JPH07198130A - 能力切り換え式燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 能力切り換え式給湯器において、能力ライン
Ｌ₁ と能力ラインＬ₂ 間にオーバーラップ代がなくなっ
た場合においても、能力ラインＬ₁ とＬ₂ の切り換えを
円滑に行う。 【構成】 能力ラインＬ₁ がＡＢの直線で与えられ、能
力ラインＬ₂ がＣＤの直線で与えられていたとき、ガス
供給圧力が予測範囲を外れて低い場合には、給湯器の燃
焼運転中に、燃焼能力ラインの更新が行われて能力ライ
ンＬ₁ はＡＱ₁ の線に、能力ラインＬ₂ はＣＱ₂ の線に
更新されると、能力ラインＬ₁ とＬ₁ にオーバーラップ
代がない空欠部が生じる。能力ラインＬ₁ からＬ₂ への
切り換え時には、能力ラインＬ₁ のＱ₁ 点から能力ライ
ンＬ₂ のＣ点に飛び移らせ、また、能力ラインＬ₂ で使
用しているときに、Ｃ点よりも低い燃焼能力が要求され
たときにはＣ点から能力ラインＬ₁ のＱ₁ 点に移動して
能力ライン間の切り換えを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯器等の能力切り換
え式の燃焼装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６には、能力切り換え式の燃焼装置と
して一般的な給湯器のシステム構成が示されている。同
図において、熱交換器２の入口側には被加熱流体である
水の給水管３が接続されており、この給水管３には入水
温を検出する入温度検出手段としての入水サーミスタ10
と、入水量を検出する流量検出手段の流量センサ９とが
設けられている。熱交換器２の出口側には給湯管４が接
続され、この給湯管４の出口側には給湯栓１が設けられ
ている。さらに、給湯管４にはギヤモータによって開弁
量が制御される流量制御手段としての水量制御弁16と、
出湯温を検出する出温度検出手段としての出湯サーミス
タ11とが設けられている。

【０００３】熱交換器２の下方には燃焼加熱手段として
の能力切り換え式のバーナ７、バーナ７の点火を行うイ
グナイタ電極18、着火を検知するフレームロッド電極1
9、および給排気を行う空気供給手段としての燃焼ファ
ン５が配設されており、バーナ７のガス導入口にはガス
ノズル６が対向配置され、このガスノズル６に通じるガ
ス管８にはガス供給量を開弁量によって制御する燃料供
給制御手段としてのガス比例弁13と、管路の開閉を行う
ガス電磁弁12とが介設されている。前記ガスノズル６の
ガス室は区画壁46によって二分割されており、能力切り
換え電磁弁45を閉めることにより、バーナ７は小能力の
一面燃焼状態となり、能力切り換え電磁弁45を開けるこ
とにより、大能力の二面燃焼状態となり、電磁弁45を開
閉することにより、燃焼能力の切り換えが可能となって
いる。

【０００４】この種の給湯器には制御装置14が備えられ
ており、この制御装置14にはリモコン15が接続され、こ
のリモコン15には給湯温度を設定するボタン等の温度設
定部や給湯設定温度の表示部が設けられている。制御装
置14は給湯器の給湯動作を制御しており、給湯栓１が開
けられると流量センサ９が入水量を検出して、その入水
量がある一定以上（最低作動流量以上）になったときに
流量センサ９からの信号を受けて、制御装置14は燃焼フ
ァン５を回転させる。そして、燃焼ファン５の回転が所
定の回転領域に入ったときにガス電磁弁12およびガス比
例弁13を開けてバーナ７へガスの供給を行い、イグナイ
タ電極18による点火動作を行う。フレームロッド電極19
がガスの着火を検出すると、制御装置14は出湯温度を設
定温度にするようフィードフォワード制御を行い、ガス
比例弁13の開弁量を可変し、熱交換器２から出る湯温を
設定温度になるように制御を行い、湯温の安定後は、フ
ィードフォワード制御とフィードバック制御の併用制御
により燃焼制御が行われる。

【０００５】周知のように、給湯器には、給湯燃焼能力
が与えられており、給湯器はこの燃焼能力の範囲内で出
湯温度を設定温度にすべく燃焼制御を行う。給湯器に与
えられる燃焼能力は、号数によって与えられており、１
号とは、１分間に１リットルの水を25℃上昇させるのに
必要な燃焼能力を意味する。

【０００６】つまり、号数＝入水量（リットル／分）×
｛出湯温度（℃）−入水温度（℃）｝÷25の式で表され
る。なお、出湯温度は設定温度に等しくなるので、出湯
温度に代えて設定温度を用いて号数を計算する場合もあ
る。例えば、入水量が24リットル／分、出湯温度が40
℃、入水温度が15℃のときには、給湯器の燃焼能力は前
記式により、24号として与えられる。このように、燃焼
能力の号数が与えられると、その号数に適する適性流量
は次の式で与えられる。適性流量（リットル／分）＝号
数×25／（設定温度（℃）−入水温度（℃））。給湯器
の燃焼運転では与えられた最大燃焼能力でもって適性流
量を通水して設定温度の湯を出湯するように燃焼制御が
行われる。なお、適性流量を求める場合も、設定温度の
代わりに出湯温度を用いることもある。

