JPH01159524A - 強制送風式燃焼装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、給湯器や暖房機等に使用され、２本または２
連（以下単に「２本」と記す）のバーナを使用し、燃焼
用空気の供給を送風機によって行う強制送風式燃焼装置
に関し、特に必要燃焼量に応じてバーナの使用数を切替
える制御装置に係る。

［従来の技術］ 給湯器等に使用される強制送風式燃焼装置では、大発熱
量を確保するために２本のバーナを備えた燃焼装置が使
用され、大発熱量の場合には２本のバーナを使用すると
ともに、小発熱量の場合には１本または１連（以下単に
「１本」と記す）のバーナを使用し、給湯水温を設定す
るための温度ボリウム、入水温度、入水量に応じて計算
された必要発熱量に応じて使用するバーナの数を切替え
て燃焼が行われる。また、燃焼量の制御を容易に行うた
めに、１本バーナによる燃焼量範囲と２本バーナによる
燃焼量範囲とに重複した燃焼量範囲が設けられている。

そして１本バーナによる燃焼時に設定燃焼量が増大され
ると１本バーナのまま次第に燃焼量が増大されて、増大
された設定燃焼量が１本バーナの燃焼能力を越える場合
には２本バーナへの切替えが行われる。

この２本バーナへの切替えは燃料供給路に設けられた電
磁弁を単に開状態にするだけであるため、１本バーナの
最大燃焼量となる状態でそのまま２本バーナにすると燃
料が急激に増加して非常に危険である。また出湯温度に
基づく燃焼量の補正の際に燃焼量の変化に連続性を持た
せるために、１本バーナにおける最大燃焼量に達してか
ら、−旦点火時の燃焼量に減少されてから、２本バーナ
への切替えが行われる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、１本バーナのみでの燃焼中に、設定水温の変更
等に伴って燃焼量の大福な増大要求があったときには、
１本バーナの最大燃焼量の状態を経てから２本バーナに
切替えると、−旦増大させた燃焼量を再び減少させてか
ら切替えることになるため、燃焼状態が安定するまでに
時間が掛かり、速やかな変更ができないという問題点が
ある。

本発明は、２本バーナを使用した強制送風式燃焼装置に
おいて、１本バーナの使用中に要求燃焼量が増大して２
本バーナに切替える場合に、速やかに切替えることがで
きる制御装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段］ 本発明は、燃焼用空気を供給する送風機を備え、燃料供
給路中に設けられた比例弁によって調節される燃料を、
電磁弁を介して供給される第１バーナと、直接供給され
る第２バーナとからなり、前記電磁弁を開状態にして前
記第１バーナおよび前記第２バーナをともに燃焼させる
第１燃焼と、前記電磁弁を開状態にして第２バーナのみ
を燃焼させ前記第１燃焼と重複する燃焼量範囲を有する
第２燃焼とを行う強制送風式燃焼装置を、燃焼量設定手
段によって設定される燃焼量に基づいて制御する制御装
置において、前記制御装置は、点火時には燃焼量設定手
段によって設定された燃焼量に基づいて前記第１燃焼あ
るいは前記第２燃焼を選択して前記送風機および前記比
例弁を緩点火制御し、点火後には設定された燃焼量に応
じて前記電磁弁、前記送風機、および前記比例弁を制御
するとともに、前記第２燃焼において設定された燃焼量
が増大されたときに増大された燃焼量に基づいてあらか
じめ前記第１燃焼あるいは前記第２燃焼を選択し、前記
第１燃焼が選択されるときには前記電磁弁を開状態にす
ることを特徴とする技術的手段を採用する。

［作用］ 本発明の強制送風式燃焼装置では、燃焼量設定手段の設
定状態に応じて比例弁と電磁弁が制御され、燃料ガスは
比例弁で調節されて第１バーナおよび第２バーナへ供給
され、また燃焼用空気は送風機によって供給される。

