JP2012193924A

JP2012193924A - 燃焼装置

Info

Publication number: JP2012193924A
Application number: JP2011059687A
Authority: JP
Inventors: Kenji Aoki; 健二青木; Takashi Ikezawa; 剛史池澤
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2012-10-11

Abstract

【課題】本発明は、異なる系統の燃焼部を同時に燃焼する場合に、燃焼能力の小さい系統の燃焼部の燃焼状態が不安定となることを阻止できる燃焼装置を提供することを目的とした。
【解決手段】燃焼装置１は、互いに独立して燃焼可能な給湯用及び暖房用の燃焼系統を有し、それぞれの燃焼系統には、１つずつの燃焼部５、７と、給排気経路と、燃料供給流路１４が備えられている。燃料供給流路１４は、ガス比例弁１６、１７と電磁弁１３が備えられ、ガス比例弁１６、１７の実質的な開口状態を変化させて燃料の供給量を調整し、電磁弁１３を開閉させて燃焼部の燃料領域を増減する。給排気経路には、送風機９、１０が設けられ、給湯側の送風機９には電流検知手段３６が配されている。電流検知手段３６によって、流路抵抗の増大が検知されると、暖房側のガス比例弁１７と送風機１０の制御範囲の下限部分が引き上げられる。
【選択図】図４

Description

本発明は、燃焼装置に関するもので、特に独立した２系統以上の燃焼部とそれらの燃焼部から排出される燃焼ガスを合流させて排気する排気部を備えた燃焼装置に関する。

給湯器や暖房機器等の熱源として、ガスや液体燃料を燃焼する燃焼装置が多用されている。このような燃焼装置には、互いに独立した２つの燃焼系統（例えば給湯用及び暖房用の燃焼系統）よりなり、それぞれの燃焼系統に対して、燃焼部と、送風機が備えられたものがある（以下、単に独立ファン保有型燃焼装置と称す）。例えば、特許文献１にその技術が開示されている。

特開平７−４３０１５号公報

ところで、独立ファン保有型燃焼装置は、１つの筐体内部に各系統ごとの缶体を有し、それぞれの缶体に設けられた送風機によって、各燃焼部に対して独立して空気を供給しつつ、各燃焼部において発生する燃焼ガスを１つの排気部から排出させることができる構成とされている。

ここで、複数の燃焼系統を備えた燃焼装置においては、一般的に、給湯用燃焼部の容量（燃焼能力）が、他の系統の燃焼部の容量（燃焼能力）より大きく設定されている。即ち、前記独立ファン保有型燃焼装置においては、給湯用燃焼部の燃焼能力の方が、暖房用燃焼部の燃焼能力よりも大きく設定されている。そして、燃焼部における燃焼能力に比例するように、給湯側の送風機の送風能力が暖房側よりも大きく設定されている。
そのため、独立ファン保有型燃焼装置において、給湯用燃焼部と暖房用燃焼部とを同時に燃焼する場合では、給湯側の燃焼ガスが暖房側に吹き込まれる場合がある。

また、一般的に、燃焼装置の送風機は、予め燃焼量に応じて変化する回転数によって送風量を制御している。即ち、燃焼部における送風量は、燃焼量ごとに設定された一定の回転数で制御される。一方で、送風機は、回転数が同じであっても、送風機に掛かる背圧が変化すると、燃焼部に対する実質的な送風量が変化する。
即ち、給湯用燃焼部と暖房用燃焼部とを同時に燃焼する場合においては、排気部がすすや埃等で閉塞状態になると、燃焼能力の高い給湯側の排気の一部が、燃焼能力の低い暖房用燃焼部側に回り込み易くなり、暖房側における送風機の実質的な送風量を著しく減少させる。特に、この現象は、燃焼能力が低い暖房側の送風機の回転数が低いときに顕著となる。

以上によれば、燃焼能力の小さい暖房用燃焼部においては、給湯用燃焼部と暖房用燃焼部とを同時に燃焼し、且つ、暖房側の送風機の回転数が低い場合に、排気部の排気抵抗が高まれば、暖房用燃焼部において実質的な送風量が減少し、燃焼状態が著しく不安定に陥る場合があった。
なお、このよう不具合は、排気部を介して外部から突発的に空気が吹き込まれた場合にも発生する。

そこで、本発明では、従来技術の問題に鑑み、異なる系統の燃焼部を同時に燃焼する場合に、燃焼能力の小さい系統の燃焼部の燃焼状態が不安定となることを阻止できる燃焼装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、互いに独立して燃焼可能な複数の燃焼系統を備えた燃焼装置において、前記複数の燃焼系統のうち少なくとも２つの燃焼系統にはそれぞれ、燃焼部と、給排気経路と、燃料供給経路が備えられ、各燃料供給経路は、比例弁が備えられ、当該比例弁は要求に応じて所定の制御範囲内で実質的な開口状態を変化させることが可能であり、燃料供給経路のうちの少なくとも１つは、比例弁の下流側が分岐された分岐状流路を有し、当該分岐状流路を介して燃焼部と接続されており、前記分岐状流路のうちの少なくとも１つには、開閉弁が設けられ、当該開閉弁を開閉することによって燃焼部の燃焼領域を増減することが可能であり、各給排気経路は、送風機が備えられ、当該送風機は、前記比例弁の実質的な開口状態と関連して回転数が増減され、当該送風機を運転することによって各燃焼部に対して空気を供給し、各燃焼部で発生した燃焼ガスを同一の排気部から排気するものであって、給排気経路における流路抵抗を検知する抵抗検知手段を有し、抵抗検知手段が流路抵抗の増大を検知したことを条件として、比例弁を前記所定の制御範囲の下限部分を引き上げて制御することを特徴とする燃焼装置である。
なお、本発明で言う「実質的な開口状態」には、少なくとも比例弁の開口面積自体が変化する場合と、開成状態が増減する場合がある。

