JP3961547B2

JP3961547B2 - 追い焚き機能付き燃焼装置

Info

Publication number: JP3961547B2
Application number: JP2006028606A
Authority: JP
Inventors: 幸伸野口
Original assignee: 株式会社ガスター
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2017-09-18
Also published as: JP2006162249A

Description

本発明は、風呂の追い焚き機能を備えた燃焼装置に関するものである。

図９には出願人が特許文献１で提案している二缶二水路タイプの追い焚き機能付きの燃焼装置が示されている。二缶二水路タイプの燃焼装置は、給湯熱交換器２と追い焚き熱交換器３を別個のバーナ５ａ，５ｂによって給湯熱交換器２の加熱と追い焚き熱交換器３の加熱を行う型式のものであり、給湯側では、給水管１１から供給される水をバーナ５ａの燃焼火炎により給湯熱交換器２で加熱し、その加熱により得られる湯を給湯管１４を通して所望の給湯場所に給湯する。

一方、風呂側は、循環ポンプ１７を駆動して、浴槽１８内の湯水を追い焚き循環路２３を通して循環させ、流水センサ１９が循環水流を検出したときに、バーナ５ｂを燃焼して、追い焚き熱交換器３を通る循環湯水を加熱し、浴槽１８内の湯水の追い焚きを行い、風呂温度センサ２１が設定風呂温度を検出したときに、バーナ５ｂを燃焼停止して追い焚き動作を終了させるものである。

浴槽１８の湯張りを行うときには、給湯熱交換器２側で作り出した湯を湯張り通路２４からホッパー２９を介して追い焚き循環路２３に導入し、この追い焚き循環路２３を通して浴槽１８にその湯を落とし込む。この湯張りに際しては、給湯熱交換器２側から浴槽１８へ落とし込まれる流量が流量検出センサ２６によって検出され、設定水位までの水量が落とし込まれたときに、浴槽１８の湯張りを停止するものである。

この図９に示す装置では、浴槽１８の湯張りを行う場合、浴槽１８内に残水がある状態で設定水量（設定水位までの水量）を落とし込むと、過剰の湯が張られ、残水量が多い場合には湯が浴槽１８から溢れるという湯張りの無駄が生ずる。そこで、この装置では、湯張りを行う際には、循環ポンプ１７を駆動して流水センサ１９により、浴槽１８内に残水があるか否かを判断し、残水があるときにはその残水量を検出し、設定水位に対応する設定水量までの残りの水量を演算により求めてその残りの水量を落とし込むようにしている。また、循環ポンプ１７を起動して残水量の検出を行ったときに、流水センサ１９からオン信号が得られないときには浴槽１８内に残水が無いものと判断するが、この場合、追い焚き循環路の循環口の水位に満たない残水量があることを考慮し、まず最初に、設定水位に対応する設定水量の例えば６０％の水量を落とし込んで浴槽１８内の水量を検出し、次に設定水量（設定水位に対応する水量）までの残りの水量を落とし込むようにしている。

前記浴槽１８内の水量Ｑの検出は、ポンプ１７を駆動して、浴槽１８内の湯水を追い焚き循環路２３を通して循環させて追い焚き熱交換器３で追い焚きし、その追い焚き熱量の情報と、その追い焚きによる浴槽１８内湯水の温度上昇の情報に基づき予め与えられる次の（１）式により求められている。

Ｑ＝Ｉ_Ｓ×Ｔ×η／｛１×（ｔ_２−ｔ_１）｝・・・・・・・・（１）

前記（１）式で、Ｉ_Ｓはバーナ５ｂによる追い焚き熱交換器３の追い焚き加熱熱量であり、Ｔは追い焚きの加熱時間であり、ηは熱効率であり、ｔ_１は追い焚き開始前の浴槽１８内湯水の温度であり、ｔ_２は追い焚き開始後前記Ｔ時間経過後の浴槽１８内湯水の検出温度であり、１は水の比熱である。

このように、浴槽１８内の残水量を検出してから、残りの設定水量までの水量を落とし込むことにより、正確に設定水位に対応する設定水量を湯張りすることができるものである。

一般に、この種の二缶二水路の装置は、給湯熱交換器２と追い焚き熱交換器３を別個のバーナ５ａ，５ｂで加熱する構成であるため、装置のより小型化を達成することができないという事情があり、このため、最近においては、給湯熱交換器２と追い焚き熱交換器３を一体化し、この一体化した給湯熱交換器２と追い焚き熱交換器３を共通のバーナにより燃焼加熱する一缶二水路タイプの燃焼装置が注目されている。

図３には出願人が開発している一缶二水路式の追い焚き機能付き燃焼装置のシステム構成が示されている。同図において、器具ケース１内には給湯熱交換器２と追い焚き熱交換器３とが一体化されて配設されている。すなわち、複数の共通のフィンプレート４に給湯側の水管を貫通装着して給湯熱交換器２と成し、同じくフィンプレート４に追い焚き側の水管を貫通装着して追い焚き熱交換器３と成している。

