(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス供給側である上流側より元弁、該元弁に直列に連結され、通過するガス流量を制御する可動部分のシールにゴム製又は樹脂製のダイヤフラムが用いられた比例弁、及び該比例弁に直列に接続されそれぞれは並列に連結されている１つ以上の切替弁を有する電磁弁ユニットと、
前記電磁弁ユニットを介して供給されるガスを燃焼させるガスバーナと、
外気温度を測定する温度センサーと、
前記ガスバーナを消火してから所定時間後に前記温度センサーによって検知された外気温度が、低温度領域で特定小温度降下する毎に前記切替弁の一つを短時間開き、前記比例弁中の圧力を大気圧に等しくする負圧処理手段を備えた制御装置とを有することを特徴とするガス給湯器。
【請求項２】
請求項１記載のガス給湯器において、前記特定小温度Ｔａ（℃）は、以下の式を満足することを特徴とするガス給湯器。
１℃≦Ｔａ≦５℃
【請求項３】
請求項１又は２記載のガス給湯器において、前記低温度領域は１２〜２０℃の範囲で特定される温度以下であることを特徴とするガス給湯器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス給湯器において、設置後の初回電源投入時には、前記切替弁の一つを短時間開くことを特徴とするガス給湯器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁弁ユニット内の切替弁の一つを開いて比例弁中の圧力を大気圧に等しくして、ガスバーナの着火不良等を防止するするガス給湯器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガス給湯器においては、蛇口から出湯される水の量が大きく変わるので、幅広い範囲でバーナの燃焼カロリーを調整する必要があり、一つのバーナのみで幅広い燃焼カロリーの調整を行うことは困難であるので、バーナを複数の小バーナに区分し、それぞれの小バーナ毎に切替弁を設けている。この並列に接続された切替弁に直列に電磁力によってその開度を変える比例弁が設けられ、この比例弁においては、大気に曝した電磁コイルとのシールを行うために、ゴム製のダイヤフラムが設けられている。この比例弁の更に上流側には元弁が設けられ、比例弁は元弁と切替弁とによって仕切られる空間部を有し、この空間部において比例弁の弁体が移動する構造となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上の構成となったガス給湯器においては、使用しない場合には、元弁及び切替弁は閉じているので、比例弁内の空間部はガスが閉じ込められた状態となり、ガス給湯器を施工して初めて点火するまでの期間や、ガス給湯器の火を消火してから次に点火するまでの数時間の間に、ガス給湯器を置いた環境の温度が低下した場合には、閉じ込められたガスの体積収縮に伴って比例弁の内部は負圧状態となる。このときに、比例弁内のゴム製（又は合成樹脂製）のダイヤフラムは温度の低下にともない内部に引き揚げられ、温度が低い場合にはその状態では弾性が戻らずそのまま保持してしまう。この状態でガス給湯器を点火した場合、点火直後は比例弁が開いていて着火可能であるが、それからガス流量を絞る場合には、ダイヤフラムが変形量を保持したまま逆方向に反転するので、ガス流量が極端に下がり、失火するという問題があった。また、最初の着火に失敗すると点火しない場合もあるという問題があった。
そこで、その対策として定期的に切替弁の一つを時間をおいて定期的に開弁することも行われていたが、夜中等外部の温度が下がり過ぎると、比例弁内の空間部と外気との圧力差が大き過ぎて、切替弁を開くと大きな音がするという問題があった。