JP5641304B2 - 燃焼装置 - Google Patents
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比例制御を採用する場合においては、図10に示すように、現在の湯の温度が目標温度と一致し、温度偏差がゼロであっても、暖房器具からの放熱を補うためにバーナは燃焼している。
また、火炎を維持できる範囲であったとしても、火炎の長さが極めて短い場合は炎孔が過度に加熱され、バーナの寿命を損ねてしまう。さらに、火炎の長さが極めて短い場合は、ガスと空気との混合比率(所謂空燃比)を安定させることが難しいという問題もある。
なお、2つの電磁弁114に燃料ガスを供給する流路は共通であり、当該共通配管部分に比例弁113が設けられている。
即ち、従来の燃焼装置では、温度偏差がゼロである場合に、図11、図13(b)に示すように、火炎の長さが過度に短くなってしまう場合には、図13(c)に示すように、燃焼領域を例えば燃焼エリアAだけに限定して、バーナ108を比例制御する。
即ち、温度偏差がゼロである場合に、全ての燃焼領域でバーナ108を燃焼させ、図11、図13(b)に示すように、火炎の長さを過度に短くなってしまわざるを得ない場合には、全てのバーナ108が消火する時間を設けた。即ち、図14に示すように、バーナ108がオンである期間は、全ての燃焼領域で燃焼し得る最下限の燃焼量にし、その期間が終了すればオフの期間に切り替えるという一連の制御を行うこととした。
その結果、バーナが燃焼している期間をオフ時間により実質的に減少できるため、比例制御による場合に比べて時間的燃焼量を減少することができる。そのため、全ての燃焼領域で燃焼したとしても、バーナ108の燃焼量が、暖房器具による放熱量を過度に超えてしまうという不具合がない。また、無駄な送風によって熱交換器が冷やされてしまう不具合もない。
従って、全燃焼領域で燃焼制御した場合、暖房機器の熱負荷の状態によって、使用者が体感する温度が変化し、不快を感じさせたり、省エネルギーを図ることが困難となってしまう懸念があった。
即ち本発明の燃焼装置は、外部の器具との間で循環回路を形成し、バーナで加熱した湯水又は熱媒体を前記循環回路に流して外部の器具に湯水又は熱媒体を供給する燃焼装置において、バーナの燃焼量を比例制御して前記循環回路を流れる湯水又は熱媒体の温度を制御するものであり、所定の条件下においては、比例制御に代わってオンオフ制御によってバーナの燃焼量が制御されて、前記循環回路を流れる湯水又は熱媒体の温度が制御されるものであって、オンオフ制御によってバーナの燃焼量が制御されている際には、循環回路を流れる湯水又は熱媒体の温度の平均値と所定温度との関係に応じて、及び/又は、循環回路を流れる湯水又は熱媒体の温度が前記所定温度以上である時間の割合に応じて、バーナのオンとオフの切り替え温度が変更されることを特徴としている。
即ち、本発明は、オンオフ制御が実行されている際に、循環湯水の温度の平均値と所定温度との関係に応じて、バーナのオンとオフの切り替え温度を変更したり、循環湯水の温度が所定温度以上である時間の割合に応じて、バーナのオンとオフの切り替え温度を変更する構成とされている。
本発明の燃焼装置1は、内部に独立した2系統の缶体及び配管系統を備える。即ち、図1に示すように、右側は給湯用缶体2であり、左側は、風呂・暖房機器用缶体3に使用される。
なお、本発明において採用された給湯用、並びに、風呂・暖房機器用の配管系統は、共に公知のものである。そして、本発明における特徴的機能が、風呂及び暖房機器用の配管系統側にあるため、当該部位の配管系統に重点をおいて説明し、他は省略する。
なお、本実施形態では、排気部7は給湯用缶体2と一体的に形成された部位である。即ち、排気部7では、給湯用缶体2側で発生した燃焼ガスと、風呂・暖房機器用缶体3側で発生した燃焼ガスとが合流し得る部分である。
二次熱交換器12は、主要部分がステンレス鋼製であり、一次熱交換器11に比べて防腐食性に優れている。また、二次熱交換器12は、一次熱交換器11において回収しきれなかった燃焼ガスの熱エネルギーを回収する部分である。そのため、二次熱交換器12を通過した燃焼ガスは、摂氏100度以下(一般的に、摂氏60度程度)の低温となる。また、二次熱交換器12では、燃焼ガスが摂氏100度以下の低温となることで、燃焼ガスに含まれた水蒸気が液化してドレンが発生する部分でもある。そして、このドレンは、燃焼ガスに晒されることで酸性を呈するため、本実施形態では、酸性のドレンを中和して排出可能なドレン排出系統34が設けられている。
本実施形態の燃焼装置1には、暖房の高温側の湯の往き口(高温往き口)30と、暖房の湯の戻り口(暖房戻り口)31と、暖房の低温側の湯の往き口(低温往き口)32が設けられている。
そして、風呂側の回路に属する部材として、追い焚き用熱交換器13と、風呂熱動弁15と、風呂循環ポンプ16がある。一方、暖房側の回路に属する部材として、暖房循環ポンプ17と、膨張タンク18と、バイパス熱動弁20がある。
また、バイパス流路21には、バイパス熱動弁20が設けられている。さらに、バイパス流路21には、バイパス熱動弁20をバイパスするサブバイパス流路22が設けられている。
本実施形態の燃焼装置1は、ファンコンベクタや床暖房器具等の暖房機器を使用する際(以下、暖房運転とも称す)あるいは浴槽内の湯水を加熱する際(以下、追い焚き運転とも称す)には、風呂・暖房用缶体(以下、単に缶体とも称す)3の下部に設けられた送風機9によって缶体3内に送風しつつ、バーナ8で火炎を発生させる。また、同時に暖房循環ポンプ17を作動させる。その結果、暖房機器あるいは追い焚き用熱交換器13を経由して湯が熱交換部6を流れる。
