(57)【要約】【課題】  温水暖房システムで暖房負荷が低い時であっても、熱源機の過加熱を抑制し熱効率低下・騒音増大を回避し得るように、燃焼のＯＮ−ＯＦＦ頻度を低減し得る燃焼制御方法を提供する。【解決手段】  連続燃焼し得る最小燃焼量Pmin〜最大燃焼量Pmaxの通常比例燃焼範囲での通常比例燃焼制御中に（S4〜S7の繰り返し）、加熱後の温水温度Tdが消火温度Tfを超えると燃焼停止、点火温度Tnより低くなれば点火（S6でNO,S11,S2でYES）というＯＮ−ＯＦＦ燃焼を繰り返す。ＯＮ−ＯＦＦのサイクル時間Ftがαよりも短くなれば、Pminよりも低い拡張最小燃焼量Ps〜Pmaxの拡張比例燃焼範囲での拡張比例燃焼制御に切換える（S4でNO,S9）。Pminよりも低い側での燃焼積算時間t3が所定値βを超えれば通常比例燃焼に強制的に戻す。【選択図】      図３
2006038390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源機から加熱した温水を暖房端末に供給し、暖房端末から放熱後の温水を上記熱源機に戻すように温水を熱源機と暖房端末との間で循環させる際に、熱源機から暖房端末側に供給される温水温度が所定の温度範囲にある場合に熱源機を燃焼させ、かつ、熱源機から暖房端末側に供給される温水温度が所定温度になるように熱源機に戻される温水温度に応じて熱源機の燃焼量を比例燃焼制御する温水暖房システムの燃焼制御方法であって、
上記比例燃焼制御として、連続燃焼可能な燃焼量として設定した通常比例燃焼範囲で比例燃焼させる通常比例制御モードと、最小側として上記通常比例燃焼範囲の最小燃焼量よりも低い拡張最小燃焼量を設定した拡張比例燃焼範囲で比例燃焼させる拡張比例制御モードとを切換可能に備えておき、
上記通常比例制御モードによる比例燃焼制御の実行が選択されている場合に、上記熱源機から暖房端末側に供給される温水温度が上記温度範囲よりも高くなることにより燃焼停止された状態で循環されるに従い温水温度が上記温度範囲よりも低くなることにより燃焼開始されてから温水温度が上記温度範囲よりも高くなることによる燃焼停止を経て燃焼が再開されるまでのＯＮ−ＯＦＦ燃焼サイクル時間が、設定切換時間よりも短くなるとき、上記拡張比例制御モードによる比例燃焼制御に切換えるようにする
ことを特徴とする温水暖房システムの燃焼制御方法。
【請求項２】
熱源機から加熱した温水を暖房端末に供給し、暖房端末から放熱後の温水を上記熱源機に戻すように温水を熱源機と暖房端末との間で循環させる際に、熱源機から暖房端末側に供給される温水温度が所定の温度範囲にある場合に熱源機を燃焼させ、かつ、熱源機から暖房端末側に供給される温水温度が所定温度になるように熱源機に戻される温水温度に応じて熱源機の燃焼量を比例燃焼制御する温水暖房システムの燃焼制御方法であって、
上記比例燃焼制御として、連続燃焼可能な燃焼量として設定した通常比例燃焼範囲で比例燃焼させる通常比例制御モードと、最小側として上記通常比例燃焼範囲の最小燃焼量よりも低い拡張最小燃焼量を設定した拡張比例燃焼範囲で比例燃焼させる拡張比例制御モードとを切換可能に備えておき、
上記通常比例制御モードによる比例燃焼制御の実行が選択されている場合に、上記熱源機から暖房端末側に供給される温水温度を検出してその単位時間当たりの温度上昇度合を監視する一方、上記通常比例燃焼範囲の最小燃焼量による比例燃焼が行われても上記温度上昇度合が設定温度上昇度合を超えることになるとき、上記拡張比例制御モードによる比例燃焼制御に切換えるようにする
ことを特徴とする温水暖房システムの燃焼制御方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の温水暖房システムの燃焼制御方法であって、
上記拡張比例制御モードによる比例燃焼制御の実行に切換えられたとき、上記拡張比例燃焼範囲の内、上記通常比例燃焼範囲の最小燃焼量よりも低い側の範囲で比例燃焼される時間の積算を開始し、
上記積算時間が設定最大時間を超えることになるとき、元の通常比例制御モードによる比例燃焼制御に戻すようにする、温水暖房システムの燃焼制御方法。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の温水暖房システムの燃焼制御方法であって、
上記熱源機に燃焼用空気を供給量可変に供給する空気供給手段を設けておき、
上記拡張比例制御モードによる比例燃焼制御の実行に切換えられたとき、上記拡張比例燃焼範囲の内、上記通常比例燃焼範囲の最小燃焼量よりも低い側の範囲で比例燃焼される時間の積算を開始し、
上記積算時間が設定最大時間を超えることになるとき、上記空気供給手段による空気供給量を一時的に増大させるようにする、温水暖房システムの燃焼制御方法。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の温水暖房システムの燃焼制御方法であって、
上記熱源機に燃焼火炎の炎温度を検出する炎温度検出手段を設けておき、
上記拡張比例制御モードによる比例燃焼制御の実行に切換えられたとき、上記炎温度検出手段により検出される炎温度を監視し、
上記炎温度が設定炎温度を超えることになるとき、元の通常比例制御モードによる比例燃焼制御に戻すようにする、温水暖房システムの燃焼制御方法。
【請求項６】
請求項１又は請求項２に記載の温水暖房システムの燃焼制御方法であって、
上記熱源機に対し、燃焼火炎の炎温度を検出する炎温度検出手段と、燃焼用空気を供給量可変に供給する空気供給手段とを設けておき、
上記拡張比例制御モードによる比例燃焼制御の実行に切換えられたとき、上記炎温度検出手段により検出される炎温度を監視し、
