JP3824734B2 - 燃焼装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１の流路に流れる流体と第２の流路に流れる流体とを１つの熱交換器に導き加熱する１缶２水路型の燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の給湯器等の燃焼装置には、給湯機能のほか風呂の追い焚き機能を備えたものがあり、さらに給湯流路と風呂の追い焚き流路とを共通の熱交換器に導きバーナーで加熱する、いわゆる１缶２水路型の給湯器がある。
【０００３】
１缶２水路型の給湯器では共通の熱交換器を用いるので、たとえば、給湯停止中に風呂の追い焚きがあると、追い焚き側のパイプ内の湯のみならず、熱交換器内にある給湯側のパイプ内の水も加熱される。このため給湯停止中に風呂の追い焚きがあると、給湯パイプ内の湯が極めて高い温度になってしまい、かかる状態で給湯が開始されると、設定温度を越える熱い湯が出湯してしまうことがあった。
【０００４】
そこで、このような事態を避けるため、通常、１缶２水路型の給湯器では、熱交換器側からの湯に熱交換器を介さないバイパス路からの給水を常時混合し、やけどしない程度にまで出湯温度を下げることが行われている。
【０００５】
また、近年、給湯器の快適性をより向上させるため、給湯を一旦停止させた後一定時間内に給湯を再開したとき、設定温度から大幅な温度変動を起こすことなく、設定温度±３度程度の温度範囲で出湯することのできる機能（Ｑ機能）を備えた給湯器が要望されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来から使用されている１缶２水路型の給湯器では、バイパス路からの給水を常時混合する都合上、出湯温度を利用者がやけどをしない程度に下げ得る量しか混合しない。このため、給湯停止中に追い焚きのあった場合には、やけどをすることは無いが、Ｑ機能を満足する上限温度よりも高い温度の湯が出てしまうという問題があった。
【０００７】
一方、バイパス路からの給水は、給湯停止中における風呂の追い焚きの有無にかかわらず、常に混合されるので、給湯停止中に追い焚きがなかった場合には、出湯温度が過剰に下がりＱ機能を満足することができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の技術が有する問題点に着目してなされたもので、給湯停止中における風呂の追い焚きの有無にかかわらず出湯開始後の湯温を目標温度範囲内に収め得る１缶２水路型の燃焼装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
［１］第１の流路（１４）に流れる流体と第２の流路（１５）に流れる流体とを１つの熱交換器（１３）に導きバーナーで加熱する１缶２水路型の燃焼装置（１０）において、
前記第１の流路（１４）の前記熱交換器（１３）より下流側の箇所に設けられた第１の流量制御弁（２０）と、
前記熱交換器（１３）をバイパスさせた流体を前記第１の流量制御弁（２０）より下流側の箇所で前記第１の流路（１４）へ合流させるバイパス路（１９）と、
前記バイパス路（１９）に流れる流体の流量を調整する第２の流量制御弁（２２）と、
前記第１の流路（１４）での流体の流れが停止した後に前記熱交換器（１３）を加熱するための燃焼があるか否かを検知する燃焼有無検知手段（５１）と、
前記第１の流路（１４）での流体の流れが停止した後に前記燃焼有無検知手段（５１）によって前記熱交換器（１３）を加熱するための燃焼が検知されたとき、前記第１の流路（１４）における流体の流れの再開に備えて前記第１の流量制御弁（２０）側からの流体と前記第２の流量制御弁（２２）からの流体の混合される状態が形成されるように前記第１および第２の流量制御弁（２２）の開度を設定する弁開度初期設定手段（５１）と、
を具備することを特徴とする燃焼装置（１０）。
【００１０】
［２］前記弁開度初期設定手段（５１）は、前記第１の流路（１４）における流体の流れの再開に備えて前記第２の流量制御弁（２２）を全開状態に設定することを特徴とする［１］記載の燃焼装置（１０）。
【００１１】
［３］第１の流路（１４）に流れる流体と第２の流路（１５）に流れる流体とを１つの熱交換器（１３）で加熱する１缶２水路型の燃焼装置（１０）において、
前記第１の流路（１４）のうち前記熱交換器（１３）より下流側の所定箇所に設けられた第１の流量制御弁（２０）と、
前記熱交換器（１３）をバイパスさせた流体を前記第１の流量制御弁（２０）より下流側の箇所で前記第１の流路（１４）へ合流させるバイパス路（１９）と、
前記バイパス路（１９）に流れる流体の流量を調整する第２の流量制御弁（２２）と、
前記第１の流路（１４）での流体の流れが停止した後に前記熱交換器（１３）を加熱するための燃焼があるか否かを検知する燃焼有無検知手段（５１）と、
前記第１の流路（１４）での流体の流れが停止した後に前記燃焼有無検知手段（５１）によって前記熱交換器（１３）を加熱するための燃焼が検知されたとき、前記第１の流路（１４）における流体の流れの再開に備えて前記第１の流量制御弁（２０）および前記第２の流量制御弁（２２）をそれぞれ中間の開度に設定する第１の弁開度初期設定手段（５１）と、
前記第１の流路（１４）での流体の流れが停止した後前記燃焼有無検知手段（５１）によって前記熱交換器（１３）を加熱するための燃焼が検知されるまでの間、前記第１の流路（１４）における流体の流れの再開に備えて前記第１の流量制御弁（２０）を中間の開度に設定するとともに、前記第２の流量制御弁（２２）を全閉または所定の最小開度に設定する第２の弁開度初期設定手段（５１）と、
を具備することを特徴とする燃焼装置（１０）。
【００１２】
［４］一旦全開あるいは全閉状態にした後、中間の開度に設定することを特徴とする［１］ないし［３］記載の燃焼装置（１０）。
【００１３】
［５］前記第１の流路（１４）での流体の流れが停止した後に前記燃焼有無検知手段（５１）によって前記熱交換器（１３）を加熱するための燃焼が検知されたとき、前記第１の流量制御弁（２０）の開度と前記第２の流量制御弁（２２）の開度によって初期設定される前記第１の流量制御弁（２０）側からの流体と前記第２の流量制御弁（２２）側から流体との混合比を、前記熱交換器（１３）で加熱される前の流体の温度と混合した後の流体のあるべき温度としての設定温度との双方あるいはいずれか一方に応じて変更することを特徴とする［１］、［２］、［３］または［４］記載の燃焼装置（１０）。
【００１４】
［６］前記第１の流路（１４）を通じて給湯し、前記第２の流路（１５）を通じて風呂の追い焚きを行うことを特徴とする［１］、［２］、［３］、［４］または［５］記載の燃焼装置（１０）。
【００１５】
前記本発明は次のように作用する。
第１の流路（１４）に設けられた第１の流量制御弁（２０）は、熱交換器（１３）によって加熱された流体の流出量を調整し、第２の流量制御弁（２２）は、バイパス路（１９）を通じて熱交換器（１３）をバイパスさせた流体を第１の流量制御弁（２０）より下流側の箇所で第１の流路（１４）に合流させる量を調整する。
【００１６】
燃焼有無検知手段（５１）は、第１の流路（１４）での流体の流れが停止した後に熱交換器（１３）を加熱するための燃焼があるか否かを検知する。弁開度初期設定手段（５１）は、第１の流路（１４）での流体の流れが停止した後に燃焼が検知されたとき、第１の流路（１４）における流体の流れの再開に備えて第１の流量制御弁（２０）側からの流体と第２の流量制御弁（２２）からの流体の混合される状態が形成されるように第１および第２の流量制御弁（２０、２２）の開度を設定する。
【００１７】
たとえば、第１の流路（１４）を給湯側、第２の流路（１５）を風呂の追い焚き側とすると、給湯停止中に風呂の追い焚き用の燃焼があった場合には、熱交換器（１３）側からの湯にバイパス路（１９）からの給水が混合される状態が形成され、次回の給湯開始時に出湯温度を下げるよう弁開度の設定がなされる。これにより、追い焚きがあったときでも、次回の給湯開始直後から出湯温度を適正な温度に下げることができる。
【００１８】