分岐された湯のうち、低温往き口32側に流れる湯は、図3に示すように、バイパス流路21から流れ込んだ高温の湯と、二次熱交換器12で加熱された湯が混合された温度の状態で、低温往き口32から吐出され、低温の湯を使用する床暖房器具等に送られる。
また、分岐された湯のうち、一次熱交換器11側に流れる湯は、図4、5に示すように、バイパス流路21から流れ込んだ高温の湯と、二次熱交換器12で加熱された湯の混合状態の湯を、さらに一次熱交換器11で加熱する。そして、一次熱交換器11で加熱された湯は、図4に示すように、高温往き口30から吐出されるか、あるいは図5に示すように、追い焚き用熱交換器13側に流れる。高温往き口30から吐出された高温の湯は、ファンコンベクタ等に送られる。
また、追い焚き運転のみの場合は、バイパス熱動弁20は閉状態とされる。
本実施形態では、暖房運転や追い焚き運転において、暖房循環ポンプ17によって膨張タンク18から吐出される湯の温度が、予め定めた目標温度(例えば、摂氏60度)Tsに近づくように制御される。
Tcs=Ts+(Ts−Tv) (式1)
床暖房器具を用いた暖房運転においては、暖房循環ポンプ17が駆動されると、低温往き口32から低温の湯が吐出され、床暖房器具等を通過して暖房戻り口31から缶体3側に流入する。即ち、缶体3内では、図3の太線に示す低温側循環流路内を湯が循環し、その湯は熱交換部6において予め定められた温度まで加熱される。
一方、ステップ5において、平均値Tvが、目標温度Tsと異なる値であれば、ステップ7に移行する。そして、ステップ6で平均値Tvが、目標温度Tsより大きいか否かが確認される。
即ち、図7、8に示すように、目標温度Tsを基準として、上下に形成された面積比を算出し、上側に形成された面積の割合が高いか、下側に形成された面積の割合が高いかが確認される。
以上、本実施形態における低温の湯を使用した暖房運転の制御の説明である。
また、本実施形態では、燃焼量を制御する際に、オンオフ制御のオフ時以外は、全燃焼領域に火炎を維持されるため、燃焼時に燃焼に供しない空気が熱交換部6を冷却することがない。即ち、熱交換部6における熱交換効率を低減することがないため、省エネルギー効果が高い。
従って、本実施形態によれば、省エネルギーを図りつつ、暖房端末に供給される湯又は熱媒体の温度を安定させて、使用者に不快を感じさせることがない燃焼装置1を提供することができる。
また、平均値Tvが、目標温度Tsと異なる所定の温度に一致させる制御を行っても構わない。即ち、使用者が最も快適に感じる温度を所定の温度として別に設定することである。
また、目標温度以上の時間の割合を一定の割合(例えば補正前の時間に対して30%増加させる等)だけ増加させるように、少なくともオン温度を上方に変更する補正を行う制御であっても構わない。
3 風呂・暖房機器用缶体
8 バーナ
25 低温側温度センサ(温度検知手段)
A 燃焼領域
B 燃焼領域
Tcs 補正目標温度
Ts 目標温度
Tv 平均値
Claims (3)
- 外部の暖房器具との間で循環回路を形成し、バーナで加熱した湯水又は熱媒体を前記循環回路に流して外部の暖房器具に湯水又は熱媒体を供給する燃焼装置において、
バーナの燃焼量を比例制御して前記循環回路を流れる湯水又は熱媒体の温度を制御するものであり、所定の条件下においては、比例制御に代わってオンオフ制御によってバーナの燃焼量が制御されて、前記循環回路を流れる湯水又は熱媒体の温度が制御されるものであって、
燃焼装置から暖房器具側に湯水又は熱媒体が吐出される流路に温度検知手段が設けられ、
オンオフ制御によってバーナの燃焼量が制御されている際には、前記温度検知手段の検知温度が目標温度に一致するようにバーナがオンオフされ、
前記目標温度は、前記所定温度又は所定温度を含む一定の温度幅を持った温度であり、
オンオフ制御によってバーナの燃焼量が制御されている際には、循環回路を流れる湯水又は熱媒体の温度の時間平均値と所定温度との関係に応じて、及び/又は、循環回路を流れる湯水又は熱媒体の温度が前記所定温度以上である時間と所定温度より低い時間の割合に応じて、バーナのオンとオフの切り替え温度が変更され、
前記外部の暖房器具に対して供給する湯水又は熱媒体を加熱するバーナは、複数の燃焼領域に分割されており、各領域は独立して燃焼できるものであって、
前記所定の条件は、バーナの燃焼量が、比例制御によって全燃焼領域において出力し得る最小の燃焼量となった時であり、オンオフ制御では、前記最小の燃焼量で燃焼領域全体をオンすることを特徴とする燃焼装置。 - 循環流路に流れる湯水又は熱媒体の温度の時間的平均値を前記温度検知手段の検知温度に基づいて演算し、前記平均値が前記所定温度よりも低い場合には、バーナのオンとオフの切り替え温度を上方に補正し、前記平均値が前記所定温度よりも高い場合には、バーナのオンとオフの切り替え温度を下方に補正することを特徴とする請求項1に記載の燃焼装置。
- 循環流路に流れる湯水又は熱媒体の温度が前記所定温度以上である時間の割合を前記温度検知手段の検知温度に基づいて演算し、前記温度が前記所定温度以上である割合が所定温度より低い時間の割合よりも低い場合には、バーナのオンとオフの切り替え温度を上方に補正することを特徴とする請求項1又は2に記載の燃焼装置。
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