上記炎温度が設定炎温度を超えることになるとき、上記空気供給手段による空気供給量を一時的に増大させるようにする、温水暖房システムの燃焼制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源機により燃焼加熱した温水を暖房端末との間で循環させるという温水循環式の温水暖房システムにおける燃焼制御方法に関し、特に上記熱源機での比例燃焼制御中に発生するＯＮ−ＯＦＦの繰り返し頻度（例えば１時間当たりのＯＮ−ＯＦＦ回数）を低減化し得る燃焼制御方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃焼機器の燃焼制御として、石油ファンヒータの燃焼量として連続運転可能な範囲を設定する他に、その燃焼範囲の内の最小燃焼量よりも低い極小燃焼量での間欠燃焼をも可能としたものが知られている（例えば特許文献１参照）。このものでは、極小スイッチがユーザによりＯＮされたか、最小燃焼量での連続運転に入れば無条件に、上記の極小燃焼量での間欠燃焼運転に移行するようにし、これにより、省エネルギー化を実現させようとしている。なお、上記の極小燃焼量と、連続燃焼量範囲との燃焼状態の変換は、燃料の量の変更ではなくて燃焼用空気の量を加減することにより行うようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８１３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の温水暖房システムでは、熱源機から暖房端末へ供給された所定温度の高温水が暖房端末で放熱されることにより暖房が行われるため、放熱により低温となって熱源機に戻された低温水を熱源機で所定温度まで加熱し、再び高温水を上記暖房端末に供給するという温水循環が実行されることになる。このため、温水暖房システムの熱源機での燃焼制御は、暖房端末から戻される低温水の温度（戻り側温度）が熱交換加熱後に所定温度の高温水となって暖房端末へ供給されるように燃焼量が変更制御されるようになっている。つまり、熱源機が燃焼中であれば、加熱用の熱交換器から出て暖房端末に供給される高温水の温度（出側温度）が所定の目標温度になるように、上記熱交換器に戻される戻り側温度の如何（上記出側温度に対する戻り側温度の温度差の大小如何）に応じて所定の比例燃焼範囲（例えば図２（ｂ）のＰmin〜Ｐmaxの範囲）で比例燃焼制御が実行される。
【０００５】
例えば図６に示すように温水循環が開始され（ステップＳ１０１）、出側温度が所定温度よりも低ければ点火されて燃焼が開始されて（ステップＳ１０２でＹＥＳ，ステップＳ１０３）、その出側温度の高低如何に応じて上記の比例燃焼範囲での比例燃焼制御が行われる（ステップＳ１０４）。そして、加熱後の温水温度がこれ以上加熱すると高温になり過ぎるという上限温度にならない限り（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、又、他の異常発生により安全装置が作動してエラーにならない限り（ステップＳ１０６でＮＯ）、上記の比例燃焼制御に基づく燃焼が連続される。一方、上記の加熱後の温水温度が上限温度に到達すれば燃焼が停止され（ステップＳ１０５でＮＯ，ステップＳ１０８）、燃焼停止後に出側温度が低下して所定の下限温度になれば燃焼が再開されることになる（ステップＳ１０２でＹＥＳ，ステップＳ１０３）。つまり、出側温度が所定の一定温度範囲に保たれるようにＯＮ−ＯＦＦ燃焼運転（熱源機の点火、消火の繰り返し運転）が実行される。要するに、ＯＮ−ＯＦＦ燃焼運転を行いつつも、ＯＮ燃焼状態では上記の如き比例燃焼運転が行われる。
【０００６】
しかしながら、熱源機から高温水が供給される供給先である暖房端末の数が複数あると、２台以上の暖房運転状態から１台のみの暖房運転状態に切換えられたり、１台のみの暖房端末であっても暖房能力が「強」から「弱」に切換えられたりというように、暖房負荷（暖房端末側での必要熱量）が低負荷状態に急減すると、放熱量に比して供給中の高温水の熱量が過剰となって出側温度が高くなるため、上記の比例燃焼範囲の内の最小燃焼点Ｐminでの連続燃焼となり、それでも出側温度が上記の上限温度を超えると燃焼が停止されることになる。そして、出側温度が上記の下限温度まで低下すれば再び点火されて燃焼されるものの、短時間で上記の上限温度まで昇温してしまい燃焼が停止される、というように短時間の間にＯＮ−ＯＦＦ燃焼運転が繰り返されることになる。
【０００７】
こうなると、燃焼が一旦停止された後に再度点火される頻度（例えば単位時間当たりに繰り返される消火・点火回数）が増大してしまい、この点火等の頻度の増大に比例して、点火の際の燃料噴出（例えば燃料ガス噴出）から点火までの僅かな時間差の間に未燃焼のまま無駄に放出される燃料量が増大したり、消火・点火に伴う騒音（点火器の作動音、燃料供給のための弁開閉作動音等）が増大したりという不都合を招くことになる。つまり、暖房負荷が低負荷であるときには、燃料消費に対する熱変換の効率（熱効率又は暖房効率）の低下を招いたり、騒音増大を招いたりという不都合が生じることになる。
【０００８】
その一方、上記の比例燃焼範囲の最小燃焼点Ｐminは、これ以上低い燃焼状態で連続燃焼させると熱源機のバーナを構成する燃焼管の過加熱（耐久性低下）を招いたり、ひいては逆火を招いたりという不都合を生じない程度でかつ安全率を見込んだ下限値が設定されており、上記最小燃焼点Ｐminをむやみに下げることはできない、という状況がある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、暖房端末側の要求が低負荷時であっても、熱源機の過加熱を抑制しつつも熱効率低下を回避しかつ騒音増大を回避し得るように、燃焼のＯＮ−ＯＦＦの頻度を低減し得る燃焼制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、熱源機から加熱した温水を暖房端末に供給し暖房端末から放熱後の温水を上記熱源機に戻すように温水を熱源機と暖房端末との間で循環させる際に、熱源機から暖房端末側に供給される温水温度が所定の温度範囲にある場合に熱源機を燃焼させ、かつ、熱源機から暖房端末側に供給される温水温度が所定温度になるように熱源機に戻される温水温度に応じて熱源機の燃焼量を比例燃焼制御する温水暖房システムの燃焼制御方法を対象として、以下の発明を創作した。
