JP2008128511A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】浴槽の残水量を正確に演算すること。
【解決手段】浴水戻り温度センサ３２と、給湯循環流量センサ３６と、熱交換器出口温度センサ３４と、給湯循環戻り温度センサ３６の検知信号を用いて残湯量を演算する残湯量演算装置３７を備えることにより、ガス種やガス成分による熱源の発熱量のばらつき、また機器ばらつきや、一次側循環回路の循環水温度による熱効率のばらつきの影響を受けず、残湯量が正確に演算される。
【選択図】図１

Description

本発明は、バーナの燃焼により加熱する給湯熱交換器を備え、前記給湯熱交換器で加熱された湯水を循環する給湯循環回路に風呂熱交換器を設けた給湯装置に関し、特に、浴槽に溜まっている残水量を演算する残湯量演算装置を備えたものに係る。

従来この種の給湯装置として、給湯路と浴槽に接続された風呂追い焚き路が共通の熱交換器を持つ一缶二水路式燃焼装置において、浴槽内の水を風呂追い焚き路内に導き、循環させる循環ポンプと、風呂追い焚き路内に導かれた浴槽内の水の水温を測定する温度検出手段とを備え、燃焼が行われないときに、循環ポンプを駆動させて浴槽内の水温を検出する。

また、浴槽内の水を風呂追い焚き路内に導き、循環ポンプと、風呂追い焚き路内に導かれた浴槽内の水の温度を検出する温度検出手段と循環ポンプによる風呂追い焚き路内の水の循環量の制御手段とを備え、給湯中に風呂追い焚き要求が出されたとき、制御手段は、給湯温度が変化しない程度の循環量で循環ポンプを駆動させ、温度検出手段によって浴槽内の水の水温を検出するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、熱源によって加熱された温水を循環させ、液−液型の風呂用熱交換器を介して浴槽内の湯水を加熱したり、該温水を床暖房用の温水マットや温水暖房放熱器のような暖房端末器に流し室内の暖房を行なう加熱循環システムがある。

この時の浴槽の残湯量は、熱源を予め設定された一定の発熱量で燃焼させ、熱交換器の効率を乗じて、浴槽内の湯水に伝達される熱量を求め、所定時間燃焼した後の残水の温度差を基に求めるようになっていた。
特開平１１−３７５５１号公報

しかしながら、風呂用熱交換器を介して浴槽内の湯水に伝達される熱量は、熱源の発熱量および給湯熱交換器の効率から求められるが、熱源の発熱量は、ガス種やガス成分によるばらつき、また給湯熱交換器の熱効率は機器のばらつきや、１次側循環回路の循環水温度によってばらつき、その結果、風呂用熱交換器を介して浴槽内の湯水に伝達される熱量に誤差を生じ、上記残湯量が正確に演算されないという課題を有するものであった。

前記従来の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、ガス種やガス成分による熱源の発熱量のばらつき、また機器ばらつきや、一次側の循環水温度による熱効率のばらつきの影響を受けず、正確に浴槽の残湯量を演算できる給湯装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の給湯装置は、給水路より供給される水をバーナの燃焼により加熱し出湯路に湯水を供給する給湯熱交換器と、前記出湯路と前記給水路を接続して形成した循環路に風呂熱交換器と循環ポンプを配設した給湯循環回路と、前記風呂熱交換器を経由した後の給湯循環回路から分岐して給湯栓に至る給湯回路と、前記給湯循環回路中に配置し、循環流量を検知する循環流量センサと、前記給湯熱交換器の出口温度を検知する給湯熱交換器出口温度センサと、前記風呂熱交換器を経由した後の温水を検知する給湯循環戻り温度センサと、前記風呂熱交換器の二次側に形成した風呂追い焚き回路
に設け、浴槽からの浴水の戻り温度を検知する浴水戻り温度センサと、前記浴水戻り温度センサ、給湯循環流量センサ、給湯熱交換器出口温度センサ、給湯循環戻り温度センサの各検知信号を用いて浴槽の残湯量を演算する残湯量演算装置を備えたものである。

これによって、風呂熱交換器を介して浴槽内の湯水に伝達される熱量を都度直接、正確に演算するので、ガス種やガス成分による熱源の発熱量のばらつき、また機器ばらつきや、風呂熱交換器の１次側である給湯循環回路の循環水温度による熱効率のばらつきの影響を受けず、残湯量が正確に演算できる。

