JP4121440B2

JP4121440B2 - 燃焼装置、給湯暖房装置、及び、コージェネレーションシステム

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Publication number: JP4121440B2
Application number: JP2003352431A
Authority: JP
Inventors: 伸岩田; 剛至富尾
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2003-10-10
Filing date: 2003-10-10
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2023-10-10
Also published as: JP2005114323A

Description

本発明は、複数のバーナ部を並設したバーナと、
前記バーナに対する目標燃焼量が高燃焼量範囲内である場合に、前記複数のバーナ部を燃料が供給される燃焼バーナ部として前記バーナの燃焼量を前記高燃焼量範囲内で調整する高燃焼制御を実行し、前記目標燃焼量が前記高燃焼量範囲よりも低い側の低燃焼量範囲内である場合に、前記燃焼バーナ部の数を前記高燃焼制御時よりも減少させて前記バーナの燃焼量を前記低燃焼量範囲内で調整する低燃焼制御を実行して、燃焼制御を行う燃焼制御手段とを備え、
前記バーナへの燃焼用空気供給量が、前記燃焼バーナ部の１つあたりの燃焼量が増加するほど増加する形態で調整されるように構成された燃焼装置、その燃焼装置を熱源機に設けた給湯暖房装置、及び、その燃焼装置を補助熱源機に設けたコージェネレーションシステムに関する。

この種の燃焼装置は、複数のバーナ部を並設したバーナを備え、そのバーナの燃焼量を増加させるほど、複数のバーナ部のうちの燃焼バーナ部の数を増加させることで、広い範囲で燃焼量を調整することができ、更に、燃焼量の調整範囲に応じて燃焼バーナ部の数を適切に設定することで、各燃焼バーナ部における燃焼状態を安定したものとすることができる。

即ち、この燃焼装置は、燃焼制御手段による燃焼制御において、目標燃焼量が複数のバーナ部を燃焼バーナ部とすべき高燃焼量範囲内である場合には、その複数のバーナを燃焼バーナ部として、バーナの燃焼量を高燃焼量範囲内で調整する高燃焼制御を実行するのに対して、目標燃焼量が比較的低い低燃焼量範囲内である場合には、燃焼バーナ部の数を高燃焼制御時よりも減少させて、バーナの燃焼量を低燃焼量範囲内で調整するように構成されている。

また、このような燃焼装置では、燃焼バーナ部の数に関係なく、全てのバーナ部に燃焼用空気を供給する燃焼用空気ファンが設けられ、燃焼量及び燃焼バーナ部の数に基づく燃焼用空気ファンの回転数制御等により、その燃焼用空気ファンからバーナへの燃焼用空気供給量が、燃焼バーナ部の１つあたりの燃焼量が増加するほど増加する形態で、調整されるように構成されている。

即ち、低燃焼制御時において、燃焼用空気供給量は燃焼量の増加に伴って増加され、更に燃焼量が高燃焼量範囲内となり高燃焼制御に切り換えた際には、燃焼用空気供給量は、１つの燃焼バーナ部あたりの燃焼量の減少に伴って一旦減少した後に、再度、燃焼量の増加に伴って増加されることになる。
従って、かかる燃焼装置においては、燃焼量を比較的低い低燃焼量範囲内で調整する低燃焼制御を実行しているときでも、燃焼用空気供給量が極めて大きくなる場合があり、そのときの風音や燃焼用空気ファンの振動及び風切り音等の騒音が問題となる場合がある。

そこで、低燃焼制御時において、燃焼量が上記のような騒音を抑制すべき範囲となったときには、強制的に、高燃焼制御に切り換えることで、燃焼用空気供給量即ち燃焼用空気ファンの回転数を低下させ、騒音を抑制するように構成された燃焼装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。

更に、この燃焼装置では、低燃焼制御時における燃焼量の調整範囲である低燃焼量範囲が、高燃焼制御時における燃焼量の調整範囲である高燃焼量範囲に対して、一部オーバーラップした状態に設定されている。そして、低燃焼制御時において、目標燃焼量が、上記オーバーラップした範囲内である場合のみ、上記のような騒音を抑制するために高燃焼制御への切り換えることで、切換前後の燃焼量の変動を防止している。

また、これまで説明した燃焼装置は、給湯暖房装置の熱源機や、コージェネレーションシステムの補助熱源機などの、燃焼装置として利用される場合がある。

即ち、かかる給湯暖房装置は、燃焼装置から排出された燃焼ガスとの熱交換により水を加熱する熱源機と、熱源機により加熱された湯水を給水との混合により湯水温度を設定した状態で供給する給湯運転と、熱源機により加熱された湯水との熱交換により温水暖房機との間で循環する暖房水を加熱する暖房運転とを実行可能に構成されている。
また、かかるコージェネレーションシステムは、電気と共に、湯水として回収される熱を発生する熱電併給装置と、燃焼装置から排出された燃焼ガスとの熱交換により水を加熱する補助熱源機とを備え、熱電併給装置が発生した熱を回収して生成された湯水により給湯等を行い、その湯水温度が低い場合には、適宜補助熱源機を作動させて、その湯水を加熱するように構成されている。