本発明の燃焼装置は、各燃焼系統に備えられた燃料供給経路のうちの少なくとも１つは、比例弁の下流側が分岐された分岐状流路を有し、その分岐状流路のうちの少なくとも１つには開閉弁が設けられ、その開閉弁を開閉することで燃焼部の燃焼領域を増減しつつ燃焼能力を切り替えることが可能な構成とされている。即ち、本発明では、燃焼能力を切り替えてターンダウン比を大きくした基本構成を備えている。

即ち、本発明の燃焼装置では、例えば、３つの燃焼領域Ａ、Ｂ、Ｃがあるとすれば、開閉弁を開閉させることで、燃焼領域Ａのみでの燃焼、燃焼領域Ａ、Ｂでの燃焼、全ての燃焼領域Ａ、Ｂ、Ｃでの燃焼に切り替えることができる。そして、この構成であれば、一般に、燃焼領域Ａのみの最大燃焼量は燃焼領域Ａ、Ｂの最小燃焼量よりも大きく、燃焼領域Ａ、Ｂの最大燃焼量は燃焼領域Ａ、Ｂ、Ｃの最小燃焼量よりも大きい。これにより、本発明では、燃焼領域を切り替える前後の燃焼量を連続的に上昇又は下降するように制御できる。

また、このときの送風機に注目すると、燃焼領域Ａ、Ｂの最小燃焼量時の回転数は燃焼領域Ａのみの最大燃焼量時の回転数よりも著しく小さく、燃焼領域Ａ、Ｂ、Ｃの最小燃焼量時の回転数は燃焼領域Ａ、Ｂの最大燃焼量よりも著しく小さい。具体的には、燃焼領域Ａ、Ｂでの最小燃焼量時の回転数は燃焼領域Ａのみの最小燃焼量時の回転数と近い回転数あるいはほぼ同じ回転数とされ、燃焼量Ａ、Ｂ、Ｃでの最小燃焼時の回転数は燃焼量Ａ、Ｂでの最小燃焼量時の回転数と近い回転数あるいはほぼ同じ回転数とされる。この理由としては、燃焼領域が増加する前後では、実質的に火炎の領域が増えるため、同じ燃焼量であっても火炎の大きさが異なるからである。即ち、燃焼領域が増加すれば、燃焼量が同じであっても火炎の大きさが小さくなる。これにより、燃焼領域が増減して、燃焼能力が切り替わればその前後で、送風機の回転数が不連続となる。

このように、ターンダウン比を高くした燃焼装置においては、燃焼能力が切り替わる際に、燃焼量は連続的に上昇又は下降させることができるが、送風機の回転数は不連続且つ著しく上下する。そのため、この構成を備えた燃焼装置では、実質的に燃焼量が低い場合に限らず、燃焼能力が増加側に切り替えられた場合においては、送風機の回転数が低回転数で制御される場合がある。

また、先にも説明したように、異なる燃焼系統の燃焼部を同時に燃焼させる場合であって、排気部がすすや埃等によって閉塞状態にされると、燃焼能力の高い燃焼部（例えば給湯用の燃焼部）で発生した燃焼ガスの一部が燃焼能力の低い燃焼部（例えば暖房用の燃焼部）側に回り込む場合がある。そして、このような状況下においては、暖房側の送風機の背圧が増大して、暖房用の燃焼部における実質的な送風量が減少する。即ち、送風機の回転数が低回転数で制御されている状況であって、排気部が閉塞状態にされた場合においては、暖房用の燃焼部の燃焼状態が不安定に陥る不具合が発生する。

