JP2015183864A - Hot water supply device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は給湯装置に関し、より詳細には、低温水と高温水とを混合して目標温度の温水を生成して給湯を行う給湯装置に関する。 The present invention relates to a hot water supply apparatus, and more particularly, to a hot water supply apparatus that mixes low-temperature water and high-temperature water to generate hot water at a target temperature to supply hot water.
従来、カランやシャワーなどの給湯栓に温水を供給する給湯装置においては、市水などの水源から供給される常温の低温水と、熱交換器で加熱昇温させた高温水とを混合して目標温度(たとえば、給湯設定温度)の温水を生成し、生成した混合温水を給湯栓に供給するように構成されている。 Conventionally, in a hot water supply apparatus that supplies hot water to hot water taps such as currants and showers, normal temperature low temperature water supplied from a water source such as city water and hot water heated by a heat exchanger are mixed. Hot water having a target temperature (for example, hot water set temperature) is generated, and the generated mixed hot water is supplied to the hot water tap.
このような給湯装置では、低温水の温度を検出する低温水用の温度センサ(たとえば、入水温度センサ)と、高温水の温度を検出する高温水用の温度センサ(たとえば、缶体温度センサ)と、混合温水の温度を検出する混合温水用の温度センサ(たとえば、出湯温度センサ)とが備えられており、給湯装置の制御部は、これら各温度センサで検出される温度データに基づいて、低温水と高温水の混合比率を調整して目標温度の温水を生成している(たとえば、特許文献1参照)。 In such a hot water supply apparatus, a temperature sensor for low temperature water (for example, a water temperature sensor) for detecting the temperature of low temperature water and a temperature sensor for high temperature water (for example, a can body temperature sensor) for detecting the temperature of high temperature water. And a temperature sensor for mixed hot water (for example, a tapping temperature sensor) that detects the temperature of the mixed hot water, and the controller of the hot water supply device is based on the temperature data detected by each of these temperature sensors, The mixing ratio of the low temperature water and the high temperature water is adjusted to generate hot water having a target temperature (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、このような従来の給湯装置には以下のような問題があり、その改善が望まれていた。 However, such a conventional hot water supply apparatus has the following problems, and improvements have been desired.
すなわち、従来の給湯装置では、これら低温水、高温水、混合温水の各温度の検出に用いる温度センサとしてサーミスタが一般的に用いられているが、高温水の温度を検出する缶体サーミスタはガスバーナなどの加熱手段によって加熱される熱交換器の出湯(出口)側に備えられていることから、低温水や混合温水の温度検出用の温度センサに比して、検出する温水(高温水)の温度変動が頻繁かつ大きい。 That is, in the conventional hot water supply apparatus, a thermistor is generally used as a temperature sensor for detecting each temperature of these low temperature water, high temperature water, and mixed hot water, but a can thermistor for detecting the temperature of high temperature water is a gas burner. Because it is provided on the outlet (outlet) side of the heat exchanger that is heated by heating means such as hot water (hot water) to be detected compared to the temperature sensor for detecting the temperature of low-temperature water or mixed hot water Temperature fluctuation is frequent and large.
そのため、この傾向がより顕著に現れる熱交換器(たとえば、潜熱回収型の給湯装置における一次熱交換器)の出湯側に備えられる缶体サーミスタは、当該サーミスタの熱容量による応答遅れを主たる要因として、実際の高温水の温度(実温度)を正確に検出できず、混合温水の温度制定に支障をきたす場合があった。 Therefore, the can body thermistor provided on the outlet side of the heat exchanger (for example, the primary heat exchanger in the latent heat recovery type hot water supply device) in which this tendency appears more conspicuously has a delay in response due to the heat capacity of the thermistor as The actual temperature of the hot water (actual temperature) could not be detected accurately, which could hinder the establishment of the temperature of the mixed hot water.