特開２０００−７４３６８号公報

しかし、上記特許文献１に記載の燃焼装置では、低燃焼制御時における騒音を抑制すべき燃焼量の範囲が、低燃焼量範囲が高燃焼量範囲に対してオーバーラップした範囲よりも低いときには、低燃焼制御時に燃焼量が騒音を抑制すべき範囲となっても、その騒音を抑制することができず、更に、無理やりに高温燃焼制御に切り換えた場合には、安定した燃焼状態を確保するために、燃焼量を少なくとも高燃焼量範囲の下限値まで増加させなければならない。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃焼量の変動を抑制して安定燃焼を確保しながら、低燃焼制御時における燃焼用空気供給量の増加による騒音を確実に抑制することができる燃焼装置を提供し、更には、このような燃焼装置を有効に利用することができる給湯暖房装置及びコージェネレーションシステムを提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る燃焼装置の第１特徴構成は、複数のバーナ部を並設したバーナと、
前記バーナに対する目標燃焼量が高燃焼量範囲内である場合に、前記複数のバーナ部を燃料が供給される燃焼バーナ部として前記バーナの燃焼量を前記高燃焼量範囲内で調整する高燃焼制御を実行し、前記目標燃焼量が前記高燃焼量範囲よりも低い側の低燃焼量範囲内である場合に、前記燃焼バーナ部の数を前記高燃焼制御時よりも減少させて前記バーナの燃焼量を前記低燃焼量範囲内で調整する低燃焼制御を実行して、燃焼制御を行う燃焼制御手段とを備え、
前記バーナへの燃焼用空気供給量が、前記燃焼バーナ部の１つあたりの燃焼量が増加するほど増加する形態で調整されるように構成された燃焼装置であって、
前記燃焼制御手段が、前記低燃焼量範囲の上限値を前記高燃焼量範囲の下限値未満に設定した状態で、前記目標燃焼量が前記低燃焼量範囲の上限値以上且つ前記高燃焼量範囲の下限値未満の中間燃焼量範囲内である場合に、前記高燃焼制御と前記低燃焼制御とを周期的に切り換えて実行することで、前記バーナの平均燃焼量を前記中間燃焼量範囲内で調整する中間燃焼制御を実行する点にある。

上記燃焼装置の第１特徴構成によれば、低燃焼量範囲の上限値を、高燃焼量範囲の下限値未満の騒音を抑制すべき範囲よりも充分に低く設定した状態でも、目標燃焼量がその低燃焼量範囲の上限値以上且つ高燃焼量範囲の下限値未満の中間燃焼量範囲である場合に、上記燃焼制御手段により、上記中間燃焼制御が実行されることで、低燃焼制御時における燃焼バーナ部の１つあたりの燃焼量が比較的小さく抑制されることにより、燃焼用空気供給量の増加による騒音が確実に抑制されることになる。

また、目標燃焼量が上記中間燃焼量範囲内である場合に上記中間燃焼制御が実行されることで、高燃焼制御が実行され燃焼量がその高燃焼制御時において安定燃焼を確保することできる高燃焼量範囲内の下限値等に設定される状態と、低燃焼制御が実行され燃焼量をその低燃焼制御時において安定燃焼を確保することができる低燃焼量範囲内の上限値等に設定される状態とに切り換えられるので、単位時間あたりの平均燃焼量を、安定した燃焼状態を確保しながら、低燃焼量範囲と高燃焼量範囲との間の中間燃焼量範囲内の目標燃焼量に設定可能となる。

本発明に係る燃焼装置の第２特徴構成は、上記燃焼装置の第１特徴構成に加えて、前記燃焼制御手段が、前記低燃焼量範囲の上限値を前記高燃焼量範囲の下限値以上に設定した状態で、前記高燃焼制御と前記低燃焼制御とを実行する状態とする通常運転モードと、前記低燃焼量範囲の上限値を前記高燃焼量範囲の下限値未満に設定した状態で、前記高燃焼制御と前記中間燃焼制御と前記低燃焼制御とを実行する状態とする静音運転モードとを切換自在に構成されている点にある。

上記燃焼装置の第２特徴構成によれば、上記燃焼制御手段が上記通常運転モードと上記静音運転モードとを切換自在に構成されていることにより、昼間等の比較的騒音が気にならない時間帯などにおいては、上記通常運転モードを選択することで、燃焼バーナ部の数を安定させる状態とし、一方、夜間等の比較的騒音が気になる時間帯などにおいては、上記静音運転モードを選択して、燃焼量の変動を抑制して安定燃焼を確保しながら、確実に騒音を抑制する状態とすることができる。

