JP3777035B2 - Gas combustion equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、選択的に燃焼が行われる複数の領域を有する燃焼部を備えたガス燃焼装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ガス燃焼装置例えばガス給湯装置は、燃焼部と、燃焼部からの燃焼熱を受ける熱交換部と、この熱交換部を通る給湯回路と、燃焼部にガスを供給するガス供給手段と、燃焼部に燃焼用空気を供給する送風手段と、ガス供給手段と送風手段を制御する制御手段とを備えている。
制御手段は、給湯回路を流れる水量等に応じて燃焼部へのガス供給を制御して総燃焼熱量を変え、給湯回路から出湯される湯の温度を設定温度に一致させるようにしている。具体的には、ガス供給手段の比例弁を制御して、燃焼部への供給ガス圧を制御する。
【0003】
ところで、ガス給湯装置には、燃焼部を燃焼面積が異なる複数の領域に分割して選択的燃焼を行えるようにしたものがある。すなわち、面積の小さな領域で燃焼を行っている状態で、出湯量の増大等により要求燃焼熱量が増大して比例弁電流が上限値近傍に達した時には、面積の大きな領域での燃焼に切り換える。これとは逆に、面積の大きな領域で燃焼を行っている状態で、出湯量の減少等により要求燃焼熱量が減少して比例弁電流が下限値近傍に達した時には、面積の小さな領域での燃焼に切り換える。
【0004】
上記のように隣接する一方の領域から他方の領域へと燃焼領域を切り換える際には、過渡的制御を実行する。すなわち、一方の領域へのガス供給を継続してその領域の火炎を維持した状態で、他方の領域へのガス供給を行って火移りを生じせしめ、それから一方の領域へのガス供給を停止する。この火移りに際して、従来では、出湯温度を設定温度に維持するために総燃焼熱量の変動を抑えるようにしている。すなわち、一方の領域での燃焼に比べて両方の領域での燃焼では、燃焼面積が増大するため、この燃焼面積の増大に反比例して比例弁電流を下げて供給ガス圧を下げ、総燃焼熱量の変動を抑制しているのである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、一方の領域での燃焼から両方の領域での燃焼に移行して火移りを行う際に供給ガス圧を一時的に下げると、次のような不都合がある。
制御手段は、図4に示すようにファン(制御手段)の回転数,すなわち送風量(送風圧)を、上記比例弁電流値すなわち供給ガス圧と比例関係にあるように制御し、常に最適空燃比で燃焼を行うようにしている。しかし、制御手段からの制御に対するファン(送風手段)の応答遅れがあるため、ファン回転数(送風量)が比例弁電流値(供給ガス圧)の急激な変動に追随できない。すなわち、上記火移りに際して、供給ガス圧の急激な低下が生じた時に、送風量はそれ以前の供給ガス圧に対応して多いままになっている。その結果、上記一方の領域での火炎が不安定になるばかりか、上記他方の領域の炎口から噴出するガスには過剰の燃焼空気が含まれてしまうため、火移りの条件が悪化する。そのため、一方の領域から他方の領域に火が移らないまま、一方の領域へのガス供給が停止し、燃焼が中断してしまうことがある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、(イ)複数の領域を有する燃焼部と、(ロ)上記燃焼部にガスを供給するガス供給手段と、(ハ)上記燃焼部に燃焼用空気を供給する送風手段と、(ニ)上記ガス供給手段を制御して燃焼部の複数の領域への選択的ガス供給と供給ガス圧を制御するとともに、送風手段を制御して上記供給ガス圧に対応する風量の燃焼用空気を燃焼部に供給する制御手段と、を備えた給湯装置において、上記制御手段は、上記燃焼部における隣接する一方の領域から他方の領域へと燃焼領域を切り換える際に過渡的制御を実行し、この過渡的制御では、上記ガス供給手段から燃焼部への供給ガス圧を大きく変更することなく当該一方の領域へのガス供給を維持したまま当該他方の領域へもガス供給を行うことにより、当該一方の領域から当該他方の領域への火移りを生じせしめ、その後で、当該一方の領域へのガス供給を停止することを特徴とする。
【0007】
請求項2の発明は、請求項1に記載のガス燃焼装置において、上記制御手段は、要求される総燃焼熱量の増大に伴い、燃焼熱量の小さな一方の領域での燃焼から、燃焼熱量の大きな隣接する他方の領域での燃焼に切り換えるための過渡的制御を実行し、この過渡的制御において、予め供給ガス圧を所定圧に減じ、それから上記一方の領域へのガス供給を維持したまま上記他方の領域へのガス供給を行うことにより、火移りを生じせしめることを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1または2に記載のガス燃焼装置において、上記制御手段は、要求される総燃焼熱量の増大に伴い、燃焼熱量の小さな一方の領域での燃焼から、燃焼熱量の大きな隣接する他方の領域での燃焼に切り換えるための過渡的制御を実行し、この過渡的制御において、隣接する2つの領域での燃焼状態から、上記一方の領域へのガス供給を停止する際に、供給ガス圧を減じることを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1に記載のガス燃焼装置において、上記制御手段は、要求される総燃焼熱量の減少に伴い、燃焼熱量の大きな一方の領域での燃焼から、燃焼熱量の小さな隣接する他方の領域での燃焼に切り換えるための過渡的制御を実行し、この過渡的制御において、予め供給ガス圧を所定圧に増大させ、それから上記一方の領域へのガス供給を維持したまま上記他方の領域へのガス供給を行うことにより、火移りを生じせしめることを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項1または4に記載のガス燃焼装置において、上記制御手段は、要求される総燃焼熱量の減少に伴い、燃焼熱量の大きな一方の領域での燃焼から、燃焼熱量の小さな隣接する他方の領域での燃焼に切り換えるための過渡的制御を実行し、この過渡的制御において、隣接する2つの領域での燃焼状態から、上記一方の領域へのガス供給を停止する際に、供給ガス圧を増大させることを特徴とする。
【0008】
請求項6の発明は、請求項1〜5のいずれかに記載のガス燃焼装置において、上記制御手段は、上記過渡的制御において、上記隣接する2つの領域へのガス供給を所定時間行っている際に、供給ガス圧を減じることを特徴とする。
請求項7の発明は、請求項1〜6のいずれかに記載のガス燃焼装置において、上記制御手段は、上記過渡的制御において、上記一方の領域へのガス供給を維持したまま上記他方の領域へもガス供給を行う際に、その前後の燃焼部での総燃焼熱量の変動率に比べて、供給ガス圧の変動率を小さくすることを特徴とする。
請求項8の発明は、 請求項7に記載のガス燃焼装置において、上記制御手段は、上記過渡的制御において、上記一方の領域へのガス供給を維持したまま上記他方の領域へもガス供給を行う際に、供給ガス圧をほぼ等しく維持することを特徴とする。
