JPH11241861A - 一缶多水路式燃焼器における浴槽内残水量演算装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 浴槽内の残水量を正確に演算する。 【解決手段】 残水量の演算のために所定時間Ｔだけ追
焚運転し、その間に浴槽内の水に供給された熱量と浴槽
温度の上昇とから残水量を演算するに際し、追焚運転中
に給湯運転が行われた場合（ステップＳ₃）には、給湯
運転によって浴槽内の水が影響を受ける期間中、所定時
間Ｔを計測するタイマーを停止するとともに、その間に
浴槽内の水に投入される熱量および温度上昇を残水量の
演算のための熱量および温度上昇から除外する（ステッ
プＳ₄〜Ｓ₆）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、浴槽内の残水量
を演算するための演算装置、特に一缶多水路式燃焼器に
おける浴槽内残水量演算装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、浴槽内の残水量を、水位スイッチ
等を用いることなく、演算によって求める残水量演算装
置がある。そのような装置としては、例えば特公平２−
３１０５号公報に記載のものが知られている。この公知
の残水量演算装置は、所定時間Ｔだけ追焚運転させ、そ
の所定時間Ｔ中に追焚管路側に投入された熱量と、浴槽
内の水の上昇温度とに基づいて残水量を演算するもので
あり、残水量Ｑは次式によって求められる。 Ｑ＝Ｉｓ・Ｔ・η／ｌ・（ｔ₂−ｔ₁） ここに、 Ｉｓ ガスバーナの出力熱量（Ｋｃａｌ／ｈｒ） η 熱交換器の効率（ガスバーナの出力熱量に対する
追焚管路（浴槽の水）に吸収される熱量の割合；％） ｌ 水の比熱（Ｋｃａｌ／Ｋｇ・°Ｃ） ｔ₁ 熱量投入前の浴槽内の水の温度（°Ｃ） ｔ₂ 熱量投入後の浴槽内の水の温度（°Ｃ）

【０００３】ところで、近年、追焚付き燃焼器の一つと
して、一缶二水路式給湯器（一缶多水路式燃焼器）が多
用されるようになってきた。一缶二水路式給湯器は、給
水が流れる給湯側管路（非追焚側管路）および浴槽内の
水が循環する追焚側管路を共通の熱交換機およびバーナ
（加熱手段）によって加熱するようにしたものであり、
一つの給湯器で給湯単独運転（非追焚運転）、追焚単独
運転、および給湯追焚同時運転の３種類の運転を行うこ
とができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一缶二水路式給湯器に
おいては、給湯および追焚の同時運転が可能であるた
め、残水量を演算するために追焚運転しているときに、
給湯運転が行われることがある。そのような場合には、
図３に示すように、バーナから出力される熱量が変化す
る結果、追焚側管路に投入される熱量も変化し、浴槽内
の水の温度上昇が追焚単独運転時に比して変化してしま
う。しかも、給湯運転停止後には、追焚側管路内を循環
する浴槽内の水が熱交換器および給湯側管路内の高温水
が保有する熱によって加熱される、いわゆる後沸き現象
が発生する。このため、単に所定時間経過時の投入熱量
と上昇温度とに基づいて残水量を演算したので、残水量
を正確に求めることができないという問題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、請求項１に係る発明は、非追焚運転時に給水が流
れる非追焚側管路と、追焚運転時に浴槽内の水が循環す
る追焚側管路と、これら非追焚側管路および追焚側管路
に共用される熱交換器と、この熱交換器を加熱する加熱
手段とを備えた一缶多水路式燃焼器において、追焚運転
時に、上記加熱手段から上記熱交換器を介して上記追焚
側管路に投入される熱量と、この熱量投入前後における
上記浴槽内の水の上昇温度とに基づいて上記浴槽内の残
水量を演算する演算手段と、追焚運転時に給湯運転が行
われたとき、非追焚運転によって上記追焚側管路が影響
を受ける影響期間中に上記追焚側管路に投入される熱量
および浴槽内の水の上昇温度を、上記演算手段が演算の
基礎とする熱量および上昇温度から除外する除外手段と
を備えたことを特徴としている。

【０００６】この場合、上記演算手段が、上記影響期間
を除く所定の時間内に上記追焚側管路に投入される熱量
と上記浴槽内の水の上昇温度とに基づいて残水量を演算
するようにしてもよく、あるいは上記影響期間中に上記
追焚側管路に投入される熱量を除く所定の熱量と、その
熱量によって加熱される浴槽内の水の上昇温度とに基づ
いて残水量を演算するようにしていもよい。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態に
ついて図１および図２を参照して説明する。なお、この
実施の形態は、非追焚側運転として給湯運転が行われる
一缶二水路式給湯器にこの発明を適用したものである
が、この発明は非追焚側運転として給湯運転以外に暖房
運転等が行われる一缶三水路式燃焼器、その他の一缶多
水路式燃焼器にも適用可能である。まず、図１に基づい
てこの発明に係る一缶二水路式給湯器１の全体構成につ
いて説明すると、給湯器１は、給湯側管路（非追焚側管
路）１０、追焚側管路２０、両管路１０，２０に共通の
熱交換器３０およびガスバーナ（加熱手段）４０を備え
ている。ガスバーナ４０については、それに代えて石油
バーナが用いられることもある。

