(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給湯路と浴槽に接続された風呂追い焚き路とが共通の熱交換器を通過する一缶二水路式燃焼装置において、
給湯路内の水温を検出する温度検知手段と、
給湯が行われずに風呂追い焚きが行われるとき、前記風呂追い焚き路の循環量が多いほど、燃焼を停止するための停止温度を高くするように設定し、前記温度検知手段により検出される温度が前記停止温度を超えると燃焼を停止する燃焼制御手段と、
前記設定された停止温度に対応する所定循環量を維持するように前記風呂追い焚き路内の循環量を制御する循環量制御手段とを備えることを特徴とする一缶二水路式燃焼装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記循環量制御手段が前記所定循環量を維持できない場合、前記燃焼制御手段は、前記循環量制御手段により制御される循環量に応じて、前記設定された停止温度を変更することを特徴とする一缶二水路式燃焼装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記循環量制御手段は、浴槽内の水を風呂追い焚き路内に導き循環させるポンプの駆動電流に基づいて、前記風呂追い焚き路内の循環量を制御することを特徴とする一缶二水路式燃焼装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記風呂追い焚き路を流れる水量を検出する水量検出手段が設けられ、前記循環量制御手段は、該水量検出手段が検出する水量に基づいて前記風呂追い焚き路内の循環量を制御することを特徴とする一缶二水路式燃焼装置。
【請求項５】
請求項２において、
前記風呂追い焚き路内の循環量が前記所定循環量より少ない所定の基準量以下になったとき、エラー信号が出力されることを特徴とする一缶二水路式燃焼装置。
【請求項６】
請求項３において、
前記ポンプは直流ポンプであることを特徴とする一缶二水路式燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術】
本発明は、給湯路と風呂追い焚き路が共通の熱交換器内を通過する一缶二水路式の燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、一缶二水路式燃焼装置の熱交換器１の断面を示す図である。図７に示すように、バーナー側に設けられた給湯路１０に接して、バーナー側とは反対側に風呂追い焚き路２０が設けられる。従って、風呂追い焚き路２０内の水は、熱交換器１内の給湯路１０内にある湯水を熱媒体として間接的に加熱される。このように、給湯路１０内の加熱された湯水の熱量が、風呂追い焚き路２０を流れる湯水に伝熱する。
【０００３】
従って、給湯を使用していない風呂追い焚き単独使用時においても、給湯路１０内の水は加熱され、しかも、給湯路１０内の水は流れないため、非常に高温になる。
【０００４】
そして、給湯路１０内の水は加熱され続けると沸騰してしまい、このようなときに給湯要求がなされると給湯特性の悪化を招く。また、配管内の圧力も上昇し危険である。
【０００５】
そこで、給湯路１０内の水温が沸騰することを避けるため、熱交換器１内の図示しない所定位置にサーミスタを配置し、風呂追い焚き単独使用時は、給湯路１０内の所定位置の水温が所定温度（例えば８５度）以上にならないように、燃焼を間欠制御している。
【０００６】
