JP4090430B2 - 燃焼装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器に対して複数の燃焼面を備えた燃焼装置の燃焼制御技術に関し、特に、燃焼装置の延命を図ると共に熱効率を高める発停燃焼制御が可能な燃焼制御技術に関する。

給湯熱交換器と追焚熱交換器とを共通の燃焼装置によって加熱することにより、一の燃焼装置へ給湯と風呂の追い焚きの双方への熱供給を行うようにした一缶二水路型給湯装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。ところで、給湯時と風呂の追い焚き時とでは、必要とされる湯の温度が異なる。すなわち、必要とされる供給熱量が異なる。しかし、燃焼装置の一つの燃焼面だけでは、その燃焼面により制御することが可能な給熱量（熱交換器に供給する熱量）の制御範囲が十分に広くはない。そこで、一缶二水路型給湯装置の燃焼装置においては、熱交換器に対して複数の燃焼面を備え、各燃焼面を独立に発停制御することが可能な構成とされている（特許文献１参照）。これにより、各燃焼面の火力を比例制御するとともに、燃焼面数を制御することによって、広範な給熱量の制御が可能となる。従って、給湯と風呂の追い焚きの双方への熱供給を、容易に行うことが可能となる。

ところで、上記の複数の燃焼面を備えた燃焼装置において、給熱量が小さい場合には、一部の燃焼面の発停を行うことによって給熱量の調節を行う発停制御方式が採られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

図４は特許文献１記載の燃焼装置を使用した給湯装置の全体の構成図である。この給湯装置は、給湯用配管１０１により給湯を行うと共に、追焚用配管１０２により、浴槽１０３内の湯の追い焚きを行うことを可能とした一缶二水路型給湯装置である。給湯用配管１０１と追焚用配管１０２とは、同じ熱交換器のフィン・プレート１０４に挿通されている。このフィン・プレート１０４は、２つに分割された燃焼面１０５ａ，１０５ｂを有する燃焼装置によって加熱される。燃焼面１０５ａ，１０５ｂの火力は、各燃焼面に送る燃料の流量を調節する比例弁１０６により制御される。また、それぞれの燃焼面１０５ａ，１０５ｂに燃料を供給する配管には、開閉弁１０７ａ，１０７ｂが設けられている。この開閉弁１０７ａ，１０７ｂにより、各燃焼面１０５ａ，１０５ｂは個別に発停制御を行うことができる。

給湯時のように、多くの給熱量が必要とされる場合、燃焼装置は開閉弁１０７ａ，１０７ｂを開弁した状態で、比例弁１０６を制御することによって火力の調節が行われる。一方、追い焚き時のように、必要とされる給熱量が少ない場合、燃焼装置は次のような火力制御がされる。

まず、燃焼面１０５ｂを点火して、追い焚きを開始する。また、浴槽の湯の温度などから必要とされる給熱量（初期給熱量）Ｆ_０を求める。この初期給熱量Ｆ_０と、燃焼面１０５ａ，１０５ｂを同時燃焼させたときに制御可能な最小給熱量Ｆ_{１２ｍｉｎ}とを比較する。
（１）Ｆ_０≧Ｆ_{１２ｍｉｎ}であれば、燃焼面１０５ａを点火して、両燃焼面による追い焚きを開始する。次いで、熱交換器の温度からＰＩ制御による給熱量の変量Ｆ_Ｂを求める。ＰＩ制御による給熱量ＦはＦ_０＋Ｆ_Ｂである。この給熱量Ｆが、実際に必要とされる給熱量である。
（１−ａ）ここで、Ｆ≧Ｆ_{１２ｍｉｎ}であれば、燃焼面１０５ａ，１０５ｂを用いた二面燃焼によりＰＩ制御による追い焚きが行われる。
（１−ｂ）一方、Ｆ＜Ｆ_{１２ｍｉｎ}であれば、燃焼面１０５ａと燃焼面１０５ｂを交互に発停させながら、一面燃焼による追い焚きが行われる。
（２）Ｆ_０＜Ｆ_{１２ｍｉｎ}であれば、燃焼面１０５ｂのみによる一面燃焼の状態で、熱交換器の温度からＰＩ制御による給熱量の変量Ｆ_Ｂを求める。そして、実際に追い焚きで必要とされる給熱量Ｆ＝Ｆ_０＋Ｆ_Ｂを求める。
（２−ａ）ここで、Ｆ≧Ｆ_１ｍｉｎ（Ｆ_１ｍｉｎは燃焼面１０５ｂのみを燃焼させたときに制御可能な最小給熱量）であれば、燃焼面１０５ｂのみを用いた一面燃焼によりＰＩ制御による追い焚きが行われる。
（２−ｂ）一方、Ｆ＜Ｆ_１ｍｉｎであれば、燃焼面１０５ａと燃焼面１０５ｂを交互に発停させながら、一面燃焼による追い焚きが行われる。

