JPH0933040A - 熱交換装置の加熱制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガスバーナの燃焼排気の顕熱を吸収する熱交
換器を具備する熱交換装置に於いて、熱交換器に於ける
ドレンの発生が防止できる範囲内で設定された下限燃焼
量以上の燃焼量でガスバーナを燃焼させる燃焼装置に於
いて、熱交換器を流れる被加熱水の流量や温度等の変動
に応じて、上記下限燃焼量を可能な限り低く設定できる
ようにして、被加熱水の少量加熱を可能ならしめる。 【構成】 熱交換器(22)内を流れる被加熱水の流量を設
定又は検知する手段と、該熱交換器(22)に流入する被加
熱水の温度を判定する温度判定手段を設け、上記流量の
増加又は水温の低下に従って下限燃焼量を増加させると
共に、上記流量の減少又は水温の上昇に従って下限燃焼
量を低下させる。又、熱交換器(22)の燃焼排気の温度を
監視し、これが露点以下にならない範囲でガスバーナ
(4) を燃焼させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱交換装置の加熱制
御方法に関するもので、前記熱交換装置に組み込まれた
熱交換器に流入する被加熱水の流量やその水温等を考慮
してガスバーナの下限燃焼量（熱交換器でドレンが生じ
ない範囲で低下させ得るガスバーナの最低燃焼量）を変
化させるようにし、これにより、最もドレンが生じ易い
場合を基準として設定した固定の下限燃焼量を用いる場
合に比べて該下限燃焼量を低くできるようにしたもの
で、温水床暖房装置や給湯器等の制御に利用できる。

【０００２】

【従来の技術】ガスバーナとこれで加熱される熱交換器
を具備する熱交換装置は、給湯器や温水暖房器等の熱源
として広く使用されている。図９はこの種熱交換装置が
組み込まれた温水床暖房器を示している。各部屋の床に
埋設された放熱マット(30)(30)と熱交換器(22)を循環す
るように形成された通水回路(2) には送水ポンプ(24)が
挿入されていると共に前記熱交換器(22)の下流側には湯
温検知器(13)が設けられており、更に、上記熱交換器(2
2)を加熱するガスバーナ(4) へのガス回路(41)にはガス
比例弁(42)が配設されている。

【０００３】又、リモコン(31)には温度設定器(32)と運
転スイッチ(33)が設けられていると共に、該リモコン(3
1)の出力は制御装置(5) に印加されており、該制御装置
(5)によって既述ガス比例弁(42)の開度や送水ポンプ(2
4)の回転数が制御されるようになっている。又、上記制
御装置(5) には、放熱マット(30)(30)の面積和たる暖房
床面積に応じて調節操作する循環流量設定器(11)が配線
接続されおり、該循環流量設定器(11)の設定値に基づい
て送水ポンプ(24)の回転数が自動的に決定されるように
なっている。

【０００４】このものでは、運転スイッチ(33)が投入さ
れると、図示しない点火装置が作動してガスバーナ(4)
が燃焼すると共に、更に送水ポンプ(24)が作動して熱交
換器(22)→放熱マット(30)(30)→送水ポンプ(24)→熱交
換器(22)と温水が循環して暖房動作が始まる。そして、
この暖房動作時には、温度設定器(32)でセットされた温
度の温水が熱交換器(22)で沸かされるようにガスバーナ
(4) の燃焼量が制御される。

【０００５】一方、温度設定器(32)の設定温度が低い場
合や、室温上昇に伴う放熱マット(30)(30)の放熱量低下
によって熱交換器(22)に帰還する被加熱水の温度が高く
なった場合に、ガスバーナ(4) の燃焼量を無制限に絞る
と該熱交換器(22)部分でドレンが発生することから、予
め設定された下限燃焼量を下回らない範囲でガスバーナ
(4) の燃焼量を低下させるようにしている。そして、上
記従来のものではドレン防止の確実性を担保するため
に、最もドレンが発生し易い場合、即ち、循環流量設定
器(11)で最大の流量が設定され且つ低温水が熱交換器(2
2)に流入する場合（例えば暖房開始直後）でもドレンの
防止が担保できるようにする為、上記下限燃焼量を比較
的高い値に設定している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ガスバーナ
(4) で生じた燃焼排気に対する熱交換器(22)の冷却能力
は該熱交換器(22)に流入する被加熱水の温度やその流量
によって変化するにも関わらず、上記従来のものではガ
スバーナ(4) の下限燃焼量が上記高い値に固定されてい
る。従って、暖房床面積が小さく熱交換器(22)に流入す
る被加熱水が少ない場合や室温が上昇して上記被加熱水
の温度が比較的高温になったときには前記下限燃焼量を
低くしてもドレンが発生しないにも関わらず前記下限燃
焼量以下にガスバーナ(4) の燃焼量を絞ることができな
い。このことから、上記従来のものでは、前記少ない流
量の被加熱水を若干加熱する場合のような少量加熱の要
請に応えられないと言う問題があった。