また給湯停止中に燃焼があったか否かを基にして、バイパス経路側からの給水を混合するので、常時、バイパス経路からの給水を混合させる場合に比べて、給湯停止中の追い焚きの有無によって出湯温度が影響を受け難くなり、弁の開度を適宜調整することでＱ機能を満足させることができる。
【００１９】
第１の流路（１４）における流体の流れの再開に備えて、弁開度初期設定手段（５１）が第２の流量制御弁（２２）を全開状態に設定するものでは、バイパス路（１９）側から混合される給水の量が多くなるので、第１の流量制御弁（２０）の開度をその分大きくしても所定の上限温度以下に出湯温度を抑えることができ、全体としての出湯量を稼ぐことができる。さらに、初期流量を絞りすぎていて流量が不足していたり、流量変化が起きたりして使用者に不快な思いをさせない効果もある。
【００２０】
また、第１の弁開度初期設定手段（５１）は、第１の流路（１４）での流体の流れが停止した後に熱交換器（１３）を加熱するための燃焼が検知されたとき、第１の流路（１４）における流体の流れの再開に備えて第１の流量制御弁（２０）および第２の流量制御弁（２２）をそれぞれ中間の開度に設定する。第２の弁開度初期設定手段（５１）は、第１の流路（１４）での流体の流れが停止してから燃焼が検知されるまでの間、第１の流量制御弁（２０）を中間の開度に設定するとともに、第２の流量制御弁（２２）を閉止を含む所定の最小開度に設定する。
【００２１】
たとえば、第１の流路（１４）を給湯側、第２の流路（１５）を風呂の追い焚き側とすると、給湯停止後に、追い焚き用の燃焼がなければ、その間、バイパス路（１９）側からの給水を混合させない状態が形成される。そして、燃焼が検知されたとき、バイパス路（１９）からの給水の混合される状態が形成され、出湯温度を下げる状態に設定される。
【００２２】
これにより、追い焚きがない間は、バイパス路（１９）から給水の混合がなく出湯温度が低下しないので、許容範囲よりも湯温が低下してＱ機能を満足し得なくなる状態の発生を少なくすることができる。また、給湯停止中に追い焚き用の燃焼が始まると、その時点で、バイパス路（１９）側からの給水が混合される状態に弁開度が設定されるので、給湯を開始したとき、許容範囲を越える熱い湯が出湯することを防止することができる。
【００２３】
また、一旦、全開あるいは全閉状態にした後、弁の開度を中間開度に設定するものでは、当該弁が開方向と閉方向のいずれにも正常動作することを弁開度を初期設定する際に確認することができる。さらに全開あるいは全閉位置に一旦設定することで、弁駆動用のモータを全開位置等の基準位置から回した時間の長さを基にして意図する中間開度に設定することができる。たとえば、ホール素子によって全閉あるいは全開位置に達したことだけを検出し得るようなモータを用いている場合であっても、任意の中間開度に設定することが可能になる。
【００２４】
第１の流路（１４）での流体の流れが停止した後に熱交換器（１３）を加熱するための燃焼が検知されたとき、第１の流量制御弁（２０）の開度と第２の流量制御弁（２２）の開度によって初期設定される第１の流量制御弁（２０）側からの流体と第２の流量制御弁（２２）側から流体との混合比を、熱交換器（１３）で加熱される前の流体の温度と、混合した後の流体のあるべき温度としての設定温度との双方あるいはいずれか一方に応じて変更する。
【００２５】
たとえば、設定温度が熱交換器（１３）内の湯温より高い場合には、第１の流量制御弁（２０）を全開にし、第２の流量制御弁（２２）を全閉に設定する。また熱交換器（１３）で加熱される前の流体（給水等）の温度が低ければ、第２の流量制御弁（２２）の開度を小さくし、温度があまり低くない場合にはその分、バイパス路（１９）からの流量を増やすように第２の流量制御弁（２２）の開度を大きく設定する等を行う。このように設定温度や入水温度等に応じて混合比を適宜変更することにより、出湯開始直後から目標とする温度の湯を出すことができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の一実施の形態を説明する。
各図は本発明の一実施の形態を示している。
本発明にかかる燃焼装置としての給湯器１０は、水栓あるいは風呂の浴槽内へ給湯する機能と、浴槽内の湯を追い焚きする機能とを備えている。図１に示すように、給湯器１０は、燃焼室１１を備えており、当該燃焼室１１の下部には、バーナー１２が、燃焼室１１の上部には、バーナー１２からの熱を給水等に伝える熱交換器１３がそれぞれ配置されている。
【００２７】
熱交換器１３には、給湯用の水を流すための給湯用パイプ１４と、追い焚き用に浴槽内の水を循環させる追い焚き用循環パイプ１５の双方が通っており、熱交換器１３はバーナー１２からの熱をこれら双方のパイプ１４、１５内の流体へ伝えて加熱する機能を備えている。
【００２８】
給湯用パイプ１４は、給水の受入口近傍に、逆止弁１６を有し、これよりやや下流側に通水の有無および通水量を検知する第１のフローセンサ１７を備えている。また給湯用パイプ１４は、熱交換器１３に入るやや手前で分岐し、熱交換器１３を出てすぐの箇所で合流する固定バイパス路１８を有している。
【００２９】
当該固定バイパス路１８の合流箇所より下流側に、第１の流量制御弁２０が設けられている。給湯用パイプ１４は、給水の受入口近傍に設けた逆止弁１６と、これのやや下流側に設けた第１のフローセンサ１７との間で分岐し、熱交換器１３を通ることなく第１の流量制御弁２０よりも下流側の合流箇所２１にて合流するバイパス路１９を備えている。バイパス路１９の途中には、バイパスさせる給水量を調整するための第２の流量制御弁２２が設けられている。
【００３０】
給湯用パイプ１４の出口部近傍には、出湯の有無および出湯量を検知するための第２のフローセンサ２４が設けられている。また、第１のフローセンサ１７の近傍には、逆止弁１６を通じて流入する給水の温度を検知するための入水サーミスタ２６が、熱交換器１３の出口部近傍には、加熱後の湯温を測定するための熱交サーミスタ２７が設けられている。
【００３１】
さらに、給湯用パイプ１４のうち第２のフローセンサ２４よりも下流側には、出湯温度を検知するための出湯サーミスタ２８が取り付けられている。なお、第１の流量制御弁２０の入力側の湯の温度は、入水サーミスタ２６および熱交サーミスタで測定された温度と、固定バイパスのバイパス比とを基にして演算で求めるようになっている。
【００３２】
追い焚き用循環パイプ１５は、浴槽内の水を熱交換器１３まで導く風呂戻パイプ部１５ａと、熱交換器１３で加熱後の湯を浴槽へ戻す風呂往パイプ部１５ｂとから構成されており、風呂戻パイプ部１５ａの途中には循環ポンプ３０が設けられている。なお、給湯用パイプ１４と風呂戻パイプ部１５ａは、合流箇所２１より下流で給湯用パイプ１４から分岐して風呂戻パイプ部１５ａに循環ポンプ３０の下流側で合流する注湯パイプ３２で結ばれており、注湯パイプ３２の途中には、給湯用パイプ１４内の湯を風呂戻パイプ部１５ａ側へ流すか否かを切り替える注湯電磁弁３３が設けられている。
【００３３】
給排気は、燃焼ファン３４によって燃焼室１１の下方側から給気を送風することによって強制的に行われ、排気は燃焼室１１の上部から排出されるようになっている。バーナー１２近傍には、図１では示していない点火装置３５が設けてある。またバーナー１２へ供給される燃焼ガスは、ガス電磁弁３６、元ガス電磁弁３７、ガス切替弁３８によってオンオフ制御される。またバーナー１２へ供給される燃焼ガスのガス量は、ガス比例弁３９によって調整される。ガス比例弁３９は、入力電流量にほぼ比例してその流量が変化する弁である。
【００３４】
図２は、給湯器１０の有する制御基盤の回路構成を示したものである。給湯器１０の制御基盤は、各種制御の中枢的機能を果たすＣＰＵ（中央処理装置）５１を備えている。ＣＰＵ５１には、データバスやアドレスバスなど各種バス５２を介して各種の回路装置が接続されている。
【００３５】
このうち、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）５３は、ＣＰＵ５１の実行するプログラムや各種の固定的データを記憶する読み出し専用メモリである。ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）５４は、プログラムを実行する上で、一時的に必要になるデータを記憶するための作業メモリである。なお、各メモリはＣＰＵと一体になっていても良い。
