(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器部分で設定時間当りに発生するドレンの平均ＰＨ値を基準ＰＨ値まで稀釈するのに必要な水の量を判断し、開閉弁を前記設定時間の周期でＯＮ・ＯＦＦ制御することにより、該開閉弁から前記量の水を前記ドレンに添加する稀釈動作を実行する、潜熱回収型給湯機の制御方法に於いて、
前記熱交換器を加熱するガスバーナの燃焼開始初期に前記ドレンを稀釈する第１稀釈動作時の前記設定時間に比べて、その後の第２稀釈動作時の前記設定時間を長くした、潜熱回収型給湯機の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の潜熱回収型給湯機の制御方法に於いて、
前記第１稀釈動作時の初期に開閉弁を開弁させる、潜熱回収型給湯機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスバーナからの燃焼排気が露点以下になるまで熱交換器に吸熱させる形式の潜熱回収型給湯機の制御方法、特に、上記熱交換器で生じるドレンに通水路からの水を添加してこれを稀釈する機能を備えた潜熱回収型給湯機の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱交換器で生じるドレンを通水路からの水で稀釈する機能を備えた潜熱回収型給湯機として、既に出願人が提案した特願平１１−１７５２２３号のものがある（図４）。
水入口(19)から図示しない出湯蛇口に繋がる通水路(11)には、入水温センサ(29)，流量計(28)，熱交換器(12)，出湯温センサ(S) 及び出湯量調節弁(17)がこの順序で配設されている。
【０００３】
熱交換器(12)で発生するドレンは受け皿(14)から排出路(18)を経て排出されると共に、通水路(11)に於ける入水温センサ(29)の上流側から分岐した分岐路(15)の下流端は前記排出路(18)に接続されており、該分岐路(15)には一定周期でＯＮ・ＯＦＦ制御される開閉弁(16)が配設されている。又、熱交換器(12)を加熱するガスバーナ(21)へのガス回路(40)にはガス比例弁(43)とその上流側のガス元弁(44)が配設されている。
【０００４】
このものでは、図示しない出湯蛇口が開放されるとガス元弁(44)が開弁してガスバーナ(21)が燃焼すると共に、ガスバーナ(21)からの燃焼排気が熱交換器(12)に接触して露点以下に冷やされ、これにより、酸性度の高いドレンが受け皿(14)から排出路(18)を介して排出される。そして、このドレン排出時には、一定周期で開閉弁(16)がＯＮ・ＯＦＦ制御され、これにより、下水道に排出されるドレンに水道水を添加してそのＰＨ値の平均を基準ＰＨ値まで上げるようにしている。
【０００５】
前記ドレンのＰＨ値を基準ＰＨ値まで上げる為の制御を更に説明する。
上記先行技術のものでは、流量計(28)や入水温センサ(29)や図示しない出湯温設定器の出力から判断されるガスバーナ(21)の燃焼量に基づいて単位時間当りのドレン発生量を求める演算を制御装置(1) が実行する。そして、開閉弁(16)のＯＮ・ＯＦＦ制御の１周期に対する該弁(16)の開弁時間が前記ドレン発生量に応じて演算される。そして、上記開閉弁(16)の開弁時に分岐路(15)を流れる水道水が排出路(18)中のドレンに添加され、これにより、下水道に排出されるドレンのＰＨ値を前記１周期で平均した平均ＰＨ値が基準ＰＨ値に上昇するようにしている。
【０００６】
このものでは、ガスバーナ(21)の燃焼量によって変化するドレン発生量に応じた量の水道水を前記ドレンに添加するから、前記燃焼量に関わらず、常にドレンのＰＨ値が適正値に保たれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のものでは、潜熱回収型給湯機の運転時間は一定しないにも関わらず、開閉弁(16)のＯＮ・ＯＦＦ制御の周期は常に一定に保たれていることから、次の問題が生じる。
▲１▼  潜熱回収型給湯機が長時間に亘って継続運転される場合
