JP4938639B2

JP4938639B2 - 燃焼装置

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Publication number: JP4938639B2
Application number: JP2007336299A
Authority: JP
Inventors: 秀俊岡本; 達範原; 知男団栗
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2027-12-27
Also published as: JP2009156522A

Description

本発明は、複数のバーナ部を備えたバーナと、
前記複数のバーナ部において燃料供給状態にする燃焼バーナ部の数を複数段に切り換え、且つ、その燃焼バーナ部への燃料供給量を調節する燃料供給状態調節手段と、
前記バーナ部にて形成される火炎中に位置するように設けられて、前記バーナ部の燃焼状態に応じた情報を出力する燃焼状態検出手段と、
燃焼負荷に応じた目標燃料供給量を求めて、前記燃料供給状態調節手段を制御する燃焼調節制御、及び、前記燃焼状態検出手段の出力情報に基づいて、前記バーナの燃焼状態が異常か否かを判別する燃焼状態判別制御を実行する制御手段とが設けられ、
前記制御手段が、前記燃料供給状態調節手段の制御において、前記目標燃料供給量が大きいほど前記燃焼バーナ部数を多くするように、且つ、前記燃焼バーナ部数の切り換えにおいて、その段を維持する最大目標燃料供給量を、その段よりも燃焼バーナ部数増加側の次の段において、その段を維持する最小目標燃料供給量よりも大きく設定することにより、前記最大目標燃料供給量と前記最小目標燃料供給量との間に燃料供給量のオーバーラップ部を設けて、前記燃焼バーナ部数を切り換えるように構成されている燃焼装置に関する。

かかる燃焼装置は、燃焼負荷に応じたバーナの目標燃料供給量を求めて燃料供給状態調節手段を制御することによって、バーナの燃焼を制御するものであり、目標燃料供給量が大きいほど燃焼バーナ部数を多くするように燃焼バーナ部の数を複数段に切り換えることによってターンダウン比を大きくすることができるようにしたものである。
又、燃焼状態検出手段をバーナ部にて形成される火炎中に位置するように設けて、その燃焼状態検出手段の出力情報に基づいて、バーナの燃焼状態が異常か否かを判別するようにしたものであり、燃焼状態が異常であると判別すると、例えば、バーナを消火させる等の処理を実行するようになっている。
ちなみに、燃焼状態検出手段は、フレームロッドや熱電対等により構成される。

前記燃焼バーナ部数の切り換えについて説明を加えると、燃焼バーナ部数の段を維持する最大目標燃料供給量を、その段よりも燃焼バーナ部数増加側の次の段において、その段を維持する最小目標燃料供給量よりも大きく設定して、前記最大目標燃料供給量と前記最小目標燃料供給量との間に燃料供給量のオーバーラップ部を設けることにより、目標燃料供給量が燃焼バーナ部数の段を維持する最小目標燃料供給量よりも小さくなると燃焼バーナ部数を１段下げ、且つ、目標燃料供給量が燃焼バーナ部数の段を維持する最大目標燃料供給量よりも大きくなると燃焼バーナ部数を１段上げる形態で、燃焼バーナ部数を切り換えるようにして、燃焼バーナ部数が頻繁に切り換えられるチャタリングを抑制するようにしている。

このような燃焼装置において、燃焼バーナ部数の切り換えに関する従来例として、制御手段が、燃料供給状態調節手段の制御におけるオーバーラップ部をその幅が一定になるように設けて、燃焼バーナ部数を切り換えるように構成されたものがある（例えば、特許文献１参照。）。

又、このような燃焼装置において、バーナの燃焼状態が異常か否かの判別に関する従来例として、燃焼状態の異常を判別するための燃焼状態検出手段の出力情報における異常判別用設定値が、燃焼バーナ部数の複数の段夫々について目標燃料供給量毎に設定されて、制御手段が、現在の燃焼バーナ部数の段であって現在の目標燃料供給量に対応する異常判別用設定値を選定して、その選定した異常判別用設定値に基づいてバーナの燃焼状態が異常か否かを判別するように構成されていた（例えば、特許文献２参照。）。

つまり、目標燃料供給量が同じであっても、燃焼バーナ部数が異なると、火炎の大きさが異なって火炎の温度が異なり、又、燃焼バーナ部数が同じであっても、目標燃料供給量が異なると、火炎の大きさが異なって火炎の温度が異なるものであるので、上述のように、異常判別用設定値を燃焼バーナ部数の複数の段夫々について目標燃料供給量毎に設定して、現在の燃焼バーナ部数の段及び現在の目標燃料供給量に適応した異常判別用設定値に基づいてバーナの燃焼状態が異常か否かを判別するようにしていた。

特開２００３−１４２９７号公報特開平９−１２６４４９号公報

ところで、燃焼状態検出手段は、バーナ部にて形成される火炎中に位置するように設けられるものであることから、バーナ部の燃焼が正常な状態においては、火炎の大きさが大きいほど、出力情報の大きさが大きくなるという特性を有している。
例えば、フレームロッドにて燃焼状態検出手段が構成される場合、火炎が大きくなるほど、フレームロッドにおける火炎に接触する面積が大きくなるので、出力情報（具体的には、電流値）が大きくなると考えられる。
そして、燃焼状態検出手段の出力情報が大きいほど、バーナ部の燃焼状態が正常な状態から異常な状態になるときの出力情報の変化の程度が大きくて、燃焼状態の異常を的確に判別することができるので、火炎が大きいほど、燃焼状態検出手段の出力情報に基づいて燃焼状態の異常を判別する確度を高くすることができる。

