JP3843875B2 - 燃焼装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、貯留部内に貯留された熱媒体を循環する循環回路を備えた燃焼装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、暖房装置や給湯装置には図7に示すような貯湯式燃焼装置が広く採用されている。燃焼装置101は、大別して水や熱媒油、不凍液などの熱媒体が貯留される貯留部102と、燃料を燃焼して貯留部102内の熱媒体を加熱する加熱手段103とにより構成されている。
【0003】
貯留部102の内部には、熱交換器105が内蔵されており、加熱手段103において発生した燃焼ガスが通過するガス通路106が設けられている。貯留部102内の熱媒体は、ガス通路106を通過する燃焼ガスと熱交換を行うことにより加熱される。また、熱交換器105内の湯水は、貯留部102内の熱媒体との熱交換により加熱される。熱交換器105には、カランや浴槽に接続された流水回路107(二次側出力)が接続されている。
【0004】
一方、貯留部102には、内部の熱媒体が循環する循環回路108(一次側出力)が設けられている。循環回路108は、貯留部102から流出する循環往路110と、貯留部102に戻る循環復路111とを有し、床暖房やファンコンベクタなどの負荷端末(図示せず)に接続されている。また、燃焼装置101は、空だき等による燃焼装置101の故障を防止すべく、貯留部102には通電状態に基づいて貯留されている熱媒体の水位を検知する水位センサ112が取り付けられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来の燃焼装置101には、水位センサ112が設けられており、貯留部102内の熱媒体の貯留量を常時検知している。そのため、水位センサ112には常に電力が供給されている。
【0006】
水位センサ112に流れる電流は極めて微弱なものであるが、水位センサ112の水位検知部分は熱媒体中に浸漬されているため、水位センサ112の近傍において水位センサ112の表面において酸化や電気分解が起こる。通常、貯留部102内に貯留されている熱媒体は、湯水やエチレングリコール水溶液等であり、水位センサ112に流れる程度の微弱な電流では、水位センサ112の酸化や熱媒体中に溶け込んでいる不純物や金属イオン等の析出は起こらない。
【0007】
水位センサ112に流れる電流は極微弱なものではあるが、従来の燃焼装置101のように常時水位センサ112に電流を流して水位を検知していると、水位センサ112の表面には次第に酸化膜や熱媒体中の不純物等が付着する。また、貯留部102内に貯留される熱媒体が不純物を多く含むものである場合は、特に水位センサ112の表面に酸化膜や不純物等が付着しやすい。そのため、従来の燃焼装置101は、積算駆動時間が長い場合や、不純物を多く含む熱媒体を用いた場合に、水位センサ112の表面に酸化膜や不純物が付着してしまい、水位を正確に検知できなくなってしまうという問題がある。
【0008】
そこで上記した問題を解決すべく、本発明は、積算駆動時間が長い場合や、不純物を多く含む熱媒体を用いた場合であっても、貯留部内の水位を正確に検知することができる燃焼装置の提供を目的とした。
【0009】
【課題を解決するための手段】
そこで上記した問題を解決すべく提供される請求項1に記載の発明は、熱媒体が貯留される貯留部と、前記熱媒体を加熱する加熱手段と、熱交換器とを備え、熱交換器は貯留部内にあり、該熱交換器には流水回路が接続され、前記貯留部には熱媒体が循環する循環回路が接続された燃焼装置において、通電状態に基づき貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を検知する水位検知手段と、当該水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段と、循環回路の使用時における水位検知時間を流水回路の使用時における水位検知時間よりも長くする検知制御手段とを有することを特徴とする燃焼装置である。
【0010】
本発明の燃焼装置は、水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段を具備しているため、貯留部内の熱媒体の水位を検知するのに要する水位検知時間中に占める水位検知手段への通電時間が短い。そのため、本発明の燃焼装置は、不純物を多く含む熱媒体を用いた場合や、長期にわたり使用した場合であっても、水位検知手段の表面に被膜や不純物がほとんど付着しない。
【0011】
本発明の燃焼装置は、貯留部内の熱媒体を循環させる循環回路を備えたものであるため、循環回路の使用を開始すると貯留部内に貯留されている熱媒体の水位が変動する。また、前記循環回路が長距離である場合や、循環回路の回路構成が多岐にわたる場合は、貯留部内に貯留されている熱媒体の水位が安定するのにある程度の時間を要する。上記したように、本発明の燃焼装置は、検知制御手段を設けることにより循環回路の使用時の水位検知時間を流水回路の使用時における水位検知時間よりも長くする構成を有する。そのため、本発明の燃焼装置においては、循環回路が使用されている状態であっても、貯留部内の熱媒体の水位が安定した状態で水位を精度良く検知することができる。
【0012】
また、請求項2に記載の発明は、熱媒体が貯留される貯留部と、前記熱媒体を加熱する加熱手段と、熱交換器とを備え、熱交換器は貯留部内にあり、該熱交換器には流水回路が接続され、前記貯留部には熱媒体が循環する循環回路が接続された燃焼装置において、通電状態に基づき貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を検知する水位検知手段と、当該水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段と、循環回路の使用時における水位検知時間を流水回路の使用時における水位検知時間よりも長くすると共に、循環回路の使用を開始した際には、即時あるいは所定時間後に水位の検知を開始する検知制御手段とを有することを特徴とする燃焼装置である。
【0013】
本発明の燃焼装置は、通電制御手段を具備したものであるため、貯留部内の熱媒体の水位を検知するのに要する水位検知時間中に占める水位検知手段への通電時間が短い。そのため、本発明の燃焼装置は、不純物を多く含む熱媒体を用いた場合や、長期にわたり使用した場合であっても、水位検知手段の表面に被膜や不純物がほとんど付着しない。