【００３６】
バス５２には本体操作部５５のほか、各種回路装置とＣＰＵ５１との間で電気信号の入出力を行うための入出力インターフェイス回路部５６が接続されている。入出力インターフェイス回路部５６には、第１、第２のフローセンサ１７、２４、各種サーミスタ２６〜２８、点火装置３５、燃焼ファン３４、各種ガス制御弁３６〜３９、および第１、第２の流量制御弁２０、２２、出力軸角度検知センサ２１、２３が接続されている。このほか、必要に応じて各種制御装置が入出力インターフェイス回路部５６に接続される。
【００３７】
第１の流量制御弁２０、第２の流量制御弁２２は、それぞれ弁の開閉を駆動するための図示しないモータを有しており、その出力軸の角度がホール素子を用いた出力軸角度検知センサ２１、２３によって検知されるようになっている。出力軸角度検知センサ２１、２３は、モータの出力軸が、弁体の略全開する角度位置にあるか否か、および弁体の略全閉する角度位置にあるか否かのみを検知でき、中間の角度では、出力軸がどの位置にあるかを検知することができないものである。したがって、当該センサの出力信号からは、▲１▼全閉、▲２▼全開、▲３▼それ以外の中間位置、の３状態を判別し得るのみで、センサの出力信号から直接的に中間開度の値を知ることはできない。しかしながら、本発明は、高価なステッピングモータを用いることなく安全で快適な制御を実現できる。
【００３８】
次に、作用を説明する。
【００３９】
図３は、給湯を停止した後、給湯が再開されるまでの間における第１の流量制御弁２０および第２の流量制御弁２２の弁開度設定状態を示したものである。第１の待機状態６１は、給湯を停止した後、給湯が再開されるまでの間に、追い焚きの為の燃焼が行われた場合における第１の流量制御弁２０および第２の流量制御弁２２の動作および最終的な設定状態を示している。
【００４０】
また第２の待機状態６２は、給湯を停止した際に追い焚き用の燃焼がない場合における第１の流量制御弁２０および第２の流量制御弁２２の動作および最終的な設定状態を示している。第１の待機状態６１では、第１の流量制御弁２０を、一旦、全開状態まで開いた後、中間の開度（６３）に設定している。また第２の流量制御弁２２を、一旦全開状態まで開いた後、中間の開度（６４）に設定している。
【００４１】
第１の流量制御弁２０の有する出力軸角度検知センサ２１や第２の流量制御弁２２の有する出力軸角度検知センサ２３は、それぞれ全開、全閉位置を検知できるが、中間の開度を細かく検知することはできないので、一旦全開状態にしてから閉方向へ駆動した時間の長さを基にして意図する開度に設定している。ここでは、第１の流量制御弁２０を中間開度６３にするために、全開位置から閉方向へ約５秒間駆動している。また第２の流量制御弁２２を中間開度６４にするため、全開位置から約１秒間、閉方向に駆動している。
【００４２】
第２の待機状態６２では、第１の流量制御弁２０は、一旦全開状態まで開かれた後、約４．５秒間、閉方向に駆動されて中間の開度６５に設定される。第２の流量制御弁２２は、給湯停止時には、通常、予め設定された最小開度の状態にあり、第２の待機状態６２では、当該最小開度を維持するようになっている。なお、ここでは、固定バイパス１８を有するので最小開度を略全閉状態としているが、固定バイパス１８を備えない場合等には、それに見合う流量を確保すべく、適宜の最小開度が設定される。
【００４３】
１缶２水路型の給湯器１０では共通のバーナー１２および熱交換器１３を用いるので、給湯停止中に風呂の追い焚きがあると、追い焚き用循環パイプ１５内の湯のみならず、熱交換器１３にある給湯用パイプ１４内の水も加熱される。このため給湯停止中に風呂の追い焚きがあると、熱交換器１３部分の給湯用パイプ１４内の湯は極めて高い温度になる。
【００４４】
そこで、第１の待機状態６１では、第１の流量制御弁２０を約５０パーセント程度の中間開度に設定し、第２の流量制御弁２２の開度をほぼ全開に近い約８０〜９０パーセントに設定してある。これにより、第１の流量制御弁２０側からの高温の湯と第２の流量制御弁２２側からの未加熱の給水とが混合し、出湯温度を適正な値に下げることができる。
【００４５】
この際、一旦、全開位置に設定してから中間開度の状態にすることで、先に説明したように意図する中間開度の設定が可能になるほか、第１の流量制御弁２０、第２の流量制御弁２２がそれぞれ開方向および閉方向の両方向へ正常に動作するか否かの検査を兼ねることができる。
【００４６】
また、第１の流量制御弁２０を全開に設定して１００℃近い高温の湯を多量に送り出すと、バイパス路１９からの流量に限界があるので、第２の流量制御弁２２を全開にしても目標温度まで出湯温度を下げることができなくなる。このため、第１の待機状態６１では、第１の流量制御弁２０を当初から全開にせず、中間の開度に設定してある。
【００４７】
さらに第１の流量制御弁２０を全開にすると、給湯側の通水開始後、熱交換器１３が点火するまでの間に加熱されない水が多量に流れ、アンダーシュート現象が起きやすくなる。そこで、第１の流量制御弁２０を当初から全開状態にせず、中間の開度に設定するようになっている。
【００４８】
このほか、第１の待機状態６１のとき第２の流量制御弁２２を全開とせず、中間開度に設定することにより、出湯温度を短時間のうちに目標温度に設定することを可能にしている。たとえば、当初から第２の流量制御弁２２を全開に設定した場合には、給湯開始時の出湯温度が目標温度より高いとき、熱交換器１３の火力を下げるほかには第１の流量制御弁２０を絞ることしかできない。
【００４９】
これに対し、第２の流量制御弁２２を当初、中間の開度に設定しておけば、第１の流量制御弁２０を絞ることに加えて第２の流量制御弁２２を開くこともでき、より迅速に出湯温度を目標温度に到達させることができる。これは、第１の流量制御弁２０を当初から全開に設定しない理由の１つでもある。
【００５０】
さらに、第２の流量制御弁２２を当初から全開にすると、追い焚きを終えてからの経過時間が長い場合には、給湯開始時に、目標温度の許容範囲を下回る低い温度の湯が出ることがある。しかしながら、第２の流量制御弁２２を当初、中間の開度に設定することで、許容範囲を下回る湯の出ることをある程度回避することができる。
【００５１】
第１の待機状態６１で設定する第１の流量制御弁２０、第２の流量制御弁２２の開度は、入水サーミスタ２６で検出される給水の温度や本体操作部５５で設定された設定温度等を基にして変更される。すなわち、給水の温度と設定温度とから、当該設定温度に見合った出湯温度の得られるように第１の流量制御弁２０側からの湯と第２の流量制御弁２２側からの水との混合比を設定している。
【００５２】
たとえば、設定温度が８０℃等の高い温度の場合には、第２の流量制御弁２２をほぼ全閉状態にし、第１の流量制御弁２０をほぼ全開の状態に設定する。また目標温度が同じであれば、給水の温度が低いほど第２の流量制御弁２２の開度を小さく設定する。このように給水温度と設定温度の双方あるいはいずれか一方の温度を基にして第１の流量制御弁２０側からの湯と第２の流量制御弁２２側からの給水の混合比を変更するので、目標温度に近い出湯温度を給湯開始直後から得ることができる。
【００５３】
なお、設定温度が４０℃程度の高温でない場合には、まず、第２の流量制御弁２２を中間開度に設定し、この状態で出湯温度が目標温度になるように第１の流量制御弁２０の開度を設定している。
【００５４】
第２の待機状態６２は、給湯停止中に追い焚きのない場合に設定される状態であり、その際の給湯用パイプ１４内の湯温は高温ではない。そこで、Ｑ機能をできるだけ長く維持するよう配慮し、第１の流量制御弁２０を全開にせず、中間の開度にしている。これにより、給湯側の通水開始後、熱交換器１３が点火するまでの間に加熱されないまま給湯用パイプ１４内を流れる水の量が減り、アンダーシュート現象の発生が少なく抑えられる。また第２の流量制御弁２２を全閉状態にすることで、出湯温度を極力低下させないようにしている。
【００５５】
