JP5986183B2 - 燃焼装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼部、及び熱交換部を備えた給湯器と、給湯器の排気側に接続された排気筒とを有する燃焼装置に関する。

従来、ガスや石油等の燃料を燃焼させるバーナや燃焼ファンが設けられた燃焼部と、燃焼部の下流側に水を通水させる吸熱パイプが設けられた熱交換部とを備えた給湯器を有し、給湯器の排気側に燃焼排気を屋外に排出するための排気筒が接続された燃焼装置が知られている。

この種の燃焼装置には高い給湯能力を有する給湯器が使用されるため、正常に給湯運転が行われている場合でも、排気筒には高温の燃焼排気が排出される。一方、給湯運転中は発生するドレンが空気中の埃等とともに熱交換部のフィンに付着するため、フィンが詰まったり、水中の不純物が熱交換部の吸熱パイプ内にライムスケールとなって堆積したりする場合がある。それゆえ、このような経年劣化が進むと、熱交換率が低下して熱交換部で燃焼排気から回収される熱量が少なくなり、排気筒に排出される燃焼排気の排気温度が上昇して、排気筒が高温の燃焼排気によって損傷する虞がある。このため、給湯器から排出される燃焼排気の排気温度を検出する排気温度検出手段を設け、排気温度が所定の許容排気温度以上になると、強制的に給湯運転を停止させる燃焼装置や、排気温度に応じて給湯能力を増減させる燃焼装置が提案されている（例えば、特許文献１〜３）。

特開平１１−２１１０８１号公報 特開平７−２０８８１０号公報 特開２００７−１８７３７８号公報

ところで、上記燃焼装置では、給湯器への給水量を検出する水量センサや給水温度を検出する温度センサ等から種々の情報を取り込んで給湯運転の制御が行われており、例えば、給湯端末が開栓されて、給湯器への給水が開始されると、バーナの燃焼を開始させ、要求される給湯量と給湯設定温度とに基づき、給湯器の有する最小能力から最大能力の範囲で燃焼量を決定して、給湯運転が実行されている。そのため、上記従来の燃焼装置において、今回の給湯運転中に排気温度が許容排気温度以上になると、給湯運転の停止や給湯能力が変更されるものの、給湯運転が終了すると、次回の給湯運転では初期設定における最小能力から最大能力の範囲で給湯運転が実行される。

しかしながら、給湯器に給水される水の給水温度や給湯器の周囲の外気温等は使用状況によって変動するものであり、これらの温度の変動によって熱交換部で燃焼排気から回収される熱量や給湯器本体の温度が異なってきて、排気温度が変動する場合がある。例えば、水温が高い夏季では、給湯設定温度と給水温度との差が小さいため、熱交換率が低く、一方、水温が低い冬季では、給湯設定温度と給水温度との差が大きいため、熱交換率が高くなり、夏季における排気温度は冬季におけるそれよりも高くなる。それゆえ、経年劣化の程度が同程度であっても、夏季に給湯器の最大能力近傍で給湯運転が行われると、燃焼排気の排気温度が許容排気温度以上になりやすい。この場合、許容排気温度を高く設定することも考えられるが、排気筒の材質が限定されたり、異常検出の遅延を招く。従って、上記従来の燃焼装置のように、燃焼排気の排気温度のみに基づいて給湯運転を制御した場合、給湯運転が実行されるごとに給湯運転の停止や給湯能力の変更が行われやすいという問題がある。しかも、給水温度等は、夏季と冬季とでは温度差が大きいものの、数時間や数日の短時間内での温度差は小さい。それゆえ、これらの温度に起因して排気温度が上昇している場合、給湯運転の停止や給湯能力の変更が連続して生じてしまうため、使い勝手が悪く、また使用者は装置の故障と誤認する場合がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、給湯器から排出される燃焼排気の排気温度を検出して、高温の燃焼排気による排気筒の損傷を防止しながら、円滑に給湯運転を実行可能な燃焼装置を提供することにある。

本発明は、燃料を燃焼させて燃焼排気を発生させる燃焼部、及び燃焼部で発生させた燃焼排気により給水された水を加熱する熱交換部を有する給湯器と、
給湯器の排気側に接続された排気筒と、
給湯器から排気筒に排出される燃焼排気の排気温度を検出する排気温度検出部と、
給水温度、外気温等の排気温度を変動させる変動要因温度を検出する変動要因温度検出部と、
給湯器の給湯運転を制御する制御部と、を有し、
制御部は、給湯運転中に排気温度検出部で検出される排気温度が所定の許容排気温度以上となった場合、給湯器の最大能力を、現在の最大能力より低燃焼量の補正最大能力に制限して、給湯運転を継続し、
給湯器の最大能力を補正最大能力に制限した給湯運転の継続中に、変動要因温度検出部で検出される変動要因温度が制限前の変動要因温度から所定の基準要因温度以上低下しているかどうかを判定して、次回の給湯運転の開始時における給湯器の最大能力を設定する燃焼装置である。

