JP2004264019A - Heating controller for water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガス瞬間給湯器や風呂釜給湯器などの給湯器の加熱制御装置に関し、さらに詳しくは、湯の断続的使用に際しての再出湯時の開栓からバーナの点火までの時間を制御するようにした給湯器の加熱制御装置に関するものである。 The present invention relates to a heating control device for a water heater such as a gas instantaneous water heater or a bath water heater, and more particularly, controls a time period from opening of a hot water outlet to intermittent use of hot water to ignition of a burner. The present invention relates to a heating control device for a water heater as described above.
近年、ガス瞬間給湯器や風呂釜給湯器などの給湯器の湯質の向上に対して、特に台所やシャワー等直接肌に当てる温度域での断続使用性についてさらなる使用勝手良さが求められている。 In recent years, for the improvement of hot water quality of hot water heaters such as instantaneous gas water heaters and bath water heaters, further ease of use has been demanded especially for intermittent use in the temperature range where the skin is directly applied to the skin such as kitchens and showers. .
このような性能をもたせる方法として、従来、熱交換器の出湯口側の出湯温度を設定温度よりも高温に設定しておき、その湯に水を混合して出湯し、その混合率を可変バルブで調整し、常に一定の湯温を得るものがある。しかし、バルブ駆動の為のモータ,回路等を必要とする為、コストアップが大きな欠点であった。 Conventionally, as a method for providing such performance, a tapping temperature at a tapping port side of a heat exchanger is set to be higher than a set temperature, water is mixed with the tapping water, and the mixing rate is adjusted by a variable valve. In some cases, the temperature is adjusted to obtain a constant hot water temperature. However, since a motor, a circuit, and the like for driving the valve are required, the cost is a major drawback.
このような装置を使用しないで断続使用性の向上をねらったものとしては、たとえば特公平1−31108号公報、あるいは特開平2−161255号公報に示されるものがある。
たとえば特公平1−31108号公報に示される給湯器は、熱交換器の出湯口側の給湯管に設けられた出湯温度検出器からの検知信号により出湯開始前の湯温を検知し、その湯温を基準温度と比較して初期出湯モードか再出湯モードかを判別し、それぞれの出湯モードに応じたシーケンスに基づいてバーナを制御するものである。
As a device which aims to improve the intermittent usability without using such a device, there is one disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-31108 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-161255.
For example, the hot water supply disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-31108 detects a hot water temperature before the start of hot water supply by a detection signal from a hot water temperature detector provided in a hot water supply pipe on a hot water outlet side of a heat exchanger. The temperature is compared with the reference temperature to determine whether the mode is the initial hot-water mode or the hot-water mode, and the burner is controlled based on a sequence corresponding to each hot-water mode.
一方特開平2−161255号公報に示される給湯器は、出湯温度検出器により検知される出湯開始前の湯温に基づいて通水検知スイッチ(水流スイッチ)がONしてからバーナが点火されるまでの時間を変えたり、あるいはその湯温に水量センサにより検知される単位時間当りの水の流量を加味してバーナが点火され
るまでの時間を変えるというものである。
しかしながら、前述の特公平1−31108号公報に示される給湯器によれば、給湯栓の開栓からバーナの点火までの時間が初期出湯モード、再出湯モードのそれぞれのモード内においては常に一定である。そのために給湯栓の開き具合いによって給湯管を流れる湯の単位時間当りの流量が少ない時には給湯管内の湯が未だ十分に排出されないうちにガスバーナが点火されることにより再出湯時にオーバーシュートが生じるという問題があり、逆に湯の流量が多い時にはガスバーナの点火が遅れてアンダーシュートが過大に引き起こされるという問題があった。 However, according to the water heater disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-31108, the time from opening of the hot water tap to ignition of the burner is always constant in each of the initial hot water supply mode and the re-hot water supply mode. is there. Therefore, when the flow rate of the hot water flowing through the hot water supply pipe per unit time is small due to the degree of opening of the hot water tap, the gas burner is ignited before the hot water in the hot water pipe is not yet sufficiently discharged, so that an overshoot occurs at the time of re-hot water. On the other hand, when the flow rate of hot water is large, there is a problem that ignition of the gas burner is delayed and undershoot is excessively caused.
