JP6896273B2 - 給湯器 - Google Patents

Description

本発明は、器具内の通水をバーナで加熱して出湯させる給湯器に関する。

給湯器は、バーナに加熱される熱交換器に、給水管と出湯管とを接続し、蛇口を開栓して器具内に通水させると、これを検知したコントローラ（運転制御手段）がバーナを燃焼させて熱交換器を通過する水を加熱させ、出湯管から出湯させる。給湯器の筐体には、前面を閉塞するフロントカバーが設けられており、熱交換後のバーナの燃焼排気は、フロントカバーに設けた排気口から外部に排出される。
この給湯器においては、特許文献１に開示の如く、フロントカバーの前面に、排気口を前面から覆って排気口からの燃焼排気を左右等の異なる方向から排出させる排気案内筒（排気アダプタ）が設けられることがある。この排気アダプタは、排気口からの外気や雨水等の流入を阻止したり、燃焼排気の排気方向を変更したりするために設けられている。

特開２０１５−３１４９６号公報

このような給湯器を設置する際、排気アダプタの有無や構造等によって空気流通経路の負荷抵抗が変わるため、例えばバーナへの給気ファンの回転数等の運転条件を、排気アダプタの有無等に合わせて設定する必要が生じる。しかし、この設定は、実際の設置現場で作業者が手動で行っているため、時間が掛かって不便となっていた。

そこで、本発明は、排気アダプタの有無等に応じた運転条件を容易に設定することができる給湯器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、バーナと、給水管と出湯管とが接続されてバーナに加熱される熱交換器と、バーナへ燃焼用空気を供給する給気ファンと、熱交換器で熱交換されたバーナの燃焼排気を外部へ排出する排気口と、給気ファンによる空気流通経路の負荷抵抗を検出する負荷抵抗検出手段と、バーナの燃焼及び給気ファンの回転を制御する運転制御手段と、を含み、運転制御手段は、負荷抵抗検出手段の検出値を、空気流通経路の所定の閉塞判定値と比較し、検出値が閉塞判定値以下であれば、検出値を、閉塞判定値より低い第一基準値と比較して排気口への排気アダプタの有無を判断し、排気アダプタの有無に応じて、少なくとも給気ファンの回転数を含む運転条件を設定する一方、
検出値が閉塞判定値を上回っていれば、検出値を第一基準値と比較せず、運転条件を設定しないことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、運転制御手段は、排気アダプタ有りと判断したら、検出値を第一基準値と異なる第二基準値と比較して排気アダプタの種類を判別し、判別した排気アダプタの種類に応じて運転条件を設定することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の構成において、運転制御手段は、検出値が第一基準値以上であることが所定時間継続したことをもって排気アダプタ有りと判断することを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項２の構成において、運転制御手段は、検出値が第二基準値以上であることが所定時間継続したことをもって排気アダプタの種類を判別することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、運転制御手段は、負荷抵抗検出手段の検出値を第一基準値と比較して排気口への排気アダプタの有無を判断し、排気アダプタの有無に応じて、少なくとも給気ファンの回転数を含む運転条件を設定するので、排気アダプタの有無等に応じた運転条件を自動的に設定可能となり、運転条件の設定が至便となる。
一方、検出値と第一基準値との比較の前に、検出値を閉塞判定値と比較し、検出値が閉塞判定値以下の場合に検出値を第一基準値と比較し、検出値が閉塞判定値を上回っていれば、検出値を第一基準値と比較せず、運転条件を設定しないので、空気流通経路に別の原因による閉塞が生じていることが把握できる。
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、運転制御手段は、排気アダプタ有りと判断したら、検出値を第一基準値と異なる第二基準値と比較して排気アダプタの種類を判別し、判別した排気アダプタの種類に応じて運転条件を設定するので、排気アダプタの種類に応じたさらに適正な運転条件を設定することができる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加えて、第一基準値以上の所定時間の継続を排気アダプタ有りの判断の条件とすることで、排気アダプタの有無がより正確に判別できる。
請求項４に記載の発明によれば、請求項２の効果に加えて、第二基準値以上の所定時間の継続を排気アダプタの種類判別の条件とすることで、排気アダプタの種類がより正確に判別できる。