以上のような燃焼制御によって、広範囲の給熱量の制御を実現し、一缶二水路型給湯装置により、給湯と風呂の追い焚きを同時に行うことを可能としている。

一方、特許文献２に記載の燃焼制御技術は、上記技術に更に改良を加えたものである。特許文献２の燃焼制御技術において、燃焼装置の構成は基本的には図４と同様なので、図４を用いて説明する。

風呂の追い焚き時において、まず最初に、燃焼面１０５ａ，１０５ｂの両方を点火して追い焚きを開始する。
（１）このとき、追焚用配管１０２を流れる循環水の温度が、所定の停止温度Ｔ_ＯＦＦ以上となったときには、燃焼面１０５ａ，１０５ｂの両方を消火して追い焚きを停止する。
（２）循環水の温度が、所定の停止温度Ｔ_ＯＦＦよりも低い場合、
（２−ａ）循環水の温度が、発停切り替えの基準温度Ｔ_ｔｈ１より低ければ、燃焼面１０５ａ，１０５ｂの二面燃焼による追い焚きを行い、
（２−ｂ）循環水の温度が、発停切り替えの基準温度Ｔ_ｔｈ１以上となると、燃焼面１０５ａのみの一面燃焼による追い焚きを行う。

この場合、一面燃焼を行う場合には、必ず燃焼面１０５ａを使用するようにしている。これは、燃焼面１０５ａのほうが燃焼面１０５ｂよりも、循環水への熱効率が高いからである。なぜならば、燃焼面１０５ａは、熱交換器の追焚用配管１０２の出入口側に位置している。従って、燃焼面１０５ａでの追い焚きにより加熱された循環水は、熱を失うことなく浴槽１０３に送られる。一方、燃焼面１０５ａを停止して燃焼面１０５ｂのみでの追い焚きにより加熱した場合、循環水は燃焼面１０５ａの上方を通過する際に、燃焼用の送風機の風によって冷却されるため、熱効率が低下する。そのため、燃焼面１０５ａのほうが燃焼面１０５ｂよりも、循環水への熱効率が高くなる。

また、給熱量の予測のような複雑な演算を行うことなく、循環水の温度を直接検出して燃焼量のフィードバック制御を行うため、構成も簡単である。
特開平７−９８１１５号公報 特開平１０−１４１７６４号公報 特開平１１−９４３５４号公報

上記特許文献２に記載の燃焼制御技術は、広範囲の給熱量制御が可能であるとともに、機器構成が単純であり、熱効率も高いという点で優れている。しかしながら、風呂の追い焚き時に循環水の温度が発停切り替えの基準温度Ｔ_ｔｈ１の付近で上下した場合、燃焼面１０５ｂの発停が連続して行われることになる。そのため、燃焼面１０５ｂの消耗が速くなり、燃焼装置自体の寿命が短くなるという問題がある。

また、燃焼面の着火直後は、燃料の不完全燃焼が生じやすい。この不完全燃焼は、着火時の燃焼面の温度が低いほど生じやすい。上記特許文献２に記載の燃焼制御技術では、燃焼面１０５ａは、連続燃焼運転がされるので高温に維持され寿命が短くなる。また、燃焼面１０５ｂは頻繁に消火されるため、着火時の燃焼面の温度が低い状態となり、着火時の不完全燃焼による臭いの発生や熱効率の低下が生じやすい。また、燃焼面１０５ｂと燃焼面１０５ａの温度差が大きいと、燃焼面１０５ａから燃焼面１０５ｂへの熱の拡散量が多くなり、結果として熱効率が低くなる。

そこで、本発明の目的は、広範囲の給熱量制御が可能であるとともに、熱効率が高く、燃焼装置の寿命を長くし、かつ燃焼臭の発生が少ない燃焼装置の制御技術を提供することにある。

本発明に係る燃焼装置の第１の構成は、熱交換器に対して複数の燃焼面を備え、各燃焼面を独立に発停制御することが可能な燃焼装置であって、熱交換器の加熱に使用する燃焼面のうち全部の燃焼面を燃焼状態とする全面燃焼状態と、熱交換器の加熱に使用する燃焼面のうち一部の燃焼面のみを燃焼状態とする部分燃焼状態とを交互に切り換え、かつ前記部分燃焼状態における停止燃焼面が交互に入れ替わるように停止燃焼面の切り替えを行う燃焼面切換手段を備えていることを特徴とする。