上記目的を達成するための本発明に係る給湯暖房装置の特徴構成は、燃焼装置から排出された燃焼ガスとの熱交換により水を加熱する熱源機を備え、
前記熱源機により加熱された湯水を給水との混合により湯水温度を設定して供給する給湯運転と、前記熱源機により加熱された湯水との熱交換により温水暖房機との間で循環する暖房水を加熱する暖房運転とを実行可能に構成された給湯暖房装置であって、
前記燃焼装置として、請求項１又は２に記載の燃焼装置を備え、
前記燃焼装置の燃焼制御手段が、前記低燃焼量範囲の上限値を前記高燃焼量範囲の下限値未満に設定した状態において、前記給湯運転時には、前記目標燃焼量を前記中間燃焼量範囲内となることを禁止して前記中間燃焼制御を実行しない状態とするように構成されている点にある。

上記給湯暖房装置の特徴構成によれば、上記給湯運転と上記暖房運転とを実行可能に構成された給湯暖房装置において、湯水を加熱するための熱源機の燃焼装置として、前述の第１及び第２特徴構成を有する燃焼装置を採用することで、その燃焼装置の燃焼量の変動を抑制して安定燃焼を確保しながら、燃焼用空気供給量の増加による騒音を確実に抑制することができる。

更に、給湯運転時においては、湯水に低温の給水を混合して設定湯水温度とするために、熱源機で生成する湯水温度は、上記設定湯水温度以上であればよいので、燃焼装置におけるバーナの目標燃焼量は、熱源機から排出される湯水温度が上記設定湯水温度以上であるという条件で設定すればよい。
従って、燃焼装置の燃焼制御手段により、例えば静音運転モードのように、低燃焼量範囲の上限値を高燃焼量範囲の下限値未満に設定した状態において、低燃焼量範囲の上限値を高燃焼量範囲の下限値未満に設定することで、低燃焼制御時の騒音を抑制し、更に、目標燃焼量が中間燃焼量範囲内になることを禁止して上記中間燃焼制御を実行しない状態とすることで、低燃焼制御を実行しても湯水温度が設定湯水温度以上とならない場合には、目標燃焼量を、中間燃焼量範囲を超えて高燃焼量範囲内に設定して高燃焼制御を実行することで、燃焼バーナの数が切り換る中間燃焼制御を実行せずに、燃焼バーナ部の数を安定させる状態とすることができる。

上記目的を達成するための本発明に係るコージェネレーションシステムの特徴構成は、電気と共に、湯水として回収される熱を発生する熱電併給装置と、
燃焼装置から排出された燃焼ガスとの熱交換により水を加熱する補助熱源機とを備えたコージェネレーションシステムであって、
前記燃焼装置として、請求項１又は２に記載の燃焼装置を備え、
前記燃焼制御手段が、前記低燃焼量範囲の上限値を前記高燃焼量範囲の下限値未満に設定した状態において、前記低燃焼量範囲の上限値を前記熱電併給装置の作動時に低下させる状態で調整するように構成されている点にある。

上記コージェネレーションシステムの特徴構成によれば、上記熱電併給装置を備えたコージェネレーションシステムにおいて、熱電併給装置が発生した熱を回収して生成された湯水に対して、不足分の湯水を補うために水を加熱し湯水を生成するための補助熱源機の燃焼装置として、前述の第１及び第２特徴構成を有する燃焼装置を採用することで、その燃焼装置の燃焼量の変動を抑制して安定燃焼を確保しながら、燃焼用空気供給量の増加による騒音を確実に抑制することができる。

更に、熱電併給装置の作動時には、補助熱源機の燃焼装置の騒音が大きくなると、コージェネレーションシステム全体の騒音が比較的大きくなる場合があるので、燃焼装置の燃焼制御手段により、例えば静音運転モードのように、低燃焼量範囲の上限値を高燃焼量範囲の下限値未満に設定した状態において、熱電併給装置の作動時には、低燃焼量範囲の上限値を低下させて、低燃焼制御時における騒音を一層抑制した状態とすることで、全体的な騒音を抑制することができる。

〔燃焼装置〕
本発明による燃焼装置の実施の形態を図１〜３に基づいて説明する。
この燃焼装置は、図１に示すように、バーナ３において都市ガス等の燃料を燃焼させ、熱交換器１２においてその燃焼ガスと内部を通流する水との熱交換を行い、水を加熱して湯水を生成可能な熱源機１に用いられるものである。

更に、バーナ３には、複数のバーナ部３ａ，３ｂ，３ｃが設けられ、各バーナ部３ａ，３ｂ，３ｃの燃料の供給は、各バーナ部３ａ，３ｂ，３ｃに対応して設けられた複数の開閉弁４により断続切り換え可能に構成され、更に、バーナ３への燃料供給量即ちバーナ３の燃焼量が調整弁５により調整可能、バーナ３への燃料供給を遮断弁６により遮断可能に構成されている。そして、開閉弁４、調整弁５、及び、遮断弁６の作動が、燃焼制御を行う燃焼制御手段としてのコンピュータ等からなる制御部２０により制御されるように構成されており、よって、制御部２０は、上記各開閉弁４の開閉状態を調整して、複数のバーナ部３ａ，３ｂ，３ｃのうち、燃料が供給され燃焼状態となる燃焼バーナ部の数を設定することができ、更に、上記調整弁５の開度を調整して、その燃焼バーナ部の数が設定されたバーナ３の燃焼量を設定することができる。