【０００７】尚、上記ではガスバーナ(4) の燃焼排気か
ら顕熱のみを吸収する熱交換器(22)を具備する型式の熱
交換装置を例示的に説明したが、通水回路(2) に於ける
熱交換器(22)の上流側に補助熱交換器を直列接続すると
共に前者の熱交換器(22)で熱交換した後の燃焼排気を更
に補助熱交換器に通してこれを露点以下に冷却し、該燃
焼排気から潜熱を吸収する所謂潜熱利用式の熱交換装置
についても上記と同様の問題がある。即ち、顕熱を吸収
する熱交換器(22)でのドレンの発生を確実に防止する為
にガスバーナ(4) の下限燃焼量を固定値にすると、被加
熱水の流量が少ない場合等では前記ガスバーナ(4) の燃
焼量をあまり小さくすることができず、上記と同様の問
題が存在するのである。

【０００８】請求項１及び請求項２の発明は上記の点に
鑑みて成されたもので、熱交換器(22)に流入する被加熱
水の温度やその流量変化を考慮してガスバーナ(4) の下
限燃焼量を調整できるようにし、これにより、熱交換器
(22)へ流入する被加熱水の流量が少ない場合やその水温
が高い場合には下限燃焼量を引き下げ得るようにし、も
って、かかる条件下で被加熱水を若干加熱するような少
量加熱の要請に応え得る熱交換装置の加熱制御方法を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明の請求項１記載の発明は、『ガスバーナ
(4) の燃焼排気から顕熱を吸収する熱交換器(22)を具備
し、該熱交換器(22)でのドレンの発生を防止する為に設
定された下限燃焼量以上の燃焼量で上記ガスバーナ(4)
を燃焼させるようにした熱交換装置の加熱制御方法に於
いて、熱交換器(22)内を流れる被加熱水の流量を設定又
は検知する手段と、該熱交換器(22)に流入する被加熱水
の水温を判定する温度判定手段と、上記流量を設定又は
検知する手段及び温度判定手段の出力に基づいて判断さ
れる流量及び水温の変動を判定する判定手段を設け、上
記流量の増加又は水温の低下の少なくとも一方の変化に
従って下限燃焼量を増加させ、上記流量の減少又は水温
の上昇の少なくとも一方の変化に従って下限燃焼量を低
下させるようにした』ことを特徴とするものである。

【００１０】上記技術的手段は次のように作用する。熱
交換器(22)に流入する被加熱水の流量を設定又は検知す
る手段の出力に基づいて該被加熱水の流量が判断され
る。又、温度判定手段によって前記被加熱水の水温が判
断され、更に、これら流量及び水温の変動量は該変動量
を判定する変動量判定手段により監視される。

【００１１】ところで、熱交換器(22)内を流れる被加熱
水の流量が増加した場合は、該熱交換器(22)が燃焼排気
から吸収する熱量が多くなる。即ち、ガスバーナ(4) の
燃焼排気が熱交換器(22)で冷却され易くなってドレンが
発生し易くなる。又、熱交換器(22)に流入する被加熱水
の水温が低下した場合も、上記と同様にガスバーナ(4)
の燃焼排気が熱交換器(22)で冷却され易くなってドレン
が発生し易くなる。

【００１２】そこで、上記流量の増加又は水温の低下に
追随してガスバーナ(4) の下限燃焼量を増加させる。そ
して、ガスバーナ(4) の燃焼量を低下させる必要がある
ときは、上記変更後の下限燃焼量以下にならないように
該ガスバーナ(4) の燃焼量を低下させ、これにより、ド
レンの発生を防止する。他方、上記とは逆に被加熱水の
流量が減少した場合や熱交換器(22)に流入する被加熱水
の温度が上昇した場合には、ガスバーナ(4) の燃焼排気
が熱交換器(22)で冷却され難くくなってドレンが発生し
難くくなる。よって、かかる場合は、上記流量低下等に
追随してガスバーナ(4) の下限燃焼量を低下させ、これ
により、熱交換器(22)に流入する被加熱水の流量が少な
い場合やその水温が高い場合に於けるガスバーナ(4) の
下限燃焼量を引き下げる。

【００１３】このように、上記技術的手段によれば、熱
交換器(22)に流入する被加熱水の流量や水温の具体的な
値に応じてガスバーナ(4) の下限燃焼量を調整すること
が可能となる。又、請求項２の発明は、『ガスバーナ
(4) の燃焼排気から顕熱を吸収する熱交換器(22)を具備
し、該熱交換器(22)でのドレンの発生を防止する為に所
定の燃焼量以上で上記ガスバーナ(4) を燃焼させるよう
にした熱交換装置の加熱制御方法に於いて、熱交換器(2
2)から吐出される燃焼排気の温度を検知する排気温セン
サ(20)を設け、該排気温センサ(20)の検知温度が露点以
上に維持される範囲でガスバーナ(4) を燃焼させるよう
にした』ことを特徴とするものである。。

【００１４】請求項２の発明は次の作用を有する。既述
したように、熱交換器(22)に流入する被加熱水の流量が
低下した場合やその水温が高くなると熱交換器(22)で燃
焼排気が冷却され難くなってドレンが生じ難くなる。従
って、かかる場合はドレンの発生を伴うことなくガスバ
ーナ(4) の燃焼量を低下させ得る状態となる。

【００１５】上記手段によればガスバーナ(4) の燃焼量
を低下させる場合には排気温センサ(20)の検知する排気
温が露点以上に維持される範囲で前記ガスバーナ(4) を
燃焼させるから、最もドレンが生じ易い場合を基準とし
てガスバーナ(4) の下限燃焼量を比較的高い値に固定し
ていた既述従来のものに比べ、熱交換器(22)に流入する
被加熱水の流量が少ない場合等に於ける上記下限燃焼量
を低くすることができる。

