(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼機器からの排気を排出させる排気トップであって、
前記燃焼機器に連結される排気筒と、
前記排気筒を包囲して設置された外筒と、
前記排気筒から排出される前記排気を整流する排気整流板と、
前記排気筒と前記外筒との間に形成され、前記排気整流板で整流された前記排気に応じて低温空気が流れる空気流路と、
前記排気筒の、前記外筒によって包囲された位置に設置され、前記排気筒内に臨む感温部で前記排気部を流れる前記排気の温度を検出し、基部を前記排気筒と前記外筒との間の低温空気が流れる前記空気流路に臨ませている温度センサと、
を備えたことを特徴とする排気トップ。
【請求項２】
前記排気整流板は、前記外筒内に設置されて前記排気筒との間に前記空気流路に通ずる流路を形成し、該流路から前記排気を前記空気流路側に導くことを特徴とする請求項１に記載の排気トップ。
【請求項３】
前記排気筒は、前記空気流路を通じて落下する油脂を受ける油脂受皿を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気トップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、瞬間湯沸器等の給湯装置やコンロ等の燃焼機器の排気制御に関し、特に、燃焼機器の排気トップに関する。
【背景技術】
【０００２】
厨房に瞬間湯沸器等の給湯装置やコンロ等、複数の燃焼機器が設置された場合には、各燃焼機器の排気を共通のダクトを通じて外気に放出させるダクト排気が用いられる。斯かるダクト排気や燃焼機器に関し、排気温度がしきい値温度以上に上昇した場合には燃焼を停止させる燃焼機器（特許文献１）、排気部から排気あふれが生じた場合には、その判定に基づき、燃焼を停止させる排気あふれ安全装置（特許文献２）、ダクト通路への接続工法を簡易化した湯沸器用排気フード部（特許文献３）等が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２０５５５３号公報
【特許文献２】特開２００３−３０２０８２号公報
【特許文献３】特開２００２−３４９８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ダクトに直結して排気するダクト直結型の燃焼機器として例えば、給湯装置では、その排気をダクト通路に接続された排気フードを通してダクト通路に排出させる。特許文献１に開示された燃焼機器では、排気フードからダクト通路に排出される排気について、その排気温度を検出する排気温度検出手段と、給湯器の周囲温度を検出する外気温検出手段が設けられており、排気温度がしきい値を超えると、給湯装置の燃焼を停止させている。排気温度に応じて、燃焼を停止させることは、安全上、極めて好ましいことであるが、頻繁に燃焼を停止させることは実用的でないと感じる消費者もある。
【０００５】
また、特許文献２に開示された排気あふれ安全装置では、排気フードの空気吸引口の近傍温度を一定時間間隔ごとに監視し、検出温度の上昇率が所定値を超えた場合には排気あふれと判定し、給湯装置の燃焼を停止させている。この場合、排気フード側の検出温度が雰囲気温度か、レンジ等の加熱器の点火による温度かの区別ができないため、排気あふれと判定し、運転停止に移行させるおそれがある。
【０００６】
また、給湯装置の排気温度は２００〔℃〕以上に達するので、大型フードを設置する必要がある。排気フード側で室内の低温空気を混合すれば、排気温度を低下させることができるが、室内空気の混合のみでの排気温度の低下には限度がある。
【０００７】
また、業務用厨房室等、排熱温度の高い燃焼機器の排気をダクト通路により排出する場合には、ダクト通路内に堆積する油脂に対する発火防止対策として排気温度を低下させることが要請される。
【０００８】
斯かる課題について、既述の特許文献１、２又は３にその開示はなく、それを解決する手段や着想についての開示もない
【０００９】
そこで、本発明の目的は、燃焼機器の排気に関し、燃焼を維持しながら、排気温度を低下させることにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、排気温度の低下により、排気系統に対する耐熱材料選択の自由度等、耐熱設計の容易化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の構成を列挙すれば、次の通りである。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明は、燃焼機器からの排気を排出させる排気トップであって、前記燃焼機器に連結される排気筒と、前記排気筒を包囲して設置された外筒と、前記排気筒から排出される前記排気を整流する排気整流板と、前記排気筒と前記外筒との間に形成され、前記排気整流板で整流された前記排気に応じて低温空気が流れる空気流路と、前記排気筒の、前記外筒によって包囲された位置に設置され、前記排気筒内に臨む感温部で前記排気部を流れる前記排気の温度を検出し、基部を前記排気筒と前記外筒との間の低温空気が流れる前記空気流路に臨ませている温度センサとを備えた構成である。斯かる構成により、燃焼機器からの排気が低温空気と混合されて低温化され、上記目的が達せられる。
