JPH01210754A - 強制燃焼式給湯器の制御装置 - 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、熱交換器内を通過する水をバーナの燃焼熱に
よって加熱する燃焼式給湯器、特に燃焼用空気を送風機
によって供給する強制燃焼式給湯器の制御装置に関する
。

［従来の技術］ 強制燃焼式給湯器では、出湯水の温度を高くしなり、出
湯量を多くする等の給湯能力の増大要求に応じるために
バーナの発熱量が増大され、それに伴って必要とされる
燃焼用空気を送ｆ＠機によって供給している。そして、
給湯状態に応じて給湯量や燃焼量が制御されて、必要な
温度および給湯量が得られる。

［発明が解決しようとする課題〕 しかし、こうした強制燃焼式給湯器では、加熱能力以上
に給湯量を多くしたり、熱交換器内に流入する水の温度
が低い場合には、バーナの燃焼量が追随できないために
、熱交換器を通過する水を十分に加熱することができず
、出湯温が低いまま給湯される場合がある。このような
場合には、バーナの燃焼によって発生する多量の水蒸気
が、熱交換器を通過する低温の水によって冷却されて凝
縮し、熱交換器等に付着してドレンとなる。そして、ド
レンが継続して生じると、発生したドレンによって機器
が腐蝕する等の問題がある。

本発明は、給湯量が加熱能力を超えて多くなったり、熱
交換器内に流入する水の温度が低いために出湯温が低下
するときに、ドレンの発生を抑えるとともに、ドレンが
発生した場合には、発生しなドレンを排出して、給湯器
を保護することができる強制燃焼式給湯器の制御装置を
提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、バーナへの燃料供給路に設けられた電磁弁と
、前記バーナへ燃焼用空気を供給する送風機と、前記バ
ーナによって加熱される熱交換器から流出する水の温度
を検知する温度検知手段と、該温度検知手段によって検
知される水の温度が所定温度以下の場合に、前記電磁弁
を閉状態にするとともに前記送風機を継続して作動させ
る制御手段とからなる技術的手段を採用する。

し作用コ 例えば熱交換器内に流入する水の温度が低かったり、給
湯量が多いためにバーナの加熱量が不足したりすると、
熱交換器が十分に加熱されないため、熱交換器から流出
する水の温度が低下する。

しかし、本発明では、熱交換器から流出する水の温度は
、温度検知手段によって検知され、検知された温度が所
定温度以下の場合には、バーナへの燃料供給路に設けら
れた電磁弁が制御手段によって閉状態にされるため、バ
ーナの燃焼は停止する。

このとき、送風機は制御手段によって継続しす作動され
るなめ、バーナへは空気のみが引続き供給される。

［発明の効果］ 本発明では、熱交換器内を通過する水を十分に加熱でき
なくて、バーナの燃焼に伴い発生する水蒸気が熱交換器
によって冷却されてドレンが発生するような場合には、
バーナの燃焼が停止されるため、水蒸気が発生すること
はない、また、燃焼を停止した後も、空気のみが供給さ
れるため、発生したドレンは排出される。従って、機器
内にドレンが残ることがないため、機器が腐蝕すること
が少なくなり、熱交換器やバーナ等の機器を保護するこ
とができる。

［実施例］ 次に本発明を図面に示す実施例に基づき説明する。

第２図は本実施例のガス給湯器の概略を示し、燃焼器１
０と、燃料管２０と、水管３０と、制御装置４０とから
構成される。

燃焼器１０は、給湯器ケース１内に設けられたバーナ群
１１と燃焼用空気を供給する燃焼用ファン１２とからな
り、ノズル１３から供給される燃料ガスを本発明の送風
機としての燃焼用ファン１２によって供給される一次空
気のみで燃焼する全−次空気燃焼を行い、燃焼ガスは排
気口２から排出される。バーナ群１１は金属製の複数の
リボンバーナを２列に配した２連式バーナとなっており
、また、バーナ群１１近傍の」一方には、点火装置のス
パーカ１４、炎検知のためのフレームロッド１５および
サーモカップル１６がそれぞれ設けられている。

燃料管２０は、燃料ガスをノズル１３へ供給するガス管
で、その上流側から順に元電磁弁２１、主電磁弁２２が
、さらにバーナ群１１への燃料供給量を調節する比例弁
２３とがそれぞれ設けられ、比例弁２３の下流では２連
式バーナの各連にそれぞれ燃料ガスを供給するために燃
料管２０は分岐しており、分岐した一方の燃料管２０に
は、バーナ群１１のうち１連のみを燃焼させるために、
切替弁２４を備えている。

