JP2015172478A - 熱源機 - Google Patents

Abstract

【課題】噴霧された液体燃料を燃焼させる燃焼機構を有する熱源機の燃焼開始時における燃焼制御を適切に行なう。【解決手段】燃焼バーナは、燃焼開始時には、点火までの初期燃焼号数Ｇａ，Ｇｂを規定する着火パターンに従って燃焼量を制御される。一定燃料量の噴霧による燃焼期間と燃焼停止期間とを交互に設けるオンオフ燃焼制御の適用時に、最小作動流量（ＭＯＱ）の検知に応じた燃焼開始時には、燃焼停止から燃焼動作を再開するための燃焼開始時（Ｇｂ＝Ｇ１）と比較して、着火パターンにおける燃焼量が増大される（Ｇｂ＝Ｇ２）。【選択図】図９

Description

この発明は、熱源機に関し、より特定的には、噴霧された液体燃料を燃焼させる燃焼機構を有する熱源機の燃焼開始時における制御に関する。

灯油に代表される液体燃料を燃焼させる燃焼機構を有する熱源機が従来より用いられている。たとえば、燃焼機構としてオイルバーナを用い、オイルバーナによって水道水を加熱する給湯装置がその代表例として挙げられる。

一般に、熱源機における発生熱量は、燃焼機構において噴霧される燃料量によって制御される。燃焼機構では、一般的に、燃料量が少ない場合には燃料噴霧が不安定となってしまう。このため、発生熱量が低い領域では、燃料噴霧が安定的に実行できる一定燃料量の噴霧による燃焼期間と、燃料噴霧が停止される燃焼停止期間とを交互に設ける、いわゆるオンオフ燃焼制御が用いられている。

たとえば、特開２００２−３１３３４号公報（特許文献１）には、要求される熱量に応じた燃料量による液体燃料の噴霧燃焼を連続的に行なう比例燃焼制御と、上記オンオフ燃焼制御とを切換える熱源機が記載されている。特許文献１に記載された熱源機では、比例燃焼制御からオンオフ燃焼制御への切換に際し十分なチャタリング防止を行なうための制御が記載されている。

特開２００２−３１３３４号公報

一般的に、噴霧燃料を燃焼させる熱源機では、燃焼停止状態からの燃焼開始時には、噴霧された燃料を確実に着火するために、着火に適した所定パターンに従って燃料量を制御する燃焼制御が実行される。

一方で、噴霧された燃料が燃焼機構の低温部位に付着すると、未燃のＨＣ（炭化水素）の発生による臭気がユーザに感知される虞がある。このため、未燃ＨＣを低減するためには、着火時に燃焼機構を早期に昇温することが好ましい。

しかしながら、早期昇温のために着火時の燃料量を過剰に設定すると、発生熱量が過剰になることによって出湯温度の制御に悪影響が生じる虞がある。特に、上述したオンオフ燃焼制御では、自動的に燃焼期間および燃焼停止期間が交互に設けられるため、燃焼開始による着火の頻度が高くなるため、着火時の燃焼制御を適切化することが重要である。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、噴霧された液体燃料を燃焼させる燃焼機構を有する熱源機の燃焼開始時における燃焼制御を適切に行なうことである。

この発明によれば、熱源機は、噴霧された液体燃料を燃焼させることによって燃焼熱を発生する燃焼機構と、燃焼機構を制御するための制御装置とを備える。制御装置は、演算
部と、第１の制御部と、着火制御部とを含む。演算部は、要求燃焼量を演算する。第１の制御部は、一定燃焼量での燃焼機構の燃焼期間と燃焼機構の燃焼停止期間とを自動的に交互に設けるオンオフ制御による燃焼期間および燃焼停止期間の比率の調整によって、要求燃焼量に従って燃焼熱を制御する。着火制御部は、燃焼機構の燃焼動作を開始するときに所定の着火パターンに従って燃焼機構における燃焼量を制御する。さらに、着火制御部は、着火パターンにおける燃焼量を、最小作動流量の検知に応答して燃焼動作が開始される場合には、オンオフ制御によって燃焼停止状態から燃焼動作が開始される場合よりも増加するように構成される。

上記熱源機によれば、燃焼期間および燃焼停止期間を交互に設けることにより着火パターンによる燃焼開始の頻度が高くなるオンオフ制御の適用時において、燃焼開始時における燃焼量を適切に制御できる。具体的には、最小作動流量（ＭＯＱ）の検出に応じた初回の点火時には、着火パターンにおける燃焼量を増加することによって噴霧された燃料が付着する部位の温度を早期に上昇させることによって未燃ＨＣの発生を抑制できるとともに、オンオフ制御適用に伴う２回目以降の点火時には、燃焼開始時における燃焼熱が過剰となることを防止できる。

好ましくは、制御装置は、第２の制御部と、制御モード選択部とをさらに含む。第２の制御部は、連続的に設けられた燃焼期間における燃焼量を調整する比例燃焼制御によって要求燃焼量に従って燃焼熱を制御する。制御モード選択部は、要求燃焼量が所定値よりも小さい場合に第１の制御部によるオンオフ制御を選択する一方で、要求燃焼量が所定値よりも大きい場合に、第２の制御部による比例燃焼制御を選択する。さらに、着火制御部は、最小作動流量の検知に応答して燃焼動作が開始される際に比例燃焼制御が選択される場合には、オンオフ制御の燃焼停止状態から燃焼動作が開始される場合と比較して、着火パターンにおける燃焼量を増加する。

このようにすると、燃焼期間が連続的に設けられる比例燃焼制御が適用された場合にも、最小作動流量（ＭＯＱ）の検出に応じた初回の点火時には、着火パターンにおける燃焼量を増加することによって未燃ＨＣの発生を抑制できる。

また好ましくは、燃焼機構は、液体燃料をを噴霧するための噴射ノズルと、噴射ノズルによる液体燃料の噴霧口周囲に配設されたバーナコーンとを含む。制御装置は、燃焼動作が開始されるときのバーナコーンの温度を推定するための温度推定部をさらに含む。着火制御部は、推定されたバーナコーンの温度が所定温度よりも高いときには、所定温度よりも低いときと比較して、最小作動流量の検知に応答した燃焼動作の開始時での着火パターンにおける燃焼量を減少するように構成される。

このようにすると、噴霧された燃料が付着しても未燃ＨＣが発生しないバーナコーンの高温時には、バーナコーンを早期に昇温するための燃焼熱が不要であるため、着火パターンにおける燃焼量を減少する。これにより、着火パターンにおける過剰な燃焼熱の発生をさらに回避できるので、燃焼開始時における燃焼をさらに適切に制御することができる。

さらに好ましくは、温度推定部は、燃焼機構が前回の燃焼動作を停止してからの経過時間に基づいて、バーナコーンの温度を推定する。あるいは、温度推定部は、燃焼機構における燃焼および燃焼停止履歴に基づいて、バーナコーンの温度を推定する。

このようにすると、温度センサを配置することなく、バーナコーンが未燃ＨＣを生じさせない温度であるか否か（高温であるか否か）を燃焼機構の作動履歴に基づいて判断することができる。

好ましくは、着火パターンは、点火前に供給される第１の初期燃焼量と、点火確認後に所定時間供給される第２の初期燃焼量とによって規定される。着火制御部は、第２の初期燃焼量の調整によって、着火パターンにおける燃焼量を増減させる。

このようにすると、点火されるまでの燃焼量については着火性を考慮した最適な燃料量を一律に設定する一方で、点火確認後の燃焼量の増大によって燃焼機構（バーナコーン）を速やかに昇温するための熱量を確保することができる。これにより、着火性の確保と、未燃ＨＣ発生防止のための燃焼機構（バーナコーン）の昇温とを両立するように燃焼開始時の燃焼量を制御することができる。

好ましくは、熱源機は、燃焼機構に対して回転数に応じた空気量を供給するように構成された送風ファンをさらに備える。制御装置は、燃焼機構における噴霧燃料量に対応させて送風ファンの回転数を制御するためのファン回転数制御部をさらに含む。ファン回転数制御部は、燃焼動作の停止から燃焼動作が再開されるまでの間に、着火パターンに対応した第１の回転数によって送風ファンが回転する第１の期間と、第１の回転数よりも低い第２の回転数で送風ファンが回転する第２の期間とを設けるように送風ファンの回転数を制御する。さらに、第２の期間よりも後に第１の期間が設けられる。

このようにすると、燃焼動作の停止から燃焼動作が再開されるまでの間、燃焼再開に備えて送風ファンの作動を継続する際に、送風ファンの回転数を着火パターンに対応した第１の回転数に維持する場合と比較して、熱源機内での温度低下を抑制することができる。この結果、燃焼再開後における熱源機での熱効率を改善することができる。