請求項9の発明は、 請求項8に記載のガス燃焼装置において、上記ガス供給手段は、上記燃焼部の各領域に対峙する互いに独立した領域を有するガス噴射部材と、上流側に比例弁を有し下流側が上記ガス噴射部材の複数の領域にそれぞれ副開閉弁を介して連なるガス通路とを備え、上記制御手段は、上記副開閉弁を制御することにより燃焼部の燃焼領域を選択し、比例弁への供給電流を制御することにより上記供給ガス圧を制御し、しかも上記制御手段は、上記過渡的制御において、上記一方の領域へのガス供給を維持したまま上記他方の領域へもガス供給を行う際に、その前後において上記ガス噴射部材からの供給ガス圧が等しくなるように、比例弁への供給電流を所定量増大させることを特徴とする。
請求項10の発明は、請求項1〜9のいずれかに記載のガス燃焼装置において、さらに、上記燃焼部からの燃焼熱を受ける熱交換部と、この熱交換部を通る給湯回路と、上記制御手段に設定温度情報を出力する温度設定手段とを備え、上記制御手段は、上記給湯回路から出湯される湯の温度が設定温度となるように上記ガス供給手段を制御することを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態をなすガス給湯装置(ガス燃焼装置)について、図面を参照しながら説明する。図2に示すように、この給湯装置は、ケーシング1の下部と上部に収容された燃焼部2および熱交換部3と、ケーシング1の底部に連結されたファン4(送風手段)とを備えている。このケーシング1には、燃焼部2の上流側と下流側を接続するバイパス路5が設けられており、このバイパス路5には、風量センサ6が設けられている。
【0010】
上記燃焼部2は、図中左右に分かれて配置された2つの領域2a,2b(第1,第2領域)を有している。領域2aの面積は領域2bより小さく、供給ガス圧が一定であると仮定すると、領域2aでの燃焼熱量は領域2bより小さい。
各領域2a,2bでは、偏平な濃バーナエレメントと淡バーナエレメントが図中左右方向に交互に並んで配置されている。なお、各領域2a,2bの両端は、濃バーナエレメントが配置されており、したがって、領域2a,2bの境では、濃バーナエレメントが並んでいることになる。
なお、濃バーナエレメントは、最適空燃比を基準にすると燃焼空気量に対してガス量が多くなるように、燃焼空気の導入口が狭くなっており、淡バーナエレメントは、燃焼空気量に対してガス量が少なくなるように、燃焼空気の導入口が広くなっている。淡バーナエレメントでは、その上面に形成された炎口からの火炎が高く、濃バーナエレメントでは、火炎が低く、淡バーナエレメントからの火炎にガス燃料を補充する役割を担う。
【0011】
燃焼部2にガスを供給する手段10は、ノズルブロック11(ガス噴射部材)と、このノズルブロック11に接続されるガス通路12と、このガス通路12の上流側に設けられた主開閉弁13および比例弁14(電磁圧力比例制御弁)と、ガス通路12の下流側に設けられた2つの副開閉弁15a,15bとを備えている。ノズルブロック11は2つの領域11a,11bに仕切られており、この領域11a,11bは、上記副開閉弁15a,15bを介して、ガス通路11に連なっている。ノズルブロック11の各領域11a,11bは、燃焼部2の領域2a,2bに対峙しており、各バーナエレメントの導入口に対峙するノズル部を有している。
【0012】
上記熱交換部3には、給湯回路20が通っている。この給湯回路20は、熱交換部3を通る受熱管21と、この受熱管21の入口端に接続された給水管22(上流側,給水側)と、受熱管21の出口端に接続された給湯管23(下流側,給湯側)と、受熱管21と並列をなして給水管22と給湯管23との間に接続されたバイパス管24とを有している。給湯管23の下流端には給湯栓25が設けられている。
給水管22には、入水温度を検出する温度センサ26と、給湯回路20を流れる流量(出湯量)を検出するフローセンサ27が設けられている。給湯管23には出湯温度を検出するための温度センサ28と、ギアモータ駆動式の流量制御弁29が設けられている。
【0013】
ガス給湯装置は、さらにマイクロコンピュータを含む制御ユニット30(制御手段)と、この制御ユニット30に設定温度情報を出力するリモートコントローラ35(温度設定手段)とを備えている。
【0014】
上記制御ユニット30は、風量センサ6,温度センサ26,28,フローセンサ29からの検出信号やリモートコントローラ35からの設定温度情報に基づいて、図示しない点火機構やガス供給系の弁13,14,15a,15bを制御し(ガス供給制御,燃焼制御)、ファン4を制御し(風量制御)、流量制御弁29を制御する(出湯量制御)。
【0015】
次に、図3に基づいて、ガス供給制御の概略を説明する。
上記給湯栓25の開によりフローセンサ27で水流を検出した時に、制御ユニット30は、これに応答して点火動作を行うとともに主開閉弁13を開き、一方の副開閉弁15aを開く。すると、ガス通路12からのガスがノズルブロック11の一方の領域11aから燃焼部2の一方の領域2aに供給され、この領域2aでの燃焼が行われる。そして、フローセンサ27で検出される水量と、温度センサ26で検出される入水温度と、リモートコントローラ35からの設定温度に基づいて、フィードフォワード制御成分を演算し、温度センサ28で検出された出湯温度と上記設定温度に基づいてフィードバック制御成分を演算する。そして、フィードフォワード制御成分とフィードバック制御成分を加算した制御値に基づいて比例弁14への供給電流を制御することにより、ノズルブロック11の領域11aからの供給ガス圧を制御し、ひいては供給ガス圧と比例する燃焼部2の領域2aでの燃焼熱量を制御し、給湯栓25から出湯される湯の温度を設定温度に一致させる。このようなフィードフォワード制御,フィードバック制御に基づく制御を、以下の説明において通常燃焼制御と称する。
【0016】
なお、上記比例弁14の出口圧力は、供給電流と比例関係にある。ノズルブロック11のノズル部での供給ガス圧は、比例弁14の出口圧力とほぼ等しいが、厳密には、比例弁14の出口圧力から、比例弁14からノズル部までの経路での圧力損失を差し引いた圧力である。
【0017】
前述したように、要求燃焼熱量が小さい場合には、主開閉弁13と副開閉弁15aのみ開き、副開閉弁15bは閉じたままにしておくので、一方の領域2aでの燃焼が行われる。この燃焼状態をA面燃焼と称する。
上記A面燃焼において、要求燃焼熱量が増大した場合には、これに応じて比例弁14への供給電流を増大させることにより、供給ガス圧を増大させ、ひいては燃焼部2aでの総燃焼熱量を増大させる。図3に示すように、比例弁14への供給電流が増大して電流値が(X1)に達し、総燃焼熱量が(Y1)に達した時には、燃焼領域の切り換えを行う。概略的には、副開閉弁15aを閉じて副開閉弁15bを開き、小面積の領域2aでの燃焼から大面積の領域2bでの燃焼(以下、B面燃焼と称す)に切り換える。なお、この切り換えの際には、実際には複雑な過渡的制御を行うが、この過渡的制御は本発明の特徴部をなすものであるので、後で詳細に説明する。
