JP3777001B2 - 一缶二水路式燃焼装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯路と風呂追い焚き路が単一の熱交換器内を通過する一缶二水路式燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、いわゆる一缶二水路式燃焼装置において、給湯が行われているとき、即ち、バーナーが燃焼し給湯側缶体部に水が流れているときに、風呂の追い焚き指令が出されると、循環ポンプを駆動させ、風呂側缶体部に水を流すことによって、風呂追い焚きは開始される。さらに、給湯と風呂の追い焚き両方が行われているときに、追い焚きの停止指令が出されると、循環ポンプを止め、風呂側缶体部への水の流れを止めることによって、風呂追い焚きは止められる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このとき、上述したような追い焚き指令又はいわゆる自動運転指令が出された場合において、浴槽（風呂）に水がないと、浴槽と風呂側缶体部をつなぐ循環管路に配置された循環ポンプを駆動しても、風呂側缶体部には水が流れ込まない。このように、循環ポンプの駆動によって循環管路内の水の流れが検出されない場合、従来、その循環ポンプの駆動を停止させ、浴槽への注湯が行われる。そして、注湯終了後、再度循環ポンプを駆動させ、循環管路を通して風呂側缶体部に湯が供給され、設定温度まで追い焚きが行われる。即ち、追い焚き指令などが出されたとき、まず、循環ポンプを駆動させ、そのとき、循環管路に水が流れるか否かによって浴槽内の水の有無を検知していた。
【０００４】
このように、従来は、循環ポンプを駆動させなければ、浴槽内の水の有無を検出することができなかったが、循環管路に水がない状態において、循環ポンプを駆動させることは、無駄な動作であり、このような無駄な動作が行われることは好ましくない。
【０００５】
よって、本発明の目的は、循環ポンプを駆動させずとも、あらかじめ、浴槽内の水の有無を検出し、循環管路に水がない状態における循環ポンプの駆動という無駄な動作を省略することができる燃焼装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的は、給湯を行うための給湯側缶体部及び風呂の追い焚きを行うための風呂側缶体部からなる缶体を備えた一缶二水路式燃焼装置において、
給湯単独使用時に、前記給湯側缶体部の熱効率を測定することによって、前記風呂缶体部内の水の有無を判断することを特徴とする燃焼装置を提供することより達成される。
【０００７】
このとき、例えば、前記給湯側缶体部の熱効率が所定値以上のときは、前記風呂側缶体部内に水がないと判断され、前記給湯側缶体部の熱効率が所定値より小さいときは、前記風呂側缶体部内に水があると判断される。
【０００８】
また、前記給湯側缶体部の熱効率の前記所定値は、前記燃焼装置の燃焼による熱量がほぼすべて前記給湯側缶体部に与えられるときの熱効率又はそれよりわずかに小さい値であることが好ましい。
【０００９】
さらに、前記風呂側缶体部内の温度を検知する温度検知手段が設けられ、該温度検知手段により検知された温度が高くなるに応じて、給湯単独使用時における前記給湯側缶体部の熱効率を測定する給湯開始時からの時刻が早くなることが好ましい。
【００１０】
そして、追い焚き指令又は自動運転指令が出されたとき、例えば、前記風呂側缶体部に水があると判断された場合、前記風呂側缶体部に水を供給する循環ポンプが駆動され、前記風呂側缶体部に水がないと判断された場合、前記風呂への注湯後、前記循環ポンプが駆動される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に従って説明する。しかしながら、本発明の技術的範囲がこの実施の形態に限定されるものではない。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態における一缶二水路式燃焼装置の概略構成図である。図１において、缶体１は、給湯側缶体１ａと風呂側缶体１ｂとからなり、フィン２を共有している。缶体１は、バーナー３によって加熱され、バーナー３には、ガス供給通路４から燃料ガスが供給される。ガス供給通路４には、このガス供給通路４の開閉を行うガス電磁弁２４とガス供給量を調節するガス比例弁２５が設けられている。バーナー２の上面側にはバーナー２の点火を行うイグナイタ電極５と炎を検知するフレームロッド電極６が設けられている。
