(57)【要約】【課題】燃焼装置が制御可能な発生熱量範囲の下限を拡大するとともに、機器の耐久性の低下を抑制する。【解決手段】間欠燃焼では、燃焼機構の作動状態に基づく推定発生熱量Ｑｂｎと、燃焼機構への要求発生熱量Ｑｒｑとの比較に従って、燃焼機構の燃焼期間および非燃焼期間が切換えられる。燃焼期間の開始から最小時間Ｔ１ｍｉｎが経過するまでは、推定発生熱量Ｑｂｎおよび要求発生熱量Ｑｒｑの大小に関わらず、燃焼機構の燃焼が維持される。同様に、非燃焼期間の開始から最小時間Ｔ２ｍｉｎが経過するまでは、推定発生熱量Ｑｂｎおよび要求発生熱量Ｑｒｑの大小に関わらず、燃焼機構での燃焼の停止が維持される。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
要求発生熱量に応じて発生熱量を制御する燃焼装置であって、
連続燃焼による発生熱量範囲の下限値が第１の熱量である燃焼機構と、
前記燃焼機構の動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記要求発生熱量が前記第１の熱量よりも低いときには、前記燃焼機構の燃焼期間および非燃焼期間が繰り返し設けられる間欠燃焼を実行するように構成され、
前記間欠燃焼において、前記燃焼期間および前記非燃焼期間は、前記燃焼機構の作動状態に基づく推定発生熱量と、前記要求発生熱量との比較に従って、各前記燃焼期間が予め定められた第１の最小時間以上確保され、かつ、各前記非燃焼期間が予め定められた第２の最小時間以上確保されるように制限された上で設けられる、燃焼装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記間欠燃焼での前記燃焼期間では、前記推定発生熱量が前記要求発生熱量よりも高く、かつ、当該燃焼期間が前記第１の最小時間以上連続しているときに、前記燃焼機構を消火するとともに、前記間欠燃焼での前記非燃焼期間では、前記推定発生熱量が前記要求発生熱量よりも低く、かつ、当該非燃焼期間が前記第２の最小時間以上連続しているときに、前記燃焼機構を点火する、請求項１記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記制御部は、各時点における前記燃焼機構の作動状態に対応する熱量推定値の移動平均値に従って、前記推定発生熱量を算出する、請求項１または２記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記燃焼装置は、給湯装置に搭載され、
前記給湯装置は、
前記燃焼装置の前記発生熱量によって低温水を加熱する加熱器を通過する加熱流路と、
前記加熱流路の流量を検出するための流量検出器と、
前記低温水の温度を検出する第１の温度検出器と、
前記加熱器から出力された高温水の温度を検出する第２の温度検出器とを備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃焼装置。
【請求項５】
前記給湯装置は、
前記加熱器の上流側で前記加熱流路から分岐して、前記加熱器の下流側の結合点で前記加熱流路と合流するバイパス流路と、
前記制御部によって設定される操作量に従って、前記給湯装置への前記低温水の入力流量に対する前記バイパス流路を通過する低温水の流量比率を制御する流量比率制御機構と、
前記結合点の下流側に配置され、前記高温水および前記低温水の混合後の出湯温度を検出する第３の温度検出器とをさらに備え、
前記制御部は、前記高温水の目標温度、前記第１の温度検出器による第１の検出温度、および前記流量検出器による検出流量に少なくとも基づいて、前記第２の温度検出器による第２の検出温度を前記高温水の目標温度に制御するように前記要求発生熱量を設定するとともに、前記第１および第２の検出温度、ならびに、前記第３の温度検出器によって検出された第３の検出温度、前記出湯温度の目標温度に基づいて、前記流量比率制御機構の前記操作量を設定する、請求項４記載の燃焼装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記流量検出器による検出流量に応じて、前記燃焼機構での燃焼の開始および停止を制御し、かつ、前記燃焼の開始時において、燃焼開始から所定時間が経過するまで、または、前記加熱器によって加熱された湯温が所定温度まで上昇するまでの間、前記間欠燃焼の実行を禁止する、請求項４または５に記載の燃焼装置。
【請求項７】
前記燃焼機構は、複数のバーナを含み、
前記制御部は、前記間欠燃焼の前記燃焼期間の再開時における、前記複数のバーナのうちの点火対象のバーナの本数を、前記連続燃焼の開始時よりも少なく設定する、請求項４または５に記載の燃焼装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記間欠燃焼において、前記流量比率制御機構の前記操作量の変化範囲に基づいて、前記第１および第２の最小時間を可変に設定し、
前記第１および第２の最小時間は、前記流量比率制御機構における前記操作量の制御可能範囲の上限値および下限値に対する前記変化範囲のマージンが大きいほど長く設定される、請求項５記載の燃焼装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記流量検出器による検出流量に応じて、前記燃焼機構での燃焼の開始および停止を制御し、かつ、前記間欠燃焼において前記要求発生熱量が前記第１の熱量よりも低い第２の熱量よりも低下すると前記燃焼を停止し、
前記制御部は、前記検出流量に基づいて前記燃焼が停止されたときには、前記流量比率を所定の初期値に復帰させるように前記流量比率制御機構の前記操作量を設定する一方で、前記間欠燃焼における前記要求発生熱量が前記第２の熱量よりも低下したことに応じて前記燃焼が停止されたときには前記操作量を維持する、請求項５記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃焼装置に関し、より特定的には、燃焼機構が間欠的に燃焼する制御モードを有する燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許第４０９３５１３号公報（特許文献１）には、一定のサイクル時間内でバーナの燃焼をオンオフする制御（以下、「間欠燃焼制御」とも称する）において、温度調節計の出力信号に基づいて、オン時間およびオフ時間の比率を制御することが記載されている。特許文献１には、オフ時間が、温度調節計の出力の範囲の区分毎に設定された最大値を超えないように、サイクル時間を変化させる制御が記載されている。
【０００３】
また、特許第３７７３６１８号公報（特許文献２）に記載された給湯装置では、複数の燃焼部に分割されるバーナが一部のみで燃焼された場合には、燃焼停止時に、燃焼を所定時間継続させてから消火する制御が行われる。これにより、一部のバーナのみでの燃焼時に熱交換器での残存熱量が不足する問題点に対処して、再出湯時の温度低下を抑制することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０９３５１３号公報
【特許文献２】特許第３７７３６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
要求熱量に応じて発生熱量を制御するように構成された燃焼装置では、間欠燃焼制御の適用により、対応可能な要求熱量範囲の下限を拡大できる可能性がある。しかしながら、要求熱量が低い場合には、加熱対象物の量（たとえば、給湯装置における缶体流量）も少ないケースが予想される。このため、加熱対象物の温度を一定にするために要求熱量を設定する温度制御に間欠燃焼制御を適用すると、燃焼のオンオフを頻繁に繰り返す現象が発生することが予想される。
【０００６】
一方で、バーナの着火時には、イグナイタへの通電や燃料弁（ガス弁）の開閉等の動作が発生する。したがって、間欠燃焼制御によってバーナの着火および消火が短時間で頻繁に繰り返されると、機器の耐久性に問題が生じることが懸念される。
【０００７】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、燃焼装置での間欠燃焼の適用による低熱量範囲での制御において、温度制御精度の向上とともに、機器の耐久性の低下を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のある局面によれば、要求熱量に応じて発生熱量を制御する燃焼装置であって、連続燃焼による発生熱量範囲の下限値が第１の熱量である燃焼機構と、燃焼機構の動作を制御する制御部とを備える。制御部は、要求熱量が第１の熱量よりも低いときには、燃焼機構の燃焼期間および非燃焼期間が繰り返し設けられる間欠燃焼を実行するように構成される。間欠燃焼において、燃焼期間および非燃焼期間は、燃焼機構の作動状態に基づく推定発生熱量と、要求熱量との比較に従って、各燃焼期間が予め定められた第１の最小時間以上確保され、かつ、各非燃焼期間が予め定められた第２の最小時間以上確保されるように制限された上で設けられる。
【０００９】
