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発明の名称 燃焼装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−235144(P2001−235144A)
公開日 平成13年8月31日(2001.8.31)
出願番号 特願2000−43276(P2000−43276)
出願日 平成12年2月21日(2000.2.21)
代理人 【識別番号】100077805
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 辰彦 (外1名)
【テーマコード(参考)】
3K005
【Fターム(参考)】
3K005 AA05 AB01 AC06 BA01 CA06 DA01 DA05 EA02 EB05 
発明者 高山 正義 / 小木曽 茂
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】被加熱物を加熱する燃焼部を収容した燃焼室と、該燃焼室に連通する給気路及び排気路が内部に隣接して並設された給排気管とを備え、前記燃焼室に前記給排気管の給気路を介して燃焼用空気を導入しつつ前記燃焼部に燃料を供給して該燃焼部の燃焼運転を行うと共に、該燃焼運転により生成される排ガスを該燃焼室から前記給排気管の排気路を介して排出する燃焼装置において、前記給気路から前記燃焼室に導入される燃焼用空気の温度を検出すべく前記給気路に設けた給気温度センサと、該給気温度センサが検出する給気温度があらかじめ定めた所定の第1過熱温度以上に上昇したとき、前記燃焼部の燃焼量を減少させるよう該燃焼量を制御する給気温過熱防止手段とを備えたことを特徴とする燃焼装置。
【請求項2】前記給気温過熱防止手段は、前記給気温センサが検出する給気温度が前記第1過熱温度以上の温度であるとき、該給気温度が高くなる程、前記燃焼部の燃焼量の減少度合いを高めるように該給気温度に応じて前記燃焼量を制御することを特徴とする請求項1記載の燃焼装置。
【請求項3】前記給気温過熱防止手段は、前記燃焼部の燃焼量を減少させた後、前記給気温センサが検出する給気温度が前記第1過熱温度に向かって下降したときには、該燃焼量を増加させることを特徴とする請求項1又は2記載の燃焼装置。
【請求項4】前記給気温過熱防止手段は、前記給気温センサが検出する給気温度が前記第1過熱温度以上の温度である状態で、前記燃焼部の燃焼量を増加させるときには、該燃焼量を減少させるときよりも該燃焼量をゆっくり変化させることを特徴とする請求項3記載の燃焼装置。
【請求項5】前記燃焼装置は、流体通路を流れる流体を前記被加熱物とし、該流体の温度をあらかじめ設定された目標温度に昇温するように該流体を熱交換器を介して加熱する前記燃焼部の燃焼量を制御する燃焼制御手段と、前記流体通路を流れる流体の流量を調整するための流量調整手段とを備えた燃焼装置であり、前記給気温過熱防止手段は、前記給気温センサが検出する給気温度が前記第1過熱温度以上に上昇したとき、前記流量調整手段を介して前記流体通路を流れる流体の流量を減少せしめることにより、前記燃焼制御手段により制御される前記燃焼部の燃焼量を減少せしめることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃焼装置。
【請求項6】前記燃焼装置は、流体通路を流れる流体を前記被加熱物とし、該流体の温度をあらかじめ設定された目標温度に昇温するように前記流体を熱交換器を介して加熱する前記燃焼部の燃焼量を制御する燃焼制御手段と、前記流体通路を流れる流体の流量を調整するための流量調整手段とを備えた燃焼装置であり、前記給気温センサが検出する給気温度が前記第1過熱温度以上の温度であるとき、前記流量調整手段を介して前記流体通路を流れる流体の流量を増減制御することにより、前記燃焼制御手段により制御される前記燃焼部の燃焼量を制御することを特徴とする請求項3又は4記載の燃焼装置。
【請求項7】前記燃焼装置は、前記流体が水である給湯装置であり、前記給気温過熱防止手段は、前記給気温センサが検出する給気温度が前記第1過熱温度以上の温度であるとき、前記燃焼部の目標最大燃焼量を、該給気温度が高い程、低くなるように設定し、前記燃焼制御手段により制御される前記燃焼部の燃焼量が前記目標最大燃焼量になるように前記流量調整手段を介して前記流体通路を流れる水量を制御することにより、前記燃焼部の燃焼量を制御することを特徴とする請求項6記載の燃焼装置。
