JP3748593B2

JP3748593B2 - 給湯器付き風呂釜

Info

Publication number: JP3748593B2
Application number: JP16508695A
Authority: JP
Inventors: 和之飯泉; 喜久雄岡本
Original assignee: 株式会社ガスター
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2021-02-22
Also published as: JPH0914754A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、給湯器用の給湯熱交換器と浴槽の水を追焚きする風呂熱交換器とを備えた給湯器付き風呂釜に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の給湯器付き風呂釜では、風呂用のバーナーに風呂用の電磁弁を接続し、給湯用バーナーに給湯用の電磁弁を接続し、両電磁弁に比例弁を共通に接続して、元ガス電磁弁からのガス量を制御している。このように、比較的能力の大きい比例弁を共通に設けることでコストダウンを図ることができると共に、比例弁の比例制御を利用して所望の温度の給湯を可能にすると同時に、比例弁のガバナーの機能を利用して一定の圧力のガスを風呂バーナーに供給することを可能にしている。
【０００３】
一方、近年においては、給湯器付き風呂釜の多機能化に伴い、設定温度の湯を設定水位まで注湯する自動湯はり機能を持つものが販売されている。このような機能を実現するためには、浴槽に残っている水量を検知した上で残りの水量を計算して注湯する必要がある。そこで、かかる給湯器付き風呂釜では、浴槽の水位を検知できるよう圧力センサーを備えつけることでかかる機能を実現している。
【０００４】
ところが、圧力センサー自体高価なものであり、かかる機能を追加することはコストアップにつながり、廉価で高機能化という目的に沿わない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、圧力センサーを使用することなく、浴槽の水位、即ち残水の量を測定する方法として、風呂バーナーから一定の熱量を供給した時の残水の上昇温度を測定し、風呂釜のシステム効率などを参考にして演算することが提案されている。
【０００６】
しかしながら、上記した通り、風呂バーナーと給湯バーナーとに共通に比例弁を設けてコストダウンを図っている場合、本発明者は次のような演算誤差が生じる原因を見い出した。
【０００７】
第一に、演算に用いる加熱能力は前記の比例電磁弁の駆動電流値をもとに求められるが、同じ電流値であっても、風呂電磁弁のみを開いて風呂バーナーのみを燃焼させている場合のほうが、風呂電磁弁と給湯電磁弁の両方を開いて燃焼させている場合よりも、圧力ロスが大きく、風呂バーナーのみを燃焼させている場合のほうが、風呂バーナーのガス二次圧が高くその分その加熱能力が高くなる点である。
【０００８】
この為、元ガス電磁弁と風呂電磁弁とを開き且つ比例弁を所定の値に開いて、風呂バーナーから一定の割合で熱量を供給し、残水が所定温度上昇した時の経過時間（通常は２分から３分である。）をもとにトータルの投入熱量を得て残水量を求めようとした場合、給湯バーナーのオン・オフの条件により、風呂バーナーから供給される熱量誤差が生じ、残水量を求める演算が正しく行われないことになる。
【０００９】
第二に、給湯器の給湯温度を所望の値に可変設定できる機能を有している場合は、給湯バーナーに設定されたガス量を供給するために、優先的に比例弁の開口度を制御する必要がある。その結果、風呂用のバーナーにもそれに連動したガス量が供給され、風呂バーナの能力を一定に保つことができなくなり、やはり残水量を求める演算が正しく行われないことになる。
【００１０】