図6は、高温水の温度変動とサーミスタの検出温度の相関関係の一例を示している。この図6に示すように、高温水の温度(実温度)が急激に上昇し、その後急激に下降し、再び上昇に転じたような場合、サーミスタの検出温度は、実温度に遅れて上昇し実温度の最高温度(図示例では80℃)を検出することなく実温度に遅れて下降に転じ、実温度の最低温度(図示例では40℃)を検出することなく実温度に遅れて上昇する。このように温度が上下に変動するような場合、サーミスタのように温度検出に遅れがある温度センサでは、検出の遅れだけでなく、検出される温度の値にも実温度とのずれがあった。 FIG. 6 shows an example of the correlation between the temperature fluctuation of the high temperature water and the detected temperature of the thermistor. As shown in FIG. 6, when the temperature (actual temperature) of the high-temperature water rises rapidly, then falls sharply and then starts to rise again, the detected temperature of the thermistor rises behind the actual temperature. Without detecting the maximum actual temperature (80 ° C in the illustrated example), the temperature starts falling after the actual temperature, and rises after the actual temperature without detecting the minimum actual temperature (40 ° C in the illustrated example). . When the temperature fluctuates up and down in this way, a temperature sensor such as a thermistor that has a delay in temperature detection has a deviation from the actual temperature in the detected temperature value as well as the detection delay. .
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、高温水に急激な温度変動があっても目標温度の出湯を正確に行える給湯装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a hot water supply apparatus that can accurately discharge hot water at a target temperature even when there is a rapid temperature fluctuation in high temperature water. It is to provide.
上記目的を達成するため、本発明に係る給湯装置は、低温水と高温水とを混合して給湯を行う給湯装置であって、低温水、高温水およびこれらの混合温水の各温度を検出する温度センサと、これら温度センサで検出された各温度データに基づいて、高温水と低温水の混合比率を制御して混合温水の温度を目標温度に制定する温度制御を行う制御部を備えた給湯装置において、上記制御部は、所定周期で上記高温水の温度データを検出し、この検出した温度データの変動を監視して、その変動波形が定常状態にあるときは検出した温度データを高温水の温度とし、その変動波形が所定の低周波領域にあるときには温度データの増減を増幅させる一方、その変動波形が所定の高周波領域にあるときには温度データの増減を低減させる補正処理を行って上記温度制御を実行することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a hot water supply apparatus according to the present invention is a hot water supply apparatus that mixes low-temperature water and high-temperature water to supply hot water, and detects each temperature of low-temperature water, high-temperature water, and mixed hot water thereof. Hot water supply provided with a temperature sensor and a control unit for controlling the mixing ratio of the hot water and the low temperature water to establish the temperature of the mixed hot water as a target temperature based on each temperature data detected by these temperature sensors In the apparatus, the control unit detects the temperature data of the high-temperature water at a predetermined cycle, monitors fluctuations in the detected temperature data, and when the fluctuation waveform is in a steady state, the detected temperature data is When the fluctuation waveform is in a predetermined low frequency region, the increase / decrease in temperature data is amplified, and when the fluctuation waveform is in a predetermined high frequency region, correction processing is performed to reduce the increase / decrease in temperature data. And executes the temperature control Te.
そして、その好適な実施態様として、上記補正処理は、下記の数式を用いて行われることを特徴とする。
記
θhi(n)={a0・θTh(n)+a1・θTh(n−1)+…+aN-1・θTh(n−N)}/(a0+a1+…aN-1)
但し、θhi(n):温度制御用の高温水の温度、θTh(n):高温水用の温度センサの直近の検出温度、θTh(n−1):高温水用の温度センサの前回検出温度、θTh(n−N):高温水用の温度センサのN回前の検出温度、a0〜aN-1:係数
And as the suitable embodiment, the said correction process is performed using the following numerical formula, It is characterized by the above-mentioned.
Θ hi (n) = {a 0 · θ Th (n) + a 1 · θ Th (n−1) +... + A N−1 · θ Th (n−N)} / (a 0 + a 1 +... A N-1 )
Where θ hi (n) is the temperature of the high-temperature water for temperature control, θ Th (n) is the latest detected temperature of the temperature sensor for high-temperature water, and θ Th (n−1) is the temperature sensor for high-temperature water. Previously detected temperature, θ Th (n−N): detected temperature N times before the temperature sensor for high temperature water, a 0 to a N-1 : coefficient
すなわち、本発明に係る給湯装置では、混合温水の温度制御を行うにあたり、制御部が、所定周期で高温水の温度データを検出し、この検出した温度データに変動がなく定常状態であるときは検出した温度データをそのまま高温水の温度として温度制御を行う。これに対して、検出した温度データに変動があり、その変動波形が所定の低周波領域にあるときには温度データの増減を増幅させるとともに、その変動波形が所定の高周波領域にあるときには温度データの増減を低減させる補正処理を行うことにより、温度センサで検出される高温水の温度データを実際の高温水の温度に近づけて、混合温水を生成する温度制御を行う。これにより、目標温度の混合温水を正確に出湯できる給湯装置を提供することができるようになる。 That is, in the hot water supply apparatus according to the present invention, when the temperature control of the mixed hot water is performed, the control unit detects the temperature data of the high temperature water at a predetermined cycle, and when the detected temperature data is in a steady state without fluctuation. The temperature control is performed using the detected temperature data as it is as the temperature of the high-temperature water. On the other hand, when the detected temperature data is fluctuated and the fluctuation waveform is in a predetermined low frequency region, the increase or decrease in the temperature data is amplified, and when the fluctuation waveform is in the predetermined high frequency region, the temperature data is fluctuated. By performing the correction process for reducing the temperature, the temperature control for generating the mixed hot water is performed by bringing the temperature data of the hot water detected by the temperature sensor closer to the actual temperature of the hot water. Thereby, the hot water supply apparatus which can discharge hot water of the mixed temperature of target temperature correctly can be provided now.