【0018】
上記B面燃焼への切り換えが終了し上記通常燃焼制御に戻って安定した時点では、B面燃焼での総燃焼熱量(Y2)がA面燃焼での総燃焼熱量(Y1)とほぼ変わらないように、比例弁14への供給電流値が減じられる。すなわち、燃焼面積の増大に反比例して比例弁14への供給電流値が減じられる。この時の供給電流値を図3において(X2)で表す。
【0019】
上記B面燃焼における通常燃焼制御において要求燃焼熱量が増大した場合には、これに応じて比例弁14への供給電流を増大させることにより、供給ガス圧を増大させ、ひいては総燃焼熱量を増大させる。そして、比例弁14への供給電流が増大して電流値(X3)に達し、総燃焼熱量が(Y3)に達した時には、燃焼領域の切り換えを行う。すなわち、副開閉弁15aをも開いて2つの領域2a,2bでの燃焼(以下、A+B面燃焼と称す)に切り換える。この切り換えに応じて、A+B面燃焼での総燃焼熱量(Y4)がB面燃焼での総燃焼熱量(Y3)とほぼ変わらないように、比例弁14への供給電流値が減じられる。この時の供給電流値を図3において(X4)で表す。
上記A+B面燃焼において、比例弁14への電流値を最大限にしても、出湯温度を設定温度にできない場合には、流量制御弁29の開度を絞り、出湯量を減少させることにより、出湯温度と設定温度の一致を確保する。
【0020】
上記とは逆に、A+B面燃焼において要求燃焼熱量の減少に応じて比例弁14への供給電流が低下して(X5)に達した時には、B面燃焼に切り換える。このB面燃焼の燃焼熱量(Y6)は、A+B面燃焼での燃焼熱量(Y5)とほぼ等しく、比例弁14への供給電流は、A+B面燃焼での電流値(X5)から、B面燃焼での電流値(X6)へと燃焼面積の減少に反比例して増大される。なお、この切り換え時点での総燃焼熱量(Y5),(Y6)は、前述したB面燃焼からA+B面燃焼への切り換え時点での総燃焼熱量(Y3),(Y4)より小さく、切り換え制御にヒステリシス特性を持たせている。
【0021】
さらに、B面燃焼において要求燃焼熱量の減少に応じて比例弁14への供給電流が低下して(X7)に達した時には、A面燃焼に切り換える。このA面燃焼での燃焼熱量(Y8)とB面燃焼での燃焼熱量(Y7)はほぼ等しく、比例弁14への供給電流は、B面燃焼での電流値(X7)から、A面燃焼での電流値(X8)へと増大する。なお、この切り換え時点での燃焼熱量(Y7),(Y8)は、前述したA面燃焼からB面燃焼への切り換え時点での燃焼熱量(Y1),(Y2)より小さく、切り換え制御にヒステリシス特性を持たせている。
上記B面燃焼からA面燃焼への切り換えの際には、実際には複雑な過渡的制御を行うが、この過渡的制御も本発明の特徴部をなすものであり、後で詳細に説明する。
【0022】
上記制御ユニット30は、上記ガス供給制御と同時にファン4の制御を行う。すなわち、上記供給ガス圧に見合う風量が得られるように、すなわち最適空燃比が得られるように、ファン4を制御する。この際、風量センサ6での検出風量を監視し、この検出風量が供給ガス圧と見合うようにファン4を制御する。
【0023】
次に、本発明の特徴部をなす、A面燃焼からB面燃焼への切り換え時点、およびB面燃焼からA面燃焼への切り換え時点での過渡的制御について説明する。このような燃焼領域の切り換えでは、燃焼している領域が燃焼停止となり、燃焼停止状態の領域が燃焼状態となるので、火移りを確実に行うための過渡的制御が求められるのである。なお、この過渡的制御では、前述した通常燃焼制御と違って、検出情報や設定温度情報を用いることはない。
【0024】
まず、A面燃焼からB面燃焼への切り換えについて説明する。図1(A)に示すように、まず、A面燃焼における比例弁14への供給電流を前述した(X1)から所定値(X11)まで減少させる(比例弁14の開度をほぼ半開にする)。次に、副開閉弁15aが開いた状態で副開閉弁15bを開くことにより、燃焼部2の領域2aのみならず領域2bにもガスを供給し、A面燃焼から一旦A+B面燃焼に移行させる。すなわち、火移りを実行する。
上記A面燃焼からA+B面燃焼への移行の際に、比例弁14への供給電流を大きく変えず、ノズルブロック11からの供給ガス圧の変動を抑える。
【0025】
制御ユニット30は、上記ガス供給制御と同時に、ファン4を制御して送風量を供給ガス圧に対応させて調節し、最適空燃比が得られるようにしている。この送風量は、比例弁14への供給電流をA面燃焼での前述した(X1)から所定値(X11)まで減少させる過程では、これに追随して減少する。これにより、燃焼領域2aでの火炎は安定した状態を保ちつつ、その高さを減じる。
そして、上記領域2aへのガス供給状態(A面燃焼状態)から、2つの領域2a,2bへのガス供給状態に移行する際には、上述したように供給ガス圧の変動が抑えられているため、送風量を大きく変動させなくて済み、その応答遅れによって領域2aでの火炎が不安定になったり、領域2bのガスが過剰に燃焼空気を含むようなこともなくなる。このように、領域2aでの火炎の安定と、領域2bの炎口での最適空燃比に近いガスの噴出によって、火移りを確実に行うことができる。
【0026】
なお、本実施形態では、上記移行の前後におけるノズルブロック11からの供給ガス圧の変動を実質的にゼロにする(移行の前後での供給ガス圧を実質的に等しくする)工夫をしている。すなわち、比例弁14への供給電流を変えず、その出口圧力を変えない状態で、副開閉弁15aのみならず副開閉弁15bを開くと、ガス流量が増え、それに伴い比例弁14からノズルブロック11のノズル部までの圧力損失が増大し、このノズル部での供給ガス圧が若干量低下する。そこで、この圧力損失の増大分を補うべく、本実施形態では、供給電流値を(X11)から(X12)まで若干量大きくし、比例弁14の出口圧力を大きくしている。その結果、副開閉弁15bを開いた時でも、ノズルブロック11からの供給ガス圧の変動をゼロにすることができるのである。このようにして、火炎の安定を極力維持することができ、火移りをより一層確実なものとすることができるのである。
【0027】
また、本実施形態では、上述したように副開閉弁15bの開き動作に先立って、比例弁14への供給電流を(X1)から(X11)に落とし、総燃焼熱量を(Y1)から(Y11)に落としているので、上記副開閉弁15bの開き動作によるA+B面燃焼での移行時に、燃焼熱量(Y12)は著しく増大せず、火移り時に発生する音を小さく抑えることができるとともに、出湯温度の瞬間的な上昇をも抑えることができる。
【0028】
上記のように比例弁14への供給電流を(X12)にすると同時に副開閉弁15bを開いた後、火移りのために確保している所定時間経過する過程で、供給電流を(X13)に減じ,燃焼熱量を(Y13)まで減じる。これは、A+B面燃焼の総燃焼熱量が要求燃焼熱量より多いため、少しでも燃焼熱量を下げることにより、出湯温度の上昇を抑えるためである。
