JPH06241441A - 給湯器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ドレンの発生を抑えつつ燃焼運転開始時のリ
フトを防止する。 【構成】 インプットとファンの回転数との関係を、燃
焼開始から所定期間だけは初期モード（直線ａ−Ｂ）と
し、所定期間経過後は通常モード（直線Ａ−Ｂ）に戻
す。このため、バーナが冷えている状態では、能力小ほ
どインプットに対するファン回転数を減少側に補正して
いることから、特に能力小で傾向が高かったリフトが防
止される。バーナが加熱された状態では、通常モードに
戻してもリフトは生じなく、今度はドレンの発生が防止
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼用空気をファンに
より強制的に取り入れて燃焼する給湯器において、燃料
ガス供給量と燃焼用空気量との比を制御する制御装置を
備えた給湯器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ファンにより燃焼用空気を燃
焼室に強制的に取り入れて燃焼する給湯器（強制給排気
式、強制排気式、強制給気式等）が知られているが、こ
うした給湯器においては、良好な燃焼を維持するために
燃料ガス供給量と燃焼用空気量との比を制御している。
一般に、燃料ガス供給量はガス流路に設けた比例制御弁
により、燃焼用空気量はファンの回転数制御あるいはダ
ンパ制御等により調整される。

【０００３】燃焼運転中には、出湯温度と設定温度との
偏差（フィードバック制御）、あるいは入水温度と入水
量とによる必要加熱量演算（フィードフォワード制御）
により、インプット（燃料ガス供給量）が決定され、そ
のインプットに対応するファン回転数が同時に設定され
る。このインプットとファン回転数との設定関係は、図
３に示すように、常に直線（Ａ−Ｂ）上あるいは曲線上
の点に設定され一対一に対応付けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た空燃比制御を行っている給湯器においては、燃焼運転
開始時に炎がリフトしやすいという問題が生じていた。
特にインプットが小側（能力小と呼ぶ）であるほどこの
傾向が大きい。燃焼開始時におけるリフトの原因の一つ
として、バーナが冷えていることが考えられる。バーナ
が冷えている場合には、温度膨張収縮の関係でバーナ炎
口の開口面積が狭くなり燃料噴出速度が速くなるため燃
焼速度とのバランスがくずれてリフトする。また、能力
小ほどリフトの傾向が強いのは、主に熱交換器のドレン
防止のために、ドレンの発生しやすい能力小ほど空気過
剰率（λ）を予め高く設定しているためである。従っ
て、単に空燃比の設定を変更して全体的に燃焼用空気量
を減らしても、始動時のリフトは抑えられるものの、今
度はドレンの発生が増大してしまう。本発明の給湯器は
上記課題を解決し、ドレンの発生を抑えつつ炎のリフト
を防止することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の給湯器は、バーナへの燃料ガス供給量を調整するガ
ス量調整手段と、上記バーナへ燃焼用空気を供給するフ
ァンと、上記バーナへの燃焼用空気量を調整する空気量
調整手段と、上記燃料ガス供給量と上記燃焼用空気量と
の関係を設定する空燃比制御手段と、を備えた給湯器に
おいて、燃焼運転開始から所定期間のあいだ、上記空燃
比制御手段により設定される関係を、燃料ガス供給量に
対して燃焼用空気量を減少させる側に補正する空燃比補
正手段を備えると共に、上記減少補正量は燃料ガス供給
量が少ないほど大きいことを要旨とする。

【０００６】

【作用】上記構成を有する本発明の給湯器は、燃料ガス
供給量と燃焼用空気量との関係を空燃比制御手段により
設定するが、燃焼運転開始から所定期間のあいだは空燃
比補正手段が働き、燃料ガス供給量に対して燃焼用空気
量を減少させる側に空燃比を補正する。従って、バーナ
が冷えている燃焼運転開始時には、炎のリフトが防止さ
れる。しかも、この減少側への補正は、燃料ガス供給量
が少ないほど、つまり能力小ほど大きく補正されること
から、従来のようにドレン防止用に空気過剰率を能力小
ほど高く設定しておいても、広範囲な能力にわたってリ
フトを防止できるのである。こうして、運転燃焼開始か
ら所定期間経過すると、上記の空燃比補正が終了して燃
焼用空気量の比率が増す。このときには、燃焼熱により
バーナは加熱されているため、燃焼用空気量を増しても
リフトしなく、しかも、今度はドレンの発生を抑えるよ
うに働く。

【０００７】

【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の給湯器の好適な実施例に
ついて説明する。図１は、一実施例としての強制給排気
式給湯器の概略構成図である。給湯器１は、燃焼室２
と、燃焼室２に燃焼用空気を取り込む流路である給気路
３と、燃焼室２から発生する燃焼排気の排出流路である
排気路４とからなる給排気系を構成している。この給気
路３と排気路４とは室外に連通され、機器本体と室外と
を連通する配管として２重管５（排気路４の周りに給気
路３を同軸状に配設した異径同軸管）が用いられる。

【０００８】給気路３には、モータ７の回転により燃焼
用空気を燃焼室２に供給するファン８（本実施例ではシ
ロッコファン）が設けられる。燃焼室２には、ガス導管
９を介して供給される燃料ガスと給気路３を介して供給
される燃焼用空気とを混合して燃焼するバーナ１０が配
設される。ガス導管９の途中には、バーナ１０への燃料
ガス供給量を任意に調節する比例制御弁１１と、その上
流側にガス流路の開閉を司る主電磁弁１２、元電磁弁１
３とが設けられる。

