JPH01142323A - ガス燃焼式加熱装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱交換器を介して流体を加熱するガス燃焼式
加熱装置の制御装置に関する。

［従来の技術］ ガス燃焼式の加熱装置では、発熱量を多くするためには
バーナへ燃料ガスを噴出するノズルの径を大きくして供
給量を多くすることが考えられるが、ガバナ比例弁のよ
うに燃料供給量を二次圧を制御することによって行う場
合には、ノズルの径が大きいと二次圧を低く制御できな
い、そのため、ノズルとガバナ比例弁との間に電磁弁と
、ノズルより径の小さいオリフィス等を備えたバイパス
路をこの電磁弁と並列に設けて、小発熱量が必要な場合
には電磁弁を閉じて、燃料供給圧を調節するものが実開
昭６１−１９３２０号公報に紹介されている。

［発明が解決しようとする問題点］ このような加熱装置を、ガス給湯器やガス温風暖房機の
ように、水や空気を設定温度に加熱する加熱装置として
使用する場合では、切替えを行ったときにも設定された
温度が得られるように燃焼量を連続的に変化することが
できることが必要である。このとき燃焼量を変化させる
ためのガバナ比例弁には製造時のばらつきがあるため、
組立て時に個々の給湯器等において、ダイヤフラムのば
ね圧と最大電流値とが調整されている。しかし、この調
整は切替え前の状態で行われ、電磁弁の切替え時には、
その比例弁電流値を一定量変更するだけであるため、電
磁弁を切替えた後も設定温度に対応した適切な燃焼量を
得るためには、個々の加熱装置について変更する電流値
を一定量変更するのではなく、別々の電流値を設定しな
ければならないが、そうすると比例弁の通電回路が複雑
になってしまうという問題点がある。

本発明は、上記の加熱装置において、電磁弁を切替えた
場合にも設定された温度に流体を加熱することができる
制御装置を備えた加熱装置を、簡単な構成で提供するこ
とを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、ノズルを介して燃料ガスを供給する燃料供給
路中に通電電流に応じて二次圧を可変する比例弁を設け
るとともに、該比例弁の下流に燃料供給路を遮断する電
磁弁と該電磁弁が閉状態のとき制限した燃料ガスを供給
するバイパス路とを備えたバーナの燃焼に伴って発生す
る熱によって、熱交換器を介して流体を加熱するガス燃
焼式加熱装置を制御する制御装置において、 該制御装置は、前記熱交換器を介して加熱される流体の
温度を設定する温度設定手段と、加熱された流体の温度
を検出する温度検出手段とを備え、前記温度設定手段の
設定温度と前記温度検出手段の検出温度とから前記バー
ナの燃焼量を決定し、その燃焼量に基づいて前記電磁弁
および前記比例弁を制御し、 前記電磁弁を開状態にする第１制御として決定された燃
焼量が第１の燃焼量より大きい燃焼量の範囲で前記比例
弁を通電し、第１の燃焼量になったとき前記電磁弁を閉
状態にするとともに前記比例弁への電流を所定の電流値
だけ増加し、前記電磁弁を閉状態にする第２制御として
決定された燃焼量が前記第１の燃焼量より大きく設定さ
れた第２の燃焼量より小さい燃焼量の範囲で前記比例弁
を通電し、第２の燃焼量になったとき前記電磁弁を開状
態にするとともに前記比例弁への電流を第１制御におけ
る電流値に減少することを技術的手段とする。

［作用］ 本発明では、温度設定手段の設定温度および温度検出手
段によって検出される流体の温度に基づいて燃焼量が決
定され、電磁弁が開状態のとき比例弁には第１制御が行
われ、電磁弁が閉状態のときには第２制御が行われる。

第１制御のとき決定された燃焼量が第１の燃焼量まで低
下すると電磁弁は閉状態にされ、比例弁には所定の電流
値が増加され第２制御に変更される。従って、電磁弁が
開状態から閉状態になるためバーナへの燃料ガスがバイ
パス路によって制限されても、比例弁によって制御され
る二次圧が上昇するなめ、開状態のときと同様に燃料を
バーナに供給できる。

このとき、比例弁のばらつきによってバーナへの燃料供
給量が第１制御の場合と異なると、その燃料ガスに応じ
た燃焼によって熱交換器で加熱される流体の温度が変化
する。しかし、この変化は温度検出手段によって検出さ
れ、決定される燃焼量が変更されるため、燃料供給量が
補正されて適正な燃焼量が得られる。その結果流体は設
定温度に加熱される。第２制御では、決定された燃焼量
が第１の燃焼量より大きい第２の燃焼量以下の範囲で比
例弁が制御される。