上記燃焼装置によれば、給湯運転中に排気温度検出部で検出される燃焼排気の排気温度が所定の許容排気温度以上であっても、給湯器の最大能力を、現在の最大能力より低燃焼量の補正最大能力に制限して給湯運転を継続させるから、燃焼排気の排気温度が低下する。これにより、給湯運転を継続しながら、許容排気温度以上の燃焼排気が排気筒に排出するのを防止できる。そして、給湯器の最大能力を補正最大能力に制限した給湯運転の継続中に、変動要因温度検出部で検出される給水温度や外気温等の変動要因温度が、制限前の変動要因温度から所定の基準要因温度以上低下しているかどうかを判定するから、排気温度の上昇が変動要因温度に起因するものかを判定できる。これにより、今回の給湯運転における排気温度及び変動要因温度の判定に基づいて、次回の給湯運転の開始時における燃焼機器の最大能力を設定することができる。

上記燃焼装置において、好ましくは、
制御部は、給湯器の最大能力を補正最大能力に制限した給湯運転の継続中に、変動要因温度検出部で検出される変動要因温度が制限前の変動要因温度から基準要因温度以上低下しておらず、且つ排気温度検出部で検出される排気温度が許容排気温度未満である場合、次回の給湯運転の開始時における給湯器の最大能力を今回の給湯運転における補正最大能力に設定する。

給湯器の最大能力を補正最大能力に制限した給湯運転の継続中に、変動要因温度検出部で検出される変動要因温度が制限前の変動要因温度から所定の基準要因温度以上低下していなければ、制限前後で変動要因温度の温度差は小さい。従って、排気温度検出部で検出される排気温度が許容排気温度未満となっている場合、排気温度の低下は最大能力の制限によるものであり、制限前の燃焼排気の排気温度の上昇は経年劣化でなく変動要因温度に起因するものと考えられる。そして、給水温度や外気温等の排気温度を変動させる変動要因温度の短時間内での温度差は小さいから、次回の給湯運転の開始時における最大能力を今回の給湯運転における補正最大能力に制限すれば、補正最大能力近傍で給湯運転が実行されても、正常な給湯運転が行われている限り燃焼排気の排気温度が許容排気温度以上になり難い。これにより、次回の給湯運転において、頻繁な最大能力の変更を防止できる。

上記燃焼装置において、好ましくは、
制御部は、給湯器の最大能力を補正最大能力に制限した給湯運転の継続中に、変動要因温度検出部で検出される変動要因温度が制限前の変動要因温度から基準要因温度以上低下しており、且つ排気温度検出部で検出される排気温度が許容排気温度未満である場合、次回の給湯運転の開始時における給湯器の最大能力を今回の給湯運転における補正最大能力より高燃焼量の補正最大能力または初期設定における最大能力に設定する。

給湯器の最大能力を補正最大能力に制限した給湯運転の継続中に、変動要因温度検出部で検出される変動要因温度が制限前の変動要因温度から所定の基準要因温度以上低下していれば、制限前後で変動要因温度の温度差が大きい。従って、排気温度が許容排気温度未満となっている場合、制限前の排気温度の上昇は変動要因温度の変動に起因するものと考えられる。それゆえ、次回の給湯運転における給湯器の最大能力を今回の給湯運転で設定された補正最大能力よりも高燃焼量の補正最大能力または初期設定における最大能力に設定することにより、給湯能力の制限の少ない範囲で給湯運転を実行することができる。

上記燃焼装置において、好ましくは、
制御部は、給湯器の最大能力を補正最大能力に制限した給湯運転の継続中に、排気温度検出部で検出される排気温度が許容排気温度未満となっても、今回の給湯運転における給湯器の最大能力を補正最大能力に制限する。

給湯器の最大能力を補正最大能力に制限した給湯運転の継続中に、排気温度が許容排気温度未満であれば、今回の給湯運転で最大能力を増加させることもできると考えられる。特に、制限前後で変動要因温度の温度差が大きければ、排気温度が上昇する可能性も少ない。一方、給湯運転中に燃焼排気の排気温度が許容排気温度以上になった場合、何らかの異常が生じていた可能性がある。従って、最大能力の制限を緩和すると、再度、燃焼排気の排気温度が許容排気温度以上となる虞がある。そして、上記燃焼装置では、燃焼排気の排気温度が許容排気温度以上になると、給湯器の最大能力を補正最大能力に制限するから、最大能力が頻繁に変更されてしまう。
しかしながら、上記燃焼装置によれば、給湯運転中に、一旦、燃焼排気の排気温度が許容排気温度以上となって最大能力が補正最大能力に制限されると、今回の給湯運転では変動要因温度に関わらず給湯器の最大能力を補正最大能力に制限するから、同一の給湯運転中における最大能力の頻繁な変更を確実に防止できる。

上記燃焼装置において、好ましくは、
制御部は、給湯運転中、給湯器の最大能力を補正最大能力に制限した後、排気温度検出部で検出される排気温度が許容排気温度以上となった場合、給湯運転を停止する。

給湯運転中に給湯器の最大能力が補正最大能力に制限された後でも、排気温度検出部で検出される排気温度が許容排気温度以上となった場合、異常が生じている可能性が高いから、給湯運転を停止することにより、高い安全性を確保できる。

