JPH1038375A

JPH1038375A - 燃焼機器

Info

Publication number: JPH1038375A
Application number: JP8209015A
Authority: JP
Inventors: Hisayasu Watanabe; 久恭渡辺; Shuichi Onodera; 修一小野寺; Tetsuya Sato; 徹哉佐藤
Original assignee: Gastar Co Ltd
Current assignee: Gastar Co Ltd
Priority date: 1996-07-19
Filing date: 1996-07-19
Publication date: 1998-02-13
Anticipated expiration: 2016-07-19
Also published as: JP3798075B2

Abstract

(57)【要約】【課題】能力切り換え式のバーナを有した燃焼機器に
おいて、バーナ燃焼開始時に下側から上側の特性データ
へ切り換えたときの操作量の急激な低下変動に起因した
出湯湯温変動を抑制する。【解決手段】特性データＬ₁，Ｌ₂上の点火位置
Ｅ₁，Ｅ₂の間に点着火区分位置Ｓ_sを設け、バーナ燃
焼直前に求めた要求燃焼熱量Ｓ_Fが点着火区分位置Ｓ_s
以上（Ｓ_F≧Ｓ_s）であるときには点火位置Ｅ₂でバー
ナの点着火を行い、Ｓ_F＜Ｓ_sであるときには点火位置
Ｅ₁でバーナの点着火を行う。バーナ点着火直後に出湯
温を高めるために要求燃焼熱量Ｓ_Fよりも高い燃焼熱量
が要求されても、上側の特性データへの切り換えは行わ
れず操作量の急激な低下変動はなく、バーナ燃焼開始時
の急激な湯温変動を抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は能力切り換え式のバ
ーナを有した燃焼機器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５には、能力切り換え式のバーナを有
した燃焼機器として一般的な給湯器のシステム構成例が
示されている。同図において、熱交換器２の入口側には
該熱交換器２へ水を導入する給水管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水温度センサ
としての入水サーミスタ10と、入水量を検出する流量セ
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には開弁量によっ
て流量を可変制御する水量制御弁16と、出湯温を検出す
る出湯湯温センサ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19、および給排気を行う
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（燃料供給量）を開弁量
によって制御するガス比例弁13と、管路の開閉を行うガ
ス電磁弁12と、電磁弁44と、能力切り換え電磁弁45とが
介設されている。

【０００４】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（１段目の燃焼段）の一
面燃焼状態（Ａ面単独燃焼状態）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（２段目の燃焼
段）の二面燃焼状態（Ａ・Ｂ両面燃焼状態）となり、電
磁弁45を開閉することにより、燃焼熱量（燃焼能力）の
切り換えが可能となっている。このように、バーナ７は
２個の燃焼面（Ａ面、Ｂ面）を備え、各燃焼面を燃焼能
力によって切り換える方式の複数段能力切り換え式のバ
ーナと成している。

【０００５】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給湯温
度設定手段48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、ガス電磁弁12とガス比
例弁13と電磁弁44等を開けてバーナ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。そして、
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、湯温の安定を検出してから予め定めた一定時間を経
過した後は、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。

【０００６】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。

【０００７】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。

【０００８】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２に示すような、燃焼制御特性デ
ータが設定される。燃焼制御特性データは、同図に示す
ように、横軸を燃料供給の操作量とし、縦軸を燃焼熱量
としたグラフ上に小能力用（Ａ面単独燃焼用）の燃焼制
御特性ラインＬ₁と、大能力用（Ａ・Ｂ両面燃焼用）の
燃焼制御特性ラインＬ₂とを描いたもので、各特性ライ
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。

【０００９】前記図２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１段目のＡ面単独燃焼の動作状態においては、
操作量100 ％の位置でＢ点の燃焼熱量に対応するガス供
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、燃焼熱量Ａ
点の燃焼熱量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。

【００１０】同様に、能力切り換え電磁弁45を開けた２
段目のＡ・Ｂ両面燃焼運転時には、操作量100 ％で特性
ラインＬ₂のＤ点の燃焼熱量に対応するガス供給量が、
操作量０％でＣ点の燃焼熱量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。また、上記操作量の大きさによって燃焼
ファン５の回転動作が制御され、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。

【００１１】この種の能力切り換え式の給湯器では、１
段目の特性ラインＬ₁に沿ってＢ点で燃焼運転を行って
いたとき、このＢ点の燃焼熱量よりも大きな燃焼熱量が
要求されたときには、２段目の特性ラインＬ₂のＳ_a点
に飛び（Ｂ点とＳ_a点の燃焼熱量は等しい）、特性ライ
ンＬ₂に従って燃焼運転が行われる。その逆に、２段目
のラインＬ₂のＣ点で燃焼運転を行っていたときに、よ
り小さな燃焼熱量が要求されたときには、１段目のライ
ンＬ₁のＳ_b点に飛び（Ｃ点とＳ_b点の燃焼熱量は等し
い）、特性ラインＬ₁に従って燃焼運転が行われる。

