JP3966018B2 - 燃焼装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼運転に伴い使用された燃料使用量を表示し得るガス給湯装置などの燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のガス給湯装置には、燃焼運転に伴うガス使用量を直接計測することなく、各種の制御パラメータを基にして演算により求め、リモコンの表示画面上に所定期間、たとえば１日分のガス使用量を積算表示する機能を備えたものがある。
【０００３】
このような積算表示機能の一例によれば、出湯温度、入水温度、給湯流量などの制御パラメータを基にして実燃焼能力を算出し、実燃焼能力から発熱量を求め、最終的には、発熱量に基づいてガス使用量を求めている。また、他の例では、出湯設定温度、入水温度、給湯流量などの制御パラメータを基にして目標燃焼能力を算出し、目標燃焼能力から所要発熱量を求め、さらに所要発熱量に基づいてガス使用量を求めるものもある。いずれにしても、実燃焼能力や目標燃焼能力から発熱量を求める際には、定式化された一つの算定ルールが用いられ、燃焼能力がどのようなレベルにあっても常に一定の算定ルールに基づいて発熱量が求められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際の発熱量は、実燃焼能力や目標燃焼能力の段数に応じて熱効率が変化するのに伴い一様な変化を示さないので、常に一定の算定ルールに基づいて演算される発熱量では、誤差が大きくなる可能性があり、ひいては最終的に求められるガス使用量にもばらつきが生じて正確さに欠ける難点があった。また、ガス圧調整用の比例弁の温度特性により、目標号数に対する実際のガス使用量が少なくなることがあり、単位容量当たりの発熱量が相違するガス種の中から自動的にガス種を判定して燃焼制御を行う場合、一つの算定ルールを適用するだけでは正確にガス使用量を求めることができないという問題があった。
【０００５】
【発明の開示】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、燃料使用量をばらつきなく正確に求めることができる燃焼装置を提供することを、その課題としている。
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００７】
すなわち、本発明の第１の側面によれば、燃焼能力レベルが多段数に切替可能になされ、目標燃焼能力に応じて前記燃焼能力レベルを切り替えながら燃焼制御を行う燃焼装置であって、前記燃焼能力レベルの各段数に対応して、前記目標燃焼能力から単位時間当たりの燃料使用量を求めるための複数の算定ルールを記憶する算定ルール記憶手段と、出湯温度を設定する出湯温度設定手段と、入水温度を検出する入水温度検出手段と、給湯流量を検出する給湯流量検出手段と、燃焼運転中に、所定の時間間隔毎に、前記出湯温度設定手段により設定された出湯温度、前記入水温度検出手段により検出された入水温度及び前記給湯流量検出手段により検出された給湯流量に基づいて前記目標燃焼能力を決定する目標燃焼能力決定手段と、燃焼運転中に、前記目標燃焼能力決定手段により決定された目標燃焼能力と、前記複数の算定ルールのうち前記目標燃焼能力決定手段により決定された目標燃焼能力に対応する算定ルールとを用いて、単位時間当たりの燃料使用量を求める燃料使用量演算手段と、前記燃料使用量演算手段により求められた単位時間当たりの燃料使用量に前記所定の時間間隔を乗じて当該時間間隔毎の燃料使用量を求め、この燃料使用量を積算することにより所定の時間分における燃料使用量を求める燃料使用量積算手段とを有することを特徴とする、燃焼装置が提供される。
【０００８】
本発明の第２の側面によれば、燃焼能力レベルが多段数に切替可能になされ、目標燃焼能力に応じて前記燃焼能力レベルを切り替えながら燃焼制御を行う燃焼装置であって、前記燃焼能力レベルの各段数に対応して、前記目標燃焼能力から単位時間当たりの燃料発熱量を求めるための複数の算定ルールを記憶する算定ルール記憶手段と、出湯温度を設定する出湯温度設定手段と、入水温度を検出する入水温度検出手段と、給湯流量を検出する給湯流量検出手段と、燃焼運転中に、所定の時間間隔毎に、前記出湯温度設定手段により設定された出湯温度、前記入水温度検出手段により検出された入水温度及び前記給湯流量検出手段により検出された給湯流量に基づいて前記目標燃焼能力を決定する目標燃焼能力決定手段と、燃焼運転中に、前記目標燃焼能力決定手段により決定された目標燃焼能力と、前記複数の算定ルールのうち前記目標燃焼能力決定手段により決定された目標燃焼能力に対応する算定ルールとを用いて、単位時間当たりの燃料発熱量を求める燃料発熱量演算手段と、前記燃料発熱量演算手段により求められた単位時間当たりの燃料発熱量に前記所定の時間間隔を乗じて当該時間間隔毎の燃料発熱量を求め、この燃料発熱量を積算することにより所定の時間分における燃料発熱量を求める燃料発熱量積算手段と、前記燃料発熱量積算手段により求められた燃料発熱量を燃料使用量に変換する変換手段とを有することを特徴とする、燃焼装置が提供される。
【０００９】
好ましい実施の形態によれば、前記算定ルール記憶手段には、前記燃焼能力レベルの各段数に対応した複数の算定ルールからなる算定ルール群が、装置本体の温度をパラメータとして複数個記憶され、前記装置本体の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記複数個の算定ルール群のうち、いずれの算定ルール群を用いるかを決定する算定ルール群決定手段とを備え、前記燃料使用量演算手段は、前記算定ルール群決定手段により決定された算定ルール群に含まれる、前記目標燃焼能力決定手段により決定された目標燃焼能力に対応する算定ルールを用いて、単位時間当たりの燃料使用量を求める。
【００１０】
