JPH01225812A - ガス燃焼機器 - 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、装置をコンパクト化するために、ガスバーナ
を設置した内胴内にガス供給量に比例した量の空気を電
動ファンにより強制的に供給するようにした、電気比例
制御方式によるガス燃焼機器に関する。

（従来の技術） この種のガス燃焼機器においては、印加電流に応じて開
度が連続的に変化してガスバーナへのガス供給量を制御
する比例電磁弁と、入力電力に応じて回転数が連続的に
変化して内用内への空気供給量を制御する電動ファンを
備え、ガス燃焼機器の作動状態によるガスバーナに対す
る要求熱量に応じて、電子制御装置により前記印加電流
と入力電力を関連して制御してガス供給量と空気供給量
が比例的に変化するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） このような従来技術においては、比例電磁弁の開度は印
加電流に対して殆ど時間遅れなしに応動するが、電動フ
ァンの回転部分には相当な慣性があるので電動ファンの
回転数は入力電力に対して遅れて応動する。すなわち、
第３図に示す如く、時間ｔ１に始まって時間ｔ２に終了
する要求熱量の減少に対して、比例電磁弁の開度は二点
鎖線Ｃ１ａに示す如く減少して時間ｔ２で所定開度とな
り、従ってガス供給量も二点鎖線Ｂｌａに示す如く減少
して時間ｔ２で所定供給量となるが、電動ファンによる
空気供給量は実線Ａ１に示す如く減少して、時間ｔ２よ
りも遅れた時間ｔ３にならなければ所定供給量とはなら
ない。実線ＡＩに示す空気供給量の減少に対応する比例
的なガス供給量は破線Ｂｌｃに示す通りであるので、時
間ｔ１からｔ３の間では二点鎖線Ｂｌａと破線ＢｌｃＯ
差だけ一時的に空気が過剰′となる。要求熱量の減少速
度が大きい程この空気過剰の割合は大となり、−時的に
炎のリフトが生じあるいはブローオフにより炎が消える
おそれもある。このような問題は瞬間ガス湯沸器におい
て、急激に大きく、出湯量を絞ったり、出／ｌＡ温度を
低下させたりする場合に生じ易い。同様に、要求熱量を
増大した場合にも、ガス供給量の増大に対し空気供給量
の増大は遅れを生じ、第３図に示す如（時間ｔ４からｔ
６の間では、二点鎖線Ｂ２ａと破線Ｂ２ｃの差だけ一時
的に空気が不足となり、この場合は炎のリフトやブロー
オフのおそれは少ないが一時的に不完全燃焼を生じる。

本発明は、ガスガバナ機能を備えた比例電磁弁を使用し
、その背圧室に電動ファンの出口側の風圧をフィードバ
ックして空気供給量による比例電磁弁の開度制御を行い
、ガス燃焼機器に対する要求熱量が変化する過渡的状態
においても、ガスと空気の供給量の比例関係が保たれる
ようにすることを目的とする。

（課題を達成するための手段） このために、本発明によるガス燃焼機器は添付図面に例
示する如く、内部にガスバーナ１０を設置した内胴１７
と、前記ガスバーナ１０のバーナヘッド１３．１６と反
対側において前記内胴１７に開口した給気口１８と、印
加電流に応じて開度が連続的に変化して前記ガスバーナ
１０へのガス供給量を制御する比例電磁弁３０と、前記
給気口１８に接続され入力電力に応じて回転数が連続的
に変化して前記内胴１７内への空気供給量を制御する電
動ファン１９と、前記ガス供給量の変化に応じて前記空
気供給量が比例的に変化するように前記比例電磁弁３０
への印加電流と前記電動ファン１９への入力電力を関連
して制御する電子制御袋２６０を備えてなるガス燃焼機
器において、前記比例電磁弁３０は弁ケーシング３１と
、この弁ケーシングに全外周縁が気密に固定されて同弁
ケーシング３１内をガスが通過する弁室３８と密閉され
た背圧室３９に分離するダイヤフラム３４と、このダイ
ヤフラムの中心部に同軸的に取り付けられると共に前記
弁室Δ８内の仕切壁３２に開口した弁口３２ａに同ダイ
ヤフラムと反対側から当接してこれを開閉する可動弁体
３３と、この可動弁体と前記弁ケーシング３１の間に設
けられて同可動弁体を前記弁口３２ａと当接する向きに
付勢するスプリング３６と、前記可動弁体３３と弁ケー
シング３１の間に設けられてコイル４６への印加電流に
応じて同可動弁体を前記スプリング３６に抗して移動さ
せる電磁駆動装置４０よりなり、前記背圧室３９は連通
管２９により前記内胴１７内の前記給気口１８とガスバ
ーナ１０の間に連通したことを特徴とするものである。

