(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水を加熱して給湯を行う給湯回路と、浴槽内の水を循環して加熱する循環回路と、該給湯回路と該循環回路とを接続する注湯回路とを有し、該給湯回路は給水を熱交換器から迂回させるバイパス管と、該バイパス管を開閉するバイパス弁とを備えている燃焼装置において、
前記浴槽の水位を検出する圧力センサと、
前記給湯回路を流れる流量のうち前記バイパス弁を流れる流量を除いた流量を検出する水量センサと、
該圧力センサからの出力に基づいて注湯を制御する注湯制御部とを有し、
該注湯制御部は、前記バイパス弁の洩れが検出されたとき、その洩れ量と前記水量センサが検出する水量とにより注湯量を求め、当該注湯量に基づいて前記浴槽の基準水位又は設定水位までの注湯を制御することを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記洩れ量の前記水量センサが検出する流量に対する割合である洩れ率が演算され、前記注湯制御部は、前記流量と該流量に該洩れ率を乗算した量とを合算した量を注湯量として求め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、
前記注湯制御部は、前記基準水位における前記圧力センサの検出値が、あらかじめ記憶されている圧力値と異なるとき、該圧力値を該検出値に補正する圧力センサ補正を行う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、給水を加熱して給湯を行う給湯回路と、浴槽内の水を循環させて加熱する循環回路と、これらを接続する注湯回路とを有する複合式燃焼装置に関し、特に、給湯回路に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おける注湯制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複合式燃焼装置は、給湯栓から湯を給湯する給湯回路と、浴槽内の水を循環させて加熱する追い焚き循環回路と、給湯回路と追い焚き循環回路とを接続し、給湯回路から出湯する湯を追い焚き循環回路内を経由させて浴槽へ落とし込む注湯回路とを備えている。
【０００３】
給湯回路から出湯される湯を浴槽へ注湯するとき、浴槽の水位を測定する圧力センサが、浴槽につながっている回路（例えば注湯回路）に設けられている。
【０００４】
現在広く使用されている圧力センサを備えた燃焼装置では、施工時に行われる記憶モードのときに浴槽の循環金具の上を基準水位として配管内の圧力値を基準水位の圧力値として記憶し、その後の注湯運転時においては、その基準水位の圧力値との比較から、浴槽内の水位を求めている。
【０００５】
この圧力センサは、その検出値にばらつきがあるとともに経年変化による検出値の変動が大きく、その検出値の補正を頻繁に行う必要がある。一般的な圧力センサは、内部にダイヤフラムなどを有して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、その変形の程度を検出値として出力する。そのため、燃焼装置は、自動湯張り運転のときに煩雑な注湯工程により、一旦基準水位を再現し、その時の圧力センサの検出値を記憶済みの基準水位の圧力値と比較して補正している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、給湯回路において、給水管を流れる水の一部を熱交換器を通過させずに出湯管へ導くバイパス通路が設けられているものがあり、そのバイパス通路には、その通路を開閉するバイパス弁が取り付けられている。そして、通常、上述の自動湯張り運転を行っているとき、その注湯量を把握するために、バイパス弁を閉じた状態で注湯が行われる。なぜならば、注湯量は、熱交換器へ送り込まれる水量を検出する流量センサの検出値に基づいており、この流量センサはバイパス通路に流れる流量を検出しないからである。
【０００７】
一般的に、バイパス弁は、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、バイパス弁の開閉が検出される。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、バイパス弁が閉じられているにもかかわらず、バイパス弁に洩れが発生する場合がある。この洩れが発生すると、バイパス管からの水が注湯管を流れて注湯されるため、流量センサにより検出する注湯量と実際の注湯量が相違する。そのため、圧力センサの検出する圧力値が変化する。
【０００８】
