JP5090058B2

JP5090058B2 - 燃焼装置、その燃料使用量の算出方法及び算出プログラム

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Publication number: JP5090058B2
Application number: JP2007132376A
Authority: JP
Inventors: 浩市川; 雅収久保田; 照之望月; 秀典菅野; 志銘小林
Original assignee: Purpose Co Ltd
Current assignee: Purpose Co Ltd
Priority date: 2007-05-18
Filing date: 2007-05-18
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2027-05-18
Also published as: JP2008286478A

Description

本発明は、燃料ガスを燃焼させるガス給湯器等の燃焼装置の燃料使用量の算出等に係り、特に、燃料ガスの使用量を算出し、表示する燃焼装置、その燃料使用量の算出方法及び算出プログラムに関する。

ガス給湯器等の燃焼装置では、燃料ガスを燃焼させて必要な熱量を得るため、ユーザが直接、ガス使用量を確認することができない。そこで、その確認の目安や燃料の節約等の便宜として燃料ガスの使用量を燃焼装置側で算出して表示するものが実用化されている。

このような燃料使用量の算出に関し、特許文献１には設定温度、入水温度、給湯温度により目標燃焼能力から単位時間あたりのガス使用量を算出するものが開示されている。
特開２００３−２５４５３３号公報

ところで、燃焼装置の燃焼は、供給ガス量を段階的に切り替える段数切替え時にバーナ間の火移りをし易くするとともに、火移り音を発生させないため、リモコンに入力された設定温度になるように制御部から燃焼指示が発せられた時点から一定時間遅らせてガス弁を開弁、閉弁する制御を行っている。

このような制御が行われている場合に、制御部より指示が出た時点を基準にしてガス使用量を演算すると、その時点から一定時間遅れてガス弁が開弁、閉弁するため、その遅延時間中のガス量も加算又は減算されることになるため、その演算値が実際のガス使用量と異なり、正確さに欠けるという問題があった。このような課題について、特許文献１には開示はなく、解決手段についての開示もない。

そこで、本発明の目的は、燃料ガスを燃焼させる燃焼装置のガス使用量に関し、正確なガス使用量を演算することにある。

また、本発明の他の目的は、燃料ガスを燃焼させる燃焼装置に関し、正確なガス使用量を表示することにある。

本発明は、上記課題を解決するため、リモコンの設定温度になるように制御部からの指示に基づく燃焼段数と印加した比例弁電流値により、比例弁電流値と単位時間あたりのガス量データをもとに単位時間あたりのガス量を算出し、又は、使用しているガスのガス比重とガス温度（雰囲気温度）で補正し、単位時間あたりのガス使用量を求め、それを積算することにより、ガス使用量について正確な演算結果を得ている。

そこで、上記目的を達成するため、本発明の第１の側面は、燃料ガスを燃焼させる燃焼装置であって、燃焼させる前記燃料ガスを通過させるガス比例弁と、前記ガス比例弁を通過後の前記燃料ガスの流路に設けられた複数の開閉弁と、前記ガス比例弁の開度及び前記開閉弁の開閉を制御する制御手段と、前記ガス比例弁に流れる電流値と前記開閉弁の開閉状態とにより単位時間あたりのガス量を求め、この単位時間あたりのガス量を用いてガス使用量を演算する演算手段とを備える構成である。斯かる構成により、上記目的が達成される。

上記目的を達成するためには、上記燃焼装置において、好ましくは、前記演算手段は、演算した前記ガス使用量を前記燃料ガスの比重及び／又は温度により補正する構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的が達成される。

上記目的を達成するためには、上記燃焼装置において、好ましくは、前記演算手段で演算された前記ガス使用量を表示する表示手段を備える構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的が達成される。

上記目的を達成するためには、上記燃焼装置において、好ましくは、前記演算手段は、設定した目標ガス使用料金と、前記ガス使用量を表す料金とを比較して比率を求め、その比率が視覚で認識可能なイラスト表示出力を発生する構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的が達成される。

上記目的を達成するため、本発明の第２の側面は、燃料ガスを燃焼させる燃焼装置の燃料使用量の算出方法であって、燃焼させる前記燃料ガスを通過させるガス比例弁に流れる電流値と前記ガス比例弁を通過後の前記燃料ガスの流路に設けられた複数の開閉弁の開閉状態とにより単位時間あたりのガス量を求め、この単位時間あたりのガス量を用いてガス使用量を演算するステップを含む構成である。斯かる構成により、上記目的が達成される。

上記目的を達成するためには、上記燃焼装置の燃料使用量の算出方法において、好ましくは、演算した前記ガス使用量を前記燃料ガスの比重及び／又は温度により補正するステップを含む構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的が達成される。

上記目的を達成するためには、上記燃焼装置の燃料使用量の算出方法において、好ましくは、前記ガス使用量を表示するステップを含む構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的が達成される。

上記目的を達成するためには、上記燃焼装置の燃料使用量の算出方法において、好ましくは、設定した目標ガス使用料金と、前記ガス使用量を表す料金とを比較して比率を求め、その比率が視覚で認識可能なイラスト表示をする構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的が達成される。