そこで、本発明では、給排気経路における流路抵抗を検知する抵抗検知手段を有し、抵抗検知手段が流路抵抗の増大を検知したことを条件として、比例弁を所定の制御範囲の下限部分を引き上げて制御する構成とされている。
即ち、異なる燃焼系統の燃焼部を同時に燃焼した場合に、特に排気部において閉塞状態が形成される等して流路抵抗が増大した状況においては、比例弁の制御範囲の下限部分が上方に変更されるため（以下、変更後の制御範囲を制限範囲と言う）、送風機の回転数が低回転数に制御されることがない。これにより、たとえ燃焼能力の切り替え等によって比例弁が制御範囲の下部側（例えば、燃焼領域Ａ、Ｂの最小燃焼量を含んだ一定の範囲）で制御されるような場合であっても、燃焼領域を減じた（燃焼領域Ａ、Ｂ→燃焼領域Ａ）状態における制限範囲内あるいは燃焼領域をそのままとした（燃焼領域Ａ、Ｂ→燃焼領域Ａ、Ｂ）制限範囲内で制御されることとなる。換言すれば、本発明では、比例弁が制限範囲内で制御されることで、送風機も制限範囲内で制御されることとなり、制御範囲が変更された後は、送風機の回転数を一定数以上で制御することができる。
これにより、本発明によれば、異なる燃焼系統の燃焼部を同時に燃焼させて、給排気経路で流路抵抗が増大するような状況が発生したとしても、特に燃焼能力が低い燃焼部側の送風機の回転数を制限範囲内で制御することで、その燃焼部において回転数が低いことに起因した不安定な燃焼状態を発生させない。

請求項２に記載の発明は、少なくとも給湯用の湯水を加熱する給湯系統と、暖房端末に供給される湯水又は熱媒体を加熱する暖房系統とを有し、前記抵抗検知手段は、少なくとも給湯系統に属する送風機の電流値を検知する位置に配され、電流値の低下が検知されると、給湯系統に属する送風機の回転数を補正することを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置である。

かかる構成によれば、送風機の電流値を検知する抵抗検知手段が、燃焼能力が高い給湯系統に設けられているため、給湯系統に属する送風機の送風量を常に適正に維持することができる。

請求項３に記載の発明は、いずれかの燃焼系統における比例弁の所定の制御範囲の下限部分を引き上げられた後、実際に要求される比例弁の実質的な開口状態が、変更前の制御範囲の下限部分と変更後の制御範囲の下限部分との間にあれば、当該燃焼系統のいずれかの分岐流路の開閉弁を閉止して、比例弁の実質的な開口状態を燃焼領域を減少した状態の所定の制御範囲で制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼装置である。

かかる構成によれば、比例弁の所定の制御範囲の下限部分を引き上げた場合で、その比例弁が一定の制御範囲で制御されるような場合においては、減少された燃焼領域における所定の制御範囲で比例弁が制御されるため、確実に燃焼状態を安定させることができる。
即ち、先にも説明したように、例えば、燃焼領域が３つあり、２つの燃焼領域を用いて最小燃焼量で燃焼する場合と、１つの燃焼領域を用いて最大燃焼量で燃焼する場合は、燃焼量が近い。一方で、２つの燃焼領域を用いて最小燃焼量で燃焼する場合の送風機の回転数は低く、１つの燃焼領域を用いて最大燃焼量で燃焼する場合の送風機の回転数は高い。
以上により、本発明によれば、２つの燃焼領域で最小燃焼量近傍で燃焼する状態から、１つの燃焼領域で最大燃焼量近傍で燃焼する状態に切り替えることで、燃焼量をほぼ適切な状態で維持しつつ、より確実に燃焼状態を安定させることができる。

本発明の燃焼装置では、給排気経路における流路抵抗を検知する抵抗検知手段を設け、給排気経路の抵抗が増大したことを条件に、比例弁の所定の制御範囲の下限部分を引き上げるため、異なる燃焼系統の燃焼部を同時に燃焼させる場合に、特に燃焼能力が小さい燃焼部の燃焼状態を不安定に至らせることがない。

本発明の実施形態に係る燃焼装置を示す作動原理図である。図１の燃焼装置における制御装置と各機器との関係を示すブロック図である。図１の燃焼装置における出力し得る燃焼量と送風機の目標回転数との関係を概念的に示すグラフで、給湯又は暖房単独モードのグラフである。図１の燃焼装置における出力し得る燃焼量と送風機の目標回転数との関係を概念的に示すグラフで、給湯・暖房併用モードの暖房側のグラフである。（実線＋二点鎖線：当初の制御範囲、実線：制限範囲）図１の燃焼装置における給湯・暖房併用モードの際の特徴的動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態に係る燃焼装置１について説明する。
本実施形態の燃焼装置１は、図１に示すように、給湯側燃焼系統を形成する給湯用缶体２と、暖房側燃焼系統を形成する暖房用缶体３を備え、給湯用缶体２には図示しない給湯栓等に湯水を流す給湯用回路３０が接続され、暖房用缶体３には外部の図示しない暖房機器に湯水又は熱媒体を流す暖房用回路３１が接続された構成である。
なお、本発明において採用された缶体２、３及び回路３０、３１の構成は、公知のそれとほぼ同様である。そして、本発明における特徴的機能が、暖房用缶体３及び給湯用缶体２側にあるため、以下においては、当該部位の構成に重点をおいて説明し、その他は説明を省略する。

給湯用缶体２は、大別して給湯用燃焼部５と、給湯用燃焼部５に送風する送風機９と、給湯用燃焼部５において生成された燃焼ガスと湯水とが熱交換する給湯用熱交換部６と、給湯用熱交換部６を通過した燃焼ガスを給湯用缶体２の外部に排出する排気部２６とから構成されている。なお、本実施形態では、排気部２６において給湯用缶体２側の上部と暖房用缶体３側の上部とが連通している。即ち、排気部２６では、給湯用缶体２側で発生した燃焼ガスと、暖房用缶体３側で発生した燃焼ガスとが合流する。

