JP3777013B2 - 燃焼装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、給水を加熱して給湯を行う給湯回路と、浴槽内の水を循環させて加熱する循環回路と、これらを接続する注湯回路とを有する複合式燃焼装置に関し、特に、給湯回路にバイパス通路及びそれを開閉するバイパス弁を備えた燃焼装置における注湯制御に関する。
【0002】
【従来の技術】
複合式燃焼装置は、給湯栓から湯を給湯する給湯回路と、浴槽内の水を循環させて加熱する追い焚き循環回路と、給湯回路と追い焚き循環回路とを接続し、給湯回路から出湯する湯を追い焚き循環回路内を経由させて浴槽へ落とし込む注湯回路とを備えている。
【0003】
給湯回路から出湯される湯を浴槽へ注湯するとき、浴槽の水位を測定する圧力センサが、浴槽につながっている回路(例えば注湯回路)に設けられている。
【0004】
現在広く使用されている圧力センサを備えた燃焼装置では、施工時に行われる記憶モードのときに浴槽の循環金具の上を基準水位として配管内の圧力値を基準水位の圧力値として記憶し、その後の注湯運転時においては、その基準水位の圧力値との比較から、浴槽内の水位を求めている。
【0005】
この圧力センサは、その検出値にばらつきがあるとともに経年変化による検出値の変動が大きく、その検出値の補正を頻繁に行う必要がある。一般的な圧力センサは、内部にダイヤフラムなどを有してそのダイヤフラムに加えられる圧力によりダイヤフラムが変形し、その変形の程度を検出値として出力する。そのため、燃焼装置は、自動湯張り運転のときに煩雑な注湯工程により、一旦基準水位を再現し、その時の圧力センサの検出値を記憶済みの基準水位の圧力値と比較して補正している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、給湯回路において、給水管を流れる水の一部を熱交換器を通過させずに出湯管へ導くバイパス通路が設けられているものがあり、そのバイパス通路には、その通路を開閉するバイパス弁が取り付けられている。そして、通常、上述の自動湯張り運転を行っているとき、その注湯量を把握するために、バイパス弁を閉じた状態で注湯が行われる。なぜならば、注湯量は、熱交換器へ送り込まれる水量を検出する流量センサの検出値に基づいており、この流量センサはバイパス通路に流れる流量を検出しないからである。
【0007】
一般的に、バイパス弁は、ギアモータで動かされ、そのギアモータの軸の回転をホールICで検出することによって、バイパス弁の開閉が検出される。このとき、例えばOリングの損傷又は経年変化などにより、バイパス弁が閉じられているにもかかわらず、バイパス弁に洩れが発生する場合がある。この洩れが発生すると、バイパス管からの水が注湯管を流れて注湯されるため、流量センサにより検出する注湯量と実際の注湯量が相違する。そのため、圧力センサの検出する圧力値が変化する。
【0008】
そうすると、圧力センサ自体に経年変化がないにもかかわらず、基準水位における圧力値が異なるため、不正確な補正が行われてしまう。さらに、圧力センサの検出値に経年変化がある場合では、その経年変化による検出値の変化分を特定することができない。このように、バイパス弁に漏れがあると、浴槽の基準水位における圧力値に変化が生じたときに行われる圧力センサの補正が不正確になり、設定水位まで正確に注湯を行うことができない。
【0009】
そこで、本発明の目的は、基準水位まで正確に注湯して、圧力センサの補正を行うことができる燃焼装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決する手段】
上記本発明の目的は、給水を加熱して給湯を行う給湯回路と、浴槽内の水を循環して加熱する循環回路と、該給湯回路と該循環回路とを接続する注湯回路とを有し、該給湯回路は給水を熱交換器から迂回させるバイパス管と、該バイパス管を開閉するバイパス弁とを備えている燃焼装置において、前記浴槽の水位を検出する圧力センサと、前記給湯回路を流れる流量のうち前記バイパス弁を流れる流量を除いた流量を検出する水量センサと、該圧力センサからの出力に基づいて注湯を制御する注湯制御部とを有し、該注湯制御部は、前記バイパス弁の洩れが検出されたとき、その洩れ量と前記水量センサが検出する水量とにより注湯量を求め、当該注湯量に基づいて前記浴槽の基準水位又は設定水位までの注湯を制御することを特徴とする燃焼装置を提供することにより達成される。
【0011】
そして、好ましくは、前記洩れ量の前記水量センサが検出する流量に対する割合である洩れ率が演算され、前記注湯制御部は、前記流量と該流量に該洩れ率を乗算した量とを合算した量を注湯量として求める。
【0012】