一方特開平2−161255号公報に示される給湯器によれば、出湯温度検知器により検知される出湯開始前の湯温に基づいて開栓からバーナ点火までの時間を制御するものでは、やはりその再出湯時の配管を流れる湯量によってオーバーシュートやアンダーシュートが生じるという問題がある。
またこの湯温に配管を流れる湯量を加味して点火までの時間を制御するものであっても、今度は入水温度の違いによる再出湯時の湯温低下速度の相違により、やはりオーバーシュートやアンダーシュートが生じるという問題は依然解決出来ない。
On the other hand, according to the water heater disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-161255, the time from opening to ignition of the burner is controlled based on the hot water temperature before the start of hot water detected by the hot water temperature detector. There is a problem that overshoot and undershoot occur depending on the amount of hot water flowing through the pipe at the time of hot water re-discharge.
In addition, even if the time until ignition is controlled by adding the amount of hot water flowing through the piping to this hot water temperature, the overshoot and undershoot still occur due to the difference in the temperature of the hot water at the time of re-starting due to the difference in the incoming water temperature. The problem of shooting can not be solved.
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、給湯器における湯の断続的使用に際しての再出湯時に、入水温度と設定温度および配管を流れる湯の単位時間当りの流量に基づいて開栓からバーナの点火までの時間を可変制御することで常に良好な出湯特性を得ることのできるようにした加熱制御装置を提供することにある。これにより再出湯時にオーバーシュートやアンダーシュートが生じず、しかも所期の湯温の出湯が速やかに得られるようにせんとするものである。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a hot water flowing through a hot water flowing through a pipe at the time of intermittent use of hot water in a hot water supply device. It is an object of the present invention to provide a heating control device capable of constantly obtaining good tapping characteristics by variably controlling the time from opening to ignition of the burner based on the flow rate per unit time. Thus, overshoot or undershoot does not occur at the time of re-starting the hot water, and the desired hot water temperature can be obtained quickly.
上記課題を解決する本発明の請求項1記載の給湯器の加熱制御装置は、
入水管および出湯管を備えた熱交換器と、この熱交換器を加熱するバーナと、前記入水管に設けられ入水温度(Tc)を検知する入水温検知手段と、前記入水管または出湯管に設けられ湯水の単位時間当たりの流量(Q)を検知する流量検知手段と、前記出湯管より出湯される湯の設定温度(To)を設定する出湯温度設定手段とを備えた給湯器において、
給湯栓の開栓からバーナの点火までの時間を可変制御する可変制御手段を備え、
前記給湯栓の開栓からバーナの点火までの時間は、
(To−Tc)×Q2の式から求められる値に関連づけられ、上記求められた値が大きいほど短く設定されることを要旨とする。
The heating control device for a water heater according to
A heat exchanger provided with a water inlet pipe and a hot water pipe, a burner for heating the heat exchanger, a water temperature detecting means provided on the water pipe for detecting a water temperature (Tc), A water heater provided with a flow rate detecting means for detecting a flow rate (Q) per unit time of hot water and a tapping temperature setting means for setting a set temperature (To) of hot water discharged from the tapping pipe;
A variable control means for variably controlling the time from opening of the hot water tap to ignition of the burner,
The time from opening of the water tap to ignition of the burner is:
(To-Tc) associated with the value obtained from the equation × Q 2, and subject matter to be set shorter as the determined value is greater.