これにより、燃焼装置を発停運転する場合において、停止燃焼面が交互に入れ替わるので、特定の燃焼面のみが発停頻度が多くなるようなことがなくなる。

また、１つの燃焼面に着目すると、停止燃焼面が交互に入れ替わることで、燃焼開始から停止までの期間が長くなる。すなわち、燃焼面の発停の周期をＴとすると、従来のように特定の燃焼面のみを発停させる場合、発停が行われる燃焼面は、燃焼開始から停止までの時間はＴとなる。発停が行われない燃焼面は、発停周期に関係なく連続的に燃焼状態を保つ。それに対して、例えば、２つの燃焼面Ａ，Ｂがある場合に停止燃焼面を交互に入れ替えた場合、各燃焼面は、燃焼開始から停止までの時間は３Ｔ（すなわち、燃焼面の切り替えはＢ→ＡＢ→Ａ→ＡＢ→Ｂのようになるので、一つの燃焼面Ａ（又はＢ）に着目すれば、燃焼開始から停止までの時間は３Ｔ）となる。

このように、各燃焼面の発停頻度が減ると、各燃焼面は、発停動作による消耗が少なくなる。その結果、燃焼装置の寿命を延ばすことができる。

また、従来のように特定の燃焼面のみを発停させる場合、連続燃焼の燃焼面の近傍が連続的に加熱され、発停燃焼の燃焼面の近傍は間歇的に加熱される。従って、燃焼面や熱交換器に大きな温度勾配ができやすくなる。温度勾配が大きいと、高温部から低温部への移動熱量が大きくなり、放熱量が大きくなる。その結果、追い焚き時における熱効率が低下する。一方、停止燃焼面を交互に入れ替えると、各燃焼面の近傍は時間平均的にみて均等に加熱される。従って、燃焼面や熱交換器に大きな温度勾配が生じにくくなる。従って、放熱量を抑えることができるため、熱効率を向上させることが可能となる。

また、連続燃焼時間が短い燃焼面がなくなると、全体的にみて燃焼が安定する。これにより、熱効率が向上し、燃焼臭の発生も抑えられる。

また、上記特許文献１記載の従来技術においては、一面燃焼時には特定の一つの燃焼面のみを使用しているのに対し、本発明においては、一面燃焼時において使用する燃焼面を、複数の燃焼面の間で交互に切り換えて一面燃焼を行うため、各燃焼面は燃焼停止時に放熱する。これにより、熱効率の向上、燃焼装置の長寿命化、臭いの低減が可能となる。また、上記特許文献１記載の従来技術では、熱効率を向上させるためにはＰＩ制御での燃焼を行う必要がある。しかし、本発明では上記従来技術よりも簡単な制御によって、従来と同等以上の熱効率で追い焚きを行うことが可能となる。

本発明に係る燃焼装置の第２の構成は、前記第１の構成において、前記燃焼面切換手段は、各燃焼面の停止回数の時間平均値が等しくなるように停止燃焼面の切り替えを行うことを特徴とする。

このように、各燃焼面の停止回数の時間平均値を等しくすることで、頻繁に発停を繰り返す燃焼面を極力少なくすることができる。従って、総ての燃焼面の消耗を極力少なくすることが可能となる。

本発明に係る燃焼装置の第３の構成は、熱交換器に対して少なくとも２つの燃焼面Ａ，Ｂを有しており、各燃焼面を独立に発停制御することが可能な燃焼装置であって、燃焼面Ａ，Ｂをともに燃焼状態とする二面燃焼状態、燃焼面Ａのみを燃焼状態とするＡ面燃焼状態、二面燃焼状態、燃焼面Ｂのみを燃焼状態とするＢ面燃焼状態の順に繰り返し燃焼面の発停制御を行う燃焼面切換手段を備えていることを特徴とする。

これにより、燃焼装置を発停運転する場合において、停止燃焼面が燃焼面Ａと燃焼面Ｂとで交互に入れ替わるので、一方の燃焼面のみが発停頻度が多くなるようなことがなくなる。従って、燃焼面全体としてみると、発停動作による消耗が少なくなる。その結果、燃焼装置の寿命を延ばすことができる。

また、燃焼面Ａと燃焼面Ｂとの間で大きな温度勾配が生じにくくなる。従って、放熱量を抑えることができるため、熱効率を向上させることが可能となる。

更に、連続燃焼時間が短い燃焼面がなくなるので、全体的にみて燃焼が安定する。これにより、熱効率が向上し、燃焼臭の発生も抑えられる。

本発明に係る燃焼装置の第４の構成は、熱交換器に対して少なくとも３つの燃焼面Ａ，Ｂ，Ｃを有しており、各燃焼面を独立に発停制御することが可能な燃焼装置であって、燃焼面Ａ，Ｂを燃焼状態とするＡＢ面燃焼状態、燃焼面Ｂのみを燃焼状態とするＢ面燃焼状態、燃焼面Ｂ，Ｃを燃焼状態とするＢＣ面燃焼状態、燃焼面Ｃを燃焼状態とするＣ面燃焼状態、燃焼面Ｃ，Ａを燃焼状態とするＣＡ面燃焼状態、燃焼面Ａを燃焼状態とするＡ面燃焼状態の順に繰り返し燃焼面の発停制御を行う燃焼面切換手段を備えていることを特徴とする。

