JPH02225907A - 給湯器の燃焼制御装置 - 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、複数のバーナを備えた給湯器に関し、特に必
要加熱量に応じて使用するバーナ数を変更して、燃料供
給量を調節する給湯器の燃焼制御装置に間する。

し従来の技術］ 給湯器では、大給湯量に対応し、かつ、小給湯量にも対
応できるようにするために、例えば燃料供給量の調節を
する制御弁の下流で燃料管を分岐させて２器のバー→・
を設けるとともに、一方のバーナへの燃料管中には電磁
弁を設けて、使用状態に応じて電磁弁を開閉させてバー
ナの使用数を変更して、小加熱量から大加熱量まで自動
的に変更するものがある。

こうした給湯器では、バーナ数の切り替え後の安定性を
向上させるために、例えば実公昭６３−３００３１号公
報の考案のように、バーナ数の切り替え後の制御弁の下
流側の負荷の変化を考慮して、バーナ数の切り替え時に
、切り替え後の燃料供給量が切り替え前と同じになるよ
うに制御弁の開度を同時に変更するものがある。この結
果、切り替え前と切り替え後に同じ燃焼量が得られる。

また一方では、バーナへ燃焼用空気を供給するために送
風機を備え、送風機の作動に合わせて燃料を供給するた
めに、例えば送風機の回転数を検出して、その回転数に
応じて制御弁の開度を決めて燃料を調節するようにした
ものがある。

［発明が解決しようとする課題］ このように、送風機を備えたガス給湯器では、送風機の
回転数を変更するなめに印加電圧を変更した場合に、送
風機の羽根車の慣性によって回転数が変化するのに遅れ
が生じるため、直ぐには目的の回転数にはならない、こ
のため、バーナ数の切り替えが必要になったときに、電
磁弁の切替動作と燃料の変更動作とを同時に開始すると
、電磁弁は直ぐに作動を終了してバーナ数を切り替える
が、燃料供給量を調節する制御弁は、送風機の回転数の
変化に応じてその開度が変更される。このため、例えば
第８図に示すとおり、２器のバーナを設け、１器のバー
ナから２器のバーナへ切り替えられる場合には、破線Ｉ
で示すとおり、１器のバーナにおける最大燃焼量から２
器のバーナにおける最大燃焼量付近まで・−気に変化し
てしまい、その後送風機の回転数が減少するのに伴って
燃焼量が減少する。逆に、２器のバーナから１器のバー
ナへの切り替えでは、破線Ｊに示すとおり、２器のバー
ナにおける最小燃焼量から１器のバーナにおける最小燃
焼量付近への変化して、その後送風機の回転数の増大に
伴って、次第に燃焼量が増大する。

従って、加熱量の変化に連続性がなくなり、目的の加熱
量に対して、それぞれ過大の燃焼量や過少の燃焼量が与
えられることになるなめ、出湯温度が不安定になりやす
いという問題がある。

本発明は、複数バーナを使用した給湯器において、バー
ナ数の切替時の燃焼量変化を少なくして、切替後の加熱
及不足や過剰加熱を少なくし、安定した出湯温度が得ら
れる給湯器の燃焼制御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手段コ 本発明は、熱交換器を通過する水を加熱するための複数
のバーナを備え、燃料供給量を調節するための制御弁の
下流で燃料管を分岐させて前記複数のバーナへ燃料をそ
れぞれ供給するとともに、分岐した燃料管に燃料供給を
停止するための電磁弁を設け、前記熱交換器から流出す
る湯水の温度を検知する温度検知手段の検知温度に基づ
いて前記電磁弁を開閉して前記複数のバーナの使用数を
切り替えるとともに、前記電磁弁の開閉に関連して前記
制御弁の開度を変更する給湯器の燃焼制御装置において
、前記複数のバーナの使用数を切り替えるとき、前記制
御弁の開度の変更開始後に前記電磁弁を開閉することを
ことを技術的手段とする。