【００１２】通常、特性ラインＬ₁のＢ点から特性ライ
ンＬ₂のＳ_a点に飛ぶ部分と、特性ラインＬ₂のＣ点か
ら特性ライン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、特性ライン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、特性ラインＬ₁から特性ラインＬ₂に飛び越したと
きに、水圧変動等により流量が変動し、要求される燃焼
熱量が微妙に変動して低下すると、直ちに特性ラインＬ
₂からＬ₁に飛び移るという如く、流量がふらつくごと
に特性ライン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２に示すように、ラインＬ₁，Ｌ₂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、特性ラ
インＬ₁，Ｌ₂の円滑な切り換えが可能となる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、燃焼制御特
性データＬ₁，Ｌ₂には、点火動作点（点火位置）
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の点火時のガス供給量とを与え
る点火の動作点である。

【００１４】制御装置14はバーナ７の点火直前に入水温
を給湯設定温度まで高めるのに必要な要求燃焼熱量（Ｆ
Ｆ量）を求め、この要求燃焼熱量が上記点火動作点Ｅ₂
の燃焼熱量よりも低いときには上記下側の燃焼段の点火
動作点Ｅ₁でバーナ７の点着火を行う。つまり、点火動
作点Ｅ₁は１段目の特性ラインＬ₁上にあることから、
Ａ面単独で燃焼を行うことを示しているので、制御装置
14は、ガス電磁弁12と電磁弁44を開弁状態にし（能力切
り換え弁45は閉弁状態のまま）、点火動作点Ｅ₁の操作
量０％に対応する開弁駆動電流をガス比例弁13に通電さ
せてガスをバーナ７のＡ面へ供給し、バーナ７の点着火
を行う。

【００１５】また、上記要求燃焼熱量が上記点火動作点
Ｅ₂の燃焼熱量以上であるときには上側の燃焼段の点火
動作点Ｅ₂で、つまり、ガス電磁弁12と電磁弁44と能力
切り換え弁45を開弁してＡ・Ｂ両面燃焼が可能な状態に
し、点火動作点Ｅ₂の操作量０％に対応する開弁駆動電
流をガス比例弁13に通電させてガスバーナ７のＡ・Ｂ両
面へ供給し、バーナ７の点着火を行う。

【００１６】しかしながら、バーナ７の着火直後の出湯
温が、図６の（ｂ）に示すように、給湯設定温度よりも
格段に低いと、バーナ７へ要求される燃焼熱量が大幅に
高められることがある。この場合、前記バーナ点火直前
に求めた要求燃焼熱量（ＦＦ量）が、例えば、図２に示
すＦＦ点のように点火動作点Ｅ₂よりも僅かに低めの値
であったときには、点火動作点Ｅ₁でバーナ７の点着火
を行って特性ラインＬ₁に従って燃焼運転を行おうとし
たのに、要求される燃焼熱量が特性ラインＬ₁のＢ点の
燃焼熱量以上になり、バーナ７の点着火直後に、例え
ば、１段目の特性データＬ₁のＦ点から２段目の特性デ
ータＬ₂のＦ′点に飛び移り、燃焼制御特性データＬ₂
に従って燃焼運転が行われる。上記の如く、下側の特性
データＬ₁から上側の特性データＬ₂に飛び移ったとき
（燃焼段切り換え時）には、能力切り換え電磁弁45が開
弁してＡ・Ｂ両面燃焼状態になると同時に、図２に示す
ように、ガス比例弁13の操作量がｃ％からａ％に急激に
低下することになり、この操作量の急激な低下によって
図６の（ａ）のＭ位置に示すように、バーナ着火直後、
バーナ７へのガス供給量が大きく減少してしまい、図６
の（ｂ）のＮ位置に示すように、出湯温が大きく低下す
る。このように、バーナ７の点着火時に燃焼段が下側か
ら上側に移ると、給湯開始時に出湯湯温変動が非常に大
きくなり、湯の利用者に湯温変動による不快感を与える
虞れがあった。

【００１７】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、バーナ点着火時の燃焼段切
り換えを防止して給湯開始時の出湯湯温変動を抑制する
ことが可能な燃焼機器を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は次のような構成をもって前記課題を解決する
手段としている。

