JP2003185134A - ガス給湯器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス給湯器のガスバーナを初回着火して最小
燃焼状態とする際に失火、吹き消え、逆火等の不具合の
発生を防止できるガス給湯器を提供する。 【解決手段】 ガス供給側である上流側より元弁２５、
元弁２５に直列に連結された比例弁２４、及び比例弁２
４に直列に接続されそれぞれは並列に連結されている１
つ以上の切替弁２１、２２、２３を備えた電磁弁ユニッ
ト２６と、電磁弁ユニット２６を介して供給されるガス
を燃焼させるガスバーナ１４と、比例弁２４の動作を制
御する制御装置５６とを有するガス給湯器１０におい
て、制御装置５６には、比例弁２４のガス流量の調節範
囲に予め設定した下限値を設けて、比例弁２４によるガ
スの流量調節で下限制限を行う下限能力制限機能と、初
回着火を確認して下限能力制限機能を動作させ、更に、
初回着火後の着火又は消火を検知して下限能力制限機能
を停止させる履歴機能が備えられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス給湯器のガス
バーナを初回着火してから最小燃焼状態にする際に失
火、吹き消え、逆火等の不具合が発生することを防止す
るガス給湯器に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガス給湯器においては、蛇口から出湯さ
れる水の量が大きく変わるので、幅広い範囲でバーナの
燃焼カロリーを調整する必要がある。従って、一つのバ
ーナのみで幅広い燃焼カロリーの調整を行うことは困難
であるため、バーナを複数の小バーナ群に区分し、それ
ぞれの小バーナ群毎に切替弁を設けている。また、この
並列に接続された切替弁に直列に電磁力によってその開
度を変える比例弁が設けられ、この比例弁においては、
大気に曝した電磁コイルとのシールを行うために、ゴム
製のダイヤフラムが設けられている。この比例弁の更に
上流側には元弁が設けられ、比例弁は元弁と切替弁とに
よって仕切られる空間部を有し、この空間部において比
例弁の弁体が移動する構造となっている。そして、元
弁、比例弁、及び各切替弁は、弁ユニットとして一つの
金属製のハウジングに組み込まれている。

【０００３】以上の構成となった弁ユニットにおいて
は、使用されない場合では、元弁及び切替弁は閉じてい
るので、比例弁内の空間部はガスが閉じ込められた状態
となっている。このため、弁ユニットがガス給湯器に取
付けられて保管されている期間に、あるいはガス給湯器
が設置されて初回着火するまでの期間に、弁ユニット周
囲の環境の温度が低下した場合には、閉じ込められたガ
スの体積収縮に伴って比例弁の内部は減圧状態となる。
このときに、比例弁内のゴム製（又は合成樹脂製）のダ
イヤフラムは温度の低下にともない内部に引き揚げら
れ、温度が低い場合にはその状態では弾性が戻らずその
まま形状を保持してしまう。この状態でガス給湯器の初
回着火を行う場合、着火はしてもその後ガス流量を絞る
場合に失火、吹き消え、逆火等の不具合が発生するとい
う問題があった。そして、このような不具合が発生した
場合は、徐々に供給ガス圧力を増加させてガス量を絞っ
ても不具合が発生しないように調整していたが、問題解
決は事後対応を前提としていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そのため、出湯温度と
設定温度の偏差に基づいて比例弁の制御を行なう通常の
制御回路とは別に、給湯器の電源スイッチが投入された
際に所定時間だけ比例弁を最大開度の状態に保つように
制御する制御回路を設けることが提案されている。しか
しながら、提案方法においては、着火直後から比例弁の
制御を行うことができず、所望の温度の水を得るには所
定時間だけ待たねばならないという問題があった。本発
明はかかる事情に鑑みてなされたもので、ガス給湯器の
ガスバーナを初回着火してから最小燃焼状態とする際に
失火、吹き消え、逆火等の不具合が発生することが防止
可能なガス給湯器を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係るガス給湯器は、ガス供給側である上流側より元弁、
該元弁に直列に連結され通過するガス流量を制御する可
動部分のシールにゴム製又は樹脂製のダイヤフラムが用
いられた比例弁、及び該比例弁に直列に接続されそれぞ
れは並列に連結されている１つ以上の切替弁を備えた電
磁弁ユニットと、前記電磁弁ユニットを介して供給され
るガスを燃焼させるガスバーナと、前記比例弁の動作を
制御する制御装置とを有するガス給湯器において、前記
制御装置には、前記比例弁のガス流量の調節範囲に予め
設定した下限値を設けて、該比例弁によるガスの流量調
節で下限制限を行う下限能力制限機能と、初回着火を確
認して前記下限能力制限機能を動作させ、更に、初回着
火後の着火又は消火を検知して前記下限能力制限機能を
停止させる履歴機能が備えられている。

