JP4086426B2 - 燃焼制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼制御装置に関し、さらに詳しくは、複数本のバーナを備えた給湯器、暖房器、風呂釜等の燃焼機器の燃焼状態を制御するために用いられる燃焼制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
給湯器、暖房器、風呂釜等の燃焼機器には、複数本のバーナを備え、要求される燃焼能力に応じて燃焼させるバーナの本数を複数段階に切り替える、いわゆる能力切替式のものが知られている。能力切替式の燃焼機器においては、火力の調節は、燃焼させるバーナの本数、並びにバーナに供給されるガスの圧力及び送風ファンによって供給される空気の送風量を燃焼制御装置を用いて制御することにより行われている。
【０００３】
ところで、バーナに供給されるガス圧の制御は、一般に、ガス比例弁の開度を調節することにより行われるが、ガス比例弁は、燃焼制御装置から出力される電流の大きさに応じて制御されるようになっている。このガス比例弁は、電流−ガス圧特性にばらつきがあるので、燃焼制御装置から個々のガス比例弁に対して一定の電流値を出力しても、通常は、一定のガス圧は得られない。そのため、この種の燃焼機器では、出荷検査時あるいは保守点検時において、電流値の最大から最小までの可変範囲を設定するためのガス圧設定調整を行う必要がある。
【０００４】
ガス圧設定調整は、具体的には、燃焼制御装置に設けられたスイッチにより、燃焼状態を通常の比例制御が行われる通常燃焼モードから、燃焼状態を最大能力に固定した最大燃焼モード、又は最小能力に固定した最小燃焼モードに切り換え、最大燃焼時あるいは最小燃焼時に所定のガス圧が得られるように、ガス比例弁の電流値を調節することにより行われるのが一般的である。
【０００５】
また、能力切替式の燃焼機器の場合、ガス圧設定調整は、全域における電流値の最大、最小を設定するのが一般的である。すなわち、能力切替式の燃焼機器の場合、すべてのバーナにガスを供給し、すべてのバーナを最大能力に固定して燃焼させた最大燃焼モード、及び最小火力の１本のバーナにガスを供給し、その１本のバーナを最小能力に固定して燃焼させた最小燃焼モードに切り替え、電流値の最大及び最小を設定するのが一般的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
能力切替式の燃焼機器は、複数あるバーナの燃焼本数を切り替えて使用するものであるため、燃焼段数が切り替えられた時に、ガス圧及びその制御範囲が変動する場合がある。ガス圧の変動は、バーナに供給されるガス量を変動させ、燃焼制御の精度を低下させる原因となる。従って、能力切替式の燃焼機器において、燃焼制御の精度を向上させるためには、全域におけるガス圧設定調整のみならず、複数本あるバーナの一部を燃焼させた中間段階におけるガス圧設定調整を行うことが望ましい。
【０００７】
しかしながら、能力切替式の燃焼機器に用いられる従来の燃焼制御装置は、燃焼状態を、全域における最大燃焼モード及び最小燃焼モードに固定する機能のみが備えられ、全域における電流値の最大、最小の設定しかできないものであった。そのため、中間段階における最大燃焼モード及び最小燃焼モードへの切替ができず、中間段階における燃焼の確認が難しいという問題があった。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、能力切替式の燃焼機器に備えられる複数本のバーナの燃焼本数を、要求される燃焼能力に応じて複数段階に切替制御を行う燃焼制御装置において、任意の中間段階における最大燃焼モード及び最小燃焼モードへの切替が可能であり、中間段階における燃焼の確認が容易な燃焼制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、燃焼機器に備えられる複数本のバーナの燃焼本数を、要求される燃焼能力に応じて複数段階に切替制御を行う燃焼制御装置において、前記バーナの燃焼状態を最大又は最小に固定するための燃焼状態固定手段により、前記複数本のバーナの全てを最大能力で燃焼させるか、又は前記複数本のバーナのうち最小火力のバーナを最小能力で燃焼させるかのいずれかに固定することができる全域モードと、前記燃焼状態固定手段により、前記複数段階の各段階毎に最大能力で燃焼させるか、又は最小能力で燃焼させるかのいずれかに固定することができる中間段数発生モードとを切り替えるための切替手段が備えられていることを要旨とするものである。
【００１０】
