JPH08303762A

JPH08303762A - 燃焼機器

Info

Publication number: JPH08303762A
Application number: JP7129833A
Authority: JP
Inventors: Naoto Tominaga; 直人富永
Original assignee: Gastar Co Ltd
Current assignee: Gastar Co Ltd
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 1996-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】多段能力切り換え式給湯バーナの各段の能力
制御データの最小燃焼能力位置と最大燃焼能力位置のガ
ス圧を揃えて各能力段のガス圧範囲を一定にする。【構成】給湯バーナはＡ面とＢ面とＣ面の３面をも
ち、Ａ面燃焼の第１段と、Ａ面とＢ面燃焼の第２段と、
Ａ面とＢ面とＣ面燃焼の第３段の能力特性データを給湯
号数と比例弁電流との関係で与える。第２段の能力特性
データは第１段の能力特性データよりも、同じく第３段
の能力特性データは第２段の能力特性データよりもバー
ナ燃焼面の負荷抵抗の減少を補償する分だけ比例弁電流
を増加する方向にシフトして与える。このことにより、
各段の最小比例弁電流の位置で最小燃焼能力に対応する
ガス圧が同じに揃えられ、各段の最大比例弁電流の位置
で、最大燃焼能力に対応する各段のガス圧が同じに揃え
られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯器や複合機（風呂
・給湯複合機）等の燃焼機器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９には燃焼機器として一般的な多段能
力切り換え式給湯器のシステム構成が示されている。同
図において、燃焼室１の下方側には多段能力切り換え式
の給湯バーナ２が設置され、その給湯バーナ２の下方側
には給排気を行う燃焼ファン３が設けられている。この
燃焼ファン３にはファン回転を検出するホールＩＣ等の
ファン回転検出センサ28が設けられている。燃焼室１の
上方側には給湯熱交換器４が設けられ、この給湯熱交換
器４の入口側には給水管５が接続されており、この給水
管５に入水温度を検出するサーミスタ等の入水温度セン
サ６と、入水流量を検出する水量センサ７とが設けられ
ている。

【０００３】また、給湯熱交換器４の出側には給湯管８
が接続されており、この給湯管８には給湯熱交換器４か
らの出湯温度を検出するサーミスタ等の出湯温度センサ
10と出湯流量を制御する水量制御弁11が設けられてい
る。

【０００４】前記給湯バーナ２の燃焼面はＡ面とＢ面と
Ｃ面の多面に区分されており、各面の燃焼部には分岐通
路12ａ, 12ｂ，12ｃが接続され、これら各分岐通路12ａ
〜12ｃは、主ガス供給通路15に統合されている。前記各
分岐通路12ａ〜12ｃにはそれぞれ対応する能力切り換え
弁18ａ〜18ｃが介設されており、また、主ガス供給通路
15にはバーナへのガス供給量を弁の開度によって制御す
る比例弁13と、元電磁弁14とが介設されている。

【０００５】給湯バーナ２は、能力切り換え弁18ａのみ
を開けることによりＡ面の１段燃焼状態となり、能力切
り換え弁18ａと18ｂを開けることによりＡ面とＢ面の２
段燃焼状態となり、能力切り換え弁18ａ，18ｂ，18ｃを
開けることにより、Ａ面とＢ面とＣ面の全面の３段燃焼
状態となり、これら能力切り換え弁18ａ，18ｂ，18ｃの
弁切り換えにより給湯バーナ２の燃焼能力を切り換え可
能になっている。また、燃焼ファン３から給湯バーナ２
に供給される風量は、差圧センサや熱線式風速センサや
カルマン渦式風速センサ等によって形成される風量セン
サ16によって検出されている。

【０００６】制御装置17には図10に示すような、給湯バ
ーナ２の給湯号数（給湯燃焼熱量）と比例弁13の開弁駆
動電流（比例弁電流）との関係を示す能力制御データが
与えられている。従来の能力制御データにおいては、Ａ
面の１段燃焼の能力制御データと、Ａ面とＢ面の２面燃
焼（２段燃焼）の能力制御データと、Ａ面とＢ面とＣ面
の３面燃焼（３段燃焼）の能力制御データは共に各段の
最小燃焼能力位置における開弁駆動電流Ｉ_MINは同一の
値に揃えられており、また、各段の能力制御データの最
大燃焼能力位置の開弁駆動電流Ｉ_MAXも同一の電流値に
揃えられている。

【０００７】制御装置17は入水温度センサ６によって検
出される入水温度と、出湯温度センサ10によって検出さ
れる出湯温度と、水量センサ７によって検出される入水
量（注湯量）等の情報に基づき、要求燃焼熱量（要求給
湯号数）を演算により算出し、燃焼能力段を決定して、
その能力段の能力制御データを選択し、その一方で、適
宜能力切り換え弁の切り換えを行い、選択した能力制御
データの最小燃焼能力に対応する最小開弁駆動電流Ｉ
_MINと最大燃焼能力に対応する最大開弁駆動電流Ｉ_MAX
の範囲内で、要求熱量に応じて比例弁電流を可変し、給
湯バーナ２の燃焼制御を行う。この燃焼制御に際し、選
択した能力段の能力制御データの最大燃焼能力よりも大
きな能力が要求されたときには、能力切り換え弁を制御
して燃焼面を増やし、１ランク上の能力制御データを用
いて燃焼制御を行い、選択した能力制御データの最小燃
焼能力よりも低い能力が要求されたときには、同じく能
力切り換え弁を制御して燃焼面を減らし、１ランク下の
能力制御データに切り換えて、給湯バーナ２の燃焼制御
を行う。