【００１３】
この排気トップにおいて、前記排気整流板は、前記外筒内に設置されて前記排気筒との間に前記空気流路に通ずる流路を形成し、該流路から前記排気を前記空気流路側に導く構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的が達せられる。
【００１４】
この排気トップにおいて、前記排気筒は、前記空気流路を通じて落下する油脂を受ける油脂受皿を備える構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的が達せられる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、次の効果が得られる。
【００１６】
(1) 燃焼機器の排気温度を低下させることができる。
【００１７】
(2) 排気温度を低下させて燃焼を維持することができるから、例えば、給湯装置では水量を低減させながら所望の温度での出湯が可能である。
【００１８】
(3) 排気温度を低下させることができるので、油脂等の発火防止対策が軽減でき、排気系統に低耐熱材料を用いることができ、耐熱材料選択の自由度が広がり、例えば、合成樹脂等で排気部やダクト通路を構成することができる。
【００１９】
(4) 排気と低温空気の混合を行う排気トップ部を用いれば、排気が低温空気と混合されて低温化されてダクト通路に排出される構成とすることができる。
【００２０】
(5) 排気トップ部内に温度センサを備える構成とすれば、温度センサを過熱状態から防護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る排気システムを示す図である。
【図２】給湯装置の構成例を示す図である。
【図３】排気トップ部の構成例を示す図である。
【図４】給湯制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】外部リモコン装置の構成例を示す図である。
【図６】排気温度制御を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る排気システム及び給湯装置に用いられる排気トップ部の構成例を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る排気システム及び給湯装置の構成例を示す図である。
【図９】排気温度と実号数との関係を示す図である。
【図１０】排気温度と流量との関係を示す図である。
【図１１】流量と設定温度の関係を示す図である。
【図１２】実号数と入水温度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
〔第１の実施の形態〕
【００２３】
本発明の第１の実施の形態について、図１を参照して説明する。図１は、第１の実施の形態に係る燃焼機器の排気システムを示す図である。
【００２４】
この排気システム２は、外気に開放されたダクト配管等で形成された共通のダクト通路４を備え、厨房等の室内に設置された複数の燃焼機器から生じる排気６を既述のダクト通路４を通じて外気に排出させるシステムである。この排気システム２には厨房の天井等にダクト通路４が設置され、このダクト通路４には燃焼機器からの排気６を吸い込むフード８が設置されている。フード８はスカート状であって、ダクト通路４の断面より広い排気空間１０を備えている。この排気空間１０とダクト通路４との間には、排気空間１０とダクト通路４とを連結させる連結通路１２が形成されている。この実施の形態では、単一のフード８を例示したが、複数のフードを備えた構成であってもよい。
【００２５】
ダクト通路４には、排気６をフード８の排気空間１０から吸引し、外気に放出する手段として例えば、ダクトファン１４が設置され、このダクトファン１４には駆動手段としてモータ１６が連結され、このモータ１６にはスイッチ１８を介して電源２０が接続されている。電源２０は例えば、商用交流電源である。スイッチ１８の投入により、モータ１６が給電され、ダクトファン１４が回転する。ダクト通路４には、ダクトファン１４の回転検出手段として例えば、風圧センサ２２が設置され、ダクトファン１４の回転により生じた風圧が風圧センサ２２に検出され、その検出出力として電気信号が得られる。