これら一体化された熱交換器の下方側には給湯熱交換器２と追い焚き熱交換器３を共通に加熱するバーナ５が配置されており、このバーナ５の燃焼の給排気を行う燃焼ファン６がバーナの下側に配置されている。バーナ５にはガス通路９が接続されており、このガス通路６には通路の開閉を行う電磁弁７（７ａ，７ｂ），８とガスの供給量（バーナの燃焼熱量）を開弁量によって制御する比例弁１０が介設されている。なお、前記比例弁１０の開弁量制御は、具体的には、比例弁１０に印加される電流（開弁駆動電流）の可変制御によって行われている。

前記給湯熱交換器２の入側には給水管１１が接続されており、この給水管１１には給湯熱交換器２の入水温度（給水温度）を検出する給水温度検出センサ１２と、給水（給湯）流量（湯張りの場合には湯張り流量）を検出する流量検出センサ１３が設けられている。なお、給水管１１の入口側は水道管に接続されている。

前記給湯熱交換器２の出側には給湯管１４が接続されており、この給湯管１４は外部配管を介して台所等の所望の給湯場所に導かれている。前記給湯熱交換器２の出側の流路には給湯温度を検出する給湯温度センサ１５が設けられている。これら、給水管１１から給湯熱交換器２を経由して給湯管１４に至る通路は給湯回路を構成する。

前記追い焚き熱交換器３の入側には管路１６の一端側が接続され、管路１６の他端側は循環ポンプ１７の吐出側に接続されている。そして、循環ポンプ１７の吸込側と浴槽１８は戻り管２０によって接続されており、この戻り管２０には浴槽１８の循環湯水の温度を風呂温度として検出する風呂温度センサ２１と流水を検出する流水センサ（流水スイッチ）１９が設けられている。前記追い焚き熱交換器３の出側には往管２２の一端側が接続され、往管２２の他端側は浴槽１８に接続されており、浴槽１８から戻り管２０を介して循環ポンプ１７、管路１６、追い焚き熱交換器３および往管２２を介して浴槽１８に至る通路は追い焚き循環路２３を構成している。

前記給湯熱交換器２の給湯管１４と追い焚き循環路２３（図３においては管路１６）は湯張り通路２４によって連通接続されており、この湯張り通路２４には通路の開閉を行う電磁弁等により構成される注湯弁２５が介設され、この湯張り通路２４には浴槽１８への湯張り水量（流量）を検出する流量検出センサ２６が設けられている。

前記流量検出センサ１３、２６、温度センサ１２，１５，２１等のセンサ検出信号は制御装置２７に加えられており、この制御装置２７にはリモコン２８が接続されている。このリモコン２８には給湯温度を設定する給湯温度設定手段や、風呂温度を設定する風呂温度設定手段や、浴槽設定水量（浴槽設定水位）を設定する手段や、自動運転、追い焚き運転、湯張り運転等を指令する各種運転ボタンや、必要な情報を表示する表示部等が設けられている。

前記制御装置２７は各種センサ検出信号とリモコン２８の情報を取り込み、内部に与えられているシーケンスプログラムに従い、給湯運転と、湯張り運転と、追い焚き運転を次のように制御する。

例えば、台所等に導かれた給湯通路の水栓３０が開けられ、流量検出センサ１３により作動流量が検出されると、燃焼ファン６の回転が行われ、電磁弁７（７ａ，７ｂ），８の開動作が行われてバーナ５に燃料ガスが供給されると共に、点火器（図示せず）の点火によりバーナ５の燃焼が行われ、給湯温度センサ１５で検出される給湯温度がリモコン２８で設定される給湯設定温度に一致するように比例弁１０への開弁駆動電流を制御し、給湯熱交換器２を通る水をバーナ５の火炎により加熱して設定温度の湯を作り出し、この湯を給湯管１４を介して給湯場所へ給湯する。

そして、水栓３０が閉められて、流量検出センサ１３からオフ信号が出力されたときに、バーナ燃焼を停止し、給湯運転モードの動作を終了する。

また、リモコン２８により自動運転のモードや、湯張り運転モードが指令されると、注湯弁２５が開けられる。そして、流量検出センサ１３（又は２６）により作動流量が検出されると、給湯運転の場合と同様にバーナ５の燃焼が開始し、給湯熱交換器２で作り出された湯は給湯管１４、湯張り通路２４を通り、さらに分岐して管路１６から追い焚き熱交換器３を経て往管２２を通る通路と戻り管２０を通る通路の両側から浴槽１８に湯が落とし込まれる。そして、設定水位に対応する湯の水量が落とし込まれたときに注湯電磁弁２５が閉じられバーナ５の燃焼が停止して湯張り運転モードの動作が終了する。

追い焚き運転モードの動作においては、注湯弁２５が閉じられている状態で、循環ポンプ１７が回転駆動され、浴槽１８内の湯水の循環が追い焚き循環路２３を介して行われ、風呂温度センサ２１により浴槽の風呂温度が検出される。そして、風呂検出温度が風呂設定温度よりも低いときには、流水センサ１９から流水オン信号を受けてバーナ５の燃焼が行われ、追い焚き循環路２３を通して循環する浴槽湯水を追い焚き熱交換器３で加熱する。風呂温度センサ２１により浴槽湯水の温度が風呂設定温度に達したことが検出されたときに、循環ポンプ１７の停止とバーナ５の燃焼停止が行われて追い焚き運転モードの動作が終了する。

