JP2016080182A - 風呂装置及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】浴槽戻り温度が、加熱停止判定温度導出処理にて導出された加熱停止判定温度まで昇温したときに、燃焼式加熱装置による熱媒の加熱を停止する加熱停止処理を実行する。加熱開始時点から燃焼式加熱装置で投入された投入熱量が、必要熱量から、加熱停止判定温度導出処理にて導出された加熱停止判定温度に関連する加熱停止判定温度関連値にて決定される一次側保有熱量を減算した熱量に等しくなったときに、燃焼式加熱装置を停止する加熱停止処理を実行する。
【選択図】図3
Description
このような間接加熱方式の風呂装置の効率は、従来『定格(最大)出力で連続運転した際の投入熱量にて出力熱量を除算する』形態で算出されていたが、近年、より実際の使用状態に即した効率(例えば、断続運転をも含む状態で算出される効率)での評価を行うことが検討されている。
説明を追加すると、上記特許文献1に開示の風呂装置にあっては、追焚き運転を実行する場合には、浴槽水循環回路で浴槽を出た後の湯水温度である浴槽戻り温度が目標湯張り温度以上となった場合に燃焼式加熱装置での熱媒の加熱を停止させていたため、当該加熱停止時点において、熱媒回路に比較的高温(例えば、80℃程度)の熱媒が存在し、当該熱媒が保有する熱量が、出力熱量として適切に利用することができておらず、改善の余地があった。
熱媒加熱用の燃焼式加熱装置と、前記燃焼式加熱装置の燃焼により熱媒を加熱する第1熱交換器を有する熱媒循環回路と、浴槽内の浴槽水が循環される浴槽水循環回路と、前記熱媒循環回路を通流する熱媒と前記浴槽水循環回路を通流する浴槽水とを熱交換させて前記浴槽水を加熱する第2熱交換器とを備えた風呂装置の制御方法であって、その特徴構成は、
前記燃焼式加熱装置の作動状態で、前記熱媒循環回路に熱媒を循環させると共に前記浴槽水循環回路に浴槽水を循環させて浴槽水を追焚きする追焚き運転中に、前記燃焼式加熱装置による熱媒の加熱を停止する加熱停止時点での前記浴槽水循環回路での浴槽出口における浴槽戻り温度である加熱停止判定温度を導出する加熱停止判定温度導出処理として、
前記燃焼式加熱装置による熱媒の加熱を開始する加熱開始時点に前記浴槽にて必要とされる必要熱量を導出する必要熱量導出工程と、前記加熱停止判定温度をパラメータとして前記加熱開始時点から前記加熱停止時点までに前記第2熱交換器にて熱媒から浴槽水へ伝達される加熱時投入熱量を導出する加熱時投入熱量導出工程と、前記加熱停止判定温度をパラメータとして前記加熱停止時点にて前記熱媒循環回路の熱媒が保有する一次側保有熱量を導出する一次側保有熱量導出工程と、前記必要熱量が前記加熱時投入熱量と前記一次側保有熱量との合計熱量に等しくなるように前記加熱停止判定温度を導出する加熱停止判定温度導出工程とを含み、
前記浴槽戻り温度が、前記加熱停止判定温度導出処理にて導出された加熱停止判定温度に関連する加熱停止判定温度関連値まで昇温したときに、前記燃焼式加熱装置による熱媒の加熱を停止する加熱停止処理を実行する点にある。
熱媒加熱用の燃焼式加熱装置と、前記燃焼式加熱装置の燃焼により熱媒を加熱する第1熱交換器を有する熱媒循環回路と、浴槽内の浴槽水が循環される浴槽水循環回路と、前記熱媒循環回路を通流する熱媒と前記浴槽水循環回路を通流する浴槽水とを熱交換させて前記浴槽水を加熱する第2熱交換器とを備えた風呂装置であって、その特徴構成は、
前記燃焼式加熱装置の作動状態で、前記熱媒循環回路に熱媒を循環させると共に前記浴槽水循環回路に浴槽水を循環させて浴槽水を追焚きする追焚き運転中に、前記燃焼式加熱装置による熱媒の加熱を停止する加熱停止時点での前記浴槽水循環回路での浴槽出口における浴槽戻り温度である加熱停止判定温度を導出するに、前記燃焼式加熱装置による熱媒の加熱を開始する加熱開始時点に前記浴槽にて必要とされる必要熱量を導出する必要熱量導出手段と、前記加熱停止判定温度をパラメータとして前記加熱開始時点から前記加熱停止時点までに前記第2熱交換器にて熱媒から浴槽水へ伝達される加熱時投入熱量を導出する加熱時投入熱量導出手段と、前記加熱停止判定温度をパラメータとして前記加熱停止時にて前記熱媒循環回路の熱媒が保有する一次側保有熱量を導出する一次側保有熱量導出手段と、前記必要熱量が前記加熱時投入熱量と前記一次側保有熱量との合計熱量に等しくなるように前記加熱停止判定温度を導出する加熱停止判定温度導出手段とを含み、
前記浴槽戻り温度が、前記加熱停止判定温度導出処理にて導出された加熱停止判定温度に関連する加熱停止判定温度関連値まで昇温したときに、前記燃焼式加熱装置による熱媒の加熱を停止する加熱停止手段を備える点にある。
説明を追加すると、燃焼式加熱装置による熱媒の加熱を停止する加熱停止時点での浴槽水循環回路での浴槽出口における浴槽戻り温度である加熱停止判定温度という概念を導入することで、本発明の加熱停止判定温度導出処理においては、加熱停止判定温度をパラメータとして加熱開始時点から加熱停止時点までに第2熱交換器にて熱媒から浴槽水へ伝達される加熱時投入熱量を規定できると共に、加熱停止判定温度をパラメータとして加熱停止時点にて熱媒循環回路の熱媒が保有する一次側保有熱量を規定できる。これにより、加熱運転開始時に浴槽にて必要とされる必要熱量が加熱時投入熱量と一次側保有熱量との合計熱量に等しくなるように計算して、加熱停止判定温度を導出できる。