上記目的を達成するため、本発明の第３の側面は、コンピュータによって実行され、燃料ガスを燃焼させる燃焼装置の燃料使用量の算出プログラムであって、燃焼させる前記燃料ガスを通過させるガス比例弁に流れる電流値と前記ガス比例弁を通過後の前記燃料ガスの流路に設けられた複数の開閉弁の開閉状態とにより単位時間あたりのガス量を求め、この単位時間あたりのガス量を用いてガス使用量を演算するステップをコンピュータに実行させる構成である。斯かる構成により、上記目的が達成される。

上記目的を達成するためには、上記燃焼装置の燃料使用量の算出プログラムにおいて、好ましくは、演算した前記ガス使用量を前記燃料ガスの比重及び／又は温度により補正するステップを含む構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的が達成される。

上記目的を達成するためには、上記燃焼装置の燃料使用量の算出プログラムにおいて、好ましくは、前記ガス使用量を表示するステップを含む構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的が達成される。

上記目的を達成するためには、上記燃焼装置の燃料使用量の算出プログラムにおいて、好ましくは、設定した目標ガス使用料金と、前記ガス使用量を表す料金とを比較して比率を求め、その比率が視覚で認識可能なイラスト表示をする構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的が達成される。

本発明によれば、次の効果が得られる。

(1) 燃焼段数等の燃焼量とガス比例弁電流値と単位時間当たりのガス量データをもとに、燃焼運転時の印加した比例弁電流値から単位時間あたりのガス使用量を求め、積算するので、ガス使用量の正確な演算値を求めることができる。

(2) 正確なガス使用量を表示することができる。

本発明の燃焼装置について、図１を参照する。図１は、本発明の燃焼装置の一例である給湯・追焚装置を示す図である。

この給湯・追焚装置２は、上水を加熱する給湯用熱交換器４と、浴槽水を加熱する追焚用熱交換器６とを備え、給湯用熱交換器４には、燃料ガスＧを燃焼させる給湯バーナ８と、燃焼用空気を給湯バーナ８に供給する給湯ファン１０とが設置され、追焚用熱交換器６には、燃料ガスＧを燃焼させる追焚バーナ１２と、燃焼用空気を追焚バーナ１２に供給する追焚ファン１４とが設置されている。追焚用熱交換器６で加熱された湯を浴槽１６に循環させる追焚回路１８には、追焚用熱交換器６で加熱された湯を強制循環させるふろポンプ２０が設置されている。給湯用熱交換器４に水Ｗを供給する給水回路２２が形成されているとともに、給湯用熱交換器４で加熱された湯ＨＷを図示しない給湯栓に供給する出湯回路２４が形成され、給水回路２２と出湯回路２４との間には、湯ＨＷの設定温度に対する応答性を高めるため、バイパス回路２６が連結されている。また、給湯用熱交換器４で加熱した湯ＨＷを追焚用熱交換器６を通して浴槽１６に湯張りするための注湯回路２８が形成され、各バーナ８、１２には燃料ガスＧを供給するガス管３０が備えられている。

ガス管３０は分岐されて各バーナ８、１２に接続され、燃料ガスＧを個別に供給する。注湯回路２８には、注湯量を測定する注湯量センサ３２が設置されるとともに、追焚回路１８の水が出湯回路２４に逆流しないように注湯電磁弁３４及び逆止弁３６が設置されている。

給水回路２２には、入水温を検出する入水温センサ３８、水量を検出する流量センサ４０が備えられ、出湯回路２４には、給湯用熱交換器４の出湯温を検出する出湯温センサ４２、湯量を制御する水制御弁４４、混合湯温を検出する混合温センサ４６が備えられている。

バイパス回路２６には混合湯温がリモコン装置の設定温度になるように水量を制御するバイパス水制御弁４８が設置されている。追焚回路１８には追焚用熱交換器６の出口温度を検出する温度検出手段としてふろ出センサ５０、浴槽１６からの戻り湯の温度を検出する温度検出手段としてふろ入センサ５２が設置されるとともに、ふろポンプ２０により湯が循環しているか否かを監視するふろ流水センサ５４、浴槽１６の水位を検出するふろ水位センサ５６が備えられている。

ガス管３０には、元ガス電磁弁５８及びガス比例弁６０が備えられ、ガス管３０はその下流で給湯側と追焚側に分岐されている。給湯側には、給湯ガス電磁弁６２、給湯切替電磁弁６４、６６が設置され、追焚側には追焚ガス電磁弁６８が設置されている。

この給湯・追焚装置２の筐体には、外気温を検出する外気温センサ７０が設置されているとともに、制御手段として制御部８０が設置され、この制御部８０には台所等に設置されるリモコン装置８２が接続されている。

次に、制御部８０について、図２を参照する。図２は、制御部８０の構成例を示すブロック図である。

この実施の形態では、制御部８０が機能部の制御手段であるとともに、ガス使用量の演算手段を構成しており、例えば、マイクロコンピュータで構成され、各機能部の動作を制御するとともに演算する手段であるＣＰＵ（Central Processing Unit ）８４、ＲＯＭ（Read-Only Memory）８６、ＲＡＭ（Random-Access Memory）８８を備えているとともに、各センサの検出信号をＣＰＵ８４に入力するＡ／Ｄ変換器９０、リモコン通信回路９２を備えている。また、外部からは、入水温センサ３８、混合温センサ４６、ふろ出センサ５０、外気温センサ７０、流量センサ４０の他、各種のセンサの検出信号が取り込まれる。