【０００９】一方、通水系として給水管１５と、燃焼室
２に設けられ給水された水に燃焼熱を伝達する熱交換器
１６（フィンアンドチューブ式）と、加熱された湯を送
出する給湯管１７とが設けられる。また、給湯管１７に
は出湯温度を検出する温度センサ１８（サーミスタを用
いる）が設けられる。

【００１０】また、これらの燃焼系、給排気系、通水系
の制御を司るコントローラ１９が本体ケース内に配設さ
れる。このコントローラ１９は、図示しない周知の算術
論理演算回路を構成するＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭと、各
種センサからの信号を入力する入力インタフェースと、
各種アクチュエータに駆動信号を出力する出力インタフ
ェース等からなる。尚、これらの他に図示しない周知の
点火装置、炎検出装置、自動圧力調整装置、水流検知ス
イッチ等が設けられる。

【００１１】次に、コントローラ１９が実行する空燃比
制御処理について説明する。本実施例の給湯器１におい
ては、使用者が給湯栓２０を開いて水流検知スイッチ
（図示略）がオンすると燃焼を開始する。そして、予め
設定された所望の設定温度と温度センサにより検出した
出湯温度との偏差に基づいてインプットが決定され、そ
れに対応した開度に比例制御弁１１が駆動される。ま
た、このインプットに対応する燃焼用空気量になるよう
にファン７のモータ回転数制御を行う。尚、ファンの回
転数設定後にファン回転数にあわせて比例制御弁１１の
通電量を制御してもよい。ここで、空燃比の要素である
インプット（燃料ガス供給量）とファン回転数（燃焼用
空気量）との関係について詳述する。

【００１２】コントローラ１９のメモリであるＲＯＭ内
には、燃焼制御プログラムに加えて、インプットに対応
するファン回転数を設定する空燃比対応マップが記憶さ
れている。この対応関係は、図２に示すように、通常モ
ードＭＮと初期モードＭＳとの２通りが用意されてい
る。そして、燃焼運転開始時には初期モードＭＳが採用
され、燃焼開始から所定時間経過後から通常モードＭＮ
に切り換えられる。

【００１３】通常モードＭＮでのインプットとファン回
転数との関係は、図３で示す従来のものと同様に点Ａ，
点Ｂを結んだ直線上に位置する。この通常モードＭＮで
の設定では、ドレンの発生を防止するためにインプット
が低いほど空気過剰率（λ）を高くしてある（ドレンは
低能力ほど発生しやすい）。一方、初期モードＭＳでの
設定では、インプットとファン回転数との関係を、図２
の点ａ，点Ｂを結んだ直線上に位置させる。つまり、通
常モードＭＮに比べてインプットが低いほどファン回転
数を低めに設定している。これは、バーナ１０が冷えて
いる燃焼初期時での炎のリフトを防止するためになされ
たもので、リフト傾向の高い低能力ほど空燃比を空気減
量側に補正している。

【００１４】従って、使用者が給湯栓２０を開いて燃焼
が開始されると、まず初期モードＭＳにより設定された
空燃比で燃焼制御される。この結果、燃焼用空気量が能
力に応じて抑えられ、バーナ１０が冷えている状態でも
全能力範囲にわたって炎のリフトが防止される。こうし
て所定時間経過すると、今度は空燃比の設定が通常モー
ドＭＮに戻される。つまり、定常時では炎のリフト現象
がもともと生じないように空燃比が設定されているため
（直線Ａ−Ｂ上）、燃焼開始から所定時間の経過により
バーナ１０が加熱された状況では、もう燃焼用空気量を
抑える必要がなくなり、逆にドレンの発生を防止するた
めに通常モードＭＮに戻すのである。この結果、ドレン
の発生を抑えつつ炎のリフトを防止できるのである。

【００１５】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる
態様で実施し得ることは勿論である。例えば、本実施例
では、出湯温度と設定温度との温度偏差に基づいて比例
制御弁１１とファン８とを制御するというフィードバッ
ク制御を採用しているが、入水温度および入水量を検出
することで必要加熱量を算出しこれを温度偏差により補
正するというフィードフォワード制御を加えた構成であ
ってもよい。また、強制給排気式に限らず、強制排気
式、強制給気式の給湯器であってもよい。また、ファン
８のモータ回転数制御に代えて、ダンパ等による開度制
御により燃焼用空気量を調整する構成であってもよい。

【００１６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の給湯器に
よれば、燃焼運転開始から所定期間のあいだは、燃料ガ
ス供給量に対して燃焼用空気量を減少させる側に補正
し、しかもこの減少補正量を燃料ガス供給量が少ないほ
ど大きくしたため、燃焼開始時での炎のリフトが広い能
力範囲にわたって防止され、しかも、ドレンの発生を抑
えることができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例としての強制給排気式給湯器の概略構
成図である。

【図２】インプットとファン回転数との関係を表す説明
図である。

【図３】従来の給湯器のインプットとファン回転数との
関係を表す説明図である。

【符号の説明】

１…給湯器、 ２…燃焼室、 ７…モータ、 ８…ファ
ン、１０…バーナ、 １１…比例制御弁、 １９…コン
トローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バーナへの燃料ガス供給量を調整するガ
   ス量調整手段と、 上記バーナへ燃焼用空気を供給するファンと、 上記バーナへの燃焼用空気量を調整する空気量調整手段
   と、 上記燃料ガス供給量と上記燃焼用空気量との関係を設定
   する空燃比制御手段と、 を備えた給湯器において、 燃焼運転開始から所定期間のあいだ、上記空燃比制御手
   段により設定される関係を、燃料ガス供給量に対して燃
   焼用空気量を減少させる側に補正する空燃比補正手段を
   備えると共に、 上記減少補正量は燃料ガス供給量が少ないほど大きいこ
   とを特徴とする給湯器。