JP7455352B2

JP7455352B2 - 給湯器

Info

Publication number: JP7455352B2
Application number: JP2019217264A
Authority: JP
Inventors: 拓明田島
Original assignee: 株式会社パロマ
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2024-03-26
Anticipated expiration: 2039-11-29
Also published as: JP2021085640A

Description

本発明は、熱交換後の燃焼排気を排気ダクトを介して屋外に排出する給湯器に関する。

給湯器は、熱交換器を通過する水とバーナの燃焼排気との熱交換で所定温度の湯を出湯させる。バーナには、燃焼に必要な空気がファンによって供給され（例えば特許文献１参照）、熱交換後の燃焼排気は、排気ダクトから屋外に排出される。

特開平７－３５３４０号公報

出湯温制御を行うコントローラは、バーナの燃焼をフレームロッド等で監視し、失火した場合には再点火を行うことで、出湯を継続するようにしている。但し、失火－再点火が所定回数繰り返されると、コントローラは、器具に異常が生じたと判定して器具の使用を禁止するようにしている。
しかし、排気ダクトから強風（例えば１５ｍ／ｓ以上）が吹き込まれる状態が続くと、失火が繰り返されてしまうため、コントローラは、器具に異常がないにもかかわらず使用を禁止することになり、使い勝手を損なうことになる。

そこで、本発明は、排気ダクトに強風が吹き込まれても器具の使用が禁止されず、使い勝手を損なうことがない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、入側に給水管が、出側に出湯管がそれぞれ接続される熱交換器と、
熱交換器に燃焼排気を通過させるバーナと、
バーナに燃焼用空気を供給するファンと、
バーナの燃焼を検出する炎検出手段と、
出湯管に設けられる出湯温センサと、
熱交換器を通過した燃焼排気を屋外に排出する排気ダクトと、
バーナの燃焼及びファンの回転数を制御するコントローラと、を備えた給湯器であって、
コントローラは、バーナの燃焼中に炎検出手段によってバーナの失火を検知すると、バーナに再点火すると共に、ファンの回転数が、通常時の最低回転数よりも高い所定の強風対策用ファン回転数未満であるか否かを判別し、ファンの回転数が強風対策用ファン回転数未満の場合は、ファンの最低回転数を強風対策用ファン回転数に制限して、出湯温センサから得られる出湯温度がコントローラに設定される設定温度から所定温度以上高くなったら、ファンの最低回転数を強風対策用ファン回転数とする制限を解除することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、コントローラは、バーナの失火を検知した際のファンの回転数が、所定の強風対策用ファン回転数未満であれば、ファンの最低回転数を強風対策用ファン回転数に制限するので、排気ダクトから強風が吹き込まれる状態が続いても、失火が繰り返されて器具の使用が禁止されることがなくなる。よって、使い勝手を損なうことがない。
また、コントローラは、出湯温度が設定温度から所定温度以上高くなったら、ファンの最低回転数を強風対策用ファン回転数とする制限を解除するので、風量の低下に対応して通常のフィードバック制御へ直ちに復帰することができる。

給湯器の概略図である。出湯温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ある。この給湯器１は、燃焼室２の上側にバーナ３が、燃焼面を下向きにして配置され、バーナ３の下側に、燃焼排気の主に顕熱を回収する一次熱交換器４と、主に潜熱を回収する二次熱交換器５とを配置した逆燃焼式となっている。
バーナ３へのガス供給管６の上流側には、予混合器７が設けられている。予混合器７は、下流側にファン８を、上流側に２つのベンチュリー９Ａ，９Ｂを備える。ベンチュリー９Ｂは、フラップバルブ１０によって開閉される。ベンチュリー９Ａ，９Ｂの上流側には空気の吸込口１１Ａ，１１Ｂがそれぞれ設けられている。
ベンチュリー９Ａ，９Ｂにおける吸込口１１Ａ，１１Ｂの下流側には、ガス供給管６から分岐する分岐管１２Ａ，１２Ｂがそれぞれ接続されている。分岐管１２Ｂには、流路を開閉する電磁弁１３が設けられている。ガス供給管６における分岐管１２Ａ，１２Ｂの上流側には、均圧弁１４が設けられている。