【請求項8】前記給気温過熱防止手段は、前記給気温センサが検出する給気温度が前記第1過熱温度よりも高い温度にあらかじめ定めた所定の第2過熱温度以上に上昇したとき、前記燃焼部の燃焼運転を停止する手段を含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の燃焼装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス給湯装置、ガス温風暖房機等の燃焼装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ガス給湯装置、ガス温風暖房機等の燃焼装置では、所謂、FF式のものが従来から知られている。このFF式の燃焼装置は、バーナ等の燃焼部を収容した略密閉構造の燃焼室が屋内に設置される装置本体のハウジング内に備えられる共に、この燃焼室に燃焼用空気(大気)を屋外から導入するための給気路と燃焼排ガスを燃焼室から屋外に排出するための排気路とを内部に隣接させて並設した給排気管が装置本体に連接される。
【0003】この場合、給排気管は、例えば内部に排気路を形成する内管と、この内管に外挿されて該内管との間に給気路を形成する外管とによって、二重管構造に形成されたものが一般的に用いられている。
【0004】この種の燃焼装置では、給排気管の給気路を燃焼室に向かって流通する燃焼用空気は、排気路を流通する比較的高温の排ガスとの熱交換によって加熱される。そして、特に、装置本体の設置場所の都合や家屋の構造等によって、給排気管が比較的長いものとなるような場合には、燃焼用空気の給気温度は、給気路から燃焼室への燃焼用空気の導入口近傍部分で70〜80℃以上の高温にまで上昇することがある。
【0005】一方、この種の燃焼装置では、通常、給気路から燃焼室への燃焼用空気の導入口近傍部分に、その導入を行うための燃焼ファンが設けられている。また、装置本体の小型化等の都合上、装置本体のハウジング内において、前記給排気管の給気路から燃焼室の空気導入口に至る給気路部分(装置本体のハウジングの内部がそのまま該給気路部分となっている場合もある)や、それに連通する箇所に、電子回路ユニットや、ハーネス、該ハーネスのクランプ部材等が配置されることが多々ある。このように、燃焼室に導入される燃焼用空気は、燃焼ファン、電子回路ユニット等、上記の各種部品と接触する。
【0006】ところが、前記のように燃焼用空気の給気温度が高温になると、前記燃焼ファンの回転軸部の潤滑油が流出して該燃焼ファンの動作不良が生じたり、前記電子回路ユニットの誤作動を生じる、あるいは、前記ハーネスのクランプ部材(これは一般に樹脂製品である)の変形等の不都合を生じる虞があった。
【0007】このような不都合を回避するためには、例えば給気路と排気路とを完全に分離することが考えられる。しかるに、このようにすると、給気管と排気管とが各別に必要になるため、装置の全体構成も大型化してしまうと共に、それらの給気管及び排気管の取り回しが困難となる。さらに、給気管と排気管とが各別になることで、外観的にも好ましくないという不都合がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、給気路と排気路とを内部に隣接させて並設した給排気管を有する燃焼装置において、燃焼室への給気温度が過剰に高温になるのを防止することができ、該給排気管の給気路や、これに連通する装置本体のハウジングの内部の空間を各種部品の設置場所として支障なく使用することができる燃焼装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の燃焼装置はかかる目的を達成するために、被加熱物を加熱する燃焼部を収容した燃焼室と、該燃焼室に連通する給気路及び排気路が内部に隣接して並設された給排気管とを備え、前記燃焼室に前記給排気管の給気路を介して燃焼用空気を導入しつつ前記燃焼部に燃料を供給して該燃焼部の燃焼運転を行うと共に、該燃焼運転により生成される排ガスを該燃焼室から前記給排気管の排気路を介して排出する燃焼装置において、前記給気路から前記燃焼室に導入される燃焼用空気の温度を検出すべく前記給気路に設けた給気温度センサと、該給気温度センサが検出する給気温度があらかじめ定めた所定の第1過熱温度以上に上昇したとき、前記燃焼部の燃焼量を減少させるよう該燃焼量を制御する給気温過熱防止手段とを備えたことを特徴とするものである。
【0010】かかる本発明によれば、前記給気温度センサが検出する給気温度が前記第1過熱温度以上に上昇すると、前記給気温過熱防止手段によって、前記燃焼部の燃焼量を減少させるので、該燃焼部の燃焼運転により生成される排ガスの温度が低下する。このため、前記給排気管の給気路を流通する過程で前記排ガスとの熱交換によって加熱される燃焼用空気のさらなる過剰な昇温が抑制される。この結果、燃焼用空気の給気温度が過剰に高温になるのを防止することができる。ひいては、前記給排気管の給気路や、これに連通する装置本体のハウジングの内部の空間等を、ファンや、電子回路ユニット、樹脂部品等の設置場所として支障なく使用することができる。