【００１１】
第１の発明では、上記比例燃焼制御として、連続燃焼可能な燃焼量として設定した通常比例燃焼範囲で比例燃焼させる通常比例制御モードと、最小側として上記通常比例燃焼範囲の最小燃焼量よりも低い拡張最小燃焼量を設定した拡張比例燃焼範囲で比例燃焼させる拡張比例制御モードとを切換可能に備えておく。そして、上記通常比例制御モードによる比例燃焼制御の実行が選択されている場合に、上記熱源機から暖房端末側に供給される温水温度が上記温度範囲よりも高くなることにより燃焼停止された状態で循環されるに従い温水温度が上記温度範囲よりも低くなることにより燃焼開始されてから温水温度が上記温度範囲よりも高くなることによる燃焼停止を経て燃焼が再開されるまでのＯＮ−ＯＦＦ燃焼サイクル時間が、設定切換時間よりも短くなるとき、上記拡張比例制御モードによる比例燃焼制御に切換えるようにした（請求項１）。
【００１２】
この第１の発明の場合、通常比例制御モードにより比例燃焼制御が実行されているときに暖房端末側の要求熱量である暖房負荷が低負荷状態に変動し、これに起因してＯＮ−ＯＦＦ燃焼サイクル時間が短くなってＯＮ−ＯＦＦ燃焼が繰り返される頻度が増大しそうな状態に陥りかけても、上記の如く拡張比例制御モードへの切換えにより、燃焼がＯＮされたときの燃焼ＯＮ状態の持続時間がより長くなる。すなわち、通常比例制御モードでの通常比例燃焼範囲の最小燃焼量よりも低い側での比例燃焼が可能となるため、加熱後の温水温度が所定の温度範囲よりも高くなって燃焼停止されるまでの燃焼ＯＮ状態の持続時間をより長くすることが可能になる。これにより、ＯＮ−ＯＦＦ燃焼サイクル時間もより長くなって、ＯＮ−ＯＦＦ燃焼の繰り返し頻度の増大化が回避され、燃焼のＯＮ−ＯＦＦの頻度を低減し得ることになる。このＯＮ−ＯＦＦ燃焼の頻度の低減化によって、消火・点火の度に繰り返される無駄な燃料消費や、作動音発生を抑制して、熱効率低下の回避、及び、騒音増大化の回避が図られることになる。
【００１３】
第２の発明では、上記比例燃焼制御として、連続燃焼可能な燃焼量として設定した通常比例燃焼範囲で比例燃焼させる通常比例制御モードと、最小側として上記通常比例燃焼範囲の最小燃焼量よりも低い拡張最小燃焼量を設定した拡張比例燃焼範囲で比例燃焼させる拡張比例制御モードとを切換可能に備えておく。そして、上記通常比例制御モードによる比例燃焼制御の実行が選択されている場合に、上記熱源機から暖房端末側に供給される温水温度を検出してその単位時間当たりの温度上昇度合を監視する一方、上記通常比例燃焼範囲の最小燃焼量による比例燃焼が行われても上記温度上昇度合が設定温度上昇度合を超えることになるとき、上記拡張比例制御モードによる比例燃焼制御に切換えるようにした（請求項２）。
【００１４】
この第２の発明の場合も、通常比例制御モードにより比例燃焼制御が実行されているときに暖房端末側の要求熱量である暖房負荷が低負荷状態に変動し、これに起因してＯＮ−ＯＦＦ燃焼サイクル時間が短くなってＯＮ−ＯＦＦ燃焼が繰り返される頻度が増大しそうな状態に陥りかけても、上記の如く拡張比例制御モードへの切換えにより、燃焼がＯＮされたときの燃焼ＯＮ状態の持続時間をより長くすることが可能になる。これにより、第１の発明と同様に、ＯＮ−ＯＦＦ燃焼サイクル時間もより長くなって、ＯＮ−ＯＦＦ燃焼の繰り返し頻度の増大化が回避され、燃焼のＯＮ−ＯＦＦの頻度を低減し得ることになる。このＯＮ−ＯＦＦ燃焼の頻度の低減化によって、消火・点火の度に繰り返される無駄な燃料消費や、作動音発生を抑制して、熱効率低下の回避、及び、騒音増大化の回避が図られることになる。特に第２の発明の場合には、拡張比例制御モードへの切換えを単位時間当たりの温度上昇度合（例えば直前の温度上昇率又は直前の温度上昇量）が設定温度上昇度合を超える程に急変したことで行うようにしているため、ＯＮ−ＯＦＦ燃焼サイクル時間に基づいて上記切換えを行う第１の発明の場合よりも的確に切換タイミングを把握することが可能になり、ＯＮ−ＯＦＦ燃焼の頻度が増大しそうな状態に陥りかければより迅速に拡張比例制御モードへ切換えることが可能になる。これにより、ＯＮ−ＯＦＦ燃焼の頻度の低減化を促進して、熱効率低下の回避、及び、騒音増大化の回避をより積極的に図ることが可能になる。
【００１５】
以上の第１の発明又は第２の発明において、上記拡張比例制御モードによる比例燃焼制御の実行に切換えられたとき、上記拡張比例燃焼範囲の内、上記通常比例燃焼範囲の最小燃焼量よりも低い側の範囲で比例燃焼される時間の積算を開始し、上記積算時間が設定最大時間を超えることになるとき、元の通常比例制御モードによる比例燃焼制御に戻すようにすることもできる（請求項３）。このようにすることにより、通常比例燃焼範囲の最小燃焼量よりも低い側の範囲での燃焼が長時間にわたり継続することに起因する熱源機の特に燃焼器（バーナ）に対する過加熱発生等を抑制又は回避することが可能になる。これにより、熱源機の耐久性低下を招くことなく、第１又は第２の発明による作用を得ることが可能になる。
【００１６】
