(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボファンと、オイルを気化器に供給して気化させ、該気化オイルに対して前記ターボファンにより供給される空気を適当量混合して燃焼させると共に燃焼量を下げるときには前記ターボファンにより供給される空気量に合わせて供給オイル量を下げるように構成したバーナと、熱交換器と、熱交換器で加熱された湯を出湯する給湯回路とを備えた給湯器であって、給湯運転中においてフィードフォワード号数が一定号数以上低下した場合には、少なくとも一定時間だけバーナの燃焼を停止させた後、熱交換器からの出湯温度が一定温度以下になった時点で燃焼を再開させるように燃焼制御するコントローラを有することを特徴とする給湯器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にオイル焚き給湯器で使用され、該給湯器の給湯運転中にカランが急激に閉められて流量が急激に絞られたような場合等において、熱交換器内で水が沸騰状態になるのを防止することのできる給湯器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、石油等の液体燃料を用いたオイル焚き給湯器においては、例えば入水管路と、出湯管路と、熱交換器と気化器とバーナとを含む缶体と、気化器内で気化させたオイルに混合させる空気を供給するためのファン機構等を備え、オイルを気化器にて気化させ、この気化オイルに対して適量の空気を混合し、この混合気をバーナで燃焼させるものがある。
【０００３】
このような構成にかかるオイル焚き給湯器においては、沸騰防止用温度センサが熱交換器に付設されて、沸騰が現実に生じた場合には燃焼を停止させる機構が設備され、装置の安全等を図っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の沸騰防止用温度センサ等による安全装置は、現に沸騰が生じた場合の対処策として存在するものの、沸騰を未然に防ぐことに対しては不十分であった。
一方、特にオイルを供給して一旦気化させ、これを空気と混合させて燃焼に供するようにしたオイル焚き給湯器の場合には、給湯器に流れる水量の急激な減少等に対応、追従して素早くバーナの燃焼量を低減させることができない問題があり、水量の急激な低下に伴う沸騰が生じやすいという問題があった。即ち、例えばカランが急激に閉められることで流量が急激に絞られたときに、演算されるフィードフォワード号数は、その流量に対応する号数まで低減せられるにもかかわらず、現実の燃焼量は即座には追従できないことから、熱交換器内で沸騰現象が生じ、これによって熱交換器を含む缶体の耐久性に悪影響を与えるという不具合があった。
【０００５】
このようにオイル焚き給湯器の給湯運転中に、カランが急激に閉められて流量が急激に低下したときに熱交換器内で沸騰が生じやすい理由の一つとして、気化バーナに空気を供給するためのファン機構にターボファンを使用していることが挙げられる。
一般に、気化器を用いたオイルの気化を伴うオイル給湯器で使用するバーナはいわゆるガンタイプバーナに比べて、ファン機構から供給される空気量が多くなると、炎が吹き飛んで消炎したり、オイル臭が発生するという問題がある。一方、ファン機構としてターボファンを使用した場合、ターボファンの羽根は径が比較的大きく、そして重いため、ターボファンの回転数を下げる制御指令がなされても、その動きは緩慢である。従って燃焼量を下げるときには、ターボファンの動きに合わせて、即ち供給される空気量に合わせて、オイル量を緩慢に下げる制御構成となっている。そのため、流量が急激に絞られて必要な燃焼量が低下しても、実際には直ぐにはファンの回転数及びオイル量が低下せず、結果としていわゆる「後焚き」することになって、熱交換器内温度が上昇する。