【0011】かかる本発明では、前記給気温過熱防止手段は、前記給気温センサが検出する給気温度が前記第1過熱温度以上の温度であるとき、該給気温度が高くなる程、前記燃焼部の燃焼量の減少度合いを高めるように該給気温度に応じて前記燃焼量を制御することが好ましい。
【0012】このようにすることによって、前記給気温センサが検出する給気温度が第1過熱温度以上の温度に上昇すると、その給気温度が高い程、燃焼部の燃焼量が大きく減少させるので、給気温度が過剰に高くなるのを確実に防止することができる。また、給気温度が低い程、燃焼部の燃焼量の減少度合いは小さくなるので、燃焼部の燃焼量の減少を必要限に留めることができる。
【0013】また、本発明では、前記給気温過熱防止手段は、前記燃焼部の燃焼量を減少させた後、前記給気温センサが検出する給気温度が前記第1過熱温度に向かって下降したときには、該燃焼量を増加させる。
【0014】これにより、前記給気温度が低くなれば、前記燃焼部の燃焼量の本来の燃焼量に復帰させることができる。
【0015】この場合、さらに、前記給気温過熱防止手段は、前記給気温センサが検出する給気温度が前記第1過熱温度以上の温度である状態で、前記燃焼部の燃焼量を増加させるときには、該燃焼量を減少させるときよりも該燃焼量をゆっくり変化させる。
【0016】これにより、前記給気温度が前記第1過熱温度以上で低下した際には、前記燃焼部の燃焼量が比較的ゆっくり増加することとなるので、前記燃焼部の燃焼運転により加熱される被加熱物の温度が急激に上昇するのを防止することができる。また、前記給気温度が第1過熱温度以上に上昇したときには、燃焼部の燃焼量が比較的迅速に減少することとなるので、給気温度のさらなる昇温を迅速に防止することができる。
【0017】本発明では、前記燃焼装置は、例えば流体通路を流れる流体を前記被加熱物とし、該流体の温度をあらかじめ設定された目標温度に昇温するように該流体を熱交換器を介して加熱する前記燃焼部の燃焼量を制御する燃焼制御手段と、前記流体通路を流れる流体の流量を調整するための流量調整手段とを備えた燃焼装置である。このように前記燃焼制御手段及び流量調整手段を備えた燃焼装置では、前記流体通路を流れる流体の流量を、前記流量調整手段を介して減少させると、前記流体の温度を前記目標温度に昇温させるために必要な燃焼部の燃焼量が低下するので、前記燃焼制御手段が制御する燃焼部の実際の燃焼量も結果的に減少することとなる。また逆に、前記流体の流量を増加させれば、前記燃焼制御手段が制御する燃焼部の燃焼量は増加することとなる。
【0018】そこで、本発明では、燃焼装置が上記のように燃焼制御手段及び流量調整手段を備えた燃焼装置である場合には、前記給気温過熱防止手段は、前記給気温センサが検出する給気温度が前記第1過熱温度以上に上昇したとき、前記流量調整手段を介して前記流体通路を流れる流体の流量を減少せしめることにより、前記燃焼制御手段により制御される前記燃焼部の燃焼量を減少せしめる。
【0019】またさらに、前記燃焼制御手段及び流量調整手段を備えた燃焼装置において、前述のように給気温度が前記第1過熱温度以上の温度であるときに、燃焼部の燃焼量を必要に応じて増加させる場合には、前記給気温過熱防止手段は、前記給気温センサが検出する給気温度が前記第1過熱温度以上の温度であるとき、前記流量調整手段を介して前記流体通路を流れる流体の流量を増減制御することにより、前記燃焼制御手段により制御される前記燃焼部の燃焼量を制御する。
【0020】このように前記給気温度が前記第1過熱温度以上の温度に上昇した場合における前記燃焼部の燃焼量の制御を、前記流体の流量の制御によって行うことより、流体の温度を所望の目標温度に昇温させながら、前記給気温度が過剰に高温になるのを防止することができる。つまり、燃焼装置の本来の機能を満たしながら、前記給気温度の過剰な昇温を適切に防止することができる。
【0021】上記のように燃焼制御手段及び流量調整手段を備えた燃焼装置としては、例えば前記燃焼部の燃焼運転により加熱する流体が水である給湯装置や、前記流体が室内等の空気である温風暖房装置等が挙げられる。
【0022】そして、特に、前記燃焼装置が、前記流体が水である給湯装置であると共に、前記給気温度が前記第1過熱温度以上の温度であるときに前記燃焼部の燃焼量を増減制御する燃焼装置である場合にあっては、好ましくは、前記給気温過熱防止手段は、前記給気温センサが検出する給気温度が前記第1過熱温度以上の温度であるとき、前記燃焼部の目標最大燃焼量を、該給気温度が高い程、低くなるように設定し、前記燃焼制御手段により制御される前記燃焼部の燃焼量が前記目標最大燃焼量になるように前記流量調整手段を介して前記流体通路を流れる水量を制御することにより、前記燃焼部の燃焼量を制御する。