二次熱交換器５の入側端部には、給水管１５が接続され、二次熱交換器５の出側端部は、一次熱交換器４の入側端部と接続されている。一次熱交換器４の出側端部には、出湯管１６が接続されている。燃焼室２の外部で給水管１５と出湯管１６との間には、バイパス管１７が接続されている。
給水管１５には、水量センサ１８と、入水温センサ１９と、水量調整弁２０とが設けられている。出湯管１６には、一次熱交換器４からの出口付近の温度を検出する出口温センサ２１と、バイパス管１７との接続部より下流の温度を検出する出湯温センサ２２とが設けられている。バイパス管１７には、バイパス流量を調整するバイパス弁２３が設けられている。
燃焼室２には、中和器２５を備えたドレン排出管２４が接続されている。また、燃焼室２には、排気ダクト２６が接続されて、下流端を屋外へ開放させている。さらに、燃焼室２には、バーナ３の点火用のイグナイタ２７と炎検出用のフレームロッド２８とが設けられている。

以上の如く構成された給湯器１は、リモコン３１が接続されたコントローラ３０により出湯温制御がなされる。以下、コントローラ３０による出湯温制御を、図２のフローチャートに基づいて説明する。
まず、Ｓ（ステップ）１で、出湯管１６に接続された外部の給湯栓が開栓されて、水量センサ１８により所定量以上の通水が確認されると、コントローラ３０は、均圧弁１４の上流側の図示しない元弁を開弁させると共に、Ｓ２で、入水温センサ１９が検出した入水温度と、リモコン３１を用いて設定した設定温度との温度差と、水量センサ１８で検出される入水量とに基づいて、必要な燃焼出力（アウトプット）を算出し、このアウトプットに応じてフィードフォワード（ＦＦ）制御を行う。すなわち、要求されるアウトプットに応じた回転数でファン８を回転させる。例えば入水温度２５℃、設定温度４０℃、入水量３Ｌ／ｍｉｎの場合、ファン８は２０００ｒｐｍ以下で回転する。

このＦＦ制御において、要求されるアウトプットが所定の閾値以上である場合は、コントローラ３０は、フラップバルブ１０を開弁位置に移動させてベンチュリー９Ｂを開放し、電磁弁１３を開弁させる。
すると、予混合器７では、ファン８の回転数に比例した空気が吸込口１１Ａ，１１Ｂから吸い込まれる。よって、ベンチュリー９Ａ，９Ｂで負圧が生じ、同時にガス供給管６に燃料ガスが供給される。燃料ガスは、均圧弁１４を通って分岐管１２Ａ，１２Ｂに分岐して流れ、ベンチュリー９Ａ，９Ｂで生じる負圧との差圧に応じた量でベンチュリー９Ａ，９Ｂに吸い込まれ、ここで燃焼に必要な全ての空気と混合されて混合気が生成される。
一方、要求されるアウトプットが所定の閾値を下回る場合、コントローラ３０は、フラップバルブ１０を閉弁位置に移動させてベンチュリー９Ｂを閉塞する。これと同時に、電磁弁１３を閉弁させて分岐管１２Ｂを閉塞する。よって、予混合器７では、ベンチュリー９Ａのみで燃料ガスと空気との混合気が生成される。

こうして予混合器７で生成された混合気は、ファン８を介してバーナ３に送られ、イグナイタ２７によって点火されて燃焼する（Ｓ３）。
バーナ３の燃焼排気は、一次熱交換器４を通過することで、伝熱管内を流れる水と熱交換し、顕熱が回収される。その後、二次熱交換器５を通過することで、内部流路を流れる水と熱交換し、潜熱が回収される。その後、燃焼排気は排気ダクト２６を通って外部に排出される。
バーナ３の燃焼中、コントローラ３０は、Ｓ４でフィードバック（ＦＢ）制御を行う。すなわち、設定温度と出湯温度との温度差に基づいて、この温度差が小さくなるようにファン８の回転数の調整を行う。

また、コントローラ３０は、フレームロッド２８によってバーナ３の燃焼を監視しており、Ｓ５でバーナ３の失火がフレームロッド２８で検知されると、Ｓ６で、このときのファン８の回転数が、予め設定された強風対策用ファン回転数未満であるか否かを判別する。この強風対策用ファン回転数は、ＦＢ制御時の通常の最低回転数（ここでは１０００ｒｐｍ）よりも高い回転数（ここでは２０００ｒｐｍ）で設定されている。
この判別でファン８の回転数が強風対策用ファン回転数未満であれば、コントローラ３０は、排気ダクト２６に１５ｍ／ｓ以上の強風の吹き込みありと判断して、Ｓ７で、ファン８の最低回転数を強風対策用ファン回転数である２０００ｒｐｍに制限する。Ｓ６の判別でファン８の回転数が強風対策用ファン回転数以上であれば、Ｓ４でＦＢ制御を続行する。
このため、ファン８からバーナ３へ供給される混合気の量が増加し、バーナ３に燃焼不良が生じたり失火したりすることがなくなる。