しかしながら、従来の燃焼装置では、オーバーラップ部をその幅が一定になるように設けることから、燃焼バーナ部数切り換えにおけるチャタリングを適切に抑制するようにするには、オーバーラップ部の幅を広くする必要があって、燃焼バーナ部数の段を維持する最小目標燃料供給量を小さく設定する必要があるので、目標燃料供給量が燃焼バーナ部数の段を維持する最小目標燃料供給量に近づくと、バーナ部にて形成される火炎がかなり小さくなり、そして、バーナ部にて形成される火炎が小さくなると、燃焼状態が正常な状態から異常な状態になるときの出力情報の変化の程度が小さくなるので、異常判別用設定値が燃焼バーナ部数の複数の段夫々について目標燃料供給量毎に設定されるにしても、燃焼状態の異常を判別する確度を高くし難かった。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃焼バーナ部数切り換えにおけるチャタリングを適切に抑制できながら、燃焼状態の異常を判別する確度をより一層高くし得る燃焼装置を提供することにある。

本発明の燃焼装置は、複数のバーナ部を備えたバーナと、
前記複数のバーナ部において燃料供給状態にする燃焼バーナ部の数を複数段に切り換え、且つ、その燃焼バーナ部への燃料供給量を調節する燃料供給状態調節手段と、
前記バーナ部にて形成される火炎中に位置するように設けられて、前記バーナ部の燃焼状態に応じた情報を出力する燃焼状態検出手段と、
燃焼負荷に応じた目標燃料供給量を求めて、前記燃料供給状態調節手段を制御する燃焼調節制御、及び、前記燃焼状態検出手段の出力情報に基づいて、前記バーナの燃焼状態が異常か否かを判別する燃焼状態判別制御を実行する制御手段とが設けられ、
前記制御手段が、前記燃料供給状態調節手段の制御において、前記目標燃料供給量が大きいほど前記燃焼バーナ部数を多くするように、且つ、前記燃焼バーナ部数の切り換えにおいて、その段を維持する最大目標燃料供給量を、その段よりも燃焼バーナ部数増加側の次の段において、その段を維持する最小目標燃料供給量よりも大きく設定することにより、前記最大目標燃料供給量と前記最小目標燃料供給量との間に燃料供給量のオーバーラップ部を設けて、前記燃焼バーナ部数を切り換えるように構成されているのであって、
第１特徴構成は、前記制御手段が、前記燃料供給状態調節手段の制御における前記オーバーラップ部の幅を、前記燃焼バーナ部数の切り換えにおいてその段を維持する最小目標燃料供給量を大小に変化させる形態で大小に変化させることができるように構成されている点にある。

即ち、制御手段は、オーバーラップ部の幅を燃焼バーナ部数の切り換えにおいてその段を維持する最小目標燃料供給量を大きくする形態で小さくして、燃焼バーナ部数を切り換えながらバーナを燃焼させる状態と、オーバーラップ部の幅を前記最小目標燃料供給量を小さくする形態で大きくして、燃焼バーナ部数を切り換えながらバーナを燃焼させる状態とに、運転状態を切り換えることができるので、オーバーラップ部の幅を小さくして燃焼バーナ部数を切り換える運転状態では、オーバーラップ部の幅を大きくして燃焼バーナ部数を切り換える運転状態に比べて、燃焼バーナ部数の段を燃焼バーナ部数減少側の次の段に切り換える目標燃料供給量を大きくすることができる。
つまり、オーバーラップ部の幅を小さくして燃焼バーナ部数を切り換える運転状態にすると、目標燃料供給量が最小目標燃料供給量になるとき又はその最小目標燃料供給量に近いときでも、極力大きい火炎を形成することができるようになって、燃焼状態が正常な状態における燃焼状態検出手段の出力情報を極力大きくすることができるようになるので、燃焼状態が正常な状態から異常な状態になるときの出力情報の変化の程度を大きくすることができるようになり、燃焼状態の異常を判別する確度をより一層高くすることができる。

そして、通常は、オーバーラップ部の幅を大きくして燃焼バーナ部数を切り換える運転状態にして、チャタリングを十分に抑制する状態で燃焼バーナ部数の切り換えを行いながら、燃焼状態の異常を従来並みの確度で判別できるようにし、必要に応じて、オーバーラップ部の幅を小さくして燃焼バーナ部数を切り換える運転状態にして、燃焼バーナ部数切り換えにおけるチャタリングを抑制しながらも、燃焼状態の異常をより一層高い確度で判別できるようにすることにより、燃焼バーナ部数切り換えにおけるチャタリングの抑制には極力影響を与えないようにしながら、燃焼状態の異常をより一層高い確度で判別できるようにすることができるのである。
ちなみに、オーバーラップ部の幅を大きくして燃焼バーナ部数を切り換える運転状態にするかオーバーラップ部の幅を小さくして燃焼バーナ部数を切り換える運転状態にするかの選択は、制御手段により自動的に行わせるようにしても良いし、人為的に行うようしても良い。
従って、燃焼バーナ部数切り換えにおけるチャタリングを適切に抑制できながら、燃焼状態の異常を判別する確度をより一層高くし得る燃焼装置を提供することができるようになった。

第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記制御手段が、前記オーバーラップ部の幅を大きくするための通常運転条件が満たされると、前記オーバーラップ部の幅を大きくし、且つ、前記オーバーラップ部の幅を小さくする異常検出用運転条件が満たされると、前記オーバーラップ部の幅を小さくするように構成されている点にある。

即ち、制御手段は、オーバーラップ部の幅を大きくするための通常運転条件が満たされると、オーバーラップ部の幅を大きくし、オーバーラップ部の幅を小さくする異常検出用運転条件が満たされると、オーバーラップ部の幅を小さくする。
つまり、オーバーラップ部の幅を大きくして燃焼バーナ部数を切り換える運転状態にするかオーバーラップ部の幅を小さくして燃焼バーナ部数を切り換える運転状態にするかの選択が制御手段により自動的に行われるので、使い勝手を向上することができるようになった。

第３特徴構成は、上記第２特徴構成に加えて、
前記バーナが、浴槽に給湯する湯張り状態と前記浴槽以外の湯消費箇所に給湯する一般給湯状態とに切り換え自在な給湯熱交換器を加熱するように設けられ、
前記制御手段が、前記一般給湯状態においては、前記通常運転条件が満たされるとして、前記オーバーラップ部の幅を大きくし、且つ、前記湯張り状態においては、前記異常検出用運転条件が満たされるとして、前記オーバーラップ部の幅を小さくするように構成されている点にある。

