JP5734677B2 - 一缶二水型風呂給湯器 - Google Patents
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Description
循環流量BW(リットル/分)=追い焚き熱量Q'(kcal/分)/(風呂往き温度(℃)−風呂戻り温度(℃))
前記熱交換器を加熱する燃焼装置と、
前記浴槽内の水を、前記風呂戻り管と前記追い焚き用水管と前記風呂往き管とを含む追い焚き循環経路の前記風呂戻り管側から取り込んで循環させる循環ポンプと、
前記風呂戻り管に設けられた風呂戻り温度センサと、
前記風呂往き管に設けられた風呂往き温度センサと、
前記循環ポンプを作動させて前記浴槽内の水を前記追い焚き循環経路を通じて循環させながら前記燃焼装置で前記熱交換器を加熱することで前記浴槽内の水を昇温する追い焚き動作を制御すると共に、前記追い焚き動作を給湯停止中に行う場合は前記給湯用水管内の水が沸騰しないように前記燃焼装置の燃焼面の全部または一部を間欠的に燃焼させる制御部と、
を備え、
前記制御部は、給湯停止中の前記追い焚き動作における単位時間当たりの循環流量を、前記風呂往き温度センサの検出する風呂往き温度と前記風呂戻り温度センサの検出する風呂戻り温度との温度差と、前記燃焼装置が前記追い焚き用水管に与える熱量とに基づく演算に、燃焼オフ期間中の前記熱交換器による放熱量を加味して算出する
ことを特徴とする一缶二水路型風呂給湯器。
ことを特徴とする[1]に記載の一缶二水路型風呂給湯器。
ことを特徴とする[2]に記載の一缶二水路型風呂給湯器。
ことを特徴とする[2]または[3]に記載の一缶二水路型風呂給湯器。
ことを特徴とする[2]乃至[4]のいずれか1つに記載の一缶二水路型風呂給湯器。
前記制御部は、前記循環流量を繰り返し算出すると共に、算出した循環流量が前記記憶部に記憶されている有効な循環流量に対して所定の許容変動量を超えて変化したとき、その変化した方向へ前記許容変動量より少ない所定量だけ前記有効な循環流量を変化させた値に前記記憶部内の有効な循環流量を更新する
ことを特徴とする[1]乃至[5]のいずれか1つに記載の一缶二水路型風呂給湯器。
給湯動作においては、注湯電磁弁25は閉じている。給湯管12の延設先に設けられた水栓が開くと、流量センサ29により通水が検出される。制御部45は、流量センサ29が通水を検出すると、バーナー部18を点火し、設定温度の湯が出るように、燃焼量や水量サーボ26、バイパス調整弁28の開度を制御する。給水管11からの給水は給湯用水管14aを通る際に加熱されて出湯される。
浴槽3に湯を注ぐ注湯動作では、バーナー部18を燃焼させた状態で注湯電磁弁25および水量サーボ26を開くことにより、熱交換器14の給湯用水管14aを通じて加熱した給水を給湯管12から連結管24を経て風呂戻り管17へ送り出し、追い焚き循環経路(風呂戻り管17と風呂往き管16)を通じて浴槽3へ落とし込む。
追い焚き動作では、注湯電磁弁25を閉じ、循環ポンプ31を作動させて、バーナー部18を燃焼させる。循環ポンプ31を作動させると浴槽3内の水は、風呂戻り管17側から取り込まれ、風呂戻り管17、追い焚き用水管14b、風呂往き管16からなる追い焚き循環経路を経由して浴槽3に戻るように循環する。浴槽水は熱交換器14の追い焚き用水管14bを通る際に加熱される。
バーナー部18を連続燃焼させている状態で追い焚きしているときの循環流量の算出は、特許第3001961号に開示されている方法等により求まる。すなわち、安定した連続燃焼の状態では、風呂往き温度センサ42が検出する風呂往き温度と風呂戻り温度センサ43が検出する風呂戻り温度との温度差(風呂往き戻り温度差)と、追い焚き用水管14bを流れる湯水にバーナー部18から与える熱量とに基づいて循環流量を導出することができる。
(第1ステップ)
温度に基づく補正を行う。温度に基づく補正を行った循環流量(温度補正後循環流量)は以下の式で求める。
温度補正後循環流量=追い焚き熱量÷((風呂往き温度−風呂戻り温度)×温度補正値)
温度補正後循環流量に対してさらに流量に基づく補正を行う。流量に基づく補正を行った循環流量は以下の式で求める。
循環流量=温度補正後循環流量×流量補正値
ここで、流量補正値は、温度補正後循環流量に応じて定まる補正値である。第1ステップで求めた温度補正後循環流量は、最終的に補正の完了した循環流量を求める過程で得られる暫定の循環流量である。
