(57)【要約】      （修正有）【課題】バーナの燃焼運転と消火とが、過剰もしくは過少とならない適度な時間間隔で繰り返されるようにしつつ、効率よくバーナの燃焼運転を行うことができる温水暖房装置を提供する。【解決手段】温水暖房装置１に備えられたコントローラ４は、熱交換器６と放熱器３との間で往路側温水路１７及び復路側温水路１８を介して循環する温水の循環流量を特定する手段と、燃焼範囲の大きさを変更可能なバーナ５の燃焼運転に用いる下限燃焼範囲を特定された循環流量に応じて決定する手段と、下限燃焼範囲以上の大きさの燃焼範囲でバーナ５の燃焼量を制御すると共に、往路側温水温度の上昇による燃焼運転の停止と、その停止後の往路側温水温度の低下による燃焼運転の再開を行なう手段とを備える。【選択図】図１
2013217604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼範囲の大きさを複数段階の大きさに選択的に変更可能なバーナと、該バーナの燃焼熱により温水を加熱する熱交換器と、該熱交換器で加熱された温水を該熱交換器から１つ以上の放熱器に供給する往路側温水路と、該放熱器に供給された温水を該放熱器から前記熱交換器に還流させる復路側温水路と、前記熱交換器と放熱器との間で往路側温水路及び復路側温水路を介して温水を循環させる循環ポンプとを備える温水暖房装置において、
前記熱交換器と放熱器との間で循環する温水の流量である循環流量を特定するための流量特定用データを取得し、その取得した流量特定用データに基づいて該循環流量を特定する流量特定手段と、
前記バーナの前記複数段階の大きさの燃焼範囲のうち、該バーナの燃焼運転に用いる下限の大きさの燃焼範囲である下限燃焼範囲を前記特定された循環流量に応じて決定する手段であって、該循環流量が大きいほど、該下限燃焼範囲の大きさが大きくなるように該下限燃焼範囲を選択的に決定する下限燃焼範囲決定手段と、
前記熱交換器から放熱器に供給される温水の温度である往路側温水温度を前記往路側温水路で検出する往路側温水温度検出手段と、
前記バーナの燃焼運転時の燃焼範囲を、前記複数段階の大きさの燃焼範囲のうちの前記決定された下限燃焼範囲の大きさ以上の大きさの燃焼範囲に制限した状態で、該バーナの燃焼量を、前記往路側温水温度の検出値と事前に設定された該往路側温水温度の目標温度とに応じてフィードバック制御すると共に、該往路側温水温度の検出値が前記目標温度よりも高い所定の消火温度まで上昇したときに前記バーナの燃焼運転を停止し、且つ、その停止後に該往路側温水温度の検出値が前記目標温度よりも低い所定の再点火温度まで低下したときに前記バーナの燃焼運転を再開させる燃焼制御手段とを備えることを特徴とする温水暖房装置。
【請求項２】
請求項１記載の温水暖房装置において、
前記下限燃焼範囲決定手段は、前記バーナの複数段階の大きさの燃焼範囲のそれぞれにおける最小燃焼量で前記バーナの燃焼運転を行った場合に、前記復路側温水路で前記放熱器から熱交換器に還流する温水の温度である復路側温水温度が前記再点火温度以上の温度に上昇する前に、前記往路側温水温度が前記消火温度まで上昇するのを防止するために必要な前記循環流量の最小値である必要最小循環流量を前記消火温度と再点火温度とに応じて決定する手段を備えており、前記複数段階の大きさの燃焼範囲のうち、最小の大きさの燃焼範囲以外のいずれか１つ以上の燃焼範囲にそれぞれ対応する前記必要最小循環流量が前記特定された循環流量以下の流量となる場合には、前記必要最小循環流量が前記特定された循環流量以下となる前記１つ以上の燃焼範囲のうち、最大の大きさの燃焼範囲を前記下限燃焼範囲として決定し、前記複数段階の大きさの燃焼範囲のうち、最小の大きさの燃焼範囲以外の全ての燃焼範囲にそれぞれ対応する前記必要最小循環流量が前記特定された循環流量よりも大きい流量となる場合には、前記最小の大きさの燃焼範囲を前記下限燃焼範囲として決定することを特徴とする温水暖房装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の温水暖房装置において、
前記放熱器から熱交換器に還流する温水の温度である復路側温水温度を前記復路側温水路で検出する復路側温水温度検出手段をさらに備えており、
前記流量特定手段は、前記往路側温水温度の検出値と、前記復路側温水温度の検出値と、前記燃焼制御手段により制御されている前記バーナの燃焼量及び燃焼範囲を示すデータとを前記流量特定用データとして取得して、該流量特定用データに基づいて前記循環流量を特定するように構成されており、
前記燃焼制御手段は、前記往路側温水温度の検出値が、前記消火温度と再点火温度との間の所定範囲内の温度となった後に、前記バーナの燃焼運転時の燃焼範囲を、前記下限燃焼範囲の大きさ以上の大きさの燃焼範囲に制限することを特徴とする温水暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温水暖房装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バーナの燃焼熱により熱交換器を介して加熱した温水を、循環させつつ床暖房装置等の放熱器（暖房負荷）に供給することで暖房を行なう温水暖房装置では、温水の温度（往路側の温水の温度）が所定の消火温度に上昇すると、バーナの燃焼運転を停止し、該温水の温度が所定の再点火温度に低下したときに、バーナの燃焼運転を再開するようにすることで、暖房対象の温調を行うものが従来より知られている。
【０００３】
