JP3556481B2

JP3556481B2 - 燃焼装置

Info

Publication number: JP3556481B2
Application number: JP24347498A
Authority: JP
Inventors: 力柘植
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 1998-08-28
Filing date: 1998-08-28
Publication date: 2004-08-18
Anticipated expiration: 2018-08-28
Also published as: JP2000074368A

Description

【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、２個のバーナのうち、作動を行うバーナを選択し、選択したバーナへの燃料供給量と燃焼用空気の供給量とを調節することで、バーナの燃焼量を制御する燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃焼装置として、例えばガス給湯装置においては、給水を昇温させる熱交換器を加熱するためにガスバーナが用いられている。そして、給湯設定温度、給水温度、給水流量等に応じて、ガスバーナへの燃料ガスと燃焼用空気の供給量が調節され、ガスバーナの燃焼量が変更される。
【０００３】
また、最近のガス給湯装置においては、ガスバーナの燃焼量の変更範囲を拡大するため、複数のガスバーナを設けたものがある。このものにおいては、燃焼量が大きいときは全てのガスバーナを作動させ、燃焼量が小さいときは一部のガスバーナのみを作動させることで、燃焼量の変更範囲を拡大している。具体的には、例えば第１バーナと第２バーナという２個のガスバーナを備えたガス給湯装置にあっては、燃焼量が小さいときは第１バーナのみを作動させ、燃焼量が大きいときは第１バーナと第２バーナの双方を作動させるようにしている。
【０００４】
ここで、ガスバーナへの燃焼用空気の供給量の調節は、燃焼ファンの回転数を変更することで行われるが、燃焼ファンの回転数によっては共振音が発生する場合がある。そして、上述した第１バーナと第２バーナを備えたガスバーナにあっては、第１バーナのみを作動させるときも、第１バーナと第２バーナの双方を作動させるときにも、ある範囲の回転数においては共振音が発生するおそれがある。
【０００５】
そして、特に、第１バーナのみを作動させるとき、即ちガスバーナの燃焼量が小さくガスバーナの燃焼音が小さいときに発生する共振音は、使用者にとって耳障りであり、使用者に不快感を与えてしまうという不都合があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記不都合を解消し、バーナの燃焼音が小さいときに燃焼ファンによる共振音が発生することを防止して、２個のバーナにより燃焼量を調節する燃焼装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、共通の燃焼室に収納された第１バーナ及び第２バーナと、該第１バーナと該第２バーナへの燃料供給量を調節する燃料供給調節手段と、前記燃焼室に燃焼用空気を供給する燃焼ファンと、前記第１バーナの燃焼量に応じた前記燃焼ファンの回転数を設定する第１設定データと、前記第１バーナと前記第２バーナの総燃焼量に応じた前記燃焼ファンの回転数を設定する第２設定データとを有して、前記第１設定データに基づいて前記燃焼ファンの回転数を制御し、前記燃料供給調節手段により前記第１バーナへの燃料の供給量を制御して前記第１バーナのみを作動させる第１燃焼制御と、前記第２設定データに基づいて前記燃焼ファンの回転数を制御し、前記燃料供給調節手段により前記第１バーナと前記第２バーナへの燃料供給量を制御して前記第１バーナと前記第２バーナの双方を作動させる第２燃焼制御とを選択的に実行して燃焼制御を行う燃焼制御手段とを備え、所定燃焼量範囲内においては、前記第１燃焼制御による前記第１バーナのみの作動と、前記第２燃焼制御による前記第１バーナと前記第２バーナ双方の作動のいずれによっても、同一の燃焼量を得ることができるようにした燃焼装置において、前記燃焼制御手段は、前記所定燃焼量範囲内にある燃焼量での燃焼制御を行うときに、前記第１燃焼制御の際に、前記燃焼ファンの回転数が共振音を発生させるおそれがある所定回転数範囲内となるときには、前記第２燃焼制御を行うことを特徴とする。
