JP3487905B2 - 給湯器およびこれを用いた燃焼制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、出湯時の湯温を安定化
するための給湯器およびこれを用いた燃焼制御方法に関
し、更に詳しくは、燃焼停止時から所定のインターバル
時間（待機時間）が経過する毎に点火を行い、出湯時の
湯温の安定化に必要なバックアップ熱量を補充するバッ
クアップ燃焼補正を行う給湯器およびこれを用いた燃焼
制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の給湯器およびこれを用いた
燃焼制御方法としては、燃焼停止時から所定のインター
バル時間（待機時間）が経過する毎に点火を行い、バッ
クアップ熱量を熱交換器に補充するバックアップ燃焼補
正を行う給湯器およびこれを用いた燃焼制御方法があ
る。

【０００３】この燃焼制御方法においては、所定のイン
ターバル時間（待機時間）毎に供給されるバックアップ
熱量（後沸き量を含む）に基づく熱交換器内の湯温が下
限設定値（下限温度）および上限設定値（上限温度）と
比較され、バックアップ熱量の演算値が許容範囲から上
または下に外れたときには、その都度、バーナによる燃
焼動作または燃焼ファンによる冷却動作が行われ、熱交
換器内の湯温は許容範囲内に収められていた。

【０００４】熱交換器内の湯温が上限温度よりも高いと
判断されたときには、熱交換器内の湯温が所定の許容範
囲に入るために要する、燃焼ファンによる冷却動作の時
間（冷却時間）を演算していた。

【０００５】一方、バックアップ熱量に基づく熱交換器
内の湯温が下限温度よりも低いと判断されたときには、
熱交換器に通水させずに、バーナの点着火（ちょい点火
と呼ばれている）を行い、所定の短時間（例えば２秒
間）だけバーナを燃焼させ、熱交換器内の湯水を加熱し
て熱交換器内の湯温を許容温度範囲内に高めていた。

【０００６】該バーナの点着火を用いた給湯器の燃焼制
御方法は、バックアップ燃焼補正と呼ばれる。

【０００７】このような従来技術のバックアップ燃焼補
正においては、所定のインターバル時間（待機時間）は
一定値に固定されており、また一回の点火の時間も固定
されていた。そのため所定のインターバル時間と点火の
時間との比であるバックアップ燃焼比もまた一定値に固
定されていた。

【０００８】このため、ガスの供給量を制御することに
よって、前記所定のインターバル時間（待機時間）毎に
供給されるバックアップ熱量（後沸き量を含む）を生成
していた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の給湯器およびこれを用いた燃焼制御方法で
は、所定のインターバル時間（待機時間）や一回の点火
の時間やバックアップ燃焼比は一定値に固定されてお
り、前記所定のインターバル時間（待機時間）毎に供給
されるバックアップ熱量（後沸き量を含む）を生成する
ために、専らガスの供給量を制御していた。

【００１０】このようなガスの供給量を制御する従来技
術においては、バーナで生成されるバックアップ熱量を
熱交換器に伝達するとき、熱交換器表面および熱交換器
内部での熱伝導率の不均一性、または水との接触界面で
の熱伝達率の不均一性等の要因によって局部的な過熱箇
所が発生し易かった。

【００１１】このため、局部的な過熱箇所が発生した場
合、該過熱箇所の近傍の接触界面において、水のなかに
含まれるカルシウム成分が固形物として析出され、該固
形物が熱交換器内部や、給湯管および出湯管に介設され
た制御弁等に沈殿析出し易かった。また、該沈殿析出が
生じた熱交換器内部では沈殿析出プロセスにおける正帰
還が発生し、ますます過熱が生じやすくなり、給湯管お
よび出湯管の目詰まりや制御弁に不具合が発生するとい
う問題点があった。

【００１２】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、複数の燃焼面を適宜選択し、さら
に該選択した燃焼面でのバックアップ燃焼比を制御し、
所要のバックアップ熱量を複数回に分割して熱交換器に
与えることにより、熱交換器内部での過熱や、それに起
因して発生する沈殿析出を防ぐことができる給湯器およ
びこれを用いた燃焼制御方法を提供することを目的とし
ている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの要旨とするところは、以下の各項に存する。

【００１４】

【００１５】

【００１６】［１］ 湯沸燃焼停止後、所定のインター
バル時間（２２ｄ）が経過する毎に点火してバックアッ
プ熱量（２２ａ）を補充し熱交換器（１１）内の湯温を
所定の許容温度範囲内に制御するバックアップ燃焼補正
を行う給湯器において、複数の独立した燃焼面（１２
ａ）を有するバーナ（１２）と、該バーナ（１２）の燃
焼面（１２ａ）を選択するバーナ切り替え部（２１）
と、前記熱交換器（１１）内の湯温を検出して前記バッ
クアップ熱量（２２ａ）を演算し、該演算結果に基づい
て前記燃焼面（１２ａ）を選択して該燃焼面（１２ａ）
毎のバックアップ燃焼を制御するバックアップ燃焼補正
手段（２０）と、該バックアップ燃焼補正手段（２０）
に備えたバックアップ燃焼制御部（２４）とを有し、前
記バックアップ燃焼制御部（２４）は、前記熱交換器
（１１）内の湯温を検出して前記バックアップ熱量（２
２ａ）を演算し該演算結果に基づいて前記所定のインタ
ーバル時間（２２ｄ）と前記点火の時間（２２ｅ）との
バックアップ燃焼比（２２ｃ）を生成するバックアップ
燃焼比演算部（２２）と、前記熱交換器（１１）内の湯
温を検出して前記バックアップ熱量（２２ａ）を演算し
該演算結果に基づいて前記燃焼面（１２ａ）を選択する
ための燃焼面選択データ（２６ａ）を生成する燃焼面選
択部（２６）とを備え、前記熱交換器（１１）内の湯温
が所定の温度（２５）に到達すると予想されたときは当
該温度に到達しないよう前記所定のインターバル時間
（２２ｄ）が経過する毎に該バックアップ燃焼比（２２
ｃ）に基づく少なくとも１回の前記点火を実行して前記
バックアップ熱量（２２ａ）を補充してバックアップ燃
焼を制御し、また前記熱交換器（１１）内の湯温が所定
の温度（２５）に到達しないと予想されたとき前記燃焼
面選択データ（２６ａ）に基づいて前記バーナ切り替え
部（２１）に前記燃焼面（１２ａ）の選択を命令し、該
燃焼面（１２ａ）毎のバックアップ燃焼を制御すること
を特徴とする給湯器（１０）。