【０００８】給湯側管路１０の給水側には、給湯側管路
１０内を流れる給水の量Ｗを検出する水量センサ１１
と、給水の温度ｔinを検出する入水温センサ１２とがそ
れぞれ設置されている。給湯側管路１０の給湯側には、
熱交換器３０で加熱された高温水の温度ｔoutを検出す
る出湯温センサ１３が熱交換器３０近傍に設置され、給
湯側管路１０の末端に出湯栓１４が設置されている。

【０００９】上記追焚管路２０は、浴槽５０内の水
（湯）を循環させるためのものであり、往路側には水が
循環しているとＯＮ状態になり、循環していないときに
はＯＦＦ状態に維持される流水スイッチ２１、浴槽５０
内の水の温度（以下、浴槽温度と称する。）ｔfを検出
する浴槽温センサ２２、および浴槽５０内の水を強制的
に循環させるためのポンプ２３が設置されている。

【００１０】給湯管路１０の給湯側と追焚管路２０の往
路側との間には、湯張り管路６０が配設されている。こ
の湯張り管路６０には、給湯管路１０側に湯張り管路６
０を開閉する電磁開閉弁６１が設けられ、追焚管路２０
側に浴槽５０内の水が湯張り管路６０を介して給湯側管
路１０に流入するのを阻止する逆止弁６２が設置されて
いる。したがって、開閉弁６１を開弁させると、給湯側
管路１０の高温の湯が湯張り管路６０および追焚側管路
２０を介して浴槽５０に供給される。

【００１１】上記ガスバーナ４０にガスを供給するため
のガス管４１には、電磁開閉弁４２および電磁比例制御
弁４３が順次設置されている。ガスバーナ４０の燃焼時
には、電磁開閉弁４２が開弁され、電磁比例制御弁４３
によってガス量が調節される。

【００１２】また、給湯器１は、給湯運転、追焚運転、
給湯追焚同時運転、湯張り運転を行うことが可能であ
り、いずれの運転時においても制御装置７０によって制
御される。制御装置７０は、出湯温度ｔoutまたは浴槽
温度ｔfを設定するための温度設定器およびマイクロコ
ンピュータ（いずれも図示せず）を有しており、給水量
Ｗ、給水温度ｔin、出湯温度ｔout、流水スイッチの検
出信号Ｓ（ＯＮまたはＯＦＦ）、および浴槽温度ｔfに
基づいて、出湯温度ｔoutまたは浴槽温度ｔfが所望の温
度になるように、各運転時の制御を行う。

【００１３】すなわち、給湯運転時には、出湯温度ｔou
tが所望の設定温度になるよう、給水量Ｗ、給水温度ｔi
nおよび出湯温度ｔoutに基づいて電磁比例制御弁４３の
開度をフィードフォワードおよびフィードバック制御す
る。これは、追焚運転時に給湯運転が行われた場合、つ
まり給湯追焚同時運転時も同様である。

【００１４】追焚運転時には、まず循環ポンプ２３を起
動する。それによって、流水スイッチ２１の検出信号Ｓ
がＯＦＦ状態からＯＮ状態に変わった場合には、ガスバ
ーナ４０を点火する。そして、浴槽温度ｔfが所望の設
定温度になると、ガスバーナ４０を消火して追焚運転を
終了する。循環ポンプ２３を起動しても流水スイッチ２
１の検出信号ＳがＯＦＦ状態を維持している場合には、
浴槽５０内に追焚側管路２０内を循環するだけの水が収
容されていないものとみなし、追焚運転を行わない。勿
論、循環ポンプ２３も停止させる。

【００１５】湯張り運転時には、まず循環ポンプ２３を
起動する。それによって、流水スイッチ２１の検出信号
ＳがＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わったときには、
後述するようにして浴槽５０内の残水量を演算し、その
残水量に基づいて浴槽５０内の水位を所望の水位にする
のに必要な追加の水量を演算する。そして、電磁開閉弁
６１を開いた状態で給湯運転することによって浴槽５０
に給湯する。この場合、浴槽５０には、設定温度より２
°Ｃ程度低い湯が供給される。そして、浴槽５０の水位
が設定された所望の水位になったら給湯運転を停止す
る。その後、浴槽温度ｔfが設定温度になるまで追焚運
転する。一方、循環ポンプ２３を起動しても検出信号Ｓ
がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わらないときには、
電磁開閉弁６１を開いた状態で給湯運転し、予め定めら
れた量（浴槽５０内の水が循環することができる量より
多く、浴槽５０内の水位が設定水位に達しない量）で、
かつ設定温度より２°Ｃ程度低い温度の湯を浴槽５０に
供給する。その後は、循環ポンプ２３の起動によって流
水スイッチ２１がＯＮ状態に切り替わったときと同様で
ある。