そして、本発明は、その好適な実施態様として、上記高温水の温度を検出する温度センサが、上記高温水を生成する顕熱回収型の熱交換器の出湯側に備えられていることを特徴とする。 As a preferred embodiment of the present invention, the temperature sensor for detecting the temperature of the high-temperature water is provided on the tapping side of the sensible heat recovery type heat exchanger that generates the high-temperature water. And
すなわち、この実施態様では、高温水を生成する顕熱回収型の熱交換器の出湯側に高温水の温度を検出する温度センサが備えられるので、熱交換器内に配置される水管の長さが短く高温水の温度変動が激しい給湯装置においても混合温水の温度を正確に制御することができる。 That is, in this embodiment, since the temperature sensor for detecting the temperature of the high temperature water is provided on the tapping side of the sensible heat recovery type heat exchanger that generates the high temperature water, the length of the water pipe arranged in the heat exchanger is provided. The temperature of the mixed hot water can be accurately controlled even in a hot water supply apparatus that is short and has a high temperature fluctuation.
本発明によれば、高温水と低温水を混合して目標温度の混合温水を生成する温度制御を行うにあたり、制御部が、所定周期で高温水の温度データを検出し、この検出した温度データの変動波形が定常状態にあるときは検出した温度データを高温水の温度とし、その変動波形が所定の低周波領域にあるときには温度データの増減を増幅させる一方、その変動波形が所定の高周波領域にあるときには温度データの増減を低減させる補正処理を行うので、混合温水の温度制定を精度よく正確に行うことができる。 According to the present invention, when performing temperature control for mixing hot water and low temperature water to generate mixed hot water having a target temperature, the control unit detects the temperature data of the high temperature water at a predetermined cycle, and the detected temperature data When the fluctuation waveform is in a steady state, the detected temperature data is used as the temperature of the high-temperature water, and when the fluctuation waveform is in a predetermined low frequency region, the increase / decrease in the temperature data is amplified, while the fluctuation waveform is in the predetermined high frequency region. Since the correction process for reducing the increase / decrease in the temperature data is performed, the temperature of the mixed hot water can be established accurately and accurately.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る給湯装置の一例を示している。この図1に示す給湯装置1は、いわゆる潜熱回収型のガス給湯装置であって、カランやシャワーなどの給湯栓に温水を供給する給湯機能と、床暖房パネルやファンコンベクタなどの温水暖房装置に熱媒体となる温水を供給する温水暖房機能と、浴槽への湯張りや風呂追い焚きを行う風呂機能とを備えて構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of a hot water supply apparatus according to the present invention. The hot