さらに好ましくは、ファン回転数制御部は、最小作動流量の非検知に応じて燃焼動作が停止される場合に、燃焼動作の停止から所定のポストパージ時間が経過するまで送風ファンの回転数を第２の回転数に制御するとともに、ポストパージ時間が経過するまでに最小作動流量が再び検知されると、送風ファンの回転数を第１の回転数まで上昇させる。着火制御部は、ポストパージ時間が経過するまでに最小作動流量が再び検知されたときに、ファン回転数制御部によって送風ファンの回転数が第１の回転数で制御された状態となってから、燃焼機構における燃料燃焼を開始する。

このようにすると、最小作動流量の非検知（ＭＯＱオフ）に応じて燃焼動作が停止される場合に、燃焼再開に備えて送風ファンが作動を継続するポストパージ期間において、送風ファンの回転数を着火パターンに対応した第１の回転数よりも低下することができる。この結果、ポストパージ期間における送風ファンの回転数を第１の回転数に維持する場合と比較して、熱源機内での温度低下を抑制することができる。

あるいは好ましくは、ファン回転数制御部は、オンオフ制御の選択時に燃焼期間の終了に応じて燃焼動作が停止される場合に、燃焼停止期間の開始から第１の時間が経過するまでの間、送風ファンの回転数を第２の回転数に制御するとともに、第１の時間の経過後において燃焼停止期間が終了するまでに送風ファンの回転数を第１の回転数まで上昇させる。

このようにすると、オンオフ制御における燃焼期間の終了に応じて自動的に燃焼動作が停止される場合に、燃焼停止期間の前半において送風ファンの回転数を着火パターンに対応した第１の回転数よりも低下することができる。この結果、燃焼停止期間を通じて送風ファンの回転数を第１の回転数に維持する場合と比較して、熱源機内での温度低下を抑制することができる。

さらに好ましくは、ファン回転数制御部は、第２の回転数および第１の時間を、オンオフ制御において要求燃焼量に従って調整された燃焼停止期間の長さに応じて可変に制御する。

このようにすると、燃焼停止期間の前半での送風ファンの回転数（第２の回転数）を、燃焼停止期間の終了（次の燃焼期間の開始）までに第１の回転数に復帰できる範囲内で、可能な限り低下させることができる。これにより、燃焼停止期間における熱源機内での温度低下をさらに抑制することができる。

この発明によれば、噴霧された液体燃料を燃焼させる燃焼機構を有する熱源機の燃焼開始時における燃焼制御を適切に行なうことができる。

本実施の形態に従う熱源機を含んで構成された給湯装置の概略構成を説明するブロック図である。 図１に示された燃焼バーナの構成を詳細に説明するためのブロック図である。 実施の形態１に従う燃焼バーナ（燃焼機構）の燃焼制御を説明するための機能ブロック図である。 比例燃焼制御における燃焼バーナの動作例を示す波形図である。 オンオフ燃焼制御における燃焼バーナの動作例を示す波形図である。 着火制御部による点火時の着火パターンを説明するための波形図である。 実施の形態１に従う燃焼バーナの燃焼制御を説明するフローチャートである。 実施の形態１に従う着火制御の処理シーケンスを説明するためのフローチャートである。 着火制御部による初回点火時の着火パターンを説明するための波形図である。 実施の形態２に従う燃焼バーナの燃焼制御を説明するフローチャートである。 実施の形態２に従う着火制御の処理シーケンスを説明するためのフローチャートである。 温度推定によって増減されるカウント値の変化の第１の例を示す概念図である。 温度推定によって増減されるカウント値の変化の第２の例を示す概念図である。 実施の形態３に従うファン回転数制御のための構成を説明する機能ブロック図である。 燃焼開始時および燃焼停止時におけるファン回転数制御の比較例を説明するための概念的な波形図である。 ＭＯＱオフに応じた燃焼停止時における実施の形態３に従うファン回転数制御を説明するための概念的な波形図である。 オンオフ燃焼制御での燃焼停止時における比較例に従うファン回転数制御を説明するための概念的な波形図である。 オンオフ燃焼制御での燃焼停止時における実施の形態３に従うファン回転数制御を説明するための概念的な波形図である。 実施の形態３に従う熱源機における燃焼停止時のファン回転数制御を説明する第１のフローチャートである。 実施の形態３に従う熱源機における燃焼停止時のファン回転数制御を説明する第２のフローチャートである。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。

［実施の形態１］
図１は、本実施の形態に従う熱源機を含んで構成された給湯装置１０の概略構成を説明するブロック図である。

図１を参照して、給湯装置１０は、燃焼缶体６と、燃焼バーナ７と、点火トランス７８と、送風ファン８と、入水管１１と、熱交換器１２と、出湯管１６と、排煙筒３０と、コントローラ１００とを含む。図１の構成例では、給湯装置１０のうちの燃焼バーナ７、送風ファン８およびコントローラ１００によって、本実施の形態による熱源機を構成することができる。

入水管１１は、たとえば水道管と接続されて、水道水を被加熱媒体として熱交換器１２に入力するように構成される。燃焼バーナ７の噴射ノズル７０は、燃焼缶体６の上部に配設される。

燃焼バーナ７は、たとえば、液体燃料として石油（灯油）を噴霧する噴射ノズル７０を有するガンタイプバーナによって構成される。燃焼バーナ７は、さらに、電磁開閉弁７１と、電磁供給ポンプ７２と、燃料供給管７３と、リターン管７４と、油温検出センサ７５と、流量制御弁７６とを有する。燃焼バーナ７は、「燃焼機構」の一実施例に対応する。送風ファン８は、燃焼バーナ７に燃焼用空気を供給する。

噴射ノズル７０から噴霧された燃料は、送風ファン８からの燃焼用空気と混合される。点火トランス７８によって着火されることにより、噴射ノズル７０からの燃料が燃焼されて火炎が生じる。燃焼バーナ７からの火炎によって生じる燃焼熱は、燃料缶体６内で熱交換器１２へ与えられる。燃焼缶体６の燃焼ガスの流れ方向下流側には熱交換後の燃焼排ガスを排出処理するための排煙筒３０が開口されている。

熱交換器１２は、燃焼バーナ７からの燃焼熱によって、熱交換器１２内を通流する入水管１１からの水道水を加熱する。熱交換器１２によって加熱された湯は、出湯管１６を経由してカラン１５等から出湯される。

入水管１１には、入水温度Ｔｗ（℃）を検出するための温度センサ１７と、通水流量Ｑ（ｌ／ｍ）を検出する流量センサ１８が設けられる。出湯管１６には、出湯温度Ｔｈ（℃）を検出するための温度センサ１９が設けられている。

図２は、燃焼バーナ７の構成を詳細に説明するためのブロック図である。
図２を参照して、燃料供給管７３は、図示しない燃料タンクから噴射ノズル７０へ液体燃料（以下、単に燃料とも称する）を導く。燃料供給管７３には、電磁開閉弁７１および電磁供給ポンプ７２が介装される。

電磁開閉弁７１は、図示しない燃料タンクから燃料供給管７３への燃料供給をオンオフするために、コントローラ１００からの制御指令Ｓｏに応じて開閉する。電磁供給ポンプ７２は、コントローラ１００からの制御指令Ｓｐに応じて、開状態の電磁開閉弁７１を経由して供給された燃料を昇圧する。電磁供給ポンプ７２によって昇圧された燃料は、噴射ノズル７０から霧状に噴射される。

リターン管７４は、燃料供給管７３により供給された液体燃料の一部を、燃料供給管７３に戻すように配設される。図２の例では、リターン管７４は、電磁開閉弁７１よりも下流側であって、電磁供給ポンプ７２よりも上流側に燃料を戻すように構成される。

リターン管７４には、リターン油の油温を検出する油温検出センサ７５と、リターン油の流量を制御するための流量制御弁７６と、リターン油の逆流を防止するための逆止弁７７とが介装されている。

流量制御弁７６の弁開度は、コントローラ１００からの制御指令Ｓｖに応じて調整される。流量制御弁７６によってリターン油の流量が調整されることにより、噴射ノズル７０から噴霧される燃料量（以下、単に「燃料量」とも称する）が制御される。基本的には、燃焼バーナ７による燃焼量は、燃料量に比例する。したがって、流量制御弁７６の弁開度
を制御することによって、燃焼バーナ７による燃焼量を制御できる。

噴射ノズル７０による燃料噴霧口の周囲には、バーナコーン８０が配設される。したがって、構造上、噴射ノズル７０から噴霧された燃料の一部がバーナコーン８０に付着する可能性がある。バーナコーン８０には、送風ファン８から供給された燃焼用空気を導入するための孔（図示せず）が複数設けられている。導入された空気と噴霧後に蒸発した燃料との混合気が燃焼されることにより、各孔に火炎が形成される。燃焼量が増えると、バーナコーン８０の外部まで、拡散火炎が形成される。