また、逆に外気温度がほとんど低下しないのに切替弁が無駄に作動するという問題もあった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、ガス給湯器を置いた周囲の温度が一定温度以下に低下した時、温度の低下度合いに応じて切替弁を開く動作をさせることで、負圧処理を行い、比例弁を確実に動作させ、最小火力状態でも着火及び継続燃焼が可能なガス給湯器を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係るガス給湯器は、ガス供給側である上流側より元弁、該元弁に直列に連結され、通過するガス流量を制御する可動部分のシールにゴム製又は樹脂製のダイヤフラムが用いられた比例弁、及び該比例弁に直列に接続されそれぞれは並列に連結されている１つ以上の切替弁を有する電磁弁ユニットと、前記電磁弁ユニットを介して供給されるガスを燃焼させるガスバーナと、外気温度を測定する温度センサーと、前記ガスバーナを消火してから所定時間後に前記温度センサーによって検知された外気温度が、低温度領域で特定小温度降下する毎に前記切替弁の一つを短時間開き、前記比例弁中の圧力を大気圧に等しくする負圧処理手段を備えた制御装置とを有する。なお、前記した所定時間とは、このガス給湯器を消火後（即ち、待機時間に入ってから）約２．５〜５時間後をいう。
これによって、比例弁内の圧力と大気圧が同じになり、ダイヤフラムが正常位置を保ち、温度が低い状態でもダイヤフラムが適正に作動する。
【０００５】
ここで、本発明に係るガス給湯器において、前記特定小温度Ｔａ（℃）は、以下の式を満足するのが好ましい。
１℃≦Ｔａ≦５℃
これによって、比例弁内の圧力と大気圧との差が小さいので、開閉時の騒音が小さくなる。
この式を満足する範囲とする理由は、Ｔａ＜１℃とすると、１℃未満の温度低下でも切替弁を開くことになり、その程度の温度低下では比例弁内の圧力と大気圧の差が少なくて、比例弁中のダイヤフラムの変形後の硬化もほとんど起らない。一方、Ｔａ＞５℃とすると、５℃を超える温度降下で切替弁を開くことになり、温度降下による比例弁内の圧力と大気圧の差が大きくなって、比例弁中のダイヤフラムが硬化したり、切替弁を開く毎に大きな音を発生し易くなるなど、負圧処理を行なうには少し温度が低下し過ぎて効果が余り期待できないためである。
また、本発明に係るガス給湯器において、前記低温度領域は１２〜２０℃の範囲で特定される温度（例えば、２０℃、１５℃等）以下であるのが好ましい。
そして、本発明に係るガス給湯器においては、設置後の初回電源投入時には、前記切替弁の一つを短時間開くのが好ましい。これによって、比例弁内の圧力が大気圧と等しくなる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明の一実施の形態に係るガス給湯器の概略構成図、図２は同ガス給湯器に用いる電磁弁ユニットの要部断面図、図３は同ガス給湯器に用いる電磁弁ユニットの動作図、図４は同ガス給湯器に用いる電磁弁ユニット内の負圧処理の手順を示すフロー図である。
【０００７】
図１に本発明の一実施の形態に係るガス給湯器１０を示す（なお、使用する機器の基本的構成は従来例に係るガス給湯器と同一である）。このガス給湯器１０は、水道水等の水源に、水量センサー１１が設けられた配管１２を介して連結される熱交換器１３、及びこれを加熱するガスバーナ１４を有し、ガス給湯器１０外に設けられた例えば３つの蛇口１５〜１７から加熱された水道水を出湯するようにしている。ガスバーナ１４は発熱量を幅広く制御することが困難であるので、この実施の形態では３つに区分された分割バーナ１８〜２０を備え、これらの分割バーナ１８〜２０には独立に開閉が可能な切替弁２１〜２３が設けられて、分割バーナ１８〜２０と組合せて燃焼させることによって全体の火力を大きな区分に分けて制御している。
この並列に並べられた切替弁２１〜２３の上流側には、通過するガスの流量を細かく調整する比例弁２４と、更にガス供給側に全体のガスのオンオフを行う元弁２５とを有し、図２に示すように、切替弁２１〜２３と比例弁２４と元弁２５とが一体となって電磁弁ユニット２６を構成している。
【０００８】
前記した電磁弁ユニット２６の構造を図２に示すが、一つの金属製のハウジング３３に切替弁２１〜２３、比例弁２４及び元弁２５が組み込まれている。図２には切替弁２１のみしか表示されていないが、切替弁２１と同一構造の切替弁２２、２３が並列に並んでいる。ハウジング３３は比例弁２４の弁体３４によって上下に区分される上室３５と下室３６とを有し、下室３６の側部に元弁２５と繋がる断面円形のガス通路３７が設けられている。ガス通路３７の上流側は元弁２５の弁座３８及びこれを閉塞可能な弁体３９が設けられ、常時はスプリング４０によって弁体３９が弁座３８に押圧されてガス通路３７は閉じているが、電磁コイル４１に通電すると、弁体３９に取付けられたプランジャ４２が電磁コイル４１内にスプリング４０の付勢力に対抗して引き込まれ、元弁２５が開くことになる。