図８は、間欠燃焼制御を行ったときの給湯路１０内の水温の変化を示す図である。間欠燃焼制御における燃焼を停止するＯＦＦ温度を９０度、燃焼を開始するＯＮ温度を８９度とする。そして、サーミスタの温度が９０度になると、ガスの供給が停止され、燃焼が停止する。熱交換器１内の給湯路１０内の水は、燃焼停止後もいわゆる後沸きにより水温が上昇する。ＯＦＦ温度は、この水温上昇も考慮した温度に設定する必要がある。さらに、燃焼停止によって、給湯路１０内水温が低下し、この水温がＯＮ温度である８９度になると、再度燃焼が開始される。このように、風呂追い焚き時は、給湯路１０内の沸騰を避けるため燃焼の停止と開始が繰り返される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、給湯路１０内の水温は、風呂追い焚き路２０への伝熱量によって変化し、その伝熱量は風呂追い焚き路２０内を流れる水量によって異なる。即ち、風呂追い焚き路２０内の水の循環量が少ないほど、風呂追い焚き側へ伝熱する熱量が少なくなり、給湯路１０内の水温は高くなる。従って、図８の点線で示すように、循環量が少ないと、間欠燃焼制御における燃焼停止後において、給湯路１０内の水温が沸点に達し、沸騰するおそれがある。
【０００８】
そして、風呂追い焚き路２０内の循環量は、風呂追い焚き路２０の配管長やその中に設置されているフィルターについたゴミによるつまりなどの経年変化により変化する。
【０００９】
従って、間欠燃焼制御におけるＯＮ／ＯＦＦ温度は、安全性の観点から循環量が少ない場合に合わせて低め（例えば８４／８５度）に設定せざるを得なかった。即ち、風呂追い焚き時は低い燃焼能力での燃焼運転しか行えず、風呂追い焚きに長時間を要していた。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、給湯路１０内の水温を沸騰しない所定温度以下に抑えつつ、できるだけ高い燃焼能力で風呂追い焚きを行うことができる燃焼装置を提供することである。
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の第一の構成は、給湯路と浴槽に接続された風呂追い焚き路とが共通の熱交換器を通過する一缶二水路式燃焼装置において、給湯路内の水温を検出する温度検知手段と、給湯が行われずに風呂追い焚きが行われるとき、前記風呂追い焚き路の循環量が多いほど、燃焼を停止するための停止温度を高くするように設定し、前記温度検知手段により検出される温度が前記停止温度を超えると燃焼を停止する燃焼制御手段と、前記設定された停止温度に対応する所定循環量を維持するように前記風呂追い焚き路内の循環量を制御する循環量制御手段とを備えることを特徴とする一缶二水路式燃焼装置である。
【００１２】
また、本発明の第二の構成は、上記第一の構成において、前記循環量制御手段が前記所定循環量を維持できない場合、前記燃焼制御手段は、前記循環量制御手段により制御される循環量に応じて、前記設定された停止温度を変更することを特徴とする一缶二水路式燃焼装置である。
【００１３】
また、本発明の第三の構成は、上記第一の構成において、前記循環量制御手段は、浴槽内の水を風呂追い焚き路内に導き循環させるポンプの駆動電流に基づいて、前記風呂追い焚き路内の循環量を制御することを特徴とする一缶二水路式燃焼装置。
【００１４】
また、本発明の第四の構成は、上記第一の構成において、前記風呂追い焚き路を流れる水量を検出する水量検出手段が設けられ、前記循環量制御手段は、該水量検出手段が検出する水量に基づいて前記風呂追い焚き路内の循環量を制御することを特徴とする一缶二水路式燃焼装置である。
【００１５】
また、本発明の第五の構成は、上記第二の構成において、前記風呂追い焚き路内の循環量が前記所定循環量より少ない所定の基準量以下になったとき、エラー信号が出力されることを特徴とする一缶二水路式燃焼装置である。
【００１６】
また、本発明の第六の構成は、上記第四の構成において、前記ポンプは直流ポンプであることを特徴とする一缶二水路式燃焼装置である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に従って説明する。しかしながら、本発明の技術的範囲がこの実施の形態に限定されるものではない。
【００２１】
図１は、一缶二水路式燃焼装置の概略構成図である。図１において、給湯路１０と風呂追い焚き路２０は、共通の熱交換器１を通過する。熱交換器１は、バーナー３によって加熱され、バーナー３には、ガス供給管４から燃料ガスが供給される。ガス供給管４には、このガス供給管４の開閉を行うガス電磁弁５とガス供給量を調節するガス比例弁６が設けられている。