以上のように本発明の燃焼装置によれば、燃焼排気の排気温度だけでなく、給水温度や外気温等の排気温度を変動させる要因となる変動要因温度にも基づいて、給湯運転が実行されるから、燃焼排気の排気温度の上昇が経年劣化による異常に起因するものか、変動要因温度に起因するものかを判定することができる。

そして、本発明の燃焼装置によれば、今回の給湯運転における燃焼排気の排気温度の上昇が変動要因温度に起因するかどうかを判定して、次回の給湯運転の開始時の最大能力が設定されるため、次回の給湯運転で正常な給湯運転が行われていれば、最大能力近傍で給湯運転が実行されても、燃焼排気の排気温度は許容排気温度以上になり難い。これにより、頻繁な給湯運転の停止や給湯能力の変更を防止できるから、使用者に不便を感じさせることなく、円滑に給湯運転を継続させることができる。また、今回の給湯運転では、燃焼排気の排気温度が許容排気温度以上になると、給湯器の最大能力を補正最大能力に制限するから、排気温度を低下させることができ、給湯運転を継続させることができる。さらに、今回の給湯運転では、給湯器の最大能力を補正最大能力に制限した後、燃焼排気の排気温度が許容排気温度未満となっても、給湯器の最大能力が補正最大能力に制限されるから、最大能力の頻繁な変更を防止できるとともに、高温の燃焼排気による排気筒の損傷を確実に防止できる。また、同一の給湯運転中に、最大能力を補正最大能力に制限した後、排気温度が許容排気温度以上となった場合には、給湯運転を停止させるから、高い安全性を確保できる。

図１は、本発明の実施の形態に係る燃焼装置の一例を示す概略模式図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る燃焼装置の制御構成の一例を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る燃焼装置の給湯運転の動作の一例を示すフローチャートの一部である。 図４は、本発明の実施の形態に係る燃焼装置の給湯運転の動作の一例を示すフローチャートの一部である。 図５は、本発明の実施の形態に係る燃焼装置の給湯運転の動作の一例を示すフローチャートの一部である。

以下、図面を参照しながら、本実施の形態に係る燃焼装置について具体的に説明する。
図１は、本実施の形態に係る燃焼装置の一例である潜熱回収型の給湯器を備えた強制給排気式（ＦＦ式）の燃焼装置を示す概略模式図である。この燃焼装置の給湯器１は、例えば、屋内の内壁などに取り付けられる。給湯器１の上方には、排気筒３１と給気筒３２とが接続され、これらの開放端（図示せず）は、屋外に開放している。

給湯器１内には、下方から順に、燃焼部を構成する燃焼室１０と、熱交換部を構成する顕熱熱交換室１１及び潜熱熱交換室１２とが収容されている。排気筒３１は、潜熱熱交換室１２に連通しており、給気筒３２は、燃焼室１０、顕熱熱交換室１１、及び潜熱熱交換室１２の周壁を形成するケーシング２０，２１，２２と給湯器１の構成壁との間の空間１６に連通している。

燃焼室１０内には、ガスバーナ１９が配設されており、ガスバーナ１９には、ガス供給管２５が接続されている。ガス供給管２５には、上流側から順に、元電磁弁２６、及びガス供給量調整用の比例電磁弁２７が配設されている。元電磁弁２６の開閉、及び比例電磁弁２７の開度は、制御装置Ｃによって通電制御される。

燃焼室１０の下方には、給気筒３２から給湯器１内に燃焼用空気を取り込み、取り込まれた燃焼用空気を燃焼室１０内に供給するための燃焼ファン１４が取り付けられている。燃焼ファン１４は、図示しないファンモータと接続されており、燃焼ファン１４の回転数は、制御装置Ｃによって通電制御される。顕熱熱交換室１１及び潜熱熱交換室１２の内部にはそれぞれ、銅製の吸熱パイプ群１１ａ及び耐食性を有するステンレス製の吸熱パイプ群１２ａが収容されている。そして、吸熱パイプ群１２ａの上流端は給水管１７と接続され、吸熱パイプ群１２ａの下流端は吸熱パイプ群１１ａの上流端と接続されており、吸熱パイプ群１１ａの下流端は図示しないカランなどの給湯端末を有する給湯管１８と接続されている。また、給水管１７と給湯管１８との間には、バイパス管１８１が設けられている。

顕熱熱交換室１１と潜熱熱交換室１２とは、燃焼室１０で発生させた燃焼排気を送り込むための排気入口４０で連通している。また、潜熱熱交換室１２の下流側には、燃焼排気を排出するための排気出口４１が開口しており、排気出口４１は排気筒３１と連通している。潜熱熱交換室１２の排気出口４１と排気筒３１との間の排気流路には、燃焼排気の排気温度を検出する排気温センサ（排気温度検出部）３３が配設されている。排気温センサ３３で検出される排気温度の検出信号は、制御装置Ｃに出力される。