【0029】
上記のように、比較的短い時間A+B面燃焼を実行した後で、副開閉弁15aを閉じることにより、B面燃焼に移行する。この移行の過程でも火炎の安定を図る観点からは供給ガス圧を大きく変動させないようにするのが好ましい。とは言え、上記火移りを実行した後であるので、それほど厳格に考慮する必要はない。本実施形態では、比例弁14への供給電流を(X13)から(X14)へと減じて燃焼熱量を(Y13)から(Y14)へと減じ、その後の通常燃焼制御への移行で、供給電流(X2),燃焼熱量(Y2)に達するのを早くしている。なお、図1(A)において、点線で示す制御が、過渡的制御に相当するものである。図3では、この過渡的制御を省略して、座標(X1,Y1)から(X2,Y2)への矢印で示している。
【0030】
次に、B面燃焼からA面燃焼への切り換えについて説明する。図1(B)に示すように、まず、比例弁14への供給電流をB面燃焼での前述した(X7)から所定値(X15)まで増大させ、比例弁14の開度をほぼ半開にする。次に、副開閉弁15bが開いた状態で副開閉弁15aを開くことにより、燃焼部2の領域2bのみならず領域2aにもガスを供給し、B面燃焼から一旦A+B面燃焼に移行させる。すなわち、火移りを実行する。
上記B面燃焼からA+B面燃焼への移行時点でも、比例弁14への供給電流を大きく変えず、ノズルブロック11からの供給ガス圧の変動を抑える。
【0031】
送風量は、比例弁14への供給電流をB面燃焼での前述した(X7)から所定値(X15)まで増大させる過程では、これに追随して増大する。これにより、燃焼領域2aでの火炎は安定した状態を保ちつつ、その高さを増大させる。そして、上記領域2bへのガス供給状態すなわちB面燃焼状態から、2つの領域2a,2bへのガス供給状態に移行する際に、上記供給ガス圧の変動が抑えられているため、送風量を大きく変動させずに済み、この送風量の応答遅れによる不都合を排除でき、火移りを確実に行うことができる。
【0032】
上記B面燃焼からA+B面燃焼への移行においても、供給電流値を(X15)から(X16)まで若干量大きくし、比例弁14の出口圧力を大きくして、比例弁14の出口からノズルブロック11のノズル部までの圧力損失の増大分を補償している。その結果、副開閉弁15aを開いた時でも、ノズルブロック11からの供給ガス圧の変動をゼロにすることができ、火炎の安定を極力維持して、火移りをより一層確実なものとすることができる。
【0033】
なお、本実施形態では、上述したように副開閉弁15aの開き動作に先立って、比例弁14への供給電流をX7からX15(燃焼熱量Y15)へと増大させているので、火炎を高くすることができ、火移りをより一層確実なものとすることができる。
【0034】
上記のように比例弁14への供給電流を(X16)にすると同時に副開閉弁15aを開いた後、火移りのために確保している所定時間経過する過程で、供給電流を(X17)まで減じ,燃焼熱量を(Y17)まで減じる。A+B面燃焼での総燃焼熱量が要求燃焼熱量より多いため、少しでも燃焼熱量を下げることにより、出湯温度の上昇を抑えるためである。
【0035】
上記のように、比較的短い時間A+B面燃焼を実行した後で、副開閉弁15bを閉じることにより、A面燃焼に移行する。この移行の過程で、比例弁14への供給電流を(X17)から(X18)へと増大させて燃焼熱量を(Y17)から(Y18)へと増大させ、その後の通常燃焼制御への移行で、供給電流(X8),燃焼熱量(Y8)に達するのを早くする。なお、図1(B)において、点線で示す制御が、過渡的制御に相当するものである。図3では、この過渡的制御を省略して、座標(X7,Y7)から(X8,Y8)への矢印で示しているのである。
【0036】
本実施形態では、領域2a,領域2bの境界において濃バーナエレメントが隣接しているため、比較的火移りがしにくいが、上記過渡的制御の工夫により、このような構成でも確実に火移りさせることができる。
【0037】
なお、この発明は、上記の実施形態に限定されるものでなく、適宜設計変更可能である。
例えば、上記過渡的制御において、A面燃焼からA+B面燃焼への移行時またはB面燃焼からA+B面燃焼への移行時に、比例弁14への供給電流を変えなくてもよい。この場合、圧力損失の増大分だけノズルブロック11のノズル部での供給ガス圧が若干量低減するが、供給ガス圧はほぼ等しいと言うことができ、火移りを確実に行うことができる。
【0038】
従来では、燃焼面切り換えに伴う過渡的制御において、A面燃焼からA+B面燃焼への移行時またはB面燃焼からA+B面燃焼への移行時に、供給ガス圧を大きく変えて燃焼熱量の変動をほぼゼロにしている。このような従来例と本発明を比較すれば、本発明の制御の特徴は、次のように表すことができる。すなわち、本発明の制御では、上記移行時に、供給ガス圧の変動率を燃焼熱量の変動率に比べて小さくする。このような制御であれば、従来に比べて出湯温度は短時間だけ変動するものの、火移りを安定して行えるからである。
【0039】
また、前述した実施形態での過渡的制御において、A面,B面からA+B面へと一旦燃焼領域を広げる制御部分は、燃焼領域の切り換えを伴わずに単にB面燃焼からA+B面燃焼へと燃焼領域を広げる際に適用してもよい。この場合でも、火炎の安定化と火移りの確実性が得られる。
【0040】
前述の実施形態では、二面三段燃焼切り替えを行える装置について説明したが、燃焼領域が3つ以上あるものに適用してもよい。
本発明は、共通の熱交換部に給湯回路と風呂追焚回路が通る一缶二水路型のガス給湯装置に適用してもよいし、給湯を目的としない燃焼装置例えば暖房装置に適用してもよい。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明によれば、燃焼領域を切り換えるために、燃焼領域を一旦広げる際の過渡的制御において、供給ガス圧の変動を抑えることにより、火炎の安定化と火移りの確実性が得られ、燃焼領域の切り換え動作の信頼性を向上させることができる。
請求項2の発明によれば、燃焼熱量の小さな領域から大きな領域へと切り換える過渡的制御において、予め供給ガス圧を下げてから、隣接する2つの領域にガスを供給するので、この2つの領域にガスを供給した時に、大きな燃焼音が発生するのを防止できる。
請求項3の発明によれば、燃焼熱量の小さな領域から大きな領域へと切り換える過渡的制御において、隣接する2つの領域の燃焼から燃焼熱量の小さな領域での燃焼に移行する際に、供給ガス圧を減じるため、早く安定した通常燃焼制御に移行することができる。
請求項4の発明によれば、燃焼熱量の大きな領域から小さな領域へと切り換える過渡的制御において、予め供給ガス圧を上げてから、隣接する2つの領域にガスを供給するので、この2つの領域にガスを供給した時に、火炎の高さを高くすることができ、火移りをより一層確実に行うことができる。
請求項5の発明によれば、燃焼熱量の大きな領域から小さな領域へと切り換える過渡的制御において、隣接する2つの領域の燃焼から燃焼熱量の大きな領域での燃焼に移行する際に、供給ガス圧を上げるため、早く安定した通常燃焼制御に移行することができる。