他の好ましい実施の形態によれば、前記算定ルール記憶手段には、前記燃焼能力レベルの各段数に対応した複数の算定ルールからなる算定ルール群が、装置本体の温度をパラメータとして複数個記憶され、前記装置本体の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記複数個の算定ルール群のうち、いずれの算定ルール群を用いるかを決定する算定ルール群決定手段とを備え、前記燃料発熱量演算手段は、前記算定ルール群決定手段により決定された算定ルール群に含まれる、前記目標燃焼能力決定手段により決定された目標燃焼能力に対応する算定ルールを用いて、単位時間当たりの燃料発熱量を算出する。
【００１１】
他の好ましい実施の形態によれば、前記所定の時間分は、１日分である。
【００１２】
他の好ましい実施の形態によれば、前記燃料使用量積算手段により求められた燃料使用量若しくは前記変換手段により変換された燃料使用量を表示手段に表示させる表示制御手段を有する。
【００１３】
他の好ましい実施の形態によれば、単位燃料使用量当たりのガス使用料金を記憶するガス使用料金記憶手段と、前記燃料使用量積算手段により求められた燃料使用量若しくは前記変換手段により変換された燃料使用量に前記ガス使用料金記憶手段に記憶された単位燃料使用量当たりのガス使用料金を乗じてガス使用料金を求めるガス使用料金演算手段とを備え、前記表示制御手段は、前記燃料使用量に代えて、若しくは前記燃料使用量に加えて前記ガス使用料金演算手段により求められたガス使用料金を前記表示手段に表示させる。
【００１４】
本発明によれば、燃焼能力レベルの各段数に対応して、目標燃焼能力から単位時間当たりの燃料使用量を求めるための複数の算定ルールが記憶されており、燃焼運転中に、目標燃焼能力決定手段により決定された目標燃焼能力と、この目標燃焼能力に対応する算定ルールとを用いて、単位時間当たりの燃料使用量が求められ、この単位時間当たりの燃料使用量に基づいて所定の時間分における燃料使用量が求められるので、燃焼運転に伴い燃焼能力が切り替えられるなどして実際の燃料使用量が変動しても、そのような実際の使用量に即した燃料使用量をばらつきなく正確に演算により求めることができる。
【００１５】
もちろん、演算により求められた燃料使用量や、その燃料使用量に基づく燃料使用料金については、ユーザに確認させたり省エネを意識させるために表示させることができる。また、装置本体の暖まり具合や、目標燃焼能力と実燃焼能力との比較結果に応じて演算処理に適用すべき算定ルールを変更するようにすれば、よりきめ細かく正確な燃料使用量を求めることができる。
【００１６】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う発明の実施の形態の説明によって、より明らかになるであろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る燃焼装置の一実施形態を示すブロック図である。この図に示すように、燃焼装置は、ガス燃焼方式により給湯動作を行う給湯装置本体１と、給湯装置本体１に対して給湯運転の開始／終了を指示したり、給湯温度などを設定するためのリモコン２とを具備して構成される。
【００１９】
給湯装置本体１は、各種の給湯動作を制御するためのＣＰＵ１０、ＲＯＭ１１、ＲＡＭ１２、およびインターフェイス回路１３などからなるマイクロコンピュータ、ならびに温度センサ１４や水量センサ１５のほか、その他各種のセンサを有している。温度センサ１４は、実際には出湯温度や入水温度を検出するために複数設けられており、温度センサ１４からの検出信号がインターフェイス回路１３を通じてＣＰＵ１０に入力される。水量センサ１５は、図示しない給湯管を流れる給湯流量を検出するものとされ、この水量センサ１５からの検出信号がインターフェイス回路１３を通じてＣＰＵ１０に入力される。なお、本実施形態では、リモコン２を介して設定された出湯設定温度、温度センサ１４で検出された入水温度、水量センサ１５で検出された給湯流量などを基にして、ＣＰＵ１０により目標値としての燃焼能力が求められる。
【００２０】
リモコン２は、ユーザインターフェイスを実現するためのＣＰＵ２０、ＲＯＭ２１、ＲＡＭ２２、ＥＥＰＲＯＭ２３、およびインターフェイス回路２４などからなるマイクロコンピュータのほか、表示操作部２５を備えている。インターフェイス回路２４は、通信ケーブル３を介して給湯装置本体１のインターフェイス回路１３に接続されている。表示操作部２５には、操作キーや表示画面などが設けられており、ＣＰＵ２０との間で各種の入出力信号をやり取りする。
【００２１】
要点について言うと、給湯装置本体１のＣＰＵ１０には、ＲＯＭ１１に記憶されたプログラムに基づいてガス使用量を演算により求める機能が設けられている。このガス使用量演算機能は、以下のようにして実現される。
【００２２】
まず、ガス使用量を演算により求めるのに先立ち、ＲＯＭ１１には、目標燃焼能力の段数ごとに単位時間当たりの燃料使用量を求めるための算定ルールテーブルが記憶されている。この算定ルールテーブルの一例を図２に示す。図２に示すように、算定ルールテーブルでは、目標燃焼能力の段数ごとに異なる算定ルールが適用されるように、一例として４種類の一次関数が規定されている。このような算定ルールテーブルは、あらかじめ実験データなどを基にして作成しておくことができる。なお、段数とは、目標燃焼能力に応じて切り替えられる燃焼バーナの本数に基づく燃焼能力レベルを意味する。
【００２３】
そして、実際に給湯運転が行われる際には、目標燃焼能力に準じて実燃焼能力を適宜変化させながら燃料となるガスの燃焼状態が制御されるが、目標燃焼能力は、その都度以下の数式１に基づいてＣＰＵ１０により求められる。
【００２４】
【数１】
【００２５】