そして、この種の温水暖房装置では、例えば特許文献１に見られるように、温水を加熱するためのバーナとして、燃焼面積を複数段階に変更可能としたバーナを搭載したものが従来より知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３３６９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に見られる如きバーナは、小さな燃焼面積での燃焼を行なうことで、最小燃焼量を小さくすることができるものの、このような燃焼状態では、燃焼が行なわれていない領域にも、燃焼用空気が供給されることとなるために、燃焼効率の低下が生じやすい。
【０００６】
このため、燃焼効率を高める上では、できるだけ燃焼面積の大きな状態でバーナの燃焼運転を行うことが望ましい。
【０００７】
しかるに、温水の供給対象となる放熱器の個数もしくは容量は一般には千差万別である。このため、暖房時に必要な温水の流量（循環流量）も幅広い範囲にわたる。
【０００８】
そして、バーナの燃焼効率を高めるために、バーナの燃焼運転をできるだけ燃焼面積の大きい状態で行なうようにすると、温水の循環流量が少ない状況では、熱交換器から放熱器側に供給される往路側の温水の温度が早期に昇温し易くなるために、復路側の温水の温度が再点火温度に到達する前の段階で、往路側の温水の温度が消火温度まで上昇しやすくなる。
【０００９】
この結果、バーナの消火後の往路側の温水の温度が、短時間で再点火温度まで低下して、バーナの燃焼運転と消火とが短い時間間隔で頻繁に繰り返されることが発生しやすいものとなる。ひいては、バーナの燃料供給路に備えられる電磁弁の開閉音が頻繁に生じたり、あるいは、該電磁弁の耐久性の低下を招きやすいという不都合がある。
【００１０】
また、このような不都合を防止するために、温水の温度が消火温度と再点火温度との間の温度となっている状況で、バーナの燃焼運転を燃焼面積の小さい状態で行なうようにすると、温水の循環流量が比較的多い状況では、燃焼効率の低い状態での燃焼運転が長時間にわたって連続的に行われてしまう恐れがあるという不都合がある。
【００１１】
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、バーナの燃焼運転と消火とが、過剰もしくは過少とならない適度な時間間隔で繰り返されるようにしつつ、効率よくバーナの燃焼運転を行うことができる温水暖房装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の温水暖房装置は、上記目的を達成するために、燃焼範囲の大きさを複数段階の大きさに選択的に変更可能なバーナと、該バーナの燃焼熱により温水を加熱する熱交換器と、該熱交換器で加熱された温水を該熱交換器から１つ以上の放熱器に供給する往路側温水路と、該放熱器に供給された温水を該放熱器から前記熱交換器に還流させる復路側温水路と、前記熱交換器と放熱器との間で往路側温水路及び復路側温水路を介して温水を循環させる循環ポンプとを備える温水暖房装置において、
前記熱交換器と放熱器との間で循環する温水の流量である循環流量を特定するための流量特定用データを取得し、その取得した流量特定用データに基づいて該循環流量を特定する流量特定手段と、
前記バーナの前記複数段階の大きさの燃焼範囲のうち、該バーナの燃焼運転に用いる下限の大きさの燃焼範囲である下限燃焼範囲を前記特定された循環流量に応じて決定する手段であって、該循環流量が大きいほど、該下限燃焼範囲の大きさが大きくなるように該下限燃焼範囲を選択的に決定する下限燃焼範囲決定手段と、
前記熱交換器から放熱器に供給される温水の温度である往路側温水温度を前記往路側温水路で検出する往路側温水温度検出手段と、
前記バーナの燃焼運転時の燃焼範囲を、前記複数段階の大きさの燃焼範囲のうちの前記決定された下限燃焼範囲の大きさ以上の大きさの燃焼範囲に制限した状態で、該バーナの燃焼量を、前記往路側温水温度の検出値と事前に設定された該往路側温水温度の目標温度とに応じてフィードバック制御すると共に、該往路側温水温度の検出値が前記目標温度よりも高い所定の消火温度まで上昇したときに前記バーナの燃焼運転を停止し、且つ、その停止後に該往路側温水温度の検出値が前記目標温度よりも低い所定の再点火温度まで低下したときに前記バーナの燃焼運転を再開させる燃焼制御手段とを備えることを特徴とする（第１発明）。
【００１３】
かかる第１発明によれば、バーナの燃焼運転中に、前記往路側温水温度の検出値が前記目標温度よりも高い所定の消火温度まで上昇すると、バーナの燃焼運転が停止され（バーナが消火され）、その後、前記往路側温水温度の検出値が前記目標温度よりも低い所定の再点火温度まで低下すると、バーナの燃焼運転が再開される。
【００１４】
ここで、熱交換器から温水を供給する放熱器の個数が少ない場合、あるいは温水を供給する放熱器の容量が小さい場合等、前記流量特定手段により特定される循環流量が比較的小さいものとなる状況では、前記下限燃焼範囲決定手段により決定される下限燃焼範囲が、相対的に小さめの大きさの燃焼範囲となる。
【００１５】
このため、循環流量が比較的小さいものとなる状況でのバーナの燃焼運転時には、前記燃焼制御手段により前記往路側温水温度の検出値と目標温度とに応じてフィードバック制御されるバーナの燃焼量を、少なくとも該往路側温水温度の検出値が目標温度に近い状態では、バーナの実現可能な燃焼量の可変域のうちの相対的に低めの燃焼量に制御することができる。ひいては、バーナから熱交換器を介して温水に与える熱量を低めの熱量に抑制することができる。
【００１６】