（作用） 比例電磁弁３０の開度は、コイル４６への印加電流に応
じて変化するのみならず、背圧室３９内の圧力の増大に
応じて開度が増大する。ガスバーす１０に対する要求熱
量が変化した場合、電子制御装置６０からの比例電磁弁
３０と電動ファン１９に対する指令は同時に並行して行
われるが、電動ファン１０の回転数はこの指令よりも遅
れて応動し、従って内胴１７への送風量及び連通管２９
が開口された付近の内胴１７内の圧力も同様に遅れて変
化する。連通管２９を介して背圧室３９内に導入された
この圧力は、比例電磁弁３０の開度の変化、従ってガス
供給量の変化に電動ファン１９の送風量と同様の遅れを
生ぜしめるので、要求熱量が変化した過渡的状態におい
てもガス供給量と空気供給量は常にほり比例したものと
なる。

（発明の効果） 上述の如（、本発明によれば、ガスバーナに対する要求
熱量が変化する過渡的状態においても、ガスと空気の供
給量は禽にはｙ゛比例たものとなる。従って一時的にも
炎のリフトやこれによるブローオフのおそれがなく、ま
た−時的にも不完全燃焼が生ずるおそれもない。

（実施例） 以下に、添付図面に示す実施例により、本発明の説明を
する。

第１図に示す如（、瞬間ガス湯沸器タイプのガス燃焼機
器の内胴１７の下部には、並列に配置された第１部分バ
ーナ１１区第２部分バーナ１４よりなるメインバーナ１
０が設けられ、内胴１７の下面には電動ファン１９が設
けられている。電動ファン１９からの燃焼用空気は内胴
１７の下面に開口した給気口１８より内胴１７内に送り
込まれ、第１及び第２メインノズル２３．２４から噴出
するガスは各ガス量とはソ゛比例した量の空気が一次空
気として混合されて各供給口１２．１５から各部分バー
ナ１１，１４内に送り込まれ、この混合ガスは各部分バ
ーナ１１．１４の上側に設けたバーナヘッド１３．１６
から噴出し、残りの燃焼用空気と混合して燃焼する。メ
インバーナ１ｏへのガス供給通路２０には供給源側より
元電磁弁２５と比例電磁弁３０が設けられ、その下流側
は第１及び第２分岐路２１．２２に分岐され、各分岐路
２１．２２の途中にはそれぞれ第１及び第２切換電磁弁
２６．２７が設けられ、各先端には前記第１及び第２メ
インノズル２３．２４が設けられている。元電磁弁２５
及び各切換電磁弁２６．２７は単に開閉のみを行うもの
であり、比例電磁弁３０については後に詳述する。

第１図に示す如く、内胴１７内の上部には熱交換器５０
が設けられ、その一端には給水管５１が接続され、他端
には先端部に給湯栓５３を有する給湯管４７が接続され
ている。給湯栓５３を開いた状態において給水管５１か
ら供給される給水は熱交換器５０を通過する際にメイン
バーナ１０により加熱されて所定の出湯温度となり、給
湯栓５３から出湯される。給水管５１には通水量が所定
の最低通水量以上となったことを検出する水流スイッチ
等の水流センサ６３が設けられ、給湯管５２には出湯温
度を検出するサーミスタ等の湯温センサ６２が設けられ
ている。