第２制御のとき決定された燃焼量が第２の燃焼量に増加
すると、電磁弁は開状態にされ比例弁は第１制御に変更
される。このとき比例弁への電流値は第１制御における
電流値に減少される。従って、電磁弁が開状態になって
も同様に制御される。

［発明の効果］ 本発明では、第１制御から第２制御への切替えによって
燃料ガスの供給量が変化してしまっても、燃焼によって
加熱される流体の温度が検出され、また電磁弁が開状態
の第２制御では、開状態から閉状態に切替えられる第１
の燃焼量より大きい第２の燃焼量以下の範囲で制御され
る。このため、例えば電磁弁の切替えによって燃料供給
量が変化してしまった場合には、熱交換器で加熱される
流体の温度が変化するが、温度検出手段によってその温
度が検出されて、その温度に基づいて新たに燃焼量が決
定されるため、流体を設定温度に加熱することができる
。このとき、流体の温度が低下しても、第２制御では第
１制御で制御可能な第１の燃焼量より大きい第２の燃焼
量となるように比例弁を制御できるため、確実に切替え
時の燃焼量を得ることができる。

［実施ｆＲ］ 次に本発明のガス燃焼式加熱装置の制御装置を図面に示
す実施例に基づき説明する。

第１図のガス給湯器１は、燃焼器１０と、ガス管２０と
、制御装置３０とから構成される。

燃焼器１０の燃焼器ケース１１内の下部には、セラミッ
クで形成されたバーナプレート１２が設けられており、
このバーナプレート１２は多数の炎口？２ａを備えてい
る。バーナプレート１２の上方には、点火装置としての
スパーカ１３と、炎検知手段としてのサーモカップル１
４が近接して備えられ、さらに上方には図示しない水供
給管と接続された熱交換器１５が設けられ、この熱交換
器１５には伝熱面積を増加させるフィン群１５ａが備え
られている。

燃焼器ケース１１の下方には、バーナケース１６が燃焼
器ケース１１を富ぐようにして設けられ、バーナケース
１６は燃焼器ケース１１およびバーナプレート１２とと
もに本発明のバーナを形成している。バーナケース１６
には燃焼用空気を供給する送風機１７が送風機ケース１
８により接続され、バーナプレート１２とバーナケース
１６との間には、燃焼器ケース１１内への混合気の均等
分散を行う多孔板１９が設けられている。

ガス管２０は図示しない燃料ガス供給源と接続された本
発明の燃料供給路で、燃料ガスを噴出するノズル２１が
送風機ケース１８に設けられている。

ノズル２１は、ガス管２０から供給される燃料ガスを制
限するしぼり機能を有していて、本実施例では径が１０
ＩＩＩＩｍのものを使用している。

ノズル２１の上流のガス管２０には切替用電磁弁２２が
設けられ、さらにガス管２０にはこの切替用電磁弁２２
の上流側と下流側とを連絡するバイパス管２３が設けら
れ、それぞれ接続部２３ａ、２３ｂで接続されている。

切替用電磁弁２２は本発明の電磁弁であり、後述する制
御装置３０によって開状態あるいは閉状態にされる。バ
イパス管２３は切替用電磁弁２２が閉状態のとき燃料ガ
スを通過させるもので、バイパス管２３にはノズル２１
へ通過する燃料ガスを制限するオリフィス２４が備えら
れている。オリフィス２４はノズル２１より径が小さく
されたもので、本実施例では７ｗｍのものを使用してい
る。接続部２３ａの上流のガス管２０にはガバナ比例弁
２５が設けられ、ガバナ比例弁２５を通過した燃料ガス
の圧力は、ガバナ比例弁２５に通電された電流値と比例
するようになっている。ガバナ比例弁２５ではこのよう
に通電電流に応じてその二次側の圧力を調節するもので
あり、その構造上、通常では二次圧を低い圧力に調節す
ることができないものであり、低い二次圧となる少量の
燃料ガスを供給することができない、しかし、本実施例
ではオリフィス２４の径がノズル２１の径より小さく、
開口面積が小さいため、切替用電磁弁２２が閉状態のと
きにはガバナ比例弁２５によって制御される二次圧は、
オリフィス２４により制限されて高くなるオリフィス２
４との間のガス管２０内で生じる燃料ガスの圧力とする
ことができる。従って、燃料ガスをオリフィス２４を介
してノズル２１に供給する場合には、ガバナ比例弁２５
で制御が可能な高いガス圧をオリフィス２４に加えるこ
とができ、また、供給される燃料ガスは逆にオリフィス
２４により制限されるため、オリフィス２４に加えられ
るガス圧が高いにも拘らず、その供給量を少なくするこ
とができる。