上記構成を有する本発明に係る燃焼制御装置によれば、バーナの燃焼状態を最大又は最小に固定するための燃焼状態固定手段と、全域モード又は中間段数発生モードとを切り替えるための切替手段とを備えているので、全域における最大燃焼モード及び最小燃焼モードのみならず、任意の中間段階における最大燃焼モード又は最小燃焼モードへの固定が可能になり、中間段階における燃焼の確認が容易化される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施の形態を図面を参照しながら説明する。図２に、複数のバーナを備えた能力切替式の燃焼機器の概略構成図を示す。図２において、燃焼機器１は、燃焼器本体１０と燃焼制御装置４０とを備えている。
【００１２】
本発明が適用される燃焼機器としては、給湯器、暖房、風呂釜等、ガス或いは石油を燃焼させることにより所望の熱量を得る各種の機器が該当し、特に限定されるものではないが、本実施の形態では、燃焼機器１として、給湯器が用いられている。
【００１３】
燃焼機器１（以下、「給湯器１」という。）の燃焼器本体１０（以下、「給湯器本体１０」という。）は、熱交換器１２と、３本のバーナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃとを備えている。熱交換器１２の両端には、それぞれ、給水管１６及び出湯管１８が接続され、給水管１６から供給される水を熱交換器１２に導き、３本のバーナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃのいずれか１以上により加熱した後、出湯管１８から出湯させるようになっている。
【００１４】
ここで、各バーナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃの燃焼能力（給湯号数）は、すべて同一のものを用いても良く、あるいは、異なる給湯号数のものを用いても良い。特に、給湯号数の異なるバーナを用いると、燃焼能力を細かく設定できるという利点がある。本実施の形態の場合、バーナ１４ａ、１４ｂ、及び１４ｃには、それぞれ、給湯号数が７号、４号、及び６号のものが用いられている。
【００１５】
各バーナ１４ａ、１４ｂ、及び１４ｃには、それぞれ、ガス管２０ａ、２０ｂ、及び２０ｃが接続され、各ガス管２０ａ、２０ｂ、及び２０ｃには、それぞれ、燃焼状態を複数段階に切り替えて使用するための能力切替弁２２ａ、２２ｂ、及び２２ｃが設けられている。また、各ガス管２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、ともに主ガス管２４に接続され、主ガス管２４から供給されるガスを、各ガス管２０ａ、２０ｂ、２０ｃに分配するようになっている。
【００１６】
また、主ガス管２４には、各バーナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃに供給されるガスの圧力を調節するためのガス比例弁２６及び、主ガス管２４へのガスの供給及び停止を行うための元電磁弁２８が設けられている。さらに、バーナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃに近接して、送風ファン３２が設けられ、各バーナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃに所定量の空気を送風するようになっている。
【００１７】
燃焼制御装置４０は、給湯器本体１０に備えられる各種のセンサ（図示せず）からの信号に基づき、能力切替弁２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、ガス比例弁２８、元電磁弁２８、送風ファン３２等を制御するためのものである。燃焼制御装置４０は、公知のＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等により構成され、そのＲＯＭには、給湯器本体１０を制御するための各種のプログラムが格納されている。
【００１８】
また、本実施の形態の場合、燃焼制御装置４０には、ガス比例弁２６による比例制御を行う通常燃焼モード、並びに複数ある各段階毎にバーナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃを最大火力で燃焼させる最大燃焼モード、及び最小火力で燃焼させる最小燃焼モードに切り替えるための段階別モード固定手段を備えている。
【００１９】
段階別モード固定手段とは、具体的には、燃焼制御装置４０のＲＯＭに格納された制御プログラムとモード固定装置５０からなっている。図３に、モード固定装置５０の拡大図を示す。図３において、モード固定装置５０は、最大スイッチ５２と、最小スイッチ５４と、切替スイッチ５６と、表示装置５８とを備えている。本実施の形態の場合、最大スイッチ５２及び最小スイッチ５４には、アンロック式の押しボタン式スイッチが用いられ、切替スイッチ５６には、ディップスイッチが用いられている。