これにより、燃焼装置を発停運転する場合において、停止燃焼面が燃焼面Ａと燃焼面Ｂと燃焼面Ｃとで交互に入れ替わるので、一つの燃焼面のみが発停頻度が多くなるようなことがなくなる。従って、燃焼面全体としてみると、発停動作による消耗が少なくなる。その結果、燃焼装置の寿命を延ばすことができる。

また、燃焼面Ａ、燃焼面Ｂ、燃焼面Ｃの間で大きな温度勾配が生じにくくなる。従って、放熱量を抑えることができるため、熱効率を向上させることが可能となる。

更に、連続燃焼時間が短い燃焼面がなくなるので、全体的にみて燃焼が安定する。これにより、熱効率が向上し、燃焼臭の発生も抑えられる。

本発明に係る燃焼装置の制御方法の第１の構成は、熱交換器に対して複数の燃焼面を備えた燃焼装置において、各燃焼面の発停制御を行う制御方法であって、熱交換器の加熱に使用する燃焼面のうち全部の燃焼面を燃焼状態とする全面燃焼状態と、熱交換器の加熱に使用する燃焼面のうち一部の燃焼面のみを燃焼状態とする部分燃焼状態とを交互に切り換え、かつ前記部分燃焼状態における停止燃焼面が交互に入れ替わるように停止燃焼面の切り替えを行うことを特徴とする。

本発明に係る燃焼装置の制御方法の第２の構成は、前記第１の構成において、各燃焼面の停止回数の時間平均値が等しくなるように停止燃焼面の切り替えを行うことを特徴とする。

本発明に係る燃焼装置の制御方法の第３の構成は、熱交換器に対して少なくとも２つの燃焼面Ａ，Ｂを有している前記燃焼装置において、各燃焼面の発停制御を行う制御方法であって、燃焼面Ａ，Ｂをともに燃焼状態とする二面燃焼状態、燃焼面Ａのみを燃焼状態とするＡ面燃焼状態、二面燃焼状態、燃焼面Ｂのみを燃焼状態とするＢ面燃焼状態の順に繰り返し燃焼面の発停制御を行うことを特徴とする。

本発明に係る燃焼装置の制御方法の第４の構成は、熱交換器に対して少なくとも３つの燃焼面Ａ，Ｂ，Ｃを有する燃焼装置において、各燃焼面の発停制御を行う制御方法であって、燃焼面Ａ，Ｂを燃焼状態とするＡＢ面燃焼状態、燃焼面Ｂのみを燃焼状態とするＢ面燃焼状態、燃焼面Ｂ，Ｃを燃焼状態とするＢＣ面燃焼状態、燃焼面Ｃを燃焼状態とするＣ面燃焼状態、燃焼面Ｃ，Ａを燃焼状態とするＣＡ面燃焼状態、燃焼面Ａを燃焼状態とするＡ面燃焼状態の順に繰り返し燃焼面の発停制御を行うことを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、全面燃焼状態と部分燃焼状態とを交互に切り換え、かつ部分燃焼状態における停止燃焼面が交互に入れ替わるように停止燃焼面の切り替えを行うことで、連続燃焼時間が短い燃焼面がなくなり、全体的にみて燃焼が安定する。これにより、熱効率が向上し、燃焼臭の発生も抑えられる。また、各燃焼面の発停頻度が減るため、発停動作による消耗が少なくなる。その結果、広範囲の給熱量制御が可能であるとともに、熱効率が高く、かつ燃焼臭の発生が少ない燃焼装置の制御技術を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の実施例１に係る燃焼装置が適用された給湯装置の構成を表す図である。この給湯装置１は、給湯用配管２を通して給湯栓３から給湯が可能であるとともに、追焚用配管４を通して、浴槽５の湯の追い焚きが可能なものである。また、給湯装置１は、給湯用配管２と追焚用配管４が一つの熱交換器６の共通のフィン・プレート７に挿通された一缶二水路型の給湯器である。

給湯用配管２には、水道や井戸ポンプから水が供給される。給湯用配管２に供給された水は、熱交換器６において給熱され、給湯栓３から湯を供給する。一方、追焚用配管４は、両端が浴槽５に接続されている。追焚用配管４には、熱交換器６の上流側に循環ポンプ８が設けられている。循環ポンプ８を駆動することにより、浴槽５内の湯が追焚用配管４内を循環する。追焚用配管４内を循環する湯は、熱交換器６において給熱され、浴槽５に戻される。これにより、浴槽５内の湯の追い焚きが行われる。