これと同様の作用を、上記の如く元の通常比例制御モードによる比例燃焼制御に戻すことなく、得るようにすることもできる。すなわち、上記熱源機に燃焼用空気を供給量可変に供給する空気供給手段を設けておき、上記拡張比例制御モードによる比例燃焼制御の実行に切換えられたとき、上記拡張比例燃焼範囲の内、上記通常比例燃焼範囲の最小燃焼量よりも低い側の範囲で比例燃焼される時間の積算を開始し、上記積算時間が設定最大時間を超えることになるとき、上記空気供給手段による空気供給量を一時的に増大させるようにすればよい（請求項４）。この場合には、空気供給量の増大により熱源機の上記燃焼器が冷却され、これにより、過加熱発生等の抑制又は回避が図られる。
【００１７】
又、上記の第１の発明又は第２の発明において、上記熱源機に燃焼火炎の炎温度を検出する炎温度検出手段を設けておき、上記拡張比例制御モードによる比例燃焼制御の実行に切換えられたとき、上記炎温度検出手段により検出される炎温度を監視し、上記炎温度が設定炎温度を超えることになるとき、元の通常比例制御モードによる比例燃焼制御に戻すようにすることもできる（請求項５）。このようにすることにより、上述の通常比例燃焼範囲の最小燃焼量よりも低い側の範囲での燃焼が長時間にわたり継続することに起因する熱源機の特に燃焼器に対する過加熱発生等をより直接的に抑制又は回避することが可能になる。すなわち、炎温度の監視により上記の過加熱発生をより直接的に予測することが可能になり、熱源機の耐久性低下をより確実に回避しつつ、第１又は第２の発明による作用を得ることが可能になる。
【００１８】
この炎温度の監視による方法の場合も、これと同様の作用を、元の通常比例制御モードによる比例燃焼制御に戻すことなく、得るようにすることもできる。すなわち、上記熱源機に対し、燃焼火炎の炎温度を検出する炎温度検出手段と、燃焼用空気を供給量可変に供給する空気供給手段とを設けておき、上記拡張比例制御モードによる比例燃焼制御の実行に切換えられたとき、上記炎温度検出手段により検出される炎温度を監視し、上記炎温度が設定炎温度を超えることになるとき、上記空気供給手段による空気供給量を一時的に増大させるようにすればよい（請求項６）。この場合には、炎温度の監視による過加熱発生等のより直接的な予測に基づき、適切なタイミングで空気供給量が増大されて熱源機の上記燃焼器が冷却され、これにより、過加熱発生等の抑制又は回避が適切に図られることになる。
【発明の効果】
【００１９】
以上、説明したように、請求項１〜請求項６のいずれかの温水暖房システムの燃焼制御方法によれば、通常比例制御モードにより比例燃焼制御が実行されているときに暖房端末側の要求熱量である暖房負荷が低負荷状態に変動し、これに起因してＯＮ−ＯＦＦ燃焼サイクル時間が短くなってＯＮ−ＯＦＦ燃焼が繰り返される頻度が増大しそうな状態に陥りかけても、拡張比例制御モードへの切換えにより、燃焼がＯＮされたときの燃焼ＯＮ状態の持続時間をより長くすることができ、ＯＮ−ＯＦＦ燃焼サイクル時間もより長くすることができる。これにより、ＯＮ−ＯＦＦ燃焼の繰り返し頻度の増大化を回避して、燃焼のＯＮ−ＯＦＦの頻度を低減化することができる。そして、この頻度低減化によって、消火・点火の度に繰り返される無駄な燃料消費や、作動音発生を抑制して、熱効率低下の回避、及び、騒音増大化の回避を図ることができる。
【００２０】
特に、請求項２の温水暖房システムの燃焼制御方法によれば、拡張比例制御モードへの切換タイミングを的確に把握することができ、ＯＮ−ＯＦＦ燃焼の頻度が増大しそうな状態に陥りかければ、より迅速に拡張比例制御モードへ切換えることができる。これにより、ＯＮ−ＯＦＦ燃焼の頻度の低減化を促進して、熱効率低下の回避、及び、騒音増大化の回避をより積極的に図ることができるようになる。
【００２１】
請求項３によれば、通常比例燃焼範囲の最小燃焼量よりも低い側の範囲での燃焼が長時間にわたり継続することに起因する熱源機の特に燃焼器に対する過加熱発生等を抑制又は回避することができ、熱源機の耐久性低下を回避することができるようになる。
【００２２】
請求項４によれば、空気供給量の増大により熱源機の燃焼器を冷却することができ、これにより、請求項３の如く強制的に拡張比例制御モードから通常比例制御モードに戻さなくても、過加熱発生等の抑制又は回避を図ることができる。
【００２３】
請求項５によれば、炎温度の監視により過加熱発生をより直接的に予測することができ、通常比例燃焼範囲の最小燃焼量よりも低い側の範囲での燃焼が長時間にわたり継続することに起因する熱源機の特に燃焼器に対する過加熱発生等をより直接的に抑制又は回避することができ、熱源機の耐久性低下を回避することができるようになる。
【００２４】
請求項６によれば、炎温度の監視による過加熱発生等のより直接的な予測に基づきより適切なタイミングで空気供給量を増大することができ、この増大された空気によって熱源機の上記燃焼器を冷却することができる。これにより、請求項５の如く強制的に拡張比例制御モードから通常比例制御モードに戻さなくても、過加熱発生等の抑制又は回避をより適切に図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１は、本発明の燃焼制御方法が実施される温水循環式の温水暖房システムの例が示されている。この温水暖房システムは、熱源機２と、この熱源機２に対し温水循環配管３で接続された暖房端末４とにより構成されている。なお、図１には温水暖房システムを構成する熱源機として、温水暖房機能に特化した単機能の熱源機２の例を示しているが、これに限らず、給湯機能及び温水暖房機能を共に備えた複合熱源機、あるいは、給湯機能、温水暖房機能及び風呂追い焚き機能を備えた複合熱源機を用いて本発明の温水暖房システムを構成することも、もちろん可能である。
【００２７】