放熱量を加味しないで求めた循環流量を基本循環流量BWとする。基本循環流量BWは以下のように算出される。
BW(リットル/分)=熱量Q' (kcal/分)÷(風呂往き温度(℃)−風呂戻り温度(℃))
ここで、追い焚き側に与える熱量Q'(Output)=Input×η、とする。Inputはバーナー部18に与えるガス量に対応する熱量であり、熱効率ηは、Inputのうち追い焚き用水管14bが受ける熱量の比率を示す。
BW1(リットル/分)=熱量Q'(kcal/分)/((風呂往き温度(℃)−風呂戻り温度(℃))×(1/(((BW40-BW0)/40)×風呂戻り温度+BW0)))
なお、各式における‘/’の記号は除算を示す。また、算出されるBW1が、3.00(リットル/分)≦BW1≦12.00(リットル/分)の範囲から外れる場合は、範囲内に収まるようにリミッターを設ける。例えば13リッターだったら12リッターとする。
BW40は、風呂戻り温度40℃での温度補正値 [定数データ]であり、たとえば、0.8を使用する。
BW0は、風呂戻り温度0℃での温度補正値[定数データ]であり、たとえば、1を使用する。
なお、この温度補正値は、風呂戻り温度以外の条件を同一として、風呂戻り温度40℃と0℃における実際の循環流量を測定し、計算で求めた基本循環流量を測定値に一致させる補正値として求めたものである。本例では、0℃と40℃の2点を標本点として関数を定めたが、他の標本点に基づいて定めてもよい。
1/(((BW40-BW0)×風呂戻り温度/40)+BW0)
となっている。なお、風呂戻り温度に基づく温度補正値を風呂戻り温度補正値とする。
風呂往き温度補正値=[1/(((BW’40−BW’0)/40)×風呂往き温度+BW’0)]を求める。
ここで、BW’40は、風呂往き温度40℃での温度補正値[定数データ]であり、BW’0は、風呂往き温度0℃での温度補正値[定数データ]である。そして、この風呂往き温度補正値に、先ほどの風呂戻り温度補正値を加算して、
温度補正値=((1/(((BW40−BW0)/40)×風呂戻り温度+BW0))+(1/(((BW’40−BW’0)/40)×風呂往き温度+BW’0)))を求め、これを前述の第1ステップの演算に適用する。
温度補正後循環流量=熱量Q’(kcal/分)/((風呂往き温度(℃)−風呂戻り温度(℃))×((1/(((BW40−BW0)/40)×風呂戻り温度+BW0))+(1/(((BW’40−BW’0)/40)×風呂往き温度+BW’0)))) となる。
温度補正後循環流量=追い焚き熱量÷(風呂往き温度×風呂往き温度補正値−風呂戻り温度×風呂戻り温度補正値)
すなわち、
温度補正後循環流量=熱量Q’(kcal/分)/(風呂往き温度(℃)×((1/(((BW’40−BW’0)/40)×風呂往き温度+BW’0))−風呂戻り温度(℃)×(1/(((BW40−BW0)/40)×風呂戻り温度+BW0))))
となる。
第2ステップでは、第1ステップで算出した温度補正後循環流量BW1に対して、さらに流量補正値による補正を行って循環流量算値BW2を算出する。第1ステップの温度補正では、[風呂往き温度−風呂戻り温度]に温度補正値を乗算しているので、温度補正は、温度に対する基本循環流量のグラフを勾配補正していることになる。第2ステップの流量補正では、温度補正後循環流量に対して、流量に対応する補正量を加減算する補正を行う。すなわち、上記グラフを平行移動させる補正が行われる。
循環流量BW2(リットル/分)=BW1+(((BW12L−BW3L)/9(リットル/分))×BW1’)+(4×BW3L−BW12L)/3
ここで、BW1’は、BW1<BWLMaxの場合はBW1、それ以外ではBWLMaxとする。BWLMaxは循環流量補正最大値(リットル/分)[定数データ]であり、ここでは「6」とする。
BW12Lは循環流量12(リットル/分)の時の循環流量補正係数(リットル/分)[定数データ]であり、ここでは「2.4」とする。
以上のように、温度と流量に基づいて基本循環流量BWを補正することで、オフ燃焼中の放熱量を加味した循環流量を求めることができるが、本願発明者は、熱交換器が高温になる条件(すなわち、オフ燃焼中の放熱量が増加する条件)として、「給水圧が低い場合」をも見いだした。