ガス管２０には、さらにこのガバナ比例弁２５の上流に
主電磁弁２６が設けられている。ガバナ比例弁２５はガ
ス圧が加わる前に通電が行われると、ガバナ比例弁２５
の開度が本来制御されるより大きくなり、多量の燃料ガ
スがガバナ比例弁２５を通過してしまうため、着火時に
逆火が発生しやすいが、本実施例では、ガバナ比例弁２
５の上流にこの主電磁弁２６を設け、スパーカ１３の作
動を検知してからまずこの主電磁弁２６を通電し、その
後に微小時間遅れてガバナ比例弁２５を通電することに
より、緩点火を行っている。主電磁弁２６の上流には元
電磁弁２７が設けられ、これは、ガス給湯器１の作動中
にのみ開状態にされるもので、異常燃焼時等には閉じら
れる。

本実施例の制御装置３０は、第２図に示すとおり、温度
回路３１と、送風機回路３２と、比例弁回路３３と、制
御回路３４とから構成され、使用者によって繰作される
湯温設定ボリウム３５と作動スイッチ３６を備えた本発
明の制御装置である。

温度回路３１は、熱交換器１５の下流に出湯温サーミス
タ３１ａを備えており、この出湯温サーミスタ３１ａは
熱交換器１５によって加熱される水の温度を検出する本
発明の温度検出手段となっている。そして温度回路３１
は、本発明の温度設定手段である湯温設定ボリウム３５
の設定状態と、出湯温サーミスタ３１ａとからの信号に
基づいて必要な燃焼量を計算して決定する。

送ｍ機回路３２は、温度回路３１で決定された燃焼量に
基づいて送風機１７を駆動するとともに、その駆動状態
から送風機１７の回転数を検出する回転数検出回路を備
えている。。

比例弁口路３３は、送風機回路３２で検出された送風機
１７の回転数に基づいてガバナ比例弁２５を駆動する回
路である０本実施例では、温度回路３１によって決定さ
れた燃焼量に基づいて選択される第１制御と第２制御と
の２通りの制御が行われ、第１制御は第３図の実線Ａに
示すように決定された燃焼量がＱｌより大きい範囲で、
第２制御は実線Ｂに示すように決定された燃焼量がＱ２
より小さい範囲で、それぞれ検出された送風機１７の回
転数と所定の関係で決定される電流値をガバナ比例弁２
５に通電する。ここでＱ２はＱｌより大きく設定されて
いる。また第１制御と第２制御状態のいずれの場合にも
、図示しない増幅回路で増幅されたサーモカップル１４
の出力によって通電電流が補正され、送風機１７によっ
て供給される燃焼用空気とガバナ比例弁２５によって調
節される燃料ガスとが所望の空燃比となるように制御さ
れる。

制御回路３４は、作動スイッチ３６の操作によって作動
を開始すると、シーケンス制御として主電磁弁２６、元
電磁弁２７のそれぞれの開閉およびスパーカ１３、送風
機１７、比例弁回路３３を所定のタイミングで制御する
。

また、制御回路３４は、温度回路３１によって決定され
る燃焼量に基づいて切替用電磁弁２２を開閉する。この
開閉はガバナ比例弁２５の制御と同期して行われ、切替
用電磁弁２２が開状態のときを第１制御、切替用電磁弁
２２が閉状態のときを第２制御としている。

次に以上の構成からなる本実施例のガス給湯器の作動を
説明する。

使用者が作動スイッチ３６を操作し図示しない水レバー
を繰作すると、水流スイッチにより制御装置３０が作動
する。すると、制御回路３４によって所定のシーケンス
で燃焼が開始され、湯温設定ボリウム３５と出湯温サー
ミスタ３１ａによって燃焼量が決定され、燃焼によって
熱交換器１５内の水が加熱される。

いま、決定された燃焼量が第３図に示すように、第２制
御における最大燃焼量Ｑ２より大きいＱ。

であったとすると、第１−制御が行われ切替用電磁弁２
２は開状態にされ、ガバナ比例弁２５には電流値Ｉａが
通電される。

燃焼後、水温が上昇したり、設定温度が変更されたりし
て燃焼量がＱ、に決定されたとすると、第１制御から第
２制御に切替えられ、切替用電磁弁２２は閉状態にされ
て、ガバナ比例弁２５への通電電流は最小電流値Ｉ　ｍ
ｉｎから電流値ｉだけ増加されてＩｂになる。この増加
した電流値ｉは、ガバナ比例弁２５の特性から予め計算
されて決定された値であるため、通常は第２制御を示す
実線Ｂ上の０点に示される燃焼量として、継続してＱｌ
にすることができる。