【００２２】
給湯路１０は、熱交換器１の入口側に接続され、熱交換器１に水を供給する給水通路として機能する給水管１１と、熱交換器１の出口側に接続され、熱交換器１によって加熱された湯が出湯される出湯管１２が接続され、例えば台所の給湯栓１６などの所望の場所に導かれる。
【００２３】
そして、給水管１１には、給水量を検出するフローセンサ１３と、給水温度を検出する給水温度センサ１４とが設けられている。また、出湯管１２には、給湯温度を検出する給湯温度センサ１５が設けられている。
【００２４】
また、熱交換器１内の給湯路１０の水温を測定するための熱交温度センサ１７が、熱交換器１内の給湯路１０の所定位置に設けられている。
【００２５】
一方、風呂追い焚き路２０は、そこに配置された循環ポンプ２１を作動させることによって浴槽２２内の水を熱交換器１に供給し、熱交換器１内で加熱された湯は再度浴槽２２に注湯される循環路を構成している。
【００２６】
そして、熱交換器１より上流側の風呂追い焚き路２０には、浴槽２２内の水温を検出する浴槽水温センサ２３が設けられている。また、熱交換器１より下流側の風呂追い焚き路２０には、熱交換器１から出湯される湯の温度を検出する追い焚き温度センサ２４が設けられている。さらに、風呂追い焚き路２０には、そこを流れる水の循環量を検出する水量センサ２５が設けられている。
【００２７】
そして、給湯要求又は風呂追い焚き要求があったときは、上記各種センサから検出される温度及び流量とリモコン３１などによって設定される設定温度とに基づいて、マイクロコンピュータなどで構成される制御部３０が、ガス電磁弁５、ガス比例弁６などを制御して熱交換器１への熱量供給を制御し、また、循環ポンプ２１の駆動制御などを行う。
【００２８】
例えば、給湯使用においては、給湯使用者が給湯栓１６を開くと、給水管１１に一定量以上の流量の水流が発生する。そして、フローセンサ１３がこの水流を検出すると、制御部３０はフローセンサ１３からの検出信号即ち給湯要求に応答して、ガス電磁弁５を開き、設定温度の給湯を行うのに必要な熱量が供給されるように、ガス比例弁６の開度を制御し、バーナー３への供給ガス量を制御する。これにより、設定温度の給湯が行われる。
【００２９】
一方、風呂追い焚き使用においては、図示しないリモコンなどに設けられた風呂追い焚きスイッチがＯＮにされ、風呂追い焚き要求が出されると、循環ポンプ２１が駆動されて、浴槽２２の水を風呂追い焚き路２０内を循環させる。そして、ガス電磁弁５を開き、ガス比例弁６の開度を所定の開度に制御して、バーナー３にガスを供給する。これにより、風呂追い焚きが実行される。
【００３０】
このような燃焼装置において、本発明の実施の形態では、風呂追い焚き路２０内の循環量をあらかじめ設定された所定量に保つように循環ポンプ２１の駆動を制御することによって、循環量が減少するのを防止する。
【００３１】
図２は、循環ポンプ２１の駆動電流と風呂追い焚き路２０内の循環量の関係を示す図である。図２において、縦軸が循環ポンプ２１の駆動電流、横軸が循環量を示す。この両者の関係は例えば実験などから求められる。図２によれば、循環量が増加するに従って、駆動電流が増加する。このように、図２の関係から駆動電流に対応する循環量が求められる。従って、制御部３０が所定の循環量に対応する駆動電流になるように循環ポンプ２１の回転数を制御することによって、風呂追い焚き路２０内の循環量を一定にすることができる。これによって、上記間欠燃焼制御におけるＯＮ／ＯＦＦ温度を、少ない循環量に合わせる必要なく、高い温度に設定することができるので、高い風呂追い焚き能力が確保される。
【００３２】
また、風呂追い焚き路２０内に配置されたフィルターなどへのゴミの付着などの経年変化による流路抵抗の増大によって、同じ駆動電流であっても循環量が低下する場合がある。