上記燃焼装置によれば、第１の熱量よりも低い要求発生熱量に対して、間欠燃焼の適用によって対応するとともに、間欠燃焼の適用時には、燃焼機構の作動状態に基づく推定発生熱量と、要求発生熱量との比較に従って燃焼期間および非燃焼期間を切換えることにより、１回ずつの燃焼期間および非燃焼期間の和に相当するサイクル値を固定して両者の比率を制御する場合と比較して、温度制御精度を向上することができる。さらに、第１および第２の最小時間を設けて非燃焼期間および燃焼期間が頻繁に切換わることを制限できるので、低熱量時の温度制御精度の向上と、機器耐久性の向上とを両立することが可能となる。
【００１０】
好ましくは、制御部は、間欠燃焼での燃焼期間では、推定発生熱量が要求発生熱量よりも高く、かつ、当該燃焼期間が第１の最小時間以上連続しているときに、燃焼機構を消火するとともに、間欠燃焼での非燃焼期間では、推定発生熱量が要求発生熱量よりも低く、かつ、当該非燃焼期間が第２の最小時間以上連続しているときに、燃焼機構を点火する。
【００１１】
このようにすると、燃焼機構の作動状態に基づく推定発生熱量と、要求発生熱量との比較に従って、各燃焼期間が予め定められた第１の最小時間以上確保され、かつ、各非燃焼期間が予め定められた第２の最小時間以上確保されるように、燃焼期間および非燃焼期間を切換える制御処理を簡易に実現できる。
【００１２】
さらに好ましくは、制御部は、各時点における燃焼機構の作動状態に対応する熱量推定値の移動平均値に従って、推定発生熱量を算出する。
【００１３】
このように構成すると、燃焼機構の作動状態の履歴を反映して、推定発生熱量を適切に算出することができる。
【００１４】
好ましくは、燃焼装置は、給湯装置に搭載される。給湯装置は、燃焼装置の発生熱量によって低温水を加熱する加熱器を通過する加熱流路と、加熱流路の流量を検出するための流量検出器と、低温水の温度を検出する第１の温度検出器と、加熱器から出力された高温水の温度を検出する第２の温度検出器とを備える。
【００１５】
このように構成すると、給湯装置において、要求発生熱量が低い領域での温度制御精度の向上と、機器耐久性の向上とを両立することが可能となる。
【００１６】
さらに好ましくは、給湯装置は、バイパス流路と、流量比率制御機構と、第３の温度検出器とをさらに備える。バイパス流路は、加熱器の上流側で加熱流路から分岐して、加熱器の下流側の結合点で加熱流路と合流するように設けられる。流量比率制御機構は、制御部によって設定される操作量に従って、給湯装置への低温水の入力流量に対するバイパス流路を通過する低温水の流量比率を制御するように構成される。第３の温度検出器は、結合点の下流側に配置され、高温水および低温水の混合後の出湯温度を検出する。制御部は、高温水の目標温度、第１の温度検出器による第１の検出温度、および流量検出器による検出流量に少なくとも基づいて、第２の温度検出器による第２の検出温度を高温水の目標温度に制御するように要求発生熱量を設定するとともに、第１および第２の検出温度、ならびに、第３の温度検出器によって検出された第３の検出温度、出湯温度の目標温度に基づいて、流量比率制御機構の操作量を設定する。
【００１７】
このように構成すると、燃焼装置をいわゆるバイパスミキシング方式の給湯装置に適用することにより、燃焼期間および非燃焼期間の最小時間が設けられても、バイパス路の流量比率制御を組み合わせることにより、出湯温度の制御精度の確保が容易となる。
【００１８】
さらに好ましくは、制御部は、流量検出器による検出流量に応じて、燃焼機構での燃焼の開始および停止を制御し、かつ、燃焼の開始時において、燃焼開始から所定時間が経過するまで、または、加熱器によって加熱された湯温が所定温度まで上昇するまでの間、間欠燃焼の実行を禁止する。
【００１９】
このように構成すると、燃焼機構による燃焼開始直後には、一定時間（所定時間経過または湯温上昇まで）、間欠燃焼運転の適用を禁止することができる。これにより、燃焼開始直後において、間欠燃焼運転の適用によって出湯温度の上昇が遅れることを防止できる。
【００２０】
また好ましくは、燃焼機構は、複数のバーナを含む。制御部は、間欠燃焼の燃焼期間の再開時における、複数のバーナのうちの点火対象のバーナの本数を、連続燃焼の開始時よりも少なく設定する。
【００２１】
このように構成すると、連続燃焼の開始時と間欠燃焼の燃焼期間開始時との間で点火されるバーナ本数を共通化する場合と比較して、間欠燃焼での燃焼期間から非燃焼期間への切換わりを、遅らせることができる。したがって、機器保護のための第１の最小時間の制約によって、温度制御のための燃焼期間から非燃焼期間への遷移が妨げられる頻度を抑制することができるので、温度制御性を向上することができる。
【００２２】
あるいは、さらに好ましくは、制御部は、間欠燃焼において、流量比率制御機構の操作量の変化範囲に基づいて、第１および第２の最小時間を可変に設定する。第１および第２の最小時間は、流量比率制御機構における操作量の制御可能範囲の上限値および下限値に対する変化範囲のマージンが大きいほど長く設定される。
【００２３】
このように構成すると、流量比率制御機構による流量比率の制御によって出湯温度を調整できる余裕度に対応させて、第１および第２の最小期間を延ばすことができるので、間欠燃焼運転における温度制御の精度確保と、燃焼機構での消火／再点火回数の減少による機器保護との両立を図ることが可能となる。
【００２４】
また、さらに好ましくは、制御部は、流量検出器による検出流量に応じて、燃焼機構での燃焼の開始および停止を制御し、かつ、間欠燃焼において要求発生熱量が第１の熱量よりも低い第２の熱量よりも低下すると燃焼を停止する。制御部は、検出流量に基づいて燃焼が停止されたときには、流量比率を所定の初期値に復帰させるように流量比率制御機構の操作量を設定する一方で、間欠燃焼における要求発生熱量が第２の熱量よりも低下したことに応じて燃焼が停止されたときには、操作量を維持する。
【００２５】
このように構成すると、間欠燃焼の適用時に要求発生熱量の低下によって燃焼が停止されたときに、流量比率制御機構の操作量を変化させることによって、加熱部の流量変化に応じて要求発生熱量が変化して再び燃焼が開始されることが防止できる。これにより、間欠燃焼の開始および停止が頻繁に切換わることを防止して、間欠燃焼中に要求発生熱量がさらに低下したときの制御動作を安定化することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、燃焼装置での間欠燃焼の適用による低熱量範囲での制御において、温度制御精度の向上とともに、機器の耐久性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に従う燃焼装置が適用された給湯装置の概略構成図である。
【図２】図１に示されたバイパス弁におけるステップ数と流量比率との対応関係を説明する概念図である。
【図３】給湯装置のモード遷移図である。
【図４】給湯装置の燃焼モードにおける温度制御の機能ブロック図である。
【図５】燃焼モード中における制御状態の遷移図である。
【図６】間欠燃焼モードでの基本的な制御動作例を示す概念図である。
【図７】間欠燃焼モードでの制御処理を説明する第１のフローチャートである。
【図８】間欠燃焼モードでの制御処理を説明する第２のフローチャートである。
【図９】推定発生熱量を求める移動平均演算における調整パラメータの設定例を説明する概念図である。
【図１０】実施の形態１に従う燃焼装置での間欠燃焼運転における動作例を示す波形図である。
【図１１】実施の形態２に従う燃焼装置での燃焼開始時における制御処理を説明するフローチャートである。
【図１２】実施の形態２に従う燃焼装置での燃焼開始時における制御処理の変形例を説明するフローチャートである。
【図１３】バーナでの点火本数の切換えを説明する図表である。
【図１４】実施の形態３に従う燃焼装置におけるバーナの点火制御における制御処理を説明するフローチャートである。
【図１５】間欠燃焼におけるバイパス弁による温度制御の第１の動作例を説明する波形図である。
【図１６】間欠燃焼におけるバイパス弁による温度制御の第２の動作例を説明する波形図である。
【図１７】実施の形態４に従う燃焼装置における間欠燃焼の燃焼期間および非燃焼期間の最小時間の設定のための制御処理を説明するフローチャートである。
【図１８】図１７の制御処理における間欠燃焼での燃焼期間の最小時間の可変設定を説明するための概念図である。
【図１９】図１７の制御処理における間欠燃焼での非燃焼期間の最小時間の可変設定を説明するための概念図である。
【図２０】実施の形態５に従う燃焼装置が適用された給湯装置における燃焼モードでの状態遷移図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。
【００２９】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態に従う燃焼装置が適用された給湯装置の概略構成図である。
【００３０】
図１を参照して、給湯装置１００は、熱交換器１０および燃焼機構２０等が格納された燃焼缶体（以下、単に「缶体」とも称する）５と、送風ファン４０と、入水管５０と、缶体配管５５と、バイパス管６０と、出湯管７０と、バイパス弁８０と、コントローラ３００とを備える。本実施の形態では、燃焼機構２０は、少なくとも１本のバーナ３０を含んで構成される。
【００３１】
入水管５０は、バイパス弁８０を経由して、缶体配管５５およびバイパス管６０と接続される。入水管５０には、水道水等の低温水が供給される。入水管５０の低温水は、バイパス弁８０を経由して、缶体配管５５およびバイパス管６０へ分配される。
【００３２】