さらに、前記注湯制御部は、上記注湯量が注湯されて、前記基準水位に達したときの前記圧力センサの検出値が、あらかじめ記憶されている圧力値と異なるとき、該圧力値を該検出値に補正する圧力センサ補正を行う。
【0013】
【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。
【0014】
図1は、本発明の実施の形態である燃焼装置の構成を示す図である。図1によれば、燃焼装置1は、給湯回路10と、浴槽に接続される追い焚き循環回路20と、それらを接続する注湯回路30を有する。本発明における燃焼装置1の給湯回路10は、バイパス管13及びそれを開閉するバイパス弁14を備えており、さらに、熱交換器11、水量センサ12、入水温度センサ15、熱交換器温度センサ16、出湯温度センサ17、水流スイッチ18、給湯口19が設けられる。給湯口19の栓が開かれると、水量センサ12が検出して、ガス元電磁弁4を開き、比例弁3の開度が調整されてバーナー2の能力が制御される。その結果、出湯温度が設定温度になるように、フィードフォワード及びフィードバック制御が行われる。
【0015】
循環回路20内には、熱交換器21、温度センサ22、循環ポンプ23と水流スイッチ24が設けられる。5はバーナーであり、電磁弁6を介して、元ガス弁4のガス導入部に接続される。浴槽40内の循環金具41以上に水位があるか否かの検出は、循環ポンプ23を駆動し、流水スイッチ24が流水を感知するか否かにより行われる。また、追い焚き運転は、循環ポンプ23を駆動しながら、バーナー25を着火させて温度センサ22が設定温度になるまで燃焼することにより行われる。
【0016】
注湯回路30には、それを開閉する注湯電磁弁31及び浴槽40の水位を検出する圧力センサ32が備えられている。そして、上記したセンサ及び電磁弁などのアクチュエータ類は、マイクロコンピュータを搭載する制御部50に図示しない配線により接続されている。
【0017】
また、バイパス弁14の洩れの有無は、熱交換器温度センサ16と出湯温度センサ17の温度差から検出することが可能である。即ち、注湯中は、バイパス弁14は閉じた状態で行われるので、バイパス弁14に洩れがなければ、両温度はほぼ等しいが、洩れが生じていると、バイパス管13からの水の混入により、出湯温度センサ17の温度が熱交換器温度センサ16の温度より低くなるからである。
【0018】
図2は、上記のような燃焼装置1の構成において、バイパス弁14が洩れているときの浴槽40の水位と注湯量の関係を示す図である。図2(a)において、自動湯張り運転においては、上述したように、まず、循環回路20が接続される循環金具41の上の基準水位Paまで注湯され、その後、リモコン51で設定された設定水位Psまで注湯される。又、バイパス弁14が洩れている場合、基準水位Paになるように後述のフローに基づいて注湯されたとき、その洩れ量ΔV1が追加されて水位Pbまで注湯される。このとき、図2(b)に示すように、圧力センサ32の検出値も、点Cから点Bへ変化する。
【0019】
従って、従来は、圧力センサ32の検出値が変化したため、圧力センサ32の補正が行われる。即ち、圧力センサ32の水位Pbのときの検出値が、基準水位Paにおける検出値として補正される。
【0020】
このように、バイパス弁14からの水の洩れによって、圧力センサ32の経年変化が生じていない場合であっても、圧力センサ32の検出値が誤って補正されてしまう。そのため、バイパス弁14から水が洩れているときは、補正後の圧力センサ32の検出値を用いて設定水位Psまで注湯しようとすると、水位Pbの位置からPs−Paの水位ΔP1分の流量が注湯され、設定水位Psを超えてしまうので、水位不良又は湯が浴槽からあふれるなどの不具合が生じる。さらに、圧力センサ32の検出値に経年変化が生じている場合は、その変化の原因が、バイパス弁14の洩れによるものか、経年変化によるものかが特定できないため、正確な圧力センサ補正ができない。
【0021】
そこで本発明において、バイパス弁14の漏れが検出されたときは、その洩れ量を演算により求め、この洩れ量を含めた実際に注湯されている注湯量に基づいて水位を制御し、また、圧力センサ補正を行う。
【0022】
具体的には、まず、バイパス弁14からの洩れ流量VB を以下の計算式から求める。まず、与えられた熱量ΔQを求める計算式ΔQ=c・V・ΔT(cは比熱、Vは流量、Tは温度)から次の関係式が成立する。
V12×(T16−T15)=(V12+VB )×(T17−T15)・・・・(1)
