(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器と、入水管を流れる水を該熱交換器に通さずに出湯管へ導くバイパス管と、該バイパス管を開閉するバイパス弁とを備えた燃焼装置において、
前記バイパス弁が閉状態且つ洩れがない状態で燃焼を行わずに水を流す通水を行い、前記バイパス管の接続位置より上流側及び下流側の前記出湯管を流れる水のそれぞれ第一及び第二の温度が入力され、該第一及び第二の温度が異なる場合、該二つの温度を一致させる補正を行う補正手段を備えることを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
熱交換器と、入水管を流れる水を該熱交換器に通さずに出湯管へ導く第一及び第二のバイパス管と、該第一のバイパス管を開閉するバイパス弁とを備え、該第一のバイパス管は該第二のバイパス管の接続位置より下流側の該出湯管に接続される燃焼装置において、
前記第一のバイパス弁が閉状態且つ洩れがない状態で燃焼を行わずに水を流す通水を行い、前記第二のバイパス管との接続位置より上流側の前記出湯管を流れる水の第一の温度及び前記第一のバイパス管の接続位置より下流側の前記出湯管を流れる水の第二の温度が入力され、該第一及び第二の温度が異なる場合、該二つの温度を一致させる補正を行う補正手段を備えることを特徴とする燃焼装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記補正は、一方の温度を他方の温度に合わせることによって行われることを特徴とする燃焼装置。
【請求項４】
熱交換器と、入水管を流れる水を該熱交換器に通さずに出湯管へ導く第一及び第二のバイパス管と、該第一のバイパス管を開閉するバイパス弁とを備え、該第一のバイパス管は該第二のバイパス管の接続位置より下流側の該出湯管に接続される燃焼装置において、
前記第一のバイパス弁が閉状態且つ洩れがない状態で燃焼を行わずに水を流す通水を行い、前記第二のバイパス管との接続位置より上流側の前記出湯管を流れる水の第一の温度、前記第一のバイパス管の接続位置より下流側の前記出湯管を流れる水の第二の温度及び前記入水管を流れる水の第三の温度が入力され、該第一、第二及び第三の温度が異なる場合、該三つの温度を一致させる補正を行う補正手段を備えることを特徴とする燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、供給される水の一部が熱交換器を迂回して流れるバイパス通路及びそれを開閉するバイパス弁を備えた燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、給湯栓から湯を出湯する給湯機能及び浴槽へ湯を出湯する注湯機能を備えた燃焼装置１の要部構成図を示す。図２によれば、水を熱交換器２に供給する入水管３が、熱交換器２の入口側に接続されている。熱交換器２に供給された水はその中で熱交換を行い、熱交換器２の出口側に接続された出湯管５を通って給湯栓２３から給湯される。熱交換器２を加熱するバーナー４へは、ガス供給管６からガスが供給され、それは元ガス電磁弁７によって開閉される。また、供給ガス量は、ガス比例弁８によって調整可能である。
【０００３】
さらに、給湯器１は、入水管３を流れる水を熱交換器２を通さずに出湯管５へ送るバイパス管１４を有し、このバイパス管１４は、その流路を開閉するバイパス弁１５を備えている。バイパス管１４が設けられる理由の一つは、熱交換器２の腐食防止の必要性から、出湯温度が比較的低い温度（例えば４０度）に設定されているとき、熱交換器２内の温度を所定温度（例えば６０度）以上に維持するためであり、バイパス弁１５を開け、熱交換器２からの高温の湯とバイパス管１１を流れる水を混合して、設定温度の湯が出湯される。
【０００４】