【００２６】
このような排気システム２において、フード８の排気空間１０又はその近傍には複数の燃焼機器として、半密閉式燃焼方式のガス湯沸器等の給湯装置２４、コンロ２６が設置されている。給湯装置２４は所謂瞬間湯沸器である。
【００２７】
給湯装置２４の上部側には、機器内で発生した排気６をフード８側に導くための排気部として排気筒２８が備えられ、この排気筒２８の端部には排気トップ部３０が備えられている。この実施の形態では、排気空間１０より外れた位置に給湯装置２４が設置されているので、給湯装置２４の排気筒部３４に排気筒２８を連結して延長し、かつ屈曲させることにより、排気トップ部３０がフード８内に設置され、排気６がダクト通路４側に導かれている。また、この給湯装置２４には電源２０が給電制御部３５を介して接続され、この給電制御部３５は風圧センサ２２の検出信号に応じて給湯装置２４の給電制御を行っている。
【００２８】
斯かる構成において、スイッチ１８をＯＮにすると、電源２０からの電力供給を受けたファン駆動用モータ１６が駆動されてダクトファン１４が回転する。この回転によって生じた風圧が風圧センサ２２に検出され、その検出信号が給電制御部３５に伝えられ、給電制御部３５は、その検出信号の有無又はレベルによってダクトファン１４が回転しているか否かを判断し、その判断結果に基づき、給湯装置２４への電力供給を行う。ダクトファン１４が回転しない限り給湯装置２４の燃焼が禁止されるので、例えば、燃焼に必要な給気（空気）を室内から機器内に取り込む半密閉型の給湯装置において、燃焼中にダクトファン１４が停止した場合には、給湯装置２４の燃焼が禁止され、排気６が厨房等の室内に漏れるのを防止している。
【００２９】
給湯装置２４の排気６はダクト通路４を通じて外気へ放出され、コンロ２６等の他の燃焼機器の排気６も同様である。ところで、給湯装置２４では、コンロ２６等に比べて燃焼能力の高い燃焼手段が用いられるので、その排気温度が高いことから、排気温度の検出を行い、その検出温度に応じて最大燃焼能力を段階的に加減し、排気温度を所定温度以下例えば、６５〔℃〕以下に制御している。排気温度を低下させたことにより、排気筒２８や排気トップ部３０等、排気部の一部又は全部やフード８、ダクト通路４の配管等を合成樹脂で形成することができる。
【００３０】
次に、給湯装置について、図２を参照して説明する。図２は、給湯装置２４の構成例を示す図である。図２において、図１と同一部分には同一符号を付してある。
【００３１】
この給湯装置２４は、上水Ｗを加熱して給湯するガス湯沸器等の熱源機であって、この給湯装置２４には熱交換手段として例えば、一次熱交換器３６及び二次熱交換器３８が備えられている。一次熱交換器３６は、燃焼室４１にあるバーナ４２のガス燃焼によって得られた燃焼排気４４の主として顕熱により熱交換を行い、二次熱交換器３８は、燃焼排気４４から主として潜熱により熱交換を行う。燃焼排気の潜熱を回収する熱交換器等を用いて、燃焼排気の潜熱を回収するので、容易に排気温度を低下させることができる。燃焼排気４４は熱交換前の高温排気であるのに対し、既述の排気６は、燃焼排気４４の熱交換後の低温排気である。
【００３２】
給水口４６から給水された上水Ｗは、給水路を構成する水管４８を通って二次熱交換器３８において熱交換をした後、一次熱交換器３６において熱交換を行って給湯口５０から給湯される。給水路であるとともに給湯路を構成する水管４８上には、入水温センサ５２、出湯温センサ５４、混合温センサ５６、水量センサ５８、給湯弁６０、水制御弁６２が設けられるとともに、一次熱交換器３６に跨ってバイパス管路６４が設けられ、そのバイパス管路６４にはバイパス水制御弁６６が設けられている。
【００３３】
入水温センサ５２は、給水口４６から給水された上水Ｗの温度を検出するセンサであり、出湯温センサ５４は一次熱交換器３６で熱交換を行った後の水温を検出するセンサであり、また、混合温センサ５６は給湯口５０から給湯される直前の水温を検出するセンサである。これらのセンサ５２、５４、５６は、サーミスタにより構成されている。また、水量センサ５８は、水管４８を流れる上水Ｗの流量を電気的に検出し、検出流量を電気信号で出力する。バイパス管路６４は、湯の設定温度に対する応答性を高めるために形成され、バイパス水制御弁６６によってバイパス流量を制御する。
【００３４】
二次熱交換器３８の熱交換で生じた結露水等であるドレン６８はドレン受け６９で受け、このドレン受け６９のドレン６８を給湯装置２４外に排水する排水路７０が設けられ、この排水路７０上にはドレン６８を中和するための中和器７２が設けられている。中和器７２には、中和剤７４が装填されているとともに、未中和のドレン６８の流出を防止する仕切り壁７６が設置されている。