なお、上記数式１に含まれる設定温度とは、リモコン２を介してユーザにより設定された温度に定数加算した温度である。また、上記数式１は、フィードフォワード（ＦＦ）制御によるものであるが、実際は、設定温度とこれに対する検出温度との偏差に基づいてフィードバック（ＦＢ）量を決定し、ＦＦ＋ＦＢ制御により目標燃焼能力が決定される。
【００２６】
以上のようにして燃焼制御を行うのに併行してＣＰＵ１０は、図２の算定ルールテーブルに基づいて現在の燃焼能力段数における目標燃焼能力に対応する単位時間当たりのガス使用量を所定の時間間隔ごとに求め、これらを積算処理する。つまり、給湯運転中には、目標燃焼能力が必ずしも一定にあるわけではなく適当に変動し、目標燃焼能力の段数についても適宜切り替えられることで熱効率が変動するが、それに応じて上記した算定ルールとしての一次関数も切り替えられるので、きめ細かくガス使用量が求められる。
【００２７】
最終的にＣＰＵ１０は、ガス使用量を順次積算していき、ガス使用量の１日分が積算されたときに、その積算結果を１日分のガス使用量積算データとしてＲＡＭ１２などに記憶させる。ユーザは、リモコン２を介して所定の操作を行うことでガス使用量積算データを表示操作部２５の画面上に表示させることができ、１日のガス使用量を確認したり省エネを意識することができる。なお、ユーザは、リモコン２を介して単位量当たりのガス使用料金をあらかじめ設定しておくことができ、そうした場合、ＣＰＵ１０は、単位量当たりのガス使用料金に基づいてガス使用量積算データを料金データに換算し、リモコン２の画面上に１日の料金データを表示させることができる。
【００２８】
したがって、上記実施形態によれば、燃焼制御において目標値とされる燃焼能力の段数ごとにきめ細かく算定ルールとしての一次関数が規定されており、各一次関数に基づいてガス使用量を演算により求めることができるので、給湯運転に伴い燃焼能力が切り替えられるなどして実際のガス使用量が変動しても、そのような実際の使用量に即してガス使用量をばらつきなく正確に求めることができる。
【００２９】
なお、他の実施形態としては、以下に説明するような手順でガス使用量を求めるとしても良い。
【００３０】
図３は、他の実施形態で用いられる算定ルールテーブルの一例を説明するための説明図であって、この図に示す算定ルールテーブルは、図２の算定ルールテーブルと数理的には同じであるが、目標燃焼能力の段数ごとに単位時間当たりのガス発熱量が求められるように構成されている。
【００３１】
そして、給湯運転時には、先述した実施形態と同様にして目標燃焼能力がＣＰＵ１０により求められるが、ＣＰＵ１０は、図３の算定ルールテーブルに基づいて所定の燃焼能力段数における目標燃焼能力に対応する単位時間当たりのガス発熱量を所定の時間間隔ごとに求め、これらを積算処理する。つまり、給湯運転中には、目標燃焼能力の段数ごとにきめ細かくガス発熱量が求められる。
【００３２】
その後、ＣＰＵ１０は、目標燃焼能力の段数ごとに求めたガス発熱量を所定の換算テーブルを用いてガス使用量に変換する。この換算テーブルについては特に図示しないが、算定ルールテーブルなどと同様にＲＯＭ１１にあらかじめ記憶されている。
【００３３】
最終的にＣＰＵ１０は、先述した実施形態と同様の手順でガス使用量を合算し、さらには合算したガス使用量の１日分をまとめて積算し、その積算結果を１日分のガス使用量積算データとしてＲＡＭ１２などに記憶させる。つまり、ＣＰＵ１０の演算処理としては、単位時間当たりのガス発熱量を求めてガス使用量に変換する以外は先述した実施形態と本質的に何ら異なるものではなく、先述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
また、算定ルールテーブルとしては、図２や図３に示すもの以外に次のようなものとしても良い。
【００３５】
たとえば、ただ一つの算定基準となる一次関数を用意しておき、その一次関数に含まれる係数や定数を目標燃焼能力の段数ごとに異なる値として持つような算定ルールテーブルとしても良い。
【００３６】
もちろん、算定ルールテーブルは、一次関数に代表されるように線形的なものに限らず、目標燃焼能力の段数ごとに異なる手続に従うものであれば、たとえば非線形的な関数や、標本化されたデータなどであっても良い。
【００３７】
さらに、算定ルールテーブルとしては、図２や図３以外に図４や図５に示すようなものとしても良い。
【００３８】
図４および図５の算定ルールテーブルでは、算定ルールとしてＡ系列とＢ系列の異なる一次関数群が規定される。そして、ガス使用量を求めるにあたってＣＰＵ１０は、給湯装置本体１に装備されたサーミスタ（図示省略）の検出温度を監視する。このサーミスタ検出温度は、給湯装置本体１の暖まり度合いを表すものであるが、サーミスタ検出温度が一定温度未満の状態（器具冷時）では、Ｂ系列の一次関数群を用いて上記した内容と同様の手順でガス使用量が求められる。一方、サーミスタ検出温度が一定温度以上（器具暖時）になると、Ａ系列の一次関数群を用いてガス使用量が求められる。
【００３９】
一般に、給湯装置本体１内にあるガス圧調節用の比例弁（図示省略）がある程度加熱されると、実際のガス使用量が当初よりも少なくなるが、これは、比例弁が温度特性を有するため、雰囲気温度や暖房用循環温水の戻り温度などによる周囲温度の影響により、同じマイコン出力であっても実際の比例弁の開度が変化してしまうためである。上記したように給湯装置本体１の暖まり度合いに応じて異なる算定ルールを適用すれば、実際の使用量に即してガス使用量をより正確に求めることができる。
【００４０】
なお、上記したようにサーミスタ検出温度に応じて異なる系列の算定ルールに切り替えるほかに、燃焼開始から一定時間以上経過したか否かに応じて算定ルールを切り替えるようにしても良い。
【００４１】
また、異なる系列の算定ルールとしては、たとえばＡ系列の算定ルールのみ一次関数群で定義しておき、そのＡ系列の算定ルールを一定割合だけシフトさせればＢ系列の算定ルールが得られるとしても良い。
【００４２】