【0014】
本発明の燃焼装置は、貯留部内の熱媒体を循環させる循環回路を備えたものであるため、循環回路の使用を開始すると貯留部内に貯留されている熱媒体の水位の変動する。しかし、本発明の燃焼装置は、循環回路の使用開始と共に検知制御手段によって貯留部内の水位の検知を開始する構成を有するため、貯留部内に貯留されている熱媒体の水位の変動を的確に検知することができる。即ち、上記した構成を有する本発明の燃焼装置は、貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を精度良く検知することができ、燃焼駆動を的確に行うことができる。
【0015】
請求項3に記載の発明は、熱媒体が貯留される貯留部と、前記熱媒体を加熱する加熱手段と、熱交換器とを備え、熱交換器は貯留部内にあり、該熱交換器には流水回路が接続され、前記貯留部には熱媒体が循環する循環回路が接続された燃焼装において、通電状態に基づき貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を検知する水位検知手段と、当該水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段と、循環回路の使用時における水位検知時間を流水回路の使用時における水位検知時間よりも長くすると共に、循環回路の使用開始に伴う第1の水位検出タイミングにおける検出結果と、第2の水位検出タイミングにおける検出結果とに基づき貯留部内の水位を判別する検知制御手段とを有することを特徴とする燃焼装置である。
【0016】
本発明の燃焼装置においては、循環回路の使用時における水位検知時間を流水回路の使用時における水位検知時間よりも長くすると共に、循環回路の使用開始に伴う第1の水位検出タイミングおよび第2の水位検出タイミングにおける検出結果に基づき貯留部内の水位を判別する。そのため、循環回路の使用を開始した直後で貯留部内の水位が変動する場合においても、必要最小限の水位検知時間で貯留部内の水位を精度良く検知することができる。
【0017】
請求項4に記載の発明は、検知制御手段が、通電制御手段によって一定期間の間、断続的に通電を行わせしめる通電期間と、当該通電期間の他に通電を停止して水位の検知を待機する水位検知待機時間を設けるものであり、前記通電期間は水位検知待機時間よりも短いことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の燃焼装置である。
【0018】
本発明の燃焼装置は、水位検知手段への通電を停止して水位の検知を待機する水位検知待機時間を設けたものである。また、本発明の燃焼装置は、水位検知手段に通電する通電期間が水位検知待機時間よりも短く、水位検知手段への電力供給の休止時間が長い。そのため、上記した構成によれば、水位検知手段への通電時間を大幅に短縮することができ、水位検知手段への酸化被膜や不純物等の付着を最小限に抑制することができる。
【0019】
請求項5に記載の発明は、熱媒体が貯留される貯留部と、前記熱媒体を加熱する加熱手段と、前記貯留部内の熱媒体が循環する循環回路とを有する燃焼装置において、通電状態に基づき貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を検知する水位検知手段と、当該水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段とを具備し、さらに前記通電制御手段によって一定期間、断続的に通電を行わせしめる通電期間と、当該通電期間の他に通電を停止して水位の検知を待機する水位検知待機時間とを設ける検知制御手段を有し、前記通電期間は水位検知待機時間よりも短いものであることを特徴とする燃焼装置である。
【0020】
本発明の燃焼装置は、水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段を具備している。そのため、貯留部内の熱媒体の水位を検知するのに要する水位検知時間中に占める水位検知手段への通電時間が短く、水位検知手段の表面における酸化や電気分解がほとんど起こらず、水位検知手段の表面に付着する被膜や不純物が極めて少ない。従って、上記した構成によれば、不純物を多く含む熱媒体を用いた場合や、長期にわたり使用した場合であっても、水位検知手段は安定した検知精度を発揮できる。
【0021】
本発明の燃焼装置は、検知制御手段を設けることにより、水位検知手段により貯留部内の熱媒体の水位を検知するのに要する通電期間を、水位検知手段による水位の検知を待機する水位検知待機時間よりも短くする構成としたものである。従って、本発明の燃焼装置は、貯留部内に貯留されている熱媒体の水位の検知に要する通電期間が、従来の燃焼装置に比べて極めて短い。そのため、本発明の燃焼装置は、燃焼装置自身の積算駆動時間が長い場合や、不純物を多く含む熱媒体を用いた場合においても、従来のように水位検知手段への通電に伴う熱媒体の電気分解等に起因する水位検知手段の表面への不純物の付着や、水位検知手段の故障がほとんどおこらない。
【0022】
請求項6に記載の発明は、熱媒体が貯留される貯留部と、前記熱媒体を加熱する加熱手段と、前記貯留部内の熱媒体が循環する循環回路とを有する燃焼装置において、通電状態に基づき貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を検知する水位検知手段と、当該水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段と、通電を停止して水位の検知を待機する水位検知待機時間を設ける検知制御手段を有し、前記通電制御手段が制御する通電の断続間隔は、水位検知待機時間よりも短いものであることを特徴とする燃焼装置である。
【0023】
本発明の燃焼装置は、水位検知手段による水位検知中における通電の断続間隔よりも長い水位検知待機時間を有するものであり、当該水位検知待機時間内は水位検出手段に全く電力が供給されない。そのため、本発明の燃焼装置は、水位検知手段への通電時間が極めて短く、水位検知手段への酸化被膜や不純物等の付着がほとんど起こらない。
【0024】