上記の如く、一缶二水路風呂給湯器は、共通のバーナ５を用いて一体化された給湯熱交換器２と追い焚き熱交換器３を加熱する方式なので、別体に設けられた給湯熱交換器と追い焚き熱交換器をそれぞれ別個のバーナを用いて燃焼加熱する方式に比べ、装置構成の簡易化が図れ、これに伴い、装置（器具）の小型化とコスト低減が図れることになる。

特公平２−３１０５号公報特公平６−１００３７１号公報

この種の一缶二水路タイプの燃焼装置においては、追い焚き単独運転を行うと、バーナ５の燃焼火炎によって給湯熱交換器２内の滞留している湯が加熱され、沸騰する虞が生じるという問題が生ずる。そこで、図３に示す装置では、このような沸騰現象を防止するため、バーナ５の燃焼面をＡ面とＢ面に区分し、電磁弁７ａを開けることによりＡ面を燃焼させ、電磁弁７ｂを開けることによりＢ面を燃焼させるようにして、Ａ面とＢ面の切り換え燃焼を可能とし、給湯熱交換器２側には前記バーナ５のＡ面の直上位置で給湯熱交換器２内の湯温又は水管の温度を検出する熱交温度センサ３１ａを設け、また、バーナ５のＢ面の直上位置に給湯熱交換器２内の湯温又は水管の温度を検出する熱交温度センサ３１ｂを設け、例えば、熱交温度センサ３１ａが沸騰温度に近いリミット温度を検出したときにはバーナ５のＡ面の燃焼を停止してＢ面のみの燃焼を行い、熱交温度センサ３１ｂの検出温度がリミット温度に達したときにはバーナ５のＢ面の燃焼を停止してＡ面の燃焼を行うという如く、バーナ５のＡ面とＢ面の燃焼を切り換えて交互に行い、熱交温度センサ３１ａ，３１ｂが共にリミット温度に達しているときにはＡ面とＢ面の燃焼をともに停止して追い焚き単独運転時における給湯熱交換器内湯温の沸騰を防止するようにしている。

この図３に示す装置においても、浴槽１８内の水量を追い焚き熱交換器４の追い焚き加熱熱量の情報とその追い焚きによる浴槽１８内湯温の上昇分の情報とに基づき前記（１）式に示したような演算式を用いて検出されている。

本発明は上記した燃焼面の切り換え方式でなく、全面燃焼と全面燃焼停止とが交互に切り換え制御される間欠燃焼方式のバーナが用いられている場合に、浴槽内の水量を追い焚き熱加熱熱量とその追い焚きによる浴槽湯温の温度上昇の情報とに基づき、正確に検出することが可能な追い焚き機能付き燃焼装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、次のような手段を講じている。すなわち、第１の発明は、浴槽湯水を循環する循環ポンプ装備の追い焚き循環路と、この追い焚き循環路に介設され循環湯水の追い焚きを行う追い焚き熱交換器と、この追い焚き熱交換器を燃焼加熱するバーナと、浴槽から前記追い焚き熱交換器の入口に至る追い焚き循環路の経路に設けられて循環湯水温度を風呂温度として検出する風呂温度センサとを備え、前記バーナによる追い焚き加熱熱量の情報と、この追い焚き加熱による浴槽湯水の温度上昇分の情報とを変数又は定数に含む解法データを用いて追い焚き加熱熱量と風呂温度上昇量の取り込み情報により浴槽内水量を求める浴槽水量検知部が設けられている追い焚き機能付き燃焼装置において、追い焚きモードの動作においてはバーナは燃焼と燃焼停止を予め定められる条件のタイミングで切り換える間欠燃焼動作を行う構成と成し、前記バーナが燃焼から燃焼停止に切り換わったときの燃焼停止時からの時間の経過に伴う追い焚き熱交換器の経時放熱データが予め与えられているデータ格納部と、燃焼停止時からの経過時間を計測する時間計測手段とを備え、浴槽水量検知部は、バーナ燃焼の動作中は追い焚き加熱熱量とこの追い焚き加熱による浴槽湯水の温度上昇分の情報を取り込み解法データによって浴槽内水量を求め、バーナが燃焼から燃焼停止に切り換わった燃焼停止の動作中は燃焼停止時からの経過時間に対応する放熱量を前記経時放熱データにより求め燃焼停止前の追い焚き加熱熱量から前記放熱量を差し引いて燃焼停止時からの時間の経過に伴う燃焼停止動作時の追い焚き加熱量を得て浴槽内水量を求める構成としたことをもって課題を解決する手段としている。

さらに、第２の発明は、前記第１の発明の構成を備えたものにおいて、バーナの追い焚き燃焼中の追い焚き加熱熱量はサンプリング時間ごとにサンプリングされるバーナの燃焼加熱量とサンプリング時間との乗算値を累積して求める構成とし、浴槽内水量は風呂温度センサによって検出される風呂温度が予め設定される温度だけ段階的に上昇するごとに求めて順次更新記憶する構成としたことをもって課題を解決する手段としている。

さらに、第３の発明は、前記第１又は第２の発明の構成を備えたものにおいて、追い焚き熱交換器は給湯熱交換器と一体化された一缶二水路式の熱交換器と成し、バーナは追い焚き熱交換器と給湯熱交換器を共通に加熱するバーナと成している構成をもって課題を解決する手段としている。