本発明の給湯装置は、風呂用熱交換器を介して浴槽内の湯水に伝達される熱量を都度直接、正確に演算するので、ガス種やガス成分による熱源の発熱量のばらつき、また機器ばらつきや、給湯循環回路の循環水温度による熱効率のばらつきの影響を受けず、残湯量が正確に演算できる。

第１の発明は、給水路より供給される水をバーナの燃焼により加熱し出湯路に湯水を供給する給湯熱交換器と、前記出湯路と前記給水路を接続して形成した循環路に風呂熱交換器と循環ポンプを配設した給湯循環回路と、前記風呂熱交換器を経由した後の給湯循環回路から分岐して給湯栓に至る給湯回路と、前記給湯循環回路中に配置し、循環流量を検知する循環流量センサと、前記給湯熱交換器の出口温度を検知する給湯熱交換器出口温度センサと、前記風呂熱交換器を経由した後の温水を検知する給湯循環戻り温度センサと、前記風呂熱交換器の二次側に形成した風呂追い焚き回路に設け、浴槽からの浴水の戻り温度を検知する浴水戻り温度センサと、前記浴水戻り温度センサ、給湯循環流量センサ、給湯熱交換器出口温度センサ、給湯循環戻り温度センサの各検知信号を用いて浴槽の残湯量を演算する残湯量演算装置を備えたものである。

これによって、風呂熱交換器を介して浴槽内の湯水に伝達される熱量を都度直接、正確に演算するので、ガス種やガス成分による熱源の発熱量のばらつき、また機器ばらつきや、風呂熱交換器の一次側である給湯循環回路の循環水温度による熱効率のばらつきの影響を受けず、残湯量が正確に演算される。

第２の発明は、特に、第１の発明の残湯量演算装置として、給湯循環回路の循環とともに、風呂追い焚き回路の循環動作により浴槽内湯水を循環して風呂熱交換器を介して熱を加え、循環開始からの所定の時間と、給湯循環流量センサの循環流量と、その間の給湯熱交換器出口温度センサと給湯循環戻り温度センサの温度差から加えた熱量を演算し、その間の浴水戻り温度センサの上昇温度から残湯量を求めるものである。

これによって、風呂熱交換器を介して浴槽内の湯水に伝達される熱量を直接正確に演算するので、ガス種やガス成分による熱源の発熱量のばらつき、また機器ばらつきや、風呂熱交換器の一次側である給湯循環回路の循環水温度による熱効率のばらつきの影響を受けず、残湯量が正確に演算される。

第３の発明は、特に、第１の発明の残湯量演算装置として、給湯循環回路の循環とともに、風呂追い焚き回路の循環により浴槽内湯水を循環して風呂熱交換器を介して熱を加え、循環開始から浴水戻り温度センサが所定の温度になるまでの間の時間と、給湯循環流量センサーの循環流量と、その間の給湯熱交換器出口温度センサと給湯循環戻り温度センサの温度差から加えた熱量を演算し、その間の浴水戻り温度センサの上昇温度から残湯量を求めたものである。

これによって、風呂熱交換器を介して浴槽内の湯水に伝達される熱量を直接正確に演算するので、ガス種やガス成分による熱源の発熱量のばらつき、また機器ばらつきや、風呂熱交換器の一次側である給湯循環回路の循環水温度による熱効率のばらつきの影響を受けず、残湯量が正確に演算される。

第４の発明は、特に、第１または第２の発明の残湯量演算装置として、給湯循環回路の循環とともに、風呂追い焚き回路の循環により浴槽内湯水を循環して風呂熱交換器を介して熱を加え、循環開始から所定時間経過した後に残湯量の演算を開始するようにしたものである。これによって、風呂用熱交換器を介して浴槽内の湯水に伝達される熱量を直接正確に演算するので、ガス種やガス成分による熱源の発熱量のばらつき、また機器ばらつきや、風呂熱交換器の一次側である給湯循環回路の循環水温度による熱効率のばらつきの影響を受けず、残湯量が正確に演算される。

また、残湯量演算の開始を所定時間遅らせることにより、循環開始初期の温度変化の著しい部分を排除できるので、さらに精度を上げて残湯量の演算をすることができる。

第５の発明は、特に、第１または第２の発明の残湯量演算装置として、給湯循環回路の循環とともに、風呂追い焚き回路の循環により浴槽内湯水を循環して風呂熱交換器を介して熱を加え、循環動作開始から浴水戻り温度センサーが所定温度上昇した後に残湯量の演算を開始するようにしたものである。