缶体配管５５は、熱交換器１０に接続される。熱交換器１０は、一次熱交換器１１および二次熱交換器１２を有する。入水管５０から缶体配管５５へ導入された低温水は、バーナ３０の発生熱量により、熱交換器１０を通過することによって加熱される。
【００３３】
バーナ３０へのガス供給管３１には、元ガス電磁弁３２、ガス比例弁３３および、能力切換弁３５ａ〜３５ｃが配置される。元ガス電磁弁３２は、バーナ３０への燃料ガスの供給をオンオフする機能を有する。ガス供給管３１のガス流量は、ガス比例弁３３の開度に応じて制御される。
【００３４】
能力切換弁３５ａ〜３５ｃは、燃焼機構２０を構成するバーナ３０のうちの、燃料ガスの供給対象となるバーナ本数を切換えるために開閉制御される。図１の構成例では、１０本のバーナ３０のうち、能力切換弁３５ａの開放により５本のバーナ３０に対して燃料が供給され、能力切換弁３５ｂの開放により２本のバーナ３０に対して燃料が供給され、能力切換弁３５ｃの開放により３本のバーナ３０に対して燃料が供給される。
【００３５】
燃焼機構２０の発生熱量は、燃料が供給されて燃焼対象となるバーナ本数（以下、単に「燃焼バーナ本数」とも称する）と、ガス流量との組み合わせによって決まる、バーナ３０全体での燃焼ガス量に比例する。したがって、要求発生熱量に対応させて、能力切換弁３５ａ〜３５ｃの開閉パターン（燃焼バーナ本数）およびガス比例弁３３の開度（ガス流量）の組み合わせを決定する設定マップを予め作成することができる。
【００３６】
缶体５において、バーナ３０から出力された燃料ガスは、送風ファン４０からの燃焼用空気と混合される。送風ファン４０による送風量は、バーナ３０全体からの供給ガス量との空燃比が所定値（たとえば、理想空燃比）となるように制御される。送風ファン４０の送風量は、ファン回転数と比例するので、送風ファン４０の回転数は、供給ガス量の変化に応じて設定される目標回転数に従って制御される。送風ファン４０には、ファン回転数を検出するための回転数センサ４５が設けられる。
【００３７】
燃料ガスと燃焼用空気との混合気が、図示しない点火装置によって着火されることにより、燃料ガスが燃焼されて火炎が生じる。バーナ３０からの火炎によって生じる、燃焼機構２０からの燃焼熱は、缶体５内で一次熱交換器１１および二次熱交換器１２へ与えられる。
【００３８】
二次熱交換器１２は、燃焼機構２０からの燃焼排ガスの潜熱によって、通流された低温水を熱交換によって予熱する。一次熱交換器１１は、二次熱交換器１２によって予熱された低温水を、燃焼機構２０からの燃焼ガスの顕熱（燃焼熱）による熱交換によってさらに加熱する。これにより、熱交換器１０によって加熱された高温水が、出湯管７０へ出力される。缶体５の燃焼ガスの流れ方向下流側には熱交換後の燃焼排ガスを排出処理するための排気経路１５が設けられる。
【００３９】
バイパス管６０および出湯管７０は、合流点７５において接続される。したがって、給湯装置１００からは、缶体５から出力された高温水と、バイパス管６０からの低温水との混合によって調温された適温の温水が、台所や浴室等の給湯栓１９０や、図示しない風呂への注湯回路などの所定の給湯箇所に供給される。
【００４０】
図１に例示された給湯装置１００は、熱交換器１０を通過した高温水および熱交換器１０をバイパスした低温水を混合する、いわゆるバイパスミキシング方式の構成を有している。
【００４１】
バイパス弁８０は、コントローラ３００からの制御指令に従って弁開度が制御されることにより、缶体配管５５の流量およびバイパス管６０の流量の比率を制御する。たとえば、バイパス弁８０による流量比率は、図示しない弁体を開閉駆動するステッピングモータ（図示せず）のステップ数Ｘによって制御することができる。すなわち、バイパス弁８０は「流量比率制御機構」の一実施例に対応し、バイパス弁８０のステップ数Ｘは「操作量」に相当する。
【００４２】
以下では、入水管５０から缶体配管５５への缶体流量ｑ１（すなわち、高温水流量）および、入水管５０からバイパス管６０へのバイパス流量ｑ２（すなわち、低温水流量）の比を用いて、バイパス弁８０によって制御される流量比率ｋを下記の式（１）に従って定義する。
ｋ＝ｑ２／ｑ１      …（１）
【００４３】
図２には、バイパス弁８０におけるステップ数Ｘと流量比率ｋとの対応関係が示される。
【００４４】
図２を参照して、バイパス弁８０では、ステップ数Ｘに従って弁開度が変化することに応じて、高温水および低温水の流量比率ｋ（ｋ＝ｑ２／ｑ１）が変化する。ステップ数Ｘは、コントローラ３００により、最小値Ｘ０から最大値Ｘ１までの範囲内で制御される。
【００４５】
図２の例では、バイパス弁８０は、ステップ数Ｘの増加に応じて、流量比率ｋが低下（すなわち、バイパス流量ｑ２が低下）するように構成される。最小ステップ数Ｘ０において、流量比率ｋ＝ｋｍａｘとなり、最大ステップ数Ｘ１において、流量比率ｋ＝ｋｍｉｎとなる。
【００４６】
バイパス弁８０の開度特性は、ステップ数Ｘおよび流量比率ｋの対応関係で示される。たとえば、事前の実機試験結果等に基づいて、ステップ数Ｘおよび流量比率ｋの間の基準となる対応関係を示す基準特性線４００を予め定めることができる。
【００４７】
基準特性線４００に従って、ステップ数Ｘから流量比率ｋを算出するための関数η（Ｘ）と、反対に、流量比率ｋからステップ数Ｘを算出するための逆関数η-1（ｋ）とを設定することができる。基準特性線４００に従う関数η（Ｘ）および逆関数η-1（ｋ）を用いて、ステップ数Ｘから流量比率ｋへの換算、および、流量比率ｋからステップ数Ｘへの換算の両方が可能となる。
【００４８】
たとえば、基準特性線４００に複数の基準点（Ｘ，ｋ）を設定し、基準点間を線形補完する演算によって、上述の関数η（Ｘ）および逆関数η-1（ｋ）の演算を実行することができる。基準特性線４００、ならびに、関数η（Ｘ）および逆関数η-1（ｋ）を規定するデータは、コントローラ３００内のメモリ（図示せず）に予め記憶することができる。
【００４９】
たとえば、コントローラ３００は、後述する出湯温度制御のために算出された所望の流量比率ｋを、基準特性線４００に従う逆関数η-1（ｋ）によって換算することで、ステップ数Ｘを設定することができる。たとえば、出湯温度制御のために流量比率ｋ＝ｋａに調整したい場面では、基準特性線４００に従って、ステップ数Ｘ＝Ｘａに設定される。
【００５０】
再び図１を参照して、温度センサ１１０は、缶体配管５５に配置される。缶体配管５５には、流量センサ１５０を配置することができる。流量センサ１５０は、代表的には、羽根車式流量センサによって構成することができる。
【００５１】
出湯管７０には、温度センサ１２０，１３０が設けられる。温度センサ１２０は、出湯管７０およびバイパス管６０の合流点７５よりも上流側（熱交換器１０側）に配置される。温度センサ１３０は、合流点７５よりも下流側（出湯側）に配置される。さらに、出湯管７０には、出湯流量を制御するための流量調整弁９０が設けられる。流量調整弁９０の弁開度は、コントローラ３００によって制御される。
【００５２】
たとえば、燃焼開始直後の加熱能力が不足する期間中において、出湯流量を絞るように流量調整弁９０の開度が制御されることによって、出湯温度の低下を防止することができる。また、燃焼開始直後以外でも、最大発生熱量で運転する場合や、最大許容流量で運転する場合等において、目標温度に従って出湯するために、流量調整弁９０によって出湯流量を絞る制御を実行することができる。
【００５３】
図１の構成例において、熱交換器１０は「加熱器」の一実施例に対応する。さらに、缶体配管５５と出湯管７０のうちの合流点７５よりも上流側（熱交換器１０側）の部分とによって、「加熱流路」の一実施例が構成される。また、バイパス管６０は「バイパス流路」の一実施例に対応する。
【００５４】
温度センサ１１０は、低温水の温度（以下、入水温度とも称する）を検出するために設けられる。温度センサ１１０は、図１に示されたように缶体配管５５に設けることが可能であるが、入水管５０またはバイパス管６０に設けられてもよい。温度センサ１２０は、高温水の温度（以下、缶体温度とも称する）を検出するために、出湯管７０のうちの合流点７５よりも上流側（熱交換器１０側）の部分に配置される。さらに、温度センサ１３０は、高温水および低温水の混合後の出湯温度を検出するために、出湯管７０のうちの合流点７５よりも下流側の部分に配置される。
【００５５】
温度センサ１１０によって検出された入水温度Ｔｗ、温度センサ１２０によって検出された缶体温度Ｔｂおよび、温度センサ１３０によって検出された出湯温度Ｔｈは、コントローラ３００へ伝送される。
【００５６】
図１および２に示された構成において、温度センサ１１０は「第１の温度検出器」に対応し、温度センサ１２０は「第２の温度検出器」に対応し、温度センサ１３０は「第３の温度検出器」に対応する。また、入水温度Ｔｗ、缶体温度Ｔｂおよび出湯温度Ｔｈは、それぞれ、「第１の検出温度」、「第２の検出温度」および「第３の検出温度」に相当する。
【００５７】
コントローラ３００は、たとえば、マイクロコンピュータによって構成することができる。コントローラ３００は、各センサによる検出値およびユーザ操作を受けて、給湯装置１００の全体動作を制御するために、各機器への制御指令を発生する。ユーザ操作には、リモートコントローラ（図示せず）に設けられた運転スイッチ（図示せず）の操作によって入力される給湯装置１００の運転オン／オフ指令、および、出湯温度の設定値（出湯目標温度Ｔｒ＊）の指令が含まれる。