請求項7に記載の発明は、検知制御手段が、通電制御手段によって一定期間、断続的に通電を行うことにより水位検知手段から発信された検知信号に基づき、貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を確定するものであり、流水回路の使用時には、検知制御手段による水位の確定以前に水位検知手段から発信された検知信号に基づき燃焼部の駆動を開始することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の燃焼装置である。
【0025】
また、同様の課題を解決すべく提供される請求項8に記載の発明は、熱媒体が貯留される貯留部と、前記熱媒体を加熱する加熱手段と、熱交換器とを備え、熱交換器は貯留部内にあり、該熱交換器には流水回路が接続され、前記貯留部には熱媒体が循環する循環回路が接続された燃焼装置において、通電状態に基づき貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を検知する水位検知手段と、当該水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段と、通電制御手段によって一定期間、断続的に通電を行うことにより水位検知手段から発信された検知信号に基づき、貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を確定する検知制御手段とを具備し、流水回路の使用時には、検知制御手段による水位の確定以前に水位検知手段から発信された検知信号に基づき燃焼部の駆動を開始することを特徴とする燃焼装置である。
【0026】
上記した燃焼装置においては、検知制御手段による水位の確定を待たずに水位検知手段から発信された検知信号に基づいて燃焼部が駆動を開始する。即ち、本発明の燃焼装置は、貯留部内に熱媒体が貯留されていることが確認されると、水位の確定に先だって燃焼駆動を開始するものである。そのため、本発明の燃焼装置は、給湯要求があるなどして流水回路を使用する場合に、即座に燃焼部を駆動させることにより、所定温度の熱媒体や湯水を供給することができる。
【0027】
請求項9に記載の発明は、貯留部には複数の循環回路が直接的あるいは間接的に接続されており、検知制御手段は、前記循環回路の回路数に応じて水位検知時間を設定することを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の燃焼装置である。
【0028】
本発明の燃焼装置は、循環回路の回路数に応じて水位検知時間を設定することが可能な検知制御手段を具備している。そのため、本発明の燃焼装置は、貯留部内に貯留されている熱媒体の水量を検出するのに必要な時間だけ推移検知手段に通電すれば良く、水位検知手段への通電に伴う熱媒体の電気分解等に起因する水位検知手段の表面への不純物の付着や、水位検知手段の故障を最小限に抑制することができる。
【0029】
また、上記した燃焼装置は、循環回路に暖房端末を接続したものとすることも可能である。(請求項10)
【0030】
【発明の実施の形態】
続いて、本発明の一実施形態である燃焼装置について図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態である燃焼装置の内部構造を示す図である。また、図2は、図1に示す燃焼装置の流水回路図である。また、図3は、本発明の燃焼装置の動作を示すフローチャート図であり、図4は、図3に示す制御動作のタイミングチャート図である。
【0031】
図1,図2において、1は本実施形態の燃焼装置である。燃焼装置1は、図2に示すように本体部2と燃焼部3および消音器4により構成されている。また、本体部2は、大きく燃焼空間部5と貯留部6とに分かれている。燃焼部3と燃焼空間部5とは、貯留部6内に貯留される熱媒体を加熱する加熱手段7として機能する。本体部2は、全体形状が円筒形であり、2重構造となっていて内部に貯留部6が形成されている。より具体的には、本体部2は外筒8と内筒9とを有し、その内部に熱媒体を貯留できる構造を有する。また、特に本体部2の上半分には、上鏡板10と下鏡板11とによって囲まれた大容量の熱媒体室12が形成されている。
【0032】
熱媒体室12には、複数の燃焼ガス通路13が形成されている。燃焼ガス通路13は、貯留部6の熱媒体室12を軸方向に貫通する貫通孔である。また、燃焼部3は、灯油等の液体燃料の燃焼を行うバーナを備えており、燃料噴射ノズル15が内蔵されている。また、燃焼部3は、送風機16を具備しており、本体部2の下方に位置する燃焼空間部5に接続されている。燃焼空間部5は、燃焼部3の燃焼室として機能する。
【0033】
一方、本体部2の上部には、消音器4が設けられている。消音器4は、外観が円筒状または直方体状をしており、内部がラビリンス構造となっており、燃焼音を低減させるものである。なお、図1,2において、消音器4のラビリンス構造は図示せず省略している。
【0034】
燃焼部3の燃料噴射ノズル15から噴射された燃料は、燃焼空間部5内において燃焼し、高温の燃焼ガスと火炎とを発生する。燃焼ガスは、熱媒体室12内の燃焼ガス通路13を流れ、消音器4を通過した後、外部に排出される。熱媒体室12内の熱媒体は、燃焼ガス通路13を流れる高温の燃焼ガスにより加熱され、昇温する。
【0035】
貯留部6には、熱媒体として不凍液が貯留されている。また、貯留部6の内部には、コイル状の熱交換器17,18が内蔵されている。熱交換器17には、第1流水回路20が接続されており、熱交換器18には、第2流水回路21が接続されている。また、貯留部6には、貯留部6内で加熱された熱媒体が循環する負荷回路22が接続されている。
【0036】
第1流水回路20は、カランなどに接続され外部に湯水を流出する、いわゆる給湯回路である。第1流水回路20は、熱交換器17に外部から水を給水する給水回路23と、熱交換器17において加熱された湯水が流れ出る高温湯回路25と、給水回路23から分岐された流水バイパス回路26とを有し、要求に応じて外部に湯水を供給するものである。そして流水バイパス回路26を流れる冷水のバイパス水量と高温湯回路25に流れる高温の湯水の量とをバイパス水量調節弁27によって調節し、これらの湯水を混合して湯水の温度を調節する。また高温湯回路25と流水バイパス回路26との混合部分の下流側には、給湯回路29が接続されている。給湯回路29には、水量調節弁28と出湯温度センサ30が設けられており、出湯温度センサ30によって検知された温度が前記したバイパス水量調節弁27等にフィードバックされると共に、水量調節弁28によって総水量が調節される。給水回路23には、水量センサ31と、水温センサ32が設けられ、高温湯の温度が80℃程度となる様に燃焼部3の発熱量が調節される。また、給水回路23には、給湯用膨張タンク33が設けられている。給湯膨張タンク33は、密閉型の膨張タンクであり、給湯を停止するなどした際の湯水の圧力変動を吸収するものである。