【００２０】
最大スイッチ５２及び最小スイッチ５４は、燃焼制御装置４０のＲＯＭに格納された制御プログラムによって、切替スイッチ５６がＯＦＦの場合には、燃焼状態を全域における最大燃焼モード及び最小燃焼モードに固定し、切替スイッチ５６がＯＮの場合には、燃焼状態を任意の中間段階における最大燃焼モード及び最小燃焼モードに固定するようになっている。
【００２１】
また、表示装置５８は、給湯器本体１０の燃焼状態を表示するためのものである。本実施の形態の場合、表示装置５８は、通常燃焼時には何も表示されず、最大燃焼モード及び最小燃焼モードの時には、それぞれ「ｎＨ」及び「ｎＬ」（但し、ｎは燃焼段数を示す。）が表示されるようになっている。
【００２２】
次に、本実施の形態に係る燃焼制御装置の作用について、図１を参照しながら説明する。初めに、通常燃焼モードについて説明する。まず、通常燃焼モードで燃焼を行う場合には、切替スイッチ５６をＯＦＦ側にスライドさせ、さらに、最大スイッチ５２及び最小スイッチ５４をいずれもＯＦＦにする。この時、表示装置５８には、何も表示されない。
【００２３】
この状態で、給湯器１の図示しない水栓を開くと、燃焼制御装置４０が給水管１６内の水流を検知するので、元電磁弁２８が開かれ、バーナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃに点火される。そして、出湯管１８から排出される湯の温度が予め定められた設定温度になるように、能力切替弁２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、ガス比例弁２６及び送風ファン３２の制御が行われる。
【００２４】
ここで、本実施の形態の場合、バーナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃには、上述したように、それぞれ、給湯号数が７号、４号、及び６号のものを使用しているので、燃焼させるバーナの本数を切替制御することにより、給湯器１の燃焼能力を次の表１に示すように、４段階に切り替えることができる。
【００２５】
【表１】

【００２６】
実際に運転する際には、燃焼制御装置４０が、給水管１６を流れる水量、水温、設定温度等に基づいて必要な熱量を算出し、バーナの燃焼本数を決定する。例えば、要求される熱量が給湯号数にして４号以下と判断された場合には、バーナ１４ｂのみによる第１段階の燃焼が行われる。また、例えば、要求される熱量が給湯号数にして４号以上７号以下である場合には、バーナ１４ａのみによる第２段階の燃焼に切り替えられる。
【００２７】
同様に、要求される熱量が給湯号数にして７号以上１１号以下である場合には、バーナ１４ａ及び１４ｂによる第３段階の燃焼に切り替えられ、さらに、要求される熱量が給湯号数にして１１号以上である場合には、バーナ１４ａ、１４ｂ及び１４ｃによる第４段階の燃焼に切り替えられる。そして、各段階毎に、出湯管１８から設定温度の湯が出湯されるように、燃焼制御装置４０により、ガス比例弁２６及び送風ファン３２の比例制御が行われるものである。
【００２８】
次に、全域における最大燃焼モード及び最小燃焼モードの設定方法について説明する。切替スイッチ５６がＯＦＦ側にある場合において、最大スイッチ５２又は最小スイッチ５４を操作すると、全域における最大燃焼モード及び最小燃焼モードの設定のみが可能な状態（以下、このような状態を「全域モード」という。）となる。
【００２９】
例えば、給湯器１が通常燃焼モードにある場合に、切替スイッチ５６をＯＦＦとしたまま、最大スイッチ５２を押す（ＯＮにする）と、図１に示すように、燃焼状態は、最大段階における最大燃焼モードに固定される。また、この時、表示装置５８には、「４Ｈ」が表示される。最大スイッチ５２をはなす（ＯＦＦにする）と、通常燃焼モードに切り替わり、表示装置５８は無表示に戻る。以下、切替スイッチ５６がＯＦＦである場合には、最大スイッチ５２を押す毎に通常燃焼モードから最大段階における最大燃焼モードに切り替わる。
【００３０】
同様に、給湯器１が通常燃焼モードにある場合に、切替スイッチ５６をＯＦＦとしたまま、最小スイッチ５４を押す（ＯＮにする）と、図１に示すように、燃焼状態は、第１段階における最小燃焼モードに固定される。また、この時、表示装置５８には、「１Ｌ」が表示される。最小スイッチ５４をはなす（ＯＦＦにする）と、通常燃焼モードに切り替わり、表示装置５８は無表示に戻る。以下、切替スイッチ５６がＯＦＦである場合には、最小スイッチ５２を押す毎に通常燃焼モードから第１段階における最小燃焼モードに切り替わる。
【００３１】