【００１９】すなわち、第１の発明は、通水する水を加
熱する熱交換器と、この熱交換器に流れ込む入水の温度
を検出する入水温度センサと、上記熱交換器よりも出側
の湯温を検出する出湯湯温センサと、上記熱交換器で加
熱され出湯する湯の給湯設定温度を設定するための給湯
温度設定手段と、上記熱交換器を点着火により燃焼加熱
するバーナとを有し、このバーナは複数の燃焼面を備
え、これら各燃焼面を燃焼熱量によって切り換える方式
の複数段能力切り換え式のバーナと成し、各燃焼段毎に
燃料供給量と燃焼熱量との関係を示す燃焼制御特性デー
タが与えられている燃焼機器において、バーナ燃焼の開
始時に入水温度を給湯設定温度に高めるのに必要な要求
燃焼熱量を求める要求燃焼熱量演算部を持ち、前記各段
の燃焼制御特性データ上には点火位置がそれぞれ定めら
れており、下側の燃焼段の燃焼制御特性データの点火位
置と上側の燃焼段の燃焼制御特性データの点火位置との
間にはバーナ燃焼開始時に点着火する段を区分けするた
めの点着火区分位置が設けられ、前記要求燃焼熱量演算
部で求められた要求燃焼熱量が上記点着火区分位置以上
であるときには前記上側の燃焼制御特性データの点火位
置で点着火を行い、上記要求燃焼熱量が上記点着火区分
位置未満であるときには前記下側の燃焼制御特性データ
の点火位置で点着火を行う点着火段設定部を設けた構成
をもって前記課題を解決する手段としている。

【００２０】第２の発明は、上記第１の発明の構成に加
えて、バーナ燃焼開始時に出湯湯温センサが検出した出
湯湯温と給湯温度設定手段に設定されている給湯設定温
度とを取り込み、バーナ燃焼開始時の出湯湯温が給湯設
定温度からずれているずれ量を検出するずれ量検出部
と；ずれ量検出部が検出したずれ量を小さくする方向に
点着火区分位置を予め与えられた算定データに基づいて
補正する点着火区分位置補正部と；を有する構成をもっ
て前記課題を解決する手段としている。

【００２１】上記構成の発明において、例えば、要求燃
焼熱量演算部は、バーナ燃焼の開始直前に、入水温度セ
ンサで検出された入水温を給湯温度設定手段に設定され
ている給湯設定温度まで高めるのに必要な要求燃焼熱量
（要求燃焼能力）を求める。

【００２２】バーナは複数の燃焼面を有した複数段能力
切り換え式のバーナと成し、各燃焼段毎に燃焼制御特性
データが予め定め与えられ、それら各燃焼制御特性デー
タ上には点火位置がそれぞれ設けられると共に、上記各
点火位置間には点着火区分位置が設けられている。

【００２３】点着火段設定部は、上記要求燃焼熱量演算
部が求めた要求燃焼熱量と、前記点着火区分位置の燃焼
熱量とを比較し、要求燃焼熱量が点着火区分位置以上で
あると判断したときには、上側の燃焼制御特性データの
点火位置でバーナの点着火を行う。また、上記要求燃焼
熱量が点着火区分位置未満であると点着火段設定部が判
断したときには、下側の燃焼制御特性データの点火位置
でバーナの点着火を行う。

【００２４】上記のように、上側の点火位置と下側の点
火位置の間に点着火区分位置を設け、この点着火区分位
置によって、バーナの点着火を行う燃焼段を区分けする
ことによって、例えば、バーナ燃焼直前に求められた要
求燃焼熱量が点着火区分位置と上側の点火位置の間であ
ったときには、上側の点火位置でバーナの点着火が行わ
れることになるので、従来と比べて、要求燃焼熱量に対
する点火位置のずれ量が小さくなる。

【００２５】また、バーナ燃焼の点着火直後に、要求燃
焼熱量が上側の点火位置以上に高められても、下側から
上側の燃焼制御特性データへの切り換えが行われるとい
うことがなくなり、特性データの切り換えに起因した燃
料量の操作量の急激な低下変動を回避することができ
て、燃料供給量の急激な低下変動が防止される。

【００２６】さらに、上側から下側の燃焼制御特性デー
タへの切り換えが行われても、燃料量の操作量が上昇す
る方向に変化するので、燃料供給量の急激な低下変動は
生じない。したがって、バーナ点着火直後に、特性デー
タの切り換えによる燃料供給量の急激な低下変動が防止
され、急激な出湯湯温変動が回避される。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に、この発明に係る実施形態
例を図面に基づき説明する。

【００２８】図１には第１の実施形態例を示すブロック
構成が実線により表されている。この図１に示す各ブロ
ック構成部分は前記図４の給湯器の制御装置14に組み込
まれるものである。なお、図４の給湯器のシステム構成
は前述したので、その重複説明は省略する。

【００２９】この第１の実施形態例では、図１に示すよ
うに、制御装置14は、要求燃焼熱量演算部25と、データ
格納部26と、点着火段設定部27と、燃焼制御部28と、比
例弁駆動部29と、能力切り換え制御部30とを有して構成
されている。

【００３０】また、この実施形態例では、流量センサ９
は入水量が予め定められた最低作動流量以上になったと
きに入水検出信号を上記要求燃焼熱量演算部25と燃焼制
御部28へ出力するように構成されている。

【００３１】上記データ格納部26には、前述したような
燃焼制御特性データＬ₁，Ｌ₂が燃焼段毎に予め定め与
えられており、上記特性データＬ₁，Ｌ₂上にはそれぞ
れ点火位置Ｅ₁，Ｅ₂が定められている。この実施形態
例では、点火位置Ｅ₁，Ｅ₂は各特性データＬ₁，Ｌ₂
の予め定まる最小操作量０％の位置に定められている。