【００１６】浴槽５０内の残水量の演算は、図２に示す
フローチャートによるプログラムに基づいて行われる。
プラグラムのスタート後、ステップＳ₁において、追焚
運転が開始される。つまり、ポンプ２３が起動され、浴
槽５０内の水が追焚側管路２０を介して循環されるとと
もに、ガスバーナ４０が点火される。この場合、ガスバ
ーナ４０の出力は、追焚燃焼中一定にするのがよい。そ
のようにすれば、熱交換器３０に投入される熱量の演算
を容易に行うことができるからである。ただし、追焚燃
焼中ガスバーナ４０の出力を一定にするのであれば、浴
槽温度ｔfに応じてガスバーナ４０の出力を変えてもよ
い。

【００１７】また、ステップＳ₁においては、タイマー
の起動、浴槽温度ｔfの検出、検出された浴槽温度ｔfの
メモリｔnへの書き込みが実行され、さらにメモリｔ番
地を表すｎのｎ＋１への変更が実行される。なお、ｎの
初期値は０である。

【００１８】ステップＳ₁の実行後、ステップＳ₂におい
ては、タイマーの計測時間により所定時間Ｔが経過した
か否かが判断される。所定時間経過していない場合に
は、ステップＳ₃において給湯運転が開始されたか否か
が判断される。給湯運転が開始していなければステップ
Ｓ₂に戻り、所定時間Ｔが経過するまでステップＳ₂，Ｓ
₃が繰り返し実行される。給湯運転が開始している場合
には、ステップＳ₄において、タイマーの停止、浴槽温
度ｔfの検出、給湯運転が開始するまでの追焚運転によ
って上昇した浴槽温度ｔfの温度上昇分ｔup＝ｔf−ｔn
の演算および上昇温度ｔupのメモリＭkへの書き込み、
並びにメモリＭの番地を表すｋのｋ＋１への変更が実行
される。なお。ｋの初期値は０である。

【００１９】ステップＳ₄の実行後、ステップＳ₅におい
て影響期間が経過したか否かが判断される。影響期間と
は、給湯運転によって追焚側管路２０が影響を受ける期
間である。すなわち、残水量演算のための追焚運転は、
ガスバーナ４０の出力を比較的低くして行われるが、前
述したように、給湯運転が開始すると給水量Ｗおよび給
水温度Ｔinに基づいてガスバーナ４０の出力が上昇させ
られる。このため、追焚運転時に給湯運転が開始する
と、浴槽温度の上昇が追焚運転だけの場合に対して変化
してしまう。しかも、給湯運転が終了した後には、いわ
ゆる後沸き現象により、浴槽温度ｔfが影響を受ける。
したがって、残水量を演算する場合には、給湯運転期間
および後沸き期間を除外する必要がある。そこで、ステ
ップＳ₅では、影響期間が経過したか否かを判断し、給
湯運転期間および後沸き期間を残水量演算のための追焚
運転期間Ｔから除外しているのである。

【００２０】上記のように、影響期間とは、給湯運転期
間および後沸き期間のことであるので、ステップＳ₅の
判断は、実際には２段階にわたって行われる。第１に給
湯運転が停止したか否かの判断が行われる。この判断
は、例えば給水量Ｗが０になったか否か、あるいは電磁
比例制御弁４３の開度が追焚単独運転のための開度にま
で低下したか否かを判断することによって行うことがで
きる。第２に後沸き期間が経過したか否かの判断が行わ
れる。通常、後沸き期間は、給湯運転終了時のガスバー
ナ４０の出力に基づいて演算される。したがって、後沸
き期間が経過したか否かの判断は、演算によって求めら
れた期間が経過したか否かを判断することによって行う
ことができる。あるいは、ガスバーナ４０に燃焼空気を
供給するための送風ファン（図示せず）を給湯運転終了
後にも給湯運転に必要な燃焼空気を送ることができるよ
うに高速回転させ、それによって後沸きを早期に解消す
るようにしている（ポストファン）から、この送風ファ
ンの回転数が追焚単独運転に必要な回転数にまで低下し
たか否かによっても後沸き期間が経過したか否かを判断
することができる。

