JPH0438987B2 - - Google Patents

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
燃焼熱によつて加熱する燃焼式給湯器、特に燃焼
用空気を送風機によつ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
たり、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
に伴つて必要とされる燃焼用空気を送風機によつ
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
ーナの燃焼によつ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つて冷却されて凝
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
によつ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つ
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
たドレンを排出して、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つて検知される水の温度
が、バーナ燃焼中、ドレンの発生する温度以下の
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。

［作用］ 例えば熱交換器内に流入する水の温度が低かつ
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、温度検知手段によつて検知され、検知さ
れた温度が、バーナ燃焼中、ドレンの発生する温
度以下の場合には、バーナへの燃焼供給路に設け
られた電磁弁が制御手段によつて閉状態にされる
ため、バーナの燃焼は停止する。このとき、送風
機は制御手段によつて継続して作動されるため、
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つ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。従つて、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１０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ア
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アン１
２によつて供給される一次空気のみで燃焼する全
一次空気燃焼を行い、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連式バーナとなつてお
り、また、バーナ群１１近傍の上方には、点火装
置のスパーカ１４、炎検知のためのフレームロツ
ド１５およびサーモカツプル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３
１ａと、これらを連通して設けられた熱交換器３
２およびバイパス管３２ａとからなり、供給管３
１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を介して教頭管
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によつて加熱される水と、
バイパス管３２ａによつ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３
４、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つてい
る。

制御装置４０は本発明の制御手段で、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エース４１と
なる各回路と、制御装置４０の中心となるマイク
ロコンピユータ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、マイクロコンピユータ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、インターフエース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
じたサーモカツプル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つて分圧して得
られる。

フアン回路５５は、マイクロコンピユータ４２
から伝送されるパルス信号に基づいて燃焼用フア
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アン
駆動回路の制御電圧として印加する。また、燃焼
用フアン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
イクロコンピユータ４２へ送出する。

比例弁回路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20Hz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、ほぼヒス
テリシスのない特性となつている。

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ユー
タ４２へ伝送するとともに、水管３０内を通過す
る水量が一定量以上になつたとき、スイツチング
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。

マイクロコンピユータ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５３および水流回路５
９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３３によつて調節するため、設定水
温が低い場合であつても通常は熱交換器３２から
流出する水の温度は60℃以上に維持され、バイパ
ス弁３３によつ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。しかし、供給管３
１から供給される水の温度が非常に低い場合や、
使用者によつ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の開度を制御によつて調
節しても、熱交換器３２から流出する水の温度が
60℃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の燃焼に伴つて発生する水蒸
気が低温の水によつて凝縮してドレンとなる。

このようなドレンによつてバーナ群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１１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アン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つて
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５８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
ロコンピユータ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、マイクロコンピユータ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
ためのスイツ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
きのリセツ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
ユータ４２からの制御信号によつてそれぞれ通電
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、マイクロコンピユータ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４５ｂに
は、安全回路４３からの通電停止信号によつて電
力供給を停止するスイツチング機能があり、マイ
クロコンピユータ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
からのスイツ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つていて、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、オーバーヒートス
イツチ、沸騰防止用スイツチを備えていて、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、マイクロコンピユー
タ４２と信号交換をするために、通信回路５７か
らの電力によつて作動する小容量のマイクロコン
ピユータと通信回路とを備え、設定信号を変調し
てマイクロコンピユータ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
湯温を液晶等のデイジタル数字によつて表示する
とともに、燃焼器１０での燃焼中をランプによつ
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によつて運転スイツ
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、燃焼用フアン１２が回転
を開始するとともに、供給管３１によつて供給さ
れる水は、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ユータ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
ロコンピユータ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
ユータ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
コンピユータ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ユータ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、マイクロコンピユ
ータ４２は、それまで閉状態にする信号であつた
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、タイマ付きリセツト回路に
よつて、各電磁弁の制御信号が開状態にする信号
になつてからも一定時間は作動しないため、マイ
クロコンピユータ４２には継続して電力が供給さ
れる。

従つて、元電磁弁２１と主電磁弁２２は、電磁
弁通電リレー回路４４によつて通電され、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によつて点火される。

着火がフレームロツド１５によつて検知され、
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４
６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アン１
２、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、サーモカツプル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
モカツプル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３
２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３
８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によつて調節される。

しかし、なんらかの原因によつて熱交換器３２
から流出する水の温度が上昇せず、55℃以下にな
ると、燃焼に伴つて発生する水蒸気は熱交換器３
２内を通過する低温の水によつて冷却されて凝縮
し、ドレンとなる。すると、このとき、マイクロ
コンピユータ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１
１への燃料供給を停止し、それによつて燃焼が停
止する。従つて、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、燃焼用フアン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つて給湯器ケ
ース１から排出される。

使用者は、コントローラ４６の表示部によつて
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
御装置を示すブロツク図、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……燃焼用フアン（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）、４０……制御装置（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つて検知される水の温度
   が、バーナ燃焼中、ドレンの発生する温度以下の
   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。