JP2011214760A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、燃焼領域の変更を伴う燃焼量の減少を行う場合に、高温出湯異常や低温出湯以上が抑制される給湯装置を提供することを目的とした。
【解決手段】給湯装置１は、燃焼装置２と熱交換器１１，１２を有しており、熱交換器において、燃焼装置２で発生した燃焼ガスで湯水を加熱して出湯させる。燃焼装置２は、複数の燃焼エリアに区分され、必要熱量に応じて実際に燃焼させる燃焼領域を変更することができる。燃焼領域が燃焼能力の小さい燃焼領域に変更される場合であって、且つ、要求される出湯量が一定量以上減少されると共に、その前後一定時間内に燃焼領域を変更する信号が発信された場合に、一旦全燃焼領域の燃焼を停止し、その後に燃焼装置２を再着火して所定の燃焼領域を燃焼させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、給湯装置に関するもので、出湯温度が設定温度に対して過度に高温又は低温となることを抑制できる給湯装置に関する。

燃料を燃焼して湯水を加熱する給湯装置が、一般家庭に広く普及している。
このような給湯装置は、湯水が流れる熱交換器と、燃料が燃焼される燃焼装置を備えており、燃焼装置で生成された高温の燃焼ガスの熱エネルギで、熱交換器を流れる湯水が加熱される構成とされている。

また、給湯装置は、出湯温度をリモコン等により決定でき、リモコンで設定した温度を目標値として、熱交換器に入水される湯水の温度及び流量に基づいて、必要熱量が決定されて燃焼量が制御される（ＦＦ制御：フィードフォワード制御）。その後、出湯温度が熱量の決定の条件として加えられて燃焼量が制御される（ＦＢ制御：フィードバック制御）。即ち、このような制御が実行される給湯装置では、理論上、リモコンで設定された温度の湯水を常に供給することが可能である。

ところで、通常、燃焼装置は、複数の燃焼エリアが設けられており、燃焼エリアごとに燃料ガスを供給できる構成とされている。しかしながら、点火プラグとして使用されるイグナイタは、製造コストなどの観点から、通常、１基の燃焼装置に対して１つだけしか具備されていない。従って、イグナイタから遠い燃焼領域は直接点火することができない。そのため、燃焼領域の変更を行う場合に、所望の燃焼領域を燃焼させる過程で、燃焼量が過剰な状態となる場合がある。具体的には、燃焼領域の変更を伴う燃焼量の減少を行う場合に、一時的に全燃焼領域を燃焼させるタイミングが発生する。

そのタイミングを、４つのバーナが配された小燃焼エリア１０８と、７つのバーナ１０５が配された大燃焼エリア１０７と、小燃焼エリア１０８に配された１つのイグナイタ１０９を備えた図４に示す給湯装置１０１を用いて説明する。現在、図４の（ａ）に示すように、大燃焼エリア１０７が燃焼状態であるとする。そして、この状態から、図４の（ｃ）に示すように、小燃焼エリア１０８の領域に燃焼エリアを変更して燃焼量を減少させる場合を考える。小燃焼エリア１０８を燃焼させるためには、大燃焼エリア１０７の火炎を小燃焼エリア１０８に移らせてから大燃焼エリア１０７の燃焼を停止する必要がある。即ち、図４の（ｂ）に示すように、大燃焼エリア１０７の火炎が小燃焼エリア１０８に移ったとき、一時的に全燃焼エリアが燃焼するタイミングが発生する。
従って、給湯装置では、一般的に出湯流量を減少させる際に燃焼量が減少されることを考慮すると、燃焼装置において燃焼量を減少させるために燃焼領域が変更される場合には、一時的ではあるが実際の燃焼による熱量が、湯水を設定温度まで加熱し得る熱量を大幅に超えてしまう場合がある。これにより、出湯温度が一時的に過剰に高くなる場合があり（所謂、オーバーシュート）、使用者に危険を及ぼす可能性があった。