【００１７】［２］ 湯沸燃焼停止後、所定のインター
バル時間（２２ｄ）が経過する毎に点火してバックアッ
プ熱量（２２ａ）を補充し熱交換器（１１）内の湯温を
所定の許容温度範囲内に制御するバックアップ燃焼補正
を行い、バックアップ燃焼補正手段（２０）が、バック
アップ燃焼制御部（２４）により前記熱交換器（１１）
内の湯温を検出して前記バックアップ熱量（２２ａ）を
演算し、該演算結果に基づいて燃焼面（１２ａ）を選択
して該燃焼面（１２ａ）毎のバックアップ燃焼を制御し
前記バックアップ燃焼制御部（２４）は、バーナ切り替
え部（２１）によりバーナ（１２）の燃焼面（１２ａ）
を選択し、バックアップ燃焼比演算部（２２）により前
記熱交換器（１１）内の湯温を検出して前記バックアッ
プ熱量（２２ａ）を演算し、該演算結果に基づいて前記
所定のインターバル時間（２２ｄ）と前記点火の時間
（２２ｅ）とのバックアップ燃焼比（２２ｃ）を生成
し、燃焼面選択部（２６）により前記熱交換器（１１）
内の湯温を検出して前記バックアップ熱量（２２ａ）を
演算し該演算結果に基づいて前記燃焼面（１２ａ）を選
択するための燃焼面選択データ（２６ａ）を生成し、前
記熱交換器（１１）内の湯温が所定の温度（２５）に到
達すると予想されたときは当該温度に到達しないよう前
記所定のインターバル時間（２２ｄ）が経過する毎に該
バックアップ燃焼比（２２ｃ）に基づく少なくとも１回
の前記点火を実行して前記バックアップ熱量（２２ａ）
を補充してバックアップ燃焼を制御し、また前記熱交換
器（１１）内の湯温が所定の温度（２５）に到達しない
と予想されたとき前記燃焼面選択データ（２６ａ）に基
づいて前記バーナ切り替え部（２１）に前記燃焼面（１
２ａ）の選択を命令し、該燃焼面（１２ａ）毎のバック
アップ燃焼を制御することを特徴とする給湯器の制御方
法。

【００１８】［３］ 湯沸燃焼停止後、所定のインター
バル時間（２２ｄ）が経過する毎に点火してバックアッ
プ熱量（２２ａ）を補充し熱交換器（１１）内の湯温を
所定の許容温度範囲内に制御するバックアップ燃焼補正
を行い、バックアップ燃焼補正手段（２０）が、バック
アップ燃焼制御部（２４）により前記熱交換器（１１）
内の湯温を検出して前記バックアップ熱量（２２ａ）を
演算し、該演算結果に基づいて燃焼面（１２ａ）を選択
して該燃焼面（１２ａ）毎のバックアップ燃焼を制御し
前記バックアップ燃焼制御部（２４）は、バーナ切り替
え部（２１）によりバーナ（１２）の燃焼面（１２ａ）
を選択し、バックアップ燃焼比演算部（２２）により前
記熱交換器（１１）内の湯温を検出して前記バックアッ
プ熱量（２２ａ）を演算し、該演算結果に基づいて前記
所定のインターバル時間（２２ｄ）と前記点火の時間
（２２ｅ）とのバックアップ燃焼比（２２ｃ）を生成
し、燃焼面選択部（２６）により前記熱交換器（１１）
内の湯温を検出して前記バックアップ熱量（２２ａ）を
演算し該演算結果に基づいて前記燃焼面（１２ａ）を選
択するための燃焼面選択データ（２６ａ）を生成し、前
記熱交換器（１１）内の湯温が所定の温度（２５）に到
達すると予想されたときは当該温度に到達しないよう前
記所定のインターバル時間（２２ｄ）が経過する毎に該
バックアップ燃焼比（２２ｃ）に基づく少なくとも１回
の前記点火を前記燃焼面選択データ（２６ａ）に基づい
て選択された前記燃焼面（１２ａ）毎に実行して前記バ
ックアップ熱量（２２ａ）を補充してバックアップ燃焼
を制御し、また前記熱交換器（１１）内の湯温が所定の
温度（２５）に到達しないと予想されたとき前記燃焼面
選択データ（２６ａ）に基づいて前記バーナ切り替え部
（２１）に前記燃焼面（１２ａ）の選択を命令し、該燃
焼面（１２ａ）毎のバックアップ燃焼を制御することを
特徴とする給湯器の制御方法。