従って、循環流量が比較的小さいものとなる状況で、熱交換器を介して温水に与えられる熱量が過剰になるのを防止して、前記放熱器から熱交換器に環流する温水の温度が前記再点火温度以上に温度に昇温する前に前記往路側温水温度の検出値が前記消火温度まで過剰に早期に昇温するのを極力防止することが可能となる。
【００１７】
また、熱交換器から温水を供給する放熱器の個数が多い場合、あるいは温水を供給する放熱器の容量が大きい場合等、前記流量特定手段により特定される循環流量が比較的大きいものとなる状況では、前記下限燃焼範囲決定手段により決定される下限燃焼範囲が、相対的に大きめの大きさの燃焼範囲となる。
【００１８】
このため、循環流量が比較的大きいものとなる状況でのバーナの燃焼運転時には、前記燃焼制御手段により前記往路側温水温度の検出値と目標温度とに応じてフィードバック制御されるバーナの燃焼量を、該往路側温水温度の検出値が目標温度に近い状態でも、バーナの実現可能な燃焼量の可変域のうちの相対的に高めの燃焼量に制限することができる。ひいては、バーナから熱交換器を介して温水に与える熱量が、小さくなり過ぎないようにして、循環流量が大きい温水を適度な昇温速度で昇温させていくようにすることが可能となる。
【００１９】
従って、第１発明によれば、温水の循環流量が比較的小さい場合及び比較的大きい場合のいずれの場合であっても、バーナの燃焼運転と消火（燃焼運転の停止）とが過剰に頻繁に繰り返されたり、あるいは、バーナの燃焼運転が長時間にわたって継続してしまうようなことを防止して、該バーナの燃焼運転と消火とを適切な時間間隔で繰り返すようにすることができる。
【００２０】
また、小さめの燃焼範囲でのバーナの燃焼運転（換言すれば燃焼効率が相対的に低い燃焼運転）が長時間にわたって継続することを防止できるので、効率よくバーナの燃焼運転をを行なうことができる。
【００２１】
よって、第１発明によれば、バーナの燃焼運転と消火とが、過剰もしくは過少とならない適度な時間間隔で繰り返されるようにしつつ、効率よくバーナの燃焼運転を行うことができる。
【００２２】
かかる第１発明では、前記下限燃焼範囲は、次のような形態で決定することが好適である。
【００２３】
すなわち、前記下限燃焼範囲決定手段は、前記バーナの複数段階の大きさの燃焼範囲のそれぞれにおける最小燃焼量で前記バーナの燃焼運転を行った場合に、前記復路側温水路で前記放熱器から熱交換器に還流する温水の温度である復路側温水温度が前記再点火温度以上の温度に上昇する前に、前記往路側温水温度が前記消火温度まで上昇するのを防止するために必要な前記循環流量の最小値である必要最小循環流量を前記消火温度と再点火温度とに応じて決定する手段を備えており、前記複数段階の大きさの燃焼範囲のうち、最小の大きさの燃焼範囲以外のいずれか１つ以上の燃焼範囲にそれぞれ対応する前記必要最小循環流量が前記特定された循環流量以下の流量となる場合には、前記必要最小循環流量が前記特定された循環流量以下となる前記１つ以上の燃焼範囲のうち、最大の大きさの燃焼範囲を前記下限燃焼範囲として決定し、前記複数段階の大きさの燃焼範囲のうち、最小の大きさの燃焼範囲以外の全ての燃焼範囲にそれぞれ対応する前記必要最小循環流量が前記特定された循環流量よりも大きい流量となる場合には、前記最小の大きさの燃焼範囲を前記下限燃焼範囲として決定することが好ましい（第２発明）。
【００２４】
この第２発明によれば、上記の如く下限燃焼範囲が決定されるので、前記特定された循環流量が、前記最小の大きさの燃焼範囲に対応する前記必要最小循環量を下回るような過小な流量でない限り、下限燃焼範囲に対応する前記必要最小循環量が、前記特定された循環流量以下の流量となるように、該下限燃焼範囲を決定できる。
【００２５】
ここで、前記必要最小循環量は、前記復路側温水温度が前記再点火温度以上の温度に上昇する前に、前記往路側温水温度が前記消火温度まで上昇するのを防止するために必要な前記循環流量の最小値である。
【００２６】
従って、前記復路側温水温度が前記再点火温度以上の温度に上昇する前に、前記往路側温水温度が前記消火温度まで上昇する（ひいては、バーナの燃焼運転が停止される）のを防止するようにバーナの燃焼運転を行うことを、高い確実性で行なうことができる。
【００２７】
また、前記下限燃焼範囲は、前記必要最小循環流量が前記特定された循環流量以下となる前記１つ以上の燃焼範囲のうち、最大の大きさの燃焼範囲に決定されるので、バーナの燃焼運転中の往路側温水温度の昇温を、できるだけ高い燃焼効率で昇温速度が遅くなり過ぎないように行うことができる。
【００２８】
よって、第２発明によれば、バーナの燃焼運転と消火とが適度な時間間隔で繰り返されるようにしつつ、効率よくバーナの燃焼運転を行うことをより高い確実性で実現することができる。
【００２９】
上記第１発明又は第２発明では、前記循環流量は、種々様々な手法で特定するようにすることが可能である。
【００３０】
例えば往路側温水路もしくは復路側温水路に介装した流量センサを用いて前記循環流量を直接的に検出するようにしてもよい。ただし、その場合、流量センサでの圧力損失が発生しやすいと共に、コスト的にも不利である。
【００３１】