浴槽への湯張りや温水暖房を行う場合には、給湯機が比較的長時間に亘って継続運転されることから、開閉弁(16)のＯＮ・ＯＦＦ制御の周期を長くするのが望ましい。上記ＯＮ・ＯＦＦの制御周期が長い場合は、運転中の開閉弁(16)の開閉動作回数が少なくなり、係る場合は開閉弁(16)の開閉時の騒音を抑制できると共に、開閉弁(16)の開閉動作回数が少ないことから該開閉弁(16)の耐久性が向上する。
従って、上記とは逆に開閉弁(16)のＯＮ・ＯＦＦ制御周期が短い場合は、長時間に亘って継続運転されると、開閉弁(16)の開閉動作回数が多く成り、開閉音に基づく騒音の問題と、開閉弁(16)の耐久性低下の問題が生じる。
【０００８】
▲２▼  潜熱回収型給湯機が短時間運転される場合
一方、炊事作業等のように給湯機が比較的短時間運転される場合は、開閉弁(16)のＯＮ・ＯＦＦ制御の周期を短くするのが望ましい。上記ＯＮ・ＯＦＦ制御の周期が短い場合は、その１周期当たりに生じるドレンの量が少なくなるから、これに応じて開閉弁(16)の開弁時間を短くして少量の水道水をドレンに添加すればよく、出湯開始直後に出湯停止操作がされても、無駄になる水の量が少なくなるからである。
【０００９】
従って、上記とは逆に、短時間運時において開閉弁(16)のＯＮ・ＯＦＦ制御の周期が長く設定されていると、ドレン稀釈用の水のうち、無駄になる水の量が多く成るという問題がある。
このように、上記先行技術のように開閉弁(16)のＯＮ・ＯＦＦ制御の周期が一定になっている場合は、長時間運転時及び短時間運転時の何れの運転時に於いても、夫々の問題が残ってしまう。
【００１０】
本発明は係る点に鑑みてなされたもので、
『熱交換器部分で設定時間当りに発生するドレンの平均ＰＨ値を基準ＰＨ値まで稀釈するのに必要な水の量を判断し、開閉弁を前記設定時間の周期でＯＮ・ＯＦＦ制御することにより、該開閉弁から前記量の水を前記ドレンに添加する稀釈動作を実行する、潜熱回収型給湯機の制御方法』に於いて、
炊事作業等の短時間運転時にはドレンを稀釈する水の無駄な使用を抑え得るようにすると共に、湯張等の長時間運転時には開閉弁(16)が頻繁に開閉するのを抑えて騒音の抑制と開閉弁(16)の耐久性低下を防止し得るようにすることをその課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
［１項］
上記課題を解決する為の制御方法の発明の技術的手段は、
『前記熱交換器を加熱するガスバーナの燃焼開始初期に前記ドレンを稀釈する第１稀釈動作時の前記設定時間に比べて、その後の第２稀釈動作時の前記設定時間を長くした』ことである。
【００１２】
上記技術的手段は次のように作用する。
ガスバーナが燃焼し始めた第１稀釈動作時には、これに対応して定められた設定時間の周期で開閉弁を開閉させる。即ち、後述の第２稀釈動作時より短い時間だけ開閉弁(16)を開弁させてドレンに少量の水を添加して該ドレンを稀釈する。従って、この場合には、ドレンに添加する水の量が少ないから、その後第１稀釈動作時内に運転停止操作がされても無駄になる上記水の量が多くならない。即ち、炊事作業のように比較的短時間で出湯操作と出湯停止操作が繰り返されるような場合でも、ドレンを稀釈する為の使用水の無駄を抑えることができる。
【００１３】
一方、第２稀釈動作時の制御周期として定められた設定時間は第１稀釈動作時のそれに比べて長くなっている。従って、第１稀釈動作が終了した後の第２稀釈動作時には、上記第１稀釈動作時よりも長い設定時間の周期で開閉弁がＯＮ・ＯＦＦ制御される。従って、前記第１稀釈動作時の制御周期で開閉弁を開閉させる場合に比べ、該開閉弁の開閉回数が少なくなる。よって、湯張りや温水暖房のように比較的長時間に亘って継続運転される場合でも、開閉弁が頻繁に開閉することがなく、該開閉弁の開閉に基づく騒音を抑制することができると共に、開閉弁の耐久性低下を防止することができる。
［２項］
前記１項に於いて、
『前記第１稀釈動作時の初期に開閉弁を開弁させる』ものでは、ガスバーナが燃焼し始める第１稀釈動作時の初期に開閉弁を開弁させてドレンの稀釈動作を行う。従って、例えば第１稀釈動作の中程や該第１稀釈動作の終期に開閉弁を開弁する場合には、第１稀釈動作の初期から開閉弁が開弁するまでの時間に潜熱回収型給湯機の運転停止操作がされると、開閉弁が開弁しない。従って、係る場合は、ドレンの稀釈動作が行われず熱交換器で発生した酸性度の高いドレンがそのまま排出される不都合がある。そして、このような極めて短時間の運転が繰り返されると、ドレンが全く稀釈されることなく下水道に排出される状態が継続する。これに対し、上記技術的手段によれば第１稀釈動作の初期に開閉弁を開弁させるから、ドレンが発生したときは必ず開閉弁が開弁する。従って、潜熱回収型給湯機の運転停止操作の時期に関わらず該ドレンが必ず稀釈される効果がある。