【０００８】
かかる本発明の燃焼装置によれば、前記所定燃焼量範囲内の燃焼量に対しては、前記第１燃焼制御と前記第２燃焼制御のいずれによっても、該燃焼量を得ることができる。そのため、前記燃焼制御手段は、前記所定燃焼範囲内にある燃焼量での燃焼制御を行うときに、前記第１燃焼制御を行う際に、前記燃焼ファンの回転数が前記所定回転数範囲内となって共振音が発生するおそれがあるときには、前記第１燃焼制御ではなく前記第２燃焼制御を行う。これにより、詳細は後述するが、同一燃焼量を得るために必要な燃焼ファンの回転数は、前記第１燃焼制御により前記第１バーナのみを作動させるときよりも、前記第２燃焼制御により前記第１バーナと前記第２バーナの双方を作動させるときの方が低くなるので、前記燃焼ファンの回転数が低下して前記所定回転数範囲から外れ、共振音が発生することを防止することができる。
【０００９】
また、前記燃焼制御手段は、前記第１燃焼制御の実行中に、前記第１バーナの燃焼量が前記所定燃焼量範囲内にあり、且つ、前記燃焼ファンの回転数が前記所定回転数範囲内にある状態が所定時間以上継続したときには、該第１バーナの燃焼量と、前記第１バーナと前記第２バーナとの総燃焼量とが同一となるように、前記第１燃焼制御を前記第２燃焼制御に切り替えることを特徴とする。
【００１０】
かかる本発明によれば、前記燃焼制御手段は、前記第１バーナの燃焼量が前記所定燃焼範囲内にあり、且つ、前記燃焼ファンの回転数が前記所定回転数範囲内にある状態が所定時間以上継続したときに、前記第１燃焼制御を前記第２燃焼制御に切り替える。そのため、前記第１燃焼制御の実行中に、前記第１バーナの燃焼量が増加し、瞬間的に前記燃焼ファンの回転数が前記所定回転数範囲内を通過するときに、共振音が発生するおそれがないにも拘わらず、前記第２燃焼制御に切り替わってしまうことを防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例を図１〜図３を参照して説明する。図１は、本発明の燃焼装置であるガス給湯装置の全体構成図、図２は図１に示したガスバーナの制御データの説明図、図３は図１に示したガスバーナの制御処理を示したフローチャートである。
【００１２】
図１を参照して、本発明の燃焼装置であるガス給湯装置は、給湯装置本体１と、給湯装置本体１の作動を制御するコントローラ２と、コントローラ２に対して給湯装置本体１の作動内容を指示するリモコン３とにより構成される。
【００１３】
給湯装置本体１は、コントローラ２からの制御信号により作動する、共通の燃焼室１ａに収納された第１バーナ４及び第２バーナ５、第１バーナ４と第２バーナ５により加熱される熱交換器６、図示しない水道管と接続されて熱交換器６に水を供給する給水管７、コントローラ２からの制御信号により給水管７の開度を調節する水量サーボ弁８、給水温度を検出してコントローラ２に出力する給水温度センサ９、給水量を検出してコントローラ２に出力する水量センサ１０、熱交換器６で加熱された湯が出湯される出湯管１１、給水管７に給水される水の一部を出湯管１１に混合させるバイパス管１２、出湯管１１とバイパス管１２との合流点の下流の給湯管１３中の湯の温度を検出してコントローラ２に出力する給湯温度センサ１４、及び給湯栓１５を備える。
【００１４】
尚、水量サーボ弁８は、使用者が給湯栓１５を操作して給湯管１３からの給湯量を増加させたときに、第１バーナ４及び第２バーナ５による最大加熱量に対して給水管７からの給水量が多過ぎる場合に、該給水量を制限するためのものである。
【００１５】
第１バーナ４と第２バーナ５に燃料ガスを供給する主ガス供給管１６には、コントローラ２からの制御信号により開閉される元電磁弁１７，給湯電磁弁１８，及びコントローラ２からの制御信号によりその開度が調節される比例制御弁１９が備えられる。主ガス供給管１６から分岐した副ガス供給管２０には、コントローラ２からの制御信号により開閉される切替電磁弁２１が備えられる。