そこで、上記第１発明又は第２発明において、例えば次のような構成を採用することが好ましい。すなわち、前記放熱器から熱交換器に還流する温水の温度である復路側温水温度を前記復路側温水路で検出する復路側温水温度検出手段をさらに備えており、前記流量特定手段は、前記往路側温水温度の検出値と、前記復路側温水温度の検出値と、前記燃焼制御手段により制御されている前記バーナの燃焼量及び燃焼範囲を示すデータとを前記流量特定用データとして取得して、該流量特定用データに基づいて前記循環流量を特定するように構成されており、前記燃焼制御手段は、前記往路側温水温度の検出値が、前記消火温度と再点火温度との間の所定の温度となった後に、前記バーナの燃焼運転時の燃焼範囲を、前記下限燃焼範囲の大きさ以上の大きさの燃焼範囲に制限する（第３発明）。
【００３２】
ここで、バーナの燃焼運転中に、往路側温水温度と復路側温水温度とが安定した温度となる状態では、該往路側温水温度と復路側温水温度との差は、主に、バーナから熱交換器を介して温水に与えられる熱量（単位時間当たりの熱量）と、前記循環流量とに依存する。そして、バーナから熱交換器を介して温水に与えられる熱量は、バーナの燃焼量と燃焼範囲とに応じたものとなる。
【００３３】
そこで、第３発明では、復路側温水温度検出手段をさらに備える。そして、前記流量特定手段は、前記往路側温水温度の検出値と、前記復路側温水温度の検出値と、前記燃焼制御手段により制御されている前記バーナの燃焼量及び燃焼範囲を示すデータとを前記流量特定用データとして取得して、該流量特定用データに基づいて前記循環流量を特定する。
【００３４】
これにより、圧力損失を増大させることなく安価な構成で、前記循環流量を特定できる。
【００３５】
ただし、この場合、上記の如く特定される循環流量は、往路側温水温度と復路側温水温度とが、未だ、安定した温度に至っていない状態（例えば往路側温水温度が前記再点火温度よりも低い温度から目標温度に向って昇温しつつある状態）では信頼性が低い。
【００３６】
そこで、第３発明では、前記燃焼制御手段は、前記往路側温水温度の検出値が、前記消火温度と再点火温度との間の所定範囲内の温度となった後に、前記バーナの燃焼運転時の燃焼範囲を、前記下限燃焼範囲の大きさ以上の大きさの燃焼範囲に制限する。
【００３７】
これにより、前記バーナの燃焼運転時の燃焼範囲の制限を適切に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態の温水暖房装置の構成を示す図。
【図２】実施形態の温水暖房装置の制御に関する構成を示すブロック図。
【図３】実施形態の温水暖房装置のバーナの燃焼特性を示すグラフ。
【図４】図２に示すコントローラの制御処理を示すブロック図。
【図５】実施形態の温水暖房装置の往路側温水温度及び復路側温水温度の経時変化の形態を概略的に示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明の一実施形態を図１〜図５を参照して以下に説明する。
【００４０】
本実施形態の温水暖房装置１は、温水の加熱を行なう熱源機２と、温水の供給対象である１つ又は複数の（図示例では、複数の）放熱器３と、温水暖房装置１の運転制御を行なうコントローラ４とを備える。各放熱器３は、床暖房装置、温風暖房装置等の暖房器具により構成される。
【００４１】
熱源機２は、燃料ガスを燃焼させるバーナ（ガスバーナ）５と、バーナ５の燃焼熱により加熱される熱交換器６とを内蔵している。
【００４２】
バーナ５は、燃料ガスを燃焼させる２つのバーナユニット５ａ，５ｂにより構成されている。バーナユニット５ａ，５ｂは、それぞれの燃焼面積（燃焼範囲の大きさ）が互いに異なるものであり、バーナユニット５ａの方がバーナユニット５ｂよりも大きな燃焼面積を有するものとされている。
【００４３】
バーナユニット５ａ，５ｂは、それぞれ、共通のガス供給路７から各別の分岐路８ａ，８ｂを介して燃料ガスが供給されるようになっている。ガス供給路７には、これを開閉する電磁弁である元弁９と、バーナ５への燃料ガスのトータルの供給量を調整する比例弁１０とが介装されている。また、分岐路８ａ，８ｂには、それぞれを開閉する電磁弁である切替弁１１ａ，１１ｂが介装されている。
【００４４】
上記元弁９を開弁した状態での切替弁１１ａ，１１ｂの開閉状態の組合せによって、バーナ５の全体の燃焼範囲の大きさ（燃焼面積）を大、中、小の３段階（３種類）の大きさに選択的に切替えることが可能となっている。
【００４５】
すなわち、切替弁１１ａ，１１ｂの両方を開弁した状態では、バーナユニット５ａ，５ｂの両方の燃焼運転が可能となり、この状態でのバーナ５の全体の燃焼面積が大（＝バーナユニット５ａ，５ｂのそれぞれの燃焼面積の総和の燃焼面積）となる。また、切替弁１１ａを開弁し、且つ、切替弁１１ｂを閉弁した状態では、バーナユニット５ａのみの燃焼運転が可能となり、この状態でのバーナ５の全体の燃焼面積が中の燃焼面積（＝バーナユニット５ａの燃焼面積）となる。また、切替弁１１ａを閉弁し、且つ、切替弁１１ｂを開弁した状態では、バーナユニット５ｂのみの燃焼運転が可能となり、この状態でのバーナ５の燃焼面積が小（＝バーナユニット５ｂの燃焼面積）となる。
【００４６】
以降、燃焼面積が大、中、小となる場合のバーナ５の燃焼をそれぞれ、大燃焼、中燃焼、小燃焼という。また、燃焼面積が大、中、小となる場合の該燃焼面積の段数（大きさの種別）をそれぞれ、３段、２段、１段という。
【００４７】
そして、バーナ５の大燃焼、中燃焼及び小燃焼のいずれの燃焼状態においても、比例弁１０の開度を制御することで、バーナ５に供給されるトータルの燃料ガスの量、ひいては、バーナ５の燃焼量が制御される。この場合、バーナ５の燃焼量は、燃焼面積の各段数毎に既定の可変範囲（失火等を生じることなく正常に燃焼させ得る範囲）内で制御可能である。そして、各段数の燃焼面積でのバーナ５の燃焼量の可変範囲の最小燃焼量及び最大燃焼量は、燃焼面積が大きいほど（段数が大きいほど）、大きくなる。
