JP3859837B2

JP3859837B2 - 燃焼装置

Info

Publication number: JP3859837B2
Application number: JP25154597A
Authority: JP
Inventors: 久恭渡辺; 寿久斉藤; 徹哉佐藤
Original assignee: 株式会社ガスター
Priority date: 1997-09-17
Filing date: 1997-09-17
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2017-09-17
Also published as: JPH1183168A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯路と風呂追い焚き路とが共通の熱交換器内を通過する一缶二水路式燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、いわゆる一缶二水路式燃焼装置において、給湯中に、風呂の追い焚き指令が出されると、循環ポンプを駆動させ、風呂追い焚き路に水を流すことによって、風呂追い焚きは開始される。
【０００３】
そして、給湯中に追い焚き指令が出されて、風呂追い焚き路に水が流れると、それまで、給湯路に流れている水の加熱に使われていた熱量の一部が、風呂追い焚き路に流れる水の加熱のために使用されることとなる。そのため、給湯路に流れる水を所定の設定温度まで加熱する熱量が不足し、給湯温度は低下する。このとき、例えば、給湯温度サーミスタが給湯温度の低下を検知して、給湯温度と設定温度の偏差に基づいたフィードバック制御が行われるが、一時的な給湯温度の変化が生じる。
【０００４】
給湯温度の変化は、風呂追い焚き路の水の吸熱によって生じるが、その吸熱量は、例えば、風呂追い焚き路を流れる水温及び循環流量によって異なる。即ち、風呂追い焚き路を流れる水の水温が高いと吸熱量は小さく、水温が低いと吸熱量は大きい。また、風呂追い焚き路を流れる水の循環流量が多いと吸熱量は大きく、循環流量が少ないと吸熱量が小さい。
【０００５】
このように、上述のように様々な燃焼条件によって風呂追い焚き路の水の吸熱量は異なるが、フィードバック制御のフィードバック量は、従来、固定された比例（Ｐ）・積分（Ｉ）・微分（Ｄ）定数（以下、ＰＩＤ定数という）を用いて求められていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このＰＩＤ定数があらかじめ設定された固定値である場合に、給湯温度と設定温度の偏差に基づいてフィードバック制御が行われるとき、風呂追い焚き路の水の吸熱量が異なると、適切なフィードバック制御が行われない場合がある。
【０００７】
即ち、風呂追い焚き路の水の吸熱量が多いと、十分なフィードバック熱量が給湯路の水に供給されず、給湯温度が設定温度に戻るのに比較的長い時間がかかる。また、吸熱量が少ないと、給湯路の水に与えられるフィードバック熱量が大きすぎ、給湯温度がハンチングを起こすおそれがある。
【０００８】
このように、ＰＩＤ定数が固定された値であると、風呂追い焚き路の水の吸熱量が変化したとき、給湯温度を適切に制御できない。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、給湯と風呂追い焚きの同時使用時において、風呂追い焚き路の水の吸熱量が異なる場合であっても、給湯温度を安定的に制御することができる燃焼装置を提供することである。
【００１０】
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、給湯と風呂追い焚きが同時に行われているとき、該熱交換器における風呂追い焚き路の水の吸熱量が大きいほど、値が大きくなるように設定された比例・積分・微分定数に基づいて、該熱交換器に供給する熱量を求める制御手段を有することを特徴とする一缶二水路式燃焼装置である。
【００１１】
本構成により、風呂追い焚き路の水の吸熱量に応じた熱量が熱交換器に供給されるため、同時使用時において、給湯温度をより安定的に制御できる。
【００１２】
また、本発明の第二の構成は、上記第一の構成において、前記制御手段は、前記吸熱量を風呂追い焚き路内の循環流量及び前記熱交換器に入る風呂追い焚き路内の水の温度により決定することを特徴とする一缶二水路式燃焼装置である。
【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における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。