即ち、給湯栓等、浴槽以外の湯消費箇所に給湯する一般給湯が行われると、制御手段は、通常運転条件が満たされるとしてオーバーラップ部の幅を大きくし、浴槽に給湯する湯張りが行われると、制御手段は、異常検出用運転条件が満たされるとして、オーバーラップ部の幅を小さくする。

つまり、一般給湯では、給湯栓や湯水混合栓等の操作により、給湯量や給湯温度が使用者により任意に調整されることから、給湯負荷、即ち燃焼負荷が変化し易くて、その燃焼負荷の変化に伴って目標燃料供給量が変化し易いので、燃焼バーナ部数の切り換えが行われ易く、一方、浴槽に給湯する湯張りでは、湯張り目標温度の湯水を浴槽の水位が目標水位になるまで供給する又は湯張り目標温度の湯水を設定量供給することから、燃焼負荷が変化し難くて目標燃料供給量が変化し難いので、燃焼バーナ部数の切り換えが行われ難い。
そこで、目標燃料供給量が変化し易くて燃焼バーナ部数の切り換えが行われ易い一般給湯状態においては、オーバーラップ部の幅を大きくして燃焼バーナ部数を切り換える運転状態になるようにし、目標燃料供給量が変化し難くて燃焼バーナ部数の切り換えが行われ難い湯張り状態においては、オーバーラップ部の幅を小さくして燃焼バーナ部数を切り換える運転状態になるようにすることにより、チャタリングをより一層抑制する状態で燃焼バーナ部数の切り換えができながら、燃焼状態の異常をより一層高い確度で判別できるようになるのである。
従って、燃焼バーナ部数切り換えにおけるチャタリングをより一層抑制できながら、燃焼状態の異常を判別する確度をより一層高くすることができるようになった。

以下、図面に基づいて、本発明に係る燃焼装置を給湯装置に適用した場合の実施の形態を説明する。
この給湯装置は、図１に示すように、供給される水を加熱して給湯栓１や浴槽（図示省略）に給湯する給湯部Ｋ、この給湯部Ｋの動作を制御する制御手段としての制御部Ｈ、この制御部Ｈに動作情報を指令するリモコン操作部Ｒなどを備えて構成されている。

前記給湯部Ｋは、燃焼室２内に、水加熱用の給湯熱交換器３、この給湯熱交換器３を加熱するガス燃焼式のガスバ−ナ４、このガスバ−ナ４に下方から燃焼用空気を通風するとともに、その通風量を変更調整自在な燃焼用ファン５などを備えて構成され、前記給湯熱交換器３には、例えば家庭用の水道などからの水を供給する給水路６、加熱後の湯を送出する給湯路７がそれぞれ接続され、その給湯路７の先端に前記給湯栓１が接続されている。

前記給水路６には、前記給湯熱交換器３への給水温度を検出する給水温サ−ミスタ８と前記給湯熱交換器３への給水量を検出する給水量センサ９とが設けられ、給水路６における給水温サ−ミスタ８及び給水量センサ９よりも下流側の箇所と前記給湯路７とが、前記給湯熱交換器３を迂回するように給水バイパス路１０にて接続されている。
前記給湯路７と前記給水バイパス路１０との接続箇所には、前記給湯熱交換器３からの湯水と給水バイパス路１０からの水との混合比を調整するミキシング弁１１が設けられ、前記給湯路７における前記給水バイパス路１０の接続箇所よりも上流側には、前記給湯熱交換器３から送出される湯水の温度を検出する出湯温サーミスタ１２が設けられ、前記給湯路７における前記給水バイパス路１０の接続箇所よりも下流側には、前記ミキシング弁１１により混合された後の湯水の温度を検出する給湯温サーミスタ１３が設けられている。

前記給湯路７における前記給湯温サーミスタ１３の設置箇所よりも下流側の箇所から、前記給湯熱交換器３からの湯水を浴槽に供給するための湯張り用給湯路１４が分岐されて、その湯張り用給湯路１４に、前記浴槽への湯水の供給を断続する湯張り弁１５が設けられている。
つまり、前記給湯熱交換器３が、浴槽に給湯する湯張り状態と前記浴槽以外の湯消費箇所に給湯する一般給湯状態とに切り換え自在なように構成されている。

前記ガスバーナ４は、第１バーナ部４ａ、第２バーナ部４ｂ、第３バーナ部４ｃの３つのバ−ナ部を備え、ガス燃料を供給する燃料供給路１６が３つの分岐路１６ａ，１６ｂ，１６ｃに分岐され、３つのバーナ部４ａ，４ｂ，４ｃに３つの分岐路１６ａ，１６ｂ，１６ｃが各別に接続され、それぞれの分岐路１６ａ，１６ｂ，１６ｃにガス燃料の供給を断続する電磁操作式の切換弁１７ａ，１７ｂ，１７ｃが設けられて、これら切換弁１７ａ，１７ｂ，１７ｃの切り換えによって燃料供給状態にする燃焼バ−ナ部の本数が３段に切り換え可能に構成されている。
つまり、３つの切換弁１７ａ，１７ｂ，１７ｃの切り換えによって、第１バーナ部４ａのみにガス燃料を供給して、第１バーナ部４ａのみ燃焼させる状態と、第１バーナ部４ａ及び第２バーナ部４ｂにガス燃料を供給して、第１バーナ部４ａ及び第２バーナ部４ｂを燃焼させる状態と、第１バーナ部４ａ、第２バーナ部４ｂ及び第３バーナ部４ｃの全てのバーナ部にガス燃料を供給して、第１バーナ部４ａ、第２バーナ部４ｂ及び第３バーナ部４ｃの全てのバーナ部を燃焼させる状態との３段に燃焼バ−ナ部の本数を切り換え可能に構成されている。