これによって、風呂用熱交換器を介して浴槽内の湯水に伝達される熱量を直接正確に演算するので、ガス種やガス成分による熱源の発熱量のばらつき、また機器ばらつきや、風呂熱交換器の一次側である給湯循環回路の循環水温度による熱効率のばらつきの影響を受けず、循環流量が正確に演算される。

また、浴水戻り温度センサが所定の温度上昇を検知するまで残湯量演算の開始を遅らせることにより、循環開始初期の温度変化の著しい部分を排除できるので、さらに精度を上げて残湯量の演算をすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における給湯装置の構造図を示すものである。図１において、まず給水路１より供給される水をバーナ２の燃焼により給湯熱交換器１５を加熱し所定の温度に上昇した後、出湯路３を経由して風呂熱交換器２７に供給し、循環ポンプ１７を介して給湯熱交換器１５の上流側の給水路１に戻し、給湯熱交換器１５の入口と出口を液―液型の風呂用熱交換器２７及び循環ポンプ１７介して接続した一側循環回路である給湯循環回路１９を構成している。この給湯循環回路１９には、風呂熱交換器２７の出口側にあって循環流量を検出する循環流量センサー３６が設けられており、風呂追い焚き運転が行われているときの循環流量を求めることができる。

そして、風呂熱交換器２７を経由し循環ポンプ１７に至る給湯循環回路１９の風呂熱交換器２７の出口側の途中から分岐して給湯栓６に接続した給湯回路２６を構成し、この給湯回路２６と給水路１を連通して形成したバイパス通路４から給水路１より供給される水の一部をバイパス制御弁５を介して供給することで所望の湯水に調整し、給湯栓６より出湯するようにしている。

ここで、バーナ２はガス元電磁弁７、ガス比例弁８、ガス切替弁９が配設されたガス供
給路１０より燃料が供給され、燃焼用ファン１１より燃焼用空気が供給されて、予め定められたシーケンスに従い燃焼動作が行われる。そして、バーナ２の燃焼により発生する燃焼ガスは燃焼室１２を通って排気通路１３を経由し排気口１４から器具外に排出される。

次に、風呂熱交換器２７はその一次側に形成された給湯循環回路１９に接続され、給湯熱交換器１５で加熱された高温水を循環ポンプ１７で循環させながら二次側と熱交換し、二次側循環回路である風呂追い焚き回路２８に熱量を供給する。風呂追い焚き回路２８は風呂ポンプ２９、水量検知部３０を通って浴槽３１の湯を風呂熱交換器２７の二次側に供給し所定時間循環させることで浴槽水の追い焚きを行う。また、浴槽３１へ湯張りを行う注湯回路３８として、バイパス通路４の下流側の出湯路３から風呂追い焚き回路２８に連通する経路を形成している。

まず、給湯運転時には、給湯栓６を開くと給水路１に配設した給水側流量センサ２３が通水を検知し、この通水信号で燃焼用ファン１１が動作し同時にガス元電磁弁７、ガス比例弁８が開き、バーナ２に燃料と燃焼用空気が供給されて着火動作により燃焼が開始する。このバーナ２の燃焼開始により発生した燃焼ガスは燃焼室１２から排気通路１３を経由して排気口１４より排出される。この燃焼ガスの排気動作の過程において燃焼室１２に配設した給湯熱交換器１５で給水路１より供給される水が加熱される。

給湯熱交換器１５で加熱された湯水は、給湯熱交換器１５を迂回するように給水路１と給湯回路２６を連通して設けたバイパス通路４に配設したバイパス制御弁５により入水側の水と混合される。混合された湯は遠隔操作用リモコン２４で設定した給湯設定温度になるよう出湯サーミスタ２５の信号によりバイパス制御弁５の開度を調整し、給湯栓６より給湯される。

このように、給湯単独運転を選択する場合は、遠隔操作用リモコン２４で所望の温度を設定し給湯栓６を開くことで自動的に設定された湯温の湯水を確保することができる。

次に風呂追い焚き運転時には、遠隔操作用リモコン２４で風呂運転の指示を行うと、風呂追い焚き回路２８に設けた風呂ポンプ２９が駆動し水流検知部３０で浴槽水の循環が検知されると、その検知信号で給湯循環回路１９の湯水を循環させる給湯循環ポンプ１７が駆動し、同時にバーナ２の着火動作により燃焼が開始される。