一方、排気ダクト２６への強風の吹き込みが止むと、インプットが回復して想定しているインプットとなるため、出湯温度が上昇していく。よって、コントローラ３０は、Ｓ８で、出湯温度が設定温度よりも３℃以上高くなったか否かを判別し、ここで設定温度＋３℃以上の上昇を確認すると、排気ダクト２６への風量が低下したと判断して、Ｓ９でファン８の最低回転数を強風対策用ファン回転数とする制限を解除して、２０００ｒｐｍ以下での燃焼を許容する。Ｓ８で出湯温度の設定温度＋３℃以上の上昇が確認されなければ、強風対策用ファン回転数を最低回転数とするファン８の制御を継続する。
なお、給湯栓が閉栓されて、Ｓ１０で、器具内の所定量以上の通水が確認されなくなると（Ｓ１０でＮＯ）、出湯温制御は終了する。ここで所定量以上の通水が確認されると、Ｓ４へ戻ってＦＢ制御を続行する。

このように、上記形態の給湯器１によれば、コントローラ３０は、バーナ３の燃焼中にフレームロッド２８（炎検出手段）によってバーナ３の失火を検知すると、ファン８の回転数が、通常時の最低回転数よりも高い所定の強風対策用ファン回転数未満であるか否かを判別し、ファン８の回転数が強風対策用ファン回転数未満の場合は、ファン８の最低回転数を強風対策用ファン回転数に制限する。
この構成により、排気ダクト２６から強風が吹き込まれる状態が続いても、失火が繰り返されて器具の使用が禁止されることがなくなる。よって、使い勝手を損なうことがない。

特にここでは、コントローラ３０は、出湯温センサ３２から得られる出湯温度が設定温度から所定温度以上高くなったら、ファン８の最低回転数を強風対策用ファン回転数とする制限を解除するので、風量の低下に対応して通常のＦＢ制御へ直ちに復帰することができる。

なお、強風対策用ファン回転数は、２０００ｒｐｍに限らず、器具の仕様やファンの能力等によって１５００ｒｐｍ等の他の数値も選択できる。
また、上記形態では、失火した際に直ちにファンの回転数を強風対策用ファン回転数と比較しているが、失火した回数をカウントし、この回数が所定の回数に達したら、ファンの回転数を強風対策用ファン回転数と比較するようにしてもよい。この所定の回数は、器具の使用が禁止される失火回数よりも少ない回数が設定される。

その他、給湯器の構成も、予混合器は２つのベンチュリーでなく１つのベンチュリーのみ備えたものであってもよいし、ベンチュリーがファンの下流側にあるものでも本発明は適用できる。勿論逆燃焼式に限らず、バーナの上側に一次熱交換器と二次熱交換器とが設置された給湯器、二次熱交換器を備えない給湯器、予混合器を用いない給湯器等であっても本発明は適用可能である。

１・・給湯器、２・・燃焼室、３・・バーナ、４・・一次熱交換器、５・・二次熱交換器、６・・ガス供給管、７・・予混合器、８・・ファン、９Ａ，９Ｂ・・ベンチュリー、１１Ａ，１１Ｂ・・吸込口、１２Ａ，１２Ｂ・・分岐管、１５・・給水管、１６・・出湯管、１７・・バイパス管、１８・・水量センサ、１９・・入水温センサ、２１・・出口温センサ、２２・・出湯温センサ、２６・・排気ダクト、２８・・フレームロッド、３０・・コントローラ、３１・・リモコン。

Claims

入側に給水管が、出側に出湯管がそれぞれ接続される熱交換器と、
前記熱交換器に燃焼排気を通過させるバーナと、
前記バーナに燃焼用空気を供給するファンと、
前記バーナの燃焼を検出する炎検出手段と、
前記出湯管に設けられる出湯温センサと、
前記熱交換器を通過した燃焼排気を屋外に排出する排気ダクトと、
前記バーナの燃焼及び前記ファンの回転数を制御するコントローラと、を備えた給湯器であって、
前記コントローラは、前記バーナの燃焼中に前記炎検出手段によって前記バーナの失火を検知すると、前記バーナに再点火すると共に、前記ファンの回転数が、通常時の最低回転数よりも高い所定の強風対策用ファン回転数未満であるか否かを判別し、前記ファンの回転数が前記強風対策用ファン回転数未満の場合は、前記ファンの最低回転数を前記強風対策用ファン回転数に制限して、前記出湯温センサから得られる出湯温度が前記コントローラに設定される設定温度から所定温度以上高くなったら、前記ファンの最低回転数を前記強風対策用ファン回転数とする制限を解除することを特徴とする給湯器。