【０００８】その一方で、制御装置17は、給湯号数と目
標風量との関係データである、風量制御データを用い、
風量センサ16で検出される風量が目標風量となるように
燃焼ファン３のファン回転を制御し、燃焼熱量に見合う
風量を供給すべく燃焼ファン３の回転制御を行う。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
多段能力切り換え式給湯バーナでは、図10に示したよう
に、各段の能力制御データの最小燃焼能力に対応する最
小開弁駆動電流Ｉ_MINは同じ値に揃えられ、各段の最大
燃焼能力に対応する最大開弁駆動電流Ｉ_MAXもそれぞれ
同じ値に揃えられているので、給湯バーナ２の燃焼能力
段が切り換えられると、図11に示すように、給湯バーナ
２に供給されるガス圧（ガスの二次圧）が変化してしま
うという問題がある。すなわち、１段燃焼時には、給湯
バーナ２のＡ面のみが開けられており、他のＢ面とＣ面
は閉じられているために、燃焼面のバーナ単体あたりの
負荷抵抗が大きくなるために、ガス圧が高くなる。

【００１０】これに対し、２段燃焼に切り換えられる
と、Ａ面とＢ面が開き、Ｃ面のみが閉じている状態であ
るために、燃焼面のバーナ単体あたりの負荷抵抗が減少
し、ガス圧の特性データが１段燃焼の場合に比べガス圧
が低くなる方向にシフトする。３段燃焼に切り換えられ
ると、Ａ面とＢ面とＣ面が共に開かれるので、燃焼面の
バーナ単体あたりの負荷抵抗はさらに減少し、３段燃焼
のガス圧特性データは２段燃焼のガス圧特性データより
もさらにガス圧が低下する方向にシフトする。

【００１１】このように、従来の燃焼機器においては、
給湯バーナ２の燃焼能力段が切り換えられる毎に、ガス
圧およびその制御範囲が変動してしまう。ガス圧が変動
すると、給湯バーナ２に噴出供給されるガス量が変動す
るため、開弁駆動電流によって制御したいガス供給量
と、実際に給湯バーナ２に入り込むガス量とにずれが生
じ、燃焼制御の精度が低下してしまうという問題が生じ
る。

【００１２】また、この種の給湯バーナ２では、第１段
の最大燃焼能力に対応するガス圧Ｐ_{1 ( MAX )}と第３段
燃焼の最小燃焼能力に対応するガス圧Ｐ_{3 ( MIN )}間の
バーナ全体のガス圧制御範囲Ｐ_LGが広くなり、このよう
な広いガス圧範囲にわたって良好な燃焼性能を発揮する
バーナを設計製作することは困難となる。特に、最近に
おいては、窒素酸化物（ＮＯ_x）の生成の少ない濃淡バ
ーナが採用されつつあり、この種の濃淡バーナは、高濃
度予混合ガスを噴出する濃バーナと低濃度予混合ガスを
噴出する淡バーナを隣り合わせに配列配置したものであ
るが、濃バーナからは理論空気量よりも低い空気比の予
混合ガスが噴出し、淡バーナからは理論空気量よりも高
い空気比の予混合ガスが噴出するため、バーナの良好燃
焼を達成するターンダウン比が低く、これに伴い、１段
から最終段にわたり良好な燃焼性能を担保できるバーナ
全体のガス圧の範囲Ｐ_LGが狭くなる。

【００１３】したがって、濃淡バーナでは、図11に示す
ような広いガス圧制御範囲Ｐ_LGにわたって良好な燃焼特
性を確保するのが難しく、従来例のような各段の最小燃
焼能力に対応する最小開弁駆動電流Ｉ_MIN同志を揃え、
かつ、各段の最大燃焼能力に対応する最大開弁駆動電流
Ｉ_MAXを揃えた能力制御データを用いてバーナ燃焼を制
御する方式では、実際のガス圧制御範囲がバーナ固有の
最適ガス圧制御範囲から外れるために、燃焼性能が低下
するという問題が生じる。

【００１４】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、バーナの燃焼段切り換えに
よってもガス圧の変動がなく、ターンダウン比の低い濃
淡バーナ等を用いた燃焼にあっても燃焼性能の良好な燃
焼制御を達成できる燃焼機器を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、第
１の発明は、多面の燃焼面をもち、その燃焼面を燃焼能
力に応じて切り換える多段能力切り換え式の給湯バーナ
を備え、この給湯バーナの各面の燃焼部には燃料ガスの
分岐通路が接続され、各分岐通路が統合された主ガス供
給通路には開弁駆動電流の大きさによって弁の開度を可
変しガス供給量を制御する比例弁が介設されており、燃
焼運転の制御部のデータメモリには前記給湯バーナの各
段の能力毎に最大燃焼能力に対応する最大開弁駆動電流
と最小燃焼能力に対応する最小開弁駆動電流の能力制御
データが与えられ、各段毎に最大と最小の開弁駆動電流
の範囲内で要求熱量に応じた開弁駆動電流が前記比例弁
に供給されて燃焼運転が制御される燃焼機器において、
前記制御部のデータメモリには各段の最大燃焼能力位置
で給湯バーナに供給される燃料ガスのガス圧が同一とな
るように燃焼能力段が大きくなるにつれ最大開弁駆動電
流の値を大きくし、かつ、各段の最小燃焼能力位置で給
湯バーナに供給される燃料ガスのガス圧が同一となるよ
うに燃焼能力段が大きくなるにつれ最小開弁駆動電流の
値を大きくした能力制御データが記憶されていることを
特徴として構成されている。