［作用］ 本発明では、バーナ数の切り替えが行われるとき、制御
弁によって燃料供給量の変更が開始される。このとき、
バーナの燃焼量は、それぞれのバーナ数における燃焼領
域の末端領域で燃焼が行われていて、制御弁はバーナ数
の切り替え動作に件って、切替時には反対側の末端方向
へ開度が変更される。

この開度変更の動作が開始された後に、電磁弁の開閉が
行われてバーナ数が切り替えられる。

従って、電磁弁の切替後の燃料供給量が、制御弁の開度
変更動作前の燃料供給量に対して、大きく増大して過剰
になったり、減少量が大きくて不足したりすることが少
なく、その変化量が少なくなる。このため、燃料供給量
の変化は比較的連続したものとなり、バーナ数の切替時
の加熱量の変化が少なくなる。

［発明の効果］ 本発明では、バーナ数の切替時に、加熱量が過剰になっ
たり、不足したりすることが少ない、このため、バーナ
数の切替後の出湯温度の変化が少なくなる。

［実施例］ 次に本発明を実施例に基づいて説明する。

第２図に示すガス燃焼式給湯器１は、燃焼室を形成する
燃焼器ケース１０内に、複数のバーナを２列に配した２
連のバーナ群１１が設けられている。燃焼器ケースＩＯ
の下方には、バーナ群１１へ燃焼用空気を供給するため
の送風機１２が設けられている。燃焼器ケース１０内の
バーナ群１１の上方には、木管式の熱交換器１３が設け
られ、内部を通過する水はバーナ群１１による燃焼熱に
よって加熱される。燃焼器ケース１０内のバーナ群１１
の近傍には、バーナ群１１を点火するスパーカ１４と、
バーナ群１１の着火を検知するフレームロッド１５とが
備えられている。また、燃焼器ケース１０の上方には、
燃焼排ガスを外部へ排出するための排気口２が設けられ
ている。

バーナ群１１の下方には、燃料ガスを各バーナ群１１へ
それぞれ供給するために２本のノズル管１６が備えられ
、各ノズル管１６には、２連のバー→・群１１の各バー
ナにそれぞれ対応して燃料ガスを噴出する複数の燃料噴
出口１６ａが設けられている。

２本のノズル管１６へ燃料供給源から燃料ガスを導く燃
料管２０には、通電時に燃料ガスを通過させる元電磁弁
２１および主電磁弁２２、通電電流に応じて供給圧力を
制御することによって燃料ガスの供給量を調節するガバ
ナ比例弁２３が上流側より順に設けられ、ガバナ比例弁
２３の下流で燃料管２０は分岐して、分岐した一方のガ
ス管２０ａからは一方のノズル管１６へ直接燃料ガスが
導かれ、分岐したもう一方のガス管２０ｂには、２連の
バーナ群１１のうちの１連の燃焼を停止するために、バ
ーナ数切替用の電磁弁２４が設けられ、燃料ガスは電磁
弁２４の開閉状態に応じて他方のノズル管１６へ導かれ
る。

図示しない水供給源から熱交換器１３へ水を導く水供給
管１７には、給湯水量を調節するための電動式水量制御
装置１８、熱交換器を１３を通過する水を検知する水流
スイッチ１９が上流側から順に備えられ、また熱交換器
１３の下流の給湯管１７ａには、熱交換器１３から流出
する湯水の出湯温度を検知する出湯温サーミスタ２５が
それぞれ設けられている。

制御部ｆｉ３０は、マイクロコンピュータを中心とする
制御回路からなるもので、第３図に示すとおり、点火制
御部３１、温調制御部３２、燃焼制御部３３、水量制御
部３７の各機能部により給湯器を制御する。

