JP3317571B2

JP3317571B2 - 空燃比制御式ガス燃焼機器

Info

Publication number: JP3317571B2
Application number: JP03759094A
Authority: JP
Inventors: 友久石黒; 斉宏小島; 清川島; 勉本間
Original assignee: パロマ工業株式会社
Priority date: 1994-02-11
Filing date: 1994-02-11
Publication date: 2002-08-26
Anticipated expiration: 2017-08-26
Also published as: JPH07225020A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空燃比制御方式のガス
給湯器、ガス風呂釜等のガス燃焼機器に関し、さらに詳
細には、ドレンの発生し易い燃焼用ガス供給領域におけ
るドレンの発生を低減させる空燃比制御式ガス燃焼機器
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ガスバーナ等において燃焼用
ガスを燃焼させる場合には、燃焼用ガスを燃焼させるた
めに必要とする理論空気量に対して、空気比λがλ＝
１．４〜１．６程度となるように燃焼用空気量を制御す
ると好適であることが公知であり、ガス給湯器等のガス
燃焼機器においても適用できるものである。

【０００３】しかし、熱交換器を介して水を熱するよう
なガス給湯器等においては、燃焼排ガスの持つ熱が熱交
換器において吸収され、燃焼排ガスの温度が低下して露
点温度以下となり、熱交換器の外壁にドレンが発生する
ことがある。この現象は、ガスインプット量が多く燃焼
能力が大きい領域においては、燃焼排ガス量、燃焼用空
気量が多いことから燃焼排ガスの温度は、問題となるほ
ど低下することはなく、また、燃焼用空気量が多いこと
から、燃焼排ガス中の湿度が下げられ露点温度が下がる
ためドレンが発生することはない。

【０００４】ところが、ガスインプット量が少なく燃焼
能力が小さい領域では、燃焼排ガス量も少なく、燃焼用
空気量も少ないことから熱交換器と接することによって
燃焼排ガスの有する熱のほとんどが熱交換器に吸収さ
れ、燃焼排ガスの温度は露点温度以下となり、また燃焼
排ガス中の湿度も高いことから露点温度も上がりドレン
が発生し易くなる。かかる問題点を解決するため、ガス
インプット量の少ない燃焼領域では空気比λを３程度に
まで高め、燃焼用空気量を多くして、燃焼排ガス中の湿
度を下げて露点温度を下げることによりドレンの発生を
抑制することが行われている。

【０００５】ここで、図９（ａ）を参照して従来のガス
インプット量に対する送風ファン回転数Ｎの制御を説明
する。ここに、図９（ａ）は従来技術におけるガスイン
プット％Ｉp_%と送風ファン回転数Ｎの関係を示すグラフ
であり、縦軸は送風ファン回転数Ｎを、横軸はガスイン
プット％Ｉp_%を示している。

【０００６】この図に示すように、従来は、最大ガスイ
ンプット時における送風ファン回転数Ｎ_Maxと最小ガス
インプット時における送風ファン回転数Ｎ_Minの２点を
直線で結び、ガスインプット％Ｉp_%に対し送風ファン回
転数Ｎが正比例するように制御していた。（尚、ガスイ
ンプット量が少ない燃焼領域におけるドレンの発生を防
ぐため最小送風ファン回転数Ｎ_Minは、高めに設定され
ている。）

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにガスインプット％Ｉp_%に対して送風ファン回転数Ｎ
が正比例するように設定した場合には、ガスインプット
％Ｉp_%が少ない領域においては、熱効率、ドレン性能を
向上させることができるものの、図９（ｂ）に示すよう
にガス燃焼器の最大ガスインプット量に対して４０％〜
５０％のガスインプット％Ｉp_%領域は、ドレン発生領域
と重なり合うためドレンが発生するという問題があっ
た。

【０００８】ここで、その様子を図９（ｂ）を参照して
説明する。ここに、図９（ｂ）は従来技術における空気
比λとガスインプット％Ｉp_%の関係を示すグラフであ
り、縦軸は空気比λを、横軸はガスインプット％Ｉp_%を
示している。空気比λをガスインプット％Ｉp_%に拘らず
一定にした場合には、ガスインプット％Ｉp_%が小さくな
るにつれドレン発生領域と重なり合うのであるが、ガス
インプット％Ｉp_%の少ない領域における、送風ファン回
転数Ｎを高めに設定し、空気比λを高く設定しているこ
とから、ガスインプット％Ｉp_%が０〜３０％程度の領域
において、ドレン発生領域から外れていることが分か
る。

【０００９】しかし、図に示されるようにガスインプッ
ト％Ｉp_%、ファン回転数Ｎ、空気比Ｒ（ガスインプット
Ｉp_X、ファン回転数Ｎ_Xの場合の空気比λ ）との関係式
をガスインプット％Ｉp_%で表した場合には、ガスインプ
ット量と空気比Ｒ（λ）の関係は双曲線で表され、丁
度、ガス燃焼器の最大ガスインプット量に対して４０％
〜５０％の燃焼領域において、ドレン発生領域と重な
り、ドレンが発生することが分かる。

【００１０】かかる問題を、最大ガスインプット量に対
して４０％〜５０％の燃焼領域における燃焼用空気量を
上げることにより、空気比λを高くして解決しようとす
れば、ガスインプット％Ｉp_%の小さい燃焼領域におい
て、燃焼空気過剰を招来し燃焼制御が困難となると共
に、最小号数（最小燃焼能力）を大きくしなければなら
ず燃焼能力の小さな領域における使い勝手が悪くなり、
また、緩点火時におけるバーナ鳴きを招来するという問
題があった。