次に給湯停止から給湯開始までの間における第１の流量制御弁２０、第２の流量制御弁２２の制御動作について説明する。
【００５６】
図４は、給湯停止から給湯開始までの間における第１の流量制御弁２０、第２の流量制御弁２２の制御動作の流れを示したものである。給湯が停止したとき（ステップＳ２０１；Ｙ）、追い焚き側のためにバーナー１２が燃焼しているか否かを調べる（ステップＳ２０２）。給湯停止時に追い焚き側が燃焼している場合には（ステップＳ２０２；Ｙ）、図３に示した第１の待機状態６１に第１の流量制御弁２０および第２の流量制御弁２２を設定する（ステップＳ２０３）。
【００５７】
給湯停止時に追い焚きが無くバーナー１２が燃焼していないときは（ステップＳ２０２；Ｎ）、図３に示した第２の待機状態６２に第１の流量制御弁２０および第２の流量制御弁２２を設定する。第１の待機状態６１と第２の待機状態６２のいずれかを設定した後、給湯が再び開始するまでの間（ステップＳ２０５；Ｎ）、追い焚き用の燃焼が開始するか否かを監視する（ステップＳ２０６）。
【００５８】
そして、給湯開始前に追い焚き用の燃焼があったときは（ステップＳ２０６；Ｙ）、第１の流量制御弁２０、第２の流量制御弁２２を図３に示した第１の待機状態６１に設定し直す（ステップＳ２０７）。
【００５９】
このような動作により、給湯停止後、給湯が再開されるまでの間に、一度でもバーナー１２が燃焼した場合には、次回の燃焼に備えて第１の流量制御弁２０および第２の流量制御弁２２は図３に示す第１の待機状態６１に設定され、一度も燃焼がない場合にのみ図３に示す第２の待機状態６２が設定され維持される。
【００６０】
図５は、第１の待機状態から給湯を開始した後における各弁の開度の変化の様子を示したものである。この例では、給水温度や設定温度を基にして給湯開始時における第１の流量制御弁２０、第２の流量制御弁２２の開度はともに約５０パーセントに設定されている。給水温度や設定温度を基にして当初の開度を定めているので、給湯開始時にほぼ目標温度になるよう混合される。
【００６１】
第１の流量制御弁２０側からの湯温は次第に低下するので、目標温度を維持するため第１の流量制御弁２０の開度（７１）は、時間の経過とともに次第に大きくなる。一方、第２の流量制御弁２２の開度（７２）は時間の経過とともに次第に小さくなり、やがて全閉の状態になる。このように第１の流量制御弁２０を開くことと、第２の流量制御弁２２を絞ることを同時に並行して行うので、短時間で定常状態へ移行することができる。なお、第２の流量制御弁２２が最小開度に達した後は、第１の流量制御弁２０の開度やバーナー１２へ供給する燃焼ガスのガス量によって出湯温度は制御される。
【００６２】
以上説明した実施の形態では、全開位置および全閉位置のみ位置検出し得るモータを用いて意図する中間開度を得るために、一旦全開位置まで開いてから中間の開度に設定したが、ステッピングモータなど、出力軸の角度を細かく認識し得るモータを用いる場合には、全開位置等を経由せずに、直ちに意図する中間開度に設定するようにしてもよい。
【００６３】
また実施の形態では、第１の待機状態６１として第２の流量制御弁２２を中間開度に設定したが、第２の流量制御弁２２を全開状態に設定し、目標温度の出湯温度を得るための調整を第１の流量制御弁２０側の開度のみで行うようにしてもよい。この場合にはバイパス路１９側からの給水量が最大になるので、目標温度を維持し得る範囲内で最大の出湯量を得ることができる。ただし、第２の流量制御弁２２を全開にするとそれに伴って第１の流量制御弁２０の開度も大きくなるので、入水サーミスタ２６や熱交サーミスタ２７の検知誤差や故障等があった場合には、高い温度の湯が出湯される可能性があり、安全性を重視する場合には、第２の流量制御弁２２を中間開度にすることが望ましい。
【００６４】
また、実施の形態では、風呂の追い焚き機能を有する給湯器を例に説明したが、追い焚き回路に代えて床暖房用の回路等を備えた燃焼装置であってもよく、したがって、加熱される流体も水に限らずエチレングリコール等であってもよい。
【００６５】
【発明の効果】
本発明にかかる燃焼装置によれば、第１の流路での流体の流れが停止した後に熱交換器を加熱するための燃焼があったとき、第１の流路における流体の流れの再開に備えて第１の流量制御弁と第２の流量制御弁の開度をこれら双方の流量制御弁からの流体が混合されるように設定するので、たとえば、給湯停止中に風呂の追い焚き燃焼があった場合には、熱交換器側からの湯とバイパス路からの給水が混合されるように設定され、給湯再開当初の出湯温度を適正な温度に下げることができる。
【００６６】
また給湯停止中に燃焼があったか否かを基にして、バイパス路側からの給水を混合するので、常時、バイパス路からの給水を混合させる場合に比べて、給湯停止中の追い焚きの有無によって出湯温度が影響を受けにくく、弁の開度を適宜調整すればＱ機能を満足させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る燃焼装置を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る燃焼装置の有する制御基盤の回路構成を示すブロック図である。
【図３】給湯停止後から給湯が再開されるまでの間における第１の流量制御弁および第２の流量制御弁の設定状態を示した説明図である。
【図４】給湯停止から給湯開始までの間における第１の流量制御弁および第２の流量制御弁の制御動作の流れを示した流れ図である。
【図５】第１の流量制御弁および第２の流量制御弁が第１の待機状態に設定されている場合における給湯開始後の各弁の開度の変化を示した説明図である。
【符号の説明】
１０…給湯器
１１…燃焼室
１２…バーナー
１３…熱交換器
１４…給湯用パイプ
１５…追い焚き用循環パイプ
１５ａ…風呂戻パイプ部
１５ｂ…風呂往パイプ部
１６…逆止弁
１７、２４…フローセンサ
１８…固定バイパス路
１９…バイパス路
１９ａ…合流箇所
２０…第１の流量制御弁
２１、２３…出力軸角度検知センサ
２２…第２の流量制御弁
２６…入水サーミスタ
２７…熱交サーミスタ
２８…出湯サーミスタ
３０…循環ポンプ
３２…注湯パイプ
３３…注湯電磁弁
３４…燃焼ファン
３５…点火装置
３６…ガス電磁弁
３７…元ガス電磁弁
３８…ガス切替弁
３９…ガス比例弁
５１…ＣＰＵ
５２…バス
５３…ＲＯＭ
５４…ＲＡＭ
５５…本体操作部
５６…入出力インターフェイス回路部
６１…第１の待機状態
６２…第２の待機状態
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１の流路に流れる流体と第２の流路に流れる流体とを１つの熱交換器に導き加熱する１缶２水路型の燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の給湯器等の燃焼装置には、給湯機能のほか風呂の追い焚き機能を備えたものがあり、さらに給湯流路と風呂の追い焚き流路とを共通の熱交換器に導きバーナーで加熱する、いわゆる１缶２水路型の給湯器がある。
【０００３】
１缶２水路型の給湯器では共通の熱交換器を用いるので、たとえば、給湯停止中に風呂の追い焚きがあると、追い焚き側のパイプ内の湯のみならず、熱交換器内にある給湯側のパイプ内の水も加熱される。このため給湯停止中に風呂の追い焚きがあると、給湯パイプ内の湯が極めて高い温度になってしまい、かかる状態で給湯が開始されると、設定温度を越える熱い湯が出湯してしまうことがあった。
【０００４】
そこで、このような事態を避けるため、通常、１缶２水路型の給湯器では、熱交換器側からの湯に熱交換器を介さないバイパス路からの給水を常時混合し、やけどしない程度にまで出湯温度を下げることが行われている。
【０００５】
また、近年、給湯器の快適性をより向上させるため、給湯を一旦停止させた後一定時間内に給湯を再開したとき、設定温度から大幅な温度変動を起こすことなく、設定温度±３度程度の温度範囲で出湯することのできる機能（Ｑ機能）を備えた給湯器が要望されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来から使用されている１缶２水路型の給湯器では、バイパス路からの給水を常時混合する都合上、出湯温度を利用者がやけどをしない程度に下げ得る量しか混合しない。このため、給湯停止中に追い焚きのあった場合には、やけどをすることは無いが、Ｑ機能を満足する上限温度よりも高い温度の湯が出てしまうという問題があった。