【００１３】
給湯側缶体１ａの入口側には、給湯側缶体１ａに水を供給する給水通路として機能する給水管７が接続されている。この給水管７には、給湯側缶体１ａに供給する水の温度を検出する給水側入水温度センサ８と、給湯側缶体１ａに供給される水の流量を検出する給湯側水量センサ９が設けられている。給湯側缶体１ａの出口側には、給湯側缶体１ａによって加熱された湯が出湯される給湯管１０が接続され、台所などの所望の場所に導かれる。この給湯管１０には、給湯側缶体１ａから出湯される湯の温度を検出する給湯側出湯温度センサ１１が設けられている。
【００１４】
また、注湯管２６が給湯管１０から分岐しており、この注湯管２６には、注湯弁２７が設けられている。例えば、浴槽１４に設定温度の湯を設定水位まで注湯する自動運転指令が出された場合において、浴槽１４内に水がない場合は、注湯弁２７が開けられ、給湯側缶体１ａによって加熱された湯が注湯管２６を経由して浴槽１４に注がれる。
【００１５】
一方、風呂側缶体１ｂには、その入口側及び出口側にそれぞれ入口側追い焚き循環管路１３ａ及び出口側追い焚き循環管路１３ｂが接続されており、さらに、両追い焚き循環管路１３ａ、ｂは浴槽１４に接続されている。また、入口側追い焚き循環管路１３ａには、循環ポンプ１５が設けられており、この循環ポンプ１５の作動により、浴槽１４内の湯水が風呂側缶体１ｂも送られるようになっている。さらに、風呂側入水温度センサ１６及び風呂側水量センサ１７が循環ポンプ１５の下流側に取り付けられている。
【００１６】
また、この一缶二水路式燃焼装置には制御装置２０が設けられており、制御装置２０にはリモコン２１が搭載されている。リモコン２１の指示などに従い、制御装置２０により給湯及び追い焚きの燃焼制御が行われるようになっている。例えば、台所などで給湯栓２８が開けられると、給水管７に水が流れ、それを給湯側水量センサ９が検知する。制御装置２０は給湯側水量センサ９から入水検知信号を受けると、ガス供給通路４のガス電磁弁２４とガス比例弁２５が開く。そして、イグナイタ電極５を放電させ点火を行い、フレームロッド電極６で炎を検知した後に、給湯温度センサ１１で検出される給湯温度がリモコン２１で設定される設定温度となるように、ガス比例弁２５の開度が制御される。そして、このような制御により給湯管１０からはリモコン２１で設定した設定温度の湯が台所などの所望の場所に供給される。
【００１７】
また、リモコン２１などで追い焚き運転及び自動運転が指令されたときには、後述するように、まず、追い焚き循環管路１３内の水の有無の判断がされる。水があると判断された場合は、制御装置２０は、追い焚き循環管路１３の循環ポンプ１５を駆動させて、浴槽１４内の水（湯）を追い焚き循環管路１３を介して循環させる。また、制御装置２０はガス供給通路４のガス電磁弁２４及びガス比例弁２５を開き、点火によりバーナ２を燃焼させて風呂側缶体１ｂを通る循環湯水を加熱して浴槽１４内の水（湯）の追い焚きを行う。そして、風呂側出湯温度センサ２２で検出される風呂温度がリモコン２１によって設定される風呂設定温度に達したときに追い焚き運転は停止される。
【００１８】
一方、追い焚き循環管路１３内に水がないと判断された場合は、浴槽に水を注ぎ、追い焚き循環管路１３に水が流れる状態になった後、循環ポンプを駆動させ、上記同様の追い焚きが行われる。
【００１９】
本発明の実施の形態においては、上述した追い焚き循環管路１３内の水の有無の判断は、給湯単独使用時における給湯側缶体１ａの熱効率を測定することによって行われる。これについて、以下に詳述する。
【００２０】
上述したように、例えば、台所などで給湯栓２８を開けることによる給湯指令が出されると、バーナー３の燃焼による缶体１の加熱が開始される。このとき、与えられる熱量による缶体１の熱効率は一般的に次の式で表される。