【０００７】前記燃焼能力が仕様値として与えられる
と、制御装置14には図５に示すような、燃焼能力特性デ
ータと、燃焼風量特性データとが設定される。燃焼能力
特性データは、同図の（ａ）に示すように、横軸を燃料
供給の操作量とし、縦軸を燃焼能力としたグラフ上に小
能力用の燃焼能力特性ラインＬ₁ と、大能力用の燃焼能
力特性ラインＬ₂ とを描いたもので、各能力ライン
Ｌ₁ ，Ｌ₂ 共に操作量０％から100 ％の範囲内で可変す
ることにより、ガス供給量を自在に可変制御するリニア
な特性データとして機能する。

【０００８】また、図５の（ｂ）は、燃焼風量特性デー
タを示すもので、横軸に燃焼供給の操作量、縦軸に風量
（ファン回転数）を取ったグラフ上に能力ラインＬ₁ に
対応する風量特性ラインＭ₁ と、能力ラインＬ₂ に対応
する風量特性ラインＭ₂ とを描いたものであり、操作量
０％から100 ％の範囲内で可変することにより、燃焼量
にマッチングした風量がバーナ７に供給される。

【０００９】なお、これら燃焼能力特性データと燃焼風
量特性データには、点火動作点Ｅ₁，Ｅ₂ がそれぞれ与
えられる。この点火動作点Ｅ₁ ，Ｅ₂ は、バーナ７の点
火時に最適なガス供給量と、風量とを与える点火の動作
点である。

【００１０】前記図５に示す燃料供給の操作量はガス比
例弁13の開弁量に対応しており、能力切り換え電磁弁45
を閉じた小燃焼能力の動作状態においては、操作量100
％の位置でＢ点の燃焼能力に対応するガス供給量がバー
ナ７に供給されるようにガス比例弁13の開弁駆動電流が
設定され、操作量０％の位置で、燃焼能力Ａ点の燃焼能
力に対応するガス供給量がバーナ７に供給されるように
ガス比例弁13の開弁駆動電流が設定される。

【００１１】同様に、能力切り換え電磁弁45を開けた大
能力の燃焼運転時には、操作量100％で能力ラインＬ₂
のＤ点の燃焼能力に対応するガス供給量が、操作量０％
でＣ点の燃焼能力に対応するガス供給量がそれぞれバー
ナ７に供給されるように操作量100 ％の位置と操作量０
％の位置における開弁駆動電流がそれぞれ設定される。
なお、ガス比例弁13の開弁量は開弁駆動電流の大きさに
比例し、操作量の大きさに応じて開弁駆動電流の大きさ
が変化し、操作量に応じたガス量がバーナ７に供給され
る。同様に、操作量の大きさによって燃焼ファン５の回
転数が制御され、操作量によって、燃焼量に適した風量
が供給されるようになっている。

【００１２】この種の能力切り換え式の給湯器では、能
力ラインＬ₁ に沿ってＢ点で燃焼運転を行っていたと
き、このＢ点の燃焼能力よりも大きな燃焼能力が要求さ
れたときには、能力ラインＬ₂ のＳ_a 点に飛び、能力ラ
インＬ₂ に従って燃焼運転が行われる。その逆に、能力
ラインＬ₂ のＣ点で燃焼運転を行っていたときに、より
小さな燃焼能力が要求されたときには、能力ラインＬ₁
のＳ_b 点に飛び、能力ラインＬ₁ に従って燃焼運転が行
われる。

【００１３】通常、能力ラインＬ₁ のＢ点から能力ライ
ンＬ₂ のＳ_a 点に飛ぶ部分と、能力ラインＬ₂ のＣ点か
ら能力ラインＬ₁ のＳ_b 点に飛ぶ部分には、オーバーラ
ップ代Ｘ₁ ，Ｘ₂ が与えられており、能力ラインＬ₁ ，
Ｌ₂ 間の飛び移りが円滑に行われるようになっている。
このオーバーラップ代Ｘ₁ ，Ｘ₂ を設けないと、例え
ば、能力ラインＬ₁ から能力ラインＬ₂ に飛び越したと
きに、水圧変動等により、燃焼能力が微妙に変動して低
下すると、直ちに能力ラインＬ₂ からＬ₁ に飛び移り、
流量がふらつくごとに能力ラインＬ₁ ，Ｌ₂ 間を頻繁に
往復するという、いわゆる、ハンチング現象が生じると
いう問題があるが、図５に示すように、ラインＬ₁ ，Ｌ
₂ 間に飛び移りのオーバーラップ代Ｘ₁ ，Ｘ₂ を設ける
ことにより、能力ラインＬ₁ ，Ｌ₂ の円滑な切り換えが
可能となる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、給湯器
を仕向先に設置施工して燃焼運転を行おうとしたとき、
その地域のガス供給圧力（一次圧）が、予測した範囲よ
りも低下していた場合には、前もって設定した前記図５
に示す燃焼能力特性データが実状に合わず、図３に示す
ように、本来ＡＢとＣＤのライン特性であるべきとこ
ろ、実際には、ＡＱ₁ Ｂ′とＣＱ₂ Ｄ′のラインで示す
ように操作量が大きくなる側で特性ラインが寝てしまう
という問題が生じる。