請求項6の発明によれば、過渡的制御において、隣接する2つの隣接する領域での所定時間の燃焼において、供給ガス圧を減じるため、総燃焼熱量が一時的に上昇するのを抑制することができる。
請求項7の発明によれば、隣接する2つの領域への燃焼に移行する際の総燃焼熱量の変動率に比べて、供給ガス圧の変動率を小さくしたので、従来制御方式との明確な区別ができ、従来制御方式に比べて火移りを安定して確実に行うことができる。
請求項8の発明によれば、隣接する2つの領域への燃焼に移行する際に、供給ガス圧をほぼ等しくすることにより、火移りの確実性をより一層高めることができる。
請求項9の発明によれば、隣接する2つの領域への燃焼に移行する際に、比例弁への供給電流を所定量増大させることにより、比例弁からガス噴射部材までの圧力損失の増大分を補償して、ガス噴射部材からの供給ガス圧を実質的に等しくすることができ、火移りの確実性をさらに高めることができる。
請求項10の発明によれば、給湯装置として用い、出湯温度を設定温度にするために燃焼領域の拡大や切り換えを行う際に、本発明の効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施の形態をなすガス給湯装置で実行される燃焼領域の切り替え時の過渡的制御の詳細を示す図であり、(A)は燃焼熱量の小さな領域から燃焼熱量の大きな領域への切り替え時の過渡的制御を示し、(B)は燃焼熱量の大きな領域から燃焼熱量の小さな領域への切り替え時の過渡的制御を示す。
【図2】同ガス給湯装置の概略構成図である。
【図3】同ガス給湯装置での燃焼領域の切り替え制御を概略的に示す図である。
【図4】比例弁電流値とファン回転数の関係を示す図である。
【符号の説明】
2 燃焼部
2a,2b 領域
3 熱交換部
4 ファン(送風手段)
10 ガス供給手段
11 ノズルブロック(ガス噴射部材)
11a,11b 領域
14 比例弁
15a,15b 副開閉弁
20 給湯回路
30 制御ユニット(制御手段)
35 リモートコントローラ(温度設定手段)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas combustion apparatus including a combustion section having a plurality of regions where selective combustion is performed.
[0002]
[Prior art]
A gas combustion apparatus, for example, a gas hot water supply apparatus, includes a combustion section, a heat exchange section that receives combustion heat from the combustion section, a hot water supply circuit that passes through the heat exchange section, a gas supply means that supplies gas to the combustion section, and a combustion section And a control means for controlling the gas supply means and the blower means.
The control means controls the gas supply to the combustion unit in accordance with the amount of water flowing through the hot water supply circuit and changes the total amount of combustion heat so that the temperature of hot water discharged from the hot water supply circuit matches the set temperature. Specifically, the supply valve pressure to the combustion section is controlled by controlling the proportional valve of the gas supply means.
[0003]
By the way, there is a gas hot water supply apparatus in which a combustion section is divided into a plurality of regions having different combustion areas so that selective combustion can be performed. That is, in a state where combustion is performed in a small area, when the required combustion heat amount increases due to an increase in the amount of discharged hot water and the proportional valve current reaches near the upper limit value, switching to combustion in the large area area is performed. On the contrary, when combustion is performed in a large area, when the required combustion heat amount decreases due to a decrease in the amount of tapping water and the proportional valve current reaches near the lower limit, Switch to combustion.
[0004]
