ユニットを
略同等の能力を有し、かつ、ガス供給量を可変して燃焼
可能な二つの給湯機ユニットとして説明する。

第１図に、本発明に係る給湯機Ａの全体構成を示して
おり、図中、10はケーシングであり、同ケーシング10
は、その内部に一対の給湯機ユニットU₁,U₂を並設状態
に収納するとともに、その上部に排気室19を設けてい
る。

そして、各給湯機ユニットU₁,U₂は、実質的に同一構
成を具備しており、それぞれ、燃焼ガス供給路Ｐ−１と
熱交換流路Ｐ−２とから構成される。

燃焼ガス供給路Ｐ−１は、ガス本管11から分岐したガ
ス支管12,同ガス支管12に順次取付けた電磁弁13,14と、
比例弁15と、燃焼室16内に配設した複数のガス噴出ノズ
ル17と、強制通気ファンを構成する給気ファン18とから
なる。

そして、燃焼室16,16は、ケーシング10の上部に配設
した排気室19に連通しており、同排気室19は図示しない
排気筒と連通連結している。

一方、熱交換流路Ｐ−２は、給水本管20から分岐した
給水支管21と、熱交換器22と、給湯本管24に連通する給
湯支管23とからなる。

また、上記構成において、30,31は、それぞれ給水本
管20に設けた本管側流量センサと本管側温度センサであ
る。

一方、32,33は一側給湯機ユニットU₁の給湯支管23に
設けた一側流量センサと一側温度センサであり、34,35
は他側給湯機ユニットU₂の給湯支管23に設けた他側流量
センサと他側温度センサである。

さらに、第１図において、40は制御装置であり、同制
御装置40は、図示するように、マイクロプロセッサMPU
と、入出力インターフェース41,42と、ROMとRAMとから
なるメモリ43とから構成されている。

そして、上記構成において、入力インターフェース41
には、本管側流量センサ30,本管側温度センサ31,一側流
量センサ32,一側温度センサ33,他側流量センサ34及び他
側温度センサ35が接続されている。

一方、出力インターフェース42には、電磁弁13,14
と、比例弁15及び給気ファン18とが接続されている。

また、メモリ43には、上記した各種センサ30,31,32,3
3,34,35等の出力信号や、コントローラ50からの駆動信
号に基づいて、電磁弁13,14と、比例弁15と及び給気フ
ァン18等を駆動するための駆動順序プログラムが記憶さ
れており、また、途中で運転条件又は給湯条件を変更す
る場合に、変更時における運転条件等を記憶することが
できる。

そして、上記構成を有する給湯機Ａによる通常時の給
湯作用は、以下のように行われる。

第１図に示すように、各給湯機ユニットU₁,U₂におけ
る燃焼ガス供給路Ｐ−１を介してガスをガス噴出ノズル
17に供給するとともに着火すると、ガスの燃焼熱によっ
て、熱交換流路Ｐ−２内を流れる水が熱湯になり、同熱
湯は、給湯支管24を通して、所望の出湯先に送給される
ことになる。

一方、各給湯機ユニットU₁,U₂の燃焼室16,16において
燃焼によって発生した排ガスは、排ガス流入開口36,37
を通して、それぞれケーシング10の上部に設けた排気室
19内に流入し、その後、排気筒に流入した後、外部に排
出されることになる。

本発明は、上記構成及び作用において、二つの給湯機
ユニットU₁,U₂の各燃焼室16における燃焼負荷に差が生
じた場合に、同差を検出し、検出値に基づいて、燃焼負
荷が小さい方の給湯機ユニットU₁又はU₂の給気ファン18
の回転数を増加させ、相互の給湯機ユニットU₁,U₂間に
燃焼負荷の差異がある場合であっても、一方の給湯機ユ
ニットU₁又はU₂から他方の給湯機ユニットU₂又はU₁への
排ガスの廻り込み、及び同廻り込みによって生じる圧損
の発生を確実に防止することができる構成に特徴を有す
るものである。

以下、本発明を、第２図及び第３図に示す実施例を参
照して具体的に説明する。

第２図のグラフは、給気ファン18によって燃焼室16に
供給する空気量（/min）と給気ファン18の静圧（mmA
q）との関係を示している。

また、同グラフにおいて、横方向に延びる曲線n₁,n₂,
n₃,n₄,n₅,n₆は、給気ファン18の回転数（rpm）を示し、
縦方向に延びる曲線φ₁,φ₂,φ₃,φ₄,φ_５は、排気筒の
直径を示す。

今、一側給湯機ユニットU₁の要求熱負荷又は燃焼負荷
を、例えば４号とするとともに、他側給湯機ユニットU₂
の要求熱負荷又は燃焼負荷を、例えば４号として（以
下、４号＋４号で表す）燃焼を行う。