【００１５】図７はガス比例弁13のガバリング特性を示
している。この図の横軸は給湯器が設置される地域のガ
ス供給圧力（一次圧）、つまり、ガス比例弁13の入力側
のガス圧Ｐ₁ を示しており、縦軸は、ガス比例弁13の出
力側の圧力、つまり、バーナ７に供給される圧力（二次
圧）Ｐ₂ を示している。ガス比例弁13の仕様として、一
次圧Ｐ₁ が標準一次圧を基準として、その両側に最小一
次圧と最大一次圧とが与えられ、操作量を最小操作量の
０％から最大操作量の100 ％の範囲内で操作量を可変さ
せたとき、最小一次圧と最大一次圧との区間において
は、各操作量における二次圧Ｐ₂ はフラットとなるよう
に設定され、一次圧Ｐ₁ が最小一次圧と最大一次圧間で
ばらついても、二次圧Ｐ₂ は各操作量に対応する一定の
圧力が得られるように設計され、これにより、前記図５
の（ａ）に示すように、一次圧が最小一次圧と最大一次
圧の範囲内に収まる限り、操作量０％から100 ％の範囲
内で、燃焼能力特性のラインＬ₁ ，Ｌ₂ は正常な傾きを
もったリニアな特性となり、好適な燃焼運転が確保され
る。

【００１６】ところが、給湯器を設置する地域の一次圧
がガバリング特性の最小一次圧よりも低い圧力であった
場合には、例えば、図８に示すように、操作量100 ％で
ガス比例弁13を駆動すると、本来出力されるべきの最大
燃焼能力に対応する最大二次圧力が得られず、ΔＰだけ
低い二次圧となってしまい、本来の操作量80％程度の二
次圧力Ｐ₂ しか得られなくなり、この図の例では、本来
の操作量80％以上の二次圧力が出せなくなる。このよう
に、実際の一次圧がガバリング特性で与えられた最小一
次圧よりも低下すると、実際の一次圧では、各操作量に
おけるガバリング特性線のフラット領域から外れるため
に、実際に給湯器を運転すると、燃焼能力特性は前記の
如く、図３に示すように、操作量が大きくなる領域で、
特性ラインが寝た状になり、その寝た状態の所では操作
量を増加しても、燃焼能力は増加できない状態となる。

【００１７】このため、例えば、操作量100 ％で燃焼運
転を行っても、本来の操作量80％程度の燃焼能力しか得
られないこととなるが、燃焼ファン５側では、ガス比例
弁13の操作量に合わせて100 ％の操作量でファン回転を
行うため、実際には操作量80％の燃料しか供給されてい
ないにも拘わらず、本来の操作量100 ％のガス供給量に
見合う風量が供給される結果、空気過剰となり、燃焼性
能が悪化してしまうという問題が生じる。

【００１８】本発明者は、このような問題を解消するた
めに、図３に示すように、燃焼能力特性ラインＬ₁ ，Ｌ
₂ を更新する方法を提案している。この提案方法によれ
ば、燃焼運転によって、燃焼能力の更新動作を行い、給
湯器の設置地域のガス供給圧力が予測範囲を越えて低下
しているときに、能力ラインＡＢをＡＱ₁ Ｂ′のライン
として検出し、また、ＣＤの能力ラインＬ₂ をＣＱ
₂ Ｄ′のラインとして検出し、これら能力ラインＬ₁ ，
Ｌ₂ の傾きが寝る点を飽和点Ｑ₁ ，Ｑ₂ として検出し、
能力ラインＬ₁ をＡＱ₁ の範囲で、つまり、操作量を０
％からＬＶ₁ の範囲で使うように更新設定し、また、能
力ラインＬ₂ をＣＱ₂ の範囲で、つまり、操作量０％か
らＬＶ₂ の範囲に限定したラインとして更新設定するも
のである。このようにすることにより、能力ライン
Ｌ₁ ，Ｌ₂ は共にリニア性が確保され、この更新設定し
た能力ラインＬ₁ ，Ｌ₂ を用いることにより、空気過剰
となることなく、燃焼量にマッチングした風量がバーナ
７に供給され、良好な燃焼運転を確保するができるので
ある。