また、熱源機１には、バーナ３へ燃焼用空気を供給する燃焼用空気ファン８が設けられ、そして、その燃焼用空気ファン８の作動が制御部２０により制御されるように構成されている。そして、制御部２０は、燃焼用空気ファン８の回転数を設定することにより、バーナ３への燃焼用空気供給量を、燃焼状態となっている燃焼バーナ部の１つあたりの燃焼量が増加するほど増加する形態で設定するように構成されている。

更に、制御部２０は、バーナ３の燃焼量を増加させるほど、複数のバーナ部３ａ，３ｂ，３ｃのうちの燃焼バーナ部の数を増加させることで、広い範囲で燃焼量を調整することができる。

具体的に、本実施形態では、バーナ３には、３つのバーナ部３ａ，３ｂ，３ｃが設けられており、制御部２０は、図２も参照して、１つのバーナ部３ａを燃焼バーナ部として燃焼量を最も小さい側の第１燃焼量範囲（第１下限値Ｇ１ａから第１上限値Ｇ１ｂまでの範囲）内で調整可能な第１燃焼制御と、２つのバーナ部３ａ，３ｂを燃焼バーナ部として燃焼量を上記第１燃焼量範囲よりも高い側の第２燃焼量範囲（第２下限値Ｇ２ａから第２上限値Ｇ２ｂまでの範囲）内で調整可能な第２燃焼制御と、３つのバーナ部３ａ，３ｂ，３ｃを燃焼バーナ部として燃焼量を上記第２燃焼量範囲よりも高い側の第３燃焼量範囲（第３下限値Ｇ３ａから第３上限値Ｇ３ｂまでの範囲）内で調整可能な第３燃焼制御とを選択的に切り換えて実行可能に構成されている。

そして、制御部２０が、後述する通常運転モードが選択されている状態において、バーナ３に対する目標燃焼量が上記第１燃焼量範囲である場合には、上記第１燃焼制御を実行して１つのバーナ部３ａを燃焼バーナ部とし、目標燃焼量が上記第２燃焼量範囲である場合には、上記第２燃焼制御を実行して２つのバーナ部３ａ，３ｂを燃焼バーナ部とし、目標燃焼量が上記第３燃焼量範囲である場合には、上記第３燃焼制御を実行して３つのバーナ部３ａ，３ｂ，３ｃを燃焼バーナとすることで、燃焼量を第１下限値Ｇ１ａから第３上限値Ｇ３ｂまでの広い範囲に渡って調整することができる。
尚、上記目標燃焼量は、熱交換器１２から排出される湯水の温度を目標湯水温度とするために必要なバーナ３の燃焼量であり、その目標燃焼量は、熱交換器１２に供給される前の水の温度と流量とを用いて、その水を目標湯水温度（設定湯水温度）に加熱するために必要な熱量として求めたり、熱交換器１２から排出される湯水の実際の温度と流量とを用いて、その湯水の実際の温度を目標湯水温度とするために必要な熱量の増減量を現在の燃焼量に加えて求めることができる。
また、熱交換器１２から排出される湯水の実際の温度が目標湯水温度によりも高いか又は低いかにより、現在の燃焼量に対して所定量増加又は減少した燃焼量を、目標燃焼量としても構わない。

更に、上記第１燃焼量範囲と上記第２燃焼量範囲は、第１上限値Ｇ１ｂを第１下限値Ｇ２ａよりも大きく設定することにより、一部がオーバーラップした状態に設定され、更に、上記第２燃焼量範囲と上記第３燃焼量範囲も、第２上限値Ｇ２ｂを第３下限値Ｇ３ａよりも大きく設定することにより、一部がオーバーラップした状態に設定されており、燃焼バーナ部の数が頻繁に変更されるチャタリングの発生が防止されている。

このように構成された熱源機１において、上記制御部２０の通常運転モードにおいては、各燃焼制御時に燃焼用空気供給量が燃焼量の増加に伴って最大燃焼用空気供給量Ａｍａｘまで増加されるので、燃焼量を比較的低い第１又は第２燃焼量範囲内で調整する第１又は第２燃焼制御を実行しているときでも、燃焼用空気供給量が極めて大きくなって、そのときの風音や燃焼用空気ファン８の振動及び風切り音等の騒音が問題となる場合がある。

そこで、制御部２０は、上記通常運転モードとは別に、上記のような騒音を抑制した静音運転モードを有し、その通常運転モードと静音運転モードとを、リモコン２１による操作等により切り換え自在に構成されている。