また、入水管３には、バイパス管１４との接続位置より下流側に、熱交換器２への入水量を検出する流量センサ９と入水温度を検出する入水温度センサ１１が設けられている。さらに、出湯管５には、バイパス管１４との接続位置より上流側に、熱交換器２から出湯される湯の温度を測定する熱交換器温度センサ１２及び上記接続位置より下流側にバイパス管１４から水が合流した後の出湯温度を測定する出湯温度センサ１３が設けられている。
【０００５】
さらに、燃焼装置１は、出湯管５のバイパス管１４からの接続位置より下流側の位置から分岐した注湯管１６とそれを開閉する注湯弁１７を備えている。注湯管１６は浴槽１８に接続され、熱交換器２によって加熱された湯を浴槽１８へ導く。さらに、注湯管１６には、浴槽１８の水位を検出する圧力センサ１９が設けられている。
【０００６】
また、出湯管５には、注湯管１６の接続位置より下流側に、給湯使用を確認する流量センサ１０が設けられている。
【０００７】
そして、燃焼装置１は、通常、リモコン２１で設定された設定温度と入水温度センサ１１によって検出される入水温度及び流量センサ９によって検出される入水流量とに基づいたＦＦ（フィードフォワード）制御及び設定温度、出湯温度センサ１３によって検出される出湯温度及び入水流量とに基づいてＦＢ（フィードバック）制御によって、出湯温度が設定温度に維持されるように、制御部２０が、ガス比例弁８の開度及びバイパス弁１５の開閉を調節する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、バイパス弁１５は、一般的にギアモータで動かされ、そのギアモータの軸の回転をホールＩＣで検出することによって、制御部２０は、バイパス弁１５の開閉を認識することができる。
【０００９】
このとき、例えばＯリングの損傷又は経年変化などにより、バイパス弁１５が閉じられているにもかかわらず、バイパス弁１５に洩れが発生する場合がある。この洩れが発生すると、バイパス管１４から水が出湯管５に混入するので、バイパス弁１５が閉じられていることを前提に出湯制御を行っている制御部２０は、設定温度の出湯又は設定水位までの注湯など各種出湯制御を正確に行うことができなくなる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、バイパス弁の洩れの有無を検出し、且つその洩れ量を演算し、その洩れ量に基づいて、正確な出湯制御を行う燃焼装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的は、熱交換器と、入水管を流れる水を該熱交換器に通さずに出湯管へ導くバイパス管と、該バイパス管を開閉するバイパス弁とを備えた燃焼装置において、
前記バイパス弁が閉状態で出湯が行われているとき、前記バイパス管の接続位置より上流側及び下流側の前記出湯管を流れる湯のそれぞれ第一及び第二の温度が入力され、該第一及び第二の温度が異なる場合、前記バイパス弁の洩れを検出する検出手段を備えていることを特徴とする燃焼装置を提供することにより達成される。
【００１２】
本発明の燃焼装置の別の態様は、熱交換器と、入水管を流れる水を該熱交換器に通さずに出湯管へ導くバイパス管と、該バイパス管を開閉するバイパス弁とを備えた燃焼装置については、前記バイパス弁が閉状態且つ洩れがない状態で燃焼を行わずに水を流す通水を行い、前記バイパス管の接続位置より上流側及び下流側の前記出湯管を流れる水のそれぞれ第一及び第二の温度が入力され、該第一及び第二の温度が異なる場合、該二つの温度を一致させる補正を行う補正手段を備えることを特徴とする。また、熱交換器と、入水管を流れる水を該熱交換器に通さずに出湯管へ導く第一及び第二のバイパス管と、該第一のバイパス管を開閉するバイパス弁とを備え、該第一のバイパス管は該第二のバイパス管の接続位置より下流側の該出湯管に接続される燃焼装置については、前記第一のバイパス弁が閉状態且つ洩れがない状態で燃焼を行わずに水を流す通水を行い、前記第二のバイパス管との接続位置より上流側の前記出湯管を流れる水の第一の温度及び前記第一のバイパス管の接続位置より下流側の前記出湯管を流れる水の第二の温度が入力され、該第一及び第二の温度が異なる場合、該二つの温度を一致させる補正を行う補正手段を備えることを特徴とする。上記補正は、一方の温度を他方の温度に合わせることによって行われる。