【０００６】ガスバーナに着火する際は比例弁を大きく
開けてガス供給量を多くしているので、着火の確認後、
所望の温度の水を得るためにガスバーナに供給するガス
量を徐々に低下させる必要がある。ガス供給量の調整
は、制御装置から比例弁に入力する電流値によって比例
弁の弁体を移動させることにより行われる。このとき、
当初、減圧による変形のため内部に引き揚げられた状態
となっていたダイヤフラムは、弁体の移動に伴ってある
時期から形状を反転させて外部に引き下げられた状態に
なると考えられる。このため、ダイヤフラムには比例弁
の弁体を押し下げる力が発生して、弁体が押し下げられ
るため、比例弁はガスを流しにくい状態となる。ここ
で、ダイヤフラムの形状が反転してガスが急激に流れに
くくなる直前に比例弁に入力した電流値（臨界電流値）
は、燃焼試験等からこれを予め求めておくことができ
る。従って、比例弁の調節範囲に、この臨界電流値を比
例弁を調節する際の入力値の下限値として規定し、この
下限値未満に入力値が低下することを防止する下限能力
制限機能を制御装置に設けることにより、比例弁からガ
スバーナへ供給されるガス量が急激に減少することを防
止できる。

【０００７】なお、ダイヤフラムの変形は、ガス給湯器
が一度使用されて電磁弁ユニット周囲の環境の温度が上
昇すると、弾性回復で消失する。ダイヤフラムの変形が
消失すると、ダイヤフラムに起因する比例弁の異常動作
も発生しなくなる。このため、下限能力制限機能が動作
するのは、ガス給湯器に電源が投入されてから使用が終
わるまでの期間だけでよい。

【０００８】本発明に係るガス給湯器において、前記制
御装置には、前記履歴機能を停止させる停止スイッチが
設けられていることが好ましい。例えば、ガス給湯器は
性能確認のために試運転が行われた後に出荷される。こ
のため、試運転の際に電源が投入されて履歴機能が動作
すると性能確認のための一連の試運転が実行しにくくな
ると共に、初回着火と初回消火が認識されて下限能力制
限機能が動作しなくなる。従って、ガス給湯器が出荷さ
れた後、保管期間や、設置され使用されるまでの期間の
中で比例弁のダイヤフラムに変形が生じても、下限能力
制限機能を動作させることが不可能となる。このため、
停止スイッチを設けて、出荷前の試運転時には履歴機能
が動作しないようにする。

【０００９】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。図１は本発明の一実施の形態に係る
ガス給湯器の概略構成図、図２は同ガス給湯器に用いる
電磁弁ユニットの要部断面図、図３は履歴機能及び下限
能力制限機能によるガス量の下限値制御の手順を示すフ
ロー図である。図１に本発明の一実施の形態に係るガス
給湯器１０を示す。このガス給湯器１０は、水道水等の
水源に水量センサー１１が設けられた配管１２を介して
連結される熱交換器１３、及びこれを加熱するガスバー
ナ１４を有し、ガス給湯器１０の外に設けられた例えば
３つの蛇口１５〜１７から、加熱された水道水が出湯さ
れるようになっている。

【００１０】ガスバーナ１４は発熱量を幅広く制御する
必要があるので、この実施の形態では３つに区分された
分割バーナ１８〜２０を備えている。これらの分割バー
ナ１８〜２０には、独立に開閉が可能な切替弁２１〜２
３が設けられて、分割バーナ１８〜２０と組合せて燃焼
させることによって、全体の火力を大きな区分に分けて
制御している。この並列に並べられた切替弁２１〜２３
の上流側には、通過するガスの流量を細かく調整する比
例弁２４と、更にガス供給側に全体のガスのオンオフを
行う元弁２５とが直列に設けられ、図２に示すように、
切替弁２１〜２３と比例弁２４と元弁２５とが一体とな
って電磁弁ユニット２６を構成している。

