(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを燃焼するバーナと、
上記バーナへの供給ガス量に対応した量の燃焼用空気を屋内から取り入れて上記バーナへ供給されるよう回転数制御されるファンと、
上記バーナから発生した排ガスを屋外に排出する排気通路とを備えた燃焼装置において、
上記排気通路もしくは上記ファン下流の燃焼用空気の給気経路に、排気圧もしくは給気圧に応じた開度で開き、ガス供給量が少ない燃焼時には開度が小さくガス供給量が増えると開度が大きくなり、開度が大きいほど閉じる方向への力が小さくなる抵抗可変型ダンパーを備え、上記抵抗可変型ダンパーの閉じる方向の力の分上記ファン回転数を大きく設定することにより、室内負圧が加わった場合の燃焼用空気供給量の減少を小さくしたことを特徴とする燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃焼装置に関し、詳しくは強制燃焼装置における燃焼用空気の供給制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からガス給湯器は、出湯温度と設定温度との偏差に応じてガス量を調節し、それと合わせてファン回転数を変えることで、所望の空燃比になるよう制御している。こうしたガス給湯器のうち強制排気式のものは、ファンの駆動により燃焼用空気を屋内から取入れると共に、ガス燃焼により発生した排ガスを排気管を介して強制的に屋外に排出するもので、換気の必要がなく広く一般に使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような強制排気式ガス給湯器は、高気密住宅に設置された場合、室内負圧が大きいため燃焼用空気が不足し、正常燃焼が維持できない場合がある。特に最小ガス量で使用している場合は、ファン回転数が低いためその影響度合いが大きい。最小ガス量を高く設定し、ファンの回転数を上げればこの問題は解消できるが、最小燃焼量が高くなることにより能力調整範囲が狭くなり使い勝手が悪くなってしまう。
【０００４】
本発明の燃焼装置は上記課題を解決し、室内負圧が大きい状態でも正常に燃焼させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の燃焼装置は、燃料ガスを燃焼するバーナと、
上記バーナへの供給ガス量に対応した量の燃焼用空気を屋内から取り入れて上記バーナへ供給されるよう回転数制御されるファンと、
上記バーナから発生した排ガスを屋外に排出する排気通路とを備えた燃焼装置において、
上記排気通路もしくは上記ファン下流の燃焼用空気の給気経路に、排気圧もしくは給気圧に応じた開度で開き、ガス供給量が少ない燃焼時には開度が小さくガス供給量が増えると開度が大きくなり、開度が大きいほど閉じる方向への力が小さくなる抵抗可変型ダンパーを備え、上記抵抗可変型ダンパーの閉じる方向の力の分上記ファン回転数を大きく設定することにより、室内負圧が加わった場合の燃焼用空気供給量の減少を小さくしたことを要旨とする。
【０００６】
上記構成を有する本発明の燃焼装置は、ガス量に対応した量の燃焼用空気が供給されるようファンが回転数制御されるため、バーナへのガス供給量が少ない時には、燃焼用空気の供給圧は小さく、また排気圧も小さい。そのため抵抗可変型ダンパーにおいてはダンパー開度が小さく、閉じる方向への力が大きいことから、所定の空気量を供給するためのファン回転数をその分大きく設定できるため負圧時の影響が少なくなる。またバーナへのガス供給量が増えるとファン回転数が増大し、燃焼用空気の供給圧、排気圧が大きくなり、ダンパー開度が大きくなる。それにつれ閉じる方向への力が小さくなる。この結果、ダンパー抵抗の影響が少なくなり、所定の空気量を供給するためのファン回転数をあまり増大させることなく従来のファン回転数程度に抑えることができる。この結果、最大ファン回転数や最小ガス量をあまり変えることなく負圧時にも正常な燃焼をすることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の燃焼装置の好適な実施例について説明する。