【００１５】
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。
【００１６】
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、給湯管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。
【００１７】
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。
【００１８】
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と設けられている。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。
【００１９】
そして、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、ガス比例弁６及び循環ポンプ２１などを制御する。
【００２０】
例えば、給湯単独使用時においては、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、設定温度の給湯を行うのに必要なフィードフォワード熱量及びフィードバック熱量を求め、ガス比例弁６の開度を制御する。
【００２１】
そして、給湯単独使用時に、リモコン３１などに設けられた図示しない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、給湯及び風呂追い焚きの同時使用が開始される。風呂追い焚き要求が出されると、制御部３０は、循環ポンプ２１を駆動することにより浴槽２２の水を風呂追い焚き路２０内を循環させる。
【００２２】
図２は、熱交換器１の断面を示す図である。図２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。そして、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。従って、同時使用時においては、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の湯水によって吸熱されるので、給湯温度が低下する。即ち、給湯路１０内の水が得る熱量である給湯号数が減少する。
【００２３】
また、図３は、この給湯号数とガス比例弁６の開度の関係を示す図である。図３におけるラインＡは、給湯単独時におけるガス比例弁６の開度に対応したの給湯号数を表している。ガス比例弁６の開度が最小開度（min ）から最大開度（max ）に変化するに応じて、ラインＡに表される給湯号数は大きくなる。
【００２４】
そして、給湯単独使用から同時使用になると、風呂追い焚き路２０の水が給湯路１０の湯水から吸熱するため、同じ開度であっても、給湯号数は減少する。さらに、その減少量は吸熱量によって異なる。従って、同時使用時の給湯号数は、図３におけるラインＢ１、Ｂ２、Ｂ３に示すようにラインＡの位置から下方向にずれる。また、ラインＢ１、Ｂ２、Ｂ３は、それぞれ、風呂追い焚き路２０の水の吸熱量が小さいとき、吸熱量が中程度であるとき、吸熱量が大きいときの給湯号数を表している。
【００２５】
このように、風呂追い焚き路２０の水の吸熱によって給湯号数が変化すると、制御部３０は、給湯温度と設定温度の偏差に基づいたフィードバック制御を行う。このとき、フィードバック制御におけるフィードバック熱量を求める際に上記ＰＩＤ定数が固定値であると、上述のように、給湯温度制御が適切に行えない場合がある。
【００２６】
図４は、ＰＩＤ定数があらかじめ想定された所定の吸熱量（本実施の形態においては、例えば上記図３におけるラインＢ２に対応する中程度の吸熱量とする）に対応した固定値であるとき、異なる吸熱量における給湯温度の変化を示す図である。
【００２７】
図４（ａ）は、風呂追い焚き路の水の吸熱量が、所定の吸熱量（図３におけるラインＢ２に対応）付近であるときの給湯温度の変化を示す。図４（ａ）によれば、同時使用によって、給湯温度が一時的に低下するが、適切なフィードバック量により、素早く設定温度に戻る。
【００２８】
さらに、図４（ｂ）は、風呂追い焚き路の水の吸熱量が、所定の吸熱量より大きいとき（図３におけるラインＢ３に対応）の給湯温度の変化を示す。同時使用によって給湯温度が低下し、フィードバック制御が行われるとき、吸熱量が大きいにもかかわらず、それよりも小さい上記ラインＢ２の吸熱量に対応してＰＩＤ定数が設定されているため、フィードバック量が小さい。即ち、ガス比例弁６の開度変化が小さい。従って、図４（ｂ）に示すように、給湯温度が設定温度に戻るのに、比較的長い時間を要する。