【００１９】なお、バックアップ燃焼補正とは、燃焼停
止時から所定のインターバル時間（待機時間）が経過す
る毎に点火を行い、バックアップ熱量（２２ａ）を補充
するためのバックアップ燃焼を行う給湯器（１０）にお
ける燃焼制御方法である。該所定のインターバル時間
（待機時間）は、後沸き後の湯温が設定温度の下限許容
温度範囲内に定めた下限動作温度まで低下するのに要す
る時間を燃焼停止後の放熱条件に基づいて演算すること
によって求めることができる。また、前記バックアップ
熱量（２２ａ）は、下限動作温度から設定温度の上限許
容温度範囲内に定めた所定の加熱上限温度まで、熱交換
器（１１）内の湯温を上昇させるのに必要な熱量を演算
することによって求めることができる。また、前記熱交
換器（１１）内の湯の後沸き量（後沸き温度）は、前記
給湯器（１０）の燃焼停止時毎に該燃焼停止以前の給湯
制御成績を演算することによって求めることができる。

【００２０】

【作用】給湯器（１０）は、湯沸燃焼停止後、所定のイ
ンターバル時間（２２ｄ）が経過する毎に点火してバッ
クアップ熱量（２２ａ）を補充し熱交換器（１１）内の
湯温を所定の許容温度範囲内に制御するバックアップ燃
焼補正を行う。

【００２１】バーナ（１２）は、燃焼ガス（１２ｃ）と
空気（１２ｂ）とを所定の予混合比（１２ｄ）に基づい
て、予混合して予混合ガス（１２ｅ）を生成する。

【００２２】バーナ（１２）に装置された複数の独立し
た燃焼面（１２ａ）は、予混合ガス（１２ｅ）を燃焼さ
せて熱エネルギーを生成する。

【００２３】バックアップ燃焼補正手段（２０）に装置
されたバックアップ燃焼比演算部（２２）は、熱交換器
（１１）内の湯温を検出してバックアップ熱量（２２
ａ）を演算し該演算結果に基づいて所定のインターバル
時間（２２ｄ）と点火の時間（２２ｅ）とのバックアッ
プ燃焼比（２２ｃ）を演算する。

【００２４】バックアップ燃焼補正手段（２０）に装置
されたバックアップ燃焼制御部（２４）は、該所定のイ
ンターバル時間（２２ｄ）が経過する毎に該バックアッ
プ燃焼比（２２ｃ）に基づく少なくとも１回の点火を実
行する。

【００２５】これにより、所要のバックアップ熱量（２
２ａ）をインターバル時間（２２ｄ）毎に一度に熱交換
器（１１）に補充する代りに、該バックアップ熱量（２
２ａ）をインターバル時間（２２ｄ）毎に少なくとも１
回以上に分割して熱交換器（１１）に補充することがで
きる。

【００２６】バックアップ燃焼補正手段（２０）に装置
されたバーナ切り替え部（２１）は、該バーナ（１２）
の燃焼面（１２ａ）を選択して、該選択された燃焼面
（１２ａ）に予混合ガス（１２ｅ）が供給できるように
する。

【００２７】バックアップ燃焼補正手段（２０）に装置
された燃焼面選択部（２６）は、熱交換器（１１）内の
湯温を検出してバックアップ熱量（２２ａ）を演算し該
演算結果に基づいて燃焼面（１２ａ）を選択するための
燃焼面選択データ（２６ａ）を生成する。

【００２８】これにより、熱交換器（１１）内の湯温の
上昇具合に応じて、複数の独立した燃焼面（１２ａ）の
中から適宜燃焼を実行する燃焼面（１２ａ）を選択する
ことができる。

【００２９】バックアップ燃焼補正手段（２０）に装置
されたバックアップ燃焼制御部（２４）は、熱交換器
（１１）内の湯温が所定の温度（２５）に到達すると予
想されたとき、所定のインターバル時間（２２ｄ）が経
過する毎に該バックアップ燃焼比（２２ｃ）に基づく少
なくとも１回の点火を実行してバックアップ熱量（２２
ａ）を補充するバックアップ燃焼を制御する。また、熱
交換器（１１）内の湯温が所定の温度（２５）に到達し
ないと予想されたとき、燃焼面選択データ（２６ａ）に
基づいてバーナ切り替え部（２１）に燃焼面（１２ａ）
の選択を命令して該燃焼面（１２ａ）毎のバックアップ
燃焼を制御する。

【００３０】これにより、熱交換器（１１）内の湯温を
検出してバックアップ熱量（２２ａ）を演算し、該演算
結果に基づいて燃焼面（１２ａ）を選択でき、燃焼ガス
（１２ｃ）の予混合比（１２ｄ）、またはバーナ（１
２）に送り込む予混合ガス（１２ｅ）の供給量を制御す
る。さらに、所定のインターバル時間（待機時間）（２
２ｄ）が経過する毎に該バックアップ燃焼比（２２ｃ）
に基づく少なくとも１回の点火を実行してバックアップ
熱量（２２ａ）を補充する。

【００３１】さらに、バックアップ燃焼制御部（２４）
は、熱交換器（１１）内の湯温が所定の温度（２５）に
到達すると予想されたとき、所定のインターバル時間
（２２ｄ）が経過する毎に該バックアップ燃焼比（２２
ｃ）に基づく少なくとも１回の点火を燃焼面選択データ
（２６ａ）に基づいて選択された燃焼面（１２ａ）毎に
実行してバックアップ熱量（２２ａ）を補充するバック
アップ燃焼を制御することもできる。

【００３２】これにより、該選択された各燃焼面（１２
ａ）に対して所定のインターバル時間（待機時間）（２
２ｄ）が経過する毎に該バックアップ燃焼比（２２ｃ）
に基づく少なくとも１回の点火を実行してバックアップ
熱量（２２ａ）を補充する。

【００３３】さらに、該選択された燃焼面（１２ａ）毎
に、独立したバックアップ燃焼比（２２ｃ）に基づい
て、各々独立した点火回数で各々独立したバックアップ
熱量（２２ａ）を補充することもできる。

【００３４】つまり、熱交換器（１１）表面および熱交
換器（１１）内部での熱伝導率の不均一性、または水と
の接触界面での熱伝達率の不均一性等に起因する局部的
な過熱箇所の発生を防ぐことができる。