バーナコーン８０の低温時に、噴射ノズル７０から噴霧された燃料が付着すると、未燃ＨＣの発生による臭気がユーザに感知される虞がある。一方で、バーナコーン８０の温度が上昇していると、付着した燃料は即座に気化するため、未燃ＨＣの発生による臭気の問題点は発生し難い。

再び図１を参照して、コントローラ１００は、たとえばマイクロコンピュータによって構成される。コントローラ１００は、ユーザ操作に応じて、給湯装置１０の動作を制御する。たとえばユーザ操作は、給湯運転のオンオフ指示や、給湯の設定温度を含む。代表的な機能として、コントローラ１００は、出湯温度Ｔｈが設定温度Ｔｒに従って制御されるように、燃焼バーナ７への燃焼制御指令を生成する。燃焼制御指令は、図２に示した制御指令Ｓｏ，Ｓｐ，Ｓｖを含む。燃焼制御指令に従って燃焼バーナ７による燃焼熱が制御されることにより、給湯装置１０における出湯温度Ｔｈが制御される。

図３は、実施の形態１に従う燃焼バーナ７の燃焼制御を説明するための機能ブロック図である。図３を始めとする各機能ブロック図に示された各ブロックの機能については、コントローラ１００内に当該機能を有する回路（ハードウェア）を構成してもよいし、予め設定されたプログラムに従ってコントローラ１００がソフトウェア処理を実行することにより実現してもよい。

図３を参照して、コントローラ１００は、号数演算部１１０と、燃焼制御部１２０とを備える。燃焼制御部１２０は、オンオフ燃焼制御部１３０と、比例燃焼制御部１４０と、着火制御部１５０と、制御モード選択部１６０とを有する。

号数演算部１１０は、設定温度Ｔｒ、入水温度Ｔｗ、出湯温度Ｔｈおよび流量Ｑに基づいて、要求号数Ｒｇを演算する。要求号数Ｒｇは、燃焼バーナ７に要求される発生熱量に相当する。

一般に、要求号数における号数＝１（１号）とは、Ｑ＝１（Ｌ／ｍｉｎ）の流量を２５（℃）昇温させるのに必要な熱量を意味する。したがって、給湯装置１０での水温上昇に必要な理論的熱量量（号数）Ｒｇ＊は、たとえば、下記の式（１）に従って設定することができる。

Ｒｇ＊＝（Ｔｒ−Ｔｃ）・Ｑ／２５ …（１）
式（１）中において、（Ｔｒ−Ｔｃ）は熱交換器１２での目標昇温量に相当する。当該目標昇温量と流量Ｑとの積により、上記Ｒｇ＊が演算される。

さらに、出湯温度Ｔｈおよび設定温度Ｔｒの温度偏差（Ｔｒ−Ｔｈ）のフィードバック制御をさらに組合せて要求号数Ｒｇを設定することも可能である。この場合には、式（１）に従って算出された号数と、温度偏差（Ｔｒ−Ｔｈ）のＰＩ制御に基づく号数との和に従って、Ｒｇ＊が設定される。

なお、要求号数Ｒｇは、給湯装置１０での実際の熱効率ηを考慮して設定される（たとえば、Ｒｇ＝Ｒｇ＊／η）。熱効率ηは、燃焼バーナ７による燃焼熱量に対する被加熱媒体が受ける熱量の比で定義される。一例として、非潜熱回収型の給湯装置ではη＝０．８前後であり、潜熱回収型の給湯装置ではη＝０．９程度である。熱効率ηは、実験等によって予め求められた固定値であってもよく、運転中の温度および燃料量に基づいて逐次学習された値であってもよい。

燃焼制御部１２０は、給湯装置１０の運転オンオフ指令に従って、号数演算部１１０によって演算された要求号数Ｒｇに応じた燃焼熱を燃焼バーナ７が発生するように、燃焼バーナ７への制御指令Ｓｏ，Ｓｐ，Ｓｖを制御する。たとえば、給湯装置１０の運転オン時には、給湯装置１０の流量Ｑが所定の最小作動流量（ＭＯＱ）を超えると、燃焼バーナ７が作動される。一方で、燃焼バーナ７の作動中に、流量Ｑが最小作動流量（ＭＯＱ）よりも低くなると、あるいは、給湯装置１０の運転がオフされると、燃焼バーナ７の作動が停止される。燃焼バーナ７の停止時には、燃焼も停止される。

たとえば、最低作動流量（ＭＯＱ）は、流量センサ１８による検出が不正確になったり、熱交換器１２内で沸騰が発生したりする不具合が生じることなく、給湯装置１０が安定的に動作できる最小流量として予め設定される。

燃焼バーナ７の作動中には、燃焼制御部１２０は、要求号数Ｒｇに応じた熱量を燃焼バーナ７が発生できるように、燃焼バーナ７での燃焼号数Ｇｓを設定する。噴射ノズル７０から噴霧される燃料量は、要求号数Ｒｇに応じて設定された燃焼号数Ｇｓに従って制御される。すなわち、以下の説明において、燃焼バーナ７における燃焼号数Ｇｓは、噴射ノズル７０から噴霧される燃料量に比例するパラメータである。燃焼バーナ７の制御指令Ｓｏ，Ｓｐ，Ｓｖは、燃焼号数Ｇｓに従った燃料量が噴射されるように設定される。

本実施の形態では、燃焼バーナ７の作動時には、オンオフ燃焼制御部１３０によるオンオフ燃焼制御と、比例燃焼制御部１４０による比例燃焼制御とが選択的に適用される。

図４および図５を用いて、比例燃焼制御およびオンオフ燃焼における燃焼動作の態様を説明する。

図４は、比例燃焼制御における燃焼バーナの動作例を示す波形図であり、図５はオンオフ燃焼制御における燃焼バーナ７の動作例を示す波形図である。

図４を参照して、比例燃焼制御では、噴射ノズル７０からの燃料噴霧が連続的に実行される。すなわち、燃焼バーナ７での燃焼が継続されて、燃焼期間が連続的に設けられる。さらに、燃焼号数Ｇｓは、要求号数Ｒｇに応じて連続的に調整される。

たとえば、燃焼号数Ｇｓは、熱効率を考慮して設定された要求号数Ｒｇに比例して逐次設定される。さらに、主に制御指令Ｓｖによって、噴射ノズル７０から噴霧される燃料量が、燃焼号数Ｇｓに比例して調整される。

比例燃焼制御によれば、噴射ノズル７０から噴霧される燃料量は、要求号数Ｒｇに応じて変化する。このため、要求号数Ｒｇが小さい領域では、噴射ノズル７０から噴霧される燃料量を絞る必要がある。しかしながら、燃料量が低い領域では、噴射ノズル７０からの噴霧態様が不安定になることにより、燃焼熱の制御が困難となる。

したがって、本実施の形態による熱源機では、特許文献１と同様に、要求号数Ｒｇが小さい領域では、図５に示すオンオフ燃焼制御を適用する。

図５を参照して、オンオフ燃焼制御では、燃焼バーナ７の作動中に、燃料が噴射される燃焼期間と、燃料噴射が停止される燃焼停止期間とが交互に設けられる。図５の例では、時刻ｔ０〜ｔ１、ｔ２〜ｔ３およびｔ４以降に燃焼期間が設けられる。各燃焼期間において、燃焼号数Ｇｓは一定値Ｇｏｎに設定される。燃焼号数Ｇｏｎは、噴射ノズル７０による燃焼噴霧態様が安定的である領域に設定されている。

一方で、時刻ｔ１〜ｔ２間およびｔ３〜ｔ４間の燃焼停止期間の各々では、噴射ノズル７０からの燃料の供給が停止される。

オンオフ燃焼制御では、燃焼号数Ｇｓ＝Ｇｏｎである燃焼期間長Ｔｏｎと、Ｇｓ＝０である燃焼停止期間長Ｔｏｆｆの比率Ｋｔ（Ｋｔ＝Ｔｏｆｆ／Ｔｏｎ）を制御することによって、燃焼バーナ７から発生される燃焼熱が制御される。

オンオフ燃焼制御における実質的な燃焼号数Ｇｓ＊は下記の式（２）で与えられる。式（２）を変形することにより、比率Ｋｔは、燃焼号数Ｇｓ＊を要求号数Ｒｇに応じて設定することにより、式（３）に従って求めることができる。なお、オンオフ燃焼制御では、Ｇｓ＊＜Ｇｏｎである。

Ｇｓ＊＝Ｇｏｎ・Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ） …（２）
Ｋｔ＝（Ｇｏｎ／Ｇｓ＊）−１ …（３）
一般的には、燃焼期間長Ｔｏｎを固定した上で、燃焼停止期間長Ｔｏｆｆを制御するように上記比率Ｋｔが制御される。

再び図３を参照して、制御モード選択部１６０は、号数演算部１１０によって演算された要求号数Ｒｇに応じて、オンオフ燃焼制御および比例燃焼制御の一方を選択する。たとえば、要求号数Ｒｇが大きい領域では比例燃焼制御が選択される一方で、要求号数Ｒｇが小さい領域ではオンオフ燃焼制御が選択される。