結果、浴槽戻り温度が導出された加熱停止判定温度に関連する加熱停止判定温度関連値まで昇温したときに、燃焼式加熱装置による熱媒の加熱を停止する加熱停止処理を実行することで、加熱停止時点において、浴槽へ必要十分な投入熱量を投入した状態で、燃焼加熱装置の燃焼停止を実行できる。
更に、加熱停止時点以降では、一次側保有熱量が浴槽水へ投入されて、浴槽に貯留される浴槽水の温度が目標湯張り温度まで昇温される形態で、適切に追焚きを実行できる。
また、本発明にあっては、加熱開始時点に、加熱停止時点での浴槽水循環回路の浴槽出口における浴槽戻り温度である加熱停止判定温度を導出するという加熱停止判定温度導出処理に基づいて、加熱停止判定温度を導出するから、浴槽への投入熱量や熱媒循環回路の保有熱量等を追焚き運転中に逐次計算することなく、一回の計算で、燃焼式加熱装置を停止するための加熱停止判定温度を導出でき、燃焼式加熱装置の制御は比較的シンプルなものに維持できる。
熱媒加熱用の燃焼式加熱装置と、前記燃焼式加熱装置の燃焼により熱媒を加熱する第1熱交換器を有する熱媒循環回路と、浴槽内の浴槽水が循環される浴槽水循環回路と、前記熱媒循環回路を通流する熱媒と前記浴槽水循環回路を通流する浴槽水とを熱交換させて前記浴槽水を加熱する第2熱交換器とを備えた風呂装置の制御方法であって、
前記燃焼式加熱装置の作動状態で、前記熱媒循環回路に熱媒を循環させると共に前記浴槽水循環回路に浴槽水を循環させて浴槽水を追焚きする追焚き運転中に、前記燃焼式加熱装置による熱媒の加熱を停止する加熱停止時点での前記浴槽水循環回路での浴槽出口における浴槽戻り温度である加熱停止判定温度を導出する加熱停止判定温度導出処理として、
前記燃焼式加熱装置による熱媒の加熱を開始する加熱開始時点に前記浴槽にて必要とされる必要熱量を導出する必要熱量導出工程と、前記加熱停止判定温度をパラメータとして前記加熱開始時点から前記加熱停止時点までに前記第2熱交換器にて熱媒から浴槽水へ伝達される加熱時投入熱量を導出する加熱時投入熱量導出工程と、前記加熱停止判定温度をパラメータとして前記加熱停止時点にて前記熱媒循環回路の熱媒が保有する一次側保有熱量を導出する一次側保有熱量導出工程と、前記必要熱量が前記加熱時投入熱量と前記一次側保有熱量との合計熱量に等しくなるように前記加熱停止判定温度を導出する加熱停止判定温度導出工程とを含み、
前記加熱開始時点から前記燃焼式加熱装置で投入された投入熱量が、前記必要熱量から、前記加熱停止判定温度導出処理にて導出された前記加熱停止判定温度に関連する加熱停止判定温度関連値にて決定される前記一次側保有熱量を減算した熱量に等しくなったときに、前記燃焼式加熱装置を停止する加熱停止処理を実行する点にある。
熱媒加熱用の燃焼式加熱装置と、前記燃焼式加熱装置の燃焼により熱媒を加熱する第1熱交換器を有する熱媒循環回路と、浴槽内の浴槽水が循環される浴槽水循環回路と、前記熱媒循環回路を通流する熱媒と前記浴槽水循環回路を通流する浴槽水とを熱交換させて前記浴槽水を加熱する第2熱交換器とを備えた風呂装置であって、
前記燃焼式加熱装置の作動状態で、前記熱媒循環回路に熱媒を循環させると共に前記浴槽水循環回路に浴槽水を循環させて浴槽水を追焚きする追焚き運転中に、前記追焚き運転を終了する時点での前記浴槽水循環回路での浴槽出口における浴槽水温度である加熱停止判定温度を導出するに、前記燃焼式加熱装置による熱媒の加熱を開始する加熱開始時点に前記浴槽にて必要とされる必要熱量を導出する必要熱量導出手段と、前記加熱停止判定温度をパラメータとして前記加熱開始時点から前記加熱終了時点までに前記第2熱交換器にて熱媒から浴槽水へ伝達される加熱時投入熱量を導出する加熱時投入熱量導出手段と、前記加熱停止判定温度をパラメータとして前記加熱停止時点にて前記熱媒循環回路の熱媒が保有する一次側保有熱量を導出する一次側保有熱量導出手段と、前記必要熱量が前記加熱時投入熱量と前記一次側保有熱量との合計熱量に等しくなるように前記加熱停止判定温度を導出する加熱停止判定温度導出手段とを備え、
前記加熱開始時点から前記燃焼式加熱装置で投入された投入熱量が、前記必要熱量から、前記加熱停止判定温度導出手段にて導出された前記加熱停止判定温度に関連する加熱停止判定温度関連値にて決定される前記一次側保有熱量を減算した熱量に等しくなったときに、前記燃焼式加熱装置の加熱を停止する加熱運転停止手段を備える点にある。
前記加熱停止処理では、前記加熱停止判定温度関連値を、前記加熱停止判定温度と、前記加熱停止判定温度に前記一次側保有熱量の回収損失を補正する回収損失補正値を加えた温度と、前記加熱停止判定温度に前記一次側保有熱量の回収損失を補正する回収損失補正率を乗算した温度と、の何れか一つとする点にある。