【００３５】
給湯装置２４の熱源である燃焼部として、燃焼室４１には、燃料を燃焼させるバーナ４２が設置され、このバーナ４２にはガス供給管７８を通して燃料ガスＧが供給される。ガス供給管７８には燃料元弁８０、燃料比例弁８２及び燃料量切替弁８４、８６が設けられ、燃料ガスＧの切替及び調整が行われる。また、燃料ガスＧに点火するための点火プラグ８８、イグナイタ９０、火炎を検出するフレームロッド９２が設けられている。燃焼室４１の底部には、バーナ４２に燃焼に必要な空気を供給する給気ファン９４が設けられている。この給気を得て燃料ガスＧの燃焼により、燃焼排気４４が得られる。この燃焼排気４４は一次熱交換器３６及び二次熱交換器３８に導かれるとともに、熱交換後の排気６は排気筒２８側に導かれる。
【００３６】
燃焼室４１の壁面には、排気あふれの検出手段として例えば、ＣＯセンサ９６が設けられており、排気６の給湯装置２４の内部やダクト通路４から厨房等の室内への逆流等を検出し、電気信号で取り出す。
【００３７】
燃焼室４１の上部には、排気６をダクト通路４側に導く排気筒２８が接続されており、その排気筒２８の端部には排気トップ部３０が取り付けられ、排気６と室内の低温空気との混合が行われる。排気トップ部３０内において、排気筒２８には、排気６の温度を直接検出するための温度センサとして排気温センサ１００が設置されている。この排気温センサ１００の検出信号は、燃焼制御等を行う燃焼制御手段としての給湯制御装置１０２に入力されている。給湯制御装置１０２は、排気温センサ１００の検出信号の他、各種のセンサの検出信号を取り込み、給湯制御の他、排気温度制御、燃焼制御等の各種制御を行う。この給湯制御装置１０２の給電入力部には漏電安全装置１０３が設置され、給電制御部３５を介して電源２０が給電されている。
【００３８】
斯かる構成において、給湯栓が開かれる等により給湯需要が発生し、バーナ４２で燃料Ｇの燃焼により、燃焼排気４４が生じると、この燃焼排気４４は一次熱交換器３６、二次熱交換器３８を通して顕熱、潜熱が吸収された後、排気６として排気筒２８よりダクト通路４に導かれる。排気筒２８を通過する排気６の温度は排気筒２８内に設置された排気温センサ１００により検出され、その検出温度に応じて水制御弁６２に設定されている現在の最大給水量を段階的に加減し、これに応じて燃料比例弁８２に設定されている現在の開度を段階的に加減する。即ち、排気６の検出温度が所定温度以上であれば、水制御弁６２に設定されている現在の最大給水量を段階的に低減させ、これに対応して燃料比例弁８２に設定されている開度を段階的に低減させることにより、燃焼量を抑制する。これにより、排気温度が所定値以下に制御される。
【００３９】
また、給湯動作では、給水口４６から給水がされ、水量センサ５８がその水の流れを検知すると、給気ファン９４が回転するとともに、燃料比例弁８２等が開かれてバーナ４２に点火され、燃焼が開始される。上水Ｗが熱交換により加熱され、設定温度の湯ＨＷが給湯口５０から給湯される。
【００４０】
次に、排気部について、図３を参照して説明する。図３は、排気トップ部の構成例を示す図である。図３において、図１又は図２と同一部分には同一符号を付してある。
【００４１】
排気トップ部３０には排気筒２８の終端部を覆うようにトップ部外筒３２が設置されている。このトップ部外筒３２は、排気筒２８より径大であって、排気筒２８と同心円状の筒体で構成されており、排気筒２８の外面に立設した支持脚部１０４により取り付けられ、トップ部外筒３２と排気筒２８との間には空気流路１０６が形成されている。支持脚部１０４には、空気流路１０６を室内に開放する空気通路１０８が形成されている。
【００４２】
このトップ部外筒３２の上部側には排気整流板１１０が設置され、この排気整流板１１０はステー１１２によってトップ部外筒３２の内側に取り付けられている。排気整流板１１０は円錐状であって、その先端部分を排気筒２８の開口部に挿入し、排気筒２８からの排気６を排気整流板１１０の壁面側に整流する。また、排気整流板１１０の背面側には、ステー１１４を介して油脂カバー１１６が取り付けられ、この油脂カバー１１６は排気整流板１１０とともに排気筒２８の開口部を覆い、排気筒２８内への油脂の落下を防止し、空気流路１０６を通じて落下する油脂等は排気筒２８に固定されたフランジ状の油脂受皿１１７で受け、給湯装置２４の本体側への油脂の落下を防止している。そして、排気トップ部３０において、排気筒２８には、排気温センサ１００が設置されており、排気温センサ１００の感温部１１８のみが排気６に触れる構成である。
【００４３】
排気筒２８を通過した排気６は、空気流路１０６側に上昇気流を生じさせ、この上昇気流に応じてトップ部外筒３２内で空気流路１０６から流れ込む低温空気と混合されて冷やされる。排気６の温度は排気温センサ１００に直接検出され、その検出温度は電気信号により給湯装置２４の給湯制御装置１０２へと伝送され、既述の排気温度制御に用いられる。