そこで、残水量を測定するために風呂バーナーから所定の熱量を供給している最中に、給湯器側の給湯バーナーが燃焼した場合、それに応じて変化する風呂バーナーの能力変化をも考慮して、投入される熱量を演算することも考えられる。しかし、そのような補正を行うことは、給湯器側の動的な変動に追従して補正調整を行う必要等があり極めて複雑であり、そのための開発費用がかさみかえってコストアップにつながり現実的ではなくなる。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、ガス比例弁を共通に設けた場合でも、風呂バーナーの能力を一定の状態に保って、残水量の演算のための追焚き動作をさせることで、残水量の正確な測定・演算を可能にすることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の解決手段は、風呂熱交換器および給湯熱交換器と、前記各熱交換器への熱量供給を制御する共通の熱量制御手段とを有し、前記熱量制御手段が前記給湯熱交換器へ所望の熱量を供給するよう構成された給湯器付き風呂釜において、浴槽内の残水に前記風呂熱交換器を介して所定の熱量を加えた時の前記残水の上昇温度から当該残水の量を測定するに際し、当該所定の熱量を加える途中で、前記給湯熱交換器への熱量の供給が行われた場合、前記風呂熱交換器への熱量の供給を停止し、前記給湯熱交換器への熱量の供給が終了した後に、再度風呂熱交換器への熱量の供給を開始する制御装置を設けたことを特徴とする給湯器付き風呂釜にある。
【００１３】
さらに、本発明の解決手段は、前記の残水量を測定するに際し、前記風呂熱交換器への所定の熱量の供給の前に、当該残水の温度を測定した後、前記給湯熱交換器への熱量の供給が行われていないことを確認してから前記風呂熱交換器への所定の熱量の供給を開始することを特徴とする給湯器付き風呂釜にある。
【００１４】
さらに、本発明の解決手段は、湯はり指示信号を受けた後、浴槽内に残水が存在していた場合、前記の残水量の測定を行った後、予め設定された湯量と当該残水量との差の湯を注湯することを特徴とする給湯器付き風呂釜にある。
【００１５】
さらに、本発明の解決手段の給湯器付き風呂釜は、各熱交換器を加熱する風呂バーナーおよび給湯バーナーと、前記風呂バーナーおよび前記給湯バーナーにそれぞれ接続され、それぞれのガス供給のオン・オフを行う風呂開閉弁および給湯開閉弁とを有し、前記の熱量制御手段は前記風呂開閉弁および給湯開閉弁に共通に接続された比例弁を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、熱量を供給するための燃料はガスに限定されず、灯油や軽油等の場合も適用できる。その場合は、熱量制御手段としては電磁ポンプが使用される。
【００１７】
さらに、燃料がガスや灯油、軽油の場合は、一般に燃焼バーナーによって熱量が供給されるが、熱交換器に取り付けた触媒にガス等の燃料を供給して当該触媒から直接熱を供給する場合も、本発明は適用可能である。
【００１８】
【作用】
本発明によれば、残水量の測定のために風呂バーナーから所定の熱量を供給している途中で、給湯器側のバーナーが燃焼しているか否かを監視し、燃焼していた場合は、風呂バーナーの燃焼を停止し、給湯バーナーの燃焼の停止を待って風呂バーナーによる追焚き動作を再開することができ、残水量の測定中は、風呂バーナーのみから予め決められた一定の割合の熱量を供給することができ、残水量の演算を正確に行うことができる。
【００１９】
さらに、本発明によれば、残水量の測定工程の最初に残水の温度測定をした後に、給湯器側が運転中かどうかをチェックしてから風呂バーナーによる追焚きを開始しているので、給湯器の運転中に無駄な風呂バーナーの追焚きを開始する必要がなくなる。
【００２０】
さらに、本発明によれば、浴槽の水位センサーを備えることなく、且つ比例弁を風呂側と給湯側に共通に一個設ける場合でも、設定量の湯を自動的に浴槽にはることができる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付した図面に基づいて詳述する。
［実施例の全体構成］
図１は、本発明の実施例の全体構成図である。給湯器付き風呂釜１００には、風呂燃焼室１と給湯燃焼室２とが設けられている。それぞれの燃焼室には、風呂熱交換器１０と給湯熱交換器２０、風呂バーナー１１と給湯バーナー２１（本実施例では３口設けられている。）、風呂イグナイター１３と給湯イグナイター２３、風呂フレームロッド１４と給湯フレームロッド２４が設けられている。また、両燃焼室１、２に対して、共通の燃焼ファン３０が設けられ、それぞれで燃焼した空気は排気口を通じて排気される。
【００２２】