さらに、算定ルールテーブルとしては、数理的には図４や図５に示すものと同じであるが、ガス種ごとに各系列の算定ルールが定められているものとしても良い。これは、ガス種の自動判定機能を備えた給湯装置において有効とされる。
【００４３】
つまり、ガス使用量を求めるのに先だってＣＰＵ１０は、給湯装置本体１に供給されるガス種の判定を行い、その判定結果に応じてどの系列の算定ルールを適用するのか決める。たとえば、ガス種の判定結果として「１２Ａ」が得られた場合には、Ｂ系列の一次関数群を用いて上記した内容と同様の手順でガス使用量が求められる。その一方、ガス種の判定結果として「１３Ａ」が得られると、Ａ系列の一次関数群を用いてガス使用量が求められる。ただし、ガス種が異なっても発熱量が同じ場合には、目標燃焼能力号数も同じになるので、この場合には図５の算定ルールテーブルを適用することはできない。
【００４４】
このようにガス種に応じて異なる算定ルールを適用するようにしても、実際の使用量に即して正確なガス使用量を求めることができる。
【００４５】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではない。
【００４６】
算定ルールは、燃焼能力段数ごとに規定されていなくても、たとえば単に複数の関数で規定されたものであっても良い。そうした場合には、算定ルールが燃焼能力段数ごとに規定されていなくても、器具の暖まり具合やガス種の判定結果に基づいて算定ルールを変更することができる。
【００４７】
上記した各実施形態では、最終的にガス使用量が求められるが、たとえば石油を燃料とする給湯装置などでは、同様の手続に従って石油使用量を求めることができるのは言うまでもない。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、燃焼能力レベルの各段数に対応して、目標燃焼能力から単位時間当たりの燃料使用量を求めるための複数の算定ルールが記憶されており、燃焼運転中に、目標燃焼能力決定手段により決定された目標燃焼能力と、この目標燃焼能力に対応する算定ルールとを用いて、単位時間当たりの燃料使用量が求められ、この単位時間当たりの燃料使用量に基づいて所定の時間分における燃料使用量が求められるので、燃焼運転に伴い燃焼能力が切り替えられるなどして実際の燃料使用量が変動しても、そのような実際の使用量に即した燃料使用量をばらつきなく正確に演算により求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃焼装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態で用いられる算定ルールテーブルの一例を説明するための説明図である。
【図３】他の実施形態で用いられる算定ルールテーブルの一例を説明するための説明図である。
【図４】他の実施形態で用いられる算定ルールテーブルの一例を説明するための説明図である。
【図５】他の実施形態で用いられる算定ルールテーブルの一例を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１ 給湯装置本体
２ リモコン
３ 通信ケーブル
１０ ＣＰＵ
１１ ＲＯＭ
１２ ＲＡＭ
１３ インターフェイス回路
１４ 温度センサ
１５ 水量センサ
２０ ＣＰＵ
２１ ＲＯＭ
２２ ＲＡＭ
２３ ＥＥＰＲＯＭ
２４ インターフェイス回路
２５ 表示操作部
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼運転に伴い使用された燃料使用量を表示し得るガス給湯装置などの燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のガス給湯装置には、燃焼運転に伴うガス使用量を直接計測することなく、各種の制御パラメータを基にして演算により求め、リモコンの表示画面上に所定期間、たとえば１日分のガス使用量を積算表示する機能を備えたものがある。
【０００３】
このような積算表示機能の一例によれば、出湯温度、入水温度、給湯流量などの制御パラメータを基にして実燃焼能力を算出し、実燃焼能力から発熱量を求め、最終的には、発熱量に基づいてガス使用量を求めている。また、他の例では、出湯設定温度、入水温度、給湯流量などの制御パラメータを基にして目標燃焼能力を算出し、目標燃焼能力から所要発熱量を求め、さらに所要発熱量に基づいてガス使用量を求めるものもある。いずれにしても、実燃焼能力や目標燃焼能力から発熱量を求める際には、定式化された一つの算定ルールが用いられ、燃焼能力がどのようなレベルにあっても常に一定の算定ルールに基づいて発熱量が求められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際の発熱量は、実燃焼能力や目標燃焼能力の段数に応じて熱効率が変化するのに伴い一様な変化を示さないので、常に一定の算定ルールに基づいて演算される発熱量では、誤差が大きくなる可能性があり、ひいては最終的に求められるガス使用量にもばらつきが生じて正確さに欠ける難点があった。また、ガス圧調整用の比例弁の温度特性により、目標号数に対する実際のガス使用量が少なくなることがあり、単位容量当たりの発熱量が相違するガス種の中から自動的にガス種を判定して燃焼制御を行う場合、一つの算定ルールを適用するだけでは正確にガス使用量を求めることができないという問題があった。
【０００５】
【発明の開示】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、燃料使用量をばらつきなく正確に求めることができる燃焼装置を提供することを、その課題としている。
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００７】