【００４４】
斯かる構成によれば、排気６が室内の低温空気と混合されて低温化されてダクト通路４に排出されるとともに、排気温センサ１００によって排気温度が検出される。排気温センサ１００の背面部が室内の低温空気で冷却されるので、過熱状態から防護される。
【００４５】
次に、制御部について、図４及び図５を参照して説明する。図４は給湯制御装置１０２の構成例を示すブロック図であり、図５は外部リモコン装置１７８の構成例を示すブロック図である。図４及び図５において、図２及び図３と同一部分には同一符号を付してある。
【００４６】
給湯制御装置１０２には制御演算部１２０が設置されており、この制御演算部１２０はコンピュータで構成されており、この実施の形態では、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）１２８、記録媒体としてＲＡＭ（Random-Access Memory）１３０及びＲＯＭ（Read-Only Memory）１３２等が備えられている。ＲＯＭ１３２には、給湯制御プログラム、燃焼制御プログラム、排気温度制御プログラム等の各種制御プログラムが格納されている。ＲＡＭ１３０には、給湯装置２４に設置された各センサの検出結果が格納される。
【００４７】
また、制御演算部１２０には、各種時間の制御を行うウォッチタイマ１３４、各種検出回路との入出力ポート部１３６、割り込み制御に関するインタラプトコントロール部１３８、プログラムカウンタ１４０等が設置されている。プログラムカウンタ１４０は、各種制御プログラムの実行タイミング等をカウントしている。ウォッチタイマ１３４は、燃焼制御や給湯制御等を実行をした場合の待機時間等をカウントする。
【００４８】
排気温センサ１００の検出信号は温度検出回路１４２に加えられ、Ａ／Ｄ変換器１５０を通してディジタル信号に変換された後、ＣＰＵ１２８に取り込まれる。同様に入水温センサ５２、出湯温センサ５４、混合温センサ５６の検出信号は同様に温度検出回路１４４、１４６、１４８を通して取り込まれ、Ａ／Ｄ変換器１５０を通してディジタル信号に変換された後、ＣＰＵ１２８に取り込まれる。水量センサ５８の検出信号は、パルスであることから、パルス波形成形器１５２によって成形された後、タイマイベントカウンタ１５４によって計数され、その計数出力がＣＰＵ１２８に取り込まれる。
【００４９】
給気ファン９４を回転させるファンモータ１５６は、入出力ポート部１３６から出力される駆動制御信号によりファン駆動回路１５８の出力によって駆動され、その回転はファン回転パルス検出回路１６０によって検出され、その検出信号がタイマイベントカウンタ１５４によって計数される。
【００５０】
入出力ポート部１３６から出力された制御信号により、燃料比例弁８２は燃料比例弁駆動回路１６２によって駆動され、イグナイタ９０はイグナイタ駆動回路１６４によって駆動され、燃料元弁８０は燃料元弁駆動回路１６６によって駆動され、燃料量切替弁８４、８６は燃料量切替弁駆動回路１６８によって駆動され、水制御弁６２は水制御弁駆動回路１７０によって駆動される。また、フレームロッド９２の検出信号は炎検出回路１７２によって検出され、その検出出力は入出力ポート部１３６を通してＣＰＵ１２８に取り込まれる。
【００５１】
入出力ポート部１３６から出力されたリモコン制御信号は、変調器１７４及び送信回路１７６を通して外部リモコン装置１７８（図５）に伝送され、外部リモコン装置１７８からの制御信号は受信回路１８０及び復調器１８２を通してインタラプトコントロール部１３８に取り込まれる。このインタラプトコントロール部１３８は、外部リモコン装置１７８からの制御信号により、設定温度変更等の割り込み指令の制御が実行される。
【００５２】
制御演算部１２０やその他の機能部に給電する電源部１８４には、電源２０が給電制御部３５及び漏電安全装置１０３を通して供給されている。即ち、給湯制御装置１０２の給電が給電制御部３５によって制御される。
【００５３】
そして、図５に示すように、外部リモコン装置１７８には、制御演算部１８６、受信回路１８８、復調器１９０、変調器１９２、送信回路１９４、温調スイッチ１９６、運転スイッチ１９８、表示部２００、検出回路２０２、駆動回路２０４等が設置されており、制御演算部１８６にはＣＰＵ２０６、ＲＯＭ２０８、ＲＡＭ２１０、インタラプトコントロール部２１２、入出力ポート部２１４、２１６が設置されている。運転スイッチ１９８による運転の開始又は終了の指示が検出回路２０２に検出され、温調スイッチ１９６による温度調節が検出回路２０２に検出され、運転の開始、その終了又は温度調節が実行される。
【００５４】
