JPH02225939A - 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
給量を調節する燃焼制御装置に関する。

［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器のバーナを
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
の使用数を変更するものがある。

こうした給湯器では、小給湯量から大給湯量まで任意の
給湯量が得られるようにするために、例えば実公昭６０
−１６８４３号公報の考案のように、１器のバーナの能
力制御領域と２器のバー→・による能力制御領域とに、
それぞれ互いに重複した能力制御領域を設けて、出湯温
度に応じてバーナ点大数を切り替え、それぞれの能力制
御領域において燃焼量を制御するものがある。

また、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６３−３００３７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。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、ガス給湯器では、各バーナによる熱交換器への
加熱状態および燃焼室内の負荷状態は、使用されるバー
ナ数によって変化するなめ、バーナの使用数によって熱
効率が変化する。従って、後者の考案のとおりバーナ数
の切り替え時に燃焼量が変化しないように制御弁の開度
を変更しても、熱効率の変化に伴って出湯温度が変化し
てしまう。

また、各バーナ数の燃焼領域において、例えば、出湯温
度に基づいて燃焼量が決定され、それに基づいて燃焼状
態が制御される制御系が形成され°Ｃいる場合に・、切
り替えが行われると、その後に新たな制御系が形成され
るため、そのまま同じ燃焼量が必要とされるとは限らな
い、このことは、熱効率を考慮して切り替え後の燃焼量
を決定しても同様である。

さらに、一般に、こうした２器のバーナを備えた給湯器
においては、バーナ数の切り替えをしなければならない
のは、その時点での燃焼量が継続されると、加熱量に大
きな過不足が生じる場合である。

従って、バーナ数の切替限界の燃焼量で燃焼が継続され
ている場合のように、例えば給湯水の脈流等によって出
湯温度が僅かに変化して、切り替えが必要な燃焼量がｌ
ｌｊＩ間的に要求される場合に切り替えが行われると、
切り替え後に新たな制御系が形成され、それに応じて燃
焼量が新たに決定されるため、かえって出湯温度の変動
が大きくなる場合が生じる。従って、このような場合に
は、必ずしも切り替えは必要ない。

本発明は、複数バーナを使用した給湯器において、不要
なバーナ数の切り替えをなくして、安定した出湯温度が
得られる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］ 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
いて前記制御弁および前記電磁弁を制御する給湯器の燃
焼制御装置において、前記温度検知手段の前記検知温度
に基づいてバーナ数切替要求情報を決定するとともに、
該バーナ数切替要求情報が所定時間継続した場合にのみ
、前記バーナ数切替要求情報に応じ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ことを技術
的手段とする。

［作用］ 本発明では、熱交換器から流出する湯水の温度が温度検
知手段によって検知され、その検知温度に基づいてバー
ナ数切替要求情報が決定される。

バーナ数切替要求情報が所定時間継続した場合には、そ
れに応じて電磁弁がｒＭ閘されてバーナ数が切り替えら
れる。

バーナ数切替要求情報が、所定時間以内になくなった場
合には、バーナ数の切り替えは行われず、そのままのバ
ーナ数で燃焼が継続される。

［発明の効果］ 本発明では、所定時間以上のバーナ数切替要求情報が出
された場合にだけバーナ数の切り替えが行われる。従っ
て、現状の燃焼量では加熱量が大きく不足あるいは過剰
になるような場合には、バーナ数切替情報が継続して出
されるため、バーナ数が切り替えられ、確実に燃焼量を
変更することができる。

また、各バーナ数における切替限界の燃焼量での燃焼中
に、例えば僅かな出湯温度の変化によってバーナ数切替
要求情報が一瞬だけ出されるような場合には、それに応
じてバーナ数が切り替えられることがない、このため、
安定した出湯温度が得られる。また、この場合には、加
熱量の大きな過不足は生じない。

［実施例コ 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１０
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１！１１２が設けられ°Ｃいる。燃焼器ケース１
０内のバーナ群１１の上方には、水管式の熱交換器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１
４と、バーナ群１１の着火を検知するフレームロッド１
５とが備えられている。ｔ、た、燃焼器ケース１０の」
一方には、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
、各ノズル管工６には、２連のバーナ群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
ｆｆ１ｌ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ｒｆ＃閏状層状態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？ＩＦ１８、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２
５がそれぞれ設けられている。

制御装置３０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がらの通水信号に
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１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１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
を関して、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
ための必要加熱量（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
て各燃焼量を決定する。

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」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が開かれて２連で加熱する場合（以下
「第２燃焼−１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ｊｊＱａに対して第１燃焼におけるガバナ比例弁２
３の開度θ、　Ｉａ×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ｆｆ１ａｌから燃焼
ｆｆ１ａ２へ変化する（ａｌくａ２）。

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ｊｔ　Ｑ　））に対して
第２燃焼におけるガバナ比例弁２３の開度θ２１ｎは、
第１燃焼では開度θ工ｎに変更され、このときの燃焼量
は、燃焼量ｂ２から燃焼量す。

へ変化する（ｂ２＞ｂｔ）− 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！（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機１２
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間ｔ。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、バー十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ｔ１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ｔ１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８１１
２を駆動する。

比例弁呵御部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→・比側弁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。

水量制御部３７は、入水温度に基づいて電動式水量制御
装置１８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１
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、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
の切替指令の経過時間ｔが計時される（ステップ４）。

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

従って、必要加熱量に対して、燃焼量が大きく過不足を
示すような場合には、確実に燃焼量を変更することがで
きる。

切替指令が短時間で終了し、一定時間ｔ１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。

従って、例えば、切替限界での燃焼中に、水の脈流等に
よって出湯温度が変化して、必要加熱量が僅かに変化し
たような場合には、バーナ数の切替が行われないため、
安定した出湯温度が得られる。また、このような場合に
は、出湯温度は設定温度に対して大きな過不足を生じる
場合ではないため、実用上全く問題がない。

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、
不要なバーナ数の切替がなくなるため、安定した出湯温
度が得られる。また、バーナ数の切替が必要な場合には
、確実に切替が行われるため、必要加熱量に応じた燃焼
量が得られる。

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
量を検出する流量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、
石油等の池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
切り替え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である。 図中、１１・・・バーナ群（複数のバーナ）、１３・・
・熱交換器、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・・・制御装置（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
   記制御弁および前記電磁弁を制御する給湯器の燃焼制御
   装置において、 前記温度検知手段の前記検知温度に基づいてバーナ数切
   替要求情報を決定するとともに、該バーナ数切替要求情
   報が所定時間継続した場合にのみ、前記バーナ数切替要
   求情報に応じ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ことを特徴とする給湯器の燃焼制
   御装置。