給水管１７には、上流側から順に、水量サーボ弁２と、単位時間あたりの給水量を検出する水量センサ４と、給水管１７からの水の一部を給湯管１８に合流させる混合弁３と、給水温度を検出する給水温センサ（変動要因温度検出部）５とが設けられており、給湯管１８には、給湯温度を検出する給湯温センサ６が設けられている。水量サーボ弁２は、給水量を制限する調整弁であり、水量サーボ弁２の弁開度は、制御装置Ｃによって通電制御される。また、混合弁３は、給水管１７とバイパス管１８１との分岐点に設けられており、混合弁３の弁開度は、制御装置Ｃによって通電制御される。水量センサ４で検出される給水量や温度センサ５，６で検出される検出信号は、制御装置Ｃに出力される。

制御装置Ｃは、マイクロコンピュータから構成され、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマなどを備えている。制御装置Ｃは、既述した元電磁弁２６、比例電磁弁２７、排気温センサ３３、水量サーボ弁２、混合弁３、水量センサ４、給水温センサ５、給湯温センサ６、給湯温度を設定するリモコンＲや、図示しないイグナイタ、フレームロッド、ファンモータと電気配線を介して接続されている。

図２に示すように、本実施の形態の制御装置Ｃは、回路構成として、給湯運転を制御する給湯運転制御部５０、給湯器１の給湯能力を設定する給湯能力設定部５１、排気温センサ３３で検出される排気温度に基づき異常を判定する排気温度判定部５２、給水温センサ５で検出される給水温度に基づき変動要因温度を判定する変動要因温度判定部５３、給湯運転を強制停止する強制運転停止部５４、報知部５５の他、各種データが格納されているデータ格納部５６を備えている。

給湯運転制御部５０は、水量センサ４の検出信号に基づき、ガスバーナ１９の点消火を制御する。また、水量センサ４で検出される給水量と、給水温センサ５で検出される給水温度と、給湯温センサ６で検出される給湯温度と、リモコンＲで設定された給湯設定温度とに基づき、給湯設定温度の湯を給湯するための燃焼量を給湯能力設定部５１で設定されている最小能力から最大能力の範囲内で演算して求め、比例電磁弁２７の開度を調整してガスバーナ１９へのガス供給量を制御するとともに、混合弁３の開度を制御する。さらに、給湯能力設定部５１で設定されている最大能力が後述する第１または第２補正最大能力Ｅ１，Ｅ２に制限されると、水量サーボ弁２の開度をそれぞれ所定開度に絞り、最大給水量を減少させて燃焼量を制限する。

給湯能力設定部５１は、最小能力Ｄを設定する最小能力設定部と、今回の給湯運転における最大能力Ｅｘを設定する現最大能力設定部と、次回の給湯運転の開始時における最大能力Ｅｙを設定する次最大能力設定部とを備える。なお、本実施の形態の給湯器１は、初期設定として最小能力Ｄ（２号）から最大能力Ｅ０（２８号）の範囲の給湯能力を有しており、最大能力を制限する場合、初期設定における最大能力Ｅ０から所定号数（２号）ずつ段階的に燃焼量を低減させた第１補正最大能力Ｅ１（２６号）または第２補正最大能力Ｅ２（２４号）が最大能力Ｅｘ，Ｅｙに設定される。なお、給湯能力の１号は、１分間に１Ｌの水を２５℃上昇させる能力であり、号数は、給水温度と給湯温度との温度差、及び給水量によって決定される。従って、給湯温度の維持を優先させる場合、給水量を減少させることにより、号数を低減させることができる。最大能力の低減方法は、燃焼装置の使用形態に応じて適宜選択することができる。

排気温度判定部５２は、給湯運転中、排気温センサ３３で検出される排気温度Ｔｘをモニタし、排気温度Ｔｘが所定の許容排気温度Ｔａ以上を、所定の判定時間ｔａ以上示すかどうかを判定する。

変動要因温度判定部５３は、給湯運転中、給水温センサ５で検出される給水温度Ｔｙをモニタし、給湯器１の最大能力が第１補正最大能力Ｅ１または第２補正最大能力Ｅ２に制限された給湯運転中に、給水温センサ５で検出される給水温度Ｔｙが、制限前の給水温度Ｔｍから所定の基準要因温度Ｔｂ以上低下しているかどうかを判定する。

強制運転停止部５４は、給湯器１の最大能力が第２補正最大能力Ｅ２に制限された給湯運転中に、排気温度Ｔｘが所定の許容排気温度Ｔａ以上を、所定の判定時間ｔａ以上示す場合、給湯運転制御部５０に給湯運転の停止を指示する。

報知部５５は、給湯運転が強制停止された場合、リモコンＲの液晶表示部やスピーカ等から異常を報知する。また、データ格納部５６には、ガスバーナ１９を点消火させる最低作動水量Ｗ、初期設定における最小能力Ｄ及び最大能力Ｅ０の燃焼量、第１及び第２補正最大能力Ｅ１，Ｅ２の燃焼量、排気温度の異常を判定する許容排気温度Ｔａ、排気温度の異常を判定する判定時間ｔａ、給湯運転中に最大能力が第１補正最大能力Ｅ１または第２補正最大能力Ｅ２に制限された場合に、制限前後の給水温度の温度差を判定する基準要因温度Ｔｂ、制限前後の給水温度の温度差を判定するための待機時間ｔｂ、給水量、給水温度、給湯温度、及び給湯設定温度から燃焼量を演算する演算式、最大能力と水量サーボ弁２の開度や、燃焼量とガス供給量及び比例電磁弁２７の開度とを対応させたデータテーブル、給湯運転プログラム等の各種プログラムが格納されている。