【００１４】
【発明の効果】
上記請求項１〜請求項２の発明は次の特有の効果を有する。
炊事作業のように比較的短時間で出湯操作と出湯停止操作が繰り返されるような場合でも、ドレンを稀釈する為の使用水の無駄を抑えることができる。又、湯張りや温水暖房のように比較的長時間に亘って継続運転する場合でも、開閉弁が頻繁に開閉することがなく、該開閉弁の開閉に基づく騒音を抑制することができると共に、開閉弁の耐久性低下を防止することができる。
【００１５】
請求項２のものでは、既述したように、ドレンが発生したときは必ず開閉弁が開弁するから、潜熱回収型給湯機の運転停止操作の時期に関わらず該ドレンが必ず稀釈される効果がある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る潜熱回収型給湯機の概略構成図である。
缶体(41)内は、その上端に位置する給気ファン(45)の接続部から下端近傍側壁の排気口(47)に繋がる燃焼用通気路(A) となっており、給気ファン(45)の接続部の近傍にはガスバーナ(21)が配設されている。又、ガスバーナ(21)へのガス回路(40)にはガス比例弁(43)とその上流側のガス元弁(44)が配設されている。
【００１７】
缶体(41)内にはガスバーナ(21)の下方に位置する熱交換器(12)が設けられていると共に、該熱交換器(12)は、吸熱フィン(49)(49)群とこれらを貫通する通水路(11)とから構成されている。熱交換器(12)の上部域はガスバーナ(21)から生じる燃焼排気の顕熱を吸収する顕熱吸収部(121) となっている。一方、熱交換器(12)の下部域は燃焼排気の潜熱を吸収する潜熱吸収部(122) となっている。
【００１８】
一方、通水路(11)に於ける熱交換器(12)の上流部と下流部はバイパス路(23)で連結されていると共に、該バイパス路(23)にはバイパス流量調節弁(25)が配設されており、該バイパス流量調節弁(25)を制御することにより、熱交換器(12)を通過した高温水にバイパス路(23)からの低温水を混合して調整した適温水が出湯蛇口(10)に供給できるようにしている。このようにすると、出湯蛇口(10)を閉じた出湯停止時に於いて熱交換器(12)部分に高温水が滞留する後沸き現象が生じても、再度出湯蛇口(10)を開放した時には上記高温水にバイパス路(23)からの低温水が混合されて適温水が出湯蛇口(10)側に供給できる。又、通水路(11)に於けるバイパス路(23)の分岐部の上流にはメイン流量調節弁(27)とその上流側の流量計(28)と入水温センサ(29)が配設されている。
【００１９】
又、通水路(11)に於ける流量計(28)の上流から分岐した分岐路(15)にはＯＮ・ＯＦＦ制御される電磁式の開閉弁(16)が配設されていると共に、分岐路(15)に於ける前記開閉弁(16)の下流側には水圧変化に関わらず流量を一定に保つ定流量弁(31)が配設されており、分岐路(15)の下流端はドレン稀釈タンク(20)内に開放している。
【００２０】
上記定流量弁(31)等を具備する分岐路(15)の下流端は、ドレン稀釈タンク(20)に開放していると共に、該ドレン稀釈タンク(20)内には、ドレンを一時的に貯留する水封室(22)が形成されており、該水封室(22)内には缶体(41)の底壁(46)から引き出された一次側排液パイプ(61)の下端が挿入されている。又、ドレン稀釈タンク(20)の底壁からは二次側排液パイプ(62)が引き出されており、該二次側排液パイプ(62)とドレン稀釈タンク(20)と上記一次側排液パイプ(61)の組み合わせが排液路排出路(18)となっている。
【００２１】
図２は、上記潜熱回収型給湯機の制御装置に組み込まれたマイクロコンピュータに格納されている制御プログラムの内容を示すフローチャートである。以下、図２のフローチャートに従って上記潜熱回収型給湯機の動作を説明する。
【００２２】
