JPH05157228A - 給湯機 - Google Patents

給湯機

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JPH05157228A
JPH05157228A JP3322700A JP32270091A JPH05157228A JP H05157228 A JPH05157228 A JP H05157228A JP 3322700 A JP3322700 A JP 3322700A JP 32270091 A JP32270091 A JP 32270091A JP H05157228 A JPH05157228 A JP H05157228A
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    • F23N2235/12Fuel valves
    • F23N2235/14Fuel valves electromagnetically operated

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  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 給湯機が熱交換器の通気抵抗を検出して燃焼
用の送風機の供給空気量又は燃料供給量を制御し、最適
燃焼させて不完全燃焼や異常音の発生を防ぎ、初期設定
の燃焼効率の入手ができる。 【構成】 送風機11の送風圧力po と、熱交換器5下
流の圧力pの圧力差Δpを検出する圧力検出装置20
と、圧力検出装置20からの信号で送風機11の供給空
気量の不足を判定する圧力判定器22と前記送風機11
の駆動電流と前記圧力差Δpとの関係データ等を記憶し
たデータ記憶器24を備え、駆動手段23がフィン19
のスス詰り等による圧力差Δpの変動に対応してバーナ
15の燃焼効率を初期設定値に保守する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は家庭用として利用するガ
ス瞬間湯沸器等の給湯機に関する。
【0002】
【従来の技術】図4に従来の技術の一例としてガス瞬間
給湯機の構成を示す。水は水入口51より供給され、水
量検出装置52、定水量弁53を通り熱交換装置Eの熱
交換器54で熱を吸収し、給湯口55より機外へ給湯さ
れる。また、ガスはガス入口56より供給されガス電磁
弁57、燃料供給量を制御するガス比例弁58より供給
し、バーナ59で燃焼して発熱する。燃焼に必要な空気
は燃焼用送風機60によって供給され、燃焼によって生
じた燃焼ガスは排気口61より排出される。燃焼用送風
機60の供給空気量は、制御装置62がガス比例弁58
へのガス供給量に対応して記憶したデータから回転数に
よって管理している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した構成
では例えば、熱交換器54の熱交換用のフィン54aが
スス等で詰っても、正常時と同様に単に燃焼用送風機1
0の回転数を一定にしようとして燃焼用送風機60の仕
事量が減り、燃焼に必要な空気量が不足する。その結
果、バーナ59が不完全燃焼になって燃焼効率の低い不
経済な運転をしたり、スス詰りを加速して使用寿命が短
い等の問題点があった。
【0004】そこで、本発明は熱交換器のスス詰りに対
応できる給湯機を提供する。
【0005】
【課題を解決するための手段】そして、上記した目的を
達成するために、本発明の給湯機の第1手段は、外気と
遮断した燃焼室で送風機からの燃焼用の空気と燃料制御
弁からの燃料を燃焼し、燃焼ガスから熱吸収して給湯出
力する熱交換器と、前記燃焼ガスが熱交換器を通過する
通気抵抗として熱交換器通過前後の燃焼ガスの圧力差を
検出する圧力検出装置と、前記圧力差、給湯負荷に対応
する給湯出力指示信号に適合し、良好な燃焼を維持する
燃料と空気の適正燃焼比率を記憶したデータ記憶器と、
熱交換器が使用初期の前記圧力差、前記給湯出力指示信
号に対応した適正燃焼比率の空気量よりも大きな供給能
力を有し、使用経過により前記圧力差が所定値に増加し
たときに前記使用初期と同等の空気量を供給する送風機
と、圧力検出装置の検出信号、前記給湯出力指示信号に
対応してデータ記憶器から適正燃焼比率の燃料供給量を
燃料制御弁および空気量を送風機に指示出力する駆動手
段を備えたものである。
【0006】また、本発明の第2手段は、送風機の前記
所定値を記憶するデータ記憶器と、圧力検出装置の検出
信号が前記所定値に一致したときに送風機には最大供給
能力を指示出力し、燃料制御弁には送風機の最大供給能