送風機および比例弁は、点火時には緩点火制御され、そ
の通電電流に応じた燃料ガスが供給される。このとき電
磁弁も制御され、設定された燃焼量が大きい場合には開
状態となり、小さい場合には閉状態になる。

点火後、燃焼量設定手段の設定状態が変更されると、そ
の変更された設定状態に応じて送風機および比例弁が制
御され、電磁弁もそれに伴って制御される。

第２バーナのみの第２燃焼の場合、燃焼量設定手段の設
定状態が変更され設定燃焼量が増大されると、第２燃焼
には第１燃焼と重複した燃焼量の変化範囲があるなめ、
第２バーナのみの燃焼を継続して行うか、第１バーナを
ともに燃焼させるかの燃焼状態の選択があらかじめ行わ
れる。

［発明の効果］ 本発明の強制送風式燃焼装置の制御装置では。

第２燃焼のときに燃焼量の設定変更があって燃焼量を増
大させる場合には、変更された設定燃焼量が第２バーナ
のみの第２燃焼で得られるか、第１バーナおよび第２バ
ーナをともに使用する第１燃焼に変更しなければならな
いかがあらかじめ選択される。

従って、第２バーナのみでは設定燃焼量が得られない場
合には、あらかじめ第１燃焼が選択されるため、第２燃
焼において燃焼量が余分に変更されることはない。

この結果、増大された燃焼量に速やかに変更することが
できる。

［実施例］ 次に本発明の強制送風式燃焼装置の制御装置を図面に示
す実施例に基づき説明する。

第２図に示すガス燃焼式給湯器１は、例えばプロパンガ
ス等の気体を燃料とするもので、燃焼器ケース１０が設
けられ、さらにその内部にはガス供給管２０により供給
される燃料ガスを燃焼させる２通式バーナ１１が設けら
れている。２通式バーナ１１は第１図に示すように第１
バーナ１１ａおよび第２バーナ１１ｂからなり、第１バ
ーナＩｌａおよび第２バーナ１１ｂでともに燃焼が行わ
れる第１燃焼と、第２バーナ１１ｂのみで燃焼が行われ
る第２燃焼との２通りの燃焼状態を切替えることができ
る。この第１燃焼と第２燃焼は、第３図の実線Ａと破線
Ｂとにそれぞれ示すとおり、大燃焼量と小燃焼量とをそ
れぞれ容易に実現するために設定される燃焼状態である
９本実施例ではそれぞれの燃焼状態において設定燃焼量
の変更があった場合に、その変更量が少ない場合には燃
焼状態を変更しなくてもよいように、第２燃焼による小
燃焼量の範囲をＱ８からＱ、まで、第１燃焼による大燃
焼量の範囲をＱ２からＱ４までそれぞれ設定し、Ｑ２か
らＱ、までの間で重複した燃焼量が得られるようにして
いる。２通式バーナ１１には本発明の送風機として燃焼
器ケース１０に備えられた燃焼用ファン１２により燃焼
用空気が供給される。

燃焼器ケース１０内の上方には図示しない水供給管と接
続された熱交換器１３が設けられ、内部を通過する水は
２通式バーナ１１の燃焼に伴い発生する熱により加熱さ
れる。また燃焼器ケース１０内の２通式バーナ１１の近
傍には、点火装置としてのスパーカ１４と、炎検知手段
としてのフレームロッド１５とが設けられている。

燃料供給路としてのガス供給管２０には、上流側より通
電時に燃料ガスを通過させる元電磁弁２１、主電磁弁２
２、燃料ガスの供給量を供給圧力を制御することにより
調節するガバナ比例弁２３が設けられ、その下流端には
２通式バーナ１１へ燃料を噴出する２通式ノズル１６が
備えられている。