オンオフ燃焼制御の選択時には、オンオフ燃焼制御部１３０が、図５に示したような燃焼態様を実現するように、特に、要求号数Ｒｇに応じた燃焼号数Ｇｓ＊を得るための比率Ｋｔが実現されるように、制御指令Ｓｏ，Ｓｐ，Ｓｖを生成する。オンオフ燃焼制御部１３０は「第１の制御部」に対応する。

比例燃焼制御の選択時には、比例燃焼制御部１４０が、要求号数Ｒｇに比例した燃焼号数Ｇｓに従った燃料量の噴霧が連続的に実行されるように、制御指令Ｓｏ，Ｓｐ，Ｓｖを生成する。比例燃焼制御部１４０は「第２の制御部」に対応する。

燃焼停止状態からの燃焼開始時、すなわち点火時には、いずれの制御モードにおいても、着火制御部１５０によって燃焼が制御される。着火制御部１５０は、所定の着火パターンに従って、燃焼バーナ７における燃焼号数Ｇｓ、すなわち、噴射ノズル７０から噴霧される燃料量を制御する。したがって、燃焼バーナ７の点火を伴う燃焼開始時には、要求号数Ｒｇにかかわらず、着火パターンに従って燃焼バーナ７における燃焼号数Ｇｓが制御される。

図６は、着火制御部１５０による点火時の着火パターン例を説明するための概念的な波形図である。

図６を参照して、図４および図５の時刻ｔ０，ｔ２，ｔ４において、燃焼停止状態から燃焼開始が指示されると、第１の初期燃焼号数Ｇａまで燃焼号数Ｇｓが所定のレートで上
昇される。燃焼号数Ｇｓ＝Ｇａに対応する燃料量になると、点火トランス７８（図１）によって噴霧燃料が着火される。

時刻ｔａにおいて、図示しない炎検出センサによって炎が検出されると、燃焼号数Ｇｓは、第２の初期燃焼号数Ｇｂまで所定レートで変化する。そして、時刻ｔｂ＝ｔｂにおいて、燃焼号数Ｇｓが第２の初期燃焼号数Ｇｂに達する。燃焼号数Ｇｓは、所定期間Ｔｃの間、第２の初期燃焼号数Ｇｂに維持される。

時刻ｔｂから所定期間Ｔｃが経過すると、時刻ｔｃにおいて着火パターンは終了される。着火パターンの終了後は、燃焼号数Ｇｓは、オンオフ燃焼制御または比例燃焼制御によって設定された燃焼号数（図４，図５）に向かって一定レートで変化する。

このように、燃焼開始時には、燃料への確実な着火を優先して、着火制御部１５０が、その時点での要求号数Ｒｇとは無関係に、図６に示した着火パターンに従って燃焼号数Ｇｓを制御する。

図７は、実施の形態１に従う燃焼バーナ７の燃焼制御を説明するフローチャートである。以下では、図７を始めとするフローチャートの各ステップにおける処理は、コントローラ１００によるソフトウェア処理および／またはハードウェア処理によって実行されるものとする。

コントローラ１００は、給湯装置１０の運転がオンされた状態で流量Ｑが最低作動流量（ＭＯＱ）を上回ると、ＭＯＱオンを検出して、燃焼バーナ７の作動を開始する。コントローラ１００は、燃焼バーナ７の作動中には、図７に示すフローチャートに従う制御処理を繰返し実行する。

コントローラ１００は、ステップＳ１１０では、現在の設定温度Ｔｒ、入水温度Ｔｗ、出湯温度Ｔｈおよび流量Ｑに基づいて、要求号数Ｒｇを演算する。すなわち、ステップＳ１１０による処理は、図３の号数演算部１１０の機能に相当する。

コントローラ１００は、ステップＳ１２０では、ステップＳ１１０で演算された要求号数Ｒｇを所定の判定値Ｒｔと比較する。コントローラ１００は、Ｒｇ＞Ｒｔのとき（Ｓ１２０のＹＥＳ判定時）、すなわち、要求号数Ｒｇが比較的大きい場合には、ステップＳ１３０に処理を進める。

コントローラ１００は、ステップＳ１３０では、図４で説明した比例燃焼制御によって燃焼バーナ７による燃焼熱を制御する。上述のように、比例燃焼制御の適用時には、燃焼バーナ７における燃焼号数Ｇｓは、要求号数Ｒｇに応じて設定される。

これに対して、コントローラ１００は、Ｒｇ≦Ｒｔのとき（Ｓ１２０のＮＯ判定時）、すなわち、要求号数Ｒｇが比較的小さい場合には、ステップＳ１４０に処理を進める。コントローラ１００は、ステップＳ１４０では、図５で説明したオンオフ燃焼制御によって燃焼バーナ７による燃焼熱を制御する。上述のように、オンオフ燃焼制御の適用時には、燃焼バーナ７における燃焼号数Ｇｓは、要求号数Ｒｇに応じた比率Ｋｔに従って燃焼期間（Ｇｓ＝Ｔｏｎ）および燃焼停止期間（Ｇｓ＝０）を交互に繰り返すように設定される。

すなわち、ステップＳ１２０による処理は図３の制御モード選択部１６０の機能に相当し、ステップＳ１３０による処理は図３の比例燃焼制御部１４０の機能に相当し、ステップＳ１４０による処理は図３のオンオフ燃焼制御部１３０の機能に相当する。

コントローラ１００は、ステップＳ１６０により、燃焼開始時であるか否かを判定する。ステップＳ１６０は、最小作動流量の検知（ＭＯＱオン）に応じた燃焼開始の指示時に、ＹＥＳ判定とされる。さらに、ステップＳ１６０は、オンオフ燃焼制御の適用中における燃焼停止期間からの自動的な燃焼開始の指示時にもＹＥＳ判定とされる。図４および図５の例では、ステップＳ１６０は、時刻ｔ０、ｔ２，ｔ４の各々においてＹＥＳ判定とされる。

一方で、燃焼バーナ７の燃焼中を含め、燃焼開始が指示されない場合には、ステップＳ１６０はＮＯ判定とされる。

コントローラ１００は、燃焼開始時でないとき（Ｓ１６０のＮＯ判定時）には、ステップＳ２００による処理をスキップする。この場合には、ステップＳ１３０ないしＳ１４０で設定された燃焼号数Ｇｓに従って燃焼バーナ７の動作が制御されることになる。

これに対して、コントローラ１００は、燃焼開始時（ステップＳ１６０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２００に処理を進めて着火制御を実行する。着火制御では、所定の着火パターンに従って燃焼バーナ７の燃焼号数Ｇｓが制御される。

図８は、ステップＳ２００に示した着火制御の処理シーケンスを説明するためのフローチャートである。図８には、着火制御部１５０による機能のうちの燃料量（燃焼号数）の設定に係る処理部分が示される。

図８を参照して、コントローラ１００は、ステップＳ２１０により、今回の燃焼開始が、ＭＯＱオンに応じた初回の点火に該当するか否かを判定する。したがって、燃焼バーナ７の作動開始時における初回点火時には、オンオフ燃焼制御および比例燃焼制御のいずれが適用されていても、ステップＳ２１０はＹＥＳ判定とされる。

なお、燃焼バーナ７の作動中に、オンオフ燃焼制御の燃焼停止期間から燃焼期間へ遷移するとき、あるいは、オンオフ燃焼制御の燃焼停止期間中に比例燃焼制御への切り換えが指示されたときにも、燃焼開始が指示されて、ステップＳ１６０はＹＥＳ判定となる。しかしながら、これらの燃焼開始のための点火時には、ステップＳ２１０はＮＯ判定とされる。すなわち、燃焼バーナ７の作動開始時のみステップＳ２１０はＹＥＳ判定とされるとともに、燃焼バーナ７の当該作動が終了されるまでの間、２回目以降の点火ではステップＳ２１０はＮＯ判定とされる。

たとえば、図４および図５の例では、時刻ｔ０ではステップＳ２１０がＹＥＳ判定とされる一方で、時刻ｔ２，ｔ４ではステップＳ２１０はＮＯ判定とされる。

コントローラ１００は、２回目以降の点火時（Ｓ２１０のＮＯ判定時）には、ステップＳ２２０に処理を進めて、図６に従った着火パターンを設定する。上述したように、図６の着火パターンに従えば、確実な着火に適した初期燃焼号数Ｇａ，Ｇｂが設定される（Ｇａ＝Ｇ０，Ｇｂ＝Ｇ１）。

一方で、コントローラ１００は、初回点火時（Ｓ２１０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２２０に処理を進めて、図９に従った着火パターンを設定する。

