JP6650761B2

JP6650761B2 - 給湯装置

Info

Publication number: JP6650761B2
Application number: JP2016003773A
Authority: JP
Inventors: 中西　渉; 渉中西
Original assignee: 株式会社パロマ
Priority date: 2016-01-12
Filing date: 2016-01-12
Publication date: 2020-02-19
Anticipated expiration: 2036-01-12
Also published as: JP2017125632A

Description

本発明は、燃焼能力が異なる３つ以上のバーナ群を備え、燃焼させるバーナ群を切り替えることで燃焼量を調整可能とした給湯装置に関する。

給湯装置は、特許文献１に開示されるように、上水道に接続される給水管と、給水管が接続される熱交換器と、熱交換器に接続される出湯管と、熱交換器を加熱して通水と熱交換する複数の燃焼エリアと、給湯装置の動作を制御する制御手段とを備えたものが知られている。各燃焼エリアは、互いに数が異なる複数のバーナ（バーナ群）からなり、燃焼エリアごとに燃焼能力が相違している。制御手段は、リモコンで設定される設定温度に制御するために必要となる燃焼量に応じて、各燃焼エリアへのガス供給管に設けられた電磁弁を開閉制御して、燃焼能力が最も小さいバーナ群のみが燃焼する１段燃焼から、全てのバーナ群が燃焼する全段制御までの切替制御を行うようになっている。

このような切替制御を行う給湯装置においては、燃焼能力の大きいバーナ群から燃焼能力の小さいバーナ群へ切り換える際、火移りさせるために一旦全段燃焼を行ってから燃焼能力の小さいバーナ群のみを燃焼させる制御を行えばオーバーシュートが発生し、逆に一旦全段の燃焼を停止させればアンダーシュートが発生する。そこで、特許文献１の給湯装置では、燃焼能力の小さいバーナ群に変更される場合、要求される出湯量が一定の条件下で減少する場合にのみ一旦全バーナ群の燃焼を停止し、その後に再点火して所定のバーナ群を燃焼させてオーバーシュートを防止する一方、出湯量の減少がなく当該条件を満足しない場合は、全バーナ群の燃焼停止を行わずに何れかのバーナ群の燃焼を維持して通常の火移りを行わせることでアンダーシュートを防止するようにしている。

特開２０１１−２１４７６０号公報

しかし、特許文献１の給湯装置においては、出湯量の減少の際には一旦全バーナ群の燃焼を停止させてから再点火を行うため、アンダーシュートが発生するおそれがある。また、イグナイタの作動回数が増加するため、耐久性が低下する上、バーナ群の切替の合間に作動音（放電音）が発生してユーザに違和感を生じさせてしまう。

そこで、本発明は、複数のバーナ群の切替制御を行っても、オーバーシュートやアンダーシュートの発生を抑制できると共に、イグナイタの耐久性や良好な使用感も維持できる給湯装置を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、互いに数が異なる複数のバーナからなる３つ以上のバーナ群と、給水管と出湯管とが接続されてバーナ群により加熱される熱交換器と、バーナ群の燃焼を制御する制御手段と、を含み、制御手段は、必要な燃焼量に応じて燃焼させるバーナ群を選択して複数の燃焼段階に切り替える切替制御を実行する給湯装置であって、
制御手段は、切替制御の際、所定の燃焼段階で燃焼中のバーナ群から、燃焼していない１つ以上のバーナ群を挟んで所定の燃焼段階よりも燃焼能力が小さい他の燃焼段階のバーナ群へ燃焼を切り替える場合、以下の（１）（２）の切替手順を繰り返すことで他の燃焼段階への切替を行うことを特徴とする。
（１）燃焼中のバーナ群から、隣接するバーナ群へ火移りさせて同時に燃焼させる。
（２）先に燃焼していたバーナ群の燃焼を停止させて、火移りさせたバーナ群のみを単独燃焼させる。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、火移りさせて単独燃焼するバーナ群の燃焼能力が、その前後の切替手順で燃焼するバーナ群の燃焼能力よりも小さい場合、単独燃焼の燃焼時間を、前後の切替手順での燃焼時間よりも長くすることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、複数のバーナ群の切替制御を行っても、切替制御の間に全てのバーナ群の燃焼や停止を行わないので、オーバーシュートやアンダーシュートの発生を抑制できる。また、切替制御の際にイグナイタを動作させないので、イグナイタの使用頻度が抑えられ、耐久性や良好な使用感も維持できる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、火移りさせて単独燃焼するバーナ群の燃焼能力が、その前後の切替手順の燃焼能力よりも小さい場合、当該単独燃焼の燃焼時間を、前後の切替手順の燃焼時間よりも長くすることで、オーバーシュートの発生の抑制に繋がる。