具体的には、この給湯装置1は、燃焼缶体2と、給湯用の配管(給湯回路)3と、暖房用の配管(暖房回路)4と、風呂追い焚き用の配管(風呂回路)5と、給湯装置1の各部を制御する制御部6とを主要部として備えている。
Specifically, the hot
燃焼缶体2は、バーナ7を収容する金属製の容器であって、この燃焼缶体2内には、バーナ7と、給湯用の一次熱交換器8と、給湯用の二次熱交換器9と、暖房用の一次熱交換器10と、暖房用の二次熱交換器11とが収容されている。なお、2aはバーナ7の燃焼排ガスを排出するための排気口である。
The combustion can
バーナ7は、上記給湯用および暖房用の各熱交換器8〜11を加熱する加熱手段であって、都市ガスやプロパンガスを燃料とするガスバーナで構成されている。なお、図1ではバーナ7の詳細な構造は図示を省略しているが、このバーナ7は、複数の燃焼管を備えて構成されており、制御部6によって燃焼管の燃焼状態を制御する(燃焼本数や燃料供給量を制御する)ことによって、給湯側および暖房側のバーナを独立して燃焼させることができるようになっている。
The burner 7 is a heating means that heats the
給湯用および暖房用の一次熱交換器8,10は、バーナ7の燃焼ガスによって気−液熱交換を行う熱交換器(たとえば、フィンチューブ式の熱交換器)であって、バーナ7の直近上方に配置されている。これら給湯用および暖房用の一次熱交換器8,10は、バーナ7の燃焼ガスの温度を水の沸点以下まで下げずに熱交換を行う顕熱回収型の熱交換器で構成されている。本実施形態では、給湯用の一次熱交換器8は、二次熱交換器9で予熱された低温水が通る水管が上下方向に一段のみ配列されている。すなわち、一般的な給湯用の一次熱交換器では、燃焼ガスの熱を効率良く回収できるように水管が上下方向に二段以上配列されている(水管長が長くなるように配列されている)が、本実施形態の給湯装置1では、熱交換器の製造コストを低減化するために、給湯用の一次熱交換器8の水管は上下方向に一段のみ配列(水管長が短くなるように配列)されている。そのため、本実施形態に示す給湯装置1では、給湯用の一次熱交換器8から出湯される高温水は急激な温度変化を伴うことになる。
The
給湯用および暖房用の各二次熱交換器9,11は、給湯用および暖房用の一次熱交換器8,10で熱交換を行った後の燃焼排ガスによって気−液熱交換を行う熱交換器(たとえば、らせん管式の熱交換器)であって、給湯用および暖房用の各一次熱交換器8,10の上方に配置されている。これら給湯用および暖房用の二次熱交換器9,11は、いずれも一次熱交換器8,10で熱交換後の燃焼排ガスの温度を水の沸点以下に下げて熱交換を行う潜熱回収型の熱交換器で構成されている。そのため、この二次熱交換器9,11には、熱交換に伴って発生する凝縮水(ドレン)を排出するためのドレン排水手段(図示せず)が備えられている。
Each of the
給湯回路3は、図示しない給湯栓に供給する温水の通水経路であって、一端が上水道などの水源(図示せず)に接続され、他端が給湯用の二次熱交換器9の入水側に接続された入水管12と、一端が給湯用の一次熱交換器8の出湯側に接続され、他端が給湯栓に接続された出湯管13とを主要部として構成されており、給湯用の二次熱交換器9の出湯側と給湯用の一次熱交換器8の入水側とが接続されている。すなわち、この給湯回路3は、入水管12から供給される常温の水(低温水)を給湯用の二次熱交換器9から給湯用の一次熱交換器8を経て出湯管13に供給できるように構成されている。
The hot
また、入水管12と出湯管13との間には、入水管12に備えられた分配弁14を介して入水管12と出湯管13とを接続するバイパス管15が備えられている。分配弁14はバイパス管15を介して出湯管13に流入する低温水の水量を調整するための水量調整弁であって、制御部6は、この分配弁14の動作を制御することによって、高温水と低温水の混合比率を調整(制御)できるように構成されている。
A
また、この給湯回路3には、給湯用の二次熱交換器9に供給される低温水の水量(入水水量)を検出する入水水量センサ16と、給湯用の二次熱交換器9に供給される低温水の温度(入水温度)を検出する入水温度センサ17と、給湯用の一次熱交換器8から出湯される高温水の温度(缶体出湯温度)を検出する缶体温度センサ18と、出湯管13から出湯される混合温水(バイパス管15を介して供給される低温水との混合温水)の温度(出湯温度)を検出する出湯温度センサ19と、出湯管13から出湯する混合温水の水量(出湯水量)を調整する出湯水量調整弁20とが備えられており、制御部6は、上記各種センサ16,17,18,19で検出される水量データ(入水水量のデータ)と温度データ(入水温度、缶体出湯温度および出湯温度のデータ)とに基づいて、出湯温度が給湯設定温度(目標温度)となるように、分配弁14を介して出湯管13に供給する低温水の水量(混合比率)を調整するように構成されている。
Further, the hot
