(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
火炎形成部と、燃料供給路と、熱交換器とを有し、
前記熱交換器は、液流通可能な液体流路を備え、当該液体流路を流れる液体と、火炎形成部が燃料を燃焼することによって生成される燃焼ガスとの間で熱交換が行われるものであり、
前記火炎形成部は、前記熱交換器の全体的な湯水の流れ方向に対応して複数の燃焼領域に区画されており、
それぞれの燃焼領域で個別に火炎を形成可能であって、火炎を形成する燃焼領域を増減する切替えが可能であり、
前記複数の燃焼領域は、前記液体流路の下流側に対応する下流側燃焼領域と、前記液体流路の上流側に対応する上流側燃焼領域と、当該上流側燃焼領域と前記下流側燃焼領域の間に位置する中流側燃焼領域を含み、
前記下流側燃焼領域及び前記中流側燃焼領域で火炎が形成されている状態から、前記下流側燃焼領域で火炎を形成しない状態であり、且つ、前記中流側燃焼領域及び前記上流側燃焼領域で火炎を形成する状態へと切り替える際に、
前記上流側燃焼領域と、前記中流側燃焼領域と、前記下流側燃焼領域で火炎を形成している状態を維持する切替間動作を実施することを特徴とする熱源機。
【請求項２】
前記切替間動作は、所定時間継続して実施されることを特徴とする請求項１に記載の熱源機。
【請求項３】
前記切替間動作は、所定量以上の通水量が検知されたことを条件に終了することを特徴とする請求項１に記載の熱源機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湯水等の熱媒体を加熱して熱を供給する熱源機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
湯水を加熱して出湯する給湯器や湯水循環式の暖房機器のように、筐体内部にバーナ等の燃焼装置と熱交換器とを備え、給湯や暖房等を目的として湯水等の熱媒体を加熱する熱源機が広く知られている。このような熱源機では、使用者から要求される湯量や湯温が頻繁に変化する。そのため、熱源機に内蔵される燃焼装置では、給湯量や給湯温度等の変化に合わせて燃焼量を変化させている。
【０００３】
このような熱源機として、例えば、特許文献１に開示された給湯器がある。
特許文献１に開示された給湯器では、バーナが配される領域を３つに分割すると共に、バーナに燃料を供給するためのガス流路を３つに分岐させている。そして、３つに分割された領域にそれぞれ配されたバーナに対して、３つに分岐した流路のそれぞれを介して燃料ガスが供給される構造となっている。すなわち、中央部と、右側部と、左側部の各領域にそれぞれ配されたバーナに対し、ガス流路の３つに分岐した部分がそれぞれ連続している構造となっており、中央部と、右側部と、左側部の各領域に個別に燃料を供給可能な構造となっている。
そして、特許文献１に開示された給湯器では、中央部と、右側部と、左側部のそれぞれの領域で個別に燃焼動作を実施可能となっている。
【０００４】
つまり、特許文献１に開示された給湯器では、中央部と、右側部と、左側部の少なくとも１つ以上の領域で燃焼動作を実施しており、燃焼動作を実施する部分の組み合わせによって燃焼量を切り替える構造となっている。具体的には、中央部と右側部と左側部の全てで燃焼動作を実施する状態と、中央部と右側部のみで燃焼動作を実施する状態と、中央部と左側部のみで燃焼動作を実施する状態と、中央部のみで燃焼動作を実施する状態を切替可能であり、燃焼量を４段に切替可能な構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１０５５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで近年、狭い設置場所（例えばマンション等のパイプシャフト）に設置可能な熱源機が市場から望まれており、そのような要求に応えるべく小型化された熱源機が開発されている。そして、このような熱源機で採用される熱交換器として、流水管を単段に設けた小型の熱交換器がある。このような小型の熱交換器を採用すると、熱交換器の製造コストを抑制できるため、熱源機を安価に提供することも可能となる。
【０００７】
この小型の熱交換器につき、具体的に説明する。
フィンアンドチューブ式と称される熱交換器は、通常、上部と下部とが開放された略角筒状の缶体と、この缶体の外壁部分を貫通すると共に缶体の内外に亘って蛇行して延びる流水管と、流水管に一体に取り付けられたフィンによって構成されている。
ここで、一般的な熱交換器は、通常、流水管を複数段に亘って設けている。すなわち、水平方向の一方側から他方側（図８（ａ）の矢印Ａ１の方向）へ蛇行して延びる流水管を他方側端部で上下方向へ折り返し、水平方向の他方側から一方側（図８（ａ）の矢印Ａ２の方向）へと蛇行して延ばす構造となっている。
これに対して、上記した小型の熱交換器では、流水管を水平方向の一方側から他方側へ（図８（ｂ）の矢印Ａ１の方向）と蛇行して延ばし、そのまま缶体外部へと延出させる構造となっている。
つまり、上記した小型の熱交換器は、流水管を単段（１段）に設けることにより、複数段に設けられるものに比べて高さを低くすることができる。このため、熱源機の筐体が小さい場合であっても筐体への収納が容易であるという利点がある。
【０００８】
ところが、このような小型の熱交換器を採用した熱源機において、上記した燃焼量の切り替え動作を実施すると、燃焼量が一時的に不足することで目標温度よりも非常に低温な湯水が出湯してしまう所謂アンダーシュートが発生する場合があった。このことにつき、以下で具体的に説明する。
【０００９】
以下の説明では、水平方向の右側から左側へ蛇行して延びる流水管が単段に設けられた熱交換器を採用し、バーナが配される領域を右側部と、中央部と、左側部の３つに分割した熱源機において、実際に燃焼動作を実施する領域を切り替えて燃焼量を変化させる場合を例に挙げて説明する。より具体的には、右側部と、中央部と、左側部のそれぞれの領域で個別に燃焼動作を実施可能であって、熱交換器の上流側、中流側、下流側のそれぞれに対して右側部と、中央部と、左側部がそれぞれ対応した熱源機で燃焼量を変化させる場合について説明する。
【００１０】
このような熱源機で、中央部と左側部で燃焼動作を実施する状態から、中央部と右側部で燃焼動作を実施する状態へ切り替えると、切り替え動作前に流水管の上流側（右側）を流れていた湯水は、切り替え動作後に流水管の下流側（左側）を流れることとなる。すると、この湯水は流水管の上流側（右側）で加熱されないばかりか、下流側（左側）でも加熱されないこととなる。すると、出湯される湯水は所望される温度よりも低温となってしまう。
【００１１】
さらに詳細には、切り替え動作前の状態では、上流側を通過する際には大きく加熱されず、中流側を通過する際と、下流側を通過する際にそれぞれ大きく加熱されることとなる。
その一方、切り替え動作後の安定時では、上流側を通過する際と、中流側を通過する際にそれぞれ大きく加熱され、下流側を通過する際には大きく加熱されないこととなる。
このため、湯水が流水管の上流側を通過し、さらに中流側を通過したときに切替動作が実施されると、切り替え動作前の状態において上流側を流れた湯水が、切り替え動作後の状態で下流側を流れる。