【００１６】

【発明の効果】請求項１記載の発明は次の特有の効果を
有する。熱交換器(22)に流入する被加熱水の流量や水温
の具体的な値に応じてガスバーナ(4) の下限燃焼量を調
整することが可能であるから、最もドレンが発生し易い
条件を基準に下限燃焼量を比較的高い値に固定していた
既述従来のものに比べ、上記流量が少ない場合等の下限
燃焼量を低くすることができる。よって、かかる条件下
で被加熱水を若干加熱する場合の如きの少量加熱の要請
に応え得る熱交換装置の加熱制御方法を提供することが
できる。

【００１７】又、請求項２に記載の発明は、熱交換器(2
2)から吐出される燃焼排気の温度を排気温センサ(20)で
実際に監視し、これが露点以上に維持される範囲で前記
ガスバーナ(4) を燃焼させるから、上記請求項１記載の
発明と同様、熱交換器(22)に流入する被加熱水の流量が
少ない場合等に於ける上記下限燃焼量を低くすることが
でき、かかる条件下で被加熱水を若干加熱する場合のよ
うな少量加熱の要請に応え得る熱交換装置の加熱制御方
法を提供することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本願発明の実施の形態を説
明する。 ［請求項１及び請求項３に記載の発明の実施の形態］先
ず、上記した請求項１及び請求項３の発明の実施の形態
を図面に従って説明する。

【００１９】図１，図２は、請求項１の方法発明を実施
する温水床暖房装置を例示したものであり、このもので
は、既述従来例で説明した熱交換器(22)以外にガスバー
ナ(4) の燃焼排気から潜熱を吸収する補助熱交換器(23)
を具備している。下向きに開放するファン(51)の吐出口
にはガスバーナ(4) が連設されており、更に、該ガスバ
ーナ(4) の下方には、該ガスバーナ(4) の燃焼排気から
顕熱を吸収する熱交換器(22)と該燃焼排気から潜熱を吸
収する補助熱交換器(23)と更に排気筒(26)がこの順序で
配設されている。又、上記排気筒(26)の上流端部からは
ドレン排出用の排水通路(27)が分岐している。尚、熱交
換装置全体の小型化を図る観点から前記熱交換器(22)は
熱伝導率の高い銅で形成されているが、該銅製の熱交換
器(22)はドレンに対する耐食性に劣ることから、該熱交
換器(22)部分に於けるドレンの発生を確実に防止する必
要がある。

【００２０】上記熱交換器(22)と補助熱交換器(23)が設
けられた通水回路(2) の上下両流路端部には分岐接続具
(28)(29)が配設されていると共に、上記通水回路(2) は
分岐接続具(28)→送水ポンプ(24)→補助熱交換器(23)→
熱交換器(22)→分岐接続具(29)と繋がっている。そし
て、通水回路(2) に於ける熱交換器(22)と補助熱交換器
(23)の間の部分には水温検知器(12)（既述技術的手段の
項に記載の「温度判定手段」に対応する。）が設けられ
ており、該水温検知器(12)により、耐食性の劣る熱交換
器(22)に流入する被加熱水の温度が検知されるように構
成されている。又、熱交換器(22)の下流側近傍には湯温
検知器(13)が設けられている。

【００２１】又、上記分岐接続具(28)(29)には複数のプ
ラグ(280) (290) が設けられており、プラグ(290) には
床暖房用の放熱マット(30)(30)の上流側に接続された配
管(300) (300) が着脱自在に接続され、他方のプラグ(2
80) には前記放熱マット(30)(30)の下流側に接続された
配管(300) (300) が着脱自在に接続されている。従っ
て、放熱マット(30)(30)→分岐接続具(28)→送水ポンプ
(24)→補助熱交換器(23)→熱交換器(22)→分岐接続具(2
9)→放熱マット(30)(30)と循環する回路が形成され、こ
れにより、熱交換器(22)と補助熱交換器(23)で沸かされ
た温水がこれら熱交換器(22)等と放熱マット(30)(30)と
の間を循環して各部屋が暖房されるようになっている。
又、放熱マット(30)(30)の設置数を増加するときは、該
増加する放熱マット(30)(30)の配管(300) を上記分岐接
続具(28)(29)のプラグ(280) (290)に接続する。これに
より、放熱マット(30)(30)の設置数の変更が行えるよう
になっている。

【００２２】上記ガスバーナ(4) へのガス回路(41)には
元弁(43)とガス比例弁(42)が上流側から順次配設されて
おり、これら各弁ガス比例弁(42)元弁(43)と既述したフ
ァン(51)，送水ポンプ(24)等はマイクロコンピュータが
組み込まれた制御装置(5) で動作制御されるようになっ
ている。尚、上記ガス比例弁(42)は、出湯温検知器(13)
の検知温度と温度設定器(32)の設定温度に基づいてフィ
ードバック制御されるようになっており、これにより、
ガスバーナ(4) の燃焼量が増減される構成となってい
る。