熱交換器６では、燃焼装置９により加熱が行われる。燃焼装置９は、バーナ１０、送風機１１、及び制御部１２を備えている。バーナ１０は、３つの燃焼面１０ａ，１０ｂ，１０ｃを有する。各燃焼面１０ａ，１０ｂ，１０ｃには、それぞれ、燃料供給枝管１３ａ，１３ｂ，１３ｃを通して、液体又は気体の燃料が供給される。各燃料供給枝管１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、一本の燃料供給幹管１４に接続されている。燃料供給幹管１４を通して、総ての燃料が供給される。各燃料供給枝管１３ａ，１３ｂ，１３ｃには、それぞれ、電磁開閉弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃが設けられている。各電磁開閉弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、各燃料供給枝管１３ａ，１３ｂ，１３ｃに供給する燃料の導通／切断を行う。燃料供給幹管１４には、電磁比例弁１６が設けられている。この電磁比例弁１６は、燃料供給幹管１４を流れる燃料の流量調節を行う。

送風機１１は、バーナ１０に対して、燃焼用の空気を送風する。制御部１２は、電磁開閉弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ、電磁比例弁１６、送風機１１の制御を行うほか、給湯装置１内の循環ポンプ８の制御も行う。この制御部１２が、本発明における燃焼面切換手段として機能する。

給湯用配管２には、熱交換器６の上流側に、入水温度検出部１７が設けられている。入水温度検出部１７は、給湯用配管２に供給される水の温度を検出する。また、給湯用配管２の熱交換器６の内部には、熱交温度検出部１８が設けられている。熱交温度検出部１８は、熱交換器６内における給湯用配管２内の湯の温度を検出する。更に、給湯用配管２の熱交換器６の下流側には、出湯温度検出部１９及び流量検出部２０が設けられている。出湯温度検出部１９は、熱交換器６で加熱された給湯用配管２内の湯の温度を検出する。流量検出部２０は、給湯用配管２を流れる湯の流量を検出する。

追焚用配管４には、熱交換器６の下流側に、出口温度検出部２１が設けられている。この出口温度検出部２１は、熱交換器６で加熱された追焚用配管４内の湯の温度を検出する。

そのほか、制御部１２には、追焚スイッチ２２、出湯温度設定部２３、及び風呂温度設定部２４が設けられている。

以上のように構成された本実施例の給湯装置において、以下その燃焼装置の制御方法について説明する。

図２は本発明の実施例１に係る給湯装置の燃焼方法の流れを表すフローチャートである。尚、本発明は給湯時の動作については特に関わりがないので、本実施例においては、風呂の追い焚き時の動作についてのみ説明を行う。

最初に、浴槽５内に湯張りが行われた状態で、使用者により追焚スイッチ２２がＯＮ状態とされる（Ｓ１）。これにより、以下の風呂の追い焚き動作が始まる。追焚スイッチ２２がＯＮ状態とされると、制御部１２は、循環ポンプ８がＯＦＦ状態にあるか否かを判断する（Ｓ２）。循環ポンプ８がＯＦＦ状態ならば、制御部１２は循環ポンプ８をＯＮ状態に切り換える（Ｓ３）。これにより、追焚用配管４内を、浴槽内に張られた湯が循環する。

次に、制御部１２は、風呂温度設定部２４により設定される追焚設定温度Ｔ_ｂｓと出口温度検出部２１により検出される出口温度Ｔ_ｂとの偏差ΔＴ_ｂを演算する（Ｓ４）。そして、この偏差ΔＴ_ｂに基づき、電磁比例弁１６の開度を設定して、バーナ１０に供給する燃料の流量を設定する（Ｓ５）。このとき、同時に送風機１１の回転数も決定し、送風機１１をその決定された回転数で駆動する。

次に、制御部１２は、電磁開閉弁１５ｂ，１５ｃを開弁して、燃焼面１０ｂ，１０ｃに燃料を供給するとともに点火する（Ｓ６）。これにより、燃焼面１０ｂ，１０ｃにおいて燃焼が開始される。

燃焼面１０ｂ，１０ｃの燃焼（ＢＣ面二面燃焼）が始まると、制御部１２は、次のような温度監視を行う。まず、制御部１２は、熱交温度検出部１８が検出する熱交温度Ｔ_ｔｈを取得する。ここで、Ｔ_ｔｈ≧Ｔ_１ならば（Ｓ７）、次のＣ面一面燃焼（ステップＳ１０）に移行する。Ｔ_ｔｈ＜Ｔ_１ならば（Ｓ７）、制御部１２は、風呂温度設定部２４により設定される追焚設定温度Ｔ_ｂｓと出口温度検出部２１により検出される出口温度Ｔ_ｂとの偏差ΔＴ_ｂを演算する（Ｓ８）。ここで、ΔＴ_ｂ≦０ならば（Ｓ９）、風呂の水温が追焚設定温度Ｔ_ｂｓに達したので、追焚終了動作（ステップＳ２２）に移行する。ΔＴ_ｂ＞０ならば（Ｓ９）、ステップＳ７に戻る。