【００１６】また、第２の発明は、前記第１の発明の構
成において、各段の最大燃焼能力位置で給湯バーナに供
給される燃料ガスのガス圧が同一となる弁開度割合と各
段の最小燃焼能力位置で給湯バーナに供給される燃料ガ
スのガス圧が同一となる弁開度割合が最小能力段の最小
燃焼能力位置を０％、最大能力段の最大燃焼能力位置を
100 ％の基準割合として各段の最大燃焼能力位置と最小
燃焼能力位置の弁開度割合のデータが予め与えられて記
憶されている弁開度割合データ記憶部と、各段の最大と
最小の燃焼能力位置のうち少なくとも２点位置の開弁駆
動電流の外部入力値を記憶する入力値記憶部と、この入
力値記憶部の入力値データと前記弁開度割合データ記憶
部の弁開度割合データに基づき各段の最大燃焼能力位置
の最大開弁駆動電流と最小燃焼能力位置の最小開弁駆動
電流の値を算出してその算出データを各段の能力制御デ
ータとして燃焼運転の制御部のデータメモリに書き込む
制御データ自動設定部とを有することを特徴として構成
されている。

【００１７】さらに第３の発明は、前記第１又は第２の
発明の構成を備え、さらに、給排気を行う燃焼ファンの
バーナ供給風量を検出する風量センサと、この風量セン
サの検出風量が目標風量に一致する方向に燃焼ファンの
ファン回転を制御する風量制御部と、バーナ燃焼段の能
力制御データの最大開弁駆動電流値Ｉ_MAXと最小開弁駆
動電流値Ｉ_MINと比例弁に供給されている実働開弁駆動
電流Ｉとに基づき電流割合ＸをＸ＝（Ｉ−Ｉ_MIN）／
（Ｉ_MAX−Ｉ_MIN）として算出する電流割合演算部と、
最大燃焼能力に対応する風量センサの目標出力値Ｖ_MAX
と最小燃焼能力に対応する風量センサの目標出力値Ｖ
_MINがそれぞれ与えられこれらの目標出力値Ｖ_MAX，Ｖ
_MINと前記電流割合演算部で算出される電流割合Ｘに基
づき実働開弁駆動電流Ｉによる燃焼状態時の目標風量の
センサ出力値Ｖを求める目標風量センサ出力演算部とを
有することを特徴として構成されている。

【００１８】さらに第４の発明は、前記第１又は第２又
は第３の発明の構成を備えたものにおいて、さらに、給
湯バーナの他に他機能バーナが設けられ、この他機能バ
ーナの燃料ガス供給量は前記給湯バーナの燃料ガス供給
量を制御する共通の比例弁によって制御されており、給
湯バーナと他機能バーナの同時使用時には他機能バーナ
の使用に伴う給湯バーナ側のガス圧低下分を補償して給
湯バーナの各段の能力制御データを補正する制御データ
補正部が設けられていることを特徴として構成されてい
る。

【００１９】

【作用】上記構成の本発明において、多段能力切り換え
式の給湯バーナの各段の能力制御データは、最小燃焼能
力位置で、給湯バーナに入り込む燃料ガスのガス圧が同
一となるように揃えられ、最大燃焼能力の位置で、給湯
バーナに入り込む燃料ガスのガス圧が同一となるように
揃えられているので、バーナ燃焼段の能力切り換えが行
われても、ガス圧の制御範囲は各燃焼段において同じ範
囲となり、したがって、バーナの燃焼段の如何にかかわ
らず、比例弁の開度が同一であれば、燃焼面のバーナ単
体の負荷抵抗は同じとなる。これにより、バーナの能力
切り換えが行われても、給湯バーナに供給されるガス圧
が変動することがなくなり、このガス圧変動に伴うガス
供給量の変動もなくなることで、良好な燃焼性能を発揮
でき、バーナの燃焼熱量と風量との精度良いマッチング
制御も可能となる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１の実線で示すブロック図は、本発明の第１の
実施例の要部構成を示すものである。この実施例の燃焼
機器は従来例で示した図９の給湯器のシステム構成と同
様であり、従来例と同一の名称部分には同一符号を付
し、その重複説明は省略する。

【００２１】本実施例において特徴的なことは、制御装
置17に、給湯バーナ２の特有な燃焼制御構成を備えたも
のであり、その特有な構成を備えた制御装置17は、デー
タメモリ20と、弁開度割合データ記憶部21と、入力値記
憶部22と、制御データ自動設定部23と、電流検出部24
と、電流割合演算部25と、目標風量センサ出力演算部26
と、風量制御部27、給湯燃焼制御部30と、バーナ段切り
換え部31とを有して構成されている。