ＣＰＵ８４は、燃焼量決定手段９４、比例弁電流値・燃焼段数決定手段９６、単位時間当たりのガス量データ決定手段９８、単位時間当たりのガス使用量算出手段１００、使用ガス比重データ決定手段１０２、ガス使用量積算手段１０４として機能する。また、ＲＯＭ８６には、ＯＳ（Operating System）、ガス使用量の算出、その表示等の制御を実行するアプリケーションプログラムの他、データとしてガス使用量、ガス温度、ガス比重等が格納されている。

リモコン装置８２には、制御部１０６、操作部１０８、表示部１１０が備えられている。制御部１０６には、ＣＰＵ１１２、ＲＯＭ１１４、ＲＡＭ１１６、リモコン通信回路１１８等が備えられている。

操作部１０８には、運転ボタン１２０、上ボタン１２２、下ボタン１２４、メニューボタン１２６、セレクトボタン１２８、１３０、１３２、追いだきボタン１３３、その他の操作ボタンが備えられている。

表示部１１０の表示画面１３４には、ガス使用量表示１３６、ガス使用料金表示１３８、時計表示１４０の他各種の表示をさせる。

次に、給湯・追焚装置２の燃焼動作とともに、ガス使用量の演算処理について、図３を参照する。図３は、ガス使用量の演算処理の処理手順を示すフローチャートである。

この処理手順は、ガス使用量の算出方法及び算出プログラムの一例である。この処理手順では、先ず、ガス通路開条件が成立しているか否かが確認される（ステップＳ１）。即ち、給湯燃焼時、運転ボタン１２０がオン、流量センサ４０がオン、入水温度が設定温度以下か否か等、給湯燃焼の条件が成立しているか否かが確認され、また、追焚燃焼時、追いだきボタン１３３がオン、ふろ流水センサ５４がオン、戻り温度が設定温度以下か否か等、追焚燃焼の条件が成立しているか否かが確認される。

ガス通路開条件が成立していなければ（ステップＳ１のＮＯ）、給湯燃焼又は追焚燃焼をせずに終了する。ガス通路開条件が成立していれば（ステップＳ１のＹＥＳ）、給湯燃焼時には、リモコン装置８２の給湯設定温度、入水温センサ３８、混合温センサ４６、流量センサ４０の検出値により演算し、給湯燃焼量を決定し、また、追焚燃焼時には、ふろ出センサ５０の検出温度が追焚出温度として例えば、７５〔℃〕になるように燃焼させる。そのときの燃焼量を決定する（ステップＳ２）。

決定された燃焼量で燃焼するための燃焼段数と、その燃焼段数時のガス比例弁６０に印加される比例弁電流値が決定される（ステップＳ３：図４）。

以上のステップＳ１〜３が燃焼のための処理であり、ステップＳ４以降が、ガス使用量の算出に伴う処理となる。本実施の形態では、単位時間を比例弁電流値の決定サイクルと同一の場合を説明しているが、同一でない場合には、ステップＳ４〜Ｓ７を別処理とし、単位時間毎に実行するようにしてもよく、その際、決定した比例弁電流値の値等はＲＡＭ８８に記憶して利用してもよい。

燃焼器具である給湯・追焚装置２には、選択ガス種として１３Ａガス用と、ＬＰガス用とに区分されており、器具によりＲＯＭ８６に格納されているデータは１３Ａガス用を使用するか、ＬＰガス用を使用するかが選択される。選択ガス種の燃焼段数と比例弁電流値と単位時間あたりのガス量データをＲＯＭ８６のデータより検索し、決定する（ステップＳ４：図５）。

選択ガス比重により、ガス比重が決定される（ステップＳ５：図６）。これは、同一ガス種において比重が異なる場合があるためである。ステップＳ４の選択ガス種の燃焼段数と比例弁電流値と単位時間あたりのガス量データの１次関数と、ステップＳ３で印加された比例弁電流値から単位時間あたりのガス量を換算して演算し、ＲＯＭ８６に記憶しているガス温度、ガス比重とステップＳ５の選択ガス種の標準ガス比重、燃焼運転時のガス温度により補正した演算式を基にＣＰＵ８４で燃焼運転時の単位時間あたりのガス使用量が演算される（ステップＳ６：図７）。ステップＳ６で算出された単位時間あたりのガス使用量が積算され、ガス使用量が算出される（ステップＳ７）。この実施の形態では、標準ガスの比重とガス温度とを補正データとして用いているが、何れか一方を用いて補正する構成としてもよい。

次に、ガス使用量の演算処理に用いられる比例弁電流値及び燃焼段数の決定について、図４を参照する。図４は、比例弁電流値及び燃焼段数の決定の処理手順の一例を示すフローチャートである。

給湯燃焼の段数切替え時に、火移りし易く、火移り音を発生させないために、リモコン装置８２の設定温度になるように、制御部８０より指示が出てから一定時間遅らせて、給湯ガス電磁弁６２、給湯切替電磁弁６４、６６、ガス比例弁６０を開弁又は閉弁する制御が行われている。そこで、給湯ガス電磁弁６２、給湯切替電磁弁６４、６６の開弁又は閉弁を遅らせる必要があるか否かが判断され（ステップＳ３１）、遅らせる必要がある場合には（ステップＳ３１のＹＥＳ）、給湯ガス電磁弁６２、給湯切替電磁弁６４、６６の開弁又は閉弁を遅らせる（ステップＳ３２）。ガス比例弁６０の比例電流値を遅らせる必要があるか否かが判断され（ステップＳ３３）、遅らせる必要がある場合には（ステップＳ３３のＹＥＳ）、印加するガス比例弁電流値を遅らせ（ステップＳ３４）、ステップＳ２で決定された燃焼量で燃焼するための燃焼段数とガス比例弁６０に印加される比例弁電流値が決定される（ステップＳ３５）。