【００２３】又、制御装置(5) にはリモコン(31)と循環
流量設定器(11)（この実施の形態ではディップスイッチ
が使用されている。）が接続されており、前者のリモコ
ン(31)には運転スイッチ(33)と温度設定器(32)と更に該
温度設定器(32)で設定された温度を表示する温度表示器
(34)が配設されている。尚、上記循環流量設定器(11)は
放熱マット(30)(30)の面積和たる暖房床面積に応じて通
水回路(2) に流すべき被加熱水の流量を設定するもの
で、暖房床面積と前記流量の関係は別途定められてい
る。

【００２４】上記制御装置(5) に組み込まれたマイクロ
コンピュータには図２のフローチャートに示す内容の制
御プログラムが格納されており、以下、本実施の形態と
して示した温水床暖房装置の作動を同図に従って説明す
る。尚、本実施の形態では、図４で示すようにガスバー
ナ(4) を最大燃焼量Ｌで燃焼させた後次第に低下させて
下限燃焼量Ｍとし、その後、消火状態にするような制御
がされるようになっている。

【００２５】循環流量設定器(11)で設定された流量Ｑを
マイクロコンピュータ内の流量メモリ(N) に記憶させる
（ステップ(ST1) ）。次に、運転スイッチ(33)が操作さ
れるのを監視し（ステップ(ST2) ）、該運転スイッチ(3
3)が操作されると図４に示すようにガスバーナ(4) を最
大燃焼量Ｌ（元弁(43)を開いてガス比例弁(42)を最大開
度に維持した状態）で燃焼させると共にファン(51)を駆
動させ、更に、循環流量設定器(11)で設定された流量Ｑ
に基づいて定まる回転数で送水ポンプ(24)を作動させる
（ステップ(ST3) ）。

【００２６】すると、ガスバーナ(4) で生成された燃焼
排気の顕熱で熱交換器(22)が加熱されると共に、該熱交
換器(22)を加熱し終えて温度低下した燃焼排気は、流入
したばかりで比較的低温状態の水が流れる補助熱交換器
(23)を通過する際に露点以下に冷却され、これにより、
該部分にドレンが生成せしめられて該ドレンが排水通路
(27)から排出される。そして、このドレン生成時に生じ
る潜熱が前記補助熱交換器(23)で吸収されてその内部の
通水が温度上昇せしめられ、これにより、燃焼排気が保
有する熱の利用効率の向上が図れる。

【００２７】次に、湯温検知器(13)の検知する出湯温度
が温度設定器(32)で設定された温度（この実施の形態で
は４０℃となっている。）以上になるのを監視し（ステ
ップ(ST4) ）、該温度が４０℃まで昇温した場合には運
転スイッチ(33)がＯＦＦ操作されたか否かを監視しなが
ら（ステップ(ST5) ）次の順序で器具動作を継続させ
る。

【００２８】運転スイッチ(33)がＯＦＦ操作されない場
合は、既述ステップ(ST1) で記憶した流量Ｑと水温検知
器(12)の検知水温Ｔw から、「排気冷却係数Ａ＝流量Ｑ
／検知水温Ｔw 」を演算する（ステップ(ST6) ）。尚、
流量Ｑが増加した場合や水温検知器(12)の検知水温Ｔw
が低下した場合には、ガスバーナ(4) の燃焼排気が熱交
換器(22)部分で冷却され易くなるから、上記燃焼排気が
熱交換器(22)部分で冷却される度合は流量Ｑの増加及び
検知水温Ｔw の低下に伴って増加する。従って、上記排
気冷却係数Ａは燃焼排気が熱交換器(22)部分で冷却され
る度合を示すことから、該排気冷却係数Ａの増加に伴っ
て熱交換器(22)でドレンが発生し易くなる。よって、下
限燃焼量Ｍでガスバーナ(4) を燃焼させた際に熱交換器
(22)でのドレンの発生を防止する為には、該排気冷却係
数Ａの増加に伴ってガスバーナ(4) の下限燃焼量Ｍを高
くする必要がある。従って、上記排気冷却係数Ａの変
化、即ち、熱交換器(22)を流れる水の流量Ｑと水温検知
器(12)の検知水温Ｔw の変化に応じてガスバーナ(4) の
下限燃焼量Ｍをステップ(ST7) で決定する。この決定は
排気冷却係数Ａの具体的な値とこれ対応する下限燃焼量
Ｍの実験値を図３の如くテーブル(T) としてマイクロコ
ンピュータのメモリー内に予め格納しておき、該テーブ
ル(T) を用いて適正な下限燃焼量Ｍの値を判断する。
尚、上記下限燃焼量Ｍでガスバーナ(4) を燃焼させたと
きには熱交換器(22)から吐出される燃焼排気が露点より
若干高い温度となるように排気冷却係数Ａに対する上記
各下限燃焼量Ｍの値が実験的に定められている。又、こ
の実施の形態では、循環流量設定器(11)で設定された流
量Ｑや水温検知器(12)の検知水温Ｔw によって変化する
上記排気冷却計数Ａの値を演算するマイクロコンピュー
タの機能部（ステップ(ST6)を実行するマイクロコンピ
ュータの機能部）が既述技術的手段の項に記載の「流量
及び水温の変動量を判定する変動量判定手段」に対応す
る。