次に比例電磁弁３０につき説明する。第２図に示す如（
、比例電磁弁３０の弁ケーシング３１は、各電磁弁２５
，２６．２７のケース本体と一体のケース本体３１ａと
、このケース本体３１ａの上側に連続して気密に重合さ
れた環状の中間ケース３１ｂ及び背圧室ケース３１ｃと
、その上に気密に重合された倒立カップ状のマグネット
ケース３１ｄと、ケース本体３゛１ａの下側を気密に覆
う下カバー３１ｅと、ケース本体３１ａの側面を気密に
覆うカバープレート３１ｆにより構成され、此等各部材
３１ａ〜３１ｆは互いにねじ止め固定されている。ケー
ス本体３１ａと中間ケース３１ｂの間には合成ゴム等よ
りなるダイヤフラム３４の全外周縁が気密に挾持されて
、弁ケージング３１の内部を、ガスが通過する弁室３８
と、密閉された背圧室３９とに分離している。ケース本
体３１ａと一体形成されて弁室３８内を入口側と出口側
とに仕切る仕切壁３２には、ダイヤフラム３４と同軸的
に弁口３２ａが開口されている。ダイヤフラム３４中央
の厚肉部の中心に設けた穴には可動弁体３３上端の細径
部が挿入され、この可動弁体３３はその肩部と、細径部
に係止した止め環３７との間に介装した押えばね３７ａ
により押圧される受圧型３５との間に厚内部を挟持して
、ダイヤフラム３４に同軸的に取り付けられている。可
動弁体３３の下部には、開口３２ａに下側から当接して
これを開閉する傘部３３ａが一体形成され、この傘部３
３ａは下カバー３１ｅとの間に介装したスプリング３６
により、開口３２ａに向けて付勢されいてる。弁室３８
の入口側（第２図において上側）は通路２０ｂを介して
元電磁弁２５　（第２図において比例電磁弁３０の向う
側に位置している）の出口側と連通され、下カバー３１
ｅには元電磁弁２５の入口側通路２０ａが形成されてい
る。また弁室３８の出口側（第２図において下側）は通
路２０ｃを介して第１及び第２切替電磁弁２６．２７と
連通されている。

第２図に示す如く、マグネットケース３１ｄ内には、比
例電磁弁３０の一部をなして可動弁体３３を作動させる
電磁駆動装置４０が設けられている。背圧室ケース３１
Ｃとマグネットケース３１ｄの間には、ウェーブワッシ
ャ４３ａを介して、鉄製の環状磁極片４２と、２個の環
状磁石４１と鉄製のヨーク４３が重合して挟持固定され
、環状磁極４２の内周とヨーク４３中心の円柱部先端の
間の環状隙間には磁力線が成形されている。可動弁体３
３と同軸的に位置するヨーク４３中心の円柱部に移動自
在にゆる゛く嵌合された合成樹脂製のボビン４５は、磁
力線が形成された隙間を通って下方に延びてその下端の
凹部内には可動弁体３３上端の細径部が挿入されて当接
され、またその外周部には環状磁極片４２の上下にわた
ってコイル４６が巻回されている。背圧室ケース３１ｃ
に気密に固着された絶縁体４７には２本の端子４８が気
密に貫通して設けられ、各端子４８は可撓性の導線４９
を介してコイル４６の両端に連結されている。

背圧室ケース３１ｃには連通管２９の一端が気密に設け
られ、この連通管２９の他端は、第１図に示す如（内胴
１７の底板を気密に貫通して、背圧室３９内と内胴１７
内下部の給気口１８付近を連通している。連通管２９は
電動ファン１９による送風圧を背圧室３９内に導入する
ものであり、従って連通管２９の他端は、本実施例の如
く給気口１８付近に開口させることが最も効率的ではあ
るが、給気口１８を設けた内胴１７の底板とガスバーナ
の底部との間の空間内ならば、どの部分に開口させても
差し支えない。