図4、図5は、補正前、補正後の循環流量を示すグラフである。図4は実際の循環流量が8リットル/分の場合のグラフであり、図5は実際の循環流量が4リットル/分の場合のグラフである。各図では、水圧が0.5kg/平方cmの場合と2kg/平方cmの場合について、補正前の循環流量と、風呂戻り温度に基づく補正後の循環流量と、風呂戻り温度に基づく補正後の循環流量(温度補正後循環流量BW1)に対してさらに流量に基づく補正を加えた循環流量とを示してある。
10…一缶二水路型風呂給湯器
11…給水管
12…給湯管
14…熱交換器
14a…給湯用水管
14b…追い焚き用水管
14c…フィン
15…送風機
16…風呂往き管
17…風呂戻り管
18…バーナー部
19…ガス供給管
21…ガス弁
22…比例弁
24…連結管
25…注湯電磁弁
26…水量サーボ
27…バイパス管
28…バイパス調整弁
29…流量センサ
31…循環ポンプ
32…流水スイッチ
41…熱交温度センサ
42…風呂往き温度センサ
43…風呂戻り温度センサ
44…水管温度センサ
45…制御部
48…操作パネル
Claims (6)
- 給水管が入り側に給湯管が出側にそれぞれ接続された給湯用水管と、浴槽に通じる風呂戻り管が入り側に前記浴槽に通じる風呂往き管が出側にそれぞれ接続された追い焚き用水管とが通る一缶二水路型の熱交換器と、
前記熱交換器を加熱する燃焼装置と、
前記浴槽内の水を、前記風呂戻り管と前記追い焚き用水管と前記風呂往き管とを含む追い焚き循環経路の前記風呂戻り管側から取り込んで循環させる循環ポンプと、
前記風呂戻り管に設けられた風呂戻り温度センサと、
前記風呂往き管に設けられた風呂往き温度センサと、
前記循環ポンプを作動させて前記浴槽内の水を前記追い焚き循環経路を通じて循環させながら前記燃焼装置で前記熱交換器を加熱することで前記浴槽内の水を昇温する追い焚き動作を制御すると共に、前記追い焚き動作を給湯停止中に行う場合は前記給湯用水管内の水が沸騰しないように前記燃焼装置の燃焼面の全部または一部を間欠的に燃焼させる制御部と、
を備え、
前記制御部は、給湯停止中の前記追い焚き動作における単位時間当たりの循環流量を、前記風呂往き温度センサの検出する風呂往き温度と前記風呂戻り温度センサの検出する風呂戻り温度との温度差と、前記燃焼装置が前記追い焚き用水管に与える熱量とに基づく演算に、燃焼オフ期間中の前記熱交換器による放熱量を加味して算出する
ことを特徴とする一缶二水路型風呂給湯器。 - 前記制御部は、前記演算に対して、前記風呂戻り温度と、前記風呂往き温度と、前記算出の過程で求まる暫定の循環流量との中の少なくとも2つに基づく補正を行うことで、前記放熱量を加味した循環流量を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の一缶二水路型風呂給湯器。 - 前記制御部は、前記放熱量を加味しない場合に比べて、前記風呂往き温度または前記風呂戻り温度が高いほど、前記算出される循環流量が大きく減少するように補正する
ことを特徴とする請求項2に記載の一缶二水路型風呂給湯器。 - 前記制御部は、放熱量を加味しない場合に比べて、前記暫定の循環流量が所定量以下の場合には、前記暫定の循環流量が少ないほど、前記算出される循環流量が大きく減少するように補正する
ことを特徴とする請求項2または3に記載の一缶二水路型風呂給湯器。 - 前記制御部は、前記風呂戻り温度、前記風呂往き温度の一方もしくは双方に基づく補正を行って得た暫定の循環流量を、該暫定の循環流量に基づいてさらに補正する
ことを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1つに記載の一缶二水路型風呂給湯器。 - 有効な循環流量を記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記循環流量を繰り返し算出すると共に、算出した循環流量が前記記憶部に記憶されている有効な循環流量に対して所定の許容変動量を超えて変化したとき、その変化した方向へ前記許容変動量より少ない所定量だけ前記有効な循環流量を変化させた値に前記記憶部内の有効な循環流量を更新する
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1つに記載の一缶二水路型風呂給湯器。
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