【００２９】
さらに、図４（ｃ）は、風呂追い焚き路の水の吸熱量が、所定の吸熱量より小さいとき（図３のラインＢ１に対応）の給湯温度の変化を示す。同時使用によって給湯温度が低下し、フィードバック制御が行われるとき、吸熱量が少ないにもかかわらず、それよりも大きい上記ラインＢ２の吸熱量に対応してＰＩＤ定数が設定されているため、フィードバック熱量が大きい。従って、このフィードバック熱量に対応してガス比例弁６の開度を開けると、図４（ｃ）に示すように、給湯温度が大きく変化して、ハンチングが発生する。
【００３０】
従って、本発明の実施の形態においては、風呂追い焚き路の水の吸熱量に応じたＰＩＤ定数が与えられる。具体的には、例えば図５に示すような、吸熱量に応じた複数のＰＩＤ定数のテーブルが制御部３０のメモリに記憶される。また、ＰＩＤ定数は所定の関係式から演算により求められてもよい。そして、制御部３０は、実際の吸熱量に応じたＰＩＤ定数を選択して、フィードバック熱量を求める。
【００３１】
さらに詳しくは、上記図４（ｂ）のように、風呂追い焚き路２０の水の吸熱量が大きいときは、比較的大きいフィードバック熱量を必要とする。従って、図５に示すように、大きいＰＩＤ定数が選択され、大きいフィードバック熱量が供給される。これにより、風呂追い焚き路２０の水の吸熱量が多くとも、給湯路１０の水に十分なフィードバック熱量が供給されるので、給湯温度を素早く設定温度に戻すことが可能となる。即ち、吸熱量が大きい場合であっても、図４（ｂ）における点線に示すように、上記図４（ａ）とほぼ同様の適切フィードバック制御が行われる。
【００３２】
また、上記図４（ｃ）のように、風呂追い焚き路２０の水の吸熱量が少ないときは、大きいフィードバック熱量が供給されると、上述のように、給湯温度がハンチング状態になる。従って、図５に示すように、小さいＰＩＤ定数が選択され、比較的小さいフィードバック熱量が供給される。これにより、給湯路１０の水には、適切なフィードバック熱量が供給され、給湯温度はハンチングを起こさずに、素早く設定温度に戻ることが可能となる。即ち、吸熱量が小さい場合であっても、図４（ｃ）における点線に示すように、上記図４（ａ）とほぼ同様の適切フィードバック制御が行われる。
【００３３】
なお、本実施の形態おいて、風呂追い焚き路２０内の水の吸熱量の大小は、上記従来の技術で述べたように、例えば、風呂追い焚き路２０内の循環流量及び熱交換器１に入る風呂追い焚き路２０の水の温度から判断される。そして、この循環流量は、例えば、循環ポンプ２１に加えられる駆動電流又は図１に図示されない追い焚き路２０に配置された水量センサの検出値から求めることができる。また、風呂追い焚き路２０の水温は、例えば、浴槽水温センサ２３の検出値が用いられる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、一缶二水路式燃焼装置において、給湯と風呂追い焚きの同時使用時されるとき、風呂追い焚き路の水の吸熱量が異なる場合であっても、風呂追い焚き路の水の吸熱量に応じた比例・積分・微分定数に基づいて、給湯路の水に供給するフィードバック熱量が求められるので、給湯温度を安定的に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における一缶二水路式燃焼装置の構成図である。
【図２】熱交換器１の断面を示す図である。
【図３】給湯号数とガス比例弁６の開度の関係を示す図である。
【図４】ＰＩＤ定数があらかじめ想定された所定の吸熱量に対応した固定値であるとき、異なる吸熱量における給湯温度の変化を示す図である。
【図５】吸熱量に応じた複数のＰＩＤ定数のテーブルの例である。
【符号の説明】
１熱交換器
１０給湯路
２０風呂追い焚き路
２１循環ポンプ
２３浴槽水温センサ
３０制御部
３１リモコン

Claims

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、
給湯と風呂追い焚きが同時に行われているとき、該熱交換器における風呂追い焚き路の水の吸熱量が大きいほど、値が大きくなるように設定された比例・積分・微分定数に基づいて、該熱交換器に供給する熱量を求める制御手段を有することを特徴とする一缶二水路式燃焼装置。
請求項１において、
前記制御手段は、前記吸熱量を風呂追い焚き路内の循環流量及び前記熱交換器に入る風呂追い焚き路内の水の温度により決定することを特徴とする一缶二水路式燃焼装置。