本発明は上記不具合に鑑みて発明されたものであって、オイル焚き給湯器の燃焼運転中にカランが急激に閉められ、流量が急激に低下したような場合であっても、熱交換器内での沸騰を未然に防止することができる給湯器を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明の給湯器は、ターボファンと、オイルを気化器に供給して気化させ、該気化オイルに対して前記ターボファンにより供給される空気を適当量混合して燃焼させると共に燃焼量を下げるときには前記ターボファンにより供給される空気量に合わせて供給オイル量を下げるように構成したバーナと、熱交換器と、熱交換器で加熱された湯を出湯する給湯回路とを備えた給湯器であって、給湯運転中においてフィードフォワード号数が一定号数以上低下した場合には、少なくとも一定時間だけバーナの燃焼を停止させた後、熱交換器からの出湯温度が一定温度以下になった時点で燃焼を再開させるように燃焼制御するコントローラを有することを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態による給湯器について図１ないし図２を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態例にかかるオイル焚き給湯器の全体構成図、図２は本発明の実施の形態例にかかる給湯器の沸騰防止の制御動作を示すフローチャートである。
【０００８】
まず、オイル焚き給湯器の全体構成を図１により簡単に説明する。同図で示すオイル焚き給湯器は、風呂追い焚き回路の熱交換器と給湯回路の熱交換器とを１つの熱交換缶体内に導くことにより、１つの熱交換缶体によって上記２回路の熱交換加熱を兼用して行うことができるようにしたオイル焚きタイプの１缶２回路式給湯器付風呂釜装置を例示している。
熱交換缶体１０は、その下部に気化器２０を備え、該気化器２０内に燃焼用空気を供給するためのファン機構３０を備えている。そして、上記熱交換缶体１０に対しては給湯回路４０と風呂追い焚き回路５０とが配管されている。
【０００９】
上記気化器２０には、拡散羽根２１、気化ヒータ２２、バーナ２３、オイルガイド２４、混合室ヒータ２５及び気化器温度センサ２６とを備え、モータ２７によって拡散羽根２１を回転させるようになっている。なお、該モータ２７には回転数センサ２８が設けられている。
【００１０】
上記給湯回路４０は、水道設備と直結する入水管路４１と、熱交換器４２と、出湯管路４３とを備え、上記入水管路４１からはバイパス管４４が分岐し、該バイパス管４４と上記出湯管路４３とが合流して給湯管４５となっている。更に、該給湯管４５は途中で一般給湯管４５ａと風呂自動給湯管４５ｂとに分かれている。
また給湯回路４０には、その入水管路４１に入水温度センサ４１ａや入水流量センサ４１ｂが設けられ、上記熱交換器４２にはその途中で熱交換缶体１０から出た場所に沸騰防止用温度センサ４２ａが設けられると共に、出湯管路４３には出湯温度センサ４３ａが設けられ、バイパス管４４には流量比例調節弁４４ａがそれぞれ設けられている。
更に給湯管４５には、過流出防止器４５ｃと給湯温度センサ４５ｄとが設けられている。
なお、上記一般給湯管４５ａは台所や洗面所等に温水を供給するための給湯管であり、風呂自動給湯管４５ｂは上記風呂追い焚き回路５０を介して浴槽へ温水を自動給湯して湯張りをしたり、注ぎ湯をするための給湯管である。
【００１１】
一方、上記風呂追い焚き回路５０は、浴槽から浴槽水を熱交換缶体１０に導く戻り管５１と、熱交換器５２と、熱交換缶体１０で熱交換された浴槽水を浴槽へ導く往き管５３等とを備えている。なお５４は循環ポンプであり、上記戻り管５１には風呂温度センサ５１ａ、水流スイッチ５１ｂ等が設けられている。
【００１２】
燃焼中において、上記気化器２０には、オイルサブタンク６０に貯溜されているオイルが定流量ポンプ６１によって汲み上げられ、オイル供給管６１ａを介してオイルガイド２４から噴射されるが、この際、モータ２７の回転によって拡散羽根２１は回転しているので、噴射されたオイルは遠心方向に拡散される。拡散されたオイルは気化器２０の周囲の壁に衝突するが、該壁は気化ヒータ２２によって加熱された状態であるので、直ちに気化せられた後、下方に下がって混合室２５ａに入る。一方、ファン機構３０から空気が気化器２０側へ供給されるが、混合室ヒータ２５によって保温された混合室２５ａ内にて上記気化オイルと空気とが混合され、バーナ２３にて燃焼される。
【００１３】
また、上記オイルサブタンク６０には水検知電極６２とフロートスイッチ６３とが設けられており、外部オイルタンク７０から汲上ポンプ８０の汲み上げ動作によってオイルがオイルサブタンク６０内に供給されるようになっている。