点火制御部３１は、水流スイッチ１９からの通水信号に
応じて、所定のシーケンスで送風機１２、各電磁弁２１
．２２およびスパーカ１４を制御して、点火動作を開始
するとともに、通水信号が停止すると送風機１２を停止
し、各電磁弁２１．２２を閉じて燃焼を停止する。

また、例えば、立ち消え等によってフレームロッド１５
によって炎が検知されなくなると、各電磁弁２１．２２
を閑じて、燃料供給を停止して、ガス漏れを防止する。

温調制御部３２は、コントローラ４０の設定温度］’ｓ
ｅｔと、出湯温サーミスタ２５の検知温度Ｔとに基づい
て、熱交換器１３を通過する水を、設定温度に加熱する
ための必要加熱！（号数）を決定する。

燃焼制御部３３は、切替制御部３４、送風機制御部３５
、比例弁制御部３６の各機能部によって、温調制御部３
２で決定された必要加熱量（号数）に応じて送風機１２
、ガバナ比例弁２３および電磁弁２４を制御する。

切替制御部３４は、温調制御部３２で決定された必要加
熱量（号数）に応じて、バーナ数を決定し、それに応じ
て各燃焼量決定する。

ここでは、電磁弁２４が閉じられてバーナ群１１の１連
のみで加熱する場合（以下「第１燃焼、１とする）の燃
焼領域は、２号から８号の給湯が行われるよう設定され
ており、電磁弁２４が開がれて２連で加熱する場合（以
下「第２燃焼」とする）の燃焼領域は、４号から１６号
の給湯が行われるように設定されている。

また、第１燃焼および第２燃焼におけるそれぞれの燃焼
量は、燃焼が行われるバーナ群１１の数が変化すること
に伴って給湯器全体の熱効率が変化することから、使用
されるバーナ群１１の数にそれぞれ対応してあらかじめ
求められた熱効率に基づいて決定され、同じ必要加熱量
（号数）に対するバーナ群１１の燃焼量が異なって決定
される。

この実施例では、第２燃焼は第１燃焼より熱効率が低下
し、第１燃焼および第２燃焼における必要加熱量（号数
）に対する各燃焼量特性は、第４図の実線Ａおよび実線
Ｂにそれぞれ示すとおり、同じ必要加熱量（号数）に対
する燃焼量は、第２燃焼の方が多くなる。

従って、第１燃焼および第２燃焼における決定燃焼量に
対するガバナ比例弁２３の開度特性を、第５図の実線Ｃ
および実線りにそれぞれ示すと、必要加熱量Ｑａのとき
第１燃焼から第２燃焼へ切り替えられる場合には、必要
加熱量Ｑａに対して第１燃焼におけるガバナ比例弁２３
の開度θ、　ＩａＸは、第２燃焼では開度θ２ｍに変更
され、このときの燃焼量は、燃焼ｌａ、から燃焼量ａ２
へ変化する（ａｌ’＜８２）。

逆に必要加熱量Ｑｂのとき第２燃焼から第１燃焼へ切り
替えられる場合には、必要加熱量Ｑｂに対して第２燃焼
におけるガバナ比例弁２３の開度θ２ｗ１ｎは、第１燃
焼では開度θＩｎに変更され、このときの燃焼量は、燃
焼量ｂ２から燃焼ｉｂｔへ変化する（ｂｉ＞ｂ＋）。

この結果、ガバナ比例弁２３はバーナ群１１の各使用数
における熱効率に基づいた関係で必要加熱量（号数）に
応じて変更されることになる。第１燃焼および第２燃焼
における必要加熱量（号数）に対するガバナ比例弁２３
の開度特性は、第６図の実線Ｅおよび実線Ｆにそれぞれ
示すとおり、バーナ群１１の使用数が変更されても、各
切り替え後には使用数に関係なく同じ号数Ｍ、号数Ｎが
得られる。