暖房回路4は、床暖房パネルなどの低温暖房端末とファンコンベクタなどの高温暖房端末とに暖房用の熱媒体である温水を供給する通水経路であって、一端が高温端末(図示せず)の温水入力側に接続され、他端が暖房用の一次熱交換器10の出湯側に接続された暖房高温往き管21と、一端が低温暖房端末(図示せず)の温水入力側に接続され、他端が暖房用の一次熱交換器の入水側に接続された暖房低温往き管22と、一端が高温暖房端末および低温暖房端末の各温水出力側(熱交換後の温水排出口)に接続され、他端が暖房用の二次熱交換器11の入水側に接続された暖房戻り管23と、一端が暖房用の二次熱交換器11の出湯側に接続され、他端が膨張タンク25および暖房用の循環ポンプ26を介して暖房低温往き管22に接続された暖房循環配管24とを主要部として備えている。
The
ここで、膨張タンク25において暖房用の二次熱交換器11の出湯側に接続される暖房循環配管24aは膨張タンク25の下端部に接続されており、暖房低温往き管22に接続される暖房循環配管24bは膨張タンク25の下層領域から低温の温水を取り出せるように膨張タンク25の下層部に接続されている。また、膨張タンク25の上端部には、一端が入水管12に接続された補水配管27が接続されており、この補水配管27に備えられた補水用の開閉弁28を開弁させることで、膨張タンク25への補水ができるように構成されている。なお、膨張タンク25内には図示しない水位検知手段が備えられており、制御部6はこの水位検知手段で検出される水位が所定水位以下になると、上記開閉弁28を開いて膨張タンク25への補水を行うようになっている。
Here, in the
そして、この暖房回路4では、暖房用の一次熱交換器10から出湯される高温の温水が暖房高温往き管21を介して高温暖房端末に供給され、暖房高温端末で熱交換(放熱)後の温水が暖房戻り管23を介して暖房用の二次熱交換器11に供給されるようになっている。また、暖房用の二次熱交換器11に供給された放熱後の温水は暖房用の二次熱交換器11での潜熱回収によって加熱昇温された後に暖房循環配管24aを介して膨張タンク25の下層領域に供給される。そして、膨張タンク25の下層領域に貯留された低温の温水は、暖房用循環配管24bを介して暖房低温往き管22に合流し、ここで低温暖房端末と暖房用の一次熱交換器10とに供給される。つまり、膨張タンク25から取り出される低温の温水の一部が低温暖房端末に供給され、低温暖房端末で放熱後に暖房戻り管23を介して暖房用の二次熱交換器11に供給されるとともに、他の一部が暖房用の一次熱交換器10に供給され、暖房用の一次熱交換器10で高温の温水となって高温暖房端末に供給されるように構成されている。なお、この暖房回路4における温水の循環は、制御部6が循環ポンプ26を動作させることによって行われる。
And in this
そして、この暖房回路4には、暖房用の一次熱交換器10の出湯側に高温暖房端末に供給する温水の温度を検出する暖房高温温度センサ29と、膨張タンク25の下端部に低温端末に供給する温水の温度を検出する暖房低温温度センサ30とが備えられており、制御部6は、これら温度センサ29,30で検出される温度データに基づいて、暖房用の一次および二次熱交換器10,11を加熱するバーナ7の燃焼制御を行うようになっている。
And in this
風呂回路5は、主として風呂の追い焚きを行うために備えられた通水経路であって、風呂追い焚き用の液−液熱交換器(風呂熱交換器)31の一次側に熱媒体となる温水を供給する追い焚き用温水管32と、一端が風呂熱交換器31の二次側の入水側に接続され、他端が図示しない浴槽(具体的には、浴槽からの温水の吸い込みと浴槽への温水の吐き出しを行うアダプタ金具の温水吸込口(図示せず))に接続されたふろ戻り管33と、一端が風呂熱交換器31の二次側の出湯側に接続され、他端が浴槽(具体的には、上記アダプタ金具の温水吐出口(図示せず))に接続されたふろ往き管34とを主要部として備えている。
The
そして、この風呂回路5のふろ戻り管33には、浴槽から吸い込んだ温水をふろ往き管34に循環させるための風呂用の循環ポンプ35と、風呂熱交換器31に供給される温水の温度(ふろ戻り温度)を検出するふろ戻り温度センサ36と、風呂熱交換器31からふろ往き管34に供給される温水の温度(ふろ往き温度)を検出するふろ往き温度センサ37とが備えられており、制御部6は、これら温度センサ36,37で検出される温度データに基づいて、浴槽内の温水の温度(すなわち、ふろ戻り温度)が風呂設定温度(ふろ目標温度)となるように暖房用の一次熱交換器10および二次熱交換器11を加熱するバーナ7の燃焼制御を行うようになっている。
The
また、この風呂回路5には、浴槽への注湯(温水の落とし込み)用の通水経路として、一端が出湯管13に接続され、他端がふろ戻り管33に接続された注湯管38が備えられており、この注湯管38には、注湯用の開閉弁39が備えられている。すなわち、制御部6が注湯用の開閉弁39を開弁させることによって、出湯管13から出湯される温水がふろ戻り管33を介して浴槽に落とし込まれるようになっている。
In addition, the