図９を参照して、初回点火時には、図中に点線で示した図６の着火パターンと比較して、炎検知後の第２の初期燃焼号数Ｇｂが増大される。図９の例では、２回目以降の点火時にはＧｂ＝Ｇ１であるのに対して、初回点火時にはＧｂ＝Ｇ２（Ｇ２＞Ｇ１）に設定される。これにより、炎検知後では、着火のために本来必要な燃料量（Ｇｂ＝Ｇ１）に対して過剰な燃料量が、噴射ノズル７０から供給される。これにより、バーナコーン８０を速やかに昇温するための余剰な熱量を発生させることができる。

一方で、初回点火時においても、点火までの第１の初期燃焼号数Ｇａは、図６の着火パターンと同様に、Ｇａ＝０に設定されることが好ましい。初回点火時においても、炎が検知されるまでの間は、着火性を考慮した最適な燃料量を設定するためである。

このように、図６および図９の着火パターンを選択的に用いることにより、オンオフ燃焼制御が適用される場合において、ＭＯＱオンによる初回点火時には、燃焼停止期間からの再点火時と比較して、着火パターンにおける燃焼量を増加することができる。

これにより、初回点火時には、バーナコーン８０を早期に昇温できる。この結果、噴射ノズル７０から噴霧された燃料が付着しても、未燃ＨＣの発生による臭気を防止できる。なお、自動的に燃焼期間および燃焼作動期間が交互に設けられるオンオフ制御では、着火パターンによる点火が繰り返し実行される。このため、図９に示した着火パターンを常時使用すると、燃焼バーナ７による燃焼熱が過剰となって熱交換器１２の出口での湯温が過上昇するのに応じて燃焼バーナ７による燃焼が禁止されることにより、出湯温度Ｔｈの制御に不具合を生じることが懸念される。

したがって、オンオフ燃焼制御中において、バーナコーン８０の温度が既に上昇している２回目以降の点火時には、バーナコーン８０を昇温するための熱量が除外された、初回点火時よりも燃焼量が抑制された着火パターン（図６）に従って燃焼開始時の燃焼が制御される。これにより、燃焼開始時における燃焼バーナ７による燃焼熱が過剰となることを防止できる。

また、比例燃焼制御の適用時にも、初回点火時には、着火パターンにおける燃焼量を増加することによって、未燃ＨＣの発生を抑制することができる。また、オンオフ燃焼制御から比例燃焼制御への切換えに伴って、オンオフ燃焼制御の燃焼停止期間から燃焼が開始される場合には、上記２回目以降の点火時とみなして図６の着火パターンに従って燃焼開始時の燃焼が制御される。これにより、燃焼開始時における燃焼バーナ７による燃焼熱が過剰となることを防止できる。

以上のように、本実施の形態１に従う熱源機を含む給湯装置１０では、点火頻度が高くなるオンオフ燃焼制御が適用されても、初回点火時におけるバーナコーン８０への燃料付着による未燃ＨＣ発生の抑制と、２回目以降の点火時における過剰な燃焼熱の発生防止とを両立するように、燃焼開始時における燃焼制御を適切に行なうことができる。また、比例燃焼制御の適用時においても同様に、燃焼開始時における燃焼を適切に制御することができる。

［実施の形態２］
実施の形態１では、初回点火時と２回目以降の点火時との間で燃焼開始時の着火パターンを変更する制御を説明した。しかしながら、初回点火時であっても、燃焼バーナ７の作動停止からの経過時間が短い場合等、バーナコーン８０の温度が低下していない場合には、燃料が付着しても未燃ＨＣは発生しない。したがって、実施の形態２では、バーナコーンの温度推定を反映した燃焼バーナ７の燃焼制御について説明する。

図１０は、実施の形態２に従う燃焼バーナの燃焼制御を説明するためのブロック図である。

図１０を図３と比較して、実施の形態２では、コントローラ１００によって構成される
燃焼制御部１２０は、バーナコーン８０の温度を推定するための温度推定部１５５をさらに含む。温度推定部１５５は、バーナコーン８０の温度を推定するためのカウント値ＣＮＴ（ｔ）を生成する。カウント値ＣＮＴ（ｔ）は、バーナコーン８０の推定温度に応じた値となるように、温度推定部１５５によって増減される。カウント値ＣＮＴ（ｔ）は、着火制御部１５０に与えられる。図１０中のその他の部分の構成は、実施の形態１（図３）と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。

実施の形態２に従う燃焼制御では、図７に示したフローチャートのステップＳ２００での処理、すなわち、着火制御部１５０の機能として、図８のフローチャートに代えて、図１１に示したフローチャートによる制御処理が実行される。

図１１は、実施の形態２に従う燃焼制御における着火制御の処理シーケンスを説明するためのフローチャートである。

図１１を図８と参照して、実施の形態２に従う着火制御では、コントローラ１００は、初回点火による燃焼開始時（Ｓ２１０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２５０により、温度推定部１５５によるカウント値ＣＮＴ（ｔ）を判定値ＣＮｔと比較する。

図１２および図１３は、温度推定部１５５によって増減されるカウント値ＣＮＴ（ｔ）の変化の例を示す図である。

図１２を参照して、カウント値ＣＮＴ（ｔ）は、燃焼バーナ７の燃焼が停止されると（時刻ｔｘ）、所定値Ｃ０に設定される（ＣＮＴ（ｔ）＝Ｃ０）。すなわち、燃焼バーナ７の作動停止による燃焼停止時、および、オンオフ燃焼制御における燃焼期間の終了時（燃焼停止期間の開始時）の各々において、ＣＮＴ（ｔ）＝Ｔ０に設定される。

カウント値ＣＮＴ（ｔ）は、燃焼バーナ７の燃焼が停止されている間、一定の割合で減少される。この結果、再び燃焼が開始される時刻ｔｙにおけるカウント値ＣＮＴ（ｔ）は、燃焼が停止された期間（時刻ｔｘ〜ｔｙの経過時間）が長いほど小さくなる。したがって、時刻ｔｙでのカウント値ＣＮＴ（ｔ）が判定値ＣＮｔよりも低いときに、バーナコーン８０が低温であると判定することができる。

あるいは、図１３に示されるように、燃焼バーナ７での燃焼中にカウント値ＣＮＴ（ｔ）を増加させることも可能である。

図１３を参照して、燃焼が停止されている時刻ｔｘ〜ｔｙにおけるカウント値ＣＮＴ（ｔ）の挙動は図１２と共通である一方で、燃焼バーナ７での燃焼中（時刻ｔｘまで、および、時刻ｔｙ以降）では、燃焼熱によるバーナコーン８０の加熱を考慮して、カウント値ＣＮＴ（ｔ）が増加される。この際に、バーナコーン８０での熱容量に基づいて、温度飽和等を考慮してカウント値ＣＮＴ（ｔ）の増加を調整することが好ましい。

このように、温度推定部１５５は、バーナコーン８０に温度センサを設けることなく、燃焼バーナ７による燃焼の履歴に基づいて、バーナコーン８０の温度を推定できる。すなわち、ステップＳ２５０では、等価的に、温度推定部１５５によるバーナコーン８０の推定温度が所定の判定温度より低いか否かが判定される。

再び図１１を参照して、コントローラ１００は、カウント値ＣＮＴ（ｔ）が判定値ＣＮｔよりも低い場合には（Ｓ２５０のＹＥＳ判定時）、バーナコーン８０が低温であると判断して、ステップＳ２３０に処理を進める。これにより、図９に従った着火パターンが選択される。これにより、着火のために本来必要な燃料量（Ｇｂ＝Ｇ１）に対して過剰な燃
料量が供給されることで、バーナコーン８０を早期に昇温することができる。

一方、コントローラ１００は、カウント値ＣＮＴ（ｔ）が判定値ＣＮｔ以上である場合には（Ｓ２５０のＮＯ判定時）、バーナコーン８０が低温ではないと判断して、ステップＳ２２０に処理を進める。これにより、バーナコーン８０を昇温するための熱量が除外された、初回点火時よりも燃焼量が抑制された着火パターン（図６）に従って燃焼開始時の燃焼が制御される。これにより、バーナコーンの低温時にのみ、バーナコーン８０を昇温するための図９に従った着火パターンが選択される。

したがって、実施の形態２に従う燃焼制御によれば、初回点火時であっても、バーナコーン８０の非低温時には過剰な燃料量が供給されることを防止できる。したがって、実施の形態１での効果に加えて、過剰な燃焼熱の発生をさらに確実に防止することができるので、燃焼開始時における燃焼をさらに適切に制御することができる。

［実施の形態３］
実施の形態１および２では、燃焼開始時における好ましい着火パターンについて説明した。実施の形態３では、燃焼終了に伴う送風ファンの制御について説明する。

図１に示された送風ファン８から燃焼機構７へ供給される空気量は、送風ファン８の回転数（以下、単に「ファン回転数」とも称する）に応じて増減する。したがって、噴射ノズル７０からの噴霧燃料量と、送風ファン８からの空気量（燃焼用空気）との比率（空燃比）が適正値（たとえば、理論空燃比）に維持されるように、送風ファン８の回転数は制御される必要がある。