次に本実施の形態の給湯運転の運転動作について、図３〜図５のフローチャートを参照して説明する。

使用者が、リモコンＲの運転スイッチをオン操作し、給湯設定温度を設定して、給湯栓を開栓すると、制御装置Ｃは、給湯運転プログラムをスタートさせ、点火処理を行う（ステップＳＴ１）。この点火処理では、燃焼ファン１４が所定回転数で回転されるとともに、水量サーボ弁２が全開で開弁される。そして、給水量が所定の最低作動水量Ｗ（例えば、２．７Ｌ／ｍｉｎ）以上になると、元電磁弁２６が開弁されるとともに、比例電磁弁２７が所定開度で開弁される。次いで、イグナイタ３５を作動させて、点火電極３６を火花放電させることにより、ガスバーナ１９が点火される。

ガスバーナ１９が点火すると、制御装置Ｃは、給湯能力設定部５１の最小能力設定部、及び次最大能力設定部にそれぞれ設定されている最小能力Ｄ、及び最大能力Ｅｙを参照し（ステップＳＴ２）、今回の給湯運転における最小能力Ｄ、及び現最大能力設定部の最大能力Ｅｘをそれぞれ設定する。なお、本実施の形態では、最小能力Ｄとして、初期設定における固定値（例えば、２号）が設定される。

例えば、次最大能力設定部の最大能力Ｅｙが初期設定における最大能力Ｅ０（例えば、２８号）に設定されている場合、現最大能力設定部の最大能力ＥｘがＥ０に設定される（ステップＳＴ３）。そして、給湯運転中の給水量が最低作動水量Ｗ以上かどうかが確認され（ステップＳＴ６）、給水量が最低作動水量Ｗ以上であれば（ステップＳＴ６で、Ｙｅｓ）、設定された最小能力Ｄから最大能力Ｅ０の範囲で給湯運転が継続される。

給湯運転中、排気温センサ３３で検出される排気温度Ｔｘがモニタされ、排気温度Ｔｘが所定の許容排気温度Ｔａ（例えば、８５℃）以上を、所定の判定時間ｔａ（例えば、９０秒間）以上示すかどうかが確認される（ステップＳＴ８）。

給湯運転中、排気温度Ｔｘが許容排気温度Ｔａ以上を、判定時間ｔａ以上示さなければ（ステップＳＴ８で、Ｎｏ）、経年劣化による異常は生じていないと考えられるから、使用者が給湯栓を閉栓して水量センサ４で検出される給水量が最低作動水量Ｗ未満となるまで、設定された給湯能力の範囲で給湯運転が継続される（ステップＳＴ６〜ＳＴ８）。

一方、上記初期設定における最小能力Ｄから最大能力Ｅ０の範囲での給湯運転中、排気温度Ｔｘが許容排気温度Ｔａ以上を、判定時間ｔａ以上示す場合（ステップＳＴ８で、Ｙｅｓ）、同じ給湯能力の範囲で給湯運転を継続すると、排気筒３１に高温の燃焼排気が大量に排出される虞がある。このため、現最大能力設定部及び次最大能力設定部に設定されている最大能力Ｅｘ，Ｅｙがいずれも、初期設定における最大能力Ｅ０から第１補正最大能力Ｅ１（例えば、２６号）に更新される。そして、制御装置Ｃは、最大能力Ｅｘの制限に対応させて水量サーボ弁２を所定開度に絞り、給湯栓を最大に開栓したときの最大給水量を制限する（ステップＳＴ９）。
これにより、同一の給湯設定温度の湯を給湯する場合、制限された給水量と対応させたガス供給量となるように比例電磁弁２７の開度が絞られるから、第１補正最大能力Ｅ１近傍で給湯運転が実行されても、制限前よりも燃焼量が減少し、排気温度Ｔｘを低下させることができる。そして、排気温度Ｔｘが許容排気温度Ｔａ以上となった最大能力の制限前の判定時給水温度Ｔｍが記憶される（ステップＳＴ１０）。

次いで、現最大能力設定部に設定されている最大能力Ｅｘを第１補正最大能力Ｅ１に制限して給湯運転が継続され、制限後の水量サーボ弁２の開度での給水量が安定する所定の待機時間ｔｂ（例えば、３０秒間）が経過すると、上記と同様に、水量センサ４で検出される給水量が最低作動水量Ｗ以上かどうかを判定する（ステップＳＴ１１〜ＳＴ１２）。

給水量が最低作動水量Ｗ以上であり（ステップＳＴ１２で、Ｙｅｓ）、給湯運転が継続している場合、現在の給水温度Ｔｙが、制限前の判定時給水温度Ｔｍから所定の基準要因温度Ｔｂ（例えば、５℃）以上低下しているかどうかが判定される（ステップＳＴ１４）。