【００５８】
図３には、給湯装置１００のモード遷移図が示される。
図３を参照して、運転オフモードは、給湯装置１００の電源オフ状態に相当する。給湯装置１００は、運転オフモードにおいて運転スイッチ（図示せず）が操作されると、運転オンモードに遷移する。
【００５９】
運転オンモードでは、バーナ３０に対する燃料供給は遮断されており、バーナ３０の燃焼は連続的に停止される。この状態では、最小作動流量（ＭＯＱ）が検出されるまで、燃焼が待機される。以下では、給湯装置１００での流量がＭＯＱを超えている状態を「ＭＯＱオン」とも称し、ＭＯＱを超えていない状態を「ＭＯＱオフ」とも称する。
【００６０】
運転オンモードにおいて、所定の流量条件ＣＤ１の成立によりＭＯＱオンが検出されると、燃焼モードが開始される。燃焼モードでは、元ガス電磁弁３２等が開放されて、バーナ３０へ燃料ガスが供給される。以下では、運転オンモードを「燃焼待機モード」とも称する。
【００６１】
燃焼モードでは、給湯装置１００からの出湯目標温度Ｔｒ＊に制御するための温度制御によって燃焼機構２０（バーナ３０全体）への要求発生熱量が設定され、この要求発生熱量に従ってバーナ３０の作動状態が制御される。燃焼モードでの温度制御については、後程詳細に説明するが、その一環として、燃焼モードでは、バーナ３０の燃焼期間が連続的に設けられる連続燃焼と、バーナ３０の燃焼期間および非燃焼期間が繰り返し設けられる間欠燃焼とのいずれか一方が適用される。
【００６２】
たとえば、流量センサ１５０によって検出された缶体流量ｑ１が基準値ｑ１ｒを超えることにより（ｑ１＞ｑ１ｒ）、および／または、トータル流量ｑｔ（ｑｔ＝ｑ１＋ｑ２）が基準値ｑｔｒを超えることにより（ｑｔ＞ｑｔｒ）、流量条件ＣＤ１の成立が検知される。
【００６３】
なお、図１の構成例では、トータル流量ｑｔは、流量センサ１５０による検出値と、バイパス弁８０のステップ数Ｘから求められる流量比率ｋとを用いて算出することができる。また、図１とは異なり、流量センサ１５０を入水管５０に配置することも可能であるが、この場合には、流量センサ１５０によってトータル流量ｑｔを検出できるとともに、流量センサ１５０による検出値と、バイパス弁８０による流量比率ｋとを用いて、缶体流量ｑ１を算出することができる。
【００６４】
燃焼モードにおいて、流量の減少によって所定の流量条件ＣＤ２が成立すると、ＭＯＱオフが検出されて、運転モードは、燃焼が待機される運転オンモードへ遷移する。これにより、バーナ３０による燃焼は連続的に停止される。
【００６５】
たとえば、ｑ１＜ｑ１ｒ♯、および／または、ｑｔ＜ｑｔｒ♯の成立時に、流量条件ＣＤ２の成立を検知することができる。ここで、ＭＯＱのオン検出およびオフ検出のハンチングを防ぐために、流量条件ＣＤ１，ＣＤ２では、ｑ１ｒおよびｑ１ｒ♯の間、ならびに、ｑｔｒおよびｑｔｒ♯の間にヒステリシスを設けることが好ましい（ｑ１ｒ♯＜ｑ１ｒ，ｑｔｒ♯＜ｑｔｒ）。
なお、ＭＯＱオン（流量条件ＣＤ１）を、ｑ１＞ｑ１ｒおよびｑｔ＞ｑｔｒで判定し、ＭＯＱオフ（流量条件ＣＤ２）を、ｑ１＜ｑ１ｒ♯またはｑｔ＜ｑｔｒ♯で判定することによって、不要な燃料消費を抑制することができる。
【００６６】
燃焼待機モードまたは燃焼モードで、運転スイッチ（図示せず）が操作されると、給湯装置１００は、運転オフモードに遷移する。燃焼モードにおいて運転スイッチがオフされた場合には、併せて、バーナ３０による燃焼が停止される。
【００６７】
図４は、コントローラ３００による給湯装置１００の燃焼モードにおける温度制御の機能ブロック図である。図４中の各ブロックの機能は、コントローラ３００が予め格納されたプログラムを実行するソフトウェア処理によって実現することができる。あるいは、専用の電子回路を用いたハードウェア処理によって各ブロックの一部または全部を実現することも可能である。
【００６８】
図４を参照して、コントローラ３００は、燃焼機構２０の発生熱量による缶体温度制御部３１０を有する。缶体温度制御部３１０は、要求熱量算出部３２０と、バーナ制御部３３０とを有する。
【００６９】
要求熱量算出部３２０は、缶体流量ｑ１（流量センサ１５０）と、入水温度Ｔｗ（温度センサ１１０）と、缶体温度Ｔｂ（温度センサ１２０）と、缶体温度Ｔｂの目標温度Ｔｂ＊とに基づいて、燃焼機構２０への要求発生熱量Ｑｒｑを算出する。
【００７０】
このとき、熱交換器１０で必要となる昇温量ΔＴは、ΔＴ＝Ｔｂ＊−Ｔｗで示される。したがって、熱交換器１０において上記昇温量ΔＴを得るために必要な単位時間当たりの熱量は（ｑ１・ΔＴ）で示される。したがって、式（２）に従って、要求発生熱量Ｑｒｑを算出することができる。
Ｑｒｑ＝（Ｔｂ＊−Ｔｗ）・ｑ１…（２）
【００７１】
なお、実際には、燃焼機構２０（バーナ３０）による発生熱量のうちの熱交換器１０での昇温に用いられる熱量の比率（熱効率）を考慮する必要があるが、以下では、説明を簡略化するために、熱効率は１．０であるものとする。また、給湯装置では、要求発生熱量は「号数」を単位として演算されることが一般的である。号数＝１は、ｑ１＝１（Ｌ／ｍｉｎ）の流量下で湯温を２５℃上昇させるのに必要な熱量に相当する。
【００７２】
バイパスミキシング方式の給湯装置では、温度制御における目標温度Ｔｂ＊（缶体温度）は、出湯目標温度Ｔｒ＊よりも高く設定することができる。たとえば、ユーザによって設定される出湯目標温度Ｔｒ＊を用いて、下記の式（３）に従って、目標温度Ｔｂ＊を設定することができる。なお、式（３）中のαは定数である（たとえば、α＝１５℃）。
Ｔｂ＊＝Ｔｒ＊＋α…（３）
【００７３】
あるいは、バイパス弁８０での流量比率ｋの最大値ｋｍａｘ（バイパス流量最大側）に対応させて、下記の式（４）によって、目標温度Ｔｂ＊を設定することも可能である。
Ｔｂ＊＝（Ｔｒ＊−Ｔｗ）・ｋｍａｘ／（１−ｋｍａｘ）…（４）
【００７４】
式（４）の右辺は、バイパス弁８０がバイパス流量の比率を最大としたときに、Ｔｈ＝Ｔｒ＊とできるＴｂ＊の最小値に相当する。したがって、式（３）および式（４）でそれぞれ求められるＴｂ＊のうちの低い方の値を、式（２）でのＴｂ＊として要求発生熱量Ｑｒｑを算出することができる。式（４）を組み合わせることにより、入水温度Ｔｗの上昇に伴って目標温度Ｔｂ＊（缶体温度）を低下させることができる。この結果、式（３）のみで目標温度Ｔｂ＊を設定する制御と比較して、出湯温度の制御範囲を拡げることができる。
【００７５】
バーナ制御部３３０は、要求熱量算出部３２０からの要求発生熱量Ｑｒｑに従って、燃焼機構２０の発生熱量を制御するためにバーナ３０の作動状態（燃焼バーナ本数およびガス流量）を決定する。そして、決定されたバーナ３０の作動状態に従って、能力切換弁３５ａ〜３５ｃおよびガス比例弁３３への制御指令が生成される。バーナ制御部３３０による、バーナ３０の燃焼制御、すなわち、図３に示した燃焼モードにおける燃焼制御の詳細については後程説明する。
【００７６】
このように、本実施の形態に従う燃焼装置は、図１に示された燃焼機構２０（バーナ３０）、ガス供給管３１、元ガス電磁弁３２、ガス比例弁３３および能力切換弁３５ａ〜３５ｃと、コントローラ３００によるバーナ制御部３３０の制御機能によって実現することができる。
【００７７】
さらに、給湯装置１００では、缶体温度制御部３１０による燃焼装置の発生熱量を調整する温度制御に加えて、バイパス弁８０による流量比率ｋの調整による温度制御を組み合せることができる。コントローラ３００は、流量比率制御部３４０をさらに含む。
【００７８】
流量比率制御部３４０は、出湯目標温度Ｔｒ＊と、温度センサ１１０〜１３０による検出温度（Ｔｂ，Ｔｈ，Ｔｗ）とに基づいて、出湯温度Ｔｈを出湯目標温度Ｔｒ＊に制御するためのバイパス弁８０のステップ数Ｘを設定する。
【００７９】
図１に示されたミキシング方式の給湯装置１００では、低温水から出湯温度への温度上昇に係る熱量と、高温水から出湯温度への温度低下に係る熱量とが均衡する。したがって、缶体流量ｑ１、バイパス流量ｑ２、缶体温度Ｔｂ、入水温度Ｔｗおよび、出湯温度Ｔｈの間には、下記の式（５）の関係が成立する。
ｑ２・（Ｔｈ−Ｔｗ）＝ｑ１・（Ｔｂ−Ｔｈ）        …（５）
【００８０】
式（５）から、式（１）に示した流量比率ｋは、缶体温度Ｔｂ、入水温度Ｔｗおよび、出湯温度Ｔｈによって、式（６）で示すことができる。
ｋ＝ｑ２／ｑ１＝（Ｔｂ−Ｔｈ）／（Ｔｈ−Ｔｗ）    …（６）
【００８１】
したがって、コントローラ３００は、式（６）から算出される流量比率ｋに従ってバイパス弁８０のステップ数Ｘを設定することにより、出湯温度Ｔｈを出湯目標温度Ｔｒ＊に従って制御することができる。さらに、式（６）による算出値をフィードフォワード制御項とした上で、出湯温度の温度偏差ΔＴｈ＝（Ｔｒ＊−Ｔｈ）を補償するためのフィードバック制御項を算出し、両者の和に従って、流量比率ｋ、すなわち、バイパス弁８０のステップ数Ｘを設定することも可能である。
【００８２】
（燃焼モードでの温度制御の詳細）
図５は、燃焼モード中における制御状態の遷移図である。
図５を参照して、燃焼モードでは、連続燃焼および間欠燃焼を選択的に適用することによって、バーナ３０から要求発生熱量Ｑｒｑに従った熱量を発生する。図５中の点線で囲まれた範囲が、図３に示された燃焼モードに相当する。
【００８３】