次に、燃焼制御方法について、図６を参照して説明する。図６は、燃焼制御方法の一例として排気温度の制御プログラムを示すフローチャートである。
【００５５】
この排気温度の制御は、排気６の温度検出に基づき、燃焼を維持しながら、排気温度を所定温度以下例えば、６５〔℃〕以下に低減させる制御であって、具体的には、排気温度が上限温度Ｈ以上である場合には、最大燃焼能力として例えば、燃焼号数を段階的に低減させ、排気温度が下限温度Ｌに達した場合には、最大燃焼能力として例えば、燃焼号数を段階的に増加させ、出湯温度は設定温度に維持する。換言すれば、排気温度が上限温度Ｈ以上である場合には、出湯量を制限し、排気温度が下限温度Ｌに達した場合には、出湯量を増加させ、出湯温度が設定温度に維持される。この場合、出湯量と燃料供給量とは連動関係にあることから、出湯量を調整してもよく、また、燃料供給量を調整してもよい。また、出湯量と給水量は同一であることから、水制御弁６２の開度を規制又は加減することにより、燃焼号数を制御することができる。
【００５６】
ここで、給湯装置２４の給湯能力を表す号数について、１〔号〕は、１分間に１〔Ｌ〕の水を２５〔℃〕温度上昇する能力であり、これを１時間当たりの能力で記述すれば、
１〔号〕＝１〔Ｌ／ｍｉｎ〕×１〔ｋｃａｌ／Ｌ・℃〕
×２５〔℃〕×６０〔ｍｉｎ／ｈ〕
＝１，５００〔ｋｃａｌ／ｈ〕                    ・・・(1) 
となり、号数に比例して燃料量及び流量が増減することになる。
【００５７】
式(1) から明らかなように、号数は、入水温度と出湯温度との温度差及び流量により決定され、入水温度及び出湯温度を一定とすれば、排気温度は号数に依存することになるので、排気温度を低下させるには号数を下げればよい。給湯装置２４では、出湯温度が設定温度になるようにバーナ４２の燃焼を制御しており、流量変化に対応して燃焼を制御し、設定温度での給湯を実現する。号数の減少は、水制御弁６２の開度を絞り、即ち、最大規制流量を段階的に減少させれば、これに連動し、燃料比例弁８２の開度が絞られ、最大燃焼能力が規制されることになる。換言すれば、燃料比例弁８２に設定されている開度を段階的に絞れば、これに連動し、水制御弁６２の開度が段階的に絞られ、給湯量が規制され、出湯温度が一定に維持される。この場合、出湯温度の維持を優先しているが、設定温度を加減して出湯温度を変化させれば、流量を維持し、号数が変化することになる。
【００５８】
そこで、フローチャートでは、電源投入の後、給湯栓の開弁による給湯需要が発生すると、燃焼が開始される（ステップＳ１）。この場合、現在の号数（最大規制流量、最大燃焼能力規制値）はリセットされ、初期設定として最大号数に設定される。燃焼開始は、水量センサ５８の検出信号の発生が条件となる。
【００５９】
燃焼によって排気６が生じ、排気温センサ１００によって排気温度が連続して検出され、その検出温度が制御演算部１２０に取り込まれる（ステップＳ２）。その検出温度がしきい値である所定温度として上限温度Ｈ以上であるか否か、この場合例えば、６５〔℃〕以上であるか否かの判断が行われる（ステップＳ３）。その検出温度が上限温度Ｈ以上である場合（ステップＳ３のＹＥＳ）には、所定時間Ｔ１として例えば、１秒間だけ経過したか否かを判断し（ステップＳ４）、規制流量を減少させる（ステップＳ５）。時間Ｔ１を設定するのは、瞬間的な温度上昇や検出誤差による動作を回避するためである。そこで、検出温度が上限温度Ｈ以上を所定時間Ｔ１以上継続しない場合（ステップＳ４のＮＯ）には、ステップＳ２に復帰し、再度の温度検出を行う。
【００６０】
規制流量を減少の実行開始から所定時間Ｔ２として例えば、２秒間が経過したか否かを判断し（ステップＳ６）、ステップＳ２に戻る。所定時間Ｔ２を設定するのは、この実施の形態では、温度検出が連続的に行われているので、流量規制まで所定時間を要することや、流量規制から所定時間が経過しなければ排気温度にその結果が生じないことから、正確な温度情報を取り込むためである。
【００６１】
ところで、規制流量の減少について、例えば、最大燃焼能力が１６〔号〕の給湯装置２４では、運転開始状態では規制流量用号数＝機器の最大号数であり、２５〔℃〕上昇させる場合には規制流量は１６〔Ｌ／ｍｉｎ〕となっている。規制流量の号数から１〔号〕減算すると１５〔号〕になり、２５〔℃〕上昇させる規制流量は１５〔Ｌ／ｍｉｎ〕となる。規制流量が１６〔Ｌ／ｍｉｎ〕の設定で使用中に排気温度が上限温度Ｈを超えた場合には、水制御弁６２の開度を段階的に絞り、規制流量を１〔号〕ずつ減少させる。従って、給湯装置２４の規制流量を１６〔Ｌ〕、１５〔Ｌ〕、１４〔Ｌ〕と段階的に減少させ、それに応じて給湯装置２４は出湯温度を維持しつつ燃料比例弁８２を絞り、燃焼能力を抑え、この結果、排気温度が上限温度Ｈ以下に移行する。この場合、燃料比例弁８２の開度を段階的に絞り、直接バーナ４２の最大燃焼能力を減少させてもよい。結果的に、出湯温度を維持しようとすれば、流量を減少させることになる。