水管３０は、図示しない水供給源および給湯口とそれぞ
れ接続された供給管３１および給湯管３１ａと、これら
を連通して設けられた熱交換器３２およびバイパス管３
２ａとからなり、供給管３１から供給される水の一部は
熱交換器３２を介して、残る部分はバイパス管３２ａを
介して給湯管３１ａへ導かれ、熱交換器３２およびバイ
パス管３２ａの下流側の合流部にはバイパス弁３３が設
けられ、熱交換器３２によって加熱される水と、バイパ
ス管３２ａによってそのまま導かれる水の割合を適切に
調節して混合する。

一方、供給管３１には上流側より水量制御弁３４、水流
センサ３５および入水温サーミスタ３６が、また熱交換
器３２の下流には熱交換サーミスタ３７が、さらに給湯
管３１ａには出湯温サーミスタ３８がそれぞれ備えられ
ており、熱交換サーミスタ３７は本発明の温度検知手段
となっている。

制御装置４０は本発明の制御手段で１、第１図に示すと
おり、ガス給湯器に備えられた上記の各部分との信号交
換のためのインターフェース４１となる各回路と、制御
装置４０の中心となるマイクロコンピュータ４２と、安
全確保のための安全回路４３および電磁弁通電リレー回
路４４と、これらすべてに電力を供給する電源部４５と
からなり、さらにガス給湯器の作動を操作するためのコ
ントローラ４６と、マイクロコンピュータ４２の作動モ
ードを予め設定するためのモード設定回路４７を備えて
いる。

まず、インターフェース４１としての各回路を説明する
。

スパーカ回路５１は、スパーカ１４に火花放電を行うた
めの高電圧を発生する高電圧発生部と、スパーカ１４で
の火花放電を検知するための放電検知部とからなる。

炎温度検出回路５２は、検知する炎の温度に応じたサー
モカップル１６の出力電圧を制御信号として使用するた
めに増幅する回路で、増幅された信号は燃焼時の空燃比
の制御に利用される。

水温検出回路５３は、水管３０に配された各サーミスタ
の抵抗値からそれぞれの温度信号を得るための回路で、
温度信号は、電源電圧を各サーミスタと直列に接続され
た抵抗によって分圧して得られる。

ファン回路５５は、マイクロコンピュータ４２から伝送
されるパルス信号に基づいて燃焼用ファン１２を駆動す
るための回路であり、伝送されるパルス信号のパルス幅
に応じた出力電圧をファン駆動回路の制御電圧として印
加する。また、燃焼用ファン１２の回転数に応じた電圧
を出力する回転数検出回路を備えており、その回転数信
号をマイクロコンピュータ４２へ送出する。

比例弁口路５６は、燃料ガスを調節する比例弁２３への
通電を行う回路である。本実施例では、通電電流に２０
Ｈｚのパルス信号が重ね合せられており、通電時には比
例弁２３が振動するため、比例弁２３のヒステリシス特
性が解消され、はぼヒステリシスのない特性となってい
る。

水流回路５９は、水管３０内を通過する水量に応じて発
生される水流センサ３５からのパルス信号に基づいて、
パルス信号をマイクロコンピュータ４２へ伝送するとと
もに、水管３０内を通過する水星が一定量以上になった
とき、スイッチング信号を電源部４５のリレー回路用電
源４５ｂへ送出し、水流信号を安全回路４３へ伝送する
。

マイクロコンピュータ４２は、本実施例のガス給湯器用
に設計され、その作動に必要なプログラムおよび各デー
タを収容した記憶装置を備えたカスタムＩＣで、所定の
シーケンス制御と、コントローラ４６、水温検出回路５
３および水流回路５つからの各信号に基づいて、燃焼量
制御および水量制御を行う。

この水量制御の一つとして、熱交換器３２を通過する水
量とバイパス管３２ａを通過する水量とをバイパス弁３
３によって調節するため、設定水温が低い場合であって
も通常は熱交換器３２がら流出する水の温度は６０℃以
」−に維持され、バイパス弁３３によって設定水温にな
るようにそれぞれの流出量の割合が調節される。しがし
、供給管３１から供給される水の温度が非常に低い場合
や、使用者によって操作される水栓の開度が大きい場合
には、水量制御弁３４の開度を制御によっ゛Ｃ調節して
も、熱交換器３２から流出する水の温度が６０’Ｃ以上
にならないことがある。このような場合には、バーナ群
１１の燃焼に伴って発生する水蒸気が低温の水によって
凝縮してドレンとなる。