この場合、一側給湯機ユニットU₁は、P₁で示す位置を
取り、両給湯機ユニットU₁,U₂における燃焼室16,16から
排気室19への燃焼ガスの圧損はバランスしており、一方
の給湯機ユニットU₁又はU₂から他方の給湯機ユニットU₂
又はU₁への排ガスの廻り込み、及び同廻り込みは生じな
い。

しかし、他側給湯機ユニットU₂の燃焼負荷を４号→16
号に変更した場合、一側給湯機ユニットU₁は、P₂で示す
位置を取り、両給湯機ユニットU₁,U₂における燃焼室16,
16から排気室19への燃焼ガスの圧損はバランスを崩し、
圧損が増加するとともに空気量が低下して、図中、P₃で
示す位置を採ることになり、他側給湯機ユニットU₂から
一側給湯機ユニットU₁への排ガスの廻り込みを生じる可
能性がある。

そこで、本実施例では、かかる燃焼負荷の変化を迅速
に検出し、同検出値に基づいて、制御装置40に以下の演
算を行わせ、一側給湯機ユニットU₁の給気ファン18の回
転数をn₁からn₂に増加して、一側給湯機ユニットU₁への
空気量を確保することができる。

即ち、第３図に示すように、燃焼負荷演算手段100に
よって、燃焼負荷、即ち、要求熱負荷HQ₁,HQ₂を、それ
ぞれ、HQ₁＝Q₁×（t_m1−t_c）,HQ₂＝Q₂×（t_m2−t_c）と
して演算する。

なお、ここに、Q₁,Q₂は、一側給湯機ユニットU₁及び
他側給湯機ユニットU₂の給湯支管23,23に設けた流量セ
ンサ32,34によって測定した流量値であり、t_m1,t_m2は、
一側給湯機ユニットU₁及び他側給湯機ユニットU₂の給湯
支管23,23に設けた温度センサ33,35によって測定した温
度値である。

ついで燃焼負荷比較演算手段101によって要求熱負荷H
Q₁,HQ₂の差ΔHQを演算する。

そして、同差ΔHQが一定値以上の場合は、給気ファン
駆動手段102を駆動して、一側給湯機ユニットU₁の給気
ファン18の回転数を第２図のグラフに示すように、n₁か
らn₂に増加して、一側給湯機ユニットU₁への空気量を確
保することができる。

従って、他側給湯機ユニットU₂の燃焼室16から一側給
湯機ユニットU₁の燃焼室16への排ガスの廻りこみ、及び
それに伴う圧損よる燃焼用空気量の減少を防止すること
ができ、両給湯機ユニットU₁,U₂に常時必要十分な燃焼
用空気を供給することができ、両給湯機ユニットU₁,U₂
における燃焼状態を、常時最適状態に保持することがで
きる。

なお、上記実施例において、両給湯機ユニットU₁,U₂
における燃焼負荷の差は、要求熱負荷HQ₁,HQ₂の差ΔHQ
として検出したが、これら何ら限定されるものではな
く、例えば、ガスインプット量に比例する比例弁15の開
度差Δθを検出し、同開度差Δθが一定値以上になった
場合に、制御装置40によって一方の給湯機ユニットU₁又
はU₂の給気ファン18の回転数を増加するように制御する
こともできる。

なお、上記実施例において、一側給湯機ユニットU₁と
他側給湯機ユニットU₂とは単一のケーシング10内に一体
的に収納したが、それぞれ別個のケーシングに収納する
形態とすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る給湯機の概念的構成説明図、第２
図は給気ファンの空気量、静圧、回転数の関係を示すグ
ラフ、第３図は制御回路のブロック図である。図中、 A:給湯機 U₁:一側給湯機ユニット U₂:他側給湯機ユニット 10:ケーシング、16:燃焼室 17:ガス噴出ノズル、18:給気ファン 19:排気室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者重住司兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号日本ユプロ株式会社内 (72)発明者矢野素次兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号日本ユプロ株式会社内 (72)発明者伊藤裕司兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号日本ユプロ株式会社内 (56)参考文献実開平２−7454（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F23N 3/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】略同等の能力を有し、かつ、ガス供給量を
可変して燃焼可能な複数の給湯機ユニットを並設状態に
配設し、それぞれの給湯機ユニットの燃焼室内に、ガス
供給量に比例して、給気ファンを駆動して燃焼用空気を
供給するように構成した給湯機において、複数の給湯機ユニットの各燃焼室における燃焼負荷に差
が生じた場合に、同差を検出する検出手段と、検出値に基づいて、燃焼負荷が小さい給湯機ユニットの
給気ファンの回転数をガス供給量に応じた回転数よりも
増加させる制御手段と、を具備することを特徴とする給湯機の燃焼制御装置。