なお、８１ａ及び８１ｂはオイル供給管であり、８２はストレーナである。
【００１４】
しかして、上記１缶２回路式給湯器付風呂釜装置全体の制御はマイコン内蔵のコントローラ９０により行われる。
いま、給湯運転のメインスイッチがオンしている状態で、例えば一般給湯管４５ａのカランが開放され、入水管路４１の入水流量センサ４１ｂが最低作動水量以上を検出すると、給湯運転が開始され、バーナ２３による燃焼が開始される。コントローラ９０は、設定給湯温度と、入水温度と、入水流量等の情報を入力して、必要燃焼熱量である出湯号数をフィードフォワード号数（ＦＦ号数）として演算し、該出湯号数でバーナ２３の給湯器をＦＦ制御する。そして、実際の給湯温度と設定給湯温度とを比較して、その差がなくなるようにバーナ２３の燃焼をフィードバック制御（ＦＢ制御）する。なお上記出湯号数の算出にあたっては、１リットルの水を１分間に２５℃上昇させるのに必要な熱量を１号と定めている。
また、図示しない風呂リモコンによって風呂追い焚き運転が指令されると、コントローラ９０によって、循環ポンプ５４が駆動開始され、水流スイッチ５１ｂが水流を検出すると、原則としてバーナ２３の燃焼が開始され、浴槽水の温度が風呂設定温度になるまで燃焼が行われる。但し、給湯回路４０や風呂追い焚き回路５０を通る水の沸騰を防止するために一定の条件下において燃焼が停止されたり、燃焼が再開されたりする。
【００１５】
このように、１缶２回路式給湯器付風呂釜装置全体の制御は通常使用の場合には上記のようにして行われるが、給湯運転中にカランが急激に閉められて流量が急激に低下せれたような場合には、次のような燃焼制御を行うようになっている。
即ち、オイル焚き給湯器の給湯運転中に、カランが急激に閉められて流量が急激に低下したことによって演算されるＦＦ号数が一定号数以上低下した場合には、一定時間だけ（例えば３秒間）バーナ２３の燃焼を停止し、或いは出湯温度センサ４３ａが検出する出湯温度が一定温度以下になるまでバーナ２３の燃焼を停止し、或いは少なくとも一定時間（例えば３秒間）だけバーナ２３の燃焼を停止すると共に出湯温度センサ４３ａが検出する出湯温度が一定温度以下（例えば８５℃以下）になるまでバーナ２３の燃焼を停止するようにし、その後燃焼を再開させるように燃焼制御する制御プログラムを内蔵したコントローラ９０によってバーナ２３の燃焼を制御するようにする。
前記において、演算されるＦＦ号数が一定号数以上低下する場合の一定号数については、例えば１０号以上とする等、機種やその他の条件に応じて予め実験により適当な号数を設定しておくことができる。
また前記バーナの燃焼を停止する一定時間についても、例えば５秒以内の時間等、機種やその他の条件に応じて予め実験により比較的短い時間を設定しておくことができる。
また出湯温度が一定温度以下になるまでバーナの燃焼を停止する場合の一定温度についても、例えば９０度以下の高温等、機種やその他の条件に応じて予め実験により適当な温度を設定しておくことができる。
【００１６】
次に、上記給湯器における沸騰防止のための制御動作の具体例を図２に示すフローチャートを参照しながら説明する。
今、オイル焚き給湯器の給湯運転が行なわれている場合において（ステップＳ１でイエス）、コントローラ９０は演算されている現状のＦＦ号数が一定号数以上（例えば２０号以上）であるか否かについて判断する（ステップＳ２）。２０号以上の場合（ステップＳ２でイエス）、コントローラ９０のマイコン内のフラグをオンとし、しかる後、コントローラ９０はＦＦ号数がその後、一定号数以下（例えば９号以下）になったか否かを監視する（ステップＳ３）。このＦＦ号数が大幅に低下する場合としては、使用者がカランを急に絞った場合等に生じる。そして前記ステップＳ３を監視中に、ＦＦ号数が９号以下になった場合（ステップＳ３でイエス）には、コントローラ９０はバーナ２３の燃焼を例えば３秒間停止する（ステップＳ４）。このように、３秒間だけバーナの燃焼停止を行った後、出湯温度センサ４３ａの示す温度が例えば８５℃以下になったか否かについて判断する（ステップＳ５）。８５℃以下になった場合（ステップＳ５でイエス）、再びバーナ２３の燃焼を再開する（ステップＳ６）。以下、同様にステップＳ１ないしステップＳ６が繰り返される。