また、後述するとおり、ここでは、ガバナ比例弁２３の
制御に先行して、決定された燃焼量に応じて送風８ｉ１
２への印加電圧が制御され、検出される送風機１２の回
転数に応じてガバナ比例弁２３の電流値が制御されるた
め、第１燃焼と第２燃焼との切替時には、送風機１２の
応答遅れが生じ、そのためにガバナ比例弁２３による燃
料供給量の変更が遅れ、その結果、過渡期には加熱量が
不安定になりやすい。

このため、送風機１２およびガバナ比例弁２３の実質的
な切替時と、電磁弁２４の切替時とを同じタイミングで
行うために、切替制御部３４には、タイマ部３４ａが設
けられ、送風機１２およびガバナ比例弁２３の切り替え
が開始されてから所定時伺ｔ６が経過してから電磁弁２
４の切り替えを行うようにしている。この結果、送風機
１２の応答遅れによる影響を少なくすることができる。

このように、本実施例では、バーナ数の切り替えに伴う
出湯温度の変動が少なくできるようにしているが、それ
でもなお、バーナ数が切り替えられた場合には、出湯温
度の変動を免れることができない。

そこで、バーナ数の切り替えがどうしても必要でないよ
うな場合には、できる限り切り替えを行わないようにす
るために、温調制御部３２により決定される必要加熱量
が変化して、第１燃焼においては、必要加熱量が増加し
て第２燃焼への切替号数を越えた場合、第２燃焼におい
ては、決定加熱量が減少して第１燃焼への切替号数を下
回った場合を切替指令としたとき、この切替指令の継続
時間ｔをタイマ部３４ａによって計時して、継続時間ｔ
が一定時間ｔ８以上になった場合には、切替制御を行い
、継続時間ｔが一定時間ｔ、に満たない場合には、切り
替えを行わないようにしている。

送風機制御部３５は、温調制御部３２で決定された必要
加熱量に基づいて、切替制御部３４で決定される燃焼量
に応じて送風機１２の印加電圧を決定して、送風機１２
を駆動する。

比例弁制御部３６は、送風機１２の回転数を検出して、
送風機１２の作動状態に応じてガバナ比例弁２３を通電
し、適正な空燃比を維持して燃料ガスを供給する。

水ｊｌ＠御部３７は、入水温度に基づいて電動式水量制
御袋Ｗ１８の開度を調節し、加熱能力以上の水量が熱交
換器１３内へ流入するのを制限する。

以上の構成からなる本実施例のガス給湯器の作動を第７
図に基づいて説明する。

使用者が図示しない給湯栓を操作して給湯が開始される
と、水流スイッチ１９によって通水が検知され、所定の
シーケンスで点火制御が行われる（ステップ１）。

着火がフレームロッド１５によって検知されると１、温
調制御部３２において必要加熱量が決定され、それに基
づいて燃焼制御部３３が制御され、温調制御による燃焼
が行われる（ステップ２）。

温調による燃焼中に、必要加熱量が増減して、切替指令
となった場合には（ステップ３においてＹＥＳ）、その
切替指令の！Ｉ！続時間ｔが升侍される（ステップ４）
。

切替指令が継続して出され、一定時間ｔ１以上の場合に
は（ステップ５においてＹＦ、Ｓ）、切替制ａｌ（ステ
ップ６）が行われ、所定の切替動作が行われる。

このステップ６における切替制御におい”Ｃ１切替制御
部３４では、第１図に示すとおり、温調制御部３２の決
定加熱量に応じて送風機１２を駆動している送風機制御
部３５へ、切替指令に応じて必要加熱量が変更され、送
風機１２の回転数の変更が開始される（ステップ１１）
。

また、比例弁制御部３６は、切替指令に応じて回転数が
変更された送風機１２の回転数を検出して、送風８！１
２の作動に応じてガバナ比例弁２３への通電電流値の変
更が開始される（ステップ１これらの変更は、燃焼状態
が不安定にならないようにするために徐々に行われ、ま
た、この変更に際しては、例えば火移りが安全にまた確
実に行われるようにするために、送風機制御部３５と比
例弁制御部３６には切替制御部３４から補正信号が出さ
れて、空燃比が変更される。