【００２２】データメモリ20には図２に示すような各能
力段の能力制御データが記憶されている。この実施例で
は給湯バーナ２のＡ面燃焼の第１段の能力制御データ
と、Ａ面とＢ面燃焼の第２段の能力制御データと、Ａ面
とＢ面とＣ面の全面燃焼の第３段の能力制御データがそ
れぞれ記憶されている。

【００２３】本実施例における各段の能力制御データ
は、図３に示すように、各段の燃焼時における各段の最
小燃焼能力に対応するガス圧Ｐ_{1 ( MIN )}，Ｐ
_{2 ( MIN )}，Ｐ_{3 ( MIN )}のガス圧は一定に揃えられ、
また、各段の燃焼における最大燃焼能力に対応する各段
のガス圧Ｐ_{1 ( MAX )}，Ｐ_{2 ( MAX )}，Ｐ_{3 ( MAX )}は
同じ値で揃うように図２の各段の最小燃焼能力位置での
最小開弁駆動電流Ｉ_{1 ( MIN )}，Ｉ_{2 ( MIN )}，Ｉ
_{3 ( MIN )}と、最大燃焼能力位置での各段の最大開弁駆
動電流Ｉ_{1 ( MAX )}，Ｉ_{2 ( MAX )}，Ｉ_{3 ( MAX )}とが
設定されている。

【００２４】すなわち、最小開弁駆動電流は、第１段の
最小開弁駆動電流Ｉ_{1 ( MIN )}よりも第２段の最小開弁
駆動電流Ｉ_{2 ( MIN )}を、バーナ燃焼面の負荷抵抗によ
るガス圧の低下分を補償する分だけ大きくし、さらに、
第３段の最小開弁駆動電流Ｉ_{3 ( MIN )}を、第２段の最
小開弁駆動電流Ｉ_{2 ( MIN )}よりもガス圧の低下分を補
償する値だけ大きくしている。同様に、最大開弁駆動電
流も、第１段のＩ_{1 (MAX )}よりは第２段のＩ
_{2 ( MAX )}を、第２段のＩ_{2 ( MAX )}よりも第３段のＩ
_{3 ( MAX )}を同様にバーナ燃焼面の負荷抵抗によるガス
圧の低下分を補償する分だけ電流値を大きくした値で与
えられている。

【００２５】給湯燃焼制御部30とバーナ段切り換え部31
は従来例のものと同様であり、給湯燃焼制御部30は入水
温度を設定温度まで高める要求熱量を求め、この要求熱
量に対応する能力段の能力制御データを用いて、給湯バ
ーナ２の燃焼熱量を制御する。そして、選択した能力制
御データの最小給湯号数（最小燃焼熱量）よりも低い燃
焼熱量が要求される場合には、１ランク下の能力制御デ
ータに切り換え、バーナ段切り換え部31により能力切り
換え弁を燃焼面減少方向に切り換えて（閉じて）バーナ
燃焼段を１段とし、要求熱量が選択した能力制御データ
の最大給湯号数（最大燃焼熱量）を越える場合には、能
力制御データを１ランク上のものに切り換え、バーナ段
切り換え部31により、能力切り換え弁を燃焼面増加方向
に切り換えて（開けて）燃焼段を１段アップさせる。

【００２６】前記データメモリ20に与えられる各段の能
力制御データは、予め、実験等により求めて与えること
も可能であるが、この実施例では、各段の能力制御デー
タを器具自身により自動設定するように構成している。
この能力制御データの自動設定を行う手段は、弁開度割
合データ記憶部21と入力値記憶部22と制御データ自動設
定部23により構成されている。弁開度割合データ記憶部
21には予め実験等により求められた表１に示すような弁
開度割合データが記憶されている。

【００２７】

【表１】

【００２８】この弁開度割合データは、第１段の能力制
御データの最小燃焼能力位置を０％基準とし、最終段
（この実施例では第３段）の最大燃焼能力位置での弁開
度割合を100 ％基準とし、各段の最小燃焼能力位置での
ガス圧が同じになる弁開度割合が記憶され、同じく、各
段の最大燃焼能力位置でのガス圧が同じになる弁開度割
合が記憶されており、表１の例では、第１段の能力制御
データの最小燃焼能力位置の弁開度割合は０％、最大燃
焼能力位置の弁開度割合は91％、第２段の能力制御デー
タの最小燃焼能力位置の弁開度割合は３％、最大燃焼能
力位置での弁開度割合は92％、第３段の能力制御データ
の最小燃焼能力位置での弁開度割合は11％、最大燃焼能
力位置の弁開度割合は100 ％がそれぞれ与えられてい
る。

【００２９】入力値記憶部22は、各段の最小と最大の６
点の各燃焼能力位置のうち、少なくとも２点の開弁駆動
電流の値が例えば工場出荷段階における燃焼能力設定等
の操作により、外部入力によって与えられて記憶され
る。この実施例では、第１段の最小燃焼能力位置の開弁
駆動電流Ｉ_{1 ( MIN )}の値として49ｍＡが、第３段の能
力制御データの最大燃焼能力位置の開弁駆動電流Ｉ
_{3 ( MAX )}の値として168 ｍＡの値が外部入力によって
記憶される。

【００３０】制御データ自動設定部23は、弁開度割合デ
ータ記憶部21に与えられている弁開度割合データと、入
力値記憶部22に与えられている２点の開弁駆動電流の入
力値に基づき、入力値によって与えられていない各段の
最小燃焼能力と最大燃焼能力位置にそれぞれ対応する開
弁駆動電流の値を次の（１）式の演算により求めて設定
する。