上記熱源機２は、燃焼器を構成するバーナ２１と、このバーナ２１の燃焼熱により熱交換加熱される熱交換器２２と、上記バーナ２１に燃料（燃料ガス）を供給する燃料供給系２３と、上記バーナ２１に対し燃焼用空気を供給する空気供給手段としての送風ファン２４と、上記熱交換器２２を通る温水循環路２５と、この熱源機２の各種作動制御を行うコントローラ５とを備えている。上記のバーナ２１と、熱交換器２２とにより、熱源機における加熱部が構成されている。
【００２８】
上記燃料供給系２３は、燃料供給管２３１と、この燃料供給管２３１を開閉して燃料の供給及び供給停止を切換える電磁開閉弁２３２と、上記燃料供給管２３１による上記バーナ２１への燃料供給量（燃料ガス供給量）を変更調整する電磁比例弁２３３とを備えている。
【００２９】
上記温水循環路２５は、上記温水循環配管３の戻り配管３１の下流端に接続され途中に介装された膨張タンク２５１及び循環ポンプ２５２を経て上記熱交換器２２に至る戻り路２５３と、熱交換器２２から上記温水循環配管３の往き配管３２の上流端に接続される出湯路２５４とを備えている。上記膨張タンク２５１には注水路２６の下流端が接続されており、この注水路２６を通して行われる設置時の注水と、以後の補水とにより膨張タンク２５１内が一定水位に維持されるようになっている。なお、この一定水位維持は、例えば高水位スイッチ及び低水位スイッチからの検出信号に基づきコントローラ５による補水制御によって行うようにすればよい。
【００３０】
そして、上記循環ポンプ２５１を作動させれば、膨張タンク２５１内の温水を戻り路２５３を通して熱交換器２２に送り、熱交換器２２を出た温水を出湯路２５４及び上記往き配管３２を通して暖房端末４１に供給し、暖房端末４１で放熱された後の温水を戻り配管３１及び戻り路２５３を通して膨張タンク２５１に再び戻す、という温水循環が行われるようになっている。この際、上記熱交換器２２から出た直後の温水温度（出側温度）が高温サーミスタ２５６により検出されてコントローラ５に出力されるようになっている。この高温サーミスタ２５６が熱源機２から暖房端末４１側に供給される温水温度を検出する温度検出手段としての役割を果たす。
【００３１】
上記循環ポンプ２５２よりも熱交換器２２側の戻り路２５３には低温サーミスタ２５７が設けられており、この低温サーミスタ２５７によりバーナ２１が燃焼中であると燃焼停止中であるとを問わずに戻り側温度を検出してコントローラ５に出力するようになっている。なお、同図中の符号２５５はバイパス路であり、このバイパス路２５５は出湯路２５４からの温水を暖房端末４１に供給せずに膨張タンク２５１に戻して暖房端末４１（後述の暖房端末４２を含む）をバイパスするようになっている。
【００３２】
ここで、上記熱源機２からの温水を高温暖房端末及び低温暖房端末という２種類の暖房端末に対し循環させる場合には、上記暖房端末４１を高温暖房端末とし、他に低温暖房端末４２に低温水を循環させる配管を付設するようにすればよい。例えば、膨張タンク２５１内の温水を上記循環ポンプ２５２と熱交換器２２との間の戻り路２５３から分岐させた低温側往き配管３３を通して低温暖房端末４２に供給し、放熱後の温水を戻り配管３４を通して戻り配管３１に合流させて膨張タンク２５１に戻すようにすればよい。上記の高温暖房端末の例としては例えば浴室乾燥機や室内暖房機等があり、通常の暖房運転に際しては比較的高温（例えば８０℃）の温水の供給を受けて放熱するようになっている。又、上記の低温暖房端末の例としては、建物の各部屋に設置された床暖房用の放熱パネルや放熱チューブ等があり、通常の暖房運転に際しては比較的低温（例えば６０℃）の温水の供給を受けて放熱するようになっている。なお、図１には高温暖房端末４１又は低温暖房端末４２として１つずつ図示しているが、それぞれ２以上備え、それらに１つの熱源機２から熱源としての温水を循環供給するように構成してもよい。
【００３３】
コントローラ５は、リモコン５１からユーザ等の入力操作に基づく各種操作指令を受けて温水循環による暖房制御等を行うものであり、所定の作動プログラム等が組み込まれたマイクロコンピュータやメモリ等を含んで構成されたものである。上記の暖房制御は、循環ポンプ２５２の作動制御や、上記の燃料供給系２３、バーナ２１及び送風ファン２４等の作動制御に基づく燃焼制御によって実現されている。
【００３４】
＜第１実施形態＞
以上の温水暖房システムに対しコントローラ５により実行される上記燃焼制御の基本は、バーナ２１の燃焼を比例燃焼制御することである。ここで、比例燃焼制御とは、検出された戻り側温度の高低如何に応じて燃焼加熱後の出側温度が所定の目標温度（例えば８０℃又は８０℃以上）になる燃焼量で燃焼させるものであり、言い換えれば目標温度まで昇温させる上で目標温度と戻り側温度との温度差に比例した燃焼量でバーナ２１を比例燃焼させるものである。加えて、比例燃焼制御のみで対応しても暖房端末４１，４２側の暖房負荷の変動等により高温サーミスタ２５６にて検出される温水温度が所定の上限温度（消火温度）を超えることになる場合には燃焼を停止し、上記温水温度が所定の下限温度（点火温度）にまで低下すれば再び点火して燃焼を再開するというＯＮ−ＯＦＦ燃焼制御も併せて実行されるようになっている。そして、本実施形態では、上記の比例燃焼制御として、通常比例燃焼範囲で比例燃焼させる通常比例制御モードに加えて、上記通常比例燃焼範囲よりも最小側をより低い側に拡張させた拡張比例範囲で比例燃焼させる拡張比例制御モードをも備え、これらの２つの制御モードを燃焼状況に応じて相互に切換えるように構成した比例燃焼制御部をコントローラ５に組み込んでいる。
【００３５】