即ち、制御部２０は、その静音運転モードが選択されている状態では、図３も参照して、第１燃焼制御と第２燃焼制御との切り換えにおいては、第１上限値Ｇ１ｂを第２下限値Ｇ２ａ未満の第１上限値Ｇ１ｂ’に変更した状態で、目標燃焼量が第１中間燃焼量範囲（第１上限値Ｇ１ｂ’から第２下限値Ｇ２ａまでの範囲）内である場合に、第１燃焼制御と第２燃焼制御とを例えば周期的に切り換えて実行することで、バーナ３の平均燃焼量を上記中間燃焼量範囲内で調整する第１中間燃焼制御を実行するように構成されている。

尚、上記のように第１燃焼制御と第２燃焼制御との切り換えにおいては、第２燃焼制御が比較的高い高燃焼量範囲としての第２燃焼量範囲内でバーナ３の燃焼量を調整する高燃焼制御といえ、それに対応して、第１燃焼制御が、第２燃焼量範囲よりも低い側の低燃焼量範囲としての第１燃焼量範囲内でバーナ３の燃焼量を調整する低燃焼制御といえる。

同様に、制御部２０は、静音運転モードが選択されている状態では、第２燃焼制御と第３燃焼制御との切り換えにおいも、第２上限値Ｇ２ｂを第３下限値Ｇ３ａ未満の第２上限値Ｇ２ｂ’に変更した状態で、目標燃焼量が第２中間燃焼量範囲（第２上限値Ｇ２ｂ’から第３下限値Ｇ３ａまでの範囲）内である場合に、第２燃焼制御と第３燃焼制御とを切り換えて実行することで、バーナ３の平均燃焼量を上記第２中間燃焼量範囲内で調整する第２中間燃焼制御を実行するように構成されている。
尚、上記のように第２燃焼制御と第３燃焼制御との切り換えにおいては、第３燃焼制御が比較的高い高燃焼量範囲としての第２燃焼量範囲内でバーナ３の燃焼量を調整する高燃焼制御といえ、それに対応して、第２燃焼制御が、第３燃焼量範囲よりも低い側の低燃焼量範囲としての第２燃焼量範囲内でバーナ３の燃焼量を調整する低燃焼制御といえる。

このように、制御部２０により、上記静音運転モードにおいて上記第１及び第２中間燃焼制御が実行されることで、第１又は第２燃焼制御時における燃焼バーナ部の１つあたりの燃焼量が比較的小さく抑制されることにより、燃焼用空気供給量が例えば騒音が問題とならない値Ａｓ以下に抑制されるので、その燃焼用空気供給量の増加による騒音が確実に抑制されることになる。

尚、中間燃焼制御において、高燃焼量制御と低燃焼量制御との切り換えを周期的に行う場合には、目標燃焼量が中間燃焼量範囲の上限値（第２下限値Ｇ２ａ又は第３下限値Ｇ３ａ）に近いほど、単位時間あたりに高燃焼量制御を実行する時間割合を増加させることで、バーナ３の平均燃焼量を第２中間燃焼量範囲内の目標燃焼量に設定することができる。

また、このように静音運転モードが選択されている状態で、第３燃焼制御における第３上限値Ｇ３ｂも、燃焼用空気供給量が値Ａｓ以下となる第３上限値Ｇ３ｂ’に変更し、燃焼量をそれ以上上昇しないように制限することで、第３燃焼制御時における騒音を抑制することができる。

尚、制御部２０において、通常運転モードと静音運転モードとを切り換えることなく、常に、静音運転モードのように中間燃焼制御を実行する状態としても構わない。

また、制御部２０は、リモコン２１により設定された又は予め設定されている夜間等の時間帯において静音運転モードが選択され、それ以外の時間帯において通常運転モードが選択されるように構成することができる。

〔給湯暖房装置〕
次に、本発明による給湯暖房装置の実施の形態について、図４に基づいて説明する。
この給湯暖房装置は、図４に示すように、これまで説明してきた熱源機と同様の構成の熱源機１を備え、その熱源機１により加熱された湯水を給水との混合により湯水温度を設定して給湯栓４７側に供給する給湯運転と、熱源機１により加熱された湯水との熱交換により温水暖房機との間で循環する暖房水を加熱する暖房運転とを実行可能に構成されている。

また、制御部２０は、前述の静音運転モードを有する燃焼制御手段として機能すると共に、各種補記の作動を制御して、上記給湯運転や暖房運転などの各種運転を実行するように構成されている。

湯水を循環させる湯水循環回路３５には、その湯水を循環させるための湯水循環ポンプ３２、熱源機１、熱源機１から排出された湯水の温度を検出する温度センサ４３、後述の暖房水循環回路５０を循環する暖房水を湯水との熱交換により加熱する暖房熱交換器３３及びその暖房熱交換器３３への湯水の流通を断続する開閉弁３４などが湯水の循環方向に沿って順に配置されており、上記湯水循環ポンプ３２の上流側は、給水されるように給水路４５に接続されている。

この湯水循環回路３５において、熱源機１の下流側は、給湯栓４７等に通じる給湯路４４が接続されている。
その給湯路４４には、熱源機１から排出された湯水の温度を検出する温度センサ４１、後述のミキシング弁４０、ミキシング弁４０から排出される湯水の温度を検出する温度センサ４２などが湯水の流通方向に沿って順に配置されており、その先に給湯栓４７が接続されている。