【００３３】
このような場合は、追い焚き路２０に配置された水量センサ２５によって、水量を検出し、検出された水量が一定になるように、循環ポンプ２１の回転数を制御する。このとき、循環ポンプ２１にD.C.ポンプ（直流ポンプ）を用いることが好ましい。これは以下の理由による。即ち、従来から使われているA.C.（交流）ポンプは、その回転数を制御する上で、通常運転時にその最大効率の駆動電圧で運転されているため、循環量が減少したとき、それ以上回転数が上がらず、循環量を増加させることができない。また、所定の回転数以下になると循環ポンプ２１が停止してしまい、低回転運転ができない。このように、A.C.ポンプはその回転数を制御して循環量を制御するのに適していない。
【００３４】
一方、D.C.ポンプは、その回転数を内蔵されている電子制御回路のスイッチング速度で制御することができるので、スイッチング速度を調節することによって所望の回転数を得ることができる。従って、循環ポンプ２１にD.C.ポンプを用いることによって、循環量が変化した場合であっても、循環量が一定になるように循環ポンプ２１の回転数を制御することが可能となる。
【００３５】
さらに、風呂追い焚き路２０内のゴミつまりが進行し、循環ポンプ２１の回転数を増しても所定の循環量に維持できない場合は、本発明の実施の形態では、上記間欠燃焼制御におけるＯＮ／ＯＦＦ温度を調節することによって給湯路１０内の水が沸騰するのを防止する。
【００３６】
具体的には、風呂追い焚き路２０内を流れる循環量を、図２に示した循環ポンプ２１の駆動電流を測定することにより検出し、間欠燃焼制御におけるＯＮ／ＯＦＦ温度が、検出された循環量に応じて設定される。
【００３７】
図３は、間欠燃焼制御のためのＯＮ／ＯＦＦ温度と循環量との関係を示す図である。循環量の代わりに駆動電流であってもよい。図３において、縦軸はＯＮ／ＯＦＦ温度、横軸は循環量を示す。図３によれば、循環量即ち駆動電流が大きいほど、ＯＮ／ＯＦＦ温度は高く設定される。循環量が大きいほど風呂追い焚き路２０側への伝熱量が大きく、給湯路１０内の水温が上昇しにくいので、ＯＮ／ＯＦＦ温度は、給湯路１０内の水温が沸点に達しない範囲でできるだけ高く設定されることが好ましい。このとき、所定の循環量を例えば１０リットルとすると、デフォルトのＯＮ／ＯＦＦ温度は８９／９０度となる。
【００３８】
また、この図３の関係は例えばテーブルとして制御部３０の記憶手段に記憶され、測定された循環ポンプ２１の駆動電流に対応したＯＮ／ＯＦＦ温度が選択される。そして、選択されたＯＮ／ＯＦＦに基づいた間欠燃焼制御が制御部３０によって行われる。また、ＯＮ／ＯＦＦ温度を所定の演算式に従って演算により求めてもよい。
【００３９】
図４は、循環量が異なる場合に、本発明の実施の形態の間欠燃焼制御が行われたときの給湯路１０内の水温の変化を示す図である。図４のラインＡは、図３におけるＯＮ／ＯＦＦ温度が例えば８９／９０度に設定された場合（循環量１０リットル）、即ち所定循環量が維持されている場合の水温変化を示す。この場合、風呂追い焚き路２０側への伝熱量が大きいので、給湯路１０内の水温は燃焼停止後あまり上昇せず、ＯＦＦ温度を９０度に設定しても、水温は沸点に達しない。
【００４０】
一方、図４のラインＢは、図３におけるＯＮ／ＯＦＦ温度が例えば８４／８５度に設定された場合（循環量５リットル）、即ち所定循環量を維持できず、循環量が減少した場合の水温変化を示す。この場合、風呂追い焚き路２０側への伝熱量が少ないので、給湯路１０内の水温は燃焼停止後大きく上昇するが、ＯＮ／ＯＦＦ温度が低く設定されているため、沸点には達しない。
【００４１】
このように、給湯路１０内の水が沸騰しないように、風呂追い焚き路２０内の循環量に応じてＯＮ／ＯＦＦ温度を設定することによって、循環量に応じてできるだけ高い燃焼能力での燃焼が行われるので、風呂追い焚きに要する時間を短縮させることができる。
【００４２】
また、循環量がさらに減少した場合であっても、より低いＯＮ／ＯＦＦ温度が選択されることによって、給湯路１０内の沸騰を防止することが可能となる。