給湯器の概略図である。 給湯器の正面図である。 運転条件設定制御のフローチャートである。

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、給湯器の一例を示す概略図で、給湯器１は、筐体内に、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（ここではそれぞれ燃焼能力が異なる３ユニット）のバーナ４，４・・を備えると共に、バーナ４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４へのガス管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４への分岐管には、切替電磁弁１１，１１・・がそれぞれ設けられて、各弁が運転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、１５はフレームロッドである。

また、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、通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に電気的に接続されている。一方、出湯管７には、給湯栓２０が設けられると共に、バイパス管１６との接続部分より上流側（熱交換器５からの出口際）と、当該接続部分より下流側の湯の温度をそれぞれ検出するサーミスタ２１，２２が設けられて、コントローラ１２に電気的に接続されている。２３は設定温度等を設定操作可能なリモコンである。

この給湯器１は、図２に示すように、前面を除く五面が囲まれる筐体３０と、その筐体３０の前面の開口を閉塞する着脱可能なフロントカバー３１とを有し、フロントカバー３１の上部には、燃焼室２の上部に設けられる排気部から燃焼排気が排出される排気口２４が、前方へ向けて開口している。フロントカバー３１には、排気口２４を前方から非接触で覆って排気方向を横向きや下向き等に変更する排気アダプタ３２が、オプションとして取り付け可能となっている。フロントカバー３１の下部には、給気口３３，３３・・が形成されている。

以上の如く構成された給湯器１は、給湯栓２０を開いて器具内に通水させ、これが水量センサ１７で検知されると、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い、元電磁弁９と切替電磁弁１１及びガス比例弁１０をそれぞれ開いてバーナ４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４の点火制御を行う。バーナ４の点火はフレームロッド１５で確認される。
次に、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ための出湯温制御を行う。
そして、給湯栓２０の閉栓によって通水が検知されなくなると、コントローラ１２は、元電磁弁９、切替電磁弁１１、ガス比例弁１０をそれぞれ閉弁させてバーナ４を消火させ、給気ファン３を一定時間回転させてポストパージ動作を行う。

一方、コントローラ１２は、フロントカバーに排気アダプタ３２が設けられると、給気ファン３から排気アダプタ３２の出口に至る空気流通経路の負荷抵抗が変わることを踏まえて、電源投入後は継続して（給湯開始前、給湯開始後、給湯終了後の何れにおいても）、排気アダプタ３２の有無を検知すると共に、排気アダプタ３２の種類に合わせて給気ファン３の回転数を自動的に設定する機能を備えている。以下、この運転条件設定制御を、図３のフローチャートに基づいて説明する。

まず、Ｓ１で、給気ファン３の電流値を換算して得られる空気流通経路の負荷抵抗が、空気流通経路の閉塞判定値以下であるか否かを判別する。従って、コントローラ１２は、負荷抵抗検出手段としても機能する。この判別で負荷抵抗が閉塞判定値以下でなければ、空気流通経路に別の原因による閉塞が生じていると判断して本制御を終了する。
一方、Ｓ１で負荷抵抗が閉塞判定値以下であることを確認すると、次のＳ２で、負荷抵抗が、閉塞判定値より低い第一基準値以上であるか否かを判別する。ここで負荷抵抗が第一基準値以上でなければ、排気アダプタ３２は取り付けられていないと判断して本制御を終了する。

そして、Ｓ２の判別で負荷抵抗が第一基準値以上であれば、排気アダプタ３２有りと判断する。
排気アダプタ３２有りと判断したら、次のＳ３で、負荷抵抗が、第一基準値より高い第二基準値以上であるか否かを判別する。
ここで負荷抵抗が第二基準値以上であれば、Ｓ４で、排気アダプタ３２はＡタイプ（排気面積が小さい高抵抗タイプ）であるとして、給気ファン３の回転数を高い負荷抵抗に応じた高回転数に設定変更する。一方、負荷抵抗が第二基準値以上でなければ、Ｓ５で、排気アダプタ３２はＢタイプ（排気面積が大きい低抵抗タイプ）であるとして、給気ファン３の回転数を低い負荷抵抗に応じた低回転数に設定変更する。