一方で、加熱停止時点において熱媒循環回路の熱媒が保有する一次側保有熱量は、その一部が外部へ放熱される点、及びポストポンプ時間に制限がある点を考慮すると、そのすべてが、第2熱交換器にて浴槽水へ供給されるわけではないから、加熱停止判定温度関連値として、加熱停止判定温度をそのまま用いる場合、追焚き運転を完了した際に、浴槽の浴槽水を設定温度にまで昇温させることができない場合がある。
そこで、上記特徴構成の如く、加熱停止処理において、加熱停止判定温度関連値として、加熱停止判定温度に一次側保有熱量の回収損失を補正する回収損失補正値(正の値であり、例えば、1℃)を加えた温度、又は加熱停止判定温度に一次側保有熱量の回収損失を補正する回収損失補正率(0を超え1未満の値であり、例えば、0.8)を乗算した温度を用いることで、加熱停止処理において燃焼式加熱装置による熱媒の加熱を停止する時点を、回収損失をも考慮した時点とできるから、回収損失がある場合であっても、追焚き運転を完了した際に、浴槽の浴槽水を設定温度にまで昇温できる。
前記加熱時投入熱量導出工程では、前記加熱停止判定温度導出処理にて導出された前記加熱停止判定温度から前記加熱開始時点の浴槽温度を減算した温度と、前記浴槽の残湯量とを乗算して、前記加熱時投入熱量を導出する点にある。
前記一次側保有熱量導出工程では、前記一次側保有熱量を、前記熱媒の流れ方向で前記第1熱交換器の出口から前記第2熱交換器の入口までの前記熱媒循環回路の配管容量と、第1熱交換器の出口での熱媒温度から前記加熱停止判定温度を減算した値とを乗算した第1熱媒保有熱量とする点にある。
尚、ここで一次側保有熱量とは、燃焼停止時点以降において浴槽の浴槽水への投入熱量として有効に利用可能な熱量を意味するものであり、この意味で、当該発明においては、
配管容量に乗算する値として、「第1熱交換器での熱媒温度から加熱停止判定温度を減算した値」を採用している。
前記一次側保有熱量導出工程では、前記熱媒の流れ方向で前記第2熱交換器の出口から前記第1熱交換器の入口までの前記熱媒循環回路の配管容量と、加熱停止時において前記第2熱交換器の出口から前記第1熱交換器の入口までの前記熱媒循環回路に貯留される熱媒温度から前記加熱停止判定温度を減算した値とを乗算した第2熱媒保有熱量を、前記第1熱媒保有熱量に加算して、前記一次側保有熱量とする点にある。
風呂装置100は、暖房端末HU、LUに熱を供給すると共に浴槽10及び給湯栓33に温度調整した湯水を供給すべく、熱媒及び湯水を供給可能な熱源機Gと、当該熱源機Gの運転を制御する運転制御部Cと、その運転制御部Cに各種運転指令を指令するメインリモコンR1及び浴室リモコンR2とを備えて構成されている。
ちなみに、メインリモコンR1は炊事場の近傍に設置され、浴室リモコンR2は浴槽10が設置された浴室内に設けられている。
図1に示すように、熱源機Gは、ケーシング51により外囲されるものであり、一般家庭用の水道管に接続された給水路L2からの水をガス燃焼式の給湯用バーナg1により加熱して、加熱後の湯水を給湯栓33や浴槽10へ供給する給湯用加熱部H1と、ガス燃焼式の熱媒加熱用バーナg2により高温暖房端末HU、及び低温暖房端末LUへ循環供給する熱媒や浴槽10の内部に貯留される浴槽水を追焚きする熱媒を加熱する熱媒加熱部H2(燃焼式加熱装置の一例)とを備えて構成されている。ちなみに、高温暖房端末HUとしては浴室暖房乾燥機が、低温暖房端末LUとしては床暖房装置が設けられている。
尚、図示は省略するが、給湯用バーナg1及び熱媒加熱用バーナg2の近傍には、点火用のイグナイタ及び着火を検出するフレームロッドが設けられている。
給湯用加熱部H1及び熱媒加熱部H2には、図1に示すように、バーナg1、g2の燃焼排ガスの顕熱を主に回収する主熱交換器EX1、EX3と、潜熱を主に回収する副熱交換器EX2、EX4とを備えて構成されている。ここで、主熱交換器EX1、EX3と副熱交換器EX2、EX4とは、給湯用バーナg1及び熱媒加熱用バーナg2から排気路22へ向かう燃焼排ガスの流動方向において、副熱交換器EX2、EX4が主熱交換器EX1、EX3よりも下流側に位置する状態で配設されている。尚、本発明にあっては、熱媒加熱部H2に設けられる主熱交換器EX3(顕熱熱交換器の一例)と副熱交換器EX4(潜熱熱交換器の一例)とが第1熱交換器として機能する。
これにより、給湯用加熱部H1においては、湯水が、副熱交換器EX2にて主として給湯用バーナg1の燃焼排ガスの潜熱により加熱された後、主熱交換器EX1にて主として給湯用バーナg1の燃焼排ガスの顕熱により加熱される。また、熱媒加熱部H2においては、熱媒が、副熱交換器EX4にて主として熱媒加熱用バーナg2の燃焼排ガスの潜熱により加熱された後、主熱交換器EX3にて主として熱媒加熱用バーナg2の燃焼排ガスの顕熱により加熱される。
給水路L2が、給湯用加熱部H1の副熱交換器EX2の入口に接続され、一端に給湯栓33を有する給湯路L4の他端が、給湯用加熱部H1における主熱交換器EX1の出口に接続されている。これにより、給水路L2から供給される湯水は、副熱交換器EX2及び主熱交換器EX1にて順に加熱された後、給湯路L4を介して給湯栓33から供給される。
