JPH0616290Y2 - 給湯器の送風ファン制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、給湯器の燃焼器（バーナ）に燃焼用エアを供
給する送風ファンの回転数を制御するための装置に関す
る。

（背景技術） 従来の給湯器にあっては、ガス路に比例弁を設け、比例
弁の電流値に応じて比例弁の開度を変化させ、これによ
って燃焼器への供給ガス量を制御している。一方、燃焼
器へ燃焼用エアを供給する送風ファンは、上記比例弁電
流を検知し、この比例弁電流に比例してファン回転数を
制御されている。すなわち、ファン回転数をＮ、比例弁
電流をｉ、比例定数をβとするとき、 Ｎ＝β×ｉ の関係によってファン回転数を決めている。

しかしながら、ガス路に供給されるガスのカロリーの違
いや、ガス圧の変動等の諸理由により比例弁の全開時に
おける燃焼器の燃焼能力にもバラツキが生じることがあ
り、このため比例弁の全開時において燃焼器が出力オー
バーとなることがある。

したがって、比例弁電流が最大値（比例弁の最大開度）
に達していない通常の運転状態においては、ファン回転
数を第４図のＯＡ線に従って制御すればよい場合でも、
比例弁の全開時における出力オーバーを考慮して余裕の
ある風量となるように設計する必要がある。このため、
比例弁電流が最大値の場合のファン回転数をＡ点よりも
大きなＢ点に設定し、通常の運転状態においてもファン
回転数をＯＢ線に従って制御している。

こうして従来にあっては、比例弁が全開になっていない
場合には、ＯＡ線で示すようなファン回転数であればよ
いにも拘らず、それよりも回転数の大きなＯＢ線で制御
しているので、送風ファンの運転エネルギーを無駄に消
費していて効率が低く、また騒音が大きいという問題が
あった。

そこで、本願出願人は先に、実願平１−１５１４０号
（実開平２−１０６５４０号）で、比例弁が最大開度に
達したことを検知し、温度検知手段及び水量検知手段か
らの検知信号に基づいて燃焼器の実出力を求め、この実
出力を指定出力と比較し、かつ比例弁が最大開度に達し
ている時に前記実出力が指定出力よりも大きければ送風
ファンのファン回転数を増大させるものを提案した。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、実出力を温度検知手段と水量検知手段か
らの検知信号に基づいて求めているが、温度検知信号は
温度検出手段の配置上どうしても遅れが生じ、その遅れ
の間に実出力の演算結果が指定出力よりも大きくなって
しまう場合があった。そしてこのような場合、実際は出
力オーバーではないのに出力オーバーであると判断して
しまい、ファンの回転数が異常に上がり、異音や燃焼状
態の悪化を招くものであった。

しかして、本考案の目的とするところは、出力オーバー
の誤判断をなくし、適正なファン回転数で送風ファンを
運転できるよう制御することにある。

（課題を解決するための手段） このため本考案の給湯器の送風アァン制御装置は、熱交
換器と、熱交換器に連なる水路の流量を検知する水量検
知手段と、熱交換器の入水温度と出湯温度との温度差を
検知する温度検知手段と、熱交換器を加熱する燃焼器
と、燃焼器に連なるガス路に設けられた比例弁と、燃焼
器に燃焼用エアを供給する送風ファンと、比例弁が最大
開度に達したことを検知し、前記温度検知手段及び水量
検知信号からの検知信号に基づいて燃焼器の実出力を求
め、この実出力を指定出力と比較し、実出力が指定出力
よりも所定時間にわたって大きければ送風ファンのファ
ン回転数を増大させるコントローラとを備えている。

（作用） 本考案にあっては、比例弁が最大開度に達したことを検
知したのちに実出力が指定出力よりも所定時間にわたっ
て大きければ、ファン回転数を増大させる方向へシフト
させているので、燃焼器が出力オーバーとなっている時
には大きな風量を送ることができる。一方、実出力が指
定出力よりも大きい間が所定時間に満たない場合や、実
出力が指定出力よりも小さい場合や比例弁が最大開度に
達していない通常の運転状態では、大き過ぎない適正な
ファン回転数で送風ファンを運転させることができ、不
必要な騒音を小さくでき、燃焼状態も悪化させず、送風
ファンの送風効率も良好となる。