【００３２】また、データ格納部26には点着火区分位置
Ｓ_sが格納されており、この点着火区分位置Ｓ_sは、図
２に示すグラフ上において、上記点火位置Ｅ₁，Ｅ₂を
共に通る直線上（ここでは、操作量０％の位置）で、点
火位置Ｅ₁とＥ₂の間となる位置に設けられている。さ
らに、このデータ格納部26には入水温を給湯設定温度ま
で高めるのに必要な要求燃焼熱量を求めるためのＦＦ量
演算式データが予め格納されている。

【００３３】前記要求燃焼熱量演算部25は、給湯栓１が
開けられ流量センサ９が入水を検出し入水検出信号を出
力すると、その信号を受けて、入水サーミスタ10が検出
した入水温と、給湯温度設定手段48に設定されている給
湯設定温度と、前記データ格納部26に格納されているＦ
Ｆ量演算式データとを取り込む。そして、要求燃焼熱量
演算部25は、上記入水温と給湯設定温度と、ＦＦ量演算
式データに基づいて、入水温を給湯設定温度まで高める
のに必要な燃焼熱量（以下、ＦＦ量という）を演算算出
し、このＦＦ量のデータ信号を点着火段設定部27へ出力
する。

【００３４】点着火段設定部27は、上記要求燃焼熱量演
算部25からのＦＦ量データ信号を受け取ると、前記デー
タ格納部26に格納されている点着火区分位置Ｓ_sを示す
燃焼熱量Ｓ_sのデータを読み出し、上記ＦＦ量と燃焼熱
量Ｓ_sを比較する。そして、点着火段設定部27は、ＦＦ
量が燃焼熱量Ｓ_s以上であると判断したときには（ＦＦ
量≧Ｓ_s）、上側の燃焼段の点火位置Ｅ₂でバーナ７の
点着火を行うと決定し、点火位置Ｅ₂でバーナ７の点着
火を行わせるためのＥ₂点火指令信号を燃焼制御部28へ
出力する。

【００３５】また、点着火段設定部27は、ＦＦ量が燃焼
熱量Ｓ_s未満であると判断したときには、（ＦＦ量＜Ｓ
_s）、点火位置Ｅ₁でバーナ７の点着火を行うと決定
し、点火位置Ｅ₁でバーナ７の点着火を行わせるための
Ｅ₁点火指令信号を燃焼制御部28へ出力する。

【００３６】燃焼制御部28は流量センサ９から入水検出
信号を受けた後に、上記点着火段設定部27からＥ₂点火
指令信号を受けると、前記データ格納部26に格納されて
いる点火位置Ｅ₂のデータを読み出す。この点火位置Ｅ
₂はガス比例弁13の操作量が０％であることから、燃焼
制御部28は、この操作量０％を示すデータ信号を比例弁
駆動部29へ出力して、比例弁駆動部29により操作量０％
に対応する開弁駆動電流をガス比例弁13へ通電させる。

【００３７】同時に、点火位置Ｅ₂は２段目の燃焼制御
特性データＬ₂上にあることから、燃焼制御部28はＡ・
Ｂ両面でバーナ燃焼を行うと判断し、Ａ・Ｂ両面燃焼信
号を能力切り換え制御部30へ出力して、能力切り換え制
御部30によって能力切り換え電磁弁45を開弁させると共
に、燃焼制御部28はガス電磁弁12と電磁弁44を開弁さ
せ、バーナ７のＡ・Ｂ両面へのガス供給を開始する。燃
焼制御部28はタイマを内蔵しており、ガス電磁弁12を開
弁してから予め定められた時間が経たときにイグナイタ
電極18によってバーナ７の点火を行う。

【００３８】また、燃焼制御部28は流量センサ９から入
水検出信号を受けた後に、上記点着火段設定部27からＥ
₁点火指令信号を受けると、前記データ格納部26に格納
されている点火位置Ｅ₁のデータを読み出す。この点火
位置Ｅ₁はガス比例弁13の操作量が０％であることか
ら、燃焼制御部28は、前記同様に、この操作量０％を示
すデータ信号を比例弁駆動部29へ出力して、比例弁駆動
部29により操作量０％に対応する開弁駆動電流をガス比
例弁13へ通電させる。

【００３９】同時に、点火位置Ｅ₁は１段目の燃焼制御
特性データＬ₁上にあることから、燃焼制御部28はＡ面
単独でバーナ燃焼を行うと判断し、ガス電磁弁12と電磁
弁44だけを開弁させ、バーナ７のＡ面だけにガス供給を
開始し、前記同様に、予め定められた時間が経過したと
きにイグナイタ電極18によってバーナ７の点火を行う。
このとき、能力切り換え電磁弁45は能力切り換え制御部
30によって閉弁状態に維持される。