【０００７】
一方、バイパス路からの給水は、給湯停止中における風呂の追い焚きの有無にかかわらず、常に混合されるので、給湯停止中に追い焚きがなかった場合には、出湯温度が過剰に下がりＱ機能を満足することができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の技術が有する問題点に着目してなされたもので、給湯停止中における風呂の追い焚きの有無にかかわらず出湯開始後の湯温を目標温度範囲内に収め得る１缶２水路型の燃焼装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
［１］第１の流路（１４）に流れる流体と第２の流路（１５）に流れる流体とを１つの熱交換器（１３）に導きバーナーで加熱する１缶２水路型の燃焼装置（１０）において、
前記第１の流路（１４）の前記熱交換器（１３）より下流側の箇所に設けられた第１の流量制御弁（２０）と、
前記熱交換器（１３）をバイパスさせた流体を前記第１の流量制御弁（２０）より下流側の箇所で前記第１の流路（１４）へ合流させるバイパス路（１９）と、
前記バイパス路（１９）に流れる流体の流量を調整する第２の流量制御弁（２２）と、
前記第１の流路（１４）での流体の流れが停止した後に前記熱交換器（１３）を加熱するための燃焼があるか否かを検知する燃焼有無検知手段（５１）と、
前記第１の流路（１４）での流体の流れが停止した後に前記燃焼有無検知手段（５１）によって前記熱交換器（１３）を加熱するための燃焼が検知されたとき、前記第１の流路（１４）における流体の流れの再開に備えて前記第１の流量制御弁（２０）側からの流体と前記第２の流量制御弁（２２）からの流体の混合される状態が形成されるように前記第１および第２の流量制御弁（２２）の開度を設定する弁開度初期設定手段（５１）と、
を具備することを特徴とする燃焼装置（１０）。
【００１０】
［２］前記弁開度初期設定手段（５１）は、前記第１の流路（１４）における流体の流れの再開に備えて前記第２の流量制御弁（２２）を全開状態に設定することを特徴とする［１］記載の燃焼装置（１０）。
【００１１】
［３］第１の流路（１４）に流れる流体と第２の流路（１５）に流れる流体とを１つの熱交換器（１３）で加熱する１缶２水路型の燃焼装置（１０）において、
前記第１の流路（１４）のうち前記熱交換器（１３）より下流側の所定箇所に設けられた第１の流量制御弁（２０）と、
前記熱交換器（１３）をバイパスさせた流体を前記第１の流量制御弁（２０）より下流側の箇所で前記第１の流路（１４）へ合流させるバイパス路（１９）と、
前記バイパス路（１９）に流れる流体の流量を調整する第２の流量制御弁（２２）と、
前記第１の流路（１４）での流体の流れが停止した後に前記熱交換器（１３）を加熱するための燃焼があるか否かを検知する燃焼有無検知手段（５１）と、
前記第１の流路（１４）での流体の流れが停止した後に前記燃焼有無検知手段（５１）によって前記熱交換器（１３）を加熱するための燃焼が検知されたとき、前記第１の流路（１４）における流体の流れの再開に備えて前記第１の流量制御弁（２０）および前記第２の流量制御弁（２２）をそれぞれ中間の開度に設定する第１の弁開度初期設定手段（５１）と、
前記第１の流路（１４）での流体の流れが停止した後前記燃焼有無検知手段（５１）によって前記熱交換器（１３）を加熱するための燃焼が検知されるまでの間、前記第１の流路（１４）における流体の流れの再開に備えて前記第１の流量制御弁（２０）を中間の開度に設定するとともに、前記第２の流量制御弁（２２）を全閉または所定の最小開度に設定する第２の弁開度初期設定手段（５１）と、
を具備することを特徴とする燃焼装置（１０）。
【００１２】
［４］一旦全開あるいは全閉状態にした後、中間の開度に設定することを特徴とする［１］ないし［３］記載の燃焼装置（１０）。
【００１３】
［５］前記第１の流路（１４）での流体の流れが停止した後に前記燃焼有無検知手段（５１）によって前記熱交換器（１３）を加熱するための燃焼が検知されたとき、前記第１の流量制御弁（２０）の開度と前記第２の流量制御弁（２２）の開度によって初期設定される前記第１の流量制御弁（２０）側からの流体と前記第２の流量制御弁（２２）側から流体との混合比を、前記熱交換器（１３）で加熱される前の流体の温度と混合した後の流体のあるべき温度としての設定温度との双方あるいはいずれか一方に応じて変更することを特徴とする［１］、［２］、［３］または［４］記載の燃焼装置（１０）。
【００１４】
［６］前記第１の流路（１４）を通じて給湯し、前記第２の流路（１５）を通じて風呂の追い焚きを行うことを特徴とする［１］、［２］、［３］、［４］または［５］記載の燃焼装置（１０）。
【００１５】
前記本発明は次のように作用する。
第１の流路（１４）に設けられた第１の流量制御弁（２０）は、熱交換器（１３）によって加熱された流体の流出量を調整し、第２の流量制御弁（２２）は、バイパス路（１９）を通じて熱交換器（１３）をバイパスさせた流体を第１の流量制御弁（２０）より下流側の箇所で第１の流路（１４）に合流させる量を調整する。
【００１６】
燃焼有無検知手段（５１）は、第１の流路（１４）での流体の流れが停止した後に熱交換器（１３）を加熱するための燃焼があるか否かを検知する。弁開度初期設定手段（５１）は、第１の流路（１４）での流体の流れが停止した後に燃焼が検知されたとき、第１の流路（１４）における流体の流れの再開に備えて第１の流量制御弁（２０）側からの流体と第２の流量制御弁（２２）からの流体の混合される状態が形成されるように第１および第２の流量制御弁（２０、２２）の開度を設定する。
【００１７】
たとえば、第１の流路（１４）を給湯側、第２の流路（１５）を風呂の追い焚き側とすると、給湯停止中に風呂の追い焚き用の燃焼があった場合には、熱交換器（１３）側からの湯にバイパス路（１９）からの給水が混合される状態が形成され、次回の給湯開始時に出湯温度を下げるよう弁開度の設定がなされる。これにより、追い焚きがあったときでも、次回の給湯開始直後から出湯温度を適正な温度に下げることができる。
【００１８】
また給湯停止中に燃焼があったか否かを基にして、バイパス経路側からの給水を混合するので、常時、バイパス経路からの給水を混合させる場合に比べて、給湯停止中の追い焚きの有無によって出湯温度が影響を受け難くなり、弁の開度を適宜調整することでＱ機能を満足させることができる。
【００１９】
第１の流路（１４）における流体の流れの再開に備えて、弁開度初期設定手段（５１）が第２の流量制御弁（２２）を全開状態に設定するものでは、バイパス路（１９）側から混合される給水の量が多くなるので、第１の流量制御弁（２０）の開度をその分大きくしても所定の上限温度以下に出湯温度を抑えることができ、全体としての出湯量を稼ぐことができる。さらに、初期流量を絞りすぎていて流量が不足していたり、流量変化が起きたりして使用者に不快な思いをさせない効果もある。
【００２０】
また、第１の弁開度初期設定手段（５１）は、第１の流路（１４）での流体の流れが停止した後に熱交換器（１３）を加熱するための燃焼が検知されたとき、第１の流路（１４）における流体の流れの再開に備えて第１の流量制御弁（２０）および第２の流量制御弁（２２）をそれぞれ中間の開度に設定する。第２の弁開度初期設定手段（５１）は、第１の流路（１４）での流体の流れが停止してから燃焼が検知されるまでの間、第１の流量制御弁（２０）を中間の開度に設定するとともに、第２の流量制御弁（２２）を閉止を含む所定の最小開度に設定する。
【００２１】
たとえば、第１の流路（１４）を給湯側、第２の流路（１５）を風呂の追い焚き側とすると、給湯停止後に、追い焚き用の燃焼がなければ、その間、バイパス路（１９）側からの給水を混合させない状態が形成される。そして、燃焼が検知されたとき、バイパス路（１９）からの給水の混合される状態が形成され、出湯温度を下げる状態に設定される。
【００２２】