【００３１】｛（Ｉ_{3 ( MAX )}−Ｉ_{1 ( MIN )}）・Ｗ／100 ｝＋Ｉ_{1 ( MIN )}＝｛（168 − 49）・Ｗ／100 ｝＋49・・・・・（１）

【００３２】この（１）式で、Ｗは弁開度割合の％の値
である。制御データ自動設定部23は、この演算により求
めた各段の能力制御データをデータメモリ20に書き込み
記憶する。この実施例では、表１に示す弁開度割合に基
づき、Ｉ_{1 ( MIN )}＝49ｍＡ，Ｉ_{1 ( MAX )}＝157 ｍ
Ａ，Ｉ_{2 ( MIN )}＝53ｍＡ，Ｉ_{2 ( MAX )}＝159 ｍＡ，
Ｉ_{3 ( MIN )}＝62ｍＡ，Ｉ_{3 ( MAX )}＝168 ｍＡがそれ
ぞれ設定されることとなる。

【００３３】電流検出部24は、給湯燃焼制御部30の燃焼
制御により比例弁13に加えられる実働開弁駆動電流Ｉを
検出し、その検出結果を電流割合演算部25に加える。

【００３４】電流割合演算部25は、燃焼運転に使用選択
されている能力制御データの開弁駆動電流の制御範囲内
における実働開弁駆動電流Ｉの占める割合Ｘを（２）式
の演算式により求める。

【００３５】Ｘ＝（Ｉ−Ｉ_{( MIN )}）／｛（Ｉ_{( MAX )}−Ｉ_{( MIN )}）｝・・・・・（２）

【００３６】この式で、Ｉ_{( MAX )}とＩ_{( MIN )}は、選
択使用されている能力段の能力制御データの最大開弁駆
動電流と最小開弁駆動電流を示す。例えば、燃焼に選択
使用されている能力制御データが第１段のデータのとき
には、Ｉ_{( MAX )}はＩ_{1 ( MAX )}を、Ｉ_{( MIN )}はＩ
_{1 ( MIN )}をそれぞれ意味する。演算により求められた
電流割合Ｘの値は目標風量センサ出力演算部26に加えら
れる。

【００３７】目標風量センサ出力演算部26は、給湯バー
ナ２の燃焼熱量（給湯号数）に対応する目標風量を風量
センサ16のセンサ出力値で算出する。すなわち、目標風
量センサ出力演算部26には、予め、給湯バーナ２の各段
の共通の最小燃焼能力のガス圧Ｐ_MINの燃焼熱量に対応
する風量のセンサ出力値Ｖ_MINと、最大燃焼能力の共通
のガス圧Ｐ_MAXの風量に対応するセンサ出力値Ｖ_MAXの
値と、（３）式の演算式が与えられている。目標風量セ
ンサ出力演算部26はこの（３）式の演算式を用い、予め
与えられているＶ_MIN，Ｖ_MAXのデータと、電流割合演
算部25から加えられる電流割合値Ｘを（３）式に代入し
て、実働開弁駆動電流Ｉの比例弁開度に対応する目標風
量のセンサ出力値Ｖを求め、その演算結果を風量制御部
27に加える。

【００３８】Ｖ＝Ｖ_MIN＋Ｘ（Ｖ_MAX−Ｖ_MIN）・・・・・（３）

【００３９】この目標風量センサ出力演算部26により算
出される風量センサ出力目標値Ｖは、各段の電流割合演
算値Ｘに基づいて算出され、しかも、図３の如く、各段
の能力制御データの最小燃焼能力位置の最小開弁駆動電
流は各段のガス圧が同じ値Ｐ_MINに揃える値で与えら
れ、最大燃焼能力位置における各段の最大開弁駆動電流
も各段のガス圧が同じＰ_MAXの値に揃えるように設定さ
れているので、図４に示すように、各段の燃焼時におけ
る最小燃焼能力位置の目標風量、つまり、風量センサの
センサ出力目標値Ｖ_MINは同じ値となり、同様に、各段
の最大燃焼能力位置の目標風量、つまり、風量センサの
センサ出力目標値Ｖ_MAXは同じ値に揃えられることにな
る。この結果、図５に示すように、給湯バーナ２の燃焼
段の如何にかかわらず、燃焼ファン３の風量制御特性デ
ータは、電流割合Ｘと、センサ出力目標値Ｖとの関係を
示す１つの特性データによって与えられる。

【００４０】風量制御部27は、風量センサ16により検出
される検出風量、つまり、センサ出力値が前記目標風量
センサ出力演算部26により求められた目標風量、つま
り、センサ出力目標値に一致する方向にファン回転検出
センサ28のファン回転検出値の情報に基づき、燃焼ファ
ン３のファン回転数を制御する。

【００４１】第１の実施例は上記のように構成されてお
り、次に、その開弁駆動電流と風量制御の動作を図６の
フローチャートに基づき簡単に説明する。ステップ101
で、給湯燃焼制御部30の要求熱量演算により、給湯号数
（燃焼熱量）が求められ、この要求熱量に見合う給湯バ
ーナ２の能力特性データの段数が選択設定される。例え
ば、ステップ102 Ａで、第１段の能力特性データが選択
設定されたときには、Ａ面の燃焼状態となり、図２に示
す第１段の能力制御データに基づき、比例弁13の開弁駆
動電流がステップ103 Ａで制御される。