【００１９】しかしながら、前記の如く、能力ラインＬ
₁ ，Ｌ₂ を更新設定した場合、能力ラインＬ₁ のＱ₁ 点
の燃焼能力が能力ラインＬ₂ のＣ点の燃焼能力よりも小
さくなって、Ｑ₁ とＣとの間にオーバーラップ領域がな
くなってしまい、能力ラインＬ₁ のＱ₁ 点で燃焼してい
たときに、それよりも大きな燃焼能力が要求されたとき
に、Ｑ₁ から能力ラインＬ₂ に飛ぶ点がなくなってしま
い、同様に、能力ラインＬ₂ のＣ点から能力ラインＬ₁
側に飛ぶ点がなくなってしまい、能力ラインＬ₁ と能力
ラインＬ₂ との能力切り換えができなくなるという新た
な問題が生じることに直面した。

【００２０】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、その目的は、燃焼能力ラインの更新設定
等を行うことにより、能力ラインＬ₁ とＬ₂ との間に飛
び移りのオーバーラップの領域がなくなってしまった場
合も、能力ラインＬ₁ とＬ₂間の飛び移り切り換えを円
滑に行うことができる能力切り換え式燃焼装置を提供す
ることにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明は、熱交換器を通る被加熱流体の燃焼加熱手段と、
被加熱流体の流量を制御する流量制御手段と、燃焼加熱
手段に供給する燃料の量を制御する燃料供給制御手段と
を備え、燃焼能力範囲によって複数の燃焼能力特性ライ
ンが設けられ、隣接する能力が小さい側の燃焼能力特性
ラインの上部側と能力が大きい側の燃焼能力特性ライン
の下部側でライン間の飛び移りを行い、要求される燃焼
能力に応じた燃焼能力特性ラインを飛び移りにより選択
し、選択した燃焼能力特性ラインに従って燃焼加熱手段
を燃焼駆動し、被加熱流体の温度を設定温度に高める能
力切り換え式燃焼装置において、燃焼運転中に燃焼能力
の特性ラインの切り換えを判断し要求燃焼能力に応じて
切り換え先の燃焼能力特性ラインを指定する能力ライン
決定部と、現在隣接する一方側の燃焼能力特性ラインの
飛び立ち部分と他方側の燃焼能力特性ラインの飛び移り
到達部との間に燃焼能力のオーバーラップ代があるか否
かを判断する能力ラインラップ判定部と、この能力ライ
ンラップ判定部によりオーバーラップ代がないと判断さ
れた場合に、そのオーバーラップ代がない空欠部の燃焼
能力が要求されたときは、被加熱流体の流量を絞って燃
焼能力を下げ燃焼能力特性ラインの飛び移りを制止した
状態にして被加熱流体を設定温度に加熱して燃焼制御を
行わせ、この燃焼状態で被加熱流体の流量増加要求が検
出されときに使用中の燃焼能力特性ラインから燃焼能力
のより大きい燃焼能力特性ラインに飛び移らせ、燃焼能
力特性ラインの下側の飛び立ち部分よりも小さい燃焼能
力特性が要求されたときには、被加熱流体の流量を絞っ
て燃焼能力を下げてからオーバーラップ代のない空欠部
を飛び越えてより能力の小さい燃焼能力特性ラインへ切
り換える能力ライン切り換え緩衝動作部とを有すること
を特徴として構成されている。

【００２２】

【作用】上記構成の本発明において、例えば、小能力側
の燃焼能力特性ラインに従って燃焼運転を行っていたと
き、その燃焼能力特性ラインの上部側の燃焼能力よりも
大きな燃焼能力が要求された場合には、飛び越し先の燃
焼能力ラインとの間にオーバーラップ代があるか否かが
能力ラインラップ判定部により判断され、オーバーラッ
プ代があると判断されたときには通常通り能力の大きい
方のラインに飛び移る。オーバーラップ代がないと判断
された場合には、被加熱流体の流量を絞り、燃焼能力を
下げた状態で、被加熱流体を設定温度に加熱燃焼するよ
うにし、能力ラインの飛び移り切り換えを制止した状態
で燃焼運転を行う。

【００２３】この燃焼運転状態で、被加熱流体の流量増
加要求が検出されたときには、オーバーラップ代のない
空欠部を越えた燃焼能力が要求されているものと判断
し、燃焼能力の一段ランクが上の燃焼能力特性ラインの
下部側に飛び越して、この飛び越し先の燃焼能力特性ラ
インに従って燃焼運転を行う。