【0023】このように前記給気温度が前記第1過熱温度以上の温度であるときに、該給気温度に応じて燃焼部の目標最大燃焼量を設定し、前記燃焼制御手段により制御される燃焼部の燃焼量がその目標最大燃焼量になるように水量を制御することによって、前記給気温度が前記第1過熱温度以上の温度であるときの水量の減少度合いを最小限に留めることができる。このため、給湯装置の出湯量(水量)を十分に確保しつつ、給気温度の過剰な昇温を防止することができる。
【0024】また、本発明では、前記給気温過熱防止手段は、前記給気温センサが検出する給気温度が前記第1過熱温度よりも高い温度にあらかじめ定めた所定の第2過熱温度以上に上昇したとき、前記燃焼部の燃焼運転を停止する手段を含む。
【0025】これによれば、前記給気温度が第2過熱温度以上に上昇すると、燃焼部の燃焼運転が自動的に停止するので、該給気温度の過剰な上昇を確実に防止することができる。このため、前記給気路やこれに連通する箇所に設置される機器や部品の損傷を確実に防止することができる。
【0026】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図1〜図4を参照して説明する。
【0027】図1は本実施形態における燃焼装置としてのガス給湯装置の構成を模式的に示すシステム構成図、図2は該ガス給湯装置の要部の構成を示すブロック図、図3は該ガス給湯装置の作動を説明するためのフローチャート、図4は図3のフローチャートの部分的処理を説明するための線図である。
【0028】図1を参照して、本実施形態のガス給湯装置は、屋内に設置される本体ハウジング1と、該本体ハウジング1内に収容された燃焼ハウジング2(燃焼室)と、該燃焼ハウジング2内の下部に収容されたガスバーナ3(燃焼部)と、該ガスバーナ3に燃料ガスを供給するためのガス供給管4と、台所や浴室、洗面所等に湯水(流体)を供給するための通水管5(流体通路)と、ガスバーナ3の燃焼用空気(大気)を屋外から燃焼ハウジング2に導くと共に、ガスバーナ3の燃焼運転により燃焼ハウジング2内で生成される排ガスを屋外に導出するための給排気管6と、ガス給湯装置の運転制御を担う制御ユニット7と、該制御ユニット7に接続されたリモコン(リモートコントローラ)8とを具備する。
【0029】給排気管6は、排気路9を内部に形成する内管10と、該内管10に略同心に外挿されて該内管10との間の空間(横断面が環状の空間)に燃焼用空気の給気路11を形成する外管12とから二重管構造に形成され、屋内の本体ハウジング1の上部箇所から屋外にかけて延設されている。
【0030】この給排気管6の外管12の屋内側の端部は、本体ハウジング1の上部に形成された開口13に連接されている。これにより、外管12の内部の給気路11は、上記開口13を介して本体ハウジング1の内部に連通している。この場合、本実施形態では、本体ハウジング1は略密閉構造に形成されており、その内部(燃焼ハウジング2の外部)は、燃焼ハウジング2の下部に形成された給気口14の箇所に設けられた燃焼ファン15(燃焼用空気を燃焼ハウジング2内のガスバーナ3に供給するためのファン)を介して燃焼ハウジング2の内部に連通している。従って、前記給気路11は、本体ハウジンング1の内部、燃焼ファン15を介して燃焼ハウジング2の内部に連通されている。
【0031】尚、燃焼ファン15は、詳細な図示は省略するが、前記給気口14に臨んで配置された回転ファンを電動モータにより回転させることによって、燃焼用空気を本体ハウジング1内から燃焼ハウジング2内に供給するものである。
【0032】また、給排気管6の内管10の屋内側の端部は、外管12内から本体ハウジング1内に導入され、燃焼ハウジング2の上部に形成された排気口16に連接されている。これにより、内管10の内部の排気路9は、排気口16を介して燃焼ハウジング2の内部に連通している。
【0033】尚、給排気管6の内管10及び外管12の屋外側の端部は、大気中に開口している。
【0034】また、本体ハウジング1内の上部には、給気路11から本体ハウジング1の内部を介して燃焼ハウジング2内に導入される燃焼用空気の温度(給気温度)を検出する給気温センサ17が設けられている。
【0035】前記ガス供給管4は、本体ハウジング1の外部から該本体ハウジング1の内部を通って燃焼ハウジング2内に導入され、前記ガスバーナ3に連接されている。このガス供給管4には、その上流側から順に主電磁弁18、ガス比例電磁弁19、及び副電磁弁20が介装されている。
【0036】主電磁弁18及び副電磁弁20は、それぞれガス供給管4を開閉して、ガスバーナ3への燃料の供給及びその遮断を行うための電磁弁であり、図示しないソレノイドへの通電の有無に応じて開閉する。また、ガス比例電磁弁19は、ガスバーナ3に供給する燃料ガスの流量を制御するための電磁弁であり、図示しないソレノイドへの通電量に応じた開度で開弁するものである。