このような比例電磁弁３０は、環状磁極弁４２とヨーク
４３の間の磁力線を横切るコイル４６への印加電流の増
大に応じて、可動弁体３３がスプリング３６に抗して移
動して開度が増大するのみならず、ダイヤフラム３４の
上面側に作用する受圧室３９の圧力の増大に応じても可
動弁体３３が移動して開度が増大する。またダイヤフラ
ム３４の下面側には弁室３８の入口側の圧力が作用して
いるので、比例電磁弁３０は、コイル４６への印加電流
及び受圧室３９の内圧が変化しない場合においても、弁
室３８の入口側に加わるガス源の圧力の増減に応じて可
動弁体３３が移動して開度が変化し、ガス源の圧力の変
動に拘わらず弁室３８の出口側の圧力をはゾ所定圧に保
つガバナ機能を備えている。

瞬間ガス湯沸器の作動を制御する電子制御装置６０は、
第１図に示す如く、湯温設定装置６１と、湯温センサ６
２と、水流センサ６３が接続され、端子４８及び導線４
９を介して比例電磁弁３０のコイル４６が接続され、薫
た各電磁弁２５，２６゜２７のソレノイド２５ａ、２６
ａ、２７ａと、電動ファン１９が接続されている。

次に上記実施例の作動の説明をする。電子制御装置６０
の電源を入れ、給湯栓５３を開いて通水量が所定の最低
通水量を越えれば、電子制御装置６０は所定のシーケン
スに基づき各部品を作動させ、ガス供給Ｑを点火に必要
な少量として先ず第１部分バーナ１１に点火し、次いで
第２部分バーナ１４に点火して瞬間湯沸器を始動させる
。給水管５１から供給される給水は熱交換器５０により
加熱されて給湯管５２より出湯されるが、始動後におい
ては電子制御装置６０は湯温センサ６２により検出され
た出湯温度を湯温設定装置６１により設定された設定温
度と比較し、出湯温度が設定温度となるように比例電磁
弁３０のコイル４６への印加電流を制御してメインバー
ナ１０へのガス供給量を制御し、またこのガス供給量と
空気供給量の比率が所定の範囲内に保持されるように電
動ファン１９への入力電力を制御する。

時間ｔ１からｔ２の間にわたって、電子制御装置６０に
よりコイル４６への印加電流と電動ファン１９への入力
電力を連続的に減少させた場合は、電動ファン１９の回
転数は慣性により時間ｔ２より遅れた時間ｔ３にならな
ければ所定の値まで減少しない。従って空気供給量も第
３図の実線Ａ１に示す如（減少して時間ｔ３にならなけ
れば所定の値まで減少せず、これにより内胴１７内の下
部に連通された背圧室３９内の圧力も実線Ｄ１に示す如
く、時間ｔ３に達するまで連続して減少する。

これに対し比例電磁弁３０は背圧室３９内の圧力の変動
がなければコイル４６への印加電流に対し殆んど遅れな
しに応動し、その開度及びガス供給量は第３図の二点鎖
線Ｃ１ａ及びＢｌａに示す如（時間ｔ２において所定の
値になろうとする。しかしながら、比例電磁弁３０の実
際の開度及びガス供給量は、実線Ｄｉに示すように減少
する背圧室３９内の圧力の影響を受けて遅れを生じ、第
３図の実線Ｃ１ｂ及びＢｉｂに示す如く、時間ｔ３に達
するまで引き続き減少するものとなる。この実線Ｂｉｂ
で示すガス価給量は、実線Ａ１で示す空気供給量の減少
に対応する比例的なガス供給量を示す破線Ｂｌｃと極め
て接近したものとなるので、コイル４６への印加電流と
電動ファン１９への入力電力が速やかに減少する過渡的
状態においても、ガス供給量と空気供給量は常にほり比
例したものとなる。