【００２９】そして、燃焼継続によって熱交換器(22)か
らの出湯温度が次第に上昇し、出湯温検知器(13)の検知
温度が高くなると、これに伴ってガス比例弁(42)の開度
を次第に絞ることによって遂には図４で示すように下限
燃焼量Ｍでガスバーナ(4) を燃焼させ（図２のステップ
(ST8) ）、湯温検知器(13)が検知する出湯温度が５０℃
に昇温するまでこの下限燃焼量Ｍを維持し（ステップ(S
T9) ）、上記出湯温度が５０℃まで昇温するとステップ
(ST11) でガスバーナ(4) を消火させ、湯温検知器(13)
の検知する出湯温度が３５℃に低下するのを監視する
（ステップ(ST12)）。そして、前記出湯温度が３５℃以
下になるとガスバーナ(4) の燃焼量を最大燃焼量Ｌにし
た（ステップ (ST13) ）後に制御動作をステップ(ST4)
に戻す。尚、ステップ(ST8) でガスバーナ(4) を下限燃
焼量Ｍで燃焼させているときに湯温検知器(13)の検知す
る出湯温度が３５℃以下に降下したときには（ステップ
(ST10) 、ステップ (ST13) に制御動作が分岐してガス
バーナ(4) が最大燃焼量Ｌで燃焼せしめられる。

【００３０】そして、上記実施の形態では熱交換器(22)
を流れる水の流量が減少した場合（暖房床面積が小さく
なって循環流量設定器(11)での設定流量が小さくなった
場合）や水温検知器(12)の検知水温が上昇して排気冷却
係数Ａの値が小さくなると、下限燃焼量Ｍが低下するよ
うに図３のテーブル(T) の内容が設定されているから、
最もドレンが発生し易い低温且つ大量の水が熱交換器(2
2)に流入する場合を基準にして比較的高い値に設定され
た固定の下限燃焼量を用いる既述従来のものに比べ、上
記流量等によってガスバーナ(4) の下限燃焼量を引き下
げることができる。よって、熱交換器(22)に流入する水
が少ない場合や、加熱昇温させる必要のある昇温量が小
さな場合でもドレンの発生を伴わずに被加熱水を加熱す
ることが可能となる。特に、上記実施の形態ではガスバ
ーナ(4) を下限燃焼量Ｍで燃焼させてもその出湯温度が
上昇する条件下（循環流量設定器(11)で設定した流量が
小さい場合や放熱マット(30)(30)から補助熱交換器(23)
に帰還する水の温度が比較的高い場合等）に於いては、
ガスバーナ(4) を下限燃焼量Ｍに維持する時間を長くす
ることができる。よって、ガスバーナ(4) が燃焼と消火
動作を短い間隔で繰り返す所謂ハンチング動作が発生す
る不都合がなくなり、ガスバーナ(4) への点火音が頻繁
に発生しないから騒音防止に貢献できる。

【００３１】尚、上記実施の形態では、水温検知器(12)
の配設位置を熱交換器(22)と補助熱交換器(23)の間の通
水回路(2) に設けている。従って、補助熱交換器(23)に
流入する被加熱水の温度を検知し、該検知温度に基づい
て前記熱交換器(22)に流入する被加熱水の温度を間接的
に判断する場合に比べ、該熱交換器(22)に流入する被加
熱水の温度を直接的に判断できる利点がある。

【００３２】又、上記実施の形態では水温検知器(12)に
よって熱交換器(22)に流入する被加熱水の温度を直接に
検知したが、出湯温検知器(13)の検知温度と通水回路
(2) 内の流量と更にガスバーナ(4) の燃焼量等から間接
的に上記被加熱水の温度を判定するしてもよい。かかる
場合は、出湯温検知器(13)等の出力に基づいて間接的前
記被加熱水の温度を判定する手段が既述技術的手段の項
に記載の温度判定手段に対応する。

【００３３】尚、上記実施の形態では通水回路(2) に流
すべき被加熱水の流量を設定する循環流量設定器(11)の
出力に基づいて流量Ｑを判断するようにしたが、通水回
路(2) に流量計を挿入し、該流量計の出力に基づいて流
量Ｑを判断するようにしてもよい。更に、上記実施の形
態では、燃焼排気の潜熱を吸収する補助熱交換器(23)を
具備する形式の熱交換装置で請求項１の方法発明を実施
するようにしたが、後述する図７の給湯器のように、専
ら顕熱を吸収する熱交換器(22)のみを具備するものや、
上記実施の形態と相違して被加熱水が循環しない形式の
熱交換装置で請求項１の方法発明を実施するようにして
もよい。

【００３４】図５は、請求項１の発明を床暖房装置に実
施する場合の第２番目の実施の形態を説明する制御用フ
ローチャートである。このものは、図１の通水回路(2)
に流量計（図示せず）を設けると共に、該流量計の出力
の変化を演算する演算装置を制御装置(5) 内に組み込
み、該演算装置が出力する単位時間当たりの被加熱水の
流量変化値ΔＱと、水温検知器(12)の検知温度の変化に
基づいて下限燃焼量Ｍを補正するようにしたものであ
る。以下、更に詳述する。尚、この実施の形態では、通
水回路(2) 内の被加熱水の流量と熱交換器(22)に流入す
る水の水温を予め設定された基準流量Ｑ₀ 及び基準水温
Ｔw ₀ とした場合に、ドレンの発生を伴うことなくガス
バーナ(4) の燃焼量を低下させ得る限界の燃焼量を基準
下限燃焼量Ｍ₀ として制御装置(5) のマイクロコンピュ
ータ内に記憶させてある。