【００４８】
なお、熱源機２には、イグナイタ１２の作動により火花放電を発生する点火プラグ１３がバーナ５に近接して組み付けられている。そして、バーナ５に燃料ガスを供給した状態で、点火プラグ１３に火花放電を発生させることで、バーナ５が点火される。
【００４９】
また、熱源機２には、排気管１４と、該排気管１４の外周を囲うように設けられた給気管１５と、バーナ５に燃焼用空気を供給するファン１６とが組み付けられている。ファン１６は、その回転作動により、給気管１５から外部の燃焼用空気（外気）を吸引し、その吸引した燃焼用空気をバーナ５に供給すると共に、バーナ５の燃焼排ガスを排気管１４を介して外部に送り出す。この場合、バーナ５の燃焼状態が大燃焼、中燃焼、小燃焼のいずれの状態であっても、バーナ５の全体（バーナユニット５ａ，５ｂの両方）に燃焼用空気が供給されるようになっている。
【００５０】
ここで、図３のグラフは、ファン１６の回転数（又は該回転数により規定されるバーナ５への燃焼用空気の供給量）と、１〜３段の各段数の燃焼面積でバーナ５の燃焼運転を行なった場合に実現される暖房能力（詳しくは、バーナ５から熱交換器６を介して温水に与えられる単位時間当たりの熱量）との関係を示している。
【００５１】
各段数の燃焼面積での最小の暖房能力は、その段数の燃焼面積での最小燃焼量でバーナ５の燃焼運転を行った場合に実現される暖房能力であり、各段数の燃焼面積での最大の暖房能力は、その段数の燃焼面積での最大燃焼量でバーナ５の燃焼運転を行った場合に実現される暖房能力である。
【００５２】
図示の如く、ファン１６の回転数（ひいてはバーナ５への燃焼用空気の供給量）が一定であっても、暖房能力は、燃焼面積の段数が低いほど（燃焼面積が小さいほど）、小さくなる。これは、ファン１６の回転作動によるバーナ５への燃焼用空気の供給は、バーナ５の全体に対して行われるため、燃焼面積の段数が低いほど（燃焼面積が小さいほど）、バーナ５の燃焼領域に供給される燃焼用空気の量が実質的に減少して、該バーナ５の燃焼効率が低下するからである。
【００５３】
そして、各段数の燃焼面積での最小の暖房能力は、燃焼面積が大きいほど（段数が大きいほど）、大きくなる。
【００５４】
図１に戻って、前記熱交換器６は、バーナ５の燃焼熱を吸熱するようにバーナ５と排気管１４の流入口との間に配置されている。この熱交換器６の吸熱管６ａの流出口及び流入口にそれぞれ往路側温水路１７、復路側温水路１８が接続されている。そして、往路側温水路１７と復路側温水路１８との間に１つ又は複数の前記放熱器３が接続されている。
【００５５】
本実施形態では、復路側温水路１８に、循環ポンプ１９が介装されている。そして、バーナ５の燃焼熱により熱交換器６で加熱された温水は、循環ポンプ１９の作動により、熱交換器６から往路側温水路１７を介して各放熱器３に供給され、さらに、各放熱器３に供給された温水は、該放熱器３から復路側温水路１８を介して熱交換器６に還流するようになっている。これにより、熱交換器６と放熱器３との間で温水が循環するようになっている。
【００５６】
なお、各放熱器３における温水の流通は、該放熱器３の運転停止時には、該放熱器３に備えられた図示しない熱動弁又は手動バルブにより遮断されるようになっている。
【００５７】
また、往路側温水路１７には、放熱器３に供給される温水の温度を検出する往路側温水温度検出手段としての往路側温水温度センサ２０が装着され、復路側温水路１８には、放熱器３から熱交換器６に還流する温水の温度を検出する復路側温水温度検出手段としての復路側温水温度センサ２１が装着されている。
【００５８】
コントローラ４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含む電子回路ユニットにより構成されている。図２に示すように、このコントローラ４には、前記往路側温水温度センサ２０及び復路側温水温度センサ２１の検出データ（往路側及び復路側のそれぞれの温水温度の検出データ）が入力されると共に、図示しないリモコン等の操作器によりユーザが設定した往路側温水温度の目標温度としての設定温度が入力される。
【００５９】
そして、コントローラ４は、それらの入力値データを用いて、前記元弁９、比例弁１０、切替弁１１ａ，１１ｂ、ファン１６、イグナイタ１２、及び循環ポンプ１９の作動を制御することで、温水暖房装置１の運転制御を行う。
【００６０】
この場合、コントローラ４は、実装されるプログラム又はハードウェア構成により実現される主な機能（本発明に関連する機能）として、熱交換器６と放熱器３との間で循環する温水の流量（詳しくは、熱交換器６から、運転を行う全ての放熱器３に供給される温水の総流量）である循環流量を特定する流量特定部２５と、バーナ５の燃焼運転に用いる下限の燃焼面積の大きさを示す段数（１段又は２段又は３段）を決定する下限燃焼範囲決定部２６と、バーナ５の燃焼運転を制御する燃焼制御部２７とを備えている。
【００６１】
流量特定部２５、下限燃焼範囲決定部２６、及び燃焼制御部２７は、それぞれ、本発明における流量特定手段、下限燃焼範囲決定手段、燃焼制御手段に相当するものである。
【００６２】
なお、本実施形態の温水暖房装置１は、給湯を行なうための機構も備えている。ただし、その給湯に係わる機構の構成及び作動は、本発明の要旨とするものではないので、本明細書での説明は省略する。
【００６３】
次に、暖房運転に係わるコントローラ４の制御処理を中心に、温水暖房装置１の作動を説明する。
【００６４】