尚、ステップＳ４で燃焼を停止する時間は３秒と短いため、その間も熱交換缶体１０の予熱によって給湯運転は継続され、流量比例調節弁４４ａにより出湯管路４３の湯に混合される水量を制御することで、設定温度の湯を供給することができる。従って、使用上も何ら問題はない。
【００１７】
このように、沸騰防止用温度センサ４２ａによる沸騰現象発生後の対処ではなく、沸騰が生じる前に沸騰のおそれがあるＦＦ出湯号数の急激な低下があった場合には、一時的にバーナ２３の燃焼を停止して熱交換器４２内温度をある程度低下させてから、再度バーナ２３の燃焼を行うようにし、これによって熱交換器４２内での異常沸騰という不具合の発生を回避するようにしたのである。従って、熱交換器４２等における沸騰による悪影響が予防され、熱交換器４２、５２を含む熱交換缶体１０の耐久性を大幅に向上させることができる。また従来、カランが急激に閉められて急激な流量低下をきたした場合において、沸騰の要因であったターボファン等のファン機構３０自体には特別の改良等を加えることなく、そのまま使用することができ、コントローラ９０に内蔵するソフトウエアとしての制御プログラムの追加のみで充分な効果が得られる。
【００１８】
尚、上記の実施形態では、ＦＦ号数が一定号数以上低下したときに燃焼を停止するようにした場合を説明したが、出湯量が一定流量以上低下したときに燃焼を停止するようにしてもよく、同様の効果を得ることができる。またそれらを併合することもできる。
また、熱交換器内での沸騰を招くような出湯量の低下やＦＦ号数の低下は、通常、短時間の内に生じるため、別にタイマーをセットし、ある時間内における出湯量の低下やＦＦ号数の低下を監視するといった制御を行うまでもなく、本発明の実施形態で説明した沸騰防止のための制御を行うことで、その目的を達成することができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は以上の構成、作用からなり、請求項１に記載の給湯器によれば、ターボファンと、オイルを気化器に供給して気化させ、該気化オイルに対して前記ターボファンにより供給される空気を適当量混合して燃焼させると共に燃焼量を下げるときには前記ターボファンにより供給される空気量に合わせて供給オイル量を下げるように構成したバーナと、熱交換器と、熱交換器で加熱された湯を出湯する給湯回路とを備えた給湯器であって、給湯運転中においてフィードフォワード号数が一定号数以上低下した場合には、少なくとも一定時間だけバーナの燃焼を停止させた後、熱交換器からの出湯温度が一定温度以下になった時点で燃焼を再開させるように燃焼制御するコントローラを有するので、
ＦＦ出湯号数が一定号数以上急激に低下した場合において、少なくともバーナの燃焼が一定時間停止され、且つ熱交換器からの出湯温度が一定温度以下になるまでは燃焼が再開されないので、熱交換器内での沸騰を十分に、確実に回避することができる。
特にターボファンを用い、供給される空気量を気化器で気化されたオイルに適当量混合してバーナ燃焼させるようにし、且つバーナの燃焼量を下げるときにはターボファンにより供給される空気量に合わせて供給オイル量を下げるように構成した給湯装置に対して、それらターボファンのファン機構自体のハードウエアに特別な改良等を加えることなく、既存設備のコントローラに内蔵の制御プログラムの追加のみでそのまま使用することができ、且つ十分な効果が得られる。よってコスト面でも低コストとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例にかかるオイル焚き給湯器の全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態例にかかる給湯器の沸騰防止の制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  熱交換缶体
２０  気化器
２３  バーナ
２５ａ  混合室
３０  ファン機構
４０  給湯回路
４１  入水管路
４１ｂ  入水流量センサ
４２  熱交換器
４３  出湯管路
４３ａ  出湯温度センサ
５０  風呂追い焚き回路
９０  コントローラ
【図１】
0003648983.tif 000002
【図２】
0003648983.tif 000003