、
そして、燃料供給路１６における分岐路１６ａ，１６ｂ，１６ｃの分岐箇所よりも上流側の部分には、ガスバーナ４への燃料供給量を変更調節自在な電磁操作式のガス量調節弁１８、ガスバーナ４への燃料供給を断続する電磁操作式の断続弁１９などが設けられ、これら切換弁１７ａ，１７ｂ，１７ｃとガス量調節弁１８とにより、燃料供給状態調節手段Ｎが構成されている。

前記燃焼用ファン５は、前記３つのバーナ部４ａ，４ｂ，４ｃの全てに燃焼用空気を供給するように設けられている。

第１バーナ部４ａはいずれの燃焼バーナ部数の段に切り換えられても、ガス燃料が供給される燃焼バ−ナ部となる。
そこで、第１バーナ部４ａにて形成される火炎中に位置するように、燃焼状態検出手段としてのフレームロッドセンサ２２を構成するフレームロッド２２ａが設けられ、又、第１バーナ部４ａの近くには、点火動作を実行するイグナイタ２３が設けられている。

前記フレームロッドセンサ２２について、説明を加えると、図２に示すように、前記フレームロッド２２ａは、その長手方向を第１バーナ部４ａにて形成される火炎Ｆの形成方向に直交する方向に沿わせた状態で、第１バーナ部４ａの炎口の上方近くに設けられている。
図示を省略するが、フレームロッドセンサ２２は、フレームロッド２２ａと第１バーナ部４ａとに交流電圧を印加する交流電源と、第１バーナ部４ａにて形成される火炎Ｆを介してフレームロッド２２と第１バーナ部４ａとにより形成される閉ループを通して流れる電流（以下、フレームロッド電流と記載する場合がある）を検出す電流検出器等を備えて構成されている。
フレームロッド電流は、燃焼用空気の量が適正な量より少なくなって、火炎Ｆの燃焼反応が少なくなるほど小さくなり、そして、火炎Ｆの燃焼反応が少なくなるほど火炎Ｆの温度が低下するので、図３に示すように、フレームロッド電流と火炎Ｆの温度との間には、火炎Ｆの温度が低くなるほどフレームロッド電流が小さくなる相対関係があり、このフレームロッド電流が、火炎Ｆの温度に応じて出力される情報に相当する。
又、フレームロッド電流と火炎Ｆの酸素濃度との間にも、火炎Ｆの酸素濃度が低くなるほどフレームロッド電流が小さくなる相対関係があり、このフレームロッド電流が火炎Ｆの酸素濃度に応じて出力される情報に相当する。つまり、フレームロッド電流がバーナ部４ａの燃焼状態に応じた情報に相当する。
そして、燃焼用空気の量が適正な量より少なくなるほど、火炎Ｆの温度や酸素濃度が低下してフレームロッド電流が小さくなるので、フレームロッド電流に基づいて、第１バーナ部４ａの燃焼状態が不完全燃焼、即ち酸欠異常か否かを、延いては、ガスバーナ４の燃焼状態が酸欠異常か否かを判別することができ、その酸欠異常を判別するためのフレームロッド電流における異常判別用設定値が設定されることになる。

燃焼用空気の量が適正であって第１バーナ部４ａの燃焼が正常である状態においては、図２において破線、一点鎖線及び実線にて示すように、第１バーナ部４ａへのガス燃料供給量が異なって火炎Ｆの大きさが異なると、フレームロッド２２ａにおける火炎接触面積が火炎Ｆの大きさが大きくなるほど大きくなる形態で変化するので、第１バーナ部４ａの燃焼が正常である状態においては、フレームロッド電流は、火炎Ｆの大きさが大きくなるほど大きくなることになる。
つまり、燃焼が正常である状態における火炎Ｆの大きさが大きいほど、燃焼用空気の量が適正な量より少なくなることに伴うフレームロッド電流の減少幅が大きくなるので、火炎Ｆの大きさが大きいほど、酸欠異常の判別確度を高くすることができる。

図１に示すように、前記リモコン操作部Ｒは、給湯部Ｋの運転の開始・停止を指令する運転スイッチ３１、浴槽に湯張り目標温度の湯水を湯張り目標水位になるように供給する湯張り運転を指令する湯張りスイッチ３２、給湯目標温度を変更設定自在な給湯温度設定スイッチ３３、湯張り目標温度を変更設定自在な湯張り温度設定スイッチ３４、湯張り目標水位を変更設定自在な水位設定スイッチ３５、給湯目標温度や湯張り目標温度などを表示する表示部３６、運転状態であることを表示する運転ランプ３７、ガスバーナ４が燃焼状態であることを表示する燃焼ランプ３８、ガスバーナ４の燃焼状態が異常であることを表示する警報ランプ３９などを備えて構成されている。

前記制御部Ｈは、マイクロコンピュータを備えて構成され、ガスバーナ４にて加熱された湯水を給湯目標温度にするのに必要とするガスバーナ４の目標燃料供給量を求めて、その目標燃料供給量になるように燃料供給状態調節手段Ｎを制御し、且つ、燃焼バーナ部に供給される目標燃料供給量に対応して設定される目標通風量になるように、燃焼用ファン５の通風量を制御する燃焼調節制御としての給湯制御を実行するように構成されている。
又、前記制御部Ｈは、前記フレームロッドセンサ２２にて検出されるフレームロッド電流に基づいて、前記ガスバーナ４の燃焼状態が異常か否かを判別する燃焼状態判別制御を実行するように構成されている。