給湯用燃焼部５は、燃料を燃焼する１４本のバーナ１１と、燃焼空間部２３とから構成されている。そして、給湯用燃焼部５は、図１に示すように、３つ分割された燃焼領域を有し、その領域ごとに燃焼制御できるようにバーナ１１が配分されている。なお、給湯用燃焼部５の燃焼領域は、本発明に直接的に関わらないため説明を省略する。
燃焼空間部２３は、バーナ１１における燃焼により火炎が形成される空間であり、燃焼により生成された燃焼ガスの発生部分でもある。なお、後述する燃焼空間部１２も同様の空間である。

また、給湯用燃焼部５には、燃料が流れる燃料供給流路１４が接続されている。そして、燃料供給流路１４は、給湯用燃焼部５との接続部近傍で分岐した３つの分岐流路（分岐状流路）１９を有する。各分岐流路１９には、燃焼空間部２３において形成される火炎の領域（燃焼領域）を制限可能な電磁弁１３が１つずつ配されている。そして、電磁弁１３を開閉することで、燃焼領域を制御し給湯用燃焼部５におけるターンダウン比（最大燃焼時と最小燃焼時の燃料の流量比）を大きくしている。
また、電磁弁１３よりも上流側の燃料供給流路１４上には、給湯用ガス比例弁１６が配され、さらに上流側には元ガス電磁弁１８が配されている。

給湯用熱交換部６は、燃焼空間部２３より燃焼ガスの流れ方向下流側に位置し、湯水が流れる管体により構成された熱交換器３３が配される部分である。即ち、給湯用熱交換部６においては、燃焼空間部２３側から高温の燃焼ガスが流入し、その燃焼ガスと熱交換器３３内に流れる湯水とが熱交換し、熱交換器３３を通過する湯水が加熱される。

給湯側の送風機９は、直流電流で駆動するＤＣモータが内蔵された公知のファンで、モータの回転数を検知する回転数検知手段３５に加えて、モータの電流値を検知する電流検知手段３６が備えられている（図２）。
なお、本実施形態では、回転数検知手段３５として、モータに内蔵された回転磁石が発生する磁界を検知するホール素子等が採用されており、電流検知手段３６として、通常の電流計等が採用されている。

一方、暖房用缶体３は、大別して暖房用燃焼部７と、暖房用燃焼部７に送風する送風機１０と、暖房用燃焼部７において生成された燃焼ガスと湯水や熱媒体等（以下、単に湯水と言う）とが熱交換する暖房用熱交換部８と、暖房用熱交換部８を通過した燃焼ガスを暖房用缶体３から外部に排出する排気部２６とから構成されている。

暖房用燃焼部７は、燃料を燃焼する７本のバーナ１１と、燃焼空間部１２とから構成されている。そして、本実施形態では、暖房用燃焼部７は、図１に示すように、３つ分割された燃焼領域を有し、領域ごとに燃焼制御できるようにバーナ１１が配分されている。即ち、図１の左の燃焼領域ａには２つのバーナ１１が配され、その燃焼領域ａに隣接する燃焼領域ｂには３つのバーナ１１が配され、さらにその燃焼領域ｂに隣接する燃焼領域ｃには２つのバーナ１１が配されている。

また、暖房用燃焼部７には、燃料が流れる燃料供給流路１４が接続されている。この燃料供給流路１４は、暖房用燃焼部７との接続部近傍で分岐した３つの分岐流路（分岐状流路）１５を有する。そして、各分岐流路１５には、燃焼空間部１２において形成される火炎の領域（燃焼領域）を制限可能な電磁弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃが１つずつ配されている。即ち、電磁弁１３によって、燃焼領域ａ、ｂ、ｃへの燃料の供給が制限でき、暖房用燃焼部７におけるターンダウン比を大きくしている。

これにより、本実施形態では、１つの電磁弁１３ａ（図１の左に位置する電磁弁）だけを開成して燃焼領域ａのみで燃焼する場合と、左の２つ電磁弁１３ａ、１３ｂを開成して燃焼領域ａと燃焼領域ｂで燃焼する場合と、３つ全ての電磁弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃを開成して燃焼領域ａと燃焼領域ｂと燃焼領域ｃの全てで燃焼する場合に燃焼制御される。そして、燃焼領域ａのみの最大燃焼量は燃焼領域ａ、ｂの最小燃焼量よりも大きく、燃焼領域ａ、ｂの最大燃焼量は燃焼領域ａ、ｂ、ｃの最小燃焼量よりも大きくなるように設定されている。これにより、本発明では、燃焼領域を切り替える前後の燃焼量を連続的に上昇又は下降するように制御できる。
また、電磁弁１３よりも上流側の燃料供給流路１４上には、暖房用ガス比例弁１７が配され、さらに上流側には元ガス電磁弁１８が配されている。

