JPH01277113A - 強制送風式燃焼装置 - 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、送風機によりバーナへ燃焼用空気を供給する
強制給排気式あるいは強制給気式等の強制送風式燃焼装
置に関する。

［従来の技術］ 強制送風式燃焼装置では、必要燃焼量に応じて送風機お
よび比例弁を制御し、燃焼用空気および燃料ガスをバー
ナへそれぞれ供給している。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、例えばガス給湯器のように燃焼室を有するもの
では、燃焼用空気は、送風機の回転数が同じであっても
、燃焼室と連通された排気筒の太さや長さおよび形状、
あるいは機器が設置される場所によって実際の供給量が
異なってしまう。そのため、入水温や出湯温等に基づい
て必要燃焼量を計算し、それに応じて送風機を制御して
も、制御状態に応じた燃焼用空気が供給されないため、
十分な熱量が得られないとともに、適正な空燃比にする
こともできないという問題がある。

本発明は、設置条件によって燃焼用空気の吸入状態が異
なったり、排気筒の形状等によっ′Ｃ排気状態が変化し
た場合にも、必要燃焼量に応じた適正な量の燃焼用空気
を供給する。二とができ、さまざまな場所に設置するこ
とができる強制送風式燃焼装置を提供することを目的と
する。

［課題を解決するためのｆ段］ 本発明は、バーナへ燃焼用空気を供給する送風機の回転
数を前記バーナの必要燃焼量に応じて制御する送風機制
御手段を備えた強制送風式燃焼装置において、前記送風
機制御手段は、前記必要燃焼量に対応して前記送風機を
異なった回転数に制御する複数の回転数制御機能を有す
ることを技術的手段とする。

［作用］ 本発明では、送風機の回転数を制御する送風機制御手段
には、バーナの必要燃焼量に対応して送風機を異なった
回転数に制御する複数の回転数制御機能があるため、燃
焼装置の設置条件によって吸入空気量が異なったり、排
気筒の形状等によって排気負荷が異なって実際に供給さ
れる燃焼用空気量が異なったりしても、それに対応して
送風機の回転数を変化させることができるため、必要燃
焼量に応じた燃焼用空気が供給される。

［発明の効果］ 本発明では、同じ必要燃焼量に対しても、異なった回転
数で送風機を制御することができるため、排気筒等の状
態が異なるさまざまな設置条件において、適正量の燃焼
用空気を供給することができる。従って、機器の設置条
件が緩和され、さまざまな場所に設置することができる
。

［実施例］ 次に本発明をガス給湯器の実施例に基づき説明する。

第２図に概略を示す本実施例のガス給湯器は、燃焼器１
０と、燃料管２０と、水管３０と、制御装置４０とから
構成される。

燃焼器１０は、給湯器ケース１内に設けられたバーナ群
１１と燃焼用空気を供給する燃焼用ファン１２とからな
り、ノズル１３から供給される燃料ガスを燃焼用ファン
１２によって供給される一次空気のみで燃焼する全−次
空気燃焼を行う、給湯器ケース１は燃焼室１ａを形成し
ており、燃焼室ｌａ内の燃焼ガスは排気口２から排出さ
れる。

排気口２は図示しない排気筒を接続するための排気筒接
続筒２ａに設けられたもので、燃焼室ｌａ内の燃焼ガス
は、排気筒接続筒２ａに接続される排気筒の形状、太さ
、長さに応じて排出される。

バーナ群１１は複数のリボンバーナを２列に配した２連
式バーナとなっており、燃焼室ｌａ内のバーナ群１１近
傍の士、方には、点火装置のスパーカ１４、炎検知のた
めのフレームロッド１５およびサーモカップル１６がそ
れぞれ設けられている。

燃料管２０は、燃料ガスをノズル１３へ供給するガス管
で、その上流側から順に元電磁弁２１、主電磁弁２２が
、さらにバーナ群１１への燃料供給量を調節する比例弁
２３とがそれぞれ設けられ、比例弁２３の下流では２連
式バーナの各連にそれぞれ燃料ガスを供給するために燃
料管２０は分岐しており、分岐した一方の燃料管２０に
は、バーナ群１１のうちｌ連のみを燃焼させるために、
切替弁２４を備えている。

水管３０は、図示しない水供給源および給湯口とそれぞ
れ接続された供給管３１および給湯管３１ａと、これら
を連通して設けられた熱交換器３２およびバイパス管３
２ａとからなり、供給管３１から供給される水の一部は
熱交１１１８３２を介して、残る部分はバイパス管３２
ａを介して給湯管３１ａへ導かれ、熱交換器３２および
バイパス管３２ａの下流側の合流部にはバイパス弁３３
が設けられ、熱交換器３２によって加熱される水と、バ
イパス管３２ａによってそのまま導かれる水の割合を適
切に調節して混合する。