風呂バーナー１１へのガスの供給をオン・オフ制御する風呂開閉弁としての風呂電磁弁１２、それぞれの給湯バーナー２１へのガスの供給をオン・オフ制御する給湯開閉弁としての給湯ガス電磁弁２２が設けられ、それらの電磁弁１２、２２に対して共通に比例弁としての比例電磁弁３１、元ガス電磁弁３２が設けられている。
【００２３】
これらの電磁弁や比例弁、イグナイター、フレームロッド、燃焼ファン、更に後述する各種センサー等は、電装基板４１に搭載されるマイクロコンピュータ等の制御装置により制御される。また、その制御装置は浴室や台所に設置されたリモコンスイッチ４０に接続され、内蔵または外付けされるメモリに記憶されたプログラムに従って操作信号を受信し各種の制御信号を出力する。
【００２４】
尚、本給湯器付き風呂釜１００には、浴槽の水位を検出できる圧力センサーは設けられていない。
【００２５】
給湯器側の動作の概略は、給湯栓が開かれると、水量センサー２５が給水２８の流量を感知し、燃焼ファン３０によるプリパージの後、給湯イグナイター２３の放電と共に元ガス電磁弁３２、比例弁３１、給湯電磁弁２２が開き、設定温度に応じて開かれた比例弁３１の開口度に従ったガス圧力で給湯バーナー２１での燃焼が行われ、設定温度の湯が給湯口２９から供給されることで行われる。給湯温度を設定温度に保つために、入水サーミスタ２６、出湯サーミスタ２７及び水量センサー２５の出力から演算された値で、比例弁３１の比例電磁弁電流が制御されている。給湯器側には、バーナー２１が３口設けられ、それぞれに給湯電磁弁２２が設けられ、比例弁と組み合わせることでより広範囲の制御ができるようにしている。この結果、最大の投入熱量は、例えば、４５，０００キロカロリ（Ｋｃａｌ）程度になる。
【００２６】
一方、風呂側では、元ガス電磁弁３２、比例弁３１、風呂電磁弁１２を開くことで、風呂バーナー１１を燃焼させ、循環ポンプ１７により浴槽内の湯を循環させながら、追焚き運転をおこなっている。また、自動湯はり運転では、給湯側の燃焼で得られた湯を注湯電磁弁３４を介して風呂側の循環通路に供給し、設定した量の注湯を浴槽へ行ったあと、風呂側の燃焼により設定温度までの追焚き運転を行っている。なお、給湯器側の上水と風呂側の下水とが混合しないように、逆止弁３５が設けられている。風呂側の最大投入熱量は、例えば１２、０００キロカロリ（Ｋｃａｌ）と給湯器側よりも小さく設定されている。
［自動湯はり運転と残水量の測定］
さて、次に自動湯はり運転について説明し、さらに、本発明の実施例による残水量の測定・演算について説明する。図２、３、４は本発明の実施例の自動湯はり運転と残水量の測定・演算のフローチャート（１）、（２）、（３）であり、図５は同実施例のブロック図である。
【００２７】
先ず、図２のフローチャート（１）に示すように、リモコンスイッチ４０より、設定温度と設定量の情報と共に自動湯はりスイッチのオンした信号が発せられることで運転が開始される。かかる信号を受信した制御装置４２は、循環ポンプ１７を作動させ風呂熱交換器１０、往管１８、浴槽への取付け金具（図示せず）、浴槽（図示せず）、戻り管１９の経路で水を循環させる。この時、浴槽と往管１８および戻り管１９とを接続する取付け金具の高さ以上の水位の残水が浴槽内にあれば、その残水が循環し風呂水流スイッチ１５がそれを検知する（ステップＳ１）。
【００２８】
ここで、残水がある場合は、後述するようにステップＳ２により水量の測定・演算を行う。そして、演算によって得られた残水量Ｑが予め設定された浴槽の水量より少ないか否かの判断が、制御装置４２にて行われる（ステップＳ３）。
【００２９】
残水量Ｑが、設定量よりも少ない場合は、両者の差である注湯すべき量ΔＱを制御装置で求め（ステップＳ４）、給湯器側から注湯する（ステップＳ５）。
【００３０】
また、ステップＳ１にて、残水なしと判断された場合は、予め設定された水量の湯を給湯器の運転により注湯する（ステップＳ６）。また、別の方法としては、予め設定された水量より少ない量の湯を注湯した後、残水の有無を確認して、残水有りの場合はステップＳ２へ、残水無しの場合は残りの注湯を続ける等の制御を行うことでも良い。この場合、取付け金具の直前まで残水が残っていた場合に、設定された水量を大きく越えて注湯されることを防止することができる。
【００３１】