【００１１】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、全てのガスインプット％Ｉp_%
領域においてドレンの発生を防止することを目的とし、
また、使い勝手のよいガス燃焼機器を提供することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明に係る空燃比制御式ガス燃焼機器は、燃焼室内
に配設される熱交換器を燃焼用ガスと燃焼用空気の混合
気を燃焼させることにより加熱するガスバーナと、その
ガスバーナに燃焼用ガスを供給するガス供給手段と、前
記ガスバーナに燃焼用空気を供給する送風ファンとを備
えたガス燃焼機器において、前記ガスバーナへ供給され
るガスインプット量に対して空気比λが直線的に変化す
るように前記送風ファンの回転数Ｎを演算により求める
送風ファン回転数演算手段と、その送風ファン回転数演
算手段の演算結果に基づいて送風ファンのファン回転数
Ｎを制御する送風ファン回転数制御手段とを構成として
備える。

【００１３】このとき前記送風ファン回転数演算手段
は、ガスインプット％Ｉp_%が０％〜１００％の領域にお
いて、Ｎ＝１／１０００（Ｎ_Max／Ｉp_Max−Ｎ_Min／Ｉp_Min）・（Ｉp_Max−Ｉp_Min）・（Ｉp_%）²＋１／１００｛Ｉp_Min・（Ｎ_Max／Ｉp_Max−Ｎ_Min／Ｉp_Min）＋Ｎ_Min・（Ｉp_Max−Ｉp_Min）／Ｉp_Min｝・（Ｉp_%）＋Ｎ_Min ここに、Ｉp_Max：最大ガスインプット量Ｉp_Min：最小ガスインプット量Ｉp_%：ガスインプット％Ｎ_Max：最大ファン回転数（ｒｐｍ）Ｎ_Min：最小ファン回転数（ｒｐｍ）とする。の式に基づいて送風ファンの回転数Ｎを演算することが
望ましく、

【００１４】あるいは、ガスインプット％Ｉp_%が０％≦
Ｉ_P%＜ｎ％の領域においては、Ｎ＝１／１００００／Ｉp_Min／｛ｎ・（Ｉp_Max−Ｉp_Min）／１００＋Ｉp_Min｝・〔（Ｉp_Max−Ｉp_Min）・（Ｉp_Min・Ｎ_Max−Ｉp_Max・Ｎ_Min）・（Ｉp_%）²＋｛ｎ・Ｎ_Min（Ｉp_Max−Ｉp_Min）²＋１００・（Ｉp_Min）²・（Ｎ_Max−Ｎ_Min）・Ｉp_%｝〕＋Ｎ_Min ここに、Ｉp_Max：最大ガスインプット量Ｉp_Min：最小ガスインプット量Ｉp_%：ガスインプット％Ｎ_Max：最大ファン回転数（ｒｐｍ）Ｎ_Min：最小ファン回転数（ｒｐｍ）とする。の式に基づいて送風ファンの回転数Ｎを演算し、ガスイ
ンプット％Ｉp_%がｎ％≦Ｉp_%≦１００％の領域において
は、Ｎ＝ａＩp_%＋ｂａ、ｂ：係数の式に基づいて演算することが望ましく、ガスインプッ
ト％Ｉp_%の領域値ｎは、４０≦ｎ≦７０の範囲にあるこ
とが望ましい。

【００１５】また、上記構成に加え予め演算された複数
の所定燃焼ガスインプット％Ｉp_%に対応するファン回転
数Ｎを記憶するファン回転数記憶手段を備え、前記送風
ファン回転数演算手段は、前記ファン回転数記憶手段に
記憶されたデータに基づいて隣接する各点を直線補正す
るようにして前記送風ファン回転数Ｎを演算するように
してもよく、

【００１６】さらには、出湯湯温を検出する出湯湯温検
出手段を備え、その出湯湯温検出手段により検出された
出湯湯温に基づいてガスインプット量を決定するガスイ
ンプット量決定手段と、前記出湯湯温検出手段により検
出された出湯湯温に基づいて現在ガスインプット量がド
レン発生領域にあるか否かを判断するドレン発生領域判
断手段と、そのドレン発生領域判断手段により現在ガス
インプット量がドレン発生領域にあると判断された場合
には前記送風ファンのファン回転数Ｎを前記送風ファン
回転数演算手段により演算する送風ファン回転数演算変
更手段とを構成として備えてもよい。

【００１７】

【作用】上記の構成を有する本発明に係る空燃比制御式
ガス燃焼機器によれば、ガス供給手段によって燃焼用ガ
スが、送風ファンにより燃焼用空気が各々ガスバーナに
供給され混合気となり、ガスバーナで燃焼される。混合
気がガスバーナにおいて燃焼されると、その燃焼熱によ
って燃焼室内に配設されている熱交換器が加熱される。

【００１８】このとき、ガスバーナに供給される燃焼用
空気の量、すなわち送風ファンの回転数Ｎは、ガスバー
ナに供給されるガスインプット％Ｉp_%に対する理論空気
量と、現実にガスバーナに供給される燃焼用空気との比
である空気比λが、ガスインプット％Ｉp_%に対して正比
例変化するよう空気比演算手段によって演算される。具
体的には、ガスインプット％Ｉp_%が０％〜１００％の領
域において、Ｎ＝１／１０００（Ｎ_Max／Ｉp_Max−Ｎ_Min／Ｉp_Min）・（Ｉp_Max−Ｉp_Min）・（Ｉp_%）²＋１／１００｛Ｉp_Min・（Ｎ_Max／Ｉp_Max−Ｎ_Min／Ｉp_Min）＋Ｎ_Min・（Ｉp_Max−Ｉp_Min）／Ｉp_Min｝・（Ｉp_%）＋Ｎ_Min ここに、Ｉp_Max：最大ガスインプット量Ｉp_Min：最小ガスインプット量Ｉp_%：ガスインプット％Ｎ_Max：最大ファン回転数（ｒｐｍ）Ｎ_Min：最小ファン回転数（ｒｐｍ）とする。の式に基づき送風ファンの回転数Ｎを演算すれば、すべ
てのガスインプット％Ｉp_%の領域において熱交換器に付
着するドレンの発生を防止することができる。