放熱器３のいずれかの運転（暖房運転）時に、コントローラ４は、図４のフローチャートに示す制御処理を実行する。
【００６５】
コントローラ４は、まず、燃焼制御部２７によりＳＴＥＰ１〜３の制御処理を実行する。
【００６６】
ＳＴＥＰ１では、コントローラ４の燃焼制御部２７は、循環ポンプ１９を作動させた状態で、バーナ５の燃焼運転を開始させる。この場合、燃焼制御部２７は、元弁９及び切替弁１１ｂを開弁制御すると共に、比例弁１０を点火用の所定の開度に制御する。これにより、バーナ５への燃料ガスの供給が開始される。
【００６７】
そして、この状態で、燃焼制御部２７は、イグナイタ１２を作動させることにより、点火プラグ１３に火花放電を発生させる。これにより、バーナユニット５ｂが点火され、バーナ５の燃焼運転（小燃焼の燃焼運転）が開始される。
【００６８】
次いで、ＳＴＥＰ２では、燃焼制御部２７は、往路側温水温度センサ２０の出力（検出信号）により示される現在の往路側温水温度（検出値）が、ユーザにより設定された設定温度（目標温度）を中心とする所定範囲（例えば設定温度±１°Ｃの範囲）にあるか否か、すなわち、現在の往路側温水温度（検出値）が、設定温度にほぼ一致しているか否かを判断する。
【００６９】
そして、燃焼制御部２７は、ＳＴＥＰ２の判断結果が肯定的となるまで、ＳＴＥＰ３の処理を実行する。
【００７０】
このＳＴＥＰ３では、燃焼制御部２７は、往路側温水温度（検出値）を、ユーザにより設定された設定温度に近づけていくように、バーナ５の燃焼量をフィードバック制御（ＦＢ制御）する。
【００７１】
この場合、燃焼制御部２７は、温水の沸騰を防止するために、往路側温水温度（検出値）を設定温度との偏差に応じてバーナ５の燃焼量を徐々に増加させ、その後、往路側温水温度（検出値）が設定温度に近づくに伴い、該燃焼量を減少させていくように、バーナ５の目標燃焼量と燃焼面積の大きさの段数（１段〜３段のいずれか）とを決定する。そして、燃焼制御部２７は、決定した目標燃焼量に応じて比例弁１０の開度を制御すると共に、決定した段数に応じて切替弁１１ａ，１１ｂの開閉を制御する。
【００７２】
また、燃焼制御部２７は、決定した目標燃焼量と段数とに応じて、これらに対応するファン１６の回転数（目標燃焼量と段数とに応じた暖房能力に対して図３のグラフで示す関係を有する回転数）を決定し、その回転数でファン１６を作動させる。
【００７３】
これにより、往路側温水温度（検出値）を設定温度に向って昇温させるように、バーナ５の燃焼量がフィードバック制御（ＦＢ制御）される。
【００７４】
ＳＴＥＰ２の判断結果が肯定的になると、コントローラ４は、次にＳＴＥＰ４の処理を流量特定部２５により実行する。このＳＴＥＰ４では、コントローラ４の流量特定部２５は、熱交換器６と放熱器３との間の温水の現在の循環流量を特定（推定）する。
【００７５】
この処理では、流量特定部２５は、往路側温水温度センサ２０の出力により示される現在の往路側温水温度（検出値）と、復路側温水温度センサ２１の出力により示される現在の復路側温水温度（検出値）と、現在の暖房能力とから、次式（１）により、循環流量を推定する。
【００７６】
循環流量＝現在の暖房能力÷（往路側温水温度−復路側温水温度）
……（１）
この場合、式（１）の右辺の演算に用いる現在の暖房能力は、バーナ５の現在の目標燃焼量と燃焼面積の段数とから、あらかじめコントローラ４に記憶保持された参照データを用いて算出される。
【００７７】
ここで、ＳＴＥＰ４の処理の実行時には、往路側温水温度（検出値）が、設定温度近辺の温度まで昇温しているので、往路側温水温度及び復路側温水温度は、安定した温度（定常的な温度）になっている。このため、上記式（１）により精度よく循環流量を推定できる。
【００７８】
次いで、コントローラ４は、ＳＴＥＰ５の処理を下限燃焼範囲決定部２６により実行する。このＳＴＥＰ５では、コントローラ４の下限燃焼範囲決定部２６は、ＳＴＥＰ４で推定された循環流量に応じて、バーナ５の燃焼運転に用いる下限の燃焼面積の段数（許容する最小の段数。これは、本発明における下限燃焼範囲に相当する）を決定する。
【００７９】
さらに詳細には、ＳＴＥＰ５の処理では、下限燃焼範囲決定部２６は、まず、往路側温水温度の現在の設定温度（目標温度）に応じて決定した消火温度及び再点火温度を用いて、次式（２）により、バーナ５の燃焼面積の各段数に対応する必要最小循環流量を算出する。なお、第１段に対応する必要最小循環流量の算出は省略してもよい。
【００８０】
ｎ段に対応する必要最小循環流量
＝ｎ段における最小暖房能力÷（消火温度−再点火温度）＋α    ……（２）
（ただし、ｎ＝１，２，３）
ここで、上記消火温度は、バーナ５を消火させる（燃焼運転を停止させる）温度であり、設定温度よりも所定値ΔＴ１（＞０）だけ高い温度に決定される。また、再点火温度は、バーナ５の消火後に、バーナ５の燃焼運転を再開させる温度であり、設定温度よりも所定値ΔＴ２（＞０）だけ低い温度に決定される。例えば、設定温度が６０°Ｃであるとした場合、消火温度、再点火温度は、それぞれ、６３°Ｃ、４５°Ｃに設定される。
【００８１】
なお、上記所定値ΔＴ１，ΔＴ２は、一定値でもよいが、設定温度に応じて異ならせるようにしてもよい。
【００８２】
また、バーナ５の燃焼面積の各段数（ｎ段）における最小暖房能力は、その段数（又は燃焼面積）と、該段数の燃焼面積におけるバーナ５の既定の最小燃焼量とから、コントローラ４にあらかじめ記憶保持された参照データ（式（１）における暖房能力を算出する場合に用いた参照データ）を用いて算出される。
【００８３】