現在の給水温度Ｔｙが、排気温度Ｔｘが許容排気温度Ｔａ以上であったときの判定時給水温度Ｔｍから基準要因温度Ｔｂ以上低下していない場合（ステップＳＴ１４で、Ｎｏ）、制限前の給水温度と同等の給水温度の水が給水されているから、短時間内での給水温度の温度差は少ないと考えられる。このため、再度、排気温度Ｔｘが許容排気温度Ｔａ以上となっているかどうかが確認される（ステップＳＴ１６）。このとき、排気温度Ｔｘが許容排気温度Ｔａ以上を、判定時間ｔａ以上示さなければ（ステップＳＴ１６で、Ｎｏ）、給水温度は安定しており、また給湯器１の最大能力を第１補正最大能力Ｅ１に制限したことにより、排気温度Ｔｘを低下させることができたと考えられるから、現最大能力設定部及び次最大能力設定部に設定されている最大能力Ｅｘ，Ｅｙはいずれも、第１補正最大能力Ｅ１に維持される。そして、給水量が最低作動水量Ｗ未満になるか、後述するように再度、排気温度Ｔｘが許容排気温度Ｔａ以上となるまで、現最大能力設定部における最大能力Ｅｘを第１補正最大能力Ｅ１に制限して、給湯運転が継続される。

なお、現在の給水温度Ｔｙが、判定時給水温度Ｔｍから基準要因温度Ｔｂ以上低下している場合（ステップＳＴ１４で、Ｙｅｓ）、排気温度Ｔｘが許容排気温度Ｔａ以上であったときから給水温度Ｔｙは大きく低下している。従って、経年劣化による異常が生じていなければ、最大能力の制限を緩和しても、排気温度Ｔｘの上昇は少ないと考えられる。しかしながら、一旦、排気温度Ｔｘの上昇が確認されている場合、一時的に給水温度Ｔｙが低下している可能性がある。それゆえ、現最大能力設定部における最大能力Ｅｘを初期設定における最大能力Ｅ０に戻した場合、給水温度Ｔｙが変動すると、排気温度Ｔｘの上昇によって最大能力が再度、第１補正最大能力Ｅ１に制限され、頻繁な給湯量の変更が生じうる。このため、今回の給湯運転では、制限前後で給水温度の温度差が大きくても、現最大能力設定部における最大能力Ｅｘを第１補正最大能力Ｅ１に制限して、給湯運転が継続される。

一方、制限前に比べて、変動要因温度である給水温度Ｔｙが大きく低下していれば、次回の給湯運転においては、開始時に最大能力Ｅｘを高く設定し、給湯量を増加させる方が使用者の使い勝手がよい。また、最大能力Ｅｘの制限を緩和して次回の給湯運転を開始し、排気温度Ｔｘが上昇しても、初期設定における最大能力Ｅ０から第１補正最大能力Ｅ１への変更は１回のみであるから、頻繁に最大能力Ｅｘが変更されることもない。このため、制限前後で給水温度の温度差が大きければ、次最大能力設定部における最大能力Ｅｙは、第１補正最大能力Ｅ１から初期設定における最大能力Ｅ０に更新される（ステップＳＴ１５）。

現最大能力設定部における最大能力Ｅｘを第１補正最大能力Ｅ１に制限した給湯運転の継続中、排気温度Ｔｘが許容排気温度Ｔａ以上を、判定時間ｔａ以上示す場合（ステップＳＴ１６で、Ｙｅｓ）、上記と同様に、現最大能力設定部及び次最大能力設定部に設定されている最大能力Ｅｘ，Ｅｙがいずれも、第２補正最大能力Ｅ２（例えば、２４号）に更新される。そして、制御装置Ｃは、最大能力Ｅｘの制限に対応させて水量サーボ弁２を所定開度に絞り、給湯栓を最大に開栓したときの最大給水量をさらに制限する（ステップＳＴ１７）。また、排気温度Ｔｘが許容排気温度Ｔａ以上となった最大能力の制限前の判定時給水温度Ｔｍが記憶される（ステップＳＴ１８）。

現最大能力設定部における最大能力Ｅｘを第２補正最大能力Ｅ２に制限した後の制御動作は、排気温度Ｔｘが再度、上昇した場合を除いて、上記した第１補正最大能力Ｅ１に制限した後のそれと同様であり、給湯運転中の給水温度Ｔｙに関わらず、現最大能力設定部に設定されている最大能力Ｅｘは、第２補正最大能力Ｅ２に維持される。また、最大能力Ｅｘを第２補正最大能力Ｅ２に制限した給湯運転中、待機時間ｔｂが経過すると、現在の給水温度Ｔｙが制限前の判定時給水温度Ｔｍから基準要因温度Ｔｂ以上低下しているかどうかが判定される。そして、制限前後で給水温度の温度差が小さければ、次最大能力設定部における最大能力Ｅｙは、第２補正最大能力Ｅ２に維持される。一方、制限前後で給水温度の温度差が大きければ、次最大能力設定部における最大能力Ｅｙは、第２補正最大能力Ｅ２から初期設定における最大能力Ｅ０に更新される（ステップＳＴ１９〜ＳＴ２４）。