すると、上流側で大きく加熱されなかった湯水が、下流側でも大きく加熱されることなく熱交換器から流出する。換言すると、切り替え前の状態では下流側で大きく加熱されるはずであった湯水が、切り替え動作を実施することによって下流側で大きく加熱されないこととなる。その結果、中流側でしか大きく加熱されていない湯水が出湯されてしまう。このことから、切り替え動作前の状態における設定温度よりも低温であり、切り替え動作後の状態における設定温度よりも低温の湯水が出湯されることとなる。すなわち、所望の温度よりも低い温度で湯水が出湯されてしまう大きなアンダーシュートが発生してしまう。
【００１２】
さらに付言すると、流水管が複数段に亘って延びる熱交換器を採用した場合では、同様の燃焼量の切り替え動作を実施しても、大きなアンダーシュートが発生し難くなっている。
【００１３】
詳説すると、流水管が複数段に亘って延びる熱交換器を採用した熱源機において、上記と同様の燃焼量の切り替え動作を実施した場合、切り替え動作前に流水管の一段目右側を流れていた湯水は、切り替え動作後に流水管の一段目左側を流れることとなる。このことにより、湯水は、流水管の一段目右側部では大きく加熱されず、さらに一段目左側部でも大きく加熱されないこととなる。すなわち、流水管の一段目においては、上記した場合と同様に湯水の加熱が不足してしまう。
しかしながら、このような熱源機では、流水管の一段目を通過した湯水が引き続いて流水管の二段目を流れることとなる。そして、この湯水は、二段目左側部を流れる際には大きく加熱されないが、二段目中央部と二段目右側部とを通過するときに大きく加熱されることとなる。つまり、流水管の二段目以降においては、湯水が切替え後の燃焼動作で通常通り加熱されることとなる。
【００１４】
そして、流水管の段数が多い程、流水管全体の湯水の加熱量に占める一段目の湯水の加熱量の割合が小さくなる。換言すると、湯水が流水管全体を通過することで加えられる総熱量のうち、一段目の通過時に加えられる熱量の割合が小さくなる。このため、一段目のみで湯水の加熱が不足してしまっても、そもそも一段目で加えられる熱量が熱交換器全体で加えられる総熱量のうちの僅かでしかないので、熱交換器から出湯される湯水の出湯温度が目標とする温度から大きくずれてしまうことがない。別言すると、流水管の一段目のみで湯水の加熱が不足してしまい、仮に出湯温度が目標とする温度を下回ってしまった場合であっても、出湯温度は目標温度をわずかに下回るに留まる。つまり、この場合の出湯温度は、目標温度より低いものの、誤差の範囲内に留まることとなる。したがって、流水管が複数段に亘って延びる熱交換器を採用した熱源機では、燃焼量の切り替え動作を実施する際の大きなアンダーシュートが発生し難くなっている。
【００１５】
さらにいうと、流水管が単段（一段）に設けられた熱交換器であっても、流水管の延び方向が異なる場合、すなわち、流水管が右側部から左側部へ延びた後、左側で折り返して左側部から右側部へ延び、また右側で折り返して右側部から左側部へ延びる・・・といった方向に流水管が蛇行して延びる熱交換器を採用した場合には、大きなアンダーシュートが発生し難くなっている。すなわち、このように流水管が延びる熱交換器を採用し、上記と同様にバーナが配される領域を右側部と、中央部と、左側部の３つに分割した熱源機では、上記と同様の燃焼量の切り替え動作を実施しても、大きなアンダーシュートが発生し難くなっている。
【００１６】
具体的に説明すると、このような熱源機において、上記と同様の燃焼量の切り替え動作を実施した場合、最初に湯水が流水管の右側から流水管の左側へ流れるとき、湯水は、流水管の右側部と左側部で加熱されなくなってしまい、加熱不足となってしまう。しかしながら、１度目の折り返し後に流水管の左側から流水管の右側へ流れるとき、さらに続いて２度目の折り返し後に流水管の右側から流水管の左側へ流れるとき・・・のように、１度目の折り返し以降に湯水が流水管の左右方向を流れるときには、湯水は切替え後の燃焼動作で通常通り加熱されることとなる。
【００１７】
したがって、この場合、流水管の折り返し回数が多い程、流水管全体に占める１度目の折り返し前の部分の割合が小さくなる。換言すると、湯水が流水管の通過に伴って加えられる総熱量のうち、一回目の折り返し前における流水管の通過時に加えられる熱量の割合が小さくなる。このため、一回目の折り返し前でのみ湯水が加熱不足となってしまっても、そもそも一回目の折り返し前で加えられる熱量が熱交換器全体で加えられる総熱量のうちの僅かでしかないので、熱交換器から出湯される湯水の出湯温度が目標とする温度から大きくずれてしまうことがない。別言すると、流水管の一回目の折り返し前のみで湯水が加熱不足となってしまい、仮に出湯温度が目標とする温度を下回ってしまった場合であっても、出湯温度は目標温度をわずかに下回るに留まる。すなわち、燃焼量の切り替え動作を実施する際の大きなアンダーシュートが発生し難くなっている。
【００１８】
これに対して、流水管が単段（一段）に設けられた熱交換器では、一段目での湯水の加熱量がそのまま流水管全体での湯水の加熱量となる。別言すると、流水管の一段目を通過する際に加えられる熱量がそのまま熱交換器で加えられる総熱量と同じ（略同じ）となる。そのため、流水管の一段目で湯水の加熱が不足してしまうと、この加熱不足が熱交換器から出湯した湯水の出湯温度に大きく影響を与えてしまい、結果、湯水の出湯温度が目標とする出湯温度を大きく下回ってしまう可能性がある。つまり、流水管が単段に設けられた熱交換器を採用した熱源機において従来の燃焼量の切り替え動作を実施したのでは、構造上、大きなアンダーシュートが発生してしまうおそれがあった。
【００１９】
そこで本発明は、上記した従来技術の問題に鑑み、仮に小型の熱交換器を採用した場合であっても、燃焼量の切り替え動作時に大きなアンダーシュートが発生することのない熱源機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、火炎形成部と、燃料供給路と、熱交換器とを有し、前記熱交換器は、液流通可能な液体流路を備え、当該液体流路を流れる液体と、火炎形成部が燃料を燃焼することによって生成される燃焼ガスとの間で熱交換が行われるものであり、前記火炎形成部は、前記熱交換器の全体的な湯水の流れ方向に対応して複数の燃焼領域に区画されており、それぞれの燃焼領域で個別に火炎を形成可能であって、火炎を形成する燃焼領域を増減する切替えが可能であり、前記複数の燃焼領域は、前記液体流路の下流側に対応する下流側燃焼領域と、前記液体流路の上流側に対応する上流側燃焼領域と、当該上流側燃焼領域と前記下流側燃焼領域の間に位置する中流側燃焼領域を含み、前記下流側燃焼領域及び前記中流側燃焼領域で火炎が形成されている状態から、前記下流側燃焼領域で火炎を形成しない状態であり、且つ、前記中流側燃焼領域及び前記上流側燃焼領域で火炎を形成する状態へと切り替える際に、前記上流側燃焼領域と、前記中流側燃焼領域と、前記下流側燃焼領域で火炎を形成している状態を維持する切替間動作を実施することを特徴とする熱源機である。
【００２１】
本発明の熱源機は、火炎形成部は、前記熱交換器の全体的な湯水の流れ方向に対応して複数の燃焼領域に区画され、各燃焼領域で個別に火炎を形成可能となっている。そして、各燃焼領域でそれぞれ火炎を形成する状態と火炎を形成しない状態とを切り替えることで火炎を形成する燃焼領域を増減させ、それにより、燃焼量の切替えが可能な構造となっている。
また本発明の熱源機では、区分けされた複数の燃焼領域に、熱交換器の液体流路の下流側に対応する下流側燃焼領域が含まれている。そして、下流側燃焼領域で火炎を形成している状態から、下流側燃焼領域で火炎を形成していない状態へと可変させる燃焼量の切り替え動作が実施される際に、この下流側燃焼領域で火炎を形成している状態を維持する切替間動作を実施している。