【0037】
給湯回路29には、後述するバイパス水路37に繋がる注湯パイパス回路47が設けられている。注湯バイパス回路47は、浴槽(図示せず)に湯を落とし込むための回路であり、中途に注湯電磁弁48と、注湯水量センサ50と、逆止弁51,52が設けられている。注湯水量センサ50は、注湯バイパス回路47を流れる水量を検知するものであり、この検知信号に基づき注湯電磁弁48を開閉することにより、浴槽内に貯留される湯水の量が調整される。また、逆止弁51,52は、浴槽側からの湯水の逆流を防止するものである。
【0038】
第2流水回路21は、いわゆる追い焚き回路であり、熱交換器18側から浴槽(図示せず)へ湯水を送る往き側流路35と、浴槽から熱交換器18側に湯水を戻す戻り側流路36とを有し、往き側流路35と戻り側流路36との間には、両者をバイパスするバイパス水路37が設けられている。また、往き側流路35には、当該往き側流路35内に溜まった湯水を必要に応じて排出するための水抜回路38が設けられている。
【0039】
そして戻り側流路36には、水位センサ40と、循環ポンプ41、水流スイッチ43および湯温センサ45が設けられている。また、戻り側流路36とバイパス水路37との分岐部には三方弁46が設けられており、必要に応じて三方弁46が開閉される。即ち、浴槽内に湯水を張る場合には、三方弁46はバイパス水路37と循環ポンプ41とを連通し、熱交換器18を閉止する。また、浴槽内の湯水を追い焚きする場合は、三方弁46は熱交換器18と循環ポンプ41とを連通し、バイパス水路37を閉止する。
【0040】
循環回路22は、貯留部6から暖房端末55に熱媒体を流出する循環往路56と、暖房端末55から貯留部6に熱媒体を戻す循環復路57とにより構成された密閉回路である。循環往路56の中途には、循環回路22内を流れる熱媒体を圧送するための循環ポンプ58が設けられている。循環ポンプ58は吸い込み側が貯留部6側に接続され、循環ポンプ58の吐出側は暖房端末55側に接続されている。
【0041】
循環回路22には、循環往路56の中途で循環ポンプ58より下流側と、貯留部6とをバイパスするポンプ保護バイパス回路60が設けられている。ポンプ保護バイパス回路60は、循環回路22を構成する他の配管に比べて開口面積が小さく、流路抵抗が高い。ポンプ保護バイパス回路60は、暖房端末55が駆動停止した際に循環ポンプ58による圧力をリークするためのものである。即ち、ポンプ保護バイパス回路60は、暖房端末55が停止中に循環ポンプ58により圧送される熱媒体を貯留部6に戻す回路であり、循環ポンプ58のモータの焼き付きを防止する保護手段として機能する。また、循環復路57の中途には、循環用膨張タンク61が設けられている。循環用膨張タンク61は、循環回路22内を流れる熱媒体の温度変化による膨張・収縮を吸収し、循環回路22内を所定の圧力に保つためのものである。
【0042】
貯留部6には、貯留部6内の熱媒体の温度を測定するための温度センサ62が設けられている。温度センサ62はサーミスタである。本実施形態において、温度センサ62は貯留部6内のいかなる場所に設けられてもよいが、安定した検知精度を得るため貯留部6の上方側に取り付けられることが望ましい。温度センサ62の検知温度に基づいて燃焼部3が駆動し、貯留部6内の熱媒体は沸騰しない程度の温度に維持されている。さらに具体的には、貯留部6内の熱媒体は、80℃以上に維持されている。より好ましくは、貯留部6内の熱媒体は、90℃以上の高温に維持されている。
【0043】
貯留部6には、内部に貯留された熱媒体の水位を検出するための水位センサ63が設けられている。水位センサ63は、通電状態に基づき貯留部6内に貯留されている熱媒体の水位を検知するものである。水位センサ63は、後述する駆動制御装置70に接続されており、駆動制御装置70の制御信号に基づき水位センサ63への通電が制御されている。また、貯留部6の上方側には、貯留部6および負荷回路22内に混入した空気を排出するためのエアベント65が接続されている。
【0044】
本実施形態の燃焼装置1は、CPUを中心とした駆動制御装置70により制御される。駆動制御装置70のCPUには、前記した配管回路の全ての電気機器が直接的に、あるいはリレー等を介して間接的に接続されている。本実施形態の燃焼装置1の駆動制御においては、特に図2に破線で示した信号線が重要である。
【0045】
駆動制御装置70のCPUには、貯湯式燃焼装置の駆動制御を行う公知の制御プログラムに加えて、水位検知制御プログラムが入力されている。水位検知制御プログラムは、水位センサ63に断続的に通電を行う通電プログラム(通電制御手段)と、第1流水回路20、第2流水回路21および負荷回路22の使用状況に応じて水位センサ63の駆動を制御する検知制御プログラム(検知制御手段)とにより構成されている。また、駆動制御手段70は、600秒間の計時を行う計時タイマ(図示せず)を具備している。
【0046】
次に本実施形態の燃焼装置1の動作について図3、図4を参照しながら説明する。
図3は、燃焼装置1の動作を示すフローチャート図である。また、図4は、図3に示す制御動作のタイミングチャート図である。ステップ1において、駆動制御装置70は、CPUに入力されている通電プログラムに従い、水位センサ63に2秒間(単位通電時間T1 )の内の0.2秒間(通電時間t1 )だけ通電し、ステップ2において水位センサ63が水位を検知するか否か、即ち貯留部6内の熱媒体が所定の水位に達しているか否かを検知する。ステップ2において水位センサ63が貯留部6内の熱媒体の水位を検知しない場合、制御フローはステップ2’へと移行する。また逆に、ステップ2において、水位センサ63が貯留部6内に貯留されている熱媒体の水位を検知した場合、制御フローはステップ3へと移行する。
【0047】