力に対応して前記適正燃焼比率の燃料供給量を指示出力
する駆動手段を備えた請求1記載の給湯機。
【0007】
【作用】上記した第1手段により、本発明による給湯機
は、熱交換器が使用経過して燃料中の未燃の不純物や炭
素等の付着堆積を受け、燃焼ガスの通気抵抗が使用初期
より大きくなると、圧力検出装置が通気抵抗を圧力差で
検出する。この検出信号を受信した駆動手段は、データ
記憶器の記憶データから検出信号と給湯出力指示信号に
適合し、適正燃焼比率により燃料制御弁への燃料供給量
と送風機への空気量を読み取って指示出力し、熱交換器
が未燃炭素等の付着堆積により詰っても使用初期時と同
等の良好な燃焼効率を維持でき、省エネルギー効果を発
揮する。また、この作用は送風機が使用初期より大きな
供給能力を有することにより、圧力検出装置の検出圧力
が所定値に増加するまで継続でき、空気不足燃焼による
未燃炭素等の発生の加速時期を伸ばして使用寿命の長期
化を図れる。
【0008】また、上記した第2手段では、圧力検出装
置が所定値を検出し、熱交換器の未燃炭素等による詰り
に送風機の空気量を増やして対応できなくなると、圧力
検出装置の検出信号を受信した駆動手段が送風機の空気
量は最大能力に指示し、燃料制御弁の燃料供給量を減ら
して給湯出力指示信号に適合する給湯負荷には対応でき
ないが、適正燃焼比率による良好な燃焼を提供する。そ
して、空気不足の不完全燃焼により人体に危険なCOガ
スや未燃炭素等の多量な発生を回避でき、使用寿命の到
達を判定して新品交換までの暫定使用等の機具末期の安
全な使用性能を提供できる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の給湯機の一実施例として、ガ
ス瞬間給湯機について図面を参照して説明する。
【0010】図1は全体構成を示し、水は水入口1より
供給され、水量を制御する定水量弁3、水量検出装置3
を通って燃焼室4の熱交換器5で熱を吸収し給湯口6よ
り機外へ給湯される。またガスはガス入口7より供給さ
れ、ガス路8を開閉制御するガス電磁弁9、ガス供給量
を比例的に調節する燃料制御弁としてのガス比例弁10
よりバーナ15で燃焼して発熱する。燃焼に必要な空気
は送風機11によって供給され、燃焼によって生じた燃
焼ガス12は排気口13より排出される。送風機11は
燃焼室4の取付口14を気密に通過してバーナ15に密
着固定し、ガス路8は取付口17を気密に通過するよう
に固定する。そして、燃焼室4は排気口13だけを開放
した気密な構成とし、送風機11の押し込みによる送風
圧力により大気より高い、いわゆる加圧燃焼を行う。熱
交換器5は給水を通過させて加熱する水パイプ18に吸
熱用の多数のフィン19を有する。
【0011】送風機11とバーナ15の間の圧力pO
熱交換器5の出口圧力pの圧力差Δp=pO −pを圧力
検出装置20で検出する。圧力pO ,pは圧力検出用の
細管21を各々図のように組込み、気体の流れの静圧が
検出できるように気体中に開口する。圧力検出装置20
等は図の破線で示すように制御装置21に電気的に接続
し、信号の送受信をする。制御装置21は圧力検出装置
20からの検出信号を受信する圧力判定器22、ガス比
例弁9への燃料供給量と送風機11への駆動電流等を出
力する駆動手段23およびイクロコンピュータ等により
データ記憶するデータ記憶器24等を備える。制御装置
21に電気的に接続した操作盤26には燃焼異常を警報
報知する報知器27を設ける。
【0012】以上の構成に基づいて、先ず圧力検出装置
20の圧力検出動作から説明する。熱交換器5は燃焼ガ
スによって加熱されると、燃料としてのガスに含まれる
石油液化時のタール等の不純物を微量に含み、長期間の
使用でフィン19や水パイプ18の熱交換面に付着し、
また燃焼の発停時等に不安定な火炎形成による不完全燃
焼から生じる炭素がススとして付着堆積する。特に、同
じ燃焼器具でも温風加熱機の熱交換器よりフィン19や
パイプ18の温度が低く、堆積量も多くなる。
【0013】バーナ15の燃焼ガス12は送風機11の
押し込み圧力を受けてフィン19の狭い間隔を通過して
熱交換器5を加熱し、スス等がフィン19等に付着する
と通気抵抗が増大する。
【0014】図2は横軸をこのフィン19の詰りが進行
するレベルDLを示し、使用初期の清浄時のレベルAで
は縦軸に示す圧力検出装置20が検出する圧力差Δpは
圧力差Δps と小さく、フィン詰りが進行すると圧力差
Δps は次第に上昇する。レベルDLがレベルBのとき
圧力判定器22の判定基準の圧力差Δpj になり、更に
進行して許容レベルDでは所定値としての圧力差Δpm