これにより、追い焚きがない間は、バイパス路（１９）から給水の混合がなく出湯温度が低下しないので、許容範囲よりも湯温が低下してＱ機能を満足し得なくなる状態の発生を少なくすることができる。また、給湯停止中に追い焚き用の燃焼が始まると、その時点で、バイパス路（１９）側からの給水が混合される状態に弁開度が設定されるので、給湯を開始したとき、許容範囲を越える熱い湯が出湯することを防止することができる。
【００２３】
また、一旦、全開あるいは全閉状態にした後、弁の開度を中間開度に設定するものでは、当該弁が開方向と閉方向のいずれにも正常動作することを弁開度を初期設定する際に確認することができる。さらに全開あるいは全閉位置に一旦設定することで、弁駆動用のモータを全開位置等の基準位置から回した時間の長さを基にして意図する中間開度に設定することができる。たとえば、ホール素子によって全閉あるいは全開位置に達したことだけを検出し得るようなモータを用いている場合であっても、任意の中間開度に設定することが可能になる。
【００２４】
第１の流路（１４）での流体の流れが停止した後に熱交換器（１３）を加熱するための燃焼が検知されたとき、第１の流量制御弁（２０）の開度と第２の流量制御弁（２２）の開度によって初期設定される第１の流量制御弁（２０）側からの流体と第２の流量制御弁（２２）側から流体との混合比を、熱交換器（１３）で加熱される前の流体の温度と、混合した後の流体のあるべき温度としての設定温度との双方あるいはいずれか一方に応じて変更する。
【００２５】
たとえば、設定温度が熱交換器（１３）内の湯温より高い場合には、第１の流量制御弁（２０）を全開にし、第２の流量制御弁（２２）を全閉に設定する。また熱交換器（１３）で加熱される前の流体（給水等）の温度が低ければ、第２の流量制御弁（２２）の開度を小さくし、温度があまり低くない場合にはその分、バイパス路（１９）からの流量を増やすように第２の流量制御弁（２２）の開度を大きく設定する等を行う。このように設定温度や入水温度等に応じて混合比を適宜変更することにより、出湯開始直後から目標とする温度の湯を出すことができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の一実施の形態を説明する。
各図は本発明の一実施の形態を示している。
本発明にかかる燃焼装置としての給湯器１０は、水栓あるいは風呂の浴槽内へ給湯する機能と、浴槽内の湯を追い焚きする機能とを備えている。図１に示すように、給湯器１０は、燃焼室１１を備えており、当該燃焼室１１の下部には、バーナー１２が、燃焼室１１の上部には、バーナー１２からの熱を給水等に伝える熱交換器１３がそれぞれ配置されている。
【００２７】
熱交換器１３には、給湯用の水を流すための給湯用パイプ１４と、追い焚き用に浴槽内の水を循環させる追い焚き用循環パイプ１５の双方が通っており、熱交換器１３はバーナー１２からの熱をこれら双方のパイプ１４、１５内の流体へ伝えて加熱する機能を備えている。
【００２８】
給湯用パイプ１４は、給水の受入口近傍に、逆止弁１６を有し、これよりやや下流側に通水の有無および通水量を検知する第１のフローセンサ１７を備えている。また給湯用パイプ１４は、熱交換器１３に入るやや手前で分岐し、熱交換器１３を出てすぐの箇所で合流する固定バイパス路１８を有している。
【００２９】
当該固定バイパス路１８の合流箇所より下流側に、第１の流量制御弁２０が設けられている。給湯用パイプ１４は、給水の受入口近傍に設けた逆止弁１６と、これのやや下流側に設けた第１のフローセンサ１７との間で分岐し、熱交換器１３を通ることなく第１の流量制御弁２０よりも下流側の合流箇所２１にて合流するバイパス路１９を備えている。バイパス路１９の途中には、バイパスさせる給水量を調整するための第２の流量制御弁２２が設けられている。
【００３０】
給湯用パイプ１４の出口部近傍には、出湯の有無および出湯量を検知するための第２のフローセンサ２４が設けられている。また、第１のフローセンサ１７の近傍には、逆止弁１６を通じて流入する給水の温度を検知するための入水サーミスタ２６が、熱交換器１３の出口部近傍には、加熱後の湯温を測定するための熱交サーミスタ２７が設けられている。
【００３１】
さらに、給湯用パイプ１４のうち第２のフローセンサ２４よりも下流側には、出湯温度を検知するための出湯サーミスタ２８が取り付けられている。なお、第１の流量制御弁２０の入力側の湯の温度は、入水サーミスタ２６および熱交サーミスタで測定された温度と、固定バイパスのバイパス比とを基にして演算で求めるようになっている。
【００３２】
追い焚き用循環パイプ１５は、浴槽内の水を熱交換器１３まで導く風呂戻パイプ部１５ａと、熱交換器１３で加熱後の湯を浴槽へ戻す風呂往パイプ部１５ｂとから構成されており、風呂戻パイプ部１５ａの途中には循環ポンプ３０が設けられている。なお、給湯用パイプ１４と風呂戻パイプ部１５ａは、合流箇所２１より下流で給湯用パイプ１４から分岐して風呂戻パイプ部１５ａに循環ポンプ３０の下流側で合流する注湯パイプ３２で結ばれており、注湯パイプ３２の途中には、給湯用パイプ１４内の湯を風呂戻パイプ部１５ａ側へ流すか否かを切り替える注湯電磁弁３３が設けられている。
【００３３】
給排気は、燃焼ファン３４によって燃焼室１１の下方側から給気を送風することによって強制的に行われ、排気は燃焼室１１の上部から排出されるようになっている。バーナー１２近傍には、図１では示していない点火装置３５が設けてある。またバーナー１２へ供給される燃焼ガスは、ガス電磁弁３６、元ガス電磁弁３７、ガス切替弁３８によってオンオフ制御される。またバーナー１２へ供給される燃焼ガスのガス量は、ガス比例弁３９によって調整される。ガス比例弁３９は、入力電流量にほぼ比例してその流量が変化する弁である。
【００３４】
図２は、給湯器１０の有する制御基盤の回路構成を示したものである。給湯器１０の制御基盤は、各種制御の中枢的機能を果たすＣＰＵ（中央処理装置）５１を備えている。ＣＰＵ５１には、データバスやアドレスバスなど各種バス５２を介して各種の回路装置が接続されている。
【００３５】
このうち、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）５３は、ＣＰＵ５１の実行するプログラムや各種の固定的データを記憶する読み出し専用メモリである。ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）５４は、プログラムを実行する上で、一時的に必要になるデータを記憶するための作業メモリである。なお、各メモリはＣＰＵと一体になっていても良い。
【００３６】
バス５２には本体操作部５５のほか、各種回路装置とＣＰＵ５１との間で電気信号の入出力を行うための入出力インターフェイス回路部５６が接続されている。入出力インターフェイス回路部５６には、第１、第２のフローセンサ１７、２４、各種サーミスタ２６〜２８、点火装置３５、燃焼ファン３４、各種ガス制御弁３６〜３９、および第１、第２の流量制御弁２０、２２、出力軸角度検知センサ２１、２３が接続されている。このほか、必要に応じて各種制御装置が入出力インターフェイス回路部５６に接続される。
【００３７】
第１の流量制御弁２０、第２の流量制御弁２２は、それぞれ弁の開閉を駆動するための図示しないモータを有しており、その出力軸の角度がホール素子を用いた出力軸角度検知センサ２１、２３によって検知されるようになっている。出力軸角度検知センサ２１、２３は、モータの出力軸が、弁体の略全開する角度位置にあるか否か、および弁体の略全閉する角度位置にあるか否かのみを検知でき、中間の角度では、出力軸がどの位置にあるかを検知することができないものである。したがって、当該センサの出力信号からは、▲１▼全閉、▲２▼全開、▲３▼それ以外の中間位置、の３状態を判別し得るのみで、センサの出力信号から直接的に中間開度の値を知ることはできない。しかしながら、本発明は、高価なステッピングモータを用いることなく安全で快適な制御を実現できる。
【００３８】
次に、作用を説明する。
【００３９】