【００１３】
また、本発明の燃焼装置の更なる別の態様は、熱交換器と、入水管を流れる水を該熱交換器に通さずに出湯管へ導く第一及び第二のバイパス管と、該第一のバイパス管を開閉するバイパス弁とを備え、該第一のバイパス管は該第二のバイパス管の接続位置より下流側の該出湯管に接続される燃焼装置において、前記第一のバイパス弁が閉状態且つ洩れがない状態で燃焼を行わずに水を流す通水を行い、前記第二のバイパス管との接続位置より上流側の前記出湯管を流れる水の第一の温度、前記第一のバイパス管の接続位置より下流側の前記出湯管を流れる水の第二の温度及び前記入水管を流れる水の第三の温度が入力され、該第一、第二及び第三の温度が異なる場合、該三つの温度を一致させる補正を行う補正手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
【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。
【００１５】
本実施の形態においては、図２に示した制御部２０が、以下に説明する図１のフローチャートに従って、バイパス弁１５の洩れの検出及び洩れ量の演算を行う。これらは、例えば、制御部２０内の搭載されたマイクロコンピュータによって行われる。
【００１６】
図１において、入水量センサ９が、ＯＮ状態になると（ステップＳ１）、燃焼が開始する（ステップＳ２）。そして、例えば、設定温度が６０度以上の高温に設定されている場合、バイパス弁１５を閉じて、出湯は行われる。このように、バイパス弁１５が閉じている状態で燃焼が行われているとき（ステップＳ３）、制御部２０は、熱交換器温度センサ１２と出湯温度センサ１３によって検出される温度を比較する（ステップＳ４）。バイパス弁１５が閉じられているときは、出湯管５には、バイパス管１４から冷水が流入せず、熱交換器２によって加熱された湯のみが出湯されるので、この２つの温度センサ１２及び１３はほぼ同じ温度を検出するはずである。
【００１７】
従って、このような状態において、上記２つの温度センサ１２及び１３によって検出される温度に差が生じ、出湯温度センサ１３の温度が熱交換器温度センサ１２より低い場合は、バイパス管１４から冷水が出湯管５に混入していると判断され、何らかの原因によってバイパス弁１５に洩れが生じていると判断することができる（ステップＳ５）。
【００１８】
さらに、このバイパス弁１５から洩れる洩れ量を演算により求める（ステップＳ６）。まず、与えられた熱量ΔＱを求める計算式ΔＱ＝ｃ・Ｖ・ΔＴ（ｃは比熱、Ｖは体積、Ｔは温度）から次の関係式が成立する。
Ｖ9 ×（Ｔ12−Ｔ11）＝（Ｖ9 ＋Ｖ14）×（Ｔ13−Ｔ11）・・・・（１）
ここで、Ｖ9 は入水量センサ９によって検出される流量、Ｔ12は熱交換器温度センサ１２によって検出される温度、Ｔ11は入水温度センサ１１によって検出される温度、Ｖ14はバイパス管１４を流れる洩れ量、Ｔ13は出湯温度センサ１３によって検出される温度である。左辺は、入水量センサ９を通過した水量Ｖ9 が熱交換器２内で熱交換する熱量を示す。また、右辺は、入水量センサ９を通過する流量Ｖ9 及びバイパス管１４を流れる流量Ｖ14の合計である総流量の温度変化から求められる熱量を示す。このとき、バイパス管１４に流れる水量Ｖ14は熱交換器２から熱量を与えられていないので、この両辺の熱量は等しい。上記（１）式により、洩れ量Ｖ14は、
Ｖ14＝（Ｔ12−Ｔ13）／（Ｔ13−Ｔ11）×Ｖ9 ・・・・（２）
によって求められる。
【００１９】
求められた洩れ量Ｖ14から、あらかじめバイパス管１４を洩れ量Ｖ14の流量の水が流れるものとして、出湯制御が行われる（ステップＳ７）。具体的には、入水温度Ｔ11、熱交換器２を通過する流量Ｖ9 及びバイパス管１４を通過する流量Ｖ14に基づいてガス比例弁８の開度を制御するフィードフォワード制御が行われる。これにより、設定温度の湯を出湯することが可能となる。
【００２０】