一方、供給管３１には上流側より水量制御弁３４、水流
センサ３５および入水温サーミスタ３６が、また熱交換
器３２の下流には熱交換サーミスタ３７が、給湯管３１
ａには出湯温サーミスタ３８がそれぞれ備えられ、さら
に給湯管３１ａには図示しない凍結予防し−タが備えら
れている。

なお、バイパス弁３３および水量制御弁３４は、それぞ
れ備えられたギヤドモータにより駆動され、また水流セ
ンサ３５は、供給管３１内を通過する水流により回転す
る図示しない羽根車の回転数に応じた数のパルスを出力
する。

制御装置４０は、第１図に示すとおり、ガス給湯器に備
えられた上記の各部分との信号交換のためのインターフ
ェース４１となる各回路と、制御装置４０の中心となる
マイクロコンピュータ４２と、安全確保のための安全回
路４３および電磁弁通電リレー回路４４と、これらすべ
てに電力を供□給する電源部４５とからなり、さらにガ
ス給湯器の作動を操作するためのコントローラ４６と、
マイクロコンピュータ４２の作動モードを予め設定する
ためのモード設定回路４７を備えている。

インターフェース４１には、スパーカ１４に火花放電を
行うための高電圧を発生する高電圧発生部と、スパーカ
１４での火花放電を検知するための放電検知部とからな
るスパーカ回路５１、燃焼時の空燃比の制御のために検
知する炎の温度に応じたサーモカップル１６の出力電圧
を制御信号として使用するために増幅する炎温度検出回
路５２、水管３０に配された各サーミスタの抵抗値から
それぞれの温度信号を得るための水温検出回路５３、水
量制御弁３４とバイパス弁３３とをそれぞれ答弁の開度
を検出するために備えられた図示しないポテンショメー
タの抵抗値に基づいて駆動するためのギヤドモータ駆動
回路５４、マイクロコンピュータ４２から伝送されるパ
ルス信号に基づいて燃焼用ファン１２を駆動するファン
回路５５、燃料ガスを謂節する比例弁２３への通電を行
う比例弁回路５６、通信回路５７、フレームロッド１５
によって炎を検知して炎検知信号を得る炎検知回路５８
、水管３０内を通過する水量に応じて発生される水流セ
ンサ３５からのパルス信号を、マイクロコンピュータ４
２へ伝送するとともに、パルス信号に基づいて検知され
る水量が一定量以上になったとき、スイッヂング信号を
電源部４５のリレー回路用電源４５ｂへ送出し、水流信
号を安全回路４３へ伝送する水流回路５９が備えられて
いる。

マイクロコンピュータ４２は、本実施例のガス給湯器だ
けでなく、給湯量や大きさが異なる他の給湯器にも兼用
できるように設計され、その作動に必要なプログラムお
よび各データを収容した記憶装置を内蔵したカスタムＬ
ＳＩで、所定のシーケンス制御と、燃焼量制御および水
量制御を行う。

燃焼量制御および水量制御では、入水温サーミスタ３６
、熱交換サーミスタ３７、コントローラ４６、水流セン
サ３５からの信号によって予め燃焼量および水量を制御
するフィードフォワード制御と、所定の条件になったと
きには、さらに出湯温サーミスタ３８によって燃焼量お
よび水量を補正するフィードバック制御を行っている。

燃焼量制御では、各サーミスタ等の信号から決定された
燃焼量に基づいて燃焼用ファン１２を制御し、さらにそ
の回転数に応じて比例弁２３の通電電流を制御している
。本実施例では、異なるガス種にも兼用できる機器とし
て設計されており、燃焼用ファン１２の回転数に対応さ
せてガス種毎に予め設定した比例弁２３への電流値を示
す複数のデータ群をマイクロコンピュータ４２内のＲＯ
Ｍ４２ａに設け、後述するモード設定回路４７によって
ガス種に応じて選択されるデータ群に基づいてそれぞれ
異なった電流値で比例弁２３を制御している。この結果
、制御装置４０は、それぞれのガス種に合った細かい特
性を比例弁２３に与えることができる。

また、本実施例では、異なった給湯能力を備えた給湯器
としても代用することができ、切替えによって燃焼量を
決定する燃焼用ファン１２の回転数および比例弁２３の
開度を制限し、所定燃焼量以上の燃焼が行われないよう
にする。