【００１９】あるいは、ドレンが発生し易いガスインプ
ット％Ｉp_%領域である０％≦Ｉ_P%＜ｎ％の領域において
は、Ｎ＝１／１００００／Ｉp_Min／｛ｎ・（Ｉp_Max−Ｉp_Min）／１００＋Ｉp_Min｝・〔（Ｉp_Max−Ｉp_Min）・（Ｉp_Min・Ｎ_Max−Ｉp_Max・Ｎ_Min）・（Ｉp_%）²＋｛ｎ・Ｎ_Min（Ｉp_Max−Ｉp_Min）²＋１００・（Ｉp_Min）²・（Ｎ_Max−Ｎ_Min）・Ｉp_%｝〕＋Ｎ_Min ここに、Ｉp_Max：最大ガスインプット量Ｉp_Min：最小ガスインプット量Ｉp_%：ガスインプット％Ｎ_Max：最大ファン回転数（ｒｐｍ）Ｎ_Min：最小ファン回転数（ｒｐｍ）とする。の式に基づいて送風ファンの回転数Ｎを演算して、空気
比λをガスインプット％Ｉp_%に対して直線的に変化さ
せ、ドレンが発生し難いガスインプット％Ｉp_%領域であ
るｎ％≦Ｉp_%≦１００％の領域においては、Ｎ＝ａＩp_%＋ｂａ、ｂ：係数の式に基づいて送風ファンの回転数Ｎを演算することに
よって演算処理の簡易化を図ることができる。このと
き、ガスインプット％Ｉp_%の領域値ｎが、４０≦ｎ≦７
０の範囲にあれば、一層効果的に送風ファンの回転数Ｎ
を制御することができる。

【００２０】更に、予め演算された複数の所定燃焼ガス
インプット％Ｉp_%に対応するファン回転数Ｎをファン回
転数記憶手段に記憶しておき、送風ファン回転数演算手
段により、ファン回転数記憶手段に記憶されたデータに
基づいて隣接する各点を直線補正するようにして送風フ
ァン回転数Ｎを演算するようにしてもよく、このように
して送風ファン回転数Ｎを演算すれば、演算処理をより
簡易化することができ、演算処理時間が短縮できる。

【００２１】また、熱交換器で加熱されることにより得
られた出湯湯温は、出湯湯温検出手段によって検出さ
れ、ガスインプット量決定手段は、この検出された出湯
湯温に基づいてガスバーナへ供給する燃焼ガス量を決定
する。これと同時に、ドレン発生領域判断手段によっ
て、検出湯温に基づき現在のガスインプット量がドレン
発生領域にあるか否かが判断され、ドレン発生領域にあ
るときには、送風ファン回転数演算変更手段によって送
風ファンのファン回転数Ｎを演算する手段が変更され、
空気比λがガスインプット％Ｉp_%に対して正比例するよ
うに送風ファンの回転数Ｎを演算する。

【００２２】そして、これらの演算結果に基づいて送風
ファン回転数制御手段が送風ファンのファン回転数Ｎを
制御して、熱交換器にドレンが付着することを防止する
ものである。

【００２３】

【実施例】以下に本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して詳細に説明する。初めに本発明が適用されるガ
ス給湯器の全体構成を図１に示して説明する。ここに、
図１は本発明が適用されるガス給湯器の概略構成図であ
る。このガス給湯器１０は、通過する水を加熱して湯に
変える熱交換器１６と、水道管等と接続され水を熱交換
器１６に給水する給水管１２と、熱交換器１６において
得られた湯を給湯する給湯管１４とからなり、給水管１
２には水流スイッチ１８が配設され、また給湯管１４に
は湯温サーミスタ２２が配設されると共に、その先端に
は、湯を出湯するための給湯栓２４が設けられている。

【００２４】熱交換器１６の下方には、熱交換器を加熱
するガスバーナ２６が配設されており、このガスバーナ
２６には、燃焼用ガスを供給するための燃焼用ガス供給
管２８、燃焼用空気を供給するための送風ファン３６が
各々接続されている。燃焼用ガス供給管２８には、ガス
の供給、停止を制御するガス元電磁弁３０、メイン電磁
弁３２、及び、ガスインプット量を調整するガス比例弁
３４とが配設されている。

【００２５】そして、給水管１２に配設された水流スイ
ッチ１８、給湯管１４に配設された湯温サーミスタ２
２、燃焼用ガス供給管２８に配設されたガス元電磁弁３
０、メイン電磁弁３２、及び、ガス比例弁３４、ガスバ
ーナ２６に接続されている送風ファン３６は、それぞれ
これらを制御するコントローラ３８に接続されている。
コントローラ３８は、送風ファン回転数演算プログラム
等ガス給湯器１０を作動させるために必要な種々のプロ
グラムが記憶されているＲＯＭ、水流スイッチ１８、湯
温サーミスタ２２等によって検出される各検出データ、
ＲＯＭに記憶されている各プログラムに基づいて演算を
行うＣＰＵ、各検出データ、演算結果等を一時的に記憶
するＲＡＭから構成されている。

【００２６】このように構成されたガス給湯器１０は、
次のように作動する。給湯栓２４が開かれると、給水管
１２に水が流れ水流スイッチ１８がＯＮし、コントロー
ラ３８への通信により送風ファン３６が回転を開始す
る。そしてプリパージの後、ガス元電磁弁３０およびメ
イン電磁弁３２が開いてガス比例弁３４が緩点火動作状
態となり、ガスバーナ２６に燃焼用ガスが供給され、そ
れと同時にイグナイタ（図示せず）が連続的にスパーク
してガスバーナ２６に緩点火が行なわれる。