図１は本発明の一実施例としての強制排気式ガス給湯器の概略構成図である。強制排気式ガス給湯器は、燃焼室を形成するケース１と、ガス供給路２から供給されるガスを燃焼するガスバーナ３と、ガスバーナ３の燃焼により給水管４から通水された水を加熱し、出湯管５に送り出す熱交換器６と、給水管４内で所定流量以上の通水がされたことを検出する水流スイッチ７と、出湯管５内で湯温を検出するサーミスタ８と、燃焼により発生した排ガスを外に送り出す通路となる排気筒９と、排気筒９内に設けられた抵抗可変型ダンパー１０と、ケース１内に燃焼用空気を供給するファン１１と、燃焼制御を司どるコントローラ１２とから構成される。
【０００８】
ガス供給路２には元電磁弁１３と、比例電磁弁１４と、メイン電磁弁１５とが直列に設けられている。元電磁弁１３と、メイン電磁弁１５とはガス流路の開閉のみを行なう弁、また比例電磁弁１４は制御信号に応じた開度に設定されて所望のガス供給量に調整する制御弁である。
【０００９】
コントローラ１２は、図示しない周知の算術論理演算回路を構成するＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭと、各種センサからの信号を入力する入力インタフェースと、各種アクチュエータに駆動信号を出力する出力インタフェース等から構成され、燃焼制御だけでなく、湯温制御，点火制御等をも併せて行なうものであるが、本発明とは直接関係しない点火装置等に関しては、その説明，図示は省略する。
【００１０】
抵抗可変型ダンパー１０は、図２（ａ）に示すように排気筒９内に設けられたもので、回転軸１７に軸支され揺動可能に設けられ、排ガスの通過する面積を変える軽量の円形板１０ａ（本実施例では直径６０mm、厚さ０．３mmのアルミ製）に、重り１０ｂ（本実施例では１０ｇ）を円形板１０ａの端部に備えたものである。排気筒９にはストッパー１８が設けられ、ダンパー開度を制限する。重り１０ｂは、給湯器の最小ガス量での燃焼に対応した風量により抵抗可変型ダンパー１０がちょうど開き始め、風量が大きいほど開度が大きくなり、最大ガス量での燃焼に対応した風量に上昇するまでに開度が最大になるような重さに設定する。重り１０ｂを備えることにより閉方向に力が加わり、図２（ｂ）に示すように抵抗可変型ダンパー１０が水平の時に最も大きくなる（Ｗ１）。排気圧が高くなり開度が大きくなると、重り１０ｂの影響が小さくなるため閉方向への力も小さくなる（Ｗ２、Ｗ３）。尚、従来の強制排気式ガス給湯器においても排気筒内にダンパーを用いたものは知られているが、これは寒冷地で冷風が室内に逆流しないためのもので、極めて軽量であり、最小ガス量での燃焼時の排気圧でも全開となり燃焼時の影響は無視できるので、本発明の抵抗可変型ダンパー１０とは全く異なるものである。
【００１１】
次に本実施例の強制排気式ガス給湯器の動作について説明する。図示しない給湯栓が開かれ水が流れると、水流スイッチ７がＯＮになりコントローラ１２に信号が送られ、ファン１１が回転してプリパージを行なう。プリパージの後、元電磁弁１３、メイン電磁弁１５が開き、比例電磁弁１４が緩点火動作となり、ガスバーナ３にガスが供給され、図示しない点火装置により点火する。図示しない炎検知装置により炎を検知し燃焼していることを確認すると、緩点火動作を終了する。緩点火動作を終了すると比例制御が開始され、サーミスタ８で検出した湯温と設定温度との差に応じて、コントローラ１２から比例電磁弁１４へ信号を送り、ガス量を連続的に変化させて出湯温度を一定に保つ。比例電磁弁１４によるガス量の変化に応じてコントローラ１２からファン１１へ信号が送られ、常にガス量と空気量の関係を一定に保つ。
【００１２】
入水温と設定温度との差が小さい場合や水の流量が少ない場合には、供給されるガス量が少なくなり、ファン１１の回転数が減少する。
【００１３】
ここで本実施例の抵抗可変型ダンパー１０を備えた強制排気式ガス給湯器と、従来の強制排気式ガス給湯器とを比較するため、従来のものの室内負圧が加わっていない時と加わっている時の圧損カーブａ，ｂ、本実施例のものの負圧が加わっていない時と加わっている時の圧損カーブｃ，ｄを図３のＰ−Ｑ特性図にそれぞれ示す。