ステップ2’において、水位センサ63による水位の非検知状態が16秒以上継続しているか否かが判定される。水位センサ63が16秒以上、貯留部6内の水位を検知していない場合は、貯留部6内に十分量の熱媒体が貯留されていないものと判断され、制御フローはステップ3’へと進行する。駆動制御装置70は、ステップ3’において循環ポンプ58を停止し、必要に応じてエラー信号を発信するなどして一連の制御フローを終了する。
【0048】
一方、ステップ2’において水位センサ63が水位を検知していない時間が16秒に満たない場合、駆動制御装置70は、制御フローをステップ1へと戻し、水位センサ63に通電する。即ち、駆動制御装置70は、水位センサ63が水位を検知するまで16秒間待機する。
【0049】
一方、ステップ2において水位センサ63が貯留部6内の水位を検知した場合、駆動制御装置70は、貯留部6内に所定量以上の熱媒体が貯留されているものとみなし、ステップ3において循環ポンプ58の駆動を開始する。
【0050】
循環ポンプ58が駆動を開始すると、駆動制御装置70は、ステップ4において水位センサ63による水位検出が3ターン目に達しているか否かを判定する。即ち、ステップ4において駆動制御装置70は、水位センサ63による水位検知を3回行ったか否かを判断する。ステップ4において、水位センサ63による水位検出が3ターンに満たない場合は、制御フローをステップ1へと戻し、一連の水位検知フローを継続する。一方、ステップ4において、水位センサ63による水位検出が3回行われたと判断された場合、制御フローはステップ5へと進行する。ステップ5において駆動制御装置70は、上記したステップ1からステップ4に至る制御フロー(以下、水位検知フローと称す)において、水位センサ63により検知された検知信号に基づき、熱媒体の水位を確定し、水位検知確定信号を発信する。
【0051】
続いて駆動制御装置70は、ステップ6において、暖房端末55の運転スイッチ(図示せず)がONであるかを確認する。ここで、暖房端末55のスイッチがOFFである場合は、制御フローを後述するステップ8へと進める。一方、ステップ6において暖房端末55の運転スイッチがONである場合には、制御フローはステップ7へと移行し、暖房端末55の運転スイッチがONとなってから20秒経過しているかを判定する。即ち、駆動制御装置70は、暖房端末55の運転スイッチがONとなってから水位センサ63による水位検出が少なくとも20秒間行われたかをステップ7で確認する。ステップ7において、暖房端末55の運転スイッチがONとなってから20秒に満たない場合は、制御フローをステップ1に戻す。
【0052】
一方、ステップ7において暖房端末55の運転スイッチがONとなってから20秒以上にわたる水位検知時間T(通電期間)が経過したと判定された場合や、ステップ6において暖房端末55の運転スイッチがOFFであると判断された場合には、ステップ8において駆動制御手段70が、計時タイマを作動させて600秒間にわたる水位検知待機時間Wの計時を開始する。その後、駆動制御手段70は、制御フローをステップ9へと移行する。
【0053】
ステップ9において暖房端末55の運転スイッチがOFFからONとなった場合、制御フローはステップ1へと戻り、貯留部6内の水位を水位センサ63によって検知する。一方、ステップ8以前に暖房端末55の運転スイッチがONとなっていた場合や、ステップ8以前から引き続いて暖房端末55の運転スイッチがOFFである場合は、制御フローがステップ10へと移行し、駆動制御手段70による計時が600秒に達したか否かが判定される。駆動制御手段70による計時が600秒に達していない場合、即ち水位検知待機時間Wが残っている場合は制御フローがステップ9へと戻る。即ち、ステップ8において開始された駆動制御手段70による計時が600秒に達するまで、制御フローはステップ9とステップ10とを繰り返す。
【0054】
ステップ10において駆動制御手段70による計時が600秒に達し、水位検知待機時間Wが完了したことが確認されると、駆動制御手段70は制御フローをステップ11へ進め、計時タイマをリセットした後、制御フローをステップ1へと戻す。
【0055】
本実施形態の燃焼装置1は、図4に示すように水位センサ63を作動させる水位検知時間Tが、水位センサ63を待機状態にしておく水位検知待機時間Wに比べて極めて短い。さらに具体的には、暖房端末55の運転スイッチがOFFである場合、上記したステップ1からステップ5に至る制御フローを繰り返すことにより6秒間水位センサ63を作動させるのに対して、ステップ8からステップ10を設けることにより水位検知待機時間Wを600秒間に設定している。(図4(a)参照)また、暖房端末55を使用する場合であっても、上記したステップ1からステップ7に相当する制御フローを繰り返すことにより20秒間水位センサ63を作動させるのに対して、水位検知待機時間Wは600秒間設けられている。(図4(b)参照)即ち、本実施形態の燃焼装置1は、水位検知時間Tの少なくとも30倍の時間に相当する水位検知待機時間Wを設けており、一連の水位検知に要するフローの大部分を水位検知待機時間Wが占めている。なお、水位検知待機時間Wおよび水位検知時間Tは、いかなる期間に設定されても良いが、水位センサ63の表面への酸化膜等の付着を防止するためには、燃焼装置1の駆動に支障を来さない限り、水位検知待機時間Wを長時間に設定することが望ましい。
【0056】
また、水位検知時間T内において、単位通電時間T1 に占める水位センサ63に通電される通電時間t1 は、水位センサ63に通電を行わない断続間隔w1 よりも遙かに短い。さらに詳細には、単位通電時間T1 が2秒であるのに対して、通電時間t1 は僅かに0.2秒であり、断続間隔w1 の1/9に過ぎない。また、水位検知待機時間Wは、断続間隔w1 よりも遙かに長い。さらに詳細には、燃焼装置1において水位検知待機時間Wが600秒であるのに対して、断続間隔w1 は1.8秒に過ぎない。換言すれば、水位検知待機時間Wは、断続間隔w1 の300倍以上の時間である。なお、水位検知待機時間Wは、断続間隔w1 よりも長時間であればいかなる期間に設定されても良いが、水位センサ63の表面への皮膜や不純物の付着を防止するためには、水位検知待機時間Wをなるべく長く設定しておくことが好ましい。
【0057】