燃焼待機モードから燃焼モードに遷移すると、まず、バーナ３０の点火制御が実行される。点火制御では、予め定められた点火条件（燃焼バーナ本数およびガス流量）に従って能力切換弁３５ａ〜３５ｃおよびガス比例弁３３が制御された状態の下でイグナイタ（図示せず）が作動することにより、バーナ３０の少なくとも一部が点火される。
【００８４】
点火が完了すると、要求発生熱量Ｑｒｑの大小によって、連続燃焼または間欠燃焼が開始される。
【００８５】
連続燃焼では、バーナ３０は、要求発生熱量Ｑｒｑに従って設定された作動状態（燃焼バーナ本数およびガス流量）で連続的に燃焼される。たとえば、上述のように、予め作成された設定マップを参照することによって、バーナ３０が、要求発生熱量Ｑｒｑに対応した熱量を発生するように、燃焼バーナ本数（能力切換弁３５ａ〜３５ｃの開閉パターン）およびガス流量（ガス比例弁３３の開度）が決定される。
【００８６】
連続燃焼における最大発生熱量は、燃焼バーナ本数を最大（図１の構成例では、１０本）とし、かつ、ガス流量を最大（ガス比例弁３３が最大開度）とした状態での発生熱量である。一方で、連続燃焼における最小発生熱量Ｑ１は、燃焼バーナ本数を最小（図１の構成例では、２本）とし、ガス流量を安定的な燃焼状態が確保できる下限値とした場合での発生熱量に相当する。すなわち、最小発生熱量Ｑ１は、連続燃焼での発生熱量範囲の下限値である「第１の熱量」に対応する。
【００８７】
したがって、バーナ制御部３３０は、要求発生熱量ＱｒｑがＱ１以上であるときには、連続燃焼を適用する一方で、要求発生熱量ＱｒｑがＱ１よりも小さいときには、間欠燃焼を適用するように、バーナ３０を制御する。これにより、要求発生熱量ＱｒｑがＱ１よりも低い場合にも対応することが可能となる。したがって、点火制御後または連続燃焼中に、Ｑｒｑ＜Ｑ１になると、間欠燃焼を適用して燃焼モードが継続される。
【００８８】
間欠燃焼では、最小発生熱量Ｑ１を発生する作動状態でのバーナ３０の燃焼が、間欠的に実行される。すなわち、最小発生熱量Ｑ１を発生するための燃焼期間と、燃焼が一時的に停止された非燃焼期間とが繰返し設けられるように、バーナ３０は消火および再点火される。
【００８９】
間欠燃焼中に要求発生熱量Ｑｒｑが上昇してＱｒｑ＞Ｑ１＊が成立すると、間欠燃焼から連続燃焼への遷移が実行される。この際の判定値Ｑ１＊は、ハンチングを避けるために、上述のＱ１よりも大きく設定することが好ましい。
【００９０】
一方で、間欠燃焼中において、要求発生熱量Ｑｒｑがさらに低下して予め定められた下限値Ｑ２よりも低くなると、燃焼モードは終了されて、燃焼待機モードへの遷移が行われる（Ｑ２＜Ｑ１）。下限値Ｑ２は、燃焼モードの終了を判定するための「第２の熱量」に対応する。
【００９１】
また、連続燃焼および間欠燃焼の各々において、流量の減少により流量条件ＣＤ２が成立したときにも（ＭＯＱオフ）、燃焼待機モードへの遷移が行われる。燃焼待機モードへの遷移後は、流量の増加によって再び燃焼モードが開始されるまで、バーナ３０の燃焼は停止される。
【００９２】
図６は、間欠燃焼モードでの基本的な制御動作例を示す概念図である。図６には、要求発生熱量Ｑｒｑが時間の経過に従って徐々に低下するときの動作例が示される。
【００９３】
図６を参照して、Ｑｒｑ≧Ｑ１である時刻ｔ１まで連続燃焼が適用される一方で、Ｑｒｑ＜Ｑ１となった時刻ｔ１〜ｔ８では間欠燃焼が適用される。
【００９４】
図６中において、各タイミングにおけるバーナ３０の作動状態（たとえば、燃焼バーナ本数およびガス流量）に対応する熱量推定値Ｑｂが、白抜き四角の記号でプロットされる。たとえば、バーナ３０の作動状態毎に熱量推定値Ｑｂを対応付けるテーブルを予め作成することにより、当該テーブルの参照によって各時点での熱量推定値Ｑｂを求めることができる。
【００９５】
さらに、コントローラ３００は、各タイミングでの熱量推定値Ｑｂの移動平均を求めることによって、バーナ３０からの推定発生熱量Ｑｂｎを逐次算出する。推定発生熱量Ｑｂｎは、図６中において、黒塗りの四角でプロットされている。
【００９６】
図６では、間欠燃焼中において、バーナ３０が一時的に消火される非燃焼期間では、Ｑｂ＝０である。一方で、各燃焼期間において、当該燃焼期間の開始時には、Ｑｂは、点火条件によって定められた作動状態に対応する熱量であり、それ以外では、Ｑｂ＝Ｑ１である。
【００９７】
間欠燃焼中において、燃焼期間および非燃焼期間は、推定発生熱量Ｑｂｎおよび要求発生熱量Ｑｒｑの比較に従って切換えられる。基本的には、Ｑｒｑ＜Ｑｂｎの期間に対応して非燃焼期間が設定される一方で、Ｑｒｑ＞Ｑｂｎの期間に対応して燃焼期間が設定される。
【００９８】
したがって、時刻ｔ１において間欠燃焼が開始されると、Ｑｒｑ＜Ｑｂｎであることに応じて、バーナ３０が消火されて非燃焼期間が開始される。時刻ｔ２では、Ｑｂｎ＜Ｑｒｑとなることにより、燃焼期間が開始されて、バーナ３０が再点火される。以降では、Ｑｒｑ＞ＱｂｎからＱｒｑ＜Ｑｂｎに変化する時刻ｔ３，ｔ５，ｔ７において非燃焼期間が開始される一方で、Ｑｒｑ＜ＱｂｎからＱｒｑ＞Ｑｂｎに変化する時刻ｔ４，ｔ６では、燃焼期間が開始される。このように、要求発生熱量Ｑｒｑの推移に対応させて、バーナ３０の燃焼期間および非燃焼期間が繰り返し設けられる。
【００９９】
さらに、Ｑｒｑ＜Ｑ２となった時刻ｔ８以降では、燃焼モードから燃焼待機モードへの遷移によって、バーナ３０は消火される。
【０１００】
図７および図８は、間欠燃焼運転におけるコントローラの制御動作を説明するためのフローチャートである。
【０１０１】
図７および図８に示すフローチャートによる制御処理は、図５における間欠燃焼の適用中に、コントローラ３００により一定の制御周期毎に実行することができる。図７および図８に従う制御処理によって、図４に示されたバーナ制御部３３０の間欠燃焼時の機能が実現される。
【０１０２】
図７を参照して、コントローラ３００は、ステップＳ１００により、要求熱量算出部３２０によって算出された現時点での要求発生熱量Ｑｒｑを読込む。さらに、コントローラ３００は、ステップＳ１１０により、バーナ３０の現在の作動状態（燃焼本数およびガス流量）から、現時点でのバーナ３０の熱量推定値Ｑｂを算出する。
【０１０３】
図６で説明したように、基本的には、非燃焼期間ではＱｂ＝０であり、燃焼期間ではＱｂ＝Ｑ１である。また、バーナ３０が再点火される燃焼期間の開始時には、当該制御周期におけるＱｂは、点火条件に従った熱量となる。
【０１０４】
コントローラ３００は、ステップＳ１２０により、ステップＳ１１０で算出された熱量推定値Ｑｂの移動平均値に従って、推定発生熱量Ｑｂｎを算出する。たとえば、今回の制御周期での推定発生熱量Ｑｂｎ［ｎ］は（ｎ：整数）、下記の式（７）に従って算出することができる。
Ｑｂｎ［ｎ］＝Ｋ１・Ｑｂｎ［ｎ−１］＋Ｋ２・Ｑｂ［ｎ］  …（７）
【０１０５】
式（７）において、Ｑｂｎ［ｎ−１］は前回の制御周期における推定発生熱量Ｑｂｎを示し、Ｑｂ［ｎ］は今回の制御周期のＳ１１０で求められた熱量推定値Ｑｂである。また、係数Ｋ１，Ｋ２は、Ｋ１＝Ｌ／（Ｌ＋１）、および、Ｋ２＝１／（Ｌ＋１）で示される。Ｋ１，Ｋ２は、調整パラメータＬによって、Ｋ１＋Ｋ２＝１．０を維持した上で適正値にチューニングすることができる。
【０１０６】
なお、調整パラメータＬについては、流量（たとえば、缶体流量ｑ１）に応じて可変としてもよい。たとえば、流量が増えるほど、Ｌを小さく設定してＫ２を大きくすることで、ＱｂがＱｂｎに反映される速度を高めることが好ましい。
【０１０７】
あるいは、調整パラメータＬは、燃焼期間および非燃焼期間で異なる値を設定してもよい。たとえば、燃焼期間（加熱時）における湯の受熱量（単位時間当たり）は、非燃焼期間（放熱時）における湯の抜熱量（単位時間当たり）よりも大きいので、燃焼期間ではＬを小さく（すなわち、Ｋ２を大きく）設定することが好ましい。したがって、式（７）での調整パラメータＬは、図９に示すように可変設定することができる。
【０１０８】
再び図７を参照して、コントローラ３００は、ステップＳ１３０により、要求発生熱量Ｑｒｑ（Ｓ１００）と下限値Ｑ２（図６）とを比較する。コントローラ３００は、Ｑｒｑ＜Ｑ２のとき（Ｓ１３０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１９０に処理を進めて、間欠燃焼を終了させる。さらに、これにより、バーナ３０は消火されるとともに、燃焼待機モードへの遷移が実行されて、バーナ３０の燃焼は連続的に停止される。
【０１０９】
一方、コントローラ３００は、Ｑｒｑ≧Ｑ２のとき（Ｓ１３０のＮＯ判定時）には、間欠燃焼を継続するために、処理をステップＳ１４０に進めて、燃焼期間中であるか否かを判定する。
【０１１０】
コントローラ３００は、燃焼期間中（Ｓ１４０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１５０〜Ｓ１８０に処理を進める。コントローラ３００は、ステップＳ１５０により、推定発生熱量Ｑｂｎ（Ｓ１２０）を要求発生熱量Ｑｒｑ（Ｓ１１０）と比較する。燃焼期間中においてＱｂｎ≦Ｑｒｑのとき（Ｓ１５０のＮＯ判定時）には、処理はステップＳ１７０に進められて、燃焼期間が継続される。このとき、燃焼期間の長さを検出するためのカウンタ値Ｔ１がカウントアップされる。
【０１１１】
一方で、燃焼期間中においてＱｂｎ＞Ｑｒｑであると（Ｓ１５０のＹＥＳ判定時）、コントローラ３００は、ステップＳ１６０に処理を進めて、カウンタ値Ｔ１を最小時間Ｔ１ｍｉｎと比較する。