【００２４】所定の燃焼能力ラインに従って燃焼運転し
ているときに、その能力ラインの下端側よりも小さな燃
焼能力が要求されたときには、流量を絞り、前記空欠部
を下側に越えた小燃焼能力状態にしてから一段ランク下
の燃焼能力特性ラインの上端側に飛び越して燃焼能力特
性ラインの切り換えを行う。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。本実施例の燃焼装置は前記図６に示したシステム
構成を持つ給湯器を対象にしており、図６に示したもの
と同一の名称部分には同一符号を付し、その重複説明は
省略する。図１には本発明の燃焼装置に係る制御回路の
ブロック構成図が示されている。この実施例の制御回路
は、燃焼能力算定部20と、比例弁操作量演算部21と、比
例弁駆動部22と、温度偏差検出部23と、設定流量算定部
24と、流量偏差検出部25と、能力更新判定指令部として
機能する能力更新条件監視部26と、タイマ27，39と、補
正流量積算部28と、補正流量格納部29と、能力更新演算
部30と、水量制御弁操作量演算部31と、水量制御弁駆動
方向判定部32と、水量制御弁駆動部33と、水量制御弁全
開・全閉検出部34と、初期データ格納部35と、更新デー
タ格納部36と、ファン操作量演算部37と、ファン駆動部
38と、能力ライン決定部40と、能力ラインラップ判定部
41と、能力ライン切り換え緩衝動作部42とを有して構成
されている。

【００２６】初期データ格納部35には給湯器の仕様によ
って設計段階で定まる給湯燃焼能力の値が例えば24号と
して格納され、さらに、この燃焼能力によって定まる前
記図５に示すような燃焼能力特性データおよび燃焼風量
特性データが記憶されている。

【００２７】燃焼能力算定部20と、比例弁操作量演算部
21と、比例弁駆動部22と、温度偏差検出部23と、ファン
操作量演算部37と、ファン駆動部38は、通常の燃焼制御
を行う部分の回路で、これを簡単に説明すると、まず、
燃焼能力算定部20はリモコン15等の温度設定部で設定さ
れた温度情報と、入水サーミスタ10により検出される入
水温度の情報と、流量センサ（フローセンサ）９で検出
される流量検出値との情報を受け、さらに、温度偏差検
出部23で検出される出湯温度と設定温度との偏差の検出
情報を受けて、入水温度を設定温度に高めるのに要する
燃焼熱量（燃焼能力）を演算により求め、その演算結果
を比例弁操作量演算部21に加える。

【００２８】比例弁操作量演算部21は、燃焼能力算定部
20で演算された燃焼能力を得るための操作量を演算によ
り求め、この値を比例弁駆動部22へ加える。比例弁駆動
部22は比例弁操作量演算部21で算出された操作量に対応
する開弁駆動電流をガス比例弁13に加え、ガス比例弁13
の開弁量、つまり、ガス供給量を制御する。その一方、
ファン操作量演算部37は、前記燃焼能力算定部20により
算出された燃焼熱量の大きさに対応する燃焼ファン５の
ファン回転の操作量を演算により求め、その求めたファ
ン操作量をファン駆動部38に加える。ファン駆動部38は
ファン操作量演算部37から加えられた操作量によって燃
焼ファン５を回転駆動する。これにより、バーナ７に供
給されるガス量に合った風量が供給され、良好なバーナ
燃焼が行われる。

【００２９】設定流量算定部24は、給湯器の燃焼能力に
対応する適性流量を算出する。この適性流量は前述した
ように次の式により求められる。

【００３０】適性流量（リットル／分）＝号数×25／
（設定温度（℃）−入水温度（℃））

【００３１】例えば、設定温度が48℃、入水温度が13
℃、燃焼能力が24号のときの適性流量を求めると、約17
リットル／分として求められる。

【００３２】流量偏差検出部25は、流量センサ９から得
られる検出流量と、前記設定流量算定部24で求められる
適性流量とを比較し、その流量偏差を検出し、その検出
結果を能力更新条件監視部26と水量制御弁操作量演算部
31へ加える。

【００３３】能力更新条件監視部26には、能力更新演算
を行うか否かを判断する条件が予め設定され、その条件
を満たしたときに能力更新の演算を指令するもので、こ
の能力更新演算の可否の判断材料として、設定温度と出
湯温度の温度偏差範囲、検出流量と適性流量との流量偏
差範囲等が予め与えられている。例えば、偏差温度範囲
として、設定温度に対し、±0.5 ℃の値が、流量偏差範
囲として、適性流量に対し±0.1 リットルの値が与えら
れる。

【００３４】能力更新条件監視部26は、出湯温度が温度
偏差範囲に入り（さらに必要があれば検出流量が流量偏
差範囲に入り）、その状態が、予め与えられた所定の時
間持続されていることを確認したときに、能力更新演算
の指令を能力更新演算部30に加える。また、流量が流量
偏差範囲に入っていないときには、その旨の情報を補正
流量積算部28に加える。