すなわち、比例燃焼制御部は、図２（ａ）に示すように燃料量（ガス量）と空気量（風量）との関係において所定の空燃比になるように予め設定されたテーブルＸを記憶保持している。そして、上記通常比例制御モードでは、同図のテーブルＸ上の最大燃焼点（最大燃焼量）Ｐmax〜最小燃焼点（最小燃焼量）Ｐminの通常比例燃焼範囲から上記の温度差分だけ加熱させ得る燃焼量に相当する制御値が選択されて燃焼制御が行われる。一方、上記拡張比例制御モードでは、同図のテーブルＸ上の最大燃焼点Ｐmax〜拡張最小燃焼点Ｐsの拡張比例燃焼範囲から上記の温度差分だけ加熱させ得る燃焼量に相当する制御値が選択されて燃焼制御が行われる。つまり、拡張比例制御モードでは、通常比例制御モードの場合よりも比例燃焼範囲の最小側がＰminから、Ｐminよりもさらに低い拡張最小燃焼点（拡張最小燃焼量）Ｐsまで拡張された拡張比例燃焼範囲での比例燃焼制御が実行されるようになっている。上記の通常比例燃焼範囲の最小燃焼点Ｐminは、この最小燃焼点Ｐminで連続燃焼されたとしてもバーナ２１の燃焼管等の過加熱等が生じない最小の燃焼量が設定されている。
【００３６】
そして、このような通常比例制御モードと、拡張比例制御モードとの切換えを、ＯＮ−ＯＦＦ燃焼サイクル時間（点火によりＯＮ燃焼状態になってから、その燃焼が停止されてＯＦＦ燃焼状態に切換えられて、再度点火されるまでの周期）と、拡張最小燃焼点Ｐsでの燃焼連続時間とに基づいて行うようにしている。すなわち、ＯＮ−ＯＦＦ燃焼サイクル時間が所定の設定切換時間以下になったときに通常比例制御モードから拡張比例制御モードに切換える一方、拡張比例制御モードでの比例燃焼制御中に最小燃焼点Ｐminよりも低い側での燃焼連続時間が設定最大時間を超えると拡張比例制御モードから通常比例制御モードへ強制的に切換えるようにしている。
【００３７】
以下、図３のフローチャート及び図４のタイムチャートを参照しつつ、詳細に説明する。
【００３８】
ユーザによりリモコン５１の暖房スイッチがＯＮ操作されると暖房運転がＯＮされ、これにより、まず、循環ポンプ２５２の作動を開始させ（ステップＳ１）、高温サーミスタ２５６の検出温度Ｔdが点火温度Ｔnよりも低いことを確認した上でバーナ２１の点火制御を行う（ステップＳ２でＹＥＳ，ステップＳ３）。上記の点火温度Ｔnとしては、例えば６０℃〜６６℃の範囲の温度が設定されている。そして、ＯＮ−ＯＦＦ燃焼サイクル時間Ｆtが設定切換時間αよりも長いことを確認した上で、通常比例制御モードによる比例燃焼制御を行う（ステップＳ５）。これにより、バーナ２１は、低温サーミスタ２５７により検出される温水温度と目標温度とに基づいて通常比例燃焼範囲Ｐmax〜Ｐminで比例燃焼され、熱交換器２２から目標温度まで昇温された高温水が暖房端末４１に循環供給されることになる。
【００３９】
上記の設定切換時間Ｆtとしては例えば５分間が設定されている。言い換えれば、１時間当たりでＯＮ−ＯＦＦ燃焼サイクルの頻度が１２回（６０分／５分＝１２回）というように余りに多数回の頻度に陥らないような時間値が設定切換時間Ｆtとして設定されている。
【００４０】
上記の通常比例制御モードによる比例燃焼制御は、高温サーミスタ２５６の検出温度Ｔdが消火温度Ｔfよりも高温にならない限り（ステップＳ６でＹＥＳ）、連続して継続される（ステップＳ７でＮＯ，ステップＳ４でＹＥＳ，ステップＳ５）。なお、この過程で異常が万一発生して安全装置が作動すれば安全運転（燃焼停止して暖房運転停止）が実行されてリモコン５１にエラー表示が表示されることになる（ステップＳ７でＹＥＳ，ステップＳ８）。
【００４１】
一方、上記の比例燃焼制御の途中で上記の検出温度Ｔdが消火温度Ｔfよりも高温になれぱ（ステップＳ６でＮＯ）、燃焼を停止して（ステップＳ１１）、上記のステップＳ２に戻る。このような事態が生じる場合としては、例えば暖房端末４１での暖房運転強度がユーザにより「強」から「弱」に切換えられたときのように暖房負荷が急減し循環供給される高温水の熱量が余剰になる結果、戻り側温度がそれまでよりも高くなる場合等がある。なお、暖房端末４１が２台以上ある場合には、それまで２台以上で暖房運転されていたのが、例えば１台のみというように運転台数が急減された場合にも起こり得る。
【００４２】
そして、燃焼停止（燃焼ＯＦＦ）の状態が継続して（ステップＳ２でＮＯ）、検出温度Ｔdが点火温度Ｔnよりも低くなれば（ステップＳ２でＹＥＳ）、再び点火制御により燃焼が再開される（ステップＳ３）。この場合には、ＯＮ−ＯＦＦ燃焼サイクル時間Ｆtが設定切換時間αよりも長いため（ステップＳ４でＹＥＳ）、上記と同様に通常比例制御モードによる比例燃焼制御が行われる。
【００４３】
ところが、暖房負荷が上記の如く低負荷状態のままであると、検出温度Ｔdは早期（図４の時間ｔ１参照）に消火温度Ｔfを超えることになって（ステップＳ６でＮＯ）、燃焼停止制御（ステップＳ１１）により燃焼ＯＦＦ状態に切換えられる。そして、この燃焼ＯＦＦにより上記検出温度Ｔdが低下して再度点火されて燃焼が開始される（ステップＳ２でＹＥＳ，ステップＳ３）。このような状態に陥ってＯＮ−ＯＦＦ燃焼サイクル時間Ｆt（図４参照）が設定切換時間α以下になると（ステップＳ４でＮＯ）、それまでの通常比例制御モードから拡張比例制御モードに切換られて、拡張比例燃焼範囲Ｐmax〜Ｐsでの比例燃焼制御によりバーナ２１の燃焼が制御されることになる（ステップＳ９）。拡張比例制御モードに切換えられると、それまでの通常比例燃焼範囲の最小燃焼点Ｐminからそれよりも低い拡張最小燃焼点Ｐsまでの範囲での比例燃焼が可能となるため、燃焼ＯＮの継続時間ｔ２（図４参照）もその分だけ長くなる。これにより、たとえ暖房負荷が低負荷状態を維持しようとも、ＯＮ−ＯＦＦ燃焼サイクル時間を長くすることができ、１時間当たりに発生するＯＮ−ＯＦＦ燃焼の回数（ＯＮ−ＯＦＦ燃焼の頻度）を少なくすることができる。
【００４４】