図１４は、実施の形態３に従うファン回転数制御のための構成を説明する機能ブロック図である。

図１４を参照して、ファン回転数制御部１７０は、ファン回転数設定部１８０と、ファンモータ制御部１９０とを含む。ファン回転数設定部１８０は、燃焼動作時には、燃焼バーナ７における燃焼号数Ｇｓに応じて、送風ファン８の目標回転数Ｎｆ♯を設定する。回転数センサ９１は、送風ファン８のファン回転数Ｎｆを検出する。ファンモータ制御部１９０は、検出されたファン回転数Ｎｆが目標回転数Ｎｆ♯に一致するように、送風ファン８を回転駆動するためのファンモータ９への供給電圧Ｖｓを制御する。

たとえば、ファンモータ９が直流電動機で構成される場合には、供給電圧Ｖｓは、レベル可変の直流電圧、あるいは、デューティ可変のパルス状電圧である。供給電圧Ｖｓは、目標回転数Ｎｆ♯に基づくフィードフォワード制御および／または、ファン回転数Ｎｆおよび目標回転数Ｎｆ♯の偏差に基づくフィードバック制御により設定される。

このようなファン回転数制御によって、送風ファン８からの燃焼用空気の供給量が適切な空燃比となるように制御されることによって、燃焼バーナ７での燃焼状態が良好に維持される。

さらに、ファン回転数設定部１８０は、燃焼開始時および燃焼停止時には所定パターンに従ってファン回転数を制御する。

図１５は、燃焼開始時および燃焼停止時におけるファン回転数制御の比較例を説明するための概念的な波形図である。

図１５を参照して、時刻ｔｓにおける燃焼開始の指示に応じて、時刻ｔ０から、図６または図９に示された着火パターンに従って生成された燃焼号数Ｇｓに従って、噴射ノズル７０からの燃料噴射が開始される。

図６および図９で説明したように、時刻ｔ０から燃料噴射が開始された後、燃焼号数Ｇｓ＝Ｇａ（第１の初期燃焼号数）となると点火トランス７８によって噴霧燃料が着火され、炎検出センサ（図示せず）によって炎が検出されると（時刻ｔａ）、第２の初期燃焼号数Ｇｂまで燃焼号数Ｇｓが変化する。実施の形態１および２で説明したように、ＭＯＱオンに対応した燃焼開始時と、オンオフ制御における燃焼開始時との間で、着火するまでの第１の初期燃焼号数Ｇａが共通値に設定される一方で、着火後の第２の初期燃焼号数Ｇｂは異なる値に設定される。そして、時刻ｔｃにおいて着火パターンは終了される。以降の斜線で囲まれた時間帯では、燃焼号数Ｇｓは、オンオフ燃焼制御または比例燃焼制御による要求号数Ｒｇに従って制御される。

そして、時刻ｔｅにおいて、カランの閉操作等によってＭＯＱがオフされたこと（すなわち、出湯停止）に応じて、燃焼が停止される。これにより、燃焼バーナ７による燃料噴射が停止されるので、燃焼号数Ｇｓ＝０となる。

燃焼停止の際には、燃焼停止（時刻ｔｅ）から予め定められた時間Ｔｐｐが経過するまで、送風ファン８の作動を継続するポストパージ運転が実行される。以下では、ポストパージ運転の継続時間Ｔｐｐを、ポストパージ時間Ｔｐｐとも称する。

図１５では、燃焼停止（時刻ｔｅ）からポストパージ時間Ｔｐｐが経過する前に、時刻ｔｒにおいて、再びカランの開栓等によってＭＯＱがオンされて出湯が再開されたときの動作が示される。ＭＯＱの再オンに応じて、時刻ｔ０♯から、着火パターンに従って燃焼号数Ｇｓ＝Ｇａに設定されている。

比較例では、上記の燃焼開始、燃焼停止および、燃焼再開に応じて、送風ファン８の回転数は、図１５に示されるように制御される。

燃焼開始時において、送風ファン８の目標回転数Ｎｆ♯は、時刻ｔｓにおける燃焼開始の指示に応じて、燃料噴射が開始される時刻ｔ０よりも前の時刻ｔｆにおいて、着火パターンに対応した適正値に設定される（Ｎｆ♯＝Ｎ１）。着火パターン中における回転数Ｎ１は、時刻ｔａ〜ｔｃにおける着火パターンにおいて、安定的な点火が得られるような値に予め調整されている。

そして、時刻ｔｃにおいて着火パターンが終了されると、時刻ｔｃ〜ｔｅの間（斜線で囲まれた時間帯）では、目標回転数Ｎｆ♯は、オンオフ燃焼制御または比例燃焼制御に従う燃焼号数Ｇｓに応じて、適切な空燃比が維持されるように設定される。

比較例によるファン回転数制御では、燃焼停止後のポストパージ期間（時刻ｔｅ〜ｔｐ）において、送風ファン８の目標回転数Ｎｆ♯は、着火パターンに対応した適正値Ｎ１に設定される（Ｎｆ♯＝Ｎ１）。なお、ＭＯＱオンが検出されないまま、燃焼停止からポストパージ時間Ｔｐｐが経過すると、送風ファン８は停止される（Ｎｆ♯＝０）。

ポストパージ期間では、燃焼時の未燃成分を送風によって除去するために送風ファン８の作動が維持される。未燃成分の除去に必要な送風ファン８の作動時間は、数秒程度であるが、実際のポストパージ時間Ｔｐｐは、これよりも長く、たとえば、５分間前後設けられる。

比較例によれば、ポストパージ期間内を通じて、送風ファン８の目標回転数Ｎｆ♯＝Ｎ１に維持することにより、ＭＯＱオフ後の再出湯によるＭＯＱの再オン（時刻ｔｒ）に対して、速やかに燃焼バーナ７による燃焼を再開することができる。これに対して、燃焼停止後早期に送風ファン８を停止すると、送風ファン８の回転数を０からＮ１に立ち上げるまでの間燃焼を開始できないため、ＭＯＱの再オンから燃焼開始までの所要時間が増大する。このため、出湯再開後に出湯温度が低下することが懸念される。

その一方で、比較例に従ったファン回転数制御では、ポストパージ期間内において、ファン回転数が、着火パターンに適した回転数Ｎ１に維持されるため、燃焼缶体６内の機器（特に、熱交換器１２）の温度が低下することによって、出湯再開後における熱効率が低下することが懸念される。

図１６には、ＭＯＱオフに応じた燃焼停止時における実施の形態３に従うファン回転数制御を説明するための概念的な波形図が示される。

図１６を参照して、実施の形態３に従う熱源機では、ポストパージ期間において、送風ファン８の目標回転数Ｎｆ♯は、着火パターンに適した回転数Ｎ１も低い回転数Ｎ２に設定される期間が設けられる。たとえば、ポストパージ期間の開始（時刻ｔｅ）からＭＯＱが再びオンされる時刻ｔｒまでの間、Ｎｆ♯＝Ｎ２（Ｎ２＜Ｎ１）に設定される。

そして、目標回転数Ｎｆ♯は、時刻ｔｒからＮ１へ向けて上昇される。そして、実際のファン回転数Ｎｆ＝Ｎ１に復帰した後の時刻ｔ０♯から、着火パターンに従って燃焼バーナ７による燃料噴射が再開される。

この結果、実施の形態３によれば、ポストパージ期間中に、ファン回転数Ｎｆが比較例よりも低い期間が存在するため、当該期間において、燃焼缶体６内の機器（特に、熱交換器１２）の温度低下を抑制することができる。なお、ポストパージ期間での回転数Ｎ２については、着火パターンに対応した回転数Ｎ１までの復帰に要する時間と、燃焼缶体６内での温度低下の抑制効果とがトレードオフの関係となるので、両者のバランスが取れるような適正値を実機実験等によって予め見出すことが好ましい。

これにより、ＭＯＱオフに対応した燃焼停止時におけるポストパージ期間において、出湯再開時における温度低下を抑えながら、熱源機における熱効率を改善することができる。

上記のポストパージ期間と同様のファン回転数制御は、オンオフ燃焼制御での自動的な燃焼停止時にも実行することができる。

図１７には、オンオフ燃焼制御での燃焼停止時における比較例に従うファン回転数制御が示され、図１８には、オンオフ燃焼制御での燃焼停止時における実施の形態３に従うファン回転数制御が示される。

図１７を参照して、オンオフ燃焼制御では、時刻ｔ１またはｔ３（図５）における燃焼期間（Ｇｓ＝Ｇａ）の終了に伴って、燃料噴射が停止される（Ｇｓ＝０）。上述のように、オンオフ燃焼制御では、燃焼号数Ｇｓに応じて、燃焼期間長Ｔｏｎと燃焼停止期間長Ｔｏｆｆとの比率が制御される。燃焼期間における送風ファンの目標回転数Ｎｆ♯は、燃焼期間の燃焼号数Ｇｏｎに対して適切な空燃比が維持するための回転数Ｎｏｎに設定される。