暖房用熱交換部８は、燃焼空間部１２より燃焼ガスの流れ方向下流側に位置し、湯水が流れる管体により構成された熱交換器３２が配される部分である。即ち、暖房用熱交換部８においては、燃焼空間部１２側から高温の燃焼ガスが流入し、その燃焼ガスと熱交換器３２内に流れる湯水とが熱交換し、熱交換器３２を通過する湯水が加熱される。
また、暖房側の送風機１０は、直流電流で駆動するＤＣモータが内蔵された公知のファンで、モータの回転数を検知する回転数検知手段３７が備えられている。

また、本実施形態の燃焼装置１では、上記構成に加えて、燃焼装置１の各機器を制御する制御装置５０を有する。そして、制御装置５０は、図２のブロック図に示すように、入力部５１と、制御部５２と、記憶部５３と、演算部５４と、出力部５５とが備えられている。

入力部５１には、給湯用回路３０や暖房用回路３１に設けられた各センサが検知する湯水又は熱媒体の温度や流量等に関するデータに加えて、送風機９、１０から検知されるデータ等が入力される。ここで、送風機９、１０の双方から検知されるデータとしては、回転数検知手段３５、３７によって検知されるモータの回転数があり、給湯側の送風機９側からのみ検知されるデータとしては、電流検知手段３６によって検知されるモータの電流値がある。
記憶部５３及び演算部５４は、制御部５２によって制御されている。

記憶部５３は、入力部５１に入力される各データや、図３、４に示すように出力し得る燃焼量と送風機９、１０の目標回転数の関係や、給湯側の送風機９における回転数と電流値との関係を示した関係テーブル等のデータを記憶する部分である。

演算部５４は、入力部５１に入力されたデータや、記憶部５３に記憶されたデータ等に基づいて各燃焼部５、７における燃焼量を演算したり、送風機９、１０の回転数や、給湯側の送風機９の回転数の補正値を演算したりする部分である。
出力部５５は、演算部５４で演算されたデータに基づいて、燃焼部５、７における燃焼量を出力したり、送風機５の電流値を出力したりする部分である。

続いて、本実施形態の燃焼装置１における動作について説明する。
本実施形態の燃焼装置１は、制御装置５０によって動作が制御されている。そして、燃焼装置１は、従来の燃焼装置と同様に、給湯動作のみを行う給湯単独モードと、外部の暖房機器に供給する湯水又は熱媒体の加熱のみを行う暖房単独モードと、給湯動作と暖房動作とを同時に行う給湯・暖房併用モードとからなる３つの動作モードを実施可能な構成とされている。
以下に、３つの動作モードについて順番に説明する。

（給湯単独モード）
給湯単独モードは、暖房用回路３１に設けられた暖房用循環ポンプ３８を起動させることなく、図示しない給湯源から供給される湯水を加熱して図示しない給湯栓から出湯させる運転モードである。
即ち、図示しない給湯栓が操作されると、図示しない給水源から給湯用回路３０に湯水が供給され、給湯用回路３０上に設けられた各センサにより燃焼装置１に導入される湯水の温度（入水温度）や流量（入水流量）が検知される。そして、それらの情報が、制御装置５０に送信され、入水流量が最低作動流量（以下、ＭＯＱと称す）以上であることが確認されると、給湯用燃焼部５側における燃焼動作が開始される。

燃焼動作が開始されると、まず送風機９が初期動作を行う。即ち、送風機９が、一定時間送風するプレパージが行われる。そして、プレパージが終了すると、送風機９は、要求された燃焼量に基づいた目標回転数に制御される。それと同時に、給湯用燃焼部５に対して、燃料ガスが供給される。このとき、元ガス電磁弁１８が開成され、前記要求された燃焼量に基づいて、給湯用ガス比例弁１６の開度が調整されると共に、給湯側の電磁弁１３の開閉が制御される。具体的に言えば、例えば、図３のグラフに示すように、燃焼量ｓで燃焼制御する場合であれば、２つの電磁弁１３（図１の左２つ）が開成され、左２つの燃焼領域におけるバーナ１１に火炎が形成される。また、このときの送風機９の回転数は、目標回転数ｐとして制御される。

そして、給湯用燃焼部５におけるバーナ１１に対して、点火装置２７により点火される。これにより、給湯用燃焼部５において燃焼ガスが発生し、その燃焼ガスによって給湯用熱交換部６を流れる湯水が加熱される。そして、給湯用熱交換部６で加熱された湯水は、下流側で図示しない給水源から供給される湯水と混合されて適温に調整された後、給湯栓より出湯される。
なお、給湯用燃焼部５における燃焼量は、予め設定された湯水の設定温度、入水温度、入水流量、並びに、熱交換部１２における加熱後の湯水の温度（出湯温度）等の情報に基づいて決定される。
なお、上記した給湯運転の動作を基本給湯動作と称す。