さらに、本実施例では、ガス給湯器の設置条件によっ゛
Ｃ排気筒の長さ、太さあるいは形状が異なった場合にも
、適正量の燃焼用空気を供給するために、設置状態に応
じて燃焼用ファン１２の回転数制御を変更できるように
している。

本実施例のガス給湯器は、強制送風式の燃焼器１０を備
えているが、燃焼用ファン１２が同一回転数で回転して
いても、燃焼用空気の吸入路負荷や燃焼ガスの排気路負
荷によって燃焼用空気の供給量が異なってしまう。この
ため、決定された必要燃焼量に応じて単純に回転数を決
定してしまうと、必要燃焼量に応じた燃焼用空気が供給
されなくなる。そこで、設置状態に応じて燃焼用ファン
１２の回転数を制御しζ、必要燃焼量に応じた燃焼用空
気を供給するようにしている。

マイクロコンピュータ４２内のＲＯＭ４２ａには、決定
される燃焼量に対応させて、予め設定した燃焼用ファン
１２への印加電圧を示す複数のデータ群が備えられてい
るにれら複数のデータ群は、排気筒が変更された場合等
に変化する負荷に応じて、適切な量の燃焼用空気が供給
されるように設定された印加電圧値であり、例えば第３
図に示すとおり必要燃焼量Ｑ１〜Ｑ２に対応して、それ
ぞれ実線Ａ、Ｂ、Ｃに示す特性を有するものである。こ
こで、実線Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ壁掛は型設置、扉内設
置、排気筒使用設置の場合を示し、それぞれ回転数Ｎ１
〜Ｎ４、回転数Ｎ２〜Ｎ５、回転数Ｎ３〜Ｎ６が得られ
る電圧値となっている。

そして、マイクロコンピュータ４２によって必要燃焼量
が与えられると、それに応じて、各データ群においてそ
の燃焼量に相当する電圧値が読み出され、それに基づい
て燃焼用ファン１２が制（ヰされる。

これらのデータ群の読み出しの選択は、後述するモード
設定回路４７によって行われる。

さらに、本実施例では、比例弁２３への電流値は、燃焼
用ファン１２の回転数に基づいて決定されているため、
必要燃焼量が同じ場合であっ°Ｃも設定状態により異な
った回転数で燃焼用ファン１２が制御されるため、検出
された回転数に基づいてそのまま比例弁２３への電流値
を決定すると、異なる量の燃料が供給されてしまう。そ
こで、マイクロコンピュータ４２によって一定の演算処
理により補正を行い、その補正された回転数に基づいて
比例弁２３の通電を行うようにしている。そしてこの演
算処理では、モード設定回路４７によって選択される燃
焼用ファン１２のデータ群に応じて、所定の演算式が選
択され、その演算式に基づいて行われる。

なおこのＲＯＭ４２ａからのデータの読み出しの選択、
設定は、後述するモード設定回路４７によって必要とさ
れるガス種や給湯能力に応じて行われ、その設定は工場
出荷時、あるいはガス給湯器の設置業者による設置時に
行われ、通常は一旦設定されれば設置後に変更の必要は
ない。

電磁弁通電リレー回路４４は、元電磁弁２１、主電磁弁
２２および切替弁２４をマイクロコンピュータ４２から
の制御信号によってそれぞれ通電゛するためのリレーか
らなる回路である。

電源部４５は、図示しないプラグをコンセントに差込む
と制御装置４０の上記各回路を作動させるための電力を
、それぞれの回路に必要な電圧に変換して常時供給する
もので、特に本実施例では、マイクロコンピュータ４２
へ電力を供給するマイコン用電源４５ａと、電磁弁通電
リレー回路４４へ電力を供給するリレー回路用電源４５
ｂには、安全回路４３からの通電停止信号によって電力
供給を停止するスイッチング機能があり、マイクロコン
ピュータ４２の作動を停止させるとともに各電磁弁への
通電を停止して、燃料の供給を停止する。

また、電磁弁通電リレー回路４４へ電力を供給するリレ
ー回路用電源４５ｂでは、水流回路５９からのスイッチ
ング信号が伝送される場合にのみ各電磁弁への通電が可
能になっていて、水流が検知されない場合にはバーナ群
１１へ燃料ガスが供給されないため、空焚きの心配がな
い。