このようにして、熱交温度Ｔ_ｔｈが閾値Ｔ_１を超えるか、又は出口温度Ｔ_ｂが追焚設定温度Ｔ_ｂｓを超えるまで、ＢＣ面二面燃焼が行われる。出口温度Ｔ_ｂが追焚設定温度Ｔ_ｂｓを超える前に、熱交温度Ｔ_ｔｈが閾値Ｔ_１を超えた場合には、次のＣ面一面燃焼動作に移行する。

Ｃ面一面燃焼では、制御部１２は、電磁開閉弁１５ｂを閉止して、燃焼面１０ｃにのみ燃料を供給する（Ｓ１０）。また、同時に、電磁比例弁１６を適度な火力となるように調節する。これにより、燃焼面１０ｃのみの一面燃焼が開始される。

Ｃ面一面燃焼では、制御部１２は、次のような温度監視を行う。まず、制御部１２は、熱交温度検出部１８が検出する熱交温度Ｔ_ｔｈを取得する。ここで、Ｔ_ｔｈ≧Ｔ_２ならば（Ｓ１１）、次のＢＣ面二面燃焼（ステップＳ１４）に移行する。Ｔ_ｔｈ＜Ｔ_２ならば（Ｓ１１）、制御部１２は、風呂温度設定部２４により設定される追焚設定温度Ｔ_ｂｓと出口温度検出部２１により検出される出口温度Ｔ_ｂとの偏差ΔＴ_ｂを演算する（Ｓ１２）。ここで、ΔＴ_ｂ≦０ならば（Ｓ１３）、風呂の水温が追焚設定温度Ｔ_ｂｓに達したので、追焚終了動作（ステップＳ２２）に移行する。ΔＴ_ｂ＞０ならば（Ｓ１３）、ステップＳ１１に戻る。

このようにして、熱交温度Ｔ_ｔｈが閾値Ｔ_２を超えるか、又は出口温度Ｔ_ｂが追焚設定温度Ｔ_ｂｓを超えるまで、Ｃ面一面燃焼が行われる。出口温度Ｔ_ｂが追焚設定温度Ｔ_ｂｓを超える前に、熱交温度Ｔ_ｔｈが閾値Ｔ_２を超えた場合には、次のＢＣ面二面燃焼動作に移行する。

二回目のＢＣ面二面燃焼では、制御部１２は、電磁開閉弁１５ｂを開弁して、燃焼面１０ｂに燃料を供給するとともに、燃焼面１０ｂを点火する（Ｓ１４）。また、同時に、電磁比例弁１６を適度な火力となるように調節する。これにより、燃焼面１０ｂ，１０ｃの二面燃焼が開始される。

ＢＣ面二面燃焼では、制御部１２は、次のような温度監視を行う。まず、制御部１２は、熱交温度検出部１８が検出する熱交温度Ｔ_ｔｈを取得する。ここで、Ｔ_ｔｈ≧Ｔ_３ならば（Ｓ１５）、次のＢ面一面燃焼（ステップＳ１８）に移行する。Ｔ_ｔｈ＜Ｔ_３ならば（Ｓ１５）、制御部１２は、風呂温度設定部２４により設定される追焚設定温度Ｔ_ｂｓと出口温度検出部２１により検出される出口温度Ｔ_ｂとの偏差ΔＴ_ｂを演算する（Ｓ１６）。ここで、ΔＴ_ｂ≦０ならば（Ｓ１７）、風呂の水温が追焚設定温度Ｔ_ｂｓに達したので、追焚終了動作（ステップＳ２２）に移行する。ΔＴ_ｂ＞０ならば（Ｓ１７）、ステップＳ１５に戻る。

このようにして、熱交温度Ｔ_ｔｈが閾値Ｔ_３を超えるか、又は出口温度Ｔ_ｂが追焚設定温度Ｔ_ｂｓを超えるまで、ＢＣ面二面燃焼が行われる。出口温度Ｔ_ｂが追焚設定温度Ｔ_ｂｓを超える前に、熱交温度Ｔ_ｔｈが閾値Ｔ_３を超えた場合には、次のＢ面一面燃焼動作に移行する。

Ｂ面一面燃焼では、制御部１２は、電磁開閉弁１５ｃを閉止して、燃焼面１０ｂにのみ燃料を供給する（Ｓ１８）。また、同時に、電磁比例弁１６を適度な火力となるように調節する。これにより、燃焼面１０ｂのみの一面燃焼が開始される。

