JP3584559B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風呂追い焚き循環回路や上水道からの水を加熱して給湯する給湯回路等、少なくとも２つの熱交換用回路の熱交換加熱を１つのバーナで兼用して熱交換加熱することができる給湯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば風呂追い焚き循環回路と給湯回路との２つの熱交換用回路を備え、それらの熱交換用回路による熱交換加熱を１つのバーナで兼用して行うことができるようにした給湯装置において、前記風呂追い焚き運転と給湯運転を同時に行う場合には、バーナの燃焼制御をフィードフォワード制御とフィードバック制御とにより行うと共に、給湯側の出湯温度の設定温度への調節は前記フィードバック制御によって燃焼量を調節することによって達成している。そしてフィードフォワード制御値とフィードバック制御値との和が予め定めたある第１の基準値以下の小さい値まで低下する場合には、実際にはバーナの最低の連続燃焼熱量を下回る熱量となることから、その間はバーナの燃焼を一旦停止して待機させるようにしていた。そして前記燃焼停止による出湯温度の低下によってフィードバック制御値が増加し、これによって前記フィードフォワード制御値とフィードバック制御値との和が再び増加すると、バーナの燃焼を再開するようにしていた。そしてその場合、バーナの燃焼再開の基準値としては、チャタリングを予防するために前記第１の基準値よりも少し大きい値を第２の基準値とし、その第２の基準値以上になると燃焼を再開するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記第１の基準値と第２の基準値を設けて、電気的、機械的な誤差等に基づくチャタリングを防止するようにした従来の給湯装置においても、熱交換される流量が少ない場合、例えばバーナが燃焼するための最低作動水量に近い水量の場合や入水温度が高い場合等においては、フィードフォワード制御値とフィードバック制御値との和が前記第１の基準値と第２の基準値との間を頻繁に行き来する場合が生じ、チャタリング的な燃焼のオンオフが発生する問題があった。その一方、第１の基準値と第２の基準値との差を大きくすれば、通常時における制御に問題が生じてくる。
【０００４】
そこで本発明は、上記従来装置における欠点を解消し、運転中にフィードフォワード制御値とフィードバック制御値との和が一定の基準値以下の低い値に低下すると燃焼をオフし、一定の基準値以上に回復すると再燃焼するようにした給湯装置において、前記バーナの燃焼のオンとオフが頻繁に繰り返されるチャタリング的現象が生じるのを防止することができる給湯装置の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の給湯装置は、風呂追い焚き循環回路や給湯回路等、少なくとも２つの熱交換用回路の熱交換加熱を兼用して行うことができる１つのバーナを備え、該バーナによる燃焼制御をフィードフォワード制御とフィードバック制御で行うと共に、運転中においてフィードフォワード制御値とフィードバック制御値の和が第１の基準値以下の低い値に低下するとバーナの燃焼を一旦オフし、前記和が前記第１の基準値よりも少し大きい第２の基準値以上の値まで回復すると再びバーナをオンするようにした給湯装置であって、前記運転中においてフィードフォワード制御値とフィードバック制御値の和が前記第１の基準値以下になってバーナの燃焼を一旦オフした場合には、少なくとも一定期間は、例え前記和が前記第２の基準値以上に回復しても、バーナの燃焼を再開させることなく待機状態に維持させる制御部を設けたことを特徴としている。
【０００６】
上記本発明の特徴において、運転中、制御部はフィードフォワード（以下ＦＦと略する）制御値とフィードバック（以下ＦＢと略する）制御値の和を演算し、これが第１の基準値以下になると、バーナの燃焼を一旦オフし、待機させる。バーナ燃焼がオフされると、出湯温度が低下してくるので、出湯温度から演算されるＦＢ制御値が次第に増加し、よってＦＦ制御値とＦＢ制御値との和がやがて第２の基準値以上に回復し、バーナの燃焼が再開されることになる。但し、一定期間が経過するまでは、例え制御値の和が前記第２の基準値以上に回復しても、前記バーナの燃焼停止は継続される。一定期間の燃焼停止を確保することで、一旦燃焼を停止したバーナが直ぐに再燃焼することによるチャタリング的現象を防止することができる。
上記において、ＦＦ制御値は、例えばＦＦ号数とすることができ、ＦＢ制御値は、ＦＢ号数とすることができる。ここで号数とは、１号が１リットルの水を１分間に２５℃上昇させるような熱量をいう。