このように、上記形態の給湯器１によれば、コントローラ１２は、負荷抵抗の検出値を第一基準値と比較して排気口２４への排気アダプタ３２の有無を判断し、排気アダプタ３２の有無に応じて、給気ファン３の回転数を含む運転条件を設定することで、排気アダプタ３２の有無に応じた運転条件を自動的に設定可能となり、運転条件の設定が至便となる。
特にここでは、コントローラ１２は、排気アダプタ３２有りと判断したら、検出値を第一基準値と異なる第二基準値と比較して排気アダプタ３２の種類を判別し、判別した排気アダプタ３２の種類に応じて運転条件を設定するので、排気アダプタ３２の種類に応じたさらに適正な運転条件を設定することができる。

なお、上記運転条件設定制御において、Ｓ２での排気アダプタ３２有りは、第一基準値以上となる負荷抵抗が所定時間（例えば数秒）継続したことをもって判断してもよい。同様に、Ｓ３以降の排気アダプタ３２の種類の判別は、第二基準値以上となる負荷抵抗が所定時間（例えば数秒）継続すれば、排気アダプタ３２はＡタイプと判断し、所定時間継続しなければ、排気アダプタ３２はＢタイプと判断するようにしてもよい。このように所定時間の継続を判断の条件とすれば、排気アダプタ３２の有無や種類がより正確に判別できる。

一方、上記形態では、運転制御手段となるコントローラが給気ファンの電流値を検出して負荷抵抗検出手段を兼用しているが、空気流通経路内で燃焼排気の圧力を検出する圧力センサ等を負荷抵抗検出手段として別途設けても差し支えない。
また、排気アダプタの種類の判別を行わずに排気アダプタの有無のみを判別して運転条件を設定してもよいし、運転条件としてバーナの燃焼能力や器具内の通水量等も設定可能である。

その他、給湯器自体の形態も上記内容に限らず、バーナの段数の増減は勿論、複数段でない単独のバーナであってもよい。また、バイパス管を有しないタイプ、風呂用熱交換器を備えて浴槽への湯張りや追い炊きが可能な風呂側回路を併設したタイプ、潜熱回収用の熱交換器を併設したタイプ等であっても本発明の適用は可能である。

１・・給湯器、２・・燃焼室、３・・給気ファン、４・・バーナ、５・・熱交換器、６・・給水管、７・・出湯管、１０・・ガス比例弁、１２・・コントローラ、１８・・水量サーボ、２０・・給湯栓、２１，２２・・サーミスタ、２３・・リモコン、２４・・排気口、３０・・筐体、３１・・フロントカバー、３２・・排気アダプタ。

Claims (4)

1. バーナと、
   給水管と出湯管とが接続されて前記バーナに加熱される熱交換器と、
   前記バーナへ燃焼用空気を供給する給気ファンと、
   前記熱交換器で熱交換された前記バーナの燃焼排気を外部へ排出する排気口と、
   前記給気ファンによる空気流通経路の負荷抵抗を検出する負荷抵抗検出手段と、
   前記バーナの燃焼及び前記給気ファンの回転を制御する運転制御手段と、を含み、
   前記運転制御手段は、前記負荷抵抗検出手段の検出値を、前記空気流通経路の所定の閉塞判定値と比較し、前記検出値が前記閉塞判定値以下であれば、前記検出値を、前記閉塞判定値より低い第一基準値と比較して前記排気口への排気アダプタの有無を判断し、前記排気アダプタの有無に応じて、少なくとも前記給気ファンの回転数を含む運転条件を設定する一方、
   前記検出値が前記閉塞判定値を上回っていれば、前記検出値を前記第一基準値と比較せず、前記運転条件を設定しないことを特徴とする給湯器。
2. 前記運転制御手段は、前記排気アダプタ有りと判断したら、前記検出値を前記第一基準値と異なる第二基準値と比較して前記排気アダプタの種類を判別し、判別した前記排気アダプタの種類に応じて前記運転条件を設定することを特徴とする請求項１に記載の給湯器。
3. 前記運転制御手段は、前記検出値が前記第一基準値以上であることが所定時間継続したことをもって前記排気アダプタ有りと判断することを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯器。
4. 前記運転制御手段は、前記検出値が前記第二基準値以上であることが所定時間継続したことをもって前記排気アダプタの種類を判別することを特徴とする請求項２に記載の給湯器。

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