そこで、特許文献１に記載の給湯装置では、オーバーシュートによる出湯温度異常を抑制するため、燃焼エリアの変更を伴う燃焼量の減少を行う際に、一旦全燃焼領域の燃焼を停止し、その後、イグナイタで所望の燃焼領域を燃焼させる構成としている。

実公平３−３０６８９号公報

しかしながら、特許文献１の給湯装置では、燃焼領域の変更を伴う燃焼量の減少を行う場合において、必ず全燃焼領域における燃焼を停止するため、設定温度まで加熱するために必要な熱量（必要熱量とも言う）が大幅に不足して、出湯温度が著しく低くなる所謂アンダーシュートが発生する場合がある。これは、例えば、キッチンで湯を使っていた状態から出湯量を一定量絞り、そのタイミングで風呂場でシャワーが使用された場合等が挙げられる。このような場合には、燃焼量が減少するにも関わらず、出湯量が維持されるので出湯温度は急激に低下する。

そこで、本発明では、従来技術の問題に鑑み、燃焼領域の変更を伴う燃焼量の減少を行う場合に、高温出湯異常や低温出湯異常が抑制される給湯装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、燃焼装置と、熱交換器とを有し、燃焼熱で熱交換器内を流れる水を加熱し、設定温度の湯を出湯させ、前記燃焼装置は、複数の燃焼エリアに区分され、必要とされる熱量の大小に応じて実際に燃焼させる燃焼エリアを変更する機能を備えた給湯装置であって、燃焼エリアが燃焼能力の小さい燃焼エリアに変更される場合であって、且つ、要求される出湯量が一定量以上減少されると共に、その前後一定時間内に燃焼エリアを変更する信号が発信された場合に、一旦全燃焼エリアの燃焼を停止し、その後に燃焼装置を再着火して所定の燃焼エリアを燃焼させ、燃焼エリアを変更する場合であって、前記した条件を満足しない場合は、いずれかの燃焼エリアの燃焼を維持して所定の燃焼エリアを燃焼させることを特徴とする給湯装置である。

本発明の給湯装置は、燃焼エリアが燃焼能力の小さい燃焼エリアに変更され且つ要求される出湯量が一定の条件下で減少する場合に、一旦、全燃焼エリアの燃焼を停止する（高温出湯異常防止機能とも言う）ため、湯水を加熱し得る実際の熱量が、設定温度まで加熱するために必要な熱量（必要熱量）より過大となることが防止され、出湯温度が過剰に高くなること（オーバーシュート）が阻止される。

また、本発明の給湯装置では、燃焼エリアが燃焼能力の小さい燃焼エリアに変更されるだけでは、全燃焼エリアの燃焼が停止される制御は実行されない。そして、要求される出湯量が一定量以上減少されると共に、その前後一定時間内に燃焼エリアを変更する信号が発信された条件が兼ね備わった場合に、高温出湯異常防止機能が実行される。即ち、全燃焼エリアの燃焼を停止する。例えば、要求される出湯量が現在の出湯量より半減以下とされる場合に、高温出湯異常防止機能が実行される。即ち、このような場合に燃焼を維持すると、燃焼装置の燃焼エリア近傍や熱交換器に蓄えられた熱量が余分な熱量となり、出湯温度がオーバーシュートする可能性が高い。ここで、本発明によれば、全燃焼エリアの燃焼を一旦停止するため、湯水を加熱し得る熱量が、要求された出湯量に要する熱量を超えることが抑制され、出湯される湯の温度が過度に高温とならない。

そして、その後、燃焼装置を再着火して、所望の燃焼エリアを燃焼させることができるため、湯水を加熱し得る実際の熱量が必要熱量より小さくなることはなく（低温出湯異常）、安定して設定温度の湯を供給することができる。
従って、本発明によれば、燃焼エリアの変更を伴う燃焼量の減少を行う場合に、発生し得る高温出湯異常や低温出湯異常が防止されるため、高温の湯が出湯して使用者に危険が及んだり、低温の湯が出湯して使用者に不便を掛けることがない。