【００２７】緩点火動作が終了するとガス給湯器１０
は、比例制御によって制御され、湯温サーミスタ２２で
検出した湯温と設定した湯温との間に差が生じないよう
にコントローラ３８がガス比例弁３４、送風ファン３６
等に制御信号を送信する。このとき、コントローラ３８
からの制御信号によりガス比例弁３４は、燃焼用ガス供
給量を連続的に変化させて熱交換器１６からの出湯温度
を一定に保ち、また、送風ファン３６のファンモータに
は、後述する送風ファン回転数演算プログラムに基づい
て演算された燃焼用空気量をガスバーナ２６に供給する
ようにコントローラ３８から制御信号が送られる。

【００２８】必要な給湯が終了し給湯栓２４が閉じられ
ると、水流スイッチ１８がＯＦＦとなり、コントローラ
３８からの制御信号によりガス元電磁弁３０、メイン電
磁弁３２、及び、ガス比例弁３４が閉塞されることによ
り燃焼炎が消火され、ポストパージ動作に入り、ポスト
パージ動作のタイムアップにより送風ファン３６が停止
される。

【００２９】次に、本実施例に係るガス給湯器１０の燃
焼制御プログラムについて図２を参照して説明する。こ
こに、図２は本実施例に係るガス給湯器の燃焼制御プロ
グラムのフローチャートである。まず、水流スイッチ１
８がＯＮかＯＦＦかが判断され（Ｓ１）、給湯栓２４が
開放され水流スイッチ１８がＯＮすると（Ｓ１：ＹＥ
Ｓ）送風ファン３６がＯＮして（Ｓ２）ポストパージ動
作に入る。一方、水流スイッチ１８がＯＦＦの場合には
（Ｓ１：ＮＯ）、水流スイッチ１８がＯＮするまで待機
する。

【００３０】送風ファン３６がＯＮされ（Ｓ２）ポスト
パージ動作に入ると続いてガスバーナに燃焼ガスが供給
され、イグナイタにより点火されて燃焼が開始される
（Ｓ３）。ガス給湯器１０は、比例制御によって制御さ
れるもので、湯温サーミスタ２２で検出した湯温と設定
した湯温とが比較され（Ｓ４）、出湯湯温が設定湯温と
異なるときは（Ｓ４：ＮＯ）、適切なガスインプット量
が決定され（Ｓ５）これに応じた燃焼用空気を供給する
ため送風ファン回転数制御処理が実行される（Ｓ６）。
この送風ファン回転数制御処理については後述する。一
方、Ｓ４において出湯湯温が設定温度と等しいと判断さ
れた場合には（Ｓ４：ＹＥＳ）、Ｓ７に進む。

【００３１】こうして燃焼用空気量が決定され、あるい
は、出湯湯温と設定湯温が等しいと判断された場合には
（Ｓ４：ＹＥＳ）、再度水流スイッチがＯＮであるかＯ
ＦＦであるかが判断され（Ｓ７）、水流スイッチがＯＮ
の場合には（Ｓ７：ＹＥＳ）、燃焼制御が続行され、水
流スイッチがＯＦＦの場合には（Ｓ７：ＮＯ）、燃焼が
停止される（Ｓ８）。

【００３２】かくして本実施例では、送風ファン回転数
制御処理（Ｓ６）において上述のガス給湯器１０のコン
トローラ３８を構成するＲＯＭに記憶されている送風フ
ァン回転数演算プログラムが実行され、最小ガスインプ
ット量から最大ガスインプット量に至る全領域におい
て、ドレンの発生を抑制するものである。送風ファン回
転数演算プログラムは、後述の演算式に基づいて現在ガ
スインプット％Ｉp_%に対する送風ファン３６のファン回
転数Ｎを演算するプログラムであり、最大ガスインプッ
ト量Ｉp_Maxは３００００ｋｃａｌ、最小ガスインプット
量Ｉp_Minは６０００ｋｃａｌとしてＲＡＭに記憶されて
いる。

【００３３】また、ガスインプット量は、ガス比例弁の
開度と経過時間から求められ、このガスインプット量と
最大ガスインプット量Ｉp_Max及び最小ガスインプット量
Ｉp_M _inに基づいてガスインプット％Ｉp_%が算出される。
このようにしてガスインプット％Ｉp_%が算出されると、
各演算式に代入され必要なファン回転数Ｎが演算され
る。そして、演算されたファン回転数Ｎとなるように送
風ファン回転数制御装置が送風ファン３６のファン回転
数を制御する。

【００３４】続いて、送風ファン回転数制御処理につい
て図３を参照して説明する。ここに、図３は数１を用い
て送風ファン３６の回転数Ｎを演算する場合の送風ファ
ン回転数制御処理フローチャートである。

【００３５】

【数１】

【００３６】この数１の演算式は、全てのガスインプッ
ト％Ｉp_%領域において、ガスインプット％Ｉp_%に対して
空気比λを正比例するように変化させる演算式であり、
ガスインプット％Ｉp_%が変化する毎にコントローラ３６
のＣＰＵにて送風ファン３６の回転数Ｎが演算され、そ
の演算結果に基づいて送風ファン３６の回転数Ｎが制御
される。このときガスインプット量は、最大ガスインプ
ット量Ｉp_Maxと最小ガスインプットＩp_Minを用い、％に
換算されガスインプット％Ｉp_%によって表されており、
また、この式により得られる送風ファン３６の回転数Ｎ
は、グラフ上においては最大ファン回転数Ｎ_Maxと最小
ファン回転数Ｎ_Minを用いて％に換算されて表示されて
いる。

【００３７】先ず送風ファン回転数制御処理が開始する
と、先に決定されたガスインプット量を最大ガスインプ
ット量Ｉp_Max及び最小ガスインプット量Ｉp_Minに基づい
てガスインプット％Ｉp_%に置換し、数１から空気比λが
ガスインプット％Ｉp_%の変化に対して正比例するように
送風ファン３６の回転数Ｎを演算する（Ｓ１０）。そし
て、送風ファン３６は演算された回転数Ｎで回転するよ
うに送風ファン回転数制御装置によって制御される（Ｓ
１１）。