熱効率η＝比熱×（出湯温度−入水温度）×水量／熱量（単位省略）
給湯側缶体１ａの熱効率ηを求める場合は、出湯温度は給湯側出湯温度センサ８、入水温度は給湯側入水温度センサ１１、水量は給湯側水量センサ１１、熱量は比例弁２５の開度によってそれぞれ求めることが可能である。これらによって求められた給湯側缶体１ａの熱効率ηは、風呂側缶体１ｂ内の水の有無によって次のような違いが生じる。
【００２１】
一缶二水路式燃焼装置では、給湯単独使用時においても、風呂側缶体１ｂは加熱されるため、バーナー３の燃焼によって与えられる熱量は、給湯側缶体１ａのみならず風呂側缶体１ｂにも与えられる。その与えられる熱量によって風呂側缶体１ｂは熱交換を行い、風呂側缶体１ｂ内の温度を上昇させる。このとき、風呂側缶体１ｂ内が空気であるか水であるかによって、風呂側缶体１ｂ内を加熱するのに使われる熱量が異なる。即ち、空気の比熱は水の比熱と比較して小さく、又、風呂側缶体１ｂ内の空気の重量は、同じ体積の水の重量に比べてはるかに小さいため、空気が加熱されて熱交換が行われなくなる所定温度（例えば８０度）まで上昇させるのに必要な熱量は、水を上記所定温度まで上昇させるのに必要な熱量と比較してはるかに小さい。
【００２２】
従って、風呂側缶体１ｂが熱を吸収している間、給湯側缶体１ａを加熱するのに使われる熱量は、風呂側缶体１ｂ内が水である方が、風呂側缶体１ｂ内が空気である場合より小さい。これは言い換えると、バーナー３から与えられる熱量が一定であれば、風呂側缶体１ｂ内の水を上記所定温度まで加熱するのに必要な時間が、風呂側缶体１ｂ内の空気を所定温度まで上昇させるのに必要な時間より長い時間を必要とする。
【００２３】
図２は、空気状態又は水状態における風呂側缶体１ｂ内の温度（図２（ａ））及びその温度における給湯側缶体１ａの熱効率η（図２（ｂ））の時間との関係を示す模式的な図である。
【００２４】
図２（ａ）において、風呂側缶体１ｂ内が空気である場合は、その空気は、少量の熱量且つ非常に短い時間ｔ１で加熱される前の初期温度（例えば２０度）から所定温度（例えば８０度）まで達してしまう。その後は、熱交換を行わなくなるので、バーナー３から与えられる熱量はすべて給湯側缶体１ａ内に流れる水を加熱するために使われる。
【００２５】
一方、風呂側缶体１ｂ内が水である場合、水を上記所定温度まで加熱するのに、上述のように空気を加熱する場合に比べて多い熱量を必要とするので、風呂側缶体１ｂ内の水が上記所定温度まで上昇するまでの時間ｔ２は、風呂側缶体１ｂ内が空気である場合より長い。しかし、上記所定温度まで達した後は、空気である場合と同様に、バーナー３から与えられる熱量はすべて給湯側缶体１ａ内に流れる水を加熱するために使われる。
【００２６】
また、図２（ｂ）によれば、風呂側缶体１ｂ内で熱交換が行われている間の給湯側缶体１ａの熱効率は、風呂側缶体１ｂのバーナー３からの熱量の吸収量に応じて、それぞれ時間ｔ１又はｔ２をかけて、バーナー３からの熱量がすべて給湯側缶体１ａに与えられるときの熱効率ηｃに達する。
【００２７】
このように、風呂側缶体１ｂ内が空気であるか水であるかによって、給湯側缶体１ａが熱効率ηｃまで達するまでの時間が異なることから、風呂側缶体１ｂ内で熱交換が行われている間の所定の時刻ｔ（例えば時刻ｔ１経過後且つ時刻ｔ２経過前の適当な時刻）を選び、そのときの給湯側缶体１ａの熱効率ηを測定することにより、風呂側缶体１ｂ内の状態を知ることができる。
【００２８】
具体的には、熱効率の所定の閾値ηthを、バーナー３からの熱量が給湯側缶体１ａにすべて与えられるときの熱効率ηｃ又はそれよりわずかに小さい値とすると、風呂側缶体１ｂ内が空気である場合における給湯側缶体１ａの熱効率η１はηthより大きく、風呂側缶体１ｂ内が水である場合における給湯側缶体１ａの熱効率η２はηthより小さくなる。よって、測定された熱効率ηを所定の閾値ηthと比較することにより風呂側缶体１ｂ内が空気状態か、又は水が存在するかを判断することが可能となる。
【００２９】