比較例では、図１５の場合と同様に、燃焼停止期間における送風ファン８の目標回転数Ｎｆ♯は、着火パターンに適した回転数Ｎ１に維持される。これは、燃焼期間の再開時における速やかな燃焼の再開に備えるためである。

しかしながら、燃焼停止期間長Ｔｏｆｆが比較的長い場合には、ファン回転数をＮ１に維持することによる燃焼缶体６内の温度低下によって、出湯再開後における熱効率が低下することが懸念される。

図１８を参照して、実施の形態３によれば、燃焼停止期間（時刻ｔ１〜ｔ２）の一部において、送風ファン８の目標回転数Ｎｆ♯は、着火パターンに適した回転数Ｎ１も低い回転数Ｎ２に設定される。たとえば、燃焼停止期間の開始時において、Ｎｆ♯＝Ｎ２に設定することができる。

一方で、燃焼期間が再開される時刻ｔ２またはｔ４においては、実際のファン回転数Ｎｆは、着火パターンに適した回転数Ｎ１に復帰していることが必要である。したがって、ファン回転数ＮｆがＮ２からＮ１へ復帰するのに要する時間を考慮して、燃焼停止期間の前半の時刻ｔ１〜ｔ１０において、Ｎｆ♯＝Ｎ２に設定することができる。

そして、時刻ｔ１０から送風ファン８の目標回転数Ｎｆ♯をＮ２から上昇させて、時刻ｔ１１には、Ｎｆ♯＝Ｎ２とする。これにより、時刻ｔ２またはｔ４においては、実際のファン回転数Ｎｆは、着火パターンに適した回転数Ｎ１に復帰される。この結果、燃料期間の再開に際して、着火パターンに従った燃焼を速やかに再開できる。

オンオフ燃焼制御では、燃焼号数Ｇｓに応じて燃焼停止期間長Ｔｏｆｆが予め設定されている。したがって、ファン回転数をＮ２からＮ１まで復帰させるのに要する時間を考慮して、Ｎｆ♯＝Ｎ２となる時間（回転数低下時間Ｔｃｎｔ）がなるべく長く確保できるように、燃焼停止期間長Ｔｏｆｆに応じて時刻ｔ１０を決定することができる。

これにより、燃焼停止期間長Ｔｏｆｆを変化させることなく、燃焼停止期間における燃焼缶体６内の温度低下を、比較例（Ｎｆ♯＝Ｎ１に維持）よりも低減することができる。これにより、オンオフ燃焼制御による出湯温度Ｔｈの制御に影響を与えることなく、熱源機における熱効率を改善することができる。

なお、オンオフ燃焼制御において、燃焼停止期間長Ｔｏｆｆの調整によって式（３）の比率Ｋｔを制御する場合には、燃焼停止期間の前半における回転数Ｎ２を、燃焼停止期間長Ｔｏｆｆに応じて可変に制御することも可能である。

ここで、ファン回転数をＮ２からＮ１まで復帰させるのに要する時間は、回転数差（Ｎ１−Ｎ２）に基づいて逆算することが可能である。したがって、燃焼停止期間長Ｔｏｆｆに応じて、燃焼停止期間の終了までにファン回転数ＮｆをＮ１まで復帰させることが可能な、ファン回転数Ｎ２および回転数低下時間Ｔｃｎｔの組を決定することができる。このような、ファン回転数Ｎ２および回転数低下時間Ｔｃｎｔの組についても、実機実験等によって、燃焼停止期間長Ｔｏｆｆに応じた適正値を予め見出しておくことが可能である。

このように、実施の形態３に従う熱源機によれば、燃焼動作の停止から燃焼動作が再開されるまでの間、具体的には、ＭＯＱオフに応じた燃焼停止によるポストパージ期間および、オンオフ燃焼制御での自動的な燃焼停止による燃焼停止期間の両方において、送風ファン８の回転数が着火パターンに対応した回転数Ｎ１よりも低下させる期間を設けることができる。これにより、当該期間での燃焼缶体６内の温度低下低減によって熱効率を改善することができる。

次に、図１９および図２０を用いて、本実施の形態３に従う熱源機における燃焼停止時のファン回転数制御の制御処理を説明する。図１９および図２０に示された処理は、コントローラ１００によって周期的に実行される。

図１９を参照して、コントローラ１００は、ステップＳ１００により、燃焼停止が指示されたかどうかを判定する。上述のように、燃焼停止指示には、カラン閉操作等による給湯停止（ＭＯＱオフ）に応じた燃焼停止と、オンオフ燃焼制御における自動的な燃焼停止とが存在する。燃焼停止が指示されていない場合（ステップＳ１００のＮＯ判定時）には、以下の処理は実行されない。

コントローラ１００は、燃焼停止が指示された場合（Ｓ１００のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１１０により、ＭＯＱオフに伴う燃焼停止であるかどうかを判定する。ＭＯＱオフによる燃焼停止である場合（Ｓ１１０のＹＥＳ判定時）には、コントローラ１００は、図１６に示したファン回転数制御を実現するために、ステップＳ１２０に処理を進める。

コントローラ１００は、ステップＳ１２０により、燃焼停止からの経過時間を測定するためのタイマＴを初期化する（Ｔ＝０）とともに、ステップＳ１３０により、送風ファン８の目標回転数Ｎｆ♯を、着火パターンに対応した回転数Ｎ１よりも低いＮ２に設定する。さらに、コントローラ１００は、ステップＳ１４０により、タイマＴをカウントアップする。

コントローラ１００は、タイマＴの計時中に、カランの開操作等によってＭＯＱが再びオンされるのに応じて燃焼がオンされると、ステップＳ１５０のＹＥＳ判定による割り込み処理によって、ステップＳ１６０に処理を進める。ステップＳ１６０では、目標回転数Ｎｆ♯が着火パターンに対応した回転数Ｎ１まで上昇される。これにより、実際のファン回転数ＮｆがＮ１まで上昇すると、着火パターンに従った燃料噴射が再開される。

コントローラ１００は、燃焼の非再開時（ステップＳ１５０のＮＯ判定時）には、ステップＳ１７０により、タイマＴによる計時がポストパージ時間Ｔｐｐに達したか否かを判定する。燃焼停止からポストパージ時間Ｔｐｐが経過するまでは（Ｓ１７０のＮＯ判定時）、ステップＳ１３０〜Ｓ１５０の処理を繰返されることにより、送風ファン８の目標回転数Ｎｆ♯はＮ２に維持される。

コントローラ１００は、タイマＴによる計時がポストパージ時間Ｔｐｐに達すると（Ｓ１７０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ１８０に処理を進めて、送風ファン８を停止する。

ステップＳ１２０〜Ｓ１８０の処理により、ＭＯＱオフに応じた燃焼停止からポストパージ時間Ｔｐｐが経過するまでの間、ファン回転数Ｎｆを着火パターンに対した回転数Ｎ１よりも低下させた状態（回転数Ｎ２）で、送風ファン８によるポストパージが実行される。また、燃焼が再開されると、ファン回転数ＮｆがＮ１に復帰した後に燃料噴射を再開することにより、円滑に燃焼を再開することができる。

これに対して、コントローラ１００は、ＭＯＱオフによらない燃焼停止である場合、すなわち、オンオフ燃焼制御による自動的な燃焼停止の場合（Ｓ１１０のＮＯ判定時）には、図１８に示したファン回転数制御を実現するために、図２０のステップＳ２００に処理を進める。

図２０を参照して、コントローラ１００は、ステップＳ２００により、ステップＳ１２０と同様に、燃焼停止からの経過時間を測定するためのタイマＴを初期化する（Ｔ＝０）。さらに、コントローラ１００は、ステップＳ２１０により、オンオフ燃焼制御の燃焼停止期間長Ｔｏｆｆに基づいて、ファン回転数Ｎ２からＮ１に復帰させるために必要な所要時間を考慮して、燃焼停止期間における回転数低下時間Ｔｃｎｔを設定する。

なお、上述のように、ファン回転数Ｎ２（Ｎ２＜Ｎ１）は、固定値であってもよいし、燃焼停止期間長Ｔｏｆｆに応じた可変値であってもよい。ファン回転数Ｎ２が可変値である場合には、ステップＳ２１０によって、ファン回転数Ｎ２と回転数低下時間Ｔｃｎｔとの両方が設定される。ファン回転数Ｎ２を可変値とすることで、燃焼缶体６内の温度低下をさらに低減することが可能でとなる。