【0037】前記通水管5は、本体ハウジング1内に外部から導入された入水管21と、この入水管21の下流端から分岐された熱交換器管22及びバイパス管23と、この熱交換器管22及びバイパス管23がそれらの下流端で合流されて本体ハウジング1から導出された出湯管24とを具備している。出湯管24の下流端部は、台所、浴室、洗面所等の図示しない給湯栓に接続されている。
【0038】この場合、熱交換器管22は、燃焼ハウジング2の上部に形成された熱交換器25を経由して配管されている。これにより、入水管21から熱交換器管22に流入する水は、ガスバーナ3の燃焼運転中に、該熱交換器管22を流れる過程で熱交換器25を介して加熱される。そして、この加熱された水は、熱交換器25を経由せずにパイパス管23を流れる水と合流して出湯管24を流れる。
【0039】本実施形態では、入水管21には、これを流れる水の温度(入水温)を検出する入水温センサ26と、該入水管21を流れる水の流量(=出湯管24を流れる水の流量)を検出する流量センサ27と、該入水管21を流れる水量(水の流量)を制御するための水量制御弁28(流量調整手段)が上流側から順に装着されている。また、出湯管24には、これを流れる水の温度(出湯温)を検出する出湯温センサ29が装着されている。
【0040】尚、水量制御弁28は、その弁体の開度を図示しない電動モータにより調整することによって、水量を調整するものである。また、本実施形態では、前記熱交換器管22とバイパス管23との流量の比率は一定とされている。
【0041】また、燃焼ハウジング2には、ガスバーナ3の燃焼炎を検知するフレームロッド30と、ガスバーナ3の点火に際して火花放電を生ぜしめ点火電極31とが装着されている。さらに、本体ハウジング1内には、点火電極31に通電するイグナイタ32が設けられている。
【0042】前記リモコン8は、出湯温度の目標温度(以下、目標出湯温という)を制御ユニット7に対して設定する等の操作を行うために、本体ハウジング1の外部で台所等に設置されるものであり、本体ハウジング1内に配置された制御ユニット7と通信線33を介して接続されている。そして、該リモコン8には、上記目標出湯温の設定操作を行うための出湯温設定スイッチ34や、該目標出湯温や給湯装置の運転状態等を表示する表示器35などが備えられている。
【0043】前記制御ユニット7は、マイクロコンピュータを用いて構成された電子回路ユニットであり、前記主電磁弁18、副電磁弁20、ガス比例電磁弁19、燃焼ファン15、水量制御弁28、イグナイタ32を介して、ガスバーナ3の燃焼運転を含む装置全体の運転制御を担うものである。そして、図2に示すように、該制御ユニット7には、その運転制御を行うために、前記リモコン8から、目標出湯温のデータ等が前記通信線33を介して与えられると共に、前記入水温センサ26、出湯温センサ29、流量センサ27、給気温センサ17、フレームロッド30の検出信号が図示しない信号線を介して与えられる。
【0044】この場合、制御ユニット7は、その主用な機能的構成として、前記主電磁弁18、副電磁弁20、ガス比例電磁弁19、燃焼ファン15、及びイグナイタ32を介してガスバーナ3の燃焼運転を制御する燃焼制御手段36と、前記水量制御弁28(より正確には水量制御弁28の弁体を駆動する電動モータ)を介して通水管5の水量を制御する水量制御手段37とを備えている。これらの燃焼制御手段36及び水量制御手段37の詳細な処理は後述するが、該燃焼制御手段36及び水量制御手段37は、本発明における給気温過熱防止手段38を構成するものである。
【0045】尚、詳細な図示は省略するが、制御ユニット7とリモコン8とを接続する通信線33並びに、制御ユニット7と前記入水温センサ26等の各種センサや前記主電磁弁18等のアクチュエータとを接続する信号線等のハーネスは、本体ハウジング1内で、図示しない樹脂製のクランプ部材等により本体ハウジング1等に固定されている。
【0046】次に、本実施形態のガス給湯装置の作動を、前記制御ユニット7のより詳細な制御処理と併せて説明する。
【0047】本実施形態のガス給湯装置では、例えば使用者が台所等の給湯栓(図示しない)を開き、通水管5の通水を開始すると、それを水量センサ27の検出信号によって制御ユニット7が検知する。そして、この検知に応じて、制御ユニット7の燃焼制御手段36は、ガスバーナ3の点火処理を実行する。
【0048】この点火処理では、燃焼ファン15を所定回転数で回転させるように制御する。このとき、燃焼ファン15の回転数に応じた量の燃焼用空気が、屋外から給排気管6の給気路11、本体ハウジング2内を介して燃焼ファン15に吸引され、それが燃焼ハウジング2の給気口14を介してガスバーナ3に供給される。