このバーナ２の燃焼開始により発生した燃焼ガスは燃焼室１２から排気通路１３を経由して排気口１４より排出される。この燃焼ガスの排気動作の過程において燃焼室１２に配設した給湯熱交換器１５で給水路１より供給される水が加熱される。

給湯熱交換器１５で加熱された湯水は給湯循環ポンプ１７で風呂熱交換器２７に供給され、水−水熱交換構成により熱交換され風呂追い焚き回路２８へ伝熱される。風呂熱交換器２７で受熱した風呂追い焚き回路２８の熱は、浴槽３１の湯温を上昇させ所定の追い焚き湯温を確保する。

そして、風呂熱交換器２７で熱交換された高温水は給湯熱交換器１５の上流側の給水路１に戻し、給湯循環回路１９を形成し、遠隔操作用リモコン２４で設定された所定の追い焚き条件を満足するまで所定の湯温に維持して循環を継続する。

このように、風呂熱交換器２７に供給する湯水を、給湯回路を構成する出湯路３から分岐して取り出し給湯循環回路１９を形成することで、風呂追い焚き運転に必要な高温水を確保しつつ、給湯回路に対して高温水から低温水まで幅広い範囲の湯水を調節して供給することが可能な給湯優先動作を確保することができる。

お湯はり運転時には、遠隔操作用リモコン２４でお湯はり運転の指示を行うと、風呂循環ポンプ２９が駆動し、水流検知部３０で浴槽水の循環が検知されない場合は、ポンプ運転を停止し、注湯弁３９を開弁し、前記給湯運転時と同様に、加熱・混合された所定温度の温水を注湯回路３８より風呂追い焚き回路２８に供給し、お湯はり運転が開始される。遠隔操作用リモコン２４で予め設定された湯量の注湯が終了すると、注湯弁３９を閉止し、お湯はり運転を終了する。その後、前記風呂追い炊き運転を行い、遠隔操作用リモコン２４で予め設定された温度まで追い焚きを行う。

前記お湯はり運転時の風呂循環ポンプ２９の運転の際、水流検知部３０で浴槽水の循環を検知した場合は、以下に述べる残湯量演算により残湯量を演算し、遠隔操作用リモコン２４で予め設定された湯量から演算された残湯量を減じた分の注湯を行う。

以上説明した給湯単独運転、風呂追い焚き運転、お湯はり運転の制御は、遠隔操作用リモコン２４からの指示を受けた制御手段３７が内蔵したプログラムを実行して行うものであり、制御手段３７はマイクロコンピュータおよびその周辺回路で構成されている。そして、制御手段３７は以下に説明する上記の残湯量を演算する残湯量演算装置も格納しているものである。

ここで、残湯量Ｗ（ｌ）を求めるには、前記風呂追い焚き運転を開始し、風呂追い焚き運転時に給湯熱交換器出口サーミスタ３４で検出される温度Ｔ１（℃）と給湯循環戻り温度サーミスタ３５で検出される温度Ｔ２（℃）の温度差ΔＴ（ｄｅｇ）を一定時間ごとに計測し制御手段３７の記憶部に記憶しておくと共に、追い焚き時間ｔ（ｍｉｎ）も計測し記憶しておく。また、同時に、初期の浴水戻り温度サーミスタ３２で検出される温度と、追い焚き終了後（ｔ（ｍｉｎ）後）の浴水戻り温度サーミスタ３２で検出される温度の温度差Δｔ（ｄｅｇ）を制御手段３７の記憶部に記憶しておく。さらに、給湯循環流量センサ３６で検出される循環流量Ｑ（ｌ／ｍｉｎ）を一定時間ごとに計測し制御手段３７の記憶部に記憶しておく。これらの値を用い制御手段３７の残湯量演算装置は残湯量Ｗ（ｌ）を（式１）により求める。
Ｗ＝ＱＡｖｒ×（ΔＴＡｖｒ）×t／Δｔ・・・・（１）
（ただし、ΔＴＡｖｒ（ｄｅｇ）：ΔＴ（ｄｅｇ）の平均値
ΔＱＡｖｒ（ｌ／ｍｉｎ）：Ｑ（ｌ／ｍｉｎ）の平均値とする）
さらに、この時、各温度および循環流量の値を所定時間経過後に取り込み始めることにより、循環開始初期の温度変化の著しい部分を排除できるので、上記ΔＴ（ｄｅｇ）が安定し、さらに精度を上げて残湯量の演算することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、風呂熱交換器を介して浴槽内の湯水に伝達される熱量を都度直接、正確に演算するので、ガス種やガス成分による熱源の発熱量のばらつき、また機器ばらつきや、風呂熱交換器の１次側である給湯循環回路の循環水温度による熱効率のばらつきの影響を受けず、残湯量が正確に演算できる。