上記の通常比例制御モードから拡張比例制御モードへの切換制御と同時に、通常比例燃焼範囲の最小燃焼点Ｐminよりも低い側である拡張最小燃焼点Ｐs側の範囲で比例燃焼される時間の積算が開始され、その積算時間ｔ３（図４参照）の大小が監視される（ステップＳ１０）。そして、この積算時間ｔ３が設定最大時間βを超えていないことを確認した上で（ステップＳ１０でＹＥＳ）、上記と同様に高温サーミスタ２５６の検出温度Ｔdが消火温度Ｔfよりも高温にならない限り（ステップＳ６でＹＥＳ）、燃焼ＯＮが継続される一方（ステップＳ７でＮＯ，ステップＳ４でＮＯ，ステップＳ９）、上記のＴdがＴfよりも高温になれば燃焼がＯＦＦされて（図４の時間ｔ２経過時点の燃焼ＯＦＦ参照）、温水温度の低下を待って再点火される（ステップＳ６でＮＯ，ステップＳ１１，ステップＳ２〜Ｓ４，ステップＳ９）。
【００４５】
そして、この過程で上記積算時間ｔ３が設定最大時間βを超えると（ステップＳ１０でＮＯ）、ステップＳ５の通常比例制御モードでの比例燃焼制御に強制的に切換えられて戻される。これにより、極めて低い拡張最小燃焼点Ｐsでの燃焼が連続することに起因するバーナ２１の過加熱による耐久性低下の不都合を回避することができる。従って、上記の設定最大時間βとしては、拡張最小燃焼点Ｐsでの燃焼が連続することに起因してバーナ２１で耐久性に影響を及ぼすような不都合が発生しない程度の時間値（例えば５分間）が設定される。
【００４６】
以上により、暖房負荷が低負荷状態になったとしても、ＯＮ−ＯＦＦ燃焼の頻度増大を抑制又は回避して熱効率の低下発生を回避することができると共に、熱源機２のバーナ２１の過加熱や逆火の発生を未然に防止して耐久性低下を回避することができる。
【００４７】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態に係る燃焼制御のフローチャートを示している。この第２実施形態は、上記の通常比例制御モードから拡張比例制御モードへの切換トリガーとして後述の温度上昇率Ｒdを採用している点でのみ第１実施形態と異なり、その他の点は第１実施形態と同様である。
【００４８】
この第２実施形態のコントローラ５では、高温サーミスタ２５６の検出温度の出力を受けてその温度上昇率Ｒd（単位時間当たりの温度上昇の割合、即、温度上昇度合）を演算により求めて経時的に更新記憶し、この温度上昇率Ｒdが後述の設定上昇率Ｒsを超えたか否かを暖房運転中は監視するようにしている。
【００４９】
暖房運転がＯＮされると、循環ポンプ２５２の作動開始（ステップＳ２１）、及び、高温サーミスタ２５６の検出温度Ｔdが点火温度Ｔnよりも低いことを確認した上でのバーナ２１の点火制御の実行（ステップＳ２２でＹＥＳ，ステップＳ２３）を第１実施形態のステップＳ１〜Ｓ３（図３参照）と同様に行う。
【００５０】
そして、上記検出温度Ｔdが目標温度Ｔtよりも低いことの確認をした上で（ステップＳ２４でＹＥＳ）、通常比例制御モードによる比例燃焼制御を第１実施形態のステップＳ５と同様に行う（ステップＳ２５）。この通常比例制御モードによる比例燃焼制御は、検出温度Ｔdが消火温度Ｔfよりも高温にならない限り（ステップＳ２６でＹＥＳ）、連続して継続される（ステップＳ２７でＮＯ，ステップＳ２４でＹＥＳ，ステップＳ２５）。なお、安全装置の作動により安全運転及びエラー表示が実行される事態（ステップＳ２７でＹＥＳ，ステップＳ２８）にはならないことが条件とされる点は第１実施形態と同様である。
【００５１】
一方、上記の比例燃焼制御の途中で上記検出温度Ｔdが消火温度Ｔfよりも高温になれぱ（ステップＳ２６でＮＯ）、燃焼を停止する（ステップＳ３２）。そして、上記のステップＳ２２に戻り、戻り側温度の低下を待って再度点火制御を行って通常比例制御モードでの比例燃焼制御を再開する（ステップＳ２２でＹＥＳ，ステップＳ２３，ステップＳ２４でＹＥＳ，ステップＳ２５）。すなわち、連続燃焼からＯＮ−ＯＦＦ燃焼に入る。
【００５２】
以上の過程で、点火したが（ステップＳ２３）、検出温度Ｔdが目標温度Ｔtを超えてしまう場合には（ステップＳ２４でＮＯ）、直前の温度上昇率Ｒdをチェックし（ステップＳ２９）、通常比例制御モードか拡張比例制御モードかいずれで比例燃焼制御を行うかを決定する。すなわち、上記温度上昇率Ｒdが設定温度上昇率Ｒs以下のままであれば通常比例制御モードを続行し（ステップＳ２９でＮＯ，ステップＳ２５）、上記温度上昇率Ｒdが設定温度上昇率Ｒsを超えていれば拡張比例制御モードを選択する、つまり拡張比例制御モードに切換える（ステップＳ２９でＹＥＳ，ステップＳ３０）。拡張比例制御モードに切換えられると、拡張比例燃焼範囲Ｐmax〜Ｐsでの比例燃焼制御によりバーナ２１の燃焼が制御されることになり、それまでの通常比例燃焼範囲の最小燃焼点Ｐminからそれよりも低い拡張最小燃焼点Ｐsまでの範囲での比例燃焼が可能となるため、第１実施形態と同様に、燃焼ＯＮの継続時間ｔ２（図４参照）もその分だけ長くなり、これにより、たとえ暖房負荷が低負荷状態を維持しようとも、ＯＮ−ＯＦＦ燃焼サイクル時間を長くすることができ、１時間当たりに発生するＯＮ−ＯＦＦ燃焼の回数（ＯＮ−ＯＦＦ燃焼の頻度）を少なくすることができる。
【００５３】
上述の温度上昇率Ｒdが設定温度上昇率Ｒsを超えることをトリガーとして拡張比例制御モードに切換える意義について以下に説明を加える。上記の通常比例制御モードでの比例燃焼の状態が連続燃焼からＯＮ−ＯＦＦ燃焼に切換わり、そのＯＮ−ＯＦＦ燃焼サイクル時間が短くなるということは、第１実施形態でも説明したように暖房負荷が低負荷状態にあり、戻り側温度が高負荷状態のときよりも高くなる傾向であることを示している。この戻り側温度に対する比例燃焼量として通常比例燃焼範囲の最小側の燃焼量が選択され、ついには最小燃焼点Ｐminでの燃焼状態が継続することになる。しかし、通常比例燃焼範囲の最も低い最小燃焼点Ｐminでの燃焼状態にしたとしても、熱交換器２２での熱交換加熱後の出側温度は徐々に高温側になって目標温度Ｔt（例えば８０℃程度）を超えることになる。この際、暖房負荷がより低負荷側に急変すると、つまり要求熱量がより低い側に急変すると、上記出側温度は早期に消火温度Ｔfを超えることとなって燃焼ＯＦＦに切換えられる結果、ＯＮ−ＯＦＦ燃焼サイクル時間は短くなってＯＮ−ＯＦＦ燃焼の頻度の増大を招くことになる。