【００１１】図２に、電磁弁ユニット２６の構造を示
す。電磁弁ユニット２６は、一つの金属製のハウジング
３３に切替弁２１〜２３、比例弁２４及び元弁２５が組
み込まれて構成されている。図２には切替弁２１のみし
か表示されていないが、切替弁２１と同一構造の切替弁
２２、２３が並列に連結されている。ハウジング３３は
比例弁２４の弁体３４によって上下に区分される上室３
５と下室３６とを有し、下室３６の側部に元弁２５と繋
がる断面円形のガス通路３７が設けられている。ガス通
路３７の上流側には、元弁２５の弁座３８及びこれに閉
塞可能な弁体３９が設けられ、常時はスプリング４０に
よって弁体３９が弁座３８に押圧されてガス通路３７は
閉じている。そして、電磁コイル４１に通電することに
より、弁体３９に取付けられたプランジャ４２が電磁コ
イル４１内にスプリング４０の付勢力に対抗して引き込
まれ、元弁２５が開くことになる。

【００１２】また、上室３５の下流側にも断面円形のガ
ス通路４３が設けられ、このガス通路４３の上流側には
切替弁２１の弁座４４、及びこれを閉塞可能な弁体４５
がスプリング４６によって付勢されて常時は切替弁２１
は閉じている。そして、電磁コイル４７に通電すると弁
体４５に取付けられているプランジャ４８が電磁コイル
４７側に引き込まれ、切替弁２１が開く構造となってい
る（切替弁２２、２３も同様）。一方、比例弁２４は、
中央部が開口したリング状の弁座４９の上に弁体３４が
被さる構造となっている。また、弁体３４は電磁コイル
５０内に昇降可能に配置された制御鉄心５１に連結部材
５２を介して連結されている。従って、電磁コイル５０
に流した電流に対応して弁体３４が昇降し、元弁２５及
び切替弁２１〜２３の何れか一つを開けた状態で、通過
するガスの流量を調整できる構造となっている。なお、
比例弁２４は電磁コイル５０を作動させない場合でも、
通常の状態では弁座４９の上に弁体３４が被さって完全
に閉塞することはない構造となって、弁体３４によって
区分される上室３５と下室３６の圧力は同じになってい
る。そして、下室３６（上室３５も同じ）の温度が下が
ると、内部の圧力が下がり、比例弁２４の下室３６と外
部を弾性的にシールするゴム製（又は、合成樹脂製）の
ダイヤフラム２４ａの下側は大気と連通しているのでダ
イヤフラム２４ａ上下の圧力差により内側に引っ張ら
れ、これによって、弁体３４、連結部材５２及び制御鉄
心５１が上に引き上げられることになる。

【００１３】図１に示すように、ガス給湯器１０には、
装置全体の制御を行うマイクロコンピュータ５４及びこ
れの出力を増幅して各機器を駆動する駆動回路５５を備
えた制御装置５６を有している。マイクロコンピュータ
５４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏポートを有
している。Ｉ／Ｏポートには、熱交換器１３の一次側の
配管１２（ａの位置）に設けられている水量センサー１
１及び水温センサーの一例である給水サーミスタ５８
（ｂの位置にある）と、熱交換器１３の出口側の配管１
２のｃの位置に設けられている出湯温度センサーの一例
である出湯サーミスタ５９と、図示しないケーシングカ
バーの内部に設けられている外気の温度センサーの一例
である外気温サーミスタ６１と、図示しない温度調整摘
まみ及びこのガス給湯器１０のオンオフスイッチ、ガス
バーナ１４の点火状態を検知するフレームロッド６０と
の信号が入力されている。更に、マイクロコンピュータ
５４にはＩ／Ｏポートからそれぞれ駆動回路５５を介し
て切替弁２１〜２３、比例弁２４、元弁２５、ガスバー
ナ１４に燃焼用空気を送るファン（送風機）６２及び点
火装置６３が接続されている。これらの定常運転機能
は、マイクロコンピュータ５４内のＲＯＭにプログラム
Ａとして記載されている。

【００１４】このプログラムＡには、ガス給湯器１０の
スイッチがオンされている場合に、水道の蛇口１５〜１
７の何れか一つを開いた場合に、点火装置６３が作動す
ると共に、水量センサー１１、給水サーミスタ５８か
ら、分割バーナ１８〜２０の何れか１又は２以上を使用
して熱交換器１３を加熱する制御手順が記載されてい
る。更に、プログラムＡには、出湯サーミスタ５９でお
湯の温度を監視しながら、通過する水道水を予め決めら
れた温度のお湯に加熱して放出し、更に開いた蛇口を止
めた場合には、水量センサー１１でこれを検知し、分割
バーナ１８〜２０の何れもが消火状態を保つ制御手順が
記載されている。