暖房熱交換器３３と、浴室暖房乾燥機や床暖房機等の温水暖房機５３側との間で、暖房水を循環させる暖房水循環回路５０には、暖房水を循環させるための暖房水循環ポンプ４８、前述の暖房熱交換器３３、温水暖房機５３、温水暖房機５３側から戻ってきた暖房水の温度を検出する温度センサ４９などが暖房水の循環方向に沿って順に配置されている。

制御部２０は、給湯栓４７側に湯水を供給する給湯運転を実行することができ、その給湯運転について、説明を加える。

制御部２０は、給湯栓４７が開けられると、給湯運転を実行する。
制御部２０により給湯運転が実行されると、給水路４５から湯水循環回路３５に給水が供給されることにより、熱源機１により加熱された湯水が、給湯路４４のミキシング弁４０に供給され、給水路４５から供給された低温の給水と混合される。
また、温度センサ４２で検出された湯水の温度に基づき、ミキシング弁４０が制御され、湯水と給水との混合比率が調整されて、リモコン２１で設定された設定湯水温度の湯水が給湯栓４７側に供給される。

また、制御部２０は、この給湯運転において、温度センサ４１により検出された湯水の温度が、設定湯水温度以下となると、熱源機１におけるバーナ３の目標燃焼量を増加させ、逆に、温度センサ４１により検出された湯水の温度が前記設定湯水温度よりも一定温度高く設定される許容湯水温度以上となると、熱源機１におけるバーナ３の目標燃焼量を減少させるように構成されている。

また、給湯栓４７が閉じられると、流量センサ等により検出された湯水の流量により、湯水の流れが止まったことを認識して、給湯運転を終了する。

制御部２０は、温水暖房機５３側に加熱した湯水を循環させる暖房運転を実行することができ、その暖房運転について説明を加える。

制御部２０は、リモコン２１において、温水暖房機５３の運転スイッチがＯＮにされると、暖房運転を実行する。
制御部２０により暖房運転が実行されると、暖房水循環回路５０において、暖房水循環ポンプ４８が作動され、暖房熱交換器３３と温水暖房機５３との間で暖房水が循環される。

そして、この暖房運転において、温度センサ４９で検出された暖房水の温度が設定温度以下である場合には、暖房熱交換器３３による暖房水の加熱を開始する。

暖房熱交換器３３による暖房水の加熱が開始されると、湯水循環回路３５において、開閉弁３４が開状態とされた状態で、湯水循環ポンプ３２及び熱源機１が作動されて、熱源機１で加熱された高温の湯水が、暖房熱交換器３３との間で循環され、暖房水が比較的高温に加熱される。

また、制御部２０は、この暖房運転において、温度センサ４３で検出される湯水循環回路３５の湯水の温度が一定の設定温度になるように、熱源機１におけるバーナ３の目標燃焼量が調整される。

この給湯暖房装置の制御部２０は、前述したものと同様に、静音運転モードを有するように構成されており、更に、その静音運転モードが選択されている状態において、上記のような給湯運転時には、目標燃焼量を第１及び第２中間燃焼量範囲内となることを禁止して、第１及び第２中間燃焼制御を実行しない状態とするように構成されている。

即ち、給湯運転時においては、ミキシング弁４０において湯水に低温の給水を混合して設定湯水温度とするために、熱源機１で生成しミキシング弁４０に供給する湯水温度は、暖房運転とは異なり、上記設定湯水温度以上の大雑把なものであればよい。
そこで、制御部２０は、静音運転モードにおいて、給湯運転時には、熱源機１におけるバーナ３の目標燃焼量を、温度センサ４１で検出される湯水温度が少なくとも設定湯水温度以上であるように調整する際に、第１及び第２中間燃焼量範囲内となることを禁止して、燃焼バーナ部の数を切り換えることになる第１及び第２中間燃焼制御を行わず、騒音が抑制され燃焼バーナ部の数を一定に保つ第１及び第２燃焼制御、更には、第３燃焼制御とを選択的に切り換えて実行するように構成されている。

更に、制御部２０は、第１燃焼制御、第２燃焼制御、及び、第３燃焼制御を選択的に切り換える際に、切り換えた時点から一定の期間は切り換えを禁止するように構成することで、燃焼バーナ部の数が頻繁に変更されるチャタリングの発生を防止することができる。

〔コージェネレーションシステム〕
次に、本発明によるコージェネレーションシステムの実施の形態について、図５に基づいて説明する。
このコージェネレーションシステムは、前述の給湯暖房装置と共通の構成を有しており、その共通の構成については図面において同じ符号を付すと共に、異なる構成を中心に説明を加える。

このコージェネレーションシステムは、図５に示すように、電気と共に、湯水として回収される熱を発生するエンジン駆動発電機や燃料電池等の熱電併給装置２５と、これまで説明してきた熱源機と同様の構成の補助熱源機１を備えて構成されている。