前記給湯制御は次のような処理を実行する。つまり、給湯部Ｋが運転状態に設定されている状態で、前記給湯栓１が開栓されて給水量センサ９にて検出される通水量の検出値が設定量を越えることで、一般給湯用の給湯制御を実行する。
この一般給湯用の給湯制御では、給湯熱交換器３への通水開始が検出されると点火処理を実行してガスバーナ４を燃焼させる。そして、このようにして給湯が開始されてから給湯温度がほぼ安定すると考えられる設定時間（例えば、約２０秒）が経過するまでの間は、給水量センサ９、給水温サ−ミスタ８のそれぞれの検出情報、および、給湯温度設定スイッチ３３にて設定されている給湯目標温度の情報に基づいて、給湯路７を通して給湯される湯水の温度を給湯目標温度にするために必要なバーナ４の目標燃料供給量を演算にて求めて、その求めた目標燃料供給量になるように、燃焼させるバーナ部の本数とその燃焼バーナ部へ供給する燃料供給量を制御し、かつ、目標燃料供給量に対応して設定される目標通風量になるように燃焼用ファン５の通風量を制御する、いわゆるフィードフォワード（ＦＦ）制御形式での燃焼制御を実行する。その後、給湯開始から設定時間が経過した後は、給湯温サーミスタ１３にて検出される給湯温度が給湯目標温度になるようにガスバーナ４の目標燃料供給量を演算にて求め、求めた目標燃料供給量になるように燃焼させるバーナ部の本数とその燃焼バーナ部へ供給する燃料供給量を制御し、かつ、給湯温サーミスタ１３にて検出される給湯温度が給湯目標温度になるようにミキシング弁１１の開度を調節し、かつ、目標燃料供給量に対応して設定される目標通風量になるように燃焼用ファン５の通風量を制御する、いわゆるフィードバック（ＦＢ）制御形式での燃焼制御を実行する。
そして、前記給湯栓１が閉栓されて給湯熱交換器３への通水が停止されるに伴って停止処理を実行してバーナ４の燃焼を停止させるように制御するように構成されている。

前記点火処理においては、燃焼用ファン５による通風作動を開始し、かつ、断続弁１９、切換弁１７ａ，１７ｂ，１７ｃ、ガス量調節弁１８のそれぞれを開弁調整するとともに、イグナイタ２３を作動させてガスバーナ４に点火させ、フレ−ムロッドセンサ２２により着火が確認されると、イグナイタ２３の作動を停止させる。
前記停止処理においては、各切換弁１７ａ，１７ｂ，１７ｃ、ガス量調節弁１８、断続弁１９のそれぞれを閉弁してガスバーナ４の燃焼を停止させて、設定時間経過後に燃焼用ファン５の作動を停止させる。

又、前記湯張りスイッチ３２にて湯張り運転が指令されると、前記湯張り弁１５を開弁し、それに伴って給水量センサ９にて検出される通水量の検出値が設定量を越えることで、湯張り用の給湯制御を実行する。
この湯張り用の給湯制御では、上記の一般給湯用の給湯制御と同様に、給湯熱交換器３への通水開始が検出されると点火処理を実行してバーナ４を燃焼させ、湯張り温度設定スイッチ３４にて設定されている湯張り目標温度の情報に基づいて、一般給湯用の給湯制御と同様のフィードフォワード（ＦＦ）制御形式での燃焼制御及びフィードバック（ＦＢ）制御形式での燃焼制御を実行し、浴槽の水位を検出する水位センサ（図示省略）にて検出される浴槽の水位が前記湯張り水位設定スイッチ３５にて設定された湯張り目標水位になると、湯張り弁１５を閉弁し、それに伴って給湯熱交換器３への通水が停止されるに伴って、一般給湯用の給湯制御と同様に、停止処理を実行してバーナ４の燃焼を停止させるように制御するように構成されている。

前記制御部Ｈは、前記燃料供給状態調節手段Ｎの制御、即ち、前記給湯制御において、目標燃料供給量が大きいほど燃焼バーナ部数を多くするように、且つ、燃焼バーナ部数の切り換えにおいて、その段を維持する最大目標燃料供給量を、その段よりも燃焼バーナ部数増加側の次の段において、その段を維持する最小目標燃料供給量よりも大きく設定することにより、前記最大目標燃料供給量と前記最小目標燃料供給量との間に燃料供給量のオーバーラップ部を設けて、前記燃焼バーナ部数を切り換えるように構成されている。

そして、本発明においては、前記制御部Ｈは、前記燃料供給状態調節手段Ｎの制御、即ち、前記給湯制御における前記オーバーラップ部の幅を、前記燃焼バーナ部数の切り換えにおいてその段を維持する最小目標燃料供給量を大小に変化させる形態で大小に変化させることができるように構成されている。
又、前記制御部Ｈが、前記オーバーラップ部の幅を大きくするための通常運転条件が満たされると、前記オーバーラップ部の幅を大きくし、且つ、前記オーバーラップ部の幅を小さくする異常検出用運転条件が満たされると、前記オーバーラップ部の幅を小さくするように構成されている。
この実施形態では、前記制御部Ｈが、前記一般給湯用の給湯制御を実行する一般給湯状態においては、前記通常運転条件が満たされるとして、前記オーバーラップ部の幅を大きくし、且つ、前記湯張り用の給湯制御を実行する前記湯張り状態においては、前記異常検出用運転条件が満たされるとして、前記オーバーラップ部の幅を小さくするように構成されている。

以下、前記給湯制御におけるガスバーナ４と燃焼用ファン５との制御について具体的に説明する。
図４に示すように、目標燃料供給量ＩＰに対して燃焼させるバーナ部の本数を切り換えたときの目標燃料供給量ＩＰと燃焼用ファン５の目標回転速度との関係が予め設定されて記憶されており、その記憶された情報に基づいて前記給湯制御が実行されるように構成されている。
つまり、演算により求めた目標燃料供給量ＩＰに基づいて、その目標燃料供給量ＩＰが少ない場合には、小インプットラインＬ１に沿うように、前記第１バーナ部４ａに接続される分岐路１６ａの切換弁１７ａのみを開弁してガス量調節弁１８の開度を調節し、かつ、燃焼用ファン５の回転速度を制御して、第１バーナ部４ａを燃焼させる。そして、目標燃料供給量ＩＰが多い場合には、大インプットラインＬ３に沿うように、３つの切換弁１７ａ，１７ｂ，１７ｃの全てを開弁してガス量調節弁１８の開度を調節し、かつ、燃焼用ファン５の回転速度を制御して、第１、第２及び第３の全てのバーナ部４ａ，４ｂ，４ｃを燃焼させる。また、目標燃料供給量ＩＰが中間の場合には、中インプットラインＬ２に沿うように、第１バーナ部４ａに接続される分岐路１６ａの切換弁１７ａ及び第２バーナ部４ｂに接続される分岐路１６ｂの切換弁１７ｂを開弁してガス量調節弁１８の開度を調節し、燃焼用ファン５の回転速度も制御して、第１バーナ部４ａ及び第２バーナ部４ｂを燃焼させる。