As described above, when switching the combustion region from one adjacent region to the other region, transient control is executed. That is, in a state where the gas supply to one region is continued and the flame in that region is maintained, the gas supply to the other region is performed to cause a fire transfer, and then the gas supply to one region is stopped. . At the time of this fire transfer, conventionally, in order to maintain the tapping temperature at a set temperature, fluctuations in the total amount of combustion heat are suppressed. That is, compared with combustion in one region, the combustion area increases in both regions. Therefore, the proportional valve current is decreased and the supply gas pressure is decreased in inverse proportion to the increase in the combustion area. The fluctuation of the is suppressed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, there is the following inconvenience when the supply gas pressure is temporarily lowered when the combustion is transferred from the combustion in one region to the combustion in both regions to perform the fire transfer.
As shown in FIG. 4, the control means controls the rotation speed of the fan (control means), that is, the air flow rate (air pressure) so that it is proportional to the proportional valve current value, that is, the supply gas pressure. Combustion is performed at the fuel ratio. However, since there is a response delay of the fan (air blowing means) with respect to the control from the control means, the fan rotation speed (air flow rate) cannot follow the rapid fluctuation of the proportional valve current value (supply gas pressure). In other words, when the supply gas pressure is suddenly reduced during the above-mentioned fire transfer, the amount of blown air remains large corresponding to the previous supply gas pressure. As a result, not only the flame in the one region becomes unstable, but the gas ejected from the flame port in the other region contains excessive combustion air, so that the conditions for the transfer of fire are deteriorated. For this reason, the gas supply to one region may stop and combustion may be interrupted without the fire moving from one region to the other region.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The invention of claim 1 (A) a combustion section having a plurality of regions; (b) a gas supply means for supplying gas to the combustion section; (c) a blower means for supplying combustion air to the combustion section; and (d) the gas. The supply means is controlled to control the selective gas supply and supply gas pressure to a plurality of regions of the combustion section, and the blowing means is controlled to supply combustion air with an air volume corresponding to the supply gas pressure to the combustion section. The control means performs transient control when switching the combustion region from one adjacent region to the other region in the combustion section, and in the transient control, By supplying gas to the other region while maintaining the gas supply to the one region without greatly changing the supply gas pressure from the gas supply means to the combustion section, Fire to the other area Ri was allowed to occur, then, it is characterized by stopping the gas supply to the one region.