また、上記式（２）のαは、燃料ガスの発熱量や二次圧のばらつき、あるいは、往路側温水温度センサ２０及び復路側温水温度センサ２１の出力特性のばらつき等の影響を補償するためにあらかじめ実験的に定めた定数である。
【００８４】
そして、上記式（２）により算出される必要最小循環流量は、対応する段数（ｎ段）の燃焼面積での最小燃焼量でバーナ５の燃焼運転を行った場合に、復路側温水温度が再点火温度まで上昇する前に、往路側温水温度が消火温度まで上昇することがないようにするために必要な最小の循環流量に相当するものである。
【００８５】
そして、下限燃焼範囲決定部２６は、ＳＴＥＰ４で特定（推定）された循環流量と、バーナ５の各段数の燃焼面積に対応する上記必要最小循環量との比較に基づいて、次式（３ａ），（３ｂ），（３ｃ）で示す如く、バーナ５の燃焼運転に用いる下限の段数を決定する。
【００８６】
循環流量の推定値≧３段に対応する最小循環流量である場合、
下限の段数＝３段    ……（３ａ）
３段に対応する最小循環流量
＞循環流量の推定値≧２段に対応するの最小循環流量である場合、
下限の段数＝２段    ……（３ｂ）
循環流量の推定値＜２段に対応する最小循環流量である場合、
下限の段数＝１段    ……（３ｃ）
従って、循環流量の推定値が、１〜３段のうち、１段以外のいずれかの段数（２段又は３段）の燃焼面積に対応する必要最小循環流量が、実際の循環流量の推定値以下の流量となる場合には、必要最小循環流量が循環流量の推定値以下となる段数（２段及び３段、あるいは、３段）のうちで、最も大きい燃焼面積の段数（２段又は３段）が下限の段数として決定される。
【００８７】
また、１段以外の全ての段数（２段及び３段）の燃焼面積のそれぞれに対応す必要最小循環流量が、実際の循環流量の推定値よりも大きい流量となる場合には、最小の燃焼面積の段数（１段）が下限の段数として決定される。
【００８８】
なお、１段の燃焼面積は、前記式（２）により１段の燃焼面積に対応して算出される必要最小循環流量が、温水暖房装置１で想定され得る最小の循環流量（ＳＴＥＰ４で循環流量の推定値として実際に算出される可能性のある最小の循環流量）よりも大きくなるように設計されている。従って、基本的には、実際の循環流量の推定値が、１段の燃焼面積に対応して算出される必要最小循環流量以下となることはない。
【００８９】
以上の如くＳＴＥＰ５でバーナ５の燃焼面積の下限の段数を決定した後、コントローラ４はＳＴＥＰ６〜１０の処理を燃焼制御部２７により実行する。
【００９０】
ＳＴＥＰ６では、コントローラ４の燃焼制御部２７は、バーナ５の燃焼面積の段数をＳＴＥＰ５で設定された下限の段数以上の段数に制限しつつ、バーナ５の燃焼量をフィードバック制御（ＦＢ制御）する。
【００９１】
さらに詳細には、燃焼制御部２７は、往路側温水温度（検出値）と設定温度との偏差に応じてバーナ５の目標燃焼量と、段数（下限の段数以上の段数）とを決定する。この場合、往路側温水温度（検出値）が設定温度よりも低い場合には、バーナ５の燃焼量を増加させるように、バーナ５の目標燃焼量と段数とが決定され、往路側温水温度（検出値）が設定温度よりも高くなると、バーナ５の燃焼量を減少させるように、バーナ５の目標燃焼量と段数とが決定される。
【００９２】
ただし、ＳＴＥＰ６で決定されるバーナ５の燃焼面積の段数は、下限の段数以上の段数に制限される。すなわち、下限の段数が３段である場合には、バーナ５の燃焼面積の段数は３段のみに決定される。また、下限の段数が２段である場合には、バーナ５の燃焼面積の段数は、２段又は３段に決定される。また、下限の段数が１段である場合には、バーナ５の段数は、１段、２段、３段のいずれかに決定される。
【００９３】
そして、バーナ５の目標燃焼量は、下限の段数の燃焼面積におけるバーナ５の最小燃焼量以上の範囲で決定される。
【００９４】
燃焼制御部２７は、このように決定した目標燃焼量に応じて比例弁１０の開度を制御すると共に、決定した段数に応じて切替弁１１ａ，１１ｂの開閉を制御する。
【００９５】
また、燃焼制御部２７は、決定した目標燃焼量と段数とに応じて、これらに対応するファン１６の回転数（目標燃焼量と段数とに応じた暖房能力に対して図３のグラフで示す関係を有する回転数）を決定し、その回転数でファン１６を作動させる。
【００９６】
これにより、往路側温水温度（検出値）と設定温度との偏差に応じて、バーナ５の燃焼量がフィードバック制御（ＦＢ制御）される。
【００９７】
燃焼制御部２７は、このようにＳＴＥＰ６でバーナ５の燃焼量をフィードバック制御しつつ、往路側温水温度（検出値）が前記消火温度以上の温度に上昇したか否かをＳＴＥＰ７で判断する。そして、この判断結果が否定的である場合には、コントローラ４は、前記ＳＴＥＰ４〜ＳＴＥＰ７までの処理を繰り返す。
【００９８】
一方、ＳＴＥＰ７の判断結果が肯定的となった場合には、コントローラ４の燃焼制御部２７は、ＳＴＥＰ８において、バーナ５を消火する（バーナ５の燃焼運転を停止する）。具体的には、燃焼制御部２７は、元弁９を閉弁制御することで、バーナ５への燃料ガスの供給を遮断する。これにより、バーナ５が消火して、該バーナ５の燃焼運転が停止される。
【００９９】
この消火後、燃焼制御部２７は、往路側温水温度（検出値）が、前記再点火温度以下の温度に低下したか否かをＳＴＥＰ９で判断し、この判断結果が肯定的となるまでバーナ５の消火状態を維持する。
【０１００】