その後、浴槽の湯の温度を風呂サーミスタ１６により測定し（ステップＳ７）、浴槽の温度が予め設定された温度よりも低いか否かの判断が、制御装置４２にて行われる（ステップＳ８）。そして、低い場合は、風呂バーナー１１を燃焼させて追焚きを開始する（ステップＳ９）。浴槽の温度が設定温度以上になると（ステップＳ１０）、追焚きを終了し（ステップＳ１１）、制御装置４２から自動湯はり運転の終了の信号がリモコンスイッチ４０に送信される。
【００３２】
次に、残水量の測定・演算（ステップＳ２）について、図３、４のフローチャート（２）、（３）にしたがって説明する。
【００３３】
最初に、風呂サーミスタ１６により浴槽の残水の温度Ｔ₀を測定する（ステップＳ２１）。この温度測定は、風呂用の循環ポンプ１７を作動させ、浴槽内の残水が循環して戻ってくるまで待つ必要があり、通常は３０秒程度を要する。
【００３４】
その後、給湯器側が運転中かどうかをチェックする（ステップＳ２２）。このチェック工程では、図４のフローチャート（３）に示す通り、まず給湯器が運転中かどうかを、例えば、給湯器側の水量センサー２５からの信号により制御装置４２が検知する。水量センサー２５が給水を検知していた場合、通常は給湯電磁弁２２が開かれて、給湯バーナー２１の燃焼が行われているからである。また、本発明において、残水量測定中に最も問題となる給湯器側の電磁弁２２の開口の有無を制御装置４２で検知することで、給湯器の運転の有無をチェックすることもできるし、また給湯フレームロッド２４からの信号を検知することでも可能である。（ステップＳ３０）。
【００３５】
もし、給湯器が運転中であれば、給湯器の運転が停止するまで待機する（ステップＳ３３）。そして、給湯器の運転が停止すれば、図３のＡのところに戻り、再度浴槽の温度測定を行う（ステップＳ２１）。一方、ステップＳ３０にて給湯器が運転中でない場合は、次の追焚き開始のステップに移行する。
【００３６】
上記のように、浴槽の温度測定を行った直後給湯器が運転していない場合に、元ガス電磁弁３２、比例弁３１、ふろ電磁弁１２を開いて風呂バーナー１１を燃焼させ、循環ポンプ１７を作動させながら追焚きを開始する（ステップＳ２３）。この追焚きの工程では、比例弁３１はそのガバナー機能により出力側を一定のガス圧に保つよう作動する。従って、本実施例では、例えば１３Ａガス（天然ガス）の場合９０ｍｍＡｑにガス圧が保たれる駆動電流を比例弁に与え、風呂バーナー１１からは１時間当たり１２，０００Ｋｃａｌの熱量が投入される。
【００３７】
なお、通常「追焚き」とは、浴槽内の残水を循環させながら風呂バーナー１１を燃焼させることで残水を所定の温度まで上昇させる場合を総称していう。ステップＳ２３では、残水量の測定・演算の一工程として浴槽内の残水の温度を上昇させているだけだが、ここでは簡略的に「追焚き」と称する。従って、ここでいう「追焚き」とは、厳密には、風呂バーナー１１を燃焼させて浴槽内の残水に所定の割合で熱量を投入することにある。
【００３８】
追焚き中は、ステップＳ２４にて、一定時間ｔ₀を経過したか否かのチェックが行われると同時に、経過しない場合は図４に従い給湯器が運転しているかどうかのチェックが行われる（ステップＳ２２）。この場合、給湯器が運転中になっていると、追焚きを停止し（ステップＳ３２）、給湯器の運転が停止するのを待機する（ステップＳ３３）。
【００３９】
予め設定していた時間ｔ₀の間、給湯器の運転が行われない場合のみ、ステップＳ２５にて追焚きを終了し、再度風呂サーミスタ１６にて浴槽内の残水の温度Ｔ₁を測定する。本実施例では、時間ｔ₀は、例えば２分から３分程度である。そして、残水量Ｑの演算が制御装置４２にて行われる（ステップＳ２７）。この演算は、次の数式により行われる。
【００４０】
【数１】

【００４１】
ここで、Ｉはガスの燃焼量で１２，０００Ｋｃａｌ／ｈ、システム効率ηは予め設定された値であり、通常は７５％から８０％程度である。ｃは水の定比熱で通常は１であり、γは水の比重量で通常は１である。
【００４２】
この数式から明らかなように、残水量を求めるためには、上記実施例の如く一定時間ｔ0 追焚きを行った後の上昇温度ΔＴ（Ｔ₁ーＴ₀）を測定する場合のほかに、図３にて記載したように、一定温度ΔＴ上昇したかどうかを監視し（ステップＳ２８）、追焚き終了後に経過時間ｔ0 を測定する（ステップＳ２９）ことによっても求めることができる。
【００４３】
例えば、一例として、システム効率が８０％として、２分間追焚きをした結果浴槽の温度が３．２度上昇したとすると、前述の演算式より残水量が１００リットルであることが算出される。