Ｂ面一面燃焼では、制御部１２は、次のような温度監視を行う。まず、制御部１２は、熱交温度検出部１８が検出する熱交温度Ｔ_ｔｈを取得する。ここで、Ｔ_ｔｈ＜Ｔ_４ならば（Ｓ１９）、最初のＢＣ面二面燃焼（ステップＳ６）に移行する。Ｔ_ｔｈ≧Ｔ_４ならば（Ｓ１９）、制御部１２は、風呂温度設定部２４により設定される追焚設定温度Ｔ_ｂｓと出口温度検出部２１により検出される出口温度Ｔ_ｂとの偏差ΔＴ_ｂを演算する（Ｓ２０）。ここで、ΔＴ_ｂ≦０ならば（Ｓ２１）、風呂の水温が追焚設定温度Ｔ_ｂｓに達したので、追焚終了動作（ステップＳ２２）に移行する。ΔＴ_ｂ＞０ならば（Ｓ２１）、ステップＳ１９に戻る。

以上のように、出口温度Ｔ_ｂが追焚設定温度Ｔ_ｂｓに達するまでは、制御部１２は、（ＢＣ面二面燃焼）→（Ｃ面一面燃焼）→（ＢＣ面二面燃焼）→（Ｂ面一面燃焼）のサイクルを順次繰り返す。ここで、このサイクルにおいて、各閾値温度Ｔ_１，Ｔ_２，Ｔ_３，Ｔ_４は、それぞれ、Ｔ_４＜Ｔ_１＜Ｔ_２＜Ｔ_３の関係に設定される。これにより、熱交温度Ｔ_ｔｈは図３に示したように変化する。

なお、このような発停燃焼を行った場合、１回のサイクルで、各燃焼面の発停回数は、燃焼面１０ｂは１回、燃焼面１０ｃは１回となる。これは、特許文献１のサイクル（ＢＣ面→Ｃ面→ＢＣ面→Ｃ面）と比べると、Ｂ面の発停頻度が少なくなり、発停回数は各燃焼面に分散され平均化されている。すなわち、燃焼面１０ｃのみが発停頻度のみが多くなるようなことがなくなる。このように、燃焼面１０ｃの発停頻度が減ると、燃焼面１０ｃは、発停動作による消耗が少なくなる。その結果、燃焼装置の寿命を延ばすことができる。

また、１つの燃焼面に着目すると、停止燃焼面が交互に入れ替わることで、燃焼開始から停止までの期間が長くなる。すなわち、燃焼面１０ｃは、（ＢＣ面二面燃焼）→（Ｃ面一面燃焼）→（ＢＣ面二面燃焼）の期間だけ燃焼が継続し、（Ｂ面一面燃焼）の期間だけ停止する。燃焼面１０ｂは、（ＢＣ面二面燃焼）→（Ｂ面一面燃焼）→（ＢＣ面二面燃焼）の期間だけ燃焼が継続し、（Ｃ面一面燃焼）の期間だけ停止する。連続燃焼時間が短い燃焼面がなくなると、全体的にみて燃焼が安定する。これにより、熱効率が向上し、燃焼臭の発生も抑えられる。実際に実験を行ったところでは、特許文献１のサイクル（ＢＣ面→Ｃ面→ＢＣ面→Ｃ面）での熱効率は７９〜８０％であったのに対し、本実施例のサイクルでは８１〜８２％の熱効率が得られることが確認されている。

最後に、出口温度Ｔ_ｂが追焚設定温度Ｔ_ｂｓに達した場合、制御部１２は、バーナ１０を停止し、送風機１１も停止する（Ｓ２２）。そして、一定時間が経過した後に（Ｓ２３）、循環ポンプ２５を停止して（Ｓ２４）、追焚動作を終了する。

尚、本実施例においては、燃焼面１０ｂ，１０ｃのみを用いて追い焚きを行う例を示したが、本発明は、燃焼面１０ａ，１０ｂ，１０ｃの総てを用いて追い焚きを行う場合にも適用可能である。この場合、制御部１２の燃焼制御サイクルは、（ＢＣ面二面燃焼）→（Ｃ面一面燃焼）→（ＣＡ面二面燃焼）→（Ａ面一面燃焼）→（ＡＢ面二面燃焼）→（Ｂ面一面燃焼）のようにすればよい。

本発明の実施例１に係る燃焼装置が適用された給湯装置の構成を表す図である。 本発明の実施例１に係る給湯装置の燃焼方法の流れを表すフローチャートである。 熱交温度Ｔ_ｔｈの時間変化を表す図である。 特許文献１記載の給湯装置の全体の構成図である。