ステップ(ST1) で出湯蛇口(10)が開放されたか否かを流量計(28)の出力に基づいて判断する。即ち、出湯蛇口(10)の開放によって通水路(11)内に所定量の水道水が流れて流量計(28)から所定値の流量信号が出力されるか否かをステップ(ST1) で監視する。そして、流量計(28)から上記流量信号が出力された場合（出湯蛇口(10)が開放されたと判断された場合）は、ステップ(ST2) で給気ファン(45)を作動させると共にガス元弁(44)を開弁し、更に図示しない点火装置を作動させてガスバーナ(21)を燃焼させる。又、後述のドレン稀釈動作中か否かを判断する為の稀釈動作フラグＦを「０」にセットすると共に、第１回目の制御（ガスバーナ(21)の燃焼が開始してから最初に開閉弁(16)を開弁する制御）を行う必要があるか又は第２回目以降の稀釈制御を行う必要があるかを判断する為に使用する変数ｎの値を「１」にセットする。
【００２３】
次に、ステップ(ST3) で、図示しない湯温設定器で設定されている設定温度の温水を沸かす為に燃焼させなければならないガスバーナ(21)の燃焼量Ｐ1 を演算する。即ち、上記湯温設定器で設定された設定温度と入水温センサ(29)が検知する入水温の差としての昇温量と、流量計(28)が計測する水の流量（１分当たりの出湯量）とを求め、これら昇温量と流量の積から加熱必要熱量たるガスバーナ(21)の１分当たりの燃焼量Ｐ1 を演算するのである。
【００２４】
次に、ステップ(ST4) で上記演算した燃焼量Ｐ1 に基づいてガス比例弁(43)の開度調節を行い、これにより、燃焼量Ｐ1 でガスバーナ(21)が燃焼出来るようにする。又、バイパス流量調節弁(25)を所定の開度に設定する。
【００２５】
次に、通水路(11)とバイパス路(23)の合流部(G) より下流に配設された出湯温センサ(S) の出力を監視し、該出湯温センサ(S) が検知する出湯温度と湯温設定器で設定された設定温度を比較して両温度の差が無くなるようにガスバーナ(21)の燃焼量Ｐ1 を補正する（ガス比例弁(43)の開度を微調整する）フィードバック制御を行う（ステップ(ST5) 参照）。
【００２６】
ガスバーナ(21)が燃焼すると熱交換器(12)の潜熱吸収部(122) でドレンが発生すると共に、このドレンは缶体(41)の底壁(46)から一次側排液パイプ(61)を経て水封室(22)に流入し、該水封室(22)内のドレンがオーバーフローし始める。
【００２７】
次にステップ(ST6) で稀釈動作フラグＦの内容を判断し該稀釈動作フラグＦの内容が０の場合（ドレン稀釈動作中でない場合）は、ステップ(ST7) が実行される。即ち、上記燃焼量Ｐ1 の燃焼に伴って発生する量のドレンの酸性度を基準ＰＨ値まで稀釈する為に必要な量の水道水をドレン稀釈タンク(20)に供給するのに要する開閉弁(16)の開弁時間が図３のグラフに基づいて求められる。
【００２８】
図３の縦軸はガスバーナ(21)の燃焼量Ｐを示し、二本の横軸は１分当りのドレン発生量Ｑと、該ドレン発生量Ｑのドレンを上記基準ＰＨ値まで稀釈するのに必要な量の水道水を分岐路(15)から流出させるのに必要な１分当りの開閉弁(16)の開弁時間を示している。
【００２９】
そして、ガスバーナ(21)の燃焼量Ｐと１分当りのドレン発生量Ｑ等の関係を示す図３のグラフＬを利用し、既述ステップ(ST3) で求めた１分当たりの燃焼量Ｐ1 に対応する１分当たりのドレン発生量Ｑ1 及び、該ドレン発生量Ｑ1 のドレンを基準ＰＨ値（ＰＨ５〜９）まで高める為にこれに混合する必要がある１分当りの水の量を流出させるのに要する開閉弁(16)の開弁時間ｔ1 を求める。
【００３０】
次に、ステップ(ST8) で制御装置の内蔵タイマーＴを０にセットすると共に、ドレン稀釈動作が開始されたことを記憶する為に稀釈動作フラグＦの内容を１に変更する。その後、ステップ(ST9) で変数ｎの内容が１であると判断された場合（ガスバーナ(21)の燃焼開始後に開閉弁(16)を初めて開弁すると判断した場合）は、ステップ(ST10)で変数ｎの内容を２に変更すると共に、制御周期Ｔ1 を第１稀釈動作時の制御周期たる１分（設定時間）に設定する。
【００３１】