また、給湯運転では、基本給湯動作の最中に、所定の条件が満たされると、以下の動作が実行される。
即ち、排気部２６側で、すすの発生や異物の混入あるいは外部からの突発的な空気の吹き込み等が発生した場合においては、送風機９の背圧が増大する。これにより、送風機９の電流値が低下し、実質的な送風量が減少するため、燃料ガスと空気との混合比（所謂空燃比）がずれて、燃焼状態が不安定となる場合がある。そのため、電流検知手段３６が電流の低下を検知すると、送風機９による実質的な送風量が減少したとみなして、電流値を増加させて回転数を上げる制御を行う（電流値補正制御）。
即ち、給湯運転においては、電流値の低下が検知されると、当初の目標回転数よりも高い回転数に補正され、その補正後の目標回転数で送風機９が制御される。
なお、本実施形態では、給湯単独モードであっても、給湯用燃焼部５で発生した燃焼ガスが暖房側に吹き込まない程度の回転数で暖房側の送風機１０が運転されている。
以上が、燃焼装置１の給湯運転の際の通常の給湯動作の説明である。

（暖房単独モード）
暖房単独モードは、給湯用回路３０に湯水の流れを発生させることなく、暖房用回路３１内の湯水又は熱媒体（単に湯水と言う）を加熱して、外部の暖房機器との間でその湯水を循環させる運転モードである。
即ち、外部の暖房機器のスイッチが操作されると、暖房用回路３１における暖房用循環ポンプ３８が駆動され、暖房用回路３１上に設けられたセンサにより燃焼装置１に導入される湯水の温度が検知される。そして、それらの情報が、制御装置５０に送信され、予め設定された目標温度と現在の湯水の温度に基づいて、暖房用燃焼部７側における燃焼動作が開始される。

燃焼動作が開始されると、まず送風機１０が初期動作を行う。即ち、送風機１０が、一定時間送風するプレパージが行われる。そして、プレパージが終了すると、送風機１０は、燃焼量に基づいた目標回転数に制御される。それと同時に、暖房用燃焼部７に対して、燃料ガスが供給される。このとき、元ガス電磁弁１８が開成され、前記要求された燃焼量に基づいて、暖房用ガス比例弁１７の開度が調整されると共に、暖房側の電磁弁１３の開閉が制御される。なお、このときの電磁弁１３と送風機１０の具体的制御については、給湯単独モードと同様であるため省略する。

そして、暖房用燃焼部７におけるバーナ１１に対して、点火装置２８により点火される。そして、暖房用燃焼部７において発生した燃焼ガスによって、暖房用熱交換部８を流れる湯が加熱されて、外部の暖房機器側に適温の湯水が供給される。なお、暖房機器としては、ファンコンベクタ等の高温（例えば、摂氏８０度）の湯を要するものや、床暖房器具等の比較的低温（例えば、摂氏６０度）の湯を要するものがある。
なお、本実施形態では、暖房単独モードであっても、暖房用燃焼部７で発生した燃焼ガスが給湯側に吹き込まない程度の回転数で給湯側の送風機９が運転されている。そのため、暖房単独モードにおいては、給湯側の送風機９の電流値に基づいて、暖房側の送風機１０の電流値補正が行われる。

（給湯・暖房併用モード）
給湯・暖房併用モードは、前記した給湯用の湯水を加熱する給湯単独モードの際の動作と、暖房機器に供給する湯を加熱する暖房単独モードの際の動作が、同時に制御される運転モードである。即ち、給湯・暖房併用モードにおける、通常時の燃焼装置１の基本的動作は、上記した説明を準用できるため、説明を省略する。

ここで、先にも説明したように、給湯・暖房併用モードでは、燃焼能力の高い給湯側で発生した燃焼ガスの一部が、燃焼能力の低い暖房側に回り込む場合がある。特に、排気部２６側で、すすの発生や異物の混入あるいは外部からの突発的な空気の吹き込み等が発生した場合においては、排気側の流路抵抗の増大により、給湯側から暖房側に回り込んでくる燃焼ガスの量が増大する。これにより、暖房側の送風機１０の背圧が増大して、暖房用燃焼部７に供給される実質的な送風量が減少する。即ち、給湯・暖房併用モードにおいては、特に暖房側の送風機１０の回転数が低い場合に、暖房用燃焼部７における燃焼状態が不安定に陥ってしまう不具合が発生していた。

そこで、本実施形態では、給湯・暖房併用モードにおいて、流路抵抗が増大したことを条件に、暖房用ガス比例弁１７の開度と、暖房側の送風機１０の回転数の制御範囲を制限する構成とされている。
以下に、本実施形態の特徴的動作について、図４のグラフ及び図５のフローチャートを用いて具体的に説明する。

即ち、給湯・暖房併用モードが確認されると（図５のステップ１）、ステップ２に移行して、燃焼装置１における給排気経路における流路抵抗が増大したか否かが確認される。具体的には、給湯側の送風機９に設けられた電流検知手段３６によって、電流値が低下したか否かが確認される。そして、電流検知手段３６の検知電流が低下したことが確認されると、暖房側における予め設定された出力し得る燃焼量と送風機の目標回転数との関係が制限される。即ち、暖房側の送風機１０においては、通常時に目標とされる制御範囲の下限値が所定の回転数よりも高い回転数に変更される。