となる。この状態でも放置して運転を継続すると破線で
示すように、フィン19の詰りの進行により圧力差Δp
は使用時間経過と共に益々進行する。
【0015】図3は送風機11の送風特性を示し、横軸
は送風量Q、縦軸は送風の押し込み圧力po をとり、前
記レベルAにおいては送風量Qs 、押し込み圧力pos
動作点(A)での送風がバーナ15に供給される。レベ
ルAではガス比例弁10による燃料供給量の比例制御に
対応してカーブCはカーブaとの間の斜線の範囲Sで制
御する。例えば、押し込み圧力をposに固定するとき
は、カーブaに対しては最小送風量QBとなる。つま
り、送風機11も能力制御機能を有し、レベルAにおけ
る送風量Qs に対して未だ送風量Qに余裕を持ち、カー
ブeの最大能力に対してカーブCは低めに設定されてい
る。
【0016】使用時間が経過してフィン19の詰りが進
行し、レベルAがレベルBになると、圧力検出装置20
は圧力差Δpj を検出する。そして、送風機11の押し
込み圧力がpoj=pos+(Δpj −Δps )に上昇し、
送風機11の駆動電流IF をレベルAのときと同じに放
置すると、バーナ15には押し込み圧力poj、送風量Q
j の空気が供給され、燃料供給量に対して不足送風量Δ
Q=Qs −Qj のアンバランスが発生する。このアンバ
ランスはCO等の人体に有害で危険な排気ガスの排出、
多量の未燃炭素によるフィン詰りの加速、振動を併った
異常に高く耳ざわりな燃焼音の発生を招き、更には燃焼
火炎の形成維持が困難になって消火する等の多くの問題
の起因となる。
【0017】そこで、圧力検出装置20の検出信号を受
信した圧力判定器22は、データ記憶器24が記憶した
図3に示すデータから、押し込み圧力pojで送風量Qs
の動作点(C)を読み取る。次に、他の記憶データであ
る図3に示した、レベルDLに対応した駆動電流IF
データから駆動電流Is をIj に変更する指示信号を出
力する。この指示信号を受信した駆動手段23は送風機
11に駆動電流Ij を送信する。こうして、バーナ15
はフィン19がレベルBに詰ってもレベルAのときと同
じ燃焼ができ、上記不具合いな問題点の発生を抑えるこ
とができる。
【0018】レベルBを経過してレベルDになると、送
風機11の押し込み圧力pm は、p m =pos+(Δpm
−Δps )と更に高まり、送風量Qs を維持できる送風
機11の最大能力、カーブeでの送風を要して最大駆動
電流Im が供給される。送風機11がフィン詰りに対応
できるのはこのレベルDが上限となる。そして、カーブ
Cとカーブeのフィン詰りに対応できる最大燃焼への適
応範囲Kを超えると、表示器27は使用限界である旨を
表示し、機具の新品交換を促す。
【0019】レベルDを超えても機具の新品交換のため
の所要時間を考慮して、給湯機は更に運転ができる。し
かし、レベルDを超えると既に最大供給燃料に対応した
送風が不能となる。そして、例えば、レベルEになる
と、圧力検出装置20の検出信号により、送風機11の
カーブeの動作点(E)を検出した制御装置21は、こ
の動作点(E)による送風量Qx を記憶データから読み
取り、データ記憶器24が予め記憶した能力比例制御範
囲内における燃料供給量と送風量Qの記憶データに基づ
いて該当する燃料供給量の信号出力をする。つまり、燃
料供給量は最大値よりは低下する。ここでも、燃料供給
量を最大値に放置して生じる前記動作点(B)と同一の
問題点を適切に回避できる。
【0020】このように、送風機11の送風能力を最大
能力以下に初期設定することにより、熱交換器5がフィ
ン19をスス等の付着堆積により閉塞され、バーナ15
の燃焼ガス12の通気抵抗が増えても、送風機11の送
風能力を最大能力まで増加して対応すると、バーナ15
の燃焼効率ηB は送風機11が最大能力になるまで使用
初期時の設定効率に維持できる。そして、スス等の詰り
による熱交換器5の熱交換効率ηE は低下しても、η=
ηB×ηE となる総合熱吸収効率ηを少くとも燃焼効率
ηB の維持により高い効率に入手でき、省エネルギーが
図れるとともに、CO等の未燃ガス発生がない初期清浄
時と同等の良好な燃焼を提供できる。
【0021】また、送風機11の送風能力が最大となっ
たときには、送風可能な最大送風能力のpo −Q特性上
での送風量に対応して燃料供給量を燃焼上適切なバラン
スを取って調整し、良好な燃焼を維持してスス等の発生
の加速を回避し、少しでも長期間の運転使用を可能にで
き、CO等を併う危険な排気ガスの放出を抑制できる。
【0022】なお、送風量の圧力差検出信号による補正
は上記最大燃焼時に限らず、カーブb等の比例制御燃焼
時においても同様に可能である。本実施例では燃焼開始