（実施例） 以下、本考案の実施例を添付図に基づいて詳述する。

第１図に示すように、水路２には熱交換器１が設けられ
ており、水路２の入水側には水の温度を検知するための
入水サーミスタ４と水流量を検知するための水量センサ
ー３が設けられており、水路２の出湯側には湯の温度を
検知するための出湯サーミスタ５と水量サーボバルブ１
７が設けられている。

熱交換器１を加熱する燃焼器６には、燃焼器６に燃焼用
エアを供給するための送風ファン９が付設されており、
送風ファン９には送風ファン９のファン回転数を検知す
るための回転数センサー２０が取り付けられている。燃
焼器６にガスを供給するためのガス路７には、比例弁８
と一対の電磁弁１５、１６が設けられている。

この給湯器は、マイクロコンピュータを用いたコントロ
ーラ１０によって制御されており、コントローラ１０は
例えば第２図に示すような構成となっている。演算制御
部１３（マイクロコンピュータ）には、水量センサー
３、入水サーミスタ４及び出湯サーミスタ５からの検知
信号が入力されており、ここでは水路２の流量ｗ及び熱
交換器１の前後の出湯温度Ｔ_Ｈと入水温度Ｔ_Ｃの温度差
ｔが検出されている。そして、演算制御部１３は、燃焼
器６の実出力 を求める演算機能と、この実出力を予め記憶させてある
指定出力と比較する比較判定機能とを備えている。バル
ブ駆動部１９は、水量サーボバルブ１７を駆動して水路
２を流れる水量を制御するものであり、スイッチパネル
（図示せず）等からの入力信号によって演算制御部１３
からバルブ駆動部１９へ制御信号が出力される。弁駆動
部１８は、電磁弁１５、１６の開閉を制御すると共に比
例弁８の電流値を制御することによって比例弁８の開度
（ガス量）を変化させており、演算制御部１３から弁駆
動部１８へ制御信号が出力される。比例弁８の開度を制
御している比例弁電流は比例弁電流検知部１１で検知さ
れており、ファン回転数制御部１２は通常運転状態では
演算制御部１３からの信号により比例弁電流ｉに比例し
たファン回転数Ｎで送風ファン９を運転している（すな
わち、Ｎ＝α×ｉ；αは比例定数）。また、ファン回転
数制御部１２は演算制御部１３からの信号によって出力
オーバー時の運転状態に移行することもでき、この運転
状態では比例弁電流が最大の時のファン回転数α×ioの
Ｋ（＞１）倍のファン回転数Ｋ（α×io）となり、大き
なファン回転数で送風ファン９を運転することができ
る。さらに、回転数センサー２０からの信号は演算制御
部１３へ入力されており、ファン回転数はコントローラ
１０によってフィードバック制御されている。演算制御
部１３は、比例弁電流検知部１１からの信号によって比
例弁電流が最大値ioに達したか否かを判定しており、比
例弁電流が最大値ioに達するとタイマー１４にセット信
号が出力される。セットされたタイマー１４は計時動作
を行い、予め設定されている一定時間が経過するまでに
比例弁電流が最大値でなくなれば演算制御部１３からの
リセット信号によってリセットされ、あるいは一定時間
が経過すると演算制御部１３へカウントアップ信号を入
力する。タイマー２１は演算制御部１３で演算された実
出力が指定出力を上まわるとセットされるものである。

しかして、比例弁電流が最大値に達していない通常運転
状態においては、送風ファン９は Ｎ＝α×ｉ に従い、第４図のＯＡ線に従って制御されている。

一方、コントローラ１０は、第３図のようなフローチャ
ートに従って、燃焼器６の出力がオーバーしていないか
検知しており、オーバー出力であればファン回転数を増
大させるように制御モードを変更する。すなわち、比例
弁電流が最大値ioに達しているか否かを判断し、達して
いなければ、通常運転状態を継続し、再び比例弁電流が
最大値に達しているか否かを判断する。比例弁電流が最
大値ioに達していれば（第４図のＡ点）、タイマー１４
をセットし、一定時間が経過するまでにリセットされた
場合には通常運転状態を継続する。一方、一定時間を経
過してタイマー１４から演算制御部１３へカウントアッ
プ信号が入力されると、演算制御部１３は実出力を指定
出力とを比較し、比例弁８の全開時に燃焼器６が出力オ
ーバーとなっていないか判断する。そして、実出力が指
定出力以下であればファン回転数Ｎはα×ioのままで通
常運転状態を継続する。実出力信号が指定信号よりも大
きければ、タイマー２１にセット信号が出力される。セ
ットされたタイマー２１は計時動作を行い、予め設定さ
れている一定時間が経過するまでに実出力信号が指定出
力信号以下になれば演算制御部１３からのリセット信号
によってリセットされる。