給湯路L4には、給水バイパス路L3の接続箇所よりも上流側に、主熱交換器EX1からの湯水温度を検出する出湯サーミスタS4が設けられ、給湯路L4における給水バイパス路L3の接続箇所よりも下流側には、上流側から順に、給湯としての湯水温度を検出する給湯サーミスタS6、湯水流量を調整可能な比例弁V9、一般給湯の割り込みを検出する割り込み検出用水量センサS9が設けられている。
また、給湯路L4と給水バイパス路L3との接続箇所には、主熱交換器EX1からの湯水流量と給水バイパス路L3からの湯水流量との混合比を調整可能なミキシング弁V11が設けられている。
以上より、各サーミスタ及び流量センサの出力に基づいて、給水バイパス路L3を通流する流量が調整される形態で、給湯温度がメインリモコンR1にて設定される目標給湯温度に調整され、給湯栓33から給湯される。
熱媒循環回路は、熱媒加熱部H2の主熱交換器EX3の出口から流出した熱媒を、熱媒と浴槽10に貯留される浴槽水とを熱交換する追焚き熱交換器EX5(第2熱交換器の一例)に通過させ熱媒加熱部H2の副熱交換器EX4の入口へ戻す追焚き回路C1と、熱媒加熱部H2の主熱交換器EX3の出口から流出した熱媒を高温暖房端末HUを通過させ熱媒加熱部H2の副熱交換器EX4の入口へ戻す高温暖房回路C2と、熱媒加熱部H2の主熱交換器EX3の出口から流出した熱媒を追焚き熱交換器EX5と高温暖房端末HUとをバイパス状態で熱媒加熱部H2の副熱交換器EX4の出口へ導く熱媒バイパス路L9と、熱媒加熱部H2の主熱交換器EX3の出口から流出した熱媒を熱媒バイパス路L9を介して低温暖房端末LUを通過させ熱媒加熱部H2の副熱交換器EX4の入口へ戻す低温暖房回路C3とを備えている。
熱媒バイパス路L9には、熱媒のバイパス流量を調整可能なバイパス用熱動弁V12が設けられ、追焚き回路C1には、追焚き熱交換器EX5を通過する熱媒流量を調整可能な追焚き用熱動弁V8が設けられ、高温暖房回路C2には、高温暖房端末HUを通過する熱媒流量を調整可能な高温暖房用熱動弁V10が設けられ、低温暖房回路C3には、低温暖房端末LUを通過する熱媒流量を調整可能な低温暖房用熱動弁V13が設けられている。
また、熱媒加熱部H2の副熱交換器EX4の出口と主熱交換器EX3の入口との間には、熱媒を副熱交換器EX4から主熱交換器EX3の側へ圧送する熱媒循環ポンプP2が設けられている。
更に、熱媒加熱部H2の主熱交換器EX3の出口には、当該出口から流出する湯水温度を検出する第1熱媒サーミスタS3が設けられると共に、図示は省略するが低温暖房端末LU及び高温暖房端末HUの内部には、自身を通過した熱媒の温度を検出する高温暖房サーミスタ及び低温暖房サーミスタが夫々備えられている。
尚、熱媒加熱部H2の副熱交換器EX4への入口には、熱媒の膨張を吸収可能な膨張タンク50が設けられている。
追焚き熱交換器EX5の湯水出口と浴槽10の側壁部下方側に装着された循環アダプタ11とが、浴槽往き路L8にて接続され、循環アダプタ11と追焚き熱交換器EX5の湯水入口とが、浴槽戻り路L7にて接続され、その浴槽戻り路L7に、浴槽10の湯水を吸引して追焚き熱交換器EX5へ送出する浴槽水循環ポンプP1が設けられている。
説明を追加すると、浴槽往き路L8が、熱源機Gの内部に位置する浴槽往き内管L8aと、熱源機Gから外部へ延出されて、循環アダプタ11の往き用接続部11aに接続される浴槽往き外管L8bとから構成され、また、浴槽戻り路L7が、熱源機Gの内部に位置する浴槽戻り内管L7aと、熱源機Gから外部へ延出されて、循環アダプタ11の戻り用接続部11bに接続される浴槽戻り外管L7bとから構成されている。
浴槽戻り路L7には、上流側から順に、浴槽戻り路L7の内部の湯水の圧力を検出することによって浴槽10内の水位を検出する水位センサS10、浴槽10から戻る浴槽水の温度を検出する浴槽戻りサーミスタS2、浴槽戻り路L7を開閉する電磁式の開閉弁V7、上述した浴槽水循環ポンプP1、及び水流スイッチ41が設けられている。
また、浴槽往き路L8には、浴槽10に供給される湯水の温度を検出する浴槽往きサーミスタS5が設けられている。
以上のように、浴槽往き路L8と浴槽戻り路L7にて浴槽水循環回路が構成されている。
給湯路L4における比例弁V9と割り込み検出用水量センサS9との間の箇所から、給湯路L4からの湯水を浴槽10へ供給するための湯張り路L5が分岐されて、その湯張り路L5が、浴槽戻り路L7における浴槽水循環ポンプP1と水流スイッチ41との間に接続されている。当該湯張り路L5には、上流側から順に、湯張り路L5を開閉する電磁式の開閉弁V5と、湯張り路L5に連通する空気層形成用ホッパ40と、逆止弁42とが設けられている。
空気層形成用ホッパ40には、湯水を排水する排水路L6と、当該排水路L6を開閉する電磁式の排水弁V6とが設けられ、排水路L6の下流側端部が浴槽戻り路L7における開閉弁V7と浴槽水循環ポンプP1との間に接続されている。
従って、開閉弁V5を開弁すると、給湯用加熱部H1にて加熱され湯張り路L5を介して供給される湯水が、浴槽戻り路L7に供給され、浴槽戻り路L7に供給された湯水が浴槽10側と追焚き熱交換器EX5側の両側に向けて分流する形態で供給されることになる。即ち、湯張り路L5を介して供給される湯水は、浴槽往き路L8及び浴槽戻り路L7の両方を介して浴槽10に供給される。