すなわち、本発明の第１の側面によれば、燃焼能力レベルが多段数に切替可能になされ、目標燃焼能力に応じて前記燃焼能力レベルを切り替えながら燃焼制御を行う燃焼装置であって、前記燃焼能力レベルの各段数に対応して、前記目標燃焼能力から単位時間当たりの燃料使用量を求めるための複数の算定ルールを記憶する算定ルール記憶手段と、出湯温度を設定する出湯温度設定手段と、入水温度を検出する入水温度検出手段と、給湯流量を検出する給湯流量検出手段と、燃焼運転中に、所定の時間間隔毎に、前記出湯温度設定手段により設定された出湯温度、前記入水温度検出手段により検出された入水温度及び前記給湯流量検出手段により検出された給湯流量に基づいて前記目標燃焼能力を決定する目標燃焼能力決定手段と、燃焼運転中に、前記目標燃焼能力決定手段により決定された目標燃焼能力と、前記複数の算定ルールのうち前記目標燃焼能力決定手段により決定された目標燃焼能力に対応する算定ルールとを用いて、単位時間当たりの燃料使用量を求める燃料使用量演算手段と、前記燃料使用量演算手段により求められた単位時間当たりの燃料使用量に前記所定の時間間隔を乗じて当該時間間隔毎の燃料使用量を求め、この燃料使用量を積算することにより所定の時間分における燃料使用量を求める燃料使用量積算手段とを有することを特徴とする、燃焼装置が提供される。
【０００８】
本発明の第２の側面によれば、燃焼能力レベルが多段数に切替可能になされ、目標燃焼能力に応じて前記燃焼能力レベルを切り替えながら燃焼制御を行う燃焼装置であって、前記燃焼能力レベルの各段数に対応して、前記目標燃焼能力から単位時間当たりの燃料発熱量を求めるための複数の算定ルールを記憶する算定ルール記憶手段と、出湯温度を設定する出湯温度設定手段と、入水温度を検出する入水温度検出手段と、給湯流量を検出する給湯流量検出手段と、燃焼運転中に、所定の時間間隔毎に、前記出湯温度設定手段により設定された出湯温度、前記入水温度検出手段により検出された入水温度及び前記給湯流量検出手段により検出された給湯流量に基づいて前記目標燃焼能力を決定する目標燃焼能力決定手段と、燃焼運転中に、前記目標燃焼能力決定手段により決定された目標燃焼能力と、前記複数の算定ルールのうち前記目標燃焼能力決定手段により決定された目標燃焼能力に対応する算定ルールとを用いて、単位時間当たりの燃料発熱量を求める燃料発熱量演算手段と、前記燃料発熱量演算手段により求められた単位時間当たりの燃料発熱量に前記所定の時間間隔を乗じて当該時間間隔毎の燃料発熱量を求め、この燃料発熱量を積算することにより所定の時間分における燃料発熱量を求める燃料発熱量積算手段と、前記燃料発熱量積算手段により求められた燃料発熱量を燃料使用量に変換する変換手段とを有することを特徴とする、燃焼装置が提供される。
【０００９】
好ましい実施の形態によれば、前記算定ルール記憶手段には、前記燃焼能力レベルの各段数に対応した複数の算定ルールからなる算定ルール群が、装置本体の温度をパラメータとして複数個記憶され、前記装置本体の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記複数個の算定ルール群のうち、いずれの算定ルール群を用いるかを決定する算定ルール群決定手段とを備え、前記燃料使用量演算手段は、前記算定ルール群決定手段により決定された算定ルール群に含まれる、前記目標燃焼能力決定手段により決定された目標燃焼能力に対応する算定ルールを用いて、単位時間当たりの燃料使用量を求める。
【００１０】
他の好ましい実施の形態によれば、前記算定ルール記憶手段には、前記燃焼能力レベルの各段数に対応した複数の算定ルールからなる算定ルール群が、装置本体の温度をパラメータとして複数個記憶され、前記装置本体の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記複数個の算定ルール群のうち、いずれの算定ルール群を用いるかを決定する算定ルール群決定手段とを備え、前記燃料発熱量演算手段は、前記算定ルール群決定手段により決定された算定ルール群に含まれる、前記目標燃焼能力決定手段により決定された目標燃焼能力に対応する算定ルールを用いて、単位時間当たりの燃料発熱量を算出する。
【００１１】
他の好ましい実施の形態によれば、前記所定の時間分は、１日分である。
【００１２】
他の好ましい実施の形態によれば、前記燃料使用量積算手段により求められた燃料使用量若しくは前記変換手段により変換された燃料使用量を表示手段に表示させる表示制御手段を有する。
【００１３】
他の好ましい実施の形態によれば、単位燃料使用量当たりのガス使用料金を記憶するガス使用料金記憶手段と、前記燃料使用量積算手段により求められた燃料使用量若しくは前記変換手段により変換された燃料使用量に前記ガス使用料金記憶手段に記憶された単位燃料使用量当たりのガス使用料金を乗じてガス使用料金を求めるガス使用料金演算手段とを備え、前記表示制御手段は、前記燃料使用量に代えて、若しくは前記燃料使用量に加えて前記ガス使用料金演算手段により求められたガス使用料金を前記表示手段に表示させる。
【００１４】
本発明によれば、燃焼能力レベルの各段数に対応して、目標燃焼能力から単位時間当たりの燃料使用量を求めるための複数の算定ルールが記憶されており、燃焼運転中に、目標燃焼能力決定手段により決定された目標燃焼能力と、この目標燃焼能力に対応する算定ルールとを用いて、単位時間当たりの燃料使用量が求められ、この単位時間当たりの燃料使用量に基づいて所定の時間分における燃料使用量が求められるので、燃焼運転に伴い燃焼能力が切り替えられるなどして実際の燃料使用量が変動しても、そのような実際の使用量に即した燃料使用量をばらつきなく正確に演算により求めることができる。
【００１５】
もちろん、演算により求められた燃料使用量や、その燃料使用量に基づく燃料使用料金については、ユーザに確認させたり省エネを意識させるために表示させることができる。また、装置本体の暖まり具合や、目標燃焼能力と実燃焼能力との比較結果に応じて演算処理に適用すべき算定ルールを変更するようにすれば、よりきめ細かく正確な燃料使用量を求めることができる。