このようなドレンによってバーナ群１１および熱交換器
３２等が腐蝕することを防止するために、本実施例では
、熱交換サーミスタ３７で検知される水温が５５℃以下
になり、しかもそれが５分継続した場合に、バーナ群１
１の燃焼を停止するために、元電磁弁２１および主電磁
弁２２をともに閉状態にするとともに、発生したドレン
を排出するために燃焼用ファン１２を継続して作動させ
るようにしている。

そして、使用者には予め指定した表示によって燃焼停止
を知らせ、給湯量を減少させたり、再運転の操作を促す
ようにする。

安全回路４３は、炎検知回路う８からの炎検知信号、水
流回路５９からの水流信号およびマイクロコンピュータ
４２の作動中に常時送出されるパルス信号のうち、いず
れかの信号に異常が検知されたときに、マイクロコンピ
ュータ４２および電磁弁通電リレー回路４４への電力供
給を停止するためのスイッチング信号を送出する回路で
ある。

なお、安全回路４３には、元電磁弁２１および主電磁弁
２２を閉状態にするための制御信号を利用して、安全回
路４３の作動を停止するタイマ付きのリセット回路が備
えられているため、安全回路４３は燃焼器１０の燃焼が
開始されてから初めて作動する。

電磁弁通電リレー回路４４は、元電磁弁２１、主電磁弁
２２および切替弁２４をマイクロコンピュータ４２から
の制御信号によってそれぞれ通電するためのリレーから
なる回路である。

電源部４５は、図示しないプラグをコンセントに差込む
と制御装置４０の上記各回路を作動させるための電力を
、それぞれの回路に必要な電圧に変換して常時供給する
もので、特に本実施例では、マイクロコンピュータ４２
へ電力を供給するマイコン用電源４５ａと、電磁弁通電
リレー回路４４へ電力を供給するリレー回路用電源４５
ｂには、安全回路４３からの通電停止信号によって電力
供給を停止するスイッチング機能があり、マイクロコン
ピュータ４２の作動を停止させるとともに各電磁弁への
通電を停止して、燃料の供給を停止する。

また、電磁弁通電リレー回路４４へ電力を供給するリレ
ー回路用電源４５ｂでは、水流回路５９からのスイッチ
ング信号が伝送される場合にのみ各電磁弁への通電が可
能になっていて、水流が検知されない場合にはバーナ群
１１へ燃料ガスが供給されないため、空焚きの心配がな
い。

なお、電源部４５は商用電源と接続する電路中に、図示
しない温度ヒユーズ、オーバーζ−トスイッチ、沸騰防
止用スイッチを備えていて、さらに安全を確保している
。

コントローラ４６は、ガス給湯器の作動状態を設定操作
するためのもので、マイクロコンピュータ４２と信号交
換をするために、通信回路５７からの電力によって作動
する小容量のマイクロコンピュータと通信回路とを備え
、設定信号を変調してマイクロコンピュータ４２へ送出
する。またコントローラ４６には表示機能があり、設定
した出湯温を液晶等のディジタル数字によって表示する
とともに、燃焼器１０での燃焼中をランプによって表示
する。

以上の構成からなる本実施例のガス給湯器は次のとおり
作動する。

使用者がコントローラ４６によって運転スイッチを入れ
、出湯温度を設定するとともに、図示しない水栓を操作
すると、燃焼用ファン１２が回転を開始するとともに、
供給管３１によって供給されろ水は、水量制御弁３４、
水流センサ３５を通過して、熱交換器３２およびバイパ
ス管３２ａへ流入し、バイパス弁３３でそれぞれの流出
量が調節されて、給湯管３１ａを介して図示しない給湯
口から流出する。すると、水流センサ３５から水流回路
５９を介して伝送される水流信号と水流に応じたパルス
信号は、電磁弁通電リレー回路４４およびマイクロコン
ピュータ４２へ伝送される。

すると電磁弁通電リレー回路４４では、マイクロコンピ
ュータ４２の制御信号に応じて各電磁弁が通電可能な状
態になり、一方、マイクロコンピュータ４２は、伝送さ
れるパルス信号が所定数以上検知されると、燃焼器１０
の点火作動として、スパーカ回路５１の高電圧発生部を
通電してスパーカ１４に火花放電を行う、このとき、マ
イクロコンピュータ４２から電磁弁通電リレー回路４４
へ送出される元電磁弁２１および主電磁弁２２の制御信
号は、各電磁弁を閉状態にする信号であるため、安全回
路４３は作動せず、マイコン用電源４５ａからはマイク
ロコンピュータ４２への電力供給が行われる。