請求項２に記載の発明は、燃焼装置に送風する送風機を有し、全燃焼エリアの燃焼を停止した場合は、送風機によるポストパージが所定時間行われ、要求される出湯量が燃焼装置を作動させる最低流量値以上であれば、ポストパージ後に燃焼装置を再着火することを特徴とする請求項１に記載の給湯装置である。

かかる構成によれば、全燃焼エリアを停止した場合は、送風機によるポストパージが行われるため、燃焼装置内部に残存する燃焼ガスや未燃焼ガス等を排出することができる。そのため、次回の着火時に未燃焼ガスによる爆発の危険性や、燃焼ガスに含まれた燃焼かすによる着火の不具合を防止することができる。
また、本発明によれば、要求される出湯量が燃焼装置を作動させる最低流量値以上であれば、ポストパージ後に燃焼装置を再着火するため、再着火が安全且つスムーズに行える。

請求項３に記載の発明は、燃焼エリアを変更する際には、変更前後の燃焼エリア及び／又は変更前後の燃焼エリア以外の燃焼エリアを一時的に燃焼させる場合があることを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯装置である。

かかる構成によれば、燃焼エリアを変更する際に、実際の燃焼量が要求した燃焼量より一時的に大きくなる可能性が高くなる。しかしながら、本発明では、このような構成であっても、要求される出湯量が一定量以上減少されると共に、その前後一定時間内に燃焼エリアを減少する信号が発信された場合にのみ、一旦全燃焼エリアの燃焼を停止するため、高温出湯異常が発生する可能性が低い。

本発明では、燃焼領域が燃焼能力の小さい燃焼領域に変更される場合であって、且つ、要求される出湯量が一定量以上減少されると共に、その前後一定時間内に燃焼エリアを変更する信号が発信された場合に、一旦全燃焼エリアの燃焼を停止する（出湯温異常防止機能）ため、出湯温度が過剰に高温となることがない。また、燃焼能力の小さい燃焼領域に変更される場合であっても、要求される出湯量が一定条件下で減少する場合にしか出湯温異常防止機能が実行されないため、出湯温異常防止機能の実行による出湯温度が著しく低下することがない。

本発明の実施形態に係る給湯装置を示す作動原理図である。 図１の給湯装置において能力切り換え後に大流量変化が発生する場合のタイムチャートである。 図１の給湯装置において大流量変化が発生した後に能力切り換えがある場合のタイムチャートである。 従来の給湯装置における能力切り換えを示す説明図で、（ａ）は大燃焼エリアのみ燃焼、（ｂ）は全燃焼エリアの燃焼、（ｃ）小燃焼エリアのみ燃焼を示している。

次に、本発明の実施形態に係る給湯装置１について説明する。
給湯装置１は、燃料ガスを燃焼する燃焼装置２と、燃焼装置２で加熱された湯水を外部に供給するための配管等により構成された流水系統２０と、燃焼装置２に燃料ガスの供給を行う燃料系統３０と、燃焼装置２等の制御を行う制御手段４０とを備えている。

燃焼装置２は、燃焼部３と、燃焼部３で燃焼して生成された燃焼ガスの主に顕熱を回収して湯水が加熱される一次熱交換器１１と、一次熱交換器１１より燃焼ガスの流れ方向下流側に位置し燃焼ガスに含まれる水蒸気の主に潜熱を回収して湯水が加熱される二次熱交換器１２と、燃焼装置２に空気を供給する送風機１０と、二次熱交換器１２を通過した燃焼ガスを外部に排出する排気部６とを備えている。