なお、図４に示す処理は、図３のステップＳ３にある比例弁電流値、燃焼段数決定についての処理であるが、比例弁電流値については、点火の場合やフィードバック制御による比例弁電流値の調整を行う構成としてもよい。

次に、ガス使用量の演算処理に用いられる単位時間あたりのガス量データの決定について、図５を参照する。図５は、単位時間あたりのガス量データ決定の処理手順の一例を示すフローチャートである。

この処理手順では、機器のガス種設定が１３ＡガスかＬＰガスかが確認され（ステップＳ４１）、ＬＰガス用の場合は、ＬＰガス用の燃焼段数と比例弁電流値と単位時間あたりのガス量データが用いられ（ステップＳ４２）、１３Ａガス用の場合は１３Ａガス用のデータが用いられる（ステップＳ４３）。

次に、ガス使用量の演算処理に用いられる使用ガス比重データ決定について、図６を参照する。図６は、使用ガスの比重データ決定の処理手順の一例を示すフローチャートである。

この処理手順では、ガス比重設定が１３ＡガスかＬＰガスかが確認され（ステップＳ５１）、ＬＰガス用の場合は標準ガス比重を例えば、１．５５とし（ステップＳ５２）、１３Ａガス用の場合は標準ガス比重を例えば、０．６４とする（ステップＳ５３）。

次に、ガス使用量の演算処理に用いられる単位時間あたりのガス使用量の算出について、図７を参照する。図７は、単位時間あたりのガス使用量演算の処理手順を示すフローチャートである。

この処理手順では、燃焼運転時の外気温（Ｔgas ）が外気温センサ７０で検出され、Ａ／Ｄ変換器９０を通してＣＰＵ８４に入力される（ステップＳ６１）。ＲＯＭ８６に記憶しているガス温度（Ｔbase）、ガス比重（Ｄbase）、ステップＳ５２の選択ガス種の標準ガス比重（Ｄ）がＣＰＵ８４に入力され（ステップＳ６２）、ステップＳ３５で決定した比例弁電流値と燃焼段数をステップＳ４２の燃焼段数と比例弁電流値と単位時間あたりのガス量データから求めた単位時間のガス量の値と、ステップＳ６１、Ｓ６２で求められた値を演算式である下記の式（１）を用いて補正し、燃焼運転時の単位時間あたりのガス使用量が求められる（ステップＳ６３）。

そこで、燃焼運転時の演算より求めた単位時間あたりのガス使用量Ｂ〔ｍ³〕は、
Ｂ＝Ａ／｛（Ｄ／Ｄbase）×（Ｔbase＋２７３）／（Ｔgas ＋２７３）｝^1/2
・・・(1)
から求められ、この式（１）において、Ａ〔ｍ³〕：燃焼段数と比例弁電流値と単位時間あたりのガス量データから、印加された比例弁電流値より求めた単位時間あたりのガス量、Ｄ：選択ガス種の標準ガス比重（１３Ａ：０．６４、ＬＰ：１．５５）、Ｄbase：燃焼段数と比例弁電流値と単位時間あたりのガス量データの関係を求めたときのガス比重、Ｔbase：燃焼段数と比例弁電流値と単位時間あたりのガス量データの関係を求めたときのガス温度、Ｔgas ：燃焼運転時のガス温度（外気温センサ７０の検出温度）である。

ここで、単位時間あたりのガス使用量Ｂ〔ｍ³〕について、式（１）では、単位時間あたりのガス使用量Ｂを求めるのにガス温度、ガス比重を入れて補正しており、ガス使用量は、ガス温度、ガス比重により変化する。ガス使用量がガス比重により変化することについて説明する。燃料ガスＧは、ガス管３０より元ガス電磁弁５８、ガス比例弁６０、給湯ガス電磁弁６２、給湯切替電磁弁６４、６６を通り、図示していないノズル孔より噴出され、給湯バーナ８で燃焼させる。

次に、ガス圧について、１３Ａガスを例に挙げると、ガス会社から供給するガス圧は最高圧２５０〔ｍｍＨ₂Ｏ〕、標準圧２００〔ｍｍＨ₂Ｏ〕、最低圧１００〔ｍｍＨ₂Ｏ〕と決まっており、最高圧と最低圧の間のガス圧を供給すればよい。供給するガス圧によりガス量が変わり、また、ガス圧が変動すると燃焼が安定しないため、ガス比例弁６０は、ガス供給元からの供給ガス圧が変わっても、ある一定の電流値を与えたときに一定のガス圧を保ち一定のガス量にする役割をしている。ガス比例弁６０の上流が１次圧となり、ガス会社から供給するガス圧である。ガス比例弁６０の下流が２次圧となる。一例として１次圧が最高圧２５０〔ｍｍＨ₂Ｏ〕であったとき、２次圧が６２とすると、標準圧２００〔ｍｍＨ₂Ｏ〕、最低圧１００〔ｍｍＨ₂Ｏ〕のときも２次圧は６２となり、１次圧が変わっても、２次圧を変化させないことで一定のガス量を保っている。