また上記においてＦＦ制御値とＦＢ制御値との和がバーナの最低の連続燃焼熱量を下回るような場合には、バーナを連続燃焼すると熱量過剰となるので、バーナの燃焼をその間は中止する必要があるが、前記第１の基準値と第２の基準値はそのような場合に、バーナの燃焼を停止する基準値と、停止後に再び燃焼を再開する基準値である。即ち、前記第１の基準値は、バーナの最低連続燃焼熱量を下回る値として予め選択された値で、バーナの種類や能力により予め実験によって決定しておくことができる。また第２の基準値は燃焼を再開する基準値であり、第１の基準値よりも多少大きい値が選択される。この理由は、もし第２の基準値を第１の基準値と同じにすると、測定値や演算値の電気的、機械的な僅かな誤差、ノイズによって燃焼のオフとオンが繰り返されるチャタリングが生じるので、前記誤差やノイズの範囲を越える値として第２の基準値が設けられ、これを持って燃焼再開の基準値としているのである。
また上記において、バーナを燃焼停止のまま待機状態におく一定時間は、例えば３秒とする等、数秒以上１０秒以下の適当な時間を選ぶことができる。これとは逆に、一旦燃焼が始まった場合には、その最低の燃焼継続時間を設けることなく、ＦＦ制御値とＦＢ制御値の和が第１の基準値以下になれば直ちに燃焼を停止するようにしているのは、もし最低の燃焼継続時間を設けた場合には、その間の継続燃焼によって、出湯温度が非常に高温となってしまう場合があるからである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を実施形態に基づいて説明する。
図１は本発明の給湯装置の実施形態例を示す１缶２回路式給湯装置の全体構成図で、図２は制御部による運転の制御機構を示すフローチャートである。
【０００８】
図１に沿って１缶２回路式給湯装置の全体構成を説明する。符号１０は１缶２回路式の熱交換缶体で、１つの送風ファン１１と１つのバーナ１２を備えている。バーナ１２は燃料の噴霧ノズル１２ａ 、点火器１２ｂ 等を備えている。前記噴霧ノズル１２ａ には燃料が供給ポンプ１２ｃ により、供給制御弁１２ｄ を介して供給される。
熱交換缶体１０内の上部空間には風呂追い焚き循環回路２０の熱交換部２０ａ と給湯回路４０の熱交換部４０ａ が配置されている。
前記風呂追い焚き循環回路２０は、図示しない浴槽からの浴槽水を熱交換缶体１０へ搬送するための風呂戻り管２１と、熱交換加熱された湯を熱交換缶体１０から浴槽へ搬送するための風呂往き管２２とからなる。
前記風呂戻り管２１には浴槽水位を検出する圧力センサ３１、循環用ポンプ３２、水流スイッチ３３、浴槽温度センサ３４が設けられ、また風呂戻り管２１から風呂往き管２２へは三方弁２３を介してバイパス２４が設けられている。
前記給湯回路４０は上水道からの水を熱交換缶体１０に搬送する入水管４１と、熱交換缶体１０で加熱された温水を出湯する出湯管４２を有し、出湯管４２は更に一般給湯管４３と風呂自動落とし込み管４４とに分岐して延設されている。
前記入水管４１には水量センサ５１、入水温度センサ５２が設けられ、出湯管４２には出湯温度センサ５３が設けられている。また入水管４１からは比例調節弁４５を介してバイパス４６が設けられている。そして該バイパス４６の合流点よりも下流側に水量調節弁５４と給湯温度センサ５５が設けられている。
前記一般給湯管４３の末端には一般給湯カラン４３ａ が設けられ、また前記風呂自動落とし込み管４４は落とし込み水量センサを有する落とし込み弁ユニット４４ａ を介して前記風呂戻り管２１に接続し、浴槽への温水の自動落とし込みができるようにしている。
【０００９】
前記熱交換缶体１０には、給湯回路４０の熱交換部４０ａ が熱交換缶体１０から外へ少し出たベンディング部に沸騰防止用温度センサ６０が設けられている。この沸騰防止用温度センサ６０は、熱交換缶体１０内に配置される風呂追い焚き循環回路２０の熱交換部２０ａ と給湯回路４０の熱交換部４０ａ の内、バーナ１２に近く、過熱されやすい給湯回路４０側の熱交換部４０ａ に配置され、内部の水温を検出するセンサである。また熱交換缶体１０の外側近傍の風呂往き管２２、及び熱交換缶体１０の外側近傍の出湯管４２には、それぞれ過熱安全装置６１、６２が設けられている。これらの過熱安全装置６１、６２は前記風呂往き管２２、出湯管４２そのものの温度を検出して管２２、４２が過熱状態になるのを防止するための装置である。
７０は制御部で、装置各部に設けられたセンサ類からの情報を受け、また図示しないリモコンからの指令を受けて、内蔵のソフトウエアに基づき演算、判定し、所定の指令を装置各部に出力する。