燃焼部３は、後述する燃料系統３０と接続され、その燃料系統３０から供給される燃料ガスを燃焼する複数のバーナ５を備えている。そして、その複数のバーナ５は、複数の燃焼エリアに区分されている。
本実施形態では、合計１３本のバーナ５が配されており、９本のバーナ５で形成された大燃焼エリア７と、４本のバーナ５で形成された小燃焼エリア８に区分されている。この大燃焼エリア７と小燃焼エリア８には、燃焼ガスが、それぞれ独立して供給される。また、小燃焼エリア８の直上には、着火プラグたるイグナイタ９が配されており、このイグナイタ９に通電して火花を散らすことで、バーナ５から放出される燃料ガスに着火される。なお、イグナイタ９は、後述する制御手段４０からの信号により作動される。

燃料系統３０は、バーナ５に接続された２本の燃料供給支管３１，３２と、図示しないガス供給源から供給される燃料ガスを燃料供給支管３１，３２に送るガス供給主管３３と、ガス供給主管３３の中途に設けられた元ガス電磁弁３４とガス比例弁３５と、２つの電磁弁３６，３７とを有する。
元ガス電磁弁３４は、燃焼部３で燃焼されている間は、常に開成され、燃焼が停止すると閉止される。
ガス比例弁３５は、開度を調整して、図示しないガス供給源からの燃料ガスの供給量を調整することができるものである。
電磁弁３６，３７は、ガス供給主管３３と燃料供給支管３１，３２との接続部に配されており、２つの電磁弁３６，３７は互いに独立して制御されるものであって、燃料ガスが供給される燃焼領域を変更することができる。

流水系統２０は、一次熱交換器１１又は二次熱交換器１２に接続される通水路２１よりなるものである。
通水路２１は、湯水が流れる流路であり、給湯装置１内部に設けられた流入側配管２２及び流出側配管２３と、これらの配管２２，２３に接続された図示しない給水管及び給湯管によって構成されている。流入側配管２２と流出側配管２３とは、バイパス配管２５によりバイパスされている。また、一次熱交換器１１と二次熱交換器１２は、接続配管２６により接続されている。

流入側配管２２は、図示しない給水源から供給される湯水を二次熱交換器１２及び一次熱交換器１１に流すための配管である。流入側配管２２の中途には、流量センサ２７と入水温度センサ２８が設けられている。
流量センサ２７は、熱交換器１１，１２で加熱される湯水の量を検知するものである。
入水温度センサ２８は、給水源から供給される湯水の水温を検知するものである。
なお、流量センサ２７及び入水温度センサ２８は、流入側配管２２におけるバイパス配管２５が接続された箇所より湯水の流れ方向下流側に配置され、後述する制御手段４０と電気的に接続されている。

流出側配管２３は、一次熱交換器１１において燃焼ガスとの熱交換により加熱された高温の湯水を給湯栓５０や図示しない浴槽に供給するものである。
流出側配管２３の中途であって、バイパス配管２５の接続箇所よりも湯水の流れ方向下流側の位置には、湯量調整弁５１と出湯温度センサ５２が設けられている。
湯量調整弁５１は、出湯温度が設定温度に比べて低温である場合等に、開度を閉止方向に調整して給湯栓５０から出湯される湯水の流量を調整するものである。
出湯温度センサ５２は、出湯される湯水の温度を検知するものである。

バイパス配管２５は、図示しない給水源から供給される湯水であって熱交換器１１，１２に導入される前の湯水を、流出側配管２３に供給するものである。なお、本実施形態では、バイパス配管２５に流れる湯水の流量の演算が直接的にできないため、ＦＦ制御を利用する入水量は、上記した流入側配管２２に設けられた流量センサ２７で得られた流量値に補正量を加えて間接的に演算されている。