また、上記所定時刻ｔは、熱効率η１≧ηth、且つη２＜ηthとなるような時刻をあらかじめ実験などにより求めておく。閾値ηthがηｃと等しいならば、時刻ｔは時刻ｔ１と時刻ｔ２との間の時刻となる。
【００３０】
ところで、時刻ｔ１及び時刻ｔ２は、給湯開始時における風呂側缶体１ｂの温度によって変化する値である。例えば、図３は、風呂側缶体１ｂ内の温度が、給湯開始時において、すでに比較的高い温度（例えば６０度）である場合における空気状態又は水状態である風呂側缶体１ｂ内の温度（図３（ａ））及びその温度における給湯側缶体１ａの熱効率η（図３（ｂ））の時間との関係を示す模式的な図である。このような場合、風呂側缶体１ｂ内の温度は、空気状態又は水状態の場合双方とも図２の場合と比較して早い時刻（それぞれｔ１又はｔ２）に所定温度に達し（図３（ａ）参照）、これにより、給湯側缶体１ａの熱効率ηも比較的早い時刻（それぞれｔ１又はｔ２）に上記熱効率ηｃに達する（図３（ｂ）参照）。
【００３１】
このとき、図３（ｂ）に示すように、図２の場合における時刻ｔ１（図３中ｔ１(20)）において、給湯側缶体１ａの熱効率ηを測定すると、風呂側缶体１ｂ内が空気であっても水であっても、熱効率ηは上記閾値ηthを越えてしまうので、風呂側缶体１ｂ内の状態を判断することができない。
【００３２】
このように、時刻ｔ１及びｔ２は、給湯開始時における風呂側缶体１ｂ内の温度に依存する値であって、給湯側缶体１ａの熱効率ηを測定する時刻ｔは給湯単独使用開始時における風呂側缶体１ｂ内の温度によって設定される。この風呂側缶体１ｂ内の温度は、風呂側出湯温度センサ２２によって検出される。
【００３３】
図４は、熱効率ηを演算するために、制御装置２０内に設けられたマイクロコンピュータ５０のブロック図である。給湯側出湯温度センサ８、給湯側入水温度センサ１１、給湯側水量センサ９、比例弁２５からのデータがインターフェース５１を介してＣＰＵ５２に入力される。ＲＯＭ５３に記憶された上記熱効率を求める式によって熱効率ηが演算される。演算された熱効率ηは、さらに、ＲＯＭ５３に記憶されている上記閾値ηthと比較される。
【００３４】
そして、求められた熱効率ηが閾値ηth以上であれば、風呂側缶体１ｂ内は空気であると判断され、また、熱効率ηが閾値ηthより小さければ、風呂側缶体１ｂ内は水であると判断される。具体的には、求められた熱効率ηが閾値ηth以上であれば、ＲＡＭ５４内の浴槽フラグを１とし、熱効率ηが閾値ηthより小さければ、そのフラグを０とする。これによって、風呂側缶体１ｂ内の状態が空気状態か或いは水状態であるかを判断することができる。
【００３５】
図５は、本発明を実行するためのフローチャートである。給湯栓２８を開けることなどにより単独給湯指令が出されると（ステップＳ１）、給湯単独使用が始まる（ステップＳ２）。そして、給湯開始時から上記時刻ｔにおいて給湯側缶体１ａの熱効率ηを測定する（ステップＳ３）。さらに、ステップＳ４において、測定されたηを上記所定の閾値ηthとの比較を行う。そして、測定された熱効率ηが閾値ηth以上であれば、前記浴槽フラグを１とし、閾値ηthより小さければ、フラグを０とする。その後、給湯中又は給湯終了後に、自動運転又は風呂追い焚き指令が出された場合（ステップＳ５）、ステップＳ６において、上記テーブルのフラグが０の場合は、循環ポンプ１５が駆動される（ステップＳ８）が、フラグが１の場合は、浴槽１４への注湯が行われる（ステップＳ７）。
【００３６】
注湯終了後、循環ポンプ１５が駆動され（ステップＳ８）、設定温度までの追い焚きが行われる（ステップＳ９）。
【００３７】
また、図６は、上述した一缶二水路式燃焼装置と別の構成の一缶二水路式燃焼装置の概略構成図である。この一缶二水路式燃焼装置では、注湯管２６が入口側追い焚き循環管路１３ａの循環ポンプ１５の下流側に接続されている。この場合は、給湯側缶体１ａによって加熱された湯は、注湯管２６、入口側追い焚き循環管路１３ａ、風呂側缶体１ｂ及び出口側追い焚き循環管路１３ｂを経由して注湯が行われる。そして、この一缶二水路式燃焼装置においても、上述した本発明の実施の形態が適用される。
【００３８】