２通式ノズル１６は第１ノズル１６ａおよび第２ノズル
１６ｂからなり、それぞれ第１バーナ１１ａおよび第２
バーナ１１ｂへ燃料を噴出する。また、本実施例では給
湯器の使用状態に応じて燃料ガスの供給量を段階的に変
化させるために、第１ノズル１６ａへのガス供給管２０
中に本発明の電磁弁として切替用電磁弁２４が設けられ
、切替用電磁弁２４は第１燃焼時には通電されて開状態
になり、第２燃焼時には通電されず閉状態にされる。

燃焼後の燃焼排ガスは排気口２から外部へ排気されるが
、第２燃焼では燃焼排ガスは第１バーナ１１ａに供給さ
れた燃焼用空気と混合されて排気されるため、ドレンが
発生することが少ない。

なお熱交換器１３の下流側には、加熱された水の温度を
検出する出湯温サーミスタ２５が設けられている。

制御装置３０は第４図に示すとおり、マイクロコンピュ
ータ４０（以下ＣＰＵ４０と記す）を中心として次の各
回路から構成される。

スパーカ回路３１は、スパーカ１４の放電ギャップに火
花放電を発生するための高電圧発生回路を、リレーを介
して通電するための回路である。

ファン回路３２は、燃焼用ファン１２をＣＰＵ４０から
の制御によって駆動させるもので、燃焼用ファン１２の
回転数を検出するための回転数検出回路を備えている。

比例弁回路３３は、２連式バーナ１１へ供給される燃料
ガスの量を調節するために、ガバナ比例弁２３を通電す
るための回路であり、そのための通電電流はファン回路
３２の回転数検出回路によって検出される燃焼用ファン
１２の回転数に応じて決定される０本実施例ではこの比
例弁回路３３からは、点火時には設定された燃焼量とは
関係ない緩点火用電流Ｉａがガバナ比例弁２３へ通電さ
れる。

水量検出回路３４は、熱交換器１３の上流の図示しない
水供給管内に設けられた水量センナの羽根車の回転数を
検出することによって流入する水量を検出するものであ
る。

水弁回路３５は、水量センサの上流の水供給管に設けら
れた図示しない水量制御弁のギヤドモータを駆動するた
めの回路で、水量制御弁にはその開度を検出するための
ポテンショメータが備えられていて、水量制御弁はポテ
ンショメータによる検出信号に基づいて制御状態に応じ
た開度に制御される。

水温検出回路３６は、前述の出湯温サーミスタ２５から
の信号と、熱交換器１３の上流に設けられた図示しない
入水温サーミスタからの信号とから、熱交換器１３で加
熱された水の温度と熱交換器１３へ流入する水の温度と
をそれぞれ検出するための回路である。

コントロール回路３７は、このガス燃焼式給湯器１の運
転状態を操作するための操作部で、運転スイッチ、温度
設定スイッチを備えている。このコントロール回路３７
は、遠隔操作ができるように図示しない省線式の２線配
線で接続されていて、この２線配線から供給される電力
によって作動する。

そして、運転信号および温度設定信号をディジタルで発
生し、それを所定の搬送波に変調して送出している。

インターフェース回路３８は、以上の各回路、元電磁弁
２１、主電磁弁２２、切替用電磁弁２４およびフレーム
ロッド１５と後述するＣＰＵ４０との間で信号を伝送す
るための回路であり、特に元電磁弁２１および主電磁弁
２２への通電回路には、２連式バーナ１１の炎が検知さ
れなくなったときに燃料を停止するための安全回路３９
が備えられている。

ＣＰＵ４０は、以上の各回路の作動状態を総合的に制御
するもので、記憶装置としてＲＯＭ４１とＲＡＭ４２を
備え、コントロール回路３７からの運転信号を搬送波か
ら解析し、設定温度等の設定状態に応じて、予めＲＯＭ
４１に記憶された作動順序でガス燃焼式給湯器１の運転
を行う。

また、ＣＰＵ４０はそれぞれ次の機能を有する。

燃焼量設定機能４３としては、コントロール回路３７に
よる設定温度等の設定状態、水量検出回路３４および水
温検出回路３６からの各信号に基づいて必要燃焼量を計
算し、２連式バーナ１１の燃焼量を設定する。