【０１１２】
このとき、カウンタ値Ｔ１が最小時間Ｔ１ｍｉｎ以上であれば（Ｓ１６０のＹＥＳ判定時）、コントローラ３００は、ステップＳ１８０に処理を進めて、非燃焼期間を開始するためにバーナ３０を消火する。さらに、このタイミングで、次に開始される非燃焼期間の長さを計るためのカウンタ値Ｔ２をクリアする（Ｔ２＝０）。
【０１１３】
一方で、カウンタ値Ｔ１が最小時間Ｔ１ｍｉｎよりも短いとき（Ｓ１６０のＮＯ判定時）には、コントローラ３００は、ステップＳ１７０に処理を進めて、燃焼期間を継続させる。すなわち、Ｑｂｎ＞Ｑｒｑとなっても、燃焼期間の長さが最小時間Ｔ１ｍｉｎに達していないときには、非燃焼期間への遷移は禁止されて、燃焼期間が継続される。
【０１１４】
コントローラ３００は、非燃焼期間中（Ｓ１４０のＮＯ判定時）には、図８に示されたステップＳ１５５〜Ｓ１８５に処理を進める。
【０１１５】
図８を参照して、コントローラ３００は、ステップＳ１５５により、ステップＳ１２０で算出された推定発生熱量Ｑｂｎを要求発生熱量Ｑｒｑと比較する。非燃焼期間中においてＱｂｎ≧Ｑｒｑのとき（Ｓ１５５のＮＯ判定時）には、処理はステップＳ１７５に進められて、非燃焼期間が継続される。このとき、非燃焼期間の長さを検出するためのカウンタ値Ｔ２がカウントアップされる。
【０１１６】
一方で、非燃焼期間中においてＱｂｎ＜Ｑｒｑであると（Ｓ１５５のＹＥＳ判定時）、コントローラ３００は、ステップＳ１６５に処理を進めて、カウンタ値Ｔ２を最小時間Ｔ２ｍｉｎと比較する。
【０１１７】
このとき、カウンタ値Ｔ２が最小時間Ｔ２ｍｉｎ以上であれば（Ｓ１６５のＹＥＳ判定時）、コントローラ３００は、ステップＳ１８５に処理を進めて、燃焼期間を開始するためにバーナ３０を再点火する。さらに、このタイミングで、次に開始される燃焼期間の長さを計るためのカウンタ値Ｔ１をクリアする（Ｔ１＝０）。
【０１１８】
一方で、カウンタ値Ｔ２が最小時間Ｔ２ｍｉｎよりも短いとき（Ｓ１６５のＮＯ判定時）には、コントローラ３００は、ステップＳ１７５に処理を進めて、非燃焼期間を継続させる。すなわち、Ｑｂｎ＜Ｑｒｑとなっても、非燃焼期間の長さが最小時間Ｔ２ｍｉｎに達していないときには、燃焼期間への遷移は禁止されて、非燃焼期間が継続される。
【０１１９】
図１０には、実施の形態１に従う燃焼装置での間欠燃焼運転における動作例を示す波形図が示される。
【０１２０】
図１０を参照して、要求発生熱量Ｑｒｑは、Ｑ２＜Ｑｒｑ＜Ｑ１の領域で推移しているものとする。Ｑｒｑ＜Ｑ１の熱量範囲に対応するために、バーナ３０は、燃焼期間および非燃焼期間を繰返す間欠燃焼によって制御される。
【０１２１】
燃焼期間が開始されると、時間遅れを持って、缶体温度Ｔｂは上昇する。反対に、非燃焼期間が開始されると、時間遅れを持って缶体温度Ｔｂは低下する。このように、間欠燃焼では、缶体温度Ｔｂが上昇および低下することにより、Ｑｒｑ＜Ｑ１の領域の発生熱量に対応させて缶体温度Ｔｂの平均値を制御することができる。
【０１２２】
さらに、バイパス弁８０の操作量であるステップ数Ｘを調整する温度制御を組み合わせることによって、出湯温度Ｔｈは、目標温度Ｔｒに連続的に制御されている。
【０１２３】
上述のように、間欠燃焼での燃焼期間および非燃焼期間は、基本的には、図１０中に示された推定発生熱量Ｑｂｎと、要求発生熱量Ｑｒｑとの比較に従って切換えられる。
【０１２４】
図１０の例では、時刻ｔａにおいて非燃焼期間が開始された後、時刻ｔｘにおいて、Ｑｂｎ＜Ｑｒｑとなるが、この時点では、非燃焼期間の開始（時刻ｔａ）からの経過時間が最小時間Ｔ２ｍｉｎよりも短い。
【０１２５】
したがって、時刻ｔｘでは非燃焼期間は終了されず、少なくとも、時刻ｔａから最小時間Ｔ２ｍｉｎが経過した時刻ｔｂまで、非燃焼期間は継続される。そして、時刻ｔｂにおいて、Ｑｂｎ＜Ｑｒｑであることに応じて、バーナ３０は再点火されて、燃焼期間が開始される。
【０１２６】
時刻ｔｂにおいて燃焼期間が開始された後、時刻ｔｙにおいて、Ｑｂｎ＞Ｑｒｑとなるが、この時点では、燃焼期間の開始（時刻ｔｂ）からの経過時間が最小時間Ｔ１ｍｉｎよりも短い。
【０１２７】
したがって、時刻ｔｙでは燃焼期間は終了されず、少なくとも、時刻ｔｂから最小時間Ｔ１ｍｉｎが経過した時刻ｔｃまで、燃焼期間は継続される。そして、時刻ｔｃにおいて、Ｑｂｎ＞Ｑｒｑであることに応じて、非燃焼期間を開始するためにバーナ３０が消火される。
【０１２８】
このように、実施の形態１に従う燃焼装置およびそれを搭載した給湯装置では、バーナ３０の連続燃焼における最小発生熱量Ｑ１よりも低い要求発生熱量Ｑｒｑに対して、間欠燃焼の適用によって対応することができる。さらに、間欠燃焼の適用時には、燃焼機構２０の作動状態（たとえば、バーナ３０の燃焼バーナ本数およびガス流量）に基づく推定発生熱量と、要求発生熱量との比較に従って燃焼期間および非燃焼期間を切換えることにより、１回ずつの燃焼期間および非燃焼期間の和に相当するサイクル値を固定して両者の比率を制御する場合と比較して、温度制御精度を向上することができる。
【０１２９】
一方で、サイクル長を固定しないために燃焼期間および非燃焼期間が頻繁に切換わると、バーナ３０の点火回数が増加することにより、機器の耐久性に問題が生じることが懸念される。これに対して、本実施の形態に従う燃焼装置では、最小時間Ｔ１ｍｉｎ，Ｔ２ｍｉｎを設けて非燃焼期間および燃焼期間の切換えを制限することにより、低熱量時の温度制御精度の向上と、機器耐久性の向上とを両立することが可能となる。なお、最小時間Ｔ１ｍｉｎ，Ｔ２ｍｉｎは、機器の耐久性を考慮して設計時に予め定めることができる。
【０１３０】
さらに、バイパス弁８０による温度制御を組み合わせることにより、最小時間Ｔ１ｍｉｎ，Ｔ２ｍｉｎによって缶体温度Ｔｂの制御性が制限されても、出湯温度Ｔｈの出湯目標温度Ｔｒ＊への制御性の確保が容易となる。
［実施の形態２］
【０１３１】
実施の形態１で説明した間欠燃焼制御では、バーナ３０の作動状態が反映された推定発生熱量Ｑｂｎを用いて、燃焼期間および非燃焼期間の切換を制御している。
【０１３２】
このため、缶体５の温度の低下時に対応するために、燃焼開始直後の要求発生熱量を増加させる制御を実行すると、燃焼開始直後に間欠燃焼が適用された場合には、非燃焼期間がすぐに設けられて、出湯温度が上がらないという問題点が発生する懸念がある。したがって、実施の形態２では、燃焼装置の燃焼開始直後の動作を以下のように制御する。
【０１３３】
図１１は、実施の形態２に従う燃焼装置での燃焼開始時における制御処理を説明するフローチャートである。
【０１３４】
図１１を参照して、コントローラ３００は、流量条件ＣＤ１の成立によって燃焼モードが開始されると（Ｓ２００のＹＥＳ判定時）、ステップＳ２１０に処理を進めて、流量条件ＣＤ１が成立してからの経過時間を計測するためのタイマを起動する。すなわち、ステップＳ２１０の処理時点において、タイマ値Ｔｓｔ＝０に設定されるとともに、以降では経過時間に応じて自動的にタイマ値Ｔｓｔは増加される。
【０１３５】
さらに、コントローラ３００は、ステップＳ２２０により、所定の点火条件に従ったバーナ３０の点火制御を実行する。バーナ点火制御が完了すると、コントローラ３００は、ステップＳ２３０により、タイマ値Ｔｓｔを判定値Ｔｉｎｈと比較する。
【０１３６】
Ｔｓｔ＜Ｔｉｎｈの期間中（ステップＳ２３０のＮＯ判定時）には、コントローラ３００は、ステップＳ２５０により、間欠燃焼の適用を禁止する。これにより、要求発生熱量Ｑｒｑに関わらず、連続燃焼運転が適用される。ステップＳ２５０は、時間経過に応じて増加されるタイマ値Ｔｓｔが判定値Ｔｉｎｈに達するまで、すなわち、Ｓ２３０がＹＥＳ判定となるまで繰返し実行される。
【０１３７】
コントローラ３００は、タイマ値Ｔｓｔが判定値Ｔｉｎｈに達すると（Ｓ２３０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ２４０に処理を進めて、間欠燃焼運転の適用を許可する。これにより、以降では、実施の形態１と同様に、要求発生熱量Ｑｒｑおよび最小発生熱量Ｑ１の比較に従って、間欠燃焼運転または連続燃焼運転が選択される。間欠燃焼運転および連続燃焼運転の各々における制御処理の詳細は、実施の形態１と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【０１３８】
なお、ステップＳ２５０により、Ｑｒｑ＜Ｑ１であっても連続燃焼運転が適用される場合には、バーナ３０の作動条件は、間欠燃焼運転における燃焼期間と同様に、最小発生熱量Ｑ１を発生するように設定される。
【０１３９】
図１２は、実施の形態２に従う燃焼運転開始時の制御処理の変形例を示すフローチャートである。
【０１４０】
図１２を参照して、コントローラ３００は、流量条件ＣＤ１の成立によって燃焼モードが開始されると（Ｓ２００のＹＥＳ判定時）、ステップＳ２２０に処理を進めて、所定の点火条件に従ったバーナ３０の点火制御を実行する。バーナ点火制御が完了すると、コントローラ３００は、ステップＳ２２５に処理を進める。
【０１４１】
コントローラ３００は、ステップＳ２２５では、温度センサ１２０，１３０の検出値から、缶体温度Ｔｂおよび／または出湯温度Ｔｈを読込む。コントローラ３００は、ステップＳ２３５により、ステップＳ２２５で読み込まれた缶体温度Ｔｂおよび／または出湯温度Ｔｈを、缶体温度の目標温度Ｔｂ＊および／または出湯温度の目標温度Ｔｒ＊と比較する。