【００３５】この結果、局部的な過熱箇所近傍の接触界
面において、水のなかに含まれるカルシウム成分の析出
を防ぐことができ、該析出物の熱交換器（１１）内部
や、給湯管および出湯管に介設された制御弁等への沈殿
析出を防ぐことができる。

【００３６】また、該沈殿析出が生じた熱交換器（１
１）内部における沈殿析出プロセスの正帰還を防ぐこと
ができ、ますます過熱の進行、給湯管および出湯管の目
詰まりや制御弁に不具合の進行を防ぐことができる。

【００３７】さらに、過熱状態における水中の塩化物、
炭化物、硝化物、または硫化物等のラジカル化を防ぐこ
とができ、該ラジカルに起因する熱交換器（１１）内部
の腐食を防ぐことができる。

【００３８】なお、バックアップ燃焼補正とは、燃焼停
止時から所定のインターバル時間（待機時間）が経過す
る毎に点火を行い、バックアップ熱量（２２ａ）を補充
するためのバックアップ燃焼を行う給湯器（１０）にお
ける燃焼制御方法である。該所定のインターバル時間
（待機時間）は、後沸き後の湯温が設定温度の下限許容
温度範囲内に定めた下限動作温度まで低下するのに要す
る時間を燃焼停止後の放熱条件に基づいて演算すること
によって求めることができる。また、バックアップ熱量
（２２ａ）は、下限動作温度から設定温度の上限許容温
度範囲内に定めた所定の加熱上限温度まで、熱交換器
（１１）内の湯温を上昇させるのに必要な熱量を演算す
ることによって求めることができる。また、熱交換器
（１１）内の湯の後沸き量（後沸き温度）は、給湯器
（１０）の燃焼停止時毎に該燃焼停止以前の給湯制御成
績を演算することによって求めることができる。

【００３９】

【実施例】以下、図面に基づき本発明の一実施例を説明
する。図１は本発明の一実施例にかかる給湯器の構成を
示すブロック図であり、図３は、本発明の一実施例にか
かる燃焼制御方法のタイムチャートである。

【００４０】る。

【００４１】給湯器１０は、燃焼停止後、所定のインタ
ーバル時間（待機時間）が経過する毎に点火してバック
アップ熱量２２ａを補充し熱交換器１１内の湯温を所定
の許容温度範囲内に制御するバックアップ燃焼補正を行
うように装置されている。

【００４２】また、給湯器１０は、熱交換器１１にはバ
ーナ１２が設けられ、該バーナ１２に連通するガス通路
には、ガスを流量を制御するためのガス弁１７が装置さ
れている。

【００４３】熱交換器１１の入口側には、水を供給する
ための給水管１３が接続されている。給水管１３には、
給水温度を検出するための入水温センサ１５ｃと、入水
流量を検出するフローセンサ１５ｅとが設けられてい
る。本実施例では、入水温センサ１５ｃとしてサーミス
タ、熱電対等の温度測定素子を用いている。

【００４４】熱交換器１１の出口側には出湯管１４が接
続され、出湯管１４の出湯側には水栓（図示せず）が設
けられている。さらに出湯管１４には出湯温度を検出す
るための出湯温度センサ１５ｄが設けられている。

【００４５】なお、給湯器１０の給湯運転をおこなうた
めの制御装置（図示せず）が装備されていてもよい。該
制御装置にはリモコン（図示せず）が接続され、このリ
モコン（図示せず）には給湯の設定温度を設定するボタ
ンや設定温度の表示部が設けられていてもよい。

【００４６】熱交換器１１には、出湯温度を制御するた
めのバイパス流路１６が並列に設けられている（このバ
イパス流路１６は省略することも可能である）。

【００４７】また、熱交換器１１には燃焼ファン１５が
装備されており、燃焼ファン１５から燃焼用の空気が供
給されるように装置されている。

【００４８】燃焼ファン１５にはファン回転センサ１５
ａが設けられている。また、燃焼ファン１５の周りに
は、外乱要因１３（放熱条件）である燃焼用の空気の給
気温度を検出するための外気温度センサ１５ｂが設けら
れている。本実施例では、外気温度センサ１５ｂとし
て、サーミスタを用いている。

【００４９】図１において給湯器１０は、湯沸燃焼停止
後、所定のインターバル時間２２ｄが経過する毎に点火
してバックアップ熱量２２ａを補充し熱交換器１１内の
湯温を所定の許容温度範囲内に制御するバックアップ燃
焼補正を行うように装置されて成る。

【００５０】バーナ１２は、燃焼ガス１２ｃと空気１２
ｂとを所定の予混合比１２ｄに基づいて、予混合して予
混合ガス１２ｅを生成するよう、給湯器１０に装置され
て成る。

【００５１】複数の独立した燃焼面１２ａは、予混合ガ
ス１２ｅを燃焼させて熱エネルギーを生成するよう、バ
ーナ１２に装置されて成る。

【００５２】バックアップ燃焼比演算部２２は、熱交換
器１１内の湯温を検出してバックアップ熱量２２ａを演
算し該演算結果に基づいて所定のインターバル時間２２
ｄと点火の時間２２ｅとのバックアップ燃焼比２２ｃを
演算するよう、バックアップ燃焼補正手段２０に装置さ
れて成る。

【００５３】本実施例では、複数個の熱交換器センサ１
５ｇを熱交換器１１の加熱面近傍、および熱交換器１１
内に設けることによって、熱交換器１１の表面温度や熱
交換器１１内の湯温を検出し、過熱を監視している。熱
交換器センサ１５ｇとしては、サーミスタ、熱電対等の
温度計測素子を用いている。