【００１０】
上記制御部７０による運転の制御を説明すると、運転は、給湯単独運転、給湯運転と風呂追い焚き運転との同時運転、風呂追い焚き単独運転の３つの場合がある。何れの場合においても、バーナ１２は兼用される。
給湯単独運転は、給湯運転の元スイッチがオンしている状態において、一般給湯カラン４３ａ 等が開かれることによって水量センサ５１が最低作動水量以上を検出すると開始される。制御部７０は送風ファン１１を駆動し、また点火器１２ｂ による着火動作を開始し、供給ポンプ１２ｃ を開いて、噴霧ノズル１２ａ からの噴霧燃料に着火する。制御部７０により着火時における燃料供給量は着火用の量とし、また送風ファン１１の回転数は着火用回転数とされる。運転が開始されると、制御部７０は設定出湯温度と入水温度センサ５２からの入水温度と、水量センサ５１からの入水量等から必要な燃焼熱量を演算し、その演算された必要燃焼熱量をＦＦ制御値として、ＦＦ制御する。そして出湯温度センサ５３によって実際に出湯された出湯温度を検出し、これと設定出湯温度とを比較して、その差に相当する燃焼熱量をＦＢ制御値として演算し、ＦＢ制御する。前記演算される燃焼熱量は出湯号数として演算することができ、ＦＦ制御値、ＦＢ制御値をＦＦ出湯号数、ＦＢ出湯号数として演算することができる。また運転は、必要燃焼熱量（必要出湯号数）が予め定めた一定値（一定出湯号数）以下の場合にはオンオフ燃焼とすることができ、それを越える場合は連続燃焼とすることができる。
給湯運転中に一般給湯カラン４３ａ が閉止されることで水量センサ５１が最低作動水量未満になると、制御部７０は燃料の供給を停止してバーナ１２の燃焼をオフすると共に送風ファン１１の回転数を燃焼中における回転数からポストパージ回転数に変更し、さらに一定のポストパージ時間の経過後送風ファン１１の回転を停止する。これによって運転は終了する。前記ポストパージ回転数は送風ファン１１による最大回転数とすることができ、これによって排気ガスを速やかに一掃する。
【００１１】
次に給湯運転と風呂追い焚き運転とが同時運転される場合における制御部７０による運転制御機構を説明する。給湯運転中に更に風呂追い焚き運転が指令された場合、或いは風呂追い焚き運転中に更に給湯運転が指令された場合には同時運転となる。同時運転においては、ＦＦ制御とＦＢ制御により燃焼制御を行うことになる。勿論、ＦＦ制御値とＦＢ制御値はそれぞれＦＦ出湯号数とＦＢ出湯号数とすることができる。そして同時運転中は通常、必要燃焼熱量が多いので原則としてＦＦ制御とＦＢ制御による連続燃焼運転とし、ＦＦ出湯号数を一定とし、給湯側の出湯温度はＦＢ出湯号数を調節することで設定出湯温度に調節する。
以上のようにＦＦ制御とＦＢ制御とにより連続燃焼を行う場合においては、そのＦＦ制御値（ＦＦ出湯号数）とＦＢ制御値（ＦＢ出湯号数）の和が予め定めた第１の基準値以下になると燃焼を停止し、第２の基準値以上まで復帰すると燃焼を再開するようにしているが、それについて図２に沿って説明する。
即ち、図２において、制御部７０は、運転が給湯運転と風呂追い焚き運転との同時運転の場合（ステップＳ１でイエス）には、ＦＦ制御とＦＢ制御による連続燃焼運転を開始する（ステップＳ２）と共に、ＦＦ制御値であるＦＦ出湯号数とＦＢ制御値であるＦＢ出湯号数との和が第１の基準値（第１の基準出湯号数Ａ、例えば６．７ 号）以下になるか否かを監視し（ステップＳ３）、以下になる場合（ステップＳ３でイエス）にはバーナ１２の燃焼をオフし（ステップＳ４）、待機状態にする。そして一定期間、例えば３秒間は必ず燃焼停止のまま待機状態に維持（ステップＳ５）した後、ＦＦ制御値（ＦＦ出湯号数）とＦＢ制御値（ＦＢ出湯号数）との和が第２の基準値（第２の基準出湯号数Ｂ、例えば７．２ 号）以上になるまで回復するのを監視し（ステップＳ６）、第２の基準値まで回復するとバーナ１２の燃焼を再開する（ステップＳ６でイエス、ステップＳ７）。
前記第１の基準値は、第１の基準出湯号数Ａとして、既述したように例えば６．７ 号とすることができるが、この値に限定されるものではなく、他の適当な値を採用することができる。前記第１の基準値は、バーナの最低連続燃焼熱量を下回る値として、バーナの種類や能力により予め実験によって、適当な値を決定しておくことができる。また第２の基準値も第２の基準出湯号数Ｂとして、既述したように例えば７．２ 号とすることができるが、この値に限定されるものではなく、燃焼を再開する基準値として、第１の基準値よりも多少大きい適当な値を予め実験によって採用することができる。第２の基準値は、これを第１の基準値と同じにすると、測定値や演算値の電気的、機械的な僅かな誤差、ノイズによって燃焼のオフとオンが繰り返されるチャタリングが生じることから、前記誤差やノイズの範囲を越える値として、チャタリングの発生を予防するために設けられたものである。