【０１４２】
ステップＳ２３５は、燃焼モードの開始から、Ｔｂ≧Ｔｂ＊および／またはＴｈ≧Ｔｒ＊が初めて成立するまでの間（すなわち、湯温が一旦目標温度に上昇するまでの間）、ＮＯ判定に維持される。コントローラ３００は、ステップＳ２３５のＮＯ判定時には、図１１と同様のステップＳ２５０により、間欠燃焼の適用を禁止する。これにより、要求発生熱量Ｑｒｑに関わらず、連続燃焼運転が適用される。
【０１４３】
一方で、コントローラ３００は、燃焼モードが開始されてから、Ｔｂ≧Ｔｂ＊および／またはＴｈ≧Ｔｒ＊が成立することによって、湯温上昇を検知すると（Ｓ２３５のＹＥＳ判定時）、図１１と同様のステップＳ２４０に処理を進めて、間欠燃焼運転の適用を許可する。以降では、実施の形態１と同様に、要求発生熱量Ｑｒｑおよび最小発生熱量Ｑ１の比較に従って、間欠燃焼運転または連続燃焼運転が選択される。
【０１４４】
このように、実施の形態２に従う燃焼装置が適用された給湯装置では、バーナ３０での燃焼開始からの経過時間、または、燃焼開始後における湯温（缶体温度Ｔｂおよび／または出湯温度Ｔｈ）の上昇が検知されるまでの間、間欠燃焼運転の適用を禁止することができる。これにより、バーナ３０での燃焼開始直後において、間欠燃焼運転の適用によって出湯温度の上昇が遅れることを防止できる。
［実施の形態３］
【０１４５】
実施の形態３では、間欠燃焼運転における燃焼期間の開始時におけるバーナ３０の好ましい点火条件について説明する。
図１３は、バーナ３０での点火本数の切換えを説明する図表である。
【０１４６】
図１３を参照して、図１に示された能力切換弁３５ａ〜３５ｃの開閉を組合せることにより、たとえば、条件Ｉ〜ＶＩの６段階に、バーナ３０での点火本数を切換えることができる。
【０１４７】
具体的には、能力切換弁３５ｂのみが開放される条件Ｉでは、点火本数は２本であり、能力切換弁３５ｃのみが開放される条件ＩＩでは、点火本数は３本であり、能力切換弁３５ｂおよび３５ｃを開放する条件ＩＩＩでは、点火本数は５本である。さらに、能力切換弁３５ａおよび３５ｂを開放することにより、条件ＩＶでは、点火本数を７本とすることができ、能力切換弁３５ａおよび３５ｃが開放される条件Ｖでは、バーナ３０のうちの８本を点火することができる。また、３５ａ〜３５ｃをすべて開放すると、１０本のバーナ３０のすべてを点火することができる。
【０１４８】
連続燃焼制御では、点火制御後に、要求発生熱量Ｑｒｑに応じて、燃焼バーナ本数が増加または減少する。このため、燃焼バーナ本数の増加および減少のどちらにも対応しやすいように、バーナ点火制御時の点火本数が中間的な値に設定されることが好ましい。
【０１４９】
したがって、連続燃焼時には、条件ＩＩＩに従って、能力切換弁３５ａを閉止する一方で、能力切換弁３５ｂ，３５ｃを開放するように、点火条件が設定される。点火条件のガス流量については、安定的に着火できるような流量を確保するように、ガス比例弁３３の初期開度が設定されている。
【０１５０】
図１４は、実施の形態３に従う燃焼装置におけるバーナの点火制御における制御処理を説明するフローチャートである。
【０１５１】
図１４を参照して、コントローラ３００は、ステップＳ３００により、バーナ３０の点火制御が起動されたかどうかを判定する。ステップＳ３００は、図５の状態遷移図において待機モードから燃焼モードへ遷移したとき、または、間欠燃焼中において非燃焼期間から燃焼期間への切換えが指示されたときにＹＥＳ判定とされる。
【０１５２】
コントローラ３００は、バーナ３０の点火制御が起動されると（Ｓ３００のＹＥＳ判定時）、ステップＳ３１０により、間欠燃焼中であるかどうかを判定する。そして、コントローラ３００は、間欠燃焼でのバーナ点火時には（Ｓ３１０のＹＥＳ判定時）には、コントローラ３００は、ステップＳ３２０により、バーナ３０の点火条件として、図１３に示された条件Ｉを選択する。これにより、点火バーナ本数が最小となる点火条件を選択することができる。
【０１５３】
これに対して、コントローラ３００は、連続燃焼でのバーナ点火時には（Ｓ３１０のＮＯ判定時）には、ステップＳ３３０により、バーナ３０の点火条件として、上述の条件ＩＩＩを選択する。これにより、燃焼バーナ本数の可変範囲の略中央に、バーナ３０の点火本数を設定することができる。この結果、間欠燃焼における燃焼期間の開始時に点火されるバーナ本数を、連続燃焼の開始時に点火されるバーナ本数よりも少なく設定することができる。
【０１５４】
さらに、コントローラ３００は、ステップＳ３４０により、ステップＳ３２０またはＳ３３０で設定された点火条件に従って、バーナ３０の指令（元ガス電磁弁３２および能力切換弁３５ａ〜３５ｃの開閉指令ならびにガス比例弁３３の開度指令）を生成する。
【０１５５】
これにより、間欠燃焼において、燃焼期間での点火時の発生熱量を抑制できる。すなわち、図６の時刻ｔ２，ｔ４，ｔ６でのバーナ３０の再点火時における熱量推定値Ｑｂを抑制することができる。
【０１５６】
したがって、燃焼期間において、熱量推定値Ｑｂの移動平均値である推定発生熱量Ｑｂｎの上昇速度を抑制できるので、最小時間Ｔ１ｍｉｎによる制限の下で、Ｑｂｎ＞Ｑｒｑであるのに非燃焼期間が適用できない期間を短くすることができる。
【０１５７】
このように、実施の形態３に従う燃焼装置が適用された給湯装置によれば、間欠燃焼での燃焼期間開始時に点火されるバーナ本数を抑制することができる。この結果、燃焼期間から非燃焼期間への切換わりを、連続燃焼の開始時と点火されるバーナ本数を共通化する場合と比較して、遅らせることができる。したがって、機器保護のための最小時間Ｔ１ｍｉｎの制約によって、温度制御のための燃焼期間から非燃焼期間への遷移が妨げられる頻度を抑制することができるので、温度制御性を向上することができる。
［実施の形態４］
【０１５８】
実施の形態４以降では、バイパス弁８０による流量比率制御が適用される給湯装置への適用のための制御動作について説明する。
【０１５９】
図１５および図１６には間欠燃焼におけるバイパス弁８０による温度制御の動作例が示される。
【０１６０】
図１５を参照して、ステップ数Ｘは、出湯温度Ｔｈを目標温度Ｔｒ＊に設定するための流量比率ｋに従って制御される。図１０で説明したように、間欠燃焼では、燃焼期間および非燃焼期間の繰り返しに応じて缶体温度Ｔｂが周期的に変化するので、ステップ数Ｘについても、周期的に増減する。ステップ数Ｘは、制御可能範囲の下限値Ｘ０および上限値Ｘ１の範囲内で変化させることができる。
【０１６１】
図１５の動作例では、ステップ数Ｘは、下限値Ｘ０に対するマージンＸｌｍおよび上限値Ｘ１に対するマージンＸｕｍを確保して制御されている。この結果、出湯温度Ｔｈは、ほぼ目標温度Ｔｒ＊に制御できている。
【０１６２】
これに対して、図１６の動作例では、ステップ数Ｘが下限値Ｘ０の近傍で制御されており、ステップ数Ｘの変化範囲について、下限値Ｘ０に対するマージンＸｌｍ＝０となっている。
【０１６３】
Ｘｌｍ＝０になると、ステップ数Ｘをさらに小さくしてバイパス流量ｑ２の比率を増やすことができない。このため、出湯温度Ｔｈは、目標温度Ｔｒ＊よりも高い領域で推移する結果となっている。
【０１６４】
図１６の動作例では、出湯温度Ｔｈを下げるためには、缶体温度Ｔｂを低下させることが必要になる。すなわち、間欠燃焼では、燃焼期間を短くして、非燃焼期間を長くする必要がある。一方で、燃焼期間は、実施の形態１で設定した最小時間Ｔ１ｍｉｎよりも短くすることができない。このため、図１６の動作例、すなわち、ステップ数Ｘの変化範囲の最小値に対するマージンが無い状態では、温度制御面からは、燃焼期間の最小時間Ｔ１ｍｉｎを長くすることが困難である。
【０１６５】
一方で、図１５の制御例では、ステップ数Ｘの変化範囲は、下限値Ｘ０に対しては十分なマージンを有している。したがって、缶体温度Ｔｂが上昇しても、バイパス弁８０によってバイパス流量ｑ２の比率を増大させることにより、出湯温度Ｔｈを低下させる余地がある。したがって、燃焼期間を長く設定して缶体温度Ｔｂが上昇しても、出湯温度を適切に制御することができる。すなわち、図１５の動作例では、図１６の動作例とは異なり、最小時間Ｔ１ｍｉｎを延ばすことが可能であることが理解される。
【０１６６】
同様に、ステップ数Ｘの変化範囲の上限値Ｘ１に対するマージンＸｕｍ＝０である場合には、バイパス流量ｑ２の比率をさらに低下させて、出湯温度Ｔｈを上昇させることが困難である。したがって、缶体温度を上昇するためには、燃焼期間を長くして、非燃焼期間を短くしなければ、出湯温度Ｔｈが目標温度Ｔｒ＊よりも低くなることが懸念される。このため、温度制御面からは、非燃焼期間の最小時間Ｔ２ｍｉｎを長くすることが困難である。
【０１６７】
したがって、実施の形態４に従う燃焼装置では、温度制御におけるバイパス弁８０のステップ数Ｘの変化範囲（すなわち、流量比率ｋの変化範囲）の実績に対応させて、燃焼期間の最小期間Ｔ１ｍｉｎおよび非燃焼期間の最小時間Ｔ２ｍｉｎを可変に設定する。
【０１６８】
図１７は、実施の形態４に従う燃焼装置における間欠燃焼の燃焼期間および非燃焼期間の最小時間の設定のための制御処理を説明するフローチャートである。図１７に示されるフローチャートは、間欠燃焼中の各制御周期において実行することができる。
【０１６９】