【００１５】ＲＯＭ内には、比例弁２４の調節範囲に予
め設定した下限値を設けて、ガス給湯器１０に設けられ
た前記温度調整摘まみが操作されて温度が低温側に設定
されても、比例弁２４で調節されるガスの流量が下限値
未満にならないように比例弁２４の弁体３４の移動量を
制御する下限能力制限機能を発現させるプログラムＢが
格納されている。また、ＲＯＭ内には、初回着火を確認
して下限能力制限機能を発現させるプログラムＢを動作
させ、初回着火後の着火又は消火を検知してプログラム
Ｂの動作を停止させ履歴機能を発現させるプログラムＣ
が格納されている。更に、ＲＯＭ内には、ガス給湯器１
０の電源が投入されたことにより稼働を開始し、履歴機
能を発現させるプログラムＣを動作させる履歴動作機能
と、ガス給湯器１０の試運転を制御するプログラムＥを
動作させる試運転動作機能を有するプログラムＤが設け
られている。なお、制御装置５６にはプログラムＤの処
理で履歴動作機能を停止させて、試運転動作機能を動作
させる停止スイッチ６４が設けられている。

【００１６】このような構成とすることにより、ガス給
湯器１０の電源が投入されると、プログラムＤが動作し
て、制御装置５６内に履歴動作機能が構成される。次い
で、履歴動作機能によって、プログラムＣが動作して制
御装置５６内に履歴機能が構成される。更に、履歴機能
によって、プログラムＡ又はＢが動作して制御装置５６
内に定常運転機能又は下限能力制限機能が構成される。
また、ガス給湯器１０の電源が投入されて制御装置５６
内に履歴動作機能が構成されても、停止スイッチ６４が
オンされると、制御装置５６内に試運転動作機能が構成
される。以下に図３を参照しながらガス給湯器１０の運
転状況を説明する。

【００１７】ガス給湯器１０の電源スイッチがオン、す
なわち、ガス給湯器１０の電源が投入されると（Ｓ
１）、プログラムＤが動作して制御装置５６内に履歴動
作機能が構成される。次いで、プログラムＣが動作して
制御装置５６内に履歴機能が構成される。続いて、停止
スイッチ６４がオンされているかが確認される（Ｓ
２）。停止スイッチ６４がオンされている場合、例え
ば、ガス給湯器１０の出荷前の試運転を行う場合、プロ
グラムＥが動作して試運転機能が制御装置５６内に構成
される。その結果、ガス給湯器１０のオンオフスイッチ
がオンされると（Ｓ３）、試運転が行われる（Ｓ４）。
そして、ガス給湯器１０のオンオフスイッチがオフされ
ると（Ｓ５）、ガス給湯器１０は停止する（Ｓ６）。一
方、停止スイッチ６４がオンされない場合（Ｓ２）、続
いて、ガス給湯器１０のオンオフスイッチがオンされる
と（Ｓ７）、履歴機能内の記憶部内のデータからガス給
湯器１０でが初回着火が終了しているか確認する（Ｓ
８）。初回着火が終了している場合、比例弁２４のダイ
ヤフラム２４ａの変形は弾性回復しているため、ダイヤ
フラム２４ａに起因する比例弁２４の異常動作も発生し
ないので、プログラムＢは動作せず、プログラムＡが動
作して、定常運転が行われる（Ｓ９）。そして、ガス給
湯器１０のオンオフスイッチがオフされると（Ｓ１
０）、ガス給湯器１０は停止し（Ｓ１１）、再び、ガス
給湯器１０のオンオフスイッチがオンされるまで（Ｓ
７）待機する。

【００１８】初回着火が終了していない場合（Ｓ８）、
プログラムＢが動作して制御装置５６内に下限能力制限
機能が構成され、比例弁２４の動作に下限値設定が行わ
れる（Ｓ１２）。ここで、下限値はガスバーナ１４の最
大燃焼能力の、例えば１０％の燃焼能力を実現するガス
の流量である。比例弁２４は初回消火が行われる（Ｓ１
３）まで、下限値設定された状態で動作が行われる。初
回消火が行われると（Ｓ１３）、履歴機能内の記憶部に
初回着火終了のデータを記録する（Ｓ１４）。そして、
ガス給湯器１０のオンオフスイッチがオフされると（Ｓ
１０）、ガス給湯器１０は停止し（Ｓ１１）、再び、ガ
ス給湯器１０のオンオフスイッチがオンされるまで（Ｓ
７）待機する。