[0007]
Claim 3 The invention of
Claim 4 The invention of
Claim 5 The invention of
[0008]
Claim 6 The invention of claim 1-5 In the gas combustion apparatus according to any one of the above, the control means reduces the supply gas pressure when the gas supply to the two adjacent regions is performed for a predetermined time in the transient control. To do.
Claim 7 The invention of claim 1-6 In the gas combustion apparatus according to any one of the above, when the gas is supplied to the other region while maintaining the gas supply to the one region in the transient control, the control means The variation rate of the supply gas pressure is made smaller than the variation rate of the total combustion heat quantity in the combustion section.
Claim 8 The invention of claim 7 In the gas combustion apparatus described in the above, when the gas is supplied to the other region while the gas supply to the one region is maintained in the transient control, the control means makes the supply gas pressure substantially equal. It is characterized by maintaining.
Claim 9 The invention of claim 8 In the gas combustion apparatus according to
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A gas hot water supply device (gas combustion device) that constitutes an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 2, the hot water supply apparatus includes a
[0010]
The
In each of the
The rich burner element has a narrow inlet for the combustion air so that the amount of gas increases with respect to the amount of combustion air when the optimum air-fuel ratio is used as a reference. The inlet for the combustion air is widened so that the amount of gas is reduced. In the light burner element, the flame from the flame mouth formed on the upper surface is high, and in the rich burner element, the flame is low and plays a role of supplementing the flame from the light burner element with gas fuel.
[0011]
The means 10 for supplying gas to the
[0012]
A hot
The
[0013]
The gas hot water supply device further includes a control unit 30 (control means) including a microcomputer and a remote controller 35 (temperature setting means) for outputting set temperature information to the
[0014]
The
[0015]
Next, an outline of the gas supply control will be described with reference to FIG.
When the
[0016]
The outlet pressure of the
[0017]
As described above, when the required combustion heat quantity is small, only the main on-off
In the A-side combustion, when the required amount of combustion heat increases, the supply gas pressure is increased by increasing the supply current to the
[0018]
At the time when the switching to the B-side combustion is completed and the normal combustion control is returned to the stable state, the total combustion heat amount (Y2) in the B-side combustion is not substantially different from the total combustion heat amount (Y1) in the A-side combustion. In addition, the supply current value to the
[0019]
When the required combustion heat quantity is increased in the normal combustion control in the B-side combustion, the supply gas pressure is increased by increasing the supply current to the
In the A + B face combustion, when the temperature of the tapping water cannot be set to the set temperature even if the current value to the
[0020]
Contrary to the above, when the supply current to the
[0021]
Furthermore, when the supply current to the
When switching from the B-side combustion to the A-side combustion, a complicated transient control is actually performed. This transient control is also a feature of the present invention, and will be described in detail later. .
[0022]
The
[0023]
Next, transient control at the time of switching from A-side combustion to B-side combustion and at the time of switching from B-side combustion to A-side combustion, which characterizes the present invention, will be described. In such switching of the combustion region, the combustion region is stopped in combustion, and the region in the combustion stop state is in the combustion state. Therefore, transient control for surely performing the fire transfer is required. In this transient control, unlike the above-described normal combustion control, detection information and set temperature information are not used.
[0024]
First, switching from A-side combustion to B-side combustion will be described. As shown in FIG. 1A, first, the supply current to the
During the transition from the A-side combustion to the A + B-side combustion, the supply current to the
[0025]
At the same time as the gas supply control, the
When the gas supply state (A-side combustion state) to the
[0026]
In the present embodiment, the device is devised so that the fluctuation of the supply gas pressure from the
[0027]
Further, in the present embodiment, as described above, prior to the opening operation of the sub on-off
[0028]
As described above, the supply current to the
[0029]
As described above, after the A + B side combustion is performed for a relatively short time, the sub on-off
[0030]
Next, switching from B-side combustion to A-side combustion will be described. As shown in FIG. 1 (B), first, the supply current to the
Even at the time of transition from the B-side combustion to the A + B-side combustion, the supply current to the
[0031]
In the process of increasing the supply current to the
[0032]
Also in the transition from the B-side combustion to the A + B-side combustion, the supply current value is slightly increased from (X15) to (X16), the outlet pressure of the
[0033]
In the present embodiment, as described above, since the supply current to the
[0034]
As described above, the supply current to the
[0035]
As described above, after the A + B side combustion is performed for a relatively short time, the auxiliary on-off
[0036]
In the present embodiment, the dark burner elements are adjacent to each other at the boundary between the
[0037]
In addition, this invention is not limited to said embodiment, A design change is possible suitably.
For example, in the above transient control, the supply current to the
[0038]
Conventionally, in transitional control accompanying combustion surface switching, when changing from A-side combustion to A + B-side combustion, or when shifting from B-side combustion to A + B-side combustion, the supply gas pressure is largely changed to substantially change the combustion heat amount. Zero. Comparing such a conventional example with the present invention, the control features of the present invention can be expressed as follows. That is, in the control according to the present invention, the fluctuation rate of the supply gas pressure is made smaller than the fluctuation rate of the combustion heat quantity at the time of the transition. This is because, with such control, although the tapping temperature fluctuates only for a short time compared to the conventional case, it is possible to perform the fire transfer stably.
[0039]
Further, in the transient control in the above-described embodiment, the control part that temporarily expands the combustion region from the A-side and B-side to the A + B-side is simply changed from the B-side combustion to the A + B-side combustion without switching the combustion region. You may apply when expanding a combustion area. Even in this case, flame stabilization and certainty of fire transfer can be obtained.