制御部6は、給湯装置1の各部を制御するための制御装置であって、図示しないマイコンを備えて構成され、マイコンに備えられた制御プログラムに基づいて、上記給湯機能、温水暖房機能および風呂機能が実現されるようになっている。なお、この制御部6には図示しない遠隔操作装置(リモコン)が備えられており、このリモコンによって給湯設定温度や風呂設定温度の設定や設定変更ができるようになっている。
The control unit 6 is a control device for controlling each part of the hot
次に、このように構成された給湯装置1における給湯用の温水(混合温水)の温度制定(温度制御)について図2乃至図5に基づいて説明する。
Next, temperature establishment (temperature control) of hot water for hot water supply (mixed hot water) in the hot
上述したように、本実施形態に示す給湯装置1では、給湯用の一次熱交換器8として、水管の長さが短い熱交換器を用いているので、給湯用の一次熱交換器8から出湯される高温水は急激な温度変化を伴うことがある。したがって、高温水の温度を検出する缶体温度センサ18として熱容量による応答遅れがあるサーミスタを用いると、制御部6において正確な高温水の温度の検出ができなくなるおそれがある。
As described above, in the hot
そのため、本実施形態に示す給湯装置1では、制御部6は、あらかじめ設定された所定周期(たとえば、100mS周期)で缶体温度センサ18の温度データを検出し、この検出した温度データの変動を監視して、その変動波形が定常状態にある(つまり、温度データに変動がない)ときには、缶体温度センサ18で検出した温度データを高温水の温度として混合温水の温度制御を行い、缶体温度センサ18で検出される温度データの変動波形に変動があるときは、その変動波形が所定の低周波領域にあれば、缶体温度センサ18で検出される温度データの増減を増幅させる補正処理を行う一方、その変動波形が所定の高周波領域にあるときには、缶体温度センサ18で検出される温度データの増減を低減させる補正処理を行って、混合温水の温度制御を行うように構成されている。
Therefore, in the hot
すなわち、所定周期で検出した缶体温度センサ18の温度データの変動波形に変化がなく温度データの値がほぼ一定のとき(定常状態にあるとき)は、缶体温度センサ18の応答遅れはないので、検出した温度データをそのまま高温水の温度として混合温水の温度制御を行うことができる。これに対し、所定周期で検出した缶体温度センサ18の温度データに変動がある場合、缶体温度センサ18の応答遅れが問題となる。
That is, when there is no change in the fluctuation waveform of the temperature data of the can
図2は、温度の変動波形の周波数に対する高温水の実温度(または、熱電対のように熱容量が小さく実温度に近い温度を検出できる温度センサの温度データ)と、缶体温度センサ18に使用されるサーミスタの検出温度(温度データ)の相関関係を示している。具体的には、図2は、同一期間におけるこれら2つのデータを離散フーリエ変換などにより周波数ごとの強度で示しており、図2(a)に示すように、温度の変動波形の周波数が高くなるとサーミスタの応答遅れが大きくなる。図2(b)は、図2(a)に示した特性を実温度に対する検出温度の変化として表わしている。
FIG. 2 shows the actual temperature of high-temperature water with respect to the frequency of the temperature fluctuation waveform (or the temperature data of a temperature sensor that can detect a temperature close to the actual temperature such as a thermocouple) and the can
このように、温度の変動波形の周波数が高くなるとサーミスタの検出温度の応答遅れが大きくなるのは、サーミスタの応答が無駄時間を含む一次遅れとして、以下の数式1に示す特性を持つためである。
Thus, the response delay of the thermistor detection temperature increases as the frequency of the temperature fluctuation waveform increases, because the response of the thermistor has a characteristic shown in the following
そして、図2(b)で示した検出温度/実温度の比を表わす関数は、以下の数式2で示すようになる。 A function representing the ratio of detected temperature / actual temperature shown in FIG.