【００１６】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う発明の実施の形態の説明によって、より明らかになるであろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る燃焼装置の一実施形態を示すブロック図である。この図に示すように、燃焼装置は、ガス燃焼方式により給湯動作を行う給湯装置本体１と、給湯装置本体１に対して給湯運転の開始／終了を指示したり、給湯温度などを設定するためのリモコン２とを具備して構成される。
【００１９】
給湯装置本体１は、各種の給湯動作を制御するためのＣＰＵ１０、ＲＯＭ１１、ＲＡＭ１２、およびインターフェイス回路１３などからなるマイクロコンピュータ、ならびに温度センサ１４や水量センサ１５のほか、その他各種のセンサを有している。温度センサ１４は、実際には出湯温度や入水温度を検出するために複数設けられており、温度センサ１４からの検出信号がインターフェイス回路１３を通じてＣＰＵ１０に入力される。水量センサ１５は、図示しない給湯管を流れる給湯流量を検出するものとされ、この水量センサ１５からの検出信号がインターフェイス回路１３を通じてＣＰＵ１０に入力される。なお、本実施形態では、リモコン２を介して設定された出湯設定温度、温度センサ１４で検出された入水温度、水量センサ１５で検出された給湯流量などを基にして、ＣＰＵ１０により目標値としての燃焼能力が求められる。
【００２０】
リモコン２は、ユーザインターフェイスを実現するためのＣＰＵ２０、ＲＯＭ２１、ＲＡＭ２２、ＥＥＰＲＯＭ２３、およびインターフェイス回路２４などからなるマイクロコンピュータのほか、表示操作部２５を備えている。インターフェイス回路２４は、通信ケーブル３を介して給湯装置本体１のインターフェイス回路１３に接続されている。表示操作部２５には、操作キーや表示画面などが設けられており、ＣＰＵ２０との間で各種の入出力信号をやり取りする。
【００２１】
要点について言うと、給湯装置本体１のＣＰＵ１０には、ＲＯＭ１１に記憶されたプログラムに基づいてガス使用量を演算により求める機能が設けられている。このガス使用量演算機能は、以下のようにして実現される。
【００２２】
まず、ガス使用量を演算により求めるのに先立ち、ＲＯＭ１１には、目標燃焼能力の段数ごとに単位時間当たりの燃料使用量を求めるための算定ルールテーブルが記憶されている。この算定ルールテーブルの一例を図２に示す。図２に示すように、算定ルールテーブルでは、目標燃焼能力の段数ごとに異なる算定ルールが適用されるように、一例として４種類の一次関数が規定されている。このような算定ルールテーブルは、あらかじめ実験データなどを基にして作成しておくことができる。なお、段数とは、目標燃焼能力に応じて切り替えられる燃焼バーナの本数に基づく燃焼能力レベルを意味する。
【００２３】
そして、実際に給湯運転が行われる際には、目標燃焼能力に準じて実燃焼能力を適宜変化させながら燃料となるガスの燃焼状態が制御されるが、目標燃焼能力は、その都度以下の数式１に基づいてＣＰＵ１０により求められる。
【００２４】
【数１】
なお、上記数式１に含まれる設定温度とは、リモコン２を介してユーザにより設定された温度に定数加算した温度である。また、上記数式１は、フィードフォワード（ＦＦ）制御によるものであるが、実際は、設定温度とこれに対する検出温度との偏差に基づいてフィードバック（ＦＢ）量を決定し、ＦＦ＋ＦＢ制御により目標燃焼能力が決定される。
【００２６】
以上のようにして燃焼制御を行うのに併行してＣＰＵ１０は、図２の算定ルールテーブルに基づいて現在の燃焼能力段数における目標燃焼能力に対応する単位時間当たりのガス使用量を所定の時間間隔ごとに求め、これらを積算処理する。つまり、給湯運転中には、目標燃焼能力が必ずしも一定にあるわけではなく適当に変動し、目標燃焼能力の段数についても適宜切り替えられることで熱効率が変動するが、それに応じて上記した算定ルールとしての一次関数も切り替えられるので、きめ細かくガス使用量が求められる。
【００２７】
最終的にＣＰＵ１０は、ガス使用量を順次積算していき、ガス使用量の１日分が積算されたときに、その積算結果を１日分のガス使用量積算データとしてＲＡＭ１２などに記憶させる。ユーザは、リモコン２を介して所定の操作を行うことでガス使用量積算データを表示操作部２５の画面上に表示させることができ、１日のガス使用量を確認したり省エネを意識することができる。なお、ユーザは、リモコン２を介して単位量当たりのガス使用料金をあらかじめ設定しておくことができ、そうした場合、ＣＰＵ１０は、単位量当たりのガス使用料金に基づいてガス使用量積算データを料金データに換算し、リモコン２の画面上に１日の料金データを表示させることができる。
【００２８】
したがって、上記実施形態によれば、燃焼制御において目標値とされる燃焼能力の段数ごとにきめ細かく算定ルールとしての一次関数が規定されており、各一次関数に基づいてガス使用量を演算により求めることができるので、給湯運転に伴い燃焼能力が切り替えられるなどして実際のガス使用量が変動しても、そのような実際の使用量に即してガス使用量をばらつきなく正確に求めることができる。
【００２９】
なお、他の実施形態としては、以下に説明するような手順でガス使用量を求めるとしても良い。
【００３０】
図３は、他の実施形態で用いられる算定ルールテーブルの一例を説明するための説明図であって、この図に示す算定ルールテーブルは、図２の算定ルールテーブルと数理的には同じであるが、目標燃焼能力の段数ごとに単位時間当たりのガス発熱量が求められるように構成されている。
【００３１】
そして、給湯運転時には、先述した実施形態と同様にして目標燃焼能力がＣＰＵ１０により求められるが、ＣＰＵ１０は、図３の算定ルールテーブルに基づいて所定の燃焼能力段数における目標燃焼能力に対応する単位時間当たりのガス発熱量を所定の時間間隔ごとに求め、これらを積算処理する。つまり、給湯運転中には、目標燃焼能力の段数ごとにきめ細かくガス発熱量が求められる。