そこで、運動エネルギの法則より、ノズル孔から圧力Ｐ（２次圧）を噴出しているガス速度Ｖとガス密度ｍで表すと、
Ｐ＝１／２×ｍ×Ｖ² ・・・(2)
となる。また、噴出しているガス速度Ｖは、
Ｖ＝（２Ｐ/ ｍ）^1/2 ・・・(3)
となる。

ここで、ガス密度とガス比重の関係について、ガス比重は、
ガス比重＝ガス密度÷空気の密度・・・(4)
の関係式より、空気の密度は１．３と決められている。ガス密度が決まればガス比重も決まることから、式（３）のガス密度にガス比重を置き換えても、上記関係式（４）は成り立つ。

ガスの噴出速度Ｖは、２次圧、ガス比重により変化し、ガス使用量はガスの噴出速度Ｖ×ノズル孔面積より求められる。給湯・追焚装置２には固定のノズルを使用しているので、ノズル孔面積は変化しない。式（３）のガス密度ｍをガス比重ｄに置き換えると、ガス使用量は式（５）から求められる。即ち、ガス使用量は、
ガス使用量＝ガスの噴出速度Ｖ×ノズル孔面積（固定）
＝（２Ｐ／ｄ）^1/2×ノズル孔面積（固定）・・・(5)
となり、式（５）より、ガス使用量はノズル孔面積が固定の場合２次圧、ガス比重により変化することになる。また、式（５）より２次圧が一定の場合、ガス使用量はガス比重により変化することになる。

次に、ガス使用量は、ガス温度により変化することを説明する。ガス比重ｄ₀は、ガス温度により、
ｄ₀＝ｄ₁×２７３／（２７３+ ｔ₀）・・・(6)
と変化する。ガス使用量Ｖ₀＝１（ｍ³／ｈ）、ガス比重ｄ₁を１、ガス温度ｔ₀を０〔℃〕とすると、ｄ₀＝１となる。ガス比重ｄ₁を１のままで、ガス温度ｔ₁を−２０〔℃〕としたときのガス比重ｄ₂は、
ｄ₂= ｄ₁×２７３／（２７３＋ｔ₁）・・・(7)
となり、ｄ₂＝１．０８となる。Ｖ₀＝１（ｍ³／ｈ）、ガス温度０〔℃〕がガス温度−２０〔℃〕になったときのガス使用量Ｖ₁は式（２）、（３）より、
Ｖ₁＝Ｖ₀×（ｄ₀／ｄ₂) ^1/2 ・・・(8)
となり、Ｖ₁は０．９６２〔ｍ³／ｈ〕となる。ガス温度が０〔℃〕から−２０〔℃〕に変わることで、ガス使用量Ｖ₀＝１〔ｍ³／ｈ〕がＶ₁＝０．９６２〔ｍ³／ｈ〕とガス流量が減少する。ガス温度が低いとガス流量は減少し、ガス温度が高いとガス流量は増加することになる。ガス流量はガス比重、ガス温度で変化する。

次に、燃焼段数と比例弁電流値から単位時間のガス量を算出するためのデータについて、図８、図９、図１０を参照する。図８は、給湯燃焼段数切替え時の比例弁電流値と単位時間当たりのガス量データを示す図、図９は、追焚燃焼時の比例弁電流値と単位時間当たりのガス量データを示す図、図１０は、給湯・追焚同時燃焼時の段数燃焼と比例弁電流値と単位時間当たりのガス量データを示す図である。図８、図９及び図１０において、燃焼段数と比例弁電流値と単位時間あたりのガス量データは、１３Ａガス用の例である。

図８に示すように、給湯燃焼時には、元ガス電磁弁５８、ガス比例弁６０が開弁し、目標燃焼量に応じて給湯ガス電磁弁６２、給湯切替電磁弁６４、６６が切り替わり、４段の燃焼を行い、比例弁電流値が変わる。１段燃焼は給湯ガス電磁弁６２が開弁し、燃焼する。２段燃焼は給湯ガス電磁弁６２と給湯切替電磁弁６４が開弁し、燃焼する。３段燃焼は給湯ガス電磁弁６２と給湯切替電磁弁６６が開弁し、燃焼する。４段燃焼は給湯ガス電磁弁６２と給湯切替電磁弁６４、６６が開弁し、燃焼する。燃焼段数と比例弁電流値と単位時間当たりのガス量データの１次関数が規定されている。

図９に示すように、追焚燃焼時には、元ガス電磁弁５８、ガス比例弁６０、追焚ガス電磁弁６８が開弁し、燃焼する。追焚燃焼は１段燃焼である。追焚燃焼時は、ふろ出センサ５０の検出温度が例えば７５〔℃〕になるように比例燃焼を行うため、比例弁電流値とガス量データの１次関数が規定されている。