さらに、最大スイッチ５２及び最小スイッチ５４は、一方がＯＮの状態である場合において他方のスイッチが押されたときには、最小スイッチ５４をＯＮにした状態に移行する機能を備えている。すなわち、燃焼状態が全域における最大燃焼モードに固定されている場合において、最小スイッチ５４がＯＮされた時は、第１段階における最小燃焼モードに移行するようになっている。
【００３２】
このように、本実施の形態に係る燃焼制御装置４０は、切替スイッチ５６がＯＦＦである場合には、従来の燃焼制御装置と同様に、全域における最大燃焼モード、あるいは最小燃焼モードに固定する機能を備えており、全域における電流値の最大、最小を設定することができる。そのため、ガス圧設定調整を細かく行う必要がない場合には、目的とするモードに簡便に移行させることができ、メンテナンスを効率よく行えるという利点がある。
【００３３】
次に、任意の中間段階における最大燃焼モード及び最小燃焼モードの設定方法について説明する。燃焼状態を任意の中間段階に移行させるためには、切替スイッチ５６をＯＮ側にスライドさせればよい。これにより、任意の中間段階における最大燃焼モード及び最小燃焼モードの設定が可能な状態（以下、このような状態を「中間段数発生モード」という。）になる。
【００３４】
例えば、給湯器１が通常燃焼モードにある場合において、切替スイッチ５６をＯＮ側にスライドさせた時には、図１に示すように、第１段階における最小燃焼モードに移行し、表示装置５８には、「１Ｌ」が表示される。また、切替スイッチ５６がＯＦＦであり、かつ、最小スイッチ５４がＯＮになっている場合において、切替スイッチ５６をＯＮ側にスライドさせた時には、図１に示すように、表示装置５８の表示は、「１Ｌ」のままであるが、切替スイッチ５６をＯＮにしたことよって、全域モードから中間段数発生モードに移行する。
【００３５】
この状態から最小スイッチ５４を再度押すと、第２段階における最小燃焼モードに移行し、表示装置５８には「２Ｌ」が表示される。さらに、最小スイッチ５４を押すと、一回押す毎に、第３段階における最小燃焼モード、及び第４段階における最小燃焼モードへと順次移行し、表示装置５８には、これに応じて、それぞれ「３Ｌ」及び「４Ｌ」が表示される。
【００３６】
また、燃焼状態が第４段階における最小燃焼モードに固定されている場合において、さらに最小スイッチ５４が押された時には、第１段階における最小燃焼モードに戻り、表示装置５８には、「１Ｌ」が表示される。以下、同様に、最小スイッチ５４を１回押す毎に、周期的に各段階における最小燃焼モードに移行する。
【００３７】
一方、切替スイッチ５６がＯＦＦであり、かつ、最大スイッチ５２がＯＮになっている場合において、切替スイッチ５６をＯＮ側にスライドさせた時には、図１に示すように、第１段階における最大燃焼モードに移行し、表示装置５８には、「１Ｈ」が表示される。
【００３８】
この状態から最大スイッチ５２を再度押すと、第２段階における最大燃焼モードに移行し、表示装置５８には「２Ｈ」が表示される。さらに、最大スイッチ５２を押すと、一回押す毎に、第３段階における最大燃焼モード、及び第４段階における最大燃焼モードへと順次移行し、表示装置５８には、これに応じて、それぞれ「３Ｈ」、及び「４Ｈ」が表示される。
【００３９】
また、燃焼状態が第４段階における最大燃焼モードに固定されている場合において、さらに最大スイッチ５２が押された時には、第１段階における最大燃焼モードに戻り、表示装置５８には、「１Ｈ」が表示される。以下、同様に、最大スイッチ５２を１回押す毎に、周期的に各段階における最大燃焼モードに移行する。
【００４０】
さらに、最大スイッチ５２及び最小スイッチ５４は、切替スイッチ５６がＯＮであり、かつ、最大燃焼モード及び最小燃焼モードのいずれかである場合において、他方のスイッチが押された時には、他方の状態に移行する機能を備えている。
【００４１】
すなわち、第ｎ段階目の最小燃焼モードの状態にある場合において最大スイッチ５２が押された時には、第ｎ段階目の最大燃焼モードに移行し、第ｎ段階目の最大燃焼モードの状態にある場合において最小スイッチ５４が押された時には、第ｎ段階目の最小燃焼モードに移行するようになっている。
【００４２】
そして、切替スイッチ５６がＯＮ側にあり、燃焼状態がいずれかの中間段階における最大燃焼モード又は最小燃焼モードに固定されている場合において、切替スイッチ５６をＯＦＦ側にスライドさせたときには、最大燃焼モード及び最小燃焼モードの双方がキャンセルされ、通常燃焼モードに戻る。
【００４３】
以上のように、本発明に係る燃焼制御装置は、全域における最大燃焼モード及び最小燃焼モードの設定が可能であることに加え、任意の中間段階における最大燃焼モード又は最小燃焼モードへの切り替えが可能であるので、従来、困難であった中間段階における燃焼の確認が容易となる。また、これによって、機器の開発段階のみならず、メンテナンス時においても、検査を効率よく行うことが可能となる。