【００３５】さて、運転スイッチ(33)が操作されると、
図５のステップ(ST33)でガスバーナ(4) を最大燃焼量Ｌ
で燃焼させると共にファン(51)を駆動させ、更に、送水
ポンプ(24)を駆動させる。次に、ステップ(ST34)で湯温
検知器(13)の検知する出湯温度が温度設定器(32)で設定
された温度（この実施の形態では４０℃となってい
る。）以上になるのを監視し、該温度が４０℃まで昇温
した場合はステップ(ST35)で運転スイッチ(33)がＯＦＦ
操作されたか否かを監視しながら次の順序で器具動作を
継続させる。

【００３６】運転スイッチ(33)がＯＦＦ操作されない場
合は、予め定められた基準下限燃焼量Ｍ₀ でガスバーナ
(4) を燃焼させ（ステップ(ST36)）、その後ステップ(S
T37)で、図示しない流量計が計測する通水回路(2) の流
量と既述した基準流量Ｑ₀ の差としての流量変化値ΔＱ
を演算し（ステップ(ST37)）、該流量変化値ΔＱに基づ
いて第１燃焼量補正値ΔＭ_Q （流量変化値ΔＱ）を決定
する（ステップ(ST38)）。尚、第１燃焼量補正値ΔＭ_Q
の具体的な値は制御装置(5) のマイクロコンピュータ内
のＲＯＭ内にテーブルとして格納されており、該第１燃
焼量補正値ΔＭ _Q は、熱交換装置に流入する流量Ｑの増
加、即ち、流量変化値ΔＱの増加に従って増加するよう
に設定されている。従って、上記とは逆に上記流量Ｑが
低下して流量変化値ΔＱが減少すると、上記第１燃焼量
補正値ΔＭ_Q が低下することとなる。次に、水温検知器
(12)の検知する水温と既述した基準水温Ｔw ₀ の差とし
ての水温変化値ΔＴ_W を演算し（ステップ(ST39)）、該
水温変化値Ｔw ₀ に基づいて第２燃焼量補正値ΔＭ_TWを
決定する（ステップ(ST40)) 。尚、上記第２燃焼量補正
値ΔＭ_TWの具体的な値はマイクロコンピュータのＲＯＭ
内にテーブルとして格納されており、該第２燃焼量補正
値ΔＭ_TWは、水温検知器(12)の検知する水温Ｔw の低下
によって温度変化値ΔＴ_W が増加した場合はこれに従っ
て増加するように設定されている。

【００３７】次に、ステップ(ST41)で、上記第１燃焼量
補正値ΔＭ_Q 及び第２燃焼量補正値ΔＭ_TWに基づいて既
述した基準下限燃焼量Ｍ₀ を補正する。即ち、「下限燃
焼量Ｍ＝Ｍ₀ ＋ΔＭ_Q ＋ΔＭ_TW」の演算を実行するので
ある。すると、上記下限燃焼量Ｍは、第１燃焼量補正値
ΔＭ_Q と第２燃焼量補正値ΔＭ_TWの増加即ち流量Ｑの増
加と水温Ｔw の低下に従って増加し、第１燃焼量補正値
ΔＭ_Q と第２燃焼量補正値ΔＭ_TWの減少即ち流量Ｑの減
少と水温Ｔw の上昇に従って低下することとなる。即
ち、上記下限燃焼量Ｍは、第１燃焼量補正値ΔＭ_Q と第
２燃焼量補正値ΔＭ_TWの合計値が正の場合は基準下限燃
焼量Ｍ₀ より増加し、該合計値が負の場合は上記基準下
限燃焼量Ｍ₀ より低下する。そして、ステップ(ST42)で
ガスバーナ(4) の燃焼量を次第に変化させて該燃焼量を
上記下限燃焼量Ｍにする。従って、この第２番目の実施
の形態でも、上記第１番目の実施の形態と同様に、流量
Ｑや水温Ｔw の具体的な値に基づいて下限燃焼量Ｍが決
定されるから、最もドレンが発生し易い条件を基準に下
限燃焼量を比較的高い値に固定していた既述従来のもの
に比べて、上記流量が少ない場合等の下限燃焼量を低く
することができる。

【００３８】以後、既述した第１番目の実施の形態と同
様に、ガスバーナ(4) を最大燃焼量Ｌ又は下限燃焼量Ｍ
で燃焼させるか若しくは該ガスバーナ(4) を消火状態に
順次切り替え（ステップ(ST43)〜(ST48)）ながら、出湯
温度が３５℃〜５０℃となるように制御する。尚、上記
実施の形態では、第１燃焼量補正値ΔＭ_Q と第２燃焼量
補正値ΔＭ_TWの合計値を基準下限燃焼量Ｍ₀ に加算する
ことによりこれを補正したが、第１燃焼量補正値ΔＭ_Q
が決定されたときにこれを基準下限燃焼量Ｍ₀ に加算し
て一旦下限燃焼量Ｍを変化させ、その後、第２燃焼量補
正値ΔＭ_TWが決定されたときにこれを上記片かさせた後
の下限燃焼量Ｍに更に加算するようにして、第１燃焼量
補正値ΔＭ_Q と第２燃焼量補正値ΔＭ_TWの夫々に基づい
て各別に下限燃焼量Ｍを補正するようにしてもよい。