次に、図１０に示すように、給湯・追焚同時燃焼時は、図８に示す給湯燃焼のガス量に、図９に示す追焚燃焼のガス量が加算されるので、ガス量も増える。即ち、給湯側の比例燃焼に併せて、追焚側の比例燃焼も行っている。元ガス電磁弁５８、ガス比例弁６０が開弁し、１段燃焼は給湯側の給湯１段燃焼の給湯ガス電磁弁６２と追焚側の追焚ガス電磁弁６８が開弁し、燃焼する。２段燃焼は給湯側の給湯２段燃焼の給湯ガス電磁弁６２、給湯切替電磁弁６４と追焚側の追焚ガス電磁弁６８が開弁し、燃焼する。３段燃焼は給湯側の給湯３段燃焼の給湯ガス電磁弁６２、給湯切替電磁弁６６と追焚側の追焚ガス電磁弁６８が開弁し、燃焼する。４段燃焼は給湯側の給湯４段燃焼の給湯ガス電磁弁６２、給湯切替電磁弁６４、６６が開弁するとともに、追焚ガス電磁弁６８が開弁し、燃焼する。

給湯・追焚同時燃焼時には、４段階の比例弁電流値とガス量データの１次関数が規定されている。給湯燃焼時、追焚燃焼時、給湯・追焚同時燃焼時の比例弁電流値とガス量データの１次関数は実験データを基に作成する。

次に、段数切替えのガス量の変位について、図８及び図１１を参照する。図８は、既述の通りであり、図１１は、給湯燃焼段数切替え時の比例弁電流値と単位時間当たりのガス量を示すタイミングチャートであり、図１１において、Ａは給湯ファン１０の動作、Ｂは給湯切替電磁弁６６の開閉動作、Ｃは給湯切替電磁弁６４の開閉動作、Ｄは給湯ガス電磁弁６２の動作、Ｅは単位時間当たりのガス量の推移、Ｆは比例弁電流値の推移を示している。

給湯燃焼段数切替え時の比例弁電流値と単位時間当たりのガス量データを基に段数切替えのガス量の変位について説明すると、給湯栓を開き、設定流量以上の水が流れると、流量センサ４０がオンし、給湯ファン１０が回転を始める。点火し易くし、点火音を発生させないため、Ｔ１時間遅れて給湯ガス電磁弁６２が点火に必要とされる設定に開弁し、給湯１段燃焼する。点火動作を開始し、Ｔ２時間点火動作を行う。点火動作時のガス量はａの値である。Ｔ３時間後、ｂの値、即ち、目標燃焼量で給湯１段燃焼する。

その後、水量が増える等して目標燃焼量を最大に変更しようとすると、火移りし易くし、火移り音を発生させないため、給湯ファン１０の回転数上昇開始後、Ｔ４時間遅れて給湯切替電磁弁６４が開弁し、給湯２段燃焼する。Ｔ５時間遅れて給湯切替電磁弁６６が開弁し、給湯４段燃焼して最大燃焼となる。また、このとき、比例弁電流値は、段数切替え前の値から段数切替え後の値まで直線的に変化する。

給湯ファン１０の回転数が上昇開始したときに給湯１段燃焼時のガス使用量、ガス比例弁電流値が上昇し、Ｔ４時間遅れて給湯切替電磁弁６４が開弁する直前でのガス量は、ｃの値となる。給湯切替電磁弁６４が開弁し、給湯２段燃焼すると、ガス量はｄの値となる。給湯２段燃焼時のガス使用量、ガス比例弁電流値が徐々に上昇し、Ｔ５時間遅れて給湯切替電磁弁６６が開弁する直前でのガス量は、ｅの値となる。給湯切替電磁弁６６が開弁し、給湯４段燃焼すると、ガス量は、ｆの値となる。

また、逆に、目標燃焼量を４段燃焼から３段燃焼に切り替わるときでは、給湯ファン１０の回転数が下降する。消火音を発生させないため、Ｔ６時間遅れて給湯切替電磁弁６４が閉弁し、給湯３段燃焼する。給湯ファン１０が回転数が下降開始したときに給湯４段燃焼時のガス使用量、ガス比例弁電流値が下降し、Ｔ６時間遅れて給湯切替電磁弁６４が閉弁する直前のガス量は、ｇの値となる。給湯切替電磁弁６４が閉弁し、給湯３段燃焼すると、ｈの値となり、Ｔ７時間後、ｉの値で給湯３段燃焼する。３段燃焼から消化させるときは、給湯切替電磁弁６６、給湯ガス電磁弁６２を閉弁させる。その後、Ｔ８時間遅れて給湯ファン１０の回転を停止する。

次に、ガス使用量の積算及びその表示について、図１２を参照する。図１２は、日、週、月、年のガス使用量の経過管理計測の処理手順を示す図である。

計測開始について説明すると、図１２のＡに示すように、器具を取り付けたとき、又は、リモコン装置８２を操作し、今まで残っていたデータをクリアして初期化したときの翌日の午前０時、即ち、リモコン装置８２の表示部１１０に表示された時計表示１４０の時刻がその翌日の午前０時になったときからガス使用量の積算を開始する。時計表示１４０の時刻を基準にガス使用量を測定するため、器具取付け時は、現在時刻がセットされていないので、リモコン装置８２を操作し、現在時刻をセットする。

この積算方法では、図１２のＢに示すように、リモコン装置８２の時計表示１４０の現在時刻がリモコン通信回路９２、１１８を通してＣＰＵ８４に入力される。午前０時から単位時間当たりのガス使用量を１時間毎にまとめ、リモコン通信回路９２、１１８を通してリモコン装置８２側に入力し、ＲＡＭ１１６に記憶する。