本発明は、バーナの全面燃焼動作中は追い焚き加熱量とこの追い焚き加熱による浴槽湯水の温度上昇分の情報を取り込み解法データによって浴槽内水量が求められるが、バーナの全面燃焼状態時にはその全面燃焼停止によるファン風量の冷却分を燃焼停止前の追い焚き加熱熱量から差し引き補正する構成としたので、そのバーナの全面燃焼停止状態時における追い焚き熱交換器のファン風量による放熱熱量が差し引きされて燃焼停止前の追い焚き加熱熱量が補正されるので、バーナの全面燃焼停止動作状態時においても、浴槽内水量を解法データによって正確に求めることが可能となるものである。

さらに、検出される風呂温度が予め設定される温度だけ段階的に上昇するごとに浴槽内水量を順次求めて更新する構成とした発明にあっては、浴槽内湯温は時間の経過に伴い追い焚き循環により撹拌されて浴槽内湯温がより均一化されるので、浴槽内水量が順次更新されるごとに浴槽内水量はより正確な値に近づいて行き、追い焚き運転の終了時には最も正確な浴槽内水量が更新記憶される状態となるので、その浴槽内水量の値はより信頼性の高い値となり、したがって、浴槽内水量が設定水位に対応する設定水量よりも小さい場合に設定水量までの足し湯等の水量を求める場合においても、その設定水量までの残りの水量を正確に求めることができ、浴槽水量を設定水量に正確に制御することが可能となるものである。

以下、本発明の実施形態例を図面に基づき説明する。なお、本実施形態例における追い焚き機能付き燃焼装置のシステム構成はバーナの構成以外は前記図３に示したものと同様であり、同一部分には同一符号を付してその重複説明は省略する。説明の都合上、本実施形態例の説明の前に、本願の発明に関連する燃焼面切り換え式の参考例を説明する。図１はバーナ５の燃焼面切り換えパターンのいかんに拘わらず、浴槽内水量を正確に求めるための参考例の回路構成を示すものであり、第１の参考例の回路構成は燃焼制御部３２と、燃焼パターン切り換え制御部３３と、データ格納部３４と、燃焼駆動面判別部３５と、時計機構３６と、浴槽水量検知部３７とを有して構成されている。

前記燃焼制御部３２は、給湯の燃焼熱量と、追い焚きの燃焼熱量の制御を行うが、ここでは、浴槽内水量の検出を行うための追い焚き燃焼の制御をメインとして示してある。この追い焚き燃焼に際しては、バーナ５の最大燃焼能力と最小燃焼能力の燃焼制御範囲が与えられており、燃焼制御部３２は、この燃焼制御の範囲内で、予め与えられる制御形態で追い焚きの燃焼熱量の制御を行う。その燃焼制御形態としては、例えば、一定の最大燃焼能力で燃焼させたり、或いは最大燃焼能力で追い焚き単独運転を行っているときに、給湯熱交換器２内の湯温又は水管温度を検出する第１の熱交温度センサ３１ａと第２の熱交温度センサ３１ｂの一方又は両方が沸騰温度に近い温度を検出した時には燃焼能力を下げる等の予め与えられる制御形態でもってバーナ５の追い焚き燃焼熱量を制御する。

燃焼パターン切り換え制御部３３には第１の熱交温度センサ３１ａと第２の熱交温度センサ３１ｂのそれぞれの検出温度に対して沸騰温度に近い（沸騰温度よりも所定の温度だけ低い）オフ温度が与えられており、第１の熱交温度センサ３１ａがオフ温度を検出したときには、電磁弁７ａを閉じて図４の（ｂ）に示す如くバーナ５の燃焼面をＢ面に切り換え、Ｂ面の燃焼を行い、燃焼面のＡ面側は燃焼ファン６の風を通して第１の熱交温度センサ３１ａ側を冷却させておき、次に、第２の熱交温度センサ３１ｂがオフ温度を検出したときは電磁弁７ｂを閉じ、７ａを開いて図４の（ａ）に示す如くＡ面の燃焼を行うという如く、バーナ５のＡ面とＢ面の燃焼を交互に切り換え制御する。

燃焼駆動面判別部３５は、前記燃焼パターン切り換え制御部３３の燃焼面の切り換え情報を取り込み、バーナ５の燃焼駆動面がＡ面燃焼の状態であるか、Ｂ面燃焼の状態であるかを判別し、その判別結果を浴槽水量検知部３７に加える。

時計機構３６はクロックやタイマ等により構成され、時間の計測機能とクロック信号の出力機能を有する。

浴槽水量検知部３７は、図２に示すように、データサンプリング部４０と、追い焚き加熱量累積演算部４１と、風呂温度１ステップ上昇判断部４２と、浴槽内水量演算部４３と、解法データ格納部４４とを有して構成されている。データサンプリング部４０は、時計機構３６のクロック信号を利用して、所定のサンプリング時間間隔、この参考例ではサンプリング時間Δｔを０．１秒とし、０．１秒間隔ごとに風呂温度センサ２１で検出される風呂温度（浴槽内湯水温度）Ｔ_ｆと、燃焼制御部３２による追い焚き加熱熱量のデータをサンプリングし、そのサンプリング結果を追い焚き加熱量累積演算部４１に加える。また、データサンプリング部４０は、サンプリング時間ごとに検出する風呂温度Ｔ_ｆのサンプリング結果を風呂温度１ステップ上昇判断部４２に加える。なお、データサンプリング部４０のデータサンプリング動作は、追い焚き指令の開始後追い焚き動作が終了するまで行われる。