そこで、本実施形態では、制御部6がサーミスタの検出温度θTh(n)に処理を施し、その処理のパルス伝達関数H(z)に以下の数式3のような特性を持たせることによって、合成伝達関数GTh(s)H(z)に数式4のような特性を持たせるようにしている。
Therefore, in the present embodiment, the control unit 6 performs processing on the detected temperature θ Th (n) of the thermistor, and gives the pulse transfer function H (z) of the processing to the characteristic as shown in the following
すなわち、処理前のサーミスタの検出温度は、図3(a)に示すように、温度の変動波形の周波数が所定の閾値以上に高くなるときは、それはノイズとして処理すべきものであり、応答遅れによる検出温度のズレを復元すべき周波数範囲は一定の周波数範囲(図3(a)で「復元したい周波数域」で示した範囲)となる。そのため、本実施形態では、制御部6の補正処理によって、この復元したい周波数域のデータを、図3(b)のように復元することとしている。 That is, as shown in FIG. 3A, the detected temperature of the thermistor before processing is to be processed as noise when the frequency of the temperature fluctuation waveform becomes higher than a predetermined threshold value, and is due to response delay. The frequency range in which the deviation of the detected temperature is to be restored is a fixed frequency range (the range indicated by “frequency range to be restored” in FIG. 3A). For this reason, in the present embodiment, the data of the frequency region to be restored is restored as shown in FIG. 3B by the correction process of the control unit 6.
具体的には、本実施形態では、制御部6は、缶体温度センサ18で検出される温度データを以下の数式5を用いて補正処理を行うようにしている。
Specifically, in the present embodiment, the control unit 6 performs a correction process on the temperature data detected by the can
但し、上記数式5において、θhi(n)は温度制御用の高温水の温度、θTh(n)は高温水用の温度センサの直近の検出温度、θTh(n−1)は高温水用の温度センサの前回検出温度、θTh(n−N)は高温水用の温度センサのN回前の検出温度、a0〜aN-1は係数を示している。
However, in the
なお、係数aは、給湯装置1の機種ごとに実験によって得られた経験値に基づいて設定される。図4は、この係数aの一例を示しており、係数aは概ね図4のような関係となる。
The coefficient a is set based on experience values obtained by experiments for each model of the hot
そこで、数式5を用いた温度データの補正例を示す。ここで、制御部6が缶体サーミスタ18の検出温度を今回のデータと過去9回分のデータを用いて(N=10として)補正する場合、たとえば、制御部6は以下の数式6のような演算を行って缶体サーミスタ18で検出された温度データの補正を行う。なお、この例では今回のデータと過去9回分のデータを用いる場合を示すが、数式5におけるNの値は適宜変更可能である。
Therefore, a correction example of temperature
図5は、缶体温度センサ18の検出温度と制御部6による補正後の温度データの関係を示している。この図5に示すように、補正後の温度データは、缶体温度センサ18の応答遅れによる温度のずれが低減され、より実温度に近い値となる。
FIG. 5 shows the relationship between the temperature detected by the can
このように、本実施形態に示す給湯装置1では、高温水の温度を検出する温度センサ(缶体温度センサ18)で検出された温度データを制御部6が補正して混合温水の温度制定用のデータとして用いるので、給湯用の混合温水として、目標温度の混合温水を正確に出湯させることができる。
Thus, in the hot
なお、上述した実施形態は本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれに限定されることなく発明の範囲内で種々の設計変更が可能である。 The above-described embodiment shows a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to this, and various design changes can be made within the scope of the invention.