図３は、給湯を停止した後、給湯が再開されるまでの間における第１の流量制御弁２０および第２の流量制御弁２２の弁開度設定状態を示したものである。第１の待機状態６１は、給湯を停止した後、給湯が再開されるまでの間に、追い焚きの為の燃焼が行われた場合における第１の流量制御弁２０および第２の流量制御弁２２の動作および最終的な設定状態を示している。
【００４０】
また第２の待機状態６２は、給湯を停止した際に追い焚き用の燃焼がない場合における第１の流量制御弁２０および第２の流量制御弁２２の動作および最終的な設定状態を示している。第１の待機状態６１では、第１の流量制御弁２０を、一旦、全開状態まで開いた後、中間の開度（６３）に設定している。また第２の流量制御弁２２を、一旦全開状態まで開いた後、中間の開度（６４）に設定している。
【００４１】
第１の流量制御弁２０の有する出力軸角度検知センサ２１や第２の流量制御弁２２の有する出力軸角度検知センサ２３は、それぞれ全開、全閉位置を検知できるが、中間の開度を細かく検知することはできないので、一旦全開状態にしてから閉方向へ駆動した時間の長さを基にして意図する開度に設定している。ここでは、第１の流量制御弁２０を中間開度６３にするために、全開位置から閉方向へ約５秒間駆動している。また第２の流量制御弁２２を中間開度６４にするため、全開位置から約１秒間、閉方向に駆動している。
【００４２】
第２の待機状態６２では、第１の流量制御弁２０は、一旦全開状態まで開かれた後、約４．５秒間、閉方向に駆動されて中間の開度６５に設定される。第２の流量制御弁２２は、給湯停止時には、通常、予め設定された最小開度の状態にあり、第２の待機状態６２では、当該最小開度を維持するようになっている。なお、ここでは、固定バイパス１８を有するので最小開度を略全閉状態としているが、固定バイパス１８を備えない場合等には、それに見合う流量を確保すべく、適宜の最小開度が設定される。
【００４３】
１缶２水路型の給湯器１０では共通のバーナー１２および熱交換器１３を用いるので、給湯停止中に風呂の追い焚きがあると、追い焚き用循環パイプ１５内の湯のみならず、熱交換器１３にある給湯用パイプ１４内の水も加熱される。このため給湯停止中に風呂の追い焚きがあると、熱交換器１３部分の給湯用パイプ１４内の湯は極めて高い温度になる。
【００４４】
そこで、第１の待機状態６１では、第１の流量制御弁２０を約５０パーセント程度の中間開度に設定し、第２の流量制御弁２２の開度をほぼ全開に近い約８０〜９０パーセントに設定してある。これにより、第１の流量制御弁２０側からの高温の湯と第２の流量制御弁２２側からの未加熱の給水とが混合し、出湯温度を適正な値に下げることができる。
【００４５】
この際、一旦、全開位置に設定してから中間開度の状態にすることで、先に説明したように意図する中間開度の設定が可能になるほか、第１の流量制御弁２０、第２の流量制御弁２２がそれぞれ開方向および閉方向の両方向へ正常に動作するか否かの検査を兼ねることができる。
【００４６】
また、第１の流量制御弁２０を全開に設定して１００℃近い高温の湯を多量に送り出すと、バイパス路１９からの流量に限界があるので、第２の流量制御弁２２を全開にしても目標温度まで出湯温度を下げることができなくなる。このため、第１の待機状態６１では、第１の流量制御弁２０を当初から全開にせず、中間の開度に設定してある。
【００４７】
さらに第１の流量制御弁２０を全開にすると、給湯側の通水開始後、熱交換器１３が点火するまでの間に加熱されない水が多量に流れ、アンダーシュート現象が起きやすくなる。そこで、第１の流量制御弁２０を当初から全開状態にせず、中間の開度に設定するようになっている。
【００４８】
このほか、第１の待機状態６１のとき第２の流量制御弁２２を全開とせず、中間開度に設定することにより、出湯温度を短時間のうちに目標温度に設定することを可能にしている。たとえば、当初から第２の流量制御弁２２を全開に設定した場合には、給湯開始時の出湯温度が目標温度より高いとき、熱交換器１３の火力を下げるほかには第１の流量制御弁２０を絞ることしかできない。
【００４９】
これに対し、第２の流量制御弁２２を当初、中間の開度に設定しておけば、第１の流量制御弁２０を絞ることに加えて第２の流量制御弁２２を開くこともでき、より迅速に出湯温度を目標温度に到達させることができる。これは、第１の流量制御弁２０を当初から全開に設定しない理由の１つでもある。
【００５０】
さらに、第２の流量制御弁２２を当初から全開にすると、追い焚きを終えてからの経過時間が長い場合には、給湯開始時に、目標温度の許容範囲を下回る低い温度の湯が出ることがある。しかしながら、第２の流量制御弁２２を当初、中間の開度に設定することで、許容範囲を下回る湯の出ることをある程度回避することができる。
【００５１】
第１の待機状態６１で設定する第１の流量制御弁２０、第２の流量制御弁２２の開度は、入水サーミスタ２６で検出される給水の温度や本体操作部５５で設定された設定温度等を基にして変更される。すなわち、給水の温度と設定温度とから、当該設定温度に見合った出湯温度の得られるように第１の流量制御弁２０側からの湯と第２の流量制御弁２２側からの水との混合比を設定している。
【００５２】
たとえば、設定温度が８０℃等の高い温度の場合には、第２の流量制御弁２２をほぼ全閉状態にし、第１の流量制御弁２０をほぼ全開の状態に設定する。また目標温度が同じであれば、給水の温度が低いほど第２の流量制御弁２２の開度を小さく設定する。このように給水温度と設定温度の双方あるいはいずれか一方の温度を基にして第１の流量制御弁２０側からの湯と第２の流量制御弁２２側からの給水の混合比を変更するので、目標温度に近い出湯温度を給湯開始直後から得ることができる。
【００５３】
なお、設定温度が４０℃程度の高温でない場合には、まず、第２の流量制御弁２２を中間開度に設定し、この状態で出湯温度が目標温度になるように第１の流量制御弁２０の開度を設定している。
【００５４】
第２の待機状態６２は、給湯停止中に追い焚きのない場合に設定される状態であり、その際の給湯用パイプ１４内の湯温は高温ではない。そこで、Ｑ機能をできるだけ長く維持するよう配慮し、第１の流量制御弁２０を全開にせず、中間の開度にしている。これにより、給湯側の通水開始後、熱交換器１３が点火するまでの間に加熱されないまま給湯用パイプ１４内を流れる水の量が減り、アンダーシュート現象の発生が少なく抑えられる。また第２の流量制御弁２２を全閉状態にすることで、出湯温度を極力低下させないようにしている。
【００５５】
次に給湯停止から給湯開始までの間における第１の流量制御弁２０、第２の流量制御弁２２の制御動作について説明する。
【００５６】
図４は、給湯停止から給湯開始までの間における第１の流量制御弁２０、第２の流量制御弁２２の制御動作の流れを示したものである。給湯が停止したとき（ステップＳ２０１；Ｙ）、追い焚き側のためにバーナー１２が燃焼しているか否かを調べる（ステップＳ２０２）。給湯停止時に追い焚き側が燃焼している場合には（ステップＳ２０２；Ｙ）、図３に示した第１の待機状態６１に第１の流量制御弁２０および第２の流量制御弁２２を設定する（ステップＳ２０３）。
【００５７】
給湯停止時に追い焚きが無くバーナー１２が燃焼していないときは（ステップＳ２０２；Ｎ）、図３に示した第２の待機状態６２に第１の流量制御弁２０および第２の流量制御弁２２を設定する。第１の待機状態６１と第２の待機状態６２のいずれかを設定した後、給湯が再び開始するまでの間（ステップＳ２０５；Ｎ）、追い焚き用の燃焼が開始するか否かを監視する（ステップＳ２０６）。
【００５８】
そして、給湯開始前に追い焚き用の燃焼があったときは（ステップＳ２０６；Ｙ）、第１の流量制御弁２０、第２の流量制御弁２２を図３に示した第１の待機状態６１に設定し直す（ステップＳ２０７）。
【００５９】
このような動作により、給湯停止後、給湯が再開されるまでの間に、一度でもバーナー１２が燃焼した場合には、次回の燃焼に備えて第１の流量制御弁２０および第２の流量制御弁２２は図３に示す第１の待機状態６１に設定され、一度も燃焼がない場合にのみ図３に示す第２の待機状態６２が設定され維持される。
【００６０】
図５は、第１の待機状態から給湯を開始した後における各弁の開度の変化の様子を示したものである。この例では、給水温度や設定温度を基にして給湯開始時における第１の流量制御弁２０、第２の流量制御弁２２の開度はともに約５０パーセントに設定されている。給水温度や設定温度を基にして当初の開度を定めているので、給湯開始時にほぼ目標温度になるよう混合される。