【００５４】
このようなＯＮ−ＯＦＦ燃焼の頻度の増大を招く暖房負荷の低負荷側への急変を、上記の如く温度上昇率の変化をチェックすることにより早期に把握して拡張比例制御モードへ迅速に切換えることができ、ＯＮ−ＯＦＦ燃焼の頻度を第１実施形態の場合よりも確実に少なくさせることができる。すなわち、拡張比例制御モードへの切換えを第１実施形態の場合であるとＯＮ−ＯＦＦ燃焼サイクル時間に基づいて行っているため、その切換条件の成立にはある程度の時間経過（直前のＯＮ−ＯＦＦ燃焼サイクル時間の経過）が必要となるのに対し、この第２実施形態の場合であると温度上昇率に基づいて行っているため、切換条件の成立をほぼ瞬間的というように迅速に判定し得るためである。従って、上記の設定温度上昇率Ｒsとしては、ＯＮ−ＯＦＦ燃焼サイクルの頻度が余りに多数回の頻度に増大することを招くような暖房負荷の低負荷側変動に対応する温度上昇率の値が設定されている。
【００５５】
なお、拡張比例制御モードへの切換後に、積算時間ｔ３が設定最大時間βを超えれば通常比例制御モードでの比例燃焼制御に強制的に切換えることにより（ステップＳ３０でＮＯ，ステップＳ２５）、拡張最小燃焼点Ｐsでの燃焼が連続することに起因するバーナ２１の過加熱による耐久性低下の不都合を回避することができるようにした点は、第１実施形態と同様である。
【００５６】
＜他の実施形態＞
なお、本発明は上記第１及び第２実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、上記第１及び第２実施形態では、積算時間ｔ３が設定最大時間βを超えれば拡張比例制御モードから通常比例制御モードに強制的に切換えることにより、熱源機２のバーナ２１の過加熱等の防止を図るようにしているが、これに限らず、拡張比例制御モードから通常比例制御モードに強制的に切換えるのではなくて、積算時間ｔ３が設定最大時間βを超えても拡張比例制御モードでの比例燃焼制御はそのまま継続し、設定最大時間βを超えた時点から所定時間（所定の冷却期間）が経過するまでの間、一時的に送風ファン２４の回転数を増大させて空気量（風量）を所定量だけ増大させ、増大した空気による冷却機能によってバーナ２１の冷却を図るようにしてもよい。例えば図２（ａ）にＰsaで示すポイントでの燃焼を実行させればよい。
【００５７】
又、上記第１及び第２実施形態では、拡張比例制御モードから通常比例制御モードへの強制的切換えを、積算時間ｔ３が設定最大時間βを超えることを条件にして行っているが、これに限らず、熱源機のバーナ２１に燃焼火炎の炎温度を検出する炎温度検出手段（例えば熱電対等）を設けておき、拡張比例制御モードから通常比例制御モードへの強制的切換えを、上記炎温度検出手段により検出される炎温度が設定炎温度を超えることを条件に行うようにしてもよい。つまり、上記の炎温度検出によって熱源機のバーナ２１の過加熱発生を直接的に検知して、過加熱発生が予想される炎温度になれば拡張比例制御モードへの切換えを行うようにするものである。この炎温度の検出に基づく場合にも、上記と同様に、炎温度が設定炎温度を超えれば、通常比例制御モードに戻さずに、設定炎温度を超えた時点から所定時間が経過するまでの間、一時的に送風ファン２４の回転数を増大させて空気量（風量）を所定量だけ増大させ、増大した空気による冷却機能によってバーナ２１の冷却を図るようにしてもよい。つまり、例えば図２（ａ）にＰsaで示すポイントでの燃焼を実行させればよい。
【００５８】
さらに、上記第２実施形態では、温度上昇率Ｒdに基づいて通常比例制御モードから拡張比例制御モードへの切換えを行っているが、これに限らず、温度上昇率を用いるのではなくて、単位時間当たりの温度上昇量（例えば０．１sec又は１．０sec当たりの温度上昇量）を用い、この温度上昇量がプラス側の設定温度上昇量以上になったときに切換えるようにしてもよい。すなわち、上記の温度上昇率又は温度上昇量の如く単位時間当たりの温度上昇度合の高低によって切換えるようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態が適用される温水暖房システムの例を示す構成図である。
【図２】燃料量（ガス量）と燃焼用空気（風量）との関係における比例燃焼制御範囲を示し、図２（ａ）は本実施形態のそれを、図２（ｂ）は従来のそれをそれぞれ示す。
【図３】第１実施形態のフローチャートである。
【図４】第１実施形態のフローチャートに沿って燃焼状態の変化を示すタイムチャートである。
【図５】第２実施形態のフローチャートである。
【図６】従来行われている燃焼制御方法の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６０】
２        熱源機
４        暖房端末
５        コントローラ（比例燃焼制御部）
２１      バーナ
２２      熱交換器
２３      燃料供給系
２４      送風ファン（空気供給手段）
２５      温水循環路
２５６    高温サーミスタ（温度検出手段）
【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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