【００２２】
このような切替間動作を実施すると、切り替え直後に下流側を流れる湯水を大きく加熱することができる。したがって、切り替え動作前の状態において下流側で加熱されるはずであった湯水が、切り替え動作後に下流側へと流れ込んだとき、この下流側へと流れ込んだ湯水を確実に加熱することができる。
【００２３】
このことにつき、具体的な熱源機を想定しつつ説明する。
【００２４】
まず、想定される熱源機は、切り替え動作前では、液体流路の上流側で湯水を殆ど加熱せず、液体流路の下流側で湯水を大きく加熱するものとする。そして、切り替え動作後の安定時には、液体流路の上流側で湯水を大きく加熱し、液体流路の下流側では湯水を殆ど加熱しないものとする。このような熱源機では、湯水が液体流路を流れているときに切り替え動作が実施されると、切り替え動作前に上流側を流れた湯水が、切り替え動作後に下流側を流れることとなる。
【００２５】
ここで、仮に切替間動作を実施しない場合、液体流路の上流側で殆ど加熱されなかった湯水が、切り替え動作後に下流側へと流れ込み、下流側でも殆ど加熱されない状態となってしまう。すなわち、流出される湯水が加熱不足の状態となってしまう。
【００２６】
これに対し、本発明では切り替え動作の間に切替間動作を実施している。そして、切替間動作を実施することで、燃焼領域の切り替え前に液体流路の上流側を流れた湯水は、切替間動作の実施中に液体流路の下流側を流れ、その後に外部へ排出される。ここで、切替間動作の実施中は、下流側燃焼領域で火炎を形成する状態が維持されるので、湯水は液体流路の下流側で大きく加熱されることとなる。すなわち、切替間動作を実施すると、切り替え動作前に上流側を流れていた湯水が液体流路の下流側で大きく加熱されることとなり、結果的に、切り替え動作前の状態と同様に加熱された後に外部へ排出されることとなる。
したがって、切り替え動作の間に切替間動作を実施すると、すでに液体流路に流入していた湯水は燃焼領域の切り替え前の状態で加熱されてから液体流路の外部へと排出され、その後に、新たに液体流路へ流入した湯水が切り替え後の燃焼領域で加熱されることとなる。すると、液体流路からは燃焼領域の切り替え前の状態で加熱された湯水と、燃焼領域の切り替え後の状態で加熱された湯水とが連続して排出されることとなり、加熱不足の湯水が排出されることがない。したがって、燃焼領域の切り替え動作時に大きなアンダーシュートが発生することがない。
【００２７】
本発明では、前記複数の燃焼領域は、前記液体流路の上流側に対応する上流側燃焼領域と、当該上流側燃焼領域と前記下流側燃焼領域の間に位置する中流側燃焼領域を含み、前記下流側燃焼領域及び前記中流側燃焼領域で火炎が形成されている状態から、前記下流側燃焼領域で火炎を形成しない状態であり、且つ、前記中流側燃焼領域及び前記上流側燃焼領域で火炎を形成する状態へと切り替える際に、前記上流側燃焼領域と、前記中流側燃焼領域と、前記下流側燃焼領域で火炎を形成している状態を維持する切替間動作を実施する。
【００２８】
かかる構成によると、大きなアンダーシュートが比較的発生し易い燃焼量の切替え動作を実施する際に切替間動作を実施するため、より確実に大きなアンダーシュートの発生を防止できる。
【００２９】
請求項２に記載の発明は、前記切替間動作は、所定時間継続して実施されることを特徴とする請求項１に記載の熱源機である。
【００３０】
請求項３に記載の発明は、前記切替間動作は、所定量以上の通水量が検知されたことを条件に終了することを特徴とする請求項１に記載の熱源機である。
【００３１】
これらの構成によると、燃焼領域の切り替え前に液体流路の上流側で加熱されなかった湯水が、下流側の通過を完了するに足る十分な時間だけ切替間動作が継続される。このことにより、湯水が下流側を流れている間は湯水が継続して加熱されるので、より確実に上流側で加熱されなかった湯水を昇温できる。したがって、さらに確実に大きなアンダーシュートの発生を防止できる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明では、下流側燃焼領域で火炎を形成している状態から、下流側燃焼領域で火炎を形成しない状態へと切り替える際に、下流側燃焼領域で火炎が形成された状態を維持する切替間動作を実施している。このため、燃焼領域の切り替え前に熱交換器の液体流路へ流入して液体流路の上流側を流れた湯水が、燃焼領域の切り替え後に液体流路の下流側へと流入した際に、この液体流路の下流側へと流入した湯水を加熱することができる。
このことにより、燃焼領域の切り替え前に熱交換器の液体流路の上流側で加熱されなかった湯水が、液体流路の下流側でも加熱されないということがなく、大きなアンダーシュートの発生を防止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る給湯装置を示す作動原理図である。
【図２】図１の一次熱交換器を示す斜視図であり、フィンを省略して示す。
【図３】図１の一次熱交換器における湯水の流れを示す説明図であり、フィンを省略して示す。
【図４】図１の燃焼部において、燃焼動作の段数を変更する様子を示す説明図である。
【図５】本実施形態の切替間動作を行うことなく燃焼動作の段数を変更した場合において、湯水が加熱不足となってしまう様子を示す説明図であり、（ａ）は段数の変更前の状態を示し、（ｂ）は段数の変更後の状態を示す。
【図６】図１の給湯装置において段数を変更する際に切替間動作を実施する様子を示す説明図であり、（ａ）は段数の変更前の状態を示し、（ｂ）は（ａ）の状態に続いて切替間動作を実施している状態を示し、（ｃ）は段数の変更後の状態を示す。
【図７】図１の給湯装置で段数の変更動作を実施する際の手順を示すフローチャートである。
【図８】流水管を複数段に設けた一般的な熱交換器と、流水管を単段に設けた小型の熱交換器の流水管の延び方向を説明する説明図であり、（ａ）は一般的な熱交換器を示し、（ｂ）は単段に設けた小型の熱交換器を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態に係る給湯装置１（熱源機）について詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。また以下の説明において、前後上下左右の位置関係については特に断りのない限り通常の設置状態を基準として説明する。
【００３５】
給湯装置１は、図１で示されるように、外部から供給された燃料を燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼部２と、燃焼部２に燃焼用の空気を供給する送風機３と、燃焼部２で生成した燃焼ガスの主に顕熱を回収する一次熱交換器４（熱交換器）と、潜熱を回収する二次熱交換器５（熱交換器）とを備えた所謂潜熱回収型と称されるものである。
【００３６】
そして、本実施形態の給湯装置１は、図示しない燃料供給源から燃焼部２へ燃料ガスを供給するための燃料供給系統６を備えている。また、本実施形態の給湯装置１は、図示しない給水源から導入された湯水を二次熱交換器５及び一次熱交換器４へ流し、二次熱交換器５及び一次熱交換器４で加熱した湯水を給湯栓５５から出湯させる一般給湯運転動作を行う給湯系統７と、二次熱交換器５で発生するドレンを中和して外部へ排出するためのドレン排出系統８とを備えている。
【００３７】
さらに、本実施形態の給湯装置１は内部に制御装置９を備えており、制御装置９が給湯装置１の各部に動作指令を出すことにより、給湯装置１が各種運転を実施する。