【００６１】
第１の流量制御弁２０側からの湯温は次第に低下するので、目標温度を維持するため第１の流量制御弁２０の開度（７１）は、時間の経過とともに次第に大きくなる。一方、第２の流量制御弁２２の開度（７２）は時間の経過とともに次第に小さくなり、やがて全閉の状態になる。このように第１の流量制御弁２０を開くことと、第２の流量制御弁２２を絞ることを同時に並行して行うので、短時間で定常状態へ移行することができる。なお、第２の流量制御弁２２が最小開度に達した後は、第１の流量制御弁２０の開度やバーナー１２へ供給する燃焼ガスのガス量によって出湯温度は制御される。
【００６２】
以上説明した実施の形態では、全開位置および全閉位置のみ位置検出し得るモータを用いて意図する中間開度を得るために、一旦全開位置まで開いてから中間の開度に設定したが、ステッピングモータなど、出力軸の角度を細かく認識し得るモータを用いる場合には、全開位置等を経由せずに、直ちに意図する中間開度に設定するようにしてもよい。
【００６３】
また実施の形態では、第１の待機状態６１として第２の流量制御弁２２を中間開度に設定したが、第２の流量制御弁２２を全開状態に設定し、目標温度の出湯温度を得るための調整を第１の流量制御弁２０側の開度のみで行うようにしてもよい。この場合にはバイパス路１９側からの給水量が最大になるので、目標温度を維持し得る範囲内で最大の出湯量を得ることができる。ただし、第２の流量制御弁２２を全開にするとそれに伴って第１の流量制御弁２０の開度も大きくなるので、入水サーミスタ２６や熱交サーミスタ２７の検知誤差や故障等があった場合には、高い温度の湯が出湯される可能性があり、安全性を重視する場合には、第２の流量制御弁２２を中間開度にすることが望ましい。
【００６４】
また、実施の形態では、風呂の追い焚き機能を有する給湯器を例に説明したが、追い焚き回路に代えて床暖房用の回路等を備えた燃焼装置であってもよく、したがって、加熱される流体も水に限らずエチレングリコール等であってもよい。
【００６５】
【発明の効果】
本発明にかかる燃焼装置によれば、第１の流路での流体の流れが停止した後に熱交換器を加熱するための燃焼があったとき、第１の流路における流体の流れの再開に備えて第１の流量制御弁と第２の流量制御弁の開度をこれら双方の流量制御弁からの流体が混合されるように設定するので、たとえば、給湯停止中に風呂の追い焚き燃焼があった場合には、熱交換器側からの湯とバイパス路からの給水が混合されるように設定され、給湯再開当初の出湯温度を適正な温度に下げることができる。
【００６６】
また給湯停止中に燃焼があったか否かを基にして、バイパス路側からの給水を混合するので、常時、バイパス路からの給水を混合させる場合に比べて、給湯停止中の追い焚きの有無によって出湯温度が影響を受けにくく、弁の開度を適宜調整すればＱ機能を満足させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る燃焼装置を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る燃焼装置の有する制御基盤の回路構成を示すブロック図である。
【図３】給湯停止後から給湯が再開されるまでの間における第１の流量制御弁および第２の流量制御弁の設定状態を示した説明図である。
【図４】給湯停止から給湯開始までの間における第１の流量制御弁および第２の流量制御弁の制御動作の流れを示した流れ図である。
【図５】第１の流量制御弁および第２の流量制御弁が第１の待機状態に設定されている場合における給湯開始後の各弁の開度の変化を示した説明図である。
【符号の説明】
１０…給湯器
１１…燃焼室
１２…バーナー
１３…熱交換器
１４…給湯用パイプ
１５…追い焚き用循環パイプ
１５ａ…風呂戻パイプ部
１５ｂ…風呂往パイプ部
１６…逆止弁
１７、２４…フローセンサ
１８…固定バイパス路
１９…バイパス路
１９ａ…合流箇所
２０…第１の流量制御弁
２１、２３…出力軸角度検知センサ
２２…第２の流量制御弁
２６…入水サーミスタ
２７…熱交サーミスタ
２８…出湯サーミスタ
３０…循環ポンプ
３２…注湯パイプ
３３…注湯電磁弁
３４…燃焼ファン
３５…点火装置
３６…ガス電磁弁
３７…元ガス電磁弁
３８…ガス切替弁
３９…ガス比例弁
５１…ＣＰＵ
５２…バス
５３…ＲＯＭ
５４…ＲＡＭ
５５…本体操作部
５６…入出力インターフェイス回路部
６１…第１の待機状態
６２…第２の待機状態
Claims (6)
- 第１の流路に流れる流体と第２の流路に流れる流体とを１つの熱交換器に導きバーナーで加熱する１缶２水路型の燃焼装置において、
前記第１の流路の前記熱交換器より下流側の箇所に設けられた第１の流量制御弁と、
前記熱交換器をバイパスさせた流体を前記第１の流量制御弁より下流側の箇所で前記第１の流路へ合流させるバイパス路と、
前記バイパス路に流れる流体の流量を調整する第２の流量制御弁と、
前記第１の流路での流体の流れが停止した後に前記熱交換器を加熱するための燃焼があるか否かを検知する燃焼有無検知手段と、
前記第１の流路での流体の流れが停止した後に前記燃焼有無検知手段によって前記熱交換器を加熱するための燃焼が検知されたとき、前記第１の流路における流体の流れの再開に備えて前記第１の流量制御弁側からの流体と前記第２の流量制御弁からの流体の混合される状態が形成されるように前記第１および第２の流量制御弁の開度を設定する弁開度初期設定手段と、
を具備することを特徴とする燃焼装置。 - 前記弁開度初期設定手段は、前記第１の流路における流体の流れの再開に備えて前記第２の流量制御弁を全開状態に設定することを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。
- 第１の流路に流れる流体と第２の流路に流れる流体とを１つの熱交換器で加熱する１缶２水路型の燃焼装置において、
前記第１の流路のうち前記熱交換器より下流側の所定箇所に設けられた第１の流量制御弁と、
前記熱交換器をバイパスさせた流体を前記第１の流量制御弁より下流側の箇所で前記第１の流路へ合流させるバイパス路と、
前記バイパス路に流れる流体の流量を調整する第２の流量制御弁と、
前記第１の流路での流体の流れが停止した後に前記熱交換器を加熱するための燃焼があるか否かを検知する燃焼有無検知手段と、
前記第１の流路での流体の流れが停止した後に前記燃焼有無検知手段によって前記熱交換器を加熱するための燃焼が検知されたとき、前記第１の流路における流体の流れの再開に備えて前記第１の流量制御弁および前記第２の流量制御弁をそれぞれ中間の開度に設定する第１の弁開度初期設定手段と、
前記第１の流路での流体の流れが停止した後前記燃焼有無検知手段によって前記熱交換器を加熱するための燃焼が検知されるまでの間、前記第１の流路における流体の流れの再開に備えて前記第１の流量制御弁を全開を含む中間の開度に設定するとともに、前記第２の流量制御弁を全閉または所定の最小開度に設定する第２の弁開度初期設定手段と、
を具備することを特徴とする燃焼装置。 - 一旦全開あるいは全閉状態にした後、中間の開度に設定することを特徴とする請求項１ないし３記載の燃焼装置。
- 前記第１の流路での流体の流れが停止した後に前記燃焼有無検知手段によって前記熱交換器を加熱するための燃焼が検知されたとき、前記第１の流量制御弁の開度と前記第２の流量制御弁の開度によって初期設定される前記第１の流量制御弁側からの流体と前記第２の流量制御弁側から流体との混合比を、前記熱交換器で加熱される前の流体の温度と混合した後の流体のあるべき温度としての設定温度との双方あるいはいずれか一方に応じて変更することを特徴とする請求項１、２、３または４記載の燃焼装置。
- 前記第１の流路を通じて給湯し、前記第２の流路を通じて風呂の追い焚きを行うことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の燃焼装置。
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