【００４２】次にステップ104 Ａで比例弁13に供給され
ている実働開弁駆動電流Ｉ₁の検出データに基づき、電
流割合Ｘが演算される。次にステップ105 Ａでこの電流
割合Ｘに対応する風量センサ16のセンサ出力目標値Ｖが
演算により求められる。ステップ106 Ａでは、風量セン
サ16によって検出される検出風量のセンサ出力値が前記
ステップ105 Ａで求められたセンサ出力目標値となるよ
うに燃焼ファン３を回転制御する。

【００４３】前記ステップ101 で求められる給湯号数に
より、第２段の能力制御データが選択されたときには、
ステップ102 Ｂ〜ステップ106 の動作が行われ、同様
に、ステップ101 で求められる給湯号数により、第３段
の能力制御データが選択されたときには、ステップ102
Ｃ〜ステップ106 の動作が行われることとなる。これら
ステップ102 Ｂ〜106 、ステップ102 Ｃ〜106 の動作
は、前記ステップ102 Ａ〜106 Ａの動作と同様であるの
でその説明は省略する。

【００４４】この実施例によれば、給湯バーナ２の各能
力段の最小燃焼能力位置では同じガス圧Ｐ_MINとなり、
同様に、各能力段の最大燃焼能力位置でのガス圧も同じ
Ｐ_MAXに揃えられるので、給湯バーナ２の能力切り換え
が行われても、ガス圧が変動するということがなくな
る。つまり、各能力段の最小開弁駆動電流と最大開弁駆
動電流の範囲内のガス圧範囲は同じ範囲に設定されるこ
ととなる。

【００４５】したがって、各能力段毎に最大と最小のガ
ス圧がずれるということがなくなるので、ガス圧の制御
範囲Ｐ_LGの範囲を狭くできる結果、このガス圧範囲内で
各燃焼段の燃焼性能を共に良好にするようにバーナの設
計製作を行うことが容易となる。このことから、最近採
用されつつあるターンダウン比の低い（ガス圧制御範囲
の狭い）濃淡バーナを使用した場合においても、各燃焼
段での良好な燃焼制御を達成することが可能となる。

【００４６】また、本実施例では、複数段の各最小燃焼
能力位置と最大燃焼能力位置のうち、少なくとも２点の
開弁駆動電流の値を入力値記憶部22に入力することによ
り、各段の最小燃焼能力に対応する最小開弁駆動電流と
最大燃焼能力に対応する最大開弁駆動電流の値が制御デ
ータ自動設定部23により自動設定されるので、各燃焼段
のガス圧範囲を一定とする各段の能力制御データが容易
に、かつ、正確に自動設定できるという画期的な効果を
奏することが可能となる。

【００４７】さらに本実施例では、前記の如く、各燃焼
段でのガス圧範囲が同じに揃えられるので、各燃焼段の
実働開弁駆動電流Ｉが最小と最大の開弁駆動電流範囲に
占める割合Ｘを求めることにより、この電流割合Ｘが同
じであれば、燃焼段の如何にかかわらず、比例弁13の開
度、つまり、ガス圧（ガス噴出量）は同一となる。この
点に着目し、本実施例では前記電流割合Ｘに基づき燃焼
ファン３の目標風量（風量センサ16のセンサ目標出力
値）を設定しているので、燃焼段の如何にかかわらず、
給湯バーナ２の燃焼量と風量との高精度のマッチング制
御が可能となる。

【００４８】図７には本発明の第２の実施例の燃焼器具
の構成が示されている。この第２の実施例は、燃焼室を
給湯燃焼室１ａと風呂燃焼室１ｂに区分し、給湯燃焼室
１ａ側には前記第１の実施例と同様に多段能力式の給湯
バーナ２を設置し、風呂燃焼室１ｂ側には風呂バーナ32
を設置して、給湯機能と風呂機能を行う複合機の燃焼機
器としたものである。風呂バーナ32には電磁弁33を介し
て分岐通路12ｄが接続されており、この分岐通路12ｄの
入口側は比例弁13の下流側で、主ガス供給通路15から分
岐されており、給湯バーナ２側と風呂バーナ32側は１個
の共通の比例弁13によってガス供給量が制御されてい
る。

【００４９】風呂燃焼室１ｂの上方側には追い焚き熱交
換器34が設けられており、この追い焚き熱交換器34を介
して浴槽35に接続される追い焚き循環路36が設けられて
おり、循環ポンプ37を駆動して浴槽35内の湯水を追い焚
き循環路36を通して循環させ、循環湯水が追い焚き熱交
換器34を通るときに風呂バーナ32の燃焼火力でもって加
熱することにより、浴槽35内の湯水の追い焚きが行われ
るものである。なお、給湯側のシステム構成は前記第１
の実施例とほぼ同様であり、第１の実施例と同一の構成
部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。

【００５０】この実施例の給湯機能の動作と風呂機能の
動作は制御装置17によって制御されており、この制御装
置17内の要部構成が図１の実線と破線のブロック図によ
って示されている。すなわち、第２の実施例の制御回路
の構成は、前記第１の実施例の実線で示す構成のもの
に、破線で示す風呂燃焼制御部38と、データメモリ39
と、制御データ補正部40とを付加したものである。