ここで、V12は水量センサ12によって検出される流量、T16は熱交換器温度センサ16によって検出される温度、T15は入水温度センサ15によって検出される温度、VB はバイパス管14を流れる洩れ流量、T17は出湯温度センサ17によって検出される温度である。左辺は、水量センサ12を通過した水量V12が熱交換器11内で熱交換する熱量を示す。また、右辺は、水量センサ12を通過する流量V12及びバイパス管14を流れる流量VB の合計である総流量の温度変化から求められる熱量を示す。このとき、バイパス管13に流れる水量VB は熱交換器11から熱量を与えられていないので、この両辺の熱量は等しい。上記(1)式により、洩れ量VB は、
VB =(T16−T17)/(T17−T15)×V12 ・・・・(2)
によって求められる。
【0023】
さらに、求められた洩れ流量VB の水量センサ12が検出する流量V12に対する割合即ち洩れ率mが以下の式から求められる。
m=VB /V12 ・・・・(3)
従って、上記洩れ率mに基づいた実際の注湯量VT (VT =V12+VB )は、
VT =V12×(1+m) ・・・・(4)
によって表される。即ち、この洩れ率mを用いることにより、検出される流量V12から実際の注湯量VT を演算することが可能となる。
【0024】
そして、注湯が行われるとき、この注湯量VT に基づいて注湯が行われる。図3は、自動湯張り運転のフローチャートであり、図4は、それに対応した浴槽の水位を示す図である。
【0025】
図4を参照しながら図3を説明すると、自動湯張り運転は、リモコン51から水位と温度を設定して自動スイッチをONすることで始まる(S11)。まず、追い焚き循環回路20内の循環ポンプ23を運転して(S12)、風呂流水スイッチ24がOFFであるかどうかをチェックし(ステップS13)、ONの場合は、循環金具41以上の残水が浴槽40にあると判断して、追い焚き運転(S25)に移行し、OFFの場合は、まず循環ポンプ23の呼び水程度の少量(例えば10リットル)を注湯電磁弁31を開くことで浴槽40に注湯する(S14)。そして、循環ポンプ23をONさせて、流水スイッチ24がOFFかどうかのチェックを行う(S15,S16)。ONの場合は、追い焚き運転(S25)に移行し、OFFの場合は、循環金具41の下に達する水量を注湯する(S17)。記憶モード時に浴槽40の循環金具41の下までの水量(10+Xリットル)が記憶されているので、それらの記憶値を利用すれば、浴槽40が空だった場合に必要な水量を知ることができるので、その量だけの注湯が行われる。
【0026】
そして、注湯電磁弁31を閉じて、循環ポンプ23をONにして風呂流水スイッチ24がOFFかどうかのチェックを行う(S19)。循環金具41よりも上に水位が来ている場合は、流水スイッチ24がONするので、追い焚き運転(S25)に移行し、OFFの場合は浴槽40は最初は空であったと判断して、注湯電磁弁31を開いて循環金具41の上の基準水位Paまで注湯する(S20)。この場合も、記憶モード時に記憶した値Yリットルが利用される。
【0027】
次に、圧力センサの出力が取り込まれる(S21)。このときに検出される圧力センサの値が基準水位Paに対応する値である。圧力センサの出力値が得られると、もう一度循環ポンプを回し(S22)、風呂流水スイッチがONしていることを確認した後(S23)、循環ポンプを停止する。そして、上記圧力センサの検出値が、記憶モード時に記憶した循環金具の上の基準水位まで注湯したときの圧力センサ検出値と比較され、異なる場合は、圧力センサに経年変化が生じたことを意味し、基準水位の圧力値が新しい検出値に補正される(S24)。具体的には、制御部のマイクロコンピュータに接続される不揮発性メモリに書き換えされる。
【0028】
ステップS13、16、19にて、循環金具41よりも上に水位があると判断された場合は、設定温度近辺まで追い焚きされる(S25)。その後、設定温度近傍まで温度が上昇すると、圧力センサ32の圧力値が検出される(S26)。
【0029】
その後、設定水位まで注湯する工程がステップS27、28、29に従って、行われる。この注湯工程では、注湯電磁弁31を開いて注湯を行い、注湯電磁弁31を閉じて循環ポンプ23を停止した後、浴槽40の水位を圧力センサ32から検出する。そして、Zリットル注湯され、設定水位Psに達したと判断されると(S27)、設定温度まで追い焚きが行われ(S30)、最後に沸き上げブザーが出力される(S31)。
【0030】
そして、上記フローにおけるステップS14、17、20、28にて行われる各注湯工程において、上記演算された注湯量VT に基づいた注湯が行われる。例えば、ステップS14において10リットルの注湯を行う際、洩れ率mが0.1であるとき(水量センサ12が10リットルの流量を検出するとき、バイパス管14から1リットルの水が洩れているとき)、実際の注湯量VT を上記(4)式から演算し、水量センサ12の流量V12が10リットルに達しなくとも、実際の注湯量VT が10リットルに達したとき(水量センサ12の検出流量V12は約9.1リットルである)、その注湯工程を終了する。これらの演算及び制御は、例えば、制御部50内に搭載されたマイクロコンピュータによって行われる。ステップS17、20、28においても同様の制御が行われる。