また、浴槽１８のあらかじめ設定されている基準水位又は設定水位までの注湯が行われる場合、入水量センサ９によって検出される流量Ｖ9 に加えて、上記洩れ量Ｖ14を加算した流量に基づいて注湯を行う。これにより、基準水位又は設定水位まで正確に注湯が行われ、湯が浴槽１８からあふれるというような動作が防止される。
【００２１】
さらに、圧力センサ１９は、一般的に、その内部にダイヤフラムなどを有しており、そのダイヤフラムに加えられる圧力によりダイヤフラムが変形し、その変形の程度を電圧値として出力するものである。そして、圧力センサ１９によって、浴槽１８の水位を検出するためには、浴槽１８の循環金具の上を基準水位として、そのときの注湯管１６内の圧力値を記憶する必要がある。この基準水位の圧力値は、圧力センサ１９の経年変化に伴い変化するため、所定条件の下で圧力センサ１９の補正が随時行われる。従って、この圧力センサ１９の補正が行われるときにおいても、基準水位の注湯量に、上記バイパス弁１５からの洩れ量Ｖ14を加算することにより正確な基準水位を定められ、それに基づいた正確な設定水位までの注湯を行うことが可能となる。
【００２２】
また、ステップＳ４において、熱交換器温度センサ１２の検出温度と出湯温度センサ１３の検出温度がほぼ等しい場合は、バイパス弁１５の洩れはないと判断され（ステップＳ１０）、通常の出湯制御が行われる（ステップＳ１１）。そして、例えば給湯栓２３が閉じられ、入水量センサ９がＯＦＦ状態になると（ステップＳ８）、燃焼が停止される（ステップＳ９）。
【００２３】
さらに、本実施の形態の燃焼装置１は、図２の点線部に示すように、バイパス管１４に加えて、入水管３を流れる水を熱交換器２を通さずに出湯管５へ送る別のバイパス通路即ち固定バイパス２２を有していてもよい。固定バイパス２２は、常時、熱交換器２内を高温に維持するために設けられるものであって、前記バイパス管１４と異なり、その通路を開閉する弁を備えていない。従って、出湯の際、この固定バイパス２２には、常に水が流れるため、熱交換器温度センサ１２と出湯温度センサ１３によって検出される温度は常に異なる。この場合、上述したような熱交換器温度センサ１２と出湯温度センサ１３の検出温度を比較することによって、バイパス弁１５の洩れを検出することができない。
【００２４】
そこで、固定バイパス２２が設けられた燃焼装置においては、次のようにして、バイパス弁１５の洩れを検出する。即ち、熱交換器２内を流れる流量とバイパス通路２５を流れる流量との比から演算によって理論出湯温度Ｔ13（th）を求め、それと実際の出湯温度Ｔ13とを比較することによって洩れの有無を判断する。そして、この理論出湯温度Ｔ13(th)と、出湯温度センサ１３によって検出される実際の出湯温度Ｔ13とを比較し、実際の出湯温度Ｔ13の方が低いと判断されたとき、バイパス弁１５に洩れがあると判断することができる。
【００２５】
上記理論出湯温度Ｔ13(th)は、次の計算式によって求められる。あらかじめ定められた流量比を例えばａ：(1-a) （ａは総流量に対する固定バイパス２２内を流れる流量率(0<a<1) ）としたとき、理論出湯温度Ｔ13(th)は、
Ｔ13(th)＝ａ・Ｔ11＋(1-a）・Ｔ12
によって演算される。
【００２６】
そして、このときの洩れ量Ｖ14は、上記（２）式と同様に、
Ｖ14＝（Ｔ13(th)−Ｔ13）／（Ｔ13−Ｔ11）×Ｖ9 ・・・・（３）
によって求められる。求められた洩れ量Ｖ14に基づいて、上述同様に、洩れ量Ｖ14を考慮した出湯制御が行われる。従って、理論出湯温度Ｔ13(th)は、バイパス管１４の接続位置より上流側且つ固定バイパス２２との接続位置より下流側の出湯管５の部分（図２の部分Ａ）の温度を実質的に示す。
【００２７】
ところで、上述において、上記３つの温度センサ１１、１２及び１３によって検出される温度Ｔ11、Ｔ12及びＴ13にばらつきがあると、上記のような正確な燃焼制御を行うことができない。即ち、同じ水温を検出すべきときに、各温度センサが異なる温度を検出すると、バイパス弁１５の洩れがないにもかかわらず、洩れがあると判断したり、誤った洩れ量を演算するおそれがある。そこで、各温度センサのばらつきの有無を検出し、ばらつきがある場合は、それを補正することが必要となる。