現最大能力設定部における最大能力Ｅｘを第２補正最大能力Ｅ２に制限した給湯運転の継続中、排気温度Ｔｘが再度、許容排気温度Ｔａ以上を、判定時間ｔａ以上示す場合（ステップＳＴ２４で、Ｙｅｓ）、同一の給湯運転中、複数回、最大能力が低減されているにも関わらず、排気温度が上昇しているから、最大能力の制限だけでは排気温度を低下させることができないと考えられる。このため、制御装置Ｃは、給湯運転を強制停止させる（ステップＳＴ２５）。この強制停止処理では、元電磁弁２６が閉弁されてガスバーナ１９が消火されるとともに、水量サーボ弁２が閉弁される。そして、リモコンＲの液晶表示部やスピーカから排気温度エラーが報知される（ステップＳＴ２６）。これにより、高温の排気温度が長時間、継続して排気筒に排出されるのを防止できるとともに、使用者に異常を認識させることができる。

使用者が運転スイッチをオフ操作して、強制停止以外により今回の給湯運転が終了した後、使用者が次回の給湯運転を開始すると、既述したように、制御装置Ｃは、前回の給湯運転の終了時に次最大能力設定部に設定されている最大能力Ｅｙを参照して、現最大能力設定部における最大能力Ｅｘを設定し、対応する最大給水量となるように水量サーボ弁２の開度を調整して、給湯運転を開始する（ステップＳＴ３〜ＳＴ５）。これにより、前回の給湯運転の終了から短時間内に給湯運転が再開された場合に、排気温度Ｔｘの上昇を抑えることができた最大能力で給湯運転を開始することができる。そして、排気温度Ｔｘの変動要因温度である給水温度Ｔｙの変動が小さく、また経年劣化による異常も生じていなければ、排気温度Ｔｘは上昇し難いから、最大能力の変更による給湯量の変動を招くことなく、安定して給湯運転を継続させることができる。

以上詳細に説明したように、本実施の形態の燃焼装置によれば、給湯運転中、排気温センサ３３で検出される排気温度が許容排気温度以上になれば、給湯器１の最大能力を、現在の最大能力から低燃焼量の補正最大能力に制限して給湯運転を継続させるから、経年劣化による異常が生じていなければ、燃焼排気の排気温度が低下する。これにより、給湯運転を継続しながら、許容排気温度以上の燃焼排気が排気筒３１に排出するのを防止できる。

そして、給湯器１の最大能力を補正最大能力に制限した給湯運転中に、給水温センサ５で検出される給水温度が、制限前の給水温度よりも基準要因温度以上低下しているかどうかを判定するから、排気温度の上昇が変動要因温度である給水温度に起因するかどうかを判定できる。これにより、今回の給湯運転における排気温度及び変動要因温度の判定に基づいて、次回の給湯運転の開始時における給湯器の最大能力を設定することができる。

また、給湯器１の最大能力を補正最大能力に制限した給湯運転中、給水温度が制限前の給水温度よりも基準要因温度以上低下していなければ、制限前後で給水温度の温度差は小さい。従って、排気温度が許容排気温度未満になっていれば、排気温度の低下は最大能力の制限によるものであり、制限前の燃焼排気の排気温度の上昇は経年劣化による異常でなく給水温度に起因するものと考えられる。そして、短時間内の給水温度の温度差は小さいから、次回の給湯運転の開始時における最大能力を今回の給湯運転における補正最大能力に制限すれば、補正最大能力近傍で給湯運転が実行されても、正常な給湯運転が行われている限り燃焼排気の排気温度は許容排気温度以上になり難い。これにより、次回の給湯運転において、頻繁な最大能力の変更を防止できるから、給湯量の変動による不便や燃焼装置の故障の誤認を防止できる。

一方、給湯器１の最大能力を補正最大能力に制限した給湯運転中、給水温度が制限前の給水温度よりも基準要因温度以上低下していれば、制限前後で給水温度の温度差が大きい。従って、排気温度が許容排気温度未満となっている場合、制限前の排気温度の上昇は給水温度の変動に起因するものと考えられる。それゆえ、次回の給湯運転における給湯器１の最大能力を今回の給湯運転で設定された補正最大能力よりも高燃焼量の初期設定における最大能力に設定することにより、給湯能力の制限の少ない範囲で給湯運転を実行することができる。なお、本実施の形態のように、最大能力を複数段階で低減させる場合、最大能力の変更の可能性を低減するために、次回の給湯運転における最大能力を、初期設定における最大能力でなく、今回の給湯運転における補正最大能力よりも高燃焼量の補正最大能力に設定してもよい。

なお、給湯器１の最大能力を補正最大能力に制限した給湯運転中、排気温度が許容排気温度未満であれば、今回の給湯運転における最大能力の制限を緩和することも考えられる。特に、制限前後で給水温度の温度差が大きければ、排気温度が上昇する可能性も少ない。しかしながら、上記実施の形態の燃焼装置によれば、一旦、燃焼排気の排気温度が許容排気温度以上となって最大能力が補正最大能力に制限されると、今回の給湯運転では給水温度に関わらず給湯器１の最大能力が補正最大能力に制限されるから、一時的な給水温度の変動があっても、排気温度が許容排気温度以上になり難い。これにより。同一の給湯運転における最大能力の頻繁な変更を確実に防止できる。そして、給湯器１の最大能力を補正最大能力に制限しても、排気温度が許容排気温度以上になれば、給湯運転が強制停止されるから、高い安全性を確保できる。