追い焚き加熱量累積演算部４１は、前記データサンプリング部４０により、追い焚き加熱熱量のデータがサンプリングされるごとにそのサンプリングされた追い焚き加熱熱量ｉ_Ｓとサンプリング時間Δｔとを掛け算し、サンプリング時間Δｔでの追い焚き加熱熱量を求めるとともに、各サンプリング時間ごとに求められる追い焚き加熱熱量を累積演算する。例えば、サンプリング時間Δｔごとに追い焚き加熱熱量がｉ_Ｓ１，ｉ_Ｓ２，ｉ_Ｓ３・・・という如くサンプリングされたときには、追い焚き加熱熱量の累積演算値ＩＳは、Ｉ_Ｓ＝Δｔ（ｉ_Ｓ１＋ｉ_Ｓ２＋ｉ_Ｓ３＋・・・）という如く求められる。

風呂温度１ステップ上昇判断部４２にはステップ温度が与えられており、風呂温度センサで検出される風呂温度Ｔ_ｆがそのステップ温度上昇するごとに１ステップ上昇判別信号を浴槽内水量演算部４３に加える。例えば、この実施形態例では図５に示す如く、ステップ温度として０．５℃の値が与えられており、風呂温度１ステップ上昇判断部４２は検出される風呂温度Ｔ_ｆが０．５℃上昇するごとに、つまり、図５においては、風呂温度が３８．０℃から３８．５℃に上昇したときに、また、３８．５℃から３９．０℃に上昇したときという如く風呂温度が０．５℃段階的に上昇するごとに風呂温度１ステップ上昇判別信号を浴槽内水量演算部４３に加えるのである。

解法データ格納部４４には追い焚き加熱熱量の情報とその追い焚き加熱熱量による風呂温度の上昇温度の情報とに基づき浴槽内水量を求めるための解法データが格納されており、この実施形態例では解放データは演算式のデータによってバーナ５の燃焼パターンごとに分けて与えられており、例えば、バーナ５のＡ面燃焼時の解法データの演算式は（２）式で与えられ、また、バーナ５のＢ面燃焼時の解法データの演算式は（３）式により与えられている。

Ｑ＝Ｉ_Ｓ×Ｔ×η_Ａ／｛１×（ｔ_２−ｔ_１）｝・・・（２）

Ｑ＝Ｉ_Ｓ×Ｔ×η_Ｂ／｛１×（ｔ_２−ｔ_１）｝・・・（３）

前記（２）式及び（３）式において、Ｉ_Ｓは前記追い焚き加熱量累積演算部４１により求められる追い焚き加熱熱量の累積演算値であり、Ｔは追い焚き開始時からの追い焚き加熱時間であり、数字の１は水の比熱であり、（ｔ_２−ｔ_１）は風呂温度の上昇量をそれぞれ示している。また、（２）式のη_Ａはバーナ５がＡ面燃焼のときの熱効率であり、（３）式のη_Ｂはバーナ５がＢ面燃焼したときの熱効率である。

浴槽内水量演算部４３は前記燃焼駆動面判別部３５の判別信号により、バーナ５がＡ面燃焼状態であるかＢ面燃焼状態であるかの燃焼パターンの判別結果に基づき、解法データ格納部４４に格納されている演算式を燃焼パターンに応じて選択する。すなわち、バーナ５がＡ面燃焼の状態のときには（２）式の演算式を選択し、バーナ５がＢ面燃焼のときには（３）式の演算式を選択する。そして、燃焼パターンに応じた演算式を用いて浴槽内水量Ｑを演算により求める。

この参考例では、図５に示す如く、追い焚きが開始したときには、浴槽１８から風呂温度センサ２１の設置部に至る水管内の冷めた湯温を検出することとなるので、浴槽１８内の湯温とは異なる温度を検出する恐れがあり、これを避けるために、図５に示す如く、追い焚き開始時に検出される風呂温度が１ステップ（０．５℃）上昇するまでは浴槽内水量内の演算を行わず、追い焚き開始時の温度に対し次の１ステップの温度の３８．５℃が検出されたときに、浴槽１８内の湯温が確実に検出されたものと判断して風呂温度が１ステップ（０．５℃）上昇するごとに浴槽内水量Ｑを求めて順次更新するようにしている。

つまり、図５の例では、風呂温度が３８．５℃になったときから次の１ステップ上昇した３９．０℃になったときに浴槽内水量Ｑを演算により求め、次に風呂温度が１ステップアップした３９．５℃になったときに再び浴槽内水量Ｑを演算により求めて更新するという如く、検出風呂温度が１ステップ段階的に上昇するごとに浴槽内水量を求めて更新していく。なお、これら各ステップごとに求める浴槽内水量Ｑは燃焼パターンに応じた演算式を選択使用して求めることとなる。

このように第１の参考例では、Ａ面燃焼とＢ面燃焼のバーナ５の燃焼パターンに応じて浴槽内水量を求める演算式を選択して浴槽内水量Ｑを求めるようにしているので、バーナ５の燃焼面が切り換えられても、その切り換えられた動作状態の燃焼パターンに適合した演算式が選択されて浴槽内水量を求めることができるので、浴槽内水量Ｑを正確に求めることが可能となる。