【００５４】バーナ切り替え部２１は、該バーナ１２の
燃焼面１２ａを選択して、該選択された燃焼面１２ａに
予混合ガス１２ｅが供給できるよう、バックアップ燃焼
補正手段２０に装置されて成る。

【００５５】燃焼面選択部２６は、複数個の熱交換器セ
ンサ１５ｇを介して熱交換器１１の表面温度や熱交換器
１１内の湯温を検出してバックアップ熱量２２ａを演算
し該演算結果に基づいて燃焼面１２ａを選択するための
燃焼面選択データ２６ａを生成するよう、バックアップ
燃焼補正手段２０に装置されて成る。

【００５６】本実施例の燃焼面選択部２６は、熱交換器
１１を過熱することなく、該演算して求めたバックアッ
プ熱量２２ａをあたえるために必要な燃焼面１２ａの位
置と面数を求めるための燃焼面選択データ２６ａを生成
するものである。

【００５７】バックアップ燃焼制御部２４は、通常は、
図３（ａ）に示すように、所定のインターバル時間２２
ｄに対して、所定の点火時間２２ｅ１だけ、所定の流量
の予混合ガス１２ｅ１を選択された燃焼面１２ａに与え
ることによって、所定のバックアップ熱量２２ａを生成
するものである。

【００５８】バックアップ燃焼制御部２４は、熱交換器
１１内の湯温が所定の温度２５に到達すると予想された
とき、所定のインターバル時間２２ｄが経過する毎に該
バックアップ燃焼比２２ｃに基づく少なくとも１回の点
火を実行してバックアップ熱量２２ａを補充するバック
アップ燃焼を制御するよう、バックアップ燃焼補正手段
２０に装置されて成る。本実施例では、所定のインター
バル時間２２ｄを６０〜１２０秒程度としている。ま
た、所定の温度２５とは、過熱によるカルシウム成分等
の析出沈殿が発生し始めると考えられる温度であり、摂
氏９０度程度と考えられている。

【００５９】なお、バックアップ燃焼制御部２４は、熱
交換器１１内の湯温が所定の温度２５に到達すると予想
されたとき、バックアップ熱量２２ａは、所定のインタ
ーバル時間２２ｄが経過する毎に該バックアップ燃焼比
２２ｃに基づく少なくとも１回の点火を燃焼面選択デー
タ２６ａに基づいて選択された燃焼面１２ａ毎に実行し
てもよい。

【００６０】また、バックアップ燃焼制御部２４は、摂
氏９０度程度の所定の温度を越えないようにするため、
図３（ｂ）に示すように、所定の点火時間２２ｅ１の半
分の時間（＝２２ｄ／２＝２２ｅ２）だけ、所定の流量
の予混合ガス１２ｅ１を選択された燃焼面１２ａに与え
ることを２回、所定のインターバル時間２２ｄが経過す
る毎に繰り返すことによって、所定のバックアップ熱量
２２ａを生成するものである。

【００６１】さらに、図３（ｃ）に示すように、所定の
点火時間２２ｅ１の半分（＝２２ｄ／２＝２２ｅ２）の
時間だけ、所定の流量の予混合ガス１２ｅ１の３分の１
の流量の予混合ガス（＝１２ｅ１／３＝１２ｅ２）を選
択された燃焼面１２ａに与えることを３回、所定のイン
ターバル時間２２ｄが経過する毎に繰り返すことによっ
て、所定のバックアップ熱量２２ａを生成することも可
能である。

【００６２】なお、バックアップ燃焼補正とは、燃焼停
止時から所定のインターバル時間待機時間が経過する毎
に点火を行い、バックアップ熱量２２ａを補充するため
のバックアップ燃焼を行う給湯器１０における燃焼制御
方法である。該所定のインターバル時間待機時間は、後
沸き後の湯温が設定温度の下限許容温度範囲内に定めた
下限動作温度まで低下するのに要する時間を燃焼停止後
の放熱条件に基づいて演算することによって求めること
ができる。また、バックアップ熱量２２ａは、下限動作
温度から設定温度の上限許容温度範囲内に定めた所定の
加熱上限温度まで、熱交換器１１内の湯温を上昇させる
のに必要な熱量を演算することによって求めることがで
きる。また、熱交換器１１内の湯の後沸き量後沸き温度
は、給湯器１０の燃焼停止時毎に該燃焼停止以前の給湯
制御成績を演算することによって求めることができる。

【００６３】次に作用を説明する。

【００６４】図２は本発明の一実施例にかかる給湯器の
燃焼制御方法を示すブロック図であり、図３は本発明の
一実施例にかかる燃焼制御方法のタイムチャートであ
る。

【００６５】図１に示す給湯器１０において、フローセ
ンサ１５ｅは、水栓（図示せず）を開けることにより、
熱交換器１１に流入する水の流れを検出してフローセン
サ信号を生成する。

【００６６】前記制御装置（図示せず）は、該フローセ
ンサ信号を受けてガスの供給とイグナイタ（図示せず）
に点火動作を命令し、バーナ１２に燃焼命令を与える。
また、熱交換器１１における湯沸し制御およびバックア
ップ燃焼補正制御を行う。

【００６７】該湯は出湯管１４を通過して、水栓（図示
せず）から出湯される。さらに、前記制御装置（図示せ
ず）は、水栓（図示せず）を閉めてフローセンサ１５ｅ
が水の流れを検出しなくなったとき、該フローセンサ１
５ｅからのオフ信号を受けてバーナ１２の燃焼停止制御
を行う。

【００６８】熱交換器１１内の湯の後沸き量（後沸き温
度）は、給湯器１０の燃焼停止時毎に該燃焼停止以前の
給湯制御成績を演算することによって求めることができ
る。

【００６９】る。

【００７０】更に詳しく本実施例の給湯器およびこれを
用いた燃焼制御方法の作用について説明する。

【００７１】給湯器１０は、湯沸燃焼停止後、所定のイ
ンターバル時間２２ｄが経過する毎に点火してバックア
ップ熱量２２ａを補充し熱交換器１１内の湯温を所定の
許容温度範囲内に制御するバックアップ燃焼補正を行
う。