そうすると、圧力センサ自体に経年変化がないにもかかわらず、基準水位における圧力値が異なるため、不正確な補正が行われてしまう。さらに、圧力センサの検出値に経年変化がある場合では、その経年変化による検出値の変化分を特定することができない。このように、バイパス弁に漏れがあると、浴槽の基準水位における圧力値に変化が生じたときに行われる圧力センサの補正が不正確になり、設定水位まで正確に注湯を行うことができない。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、基準水位まで正確に注湯して、圧力センサの補正を行うことができる燃焼装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決する手段】
上記本発明の目的は、給水を加熱して給湯を行う給湯回路と、浴槽内の水を循環して加熱する循環回路と、該給湯回路と該循環回路とを接続する注湯回路とを有し、該給湯回路は給水を熱交換器から迂回させるバイパス管と、該バイパス管を開閉するバイパス弁とを備えている燃焼装置において、前記浴槽の水位を検出する圧力センサと、前記給湯回路を流れる流量のうち前記バイパス弁を流れる流量を除いた流量を検出する水量センサと、該圧力センサからの出力に基づいて注湯を制御する注湯制御部とを有し、該注湯制御部は、前記バイパス弁の洩れが検出されたとき、その洩れ量と前記水量センサが検出する水量とにより注湯量を求め、当該注湯量に基づいて前記浴槽の基準水位又は設定水位までの注湯を制御す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。
【００１１】
そして、好ましくは、前記洩れ量の前記水量センサが検出する流量に対する割合である洩れ率が演算され、前記注湯制御部は、前記流量と該流量に該洩れ率を乗算した量とを合算した量を注湯量として求める。
【００１２】
さらに、前記注湯制御部は、上記注湯量が注湯されて、前記基準水位に達したときの前記圧力センサの検出値が、あらかじめ記憶されている圧力値と異なるとき、該圧力値を該検出値に補正する圧力センサ補正を行う。
【００１３】
【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。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態である燃焼装置の構成を示す図である。図１によれば、燃焼装置１は、給湯回路１０と、浴槽に接続される追い焚き循環回路２０と、それらを接続する注湯回路３０を有する。本発明における燃焼装置１の給湯回路１０は、バイパス管１３及びそれを開閉するバイパス弁１４を備えており、さらに、熱交換器１１、水量センサ１２、入水温度センサ１５、熱交換器温度センサ１６、出湯温度センサ１７、水流スイッチ１８、給湯口１９が設けられる。給湯口１９の栓が開かれると、水量センサ１２が検出して、ガス元電磁弁４を開き、比例弁３の開度が調整されてバーナー２の能力が制御される。その結果、出湯温度が設定温度になるように、フィードフォワード及びフィードバック制御が行われる。
【００１５】
循環回路２０内には、熱交換器２１、温度センサ２２、循環ポンプ２３と水流スイッチ２４が設けられる。５はバーナーであり、電磁弁６を介して、元ガス弁４のガス導入部に接続される。浴槽４０内の循環金具４１以上に水位があるか否かの検出は、循環ポンプ２３を駆動し、流水スイッチ２４が流水を感知するか否かにより行われる。また、追い焚き運転は、循環ポンプ２３を駆動しながら、バーナー２５を着火させて温度センサ２２が設定温度になるまで燃焼することにより行われる。
【００１６】
注湯回路３０には、それを開閉する注湯電磁弁３１及び浴槽４０の水位を検出する圧力センサ３２が備えられている。そして、上記したセンサ及び電磁弁などのアクチュエータ類は、マイクロコンピュータを搭載する制御部５０に図示しない配線により接続されている。
【００１７】
また、バイパス弁１４の洩れの有無は、熱交換器温度センサ１６と出湯温度センサ１７の温度差から検出することが可能である。即ち、注湯中は、バイパス弁１４は閉じた状態で行われるので、バイパス弁１４に洩れがなければ、両温度はほぼ等しいが、洩れが生じていると、バイパス管１３からの水の混入により、出湯温度センサ１７の温度が熱交換器温度センサ１６の温度より低くなるからである。
【００１８】