【００４０】なお、当然に、燃焼制御部28は、上記バー
ナ７の点火を行うときには、上記点火位置Ｅ₁又はＥ₂
の燃焼熱量に見合う風量がバーナ７へ供給されるように
燃焼ファン５の回転制御を行う。

【００４１】ところで、前記点着火区分位置Ｓ_sを点火
位置Ｅ₁に近づけ過ぎると、ＦＦ量が点火位置Ｅ₁に近
いのにも拘わらず、点火位置Ｅ₂でバーナ７の点着火が
行われる場合が生じ、この場合、ＦＦ量に対する点火位
置Ｅ₂のずれ量が大きく、給湯設定温度よりもかなり高
めの湯が出湯するというオーバーシュートの問題が生じ
る。また、点着火区分位置Ｓ_sを点火位置Ｅ₂に近づけ
過ぎると、上記とは逆に、バーナの点着火後、給湯設定
温度よりもかなり低めの湯が出湯し続けるというアンダ
ーシュートの問題が生じる。

【００４２】このことから、点着火区分位置Ｓ_sは、ア
ンダーシュートとオーバーシュートの問題を共に回避す
ることが可能な最適な位置が実験や演算等により求めら
れ設定される。例えば、本発明者は、点火位置Ｅ₁の燃
焼熱量が３号で、点火位置Ｅ₂の燃焼熱量が６号で与え
られている図５に示すような給湯器で点着火区分位置Ｓ
_sを求めるための実験を行ったところ、点着火区分位置
Ｓ_sの最適な値は5.5号であった。この値は、湯をシャ
ワーで使用すると想定したときにシャワー使用時の予め
定めた最低燃焼熱量とほぼ同じ値である。

【００４３】この実施形態例によれば、点火位置Ｅ₁，
Ｅ₂の間に点着火区分位置Ｓ_sを設け、この点着火区分
位置Ｓ_sによってバーナ７の点着火時の燃焼段を設定す
る構成にしたので、ＦＦ量が点着火区分位置Ｓ_sと上側
の点火位置Ｅ₂にあるときには、上側の点火位置Ｅ₂で
バーナ７の点着火が行われることになるので、従来と比
べて、ＦＦ量に対する点火位置のずれ量が少なくなる
し、バーナ７の点着火直後に、点火位置Ｅ₂の燃焼熱量
よりも高い燃焼熱量が要求されたときには、そのまま、
上側の特性データＬ₂に従って燃焼運転が行われること
になることから、バーナ７の点着火直後に、下側の特性
データＬ₁から上側の特性データＬ₂に切り換わって燃
焼運転が行われることはない。

【００４４】したがって、特性データの上側への切り換
えに起因した操作量の急激な低下変動がなく、つまり、
バーナ７のガス供給量の低下変動もなく、図３の（ｂ）
の実線カーブβに示すように、給湯開始時に出湯温が急
激に低下変動することがなくなり、湯の利用者に湯温変
動による不快感を与えてしまうのを防止することができ
る。

【００４５】その上、ＦＦ量よりも高い点火位置Ｅ₂の
燃焼熱量でバーナ７の燃焼を開始させることによって、
コールドスタート時等には出湯温をより早く給湯設定温
度に立ち上がらせることが可能である。

【００４６】ところで、上側の点火位置Ｅ₂でバーナ７
の点着火が行われた後に、点火位置Ｅ₂よりも低い燃焼
熱量が要求されたときには、当然に、上側の特性データ
Ｌ₂から下側の特性データＬ₁に切り換わって燃焼運転
が行われることになるが、このように、上側から下側の
特性データに切り換わるときには、ガス比例弁13の操作
量は上昇する方向に可変制御されるので、バーナ７への
ガス供給量は、図３の（ａ）の実線カーブαに示すよう
に、緩やかに変化し急激に変動することはなく、ガス供
給量の変動に起因した出湯温の変動は防止される。

【００４７】また、ＦＦ量が点火位置Ｅ₁と点着火区分
位置Ｓ_sの間にあるときには点火位置Ｅ₁でバーナ７の
点着火が行われ、そのバーナ点着火直後に下側から上側
の特性データに切り換わって燃焼運転が行われることは
ないし、仮に特性データの上側への切り換えが行われた
としても、ガス比例弁13の操作量の低下変動量は少なく
て済むので、ガス供給量の急激な低下変動は生じず、出
湯温の急激な低下変動を防止することができる。

【００４８】以下、第２の実施形態例を説明する。この
第２の実施形態例において特徴的なことは、前記第１の
実施形態例の構成に加えて、図１の点線に示すように、
ずれ量検出部32と、点着火区分位置補正部33とを設けた
ことであり、バーナ燃焼開始時に、給湯設定温度に対す
る出湯温のずれ量に基づき点着火区分位置Ｓ_sの位置を
自動補正する学習機能を持たせたことである。それ以外
の構成は前記第１の実施形態例と同様であり、その重複
説明は省略する。