１時間毎にまとめたガス使用量を２４時間まとめて１日（１時間×２４）とする。１日毎にまとめたガス使用量を７日間（１日×７）まとめて１週間とする。１日毎にまとめたガス使用量を３０日間（１日×３０）まとめて１ヶ月とする。３０日毎にまとめたガス使用量を３６０日間（３０日×１２）まとめて１年とする。ガス使用量を１日、１週、１ヶ月、１年で区切って積算している。

例えば、現在までのガス使用量を１日に区切って積算した場合について説明する。現在までのガス使用量を午前８時３０分に確認した場合、午前０時から午前８時までのリモコン装置８２のＲＡＭ１１６に記憶された１時間毎のガス使用量、即ち、時間分と、午前８時から午前８時３０分までの３０分間のガス使用量を本体側のＣＰＵ８４で演算したデータを、リモコン装置８２のＣＰＵ１１２に入力し、８時３０分までのガス使用量を演算する。

次に、週に区切って積算した場合について説明する。現在までのガス使用量を６日目の午後１９時２０分に確認した場合、リモコン装置８２のＲＡＭ１１６に記憶された１日から５日までの１日毎のガス使用量即ち、５日分、６日の午前０時から午後１９時までの１時間毎のガス使用量即ち、１９時間分と、午後１９時から午後１９時２０分までの２０分間のガス使用量を本体側のＣＰＵ８４で演算したデータを、リモコン装置８２のＣＰＵ１１２に入力し、６日目の午後１９時２０分までのガス使用量を演算する。

次に、ガス使用量の表示について、図１３ないし図１９を参照する。図１３は、リモコン装置の構成例を示す図、図１４及び図１５は、ガス使用量表示例を示す図、図１６は、ガス料金単価金額と目標使用料金の設定例を示す図、図１７、図１８及び図１９は、現在までのガス使用料金と目標ガス使用料金の比較表示例を示す図である。

リモコン装置８２には、表示部１１０、メニューボタン１２６、セレクトボタン１２８、１３０、１３２、上ボタン１２２、下ボタン１２４、運転ボタン１２０、追いだきボタン１３３等が設置されている。ガス使用量は表示画面１３４に表示される。

ガス使用量の表示について説明すると、メニューボタン１２６を数回押すと、ガス使用量の表示動作に移行する。ガス使用量表示１３６を選択すると、図１４のＡに示すように、ガス使用量表示１３６が表示される。即ち、セレクトボタンを押して「ガス使用量表示」を選択すると、図１４のＢに示す表示に変更され、ここで、セレクトボタンを押せば、図１４のＣに示す表示となる。セレクトボタンを押して「ガス」を選択すれば、図１４のＤの画面が表示され、セレクトボタンを押して「使用状況詳細」を選択すれば、図１４のＥに示す画面が表示される。

この画面において、上ボタン１２２又は下ボタン１２４を押して「日」、「週」、「月」、「年」を選択すると、図１５のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに示すように、日、週、月、年の現在までのガス使用量が表示される。メニューボタン１２６を押すと、ガス使用量表示１３６が終了する。

次に、ガス料金単価金額と月の目標使用料金の設定では、メニューボタン１２６を数回押せば、図１６のＡに示すように、「設定変更」が表示され、セレクトボタンを押して「設定変更」を選択すれば、図１６のＢに示す表示となり、セレクトボタンを押して「ガス使用量表示設定」を選択すれば、図１６のＣに示す表示となり、セレクトボタンを押して「ガス料金・目標」を選択すれば、図１６のＤに示す表示に切り替わる。そこで、上ボタン１２２、下ボタン１２４を押してガス料金単価金額を入力し、セレクトボタンを押して「次へ」を選択すれば、図１６のＥに示す表示となる。上ボタン１２２、下ボタン１２４を押してガス料金目標金額が設定されれば、セレクトボタンを押して「設定完了」を選択し、図１６のＦに示す画面が表示される。

次に、現在までのガス使用料金と目標ガス使用料金の比較表示では、メニューボタン１２６を数回押せば、図１７のＡの「ガス使用量表示」となる。セレクトボタンを押して「ガス使用量表示」を選択すれば、図１７のＢに示す画面に切り替わる。セレクトボタンを選択すれば、図１７のＣに示す画面となり、セレクトボタンを押して「ガス」を選択すると、図１７のＤに示す画面が表示される。ここで、セレクトボタンを押して「使用状況詳細」を選択すれば、図１７のＥに示す表示となり、上ボタン１２２、下ボタン１２４を押して、「日」、「週」、「月」、「年」を選択すると、図１８のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに示すように、日、週、月、年の現在までのガス使用料金が表示される。

そして、現在までのガス使用料金と目標ガス使用との比較表示では、図１９のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに示すように、ガス使用の削減比率（達成率）に応じた表情を持つイラスト１４２が表示される。目標ガス料金に対する現時点での割合が表示され、この表示は、メニューボタン１２６を押すと終了する。

以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

本発明は、燃料ガスを燃焼させる燃焼装置のガス使用量に関し、燃焼段数等の燃焼量とガス比例弁電流値と単位時間当たりのガス量データをもとに、燃焼運転時の印加した比例弁電流値から単位時間あたりのガス使用量を求め、積算するので、ガス使用量の正確な演算値を求めることができ、正確なガス使用量を表示することができる等、有用である。