図２は、上記のような燃焼装置１の構成において、バイパス弁１４が洩れているときの浴槽４０の水位と注湯量の関係を示す図である。図２（ａ）において、自動湯張り運転においては、上述したように、まず、循環回路２０が接続される循環金具４１の上の基準水位Ｐａまで注湯され、その後、リモコン５１で設定された設定水位Ｐｓまで注湯される。又、バイパス弁１４が洩れている場合、基準水位Ｐａになるように後述のフローに基づいて注湯されたとき、その洩れ量ΔＶ１が追加されて水位Ｐｂまで注湯される。このとき、図２（ｂ）に示すように、圧力センサ３２の検出値も、点Ｃから点Ｂへ変化する。
【００１９】
従って、従来は、圧力センサ３２の検出値が変化したため、圧力センサ３２の補正が行われる。即ち、圧力センサ３２の水位Ｐｂのときの検出値が、基準水位Ｐａにおける検出値として補正される。
【００２０】
このように、バイパス弁１４からの水の洩れによって、圧力センサ３２の経年変化が生じていない場合であっても、圧力センサ３２の検出値が誤って補正されてしまう。そのため、バイパス弁１４から水が洩れているときは、補正後の圧力センサ３２の検出値を用いて設定水位Ｐｓまで注湯しようとすると、水位Ｐｂの位置からＰｓ−Ｐａの水位ΔＰ１分の流量が注湯され、設定水位Ｐｓを超えてしまうので、水位不良又は湯が浴槽からあふれるなどの不具合が生じる。さらに、圧力センサ３２の検出値に経年変化が生じている場合は、その変化の原因が、バイパス弁１４の洩れによるものか、経年変化によるものかが特定できないため、正確な圧力センサ補正ができない。
【００２１】
そこで本発明において、バイパス弁１４の漏れが検出されたときは、その洩れ量を演算により求め、この洩れ量を含めた実際に注湯されている注湯量に基づいて水位を制御し、また、圧力センサ補正を行う。
【００２２】
具体的には、まず、バイパス弁１４からの洩れ流量ＶB を以下の計算式から求める。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は流量、Ｔは温度）から次の関係式が成立する。
Ｖ12×（Ｔ16−Ｔ15）＝（Ｖ12＋ＶB ）×（Ｔ17−Ｔ15）・・・・（１）
ここで、Ｖ12は水量センサ１２によって検出される流量、Ｔ16は熱交換器温度センサ１６によって検出される温度、Ｔ15は入水温度センサ１５によって検出される温度、ＶB はバイパス管１４を流れる洩れ流量、Ｔ17は出湯温度センサ１７によって検出される温度である。左辺は、水量センサ１２を通過した水量Ｖ12が熱交換器１１内で熱交換する熱量を示す。また、右辺は、水量センサ１２を通過する流量Ｖ12及びバイパス管１４を流れる流量ＶB 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１３に流れる水量ＶB は熱交換器１１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ＶB は、
ＶB ＝（Ｔ16−Ｔ17）／（Ｔ17−Ｔ15）×Ｖ12          ・・・・（２）
によって求められる。
【００２３】
さらに、求められた洩れ流量ＶB の水量センサ１２が検出する流量Ｖ12に対する割合即ち洩れ率ｍが以下の式から求められる。
ｍ＝ＶB ／Ｖ12                                      ・・・・（３）
従って、上記洩れ率ｍに基づいた実際の注湯量ＶT （ＶT ＝Ｖ12＋ＶB ）は、
ＶT ＝Ｖ12×（１＋ｍ）                              ・・・・（４）
によって表される。即ち、この洩れ率ｍを用いることにより、検出される流量Ｖ12から実際の注湯量ＶT を演算することが可能となる。
【００２４】
そして、注湯が行われるとき、この注湯量ＶT に基づいて注湯が行われる。図３は、自動湯張り運転のフローチャートであり、図４は、それに対応した浴槽の水位を示す図である。
【００２５】
図４を参照しながら図３を説明すると、自動湯張り運転は、リモコン５１から水位と温度を設定して自動スイッチをＯＮすることで始まる（Ｓ１１）。まず、追い焚き循環回路２０内の循環ポンプ２３を運転して（Ｓ１２）、風呂流水スイッチ２４がＯＦＦであるかどうかをチェックし（ステップＳ１３）、ＯＮの場合は、循環金具４１以上の残水が浴槽４０にあると判断して、追い焚き運転（Ｓ２５）に移行し、ＯＦＦの場合は、まず循環ポンプ２３の呼び水程度の少量（例えば１０リットル）を注湯電磁弁３１を開くことで浴槽４０に注湯する（Ｓ１４）。そして、循環ポンプ２３をＯＮさせて、流水スイッチ２４がＯＦＦかどうかのチェックを行う（Ｓ１５，Ｓ１６）。ＯＮの場合は、追い焚き運転（Ｓ２５）に移行し、ＯＦＦの場合は、循環金具４１の下に達する水量を注湯する（Ｓ１７）。記憶モード時に浴槽４０の循環金具４１の下までの水量（１０＋Ｘリットル）が記憶されているので、それらの記憶値を利用すれば、浴槽４０が空だった場合に必要な水量を知ることができるので、その量だけの注湯が行われる。