【００１４】
従来の強制排気式ガス給湯器の場合、圧損カーブａのＡ点に示すように最小ガス量での必要風量０．３ｍ3／分を得るためファン回転数は２０００ｒｐｍに設定されるが、その時のファン全閉圧が１０ｍｍＨ2Ｏ弱であるため、負圧が−１０ｍｍＨ2Ｏ加わっている状況では、圧損カーブｂのＢ点に示すように燃焼用空気が送り込まれないため消火してしまう。この不具合を解消するために、最小ファン回転数を例えば３０００ｒｐｍに設定すれば、Ｃ点に示すように風量が０．２７となり負圧が−１０ｍｍＨ2Ｏ加わっている状況でも消火しないが、逆に負圧が加わっていない状況ではＤ点に示すように風量が０．４６ｍ3／分となってエアー過剰となり、リフト、ブローオフ等の不具合が発生する。
【００１５】
しかしながら本実施例の強制排気式ガス給湯器の場合、抵抗可変型ダンパー１０を設け排気抵抗を大きくすることにより、圧損カーブｃのＥ点に示すように最小ガス量の燃焼での必要風量０．３ｍ3／分を得るためファン回転数は３３００ｒｐｍに設定できる。ここで、室内負圧−１０ｍｍＨ2Ｏが加わった場合、圧損カーブｄのＦ点に示すように０．２３ｍ3／分まで風量が減少するが、その風量差が小さいため影響が小さく、消火することなく燃焼を継続することができる。
【００１６】
ここで単に排気抵抗をつけただけの場合について考えると、単なる抵抗付加の場合には圧損カーブｅに示すような推移となり、最大ガス量の燃焼時での必要風量１．０ｍ3／分を得るためにはファン回転数を大幅に上げなければならないことが分かる。しかしながら本実施例の場合、抵抗可変型ダンパー１０の開度が大きくなるにつれ排気抵抗が減少するため、圧損カーブｃに示すように従来のダンパーの圧損カーブａに近づいていく。そのため最大ガス量での必要風量１．０ｍ3／分を得るためのファン回転数は、Ｇ点に示すように従来と同じ回転数（６２００ｒｐｍ）に設定できる。
【００１７】
このように本実施例の強制排気式ガス給湯器は、抵抗可変型ダンパーを設け排気抵抗を大きくすることにより、最小能力でのファン回転数を高く設定することができるため、負圧が加わっているときでも必要な燃焼用空気を供給する。さらに、最大能力時に必要な風量を得るためのファン回転数は従来のままでであり、ファン回転数をより高く設定する必要がない。従って、最大能力時におけるファン騒音も問題とならない。
【００１８】
尚、本実施例では抵抗可変型ダンパーを排気筒内に設けたが、ファンからの燃焼用空気の給気通路に備えてもよい。
【００１９】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【００２０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の燃焼装置によれば、抵抗可変型ダンパーを設け排気抵抗をつけることで最小能力でのファン回転数を高く設定できるため、室内負圧時にも正常な燃焼をすることができる。さらに、抵抗が変わることにより最大能力でのファン回転数をあまり高く設定しなくてもよく、従来と同じ能力幅を確保できるため大変使い勝手がよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例としての強制排気式ガス給湯器の概略構成図である。
【図２】本実施例の抵抗可変型ダンパーの動作説明図である。
【図３】本実施例の強制排気式ガス給湯器のＰ−Ｑ特性図である。
【符号の説明】
１…ケース、  ２…ガス供給路、  ３…ガスバーナ、  ４…給水管、
５…出湯管、  ６…熱交換器、  ７…水流スイッチ、  ８…サーミスタ、
９…排気筒、  １０…抵抗可変型ダンパー、  １１…ファン、
１２…コントローラ、  １３…元電磁弁、  １４…比例電磁弁、
１５…メイン電磁弁。
【図１】
0003668955.tif 000002
【図２】
0003668955.tif 000003
【図３】
0003668955.tif 000004