【００４９】上記ずれ量検出部32は、フレームロッド電
極19あるいは燃焼制御部28の制御動作情報によりバーナ
７の着火が達成されたことを検出すると、出湯サーミス
タ11で検出された出湯温と、給湯温度設定手段48に設定
されている給湯設定温度とを取り込む。

【００５０】ずれ量検出部32には給湯設定温度Ｔ_sから
出湯温Ｔ_outを差し引いて出湯温が給湯設定温度からず
れているずれ量ΔＴを算出するためのずれ量演算式デー
タ（ΔＴ＝Ｔ_s−Ｔ_out）が与えられており、ずれ量検
出部32は、上記取り込んだ出湯温と給湯設定温度を上記
ずれ量演算式データに代入して演算を行い、ずれ量ΔＴ
を算出し、このずれ量ΔＴのデータ信号を点着火区分位
置補正部33へ出力する。

【００５１】点着火区分位置補正部33は、図１に示すよ
うに、補正値決定部34と補正・自動更新部35を有して構
成されており、上記ずれ量検出部32が出力したずれ量Δ
Ｔのデータ信号は上記補正値決定部34が受け取るように
形成されている。

【００５２】補正値決定部34は前記ずれ量検出部32が出
力したずれ量ΔＴのデータ信号を受け取ると、データ格
納部26に予め格納されている補正値データを読み出す。
この補正値データは図４に示すようなずれ量ΔＴと補正
値Ｋの関係を示すもので、予め実験や演算等により求め
られ、図４に示すようなグラフデータや、表データ、演
算式データ等のデータ形式でデータ格納部26に格納され
ている。

【００５３】上記補正値Ｋは、点着火区分位置Ｓ_sの燃
焼熱量Ｓ_sに掛けてずれ量ΔＴが小さくなる方向に点着
火区分位置Ｓ_sを補正するもので、ずれ量ΔＴが正方向
（アンダー側方向）に大きくなるに従って（出湯温が給
湯設定温度から下方向にずれアンダーシュートの度合が
大きくなるに従って）、上記点着火区分位置Ｓ_sを燃焼
熱量が低くなる方向（アンダーシュートを小さくする方
向）に補正し、反対に、ずれ量ΔＴは負方向（オーバー
側方向）に大きくなるに従って（出湯温が給湯設定温度
から上方向にずれオーバーシュートの度合が大きくなる
に従って）、上記点着火区分位置Ｓ_sを燃焼熱量が高く
なる方向（オーバーシュートを小さくする方向）に補正
する。

【００５４】補正値決定部34は、上記補正値データを読
み出すと、この補正値データと上記ずれ量ΔＴのデータ
に基づき、ずれ量ΔＴに対応する補正値Ｋを決定し、こ
の補正値Ｋのデータを補正・自動更新部35へ出力する。

【００５５】補正・自動更新部35は、上記補正値決定部
34から補正値Ｋのデータ信号を受け取ると、データ格納
部26に格納されている点着火区分位置Ｓ_sの燃焼熱量Ｓ
_sのデータを読み出し、この燃焼熱量Ｓ_sに上記補正値
Ｋを掛けて積算する。補正・自動更新部35は、この積算
値をデータ格納部26の燃焼熱量Ｓ_sの位置に上書き格納
し、点着火区分位置Ｓ_sを自動補正・自動更新する。

【００５６】この実施形態例によれば、前記第１の実施
形態例の構成に加えて、ずれ量検出部32と点着火区分位
置補正部33を設け、バーナ燃焼開始時の給湯設定温度に
対する出湯温のずれ量ΔＴに応じて点着火区分位置Ｓ_s
を補正する構成にしたので、点着火区分位置Ｓ_sを自動
的に補正することが可能であり、次のような問題を防止
することができる。

【００５７】例えば、夏と冬を比べると、給湯器の周り
の外気温に大きな違いがあることから、外気温以外の条
件が等しい状態でバーナ７の点着火を行ったときに、外
気温の影響を受けて、夏と冬では出湯温の立ち上がり特
性に違いが生じる。このため、夏と冬の両方とも同じ点
着火区分位置Ｓ_sを用いてバーナ７の点着火制御を行う
と、例えば、冬には最適なバーナ７の点着火が行われア
ンダーシュートやオーバーシュートの問題がほぼ回避で
きたのに、夏にはオーバーシュートの問題が生じ易くな
るというように、外気温の大きな変動によって点着火区
分位置Ｓ_sが最適な値かられる虞れがある。

【００５８】この実施形態例では、季節の変化等によっ
て変動する出湯温の立ち上がり特性の変化を給湯設定温
度に対する出湯温のずれ量ΔＴとして検出し、このずれ
量ΔＴを小さくする方向に、上記の如く、点着火区分位
置Ｓ_sを自動補正できるので、上記問題発生の虞れを確
実に回避することが可能である。

【００５９】もちろん、点着火区分位置Ｓ_sを予め定め
た値に固定しておいても、季節等によって変動する点着
火区分位置Ｓ_sの最適な値に対する上記固定の点着火区
分位置Ｓ_sのずれ量は非常に小さく、上記問題はほぼ回
避することができる。