[0040]
In the above-described embodiment, an apparatus that can perform two-sided / three-stage combustion switching has been described.
The present invention may be applied to a canned and two-channel gas hot water supply device in which a hot water supply circuit and a bath remedy circuit pass through a common heat exchanging unit, or a combustion device not intended for hot water supply, such as a heating device. Also good.
[0041]
【The invention's effect】
As explained above, According to the invention of
Claim 3 According to the present invention, in the transient control for switching from the region where the combustion heat amount is small to the region where the combustion heat amount is large, when the transition from the combustion in the two adjacent regions to the combustion in the region where the combustion heat amount is small is reduced Thus, it is possible to shift to normal combustion control that is fast and stable.
Claim 4 According to the invention, in the transient control for switching from the region where the combustion heat is large to the region where the combustion heat amount is small, the gas is supplied to the two adjacent regions after the supply gas pressure is raised in advance. When supplied, the height of the flame can be increased, and the fire can be transferred more reliably.
Claim 5 According to the invention, in the transitional control for switching from the region where the combustion heat amount is large to the small region, the supply gas pressure is increased when the combustion in the two adjacent regions is shifted to the combustion in the region where the combustion heat amount is large. Thus, it is possible to shift to normal combustion control that is fast and stable.
Claim 6 According to the invention, in the transient control, the supply gas pressure is reduced in the combustion for a predetermined time in two adjacent regions, so that it is possible to suppress the total combustion heat quantity from temporarily rising.
Claim 7 According to the invention, since the fluctuation rate of the supply gas pressure is smaller than the fluctuation rate of the total combustion heat amount when shifting to the combustion in two adjacent regions, it is possible to clearly distinguish from the conventional control method. As compared with the conventional control method, the fire transfer can be performed stably and reliably.
Claim 8 According to this invention, when shifting to combustion in two adjacent regions, the reliability of fire transfer can be further improved by making the supply gas pressure substantially equal.
Claim 9 According to this invention, when shifting to combustion in two adjacent regions, the amount of increase in pressure loss from the proportional valve to the gas injection member is compensated by increasing the supply current to the proportional valve by a predetermined amount. Thus, the supply gas pressure from the gas injection member can be made substantially equal, and the reliability of fire transfer can be further increased.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing details of transient control at the time of switching of a combustion region performed by a gas hot water supply device according to an embodiment of the present invention. The transient control at the time of switching to a large region is shown, and (B) shows the transient control at the time of switching from a region having a large amount of combustion heat to a region having a small amount of combustion heat.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the gas hot-water supply device.
FIG. 3 is a diagram schematically showing switching control of a combustion region in the gas hot water supply device.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a proportional valve current value and a fan rotational speed.
[Explanation of symbols]
2 Combustion section
2a, 2b area
3 Heat exchange section
4 Fan (Blowing means)
10 Gas supply means
11 Nozzle block (gas injection member)
11a, 11b area
14 Proportional valve
15a, 15b Sub-open / close valve
20 Hot water supply circuit
30 Control unit (control means)
35 Remote controller (temperature setting means)
Claims (10)
(ロ)上記燃焼部にガスを供給するガス供給手段と、
(ハ)上記燃焼部に燃焼用空気を供給する送風手段と、
(ニ)上記ガス供給手段を制御して燃焼部の複数の領域への選択的ガス供給と供給ガス圧を制御するとともに、送風手段を制御して上記供給ガス圧に対応する風量の燃焼用空気を燃焼部に供給する制御手段と、
を備えた給湯装置において、
上記制御手段は、上記燃焼部における隣接する一方の領域から他方の領域へと燃焼領域を切り換える際に過渡的制御を実行し、この過渡的制御では、上記ガス供給手段から燃焼部への供給ガス圧を大きく変更することなく当該一方の領域へのガス供給を維持したまま当該他方の領域へもガス供給を行うことにより、当該一方の領域から当該他方の領域への火移りを生じせしめ、その後で、当該一方の領域へのガス供給を停止することを特徴とするガス燃焼装置。(A) a combustion section having a plurality of regions;
(B) gas supply means for supplying gas to the combustion section;
(C) a blower means for supplying combustion air to the combustion section;
(D) Controlling the gas supply means to control selective gas supply and supply gas pressure to a plurality of regions of the combustion section, and controlling the blower means to control the amount of combustion air corresponding to the supply gas pressure Control means for supplying to the combustion section;
In a water heater with
The control means performs transient control when switching the combustion area from one adjacent area to the other area in the combustion section. In this transient control, the supply gas from the gas supply means to the combustion section is executed. By supplying gas to the other region while maintaining the gas supply to the one region without greatly changing the pressure, a fire transfer from the one region to the other region is caused. The gas combustion apparatus is characterized in that the gas supply to the one region is stopped.
しかも上記制御手段は、上記過渡的制御において、上記一方の領域へのガス供給を維持したまま上記他方の領域へもガス供給を行う際に、その前後において上記ガス噴射部材からの供給ガス圧が等しくなるように、比例弁への供給電流を所定量増大させることを特徴とする請求項8に記載のガス燃焼装置。The gas supply means includes a gas injection member having regions independent of each other of the combustion portion, and a proportional valve on the upstream side and sub-open / close valves on the downstream side in the plurality of regions of the gas injection member. And the control means selects the combustion region of the combustion section by controlling the auxiliary on-off valve, and controls the supply gas pressure by controlling the supply current to the proportional valve. ,
In addition, when the gas is supplied to the other region while maintaining the gas supply to the one region in the transient control, the control means supplies the gas pressure supplied from the gas injection member before and after the gas supply to the other region. 9. The gas combustion apparatus according to claim 8 , wherein the supply current to the proportional valve is increased by a predetermined amount so as to be equal.
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