時等で多用される最大燃焼のチャンスが多いので、調整
が容易な例として最大燃焼時について説明したが、他の
燃焼時にレベルDを判定することも可能である。また、
DLレベルの変化に応じた駆動電流IF の補正係数を記
憶し、駆動手段23の演算所要時間の短縮化を図るよう
にしてもよく、圧力po は燃焼ガス12の熱交換器5を
通過前の検出でも同等の圧力差Δpが検出できる。
【0023】
【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明による給湯機は、その請求項1では熱交換器の未燃の
炭素等による排気閉塞を圧力検出装置が検出し、データ
記憶器からこの検出信号と給湯出力指示信号に基づいて
使用初期と同等の良好な燃焼が入手できる適正燃焼比率
による燃料と空気を燃焼し、熱交換器が前記排気閉塞を
生じても使用初期と同等な燃焼効率を維持することによ
り、省エネルギー効果を発揮できる。
【0024】また、この作用は送風機が使用初期に最大
給湯能力対応以上の供給能力を有することにより、圧力
検出装置の検出信号が所定値に増加するまで継続でき、
空気不足の不完全燃焼による未燃炭素等の発生の加速時
期を伸ばして使用寿命の長期化を図れる。
【0025】また、請求項2では、圧力検出装置の検出
信号が所定値になって送風機の空気量の増加ができなく
なると、給湯出力を給湯出力指示信号以下に抑さえ、デ
ータ記憶器の適正燃焼比率に適合して送風機の最大供給
能力による空気量およびこの空気量に該当する燃料供給
量で燃焼することができるので、空気不足の不完全燃焼
を回避して給湯機使用末期においても人体に危険なCO
ガス等の発生を抑制して安全な使用性能を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による給湯機の一実施例を示す構成図
【図2】同送風機の特性図
【図3】同圧力差と駆動電流の特性図
【図4】従来の給湯機の構成図
【符号の説明】
5 熱交換器 10 ガス比例弁 11 送風機 19 フィン 20 圧力検出装置 23 駆動手段 24 データ記憶器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外気と遮断した燃焼室で送風機からの燃焼
    用の空気と燃料制御弁からの燃料を燃焼し、この燃焼ガ
    スから熱吸収して給湯出力する熱交換器と、前記燃焼ガ
    スが熱交換器を通過する通気抵抗として熱交換器通過前
    後の燃焼ガスの圧力差を検出する圧力検出装置と、前記
    圧力差、給湯負荷に対応する給湯出力指示信号に適合
    し、良好な燃焼を維持する燃料と空気の適正燃焼比率を
    記憶したデータ記憶器と、熱交換器が使用初期の前記圧
    力差、前記給湯出力指示信号に対応した適正燃焼比率の
    空気量よりも大きな供給能力を有し、使用経過により前
    記圧力差が所定値に増加したときに前記使用初期と同等
    の空気量を供給する送風機と、圧力検出装置の検出信
    号、前記給湯出力指示信号に対応してデータ記憶器から
    適正燃焼比率の燃料供給量を燃料制御弁および空気量を
    送風機に指示出力する駆動手段を備えた給湯機。
  2. 【請求項2】送風機の所定値を記憶するデータ記憶器
    と、圧力検出装置の検出信号が前記所定値に一致したと
    きに送風機には最大供給能力を指示出力し、燃料制御弁
    には送風機の最大供給能力に対応して適正燃焼比率の燃
    料供給量を指示出力する駆動手段を備えた請求項1記載
    の給湯機。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996007056A1 (fr) * 1994-08-31 1996-03-07 Gastar Co., Ltd. Dispositif de combustion a detection des anomalies de fonctionnement ou de la durabilite
US5658140A (en) * 1995-01-30 1997-08-19 Gastar Co., Ltd. Combustion device
WO1999006768A1 (en) * 1997-08-01 1999-02-11 Webb, Mark, St. John Burner systems
JP2018048761A (ja) * 2016-09-21 2018-03-29 リンナイ株式会社 燃焼装置

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