また、この参考例では、追い焚きが開始された後直ちに浴槽内水量を求めるのではなく、浴槽１８内の湯水が循環して風呂温度センサ２１の設置位置に確実に到達した後に、つまり、追い焚きを開始したときから風呂検出温度が１ステップ上昇したときを起点として浴槽内水量を求めるようにしているので、追い焚き開始時に追い焚き循環路内の冷めた湯を浴槽内湯水温度と誤検出することは無くなるので、最初の演算のときから浴槽内水量を正しく求めることができる。

さらに、この参考例では風呂検出温度が１ステップ段階的に上昇するごとに浴槽内水量を求めて更新するように構成しており、追い焚きが開始されてから時間が経過するにつれ、循環ポンプ１７の追い焚き循環による浴槽内湯水の撹拌作用が進み、次第に均一した浴槽内湯温を風呂温度として検出できるようになるので、浴槽内水量の演算値が更新されるに従いより正しい浴槽内水量が得られるので、追い焚き終了時には最も信頼性の高い浴槽内水量が演算により得られて更新記憶されることとなり、したがって、浴槽内水量が設定水位に対応する設定水量よりも低い場合に、給湯熱交換器２側から設定水量までの湯を落とし込んで足し湯を行う場合においても、その設定水量までの足し湯の落とし込み水量をより正確に求めることができるという効果が得られるものである。

次に第２の参考例を説明する。この第２の参考例は、図４に示す如くバーナ５のＡ面燃焼とＢ面燃焼を交互に切り換える場合に、燃焼していない側の燃焼面を通る燃焼ファン６による風量が追い焚き熱交換器３側を冷却する熱量分だけ追い焚き熱量を補正してより正確な浴槽内水量を求めるようにしたことである。このため、この第２の参考例では、前記第１の参考例の構成に加え、図１に示される如く追い焚き熱量補正部３８が設けられていることである。データ格納部３４には図４の（ａ）に示すＡ面燃焼の場合に燃焼がされていないＢ面を通るファン風量による追い焚き熱交換器３の冷却分の放熱熱量のデータと、同様に図４の（ｂ）に示す如くＢ面燃焼時におけるＡ面を通る風量による追い焚き熱交換器２の冷却による放熱熱量のデータが格納されている。この放熱熱量は、予め実験や理論計算を行い、ファン風量の温度とファン風量等の冷却要因をパラメータとしたデータで与えられるものである。

また、追い焚き熱量補正部３８は、前記データ格納部３４に格納されている冷却による放熱熱量の要因とるパラメータの例えば、ファン風量やファン風量の温度等のセンサ（図示せず）の検出データを取り込み、そのパラメータデータに応じた冷却分の放熱熱量をデータ格納部３４のデータから求め（予め与えられる演算式、グラフデータ、表データ等のデータにより求め）前記浴槽水量検知部３７の追い焚き加熱量累積演算部４１で求められた追い焚き加熱熱量を取り込み、その追い焚き加熱熱量の累積演算値から放熱熱量を差し引いて追い焚き加熱熱量を補正し、その補正した追い焚き加熱熱量の累積演算値を浴槽内水量演算部４３へ加えるようにする。

この追い焚き加熱熱量の補正演算により、Ａ面とＢ面の燃焼面切り換えによる非燃焼面を通るファン風量の風による追い焚き熱交換器の冷却による影響が考慮されたより正確な追い焚き加熱熱量が求められることとなり、これに伴いより正確な浴槽内水量を求めることが可能となるものである。

次に第３の参考例を説明する。この第３の参考例は、図６に示す如く、バーナ５のＡ面燃焼とＢ面燃焼の切り換えを行うほかに、バーナ５の全面の燃焼停止を含む動作パターンによってバーナ５の燃焼面切り換えを行うものである。

この燃焼面切り換えの動作例としては、例えば、第１の熱交温度センサ３１ａと第２の熱交温度センサ３１ｂの検出温度に対して、沸騰温度に近いオフ温度と、そのオフ温度よりも低いオン温度をデータとして与え、Ａ面燃焼のときに第１の熱交温度センサ３１ａがオフ温度に達したときにはＡ面燃焼からＢ面燃焼へ切り換えるようにし、このＢ面燃焼状態で第２の熱交温度センサ３１ｂがオフ温度を検出したときにはＢ面の燃焼を停止し、このとき第１の熱交温度センサ３１ａ側がオン温度まで低下していたときには再度図６の（ａ）に示す如くＡ面燃焼状態とし、第１の熱交温度センサ３１ａがオン温度まで低下していないときには図６の（ｃ）に示す如くＡ面とＢ面をともに燃焼停止状態にし、第１の熱交温度センサ３１ａがオン温度まで低下したときに図６の（ａ）に示す如くＡ面燃焼状態にするものである。

このように、この第３の参考例では図６の（ａ）に示すＡ面燃焼状態の燃焼パターンと、同図の（ｂ）に示すようなＢ面燃焼のパターンと、同図の（ｃ）に示す如くＡ面とＢ面がともに燃焼停止状態のパターンとの相互切り換えが第１の熱交温度センサ３１ａと第２の熱交温度センサ３１ｂのそれぞれの検出温度に対して与えられるオン温度とオフ温度との関係に基づき燃焼パターンが切り換え制御されるものである。