【００６２】
なお、例えば前記のように、１６〔Ｌ／ｍｉｎ〕から段階的にダウンさせて排気温度を検出する場合の他、１６〔Ｌ／ｍｉｎ〕から１４〔Ｌ／ｍｉｎ〕のようにダウンさせる構成としてもよい。また、上記の流量については、給湯装置２４の最大号数を制御するものであり、例えば、最大号数が１５〔Ｌ／ｍｉｎ〕の場合において使用者の使用態様により、設定温度を低くする等によって、それ以下の号数での給湯を行うことは可能である。
【００６３】
排気６の検出温度が上限温度Ｈよりも低い場合（ステップＳ３のＮＯ）には、その検出温度が下限温度Ｌとして例えば、６０〔℃〕以下であるか否かを判断し（ステップＳ７）、その検出温度が下限温度Ｌ以下である場合には、下限温度Ｌが連続して所定時間Ｔ３として例えば、２秒間だけ経過したか否かを判断し（ステップＳ８）、所定時間Ｔ３が経過した場合（ステップＳ８のＹＥＳ）には、前記とは逆に規制流量を増加させ（ステップＳ９）、ステップＳ６に移行する。
【００６４】
規制流量を増加させた場合にも、前記と同様に制御後の排気温度の変化を確認するためにステップＳ６の時間Ｔ２が経過した後、再びステップＳ２の温度検出に移行する。規制流量の増加は、例えば制限が必要以上に行われた場合や、使用者が給湯装置２４の使用中に出湯量や設定温度を減らした場合等に、出湯能力を再び上げることが可能となる。
【００６５】
検出温度が下限温度Ｌに到達していない場合（ステップＳ７のＮＯ）には、ステップＳ２に戻り、同様の温度検出を続行し、排気温度の推移をみる。
【００６６】
以上の規制流量の制御により、排気温度を上限温度Ｈと下限温度Ｌとの間に制御することができ、この排気温度制御は燃焼中に行われるので、例えば、排気温度を６５〔℃〕以下に規制することができ、排気系統の一部又は全部に耐熱性の低い材料例えば、合成樹脂を用いて構成することができる。
【００６７】
なお、ステップＳ４の判断については、上記のような特定時間の状態継続を検出するのではなく、排気温度が上限温度Ｈを超えたことをカウントし、一定回数以上カウントした場合にステップＳ５へと移行する構成としてもよい。
【００６８】
〔第２の実施の形態〕
【００６９】
本発明の第２の実施の形態について、図７を参照して説明する。図７は、給湯装置２４の排気トップ部３０の構成例を示す図である。図７において、図３と同一部分には同一符号を付してある。
【００７０】
この第２の実施の形態においても、給湯装置２４では、既述の排気温度制御が実行され、排気温度は例えば、６５〔℃〕以下に抑制されている。そこで、この実施の形態では、排気トップ部３０について、排気筒２８、トップ部外筒３２、排気整流板１１０及び油脂カバー１１６等を合成樹脂で形成したものである。
【００７１】
排気温度が６５〔℃〕以下に抑制されるので、このような排気トップ部３０によっても排気６を排出させることができ、排気筒２８等の軽量化とともに加工コストを低減することができる。
【００７２】
〔第３の実施の形態〕
【００７３】
本発明の第３の実施の形態について、図８を参照して説明する。図８は、排気システム２及び給湯装置２４の他の構成例を示す図である。図８において、図１と同一部分には同一符号を付してある。
【００７４】
この実施の形態では、室内２２０に設置された給湯装置２４に室内２２０から外気に排気６を導く排気筒２８を設置したものである。この場合、排気筒部３４には排気筒２８が設置され、排気筒部３４又は排気筒部３４に近い排気筒２８に排気温センサ１００が設置され、排気温度が検出される。その検出温度は給湯装置２４の給湯制御装置１０２に加えられ、燃焼制御や給湯制御が行われる。
【００７５】
このように、排気延長型の排気システム２においても、本発明を適用することができ、本発明はダクト通路４に限定されるものではない。排気温度を所定温度例えば、６５〔℃〕に低減できるので、排気筒２８を合成樹脂や耐熱温度の低い材料で構成することができる。また、排気筒２８を通過する排気６の温度が低下するので、防火対策等を軽減することができる。
【００７６】
〔他の実施の形態〕
【００７７】
次に、他の実施の形態について、列挙して説明する。
【００７８】
(1) 上記実施の形態では、給湯装置２４以外の他の燃焼機器としてコンロ２６を設置しているが、給湯装置２４のみを設置した場合でもよく、２以上の給湯装置２４を設置した構成としてもよい。また、各燃焼機器毎にダクト通路４を設置した構成でもよい。
【００７９】
(2) 上記実施の形態では、風圧センサ２２は、ダクトファン１４の駆動を風圧によって間接的に検知しているが、他の検出手段として温度センサ等でもよく、直接検出手段としては、ダクトファン１４の動作電流を検出する手段で構成してもよい。