送風機１０は、内部に図示しないファンを内蔵しており、バーナ５の燃焼状態に応じて回転数を変化させ、送風量及び送風圧力を調整できるものである。

排気部６は、外部と連通しており、一次熱交換器１１及び二次熱交換器１２を通過した燃焼ガスを排気する箇所である。

制御手段４０は、本実施形態の給湯装置１を制御するものであり、制御装置４１とリモコン４２を備えている。

次に給湯装置１の動作について説明する。
給湯装置１は、流量センサ２７によって図示しない給水源から二次熱交換器１２に向けて一定量以上の湯水が供給されたことが検知されると、燃焼装置２が作動を開始する。燃焼装置２が作動すると、まず、送風機１０による燃焼前の送風、所謂プレパージが行われる。プレパージが終了すると、元ガス電磁弁３４が開成され、必要な燃焼量に応じて、燃焼領域の大小を決定し、その領域に燃料を供給する電磁弁３６，３７を開く。これによって、燃焼装置２の燃焼能力が決定される。そして、ガス比例弁３５を制御して、燃焼領域に供給する燃焼ガスを増減する。また、必要燃焼量が大きく変動した場合は、電磁弁３６，３７を切り換えて燃焼領域を変更する（以下、能力切り換えとも言う）。そして、ガス比例弁３５を制御して、新たな燃焼領域に供給する燃料ガスを増減する。

なお、燃焼装置２の作動における必要燃焼量は、リモコン４２で設定された設定温度と、流入側配管２２に通水される水の流量及び温度（入水温度）の関数によって決定される（ＦＦ制御：フィードフォワード制御）。即ち、制御装置４１では、流量センサ２７で検知した通水量と、入水温度センサ２８で検知した入水温度と、設定温度の関数から湯水の加熱に必要な熱量（以下。必要熱量とも言う）が演算されて、必要燃焼量が決定される。

本実施形態では、前記したように、２つの燃焼エリア７，８があり、前記関数に基づいて演算された必要熱量値が、第一閾値以上であれば全燃焼エリア（大燃焼エリア７及び小燃焼エリア８）を燃焼させ、第二閾値（第一閾値より低い値）以上で第一閾値未満であれば大燃焼エリア７のみを燃焼させ、第二閾値未満であれば小燃焼エリア８のみを燃焼させる。
また、本実施形態では、燃焼装置２の作動の初期段階においては、入水側配管２２における入水温度と流量によって必要燃焼量が決定されるが、湯水が出湯すると出湯温度が必要熱量の演算の条件として加えられる（ＦＢ制御：フィードバック制御）。
ここで、設定温度と入水温度は変化しても変化量がごく小さいため、必要燃焼量は、流量センサ２７で検知する流量値による影響が大であると言っても過言ではない。

そして、上記決定された燃焼量に基づいて、燃焼部３で燃料ガスと空気の混合ガスが燃焼されると燃焼ガスが発生する。この燃焼ガスは高温であり、燃焼装置２の上方（燃焼ガスの流れ方向下流方向）に向けて流れる。その後、燃焼ガスが一次熱交換器１１が配置された領域を流れて一次熱交換器１１を流れる湯水を加熱し、さらに燃焼装置２の上方に位置する二次熱交換器１２の領域に導入されて二次熱交換器１２を流れる湯水を加熱して、排気口６から外部に排気される。

一方、外部から供給されてきた湯水は、入水側配管２２を通過して二次熱交換器１２に導入され燃焼ガスと熱交換し、湯水の流れ方向下流側の一次熱交換器１１に導入されてさらに燃焼ガスと熱交換して流出側配管２３を流れる。そして、流出側配管２３に設けられた湯量調整弁５１及び出湯温度センサ５２を通過して出湯する。なお、燃焼装置２１において、必要燃熱量で湯水が加熱されているにも関わらず、出湯温度センサ５２の検知温度が設定温度より低い場合は、流量調整弁５１により開度が絞られて出湯温度が調整される。

以上は、出湯要求が無い状態から設定温度の湯水を給湯栓５０から出湯するまでの制御の流れである。
ここで、一定流量の湯水が出湯された状態から、出湯流量を変更した場合、特に出湯流量を減少方向に変更した場合に、流量センサ２７で検知される流量値が減少し上記関数演算による必要熱量が減少されるため、燃焼装置２における実際の燃焼量も減少する。即ち、このとき燃焼装置２においては、ガス比例弁３５による燃料ガスの流量調整、又は、ガス比例弁３５の流量調整に加えて電磁弁３６，３７の開閉制御による燃焼領域の変更が行われる。