【００３８】
燃焼部２は、複数のバーナが並列して形成される火炎形成部を備えており、この火炎形成部は、３つの燃焼領域（上流側燃焼領域α、中流側燃焼領域β、下流側燃焼領域γ）に区画されている。
３つの燃焼領域（上流側燃焼領域α、中流側燃焼領域β、下流側燃焼領域γ）には、それぞれ複数本のバーナによって構成される３つのバーナグループ（第１バーナグループ１５，第２バーナグループ１６，第３バーナグループ１７）が配された状態となっている。
より具体的には、２本のバーナによって形成される第１バーナグループ１５と、３本のバーナによって形成される第２バーナグループ１６と、５本のバーナによって形成される第３バーナグループ１７とが、水平方向に並列して配された状態となっている。
そして、第１バーナグループ１５が中央に配されており、その外側に第２バーナグループ１６と第３バーナグループ１７とがそれぞれ配された状態となっている。
燃焼領域及びバーナグループの配列の詳細については、後述する。
【００３９】
また第１バーナグループ１５（中流側燃焼領域β）の直上には、着火プラグたるイグナイタ１９と、形成された火炎の有無を検知するための火炎検知手段たるフレームロッド２０とが配されている。
つまり、このイグナイタ１９に通電して火花を散らすことで、バーナから放出される燃料ガスに着火可能となっている。そして、燃料ガスに着火することで形成される火炎の有無をフレームロッド２０によって検知可能な構成となっている。
なお、このイグナイタ１９は、制御装置９の信号により作動されるものであり、フレームロッド２０は、火炎の発生に伴って生じる炎電流を流すものであって、炎の有無情報を電圧信号として制御装置９へ出力するために用いられる電極として機能するものである。
【００４０】
送風機３は、公知のそれと同じく、内部に図示しないモータと羽根車を内蔵し、燃焼部２の火炎形成部（バーナ）の燃焼状態に応じて回転数を変化させ、送風量及び送風圧を調整可能となっている。
【００４１】
一次熱交換器４は、気・液熱交換器であって、図２で示されるように、外形が略角筒状であって上下端部がそれぞれ開放された枠体２４と、枠体２４の内外に亘って延びる流水管２５（液体流路）と、プレート状のフィン２６（図２では図示しない図１参照）とを備え、これらがロウ付け等により一体に形成されたものである。
【００４２】
流水管２５は、図２で示されるように、水平方向で蛇行して延びる配管である。より具体的には、流水管２５は、湯水が流入する配管である入水管部２８と、枠体２４の内部で複数枚のフィン２６（図２では図示しない図１参照）を貫通して延びる直状管部２９と、枠体２４の外部で屈曲して延びるベンド管部３０と、湯水が流出する配管である出水管部３１とが連結されて形成されるものである。
【００４３】
ここで流水管２５は、図３で示されるように、入水管部２８と、出水管部３１の間に、複数の直状管部２９と、複数のベンド管部３０とが配されて、これらが連結されて形成されている。具体的には、流水管２５では、湯水の流れ方向上流側から、入水管部２８、１番目の直状管部２９ａ、１番目のベンド管部３０ａ、２番目の直状管部２９ｂ、２番目のベンド管部３０ｂ、・・・、１２番目の直状管部２９ｌ、１２番目のベンド管部３０ｌ、１３番目の直状管部２９ｍ、出水管部３１が順に連続された状態となっている。
このように、流水管２５は、入水管部２８と出水管部３１との間に蛇行して延びる部分を有する配管である。入水管部２８は水平方向の一方側（図３の右側）に位置しており、出水管部３１は水平方向の他方側（図３の左側）に位置しているので、流水管２５の全体では、水平方向の一方側から他方側（図３の右側から左側）へと延設される配管となっている。また、流水管２５の蛇行して延びる部分に注目すると、延設方向（図３の右側から左側）に交わる方向（図３の上下方向）へ延び、この方向（図３の上下方向）の端縁領域にて折り返されている。そして、端縁領域の折り返された部分では、湾曲しつつ全体の延び方向（図３の右側から左側へ向かう方向）へ延びている。つまり、流水管２５の蛇行して延びる部分は、延設と折り返しを繰り返しており、折り返しを繰り返す度に全体の延び方向（図３の右側から左側へ向かう方向）へ少しずつ延びていく。
【００４４】
したがって、この流水管２５は、水平方向の一方側から他方側（図３の右側から左側）へと蛇行して延びる配管であるといえる。このことから、一次熱交換器４の全体的な湯水の流れ方向は、水平方向の一方側から他方側（図３の右側から左側）となる。
【００４５】
具体的には、流水管２５がこのように延設されていることから、入水管部２８から流入された湯水は、枠体２４の内部に位置する直状管部２９と、枠体２４の外部に位置するベンド管部３０とを交互に通過していくこととなる。具体的には、枠体２４内部の直状管部２９（２９ａ）を通過した湯水は、一旦枠体２４の外部へと流れ、ベンド管部３０（３０ａ）で折り返されることによって、再び枠体２４内部へと流れる。そして、折り返し前に通過した直状管部２９（２９ａ）と隣接する位置にある直状管部２９（２９ｂ）を通過していく。これを繰り返すことで、最も湯水の流れ方向下流側に位置する直状管部２９（２９ｍ）に湯水が流入する。そして、湯水は、直状管部２９（２９ｍ）から出水管部３１へと至り、出水管部３１から外部へと流出される。
【００４６】
ここで、一次熱交換器４の全体的な湯水の流れ方向（図３の右側から左側へ向かう方向）で一次熱交換器４を３つの領域に分割し、湯水の流れ方向上流側から順に上流部Ａ、中流部Ｂ、下流部Ｃとする。すると、図１で示されるように、上流部Ａ、中流部Ｂ、下流部Ｃの下方側には、燃焼部２の第２バーナグループ１６、第１バーナグループ１５、第３バーナグループ１７がそれぞれ配された状態となっている。つまり、上流部Ａ、中流部Ｂ、下流部Ｃに上流側燃焼領域α、中流側燃焼領域β、下流側燃焼領域γがそれぞれ対応した状態となっている。
【００４７】
すなわち、上述した燃焼部２の３つの燃焼領域（上流側燃焼領域α、中流側燃焼領域β、下流側燃焼領域γ）、並びに、３つのバーナグループ（第１バーナグループ１５、第２バーナグループ１６、第３バーナグループ１７）は、上方に位置する一次熱交換器４の全体的な湯水の流れ方向（図１の右側から左側へ向かう方向）に沿って並列した状態となっている。そして、一次熱交換器４の全体的な湯水の流れ方向上流側から第２バーナグループ１６、第１バーナグループ１５、第３バーナグループ１７の順で並列している。また、一次熱交換器４の全体的な湯水の流れ方向上流側から上流側燃焼領域α、中流側燃焼領域β、下流側燃焼領域γの順で並列している。
【００４８】
ここで、上述したように、第３バーナグループ１７、第２バーナグループ１６、第１バーナグループ１５は、それぞれ、５本、３本、２本のバーナによって構成されている。したがって、３つのバーナグループは、第３バーナグループ１７、第２バーナグループ１６、第１バーナグループ１５の順（下流側燃焼領域γ、上流側燃焼領域α、中流側燃焼領域βの順）で燃焼動作時の燃焼量が大きいものとなっている。換言すると、流水管２５の下流側近傍に配された第３バーナグループ１７の燃焼量が最も大きく、流水管２５の上流側近傍に配された第２バーナグループ１６の燃焼量が次に大きく、流水管２５の中央近傍に配された第１バーナグループ１５の燃焼量が最も小さくなっている。