符号の説明

１ 給湯装置
２ 給湯用配管
３ 給湯栓
４ 追焚用配管
５ 浴槽
６ 熱交換器
７ フィン・プレート
８ 循環ポンプ
９ 燃焼装置
１０ バーナ
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 燃焼面
１１ 送風機
１２ 制御部
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ 燃料供給枝管
１４ 燃料供給幹管
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ 電磁開閉弁
１６ 電磁比例弁
１７ 入水温度検出部
１８ 熱交温度検出部
１９ 出湯温度検出部
２０ 流量検出部
２１ 出口温度検出部
２２ 追焚スイッチ
２３ 出湯温度設定部
２４ 風呂温度設定部

Claims (2)

1. 熱交換器に対して少なくとも２つの燃焼面Ａ，Ｂを有しており、前記各燃焼面を独立に発停制御することが可能な燃焼装置であって、
   前記熱交換器内の湯の温度を検出する熱交温度検出部と、
   前記燃焼面Ａ，Ｂをともに燃焼状態とする二面燃焼状態、前記燃焼面Ａのみを燃焼状態とするＡ面燃焼状態、前記二面燃焼状態、前記燃焼面Ｂのみを燃焼状態とするＢ面燃焼状態の順に繰り返し前記燃焼面の発停制御を行う燃焼面切換手段と、を備え、
   前記燃焼面切換手段は、
   （１）前記燃焼面の燃焼状態が前記二面燃焼状態にある場合に於いて、前記熱交温度検出部の検出する温度が所定の閾値Ｔ _１ を超えた場合に、前記燃焼面の燃焼状態を前記Ｂ面燃焼状態に切り替え、
   （２）前記燃焼面の燃焼状態が前記Ｂ面燃焼状態にある場合に於いて、前記熱交温度検出部の検出する温度が所定の閾値Ｔ _２ を超えた場合に、前記燃焼面の燃焼状態を前記二面燃焼状態に切り替え、
   （３）前記燃焼面の燃焼状態が前記二面燃焼状態にある場合に於いて、前記熱交温度検出部の検出する温度が所定の閾値Ｔ _３ を超えた場合に、前記燃焼面の燃焼状態を前記Ａ面燃焼状態に切り替え、
   （４）前記燃焼面の燃焼状態が前記Ａ面燃焼状態にある場合に於いて、前記熱交温度検出部の検出する温度が所定の閾値Ｔ _４ を下回った場合に、前記燃焼面の燃焼状態を前記二面燃焼状態に切り替え、
   かつ前記各閾値Ｔ _１ ，Ｔ _２ ，Ｔ _３ ，Ｔ _４ は、Ｔ _４ ＜Ｔ _１ ＜Ｔ _２ ＜Ｔ _３ の関係にあることを特徴とする燃焼装置。
2. 熱交換器に対して少なくとも２つの燃焼面Ａ，Ｂを有している燃焼装置において、前記各燃焼面の発停制御を行う制御方法であって、
   前記燃焼面Ａ，Ｂをともに燃焼状態とする二面燃焼状態、前記燃焼面Ａのみを燃焼状態とするＡ面燃焼状態、前記二面燃焼状態、前記燃焼面Ｂのみを燃焼状態とするＢ面燃焼状態の順に繰り返し前記燃焼面の発停制御を行い、
   前記発停制御においては、
   （１）前記燃焼面の燃焼状態が前記二面燃焼状態にある場合に於いて、前記熱交温度検出部の検出する温度が所定の閾値Ｔ _１ を超えた場合に、前記燃焼面の燃焼状態を前記Ｂ面燃焼状態に切り替え、
   （２）前記燃焼面の燃焼状態が前記Ｂ面燃焼状態にある場合に於いて、前記熱交温度検出部の検出する温度が所定の閾値Ｔ _２ を超えた場合に、前記燃焼面の燃焼状態を前記二面燃焼状態に切り替え、
   （３）前記燃焼面の燃焼状態が前記二面燃焼状態にある場合に於いて、前記熱交温度検出部の検出する温度が所定の閾値Ｔ _３ を超えた場合に、前記燃焼面の燃焼状態を前記Ａ面燃焼状態に切り替え、
   （４）前記燃焼面の燃焼状態が前記Ａ面燃焼状態にある場合に於いて、前記熱交温度検出部の検出する温度が所定の閾値Ｔ _４ を下回った場合に、前記燃焼面の燃焼状態を前記二面燃焼状態に切り替え、
   かつ前記各閾値Ｔ _１ ，Ｔ _２ ，Ｔ _３ ，Ｔ _４ は、Ｔ _４ ＜Ｔ _１ ＜Ｔ _２ ＜Ｔ _３ の関係にあることを特徴とする燃焼装置の制御方法。

Images