上記の構成を有する本発明に係る給湯器の加熱制御装置によれば、入水管を介して熱交換器へ供給されてきた水がバーナにより加熱されて出湯水として出湯管より得られるものであるが、その出湯開始に際して入水管に設けられた入水温検知手段と、入水管または出湯管に設けられた湯水の流量検知手段からの入力信号によって入水温度と単位時間当りの水の流量とが検知され、また出湯温度設定手段によって出湯温度が設定されているので、その設定温度(To)と入水温度(Tc)および流量(Q)とから(To−Tc)×Q2を求め、この値が大きいほど、開栓からバーナの点火までの時間が短くなるように可変制御される。
この結果、再出湯時の出湯開始直後には、湯量(Q)が多いときには早めに点火動作に入り、湯量(Q)が少ないときには点火動作を遅らせると共に、通水を設定温度にまで昇温させるのに必要な熱量((To−Tc)×Q)によっても点火動作に入る時間を制御することによりオーバーシュートやアンダーシュートが生じることなく、速やかに所望の設定温度の出湯が得られる。
したがってこれをガス瞬間給湯器や風呂釜給湯器などに適用することは、使用者にとって思わず熱い湯が出たり、冷たい水が出たりということもなく、所望の湯温の出湯が速やかに得られてすこぶる使い勝手の良いものであり、その産業上の有益性は極めて大きいものである。
According to the heating control device for a water heater according to the present invention having the above configuration, the water supplied to the heat exchanger via the water inlet pipe is heated by the burner and obtained as hot water from the hot water outlet pipe. However, at the start of tapping, the incoming water temperature and the flow rate of water per unit time are detected by input signals from the incoming water temperature detecting means provided in the inlet pipe and the hot water flow rate detecting means provided in the incoming pipe or tapping pipe. It is, and since the hot water temperature is set by the hot water temperature setting means, since the set temperature (to) and the incoming water temperature (Tc) and flow rate (Q) and (to-Tc) × Q 2 determined, this value Variable control is performed such that the larger the value, the shorter the time from opening to ignition of the burner.
As a result, immediately after the start of tapping at the time of tapping again, the ignition operation is started early when the amount of hot water (Q) is large, and the ignition operation is delayed when the amount of hot water (Q) is small, and the flow of water is raised to the set temperature. By controlling the time for starting the ignition operation also by the amount of heat ((To−Tc) × Q) required for the above operation, tapping at a desired set temperature can be obtained quickly without overshoot or undershoot.
Therefore, applying this to a gas instantaneous water heater or a bath kettle water heater, etc., makes it possible to quickly obtain hot water with a desired hot water temperature without unexpected hot water or cold water coming out to the user. It is extremely user-friendly, and its industrial benefits are extremely large.
以上説明した本発明の構成、作用を一層明らかにするために、以下、本発明の給湯器の加熱制御装置における好的な実施形態について説明する。 In order to further clarify the configuration and operation of the present invention described above, a preferred embodiment of the water heater heating control device of the present invention will be described below.
以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説明する。
図1は、本発明が適用されるガス給湯器の概略構成を示したものである。この図1に示したガス給湯器10は、給水管12および出湯管14が配管された熱交換器16がケーシング18内に配設されると共に、このケーシング18内にはその熱交換器16を加熱するガスバーナ20が配設されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a gas water heater to which the present invention is applied. In the
前記給水管12には水の流れおよびその流量を検知する水流スイッチ(流量センサ)22やその水の温度を検知する入水温サーミスタ24が設けられ、またその水の流れを規制する水ガバナ26なども設けられている。一方前記出湯管14には出湯温度を検知する出湯温サーミスタ28が設けられている。
The
一方、前記ガスバーナ20のガス管路30には元電磁弁32、メイン電磁弁34およびガス比例弁36がそれぞれ設けられており、またガスバーナ20に燃焼用空気を供給するための送風ファン38が連繋されている。