湯水循環回路３５には、暖房熱交換器３３及び開閉弁３４と並列状態で湯水を貯める貯湯タンク３１が接続されており、更に、熱電併給装置１にて発生する熱を回収しその熱により貯湯タンク３１に貯められる湯水を加熱する排熱回収熱交換器２６が、湯水循環ポンプ３２の下流側に設けられている。
給湯路４５は、貯湯タンク３１の下部に接続されている。

また、このコージェネレーションシステムの制御部２０は、前述の静音運転モードを有する燃焼制御手段として機能すると共に、この制御部２０により、各種補機の作動が制御されて、前述の給湯暖房装置と同様の上記給湯運転や暖房運転のほかに、貯湯タンク３１に温度成層を形成した状態で湯水を貯める排熱貯湯運転などの各種運転が実行される。

熱電併給装置１と排熱回収熱交換器２６との間で冷却水を循環させる冷却水循環回路２８には、冷却水を循環させるための冷却水循環ポンプ２７、湯水循環回路３５を循環する湯水を冷却水との熱交換により加熱する排熱回収熱交換器２６などが、冷却水の循環方向に沿って順に配置されている。

制御部２０は、貯湯タンク３１に温度成層を形成した状態で湯水を貯める排熱貯湯運転を実行することができ、その排熱貯湯運転について説明を加える。

制御部２０により排熱貯湯運転が実行されると、冷却水循環回路２８においては、冷却水循環ポンプ２７が作動され、熱電併給装置１と排熱回収熱交換器２６との間で冷却水が循環される。

一方、湯水循環回路３５においては、湯水循環ポンプ３２が作動され、貯湯タンク３１の下部から取り出された湯水が排熱回収熱交換器２６を通じて貯湯タンク３１の上部に循環され、更に、開閉弁３４が開状態とされて、排熱回収熱交換器２６から排出された湯水の一部が、暖房熱交換器３３側を通じて循環される。

従って、排熱回収熱交換器２６では、貯湯タンク３１の下部から取り出され湯水循環回路３５を循環する湯水が、冷却水循環回路２８を循環する冷却水から熱を受けて加熱され、約７０℃の湯水となる。そして、この高温の湯水が貯湯タンク３１の上部に貯められることにより、貯湯タンク３１では、上部に高温の湯水が貯まり、下部には低温の水が貯まるという、温度成層を形成した状態で、湯水が貯められることになる。

また、湯水循環回路３５において、貯湯タンク３１に目標温度の湯水を貯めるために、温度センサ４３で検出された湯温に基づき、貯湯タンク３１の上部に設けられた流量調整弁３６が制御され、貯湯タンク３１の上部へ供給される湯水流量が適正な流量に調整される。

また、制御部２０により給湯運転が実行されると、給水路４５から貯湯タンク３１の下部に給水が供給されることにより、貯湯タンク３１の上部に貯められていた高温の湯水が、給湯路４４のミキシング弁４０に供給され、給水路４５から供給された低温の給水と混合され、設定湯温の湯水が給湯栓４７側に供給される。

制御部２０により暖房運転が実行されると、暖房水循環回路５０において、暖房水循環ポンプ４８が作動され、暖房熱交換器３３と温水暖房機５３との間で暖房水が循環され、暖房熱交換器３３による暖房水の加熱が開始されると、湯水循環回路３５において、流量調整弁３６が閉状態とされると共に、開閉弁３４が開状態とされた状態で、湯水循環ポンプ３２及び補助熱源機１が作動されて、熱源機１で加熱された高温の湯水が、暖房熱交換器３３との間で循環され、暖房水が比較的高温に加熱される。

この給湯暖房装置の制御部２０は、前述したものと同様に、静音運転モードを有するように構成されており、更に、その静音運転モードが選択されている状態において、上記のような排熱貯湯運転における熱電併給装置２５の作動時には、第１燃焼制御と第１中間制御とを切り換えるときの燃焼量である第１上限値Ｇ１ｂ’、第２燃焼制御と第３中間制御とを切り換えるときの燃焼量である第２上限値Ｇ２ｂ’を、熱電併給装置２５の非作動時における値よりも低下させる状態で調整するように構成されている。

即ち、熱電併給装置２５の作動時に補助熱源機１も作動させる場合において、補助熱源機１側の騒音が大きくなると、コージェネレーションシステム全体の騒音が比較的大きくなる場合がある。
そこで、制御部２０は、静音運転モードにおいて、熱電併給装置２５の非作動時には、第１上限値Ｇ１ｂ’及び第２上限値Ｇ２ｂ’を、補助熱源機１の騒音のみを考慮した値に設定し、一方、熱電併給装置２５の作動時には、第１上限値Ｇ１ｂ’及び第２上限値Ｇ２ｂ’を、熱電併給装置２５の騒音を考慮して、熱電併給装置２５の非作動時の値よりも一定量低下させた値に設定して、第１及び第２燃焼制御において騒音を一層抑制する状態とすることで、コージェネレーションシステム全体の騒音を抑制することができる。