【００４４】
また、本実施の形態に係る燃焼制御装置４０は、最大スイッチ５２、最小スイッチ５４及び切替スイッチ５６の３つのスイッチを用いて、任意の中間段階における最小燃焼モード及び最大燃焼モードへの周期的な切り替えを行うようになっているので、部品点数が削減され、燃焼制御装置４０の低コスト化に寄与するという利点がある。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は、上記実施の形態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内で種々の改変が可能である。
【００４６】
例えば、上記実施の形態では、給湯号数の異なる３本のバーナ１４ａ、１４ｂ、１４ｃを４段階に切り替えて使用する給湯器１に適用される燃焼制御装置４０について説明したが、バーナの給湯号数及び燃焼状態の段数は、これに限定されるものではない。すなわち、給湯号数の等しい３本のバーナを用いて３段階に切り替えて使用する給湯器、あるいは、４本以上のバーナを用いて４段階以上に切り替えて使用する給湯器に対しても、制御プログラムを若干変更するだけで本発明を容易に適用することができる。
【００４７】
また、上記実施の形態では、最大スイッチ５２及び最小スイッチ５４として、押しボタン式スイッチが用いられ、押しボタン式スイッチを１回押す毎に所定の燃焼状態が周期的に発生するように構成されているが、所定の燃焼状態を簡便に発生させることができるものであれば、スイッチの形態は、これに限定されるものではない。
【００４８】
さらに、上記実施の形態では、表示装置５８は、数字及び記号により燃焼状態を表示するようになっているが、表示装置はこれに限定されるものではない。例えば、段数を表示するランプ及び燃焼モードを表示するランプを設け、段数及び燃焼モードに対応するランプを点灯させ、これによって燃焼状態を表示させるようにしても良く、これにより上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明は、燃焼機器に備えられる複数本のバーナの燃焼本数を、要求される燃焼能力に応じて複数段階に切替制御を行う燃焼制御装置において、バーナの燃焼状態を最大又は最小に固定するための燃焼状態固定手段（最大スイッチおよび最小スイッチ）と、全域モード又は中間段数発生モードとを切り替えるための切替手段（切替スイッチ）とを備えているので、全域における最大、最小のみならず、任意の中間段階における最大燃焼モード及び最小燃焼モードで燃焼させることができ、中間段階における燃焼の確認が容易化されるという効果がある。
【００５０】
また、最大スイッチ、最小スイッチ及び切替スイッチの３つのスイッチを用いて、任意の中間段階における最小燃焼モード及び最大燃焼モードへの周期的な切り替えを行うようにした場合には、部品点数が削減され、燃焼制御装置の低コスト化が図れるという効果がある。
【００５１】
以上のように、本発明に係る燃焼制御装置によれば、従来、困難であった任意の中間段階における燃焼の確認が容易となり、出荷時あるいはメンテナンス時における燃焼機器の検査の高精度化、効率化に寄与するものであり、産業上その効果の極めて大きい発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃焼制御装置による燃焼モードの切替状態を説明する図である。
【図２】本発明に係る燃焼制御装置及びこれが適用される燃焼機器の概略構成図である。
【図３】図２に示す燃焼制御装置に備えられるモード固定装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１ 燃焼機器（給湯器）
１０ 燃焼器本体（給湯器本体）
１４ａ〜１４ｃ バーナ
４０ 燃焼制御装置
５０ モード固定装置（段階別モード固定手段）

Claims (1)

1. 燃焼機器に備えられる複数本のバーナの燃焼本数を、要求される燃焼能力に応じて複数段階に切替制御を行う燃焼制御装置において、
   前記バーナの燃焼状態を最大又は最小に固定するための燃焼状態固定手段により、前記複数本のバーナの全てを最大能力で燃焼させるか、又は前記複数本のバーナのうち最小火力のバーナを最小能力で燃焼させるかのいずれかに固定することができる全域モードと、前記燃焼状態固定手段により、前記複数段階の各段階毎に最大能力で燃焼させるか、又は最小能力で燃焼させるかのいずれかに固定することができる中間段数発生モードとを切り替えるための切替手段が備えられていることを特徴とする燃焼制御装置。

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