また、先にも説明したように、出湯流量が大幅に減少し、さらに電磁弁３６，３７の開閉制御による燃焼領域の変更が実行された場合は、熱交換器１１，１２に蓄熱された熱量が過剰熱量となったり、図４に示すように、燃焼量を減少する過程で一時的に目標燃焼量より燃焼量が大きくなって、ＦＦ制御及びＦＢ制御を行っているにも関わらず出湯温度が過剰に高くなる場合がある（オーバーシュート）。

そこで、本実施形態では、特に、出湯流量の大幅な減少（本実施形態では現在の流量から半減以下の流量に変更した場合を言う）があり、電磁弁３６，３７の開閉制御による燃焼領域が減少される場合に、特徴的な動作が実行される。以下、その特徴的動作について説明する。

即ち、本実施形態では、燃焼領域が燃焼能力の小さい燃焼領域に変更される場合であって、要求される出湯量が一定以上減少されてその前後一定時間内に燃焼領域を変更する場合に、一旦全燃焼領域の燃焼を停止し（高温出湯異常防止機能）、その後燃焼装置２を再着火して所定の燃焼領域を燃焼させる。また、燃焼領域が燃焼能力の小さい燃焼領域に変更される場合であって、前記条件を満足しない場合は、いずれかの燃焼領域の燃焼を維持して、所定の燃焼領域を燃焼させる。

ここで、給湯装置１では、必要燃焼量に応じてガス比例弁３５と電磁弁３６，３７が制御される訳だが、前記したように、電磁弁３６，３７による燃焼領域の変更（能力切り換え）のタイミングは、必要熱量が第一閾値又は第二閾値となった時である。
また、上記したように、演算される必要熱量は、流量センサ２７で検知される湯水の流量によってほぼ決定されるが、現在の流量値から半減以下の流量値になるタイミングと、能力切り換えのタイミングは必ずしも一致しない。また、多くの場合、能力切り換えのタイミングは遅れる。即ち、本実施形態では、流量値が半減以下（以下、大流量変化とも言う）になるタイミングと、能力切り換えのタイミングのいずれか一方が発生してから、一定時間内に他方が発生したことを条件に、一旦全部の燃焼エリア６，７における燃焼を停止し（高温出湯異常防止機能）、その後に所望の燃焼領域で必要燃焼量燃焼させる制御を行うこととした。

以下、（１）能力切り換え後、大流量変化がある場合と、（２）大流量変化後、能力切り換えがある場合に分けて具体的に説明する。
なお、以下の説明において、設定温度が摂氏４０度、入水温度を摂氏１５度とし、第一閾値のタイミングは流量センサ２７の検知流量値がαＬ／ｍｉｎで、第二閾値のタイミングは流量センサ２７の検知流量値がβＬ／ｍｉｎとし、第一流量値αを１１Ｌ／ｍｉｎ、第二流量値βを４Ｌ／ｍｉｎとする。

（１）能力切り換え後、大流量変化がある場合
出湯流量を減少して、流量センサ２７が検知する流量値が１５Ｌ／ｍｉｎ（最大流量値とする）から３Ｌ／ｍｉｎ（目標流量値）に大幅に減少される場合を考える。
最大流量値で出湯している場合では、燃焼装置２においては全ての燃焼領域が燃焼している。そして、この状態から、図２のタイムチャートに示すように、カラン等を回すなどして手動で出湯流量を絞ると、流量センサ２７の検知流量値が減少し、ガス比例弁３５により燃料ガスの流量が減少される。すると、流量センサ２７の検知流量が上記第一流量値αに達し、第一閾値のタイミングが到来する（能力切り換えのタイミング）。これにより、制御装置４１から電磁弁３７を閉止する信号が送られ、大燃焼エリア７のみで燃焼が維持される。またこのとき、タイマーによる計時が開始され、一定時間内（例えば、３〜５秒程度）に大流量変化があるか否かが監視される。