このような状態は、例えば、出湯流量が急激に増大され
た場合に起こる。つまり、ある設定温度Ｔ_Ｓである流量
Ｗ_１で指定出力Ｇ_１で出湯していて、急にカランを開い
て流量をＷ_２にしたとすると、演算制御部１３は設定温
度Ｔ_Ｓと入水温度Ｔ_Ｃとの温度差と流量Ｗ_２とから指定
出力Ｇ_２を演算する。そしてこの指定出力Ｇ_２が比例弁
全開時の出力Ｇ_MAXよりも大きければ、指定出力は最大
出力Ｇ_MAXとなる。ところが、このときまだ熱交換器１
内には設定温度Ｔ_Ｓの湯が残っており、これが出湯され
る。すると出湯サーミスタ５はこの出湯温度Ｔ_Ｈ（＝Ｔ
_Ｓ）を検知するので、前述の式より実出力は となり、最大指定出力Ｇ_MAXよりも大きくなってしまう
のである。このみかけの出力オーバー状態は熱交換器１
から設定温度Ｔ_Ｓの湯が出てしまうか、過流出防止の為
に水量サーボバルブ１７が流量を絞るかすれば終了す
る。よってこの間はファン回転数は上げる必要がないの
で、通常運転状態を継続する。一方、一定時間を経過し
てタイマー２１から演算制御部へカウントアップ信号が
入力されると、ほんとうの出力オーバー状態であると判
断され、ファン回転数ＮはＫ倍にシフトして Ｎ＝Ｋα×ｉｏ となり、送風量が増大する。この結果、給湯器は第４図
のＢ点の状態へシフトし、燃焼に余裕が生じる。

なお、この後に比例弁電流が最大値ioから下がった場合
には、再びＯＡ線に沿ってファン回転数を制御してもよ
く、あるいは一旦ファン回転数がＢ点へシフトした後は
ＯＢ線に沿ってファン回転数を制御してもよい。

また、第３図のフローチャートでは、各判断ステップで
Ｎｏの場合には、その判断ステップの前へ戻っている
が、Ｎｏの場合にはフローチャートのスタート位置へ戻
してもよい。

（考案の効果） 本考案によれば、比例弁が全開になって出力オーバーし
た場合にはファン回転数をシフトさせて大きくしている
ので、通常の運転状態よりも大きな風量を燃焼器へ送る
ことができる。一方、比例弁が最大開度に達していない
場合や最大開度になっていても実際には出力オーバーに
なっていない場合には低いファン回転数で送風ファンを
運転することができ、送風ファンによる騒音を小さくで
きると共に適切なファン回転数で送風ファンを運転する
ことによって送風効率を良好にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す概略構成図、第２図は
同上のコントローラの一例を示すブロック図、第３図は
同上の制御方法を示すフローチャート、第４図は同上の
送風ファンの回転数と燃焼器の燃焼能力との関係を示す
グラフである。 １……熱交換器 ２……水路 ３……水量センサー ４……入水サーミスタ ５……出湯サーミスタ ６……燃焼器 ７……ガス路 ８……比例弁 ９……送風ファン １０……コントローラ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】熱交換器と、熱交換器に連なる水路の流量
   を検知する水量検知手段と、熱交換器の入水温度と出湯
   温度との温度差を検知する温度検知手段と、熱交換器を
   加熱する燃焼器と、燃焼器に連なるガス路に設けられた
   比例弁と、燃焼器に燃焼用エアを供給する送風ファン
   と、比例弁が最大開度に達したことを検知し、前記温度
   検知手段及び水量検知信号からの検知信号に基づいて燃
   焼器の実出力を求め、この実出力を指定出力と比較し、
   実出力が指定出力よりも所定時間にわたって大きければ
   送風ファンのファン回転数を増大させるコントローラと
   を備えたことを特徴とする給湯器の送風ファン制御装
   置。