【００４３】
また、本発明の実施の形態においては、風呂追い焚き路２０内の循環量を求めるのに循環ポンプの駆動電流を用いたが、循環ポンプ２１の消費電力を用いてもよい。
【００４４】
循環量が低下するに従って、ＯＮ／ＯＦＦ温度が下げられると、それに応じて風呂追い焚き能力も低下する。従って、風呂追い焚き時間に相当の時間を要するようになり、使用者に不快感を与える。そこで、循環量が一定の基準量以下になった場合は、例えば上記フィルターの掃除など何らかのメンテナンスが必要であるとして、警告信号又はエラー信号を出力し、それを例えばリモコン３１の表示部などに表示し、使用者に注意を促すことが好ましい。
【００４５】
図５は、本発明の実施の形態におけるフローチャートである。図５によれば、風呂追い焚き要求が出されると（Ｓ１）、循環ポンプ２１が駆動する（Ｓ２）。そして、循環量が所定循環量になるように循環ポンプ２１を制御し（Ｓ３）、駆動電流又は水量センサ２５などによって循環量を検出する（Ｓ４）。
【００４６】
そして、ステップＳ５において、循環量があらかじめ設定された所定量であるか否かが判断される。回転数制御によって所定循環量に維持できる場合、あらかじめ設定されているデフォルトのＯＮ／ＯＦＦ温度に基づいた間欠燃焼制御が行われる（Ｓ９）。
【００４７】
一方、回転数制御によって所定循環量を維持できない場合は、循環ポンプ２１の最大回転数での循環量に対応するＯＮ／ＯＦＦ温度が選択される（Ｓ８）。このとき、循環量が一定の基準量より少ないか否かが判断され（Ｓ６）、基準量以下である場合は、例えばリモコン３１の表示部に警告表示などを行う（Ｓ７）。そして、循環量に対応する選択されたＯＮ／ＯＦＦ温度に基づいた間欠燃焼制御が行われる（Ｓ１０）。
【００４８】
そして、風呂追い焚きが行われている間循環量を監視し、風呂追い焚き停止要求が出されると（Ｓ１０）、バーナー３へのガス供給を止めて、風呂追い焚きを停止する（Ｓ１１）。
【００４９】
ところで、一缶二水路式燃焼装置の限られない風呂追い焚き機能を有する燃焼装置において、上述したように循環ポンプ２１の回転数を制御し、循環量を一定に維持することにより、以下に述べるような効果がある。
【００５０】
即ち、循環量が一定ならば、供給される熱量が一定のとき、熱交換器１により加熱される風呂追い焚き路２０内の湯温は一定になる。従って、浴槽２２の循環金具から吹き出す湯の吹き出し温度を一定にすることができ、使用者に不快感を与えない快適な風呂追い焚きを行うことができる。
【００５１】
また、さらに浴槽２２への注湯機能も有する燃焼装置においては、浴槽２２内の残水量を求めるとき、まず、循環ポンプ２１を所定時間駆動させ、熱交換器１に所定熱量を供給することによって、浴槽内の水を加熱する。その後、浴槽水温の上昇度合いを浴槽水温センサ２３によって検出し、その上昇度から残水量を求めることができる。即ち、上昇度は小さければ、残水量は多く、上昇度が大きければ、残水量は少ない。
【００５２】
このとき、熱交換器１内で加熱される水の熱効率は、循環量によって異なることが知られている。即ち、循環量が多ければ、熱効率は低く、循環量が少なければ熱効率が高い。そのため、同じ残水量であっても、循環量が異なると、浴槽水温の上昇度が変化し、正確な残水量を求めることができない。従って、上述した本発明の実施の形態によって循環量を一定に維持することにより、残水量を正確に求めることができるようになる。
【００５３】
さらに、本発明の実施の形態において、循環ポンプ２１に前記A.C.（交流）ポンプではなく、前記D.C.（直流）ポンプを用いることにより、以下に述べるような効果がある。
【００５４】