【００１６】
２２は燃焼室１ａに燃焼用空気を供給する燃焼ファンであり、コントローラ２からの制御信号によりその回転速度が可変される。２３はコントローラ２からの制御信号により第１バーナ４に点火する点火プラグ、２４は第１バーナ４の燃焼状態を検出してコントローラ２に出力するフレームロッドである。尚、第２バーナ５は第１バーナ４から火移り点火される。
【００１７】
コントローラ２は、本発明の燃焼制御手段３０を含んで、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成され、リモコン３によって指示される条件に従って給湯装置本体１の制御を行う。
【００１８】
リモコン３は、給湯装置本体１を運転待機状態と運転停止状態とに切り替える運転スイッチ４０と、使用者が希望する給湯管１３からの給湯温度を設定する温度設定スイッチ４１と、該温度設定スイッチ４１により設定された給湯温度を表示する表示部４２とを有する。
【００１９】
使用者がリモコン３の運転スイッチ４０を操作して、給湯装置本体１が運転待機状態となると、運転スイッチ４０に内蔵された運転ランプ（図示しない）が点灯する。この状態で、使用者が給湯管１３の先端に接続された給湯栓１５を開操作すると、給水管７への給水が開始され、水量センサ１０により流水が検出される。コントローラ２は、水量センサ１０からの出力信号により給水管７への給水の開始を認識したときは、燃焼ファン２２を作動させ、元ガス電磁弁１７，給湯電磁弁１８，及び切替電磁弁２１を開弁し、比例制御弁１９の開度を調節して、点火プラグ２３に火花放電を生じさせて第１バーナ４と第２バーナ５の点火処理を行う。
【００２０】
コントローラ２に備えられた燃焼制御手段３０はタイマ３１を備え、フレームロッド２４の出力から第１バーナ４及び第２バーナ５の点火がなされたことを認識したときは、温度設定スイッチ４１で設定された設定温度、給水温度センサ９で検出された給水管７からの給水温度、及び水量センサ１０で検出された給水管７からの給水流量に応じて、第１バーナ４と第２バーナ５の目標燃焼量を決定し、決定した目標燃焼量に応じて、比例制御弁１９の開度、燃焼ファン２２の回転速度、及び切替電磁弁２１の開閉を制御することで、第１バーナ４と第２バーナ５の燃焼制御を行う。
【００２１】
以下、燃焼制御手段３０による第１バーナ４と第２バーナ５の燃焼制御について説明する。図１を参照して、燃焼制御手段３０は、切替電磁弁２１を開閉制御することで、第１バーナ４のみを作動させる第１燃焼制御と、第１バーナ４と第２バーナ５の双方を作動させる第２燃焼制御とを選択的に実行する。ここで、第１バーナ４と第２バーナ５への燃料ガスの供給量は、比例制御弁１９の開度を制御することで行われる。また、第１バーナ４と第２バーナ５への燃焼用空気の供給量は、燃焼ファン２２の回転数を制御することで行われる。
【００２２】
そして、第１燃焼制御、即ち第１バーナ４のみを作動させる場合と、第２燃焼制御、即ち第１バーナ４と第２バーナ５の双方を作動させる場合とでは、比例制御弁１９の開度が同じであっても、燃料ガスの供給量（燃焼量）が異なるため、目標燃焼量に対する比例制御弁１９の開度の設定と燃焼ファン２２の回転数の設定を変更する必要がある。そこで、燃焼制御手段３０は、図２に示すように、第１燃焼制御に応じた第１設定データと、第２燃焼制御に応じた第２設定データとを有する。図２（ａ）が目標燃焼量に対する比例制御弁１９の開度の設定（指示電流値）データであり、図２（ｂ）が目標燃焼量に対する燃焼ファン２２の回転数の設定データである。尚、図２（ａ）及び図２（ｂ）の第２所定量から第１所定量までの範囲が、本発明の所定燃焼量範囲に相当する。
【００２３】
次に、図３を参照して、燃焼制御手段３０による、第１バーナ４のみを作動させる第１燃焼制御と、第１バーナ４と第２バーナ５の双方を作動させる第２燃焼制御との切替処理について説明する。
【００２４】
図３のＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ３は、第１燃焼制御の処理であり、燃焼制御手段３０は、ＳＴＥＰ１で切替電磁弁２１を閉弁して第２バーナ５への燃料ガスの供給を停止し、ＳＴＥＰ２で第１設定データ（図２（ａ）参照）に基づいて比例制御弁１９の開度を調節して第１バーナ４への燃料ガスの供給量を変更し、ＳＴＥＰ３で第１設定データ（図２（ｂ）参照）に基づいて燃焼ファン２２の回転速度を調節して第１バーナ４への燃焼用空気の供給量を変更する。これにより、第１バーナ４に対する空燃比を最適に設定することができる。