【００７２】バーナ１２は、燃焼ガス１２ｃと空気１２
ｂとを所定の予混合比１２ｄに基づいて、予混合して予
混合ガス１２ｅを生成する。

【００７３】バーナ１２に装置された複数の独立した燃
焼面１２ａは、予混合ガス１２ｅを燃焼させて熱エネル
ギーを生成する。

【００７４】バックアップ燃焼補正手段２０に装置され
たバックアップ燃焼比演算部２２は、熱交換器１１内の
湯温を検出してバックアップ熱量２２ａを演算し該演算
結果に基づいて所定のインターバル時間２２ｄと点火の
時間２２ｅとのバックアップ燃焼比２２ｃを演算する。

【００７５】本実施例では、複数個の熱交換器センサ１
５ｇを熱交換器１１の加熱面近傍、および熱交換器１１
内に設けることによって、熱交換器１１の表面温度や熱
交換器１１内の湯温を検出し、過熱を監視している。熱
交換器センサ１５ｇとしては、サーミスタ、熱電対等の
温度計測素子を用いている。

【００７６】バックアップ燃焼補正手段２０に装置され
たバックアップ燃焼制御部２４は、該所定のインターバ
ル時間２２ｄが経過する毎に該バックアップ燃焼比２２
ｃに基づく少なくとも１回の点火を実行する。

【００７７】これにより、所要のバックアップ熱量２２
ａをインターバル時間２２ｄ毎に一度に熱交換器１１に
補充する代りに、該バックアップ熱量２２ａをインター
バル時間２２ｄ毎に少なくとも１回以上に分割して熱交
換器１１に補充することができる。

【００７８】バックアップ燃焼補正手段２０に装置され
たバーナ切り替え部２１は、該バーナ１２の燃焼面１２
ａを選択して、該選択された燃焼面１２ａに予混合ガス
１２ｅが供給できるようにする。

【００７９】バックアップ燃焼補正手段２０に装置され
た燃焼面選択部２６は、複数個の熱交換器センサ１５ｇ
を介して熱交換器１１の表面温度や熱交換器１１内の湯
温を検出してバックアップ熱量２２ａを演算し該演算結
果に基づいて燃焼面１２ａを選択するための燃焼面選択
データ２６ａを生成する。

【００８０】本実施例の燃焼面選択部２６は、熱交換器
１１を過熱することなく、該演算して求めたバックアッ
プ熱量２２ａをあたえるために必要な燃焼面１２ａの位
置と面数を求めるための燃焼面選択データ２６ａを生成
する。

【００８１】これにより、熱交換器１１内の湯温の上昇
具合に応じて、複数の独立した燃焼面１２ａの中から適
宜燃焼を実行する燃焼面１２ａを選択することができ
る。

【００８２】バックアップ燃焼補正手段２０に装置され
たバックアップ燃焼制御部２４は、通常は、図３（ａ）
のタイムチャートに示すように、所定のインターバル時
間２２ｄに対して、所定の点火時間２２ｅ１だけ、所定
の流量の予混合ガス１２ｅを選択された燃焼面１２ａに
与えることによって、所定のバックアップ熱量２２ａを
生成する。

【００８３】本実施例では、所定のインターバル時間２
２ｄを６０秒、所定の点火時間２２ｅ１を２秒と設定し
た結果、給湯温度の偏差を摂氏±３度以内に抑えられ、
十分な制御成績が実現できた。

【００８４】バックアップ燃焼制御部２４は、熱交換器
１１内の湯温が所定の温度２５に到達すると予想された
とき、所定のインターバル時間２２ｄが経過する毎に該
バックアップ燃焼比２２ｃに基づく少なくとも１回の点
火を実行してバックアップ熱量２２ａを補充するバック
アップ燃焼を制御する。

【００８５】本実施例では、所定のインターバル時間２
２ｄを６０〜１２０秒程度としている。また、所定の温
度２５とは、過熱によるカルシウム成分等の析出沈殿が
発生し始めると考えられる温度であり、摂氏９０度程度
と考えられている。

【００８６】なお、バックアップ燃焼制御部２４は、熱
交換器１１内の湯温が所定の温度２５に到達すると予想
されたとき、バックアップ熱量２２ａは、所定のインタ
ーバル時間２２ｄが経過する毎に該バックアップ燃焼比
２２ｃに基づく少なくとも１回の点火を燃焼面選択デー
タ２６ａに基づいて選択された燃焼面１２ａ毎に実行し
てもよい。

【００８７】図３（ｂ）のタイムチャートに示すよう
に、所定の点火時間２２ｅ１の半分の時間（＝２２ｄ／
２＝２２ｅ２）だけ、所定の流量の予混合ガス１２ｅ１
を選択された燃焼面１２ａに与えることを２回、所定の
インターバル時間２２ｄが経過する毎に繰り返すことに
よって、所定のバックアップ熱量２２ａを生成するもの
である。

【００８８】本実施例では、所定のインターバル時間２
２ｄを６０秒、所定の点火時間２２ｅ２を１秒と設定し
て、所定の流量の予混合ガス１２ｅ１を選択された燃焼
面１２ａに２回与えた結果、給湯温度の偏差を摂氏±４
度以内に抑えられ、十分な制御成績が実現できた。