しかし、第１制御から第２制御への切替えのとき、例え
ばガバナ比例弁２５がばらつきによって破線りに示す特
性であったとすると、所定の電流値ｉを増加した場合に
は、燃焼によって得られる燃焼量はＱｏになってしまい
、Ｑ８を維持することができなくなる。ところが本発明
では、熱交換器１５で加熱される水の温度は出湯温とし
て出湯温サーミスタ３１ａによって検出され、その検出
結果に基づいて新たに燃焼量が決定されて増加するため
、ガバナ比例弁２５の通電電流が増加されて電流値ＩＣ
まで増加される。従って、得られる燃焼量は第１制御の
場合と同様にＱ８となる。

ガバナ比例弁２５の特性が、切替え前よりも逆に大きい
燃焼量になる場合にも同様にして新たに燃焼量が決定さ
れるため、同様にＱ、を維持することができる。

特に、本実施例では、第２制御において得られる最大燃
焼量は、実線Ｂおよび破線りでそれぞれ示すとおりＱ、
　、Ｑ、となり、切替用電磁弁２２が開状態における最
小燃焼量Ｑ１より大きいため、第２制御への切替時に所
定の電流値ｉを通電したときに、得られる燃焼量が切替
前より小さくなった場合にも、出湯温サーミスタ３１ａ
からの信号によって燃焼量が増加されれば、必ずＱ、に
することができる。

切替用電磁弁２２が閉状態の第２制御のときに、決定さ
れる燃焼量が第２制御における最大燃焼量であるＱ２あ
るいはＱ４．になれば、第１制御に切替えられる。この
ときガバナ比例弁２５の通電電流は、第１制御における
電流値に戻されるため、引続きその燃焼量を得ることが
できる。

以上のとおり、本発明によれば、切替用電磁弁２２を閉
じてガバナ比例弁２５への電流値を変更した場合に、所
定電流値をガバナ比例弁２５に増加させたとき、ガバナ
比例弁２５のばらつきによって切替前と同じ燃焼量が得
られないことがあっても、切替後に出湯温サーミスタに
よる検出信号によって燃焼量が新たに決定されるため、
切替前と同じ燃焼量を得ることができる。また切替後に
行われる制御の最大燃焼量は、切替前の最小燃焼量より
大きいため、切替えによって燃焼量が小さくなった場合
にも、切替後に確実にその燃焼量を得ることができる。

本実施例では、熱交換器内を流体としての水が通過する
給湯器について説明したが、ＦＦ式の温風暖房機のよう
に熱交換器の外側を空気が通過する加熱装置であっても
よい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例のガス給湯器を示す概略構成図、第２
図は本実施例の制御装置を示すブロック図、第３図は本
実施例のガス給湯器の燃焼量とガバナ比例弁への通電電
流との関係を、切替用電磁弁が開状態の場合と閉状態の
場合についてそれぞれ示した一例である。 図中、１２・・・バーナプレート、１５・・・熱交換器
、２゛０・・・ガス管（燃料供給路）、２１・・・ノズ
ル、２２・・・切替用電磁弁（電磁弁）、２３・・・バ
イパス管（バイパス路）、２５・・・ガバナ比例弁（比
例弁）、３０・・・制御装置（制御装置）、３１ａ・・
・出湯温サーミスタ（温度検出手段）、３５・・・湯温
設定ボリウム（温度設定手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ノズルを介して燃料ガスを供給する燃料供給路中に
   通電電流に応じて二次圧を可変する比例弁を設けるとと
   もに、該比例弁の下流に燃料供給路を遮断する電磁弁と
   該電磁弁が閉状態のとき制限した燃料ガスを供給するバ
   イパス路とを備えたバーナの燃焼に伴って発生する熱に
   よって、熱交換器を介して流体を加熱するガス燃焼式加
   熱装置を制御する制御装置において、 該制御装置は、前記熱交換器を介して加熱される流体の
   温度を設定する温度設定手段と、加熱された流体の温度
   を検出する温度検出手段とを備え、前記温度設定手段の
   設定温度と前記温度検出手段の検出温度とから前記バー
   ナの燃焼量を決定し、その燃焼量に基づいて前記電磁弁
   および前記比例弁を制御し、 前記電磁弁を開状態にする第１制御として決定された燃
   焼量が第１の燃焼量より大きい燃焼量の範囲で前記比例
   弁を通電し、第１の燃焼量になったとき前記電磁弁を閉
   状態にするとともに前記比例弁への電流を所定の電流値
   だけ増加し、前記電磁弁を閉状態にする第２制御として
   決定された燃焼量が前記第１の燃焼量より大きく設定さ
   れた第２の燃焼量より小さい燃焼量の範囲で前記比例弁
   を通電し、第２の燃焼量になったとき前記電磁弁を開状
   態にするとともに前記比例弁への電流を第１制御におけ
   る電流値に減少することを特徴とするガス燃焼式加熱装
   置の制御装置。