On the other hand, a
そしてこのガス給湯器の運転を制御するバーナコントローラ40の入力側には、前記水流スイッチ(流量センサ)22、入水温サーミスタ24、出湯温サーミスタ28等が接続され、またバーナコントローラ40の出力側にはガス比例弁36、送風ファン38のファンモータ(図示せず)などが接続されている。尚、出湯
管14の出湯口には給湯栓42が設けられている。
The water flow switch (flow rate sensor) 22, the incoming
このガス湯沸器10は、給湯栓42を開くと水流スイッチ(流量センサ)22がONし、コントローラに通電されて送風ファン38が回転する。そして送風ファンが回転してプリパージの後、元電磁弁32とメイン電磁弁34が開き、ガス比例弁36が緩点火動作となり、ガスバーナ20にガスが供給される。それと同時にイグナイタによる点火プラグ(図示せず)の連続的なスパークによりガスバーナ20が点火される。
In the
そして緩点火動作が終了すると、ガスバーナ20と送風ファン38との間の比例制御が開始される。すなわち、出湯温サーミスタ28で検出した湯温と設定した湯温とに差があると、コントローラ40でそれを判断してガス比例弁36へ信号を送り、ガスバーナ20への供給ガス量を調整して熱交換器16の出湯口温度
を一定に保つようにする。
When the mild ignition operation is completed, the proportional control between the
またガス比例弁36による供給ガス量の変化に応じてコントローラ40から送風ファン38のファンモータへ信号が送られ、常にガス量と空気量とが一定の関係に保たれるように制御される。かくしてガスバーナ20の燃焼ガスによって熱交換器16が加熱され、給水管12を介して熱交換器16へ送られてきた水は所定の温度に加熱されて出湯管14より給湯栓42を介して出湯される。
In addition, a signal is sent from the
次に本発明の再出湯時における制御を図2に示したフローチャートに従って説明すると、まず初めに給湯栓42が開かれたかどうかは、水流スイッチ22がONされたか否か(ステップ1,以下「S1」のように表示する。)によって判断される。 Next, the control at the time of re-starting the hot water supply according to the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Is displayed as ").
そしてS1において水流スイッチ22がONされた(S1:「YES」)と判断されると、前述のように送風ファン38の回転後プリパージの段階に入るが、この実施例ではプリパージ(1)(0.5秒 )とプリパージ(2)(可変)の2段階に分けて開栓からガスバーナ20の点火までの時間を可変制御するようにしている。
If it is determined in S1 that the
すなわちプリパージ(1)の段階では、水流スイッチ22がONされてから0.5秒間待機状態とし(S2)、次いでプリパージ(2)の段階に入りコントローラ40の制御により再出湯時のガスバーナのアウトプット値を修正した修正アウトプット値に応じて定められる所定の時間待機状態に置かれる(S3)。これの
詳細については後で詳しく説明する。
That is, in the stage of pre-purge (1), the
そしてS3においてプリパージ(2)の時間が経過すれば、ガスバーナ20のガス比例弁36等が開かれて緩点火動作となり、点火プラグのスパークによりガスバーナ20の点火が行われる(S4)。そしてその後は前述のように、ガスバーナ20と送風ファン38との間の比例制御が開始され、出湯温サーミスタ28で検知される出湯温度と設定温度との比較によりガスバーナ20へのガス供給量と送風ファン38への空気供給量との制御が行われる(S5)。
After the lapse of the pre-purge (2) in S3, the gas
ここで前述のプリパージ(2)における点火までの待機時間について説明すると、このプリパージ(2)における待機時間(T)は、次のように決定される。すなわち、給湯器の所要アウトプット(通水を設定温度にまで昇温させるのに必要な水に与える熱量)は、フィード・フォワード(FF制御)の場合、(1)式により表わされるものであるが、
所要アウトプット値=C×(To−Tc)×Q [kcal/min]・・・(1)
ここにTo:設定温度[℃]
Tc:入水温度[℃]
Q:単位時間当たりの水の流量[リットル/min]
C:水の比熱[kcal/リットル℃]
この(1)式に示した給湯器の所要アウトプットを(1)の式において、Cは一定と考えられる為変化しないので省略して、(1)式にさらに流量Qを乗じた値(ここでは、修正所要アウトプットと呼ぶ)を求める。
修正所要アウトプット値=所要アウトプット値×Q
=(To−Tc)×Q2 [kcal・リットル/(min)2]・・・(2)
Here, the standby time until ignition in the prepurge (2) will be described. The standby time (T) in the prepurge (2) is determined as follows. That is, the required output of the water heater (the amount of heat given to the water required to raise the flow of water to the set temperature) is expressed by equation (1) in the case of feed forward (FF control). But,
Required output value = C × (To−Tc) × Q [kcal / min] (1)
Here To: Set temperature [° C]
Tc: incoming water temperature [° C]
Q: Flow rate of water per unit time [liter / min]
C: Specific heat of water [kcal / liter ° C]
In the equation (1), the required output of the water heater shown in the equation (1) is not changed because C is considered to be constant, and is not changed. Therefore, a value obtained by further multiplying the equation (1) by the flow rate Q (here Then, it is called the correction required output).