【００５１】データメモリ39には風呂バーナ32の能力制
御データ（風呂バーナ32の燃焼能力と比例弁電流の関係
データ）が与えられており、風呂燃焼制御部38は、風呂
の単独燃焼使用の場合には、データメモリ39の能力制御
データに基づき比例弁13への開弁駆動電流を制御して風
呂バーナ32の燃焼を行い、給湯バーナ２と風呂バーナ32
の同時使用時には、給湯バーナ２の燃焼を優先させて、
給湯燃焼制御部30による比例弁13の開弁量制御に従って
風呂バーナ32の燃焼を行う。また、給湯バーナ２の単独
使用時には第１の実施例と同様に給湯バーナ２の燃焼制
御が行われる。

【００５２】この第２の実施例で特徴的なことは、制御
データ補正部40が設けられていることである。この制御
データ補正部40は給湯バーナ２と風呂バーナ32の同時使
用時に、データメモリ20に与えられている給湯バーナ２
の各能力段の能力制御データを補正して給湯燃焼制御部
30にその補正データを加えるものである。

【００５３】共通の比例弁13を用いて給湯バーナ２と風
呂バーナ32のガス供給量を制御する方式においては、給
湯バーナ２の単独使用時にあっては、前記第１の実施例
の図３に示したように、各段の最小燃焼能力位置でのガ
ス圧を一定に揃え、最大燃焼能力位置でのガス圧を一定
に揃えることが可能であるが、給湯バーナ２と風呂バー
ナ32の同時使用時には、風呂バーナ32が開くことによ
り、給湯バーナの燃焼面での負荷抵抗が給湯バーナの単
独使用時よりも減少し、図８の破線で示すように給湯バ
ーナ２の各段のガス圧制御範囲がずれてしまうという問
題が生じる。

【００５４】この第２の実施例では、この問題を解消す
るために、制御データ補正部40は、給湯バーナ２と風呂
バーナ32の同時使用時には、データメモリ20から給湯バ
ーナ２の能力制御データを読み出し、風呂バーナ２の使
用によるガス圧低下を補償する分だけ開弁駆動電流を増
加する方向に補正する。給湯燃焼制御部30は、給湯バー
ナ２と風呂バーナ32の同時使用時には、制御データ補正
部40で補正した能力制御データを用いて給湯バーナ２の
燃焼制御を行うのである。

【００５５】この結果、給湯バーナ２は風呂バーナ32の
燃焼の如何にかかわらず、給湯バーナのガス圧範囲を前
記第１の実施例と同様に一定に維持することが可能とな
り、風呂バーナ32の燃焼によって、給湯燃焼性能が低下
するという問題を確実に解消することが可能となる。

【００５６】なお、本発明は上記各実施例に限定される
ことはなく様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
各実施例では、給湯バーナ２を３段燃焼切り換え式のも
ので説明したが、この給湯バーナは、２段、４段等、他
の多段燃焼切り換え方式の給湯バーナとしてもよい。

【００５７】また、第２の実施例では、給湯と風呂追い
焚きの複合式の燃焼機器を対象にして説明したが、本発
明は、湯張り機能を備えた風呂と給湯の複合式燃焼機器
や、給湯と暖房あるいは給湯と風呂と暖房等の、様々な
複合式の燃焼機器にも適用できるものである。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、多段能力切り換え式の
給湯バーナの各段の燃焼範囲のガス圧制御範囲を一定に
揃えることが可能となる。これにより、燃焼段を切り換
える毎に、ガス圧制御範囲が変動してしまうという従来
の欠点を確実に解消することが可能となる。

【００５９】また、制御データ自動設定部を設けた構成
のものにあっては、各段のガス圧制御範囲を一定にした
能力制御データを器具自身が自動設定できるので、その
能力制御データの作製設定を正確に、かつ、容易に行う
ことができる。

【００６０】さらに、給湯バーナの格段の最小燃焼能力
位置でのガス圧が同じに揃えられ、かつ、各段の最大燃
焼能力位置でのガス圧が同じに揃えられるので、比例弁
に供給される実働開弁駆動電流を検出して、電流制御範
囲に占める電流割合Ｘを求め、この電流割合Ｘに基づ
き、目標風量のセンサ出力値Ｖを求める構成のものにあ
っては、燃焼段の如何にかかわらず、電流割合Ｘが同じ
ならば、ガス圧は同じ値となる結果、電流割合Ｘにより
目標風量のセンサ出力値を求め、この目標センサ出力値
になるように燃焼ファンの回転制御を行うことにより、
燃焼段の如何にかかわらず給湯バーナの燃焼熱量（給湯
号数）と燃焼ファンの風量との高精度のマッチングが図
れ、給湯バーナの燃焼性能を十分に高めることが可能と
なる。

【００６１】さらに、本発明では前記の如く、給湯バー
ナの各能力段の最小燃焼能力位置でのガス圧を一定に揃
え、同じく、最大燃焼能力位置でのガス圧を一定に揃え
て、各燃焼段のガス圧制御範囲をずれなく揃えられるの
で、給湯バーナ全体のガス圧制御範囲Ｐ_LGを従来のもの
に比べ狭くすることができ、これにより、ターンダウン
比の低い濃淡バーナを用いた装置においても、高性能の
良好なバーナ燃焼が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃焼機器の第１の実施例の要部構
成を示すブロック図である。