そして、電磁弁３７が閉止されてから一定時間内に、流量センサ２７の検知流量値が最大流量値から半減値（７．５Ｌ／ｍｉｎ、大流量変化）を示したタイミングにおいて、全燃焼領域の燃焼が停止される。即ち、能力切り換えの後、一定時間内に大流量変化が確認されると、電磁弁３６，３７に閉止の信号が送られて全ての燃焼領域（大燃焼エリア７及び小燃焼エリア８）が、一旦、非燃焼状態に制御される。そして、全燃焼領域が非燃焼状態とされると、ポストパージが所定時間（５〜１０秒程度）実行される。

本実施形態では、このポストパージはごく短く設定されており、この最中に流量センサ２７で検知する流量値が、燃焼動作を実行するために最低限必要な流量値（ＭＯＱ、例えば２Ｌ／ｍｉｎ）を下回るか否かが監視される。これにより、流量センサ２７で検知される流量値が、ＭＯＱを下回っていれば、通常のポストパージ（１０〜１５秒程度）が実行され、燃焼動作を停止する。反対に、流量センサ２７で検知される流量値が、ＭＯＱを上回っていることが確認されれば、所望の燃焼領域が燃焼される。即ち、流量センサ２７の目標流量値である３Ｌ／ｍｉｎは、ＭＯＱを上回っており、さらにＭＯＱと第二流量値βの間であるため、電磁弁３７のみに開成の信号が送られ、イグナイタ８により再着火されて小燃焼エリア８での燃焼が実行される。

（２）大流量変化の後、能力切り換えがある場合
出湯流量を減少して、流量センサ２７が検知する流量値が１０Ｌ／ｍｉｎから３Ｌ／ｍｉｎ（目標流量値）に大幅に減少される場合を考える。
１０Ｌ／ｍｉｎ（第二流量値β〜第一流量値α）で出湯している場合では、大燃焼エリア７が燃焼している。そして、この状態から、図３のタイムチャートに示すように、カラン等を回すなどして手動で出湯流量を絞ると、上記同様、流量センサ２７の検知流量値が減少し、ガス比例弁３５により燃料ガスの流量が減少される。すると、変更前の流量値から半減したタイミングが最初に到来する（大流量変化）。このとき、タイマーによる計時が開始され、一定時間内（例えば、３〜５秒程度）に能力切り換えがあるか否かが監視される。

そして、大流量変化が発生してから一定時間内に、さらに流量センサ２７の検知流量値が減少して第二流量値βに達すると（能力切り換えのタイミング）、電磁弁３６，３７に閉止の信号が送られ、全燃焼領域（大燃焼エリア７及び小燃焼エリア８）の燃焼が停止される。即ち、大流量変化の発生の後、一定時間内に能力切り換えが確認されると、全ての燃焼領域は、一旦、非燃焼状態に制御される。そして、全燃焼領域が非燃焼状態とされると、ポストパージが所定時間（５〜１０秒程度）実行される。

そして、このポストパージの最中に流量センサ２７で検知する流量値が、燃焼動作を実行するために最低限必要な流量値（ＭＯＱ、例えば２Ｌ／ｍｉｎ）を下回るか否かが監視される。これにより、流量センサ２７で検知される流量値が、ＭＯＱを下回っていれば、通常のポストパージ（１０〜１５秒程度）が実行され、燃焼動作を停止する。反対に、流量センサ２７で検知される流量値が、ＭＯＱを上回っていることが確認されれば、所望の燃焼領域が燃焼される。即ち、流量センサ２７の目標流量値である３Ｌ／ｍｉｎは、ＭＯＱを上回っており、さらにＭＯＱと第二流量値βの間であるため、電磁弁３７にのみ開成の信号が送られ、イグナイタ９により再着火されて小燃焼エリア８での燃焼が実行される。