【００６０】なお、本発明は上記各実施形態例に限定さ
れるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例え
ば、上記各実施形態例は、図５に示すように、バーナ７
が２個の燃焼面（Ａ面、Ｂ面）を有する場合を例にして
説明したが、本発明は、バーナ７が３個以上の燃焼面を
有し、３段以上の能力切り換え式のバーナと成している
燃焼機器にも適用することが可能である。

【００６１】例えば、バーナ７が３段能力切り換え式の
バーナと成している場合には、図２の実線ラインに示す
ような１段目の特性データＬ₁と２段目の特性データＬ
₂と図２の鎖線ラインに示すような３段目の特性データ
Ｌ₃が予め与えられ、上記各特性データＬ₁，Ｌ₂，Ｌ
₃上には点火位置Ｅ₁，Ｅ₂，Ｅ₃がそれぞれ設けられ
る。上記点火位置Ｅ₁，Ｅ₂の間には点着火区分位置Ｓ
_sが、点火位置Ｅ₂，Ｅ₃の間には点着火区分位置Ｓ_r
がそれぞれ設定される。

【００６２】バーナ燃焼直前に上記各実施形態例同様に
算出された要求燃焼熱量（ＦＦ量）が点火位置Ｅ₁以
上、かつ、点着火区分位置Ｓ_s未満であるときには（Ｅ
₁≦ＦＦ量＜Ｓ_s）、点火位置Ｅ₁でバーナ７の点着火
を行う。ＦＦ量が点着火区分位置Ｓ_s以上、かつ、点着
火区分位置Ｓ_r未満であるときには（Ｓ_s≦ＦＦ量＜Ｓ
_r）、点火位置Ｅ₂でバーナ７の点着火を行い、ＦＦ量
が点着火区分位置Ｓ_r以上であるときには（ＦＦ量≧Ｓ
_r）、点火位置Ｅ₃でバーナ７の点着火を行う。

【００６３】上記のように、３段以上の能力切り換え式
のバーナにおいても、上記各実施形態例同様に、下側の
特性データの点火位置と上側の特性データの点火位置の
間に点着火区分位置を設け、この点着火区分位置とＦＦ
量によって点火位置を決定することによって、上記各実
施形態例同様の優れた効果を奏することができる。

【００６４】また、上記各実施形態例では、特性データ
Ｌ₁，Ｌ₂の操作量０％の位置に点火位置Ｅ₁，Ｅ₂が
それぞれ設けられていたが、他の位置に点火位置を設け
てもよい。例えば、図２に示すように、操作量ｂ％の位
置に点火位置Ｅ₁′，Ｅ₂′を設けてもよく、この場合
には点火位置Ｅ₁′，Ｅ₂′の間となる位置に点着火区
分位置Ｓ_s′が設けられることになる。

【００６５】さらに、上記各実施形態例では、ＦＦ量と
点着火区分位置Ｓ_sを比較し、その比較結果に基づいて
点火位置を決定していたが、例えば、表１に示すような
表データやグラフデータ等を予め与えておき、ＦＦ量を
予め与えられたデータに照合して点火位置を決定するよ
うにしてもよい。

【００６６】

【表１】

【００６７】さらに、上記第２の実施形態例では、給湯
設定温度に対するバーナ燃焼開始時の出湯温のずれ量Δ
Ｔを求め、点着火区分位置Ｓ_sに上記ずれ量ΔＴに対応
する補正値Ｋを掛けて点着火区分位置Ｓ_sを補正してい
たが、他の手法により点着火区分位置Ｓ_sを補正しても
よい。例えば、点着火区分位置Ｓ_sからずれ量ΔＴに対
応する補正値Ｔだけ差し引いて（加えて）点着火区分位
置Ｓ_sを補正してもよい。もちろん、演算を用いた手法
以外の他の手法により点着火区分位置Ｓ_sを補正しても
よい。

【００６８】さらに、上記各実施形態例では、図５に示
す給湯単機能の給湯器を例にして説明したが、熱交換器
と入水温度センサ（入水サーミスタ）と出湯湯温センサ
（出湯サーミスタ）と複数段能力切り換え方式のバーナ
を有している燃焼機器であれば、本発明は適用すること
ができる。例えば、風呂の湯張り機能と給湯機能を備え
た燃焼機器や、風呂の湯張り機能と追い焚き機能と給湯
機能を備え、追い焚き用と給湯用の別個のバーナと、各
バーナに対応する熱交換器とを有した燃焼機器や、バー
ナが追い焚き用と給湯用の共通のバーナと成し追い焚き
用と給湯用の熱交換器を別個に持ち風呂の湯張り機能と
追い焚き機能と給湯機能を備えた一缶二水構成の燃焼機
器にも、本発明は適用することができる。