【００２８】
温度センサ１１、１２及び１３の検出温度のばらつきの有無の検出は、例えば、工場出荷時に行われる。工場出荷時には、完成した燃焼装置が設定温度の湯を出湯するかの検査が行われる。このとき、熱交換器温度センサ１２及び出湯温度センサ１３の検出温度を比較する。バラツキがなければ、両検出温度は同じ温度のはずである。なお、この検査においては、バイパス弁１５は閉じられ、バイパス弁１５の洩れがないことが確認される。
【００２９】
さらに、燃焼を行わずに燃焼装置内の配管に水を流す通水を行うことにより、入水温度センサ１１も含めた温度センサのばらつきの有無を検出することができる。通水時は、同じ水温の水が各温度センサの部分を流れるからである。
【００３０】
また、ばらつきの有無の検出は、燃焼装置が家屋に設置され、初めて運転されるときのような設置初期の段階のような、経年変化によるバイパス弁１５の洩れがない時期において行われてもよい。この場合においても、バイパス弁１５が閉じられた状態における燃焼が行われたときには、熱交換器温度センサ１２及び出湯温度センサ１３の検出温度、又は、通水時には、３つの温度センサ１１、１２及び１３すべての検出温度が比較される。
【００３１】
このように、温度センサ間のばらつきの有無を検出し、温度差が検出された場合は、いずれかの温度センサに他の温度センサの温度を合わせるような補正が行われる。具体的には、通水時の入水温度センサ１１、熱交換器温度センサ１２及び出湯温度センサ１３の検出した温度がそれぞれ、１７度、１８度及び１９度であったとき、入水温度センサ１１の温度に合わせるとすると、熱交換器センサ１２によって検出される温度Ｔ12をＴ12−１度、出湯温度センサ１３によって検出される温度Ｔ13をＴ13−２度に補正し、これらのデータを、例えば、制御部２０内のマイクロコンピュータに接続された書き換え可能な不揮発性メモリ（例えばＥ2 ＰＲＯＭ）に記憶させる。
【００３２】
また、検出された温度の平均温度を演算し、その平均温度に合わせる補正を行ってもよい。
【００３３】
このように、各温度センサの検出温度にばらつきがある場合は、いずれかに合わせるような補正を行い、検出誤差がない状態において、上述のバイパス弁１５の洩れの有無が検出される。従って、バイパス弁１５の洩れの有無の判断及びその洩れ量の演算を誤作動なく行なうことが可能となる。
【００３４】
本発明における燃焼装置は、図２に示した構造に限られず、例えば、風呂の追い焚き機能を有する複合式給湯器、浴槽への注湯及び追い焚きを行わず、給湯のみを行う単能機、又はいわゆる一缶二水式燃焼装置のような燃焼装置であってもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、熱交換器温度センサと出湯温度センサの検出温度を比較することにより、バイパス弁の洩れを検出することができる。さらに、これらの温度と入水温度及び入水量とから洩れ量を演算することが可能であり、得られた洩れ量に基づいて、各種出湯制御を行うことで、より正確な出湯制御が可能となる。
【００３６】
また、各温度センサのばらつきを補正することにより、バイパス管の洩れを正確に検出することが可能となり、誤作動がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるフローチャートである。
【図２】燃焼装置の要部構成図である。
【符号の説明】
１  燃焼装置
２  熱交換器
３  入水管
５  出湯管
９  入水量センサ
１１  入水温度センサ
１２  熱交換器温度センサ
１３  出湯温度センサ
１４  バイパス管
１５  バイパス弁
１６  注湯管
１８  浴槽
２０  制御部
２２  固定バイパス
【図１】
0003822702.tif 000002
【図２】
0003822702.tif 000003