（その他の実施の形態）
（１）上記実施の形態では、最大能力の制限前後で給湯温度の維持を優先させるため、排気温度が許容排気温度以上となった場合、給湯設定温度の湯が給湯されるように給水量を制限して、最大能力が制限されるが、給水量を制限することなく、ガス供給量のみを制限して、最大能力を制限してもよい。ただし、給湯設定温度よりも余りに低温の湯が給湯されると、使用者の違和感が大きくなる。このため、好ましくは、給水量を制限することにより、最大能力が制限される。
（２）上記実施の形態では、給水管に設けた水量サーボ弁で給水量を制限することにより最大能力を制限しているが、給水量を制限する方法は特に限定されない。例えば、給湯管に水量サーボ弁を設けて給水量を制限してもよい。
（３）上記実施の形態では、２段階の補正最大能力が設定されているが、単一の補正最大能力が設定されていてもよいし、３段階以上の補正最大能力が設定されていてもよい。また、複数の補正最大能力を設定する場合、低減量は各段階で異なっていてもよい。
（４）上記実施の形態では、変動要因温度として給水温度が用いられているが、排気温度を変動させる外気温等の他の変動要因温度を用いてもよいし、２以上の変動要因温度を用いてもよい。ただし、既述したように、給水温度は給湯能力を直接、決定するものであり、また排気温度の変動に大きく影響するため、少なくとも給水温度を含む変動要因温度が好ましく用いられる。
（５）上記実施の形態では、制限前の変動要因温度として排気温度を判定するときの変動要因温度が用いられているが、制限前の変動要因温度であれば、給湯運転開始時の変動要因温度や所定時間内の変動要因温度の平均値が用いられてもよい。
（６）上記実施の形態では、給水温センサから直接、給水温度を検出しているが、流量、熱交換部の熱効率、燃焼量、及び給湯温センサで検出される給湯温度から逆算して給水温度を検出してもよい。この場合、給湯温センサが、変動要因温度検出部として機能する。
（７）上記実施の形態では、強制給排気式の燃焼装置が用いられているが、強制排気式（ＦＥ式）の燃焼装置であってもよい。

１ 給湯器
３ 給水温センサ（変動要因温度検出部）
１０ 燃焼室（燃焼部）
１１ 顕熱熱交換室（熱交換部）
１２ 潜熱熱交換室（熱交換部）
３１ 排気筒
３３ 排気温センサ（排気温度検出部）
Ｃ 制御装置（制御部）

Claims (5)

1. 燃料を燃焼させて燃焼排気を発生させる燃焼部、及び燃焼部で発生させた燃焼排気により給水された水を加熱する熱交換部を有する給湯器と、
   給湯器の排気側に接続された排気筒と、
   給湯器から排気筒に排出される燃焼排気の排気温度を検出する排気温度検出部と、
   給水温度、外気温等の排気温度を変動させる変動要因温度を検出する変動要因温度検出部と、
   給湯器の給湯運転を制御する制御部と、を有し、
   制御部は、給湯運転中に排気温度検出部で検出される排気温度が所定の許容排気温度以上となった場合、給湯器の最大能力を、現在の最大能力より低燃焼量の補正最大能力に制限して、給湯運転を継続し、
   給湯器の最大能力を補正最大能力に制限した給湯運転の継続中に、変動要因温度検出部で検出される変動要因温度が制限前の変動要因温度から所定の基準要因温度以上低下しているかどうかを判定して、次回の給湯運転の開始時における給湯器の最大能力を設定する燃焼装置。
2. 請求項１に記載の燃焼装置であって、
   制御部は、給湯器の最大能力を補正最大能力に制限した給湯運転の継続中に、変動要因温度検出部で検出される変動要因温度が制限前の変動要因温度から基準要因温度以上低下しておらず、且つ排気温度検出部で検出される排気温度が許容排気温度未満である場合、次回の給湯運転の開始時における給湯器の最大能力を今回の給湯運転における補正最大能力に設定する燃焼装置。
3. 請求項１または２に記載の燃焼装置であって、
   制御部は、給湯器の最大能力を補正最大能力に制限した給湯運転の継続中に、変動要因温度検出部で検出される変動要因温度が制限前の変動要因温度から基準要因温度以上低下しており、且つ排気温度検出部で検出される排気温度が許容排気温度未満である場合、次回の給湯運転の開始時における給湯器の最大能力を今回の給湯運転における補正最大能力より高燃焼量の補正最大能力または初期設定における最大能力に設定する燃焼装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃焼装置であって、
   制御部は、給湯器の最大能力を補正最大能力に制限した給湯運転の継続中に、排気温度検出部で検出される排気温度が許容排気温度未満となっても、今回の給湯運転における給湯器の最大能力を補正最大能力に制限する燃焼装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃焼装置であって、
   制御部は、給湯運転中、給湯器の最大能力を補正最大能力に制限した後、排気温度検出部で検出される排気温度が許容排気温度以上となった場合、給湯運転を停止する燃焼装置。
   

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