【００２５】
そして、ＳＴＥＰ４で目標燃焼量が第１所定量以下であるときは、ＳＴＥＰ１０に分岐し、ＳＴＥＰ１０で燃焼ファン２２の回転速度が、共振音が発生するおそれがある１１０Ｈｚを超え１２０Ｈｚ未満の範囲（本発明の所定回転数範囲に相当、以下、共振音発生範囲という）にない場合は、ＳＴＥＰ２０に分岐してタイマ３１をクリアしてＳＴＥＰ２に進む。即ち、目標燃焼量が第１所定量以下で、燃焼ファン２２の回転数が共振音発生範囲にない場合は、第１設定データに基づいて第１燃焼制御が続行される。
【００２６】
一方、ＳＴＥＰ４で目標燃焼量が第１所定量（図２参照）以上となるまで増加したときは、ＳＴＥＰ４からＳＴＥＰ５に進み、燃焼制御手段３０は、第１燃焼制御から第２燃焼制御に切り替えて燃焼制御を行う。ＳＴＥＰ５〜ＳＴＥＰ７が第２燃焼制御の処理であり、燃焼制御手段３０は、ＳＴＥＰ５で切替電磁弁２１を開弁して第２バーナ５に点火して、ＳＴＥＰ６で第２設定データ（図２（ａ）参照）に基づいて比例制御弁１９の開度を調節して第１バーナ４及び第２バーナ５への燃料ガスの供給量を変更し、ＳＴＥＰ７で第２設定データ（図２（ｂ）参照）に基づいて燃焼ファン２２の回転数を調節して第１バーナ４及び第２バーナ５への燃焼用空気の供給量を変更する。これにより、第１バーナ４及び第２バーナ５に対する空燃比を最適に設定することができる。
【００２７】
そして、燃焼制御手段３０は、ＳＴＥＰ８で目標燃焼量が第２所定量（図２参照）未満となるまで、第１バーナ４と第２バーナ５の双方を作動させる第２燃焼制御を続行する。ＳＴＥＰ８で、目標燃焼量が第２所定量未満となるまで減少したときには、ＳＴＥＰ１に進んで、燃焼制御手段３０は切替電磁弁２１を閉弁して第２バーナ５を消火し、燃焼制御を第２燃焼制御から第１燃焼制御に切り替える。
【００２８】
また、ＳＴＥＰ１０で、燃焼ファン２２の回転数が共振音発生範囲内にあるとき、即ち燃焼ファン２２により共振音が発生するおそれがあるときはＳＴＥＰ１１に進み、燃焼制御手段３０はＳＴＥＰ１１でタイマ３１が作動していなければＳＴＥＰ１２でタイマ３１を起動する。そして、燃焼ファン２２の回転数が共振音発生範囲内に留まっている間に、ＳＴＥＰ１３でタイマ３１がタイムアップしたときは（タイマ３１の設定時間が本発明の所定時間に相当する）、ＳＴＥＰ１３からＳＴＥＰ５に分岐して、燃焼制御手段３０は、燃焼制御を第１燃焼制御から第２燃焼制御に切り替える。
【００２９】
ここで、図２（ｂ）を参照して、目標燃焼量が第２所定量から第１所定量までの範囲にあるときは、第１設定データに基づいて第１燃焼制御により目標燃焼量を得ることができ、また、第２設定データに基づいて第２燃焼制御により目標燃焼量を得ることもできる。そのため、燃焼制御手段３０は、第１バーナ４と第２バーナ５による総燃焼量を変化させることなく、第１燃焼制御から第２燃焼制御に切り替えることができる。
【００３０】
そして、図２（ｂ）を参照して、第１燃焼制御から第２燃焼制御に切り替えることで、燃焼ファン２２の回転数の設定が小さくなって共振音発生範囲外となる。そのため、共振音が発生することを防止することができる。
【００３１】
尚、図３のＳＴＥＰ１３で、タイマ３１がタイムアップするのを待ってから、ＳＴＥＰ５に分岐して燃焼制御を第１燃焼制御から第２燃焼制御に切り替えるようにしているのは、目標燃焼量の増加過程で瞬間的に燃焼ファン２２の回転数が共振音発生範囲を通過するときには、共振音が継続して発生せず、使用者に不快感を与えることがないので、第１燃焼制御から第２燃焼制御に切り替える必要がないからである。
【００３２】
また、図２（ｂ）を参照して、第２設定データに基づいて第２燃焼制御を行うときにも、燃焼ファン２２の回転数が共振音発生範囲内となる場合があるが、この場合には燃焼量が大きく、第１バーナ４と第２バーナ５の燃焼音が大きいため、第１バーナ４と第２バーナ５の燃焼音により共振音がかき消され、使用者にそれほど不快感を与えない。