【００３８】数１によって演算されたファン回転数Ｎの
ガスインプット％Ｉp_%に対する変化と、このときのガス
インプット％Ｉp_%に対する空気比λの変化の様子を図４
に示す。ここに、図４（ａ）はファン回転数Ｎのガスイ
ンプット％Ｉp_%に対する変化を示すグラフであり、図４
（ｂ）はガスインプット％Ｉp_%に対する空気比λの変化
を示すグラフである。

【００３９】図４（ａ）において、縦軸は数１によって
演算され、％に換算された送風ファン３６の回転数Ｎを
表示し、横軸はガスインプット％Ｉp_%を示している。従
来であれば、ファン回転数Ｎは、ガスインプット％Ｉp_%
に対して正比例変化するように演算されしていたが、数
１によって演算された結果を示すこのグラフでは、上に
凸になるように曲線変化している。このようにファン回
転数Ｎを変化させることで図４（ｂ）に示すようなグラ
フが得られるものである。

【００４０】図４（ｂ）において、縦軸は空気比λを示
し、横軸はガスインプット％Ｉp_%を示している。ファン
回転数Ｎをガスインプット％Ｉp_%に対して正比例するよ
うに演算していた従来においては、破線で示すように丁
度ガスインプット％Ｉp_%が３０〜５０％付近においてド
レン発生領域と重なり合い、ドレンが発生していたこと
が分かる。一方、本実施例においては、空気比λがガス
インプット％Ｉp_%の変化に対して正比例するように演算
しているので、ドレン発生領域と重なり合うことがな
い。

【００４１】次に、第２の実施例について図５を参照し
て説明する。ここに、図５は数２（１）、数２（２）を
用いて送風ファン３６の回転数Ｎを演算する第２実施例
に係る送風ファン回転数制御処理のフローチャートであ
る。

【００４２】

【数２】

【００４３】この数２の演算式は、ガスインプット％Ｉ
p_%が０〜ｎ％の領域においてガスインプット％Ｉp_%に対
して空気比λを正比例するように変化させる数式であ
り、ガスインプット％Ｉp_%が０〜ｎ％の領域において
は、数２（１）によりガスインプット％Ｉp_%に対する送
風ファン３６の回転数Ｎを演算して、空気比λをガスイ
ンプット％Ｉp_%の変化に対して正比例変化させる。そし
て、ガスインプット％Ｉp_%がｎ〜１００％の領域におい
ては、数２（２）によりガスインプット％Ｉp_%に対して
送風ファン３６の回転数Ｎが正比例するように演算する
ものである。なお、本実施例においては、ガスインプッ
ト％Ｉ_P%の領域値ｎ＝５０の場合について説明を進める
が、ガスインプット％Ｉ_P%の領域値ｎの具体的数値とし
ては、４０≦ｎ≦７０の範囲にあれば同様の効果が得ら
れるものである。

【００４４】燃焼制御処理は第１実施例と同様であるの
でその説明は省略し、第１実施例と異なる送風ファン回
転数制御処理について説明する。まず、先に決定された
ガスインプット量をガスインプット％Ｉp_%に置換し、ガ
スインプット％Ｉp_%が５０％未満であるか否かが判断さ
れる（Ｓ２０）。第２実施例における送風ファン回転数
制御処理は、経験的にドレンが発生し易いガスインプッ
ト％Ｉp_%領域において、空気比λがガスインプット％Ｉ
p_%に対して正比例するように燃焼用空気量を演算するも
のである。

【００４５】具体的には、ドレンの発生し易い０≦Ｉp_%
＜５０のガスインプット％Ｉp_%領域において数２（１）
によって空気比λをガスインプット％Ｉp_%に対して正比
例するように変化させ、従来からドレン発生が問題にな
らない５０≦Ｉp_%≦１００のガスインプット％Ｉp_%領域
においては、従来同様ファン回転数Ｎをガスインプット
％Ｉp_%に対して正比例するように変化させるものであ
る。

【００４６】従ってガスインプット％Ｉp_%が５０％以上
であると判断された場合には（Ｓ２０：ＮＯ）、従来通
りファン回転数Ｎをガスインプット％Ｉp_%に対して正比
例させる数２（１）、すなわちＮ＝ａＩp_%＋ｂ（ａ、ｂ
は係数）によって演算し（Ｓ２３）、ガスインプット％
Ｉp_%が５０％未満の場合には（Ｓ２０：ＹＥＳ）、数２
（１）から空気比λがガスインプット％Ｉp_%の変化に対
して正比例するように送風ファン３６の回転数Ｎを演算
する（Ｓ２１）。そして、送風ファン３６は演算された
回転数Ｎで回転するように送風ファン回転数制御装置に
よって制御される（Ｓ２２）。

【００４７】数２（１）、数２（２）によって演算され
たファン回転数Ｎのガスインプット％Ｉp_%に対する変化
と、このときのガスインプット％Ｉp_%に対する空気比λ
の変化の様子を図６に示す。ここに、図６（ａ）はファ
ン回転数Ｎのガスインプット％Ｉp_%に対する変化を示す
グラフであり、図６（ｂ）はガスインプット％Ｉp_%に対
する空気比λの変化を示すグラフである。

【００４８】図６（ａ）において、縦軸は数２（１）、
数２（２）によって演算され、％に換算された送風ファ
ン３６の回転数Ｎを表示し、横軸はガスインプット％Ｉ
p_%を示している。第１実施例においては、ガスインプッ
ト％Ｉp_%が０〜１００％の領域においてファン回転数Ｎ
が、ガスインプット％Ｉp_%に対して正比例変化するよう
に演算していたが、本実施例においては、数２（１）を
用いてガスインプット％Ｉp_%が０〜５０％の領域におい
てファン回転数Ｎが、ガスインプット％Ｉp_%に対して正
比例変化するように演算しているので、このグラフで
は、ガスインプット％Ｉp_%が０〜５０％の領域において
上に凸になるように曲線変化し、５０〜１００％の領域
において正比例変化している。このようにファン回転数
Ｎを変化させることで図６（ｂ）に示すようなグラフが
得られるものである。