一方、大流量変化が発生したが、その発生から一定時間内に能力切り換えがなかったり、能力切り換えがあったが、その切り換えから一定時間内に大流量変化が発生しなかった場合には、高温出湯異常防止機能は実行されず、通常の燃焼領域の変更の制御が実行される。即ち、例えば、大燃焼エリア７のみの燃焼状態から小燃焼エリア８のみの燃焼領域の変更を行う場合は、電磁弁３７を開成して大燃焼エリア７の火炎を小燃焼エリア８に火移りさせ、大燃焼エリア７の燃焼を停止する。これは、先にも説明したが、一定時間内に双方の事象が起きなければ、オーバーシュートが発生する可能性が低くなるからである。即ち、本実施形態では、大流量変化があっても、能力切り換えがあっても、一定の条件を満たさなければ、高温出湯異常防止機能は実行されないため、熱効率が低下してアンダーシュートなどの不具合が起きない。

このように本実施形態では、出湯流量の大幅な減少（本実施形態では現在の流量から半減以下の流量に変更した場合を言う）と、電磁弁３６，３７の開閉制御により燃焼領域が減少される場合に、全燃焼領域における燃焼を停止し、その後ＭＯＱを超える流量が確認されれば、所望の燃焼領域に再着火されて燃焼が維持される。これにより、熱交換器１１，１２に蓄積された余分な熱量や、一時的に目標燃焼量より必要燃焼量が大きくなる（全燃焼領域の燃焼等）ことが防止され、オーバーシュートが発生することが可能性を確実に低減することができる。また、出湯流量の大幅な減少と、電磁弁３６，３７の開閉制御による燃焼領域の減少の双方の条件が満たされない限り、全燃焼領域の燃焼が停止されることがないため、必要熱量が大幅に不足して出湯温度が設定温度より著しく低い温度となるアンダーシュートも防止できる。

上記実施形態では、燃焼領域に大燃焼エリア７と小燃焼エリア８の２つを備えた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、３つ以上の燃焼エリアにより燃焼領域が構成されていても構わない。

上記実施形態では、二次熱交換器１２を備えた潜熱回収型の給湯装置１を示したが、本発明はこれに限定されず、一次熱交換器１１のみを備えた給湯装置であっても構わない。

１ 給湯装置
２ 燃焼装置
７ 大燃焼エリア（燃焼エリア）
８ 小燃焼エリア（燃焼エリア）
１０ 送風機
１１ 一次熱交換器
１２ 二次熱交換器

Claims (3)

1. 燃焼装置と、熱交換器とを有し、燃焼熱で熱交換器内を流れる水を加熱し、設定温度の湯を出湯させ、
   前記燃焼装置は、複数の燃焼エリアに区分され、必要とされる熱量の大小に応じて実際に燃焼させる燃焼エリアを変更する機能を備えた給湯装置であって、
   燃焼エリアが燃焼能力の小さい燃焼エリアに変更される場合であって、且つ、要求される出湯量が一定量以上減少されると共に、その前後一定時間内に燃焼エリアを変更する信号が発信された場合に、一旦全燃焼エリアの燃焼を停止し、その後に燃焼装置を再着火して所定の燃焼エリアを燃焼させ、燃焼エリアを変更する場合であって、前記した条件を満足しない場合は、いずれかの燃焼エリアの燃焼を維持して所定の燃焼エリアを燃焼させることを特徴とする給湯装置。
2. 燃焼装置に送風する送風機を有し、
   全燃焼エリアの燃焼を停止した場合は、送風機によるポストパージが所定時間行われ、要求される出湯量が燃焼装置を作動させる最低流量値以上であれば、ポストパージ後に燃焼装置を再着火することを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
3. 燃焼エリアを変更する際には、変更前後の燃焼エリア及び／又は変更前後の燃焼エリア以外の燃焼エリアを一時的に燃焼させる場合があることを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯装置。

Images