【００３５】水量制御弁全開・全閉検出部34は水量制御
弁16が全開状態であるときと、全閉状態であるときを検
出し、その検出結果を能力更新条件監視部26と水量制御
弁操作量演算部31へ加える。

【００３６】水量制御弁操作量演算部31は流量偏差検出
部25からの検出結果を受け、検出流量が流量偏差から外
れているときは、検出流量が適性流量に近づく方向に操
作量を演算し、その演算結果を水量制御弁駆動方向判定
部32に加える。

【００３７】水量制御弁駆動方向判定部32は、水量制御
弁操作量演算部31からの情報を受け水量制御弁の開閉の
駆動方向と、前記水量制御弁操作量演算部31で演算され
た操作量の値を水量制御弁駆動部33へ加える。水量制御
弁駆動部33は、水量制御弁駆動方向判定部32から加えら
れる情報に基づき、水量制御弁16の開弁量を開閉制御す
る。補正流量積算部28は、給湯器の燃焼運転中に、時々
刻々推量制御される推量の補正分を積算し、その積算結
果を補正流量格納部29に格納する。

【００３８】能力更新演算部30は、能力更新条件監視部
26から能力更新指令を受けたときに、入水温と、出湯温
と、流量（設定流量算定部24で求められる流量を補正流
量で補正した流量）との値を用いて、前述した号数を求
める式を用いて燃焼能力を求め、燃焼能力特性データを
更新し、その更新データを更新データ格納部36へ格納す
る。この更新データが格納されると、次の燃焼運転は更
新データに従って行われる。

【００３９】能力ライン決定部40は、燃焼能力算定部20
で算出される要求燃焼能力の大きさに応じ、燃焼能力特
性データの能力ラインＬ₁ とＬ₂ のいずれを使用するか
を決定し、例えば、能力ラインＬ₁ を使用して燃焼して
いるときに能力ラインＬ₁ を越える能力が要求されたと
きには能力ラインＬ₂ に飛び越しを指令し、能力ライン
Ｌ₂ を使用して燃焼していたとき、能力ラインＬ₂ より
も小さい能力が要求されたときには、Ｌ₂ からＬ₁ への
飛び越しを指令する。

【００４０】能力ラインラップ判定部41は、能力更新演
算部30の能力更新により、更新された燃焼能力特性デー
タの能力ラインＬ₁ とＬ₂ との間にオーバーラップ代が
あるか否かを判定し、その結果を能力ライン切り換え緩
衝動作部42に加える。

【００４１】能力ライン切り換え緩衝動作部42は、能力
ラインＬ₁ から能力ラインＬ₂ への飛び越し指令を受け
たとき、能力ラインラップ判定部41の判定結果により、
能力ラインＬ₁ とＬ₂ 間にオーバーラップ代のない空欠
部が生じていることが判明したときには、能力ラインＬ
₁ からＬ₂ に直ちに飛び移りを行わせることなく、一旦
水量制御弁16を所定量絞って燃焼能力を僅かに落として
能力ラインＬ₁ からＬ₂ への飛び越しを一時的に制止す
る。そして、水量制御弁16の水量制御を停止状態にし
て、水量の増加があるか否かを検出する。この水量増加
の検出は、水量制御弁16が水量制御を停止していても、
給湯栓１がさらに開かれた場合（この場合は負荷抵抗が
小さくなる）や、水圧が上昇した場合には、水量増加が
行われることとなり、これを流量センサ９等により検出
して流量増加要求を検出する。

【００４２】能力ライン切り換え緩衝動作部42は、前記
水量増加要求が認められたときには、燃焼能力のアップ
が確実に要求されているものと判断し、図３に示す能力
ラインＬ₁ のＱ₁ 点から能力ラインＬ₂ のＣ点に飛び移
って能力ラインＬ₁ をＬ₂ に切り換える。そして、その
切り換え後、所定の時間タイマ39を動作して湯温の安定
状態を判断し、湯温低下が見られないときには、能力ラ
インＬ₂ に従い、徐々に水量制御弁16を開いて要求され
る水量を出していく。Ｑ₁ 点からＣ点に飛び移った直後
に湯温の低下があったときには、燃焼能力を増加する状
態でないと判断して再びＣ点からＱ₁ 点に戻し、能力ラ
インＬ₁ に従い燃焼運転を継続させる。また、能力ライ
ンＬ₂ に従って燃焼運転している状態で、Ｃ点よりも小
さい燃焼能力が要求されたときには、水量制御弁16を絞
って燃焼能力を落としてからＣ点からＱ₁ 点に飛び移ら
せ、能力ラインＬ₁ に従い燃焼運転を行わせる。