また、上記本発明の実施の形態において、より具体的には、フラグが１の状態であるとき（即ち、風呂側缶体１ｂ内の状態が空気状態であると判断された場合）、浴槽１４に別の水供給源である蛇口２９から注水した場合、又は、注湯管２６から浴槽１４に注湯されたのち、循環ポンプ１５が駆動する前に電源がＯＦＦになった場合、浴槽１４内には水又は湯があるが、風呂側缶体１ｂ内は空気状態のままである場合がある。
【００３９】
このような場合は、上記ステップＳ７において、例えば、１０リットル程度の注湯（呼び水）を行う。これにより、循環ポンプ１５を駆動させたとき、すぐに浴槽１４内の水を追い焚き循環管路１３内を循環させることができる。さらに、循環ポンプ１５を駆動させても、風呂側水量センサ１７がＯＮしなければ、さらに、出口側追い焚き循環管路１３ｂの浴槽１４への接続位置より高い位置までｘリットルさらに注湯し、再度循環ポンプを駆動させてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、一缶二水路式燃焼装置において、給湯単独使用時に、給湯開始直後の熱効率を監視することにより、追い焚き循環管路の水の有無を検出することができる。従って、給湯単独使用時又は直後に、自動運転又は追い焚き指令が出された場合に、風呂側缶体内の水の有無を循環ポンプを駆動させることにより判断する必要がない。これにより、循環ポンプの無駄な駆動を省くことができ、燃焼装置の制御の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における一缶二水路式燃焼装置の概略構成図である。
【図２】空気状態又は水状態における風呂側缶体１ｂ内の温度（図２（ａ））及びその温度における給湯側缶体１ａの熱効率η（図２（ｂ））の時間との関係を示す図である。
【図３】図２において、風呂側缶体１ｂ内の温度が、給湯開始時に、図２の場合より高い場合の図である。
【図４】制御装置２０に設けられたマイクロコンピュータ５０のブロック図である。
【図５】本発明を実行するためのフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態における別の構成の一缶二水路式燃焼装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１ 缶体
１ａ 給湯側缶体
１ｂ 風呂側缶体
１３ 追い焚き循環管路
１３ａ 入口側追い焚き循環管路
１３ｂ 出口側追い焚き循環管路
１５ 循環ポンプ
１７ 風呂側水量センサ
２０ 制御装置
２２ 風呂側出湯温度センサ
２５ ガス比例弁

Claims (4)

1. 給湯を行うための給湯側缶体部及び風呂の追い焚きを行うための風呂側缶体部からなる缶体を備えた一缶二水路式燃焼装置において、
   給湯単独使用時に、前記給湯側缶体部の熱効率を測定し、前記給湯側缶体部の熱効率が所定値以上のときは、前記風呂側缶体部内に水がないと判断し、前記給湯側缶体部の熱効率が所定より小さいときは、前記風呂側缶体部内に水があると判断する制御手段を備えることを特徴とする燃焼装置。
2. 請求項１において
   前記給湯側缶体部の熱効率の前記所定値は、前記燃焼装置の燃焼による熱量がほぼすべて前記給湯側缶体部に与えられるときの熱効率又はそれよりわずかに小さい値であることを特徴とする燃焼装置。
3. 請求項１又は２において
   前記風呂側缶体部内の温度を検知する温度検知手段が設けられ、該温度検知手段により検知された温度が高くなるに応じて、給湯単独使用時における前記給湯側缶体部の熱効率を測定する給湯開始時からの時刻が早くなることを特徴とする燃焼装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて
   追い焚き指令又は自動運転指令が出されたとき、前記風呂側缶体部に水があると判断された場合、前記風呂側缶体部に水を供給する循環ポンプが駆動され、前記風呂側缶体部に水がないと判断された場合、前記風呂への注湯後、前記循環ポンプが駆動されることを特徴とする燃焼装置。

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