【００８０】
(3) 上記第１の実施の形態では、排気６の温度を検出する排気温センサ１００を排気筒２８内に設置して、排気温度を直接検出しているが、ダクト通路４に排気温センサ１００を設置してダクト通路４内に流れる排気６の温度を検出する構成としてもよい。
【００８１】
(4) 上記実施の形態では、熱交換器として潜熱回収型熱交換器を用いているが、主として顕熱を回収する一次熱交換器３６のみを備える構成としてもよい。
【００８２】
(5) 上記実施の形態では、風圧センサ２２によるダクトファン１４の駆動確認に応じて給湯装置２４への給電制御を行う給電制御部３５を設けているが、風圧センサ２２等の検出信号を給湯装置２４内に設置された電源部１８４で受信し、給湯装置２４への給電制御を行う構成としてもよい。
【００８３】
(6) 既述の燃焼制御について、排気温度に設定される下限温度Ｌは、入水温センサ５２や出湯温センサ５４の検出温度により可変とする構成としてもよい。既述の通り、燃焼排気４４は一次熱交換器３６及び二次熱交換器３８を通って排気６として排気筒２８から排出される。二次熱交換器３８の熱交換では、入水温度が低い程、燃焼排気４４から熱を吸収し易く、入水温度が高くなれば、熱の吸収が低下するので、排気６の温度が入水温度によって変化する。そこで、入水温センサ５２の検出温度を参照して燃焼号数を制御すれば、排気温度を所定温度例えば、６５〔℃〕以下に制御することができる。このような入水温センサ５２の検出温度の変化に対し、出湯温センサ５４の検出温度にも同様の関係が成り立つことから、出湯温センサ５４の検出温度に応じて燃焼号数を制御しても、排気温度を所定温度例えば、６５〔℃〕に制御することができる。このような既存の温度センサの検出温度を排気温度として制御情報に用いれば、排気温センサ１００を用いることなく、排気温度の制御を行うことができる。
【００８４】
(7) 排気温度に応じて既述の号数の増減に関し、号数の増減幅は一定である必要はなく、増減幅も変更する構成としてもよい。例えば、排気温度が６５〜７０〔℃〕の場合には、１〔号〕だけ下げ、排気温度が７０〜７５〔℃〕の場合には、２〔号〕だけ下げることにより、排気温度が高い場合には、可及的速やかに排気温度を低減させることができる。
【００８５】
〔実験結果〕
【００８６】
次に、本発明に係る給湯装置の実験結果について、図９、図１０、図１１及び図１２を参照して説明する。
【００８７】
図９は、排気温度〔℃〕と実号数〔号〕との関係を示し、ａは入水温度が５〔℃〕、ｂは入水温度が１５〔℃〕、ｃは入水温度が３０〔℃〕の場合の特性である。これらの特性から、入水温度が高くなると、排気温度が上昇することが判る。
【００８８】
図１０は、入水温度１５〔℃〕、出湯温度４０．５〔℃〕における排気温度〔℃〕と流量〔Ｌ／ｍｉｎ〕との関係を示す。流量は給湯流量であり、この流量が増加すると排気温度が上昇し、流量１４〔Ｌ／ｍｉｎ〕を超えると、基準温度６５〔℃〕を超えることが判る。
【００８９】
図１１は、排気温度６５〔℃〕における流量〔Ｌ／ｍｉｎ〕と設定温度〔℃〕との関係を示し、ｄは入水温度が７〔℃〕、ｅは入水温度が１５〔℃〕、ｆは入水温度が２０〔℃〕、ｇは入水温度が３０〔℃〕の場合の特性である。これらの特性から、排気温度を６５〔℃〕とした場合、設定温度を一定とすれば、入水温度が上昇すると、流量が増加することが判る。また、流量を一定とすれば、設定温度が入水温度に依存することが判る。
【００９０】
また、図１２は、排気温度６５〔℃〕における実号数〔号〕と入水温度〔℃〕との関係を示す。この特性から、排気温度を６５〔℃〕とした場合、入水温度が高ければ、実号数が低くなることが判る。
【００９１】
以上の通り、本発明の最も好ましい実施の形態や実験結果について説明したが、本発明は上記実施の形態や実験結果に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明によれば、燃焼機器の排気に関し、排気温度の低下と燃焼維持とを図るとともに、排気温度の低下による耐熱材料選択の自由度等、耐熱設計の容易化を図ることが可能となる。
【符号の説明】
【００９３】
２  排気システム
４  ダクト通路
１４  ダクトファン
２４  給湯装置
２８  排気筒
３０  排気トップ部
３２  トップ部外筒
４１  燃焼室
１００  排気温センサ
１０２  給湯制御装置
１０６  空気流路
１１０  排気整流板
１１６  油脂カバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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