また、制御部２０は、静音運転モードにおいて、熱電併給装置２５の作動時には、第１上限値Ｇ１ｂ’及び第２上限値Ｇ２ｂ’だけでなく、第３燃焼制御における燃焼量の最大値である第３上限値Ｇ３ｂ’も、熱電併給装置２５の非作動時における値よりも低下させることで、第３燃焼制御時における騒音を抑制することができる。

〔別実施形態〕
（１）上記実施の形態では、バーナ３を３つのバーナ部３ａ，３ｂ，３ｃで構成したが、別に、バーナ部の数は適宜変更可能である。また、上記実施の形態では、各燃焼制御において、燃焼させるバーナ部の数を１つずつ変更するように構成しがた、別に、変更するバーナ部の数の変更数についても、適宜変更可能である。

（２）上記実施の形態では、本発明に係る燃焼装置を、熱源機１における熱交換器１２の加熱用に適用したが、別に、燃焼装置の用途は、特に熱源機１に限るものではない。

燃焼装置を採用した熱源機の概略構成図通常運転モードにおける燃焼量と燃焼用空気供給量との関係を示すグラフ図静音運転モードにおける燃焼量と燃焼用空気供給量との関係を示すグラフ図給湯暖房装置の概略構成図コージェネレーションシステムの概略構成図

符号の説明

１：（補助）熱源機
３：バーナ
３ａ，３ｂ，３ｃ：バーナ部
４：開閉弁
５：調整弁
８：燃焼用空気ファン
１２：熱交換器
２０：制御部
２５：熱電併給装置
３５：湯水循環回路
４０：ミキシング弁
４７：給湯栓
５０：暖房水循環回路
５３：温水暖房機

Claims

複数のバーナ部を並設したバーナと、
前記バーナに対する目標燃焼量が高燃焼量範囲内である場合に、前記複数のバーナ部を燃料が供給される燃焼バーナ部として前記バーナの燃焼量を前記高燃焼量範囲内で調整する高燃焼制御を実行し、前記目標燃焼量が前記高燃焼量範囲よりも低い側の低燃焼量範囲内である場合に、前記燃焼バーナ部の数を前記高燃焼制御時よりも減少させて前記バーナの燃焼量を前記低燃焼量範囲内で調整する低燃焼制御を実行して、燃焼制御を行う燃焼制御手段とを備え、
前記バーナへの燃焼用空気供給量が、前記燃焼バーナ部の１つあたりの燃焼量が増加するほど増加する形態で調整されるように構成された燃焼装置であって、
前記燃焼制御手段が、前記低燃焼量範囲の上限値を前記高燃焼量範囲の下限値未満に設定した状態で、前記目標燃焼量が前記低燃焼量範囲の上限値以上且つ前記高燃焼量範囲の下限値未満の中間燃焼量範囲内である場合に、前記高燃焼制御と前記低燃焼制御とを周期的に切り換えて実行することで、前記バーナの平均燃焼量を前記中間燃焼量範囲内で調整する中間燃焼制御を実行する燃焼装置。
前記燃焼制御手段が、前記低燃焼量範囲の上限値を前記高燃焼量範囲の下限値以上に設定した状態で、前記高燃焼制御と前記低燃焼制御とを実行する状態とする通常運転モードと、前記低燃焼量範囲の上限値を前記高燃焼量範囲の下限値未満に設定した状態で、前記高燃焼制御と前記中間燃焼制御と前記低燃焼制御とを実行する状態とする静音運転モードとを切換自在に構成されている請求項１に記載の燃焼装置。
燃焼装置から排出された燃焼ガスとの熱交換により水を加熱する熱源機を備え、
前記熱源機により加熱された湯水を給水との混合により湯水温度を設定して供給する給湯運転と、前記熱源機により加熱された湯水との熱交換により温水暖房機との間で循環する暖房水を加熱する暖房運転とを実行可能に構成された給湯暖房装置であって、
前記燃焼装置として、請求項１又は２に記載の燃焼装置を備え、
前記燃焼装置の燃焼制御手段が、前記低燃焼量範囲の上限値を前記高燃焼量範囲の下限値未満に設定した状態において、前記給湯運転時には、前記目標燃焼量を前記中間燃焼量範囲内となることを禁止して前記中間燃焼制御を実行しない状態とするように構成されている給湯暖房装置。
電気と共に、湯水として回収される熱を発生する熱電併給装置と、
燃焼装置から排出された燃焼ガスとの熱交換により水を加熱する補助熱源機とを備えたコージェネレーションシステムであって、
前記燃焼装置として、請求項１又は２に記載の燃焼装置を備え、
前記燃焼制御手段が、前記低燃焼量範囲の上限値を前記高燃焼量範囲の下限値未満に設定した状態において、前記低燃焼量範囲の上限値を前記熱電併給装置の作動時に低下させる状態で調整するように構成されているコージェネレーションシステム。