上記したように、燃焼装置1において水位センサ63に通電される通電時間t1 は、断続間隔w1 、単位通電時間T1 、水位検知時間Tおよび水位検知待機時間Wのいずれと比較しても極めて短い。即ち、燃焼装置1において一連の水位検知に要するフローの大部分を水位検知待機時間Wが占めており、通電時間t1 が極めて短い。そのため、本実施形態の燃焼装置1は、燃焼装置1自身の積算駆動時間が長い場合や、不純物を多く含む熱媒体を用いた場合においても、従来のように通電に伴う酸化や電気分解等に起因する水位センサ63の表面への不純物の付着や、水位センサの故障がほとんどおこらない。
【0058】
また、本実施形態の燃焼装置1においては、図4に示すように暖房端末55の運転スイッチがONである場合、即ち負荷回路22が使用状態にある場合の水位検知時間Tが、暖房端末55の運転スイッチがOFFである場合の水位検知時間Tよりも長い。さらに具体的には、燃焼装置1において暖房端末55の運転スイッチがONである場合の水位検知時間Tが6秒であるのに対して(図4(a)参照)、暖房端末55の運転スイッチがOFFである場合の水位検知時間Tは20秒(図4(b)参照)としている。即ち、暖房端末55の使用時の水位検知時間Tは、暖房端末55を使用していない場合における水位検知時間Tの3倍以上である。
【0059】
暖房端末55の使用開始時には、循環ポンプ58の駆動に伴い貯留部6内に貯留されている熱媒体の水位が変動する。そのため、暖房端末55の使用開始直後は、水位センサ63による水位の検知精度が悪い。しかし、燃焼装置1においては、暖房端末55の運転スイッチがONである場合の水位検知時間Tは、暖房端末55の運転スイッチがOFFである場合よりも長いため、貯留部6内の水位が安定した状態において熱媒体の水位を検知できる。そのため、燃焼装置1は、負荷回路22を使用する場合でも貯留部6内の熱媒体の水位を精度良く検知することができる。
【0060】
上記実施形態の燃焼装置1は、ステップ7において暖房端末55のスイッチがONとなってから20秒経過したか否かを判定している。これは、負荷回路22の使用開始直後は、貯留部6内の水位が安定しないため、水位が安定した状態での検知結果を得るために設けられた制御フローである。しかし、貯留部6内の水位が安定するまでの時間は、貯留部6に接続されている負荷回路22の系統数や、負荷回路20に接続された暖房端末55の構成等により変動するものであり、一義的には決定できない。従って、上記実施形態に示す制御フローにおいては、貯留部6内の水位を安定した状態で計測すべく、水位検知時間Tを必要以上に長く設定せねばならない。
【0061】
そこで、上記した問題を解決すべく、燃焼装置1を図5に示すような制御フローで動作させることも可能である。図5に示す制御フローは、図3に示す制御フローとほぼ同様の構成を有するため、共通する部分については詳細の説明を省略する。図5に示す制御フローは、図3に示す制御フローとステップ7に示す制御フローが異なる。
【0062】
図5に示す制御フローにおいて、ステップ7は暖房端末55がON状態である場合に関するフローである。図3に示す制御フローと同様にして制御フローがステップ7まで進むと、駆動制御装置70は、ステップ1からステップ5までの一連の制御フロー(以下水位検知フローと称す)において、当該水位検知フローの1ターン目(第1の水位検出タイミング)において水位センサ63が検知した水位H1 と、水位検知フローの3ターン目(第2の水位検出タイミング)において検知された水位H2 とを比較する。その結果、水位H1 と水位H2 との差異(水位変動|H1 −H2 |)が所定の誤差範囲X内である場合、、駆動制御装置70は貯留部6内の水位がH2 であると判断し、制御フローをステップ8へと進める。なお、図5に示す制御フローにおいて、ステップ8以降の制御フローは、図3に示す制御フローのステップ8と同様であるため、詳細の説明については省略する。また、水位変動|H1 −H2 |が誤差範囲X内でない場合、駆動制御装置70は、貯留部6内の水位が変動状態にあるものと見なし、制御フローをステップ1へと戻す。
【0063】
上記したように、図5に示す制御フローは、ステップ7において暖房端末55がON状態となった際に、貯留部6内の水位変動|H1 −H2 |を検知し、これが誤差範囲X内である場合の検出値を熱媒体の水位として検知するものである。そのため、図5に示す制御フローにより燃焼装置1の駆動制御を行えば、負荷回路22の使用に伴い貯留部6内の水位が変動する恐れがある場合でも、水位検知時間Tを必要最小限にすることができ、貯留部6内の水位を素早く正確に検出することができる。従って、図5に示す制御フローによれば、水位センサ63への通電時間が必要最小限で済み、水位センサ63の表面への酸化膜や不純物の付着を防止することができる。
【0064】
図3あるいは図5に示す制御フローに則り燃焼装置1の駆動制御を行う場合は、水位検知確定信号が発信され、貯留部6に所定量の熱媒体が貯留されているのが確認されてから一連の燃焼駆動が開始される。そのため、図3および図5に示す制御フローに従い、駆動制御を行えば、燃焼装置1の空焚きを確実に防止することができる。しかし、上記した制御フローに則って駆動制御を行う場合には、少なくとも水位検知時間Tに相当する時間だけ燃焼駆動の開始が遅れる。そのため、図3および図5に示す制御フローにより駆動制御を行うと、少なくとも水位検知時間Tに相当する時間は、貯留部6内の熱媒体や、熱交換器17,18内の湯水は加熱されない。
【0065】
熱交換器17,18に接続されている第1流水回路20や第2流水回路21は、通常給湯用のように燃焼要求に対して瞬時に湯水を加熱すべき用途に用いられることが多い。そのため図3,5に示す制御フローにより燃焼装置1を駆動させると、給湯開始直後には低温の湯水が排出され、使用感を損ねる恐れがある。
【0066】
そこで、上記した問題を解決すべく、給湯要求がある場合には、図6に示す給湯用割込制御フローを図3あるいは図5に示す制御フローに割り込ませ、燃焼装置1の駆動制御を行っても良い。
【0067】
図6に示す制御フローは、燃焼装置1に給湯要求が合った場合に限り、図3および図5に示す制御フローのステップ1からステップ4に置換されるものである。図6に示す制御フローにおいて、ステップ1は、燃焼装置1に対する給湯要求を待つ制御フローである。ステップ1において、燃焼装置1に対する給湯要求があると、制御フローはステップ2へと進み、水位センサ63に単位通電時間T1 である2秒間の内の0.2秒間だけ通電し、ステップ3において水位センサ63が水位を検知しているか否かを判断する。ステップ3において水位センサ63が検知信号を発信している場合、制御フローはステップ4へと移行する。また、ステップ3において水位センサ63が検知信号を発信しない場合、即ち貯留部6内に所定量の熱媒体が貯留されていないと判断された場合、制御フローはステップ3’へと移行する。