スパーカ１４での火花放電がスパーカ回路５１の作動検
知部で検知されると、マイクロコンピュータ４２は、そ
れまで閉状態にする信号であった元電磁弁２１および主
電磁弁２２の制御信号を、開状態にする信号に変更して
送出する。このとき、安全回路４３は、タイマ付きリセ
ッ１へ回路によって、各電磁弁の制御信号が開状態にす
る信号になってからも一定時間は作動しないため、マイ
クロコンピュータ４２には継続して電力が供給される。

従って、元電磁弁２１と主電磁弁２２は、電磁弁通電リ
レー回路４４によって通電され、燃料ガスはノズル１３
から噴出して燃焼用空気と混合されてバーナ群１１へ供
給され、すでに作動しているスパーカ１４によって点火
される。

着火がフレームロッド１５によって検知され、炎検知信
号が炎検知回路５８から送出されると、入水温サーミス
タ３６、熱交換サーミスタ３７、出湯温サーミスタ３８
の各サーミスタおよび水流センサ３５からの検知信号お
よびコントローラ４６からの設定信号に基づいて必要な
燃焼量が計算され、その計算結果に基づいて燃焼用ファ
ン１２、比例弁２３、切替弁２４、バイパス弁３３およ
び水量制御弁３４が制御される。また、着火後には、サ
ーモカップル１６からの信号に基づいて空燃比の補正制
御も行われるが、この制御はサーモカップル１６の温度
が安定するまでの一定時間には行われない。

その後、出湯量や設定温度の変更があると、その変更に
応じてバイパス弁３３による熱交換器３２とバイパス管
３２ａとの通過流量の割合や燃焼量が変更される。

このとき、給湯管３１ａの出湯温サーミスタ３８で検知
される水温が、コントローラ４６で設定された水温より
低い場合には、熱交換器３２を通過する水量とバイパス
管３２ａを通過する水量とがバイパス弁３３によって調
節される。

しかし、なんらかの原因によって熱交換器３２から流出
する水の温度が上昇せず、５５℃以下になると、燃焼に
伴って発生する水蒸気は熱交換器３２内を通過する低温
の水によって冷却されて凝縮し、ドレンとなる。すると
、このとき、マイクロコンピュータ４２は、水温検出回
路５３を介して入力する熱交換サーミスタ３７からの検
知信号による作動を開始し、５５℃以下の状態が５分間
継続されると、各電磁弁を閉状態にして、バーナ群１１
への燃料供給を停止し、それによって燃焼が停止する。

従って、その後は、燃焼に伴うドレンが発生することが
なくなる。

また、このとき、燃焼用ファン１２は継続して作動され
、給湯器ケース１内へ空気を供給するため、発生したド
レンは供給空気によって給湯器ケース１から排出される
。

使用者は、コントローラ４６の表示部によって燃焼停止
を感知したとき、水栓の開度を減少させたり、再運転の
操作を行うことにより、再び給湯を行うことができる。

以上のとおり、本発明の燃焼式給湯器の制御装置によれ
ば、熱交換器が十分に加熱されず、ドレンが発生するよ
うな場合には、バーナの燃焼が停止され、送風機のみが
作動するため、ドレンの発生を減少させることができる
とともに、発生したドレンを排出することができるため
、燃焼機器を保護することができ、腐蝕させることが少
ない。

本実施例では、電磁弁として元電磁弁と主電磁弁を二重
に設けたが、必ずしもその数を限定するものではない。

また本実施例では、熱交換器を通過しないで給湯口へ導
くバイパス管を備えたガス給湯器を示したが、バイパス
管を備えない給湯器においても同様な効果を得ることが
できる。

さらに、ガスを燃料とする場合には効果が大きいが、石
油等の燃料においても使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例であるガス給湯器の制御装置を
示すブロック図、第２図は本実施例のガス給湯器の構成
を示す概略図である。 図中、１２・・・燃焼用ファン（送風機）、２１・・・
元電磁弁（電磁弁）、２２・・・主電磁弁（電磁弁）、
３７・・・熱交換サーミスタ（温度検知手段）、４゜・
・・制御袋Ｍ、（制御手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）バーナへの燃料供給路に設けられた電磁弁と、 前記バーナへ燃焼用空気を供給する送風機と、前記バー
   ナによつて加熱される熱交換器から流出する水の温度を
   検知する温度検知手段と、該温度検知手段によって検知
   される水の温度が所定温度以下の場合に、前記電磁弁を
   閉状態にするとともに前記送風機を継続して作動させる
   制御手段と からなる強制燃焼式給湯器の制御装置。