【００４９】図６（ｂ）において、縦軸は空気比λを示
し、横軸はガスインプット％Ｉp_%を示している。本実施
例ではドレンが発生して問題となっていたガスインプッ
ト％Ｉp_%３０〜５０％の領域において、空気比λがガス
インプット％Ｉp_%に対して比例するよう演算しているこ
とから、ガスインプット％Ｉp_%が３０〜５０％付近にお
いてもドレン発生領域と重なり合うことはなく、一方、
ドレン発生領域外にあるガスインプット％Ｉp_%が５０〜
１００％の領域においては、従来通りファン回転数Ｎを
ガスインプット％Ｉp_%の変化に対して正比例するように
演算しているので、容易にファン回転数Ｎを演算するこ
とができるものである。

【００５０】続いて、第３の実施例について図７を参照
して説明する。ここに、図７は第３実施例に係る送風フ
ァン回転数制御処理のフローチャートである。燃焼制御
処理は第１実施例と同様であるのでその説明は省略し、
第１実施例と異なる送風ファン回転数制御処理について
説明する。

【００５１】第３実施例における送風ファン回転数制御
処理は、第１実施例において用いた数１によりガスイン
プット％Ｉp_%が０、２５、５０、７５、１００％におけ
る送風ファン３６の回転数Ｎを演算して予めテーブルと
して備え、隣接する各点を直線で結ぶことによって各点
間の送風ファン３６の回転数Ｎを近似演算するものであ
る。従って、まず、先に決定されたガスインプット量を
ガスインプット％Ｉp_%に置換し、ガスインプット％Ｉp_%
が７５％未満であるか否かが判断される（Ｓ３０）。

【００５２】ガスインプット％Ｉp_%が７５％以上の場合
には（Ｓ３０：ＮＯ）、ガスインプット％Ｉp_%が７５％
におけるファン回転数と、１００％におけるファン回転
数を直線近似し（直線近似式１とする）、適切なファン
回転数Ｎを演算する（Ｓ３１）。そして、送風ファン３
６は演算された回転数Ｎで回転するように送風ファン回
転数制御装置によって制御される（Ｓ３２）。

【００５３】Ｓ３０においてガスインプット％Ｉp_%が７
５％未満であると判断された場合には（Ｓ３０：ＹＥ
Ｓ）、ガスインプット％Ｉp_%が５０％未満であるか否か
が判断される（Ｓ３３）。ガスインプット％Ｉp_%が５０
％以上の場合には（Ｓ３３：ＮＯ）、ガスインプット％
Ｉp_%が５０％におけるファン回転数と、７５％における
ファン回転数を直線近似し（直線近似式２とする）、適
切なファン回転数Ｎを演算する（Ｓ３４）。そして、送
風ファン３６は演算された回転数Ｎで回転するように送
風ファン回転数制御装置によって制御される（Ｓ３
５）。

【００５４】Ｓ３３においてガスインプット％Ｉp_%が５
０％未満であると判断された場合には（Ｓ３３：ＹＥ
Ｓ）、ガスインプット％Ｉp_%が２５％未満であるか否か
が判断される（Ｓ３６）。ガスインプット％Ｉp_%が２５
％以上の場合には（Ｓ３６：ＮＯ）、ガスインプット％
Ｉp_%が２５％におけるファン回転数と、５０％における
ファン回転数を直線近似し（直線近似式３とする）、適
切なファン回転数Ｎを演算する（Ｓ３７）。そして、送
風ファン３６は演算された回転数Ｎで回転するように送
風ファン回転数制御装置によって制御される（Ｓ３
８）。

【００５５】Ｓ３６においてガスインプット％Ｉp_%が２
５％未満であると判断された場合には（Ｓ３６：ＹＥ
Ｓ）、ガスインプット％Ｉp_%が０％におけるファン回転
数と、２５％におけるファン回転数を直線近似し（直線
近似式４とする）、適切なファン回転数Ｎを演算する
（Ｓ３９）。そして、送風ファン３６は演算された回転
数Ｎで回転するように送風ファン回転数制御装置によっ
て制御される（Ｓ４０）。

【００５６】この場合における、予め演算されたファン
回転数Ｎのガスインプット％Ｉp_%に対する変化と、この
ときのガスインプット％Ｉp_%に対する空気比λの変化の
様子を図８に示す。ここに、図８（ａ）はファン回転数
Ｎのガスインプット％Ｉp_%に対する変化を示すグラフで
あり、図８（ｂ）はガスインプット％Ｉp_%に対する空気
比λの変化を示すグラフである。

【００５７】図８（ａ）において、縦軸は数１によって
演算され、％に換算された送風ファン３６の回転数Ｎを
表示し、横軸はガスインプット％Ｉp_%を示している。第
１及び第２実施例では、数１、数２（１）、数２（２）
を解いて送風ファン３６のファン回転数Ｎを演算してい
たが、これらの式は複雑であり、これを演算処理するた
めにはＣＰＵとして処理能力の高いものを用いなければ
ならない、そこで本実施例では、予め代表的なファン回
転数Ｎを演算してテーブルとして備え、その中間領域に
おけるファン回転数Ｎについては領域端点を直線で結ん
だ補正式から得ることとして演算負荷を軽減している。

【００５８】図８（ｂ）において、縦軸は空気比λを示
し、横軸はガスインプット％Ｉp_%を示している。上記の
ようにしてファン回転数Ｎを演算した結果、空気比λは
グラフのように変化する。このように変化していても、
ドレン発生領域と重なり合うことはなく、ドレン発生を
有効に防止できることが分かる。