熱源機Gは、上述した機器類を装備するものであって、上述の説明から明らかなように、加熱した湯水を給湯栓33に供給する給湯処理、加熱した湯水を浴槽10へ供給する湯張り処理、加熱した熱媒を暖房端末HU、LUへ循環供給する端末加熱処理、及び浴槽10内の浴槽水を加熱する追焚き処理、並びにドレン排水処理を行うように構成されている。
メインリモコンR1及び浴室リモコンR2は、同様に構成されるものであり、以下、メインリモコンR1を代表にして説明する。
図1に示すように、メインリモコンR1には、運転の開始と停止を指令する運転スイッチSw1、自動湯張り運転指令を指令する風呂自動スイッチSw2、給湯温度を設定する給湯温度設定スイッチSw3、設定湯張り温度としての目標湯張り温度を設定する浴槽温度設定スイッチSw4、浴槽10の浴槽水の目標水位を設定する水位設定スイッチSw5、浴槽10に追加で湯張り給湯する足し湯スイッチSw6、追焚き運転指令をする追焚きスイッチSw7、設定温度等の各種情報を表示する表示部81、暖房運転の開始を指令する暖房運転スイッチSw8、及び湯張りが終了したこと等を報知する報知装置82等が設けられている。
〔追焚き運転〕
運転制御部Cは、追焚きスイッチSw7がONされ、追焚き運転、低温暖房運転、及び高温暖房運転のうち、追焚き運転のみを実行する場合、所定の温度(例えば、80℃)の熱媒を所定の流量で追焚き熱交換器EX5へ通流させるべく、熱媒循環ポンプP2を作動させ、熱媒加熱部H2を作動状態にし、追焚き用熱動弁V8を所定の開度に制御する。
このとき、運転制御部Cは、高温暖房用熱動弁V10、低温暖房用熱動弁V13、及びバイパス用熱動弁V12を全閉とする。
運転制御部Cは、暖房運転スイッチSw8がONされ、追焚き運転、低温暖房運転、及び高温暖房運転のうち、高温暖房運転のみを実行する場合、所定の温度(例えば、80℃)の熱媒を所定の流量で高温暖房端末HUへ通流させるべく、熱媒循環ポンプP2を作動させ、熱媒加熱部H2を作動状態にし、高温暖房用熱動弁V10を所定の開度に制御する。
このとき、運転制御部Cは、追焚き用熱動弁V8、低温暖房用熱動弁V13、及びバイパス用熱動弁V12を全閉とする。
〔低温暖房運転〕
運転制御部Cは、暖房運転スイッチSw8がONされ、追焚き運転、低温暖房運転、及び高温暖房運転のうち、低温暖房運転のみを実行する場合、所定の温度(例えば、60℃)の熱媒を所定の流量で低温暖房端末LUへ通流させるべく、熱媒循環ポンプP2を作動させ、熱媒加熱部H2を作動状態にし、低温暖房用熱動弁V13を所定の開度に制御すると共に、バイパス用熱動弁V12を所定の開度に制御する。
このとき、運転制御部Cは、追焚き用熱動弁V8、高温暖房用熱動弁V10を全閉とする。
本発明に係る運転制御部Cは、浴槽への湯張り運転が完了した状態で当該湯張り運転に続いて保温運転が行われている場合、又は湯張り運転が完了してリモコンR2の追焚きスイッチSw7が押下された場合、浴槽10に貯留される浴槽水を目標湯張り温度へ昇温させる追焚き運転を実行する。
当該追焚き運転が実行されると、図4に示すように、まず、熱媒循環ポンプP2及び浴槽水循環ポンプP1が作動状態となった後、加熱開始時点t1から加熱停止時点t2の間の加熱期間Δtにおいて熱媒加熱部H2が作動状態となり、熱媒が加熱されるのであるが、本発明の運転制御部Cでは、当該熱媒加熱部H2の加熱停止時点t2を、浴槽戻りサーミスタS2にて検出される浴槽戻り温度が目標湯張り温度に到達するよりも十分に前の時点として、効率の向上を図りながらも、追焚き運転終了時における浴槽10の浴槽水の温度(浴槽戻りサーミスタS2にて測定される温度)を目標湯張り温度に維持する制御を実行する点に特徴がある。以下、その構成につき、図2〜4に説明を追加する。
図2に示すように、運転制御部Cは、熱媒加熱部H2を最適な加熱停止時点t2に停止するべく、加熱停止時点t2における目標浴槽戻り温度としての加熱停止判定温度Tx(加熱停止判定温度関連値の一例)を導出する。
h=L×(Tm−Ts)×比熱・・・・(式1)
ここで、浴槽水量(残湯量)L、浴槽温度Tsは夫々具体的に導出(又は検出、又は読み出し)可能な値であり、例えば、浴槽水量(残湯量)L:200L、浴槽温度Ts:38℃等となる。
尚、浴槽戻りサーミスタS2にて測定される浴槽温度Tsは、加熱開始時点t1の直後においては、浴槽戻り路L7に存在する湯水の温度を測定することとなり、浴槽戻り路L7からの放熱を考慮すると、浴槽温度Tsよりも低い温度となっている。従って、本発明にあっては、当該放熱をも考慮する場合、浴槽戻りサーミスタS2にて測定される浴槽温度Tsにて測定される時点は、浴槽10から浴槽戻りサーミスタS2までの浴槽戻り路L7を浴槽水が通流した後(例えば、追焚き運転が開始して浴槽水循環ポンプP1の作動時点から10〜15秒経過した後)を意味する。
h1=L×(Tx−Ts)×比熱・・・・・(式2)