燃焼状態選択機能４４としては、燃焼量設定機能４３に
よって設定された燃焼量に基づいて第１燃焼あるいは第
２燃焼を選択するもので、本実施例では特に切替用電磁
弁２４が開状態の第２燃焼中に、コントロール回路３７
の設定温度、給水量、入水温度によって設定燃焼量が変
更されたときに、第２燃焼を継続したままでその設定燃
焼量が得られるか、それとも第１燃焼に変更しなければ
ならないかを予め選択する。これにより、第１燃焼を選
択した場合には、ガバナ比例弁２３への通電電流を第２
燃焼における最大電流にさせることなく直ちに緩点火用
電流Ｉａへ変更することができる。従って、この選択を
しない場合には、設定燃焼量の増大に伴ってガバナ比例
弁２３への通電電流が最大電流値にされ、その後緩点火
用電流Ｉａにされるのに対して、本実施例では速やかに
緩点火用電流Ｉａに変更されるため、燃焼量の変更が速
やかに行われる。

送風機制御機能４５としては、燃焼量設定機能４３によ
り設定された燃焼量および燃焼状態選択機能４４によっ
て選択された燃焼状態に基づいて燃焼用ファン１２を制
御し、バーナ１１へ燃焼用空気を供給させている。そし
て、特に第２燃焼から第１燃焼へ移行する場合には、燃
焼用ファン１２の回転数を一旦緩点火用回転数に変更し
てから切替用電磁弁２４を通電して開状態とし、その後
設定燃焼量に応じた回転数に制御する。

燃料供給量制御機能４６としては、選択された燃焼状態
に応じてガバナ比例弁２３の通電電流および切替用電磁
弁２４の通電状態を制御し、検出された燃焼用ファン１
２の回転数に応じてガバナ比例弁２３を制御し、バーナ
１１への燃料供給量を制御する。

そして、特に第２燃焼から第１燃焼へ移行する場合には
、燃焼用ファン１２と同様にガバナ比例弁２３への通電
電流を一旦緩点火用電流Ｉａに変更してから切替用電磁
弁２４を通電して開状態とし、その後設定燃焼量に応じ
た電流をガバナ比例弁２３へ通電する。これは、第１燃
焼から第２燃焼への移行では、単に切替用電磁弁２４を
閉状態にするだけで確実に燃焼量を減少させることがで
きるのに対し、第２燃焼から第１燃焼へ移行する場合に
は、切替時に第１バーナ１１ａが新たに点火されること
になるため、適切な制御が行われないと着火が安全に行
われないためで、点火時と同じ状態で燃料ガスを供給す
る。

次に以上の構成からなる本実施例のガス燃焼式給湯器１
の作動を第１図に基づいて説明する。

使用者が運転スイッチを入れると、その信号により制御
装置３０が作動して、所定のシーケンスで運転が開始さ
れる。

制御装置３０は、設定された温度、入水温度、入水量に
基づいて燃焼量を計算し、燃焼量を設定する。また設定
された燃焼量に応じて燃焼用ファン１２、ガバナ比例弁
２３および切替用電磁弁２４を制御し、調節された燃料
ガスが、第１ノズル１６ａおよび第２ノズル１６ｂから
それぞれ第１バーナ１１ａおよび第２バーナ１１ｂへ噴
出される。このとき各バーナ１１ａ、１１ｂへの燃焼用
空気は、燃焼用ファン１２により供給される。