【００４３】本実施例は上記のように構成されており、
次に、本実施例の燃焼装置の動作を図２のフローチャー
トに基づき説明する。まず、リモコン15により給湯運転
が指令され、フローセンサ（流量センサ）９からオン信
号が加えられると燃焼を開始し、給湯器を設置施工した
後、最初に運転を行うときには初期データ格納部35のデ
ータチェックを行い、２回目以降の燃焼運転に際しては
更新データ格納部36の格納データをチェックした後、ス
テップ204 で設定温度Ｔ_SPと、入水温度ＴＭ_INと、流量
ＦＷの読み込みが行われ、ステップ205 で要求燃焼能力
が計算される。この燃焼能力の計算は、前述した号数を
求める演算式を用いて行われる。

【００４４】次にステップ206 で、能力ラインＬ₁ とＬ
₂ 間にオーバーラップ代があるか否かが判断される。オ
ーバーラップ代があると判断されたときには、ステップ
222で設定温度と出湯温度を比較し、出湯温度が設定温
度の温度偏差範囲に入っているか否かを判断する。温度
偏差範囲に入っているときにはそのまま燃焼運転を継続
し、出湯温度が温度偏差範囲に入っていないときにはス
テップ223 での燃焼制御とステップ224 での水量制御を
行い、出湯温度を設定温度に等しくして現在使用してい
る能力ラインの更新を行っていく。

【００４５】前記ステップ206 で能力ラインＬ₁ とＬ₂
とのオーバーラップ代がないと判断され、能力ラインＬ
₁ からＬ₂ への変更指令が出されたときには、能力ライ
ンＬ₁ のＱ₁ 点の燃焼能力の位置で、水量制御弁16によ
り水量を所定量（α）絞って燃焼能力を僅かに落とし、
能力ラインＬ₁ でそのまま燃焼制御を行う。そして、ス
テップ210 で出湯温度が設定温度の温度偏差範囲に入っ
ているか否かを判断し、温度偏差範囲に入っていないと
きにはステップ208 から210 の動作を繰り返し行い、出
湯温度を温度偏差範囲に入るように制御する。出湯温度
が温度偏差範囲に入って出湯温度と設定温度とがほぼ等
しくなったときには、流量の安定状態を確認した後、ス
テップ212 で水量制御弁16の制御を停止する。

【００４６】次にステップ213 で、例えば、給湯栓１が
さらに開けられたり、水圧上昇が生じた等により水量増
加が要求されたか否かを流量センサの検出信号により判
断し、図４に示すように、水量の増加が認められたとき
には、さらに、タイマ39を用いてその水量増加状態がｔ
₁ 秒、安定していること確認して能力ラインＬ₁ のＱ₁
点から能力ラインＬ₂ のＣ点に飛び移らせて、能力ライ
ンをＬ₁ からＬ₂ に切り換える。そして、ステップ216
でタイマ39によりｔ₂ 秒の経過を待ち、ステップ217 で
出湯温度の低下がないか否かを判断する。

【００４７】出湯温度の低下が認められたときには、燃
焼能力の増加要求が妥当ではないものと判断してステッ
プ208 で水量を絞って燃焼能力を落とし、能力ラインＬ
₂ からＬ₁ に戻して燃焼運転を行う。ステップ217 で出
湯温度の低下がなく、出湯温度が設定温度の温度偏差範
囲に入っていることが認められたときには、流量の増加
要求に応えるため、水量制御弁16を駆動し、出湯温度が
設定温度の温度偏差範囲に入っている状態を確認しなが
ら、総水量が適性水量ＦＷ_SPに達するまで増加してい
き、通水量が適性水量に達っしたとき、あるいは、水量
制御弁16が全開になったときに、ステップ222 以降の動
作により燃焼運転を継続する。

【００４８】本実施例によれば、能力ラインＬ₁ とＬ₂
とのオーバーラップ代がなくなり、両能力ラインＬ₁ ，
Ｌ₂ 間に空欠部が生じた場合においても、能力ラインラ
ップ判定部41と能力ライン切り換え緩衝動作部42との動
作により、支障なく能力ラインＬ₁ とＬ₂ の切り換えを
行うことができることとなる。

【００４９】したがって、ガス供給圧力が予測範囲を外
れて低い圧力となった地域で給湯器の使用が行われ、燃
焼能力特性データの更新が行われた結果、能力ラインＬ
₁ とＬ₂ 間に空欠部がたとえ生じたとしても、要求熱量
に応じて能力ラインＬ₁ とＬ₂ の切り換えを行うことが
できることとなり、使い勝手のよい給湯器の提供が可能
となる。

【００５０】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態を採りうる。例えば、能力切
り換え式のバーナとして２段切り換えの例で説明した
が、本発明は、３段切り換え方式のバーナを用いる場合
にも適用される。３段以上の能力切り換えの場合は、そ
の段数に応じた能力特性ラインが与えられ、各能力特性
ライン間にオーバーラップ代がないときは上記実施例と
同様な動作によって各能力ライン間の切り換えが行われ
ることとなる。