ここで、浴槽水量(残湯量)Lは、具体的に導出(又は検出、又は読み出し)可能な値であり、例えば、浴槽水量(残湯量)L:200Lとなる。
h2=Pm1×(Tn1−Tx)×比熱・・・・・・(式3)
また、配管容量Pm1は、例えば、風呂装置100の設置事業者が風呂装置100を設置する際に、風呂装置100の記憶部Mに記憶される既知の値であり、例えば、配管容量Pm1:3Lとなる。
また、加熱停止時点t2の配管に貯留される熱媒温度Tn1は、実体上は、加熱停止時点t2以外の時点であっても、略一定の値が出力されるものであり、例えば、熱媒温度Tn1:80℃となる。
尚、一次側保有熱量導出手段A3としての運転制御部Cは、熱媒の流れ方向で追焚き熱交換器EX5の出口から副熱交換器EX4の入口までの追焚き回路C1としての追焚き戻り路L10の配管容量Pm2と、当該追焚き戻り路L10の熱媒温度Tn2から加熱停止判定温度Txとを減算した値とを乗算した第2熱媒保有熱量を、前記第1熱媒保有熱量に加算する形態で、以下の(式4)に示すように、一次側保有熱量h2を導出するように構成しても良い。
h2=Pm1×(Tn1−Tx)×比熱+Pm2×(Tn2−Tx)×比熱
・・・・(式4)
ここで、追焚き戻り路L10の熱媒温度Tn2は、加熱停止時点t2の実測値ではなく、例えば、加熱開始時点t1の第2熱媒サーミスタS11の検出値から推定される温度(例えば、Tn1−20℃程度の値)とする。
次に、本発明の追焚き運転の制御フローを、特に、熱媒加熱部H2を停止する制御を中心として説明する。
当該追焚き運転が実行されると、図3に示すように、まず、熱媒循環ポンプP2及び浴槽水循環ポンプP1が作動状態とした後、加熱開始時点t1に浴槽10にて必要とされる必要熱量hを導出する(♯01:必要熱量導出工程)。
ここで、熱媒循環ポンプP1及び浴槽水循環ポンプP2を停止する条件としては、様々な条件が考えられるが、例えば、浴槽戻りサーミスタS2が設定温度に達した場合(条件1)や、ポストポンプを実行している間において、追焚き熱交換器EX5にて回収できる単位時間あたりの熱量を熱媒循環ポンプP1及び浴槽水循環ポンプP2にて消費する単位時間当たりの電力量で除算した値をポストポンプ効率とし、当該ポストポンプ効率が予め決定され記憶部Mに記憶される効率閾値を下回った場合(条件2)や、ポストポンプ時間が予め決定され記憶部Mに記憶される時間閾値を超えた場合(条件3)に、停止する。
尚、熱媒循環ポンプP1及び浴槽水循環ポンプP2を停止する条件として、条件1や条件2を採用する場合、ポストポンプ時間が比較的長くなる(例えば、5分を超える)場合があるが、このような場合には、上述した加熱停止判定温度導出処理での加熱停止判定温度導出工程において導出される加熱停止温度Txを、ポストポンプ補正温度差(例えば、1deg)だけ高い値へ補正するように構成しても構わない。
条件2や条件3の場合は、設定温度に達していないので、再度燃焼動作に入り、設定温度まで加熱する。
その際も、上述した加熱停止判定温度導出処理での加熱停止判定温度導出工程において導出される加熱停止温度Txを、ポストポンプ補正温度差(例えば、1deg)だけ高い値へ補正するように構成しても構わない。
(1)図3のステップ♯05の加熱停止工程において、加熱停止手段A5としての運転制御部Cは、加熱開始時t1から熱媒加熱部H2で投入される投入熱量h3が、導出された加熱停止判定温度Tx(加熱停止判定温度関連値の一例)にて決定される一次側保有熱量h2を必要熱量hから減算した熱量に等しくなったときに、熱媒加熱部H2による熱媒の加熱を停止するように構成しても構わない。
ここで、熱媒加熱部H2で投入される投入熱量h3は、熱媒加熱バーナg2の単位時間当たりの熱出力に追焚き熱交換器EX5の熱交換効率を乗算して時間積分した値(浴槽10の浴槽水への実インプット)であるとする。
しかしながら、各工程が加熱開始時t1にて実行される場合には、加熱開始時t1にて浴槽戻りサーミスタS2にて検出される値を、直接用いて実行する構成を採用しても構わない。
しかしながら、加熱停止時点t2において熱媒循環回路の熱媒が保有する一次側保有熱量は、その一部が外部へ放熱される点、及びポストポンプ時間に制限がある点を考慮すると、そのすべてが、追焚き熱交換器EX5にて浴槽水へ供給されるわけではないから、加熱停止判定温度関連値として、加熱停止判定温度Txをそのまま用いる場合、追焚き運転が完了した際に、浴槽10の浴槽水を設定温度にまで昇温させることができない場合がある。
そこで、例えば、加熱停止処理において、加熱停止判定温度関連値として、加熱停止判定温度Txに一次側保有熱量の回収損失を補正する回収損失補正値(正の値であり、例えば、1℃)を加えた温度、又は加熱停止判定温度Txに一次側保有熱量の回収損失を補正する回収損失補正率(0を超え1未満の値であり、例えば、0.8)を乗算した温度を用いる構成としても構わない。
これにより、加熱停止処理において熱媒加熱部H2による熱媒の加熱を停止する時点を、回収損失をも考慮した時点とできるから、回収損失がある場合であっても、追焚き運転を完了した際に、浴槽10の浴槽水を設定温度にまで昇温できる。