そして、ステップ(ST11)で開閉弁(16)を開弁させ、上記ステップ(ST8) で０にセットしたタイマーＴの計測時間が既述の開弁時間ｔ1 になるのを監視する（ステップ(ST12)）。そして、開閉弁(16)を開弁状態に保持しているドレン稀釈動作中において、通水路(11)の上流端の水入口(110) に作用する給水圧が変動した場合には既述した定流量弁(31)の機能によって分岐路(15)を流れる水道水の流量が一定に保たれ、これにより、開弁時間ｔ1 の時間に分岐路(15)からドレン稀釈タンク(20)に供給される水の量が上記給水圧に応じて変動するのが防止される。
【００３２】
尚、開閉弁(16)を開弁させたドレン稀釈動作中は、ステップ(ST3) 〜(ST6) 及び(ST12)の制御を繰り返し、これにより、図示しない湯温設定器で設定温度が変更された場合でも、これに応じてガスバーナ(21)の燃焼量Ｐ1 を速やかに変更できるようにしている。
ステップ(ST12)でタイマーＴの計測時間が開弁時間ｔ1 以上になったことが確認されると、ステップ(ST13)で開閉弁(16)を閉弁させてドレン稀釈動作を終了させる。
【００３３】
次に、ステップ(ST14)で既述タイマーＴの計測時間が制御周期Ｔ1 （ガスバーナ(21)の燃焼後最初に開閉弁(16)をＯＮ・ＯＦＦさせた直後は既述ステップ(ST10)で第１稀釈動作時の制御周期たる１分に設定されている）以上になっているか否かをステップで判断し、タイマーＴの計測時間が制御周期Ｔ1 より短い場合は、ステップ(ST3) 〜(ST6) 及びステップ(ST12)〜(ST14)を繰り返し、この間はドレン稀釈動作を行うことなくタイマーＴの計測時間が制御周期Ｔ1 以上になるまで出湯制御を行う。そして、タイマーＴの計測時間が制御周期Ｔ1 以上になると、ステップ(ST15)でＦを０にセットし、再び制御動作をステップ(ST3) の工程に移行させ、その後、制御周期Ｔ1 を第２稀釈動作時の制御周期たる５分（設定時間）に変更して制御動作を継続する。
【００３４】
制御周期Ｔ1 が５分に変更された後の制御動作時には、ステップ(ST9) を実行したときに変数ｎが２になっている（既に実行したステップ(ST10)で２にセットされている）から、かかる場合は、ステップ(ST16)で「ｔ1 ＝ｔ1 ×５」の演算をし、その演算結果を新たな開弁時間ｔ1 として改めて記憶し直す。又、制御周期Ｔ1 の値を第２稀釈動作時の制御周期たる５分の値に設定する。その後、既述と同様にステップ(ST11)〜(ST15)が実行され、これにより、第２稀釈動作時の制御周期たる５分の間に開弁時間ｔ1 だけ開閉弁(16)を開弁させ、これにより、上記５分間に発生する全ドレンの平均ＰＨ値を基準ＰＨ値まで稀釈するのに必要な量の水を該制御周期Ｔ1 の初期に供給する。従って、湯張時や温水暖房時等の長時間運転を行う場合には、第１稀釈動作時の制御周期たる１分間に開閉弁(16)を一回ＯＮ・ＯＦＦさせた後に第２稀釈動作時の制御周期たる５分間に一回だけ開閉弁(16)をＯＮ・ＯＦＦさせるドレン稀釈動作が行われるから、運転停止時まで開閉弁(16)のＯＮ・ＯＦＦ制御周期を１分に画一化する場合に比べ、開閉弁(16)の開閉回数が少なくなり、騒音防止に有効であると共に開閉弁(16)の耐久性低下を抑制することができる。
【００３５】
一方、潜熱回収型給湯機の運転開始初期には開閉弁(16)の制御周期が１分に設定されている。従って、上記第２稀釈動作時の制御周期たる５分周期で開閉弁(16)をＯＮ・ＯＦＦ制御する場合に比べて、１周期当たりに使用される水道水の量が比較的少ない。従って、１分以下の比較的短時間で出湯蛇口(10)が閉じられることの多い炊事作業時には、短時間で出湯と出湯停止を繰り返すことがあっても、無駄になる水道水の量を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る潜熱回収型給湯機の概略構造図
【図２】本発明の実施の形態に係る潜熱回収型給湯機の制御動作を説明するフローチャート
【図３】燃焼量Ｐとドレン発生量Ｑ及び開閉弁(16)の開弁時間ｔの関係を示すグラフ
【図４】先行技術の説明図
【符号の説明】
(12)・・・熱交換器
(15)・・・分岐路
(16)・・・開閉弁
(21)・・・ガスバーナ
【図１】
0003646031.tif 000002
【図２】
0003646031.tif 000003
【図３】
0003646031.tif 000004
【図４】
0003646031.tif 000005