【0068】
駆動制御装置70は、ステップ3’において水位センサ63による水位の非検知状態が16秒以上続いているか否かを判定する。ここで、水位センサ63の非検知状態が16秒に満たない場合、駆動制御装置70は、制御フローをステップ1へと戻す。一方、ステップ3’において、水位センサ63の非検知状態が16秒以上であると判断された場合、制御フローはステップ4’へと移行する。ステップ4’において、燃焼部3が駆動している場合は当該燃焼部3の駆動を停止し、必要に応じてエラー信号を発信するなどして一連の制御フローを完了する。
【0069】
一方、ステップ3において水位センサ63が貯留部6内の水位を検知した場合、ステップ4において循環ポンプ58が停止していれば当該循環ポンプ58の駆動を開始させ、貯留部6内の熱媒体を循環させる。続いて、駆動制御装置70は、ステップ5において燃焼部3の駆動を開始させ、貯留部6内の熱媒体および熱交換器17,18内を流れる湯水の加熱を開始する。
【0070】
制御駆動装置70は、ステップ6において水位センサ63による水位検出が3ターン目に達しているか否かを判断する。ここで、水位センサ63による水位の検出が3回未満であると判断された場合は、制御フローをステップ1へと戻し、図6に示す一連の給湯用制御割込フローを継続する。一方、ステップ6において水位センサ63による水位の検出が3回行われたと判断されると、図6に示す給湯用制御割込フローを完了させる。図6に示す制御フローが完了すると、駆動制御装置70は、制御フローを図3あるいは図5に示す制御フローのステップ5へと戻し、当該ステップ5以降の制御フローに従い燃焼装置1の駆動を制御する。
【0071】
上記したように、図6に示す給湯用制御割込フローは、燃焼装置1に給湯要求が発生した場合に図3あるいは図5に示す制御フローに割り込むものである。図6に示す制御フローは、水位センサ63の検知信号に基づき貯留部6内の水位が確定される以前であっても、水位センサ63が検知信号を発信していれば燃焼部3における燃焼駆動を開始するものである。そのため、図6に示す給湯用制御割込フローを駆動制御装置70のCPUに入力しておくなどして、給湯要求があれば図3あるいは図5に示す制御フローに割り込ませる構成としておけば、貯留部6内の水位の確定を待たずに、貯留部6内の熱媒体および熱交換器17,18内を流れる湯水を加熱することができる。そのため、給湯要求に応じて図3,5に示す制御フローに図6に示す制御フローを割り込ませ燃焼装置1を駆動させることにより、給湯開始直後であっても所定温度の湯水を排出することができる。
【0072】
上記した燃焼装置1は、貯留部6に接続された負荷回路20が1系統であったが、貯留部6に複数の負荷回路20や暖房端末55が接続された構成や、負荷回路20が多岐にわたって分岐された構成とすることも可能である。なお、貯留部6に複数の負荷回路20や暖房端末55が接続されている場合は、その負荷回路20の系統数および暖房端末55の数量に応じて水位検知時間を変動させることが好ましい。また、貯留部6に複数の負荷回路20や暖房端末55が接続されている場合、稼働している負荷回路20および暖房端末55の数量を検知する何らかの検知手段を設けることにより、より短時間で貯留部6内に貯留されている熱媒体の水位を検知することができる。
【0073】
また、上記した燃焼装置1は、貯留部63に水位センサ63を1つだけ設けた構成であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の水位センサを設ける構成とすることも可能である。かかる構成によれば、貯留部6内の熱媒体の水位の検知精度をより一層向上することが可能である。
【0074】
【発明の効果】
本発明の燃焼装置は、水位検知手段の表面近傍において酸化や電気分解等がほとんど起こらないため、水位検知手段に酸化被膜や不純物がほとんど付着しない。そのため、本発明の燃焼装置は、不純物を多く含む熱媒体を用いた場合や、長期にわたり燃焼装置を使用した場合であっても、水位検知手段は安定した検知精度を発揮できる。
【0075】
そして、請求項1に記載の発明によれば、循環回路が使用されている状態であっても、貯留部内の熱媒体の水位を精度良く検知することができる。
【0076】
また、請求項2に記載の発明によれば、貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を精度良く検知することができ、燃焼駆動を的確に行うことができる。
【0077】
請求項3に記載の発明によれば、循環回路の使用を開始した直後で貯留部内の水位が変動する場合においても、必要最小限の水位検知時間Tで貯留部内の水位を精度よく検知することができる。
【0078】
請求項4および請求項5に記載の燃焼装置は、水位検知時間が水位検知待機時間に比べて短いため、通電に伴う水位検知手段の表面には酸化被膜や不純物がほとんど析出しない。
【0079】
請求項6に記載の燃焼装置は、水位検知手段への通電時間が極めて短いため、水位検知手段への酸化被膜や不純物等の付着がほとんど起こらない
【0080】
請求項7および請求項8に記載の燃焼装置によれば、水位の確定に先だって燃焼駆動を開始することにより、即座に所定温度の熱媒体や湯水を供給することができる。
【0081】
請求項9に記載の発明によれば、循環回路の回路数に応じて水位検知時間を設定することができ、通電に伴う水位検知手段の表面への被膜や不純物の付着を防止できる。
【0082】
請求項10に記載の構成は、本発明を適用するのに最も適したものであり、発明の実施を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の一実施形態である燃焼装置の正面図であり、(b)は(a)に示す燃焼装置の側面図である。
【図2】図1に示す燃焼装置の流水回路図である。
【図3】図1に示す燃焼装置の動作を示すフローチャート図である。
【図4】図3に示す制御動作のタイミングチャート図である。
【図5】図1に示す燃焼装置の動作を示すフローチャート図である。
【図6】図1に示す燃焼装置の動作を示すフローチャート図である。
【図7】従来の燃焼装置を示す模式図である。