設定温度が変更されて、設定される燃焼量が変更される
と、それぞれの燃焼状態においてその変更量に伴ってガ
バナ比例弁２３の電流が変更される。

それぞれの燃焼状態において設定された燃焼量が得られ
ないときには、切替用電磁弁２４が変更されて燃焼状態
が変更される。

今、例えば第３図に示すように、切替用電磁弁２４が閉
状態となっている第２燃焼でガバナ比例弁２３の電流値
が、緩点火用電流値Ｉａより小さいＩｍであると、燃焼
量はＱｍである。このとき設定燃焼量が急激に大きく変
更され、その変更された燃焼量がＱｎであるとすると、
破線Ｂに示す第２燃焼ではガバナ比例弁２３への通電電
流を増大させても燃焼量Ｑｎを得ることはできない。そ
のため、ＣＰＵ４０により第１燃焼が選択される。する
とガバナ比例弁２３への通電電流が緩点火用電流Ｉａま
で増加されてから切替用電磁弁２４が通電されて開状態
になり第１燃焼に変更される。その後ガバナ比例弁２３
の電流は燃焼量がＱｎになるように増加されてＩｎにさ
れる。

また、第２燃焼においてガバナ比例弁２３の通電電流が
緩点火用電流Ｉａより大きいＩｐで燃焼量がＱｐのとき
、上記の場合と同様に設定燃焼量が変更されてＱｎにな
ったとすると、上記の場合と同様に第２燃焼ではこの°
燃焼量Ｑｎは得られないため、第１燃焼が選択されて、
ガバナ比例弁２３の通電電流はぼ点火用電流Ｉａまで減
少される。その後同様にして第１燃焼に変更され電流が
Ｉｎにされて燃焼量Ｑｎが得られる。

このように、第２燃焼から第１燃焼に変更される場合に
は、ガバナ比例弁２３の通電電流は第１燃焼が選択され
ると直ちに緩点火用電流に変更されるため、切替用電磁
弁２４の通電が速く行われ、速く開状態にすることがで
きる。従って、燃焼量の変更を安全に且つ速やかに行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例のガス燃焼式給湯器の作動説明のため
の機能ブロック図、第２図は本実施例のガス燃焼式給湯
器を示す概略構成図、第３図は本実施例のガバナ比例弁
の電流値変化に伴う燃焼量の変化を示す特性図、第４図
は本実施例の制御装置の構成を示すブロック図である。 図中、１１ａ・・・第１バーナ、１１ｂ・・・第２バー
ナ、１２・・・燃焼用ファン（送風機）、２３・・・ガ
バナ比例弁（比例弁）、２４・・・切替用電磁弁（電磁
弁）、３０・・・制御装置、４０・・・マイクロコンピ
ュータ（燃焼量設定手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）燃焼用空気を供給する送風機を備え、燃料供給路中
   に設けられた比例弁によって調節される燃料を、電磁弁
   を介して供給される第１バーナと、直接供給される第２
   バーナとからなり、前記電磁弁を開状態にして前記第１
   バーナおよび前記第２バーナをともに燃焼させる第１燃
   焼と、前記電磁弁を閉状態にして第２バーナのみを燃焼
   させ前記第１燃焼と重複する燃焼量範囲を有する第２燃
   焼とを行う強制送風式燃焼装置を、燃焼量設定手段によ
   って設定される燃焼量に基づいて制御する制御装置にお
   いて、 前記制御装置は、点火時には燃焼量設定手段によって設
   定された燃焼量に基づいて前記第１燃焼あるいは前記第
   ２燃焼を選択して前記送風機および前記比例弁を緩点火
   制御し、点火後には設定された燃焼量に応じて前記電磁
   弁、前記送風機、および前記比例弁を制御するとともに
   、前記第２燃焼において設定された燃焼量が増大された
   ときに増大された燃焼量に基づいてあらかじめ前記第１
   燃焼あるいは前記第２燃焼を選択し、前記第１燃焼が選
   択されるときには前記電磁弁を開状態にすることを特徴
   とする強制送風式燃焼装置の制御装置。 ２）前記制御装置は、前記第１燃焼を選択したとき、前
   記送風機および前記比例弁を緩点火制御して前記電磁弁
   を開状態にすることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の強制送風式燃焼装置の制御装置。