【００３９】又、上記実施の形態では、ガス回路(41)の
元弁(43)と直列に挿入したガス比例弁(42)でガスバーナ
(4) の燃焼量を最大燃焼量Ｌから下限燃焼量Ｍまで徐々
に低下させるようにしたが、図６に示すように、ガス比
例弁(42)と並列に接続される開閉弁(45)を設け、ガスバ
ーナ(4) の燃焼量を最大燃焼量Ｌから下限燃焼量Ｍに低
下させるときには開閉弁(45)を開から閉弁状態に変化さ
せるようにして前記ガスバーナ(4) の燃焼量を二段階に
切り替えても良い。この場合、ガス比例弁(42)は、専ら
下限燃焼量Ｍを設定する機能のみを具備することとな
る。

【００４０】尚、ドレンの発生を防止しながらガスバー
ナの燃焼量を低下させる為に、一部のガスバーナを消火
状態に維持する所謂バーナ切替方式を採用することが知
られている。このものでは、消火状態にあるガスバーナ
側から点火状態にあるガスバーナの燃焼排気に空気が混
入されるようにして該燃焼排気の空気過剰率を高く（エ
アーリッチ状態に）することによりドレンの発生を抑制
する。ところが、前記の如く燃焼排気に空気を混入する
場合には該空気で燃焼排気が冷却されることから、熱交
換効率が低下する。これに対し、上記実施の形態のよう
に、潜熱も吸収する形式の熱交換器で本願の発明を実施
する場合には、上記のようにガスバーナの一部を消火状
態にせず燃焼排気が上記のように冷却されることがない
から、熱交換効率を高く維持することができる。 ［請求項２及び請求項４に記載の発明の実施の形態］次
に、上記した請求項２及び請求項４に記載の発明の実施
の形態を説明する。

【００４１】図７，図８に示す実施形態は、本願発明を
給湯器に実施したものである。このものは、ガスバーナ
(4) の燃焼排気の顕熱を吸収する熱交換器(22)のみを具
備するもので、通水回路(2) には水流スイッチ(21)と熱
交換器(22)と湯温検知器(13)と出湯蛇口(15)が上流側か
らこの順序で挿入されている。上記熱交換器(22)を加熱
するガスバーナ(4) へのガス回路(41)にはガス比例弁(4
2)が挿入されていると共に、上記熱交換器(22)の上方に
は該熱交換器(22)から吐出される燃焼排気の温度を検知
する排気温センサ(20)が配設されている。

【００４２】上記ガス比例弁(42)等の電気部品はマイク
ロコンピュータが組み込まれた制御装置(5) に配線接続
されていると共に、更に該制御装置(5) には既述した図
１のものと同様のリモコン(31)が接続されている。上記
制御装置(5) に組み込まれたマイクロコンピュータに
は、図８のフローチャートに示す内容の制御プログラム
が格納されており、以下、同図に従って本実施の形態を
示す給湯器の動作を説明する。

【００４３】先ず水流スイッチ(21)を監視し（(ST2
0)）、出湯蛇口(15)が開放されて水流スイッチ(21)がＯ
Ｎ動作すると図示しない点火装置を作動させてガスバー
ナ(4) を燃焼させる（(ST21)）。次に、ステップ(ST23)
で湯温検知器(13)の検知する出湯温度と温度設定器(32)
による設定温度を比較し、これら両温度が等しくなるよ
うにガスバーナ(4) の燃焼量を次のように調整する。

【００４４】即ち、湯温検知器(13)の検知する出湯温度
が温度設定器(32)で設定した温度に等しい場合はガスバ
ーナ(4) の燃焼量を変化させずに該燃焼動作を継続させ
（ステップ(ST23)(ST24)）、出湯温度が設定温度以下の
場合はガス比例弁(42)を開度増加させてガスバーナ(4)
の燃焼量を増加させる（ステップ(ST26)(ST29)）。他
方、湯温検知器(13)の検知する出湯温度が設定温度より
高い場合は、排気温センサ(20)の検知する排気温が露点
より若干高温に設定された基準温度より高いか否かを判
断し（(ST27)）。上記排気温が前記基準温度を越えてい
る場合は、出湯温度を設定温度に近付けるべくガスバー
ナ(4) の燃焼量を低下させる。そして、温度設定器(32)
の設定温度が低い場合や熱交換器(22)に流入する被加熱
水の温度が高い場合、更には、出湯蛇口(15)の開度が絞
られている場合には、ガスバーナ(4) を小燃焼させる必
要があるが、かかる場合は、該ガスバーナ(4) の燃焼量
が低下して排気温が前記基準温度より低くなる前に該燃
焼量低下がステップ(ST27)で止められる。つまり、排気
温センサ(20)の検知する排気温が既述露点より若干高温
の基準温度まで温度低下したときにはステップ(ST27)か
らステップ(ST28)に制御動作が分岐することがなく、も
はやガスバーナ(4) の燃焼量が低下することがなくなる
のである。このように、本実施の形態では熱交換器(22)
を通った後の燃焼排気の排気温を監視しながら、これが
結露しない範囲でガスバーナ(4) の燃焼量を低下させる
から、最もドレンが発生し易い低温且つ大量の水が熱交
換器(22)に流入する場合を基準にして比較的高い値に固
定された下限燃焼量を用いる既述従来のものに比べ、ガ
スバーナ(4) の下限燃焼量を引き下げることができる。
よって、熱交換器(22)に流入する被加熱水の流量が小さ
い場合や、温度設定器(32)での設定温度が低い場合でも
ドレンの発生を伴わずにこれを加熱することが可能とな
り、該被加熱水を若干加熱する場合の少量加熱の要請に
応えることができる。