尚、回収損失補正率については、例えば、初回追焚き運転時、又は風呂試運転時に、5分程度のポストポンプを行い、現実的なポストポンプ時間にて回収できる一次側保有熱量の割合を学習し、当該割合を回収損失補正率とすることができる。
しかしながら、当該一次側保有熱量導出工程では、第1熱媒保有熱量と第2熱媒保有熱量に加えて、追焚き熱交換器EX5と、熱媒加熱部H2に設けられる主熱交換器EX3と副熱交換器EX4との内部に保有される熱量をも加算する形態で導出しても構わない。
この場合、追焚き熱交換器EX5の内部に保有される熱量は、例えば、追焚き熱交換器EX5の内部に存在する熱媒量に、当該追焚き熱交換器EX5に対する熱媒入温度(例えば、熱媒サーミスタS3にて測定される温度)と熱媒出温度(第2熱媒サーミスタS11にて測定される温度)との平均値を乗算した値とできる。
副熱交換器EX4との内部に保有される熱量は、当該副熱交換器EX4の内部に存在する熱媒量に、一般的に潜熱を回収するのに必要な熱媒入温度(例えば、40℃)と一般的に潜熱回収をした後の熱媒の温度(例えば、60℃)との平均値を乗算した値とできる。
主熱交換器EX3の内部に保有される熱量は、当該主熱交換器EX3の内部に保有される熱媒量に、当該主熱交換器EX3への熱媒入温度(一般的に潜熱回収をした後の熱媒の温度(例えば、60℃))と熱媒出温度(熱媒サーミスタS3にて測定される温度)との平均値とを乗算した値とできる。
しかしながら、当該浴槽水量(残湯量)Lは、浴槽水循環回路(浴槽往き路L8と浴槽戻り路L7)に浴槽水が循環して、水流スイッチ41がONした場合には、例えば、風呂自動運転の投入湯量としても構わない。
C1 :追焚き回路
EX3 :主熱交換器
EX4 :副熱交換器
EX5 :追焚き熱交換器
H2 :熱媒加熱部
A1 :必要熱量導出手段
A2 :加熱時投入熱量導出手段
A3 :一次側保有熱量導出手段
A4 :加熱停止判定温度導出手段
A5 :加熱停止手段
Claims (8)
- 熱媒加熱用の燃焼式加熱装置と、前記燃焼式加熱装置の燃焼により熱媒を加熱する第1熱交換器を有する熱媒循環回路と、浴槽内の浴槽水が循環される浴槽水循環回路と、前記熱媒循環回路を通流する熱媒と前記浴槽水循環回路を通流する浴槽水とを熱交換させて前記浴槽水を加熱する第2熱交換器とを備えた風呂装置の制御方法であって、
前記燃焼式加熱装置の作動状態で、前記熱媒循環回路に熱媒を循環させると共に前記浴槽水循環回路に浴槽水を循環させて浴槽水を追焚きする追焚き運転中に、前記燃焼式加熱装置による熱媒の加熱を停止する加熱停止時点での前記浴槽水循環回路での浴槽出口における浴槽戻り温度である加熱停止判定温度を導出する加熱停止判定温度導出処理として、
前記燃焼式加熱装置による熱媒の加熱を開始する加熱開始時点に前記浴槽にて必要とされる必要熱量を導出する必要熱量導出工程と、前記加熱停止判定温度をパラメータとして前記加熱開始時点から前記加熱停止時点までに前記第2熱交換器にて熱媒から浴槽水へ伝達される加熱時投入熱量を導出する加熱時投入熱量導出工程と、前記加熱停止判定温度をパラメータとして前記加熱停止時点にて前記熱媒循環回路の熱媒が保有する一次側保有熱量を導出する一次側保有熱量導出工程と、前記必要熱量が前記加熱時投入熱量と前記一次側保有熱量との合計熱量に等しくなるように前記加熱停止判定温度を導出する加熱停止判定温度導出工程とを含み、
前記浴槽戻り温度が、前記加熱停止判定温度導出処理にて導出された加熱停止判定温度に関連する加熱停止判定温度関連値まで昇温したときに、前記燃焼式加熱装置による熱媒の加熱を停止する加熱停止処理を実行する風呂装置の制御方法。 - 熱媒加熱用の燃焼式加熱装置と、前記燃焼式加熱装置の燃焼により熱媒を加熱する第1熱交換器を有する熱媒循環回路と、浴槽内の浴槽水が循環される浴槽水循環回路と、前記熱媒循環回路を通流する熱媒と前記浴槽水循環回路を通流する浴槽水とを熱交換させて前記浴槽水を加熱する第2熱交換器とを備えた風呂装置の制御方法であって、
前記燃焼式加熱装置の作動状態で、前記熱媒循環回路に熱媒を循環させると共に前記浴槽水循環回路に浴槽水を循環させて浴槽水を追焚きする追焚き運転中に、前記燃焼式加熱装置による熱媒の加熱を停止する加熱停止時点での前記浴槽水循環回路での浴槽出口における浴槽戻り温度である加熱停止判定温度を導出する加熱停止判定温度導出処理として、
前記燃焼式加熱装置による熱媒の加熱を開始する加熱開始時点に前記浴槽にて必要とされる必要熱量を導出する必要熱量導出工程と、前記加熱停止判定温度をパラメータとして前記加熱開始時点から前記加熱停止時点までに前記第2熱交換器にて熱媒から浴槽水へ伝達される加熱時投入熱量を導出する加熱時投入熱量導出工程と、前記加熱停止判定温度をパラメータとして前記加熱停止時点にて前記熱媒循環回路の熱媒が保有する一次側保有熱量を導出する一次側保有熱量導出工程と、前記必要熱量が前記加熱時投入熱量と前記一次側保有熱量との合計熱量に等しくなるように前記加熱停止判定温度を導出する加熱停止判定温度導出工程とを含み、