前記オーバーラップ部を設ける形態、及び、そのオーバーラップ部の幅を大小に変化させる形態について、図４に基づいて具体的に説明すると、大インプットラインＬ３を維持する最小目標燃料供給量として通常用最小目標燃料供給量Ｌ３ｍｉｎと、その通常用最小目標燃料供給量Ｌ３ｍｉｎよりも大きい異常検出用最小目標燃料供給量Ｌ３ｍｉｎ'を設定し、中インプットラインＬ２を維持する最大目標燃料供給量Ｌ２ｍａｘを前記通常用最小目標燃料供給量Ｌ３ｍｉｎ及び異常検出用最小目標燃料供給量Ｌ３ｍｉｎ'よりも大きくすることにより、その最大目標燃料供給量Ｌ２ｍａｘと通常用最小目標燃料供給量Ｌ３ｍｉｎとの間に通常用オーバーラップ部を設け、その最大目標燃料供給量Ｌ２ｍａｘと異常検出用最小目標燃料供給量Ｌ３ｍｉｎ'との間に、通常用オーバーラップ部よりも幅が小さい異常検出用オーバーラップ部を設けるようにしている。

同様にして、中インプットラインＬ２を維持する最小目標燃料供給量として通常用最小目標燃料供給量Ｌ２ｍｉｎと、その通常用最小目標燃料供給量Ｌ２ｍｉｎよりも大きい異常検出用最小目標燃料供給量Ｌ２ｍｉｎ'を設定し、小インプットラインＬ１を維持する最大目標燃料供給量Ｌ１ｍａｘを前記通常用最小目標燃料供給量Ｌ２ｍｉｎ及び異常検出用最小目標燃料供給量Ｌ２ｍｉｎ'よりも大きくすることにより、その最大目標燃料供給量Ｌ１ｍａｘと通常用最小目標燃料供給量Ｌ２ｍｉｎとの間に通常用オーバーラップ部を設け、その最大目標燃料供給量Ｌ１ｍａｘと異常検出用最小目標燃料供給量Ｌ２ｍｉｎ'との間に、通常用オーバーラップ部よりも幅が小さい異常検出用オーバーラップ部を設けるようにしている。

そして、制御部Ｈは、前記一般給湯用の給湯制御においては、前記通常運転条件が満たされるとして、小インプットラインＬ１と中インプットラインＬ２との間、中インプットラインＬ２と大インプットラインＬ３との間の夫々に前記通常用オーバーラップ部を設けることにより、オーバーラップ部の幅を大きくして燃焼バーナ部数を切り換えるように構成され、前記湯張り用の給湯制御においては、前記異常検出用運転条件が満たされるとして、小インプットラインＬ１と中インプットラインＬ２との間、中インプットラインＬ２と大インプットラインＬ３との間の夫々に前記異常検出用オーバーラップ部を設けることにより、オーバーラップ部の幅を小さくして燃焼バーナ部数を切り換えるように構成されている。

図４に基づいて、前記一般給湯用の給湯制御における燃焼バーナ部数の切り換えについて説明する。
先ず、燃焼バーナ部数の減少側への切り換えについて説明すると、３つの切換弁１７ａ，１７ｂ，１７ｃの全てを開弁して、第１、第２及び第３の全てのバーナ部４ａ，４ｂ，４ｃを燃焼させて、大インプットラインＬ３に基づいて目標燃料供給量ＩＰを調節すべくガス量調節弁１８の開度を調節している状態において、目標燃料供給量ＩＰが大インプットラインＬ３を維持する通常用最小目標燃料供給量Ｌ３ｍｉｎよりも小さくなると、第３バーナ部４ｃに接続される分岐路１６ｃの切換弁１７ｃを閉弁して、第１及び第２の２つのバーナ部４ａ，４ｂを燃焼させる状態として、中インプットラインＬ２に基づいて目標燃料供給量ＩＰを調節すべくガス量調節弁１８の開度を調節する。
又、第１バーナ部４ａに接続される分岐路１６ａの切換弁１７ａ及び第２バーナ部４ｂに接続される分岐路１６ｂの切換弁１７ｂを開弁して、第１及び第２の２つのバーナ部４ａ，４ｂを燃焼させて、中インプットラインＬ２に基づいて目標燃料供給量ＩＰを調節すべくガス量調節弁１８の開度を調節している状態において、目標燃料供給量ＩＰが中インプットラインＬ２を維持する通常用最小目標燃料供給量Ｌ２ｍｉｎよりも小さくなると、第２バーナ部４ｂに接続される分岐路１６ｂの切換弁１７ｂを閉弁して、第１バーナ部４ａのみを燃焼させる状態として、小インプットラインＬ１に基づいて目標燃料供給量ＩＰを調節すべくガス量調節弁１８の開度を調節する。

以下、増大側への切り換えについて説明すると、第１バーナ部４ａに接続される分岐路１６ａの切換弁１７ａのみを開弁して第１バーナ部４ａのみを燃焼させて、小インプットラインＬ１に基づいて目標燃料供給量ＩＰを調節すべくガス量調節弁１８の開度を調節している状態において、目標燃料供給量ＩＰが小インプットラインＬ１を維持する最大目標燃料供給量Ｌ１ｍａｘを越えると、更に、第２バーナ部４ｂに接続される分岐路１６ｂの切換弁１７ｂを開弁して、第１及び第２の２つのバーナ部４ａ，４ｂを燃焼させる状態として、中インプットラインＬ２に基づいて目標燃料供給量ＩＰを調節すべくガス量調節弁１８の開度を調節する。
又、第１バーナ部４ａに接続される分岐路１６ａの切換弁１７ａ及び第２バーナ部４ｂに接続される分岐路１６ｂの切換弁１７ｂを開弁して、第１及び第２の２つのバーナ部４ａ，４ｂを燃焼させて、中インプットラインＬ２に基づいて目標燃料供給量ＩＰを調節すべくガス量調節弁１８の開度を調節している状態において、目標燃料供給量ＩＰが中インプットラインＬ２を維持する最大目標燃料供給量Ｌ２ｍａｘを越えると、更に、第３バーナ部４ｃに接続される分岐路１６ｃの切換弁１７ｃを開弁して、第１、第２及び第３の全てのバーナ部４ａ，４ｂ，４ｃを燃焼させる状態として、大インプットラインＬ３に基づいて目標燃料供給量ＩＰを調節すべくガス量調節弁１８の開度を調節する。