【００２１】影響期間が経過すると、ステップＳ₆にお
いて、タイマーが再起動され、浴槽温度ｔfが検出され
る。さらに、浴槽温度ｔfがメモリｔnに書き込まれると
ともに、ｎがｎ＋１に変更される。その後、ステップＳ
₂に戻る。そして所定時間Ｔが経過するまで、ステップ
Ｓ₂およびステップＳ₃、またはステップＳ₂〜Ｓ₆が繰り
返し実行される。したがって、残水量演算のための追焚
運転中に給湯運転が複数回にわたって行われたときに
は、各影響期間の間の追焚運転による浴槽温度ｔfの各
上昇分ｔupがメモリＭ₀，Ｍ₁，…にそれぞれ書き込まれ
ることになる。

【００２２】ステップＳ₂において、所定時間Ｔが経過
したものと判断された場合には、ステップＳ₇において
浴槽温度ｔfが検出され、ステップＳ₈において、最後の
影響期間が経過してから所定時間Ｔが経過するまでの間
の追焚運転による浴槽温度ｔfの温度上昇分ｔup＝ｔf−
ｔnが演算される。その後、ステップＳ₉において、所定
時間Ｔが経過するまでの間における浴槽温度ｔfの全温
度上昇分Ｔtotalが次式によって演算される。 Ｔtotal＝Ｍ₀＋Ｍ₁＋…＋ｔup

【００２３】その後、ステップＳ₁₀において残水量Ｑが
次式によって演算される。 Ｑ＝（Ｉｓ×η×Ｔ）／（ｌ×ｔtotal） ここに、 Ｉ ガスバーナ４０の出力熱量（Ｋｃａｌ／ｈｒ） η 追焚単独運転時における熱交換器３０の熱効率
（％） ｌ 水の比熱（Ｋｃａｌ／Ｋｇ・°Ｃ） である。なお、熱交換器３０の効率ηは、厳密には気温
等によって多少変動するが、その変動幅は実際の使用上
で問題になる程ではない。

【００２４】上記のように、この発明の残水量演算装置
では、残水量を演算するに際し、給湯燃焼によって追焚
管路２０側が影響を受ける影響期間を演算のための所定
期間から除外することにより、その間に追焚管路２０側
に供給される熱量、および浴槽温度の上昇分を演算の対
象から除外しているので、残水量を正確に求めることが
できる。

【００２５】なお、この発明は上記の実施の形態に限定
されることなく、適宜変更可能である。例えば、上記の
実施の形態においては、残水量演算時に浴槽５０内の水
を所定時間だけ循環させるようにしているが、ガスバー
ナ４０から追焚管路２０に投入される熱量が所定の熱量
になるまで循環させるようにしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜４に係
る発明によれば、残水量を正確に求めることができると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る一缶二水路式給湯器の一実施の
形態の概略構成を示す図である。

【図２】残水量演算を行うためのフローチャートを示す
図である。

【図３】追焚運転中の浴槽温度の変化および追焚運転中
に給湯運転が行われたときの浴槽温度の変化を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 一缶二水路式給湯器（一缶多水路式燃焼器） １０ 給湯側管路（非追焚側管路） ２０ 追焚側管路 ３０ 熱交換器 ４０ ガスバーナ（加熱手段） ５０ 浴槽

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非追焚運転時に給水が流れる非追焚側管
   路と、追焚運転時に浴槽内の水が循環する追焚側管路
   と、これら非追焚側管路および追焚側管路に共用される
   熱交換器と、この熱交換器を加熱する加熱手段とを備え
   た一缶多水路式燃焼器において、追焚運転時に、上記加
   熱手段から上記熱交換器を介して上記追焚側管路に投入
   される熱量と、この熱量投入前後における上記浴槽内の
   水の上昇温度とに基づいて上記浴槽内の残水量を演算す
   る演算手段と、追焚運転時に非追焚運転が行われたと
   き、非追焚運転によって上記追焚側管路が影響を受ける
   影響期間中に上記追焚側管路に投入される熱量および浴
   槽内の水の上昇温度を、上記演算手段が演算の基礎とす
   る熱量および上昇温度から除外する除外手段とを備えた
   ことを特徴とする一缶多水路式燃焼器における浴槽内残
   水量演算装置。
2. 【請求項２】 上記演算手段が、上記影響期間を除く所
   定の時間内に上記追焚側管路に投入される熱量と上記浴
   槽内の水の上昇温度とに基づいて残水量を演算すること
   を特徴とする請求項１に記載の一缶多水路式燃焼器にお
   ける浴槽内残水量演算装置。
3. 【請求項３】 上記演算手段が、上記影響期間中に上記
   追焚側管路に投入される熱量を除く所定の熱量と、その
   熱量によって加熱される浴槽内の水の上昇温度とに基づ
   いて残水量を演算することを特徴とする請求項１に記載
   の一缶多水路式燃焼器における浴槽内残水量演算装置。