【００２６】
そして、注湯電磁弁３１を閉じて、循環ポンプ２３をＯＮにして風呂流水スイッチ２４がＯＦＦかどうかのチェックを行う（Ｓ１９）。循環金具４１よりも上に水位が来ている場合は、流水スイッチ２４がＯＮするので、追い焚き運転（Ｓ２５）に移行し、ＯＦＦの場合は浴槽４０は最初は空であったと判断して、注湯電磁弁３１を開いて循環金具４１の上の基準水位Ｐａまで注湯する（Ｓ２０）。この場合も、記憶モード時に記憶した値Ｙリットルが利用される。
【００２７】
次に、圧力センサの出力が取り込まれる（Ｓ２１）。このときに検出される圧力センサの値が基準水位Ｐａに対応する値である。圧力センサの出力値が得られると、もう一度循環ポンプを回し（Ｓ２２）、風呂流水スイッチがＯＮしていることを確認した後（Ｓ２３）、循環ポンプを停止する。そして、上記圧力センサの検出値が、記憶モード時に記憶した循環金具の上の基準水位まで注湯したときの圧力センサ検出値と比較され、異なる場合は、圧力センサに経年変化が生じたことを意味し、基準水位の圧力値が新しい検出値に補正される（Ｓ２４）。具体的には、制御部のマイクロコンピュータに接続される不揮発性メモリに書き換えされる。
【００２８】
ステップＳ１３、１６、１９にて、循環金具４１よりも上に水位があると判断された場合は、設定温度近辺まで追い焚きされる（Ｓ２５）。その後、設定温度近傍まで温度が上昇すると、圧力センサ３２の圧力値が検出される（Ｓ２６）。
【００２９】
その後、設定水位まで注湯する工程がステップＳ２７、２８、２９に従って、行われる。この注湯工程では、注湯電磁弁３１を開いて注湯を行い、注湯電磁弁３１を閉じて循環ポンプ２３を停止した後、浴槽４０の水位を圧力センサ３２から検出する。そして、Ｚリットル注湯され、設定水位Ｐｓに達したと判断されると（Ｓ２７）、設定温度まで追い焚きが行われ（Ｓ３０）、最後に沸き上げブザーが出力される（Ｓ３１）。
【００３０】
そして、上記フローにおけるステップＳ１４、１７、２０、２８にて行われる各注湯工程において、上記演算された注湯量ＶT に基づいた注湯が行われる。例えば、ステップＳ１４において１０リットルの注湯を行う際、洩れ率ｍが０．１であるとき（水量センサ１２が１０リットルの流量を検出するとき、バイパス管１４から１リットルの水が洩れているとき）、実際の注湯量ＶT を上記（４）式から演算し、水量センサ１２の流量Ｖ12が１０リットルに達しなくとも、実際の注湯量ＶT が１０リットルに達したとき（水量センサ１２の検出流量Ｖ12は約９．１リットルである）、その注湯工程を終了する。これらの演算及び制御は、例えば、制御部５０内に搭載されたマイクロコンピュータによって行われる。ステップＳ１７、２０、２８においても同様の制御が行われる。
【００３１】
このように、各注湯工程毎に洩れ率ｍが演算され、さらに、その洩れ率ｍを考慮した注湯が行われるので、基準水位Ｐａ又は設定水位Ｐｓまで正確に注湯される。さらに、基準水位Ｐａまで正確に注湯されることから、あらかじめ記憶されている基準水位Ｐａにおける圧力センサ３２の圧力値と、注湯時に検出される検出値とを比較することにより、圧力センサ３２の経年変化の有無を検出することができ、圧力センサ補正を正確に行うことが可能となる。
【００３２】
本発明における燃焼装置は、図１に示した構造に限られず、例えば、一缶二水路式燃焼装置のような燃焼装置であってもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、バイパス弁に洩れが生じているとき、その洩れ量即ち洩れ率を考慮した注湯を行うので、基準水位又は設定水位まで正確に注湯することが可能となる。さらに、基準水位まで正確に注湯されることから、圧力センサ補正を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である燃焼装置の構成を示す図である。
【図２】バイパス弁１４が洩れているときの浴槽４０の水位と注湯量の関係を示す図である。
【図３】自動湯張り運転におけるフローチャートである。
【図４】自動湯張り運転時の浴槽の水位を示す図である。
【符号の説明】
１  燃焼装置
１０  給湯回路
１３  バイパス管
１４  バイパス弁
２０  追い焚き循環回路
３０  注湯回路
３２  圧力センサ
４０  浴槽
５０  制御部
【図１】
0003777013.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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