次に、図４に基づいて、前記湯張り用の給湯制御における燃焼バーナ部数の切り換えについて説明する。
燃焼バーナ部数の減少側への切り換えについて説明すると、３つの切換弁１７ａ，１７ｂ，１７ｃの全てを開弁して、第１、第２及び第３の全てのバーナ部４ａ，４ｂ，４ｃを燃焼させて、大インプットラインＬ３に基づいて目標燃料供給量ＩＰを調節すべくガス量調節弁１８の開度を調節している状態において、目標燃料供給量ＩＰが大インプットラインＬ３を維持する異常検出用最小目標燃料供給量Ｌ３ｍｉｎ'よりも小さくなると、第３バーナ部４ｃに接続される分岐路１６ｃの切換弁１７ｃを閉弁して、第１及び第２の２つのバーナ部４ａ，４ｂを燃焼させる状態として、中インプットラインＬ２に基づいて目標燃料供給量ＩＰを調節すべくガス量調節弁１８の開度を調節する。
又、第１バーナ部４ａに接続される分岐路１６ａの切換弁１７ａ及び第２バーナ部４ｂに接続される分岐路１６ｂの切換弁１７ｂを開弁して、第１及び第２の２つのバーナ部４ａ，４ｂを燃焼させて、中インプットラインＬ２に基づいて目標燃料供給量ＩＰを調節すべくガス量調節弁１８の開度を調節している状態において、目標燃料供給量ＩＰが中インプットラインＬ２を維持する異常検出用最小目標燃料供給量Ｌ２ｍｉｎ'よりも小さくなると、第２バーナ部４ｂに接続される分岐路１６ｂの切換弁１７ｂを閉弁して、第１バーナ部４ａのみを燃焼させる状態として、小インプットラインＬ１に基づいて目標燃料供給量ＩＰを調節すべくガス量調節弁１８の開度を調節する。

尚、前記湯張り用の給湯制御における燃焼バーナ部数の増大側への切り換えは、上述した一般給湯用の給湯制御における燃焼バーナ部数の減少側への切り換えと同様であるので、説明を省略する。

次に、前記燃焼状態判別制御について説明する。
一般給湯用や湯張り用の給湯制御において、燃焼バーナ部数が同じであるときは、目標燃料供給量ＩＰが大きくなるほど、火炎が大きくなると共に火炎の温度や酸素濃度が高くなり、又、目標燃料供給量ＩＰが同じであっても、燃焼バーナ部数が少なくなると、火炎が大きくなると共に火炎の温度や酸素濃度が高くなる。
例えば、目標燃料供給量ＩＰが同じであると、小インプットラインＬ１に基づいて第１バーナ部４ａの１つのバーナ部を燃焼させる状態では、中インプットラインＬ２に基づいて第１及び第２の２つのバーナ部４ａ，４ｂを燃焼させる状態よりも火炎が大きくなると共に火炎の温度や酸素濃度が高くなり、中インプットラインＬ２に基づいて第１及び第２の２つのバーナ部４ａ，４ｂを燃焼させる状態では、目標燃料供給量ＩＰが同じであると、大インプットラインＬ３に基づいて第１、第２及び第３の３つのバーナ部４ａ，４ｂ，４ｃを燃焼させる状態よりも火炎が大きくなると共に火炎の温度や酸素濃度が高くなる。

そこで、予め、小インプットラインＬ１、中インプットラインＬ２及び大インプットラインＬ３の夫々について、前記異常判別用設定値を、目標燃料供給量ＩＰが大きくなるほど大きくなる条件で目標燃料供給量ＩＰに応じて複数設定して、前記制御部Ｈに記憶させてある。

前記制御部Ｈは、一般給湯用及び湯張り用の給湯制御夫々において、３つの切換弁１７ａ，１７ｂ，１７ｃの開閉操作状態に基づいて、給湯制御をいずれのインプットラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３に基づいて実行しているかを判別して、その判別したインプットラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３について設定されている複数の異常判別用設定値のうち、現在の目標燃料供給量ＩＰに対応する異常判別用設定値を選定して、その選定した異常判別用設定値よりも前記フレームロッドセンサ２２にて検出されるフレームロッド電流が小さい場合は、酸欠異常であると判別するように構成されている。
そして、前記制御部Ｈは、酸欠異常であると判別すると、前記停止処理を実行してガスバーナ４の燃焼を停止させ、並びに、前記警報ランプ３９を点灯させるように構成されている。

そして、湯張り用の給湯制御においては、燃料供給状態調節手段Ｎの制御におけるオーバーラップ部の幅を、一般給湯用の給湯制御におけるよりも最小目標燃料供給量を大きくする形態で小さくすることから、湯張り用の給湯制御においては、目標燃料供給量が最小目標燃料供給量になるとき又はその最小目標燃料供給量に近いときでも、極力大きい火炎を形成することができるようになって、燃焼状態が正常な状態においてフレームロッドセンサ２２から出力されるフレームロッド電流を極力大きくすることができるようになるので、燃焼状態が正常な状態から異常な状態になるときの出力情報の変化の程度が大きくなり、燃焼状態の異常を判別する確度をより一層高くすることができる。

〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ）上記の実施形態においては、オーバーラップ部の幅を大きくするか小さくするかの選択を制御部Ｈにより自動的に行わせるように構成する場合について例示したが、オーバーラップ部の幅を大きくする状態と小さくする状態とに切り換える人為操作式の切り換え手段を設けて、オーバーラップ部の幅を大きくするか小さくするかの選択を人為的に行うように構成しても良い。

（ロ）通常運転条件及び異常検出用運転条件夫々の具定的な条件は、上記の実施形態において例示した条件に限定されるものではない。
例えば、設定期間が経過する毎に、バーナ４の積算燃焼量が設定量になる毎に、あるいは、ガスバーナ４の点火回数が設定回数になる毎に異常検出用運転条件が満たされ、それ以外は通常運転条件が満たされるように構成しても良い。

（ハ）上記の実施形態においては、燃焼用ファン５を、ガスバーナ４を構成する全てのバーナ部に燃焼用空気が供給されるように構成して、ガス燃料が供給されないバーナ部にも燃焼用空気が供給されるように構成する場合について例示したが、ガス燃料が供給されるバーナ部のみに燃焼用空気を供給するように通風経路を切り換え自在で且つその供給量を調節自在なように構成された燃焼用空気供給手段を設けても良い。
この場合は、ガス燃料が供給されないバーナ部には燃焼用空気が供給されないので、目標燃料供給量ＩＰと燃焼用ファン５の目標回転速度との相対関係を、複数の燃焼バーナ部数の段にわたって、１本の連続したラインにて設定することができる。
例えば、燃焼バーナ部数を３段に切り換える場合、図５に示すように、小インプットラインＬ１、中インプットラインＬ２及び大インプットラインＬ３を１本の連続したラインにて設定することができる。
この場合も、上記の実施形態と同様に、図５に示すように、大、中のインプットラインＬ３，Ｌ２を維持する最小目標燃料供給量として通常用最小目標燃料供給量Ｌ３ｍｉｎ，Ｌ２ｍｉｎと、それよりも大きい異常検出用最小目標燃料供給量Ｌ３ｍｉｎ'，Ｌ２ｍｉｎ'を設定して、通常用オーバーラップ部と、その通常用オーバーラップ部よりも幅が小さい異常検出用オーバーラップ部を設けることになる。

（ニ）燃焼状態検出手段の具体構成は、上記の実施形態において例示した如き、フレームロッド２２ａを備えて構成する場合に限定されるものではなく、例えば、熱電対を備えて構成しても良い。

（ホ）燃焼バーナ部数の段数は、上記の実施形態において例示した３段に限定されるものではなく、２段や４段以上でも良い。

（ヘ）上記の実施形態では、本発明を適用する燃焼装置の具体構成が浴槽や給湯栓に給湯する給湯装置である場合について例示したが、本発明を適用する燃焼装置の具体構成は種々に変更可能である。
例えば、給湯熱交換器に加えて、浴槽用循環路を通して循環される湯水を加熱する追焚用熱交換器や、暖房用循環路を通して循環される暖房用熱媒を加熱する暖房用熱交換器を備えたものでも良い。

給湯装置の全体構成を示すブロック図フレームロッドの設置状態を示す図フレームロッド電流と火炎の温度との関係を示す図目標燃料供給量と燃焼用ファンの目標回転速度との関係を示す図別実施形態に係る目標燃料供給量と燃焼用ファンの目標回転速度との関係を示す図

符号の説明

２給湯熱交換器
４バーナ
４ａ，４ｂ，４ｃバーナ部
２２燃焼状態検出手段
Ｈ制御手段
Ｎ燃料供給状態調節手段

Claims

複数のバーナ部を備えたバーナと、
前記複数のバーナ部において燃料供給状態にする燃焼バーナ部の数を複数段に切り換え、且つ、その燃焼バーナ部への燃料供給量を調節する燃料供給状態調節手段と、
前記バーナ部にて形成される火炎中に位置するように設けられて、前記バーナ部の燃焼状態に応じた情報を出力する燃焼状態検出手段と、
燃焼負荷に応じた目標燃料供給量を求めて、前記燃料供給状態調節手段を制御する燃焼調節制御、及び、前記燃焼状態検出手段の出力情報に基づいて、前記バーナの燃焼状態が異常か否かを判別する燃焼状態判別制御を実行する制御手段とが設けられ、
前記制御手段が、前記燃料供給状態調節手段の制御において、前記目標燃料供給量が大きいほど前記燃焼バーナ部数を多くするように、且つ、前記燃焼バーナ部数の切り換えにおいて、その段を維持する最大目標燃料供給量を、その段よりも燃焼バーナ部数増加側の次の段において、その段を維持する最小目標燃料供給量よりも大きく設定することにより、前記最大目標燃料供給量と前記最小目標燃料供給量との間に燃料供給量のオーバーラップ部を設けて、前記燃焼バーナ部数を切り換えるように構成されている燃焼装置であって、
前記制御手段が、前記燃料供給状態調節手段の制御における前記オーバーラップ部の幅を、前記燃焼バーナ部数の切り換えにおいてその段を維持する最小目標燃料供給量を大小に変化させる形態で大小に変化させることができるように構成されている燃焼装置。
前記制御手段が、前記オーバーラップ部の幅を大きくするための通常運転条件が満たされると、前記オーバーラップ部の幅を大きくし、且つ、前記オーバーラップ部の幅を小さくする異常検出用運転条件が満たされると、前記オーバーラップ部の幅を小さくするように構成されている請求項１記載の燃焼装置。
前記バーナが、浴槽に給湯する湯張り状態と前記浴槽以外の湯消費箇所に給湯する一般給湯状態とに切り換え自在な給湯熱交換器を加熱するように設けられ、
前記制御手段が、前記一般給湯状態においては、前記通常運転条件が満たされるとして、前記オーバーラップ部の幅を大きくし、且つ、前記湯張り状態においては、前記異常検出用運転条件が満たされるとして、前記オーバーラップ部の幅を小さくするように構成されている請求項２記載の燃焼装置。