【0031】
このように、各注湯工程毎に洩れ率mが演算され、さらに、その洩れ率mを考慮した注湯が行われるので、基準水位Pa又は設定水位Psまで正確に注湯される。さらに、基準水位Paまで正確に注湯されることから、あらかじめ記憶されている基準水位Paにおける圧力センサ32の圧力値と、注湯時に検出される検出値とを比較することにより、圧力センサ32の経年変化の有無を検出することができ、圧力センサ補正を正確に行うことが可能となる。
【0032】
本発明における燃焼装置は、図1に示した構造に限られず、例えば、一缶二水路式燃焼装置のような燃焼装置であってもよい。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、バイパス弁に洩れが生じているとき、その洩れ量即ち洩れ率を考慮した注湯を行うので、基準水位又は設定水位まで正確に注湯することが可能となる。さらに、基準水位まで正確に注湯されることから、圧力センサ補正を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態である燃焼装置の構成を示す図である。
【図2】バイパス弁14が洩れているときの浴槽40の水位と注湯量の関係を示す図である。
【図3】自動湯張り運転におけるフローチャートである。
【図4】自動湯張り運転時の浴槽の水位を示す図である。
【符号の説明】
1 燃焼装置
10 給湯回路
13 バイパス管
14 バイパス弁
20 追い焚き循環回路
30 注湯回路
32 圧力センサ
40 浴槽
50 制御部
Claims (3)
- 給水を加熱して給湯を行う給湯回路と、浴槽内の水を循環して加熱する循環回路と、該給湯回路と該循環回路とを接続する注湯回路とを有し、該給湯回路は給水を熱交換器から迂回させるバイパス管と、該バイパス管を開閉するバイパス弁とを備えている燃焼装置において、
前記浴槽の水位を検出する圧力センサと、
前記給湯回路を流れる流量のうち前記バイパス弁を流れる流量を除いた流量を検出する水量センサと、
該圧力センサからの出力に基づいて注湯を制御する注湯制御部とを有し、
該注湯制御部は、前記バイパス弁の洩れが検出されたとき、その洩れ量と前記水量センサが検出する水量とにより注湯量を求め、当該注湯量に基づいて前記浴槽の基準水位又は設定水位までの注湯を制御することを特徴とする燃焼装置。 - 請求項1において、
前記洩れ量の前記水量センサが検出する流量に対する割合である洩れ率が演算され、前記注湯制御部は、前記流量と該流量に該洩れ率を乗算した量とを合算した量を注湯量として求めることを特徴とする燃焼装置。 - 請求項1又は2において、
前記注湯制御部は、前記基準水位における前記圧力センサの検出値が、あらかじめ記憶されている圧力値と異なるとき、該圧力値を該検出値に補正する圧力センサ補正を行うことを特徴とする燃焼装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP07611297A JP3777013B2 (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP07611297A JP3777013B2 (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 燃焼装置 |
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JPH10267396A JPH10267396A (ja) | 1998-10-09 |
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Family Applications (1)
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JP (1) | JP3777013B2 (ja) |
-
1997
- 1997-03-27 JP JP07611297A patent/JP3777013B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH10267396A (ja) | 1998-10-09 |
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