また、各燃焼領域（上流側燃焼領域α、中流側燃焼領域β、下流側燃焼領域γ）は、対応するバーナグループ（第２バーナグループ１６、第１バーナグループ１５、第３バーナグループ１７）のバーナ数に比例して広くなっており、第３バーナグループ１７に対応する下流側燃焼領域γ、第２バーナグループ１６に対応する上流側燃焼領域α、第１バーナグループ１５に対応する中流側燃焼領域βの順に広くなっている。
【００４９】
また、一次熱交換器４では、図２で示されるように、流水管２５の一部である各直状管部２９と各ベンド管部３０の上下高さ方向の位置がいずれも略同一となっている。すなわち、流水管２５は、単段（１段）に設けられて水平方向に蛇行して延びる配管となっている。本実施形態の一次熱交換器４は、このように流水管２５が単段（１段）に設けられており、複数段に設けられたものに比べて一次熱交換器４の高さが低く（上下方向の長さが短く）なっている。
【００５０】
二次熱交換器５は、公知の気・液熱交換器であって、一次熱交換器４において回収しきれなかった燃焼ガスの熱エネルギーを回収する部分であり、一次熱交換器４より燃焼ガスの流れ方向下流側に配置されている。この二次熱交換器５は、箱状体の内部に湯水が流れる配管（図示せず）を内蔵して形成されるものであり、この配管の原料に耐腐食性が高いステンレス鋼等を採用することで、一次熱交換器４と比べて耐腐食性に優れた構造となっている。
【００５１】
燃料供給系統６は、図１で示されるように、図示しない燃料供給源から供給される天然ガスや都市ガス等の燃料ガスを燃焼部２へと供給する燃料供給管３５（燃料供給路）と、この燃料供給管３５の中途に設けられた元ガス電磁弁３６と、元ガス電磁弁３６の燃料ガスの流れ方向下流側に設けられたガス比例弁３７とを有している。そして、ガス比例弁３７の燃料ガスの流れ方向下流側には、第１電磁弁３８（開閉弁）、第２電磁弁３９（開閉弁）、第３電磁弁４０（開閉弁）からなる３つの電磁弁が設けられている。
【００５２】
元ガス電磁弁３６は、燃焼部２で燃焼されている間は、常に開放され、燃焼が停止すると閉止される弁である。
【００５３】
ガス比例弁３７は、開度を調整して、図示しないガス供給源から燃焼部２へ供給する燃料ガスの供給量を調整することができるものである。
【００５４】
第１電磁弁３８、第２電磁弁３９、第３電磁弁４０は、それぞれが独立して制御されるものであって、上述した第１バーナグループ１５、第２バーナグループ１６、第３バーナグループ１７にそれぞれ対応している。したがって、これら第１電磁弁３８、第２電磁弁３９、第３電磁弁４０をそれぞれ開閉することにより、バーナグループ毎に独立して燃料ガスの供給と、遮断とが可能となっている。換言すると、燃焼領域毎に独立して燃料ガスの供給と、遮断とが可能となっている。
【００５５】
給湯系統７は、入水管４３と、出湯管４４と、入水管４３と出湯管４４とを接続するバイパス管４５とを備えている。
【００５６】
入水管４３は、図示しない給水源から供給される湯水を二次熱交換器５及び一次熱交換器４に流すための配管である。入水管４３の中途には、入水流量センサ４７と入水温度センサ４８が設けられている。なお、入水流量センサ４７及び入水温度センサ４８は、入水管４３におけるバイパス管４５の接続部より湯水の流れ方向下流側に配置され、制御装置９と電気的に接続されている。
【００５７】
出湯管４４は、二次熱交換器５及び一次熱交換器４を通過した湯水を給湯栓５５へ供給するための配管である。この出湯管４４には、バイパス管４５の接続部よりも下流側に、出湯温度センサ５０と出湯流量調整弁５１が設けられている。
なお、出湯温度センサ５０は、給湯栓５５へ供給する湯水の温度を検知可能となっており、制御装置９と電気的に接続されている。そして、出湯流量調整弁５１は、開度を変更することで給湯栓５５へ流れる湯水の量を増減可能となっている。
【００５８】
バイパス管４５は、二次熱交換器５及び一次熱交換器４を迂回して入水管４３と出湯管４４とを連続する配管である。
【００５９】
次に、本実施形態の給湯装置１の給湯動作について説明する。
【００６０】
使用者が給湯栓５５を開く等により、給湯装置１に対して給湯要求があると、図示しない給水源から入水管４３に湯水が供給される。そして、入水管４３で一定量以上の水量が確認されると、給湯装置１は、燃焼部２に燃料ガスを供給し、燃料ガスを燃焼する燃焼動作を行う。
【００６１】
この燃焼動作では、制御装置９は、取得した入水管４３を流れる湯水の単位時間あたりの水量と温度、並びにリモコン等によって設定された設定温度に基いて目標とする加熱量（湯水の加熱に必要な熱量）を演算する。そして、制御装置９は、演算により取得した目標とする加熱量（湯水の加熱に必要な熱量）に基いて、燃焼部２での燃焼量を決定する。
【００６２】
燃焼部２での燃焼量が決定されると、それに伴って、実際に燃焼動作を実施するバーナグループと、そのバーナグループに対して供給される燃料ガスの量が決定される。
つまり、複数のバーナグループ（第１バーナグループ１５，第２バーナグループ１６，第３バーナグループ１７）のそれぞれについて燃焼動作を行うか否かが決定され、燃焼動作を行うバーナグループに供給する燃料ガスの供給量が決定される。
【００６３】
そして、元ガス電磁弁３６を開成し、３つの電磁弁（第１電磁弁３８、第２電磁弁３９、第３電磁弁４０）のうち、実際に燃焼動作を実施するバーナグループに対応する電磁弁を開いた状態とする。
すなわち、仮に第１バーナグループ１５でのみ実際に燃焼動作を実施し、第２バーナグループ１６及び第３バーナグループ１７では燃焼動作を実施しない場合であれば、第１電磁弁３８のみを開状態とし、第２電磁弁３９及び第３電磁弁４０を閉状態とするといった具合に、３つの電磁弁のそれぞれを適宜開閉する。
【００６４】
また、決定された燃料ガスの供給量に基いて、ガス比例弁３７の開度を調整する。すなわち、ガス比例弁３７の開度を調整することで、燃焼動作を実施するバーナグループへ供給する燃料ガスを増減させる。そのことにより、決定された適切な量の燃料ガスをバーナグループへと供給する。
【００６５】
このように、本実施形態の給湯装置１では、燃焼動作を実施するバーナの数、すなわち、燃焼動作を実施するバーナグループ（燃焼領域）の組み合わせと、ガス比例弁３７の開度とを変更することで、燃焼量を増減させることが可能となっている。
つまり、３つの電磁弁（第１電磁弁３８、第２電磁弁３９、第３電磁弁４０）をそれぞれ必要に応じて開閉することにより燃焼動作を実施するバーナの数（燃焼動作を実施するバーナグループの組み合わせであって、燃焼動作を実施する燃焼領域の組み合わせ）を変更する。また、ガス比例弁３７の開度を変更することでバーナ（バーナグループ）への燃料供給量を、それぞれ変更させている。そして、燃焼動作を実施するバーナの数と、バーナ（バーナグループ）への燃料量により、燃焼量が決定されている。
【００６６】
そして、決定された燃焼量で燃焼動作を実施し、燃焼部２で燃料ガスと空気の混合気体が燃焼されると燃焼ガスが生成される。そして、生成された燃焼ガスは、一次熱交換器４、二次熱交換器５を順に通過し、排気部１０（図１参照）から外部へ排出される。
【００６７】
その一方、入水管４３を流れた湯水は、二次熱交換器５、一次熱交換器４を順に通過し、出湯管４４へと流れる。そして、湯水が二次熱交換器５、一次熱交換器４を通過するとき、燃焼ガスとの間で熱交換を行って昇温される。より具体的には、水道管や高架水槽等の給水源から入水管４３を介して二次熱交換器５へ流入した湯水が、二次熱交換器５で燃焼ガスの潜熱によって予備加熱される。そして、予備加熱後の湯水が一次熱交換器４へ流入することにより、一次熱交換器４で燃焼ガスの顕熱によって設定温度まで本加熱される。そして、一次熱交換器４で本加熱された湯水が出湯管４４へと流出し、給湯栓５５から吐出されて使用される。