そして、ＳＴＥＰ９の判断結果が肯定的になると、燃焼制御部２７は、バーナ５の燃焼運転を再開させる。具体的には、燃焼制御部２７は、元弁９と、切替弁１１ａ，１１ｂのうちのＳＴＥＰ８の消火直前に開弁していた切替弁とを開弁制御すると共に、比例弁１０を点火用の所定の開度に制御する。これにより、バーナ５への燃料ガスの供給が再開される。
【０１０１】
そして、この状態で、燃焼制御部２７は、イグナイタ１２を作動させることにより、点火プラグ１３に火花放電を発生させる。これにより、バーナ５が点火され、ＳＴＥＰ８の消火直前の段数の燃焼面積でバーナ５の燃焼運転が再開される。その後は、コントローラ４は、ＳＴＥＰ４〜１０の処理を繰り返す。
【０１０２】
以上が本実施形態におけるコントローラ４の制御処理である。
【０１０３】
以上説明した本実施形態によれば、図５のグラフで示す如く、基本的には、往路側温水温度が消火温度と再点火温度との間で増減を繰り返すように、バーナ５の燃焼運転及び消火が繰り返される。
【０１０４】
なお、図５は、温水暖房装置１の運転時における往路側温水温度及び復路側温水温度の経時変化の形態を概略的に示している。
【０１０５】
この場合、温水暖房装置１の運転開始後（放熱器３の暖房運転の開始後）、往路側温水温度が、消火温度と再点火温度との間の所定範囲内の温度まで上昇した後（ＳＴＥＰ２の判断結果が肯定的となった後）のバーナ５の燃焼運転時には、バーナ５の燃焼面積の段数（大きさ）を、循環流量の推定値に応じて前記した如く決定した下限の段数以上の段数に制限して、バーナ５の燃焼運転が行われる。
【０１０６】
このため、暖房運転を行う放熱器３の個数が多い場合、あるいは暖房運転を行なう放熱器３の容量（温水の必要流量）が大きい場合等、循環流量の推定値が比較的大きいものとなる状況では、燃焼面積が大きい段数でのバーナ５の燃焼運転が行われると共に、燃焼面積が小さい段数でのバーナ５の燃焼運転が禁止される。
【０１０７】
また、暖房運転を行う放熱器３の個数が少ない場合、あるいは暖房運転を行なう放熱器３の容量が小さい場合等、循環流量の推定値が比較的小さいものとなる状況では、少なくとも往路側温水温度が設定温度に近い温度となっている状態で、燃焼面積が小さい段数でのバーナ５の燃焼運転が行われる。
【０１０８】
このため、循環流量が比較的大きい場合及び比較的小さい場合のいずれの場合であっても、バーナ５の燃焼運転中に往路側温水温度が過剰に早期に消火温度まで昇温したり、あるいは、該往路側温水温度が、消火温度まで上昇しないか、もしくはその上昇に時間がかかりすぎるような事態が生じるのを防止することができる。
【０１０９】
また、燃焼面積の下限の段数は、その下限の段数に対応して前記式（２）により算出される最小循環流量が、実際の循環流量の推定値以下となるように決定されるので、図５のグラフで示すように、往路側温水温度が再点火温度から消火温度まで上昇するまでに、復路側温水温度が、再点火温度よりもある程度高い温度に上昇するようにすることができる。
【０１１０】
そのため、バーナ５の消火後に、往路側温水温度が、過剰に早期に再点火温度まで低下して、バーナ５の燃焼運転が再開されてしまうのを防止することができる。
【０１１１】
この結果、バーナ５の燃焼運転（ＯＮ）及び消火（ＯＦＦ）が、過剰に短い時間間隔で繰り返されたり、あるいは、バーナ５の燃焼運転が長時間にわたって継続してしまうようなことを防止しつつ、適度な時間間隔で、バーナ５のＯＮ・ＯＦFが繰り返されるようにすることができる。また、このようなバーナ５のＯＮ・ＯＦＦの繰り返しを安定して行なうことができる。
【０１１２】
ひいては、元弁９の頻繁な開閉音が発生するのを防止することができる。また、元弁９の開閉頻度を抑制して、該元弁９の耐久性の早期低下を防止することができる。
【０１１３】
また、下限の段数は、必要最小循環流量が実際の循環流量の推定値以下となる段数のうち、最大の大きさの燃焼範囲の段数に決定されるので、バーナの燃焼運転中の往路側温水温度の昇温を、できるだけ高い燃焼効率で昇温速度が遅くなり過ぎないように行うことができる。
【０１１４】
なお、以上説明した実施形態では、循環流量を往路側温水温度及び復路側温水温度の検出値を用いて推定（特定）するようにしたが、例えば流量センサを用いて直接的に検出することも可能である。ただし、その場合には、圧力損失を生じやすいと共に、前記実施系形態に比してコスト的に不利である。
【０１１５】
また、コントローラ４が、各放熱器３と通信を行なうことができるような場合には、例えば、各放熱器３の運転状態や仕様をコントローラ４で適宜受信するようにして、その受信データを流量特定用データとして用いて循環流量を特定するようにしてもよい。
【０１１６】
また、前記実施形態では、バーナ５は、３段階に燃焼面積（燃焼範囲の大きさ）を変更し得るものであるが、２段階、あるいは、４段階以上に燃焼面積を変更可能なものであってもよい。
【０１１７】
また、前記実施形態では、バーナ５は、燃料として燃料ガスを使用するものあるが、灯油等の液体燃料を使用するものであってもよい。
【符号の説明】
【０１１８】
１…温水暖房装置、３…放熱器、５…バーナ、６…熱交換器、１７…往路側温水路、１８…復路側温水路、１９…循環ポンプ、２０…往路側温水温度センサ（往路側温水温度検出手段）、２１…復路側温水温度センサ（復路側温水温度検出手段）、２５…流量特定部（流量特定手段）、２６…下限燃焼範囲決定部（下限燃焼範囲決定手段）、２７…燃焼制御部（燃焼制御手段）。
【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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