【００３２】
その後、ＣＰＵ１０は、目標燃焼能力の段数ごとに求めたガス発熱量を所定の換算テーブルを用いてガス使用量に変換する。この換算テーブルについては特に図示しないが、算定ルールテーブルなどと同様にＲＯＭ１１にあらかじめ記憶されている。
【００３３】
最終的にＣＰＵ１０は、先述した実施形態と同様の手順でガス使用量を合算し、さらには合算したガス使用量の１日分をまとめて積算し、その積算結果を１日分のガス使用量積算データとしてＲＡＭ１２などに記憶させる。つまり、ＣＰＵ１０の演算処理としては、単位時間当たりのガス発熱量を求めてガス使用量に変換する以外は先述した実施形態と本質的に何ら異なるものではなく、先述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
また、算定ルールテーブルとしては、図２や図３に示すもの以外に次のようなものとしても良い。
【００３５】
たとえば、ただ一つの算定基準となる一次関数を用意しておき、その一次関数に含まれる係数や定数を目標燃焼能力の段数ごとに異なる値として持つような算定ルールテーブルとしても良い。
【００３６】
もちろん、算定ルールテーブルは、一次関数に代表されるように線形的なものに限らず、目標燃焼能力の段数ごとに異なる手続に従うものであれば、たとえば非線形的な関数や、標本化されたデータなどであっても良い。
【００３７】
さらに、算定ルールテーブルとしては、図２や図３以外に図４や図５に示すようなものとしても良い。
【００３８】
図４および図５の算定ルールテーブルでは、算定ルールとしてＡ系列とＢ系列の異なる一次関数群が規定される。そして、ガス使用量を求めるにあたってＣＰＵ１０は、給湯装置本体１に装備されたサーミスタ（図示省略）の検出温度を監視する。このサーミスタ検出温度は、給湯装置本体１の暖まり度合いを表すものであるが、サーミスタ検出温度が一定温度未満の状態（器具冷時）では、Ｂ系列の一次関数群を用いて上記した内容と同様の手順でガス使用量が求められる。一方、サーミスタ検出温度が一定温度以上（器具暖時）になると、Ａ系列の一次関数群を用いてガス使用量が求められる。
【００３９】
一般に、給湯装置本体１内にあるガス圧調節用の比例弁（図示省略）がある程度加熱されると、実際のガス使用量が当初よりも少なくなるが、これは、比例弁が温度特性を有するため、雰囲気温度や暖房用循環温水の戻り温度などによる周囲温度の影響により、同じマイコン出力であっても実際の比例弁の開度が変化してしまうためである。上記したように給湯装置本体１の暖まり度合いに応じて異なる算定ルールを適用すれば、実際の使用量に即してガス使用量をより正確に求めることができる。
【００４０】
なお、上記したようにサーミスタ検出温度に応じて異なる系列の算定ルールに切り替えるほかに、燃焼開始から一定時間以上経過したか否かに応じて算定ルールを切り替えるようにしても良い。
【００４１】
また、異なる系列の算定ルールとしては、たとえばＡ系列の算定ルールのみ一次関数群で定義しておき、そのＡ系列の算定ルールを一定割合だけシフトさせればＢ系列の算定ルールが得られるとしても良い。
【００４２】
さらに、算定ルールテーブルとしては、数理的には図４や図５に示すものと同じであるが、ガス種ごとに各系列の算定ルールが定められているものとしても良い。これは、ガス種の自動判定機能を備えた給湯装置において有効とされる。
【００４３】
つまり、ガス使用量を求めるのに先だってＣＰＵ１０は、給湯装置本体１に供給されるガス種の判定を行い、その判定結果に応じてどの系列の算定ルールを適用するのか決める。たとえば、ガス種の判定結果として「１２Ａ」が得られた場合には、Ｂ系列の一次関数群を用いて上記した内容と同様の手順でガス使用量が求められる。その一方、ガス種の判定結果として「１３Ａ」が得られると、Ａ系列の一次関数群を用いてガス使用量が求められる。ただし、ガス種が異なっても発熱量が同じ場合には、目標燃焼能力号数も同じになるので、この場合には図５の算定ルールテーブルを適用することはできない。
【００４４】
このようにガス種に応じて異なる算定ルールを適用するようにしても、実際の使用量に即して正確なガス使用量を求めることができる。
【００４５】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではない。
【００４６】
算定ルールは、燃焼能力段数ごとに規定されていなくても、たとえば単に複数の関数で規定されたものであっても良い。そうした場合には、算定ルールが燃焼能力段数ごとに規定されていなくても、器具の暖まり具合やガス種の判定結果に基づいて算定ルールを変更することができる。
【００４７】
上記した各実施形態では、最終的にガス使用量が求められるが、たとえば石油を燃料とする給湯装置などでは、同様の手続に従って石油使用量を求めることができるのは言うまでもない。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、燃焼能力レベルの各段数に対応して、目標燃焼能力から単位時間当たりの燃料使用量を求めるための複数の算定ルールが記憶されており、燃焼運転中に、目標燃焼能力決定手段により決定された目標燃焼能力と、この目標燃焼能力に対応する算定ルールとを用いて、単位時間当たりの燃料使用量が求められ、この単位時間当たりの燃料使用量に基づいて所定の時間分における燃料使用量が求められるので、燃焼運転に伴い燃焼能力が切り替えられるなどして実際の燃料使用量が変動しても、そのような実際の使用量に即した燃料使用量をばらつきなく正確に演算により求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃焼装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態で用いられる算定ルールテーブルの一例を説明するための説明図である。