【００８９】さらに、図３（ｃ）のタイムチャートに示
すように、所定の点火時間２２ｅ１の半分（＝２２ｄ／
２＝２２ｅ２）の時間だけ、所定の流量の予混合ガス１
２ｅの３分の１の流量の予混合ガス（＝１２ｅ１／３＝
１２ｅ２）を選択された燃焼面１２ａに与えることを３
回、所定のインターバル時間２２ｄが経過する毎に繰り
返すことによって、所定のバックアップ熱量２２ａを生
成することも可能である。

【００９０】本実施例では、所定のインターバル時間２
２ｄを６０秒、所定の点火時間２２ｅ２を１秒と設定し
て、所定の流量の予混合ガス１２ｅ２を選択された燃焼
面１２ａに３回与えた結果、給湯温度の偏差を摂氏±４
度以内に抑えられ、十分な制御成績が実現できた。

【００９１】なお、ここでいう制御成績とは、熱交換器
１１内の湯温の追値制御や定値制御を実行するときの制
御結果つまり目標湯温と制御湯温との偏差の評価結果で
あって、具体的にはセットリング時間、オーバーシュー
ト量、アンダーシュート量、オフセット量等を意味する
ものである。

【００９２】また、バックアップ燃焼制御部２４は、熱
交換器１１内の湯温が所定の温度２５に到達しないと予
想されたとき、燃焼面選択データ２６ａに基づいてバー
ナ切り替え部２１に燃焼面１２ａの選択を命令して該燃
焼面１２ａ毎のバックアップ燃焼を制御する。

【００９３】これにより、該選択された各燃焼面１２ａ
に対して所定のインターバル時間待機時間２２ｄが経過
する毎に該バックアップ燃焼比２２ｃに基づく少なくと
も１回の点火を実行してバックアップ熱量２２ａを補充
する。

【００９４】さらに、該選択された燃焼面１２ａ毎に、
独立したバックアップ燃焼比２２ｃに基づいて、各々独
立した点火回数で各々独立したバックアップ熱量２２ａ
を補充することもできる。

【００９５】つまり、熱交換器１１表面および熱交換器
１１内部での熱伝導率の不均一性、または水との接触界
面での熱伝達率の不均一性等に起因する局部的な過熱箇
所の発生を防ぐことができる。

【００９６】この結果、局部的な過熱箇所近傍の接触界
面において、水のなかに含まれるカルシウム成分の析出
を防ぐことができ、該析出物の熱交換器１１内部や、給
湯管および出湯管に介設された制御弁等への沈殿析出を
防ぐことができる。

【００９７】また、該沈殿析出が生じた熱交換器１１内
部における沈殿析出プロセスの正帰還を防ぐことがで
き、ますます過熱の進行、給湯管および出湯管の目詰ま
りや制御弁に不具合の進行を防ぐことができる。

【００９８】なお、バックアップ燃焼補正とは、燃焼停
止時から所定のインターバル時間待機時間が経過する毎
に点火を行い、バックアップ熱量２２ａを補充するため
のバックアップ燃焼を行う給湯器１０における燃焼制御
方法である。該所定のインターバル時間待機時間は、後
沸き後の湯温が設定温度の下限許容温度範囲内に定めた
下限動作温度まで低下するのに要する時間を燃焼停止後
の放熱条件に基づいて演算することによって求めること
ができる。また、バックアップ熱量２２ａは、下限動作
温度から設定温度の上限許容温度範囲内に定めた所定の
加熱上限温度まで、熱交換器１１内の湯温を上昇させる
のに必要な熱量を演算することによって求めることがで
きる。また、熱交換器１１内の湯の後沸き量後沸き温度
は、給湯器１０の燃焼停止時毎に該燃焼停止以前の給湯
制御成績を演算することによって求めることができる。

【００９９】

【発明の効果】本発明にかかる給湯器およびこれを用い
た燃焼制御方法によれば、熱交換器内の湯温を検出して
バックアップ熱量を演算し、該演算結果に基づいて燃焼
面を選択ガスの供給量を制御する。さらに、該選択され
た各燃焼面に対して所定のインターバル時間が経過する
毎に該バックアップ燃焼比に基づく少なくとも１回の点
火を実行してバックアップ熱量を補充する。

【０１００】これにより、熱交換器表面および熱交換器
内部での熱伝導率の不均一性、または水との接触界面で
の熱伝達率の不均一性等に起因する局部的な過熱箇所の
発生を防ぐことができる。

【０１０１】この結果、局部的な過熱箇所近傍の接触界
面において、水のなかに含まれるカルシウム成分等の析
出を防ぐことができ、該析出物の熱交換器内部や、給湯
管および出湯管に介設された制御弁等への沈殿析出を防
ぐことができる。

【０１０２】また、該沈殿析出が生じた熱交換器内部に
おける沈殿析出プロセスの正帰還を防ぐことができ、ま
すます過熱の進行、給湯管および出湯管の目詰まりや制
御弁に不具合の進行を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる給湯器の構成を示す
ブロック図である。