【００６８】
また、本実施形態の給湯装置１では、給湯栓５５から一定流量の湯水が出湯された状態において、要求される出湯流量や出湯温度が変更されると、それに応じて燃焼量を変更している。具体的には、所定時間（例えば０．１秒）毎に目標とする加熱量（湯水の加熱に必要な熱量）を決定し、決定した加熱量（湯水の加熱に必要な熱量）となるように燃焼量を決定している。
【００６９】
ここで、すでに一定流量の湯水が出湯された状態では、目標とする加熱量（湯水の加熱に必要な熱量）を決定するとき、上記した入水管４３を流れる湯水の水量や温度、リモコン等で設定した設定温度に加え、出湯温度センサ５０で取得した出湯温度を必要に応じて使用している。つまり、入水量、入水温度、設定温度に必要に応じて出湯温度が加味され、これらの要素に基いて目標とする加熱量（湯水の加熱に必要な熱量）が決定されている。そして、目標とする加熱量（湯水の加熱に必要な熱量）から燃焼量が決定されると、この燃焼量となるように燃焼動作を実施するバーナの数（バーナグループの組み合わせ）と、ガス比例弁３７の開度とが必要に応じて変更され、燃焼動作が実施されることとなる。
【００７０】
このように、本実施形態の給湯装置１では、給湯動作が開始されてから終了するまでの間、すなわち、給湯動作が継続されている間、燃焼量を適宜変更しつつ燃焼動作を実施している。
【００７１】
ところで、本実施形態の給湯装置１では、上記したように、必要に応じて実際に燃焼動作を実施するバーナの数を変更している。より具体的には、実際に燃焼動作を実施するバーナの数を５段階（複数段階）で切り替え可能となっている。そして、ガス比例弁３７の開度が同じである場合、段数が上がるにつれて燃焼量が大きくなっていく。各段の状態について、図４を参照しつつ以下で詳細に説明する。
【００７２】
１段の状態では、第１バーナグループ１５に属するバーナのみで実際に燃焼動作を実施する。すなわち、第１バーナグループ１５（中流側燃焼領域β）でのみ火炎が形成され、第２バーナグループ１６（上流側燃焼領域α）、第３バーナグループ１７（下流側燃焼領域γ）では火炎が形成されていない状態となっている。なお、この状態では、第１電磁弁３８が開状態となっており、第２電磁弁３９及び第３電磁弁４０が閉状態となっている。
【００７３】
２段の状態では、第２バーナグループ１６に属するバーナのみで実際に燃焼動作を実施する。すなわち、第２バーナグループ１６（上流側燃焼領域α）で火炎が形成され、第１バーナグループ１５（中流側燃焼領域β）と第３バーナグループ１７（下流側燃焼領域γ）では火炎が形成されていない状態となっている。
【００７４】
この２段の状態では、１段の状態に比べて火炎が形成される燃焼領域の数は変わっていないが、第２バーナグループ１６に対応する上流側燃焼領域αが第１バーナグループ１５に対応する中流側燃焼領域βよりも広くなっており、火炎が形成される範囲が広いので、１段の状態に比べて燃焼量は高くなっている（火炎が形成される燃焼領域は増加している）。
【００７５】
そして、この２段の状態では、第２電磁弁３９が開状態となっており、第１電磁弁３８及び第３電磁弁４０が閉状態となっている。
【００７６】
３段の状態では、第１バーナグループ１５に属するバーナと、第２バーナグループ１６に属するバーナで実際に燃焼動作を実施する。すなわち、第１バーナグループ１５（中流側燃焼領域β）及び第２バーナグループ１６（上流側燃焼領域α）で火炎が形成され、第３バーナグループ１７（下流側燃焼領域γ）では火炎が形成されていない状態となっている。なお、この状態では、第１電磁弁３８及び第２電磁弁３９が開状態となっており、第３電磁弁４０が閉状態となっている。
【００７７】
４段の状態では、第１バーナグループ１５に属するバーナと、第３バーナグループ１７に属するバーナで実際に燃焼動作を実施する。すなわち、第１バーナグループ１５（中流側燃焼領域β）及び第３バーナグループ１７（下流側燃焼領域γ）で火炎が形成され、第２バーナグループ１６（上流側燃焼領域α）では火炎が形成されていない状態となっている。
この４段の状態では、３段の状態に比べて火炎が形成される燃焼領域の数は変わっていないが、第３バーナグループ１７に対応する下流側燃焼領域γが第２バーナグループ１６に対応する上流側燃焼領域αよりも広くなっており、３段の状態に比べて燃焼量は高くなっている（火炎が形成される燃焼領域は増加している）。
なお、この状態では、第１電磁弁３８及び第３電磁弁４０が開状態となっており、第２電磁弁３９が閉状態となっている。
【００７８】
５段の状態では、全てのバーナグループ（第１バーナグループ１５、第２バーナグループ１６、第３バーナグループ１７）で実際に燃焼動作を実施する。すなわち、全てのバーナで実際に燃焼動作を実施する。したがって、すべての燃焼領域（上流側燃焼領域α、中流側燃焼領域β、下流側燃焼領域γ）で火炎が形成される状態となっている。この状態では、３つの電磁弁（第１電磁弁３８、第２電磁弁３９、第３電磁弁４０）が全て開状態となっている。
なお、燃焼段数（燃料領域）をある段数から１つ上の段数、あるいは１つ下の段数へ切り替えるとき、ガス比例弁３７の開度を調整することによって、燃焼量そのものを燃焼量切り替えの前後で同じ燃焼量とすることが可能である。したがって、ガス比例弁３７の開度を調整することにより、燃焼段数の切り替えの前後で燃焼量をリニアに増減させることが可能となる（燃焼量をなだらかに増減させることが可能となる）。
【００７９】
以上で、本実施形態の給湯装置１の給湯動作についての説明、並びに、給湯動作に伴う基本的な燃焼動作の説明を終了する。
【００８０】
ここで、一次熱交換器４で湯水を加熱している際に、バーナ（バーナグループ）の段数が変更された場合について説明する。ここでは、４段の状態で燃焼動作を実施しつつ湯水を加熱している際に、３段の状態に変更された場合を例に挙げて説明する。
【００８１】
上記したように、一次熱交換器４の上流部Ａ、中流部Ｂ、下流部Ｃの下方側には、燃焼部２の第２バーナグループ１６（上流側燃焼領域α）、第１バーナグループ１５（中流側燃焼領域β）、第３バーナグループ１７（下流側燃焼領域γ）がそれぞれ配された状態となっている（図１、図５参照）。
【００８２】
そのため、４段の状態で燃焼動作が実施されている場合、図５（ａ）で示されるように、一次熱交換器４の中流部Ｂと下流部Ｃを流れている湯水が比較的大きく加熱され、上流部Ａを流れている部分では大きく加熱されないこととなる。
【００８３】
また、３段の状態で燃焼動作が実施されている場合、図５（ｂ）で示されるように、一次熱交換器４の上流部Ａと中流部Ｂを流れている湯水が比較的大きく加熱され、下流部Ｃを流れている部分では大きく加熱されないこととなる。
【００８４】
したがって、湯水が一次熱交換器４の上流部Ａと中流部Ｂで通過した直後に４段の状態から３段の状態に変更されてしまうと、一次熱交換器４に流入した湯水は、４段の状態で燃焼動作が実施されている上流部Ａ（図５（ａ）参照）、４段の状態で燃焼動作が実施されている中流部Ｂ（図５（ａ）参照）、３段の状態で燃焼動作が実施されている下流部Ｃ（図５（ｂ）参照）、を順に流れていくこととなる。すなわち、一次熱交換器４の上流部Ａと中流部Ｂ（図５（ａ）の太線部分）を通過した湯水は、下流部Ｃ側（図５（ｂ）の太線部分）へと流れていく。このことから、一次熱交換器４へ流入した湯水は、上流部Ａでは殆ど加熱されず、中流部Ｂで大きく加熱され、下流部Ｃを流れていく際にも殆ど加熱されないこととなる。換言すると、一次熱交換器４を流れる湯水は、中流部Ｂを通過する際にのみ大きく加熱され、上流部Ａと下流部Ｃのそれぞれでは殆ど加熱されないこととなる。