【００５９】なお、以上の各実施例においては、逐一ド
レンが発生しているか否かを判断することなく、経験的
にドレンが発生し易いガスインプット％Ｉp_%領域、ある
いは、すべてのガスインプット％Ｉp_%領域において、空
気比λがガスインプット％Ｉp_%に対して正比例するよう
に送風ファン３６のファン回転数Ｎを演算し、ファン回
転数を制御しているが、本来的には、ドレンが発生して
いるか否かを判断し、ドレン発生領域においてのみ空気
比λがガスインプット％Ｉp_%に対して正比例するように
送風ファン３６のファン回転数Ｎを演算し、ファン回転
数を制御すれば良いことである。そのようにすることに
より、送風ファン３６のファン回転数Ｎの演算、ファン
回転数の制御を簡便に行うことができるものである。

【００６０】以上いくつかの実施例に基づいて詳細に説
明した通り、本実施例に係るガス給湯器１０は、ガスイ
ンプット％Ｉp_%の全領域、あるいは０％〜５０％の領域
において空気比λをガスインプット％Ｉp_%に対して正比
例するようにファン回転数Ｎを演算する送風ファン回転
数制御処理を備えたので、熱交換器にドレンが発生する
ことが無い。

【００６１】また、第３実施例によれば、ＣＰＵとして
処理能力の高いものを用いなくてもドレンの発生を有効
に防止できる。

【００６２】以上実施例に基づいて本発明を説明した
が、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではな
く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の設定変更が
可能であることは言うまでもないことである。たとえ
ば、上記第３実施例では、予め演算するファン回転数Ｎ
のガスインプット％Ｉp_%として０、２５、５０、７５、
１００の５点を用いているが、この点数を少なくすれば
演算処理がより円滑になり、点数を多くすればドレンの
発生をより有効に防止できるものである。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明に係る空燃比制御式ガス燃焼機器は、ドレンが発
生し易い領域において燃焼用ガスインプット％Ｉp_%に対
して空気比λが正比例するように送風ファンの回転数Ｎ
を演算し、その演算結果に基づいて送風ファンの回転数
Ｎを制御するので、全てのガスインプット％Ｉp_%領域に
おいてドレンの発生を防止することができ、また、ガス
燃焼機器の使い勝手を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるガス給湯器の概略構成図で
ある。

【図２】本実施例に係るガス給湯器の燃焼制御プログラ
ムのフローチャートである。

【図３】数１を用いて送風ファン回転数Ｎを演算する場
合の送風ファン回転数制御処理フローチャートである。

【図４】数１によって演算されたファン回転数Ｎのガス
インプット％Ｉp_%に対する変化と、このときのガスイン
プット％Ｉp_%に対する空気比λの変化の様子を示すグラ
フであり、図４（ａ）はファン回転数Ｎのガスインプッ
ト％Ｉp_%に対する変化を示すグラフであり、図４（ｂ）
はガスインプット％Ｉp_%に対する空気比λの変化を示す
グラフである。

【図５】数２を用いて送風ファン回転数Ｎを演算する第
２実施例に係る送風ファン回転数制御処理のフローチャ
ートである。

【図６】数２によって演算されたファン回転数Ｎのガス
インプット％Ｉp_%に対する変化と、このときのガスイン
プット％Ｉp_%に対する空気比λの変化の様子を示すグラ
フであり、図６（ａ）はファン回転数Ｎのガスインプッ
ト％Ｉp_%に対する変化を示すグラフであり、図６（ｂ）
はガスインプット％Ｉp_%に対する空気比λの変化を示す
グラフである。

【図７】第３実施例に係る送風ファン回転数制御処理の
フローチャートである。

【図８】予め演算されたファン回転数Ｎのガスインプッ
ト％Ｉp_%に対する変化と、このときのガスインプット％
Ｉp_%に対する空気比λの変化の様子を示すグラフであ
り、図８（ａ）はファン回転数Ｎのガスインプット％Ｉ
p_%に対する変化を示すグラフであり、図８（ｂ）はガス
インプット％Ｉp_%に対する空気比λの変化を示すグラフ
である。

【図９】従来技術におけるファン回転数Ｎのガスインプ
ット％Ｉp_%に対する変化と、このときのガスインプット
％Ｉp_%に対する空気比λの変化の様子を示すグラフであ
り、図９（ａ）はファン回転数Ｎのガスインプット％Ｉ
p_%に対する変化を示すグラフであり、図９（ｂ）はガス
インプット％Ｉp_%に対する空気比λの変化を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１０ガス給湯器１６熱交換器２２湯温サーミスタ２６ガスバーナ３６送風ファン３８コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者本間勉名古屋市瑞穂区桃園町６番23号パロマ工業株式会社内 (56)参考文献特開昭60−60419（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23N 1/02 F23N 3/08 F23N 5/14 370