【００１９】なお、本発明の実施の形態では、下限能力
制限機能は試運転時には動作しないようにしたが、ガス
給湯器を設置した後にメンテナンス等の強制運転を行う
場合にも動作しないようにすることも可能である。ま
た、比例弁の下限制限を、ガスバーナの最大能力の１０
％としたが、ダイヤフラムの材質、形状、ガス給湯器の
使用地域によって、例えば、７〜１５％の範囲で任意に
変更することができる。また、下限値をガス給湯器の製
造段階で設定したが、ガス給湯器を設置した段階で、製
造段階で設定した下限値を修正できるようにすることも
可能である、

【００２０】

【発明の効果】請求項１及び２記載のガス給湯器におい
ては、制御装置には、比例弁のガス流量の調節範囲に予
め設定した下限値を設けて、比例弁によるガスの流量調
節で下限制限を行う下限能力制限機能と、初回着火を確
認して下限能力制限機能を動作させ、更に、初回着火後
の着火又は消火を検知して下限能力制限機能を停止させ
る履歴機能が備えられているので、ガスバーナへ供給す
る際のガス量に下限値を設けることにより、ガスバーナ
を初回着火してから最小燃焼状態とする際に失火、吹き
消え、逆火等の不具合が発生することを防止できる。ま
た、燃焼不具合が生じやすいガス給湯器が設置され電源
が投入された後の初回着火から初回着火の消火までに対
してのみ、下限能力制限機能を動作させることが可能と
なる。その結果、一度使用されたガス給湯器では下限能
力制限機能が動作せず、ガス給湯器に設けられたガスバ
ーナの有する本来の最小燃焼を実行することが可能とな
る。

【００２１】特に、請求項２記載のガス給湯器において
は、制御装置には、履歴機能を停止させる停止スイッチ
が設けられているので、出荷された後のガス給湯器に対
して確実に下限能力制限機能を動作させることが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るガス給湯器の概略
構成図である。

【図２】同ガス給湯器に用いる電磁弁ユニットの要部断
面図である。

【図３】履歴機能及び下限能力制限機能によるガス量の
下限値制御の手順を示すフロー図である。

【符号の説明】

１０：ガス給湯器、１１：水量センサー、１２：配管、
１３：熱交換器、１４：ガスバーナ、１５〜１７：蛇
口、１８〜２０：分割バーナ、２１〜２３：切替弁、２
４：比例弁、２４ａ：ダイヤフラム、２５：元弁、２
６：電磁弁ユニット、３３：ハウジング、３４：弁体、
３５：上室、３６：下室、３７：ガス通路、３８：弁
座、３９：弁体、４０：スプリング、４１：電磁コイ
ル、４２：プランジャ、４３：ガス通路、４４：弁座、
４５：弁体、４６：スプリング、４７：電磁コイル、４
８：プランジャ、４９：弁座、５０：電磁コイル、５
１：制御鉄心、５２：連結部材、５４：マイクロコンピ
ュータ、５５：駆動回路、５６：制御装置、５８：給水
サーミスタ、５９：出湯サーミスタ、６０：フレームロ
ッド、６１：外気温サーミスタ、６２：ファン、６３：
点火装置、６４：停止スイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス供給側である上流側より元弁、該元
   弁に直列に連結され通過するガス流量を制御する可動部
   分のシールにゴム製又は樹脂製のダイヤフラムが用いら
   れた比例弁、及び該比例弁に直列に接続されそれぞれは
   並列に連結されている１つ以上の切替弁を備えた電磁弁
   ユニットと、前記電磁弁ユニットを介して供給されるガ
   スを燃焼させるガスバーナと、前記比例弁の動作を制御
   する制御装置とを有するガス給湯器において、前記制御
   装置には、前記比例弁のガス流量の調節範囲に予め設定
   した下限値を設けて、該比例弁によるガスの流量調節で
   下限制限を行う下限能力制限機能と、初回着火を確認し
   て前記下限能力制限機能を動作させ、更に、初回着火後
   の着火又は消火を検知して前記下限能力制限機能を停止
   させる履歴機能が備えられていることを特徴とするガス
   給湯器。
2. 【請求項２】 請求項１記載のガス給湯器において、前
   記制御装置には、前記履歴機能を停止させる停止スイッ
   チが設けられていることを特徴とするガス給湯器。