【００８５】
したがって、この場合、実質的に１段の状態で加熱した場合と同様の加熱を実施してしまうこととなってしまうので、３段の状態で加熱した場合と４段の状態で加熱した場合のいずれの場合よりも低温の湯水が一次熱交換器４から出湯してしまう。このことは、目標温度よりも非常に低温な湯水が出湯してしまう大きなアンダーシュートが発生する要因となり得るものである。
【００８６】
そこで本実施形態の給湯装置１では、上記したような、実際に燃焼動作を実施するバーナの数の変更に起因する大きなアンダーシュートの発生を防止すべく、本実施形態の特徴的な動作である切替間動作を実施している。この切替間動作は、実際に燃焼動作を実施するバーナの数を変更する際、すなわち、燃焼動作の段数を変更する際に実施される動作である。本実施形態の特徴的な動作である切替間動作につき、以下で詳細に説明する。
【００８７】
本実施形態の切替間動作は、一次熱交換器４の下流側に位置するバーナグループ（第３バーナグループ１７であり下流側燃焼領域γ）での燃焼動作を予め定められた所定時間ｔ（例えば１秒）の間だけ強制的に実施する動作である。
まず、この切替間動作の概要につき、上記の場合と同様に４段の状態で燃焼動作を実施しつつ湯水を加熱している際に、３段の状態で燃焼動作を実施するように変更された場合を例に挙げて説明する。
【００８８】
４段の状態で燃焼動作が実施されている場合、図６（ａ）で示されるように、一次熱交換器４の中流部Ｂと下流部Ｃを流れている湯水が比較的大きく加熱され、上流部Ａを流れている湯水（図６（ａ）の太線部分）は殆ど加熱されないこととなる。換言すると、湯水が上流部Ａと中流部Ｂを通過するとき、上流部Ａでは殆ど加熱されず、中流部Ｂでのみ大きく加熱されることとなる。
【００８９】
湯水が上流部Ａと中流部Ｂを通過したときに、実際に燃焼動作を実施するバーナの数（バーナグループの組み合わせ）が３段の状態となるように変更されるときには、３段の状態とする前に本実施形態の給湯装置１は、第３バーナグループ１７で実際に燃焼動作を行う（下流側燃焼領域γで火炎が形成された状態とする）切替間動作を実施する。より具体的には、本実施形態の給湯装置１では、切替間動作として、５段の状態での燃焼動作を実施している。
【００９０】
その一方、一次熱交換器４の上流部Ａと中流部Ｂを通過した湯水は、下流部Ｃ側（図６（ｂ）の太線部分）へと流れていく。このため、４段の状態において上流部Ａと中流部Ｂを流れた湯水、すなわち、上流部Ａでは殆ど加熱されずに中流部Ｂでのみ大きく加熱された湯水が下流部Ｃを流れていくとき、図６（ｂ）で示されるように、５段の状態で燃焼動作を実施する切替間動作が行われることとなる。そして、切替間動作が実施されている間は、下流部Ｃの下方に位置する下流側燃焼領域γで火炎が形成された状態となるので、下流部Ｃを流れる湯水が大きく加熱されることとなる。このことにより、４段の状態において上流部Ａと中流部Ｂを流れた湯水は、中流部Ｂだけでなく下流部Ｃでも大きく加熱されることとなる。換言すると、４段の状態での燃焼動作と切替間動作とを連続して実施することにより、４段の状態において上流部Ａと中流部Ｂを流れた湯水は、あたかも４段の状態での燃焼動作が継続された場合と同様に加熱されることとなる。つまり、上流部Ａを流れているときは大きく加熱されず、中流部Ｂと下流部Ｃを流れているときに比較的大きく加熱されることとなる。
【００９１】
そして、所定時間ｔ（例えば１秒）が経過すると、切替間動作が終了し、３段の状態での燃焼動作が開始される。ここで、図６（ｃ）で示されるように、３段の状態での燃焼動作が開始されたときには、４段の状態で上流部Ａと中流部Ｂを流れ、且つ、切替間動作時に下流部Ｃを流れた湯水（図６（ａ）、図６（ｂ）の太線で示される湯水）は、すでに下流部Ｃを通過し、一次熱交換器４の外部へと流出されている。
【００９２】
また、切替間動作の実施時（図６（ｂ）参照）に上流部Ａと中流部Ｂを流れた湯水は、３段の状態での燃焼動作が開始された際（図６（ｃ）参照）、下流部Ｃを流れる。そのため、この湯水は、上流部Ａと中流部Ｂとで比較的大きく加熱され、下流部Ｃを流れているときには大きく加熱されないこととなる。すなわち、この湯水は、実質的に３段の状態で加熱された場合と同様に加熱されることとなる。そして、この湯水に引き続いて新たに一次熱交換器４へ流入してきた湯水は、３段の状態での燃焼動作で加熱されることとなる。
【００９３】
つまり、４段の状態で加熱されていたときに一次熱交換器４へ流入した湯水が一次熱交換器４から流出され、その後に一次熱交換器４へと流入した湯水が、３段の状態で加熱されることとなる。したがって、一次熱交換器４からは４段の状態で加熱された湯水と３段の状態で加熱された湯水とが連続して流出されることとなる。
ここで、上記したように、本実施形態の給湯装置１では、ガス比例弁３７の開度を調整することによって、燃焼段数が４段の状態での燃焼量と、３段の状態での燃焼量を同じ燃焼量とすることが可能である。したがって、４段の状態、切替間動作の５段の状態、３段の状態の順に切り替えが行われたとき、切替間動作の５段の状態のときに一時的に燃焼量が増加するにもかかわらす、出湯温度が大きく変動するようなことはない。換言すると、ガス比例弁３７の開度を調整することで各燃焼段数における燃焼量を調整し、切替間動作の実施時における出湯温度の大幅な変動を防止可能となっている。
【００９４】
本実施形態の給湯装置１では、変更前の段数である４段での燃焼動作と変更後の段数である３段での燃焼動作の間に、切替間動作である５段での燃焼動作を実施している。換言すると、本実施形態の給湯装置１では、以前の段数と比べて燃焼量が減少する段数へ切り替えを実施する際、以前の段数と比べて燃焼量が増加する段数へ一時的に切り替えを実施している。さらに、燃焼量が増加する段数へと切り替えた際には、切り替え前の段数である４段の状態では火炎が形成され、切り替え後の段数である３段の状態では火炎が形成されない燃焼領域である下流側燃焼領域γで火炎を形成した状態を維持している。
このため、切り替え動作の直後に限り、切り替え後の段数である３段の状態では大きく燃焼されない部分である一次熱交換器４の下流部Ｃで、湯水が大きく加熱されることとなる。したがって、段数の変更によって湯水の加熱が一時的に不足してしまうことがなく、一次熱交換器４から目標温度よりも非常に低温な湯水が出湯されてしまう大きなアンダーシュートが発生することがない。
【００９５】
以上で本実施形態の給湯装置１が実施する切替間動作の概要についての説明を終了する。続いて、本実施形態の給湯装置１における燃焼動作の段数の変更、並びに、この段数の変更に伴って実施される切替間動作について図７を参照しつつ詳細に説明する。
【００９６】
本実施形態の給湯装置１において、要求される出湯流量や設定温度が変更され、燃焼動作の段数を変更する必要が生じると、所定の条件を満たす切り替えか否かが判別される（ステップ１）。
具体的には、本実施形態では、所定の段数（４段）から、この所定の段数（４段）よりも燃焼量が減少する特定の段数（３段）へ切り替える場合であり、且つ、所定の段数（４段）で燃焼動作を実施する直前の段数が所定の段数（４段）よりも燃焼量の大きい段数（５段）でない場合、所定の条件を満たす切り替えであるものと判別する（ステップ１でＹｅｓであると判別する）。
【００９７】