【図３】他の実施形態で用いられる算定ルールテーブルの一例を説明するための説明図である。
【図４】他の実施形態で用いられる算定ルールテーブルの一例を説明するための説明図である。
【図５】他の実施形態で用いられる算定ルールテーブルの一例を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１ 給湯装置本体
２ リモコン
３ 通信ケーブル
１０ ＣＰＵ
１１ ＲＯＭ
１２ ＲＡＭ
１３ インターフェイス回路
１４ 温度センサ
１５ 水量センサ
２０ ＣＰＵ
２１ ＲＯＭ
２２ ＲＡＭ
２３ ＥＥＰＲＯＭ
２４ インターフェイス回路
２５ 表示操作部
Claims (7)
- 燃焼能力レベルが多段数に切替可能になされ、目標燃焼能力に応じて前記燃焼能力レベルを切り替えながら燃焼制御を行う燃焼装置であって、
前記燃焼能力レベルの各段数に対応して、前記目標燃焼能力から単位時間当たりの燃料使用量を求めるための複数の算定ルールを記憶する算定ルール記憶手段と、
出湯温度を設定する出湯温度設定手段と、
入水温度を検出する入水温度検出手段と、
給湯流量を検出する給湯流量検出手段と、
燃焼運転中に、所定の時間間隔毎に、前記出湯温度設定手段により設定された出湯温度、前記入水温度検出手段により検出された入水温度及び前記給湯流量検出手段により検出された給湯流量に基づいて前記目標燃焼能力を決定する目標燃焼能力決定手段と、
燃焼運転中に、前記目標燃焼能力決定手段により決定された目標燃焼能力と、前記複数の算定ルールのうち前記目標燃焼能力決定手段により決定された目標燃焼能力に対応する算定ルールとを用いて、単位時間当たりの燃料使用量を求める燃料使用量演算手段と、
前記燃料使用量演算手段により求められた単位時間当たりの燃料使用量に前記所定の時間間隔を乗じて当該時間間隔毎の燃料使用量を求め、この燃料使用量を積算することにより所定の時間分における燃料使用量を求める燃料使用量積算手段と、
を有することを特徴とする、燃焼装置。 - 燃焼能力レベルが多段数に切替可能になされ、目標燃焼能力に応じて前記燃焼能力レベルを切り替えながら燃焼制御を行う燃焼装置であって、
前記燃焼能力レベルの各段数に対応して、前記目標燃焼能力から単位時間当たりの燃料発熱量を求めるための複数の算定ルールを記憶する算定ルール記憶手段と、
出湯温度を設定する出湯温度設定手段と、
入水温度を検出する入水温度検出手段と、
給湯流量を検出する給湯流量検出手段と、
燃焼運転中に、所定の時間間隔毎に、前記出湯温度設定手段により設定された出湯温度、前記入水温度検出手段により検出された入水温度及び前記給湯流量検出手段により検出された給湯流量に基づいて前記目標燃焼能力を決定する目標燃焼能力決定手段と、
燃焼運転中に、前記目標燃焼能力決定手段により決定された目標燃焼能力と、前記複数の算定ルールのうち前記目標燃焼能力決定手段により決定された目標燃焼能力に対応する算定ルールとを用いて、単位時間当たりの燃料発熱量を求める燃料発熱量演算手段と、
前記燃料発熱量演算手段により求められた単位時間当たりの燃料発熱量に前記所定の時間間隔を乗じて当該時間間隔毎の燃料発熱量を求め、この燃料発熱量を積算することにより所定の時間分における燃料発熱量を求める燃料発熱量積算手段と、
前記燃料発熱量積算手段により求められた燃料発熱量を燃料使用量に変換する変換手段と、
を有することを特徴とする、燃焼装置。 - 前記算定ルール記憶手段には、前記燃焼能力レベルの各段数に対応した複数の算定ルールからなる算定ルール群が、装置本体の温度をパラメータとして複数個記憶され、
前記装置本体の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記複数個の算定ルール群のうち、いずれの算定ルール群を用いるかを決定する算定ルール群決定手段とを備え、
前記燃料使用量演算手段は、前記算定ルール群決定手段により決定された算定ルール群に含まれる、前記目標燃焼能力決定手段により決定された目標燃焼能力に対応する算定ルールを用いて、単位時間当たりの燃料使用量を求める、請求項１に記載の燃焼装置。 - 前記算定ルール記憶手段には、前記燃焼能力レベルの各段数に対応した複数の算定ルー ルからなる算定ルール群が、装置本体の温度をパラメータとして複数個記憶され、
前記装置本体の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記複数個の算定ルール群のうち、いずれの算定ルール群を用いるかを決定する算定ルール群決定手段とを備え、
前記燃料発熱量演算手段は、前記算定ルール群決定手段により決定された算定ルール群に含まれる、前記目標燃焼能力決定手段により決定された目標燃焼能力に対応する算定ルールを用いて、単位時間当たりの燃料発熱量を算出する、請求項２に記載の燃焼装置。 - 前記所定の時間分は、１日分である、請求項１ないし４のいずれかに記載の燃焼装置。
- 前記燃料使用量積算手段により求められた燃料使用量若しくは前記変換手段により変換された燃料使用量を表示手段に表示させる表示制御手段を有する、請求項１ないし５のいずれかに記載の燃焼装置。
- 単位燃料使用量当たりのガス使用料金を記憶するガス使用料金記憶手段と、
前記燃料使用量積算手段により求められた燃料使用量若しくは前記変換手段により変換された燃料使用量に前記ガス使用料金記憶手段に記憶された単位燃料使用量当たりのガス使用料金を乗じてガス使用料金を求めるガス使用料金演算手段とを備え、
前記表示制御手段は、前記燃料使用量に代えて、若しくは前記燃料使用量に加えて前記ガス使用料金演算手段により求められたガス使用料金を前記表示手段に表示させる、請求項６に記載の燃焼装置。
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