【０００９】
また、上室３５の下流側にも断面円形のガス通路４３が設けられ、このガス通路４３の上流側には  切替弁２１の弁座４４及びこれを閉塞可能な弁体４５がスプリング４６によって付勢されて常時は切替弁２１は閉じているが、電磁コイル４７に通電すると、弁体４５に取付けられているプランジャ４８が電磁コイル４７側に引き込まれ、切替弁２１が開く構造となっている（切替弁２２、２３も同様）。
一方、比例弁２４は、中央部が開口したリング状の弁座４９の上に弁体３４が被さる構造となっているが、弁体３４には電磁コイル５０内に昇降可能に配置された制御鉄心５１に連結部材５２を介して連結されている。従って、電磁コイル５０に流した電流に対応して弁体３４が昇降し、元弁２５及び切替弁２１〜２３の何れか一つを開けた状態で、通過するガスの流量を調整できる構造となっている。なお、比例弁２４は電磁コイル５０を作動させない場合でも、通常の状態では弁座４９の上に弁体３４が被さって完全に閉塞することはない構造となって、弁体３４によって区分される上室３５と下室３６の圧力は同じになっている。そして、下室３６（上室３５も同じ）の温度が下がると、内部の圧力が下がり、比例弁２４の下室３６と外部を弾性的にシールするダイヤフラム２４ａが内側に引っ張られ、これによって、弁体３４、連結部材５２及び制御鉄心５１が上に押し上げられることになる。
【００１０】
図１に示すように、ガス給湯器１０には、装置全体の制御を行うマイクロコンピュータ５４及びこれの出力を増幅して各機器を駆動する駆動回路５５を備えた制御装置５６を有している。マイクロコンピュータ５４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏポートを有している。Ｉ／Ｏポートには、熱交換器１３の一次側の配管１２（ａの位置）に設けられている水量センサー１１及び水温センサーの一例である給水サーミスタ５８（ｂの位置にある）と、熱交換器１３の出口側の配管１２のｃの位置に設けられている出湯温度センサーの一例である出湯サーミスタ５９と、図示しないケーシングカバーの内部に設けられている外気の温度センサーの一例である外気温サーミスタ６１と、図示しない温度調整摘まみ及びこのガス給湯器１０のオンオフスイッチ、ガスバーナ１４の点火状態を検知するフレームロッド６０との信号が入力されている。更に、マイクロコンピュータ５４にはＩ／Ｏポートからそれぞれ駆動回路５５を介して切替弁２１〜２３、比例弁２４、元弁２５、ガスバーナ１４に燃焼用空気を送るファン（送風機）６２及び点火装置６３が接続されている。これらの制御は、マイクロコンピュータ５４内のＲＯＭにプログラムとして記載されている。
このプログラムには、ガス給湯器１０のスイッチがオンされている場合に、水道の蛇口１５〜１７の何れか一つを開いた場合に、点火装置６３が作動すると共に、水量センサー１１、給水サーミスタ５８から、分割バーナ１８〜２０の何れか１又は２以上を使用して熱交換器１３を加熱し、更に出湯サーミスタ５９でお湯の温度を監視しながら、通過する水道水を予め決められた温度のお湯に加熱して放出し、更に開いた蛇口を止めた場合には、水量センサー１１でこれを検知し、分割バーナ１８〜２０の何れもが消火状態を保つ制御手順が記載されている。
【００１１】
また、前記プログラムにはガス給湯器１０の消火後に、周囲の温度を外気温サーミスタ６１で検知して、切替弁２１〜２３の何れか１（この実施の形態では切替弁２１）を短時間開いて、比例弁２４内を大気圧にする負圧処理手段のプログラムが記載されている。以下に図３、図４を参照しながら、この負圧処理手段の動作について説明する。
まず、ガス給湯器１０の消火後所定時間（例えば３時間）経過したことを確認して（ステップＳ１）、設定された初期基準温度Ｔｂを読み込んでセットする（ステップＳ２）。初期基準温度Ｔｂは低温度領域である２０℃以下１２℃以上の範囲にある特定の温度以下、即ち、比例弁２４の可動部分に使用したゴム製又は合成樹脂製のダイヤフラム２４ａが変形した場合に残留歪みが発生し始める温度、例えば、１５℃程度に設定する。この温度は、製造時にＲＯＭの中に書き込んでおくのが好ましいが、製造後に任意に変更できるようにしてもよい。