たとえば、上述した実施形態では、本発明を潜熱回収型のガス給湯装置において、一次熱交換器8から出湯される高温水の温度データの補正を行う場合を示したが、本発明は潜熱回収型の給湯装置に限らず、他の態様の給湯装置にも適用可能である。すなわち、本発明は、高温水の温度変動が激しい給湯装置であれば適用可能である。
For example, in the above-described embodiment, the case where the temperature data of the hot water discharged from the
また、上述した実施形態では、缶体温度センサ18としてサーミスタを用いた場合を示したが、実温度に対して応答遅れのある温度センサであれば、サーミスタ以外の温度センサにも本発明は適用可能である。
Moreover, although the case where the thermistor was used as the can
また、上述した実施形態では、給湯機能に加えて温水暖房機能および風呂機能を備えた給湯装置に本発明を適用した場合を示したが、温水暖房機能や風呂機能を備えない給湯装置にも本発明は適用可能である。 Moreover, although the case where this invention was applied to the hot water supply apparatus provided with the hot water heating function and the bath function in addition to the hot water supply function was shown in embodiment mentioned above, this hot water supply apparatus which does not have a hot water heating function and a bath function is also this. The invention is applicable.
1 給湯装置
2 燃焼缶体
3 給湯回路
4 暖房回路
5 風呂回路
6 制御部
7 バーナ
8 給湯用の一次熱交換器
9 給湯用の二次熱交換器
10 暖房用の一次熱交換器
11 暖房用の二次熱交換器
12 入水管
13 出湯管
14 分配弁
15 バイパス管
16 入水水量センサ
17 入水温度センサ(低温水の温度センサ)
18 缶体温度センサ(高温水の温度センサ)
19 出湯温度センサ(混合温水の温度センサ)
20 出湯水量調整弁
21 暖房高温往き管
22 暖房低温往き管
23 暖房戻り管
25 膨張タンク
26 暖房用の循環ポンプ
31 風呂熱交換器
32 追い焚き用温水管
33 ふろ戻り管
34 ふろ往き管
35 風呂用の循環ポンプ
DESCRIPTION OF
18 Can body temperature sensor (temperature sensor for high temperature water)
19 Hot water temperature sensor (mixed hot water temperature sensor)
20 Hot water
Claims (3)
低温水、高温水およびこれらの混合温水の各温度を検出する温度センサと、これら温度センサで検出された各温度データに基づいて、高温水と低温水の混合比率を制御して混合温水の温度を目標温度に制定する温度制御を行う制御部を備えた給湯装置において、
前記制御部は、所定周期で前記高温水の温度データを検出し、この検出した温度データの変動を監視して、その変動波形が定常状態にあるときは検出した温度データを高温水の温度とし、その変動波形が所定の低周波領域にあるときには温度データの増減を増幅させる一方、その変動波形が所定の高周波領域にあるときには温度データの増減を低減させる補正処理を行って前記温度制御を実行することを特徴とする給湯装置。 A hot water supply device that mixes low temperature water and high temperature water to supply hot water,
The temperature sensor for detecting the temperature of the low temperature water, the high temperature water and the mixed hot water, and the temperature of the mixed hot water by controlling the mixing ratio of the high temperature water and the low temperature water based on the temperature data detected by these temperature sensors. In a hot water supply apparatus equipped with a control unit that performs temperature control to establish a target temperature as
The control unit detects the temperature data of the high temperature water at a predetermined cycle, monitors the fluctuation of the detected temperature data, and when the fluctuation waveform is in a steady state, the detected temperature data is set as the temperature of the high temperature water. When the fluctuation waveform is in a predetermined low frequency region, the temperature data is increased or decreased. On the other hand, when the fluctuation waveform is in a predetermined high frequency region, the temperature control is performed by performing a correction process to reduce the increase or decrease in temperature data. A hot water supply apparatus characterized by the above.
記
θhi(n)={a0・θTh(n)+a1・θTh(n−1)+…+aN-1・θTh(n−N)}/(a0+a1+…aN-1)
但し、θhi(n):温度制御用の高温水の温度、θTh(n):高温水用の温度センサの直近の検出温度、θTh(n−1):高温水用の温度センサの前回検出温度、θTh(n−N):高温水用の温度センサのN回前の検出温度、a0〜aN-1:係数 The hot water supply apparatus according to claim 1, wherein the correction process is performed using the following mathematical formula.
Θ hi (n) = {a 0 · θ Th (n) + a 1 · θ Th (n−1) +... + A N−1 · θ Th (n−N)} / (a 0 + a 1 +... A N-1 )
Where θ hi (n) is the temperature of the high-temperature water for temperature control, θ Th (n) is the latest detected temperature of the temperature sensor for high-temperature water, and θ Th (n−1) is the temperature sensor for high-temperature water. Previously detected temperature, θ Th (n−N): detected temperature N times before the temperature sensor for high temperature water, a 0 to a N-1 : coefficient
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