【００４５】尚、上記給湯動作中に出湯蛇口(15)が閉じ
られた場合は水流スイッチ(21)のＯＦＦ信号でガスバー
ナ(4) が消火せしめられ（ステップ(ST24)(ST25)）て制
御動作はステップ(ST20)に戻される。又、排気温を監視
する上記実施の形態では、燃焼排気から顕熱を吸収する
熱交換器(22)のみを具備する型式の給湯器を例示した
が、既述した図１のような顕熱及び潜熱を吸収する型式
の給湯器で上記方法発明を実施することも可能である。
この場合、ドレンの発生を防止する必要のあるのは熱交
換器(22)のみであるから、顕熱を吸収する熱交換器(22)
を通過した直後の燃焼排気の温度を排気温センサで検知
して上記図８の如き制御をする。又、図１の如く循環加
熱する暖房器で上記方法発明を実施してもよい。そし
て、このように潜熱も吸収する型式の熱交換装置で上記
方法発明を実施する場合には、排気温センサ(20)を熱交
換器(22)と補助熱交換器(23)の間の排気流路内に設け
て、補助熱交換器(23)による燃焼排気の冷却効果を考慮
する必要をなくす。即ち、熱交換器(22)から吐出される
燃焼排気の温度を直接的に監視してドレンの発生を確実
に防止する。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１及び請求項３の発明を実施する温水床
暖房装置の説明図

【図２】請求項１及び請求項３の発明を実施する温水床
暖房装置の動作を説明するフローチャート

【図３】排気冷却係数Ａと下限燃焼量Ｍの関係を示すテ
ーブル

【図４】ガスバーナ(4) の燃焼量の経時的変化を示すグ
ラフ

【図５】第２の実施の形態を説明する制御用フローチャ
ート

【図６】ガスバーナ(4) の燃焼量を調整する為の機構の
他の例を示す図

【図７】請求項２及び請求項４の発明を実施する給湯器
の説明図

【図８】請求項２及び請求項４の発明を実施する給湯器
の動作を説明するフローチャート

【図９】従来例の説明図

【符号の説明】

(4) ・・・ガスバーナ (20)・・・排気温センサ (22)・・・熱交換器 (23)・・・補助熱交換器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスバーナ(4) の燃焼排気から顕熱を吸
   収する熱交換器(22)を具備し、 該熱交換器(22)でのドレンの発生を防止する為に設定さ
   れた下限燃焼量以上の燃焼量で上記ガスバーナ(4) を燃
   焼させるようにした熱交換装置の加熱制御方法に於い
   て、 熱交換器(22)内を流れる被加熱水の流量を設定又は検知
   する手段と、 該熱交換器(22)に流入する被加熱水の水温を判定する温
   度判定手段と、 上記流量を設定又は検知する手段及び温度判定手段の出
   力に基づいて判断される流量及び水温の変動を判定する
   判定手段を設け、 上記流量の増加又は水温の低下の少なくとも一方の変化
   に従って下限燃焼量を増加させ、上記流量の減少又は水
   温の上昇の少なくとも一方の変化に従って下限燃焼量を
   低下させるようにした熱交換装置の加熱制御方法。
2. 【請求項２】 ガスバーナ(4) の燃焼排気から顕熱を吸
   収する熱交換器(22)を具備し、 該熱交換器(22)でのドレンの発生を防止する為に所定の
   燃焼量以上で上記ガスバーナ(4) を燃焼させるようにし
   た熱交換装置の加熱制御方法に於いて、 熱交換器(22)から吐出される燃焼排気の温度を検知する
   排気温センサ(20)を設け、該排気温センサ(20)の検知温
   度が露点以上に維持される範囲でガスバーナ(4) を燃焼
   させるようにした熱交換装置の加熱制御方法。
3. 【請求項３】 熱交換器(22)の通水回路の上流側にこれ
   と直列に接続された補助熱交換器(23)を設け、前記熱交
   換器(22)から吐出される燃焼排気を前記補助熱交換器(2
   3)で露点以下に冷却する型式の熱交換装置を用いるよう
   にし、 前記熱交換器(22)と前記補助熱交換器(23)の間の通水回
   路を流れる被加熱水の水温を直接検知する温度判定手段
   の出力を利用する請求項１の熱交換装置の加熱制御方
   法。
4. 【請求項４】 熱交換器(22)の通水回路の上流側にこれ
   と直列に接続された補助熱交換器(23)を設け、前記熱交
   換器(22)から吐出される燃焼排気を前記補助熱交換器(2
   3)で露点以下に冷却する型式の熱交換装置を用いるよう
   にし、 前記熱交換器(22)と前記補助熱交換器(23)の間の排気流
   路に配設された排気温センサ(20)の出力を利用する請求
   項２の熱交換装置の加熱制御方法。