同様に、時間ｔ４からｔ５の間にわたって、コイル４６
への印加電流と電動ファン１９への入力電力を連続的に
増大させた場合は、空気供給量は第３図の実線Ａ２に示
す如く増大して時間ｔ５より遅れた時間ｔ６にならなけ
れば所定の値まで増大せず、背圧室３９内の圧力も実線
Ｄ２に示す如（時間ｔ６に達するまで連続して増大する
ゆこれにより実際のガス供給量は実線Ｂ２ｂに示す如く
、実線Ａ２の空気供給量と比例的に対応する破線Ｂ２Ｃ
と極めて接近したものとなるので、この過渡的状態にお
いてもガス供給量と空気供給量は常にほり比例したもの
となる。

なお、本実施例においては、電子制御装置６０は湯温セ
ンサ６２により検出された出湯温度を湯温設定装置６１
による設定温度と比較してコイル４６への印加電流と電
動ファン１９への入力電力を増減しているので、実際の
作動状態は上記した説明よりも複雑となるが、内胴１７
内下部の圧力を背圧室３９に導入することにより、過渡
的状態においてもガス供給量と空気供給量の比例関係を
良好に維持することができるという作用は同様に行われ
る。

なお、上記実施例においては、電磁駆動装置４０は可動
コイル型のものを用いたが、本発明は固定コイル型の電
磁駆動装置を用いて実施することも可能である。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明によるガス燃焼機器の一実施例を示し
、第１図は全体説明図、第２図は主として比例電磁弁の
構造を示す断面図、第３図は空気供給量等の変化状態を
示す図である。 符号の説明 １０・・・ガスバーナ、１３．１６・・・バーナヘッド
、１７・・・内胴、１８・・・給気口、１９・・・電動
ファン、２９・・・連通管、３０・・・比例電磁弁、３
１・・・弁ケーシング、３２・・・仕切璧、３２ａ・・
・弁口、３３・・・可動弁体、３４・・・ダイヤフラム
、３６・・・スプリング、３８・・・弁室、３９・・・
背圧室、４０・・・電磁駆動装置、４６・・・コイル、
６０・・・電子制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　内部にガスバーナを設置した内胴と、前記ガスバーナ
   のバーナヘッドと反対側において前記内胴に開口した給
   気口と、印加電流に応じて開度が連続的に変化して前記
   ガスバーナへのガス供給量を制御する比例電磁弁と、前
   記給気口に接続され入力電力に応じて回転数が連続的に
   変化して前記内胴内への空気供給量を制御する電動ファ
   ンと、前記ガス供給量の変化に応じて前記空気供給量が
   比例的に変化するように前記比例電磁弁への印加電流と
   前記電動ファンへの入力電力を関連して制御する電子制
   御装置を備えてなるガス燃焼機器において、前記比例電
   磁弁は弁ケーシングと、この弁ケーシングに全外周縁が
   気密に固定されて同弁ケーシング内をガスが通過する弁
   室と密閉された背圧室に分離するダイヤフラムと、この
   ダイヤフラムの中心部に同軸的に取り付けられると共に
   前記弁室内の仕切壁に開口した弁口に同ダイヤフラムと
   反対側から当接してこれを開閉する可動弁体と、この可
   動弁体と前記弁ケーシングの間に設けられて同可動弁体
   を前記弁口と当接する向きに付勢するスプリングと、前
   記可動弁体と弁ケーシングの間に設けられてコイルへの
   印加電流に応じて同可動弁体を前記スプリングに抗して
   移動させる電磁駆動装置よりなり、前記背圧室は連通管
   により前記内胴内の前記給気口とガスバーナの間に連通
   したことを特徴とするガス燃焼機器。