【００６９】

【発明の効果】この発明によれば、要求燃焼熱量演算部
と点着火段設定部を設け、また、下側の燃焼段の燃焼制
御特性データ上に定められた点火位置と、上側の燃焼制
御特性データの点火位置との間に点着火区分位置を設け
て、この点着火区分位置によってバーナの点着火時の燃
焼段を設定する構成にしたので、要求燃焼熱量演算部が
求めた要求燃焼熱量が点着火区分位置とその上側の点火
位置の間にあるときには、上側の点火位置でバーナの点
着火が行われる。このことから、従来に比べて要求燃焼
熱量に対する点火位置のずれ量が小さくなるし、バーナ
点着火直後に、上側の点火位置以上の燃焼熱量が要求さ
れても、従来のように、下側の燃焼制御特性データから
上側の燃焼制御特性データに切り換わって燃焼運転が行
われることがない。

【００７０】したがって、バーナ点着火直後に燃焼制御
特性データの上側への切り換えに起因して燃料量の操作
量が急激に低下変動するのを防止することができ、バー
ナへの燃料供給量の低下変動を防止することができ、こ
の供給量の低下変動による出湯温の急激な低下変動を回
避することが可能である。このことから、バーナ燃焼開
始時に湯の利用者に急激な湯温変動による不快感を与え
てしまうのを防止することができる。

【００７１】また、下側の点火位置でバーナの点着火が
行われた直後に、下側から上側の燃焼制御特性データに
切り換わって燃焼運転が行われることはないし、仮に、
バーナ点着火直後に燃焼制御特性データの上側への切り
換えが行われたとしても、燃料量の操作可変量が少なく
て済むことから、燃料供給量の低下変動を回避すること
ができ、出湯湯温の急激な低下変動を防止することがで
きる。

【００７２】ずれ量検出部と点着火区分位置補正部を設
けた構成のものにあっては、季節の変化等によって変動
する出湯温の立ち上がり特性の変化を給湯設定温度に対
する出湯温のずれ量として検出し、このずれ量を小さく
する方向に点着火区分位置を自動的に学習補正できるの
で、季節の変化等による出湯温の立ち上がり特性の変化
に起因したバーナ点着火時のアンダーシュートやオーバ
ーシュートの問題を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施形態例を示すブロック構成図
である。

【図２】燃焼制御特性データの一例を示すグラフであ
る。

【図３】第１、第２の実施形態例に示したバーナの点着
火制御を行ってバーナの点着火を行うときのガス供給量
と出湯温の変化を時間の経過に従って示すタイムチャー
トである。

【図４】ずれ量ΔＴと補正値Ｋの関係例を示すグラフで
ある。

【図５】給湯器のモデル例を示す説明図である。

【図６】従来の課題を示す説明図である。

【符号の説明】

２熱交換器７バーナ 10 入水サーミスタ 11 出湯サーミスタ 25 要求燃焼熱量演算部 27 点着火段設定部 32 ずれ量検出部 33 点着火区分位置補正部 48 給湯温度設定手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】通水する水を加熱する熱交換器と、この
熱交換器に流れ込む入水の温度を検出する入水温度セン
サと、上記熱交換器よりも出側の湯温を検出する出湯湯
温センサと、上記熱交換器で加熱され出湯する湯の給湯
設定温度を設定するための給湯温度設定手段と、上記熱
交換器を点着火により燃焼加熱するバーナとを有し、こ
のバーナは複数の燃焼面を備え、これら各燃焼面を燃焼
熱量によって切り換える方式の複数段能力切り換え式の
バーナと成し、各燃焼段毎に燃料供給量と燃焼熱量との
関係を示す燃焼制御特性データが与えられている燃焼機
器において、バーナ燃焼の開始時に入水温度を給湯設定
温度に高めるのに必要な要求燃焼熱量を求める要求燃焼
熱量演算部を持ち、前記各段の燃焼制御特性データ上に
は点火位置がそれぞれ定められており、下側の燃焼段の
燃焼制御特性データの点火位置と上側の燃焼段の燃焼制
御特性データの点火位置との間にはバーナ燃焼開始時に
点着火する段を区分けするための点着火区分位置が設け
られ、前記要求燃焼熱量演算部で求められた要求燃焼熱
量が上記点着火区分位置以上であるときには前記上側の
燃焼制御特性データの点火位置で点着火を行い、上記要
求燃焼熱量が上記点着火区分位置未満であるときには前
記下側の燃焼制御特性データの点火位置で点着火を行う
点着火段設定部を設けた構成としたことを特徴とする燃
焼機器。
【請求項２】バーナ燃焼開始時に出湯湯温センサが検
出した出湯湯温と給湯温度設定手段に設定されている給
湯設定温度とを取り込み、バーナ燃焼開始時の出湯湯温
が給湯設定温度からずれているずれ量を検出するずれ量
検出部と；ずれ量検出部が検出したずれ量を小さくする
方向に点着火区分位置を予め与えられた算定データに基
づいて補正する点着火区分位置補正部と；を有すること
を特徴とした請求項１記載の燃焼機器。