【0049】また、この燃焼ファン15の制御と並行して、燃焼制御手段36は、さらに、イグナイタ32を作動させて点火電極31に通電し、火花放電を生ぜしめる。そして、燃焼制御手段36は、このように燃焼ファン15及び点火電極31を作動させながら、ガスバーナ3へのガス供給管4の主電磁弁18及び副電磁弁20に通電してこれらを開弁させる。さらに、ガス比例電磁弁19に通電して、該電磁弁19を所定の開度で開弁し、ガスバーナ3に所定量の燃料ガスをガス供給管4から供給せしめる。これにより、ガスバーナ3を点火する。
【0050】このような点火処理によってガスバーナ3が着火すると、それがフレームロッド30の検出信号によって検知される。そして、この検知がなされると、制御ユニット7の燃焼制御手段36は、次に、出湯温センサ29が検出する出湯温度をリモコン8の出湯温設定スイッチ34により設定された目標出湯温に一致させるようにガスバーナ3の燃焼量を制御する処理(以下、出湯温調整処理という)を実行する。
【0051】この出湯温調整処理では、出湯温センサ29、入水温センサ26及び流量センサ27の検出データと、目標出湯温のデータとから、出湯温を目標出湯温にするために必要なガスバーナ3の必要燃焼量を所定のデータテーブルや演算式を用いて逐次求める。尚、入水温は、出湯温センサ29の検出データや流量センサ27の検出データ、ガスバーナ3の燃焼量のデータ等を用いて推定することも可能であり、この場合には、入水温センサ26を省略してもよい。
【0052】燃焼制御手段36は、上記のように求めた必要燃焼量に対応した量の燃焼用空気をガスバーナ3に供給するための燃焼ファン15の目標回転数を図示しないデータテーブル等に基づき決定する。そして、その目標回転数に従って燃焼ファン15の回転数を制御する。この場合、本実施形態では、燃焼ファン15にはその回転数を検出する図示しない回転数センサが備えられており、その回転数センサが検出する実回転数が上記目標回転数になるように燃焼ファン15の回転数をフィードバック制御する。
【0053】さらに、燃焼制御手段36は、上記回転数センサにより検出される燃焼ファン15の実回転数に応じて前記ガス比例電磁弁19の通電量(開度)を決定し、その決定した通電量に従ってガス比例電磁弁19に通電する。これにより、ガスバーナ3には、前記必要燃焼量に対応した量の燃焼用空気と燃料ガスとが供給され、該ガスバーナ3の燃焼量が前記必要燃焼量に制御される。つまり、ガスバーナ3の燃焼量は、出湯温度を目標出湯温に一致させるのに必要な燃焼量に制御される。この結果、出湯温は、目標出湯温もしくはその近傍温度に昇温し、その温度の湯が台所等の給湯栓(図示しない)に供給される。
【0054】尚、本実施形態の装置は所謂ファン先行型であるため、燃焼ファン15の実回転数に応じてガス比例電磁弁19の通電量を決定しているが、前記必要燃焼量に応じて直接的にガス比例電磁弁19の通電量を決定するようにしてもよい。
【0055】また、燃焼ファン15の目標回転数を設定するに際しては、給気温センサ17が検出する給気温度を考慮するようにしてもよい。すなわち、給気温度が高い程、燃焼用空気中の酸素濃度が低下するので、ガスバーナ3の必要燃焼量に対応した量の酸素をガスバーナ3に供給し得る燃焼用空気の量は多くなる。従って、例えば給気温度が標準的な温度よりも高いような場合には、該給気温度が高い程、燃焼ファン17の目標回転数を高めるように補正するようにしてもよい。
【0056】一方、上述したような出湯温調整処理を燃焼制御手段36により行いつつ、制御ユニット7は、給気温センサ17が検出する給気温度(給気路11から燃焼ハウジング2に導入される燃焼用空気の温度)を監視する。そして、その給気温度があらかじめ定めた所定の第1過熱温度Ta(本実施形態では例えば76℃)以上に上昇すると、図3のフローチャートに示すような処理(詳細は後述する)を所定の制御サイクル(例えば1秒周期)で水量制御手段37により実行して、通水管5の水量を制御する。
【0057】さらに、給気温度が上記第1過熱温度Taよりも高い第2過熱温度Tc(本実施形態では例えば80℃)以上に上昇したときには、前記燃焼制御手段36によって、ガスバーナ3の燃焼運転を停止せしめる。すなわち、燃焼制御手段36は、ガス供給管4の主電磁弁18及び副電磁弁20を閉弁し、ガスバーナ3への燃料ガスの供給を遮断し、ガスバーナ3を消火する。
【0058】尚、上記第2過熱温度Tcは、燃焼用空気と本体ハウジング1内で接触する制御ユニット7の誤作動や、燃焼ファン15の作動不良、前述のハーネスのクランプ部材(図示しない)の熱変形等の不都合を生じない上限温度付近の温度である。
【0059】給気温センサ17が検出する給気温度が、前記第1過熱温度Ta以上に上昇したとき(但し、給気温度<第2過熱温度Tc)の前記水量制御手段37の制御処理は、次のように行われる。
【0060】すなわち、図3のフローチャートを参照して、制御ユニット7の水量制御手段37は、まず、給気温センサ17が検出する給気温度から、図4に示すようにあらかじめ定められたデータテーブルに従って、ガスバーナ3の目標最大燃焼量を求める(STEP1)。
