JP5761553B2 - 給湯装置 - Google Patents
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Description
一方、缶体側目標温度は、出湯温度の安定的な制御を目的として、通常、設定温度に対して摂氏25〜35度程度高い温度に設定される。
従って、従来技術の給湯装置は、出湯温度を安定させることはできるが、熱交換器における熱エネルギーの使用が非効率である。そこで、市場においては、熱エネルギーを効率的に使用できる給湯装置の開発が望まれている。
しかしながら、このような通常のフィードバック制御による燃焼量の補正は、あくまで出湯温度が検知されてからの制御であるため、出湯温度が適温になるまでの時間を十分短縮することはできなかった。
即ち、本発明では、出湯初期に、缶体側温度検知手段の温度情報や、前回の燃焼停止からの時間の経過情報によって高温側目標温度にするか否かが決定されるため、熱交換器における温度が低い場合においては、時間に対する加熱効率を高くできる。
また、熱交換器における総熱量に対する放熱量の割合を減らし熱エネルギーの使用効率を向上させる目的で、熱交換器における所定の目標値を予め設定された出湯温度(適温)よりも低く設定して制御するような給湯装置であっても、熱交換器の温度が低い出湯初期においては、目標温度が高温側目標温度に変更されるため、出湯温度が適温に至るまでの期間を十分に短縮することができると共に、熱エネルギーの高い使用効率を維持することができる。
従って、本発明によれば、熱交換器に与えられた熱エネルギーの使用効率を向上させることができると共に、出湯温度が適温に近づくまでの期間を延長させるような不具合が発生することがない。
請求項2に記載の発明は、定常目標温度は設定温度に摂氏15〜20度を加算した温度であり、高温目標温度は設定温度に摂氏25〜35度を加算した温度であることを特徴とする請求項1に記載の給湯装置である。
本実施形態の給湯装置1は、配管系統等の構成については公知のそれと同様であるため、簡単に説明する。
なお、2系統の回路20、21の内の1つは、給湯回路20であり、他方は、追い焚き回路21である。
2系統の熱交換器10、11の内の1つは、給湯用熱交換器11であり、他方は、追い焚き用熱交換器10である。給湯用熱交換器11は、図1に示すように、缶体8の断面の全域に渡るように設けられ、追い焚き用熱交換器10は、缶体8の断面の一部の領域だけに設けられている。
送風機16は、缶体8の下部に設けられており、各バーナ12に対して空気が供給可能な配置とされている。
バイパス流路27には、中途にバイパス流量調整弁41が設けられている。
また、風呂戻り流路30には、給湯回路20の高温湯流路26から分岐した落とし込み用流路43が接続されている。即ち、必要に応じて、所望の温度の湯を落とし込み用流路43から風呂戻り流路30を介して、浴槽内に落とし込むことができる。
本実施形態の給湯装置1は、給湯動作、風呂落とし込み動作、並びに追い焚き動作を備えているが、特に給湯動作や風呂落とし込み動作における出湯時の動作に特徴があるため、以下においては、給湯動作に注目して説明する。
なお、追い焚き動作は、出湯動作自体がなく、公知の動作と同様であるため、説明を省略する。
図示しないリモコンの運転スイッチがオンの状態で、図示しない給湯栓が操作されると、給水源から水が供給され、給水流路25を介して給湯用熱交換器11に導入される。このとき、入水温度センサ36や流量センサ35によって、給湯用熱交換器11に導入される湯水の入水温度Tiが検知されると共に、単位時間当たりの流量が検知される。そして、流量センサ35による検知流量がMOQ(燃焼装置を作動することができる最低限の単位時間当たりの流量)以上であることが確認されると、燃焼量が演算されて燃焼動作が開始される。
そして、燃焼装置7では、その燃焼量で燃焼が行われる(フィードフォワード制御)。
即ち、出湯温度Toの検知後においては、出湯温度Toを加味した燃焼量に補正されて燃焼が行われる(フィードバック制御)。以後、フィードフォワード制御及びフィードバック制御の組み合わせ制御によって、燃焼量が制御され、設定温度Tsに調整された湯が安定的に出湯される。
以上が、一般的な給湯動作の説明である。
以下、図2、3のフローチャート及び図4のグラフにしたがって説明する。
なお、通常、フィードバック制御の際には、バイパス流量調整弁41の開度の調整及び燃焼量の変更が制御されるが、本実施形態においては、便宜上、燃焼量制御に注目して説明する。
なお、本実施形態ではステップ13における所定時間は、予め実験などで得た結果に基づいて演算された数値が採用されており、高温目標温度Thgによって特定の値が振り分けられている。
なお、図2のフローチャートに示すように、ステップ3において、缶体温度センサ37の検知温度が一定値(例えば摂氏37度)を超えていれば、目標温度変更制御を介することなく、目標温度定常制御に移行する。
また、本実施形態では、出湯初期に一旦高温側に変更した缶体側目標温度Tgを、所定時間掛けて定常目標温度Tlgに至らせることができるため、缶体側目標温度Tgを降下側に変化させることで発生し得る出湯温度Toのアンダーシュート現象を防止することができる。
なお、実験により、ポストパージの時間を10秒程度に短縮しても、缶体8内部に残留した未燃焼ガスの殆どを排出することができるため、結果的にエコロジーであると共に、省エネルギーである。
また、図6に示すように、缶体温度センサ37により缶体温度を検知し、さらに前回の燃焼停止から経過した時間を計時する構成であっても構わない。
また、上記実施形態では、高温目標温度Thgに変更した缶体側目標温度Tgを連続的にあるいは段階的に下げる制御を備えた構成を示したが、これに限定されず、所定の期間、高温目標温度Thgを維持した後、一気に定常目標温度Tlgに戻す制御を採用しても構わない。ただ、この場合、急激な目標温度の低下に追従して、燃焼量が急降下するため、アンダーシュート現象が発生する懸念がある。そのため、本発明においては、前記したように連続的にあるいは段階的に目標温度を下げる制御を採用することが好ましい。
7 燃焼装置(燃焼部)
11 給湯用熱交換器
27 バイパス流路
37 缶体温度センサ(缶体側温度検知手段)
39 出湯温度センサ
Tg 缶体側目標温度
Thg 高温目標温度
Tlg 定常目標温度
Claims (2)
- 燃焼部と、燃焼部で生成される燃焼ガスによって加熱される熱交換器と、熱交換器をバイパスするバイパス流路と、バイパス流量調整弁と、湯量調整弁を有し、前記湯量調整弁はバイパス流路の接続部よりも下流側に配置され、前記熱交換器は設定温度より高い缶体側目標温度に基づいて加熱され、バイパス流量調整弁の開度及び燃焼量が制御され、熱交換器を通過した湯とバイパス流路を通過した水とが混合されて出湯温度が設定温度に調整される給湯装置であって、
出湯初期において、熱交換器を通過した湯水の温度を検知する缶体側温度検知手段を有することを条件に当該缶体側温度検知手段が一定値以下の温度を検知した場合、あるいは計時手段を有することを条件に当該計時手段が前回の燃焼停止から一定時間を超えたことが計時された場合に、缶体側目標温度を定常目標温度からより高い高温目標温度に変更し、熱交換器は高温目標温度に基づいて加熱され、熱交換器が高温目標温度に基づいて加熱された後、連続的にあるいは段階的に前記定常目標温度に向けて缶体側目標温度が下げられることを特徴とする給湯装置。 - 定常目標温度は設定温度に摂氏15〜20度を加算した温度であり、高温目標温度は設定温度に摂氏25〜35度を加算した温度であることを特徴とする請求項1に記載の給湯装置。
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