なお、電源部４５は商用電源と接続する電路中に、図示
しない温度ヒユーズ、オーバーヒートスイッチを備えて
いて、さらに安全を確保している。

コントローラ４６は、ガス給湯器の作動状態を設定操作
するためのもので、マイクロコンピュータ４２と信号交
換をするために、通信回路５７からの電力によって作動
する小容量のマイクロコンピュータと通信回路とを備え
、設定信号を変調してマイクロコンピュータ４２へ送出
する。またコントローラ４６には表示機能があり、設定
した出湯温を液晶等のディジタル数字によって表示する
とともに、燃焼器１０での燃焼中をランプによって表示
する。

モード設定回路４７は、マイクロコンピュータ４２の作
動モードを、使用されるガス種、リモコンの有無、給湯
能力、排気設備等に応じて、工場からの出荷時やガス給
湯器の枳置時に、予め設定しておくための回路であり、
マイクロコンビュータ４２をなすカスタムＬＳＩの各端
子に接続されたデイツプスイッチによって設定される。

以上の構成からなる本実施例のガス給湯器は、設置業者
によってガス給湯器が設置されるとき、排気筒接続筒２
ａには設置場所に応じた排気筒が接続される。このとき
、設置業者によってモード設定回路４７の設定が行われ
る。その後ガス給湯器は次のとおり作動する。

使用者がコントローラ４６の図示しない運転スイッチを
入れ、出湯温度を設定すると、燃焼用ファン１２が回転
を開始する。また、図示しない水栓を操作すると、木管
３０内には水が流入し、供給管３１によって供給される
水は、水量制御弁３４、水流センサ３５を通過して、熱
交換器３２およびバイパス管３２ａへ流入し、バイパス
弁３３でそれぞれの流出量が調節されて、給湯管３１ａ
を介して図示しない給湯口から流出する。

水流センサ３５からのパルス信号が所定数以上検知され
ると、マイクロコンピュータ４２は燃焼器１０の点火作
動として、スパーカ回路５１の高電圧発生部を通電して
スパーカ１４に火花放電を行い、それが検知されると、
元電磁弁２１と主電磁弁２２は、電磁弁通電リレー回路
４４によって通電され、燃料ガスはノズル１３から噴出
して燃焼用空気と混合されてバーナ群１１へ供給され、
すでに作動しているスパーカ１４によって点火される。

着火がフレームロッド１５によって検知されると、大水
温サーミスタ３６、熱交換サーミスタ３７、出湯温サー
ミスタ３８の各サーミスタおよび水流センサ３５からの
検知信号およびコンＩ・ローラ４６からの設定信号に基
づいて必要な燃焼量が計算され、その計算結果に基づい
て燃焼用ファン１２が制御される。このとき、燃焼用フ
ァン１２は、データ群の中からモード設定回路４７によ
って選択されたデータ群に基づいて制御される。さらに
、比例弁２３は、検出される燃焼用ファン１２の回転数
を所定の演算処理によって補正した補正回転数に基づい
た電流値で制御され、切替弁２４、バイパス弁３３およ
び水量制御弁３４も必要燃焼量に基づいて制御される。

また、着火後には、サーモカップル１６からの信号に基
づいて空燃比の補正制御も行われるが、この制御はサー
モカップル１６の温度が安定するまでの一定時間には行
われない。

その後、出湯量や設定温度の変更があると、その変更に
応じて水量制御や燃焼量制御が行われる。

水量制御では、バイパス弁３３による熱交換器３２とバ
イパス管３２ａとの通過流量の割合が変更される。また
燃焼量の変更では、Ｎ１算された燃焼量に応じて燃焼用
ファン１２が制御される。

以上のとおり、本発明の強制送風式燃焼装置によれば、
燃焼用ファンは排気負荷に応じて制御されるため、ガス
給湯器の設置場所が限定されることがなく、さまざまな
場所に設置することができる。

本実施例では、ガス給湯器を示したが、燃焼室で燃焼を
行うＦＦ式暖房機であってもよい６

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例のガス給湯器の制御装置を示すブロッ
ク図、第２図は本発明の実施例を示すガス給湯器の概略
構成図、第３図はマイクロコンピュータにより決定され
た必要燃焼量に対する燃焼用ファンの回転数特性の一例
を示す特性図である。 図中、１２・・・燃焼用ファン（送風機）、４２・・・
マイクロコンピュータ（送風機制御手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）バーナへ燃焼用空気を供給する送風機の回転数を前
   記バーナの必要燃焼量に応じて制御する送風機制御手段
   を備えた強制送風式燃焼装置において、 前記送風機制御手段は、前記必要燃焼量に対応して前記
   送風機を異なった回転数に制御する複数の回転数制御機
   能を有することを特徴とする強制送風式燃焼装置。