【0061】この場合、図4のデータテーブルでは、給気温度が、第1過熱温度Ta以上で、且つ、該第1過熱温度Taよりも高い所定温度Tb(本実施形態では例えば78℃。以下、燃焼量制限終了温度Tbという)以下の範囲内にあるときには、目標最大燃焼量は、給気温度の上昇に伴い所定の最大値QmaxHから所定の最小値QmaxLに向かって直線的に減少するように定められている。また、給気温度が上記燃焼量制限限界温度Tb以上であるときには、目標最大燃焼量は、上記最小値QmaxLに一定に維持されるように定められている。
【0062】尚、目標最大燃焼量の上記最大値QmaxHは、本実施形態のガス給湯装置の本来の最大能力(例えば16号相当)におけるガスバーナ3の最大燃焼量(これは、熱交換器25の熱効率を例えば0.8としたとき、2100kJ/分(=500kcal/分)となる)である。また、目標最大燃焼量の上記最小値QmaxLは、例えば8号相当のガスバーナ3の最大燃焼量(これは、熱交換器25の熱効率を0.8としたとき、1050kJ/分(=250kcal/分)となる)である。
【0063】このようにして、図4のデータデーブルによって、給気温度に応じた目標最大燃焼量を求めた後、水量制御手段37は、ガスバーナ3の現在の実際の燃焼量(実燃焼量)をガス比例電磁弁19の現在の通電量(これはガスバーナ3に供給される燃料ガスの流量を規定する)と燃料ガスの熱量(これは燃焼ガスの種類によって定まる)とに基づいて算出する(STEP2)。尚、この実燃焼量は、前記燃焼制御手段36が前述のように求める必要燃焼量を代用してもよい。
【0064】そして、この求めた現在の実燃焼量(もしくは現在の必要燃焼量)を前記目標最大燃焼量と比較する(STEP3)。
【0065】このとき、目標最大燃焼量<実燃焼量である場合には、水量制御手段37は、前記燃焼制御手段36が前記出湯温調整処理によって求める必要燃焼量が、現在の実燃焼量からあらかじめ定めた所定量ΔQd(例えば4.2kJ/分。以下、単位減少燃焼量ΔQdという)だけ減算した値(=実燃焼量−ΔQd)になるような通水管5の水量を該水量の指令値として求める(STEP4)。この場合、該水量の指令値は、燃焼制御手段36が必要燃焼量を求める場合と逆算的な処理によって、上記の(実燃焼量−ΔQd)の値と、出湯温センサ29及び入水温センサ26の検出データと、目標出湯温のデータとから求められる。このようにして、STEP4で求められる水量の指令値は、出湯温調整処理による必要燃焼量を現在よりも前記単位減少燃焼量ΔQdだけ減らすためのものであるので、現在の水量よりも小さな値となる。
【0066】また、STEP3で、目標最大燃焼量>実燃焼量である場合には、水量制御手段37は、燃焼制御手段36が前記出湯温調整処理によって求める必要燃焼量が、現在の実燃焼量に、あらかじめ定めた所定量ΔQu(例えば0.14kJ/分=ΔQd/30。以下、単位増加燃焼量ΔQuという)だけ加算した値(=実燃焼量+ΔQu)になるような通水管5の水量を該水量の指令値として求める(STEP5)。この場合、該水量の指令値は、前記STEP4と同様に、上記の(実燃焼量+ΔQu)の値と、出湯温センサ29及び入水温センサ26の検出データと、目標出湯温のデータとから求められる。このようにして、STEP5で求められる水量の指令値は、出湯温調整処理による必要燃焼量を現在よりも前記単位増加燃焼量ΔQuだけ増やすためのものであるので、現在の水量よりも大きな値となる。尚、本実施形態では、前記のように前記単位増加燃焼量ΔQuは、前記単位減少燃焼量ΔQdよりも小さな値とされている。
【0067】このようにして、通水管5の水量の指令値を求めた後、水量制御手段37は、その指令値に応じて前記水量制御弁28の開度を図示しない電動モータを介して制御する(STEP6)。すなわち、前記流量センサ27が検出する通水管5の水量が、上記指令値となるような水量制御弁28の開度を所定のデータテーブル等に従って求め、その開度に水量制御弁28を制御する。
【0068】尚、前記STEP3で目標最大燃焼量=実燃焼量である場合には、前記STEP4〜6の処理は行われず、水量制御弁28の開度は現状に維持される。
【0069】給気温センサ17が検出する給気温度が前記第1過熱温度Ta以上に上昇すると、上述のような処理が水量制御手段37によって、所定の制御サイクル(1秒周期)で実行される。
【0070】このような処理によって、前記出湯温センサ29が検出する出湯温度が目標出湯温になるように前記燃焼制御手段36が求めるガスバーナ3の必要燃焼量、ひいては実燃焼量は、図4に示したように給気温度に応じて設定される目標最大燃焼量になるように制御される。より具体的にいえば、給気温度に応じた目標最大燃焼量よりも実燃焼量が大きい状態では、通水管5の水量が徐々に減少され、その結果として、ガスバーナ3の燃焼量が所定の制御サイクル毎(1秒毎)に、前記単位減少燃焼量ΔQdづつ、減少される。また、目標最大燃焼量よりも実燃焼量が小さい状態では、通水管5の水量が徐々に増加され、その結果として、ガスバーナ3の燃焼量が上記制御サイクル毎に、前記単位増加燃焼量ΔQuづつ、増加される。