以上のように、本発明にかかる給湯装置は給湯循環流量センサと、給湯熱交換器出口温度センサと、給湯循環戻り温度センサーの検知信号を用いて浴槽内の湯水に伝達される熱量を正確に演算し、さらに浴水戻り温度センサの検知信号を用いて残湯量を正確に演算することが可能となるため、ガス、石油、電気の給湯風呂装置、給湯暖房機等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における給湯装置の構造図

符号の説明

１ 給水路
２ バーナ（加熱手段）
３ 出湯路
１５ 給湯熱交換器
１７ 給湯循環ポンプ
１９ 給湯循環回路
２３ 流量センサ
２７ 風呂熱交換器
２８ 風呂追い焚き回路
２９ 風呂循環ポンプ
３１ 浴槽
３２ 浴水戻り温度サーミスタ
３３ 浴水往き温度サーミスタ
３４ 給湯熱交換器出口サーミスタ
３５ 給湯循環戻り温度サーミスタ
３６ 給湯循環流量センサ
３７ 制御手段（残湯量演算装置）

Claims (5)

1. 給水路より供給される水をバーナの燃焼により加熱し出湯路に湯水を供給する給湯熱交換器と、前記出湯路と給水路を接続して形成した循環路に風呂熱交換器と循環ポンプを配設した給湯循環回路と、前記風呂熱交換器を経由した後の給湯循環回路から分岐して給湯栓に至る給湯回路と、前記給湯循環回路中に配置し循環流量を検知する循環流量センサと、前記給湯熱交換器の出口温度を検知する給湯熱交換器出口温度センサと、前記風呂熱交換器を経由した後の温水を検知する給湯循環戻り温度センサーと、前記風呂熱交換器の二次側に形成した風呂追い焚き回路に設け、浴槽からの浴水の戻り温度を検知する浴水戻り温度センサと、前記浴水戻り温度センサ、循環流量センサ、給湯熱交換器出口温度センサ、給湯循環戻り温度センサの各検知信号を用いて残湯量を演算する残湯量演算装置を備えた給湯装置。
2. 残湯量演算装置は、給湯循環回路の循環動作とともに、風呂追い焚き回路の循環動作により浴槽内湯水を循環して風呂熱交換器を介して熱を加え、循環動作開始からの所定の時間と、給湯循環流量センサの循環流量と、その間の給湯熱交換器出口温度センサと給湯循環戻り温度センサの温度差から加えた熱量を演算し、その間の浴水戻り温度センサの上昇温度から残湯量を求める請求項１記載の給湯装置。
3. 残湯量演算装置は、給湯循環回路の循環動作とともに、風呂追い焚き回路の循環動作により浴槽内湯水を循環して風呂熱交換器を介して熱を加え、循環動作開始から浴水戻り温度センサが所定温度上昇するまでの時間と、循環流量センサーの循環流量と、その間の給湯熱交換器出口温度センサと給湯循環戻り温度センサーの温度差から加えた熱量を演算し、その間の浴水戻り温度センサの上昇温度から残湯量を求める請求項１記載の給湯装置。
4. 残湯量演算装置は、給湯循環回路の循環動作とともに、風呂追い焚き回路の循環動作により浴槽内湯水を循環して風呂熱交換器を介して熱を加え、循環開始から所定時間経過した後に残湯量の演算を開始する請求項２または３記載の給湯装置。
5. 残湯量演算装置は、給湯循環回路の循環動作とともに、風呂追い焚き回路の循環動作により浴槽内湯水を循環して風呂熱交換器を介して熱を加え、循環動作開始から浴水戻り温度センサが所定温度上昇した後に残湯量の演算を開始する請求２または３記載の給湯装置。

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