具体的には、例えば、暖房用燃焼部７における電磁弁１３ａと電磁弁１３ｂが開成されている場合においては、図４に示すように、当初の目標回転数の下限値にあたる回転数ｖが回転数ｗにまで押し上げられる。即ち、暖房用燃焼部７において燃焼領域ａと燃焼領域ｂが燃焼されている場合において、給排気経路の流路抵抗が増大すれば、送風機１０の制御範囲が下限値を回転数ｗ（最大回転数の１／３〜１／２）とした範囲（以下、送風機側制限範囲とも言う）に変更される。換言すれば、図４の二点鎖線部分にあたる回転数ｖから回転数ｗの間の回転数は、暖房側の送風機１０の目標回転数にされなくなる。
なお、このとき、上記給湯単独モードで説明したように、給湯側の送風機９は、電流値の低下に基づいて回転数が補正される。

また、同時に、暖房用燃焼部７においては、出力し得る燃焼量が制限される。即ち、出力し得る燃焼量も、送風機１０の制限範囲に基づいた制御範囲に変更される。
具体的には、前記したように、例えば、暖房用燃焼部７における電磁弁１３ａと電磁弁１３ｂが開成されている場合においては、図４に示すように、当初の制御範囲における出力し得る燃焼量の下限値にあたる燃焼量ｋが燃焼量ｌにまで押し上げられる。即ち、暖房用燃焼部７において燃焼領域ａと燃焼領域ｂが燃焼されている場合において、給排気経路の流路抵抗が増大すれば、暖房用燃焼部７の燃焼量の制御範囲が下限値を燃焼量ｌとした範囲（以下、燃焼部側制限範囲とも言う）に変更される。換言すれば、暖房用ガス比例弁１７の開度の制御範囲が変更され、図４の二点鎖線部分にあたる燃焼量ｋから燃焼量ｌの間の燃焼量が、暖房用燃焼部７において出力されないように制御される。

このように、暖房用缶体３において、送風機１０の制御範囲と、暖房用ガス比例弁１７の制御範囲が、制限範囲に変更されると（ステップ３）、ステップ４、５に移行して、フラグがオンされ、ステップ６において演算部５４で演算された必要燃焼量が制限範囲内であるか否かが確認される。即ち、前記した例を利用して説明すると、燃焼領域ａと燃焼領域ｂで燃焼されている場合においては、演算されて実際に必要とされている燃焼量が、燃焼量ｋから燃焼量ｌの間であるか否かが確認される。

そして、このとき、実際に必要とされている燃焼量が、燃焼量ｋから燃焼量ｌの間であれば、暖房用ガス比例弁１７及び暖房側の送風機１０が制限範囲内となるように制御される。即ち、本実施形態では、現在の燃焼領域を減少させて（例えば、燃焼領域ａと燃焼領域ｂでの燃焼→燃焼領域ａのみでの燃焼）、減少させた燃焼領域における制限範囲内であって、その制限範囲の上方側で制御される（ステップ７）。

より具体的には、前記したように、本実施形態では、燃焼領域ａのみの最大燃焼量ａｍａｘは燃焼領域ａ、ｂの最小燃焼量ａｂｍｉｎよりも大きく、燃焼領域ａ、ｂの最大燃焼量ａｂｍａｘは燃焼領域ａ、ｂ、ｃの最小燃焼量ａｂｃｍｉｎよりも大きくなるように設定されているため、ステップ７では、燃焼領域ａと燃焼領域ｂが燃焼している場合の現在の燃焼量が、燃焼領域ａのみでの最大燃焼量よりも高い燃焼量であれば、その燃焼領域ａの最大燃焼量ａｍａｘに基づいて、暖房用ガス比例弁１７の開度が制御されると共に、暖房側の送風機１０の回転数が制御される。即ち、概念的に言えば、暖房用ガス比例弁１７の開度と送風機１０の回転数の制御は、図４の矢印ｈ方向に推移する。

一方、燃焼領域ａと燃焼領域ｂが燃焼している場合の現在の燃焼量が、燃焼領域ａのみでの最大燃焼量ａｍａｘよりも低い燃焼量であれば、その現在の燃焼量に基づいて、暖房用ガス比例弁１７の開度が制御されると共に、暖房側の送風機１０の回転数が制御される。即ち、概念的に言えば、暖房用ガス比例弁１７の開度と送風機１０の回転数の制御は、図４の矢印ｉ方向に推移する。
そして、ステップ７において、暖房用ガス比例弁１７及び送風機１０が制限範囲に制御されると、再びステップ１以降の動作が繰り返される。

また、ステップ１において、給湯・暖房併用モードが確認されなければ、ステップ８に移行し、フラグのオンが確認され、フラグがオン（ステップ５を通過した際にオンにされる）であれば、ステップ９でフラグがオフにされる。そして、再びステップ１以降の動作が繰り返される。

以上のように、本実施形態では、給湯運転と暖房運転が同時に行われた状態で、暖房側の回転数が一定以下に制御された場合であって、給排気経路における流路抵抗の増大が確認されれば、暖房側の送風機１０及び暖房用ガス比例弁１７の制御範囲を制限範囲に変更するため、暖房用燃焼部７において、送風量が低いことに起因した燃焼状態の不具合が発生しない。