【0071】かかる本実施形態のガス給湯装置では、前記給気温度が前記第1過熱温度Ta(76℃)以上に上昇するような状況は、基本的には、ガス給湯装置の最大能力におけるガスバーナ3の最大燃焼量(これは、目標最大燃焼量の最大値QmaxHである)もしくはその近傍の燃焼量でガスバーナ3の燃焼運転が行われている場合に発生する。そして、給気温度が前記第1過熱温度Taから前記燃焼量制限終了温度Tbに上昇するまでは、前記目標最大燃焼量は、前述のように該給気温度の上昇に伴い小さくなる。このため、給気温度が第1過熱温度Ta以上に上昇した直後から、通水管5の水量と共にガスバーナ3の燃焼量(実燃焼量)が減少していく。
【0072】そして、このガスバーナ3の燃焼量の減少によって、燃焼ハウジング2から前記給排気管6の排気路9に排出される排ガスの温度が低下していく。この結果、前記給湯路11内で、排ガスとの熱交換によって加熱される燃焼用空気の温度、従って前記給気温度がさらに上昇するのが抑制され、基本的にはやがて低下する。
【0073】これにより、給気温度が過剰に高温になるのが防止され、ひいては、燃焼用空気と接触する制御ユニット7や、燃焼ファン15、前記ハーネスのクランプ部材(図示しない)が過剰に高温な雰囲気中にさらされるのが防止される。
【0074】また、上記のようなガスバーナ3の燃焼の減少によって、給気温度が低下すると、前記目標最大燃焼量が図4のデータテーブルに従って増加するため、ガスバーナ3の燃焼量も増加していく。このとき、この燃焼量の増加は、所定の制御サイクル毎に、前記単位増加燃焼量ΔQuづつ行われる。この場合、該単位増加燃焼量ΔQuは、燃焼量を減少させる場合の前記単位減少燃焼量ΔQdよりも小さい。このため、燃焼量の増加は比較的ゆっくり行われる。この結果、出湯温度が一時的に目標出湯温よりも大きく上昇する(オーバーシュートする)ような事態を回避することができる。また、逆に燃焼量の減少は、比較的素早く行われることとなるため、給気温度の昇温を迅速に抑制することができる。
【0075】また、給気温度が第1過熱温度Ta以上であるときの、前述のようなガスバーナ3の燃焼量の増減は、前記通水管5の水量の増減の結果としてなされるものであるため、給気温度の昇温を防止するためのガスバーナ3の燃焼量の制御を、前記出湯温調整処理を行いながら、換言すれば、出湯温度を目標出湯温に制御しつつ行うことができる。このため、ガス給湯装置の本来の機能を満たしながら、給気温度の昇温を防止することができる。
【0076】さらに、給気温度が第1過熱温度Ta以上に上昇した状態では、ガスバーナ3の燃焼量を給気温度に応じて設定した目標最大燃焼量に制御する。すなわち、可能な限り最大限の燃焼量でガスバーナ3の燃焼運転を行うようにする。このため、ガスバーナ3の燃焼量を減少させるための通水管5の水量の減少度合いを最低限に抑えることができる。この結果、出湯量(=通水管5の水量)を必要以上に制限することなく、ガスバーナ3の燃焼量を減少させて、給気温度の過剰な昇温を防止することができる。
【0077】また、万一、給気温度が前記第2過熱温度Tc(80℃)まで上昇した場合には、ガスバーナ3の燃焼運転を停止する(ガスバーナ3を消火するので)、給気温度のさらなる上昇が完全に防止され、これにより、前記制御ユニット7の誤作動や燃焼ファン15の作動不良等を確実に防止することができる。
【0078】尚、以上説明した実施形態では、ガス給湯装置を例にとって説明したが、例えば前記給排気管6と同様構造の給排気管を有するFF式のガス温風暖房装置についても本発明を適用することができる。この場合、対流ファン等により本体ハウジングから流体としての温風を室内に送風しつつその送風温度(室温)を目標温度にするように燃焼室内のガスバーナの燃焼量を制御するものでは、例えば燃焼室への燃焼用空気の給気温度が所定の第1過熱温度以上に上昇したときに、対流ファン等による温風の風量を減少させることで、結果的にガスバーナの燃焼量を減少させて、排ガス温度を下げ、ひいては給気温度を下げることが可能である。
【0079】また、前記実施形態では、給排気管6を二重管構造としたが、該給排気管は、給気路及び排気路が、隣接して並設されたものであれば、他の構造のものであってもよい(例えば、管体内に、その直径方向に横断する仕切板を設けて、横断面半円状の給気路及び排気路を形成するような構造)。




 

 


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