【図２】同実施例における給湯バーナの各段の能力制御
データの説明図である。

【図３】同実施例における給湯バーナの各段のガス圧特
性の説明図である。

【図４】同実施例の給湯バーナにおける各段燃焼の給湯
号数と目標風量との関係を示すグラフである。

【図５】同実施例における給湯バーナの風量制御データ
の説明図である。

【図６】同実施例の動作を示すフローチャートである。

【図７】本発明に係る燃焼機器の第２の実施例を示す構
成説明図である。

【図８】第２の実施例における給湯バーナの能力特性デ
ータの補正前後のガス圧状況を示す説明図である。

【図９】本発明の第１の実施例で対象とした燃焼機器の
システム構成図である。

【図10】従来の燃焼機器における多段能力切り換え式給
湯バーナの能力特性データの説明図である。

【図11】前記図10の能力特性データを用いて比例弁の弁
開度を制御したときの給湯号数とガス圧との関係を示す
グラフである。

【符号の説明】

２給湯バーナ 18ａ〜18ｃ能力切り換え弁 20 データメモリ 21 弁開度割合データ記憶部 22 入力値記憶部 23 制御データ自動設定部 24 電流検出部 25 電流割合演算部 26 目標風量センサ出力演算部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多面の燃焼面をもち、その燃焼面を燃焼
能力に応じて切り換える多段能力切り換え式の給湯バー
ナを備え、この給湯バーナの各面の燃焼部には燃料ガス
の分岐通路が接続され、各分岐通路が統合された主ガス
供給通路には開弁駆動電流の大きさによって弁の開度を
可変しガス供給量を制御する比例弁が介設されており、
燃焼運転の制御部のデータメモリには前記給湯バーナの
各段の能力毎に最大燃焼能力に対応する最大開弁駆動電
流と最小燃焼能力に対応する最小開弁駆動電流の能力制
御データが与えられ、各段毎に最大と最小の開弁駆動電
流の範囲内で要求熱量に応じた開弁駆動電流が前記比例
弁に供給されて燃焼運転が制御される燃焼機器におい
て、前記制御部のデータメモリには各段の最大燃焼能力
位置で給湯バーナに供給される燃料ガスのガス圧が同一
となるように燃焼能力段が大きくなるにつれ最大開弁駆
動電流の値を大きくし、かつ、各段の最小燃焼能力位置
で給湯バーナに供給される燃料ガスのガス圧が同一とな
るように燃焼能力段が大きくなるにつれ最小開弁駆動電
流の値を大きくした能力制御データが記憶されているこ
とを特徴とする燃焼機器。
【請求項２】各段の最大燃焼能力位置で給湯バーナに
供給される燃料ガスのガス圧が同一となる弁開度割合と
各段の最小燃焼能力位置で給湯バーナに供給される燃料
ガスのガス圧が同一となる弁開度割合が最小能力段の最
小燃焼能力位置を０％、最大能力段の最大燃焼能力位置
を100 ％の基準割合として各段の最大燃焼能力位置と最
小燃焼能力位置の弁開度割合のデータが予め与えられて
記憶されている弁開度割合データ記憶部と、各段の最大
と最小の燃焼能力位置のうち少なくとも２点位置の開弁
駆動電流の外部入力値を記憶する入力値記憶部と、この
入力値記憶部の入力値データと前記弁開度割合データ記
憶部の弁開度割合データに基づき各段の最大燃焼能力位
置の最大開弁駆動電流と最小燃焼能力位置の最小開弁駆
動電流の値を算出してその算出データを各段の能力制御
データとして燃焼運転の制御部のデータメモリに書き込
む制御データ自動設定部とを有することを特徴とする請
求項１記載の燃焼機器。
【請求項３】給排気を行う燃焼ファンのバーナ供給風
量を検出する風量センサと、この風量センサの検出風量
が目標風量に一致する方向に燃焼ファンのファン回転を
制御する風量制御部と、バーナ燃焼段の能力制御データ
の最大開弁駆動電流値Ｉ_MAXと最小開弁駆動電流値Ｉ
_MINと比例弁に供給されている実働開弁駆動電流Ｉとに
基づき電流割合ＸをＸ＝（Ｉ−Ｉ_MIN）／（Ｉ_MAX−Ｉ
_MIN）として算出する電流割合演算部と、最大燃焼能力
に対応する風量センサの目標出力値Ｖ_MAXと最小燃焼能
力に対応する風量センサの目標出力値Ｖ_MINがそれぞれ
与えられこれらの目標出力値Ｖ_MAX，Ｖ_MINと前記電流
割合演算部で算出される電流割合Ｘに基づき実働開弁駆
動電流Ｉによる燃焼状態時の目標風量のセンサ出力値Ｖ
を求める目標風量センサ出力演算部とを有する請求項１
又は請求項２記載の燃焼機器。
【請求項４】給湯バーナの他に他機能バーナが設けら
れ、この他機能バーナの燃料ガス供給量は前記給湯バー
ナの燃料ガス供給量を制御する共通の比例弁によって制
御されており、給湯バーナと他機能バーナの同時使用時
には他機能バーナの使用に伴う給湯バーナ側のガス圧低
下分を補償して給湯バーナの各段の能力制御データを補
正する制御データ補正部が設けられている請求項１又は
請求項２又は請求項３記載の燃焼機器。