この図６に示すような燃焼パターンの切り換えを行う場合、追い焚きモードの運転時には、Ａ面とＢ面の燃焼面がともに燃焼停止状態のときにも燃焼ファン６は回転駆動されるので、そのファン風量による追い焚き熱交換器の冷却による放熱が行われることとなるので、このＡ面とＢ面の全面燃焼停止による追い焚き熱交換器３の放熱熱量のデータがファン風量やファン風量の温度等のパラメータに応じた値でデータ格納部３４に格納しておき、その放熱熱量のデータに基づき追い焚き熱量補正部３８によりＡ面とＢ面の全面燃焼停止前の追い焚き加熱熱量（追い焚き加熱熱量累積演算値）からこのＡ面とＢ面の全面燃焼停止時における冷却分の放熱熱量を差し引いて追い焚き加熱熱量を補正するようにしたものである。それ以外は前記第１又は第２の参考例と同様である。

この第３の参考例では、図６に示すようなバーナ５の各動作パターンの切り換えを行った場合においても、各パターンの動作状態のいかんに拘わらず、正確に浴槽内水量を求めることができるものである。

次に本発明の実施形態例を説明する。なお、この実施形態例の説明において、前記各参考例と同一（共通）の構成部分には同一符号を付してその重複説明は省略又は簡略化する。また、使用する用語や、動作説明等において参考例と共通する部分は既に参考例で説明したので、その重複する説明は省略又は簡略化する。

この実施形態例は、図７に示すように、バーナ５は燃焼面が区分されてなく、図７の（ａ）に示す如く全面燃焼の状態と全面燃焼停止の状態を切り換え制御する動作状態の燃焼装置において追い焚き燃焼モードの動作時に浴槽内水量を求める構成のものである。図７に示すバーナ５の燃焼切り換えの動作例としては、例えば、給湯熱交換器内の湯温を検出する温度サンサを給湯熱交換器側に設け、追い焚き運転時に、その給湯熱交換器側の温度センサが沸騰温度に近いオフ温度を検出したときには図７の（ｂ）に示すようにバーナの燃焼停止を行い、その後一定時間或いは給湯熱交換器内湯温がオフ温度よりも低めに設定されたオン温度以下になったときに図７の（ａ）に示すように再びバーナ５を燃焼させるという如くバーナ５の燃焼切り換え制御が挙げられる。

この実施形態例の動作例では、図７の（ａ）に示す全面燃焼状態時の浴槽内水量の解法データである演算式が浴槽水量検知部３７の解法データ格納部４４に与えられることとなる。そして、データ格納部３４には図７のＢに示す如くバーナ５が全面燃焼状態から全面燃焼停止状態となったときに、ファン風量による追い焚き熱交換器３の放熱熱量（放熱量）の時間とともに変化するデータが実験等により経時放熱データとして図８に示す如く求められてこの経時放熱データがデータ格納部３４に格納されることになる。この経時放熱データは使用されるバーナ５の蓄熱特性に応じて与えられるものであり、バーナの蓄熱量が小さい場合には、バーナの燃焼停止後から直ちに放熱熱量が増加する図８の破線Ｂに示すデータとして与えられ、また、蓄熱量の大きいバーナが使用される場合には、バーナ５が全面燃焼停止した状態であっても、燃焼停止の直後にはバーナに大きな熱量が蓄積されているので、この非燃焼状態のバーナが熱源として機能し、このバーナの固有熱量がファン風量によって追い焚き熱交換器３に運ばれ、追い焚き熱交換器３がバーナ５の燃焼停止にも拘わらず逆に加熱される現象が生じ、その後バーナの蓄積熱量が放熱されるに従いバーナ自体の保有熱量が減少してファン風量による追い焚き熱交換器３の冷却による放熱が行われる、図８のＡに示すパターンの経時放熱データがデータ格納部３４に与えられることになる。このように、使用するバーナに応じた経時放熱データが実験等により予め求められてデータ格納部３４に記憶される。

この実施形態例では図７の（ａ）に示すようにバーナ５が全面燃焼状態にあるときには、解法データ格納部４４に与えられている演算式によって浴槽内水量演算部４３により浴槽内水量を求め、図７の（ａ）に示す全面燃焼状態から同図の（ｂ）に示す全面燃焼停止状態にバーナの動作パターンが切り換わったときには、浴槽水量検知部３７は時計機構３６を利用してバーナの全面燃焼停止時からの時間を計測し、そのバーナの燃焼停止時からの時間の経過に伴うファン風量による追い焚き交換器３の冷却分の熱量が追い焚き熱量補正部３８により求められる。そして、追い焚き熱量補正部３８は、バーナ５の全面燃焼停止前に求められた追い焚き加熱熱量からバーナの全面燃焼熱量停止時からの時間の経過に伴うファン風量による放熱熱量のデータを差し引いてバーナ５の全面燃焼停止時における追い焚き加熱熱量を所定時間ごとに、或いは、図５に示すように風呂検出温度が１ステップアップするごとに順次求めて更新記憶する。