即ち、一缶二水路式燃焼装置において、給湯と風呂追い焚きが同時に行われた場合、燃焼装置の機種によっては、熱交換器の最大燃焼熱量（最大号数）が小さいため、給湯と風呂追い焚きを同時に実行するのに十分な熱量（号数）が得られない場合がある。このような場合、通常、給湯を優先する制御が行われる。そして、例えば、特開平６−１８５８０３号に記載される燃焼装置のように、給湯と風呂追い焚きを同時に実行する必要がある場合、給湯に必要な熱量（給湯要求号数）に基づいて、循環ポンプ２１を、給湯要求号数が維持される範囲でデューティ制御することによって風呂追い焚き制御が行われる。
【００５５】
図６は、給湯要求号数と循環ポンプのデューティ比の関係を示す図であって、横軸は給湯要求号数であり、縦軸は循環ポンプ２１のデューティ比である。図６（ａ）によれば、給湯要求号数が１９号までは、循環ポンプ２１のデューティ比は１００％である。しかし、給湯要求号数が１９号を超えると、その給湯要求号数を維持するために、循環ポンプ２１のデューティ比は、徐々に低下し、給湯要求号数が最大号数である２４号になると、デューティ比はゼロとなり、風呂追い焚きは、停止される。
【００５６】
このとき、循環ポンプ２１に前記A.C.（交流）ポンプが用いられる場合、A.C.ポンプは、上述したように、所定の回転数以下の低回転運転ができないため、デューティ比が例えば所定値Ｄ以下になると、図６（ｂ）に示すように、デューティ制御が不可能となる。
【００５７】
一方、循環ポンプ２１に、前記D.C.（直流）ポンプを用いると、上述のように、所望の回転数が得られるので、図６（ａ）に示すA.C.ポンプでは制御できない領域Ａにおいても、循環ポンプ２１のデューティ制御が行われ、燃焼装置の最大号数での運転が可能となる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、循環ポンプの回転数を制御し、風呂追い焚き路内の循環量を一定に保つことにより、給湯路内の水が沸騰することを防止することができる。
【００５９】
さらに、風呂追い焚き路内の循環量を一定に保てない場合であっても、循環量に応じてＯＮ／ＯＦＦ温度を定めることによって、循環量に応じてできるだけ高い燃焼能力での風呂追い焚き運転が行われるので、給湯路内の水の沸騰を発生させずに、風呂追い焚きに要する時間を短縮させることができる。
【００６０】
そして、循環量が減少し、一定の基準量以下になった場合は、警告表示を行うことにより、使用者にメンテナンスの必要性を知らせることができる。
【００６１】
さらに、風呂追い焚き路内の循環量を一定に保つことにより、浴槽の循環金具から吹き出す湯の吹き出し温度を一定にすることができ、また、浴槽内の残水量を正確に求めることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一缶二水路式燃焼装置の概略構成図である。
【図２】循環ポンプ２１の駆動電流と風呂追い焚き路２０内の循環量の関係を示す図である。
【図３】間欠燃焼制御のためのＯＮ／ＯＦＦ温度と循環ポンプ２１の駆動電流との関係を示す図である。
【図４】循環量が異なる場合の給湯路１０内の水温の変化を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態のフローチャートである。
【図６】給湯要求号数と循環ポンプのデューティ比の関係を示す図である。
【図７】一缶二水路式燃焼装置の熱交換器１の断面を示す図である。
【図８】従来の間欠燃焼制御を行ったときの給湯路１０内の水温の変化を示す図である。
【符号の説明】
１  熱交換器
１０  給湯路
１７  熱交温度センサ
２０  風呂追い焚き路
２１  循環ポンプ
２５  水量センサ
３０  制御部
３１  リモコン
【図１】
0003880136.tif 000002
【図２】
0003880136.tif 000003
【図３】
0003880136.tif 000004
【図４】
0003880136.tif 000005
【図５】
0003880136.tif 000006
【図６】
0003880136.tif 000007
【図７】
0003880136.tif 000008
【図８】
0003880136.tif 000009