本発明の燃焼装置の一例である給湯・追焚装置を示す図である。制御部の構成例を示すブロック図である。ガス使用量の演算処理の処理手順を示すフローチャートである。比例弁電流値及び燃焼段数の決定の処理手順の一例を示すフローチャートである。単位時間あたりのガス量データ決定の処理手順を示すフローチャートである。使用ガスの比重データ決定の処理手順の一例を示すフローチャートである。単位時間あたりのガス使用量演算の処理手順を示すフローチャートである。給湯燃焼段数切替え時の比例弁電流値と単位時間当たりのガス量データを示す図である。追焚燃焼時の比例弁電流値と単位時間当たりのガス量データを示す図である。給湯・追焚同時燃焼の段数燃焼と比例弁電流値と単位時間当たりのガス量データを示す図である。給湯燃焼段数切替え時の比例弁電流値と単位時間当たりのガス量を示すタイミングチャートである。ガス使用量の経過管理計測の処理手順を示す図である。リモコン装置の構成例を示す図である。ガス使用量表示例を示す図である。ガス使用量表示例を示す図である。ガス料金単価金額と目標使用料金の設定例を示す図である。現在までのガス使用料金と目標ガス使用料金の比較表示例を示す図である。現在までのガス使用料金と目標ガス使用料金の比較表示例を示す図である。現在までのガス使用料金と目標ガス使用料金の比較表示例を示す図である。

符号の説明

２給湯・追焚装置
６０ガス比例弁
８０制御部（演算手段、制御手段）
８４ＣＰＵ
１１０表示部
１３４表示画面

Claims

燃料ガスを燃焼させる燃焼装置であって、
燃焼させる前記燃料ガスを通過させるガス比例弁と、
前記ガス比例弁を通過後の前記燃料ガスの流路に設けられた複数の開閉弁と、
前記ガス比例弁の開度及び前記開閉弁の開閉を制御する制御手段と、
前記ガス比例弁に流れる電流値と前記開閉弁の開閉状態とにより単位時間あたりのガス量を求め、この単位時間あたりのガス量を用いてガス使用量を演算する演算手段と、
を備えることを特徴とする燃焼装置。
請求項１の燃焼装置において、
前記演算手段は、演算した前記ガス使用量を前記燃料ガスの比重及び／又は温度により補正することを特徴とする燃焼装置。
請求項１又は２の燃焼装置において、
前記演算手段で演算された前記ガス使用量を表示する表示手段を備えることを特徴とする燃焼装置。
請求項１、２又は３の燃焼装置において、
前記演算手段は、設定した目標ガス使用料金と、前記ガス使用量を表す料金とを比較して比率を求め、その比率が視覚で認識可能なイラスト表示出力を発生することを特徴とする燃焼装置。
燃料ガスを燃焼させる燃焼装置の燃料使用量の算出方法であって、
燃焼させる前記燃料ガスを通過させるガス比例弁に流れる電流値と前記ガス比例弁を通過後の前記燃料ガスの流路に設けられた複数の開閉弁の開閉状態とにより単位時間あたりのガス量を求め、この単位時間あたりのガス量を用いてガス使用量を演算するステップを含むことを特徴とする、燃焼装置の燃料使用量の算出方法。
請求項５の燃焼装置の燃料使用量の算出方法において、
演算した前記ガス使用量を前記燃料ガスの比重及び／又は温度により補正するステップを含むことを特徴とする、燃焼装置の燃料使用量の算出方法。
請求項５又は６の燃焼装置の燃料使用量の算出方法において、
前記ガス使用量を表示するステップを含むことを特徴とする、燃焼装置の燃料使用量の算出方法。
請求項５、６又は７の燃焼装置の燃料使用量の算出方法において、
設定した目標ガス使用料金と、前記ガス使用量を表す料金とを比較して比率を求め、その比率が視覚で認識可能なイラスト表示をすることを特徴とする、燃焼装置の燃料使用量の算出方法。
コンピュータによって実行され、燃料ガスを燃焼させる燃焼装置の燃料使用量の算出プログラムであって、
燃焼させる前記燃料ガスを通過させるガス比例弁に流れる電流値と前記ガス比例弁を通過後の前記燃料ガスの流路に設けられた複数の開閉弁の開閉状態とにより単位時間あたりのガス量を求め、この単位時間あたりのガス量を用いてガス使用量を演算するステップをコンピュータに実行させることを特徴とする、燃焼装置の燃料使用量の算出プログラム。
請求項９の燃焼装置の燃料使用量の算出プログラムにおいて、
演算した前記ガス使用量を前記燃料ガスの比重及び／又は温度により補正するステップを含むことを特徴とする、燃焼装置の燃料使用量の算出プログラム。
請求項９又は１０の燃焼装置の燃料使用量の算出プログラムにおいて、
前記ガス使用量を表示するステップを含むことを特徴とする、燃焼装置の燃料使用量の算出プログラム。
請求項９、１０又は１１の燃焼装置の燃料使用量の算出プログラムにおいて、
設定した目標ガス使用料金と、前記ガス使用量を表す料金とを比較して比率を求め、その比率が視覚で認識可能なイラスト表示をすることを特徴とする、燃焼装置の燃料使用量の算出プログラム。