【図２】本発明の一実施例にかかる給湯器の燃焼制御方
法を示すブロック図である。

【図３】本発明の一実施例にかかる燃焼制御方法のタイ
ムチャートである。

【符号の説明】

１０…給湯器 １１…熱交換器 １２…バーナ １２ａ…燃焼面 １２ｂ…空気 １２ｃ…燃焼ガス １２ｄ…予混合比 １２ｅ…予混合ガス １３…給水管 １４…出湯管 １５…燃焼ファン １５ａ…ファン回転センサ １５ｂ…外気温度センサ １５ｃ…入水温センサ １５ｄ…出湯温度センサ １５ｅ…フローセンサ １５ｇ…熱交換器センサ １６…バイパス流路 １７…ガス弁 ２０…バックアップ燃焼補正手段 ２１…バーナ切り替え部 ２２…バックアップ燃焼比演算部 ２２ａ…バックアップ熱量 ２２ｂ…バックアップ熱量演算結果 ２２ｃ…バックアップ燃焼比 ２２ｄ…所定のインターバル時間（待機時間） ２２ｅ…点火の時間 ２４…バックアップ燃焼制御部 ２５…所定の温度 ２６…燃焼面選択部 ２６ａ…燃焼面選択データ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−159671（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−288449（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−79952（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−3946（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24H 1/10 F23N 5/02 F24D 19/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】湯沸燃焼停止後、所定のインターバル時間
   が経過する毎に点火してバックアップ熱量を補充し熱交
   換器内の湯温を所定の許容温度範囲内に制御するバック
   アップ燃焼補正を行う給湯器において、 複数の独立した燃焼面を有するバーナと、該バーナの燃
   焼面を選択するバーナ切り替え部と、前記熱交換器内の
   湯温を検出して前記バックアップ熱量を演算し、該演算
   結果に基づいて前記燃焼面を選択して該燃焼面毎のバッ
   クアップ燃焼を制御するバックアップ燃焼補正手段と、
   該バックアップ燃焼補正手段に備えたバックアップ燃焼
   制御部とを有し、 前記バックアップ燃焼制御部は、 前記熱交換器内の湯温を検出して前記バックアップ熱量
   を演算し該演算結果に基づいて前記所定のインターバル
   時間と前記点火の時間とのバックアップ燃焼比を生成す
   るバックアップ燃焼比演算部と、前記熱交換器内の湯温
   を検出して前記バックアップ熱量を演算し該演算結果に
   基づいて前記燃焼面を選択するための燃焼面選択データ
   を生成する燃焼面選択部とを備え、 前記熱交換器内の湯温が所定の温度に到達すると予想さ
   れたときは当該温度に到達しないよう前記所定のインタ
   ーバル時間が経過する毎に該バックアップ燃焼比に基づ
   く少なくとも１回の前記点火を実行して前記バックアッ
   プ熱量を補充してバックアップ燃焼を制御し、また前記
   熱交換器内の湯温が所定の温度に到達しないと予想され
   たとき前記燃焼面選択データに基づいて前記バーナ切り
   替え部に前記燃焼面の選択を命令し、該燃焼面毎のバッ
   クアップ燃焼を制御することを特徴とする給湯器。
2. 【請求項２】湯沸燃焼停止後、所定のインターバル時間
   が経過する毎に点火してバックアップ熱量を補充し熱交
   換器内の湯温を所定の許容温度範囲内に制御するバック
   アップ燃焼補正を行い、 バックアップ燃焼補正手段が、バックアップ燃焼制御部
   により前記熱交換器内の湯温を検出して前記バックアッ
   プ熱量を演算し、該演算結果に基づいて燃焼面を選択し
   て該燃焼面毎のバックアップ燃焼を制御し、 前記バックアップ燃焼制御部は、バーナ切り替え部によ
   りバーナの燃焼面を選択し、バックアップ燃焼比演算部
   により前記熱交換器内の湯温を検出して前記バックアッ
   プ熱量を演算し該演算結果に基づいて前記所定のインタ
   ーバル時間と前記点火の時間とのバックアップ燃焼比を
   生成し、燃焼面選択部により前記熱交換器内の湯温を検
   出して前記バックアップ熱量を演算し該演算結果に基づ
   いて前記燃焼面を選択するための燃焼面選択データを生
   成し、 前記熱交換器内の湯温が所定の温度に到達すると予想さ
   れたときは当該温度に到達しないよう前記所定のインタ
   ーバル時間が経過する毎に該バックアップ燃焼比に基づ
   く少なくとも１回の前記点火を実行して前記バックアッ
   プ熱量を補充してバックアップ燃焼を制御し、また前記
   熱交換器内の湯温が所定の温度に到達しないと予想され
   たとき前記燃焼面選択データに基づいて前記バーナ切り
   替え部に前記燃焼面の選択を命令し、該燃焼面毎のバッ
   クアップ燃焼を制御することを特徴とする給湯器の制御
   方法。
3. 【請求項３】湯沸燃焼停止後、所定のインターバル時間
   が経過する毎に点火してバックアップ熱量を補充し熱交
   換器内の湯温を所定の許容温度範囲内に制御するバック
   アップ燃焼補正を行い、 バックアップ燃焼補正手段が、バックアップ燃焼制御部
   により前記熱交換器内の湯温を検出して前記バックアッ
   プ熱量を演算し、該演算結果に基づいて燃焼面を選択し
   て該燃焼面毎のバックアップ燃焼を制御し、 前記バックアップ燃焼制御部は、バーナ切り替え部によ
   りバーナの燃焼面を選択し、バックアップ燃焼比演算部
   により前記熱交換器内の湯温を検出して前記バックアッ
   プ熱量を演算し該演算結果に基づいて前記所定のインタ
   ーバル時間と前記点火の時間とのバックアップ燃焼比を
   生成し、燃焼面選択部により前記熱交換器内の湯温を検
   出して前記バックアップ熱量を演算し該演算結果に基づ
   いて前記燃焼面を選択するための燃焼面選択データを生
   成し、 前記熱交換器内の湯温が所定の温度に到達すると予想さ
   れたときは当該温度に到達しないよう前記所定のインタ
   ーバル時間が経過する毎に該バックアップ燃焼比に基づ
   く少なくとも１回の前記点火を前記燃焼面選択データに
   基づいて選択された前記燃焼面毎に実行して前記バック
   アップ熱量を補充してバックアップ燃焼を制御し、また
   前記熱交換器内の湯温が所定の温度に到達しないと予想
   されたとき前記燃焼面選択データに基づいて前記バーナ
   切り替え部に前記燃焼面の選択を命令し、該燃焼面毎の
   バックアップ燃焼を制御することを特徴とする給湯器の
   制御方法。