給湯装置の概略図である。燃焼段階の切替手順の説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、給湯装置の一例を示す概略図で、給湯装置１は、器具本体内に、給気ファン３を備えた燃焼室２を形成して、燃焼室２の内部に、燃料ガスと給気ファン３からの一次空気との混合ガスを燃焼させる複数（ここでは３ユニット）のバーナ群４Ａ，４Ｂ，４Ｃを備えると共に、バーナ群４Ａ〜４Ｃの燃焼によって加熱され、給水管６と出湯管７とを接続した熱交換器５を設けている。
バーナ群４Ａ〜４Ｃは、互いに数が異なる複数のバーナからなり、ここではバーナ群４Ａが１２本、バーナ群４Ｂが３本、バーナ群４Ｃが５本のバーナをそれぞれ備えている。

また、バーナ群４Ａ〜４Ｃへ燃料ガスを供給するガス管８には、元電磁弁９及びガス比例弁１０が設けられ、ガス管８から分岐する各バーナ群４Ａ〜４Ｃへの分岐管８ａ，８ａ・・には、切替電磁弁１１Ａ〜１１Ｃがそれぞれ設けられて、各弁が制御手段としてのコントローラ１２によって制御可能となっている。１３はイグナイタ、１４は点火電極で、ここでは中央のバーナ群４Ｂにのみ配置されている。１５，１５はフレームロッドで、ここではバーナ群４Ａ側に一つ、バーナ群４Ｂと４Ｃとの間に一つ配置されている。

さらに、給水管６と出湯管７との間には、熱交換器５をバイパスするバイパス管１６が接続されて、給水管６におけるバイパス管１６との接続位置よりも上流側には、給水管６を流れる水量を検出する水量センサ１７と、給水管６の水量を制御する水量サーボ１８とが設けられ、バイパス管１６との接続位置には、バイパス管１６への水量を制御するバイパスサーボ１９が設けられて、それぞれコントローラ１２に電気的接続されている。一方、出湯管７には、給湯栓２０と、出湯管７内の湯の温度を検出するサーミスタ２１，２２が設けられている。このうちサーミスタ２１はバイパス管１６よりも下流側に設けられ、サーミスタ２２はバイパス管１６よりも上流側で燃焼室２からの出口際に設けられるもので、それぞれコントローラ１２に電気的接続されている。

以上の如く構成された給湯装置１において、給湯栓２０を開いて器具内に通水させ、水量センサ１７から得られる信号によって器具内を流れる水量が点火水量を超えていることが確認されると、コントローラ１２は、給気ファン３を回転させてプリパージを行う。
次に、元電磁弁９と切替電磁弁１１Ａ〜１１Ｃ及びガス比例弁１０をそれぞれ開いてバーナ４Ａ〜４Ｃにガスを供給すると共に、イグナイタ１３を作動させてバーナ４Ａ〜４Ｃの点火制御を行う。バーナ４Ａ〜４Ｃの点火をフレームロッド１５で確認した後、コントローラ１２は、サーミスタ２１で検出された出湯温度と、リモコン２３で設定された設定温度との差に応じて、ガス比例弁１０の開度を制御してガス量を連続的に変化させ、出湯温度を設定温度に一致させる出湯温制御を行う。このときコントローラ１２は、ガス比例弁１０の制御によるガス量の変化に応じて給気ファン３の回転数を変化させて、ガス量と空気量との比率を制御する。

この出湯温制御では、コントローラ１２は、バーナの数が最小となるバーナ群４Ｂのみの単独燃焼を１段、次にバーナの数が多いバーナ群４Ｃのみの単独燃焼を２段、次にバーナの数が多くなるバーナ群４Ｂ，４Ｃの同時燃焼を３段、次にバーナの数が多くなるバーナ群４Ａの単独燃焼を４段、バーナの数が最大となるバーナ群４Ａ〜４Ｃの全燃焼を５段として、必要な燃焼量に応じて燃焼段階を５段階に切り替える切替制御を実行するようになっている。

この切替制御において、燃焼能力が大きい燃焼段階から燃焼能力が小さい燃焼段階に移行する際、例えば左端のバーナ群４Ａを単独燃焼させる４段から、燃焼していないバーナ群４Ｂを挟んで右端のバーナ群４Ｃを単独燃焼させる２段へ燃焼段階を切り替える場合は、図２に示すように以下の（Ａ）〜（Ｅ）の切替手順を実行する。
（Ａ）バーナ群４Ａを単独燃焼（１段）させる。
（Ｂ）切替電磁弁１１Ｂを開弁して隣接するバーナ群４Ｂへ火移りさせ、バーナ群４Ａ，４Ｂを同時に燃焼させる。
（Ｃ）切替電磁弁１１Ａを閉弁してバーナ群４Ａの燃焼を停止させ、バーナ群４Ｂのみを単独燃焼（１段）させる。
（Ｄ）切替電磁弁１１Ｃを開弁して隣接するバーナ群４Ｃへ火移りさせ、バーナ群４Ｂ，４Ｃを同時に燃焼（３段）させる。
（Ｅ）切替電磁弁１１Ｂを閉弁してバーナ群４Ｂの燃焼を停止させ、バーナ群４Ｃのみを単独燃焼（２段）させる。
このうち（Ｂ）〜（Ｄ）の切替手順では、火移り及び燃焼段階の移行を確実にするために、０．５秒は待機してから次の燃焼段階へ移行する。