Corrected required output value = Required output value x Q
= (To-Tc) × Q 2 [kcal·liter / (min) 2 ] (2)
そしてこの修正所要アウトプット値が演算により求められると、図3のグラフに示される修正所要アウトプット値と点火までの時間(T)(プリパージ(2)における)との関係図よりその時間(T)が決定される。 When the corrected required output value is obtained by calculation, the time (T) (T) (in the prepurge (2)) between the corrected required output value and the ignition time (in prepurge (2)) shown in the graph of FIG. ) Is determined.
すなわちこの図3に示した関係図では、横軸にガスバーナの修正所要アウトプット値を採り、縦軸に点火までの時間(秒)を採っている。この図に実線Aで示されるように、修正所要アウトプットが0(零)からある一定の値までの間は点火までの時間(プリパージ(2)の時間)は一定とし、これを越えると修正所要アウトプットが大きくなるにつれて漸次点火までの時間を短くしていている。 That is, in the relationship diagram shown in FIG. 3, the horizontal axis indicates the required output value of the gas burner, and the vertical axis indicates the time (second) until ignition. As shown by a solid line A in this figure, the time until ignition (time of pre-purge (2)) is constant while the output required for correction is from 0 (zero) to a certain value, and when the output exceeds this value, the correction is performed. As the required output increases, the time until gradual ignition is shortened.
これは修正所要アウトプットが大きいということは、水の流量が多目であるか、もしくは必要熱量が大きいということを意味するのでその分プリパージ(2)の時間を短くして早くガスバーナを点火させるという意図に基づくものである。そしてこれにより再出湯時のアンダーシュートを回避しようとするものである。 This means that the large output required for correction means that the flow rate of water is large or the required amount of heat is large. Therefore, the time of the prepurge (2) is shortened accordingly and the gas burner is ignited quickly. This is based on the intention. In this way, an attempt is made to avoid an undershoot at the time of re-watering.
これに対して修正所要アウトプットが小さいということは、水の流量が少な目であるか、もしくは必要熱量が小さいことを意味するので、その分プリパージ(2)の時間を長くしてガスバーナの点火を遅らせるという意図に基づくものである。そしてこれにより再出湯時のオーバーシュートを回避しようとするものである。 On the other hand, a small output required for correction means that the flow rate of water is small or the required amount of heat is small. Therefore, the time of the prepurge (2) is lengthened by that much and the ignition of the gas burner is started. It is based on the intention to delay. In this way, an attempt is made to avoid overshoot at the time of re-watering.
修正所要アウトプットが0(零)〜ある一定の値までの範囲で点火までのプリパージ(2)の時間を一定としたのは、その間は水の流量が少な目であるから再出湯時の点火時間をさらに遅らせてオーバーシュート、アンダーシュートを防ぐ必要性が認められない(FB制御によりオーバーシュート、アンダーシュートがコントロールされる為)為である。特に一定値とせず図3の二点鎖線で表わされるようにしてもよい。 The reason why the pre-purge (2) time until ignition is constant in a range where the output required for correction is from 0 (zero) to a certain value is that the flow rate of water is small during that time, so the ignition time at the time of re-starting hot water Need not be recognized to prevent overshoot and undershoot further (because overshoot and undershoot are controlled by FB control). In particular, the value may not be a constant value and may be represented by a two-dot chain line in FIG.