【００５１】さらに、上記実施例では、能力ラインＬ₁
からＬ₂ に切り換えるとき、一旦流量を絞って能力ライ
ンＬ₁ で、流量の増加を検出する場合、流量センサ９の
信号に基づき、流量の増加を検出したが、圧力センサや
出湯サーミスタ11によりこれを検出してもよい。この流
量増加の検出時には、水量制御弁16は水量制御を停止し
た状態にあり、この状態で、給湯栓１がさらに開けられ
ると、負荷水圧が低下することが確認されており、この
水圧変化を検出することにより流量増加を検知すること
ができる。また、図４に示すように、水量増加が行われ
たときには、出湯温度が低下するので、その出湯温度の
低下を検出して流量増加を検知することができる。

【００５２】さらに、上記各実施例では、燃焼装置とし
て給湯器を対象に説明したが、本発明は、ガスや石油を
燃料として暖房や冷房を行う空調機や、風呂釜等の他の
燃焼装置にも適用されるものである。

【００５３】

【発明の効果】本発明は、燃焼運転中に、燃焼能力特性
ラインの切り換えが指令されたときには、使用している
燃焼能力特性ラインと切り換え先の燃焼能力特性ライン
との間にオーバーラップ代が有るか無いかを判断し、オ
ーバーラップ代のない空欠部が生じていたときには、能
力ライン切り換え緩衝動作部によって円滑に燃焼能力特
性ラインの切り換えを行うように構成したものであるか
ら、例えば、燃料供給圧力が予測範囲を外れて低い圧力
となっていて、実稼動の実情に合うように燃焼能力ライ
ンが更新されて能力ライン間にオーバーラップ代のない
空欠部が生じたとしても、支障なく燃焼能力ラインの切
り換えを行うことが可能となり、好適な燃焼運転を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃焼装置の制御回路の構成例を示
すブロック図である。

【図２】同実施例の動作を示すフローチャートである。

【図３】能力切り換え式燃焼装置の燃焼能力特性ライン
の初期データと更新データとを共に示すグラフである。

【図４】本実施例における燃焼能力特性ライン間の切り
換え時の設定温度と水量との関係を示すグラフである。

【図５】一般的な能力切り換え式燃焼装置に与えられる
燃焼能力特性ラインの説明図である。

【図６】一般的な能力切り換え式給湯器のシステム構成
図である。

【図７】給湯器に用いられているガス比例弁のガバリン
グ特性図である。

【図８】給湯器の供給ガス圧力が予測範囲を外れて低い
ときの不具合状態の説明図である。

【符号の説明】

14 制御装置 16 水量制御弁 20 燃焼能力算定部 30 能力更新演算部 40 能力ライン決定部 41 能力ラインラップ判定部 42 能力ライン切り換え緩衝動作部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換器を通る被加熱流体の燃焼加熱手
   段と、被加熱流体の流量を制御する流量制御手段と、燃
   焼加熱手段に供給する燃料の量を制御する燃料供給制御
   手段とを備え、燃焼能力範囲によって複数の燃焼能力特
   性ラインが設けられ、隣接する能力が小さい側の燃焼能
   力特性ラインの上部側と能力が大きい側の燃焼能力特性
   ラインの下部側でライン間の飛び移りを行い、要求され
   る燃焼能力に応じた燃焼能力特性ラインを飛び移りによ
   り選択し、選択した燃焼能力特性ラインに従って燃焼加
   熱手段を燃焼駆動し、被加熱流体の温度を設定温度に高
   める能力切り換え式燃焼装置において、燃焼運転中に燃
   焼能力の特性ラインの切り換えを判断し要求燃焼能力に
   応じて切り換え先の燃焼能力特性ラインを指定する能力
   ライン決定部と、現在隣接する一方側の燃焼能力特性ラ
   インの飛び立ち部分と他方側の燃焼能力特性ラインの飛
   び移り到達部との間に燃焼能力のオーバーラップ代があ
   るか否かを判断する能力ラインラップ判定部と、この能
   力ラインラップ判定部によりオーバーラップ代がないと
   判断された場合に、そのオーバーラップ代がない空欠部
   の燃焼能力が要求されたときは、被加熱流体の流量を絞
   って燃焼能力を下げ燃焼能力特性ラインの飛び移りを制
   止した状態にして被加熱流体を設定温度に加熱して燃焼
   制御を行わせ、この燃焼状態で被加熱流体の流量増加要
   求が検出されときに使用中の燃焼能力特性ラインから燃
   焼能力のより大きい燃焼能力特性ラインに飛び移らせ、
   燃焼能力特性ラインの下側の飛び立ち部分よりも小さい
   燃焼能力特性が要求されたときには、被加熱流体の流量
   を絞って燃焼能力を下げてからオーバーラップ代のない
   空欠部を飛び越えてより能力の小さい燃焼能力特性ライ
   ンへ切り換える能力ライン切り換え緩衝動作部とを有す
   る能力切り換え式燃焼装置。