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼室内に配設される熱交換器を燃焼用
ガスと燃焼用空気の混合気を燃焼させることにより加熱
するガスバーナと、そのガスバーナに燃焼用ガスを供給
するガス供給手段と、前記ガスバーナに燃焼用空気を供
給する送風ファンとを備えたガス燃焼機器において、前記ガスバーナへ供給されるガスインプット量に対して
空気比λが直線的に変化するように前記送風ファンの回
転数Ｎを演算により求める送風ファン回転数演算手段
と、その送風ファン回転数演算手段の演算結果に基づいて送
風ファンのファン回転数Ｎを制御する送風ファン回転数
制御手段とを備え、前記送風ファン回転数演算手段は、ガスインプット％Ｉ
p_％が０％〜１００％の領域において、Ｎ＝１／１０００（Ｎ_Ｍａｘ／Ｉp_Ｍａｘ−Ｎ_Ｍｉｎ／Ｉp_Ｍｉｎ）・（Ｉp_Ｍ _ａｘ −Ｉp_Ｍｉｎ）・（Ｉp_％）^２＋１／１００｛Ｉp_Ｍｉｎ・（Ｎ_Ｍａｘ／Ｉp_Ｍ _ａｘ −Ｎ_Ｍｉｎ／Ｉp_Ｍｉｎ）＋Ｎ_Ｍｉｎ・（Ｉp_Ｍａｘ−Ｉp_Ｍｉｎ）／Ｉp_Ｍｉ _ｎ｝・（Ｉp_％）＋Ｎ_Ｍｉｎここに、Ｉp_Ｍａｘ：最大ガスインプット量Ｉp_Ｍｉｎ：最小ガスインプット量Ｉp_％：ガスインプット％Ｎ_Ｍａｘ：最大ファン回転数（ｒｐｍ）Ｎ_Ｍｉｎ：最小ファン回転数（ｒｐｍ）とする。の式に基づいて送風ファンの回転数Ｎを演算することを
特徴とする空燃比制御式ガス燃焼機器。
【請求項２】燃焼室内に配設される熱交換器を燃焼用
ガスと燃焼用空気の混合気を燃焼させることにより加熱
するガスバーナと、そのガスバーナに燃焼用ガスを供給
するガス供給手段と、前記ガスバーナに燃焼用空気を供
給する送風ファンとを備えたガス燃焼機器において、前記ガスバーナへ供給されるガスインプット量に対して
空気比λが直線的に変化するように前記送風ファンの回
転数Ｎを演算により求める送風ファン回転数演算手段
と、その送風ファン回転数演算手段の演算結果に基づいて送
風ファンのファン回転数Ｎを制御する送風ファン回転数
制御手段とを備え、前記送風ファン回転数演算手段は、ガスインプット％Ｉ
p_％が０％≦Ｉ_Ｐ％＜ｎ％の領域においては、Ｎ＝１／１００００／Ｉp_Ｍｉｎ／｛ｎ・（Ｉp_Ｍａｘ−Ｉp_Ｍｉｎ）／１００＋Ｉp_Ｍｉｎ｝・〔（Ｉp_Ｍａｘ−Ｉp_Ｍｉｎ）・（Ｉp_Ｍｉｎ・Ｎ_Ｍａｘ−Ｉp_Ｍ _ａｘ・Ｎ_Ｍｉｎ）・（Ｉp_％）^２＋｛ｎ・Ｎ_Ｍｉｎ（Ｉp_Ｍａｘ−Ｉp_Ｍｉｎ）^２＋１００・（Ｉp_Ｍｉｎ）^２・（Ｎ_Ｍａｘ −Ｎ_Ｍｉｎ）・Ｉp_％｝〕＋Ｎ_Ｍｉｎここに、Ｉp_Ｍａｘ：最大ガスインプット量Ｉp_Ｍｉｎ：最小ガスインプット量Ｉp_％：ガスインプット％Ｎ_Ｍａｘ：最大ファン回転数（ｒｐｍ）Ｎ_Ｍｉｎ：最小ファン回転数（ｒｐｍ）とする。の式に基づいて送風ファンの回転数Ｎを演算し、ガスインプット％Ｉp_％がｎ％≦Ｉp_％≦１００％の領域
においては、Ｎ＝ａＩp_％＋ｂａ、ｂ：係数の式に基づいて演算することを特徴とする空燃比制御式
ガス燃焼機器。
【請求項３】請求項２記載の空燃比制御式ガス燃焼機
器であって、前記ガスインプット％Ｉp_％の領域値ｎは、４０≦ｎ≦
７０の範囲にあることを特徴とする空燃比制御式ガス燃
焼機器。
【請求項４】燃焼室内に配設される熱交換器を燃焼用
ガスと燃焼用空気の混合気を燃焼させることにより加熱
するガスバーナと、そのガスバーナに燃焼用ガスを供給
するガス供給手段と、前記ガスバーナに燃焼用空気を供
給する送風ファンとを備えたガス燃焼機器において、前記ガスバーナへ供給されるガスインプット量に対して
空気比λが直線的に変化するように前記送風ファンの回
転数Ｎを演算により求める送風ファン回転数演算手段
と、その送風ファン回転数演算手段の演算結果に基づいて送
風ファンのファン回転数Ｎを制御する送風ファン回転数
制御手段とを備え、さらに予め演算された複数の所定燃焼ガスインプット％
Ｉp_％に対応するファン回転数Ｎを記憶するファン回転
数記憶手段を備え、前記送風ファン回転数演算手段は、前記ファン回転数記
憶手段に記憶されたデータに基づいて隣接する各点を直
線補正するようにして前記送風ファン回転数Ｎを演算す
ることを特徴とする空燃比制御式ガス燃焼機器。
【請求項５】燃焼室内に配設される熱交換器を燃焼用
ガスと燃焼用空気の混合気を燃焼させることにより加熱
するガスバーナと、そのガスバーナに燃焼用ガスを供給
するガス供給手段と、前記ガスバーナに燃焼用空気を供
給する送風ファンとを備えたガス燃焼機器において、前記ガスバーナへ供給されるガスインプット量に対して
空気比λが直線的に変化するように前記送風ファンの回
転数Ｎを演算により求める送風ファン回転数演算手段
と、その送風ファン回転数演算手段の演算結果に基づいて送
風ファンのファン回転数Ｎを制御する送風ファン回転数
制御手段とを備え、さらに出湯湯温を検出する出湯湯温検出手段を備え、その出湯湯温検出手段により検出された出湯湯温に基づ
いてガスインプット量を決定するガスインプット量決定
手段と、前記出湯湯温検出手段により検出された出湯湯温に基づ
いて現在ガスインプット量がドレン発生領域にあるか否
かを判断するドレン発生領域判断手段と、そのドレン発生領域判断手段により現在ガスインプット
量がドレン発生領域にあると判断された場合には前記送
風ファンのファン回転数Ｎを前記送風ファン回転数演算
手段により演算する送風ファン回転数演算変更手段とを
備えたことを特徴とする空燃比制御式ガス燃焼機器。