このように上記実施例によれば、再出湯時に給湯栓42の開き具合に応じて、すなわち配管を流れる水の単位時間当りの流量および必要熱量に応じて開栓から点火までの時間が可変制御されるものである。また、その開栓から点火までの時間の制御は、設定温度と入水温度および水の単位時間当りの流量に応じてなされるものであるから、FF制御の利点であるように、所望温度の出湯が速やかに得られるものである。
したがって再出湯時に配管を流れる湯の流量の多少に拘らずオーバーシュートやアンダーシュートが回避され、しかも所望の湯温の湯が速やかに得られるという一挙両得の効果が達成されるものである。
As described above, according to the above embodiment, the time from opening to ignition is variably controlled according to the degree of opening of the
Therefore, overshoot and undershoot are avoided irrespective of the flow rate of the hot water flowing through the pipe at the time of re-starting hot water, and furthermore, the effect of obtaining hot water at a desired hot water temperature is obtained at once.
尚、上記実施例では、プリパージ(1)とプリパージ(2)とを分けて2段階の制御を行うようにしたが、必ずしもプリパージ(1)とプリパージ(2)とを分ける必要はない。この場合には、図3に仮想線Bで示したようにプリパージ(1)とプリパージ(2)の時間を合算した状態での点火時間を決定すればよい。いずれにしてもプリパージの時間を調整することにより開栓から点火までの時間を制御するものであるから、その間はガスバーナのガス管路は開かれておらず、生ガスが点火までの間に洩れるという心配もないので器具使用上の安全も担保されることになる。 In the above embodiment, the prepurge (1) and the prepurge (2) are separately performed to perform the two-stage control. However, it is not always necessary to divide the prepurge (1) and the prepurge (2). In this case, the ignition time in a state in which the times of the prepurge (1) and the prepurge (2) are added as shown by a virtual line B in FIG. 3 may be determined. In any case, since the time from opening to ignition is controlled by adjusting the prepurge time, the gas line of the gas burner is not opened during that time, and raw gas leaks before ignition. There is no need to worry about this, so the safety in using the equipment is also ensured.
その他本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更・改良が可能であることは言うまでもないことである。たとえば、本発明では再出湯時での開栓から点火までの動作を問題としているので、再出湯なのか初期出湯なのかの判別までは問題としていない。これについてはいろいろなやり方があるので、ここでは説明を割愛する。 In addition, the present invention is not limited to the above embodiment at all, and it goes without saying that various design changes and improvements can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the present invention, since the operation from the opening to the ignition at the time of hot water re-discharge is a problem, the determination of whether the hot water is the re-hot water or the initial hot water is not a problem. There are many ways to do this, so I won't go into that here.
10 ガス湯沸器
12 給水管(入水管)
14 出湯管
16 熱交換器
20 ガスバーナ
22 水流スイッチ(流量センサ)
24 入水温サーミスタ
40 バーナコントローラ
42 給湯栓
10
14 tapping
24 Inlet
Claims (1)
給湯栓の開栓からバーナの点火までの時間を可変制御する可変制御手段を備え、
前記給湯栓の開栓からバーナの点火までの時間は、
(To−Tc)×Q2の式から求められる値に関連づけられ、上記求められた値が大きいほど短く設定されることを特徴とする給湯器の加熱制御装置。 A heat exchanger provided with a water inlet pipe and a hot water pipe, a burner for heating the heat exchanger, a water temperature detecting means provided on the water pipe for detecting a water temperature (Tc), A water heater provided with a flow rate detecting means for detecting a flow rate (Q) per unit time of hot water and a tapping temperature setting means for setting a set temperature (To) of hot water discharged from the tapping pipe;
A variable control means for variably controlling the time from opening of the hot water tap to ignition of the burner,
The time from opening of the water tap to ignition of the burner is:
(To-Tc) × associated with the value obtained from the equation Q 2, the heating control apparatus for water heater characterized in that it is set shorter as the determined value is greater.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007247988A (en) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Gastar Corp | Hot-water supply system |
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JP2007247988A (en) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Gastar Corp | Hot-water supply system |
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