上記実施形態では、給湯用回路３０と暖房用回路３１を備えた構成を示したが、本発明ではこれに限定されず、浴槽に接続された風呂循環回路等を備えた構成であっても構わない。この場合においても、互いに独立して燃焼する２以上の燃焼系統が同時に燃焼している場合に、ガス比例弁や送風機の制御範囲を制限することで上記実施形態と同様の効果を期待できる。

上記実施形態では、暖房側の制御範囲が制限範囲に制限された状態で、制限範囲から外れた制御範囲における燃焼量で要求された場合、燃焼領域を減少側に切り替えて、その燃焼領域の最大燃焼量近傍で制御する構成を示したが、本発明ではこれに限定されず、例えば、燃焼領域を維持した状態で、制限範囲内の燃焼量に制御する構成であっても構わない。
また、制限範囲から外れた制御範囲内であって、一定の回転数を基準に、その回転数より低ければ燃焼領域を減少させた制限範囲に制御し、その回転数より高ければ燃焼領域を維持した状態で制限範囲に制御する構成であっても構わない。

また、上記実施形態では、暖房側の制御範囲が制限範囲に制限された状態で、制限範囲から外れた制御範囲における燃焼量で要求された場合、燃焼領域を減少側に切り替えつつ、要求された燃焼量に応じて、制御する燃焼量を振り分ける構成を示したが、前記条件が満たされた場合においては、一律に減少した燃焼領域における最大燃焼量で制御する構成であっても構わない。

上記実施形態では、暖房側に電流検知手段３６等の抵抗検知手段を設けない構成を示したが、本発明ではこれに限定されず、暖房側にも抵抗検知手段を設けても構わない。例えば、暖房側に抵抗検知手段を設ける場合、給湯側と同様の電流検知手段を設けたり、熱電対などのバーナセンサを設ける構成が挙げられる。これにより、暖房単独モードや給湯・暖房併用モードにおいて、暖房側の送風機１０から得られる情報に基づいた制御を実行することが可能となる。
そして、暖房側に抵抗検知手段を設けた場合、その抵抗検知手段に基づいて、上記同様の制御を行っても構わない。
なお、バーナセンサを用いれば、火炎の大きさを検知でき、その情報から燃焼状態を判断できる。

上記実施形態では、ガス比例弁の開度を開口面積を調整して変化させた構成を示したが、本発明ではこれに限定されず、パルス制御によって開度を調整しても構わない。即ち、この構成によれば、開口状態の時間の割合と閉塞状態の時間の割合を調整することで、上記実施形態と同様の効果を期待することができる。

１燃焼装置
２給湯用缶体
３暖房用缶体
５給湯用燃焼部
７暖房用燃焼部
９、１０送風機
１４燃料供給流路（燃料供給経路）
１５、１９分岐流路（分岐状流路）
１６給湯用ガス比例弁
１７暖房用ガス比例弁
２６排気部
３６電流検知手段（抵抗検知手段）

Claims

互いに独立して燃焼可能な複数の燃焼系統を備えた燃焼装置において、
前記複数の燃焼系統のうち少なくとも２つの燃焼系統にはそれぞれ、燃焼部と、給排気経路と、燃料供給経路が備えられ、
各燃料供給経路は、比例弁が備えられ、当該比例弁は要求に応じて所定の制御範囲内で実質的な開口状態を変化させることが可能であり、燃料供給経路のうちの少なくとも１つは、比例弁の下流側が分岐された分岐状流路を有し、当該分岐状流路を介して燃焼部と接続されており、
前記分岐状流路のうちの少なくとも１つには、開閉弁が設けられ、当該開閉弁を開閉することによって燃焼部の燃焼領域を増減することが可能であり、
各給排気経路は、送風機が備えられ、当該送風機は、前記比例弁の実質的な開口状態と関連して回転数が増減され、当該送風機を運転することによって各燃焼部に対して空気を供給し、各燃焼部で発生した燃焼ガスを同一の排気部から排気するものであって、
給排気経路における流路抵抗を検知する抵抗検知手段を有し、抵抗検知手段が流路抵抗の増大を検知したことを条件として、比例弁を前記所定の制御範囲の下限部分を引き上げて制御することを特徴とする燃焼装置。
少なくとも給湯用の湯水を加熱する給湯系統と、暖房端末に供給される湯水又は熱媒体を加熱する暖房系統とを有し、
前記抵抗検知手段は、少なくとも給湯系統に属する送風機の電流値を検知する位置に配され、電流値の低下が検知されると、給湯系統に属する送風機の回転数を補正することを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
いずれかの燃焼系統における比例弁の所定の制御範囲の下限部分を引き上げられた後、実際に要求される比例弁の実質的な開口状態が、変更前の制御範囲の下限部分と変更後の制御範囲の下限部分との間にあれば、当該燃焼系統のいずれかの分岐流路の開閉弁を閉止して、比例弁の実質的な開口状態を燃焼領域を減少した状態の所定の制御範囲で制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼装置。