ガバナ比例弁２３の変更がＩＭ始されると、タイマ３４
ａが計時を開始し、所定時間ｔ。が経過すると（ステッ
プ１３）、電磁弁２４が切り替えられる（ステップ１４
）。

その後も、送風機１２の回転数が変更され、送風１ｌ１
１２の回転数の変更が終了すると（ステップ１５）、そ
れに続いてガバナ比例弁２３の開度の変更が終了する（
ステップ１６）。

従って、ガバナ比例弁２３の開度の変化に応じて、加熱
量は第８図の破！ＧあるいはＨに示すように変化するた
め、バーナ数の切替動作の開始として送風機１２の回転
数が変更され始める直前の燃焼量と、電磁弁２４が切り
替えられた直後の燃焼量との差が従来と比較して小さく
なるため、切り替えに伴って加熱Ｉが大きく不足したり
、過剰な加熱量が与えられることがない。

一方、切替指令が短時間で終了し、一定時間ｔに満たな
い場合には（ステップ５においてＮｏ）、切替制御は行
われず、そのままのバーナ数で温調に応じて燃焼が行わ
れる。

以上のとおり、本発明によれば、複数のバーナを備え、
使用されるバーナ数が切り替えられる給湯器において、
バーナ数の切替時に、加熱量が余分に変化することがな
く、従来に比べて連続的な変化を示すため、切替時の出
湯温度の変動が少なくなる。

本実施例では、出湯温度のみを検知したが、熱交換器へ
流入する水の温度を検知する入水温度サーミスタや流入
量を検出する流１センサを備えた給湯器でもよい。

本実施例では、ガス燃焼式の給湯器について述べたが、
石油等の他の燃料の場合にも同様に安定した給湯を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の切替制御の作動説明のための流れ図
、第２図は本実施例のガス給湯器の概略を示す構成図、
第３図は本発明の実施例を示すガス給湯器の制御装置の
機能的構成を示すブロック図、第４図は本実施例の第１
燃焼および第２燃焼における必要加熱量に対する各燃焼
量特性を示す特性図、第５図は本実施例の第１燃焼と第
２燃焼との切替時における燃焼量変化に対するガバナ比
例弁の開度特性を示す特性図、第６図は本実施例の第１
燃焼および第２燃焼における必要加熱量に対するガバナ
比例弁の開度特性を示す特性図、第７図は本実施例の作
動説明のための流れ図、第８図は本実施例によるバーナ
数の切り替えの経過を示すためのガバナ比例弁の開度と
燃焼量との関係を従来のものと合わせて示した特性図で
ある。 図中、１３・・・熱交換器、１１・・・バーツー群（複
数のバーナ）、２０・・・燃料管、２３・・・ガバナ比
例弁（制御弁）、２４・・・電磁弁、２５・・・出湯温
サーミスタ（温度検知手段）、３０・・・制御袋ｆ（給
湯器の燃焼制御装置）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）熱交換器を通過する水を加熱するための複数のバー
   ナを備え、燃料供給量を調節するための制御弁の下流で
   燃料管を分岐させて前記複数のバーナへ燃料をそれぞれ
   供給するとともに、分岐した燃料管に燃料供給を停止す
   るための電磁弁を設け、前記熱交換器から流出する湯水
   の温度を検知する温度検知手段の検知温度に基づいて前
   記電磁弁を開閉して前記複数のバーナの使用数を切り替
   えるとともに、前記電磁弁の開閉に関連して前記制御弁
   の開度を変更する給湯器の燃焼制御装置において、 前記複数のバーナの使用数を切り替えるとき、前記制御
   弁の開度の変更開始後に前記電磁弁を開閉することを特
   徴とする給湯器の燃焼制御装置。