図１７を参照して、コントローラ３００は、ステップＳ４００により、現時点から遡った一定期間内におけるステップ数Ｘの変化範囲のデータを取得する。たとえば、ステップＳ４００では、ステップ数Ｘの変化周期よりも長い一定期間内でのステップ数Ｘの変化範囲の最大値Ｘｕおよび最小値Ｘｌを求めることができる。
【０１７０】
なお、変化範囲の最大値Ｘｕは、ステップ数Ｘが増加から減少へ切換わるタイミング（極大点）毎に蓄積されるステップ数Ｘの移動平均値によって求めることも可能である。同様に、変化範囲の最小値Ｘｌは、ステップ数Ｘが減少から増加へ切換わるタイミング（極小点）毎に蓄積されるステップ数Ｘの移動平均値によって求めることも可能である。
【０１７１】
コントローラ３００は、ステップＳ４１０により、ステップＳ４００で求めたステップ数Ｘの変化範囲の最大値Ｘｕおよび最小値Ｘｌから、ステップ数Ｘの制御範囲の上限値Ｘ１および下限値Ｘ０に対するマージンＸｕｍおよびＸｌｍを算出することができる。すなわちＸｕｍ＝Ｘ１−Ｘｕであり、Ｘｌｍ＝Ｘｌ−Ｘ０である。
【０１７２】
さらに、コントローラ３００は、ステップＳ４２０により、ステップＳ４１０で算出されたマージンＸｌｍに応じて、燃焼期間の最小時間Ｔ１ｍｉｎを設定する。たとえば、図１８に示すように、マージンＸｌｍが一定値Ｘｍ１以下であるときには、Ｔ１ｍｉｎをデフォルト値Ｔｄ１に設定する一方で、Ｘｌｍ≧Ｘｍ１の範囲では、Ｘｌｍの増加に応じて、最小時間Ｔ１ｍｉｎを長く設定することができる。あるいは、図１８中に点線で示されるように、Ｘｌｍの増加に応じて、連続的に最小時間Ｔ１ｍｉｎを長く設定することも可能である。
【０１７３】
このように、下限値Ｘ０に対するマージンＸｌｍが確保されており、缶体温度Ｔｂが今より上昇しても、バイパス弁８０の制御によってカバーできる余力が大きいときには、最小時間Ｔ１ｍｉｎを長く設定することにより、バーナの消火／再点火回数を削減することができる。
【０１７４】
さらに、コントローラ３００は、ステップＳ４３０では、ステップＳ４１０で算出されたマージンＸｕｍに応じて、非燃焼期間の最小時間Ｔ２ｍｉｎを設定する。たとえば、図１９に示すように、マージンＸｕｍが一定値Ｘｍ２以下であるときには、Ｔ２ｍｉｎをデフォルト値Ｔｄ２に設定する一方で、Ｘｕｍ≧Ｘｍ２の範囲では、Ｘｕｍの増加に応じて、最小時間Ｔ２ｍｉｎを長く設定することができる。あるいは、図１９中に点線で示されるように、Ｘｕｍの増加に応じて、連続的に最小時間Ｔ２ｍｉｎを長く設定することも可能である。
【０１７５】
このように、上限値Ｘ１に対するマージンＸｕｍが確保されており、缶体温度Ｔｂが今より低下しても、バイパス弁８０の制御によってカバーできる余力が大きいときには、最小時間Ｔ２ｍｉｎを長く設定することにより、バーナの消火／再点火回数を削減することができる。
【０１７６】
あるいは、マージンＸｌｍおよびＸｕｍの組み合わせによって、両者に余裕があるか否かに応じて、最小時間Ｔ１ｍｉｎおよびＴ２ｍｉｎの両方をデフォルト値から延長するように制御することも可能である。
【０１７７】
このように、実施の形態４に係る燃焼装置が適用された給湯装置では、温度制御のためのバイパス弁８０のステップ数Ｘの変化範囲に対応させて、間欠燃焼での燃焼期間の最小時間Ｔ１ｍｉｎおよび非燃焼期間の最小時間Ｔ２ｍｉｎを可変に設定することができる。
【０１７８】
したがって、バイパス弁８０の制御によってカバー可能な缶体温度Ｔｂの温度範囲の余裕に対応させて、最小時間Ｔ１ｍｉｎおよび／または最小時間Ｔ２ｍｉｎを延ばすことにより、間欠燃焼運転における温度制御の精度確保と、バーナ３０の消火／再点火回数の減少による機器保護との両立を図ることが可能となる。
［実施の形態５］
【０１７９】
実施の形態５においても、間欠燃焼の適用中におけるバイパス弁８０の好ましい制御例が示される。
【０１８０】
図２０には、実施の形態５に従う燃焼装置が適用された給湯装置における燃焼モードでの状態遷移図が示される。
【０１８１】
図２０を図５と比較して、実施の形態５では、間欠燃焼中において、要求発生熱量Ｑｒｑがさらに低下して下限値Ｑ２よりも低くなったときの制御が異なる。
【０１８２】
具体的には、間欠燃焼中に、Ｑｒｑ＜Ｑ２となったときには、燃焼待機モード（運転オンモード）に直接遷移するのではなく、一旦、間欠燃焼が停止されたバイパス弁固定状態に遷移する。バイパス弁固定状態では、バイパス弁８０のステップ数Ｘは、遷移直前の値に維持された上で、バーナ３０が消火される。
【０１８３】
一方で、連続燃焼または間欠燃焼から燃焼待機モードへ遷移したときには、バーナ３０が消火されるとともに、バイパス弁８０のステップ数Ｘが、予め定められた初期ステップ数Ｘｉｎｉに制御される。たとえば、初期ステップ数Ｘｉｎｉは、実験結果等に基づいて、連続燃焼での範囲に適用した制御の最適値として予め決定することができる。
【０１８４】
バイパス弁固定状態から要求発生熱量Ｑｒｑが判定値Ｑ２♯よりも上昇すると、再び間欠燃焼が開始される。ここで、判定値Ｑ２♯は、Ｑ２＜Ｑ２♯≦Ｑ１の範囲内に設定することができる。
【０１８５】
このとき、間欠燃焼再開時のバイパス弁８０の開度が、初期ステップ数Ｘｉｎｉに対応する初期開度に変化すると、缶体流量ｑ１の変化に応じて要求発生熱量Ｑｒｑを増加することにより、間欠燃焼が再開される可能性がある。このように、初期開度に復帰するためのバイパス弁８０のステップ数Ｘの変化に応じて要求発生熱量Ｑｒｑが増減することにより、間欠燃焼の開始および停止が頻繁に切換わる虞がある。
【０１８６】
したがって、実施の形態５では、間欠燃焼中にＱｒｑ＜Ｑ２となって間欠燃焼が停止される場合には、燃焼待機モードとは異なり、バイパス弁８０の操作量であるステップ数Ｘを固定することにより、間欠燃焼の開始および停止が頻繁に切換わることを防止できる。
【０１８７】
なお、バイパス弁固定状態において、流量の減少に応じた流量条件ＣＤ２の成立によってＭＯＱオフが検出されると、燃焼待機モードへの遷移が実行される。このときには、次回のＭＯＱオンに対応するために、バイパス弁８０の開度は、初期ステップ数Ｘｉｎｉに従って制御される。図２０のその他の部分は、図５と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。
【０１８８】
このように、実施の形態５に従う燃焼装置を搭載した給湯装置によれば、間欠燃焼中に要求発生熱量がさらに低下したときの制御動作を安定化することができる。
【０１８９】
なお、本実施の形態では、燃焼機構２０についてガスを燃料とするバーナ３０で構成される例を示したが、加熱のためのエネルギ源は任意とすることができる。また、本実施の形態では、燃焼装置がバイパス弁８０の制御によるバイパスミキシング方式の給湯装置に適用される例を説明したが、実施の形態１〜３に係る燃焼装置については、バイパスミキシング方式ではない構成の給湯装置に適用することが可能である。
【０１９０】
なお、以上で説明した複数の実施の形態について、明細書内で言及されていない組み合わせを含めて、不整合や矛盾が生じない範囲内で、各実施の形態で説明された構成を適宜組合わせることは出願当初から予定されている点についても、確認的に記載する。
【０１９１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１９２】
５  缶体、１０  熱交換器、１１  一次熱交換器、１２  二次熱交換器、１５  排気経路、２０  燃焼機構、３０  バーナ、３１  ガス供給管、３２  元ガス電磁弁、３３  ガス比例弁、３５ａ，３５ｂ，３５ｃ  能力切換弁、４０  送風ファン、４５  回転数センサ、５０  入水管、５５  缶体配管、６０  バイパス管、７０  出湯管、７５  合流点、８０  バイパス弁、９０  流量調整弁、１００  給湯装置、１１０，１２０，１３０  温度センサ、１５０  流量センサ、１９０  給湯栓、３００  コントローラ、３１０  缶体温度制御部、３２０  要求熱量算出部、３３０  バーナ制御部、３４０  流量比率制御部、４００  基準特性線、ＣＤ１，ＣＤ２  流量条件、Ｑ１  最小発生熱量、Ｑ２  下限値（間欠燃焼停止）、Ｑｂ  熱量推定値、Ｑｂｎ  推定発生熱量、Ｑｒｑ  要求発生熱量、Ｔ１，Ｔ２  カウンタ値、Ｔｂ  缶体温度、Ｔｂ＊  目標温度（缶体温度）、Ｔｈ  出湯温度、Ｔｉｎｈ  判定値（間欠燃焼禁止）、Ｔｒ＊  出湯目標温度、Ｔｓｔ  タイマ値、Ｔｗ  入水温度、Ｘ  ステップ数（バイパス弁）、Ｘ０  最小値（ステップ数）、Ｘ１  最大値（ステップ数）、Ｘｌｍ，Ｘｕｍ  マージン、ｋ  流量比率、ｑ１  缶体流量、ｑ２  バイパス流量。
【図１】
2018100810.tif 000003
【図２】
2018100810.tif 000004
【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】
2018100810.tif 000009
【図８】
2018100810.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2018100810.tif 000018
【図１７】
2018100810.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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