【符号の説明】
1 燃焼装置
6 貯留部
7 加熱手段
22 負荷回路(循環回路)
55 暖房端末
63 水位センサ(水位検知手段)
70 駆動制御装置
Claims (10)
- 熱媒体が貯留される貯留部と、前記熱媒体を加熱する加熱手段と、熱交換器とを備え、熱交換器は貯留部内にあり、該熱交換器には流水回路が接続され、前記貯留部には熱媒体が循環する循環回路が接続された燃焼装置において、通電状態に基づき貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を検知する水位検知手段と、当該水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段と、循環回路の使用時における水位検知時間を流水回路の使用時における水位検知時間よりも長くする検知制御手段とを有することを特徴とする燃焼装置。
- 熱媒体が貯留される貯留部と、前記熱媒体を加熱する加熱手段と、熱交換器とを備え、熱交換器は貯留部内にあり、該熱交換器には流水回路が接続され、前記貯留部には熱媒体が循環する循環回路が接続された燃焼装置において、通電状態に基づき貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を検知する水位検知手段と、当該水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段と、循環回路の使用時における水位検知時間を流水回路の使用時における水位検知時間よりも長くすると共に、循環回路の使用を開始した際には、即時あるいは所定時間後に水位の検知を開始する検知制御手段とを有することを特徴とする燃焼装置。
- 熱媒体が貯留される貯留部と、前記熱媒体を加熱する加熱手段と、熱交換器とを備え、熱交換器は貯留部内にあり、該熱交換器には流水回路が接続され、前記貯留部には熱媒体が循環する循環回路が接続された燃焼装において、通電状態に基づき貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を検知する水位検知手段と、当該水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段と、循環回路の使用時における水位検知時間を流水回路の使用時における水位検知時間よりも長くすると共に、循環回路の使用開始に伴う第1の水位検出タイミングにおける検出結果と、第2の水位検出タイミングにおける検出結果とに基づき貯留部内の水位を判別する検知制御手段とを有することを特徴とする燃焼装置。
- 検知制御手段は、通電制御手段によって一定期間の間、断続的に通電を行わせしめる通電期間と、当該通電期間の他に通電を停止して水位の検知を待機する水位検知待機時間を設けるものであり、前記通電期間は水位検知待機時間よりも短いことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の燃焼装置。
- 熱媒体が貯留される貯留部と、前記熱媒体を加熱する加熱手段と、前記貯留部内の熱媒体が循環する循環回路とを有する燃焼装置において、通電状態に基づき貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を検知する水位検知手段と、当該水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段とを具備し、さらに前記通電制御手段によって一定期間、断続的に通電を行わせしめる通電期間と、当該通電期間の他に通電を停止して水位の検知を待機する水位検知待機時間とを設ける検知制御手段を有し、前記通電期間は水位検知待機時間よりも短いものであることを特徴とする燃焼装置。
- 熱媒体が貯留される貯留部と、前記熱媒体を加熱する加熱手段と、前記貯留部内の熱媒体が循環する循環回路とを有する燃焼装置において、通電状態に基づき貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を検知する水位検知手段と、当該水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段と、通電を停止して水位の検知を待機する水位検知待機時間を設ける検知制御手段を有し、前記通電制御手段が制御する通電の断続間隔は、水位検知待機時間よりも短いものであることを特徴とする燃焼装置。
- 検知制御手段は、通電制御手段によって一定期間、断続的に通電を行うことにより水位検知手段から発信された検知信号に基づき、貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を確定するものであり、流水回路の使用時には、検知制御手段による水位の確定以前に水位検知手段から発信された検知信号に基づき燃焼部の駆動を開始することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の燃焼装置。
- 熱媒体が貯留される貯留部と、前記熱媒体を加熱する加熱手段と、熱交換器とを備え、熱交換器は貯留部内にあり、該熱交換器には流水回路が接続され、前記貯留部には熱媒体が循環する循環回路が接続された燃焼装置において、通電状態に基づき貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を検知する水位検知手段と、当該水位検知手段に断続的に通電を行う通電制御手段と、通電制御手段によって一定期間、断続的に通電を行うことにより水位検知手段から発信された検知信号に基づき、貯留部内に貯留されている熱媒体の水位を確定する検知制御手段とを具備し、流水回路の使用時には、検知制御手段による水位の確定以前に水位検知手段から発信された検知信号に基づき燃焼部の駆動を開始することを特徴とする燃焼装置。
- 貯留部には複数の循環回路が直接的あるいは間接的に接続されており、検知制御手段は、前記循環回路の回路数に応じて水位検知時間を設定することを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の燃焼装置。
- 循環回路には暖房端末が接続されていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の燃焼装置。
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