このように、上記形態の給湯装置１によれば、コントローラ１２は、切替制御の際、所定の燃焼段階で燃焼中のバーナ群から、燃焼していない１つ以上のバーナ群を挟んで所定の燃焼段階よりも燃焼能力が小さい他の燃焼段階のバーナ群へ燃焼を切り替える場合、（１）燃焼中のバーナ群（４Ａ，４Ｂ）から、隣接するバーナ群（４Ｂ，４Ｃ）へ火移りさせて同時に燃焼させる切替手順（図２（Ｂ）及び（Ｄ））と、（２）先に燃焼していたバーナ群（４Ａ，４Ｂ）の燃焼を停止させて、火移りさせたバーナ群（４Ｂ，４Ｃ）のみを単独燃焼させる切替手順（図２（Ｃ）及び（Ｅ））を繰り返すことで燃焼段階の切替を行うことで、複数のバーナ群４Ａ〜４Ｃの切替制御を行っても、切替制御の間に全てのバーナ群４Ａ〜４Ｃの燃焼や停止を行わないので、オーバーシュートやアンダーシュートの発生を抑制できる。また、切替制御の際にイグナイタ１３を動作させないので、イグナイタ１３の使用頻度が抑えられ、耐久性や良好な使用感も維持できる。

なお、上記形態の切替制御の際、切替手順（Ｃ）の１段燃焼は、その前後の切替手順（Ｂ）（Ｄ）よりも燃焼時間を長くして１秒程度は維持するのが望ましい。切替手順（Ｂ）（Ｄ）は、最後の２段よりも燃焼能力が大きく、オーバーシュートが起きるおそれがあるためで、このようにバーナ群４Ｂの単独燃焼の燃焼時間を、前後の切替手順の燃焼時間よりも長くすれば、オーバーシュートの発生の抑制に繋がる。

また、各バーナ群のバーナの数は上記形態に限らず、適宜増減して差し支えない。さらに、バーナ群の数も３つに限らず、４つ以上であっても同様の切替制御は可能である。この場合、最初の燃焼段階のバーナ群と最後の燃焼段階のバーナ群との間に燃焼しないバーナ群が複数あれば、同様に隣接するバーナ群へ火移りさせて同時燃焼させる（１）の切替手順と、火移りさせた後のバーナ群のみを単独燃焼させる（２）の切替手順とを繰り返せばよい。この場合も切替途中で燃焼能力が最小となる燃焼段階では、他の段階よりも長い所定時間の待機を実行してオーバーシュートの発生を抑制するのが望ましい。
勿論両端のバーナ群間での火移りに限らず、間に燃焼していないバーナ群を挟んだ火移りであれば同様の手順で行えるし、バーナ群の配置によっては上記形態とは火移りの方向が異なる（左右逆や前後）場合でも差し支えない。

その他、上記形態では、給水管と出湯管との間にバイパス管を接続したバイパスミキシング式の給湯装置で説明しているが、バイパス管のない給湯装置であっても本発明は適用可能である。同様に、出湯管が分岐して浴槽に接続されて風呂熱交換器と浴槽との間に湯水の循環回路が形成される風呂付きの給湯装置や、潜熱を回収する二次熱交換器を併設する給湯装置であっても本発明の適用は妨げない。

１・・給湯装置、２・・燃焼室、３・・給気ファン、４Ａ〜４Ｃ・・バーナ群、５・・熱交換器、６・・給水管、７・・出湯管、８・・ガス管、９・・元電磁弁、１０・・ガス比例弁、１１Ａ〜１１Ｃ・・切替電磁弁、１２・・コントローラ、１３・・イグナイタ、１４・・点火電極、１５・・フレームロッド、１６・・バイパス管、２０・・給湯栓、２１、２２・・サーミスタ、２３・・リモコン。

Claims

互いに数が異なる複数のバーナからなる３つ以上のバーナ群と、
給水管と出湯管とが接続されて前記バーナ群により加熱される熱交換器と、
前記バーナ群の燃焼を制御する制御手段と、を含み、前記制御手段は、必要な燃焼量に応じて燃焼させる前記バーナ群を選択して複数の燃焼段階に切り替える切替制御を実行する給湯装置であって、
前記制御手段は、前記切替制御の際、所定の燃焼段階で燃焼中の前記バーナ群から、燃焼していない１つ以上の前記バーナ群を挟んで前記所定の燃焼段階よりも燃焼能力が小さい他の燃焼段階の前記バーナ群へ燃焼を切り替える場合、以下の（１）（２）の切替手順を繰り返すことで前記他の燃焼段階への切替を行うことを特徴とする給湯装置。
（１）燃焼中の前記バーナ群から、隣接する前記バーナ群へ火移りさせて同時に燃焼させる。
（２）先に燃焼していた前記バーナ群の燃焼を停止させて、火移りさせた前記バーナ群のみを単独燃焼させる。
火移りさせて単独燃焼する前記バーナ群の燃焼能力が、その前後の切替手順で燃焼する前記バーナ群の燃焼能力よりも小さい場合、前記単独燃焼の燃焼時間を、前記前後の切替手順での燃焼時間よりも長くすることを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。