コントローラ１００は、ステップＳ２３０により、タイマＴをカウントアップする。さらに、コントローラ１００は、ステップ２４０により、タイマＴによる計時が回転数低下時間Ｔｃｎｔに達したか否かを判定する。燃焼停止から回転数低下時間Ｔｃｎｔが経過するまでは（Ｓ２４０のＮＯ判定時）、ステップＳ２２０，Ｓ２３０の処理が繰返されることにより、送風ファン８の目標回転数Ｎｆ♯はＮ２に維持される。

コントローラ１００は、タイマＴによる計時が回転数低下時間Ｔｃｎｔに達すると（Ｓ２４０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ２５０に処理を進めて、送風ファン８の目標回転数Ｎｆ♯を着火パターンに対応した回転数Ｎ１まで上昇させる。これにより、燃焼停止期間の終了（すなわち、次の燃焼時間の開始）までに、実際のファン回転数ＮｆをＮ１まで上昇することができるので、出湯温度Ｔｈの制御のためのオンオフ燃焼制御に従った燃焼停止期間長Ｔｏｆｆは、ファン回転数を一時的に低下させても変化しない。

このように、実施の形態３に従う熱源機によれば、ＭＯＱオフに応じた燃焼停止によるポストパージ期間および、オンオフ燃焼制御での自動的な燃焼停止による燃焼停止期間の両方において、次回の燃焼開始に大きな影響を与えることなく、燃焼缶体６内の温度低下低減によって熱効率を改善することができる。

なお、実施の形態３では、回転数Ｎ１は「第１の回転数」に対応し、回転数Ｎ２は「第２の回転数」に対応する。さらに、図１６および図１８に示されるように、回転数Ｎ２で送風ファン８が作動する期間（第２の期間）よりも後に、回転数Ｎ１で送風ファン８が作動する期間（第１の期間）が設けられている。また、回転数低下時間Ｔｃｎｔは「第１の時間」に対応する。

なお、本実施の形態では、液体燃料として石油（灯油）を噴霧する燃焼バーナを有する給湯装置を代表例として説明したが、本発明の適用はこのような構成例に限定されるものではない。すなわち、液体燃料を噴霧する燃焼機構を有する熱源機に対して、本発明による燃焼開始時（点火時）における燃焼制御を共通に適用することが可能である。

６ 燃焼缶体、７ 燃焼バーナ（燃焼機構）、８ 送風ファン、１０ 給湯装置、１１ 入水管、１２ 熱交換器、１６ 出湯管、１７，１９ 温度センサ、１８ 流量センサ、３０ 排煙筒、７０ 噴射ノズル、７１ 電磁開閉弁、７２ 電磁供給ポンプ、７３ 燃料供給管、７４ リターン管、７５ 油温検出センサ、７６ 流量制御弁、７７ 逆止弁、７８ 点火トランス、８０ バーナコーン、１００ コントローラ、１１０ 号数演算部、１２０ 燃焼制御部、１３０ オンオフ燃焼制御部、１４０ 比例燃焼制御部、１５０ 着火制御部、１５５ 温度推定部、１６０ 制御モード選択部、１７０ ファン回転数制御部、１８０ ファン回転数設定部、１９０ ファンモータ制御部、ＣＮＴ（ｔ） カウント値、ＣＮｔ 判定値、Ｇａ，Ｇｂ 初期燃焼号数、Ｇｓ 燃焼号数、Ｎｆ ファン回転数、Ｎｆ♯ 目標回転数（送風ファン）、Ｑ 通水流量、Ｒｇ 要求号数、Ｓｏ，Ｓｐ，Ｓｖ 制御指令（燃焼バーナ）、Ｔｃ 所定期間、Ｔｃｎｔ 回転数低下時間、Ｔｈ 出湯温度、Ｔｏｆｆ 燃焼停止期間長、Ｔｏｎ 燃焼期間長、Ｔｐｐ ポストパージ時間、Ｔｒ 設定温度、Ｔｗ 入水温度。

Claims (10)

1. 噴霧された液体燃料を燃焼させることによって燃焼熱を発生する燃焼機構と、
   前記燃焼機構を制御するための制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   要求燃焼量を演算するための演算部と、
   前記燃焼機構による一定燃焼量での燃焼期間と前記燃焼機構の燃焼停止期間とを自動的に交互に設けるオンオフ制御による前記燃焼期間および前記燃焼停止期間の比率の調整によって、前記要求燃焼量に従って前記燃焼熱を制御するための第１の制御部と、
   前記燃焼機構の燃焼動作を開始するときに所定の着火パターンに従って前記燃焼機構における燃焼量を制御するための着火制御部とを含み、
   前記着火制御部は、前記着火パターンにおける燃焼量を、最小作動流量の検知に応答して前記燃焼動作が開始される場合には、前記オンオフ制御によって燃焼停止状態から前記燃焼動作が開始される場合よりも増加するように構成される、熱源機。
2. 前記制御装置は、
   連続的に設けられた前記燃焼期間における燃焼量を調整する比例燃焼制御によって、前記要求燃焼量に従って前記燃焼熱を制御するための第２の制御部と、
   前記要求燃焼量が所定値よりも小さい場合に前記第１の制御部による前記オンオフ制御を選択する一方で、前記要求燃焼量が前記所定値よりも大きい場合に、前記第２の制御部による前記比例燃焼制御を選択するための制御モード選択部とをさらに含み、
   前記着火制御部は、前記最小作動流量の検知に応答して前記燃焼動作が開始される際に前記比例燃焼制御が選択される場合には、前記オンオフ制御の前記燃焼停止状態から前記燃焼動作が開始される場合と比較して、前記着火パターンにおける燃焼量を増加する、請求項１記載の熱源機。
3. 前記燃焼機構は、
   前記液体燃料を噴霧するための噴射ノズルと、
   前記噴射ノズルによる前記液体燃料の噴霧口の周囲に配設されたバーナコーンとを含み、
   前記制御装置は、
   前記燃焼動作が開始されるときの前記バーナコーンの温度を推定するための温度推定部をさらに含み、
   前記着火制御部は、推定された前記バーナコーンの温度が所定温度よりも高いときには、前記所定温度よりも低いときと比較して、前記最小作動流量の検知に応答した前記燃焼動作の開始時での前記着火パターンにおける燃焼量を減少するように構成される、請求項１記載の熱源機。
4. 前記温度推定部は、前記燃焼機構が前回の燃焼動作を停止してからの経過時間に基づいて、前記バーナコーンの温度を推定する、請求項３記載の熱源機。
5. 前記温度推定部は、前記燃焼機構における燃焼および燃焼停止履歴に基づいて、前記バーナコーンの温度を推定する、請求項３記載の熱源機。
6. 前記着火パターンは、点火前に供給される第１の初期燃焼量と、点火確認後に所定時間供給される第２の初期燃焼量とによって規定され、
   前記着火制御部は、前記第２の初期燃焼量の調整によって、前記着火パターンにおける前記燃焼量を増減させる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱源機。
7. 前記燃焼機構に対して回転数に応じた空気量を供給するように構成された送風ファンをさらに備え、
   前記制御装置は、
   前記燃焼機構における噴霧燃料量に対応させて前記送風ファンの回転数を制御するためのファン回転数制御部をさらに含み、
   前記ファン回転数制御部は、前記燃焼動作の停止から前記燃焼動作が再開されるまでの間に、前記着火パターンに対応した第１の回転数で前記送風ファンが回転する第１の期間と、前記第１の回転数よりも低い第２の回転数で前記送風ファンが回転する第２の期間とを設けるように前記送風ファンの回転数を制御し、
   前記第２の期間よりも後に前記第１の期間が設けられる、請求項１または２記載の熱源機。
8. 前記ファン回転数制御部は、前記最小作動流量の非検知に応じて前記燃焼動作が停止されるときに、前記燃焼動作の停止から所定のポストパージ時間が経過するまで前記送風ファンの回転数を前記第２の回転数に制御するとともに、前記ポストパージ時間が経過するまでに前記最小作動流量が再び検知されると、前記送風ファンの回転数を前記第１の回転数まで上昇させ、
   前記着火制御部は、前記ポストパージ時間が経過するまでに前記最小作動流量が再び検知されたときに、前記ファン回転数制御部によって前記送風ファンの回転数が前記第１の回転数で制御された状態となってから、前記燃焼機構における燃料燃焼を開始する、請求項７記載の熱源機。
9. 前記ファン回転数制御部は、前記オンオフ制御の選択時に前記燃焼期間の終了に応じて前記燃焼動作が停止される場合に、前記燃焼停止期間の開始から第１の時間が経過するまでの間前記送風ファンの回転数を前記第２の回転数に制御するとともに、前記第１の時間の経過後において前記燃焼停止期間が終了するまでに前記送風ファンの回転数を前記第１の回転数まで上昇させる、請求項７記載の熱源機。
10. 前記ファン回転数制御部は、前記第２の回転数および前記第１の時間を、前記オンオフ制御において前記要求燃焼量に従って調整された前記燃焼停止期間の長さに応じて可変に制御する、請求項９記載の熱源機。

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