前記燃焼停止状態のまま待機させる最低待機継続時間である一定時間は、既述したように例えば３秒とする等、数秒以上１０秒以下の適当な時間を選ぶことができる。
一方、ＦＦ号数とＦＢ号数との和が第２の基準値以上になることで、バーナ１２の燃焼を再開した場合には、最低の燃焼継続時間は設けない。もし最低の燃焼継続時間を設けた場合には、その間の継続燃焼によって、出湯温度が非常に高温となってしまう場合があるからである。
【００１２】
次に風呂追い焚き単独運転がなされる場合を説明する。今、リモコンによる追い焚き運転指令があると、制御部７０は循環用ポンプ３２を駆動させ、また送風ファン１１を駆動させ、水流スイッチ３３が最低作動水量以上を検出すると、燃料の供給ポンプ１２ｃ を開いて噴霧ノズル１２ａ から噴霧される燃料に対して点火器１２ｂ による火花によって着火を行う。着火は着火用の燃料供給量で且つ前記送風ファン１１を着火用回転数にして行う。着火後、燃料供給量及び送風回転数を所定の回転数に増加して、定常の燃焼に入る。風呂追い焚き単独運転においては、通常、ＦＦ制御により一定の出湯号数で連続燃焼を行い、設定された浴槽温度になると制御部７０によって運転を停止する。運転の停止は、制御部７０によって先ず燃料供給が停止され、それと共に送風ファン１１の回転数がポストパージ回転数に増加され、一定時間後に停止される。
【００１３】
【発明の効果】
本発明は以上の構成よりなり、請求項１に記載の給湯装置によれば、運転中においてフィードフォワード制御値とフィードバック制御値の和が第１の基準値以下の低い値に低下するとバーナの燃焼を一旦オフし、前記和が第１の基準値よりも少し大きい第２の基準値以上の値まで回復すると再びバーナをオンするようにした給湯装置であって、運転中においてフィードフォワード制御値とフィードバック制御値の和が前記第１の基準値以下になってバーナの燃焼を一旦オフした場合には、少なくとも一定期間は、例え前記和が第２の基準値以上に回復しても、バーナの燃焼を再開させることなく待機状態に維持させる制御部を設けたので、運転中において、熱交換される流量が少ない場合、例えばバーナが燃焼するための最低作動水量に近い水量の場合や、入水温度が高い場合等において、フィードフォワード制御値とフィードバック制御値との和が第１の基準値と第２の基準値との間を頻繁に行き来することになっても、最低限度として一定時間は燃焼停止の状態が維持されるので、チャタリング的にバーナがオン、オフするのを防止することができる。また一定時間の燃焼停止を行うと、その一定時間に相当してＦＦ制御値とＦＢ制御値の和が増加するので、次回の燃焼オンの時間もそれなりに長くすることができるので、これによってもチャタリング的な燃焼のオン、オフを防止することができる。
加えて、現行状態の一定時間の継続は、燃焼停止状態においてのみ行われ、燃焼中には行われないので、燃焼状態が強制的に継続されることによって出湯温度が好ましくない高温まで上昇したりするのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の給湯装置の実施形態例を示す１缶２回路式給湯装置の全体構成図である。
【図２】制御部による運転の制御機構を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 熱交換缶体
１１ 送風ファン
１２ バーナ
２０ 風呂追い焚き循環回路
４０ 給湯回路
５３ 出湯温度センサ
７０ 制御部

Claims (1)

1. 風呂追い焚き循環回路や給湯回路等、少なくとも２つの熱交換用回路の熱交換加熱を兼用して行うことができる１つのバーナを備え、該バーナによる燃焼制御をフィードフォワード制御とフィードバック制御で行うと共に、運転中においてフィードフォワード制御値とフィードバック制御値の和が第１の基準値以下の低い値に低下するとバーナの燃焼を一旦オフし、前記和が前記第１の基準値よりも少し大きい第２の基準値以上の値まで回復すると再びバーナをオンするようにした給湯装置であって、前記運転中においてフィードフォワード制御値とフィードバック制御値の和が前記第１の基準値以下になってバーナの燃焼を一旦オフした場合には、少なくとも一定期間は、例え前記和が前記第２の基準値以上に回復しても、バーナの燃焼を再開させることなく待機状態に維持させる制御部を設けたことを特徴とする給湯装置。

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