【００４４】
以上の通り、浴槽の残水量の測定・演算に際しての追焚きは、風呂バーナー１１のみを燃焼している状態で行われるので、追焚きに投入される時間当たりの熱量は常に一定であり、トータルの投入熱量を正確に把握することができる。従って、残水量を正確に得ることができる。
【００４５】
なお、上記の実施例では、自動湯はり運転の最初に残水があるかどうかのチェックを行っているが（ステップＳ１）、その残水のチェックを行う前に、給湯器が運転中であるかどうかのチェックを行い、運転中であれば運転が停止するまで待機するようにすることで、無駄な循環ポンプ１７の運転を避けることができる。
【００４６】
尚、本発明の実施例は、ガスを使ったバーナーによる熱量の供給をする場合で説明したが、本発明では、燃料はガスに限定されず、灯油や軽油等でも適用でき、その場合は比例弁の代わりに電磁ポンプが使用される。また、熱量の供給手段として、熱交換器の回りに触媒層を設けそれにガスと空気を供給することで直接熱量を供給する場合でも、本発明は適用できる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明において、浴槽の残水量を測定するに際して、風呂バーナーを燃焼させて所定の熱量を投入した時の残水の温度上昇を測定して演算する場合、所定の熱量を投入する追焚きの最中に、給湯器の運転状態を常時チェックし、給湯器の運転が始まると当該追焚きを中止し、給湯器の運転が停止するのを待って再度追焚きを始めるようにしている。そのため、残水量の測定のために投入される熱量が予め設定していた風呂バーナーの一定の能力に従って投入されるので、極めて正確に投入熱量を知ることができ、残水量を正確に演算し算出することができる。従って、自動湯はり運転において、使用者が設定した湯量で正確に湯はりを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の全体構成図である。
【図２】本発明の実施例のフローチャート（１）である。
【図３】本発明の実施例のフローチャート（２）である。
【図４】本発明の実施例のフローチャート（３）である。
【図５】本発明の実施例のブロック図である。
【符号の説明】
１０風呂熱交換器
１１風呂バーナー
１２風呂開閉弁または風呂ガス電磁弁
１５風呂水流スイッチ
１６風呂サーミスタ
１７循環ポンプ
２０給湯熱交換器
２１給湯バーナー
２２給湯開閉弁または給湯電磁弁
２５水量センサー
２６入水サーミスタ
２７出湯サーミスタ
３１比例弁
３２元ガス電磁弁
４２制御装置

Claims

風呂熱交換器および給湯熱交換器と、前記各熱交換器への熱量供給を制御する共通の熱量制御手段とを有し、前記熱量制御手段が前記給湯熱交換器へ所望の熱量を供給するよう構成された給湯器付き風呂釜において、
浴槽内の残水に前記風呂熱交換器を介して所定の熱量を加えた時の前記残水の上昇温度から当該残水の量を測定するに際し、当該所定の熱量を加える途中で、前記給湯熱交換器への熱量の供給が行われた場合、前記風呂熱交換器への熱量の供給を停止し、前記給湯熱交換器への熱量の供給が終了した後に、再度風呂熱交換器への熱量の供給を開始して前記残水の量の測定のための前記所定の熱量の供給を再度最初から行う制御装置を設けたことを特徴とする給湯器付き風呂釜。
請求項１記載の給湯器付き風呂釜であって、
前記の残水量を測定するに際し、前記風呂熱交換器への所定の熱量の供給の前に、当該残水の温度を測定した後、前記給湯熱交換器への熱量の供給が行われていないことを確認してから前記風呂熱交換器への所定の熱量の供給を開始することを特徴とする給湯器付き風呂釜。
請求項１または２記載の給湯器付き風呂釜であって、
湯はり指示信号を受けた後、浴槽内に残水が存在していた場合、前記の残水量の測定を行った後、予め設定された湯量と当該残水量との差の湯を注湯することを特徴とする給湯器付き風呂釜。
請求項１、２または３記載の給湯器付き風呂釜であって、
前記各熱交換器を加熱する風呂バーナーおよび給湯バーナーと、
前記風呂バーナーおよび前記給湯バーナーにそれぞれ接続され、それぞれのガス供給のオン・オフを行う風呂開閉弁および給湯開閉弁とを有し、
前記共通の熱量制御手段は、前記風呂開閉弁および給湯開閉弁に共通に接続された比例弁を有することを特徴とする給湯器付き風呂釜。