【００３３】
尚、本実施の形態においては、共振音が発生するおそれのある範囲を、燃焼ファン２２の回転数が１１０Ｈｚ〜１２０Ｈｚである範囲に設定したが、共振音の発生範囲は燃焼ファン２２のファンモータの特性等によって定まるものであるため、この範囲に限定されるものではない。
【００３４】
また、本実施の形態においては、図２に示すように、燃焼制御手段３０に、目標燃焼量に対する比例制御弁１９の開度と燃焼ファン２２の回転数の設定データを持たせたが、目標燃焼量に対する燃焼ファンの回転数の設定データのみを持たせ、比例制御弁の開度は燃焼ファンの回転数に応じて算出するようにしてもよい。
【００３５】
また、本実施の形態においては、第１燃焼制御の実行中に、目標燃焼量が所定燃焼量範囲となり、且つ、燃焼ファン２２の回転数が共振を生じるおそれのある前記共振音発生範囲である時間が前記所定時間以上継続したときに、前記第２燃焼制御に切り替えるものを示したが、例えば、燃焼制御開始時の目標燃焼量が前記所定燃焼量範囲内にあり、該目標燃焼量で前記第１燃焼制御を実行したならば燃焼ファン２２の回転数が前記所定回転数範囲内となる場合には、燃焼制御の開始当初から前記第２燃焼制御を実行するようにしてもよい。
【００３６】
また、本実施の形態においては、ガスを燃料とするバーナを備えた燃焼装置を示したが、他の燃料、例えば灯油を燃料とするバーナを備えた燃焼装置に対しても本発明の適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガス給湯装置の全体構成図。
【図２】図１に示したガスバーナの制御データの説明図。
【図３】図１に示したガスバーナの制御処理を示したフローチャート。
【符号の説明】
１…給湯装置本体、２…コントローラ、３…リモコン、４…第１バーナ、５…第２バーナ、６…熱交換器、７…給水管、８…水量サーボ、９…給水温度センサ、１０…水量センサ、１１…出湯管、１２…バイパス管、１３…給湯管、１４…給湯温度センサ、１５…給湯栓、１６…主ガス供給管、１７…元電磁弁、１８…給湯電磁弁、１９…比例制御弁、２０…副ガス供給管、２１…切替電磁弁、２２３０…燃焼制御手段、３１…タイマ、４０…運転スイッチ、４１…温度設定スイッチ、４２…表示部

Claims

共通の燃焼室に収納された第１バーナ及び第２バーナと、該第１バーナと該第２バーナへの燃料供給量を調節する燃料供給調節手段と、前記燃焼室に燃焼用空気を供給する燃焼ファンと、
前記第１バーナの燃焼量に応じた前記燃焼ファンの回転数を設定する第１設定データと、前記第１バーナと前記第２バーナの総燃焼量に応じた前記燃焼ファンの回転数を設定する第２設定データとを有して、
前記第１設定データに基づいて前記燃焼ファンの回転数を制御し、前記燃料供給調節手段により前記第１バーナへの燃料の供給量を制御して前記第１バーナのみを作動させる第１燃焼制御と、前記第２設定データに基づいて前記燃焼ファンの回転数を制御し、前記燃料供給調節手段により前記第１バーナと前記第２バーナへの燃料供給量を制御して前記第１バーナと前記第２バーナの双方を作動させる第２燃焼制御とを選択的に実行して燃焼制御を行う燃焼制御手段とを備え、
所定燃焼量範囲内においては、前記第１燃焼制御による前記第１バーナのみの作動と、前記第２燃焼制御による前記第１バーナと前記第２バーナ双方の作動のいずれによっても、同一の燃焼量を得ることができるようにした燃焼装置において、
前記燃焼制御手段は、前記所定燃焼量範囲内にある燃焼量での燃焼制御を行うときに、前記第１燃焼制御の際に、前記燃焼ファンの回転数が共振音を発生させるおそれがある所定回転数範囲内となるときには、前記第２燃焼制御を行うことを特徴とする燃焼装置。
前記燃焼制御手段は、前記第１燃焼制御の実行中に、前記第１バーナの燃焼量が前記所定燃焼量範囲内にあり、且つ、前記燃焼ファンの回転数が前記所定回転数範囲内にある状態が所定時間以上継続したときには、該第１バーナの燃焼量と、前記第１バーナと前記第２バーナとの総燃焼量とが同一となるように、前記第１燃焼制御を前記第２燃焼制御に切り替えることを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。