前記加熱開始時点から前記燃焼式加熱装置で投入された投入熱量が、前記必要熱量から、前記加熱停止判定温度導出処理にて導出された前記加熱停止判定温度に関連する加熱停止判定温度関連値にて決定される前記一次側保有熱量を減算した熱量に等しくなったときに、前記燃焼式加熱装置を停止する加熱停止処理を実行する風呂装置の制御方法。 - 前記加熱停止処理では、前記加熱停止判定温度関連値を、前記加熱停止判定温度と、前記加熱停止判定温度に前記一次側保有熱量の回収損失を補正する回収損失補正値を加えた温度と、前記加熱停止判定温度に前記一次側保有熱量の回収損失を補正する回収損失補正率を乗算した温度と、の何れか一つとする請求項1又は2に記載の風呂装置の制御方法。
- 前記加熱時投入熱量導出工程では、前記加熱停止判定温度導出処理にて導出された前記加熱停止判定温度から前記加熱開始時点の浴槽温度を減算した温度と、前記浴槽の残湯量とを乗算して、前記加熱時投入熱量を導出する請求項1〜3の何れか一項に記載の風呂装置の制御方法。
- 前記一次側保有熱量導出工程では、前記一次側保有熱量を、前記熱媒の流れ方向で前記第1熱交換器の出口から前記第2熱交換器の入口までの前記熱媒循環回路の配管容量と、第1熱交換器の出口での熱媒温度から前記加熱停止判定温度を減算した値とを乗算した第1熱媒保有熱量とする請求項1〜4の何れか一項に記載の風呂装置の制御方法。
- 前記一次側保有熱量導出工程では、前記熱媒の流れ方向で前記第2熱交換器の出口から前記第1熱交換器の入口までの前記熱媒循環回路の配管容量と、加熱停止時において前記第2熱交換器の出口から前記第1熱交換器の入口までの前記熱媒循環回路に貯留される熱媒温度から前記加熱停止判定温度を減算した値とを乗算した第2熱媒保有熱量を、前記第1熱媒保有熱量に加算して、前記一次側保有熱量とする請求項5に記載の風呂装置の制御方法。
- 熱媒加熱用の燃焼式加熱装置と、前記燃焼式加熱装置の燃焼により熱媒を加熱する第1熱交換器を有する熱媒循環回路と、浴槽内の浴槽水が循環される浴槽水循環回路と、前記熱媒循環回路を通流する熱媒と前記浴槽水循環回路を通流する浴槽水とを熱交換させて前記浴槽水を加熱する第2熱交換器とを備えた風呂装置であって、
前記燃焼式加熱装置の作動状態で、前記熱媒循環回路に熱媒を循環させると共に前記浴槽水循環回路に浴槽水を循環させて浴槽水を追焚きする追焚き運転中に、前記燃焼式加熱装置による熱媒の加熱を停止する加熱停止時点での前記浴槽水循環回路での浴槽出口における浴槽戻り温度である加熱停止判定温度を導出するに、前記燃焼式加熱装置による熱媒の加熱を開始する加熱開始時点に前記浴槽にて必要とされる必要熱量を導出する必要熱量導出手段と、前記加熱停止判定温度をパラメータとして前記加熱開始時点から前記加熱停止時点までに前記第2熱交換器にて熱媒から浴槽水へ伝達される加熱時投入熱量を導出する加熱時投入熱量導出手段と、前記加熱停止判定温度をパラメータとして前記加熱停止時にて前記熱媒循環回路の熱媒が保有する一次側保有熱量を導出する一次側保有熱量導出手段と、前記必要熱量が前記加熱時投入熱量と前記一次側保有熱量との合計熱量に等しくなるように前記加熱停止判定温度を導出する加熱停止判定温度導出手段とを含み、
前記浴槽戻り温度が、前記加熱停止判定温度導出処理にて導出された加熱停止判定温度に関連する加熱停止判定温度関連値まで昇温したときに、前記燃焼式加熱装置による熱媒の加熱を停止する加熱停止手段を備える風呂装置。 - 熱媒加熱用の燃焼式加熱装置と、前記燃焼式加熱装置の燃焼により熱媒を加熱する第1熱交換器を有する熱媒循環回路と、浴槽内の浴槽水が循環される浴槽水循環回路と、前記熱媒循環回路を通流する熱媒と前記浴槽水循環回路を通流する浴槽水とを熱交換させて前記浴槽水を加熱する第2熱交換器とを備えた風呂装置であって、
前記燃焼式加熱装置の作動状態で、前記熱媒循環回路に熱媒を循環させると共に前記浴槽水循環回路に浴槽水を循環させて浴槽水を追焚きする追焚き運転中に、前記追焚き運転を終了する時点での前記浴槽水循環回路での浴槽出口における浴槽水温度である加熱停止判定温度を導出するに、前記燃焼式加熱装置による熱媒の加熱を開始する加熱開始時点に前記浴槽にて必要とされる必要熱量を導出する必要熱量導出手段と、前記加熱停止判定温度をパラメータとして前記加熱開始時点から前記加熱終了時点までに前記第2熱交換器にて熱媒から浴槽水へ伝達される加熱時投入熱量を導出する加熱時投入熱量導出手段と、前記加熱停止判定温度をパラメータとして前記加熱停止時点にて前記熱媒循環回路の熱媒が保有する一次側保有熱量を導出する一次側保有熱量導出手段と、前記必要熱量が前記加熱時投入熱量と前記一次側保有熱量との合計熱量に等しくなるように前記加熱停止判定温度を導出する加熱停止判定温度導出手段とを備え、
前記加熱開始時点から前記燃焼式加熱装置で投入された投入熱量が、前記必要熱量から、前記加熱停止判定温度導出手段にて導出された前記加熱停止判定温度に関連する加熱停止判定温度関連値にて決定される前記一次側保有熱量を減算した熱量に等しくなったときに、前記燃焼式加熱装置の加熱を停止する加熱運転停止手段を備える風呂装置。
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