この実施形態例では、バーナ５の全面燃焼停止時における経時放熱データが与えられてバーナの全面燃焼停止時からの経過時間に応じた放熱熱量のデータが求められて追い焚き加熱熱量が補正されるので、この補正された追い焚き加熱熱量を用いることによって得られる浴槽内水量Ｑのデータを正確に求めることが可能となるものである。なお、図８に示すような経時放熱データはファン風量（又はファンの回転数）やファン風量の温度をパラメータとして与え、データ格納部３４に与えたデータから実際に放熱熱量を求める場合には、そのパラメータの要素であるファン風量（又はファン回転数）やファン風量の温度等を検出し、その検出データに対応した経時放熱データを選択して放熱熱量を求めることによりファン風量やファン風量温度が変化しても、その変化に応じた放熱熱量が的確に求まるので、追い焚き加熱熱量の補正をより正確に行うことが可能となるものである。

本発明は上記実施形態例に限定されることはなく様々な実施の形態を採り得る。

なお、実施形態例における全面燃焼停止中の追い焚き加熱熱量の補正の構成は前記図６の（ｃ）に示す全面燃焼停止中の動作時に追い焚き加熱熱量を求める構成として適用することが可能である。

さらに、上記実施形態例では一缶二水路タイプの燃焼装置を例にして説明したが、本発明は二缶二水路タイプの燃焼装置や、給湯機能を省略した追い焚き機能のみの燃焼装置にも適用されるものである。

さらに、上記実施形態例では浴槽内水量を求める解法データを演算式により与えたが、これを表データやグラフデータで与えてもよいものである。

さらに、浴槽内水量を求める解法データを演算式により与える場合には、必ずしも上記実施形態例で示した演算式に限定されるものではない。また、熱効率ηは定数で与えてもよいが、特に一缶二水路タイプの燃焼装置の場合には、熱効率ηは風呂温度によって変化するので、熱効率ηを風呂温度の関数として与えることにより、浴槽内水量をさらに一層正確に求めることが可能となる。

本発明に関連する参考例の要部構成を示すブロック図である。浴槽水量検知部の詳細を示すブロック図である。本発明が適用される追い焚き機能付き燃焼装置の一実施形態例および参考例のシステム構成図である。第１および第２の参考例のバーナ燃焼面の切り換え動作の説明図である。風呂温度の検出サンプリング動作と浴槽内水量Ｑの更新演算の関係を示す説明図である。第３の参考例のバーナ燃焼面切り換え動作の説明図である。本発明の実施形態例におけるバーナ燃焼の切り換え動作の説明図である。バーナの全面燃焼停止状態時におけるファン風量に基づく追い焚き熱交換器の放熱熱量の経時変化データの説明図である。本出願人が提案している従来例の追い焚き機能付き装置の説明図である。

符号の説明

３２燃焼制御部
３７浴槽水量検知部
３８追い焚き熱量補正部
４１追い焚き加熱量累積演算部
４２風呂温度１ステップ上昇判別部
４３浴槽内水量演算部

Claims

浴槽湯水を循環する循環ポンプ装備の追い焚き循環路と、この追い焚き循環路に介設され循環湯水の追い焚きを行う追い焚き熱交換器と、この追い焚き熱交換器を燃焼加熱するバーナと、浴槽から前記追い焚き熱交換器の入口に至る追い焚き循環路の経路に設けられて循環湯水温度を風呂温度として検出する風呂温度センサとを備え、前記バーナによる追い焚き加熱熱量の情報と、この追い焚き加熱による浴槽湯水の温度上昇分の情報とを変数又は定数に含む解法データを用いて追い焚き加熱熱量と風呂温度上昇量の取り込み情報により浴槽内水量を求める浴槽水量検知部が設けられている追い焚き機能付き燃焼装置において、追い焚きモードの動作においてはバーナは燃焼と燃焼停止を予め定められる条件のタイミングで切り換える間欠燃焼動作を行う構成と成し、前記バーナが燃焼から燃焼停止に切り換わったときの燃焼停止時からの時間の経過に伴う追い焚き熱交換器の経時放熱データが予め与えられているデータ格納部と、燃焼停止時からの経過時間を計測する時間計測手段とを備え、浴槽水量検知部は、バーナ燃焼の動作中は追い焚き加熱熱量とこの追い焚き加熱による浴槽湯水の温度上昇分の情報を取り込み解法データによって浴槽内水量を求め、バーナが燃焼から燃焼停止に切り換わった燃焼停止の動作中は燃焼停止時からの経過時間に対応する放熱量を前記経時放熱データにより求め燃焼停止前の追い焚き加熱熱量から前記放熱量を差し引いて燃焼停止時からの時間の経過に伴う燃焼停止動作時の追い焚き加熱量を得て浴槽内水量を求める構成とした追い焚き機能付き燃焼装置。
バーナの追い焚き燃焼中の追い焚き加熱熱量はサンプリング時間ごとにサンプリングされるバーナの燃焼加熱量とサンプリング時間との乗算値を累積して求める構成とし、浴槽内水量は風呂温度センサによって検出される風呂温度が予め設定される温度だけ段階的に上昇するごとに求めて順次更新記憶する構成とした請求項１記載の追い焚き機能付き燃焼装置。
追い焚き熱交換器は給湯熱交換器と一体化された一缶二水路式の熱交換器と成し、バーナは追い焚き熱交換器と給湯熱交換器を共通に加熱するバーナと成している請求項１又は請求項２記載の追い焚き機能付き燃焼装置。