すなわち、以前に所定の段数（４段）よりも燃焼量の大きい段数（５段）で燃焼動作を実施していた場合、缶体（一次熱交換器４、又は一次熱交換器４と二次熱交換器５等の他の部材が一体となって形成されるものであり、燃焼ガスの流路となる角筒状の部分）の温度が高くなっていることが予測される。そして、缶体の温度が高い場合、以前の段数よりも燃焼量が高い状態で燃焼動作を実施する切替間動作を実施すると、燃焼量が一時的に過剰となってしまう可能性がある。つまり、燃焼量が一時的に過剰となることで目標温度よりも非常に高温な湯水が出湯してしまう状態（所謂オーバーシュート）が発生してしまうおそれがある。
そこで、缶体の温度が高い状況下（缶体の温度が高いことが予測される状況下）である場合、切替間動作を実施しない構成としている。
【００９８】
このとき、所定の条件を満たす切り替えでないのであれば（ステップ１でＮｏであれば）、切替間動作を実施することなく段数の切り替えを実施する（ステップ６）。
【００９９】
これに対して、所定の条件を満たす切り替えであれば（ステップ１でＹｅｓであれば）、切替間動作を実施する（ステップ２）。すなわち、所定の段数（本実施形態では４段）から、特定の段数（本実施形態では３段）へ切り替える際に、切り替え前の段数（本実施形態では４段）よりも燃焼量の大きい段数（本実施形態では５段）で燃焼動作を実施する。
【０１００】
ここで、切替間動作の実施中に、先だって決定された切り替え後の段数が特定の段数（本実施形態では３段）から変更された場合（ステップ３でＹｅｓの場合）、切替間動作を中断（強制的に終了）して（ステップ５）、変更された段数への切り替え（ステップ６）を実施する。
具体的に説明すると、例えば、所定の段数（本実施形態では４段）から特定の段数（本実施形態では３段）へと段数を切り替えるとき、段数の切り替え前に切替間動作を実施していたとする。そして、この切替間動作の実施中に、出湯流量や設定温度等が変更され、例えば５段の状態で燃焼動作を実施する必要が生じたとする。この場合、給湯装置１は実施していた切替間動作を中止し、５段の状態へ切り替える動作を実施する。
このように、本実施形態の給湯装置１では、切替間動作の実施中に切替間動作を必要としない状況、すなわち、段数の切り替えを実施しても大きなアンダーシュートが発生する可能性が低い状況となった場合、切替間動作の実施を中断する構成となっている。このような構成とすると、段数の切り替え時において大きなアンダーシュートが発生する可能性が高い場合にのみ、切替間動作を実施できるので、給湯装置１の効率のよい稼働が可能となる。
【０１０１】
そして、切替間動作が開始されてから、切り替え後の段数が特定の段数（本実施形態では３段）から変更されず（ステップ３でＮоの場合）、所定時間ｔ（例えば１秒）が経過すると（ステップ４でＹｅｓ）、切替間動作を終了して（ステップ５）、所定の段数（本実施形態では３段）への切り替え（ステップ６）を実施する。そして、燃焼動作の段数の変更が完了する。
【０１０２】
上記した実施形態では、実験等により予め定められた所定時間ｔ（例えば１秒）だけ切替間動作を実施する例を示した。すなわち、段数の変更前に上流部Ａで大きく加熱されなかった湯水が下流部Ｃで加熱された後に一次熱交換器４の外部へ流出するために必要な時間だけ切替間動作を実施する例を示した。しかしながら、本発明の切替間動作はこれに限るものではない。例えば、入水流量センサ４７で取得した湯水の流量等を基準として切替間動作を実施してもよい。具体的には、入水流量センサ４７が取得した値から入水管４３（又は一次熱交換器４）への通水量を演算等により取得し、取得した通水量の値に基いて切替間動作を終了する動作を実施してもよい。すなわち、切替間動作が開始されてからの通水量が所定量以上となったことを条件に切替間動作を終了する動作を実施してもよい。
【０１０３】
上記した実施形態では、３つのバーナグループ（第１バーナグループ１５，第２バーナグループ１６，第３バーナグループ１７）はいずれも複数のバーナによって構成されているが、本発明の熱源機はこれに限るものではない。バーナグループは単数のバーナで構成されてもよい。すなわち、１本のバーナそのものをバーナグループとしてもよい。
【０１０４】
上記した実施形態では、３つの燃焼領域（上流側燃焼領域α、中流側燃焼領域β、下流側燃焼領域γ）にそれぞれ数の異なる複数本のバーナによって構成される３つのバーナグループ（第２バーナグループ１６、第１バーナグループ１５、第３バーナグループ１７）が配された例を示したが、本発明の熱源機はこれに限るものではない。３つの燃焼領域に大きさや最大燃焼量の異なるバーナをそれぞれ配する構成であってもよい。
【０１０５】
上記した実施形態では、火炎形成部を３つの燃焼領域に分割し、一次熱交換器４の全体的な湯水の流れ方向の最も下流側に位置する下流側燃焼領域γの燃焼量が最も大きく、上流側燃焼領域αと下流側燃焼領域γの間に位置する中流側燃焼領域βの燃焼量が最も小さくなる構成とした。このような構成（燃焼領域の配置状態）では、上記した段数の異なる燃焼動作を連続的に実施して燃焼量を減少させた場合、大きなアンダーシュートが顕著に発生してしまう。
しかしながら、本実施形態の給湯装置１では、段数の異なる燃焼動作を実施して燃焼量を減少させる際、変更前の段数での燃焼動作と、変更後の段数での燃焼動作を実施する間に切替間動作を実施する。そのため、本実施形態の給湯装置１では、大きなアンダーシュートが顕著に発生してしまうような燃焼領域の配置を採用した場合であっても、大きなアンダーシュートが発生することがない。
【０１０６】
上記した実施形態では、火炎形成部を３つの燃焼領域に分割した例を示したが、本発明の熱源機はこれに限るものではない。火炎形成部を２つの燃焼領域に分割してもよく、４つ以上の燃焼領域に分割してもよい。すなわち、火炎形成部は複数の燃焼領域に分割されていればよい。具体的には、分割した複数の燃焼領域に、一次熱交換器４の全体的な湯水の流れ方向の下流側に位置する１つの燃焼領域（燃焼領域γ２とも称す）と、この燃焼領域γ２よりも上流側にある１つの燃焼領域（燃焼領域α２とも称す）の２つの燃焼領域が含まれていればよい。分割した複数の燃焼領域のうちいずれの燃焼領域を下流側の燃焼領域γ２とし、上流側の燃焼領域α２とするかは適宜変更してよい。下流側の燃焼領域γ２より上流側に上流側の燃焼領域α２があればよい。また、燃焼領域α２と燃焼領域γ２は相互に隣接していなくてもよい。すなわち、燃焼領域α２と燃焼領域γ２は間隔を空けて配されていてもよい。
そして、下流側の燃焼領域γ２で火炎が形成され、上流側の燃焼領域α２で火炎が形成されていない状態から、下流側の燃焼領域γ２で火炎が形成されず、上流側の燃焼領域α２で火炎が形成される状態へと切り替わるとき、下流側の燃焼領域γ２で火炎が形成される状態を維持する切替間動作を実施すればよい。
【符号の説明】
【０１０７】
１  給湯装置（熱源機）
４  一次熱交換器（熱交換器）
２５  流水管（液体流路）
３５  燃料供給管（燃料供給路）
α  上流側燃焼領域
γ  下流側燃焼領域
【図１】
0006037158.tif 000002
【図２】
0006037158.tif 000003
【図３】
0006037158.tif 000004
【図４】
0006037158.tif 000005
【図５】
0006037158.tif 000006
【図６】
0006037158.tif 000007
【図７】
0006037158.tif 000008
【図８】
0006037158.tif 000009