次に、この初期基準温度Ｔｂを基準温度Ｔｎに設定した（ステップＳ３）後、外気温サーミスタ６１で測定した外気温度Ｔｇをマイコン内に読み込む（ステップＳ４）。
【００１２】
そして、外気温度Ｔｇと基準温度Ｔｎを比較し、外気温度Ｔｇが基準温度Ｔｎ以下であることを確認し（ステップＳ５）、次に、外気温度Ｔｇが基準温度Ｔｎより更に特定小温度Ｔａの一例である３℃下がったか否かを判断し（ステップＳ６）、下がっていれば切替弁２１を短時間（例えば、１秒間）開く（ステップＳ７）。これによって、比例弁２４内が大気圧と同じになる。この後、基準温度Ｔｎより３℃下がったこの外気温度Ｔｇを新しい基準温度Ｔｎに置き換えて（ステップＳ８）、ステップＳ４に戻りステップＳ４以降の動作を繰り返す。
ステップＳ５で、外気温度Ｔｇが基準温度Ｔｎより高くなった場合、最初に設定されている初期基準温度Ｔｂ以下であることを確認し（ステップＳ９）、更に、外気温度Ｔｇが上昇から下降に変化したかを確認して（ステップ１０）、外気温度Ｔｇの最大値を新しい基準温度Ｔｎにして（ステップＳ１１）、ステップＳ４に進む（即ち、図３のｑ点）。以上の動作によって、初期基準温度Ｔｂ（１５℃）以下であれば、３℃下がる毎に、切替弁２１が短時間開き、比例弁２４内の圧力を大気圧にして、ダイヤフラム２４ａの変形を防止する。
これによって、ガス給湯器１０が点火した後の失火や燃焼異常を防止できる。
また、このガス給湯器１０を最初に設置した場合には、初期電源投入時に切替弁２１を運転前に開くようにする制御機構を設けるておくのが好ましい。これによって、製造後閉じたままであった比例弁２４の内部を大気圧に開放することができる。
【００１３】
なお、本発明の実施の形態では、初期基準温度Ｔｂを１５℃とし、電磁弁ユニット２６内の圧力を大気圧と同じにする（負圧処理）動作を行なう特定小温度Ｔａを３℃とし、切替弁の開弁時間を１秒間としたが、本発明はこの温度や時間に限定されるものではない。特定小温度Ｔａは１℃≦Ｔａ≦５℃の式を満足する範囲であることが好ましい。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１〜４記載のガス給湯器には、制御装置にガスバーナを消火してから所定時間後に温度センサーによって検知された外気温度が、低温度領域で特定小温度降下する毎に切替弁の一つを短時間開き、比例弁中の圧力を大気圧に等しくする負圧処理手段を備えているので、周囲温度の変化に伴うダイヤフラムの変形保持を防止でき、一旦着火した後の火消え、不着火、逆火等のバーナの不具合を防止できる。
更には、特定小温度の低下毎に切替弁を開くので、従来のように電磁弁の開時に伴う騒音の発生も防止できる。
特に、請求項４記載のガス給湯器においては、設置後の初回電源投入時には、切替弁の一つを短時間開くので、製造時から閉じていた比例弁を大気開放し、内部のダイヤフラムの変形を元に戻してやることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るガス給湯器の概略ブロック図である。
【図２】同ガス給湯器に用いる電磁弁ユニットの要部断面図である。
【図３】同ガス給湯器に用いる電磁弁ユニットの動作図である。
【図４】同ガス給湯器に用いる電磁弁ユニット内の負圧処理の手順を示すフロー図である。
【符号の説明】
１０：ガス給湯器、１１：水量センサー、１２：配管、１３：熱交換器、１４：ガスバーナ、１５〜１７：蛇口、１８〜２０：分割バーナ、２１〜２３：切替弁、２４：比例弁、２４ａ：ダイヤフラム、２５：元弁、２６：電磁弁ユニット、３３：ハウジング、３４：弁体、３５：上室、３６：下室、３７：ガス通路、３８：弁座、３９：弁体、４０：スプリング、４１：電磁コイル、４２：プランジャ、４３：ガス通路、４４：弁座、４５：弁体、４６：スプリング、４７：電磁コイル、４８：プランジャ、４９：弁座、５０：電磁コイル、５１：制御鉄心、５２：連結部材、５４：マイクロコンピュータ、５５：駆動回路、５６：制御装置、５８：給水サーミスタ、５９：出湯サーミスタ、６０：フレームロッド、６１：外気温サーミスタ、６２：ファン、６３：点火装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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